DE102015012478A1 - Method for automatically determining a comparison value for the voltage commutation in the control of a brushless motor during engine operation - Google Patents

Method for automatically determining a comparison value for the voltage commutation in the control of a brushless motor during engine operation Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung einer Referenzspannung (VrefU) für die Erzeugung eines Kommutierungssignals (A1) für die Kommutierung eines bürstenlosen Gleichstrommotors. Der bürstenlose Gleichstrommotor weist eine erste, exemplarische Phase (U) von mehreren Phasen (U, V, W) auf. Die Vorrichtung weist einen Ansteuerblock (St) auf, der die Phasen (U, V, W) in Kommutierungsintervallen (Φ1 bis Φ6) kommutiert und bestromt bzw. nicht bestromt. Die erste Phase (U) wird in einer ersten Teilmenge ({Φ1, Φ2, Φ4, Φ5}) bestromt und in einer zweiten Teilmenge ({Φ3, Φ6}), den Freilaufintervallen, nicht bestromt. Eine erste Teilvorrichtung (SpT1, SpT2, SpT3, SU1U) erzeugt ein virtuelles Sternpunktsignal (SpS) aus den Phasen (U, V, W). Eine zweite Teilvorrichtung (SU2U) erzeugt ein korrigiertes Spannungssignal (Ukorr) als Differenz zwischen der ersten Phase (U) und dem aktuellen Wert des virtuellen Sternpunktsignals (SpS). Ein erster Integrator (Int1U) integriert das korrigierte Spannungssignal (Ukorr) während der Freilaufintervalle zu einem ersten Schwellwertsignal (S1U) sofern es eine erste vorgegebene Polarität hat. Anderenfalls lässt er das erste Schwellwertsignal (S1U) unverändert. Ein vierter Integrator (Int2U) integriert das korrigierte Spannungssignal (Ukorr) während der Freilaufintervalle zu einem vierten Schwellwertsignal (S2U). Ein erster Maximalwertdetektor (min/maxU) detektiert das Maximum des vierten Schwellwertsignals (S2U) in einem Freilaufintervall und speichern es ab. Er stellt den abgespeicherten Wert als erstes Maximumssignal (S2Umax) einem ersten Komparator (CMP1U) als erste Referenzspannung (VrefU) zur Verfügung. Der erste Komparator (CMP1U) vergleicht somit das erste Maximumssignal (S2Umax) als erste Referenzspannung (VrefU) mit dem ersten Schwellwertsignal (S1U). Er erzeugt das erste Kommutierungssignal (A1) in Abhängigkeit von dem Ergebnis dieses Vergleichs.The invention relates to a device and a method for determining a reference voltage (VrefU) for generating a commutation signal (A1) for the commutation of a brushless DC motor. The brushless DC motor has a first, exemplary phase (U) of several phases (U, V, W). The device has a drive block (St), which commutes the phases (U, V, W) in Kommutierungsintervallen (Φ1 to Φ6) and energized or not energized. The first phase (U) is energized in a first subset ({Φ1, Φ2, Φ4, Φ5}) and not energized in a second subset ({Φ3, Φ6}), the free-wheeling intervals. A first partial device (SpT1, SpT2, SpT3, SU1U) generates a virtual neutral point signal (SpS) from the phases (U, V, W). A second sub-device (SU2U) generates a corrected voltage signal (Ukorr) as the difference between the first phase (U) and the current value of the virtual neutral point signal (SpS). A first integrator (Int1U) integrates the corrected voltage signal (Ukorr) during the freewheeling intervals into a first threshold signal (S1U) provided that it has a first predetermined polarity. Otherwise it leaves the first threshold signal (S1U) unchanged. A fourth integrator (Int2U) integrates the corrected voltage signal (Ukorr) during the freewheeling intervals into a fourth threshold signal (S2U). A first maximum value detector (min / maxU) detects the maximum of the fourth threshold signal (S2U) in a freewheeling interval and stores it. It provides the stored value as the first maximum signal (S2Umax) to a first comparator (CMP1U) as the first reference voltage (VrefU). The first comparator (CMP1U) thus compares the first maximum signal (S2Umax) as the first reference voltage (VrefU) with the first threshold signal (S1U). It generates the first commutation signal (A1) as a function of the result of this comparison.

Description

Einleitungintroduction

Die Erfindung betrifft eine Methode zur Ansteuerung der Statorspulen eines bürstenlosen Motors mit einer Erregung, die auf einem im Rotor befindlichen Permanentmagneten basiert. Ein solcher Motor umfasst typischerweise einen Rotor, der selbst einen Permanentmagneten mit mindestens zwei Magnetpolen enthält. Dabei sollte die geradzahlige Zahl von Magnetpolen symmetrisch um die Rotationsachse des Motors verteilt sein, was in der Realität nur annähernd der Fall ist. Der Rotor ist dabei drehbar in einem durch Statorspulen außerhalb des Rotors erzeugten Magnetfeld gelagert. Auch das durch die Statorspulen erzeugte Magnetfeld weist in der Regel nur eine annähernde Rotationssymmetrie um die Rotorachse auf. Dieses Magnetfeld wird durch die Superposition der Felder der mehreren, verschiedenen Statorspulen erzeugt, die typischerweise symmetrisch um die Drehachse des besagten Rotors herumgruppiert werden, was in der Realität ebenfalls nur annähernd gelingt. Diese Statorspulen erzeugen bei geeigneter Ansteuerung ein magnetisches Drehfeld mit einer Magnetfeld bezogenen Rotationsachse, die wieder nur annähernd der mechanischen Rotationsachse des Rotors entspricht. Diesem rotierenden magnetischen Drehfeld folgt dann der Rotor aufgrund seiner permanenten Magnetisierung mit seinen Magnetpolen. Bei der Ansteuerung der Statorspulen solcher Elektromotoren mit Rotoren mit einem durch einen oder mehrere Permanentmagneten erregten Magnetfeld, den bereits erwähnten BLDC-Motoren, kann eine Blockkommutierung verwendet werden. Um ein fortschreitendes Magnetfeld zu erzeugen, sind vorzugsweise mindestens drei Statorspulen notwendig. Die Ansteuerung der mindestens drei Statorspulen erfolgt durch mindestens drei zugehörige Halbbrücken, die jeweils einen oberen und einen unteren Leistungsschalter, vorzugsweise jeweils einen Leistungstransistor enthalten. Diese Ansteuerung der Leistungstransistoren erfolgt möglichst synchron zur Winkelposition des Rotors bezogen auf die Lage der Statorspulen, um den Wirkungsgrad zu maximieren. Die Rotorposition kann entsprechend dem Stand der Technik mit Hilfe von Sensoren detektiert werden oder auf Basis der in den Statorspulen des Motors induzierten elektromotorischen Kraft. Hierzu sei auf 1 bereits hier verwiesen, die ein solches System entsprechend dem Stand der Technik (SdT) zeigt. Die Statorspulen eines solchen Motors (M) weisen vorzugsweise drei Motoranschlüsse, hier mit U, V und W bezeichnet, auf. Hierbei sei U der erste Motoranschluss, V der zweite Motoranschluss und W der dritte Motoranschluss. Ein Ansteuerblock (St) legt die Versorgungsspannungen in vorgegebenen Kommutierungsintervallen (Φ1 bis Φ6, 2) an die jeweiligen Motoranschlüsse (U, V, W) oder lässt die Motoranschlüsse (U, V, W) in einigen der vorgegebenen Kommutierungsintervallen (Φ1 bis Φ6, 2) gar unbestromt, wodurch an den betreffenden Motoranschlüssen (U, V, W) in den betreffenden Kommutierungsintervallen (Φ1 bis Φ6, 2) die elektromotorische Kraft (EMK) einen messbaren Spannungsverlauf hervorruft. Wie bereits beschrieben, weist jede Halbbrücke einen oberen Schalter zur Verbindung des jeweiligen Motoranschlusses (U, V, W) gegen eine positive Versorgungsspannung und einen unteren Schalter zur Verbindung des jeweiligen Motoranschlusses (U, V, W) gegen eine negative Versorgungsspannung auf. Hierdurch kann eine nicht in 1 gezeichnete Steuerung, die typischerweise innerhalb des Ansteuerblocks (St) lokalisiert ist, den jeweiligen Motoranschluss (U, V, W) mit der oberen oder unteren Versorgungsspannung verbinden. Die oberen und unteren Schalter können nun unabhängig voneinander geschaltet werden. Dabei sind nur drei der vier möglichen Schaltzustände der oberen und unteren Schalter einer einzelnen Halbbrücke jeweils erlaubt.

  • • In einem ersten Zustand ist der obere Schalter geschlossen, wodurch der betreffende Motoranschluss mit der positiven Versorgungsspannung verbunden wird.
  • • In einem zweiten Zustand ist der untere Schalter geschlossen wodurch der betreffende Motoranschluss mit der unteren Versorgungsspannung verbunden wird.
  • • In einem dritten erlaubten Anschluss sind beide Schalter geöffnet, wodurch der zugeordnete Motoranschluss (U, V, W) nicht bestromt ist. Die betreffende Halbbrücke des Ansteuerblocks (St) ist passiv.
  • • Das gleichzeitige Schließen beider Schalter ist als vierter, nicht zulässiger Schaltzustand verriegelt, um Querströme durch den oberen und unteren Schalter in Form eines Kurzschlusses auszuschließen.
The invention relates to a method for driving the stator coils of a brushless motor with an excitation based on a permanent magnet located in the rotor. Such a motor typically includes a rotor that itself contains a permanent magnet having at least two magnetic poles. The even number of magnetic poles should be distributed symmetrically about the axis of rotation of the motor, which is only approximately the case in reality. The rotor is rotatably mounted in a magnetic field generated by stator coils outside the rotor. The magnetic field generated by the stator coil usually has only an approximate rotational symmetry about the rotor axis. This magnetic field is generated by the superposition of the fields of the several different stator coils, which are typically grouped symmetrically about the axis of rotation of said rotor, which in reality also only approximates. When suitably controlled, these stator coils produce a magnetic rotating field with a magnetic axis related to the rotation axis, which again only approximately corresponds to the mechanical axis of rotation of the rotor. This rotating magnetic rotating field then follows the rotor due to its permanent magnetization with its magnetic poles. When controlling the stator coils of such electric motors with rotors having a magnetic field excited by one or more permanent magnets, the BLDC motors already mentioned, a block commutation can be used. In order to generate a progressive magnetic field, preferably at least three stator coils are necessary. The control of the at least three stator coils is effected by at least three associated half-bridges, each containing an upper and a lower power switch, preferably each a power transistor. This control of the power transistors takes place as synchronously as possible relative to the angular position of the rotor relative to the position of the stator coils in order to maximize the efficiency. The rotor position can be detected according to the prior art by means of sensors or based on the electromotive force induced in the stator coils of the motor. Be on this 1 already referred to here, which shows such a system according to the prior art (SdT). The stator coils of such a motor (M) preferably have three motor terminals, here designated U, V and W, on. Let U be the first motor connection, V the second motor connection and W the third motor connection. A drive block (St) sets the supply voltages at predetermined commutation intervals (Φ 1 to Φ 6 , 2 ) to the respective motor terminals (U, V, W) or leaves the motor terminals (U, V, W) in some of the predetermined commutation intervals (Φ 1 to Φ 6 , 2 ) even energized, whereby at the respective motor terminals (U, V, W) in the respective commutation intervals (Φ 1 to Φ 6 , 2 ) the electromotive force (EMF) causes a measurable voltage curve. As already described, each half bridge has an upper switch for connecting the respective motor terminal (U, V, W) to a positive supply voltage and a lower switch for connecting the respective motor terminal (U, V, W) to a negative supply voltage. This can not be in 1 drawn control, which is typically located within the drive block (St), connect the respective motor terminal (U, V, W) with the upper or lower supply voltage. The upper and lower switches can now be switched independently of each other. Only three of the four possible switching states of the upper and lower switches of a single half-bridge are permitted in each case.
  • • In a first state, the upper switch is closed, which connects the relevant motor connection to the positive supply voltage.
  • • In a second state, the bottom switch is closed, which connects the relevant motor connection to the lower supply voltage.
  • • In a third permitted connection both switches are open, whereby the assigned motor connection (U, V, W) is not energized. The relevant half-bridge of the drive block (St) is passive.
  • • The simultaneous closing of both switches is interlocked as a fourth, non-permissible switching state in order to prevent cross currents through the upper and lower switch in the form of a short circuit.

Aufgrund des Ansteuerverfahrens, der Blockkommutierung, befindet sich eine der drei Halbbrücken zur Ansteuerung der betreffenden Motoranschlüsse immer im passiven Zustand, der dem beschriebenen dritten Zustand entspricht, in dem der betreffende Motoranschluss nicht aktiv bestromt wird. Während dieses dritten Zustands wird an dem betreffenden Motoranschluss (U, V, W) der Verlauf der EMK als Phasenspannung gegen ein Bezugspotenzial, beispielsweise Masse, sichtbar. Dieser dritte Zustand liegt bei Blockkommutierung immer an einem der drei Motoranschlüsse (U, V, W) während jeder der sechs zyklisch wiederholten Kommutierungsintervalle (Φ1 bis Φ6, 2) vor. Der erste Zustand liegt bei Blockkommutierung ebenso immer an einem anderen der drei Motoranschlüsse (U, V, W) während jeder der sechs zyklisch wiederholten Kommutierungsintervallen (Φ1 bis Φ6, 2) vor, der nicht im dritten Zustand ist. Auch der zweite Zustand liegt bei Blockkommutierung immer an einem anderen der drei Motoranschlüsse (U, V, W) während jeder der sechs zyklisch wiederholten Kommutierungsintervallen (Φ1 bis Φ6, 2) vor, der nicht im ersten oder dritten Zustand ist. Die Phasenspannung an dem Motoranschluss (U, V, W) der sich in einem Kommutierungsintervall (Φ1 bis Φ6, 2) gerade im dritten hochohmigen Zustand von Seiten der ansteuernden Halbbrücke befindet, kann, wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, für die Positionsbestimmung des Rotors genutzt werden. 2 zeigt die entsprechenden Spannungen an den drei Motoranschlüssen (U, V, W) in den sechs zyklisch wiederholten Kommutierungsintervallen (Φ1 bis Φ6, 2).Due to the drive method, the block commutation, one of the three half bridges for driving the relevant motor connections is always in the passive state, which corresponds to the described third state, in which the relevant motor connection is not actively energized. During this third state, the course of the EMF as a phase voltage against a reference potential, for example ground, is visible at the relevant motor connection (U, V, W). This third state is always at one of the three motor connections (U, V, W) during block commutation during each of the six cyclically repeated commutation intervals (Φ 1 to Φ 6 , 2 ) in front. The first state for block commutation is always at another of the three motor connections (U, V, W) during each of the six cyclically repeated commutation intervals (Φ 1 to Φ 6 , 2 ), which is not in the third state. Also, the second state in block commutation is always at another of the three motor terminals (U, V, W) during each of the six cyclically repeated commutation intervals (φ 1 to φ 6 , 2 ), which is not in the first or third state. The phase voltage at the motor terminal (U, V, W) which varies in a commutation interval (Φ 1 to Φ 6 , 2 ) is just in the third high-impedance state of the sides of the driving half-bridge, as is known from the prior art, can be used for the position determination of the rotor. 2 shows the corresponding voltages at the three motor terminals (U, V, W) in the six cyclically repeated commutation intervals (Φ 1 to Φ 6 , 2 ).

Die folgende Tabelle gibt die Zustände (Zustände 1–3) der Halbbrücken in den verschiedenen Kommutierungsintervallen (Φ1 bis Φ6, 2) in diesem Beispiel aus dem Stand der Technik wieder. U V W Φ1 1 3 2 Φ2 1 2 3 Φ3 3 2 1 Φ4 2 3 1 Φ5 2 1 3 Φ6 3 1 2 The following table gives the states (states 1-3) of the half-bridges in the different commutation intervals (Φ 1 to Φ 6 , 2 ) in this example of the prior art again. U V W Φ 1 1 3 2 2 1 2 3 Φ 3 3 2 1 4 2 3 1 Φ 5 2 1 3 Φ 6 3 1 2

Somit kann im Stand der Technik die EMK bei einem beispielhaften Motor mit drei Phasen durch sechs verschiedene Messkonstellationen

  • • in dem ersten Kommutierungsintervall (Φ1) am zweiten Motoranschluss (V) gemessen werden und
  • • in dem zweiten Kommutierungsintervall (Φ2) am dritten Motoranschluss (W) gemessen werden und
  • • in dem dritten Kommutierungsintervall (Φ3) am ersten Motoranschluss (U) gemessen werden und
  • • in dem vierten Kommutierungsintervall (Φ4) am zweiten Motoranschluss (V) gemessen werden und
  • • in dem fünften Kommutierungsintervall (Φ5) am dritten Motoranschluss (W) gemessen werden und
  • • in dem sechsten Kommutierungsintervall (Φ6) am ersten Motoranschluss (U) gemessen werden.
Thus, in the prior art, in an exemplary three-phase motor, the emf may be due to six different measurement constellations
  • • be measured in the first commutation interval (Φ 1 ) at the second motor connection (V) and
  • • be measured in the second commutation interval (Φ 2 ) at the third motor connection (W) and
  • • be measured in the third commutation interval (Φ 3 ) at the first motor connection (U) and
  • • be measured in the fourth commutation interval (Φ 4 ) at the second motor connection (V) and
  • • be measured in the fifth commutation interval (Φ 5 ) at the third motor connection (W) and
  • • be measured in the sixth commutation interval (Φ 6 ) at the first motor connection (U).

Häufig wird während dieser Messung der sogenannte Nulldurchgang der EMK genutzt, bei dem diese ihr Vorzeichen bezogen auf ein Bezugspotenzial wechselt. Die interne Zeitbasis für die Durchführung der Kommutierung wird dabei so geregelt, dass dieser Nulldurchgang genau in die Mitte des Kommutierungsintervalls an demjenigen Motoranschluss (U, V, W) erfolgt, der sich gerade im dritten Zustand befindet.Frequently, during this measurement, the so-called zero crossing of the EMF is used, in which the latter changes its sign relative to a reference potential. The internal time base for carrying out the commutation is regulated in such a way that this zero crossing takes place exactly in the middle of the commutation interval at that motor connection (U, V, W) which is currently in the third state.

Hier sei kurz erwähnt, dass die Spannung am Motoranschluss (U, V, W) auch als Phasenspannung bezeichnet wird.It should be briefly mentioned here that the voltage at the motor connection (U, V, W) is also referred to as phase voltage.

Alternativ kann im dritten Zustand der Verlauf der EMK selbst, also der Verlauf der Spannung am Motoranschluss (U, V, W), für die Bestimmung des Kommutierungszeitpunktes genutzt werden. Da die Geschwindigkeit des Rotors lediglich die Amplitude der EMK beeinflusst, diese im Übrigen aber eine Funktion des Verlaufs des magnetischen Flusses über die Winkelposition ist, stellt das Integral der EMK über die Zeit vom Nulldurchgang bis zum folgenden Kommutierungszeitpunkt eine Motorkonstante dar. Durch Vorgabe einer oberen Grenze für das Integral lässt sich umgekehrt so ein Kommutierungszeitpunkt mit einem festen Winkelabstand zum Nulldurchgang direkt d. h. ohne den Umweg über eine Zeitbasis festlegen.Alternatively, in the third state, the course of the EMF itself, that is to say the course of the voltage at the motor connection (U, V, W), can be used for the determination of the commutation time. Since the speed of the rotor affects only the amplitude of the EMF, but this is otherwise a function of the course of the magnetic flux over the angular position, the integral of the EMF over the time from the zero crossing to the following commutation is an engine constant by specifying an upper The limit for the integral can be reversed so a commutation with a fixed angular distance to the zero crossing directly d. H. without detouring over a timebase.

Diese Messung der EMK erfolgt dabei durch eine EMK-Auswertevorrichtung (EMKA), die in 1 eingezeichnet ist. Diese misst in den sechs Kommutierungsintervallen (Φ1 bis Φ6, 2) entsprechend der jeweiligen dem aktuellen Kommutierungsintervall (Φ1 bis Φ6, 2) zugehörigen Messkonstellation die EMK und erzeugt hieraus für jeden der Motoranschlüsse (U, V, W) jeweils ein separates Kommutierungssignal (A1, A2, A3). Die Kommutierungssignale (A1, A2, A3) sind in 2 grob eingezeichnet. Ebenso ist die Rotorposition als Parameter der X-Achse aufgetragen.This measurement of the EMF is carried out by an EMF evaluation device (EMKA), which in 1 is drawn. This measures in the six commutation intervals (Φ 1 to Φ 6 , 2 ) corresponding to the respective commutation interval (Φ 1 to Φ 6 , 2 ) associated Meßkonstellation the EMF and generates for each of the motor terminals (U, V, W) each have a separate commutation signal (A 1 , A 2 , A 3 ). The commutation signals (A 1 , A 2 , A 3 ) are in 2 roughly drawn. Likewise, the rotor position is plotted as a parameter of the X-axis.

Mit jedem Flankenwechsel auf einem Kommutierungssignal (A1, A2, A3) ändert eine Steuerungslogik innerhalb des Ansteuerblocks (St) ihren Zustand. Alternativ ist es möglich, entsprechend 2 das Kommutierungsintervall (Φ1 bis Φ6) durch eine statische Logik aus den Kommutierungssignalen (A1, A2, A3) abzuleiten. Beispielsweise lässt sich die erste Phase als Und-Verknüpfung des negierten ersten Kommutierungssignals (A1) mit dem negierten zweiten Kommutierungssignal (A2) und dem dritten Kommutierungssignal (A3) darstellen. Analog können die anderen Phasen ermittelt werden. Es hat sich jedoch gezeigt, dass vorzugsweise zwischen den Kommutierungsintervallen (Φ1 bis Φ6) kurzzeitig und asynchron nach jedem Kommutierungsintervall (Φi mit 0 < i < 7) ein diesem Kommutierungsintervall (Φi mit 0 < i < 7) zugehöriges Kommutierungszwischenintervall (Φi' mit 0 < i < 7) eingefügt wird, in dem die Schalter der Halbbrücken, die ihren Schaltungszustand ändern, abgeschaltet sind, um Querströme sicher auszuschließen. Insofern ist es sinnvoll, wenn die Gesamtzahl der wirklich durchlaufenen Zustände eines endlichen Automaten im Steuerblock (St) zwölf statt sechs beträgt.With each edge change on a commutation signal (A 1 , A 2 , A 3 ), a control logic within the drive block (St) changes state. Alternatively, it is possible accordingly 2 derive the commutation interval (Φ 1 to Φ 6 ) by a static logic from the commutation signals (A 1 , A 2 , A 3 ). For example, the first phase can be represented as the AND connection of the negated first commutation signal (A 1 ) with the negated second commutation signal (A 2 ) and the third commutation signal (A 3 ). Analogously, the other phases can be determined. However, it has been shown that preferably between the commutation intervals (Φ 1 to Φ 6 ) briefly and asynchronously after each commutation interval (Φ i, 0 <i <7) this commutation interval (Φ i, 0 <i <7) associated Kommutierungszwischenintervall (Φ i 'with 0 <i <7) is inserted, in which the switches of the half bridges, which change their switching state, , are switched off to safely prevent cross currents. In this respect, it makes sense if the total number of actual states of a finite state machine in the control block (St) is twelve instead of six.

3 zeigt eine beispielhafte Teilvorrichtung aus dem Stand der Technik (SdT) zur Ermittlung des ersten Kommutierungssignals (A1) für die Kommutierung am beispielhaften ersten Motoranschluss (U). Diese ist Teil der EMK-Auswertevorrichtung (EMKA). Im Folgenden wird beispielhaft schwerpunktmäßig auf diesen ersten Zweig in der Beschreibung fokussiert. Dem Fachmann wird es aber ein leichtes sein, das geschriebene auf die beiden korrespondierenden Zweige für den zweiten Motoranschluss (V) mit dem zugehörigen zweiten Kommutierungssignal (A2) und für den dritten Motoranschluss (W) mit dem zugehörigen dritten Kommutierungssignal (A3), die parallel angeordnet sind, zu übertragen. In einer ersten Stufe wird mittels einer Sternschaltung aus drei Spannungsteilern (SpT1, SpT2, SpT3) aus den drei Spannungen der drei Motoranschlüsse (U, V, W) ein virtuelles Sternpunktsignal (SpS) erzeugt. Dieses repräsentiert den Mittelwert der Spannungen an den drei Motoranschlüssen (U, V, W) und wird daher von der Spannung am ersten Motoranschluss (U) mittels eines zweiten Summierers (SU2U) abgezogen. Das so erhaltene erste korrigierte Spannungssignal (Ukorr) des ersten Motoranschlusses (U) ist die Differenz aus der Phasenspannung am ersten Motoranschluss (U) und dem Mittelwert der drei Phasenspannungen der drei Motoranschlüsse (U, V, W) und wird in einem ersten Integrator (Int1U) integriert. Ggf. kann der Integrator auch als Filter ausgelegt werden. Man erhält das erste Schwellwertsignal (S1U). Ein Vergleicher, genauer ein erster Komparator (CMP1U), vergleicht diesen Wert dieses ersten Schwellwertsignals (S1U) mit einem Wert des ersten Vorgabewerts (VrefU) für die Kommutierung und erzeugt hieraus das erste Kommutierungssignal (A1), das wie beschrieben in dem besagten Ansteuerblock (St) für die winkelgerechte Kommutierung der ersten Halbbrücke, die den ersten Motoranschluss (U) bestromt, genutzt wird. 3 shows an exemplary prior art subdevice (SdT) for determining the first commutation signal (A 1 ) for the commutation at the exemplary first motor terminal (U). This is part of the EMK evaluation device (EMKA). In the following, by way of example, the focus is primarily on this first branch in the description. However, the person skilled in the art will find it easy to write the written on the two corresponding branches for the second motor connection (V) with the associated second commutation signal (A 2 ) and for the third motor connection (W) with the associated third commutation signal (A 3 ). which are arranged in parallel to transfer. In a first stage, a virtual star point signal (SpS) is generated by means of a star connection of three voltage dividers (SpT 1 , SpT 2 , SpT 3 ) from the three voltages of the three motor connections (U, V, W). This represents the mean value of the voltages at the three motor terminals (U, V, W) and is therefore subtracted from the voltage at the first motor terminal (U) by means of a second summer (SU 2U ). The first corrected voltage signal (U korr ) of the first motor terminal (U) thus obtained is the difference between the phase voltage at the first motor terminal (U) and the average of the three phase voltages of the three motor terminals (U, V, W) and is produced in a first integrator (Int 1U ) integrated. Possibly. The integrator can also be designed as a filter. The first threshold signal is obtained (S 1U ). A comparator, more precisely a first comparator (CMP 1U ), compares this value of this first threshold signal (S 1U ) with a value of the first default value (V refU ) for the commutation and generates therefrom the first commutation signal (A 1 ), which is described in the said drive block (St) for the angle-correct commutation of the first half-bridge, which is the first motor terminal (U) energized, is used.

4 entspricht der 3 mit dem Unterschied, dass nicht das korrigierte Spannungssignal (Ukorr) des ersten Motoranschlusses (U) für die Integration zum ersten Schellwertsignal (S1U) verwendet wird, sondern nur eine Polarität dieses Signals. 4 ist aus dem Stand der Technik (SdT) bekannt. Hierzu wird ein erster Begrenzer (BU) verwendet. Der erste Begrenzer (BU) erzeugt das begrenzte korrigierte Spannungssignal (U'korr) des ersten Motoranschlusses (U) aus dem korrigierten Spannungssignal (Ukorr) des ersten Motoranschlusses (U). Dabei setzt er das begrenzte korrigierte Spannungssignal (U'korr) des ersten Motoranschlusses (U) zu Null, wenn das korrigierte Spannungssignal (Ukorr) des ersten Motoranschlusses (U) negativ ist. Diese Begrenzung kann bei geeigneter Vorzeichenwahl aller Komponenten des Systems auch invertiert erfolgen. Wesentlich ist daher, dass der Begrenzer nur eine Polarität des korrigierten Spannungssignals (Ukorr) des ersten Motoranschlusses (U) passieren lässt und die andere Polarität zu Null abbildet. 4 equals to 3 with the difference that not the corrected voltage signal (U korr ) of the first motor terminal (U) is used for the integration to the first threshold signal (S 1U ), but only one polarity of this signal. 4 is known from the prior art (SdT). For this purpose, a first limiter (B U ) is used. The first limiter (B U ) generates the limited corrected voltage signal (U ' korr ) of the first motor terminal (U) from the corrected voltage signal (U korr ) of the first motor terminal (U). He sets the limited corrected voltage signal (U ' corr ) of the first motor terminal (U) to zero, when the corrected voltage signal (U corr ) of the first motor terminal (U) is negative. This limit can also be inverted given a suitable choice of sign of all components of the system. It is essential, therefore, that the limiter only pass one polarity of the corrected voltage signal (U korr ) of the first motor terminal (U) and the other polarity maps to zero.

Aus der DE 100 54 594 A1 ist beispielsweise ein System zur optimalen Kommutierung bekannt. In der 3 der DE 100 54 594 A1 sind drei Regelungszweige gezeichnet, die im Wesentlichen der 3 dieser Offenbarung entsprechen. Der erste Vorgabewert (VrefU), der zweite Vorgabewert (VrefV) und der dritte Vorgabewert (VrefW) dieser Offenbarung, die ggf. als gemeinsamer Vorgabewert (Vref) übereinstimmen können, sind nicht eingezeichnet, aber für den Fachmann durch die Bezeichnung „Komparator” implizit erkennbar. Wie oben beschrieben müssen diese für das Verfahren der DE 100 54 594 A1 richtig vorab parametrisiert werden, weshalb das Verfahren der DE 100 54 594 A1 das beschriebene Problem nicht löst.From the DE 100 54 594 A1 For example, a system for optimal commutation is known. In the 3 of the DE 100 54 594 A1 three regulatory branches are drawn up, which are essentially the 3 correspond to this disclosure. The first default value (V refU ), the second default value (V refV ) and the third default value (V refW ) of this disclosure, which may coincide as a common default value (V ref ), are not shown, but for the expert by the name "Comparator" implicitly recognizable. As described above, these must be used for the procedure of DE 100 54 594 A1 be properly parameterized in advance, which is why the process of DE 100 54 594 A1 does not solve the described problem.

Aus der US20080252240A1 ist eine Vorrichtung bekannt, die einen optimierten Kommutierungszeitpunkt durch Auswertung der EMK ermittelt. 5 der US20080252240A1 zeigt im oberen Teil den zeitlichen Verlauf einer Phasenspannung (Bezugszeichen Vu der US20080252240A1 ). Diese Phasenspannung (Bezugszeichen Vu der US20080252240A1 ) zeigt immer dann die EMK (Bezugszeichen Vu' der US20080252240A1 ), wenn der zugehörige Treiber hochohmig ist. In dem unteren Teil der 3 der US20080252240A1 ist die Bestromung der beiden anderen Phasen zeitlich dargestellt, wobei die Bestromung der betrachten Phase immer dann erfolgt, wenn das Signal (Bezugszeichen Spwm der US20080252240A1 ) auf dem unteren Wert ist. Ist die betrachtete Phase hochohmig, so werden die beiden anderen Phasen bestromt und die EMK ist an der betrachteten Phase messbar.From the US20080252240A1 a device is known which determines an optimized commutation time by evaluating the EMF. 5 of the US20080252240A1 shows in the upper part of the time course of a phase voltage (reference numeral Vu of US20080252240A1 ). This phase voltage (reference Vu der US20080252240A1 ) always shows the EMF (reference symbol Vu 'der US20080252240A1 ), if the associated driver is high-impedance. In the lower part of the 3 of the US20080252240A1 the energization of the other two phases is shown in time, wherein the energization of the considered phase always takes place when the signal (reference Spwm the US20080252240A1 ) is at the lower value. If the considered phase has a high impedance, the other two phases are energized and the EMF can be measured at the considered phase.

Die EMK ist an der betrachteten Phasenspannung (Bezugszeichen Vu der US20080252240A1 ) also immer nur dann messbar, wenn die beiden anderen Phasen bestromt sind.The EMF is at the considered phase voltage (reference Vu der US20080252240A1 ) so only then measurable when the other two phases are energized.

In einer Vorrichtung oder einem Verfahren gemäß der US20080252240A1 wird nun nach dem Nulldurchgang der EMK gesucht, um daraus den optimalen Kommutierungszeitpunkt zu bestimmen. Diese Bestimmung des Kommutierungszeitpunktes geschieht, falls dieser sich zeitlich nicht in einer hochohmigen Zeitperiode des Treibers befindet, durch lineare Interpolation von einem ersten Zeitpunkt aus durch eine geeignete zeitliche Verzögerung. Die Offenbarung der US20080252240A1 beschreibt die Bestimmung dieser zeitlichen Verzögerung.In a device or a method according to the US20080252240A1 is now searched for the zero crossing of the EMF, in order to determine the optimal commutation time. This determination of the Kommutierungszeitpunktes happens, if this is not in time in a high-impedance Time period of the driver, by linear interpolation from a first time by a suitable time delay. The revelation of US20080252240A1 describes the determination of this time delay.

Wenn der Nulldurchgang im nicht bestromten Zeitabschnitt liegt, zu dem die Phasenspannung (Bezugszeichen Vu der US20080252240A1 ) nicht auf der EMK-Linie (Bezugszeichen Vu' der US20080252240A1 in 3 der US20080252240A1 ) liegt, kann der Nulldurchgang nur geschätzt werden. Diese Situation zeigt 5 der US20080252240A1 . Dies wird in der Technik der US20080252240A1 wie folgt durchgeführt:
Gemäß der US20080252240A1 wird zu beobachtbaren Zeitpunkten immer eine Messung der interessierenden Phasenspannung (Bezugszeichen Vu der US20080252240A1 ) genommen. Dadurch entsteht ein stufenförmiges Signal (Bezugszeichen Sdiff der US20080252240A1 in 5 der US20080252240A1 ). Gleichzeitig wird die zeitliche Steigung der Phasenspannung (Bezugszeichen Vu der US20080252240A1 ) zu diesen Messzeitpunkten auf der Basis zweier vergangener Messungen erfasst und eine Sägezahnkurve (Bezugszeichen Sramp der US20080252240A1 ) mit dieser Steigung erzeugt. Hierdurch kann der Nulldurchgang durch einfache vorzeichenrichtige Addition dieser Signale (Bezugszeichen Sdiff und Sramp der US20080252240A1 ) linear in den Zeitraum hinein interpoliert werden, zu dem die EMK am interessierenden Phasenanschluss nicht messbar ist, da dieser bestromt wird.When the zero crossing is in the non-energized period, to which the phase voltage (reference symbol Vu of US20080252240A1 ) not on the emf line (reference Vu 'der US20080252240A1 in 3 of the US20080252240A1 ), the zero crossing can only be estimated. This situation shows 5 of the US20080252240A1 , This is in the art of US20080252240A1 carried out as follows:
According to the US20080252240A1 is at observable times always a measurement of the phase voltage of interest (reference numeral Vu of US20080252240A1 ). This results in a step-shaped signal (reference numeral Sdiff of US20080252240A1 in 5 of the US20080252240A1 ). At the same time, the temporal slope of the phase voltage (reference Vu der US20080252240A1 ) at these measuring times on the basis of two past measurements and a sawtooth curve (reference Sramp the US20080252240A1 ) generated with this slope. As a result, the zero crossing can be achieved by simply adding these signals in the correct sign (reference symbols Sdiff and Sramp) US20080252240A1 ) can be linearly interpolated into the period during which the EMF at the phase connection of interest is not measurable, since it is energized.

Es handelt sich also um ein Verfahren, das den Nulldurchgang der EMK direkt bewertet und den Nulldurchgang durch zeitliche lineare Interpolation ermittelt. Dies hat folgende Nachteile.

  • 1. Das Verfahren der US20080252240A1 ist störanfällig, weil Störungen auf der EMK, also der interessierenden Phasenspannung (Bezugszeichen Vu der US20080252240A1 ) zu Ungenauigkeiten in der Berechnung des Nulldurchgangs führen. Damit ist das Verfahren der US20080252240A1 insbesondere bei niedrigen Drehzahlen mit geringer EMK besonders anfällig gegen Störungen, wie beispielsweise EMV.
  • 2. Der eigentliche Kommutierungszeitpunkt muss durch Addition einer linear interpolierten Zeitspanne ermittelt werden. Die Linearität beruht auf der Bildung der ersten zeitlichen Ableitung in Form des Sägezahnsignals (Bezugszeichen Sramp der US20080252240A1 ). Diese lineare Interpolation setzt einen nicht beschleunigten Motor voraus. Somit funktioniert das Verfahren der US20080252240A1 nur bei geringen Beschleunigungen. Eine solche Regelung, wie die der US20080252240A1 , ist daher nicht geeignet, hohe Lastdynamiken abzufangen.
It is therefore a method that directly evaluates the zero crossing of the emf and determines the zero crossing by temporal linear interpolation. This has the following disadvantages.
  • 1. The procedure of US20080252240A1 is susceptible to interference, because disturbances on the EMF, so the interesting phase voltage (reference Vu der US20080252240A1 ) lead to inaccuracies in the calculation of the zero crossing. Thus the procedure is the US20080252240A1 especially at low speeds with low EMF particularly susceptible to interference, such as EMC.
  • 2. The actual commutation time must be determined by adding a linearly interpolated time span. The linearity is based on the formation of the first time derivative in the form of the sawtooth signal (reference symbol Sramp US20080252240A1 ). This linear interpolation requires a non-accelerated motor. Thus the procedure of the US20080252240A1 only at low accelerations. Such a regulation as that of US20080252240A1 , is therefore not suitable to absorb high load dynamics.

5 dieser Offenbarung zeigt die Spannung am ersten Motoranschluss (U) bei einer optimalen Kommutierung für eine geringe, eine mittlere und eine hohe Winkelgeschwindigkeit. Das dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnete erste Schwellwertsignal (S1U), das entsprechend der vorausgehenden Beschreibung und der 3 oder der 4 erzeugt wird, steigt im Wesentlichen quadratisch an, bis es gleich dem ersten Vorgabewert (VrefU) für die Kommutierung ist. Daraufhin schaltet das nicht gezeichnete, erste Kommutierungssignal (A1) und die Halbbrücke, die dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet ist, wird kommutiert. Hierbei ist es vollkommen irrelevant, ob die Winkelgeschwindigkeit hoch oder niedrig ist. 5 This disclosure shows the voltage at the first motor terminal (U) for optimal low, medium, and high angular velocity commutation. The first threshold signal (S 1U ) associated with the first motor connection (U), which according to the preceding description and the 3 or the 4 is generated, increases substantially square until it is equal to the first default value (V refU ) for the commutation. The unshown, first commutation signal (A 1 ) and the half-bridge associated with the first motor connection (U) are then switched. It is completely irrelevant whether the angular velocity is high or low.

6 zeigt die Spannung am ersten Motoranschluss (U) bei einer zu frühen Kommutierung, einer zu späten Kommutierung und einer optimalen Kommutierung. Das dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnete erste Schwellwertsignal (S1U) steigt wieder im Wesentlichen quadratisch an, bis es gleich dem ersten Vorgabewert (VrefU) für die Kommutierung ist. Daraufhin schaltet das nicht gezeichnete erste Kommutierungssignal (A1) und die Halbbrücke, die dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet ist, wird kommutiert. Dies geschieht in der linken Teilfigur der 6 zu früh in der mittleren Teilfigur zu spät und in der rechten Teilfigur zu einem optimalen Zeitpunkt. Es soll deutlich werden, dass eine Lage des Nulldurchgangs in der Mitte des jeweiligen Kommutierungsintervalls optimal ist. 6 shows the voltage at the first motor connection (U) at too early commutation, too late commutation and an optimal commutation. The first threshold signal (S 1U ) associated with the first motor terminal (U) increases again substantially square until it is equal to the first default value (V refU ) for the commutation. The unshown first commutation signal (A 1 ) and the half-bridge associated with the first motor connection (U) then commutate. This happens in the left part of the figure 6 too early in the middle part of the figure too late and in the right part of the figure at an optimal time. It should be clear that a position of the zero crossing in the middle of the respective Kommutierungsintervalls is optimal.

Neben dem bis hierhin beschrieben Zweig innerhalb der EMK-Auswertung (EMKA) für den ersten Motoranschluss (U) existieren typischerweise ein zweiter Zweig für den zweiten Motoranschluss (V) mit zugehörigen individuellen Elementen (SU2V, INT1V, CMP1V) und Signalen (Vkorr, S1V, VrefV) und ein dritter Zweig für den dritten Motoranschluss (W) mit zugehörigen individuellen Elementen (SU2W, INT1W, CMP1W) und Signalen (Wkorr, S1W, VrefW).In addition to the branch described so far within the EMF evaluation (EMKA) for the first motor connection (U), there is typically a second branch for the second motor connection (V) with associated individual elements (SU 2V , INT 1V , CMP 1V ) and signals ( V korr , S 1V , V refV ) and a third branch for the third motor terminal (W) with associated individual elements (SU 2W , INT 1W , CMP 1W ) and signals (W corr , S 1W , V refW ).

Um nun bei unterschiedlichen Motoren eine Kommutierung zur gleichen Winkelposition des Rotors zu erzielen, müssen die jeweiligen Vorgabewerte (VrefU, VrefV, VrefW) jeweils angepasst werden. Da der Verlauf des magnetischen Flusses in Beziehung zur Winkelposition des Rotors meist jedoch nicht bekannt und auch aus dem Datenblatt des Motors nicht bestimmt werden kann, müssen die jeweiligen Vorgabewerte (VrefU, VrefV, VrefW) zunächst experimentell bestimmt werden. Dabei müssen die jeweiligen Vorgabewerte (VrefU, VrefV, VrefW) im laufenden Betrieb so lange variiert werden bis die Kommutierung zum gewünschten Zeitpunkt durchgeführt wird. Typischerweise sind die Vorgabewerte jedoch gleich (VrefU = VrefV = VrefW = Vref).In order to achieve a commutation to the same angular position of the rotor with different motors, the respective default values (V refU , V refV , V refW ) must be adapted in each case. Since the course of the magnetic flux in relation to the angular position of the rotor usually not known and can not be determined from the data sheet of the engine, the respective default values (V refU , V refV , V refW ) must first be determined experimentally. The respective default values (V refU , V refV , V refW ) must be varied during operation until the commutation is performed at the desired time. Typically, however, the default values are equal (V refU = V refV = V refW = V ref ).

Dem Fachmann ist dabei klar, dass die zuvor im Raummultiplex beschriebene Vorrichtung auch im Zeitmultiplex genutzt werden kann, dass also nur ein Zweig in der EMK-Auswertung (EMKA) realisiert werden muss, wenn die Werte eines Motoranschlusses (U, V, W) in den Kommutierungsintervallen (Φ1 bis Φ6, 2), in denen die zugehörige Halbbrücke sich in den Zuständen eins oder zwei befindet, zwischengespeichert werden können und die Werte in den entsprechenden Zweig geladen werden können, die dem Motoranschluss (U, V, W) zugeordnet sind, der in den Kommutierungsintervallen (Φ1 bis Φ6, 2) eine zugehörige Halbbrücke aufweist, die sich in dem betreffenden Kommutierungsintervall (Φ1 bis Φ6, 2) gerade im dritten Zustand befindet. Daher ist es sinnvoll, wenn Teile der Vorrichtung in ihrer Funktion mittels eines Mikrokontrollers oder Signalprozessors oder anderen Rechners realisiert werden. Insofern können die verschiedenen zuvor beschriebenen Elemente auch zu einem oder wenigen Elementen zusammengefasst werden.It is clear to the person skilled in the art that the device described above in space division multiplexing can also be used in time division multiplexing, ie that only one branch in the EMF evaluation (EMKA) has to be realized if the values of a motor connection (U, V, W) in the commutation intervals (Φ 1 to Φ 6 , 2 ) in which the associated half-bridge is in the states one or two, can be buffered and the values can be loaded into the corresponding branch associated with the motor terminal (U, V, W) which is in the commutation intervals (Φ 1 to Φ 6 , 2 ) has an associated half-bridge, which in the relevant commutation interval (Φ 1 to Φ 6 , 2 ) is currently in the third state. Therefore, it makes sense if parts of the device are realized in their function by means of a microcontroller or signal processor or other computer. In this respect, the various elements described above can also be combined into one or a few elements.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Es ist die Aufgabe der Erfindung eine automatische Ermittlung der jeweiligen Vorgabewerte für die jeweiligen Motoranschlüsse (U, V, W) zu ermöglichen und somit den Entfall der Charakterisierung der einzelnen konkreten BLDC-Motoren in der Fertigung zu ermöglichen. Hierbei sollen die im Stand der Technik erkannten Mängel vermieden werden. Dies betrifft insbesondere eine Vermeidung der manuellen Parametrisierung wie bei einem Verfahren entsprechend der DE 10 054 594 A1 und die Drehzahlabhängigkeit, wie bei einem Verfahren der US20080252240A1 .It is the object of the invention to enable an automatic determination of the respective default values for the respective motor connections (U, V, W) and thus to make it possible to omit the characterization of the individual concrete BLDC motors in production. Here, the defects recognized in the prior art should be avoided. This concerns in particular an avoidance of the manual parameterization as with a method according to DE 10 054 594 A1 and the speed dependency, as in a method of US20080252240A1 ,

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 3 oder eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a method according to claim 3 or an apparatus according to claim 1.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Die erfindungsgemäße vollautomatische Ermittlung eines oder mehrerer Vorgabewerte (VrefU, VrefV, VrefW, Vref) erfolgt im Gegensatz zum Verfahren der US20080252240A1 mittels Integration der EMK. Hierdurch handelt es sich um ein Fluss basiertes Verfahren, das damit unabhängig von der Drehzahl und damit auch unabhängig von der Beschleunigung ist, was einen entscheidenden Vorteil gegenüber dem Verfahren der US20080252240A1 darstellt.The fully automatic determination according to the invention of one or more default values (V refU , V refV , V refW , V ref ) is carried out in contrast to the method of US20080252240A1 by integration of EMF. This is a flow-based process, which is thus independent of the speed and thus independent of the acceleration, which is a decisive advantage over the process of US20080252240A1 represents.

Die hier vorgestellte folgende Version der Kommutierung wurden durch Überlegungen als Alternative zu den deutschen Patentanmeldungen DE 10 2015 005 675.1 , DE 10 2015 005 677.8 , DE 10 2015 005 678.6 ermittelt, deren Offenbarungsgehalt, soweit anwendbar, Teil dieser Offenbarung ist.The following version of the commutation presented here was considered as an alternative to the German patent applications DE 10 2015 005 675.1 . DE 10 2015 005 677.8 . DE 10 2015 005 678.6 the disclosure of which, if applicable, forms part of this disclosure.

Die Ermittlung des Vorgabewertes Vref kann dabei einerseits im aktiven Betrieb erfolgen und andererseits erfolgen, wenn der Rotor durch eine externe Kraft in eine Drehbewegung versetzt wird. Eine konstante Drehzahl ist im Gegensatz zur US20080252240A1 somit nicht notwendig. Typischerweise wird ein gemeinsamer Vorgabewert (Vref) für alle drei Motoranschlüsse (U, V, W) ermittelt. Die Ermittlung von Motoranschluss spezifischen Vorgabewerten (VrefU, VRefV, VrefW) an Stelle eines gemeinsamen Vorgabewertes (Vref) ist zum Zwecke einer noch präziseren Korrektur der Motor-Asymmetrien jedoch ausdrücklich möglich.The determination of the preset value V ref can take place on the one hand in active operation and on the other hand take place when the rotor is rotated by an external force in a rotary motion. A constant speed is in contrast to US20080252240A1 not necessary. Typically, a common default value (V ref ) is determined for all three motor connections (U, V, W). The determination of motor connection specific default values (V refU , V RefV , V refW ) instead of a common default value (V ref ) is expressly possible for the purpose of an even more precise correction of the motor asymmetries.

Beschreibung der FigurenDescription of the figures

1 zeigt eine schematische Verschaltung einer Ansteuerungseinrichtung aus dem Stand der Technik und wurde bereits in der Einleitung als dem Stand der Technik zugehörig beschrieben. 1 shows a schematic interconnection of a drive device of the prior art and has already been described in the introduction as belonging to the prior art.

2 zeigt die beispielhaft drei Kommutierungssignale (A1, A2, A3) und die zugehörigen Spannungsverläufe an den Motoranschlüssen (U, V, W) in schematischer Weise für mehrere Kommutierungsintervalle (Φ1 bis Φ6) und wurde bereits in der Einleitung als dem Stand der Technik zugehörig beschrieben. 2 shows the exemplary three commutation signals (A 1 , A 2 , A 3 ) and the associated voltage waveforms at the motor terminals (U, V, W) in a schematic manner for several commutation intervals (Φ 1 to Φ 6 ) and was already in the introduction as the State of the art associated described.

3 zeigt einen beispielhaften Zweig innerhalb der EMK-Auswertung (EMKA) für den ersten Motoranschluss (U) zur Erzeugung des dem ersten Motoranschluss (U) zugeordneten ersten Kommutierungssignals (A1) und wurde bereits in der Einleitung als dem Stand der Technik zugehörig beschrieben. 3 shows an exemplary branch within the EMF evaluation (EMKA) for the first motor terminal (U) for generating the first commutation signal (A 1 ) associated with the first motor terminal (U) and has already been described in the introduction as belonging to the prior art.

4 zeigt einen beispielhaften Zweig innerhalb der EMK-Auswertung (EMKA) für den ersten Motoranschluss (U) zur Erzeugung des dem ersten Motoranschluss (U) zugeordneten ersten Kommutierungssignals (A1) und wurde bereits in der Einleitung als dem Stand der Technik zugehörig beschrieben. 4 shows an exemplary branch within the EMF evaluation (EMKA) for the first motor terminal (U) for generating the first commutation signal (A 1 ) associated with the first motor terminal (U) and has already been described in the introduction as belonging to the prior art.

5 zeigt den quadratischen Anstieg des ersten Schwellwertsignals (S1U) und die Spannung am ersten Motoranschluss (U) wenn die zugehörige Halbbrücke des Ansteuerblockes (St) sich im hochohmigen dritten Zustand befindet, für verschiedene Winkelgeschwindigkeiten und wurde bereits in der Einleitung als dem Stand der Technik zugehörig beschrieben. 5 shows the quadratic rise of the first threshold signal (S 1U ) and the voltage at the first motor terminal (U) when the associated half-bridge of the drive block (St) is in the high-impedance third state for different angular velocities and has already been in the introduction as the prior art associated described.

6 zeigt die Spannung am ersten Motoranschluss (U) wenn die zugehörige Halbbrücke des Ansteuerblockes (St) sich im hochohmigen dritten Zustand befindet, für verschiedene Werte des erfindungsgemäßen ersten Vorgabewertes (Vu) sowie den Spannungsverlauf des ersten Schwellwertsignals (S1U) und wurde bereits in der Einleitung als dem Stand der Technik zugehörig beschrieben. 6 shows the voltage at the first motor terminal (U) when the associated half-bridge of the drive block (St) is in the high-impedance third state for different values of the inventive first default value (V u ) and the voltage waveform of the first threshold signal (S 1U ) and was already in the introduction described as belonging to the prior art.

7 zeigt eine Realisierung des Integrationsverfahrens, bei dem ein zusätzlicher Integrator (Int2) hinzugefügt wurde 7 shows a realization of the integration method in which an additional integrator (Int 2 ) has been added

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren ab der 5 einschließlich, die nicht dem Stand der Technik entsprechen, näher erläutert. Hinsichtlich des beanspruchten Umfangs dieser Offenlegung sind einzig die Ansprüche maßgeblich.In the following the invention with reference to the figures from 5 including, which do not correspond to the prior art, explained in more detail. With regard to the claimed scope of this disclosure, only the claims are relevant.

7 zeigt eine beispielhafte erfindungsgemäße Teilvorrichtung zur Ermittlung des ersten Kommutierungssignals (A1) für die Kommutierung am ersten Motoranschluss (U). Es handelt sich dabei um einen ersten Zweig (ZW1) der EMK-Auswertung (EMKA) der 1 und 12. Insofern wird die in 4 beschriebene Teilvorrichtung durch diese neue erfindungsgemäße Teilvorrichtung in zumindest einem Zweig der EMK-Auswertung (EMKA), die ja typischerweise für jeden Motoranschluss (U, V, W) je einen solchen Zweig enthält, ersetzt. In einer ersten Stufe der erfindungsgemäßen Teilvorrichtung wird wieder mittels der bereits bekannten und unveränderten Sternschaltung aus drei Spannungsteilern (SpT1, SpT2, SpT3) aus den drei Spannungen der drei Motoranschlüsse (U, V, W) ein virtuelles Sternpunktsignal (SpS) erzeugt. Diese virtuelle Sternpunktspannung (SpS) wird wieder, wie zuvor, von der Spannung am ersten Motoranschluss (U) mittels des bekannten zweiten Summierers (SU2U) abgezogen. Das so wieder erhaltene korrigierte Spannungssignal (Ukorr) des ersten Motoranschlusses (U) wird in einem ersten Integrator (Int1U) wieder zu einem ersten Schwellwertsignal (S1U) integriert. Ggf. kann in einer speziellen Ausprägung der Erfindung der erste Integrator (Int1U) auch hier als Filter ausgelegt werden. Bevorzugt integriert dabei der erste Integrator (Int1U) nur positive Werte des korrigierten Spannungssignals (Ukorr) des ersten Motoranschlusses (U) in den Kommutierungsintervallen (Φ1 bis Φ6), in denen die zugehörige Halbbrücke des ersten Motoranschlusses (U) hochohmig ist. Dies sind in dem hier beschrieben Beispiel das dritte Kommutierungsintervall (Φ3) und das sechste Kommutierungsintervall (Φ6). Der erste Integrator (Int1U) wird typischerweise unmittelbar vor oder zu Beginn eines solchen Kommutierungsintervalls (Φ3, Φ6) beispielsweise durch den Ansteuerungsblock (St) oder eine andere Steuerung zurückgesetzt. Um nur die positiven Werte des korrigierten Spannungssignals (Ukorr) des ersten Motoranschlusses (U) aufzuintegrieren bestehen beispielsweise zwei Möglichkeiten:
Zum ersten ist es möglich, mit Hilfe eines ersten Begrenzers (BU) nur positive Signalanteile des korrigierten Spannungssignals (Ukorr) des ersten Motoranschlusses (U) zum ersten Integrator (Int1U) als begrenztes, korrigiertes Spannungssignal (Ukorr') des ersten Motoranschlusses (U) durchzuschalten und ansonsten dem ersten Integrator (Int1U) durch den ersten Begrenzer (BU) einen Null-Wert liefern zu lassen. Dies ist in 7 dargestellt. 7 shows an exemplary sub-device according to the invention for determining the first commutation signal (A 1 ) for the commutation at the first motor terminal (U). It concerns a first branch (ZW 1 ) of the EMK evaluation (EMKA) of the 1 and 12 , In this respect, the in 4 described sub-device by this new sub-device according to the invention in at least one branch of the EMF evaluation (EMKA), which typically contains such a branch for each motor terminal (U, V, W), replaced. In a first stage of the subdevice according to the invention, a virtual neutral point signal (SpS) is again generated by means of the already known and unchanged star connection of three voltage dividers (SpT 1 , SpT 2 , SpT 3 ) from the three voltages of the three motor connections (U, V, W) , This virtual neutral point voltage (SpS) is again, as before, deducted from the voltage at the first motor terminal (U) by means of the known second summer (SU 2U ). The thus obtained corrected voltage signal (U korr ) of the first motor terminal (U) is integrated in a first integrator (Int 1U ) back to a first threshold signal (S 1U ). Possibly. In a specific embodiment of the invention, the first integrator (Int 1U ) can also be designed here as a filter. In this case, the first integrator (Int 1U ) preferably integrates only positive values of the corrected voltage signal (U korr ) of the first motor connection (U) in the commutation intervals (Φ 1 to Φ 6 ), in which the associated half-bridge of the first motor connection (U) is high-impedance , In the example described here, these are the third commutation interval (Φ 3 ) and the sixth commutation interval (Φ 6 ). The first integrator (Int 1U ) is typically reset immediately before or at the beginning of such a commutation interval (Φ 3 , Φ 6 ), for example, by the drive block (St) or other control. For example, to integrate only the positive values of the corrected voltage signal (U korr ) of the first motor terminal (U), there are two possibilities:
For the first, it is possible with the aid of a first limiter (B U ) only positive signal components of the corrected voltage signal (U korr ) of the first motor terminal (U) to the first integrator (Int 1U ) as a limited, corrected voltage signal (U corr ') of the first Connect the motor connection (U) and otherwise let the first integrator (Int 1U ) deliver a zero value through the first limiter (B U ). This is in 7 shown.

Zum zweiten ist es möglich, mit Hilfe eines vierten Integrators (Int2U) das korrigierte Spannungssignal (Ukorr) des ersten Motoranschlusses (U) zu einem vierten Schwellwertsignal (S2U) zu integrieren.Secondly, it is possible with the aid of a fourth integrator (Int 2U ) to integrate the corrected voltage signal (U korr ) of the first motor terminal (U) into a fourth threshold signal (S 2U ).

Ansonsten stimmt die 7 mit der 4 überein.Otherwise, that's right 7 with the 4 match.

Versuche haben gezeigt, dass die Verwendung des ersten Begrenzers (BU) besonders zu bevorzugen ist.Experiments have shown that the use of the first limiter (B U ) is particularly preferable.

8 zeigt die Verläufe des korrigierten Spannungssignals (Ukorr), des ersten Schwellwertsignals (S1U) am Ausgang des ersten Integrators (Int1U), sowie des vierten Schwellwertsignals (S2U) am Ausgang des vierten Integrators (Int2U) der 7 für eine zu frühe Kommutierung (a), eine zu späte Kommutierung (b) sowie eine korrekte Kommutierung (c) des angeschlossenen Motors (M). 8th shows the curves of the corrected voltage signal (U korr ), the first threshold signal (S 1U ) at the output of the first integrator (Int 1U ), and the fourth threshold signal (S 2U ) at the output of the fourth integrator (Int 2U ) 7 for a too early commutation (a), too late commutation (b) and a correct commutation (c) of the connected motor (M).

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass bei korrekter Kommutierung das vierte Schwellwertsignal (S2U) am Ausgang des vierten Integrators (Int2U) genau zum Zeitpunkt der Kommutierung seinen Nulldurchgang erreicht. Ebenso wurde erfindungsgemäß erkannt, dass es sinnvoll ist, diesen Nulldurchgang des vierten Schwellwertsignals (S2U) am Ausgang des vierten Integrators (Int2U) auch zur Kommutierung des Motors (M) zu benutzen. According to the invention, it has been recognized that with correct commutation, the fourth threshold signal (S 2U ) at the output of the fourth integrator (Int 2U ) reaches its zero crossing precisely at the time of commutation. It has also been recognized according to the invention that it makes sense to use this zero crossing of the fourth threshold signal (S 2U ) at the output of the fourth integrator (Int 2U ) also for commutation of the motor (M).

Analysiert man das Systemverhalten genauer, so stellt man fest, dass im Fall der korrekten Kommutierung die einzustellende Schwelle VrefU der 7 exakt mit dem Maximalwert übereinstimmt, der am Ausgang des zusätzlichen vierten Integrators (Int2U) messbar ist. Dieses Verhalten macht sich die hier vorgestellte Erfindung zu Nutze. Das zugehörige Verfahren ist in 9 dargestellt. Das Maximum des Ausgangssignals des zusätzlichen vierten Integrators (Int2U), das Maximum des vierten Schwellwertsignal (S2U), wird in Form eines ersten Maximumssignals (S2Umax) gemessen und als Referenzschwelle für die Integrationsmethode zum Vergleich mit dem ersten Schwellwertsignal (S1U) genutzt.If the system behavior is analyzed more precisely, it can be seen that, in the case of correct commutation, the threshold V refU to be set is 7 exactly matches the maximum value that can be measured at the output of the additional fourth integrator (Int 2U ). This behavior makes use of the invention presented here. The associated method is in 9 shown. The maximum of the output signal of the additional fourth integrator (Int 2U ), the maximum of the fourth threshold signal (S 2U ), is measured in the form of a first maximum signal (S 2Umax ) and used as reference threshold for the integration method for comparison with the first threshold signal (S 1U ) used.

Das Verfahren wird hier als Einschritt Parametrierung bezeichnet, da es im Gegensatz zum Stand der Technik (SdT) und anderen Verfahren keinerlei Iteration benötigt. Die zu setzende Schwelle wird praktisch im selben Kommutierungsintervall vor der eigentlichen Kommutierung ermittelt.The method is referred to here as one-step parameterization, since, in contrast to the prior art (SdT) and other methods, it does not require any iteration. The threshold to be set is determined practically in the same commutation interval before the actual commutation.

10 zeigt eine vorzugsweise Realisierung der Einschritt-Parametrierung in Form des schematischen Blockschaltbilds einer entsprechenden Vorrichtung. Der erste Maximalwertdetektor (min/maxU) detektiert das Maximum des vierten Schwellwertsignals (S2U), das das Ausgangssignal des vierten Integrators (Int2U) ist, und stellt es als erstes Maximumssignal (S2Umax) für die erste Motorphase (U) dem ersten Komparator (CMP1U) zur Verfügung 10 shows a preferred realization of the one-step parameterization in the form of the schematic block diagram of a corresponding device. The first maximum value detector (min / max U ) detects the maximum of the fourth threshold signal (S 2U ) which is the output signal of the fourth integrator (Int 2U ) and sets it as the first maximum signal (S 2Umax ) for the first motor phase (U) first comparator (CMP 1U ) available

Das erste Maximumssignal (S2Umax) kann entweder nach jeder Kommutierung zurückgesetzt werden, oder auch nach der automatischen Ermittlung des Wertes des Maximumssignals (S2Umax) „eingefroren” werden, so dass der Wert des Maximumssignals (S2Umax) nach seiner ersten Ermittlung konstant bleibt. Es ist auch möglich, dass entweder ein solcher Zweig im Multiplexbetrieb für alle drei Anschlüsse (U, V, W) des Motors (M) genutzt wird. Weiterhin ist es auch möglich, dass sich alle Zweige einen einzelnen Zweig zur Ermittlung des Werts des Maximumssignals (S2Umax) teilen. Dies ist in dargestellt.The first maximum signal (S 2Umax ) can either be reset after each commutation, or "frozen" even after the automatic determination of the value of the maximum signal (S 2Umax ), so that the value of the maximum signal (S 2Umax ) remains constant after its first determination , It is also possible that either such a branch is used in multiplex mode for all three connections (U, V, W) of the motor (M). Furthermore, it is also possible for all branches to share a single branch for determining the value of the maximum signal (S 2Umax ). This is in shown.

12 zeigt 1 mit den drei Zweigen (ZW1, ZW2, ZW3). Der Ansteuerblock (St) oder eine andere Steuerung aktivieren dabei die Integration in den Integratoren des Zweiges, dessen zugehörige Halbbrücke am zugehörigen Motoranschluss (U, V, W) sich in dem betreffenden Kommutierungsintervall (Φ1 bis Φ6) jeweils gerade in der hochohmigen Phase befindet. Wie zuvor erläutert, spiegeln die Zustände der Kommutierungssignale (A1, A2, A3) dabei das aktuelle Kommutierungsintervall (Φ1 bis Φ6) in Form eines hier beispielhaft dreidimensionalen binären logischen Vektors wieder. 12 shows 1 with the three branches (ZW 1 , ZW 2 , ZW 3 ). The control block (St) or another controller activates the integration in the integrators of the branch, its associated half-bridge at the associated motor terminal (U, V, W) in the particular commutation interval (Φ 1 to Φ 6 ) each just in the high-resistance phase located. As explained above, the states of the commutation signals (A 1 , A 2 , A 3 ) thereby reflect the current commutation interval (Φ 1 to Φ 6 ) in the form of a three-dimensional binary logic vector, which is exemplary here.

Dem Fachmann ist es offensichtlich, dass das Verfahren und die zugehörige Vorrichtung auch für mehr als drei Motorphasen (u, V, W) analog verwendbar ist.It is obvious to the person skilled in the art that the method and the associated device can also be used analogously for more than three motor phases (u, V, W).

Die 13 bezieht sich auf die zweite Motorphase (V). Sie entspricht in Funktion und Struktur der 10. Die 13 stellt mögliche Realisierungen für einen zweiten Zweig (ZW2) innerhalb der EMK-Auswertung (EMKA) dar, der sich auf die zweite Motorphase (V) bezieht. Da die Funktion der einzelnen Komponenten analog zu der der Komponenten in der 10 ist, wird diese Beschreibung hier nicht extra wiederholt.The 13 refers to the second motor phase (V). It corresponds in function and structure of 10 , The 13 represents possible implementations for a second branch (ZW 2 ) within the EMF evaluation (EMKA), which relates to the second motor phase (V). Since the function of the individual components is analogous to that of the components in the 10 is, this description is not repeated here.

Die 14 bezieht sich auf die dritte Motorphase (W). Sie entspricht in Funktion und Struktur der 10. Die 14 stellt mögliche Realisierungen für einen dritten Zweig (ZW3) innerhalb der EMK-Auswertung (EMKA) dar, der sich auf die dritte Motorphase (W) bezieht. Da die Funktion der einzelnen Komponenten analog zu der der Komponenten in der 10 ist, wird diese Beschreibung hier nicht extra wiederholt.The 14 refers to the third motor phase (W). It corresponds in function and structure of 10 , The 14 represents possible realizations for a third branch (ZW 3 ) within the EMF evaluation (EMKA), which refers to the third motor phase (W). Since the function of the individual components is analogous to that of the components in the 10 is, this description is not repeated here.

Um weitere Blöcke einzusparen ist es auch möglich, ein und denselben ersten Integrator (Int1U) sowohl für die Parametrierung als auch für die Kommutierung zu verwenden. Dies ist in dargestellt.In order to save further blocks, it is also possible to use one and the same first integrator (Int 1U ) both for the parameterization and for the commutation. This is in shown.

Die in 15 dargestellten Schalterstellungen des ersten Schalters (S1) und des zweiten Schalters (S2) entsprechen der Stellung „Parametrierung”. In dieser Stellung wird der Maximalwert des Ausgangssignals des ersten Integrators (S1U) ermittelt. Diese automatische Parametrierung kann z. B. am Bandende in der Fertigung erfolgen. Für eine solche Parametrisierung in der Fertigung reicht das einmalige Aktivieren des dargestellten Zweiges und ein anschließendes z. B. manuell induziertes Drehen des angeschlossenen Motors aus. Dieser kann dabei sogar mechanisch angetrieben werden, ohne ihn elektrisch ansteuern zu müssen. Der dann ermittelte Maximalwert wird im ersten Maximalwertdetektor (min/maxU) gespeichert. Im Falle der Parametrierung am Bandende wird dazu typischerweise ein nichtflüchtiger Speicher verwendet. Erfolgt die Parametrierung automatisch beispielsweise jedes Mal beim Start der Vorrichtung, so kann auch ein flüchtiger Speicher verwendet werden.In the 15 illustrated switch positions of the first switch (S 1 ) and the second switch (S 2 ) correspond to the position "parameterization". In this position, the maximum value of the output signal of the first integrator (S 1U ) is determined. This automatic parameterization can, for. B. done at the end of the tape in production. For such a parameterization in the manufacturing, the one-time activation of the illustrated branch and a subsequent z. B. manually induced turning of the connected motor. This can even be driven mechanically, without having to control it electrically. The then determined maximum value is stored in the first maximum value detector (min / max U ). In the case of parameterization at the end of the tape, a non-volatile memory is typically used for this purpose. For example, if the parameterization automatically occurs every time the device is started, a volatile memory may be used.

Nach erfolgter automatischer Parametrierung werden beide Schalter, der erste Schalter (S1) und der zweite Schalter (S2), umgelegt und die normale Kommutierung entsprechend 3 kann erfolgen. Das Ausgangssignal (VrefU = S2Umax) des ersten Maximalwertdetektors (min/maxU) bleibt dabei typischerweise für die Dauer des weiteren Betriebes konstant.After automatic parameterization, both switches, the first switch (S 1 ) and the second switch (S 2 ), folded and the normal commutation accordingly 3 may happen. The output signal (V refU = S 2Umax ) of the first maximum value detector (min / max U ) typically remains constant for the duration of the further operation.

Für den Fachmann ist es ein Leichtes, statt einer Speicherung in dem ersten Maximalwertdetektor (min/maxU) auch einen externen Speicher zu benutzen, der das Ausgangssignal des ersten Maximalwertdetektor (min/maxU) speichert.It is easy for a person skilled in the art to use, instead of storage in the first maximum value detector (min / max U ), also an external memory which stores the output signal of the first maximum value detector (min / max U ).

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Durch die Erfindung wird eine experimentelle Bestimmung der Kommutierungszeitpunkte durch Integration der EMK vermieden. Das Verfahren ist somit in der Lage, sich selbst an verschiedene Motoren anzupassen. Dies ermöglicht auch eine automatisierte Einstellung des Parameters bei der Herstellung von darauf aufbauenden Produkten.The invention avoids an experimental determination of the commutation times by integration of the EMF. The method is thus able to adapt itself to different engines. This also allows automated adjustment of the parameter in the manufacture of products based thereon.

Durch die Realisierungen ab 10 entfällt die Bestimmung des Parameters komplett. Das Verfahren justiert sich so ein, dass sich der rechte Fall in 6 ergibt. Damit gibt es hier weder einen Einschwingvorgang noch einen Parameter, der langsam sich einem Zielwert nähert. Es gibt auch keinen Abgleichvorgang. Das Verfahren läuft somit direkt von Anfang an korrekt ohne Einschwing- und Einregelvorgänge.From the realizations 10 the determination of the parameter is completely omitted. The procedure adjusts itself so that the right-hand case falls in 6 results. Thus, there is neither a transient nor a parameter that slowly approaches a target value. There is also no adjustment process. The process thus runs correctly right from the start without transient and control processes.

So können beispielsweise Serienstreuungen beim zu verwendenden Motor ausgeglichen werden. Auch eine Realisierung unterschiedlicher Produkte, die sich nur bezüglich des verwendeten Motors unterscheiden, ist ohne zusätzlichen Einstellungsaufwand möglich.For example, series deviations in the engine to be used can be compensated. Even a realization of different products, which differ only with respect to the motor used, is possible without additional adjustment effort.

Die Erfindung ist für die Ansteuerung von BLDC-Motoren mittels Blockkommutierung im sensorlosen Betrieb auf Basis der Auswertung des magnetischen Flusses verwendbar. Bei der Verwendung des magnetischen Flusses als Integral der EMK entfällt im Gegensatz zur Kommutierung auf Basis der Nulldurchgänge der EMK der Abgleich zwischen Winkelposition und interner Zeitbasis. Die Zeitbasis ist somit nicht mehr nötig. Vielmehr erfolgt eine Kommutierung hier ohne weitere Berechnungsschritte direkt auf Basis des Verlaufs der EMK. Das Verfahren bietet damit eine höhere Stabilität und eine bessere Reaktion auf dynamische Änderungen der Winkelgeschwindigkeit des Rotors.The invention can be used for the control of BLDC motors by block commutation in sensorless operation based on the evaluation of the magnetic flux. When using the magnetic flux as the integral of the emf, in contrast to the commutation based on the zero crossings of the emf, the adjustment between the angular position and the internal time base is omitted. The time base is therefore no longer necessary. Rather, a commutation takes place here directly without further calculation steps on the basis of the course of the EMF. The method thus offers greater stability and a better response to dynamic changes in the angular velocity of the rotor.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

  • A1 A 1
    erstes Kommutierungssignal für den Ansteuerblock (St). Das erste Kommutierungssignal wird durch die EMK-Auswertung (EMKA) erzeugt. Das erste Kommutierungssignal legt den Zeitpunkt der nächsten Spannungskommutierung durch den Ansteuerblock (St) fest. Die Spannungskommutierung betrifft dabei die Halbbrücke des Ansteuerblocks, deren oberer und unterer Schalter mit dem ersten Motoranschluss (U) verbunden sind. Das Signal ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet. Das erste Kommutierungssignal wird nur dann mittels der ersten UND-Verknüpfung (ANDU) aus dem ersten Kommutierungsereignissignal (A1') erzeugt, wenn der erste Speicherausgang (ENU) des ersten Speichers (RSFFV) gesetzt ist.first commutation signal for the drive block (St). The first commutation signal is generated by the EMF evaluation (EMKA). The first commutation signal sets determines the time of the next voltage commutation by the control block (St). The voltage commutation relates to the half-bridge of the control block whose upper and lower switches are connected to the first motor terminal (U). The signal is assigned to the first motor connection (U). The first commutation signal is only generated by means of the first AND operation (AND U ) from the first commutation event signal (A 1 ') when the first memory output (EN U ) of the first memory (RSFF V ) is set.
    A2 A 2
    zweites Kommutierungssignal für den Ansteuerblock (St). Das zweite Kommutierungssignal wird durch die EMK-Auswertung (EMKA) erzeugt. Das zweite Kommutierungssignal legt den Zeitpunkt der nächsten Spannungskommutierung durch den Ansteuerblock (St) fest. Die Spannungskommutierung betrifft dabei die Halbbrücke des Ansteuerblocks, deren oberer und unterer Schalter mit dem zweiten Motoranschluss (V) verbunden sind. Das Signal ist dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet. Das zweite Kommutierungssignal wird nur dann mittels der zweiten UND-Verknüpfung (ANDV) aus dem zweiten Kommutierungsereignissignal (A2') erzeugt, wenn der zweite Speicherausgang (ENV) des zweiten Speichers (RSFFV) gesetzt ist.second commutation signal for the drive block (St). The second commutation signal is generated by the EMF evaluation (EMKA). The second commutation signal determines the time of the next voltage commutation by the drive block (St). The voltage commutation relates to the half-bridge of the control block, whose upper and lower switches are connected to the second motor terminal (V). The signal is assigned to the second motor connection (V). The second commutation signal is only generated by means of the second AND operation (AND V ) from the second commutation event signal (A 2 ') when the second memory output (EN V ) of the second memory (RSFF V ) is set.
    A3 A 3
    drittes Kommutierungssignal für den Ansteuerblock (St). Das dritte Kommutierungssignal wird durch die EMK-Auswertung (EMKA) erzeugt. Das dritte Kommutierungssignal legt den Zeitpunkt der nächsten Spannungskommutierung durch den Ansteuerblock (St) fest. Die Spannungskommutierung betrifft dabei die Halbbrücke des Ansteuerblocks, deren oberer und unterer Schalter mit dem dritten Motoranschluss (W) verbunden sind. Das Signal ist dem dritten Motoranschluss (V) zugeordnet. Das dritte Kommutierungssignal wird nur dann mittels der dritten UND-Verknüpfung (ANDW) aus dem drittes Kommutierungsereignissignal (A3') erzeugt, wenn der dritte Speicherausgang (ENw) des dritten Speichers (RSFFW) gesetzt ist.third commutation signal for the control block (St). The third commutation signal is generated by the EMF evaluation (EMKA). The third commutation signal determines the time of the next voltage commutation by the drive block (St). The voltage commutation relates to the half-bridge of the control block whose upper and lower switches are connected to the third motor connection (W). The signal is assigned to the third motor connection (V). The third commutation signal is only generated by means of the third AND operation (AND W ) from the third commutation event signal (A 3 ') when the third memory output (EN w ) of the third memory (RSFF W ) is set.
    BU B U
    erster Begrenzer. Der erste Begrenzer erzeugt das begrenzte korrigierte Spannungssignal (U'korr) des ersten Motoranschlusses (U) aus dem korrigierten Spannungssignal (Ukorr) des ersten Motoranschlusses (U). Dabei setzt er das begrenzte korrigierte Spannungssignal (U'korr) des ersten Motoranschlusses (U) zu Null, wenn das korrigierte Spannungssignal (Ukorr) des ersten Motoranschlusses (U) negativ ist. Diese Begrenzung kann bei geeigneter Vorzeichenwahl aller Komponenten des Systems auch invertiert erfolgen. Wesentlich ist daher, dass der Begrenzer nur eine Polarität des korrigierten Spannungssignals (Ukorr) des ersten Motoranschlusses (U) passieren lässt und die andere Polarität zu Null abbildet. Dieser Vorrichtungsteil ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet.first limiter. The first limiter generates the limited corrected voltage signal (U ' korr ) of the first motor terminal (U) from the corrected voltage signal (U korr ) of the first motor terminal (U). He sets the limited corrected voltage signal (U ' corr ) of the first motor terminal (U) to zero, when the corrected voltage signal (U corr ) of the first motor terminal (U) is negative. This limit can also be inverted given a suitable choice of sign of all components of the system. It is essential, therefore, that the limiter only pass one polarity of the corrected voltage signal (U korr ) of the first motor terminal (U) and the other polarity maps to zero. This device part is assigned to the first motor connection (U).
    BV B v
    zweiter Begrenzer. Der zweite Begrenzer erzeugt das begrenzte korrigierte Spannungssignal (V'korr) des zweiten Motoranschlusses (V) aus dem korrigierten Spannungssignal (Vkorr) des zweiten Motoranschlusses (V). Dabei setzt er das begrenzte korrigierte Spannungssignal (V'korr) des zweiten Motoranschlusses (V) zu Null, wenn das korrigierte Spannungssignal (Vkorr) des zweiten Motoranschlusses (V) negativ ist. Diese Begrenzung kann bei geeigneter Vorzeichenwahl aller Komponenten des Systems auch invertiert erfolgen. Wesentlich ist daher, dass der zweite Begrenzer nur eine Polarität des korrigierten Spannungssignals (Vkorr) des zweiten Motoranschlusses (V) passieren lässt und die andere Polarität zu Null abbildet. Dieser Vorrichtungsteil ist dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet.second limiter. The second limiter generates the limited corrected voltage signal (V ' corr ) of the second motor terminal (V) from the corrected voltage signal (V corr ) of the second motor terminal (V). He sets the limited corrected voltage signal (V ' corr ) of the second motor terminal (V) to zero, when the corrected voltage signal (V corr ) of the second motor terminal (V) is negative. This limit can also be inverted given a suitable choice of sign of all components of the system. It is essential, therefore, that the second limiter only pass one polarity of the corrected voltage signal (V korr ) of the second motor terminal (V) and that the other polarity maps to zero. This device part is assigned to the second motor connection (V).
    BW B W
    dritter Begrenzer. Der dritte Begrenzer erzeugt das begrenzte korrigierte Spannungssignal (W'korr) des dritten Motoranschlusses (W) aus dem korrigierten Spannungssignal (Wkorr) des dritten Motoranschlusses (W). Dabei setzt er das begrenzte korrigierte Spannungssignal (W'korr) des dritten Motoranschlusses (W) zu Null, wenn das korrigierte Spannungssignal (Wkorr) des dritten Motoranschlusses (W) negativ ist. Diese Begrenzung kann bei geeigneter Vorzeichenwahl aller Komponenten des Systems auch invertiert erfolgen. Wesentlich ist daher, dass der dritte Begrenzer nur eine Polarität des korrigierten Spannungssignals (Wkorr) des dritten Motoranschlusses (W) passieren lässt und die andere Polarität zu Null abbildet. Dieser Vorrichtungsteil ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet.third limiter. The third limiter generates the limited corrected voltage signal (W ' korr ) of the third motor terminal (W) from the corrected voltage signal (W korr ) of the third motor terminal (W). He sets the limited corrected voltage signal (W ' corr ) of the third motor terminal (W) to zero, when the corrected voltage signal (W corr ) of the third motor terminal (W) is negative. This limit can also be inverted given a suitable choice of sign of all components of the system. It is essential, therefore, that the third limiter allow only one polarity of the corrected voltage signal (W corr ) of the third motor terminal (W) to pass, and that the other polarity be mapped to zero. This device part is assigned to the third motor connection (W).
    CMP1U CMP 1U
    Der erste Komparator vergleicht das erste Schwellwertsignal (S1U) mit einem Bezugspotenzial (0) für die Kommutierung und erzeugt hieraus ein erstes Kommutierungsereignissignal (A1'), das die Kommutierung der Halbbrücke des Ansteuerungsblocks (St) steuert, die mit dem ersten Motoranschluss (U) verbunden ist. Dieser Vorrichtungsteil ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet.The first comparator compares the first threshold signal (S 1U ) with a reference potential (0) for the commutation and generates therefrom a first commutation event signal (A 1 ') that controls the commutation of the half-bridge of the drive block (St) connected to the first motor terminal ( U) is connected. This device part is assigned to the first motor connection (U).
    CMP1V CMP 1V
    Der zweite Komparator vergleicht das zweite Schwellwertsignal (S1V) mit einem Bezugspotenzial (0) für die Kommutierung und erzeugt hieraus ein zweites Kommutierungsereignissignal (A2'), das die Kommutierung der Halbbrücke des Ansteuerungsblocks (St) steuert, die mit dem zweiten Motoranschluss (V) verbunden ist. Dieser Vorrichtungsteil ist dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet.The second comparator compares the second threshold signal (S 1V ) with a reference potential (0) for the commutation and generates therefrom a second commutation event signal (A 2 ') which controls the commutation of the half-bridge of the drive block (St) connected to the second motor terminal (A). V) is connected. This device part is assigned to the second motor connection (V).
    CMP1W CMP 1W
    Der dritte Komparator vergleicht das dritte Schwellwertsignal (S1W) mit mit einem Bezugspotenzial (0) für die Kommutierung und erzeugt hieraus ein drittes Kommutierungsereignissignal (A3'), das die Kommutierung der Halbbrücke des Ansteuerungsblocks (St) steuert, die mit dem dritten Motoranschluss (W) verbunden ist. Dieser Vorrichtungsteil ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet.The third comparator compares the third threshold signal (S 1W ) with a reference potential (0) for the commutation and generates therefrom a third commutation event signal (A 3 ') which controls the commutation of the half-bridge of the drive block (St) connected to the third motor terminal (W) is connected. This device part is assigned to the third motor connection (W).
    CMP2U CMP 2U
    Der vierte Komparator vergleicht das vierte Schwellwertsignal (S2W) mit dem Referenzsignal (VRef2) für die Kommutierung und erzeugt hieraus das erste Setzsignal (SU). Dieser Vorrichtungsteil ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet.The fourth comparator compares the fourth threshold signal (S 2W ) with the reference signal (V Ref2 ) for the commutation and generates from this the first set signal (S U ). This device part is assigned to the third motor connection (W).
    CMP2V CMP 2V
    Der fünfte Komparator vergleicht das fünfte Schwellwertsignal (S2V) mit dem Referenzsignal (VRef2) für die Kommutierung und erzeugt hieraus das zweite Setzsignal (SV). Dieser Vorrichtungsteil ist dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet.The fifth comparator compares the fifth threshold signal (S 2V ) with the reference signal (V Ref2 ) for the commutation and generates from this the second set signal (S V ). This device part is assigned to the second motor connection (V).
    CMP2W CMP 2W
    Der sechste Komparator vergleicht das sechste Schwellwertsignal (S2W) mit dem Referenzsignal (VRef2) für die Kommutierung und erzeugt hieraus das dritte Setzsignal (SW). Dieser Vorrichtungsteil ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet.The sixth comparator compares the sixth threshold signal (S 2W ) with the reference signal (V Ref2 ) for the commutation and generates from this the third set signal (S W ). This device part is assigned to the third motor connection (W).
    EMKA EMKA
    EMK-Auswertung. Die EMK-Auswertung erzeugt die Kommutierungssignale (A1, A2, A3) für die Steuerung des Kommutierungszeitpunktes der Halbbrücken der Ansteuerschaltung (St). Diese Erzeugung der Kommutierungssignale (A1, A2, A3) erfolgt in Abhängigkeit von den Spannungen an den Motoranschlüssen (U, V, W) und den Kommutierungsintervallen (Φ1 bis Φ6). Das erste Kommutierungssignal (A1) wird dabei in Abhängigkeit von der Anschlussspannung am ersten Motoranschluss (U) im dritten Kommutierungsintervall (Φ3) und/oder im sechsten Kommutierungsintervall (Φ6) erzeugt. Das zweite Kommutierungssignal (A2) wird dabei in Abhängigkeit von der Anschlussspannung am zweiten Motoranschluss (V) im ersten Kommutierungsintervall (Φ1) und/oder im vierten Kommutierungsintervall (Φ4) erzeugt. Das dritte Kommutierungssignal (A3) wird dabei in Abhängigkeit von der Anschlussspannung am dritten Motoranschluss (V) im zweiten Kommutierungsintervall (Φ2) und/oder im fünften Kommutierungsintervall (Φ5) erzeugt.EMF evaluation. The EMF evaluation generates the commutation signals (A 1 , A 2 , A 3 ) for the control of the commutation time of the half bridges of the drive circuit (St). This generation of the commutation signals (A 1 , A 2 , A 3 ) takes place as a function of the voltages at the motor terminals (U, V, W) and the commutation intervals (Φ 1 to Φ 6 ). The first commutation signal (A 1 ) is generated as a function of the terminal voltage at the first motor terminal (U) in the third commutation interval (Φ 3 ) and / or in the sixth commutation interval (Φ 6 ). The second commutation signal (A 2 ) is generated as a function of the terminal voltage at the second motor terminal (V) in the first commutation interval (Φ 1 ) and / or in the fourth commutation interval (Φ 4 ). The third commutation signal (A 3 ) is generated as a function of the terminal voltage at the third motor terminal (V) in the second commutation interval (Φ 2 ) and / or in the fifth commutation interval (Φ 5 ).
    Int1U Int 1U
    erster Integrator. Der erste Integrator bildet im Stand der Technik durch Integration des korrigierten Spannungssignals (Ukorr) des ersten Motoranschlusses (U) bzw. durch Integration des begrenzten korrigierten Spannungssignals (U'korr) des ersten Motoranschlusses (U) ein zugehöriges erstes Schwellwertsignal (S1U). Dieser Vorrichtungsteil ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet.first integrator. The first integrator forms in the prior art by integration of the corrected voltage signal (U korr ) of the first motor terminal (U) or by integration of the limited corrected voltage signal (U ' korr ) of the first motor terminal (U) an associated first threshold signal (S 1U ) , This device part is assigned to the first motor connection (U).
    Int1V Int 1V
    zweiter Integrator. Der zweite Integrator bildet im Stand der Technik durch Integration des korrigierten Spannungssignals (Vkorr) des zweiten Motoranschlusses (V) bzw. durch Integration des begrenzten korrigierten Spannungssignals (V'korr) des zweiten Motoranschlusses (V) ein zugehöriges zweites Schwellwertsignal (S1V). Dieser Vorrichtungsteil ist dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet.second integrator. The second integrator forms in the prior art by integration of the corrected voltage signal (V korr ) of the second motor terminal (V) or by integration of the limited corrected voltage signal (V ' korr ) of the second motor terminal (V) an associated second threshold signal (S 1V ) , This device part is assigned to the second motor connection (V).
    Int1W Int 1W
    dritter Integrator. Der dritte Integrator bildet im Stand der Technik durch Integration des korrigierten Spannungssignals (Wkorr) des dritten Motoranschlusses (W) bzw. durch Integration des begrenzten korrigierten Spannungssignals (W'korr) des dritten Motoranschlusses (W) ein zugehöriges drittes Schwellwertsignal (S1W). Dieser Vorrichtungsteil ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet.third integrator. The third integrator forms in the prior art by integration of the corrected voltage signal (W korr ) of the third motor terminal (W) or by integration of the limited corrected voltage signal (W ' korr ) of the third motor terminal (W) an associated third threshold signal (S 1W ) , This device part is assigned to the third motor connection (W).
    Int2U Int 2U
    vierter Integrator. Der vierte erfindungsgemäße Integrator bildet durch Integration des korrigierten Spannungssignals (Ukorr) des ersten Motoranschlusses (U) das vierte Schwellwertsignal (S2U). Der Wert der Integration kann vor der Ausgabe mit einem ersten konstanten Faktor (FU) zur Einstellung des Einschwingverhaltens durch einen im vierten Integrator (Int2U) enthaltenen Multiplizierer angepasst werden. Dieser Vorrichtungsteil ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet.fourth integrator. Integrating the corrected voltage signal (U korr ) of the first motor terminal (U), the fourth integrator according to the invention forms the fourth threshold signal (S 2U ). The value of the integration can be adjusted prior to output with a first constant factor (F U ) for setting the transient response by a multiplier included in the fourth integrator (Int 2U ). This device part is assigned to the first motor connection (U).
    Int2V Int 2V
    fünfter Integrator. Der fünfte erfindungsgemäße Integrator bildet durch Integration des korrigierten Spannungssignals (Vkorr) des ersten Motoranschlusses (V) das fünfte Schwellwertsignal (S2V). Der Wert der Integration kann vor der Ausgabe mit einem ersten konstanten Faktor (FV) zur Einstellung des Einschwingverhaltens durch einen im fünften Integrator (Int2V enthaltenen Multiplizierer angepasst werden. Dieser Vorrichtungsteil ist dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet.fifth integrator. By integrating the corrected voltage signal (V korr ) of the first motor terminal (V), the fifth integrator according to the invention forms the fifth threshold signal (S 2V ). The value of the integration can be adjusted prior to output with a first constant factor (F V ) for setting the transient response by a multiplier included in the fifth integrator (Int 2 V. This device part is assigned to the second motor connection (V).
    Int2W Int 2W
    sechster Integrator. Der sechste erfindungsgemäße Integrator bildet durch Integration des korrigierten Spannungssignals (Wkorr) des dritten Motoranschlusses (W) das sechste Schwellwertsignal (S2W). Der Wert der Integration kann vor der Ausgabe mit einem ersten konstanten Faktor (FW) zur Einstellung des Einschwingverhaltens durch einen im sechsten Integrator (Int2W) enthaltenen Multiplizierer angepasst werden. Dieser Vorrichtungsteil ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet.sixth integrator. The sixth integrator according to the invention forms the sixth threshold signal (S 2W ) by integration of the corrected voltage signal (W corr ) of the third motor terminal (W). The value of the integration can be adjusted before output with a first constant factor (F W ) for adjusting the transient response by a multiplier included in the sixth integrator (Int 2W ). This device part is assigned to the third motor connection (W).
    MM
    beispielhafter BLDC-Motorexemplary BLDC motor
    min/maxU min / max U
    erster Maximalwertdetektor. Der erste Maximalwertdetektor detektiert das Maximum des vierten Schwellwertsignals (S2U), das das Ausgangssignal des vierten Integrators (Int2U) ist, und stellt es als erstes Maximumssignal (S2Umax) für die erste Motorphase (U) dem ersten Komparator (CMP1U) zur Verfügungfirst maximum value detector. The first maximum value detector detects the maximum of the fourth threshold signal (S 2U ), which is the output signal of the fourth integrator (Int 2U ), and makes it the first maximum signal (S 2Umax ) for the first motor phase (U) the first comparator (CMP 1U ) to disposal
    min/maxV min / max V
    zweiter Maximalwertdetektor. Der zweite Maximalwertdetektor detektiert das Maximum des fünften Schwellwertsignals (S2V), das das Ausgangssignal des fünften Integrators (Int2V) ist, und stellt es als zweites Maximumssignal (S2Vmax) für die zweite Motorphase (V) dem zweiten Komparator (CMP1V) zur Verfügungsecond maximum value detector. The second maximum value detector detects the maximum of the fifth threshold signal (S 2V ), which is the output signal of the fifth integrator (Int 2V ), and makes it the second maximum signal (S 2Vmax ) for the second motor phase (V) the second comparator (CMP 1V ) to disposal
    min/maxW min / max W
    dritter Maximalwertdetektor. Der dritte Maximalwertdetektor detektiert das Maximum des sechsten Schwellwertsignals (S2W), das das Ausgangssignal des sechsten Integrators (Int2W) ist, und stellt es als drittes Maximumssignal (S2Wmax) für die dritte Motorphase (W) dem dritten Komparator (CMP1W) zur Verfügungthird maximum value detector. The third maximum value detector detects the maximum of the sixth threshold signal (S 2W ), which is the output signal of the sixth integrator (Int 2W ), and sets it as the third maximum signal (S 2Wmax ) for the third motor phase (W) the third comparator (CMP 1W ) to disposal
    Φ1 Φ 1
    erstes Kommutierungsintervall. In diesem Kommutierungsintervall ist der obere Schalter der Halbbrücke innerhalb der Ansteuerschaltung, der mit dem ersten Motoranschluss (U) auf der einen Seite und der oberen Versorgungsspannung auf der anderen Seite verbunden ist, geschlossen. Gleichzeitig ist in diesem Kommutierungsintervall der untere Schalter der Halbbrücke innerhalb der Ansteuerschaltung, der mit dem dritten Motoranschluss (W) auf der einen Seite und der unteren Versorgungsspannung auf der anderen Seite verbunden ist, geschlossen. Außerdem sind beide Schalter der Halbbrücke innerhalb der Ansteuerschaltung, die mit dem zweiten Motoranschluss (V) verbunden sind, geöffnet. Daher ist am zweiten Motoranschluss (V) in diesem Kommutierungsintervall die elektromotorische Kraft (EMK) als Phasenspannung messbar.first commutation interval. In this commutation interval, the upper half-bridge switch is inside the drive circuit connected to the first motor terminal (U). connected on one side and the upper supply voltage on the other side, closed. At the same time, in this commutation interval, the lower switch of the half-bridge within the drive circuit connected to the third motor terminal (W) on one side and the lower supply voltage on the other side is closed. In addition, both switches of the half-bridge within the drive circuit, which are connected to the second motor terminal (V), are opened. Therefore, the electromotive force (EMF) can be measured as the phase voltage at the second motor terminal (V) in this commutation interval.
    Φ2 2
    zweites Kommutierungsintervall. In diesem Kommutierungsintervall ist der obere Schalter der Halbbrücke innerhalb der Ansteuerschaltung, der mit dem ersten Motoranschluss (U) auf der einen Seite und der oberen Versorgungsspannung auf der anderen Seite verbunden ist, geschlossen. Gleichzeitig ist in diesem Kommutierungsintervall der untere Schalter der Halbbrücke innerhalb der Ansteuerschaltung, der mit dem zweiten Motoranschluss (V) auf der einen Seite und der unteren Versorgungsspannung auf der anderen Seite verbunden ist, geschlossen. Außerdem sind beide Schalter der Halbbrücke innerhalb der Ansteuerschaltung, die mit dem dritten Motoranschluss (W) verbunden sind, geöffnet. Daher ist am dritten Motoranschluss (W) in diesem Kommutierungsintervall die elektromotorische Kraft (EMK) als Phasenspannung messbar.second commutation interval. In this commutation interval, the upper switch of the half-bridge within the drive circuit connected to the first motor terminal (U) on one side and the upper supply voltage on the other side is closed. At the same time, in this commutation interval, the lower switch of the half-bridge within the drive circuit, which is connected to the second motor terminal (V) on one side and the lower supply voltage on the other side, is closed. In addition, both switches of the half-bridge within the drive circuit connected to the third motor terminal (W) are opened. Therefore, the electromotive force (EMF) can be measured as the phase voltage at the third motor connection (W) in this commutation interval.
    Φ3 Φ 3
    drittes Kommutierungsintervall. In diesem Kommutierungsintervall ist der obere Schalter der Halbbrücke innerhalb der Ansteuerschaltung, der mit dem dritten Motoranschluss (W) auf der einen Seite und der oberen Versorgungsspannung auf der anderen Seite verbunden ist, geschlossen. Gleichzeitig ist in diesem Kommutierungsintervall der untere Schalter der Halbbrücke innerhalb der Ansteuerschaltung, der mit dem zweiten Motoranschluss (W) auf der einen Seite und der unteren Versorgungsspannung auf der anderen Seite verbunden ist, geschlossen. Außerdem sind beide Schalter der Halbbrücke innerhalb der Ansteuerschaltung, die mit dem ersten Motoranschluss (U) verbunden sind, geöffnet. Daher ist am ersten Motoranschluss (U) in diesem Kommutierungsintervall die elektromotorische Kraft (EMK) als Phasenspannung messbar.third commutation interval. In this commutation interval, the upper switch of the half-bridge within the drive circuit connected to the third motor terminal (W) on one side and the upper supply voltage on the other side is closed. At the same time, in this commutation interval, the lower switch of the half-bridge within the drive circuit, which is connected to the second motor terminal (W) on one side and the lower supply voltage on the other side, is closed. In addition, both switches of the half-bridge within the drive circuit, which are connected to the first motor terminal (U), are opened. Therefore, the electromotive force (EMF) can be measured as the phase voltage at the first motor connection (U) in this commutation interval.
    Φ4 4
    viertes Kommutierungsintervall. In diesem Kommutierungsintervall ist der obere Schalter der Halbbrücke innerhalb der Ansteuerschaltung, der mit dem dritten Motoranschluss (W) auf der einen Seite und der oberen Versorgungsspannung auf der anderen Seite verbunden ist, geschlossen. Gleichzeitig ist in diesem Kommutierungsintervall der untere Schalter der Halbbrücke innerhalb der Ansteuerschaltung, der mit dem ersten Motoranschluss (U) auf der einen Seite und der unteren Versorgungsspannung auf der anderen Seite verbunden ist, geschlossen. Außerdem sind beide Schalter der Halbbrücke innerhalb der Ansteuerschaltung, die mit dem zweiten Motoranschluss (V) verbunden sind, geöffnet. Daher ist am zweiten Motoranschluss (V) in diesem Kommutierungsintervall die elektromotorische Kraft (EMK) als Phasenspannung messbar.fourth commutation interval. In this commutation interval, the upper switch of the half-bridge within the drive circuit connected to the third motor terminal (W) on one side and the upper supply voltage on the other side is closed. At the same time, in this commutation interval, the lower switch of the half-bridge within the drive circuit, which is connected to the first motor terminal (U) on one side and the lower supply voltage on the other side, is closed. In addition, both switches of the half-bridge within the drive circuit, which are connected to the second motor terminal (V), are opened. Therefore, the electromotive force (EMF) can be measured as the phase voltage at the second motor terminal (V) in this commutation interval.
    Φ5 Φ 5
    fünftes Kommutierungsintervall. In diesem Kommutierungsintervall ist der obere Schalter der Halbbrücke innerhalb der Ansteuerschaltung, der mit dem zweiten Motoranschluss (V) auf der einen Seite und der oberen Versorgungsspannung auf der anderen Seite verbunden ist, geschlossen. Gleichzeitig ist in diesem Kommutierungsintervall der untere Schalter der Halbbrücke innerhalb der Ansteuerschaltung, der mit dem ersten Motoranschluss (U) auf der einen Seite und der unteren Versorgungsspannung auf der anderen Seite verbunden ist, geschlossen. Außerdem sind beide Schalter der Halbbrücke innerhalb der Ansteuerschaltung, die mit dem dritten Motoranschluss (W) verbunden sind, geöffnet. Daher ist am dritten Motoranschluss (W) in diesem Kommutierungsintervall die elektromotorische Kraft (EMK) als Phasenspannung messbar.fifth commutation interval. In this commutation interval, the upper switch of the half-bridge within the drive circuit connected to the second motor terminal (V) on one side and the upper supply voltage on the other side is closed. At the same time, in this commutation interval, the lower switch of the half-bridge within the drive circuit, which is connected to the first motor terminal (U) on one side and the lower supply voltage on the other side, is closed. In addition, both switches of the half-bridge within the drive circuit connected to the third motor terminal (W) are opened. Therefore, the electromotive force (EMF) can be measured as the phase voltage at the third motor connection (W) in this commutation interval.
    Φ6 Φ 6
    sechstes Kommutierungsintervall. In diesem Kommutierungsintervall ist der obere Schalter der Halbbrücke innerhalb der Ansteuerschaltung, der mit dem zweiten Motoranschluss (V) auf der einen Seite und der oberen Versorgungsspannung auf der anderen Seite verbunden ist, geschlossen. Gleichzeitig ist in diesem Kommutierungsintervall der untere Schalter der Halbbrücke innerhalb der Ansteuerschaltung, der mit dem dritten Motoranschluss (W) auf der einen Seite und der unteren Versorgungsspannung auf der anderen Seite verbunden ist, geschlossen. Außerdem sind beide Schalter der Halbbrücke innerhalb der Ansteuerschaltung, die mit dem ersten Motoranschluss (U) verbunden sind, geöffnet. Daher ist am ersten Motoranschluss (U) in diesem Kommutierungsintervall die elektromotorische Kraft (EMK) als Phasenspannung messbar.sixth commutation interval. In this commutation interval, the upper switch of the half-bridge within the drive circuit connected to the second motor terminal (V) on one side and the upper supply voltage on the other side is closed. At the same time, in this commutation interval, the lower switch of the half-bridge within the drive circuit connected to the third motor terminal (W) on one side and the lower supply voltage on the other side is closed. In addition, both switches of the half-bridge within the drive circuit, which are connected to the first motor terminal (U), are opened. Therefore, the electromotive force (EMF) can be measured as the phase voltage at the first motor connection (U) in this commutation interval.
    S1U S 1U
    erstes Schwellwertsignal. Das erste Schwellwertsignal wird durch Integration des korrigierten Spannungssignals (Ukorr) des ersten Motoranschlusses (U) im ersten Integrator (Int1U) erzeugt. Das Signal ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet.first threshold signal. The first threshold signal is generated by integration of the corrected voltage signal (U korr ) of the first motor terminal (U) in the first integrator (Int 1U ). The signal is assigned to the first motor connection (U).
    S1 S 1
    erster Schalterfirst switch
    S1V S 1V
    zweites Schwellwertsignal. Das zweite Schwellwertsignal wird durch Integration des korrigierten Spannungssignals (Vkorr) des zweiten Motoranschlusses (V) im zweiten Integrator (Int1V) erzeugt. Das Signal ist dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet.second threshold signal. The second threshold signal is generated by integration of the corrected voltage signal (V korr ) of the second motor terminal (V) in the second integrator (Int 1V ). The signal is assigned to the second motor connection (V).
    S1W S 1W
    drittes Schwellwertsignal. Das dritte Schwellwertsignal wird durch Integration des korrigierten Spannungssignals (Wkorr) des dritten Motoranschlusses (W) im dritten Integrator (Int1W) erzeugt. Das Signal ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet.third threshold signal. The third threshold signal is generated by integration of the corrected voltage signal (W korr ) of the third motor terminal (W) in the third integrator (Int 1W ). The signal is assigned to the third motor connection (W).
    S2 S 2
    zweiter Schaltersecond switch
    S2U S 2U
    viertes Schwellwertsignal. Das vierte Schwellwertsignal wird durch Integration des korrigierten Spannungssignals (Ukorr) des ersten Motoranschlusses (U) im vierten Integrator (Int2U) erzeugt. Das Signal ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet.fourth threshold signal. The fourth threshold signal is generated by integration of the corrected voltage signal (U korr ) of the first motor terminal (U) in the fourth integrator (Int 2U ). The signal is assigned to the first motor connection (U).
    S2Umax S 2Umax
    erstes Maximumssignal. Das erste Maximumssignal gibt das Maximum des Ausgangssignals des zusätzlichen vierten Integrators (Int2U), das Maximum des vierten Schwellwertsignals (S2U), wieder. Es wird im Freilaufintervall gemessen und als Referenzschwelle für die Integrationsmethode zum Vergleich mit dem ersten Schwellwertsignal (S1U) genutzt. first maximum signal. The first maximum signal reproduces the maximum of the output signal of the additional fourth integrator (Int 2U ), the maximum of the fourth threshold signal (S 2U ). It is measured in the freewheeling interval and used as a reference threshold for the integration method for comparison with the first threshold signal (S 1U ).
    S2V S 2V
    fünftes Schwellwertsignal. Das fünfte Schwellwertsignal wird durch Integration des korrigierten Spannungssignals (Vkorr) des zweiten Motoranschlusses (V) im fünften Integrator (Int2V) erzeugt. Das Signal ist dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet.fifth threshold signal. The fifth threshold signal is generated by integration of the corrected voltage signal (V korr ) of the second motor terminal (V) in the fifth integrator (Int 2V ). The signal is assigned to the second motor connection (V).
    S2Vmax S 2Vmax
    zweites Maximumssignal. Das zweite Maximumssignal gibt das Maximum des Ausgangssignals des zusätzlichen fünften Integrators (Int2V), das Maximum des fünften Schwellwertsignals (S2V), wieder. Es wird im Freilaufintervall gemessen und als Referenzschwelle für die Integrationsmethode zum Vergleich mit dem zweiten Schwellwertsignal (S1V) genutzt.second maximum signal. The second maximum signal reproduces the maximum of the output signal of the additional fifth integrator (Int 2V ), the maximum of the fifth threshold signal (S 2V ). It is measured in the freewheeling interval and used as a reference threshold for the integration method for comparison with the second threshold signal (S 1V ).
    S2W S 2W
    sechstes Schwellwertsignal. Das sechste Schwellwertsignal wird durch Integration des korrigierten Spannungssignals (Wkorr) des dritten Motoranschlusses (W) im sechsten Integrator (Int2W) erzeugt. Das Signal ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet.sixth threshold signal. The sixth threshold signal is generated by integration of the corrected voltage signal (W corr ) of the third motor terminal (W) in the sixth integrator (Int 2W ). The signal is assigned to the third motor connection (W).
    S2Wmax S 2Wmax
    drittes Maximumssignal. Das dritte Maximumssignal gibt das Maximum des Ausgangssignals des zusätzlichen sechsten Integrators (Int2W), das Maximum des sechsten Schwellwertsignals (S2W), wieder. Es wird im Freilaufintervall gemessen und als Referenzschwelle für die Integrationsmethode zum Vergleich mit dem dritten Schwellwertsignal (S1W) genutzt.third maximum signal. The third maximum signal represents the maximum of the output signal of the additional sixth integrator (Int 2W ), the maximum of the sixth threshold signal (S 2W ). It is measured in the freewheeling interval and used as a reference threshold for the integration method for comparison with the third threshold signal (S 1W ).
    SdTSdT
    Markierung der betreffenden Figur als Stand der TechnikMarking the relevant figure as prior art
    SpSDPS
    virtuelles Sternpunktsignal. Das virtuelle Sternpunktsignal ist vorzugsweise die Summe des ersten, zweiten und dritten reduzierten Klemmensignals (Ur, Vr, Wr) und wird im ersten Summierer (SU1) gebildet. Das Signal ist dem allen Motoranschlüssen (U, V, W) zugeordnet.virtual star point signal. The virtual star point signal is preferably the sum of the first, second and third reduced clamp signals (U r , V r , W r ) and is formed in the first summer (SU 1 ). The signal is assigned to all motor connections (U, V, W).
    SpT1 SpT 1
    erster Spannungsteiler. Der erste Spannungsteiler reduziert die Spannung am ersten Motoranschluss (U) um einen Faktor 1/3 zum reduzierten ersten Klemmensignal (Ur). Dieser Vorrichtungsteil ist dem allen Motoranschlüssen (U, V, W) zugeordnet.first voltage divider. The first voltage divider reduces the voltage at the first motor terminal (U) by a factor of 1/3 to the reduced first terminal signal (U r ). This device part is assigned to all motor connections (U, V, W).
    SpT2 SpT 2
    zweiter Spannungsteiler. Der zweite Spannungsteiler reduziert die Spannung am zweiten Motoranschluss (U) um einen Faktor 1/3 zum reduzierten zweiten Klemmensignal (Vr). Dieser Vorrichtungsteil ist dem allen Motoranschlüssen (U, V, W) zugeordnet.second voltage divider. The second voltage divider reduces the voltage at the second motor terminal (U) by a factor of 1/3 to the reduced second terminal signal (V r ). This device part is assigned to all motor connections (U, V, W).
    SpT3 SpT 3
    dritter Spannungsteiler. Der dritte Spannungsteiler reduziert die Spannung am dritten Motoranschluss (W) um einen Faktor 1/3 zum reduzierten dritten Klemmensignal (Wr). Dieser Vorrichtungsteil ist dem allen Motoranschlüssen (U, V, W) zugeordnet.third voltage divider. The third voltage divider reduces the voltage at the third motor terminal (W) by a factor of 1/3 to the reduced third terminal signal (W r ). This device part is assigned to all motor connections (U, V, W).
    SStsst
    Systemsteuerung Es handelt sich typischerweise um einen endlichen Automaten als Ablaufsteuerung und/oder einen Mikroprozessor mit Speicher. Die Systemsteuerung umfasst in einer besonderen Ausprägung der Erfindung insbesondere typischerweise einen oder mehrere Analog-zu-Digital-Wandlern und ggf. weitere Speicher, die ggf. Initialwert für den vierten Integrator (Int2U), den fünften Integrator (Int2V) und/oder den sechsten Integrator (Int2W) und/oder den ersten Maximalwertdetektor (min/maxU) und/oder den zweiten Maximalwertdetektor (min/maxV) und/oder den dritten Maximalwertdetektor (min/maxW). Dieser Initialwert (V0) kann ggf. auch in Form von drei separaten Initialwerten spezifisch für den jeweiligen Zweig (ZW1, ZW2, ZW3) erzeugt werden. Nach dem Abschalten der Versorgungsspannung würde das System jedoch den jeweiligen erfindungsgemäßen Initialwert verlieren und müsste beim nächsten Wiedereinschalten wieder eine erneute Parametrierung durchführen. Es ist daher sinnvoll, wenn der jeweilige erfindungsgemäße Initialwert in einem nicht flüchtigen, vorzugsweise digitalen Speicher vorzugsweise innerhalb der Systemsteuerung (SSt) gesichert wird und als jeweiliger zugeordneter spezifischer Initialwert beim Neustart des Systems in den vierten Integrator (Int2U) bzw. in den fünften Integrator (Int2V) bzw. in den sechsten Integrator (Int2W) bzw. in den ersten Maximalwertdetektor (min/maxU) bzw. in den zweiten Maximalwertdetektor (min/maxV) bzw. in den dritten Maximalwertdetektor (min/maxW) geladen wird. Dieser Vorrichtungsteil ist typischerweise allen Motoranschlüssen (U, V, W) zugeordnet.Control Panel It is typically a finite state machine as a sequencer and / or a microprocessor with memory. In a particular embodiment of the invention, the system controller typically comprises, in particular, one or more analog-to-digital converters and optionally further memories, which may have initial values for the fourth integrator (Int 2U ), the fifth integrator (Int 2V ) and / or the sixth integrator (Int 2W ) and / or the first maximum value detector (min / max U ) and / or the second maximum value detector (min / max V ) and / or the third maximum value detector (min / max W ). This initial value (V 0) may optionally be generated in the form of three separate initial values specific to the respective branch (ZW 1, ZW 2, ZW 3). After switching off the supply voltage, however, the system would lose the respective initial value according to the invention and would have to perform another parameterization at the next restart. It makes sense, therefore, if the respective inventive initial value in a non-volatile, preferably digital memory preferably within the system controller (SSt) is secured and as the respective assigned specific initial value when restarting the system in the fourth integrator (Int 2U ) or in the fifth integrator (Int 2V ) or in the sixth integrator (Int 2W ) or in the first maximum value detector (min / max U ) or in the second maximum value detector (min / max V ) or in the third maximum value detector (min / max W ) is loaded. This device part is typically assigned to all motor connections (U, V, W).
    StSt
    Ansteuerblock. Der Ansteuerblock erzeugt die Signale für die drei Motoranschlüsse (U, V, W) aus den Kommutierungssignalen A1, A2, A3. Diese Ansteuerschaltung zur Blockkommutierung weist typischerweise drei nicht gezeichnete Halbbrücken auf. Eine erste Halbbrücke ist dabei mit ihrem Ausgang mit dem ersten Motoranschluss (U) verbunden. Eine zweite Halbbrücke ist dabei mit ihrem Ausgang mit dem zweiten Motoranschluss (V) verbunden. Eine dritte Habbrücke ist dabei mit ihrem Ausgang mit dem dritten Motoranschluss (W) verbunden. Jeder der Habbrücken weist typischerweise einen oberen Schalter auf, der den Ausgang der betreffenden Halbbrücke mit einer oberen Versorgungsspannung verbinden kann und einen unteren Schalter, der den Ausgang der betreffenden Halbbrücke mit einer unteren Versorgungsspannung verbinden kann. Ein gleichzeitiges Verbinden von oberer und unterer Versorgungsspannung mit dem jeweiligen Ausgang einer Halbbrücke ist durch eine Verriegelungsschaltung innerhalb der Ansteuerschaltung zur Blockkommutierung unterbunden. Darüber hinaus weist die Ansteuerschaltung zur Blockkommutierung eine Logik auf, die mindestens sechs Zustände einnehmen kann. Diese sechs Zustände korrespondieren mit den sechs Kommutierungsintervalle (Φ1 bis Φ6). Mit einer vorgegebenen Flanke eines Kommutierungssignals (A1, A2, A3), die fallend und/oder steigend sein kann, wechselt die Ansteuerschaltung ihren Zustand. Hierbei kann es zu einer Asynchronizität der Kommutierungssignale (A1, A2, A3) kommen Drive block. The drive block generates the signals for the three motor connections (U, V, W) from the commutation signals A 1 , A 2 , A 3 . This block commutation drive circuit typically has three unshown half bridges. A first half-bridge is connected with its output to the first motor connection (U). A second half-bridge is connected with its output to the second motor terminal (V). A third bridge is connected with its output to the third motor terminal (W). Each of the jumpers typically has an upper switch which can connect the output of the respective half-bridge to an upper supply voltage and a lower switch which can connect the output of the respective half-bridge to a lower supply voltage. A simultaneous connection of upper and lower supply voltage to the respective output of a half-bridge is prevented by a latch circuit within the drive circuit for block commutation. In addition, the block commutation drive circuit has logic that can occupy at least six states. These six states correspond to the six commutation intervals (Φ 1 to Φ 6 ). With a predetermined edge of a commutation signal (A 1 , A 2 , A 3 ), which may be falling and / or rising, the drive circuit changes state. This can lead to an asynchronicity of the commutation signals (A 1 , A 2 , A 3 )
    SU1 SU 1
    erster Summierer. Der erste Summierer bildet aus dem ersten, zweiten und dritten reduzierten Klemmensignal (Ur, Vr, Wr) ein virtuelles Sternpunktsignal (SpS). Dieser Vorrichtungsteil ist typischerweise allen Motoranschlüssen (U, V, W) zugeordnet.first summer. The first summer forms a virtual star point signal (SpS) from the first, second and third reduced terminal signal (U r , V r , W r ). This device part is typically assigned to all motor connections (U, V, W).
    SU2U SU 2U
    zweiter Summierer für den ersten Motoranschluss (U). Der zweite Summierer für den ersten Motoranschluss (U) subtrahiert das virtuelle Sternpunktsignal (SpS) vom Spannungssignal des ersten Motoranschlusses (U) und bildet dadurch das korrigierte Spannungssignal (Ukorr) des ersten Motoranschlusses (U). Dieser Vorrichtungsteil ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet.second summer for the first motor connection (U). The second summer for the first motor terminal (U) subtracts the virtual neutral point signal (SpS) from the voltage signal of the first motor terminal (U) and thereby forms the corrected voltage signal (U korr ) of the first motor terminal (U). This device part is assigned to the first motor connection (U).
    SU2V SU 2V
    zweiter Summierer für den zweiten Motoranschluss (V). Der zweite Summierer für den zweiten Motoranschluss (V) subtrahiert das virtuelle Sternpunktsignal (SpS) vom Spannungssignal des zweiten Motoranschlusses (V) und bildet dadurch das korrigierte Spannungssignal (Vkorr) des zweiten Motoranschlusses (V). Dieser Vorrichtungsteil ist dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet.second summer for the second motor connection (V). The second summer for the second motor terminal (V) subtracts the virtual neutral point signal (SpS) from the voltage signal of the second motor terminal (V) and thereby forms the corrected voltage signal (V korr ) of the second motor terminal (V). This device part is assigned to the second motor connection (V).
    SU2W SU 2W
    zweiter Summierer für den dritten Motoranschluss (W). Der zweite Summierer für den dritten Motoranschluss (V) subtrahiert das virtuelle Sternpunktsignal (SpS) vom Spannungssignal des dritten Motoranschlusses (W) und bildet dadurch das korrigierte Spannungssignal (Wkorr) des dritten Motoranschlusses (W). Dieser Vorrichtungsteil ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet.second totalizer for the third motor connection (W). The second summer for the third motor terminal (V) subtracts the virtual neutral point signal (SpS) from the voltage signal of the third motor terminal (W) and thereby forms the corrected voltage signal (W korr ) of the third motor terminal (W). This device part is assigned to the third motor connection (W).
    UU
    erster Motoranschluss des beispielhaften BLDC Motorsfirst motor terminal of the exemplary BLDC motor
    Ukorr U corr
    korrigiertes Spannungssignal (Ukorr) des ersten Motoranschlusses (U). Das korrigierte Spannungssignal (Ukorr) des ersten Motoranschlusses (U) wird im zugehörigen zweiten Summierer (SU2U) durch Subtraktion des virtuellen Sternpunktsignals (SpS) vom Spannungssignal des ersten Motoranschlusses (U) erzeugt. Das Signal ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet.corrected voltage signal (U korr ) of the first motor terminal (U). The corrected voltage signal (U korr ) of the first motor terminal (U) is generated in the associated second summer (SU 2U ) by subtraction of the virtual star point signal (SpS) from the voltage signal of the first motor terminal (U). The signal is assigned to the first motor connection (U).
    U'korr U ' corr
    begrenztes korrigiertes Spannungssignal (U'korr) des ersten Motoranschlusses (U). Das Signal ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet.limited corrected voltage signal (U ' korr ) of the first motor terminal (U). The signal is assigned to the first motor connection (U).
    VV
    zweiter Motoranschluss des beispielhaften BLDC Motorssecond motor terminal of the exemplary BLDC motor
    Vref V ref
    optionale gemeinsame Referenzspannung für die Motorphasen (U, V, W)optional common reference voltage for the motor phases (U, V, W)
    VrefU V refU
    erste Referenzspannung für die Kommutierung der ersten Motorphase (U)first reference voltage for the commutation of the first motor phase (U)
    VrefV V refV
    zweite Referenzspannung für die Kommutierung der zweiten Motorphase (V)second reference voltage for the commutation of the second motor phase (V)
    VrefW V RefW
    dritte Referenzspannung für die Kommutierung der dritten Motorphase (W)third reference voltage for the commutation of the third motor phase (W)
    Vkorr V corr
    korrigiertes Spannungssignal (Vkorr) des zweiten Motoranschlusses (V). Das korrigierte Spannungssignal (Vkorr) des zweiten Motoranschlusses (V) wird im zugehörigen zweiten Summierer (SU2V) durch Subtraktion des virtuellen Sternpunktsignals (SpS) vom Spannungssignal des zweiten Motoranschlusses (V) erzeugt. Das Signal ist dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet.corrected voltage signal (V korr ) of the second motor terminal (V). The corrected voltage signal (V korr ) of the second motor terminal (V) is in the associated second summer (SU 2V ) by subtraction of the virtual neutral point signal (SpS) from Voltage signal of the second motor terminal (V) generated. The signal is assigned to the second motor connection (V).
    V'korr V ' corr
    begrenztes korrigiertes Spannungssignal (V'korr) des zweiten Motoranschlusses (V). Das Signal ist dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet.limited corrected voltage signal (V ' corr ) of the second motor terminal (V). The signal is assigned to the second motor connection (V).
    WW
    dritter Motoranschluss des beispielhaften BLDC Motorsthird motor connection of the exemplary BLDC motor
    Wr W r
    reduziertes drittes Klemmensignal. Der Spannungspegel liegt vorzugsweise um den Faktor 1/3 niedriger als die Spannung am dritten Motoranschluss (W). Das Signal ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet.reduced third terminal signal. The voltage level is preferably lower by a factor of 1/3 than the voltage at the third motor terminal (W). The signal is assigned to the third motor connection (W).
    Wkorr W corr
    korrigiertes Spannungssignal (Wkorr) des dritten Motoranschlusses (W). Das korrigierte Spannungssignal (Wkorr) des dritten Motoranschlusses (W) wird im zugehörigen zweiten Summierer (SU2W) durch Subtraktion des virtuellen Sternpunktsignals (SpS) vom Spannungssignal des dritten Motoranschlusses (W) erzeugt. Das Signal ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet.corrected voltage signal (W korr ) of the third motor terminal (W). The corrected voltage signal (W corr ) of the third motor terminal (W) is generated in the associated second summer (SU 2W ) by subtraction of the virtual neutral signal (SpS) from the voltage signal of the third motor terminal (W). The signal is assigned to the third motor connection (W).
    W'korr W ' corr
    begrenztes korrigiertes Spannungssignal (W'korr) des dritten Motoranschlusses (W). Das Signal ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet.limited corrected voltage signal (W ' corr ) of the third motor terminal (W). The signal is assigned to the third motor connection (W).
    ZW1 ZW 1
    erster Zweig innerhalb der EMK-Auswertung (EMKA) zur Erzeugung des ersten Kommutierungssignals (A1) aus der EMK am ersten Motoranschluss (U) während des dritten Kommutierungsintervalls (Φ3) und während des sechsten Kommutierungsintervalls (Φ6). Dieser Vorrichtungsteil ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet.first branch within the EMF evaluation (EMKA) for generating the first commutation signal (A 1 ) from the EMF at the first motor terminal (U) during the third commutation interval (Φ 3 ) and during the sixth commutation interval (Φ 6 ). This device part is assigned to the first motor connection (U).
    ZW2 ZW 2
    zweiter Zweig innerhalb der EMK-Auswertung (EMKA) zur Erzeugung des zweiten Kommutierungssignals (A2) aus der EMK am zweiten Motoranschluss (V) während des ersten Kommutierungsintervalls (Φ1) und während des vierten Kommutierungsintervalls (Φ4). Dieser Vorrichtungsteil ist dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet.second branch within the EMF evaluation (EMKA) for generating the second commutation signal (A 2 ) from the EMF at the second motor terminal (V) during the first commutation interval (Φ 1 ) and during the fourth commutation interval (Φ 4 ). This device part is assigned to the second motor connection (V).
    ZW3 ZW 3
    dritter Zweig innerhalb der EMK-Auswertung (EMKA) zur Erzeugung des dritten Kommutierungssignals (A3) aus der EMK am dritten Motoranschluss (W) während des zweiten Kommutierungsintervalls (Φ2) und während des fünften Kommutierungsintervalls (Φ5). Dieser Vorrichtungsteil ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet.third branch within the EMF evaluation (EMKA) for generating the third commutation signal (A 3 ) from the EMF at the third motor terminal (W) during the second commutation interval (Φ 2 ) and during the fifth commutation interval (Φ 5 ). This device part is assigned to the third motor connection (W).

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (4)

Vorrichtung zur Bestimmung einer Referenzspannung (VrefU) für die Erzeugung eines ersten Kommutierungssignals (A1) für die Kommutierung eines bürstenlosen Gleichstrommotors (M) zu einem vollautomatisch sensorlos bestimmten Kommutierungszeitpunkt, wobei der bürstenlose Gleichstrommotor (M) mindestens drei Phasen (U, V, W) aufweist und, wobei die hier mit erster Phase (U) bezeichnete Phase eine beliebige, exemplarische Phase dieser mindestens drei Phasen (U, V, W) ist, mit a. einem Ansteuerblock (St), der die mindestens drei Phasen (U, V, W) in Kommutierungsintervallen (Φ1 bis Φ6) kommutiert und bestromt bzw. nicht bestromt, a. wobei er die erste Phase (U) in einer ersten Teilmenge ({Φ1, Φ2, Φ4, Φ5}) der Menge der Kommutierungsintervalle ({Φ1 bis Φ6}) bestromt und b. wobei er die erste Phase (U) in einer zweiten Teilmenge ({Φ3, Φ6}) der Menge der Kommutierungsintervalle ({Φ1 bis Φ6}), deren Schnittmenge mit der ersten Teilmenge leer ist, nicht bestromt und c. wobei die Kommutierungsintervall der zweiten Teilmenge im Sinne dieser Ansprüche die Freilaufintervalle sind, und b. einer ersten Teilvorrichtung (SpT1, SpT2, SpT3, SU1U), die ein virtuelles Sternpunktsignal (SpS) aus den elektrischen Potenzialverläufen der mindestens drei Phasen (U, V, W) erzeugt, und c. einer zweiten Teilvorrichtung (SU2U), die ein korrigiertes Spannungssignal (Ukorr) als Differenz zwischen dem elektrischen Potenzialverlauf der ersten Phase (U) und dem aktuellen Wert des virtuellen Sternpunktsignals (SpS) erzeugt, und d. einem ersten Integrator (Int1U), der das korrigierte Spannungssignal (Ukorr) während der besagten Freilaufintervalle zu einem ersten Schwellwertsignal (S1U) integriert und/oder filtert, wenn es eine erste vorgegebene Polarität hat und das erste Schwellwertsignal (S1U) unverändert lässt, wenn das korrigierte Spannungssignal (Ukorr) eine der ersten vorgegebenen Polarität entgegengesetzte Polarität hat, und e. einem vierten Integrator (Int2U), der das korrigierte Spannungssignal (Ukorr) während der besagten Freilaufintervalle zu einem vierten Schwellwertsignal (S2U) integriert und/oder filtert, und f. einem ersten Maximalwertdetektor (min/maxU), der das Maximum des vierten Schwellwertsignals (S2U) in einem Freilaufintervall detektiert und es als erstes Maximumssignal (S2Umax) für die erste Motorphase (U) einem ersten Komparator (CMP1U) als erste Referenzspannung (VrefU) zur Verfügung stellt, und g. dem ersten Komparator (CMP1U), der das erste Maximumssignal (S2Umax) als erste Referenzspannung (VrefU) mit dem ersten Schwellwertsignal (S1U) vergleicht und das erste Kommutierungssignal (A1) in Abhängigkeit von dem Ergebnis dieses Vergleichs erzeugt.Device for determining a reference voltage (V refU ) for generating a first commutation signal (A 1 ) for the commutation of a brushless DC motor (M) to a fully automatic sensorless commutation time, wherein the brushless DC motor (M) at least three phases (U, V, W), and wherein the phase designated here by the first phase (U) is an arbitrary, exemplary phase of these at least three phases (U, V, W), with a. a control block (St), which commutates the at least three phases (U, V, W) in commutation intervals (Φ 1 to Φ 6 ) and is energized or de-energized, a. wherein it energizes the first phase (U) in a first subset ({Φ 1 , Φ 2 , Φ 4 , Φ 5 }) of the amount of commutation intervals ({Φ 1 to Φ 6 }) and b. where it does not energize the first phase (U) in a second subset ({Φ 3 , Φ 6 }) of the set of commutation intervals ({Φ 1 to Φ 6 }) whose intersection with the first subset is empty, and c. wherein the commutation interval of the second subset in the sense of these claims are the freewheeling intervals, and b. a first partial device (SpT 1 , SpT 2 , SpT 3 , SU 1U ) which generates a virtual neutral point signal (SpS) from the electrical potential curves of the at least three phases (U, V, W), and c. a second sub-device (SU 2U ) which generates a corrected voltage signal (U korr ) as the difference between the electric potential profile of the first phase (U) and the current value of the virtual star point signal (SpS), and d. a first integrator (Int 1U ), which integrates and / or filters the corrected voltage signal (U korr ) during said freewheeling intervals to a first threshold signal (S 1U ) if it has a first predetermined polarity and the first threshold signal (S 1U ) unchanged when the corrected voltage signal (U korr ) has one of the first predetermined polarity opposite polarity, and e. a fourth integrator (Int 2U ) which integrates and / or filters the corrected voltage signal (U korr ) during said freewheeling intervals into a fourth threshold signal (S 2U ), and f. a first maximum value detector (min / max U ), which detects the maximum of the fourth threshold signal (S 2U ) in a freewheeling interval and as the first maximum signal (S 2Umax ) for the first motor phase (U) a first comparator (CMP 1U ) as a first reference voltage (V refU ) provides, and g. the first comparator (CMP 1U ), which compares the first maximum signal (S 2Umax ) as the first reference voltage (V refU ) with the first threshold signal (S 1U ) and generates the first commutation signal (A 1 ) in dependence on the result of this comparison. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, a. dass die erste Referenzspannung (VrefU) der ersten Motorphase (U) als Referenzspannung für die Erzeugung eines weiteren Kommutierungssignals einer weiteren Motorphase, insbesondere für die Erzeugung des zweiten Kommutierungssignals (A2) der zweiten Motorphase (V) und/oder insbesondere für die Erzeugung des dritten Kommutierungssignals (A3) der dritten Motorphase (U), verwendet wird.Apparatus according to claim 1, characterized a. in that the first reference voltage (V refU ) of the first motor phase (U) serves as a reference voltage for the generation of a further commutation signal of a further motor phase, in particular for the generation of the second commutation signal (A 2 ) of the second motor phase (V) and / or in particular for the generation of the third commutation signal (A 3 ) of the third motor phase (U) is used. Verfahren zur vollautomatischen Parametrisierung einer Kommutierungseinrichtung für die sensorlose Kommutierung eines bürstenlosen Gleichstrommotors (M) mittels einer Vorrichtung zur Bestimmung einer Referenzspannung (VrefU) für die Erzeugung eines Kommutierungssignals (A1) für die Kommutierung eines bürstenlosen Gleichstrommotors (M) zu einem vollautomatisch sensorlos bestimmten Kommutierungszeitpunkt, wobei der bürstenlose Gleichstrommotor (M) mindestens drei Phasen (U, V, W) aufweist und wobei die hier mit erster Phase (U) bezeichnete Phase eine beliebige, exemplarische Phase dieser mindestens drei Phasen (U, V, W) ist, mit den Schritten, a. Kommutieren der mindestens drei Phasen (U, V, W) in zusammenhängenden Kommutierungsintervallen (Φ1 bis Φ6) durch Bestromen und Nicht-Bestromen, insbesondere durch einem Ansteuerblock (St); b. Bestromen einer ersten Phase (U), die eine der mindestens drei Phasen (U, V, W) ist, in einer ersten Teilmenge ({Φ1, Φ2, Φ4, Φ5}) der Menge der Kommutierungsintervalle ({Φ1 bis Φ6}), insbesondere durch den Ansteuerblock (St); c. Nicht-Bestromen der ersten Phase (U), die eine der mindestens drei Phasen (U, V, W) ist, in einer zweiten Teilmenge ({Φ3, Φ6}) der Menge der Kommutierungsintervalle ({Φ1 bis Φ6}) deren Schnittmenge mit der ersten Teilmenge leer ist, wobei die Kommutierungsintervalle dieser zweiten Teilmenge die Freilaufintervalle sind und wobei insbesondere das Nicht-Bestromen durch den Ansteuerblock (St) erfolgt; d. Erzeugen eines virtuellen Sternpunktsignals (SpS) aus den elektrischen Potenzialverläufen der mindestens drei Phasen (U, V, W), insbesondere durch eine erste Teilvorrichtung (SpT1, SpT2, SpT3, SU1U); e. Erzeugen eines korrigierten Spannungssignals (Ukorr) als Differenz zwischen dem elektrischen Potenzialverlauf der ersten Phase (U) und dem aktuellen Wert des virtuellen Sternpunktsignals (SpS), insbesondere durch eine zweite Teilvorrichtung (SU2U); f. Integrieren oder Filtern des korrigierten Spannungssignals (Ukorr) während der besagten Freilaufintervalle zu einem ersten Schwellwertsignal (S1U), insbesondere durch einen ersten Integrator (Int1U) und einen ersten Begrenzer (BU), wenn das korrigierte Spannungssignal (Ukorr) eine erste vorgegebene Polarität hat; g. Unverändert lassen des ersten Schwellwertsignals (S1U), insbesondere durch den ersten Integrator (Int1U), wenn das korrigierte Spannungssignal (Ukorr) eine der ersten vorgegebenen Polarität entgegengesetzte Polarität hat; h. Integrieren oder Filtern des korrigierten Spannungssignals (Ukorr), insbesondere durch einen vierten Integrator (Int2U), der mit dem ersten Integrator (Int1U) zumindest zeitweise identisch sein kann, während der besagten Freilaufintervalle zu einem vierten Schwellwertsignal (S2U); i. Detektieren des Maximums des vierten Schwellwertsignals (S2U), insbesondere durch einen ersten Maximalwertdetektor (min/maxU), in einem Freilaufintervall; j. Speichern des detektierten Maximums des vierten Schwellwertsignals (S2U), insbesondere durch den ersten Maximalwertdetektor (min/maxU), k. Verwendung des gespeicherten Maximums des vierten Schwellwertsignals (S2U) als erstes Maximumssignal (S2Umax) für die erste Motorphase (U); l. Verwendung des ersten Maximumssignals (S2Umax) als eine erste Referenzspannung (VrefU), insbesondere für einen ersten Komparator (CMP1U); m. Vergleich der ersten Referenzspannung (VrefU) mit dem ersten Schwellwertsignal (S1U) zur Erzeugung eines Vergleichsergebnisses, insbesondere durch den ersten Komparator (CMP1U); n. Erzeugung des ersten Kommutierungssignal (A1) in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis, insbesondere durch den ersten Komparator (CMP1U);Method for fully automatic parameterization of a commutation device for the sensorless commutation of a brushless DC motor (M) by means of a device for determining a reference voltage (V refU ) for generating a commutation signal (A 1 ) for the commutation of a brushless DC motor (M) to a fully automatic sensorless determined Commutation time, wherein the brushless DC motor (M) has at least three phases (U, V, W) and wherein the phase designated here by the first phase (U) is an arbitrary, exemplary phase of these at least three phases (U, V, W), with the steps, a. Commutating the at least three phases (U, V, W) in connected commutation intervals (Φ 1 to Φ 6 ) by energizing and non-energizing, in particular by a drive block (St); b. Energizing a first phase (U) which is one of the at least three phases (U, V, W) in a first subset ({Φ 1 , Φ 2 , Φ 4 , Φ 5 }) of the set of commutation intervals ({Φ 1 to Φ 6 }), in particular by the drive block (St); c. Non-energizing the first phase (U), which is one of the at least three phases (U, V, W), in a second subset ({Φ 3 , Φ 6 }) of the amount of commutation intervals ({Φ 1 to Φ 6 } ) whose intersection with the first subset is empty, the commutation intervals of this second subset being the freewheeling intervals and wherein, in particular, the non-current driving is effected by the actuation block (St); d. Generating a virtual neutral point signal (SpS) from the electrical potential profiles of the at least three phases (U, V, W), in particular by a first partial device (SpT 1 , SpT 2 , SpT 3 , SU 1U ); e. Generating a corrected voltage signal (U korr ) as the difference between the electrical potential curve of the first phase (U) and the current value of the virtual star point signal (SpS), in particular by a second sub-device (SU 2U ); f. Integrating or filtering the corrected voltage signal (U korr ) during said freewheeling intervals to a first threshold signal (S 1U ), in particular by a first integrator (Int 1U ) and a first limiter (B U ), when the corrected voltage signal (U corr ) a has first predetermined polarity; G. Leaving unchanged the first threshold signal (S 1U ), in particular by the first integrator (Int 1U ), when the corrected voltage signal (U corr ) has a polarity opposite to the first predetermined polarity; H. Integrating or filtering the corrected voltage signal (U korr ), in particular by a fourth integrator (Int 2U ), which may be at least temporarily identical to the first integrator (Int 1U ), during said freewheeling intervals to a fourth threshold signal (S 2U ); i. Detecting the maximum of the fourth threshold signal (S 2U ), in particular by a first maximum value detector (min / max U ), in a freewheeling interval; j. Storing the detected maximum of the fourth threshold signal (S 2U ), in particular by the first maximum value detector (min / max U ), k. Using the stored maximum of the fourth threshold signal (S 2U ) as the first maximum signal (S 2Umax ) for the first motor phase (U); l. Using the first maximum signal (S 2Umax ) as a first reference voltage (V refU ), in particular for a first comparator (CMP 1U ); m. Comparing the first reference voltage (V refU ) with the first threshold signal (S 1U ) to produce a comparison result, in particular by the first comparator (CMP 1U ); n. generation of the first commutation signal (A 1 ) as a function of the comparison result, in particular by the first comparator (CMP 1U ); Verfahren nach Anspruch 3 zusätzlich umfassend den Schritt, a. Verwendung der ersten Referenzspannung (VrefU) der ersten Motorphase (U) als Referenzspannung für die Erzeugung eines weiteren Kommutierungssignals einer weiteren Motorphase, insbesondere für die Erzeugung des zweiten Kommutierungssignals (A2) der zweiten Motorphase (V) und/oder insbesondere für die Erzeugung des dritten Kommutierungssignals (A3) der dritten Motorphase (U);The method of claim 3 additionally comprising the step of: a. Use of the first reference voltage (V refU ) of the first motor phase (U) as a reference voltage for the generation of a further commutation signal of another motor phase, in particular for the generation of the second commutation signal (A 2 ) of the second motor phase (V) and / or in particular for the generation the third commutation signal (A 3 ) of the third motor phase (U);
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