DE102018119729A1

DE102018119729A1 - Method for driving an electric motor and electric motor

Info

Publication number: DE102018119729A1
Application number: DE102018119729.2A
Authority: DE
Inventors: Fabian Armbruster; Jonas Kiefer; Martin Winker
Original assignee: MinebeaMitsumi Inc
Current assignee: MinebeaMitsumi Inc
Priority date: 2018-08-14
Filing date: 2018-08-14
Publication date: 2020-02-20

Abstract

Ein Verfahren zum Ansteuern eines Elektromotors wird vorgeschlagen, welches umfasst: Berechnen theoretischer Kommutierungsschritte, einschließlich wenigstens eines ersten theoretischen Kommutierungsschritts und eines zweiten theoretischen Kommutierungsschritts, abhängig von einer gewünschten Beschleunigung des Elektromotors für eine Anlaufphase, und Wählen eines ersten Kommutierungsschritts, der kürzer ist als der berechnete erste theoretische Kommutierungsschritt, zur Ansteuerung des Elektromotors in der Anlaufphase.A method for driving an electric motor is proposed, which comprises: calculating theoretical commutation steps, including at least a first theoretical commutation step and a second theoretical commutation step, depending on a desired acceleration of the electric motor for a starting phase, and selecting a first commutation step that is shorter than that calculated first theoretical commutation step for controlling the electric motor in the start-up phase.

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 wirklichen Verfahren nach Anspruch 1 und durch ein Elektromotor nach Anspruch 16 gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object real method according to claim 1 and achieved by an electric motor according to claim 16. Embodiments of the invention are specified in the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Ansteuern eines Elektromotors, umfasst: Berechnen theoretischer Kommutierungsschritte, einschließlich wenigstens eines ersten theoretischen Kommutierungsschritts und eines zweiten theoretischen Kommutierungsschritts, abhängig von einer gewünschten Beschleunigung des Elektromotors für eine Anlaufphase, und
Wählen eines ersten Kommutierungsschritts, der kürzer ist als der berechnete erste theoretische Kommutierungsschritt, zur Ansteuerung des Elektromotors in der Anlaufphase.The method according to the invention for controlling an electric motor comprises: calculating theoretical commutation steps, including at least a first theoretical commutation step and a second theoretical commutation step, depending on a desired acceleration of the electric motor for a starting phase, and
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.

Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn der Rotor im Stillstand des Elektromotors vorausgerichtet ist und/oder die Rotorlage bekannt ist. Dann kann der erste Kommutierungsschritt in Abhängigkeit von der Rotorlage im Vergleich zu einem theoretischen Kommutierungsschritt verkürzt werden.This is particularly advantageous if the rotor is pre-aligned when the electric motor is at a standstill and / or the rotor position is known. The first commutation step can then be shortened depending on the rotor position in comparison to a theoretical commutation step.

Vorzugsweise ist das Verfahren derart ausgebildet, dass die zeitliche Länge des ersten Kommutierungsschritts, der in der Anlaufphase gewählt wird, 50% oder etwa 50 % der zeitlichen Länge des ersten theoretischen Kommutierungsschritts beträgt.The method is preferably designed such that the time length of the first commutation step, which is selected in the start-up phase, is 50% or approximately 50% of the time length of the first theoretical commutation step.

Besonders bevorzugt ist es, wenn ein zweiter Kommutierungsschritt, der in der Anlaufphase gewählt wird, gleich oder ungefähr gleich dem zweiten theoretischen Kommutierungsschritt ist. Der erste Kommutierungsschritt kann derart gewählt werden, dass der Rotor des Elektromotors derart relativ zu dem elektromagnetischen Statorfeld gedreht wird, dass ein zweiter theoretischer Kommutierungszeitpunkt im Betrieb ermittelt oder vorherbestimmt werden kann, so dass ein effizienter und schneller Anlauf möglich ist.It is particularly preferred if a second commutation step, which is selected in the start-up phase, is the same or approximately the same as the second theoretical commutation step. The first commutation step can be selected in such a way that the rotor of the electric motor is rotated relative to the electromagnetic stator field in such a way that a second theoretical commutation time during operation can be determined or predetermined, so that an efficient and fast start-up is possible.

In manchen Ausgestaltungen ist es dabei vorgesehen, dass der erste Kommutierungsschritt und ein zweiter Kommutierungsschritt, die in der Anlaufphase gewählt werden, jeweils kürzer sind als die entsprechenden berechneten theoretischen Kommutierungsschritte.In some configurations, it is provided that the first commutation step and a second commutation step, which are selected in the start-up phase, are each shorter than the corresponding calculated theoretical commutation steps.

Insbesondere kann es in dem Verfahren vorgesehen sein, dass die Anlaufphase eine synchrone Anlaufphase ist.In particular, it can be provided in the method that the start-up phase is a synchronous start-up phase.

Während des Betriebs kann ein Phasenstrom in Phasenwicklungen des Elektromotors erzeugt und, aufgrund der Drehbewegung des Rotormagneten, eine Spannung in den Phasenwicklungen induziert werden, die sogenannte gegenelektromotorische Kraft (BEMF, oder Back-EMF) . Das Verfahren kann daher weiter umfassen:

Erfassen einer Kennlinie basierend auf der induzierten Spannung und/oder dem Phasenstrom und Ermitteln von Nulldurchgängen der Kennlinie,
abhängig von den ermittelten Nulldurchgängen der Kennlinie, Bestimmen eines nächsten Kommutierungszeitpunktes, der auf einen der ermittelten Nulldurchgänge folgt.

During operation, a phase current can be generated in phase windings of the electric motor and, due to the rotary movement of the rotor magnet, a voltage can be induced in the phase windings, the so-called counter-electromotive force (BEMF, or back-EMF). The method can therefore further include:

Detection of a characteristic curve based on the induced voltage and / or the phase current and determination of zero crossings of the characteristic curve,
depending on the determined zero crossings of the characteristic curve, determining a next commutation point in time that follows one of the determined zero crossings.

Ferner kann der nächste Kommutierungszeitpunkt aus einem Zeitintervall ΔtZC zwischen einem ersten und einem zweiten Nulldurchgang bestimmt werden. Insbesondere kann der nächste Kommutierungszeitpunkt dabei um eine Zeitspanne A' nach dem zweiten Nulldurchgang auftreten, mit A' = ΔtZC/n und mit 1,25 ≤ n ≤ 50.Furthermore, the next commutation time can be determined from a time interval ΔtZC between a first and a second zero crossing. In particular, the next commutation point in time can occur a time period A 'after the second zero crossing, with A' = ΔtZC / n and with 1.25 ≤ n ≤ 50.

Der Elektromotor kann in manchen Ausgestaltungen des Verfahrens ein dreiphasiger bürstenloser Gleichstrommotor sein, wobei in dem ersten Kommutierungsschritt zwei von drei Phasenwicklungen des Elektromotors bis zu einem Vorkommutierung-Zeitpunkt bestromt werden, der vor dem berechneten Ende des theoretischen Kommutierungsschritts liegt. In anderen Ausgestaltungen kann das Verfahren einen Schrittmotor, beispielsweise einen zweiphasigen Schrittmotor betreffen. Hier können dann eine oder beider der Phasenwicklungen zum Ausrichten und/oder Halten des Rotors bestromt werden. Der Schrittmotor kann dann im ersten Kommutierungsschritt ebenso bis zu einem Vorkommutierung-Zeitpunkt erfolgen.In some embodiments of the method, the electric motor can be a three-phase brushless DC motor, in the first commutation step two of three phase windings of the electric motor are energized up to a pre-commutation time which is before the calculated end of the theoretical commutation step. In other configurations, the method can relate to a stepper motor, for example a two-phase stepper motor. One or both of the phase windings for aligning and / or holding the rotor can then be energized here. The stepper motor can then also take place in the first commutation step up to a pre-commutation point in time.

Vorzugsweise liegt die die Vorkommutierung 15° bis 30° elektrisch oder 3° bis 15° elektrisch vor dem nächsten theoretischen Kommutierungszeitpunkt.The precommutation is preferably 15 ° to 30 ° electrically or 3 ° to 15 ° electrically before the next theoretical commutation time.

Besonders bevorzugt wird für wenigstens zwei auf den ersten Kommutierungsschritt folgende Kommutierungsschritte der jeweilige den Kommutierungsschritt beendende Kommutierungszeitpunkt auf Basis der Nulldurchgänge der Kennlinie bestimmt. Insbesondere können dabei die beiden auf den ersten Kommutierungsschritt folgenden Kommutierungsschritte eine kleinere Vorkommutierung als der erste Kommutierungsschritt aufweisen und/oder die Kommutierungsschritte sukzessive den theoretischen Kommutierungsschritten angenähert werden. Insbesondere können die theoretischen Kommutierungsschritte ideale Kommutierungsschritte sein.Particularly preferably, for at least two commutation steps following the first commutation step, the respective commutation time that ends the commutation step is determined on the basis of the zero crossings of the characteristic curve. In particular, the two commutation steps following the first commutation step can have a smaller pre-commutation than the first commutation step and / or the commutation steps can be successively approximated to the theoretical commutation steps. In particular, the theoretical commutation steps can be ideal commutation steps.

Alternativ kann es auch vorgesehen sein, dass die idealen Kommutierungsschritte ausgehend von der erfassten Kennlinie berechnet werden, und die Kommutierungsschritte zum Ansteuern des Elektromotors in Abhängigkeit von diesen so bestimmten idealen Kommutierungsschritten bestimmt werden. Die Bestimmung kann dabei zusätzlich auch in Abhängigkeit der theoretischen Kommutierungsschritte und/oder wenigstens eines vorangegangen Kommutierungszeitpunktes erfolgen. Ausgehend von den so bestimmten idealen Kommutierungsschritten kann analog zu oben eine Vorkommutierung bestimmt werden. Die Vorkommutierung kann wiederum insbesondere für wenigstens die beiden auf den ersten Kommutierungsschritt folgenden Kommutierungsschritte bestimmt werden und der Elektromotor entsprechend kommutiert werden. Ebenso kann die auf diese Weise bestimmte Vorkommutierung sukzessive dem so bestimmten idealen Kommutierungszeitpunkt angenähert werden.Alternatively, it can also be provided that the ideal commutation steps are calculated on the basis of the detected characteristic curve, and the commutation steps for controlling the electric motor are determined as a function of these ideal commutation steps determined in this way. The determination can also be made depending on the theoretical commutation steps and / or at least one previous commutation time. Starting from the ideal commutation steps determined in this way, pre-commutation can be determined analogously to the above. The pre-commutation can in turn be determined in particular for at least the two commutation steps following the first commutation step and the electric motor can be commutated accordingly. Likewise, the pre-commutation determined in this way can be successively approximated to the ideal commutation time determined in this way.

In manchen Ausgestaltungen des Verfahrens wird die Vorkommutierung derart bestimmt, dass jeweils ein Nulldurchgang der Kennlinie in der Mitte oder ungefähr in der Mitte zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kommutierungszeitpunkten liegt.In some embodiments of the method, the pre-commutation is determined such that a zero crossing of the characteristic curve lies in the middle or approximately in the middle between two successive commutation times.

In manchen Weiterbildungen des Verfahrens wird die kleinere Vorkommutierung so gewählt, dass diese jeweils etwa 30 bis 15° elektrisch vor dem theoretischen Kommutierungszeitpunkt liegt.In some developments of the method, the smaller pre-commutation is selected such that it is approximately 30 to 15 ° electrically ahead of the theoretical commutation time.

Somit können die theoretischen Kommutierungszeitpunkte im Anlauf mittels optimierter nächster Kommutierungsschritte dynamisch angepasst werden. Die Kommutierungszeitpunkte können dabei zeitlich weiter nach vorne oder weiter nach hinten verschoben werden. Insbesondere können dadurch die Kommutierungszeitpunkte einer synchronen Anlaufphase dynamisch angepasst werden, wodurch ein Wechsel in eine sensorlose geregelte Betriebsphase schneller möglich ist. Die optimierten nächsten Kommutierungszeitpunkte können insbesondere in Abhängigkeit von der erfassten Kennlinie, und/oder der theoretischen Kommutierungszeiten, und/oder idealer Kommutierungszeiten, und/oder wenigstens eines vorausgegangenen Kommutierungszeitpunktes, erfolgen. Dabei kann im Vergleich zu idealen Kommutierungszeiten, eine Vorkommutierung berücksichtigt werden.This means that the theoretical commutation times can be dynamically adjusted during start-up using optimized next commutation steps. The commutation times can be shifted further forward or further back in time. In particular, the commutation times of a synchronous start-up phase can thereby be dynamically adapted, as a result of which a change to a sensorless, regulated operating phase is possible more quickly. The optimized next commutation times can take place in particular as a function of the detected characteristic curve and / or the theoretical commutation times, and / or ideal commutation times, and / or at least one previous commutation time. In comparison to ideal commutation times, pre-commutation can be taken into account.

Das Verfahren kann insbesondere einen Elektromotor betreffen, der mit einer Blockkommutierung betrieben wird, wobei Phasenwicklungen mit einer konstanten Spannung versorgt werden, die von einer Pulsweitenmodulation überlagert sein kann.The method can relate in particular to an electric motor that is operated with a block commutation, with phase windings being supplied with a constant voltage that can be superimposed by pulse width modulation.

In bevorzugten Ausgestaltungen des Verfahrens umfasst dieses das Anlegen eines Haltestroms an den Elektromotor vor der Ausführung des ersten Kommutierungsschrittes. Dadurch kann der Rotor gehalten und/oder ausgerichtet werden. Somit kann auch sichergestellt werden, dass die Rotorlage bekannt ist und somit eine geeignete Vorkommutierung für den ersten Kommutierungsschritt gewählt werden kann. Die Vorkommutierung des ersten Kommutierungsschrittes kann vorherbestimmt sein, beispielsweise wenn die Rotorlage durch den Haltestrom eindeutig festgelegt wird. In anderen Fällen kann es vorgesehen sein, dass die Vorkommutierung im Betrieb bestimmt wird. Dies kann beispielsweise dann vorteilhaft sein, wenn der Rotor durch den Haltestrom in unterschiedliche Lagen gedreht werden kann.In preferred embodiments of the method, this comprises applying a holding current to the electric motor before the first commutation step is carried out. This allows the rotor to be held and / or aligned. This also ensures that the rotor position is known and that a suitable pre-commutation can be selected for the first commutation step. The pre-commutation of the first commutation step can be predetermined, for example if the rotor position is clearly defined by the holding current. In other cases, provision can be made for the pre-commutation to be determined during operation. This can be the case, for example be advantageous if the rotor can be rotated into different positions by the holding current.

In manchen Ausgestaltungen betrifft das Verfahren das Ansteuern eines als dreiphasiger bürstenloser Gleichstrommotor ausgebildeten Elektromotors, wobei der Haltestrom derart angelegt wird, dass exakt zwei Phasenwicklungen des dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotors bestromt werden.In some configurations, the method relates to the control of an electric motor designed as a three-phase brushless DC motor, the holding current being applied such that exactly two phase windings of the three-phase brushless DC motor are energized.

Ferner betrifft die Erfindung einen Elektromotor umfassend Phasenwicklungen und eine Steuerschaltung, wobei die Steuerschaltung dazu eingerichtet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen.The invention further relates to an electric motor comprising phase windings and a control circuit, the control circuit being set up to carry out a method according to the invention.

Solch ein Elektromotor, beziehungsweise solch eine Steuerschaltung, kann insbesondere einen Komparator und/oder einen Analog-Digital-Wandlers zur Erkennung von Nulldurchgängen einer Kennlinie, welche auf einer induzierten Spannung und/oder einem Phasenstrom des Elektromotors basiert, umfassen. Dem Komparator kann beispielsweise ein e Kennlinie, insbesondere eine Spannungsdifferenz, als Eingangssignal zugeführt werden, wobei der Komparator die Nulldurchgänge der Kennlinie erkennt.Such an electric motor, or such a control circuit, can in particular 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. For example, a characteristic, in particular a voltage difference, can be supplied to the comparator as an input signal, the comparator recognizing the zero crossings of the characteristic.

Schließlich betrifft die Erfindung einen Stellantrieb mit einem Elektromotor, der dazu ausgebildet ist ein oben beschriebenes Verfahren auszuführen, wobei der Stellantrieb ein Untersetzungsgetriebe zwischen dem Elektromotor und einem Stellglied umfasst.Finally, the invention relates to an actuator with an electric motor, which is designed to carry out a method described above, the actuator comprising a reduction gear between the electric motor and an actuator.

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 thus there is no information about the rotor position, a synchronous start-up operation can be selected for starting the motor from standstill by first commutation steps without Position feedback can be specified. The first commutation steps, as explained in the following, can 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 high enough 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). Typically, a frequency is in the range for the PWM 1 up to 100 kHz, especially in the range 10 to 25 kHz selected. 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 through a buffer capacitor C supplied from a voltage source with the input voltage VBAT. Furthermore, the B6 bridge circuit is via a resistor R connected to earth GND.

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 three inputs to connect to a phase winding, 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 the Driving 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°-BlockKommutierung 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°-Bloclε-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 it is not controlled from a static position, but has already started, it now runs through a rotation of 60 ° electrically from the previous to the next commutation position, as in a conventional six-step commutation or 60 ° -Bloclε commutation in stationary operation. The rotor 20 takes the new commutation position within the allotted time. This is followed by further commutation steps.

2D illustriert nochmals die Bewegung des Rotors 20:

a. von der Rotorposition bei Anliegen des Haltestroms in den Phasen U, V, der bis zum Zeitpunkt t1 gilt,
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,
c. einem zweiten Kommutierungsschritt zum Zeitpunkt t2 von der ersten Rotorposition zur zweiten Rotorposition aufgrund der zweiten Kommutierung auf die Phasen W, U und
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 the movement of the rotor again 20 :

a. from the rotor position when the holding current is applied in the phases U . V , which applies until time t1,
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
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
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 3D 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 3D 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 illustrates 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 K1-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 K1 - 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 I_H , 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 I _H which is before the first commutation time K1 and then the motor current during the commutation 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 I_H 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 U_Diode 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 phases V and W. The voltage in 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 oder theoretische Kommutierung, dass ein Nulldurchgang der induzierten Spannung jeweils mittig zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kommutierungszeitpunkten auftreten sollte. Hiervon ist die Kommutierungssteuerung des Standes der Technik, die in den 3A bis 3C beispielhaft illustriert ist, weit entfernt.Basically, for an ideal or theoretical commutation, a zero crossing of the induced voltage should occur in the middle between two successive 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 shown by way of example at S. 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. Erfindungsgemäß wird jedoch der erste Kommutierungsschritt Ki-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 asynchronen zum Zeitpunkt der darauffolgenden 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. According to the invention, however, the first commutation step Ki- 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 alignment with respect 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. Die Erfindung verkürzt den ersten Kommutierungsschritt K1-K2, der aufgrund einer gewünschten Beschleunigung berechnet wurde, um ein Überschwingen des Rotors vor der nächsten Kommutierung zu vermeiden. 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 invention shortens 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. 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 I_H , 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 I_H 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 voltage in 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 theoretischen oder idealen Kommutierung. Aufgrund der höheren Beschleunigung sind ferner die Amplituden der induzierten Spannungen schnell groß genug, so dass diese zuverlässig detektiert werden können. 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 theoretical or ideal commutation. Due to the higher acceleration, the amplitudes of the induced voltages are quickly large enough that they can be reliably detected.

In manchen Ausgestaltungen kann dadurch bereits der erste Nulldurchgang zuverlässig detektiert werden.In some configurations, the first zero crossing can already be reliably detected as a result.

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. 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. It is also possible to divide the shortening over several successive commutation steps. 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 t_ZC 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, the amplitude Ucomp can assume a high or a low voltage level. Becomes a zero crossing through a voltage comparator 17 a point in time t _{ZC of} a zero crossing can be detected, for example, via the rising edge of the comparator signal 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. 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 shown Modification is based on the synchronous start-up commutation 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.

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. Ferner können die Kommutierungszeitpunkte 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 designates the zero crossings that define the theoretical commutation times with 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, occur earlier than the expected zero crossings EZC1 to EZC3, 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. Furthermore, the commutation times can be adjusted 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 n = 2. 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 marked with A. 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. 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 wird nun beispielsweise der Kommutierungszeitpunkt K3 in Abhängigkeit von den Zeitpunkten, zu denen die Nulldurchgänge ZC1 und ZC2 erfasst wurden, angepasst. 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).So now, for example, the commutation time K3 depending on the times when the zero crossings ZC1 and ZC2 were recorded, adjusted. The modified commutation time MK3 , which is calculated on the basis of A, is 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 be moved forward, for example by up to 30 ° electrically. This results in a modified commutation time MK3PC (PC = pre-commutation).

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 point in time can be made on the basis of the time interval B between the second and the 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 , which is calculated on the basis of B, can then be MK4 = ZC5 + B / n, with n = 2, and thus becomes 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 MK4PC commutation time.

Das obige Beispiel beruht auf der Annahme einer 60°-Blokkommutierung, 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 consecutive zero crossings, in the above examples Δtzc corresponds to A or B.

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, determined only on the basis of the time interval, eg A or B, from 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 K1 und dem ersten Nulldurchgang ZC1 ermittelt werden, wobei angenommen wird, dass dieser Abstand a/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 K1 and the first zero crossing ZC1 can be determined, it being assumed that this distance a / n, with n = 2, corresponds to approximately half a commutation step. An adjusted second commutation time can be derived from this K2α can be calculated by a time period 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 commutation time K2α can 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 if pre-commutation is provided), 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 ≤ 5. 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 commutation time interval calculated in each case, by choosing n not equal to 2, for example 1.25 n n 5. 5. 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. 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.

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.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

A method for driving an electric motor (10), comprising: Calculating theoretical commutation steps, including at least a first theoretical commutation step and a second theoretical commutation step, depending on a desired acceleration of the electric motor (10) for a starting phase, 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.

Procedure according to Claim 1 , wherein the time length of the first commutation step, which is selected in the start-up phase, is 50% or about 50% of the time length of the first theoretical commutation step.

Procedure according to Claim 1 or 2 , wherein a second commutation step, which is selected in the start-up phase, is equal to or approximately equal to the second theoretical commutation step.

Procedure according to Claim 1 or 2 , wherein the first commutation step and a second commutation step, which are selected in the start-up phase, are each shorter than the corresponding calculated theoretical commutation steps.

Method according to one of the preceding claims, wherein the start-up phase is a synchronous start-up phase.

Method according to one of the preceding claims, wherein an induced voltage and a phase current are generated in phase windings of the electric motor (10) during operation, the method further comprising: Detection of a characteristic curve based on the induced voltage and / or the phase current and determination of zero crossings of the characteristic curve, depending on the determined zero crossings of the characteristic curve, determining a next commutation point in time that follows one of the determined zero crossings.

Procedure according to Claim 6 , the next commutation point in time being determined from a time interval ΔtZC between a first and a second zero crossing and by a time period A ′ after the second zero crossing, which occurs Fraction of the time interval is ΔtZC, with A '= ΔtZC / n, where 1.25 ≤ n 5 50.

Method according to one of the preceding claims, wherein the electric motor is a three-phase brushless DC motor and wherein in the first commutation step two of three phase windings of the electric motor (10) are energized up to a pre-commutation point in time which is before the calculated end of the theoretical commutation step.

Procedure according to Claim 8 , where the pre-commutation is 15 ° to 30 ° electrical or 3 ° to 15 ° electrical before the next theoretical commutation time.

Procedure according to Claim 6 and Claim 8 or 9 , wherein for at least two commutation steps following the first commutation step, the respective commutation time ending the commutation step is determined on the basis of the zero crossings of the characteristic curve, the two commutation steps following the first commutation step having a smaller pre-commutation than the first commutation step and / or wherein the commutation steps are successive be approximated to the theoretical commutation steps.

Procedure according to Claim 10 , with the pre-commutation being determined such that a zero crossing of the characteristic curve lies in the middle or approximately in the middle between two successive commutation times.

Procedure according to Claim 10 or 11 , with the smaller pre-commutation being approximately 3 ° to 15 ° electrically ahead of the theoretical commutation time.

Procedure according to one of the Claims 8 to 12 , wherein the electric motor is operated with a block commutation, whereby phase windings are supplied with a constant voltage, which may be superimposed by pulse width modulation.

Method according to one of the preceding claims, further comprising: Applying a holding current to the electric motor before executing the first commutation step.

Procedure according to Claim 14 , wherein the electric motor is a three-phase brushless DC motor and the holding current is applied such that exactly two phase windings of the three-phase brushless DC motor are energized.

Electric motor 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.

Electric motor after Claim 16 , 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).

Actuator with an electric motor after Claim 16 or 17 and with a reduction gear between the electric motor (10) and an actuator.