DE10207338A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung der Motorposition eines Elektromotors - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung der Motorposition eines Elektromotors

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DE10207338A1
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Marcus Nuebling
Jens Barrenscheen
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Infineon Technologies AG
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14Electronic commutators
    • H02P6/16Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/18Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
    • H02P6/182Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using back-emf in windings

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung der Motorposition eines Gleichstrommotors (M), wobei die gegeninduzierte Spannung nicht bestromter Motorwicklungen (L1, L2, L3) des Motors (M) nur während vorgegebener Zeitdauern ausgewertet werden, deren zeitliche Lage und Dauer aus Ansteuersignalen (in_H1, ..., in _L3) für Halbrückenschaltungen (HB1, HB2, HB3), die an die Motorwicklungen (L1, L2, L3) angeschlossen sind, abgeleitet sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung der Motorposition eines synchronen Motors bzw. eines bürstenlosen Gleichstrommotors.
  • Zur Ansteuerung eines Gleichstrommotors ist es bekannt, die Motorwicklungen über jeweilige Halbbrückenschaltungen, die jeweils zwei in Reihe geschaltete Halbleiterschalter aufweisen, wahlweise an ein erstes oder zweites Ansteuerpotential anzulegen. Die einzelnen Halbleiterschalter werden in einem vorgegebenen, sich periodisch wiederholenden "Ansteuermuster" angesteuert, um ein Drehfeld zu erzeugen, das eine Motordrehung hervorruft. "Ansteuermuster" bezeichnet die Gesamtheit der aufeinander abgestimmten zeitlichen Verläufe der Schaltzustände der Halbleiterschalter bzw. der Ansteuersignale für die zur Ansteuerung des Motors verwendeten Halbleiterschalter. Bei einem 3-Phasenmotor umfassen drei Halbbrücken zur Ansteuerung des Motors insgesamt sechs Halbleiterschalter; das Ansteuermuster umfasst damit die Zeitverläufe der Ansteuersignale dieser sechs Halbleiterschalter. Die Periode, mit der sich die Ansteuermuster wiederholen entspricht dabei der Zeitdauer, in welcher das Drehfeld eine Umdrehung absolviert. Welche mechanische Drehung der Rotor des Motors bei einer Umdrehung des Drehfeldes erfährt, ist von der Polpaarzahl des Motors abhängig. Hierbei gilt die Beziehung, dass der Winkel einer mechanischen Drehung des Rotors dem Quotienten aus dem Winkel des Drehfeldes (der elektrischen Umdrehung) und der Polpaarzahl entspricht.
  • Um dieses Ansteuermuster geeignet erzeugen zu können, ist es erforderlich, die Winkelposition des Motors zu erfassen.
  • Zur Ansteuerung der Motorspulen gibt es verschiedene Verfahren, die verschiedene Ansteuermuster bewirken. Bei einigen dieser Verfahren, wie beispielsweise der sogenannten Blockkommutierung, erfolgt eine Ansteuerung der Schalter derart, dass stets eine der Motorwicklungen während einer Zeitperiode innerhalb des Ansteuerzyklus nicht an eines der Versorgungspotentiale angeschlossen ist. Zur Erfassung der Motorposition ist es bei dieser Art der Ansteuerung bekannt, die gegeninduzierte Spannung in dieser gerade an keine Spannungsversorgung angeschlossenen Motorwicklung zu erfassen. Diese gegeninduzierte Spannung besitzt einen periodischen Zeitverlauf mit einer von der Drehzahl des Motors bzw. von der Zeitdauer pro Umdrehung abhängigen Periodendauer. Diese gegeninduzierte Spannung schneidet einen Spannungswert, der einen Nullpunkt des Motors repräsentiert, zweimal pro Periode, wobei die Lage dieser Nulldurchgänge eine genaue Information über die Winkelposition des Motors enthält. Bei einem dreiphasigen Motor sind die zeitlichen Verläufe der gegeninduzierten Spannungen jeweils um einen Wert gegeneinander verschoben, der einer Umdrehung des Drehfeldes um 120° entspricht. Da jede dieser gegeninduzierten Spannungen zwei Nulldurchgänge pro Umdrehung des Drehfeldes bzw. einen Nulldurchgang pro halber Umdrehung aufweist, lässt sich aus diesen drei gegeninduzierten Spannungen die Motorposition mit einer Auflösung von 60° bezogen auf eine Umdrehung des Drehfeldes ermitteln. Das Auflösungsvermögen bezüglich der Ermittlung der mechanischen Position des Motors steigt dabei mit der Polpaarzahl. Während sich bei einem Polpaar die Motorposition mit einer Auflösung von 60° ermitteln lässt, ist bei zwei Polpaaren bereits eine Auflösung von 30° möglich, usw.
  • Da der Nullpunkt eines Motors im Allgemeinen nicht zugänglich ist, um die gegeninduzierten Spannungen über den Motorwicklungen abzugreifen, ist es bekannt, den Nullpunkt des Motors, beispielsweise durch eine Sternschaltung mit Widerständen nachzubilden und als gegeninduzierte Spannung die Potentialdifferenz zwischen dem zugänglichen Anschluss der jeweiligen Motorwicklung und dem nachgebildeten Nullpunkt heranzuziehen. Dieses Verfahren ist beispielsweise in Oswald, Wagner, Wasson: "The Brushless Spindle Motor: A background in the motors, magnetics, electrical circuits, and control systems", Seiten 23 bis 26 beschrieben. Aus Jufer, Osseni: "Back EMF Indirect Detection for Self-Commutation of Synchronous Motors", European Power Electronics, Grenoble, 22. bis 24. September, Seiten 1125 bis 1129, ist es bekannt, die dritte Harmonische der gegeninduzierten Spannung zu berechnen, um daraus auf die Motorposition zu schließen.
  • Fig. 1 zeigt ein Schaltbild eines Motors mit einer Schaltungsanordnung zur Ermittlung der Motorposition nach dem Stand der Technik.
  • Der Motor ist durch drei Spulen L1, L2, L3 repräsentiert, die in Sternschaltung mit jeweils einem ihrer Anschlüsse an einen gemeinsamen Nullpunkt N angeschlossen sind. Zur Ansteuerung des Motors sind drei Halbbrückenschaltungen 10, 20, 30 vorhanden, die jeweils eine Reihenschaltung eines ersten Halbleiterschalters (High-Side-Schalter) H1, H2, H3 und eines zweiten Halbleiterschalters (Low-Side-Schalters) L1, L2, L3 umfassen, die zwischen eine Klemme für ein erstes Versorgungspotential V5 und eine Klemme für ein zweites Versorgungspotential bzw. Bezugspotential GND geschaltet sind. Jede der Halbbrücken 10, 20, 30 weist einen Ausgang A, B, C auf, wobei jeweils ein Ausgang A, B oder C an eine der Motorwicklungen bzw. einen der drei Anschlüsse des Motors angeschlossen ist.
  • Der Verlauf von Ansteuersignalen in_H1, . . ., in_L3 für die Schalter H1. . .L3 bei einer Blockkommutierung ist für eine Zeitdauer, die einer Umdrehung des Motors um 360° + 60° entspricht in Fig. 2a dargestellt. Die Darstellung der Ansteuersignale ist so gewählt, dass der jeweilige Halbleiterschalter H1, . . ., L3 leitet, wenn das zugehörige Ansteuersignal in_H1, . . ., in_L3 einen High-Pegel annimmt, und dass der jeweilige Halbleiterschalter sperrt, wenn das zugehörige Ansteuersignal einen Low-Pegel annimmt. In Fig. 2a bezeichnet in_H1 das Ansteuersignal des High-Side-Schalters H1 der ersten Halbbrücke 10, in_L1 das Ansteuersignal des Low-Side- Schalters L1 der ersten Halbbrücke, in_H2 das Ansteuersignal des High-Side-Schalters H2, in_L2 das Ansteuersignal des Low- Side-Schalters L2, in_H3 das Ansteuersignal des High-Side- Schalters H3 und in_L3 das Ansteuersignal des Low-Side- Schalters L3.
  • Bei der Blockkommutierung ist zu einem beliebigen Zeitpunkt jeweils maximal einer der High-Side-Schalter H1, H2 oder H3 und nur maximal einer der Low-Side-Schalter L1, L2 oder L3 leitend, wobei die Halbleiterschalter derselben Halbbrücke üblicherweise niemals gleichzeitig leitend sind. Durch einen geeigneten zeitlichen Wechsel der Schaltzustände der Halbleiterschalter H1, L1, H2, L2, H3, L3 und einem daraus resultierenden Wechsel der Phasenströme in den Motorwicklungen entsteht ein Drehfeld, das eine Drehung des Rotors in dem Motor bewirkt. Der zeitliche Ablauf der Ansteuersignale pro Motorumdrehung ist in Fig. 2a in sechs Zeitabschnitte unterteilt, die jeweils einer Motordrehung um etwa 60° entsprechen und während denen jeweils einer der High-Side-Schalter und einer der Low-Side-Schalter die Ansteuerung des Motors übernehmen. Während einer ersten mit "1" bezeichneten Zeitperiode sind dies der High-Side-Schalter H1 und der Low-Side-Schalter L2, während einer mit "2" bezeichneten Zeitperiode sind der High- Side-Schalter H3 und der Low-Side-Schalter L2, während einer mit "3" bezeichneten Periode der High-Side-Schalter H3 und der Low-Side-Schalter L1 usw. Dieses Ansteuermuster wiederholt sich ab dem mit "7" bezeichneten Abschnitt, in dem die Ansteuerung der Schalter H1, . . ., L3 der dem Abschnitt "1" entspricht.
  • Während einer dieser Zeitperioden, während der stets derselbe High-Side-Schalter und derselbe Low-Side-Schalter die Ansteuerung des Motors übernehmen, sind zwei der Wicklungen, nämlich die Spulen, die an die Halbbrücken angeschlossen sind, deren Halbleiterschalter leiten, von einem Strom durchflossen. In dem Zeitabschnitt "1" sind dies beispielsweise die Wicklungen L1 und L2. Über der jeweils nicht bestromten Wicklung (Wicklung L3 während des Zeitabschnitts "1") ist dann eine gegeninduzierte Spannung EA, EB, EC abgreifbar, deren Zeitverlauf in Fig. 2b dargestellt ist. Die Zeitverläufe der gegeninduzierten Spannungen über den Wicklungen L1, L2, L3 sind periodisch mit einer Periodendauer, die einer vollständigen Umdrehung des Motors entspricht, und sind jeweils um einen Wert gegeneinander versetzt, der einer Umdrehung des Drehfeldes um etwa 120° entspricht. Die Zeitverläufe der gegeninduzierten Spannungen schneiden eine Nulllinie, die dem Potential am Motornullpunkt N entspricht, jeweils zweimal pro Periode. In Kenntnis der Nullpunkte der gegeninduzierten Spannungen EA, EB, EC aller drei Spulen lässt sich die Motorposition mit einer Genauigkeit von 60° ermitteln.
  • Da der Motornullpunkt N üblicherweise nicht kontaktierbar ist, ist es bekannt, den Nullpunkt, beispielsweise durch ein Widerstandsnetzwerk RN, nachzubilden und die Potentiale an den Anschlüssen des Motors mit dem Potential des nachgebildeten Nullpunkts NN zu vergleichen, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist.
  • Zur Einstellung des in den Motor fließenden Stromes wird üblicherweise nur einer der beiden Schalter, die während einem der Abschnitte "1", "2", usw. die Ansteuerung des Motors übernehmen, dauerhaft leitend angesteuert, während der andere getaktet bzw. pulsweitenmoduliert angesteuert wird. Bei dem Beispiel gemäß Fig. 2a wird jeweils der High-Side-Schalter H1, H2, H3 dauerhaft leitend angesteuert, während der Low- Side-Schalter getaktet angesteuert wird. Die Stromaufnahme der durch die beiden Schalter bestromten Motorwicklungen ist dann abhängig von dem Tastverhältnis, mit dem der Low-Side- Schalter jeweils angesteuert wird. Problematisch ist hierbei, dass sich durch die getaktete Ansteuerung eines der beiden Schalter der gegeninduzierten Spannung eine hochfrequente Störspannung überlagert, die die Auswertung der zu messenden Spannung erheblich erschwert. Um eine Auswertung der gegeninduzierten Spannung zu ermöglichen ist es bekannt, das Potential am Anschluss, bzw. die gegeninduzierte Spannung der nicht bestromten Wicklung vor dem Vergleich mit dem Potential des nachgebildeten Nullpunkts mit einem Tiefpassfilter zu filtern, wie dies für eine der Wicklungen in Fig. 1 dargestellt ist. Während in Fig. 1 zu Zwecken der Veranschaulichung ein einfaches RC-Filter dargestellt ist, sind in der Praxis sehr aufwändige Filter erforderlich, um ein befriedigendes Ergebnis bei der Filterung der gegeninduzierten Spannung und damit bei der Ermittlung der Motorposition zu erzielen.
  • Diese Filter müssen extern aufgebaut werden und führen neben erheblichen Kosten auch zu einer deutlichen Signalverformung, beispielsweise zu einer geschwindigkeitsabhängigen Phasenverschiebung.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung der Motorposition eines Motors zur Verfügung zu stellen, bei dem/der die gegeninduzierte Spannung in den Motorwicklungen ausgewertet wird, bei dem/der aber keine aufwändigen Filter für die Auswertung erforderlich sind.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß der Merkmale des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung gemäß der Merkmale des Anspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erfassung der Motorposition eines Motors, der drei Motorwicklungen und drei Anschlüsse für die Motorwicklungen aufweist und der an eine Ansteuerschaltung angeschlossen ist, ist vorgesehen die Potentiale an den Anschlüssen des Motors nur während vorgegebener Zeitperioden auszuwerten, deren zeitliche Lage und Dauer von Ansteuersignalen abhängig ist, die zur Ansteuerung von High- Side-Schaltern und Low-Side-Schalter in Halbbrückenschaltungen der Ansteuerschaltung dienen. Die High-Side-Schalter und die Low-Side-Schalter der Halbbrückenschaltungen leiten oder sperren nach Maßgabe dieser Ansteuersignale, die einer aufeinander abgestimmten zeitlichen Änderung unterliegen, um dadurch die Motorwicklung im zeitlichen Wechsel anzusteuern und so eine Motordrehung zu bewirken.
  • Die Auswertung der Potentiale an den Anschlüssen des Motors erfolgt dabei vorzugsweise nur während solcher Zeitperioden, während der die Ansteuersignale keinem zeitlichen Wechsel unterliegen und während der die Ansteuersignale für die beiden Schalter, die während einer Ansteuerperiode die Spannungsversorgung des Motors sicherstellen, nur jeweils denselben von zwei möglichen Ansteuerpegeln aufweisen. Dabei bezeichnet "Ansteuerperiode" im folgenden eine von mehreren zeitlich aufeinander folgenden Perioden, während der ein High-Side- Schalter einer Halbbrücke und ein Low-Side-Schalter einer anderen Halbbrücke die Spannungsversorgung des Motors übernehmen und die anderen Schalter gesperrt sind. Vorzugsweise erfolgt eine Auswertung der Potentiale an den Anschlüssen des Motors nur während solcher Zeitperioden, während der beide Schalter, die während einer Ansteuerperiode die Spannungsversorgung des Motors sicherstellen, leiten.
  • Aus theoretischen Berechnungen und Messungen ist bekannt, welchen maximalen Wert und welchen minimalen Wert die gegeninduzierte Spannung der nicht bestromten Wicklung, bzw. das Potential am Anschluss der gerade nicht bestromten Wicklung, bei diesen Schaltzuständen, bei denen beide Schalter leiten (oder auch einer der Schalter leitet und der andere sperrt) annehmen kann, so dass zur Ermittlung der "Nulldurchgänge" ein Vergleich mit einem Mittenwert, der zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert liegt, genügt. Eine Nullpunktnachbildung ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht erforderlich. Außerdem kann auf ein Filter zur Filterung der gegeninduzierten Spannung verzichtet werden. Die gegeninduzierte Spannung wird nur während der Zeitdauern ausgewertet, während der die Schaltzustände der beiden Schalter innerhalb einer Ansteuerperiode keiner Änderung unterliegen, so dass das aus der Taktung eines der beiden Schalter (üblicherweise des Low-Side-Schalters) resultierende hochfrequente Störsignal während dieser Zeitdauern keine Auswirkung hat, da die Zeitperioden, während der die gegeninduzierte Spannung ausgewertet wird, nicht mit den Schaltvorgängen zusammenfallen.
  • Die Zeitabschnitte, während derer sich die Schaltflanken der Ansteuersignale der zur Ansteuerung des Motors dienenden Schalter ändern, werden bei der Auswertung der Potentiale an den Motoranschlüssen somit "ausgeblendet". Dies betrifft sowohl Änderungen der Schaltflanken am Ende einer von mehreren zeitlich aufeinanderfolgenden Ansteuerperioden als auch Änderungen der Schaltflanken eines der Schalter (üblicherweise des Low-Side-Schalters) innerhalb einer Ansteuerperiode. Eine Logikschaltung, die durch Auswertung der Ansteuersignale der High-Side- und Low-Side-Schalter die Zeitabschnitte festlegt, während der eine Auswertung der Potentiale an den Motoranschlüssen erfolgen soll, ist im Gegensatz zu einem Tiefpassfilter einfach und platzsparend als integrierte Schaltung realisierbar.
  • Eine erfindungsgemäße Auswerteschaltung zur Ermittlung der Motorposition eines Motors, der drei Motorwicklungen und drei Anschlüsse für die Motorwicklungen aufweist, umfasst:
    • - Motoranschlüsse, die an die Anschlüsse des Motors angeschlossen sind,
    • - Ansteuersignalanschlüsse der die Ansteuersignale der Halbbrückenschaltungen oder davon abhängige Signale zugeführt sind, und
    • - eine Logikschaltung, die wenigstens ein Ausgangssignal bereitstellt, das abhängig von wenigstens einem der an den Motoranschlüssen anliegenden Potentiale und den Ansteuersignalen ist.
  • Die Logikschaltung dient dabei zur Erzeugung eines Freigabesignals, das die Zeitdauern festlegt, zu denen eine Auswertung der Potentiale an den Motoranschlüssen erfolgen darf. Zur Auswertung der Potentiale an den Motoranschlüssen ist eine Vergleicheranordnung vorgesehen, die das Potential an dem jeweiligen Motoranschluss mit einem Referenzpotential vergleicht und ein Vergleichssignal bereitstellt, das abhängig von dem Freigabesignal ausgewertet wird.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand von Figuren näher erläutert. In den Figuren zeigt
  • Fig. 1 einen Motor mit einer Halbbrückenschaltungen aufweisenden Ansteuerschaltung und einer Auswerteschaltung nach dem Stand der Technik,
  • Fig. 2 einen zeitlichen Verlauf von Ansteuersignalen für Schalter der Halbbrückenschaltung bei Blockkommutierung (Stand der Technik),
  • Fig. 3 zeitliche Verläufe der Ansteuersignale und der gegeninduzierten Spannungen bei Blockkommutierung und zeitliche Verläufe der aus den Ansteuersignalen abgeleiteten Signale zur Bereitstellung eines Freigabesignals bei einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • Fig. 4 eine Schaltungsanordnung mit einem Motor, einer Ansteuerschaltung für den Motor und einem Beispiel einer erfindungsgemäßen Auswerteschaltung,
  • Fig. 5 eine Schaltungsanordnung nach Fig. 4 mit einer detaillierten Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Auswerteschaltung,
  • Fig. 6 eine Schaltungsanordnung mit einer Auswerteschaltung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
  • Fig. 7 eine Schaltungsanordnung mit einer Auswerteschaltung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
  • Fig. 8 zeitliche Verläufe eines Ansteuersignals eines High-Side-Schalters und eines Low-Side-Schalters zur Erläuterung eines Verfahrens zur Erzeugung eines Freigabesignals,
  • Fig. 9 eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Freigabesignals gemäß einem in Fig. 8 gezeigten Verfahren,
  • Fig. 10 eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Freigabesignals gemäß einem weiteren Verfahren.
  • In den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung. Die Erfindung betrifft bezugnehmend auf Fig. 4 ein Verfahren zur Auswertung der Motorposition eines Motors M, der drei Anschlüsse K1, K2, K3 aufweist, wobei die Anschlüsse K1, K2, K3 jeweils an Ausgangsanschlüsse A, B, C von Halbbrückenschaltungen HBA, HBB, HBC angeschlossen sind. Die Halbbrückenschaltungen HBA, HBB, HBC weisen jeweils einen High-Side- Schalter H1, H2, H3 und einen Low-Side-Schalter L1, L2, L3 auf, die zwischen ein Versorgungspotential VS und ein Bezugspotential GND geschaltet sind. Die Schalter H1, . . ., L3 sind jeweils als MOSFET ausgebildet, deren Drain-Source-Strecken in Reihe geschaltet sind, wobei ein den Drain-Source-Strecken gemeinsamer Knoten jeweils den Ausgangsanschluss A, B, C einer der Halbbrücken HBA, HBB, HBC bildet. Die High-Side- Schalter H1, H2, H3 und die Low-Side-Schalter L1, L2, L3 sind angesteuert durch Ansteuersignale in_H1, in_L1, in_H2, in_L2, in_H3, in_L3, die den Gate-Anschlüssen der Halbleiterschalter H1, . . ., L3 zugeführt sind. Diese Ansteuersignale in_H1, . . ., in_L1 werden beispielsweise durch einen Mikrocontroller bereitgestellt, wobei in Fig. 4 aus Gründen der Übersichtlichkeit nur die Zuführung der Ansteuersignale in_H1, in_L1 zu den Schaltern H1, L1 der ersten Halbbrücke HBA dargestellt ist. Diese Signale in_H1, in_L1 sind in Fig. 4 durch eine Treiberschaltung DRV verstärkt, um sie an den zur Ansteuerung der Schalter H1, L1 erforderlichen Pegel anzupassen.
  • Fig. 3 zeigt zur Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens nochmals die zeitlichen Verläufe der Ansteuersignale in_H1, . . ., in_L3 bei Blockkommutierung und die daraus resultierenden zeitlichen Verläufe der gegeninduzierten Spannungen EA, EB, EC. Die Zeitdauer, die einer Umdrehung des Motors entspricht, unterteilt sich in sechs Ansteuerperioden "1", "2", "3", "4", "5", "6", wobei während jeder Ansteuerperiode einer der High-Side-Schalter H1, H2, H3 dauerhaft leitend angesteuert wird, was durch die ausgefüllten, die Ansteuerpegel der High-Side-Schalter repräsentierenden Balken dargestellt ist. Zudem wird während jeder Ansteuerperiode ein Low-Side-Schalter getaktet angesteuert, was durch die schraffierten, die Ansteuerpegel der Low-Side- Schalter repräsentierenden Balken dargestellt ist. Die getaktete Ansteuerung der Low-Side-Schalter dient der Einstellung der Stromaufnahme der Motorwicklungen L1, L2, L3, bewirkt jedoch, dass den gegeninduzierten Spannungen EA, EB, EC ein nicht näher dargestelltes hochfrequentes Signal überlagert ist.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden bei der Auswertung dieser gegeninduzierten Spannungen EA, EB, EC bzw. der an den Anschlüssen des Motors M anliegenden Potentiale, die Ansteuersignale in_H1, . . ., in_L3 berücksichtigt, um nur dann eine Auswertung vorzunehmen, wenn die Pegel der Ansteuersignale in_H1, . . ., in_L3 keiner Änderung unterliegen, um so das den gegeninduzierten Spannungen überlagerte, aus der Änderung der Ansteuerpegel resultierende hochfrequente Signal "auszublenden".
  • Bei einer im folgenden anhand von Fig. 3 erläuterten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird aus den Ansteuersignalen in_H1, . . ., in_L3, die in einem bekannten, aufeinander abgestimmten Muster erzeugt werden, zur Auswertung jeder der gegeninduzierten Spannungen EA, EB, EC ein Freigabesignal E abgeleitet, das bestimmt, innerhalb welcher Zeitperioden die gegeninduzierten Spannungen EA, EB, EC zur Ermittlung der Nulldurchgänge ausgewertet werden dürfen. In Fig. 3 ist dabei die Vorgehensweise zur Erzeugung des Freigabesignals E für die Auswertung der gegeninduzierten Spannung EA der ersten Motorwicklung dargestellt. Die Erzeugung eines entsprechenden Freigabesignals für die beiden anderen Motorwicklungen funktioniert entsprechend.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren macht man sich die Kenntnis zu Nutze, dass Nulldurchgänge der gegeninduzierten Spannungen EA, EB, EC nur während bestimmter Ansteuerperioden erfolgen können. Im dargestellten Beispiel können Nulldurchgänge der gegeninduzierten Spannung EA der ersten Motorwicklung L1 nur während der Ansteuerperiode "2", während der der Low- Side-Schalter L2 der Halbbrücke HBB und der High-Side- Schalter H3 der Halbbrücke HBC die Versorgung des Motors M übernehmen, und während der Ansteuerperiode "5", während der der Low-Side-Schalter L3 der Halbbrücke HBC und der High- Side-Schalter H2 der Halbbrücke HBB die Versorgung des Motors M übernehmen, auftreten. Den genauen Zeitpunkt des Nulldurchgangs innerhalb dieser Zeitperiode gilt es durch das erfindungsgemäße Verfahren zu ermitteln.
  • Das Freigabesignal E entspricht während vorgegebener Zeitperioden, die kürzer sind als die High-Perioden der Ansteuersignale in_L2 bzw. in_L3, innerhalb der Ansteuerperioden "2" und "5" dem Ansteuersignal in_L2 oder in_L3 des jeweiligen Low-Side-Schalters L2 oder L3 und weist im Übrigen einen unteren Pegel (Low-Pegel) auf. Das Freigabesignal E ist demnach innerhalb vorgegebener Zeitdauern innerhalb der Ansteuerperioden "2" und "5" ein gemäß dem Ansteuersignal in_L2, in_L3 des entsprechenden Low-Side-Schalters L2, L3 getaktetes Signal, wobei die getakteten Perioden des Freigabesignals E verzögert um eine Zeitdauer td nach dem Beginn der jeweiligen Ansteuerperiode "2" und "5" beginnen. Eine Auswertung der Nulldurchgänge der gegeninduzierten Spannung EA erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nur dann, wenn das Freigabesignal einen High-Pegel aufweist. Eine Auswertung der gegeninduzierten Spannung EA erfolgt damit nur während Zeitperioden, die um td zeitverzögert nach Beginn der jeweiligen Ansteuerperiode "2" und "5" beginnen und mit dem Ende der Ansteuerperioden "2" und "5" enden und wenn das Ansteuersignal in_L2, in_L3 des Low-Side-Schalters, der während der jeweiligen Ansteuerperiode "2" und "5" die Versorgung des Motors übernimmt, einen High-Pegel aufweist.
  • Die Zeitverzögerung td gegenüber dem Beginn der Ansteuerperioden "2" und "5" bewirkt, dass Schwankungen der gegeninduzierten Spannung EA, die aus dem Umschalten vom High-Side- Schalter H1 auf den High-Side-Schalter H3 zu Beginn der Ansteuerperiode "2" und beim Umschalten von dem Low-Side- Schalter L1 auf den Low-Side-Schalter L3 zu Beginn der Ansteuerperiode "5" resultieren, die Ermittlung des Nulldurchgangs nicht beeinflussen können.
  • Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird zur Erzeugung des Freigabesignals E zunächst ein Logiksignal C erzeugt, das die zeitliche Lage der getakteten Periode des Freigabesignals E bestimmt und das zur Erzeugung des Freigabesignals E durch eine Und-Verknüpfung mit dem Ansteuersignal in_L2, in_L3 des jeweiligen Low-Side-Schalters verknüpft wird, wobei das Logiksignal C im vorliegenden Fall mit einem Logiksignal D verknüpft wird, das einer Oder-Verknüpfung der Signale in_L2 und in_L3, die sich zeitlich nicht überlappen, entspricht.
  • Das Logiksignal C wird im Wesentlichen aus dem Ansteuersignal in_H1 des High-Side-Schalters H1 und dem Ansteuersignal in_L1 des Low-Side-Schalters L1 gebildet, wobei hierbei die Tatsache genutzt wird, dass der zeitliche Abstand zwischen dem Ende einer High-Periode des Signals in_H1 und dem Beginn einer getakteten Periode des Signals in_L1 die Ansteuerperiode "2" festlegt, und dass der zeitliche Abstand zwischen dem Ende des getakteten Verlaufs des Signals in_L1 und dem Beginn einer High-Periode des Signals in_H1 die zeitliche Dauer der Ansteuerperiode "5" festlegt. Zur Erzeugung des Logiksignals C wird zunächst ein verzögertes Signal in_H1delay aus dem Signal in_H1 gebildet. Des Weiteren wird ein Signal L1* aus dem Signal in_L1 gebildet, wobei das Signal L1* ein Signal mit einem High-Pegel ist, dessen Beginn mit dem Beginn des getakteten Verlaufs des Signals in_L1 übereinstimmt und dessen Ende mit dem Ende des getakteten Verlaufs des Signals in_L1 übereinstimmt. Aus dem Signal L1* wird ein Signal L1*delay erzeugt. Die Verzögerung der Signale in_H1delay gegenüber in_H1 und L1*delay gegenüber L1* entspricht der Zeitdauer td, um welche das Freigabesignal E gegenüber dem Anfang der Ansteuerperioden "2" und "5" zeitlich versetzt ist.
  • Aus dem Signal in_H1delay wird durch Oder-Verknüpfung mit dem Signal L1* und anschließender Invertierung ein Logiksignal A gebildet, das mit einem Signal B und-verknüpft wird, um das Logiksignal C zu erzeugen. Das Logiksignal B wird dabei aus dem Signal in_H1 durch Oder-Verknüpfung mit dem Signal L1*delay und anschließende Invertierung gebildet.
  • Der High-Pegel des Freigabesignals E gibt somit für die Auswertung der gegeninduzierten Spannung EA der Wicklung L1 während der Ansteuerperioden "2" und "5" die Zeitperioden vor, während der sowohl der High-Side-Schalter H1 bzw. H2 als auch der Low-Side-Schalter L2 bzw. L3 leiten. In Kenntnis des maximalen Wertes und des minimalen Wertes der gegeninduzierten Spannung EA bzw. des Potentials an dem Anschluss A, wenn beide Schalter leiten, wird anhand eines einfachen Vergleichs mit dem Mittenwert zwischen dem maximalen und dem minimalen Potentialwert festgestellt, ob innerhalb einer der durch das Freigabesignal vorgegebenen Zeitperioden ein Nulldurchgang stattgefunden hat. Bei der Anordnung gemäß Figur, bei welcher die Motorwicklungen L1, L2, L3 an eine Spannung zwischen Versorgungspotential VS und Bezugspotential GND gelegt werden, schwanken die Potentiale an den Klemmen A, B, C zwischen Versorgungspotential VS und Bezugspotential GND, wenn der High- Side-Schalter und der Low-Side-Schalter, die während einer der Ansteuerperioden den Motor versorgen, leiten. Zur Ermittlung der "Nulldurchgänge" der gegeninduzierten Spannungen genügt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren somit ein Vergleich der Potentiale an den Anschlüssen A, B, C mit einem Potential VS/2 während High-Perioden des jeweiligen Freigabesignals (des Freigabesignals E für die gegeninduzierte Spannung EA).
  • Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erst dann ein Signal erzeugt, das einen stattgefundenen Nulldurchgang repräsentiert, wenn während mehrerer aufeinanderfolgender High-Perioden des Freigabesignals E innerhalb einer Ansteuerperiode ("2" bzw. "5" in Fig. 3) dasselbe Vergleichsergebnis zwischen dem Potential an dem Anschluss A, B, C und dem halben Versorgungspotential VS/2 ermittelt wird.
  • In Fig. 8 ist ein einfach zu realisierendes und grundlegendes Verfahren zur Erzeugung eines Freigabesignals E' erläutert. in_Hx und in_Lx bezeichnen in den Fig. 8a und 8b die zeitlichen Verläufe der Ansteuersignale für einen der High- Side-Schalter und einen der Low-Side-Schalter, die während einer der Ansteuerperioden die Versorgung des Motors übernehmen. Bezug nehmend auf Fig. 2 sind dies während der Ansteuerperiode "1" der High-Side-Schalter H1 und der Low-Side- Schalter L2, usw. Gemäß dem in Fig. 8 dargestellten Verfahren ist vorgesehen, die einzelnen Perioden des Freigabesignals E' jeweils eine Zeitdauer td2 verzögert nach einer steigenden Flanke des getakteten Low-Side-Signals zu beginnen, um Schwankungen nach dem Flankenwechsel abzuwarten, und mit der fallenden Flanke des Low-Side-Signals enden zu lassen.
  • Eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung dieses Freigabesignals aus dem Signal in_Hx und in_Lx ist beispielhaft in Fig. 9 dargestellt. Diese Anordnung umfasst ein Verzögerungsglied 40, dem das Low-Side-Signal in_Lx zugeführt ist und ein dem Verzögerungslied nachgeschaltetes Und-Glied 41, dem das verzögerte Low-Side-Signal und das unverzögerte Low-Side-Signal zugeführt ist. Dem Und-Glied 41 ist ein weiteres Und-Glied nachgeschaltet, dessen anderem Eingang das High-Side-Signal zugeführt ist, um sicherzustellen, dass kein Freigabeimpuls erzeugt wird, nachdem das High-Side-Signal einen Low-Pegel angenommen hat. Die Signale in_Hx und in_Lx werden beispielsweise durch jeweils einen Multiplexer 50, 51 bereitgestellt, die durch eine nicht näher dargestellte Steuerschaltung angesteuert sind, um der Schaltung zur Erzeugung des Freigabesignals genau die Ansteuersignale des High-Side-Schalters und des Low-Side-Schalters zuzuführen, die gerade die Spannungsversorgung des Motors übernehmen.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass zur Auswertung jeder der gegeninduzierten Spannungen EA, EB, EC ein eigenes Freigabesignal erzeugt werden kann, dass bei einem zeitlichen Verlauf der Ansteuersignale gemäß Fig. 2, bei dem nur jeweils ein High-Side-Schalter und ein Low-Side-Schalter gleichzeitig leitend angesteuert werden, ein einziges Freigabesignal für alle Auswertungen erzeugt werden kann.
  • Fig. 10 zeigt eine weitere Anordnung zur Erzeugung eines Freigabesignals E'', wobei sich die zeitlichen Lagen der Impulse des Freigabesignals bei dieser Anordnung an der fallenden Flanke des Low-Side-Signals in_Lx orientieren. Die Anordnung, die vorzugsweise als diskrete Schaltung aufgebaut ist, der Abtastwerte des Low-Side-Signals in_Lx zugeführt sind, umfasst ein Verzögerungsglied, der die Abtastwerte das Low- Side-Signals in_Lx zugeführt ist und einen Flankendetektor, der als Und-Glied mit einem nichtinvertierenden und einem invertierenden Eingang ausgeführt ist. Dem nichtinvertierenden Eingang ist dabei das Ausgangssignal des Verzögerungsglieds und dem invertierenden Eingang ist unverzögerte Low-Side-Signal in_Lx zugeführt. Das Low-Side-Signal in_Lx wird entsprechend dem Beispiel in Fig. 9 durch einen Multiplexer aus den Ansteuersignalen in_L1, in_L2, in_L3 bereitgestellt.
  • Das Freigabesignal nimmt bei der Ansteuerschaltung gemäß Fig. 10 nur kurz, bzw. nur für eine Abtastperiode, vor einer fallenden Flanke des Low-Side-Signals einen High-Pegel an, um eine Auswertung der gegeninduzierten Spannungen EA, EB, EC freizugeben. Wie bei dem Beispiel gemäß Fig. 10 kann auch bei diesem Ausführungsbeispiel das jeweilige High-Side-Signal bei der Erzeugung des Freigabesignals E'' durch eine Und- Verknüpfung berücksichtigt werden, wie nicht näher dargestellt ist.
  • Fig. 4 veranschaulicht ein Beispiel einer Auswerteschaltung zur Bereitstellung eines Ausgangssignals Out, das von dem zeitlichen Verlauf der gegeninduzierten Spannung einer Motorwicklung bzw. dem zeitlichen Verlauf des Potentials an einem der Motoranschlüsse A, B, C abhängig ist, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit in Fig. 4 die Auswerteschaltung lediglich für eine der Motorwicklungen, nämlich die Motorwicklung L1 gezeigt ist. Auswerteschaltungen für die gegeninduzierten Spannungen an den beiden anderen Motorwicklungen L2, L3 sind entsprechend aufgebaut.
  • Die Auswerteschaltung weist eine Logikschaltung LS auf, der die Eingangssignale in_H1, . . . in_L3 der High-Side-Schalter und der Low-Side-Schalter der Halbbrücken HBA, HBB, HBC zugeführt sind und die eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Freigabesignals E umfasst. Diese Schaltungsanordnung, deren Funktion noch näher erläutert wird, ist dazu ausgebildet ein Freigabesignal gemäß dem in Fig. 3 erläuterten Ausführungsbeispiel zu erzeugen. Selbstverständlich sind auch die in den Fig. 9 und 10 dargestellten und oben erläuterten Schaltungsanordnungen zur Erzeugung der Freigabesignale E', E'' und andere geeignete Schaltungsanordnungen zur Erzeugung eines Freigabesignals einsetzbar. Die Auswerteschaltung umfasst weiterhin einen Komparator K, dessen einer Eingang an einen der Motoranschlüsse K1 angeschlossen ist und dessen anderem Eingang ein Referenzpotential zugeführt ist, das in dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Hälfte des Versorgungspotentials VS entspricht und das mittels eines Spannungsteiles R1, R2 aus dem Versorgungspotential VS gebildet ist. Der Komparator K vergleicht das Potential an dem Motoranschluss K1 mit dem Referenzpotential VS/2.
  • Das Ausgangssignal des Komparators K wird dabei in der Logikschaltung LS nur während solcher Zeitperioden zur Ermittlung der "Nulldurchgänge" ausgewertet, während der das Freigabesignal E einen High-Pegel aufweist, also nur während solcher Zeitperioden, während der bezugnehmend auf Fig. 3 der Low- Side-Schalter L2 und der High-Side-Schalter H3 oder der High- Side-Schalter H2 und der Low-Side-Schalter L3 leiten und die wenigstens um die Zeitdauer td gegenüber dem Umschalten von dem High-Side-Schalter H1 auf den High-Side-Schalter H3 und dem Umschalten von dem Low-Side-Schalter L1 auf den Low-Side- Schalter L3 verzögert sind.
  • Fig. 5 veranschaulicht detailliert den Aufbau eines Ausführungsbeispiels einer Logikschaltung LS gemäß Fig. 4 zur Erzeugung eines Freigabesignals E und zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Freigabesignal E wird in der dargestellten Weise mittels einer Logikschaltung, die ein Oder-Glied 10, ein RS-Flip-Flop 11, Verzögerungsglieder 12, 13, 15, ein Und-Gatter 14, 19 und zwei invertierende Oder- Glieder 16, 17 aufweist, aus den Signalen in_H1, in_L1, in_L2 und in_L3 gebildet, die an Eingängen EH1, EL1, EL2, EL3 der Logikschaltung LS anliegen. Ein Ausgangssignal KS des Komparators ist einem Latch 21 zugeführt, wobei der Momentanwert des Ausgangssignals KS nur während solcher Zeitperioden in dem Latch gespeichert wird, während der das Freigabesignal E einen High-Pegel aufweist.
  • Das Ausgangssignal des Latch 21 könnte direkt als Ausgangssignal Out der Logikschaltung LS an deren Ausgang gelegt werden. In dem dargestellten Beispiel unterliegt das Ausgangssignal des Latch 21 jedoch noch einer weiteren logischen Verknüpfung mit einem Signal, das durch eine Und-Verknüpfung aus dem Logiksignal LS* und dem Logiksignal L1*delay gebildet wird. Dieses Signal kann nur dann einen High-Pegel annehmen, wenn das Freigabesignal E sicher einen Low-Pegel annimmt. Der Ausgang des Latch 21 ist dem Eingang eines Latch 22 zugeführt, an dessen Enable-Eingang das aus der Und-Verknüpfung des Signals LS* und des Signals L1*delay resultierende Signal anliegt. Die Ausgänge der Latches 21, 22 sind einem Exklusiv- Oder-Gatter 23 zugeführt, dessen Ausgang einem Latch 24 zugeführt wird, an dessen Enable-Eingang das Freigabesignal E anliegt.
  • Die Logikschaltung LS gemäß Fig. 5, die sowohl Schaltungsmittel zur Erzeugung des Freigabesignals E aus den Ansteuersignalen als auch Logikmittel zur Auswertung des Komparator- Ausgangssignals KS nach Maßgabe des Freigabesignals E umfasst, ist vorzugsweise in einem Chip integriert.
  • Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei welchem angenommen ist, dass Freigabesignale, nach deren Maßgabe das Komparatorausgangssignal KS ausgewertet wird, extern auf beliebige Weise erzeugt werden, beispielsweise bereits in dem Mikrocontroller, der auch die Ansteuersignale bereitstellt, und dass diese Steuersignale einer Auswertelogik LS2 zugeführt sind, die das Komparatorausgangssignal KS nach Maßgabe dieser Steuersignale auswertet um das Ausgangssignal Out zur Verfügung zu stellen.
  • Wenngleich in den Fig. 4 bis 6 lediglich eine Logikschaltung LS bzw. Auswerteschaltung LS2 dargestellt ist, so sei nochmals darauf hingewiesen, dass drei derartige, jeweils entsprechend aufgebaute Logikschaltungen vorhanden sind, um die gegeninduzierte Spannung jeder Motorwicklung auswerten zu können.
  • Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Auswerteschaltung, bei welcher nur ein Komparator erforderlich ist. Diesem Komparator K ist ein Multiplexer MUX vorgeschaltet, der nach Maßgabe einer Steuerlogik jeweils einen der Anschlüsse K1, K2, K3 des in Fig. 7 nicht näher dargestellten Motors an den Eingang des Komparators K anlegt. Die Steuerlogik gemäß Fig. 7 erzeugt auch die Steuersignale, nach deren Maßgabe das Komparatorausgangssignal KS in der Auswertelogik ausgewertet wird, um das Ausgangssigrtal Out zur Verfügung zu stellen.
  • Die vorliegende Erfindung, gemäß der vorgesehen ist, die gegeninduzierten Spannungen in einem Elektromotor abhängig von Ansteuersignalen für den Motor ansteuernde Schalter auszuwerten, ist sowohl für Motoren geeignet, bei den die Motorspulen über Halbbrückenschaltungen an eine Versorgungsspannung angeschlossen sind, als auch für unipolare Motoren, bei denen nur jeweils ein Schalter zur Ansteuerung einer Motorspule vorhanden ist. Bezugszeichenliste H1, H2, H3 High-Side-Schalter
    L1, L2, L3 Low-Side-Schalter
    K Komparator
    KS Komparatorausgangssignal
    VS Versorgungspotential
    GND Bezugspotential
    LS Logikschaltung
    LS2 Auswertelogik
    M Motor
    N Nullpunkt
    NN nachgebildeter Nullpunkt
    L1, L2, L3 Motorwicklungen
    K1, K2, K3 Anschlüsse des Motors
    AS Ansteuerschaltung
    HBA, HBB, HBC Halbbrücken
    DRV Treiberschaltung
    in_H1, in_H2, in_H3 Ansteuersignale der High-Side-Schalter
    in_L1, in_L2, in_L3 Ansteuersignale der Low-Side-Schalter
    MUX Multiplexer

Claims (14)

1. Verfahren zur Erfassung der Motorposition eines Motors (M), der wenigstens zwei Motorwicklungen (L1, L2, L3) und wenigstens zwei Anschlüsse (K1, K2, K3) für die Motorwicklungen aufweist (L1, L2, L3) und der an eine Ansteuerschaltung (AS) angeschlossen ist,
wobei die Ansteuerschaltung (AS) eine der Anzahl der Motorwicklungen entsprechende Anzahl von Schalteranordnungen (HBA, HBB, HBC) mit jeweils wenigstens einem Schalter (H1, H2, H3, L1, L2, L3) und einem Ausgangsanschluss (A, B, C) aufweist,
wobei jeweils einer der Anschlüsse (K1, K2, K3) des Motors (M) an einen der Ausgangsanschlüsse (A, B, C) der Schalteranordnungen (HBA, HBB, HBC) angeschlossen ist,
wobei die Schalter (H1, H2, H3, L1, L2, L3) der Schalteranordnungen (HBA, HBB, HBC) nach Maßgabe von Ansteuersignalen (in_H1, in_L1, . . ., in_L3), die einen ersten Pegel oder einen zweiten Pegel annehmen, leiten oder sperren,
wobei die Pegel der Ansteuersignale (in_H1, in_L1, . . ., in_L3) einer aufeinander abgestimmten zeitlichen Änderung unterliegen, und
wobei die Erfassung der Motorposition durch Auswerten der Potentiale an den Anschlüssen (K1, K2, K3) des Motors (M) erfolgt,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Potentiale an den Anschlüssen (K1, K2, K3) des Motors nur während vorgegebener Zeitperioden ausgewertet werden, deren zeitliche Lage und Dauer aus den Ansteuersignalen (in_H1, in_L1, . . ., in_L3) abgeleitet ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Potentiale an den Anschlüssen (K1, K2, K3) des Motors nur während wenigstens einer Zeitperiode ausgewertet wird, während der die Pegel der Ansteuersignale (in_H1, in_L1, . . ., in_L3) keiner Änderung unterliegen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Schalteranordnungen Halbbrückenschaltungen (HBA, HBB, HBC) sind, die jeweils eine High-Side-Schalter (H1, H2, H3) und einen Low- Side-Schalter (L1, L2, L3) aufweisen.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem in periodisch wiederkehrender Weise während vorgegebener Ansteuerperioden ("1") jeweils ein High-Side-Schalter (H1) einer Halbbrücke (HBA) und ein Low-Side-Schalter (L2) einer anderen Halbbrücke (HBB) zur Ansteuerung des Motors (M) dauerhaft leitend oder getaktet leitend angesteuert werden, während die anderen High- Side-Schalter (H2, H3) und Low-Side-Schalter (L1, L3) gesperrt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem pro Umdrehung des Motors sechs zeitlich aufeinander folgende Ansteuerperioden ("1", "2", . . .) durchlaufen werden, wobei für jede der sechs Zeitperioden ein andere Gruppe mit jeweils einem High-Side- Schalter (H1, H2, H3) und einem Low-Side-Schalter (L1, L2, L3) dauerhaft leitend oder getaktet leitend angesteuert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem für eine vorgegebene Zeitdauer (td) nach dem Ende einer Ansteuerperiode ("1") eine Auswertung der Potentiale an den Anschlüssen des Motors ausgeschlossen ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem während einer Ansteuerperiode ("1") der jeweilige High-Side- Schalter (H1) dauerhaft leitend angesteuert wird während der Low-Side-Schalter (L2) getaktet leitend angesteuert wird, wobei die Potentiale an den Anschlüssen (K1, K2, K3) des Motors (M) nur während wenigstens einer Zeitdauer ausgewertet werden, während der der High-Side-Schalter (H1) und der Low- Side-Schalter (L2) leiten.
8. Auswerteschaltung zur Erfassung der Motorposition eines Motors (M), der wenigstens zwei Motorwicklungen (L1, L2, L3) und wenigstens zwei Anschlüsse (K1, K2, K3) für die Motorwicklungen (L1, L2, L3) aufweist und der an eine Ansteuerschaltung (AS) angeschlossen ist, wobei die Ansteuerschaltung (AS) eine der Anzahl der Motorwicklungen entsprechende Anzahl Schalteranordnungen (HBA, HBB, HBC) mit jeweils wenigstens einem Schalter (H1, H2, H3, L1, L2, L3) und einem Ausgangsanschluss (A, B, C) aufweist, wobei jeweils einer der Anschlüsse (K1, K2, K3) des Motors (M) an einen der Ausgangsanschlüsse (A, B, C) der Schalteranordnungen (HBA, HBB, HBC) angeschlossen ist, und wobei die Schalter (H1, H2, H3, L1, L2, L3) der Schalteranordnungen (HBA, HBB, HBC) nach Maßgabe von Ansteuersignalen (in_H1, in_L1, . . ., in_L3), die einen ersten Pegel oder einen zweiten Pegel annehmen, leiten oder sperren, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung wenigstens eine Logikschaltung (LS, L52) aufweist, die wenigstens ein Ausgangssignal (OUT) bereitstellt, das abhängig von wenigstens einem der an den Motoranschlüssen (K1, K2, K3) anliegenden Potentiale und den Ansteuersignalen (in_H1, in_L1, . . ., in_L3) ist.
9. Auswerteschaltung nach Anspruch 8, die folgende weitere Merkmale aufweist:
Motoranschlüsse (E1), die an die Anschlüsse (K1) des Motors (M) angeschlossen sind,
Ansteuersignalanschlüsse (EH1, EH2, EH3, EL1, EL2, EL3) der die Ansteuersignale (in_H1, in_L1, . . ., in_L3) der Schalteranordnungen (HBA, HBB, HBC) oder davon abhängige Signale zugeführt sind.
10. Auswerteschaltung nach Anspruch 8 oder 9, die wenigstens eine Vergleicheranordnung (K) aufweist, die an wenigstens einen der Motoranschlüsse (K1, K2, K3) des Motors (M) angeschlossen und die ein an dem wenigstens einen Motoranschluss (K1, K2, K3) anliegendes Potential mit einem Referenzpotential (VS/2) vergleicht und ein Vergleichssignal (KS) bereitstellt, das der Logikschaltung (LS) zugeführt ist.
11. Auswerteschaltung nach Anspruch 10, bei der das Referenzpotential in etwa der Hälfte des Versorgungspotentials (VS) entspricht, an welches die Halbbrückenschaltungen (HBA, HBB, HBC) angeschlossen sind.
12. Auswerteschaltung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei der die Schalteranordnungen Halbbrückenschaltungen sind, die jeweils einen High-Side-Schalter (H1, H2, H3) und einen Low- Side-Schalter (L1, L2, L3) aufweisen.
13. Auswerteschaltung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, die eine Logikschaltung (LS3) und einen Multiplexer (MUX) aufweist, wobei dem Multiplexer (MUX) die Potentiale an den Motoranschlüssen zugeführt sind und der Multiplexer wechselweise eines der Potentiale an seinem Ausgang bereitstellt, und wobei der Logikschaltung (LS3) ein von dem Potential an dem Ausgang des Multiplexers (MUX) abhängiges Signal zugeführt ist.
14. Auswerteschaltung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, die eine der Anzahl der Motorwicklungen entsprechende Anzahl Logikschaltungen (LS, LS2) aufweist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010001774A1 (de) * 2010-02-10 2011-08-11 Robert Bosch GmbH, 70469 Verfahren zur Reduzierung des Anlaufstromes einer mit Blockkommutierung betriebenen mehrphasigen Maschine
EP2363948A1 (de) 2010-03-02 2011-09-07 Baumüller Nürnberg GmbH Verfahren zur Ermittlung der elektrischen Ständerdrehfeldfrequenz und/oder der Drehrichtung des Ständerdrehfeldes einer Synchron- oder Asynchronmaschine sowie zugehörige Vorrichtung und Synchron- oder Asynchronmaschine

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7116070B2 (en) * 2004-08-23 2006-10-03 Agile Systems Inc. System and method for sensor less magnetic field control of a motor
US7102320B1 (en) * 2005-03-01 2006-09-05 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Half-bridge control circuit
BRPI0714883A2 (pt) * 2006-07-14 2013-05-07 Siemens Vdo Automotive Ag processo e disposiÇço de circuito para suprimento contÍnuo de corrente a um motor elÉtrico sem escova
US7969108B2 (en) * 2008-12-03 2011-06-28 Semiconductor Components Industries, Llc Control circuit for a brushless DC motor and method therefor
GB2502001A (en) 2011-01-07 2013-11-13 Woodward Mpc Inc Method and apparatus for a half-bridge variable differential transformer position sensing system
JP6409434B2 (ja) * 2014-09-17 2018-10-24 株式会社リコー 位置情報出力装置および位置情報出力方法、ならびに、モータ駆動装置および画像形成装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5990643A (en) * 1998-07-24 1999-11-23 Advanced Motion Controls, Inc. Sensorless commutation position detection for brushless D.C. motors
US6121736A (en) * 1998-07-10 2000-09-19 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Control apparatus for motor, and motor unit having the control apparatus
DE10036413A1 (de) * 2000-07-26 2002-02-21 Bosch Gmbh Robert Einrichtung zur Positionserfassung sensorloser Motoren

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6172474B1 (en) * 1997-05-21 2001-01-09 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Motor with electronic distributing configuration
JP3591314B2 (ja) * 1998-07-15 2004-11-17 株式会社日立製作所 ブラシレスモータの制御装置及びこの制御装置を使用した機器
EP1605458A3 (de) * 1998-09-02 2007-05-30 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Motor insbesondere für Plattenlaufwerk
DE19934668A1 (de) * 1999-07-23 2001-01-25 Bosch Gmbh Robert Elektronisch kommutierbarer Motor
US6400107B1 (en) * 1999-08-04 2002-06-04 Sharp Kabushiki Kaisha Motor control device capable of driving a synchronous motor with high efficiency and high reliability
US6650082B1 (en) * 2000-07-27 2003-11-18 Texas Instruments Incorporated Fast rotor position detection apparatus and method for disk drive motor at standstill

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6121736A (en) * 1998-07-10 2000-09-19 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Control apparatus for motor, and motor unit having the control apparatus
US5990643A (en) * 1998-07-24 1999-11-23 Advanced Motion Controls, Inc. Sensorless commutation position detection for brushless D.C. motors
DE10036413A1 (de) * 2000-07-26 2002-02-21 Bosch Gmbh Robert Einrichtung zur Positionserfassung sensorloser Motoren

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010001774A1 (de) * 2010-02-10 2011-08-11 Robert Bosch GmbH, 70469 Verfahren zur Reduzierung des Anlaufstromes einer mit Blockkommutierung betriebenen mehrphasigen Maschine
US8975837B2 (en) 2010-02-10 2015-03-10 Robert Bosch Gmbh Method for reducing the starting current of a multi-phase machine operated by block commutation
EP2363948A1 (de) 2010-03-02 2011-09-07 Baumüller Nürnberg GmbH Verfahren zur Ermittlung der elektrischen Ständerdrehfeldfrequenz und/oder der Drehrichtung des Ständerdrehfeldes einer Synchron- oder Asynchronmaschine sowie zugehörige Vorrichtung und Synchron- oder Asynchronmaschine

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US20030155877A1 (en) 2003-08-21
US6979966B2 (en) 2005-12-27

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