DE102020104384A1 - Method for starting an electric motor - Google Patents
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Abstract
Der Erfindung, welche ein Verfahren zum Starten eines Elektromotors betrifft, liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung anzugeben, welche einen sicheren Startvorgang beispielsweise in einem elektrischen Kältemittelverdichter gewährleistet, einfach umzusetzen ist und mit welcher eine Reduzierung der Geräuschbildung beim Anlaufen beziehungsweise Start eines Elektromotors erreicht wird. Weiterhin soll ein Überschwingen der Drehzahl des Elektromotors beim Übergang vom Betriebszustand (5) mit offenem Regelkreis zu dem Betriebszustand (6) mit geschlossenem Regelkreis reduziert beziehungsweise vermieden werden. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass eine Tabelle mit mindestens zwei Werten für Amplituden von auszuwählenden Phasenströmen bereitgestellt wird, dass in einem ersten Verfahrensschritt ein erster Startversuch des Elektromotors im ersten Betriebszustand (5) unter Auswahl eines ersten und kleinsten Wertes in der Tabelle durchgeführt wird, dass in einem zweiten Verfahrensschritt der Übergang vom ersten Betriebszustand (5) in einen zweiten Betriebszustand (6) erfolgt, dass in einem dritten Verfahrensschritt nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer Δt im zweiten Betriebszustand (6) eine Prüfung (17) der Funktionsweise des Elektromotors erfolgt, dass bei erfolgreicher Prüfung der Startvorgang des Elektromotors erfolgreich beendet ist, dass bei erfolgloser Prüfung ein weiterer Startversuch des Elektromotors im ersten Verfahrensschritt im ersten Betriebszustand (5) unter Auswahl eines zweiten Wertes in der Tabelle durchgeführt wird, dass der zweite und der dritte Verfahrensschritt wiederholt werden bis der Elektromotor erfolgreich gestartet ist oder ein Abbruchkriterium erreicht ist.The invention, which relates to a method for starting an electric motor, is based on the object of specifying a solution which ensures a safe starting process, for example in an electric refrigerant compressor, is easy to implement and with which a reduction in noise when starting or starting an electric motor is achieved . Furthermore, an overshoot of the speed of the electric motor during the transition from the operating state (5) with an open control loop to the operating state (6) with a closed control loop should be reduced or avoided. This object is achieved in that a table is provided with at least two values for amplitudes of phase currents to be selected, that in a first method step a first attempt to start the electric motor in the first operating state (5) is carried out by selecting a first and smallest value in the table, that in a second process step the transition from the first operating state (5) to a second operating state (6) takes place, that in a third process step after a predetermined period of time Δt in the second operating state (6) a test (17) of the functionality of the electric motor takes place, that if the check is successful, the starting process of the electric motor has been successfully completed, that if the check is unsuccessful, a further attempt to start the electric motor is carried out in the first process step in the first operating state (5) by selecting a second value in the table, that the second and third process steps are repeated t until the electric motor has started successfully or a termination criterion has been reached.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten eines Elektromotors, bei welchem in einem ersten Betriebszustand mit einem offenen Regelkreis Phasenströme mit einer vorgegebenen Amplitude und einer zunehmenden Frequenz erzeugt werden und wobei zeitlich nachfolgend ein Übergang von dem ersten Betriebszustand in einen zweiten Betriebszustand mit einem geschlossenen Regelkreis erfolgt, in welchem der Elektromotor drehzahlgeregelt betrieben wird.The invention relates to a method for starting an electric motor, in which phase currents with a predetermined amplitude and an increasing frequency are generated in a first operating state with an open control loop and a transition from the first operating state to a second operating state with a closed control loop takes place subsequently , in which the electric motor is operated with speed control.
Bekannt sind Elektromotoren zum Antrieb verschiedener Anordnungen oder Aggregate, wie beispielsweise einem elektrischen Kältemittelverdichter in einem Fahrzeug.Electric motors for driving various arrangements or units, such as an electric refrigerant compressor in a vehicle, are known.
Ein derartiger Elektromotor kann beispielsweise ein bürstenloser Gleichstrommotor, auch als BLDC-Motor (BLDC; Brushless direct current motor) bezeichnet, oder ein Permanentmagnet-Synchronmotor (PMSM) sein. Nachfolgend wird für diese Ausführungen nur noch der Begriff des Elektromotors genutzt.Such an electric motor can be, for example, a brushless direct current motor, also referred to as a BLDC motor (BLDC; brushless direct current motor), or a permanent magnet synchronous motor (PMSM). In the following, only the term electric motor will be used for these explanations.
Eine Drehzahlregelung, alternativ ebenso eine Stromregelung beziehungsweise eine Drehmomentregelung, eines bürstenlosen Gleichstrommotors beziehungsweise eines Permanentmagnet-Synchronmotors kann über einen Positionssensor, welcher eine ausreichend genaue Position des Rotors, basierend auf dessen magnetischen Polen als Führungsgröße, liefert, erfolgen.A speed control, alternatively also a current control or a torque control, of a brushless direct current motor or a permanent magnet synchronous motor can take place via a position sensor, which supplies a sufficiently precise position of the rotor based on its magnetic poles as a reference variable.
Alternativ kann eine derartige Regelung in einem sogenannten sensorlosen Betrieb mittels einer genügend genau geschätzten Rotorposition erfolgen.Alternatively, such a regulation can take place in a so-called sensorless operation by means of a sufficiently accurately estimated rotor position.
Die folgenden Ausführungen beziehen sich auf den Fall einer genügend genau geschätzten Rotorposition eines Elektromotors, bei welchem ein sensorloses Verfahren zur Positionsbestimmung beziehungsweise zur Positionsschätzung der Rotorposition nach dem Stand der Technik angewendet wird.The following statements relate to the case of a sufficiently accurately estimated rotor position of an electric motor, in which a sensorless method for determining the position or for estimating the position of the rotor position according to the prior art is used.
Nach dem bekannten Stand der Technik existieren verschiedene sensorlose Verfahren zur Regelung der Drehzahl mittels einer sensorlos geschätzten Rotorposition:
- - Erkennung eines Nulldurchgangs der elektromotorischen Gegenkraft (BEMF; back-electro-motive-force), auch als „zero-crossingdetection“ bezeichnet,
- - Beobachterbasierte Verfahren (observer; observer pattern) vergleichen eine erwartete elektrische Motorgröße, wie beispielsweise einen Phasenstrom, mit einem gemessenen Wert und ermitteln anhand des festgestellten Unterschiedes eine geschätzte Ist-Position des Rotors, über die dann die Drehzahl und der Drehwinkel bestimmt wird.
- - Messung von Induktivitäten beziehungsweise Induktivitätsänderungen bei unterschiedlichen Motorstellungen.
- - Detection of a zero crossing of the counter electromotive force (BEMF; back-electro-motive-force), also referred to as "zero-crossingdetection",
- - Observer-based methods (observer pattern) compare an expected electrical motor variable, such as a phase current, with a measured value and, based on the determined difference, determine an estimated actual position of the rotor, which is then used to determine the speed and the angle of rotation.
- - Measurement of inductances or changes in inductance with different motor positions.
Bekannt ist es, dass die elektromotorische Gegenkraft (BEMF, back-electro-motive-force) eine Kraft beziehungsweise eine Spannung ist, welche in den Spulen beziehungsweise Wicklungen des Stators eines Elektromotors erzeugt wird, wenn man einen Rotor, der mit Permanentmagneten bestückt ist, rotieren lässt. Hierbei kann der Motor als ein sogenannter Innenläufer ausgeführt sein, bei welchem der Rotor im Inneren des Stators umläuft oder als sogenannter Außenläufer ausgeführt sein, bei welchem der Rotor außen um den Stator umlaufend rotiert.It is known that the counter electromotive force (BEMF, back-electro-motive-force) is a force or voltage that is generated in the coils or windings of the stator of an electric motor when a rotor equipped with permanent magnets is can rotate. Here, the motor can be designed as a so-called internal rotor, in which the rotor revolves inside the stator, or it can be designed as a so-called external rotor, in which the rotor rotates around the outside of the stator.
Das sich ändernde Magnetfeld erzeugt in den Spulen des Elektromotors einen Strom, so dass an den Wicklungsenden beziehungsweise an den Motorklemmen eine sich ändernde Spannung abgegriffen beziehungsweise gemessen werden kann. Je nach Drehzahl des Rotors verändern sich die Amplitude und die Frequenz dieser Spannung. Legt man nun an einen Motor eine Spannung, die einen Stromfluss erzeugt, dann entsteht durch die einsetzende Drehung des Rotors in den Motorphasen, wie vorher beschrieben, ebenfalls eine elektromotorische Gegenkraft (BEMF), die dann zur Positionsbestimmung des Rotors genutzt werden kann.The changing magnetic field generates a current in the coils of the electric motor, so that a changing voltage can be tapped or measured at the winding ends or at the motor terminals. The amplitude and frequency of this voltage change depending on the speed of the rotor. If you now apply a voltage to a motor that generates a flow of current, the beginning of the rotation of the rotor in the motor phases, as previously described, also creates a counter-electromotive force (BEMF), which can then be used to determine the position of the rotor.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass der Rotor bei Anlauf beziehungsweise Start eines BLDC- beziehungsweise PMS-Motors zunächst, in einem Betriebszustand mit einem offenen Regelkreis, durch Aufprägen eines elektrischen Feldes in Rotation versetzt wird. Dies erfolgt in der Regel durch Aufprägen je eines sinusförmigen, elektrischen Stroms beziehungsweise Phasenstroms mit einem entsprechenden Winkelversatz in allen Motorphasen des Motors. Zur optimalen Ansteuerung ist es hilfreich, vorab eine möglichst genaue Ermittlung der aktuellen Rotorposition durchzuführen. Dies kann mit verschiedenen aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, wie beispielsweise einem aus der
Derartige bekannte Verfahren sind in der Lage, eine Rotorposition eines Elektromotors beispielsweise in einem Ruhezustand des Elektromotors vor seinem Start zu schätzen. Mittels einer derartigen Positionsbestimmung für die Rotorposition des Elektromotors wird das Anlaufen beziehungsweise der Start des Elektromotors bestmöglich gesteuert.Known methods of this type are able to estimate a rotor position of an electric motor, for example when the electric motor is in an idle state, before it is started. By means of such a position determination for the rotor position of the electric motor, the start-up or the start of the electric motor is controlled in the best possible way.
Der zum Anlaufen beziehungsweise zum Start des Elektromotors aufgeprägte sinusförmige Phasenstrom wird mit einer ansteigenden Frequenz appliziert, mit dem Ziel, den Rotor auf eine Drehzahl zu beschleunigen, bei der eine ausreichend große elektromotorische Gegenkraft (BEMF) in die Statorspulen induziert wird, so dass mit deren Hilfe eine Positionsbestimmung beziehungsweise Positionsschätzung der Rotorposition und damit ein geregelter Motorbetrieb in einem Betriebszustand mit einem geschlossenen Regelkreis ermöglicht wird.The sinusoidal phase current that is applied to the start-up or the start of the electric motor has an increasing frequency applied, with the aim of accelerating the rotor to a speed at which a sufficiently large counter electromotive force (BEMF) is induced in the stator coils, so that with their help a position determination or position estimation of the rotor position and thus a regulated motor operation in an operating state a closed control loop is made possible.
In einem Betriebszustand mit einem offenen Regelkreis, in welchem die Aufprägung des Phasenstroms mit einer festen Amplitude und ansteigenden Frequenz erfolgt, findet keine Regelung, sondern vielmehr eine Steuerung des Motors statt. In diesem Bereich wird eine zurückgemeldete oder geschätzte Drehzahl zunächst für eine Stromänderung nicht berücksichtigt. Es wird hier vom Betrieb im offenen Regelkreis ohne Rückführung der Regelgröße („Open-Loop-Operation“) gesprochen. Daher wird dieser Phasenstrom im Betriebszustand mit einem offenen Regelkreis im Folgenden als „Open-Loop-Strom“ bezeichnet.In an operating state with an open control loop, in which the phase current is impressed with a fixed amplitude and increasing frequency, the motor is not regulated, but rather controlled. In this range, a reported or estimated speed is initially not taken into account for a change in current. Operation in the open control loop without feedback of the controlled variable ("open loop operation") is used here. Therefore, this phase current in the operating state with an open control loop is referred to in the following as “open loop current”.
Beispielsweise bei einem Einsatz eines Elektromotors in einem elektrischen Kältemittelverdichter sind an der Welle des Elektromotors bewegliche Bauteile beziehungsweise Baugruppen befestigt. Diese können beispielsweise Wuchtgewichte oder eine orbitierende Scheibe sein, welche gemeinsam mit einer feststehenden Scheibe für die eigentliche Komprimierung des Kältemittels sorgt. Diese Bauteile können beim Anlaufen beziehungsweise Start des Elektromotors relativ zur Welle unterschiedlich beschleunigt werden. Gründe hierfür sind eine Massenträgheit sowie ein vorhandenes mechanisches Spiel zur Welle.For example, when an electric motor is used in an electric refrigerant compressor, movable components or assemblies are attached to the shaft of the electric motor. These can be, for example, balancing weights or an orbiting disk which, together with a stationary disk, ensures the actual compression of the refrigerant. These components can be accelerated differently relative to the shaft when starting or starting the electric motor. The reasons for this are a mass inertia and an existing mechanical play to the shaft.
Je nachdem mit welcher Amplitude die Phasenströme appliziert werden und je nachdem wie die groß die zu überwindende Last beim Anlaufen beziehungsweise Start des Elektromotors ist, werden die Welle und die vorgenannten weiteren Bauteile unterschiedlich stark beschleunigt. Die zu überwindende Last ist beispielsweise von Druckniveaus und Temperaturen abhängig, welche im Kältekreislauf des elektrischen Kältemittelverdichters vorherrschen.Depending on the amplitude with which the phase currents are applied and depending on the size of the load to be overcome when starting or starting the electric motor, the shaft and the aforementioned other components are accelerated to different degrees. The load to be overcome depends, for example, on the pressure levels and temperatures that prevail in the refrigeration circuit of the electric refrigerant compressor.
Bei entsprechend hoher Beschleunigung und großer Relativverschiebung der Bauteile zueinander kann es beispielsweise dazu kommen, dass Bauteile gegeneinander schlagen und somit ein unerwünschtes Geräusch beim Anlaufen beziehungsweise Start des Elektromotors hervorrufen.With a correspondingly high acceleration and large relative displacement of the components with respect to one another, it can happen, for example, that components hit one another and thus cause an undesirable noise when the electric motor is started or started.
Je höher der Open-Loop-Strom und je geringer die anliegende Last, die der Motor beim Anlaufen beziehungsweise Start überwinden muss, desto höher ist die anfängliche Beschleunigung, die die Welle und die damit verbundenen Bauteile erfahren. Somit verschlechtert sich für den vorliegenden Fall durch Erhöhen des Open-Loop-Stroms die sogenannte NVH-Charakteristik des elektrischen Kältemittelverdichters.The higher the open-loop current and the lower the load that the motor has to overcome when starting up, the higher the initial acceleration experienced by the shaft and the components connected to it. Thus, in the present case, increasing the open-loop current worsens the so-called NVH characteristic of the electric refrigerant compressor.
Bekannt ist die NVH-Charakteristik (Noise, Vibration, Harshness), welche Geräusche, Vibrationen oder eine Rauigkeit umfasst, als eine Bezeichnung für die hör- und fühlbaren Schwingungen und die damit verbundenen störenden Geräusche, die von Bauteilen oder Baugruppen in einem Fahrzeug ausgehen. Ziel bei der Entwicklung von Fahrzeugen und Baugruppen für Fahrzeuge, ist es eine gute NVH-Charakteristik zu erreichen, also die Vermeidung von Geräuschen und Vibrationen, welche von den Insassen eines Fahrzeuges als störend empfunden werden.The NVH characteristic (noise, vibration, harshness), which includes noises, vibrations or a roughness, is known as a designation for the audible and perceptible vibrations and the associated disturbing noises emanating from components or assemblies in a vehicle. The aim in the development of vehicles and assemblies for vehicles is to achieve good NVH characteristics, i.e. the avoidance of noises and vibrations which are perceived as annoying by the occupants of a vehicle.
Da die beim Anlaufen beziehungsweise Starten des Elektromotors an seiner Welle anliegende Last in der Regel nicht bekannt ist, kann es bei der Applikation eines festen Open-Loop-Stroms dazu kommen, dass bei einer zu klein gewählten Amplitude, zu klein gewählt im Verhältnis zu einer großen anliegenden Last, der Kältemittelverdichter nicht gestartet werden kann beziehungsweise aufstartet. Im Fall der Applikation eines festen Open-Loop-Stroms mit einer zu groß gewählten Amplitude kommt es zu störenden Anlauf- beziehungsweise Startgeräuschen in Form eines hörbaren Überschwingens beim Eintritt in den Betriebszustand mit einem geschlossenen Regelkreis (Closed-Loop-Operation), in dem nun der Drehzahlregler Teil des Regelkreises ist.Since the load applied to its shaft when starting or starting the electric motor is generally not known, when applying a fixed open-loop current, if the amplitude is selected too small, the selected amplitude is too small in relation to a large applied load, the refrigerant compressor cannot or does not start. In the case of applying a fixed open-loop current with an amplitude that is too large, disruptive start-up noises occur in the form of an audible overshoot when entering the operating state with a closed control loop (closed-loop operation), in which now the speed controller is part of the control loop.
Somit hat die Wahl des Open-Loop-Stroms beim Anlaufen beziehungsweise Starten des Elektromotors einen unmittelbaren Einfluss auf die NVH-Charakteristik der Baugruppe, wie beispielsweise einem elektrischen Kältemittelverdichter, wobei eine Einschränkung auf derartige Baugruppen nicht gegeben ist.The choice of the open-loop current when starting or starting the electric motor thus has a direct influence on the NVH characteristics of the assembly, such as an electric refrigerant compressor, although there is no restriction to such assemblies.
Ist der Motor durch den Open-Loop-Strom im Betriebszustand mit einem offenen Regelkreis beschleunigt worden, dann erfolgt der Übergang in den Betriebszustand mit einem geschlossenen Regelkreis, also in einen geregelten Betrieb.If the motor has been accelerated by the open loop current in the operating state with an open control loop, then the transition to the operating state with a closed control loop takes place, that is, in a regulated operation.
Bei diesem geregelten Betrieb wird einem Motorregler eine ermittelte Drehzahl als Rückführgröße übergeben und durch einen Vergleich mit einer vorgegebenen Soll-Drehzahl für den Elektromotor eine Stromamplitude und eine Frequenz eingestellt, mit welcher die geforderte Soll-Drehzahl erreicht werden soll. Die Ermittlung der Drehzahl kann beispielsweise mittels eines der vorgenannten Verfahren erfolgen, welches die elektromotorische Gegenkraft (BEMF) erfasst.In this regulated operation, a determined speed is transferred to a motor controller as a feedback variable and a current amplitude and a frequency are set for the electric motor through a comparison with a specified target speed, with which the required target speed is to be achieved. The speed can be determined, for example, by means of one of the aforementioned methods, which detects the counter electromotive force (BEMF).
Der Betriebszustand mit einem geschlossenen Regelkreis beziehungsweise der geregelte Betrieb wird auch als „Closed-Loop-Operation“ bezeichnet.The operating state with a closed control loop or the regulated one Operation is also referred to as "closed loop operation".
In der Praxis kommt es beim Übergang von einem Betriebszustand mit einem offenen Regelkreis zu einem Betriebszustand mit einem geschlossenen Regelkreis häufig zu einer schnellen und starken Änderung in der Stromamplitude der Phasenströme. Ein Grund hierfür kann sein, dass bei einer geringen am Elektromotor anliegenden Last eine hohe Stromamplitude der Phasenströme während des Open-Loop-Betriebs vorgegeben wurde, welche beim Anlaufen beziehungsweise Starten des Elektromotors, gar nicht benötigt wird. In diesem Fall kommt es dann beim Übergang in einen Betriebszustand mit einem geschlossenen Regelkreis zu einem meist kurzzeitigen, aber starken Anstieg der Drehzahl des Elektromotors, welche nachfolgend durch den Motorregler herunter geregelt werden muss.In practice, the transition from an operating state with an open control loop to an operating state with a closed control loop often results in a rapid and strong change in the current amplitude of the phase currents. One reason for this can be that with a low load applied to the electric motor, a high current amplitude of the phase currents was specified during open-loop operation, which is not required at all when starting or starting the electric motor. In this case, during the transition to an operating state with a closed control loop, there is a mostly brief but strong increase in the speed of the electric motor, which then has to be regulated down by the motor controller.
Je höher die Amplitude des Open-Loop-Stroms und je geringer die anliegende Last, desto stärker ist dieser Drehzahlanstieg, was wiederrum zu einer Verschlechterung der NVH-Charakteristik beiträgt. Dies zeigt sich beispielsweise in Form eines sogenannten „Aufheulens“ des Motors.The higher the amplitude of the open-loop current and the lower the load applied, the greater the increase in speed, which in turn contributes to a deterioration in the NVH characteristic. This can be seen, for example, in the form of a so-called “roar” of the engine.
Bei einem elektrischen Kältemittelverdichter in einem Fahrzeug kann es je nach Betriebszustand zu unterschiedlichen Lastbedingungen während des Anlaufens beziehungsweise Startens des Elektromotors kommen. Die Lastbedingungen sind in der Regel im Umrichter, der zur Ansteuerung des Elektromotors, welcher beispielsweise ein BLDC-Motor oder ein PMS-Motor ist, dient, nicht zwingend bekannt, so dass eine lastbedingte Auswahl des Open-Loop-Stroms nicht zielgerichtet erfolgen kann.In the case of an electric refrigerant compressor in a vehicle, depending on the operating state, different load conditions can arise during the start-up or starting of the electric motor. The load conditions are usually not necessarily known in the converter, which is used to control the electric motor, which is, for example, a BLDC motor or a PMS motor, so that a load-related selection of the open-loop current cannot be made in a targeted manner.
Dies hat zur Folge, dass es bei einer niedrigen Belastung und einem hohen Open-Loop-Strom zu einer hohen Anfangsbeschleunigung des Motors und damit auch der an die Motorwelle angekoppelten Bauelemente, die der Verdichtung des Kältemittels dienen, kommen kann. Dies wiederrum ist verbunden mit unerwünschten Geräuschen, die dadurch erzeugt werden, dass sich verschiedene Komponenten durch die hohe Anfangsbeschleunigung berühren, beziehungsweise zu übermäßig starken Vibrationen angeregt werden.As a result, with a low load and a high open-loop current, the motor can start to accelerate rapidly, and thus also the components coupled to the motor shaft, which are used to compress the refrigerant. This, in turn, is associated with undesirable noises, which are generated when various components touch each other due to the high initial acceleration or are excited to excessively strong vibrations.
Des Weiteren kann es im vorher beschriebenen Fall zu einer starken Überhöhung der Drehzahl kommen, insbesondere beim Übergang vom Betriebszustand mit einem offenen Regelkreis zum Betriebszustand mit einem geschlossenen Regelkreis, da die hohe Amplitude des gewählten Open-Loop-Stroms durch den Motorregler erst an den ermittelten Strombedarf angepasst werden muss, sofern diese für den vorher beschriebenen Lastfall zu groß ist.Furthermore, in the case described above, there may be a strong increase in the speed, especially during the transition from the operating state with an open control loop to the operating state with a closed control loop, since the high amplitude of the selected open-loop current through the motor controller only reaches the determined Power demand must be adjusted if it is too large for the load case described above.
Muss der Motor gegen eine unerwartet hohe Last aufstarten, welche im Falle eines Kältekreislaufes durch die vorliegenden Druckverhältnisse und die Temperatur bestimmt ist, so kann es bei Wahl eines zu niedrigen Open-Loop-Stroms zu der Situation kommen, dass der Strom nicht ausreicht, um den Motor zu beschleunigen beziehungsweise zu starten. Dies kann zur Folge haben, dass der Kältemittelverdichter entweder gar nicht anläuft oder der Rotor durch das erzeugte Magnetfeld zumindest zeitweise nicht synchron erfasst wird und es hierdurch ebenfalls zu unerwünschten Geräuschen während des Anlaufens beziehungsweise Startens des Elektromotors kommt.If the motor has to start up against an unexpectedly high load, which in the case of a refrigeration circuit is determined by the existing pressure conditions and the temperature, if too low an open-loop current is selected, the situation may arise that the current is not sufficient to to accelerate or start the engine. This can have the consequence that the refrigerant compressor either does not start at all or the rotor is at least temporarily not detected synchronously by the generated magnetic field and this also leads to undesirable noises during the start-up or starting of the electric motor.
Somit besteht ein Bedarf nach einer Verbesserung der bekannten Verfahren zum Starten eines Elektromotors.There is thus a need to improve the known methods of starting an electric motor.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Starten eines Elektromotors anzugeben, welches einfach umzusetzen ist und mit welchem eine Reduzierung der Geräuschbildung beim Anlaufen beziehungsweise Start eines Elektromotors erreicht wird, unter der Voraussetzung, dass die Rotorposition nicht über einen Sensor erfasst wird und zu keiner Zeit Informationen zu anliegenden Lastmomenten vorliegen.The object of the invention is to provide a method for starting an electric motor which is easy to implement and with which a reduction in the generation of noise when starting or starting an electric motor is achieved, provided that the rotor position is not detected by a sensor and is closed no information is available on the applied load torques at any time.
Außerdem soll ein Überschwingen der Drehzahl des Elektromotors beim Übergang von einem Betriebszustand mit offenem Regelkreis zu einem Betriebszustand mit geschlossenem Regelkreis reduziert beziehungsweise vermieden werden.In addition, overshooting of the speed of the electric motor during the transition from an operating state with an open control loop to an operating state with a closed control loop is to be reduced or avoided.
Weiterhin soll sichergestellt werden, dass das Anlaufen beziehungsweise der Start eines Elektromotors beispielsweise in einem elektrischen Kältemittelverdichter sicher erfolgt und somit die Funktion einer angeschlossenen Baugruppe, wie beispielsweise ein elektrischer Kältemittelverdichter gewährleistet ist.Furthermore, it should be ensured that the start-up or the start of an electric motor, for example in an electric refrigerant compressor, takes place safely and thus the function of a connected assembly, such as an electric refrigerant compressor, is guaranteed.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 der selbstständigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.The object is achieved by a method with the features according to claim 1 of the independent claims. Further developments are given in the dependent claims.
Vorgesehen ist es, eine Tabelle zu hinterlegen, welche mindestens zwei Werte für Amplituden von auszuwählenden Phasenströmen bereitstellt. Die Werte für die Amplituden von auszuwählenden Phasenströmen in der Tabelle können gleich groß sein. Alternativ sind die Werte für die Amplituden von auszuwählenden Phasenströmen unterschiedlich groß. In diesem Fall sind diese mit ihrer fortlaufenden Nummerierung in der Tabelle in ihrem Wert der Amplitude ansteigend in der Tabelle gespeichert. So können beispielsweise der erste und kleinste Wert für die Amplituden von auszuwählenden Phasenströmen 10 A, der zweite Wert 20 A und der dritte Wert 30 A betragen.It is intended to store a table which provides at least two values for the amplitudes of the phase currents to be selected. The values for the amplitudes of the phase currents to be selected in the table can be the same. Alternatively, the values for the amplitudes of the phase currents to be selected are of different sizes. In this case, these are stored with their consecutive numbering in the table in their value of the amplitude increasing in the table. For example, the first and smallest value for the amplitudes of the phase currents to be selected can be 10 A, the second value is 20 A and the third value is 30 A.
Vorgesehen ist es, dass in einem ersten Verfahrensschritt ein erster Startversuch des Elektromotors im ersten Betriebszustand unter Auswahl eines ersten und kleinsten Wertes in der Tabelle durchgeführt wird. Im oben genannten Beispiel würde der erste Startversuch mit Phasenströmen mit einer Amplitude von 10 A erfolgen.It is provided that in a first method step a first attempt to start the electric motor is carried out in the first operating state by selecting a first and smallest value in the table. In the above example, the first attempt to start would be made with phase currents with an amplitude of 10 A.
In einem zweiten Verfahrensschritt, welcher zeitlich nach dem ersten Verfahrensschritt durchgeführt wird, erfolgt der Übergang vom ersten Betriebszustand mit einem offenen Regelkreis in einen zweiten Betriebszustand mit einem geschlossenen Regelkreis. In diesem zweiten Betriebszustand wird die Drehzahl des Elektromotors anhand eines Sollwertes für die Drehzahl geregelt.In a second method step, which is carried out after the first method step, the transition from the first operating state with an open control loop to a second operating state with a closed control loop takes place. In this second operating state, the speed of the electric motor is controlled using a setpoint value for the speed.
Vorgesehen ist es weiterhin, dass in einem dritten Verfahrensschritt nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer Δt im zweiten Betriebszustand eine Prüfung der Funktionsweise des Elektromotors erfolgt, wobei bei einer erfolgreichen Prüfung der Startvorgang des Elektromotors erfolgreich beendet ist.It is also provided that, in a third method step, after a predetermined period of time Δt has elapsed in the second operating state, a test of the functionality of the electric motor takes place, the starting process of the electric motor being successfully completed if the test is successful.
Bei einer erfolglosen Prüfung, also für den Fall, dass der Elektromotor nicht erfolgreich im ersten Startversuch gestartet werden konnte, wird ein weiterer Startversuch des Elektromotors erneut im ersten Verfahrensschritt im ersten Betriebszustand durchgeführt. Dieser weitere Startversuch wird unter Auswahl eines zweiten Wertes in der Tabelle durchgeführt. Im oben genannten Beispiel wäre das der Wert von 20 A für die Amplitude der Phasenströme im zweiten Startversuch. Nachfolgend wird das Verfahren in Form einer Schleife erneut durchlaufen und der zweite und der dritte Verfahrensschritt wiederholt. Der Durchlauf dieser Schleife wird mit dem nächsten Wert aus der Tabelle fortgesetzt, bis der Elektromotor erfolgreich gestartet ist oder ein Abbruchkriterium erreicht ist.If the test is unsuccessful, that is, in the event that the electric motor could not be started successfully in the first start attempt, a further start attempt of the electric motor is carried out again in the first method step in the first operating state. This further start attempt is carried out by selecting a second value in the table. In the above example, this would be the value of 20 A for the amplitude of the phase currents in the second start attempt. The process is then run through again in the form of a loop and the second and third process steps are repeated. This loop continues with the next value from the table until the electric motor has started successfully or a termination criterion has been met.
Ein Abbruchkriterium ist beispielsweise das Erreichen einer vorgegebenen Anzahl maximal zulässiger Startversuche. Wird die Anzahl der maximal zulässigen Startversuche beispielsweise auf drei Versuche limitiert, so ist der dritte Startversuch der letzte im Verfahrensablauf.A termination criterion is, for example, reaching a specified number of maximum permissible start attempts. If the number of maximum permissible start attempts is limited to three attempts, for example, the third start attempt is the last in the process sequence.
Vorgesehen ist es weiterhin, dass bei einer erfolgreichen Prüfung der Funktionsweise des Elektromotors der Startvorgang des Elektromotors im dritten Verfahrensschritt ein Rücksetzen von im Verfahrensablauf genutzten Variablen auf ihre Ausgangs- beziehungsweise Anfangswerte erfolgt, bevor das Verfahren mit einem erfolgreichen Start des Elektromotors beendet wird. Dieses Rücksetzen bewirkt, dass ein nachfolgender erster Startversuch, beispielsweise nach einem Stillstand des Fahrzeuges, mit dem ersten und kleinsten Wert in der Tabelle begonnen wird.It is also provided that, if the functionality of the electric motor is successfully checked, the starting process of the electric motor in the third method step involves a reset of variables used in the method sequence to their initial values before the method is ended with a successful start of the electric motor. This resetting has the effect that a subsequent first start attempt, for example after the vehicle has come to a standstill, is started with the first and smallest value in the table.
Vorgesehen ist es, dass bei der Prüfung der Funktionsweise des Elektromotors im dritten Verfahrensschritt geprüft wird, ob der Elektromotor nach Ablauf der Zeitdifferenz Δt, seit Beginn des Verfahrens zum Starten eines Elektromotors, im Betriebszustand mit geschlossenem Regelkreis arbeitet. Sollte der Elektromotor aus irgendwelchen Gründen nach Ablauf der Zeitdifferenz Δt nicht mehr im Betriebszustand mit geschlossenem Regelkreis arbeiten, so wird der nächste Start mit dem nächsten Strom durchgeführt. Ein möglicher Grund dafür, dass der Motor den Betriebszustand mit geschlossenem Regelkreis verlässt, ist beispielsweise das Abweichen der (geschätzten) Drehzahl von der Solldrehzahl um mehr als einen vorher festgelegten Toleranzwert. Befindet sich der Elektromotor allerdings nach Δt noch im Betriebszustand mit geschlossenem Regelkreis wird der Startvorgang als erfolgreich gewertet.It is provided that when the functionality of the electric motor is checked in the third method step, it is checked whether the electric motor is working in the operating state with a closed control loop after the time difference Δt has elapsed since the start of the method for starting an electric motor. If, for whatever reason, after the time difference Δt has elapsed, the electric motor no longer works in the operating state with a closed control loop, the next start is carried out with the next current. A possible reason for the motor leaving the operating state with closed loop control is, for example, the deviation of the (estimated) speed from the target speed by more than a previously defined tolerance value. However, if the electric motor is still in the operating state with closed control loop after Δt, the starting process is assessed as successful.
Ebenso ist es vorgesehen, dass vor jedem weiteren Startversuch geprüft wird, ob der nächste Startversuch der letzte mögliche beziehungsweise erlaubte Startversuch ist. Für den Fall des letzten möglichen Startversuchs wird der höchste erlaubte beziehungsweise definierte Wert für die Amplituden der Phasenströme aus der Tabelle gewählt und mit diesem Wert der nächste und letzte Startversuch durchgeführt. Derart wird es sichergestellt, dass der Elektromotor auch unter hohen Lastbedingungen gestartet wird.It is also provided that before each further start attempt it is checked whether the next start attempt is the last possible or permitted start attempt. In the event of the last possible start attempt, the highest permitted or defined value for the amplitudes of the phase currents is selected from the table and the next and last start attempt is carried out with this value. This ensures that the electric motor is started even under high load conditions.
Für den Fall, dass festgestellt wird, dass der weitere beziehungsweise nächste Startversuch nicht der letzte mögliche Startversuch ist, wird ein Zähler der Startversuche um den Wert Eins erhöht. Dieser Zähler zeigt somit in der Tabelle bei der Durchführung des nächsten Startversuchs bereits auf den nächsten Wert in der Tabelle.In the event that it is determined that the further or next start attempt is not the last possible start attempt, a counter of the start attempts is increased by the value one. This counter shows in the table the next value in the table when the next start attempt is carried out.
Wird das Verfahren nicht mit einem erfolgreichen Startversuch abgeschlossen, ist es vorgesehen, entsprechende Fehlermeldungen zu erzeugen und auszugeben. Derartige Fehlermeldungen werden beispielsweise an eine zentrale Steuereinheit oder ein zugehöriges Steuergerät übertragen, welches über die weitere Verfahrensstrategie entscheidet.If the procedure is not completed with a successful start attempt, it is intended to generate and output corresponding error messages. Such error messages are transmitted, for example, to a central control unit or an associated control device, which decides on the further method strategy.
Vorgesehen ist es, dass die Zeitdauer Δt in einem Bereich zwischen 1 Sekunde und 10 Sekunden liegt und insbesondere 6 Sekunden beträgt.Provision is made for the time duration Δt to be in a range between 1 second and 10 seconds and, in particular, to be 6 seconds.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
-
1 : zeigt exemplarisch zwei Phasenströme während des Anlaufens beziehungsweise Startens eines Elektromotors nach dem Stand der Technik, -
2 : zeigt exemplarisch den Zusammenhang zwischen Phasenströmen und Drehzahl des Rotors im Bereich des Übergangs in den Betriebszustand mit einem geschlossenen Regelkreis, -
3 : zwei Diagramme mit Beschleunigungsmessungen während des Anlaufens beziehungsweise Startens eines Elektromotors mit unterschiedlichen Phasenströmen, -
4 : ein Ablaufdiagramm des Anlaufens beziehungsweise Startens eines Elektromotors nach dem Stand der Technik, -
5 : ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Starten eines Elektromotors, -
6a -6i : zeigen in den Darstellungen Beschleunigungsmessungen für mehrere Startvorgänge mit verschiedenen Phasenströmen unter verschiedenen Lastbedingungen, -
7 : ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel für die Phasenströme während drei Startvorgängen und -
8 : ein Schaltbild einer Anordnung zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Starten eines Elektromotors.
-
1 : shows an example of two phase currents during the start-up or starting of an electric motor according to the state of the art, -
2 : shows an example of the relationship between phase currents and the speed of the rotor in the area of transition to the operating state with a closed control loop, -
3 : two diagrams with acceleration measurements during the start-up or starting of an electric motor with different phase currents, -
4th : a flow chart of the startup or starting of an electric motor according to the prior art, -
5 : a flow chart of the method according to the invention for starting an electric motor, -
6a -6i : show acceleration measurements for several starting processes with different phase currents under different load conditions, -
7th : an embodiment according to the invention for the phase currents during three starting processes and -
8th : a circuit diagram of an arrangement for implementing the method according to the invention for starting an electric motor.
Die
Wie in der
Die
Die Drehzahl
In der
Beispielhaft ist in der
Im unteren Diagramm der
Wie in der
Die beiden Beschleunigungsmessungen je Diagramm weichen zwar leicht voneinander ab, bestätigen aber die wesentlichen Aussagen beziehungsweise Unterschiede bei einem Anlaufen beziehungsweise Starten des Elektromotors mit Phasenströmen mit verschiedenen Amplituden. Im oberen Diagramm der
In der
Zu Beginn des Verfahrens wird im Schritt
Im Schritt
Im nachfolgenden Schritt
Beispielsweise nach einem Erreichen einer vorgegebenen Drehzahl des Rotors des Elektromotors im ersten Betriebszustand
Alternativ kann der Übergang vom ersten Betriebszustand
Nachfolgend wird im Schritt
Im Schritt
In der
Zu Beginn des Verfahrens wird im Schritt
Im Schritt
Im nachfolgenden Schritt
Eine derartige Tabelle beinhaltet mindestens zwei Werte für die Größe der Phasenströme. Hierbei können diese beiden Werte gleich groß sein. In vielen Fällen werden diese mindestens zwei Werte unterschiedlich groß sein. In einem Beispiel kann der erste Wert in der Tabelle 10 A und der zweite Wert 10 A sein. In einem anderen Beispiel ist der erste Wert in der Tabelle 10 A und der zweite Wert 12 A. In einem weiteren Beispiel mit drei in der Tabelle gespeicherten Werten kann der erste Wert in der Tabelle 10 A, der zweite Wert 12 A und der dritte Wert 34 A betragen.Such a table contains at least two values for the magnitude of the phase currents. Here, these two values can be the same. In many cases these two or more values will be different. In one example, the first value in the table can be 10A and the second value can be 10A. In another example, the first value in the table is 10 A and the second value is 12 A. In another example with three values stored in the table, the first value in the table can be 10 A, the second value is 12 A and the third value is 34 A.
Eine derartige Tabelle mit mindestens zwei Werten kann beispielsweise innerhalb einer elektronischen Steuereinheit, welche auch die Programm-Initialisierung und die weitere verfahrensgemäße Steuerung realisiert, gespeichert sein. Eine derartige Steuereinheit ist beispielsweise ein Mikroprozessor beziehungsweise ein in einem Inverter für einen elektrischen Kältemittelverdichter angeordneter Motorcontroller.Such a table with at least two values can be stored, for example, within an electronic control unit which also implements the program initialization and the further control according to the method. Such a control unit is, for example, a microprocessor or a motor controller arranged in an inverter for an electric refrigerant compressor.
In einer Ausführung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Amplituden der Phasenströme der in der Tabelle gespeicherten Werte mit ihrer fortlaufenden Nummerierung größer werden oder gleichbleiben.In one embodiment of the invention it is provided that the amplitudes of the phase currents of the values stored in the table become larger or remain the same with their consecutive numbering.
Gemäß der Erfindung wird für das erste Anlaufen beziehungsweise das erste Starten des Elektromotors, nachfolgend kurz als erster Startvorgang bezeichnet, nach der Programm-Initialisierung im Schritt
Beispielsweise nach einem Erreichen einer vorgegebenen Drehzahl des Rotors des Elektromotors im ersten Betriebszustand
Im nachfolgenden Schritt
Läuft der Motor bei der Überprüfung im Schritt
Im Schritt
Im nachfolgenden Schritt
Läuft der Motor bei der Überprüfung im Schritt
In diesem Fall wird das Verfahren im Schritt
Ist diese maximale Anzahl von Startversuchen noch nicht erreicht worden, beispielsweise nach dem ersten Startvorgang bei zwei zulässigen Startvorgängen, so wird das Verfahren im Schritt
In diesem Schritt
Ist dies nicht der Fall, wird im Schritt
Wird bei der Abfrage im Schritt
Mit der Auswahl des größten Betrags für den Phasenstrom wird sichergestellt, dass spätestens im letzten möglichen Startversuch der Startvorgang mit dem maximal möglichen Wert für den Phasenstrom erfolgt, um einen sicheren Start des Elektromotors zu erreichen. Es wird der höchstmögliche Phasenstrom gewählt, um in diesem hohen Lastfall den Elektromotor mit dem maximalen Drehmoment zu starten. Hier wird möglicherweise keine oder nur eine geringe Reduzierung der Geräuschbildung beim Anlaufen beziehungsweise Start eines Elektromotors erreicht. Wichtiger ist in diesem Fall der sichere Start des Elektromotors, um die Funktion der Baugruppe, wie beispielsweise eines elektrischen Kältemittelverdichters, zu gewährleisten. In dem Falle, dass der Verdichter mit kleineren Phasenströmen nicht aufstarten konnte und nun ein Startversuch mit dem höchstmöglichen Phasenstrom durchgeführt wird, ist der Fall einer hohen anliegenden Last wahrscheinlich und somit die Beschleunigung auf die Bauteile im Startvorgang nicht so groß, wobei für diesen Fall die Geräuschentwicklung nicht so hoch sein sollte.With the selection of the largest amount for the phase current, it is ensured that at the latest in the last possible start attempt, the starting process takes place with the maximum possible value for the phase current in order to achieve a safe start of the electric motor. The highest possible phase current is selected in order to start the electric motor with the maximum torque in this high load case. No or only a slight reduction in the generation of noise when starting or starting an electric motor is possibly achieved here. In this case, it is more important to start the electric motor safely in order to ensure the function of the assembly, such as an electric refrigerant compressor, for example. In the event that the compressor could not start with lower phase currents and a start attempt is now being made with the highest possible phase current, the case of a high load is likely and thus the acceleration on the components in the starting process is not so great, whereby in this case the Noise should not be that high.
Für den Fall, dass auch dieser Startversuch mit dem größten Phasenstrom den Elektromotor nicht erfolgreich starten konnte, kann je nach Anforderung beispielsweise eine Fehlermeldung an eine zentrale Steuereinheit beziehungsweise ein Steuergerät übertragen werden.In the event that this start attempt with the largest phase current could not start the electric motor successfully, for example, an error message can be transmitted to a central control unit or a control unit, depending on the requirement.
In vielen Betriebsfällen kann der Elektromotor eines elektrischen Kältemittelverdichters in einem Fahrzeug unter geringen Lastbedingungen gestartet werden, da beispielsweise nach längerem Stillstand des Fahrzeuges ein sogenanntes „ausgeglichenes System“ geringe Lastanforderungen bei einem Startvorgang darstellt. Somit ist auch für die Mehrzahl der Fälle nur eine geringe Stromamplitude für die Open-Loop-Ströme beziehungsweise Phasenströme notwendig.In many operating cases, the electric motor of an electric refrigerant compressor in a vehicle can be started under low load conditions, since a so-called “balanced system” represents low load requirements during a start process, for example after the vehicle has been idle for a long time. Thus, in the majority of cases, only a small current amplitude is necessary for the open-loop currents or phase currents.
Würde in diesen Niedriglast-Fällen jeweils die maximal mögliche Stromamplitude appliziert werden, so würde es zu unerwünschten Geräuschen und Vibrationen, also einem unerwünschten NVH-Verhalten, sowie zu einem großen Überschwingen der Drehzahl beim Übergang in den geregelten Betrieb des zweiten Betriebszustands
Daher wird verfahrensgemäß versucht den Elektromotor mit einer möglichst niedrigen Stromamplitude der Phasenströme zu starten, um diese unerwünschten Effekte zu vermeiden.Therefore, according to the method, an attempt is made to start the electric motor with the lowest possible current amplitude of the phase currents in order to avoid these undesirable effects.
In den Fällen, in denen die Lastbedingungen beim Anlaufen beziehungsweise Starten des Elektromotors jedoch höher sind, soll der Elektromotor optimalerweise ebenfalls starten können, daher wird für diese Fälle die Stromamplitude der Phasenströme jeweils nach einem fehlerhaften Startversuch erhöht.In those cases in which the load conditions are higher when starting or starting the electric motor, the electric motor should ideally also be able to start, so the current amplitude of the phase currents is increased in these cases after a faulty start attempt.
Die
In der linken Spalte der
Die in der mittleren Spalte der
Bei diesen Startvorgängen wurden die in der untersten Zeile der
Zu erkennen ist beispielsweise, dass in einem Fall einer geringen anliegenden Last beziehungsweise unter geringen Lastbedingungen eine hohe Beschleunigung der an der Verdichtung beteiligten Baugruppen insbesondere bei einem Phasenstrom von 34 A auftreten. Es zeigt sich eine erste Spitze bei etwa 0,5 s und eine zweite Spitze bei 1,2 s. Außerdem tritt ein hohes Überschwingen der Drehzahl beim Übergang in den zweiten Betriebszustand bei einer Zeit von etwa 2,5 s auf. Diese störenden Phänomene reduzieren sich bei einem Phasenstrom von 12,5 A bereits deutlich und weiter bei einem Phasenstrom von 10 A. In allen drei Fällen ist der Startversuch erfolgreich, somit bietet die Wahl des Phasenstroms von 10 A für diesen Lastfall die beste Reduzierung der Geräuschbildung beim Anlaufen beziehungsweise Start des Elektromotors.It can be seen, for example, that in the event of a low load or under low load conditions, a high acceleration of the assemblies involved in the compression occurs, in particular with a phase current of 34 A. There is a first peak at around 0.5 s and a second peak at 1.2 s. In addition, there is a large overshoot of the speed during the transition to the second operating state at a time of around 2.5 s. These disruptive phenomena are already significantly reduced with a phase current of 12.5 A and further with a phase current of 10 A. The start attempt is successful in all three cases, so choosing a phase current of 10 A offers the best reduction in noise for this load case when starting or starting the electric motor.
Im mittleren Lastfall im Diagramm 6b erkennt man eine deutlich reduzierte Amplitude der Beschleunigungen bei 34 A im Vergleich zur gleichen Amplitude des Phasenstroms im Diagramm 6a, welches auf eine reduzierte Beschleunigung aufgrund der höheren anliegenden Last schließen lässt. Gleiches zeigt sich bei einem Phasenstrom von 12,5 A in den Diagrammen 6e und 6d. In beiden Fällen startet der Elektromotor unter den gegebenen Lastbedingungen erfolgreich.In the middle load case in diagram 6b, a significantly reduced amplitude of the accelerations at 34 A can be seen compared to the same amplitude of the phase current in diagram 6a, which suggests a reduced acceleration due to the higher load applied. The same can be seen for a phase current of 12.5 A in diagrams 6e and 6d. In both cases, the electric motor starts successfully under the given load conditions.
Im Diagramm 6h ist die Beschleunigung bei einem Phasenstrom von 10 A gezeigt. In diesem Fall ist zu erkennen, dass dieser Phasenstrom nicht ausreichend ist, um den Rotor korrekt zu beschleunigen und es in diesem Fall zu einem fehlerhaften Startversuch kommt. In diesem Fall würde somit der zweite nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführte Startversuch den Elektromotor erfolgreich starten.The acceleration at a phase current of 10 A is shown in diagram 6h. In this case it can be seen that this phase current is not sufficient to accelerate the rotor correctly and that in this case an incorrect start attempt occurs. In this case, the second starting attempt carried out according to the method according to the invention would thus start the electric motor successfully.
Die Diagramme 6c, 6f und 6i zeigen die Fälle mit der höchsten anliegenden Last beziehungsweise den höchsten Lastbedingungen. In diesen Fällen gewährleistet nur eine Wahl eines Phasenstroms von 34 A ein erfolgreiches Starten des Elektromotors. In diesem Fall würde somit der dritte nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführte Startversuch den Elektromotor erfolgreich starten. Für den Fall das im vorliegenden Verfahren die maximal erlaubte Anzahl an Startversuchen auf zwei limitiert ist, wird nach dem ersten Startversuch mit einem Phasenstrom von 10 A der zweite und somit letzte zulässige Startversuch mit dem höchsten Phasenstrom von 34 A durchgeführt und der Elektromotor erfolgreich gestartet.Diagrams 6c, 6f and 6i show the cases with the highest applied load or the highest load conditions. In these cases, only a selection of a phase current of 34 A ensures that the electric motor will start successfully. In this case, the third attempt to start carried out according to the method according to the invention would start the electric motor successfully. In the event that the maximum number of start attempts allowed in the present method is limited to two, after the first start attempt with a phase current of 10 A, the second and thus last allowed start attempt is carried out with the highest phase current of 34 A and the electric motor is started successfully.
Aufgrund der Lastsituation ist im Diagramm 6c auch die reduzierte Beschleunigungsamplitude im Vergleich zu gleichen Fällen mittlerer oder geringer Last zu erkennen.Due to the load situation, the reduced acceleration amplitude can also be seen in diagram 6c in comparison with the same cases of medium or low load.
Die
Gemäß dem vorliegenden Verfahren wird für den ersten Startvorgang
Bei einer Zeit von etwa 7 s beginnt der zweite Startvorgang
Gemäß dem vorliegenden Verfahren wird für den nachfolgenden dritten Startvorgang
Der dritte Startvorgang
Die
Eine derartige Anordnung ist beispielsweise eine B6-Brücke in einem Inverter aus dem Stand der Technik. Der Inverter umfasst beispielhaft drei Halbbrücken
Die Halbbrücken
In der
Zur Ansteuerung der Leistungsschalter
Die Kontrolleinheit
Die Kontrolleinheit
Mittels der Auswerteeinheit
Zur Aufbereitung zählt beispielsweise eine Analog-Digital-Wandlung der Spannungswerte beziehungsweise auch eine Filterung, welche sowohl durch Bauteile (z.B. RC-Filter) oder durch Software-Filter mittels Berechnungen im Microcontroller oder Microprozessor realisiert werden können.The processing includes, for example, an analog-to-digital conversion of the voltage values or filtering, which can be implemented using components (e.g. RC filters) or software filters using calculations in the microcontroller or microprocessor.
Die Einheit
Ein derartiger Summenstrom ist die Summe der gemessenen einzelnen Phasenbeziehungsweise sogenannten Fußpunktströme, die entweder durch die Motorphasen U, V und W fliesen und gemessen werden oder wie in
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- erster Phasenstromfirst phase current
- 22
- zweiter Phasenstromsecond phase current
- 33
- Positionsbestimmung der RotorpositionDetermination of the rotor position
- 44th
- Erzeugung Phasenstrom mit konstanter Amplitude und ansteigender FrequenzGeneration of phase current with constant amplitude and increasing frequency
- 55
- erster Betriebszustand mit einem offenen Regelkreis; erste Betriebsart mit einem offenen Regelkreisfirst operating state with an open control loop; first operating mode with an open loop
- 66th
- zweiter Betriebszustand mit einem geschlossenen Regelkreis; zweite Betriebsart mit einem offenen Regelkreissecond operating state with a closed control loop; second operating mode with an open loop
- 77th
- Drehzahlrotational speed
- 88th
- ÜberschwingenOvershoot
- 99
-
Start Elektromotor-Betrieb; Schritt 9Start electric motor operation;
Step 9 - 1010
-
Programm-Initialisierung; Schritt 10Program initialization;
Step 10 - 1111
-
Positionsbestimmung der Rotorposition des Elektromotors; Schritt 11Determining the position of the rotor position of the electric motor;
Step 11 - 1212th
-
Erzeugung sinusförmiger Phasenströme; Schritt 12Generation of sinusoidal phase currents;
Step 12 - 1313th
-
Übergang zwischen den Betriebszuständen; Schritt 13Transition between the operating states;
Step 13 - 1414th
-
geregelter Betrieb im zweiten Betriebszustand; Schritt 14regulated operation in the second operating state;
Step 14 - 1515th
-
erfolgreiches Anlaufen; Schritt 15successful start;
Step 15 - 1616
-
Erzeugung Phasenstrom gemäß Tabellenwert; Schritt 16Generation of phase current according to table value;
Step 16 - 1717th
-
Prüfung Motordrehzahl; Schritt 17Test engine speed;
Step 17 - 1818th
-
Rücksetzen; Schritt 18Reset;
Step 18 - 1919th
-
Startvorgang erfolgreich beendet; Schritt 19Startup completed successfully;
Step 19 - 2020th
-
Prüfung maximal zulässige Anzahl von Startversuchen; Schritt 20Check maximum number of start attempts;
Step 20 - 2121
-
Startvorgang erfolglos beendet; Schritt 21Start process ended unsuccessfully;
Step 21 - 2222nd
-
Prüfung letzter möglicher Startversuch; Schritt 22Check of the last possible start attempt;
Step 22 - 2323
-
Zähler der Startversuche erhöhen; Schritt 23Increase the number of start attempts;
Step 23 - 2424
-
Auswahl Maximalwert Phasenstrom; Schritt 24Selection of maximum value phase current;
Step 24 - 2525th
- erster Startversuch; erster Startvorgang; Schritt 25first attempt to start; first start process; Step 25
- 2626th
- zweiter Startversuch; erster Startvorgang; Schritt 26second start attempt; first start process; Step 26
- 2727
- dritter Startversuch; erster Startvorgang; Schritt 27third attempt to start; first start process; Step 27
- 2828
- HalbbrückeHalf bridge
- 2929
- High-Side-LeistungsschalterHigh-side circuit breaker
- 3030th
- Low-Side-LeistungsschalterLow-side circuit breaker
- 3131
- TreibereinheitDriver unit
- 3232
- KontrolleinheitControl unit
- 3333
- ElektromotorElectric motor
- 3434
- AuswerteeinheitEvaluation unit
- 3535
- Einheit zur Bestimmung einer RotorpositionUnit for determining a rotor position
- 3636
- MesswiderstandMeasuring resistor
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- US 2008/0067961 A1 [0010]US 2008/0067961 A1 [0010]
Claims (10)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102020104384.8A DE102020104384A1 (en) | 2020-02-19 | 2020-02-19 | Method for starting an electric motor |
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Publications (1)
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DE102020104384A1 true DE102020104384A1 (en) | 2021-08-19 |
Family
ID=77060575
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DE102020104384.8A Pending DE102020104384A1 (en) | 2020-02-19 | 2020-02-19 | Method for starting an electric motor |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE102020104384A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102021131375A1 (en) | 2021-05-12 | 2022-11-17 | Hanon Systems | Method of starting an electric motor |
DE102021211728A1 (en) | 2021-10-18 | 2023-04-20 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Operation of an electric compressor with optimized starting current |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20080067961A1 (en) | 2006-09-20 | 2008-03-20 | Yen-Chuan Chang | Sensorless start-up method for driving a brushless dc motor |
DE102008013521A1 (en) | 2008-03-07 | 2009-09-10 | Volkswagen Ag | Sensorless, brushless direct current motor start-up controlling method for motor vehicle, involves starting variational methods of start-up parameter based on variable, where methods are continued until pre-defined condition is fulfilled |
DE102016112872A1 (en) | 2015-07-14 | 2017-01-19 | Infineon Technologies Austria Ag | Control unit for a free-running engine |
-
2020
- 2020-02-19 DE DE102020104384.8A patent/DE102020104384A1/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20080067961A1 (en) | 2006-09-20 | 2008-03-20 | Yen-Chuan Chang | Sensorless start-up method for driving a brushless dc motor |
DE102008013521A1 (en) | 2008-03-07 | 2009-09-10 | Volkswagen Ag | Sensorless, brushless direct current motor start-up controlling method for motor vehicle, involves starting variational methods of start-up parameter based on variable, where methods are continued until pre-defined condition is fulfilled |
DE102016112872A1 (en) | 2015-07-14 | 2017-01-19 | Infineon Technologies Austria Ag | Control unit for a free-running engine |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102021131375A1 (en) | 2021-05-12 | 2022-11-17 | Hanon Systems | Method of starting an electric motor |
DE102021211728A1 (en) | 2021-10-18 | 2023-04-20 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Operation of an electric compressor with optimized starting current |
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