DE602004008674T2

DE602004008674T2 - Motorsteuerung und antrieb für ansprechzeitverbesserung einer electrischen anwendung

Info

Publication number: DE602004008674T2
Application number: DE602004008674T
Authority: DE
Inventors: Pierre Honeywell Garrett BARTHELET; Nicolas Honeywell Torrance DEVULDER; Chris Honeywell Torrance GREENTREE; Cedric Honeywell Torrance LORANT; Stanislaus Honeywell Torrance POUGET; Kevin Honeywell Torrance STALSBERG; Alain Honeywell Garrett WESQUET
Original assignee: Honeywell International Inc
Current assignee: Honeywell International Inc
Priority date: 2004-02-05
Filing date: 2004-02-05
Publication date: 2008-06-12
Anticipated expiration: 2024-02-06
Also published as: EP1711998B1; JP2007520987A; US20070251236A1; EP1711998A1; US7545115B2; DE602004008674D1; JP4629683B2; WO2005076461A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein System zum Antrieb eines elektrisch bzw. elektromotorisch angetriebenen Kompressors bzw. Verdichters oder eines elektrisch unterstütztem Turboladers.
Ein Kompressor bzw. Verdichter dient zur Verdichtung von Luft, wobei ein wesentliches Anwendungsgebiet seine Verwendung in Verbindung mit einem Turbolader darstellt. Ein solcher Turbolader verdichtet die in eine Brennkraftmaschine strömende Luft, um den Luftdurchsatz bei einem Zylinder zu erhöhen, sodass auf diese Weise mehr Kraftstoff hinzugefügt und von einem Zylinder eine höhere Leistung als ohne Verwendung eines Turboladers erhalten werden kann.
Ein Turbolader (Abgas-Turbolader) besteht aus einem Verdichter und einer Turbine, die vom Abgas der Brennkraftmaschine in Drehung versetzt wird. Die Turbine, d.h., das Turbinenrad, ist über eine Welle mit dem Verdichter verbunden. Durch die Drehbewegung der Turbine wird somit der Verdichter angetrieben, der seinerseits zugeführte Umgebungsluft komprimiert und den Zylindern der Brennkraftmaschine zuführt.
Bei Turboladern besteht ein wesentliches Problem darin, dass im Bedarfsfall, wie z.B. bei der Betätigung des Fahrpedals eines Kraftfahrzeugs, die angeforderte Leistungsverstärkung nicht unmittelbar erhalten wird, da die Turbine eine gewisse Zeit bis zum Erreichen der für den Ladedruckaufbau erforderlichen Drehzahl benötigt. Diese Zeitdauer wird auch als "Turboverzögerung" bezeichnet.
Zur Bewältigung dieses Problems ist bereits die Verwendung einer zusätzlichen elektrischen Maschine vorgeschlagen worden, durch die der Turbolader bei der Aufladung der Brennkraftmaschine unterstützt wird. Wenn diese elektrische Maschine als Motor/Generator ausgestaltet ist, kann sie auch zur Aufladung einer Fahrzeugbatterie oder zur direkten Stromversorgung von elektrischen Verbrauchern eingesetzt werden. Aus der US 5 406 797 ist z.B. ein solcher Turbolader bekannt, bei dem eine elektrische Rotationsmaschine Verwendung findet, die als Käfig- oder Kurzschlussläufer-Induktionsmaschine ausgestaltet sein kann. Ferner ist aus der US 5 907 228 ein Beispiel für ein System zur Regelung einer Induktionsmaschine bekannt.
Bei einem Turbolader sind jedoch hohe Drehzahlen erforderlich, die eine Größenordnung von 250 000 min^–1 erreichen können, d.h., die elektrische Maschine und ein zugehöriger elektronischer Regler müssen entsprechend drehzahlstark ausgelegt sein. Außerdem sind ein hohes Drehmoment im unteren Drehzahlbereich bzw. Niederlastbereich sowie ein hoher Gesamtwirkungsgrad anzustreben, wobei die Bauteile auch eine entsprechende Temperaturbeständigkeit in Bezug auf hohe Umgebungstemperaturen aufweisen sollten.
Darüber hinaus ist im Falle einer beabsichtigten Serienfertigung eine kostengünstige Lösung insbesondere in Bezug auf den elektronischen Regler zwingend erforderlich.
Eine weitere Möglichkeit zur Behebung dieses Problems der Turboverzögerung besteht darin, einen elektrisch angetriebenen Verdichter mit einem Standardturbolader (als Vor- oder Nachschaltkomponente) in Reihe zu schalten. In diesem Fall liegen ziemlich ähnliche Bedingungen in Bezug auf die Motorausführung vor, wobei allerdings von einer erheblich niedrigeren Drehzahl (120 000 min^–1) auszugehen ist.
Die Erfindung umfasst somit den Antrieb eines Turboladers oder eines elektrisch angetriebenen Verdichters (eines elektrischen Aufladungs- oder Ladedruck-Verstärkungssystems in Form eines sogenannten "elektrischen Boostersystems") mit Hilfe eines Elektromotors z.B. unter Verwendung eines elektrischen Fahrzeug-Bordnetzes.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein System zum Antrieb eines mit hohen Drehzahlen betreibbaren Verdichters anzugeben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein System zum Antrieb eines Verdichters, mit einem den Verdichter antreibenden Induktionsmotor mit einem Kurzschlussanker bzw. Käfigläufer und einer Steuereinrichtung zur Steuerung des Induktionsmotors, die einen Speicher zur Speicherung von Antriebsmustern für den Antrieb des Induktionsmotors, eine erste Frequenzgeneratoreinrichtung zur Erzeugung einer Feldfrequenz auf der Basis eines Feldbefehls und/oder eine zweite Frequenzgeneratoreinrichtung zur Erzeugung einer Spannungsfrequenz auf der Basis eines Spannungsbefehls aufweist, wobei ein Antriebsmuster auf der Basis der erzeugten Frequenz oder Frequenzen dem Speicher entnommen wird.
Erfindungsgemäß werden somit Antriebsmuster vorgespeichert und einem Speicher auf der Basis eines Feldbefehls und/oder eines Spannungsbefehls entnommen.
Da die Steuerung auf der Basis eines vorgespeicherten Antriebsmusters erfolgt, ergibt sich ein erheblich verbessertes Ansprechverhalten. Ferner erfolgt der Speicherzugriff auf der Basis einer aus einem Spannungssignal erzeugten Frequenz, sodass auf den Speicher sehr schnell zugegriffen werden kann.
Auf diese Weise wird in Bezug auf den Verdichter eine Steuerung bzw. Regelung mit einem sehr guten (schnellen) Ansprechverhalten erzielt.
Die Steuereinrichtung kann hierbei eine Verarbeitungseinrichtung zur Erzeugung des Feldbefehls und/oder des Spannungsbefehls auf der Basis einer Anforderungseingabe umfassen.
Ferner kann die Steuereinrichtung zur Unterscheidung zwischen einem stationären Betriebszustand und einem Übergangsbetriebszustand des Induktionsmotors (Asynchronmotors) ausgestattet sein. Auf diese Weise kann die Steuereinrichtung die Art der Steuerung auf den Betriebszustand des Induktionsmotors abstimmen, d.h., in Abhängigkeit vom Vorliegen eines stationären Betriebszustands oder eines Übergangsbetriebszustands des Induktionsmotors (Asynchronmotors) durchführen.
Hierbei kann die Steuereinrichtung (d.h., die Verarbeitungseinrichtung zur Erzeugung des Feldbefehls und des Spannungsbefehls) zur Erzeugung des Feldbefehls und/oder des Spannungsbefehls in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Asynchronmotors ausgestaltet sein.
Der Feldbefehl und/oder der Spannungsbefehl können auch auf der Basis von Verweistabellen erzeugt werden, wodurch sich das Ansprechverhalten weiter verbessern lässt.
Ferner können der Feldbefehl und/oder der Spannungsbefehl auch auf der Grundlage einer modellbasierten Steuerung erzeugt werden.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird die vorstehende Aufgabe gelöst durch ein System zum Antrieb eines Verdichters, das einen Induktionsmotor mit einem Kurzschlussanker bzw. Käfigläufer für den Antrieb eines Turboladers zum Antrieb des Verdichters und eine Steuereinrichtung zur Steuerung bzw. Regelung des Induktionsmotors umfasst, wobei die Steuereinrichtung zur Unterscheidung zwischen einem stationären Betriebszustand und einem Übergangsbetriebszustand des Induktionsmotors ausgestaltet ist.
Der Verdichter kann somit in Abhängigkeit vom Vorliegen eines stationären Betriebszustands oder eines Übergangsbetriebszustands des Induktionsmotors angetrieben werden. In einem Übergangsbetriebszustand ist nämlich eine andere Art der Steuerung bzw. Regelung als bei einem stationären Betriebszustand erforderlich. Eine Regelung im geschlossenen Regelkreis erfordert z.B. in einem gewissen Umfang Berechnungen, die sich in einem stationären Betriebszustand ohne Schwierigkeiten ausführen lassen. Wenn jedoch die gleiche Regelung in einem Übergangsbetriebszustand erfolgt, kann – je nach Leistungsfähigkeit der Steuereinrichtung – das Problem auftreten, dass die Steuereinrichtung den Drehzahländerungen des Motors nicht mehr genau folgen kann, wobei diese Gefahr insbesondere bei Hochgeschwindigkeitssystemen wie im Falle eines Turboladers besteht. In einem Übergangsbetriebszustand sollte daher eine andere Art von Regelung erfolgen, sodass stets eine geeignete Steuerung bzw. Regelung des Induktionsmotors gewährleistet ist.
Die Steuereinrichtung kann somit zur Steuerung des Induktionsmotors in Abhängigkeit von dessen Betriebszustand ausgestaltet sein.
Hierbei kann die Steuereinrichtung einen Feldbefehl und/oder einen Spannungsbefehl in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Induktionsmotors erzeugen.
Der Feldbefehl und/oder der Spannungsbefehl können auch auf der Basis von Verweistabellen erzeugt werden, wodurch sich ein schnelles Ansprechen der Steuerung bzw. Regelung erzielen lässt, da keine komplizierten Berechnungen erforderlich sind.
Weiterhin können der Feldbefehl und/oder der Spannungsbefehl auch auf der Grundlage einer modellbasierten Steuerung erzeugt werden, wodurch sich eine sehr zuverlässige und genaue Steuerung erzielen lässt.
Die Steuereinrichtung kann hierbei ebenfalls einen Speicher zur Speicherung von Antriebsmustern für den Antrieb des Induktionsmotors, eine erste Frequenzgeneratoreinrichtung zur Erzeugung einer Feldfrequenz auf der Basis eines Feldbefehls und/oder eine zweite Frequenzgeneratoreinrichtung zur Erzeugung einer Spannungsfrequenz auf der Basis eines Spannungsbefehls aufweisen, wobei ein Antriebsmuster auf der Basis der erzeugten Frequenz oder Frequenzen dem Speicher entnommen wird.
Auf diese Weise lassen sich die gemeinsamen Vorteile der ersten und der zweiten Ausführungsform der Erfindung erzielen.
Die Steuereinrichtung kann wiederum eine Verarbeitungseinrichtung zur Erzeugung des Feldbefehls und/oder des Spannungsbefehls auf der Basis einer Anforderungseingabe umfassen.
Weiterhin können die erste und/oder die zweite Frequenzgeneratoreinrichtung jeweils aus einem spannungsgesteuerten Oszillator bestehen. Auf diese Weise kann ein Eingangsspannungssignal leicht in ein Frequenzsignal umgesetzt werden.
Bei dem System kann ferner ein das Frequenz-Ausgangssignal der Frequenzgeneratoreinrichtung aufnehmender Zähler vorgesehen sein, der zur Zählung eines auf der von der Frequenzgeneratoreinrichtung abgegebenen Frequenz basierenden Wertes ausgestaltet ist, wobei die Frequenz als Zugriffsadresse für den Speicher dient.
Die erste Frequenzgeneratoreinrichtung kann zur Erzeugung der Feldfrequenz dienen, während die zweite Frequenzgeneratoreinrichtung zur Erzeugung der Spannungsfrequenz Verwendung findet, wobei auf den Speicher unter Verwendung einer ersten Adresse und einer zweiten Adresse zugegriffen wird. Das System umfasst hierbei einen ersten Zähler und einen zweiten Zähler, wobei der erste Zähler zur Zählung eines auf der von der ersten Frequenzgeneratoreinrichtung abgegebenen Frequenz basierenden Zählwertes und der zweite Zähler zur Zählung eines auf der von der zweiten Frequenzgeneratoreinrichtung abgegebenen Frequenz basierenden Zählwertes ausgestaltet sind und der Zählwert der ersten Frequenzgeneratoreinrichtung die erste Adresse und der Zählwert der zweiten Frequenzgeneratoreinrichtung die zweite Adresse bilden.
Von der ersten und zweiten Adresse kann hierbei eine Adresse eine Spaltenadresse bilden, während die andere Adresse eine Zeilenadresse darstellt.
Der Verdichter kann Teil eines Turboladers sein, da die Erfindung in der vorstehend beschriebenen Weise äußerst vorteilhaft bei einem mit hohen Drehzahlen betriebenen Induktionsmotor eingesetzt werden kann, wie dies bei einem Verdichter in einem Turbolader der Fall ist.
Im einzelnen kann der Verdichter ein elektrisch bzw. elektromotorisch angetriebener Verdichter oder Teil eines elektrisch unterstützten Turboladers sein.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine Gesamtdarstellung der elektrischen Funktionen eines elektrischen Aufladungs- bzw. Ladedruck-Verstärkungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 einen elektrisch unterstützten Turbolader gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
3 einen elektrisch bzw. elektromotorisch angetriebenen Verdichter gemäß einer Modifikation dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung,
4 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Antriebssystems für einen Turbolader oder einen Verdichter,
5 die spannungsgesteuerte Oszillator-EPROM-Anordnung gemäß 4 in größeren Einzelheiten,
6 ein Beispiel für ein bei diesem Ausführungsbeispiel von dem EPROM-Speicher erhaltenes Antriebsmuster,
7 eine schematische Darstellung der bei diesem Ausführungsbeispiel in dem Mikroprozessor implementierten Steuerung bzw. Regelung,
8 einen detaillierten Algorithmus zur Erzeugung eines Feldfrequenz-V-Befehls bei diesem Ausführungsbeispiel, und
9 einen detaillierten Algorithmus zur Erzeugung eines Phasenspannungs-V-Befehls bei diesem Ausführungsbeispiel.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben.
Wie vorstehend beschrieben, umfasst die Erfindung den Antrieb eines Turboladers oder eines elektrisch angetriebenen Kompressors bzw. Verdichters über einen Elektromotor, d.h., die Erfindung kann in Verbindung mit einem elektrisch bzw. elektromotorisch angetriebenen Verdichter oder in Verbindung mit einem elektrisch unterstützten Turbolader Verwendung finden. In beiden Fällen wird der Motor nur in kurzen Übergangsphasen eingeschaltet, bei denen eine Turboverzögerung zu kompensieren ist.
Ein solches System wird auch als elektrisches Aufladungs- bzw. Ladedruck-Verstärkungssystem (elektrisches Boostersystem "EBS") bezeichnet. Wenn ein solches System bei einem Kraftfahrzeug Verwendung findet, wird vorzugsweise das elektrische Fahrzeug-Bordnetz zur Stromversorgung eingesetzt. Der Elektromotor und seine zugehörige elektronische Steuereinrichtung müssen hierbei drehzahlfest (bis zu 250 000 min^–1) sein sowie ein hohes Drehmoment im unteren Drehzahlbereich bzw. Niederlastbereich, einen hohen Gesamtwirkungsgrad und eine entsprechende Temperaturbeständigkeit in Bezug auf hohe Umgebungstemperaturen aufweisen. Falls eine Serienfertigung beabsichtigt ist, ist hierbei insbesondere für die elektronische Steuereinrichtung eine kostengünstige Lösung zwingend erforderlich.
Die gerätetechnische bzw. schaltungstechnische Ausführung (der elektronischen Steuereinrichtung und des Induktionsmotors bzw. Asynchronmotors) des Systems sind somit in Verbindung mit der in Betracht gezogenen Art der Steuerung bzw. Regelung im Rahmen der Erfindung von maßgeblicher Bedeutung.
Der erfindungsgemäßen gerätetechnischen bzw. schaltungstechnischen Ausführung sowie der Programmausrüstung liegt somit folgende Zielsetzung zu Grunde:

– kurze Ansprechzeiten (für den Elektromotor und die elektronische Steuereinrichtung)
– hohes Drehmoment in Bezug auf die Turboladerwelle/Verdichterwelle
– hoher Wirkungsgrad des gesamten elektrischen Systems
– keine elektromotorischen Induktionsverluste im Abschaltzustand des Elektromotors
– keine magnetisch bedingten Einschränkungen in Bezug auf hohe Umgebungstemperaturen
– System-Vielseitigkeit und – Anpassungsfähigkeit in Verbindung mit einer einfachen Ausführung der Elektronik
– Steuer- und Regelgenauigkeit
– Kostenoptimierung.

Durch Auswahl der besten Elektromotortechnologie in Verbindung mit einer intelligenten Steuerung bzw. Regelung und einer einfachen, jedoch effizienten Konfiguration der elektronischen Steuereinrichtung werden diese Probleme gelöst.
Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel im einzelnen beschrieben, bei dem ein Turbolader von einem Käfigläufer- bzw. Kurzschlussläufer-Induktionsmotor angetrieben wird.
Das erfindungsgemäße System ist hierbei in zwei gerätetechnische bzw. schaltungstechnische Abschnitte unterteilt, nämlich

– in einen Kurzschlussläufer-Induktionsmotor und
– in eine elektronische Steuereinrichtung mit einer spezifischen schaltungstechnischen Ausführung und einer spezifischen Programmausrüstung.

Nachstehend wird zunächst auf die Gesamtkonfiguration der elektrischen Funktionen des elektrischen bzw. elektronischen Ladedruck-Verstärkungssystems (elektrischen Boostersystems "EBS") näher eingegangen. Sodann werden zwei Untersysteme näher beschrieben, nämlich die Art der Steuerung bzw. Regelung zum Antrieb des Induktionsmotors sowie der Aufbau der elektronischen Steuereinrichtung.
Die Gesamtkonfiguration der elektrischen Funktionen des elektrischen Ladedruck-Verstärkungssystems (EBS) ist in 1 veranschaulicht.
Die Bezugszahl 1 bezeichnet hierbei einen Wechselrichter, der Wechselströme zum Antrieb eines Kurzschlussläufer-Induktionsmotors auf der Basis eines Befehlssignals und eines Wellendrehzahl-Rückkopplungssignals erzeugt, die in Form von Eingangssignalen zugeführt werden. Das Befehlssignal kann hierbei ein Drehzahl-Sollwert (eine Solldrehzahl der Welle) oder ein Strom-Sollwert (eine elektrische Stromanforderung von der Batterie oder dem elektrischen Fahrzeug-Bordnetz) oder eine mechanische Leistung in Bezug auf die Welle sein.
Der Käfigläufer- oder Kurzschlussläufermotor (Käfigankermotor) 2 treibt eine Verdichter/Turbinenanordnung eines Turboladers an. Gemäß einer Modifikation der Erfindung kann der Kurzschlussläufermotor 2 auch nur einen Verdichter antreiben.
Durch die Verwendung eines Induktionsmotors (Asynchronmotors) ergeben sich mehrere Vorteile. So entstehen z.B. im Abschaltzustand des Elektromotors (bei der der Rotor von dem Turbolader angetrieben wird) keine zusätzlichen und damit unnötigen elektromagnetischen Verluste, da dann kein Magnetfeld erzeugt wird. Außerdem können elektromagnetische Verluste auch von der elektronischen Steuereinrichtung unter Verwendung eines einfachen Feldschwächungsverfahrens kontrolliert werden. Da keine Magnete verwendet werden, besteht darüber hinaus auch eine weitgehend verringerte Empfindlichkeit des Magnetfeldes in Bezug auf Umgebungstemperaturen.
Die Erfindung ist in größeren Einzelheiten in 2 veranschaulicht, die einen elektrisch unterstützten Turbolader (e-Turbo^TM) zeigt. Der Wechselrichter 1 gemäß 1 ist hierbei in zwei Teilen dargestellt, nämlich in Form einer Leistungsstufe 1a sowie in Form einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 1b für das EBS-System, die nachstehend vereinfacht als EBS-ECU 1b bezeichnet wird. Dieser EBS-ECU 1b wird von einer weiteren elektronischen Steuereinheit (ECU) 4 ein Befehlssignal S1 in Form eines Pulsdauermodulationssignals bzw. PDM-Signals, eines Bordnetz-BUS-Signals bzw. CAN-Bussignals (CAN = car area network), eines analogen Spannungssignals oder eines anderen geeigneten Signals zugeführt. Hierbei ist die Leitung, über die das Befehlssignal S1 abgegeben wird, als Zweiwegleitung ausgeführt, sodass die elektronische Steuereinheit 4 und die EBS-ECU 1b Befehls- und Steuersignale, Informationen und dergleichen in beiden Richtungen austauschen können.
Die EBS-ECU 1b gibt hierbei die erforderlichen Leistungsstufen-Ansteuersignale S2, d.h., die zur Ansteuerung einer in der Leistungsstufe 1a angeordneten Wechselrichterschaltung erforderlichen Ansteuersignale ab. Die Bezugszahl S3 bezeichnet dagegen Motorphasenstromsignale, die den jeweiligen Phasen des Induktionsmotors 2 zugeführt werden. Wie in 2 dargestellt ist, erfolgt über den Motor 2 der Antrieb einer aus einem Verdichter 3a und einer Turbine 3b bestehenden Anordnung in Form eines Turboladers.
Die Bezugszahl S4 bezeichnet ein Drehzahl-Rückkopplungssignal, das die Drehzahl der Motorwelle angibt und der EBS-ECU 1b zur Durchführung von Steuer- und Regelvorgängen zugeführt wird. Das Drehzahl-Rückkopplungssignal S4 kann hierbei von einem Drehzahldetektor (wie z.B. einem Resolver oder dergleichen), einem optischen Sensor, einem magnetischen Sensor und dergleichen zugeführt werden, wobei jedoch die Drehzahl auch ohne Verwendung eines Drehzahlsensors im Rahmen eines sensorlosen Verfahrens berechnet werden kann (bei dem im wesentlichen das Rotor-Magnetfeld an einer zu diesem Zeitpunkt stromlosen Stator-Phasenwicklung gemessen und die Drehzahl sodann auf der Basis dieser Messung berechnet werden).
Die Stromversorgung des Wechselrichters 1, d.h., der ESS-ECU 1b und der Leistungsstufe 1a, erfolgt über eine 12 V-Batterie 5 (wie sie z.B. bei einem Kraftfahrzeug Verwendung findet), jedoch können auch andere Batterien eingesetzt werden, die Spannungen mit anderen Werten (von z.B. 24 V oder dergleichen) abgeben.
3 zeigt eine Modifikation dieses Ausführungsbeispiels in Form eines elektrisch bzw. elektromotorisch angetriebenen Verdichters (e-Lader^TM), dessen grundsätzliche Betriebs- und Arbeitsweise dem System gemäß 2 entspricht, sodass gleiche Bauteile mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind. Der Unterschied zwischen diesen beiden Systemen besteht lediglich darin, dass das System gemäß 3 keine Turbine aufweist.
Zunächst wird auf die schaltungstechnische Konfiguration des Logikbereichs der elektronischen Steuereinrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 4 näher eingegangen, die ein Blockschaltbild der Schaltungskonfiguration des Turbolader- oder Verdichter-Ansteuersystems gemäß diesem Ausführungsbeispiel zeigt. Diese Schaltungskonfiguration umfasst einen Mikroprozessor, spannungsgesteuerte Oszillatoren (VCO), Zähler sowie einen EPROM-Speicher. Über den Logikbereich erfolgt dann die Ansteuerung der Leistungsstufe 1a (z.B. in Form einer klassischen H-Brückenschaltung unter Verwendung von MOS-Feldeffekttransistoren).
Die EBS-ECU 1b gemäß 2 ist hierbei in 4 in größeren Einzelheiten dargestellt. Über einen Eingang 41 wird ein (dem Befehlssignal S1 entsprechendes) Anforderungs-Eingangssignal A1 einem Mikroprozessor 42 zugeführt. Das Anforderungs-Eingangssignal A1 kann hierbei unterschiedliche Formen annehmen, wie dies vorstehend bereits in Bezug auf das Befehlssignal S1 beschrieben worden ist. Der Mikroprozessor 42 erzeugt dann auf der Basis dieses Anforderungs-Eingangssignals (sowie auf der Basis des Drehzahl-Rückkopplungssignals S4) einen Feldfrequenz-V-Befehl A2 (der nachstehend auch als FFC-V-Befehl bezeichnet wird) sowie einen Phasenspannungs-V-Befehl A3 (der nachstehend auch als PVC-V-Befehl bezeichnet wird). Da es sich sowohl bei dem Feldfrequenz-V-Befehl A2 als auch dem Phasenspannungs-V-Befehl A3 um analoge Spannungswerte handelt, sind sie beide mit dem Zusatz "-V" versehen worden.
Von einem als Feld-VCO 43 bezeichneten spannungsgesteuerten Oszillator (einem Oszillator mit einstellbaren Frequenzwerten) wird der Feldfrequenz-V-Befehl A2 in einen Feldfrequenz-Hz-Befehl A4 umgesetzt, der nachstehend auch als FFC-Hz-Befehl bezeichnet ist. Entsprechend wird der Phasenspannungs-V-Befehl A3 von einem Spannungs-VCO 44 in einen Phasenspannungs-Hz-Befehl A5 umgesetzt, der nachstehend auch als PVC-Hz-Befehl bezeichnet wird. Die Ausgangssignale der spannungsgesteuerten Oszillatoren (VCO) sind hierbei mit dem Zusatz "-Hz" versehen worden, um auf diese Weise zu kennzeichnen, dass es sich eigentlich um Frequenzwerte handelt.
Der Frequenzbefehl A4 und der Frequenzbefehl A5 werden jeweils einem Zähler 45 und einem Zähler 46 zugeführt, die in Bezug auf Adressen zu verwendende Zählwerte erzeugen (worauf nachstehend noch näher eingegangen wird). Diese Zählwerte werden in Form der Signale A6 und A7 einem Speicher 47 zugeführt, der von einem EPROM-Speicher (einem löschbaren und wieder programmierbaren Festspeicher) gebildet werden kann. Auf der Basis dieser Zählwerte A6 und A7 wird dann ein Muster in Form einer PDM-Signalfolge A8 dem Speicher entnommen. Die PDM-Signalfolge A8 entspricht hierbei den einer (in 2 mit dem Bezugszeichen 1a bezeichneten) Leistungsstufe 48 zugeführten Leistungsstufen-Ansteuersignalen S2, durch die wiederum die Phasenströme S3 in Form einer Motorsteuersignalfolge A9 für den (in 2 mit der Bezugszahl 2 bezeichneten) Induktionsmotor 49 erzeugt werden.
Außerdem wird ein Drehzahl-Rückkopplungssignal A10 von dem Induktionsmotor 49 dem Mikroprozessor 42 zugeführt.
Die VCO-EPROM-Konfiguration ist in 5 in größeren Einzelheiten dargestellt.
In den beiden Diagrammen, die den Feld-VCO 43 und den Spannungs-VCO 44 auf der linken Seite von 5 veranschaulichen, ist dargestellt, in welcher Weise der Feldfrequenz-Hz-Befehl aus dem Feldfrequenz-V-Befehl und der Phasenspannungs-Hz-Befehl aus dem Phasenspannungs-V-Befehl erzeugt werden, wobei sich die Umsetzung der Spannungswerte in Frequenzwerte durch die nachstehenden Gleichungen ausdrücken lässt: (FFC-Hz) = af·(FFC-V) + bf (PVC-Hz) = ap·(PVC-V) + bp
Die Werte af und bf stellen hierbei spezifische Werte für die FFC-Hz-Befehlssignalerzeugung dar, während die Werte ap und bp spezifische Werte für die PVC-Hz-Befehlssignalerzeugung darstellen. Wie den Diagrammen entnehmbar ist, besteht hierbei ein linearer Zusammenhang.
Die Frequenz-Ausgangssignale werden hierbei für einen Zugriff auf den EPROM-Speicher verwendet, indem die Frequenz-Ausgangssignale zunächst den Zählern 45 und 46 zugeführt werden.
Im einzelnen wird hierbei das FFC-Hz-Befehlssignal dem Zähler 45 zugeführt, der einen ersten Binärzähler bildet, bei dem das FFC-Hz-Befehlssignal das Taktsignal bildet und eine Rückstellung durch ein von dem EPROM-Speicher zugeführtes Rückstellbit erfolgt, das in dem EPROM-Speicher jeweils am Ende einer Umdrehungsperiode auftritt.
Das PVC-Hz-Befehlssignal wird dem zweiten Zähler 46 zugeführt, der ebenfalls von einem Binärzähler gebildet werden kann. Dieses Signal findet als Rückstellsignal Verwendung und dient zur Änderung der an die Statorphasen angelegten Spannung, während ein weiteres Eingangssignal bei diesem Zähler von einem Taktsignal gebildet wird, durch das eine Umschaltung mit einer vorgegebenen Frequenz erfolgt.
Der EPROM-Speicher stellt einen Speicher mit einem bestimmten Speicherinhalt dar, d.h., für eine jeweilige Eingabeadresse wird von dem EPROM-Speicher eine bestimmte Bitfolge ausgegeben (d.h., ein Antriebsmuster für die Leistungsstufe) und der Leistungsstufe zugeführt. Der Speicherinhalt kann hierbei derart strukturiert sein, dass das entsprechende Antriebsmuster (das auch als Schaltmuster bezeichnet wird) für die jeweiligen Phasen parallel ausgegeben wird. In 5 ist daher die Ausgabe in Form von "X-Phasen" dargestellt.
Im einzelnen kann der Speicherinhalt des EPROM-Speichers hierbei derart aufgebaut sein, dass die durch das FFC-Hz-Befehlssignal angegebene Adresse sich auf eine Zeilenadresse bezieht, wobei die Zeilenadressenbits bei diesem speziellen Beispiel n1 Bits umfassen. Der von dem zweiten Zähler abgegebene Wert gibt dann die EPROM-Spaltenadressenbits an, die bei diesem Beispiel n2 Bits umfassen.
Der Speicherinhalt des EPROM-Speichers ist daher in Form eines zweidimensionalen Kennfeldes aufgebaut.
6 zeigt ein Schaltmuster, das bei der in 5 dargestellten Konfiguration erhalten werden kann, wobei in diesem Falle ein Ausgangssignal des EPROM-Speichers für eine Phase bei einer gegebenen VCO-Konfiguration dargestellt ist.
5 zeigt hierbei nur ein Beispiel der verwendeten Konfiguration, wobei die Dimensionierung der Zähler und der Speicherinhalt des EPROM-Speichers nicht für diese Anwendung bei einem EBS-System repräsentativ sind, sondern die Adressen des EPROM-Speichers können z.B. viel mehr als nur drei oder vier Bits umfassen, wodurch eine höhere Auflösung der Antriebsmuster erhalten wird. Durch Verwendung einer Konfiguration gemäß diesem Ausführungsbeispiel der elektronischen Steuereinrichtung ist jedoch ein schnelles Ansprechverhalten der Elektronik gewährleistet, da nur wenige Komponenten Verwendung finden.
Hierbei ermöglicht insbesondere die Kombination eines spannungsgesteuerten Oszillators (VCO) mit einem Zähler eine sehr schnelle Adressenbildung, d.h., der spannungsgesteuerte Oszillator (VCO) kann auf der Basis des eingegebenen analogen Spannungssignals schnell Frequenzsignale erzeugen, wobei der Zähler dann einfach die von dem spannungsgesteuerten Oszillator abgegebenen Impulse zählt. Hierbei kann ein sehr breiter Frequenzbereich erzielt werden, der höher als bei einer üblichen Mikroprozessoranwendung in Kraftfahrzeugen ist.
Die schaltungstechnische Ausführung ist hierbei relativ einfach, da z.B. der Frequenzbereich der spannungsgesteuerten Oszillatoren zum Antrieb des Induktionsmotors in verschiedenen Frequenzbereichen auf einfache Weise erweitert werden kann.
Alternativ kann die Frequenzerzeugung auch durch Verwendung von speziellen Schaltkreisen wie eines anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreises (ASIC), eines anwenderprogrammierbaren Verknüpfungsschaltkreises (FPGA), eines Mikroprozessors oder eines komplexprogrammierbaren Logikbausteins (CPLD) anstelle eines spannungsgesteuerten Oszillators (VCO) erfolgen.
Außerdem kann auf einfache Weise eine Anpassung der Steuerung an verschiedene andere Ausführungsformen erfolgen, indem z.B. in dem EPROM-Speicher verschiedene Antriebsmuster für verschiedene Antriebsarten vorgespeichert werden. Ferner kann bei Verwendung eines anderen Typs des Induktionsmotors oder im Falle der Verwendung eines verbesserten Schaltmusters für den gleichen Motor der die Schaltmuster enthaltende EPROM-Speicher auf einfache Weise ersetzt oder neu programmiert werden. Darüber hinaus kann auch ein Muster-Umschalter während eines Betriebs mit unterschiedlicher Ausgangsleistung in Abhängigkeit von dem Umstand Verwendung finden, ob es sich bei dem Betriebsmodus um einen Übergangsbetriebszustand oder einen stationären Betriebszustand handelt.
Nachstehend wird auf den bei diesem Ausführungsbeispiel in Betracht gezogenen Regelungsalgorithmus näher eingegangen.
Hierbei sei darauf hingewiesen, dass zur Vereinfachung der nachstehenden Beschreibung nur die Drehzahl-Anforderungseingabe berücksichtigt wird, jedoch lassen sich die beschriebenen Vorgänge auch ohne weiteres auf andere Arten von Anforderungseingaben (wie z.B. in Bezug auf ein höheres Drehmoment oder dergleichen) übertragen.
Zur Erzielung eines korrekten Antriebs eines Induktionsmotors (Asynchronmotors) muss ein entsprechender Regler in Form der vorgesehenen Steuereinrichtung bei jeder Schleifenzykluszeit einen Optimalwert sowohl für die Phasenspannung als auch die Feldfrequenz einstellen und damit vorgeben, was in einer nachstehend noch näher beschriebenen Weise durch spezifische Algorithmen erfolgt. 7 zeigt Eingangs- und Ausgangsgrößen (I/O) der in dem Mikroprozessor gemäß diesem Ausführungsbeispiel hierbei implementierten Regelung.
Wie in 7 veranschaulicht ist, werden die vorstehend beschriebenen FFC-V-Befehlssignale und PVC-V-Befehlssignale unter Verwendung dieser Induktionsmotorregelung auf der Basis einer Rotor-Solldrehzahl, der Rotor-Istdrehzahl, der Feld-Istdrehzahl und einem Befehlssignal erzeugt, das ein maximales Solldrehmoment und/oder einen maximalen Sollstrom Imax (der von der Batterie abgegeben oder dem Stator zugeführt wird) angibt.
8 zeigt den detaillierten Algorithmus zur Erzeugung des Feldfrequenz-V-Befehls.
Bei jeder Schleifenzykluszeit ermittelt eine erste Logikeinheit auf der Basis eines Sollwertes und des vorliegenden Istwertes der Wellendrehzahl, ob sich der Motor in einem Beschleunigungszustand (mit schnellen Übergängen) oder in einem stationären Betriebszustand (mit langsamen Veränderungen) befindet. Sodann wird ein Sollwert für den Schlupf (in einem Beschleunigungszustand oder in einem stationären Betriebszustand) aus einer experimentell erstellten Verweistabelle abgeleitet oder unter Verwendung einer anspruchsvolleren Technik wie eines modellbasierten Algorithmus erhalten. Schließlich wird ein Feldfrequenzsollwert von einem Regler wie z.B. einem PI-Regler mit einer Mitkopplung oder von einem aufwändigeren Regler berechnet.
Der Unterschied zwischen dem Betriebsmodus bei einem stationären Betriebszustand und einem Beschleunigungszustand besteht im wesentlichen darin, dass der Übergangsbetriebszustand zur Erzielung einer sehr hohen Beschleunigung und dem anschließenden Erreichen eines hohen Übergangsdrehmoments erfolgt, während der stationäre Betriebszustand zur Erzielung einer geregelten Geschwindigkeit in Bezug auf eine vorgegebene Solldrehzahl erfolgt, wobei der stationäre Betriebszustand nicht beinhaltet, dass die Drehzahl tatsächlich konstant ist, sondern dass nur geringe Änderungen bzw. geringe Beschleunigungen auftreten.
Nachstehend wird auf diesen Algorithmus näher eingegangen. Die vorstehend beschriebene Rotor-Solldrehzahl, Rotor-Istdrehzahl und Feld-Istdrehzahl werden einem ersten Block zugeführt, in dem eine Rotor-Drehzahlabweichungserfassung erfolgt. In diesem Block 81 wird somit die Differenz zwischen der Rotor-Solldrehzahl und der Rotor-Istdrehzahl ermittelt und einem zweiten Block 82 zusammen mit der Rotor-Istdrehzahl und der Feld-Istdrehzahl zugeführt.
In dem Block 82 erfolgt eine Betriebszustandsermittlung, das heißt es wird festgestellt, ob sich der Induktionsmotor in einem Übergangsbetriebszustand (wie z.B. einem Beschleunigungszustand) oder in einem stationären Betriebszustand befindet. Dies erfolgt z.B. durch Auswertung der Rotor-Drehzahlabweichung, d.h., wenn die Rotor-Drehzahlabweichung einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, wird die Feststellung getroffen, dass sich der Induktionsmotor in einem Beschleunigungsbetriebszustand befindet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist zwar nur der Unterschied zwischen einem stationären Betriebszustand und einem Beschleunigungsbetriebszustand von Bedeutung, jedoch kann natürlich auch erfasst werden, ob sich der Induktionsmotor in einem Verzögerungsbetriebszustand befindet, was in Abhängigkeit von dem Vorzeichen (+/–) der Rotor-Drehzahlabweichung erfolgen kann. Hierbei kann auf der Basis des Absolutwertes der Rotor-Drehzahlabweichung festgestellt werden, ob sich der Induktionsmotor in einem stationären Betriebszustand oder in einem Übergangsbetriebszustand befindet, während in Abhängigkeit von dem Vorzeichen der Rotor-Drehzahlabweichung dann bestimmt werden kann, ob sich der Induktionsmotor in einem Beschleunigungs- oder in einem Verzögerungsbetriebszustand befindet.
Wenn die Rotor-Drehzahlabweichung hierbei unter dem Schwellenwert liegt, wird die Feststellung getroffen, dass sich der Induktionsmotor in einem stationären Betriebszustand befindet.
Auf der Basis des festgestellten Betriebszustands des Induktionsmotors findet dann eine unterschiedliche Art der Steuerung bzw. Regelung Verwendung, wie dies in 8 in Form von Blöcken 83a und 84a in Bezug auf den Beschleunigungsbetriebszustand und durch Blöcke 83b und 84b in Bezug auf den stationären Betriebszustand veranschaulicht ist.
Wenn sich hierbei der Induktionsmotor im Beschleunigungsbetriebszustand befindet, wird die Felddrehzahl und die Rotordrehzahl von dem Block 82 dem Block 83a übermittelt, in dem auf der Basis der erhaltenen Werte eine geeignete Schlupfeinstellung für den Beschleunigungsbetriebszustand ermittelt und vorgegeben wird. Der Block 83a kann zu diesem Zweck Verweistabellen enthalten, in denen die Schlupfeinstellung gespeichert ist. Alternativ kann der Block 83 jedoch auch ein Modell für das System enthalten, sodass eine modellbasierte Regelung durchgeführt wird und die Schlupfeinstellung auf der Basis des Modells erfolgt.
Entsprechend der in dem Block 83a gebildeten Schlupfeinstellung für den Beschleunigungsbetriebszustand werden dann ein Felddrehzahlbefehl und ein Feld-Neueinstellungsbefehl (ein neuer Felddrehzahlbefehl) einem Block 84a zugeführt, der einen sogenannten Feldformer enthält. In dem Block 84a kann eine Regelung im geschlossenen Regelkreis (PI-Regelung und Mitkopplung usw.) oder dergleichen erfolgen, wobei der Feldformer im Block 84a den Feldfrequenz-V-Befehl (das FFC-V-Befehlssignal) erzeugt, das dann in der vorstehend unter Bezugnahme auf 5 beschriebenen Weise dem Feld-VCO zugeführt wird.
Falls sich der Induktionsmotor dagegen im stationären Betriebszustand befindet, wird die Felddrehzahl und die Rotordrehzahl über den Block 82 dem Block 83b zugeführt, der eine Schlupfeinstellung für den stationären Betriebszustand ermittelt und vorgibt. In ähnlicher Weise wie der für den Beschleunigungsbetriebszustand vorgesehene Block 83a kann auch dieser Block eine Verweistabelle enthalten oder eine modellbasierte Regelung ausführen.
Der Feiddrehzahlbefehl und der Feld-Neueinstellungsbefehl werden dann dem Block 84b zugeführt, der ebenfalls einen sogenannten Feldformer enthält und in ähnlicher Weise wie im Falle des Blocks 84a den Feldfrequenz-V-Befehl erzeugt. Die im Block 84b erfolgende Regelung kann sich jedoch von der im Block 84a stattfindenden Regelung unterscheiden.
9 zeigt einen detaillierten Algorithmus für die Erzeugung des Phasenspannungs-V-Befehls gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Bei jeder Schleifenzykluszeit ermittelt eine erste Logikeinheit auf der Basis des Istwertes und eines Sollwertes der Wellendrehzahl, ob sich der Motor in einem Beschleunigungsbetriebszustand (mit schnellen Übergängen) oder in einem stationären Betriebszustand (mit langsamen Veränderungen) befindet. Im Beschleunigungsbetriebszustand kann ein Sollwert für die Phasenspannung einer experimentell erstellten Verweistabelle entnommen oder unter Verwendung einer aufwändigeren Technik wie eines modellbasierten Algorithmus erhalten werden. Im stationären Betriebszustand wird die Phasenspannung dagegen zur Einregelung eines Drehzahlsollwertes von einem Regler (z.B. von einem PI-Regler mit einer Mitkopplung oder einem aufwändigeren Regler) im Rahmen eines geschlossenen Regelkreises berechnet.
Dieser Vorgang wird nachstehend in größeren Einzelheiten beschrieben. In ähnlicher Weise wie bei dem in 8 veranschaulichten Fall werden auch hier die vorstehend beschriebene Rotor-Solldrehzahl und Rotor-Istdrehzahl einem ersten Block 91 zugeführt, in dem eine Rotor-Drehzahlabweichungserfassung erfolgt. In dem Block 91 wird somit die Differenz zwischen der Rotor-Solldrehzahl und der Rotor-Istdrehzahl ermittelt und einem zweiten Block 92 zusammen mit der Rotor-Istdrehzahl zugeführt.
Ähnlich wie bei dem Block 82 gemäß 8 erfolgt auch hier eine Betriebszustandserfassung, d.h., es wird in der gleichen Weise wie im Falle des vorstehend beschriebenen Blocks 82 festgestellt, ob sich der Induktionsmotor in einem Übergangsbetriebszustand (z.B. einem Beschleunigungsbetriebszustand) oder in einem stationären Betriebszustand befindet.
Hierbei ist darauf hinzuweisen, dass die Blöcke 81, 82 und die Blöcke 91, 92 zur Erzeugung des Feldfrequenzbefehls und des Phasenspannungsbefehls nicht aus separaten Blöcken bestehen müssen, d.h., die Anordnung gemäß 9 kann auch unter Verwendung der Blöcke 81 und 82 gemäß 8 aufgebaut sein, wobei das von dem Block 82 ermittelte Ergebnis zur Erfassung der Betriebsart des Induktionsmotors Verwendung findet.
In Abhängigkeit von dem ermittelten Betriebszustand des Induktionsmotors wird wieder eine unterschiedliche Art der Regelung verwendet, wie dies in 9 durch einen Block 93a in Bezug auf den Beschleunigungsbetriebszustand und durch einen Block 93b in Bezug auf den stationären Betriebszustand veranschaulicht ist.
Wenn sich der Induktionsmotor hierbei in einem Beschleunigungsbetriebszustand befindet, wird die Rotordrehzahl von dem Block 92 dem Block 93a zugeführt, von dem ein geeigneter Phasenspannungs-V-Befehl (PVC-V-Befehlssignal) gebildet wird. Der Block 93a umfasst einen Spannungssollwertgeber, der einen Spannungswert auf der Basis der erhaltenen Rotordrehzahl vorgibt, wobei dies unter Verwendung einer Verweistabelle erfolgen kann.
Durch Verwendung dieses Spannungssollwertgebers (das heißt keine Regelung im geschlossenen Regelkreis oder dergleichen) im Block 93a wird eine bessere Ansprechzeit der Regelung für den Beschleunigungsbetriebszustand erhalten.
Wenn sich der Induktionsmotor dagegen im stationären Betriebszustand befindet, werden die Rotordrehzahl und die Rotor-Drehzahlabweichung von dem Block 92 dem Block 93b zugeführt, der den entsprechenden Phasenspannungs-V-Befehl erzeugt. Im Gegensatz zum Block 93a erfolgt dies jedoch unter Verwendung eines Spannungsreglers, der z.B. eine PI-Regelung oder eine Mitkopplungsregelung auf der Basis der Rotordrehzahl und der Rotor-Drehzahlabweichung durchführt.
Auf diese Weise kann im stationären Betriebszustand eine sehr genaue Regelung erzielt werden.
Durch die bei diesem Ausführungsbeispiel in der unter Bezugnahme auf die 8 und 9 vorstehend beschriebenen Weise erfolgende Art der Regelung ist ein schnelles Ansprechen des Induktionsmotors gewährleistet. Darüber hinaus kann ein hohes Drehmoment erzielt werden. Weiterhin ist die Anzahl der Rechenvorgänge begrenzt, sodass ein kleiner Mikroprozessor Verwendung finden kann, wobei dies darüber hinaus den Vorteil hat, dass die gesamte Verarbeitung sehr schnell durchgeführt werden kann.
Außerdem lässt sich eine hohe Genauigkeit der Regelung gewährleisten, was wiederum zu einem hohen Wirkungsgrad des Motors führt.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel und die in diesem Zusammenhang beschriebenen Modifikationen beschränkt.
So kann die Erfindung z.B. in allgemeiner Form bei einem System zum Antrieb eines Verdichters Verwendung finden, das z.B. in der in 3 dargestellten. Weise nur den den Verdichter antreibenden Induktionsmotor mit dem Kurzschlussläufer bzw. Käfigläufer und die Steuereinrichtung umfasst. In diesem Falle weist die Steuereinrichtung einen Speicher auf, in dem Antriebsmuster für den Induktionsmotor gespeichert sind, wobei ein erster spannungsgesteuerter Oszillator eine Feldfrequenz auf der Basis eines Feldbefehls und ein zweiter spannungsgesteuerter Oszillator eine Spannungsfrequenz auf der Basis eines Spannungsbefehls erzeugen und das Antriebsmuster hierbei auf der Basis der Feldfrequenz und der Spannungsfrequenz dem Speicher entnommen wird.
Weiterhin werden zwar bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel und dessen Modifikationen der Feldfrequenzbefehl und der Phasenspannungsbefehl erzeugt und für den Zugriff auf den EPROM-Speicher verwendet, jedoch besteht auch die Möglichkeit, dass nur einer dieser Parameter, d.h., entweder der Frequenzbefehl oder der Phasenspannungsbefehl, Verwendung findet. In einem solchen Fall müssen nur ein spannungsgesteuerter Oszillator und nur ein Zähler vorgesehen werden. Auf den EPROM-Speicher wird dann z.B. auf der Basis nur einer Zeilenadresse zugegriffen, d.h., in diesem Falle ist der Speicherinhalt des EPROM-Speichers nur in Form eines eindimensionalen Kennfeldes aufgebaut.
Außerdem ist der zur Speicherung von Antriebsmustern dienende Speicher nicht auf einen EPROM-Speicher begrenzt, sondern statt dessen können auch andere geeignete Speichertypen z.B. in Form von Festspeichern anderer Art wie ein üblicher Festspeicher (ROM), ein programmierbarer Festspeicher (PROM), ein elektrisch lösch- und programmierbarer Festspeicher (EEPROM) oder dergleichen Verwendung finden. Alternativ können jedoch auch Direktzugriffsspeicher (RAM) z.B in Form eines üblichen Direktzugriffsspeichers (RAM), eines synchronen dynamischen Zugriffsspeichers (SDRAM), eines Direktzugriffsspeichers mit doppelter Datenrate (DDRAM) und dergleichen eingesetzt werden.
Darüber hinaus kann in der vorstehend beschriebenen Weise zur Erzeugung der erforderlichen Frequenzen auch anstelle des spannungsgesteuerten Oszillators ein spezifischer Schaltkreis wie ein ASIC-Schaltkreis, ein FPGA-Schaltkreis, ein Mikroprozessor oder ein CPLD-Schaltkreis Verwendung finden.

Claims

System zum Antrieb eines Verdichters, mit einem den Verdichter (3a) antreibenden Induktionsmotor (2) mit einem Kurzschlussanker und einer Steuereinrichtung (1) zur Steuerung des Induktionsmotors, die einen Speicher (47) zur Speicherung von Antriebsmustern für den Antrieb des Induktionsmotors, eine erste Frequenzgeneratoreinrichtung (43) zur Erzeugung einer Feldfrequenz auf der Basis eines Feldbefehls und/oder eine zweite Frequenzgeneratoreinrichtung (44) zur Erzeugung einer Spannungsfrequenz auf der Basis eines Spannungsbefehls aufweist, wobei ein Antriebsmuster auf der Basis der erzeugten Frequenz oder Frequenzen dem Speicher entnommen wird.
System nach Anspruch 1, bei dem die Steuereinrichtung eine Verarbeitungseinrichtung (42) zur Erzeugung des Feldbefehls und/oder des Spannungsbefehls auf der Basis einer Anforderungseingabe umfasst.
System nach Anspruch 1, bei dem die Steuereinrichtung zur Unterscheidung zwischen einem stationären Betriebszustand und einem Übergangsbetriebszustand des Induktionsmotors ausgestaltet ist.
System nach Anspruch 3, bei dem die Verarbeitungseinrichtung (42) zur Erzeugung des Feldbefehls und/oder des Spannungsbefehls in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Induktionsmotors ausgestaltet ist.
System nach Anspruch 4, bei dem der Feldbefehl und/oder der Spannungsbefehl auf der Basis von Verweistabellen erzeugt werden.
System nach Anspruch 4, bei dem der Feldbefehl und/oder der Spannungsbefehl auf der Grundlage einer modellbasierten Steuerung erzeugt werden.
System nach Anspruch 1, bei dem die erste und/oder die zweite Frequenzgeneratoreinrichtung (43, 44) aus einem spannungsgesteuerten Oszillator bestehen.
System nach Anspruch 1, bei dem ein das Frequenz-Ausgangssignal der Frequenzgeneratoreinrichtung (43, 44) aufnehmender Zähler (45, 46) vorgesehen ist, der zur Zählung eines auf der von der Frequenzgeneratoreinrichtung abgegebenen Frequenz basierenden Wertes ausgestaltet ist, wobei die Frequenz als Zugriffsadresse für den Speicher (47) dient.
System nach Anspruch 1, bei dem die erste Frequenzgeneratoreinrichtung (43) zur Erzeugung der Feldfrequenz und die zweite Frequenzgeneratoreinrichtung (44) zur Erzeugung der Spannungsfrequenz Verwendung finden, auf den Speicher (47) unter Verwendung einer ersten Adresse und einer zweiten Adresse zugegriffen wird und das System einen ersten Zähler (45) und einen zweiten Zähler (46) umfasst, wobei der erste Zähler zur Zählung eines auf der von der ersten Frequenzgeneratoreinrichtung abgegebenen Frequenz basierenden Zählwertes und der zweite Zähler zur Zählung eines auf der von der zweiten Frequenzgeneratoreinrichtung abgegebenen Frequenz basierenden Zählwertes ausgestaltet sind und der Zählwert der ersten Frequenzgeneratoreinrichtung die erste Adresse und der Zählwert der zweiten Frequenzgeneratoreinrichtung die zweite Adresse bilden.
System nach Anspruch 9, bei dem von der ersten und zweiten Adresse eine Adresse eine Spaltenadresse und die andere Adresse eine Zeilenadresse darstellen.
System nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem der Verdichter (3a) Teil eines Turboladers (3) ist.
System nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem der Verdichter ein elektrisch angetriebener Verdichter ist.
System nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem der Verdichter Teil eines elektrisch unterstützten Turboladers ist.