DE102015218119A1

DE102015218119A1 - Verfahren und system zur offset-kompensation eines hall-sensors in einem motor

Info

Publication number: DE102015218119A1
Application number: DE102015218119.7A
Authority: DE
Inventors: Sung Do Kim; Min Su Kang; Dong Hun Lee
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2014-10-17
Filing date: 2015-09-21
Publication date: 2016-04-21
Also published as: KR20160045250A; US20160109531A1; US9927495B2; KR101655548B1

Abstract

Ein Verfahren und System zur Offset-Kompensation eines Hall-Sensors in einem Motor sind geliefert. Das System und Verfahren verhindern einen Erfassungsfehler in Bezug auf die Position des Rotors des Motors und messen akkurater die Drehzahl und Lage eines Rotors durch Speichern der Position, wenn sich Ausgangswerte von drei Hall-Sensoren ändern, während der Rotor langsam gedreht wird, durch Hinzufügen eines Steuermodus zum Anlegen eines sich mit einer niedrigen Drehzahl drehenden Magnetfeldes zu einer Steuerung, Extrahieren und Speichern von Offsets zwischen jedem Hall-Sensor und der U-Phasen-Position einer Statorwicklung und dann Ausschließen des Einflusses des Offsets eines Rotormagneten in einem normalen Betriebsmodus.

Description

HINTERGRUND
(a) Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und System zur Offset-Kompensation eines Hall-Sensors in einem Motor und genauer ein Offset-Kompensationsverfahren eines Hall-Sensors in einem Motor, das einen Erfassungsfehler bezüglich der Position des Motorläufers bzw. Motorrotors verhindern kann.
(b) Hintergrund der Erfindung
Umweltfreundliche Fahrzeuge, die Brennstoffzellenfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Hybridfahrzeuge und Plug-In-Elektrofahrzeuge enthalten, sind mit einer Vielzahl von Motoren zur Elektrizitätserzeugung und zum Antreiben ausgestattet und mit Hall-Sensoren zum Erfassen der Umdrehungen pro Minute (min^–1) jedes Motors ausgestattet, um das Ansteuern der Motoren akkurater zu steuern. Die Hall-Sensoren sind in einem bestimmten Winkel auf bestimmten Positionen jedes Motors angeordnet und erzeugen digitale Ein- oder Aus-Signale, wenn sich der Rotor des Motors dreht, um die Positionsinformationen des Rotors auszugeben. Basierend auf den Positionsinformationen des Rotors kann eine Reihe von Motorantriebssteuerungen (z. B. Berechnen einer Motordrehzahl) ausgeführt werden.
Ferner enthält ein Gebläse, das zum Zuführen von Luft in ein Brennstoffzellensystem konfiguriert ist, d. h. ein Luftgebläse mit einer Form, bei der ein aerodynamischer Teil einem Motor hinzugefügt wird, einen Surface Mounted Permanent Magnetic Synchronous Motor (SMPMSM; zu Deutsch: Synchronmotor mit oberflächenmontiertem Permanentmagnet) und einen Hall-Sensor, der eine Art Positionssensor ist, um die Position des Rotors zu erfassen und die Drehzahl des Rotors zu messen. Der Hall-Sensor wird auf die Seite einer Endplatte eines zylinderförmigen Motorgehäuses montiert und drei Hall-Sensoren werden in einem gleichmäßigen Abstand von 120 Grad angeordnet, um die Rotationsgeschwindigkeit von zehntausenden Umdrehungen pro Minute zu messen.
Eine Steuerung (z. B. dreiphasiger Spannungs-Wechselrichter, nachstehend als „Wechselrichter” bezeichnet), die mit dem Luftgebläse verbunden ist, ist konfiguriert, um Gleichstrom-Leistung (DC-Leistung) eines Hochspannungsanschlusses in dreiphasige Wechselleistung unter Verwendung von Space Vector Pulse Width Modulation (SVPWM; zu Deutsch: Raumvektor-Pulsweitenmodulation) umzuwandeln, um einen Elektromotor zu drehen. Folglich ist ein koaxiales Laufrad konfiguriert, um Luft in ein Brennstoffzellensystem durch Drücken von Luft während des Drehens zuzuführen. Um den Rotor unter Verwendung einer Anziehungskraft und einer Abstoßungskraft zwischen dem Rotor (z. B. Permanentmagnet) und dem magnetischen Drehfeld bzw. sich drehenden Magnetfeld zu drehen, das unter Verwendung einer SVPWM-Steuerung des Permanentmagnetmotors erzeugt wird, sollte die Position des Rotormagneten akkurat gemessen werden. Da die Position des Rotormagneten durch den Ausgangswert basierend auf der Anordnung des Hall-Sensors gemessen wird, der auf dem Motorgehäuse montiert ist, kann jedoch der Herstellungsfehler, der beim Montieren der Hall-Sensoren auftritt, den Drehzahlfehler und den Positionsfehler des Rotors verursachen.
Nachstehend wird eine typische Betätigung zum Erfassen der Position des Motorrotors unter Verwendung von Hall-Sensoren unten beschrieben werden.
1 ist eine beispielhafte Ansicht, die eine Anordnungsstruktur eines Stators, eines Rotors und von Hall-Sensoren eines Motors veranschaulicht. Wenn ein Luftgebläse hergestellt wird, um Luft in ein Brennstoffzellensystem zuzuführen, werden drei Hall-Sensoren A, B und C innerhalb des Gehäuses in einem gleichmäßigen Abstand von 120 Grad montiert. Das Gehäuse enthält auch einen Stator und eine Wicklung.
Folglich ist bei Anlegung eines U-Phasen-Stroms eines dreiphasigen Koordinatensystems ein Winkel-Offset zwischen der Position (nachstehend als U-Phasen-Position bezeichnet), an der ein Magnetfeld erzeugt wird, und dem Hall-Sensor A ein 'Rotorpositions-Offset' und dieser Rotorpositions-Offset wird innerhalb einer Steuerung gespeichert, um zum Messen der Position des Rotors verwendet zu werden. Wenn die Position des Rotors gemessen wird, kann folglich angenommen werden, dass die Hall-Sensoren A, B und C in einem Winkel von 120 Grad akkurat angeordnet sind und dass der Hall-Sensor A und die U-Phasen-Position einen akkuraten Winkel-Offset aufweisen.
2 ist eine beispielhafte Ansicht, die einen Messprozess eines Hall-Sensors veranschaulicht, wenn die Drehrichtung des Rotors basierend auf der Bewegung eines sich drehenden Magnetfeldes bestimmt wird. Die Position des Rotors wird unter Verwendung von Ausgangswerten des Hall-Sensors gemessen.
Der Hall-Sensor ist zum Ausgeben von HIGH (hoch) in N-Pol-Richtung und Ausgeben von LOW (niedrig) in S-Pol-Richtung konfiguriert. Da die Hall-Sensoren A, B und C in einem Abstand von 120 Grad angeordnet sind, können zudem die Ausgangsänderungen der Hall-Sensoren sechsmal pro einer Umdrehung des Rotors auftreten. Die Ausgangswerte der Hall-Sensoren werden unten in Tabelle 1 beschrieben. Tabelle 1
, wobei ”Section” Abschnitt und „Hall Sensor” Hall-Sensor bedeutet.
Wie in der Tabelle beschrieben, wird ein Abschnitt, dem die N-Polare bzw. der N-Pol (the N-polar) des Rotors gegenüberliegt, basierend auf dem Ausgangswert der Hall-Sensoren bestimmt. Zudem wird die Richtung basierend auf der sich ändernden Reihenfolge jedes Hall-Sensors bestimmt. Wenn die Einbaupositionen der Hall-Sensoren von den erwünschten Positionen abweichen, kann jedoch die Position des Rotors durch das sich drehende Magnetfeld und den Abschnitt basierend auf der Position der Hall-Sensoren, die in 2 gezeigt sind, als verschieden von der tatsächlichen Position des Rotors abgetastet werden.
Mit anderen Worten wirkt sich der Positionsfehler, der während der Montage des Hall-Sensors A auftritt, der einen Offset aufweist, der innerhalb eines zulässigen Fehlers in der U-Phasen-Position der Statorwicklung liegt, d. h. der Positionsfehler, der in einem Prozess des Montierens der Hall-Sensoren B und C in Abständen von 120 Grad und 240 Grad in Bezug auf den Hall-Sensor A auftritt, auf die Änderung des Ausgangswertes der Hall-Sensoren aus und verursacht den Berechnungsfehler der Drehzahl und Position des Rotors.
Des Weiteren kann der Drehzahlfehler des Rotors eine Welligkeit hinsichtlich eines Ausgangsstrombefehls einer Drehzahlsteuerung verursachen, wobei die Stabilität einer Stromsteuerung verringert wird. Zudem kann der Positionsfehler des Rotors ein Fehler des Rotor-Positionswinkels sein, der in der Stromsteuerung verwendet wird, wobei eine Welligkeit eines dreiphasigen Motor-Ausgangsstroms verursacht wird und somit der elektrische Wirkungsgrad verringert wird und ein Erwärmen des Motors sowie ein Wobbeln der Rotationsgeschwindigkeit des Motors verursacht werden.
Die obigen Informationen, die in diesem Abschnitt offenbart sind, dienen lediglich zur Verbesserung des Verständnisses des Hintergrunds der Erfindung und können daher Informationen enthalten, die nicht den Stand der Technik bilden, der jemandem mit gewöhnlichen Fähigkeiten in der Technik hierzulande bereits bekannt ist.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung liefert ein Offset-Kompensationsverfahren eines Hall-Sensors in einem Motor, das die Drehzahl und Lage eines Rotors durch Aufzeichnen der Position zu der Zeit, wenn sich Ausgangswerte von drei Hall-Sensoren ändern, während der Rotor langsam gedreht wird, durch Hinzufügen eines Steuermodus zum Anlegen eines sich mit niedriger Drehzahl drehenden Magnetfeldes zu einer Steuerung, Extrahieren und Speichern von Offsets (z. B. Winkeln) zwischen jedem Hall-Sensor und der U-Phasen-Position einer Statorwicklung und dann Ausschließen des Einflusses des Offsets eines Rotormagneten bei einem normalen Betriebsmodus akkurater messen kann.
In einem Aspekt liefert die vorliegende Erfindung ein Offset-Kompensationsverfahren eines Hall-Sensors in einem Motor, das Folgendes enthalten kann: Erfassen, ob eine Offset-Kompensation eines Hall-Sensors vollendet ist; Übergehen in einen Steuermodus, um ein sich mit niedriger Drehzahl drehendes Magnetfeld anzulegen, wenn die Offset-Kompensation des Hall-Sensors nicht vollendet ist; Speichern eines anfänglichen Ausgangswertes des Hall-Sensors, um eine gegenwärtige Position eines Rotors zu erhalten, wenn eine Eingangsspannung für einen Motor erzeugt wird; Bestimmen einer Änderung von Ausgangswerten des Hall-Sensors während des Drehens des Rotors des Motors mit einer im Wesentlichen niedrigen Drehzahl; Speichern eines Offset-Wertes zwischen einer U-Phasen-Position und dem Hall-Sensor, wenn sich der Ausgangswert des Hall-Sensors ändert; und Vollenden des Steuermodus zum Anlegen des sich mit einer im Wesentlichen niedrigen Drehzahl drehenden Magnetfeldes.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die oben erwähnten und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden in Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen derselben detailliert beschrieben werden, die in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht sind, die nachstehend nur zur Veranschaulichung aufgeführt sind und somit die vorliegende Erfindung nicht beschränken und in denen:
1 eine beispielhafte Ansicht ist, die eine Anordnungsstruktur eines Stators, eines Rotors und von Hall-Sensoren eines Motors nach der verwandten Technik veranschaulicht;
2 eine beispielhafte Ansicht ist, die einen Messprozess eines Hall-Sensors, wenn die Drehrichtung des Rotors basierend auf der Bewegung eines sich drehenden Magnetfeldes bestimmt wird, nach der verwandten Technik veranschaulicht;
3 eine beispielhafte Ansicht ist, die die Konfiguration eines Motors zum Beschreiben eines Offset-Kompensationsverfahrens eines Hall-Sensors in einem Motor nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und
4 ein beispielhafter Steuerablaufplan ist, der ein Offset-Kompensationsverfahren eines Hall-Sensors in einem Motor nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Es sollte klar sein, dass die beiliegenden Zeichnungen nicht unbedingt maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener beispielhafter Merkmale aufzeigen, die für die grundlegenden Prinzipien der Erfindung veranschaulichend sind. Die spezifischen Ausgestaltungsmerkmale der vorliegenden Erfindung, die hierin offenbart sind und beispielsweise bestimmte Maße, Orientierungen, Plätze und Formen enthalten, werden zum Teil durch die bestimmte vorgesehene Anwendung und Einsatzumgebung bestimmt werden. In den Figuren beziehen sich die Bezugsnummern überall in den verschiedenen Figuren der Zeichnung auf gleiche oder äquivalente Teile der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es ist klar, dass der Ausdruck „Fahrzeug” oder „Fahrzeug oder ein anderer ähnlicher Ausdruck, der hierin verwendet wird, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen enthält, wie beispielsweise Personenkraftwagen, die Geländefahrzeuge (SUV), Busse, Lastwagen, verschiedene Geschäftswagen enthalten, Wasserfahrzeuge, die eine Vielzahl von Booten und Schiffen enthalten, Luftfahrzeuge und Ähnliches, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-In-Hybridelektrofahrzeuge, Fahrzeuge mit Wasserstoffantrieb und Fahrzeuge mit anderen alternativen Brennstoffen enthält (z. B. Brennstoffe, die aus anderen Rohstoffen als Erdöl gewonnen werden). Wie hierin bezeichnet, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Leistungsquellen aufweist, wie beispielsweise sowohl benzinbetriebene als auch elektrisch betriebene Fahrzeuge.
Zwar wird eine beispielhafte Ausführungsform beschrieben, eine Vielzahl von Einheiten zum Durchführen des beispielhaften Prozesses zu verwenden, aber es ist klar, dass die beispielhaften Prozesse auch durch ein Modul oder eine Vielzahl von Modulen durchgeführt werden können. Zudem ist klar, dass sich der Ausdruck Steuerung/Steuereinheit auf eine Hardwarevorrichtung bezieht, die einen Speicher und einen Prozessor enthält. Der Speicher ist zum Speichern der Module vorgesehen und der Prozessor ist insbesondere zum Ausführen der Module vorgesehen, um einen oder mehrere Prozesse durchzuführen, die weiter unten beschrieben werden.
Des Weiteren kann die Steuerlogik der vorliegenden Erfindung als nicht-transitorische computerlesbare Medien auf einem computerlesbaren Datenträger ausgeführt werden, der ausführbare Programmbefehle enthält, die durch einen Prozessor, eine Steuerung/Steuereinheit oder Ähnliches ausgeführt werden. Beispiele computerlesbarer Datenträger enthalten Festwertspeicher, Direktzugriffsspeicher, Compact-Disc-Festwertspeicher (CD-ROMs), Magnetbänder, Disketten, Flash-Laufwerke, Chipkarten und optische Datenspeichervorrichtungen, sind aber nicht darauf beschränkt. Das computerlesbare Aufnahmemedium kann auch in netzwerkgekoppelten Computersystemen verteilt sein, so dass das computerlesbare Medium auf verteilte Weise gespeichert und ausgeführt wird, z. B. durch einen Telematikserver oder ein Controller Area Network (CAN).
Die hierin verwendete Terminologie dient nur zum Zweck des Beschreibens bestimmter Ausführungsformen und soll die Erfindung nicht beschränken. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ein/eine” und „der/die/das” auch die Pluralformen enthalten, sofern der Kontext dies nicht anderweitig klar erkennen lässt. Es wird zudem klar sein, dass die Ausdrücke „weist auf” und/oder „aufweisend”, wenn in dieser Beschreibung verwendet, das Vorhandensein der genannten Merkmale, ganzen Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Bauteile spezifizieren, aber nicht das Vorhandensein oder den Zusatz von einem/einer oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Bauteilen und/oder Gruppen derselben ausschließen. Wie hierin verwendet, enthält der Ausdruck „und/oder” jedes beliebige und alle Kombinationen von einem oder mehreren der assoziierten, aufgelisteten Elemente.
Sofern nicht speziell angegeben oder aus dem Kontext offensichtlich, ist der Ausdruck „ca.”, wie hierin verwendet, als innerhalb eines Bereiches einer normalen Toleranz in der Technik, beispielsweise innerhalb von 2 Standardabweichungen des Mittelwertes, zu verstehen. „Ca.” kann als innerhalb von 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0,5%, 0,1%, 0,05% oder 0,01% des genannten Wertes verstanden werden. Wenn nicht anderweitig aus dem Kontext klar, sind alle hierin gelieferten numerischen Werte durch den Ausdruck „ca.” modifiziert.
Nachstehend wird nun auf verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detailliert Bezug genommen werden, deren Beispiele in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht und unten beschrieben sind. Zwar wird die Erfindung in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben werden, aber es wird klar sein, dass die vorliegende Beschreibung die Erfindung nicht auf diese beispielhaften Ausführungsformen beschränken soll. Im Gegenteil soll die Erfindung nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und andere Ausführungsformen decken, die innerhalb des Wesens und Bereiches der Erfindung enthalten sein können, die durch die beiliegenden Ansprüche definiert ist.
Nachstehend werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben, so dass jemand mit Fähigkeiten in der Technik die vorliegende Erfindung leicht ausführen kann.
Die vorliegende Erfindung ist auf einen Punkt gerichtet, dass der Offset eines Hall-Sensors durch präventives Erfassen der Positionsdifferenzen der Hall-Sensoren A, B und C und der U-Phasen-Position, die ein Kriterium des dreiphasigen Koordinatensystems ist, unter Verwendung eines Steuermodus zum Anlegen eines sich mit niedriger Drehzahl drehenden Magnetfeldes, d. h. Steuermodus zum Speichern der Position, wenn sich der Ausgangswert der drei Hall-Sensoren ändert, während ein Rotor langsam gedreht wird, kompensiert werden kann. Insbesondere kann die niedrige Drehzahl ungefähr 1 Umdrehung pro Minute (min^–1) betragen und eine Genauigkeit der Fehlerbestimmung kann durch die langsame Drehung verbessert werden.
3 ist eine beispielhafte Ansicht, die die Konfiguration eines Motors zum Beschreiben eines Offset-Kompensationsverfahrens eines Hall-Sensors in einem Motor nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. 4 ist ein beispielhafter Steuerablaufplan, der ein Offset-Kompensationsverfahren eines Hall-Sensors in einem Motor nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Zunächst kann eine Steuerung konfiguriert sein, um zu erfassen, ob die Offset-Kompensation des Hall-Sensors vollendet ist (S101). Wenn die Offset-Kompensation des Hall-Sensors vollendet ist, kann der normale Betriebsmodus (z. B. ein Modus zum Einstellen der Drehzahl basierend auf einem Drehzahlbefehl, der von der Steuerung empfangen wird) beginnen, um die Rotorposition eines Motors unter Verwendung der Hall-Sensoren zu messen, (S108). Wenn die Offset-Kompensation des Hall-Sensors nicht vollendet ist, kann die Steuerung zudem zum Übergehen in einen Steuermodus zum Anlegen des sich mit einer niedrigen Drehzahl drehenden Magnetfeldes konfiguriert sein. Insbesondere kann ein Luftgebläse, das zum Zuführen von Luft in eine Brennstoffzelle konfiguriert ist, d. h. ein Motor des Luftgebläses, konfiguriert sein, um auf die Erzeugung einer Eingangsspannung zu warten, (S102).
Wenn die Eingangsspannung des Motors erzeugt wird, können die anfänglichen Ausgangswerte der Hall-Sensoren ferner gespeichert werden, um die gegenwärtige Position eines Rotors zu erfassen. Die Änderung der Ausgangswerte der Hall-Sensoren kann beobachtet werden, während sich der Rotor des Motors langsam dreht. Mit anderen Worten kann sich das an die U-Phasen-Position angelegte Magnetfeld durch eine Steuerung, die konfiguriert ist, um eine Pulsweitenmodulations-Schaltsteuerung (PWM-Schaltsteuerung) zu starten, um das Magnetfeld in der U-Phasen-Position des dreiphasigen Koordinatensystems zu erzeugen, um eine Einheit von θm bewegen und an dieser Stelle kann die Änderung der Ausgangswerte der Hall-Sensoren beobachtet werden, (S104).
In Bezug auf 3 können sich die Ausgangswerte des Hall-Sensors ändern, wenn eine Abschnittsänderung unter den Hall-Sensoren auftritt. Wenn die Bewegungsdistanz θm des Magnetfelds von der U-Phasen-Position addiert wird, können Offset-Werte zwischen der U-Phasen-Position und den Hall-Sensoren akkurater erhalten werden. Da der Einheitswinkel θm abnimmt, kann die akkuratere Position des Hall-Sensors erhalten werden. Wenn sich die Ausgangswerte der Hall-Sensoren A, B und C ändern, können folglich die Offset-Werte zwischen der U-Phasen-Position und den Hall-Sensoren durch Bewegen des Magnetfeldes um eine Einheit von θm gemessen werden und die gemessenen Offset-Werte in der Steuerung gespeichert werden (S105).
Wenn die Position 360/θm die U-Phasen-Position während der Bewegung des Magnetfeldes wird, kann die Steuerung insbesondere zum Anhalten der Drehung des Rotors konfiguriert sein und den Steuermodus zum Anlegen des sich mit einer niedrigen Drehzahl drehenden Magnetfeldes vollenden (S106). Nachdem die Offset-Werte der Hall-Sensoren A, B und C in Bezug auf die U-Phasen-Position in einem spezifischen Speicherbereich der Steuerung gespeichert werden und der Steuermodus zum Anlegen des sich mit einer niedrigen Drehzahl drehenden Magnetfeldes vollendet ist, kann die Steuerung zudem zum Aktualisieren der Positionen der Hall-Sensoren A, B und C basierend auf den Offset-Werten konfiguriert sein (S107).
Folglich können Offset-Informationen in Bezug auf den Offset-Winkel zwischen der U-Phasen-Position und dem Hall-Sensor A, Offset-Informationen in Bezug auf den Offset-Winkel zwischen der U-Phasen-Position und dem Hall-Sensor B und Offset-Informationen in Bezug auf den Offset-Winkel zwischen der U-Phasen-Position und dem Hall-Sensor C in einem Speicher der Steuerung gespeichert werden und somit die Offset-Informationen verwendet werden, wenn die Richtung eines Rotormagneten während der PWM-Steuerung der Steuerung nach der Umstellung des normalen Betriebsmodus bestimmt wird. Die Position des Rotors kann somit durch die Steuerung akkurater gemessen werden. Basierend auf dem Steuermodus zum Anlegen des sich mit einer niedrigen Drehzahl drehenden Magnetfeldes der Steuerung können die Offset-Informationen in Bezug auf die Hall-Sensoren, die von erwünschten Positionen während der Herstellung des Motors abweichen, erhalten werden und eine akkuratere Position des Rotors anhand der Offset-Informationen bestimmt werden.
Die vorliegende Erfindung weist die folgenden Effekte auf.
Zunächst kann die Position des Rotors unter Verwendung von Offset-Informationen, wenn die Richtung des Rotormagneten während der PWM-Steuerung der Steuerung bestimmt wird, durch Erfassen von Offset-Informationen mit der U-Phasen-Position und einem Lücken- bzw. Zwischenraum-Offset (gap offset) durch den Steuermodus zum Erfassen des Offsets der drei Hall-Sensoren von der U-Phasen-Position akkurater erfasst werden.
Zudem können ein Stromverlust, der an einer inkorrekten Position oder dem Rotor unnötig verbraucht wird, und eine Drehzahlwelligkeit gemäß dem Offset des Rotors verringert werden und somit können die Genauigkeit und Effizienz der Motordrehzahl verbessert werden. Die Verbesserung des Motor-Wirkungsgrads kann durch Stabilisieren des Anfangs des Ausgangs einer Drehzahlsteuerung und durch Verringern des Ausgangsstroms des Wechselrichters, d. h. der Phasenstromwelligkeit des Motors, erzielt werden.
Die Erfindung wurde in Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen derselben detailliert beschrieben. Es wird jedoch von jemandem mit Fähigkeiten in der Technik eingesehen werden, dass Änderungen an diesen beispielhaften Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne von den Prinzipien und dem Wesen der Erfindung abzuweichen, deren Bereich in den beiliegenden Ansprüchen und Äquivalenten derselben definiert ist.

Claims

Offset-Kompensationsverfahren eines Hall-Sensors in einem Motor, aufweisend: Erfassen durch eine Steuerung, ob eine Offset-Kompensation eines Hall-Sensors vollendet ist; Übergehen in einen Steuermodus zum Anlegen eines sich mit einer niedrigen Drehzahl drehenden Magnetfeldes durch die Steuerung, wenn die Offset-Kompensation des Hall-Sensors nicht vollendet ist; Speichern eines anfänglichen Ausgangswertes des Hall-Sensors durch die Steuerung, um eine gegenwärtige Position eines Rotors zu bestimmen, wenn eine Eingangsspannung für einen Motor erzeugt wird; Bestimmen einer Änderung von Ausgangswerten des Hall-Sensors während des Drehens des Rotors des Motors mit einer niedrigen Drehzahl durch die Steuerung; Speichern eines Offset-Wertes zwischen einer U-Phasen-Position und dem Hall-Sensor durch die Steuerung, wenn sich der Ausgangswert des Hall-Sensors ändert; und Vollenden des Steuermodus zum Anlegen des sich mit einer niedrigen Drehzahl drehenden Magnetfeldes durch die Steuerung.
Offset-Kompensationsverfahren nach Anspruch 1, wobei beim Erfassen, ob die Offset-Kompensation eines Hall-Sensors vollendet ist, die Steuerung zum Übergehen in einen normalen Betriebmodus konfiguriert ist, in dem der Hall-Sensor konfiguriert ist, um die Position des Rotors des Motors zu messen, wenn die Offset-Kompensation des Hall-Sensors vollendet ist.
Offset-Kompensationsverfahren nach Anspruch 1, wobei beim Bestimmen der Änderung der Ausgangswerte des Hall-Sensors die Änderung der Ausgangswerte des Hall-Sensors durch die Steuerung bestimmt wird, wenn sich das an die U-Phasen-Position angelegte Magnetfeld um eine Einheit von θm bewegt, indem die Pulsweitenmodulations-Schaltsteuerung (PWM-Steuerung) gestartet wird, um das Magnetfeld in der U-Phasen-Position eines dreiphasigen Koordinatensystem zu erzeugen.
Offset-Kompensationsverfahren nach Anspruch 1, wobei beim Speichern des Offset-Wertes zwischen der U-Phasen-Position und dem Hall-Sensor die Bewegungsdistanz θm des Magnetfelds von der U-Phasen-Position addiert wird, um den Offset-Wert zwischen der U-Phasen-Position und dem Hall-Sensor zu messen.
Offset-Kompensationsverfahren nach Anspruch 1, wobei beim Vollenden des Steuermodus, wenn eine Position 360/θm die U-Phasen-Position während der Bewegung des Magnetfeldes wird, der Steuermodus zum Anlegen des sich mit einer niedrigen Drehzahl drehenden Magnetfeldes durch die Steuerung vollendet wird.
Offset-Kompensationssystem eines Hall-Sensors in einem Motor, aufweisend: einen Speicher, der zum Speichern von Programmbefehlen konfiguriert ist; und einen Prozessor, der zum Ausführen der Programmbefehle konfiguriert ist, wobei die Programmbefehle, wenn ausgeführt, zu Folgendem konfiguriert sind: Erfassen, ob eine Offset-Kompensation eines Hall-Sensors vollendet ist; Übergehen in einen Steuermodus zum Anlegen eines sich mit einer niedrigen Drehzahl drehenden Magnetfeldes, wenn die Offset-Kompensation des Hall-Sensors nicht vollendet ist; Speichern eines anfänglichen Ausgangswertes des Hall-Sensors, um eine gegenwärtige Position eines Rotors zu bestimmen, wenn eine Eingangsspannung für einen Motor erzeugt wird; Bestimmen einer Änderung von Ausgangswerten des Hall-Sensors während des Drehens des Rotors des Motors mit einer niedrigen Drehzahl; Speichern eines Offset-Wertes zwischen einer U-Phasen-Position und dem Hall-Sensor, wenn sich der Ausgangswert des Hall-Sensors ändert; und Vollenden des Steuermodus zum Anlegen des sich mit einer niedrigen Drehzahl drehenden Magnetfeldes.
Offset-Kompensationssystem nach Anspruch 6, wobei beim Erfassen, ob die Offset-Kompensation eines Hall-Sensors vollendet ist, die Programmbefehle, wenn ausgeführt, ferner zum Übergehen in einen normalen Betriebsmodus konfiguriert sind, in dem der Hall-Sensor zum Messen der Position des Rotors des Motors konfiguriert ist, wenn die Offset-Kompensation des Hall-Sensors vollendet ist.
Offset-Kompensationssystem nach Anspruch 6, wobei beim Bestimmen der Änderung der Ausgangswerte des Hall-Sensors die Änderung der Ausgangswerte des Hall-Sensors bestimmt wird, wenn sich das an die U-Phasen-Position angelegte Magnetfeld um eine Einheit von θm bewegt, indem eine Pulsweitenmodulations-Schaltsteuerung (PWM-Schaltsteuerung) gestartet wird, um das Magnetfeld in der U-Phasen-Position eines dreiphasigen Koordinatensystems zu erzeugen.
Offset-Kompensationssystem nach Anspruch 6, wobei beim Speichern des Offset-Wertes zwischen der U-Phasen-Position und dem Hall-Sensor die Bewegungsdistanz θm des Magnetfeldes von der U-Phasen-Position addiert wird, um den Offset-Wert zwischen der U-Phasen-Position und dem Hall-Sensor zu messen.
Offset-Kompensationssystem nach Anspruch 6, wobei beim Vollenden des Steuermodus, wenn die Position 360/θm die U-Phasen-Position während der Bewegung des Magnetfeldes wird, der Steuermodus zum Anlegen des sich mit einer niedrigen Drehzahl drehenden Magnetfeldes vollendet wird.
Nicht-transitorisches computerlesbares Medium mit Programmbefehlen, die durch eine Steuerung ausgeführt werden, wobei das computerlesbare Medium Folgendes aufweist: Programmbefehle, die erfassen, ob eine Offset-Kompensation eines Hall-Sensors vollendet ist; Programmbefehle, die in einen Steuermodus zum Anlegen eines sich mit einer niedrigen Drehzahl drehenden Magnetfeldes übergehen, wenn die Offset-Kompensation des Hall-Sensors nicht vollendet ist; Programmbefehle, die einen anfänglichen Ausgangswert des Hall-Sensors speichern, um eine gegenwärtige Position eines Rotors zu bestimmen, wenn eine Eingangsspannung für einen Motor erzeugt wird; Programmbefehle, die eine Änderung von Ausgangswerten des Hall-Sensors während des Drehens des Rotors des Motors mit einer niedrigen Drehzahl bestimmen; Programmbefehle, die einen Offset-Wert zwischen einer U-Phasen-Position und dem Hall-Sensor speichern, wenn sich der Ausgangswert des Hall-Sensors ändert; und Programmbefehle, die den Steuermodus zum Anlegen des sich mit einer niedrigen Drehzahl drehenden Magnetfeldes vollenden.
Nicht-transitorisches computerlesbares Medium nach Anspruch 11, ferner aufweisend: Programmbefehle, die in einen normalen Betriebsmodus übergehen, in dem der Hall-Sensor konfiguriert ist, um die Position des Rotors des Motors zu messen, wenn die Offset-Kompensation des Hall-Sensors vollendet ist.
Nicht-transitorisches computerlesbares Medium nach Anspruch 11, wobei beim Bestimmen der Änderung der Ausgangswerte des Hall-Sensors die Änderung der Ausgangswerte des Hall-Sensors bestimmt wird, wenn sich das an die U-Phasen-Position angelegte Magnetfeld um eine Einheit von θm bewegt, indem eine Pulsweitenmodulations-Schaltsteuerung (PWM-Schaltsteuerung) gestartet wird, um das Magnetfeld in der U-Phasen-Position eines dreiphasigen Koordinatensystem zu erzeugen.
Nicht-transitorisches computerlesbares Medium nach Anspruch 11, wobei beim Speichern des Offset-Wertes zwischen der U-Phasen-Position und dem Hall-Sensor die Bewegungsdistanz θm des Magnetfeldes von der U-Phasen-Position addiert wird, um den Offset-Wert zwischen der U-Phasen-Position und dem Hall-Sensor zu messen.
Nicht-transitorisches computerlesbares Medium nach Anspruch 11, wobei beim Vollenden des Steuermodus, wenn eine Position 360/θm die U-Phasen-Position während der Bewegung des Magnetfeldes wird, der Steuermodus zum Anlegen des sich mit einer niedrigen Drehzahl drehenden Magnetfeldes vollendet wird.