DE102018119723A1 - Method for driving an electric motor and electric motor - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zum Ansteuern eines Elektromotors im Anlauf-Betrieb wird vorgeschlagen, wobei eine induzierte Spannung und ein Phasenstrom in Phasenwicklungen des Elektromotors erzeugt werden mit einem Verfahren umfassend: Erfassen einer Kennlinie basierend auf der induzierten Spannung und/oder dem Phasenstrom, und Ansteuern des Elektromotors in Abhängigkeit der erfassten Kennlinie.A method for controlling an electric motor in start-up mode is proposed, wherein an induced voltage and a phase current are generated in phase windings of the electric motor with a method comprising: detecting a characteristic curve based on the induced voltage and / or the phase current, and controlling the electric motor in Dependency of the recorded characteristic.

Description

Gebiet der ErfindungField of the Invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines Elektromotors und einen Elektromotor, insbesondere für einen Stellantrieb. Stellantriebe werden in unterschiedlichen Anwendungen, wie in Klappenstellern eines Kraftfahrzeugs oder in industriellen oder gebäudetechnischen Automatisierungssystemen verwendet.The invention relates to a method for controlling an electric motor and an electric motor, in particular for an actuator. Actuators are used in various applications, such as in valve actuators of a motor vehicle or in industrial or building automation systems.

Eine Anwendung eines Stellantriebes ist beispielsweise ein Rollo, das parallel zu einer zu verschließenden Öffnung verfahren werden kann, ein Lüftermotor oder ein Klappensteller in Automobilanwendungen, beispielsweise in einer Klimaanlage. Eine andere Anwendung betrifft einen Klappensteller in einem Kraftfahrzeug, der zum Verschließen eines Stellgliedes in Form einer Tankklappe oder einer Ladeklappe zum Laden einer Batterie eines Elektro-Fahrzeugs ausgebildet sein kann. Solche Klappen sind beispielsweise um eine Drehachse verschwenkbar ausgebildet.One application of an actuator is, for example, a roller blind that can be moved parallel to an opening to be closed, a fan motor or a flap actuator in automotive applications, for example in an air conditioning system. Another application relates to a flap actuator in a motor vehicle, which can be designed to close an actuator in the form of a tank flap or a loading flap for charging a battery of an electric vehicle. Such flaps are designed, for example, to be pivotable about an axis of rotation.

Eine weitere Anwendung in der Automobiltechnik besteht zum Beispiel in dem Verschluss einer Öffnung zum Ansaugen von Außenluft durch eine mit Lamellen aufgebaute Lüftungsklappe, wobei die Lamellen ansteuerbar sind, um die Lüftungsklappe zwischen einem vollständig geschlossenen und einem vollständig geöffneten Zustand zu verstellen. Dadurch kann zum Beispiel die Motorraumtemperatur nach Bedarf beeinflusst werden. Dies ist auch von Bedeutung für Anwendungen in Elektrofahrzeugen, in denen die Temperatur einen wesentlichen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit, das Laden und Entladen der Batterien hat. Um zu verhindern, dass sich Lüftungsklappen aufgrund von äußeren Kräften, zum Beispiel Fahrtwind, verstellen, kann der Stellantrieb mit einem Getriebe mit hohem Untersetzungsverhältnis oder mit einem selbsthemmenden Getriebe ausgerüstet sein und/oder der Elektromotor kann im Stillstand mit einem Haltestroms beaufschlagt werden. Die Erfindung ist auf die genannten Anwendungen nicht beschränkt.Another application in automotive engineering is, for example, to close an opening for drawing in outside air by means of a ventilation flap constructed with slats, the slats being controllable in order to adjust the ventilation flap between a fully closed and a fully open state. For example, this can influence the engine compartment temperature as required. This is also important for applications in electric vehicles in which the temperature has a significant influence on the performance, charging and discharging of the batteries. In order to prevent ventilation flaps from adjusting due to external forces, e.g. airflow, the actuator can be equipped with a gear with a high reduction ratio or with a self-locking gear and / or the electric motor can be supplied with a holding current when it is at a standstill. The invention is not restricted to the applications mentioned.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Ansteuern eines Elektromotors und einen Elektromotor, insbesondere für einen Stellantrieb, anzugeben, der aus dem Stillstand möglichst effizient anläuft.It is an object of the invention to provide a method for controlling an electric motor and an electric motor, in particular for an actuator, which starts up as efficiently as possible from a standstill.

Diese Aufgabe wir durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und durch ein Elektromotor nach Anspruch 25 gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a method according to claim 1 and by an electric motor according to claim 25. Embodiments of the invention are specified in the dependent claims.

In einem Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ansteuern eines Elektromotors im Anlauf-Betrieb, wobei eine induzierte Spannung und ein Phasenstrom in Phasenwicklungen des Elektromotors erzeugt werden, das Verfahren umfassend: Erfassen einer Kennlinie basierend auf der induzierten Spannung und/oder dem Phasenstrom; und Ansteuern des Elektromotors in Abhängigkeit der erfassten Kennlinie.In one aspect, the invention relates to a method for controlling an electric motor during start-up operation, wherein an induced voltage and a phase current are generated in phase windings of the electric motor, the method comprising: detecting a characteristic curve based on the induced voltage and / or the phase current; and controlling the electric motor as a function of the detected characteristic.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass das Erfassen der Kennlinie das Erfassen oder Ermitteln von Nulldurchgängen der Kennlinie umfasst. In solchen Ausgestaltungen der Erfindung kann der Elektromotor abhängig von den ermittelten Nulldurchgängen angesteuert werden. Beispielsweise kann es dabei vorgesehen sein, Nulldurchgänge einer in den Phasenwicklungen induzierten Spannung zu erfassen. Insbesondere kann der Phasenstrom des Elektromotors in Abhängigkeit der zeitlichen Lage der erfassten Nulldurchgänge geregelt werden. Zusätzlich oder alternativ kann es vorgesehen sein, dass eine Drehzahl oder eine Beschleunigung des Elektromotors in Abhängigkeit der zeitlichen Lage der erfassten Nulldurchgänge geregelt wird. Die Drehzahl oder Beschleunigung kann insbesondere durch das Ändern eines Tastgrades einer Pulsweitenmodulation des Phasenstroms geregelt werden.In particular, it can be provided that the detection of the characteristic curve comprises the detection or determination of zero crossings of the characteristic curve. In such configurations of the invention, the electric motor can be controlled as a function of the zero crossings determined. For example, it can be provided to detect zero crossings of a voltage induced in the phase windings. In particular, the phase current of the electric motor can be regulated as a function of the temporal position of the detected zero crossings. Additionally or alternatively, it can be provided that a speed or an acceleration of the electric motor is regulated as a function of the time position of the detected zero crossings. The speed or acceleration can be regulated in particular by changing a duty cycle of a pulse width modulation of the phase current.

In manchen Ausgestaltungen des Verfahrens ist es vorgesehen, dass das Ansteuern des Elektromotors das Ermitteln eines optimierten nächsten Kommutierungszeitpunkts in Abhängigkeit von der erfassten Kennlinie oder den Nulldurchgängen der erfassten Kennlinie umfasst. Folglich kann der Elektromotor derart angesteuert werden, dass dieser zu den optimierten nächsten Kommutierungszeitpunkten kommutiert wird.In some configurations of the method, it is provided that the control of the electric motor comprises determining an optimized next commutation time as a function of the detected characteristic or the zero crossings of the detected characteristic. Consequently, the electric motor can be controlled in such a way that it is commutated at the optimized next commutation times.

In bevorzugten Ausgestaltungen des Verfahrens ist es vorgesehen, dass der optimierte nächste Kommutierungszeitpunkt aus einem Zeitintervall A zwischen zwei aufeinander folgenden Nulldurchgängen bestimmt wird und derart festgelegt wird, dass er um eine Zeitspanne A' = A/n nach dem zweiten der beiden Nulldurchgänge auftritt, wobei 1,25 ≤ n ≤ 50 gilt.In preferred embodiments of the method, it is provided that the optimized next commutation point in time is determined from a time interval A between two successive zero crossings and is set such that it occurs by a time period A '= A / n after the second of the two zero crossings, wherein 1.25 ≤ n ≤ 50 applies.

In manchen Ausgestaltungen der Erfindung umfasst das Ansteuern des Elektromotors ferner das Berechnen wenigstens eines theoretischen Kommutierungsschrittes abhängig von einer gewünschten Beschleunigung oder eines Sollwertes des Phasenstroms des Elektromotors. Der Elektromotor kann dann in Abhängigkeit des theoretischen Kommutierungsschrittes angesteuert werden. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn der theoretische Kommutierungszeitpunkt ein sogenannter idealer Kommutierungszeitpunkt ist, der in der Mitte zwischen zwei aufeinanderfolgenden Nulldurchgängen der induzierten Spannung liegt. Liegen nicht alle Betriebsparameter, die zum Bestimmen des idealen Kommutierungszeitpunktes nötig sind vor, kann der ideale Kommutierungszeitpunkt auf der Grundlage von Schätzwerten oder Maximalwerten vorgenommen werden. Dadurch kann der theoretische Kommutierungszeitpunkt so bestimmt werden, dass ein Anlauf des Elektromotors unter allen Betriebsbedingungen möglich ist. Beispielsweise kann zum Bestimmen des idealen Kommutierungszeitpunktes eine von dem Elektromotor anzutreibende maximale Last angenommen werden.In some configurations of the invention, driving the electric motor further comprises calculating at least one theoretical commutation step depending on a desired acceleration or a setpoint value of the phase current of the electric motor. The electric motor can then be controlled depending on the theoretical commutation step. In particular, it can be advantageous if the theoretical commutation time is a so-called ideal commutation time which lies in the middle between two successive zero crossings of the induced voltage. Are not all operating parameters necessary to determine the ideal Commutation point in time are necessary, the ideal commutation point in time can be made on the basis of estimated values or maximum values. This allows the theoretical commutation time to be determined in such a way that the electric motor can be started under all operating conditions. For example, to determine the ideal commutation time, a maximum load to be driven by the electric motor can be assumed.

In manchen Ausgestaltungen kann der optimale nächste Kommutierungszeitpunkt durch Vergleichen der erfassten Nulldurchgänge und/oder der vorausgegangenen Kommutierungszeitpunkte mit dem theoretischen, beziehungsweise idealen, Kommutierungszeitpunkt bestimmt werden. Je nach Betriebszustand, beispielsweise abhängig von der von dem Elektromotor angetriebenen Last oder anderen Betriebsparametern, kann der optimale nächste Kommutierungszeitpunkt einem idealen Kommutierungszeitpunt entsprechen, oder früher (Vorkommutierung) oder später (Nachkommutierung) als der ideale Kommutierungszeitpunkt erfolgen. Insbesondere kann der optimierte nächste Kommutierungsschritt sowohl in Abhängigkeit von der erfassten Kennlinie als auch in Abhängigkeit des theoretischen Kommutierungszeitpunktes bestimmt werden.In some configurations, the optimal next commutation time can be determined by comparing the detected zero crossings and / or the previous commutation times with the theoretical, or ideal, commutation time. Depending on the operating state, for example depending on the load driven by the electric motor or other operating parameters, the optimal next commutation time can correspond to an ideal commutation time, or earlier (pre-commutation) or later (post-commutation) than the ideal commutation time. In particular, the optimized next commutation step can be determined both as a function of the detected characteristic and as a function of the theoretical commutation time.

In manchen Ausgestaltungen umfasst das Verfahren das Bestromen von Phasenwicklungen des Elektromotors derart, dass ein erster optimierter nächster Kommutierungszeitpunkt ein Vorkommutierungszeitpunkt ist, der vor dem theoretischen Kommutierungszeitpunkt, insbesondere vor dem idealen Kommutierungszeitpunkt liegt. Der Vorkommutierungszeitpunkt kann beispielsweise 2° bis 30° elektrisch vor dem idealen Kommutierungszeitpunkt liegen. In manchen Ausgestaltungen ist es vorteilhaft, wenn der erste optimierte nächste Kommutierungszeitpunkt eine Vorkommutierung im Bereich von 15° bis 30° aufweist, der erste optimierte nächste Kommutierungszeitpunkt also 15° bis 30° vor dem entsprechenden theoretischen oder idealen Kommutierungszeitpunkt liegend gewählt wird.In some configurations, the method comprises energizing phase windings of the electric motor in such a way that a first optimized next commutation time is a pre-commutation time that lies before the theoretical commutation time, in particular before the ideal commutation time. The pre-commutation time can, for example, be 2 ° to 30 ° electrically before the ideal commutation time. In some configurations, it is advantageous if the first optimized next commutation time has a pre-commutation in the range from 15 ° to 30 °, that is to say the first optimized next commutation time is 15 ° to 30 ° before the corresponding theoretical or ideal commutation time.

Das Verfahren kann insbesondere zum Ansteuern eines als dreiphasiger bürstenloser Gleichstrommotor ausgebildeten Elektromotors verwendet werden. In solchen Ausgesaltungen des Verfahrens kann ein Vorkommutierungs-Zeitpunkt wenigstens in manchen Kommutierungsschritten 3° bis 15° elektrisch vor dem berechneten Ende des theoretischen Kommutierungsschrittes/idealen Kommutierungsschrittes liegen.The method can be used in particular to control an electric motor designed as a three-phase brushless DC motor. In such embodiments of the method, a pre-commutation time can be at least in some commutation steps 3 ° to 15 ° electrically before the calculated end of the theoretical commutation step / ideal commutation step.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die beiden Kommutierungsschritte, welche auf den ersten eine Vorkommutierung aufweisenden Kommutierungsschritt folgen, eine kleinere Vorkommutierung als dieser erste eine Vorkommutierung aufweisende Kommutierungsschritt aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass diese beiden Kommutierungsschritte sukzessive theoretischen Kommutierungsschritten, beispielsweise mit idealen Kommutierungszeiten, angenähert werden, wobei die Vorkommutierung folglich verringert wird.It is particularly preferred if the two commutation steps which follow the first commutation step having a pre-commutation have a smaller pre-commutation than this first commutation step which has a pre-commutation. Alternatively or additionally, it can be provided that these two commutation steps are successively approximated to theoretical commutation steps, for example with ideal commutation times, the precommutation being consequently reduced.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass für wenigstens zwei auf einen ersten Kommutierungsschritt folgende Kommutierungsschritte der optimierte nächste Kommutierungszeitpunkt auf Basis der Nulldurchgänge der Kennlinie während der jeweils vorhergehenden Kommutierungsschritte bestimmt wird.It is preferably provided that for at least two commutation steps following a first commutation step, the optimized next commutation point in time is determined on the basis of the zero crossings of the characteristic during the respective previous commutation steps.

In manchen Ausgestaltungen des Verfahrens vorgesehen, dass wenigstens ein optimierter nächster Kommutierungszeitpunkt derart bestimmt wird, dass ein Nulldurchgang der Kennlinie in der Mitte oder ungefähr in der Mitte zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kommutierungszeitpunkten liegt. Das Verfahren kann beispielsweise derart umgesetzt werden, dass die optimierten nächsten Kommutierungsschritte ideale Kommutierungsschritte sind, oder dass die ersten optimierten nächsten Kommutierungsschritte eine Vorkommutierung aufweisen und darauf folgende optimierten nächsten Kommutierungsschritte als ideale Kommutierungsschritte ausgeführt werden.In some embodiments of the method it is provided that at least one optimized next commutation time is determined such that a zero crossing of the characteristic lies in the middle or approximately in the middle between two successive commutation times. The method can be implemented, for example, in such a way that the optimized next commutation steps are ideal commutation steps, or that the first optimized next commutation steps have precommutation and subsequent optimized next commutation steps are carried out as ideal commutation steps.

In manchen bevorzugten Ausgestaltungen des Verfahrens wird der Elektromotor mit einer Blockkommutierung betrieben, wobei Phasenwicklungen mit einer konstanten Spannung versorgt werden. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn die Blockkommutierung durch eine Pulsweitenmodulation überlagert ist. Mittels der Pulsweitenmodulation kann beispielsweise ein Drehmoment des Elektromotors, eine Drehzahl oder ein Phasenstrom auf einen Sollwert geregelt werden.In some preferred embodiments of the method, the electric motor is operated with block commutation, with phase windings being supplied with a constant voltage. It is particularly preferred if the block commutation is superimposed by pulse width modulation. A pulse width modulation can be used, for example, to regulate a torque of the electric motor, a speed or a phase current to a setpoint.

In weiteren Ausgestaltungen des Verfahrens umfasst dieses das Anlegen eines Haltestroms an den Elektromotor vor der Ausführung des ersten Kommutierungsschrittes. Dadurch kann der Rotor des Elektromotors ausgerichtet werden, so dass ein besonders effizienter und schneller Anlauf möglich ist. In solchen Ausgestaltungen kann insbesondere auch der erste Kommutierungsschritt kürzer als ein idealer Kommutierungsschritt sein. Vorzugsweise umfasst das Verfahren daher zu Beginn der Anlaufphase ferner das Berechnen wenigstens des ersten theoretischen Kommutierungsschritts abhängig von einer gewünschten Beschleunigung des Elektromotors; und das Wählen eines ersten Kommutierungsschritts, der kürzer ist als der berechnete erste theoretische Kommutierungsschritt, zur Ansteuerung des Elektromotors in der Anlaufphase. Beispielsweise kann bei einer 60°-Kommutierung, bei der jeweils zwei von drei Motorphasen bestromt sind, der erste Kommutierungsschritt eine Länge kleiner als 60° elektrisch, beispielsweise eine Länge von 30° elektrisch aufweisen. Allgemein kann das Verfahren folglich derart ausgestaltet sein, dass die Länge des ersten Kommutierungsschritts, der in der Anlaufphase gewählt wird, 50% oder etwa 50 % der Länge des ersten theoretischen Kommutierungsschritts beträgt.In further refinements of the method, this includes the application of a holding current to the electric motor before the first commutation step is carried out. This allows the rotor of the electric motor to be aligned, so that particularly efficient and fast starting is possible. In such configurations, the first commutation step in particular can also be shorter than an ideal commutation step. At the beginning of the start-up phase, the method therefore preferably also includes calculating at least the first theoretical commutation step as a function of a desired acceleration of the electric motor; and the selection of a first commutation step, which is shorter than the calculated first theoretical commutation step, for controlling the electric motor in the start-up phase. For example, with a 60 ° commutation, in each case two of three motor phases are energized, the first commutation step has a length of less than 60 ° electrical, for example a length of 30 ° electrical. In general, the method can consequently be designed such that the length of the first commutation step, which is selected in the start-up phase, is 50% or approximately 50% of the length of the first theoretical commutation step.

In besonders vorteilhaften Ausgestaltungen des Verfahrens, betrifft diese eine Anlaufphase, die als synchrone Anlaufphase ausgebildet ist. In solchen synchronen Anlaufphasen, wird der Elektromotor durch die Vorgabe von theoretischen Kommutierungsschritten angetrieben. Das vorliegende Verfahren kann nun dazu verwendet werden, die synchrone Anlaufphase zu optimieren, indem wenigstens eine theoretische Kommutierungszeit mittels des wenigstens einen optimierten Kommutierungsschrittes dynamisch modifiziert wird. In manchen Ausgestaltungen werden die theoretischen Kommutierungszeiten des synchronen Anlaufs vorherbestimmt und in einer Tabelle hinterlegt. Die Tabelle kann dann durch eine Motorsteuerung ausgelesen und der Elektromotor entsprechend angesteuert/kommutiert werden. Ebenso kann es vorgesehen sein, dass die theoretischen Kommutierungszeiten des synchronen Anlaufs im Betrieb berechnet werden. Dies hat den Vorteil, dass die theoretischen Kommutierungszeiten in Abhängigkeit des letzten Kommutierungszeitpunktes, und/oder eines aktuellen Phasenstroms, und/oder einer aktuell anliegenden Last, und/oder eines Sollwertes des Phasenstroms, und/oder einer gewünschten Beschleunigung/Sollbeschleunigung des Elektromotors, bestimmt werden können. Somit kann durch das Berechnen der theoretischen Kommutierungsschritte im Betrieb und das Anpassen wenigstes eines theoretischen Kommutierungsschritts mittels eines optimierten nächsten Kommutierungsschritts ein besonders effizienter Anlauf erreicht werden.In particularly advantageous refinements of the method, this relates to a start-up phase which is designed as a synchronous start-up phase. In such synchronous start-up phases, the electric motor is driven by the specification of theoretical commutation steps. The present method can now be used to optimize the synchronous start-up phase by dynamically modifying at least one theoretical commutation time by means of the at least one optimized commutation step. In some configurations, the theoretical commutation times of the synchronous startup are predetermined and stored in a table. The table can then be read out by a motor controller and the electric motor can be controlled / commutated accordingly. It can also be provided that the theoretical commutation times of the synchronous start-up are calculated during operation. This has the advantage that the theoretical commutation times are determined as a function of the last commutation point in time, and / or a current phase current, and / or a current load, and / or a setpoint value of the phase current, and / or a desired acceleration / setpoint acceleration of the electric motor can be. A particularly efficient start-up can thus be achieved by calculating the theoretical commutation steps during operation and adapting at least one theoretical commutation step by means of an optimized next commutation step.

Beispielsweis kann solche ein dynamisch angepasster synchroner Anlauf wie folgt ablaufen. Zunächst kann ein optionaler Haltestrom den ruhenden Rotor in seiner Position halten und/oder vorausrichten. In einem nächsten Schritt kann, beispielsweise abhängig von einer gewünschten Beschleunigung, ein erster Kommutierungsschritt erfolgen. Die Beschleunigung kann beispielsweise über eine Pulsweitenmodulation angepasst werden. Dieser erste Kommutierungsschritt kann, im Falle eines vorausgerichteten Rotors, die halbe Länge eines idealen Kommutierungsschrittes aufweisen. Darauf folgend kann der Elektromotor auf Basis von Kommutierungszeiten der theoretischen Kommutierungsschritte beschleunigt werden.For example, such a dynamically adapted synchronous startup can take place as follows. First of all, an optional holding current can hold and / or pre-align the stationary rotor. In a next step, a first commutation step can take place, for example depending on a desired acceleration. The acceleration can be adjusted, for example, using pulse width modulation. In the case of a pre-aligned rotor, this first commutation step can have half the length of an ideal commutation step. The electric motor can then be accelerated on the basis of commutation times of the theoretical commutation steps.

Beispielsweise werden wenigstens eine oder mehrere Kommutierungszeitpunkte entsprechend den theoretischen Kommutierungsschritten gewählt. Sobald eine Kennlinie der induzierten Spannung oder des Phasenstroms zuverlässig erfasst werden kann, können die theoretischen Kommutierungszeitpunkte des synchronen Anlaufs auf Basis der Kennlinie angepasst werden. Beispielsweise kann eine Kommutierungszeit eines theoretischen Kommutierungsschritts durch eine optimierte nächste Kommutierungszeit angepasst werden, sobald zwei Nulldurchgänge der Kennlinie, beispielsweise der induzierten Spannung, erfasst wurden. Die Bestimmung des optimierten nächsten Kommutierungszeitpunktes kann dabei in Abhängigkeit von der Kennlinie, insbesondere deren Nulldurchgang, erfolgen. Ferner kann die Anpassung in Abhängigkeit von idealen Kommutierungszeitpunkten erfolgen. Beispielsweise können die Kommutierungszeitpunkte der theoretischen Kommutierungsschritte unter der Annahme einer maximalen von dem Elektromotor antreibbaren Last als ideale Kommutierungszeitpunkte bestimmt werden. Ebenfalls kann es vorgesehen sein, dass unter Berücksichtigung der erfassten Kennlinie ein der tatsächlich anliegenden Last entsprechender idealer Kommutierungszeitpunkt bestimmt. Der optimierte nächste Kommutierungszeitpunkt kann dann in Abhängigkeit dieses idealen Kommutierungszeitpunktes bestimmt werden. Zusätzlich können zur Bestimmung des optimierten nächsten Kommutierungszeitpunktes ein oder mehrere vorangegangen Kommutierungszeitpunkte berücksichtigt werden.For example, at least one or more commutation times are selected in accordance with the theoretical commutation steps. As soon as a characteristic curve of the induced voltage or phase current can be reliably detected, the theoretical commutation times of the synchronous starting can be adjusted on the basis of the characteristic curve. For example, a commutation time of a theoretical commutation step can be adapted by an optimized next commutation time as soon as two zero crossings of the characteristic curve, for example the induced voltage, have been detected. The optimized next commutation point in time can be determined as a function of the characteristic curve, in particular its zero crossing. Furthermore, the adaptation can take place as a function of ideal commutation times. For example, the commutation times of the theoretical commutation steps can be determined as ideal commutation times, assuming a maximum load that can be driven by the electric motor. It can also be provided that an ideal commutation time corresponding to the actually applied load is determined taking into account the detected characteristic. The optimized next commutation time can then be determined as a function of this ideal commutation time. In addition, one or more previous commutation times can be taken into account to determine the optimized next commutation time.

Ferner kann zur Bestimmung des optimierten nächsten Kommutierungszeitpunktes eine Gewichtung eines auf Basis der Kennlinie berechneten Zeitpunkts und/oder des Kommutierungszeitpunkts des theoretischen Kommutierungsschrittes, vorgenommen wird. Beispielsweise kann auch vorgegeben werden, dass der optimierte nächste Kommutierungszeitpunkt nur um einen maximalen elektrischen Winkel vor und/oder nach dem Kommutierungszeitpunkt des theoretischen Kommutierungsschrittes liegen darf. Wird dieser maximale Winkel überschritten, kann der berechnete Wert durch den Maximalwert ersetzt oder durch einen anderen vorherbestimmten Wert ersetzt werden. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass der optimierte nächste Kommutierungszeitpunkt maximal 30° elektrisch, insbesondere maximal 15° elektrisch vor oder nach dem Kommutierungszeitpunkt des anzupassenden theoretischen Kommutierungsschrittes liegt.Furthermore, in order to determine the optimized next commutation point in time, a weighting of a point in time calculated on the basis of the characteristic curve and / or the commutation point in time of the theoretical commutation step can be carried out. For example, it can also be specified that the optimized next commutation time may only lie by a maximum electrical angle before and / or after the commutation time of the theoretical commutation step. If this maximum angle is exceeded, the calculated value can be replaced by the maximum value or by another predetermined value. It is preferably provided that the optimized next commutation time is a maximum of 30 ° electrical, in particular a maximum of 15 ° electrical, before or after the commutation time of the theoretical commutation step to be adapted.

Ferner kann es in dem Verfahren vorgesehen sein, dass der optimierte nächste Kommutierungszeitpunkt maximal 15° elektrisch vor oder nach dem anzupassenden theoretischen Kommutierungszeitpunkt liegt.Furthermore, it can be provided in the method that the optimized next commutation time is at most 15 ° electrically before or after the theoretical commutation time to be adjusted.

In manchen Weiterbildungen des Verfahrens ist es vorgesehen, dass von der synchronen Anlaufphase in einen sensorlos geregelten Motorbetrieb umgeschaltet wird, nachdem wenigstens eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist: das Erreichen einer vorgegebenen Anzahl von Kommutierungsschritten; das Erreichen einer vorgegebenen Anzahl von Nulldurchgängen; das Erreichen einer vorgegebenen Drehzahl; und die Erfassung einer Back-EMF, die über einem vorgegebenen Schwellwert liegt.In some developments of the method it is provided that from the synchronous start-up phase to sensorless controlled motor operation is switched after at least one of the following conditions is met: reaching a predetermined number of commutation steps; reaching a predetermined number of zero crossings; reaching a predetermined speed; and detecting a back EMF that is above a predetermined threshold.

Die optimierten nächsten Kommutierungszeitpunkte können zusätzlich auch in Abhängigkeit von den vorangehenden Kommutierungszeitpunkten bestimmt werden. Es kann folglich auch eine Bestimmung in Abhängigkeit von wenigstens einem vorangehenden Kommutierungszeitpunkt, der erfassten Kennlinie und einem nächsten theoretischen Kommutierungsschritt erfolgen.The optimized next commutation times can also be determined depending on the previous commutation times. Consequently, a determination can also be made as a function of at least one preceding commutation point in time, the detected characteristic curve and a next theoretical commutation step.

Gemäß den oben beschriebenen Ausgestaltungen kann somit besonders effizienter Betrieb des Elektromotors gewährleistet werden. Durch die Anpassung der Ansteuerung des Elektromotors auf Basis der Kennlinie im Anlauf-Betrieb, kann diese Betriebsphase besonders effizient durchlaufen werden. Bei relativ kleinen Lasten kann im Extremfall gar ein vollständig sensorlos geregelter Anlauf bereitgestellt werden. Wenigstens kann ein synchroner Anlauf derart verbessert werden, dass entweder die theoretischen Kommutierungszeiten beibehalten werden und beispielsweise eine Regelung, etwa auf einen Sollwert des Phasenstroms, in Abhängigkeit der erfassten Kennlinie ausgeführt werden kann. Somit kann beispielsweise die Stromaufnahme des Elektromotors verringert und damit die elektromagnetische Verträglichkeit des Elektromotors verbessert werden. Ebenso kann eine größere Beschleunigung oder das Antreiben einer größeren Last ermöglicht werden. In anderen Ausgestaltungen kann ein synchroner Anlauf dynamisch ausgebildet sein, so dass durch eine Anpassung der Synchron-Kommutierungszeiten mittels der optimierten nächsten Kommutierungszeiten ein sehr schneller Anlauf des Elektromotors und damit beispielsweise ein sehr schneller Wechsel in einen sensorlos geregelten Betrieb möglich ist. Der Wechsel in einen sensorlosen Betrieb kann beispielsweise bereits nach einer bis fünf Kommutierungen des synchronen Anlaufs möglich sein. Ebenso kann eine Kombination der möglichen Ausgestaltungen des Verfahrens vorgesehen sein.According to the configurations described above, particularly efficient operation of the electric motor can thus be ensured. By adapting the control of the electric motor on the basis of the characteristic curve during start-up operation, this operating phase can be carried out particularly efficiently. In the case of relatively small loads, a completely sensorless controlled start can be provided in extreme cases. At least a synchronous start-up can be improved in such a way that either the theoretical commutation times are retained and, for example, regulation, for example to a setpoint value of the phase current, can be carried out as a function of the detected characteristic curve. Thus, for example, the current consumption of the electric motor can be reduced and thus the electromagnetic compatibility of the electric motor can be improved. Greater acceleration or driving of a larger load can also be made possible. In other configurations, a synchronous start-up can be designed dynamically, so that by adapting the synchronous commutation times by means of the optimized next commutation times, a very fast start-up of the electric motor and thus, for example, a very quick change to a sensorless controlled operation is possible. The switch to sensorless operation can be possible, for example, after only one to five commutations of the synchronous start-up. A combination of the possible configurations of the method can also be provided.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen Elektromotor umfassend Phasenwicklungen und eine Steuerschaltung, wobei die Steuerschaltung dazu eingerichtet ist, den Elektromotor mit Hilfe des oben beschriebenen Verfahrens anzusteuern.In a further aspect, the invention relates to an electric motor comprising phase windings and a control circuit, the control circuit being set up to control the electric motor using the method described above.

Der Elektromotor, beziehungsweise die Steuerschaltung, kann ferner einen Komparator und/oder eines Analog-Digital-Wandlers zur Erkennung von Nulldurchgängen einer Kennlinie umfassen, welche auf einer induzierten Spannung und/oder einem Phasenstrom des Elektromotors basiert.The electric motor, or the control circuit, can further comprise a comparator and / or an analog-digital converter for detecting zero crossings of a characteristic curve which is based on an induced voltage and / or a phase current of the electric motor.

Schließlich soll ein Stellantrieb mit solch einem Elektromotor und mit einem Untersetzungsgetriebe, welches ein Untersetzungsverhältnis zwischen einem Eingang und einem Ausgang des Untersetzgetriebes im Bereich von 1:100 bis 1:1000 aufweist, bereitgestellt werden.Finally, an actuator with such an electric motor and with a reduction gear, which has a reduction ratio between an input and an output of the reduction gear in the range from 1: 100 to 1: 1000, is to be provided.

Figurenlistelist of figures

Die Erfindung ist im Folgenden anhand von Beispielen mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert.

  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Elektromotors und einer zugehörigen Steuerschaltung gemäß einem Beispiel;
  • 2A bis 2D zeigen schematische Darstellungen der Rotorposition in einem dreiphasigen Elektromotor bei 60° Blockkommutierung, gemäß einem Beispiel zur Erläuterung des Hintergrunds der Erfindung;
  • 3A zeigt schematisch einen möglichen Steuersignalverlauf zur synchronen Anlauf-Kommutierung eines Elektromotors, gemäß einem Vergleichsbeispiel;
  • 3B zeigt schematisch einen möglichen Verlauf des Motorstroms bei der synchronen Anlauf-Kommutierung des Vergleichsbeispiels der 3A;
  • 3C zeigt schematisch einen möglichen Verlauf der induzierten Spannung bei der synchronen Anlauf-Kommutierung des Vergleichsbeispiels der 3A;
  • 4A zeigt schematisch einen möglichen Steuersignalverlauf zur synchronen Anlauf-Kommutierung eines Elektromotors, gemäß einem Beispiel;
  • 4B zeigt schematisch einen möglichen Verlauf des Motorstroms bei der synchronen Anlauf-Kommutierung des Beispiels der 4A;
  • 4C zeigt schematisch einen möglichen Verlauf der induzierten Spannung bei der synchronen Anlauf-Kommutierung des Beispiels der 4A;
  • 5A und 5B zeigen schematische Darstellungen von Komparatorsignalen zur Erkennung von Nulldurchgängen relativ zu Kommutierungszeitpunkten für die Anlauf-Kommutierungen der 3A bis 3C bzw. 4A bis 4C;
  • 6 zeigt schematisch eine abgewandelte synchrone Anlauf-Kommutierung abhängig von erfassten Nulldurchgängen, gemäß einem weiteren Beispiel.
The invention is explained in more detail below by means of examples with reference to the drawings.
  • 1 shows a schematic representation of an electric motor and an associated control circuit according to an example;
  • 2A to 2D show schematic representations of the rotor position in a three-phase electric motor at 60 ° block commutation, according to an example to explain the background of the invention;
  • 3A shows schematically a possible control signal curve for synchronous start-commutation of an electric motor, according to a comparative example;
  • 3B shows schematically a possible course of the motor current in the synchronous start-commutation of the comparative example of FIG 3A ;
  • 3C shows schematically a possible course of the induced voltage in the synchronous start-commutation of the comparative example of the 3A ;
  • 4A schematically shows a possible control signal curve for synchronous startup commutation of an electric motor, according to an example;
  • 4B shows schematically a possible course of the motor current in the synchronous start-commutation of the example of 4A ;
  • 4C shows schematically a possible course of the induced voltage in the synchronous start-commutation of the example of 4A ;
  • 5A and 5B show schematic representations of comparator signals for detecting zero crossings relative to commutation times for the start-up commutations of the 3A to 3C respectively. 4A to 4C ;
  • 6 shows schematically a modified synchronous startup commutation depending on detected zero crossings, according to another example.

Detaillierte BeschreibungDetailed description

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Elektromotors 10 mit einer Steuerschaltung 12 zur Ansteuerung des Elektromotors. In dem vorliegenden Beispiel ist der Elektromotor 10 als ein als dreiphasiger bürstenloser Gleichstrommotor ausgebildet. In anderen Beispielen können Motoren mit anderer Phasenzahl, und anstelle von bürstenlosen Gleichstrommotoren auch Schrittmotoren, zum Einsatz kommen. Der Elektromotor weist grundsätzlich einen Stator und einen in dem Stator angeordneten Rotor auf. Eine Abtriebswelle des Elektromotors kann mit einem Getriebe gekoppelt sein, dessen Ausgang mit einem Stellglied verbunden ist. 1 shows a schematic representation of an electric motor 10 with a control circuit 12 to control the electric motor. In the present example, the electric motor 10 as a three-phase brushless DC motor. In other examples, motors with a different number of phases and stepper motors instead of brushless DC motors can be used. The electric motor basically has a stator and a rotor arranged in the stator. An output shaft of the electric motor can be coupled to a transmission, the output of which is connected to an actuator.

In einem Beispiel ist der Elektromotor ein sensorloser bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC-Motor), der keine externen Lagesensoren, zum Beispiel Hallsensoren, zur Bestimmung der Motorposition verwendet. Die Steuerung der Kommutierung solcher Elektromotoren beruht in der Regel auf der Kenntnis der Lage des Rotors relativ zum Stator. Sind keine Lagesensoren vorhanden, kann im Betrieb die von dem Elektromotor durch die elektromotorische Kraft induzierte Spannung (BACK-EMF- oder BEMF-Spannung) ausgewertet werden.In one example, the electric motor is a sensorless, brushless DC motor (BLDC motor) that does not use external position sensors, for example Hall sensors, to determine the motor position. The control of the commutation of such electric motors is usually based on the knowledge of the position of the rotor relative to the stator. If no position sensors are available, the voltage induced by the electric motor through the electromotive force (BACK-EMF or BEMF voltage) can be evaluated during operation.

Da im Stillstand des Motors keine BEMF-Spannung gemessen werden kann und somit keine Information über die Rotorposition vorliegt, kann für den Anlauf des Motors aus dem Stillstand ein synchroner Anlauf-Betrieb gewählt werden, indem erste Kommutierungsschritte ohne Positionsrückmeldung vorgegeben werden. Die ersten Kommutierungsschritte können, wie im Folgenden erläutert ist, aufgrund einer gewünschten Beschleunigung berechnet und fest eingestellt werden, um die Drehzahl des Elektromotors kontinuierlich zu erhöhen, bis eine minimale Drehzahl erreicht ist, bei der eine BEMF-Spannung erfasst werden kann. Wenn eine BEMF-Spannung ausreichend hoch ist, um hieraus die Rotorlage des Elektromotors sicher zu erkennen, kann auf einen sensorlosen Regelalgorithmus zur Ansteuerung des Elektromotors umgeschaltet werden.Since no BEMF voltage can be measured when the motor is at a standstill and there is therefore no information about the rotor position, synchronous start-up operation can be selected for starting the motor from standstill by specifying the first commutation steps without position feedback. The first commutation steps can, as explained in the following, be calculated on the basis of a desired acceleration and fixedly set in order to continuously increase the speed of the electric motor until a minimum speed is reached at which a BEMF voltage can be detected. If a BEMF voltage is sufficiently high to reliably identify the rotor position of the electric motor, a switch can be made to a sensorless control algorithm for controlling the electric motor.

Während des synchronen Anlauf-Betriebs kann beispielsweise eine synchrone Rampe so gewählt werden, dass aufeinanderfolgende Kommutierungsschritte jeweils verkürzt werden, um einen gewünschten Drehzahlanstieg zu erreichen. Je nach Motor, Algorithmus, Last und möglicherweise weiteren Anforderungen kann die Drehzahl linear, exponentiell oder schlichtweg so schnell wie möglich erhöht werden.During synchronous start-up operation, for example, a synchronous ramp can be selected in such a way that successive commutation steps are shortened in each case in order to achieve a desired speed increase. Depending on the motor, algorithm, load and possibly other requirements, the speed can be increased linearly, exponentially or simply as quickly as possible.

Die Steuerschaltung 12 des Elektromotors 10 ist dazu eingerichtet, ein Verfahren gemäß der Erfindung auszuführen. Die Steuerschaltung 12 umfasst in diesem Beispiel eine B6-Brückenschaltung mit sechs Halbleiterschalter B1 bis B6, die beispielsweise als MOSFET-Schalter ausgebildet sein können. Die Halbleiterschalter B1 bis B6 können durch Freilaufdioden überbrückt sein (nicht gezeigt). Die Halbleiterschalter B1 bis B6 werden durch eine Steuereinrichtung 14, zum Beispiel einen Mikrocontroller, angesteuert. Durch Schließen (leitend Schalten) und Öffnen (Sperren) jeweils eines oberen Brückenschalter B1, B3, B5 und eines unteren Brückenschalter B2, B4, B6 können Phasenwicklungen U, V, W des von der Steuerschaltung 12 angesteuerten Elektromotors 10 bestromt, beziehungsweise von der Stromquelle getrennt werden, so dass der Elektromotor entsprechend kommutiert werden kann. Die Stromquelle ist in 1 schematisch durch eine Batteriespannung VBAT und Erde GND illustriert. In dem Beispiel wird angenommen, dass der Elektromotor im Automobilbereich eingesetzt und durch eine Batterie gespeist wird.The control circuit 12 of the electric motor 10 is set up to carry out a method according to the invention. The control circuit 12 in this example comprises a B6 bridge circuit with six semiconductor switches B1 to B6 which can be designed, for example, as a MOSFET switch. The semiconductor switch B1 to B6 can be bridged by free-wheeling diodes (not shown). The semiconductor switch B1 to B6 are controlled by a control device 14 , for example a microcontroller. By closing (switching on) and opening (blocking) an upper bridge switch B1 . B3 . B5 and a lower bridge switch B2 . B4 . B6 can phase windings U . V . W from the control circuit 12 controlled electric motor 10 energized or separated from the power source, so that the electric motor can be commutated accordingly. The power source is in 1 schematically by a battery voltage VBAT and earth GND illustrated. In the example it is assumed that the electric motor is used in the automotive sector and is powered by a battery.

Beispielsweise kann eine Sechs-Schritt-Blockkommutierung umgesetzt sein, in welcher jeweils zwei der drei Phasenwicklungen U, V, W bestromt sind und jeder Kommutierungsschritt, also die Zeitspanne zwischen zwei Kommutierungszeitpunkten, einer Drehung des Rotors von 60° elektrisch entspricht. Die Halbleiterschalter B1 bis B6 können zusätzlich mit einer überlagerten Pulsweitenmodulation (PWM) angesteuert werden. Typischerweise wird für die PWM eine Frequenz im Bereich 1 bis 100 kHz, insbesondere im Bereich 10 bis 25 kHz gewählt. Über das Tastverhältnis der PWM kann das von dem Elektromotor 3 bewirkte Drehmoment und/oder eine Drehgeschwindigkeit des Rotors, beziehungsweise die Stellgeschwindigkeit eines damit gekoppelten Stellgliedes, eingestellt werden. Die Kommutierungsschritte können dann jeweils in einem Abstand von circa 60° elektrisch erfolgen. Der ideale Kommutierungszeitpunkt liegt dann jeweils 30° elektrisch entfernt in der Mitte zwischen zwei Nulldurchgängen der BEMF. In anderen Ausgestaltungen kann auch eine 12-Schritt-Kommutierung, in welcher abwechselnd jeweils zwei oder drei Phasen U, V, W des Elektromotors bestromt werden, vorgesehen sein.For example, a six-step block commutation can be implemented, in each of which two of the three phase windings U . V . W are energized and each commutation step, that is to say the time span between two commutation times, corresponds electrically to a rotation of the rotor of 60 °. The semiconductor switch B1 to B6 can also be controlled with a superimposed pulse width modulation (PWM). A frequency in the range from 1 to 100 kHz, in particular in the range from 10 to 25 kHz, is typically selected for the PWM. This can be done by the electric motor via the pulse duty factor of the PWM 3 effected torque and / or a rotational speed of the rotor, or the actuating speed of an actuator coupled thereto, are set. The commutation steps can then take place electrically at a distance of approximately 60 °. The ideal commutation time is then 30 ° electrically distant in the middle between two zero crossings of the BEMF. In other configurations, a 12-step commutation can also be carried out, in which two or three phases alternate U . V . W of the electric motor are supplied.

Die B6-Brückenschaltung wird über einen Pufferkondensator C aus einer Spannungsquelle mit der Eingangsspannung VBAT versorgt. Ferner ist die B6-Brückenschaltung über einen Widerstand R mit Erde GND verbunden.The B6 bridge circuit is via a buffer capacitor C from a voltage source with the input voltage VBAT provided. Furthermore, the B6 bridge circuit is via a resistor R with earth GND connected.

In der Figur ist auch eine beispielhafte Verschaltung eines Spannungskomparators 16 gezeigt, welcher drei Eingänge zum Verbinden mit jeweils einer Phasenwicklung, U, V, oder W, sowie einen Eingang zum Verbinden mit einem Fußpunkt der Brückenschaltung aufweist. Als Eingangssignal des Spannungskomparators 16 kann eine Kennlinie dienen, welche der induzierten Spannung und/oder dem Phasenstrom in den Phasenwicklung des Elektromotors entspricht. Ein Ausgang des Spannungskomparators 16 ist mit einem Eingang des Mikrocontrollers 14 der Steuerschaltung 12 verbunden. Anstelle eines Komparators können drei separate Spannungskomparatoren mit jeweils zwei Eingängen vorgesehen sein, wobei jeweils ein Eingang mit einer Phasenwicklung U, V oder W gekoppelt ist. Prinzipiell können die Phasenwicklungen U, V, W des dreiphasigen BLDC-Motors in einer Sternschaltung oder einer Dreiecksschaltung miteinander verschaltet sein. Der zweite Eingang der Spannungskomparatoren 16 kann somit, wie dargestellt, mit dem Fußpunkt oder mit einer zweiten Phasenwicklung oder mit einem Sternpunkt beziehungsweise einem virtuellen Sternpunkt der Phasenwicklungen gekoppelt sein.The figure also shows an exemplary connection of a voltage comparator 16 shown, which has three inputs for connection to one phase winding each, U . V , or W , and has an input for connecting to a base point of the bridge circuit. As the input signal of the voltage comparator 16 can serve a characteristic curve which corresponds to the induced voltage and / or the phase current in the phase winding of the electric motor. An output of the voltage comparator 16 is with an input of the microcontroller 14 the control circuit 12 connected. Instead of a comparator, three separate voltage comparators can be provided, each with two inputs, one input with a phase winding U . V or W is coupled. In principle, the phase windings U . V . W of the three-phase BLDC motor in a star connection or a delta connection. The second input of the voltage comparators 16 can thus, as shown, be coupled to the base point or to a second phase winding or to a star point or a virtual star point of the phase windings.

Zusätzlich oder alternativ kann die Steuerschaltung einen Analog-Digital-Wandler zum Detektieren der induzierten Spannung oder eines Phasenstroms umfassen. In anderen Ausgestaltungen kann der Phasenstrom auch mittels einer in der Brückenschaltung realisierten Strom-Spiegelschaltung erfasst werden.Additionally or alternatively, the control circuit may include an analog-to-digital converter for detecting the induced voltage or a phase current. In other configurations, the phase current can also be detected by means of a current mirror circuit implemented in the bridge circuit.

Grundsätzlich ist der Elektromotor zum Ausführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet. Das Verfahren kann als Teil eines Computerprogramms, beispielsweise eines Betriebsprogramms/einer Firmware der Steuerschaltung ausgeführt werden. Insbesondere kann solch ein Programm in einem nicht-flüchtigen Speicher eines Mikrocontrollers der Steuerschaltung gespeichert und von dem Mikrocontroller aufgerufen werden. Zum Ansteuern des Elektromotors kann der Mikrocontroller über Steuerausgänge mit Halbleiterschaltern einer oder mehrerer Brückenschaltungen gekoppelt sein. Im Falle eines dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotors kann beispielsweise die B6-Brückenschaltung vorgesehen sein. Wird das Verfahren hingegen zum Betreiben eines zweiphasigen Schrittmotors verwendet, können beispielsweise zwei Brückenschaltungen mit jeweils vier Halbleiterschaltern vorgesehen sein.Basically, the electric motor is set up to carry out a method according to the invention. The method can be carried out as part of a computer program, for example an operating program / firmware of the control circuit. In particular, such a program can be stored in a non-volatile memory of a microcontroller in the control circuit and called up by the microcontroller. To control the electric motor, the microcontroller can be coupled to semiconductor switches of one or more bridge circuits via control outputs. In the case of a three-phase brushless DC motor, for example, the B6 bridge circuit can be provided. If, on the other hand, the method is used to operate a two-phase stepper motor, two bridge circuits, each with four semiconductor switches, can be provided.

Der Elektromotor kann Teil eines Stellantriebs sein, insbesondere eines Klappenstellers. Stellantriebe, welche beispielsweise zum Verstellen einer Klappe, einer Jalousie, oder eines linear verstellbares Stellglied ausgebildet sind, sind in unterschiedlichen Anwendungen zu finden. Beispielsweise können derartige Stellantriebe zum Verstellen einer Klappe oder einer Jalousie an einem Kraftfahrzeug oder in einer Industrieanwendung oder in gebäudetechnischen Verstellsystemen verwendet werden. Typischerweise umfassen solche Stellantriebe Elektromotoren, welche ein Drehmoment im Bereich von 0,1 Nm bis 20 Nm bereitstellen können. Ein Klappensteller eines Kraftfahrzeugs kann beispielsweise ein Nenndrehmoment im Bereich von 0,4 Nm bis 4 Nm bereitstellen. Der Stellantrieb kann dabei auch Teilnehmer eines Feldbusses sein, beispielsweise Teil eines LIN-Busses (Local Interconnect Network). Es kann daher auch vorgesehen sein, dass die Steuerschaltung Befehle oder Informationen des Bus-Systems empfangen und in der Ausführung des Verfahrens berücksichtigen kann.The electric motor can be part of an actuator, in particular a flap actuator. Actuators, which are designed, for example, to adjust a flap, a blind, or a linearly adjustable actuator, can be found in different applications. For example, such actuators can be used to adjust a flap or a blind on a motor vehicle or in an industrial application or in building adjustment systems. Such actuators typically include electric motors which can provide a torque in the range from 0.1 Nm to 20 Nm. A flap actuator of a motor vehicle can, for example, provide a nominal torque in the range from 0.4 Nm to 4 Nm. The actuator can also be a participant of a field bus, for example part of a LIN bus (Local Interconnect Network). It can therefore also be provided that the control circuit can receive commands or information from the bus system and take them into account in the execution of the method.

Der Stellantrieb kann insbesondere auch ein Untersetzungsgetriebe umfassen. Ein derartiges Getriebe kann mehrere Getriebestufen umfassen und zum Beispiel eine Untersetzungsverhältnis zwischen dem Abtrieb des Elektromotors und dem Abtrieb des Stellantriebes im Bereich von 1:20 bis 1:2000, insbesondere im Bereich von 1:100 bis 1:1000, aufweisen. Der Elektromotor kann beispielsweise mit Drehzahlen Bereich von 500 min-1 bis 20.000 min-1 betrieben werden. Das Stellglied kann beispielsweise auf eine Drehzahl des Abtriebes des Stellantriebes im Bereich von 1 min-1 bis 100 min-1, insbesondere im Bereich von 2 min-1 bis 30 min-1, ausgelegt sein. Zum Erkennen der induzierten Spannungen kann beispielsweise eine Drehzahl des Elektromotors im Bereich von 200 min-1 bis 800 min-1 notwendig sein. Anderenfalls ist die Amplitude der induzierten Spannung zu gering, so dass diese, oder der entsprechende Phasenstrom, nicht sicher detektiert werden kann. Daher kann das Verfahren insbesondere bei Stellantrieben, deren Stellglied über ein Untersetzungsgetriebe von dem Elektromotor angetrieben wird, gut angewendet werden. In solchen Elektromotoren bewirkt eine vergleichsweise hohe Drehzahl des Elektromotors nur eine relativ geringe Drehzahl am Abtrieb. Somit kann schnell eine hohe Drehzahl des Rotormagneten erreicht werden, wodurch relativ schnell die zur Erfassung der induzierten Spannung und/oder des Phasenstroms notwendigen Drehzahlen erreicht sind.The actuator can in particular also comprise a reduction gear. Such a transmission can comprise several transmission stages and, for example, have a reduction ratio between the output of the electric motor and the output of the actuator in the range from 1:20 to 1: 2000, in particular in the range from 1: 100 to 1: 1000. The electric motor can, for example, at speeds ranging from 500 min -1 to 20,000 min -1 are operated. The actuator can for example be designed for a speed of the output of the actuator in the range from 1 min -1 to 100 min -1 , in particular in the range from 2 min -1 to 30 min -1 . To detect the induced voltages, for example, a speed of the electric motor in the range from 200 min -1 to 800 min -1 may be necessary. Otherwise the amplitude of the induced voltage is too low, so that it, or the corresponding phase current, cannot be detected reliably. Therefore, the method can be applied particularly well to actuators whose actuator is driven by the electric motor via a reduction gear. In such electric motors, a comparatively high speed of the electric motor only causes a relatively low speed at the output. A high rotational speed of the rotor magnet can thus be achieved quickly, as a result of which the rotational speeds necessary for detecting the induced voltage and / or the phase current are reached relatively quickly.

2A bis 2D zeigen schematisch drei Spulen 22, 24, 26 entsprechend der drei Phasen U, V und W eines dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotors zur Illustration des Drehverhaltens eines Rotors, der schematisch durch einen Permanentmagneten 20 dargestellt ist, abhängig von der Bestromung der Phasen U, V und W. Das Beispiel zeigt in vereinfachter Darstellung einen synchronen Anlaufbetrieb ausgehend von einer Situation, in der ein Haltestrom an dem Motor anliegt und der Rotor sich in einer Position befindet, die zu jeweils einem entsprechenden statischen Feld ausgerichtet ist. In einem synchronen Anlaufbetrieb können abhängig von einer gewünschten Beschleunigung des Motors feste Kommutierungszeitpunkte bzw. Kommutierungsschritte vorgegeben werden. Die Kommutierungsschritte werden so berechnet, dass sie der gewünschten Beschleunigung entsprechen. In einem vereinfachten Beispiel können die ersten Kommutierungsschritte zum Beispiel 8 ms, 6 ms, 5 ms und 4 ms entsprechen. 2A to 2D schematically show three coils 22 . 24 . 26 according to the three phases U . V and W a three-phase brushless DC motor to illustrate the turning behavior of a rotor, which is schematically represented by a permanent magnet 20 is shown, depending on the energization of the phases U . V and W , The example shows a simplified representation of a synchronous start-up operation based on a situation in which a holding current is applied to the motor and the rotor is in a position that is aligned with a corresponding static field. In a synchronous start-up operation, fixed commutation times or commutation steps can be specified depending on a desired acceleration of the motor. The Commutation steps are calculated so that they correspond to the desired acceleration. In a simplified example, the first commutation steps can correspond to 8 ms, 6 ms, 5 ms and 4 ms, for example.

In 2A sind nur die Phasen V und W mit einem konstanten Haltestrom bestromt, und der Rotor 20 ist entsprechend zu den Spulen 24, 26 der Phasen V und W ausgerichtet. Die beiden Phasen V und W erzeugen ein statisches Feld, an dem sich der Rotor 20 ausrichtet, wobei die Phasen V und W zwei gleich starke Pole erzeugen. Die Rotorlage ist somit bekannt.In 2A are just the phases V and W energized with a constant holding current, and the rotor 20 is corresponding to the coils 24 . 26 of phases V and W aligned. The two phases V and W generate a static field on which the rotor 20 aligns with the phases V and W generate two equally strong poles. The rotor position is therefore known.

In 2B erfolgt ein erster Kommutierungsschritt, wobei der Strom auf die Phasen U und V umgeschaltet wird. Die sich hieraus ergebende Kommutierungsposition ist in 2B dargestellt. Da der Rotor 20 aufgrund des Haltestroms vorausgerichtet war, muss er bis zum Erreichen der neuen Kommutierungsposition nur um 30° elektrisch drehen, anstelle von 60° elektrisch, wie bei einer üblichen Sechs-Schritt-Kommutierung oder 60°-Block-Kommutierung im stationären Betrieb. Der Rotor 20 nimmt also die neue Kommutierungsposition schon nach 50% der hierfür vorgesehenen Zeit ein.In 2 B there is a first commutation step, with the current on the phases U and V is switched. The resulting commutation position is in 2 B shown. Because the rotor 20 was pre-aligned due to the holding current, it only has to rotate 30 ° electrically until the new commutation position is reached, instead of 60 ° electrically, as with a conventional six-step commutation or 60 ° block commutation in stationary operation. The rotor 20 The new commutation position therefore takes up after 50% of the time provided for this.

In 2C erfolgt ein nächster Kommutierungsschritt, wobei der Strom auf die Phasen W und U umgeschaltet wird. Die sich hieraus ergebende Kommutierungsposition ist in 2C dargestellt. Da der Rotor 20 in diesem Fall nicht aus einer statischen Position heraus angesteuert wird, sondern bereits angelaufen ist, durchläuft er nun eine Drehung von 60° elektrisch von der vorhergehenden in die nächste Kommutierungsposition, wie bei einer üblichen Sechs-Schritt-Kommutierung oder 60°-Block-Kommutierung im stationären Betrieb. Der Rotor 20 nimmt also die neue Kommutierungsposition innerhalb der hierfür vorgesehenen Zeit ein. Danach folgen weitere Kommutierungsschritte.In 2C there is a next commutation step, the current on the phases W and U is switched. The resulting commutation position is in 2C shown. Because the rotor 20 in this case, if it is not controlled from a static position, but has already started up, it now rotates 60 ° electrically from the previous to the next commutation position, as in a conventional six-step commutation or 60 ° block commutation in stationary operation. The rotor 20 thus takes up the new commutation position within the time provided for this. This is followed by further commutation steps.

2D illustriert nochmals die Bewegung des Rotors 20:

  1. a. von der Rotorposition bei Anliegen des Haltestroms in den Phasen U, V, der bis zum Zeitpunkt t1 gilt,
  2. b. mit einem ersten Kommutierungsschritt zum Zeitpunkt t1, um den Rotor von der statischen Halteposition zur ersten Rotorposition aufgrund der ersten Kommutierung auf die Phasen V, W zu drehen,
  3. c. einem zweiten Kommutierungsschritt zum Zeitpunkt t2 von der ersten Rotorposition zur zweiten Rotorposition aufgrund der zweiten Kommutierung auf die Phasen W, U, und
  4. d. mit einem dritten Kommutierungsschritt zum Zeitpunkt t3 von der zweiten Rotorposition zur dritten Rotorposition aufgrund der dritten Kommutierung auf die Phasen U, V, wobei der dritte Kommutierungsschritt zum Zeitpunkt t4 endet.
2D illustrates again the movement of the rotor 20:
  1. a. from the rotor position when the holding current is applied in the phases U . V who by the time t1 applies,
  2. b. with a first commutation step at the time t1 to move the rotor from the static stop position to the first rotor position due to the first commutation on the phases V . W to shoot
  3. c. a second commutation step at the time t2 from the first rotor position to the second rotor position due to the second commutation on the phases W . U , and
  4. d. with a third commutation step at the time t3 from the second rotor position to the third rotor position due to the third commutation on the phases U . V , with the third commutation step at time t4 ends.

Während der Haltephase a., bis zum Zeitpunkt t1, ist die induzierte Spannung in den Motorphasen null. Der Rotor ist gemäß dem Stator Feld der Haltephase ausgerichtet und steht still. Aufgrund der Haltephase ist der Rotor zum Zeitpunkt t1 zu Beginn des ersten Kommutierungsschritts bereits zu 30° elektrisch ausgerichtet. Aufgrund der Ausrichtung des Rotors durch den Haltestrom, muss der erste Schritt daher nur 30° elektrisch durchlaufen, während der zweite und alle weiteren Schritte 60° elektrisch durchlaufen. Der erste Kommutierungsschritt übt aber bei einer Kommutierung gemäß dem Stand der Technik zum Zeitpunkt t1 ein Drehmoment auf den Rotor aus, welches den Rotor um 60° elektrisch weiter bewegt. Wird daher der erste Kommutierungsschritt so lang wie die nachfolgenden Kommutierungsschritte oder länger gewählt, kann dies zu einem starken Rotorschwingen führen, das sich auf die im Motor induzierten Phasenströme modulieren kann. Dies ist mit Bezug auf die 3A bis 3C weiter erläutert.During the holding phase a., Up to the point in time t1 , the induced voltage in the motor phases is zero. The rotor is aligned according to the stator field of the holding phase and stands still. The rotor is at the point in time due to the holding phase t1 at the beginning of the first commutation step already electrically aligned at 30 °. Due to the orientation of the rotor by the holding current, the first step therefore only has to go through 30 ° electrically, while the second and all further steps have to go through 60 ° electrically. However, the first commutation step in the case of commutation according to the prior art at the time t1 a torque on the rotor, which moves the rotor electrically by 60 °. Therefore, if the first commutation step is chosen to be as long as the subsequent commutation steps or longer, this can lead to a strong rotor oscillation, which can modulate on the phase currents induced in the motor. This is with respect to the 3A to 3C explained further.

Die Erfinder haben festgestellt, dass dieses Rotorschwingen besonders ausgeprägt während der ersten Kommutierungsschritte im synchronen Anlauf auftreten kann. Aufgrund des Rotorschwingens, das abhängig sein kann von der Trägheit des Systems, der Last und der eingespeiste elektrischen Leistung, geht die Synchronität zwischen der Rotorposition und der Kommutierung verloren. Es ist nicht mehr zwingend (deterministisch), zu welcher Rotorposition nachfolgende Kommutierungen erfolgen. Das Rotorschwingen kann sogar dazu führen, dass der Motor sich bis zur Ausführung der nächsten Kommutierung in die falsche Richtung dreht und somit einen gewünschten Anlauf verhindert, weil der Rotor nicht mehr dem angelegten Drehfeld folgt.The inventors have found that this rotor oscillation can occur particularly strongly during the first commutation steps in synchronous starting. Due to the rotor oscillation, which can depend on the inertia of the system, the load and the electrical power fed in, the synchronicity between the rotor position and the commutation is lost. It is no longer mandatory (deterministic) to which rotor position subsequent commutations take place. The rotor swing can even cause the motor to turn in the wrong direction until the next commutation is carried out, thus preventing a desired start-up because the rotor no longer follows the applied rotating field.

Auch die EMV (elektromagnetische Verträglichkeit) kann unter diesem Verhalten leiden. Die Schwingungen des Rotors und die insgesamt nicht deterministische Kommutierung während des Anlaufs können die Phasenströme in dem Motor erhöhen. Hieraus ergibt sich ein erhöhter Stromverbrauch und eine schlechtere EMV bzw. höhere Kosten für die Auslegung der EMV-relevanten Komponenten.EMC (electromagnetic compatibility) can also suffer from this behavior. The vibrations of the rotor and the overall non-deterministic commutation during startup can increase the phase currents in the motor. This results in increased power consumption and poorer EMC or higher costs for the design of the EMC-relevant components.

Die 3A, 3B und 3C illustrieren ein solches Szenario der synchronen Anlauf-Kommutierung mit vorgegebenen Kommutierungsschritten abhängig von einer gewünschten Beschleunigung. 3A zeigt beispielhafte Kommutierungszeitpunkte; 3B illustriert schematisch einen möglichen Verlauf des Motorstroms; und 3C illustriert schematisch die in den Motorphasen angelegten und induzierten Spannungen.The 3A . 3B and 3C illustrate such a scenario of synchronous start-up commutation with predetermined commutation steps depending on a desired acceleration. 3A shows exemplary commutation times; 3B schematically illustrates a possible course of the motor current; and 3C illustrated schematically the voltages applied and induced in the motor phases.

Ein erster Kommutierungszeitpunkt K1 tritt zum Zeitpunkt t1 auf, ein zweiter Kommutierungszeitpunkt K2 zum Zeitpunkt t2, ein dritter Kommutierungszeitpunkt K3 zum Zeitpunkt t3, ein vierter Kommutierungszeitpunkt K4 zum Zeitpunkt t4 und ein fünfter Kommutierungszeitpunkt K5 zum Zeitpunkt t5. Der erste Kommutierungsschritt liegt zwischen t1 und t2, der zweite Kommutierungsschritt liegt zwischen t2 und t3, etc. In einem vereinfachten Beispiel können die ersten vier Kommutierungsschritte K1-K2, K2-K3, K3-K4, K4-K5 zum Beispiel 8 ms, 6 ms, 5 ms und 4 ms betragen. Zu jeweils einem Kommutierungszeitpunkt K1, K2, K3, K4, K5 wird die Bestromung der Phasen jeweils umgeschaltet, wie mit Bezug auf die 2A bis 2C erläutert.A first time of commutation K1 occurs at the time t1 on, a second commutation time K2 at the time t2 , a third commutation time K3 at the time t3 , a fourth time of commutation K4 at the time t4 and a fifth time of commutation K5 at the time t5 , The first commutation step lies between t1 and t2 , the second commutation step lies between t2 and t3 , etc. In a simplified example, the first four commutation steps K1-K2 . K2-K3 . K3-K4 . K4-K5 for example 8 ms, 6 ms, 5 ms and 4 ms. At one commutation time K1 . K2 . K3 . K4 . K5 the current supply to the phases is switched in each case, as with reference to the 2A to 2C explained.

In dem gezeigten Beispiel wird wieder davon ausgegangen, dass die erste Kommutierung zu dem Kommutierungszeitpunkt K1 erfolgt, nachdem ein Haltestrom an dem Motor angelegt war und der Rotor sich in einer statischen Rotorposition befindet, die sich durch die Ausrichtung des Rotors an das durch den Haltestrom erzeugte Magnetfeld ergibt. Der Rotor liegt also nicht dort, wo er sich während des stationären Betriebs zu einem Kommutierungszeitpunkt befinden würde, sondern einer Position, welche der Mitte zwischen zwei Kommutierungszeitpunkten entspricht. Durch den relativ langen ersten Kommutierungsschritt Ki-K2, der aufgrund einer gewünschten Beschleunigung berechnet wurde, kann es daher zu einem Überschwingen oder sogar zur Erzeugung eines gegenläufigen Drehmomentes des Rotors vor der nächsten Kommutierung und in Folge zu einem Rotorschwingen kommen.In the example shown, it is again assumed that the first commutation at the time of commutation K1 takes place after a holding current has been applied to the motor and the rotor is in a static rotor position, which results from the alignment of the rotor with the magnetic field generated by the holding current. The rotor is therefore not where it would be at a commutation time during stationary operation, but rather a position that corresponds to the middle between two commutation times. Due to the relatively long first commutation step Ki-K2 , which was calculated on the basis of a desired acceleration, overshoot or even generation of an opposing torque of the rotor before the next commutation and consequently rotor oscillation can occur.

3B zeigt zunächst den Haltestrom In, der vor dem ersten Kommutierungszeitpunkt K1 anliegt, und anschließend den Motorstrom während der Kommutierungsschritte K1-K2, K2-K3, etc. Man erkennt einen insgesamt sehr hohen Motorstrom und ein starkes Überschwingen des Motorstroms, mit starken Stromspitzen jeweils am Ende eines Kommutierungsschritts, der sich aus dem Rotorschwingen ergibt. Dadurch steigt der Stromverbrauch des Motors unnötig und die EMV verschlechtert sich. 3B first shows the holding current In, which is before the first commutation time K1 and then the motor current during the commutation steps K1-K2 . K2-K3 , etc. One recognizes an overall very high motor current and a strong overshoot of the motor current, with strong current peaks in each case at the end of a commutation step, which results from the rotor oscillation. As a result, the motor's power consumption increases unnecessarily and the EMC deteriorates.

3C illustriert schematisch die in den Phasen 20, 24, 26, U, V, W, des Motors angelegten und induzierten Spannungen ausgehend von einem Nullwert, der während des Anliegens des Haltestroms IH vor dem ersten Kommutierungszeitpunkt K1 angenommen wird. Der Haltestrom liegt in den Phasen V und W an. Die Spannung in der Phase V ist während dieser Zeit null. Ferner wird ausgegangen von einer sogenannten „Vollblock“-Ansteuerung, bei der das Tastverhältnis einer PWM 100% beträgt. U+ bezeichnet die positive Versorgungsspannung, U-bezeichnet Erde, und UDiode bezeichnet eine gekappt induzierte Spannung aufgrund einer Diode im Phasenstrang. Die induzierten Spannungen können insbesondere eine sehr geringe Amplitude aufweisen, so dass eine zuverlässige Detektion nur schwer möglich ist. 3C schematically illustrates those in the phases 20 . 24 . 26 . U . V . W , the applied and induced voltages of the motor starting from a zero value which is present during the application of the holding current I H before the first commutation time K1 Is accepted. The holding current is in the phases V and W on. The tension in the phase V is zero during this time. A so-called “full block” control is also assumed, in which the pulse duty factor of a PWM is 100%. U + denotes the positive supply voltage, U denotes earth, and U diode denotes a capped induced voltage due to a diode in the phase string. The induced voltages can in particular have a very low amplitude, so that reliable detection is difficult to achieve.

Zunächst sieht man ihn 3C, dass der Spannungsverlauf in allen drei Phasen U, V und W keine stark ausgeprägte Beschleunigungsrampe aufweist und somit Nulldurchgänge der induzierten Spannungen nur schwer erkannt werden können. Während des ersten Kommutierungsschritts, zwischen t1 und t2, lässt sich kein Nulldurchgang einer induzierten Spannung ermitteln. Sofern Nulldurchgänge ermittelt oder „erahnt“ werden können, liegen diese nicht mittig zwischen zwei Kommutierungszeitpunkten, sondern sie treten deutlich zu früh auf, wobei in 3C Nulldurchgänge mit ZC (zero crossing) gekennzeichnet sind. Die induzierte Spannung zeigt, dass der Rotor nicht dem Drehfeld folgt. Da die erste Kommutierung zu lange dauert, tritt der erste erfasste Nulldurchgang ZC1 nicht in der Mitte, sondern schon zu Anfang des zweiten Kommutierungsschritts K2-K3 auf. Ähnliches gilt für den nächsten Nulldurchgang ZC2. Ferner können die Amplituden der Spannungsverläufe deutlich kleiner als dargestellt sein, so dass beispielsweise ein zuverlässiges Erfassen von Nulldurchgängen auch aus diesem Grund kaum möglich ist.First you see him 3C that the voltage curve in all three phases U . V and W does not have a pronounced acceleration ramp and therefore zero crossings of the induced voltages are difficult to detect. During the first commutation step, between t1 and t2 , no zero crossing of an induced voltage can be determined. If zero crossings can be determined or "guessed", they are not in the middle between two commutation times, but occur significantly too early, with in 3C Zero crossings with ZC (zero crossing) are marked. The induced voltage shows that the rotor does not follow the rotating field. Since the first commutation takes too long, the first detected zero crossing occurs ZC1 not in the middle, but at the beginning of the second commutation step K2-K3 on. The same applies to the next zero crossing ZC2 , Furthermore, the amplitudes of the voltage profiles can be significantly smaller than shown, so that, for example, reliable detection of zero crossings is hardly possible for this reason either.

Grundsätzlich gilt für eine ideale Kommutierung, dass ein Nulldurchgang der induzierten Spannung jeweils mittig zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kommutierungszeitpunkten auftreten sollte. Entsprechend sollten die Kommutierungszeitpunkte der theoretischen Kommutierungszeiten (theoretische Kommutierungszeitpunkte) so gewählt werden, dass diese idealen Kommutierungszeiten darstellen. Hiervon ist die Kommutierungssteuerung des Standes der Technik, die in den 3A bis 3C beispielhaft illustriert ist, weit entfernt.Basically, for an ideal commutation it applies that a zero crossing of the induced voltage should occur in the middle between two successive commutation times. Accordingly, the commutation times of the theoretical commutation times (theoretical commutation times) should be chosen so that they represent ideal commutation times. Of these, the commutation control of the prior art, which in the 3A to 3C is illustrated by way of example, far away.

Von dem synchronen Anlauf-Betrieb auf einen sensorlosen asynchronen Betrieb kann umgeschaltet werden, wenn beispielsweise eine vorgegebene Anzahl, zum Beispiel drei Nulldurchgänge der induzierten Spannung zuverlässig erkannt wurden oder wenn eine vorgegebene Anzahl von Kommutierungsschritten ausgeführt wurde oder wenn eine vorgegebene Drehzahl erfasst wurde. Mit steigender Drehzahl steigt auch die Rampe der induzierten Spannung, sodass Nulldurchgänge besser erkannt werden können. Ein möglicher Zeitpunkt für das Umschalten in den sensorlosen Betrieb ist in 3B beispielhaft bei S gezeigt. Aufgrund des Rotorschwingens ist, wie dargelegt, der Stromverbrauch erhöht und die EMV verschlechtert. Zusätzlich verzögert sich der Zeitpunkt S des Umschaltens auf den sensorlosen Betrieb.It is possible to switch from synchronous start-up operation to sensorless asynchronous operation if, for example, a predetermined number, for example three zero crossings of the induced voltage have been reliably detected or if a predetermined number of commutation steps have been carried out or if a predetermined speed has been detected. The ramp of the induced voltage increases with increasing speed, so that zero crossings can be better recognized. A possible time for switching over to sensorless operation is in 3B exemplary at S shown. Due to the rotor swinging, as stated, the power consumption is increased and the EMC is deteriorated. The time is also delayed S of switching to sensorless operation.

Die 4A, 4B und 4C illustrieren eine synchrone Anlauf-Kommutierung mit vorgegebenen Kommutierungsschritten abhängig von einer gewünschten Beschleunigung, wobei das erste Intervall modifiziert ist. 4A zeigt beispielhafte Kommutierungszeitpunkte; 4B illustriert schematisch einen möglichen Verlauf des Motorstroms; und 4C illustriert schematisch die in den Motorphasen induzierten Spannungen. The 4A . 4B and 4C illustrate a synchronous start-up commutation with predetermined commutation steps depending on a desired acceleration, the first interval being modified. 4A shows exemplary commutation times; 4B schematically illustrates a possible course of the motor current; and 4C schematically illustrates the voltages induced in the motor phases.

Ein erster Kommutierungszeitpunkt K1 tritt zum Zeitpunkt t1 auf, ein zweiter Kommutierungszeitpunkt K2' zum Zeitpunkt t2', ein dritter Kommutierungszeitpunkt K3' zum Zeitpunkt t3', und ein vierter Kommutierungszeitpunkt K4' zum Zeitpunkt t4' etc. Der erste Kommutierungsschritt liegt zwischen t1 und t2', der zweite Kommutierungsschritt liegt zwischen t2' und t3', etc. In diesem Beispiel ist angenommen, dass die ersten vier Kommutierungsschritte K1-K2', K2'-K3', K3'-K4', rechnerisch 8 ms, 6 ms, 5 ms und 4 ms betragen würden, wenn eine gewünschte Beschleunigung erreicht werden soll. Hier wird nun der erste Kommutierungsschritt K1-K2' um 50% auf 4 ms verkürzt, um der Tatsache Rechnung zu tragen, dass der Rotor aufgrund eines zuvor anliegenden Haltestroms vorausgerichtet ist, wie mit Bezug auf die 2A bis 2D erläutert wurde. Wie mit Bezug auf 2D illustriert, sollte bei dem dort angenommenen Fall der erste Kommutierungsschritt für eine ideale Ansteuerung schon nach 30° elektrisch zum Zeitpunkt t2 beendet werden. Wird dieser Zusammenhang nicht beachtet, kann der Rotor über seine ideale Ausrichtung gegenüber dem angelegten Drehfeld überschwingen und steht asynchron zum Zeitpunkt der darauf folgenden Kommutierungen K2, K3, K4, ... Der zweite Kommutierungszeitpunkt K2' erfolgt also im einfachsten Fall mit einer Vorkommutierung von 50% der rechnerischen Dauer des entsprechenden Kommutierungsschritts. Zu jeweils den Kommutierungszeitpunkten K2', K3', K4', K5' wird die Bestromung der Phasen somit früher als in dem Vergleichsbeispiel umgeschaltet.A first time of commutation K1 occurs at the time t1 on, a second commutation time K2 ' at the time t2 ' , a third commutation time K3 ' at the time t3 ' , and a fourth commutation time K4 ' at the time t4 'etc. The first commutation step lies between t1 and t2 ' , the second commutation step lies between t2 ' and t3 ' , etc. In this example it is assumed that the first four commutation steps K1-K2 ' . K2'-K3 ' . K3 'K4' , mathematically would be 8 ms, 6 ms, 5 ms and 4 ms if a desired acceleration is to be achieved. Here is the first commutation step K1-K2 ' reduced by 50% to 4 ms to take account of the fact that the rotor is pre-aligned due to a previously applied holding current, as with reference to FIG 2A to 2D was explained. How about 2D illustrated, in the case assumed there, the first commutation step for an ideal control should be electrical after only 30 ° at the time t2 be ended. If this connection is not taken into account, the rotor can overshoot over its ideal orientation in relation to the applied rotating field and is asynchronous at the time of the subsequent commutations K2 . K3 . K4 , ... The second commutation time K2 ' In the simplest case, this takes place with a pre-commutation of 50% of the calculated duration of the corresponding commutation step. At the respective commutation times K2 ' . K3 ' . K4 ' . K5 ' the current supply to the phases is thus switched earlier than in the comparative example.

Es hat sich gezeigt, dass allein durch eine Verkürzung des ersten Kommutierungsschritts auf die Hälfte, selbst ohne weitere Anpassungen oder Vorkommutierung, die im Folgenden noch erläutert sind, eine deutliche Verbesserung des Anfahrverhaltens des Elektromotors erreichbar ist.It has been shown that a reduction in the first commutation step by half, even without further adjustments or pre-commutation, which will be explained in the following, can significantly improve the starting behavior of the electric motor.

In dem gezeigten Beispiel wird wieder davon ausgegangen, dass die erste Kommutierung zu dem Kommutierungszeitpunkt K1= t1 erfolgt, nachdem ein Haltestrom an dem Motor angelegt war und der Rotor sich in einer statischen Rotorposition befindet, die sich durch die Ausrichtung des Rotors an das durch den Haltestrom erzeugte Magnetfeld ergibt. Der Rotor liegt also nicht dort, wo er sich während des stationären Betriebs zu einem Kommutierungszeitpunkt befinden würde, sondern an einer Position, die der Mitte zwischen zwei Kommutierungszeitpunkten entspricht. Der erste Kommutierungsschritt K1-K2, der aufgrund einer gewünschten Beschleunigung berechnet wurde, um ein Überschwingen des Rotors vor der nächsten Kommutierung zu vermeiden, ist folglich verkürzt. In dem Beispiel wird der Kommutierungsschritt um 50% gegenüber dem rechnerischen Wert verkürzt, um eine Drehung des Rotors von ungefähr 30° elektrisch, anstelle von 60° elektrisch zu bewirken. Dies kann auch als Vorkommutierung bezeichnet werden. Dadurch liegt der Rotor am Ende des ersten Kommutierungsschritts K1-K2' dort oder ungefähr dort, wo er im Betrieb liegen sollte, wie in 2B gezeigt.In the example shown, it is again assumed that the first commutation takes place at the commutation point in time K1 = t1 after a holding current has been applied to the motor and the rotor is in a static rotor position, which is due to the orientation of the rotor to that caused by the Holding current generated magnetic field results. The rotor is therefore not where it would be at a commutation time during stationary operation, but at a position that corresponds to the middle between two commutation times. The first commutation step K1-K2 , which was calculated on the basis of a desired acceleration in order to prevent the rotor from overshooting before the next commutation, is therefore shortened. In the example, the commutation step is shortened by 50% compared to the arithmetic value in order to bring about a rotation of the rotor of approximately 30 ° electrically instead of 60 ° electrically. This can also be referred to as pre-commutation. As a result, the rotor is at the end of the first commutation step K1-K2 ' there or roughly where it should be located, as in 2 B shown.

4B zeigt zunächst den Haltestrom IH , der vor dem ersten Kommutierungszeitpunkt K1 anliegt, und anschließend den Motorstrom während der Kommutierungsschritte K1-K2', K2'-K3', etc. Man erkennt einen insgesamt niedrigeren Motorstrom und ein deutlich geringeres Überschwingen des Motorstroms als in dem Szenario der 3A, mit keinen oder deutlich geringeren Stromspitzen jeweils am Ende eines Kommutierungsschritts. Dies kann erreicht werden, weil das Rotorschwingen weitgehend oder vollständig vermieden wird. Dadurch ist der Stromverbrauch des Motors verringert und die EMV verbessert. 4B first shows the holding current I H which is before the first commutation time K1 and then the motor current during the commutation steps K1-K2 ' . K2'-K3 ' , etc. One recognizes an overall lower motor current and a significantly lower overshoot of the motor current than in the scenario of 3A , with no or significantly lower current peaks at the end of each commutation step. This can be achieved because the rotor swing is largely or completely avoided. This reduces motor power consumption and improves EMC.

4C zeigt schematisch die in den Phasen 20, 24, 26, U, V, W, des Motors induzierten Spannungen ausgehend von einem Nullwert, der während des Anliegens des Haltestroms IH vor dem ersten Kommutierungszeitpunkt K1 angenommen wird. Der Haltestrom liegt auch in diesem Beispiel in den Phasen V und W an. Die Spannung in der Phase V ist während dieser Zeit null. Ferner wird wieder von einer sogenannten „Vollblock“-Ansteuerung ausgegangen. 4C shows schematically the in the phases 20 . 24 . 26 . U . V . W , the motor induced voltages based on a zero value during the application of the holding current I H before the first commutation time K1 Is accepted. The holding current is also in the phases in this example V and W on. The tension in the phase V is zero during this time. Furthermore, a so-called “full block” control is again assumed.

Zunächst sieht man ihn 4C, insbesondere im Vergleich zur 3C, eine stärker ausgeprägte Beschleunigungsrampe in allen drei Phasen U, V und W, die es erlaubt, schon nach der zweiten Kommutierung K2' Nulldurchgänge der induzierten Spannungen zuverlässig zu erfassen. Ferner liegen die Nulldurchgänge weitgehend mittig zwischen zwei Kommutierungszeitpunkten. Die induzierte Spannung zeigt somit, dass der Rotor dem Drehfeld folgt. Die Kommutierung liegt somit bei oder nahe bei der idealen Kommutierung.First you see him 4C , especially compared to 3C , a more pronounced acceleration ramp in all three phases U . V and W , which allows it after the second commutation K2 ' To reliably detect zero crossings of the induced voltages. Furthermore, the zero crossings are largely in the middle between two commutation times. The induced voltage thus shows that the rotor follows the rotating field. The commutation is therefore at or close to the ideal commutation.

In der Praxis ist die Beschleunigung und Ausrichtung des Rotors abhängig von äußeren Einflüssen, wie eine an dem Motor anliegenden Last. In einer Abwandlung kann daher der erste verkürzte Kommutierungsschritt auch parametrierbar sein, wobei es zum Beispiel ohne Last weiter verkürzt und mit Last weniger stark verkürzt werden kann. Die Last kann beispielsweise über eine Detektion des Phasenstroms bestimmt werden. Auch eine Aufteilung der Verkürzung auf mehrere aufeinanderfolgende Kommutierungsschritte ist möglich. Dadurch kann der Anlauf des Motors aus dem Stillstand für verschiedene Anwendungen optimiert werden.In practice, the acceleration and alignment of the rotor is dependent on external influences, such as a load on the motor. In a modification, the first shortened commutation step can therefore also be parameterizable, it being able to be further shortened without a load, for example, and less shortened with a load. The load can be determined, for example, by detecting the phase current. Also a division of the Shortening to several successive commutation steps is possible. This allows the motor start-up to be optimized from a standstill for various applications.

5A und 5B zeigen schematische Darstellungen von Komparatorsignalen zur Erkennung von Nulldurchgängen relativ zu Kommutierungszeitpunkten für die Anlauf-Kommutierungen der 3A bis 3C bzw. 4A bis 4C. Die Nulldurchgänge ZC (zero crossing) der induzierten Spannung lassen sich mittels des in 1 gezeigten Spannungskomparators 16 bestimmen. Als Eingangssignal des Spannungskomparators 16 kann eine Kennlinie dienen, welche der induzierten Spannung und/oder dem Phasenstrom in den Phasenwicklung des Elektromotors entspricht. Die Ausgangssignale des Spannungskomparators 16 können beispielsweise über IO-Eingänge des Mikrocontrollers 14, der zum Ausführen des Verfahrens eingerichtet ist, ausgewertet werden. Der Mikrocontroller 14 kann aus den Komparatorsignalen entsprechende Interrupts generieren, welche zur Steuerung und/oder Regelung des Elektromotors 10 verwendet werden können. Die 5A und 5B zeigen Komparatorsignale in Form eines Pulses, dessen Amplitude Ucomp ein hohes oder ein niedriges Spannungsniveau annehmen kann. Wird ein Nulldurchgang durch einen Spannungskomparator 17 erfasst, kann z.B. über die steigende Flanke des Komparatorsignals ein Zeitpunkt tZC eines Nulldurchgang ZC1, ZC2, ... erfasst werden. 5A and 5B show schematic representations of comparator signals for detecting zero crossings relative to commutation times for the start-up commutations of the 3A to 3C respectively. 4A to 4C , The zero crossings ZC (zero crossing) of the induced voltage can be determined using the in 1 shown voltage comparator 16 determine. As the input signal of the voltage comparator 16 can serve a characteristic curve which corresponds to the induced voltage and / or the phase current in the phase winding of the electric motor. The output signals of the voltage comparator 16 can, for example, via IO inputs of the microcontroller 14 that is set up to carry out the method can be evaluated. The microcontroller 14 can generate corresponding interrupts from the comparator signals, which are used to control and / or regulate the electric motor 10 can be used. The 5A and 5B show comparator signals in the form of a pulse, its amplitude U comp can assume a high or a low voltage level. Becomes a zero crossing through a voltage comparator 17 A point in time can be detected, for example, via the rising edge of the comparator signal t ZC a zero crossing ZC1 . ZC2 , ... are recorded.

6 zeigt schematisch eine abgewandelte synchrone Anlauf-Kommutierung abhängig von erfassten Nulldurchgängen ZC, gemäß einem weiteren Beispiel, das mit den zuvor beschriebenen Beispielen kombinierbar ist. Die in 6 gezeigte Abwandlung basiert auf der synchronen Anlauf-Kommutierung, die in den 3A bis 3C und 5A dargestellt ist. Entsprechend sind in 6 die Kommutierungszeitpunkte mit K1 bis K5 bezeichnet. Die Abwandlung könnte entsprechend auch auf die Anlauf-Kommutierung der 4A bis 4C und 5B angewandt werden. Insbesondere ist in der 6 ein Anpassen der Kommutierungszeitpunkte der theoretischen Kommutierungsschritte mittels berechneter optimierter nächster Kommutierungsschritte erläutert. Die 6 beschreibt auch Varianten, in welchen der optimierte nächste Kommutierungsschritt auf Basis eines idealen Kommutierungsschrittes, welcher in Abhängigkeit von der erfassten Kennlinie berechnet wird, bestimmt wird. Die in der 6 erwähnten Kommutierungszeitpunkte K1 bis K5 entsprechen theoretischen Kommutierungsschritten. 6 shows schematically a modified synchronous startup commutation depending on detected zero crossings ZC , according to a further example, which can be combined with the examples described above. In the 6 Modification shown is based on the synchronous start-up commutation, which in the 3A to 3C and 5A is shown. Accordingly, in 6 the commutation times with K1 to K5 designated. The modification could also correspond to the startup commutation of the 4A to 4C and 5B be applied. In particular, in the 6 an adaptation of the commutation times of the theoretical commutation steps by means of calculated optimized next commutation steps is explained. The 6 also describes variants in which the optimized next commutation step is determined on the basis of an ideal commutation step, which is calculated as a function of the detected characteristic. The in the 6 mentioned commutation times K1 to K5 correspond to theoretical commutation steps.

Ferner zeigt 6 beispielhaft Nulldurchgänge ZC1, ZC2, ZC3, die sich bei dieser Kommutierung ergeben können. Im stationären Betrieb liegt ein Kommutierungszeitpunkt K1, K2, etc. jeweils mittig zwischen zwei Nulldurchgängen der induzierten Spannung, die aufgrund der gegenelektromotorischen Kraft (BEMF; back electromotive force) entsteht. Während die induzierte Spannung in allen Phasen des Motors erzeugt wird, ist es ausreichend, sie jeweils in der aktuell unbestimmten Phase zu erfassen. Im Idealfall könnte also zum Beispiel der Kommutierungszeitpunkt K2 mittig zwischen einem Nulldurchgang der U-Phase und einem Nulldurchgang der W-Phase liegen.Furthermore shows 6 exemplary zero crossings ZC1 . ZC2 . ZC3 that can result from this commutation. There is a commutation point in stationary operation K1 . K2 , etc. in the middle between two zero crossings of the induced voltage, which arises due to the back electromotive force (BEMF). While the induced voltage is generated in all phases of the motor, it is sufficient to record it in the currently undetermined phase. Ideally, for example, the commutation time could be K2 lie in the middle between a zero crossing of the U phase and a zero crossing of the W phase.

Ausgehend von den berechneten Kommutierungszeitpunkten K1 bis K5 sind in 6 die die theoretischen Kommutierungszeitpunkte definierenden Nulldurchgänge mit EZC1 bis EZC4 (EZC = expected zero crossing) bezeichnet. Tatsächlich erfasste Nulldurchgänge sind in 6 beispielhaft mit ZC1 bis ZC3 bezeichnet. Insbesondere können die tatsächlichen Nulldurchgänge ZC1 bis ZC3, wie oben erläutert, früher als die erwarteten Nulldurchgänge EZC1 bis EZC3 auftreten, d. h. nicht mittig zwischen zwei Kommutierungszeitpunkten, sondern schon jeweils zu einem früheren Zeitpunkt. Abhängig von der Anwendung und beispielsweise eine anliegenden Last können die tatsächlichen Nulldurchgänge auch später als die erwarteten Nulldurchgänge auftreten. Die Kommutierungszeitpunkte können abhängig von den erfassten Nulldurchgängen angepasst werden, um optimierte Kommutierungszeitpunkte zu ermitteln, welche an die theoretische bzw. ideale Kommutierung zumindest angenähert sind.Based on the calculated commutation times K1 to K5 are in 6 the zero crossings that define the theoretical commutation times EZC1 to EZC4 (EZC = expected zero crossing). Actually detected zero crossings are in 6 exemplary with ZC1 to ZC3 designated. In particular, the actual zero crossings ZC1 to ZC3 , as explained above, earlier than the expected zero crossings EZC1 to EZC3 occur, ie not in the middle between two commutation times, but at an earlier time. Depending on the application and, for example, an applied load, the actual zero crossings can also occur later than the expected zero crossings. The commutation times can be adapted depending on the detected zero crossings in order to determine optimized commutation times which are at least approximated to the theoretical or ideal commutation.

In dem Beispiel der 6 ist der zeitliche Abstand zwischen den ersten Nulldurchgängen ZC1 und ZC2 mit A bezeichnet. Geht man von einem stationären Betrieb aus, so liegt ein Kommutierungszeitpunkt mittig zwischen zwei Nulldurchgängen der induzierten Spannung bzw. ein Nulldurchgang liegt mittig zwischen zwei Kommutierungszeitpunkten. Somit müsste im stationären Betrieb der nächste Kommutierungszeitpunkt K3, nach dem zweiten erfassten Nulldurchgang ZC2, in einem zeitlichen Abstand von A/n nach dem erfassten zweiten Kommutierungszeitpunkt ZC2 auftreten, wobei hier n = 2 gewählt wurde. Dies ist in 6 als MK3 (MK = modifizierter Kommutierungszeitpunkt) dargestellt. Berücksichtigt man zusätzlich, dass sich der Motor in einer Anlauf- oder Beschleunigungsphase und nicht im stationären Betrieb befindet, so könnte der modifizierte Kommutierungszeitpunkt MK3 sogar noch früher erfolgen.In the example of the 6 is the time interval between the first zero crossings ZC1 and ZC2 With A designated. If one assumes stationary operation, then a commutation point lies in the middle between two zero crossings of the induced voltage or a zero crossing lies in the middle between two commutation points in time. So the next commutation time would have to be in stationary operation K3 , after the second detected zero crossing ZC2 , at a time interval of A / n after the detected second commutation time ZC2 occur, where n = 2 was selected. This is in 6 as MK3 (MK = modified commutation time). If one also takes into account that the motor is in a start-up or acceleration phase and not in stationary operation, the modified commutation time could MK3 done even earlier.

Somit kann beispielsweise der Kommutierungszeitpunkt K3 in Abhängigkeit von den Zeitpunkten, zu denen die Nulldurchgänge ZC1 und ZC2 erfasst wurden, angepasst werden. Der modifizierte Kommutierungszeitpunkt MK3, der auf der Basis von A berechnet wird, liegt dann bei MK3 = ZC2 + A/n, mit n = 2, und wird somit vorverlegt. Wenn zusätzlich noch für die Anlauf- bzw. Beschleunigungsphase eine Vorkommutierung berücksichtigt wird, kann der Kommutierungszeitpunkt MK3 weiter vorverlegt werden, beispielsweise um bis zu 30° elektrisch. Dadurch ergibt sich ein nochmals modifizierter Kommutierungszeitpunkt MK3PC (PC = pre-commutation). Die Vorkommutierung kann alternativ auch durch eine geeignete Wahl von n, mit n > 2, beschrieben werden.Thus, for example, the time of commutation K3 depending on the times when the zero crossings ZC1 and ZC2 were recorded, adjusted. The modified commutation time MK3 based on A is calculated, then MK3 = ZC2 + A / n, with n = 2, and is therefore brought forward. If pre-commutation is also taken into account for the start-up or acceleration phase, the time of commutation can be changed MK3 brought forward become electrical, for example by up to 30 °. This results in a modified commutation time MK3PC (PC = pre-commutation). The pre-commutation can alternatively be described by a suitable choice of n, with n> 2.

Eine entsprechende Anpassung des nächsten Kommutierungszeitpunkts kann ausgehend von dem zeitlichen Abstand B zwischen dem zweiten und dem dritten Nulldurchgang ZC2 und ZC3 erfolgen. Hierfür wird der Kommutierungszeitpunkt K4 in Abhängigkeit von den Zeitpunkten, zu denen die Nulldurchgänge ZC2 und ZC3 erfasst wurden, angepasst. Der modifizierte Kommutierungszeitpunkt MK4, der auf der Basis von B berechnet wird, kann dann bei MK4 = ZC5 + B/n, mit n = 2, liegen und wird somit relativ zu dem ursprünglich berechneten Zeitpunkt K4 vorverlegt. Wenn zusätzlich noch für die Anlauf- bzw. Beschleunigungsphase eine Vorkommutierung berücksichtigt wird, kann der Kommutierungszeitpunkt MK4 weiter vorverlegt werden, beispielsweise um bis zu 30° elektrisch oder bis zu 15° elektrisch. Dadurch ergibt sich ein nochmals modifizierter Kommutierungszeitpunkt MK4PC.A corresponding adjustment of the next commutation time can be based on the time interval B between the second and third zero crossing ZC2 and ZC3 respectively. The time of commutation is used for this K4 depending on the times when the zero crossings ZC2 and ZC3 were recorded, adjusted. The modified commutation time MK4 based on B is then calculated at MK4 = ZC5 + B / n, with n = 2, and is thus relative to the originally calculated point in time K4 advanced. If pre-commutation is also taken into account for the start-up or acceleration phase, the time of commutation can be changed MK4 be advanced, for example by up to 30 ° electrically or up to 15 ° electrically. This results in a modified commutation time MK4PC ,

Das obige Beispiel beruht auf der Annahme einer 60°-Blockkommutierung, bei der im Verlauf einer elektrischen Umdrehung immer zwei der drei Phasen bestromt werden, sodass der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kommutierungen jeweils 60° elektrisch beträgt, weil sechs verschiedene Kombinationen aus bestromten Phasen möglich sind und durchlaufen werden. Bei sensorlosem Motorbetrieb kann die Vorkommutierung zu Beginn der Anlaufphase beispielsweise bei 15° bis 30° elektrisch liegen, wobei 30° zum Beispiel dem Abstand zwischen einem Nulldurchgang und dem nächsten Kommutierungszeitpunkt entspricht. Nach dem ersten sensorlosen Kommutierungsschritt kann die Vorkommutierung auf 0-15° elektrisch reduziert werden. In verschiedenen Ausgestaltungen kann ein konstanter Vorkommutierungswinkel oder ein sich allmählich Null annähernder Vorkommutierungswinkel gewählt werden. Die Vorkommutierung eines nachfolgenden Kommutierungsschritts kann jeweils kleiner sein als die Vorkommutierung des vorhergehenden Kommutierungsschritts. Die Vorkommutierung kann beispielsweise bis zu 0,5Δtzc betragen, wobei Δtzc das Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Nulldurchgängen ist, in den obigen Beispielen entspricht Δtzc zum Beispiel A oder B.The above example is based on the assumption of a 60 ° block commutation, in which two of the three phases are always energized in the course of an electrical revolution, so that the distance between two successive commutations is 60 ° electrical because six different combinations of energized phases are possible and be run through. With sensorless motor operation, the pre-commutation at the start of the start-up phase can be, for example, 15 ° to 30 ° electrically, 30 ° for example corresponding to the distance between a zero crossing and the next commutation time. After the first sensorless commutation step, the pre-commutation can be electrically reduced to 0-15 °. In various configurations, a constant pre-commutation angle or a pre-commutation angle that gradually approaches zero can be selected. The pre-commutation of a subsequent commutation step can in each case be smaller than the pre-commutation of the previous commutation step. The pre-commutation can be, for example, up to 0.5Δtzc, where Δtzc is the time interval between two successive zero crossings, in the above examples Δtzc corresponds to A or B, for example.

Allgemeiner gesagt kann der Zeitpunkt der Vorkommutierung proportional zu einem zeitlichen Abstand ΔtZC zwischen zwei zuvor detektierten, aufeinanderfolgenden Nulldurchgängen bestimmt werden. So kann es vorgesehen sein, dass der Kommutierungszeitpunkt um einen Bruchteil des zeitlichen Abstandes ΔtZC, z.B. A oder B, vor dem idealen Kommutierungszeitpunkt erfolgt. Beispielsweise kann der Kommutierungszeitpunkt des ersten Kommutierungsschrittes um 0,03 ΔtZC bis 0,25 ΔtZC, insbesondere circa 0,125 ΔtZC vor dem idealen Kommutierungszeitpunkt liegen. Dadurch können die elektromagnetischen Felder des Stators und des Rotors des Elektromotors mittels der Vorkommutierung relativ zueinander ausgerichtet und der Elektromotor effizient und zuverlässig betrieben werden.More generally, the time of the pre-commutation can be determined in proportion to a time interval ΔtZC between two previously detected, successive zero crossings. It can be provided that the time of commutation is a fraction of the time interval ΔtZC, e.g. A or B, before the ideal commutation time. For example, the commutation time of the first commutation step can be 0.03 ΔtZC to 0.25 ΔtZC, in particular approximately 0.125 ΔtZC, before the ideal commutation time. As a result, the electromagnetic fields of the stator and the rotor of the electric motor can be aligned relative to one another by means of the pre-commutation, and the electric motor can be operated efficiently and reliably.

In weiteren Ausgestaltungen kann vorgesehen sein, dass auf den ersten Kommutierungsschritt folgende zweite Kommutierungsschritte derart durch die Steuerschaltung bestimmt werden, dass diese eine kürzere Vorkommutierungszeit aufweisen, als der erste Kommutierungsschritt. Beispielsweise kann der Zeitpunkt der Vorkommutierung wiederum proportional zu einem zeitlichen Abstand ΔtZC2, z.B. B, zwischen zwei zuvor detektierten, aufeinanderfolgenden Nulldurchgängen bestimmt werden. Beispielsweise können die Kommutierungszeitpunkte der zweiten Kommutierungsschritte um 0,015 ΔtZC2 bis 0,125 ΔtZC2, insbesondere circa 0,0625 ΔtZC2 vor dem idealen Kommutierungszeitpunkt liegen.In further refinements, it can be provided that second commutation steps following the first commutation step are determined by the control circuit in such a way that they have a shorter pre-commutation time than the first commutation step. For example, the time of the pre-commutation can again be proportional to a time interval ΔtZC2, e.g. B, between two previously detected, successive zero crossings. For example, the commutation times of the second commutation steps can be 0.015 .DELTA.tZC2 to 0.125 .DELTA.tZC2, in particular approximately 0.0625 .DELTA.tZC2, before the ideal commutation time.

Sofern erfasst wird, dass Nulldurchgänge später auftreten als erwartet, können Kommutierungszeitpunkte auch durch Verschieben der Zeitpunkte hinter die berechneten Werte angepasst werden.If it is detected that zero crossings occur later than expected, commutation times can also be adjusted by moving the times behind the calculated values.

In dem in Bezug auf 6 beschriebenen Beispiel wurden die Kommutierungszeitpunkte, die auf den zweiten Kommutierungszeitpunkt K2 folgen, nur aufgrund des zeitlichen Abstandes, z.B. A oder B, von zwei vorhergehenden Nulldurchgängen bestimmt. In einer Abwandlung können bei der Berechnung der modifizierten Kommutierungszeitpunkte MK3 und MK4 auch die ursprünglich berechneten Kommutierungsschritte berücksichtigt werden und/oder eine Gewichtung vorgenommen werden. Beispielsweise könnte ein Mittelwert gebildet werden aus einem ursprünglich berechneten Kommutierungsschritt und einem aufgrund des Abstands der Nulldurchgänge berechneten Kommutierungsschritt. In einem weiteren Beispiel können die aufgrund des Abstands der Nulldurchgänge berechneten Kommutierungsschritte mit einem konstanten Faktor oder mit einem abhängig von dem jeweiligen Kommutierungsschritt zunehmenden oder abnehmenden Faktor gewichtet werden. Dies ist insbesondere zweckmäßig, weil die Beschleunigung und Ausrichtung des Rotors von äußeren Einflüssen abhängig sein kann, wie einer an dem Motor anliegenden Last. Dem kann durch ein Parametrieren oder Gewichten der Kommutierungsschritte Rechnung getragen werden.In terms of 6 The example described were the commutation times that occurred on the second commutation time K2 follow, only due to the time interval, e.g. A or B , determined by two previous zero crossings. In a modification, the modified commutation times can be calculated MK3 and MK4 the originally calculated commutation steps are also taken into account and / or a weighting is carried out. For example, an average could be formed from an originally calculated commutation step and a commutation step calculated on the basis of the distance between the zero crossings. In a further example, the commutation steps calculated on the basis of the distance between the zero crossings can be weighted with a constant factor or with a factor increasing or decreasing depending on the respective commutation step. This is particularly expedient because the acceleration and alignment of the rotor can depend on external influences, such as a load on the motor. This can be taken into account by parameterizing or weighting the commutation steps.

In noch einer weiteren Ausgestaltung, die mit den zuvor beschriebenen Varianten kombinierbar ist, kann auch bereits der zweite Kommutierungszeitpunkt K2 auf der Basis eines ersten erfassten Nulldurchgangs ZC1 angepasst werden. Es kann zum Beispiel der zeitliche Abstand zwischen dem ersten Kommutierungszeitpunkt Kl und dem ersten Nulldurchgang ZC1 ermittelt werden, wobei angenommen wird, dass dieser Abstand α/n, mit n = 2, etwa einem halben Kommutierungsschritt entspricht. Hieraus kann ein angepasster zweiter Kommutierungszeitpunkt K2α berechnet werden, der um eine Zeitspanne α nach dem ersten Kommutierungszeitpunkt K1 liegt.In a further embodiment, which can be combined with the variants described above, the second commutation time can already occur K2 based on a first detected zero crossing ZC1 be adjusted. For example, the time interval between the first commutation point in time kl and the first zero crossing ZC1 can be determined, it being assumed that this distance α / n, with n = 2, corresponds to approximately half a commutation step. An adjusted second commutation time can be derived from this K2α be calculated by a period of time α after the first commutation time K1 lies.

Wenn zusätzlich noch für die Anlauf- bzw. Beschleunigungsphase eine Vorkommutierung berücksichtigt wird, kann der Kommutierungszeitpunkt K2α noch weiter vorverlegt werden, beispielsweise um bis zu 30° elektrisch. Dadurch ergibt sich ein nochmals modifizierter Kommutierungszeitpunkt, der in den Figuren jedoch nicht dargestellt ist.If pre-commutation is also taken into account for the start-up or acceleration phase, the time of commutation can be changed K2α be advanced even further, for example by up to 30 ° electrically. This results in a modified commutation time, which is not shown in the figures.

Schließlich ist in 6 noch beispielhaft dargestellt, wie ausgehend von dem modifizierten Kommutierungszeitpunkt MK3PC ein nächster modifizierter Kommutierungszeitpunkt MK4PC ermittelt werden kann. Hierfür wird das Zeitintervall β zwischen dem modifizierten Kommutierungszeitpunkt MK3PC und dem nächsten Nulldurchgang ZC3PC (in diesem Fall ein nächster Nulldurchgang bei Vorsehen einer Vorkommutierung) bestimmt, und der nächste modifizierte Kommutierungszeitpunkt wird auf MK4PC = ZC3PC + β/n festgelegt, mit n = 2.Finally in 6 shown as an example, starting from the modified commutation time MK3PC a next modified commutation time MK4PC can be determined. For this the time interval β between the modified commutation time MK3PC and the next zero crossing ZC3PC (in this case, a next zero crossing when providing a pre-commutation), and the next modified commutation time is set to MK4PC = ZC3PC + β / n, with n = 2.

Die oben erläuterten verschiedenen Ansätze zur Anpassung der Kommutierungszeitpunkte, mit oder ohne Vorkommutierung, können kombiniert und in entsprechender Weise auf das bereits optimierte synchrone Anlaufverfahren, das mit Bezug auf die 3 bis 3C und 5B erläutert wurde, angepasst werden. Die Vorkommutierung kann durch Einstellen eines elektrischen Vorkommutierungs-Winkels vor einem nächsten theoretischen Kommutierungszeitpunkt, beispielsweise von 15° bis 30° elektrisch oder 3° bis 15° elektrisch, eingestellt werden. In einer Abwandlung kann die Vorkommutierung durch Anwenden eines Faktors auf das jeweils berechnete Kommutierungs-Zeitintervall eingestellt werden, indem n ungleich 2 gewählt wird, z.B. 1,25 ≤ n ≤ 50. Der jeweils nächste Kommutierungszeitpunkt kann somit in Bezug auf den vorhergehenden Nulldurchgang so bestimmt werden, dass er nicht genau um die Hälfte des vorhergehenden Zeitintervalls zwischen zwei Nulldurchgängen versetzt wird, sondern um eine etwas kleinere oder größere Zeitspanne, je nach gewünschter Beschleunigung, Last oder anderen Betriebsbedingungen.The various approaches explained above for adapting the commutation times, with or without pre-commutation, can be combined and, in a corresponding manner, to the already optimized synchronous start-up procedure, which relates to the 3 to 3C and 5B has been explained. The pre-commutation can be set by setting an electrical pre-commutation angle before a next theoretical commutation time, for example from 15 ° to 30 ° electrically or 3 ° to 15 ° electrically. In a modification, the pre-commutation can be set by applying a factor to the respectively calculated commutation time interval by choosing n not equal to 2, for example 1.25 n n 50 50. The next commutation time in each case can thus be determined in relation to the previous zero crossing that it is not shifted exactly by half the previous time interval between two zero crossings, but by a slightly shorter or longer time span, depending on the desired acceleration, load or other operating conditions.

In einer weiteren Abwandlung kann auch eine Regel aufgestellt werden, nach der ein erfasster Nulldurchgang nur dann berücksichtigt wird, wenn er einen Mindestabstand von einem vorausgegangenen Kommutierungszeitpunkt hat, oder dass immer ein minimaler Mindestabstand angenommen wird, um eine zu hohe Schaltfrequenz der Kommutierung zu vermeiden. Das Verfahren setzt voraus, dass aufgrund der induzierten Spannung und/oder des Phasenstroms des Elektromotors eine Kennlinie ermittelt werden kann, die die Bestimmung von Nulldurchgängen erlaubt. Dies ist, wie oben dargelegt, aufgrund der Modifikation der Kommutierungs-Steuerung mit einem verkürzten ersten Kommutierungsschritt möglich. Lassen sich während der ersten Kommutierungsschritt keine Nulldurchgänge ermitteln oder erscheint die Ermittlung der Lage der Nulldurchgänge nicht zuverlässig, können für die ersten Kommutierungsschritt die berechneten Kommutierungszeitpunkte oder der oben angesprochene Mindestabstand herangezogen werden.In a further modification, a rule can also be set up according to which a detected zero crossing is only taken into account if it has a minimum distance from a previous commutation time or that a minimum minimum distance is always assumed in order to avoid a too high switching frequency of the commutation. The method assumes that a characteristic curve can be determined on the basis of the induced voltage and / or the phase current of the electric motor, which allows the determination of zero crossings. As explained above, this is possible due to the modification of the commutation control with a shortened first commutation step. If no zero crossings can be determined during the first commutation step or if the position of the zero crossings does not appear to be reliable, the calculated commutation times or the above-mentioned minimum distance can be used for the first commutation step.

Auf diese Weise können aufeinanderfolgende Kommutierungszeitpunkte bestimmt werden, bis eine Bedingung zum Umschalten auf den sensorlosen Synchronbetrieb erfüllt ist. Diese Bedingung kann beispielsweise das Erreichen einer vorgegebenen Anzahl von Kommutierungsschritt, das Erfassen einer vorgegebenen Anzahl von Nulldurchgängen, das Erreichen einer Solldrehzahl, das Erreichen einer Zielposition eines Stellgliedes etc. sein. Während der Anlaufphase kann der Elektromotor zum Beispiel Drehzahl geregelt betrieben Die Drehzahlregelung kann beispielsweise mittels der Modulation eines Tastgrades einer PWM erfolgen. werden. Zusätzlich kann eine Strombegrenzung vorgesehen sein.In this way, successive commutation times can be determined until a condition for switching to sensorless synchronous operation is fulfilled. This condition can be, for example, reaching a predetermined number of commutation steps, detecting a predetermined number of zero crossings, reaching a target speed, reaching a target position of an actuator, etc. During the start-up phase, for example, the electric motor can be operated in a regulated manner. The rotational speed can be regulated, for example, by modulating a duty cycle of a PWM. become. A current limitation can also be provided.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Elektromotorelectric motor
1212
Steuerschaltungcontrol circuit
1414
Steuereinrichtungcontrol device
1616
Spannungskomparatorvoltage
2020
Rotorrotor
22, 24, 2622, 24, 26
SpulenDo the washing up
CC
Kondensatorcapacitor
RR
Widerstandresistance
FPFP
Fußpunktnadir

Claims (27)

Verfahren zum Ansteuern eines Elektromotors (10) im Anlauf-Betrieb, wobei eine induzierte Spannung und ein Phasenstrom in Phasenwicklungen des Elektromotors (10) erzeugt werden, das Verfahren umfassend: Erfassen einer Kennlinie basierend auf der induzierten Spannung und/oder dem Phasenstrom, und Ansteuern des Elektromotors (10) in Abhängigkeit von der erfassten Kennlinie.Method for controlling an electric motor (10) in the start-up mode, wherein an induced voltage and a phase current are generated in phase windings of the electric motor (10), the method comprising: Detecting a characteristic curve based on the induced voltage and / or the phase current, and Actuation of the electric motor (10) depending on the characteristic curve detected. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Ermitteln von Nulldurchgängen ZC1, ZC2 der Kennlinie und Ansteuern des Elektromotors (10) abhängig von den ermittelten Nulldurchgängen. Procedure according to Claim 1 , further comprising: determining zero crossings ZC1, ZC2 of the characteristic curve and actuating the electric motor (10) depending on the determined zero crossings. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Phasenstrom des Elektromotors (10) in Abhängigkeit von der zeitlichen Lage der erfassten Nulldurchgänge ZC1, ZC2 geregelt wird.Procedure according to Claim 2 The phase current of the electric motor (10) is regulated as a function of the position in time of the detected zero crossings ZC1, ZC2. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei eine Drehzahl oder eine Beschleunigung des Elektromotors (10) in Abhängigkeit der zeitlichen Lage der erfassten Nulldurchgänge ZC1, ZC2 geregelt wird.Procedure according to Claim 2 or 3 , A speed or an acceleration of the electric motor (10) being regulated as a function of the temporal position of the detected zero crossings ZC1, ZC2. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Drehzahl oder Beschleunigung durch das Ändern eines Tastgrades einer Pulsweitenmodulation des Phasenstroms geregelt wird.Procedure according to Claim 4 , the speed or acceleration being regulated by changing a duty cycle of a pulse width modulation of the phase current. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Ansteuern des Elektromotors (10) umfasst: Ermitteln eines optimierten nächsten Kommutierungszeitpunkts in Abhängigkeit von der erfassten Kennlinie oder den Nulldurchgängen der erfassten Kennlinie; und Kommutieren des Elektromotors (10) zu dem optimierten nächsten Kommutierungszeitpunkt.Procedure according to one of the Claims 1 to 5 , wherein the actuation of the electric motor (10) comprises: determining an optimized next commutation time as a function of the detected characteristic or the zero crossings of the detected characteristic; and commutating the electric motor (10) at the optimized next commutation time. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der optimierte nächste Kommutierungszeitpunkt bestimmt wird aus einem Zeitintervall A zwischen zwei aufeinander folgenden Nulldurchgängen ZC1, ZC2 und um eine Zeitspanne A' = A/n nach dem zweiten ZC2 der beiden Nulldurchgänge auftritt, wobei 1,25 ≤ n ≤ 50.Procedure according to Claim 6 , the optimized next commutation point in time being determined from a time interval A between two successive zero crossings ZC1, ZC2 and by a time period A '= A / n after the second ZC2 of the two zero crossings, 1.25 ≤ n 50 50. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Ansteuern des Elektromotors (10) ferner umfasst: Berechnen wenigstens eines theoretischen Kommutierungsschrittes abhängig von einer gewünschten Beschleunigung oder eines Sollwertes des Phasenstroms des Elektromotors (10); und Ansteuern des Elektromotors (10) in Abhängigkeit des theoretischen Kommutierungsschrittes.Method according to one of the preceding claims, wherein the actuation of the electric motor (10) further comprises: Calculating at least one theoretical commutation step depending on a desired acceleration or a desired value of the phase current of the electric motor (10); and Control of the electric motor (10) depending on the theoretical commutation step. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7 sowie nach Anspruch 8, wobei das Verfahren ferner umfasst: Ermitteln des optimierten nächsten Kommutierungsschrittes in Abhängigkeit von der erfassten Kennlinie und des theoretischen Kommutierungszeitpunktes.Procedure according to one of the Claims 6 or 7 as well as after Claim 8 , the method further comprising: determining the optimized next commutation step as a function of the detected characteristic and the theoretical time of commutation. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, ferner umfassend: Bestromen von Phasenwicklungen des Elektromotors (10) während eines ersten Kommutierungsschritts bis zu einem Vorkommutierung-Zeitpunkt, der vor dem berechneten Ende des theoretischen Kommutierungsschritts liegt.Procedure according to one of the Claims 8 or 9 , further comprising: energizing phase windings of the electric motor (10) during a first commutation step up to a pre-commutation point in time which lies before the calculated end of the theoretical commutation step. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Elektromotor (10) ein dreiphasiger bürstenloser Gleichstrommotor ist und die Vorkommutierung 3° bis 15° elektrisch vor dem berechneten Ende des theoretischen Kommutierungsschritts liegt.Procedure according to Claim 10 , wherein the electric motor (10) is a three-phase brushless DC motor and the pre-commutation is 3 ° to 15 ° electrically before the calculated end of the theoretical commutation step. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, wobei für wenigstens zwei auf einen ersten Kommutierungsschritt folgende Kommutierungsschritte der optimierte nächste Kommutierungszeitpunkt auf Basis der Nulldurchgänge der Kennlinie während der jeweils vorhergehenden Kommutierungsschritte bestimmt wird.Procedure according to one of the Claims 6 to 11 , wherein for at least two commutation steps following a first commutation step, the optimized next commutation time is determined on the basis of the zero crossings of the characteristic curve during the respectively preceding commutation steps. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die beiden auf den ersten Kommutierungsschritt folgenden Kommutierungsschritte eine kleinere Vorkommutierung als der erste Kommutierungsschritt aufweisen und/oder wobei die Kommutierungsschritte sukzessive theoretischen Kommutierungsschritten angenähert werden.Procedure according to Claim 12 , wherein the two commutation steps following the first commutation step have a smaller pre-commutation than the first commutation step and / or wherein the commutation steps are successively approximated to theoretical commutation steps. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der optimierte nächste Kommutierungszeitpunkt derart bestimmt wird, dass jeweils ein Nulldurchgang der Kennlinie in der Mitte oder ungefähr in der Mitte zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kommutierungszeitpunkten liegt.Method according to one of the preceding claims, wherein the optimized next commutation point in time is determined such that a zero crossing of the characteristic curve lies in the middle or approximately in the middle between two successive commutation points in time. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Elektromotor (10) mit einer Blockkommutierung betrieben wird, wobei Phasenwicklungen mit einer konstanten Spannung versorgt werden.Method according to one of the preceding claims, wherein the electric motor (10) is operated with a block commutation, wherein phase windings are supplied with a constant voltage. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Blockkommutierung eine Pulsweitenmodulation überlagert ist.Procedure according to Claim 15 , wherein the block commutation is superimposed on pulse width modulation. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, weiter umfassend: Anlegen eines Haltestroms an den Elektromotor (10) vor der Ausführung des ersten Kommutierungsschrittes.Method according to one of the preceding claims, further comprising: Applying a holding current to the electric motor (10) before executing the first commutation step. Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend: zu Beginn der Anlaufphase, Berechnen wenigstens des ersten theoretischen Kommutierungsschritts abhängig von einer gewünschten Beschleunigung des Elektromotors (10); und Wählen eines ersten Kommutierungsschritts, der kürzer ist als der berechnete erste theoretische Kommutierungsschritt, zur Ansteuerung des Elektromotors (10) in der Anlaufphase.Procedure according to Claim 17 , further comprising: at the start of the start-up phase, calculating at least the first theoretical commutation step as a function of a desired acceleration of the electric motor (10); and selecting a first commutation step, which is shorter than the calculated first theoretical commutation step, for controlling the electric motor (10) in the start-up phase. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Länge des ersten Kommutierungsschritts, der in der Anlaufphase gewählt wird, 50% oder etwa 50 % der Länge des ersten theoretischen Kommutierungsschritts beträgt.Procedure according to Claim 18 , the length of the first commutation step, which in the Start-up phase is selected, is 50% or about 50% of the length of the first theoretical commutation step. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 19, wobei die Anlaufphase eine synchrone Anlaufphase mit theoretischen Kommutierungsschritten ist und wobei die Kommutierungszeiten der theoretischen Kommutierungsschritte mittels des wenigstens einen optimierten Kommutierungsschrittes dynamisch modifiziert wird.Procedure according to one of the Claims 8 to 19 , wherein the start-up phase is a synchronous start-up phase with theoretical commutation steps and wherein the commutation times of the theoretical commutation steps are dynamically modified by means of the at least one optimized commutation step. Verfahren nach Anspruch 20, wobei die Kommutierungszeiten der theoretischen Kommutierungsschritte im Betrieb berechnet werden oder in einer Tabelle hinterlegt sind.Procedure according to Claim 20 , whereby the commutation times of the theoretical commutation steps are calculated in operation or are stored in a table. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 oder 21, wobei der optimierte nächste Kommutierungszeitpunkt maximal 15° elektrisch vor oder nach dem Kommutierungszeitpunkt des anzupassenden theoretischen Kommutierungsschrittes liegt.Procedure according to one of the Claims 20 or 21 , the optimized next commutation time being a maximum of 15 ° electrically before or after the commutation time of the theoretical commutation step to be adapted. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22 wobei von der synchronen Anlaufphase in einen sensorlos geregelten Motorbetrieb umgeschaltet wird, nachdem wenigstens eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist: das Erreichen einer vorgegebenen Anzahl von Kommutierungsschritten; das Erreichen einer vorgegebenen Anzahl von Nulldurchgängen; das Erreichen einer vorgegebenen Drehzahl; die Erfassung einer Back-EMF, die über einem vorgegebenen Schwellwert liegt.Procedure according to one of the Claims 20 to 22 wherein switching from the synchronous start-up phase to a sensorless controlled motor operation after at least one of the following conditions is fulfilled: reaching a predetermined number of commutation steps; reaching a predetermined number of zero crossings; reaching a predetermined speed; the detection of a back EMF that is above a predetermined threshold. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 23, wobei der optimierte nächste Kommutierungszeitpunkt in Abhängigkeit von den vorangehenden Kommutierungszeitpunkten bestimmt wird.Procedure according to one of the Claims 6 to 23 , the optimized next commutation time being determined as a function of the preceding commutation times. Elektromotor (10) umfassend Phasenwicklungen (22, 24, 26) und eine Steuerschaltung (12, 14), wobei die Steuerschaltung (12, 14) dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche auszuführen.Electric motor (10) comprising phase windings (22, 24, 26) and a control circuit (12, 14), the control circuit (12, 14) being set up to carry out the method according to one of the preceding claims. Elektromotor (10) nach Anspruch 25, ferner umfassend einen Komparator (16) und/oder eines Analog-Digital-Wandlers zur Erkennung von Nulldurchgänge einer Kennlinie, welche auf einer induzierten Spannung und/oder einem Phasenstrom des Elektromotors (10) basiert.Electric motor (10) after Claim 25 , further comprising a comparator (16) and / or an analog-digital converter for recognizing zero crossings of a characteristic curve which is based on an induced voltage and / or a phase current of the electric motor (10). Stellantrieb mit einem Elektromotor (10) nach Anspruch 25 oder 26 und mit einem Untersetzungsgetriebe, welches ein Untersetzungsverhältnis zwischen einem Eingang und einem Ausgang des Untersetzgetriebes im Bereich von 1:100 bis 1:1000 aufweist.Actuator with an electric motor (10) Claim 25 or 26 and with a reduction gear, which has a reduction ratio between an input and an output of the reduction gear in the range from 1: 100 to 1: 1000.
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