DE102015012478B4

DE102015012478B4 - Method for automatically determining a comparison value for the voltage commutation when driving a brushless motor during motor operation

Info

Publication number: DE102015012478B4
Application number: DE102015012478.1A
Authority: DE
Inventors: Jörg Krupar; Roman Reichel
Original assignee: Elmos Semiconductor SE
Current assignee: Elmos Semiconductor SE
Priority date: 2015-07-30
Filing date: 2015-09-17
Publication date: 2023-04-20
Anticipated expiration: 2035-09-18
Also published as: DE102015012480A1; DE102015012480B4; DE102015012478A1

Abstract

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, mita. einem Ansteuerblock (St), der dazu eingerichtet ist, die mindestens drei Phasen (U, V, W) in Kommutierungsintervallen (Φ1bis Φ6) zu kommutieren und zu bestromen bzw. nicht zu bestromen,a. wobei Ansteuerblock (St) dazu eingerichtet ist, die erste Phase (U) in einer ersten Teilmenge ({(Φ1, Φ2, Φ4, Φ5}) der Menge der Kommutierungsintervalle ({Φ1bis Φ6}) zu bestromen,b. wobei der Ansteuerblock (St) dazu eingerichtet ist, die erste Phase (U) in einer zweiten Teilmenge ({Φ3, Φ6}) der Menge der Kommutierungsintervalle ({Φ1bis Φ6}), deren Schnittmenge mit der ersten Teilmenge leer ist, nicht zu bestromen, undc. wobei die Kommutierungsintervalle der zweiten Teilmenge im Sinne dieser Ansprüche die Freilaufintervalle sind;b. einer ersten Teilvorrichtung (SpT1, SpT2, SpT3, SD1U), die dazu eingerichtet ist, ein virtuelles Sternpunktsignal (SpS) aus den elektrischen Potenzialverläufen der mindestens drei Phasen (U, V, W) zu erzeugen;c. einer zweiten Teilvorrichtung (SU2U), die dazu eingerichtet ist, ein korrigiertes Spannungssignal (Ukorr) als Differenz zwischen dem elektrischen Potenzialverlauf der ersten Phase (U) und dem aktuellen Wert des virtuellen Sternpunktsignals (SpS) zu erzeugen;d. einem ersten Integrator (Int1U), der dazu eingerichtet ist, das korrigierte Spannungssignal (Ukorr) während der besagten Freilaufintervalle zu einem ersten Schwellwertsignal (S1U) zu integrieren und/oder zu filtern, wenn es eine erste vorgegebene Polarität hat und das erste Schwellwertsignal (S1U) unverändert zu lassen, wenn das korrigierte Spannungssignal (Ukorr) eine der ersten vorgegebenen Polarität entgegengesetzte Polarität hat;e. einem vierten Integrator (Int2U), der dazu eingerichtet ist, das korrigierte Spannungssignal (Ukorr) während der besagten Freilaufintervalle zu einem vierten Schwellwertsignal (S2U) zu integrieren und/oder zu filtern;f. einem ersten Maximalwertdetektor (min/maxu), der dazu eingerichtet ist, das Maximum des vierten Schwellwertsignals (S2U) in einem Freilaufintervall zu detektieren und es als erstes Maximumssignal (S2Umax) für die erste Motorphase (U) zu speichern und einem ersten Komparator (CMP1U) als erste Referenzspannung (VrefU) zur Verfügung zu stellen; undg. dem ersten Komparator (CMP1U), der dazu eingerichtet ist, das erste Maximumssignal (S2Umax) als erste Referenzspannung (VrefU) mit dem ersten Schwellwertsignal (S1U) zu vergleichen und das erste Kommutierungssignal (A1) in Abhängigkeit von dem Ergebnis dieses Vergleichs zu erzeugen.Device for determining a reference voltage (VrefU) for generating a first commutation signal (A1) for the commutation of a brushless DC motor (M) at a commutation time determined fully automatically without sensors, the brushless DC motor (M) having at least three phases (U, V, W) and, wherein the phase referred to here as the first phase (U) is any exemplary phase of these at least three phases (U, V, W), witha. a control block (St) which is set up to commutate and energize or not energize the at least three phases (U, V, W) in commutation intervals (Φ1 to Φ6),a. wherein the control block (St) is set up to energize the first phase (U) in a first subset ({(Φ1, Φ2, Φ4, Φ5}) of the set of commutation intervals ({Φ1 to Φ6}),b. St) is set up not to energize the first phase (U) in a second subset ({Φ3, Φ6}) of the set of commutation intervals ({Φ1 to Φ6}) whose intersection with the first subset is empty, andc the commutation intervals of the second subset are the freewheeling intervals within the meaning of these claims; b. a first sub-device (SpT1, SpT2, SpT3, SD1U), which is set up to generate a virtual neutral point signal (SpS) from the electrical potential profiles of the at least three phases (U, V, W);c a second sub-device (SU2U) which is set up to send a corrected voltage signal (Ukorr) as the difference between the electrical potential profile of the first phase (U) and the current value of the virtual neutral point signal (SpS). generate; d. a first integrator (Int1U), which is set up to integrate and/or filter the corrected voltage signal (Ukorr) into a first threshold signal (S1U) during said freewheeling intervals if it has a first predetermined polarity and the first threshold signal (S1U ) to leave unchanged if the corrected voltage signal (Ukorr) has a polarity opposite to the first predetermined polarity;e. a fourth integrator (Int2U), which is set up to integrate and/or filter the corrected voltage signal (Ukorr) to form a fourth threshold value signal (S2U) during said freewheeling intervals;f. a first maximum value detector (min/maxu) which is set up to detect the maximum of the fourth threshold value signal (S2U) in a freewheeling interval and to store it as a first maximum signal (S2Umax) for the first motor phase (U) and a first comparator (CMP1U ) as the first reference voltage (VrefU); and G. the first comparator (CMP1U), which is set up to compare the first maximum signal (S2Umax) as the first reference voltage (VrefU) with the first threshold value signal (S1U) and to generate the first commutation signal (A1) depending on the result of this comparison.

Description

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 which itself contains a permanent magnet having at least two magnetic poles. The even number of magnetic poles should be distributed symmetrically around 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 outside the rotor by stator coils. The magnetic field generated by the stator coils generally only has an approximate rotational symmetry around 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 around the axis of rotation of said rotor, which in reality also only succeeds approximately. When suitably controlled, these stator coils generate a rotating magnetic field with an axis of rotation related to the magnetic field, which again only approximately corresponds to the mechanical axis of rotation of the rotor. The rotor then follows this rotating magnetic field due to its permanent magnetization with its magnetic poles. Block commutation can be used to control the stator coils of such electric motors with rotors with a magnetic field excited by one or more permanent magnets, the BLDC motors already mentioned. In order to generate a progressive magnetic field, at least three stator coils are preferably necessary. The at least three stator coils are controlled by at least three associated half bridges, each of which contains an upper and a lower power switch, preferably a power transistor. This activation of the power transistors takes place as synchronously as possible with the angular position of the rotor in relation to the position of the stator coils in order to maximize efficiency. The rotor position can be detected according to the state of the art with the help of sensors or on the basis of the electromotive force induced in the stator coils of the motor. For this be up 1 already referred here, which shows such a system according to the state of the art (SdT). The stator coils of such a motor (M) preferably have three motor terminals, labeled U, V and W here. Here U is the first motor connection, V is the second motor connection and W is the third motor connection. A control block (St) applies the supply voltages at specified 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 specified commutation intervals (Φ ₁ to Φ ₆ , 2 ) even de-energized, whereby at the relevant motor connections (U, V, W) in the relevant 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 connection (U, V, W) to a positive supply voltage and a lower switch for connecting the respective motor connection (U, V, W) to a negative supply voltage. As a result, a not in 1 drawn control, which is typically located within the control block (St), connect the respective motor connection (U, V, W) to the upper or lower supply voltage. The upper and lower switches can now be switched independently of each other. In this case, only three of the four possible switching states of the upper and lower switches of a single half-bridge are permitted.

• In a first state, the upper switch is closed, as a result of which the relevant motor connection is connected to the positive supply voltage.
• In a second state, the lower switch is closed, which means that the relevant motor connection is connected to the lower supply voltage.
• In a third permitted connection, both switches are open, which means that the associated motor connection (U,V,W) is not energized. The relevant half-bridge of the control block (St) is passive.
• The simultaneous closing of both switches is locked as a fourth, impermissible switching state in order to exclude 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).Because of the control method, block commutation, one of the three half-bridges for controlling the relevant motor connections is always in the passive state, which corresponds to the third state described, in which the relevant motor connection is not actively supplied with current. During this third state, the course of the EMF is visible as a phase voltage against a reference potential, for example ground, at the relevant motor connection (U, V, W). With block commutation, this third state is always present at one of the three motor connections (U, V, W) during each of the six cyclically repeated commutation intervals (Φ ₁ to Φ ₆ , 2 ) before. With block commutation, the first state is also 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 ) that is not in the third state. With block commutation, the second state is also always at a different one of the three motor connections (U, V, W) during each of the six cyclically repeated commutation intervals (Φ ₁ to Φ ₆ , 2 ) that is not in the first or third state. The phase voltage at the motor connection (U,V,W) which changes in a commutation interval (Φ ₁ to Φ ₆ , 2 ) is currently in the third high-impedance state on the part of the driving half-bridge can, as is known from the prior art, be used to determine the position 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 table below gives the states (states 1-3) of the half-bridges in the various commutation intervals (Φ ₁ to Φ ₆ , 2 ) in this prior art example. u V W _Φ1 1 3 2 _Φ2 1 2 3 Φ ₃ 3 2 1 Φ 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, the EMF in an exemplary motor with three phases can be measured by six different measurement constellations

• are measured in the first commutation interval (Φ ₁ ) at the second motor connection (V) and
• are measured in the second commutation interval (Φ ₂ ) at the third motor connection (W) and
• are measured in the third commutation interval (Φ ₃ ) at the first motor connection (U) and
• are measured in the fourth commutation interval (Φ ₄ ) at the second motor connection (V) and
• are measured in the fifth commutation interval (Φ ₅ ) at the third motor connection (W) and
• are 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.During this measurement, the so-called zero crossing of the EMF is often used, where it changes its sign in relation to a reference potential. The internal time base for carrying out the commutation is regulated in such a way that this zero crossing occurs exactly in the middle of the commutation interval at that motor connection (U, V, W) that 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 the 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, i.e. the course of the voltage at the motor connection (U, V, W), can be used to determine the commutation time. Since the speed of the rotor only influences the amplitude of the EMF, which is otherwise a function of the course of the magnetic flux over the angular position, the integral of the EMF over the time from zero crossing to the following commutation time represents a motor constant. By specifying an upper one Conversely, as a limit for the integral, a commutation instant with a fixed angular distance from the zero crossing can be defined directly, i.e. without having to use a time base.

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 is 1 is drawn. This measures in the six commutation intervals (Φ ₁ to Φ ₆ , 2 ) according to the current commutation interval (Φ ₁ to Φ ₆ , 2 ) associated measurement constellation the EMF and from this generates a separate commutation signal (A ₁ , A ₂ , A ₃ ) for each of the motor connections (U, V, W). 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 (Φ₁ mit 0<i<7) ein diesem Kommutierungsintervall (Φ₁ mit 0<i<7) zugehöriges Kommutierungszwischenintervall (Φ_i' 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 change of edge on a commutation signal (A ₁ , A ₂ , A ₃ ), control logic within the control block (St) changes its state. Alternatively, it is possible accordingly 2 to derive the commutation interval (Φ ₁ to Φ ₆ ) by static logic from the commutation signals (A ₁ , A ₂ , A ₃ ). For example, the first phase can be used as an AND operation of the negated first commutation sign nals (A ₁ ) with the negated second commutation signal (A ₂ ) and the third commutation signal (A ₃ ). The other phases can be determined analogously. However, _it has been shown that preferably between the commutation intervals (Φ ₁ to Φ ₆ ) a commutation intermediate interval ₍ Φ _i 'with 0<i<7) is inserted, in which the switches of the half-bridges, which change their switching state, are switched off in order to reliably rule out cross currents. In this respect, it makes sense if the total number of states of a finite state machine actually passed through 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 3 shows an exemplary partial device from the prior art (SdT) for determining the first commutation signal (A ₁ ) for the commutation at the exemplary first motor connection (U). This is part of the EMF evaluation device (EMKA). In the following, as an example, the focus is on this first branch in the description. However, it will be easy for a person skilled in the art to transfer the written to 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 transmit. In a first stage, a star circuit consisting of three voltage dividers (SpT ₁ ; SpT ₂ , SpT ₃ ) converts the three voltages into the three

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 (SU_2U) abgezogen. Das so erhaltene erste korrigierte Spannungssignal (U_korr) 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 (Int_1U) integriert. Ggf. kann der Integrator auch als Filter ausgelegt werden. Man erhält das erste Schwellwertsignal (S_1U). Ein Vergleicher, genauer ein erster Komparator (CMP_1U), vergleicht diesen Wert dieses ersten Schwellwertsignals (S_1U) mit einem Wert des ersten Vorgabewerts (V_refU) 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.motor connections (U, V, W) generates a virtual neutral point signal (SpS). This represents the mean value of the voltages at the three motor connections (U, V, W) and is therefore subtracted from the voltage at the first motor connection (U) using a second adder (SU _2U ). The first corrected voltage signal (U _corr ) of the first motor connection (U) obtained in this way is the difference between the phase voltage at the first motor connection (U) and the mean value of the three phase voltages of the three motor connections (U, V, W) and is processed in a first integrator (Int _1U ) integrated. If necessary, the integrator can also be designed as a filter. The first threshold signal (S _1U ) is obtained. A comparator, more precisely a first comparator (CMP _1U ), compares this value of this first threshold value signal (S _1U ) with a value of the first default value (V _refU ) for the commutation and uses this to generate the first commutation signal (A ₁ ), which, as described in said control block (St) for the correct-angle commutation of the first half-bridge, which energizes the first motor connection (U).

4 entspricht der 3 mit dem Unterschied, dass nicht das korrigierte Spannungssignal (U_korr) des ersten Motoranschlusses (U) für die Integration zum ersten Schellwertsignal (S_1U) verwendet wird, sondern nur eine Polarität dieses Signals. 4 ist aus dem Stand der Technik (SdT) bekannt. Hierzu wird ein erster Begrenzer (B_U) verwendet. Der erste Begrenzer (B_U) erzeugt das begrenzte korrigierte Spannungssignal (U'_korr) des ersten Motoranschlusses (U) aus dem korrigierten Spannungssignal (U_korr) des ersten Motoranschlusses (U). Dabei setzt er das begrenzte korrigierte Spannungssignal (U'_korr) des ersten Motoranschlusses (U) zu Null, wenn das korrigierte Spannungssignal (U_korr) 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 (U_korr) des ersten Motoranschlusses (U) passieren lässt und die andere Polarität zu Null abbildet. 4 equals to 3 with the difference that it is not the corrected voltage signal (U _corr ) of the first motor connection (U) that is used for the integration to form the first threshold value signal (S _1U ), but only one polarity of this signal. 4 is known from the state of the art (SdT). A first limiter (B _U ) is used for this. The first limiter (B _U ) generates the limited, corrected voltage signal (U' _corr ) of the first motor connection (U) from the corrected voltage signal (U _corr ) of the first motor connection (U). In doing so, it sets the limited corrected voltage signal (U' _corr ) of the first motor connection (U) to zero if the corrected voltage signal (U _corr ) of the first motor connection (U) is negative. With a suitable choice of sign for all components of the system, this limitation can also be inverted. It is therefore essential that the limiter only allows one polarity of the corrected voltage signal (U _corr ) of the first motor connection (U) to pass and maps the other polarity 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 (V_refU), der zweite Vorgabewert (V_refV) und der dritte Vorgabewert (V_refW) dieser Offenbarung, die ggf. als gemeinsamer Vorgabewert (V_ref) 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 a system for optimal commutation is known, for example. In the 3 the DE 100 54 594 A1 are drawn three control branches, which are essentially the 3 comply with 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 match as a common default value (V _ref ), are not shown, but are indicated by the designation for those skilled in the art "Comparator" implicitly recognizable. As described above, these must be used for the procedure of DE 100 54 594 A1 be correctly parameterized in advance, which is why the method of DE 100 54 594 A1 does not solve the problem described.

Aus der US 2008/0252240 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, die einen optimierten Kommutierungszeitpunkt durch Auswertung der EMK ermittelt. 5 der US 2008/0252240 A1 zeigt im oberen Teil den zeitlichen Verlauf einer Phasenspannung (Bezugszeichen Vu der US 2008/0252240 A1 ) Diese Phasenspannung (Bezugszeichen Vu der US 2008/0252240 A1 zeigt immer dann die EMK (Bezugszeichen Vu' der US 2008/0252240 A1 wenn der zugehörige Treiber hochohmig ist. In dem unteren Teil der 3 der US 2008/0252240 A1 ist die Bestromung der beiden anderen Phasen zeitlich dargestellt, wobei die Bestromung der betrachten Phase immer dann erfolgt, wenn das Signal (Bezugszeichen Spwm der US 2008/0252240 A1 ) 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 U.S. 2008/0252240 A1 a device is known which determines an optimized commutation time by evaluating the EMF. 5 the U.S. 2008/0252240 A1 shows in the upper part the course of a phase voltage over time (reference symbol Vu der U.S. 2008/0252240 A1 ) This phase voltage (reference Vu der U.S. 2008/0252240 A1 always shows the EMF (reference symbol Vu' der U.S. 2008/0252240 A1 if the associated driver is high-impedance. In the lower part of 3 the U.S. 2008/0252240 A1 the energization of the other two phases is shown in terms of time, whereby the energization of the phase under consideration always takes place when the signal (reference symbol Spwm of U.S. 2008/0252240 A1 ) is at the lower value. If the phase under consideration has a high resistance, the other two phases are energized and the EMF can be measured on the phase under consideration.

Die EMK ist an der betrachteten Phasenspannung (Bezugszeichen Vu der US 2008/0252240 A1 ) also immer nur dann messbar, wenn die beiden anderen Phasen bestromt sind.The EMF is at the considered phase voltage (reference Vu der U.S. 2008/0252240 A1 ) can only be measured when the other two phases are energized.

In einer Vorrichtung oder einem Verfahren gemäß der US 2008/0252240 A1 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 US 2008/0252240 A1 beschreibt die Bestimmung dieser zeitlichen Verzögerung.In an apparatus or method according to U.S. 2008/0252240 A1 is now searched for the zero crossing of the EMF in order to determine the optimal commutation time. If the commutation time is not located in a high-impedance time period of the driver, this determination is made by linear interpolation from a first time using a suitable time delay. The Revelation of U.S. 2008/0252240 A1 describes the determination of this time delay.

Wenn der Nulldurchgang im nicht bestromten Zeitabschnitt liegt, zu dem die Phasenspannung (Bezugszeichen Vu der US 2008/0252240 A1 nicht auf der EMK-Linie (Bezugszeichen Vu' der US 2008/0252240 A1 in 3 der US 2008/0252240 A1 liegt, kann der Nulldurchgang nur geschätzt werden. Diese Situation zeigt 5 der US 2008/0252240 A1 . Dies wird in der Technik der US 2008/0252240 A1 wie folgt durchgeführt:

Gemäß der US 2008/0252240 A1 wird zu beobachtbaren Zeitpunkten immer eine Messung der interessierenden Phasenspannung (Bezugszeichen Vu der US 2008/0252240 A1 genommen. Dadurch entsteht ein stufenförmiges Signal (Bezugszeichen Sdiff der US 2008/0252240 A1 in 5 der US 2008/0252240 A1 Gleichzeitig wird die zeitliche Steigung der Phasenspannung (Bezugszeichen Vu der US 2008/0252240 A1 zu diesen Messzeitpunkten auf der Basis zweier vergangener Messungen erfasst und eine Sägezahnkurve (Bezugszeichen Sramp der US 2008/0252240 A1 ) mit dieser Steigung erzeugt. Hierdurch kann der Nulldurchgang durch einfache vorzeichenrichtige Addition dieser Signale (Bezugszeichen Sdiff und Sramp der US 2008/0252240 A1 ) linear in den Zeitraum hinein interpoliert werden, zu dem die EMK am interessierenden Phasenanschluss nicht messbar ist, da dieser bestromt wird.

If the zero crossing is in the non-energized period of time when the phase voltage (reference Vu der U.S. 2008/0252240 A1 not on the emf line (reference mark Vu' der U.S. 2008/0252240 A1 in 3 the U.S. 2008/0252240 A1 lies, the zero crossing can only be estimated. This situation shows 5 the U.S. 2008/0252240 A1 . This is in the technique of U.S. 2008/0252240 A1 carried out as follows:

According to the U.S. 2008/0252240 A1 a measurement of the phase voltage of interest (reference Vu der U.S. 2008/0252240 A1 taken. This creates a stepped signal (reference Sdiff der U.S. 2008/0252240 A1 in 5 the U.S. 2008/0252240 A1 At the same time, the time gradient of the phase voltage (reference symbol Vu der U.S. 2008/0252240 A1 recorded at these measurement times on the basis of two past measurements and a sawtooth curve (reference Sramp der U.S. 2008/0252240 A1 ) generated with this slope. As a result, the zero crossing can be achieved by simply adding these signals with the correct sign (reference symbols Sdiff and Sramp of the U.S. 2008/0252240 A1 ) can be linearly interpolated into the period in which the EMF cannot be measured at the phase connection of interest because 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 US 2008/0252240 A1 ist störanfällig, weil Störungen auf der EMK, also der interessierenden Phasenspannung (Bezugszeichen Vu der US 2008/ 0252240 A1) zu Ungenauigkeiten in der Berechnung des Nulldurchgangs führen. Damit ist das Verfahren der US 2008/0252240 A1 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 US 2008/0252240 A1 ). Diese lineare Interpolation setzt einen nicht beschleunigten Motor voraus. Somit funktioniert das Verfahren der US 2008/0252240 A1 nur bei geringen Beschleunigungen. Eine solche Regelung, wie die der US 2008/0252240 A1 ist daher nicht geeignet, hohe Lastdynamiken abzufangen.

It is therefore a process that evaluates the zero crossing of the EMF directly and determines the zero crossing through linear interpolation over time. This has the following disadvantages.

1. The procedure of U.S. 2008/0252240 A1 is susceptible to interference because interference on the EMF, i.e. the phase voltage of interest (reference number Vu of US 2008/0252240 A1) leads to inaccuracies in the calculation of the zero crossing. So the procedure is U.S. 2008/0252240 A1 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 of U.S. 2008/0252240 A1 ). This linear interpolation assumes a non-accelerated motor. This is how the process works U.S. 2008/0252240 A1 only at low accelerations. Such a scheme as that of U.S. 2008/0252240 A1 is therefore not suitable for absorbing 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 (S_1U), das entsprechend der vorausgehenden Beschreibung und der 3 oder der 4 erzeugt wird, steigt im Wesentlichen quadratisch an, bis es gleich dem ersten Vorgabewert (V_refU) 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 connection (U) with an optimal commutation for a low, a medium and a high angular velocity. The first motor terminal (U) associated first threshold signal (S _1U ), according to the previous description and the 3 or the 4 is generated increases substantially quadratically until it equals the first command value (V _refU ) for the commutation. The first commutation signal (A ₁ ), not shown, then switches and the half-bridge, which is assigned to the first motor connection (U), is commutated. Here 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 (S_1U) steigt wieder im Wesentlichen quadratisch an, bis es gleich dem ersten Vorgabewert (V_refU) 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) with a commutation that is too early, a commutation that is too late and an optimal commutation. The first threshold value signal (S _1U ) assigned to the first motor connection (U) increases again essentially quadratically until it is equal to the first preset value (V _refU ) for the commutation. The first commutation signal (A ₁ ) (not shown) then switches and the half-bridge, which is assigned to the first motor connection (U), is commutated. This happens in the left part of the figure 6 too early in the middle sub-figure, too late and in the right sub-figure at an optimal point in time. It should be clear that a position of the zero crossing in the middle of the respective commutation interval 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 (SU_2V, INT_1V,CMP_1V) und Signalen (V_korr, S_1V, V_refV) und ein dritter Zweig für den dritten Motoranschluss (W) mit zugehörigen individuellen Elementen (SU_2W, INT_1W,CMP_1W) und Signalen (W_korr, S_1W, V_refW).In addition to the branch described up to this point 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 _corr , S _1V , V _refV ) and a third branch for the third motor connection (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 (V_refU, V_refV, V_refW) 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 (V_refU, V_refV, V_refW) zunächst experimentell bestimmt werden. Dabei müssen die jeweiligen Vorgabewerte (V_refU, V_refV, V_refW) im laufenden Betrieb so lange variiert werden bis die Kommutierung zum gewünschten Zeitpunkt durchgeführt wird. Typischerweise sind die Vorgabewerte jedoch gleich (V_refU=V_refV=V_refW=V_ref).In order to achieve 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. However, since the course of the magnetic flux in relation to the angular position of the rotor is usually not known and cannot be determined from the motor data sheet, 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 commutation is carried out at the desired point in time. Typically, however, the default values are the same (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 previously described in space multiplex can also be used in time multiplex, i.e. only one branch in the EMF evaluation (EMKA) has to be implemented 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 states one or two can be latched and the values associated with the motor terminal (U, V, W) used in the commutation intervals (Φ ₁ up to Φ ₆ , 2 ) has an associated half-bridge, which changes in the relevant commutation interval (Φ ₁ to Φ ₆ , 2 ) is currently in the third state. Therefore, it makes sense if the function of parts of the device is realized 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.

Ähnlich wie die oben diskutierten Druckschriften DE 100 54 594 A1 und US 2008/0 252 240 A1 beschreiben auch die Druckschriften, DE 100 64 486 A1 , DE 10 2009 019 414 A1 , US 2007/0 282 461 A1 , US 2014/0 062 364 A1 , DE 10 2008 025 442 A1 Vorrichtungen zur sensorlosen Ermittlung eines Kommutierungsintervalls, welchen ebenso die oben diskutierten Nachteile anhaften.Similar to the references discussed above DE 100 54 594 A1 and US 2008/0 252 240 A1 also describe the pamphlets DE 100 64 486 A1 , DE 10 2009 019 414 A1 , US 2007/0 282 461 A1 , US 2014/0 062 364 A1 , DE 10 2008 025 442 A1 Devices for sensorless determination of a commutation interval, which also have the disadvantages discussed above.

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 US 2008/0252240 A1 .It is the object of the invention to enable automatic determination of the respective default values for the respective motor connections (U, V, W) and thus to make it possible to dispense with the characterization of the individual specific BLDC motors in production. The deficiencies recognized in the prior art are to be avoided here. This relates in particular to avoiding manual parameterization as in a method according to DE 10 054 594 A1 and the speed dependency, as in a method of U.S. 2008/0252240 A1 .

Diese Aufgabe wird durch Vorrichtungen und Verfahren mit den Merkmalen der jeweiligen unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und der Beschreibung.This object is achieved by devices and methods having the features of the respective independent claims. Preferred embodiments are subject matter of the dependent claims and the description.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Die erfindungsgemäße vollautomatische Ermittlung eines oder mehrerer Vorgabewerte (V_refU, V_refV, V_refW, V_ref) erfolgt im Gegensatz zum Verfahren der US 2008/0252240 A1 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 US 2008/0252240 A1 darstellt. _In _contrast _to the method _in FIG U.S. 2008/0252240 A1 by integrating the EMF. This is a flow-based method, which is independent of the speed and thus also independent of the acceleration, which is a decisive advantage over the method of U.S. 2008/0252240 A1 represents.

Die hier vorgestellte folgende Version der Kommutierung wurden durch Überlegungen als Alternative zu den deutschen Patentanmeldungen DE 10 2015 005 675 A1 , DE 10 2015 005 677 A1 , DE 10 2015 005 678 A1 ermittelt.The following version of the commutation presented here was considered as an alternative to the German patent applications DE 10 2015 005 675 A1 , DE 10 2015 005 677 A1 , DE 10 2015 005 678 A1 determined.

Die Ermittlung des Vorgabewertes V_ref 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 US 2008/0252240 A1 somit nicht notwendig. Typischerweise wird ein gemeinsamer Vorgabewert (V_ref) für alle drei Motoranschlüsse (U, V, W) ermittelt. Die Ermittlung von Motoranschluss spezifischen Vorgabewerten (V_refU, V_RefV, V_refW) an Stelle eines gemeinsamen Vorgabewertes (V_ref) ist zum Zwecke einer noch präziseren Korrektur der Motor-Asymmetrien jedoch ausdrücklich möglich.The determination of the default value V _ref can take place on the one hand in active operation and on the other hand when the rotor is caused to rotate by an external force. A constant speed is in contrast to U.S. 2008/0252240 A1 therefore not necessary. Typically, a common default value (V _ref ) is determined for all three motor connections (U, V, W). However, 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.

Figurenlistecharacter list

1 shows a schematic connection of a control device from the prior art and was already described in the introduction as belonging to the prior art.
2 shows the example of three commutation signals (A 1 , A 2 , A 3 ) and the associated voltage curves at the motor terminals (U, V, W) in a schematic way for several commutation intervals (Φ 1 to Φ 6 ) and was already mentioned in the introduction as the Described as belonging to the prior art.
3 shows an example branch within the EMF evaluation (EMKA) for the first motor connection (U) for generating the first motor connection (U) associated first commutation signal (A 1 ) and was already described in the introduction as belonging to the prior art.
4 shows an example branch within the EMF evaluation (EMKA) for the first motor connection (U) for generating the first motor connection (U) associated first commutation signal (A 1 ) and was already described in the introduction as belonging to the prior art.
5 shows the quadratic increase in the first threshold value signal (S 1U ) and the voltage at the first motor connection (U) when the associated half-bridge of the control block (St) is in the high-impedance third state, for different angular velocities and was already described in the introduction as the prior art appropriately described.
6 shows the voltage at the first motor connection (U) when the associated half-bridge of the control block (St) is in the high-impedance third state, for different values of the first default value (V u ) according to the invention and the voltage curve of the first threshold value signal (S 1U ) and has already been shown in described in the introduction as belonging to the state of the art.
7 Figure 12 shows an implementation of the integration method where 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.The invention is based on the figures from the 5 including, which do not correspond to the state of the art, explained in more detail. The claims alone control the claimed scope of this disclosure.

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 abgezogen. Das so wieder erhaltene korrigierte Spannungssignal (U_korr) des ersten Motoranschlusses (U) wird in einem ersten Integrator (Int_1U) wieder zu einem ersten Schwellwertsignal (S_1U) integriert. Ggf. kann in einer speziellen Ausprägung der Erfindung der erste Integrator (Int_1U) auch hier als Filter ausgelegt werden. Bevorzugt integriert dabei der erste Integrator (Int_1U) nur positive Werte des korrigierten Spannungssignals (U_korr) 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 (Int_1U) 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 (U_korr) des ersten Motoranschlusses (U) aufzuintegrieren bestehen beispielsweise zwei Möglichkeiten:

Zum ersten ist es möglich, mit Hilfe eines ersten Begrenzers (B_U) nur positive Signalanteile des korrigierten Spannungssignals (U_korr) des ersten Motoranschlusses (U) zum ersten Integrator (Int_1U) als begrenztes, korrigiertes Spannungssignal (U_korr') des ersten Motoranschlusses (U) durchzuschalten und ansonsten dem ersten Integrator (Int_1U) durch den ersten Begrenzer (B_U) einen Null-Wert liefern zu lassen. Dies ist in 7 dargestellt.
Zum zweiten ist es möglich, mit Hilfe eines vierten Integrators (Int_2U) das korrigierte Spannungssignal (U_korr) des ersten Motoranschlusses (U) zu einem vierten Schwellwertsignal (S_2U) zu integrieren.

7 shows an exemplary partial device according to the invention for determining the first commutation signal (A ₁ ) for the commutation at the first motor connection (U). It is a first branch (ZW ₁ ) of the EMF evaluation (EMKA) of 1 and 12 . In this respect, the in 4 described sub-device replaced 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 connection (U, V, W). In a first stage of the partial device according to the invention, a virtual neutral point signal (SpS) is generated from the three voltages of the three motor connections (U, V, W) again using the already known and unchanged star connection made up of three voltage dividers (SpT ₁ , SpT ₂ , SpT ₃ ). . As before, this virtual neutral point voltage (SpS) is subtracted from the voltage at the first motor connection (U) using the well-known second adder. The corrected voltage signal (U _korr ) of the first motor connection (U) that is obtained again in this way is integrated again in a first integrator (Int _1U ) to form a first threshold value signal (S _1U ). In a special embodiment of the invention, the first integrator (Int _1U ) can optionally also be designed as a filter here. The first integrator (Int _1U ) preferably only integrates positive values of the corrected voltage signal (U _corr ) 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) has a high resistance . 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 control block (St) or another controller. There are two options, for example, to integrate only the positive values of the corrected voltage signal (U _corr ) of the first motor connection (U):

Firstly, it is possible, with the aid of a first limiter (B _U ), only positive signal components of the corrected voltage signal (U _corr ) of the first motor connection (U) to the first integrator (Int _1U ) as a limited, corrected voltage signal (U _corr ') of the first Switch through 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.
Secondly, it is possible to use a fourth integrator (Int _2U ) to integrate the corrected voltage signal (U _corr ) of the first motor connection (U) into a fourth threshold value signal (S _2U ).

Ansonsten stimmt die Figur 7 mit der Figur 4 überein.Otherwise, FIG. 7 corresponds to FIG.

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

8 zeigt die Verläufe des korrigierten Spannungssignals (U_korr), des ersten Schwellwertsignals (S_1U) am Ausgang des ersten Integrators (Int_1U), sowie des vierten Schwellwertsignals (S_2U) am Ausgang des vierten Integrators (Int_2U) 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 ) of 7 for early commutation (a), late commutation (b) and correct commutation (c) of the connected motor (M).

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass bei korrekter Kommutierung das vierte Schwellwertsignal (S_2U) am Ausgang des vierten Integrators (Int_2U) genau zum Zeitpunkt der Kommutierung seinen Null durch gang erreicht. Ebenso wurde erfindungsgemäß erkannt, dass es sinnvoll ist, diesen Nulldurchgang des vierten Schwellwertsignals (S_2U) am Ausgang des vierten Integrators (Int_2U) auch zur Kommutierung des Motors (M) zu benutzen.According to the invention, it was recognized that, given correct commutation, the fourth threshold value signal (S _2U ) at the output of the fourth integrator (Int _2U ) reaches its zero crossing exactly at the time of commutation. It was also recognized according to the invention that it makes sense to also use this zero crossing of the fourth threshold value signal (S _2U ) at the output of the fourth integrator (Int _2U ) for commutation of the motor (M).

Analysiert man das Systemverhalten genauer, so stellt man fest, dass im Fall der korrekten Kommutierung die einzustellende Schwelle V_refU der 7 exakt mit dem Maximalwert übereinstimmt, der am Ausgang des zusätzlichen vierten Integrators (Int_2U) 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 (Int_2U), das Maximum des vierten Schwellwertsignal (S_2U), wird in Form eines ersten Maximumssignals (S_2Umax) gemessen und als Referenzschwelle für die Integrationsmethode zum Vergleich mit dem ersten Schwellwertsignal (S_1U) genutzt.If one analyzes the system behavior more precisely, one finds that in the case of correct commutation, the threshold V _refU to be set is the 7 corresponds exactly to the maximum value that can be measured at the output of the additional fourth integrator (Int _2U ). The invention presented here makes use of this behavior. The associated procedure is 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 a 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 a one-step parameterization because, 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/max_U) detektiert das Maximum des vierten Schwellwertsignals (S_2U), das das Ausgangssignal des vierten Integrators (Int_2U) ist, und stellt es als erstes Maximumssignal (S_2Umax) für die erste Motorphase (U) dem ersten Komparator (CMP_1U) zur Verfügung 10 shows a preferred implementation of the one-step parameterization in the form of a 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 presents it as the first maximum signal (S _2Umax ) for the first motor phase (U). first comparator (CMP _1U ) available

Das erste Maximumssignal (S_2Umax) kann entweder nach jeder Kommutierung zurückgesetzt werden, oder auch nach der automatischen Ermittlung des Wertes des Maximumssignals (S_2Umax) „eingefroren“ werden, so dass der Wert des Maximumssignals (S_2Umax) 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 (S_2Umax) teilen. Dies ist in dargestellt.The first maximum signal (S _2Umax ) can either be reset after each commutation, or it can also be "frozen" 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 for such a branch to be used in multiplex operation 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 (A₂, 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 whose associated half-bridge at the associated motor connection (U, V, W) is in the relevant commutation interval (Φ ₁ to Φ ₆ ) in the high-impedance phase located. As previously explained, the states of the commutation signals (A ₂ , A ₂ , A ₃ ) reflect the current commutation interval (Φ ₁ to Φ ₆ ) in the form of a three-dimensional binary logic vector, which is used here as an example.

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 a 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 to the 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 separately 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 to the 10 . The 14 represents possible implementations for a third branch (ZW ₃ ) within the EMF evaluation (EMKA), which relates 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 separately here.

Um weitere Blöcke einzusparen ist es auch möglich, ein und denselben ersten Integrator(Int_1U) 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 parameterization and for 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 (S_1U) 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/max_U) 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 The switch positions shown for the first switch (S ₁ ) and the second switch (S ₂ ) correspond to the "parameterization" position. In this position the maximum value of the output signal of the first integrator (S _1U ) is determined. This automatic parameterization can, for example, take place at the end of the production line. For such a parameterization in production, the one-off activation of the represented branch and a subsequent, for example, manually induced rotation of the connected motor is sufficient. This can even be driven mechanically without having to control it electrically. The maximum value then determined is stored in the first maximum value detector (min/max _U ). In the case of parameterization at the end of the line, a non-volatile memory is typically used for this purpose. If the parameterization takes place automatically, for example each time the device is started, a volatile memory can also 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 (V_refU=S_2Umax) des ersten Maximalwertdetektors (min/max_U) bleibt dabei typischerweise für die Dauer des weiteren Betriebes konstant.After the automatic parameterization, both switches, the first switch (S ₁ ) and the second switch (S ₂ ), are thrown 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 further operation.

Für den Fachmann ist es ein Leichtes, statt einer Speicherung in dem ersten Maximalwertdetektor (min/max_U) auch einen externen Speicher zu benutzen, der das Ausgangssignal des ersten Maximalwertdetektor (min/max_U) speichert.It is easy for a person skilled in the art to also use an external memory, which stores the output signal of the first maximum value detector (min/max _U ), instead of storing it in 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 integrating the EMF. The method is thus able to adapt itself to different engines. This also enables automated setting of the parameter when manufacturing products based on it.

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. Through the realizations 10 the determination of the parameter is completely omitted. The procedure adjusts itself in such a way that the right case is in 6 results. This means that there is neither a transient nor a parameter that is slowly approaching a target value. There is also no matching process. The method thus runs correctly right from the start without transient and adjustment 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.In this way, for example, series variations in the motor to be used can be compensated. It is also possible to implement different products that differ only with regard to the motor used 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 controlling BLDC motors by means of block commutation in sensorless operation based on the evaluation of the magnetic flux. When using the magnetic flux as an integral of the EMF, in contrast to commutation based on the zero crossings of the EMF, there is no adjustment between the angular position and the internal time base. The time base is therefore no longer necessary. Rather, a commutation takes place here without further calculation steps directly 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.

BezugszeichenlisteReference List

A1A1: 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 (AND_U) aus dem ersten Kommutierungsereignissignal (A₁') erzeugt, wenn der erste Speicherausgang (EN_U) des ersten Speichers (RSFF_V) gesetzt ist.first commutation signal for the control block (St). The first commutation signal is generated by the EMF evaluation (EMKA). The first commutation signal determines the point in time of the next voltage commutation by the control block (St). The voltage commutation affects the half-bridge of the control block, whose upper and lower switches are connected to the first motor connection (U). The signal is assigned to the first motor connection (U). The first commutation signal is only generated from the first commutation event signal (A ₁ ') by means of the first AND link (AND _U ) when the first memory output (EN _U ) of the first memory (RSFF _V ) is set.
A2A2: 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 (AND_V) aus dem zweiten Kommutierungsereignissignal (A₂') erzeugt, wenn der zweite Speicherausgang (EN_V) des zweiten Speichers (RSFF_V) gesetzt ist.second commutation signal for the control block (St). The second commutation signal is generated by the EMF evaluation (EMKA). The second commutation signal defines the point in time of the next voltage commutation by the control block (St). The voltage commutation affects the half-bridge of the control block, whose upper and lower switches are connected to the second motor connection (V). The signal is assigned to the second motor connection (V). The second commutation signal is only generated from the second commutation event signal (A ₂ ') by means of the second AND link (AND _V ) when the second memory output (EN _V ) of the second memory (RSFF _V ) is set.
A3A3: 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 (AND_W) aus dem drittes Kommutierungsereignissignal (A₃') erzeugt, wenn der dritte Speicherausgang (EN_W) des dritten Speichers (RSFF_W) 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 defines the point in time of the next voltage commutation by the control block (St). The voltage commutation affects 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 from the third commutation event signal (A ₃ ') by means of the third AND operation (AND _W ) when the third memory output (EN _W ) of the third memory (RSFF _W ) is set.
BUBU: erster Begrenzer. Der erste Begrenzer erzeugt das begrenzte korrigierte Spannungssignal (U'_korr) des ersten Motoranschlusses (U) aus dem korrigierten Spannungssignal (U_korr) des ersten Motoranschlusses (U). Dabei setzt er das begrenzte korrigierte Spannungssignal (U'_korr) des ersten Motoranschlusses (U) zu Null, wenn das korrigierte Spannungssignal (U_korr) 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 (U_korr) 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' _corr ) of the first motor connection (U) from the corrected voltage signal (U _corr ) of the first motor connection (U). In doing so, it sets the limited corrected voltage signal (U' _corr ) of the first motor connection (U) to zero if the corrected voltage signal (U _corr ) of the first motor connection (U) is negative. With a suitable choice of sign for all components of the system, this limitation can also be inverted. It is therefore essential that the limiter only allows one polarity of the corrected voltage signal (U _corr ) of the first motor connection (U) to pass and maps the other polarity to zero. This part of the device is assigned to the first motor connection (U).
BVB.V: zweiter Begrenzer. Der zweite Begrenzer erzeugt das begrenzte korrigierte Spannungssignal (V'_korr) des zweiten Motoranschlusses (V) aus dem korrigierten Spannungssignal (V_korr) des zweiten Motoranschlusses (V). Dabei setzt er das begrenzte korrigierte Spannungssignal (V'_korr) des zweiten Motoranschlusses (V) zu Null, wenn das korrigierte Spannungssignal (V_korr) 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 (V_korr) 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 second motor terminal (V) voltage signal (V' _corr ) from the corrected second motor terminal (V) voltage signal (V _corr ). In doing so, it sets the limited corrected voltage signal (V' _corr ) of the second motor connection (V) to zero if the corrected voltage signal (V _corr ) of the second motor connection (V) is negative. With a suitable choice of sign for all components of the system, this limitation can also be inverted. It is therefore essential that the second limiter only allows one polarity of the corrected voltage signal (V _corr ) of the second motor connection (V) to pass and maps the other polarity to zero. This part of the device is assigned to the second motor connection (V).
BWBW: dritter Begrenzer. Der dritte Begrenzer erzeugt das begrenzte korrigierte Spannungssignal (W'_korr) des dritten Motoranschlusses (W) aus dem korrigierten Spannungssignal (W_korr) des dritten Motoranschlusses (W). Dabei setzt er das begrenzte korrigierte Spannungssignal (W'_korr) des dritten Motoranschlusses (W) zu Null, wenn das korrigierte Spannungssignal (W_korr) 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 (W_korr) 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 third motor terminal (W) voltage signal (W' _corr ) from the corrected third motor terminal (W) voltage signal (W _corr ). In doing so, it sets the limited corrected voltage signal (W' _corr ) of the third motor connection (W) to zero if the corrected voltage signal (W _corr ) of the third motor connection (W) is negative. With a suitable choice of sign for all components of the system, this limitation can also be inverted. It is therefore essential that the third limiter only allows one polarity of the corrected voltage signal (W _corr ) of the third motor connection (W) to pass and maps the other polarity to zero. This part of the device is assigned to the third motor connection (W).
CMP1UCMP1U: Der erste Komparator vergleicht das erste Schwellwertsignal (S_1U) 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 value signal (S _1U ) with a reference potential (0) for the commutation and from this generates a first commutation event signal (A ₁ ') which controls the commutation of the half-bridge of the control block (St) which is connected to the first motor terminal ( U) is connected. This part of the device is assigned to the first motor connection (U).
CMP1VCMP1V: Der zweite Komparator vergleicht das zweite Schwellwertsignal (S_1V) 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 value signal (S _1V ) with a reference potential (0) for the commutation and from this generates a second commutation event signal (A ₂ ') which controls the commutation of the half-bridge of the control block (St) which is connected to the second motor connection ( V) is connected. This part of the device is assigned to the second motor connection (V).
CMP1WCMP1W: Der dritte Komparator vergleicht das dritte Schwellwertsignal (S_1W) 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 value signal (S _1W ) with a reference potential (0) for the commutation and generates a third commutation event signal (A ₃ ') from this, which controls the commutation of the half-bridge of the control block (St) connected to the third motor connection (W) is connected. This part of the device is assigned to the third motor connection (W).
CMP2UCMP2U: Der vierte Komparator vergleicht das vierte Schwellwertsignal (S_2W) mit dem Referenzsignal (V_Ref2) für die Kommutierung und erzeugt hieraus das erste Setzsignal (S_U). Dieser Vorrichtungsteil ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet.The fourth comparator compares the fourth threshold value signal (S _2W ) with the reference signal (V _Ref2 ) for the commutation and uses this to generate the first set signal (S _U ). This part of the device is assigned to the third motor connection (W).
CMP2VCMP2V: Der fünfte Komparator vergleicht das fünfte Schwellwertsignal (S_2V) mit dem Referenzsignal (V_Ref2) für die Kommutierung und erzeugt hieraus das zweite Setzsignal (S_V). Dieser Vorrichtungsteil ist dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet.The fifth comparator compares the fifth threshold value signal (S _2V ) with the reference signal (V _Ref2 ) for the commutation and uses this to generate the second set signal (S _V ). This part of the device is assigned to the second motor connection (V).
CMP2WCMP2W: Der sechste Komparator vergleicht das sechste Schwellwertsignal (S_2W) mit dem Referenzsignal (V_Ref2) für die Kommutierung und erzeugt hieraus das dritte Setzsignal (S_W). Dieser Vorrichtungsteil ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet.The sixth comparator compares the sixth threshold value signal (S _2W ) with the reference signal (V _Ref2 ) for the commutation and uses this to generate the third set signal (S _W ). This part of the device is assigned to the third motor connection (W).
EMKAEMKA: 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 controlling the commutation instant of the half-bridges of the control circuit (St). The commutation signals (A ₁ , A ₂ , A ₃ ) are generated as a function of the voltages at the motor connections (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 connection voltage at the first motor connection (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 connection voltage at the second motor connection (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 connection voltage at the third motor connection (V) in the second commutation interval (Φ ₂ ) and/or in the fifth commutation interval (Φ ₅ ).
Int1UInt1U: erster Integrator. Der erste Integrator bildet im Stand der Technik durch Integration des korrigierten Spannungssignals (U_korr) des ersten Motoranschlusses (U) bzw. durch Integration des begrenzten korrigierten Spannungssignals (U'_korr) des ersten Motoranschlusses (U) ein zugehöriges erstes Schwellwertsignal (S_1U). Dieser Vorrichtungsteil ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet.first integrator. In the prior art, the first integrator forms an associated first threshold value signal (S 1U ) by integrating the corrected voltage signal (U _corr ) of the first motor connection (U) or by integrating the limited corrected voltage signal ₍ U' _corr ) of the first motor connection (U). . This part of the device is assigned to the first motor connection (U).
Int1VInt1V: zweiter Integrator. Der zweite Integrator bildet im Stand der Technik durch Integration des korrigierten Spannungssignals (V_korr) des zweiten Motoranschlusses (V) bzw. durch Integration des begrenzten korrigierten Spannungssignals (V'_korr) des zweiten Motoranschlusses (V) ein zugehöriges zweites Schwellwertsignal (S_1V). Dieser Vorrichtungsteil ist dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet.second integrator. In the prior art, the second integrator forms an _associated second threshold value signal (S 1V ) by integrating the corrected voltage signal (V _corr ) of the second motor connection (V) or by integrating the limited corrected voltage signal (V' _corr ) of the second motor connection (V). . This part of the device is assigned to the second motor connection (V).
Int1WInt1W: dritter Integrator. Der dritte Integrator bildet im Stand der Technik durch Integration des korrigierten Spannungssignals (W_korr) des dritten Motoranschlusses (W) bzw. durch Integration des begrenzten korrigierten Spannungssignals (W'_korr) des dritten Motoranschlusses (W) ein zugehöriges drittes Schwellwertsignal (S_1W). Dieser Vorrichtungsteil ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet.third integrator. In the prior art, the third integrator forms an associated third threshold value signal (S _1W ) by integrating the corrected voltage signal (W _corr ) of the third motor connection (W) or by integrating the limited corrected voltage signal (W' _corr ) of the third motor connection (W). . This part of the device is assigned to the third motor connection (W).
Int2UInt2U: vierter Integrator. Der vierte erfindungsgemäße Integrator bildet durch Integration des korrigierten Spannungssignals (U_korr) des ersten Motoranschlusses (U) das vierte Schwellwertsignal (S_2U). Der Wert der Integration kann vor der Ausgabe mit einem ersten konstanten Faktor (F_U) zur Einstellung des Einschwingverhaltens durch einen im vierten Integrator (Int_2U) enthaltenen Multiplizierer angepasst werden. Dieser Vorrichtungsteil ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet.fourth integrator. The fourth integrator according to the invention forms the fourth threshold value signal (S _2U ) by integrating the corrected voltage signal (U _corr ) of the first motor connection (U). The value of the integration can be adjusted by a multiplier contained in the fourth integrator (Int _2U ) before it is output with a first constant factor (F _U ) for setting the transient response. This part of the device is assigned to the first motor connection (U).
Int2VInt2V: fünfter Integrator. Der fünfte erfindungsgemäße Integrator bildet durch Integration des korrigierten Spannungssignals (V_korr) des ersten Motoranschlusses (V) das fünfte Schwellwertsignal (S_2V). Der Wert der Integration kann vor der Ausgabe mit einem ersten konstanten Faktor (F_V) zur Einstellung des Einschwingverhaltens durch einen im fünften Integrator (Int_2V enthaltenen Multiplizierer angepasst werden. Dieser Vorrichtungsteil ist dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet.fifth integrator. The fifth integrator according to the invention forms the fifth threshold value signal (S _2V ) by integrating the corrected voltage signal (V _corr ) of the first motor connection (V). The value of the integration can be adjusted before the output with a first constant factor (F _V ) to adjust the transient behavior by a multiplier contained in the fifth integrator (Int _2V . This part of the device is assigned to the second motor connection (V).
Int2WInt2W: sechster Integrator. Der sechste erfindungsgemäße Integrator bildet durch Integration des korrigierten Spannungssignals (W_korr) des dritten Motoranschlusses (W) das sechste Schwellwertsignal (S_2W). Der Wert der Integration kann vor der Ausgabe mit einem ersten konstanten Faktor (F_W) zur Einstellung des Einschwingverhaltens durch einen im sechsten Integrator (Int_2W) 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 value signal (S _2W ) by integrating the corrected voltage signal (W _corr ) of the third motor connection (W). The value of the integration can be adjusted by a multiplier contained in the sixth integrator (Int _2W ) before the output with a first constant factor (F _W ) to adjust the transient response. This part of the device is assigned to the third motor connection (W).
MM: beispielhafter BLDC-Motorexemplary BLDC motor
min/maxumin/max: erster Maximalwertdetektor. Der erste Maximalwertdetektor detektiert das Maximum des vierten Schwellwertsignals (S_2U), das das Ausgangssignal des vierten Integrators (Int_2U) ist, und stellt es als erstes Maximumssignal (S_2Umax) für die erste Motorphase (U) dem ersten Komparator (CMP_1U) 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 presents it as the first maximum signal (S _2Umax ) for the first motor phase (U) to the first comparator (CMP _1U ) available
min/maxvmin/max v: zweiter Maximalwertdetektor. Der zweite Maximalwertdetektor detektiert das Maximum des fünften Schwellwertsignals (S_2V), das das Ausgangssignal des fünften Integrators (Int_2V) ist, und stellt es als zweites Maximumssignal (S_2Vmax) für die zweite Motorphase (V) dem zweiten Komparator (CMP_1V) 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 provides it as the second maximum signal (S _2Vmax ) for the second motor phase (V) to the second comparator (CMP _1V ). available
min/maxwmin/maxw: dritter Maximalwertdetektor. Der dritte Maximalwertdetektor detektiert das Maximum des sechsten Schwellwertsignals (S_2W), das das Ausgangssignal des sechsten Integrators (Int_2W) ist, und stellt es als drittes Maximumssignal (S_2Wmax) für die dritte Motorphase (W) dem dritten Komparator (CMP_1W) 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 provides it as the third maximum signal (S _2Wmax ) for the third motor phase (W) to the third comparator (CMP _1W ). available
Φ1Φ1: 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 switch of the half-bridge within the drive circuit, which is connected to the first motor connection (U) on the one hand and to the upper supply voltage on the other hand, is closed. At the same time, the lower switch of the half-bridge within the drive circuit, which is connected to the third motor connection (W) on the one hand and to the lower supply voltage on the other hand, is closed in this commutation interval. In addition, both switches of the half-bridge within the drive circuit that are connected to the second motor connection (V) are open. The electromotive force (EMF) can therefore be measured as a phase voltage at the second motor connection (V) in this commutation interval.
Φ2Φ2: 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, which is connected to the first motor connection (U) on the one hand and to the upper supply voltage on the other hand, is closed. At the same time, the lower switch of the half-bridge within the control circuit, which is connected to the second motor connection (V) on the one hand and to the lower supply voltage on the other hand, is closed in this commutation interval. In addition, both switches of the half-bridge within the drive circuit that are connected to the third motor connection (W) are open. The electromotive force (EMF) can therefore be measured as a phase voltage at the third motor connection (W) in this commutation interval.
Φ3Φ3: 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, which is connected to the third motor connection (W) on the one hand and the upper supply voltage on the other hand, is closed. At the same time, the lower switch of the half-bridge within the control circuit, which is connected to the second motor connection (W) on the one hand and to the lower supply voltage on the other hand, is closed in this commutation interval. In addition, both switches of the half-bridge within the drive circuit that are connected to the first motor connection (U) are open. The electromotive force (EMF) can therefore be measured as a phase voltage at the first motor connection (U) in this commutation interval.
Φ4Φ4: 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, which is connected to the third motor connection (W) on the one hand and the upper supply voltage on the other hand, is closed. At the same time, the lower switch of the half-bridge within the drive circuit, which is connected to the first motor connection (U) on the one hand and to the lower supply voltage on the other hand, is closed in this commutation interval. In addition, both switches of the half-bridge within the drive circuit that are connected to the second motor connection (V) are open. The electromotive force (EMF) can therefore be measured as a phase voltage at the second motor connection (V) in this commutation interval.
Φ5Φ5: 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, which is connected to the second motor connection (V) on the one hand and the upper supply voltage on the other hand, is closed. At the same time, the lower switch of the half-bridge within the drive circuit, which is connected to the first motor connection (U) on the one hand and to the lower supply voltage on the other hand, is closed in this commutation interval. In addition, both switches of the half-bridge within the drive circuit that are connected to the third motor connection (W) are open. The electromotive force (EMF) can therefore be measured as a phase voltage at the third motor connection (W) in this commutation interval.
Φ6Φ6: 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, which is connected to the second motor connection (V) on the one hand and the upper supply voltage on the other hand, is closed. At the same time, the lower switch of the half-bridge within the drive circuit, which is connected to the third motor connection (W) on the one hand and to the lower supply voltage on the other hand, is closed in this commutation interval. In addition, both switches of the half-bridge within the drive circuit that are connected to the first motor connection (U) are open. The electromotive force (EMF) can therefore be measured as a phase voltage at the first motor connection (U) in this commutation interval.
S1US1U: erstes Schwellwertsignal. Das erste Schwellwertsignal wird durch Integration des korrigierten Spannungssignals (U_korr) des ersten Motoranschlusses (U) im ersten Integrator (Int_1U) erzeugt. Das Signal ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet.first threshold signal. The first threshold value signal is generated by integrating the corrected voltage signal (U _corr ) of the first motor connection (U) in the first integrator (Int _1U ). The signal is assigned to the first motor connection (U).
S1S1: erster Schalterfirst switch
S1VS1V: zweites Schwellwertsignal. Das zweite Schwellwertsignal wird durch Integration des korrigierten Spannungssignals (V_korr) des zweiten Motoranschlusses (V) im zweiten Integrator (Int_1V) erzeugt. Das Signal ist dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet.second threshold signal. The second threshold signal is generated by integrating the corrected voltage signal (V _corr ) of the second motor terminal (V) in the second integrator (Int _1V ). The signal is assigned to the second motor connection (V).
S1WS1W: drittes Schwellwertsignal. Das dritte Schwellwertsignal wird durch Integration des korrigierten Spannungssignals (W_korr) des dritten Motoranschlusses (W) im dritten Integrator (Int_1W) erzeugt. Das Signal ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet.third threshold signal. The third threshold signal is generated by integrating the corrected voltage signal (W _corr ) of the third motor terminal (W) in the third integrator (Int _1W ). The signal is assigned to the third motor connection (W).
S2S2: zweiter Schaltersecond switch
S2US2U: viertes Schwellwertsignal. Das vierte Schwellwertsignal wird durch Integration des korrigierten Spannungssignals (U_korr) des ersten Motoranschlusses (U) im vierten Integrator (Int_2U) erzeugt. Das Signal ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet.fourth threshold signal. The fourth threshold signal is generated by integrating the corrected voltage signal (U _corr ) of the first motor connection (U) in the fourth integrator (Int _2U ). The signal is assigned to the first motor connection (U).
S2UmaxS2Umax: erstes Maximumssignal. Das erste Maximumssignal gibt das Maximum des Ausgangssignals des zusätzlichen vierten Integrators (Int_2U), das Maximum des vierten Schwellwertsignals (S_2U), wieder. Es wird im Freilaufintervall gemessen und als Referenzschwelle für die Integrationsmethode zum Vergleich mit dem ersten Schwellwertsignal (S_1U) genutzt. first maximum signal. The first maximum signal represents 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 free-running interval and used as a reference threshold for the integration method for comparison with the first threshold signal (S _1U ).
S2VS2V: fünftes Schwellwertsignal. Das fünfte Schwellwertsignal wird durch Integration des korrigierten Spannungssignals (V_korr) des zweiten Motoranschlusses (V) im fünften Integrator (Int_2V) erzeugt. Das Signal ist dem zweiten Motoranschluss (V) zugeordnet.fifth threshold signal. The fifth threshold signal is generated by integrating the corrected voltage signal (V _corr ) of the second motor terminal (V) in the fifth integrator (Int _2V ). The signal is assigned to the second motor connection (V).
S2VmaxS2Vmax: zweites Maximumssignal. Das zweite Maximumssignal gibt das Maximum des Ausgangssignals des zusätzlichen fünften Integrators (Int_2V), das Maximum des fünften Schwellwertsignals (S_2V), wieder. Es wird im Freilaufintervall gemessen und als Referenzschwelle für die Integrationsmethode zum Vergleich mit dem zweiten Schwellwertsignal (S_1V) genutzt.second maximum signal. The second maximum signal represents 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 free-running interval and used as a reference threshold for the integration method for comparison with the second threshold signal (S _1V ).
S2WS2W: sechstes Schwellwertsignal. Das sechste Schwellwertsignal wird durch Integration des korrigierten Spannungssignals (W_korr) des dritten Motoranschlusses (W) im sechsten Integrator (Int_2W) erzeugt. Das Signal ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet.sixth threshold signal. The sixth threshold signal is generated by integrating 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).
S2WmaxS2W max: drittes Maximumssignal. Das dritte Maximumssignal gibt das Maximum des Ausgangssignals des zusätzlichen sechsten Integrators (Int_2W), das Maximum des sechsten Schwellwertsignals (S_2W), wieder. Es wird im Freilaufintervall gemessen und als Referenzschwelle für die Integrationsmethode zum Vergleich mit dem dritten Schwellwertsignal (S_1W) 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 free-running 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 TechnikMark the figure in question as prior art
SpSSpS: virtuelles Sternpunktsignal. Das virtuelle Sternpunktsignal ist vorzugsweise die Summe des ersten, zweiten und dritten reduzierten Klemmensignals (U_r, V_r, W_r) und wird im ersten Summierer (SU₁) gebildet. Das Signal ist dem allen Motoranschlüssen (U, V, W) zugeordnet.virtual star point signal. The virtual neutral point signal is preferably the sum of the first, second and third reduced terminal signal (U _r , V _r , W _r ) and is formed in the first adder (SU ₁ ). The signal is assigned to all motor connections (U, V, W).
SpT1SpT1: erster Spannungsteiler. Der erste Spannungsteiler reduziert die Spannung am ersten Motoranschluss (U) um einen Faktor 1/3 zum reduzierten ersten Klemmensignal (U_r). Dieser Vorrichtungsteil ist dem allen Motoranschlüssen (U, V, W) zugeordnet.first voltage divider. The first voltage divider reduces the voltage at the first motor connection (U) by a factor of 1/3 to the reduced first terminal signal (U _r ). This part of the device is assigned to all motor connections (U, V, W).
SpT2SpT2: zweiter Spannungsteiler. Der zweite Spannungsteiler reduziert die Spannung am zweiten Motoranschluss (U) um einen Faktor 1/3 zum reduzierten zweiten Klemmensignal (V_r). Dieser Vorrichtungsteil ist dem allen Motoranschlüssen (U, V, W) zugeordnet.second voltage divider. The second voltage divider reduces the voltage at the second motor connection (U) by a factor of 1/3 to the reduced second terminal signal (V _r ). This part of the device is assigned to all motor connections (U, V, W).
SpT3SpT3: dritter Spannungsteiler. Der dritte Spannungsteiler reduziert die Spannung am dritten Motoranschluss (W) um einen Faktor 1/3 zum reduzierten dritten Klemmensignal (W_r). 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 part of the device is assigned to all motor connections (U, V, W).
SSthh: 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 (Int_2U), den fünften Integrator (Int_2V) und/oder den sechsten Integrator (Int_2W) und/oder den ersten Maximalwertdetektor (min/max_U) und/oder den zweiten Maximalwertdetektor (min/max_V) und/oder den dritten Maximalwertdetektor (min/max_W). 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 (Int_2U) bzw. in den fünften Integrator (Int_2V) bzw. in den sechsten Integrator (Int_2W) bzw. in den ersten Maximalwertdetektor (min/max_U) bzw. in den zweiten Maximalwertdetektor (min/max_V) bzw. in den dritten Maximalwertdetektor (min/max_W) geladen wird. Dieser Vorrichtungsteil ist typischerweise allen Motoranschlüssen (U, V, W) zugeordnet.System control 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 includes one or more analog-to-digital converters and, if necessary, additional memories that may contain the initial value 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 ) can optionally also be generated specifically for the respective branch (ZW ₁ , ZW ₂ , ZW ₃ ) in the form of three separate initial values. However, after switching off the supply voltage, the system would lose the respective initial value according to the invention and would have to perform a new parameterization the next time it is switched on again. It is therefore useful if the respective initial value according to the invention is saved in a non-volatile, preferably digital memory, preferably within the system control (SSt) and as a respective assigned specific initial value when the system is restarted 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 piece of equipment is typically associated with all motor terminals (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 control block. The control block generates the signals for the three motor connections (U, V, W) from the commutation signals A ₁ , A ₂ , A ₃ . This drive circuit for block commutation typically has three half-bridges (not shown). The output of a first half-bridge is connected to the first motor connection (U). The output of a second half-bridge is connected to the second motor connection (V). The output of a third half bridge is connected to the third motor connection (W). Each of the half-bridges typically has an upper switch that can connect the output of the relevant half-bridge to an upper supply voltage and a lower switch that can connect the output of the relevant half-bridge to a lower supply voltage. Simultaneous connection of the upper and lower supply voltage to the respective output of a half-bridge is prevented by a locking circuit within the drive circuit for block commutation. In addition, the control circuit for block commutation has logic that can assume at least six states. These six states correspond to the six commutation intervals (Φ ₁ to Φ ₆ ). The drive circuit changes its state with a predetermined edge of a commutation signal (A ₁ , A ₂ , A ₃ ), which can be falling and/or rising. This can lead to an asynchronicity of the commutation signals (A ₁ , A ₂ , A ₃ ).
SU1SU1: erster Summierer. Der erste Summierer bildet aus dem ersten, zweiten und dritten reduzierten Klemmensignal (U_r, V_r, W_r) ein virtuelles Sternpunktsignal (SpS). Dieser Vorrichtungsteil ist typischerweise allen Motoranschlüssen (U, V, W) zugeordnet.first totalizer. The first adder forms a virtual neutral point signal (SpS) from the first, second and third reduced terminal signal (U _r , V _r , W _r ). This piece of equipment is typically associated with all motor terminals (U, V, W).
SU2USU2U: 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 (U_korr) des ersten Motoranschlusses (U). Dieser Vorrichtungsteil ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet.second summator for the first motor connection (U). The second adder for the first motor connection (U) subtracts the virtual neutral point signal (SpS) from the voltage signal of the first motor connection (U) and thereby forms the corrected voltage signal (U _corr ) of the first motor connection (U). This part of the device is assigned to the first motor connection (U).
SU2VSU2V: 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 (V_korr) 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 connection (V) subtracts the virtual neutral point signal (SpS) from the voltage signal of the second motor connection (V) and thereby forms the corrected voltage signal (V _corr ) of the second motor connection (V). This part of the device is assigned to the second motor connection (V).
SU2WSU2W: 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 (W_korr) des dritten Motoranschlusses (W). Dieser Vorrichtungsteil ist dem dritten Motoranschluss (W) zugeordnet.second totalizer for the third motor connection (W). The second adder for the third motor connection (V) subtracts the virtual neutral point signal (SpS) from the voltage signal of the third motor connection (W) and thereby forms the corrected voltage signal (W _corr ) of the third motor connection (W). This part of the device is assigned to the third motor connection (W).
Uu: erster Motoranschluss des beispielhaften BLDC Motorsfirst motor connection of the example BLDC motor
UkorrUcorr: korrigiertes Spannungssignal (U_korr) des ersten Motoranschlusses (U). Das korrigierte Spannungssignal (U_korr) des ersten Motoranschlusses (U) wird im zugehörigen zweiten Summierer 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 _corr ) of the first motor connection (U). The corrected voltage signal (U _corr ) of the first motor connection (U) is generated in the associated second adder by subtracting the virtual neutral point signal (SpS) from the voltage signal of the first motor connection (U). The signal is assigned to the first motor connection (U).
U'korrU'corr: begrenztes korrigiertes Spannungssignal (U'_korr) des ersten Motoranschlusses (U). Das Signal ist dem ersten Motoranschluss (U) zugeordnet.limited corrected voltage signal (U' _corr ) of the first motor connection (U). The signal is assigned to the first motor connection (U).
VV: zweiter Motoranschluss des beispielhaften BLDC Motorssecond motor connection of the exemplary BLDC motor
VrefVref: optionale gemeinsame Referenzspannung für die Motorphasen (U, V, W)optional common reference voltage for the motor phases (U, V, W)
VrefUVrefU: erste Referenzspannung für die Kommutierung der ersten Motorphase (U)first reference voltage for the commutation of the first motor phase (U)
VrefVVrefV: zweite Referenzspannung für die Kommutierung der zweiten Motorphase (V)second reference voltage for second motor phase commutation (V)
VrefWVrefW: dritte Referenzspannung für die Kommutierung der dritten Motorphase (W)third reference voltage for the commutation of the third motor phase (W)
Vkorrcorr: korrigiertes Spannungssignal (V_korr) des zweiten Motoranschlusses (V). Das korrigierte Spannungssignal (V_korr) des zweiten Motoranschlusses (V) wird im zugehörigen zweiten Summierer (SU_2V) 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 _corr ) of the second motor connection (V). The corrected voltage signal (V _corr ) of the second motor connection (V) is generated in the associated second adder (SU _2V ) by subtracting the virtual neutral point signal (SpS) from the voltage signal of the second motor connection (V). The signal is assigned to the second motor connection (V).
V'korrV'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 connection (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
WrWr: 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 clamp signal. The voltage level is preferably 1/3 times lower than the voltage at the third motor terminal (W). The signal is assigned to the third motor connection (W).
WkorrWcorr: korrigiertes Spannungssignal (W_korr) des dritten Motoranschlusses (W). Das korrigierte Spannungssignal (W_korr) des dritten Motoranschlusses (W) wird im zugehörigen zweiten Summierer (SU_2W) 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 _corr ) of the third motor connection (W). The corrected voltage signal (W _corr ) of the third motor connection (W) is generated in the associated second adder (SU _2W ) by subtracting the virtual neutral point signal (SpS) from the voltage signal of the third motor connection (W). The signal is assigned to the third motor connection (W).
W'korrW'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 connection (W). The signal is assigned to the third motor connection (W).
ZW1ZW1: 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 connection (U) during the third commutation interval (Φ ₃ ) and during the sixth commutation interval (Φ ₆ ). This part of the device is assigned to the first motor connection (U).
ZW2ZW2: 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 connection (V) during the first commutation interval (Φ ₁ ) and during the fourth commutation interval (Φ ₄ ). This part of the device is assigned to the second motor connection (V).
ZW3ZW3: 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 connection (W) during the second commutation interval (Φ ₂ ) and during the fifth commutation interval (Φ ₅ ). This part of the device is assigned to the third motor connection (W).

Claims

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) at a commutation time determined fully automatically without sensors, the brushless DC motor (M) having at least three phases (U, V, W) and, wherein the phase referred to here as the first phase (U) is any exemplary phase of these at least three phases (U, V, W), with a. a control block (St) which is set up to commutate and energize or not energize the at least three phases (U, V, W) in commutation intervals (Φ ₁ to Φ ₆ ), a. wherein the control block (St) is set up to energize the first phase (U) in a first subset ({(Φ ₁ , Φ ₂ , Φ ₄ , Φ ₅ }) of the set of commutation intervals ({Φ ₁ to Φ ₆ }). , B. wherein the control block (St) is set up to 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. the commutation intervals of the second subset being the freewheeling intervals within the meaning of these claims; b. a first sub-device (SpT ₁ , SpT ₂ , SpT ₃ , SD _1U ), which is set up to to generate a virtual neutral point signal (SpS) from the electrical potential curves of the at least three phases (U, V, W); c. a second sub-device (SU _2U ), which is set up to generate a corrected voltage signal (U _korr ) as the difference between the to generate the electrical potential profile of the first phase (U) and the current value of the virtual neutral point signal (SpS); i.e. a first integrator (Int _1U ), which is set up to integrate and/or filter the corrected voltage signal (U _korr ) into a first threshold value signal (S _1U ) during said freewheeling intervals if it has a first predetermined polarity and the first leaving the threshold value signal (S _1U ) unchanged if the corrected voltage signal (U _korr ) has a polarity opposite to the first predetermined polarity; e. a fourth integrator (Int _2U ), which is set up to integrate and/or filter the corrected voltage signal (U _korr ) into a fourth threshold value signal (S _2U ) during said freewheeling intervals; f. a first maximum value detector (min/maxu), which is set up to detect the maximum of the fourth threshold value signal (S _2U ) in a freewheeling interval and to store it as a first maximum signal (S _2Umax ) for the first motor phase (U) and a first comparator (CMP _1U ) as first ref to provide a reference voltage (V _refU ); and G. the first comparator (CMP _1U ), which is set up to compare the first maximum signal (S _2Umax ) as a first reference voltage (V _refU ) with the first threshold value signal (S _1U ) and the first commutation signal (A ₁ ) depending on the result to generate this comparison.

device after claim 1 , characterized in that the device is also set up to use the first reference voltage (V _refU ) of the first motor phase (U) as a reference voltage for generating a further commutation signal of a further motor phase.

device after claim 2 , wherein the further commutation signal of a further motor phase comprises the second commutation signal (A ₂ ) of the second motor phase (V) and/or the third commutation signal (A ₃ ) of the third motor phase (U).

Device according to one of the preceding claims, wherein the device comprises a volatile memory and wherein the first maximum value detector (min/maxU) is set up to record the maximum of the fourth threshold signal (S2U) in as the first maximum signal (S2Umax) for the first motor phase (U) to be stored in volatile memory.

device after claim 4 , wherein the device is also set up to carry out the determination of the reference voltage automatically when starting the device.

Method for commutation of a brushless DC motor (M) at a fully automatic, sensorless determined commutation time by means of a commutation device, the method comprising fully automatic parameterization of the 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 the Generation of a commutation signal (A ₁ ), the brushless DC motor (M) having at least three phases (U, V, W) and the phase designated here as the first phase (U) being any exemplary phase of these at least three phases (U, V, W) is, with the steps, a. commutation of the at least three phases (U, V, W) in contiguous commutation intervals (Φ ₁ to Φ ₆ ) by energizing and non-energizing; 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 }); c. Non-energization of 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 set 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; i.e. Generating a virtual neutral point signal (SpS) from the electrical potential curves of the at least three phases (U, V, W); e. Generating a corrected voltage signal (U _korr ) as the difference between the electrical potential profile of the first phase (U) and the current value of the virtual neutral point signal (SpS); f. integrating or filtering the corrected voltage signal (U _korr ) during said freewheeling intervals to form a first threshold value signal (S _1U ) if the corrected voltage signal (U _korr ) has a first predetermined polarity; G. leaving the first threshold value signal (S _1U ) unchanged if the corrected voltage signal (U _korr ) has a polarity opposite to the first predetermined polarity; H. integrating or filtering the corrected voltage signal (U _corr ) during said freewheeling intervals to a fourth threshold value signal (S _2U ); i. detecting the maximum of the fourth threshold signal (S _2U ), in a free running interval; j. storing the detected maximum of the fourth threshold signal (S _2U ), k. Use of the stored maximum of the fourth threshold signal (S _2U ) as the first maximum signal (S _2Umax ) for the first motor phase (U); I. Using the first maximum signal (S _2Umax ) as a first reference voltage (V _refU ); m. comparing the first reference voltage (V _refU ) with the first threshold value signal (S _1U ) to generate a comparison result; n. Generation of the first commutation signal (A ₁ ) as a function of the comparison result.

procedure after claim 6 , further comprising using the first reference voltage (V _refU ) of the first motor phase (U) as a reference voltage for generating a further commutation signal of a further motor phase.

procedure after claim 7 , wherein the generation of the further commutation signal of the further motor phase comprises the generation of the second commutation signal (A ₂ ) of the second motor phase (V) and/or the generation of the third commutation signal (A ₃ ) of the third motor phase (U).

Procedure according to one of Claims 6 until 8th , wherein step j comprises storing the detected maximum of the fourth threshold signal (S _2U ) in a volatile memory.

Procedure according to one of Claims 6 until 9 , wherein the fully automatic parameterization of the commutation device takes place when the commutation device is started.

Procedure according to one of Claims 6 until 10 , wherein - steps a to c are carried out by means of a control block (St); and/or - step d takes place by means of a first partial device (SpT ₁ , SpT ₂ , SpT ₃ , SU _1U ); and/or - step e takes place by means of a second partial device; and/or - step f takes place by means of a first integrator (Int _1U ) and a first limiter (Bu); and/or - step g is carried out by means of a first integrator (Int _1U ); and/or - step h takes place by means of the first integrator (Int _1U ) or by means of a fourth integrator (Int _2U ); and/or - step j is carried out by means of a maximum value detector (min/maxu); and/or - wherein in step I the first maximum signal (S _2Umax ) is provided as a first reference voltage (V _refU ) for a first comparator (CMP _1U ); and/or - steps m and n are performed by the first comparator (CMP _1U ).