ES2235103T3

ES2235103T3 - Procedimiento para el procesamiento de datos de un motor conmutado electronicamente, y motor para realizar un procedimiento de este tipo.

Info

Publication number: ES2235103T3
Application number: ES02792895T
Authority: ES
Inventors: Hans-Dieter Schondelmaier; Arnold Kuner
Original assignee: Ebm Papst St Georgen GmbH and Co KG
Current assignee: Ebm Papst St Georgen GmbH and Co KG
Priority date: 2001-12-15
Filing date: 2002-12-05
Publication date: 2005-07-01
Anticipated expiration: 2022-12-05
Also published as: DE50202212D1; EP1356582A1; EP1356582B1; WO2003052920A8; DE10256045A1; WO2003052920A1; AU2002358610A8; CA2446737A1; CA2446737C; US6956340B2; US20040160204A1; AU2002358610A1; ATE289127T1

Abstract

Procedimiento para el procesamiento de datos en un motor (49) conmutado electrónicamente, que presenta un rotor (50) en forma de imán permanente, una disposición (60) para el registro de la posición de este rotor (50) y un estator con al menos una fase de devanado (33, 35), estando asignados al motor (49) un ordenador (43) del tipo de un microprocesador o un microcontrolador y un programa (55) para ser ejecutado por este ordenador (43) para el control de la conmutación y para la realización de procesos de cálculo, con las siguientes etapas: a) Por medio del ordenador (43) junto con el programa (55) son determinadas la región de posición del rotor en la que debe fluir un impulso de corriente (132, 134, 136, 138, 140) a través de la al menos una fase de devanado (33, 35) y la duración (TCurr) de este impulso de corriente, en etapas que se repiten; b) En etapas que se repiten es registrado el periodo de tiempo (TPP) dependiente del número de revoluciones que necesita el rotor (50) para el paso de una zona de ángulo de giro (PP) predeterminada; c) Es monitorizada la relación entre este periodo de tiempo (TPP) dependiente del número de revoluciones y la duración (TCurr) de los impulsos de corriente; d) Dependiendo de la magnitud de esta relación es realizada al menos una operación de cálculo predeterminada en el ordenador (43), o bien durante la duración (TCurr) de un impulso de corriente, o bien en un intervalo de tiempo por fuera de un impulso de corriente.

Description

Procedimiento para el procesamiento de datos de un motor conmutado electrónicamente, y motor para realizar un procedimiento de este tipo.

La invención se refiere a procedimiento para el procesamiento de datos en un motor conmutado electrónicamente, y se refiere a un motor conmutado electrónicamente para la realización de tal procedimiento.

El documento DE 198 45 626 A1 da a conocer un motor conmutado electrónicamente que presenta un rotor en forma de imán permanente, una disposición para el registro de la posición de giro de este rotor, y un estator con al menos una fase de devanado, estando asignados al motor un ordenador del tipo de un microprocesador o microcontrolador y un programa que va a ser ejecutado por este ordenador para el control de su conmutación y para la realización de procesos de cálculo, estando el programa realizado para la ejecución de las siguientes etapas.

En etapas que se repiten es registrado el período de tiempo dependiente del número de revoluciones que necesita el rotor para recorrer una zona de ángulo de giro predeterminada.

Un motor conmutado electrónicamente tiene en general una etapa final que es controlada por un CI controlador o un ordenador y que debe ser conectada con la mayor exactitud posible por este CI controlador u ordenador y desconectada de nuevo para que se consiga un número de revoluciones constante y una marcha suave del motor.

En la práctica esto se puede realizar sólo con dificultad, ya que un ordenador de tipo microprocesador o microcontrolador, que controla la etapa final, debe ejecutar también otras tareas en momentos críticos, por ejemplo el procesamiento de una señal de frecuencia o de una señal de modulación de ancho de impulsos y/o la regulación del número de revoluciones del motor. También estas señales deben ser procesadas con mucha precisión para que resulte una marcha suave del motor.

Existen para ello diferentes posibilidades. Por ejemplo, las etapas finales pueden ser controladas con mucha precisión mediante procesos de interrupción, pero así entonces se hace más impreciso el registro de otras señales, ya que durante una interrupción para el control de la etapa final está bloqueado el registro exacto de otras señales. Por otra parte se podrían registrar tales otras señales por interrupción y en su lugar controlar las etapas finales por un procedimiento denominado sondeo (polling). Si en tal caso es registrada precisamente una señal por el programa, entonces no es posible una monitorización simultánea de las etapas finales. Esto tiene como consecuencia que la corriente en la etapa final en cuestión es conectada o desconectada demasiado tarde, con lo que el motor marcha no uniformemente.

Por tanto, las dos posibilidades de solución mencionadas son insatisfactorias.

Se podría también emplear un ordenador potente que pueda tratar varias funciones que deban ser realizadas en momentos críticos por medio de la interrupción correspondiente. Pero entonces tal ordenador debería tener una frecuencia de reloj alta para que ejecute las rutinas de interrupción lo más rápidamente posible, pues tampoco en el caso de tal ordenador estas rutinas pueden ser realizadas paralelas. Además tal solución para la mayoría de las aplicaciones sería demasiado cara.

Por tanto, es un objeto de la invención proporcionar un procedimiento para el procesamiento de datos en un motor conmutado electrónicamente, y un motor conmutado electrónicamente para la realización de tal procedimiento.

Según la invención este objeto se lleva a cabo por medio de un procedimiento según la reivindicación 1. Se consigue así con medios simples y baratos una mejor distribución del tiempo de sistema disponible, de manera que las funciones que deban ser realizadas en momentos críticos pueden ser ejecutadas sin perturbación. Puesto que se conocen de antemano las zonas de posición de giro del rotor, en las que en momentos críticos tienen lugar procesos de interrupción, y también el emplazamiento de los bloques de corriente, con un procedimiento según la invención otras operaciones de cálculo pueden ser trasladadas a aquellas zonas de giro del rotor en las que no hay que procesar otras señales en momentos críticos, de manera que se pueden ejecutar también operaciones de cálculo largas, sin que se vea influida negativamente la marcha del motor. De esta forma es posible también con un microcontrolador sencillo accionar con seguridad un motor conmutado electrónicamente y asegurar una marcha suave del motor.

Otra solución del objeto propuesto es el contenido de la reivindicación 6. Tal motor puede realizar muchas funciones empleando un único microcontrolador sencillo, por ejemplo el cálculo de un valor teórico a partir de una señal alimentada, la medición de un valor real del número de revoluciones, una regulación del número de revoluciones, la generación de una señal de alarma en caso de fuertes desviaciones del número de revoluciones, y una conmutación exacta que conduce a una marcha suave del motor.

Otras particularidades y perfeccionamientos ventajosos de la invención resultan del ejemplo de realización descrito a continuación y representado en el dibujo, que no debe entenderse en modo alguno como una limitación de la invención, así como de las reivindicaciones subordinadas. Muestran:

Fig. 1, un cuadro de conexiones sinóptico esquematizado de un motor conmutado electrónicamente y de un ordenador 43 previsto para el control de su conmutación y la regulación del número de revoluciones,

Fig. 2, un diagrama de flujo sinóptico que en forma esquemática representa el programa principal con los procesos que se ejecutan en tal motor conmutado electrónicamente durante el giro del rotor,

Fig. 3, una representación sinóptica para la explicación de la invención,

Fig. 4, una representación análoga a la Fig. 3 que muestra las relaciones en el motor en caso de una corriente de motor alta, como se produce, por ejemplo, en caso de números de revoluciones altos,

Fig. 5, una representación análoga a las figuras 3 y 4 que muestra las relaciones en el motor en caso de una corriente de motor baja, como se producen en caso de números de revoluciones bajos,

Fig. 6, una rutina Pos_Fct que muestra cómo determinados procesos de cálculo de acuerdo con un criterio predeterminado son asignados a partes determinadas de una ejecución de programa,

Fig. 7, una rutina que muestra qué procesos se ejecutan en caso de una interrupción Hall,

Fig. 8, una rutina que muestra qué procesos se ejecutan cuando deba ser realizada una rutina determinada si una corriente fluye en una de las fases del devanado del motor,

Fig. 9, una representación esquemática que muestra una ejecución ejemplar para el caso en que los impulsos de corriente sean cortos y sean realizados procesos de cálculo determinados en el tiempo antes de un impulso de corriente, y

Fig. 10, una representación esquemática que muestra una ejecución ejemplar para el caso en que los impulsos de corriente sean largos y sean realizados procesos de cálculo determinados durante la duración de un impulso de corriente.

En la siguiente descripción, las piezas o funciones iguales o que actúan igual son denominadas con los mismos símbolos de referencia y en general son descritas sólo una vez, por ejemplo, los impulsos de corriente 132, 132a, 132b, 132c ó 132d.

La Fig. 1 muestra un motor eléctrico 49 con un rotor 50 en forma de imán permanente que en este ejemplo está representado como un rotor tetrapolar, esto es, tiene dos polos norte y dos polos sur, que tienen todos una longitud de 90º = 180º el. mec. En este caso se dice en la terminología de construcción de maquinaria eléctrica que el paso polar PP (en inglés pole pitch) de un polo es de 180º el., y un CI-Hall 60, que está situado opuesto al rotor 50, genera en su giro una señal HALL con forma rectangular, como está representada en la Fig. 3A.

En el caso de tal señal HALL, como está representado en la Fig. 3A, se puede medir fácilmente la distancia PP entre dos flancos 142, 142 colindantes, y el tiempo T_{PP} necesario para ello corresponde al tiempo que necesita el rotor 50 con su número de revoluciones actual para un cuarto de vuelta.

Ejemplo

El tiempo T_{PP} debe ser de 1 ms = 0,001 s. Entonces, el rotor 50 para una vuelta completa necesita 4 x 0,001 = 0,004 segundos y su número de revoluciones vale 1/0,004 = 250 V/s.

Puesto que un minuto tiene 60 segundos, el rotor 50 gira con un número de revoluciones de:

(1)(1/0,004 ) x 60 = 15.000 V/min

Puesto que el tiempo para una vuelta completa (o incluso una parte de una vuelta) en un motor eléctrico 49 con CI-Hall 60 puede ser medido fácilmente y con mucha precisión, especialmente en el caso de reguladores del número de revoluciones para motores eléctricos se trabaja preferiblemente con el tiempo T_{PP} o un múltiplo de orden N (N= 1, 2, 3, ...) del mismo, puesto que esta magnitud puede ser empleada directamente tras su medición y es necesaria también para el control de la conmutación del motor. Este tiempo representa pues en el marco de un motor eléctrico una medida más cómoda para el número de revoluciones que una de otras magnitudes como V/min o V/s, y si es necesario T_{PP} puede ser convertido fácilmente en V/min, formando el valor inverso del tiempo T_{360^{o} \ mec.} necesario para un giro de 360º mec. y siendo multiplicado por 60, es decir:

(2)n_{(rpm)} = 60/T_{360^{o} \ mec.}

Para ello el tiempo T debe ser empleado en segundos

Como muestra la Fig. 1, el motor eléctrico 49 representado como ejemplo tiene dos devanados de estator 33 y 35. El devanado 33 está dispuesto en serie con un MOSFET 37 entre positivo y masa 41, y el devanado 35 en serie con un MOSFET 39. Los dos MOSFET 37, 39 representan las etapas finales del motor 49. La corriente total a través del motor 49 se denomina i y está representada esquemáticamente en la Fig. 3B.

Las etapas finales 37, 39 son controladas por un ordenador 43, generalmente un microcontrolador (\muC), al que son alimentadas las señales HALL desde el CI-Hall 60. En forma de módulos de programa, que están indicados sólo simbólicamente, el \muC 43 contiene un control de conmutación 47 "COMN", un regulador del número de revoluciones 48 "n_CTL", un miembro de cálculo 51 "SW_CALC" para el cálculo de un valor teórico del número de revoluciones T_{teórico} para el regulador 48, un control de alarma 54 para la generación de una señal ALARMA para el caso de que el número de revoluciones del motor 49 sea demasiado alto o demasiado bajo, una ROM 55 para el almacenamiento de un programa, y un contador de retardo de alarma 56 "AVZ" que actúa conjuntamente con el control de alarma 54, que tiene una salida 57 para la señal ALARMA. El AVZ 56 provoca que no sea activada una alarma directamente, sino una vez que una condición de alarma ha durado continuamente por ejemplo durante un minuto.

Al módulo 51 para el cálculo del valor teórico es alimentada desde fuera, por ejemplo por un emisor o sensor 58 externo, una señal correspondiente y es transformada en SW_CALC 51 en un valor teórico de número de revoluciones n_{teórico} o T_{teórico}. Esto se lleva a cabo preferiblemente por medio de una tabla, que puede estar almacenada en la ROM 55.

Este cálculo de un valor teórico requiere muchas etapas de cálculo y por consiguiente mucho tiempo y por tanto es subdividida en varias partes cortas. Es importante que estos cálculos no perturben la conmutación del motor 49, para que éste marche de forma suave. Pero también las partes cortas del cálculo del valor teórico pueden durar tanto que entorpezcan la conmutación exacta del motor 49. Lo mismo es válido para las rutinas de cálculo del regulador de número de revoluciones 48 y del módulo de alarma 54.

Naturalmente, el motor 49 representado es sólo un ejemplo -muy sencillo- de un motor conmutado electrónicamente discrecional, que sirve únicamente para facilitar la comprensión de la invención, y no la limita en modo alguno.

La Fig. 2 muestra la estructura básica de la ejecución del programa en \muC 43 durante el giro del rotor 50. Este programa trabaja junto con una rutina de interrupción Hall, que está descrita en la Fig. 7. Cada flanco 142 (Fig. 3) de la señal HALL provoca una interrupción en la que se ejecutan diferentes etapas de programa y los valores son determinados por dos banderas, concretamente por Flag_FctsEnable y por Flag_Do_Fcts.

El programa completo Main PRG de la Fig. 2 es denominado S84. Tras la conexión va a la etapa S86, en la que tiene lugar una conexión-inicialización PowerOn_Init y el Watchdog WD del ordenador 43 es vuelto a poner en funcionamiento. A continuación el programa va a S88, en donde en cada paso tiene lugar una reinicialización de los valores más importantes. Sigue S89, en donde el estado de conmutación del motor 49 es comprobado continuamente por si debe ser conectada o desconectada una de las etapas finales 37, 39. Esta comprobación permanente se denomina también sondeo (polling).

La etapa siguiente S90 contiene una rutina CALC_Within, que está representada en la Fig. 8 y acomete los ajustes determinados, después de que la corriente haya sido conectada en una de las fases 33, 35.

A continuación el programa va a S92 y comprueba allí qué valor tienen las banderas Flag_FctsEnable y
Flag_Do_Fcts. Cuando este valor es "1", el programa va a S94, donde estas dos banderas son puestas a "0", para que en el próximo paso en la etapa S92 se tenga la respuesta "0" y el programa entre en un bucle corto S93, en el que en etapas que se repiten, por ejemplo cada 100 \mus, se compruebe si una de las etapas finales 37, 39 debe ser conectada o desconectada.

A S94 le sigue una etapa S98, en la que es comprobado el estado de contador de un contador Hall Hall_CNT. Si este estado de contador es par, entonces el programa va a un ramal izquierdo S99, y si es impar, va a un ramal derecho S126.

En el ramal izquierdo S99 el programa va a S100, donde es realizado el registro del valor teórico SW_CALC (determinación del punto de ajuste de la velocidad).

En el caso de que en S98 la respuesta sea NO, el programa va a través del ramal derecho S126 a S108
Do_Actual_Speed, donde es realizado el registro del valor real, esto es, es medido o calculado un valor que caracteriza al número de revoluciones actual del rotor 50. A S108 le sigue en S116 un regulador, por ejemplo el regulador del número de revoluciones n_CTL, que está representado en la Fig. 1 por 48, o un regulador de corriente, y después viene en S118 una función Pos_Fct, en la que se determina en qué zona de giro del rotor deben ser realizadas las etapas de cálculo en la parte inferior de la Fig. 2 en el siguiente paso. Esta rutina está representada en la Fig. 6. A continuación el programa vuelve en un bucle a S88.

Así pues cuando el rotor 50 gira 360º mec. el programa atraviesa cuatro veces la etapa S98, adoptando Hall_CNT por ejemplo uno tras otro los valores 1, 2, 3, 4, como está representado en la Fig. 1 en la señal HALL. De esta forma, o bien en S100 es calculado el valor teórico para el número de revoluciones, o bien en S108 es registrado el número de revoluciones actual, a continuación es procesado en el regulador n_CTL y a continuación se realiza en S118 un cálculo, que determina, en qué lugar del giro del rotor debe ser ejecutada una rutina predeterminada. A S118 puede seguir todavía una rutina para la generación de la señal ALARMA.

La Fig. 3 explica los problemas de la invención en un diagrama sencillo. En la Fig. 3A está representada la señal Hall HALL para el rotor tetrapolar 50, en la Fig. 3B la corriente total i para el motor 49 representado en caso de carga media, y la Fig. 3C muestra instantes críticos en la vida del \muC 43, que controla y regula el motor 49.

Como muestran las figuras 3A y 3B, se trata de controlar la corriente en el motor 49 de modo que sus bloques de corriente 132, 134, 136, 138, 140 discurran aproximadamente simétricos respecto a la señal HALL, porque resulta entonces un buen rendimiento del motor. Esto se denomina una "conmutación intermedia", es decir, la corriente fluye allí donde es más favorable desde el punto de vista del motor. Al aumentar el número de revoluciones, los bloques de corriente 132 a 140 son preferiblemente desplazados algo hacia la izquierda, lo que se denomina conmutación temprana. Esto está representado simbólicamente sólo para el bloque de corriente 134 como bloque de corriente desplazado 134'.

Para que la electrónica del motor 49 sepa en todo momento qué posición de giro tiene el rotor 50, los flancos 142 de la señal HALL deben ser registrados con mucha precisión, concretamente mediante procesos de interrupción, que están designados en la Fig. 3C con "a". Para ello sirve la rutina de interrupción Hall de la Fig. 7, que determina con mucha exactitud el instante de un flanco 142. En virtud de los intervalos de tiempo entre los flancos 142, la electrónica puede entonces medir o calcular con mucha precisión el tiempo T_{PP} que necesita el rotor 50 para atravesar un paso polar PP.

En la Fig. 3 es crítica además la zona de tiempo b, en la que la corriente i es conectada en una de las dos fases de devanado 33, 35, e igualmente la zona de tiempo c, en la que esta corriente i es desconectada de nuevo. Los instantes correspondientes son calculados de antemano por la electrónica, y la corriente i debe ser conectada con la mayor exactitud posible en el instante b calculado y desconectada con la mayor exactitud posible en el instante c calculado. Si la corriente en el instante b es conectada con demora, entonces al motor 49 es conducida demasiada poca energía y su número de revoluciones disminuye. Si la corriente en el instante c es desconectada demasiado tarde, entonces al motor 49 es conducida mucha energía y su número de revoluciones aumenta. Con ello el giro del rotor 50 se hace irregular y se producen vibraciones y ruidos.

Por tanto, los intervalos de tiempo b y c deben ser mantenidos lo más libres posible de otros procesos de cálculo, para que sea posible una conmutación precisa, exacta y el motor 49 marche sin ruidos.

La Fig. 4 muestra una representación análoga a la Fig. 3, pero con bloques de corriente 132a,134a, 136a, 138a y 140a largos, como son necesarios para números de revoluciones altos. Estos bloques de corriente largos tienen como consecuencia que los lugares c, a y b se desplazan estrechamente entre sí, de manera que entre ellos podrían ser realizados sólo cálculos muy cortos. Por tanto, en la presente invención los cálculos que duran más tiempo son realizados en este caso entre un punto b y el punto siguiente c, esto es, durante el tiempo en el que en el motor fluye un bloque de corriente.

La Fig. 5 muestra el caso inverso, en el que los bloques de corriente 132b, 134b, 136b, 138b, y 140b se hacen muy cortos porque el motor marcha con un número de revoluciones bajo y por tanto necesita poca energía. Esto tiene como consecuencia que los puntos b y c se juntan muy estrechamente. Entre estos puntos podría también en todo caso, tener lugar un cálculo muy corto, mientras que en el tiempo entre la interrupción Hall a y la conexión b subsiguiente de un bloque de corriente se dispone de suficiente tiempo para poder realizar también cálculos que duren más tiempo, ya que en el caso de la Fig. 5 el número de revoluciones es bajo y por consiguiente el tiempo T_{PP} es muy grande.

Las figuras 3 a 5 muestran que sólo en caso de bloques de corriente largos (Fig. 4) se produce un intervalo de tiempo que puede ser aprovechado interrumpido durante mucho tiempo. Cuanto más estrechos sean los bloques de corriente, más será este tiempo subdividido en intervalos pequeños. Los intervalos de tiempo son después distribuidos de la forma más uniforme posible cuando los bloques de corriente tienen una longitud T_{curr}, que corresponde a un tercio de T_{PP}, como está representado en la Fig. 3. Si los bloques de corriente se hacen aún más pequeños, como está representado en la Fig. 5, entonces el intervalo de tiempo entre los puntos b y c se reduce aún más, pero con ello los intervalos de tiempo antes del punto b y detrás del punto c se hacen correspondientemente más grandes.

La invención parte, por tanto, de la consideración de que los procedimientos de cálculo necesarios en caso de bloques de corriente largos se realizan dentro de los bloques de corriente y en caso de bloques de corriente cortos antes (o también después) de su inicio, para mejorar la suavidad de la marcha del motor 49.

Esto significa que el caso

(3)T_{Curr} = T_{PP}/ 3

es el lugar en el que el cálculo de procesos determinados debería ser cambiado de disposición desde una zona de giro del rotor a otra zona de giro del rotor. Este cambio de disposición puede realizarse, eventualmente, con una histéresis de conmutación y se describirá a continuación detalladamente en virtud de diagramas de flujo.

En la Fig. 2 a la etapa S108 le sigue la etapa S116 con el regulador del número de revoluciones n_CTL, que tras cada nuevo registro del valor real (en S108) suministra un nuevo valor para la duración T_{Curr} de un bloque de corriente, por ejemplo 1256 \mus. Este valor (variable) está representado en la Fig. 3B a modo de ejemplo. Además se sabe por el registro del valor real en S108 el valor real del número de revoluciones más actual T_{PP}, que está representado en la Fig. 3A.

Por tanto, en la Fig. 2 a la rutina de regulador S116 en S118 le sigue la rutina Pos_Fct (Fig. 6), que sirve para determinar la posición de rutinas de cálculo determinadas en la ejecución del programa de modo que no perturben la conmutación del motor 49.

En S150 de la Fig. 6 se comprueba si la duración de la corriente T_{Curr} (determinada por el regulador n_CTL en S116) es mayor que 1/3 del valor real del número de revoluciones T_{PP}. En caso de que se dé la situación de la Fig. 4, se tiene la respuesta SÍ, es decir, durante el intervalo de tiempo T_{Curr} de un bloque de corriente pueden ser realizadas operaciones de cálculo más largas. Por tanto en S152 un Flag_Fct_Within es puesto a 1.

Si, por el contrario, se tiene la situación de la Fig. 5, entonces en S150 se tiene la respuesta NO y por tanto en S154 esta bandera es puesta a 0. A continuación la rutina va a S156 Return.

Por el valor de Flag_Fct_Within es determinado así donde o cuando son realizadas determinadas operaciones de cálculo.

Después de que estas cuestiones se han aclarado, debe ser monitorizado cuando se alcanza el instante a partir del cual pueden empezar estas operaciones de cálculo en el lugar determinado en la Fig. 6. Para ello sirven las siguientes condiciones:

Condición 1

Si el cálculo debe realizarse por fuera de un bloque de corriente 132, 134, etc. se puede empezar con él directamente tras la ejecución de la interrupción Hall. Éstos son en la Fig. 5 los lugares 133, 133', 133'', 133'''.

Condición 2

Si el cálculo debe realizarse dentro de un bloque de corriente 132, 134 etc., puede empezar cuando

a) la interrupción Hall (rutina "a" en Fig. 3)

y

b) el inicio de la corriente (rutina "b" en Fig. 3)

están terminadas. Éstos son en la Fig. 4 los lugares 131, 131', 131'', 131'''.

Estas dos condiciones están definidas por las banderas Flag_FctEnable y Flag_Do_Fcts.

Cada vez que se produce un flanco 142 de la señal HALL, lo que se denomina también "cambio Hall" porque así la señal Hall cambia de 0 a 1 o de 1 a 0, esto provoca una interrupción Hall S160, que está representada en la Fig. 7.

En S162 son realizadas diferentes etapas, por ejemplo, etapas que son necesarias para la conmutación, y tras su finalización en S164 Flag_FctsEnable = 1, ya que se satisface la condición 1 explicada.

Si ahora se puede empezar con los cálculos, Flag_Fct_Within tiene el valor 0, compárese S154 en Fig. 6, y por tanto en S166 se tiene la respuesta "0", y Flag_Do_Fcts es puesta a "1" en S168. Después, la rutina va a S170 Return. Las operaciones de cálculo pueden así empezar en los lugares 133, 133' etc. de la Fig. 5.

Para ello son puestas ambas banderas y en el programa principal de la Fig. 2 se tiene en S92 la respuesta "1", de manera que es realizada una de las funciones en la zona inferior de la Fig. 2. Cuál de estas funciones sea realizada depende del estado del contador Hall Hall_CNT, que es consultado en S98.

Si, por el contrario, en S166 de la Fig. 7 la Flag_Fct_Within tiene el valor "1", entonces en S172 es puesto Flag_Do_Fcts = 0, es decir, en S92 de la Fig. 2 se tiene la respuesta "0" y el programa entra en el bucle S93, se repite a intervalos de tiempo de aproximadamente 10 \mus y comprueba así si el bloque de corriente debe ser conectado ahora en la fase 33 o 35 en cuestión del devanado del motor o no. (Durante esta monitorización no deberían ser realizadas otras rutinas de cálculo, ya que si no el instante de la conexión podría ser demorado considerablemente bajo ciertas circunstancias)

La Fig. 8 muestra la rutina CALC_Within S90 correspondiente para el caso de que Flag_Fct_Within tenga el valor 1. Esta rutina S90 está indicada esquemáticamente también en la Fig. 2.

En S178 se consulta si la corriente está conectada ahora en la fase en cuestión. En el caso NO la rutina va directamente a S180 Return, y continúa la monitorización de si debe ser conectada la corriente.

En caso de que en S178 se tenga la respuesta SÍ, se comprueba en S182 si ambas banderas Flag_FctsEnable (S164 en la Fig. 7) y Flag_Fct_Within (S152 en la Fig. 6) tienen el valor 1.

En caso de NO, el programa va a S180 Return. En caso de SÍ, va a S184, donde Flag_Do_Fcts = 1, es decir ahora se satisfacen en S92 las dos condiciones y en la Fig. 2 pueden ahora ser realizadas las etapas de cálculo que se vayan a realizar en ese momento por debajo de S92, siendo, como ya de describió, en S94 ambas banderas de la consulta S92 puestas de nuevo a 0, para que en el siguiente paso por S92 el programa vaya de nuevo al bucle corto S93, para monitorizar la desconexión de la corriente en la fase 33 ó 35 que conduce la corriente en ese momento con intervalos de tiempo compactos, por ejemplo cada 100 \mus.

En este caso pueden así ser realizados todos los cálculos por debajo de S92 (Fig. 2) a partir de los lugares 131, 131', 131'' etc. de la Fig. 4, ya que aquí se satisfacen las siguientes condiciones Flag_FctsEnable = 1 y Flag_Do_Fcts = 1.

En la Fig.4 se realizan estos cálculos a partir de los lugares 131, 131', etc., esto es, durante el tiempo en que la corriente fluye a través de la fase 33 ó 35.

En las figuras 9 y 10 siguientes las letras a, b y c tienen el mismo significado que en la Fig. 3.

La Fig. 9 muestra las relaciones en el caso de un número de revoluciones de 1500 rpm. Para una vuelta el rotor 50 necesita aquí 40 ms, es decir, para cada cuarto de vuelta, esto es para un paso polar PP, necesita 10 ms = 10000 \mus.

Si se supone que por el regulador n_CTL es predeterminado un valor de ajuste T_{Curr} de 1,35 ms, ya que aquí se necesita poca energía, queda antes de cada impulso de corriente 132c, 134c un tiempo de aproximadamente 4 ms, en el que pueden ser realizados cálculos, por ejemplo antes del impulso 132c los cálculos en S100 de la Fig. 2, y antes del impulso 134c, los cálculos en S108, S116 y S118, como están indicados en la Fig. 9B. Estos tienen lugar entonces después de una interrupción Hall "a" y antes de la conexión "b" de un impulso de corriente 132c, 134c, etc.

La Fig. 10 muestra en la misma escala de tiempos que la Fig. 9 las relaciones a 4500 V/m. En este caso una vuelta completa del rotor 50 tarda 13,33 ms, y un cuarto de vuelta dura por tanto 3,33 ms.

Si se supone un valor de ajuste T_{Curr} (del regulador n_CTL) de 3 ms = 3000 \mus, entonces quedan disponibles para los procesos de cálculo, por ejemplo 2900 \mus. Durante el impulso de corriente 132d pueden, por consiguiente, ser realizados los procesos de cálculo en S100 de la Fig.2, y durante el impulso de corriente 134d los procesos en las etapas S108, S116 y S118, como está representado en la Fig. 10B. Éstos tienen lugar pues tras el proceso de conexión "b" de un impulso de corriente 132d, 134d, etc. y antes de su proceso de desconexión "c".

Eventualmente, los procesos en la parte inferior de la Fig. 2 son subdivididos en varias subrutinas. Por ejemplo, la rutina SW_CALC, en la medida que es larga, podría ser dividida en dos rutinas SW_CALC1 y SW_CALC2, cada una de las cuales es más corta de 2 ms, para que los diferentes cálculos no se perturben entre sí. En este caso se realizaría entonces, por ejemplo, SW_CALC1 durante el impulso de corriente 132d, SW_CALC2 durante el impulso de corriente 134d, y las etapas S108, S116 y S118 durante el impulso de corriente siguiente 136d. De esta forma son posibles muchas variantes, que se adecuan al tipo, longitud y prioridad de los cálculos que vayan a ser realizados. Puesto que en particular el cálculo del valor teórico en algunos casos requiere mucho tiempo de cálculo, esta función debe ser invocada más a menudo que por ejemplo la función S108, que se basa en una simple medición de tiempo.

Un tipo preferido de conmutación por medio de sondeo (polling) está descrito detalladamente en el documento DE 200 22 114.0 U1 (D242 = DE-3060G), al que aquí se hace referencia, para no extenderse. La conmutación puede realizarse de diferentes formas, que son conocidas para el experto, siendo preferida la conmutación según el documento DE 200 22 114.0 U1.

Naturalmente en el marco de la presente invención son posibles múltiples variaciones y modificaciones. Por la consideración de variables adicionales, por ejemplo de tipo, duración y prioridad de los cálculos que deben ser realizados en cada momento, resultan múltiples posibilidades para otros perfeccionamientos y afinamientos del concepto de la invención, que está definido en las reivindicaciones independientes.

Claims

1. Procedimiento para el procesamiento de datos en un motor (49) conmutado electrónicamente, que presenta un rotor (50) en forma de imán permanente, una disposición (60) para el registro de la posición de este rotor (50) y un estator con al menos una fase de devanado (33, 35), estando asignados al motor (49) un ordenador (43) del tipo de un microprocesador o un microcontrolador y un programa (55) para ser ejecutado por este ordenador (43) para el control de la conmutación y para la realización de procesos de cálculo, con las siguientes etapas:

a): Por medio del ordenador (43) junto con el programa (55) son determinadas la región de posición del rotor en la que debe fluir un impulso de corriente (132, 134, 136, 138, 140) a través de la al menos una fase de devanado (33, 35) y la duración (T_{Curr}) de este impulso de corriente, en etapas que se repiten;

b): En etapas que se repiten es registrado el periodo de tiempo (T_{PP}) dependiente del número de revoluciones que necesita el rotor (50) para el paso de una zona de ángulo de giro (PP) predeterminada;

c): Es monitorizada la relación entre este periodo de tiempo (T_{PP}) dependiente del número de revoluciones y la duración (T_{Curr}) de los impulsos de corriente;

d): Dependiendo de la magnitud de esta relación es realizada al menos una operación de cálculo predeterminada en el ordenador (43), o bien durante la duración (T_{Curr}) de un impulso de corriente, o bien en un intervalo de tiempo por fuera de un impulso de corriente.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que como periodo de tiempo dependiente del número de revoluciones es empleado un periodo de tiempo de paso polar (T_{PP}) que necesita el rotor (50) en forma de imán permanente para el paso de un ángulo de giro, que corresponde al múltiplo de orden N de un paso polar (PP) de su imán permanente, donde N = 1, 2, 3, ...

3. Procedimiento según la reivindicación 2, en el que cuando la duración de la corriente (T_{Curr}) es mayor que un tercio del periodo de tiempo de un paso polar (T_{PP}), que es necesario para el paso de un único paso polar (PP) del rotor (50) en forma de imán permanente, es realizada la operación de cálculo predeterminada durante la duración (T_{Curr}) del impulso de corriente (132, 134, 136, 138,140).

4. Procedimiento según la reivindicación 2 ó 3, en el que cuando la duración de la corriente (T_{Curr}) es menor de un tercio del periodo de tiempo de un paso polar (T_{PP}), que es necesaria para el paso de un único paso polar (PP) del rotor (50) en forma de imán permanente, la operación de cálculo predeterminada es realizada por fuera de la duración (T_{Curr}) del impulso de corriente (132, 134, 136, 138, 140).

5. Procedimiento según la reivindicación 4, en el que la operación de cálculo predeterminada es realizada antes del comienzo de tal impulso de corriente (132, 134, 136, 138, 140).

6. Motor conmutado electrónicamente (49), que presenta un rotor (50) en forma de imán permanente, una disposición (60) para el registro de la posición de giro de este rotor (50), y un estator con al menos una fase de devanado (33, 35), estando asignados al motor (49) un ordenador (43) del tipo de un microprocesador o microcontrolador y un programa (55) para ser ejecutado por este ordenador (43) para el control de su conmutación y para la realización de procesos de cálculo, estando elaborado el programa para la realización de las siguientes etapas:

a): Por medio del ordenador (43) junto con el programa (55) son determinadas la región de posición del rotor en la que debe fluir un impulso de corriente (132, 134, 136, 138, 140) a través de la al menos una fase de devanado (33, 35), y la duración (T_{Curr}) de este impulso de corriente en etapas que se repiten;

b): En etapas que se repiten es registrado el periodo de tiempo dependiente del número de revoluciones (T_{PP}), que necesita el rotor (50) para el paso de una región de ángulo de giro predeterminada;

c): Es monitorizada la relación entre este periodo de tiempo dependiente del número de revoluciones (T_{PP}) y la duración (T_{Curr}) de los impulsos de corriente (132, 134, 136, 138, 140);

d): Dependiendo de la magnitud de esta relación es realizada al menos una operación de cálculo predeterminada en el ordenador (43), o bien durante la duración (T_{Curr}) de un impulso de corriente (132, 134, 136, 138, 140), o bien en un intervalo de tiempo por fuera de un impulso de corriente (132, 134, 136, 138, 140).

7. Motor según la reivindicación 6, en el que como periodo de tiempo dependiente del número de revoluciones es empleado un periodo de tiempo de un paso polar (T_{PP}), que necesita un rotor (50) en forma de imán permanente para el paso de una región angular, que corresponde a un múltiplo de orden N de un paso polar (PP) de su imán permanente, donde N = 1, 2, 3, ...

8. Motor según la reivindicación 7, en el que cuando la duración de la corriente (T_{Curr}) es mayor que un tercio del periodo de tiempo de un paso polar (T_{PP}), que necesita el rotor (50) para el paso de un único paso polar (PP), es realizada la operación de cálculo predeterminada durante la duración (T_{Curr}) del impulso de corriente (132, 134, 136, 138, 140).

9. Motor según la reivindicación 7 u 8, en el que cuando la duración de la corriente (T_{Curr}) es menor que un tercio del periodo de tiempo de un paso polar (T_{PP}), que necesita el rotor (50) para el paso de un único paso polar (PP), es realizada la operación de cálculo predeterminada por fuera de la duración del impulso de corriente (132, 134, 136, 138, 140).

10. Motor según la reivindicación 9, en el que la operación de cálculo predeterminada es realizada antes del comienzo de tal impulso de corriente (132, 134, 136, 138, 140).