JP2004516800A

JP2004516800A - 多相電動モータのロータ位置を求める方法および装置

Info

Publication number: JP2004516800A
Application number: JP2002553296A
Authority: JP
Inventors: ハイドリッヒトルステン
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-12-22
Filing date: 2001-12-13
Publication date: 2004-06-03
Also published as: EP1382110B1; US20030141833A1; WO2002052714A1; DE10064486A1; EP1382110A1; US6771035B2; DE50115497D1

Abstract

本発明は、複数の相（１０１，２０１，３０１）を備えた電動モータたとえばブラシレス直流モータのロータ位置を求めるための方法ならびに捕捉検出モジュール（２３）に関する。この場合、ロータ位置を求めるため少なくとも第１の相に誘導される少なくとも１つの相電圧（１０７，２０７，３０７）の極性を少なくとも第１の極性値（１１１，２１１，３１１）として基準値との比較により求め、たとえば相のスター結線点に加わる実際のまたはシミュレートされたスター結線点電圧との比較により求める。このため本発明によれば、少なくとも第１の極性値の検出を、少なくとも第１または第２の相を給電するためのスイッチング時点（ｔ_ｅ）に対して同期合わせし、少なくとも第１の極性値を少なくとも１つのスイッチング時点（ｔ_ｅ）に続く所定の待ち時間（ｔ_ｗａ）の後で求める。

Description

【０００１】
本発明は、多相電動モータすなわち複数のモータ相巻線を備えた電動モータたとえばブラシレス直流モータのロータ位置を求める方法および装置に関する。本発明はさらにそのための捕捉検出モジュールに関する。
【０００２】
多くの技術分野において、たとえば自動車分野において、最近はいわゆるブラシレス直流モータが使用され、これはＢＬＤＣモータ（ＢＬＤＣ＝ＢｒｕｓｈｌｅｓｓＤｉｒｅｃｔＣｕｒｒｅｎｔ）として知られており、摩耗に弱いブラシを備えていない。ＢＬＤＣモータの場合には機械的なコミュテータの代わりに電子的な転流が行われ、これは一般に電力エレクトロニクスによって実現されている。ＢＬＤＣモータのことを電子整流式直流モータまたはＥＣモータとも称する（ＥＣ＝ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙｃｏｍｍｕｔａｔｅｄ）。
【０００３】
ＢＬＤＣモータはコミュテータとして用いられる電力エレクトロニクスアクチュエータ素子によって駆動され、たとえば６パルスのブリッジインバータによって駆動され、これはパルス変調一般的にはパルス幅変調によりバッテリ直流電圧または中間回路直流電圧から、周波数と電圧振幅が可変の３相交流電圧系を形成し、それによってＢＬＤＣモータに対したとえばほぼ矩形の電流ブロックが供給されることになる。この場合、電動モータのモータ相の給電つまりモータ巻線の給電は、モータの個々のロータ位置に依存して行われる。通常、２つの巻線に同時に給電される。その際にそれらに割り当てられたブリッジインバータの分岐がアクティブになり、これにより第１の相が正で第２の相が負に給電される。このとき第３のブリッジインバータ分岐のスイッチは開かれており、したがって第３の分岐は非アクティブ状態にある。
【０００４】
たとえば永久磁石装置を有する電動モータのロータにより、モータ巻線つまり個々のモータ相にそれに対峙する電圧ないしは逆電圧が誘導される。高いモータ効率を得るため相の給電は、個々の相巻線電流と同じ極性のできるかぎり高い逆の相電圧が誘導されるようにして行われる。
【０００５】
いずれにせよＢＬＤＣモータの場合、最適な転流時点を求めるためにはそのモータのロータ位置が既知でなければならない。ロータ位置もしくは転流時点はたとえばセンサ装置によって求めることができるし、あるいはセンサレスでも求めることができ、たとえばそのつど給電されていない個々の相に誘導された逆電圧のゼロ点通過の評価によって求めることができる。ゼロ点通過から、次の転流のためのロータ角度を外挿によって求めることができる。とはいえこのやり方は、たとえばポンプやファンなどにおいて連続運転用として駆動される電動モータのためにしか適していない。
【０００６】
モータ停止状態まで回転調整が行われるモータの場合、たとえば位置決め駆動のためのモータの場合、ロータ位置を求めるためにはダイナミックな方法が必要とされる。しかしながらその際にはいくつかの問題点が発生する：
ブリッジインバータの２つのアクティブな分岐におけるスイッチのパルス幅変調（ＰＷＭ）により、給電されているアクティブなモータ相つまり相巻線に流れる電流が調節され制限される。しかしパルス幅変調により妨害パルスが引き起こされ、それらの妨害パルスは個々のモータ相巻線間の相互インダクタンスによって殊に給電されていない非アクティブ状態の相巻線に伝達され、その結果、そこにおいて誘導電圧のゼロ点通過を妨害なく確実に測定できなくなってしまう。個々の測定信号に対する評価のためにはタイミング妨害をフィルタリングによって除去しなければならないが、アナログフィルタの場合にはたとえば位相のずれが生じてしまい、妨害となる測定誤差が引き起こされてしまう。
【０００７】
ＵＳ５，８５９，５２０によってディジタルフィルタリング手法が提案されている。このやり方によれば、ブリッジ分岐の上方のスイッチをタイミング制御して、同じブリッジ分岐の下方のスイッチを介して惰性電流を発生させることにより、誘導電圧のゼロ点通過を測定する。そして惰性走行中、着目するブリッジ分岐に割り当てられた相つまり相巻線に誘導された逆電圧が、測定回路のアース電位に対して測定される。この場合の欠点は、１つにはブリッジ分岐の上方のスイッチだけしかタイミング制御できないことであり、他方、そもそも測定を実行できるようにするためには、上方のスイッチのタイミング制御によりいわゆる強制惰性走行を生じさせなければならないことである。このような強制的惰性走行を生じさせることによって、モータの能力をあまり利用できなくなってしまう。
【０００８】
発明の利点
これに対し主請求項１の特徴部分に記載の構成を備えた本発明による方法ならびにこの方法に従って動作する本発明による捕捉検出モジュールのもつ利点とは、相つまり相巻線に誘導される逆電圧の極性を求めるために強制的な惰性走行が不要であり、したがって最適なモータの利用が可能となる。
【０００９】
ロータ位置を求めるために、相に誘導される相電圧の極性が求められる。この目的で個々の相電圧が基準値と比較され、たとえば各相のスター結線点に加えられる実際のまたはシミュレートされたスター結線点電圧と比較され、それぞれ極性値が形成される。極性値をそのつど誤らせる妨害を避けるため、相を給電するためのスイッチング時点への同期合わせが行われ、所定の待ち時間だけ待機され、その間に極性値が定常化された安定した状態に達する。そのあとではじめて極性値が求められ、たとえば電動モータ制御用の制御装置へ送出される。
【００１０】
本発明による方法を様々な惰性走行法とともに実行することができる。必要とされる評価回路はコンパクトであり、たとえば電動モータ制御回路および／または電動モータ給電用電力電子機構の制御回路と一体化することができる。本発明による方法は変形可能であり、煩雑な調整をせずに広い回転数範囲にわたり適用することができる。いずれにせよ、たとえばアナログフィルタの場合などのように、位相のずれにより引き起こされる測定誤差は発生しない。
【００１１】
従属請求項に記載の構成により本発明による方法および本発明による捕捉検出モジュールの有利な実施形態が可能である。
【００１２】
妨害を受けている可能性のある極性値を求めないようにする目的で好適には、待ち時間内で電動モータの惰性走行が生じないときのみ、極性値が求められ必要に応じて送出される。
【００１３】
有利には所定の待ち時間の経過後にサンプリング期間が開始され、サンプリング期間中、モータ相ごとにそれぞれ１つの極性値だけでなく、サンプリング期間がそれ相応に長ければ、複数の極性値を求めることもできる。それらの極性値はそのつどメモリに格納され、その際、あとで捕捉検出された極性値が先に捕捉検出された極性値と置き換えられるように構成することができる。たとえばモータ相の直前の極性値だけを記憶することができる。
【００１４】
この場合、好適にはそれぞれ最後に求められた極性値が送出される。
【００１５】
サンプリング期間を複数のイベントによって終わらせることができ、たとえば電動モータの惰性走行により、あるいは後続の電動モータ給電スイッチング時点により終わらせることができる。
【００１６】
冒頭で述べたように通常の方法の場合、電動モータはそれぞれモータ相を流れる電流を調整および制限するため、パルス幅変調によって給電される。この場合、電動モータの相を給電するためのスイッチング時点は好適には、パルス幅変調基本クロックによって規定される。このようなパルス幅変調基本クロックを、極性値を求めるときの同期合わせに使用すると好適である。
【００１７】
また、電動モータの給電の転流が行われるとき、パルス幅変調基本クロックが同期信号によりそのつど新たにスタートされるように構成することもできる。転流にあたり給電は通常、一対のモータ相から隣り合うモータ相対へと切り替わる。本発明の有利な変形実施形態によれば、極性値の検出は同期信号に基づきそのつど新たに同期合わせされる。好適には同期信号もパルス幅変調基本クロックも、極性値検出の同期合わせのために用いられる。このことはたとえば、基本クロックと同期信号をＯＲ論理結合によりまとめることで非常に簡単に実現できる。
【００１８】
相電圧とスター結線点電圧を原則的には個々の相や各相のスター結線点で取り出すことができるけれども、個々の測定点に近づくのは難しいことが多い。したがって相電圧および／またはスター結線点電圧をシミュレートするのが有利である。
【００１９】
図面
次に、図面を参照しながら本発明の実施例について詳しく説明する。
【００２０】
図１Ａは、ブリッジインバータおよびそれに接続された電動モータの複数の相から成る装置を給電状態における電流の流れとともに示す図である。
【００２１】
図１Ｂは、図１Ａの装置を電動モータが惰性走行しているときの電流の流れとともに示す図である。
【００２２】
図２Ａは、図１Ａおよび図１Ｂによる電動モータ給電時の電流ならびに相にそのつど誘導される電圧の経過特性を例示した図である。
【００２３】
図２Ｂは、図２Ａによる相にパルス化して給電する様子を示す図である。
【００２４】
図３は、図１Ａ，Ｂによる装置を本発明による捕捉検出モジュールをもつモータ制御装置とともに示す図である。
【００２５】
図４は、本発明による方法の第１の実施形態を示す状態遷移図である。
【００２６】
図５は、本発明による方法の第２の実施形態を示す状態遷移図である。
【００２７】
実施例の説明
電動モータ１０が、この電動モータの電力電子供給ユニットとして用いられる６パルスのブリッジインバータ１１に接続されている。電動モータ１０は、冒頭で述べた形式のブラシレスのいわゆる電子整流式直流電動モータ（ＢＬＤＣモータ）である。ここでは電動モータ１０のうち、モータ巻線１０２，２０２，３０２を備えた相１０１，２０１，３０１だけしか示されておらず、それらは電動モータ１０のステータに配置されていて、スター結線点１２にまとめられている。図示されていないステータの中で、見やすくするため描かれていない永久磁石により励磁されるあるいは電気的に励磁されるロータ１３が回転し、このロータが回転すると相１０１，２０１，３０１に電圧が誘導される。
【００２８】
モータ制御装置１４は制御ライン２２を介してブリッジインバータ１１を制御し、つまりは電動モータ１０を制御する。ブリッジインバータ２１１は３つのブリッジ分岐１０２，２０２，３０３を有しており、これらはそれぞれスイッチング可能な上方の弁１０４，２０４，３０４とスイッチング可能な下方の弁１０５，２０５，３０５を有している。これらの弁１０４，１０５；２０４，２０５；３０４，３０５はモータ制御装置１４によってオン／オフされ、その際にこの実施例ではパルス幅変調（ＰＷＭ）が用いられる。
【００２９】
ブリッジインバータ１１は入力側でバッテリーまたは直流電圧回路と接続されており、これは正の電圧電位＋Ｕ_Ｂと負の電圧電位−Ｕ_Ｂをもっている。その出力側では相１０１，２０１，３０１はそれぞれ弁１０４，１０５；２０４，２０５，３０４，３０５の間でブリッジ分岐１０３，２０３，２０３と接続されている。弁１０４，１０５；２０４，２０５；３０４，３０５はたとえば電力トランジスタであり、これらを介して電流を正の電圧電位＋Ｕ_Ｂから負の電圧電位−Ｕ_Ｂへの方向へ、あるいブリッジ分岐１０３，２０３，３０３における相１０１，２０１，３０１のタップから負の電圧電位−Ｕ_Ｂの方向へとオン／オフ可能である。この実施例では逆方向において弁１０４，１０５；２０４，２０５；３０４，３０５は、誘導された過電圧に対する保護として矢印で表された内部的なダイオードをそれぞれ有している。また、弁１０４，１０５；２０４，２０５；３０４，３０５に外部のダイオードを接続してもよい。いずれにせよそれらのダイオードによって、たとえば図１Ｂに描かれている惰性走行のような電動モータ１０の惰性走行が可能となる。
【００３０】
それぞれ相１０１，２０１，３０１を介して流れる相電流１０６，２０６，３０６が、モータ制御装置１４により弁１０４，１０５；２０４，２０５；３０４，３０５がオン／オフされることにより調整される。典型的にはこの実施例で示すように、それぞれ２つの相１０１，２０１，３０１に同時に給電される。その際、最初の相１０１，２０１，３０１は正に、２番目の相巻線は負に給電される。図２Ａにはロータ１３の電気的な回転に関する理想化された転流パターンが示されており、そこには相１０１，２０１，３０１を流れる相電流１０６，２０６，３０６が描かれており、さらに電磁石または永久磁石で励磁されたロータにより誘導された相電圧１０７，２０７，３０７が破線で描かれている。
【００３１】
電動モータ１０の回転方向で電気角３０゜と１５０゜の間に位置する転流時点１７と１８との間では相１０１が正に、相２０１が負に給電され、電気角２１０゜と３３０゜との間に位置する転流時点１９と２０との間では相２０１が正に、相１０１が負に給電される。図１Ａに描かれているように、転流時点１７と１８との間で給電状態調整のため、たとえば弁１０４，２０５がスイッチオンされる。さらにそこには、正の電圧電位Ｕ_Ｂから弁１０４，モータ巻線１０２，２０２、弁２０５を介して負の電圧電位−Ｕ_Ｂへ流れる電流１５が示されている。
【００３２】
電動モータ１０の高いモータ効率のため相１０１，２０１，３０１は、可能なかぎり高く誘導された同極性の相電圧１０７，２０７，３０７で給電される。図２Ａに示されているスイッチングパターンによれば、相１０１，２０１，３０１はそれぞれ個々の転流時点の間で連続的に給電され、あるいは連続的には給電されない。この場合、電動モータ１０は全負荷状態である。
【００３３】
この実施例ではパルス幅変調を用いてパルス化された弁１０４，１０５；２０４，２０５；３０４，３０５のスイッチングにより、それぞれ相１０１，１０２，１０３を流れる相電流１０６，２０６，３０６が制限され、その際に電動モータ１０はそれぞれ短期間、惰性走行に移行する。図１Ｂには、このような惰性走行状態が示されている。これによれば弁２０５が閉じられ、その結果、弁１０４、モータ巻線１０２，２０２、弁２０４の内部的なダイオードを介して流れる惰性電流１６が発生する。
【００３４】
図２Ｂには、相１０１，２０１に対する給電状態と惰性走行状態との切替のために弁２０５を交互にスイッチングする様子が示されている。この場合、相３０１は電流の流れない状態に切り替えられ、電圧電位＋Ｕ_Ｂ，−Ｕ_Ｂから電気的に分離されている。弁２０５はスイッチング時点ｔｅでスイッチング期間ｔ_ｅｉｎにわたりそのつどスイッチオンされ（給電状態）、スイッチング時点ｔ_ａでスイッチオフ期間ｔ_ａｕｓにわたりスイッチオフされる（惰性走行状態）。その際、モータ制御装置１４は相１０１のために転流時点１７と１８の間、正の相電流１０６を伴う電流ブロックから成る列２１を生じさせ、転流時点１９と２０との間で負の相電流１０６を伴う電流ブロックから成る列２２を生じさせる。
【００３５】
なお、自明ながら、モータ制御装置１４が弁１０４，１０５；２０４，２０５；３０４，３０５の適切なスイッチングにより、相電流１０６，２０６，３０６の異なる転流パターンおよび／または相電流１０６，２０６，３０６の異なるパルスパターンを生じさせることもできる。
【００３６】
モータ制御装置１４は電動モータ１０のロータ位置を求めるため、捕捉検出モジュール２３を有している。この実施例では捕捉検出モジュール２３の前段にシミュレーションモジュール２４が接続されており、このモジュールは相電圧１０７，２０７，３０７を仮想相電圧１０８，２０８，３０８としてシミュレートし、それらの仮想相電圧１０８，２０８，３０８から仮想スター結線点電圧２６をシミュレートする。仮想相電圧１０８，２０８，３０８は抵抗１０９，２０９，３０９のところで降下し、これらの抵抗はそれぞれ入力側でモータ巻線１０２，２０２，３０２に対し並列にブリッジ分岐１０３，２０３，３０３と接続されており、出力側では仮想スター結線点２７にまとめられており、そこにおいて仮想スター結線点電圧２６が降下する。シミュレーションモジュール２４を設けたことからいかなる場合でも、（本当の）スター結線点電圧２５を測定するために（本当の）スター結線点１２を接触接続させる必要がない。
【００３７】
シミュレーションモジュール２４と捕捉検出モジュール２３との間には、相電圧１０７，２０７，３０７の極性を求めるために比較器モジュール２８が接続されている。比較モジュール２８は、相電圧１０７，２０７，３０７を基準値を成す仮想スター結線点電圧２６と比較する。比較器モジュール２８は比較器として結線された演算増幅器１１０，２１０，３１０を有しており、これらは入力側でそれらに加えられる各相電圧１０７，２０７，３０７と仮想スター結線点電圧２６との電圧差をそれぞれ比較し、それによって求められた個々の電圧差の極性を極性値１１１，２１１，３１１として出力電圧のかたちで出力側から送出する。極性値１１１，２１１，３１１は、個々の電圧差が負の最大値から正の最大値へおよびその逆へ極性変化すると跳躍的に変化する。演算増幅器１１０，２１０，３１０は、図示されてはいないが給電電圧源と接続されている。
【００３８】
相電圧１０７，２０７，３０７は演算増幅器１１０，２１０，３１０の正の入力側の手前に接続された分圧器１１２，２１２，３１２へ加えられ、これらの分圧器は、モータ巻線１０２，２０２，３０２に対し並列にブリッジ分岐１０３，２０３，３０３と接続された抵抗２９と、この抵抗と接続されアースと結線された抵抗３０をそれぞれ有している。仮想スター結線点電圧２６は分圧器３１へ加えられ、この分圧器は、仮想スター結線点と演算増幅器１１０，２１０，３１０の負の入力側との間に結線された抵抗３２と、負の入力側とアースとの間に結線された抵抗３３とを有している。いずれにせよ分圧器１１２，２１２，３１２；３１により相電圧１０７，２０７，３０７ならびに仮想スター結線点電圧２６は、演算増幅器１１０，２１０，３１０により処理可能なスケールに合わせて設定される。抵抗２９，３０；３２，３３の適切な仕様は当業者に周知であり、殊に演算増幅器１１０，２１０，３１０の特性に依存する。
【００３９】
捕捉検出モジュール２３は捕捉検出手段としてこの実施例では本発明に従ってプログラミングされたロジックフィールドを有しており、これはたとえばいわゆる（フィールド）プログラミング可能なロジックアレイ（（Ｆ）ＰＬＡ）またはいわゆる（フィールド）プログラミング可能なゲートアレイ（（Ｆ））ＰＧＡ）とすることができる。基本的には捕捉検出手段を、本発明によるプログラムモジュールを実行する個別ロジック回路または適切なプロセッサによって形成することもできる。捕捉検出モジュール２３の捕捉検出手段を、極性値１１１，２１１，３１１を求めるためスイッチング時点たとえば相１０１，２０１，３０１を給電するスイッチング時点ｔ_ｅに合わせて同期させることができ、この同期合わせは、個々のスイッチング時点に続く所定の待ち時間ｔ_ｗａの後に極性値１１１，２１１，３１１が求められるようにして行われる。図２Ｂには一例として、相１０１の給電開始後のこの種の待ち時間ｔ_ｗａが書き込まれている。
【００４０】
捕捉検出モジュール２３は、あとで２つの変形実施例に基づき説明する本発明による方法に従い極性値１１１，２１１，３１１を走査ないしはサンプリングし、いわゆる「生の」極性値１１１，２１１，３１１から場合によっては含まれている妨害を「フィルタリング」して取り出す。ついで捕捉検出モジュール２３は生の極性値１１１，２１１，３１１から求められたいわゆるディジタルフィルタリングされた極性値１１４，２１，４，３１４をモータ制御装置１４の制御モジュール１１へ送出し、このモジュールによってブリッジインバータ１１が制御される。
【００４１】
その後、制御モジュール３４は極性値１１４，２１，４，３１４の信号変化に基づきロータ１３の個々の電気基準角を求め、つまりは対応づけられた転流時点を求める。しかしこの機能を捕捉検出モジュール２３によって満たすこともできる。極性値１１４，２１４，３１４からじかに読み取ることのできない基準角の中間値は、制御モジュール３４または捕捉検出モジュール２３によってたとえば外挿により求めることができる。しかもこの場合、捕捉検出モジュール２３および／または制御モジュール３４は、極性値１１４，２１４，３１４のうち目下給電されていない相１０１，２０１，３０１に割り当てられている極性値だけを送出すればよく、たとえば転流時点１７と１８の間でまずはじめに相３０１の極性値３１１を送出し、次に相２０１の極性値２１１を送出すればよい。
【００４２】
ここでは制御モジュール３４は、一例として制御手段３５と記憶手段３６という形式で概略的に描かれているに過ぎない。制御手段３５は１つのプロセッサまたは複数のプロセッサから成るグループたとえばディジタル信号プロセッサであり、これは記憶手段３６に格納されているプログラムモジュールのプログラムコードを実行することができる。制御モジュール３４はブリッジインバータ１１を制御し、その際に給電状態と惰性状態を調整するための弁１０４，１０５；２０４，２０５；３０４，３０５に対するスイッチングパターンを設定する。他方、制御モジュール３４は捕捉検出モジュール２３へ同期信号として、「惰性オン」信号４０と「ＰＷＭクロックスタート」信号４１と「ＰＷＭクロック」信号４２を送出する。
【００４３】
「ＰＷＭクロック」信号４２はいわゆるＰＷＭ基本クロックであり、これはそれぞれスイッチオン時点ｔ_ｅにおいてたとえば論理値「１」を送出する。これは相１０１，２０１，３０１における電流パルスｔ_ｅｉｎの開始を表し、つまり相１０１，２０１，３０１の給電のスイッチオン時点ｔ_ｅを表す。
【００４４】
この実施例ではＰＷＭ基本クロックすなわち「ＰＷＭクロック」信号４２は転流時つまりは転流時点１７，１８，１９，２０においてそのつど新たにスタートされる。「ＰＷＭクロックスタート」信号４１はこの場合、論理値「１」として送出される。このため相１０１，２０１，３０１は、事前に給電されておらず個々の相巻線１０１，２０１，３０１のための給電が行われるのであれば、それぞれ転流直後に１つの電流パルスによって給電される。この種の給電開始は、たとえば図２Ｂによる相１０１のための転流時点１７，１９によって決められている。
【００４５】
「惰性オン」信号４０はそのつど惰性状態の開始にあたり相１０１，２０１，３０１の１つにおいて、つまり時点ｔａで、たとえば論理値「１」として送出される。
【００４６】
図４には、極性値１１４，２１４，３１４を求めるための第１の実施形態が描かれている。この場合、出発状態は「給電待ち」状態４０１である。捕捉検出モジュール２３がこの状態で、「ＰＷＭクロックスタート」信号４１または「ＰＷＭクロック」信号４２のいずれか一方の信号を論理値「１」で受信すると、つまり相１０１，２０１，３０１を給電するためのスイッチオン信号が制御モジュール３４から送出されると、捕捉検出モジュール２３は「給電オン」状態４０２へ移行し、このことは移行４１２によって表されている。したがって捕捉検出モジュール２３は、相１０１，２０１，３０１のうちの少なくとも１つを給電するためのスイッチング時点に同期合わせられている。
【００４７】
「給電オン」状態４０２において捕捉検出モジュール２３は、極性値１１１，２１１，３１１の走査もしくはサンプリングまで所定の待ち時間ｔ_ｗａだけ待機するためにタイマをスタートさせる。この待ち時間ｔ_ｗａはたとえば、演算増幅器１１０，２１０，３１０が定常化された状態に達して安定した極性値１１１，２１１，３１１を送出し、それを当業者が相応に求めて調整できるようにするために設けられている。
【００４８】
待ち時間ｔ_ｗａ経過後、捕捉検出モジュール２３が「極性値のサンプリングおよび送出」状態へ移行する（移行４３２）。この状態において捕捉検出モジュール２３は極性値１１１，２１１，３１１をサンプリングし、それらを極性値１１４，２１４，３１４として制御モジュール３４へ送出する。ついで捕捉検出モジュール２３は移行４３１において再び「給電待ち」状態４０１へ移行する。
【００４９】
「給電オン」状態４０２において、制御モジュール３４がブリッジインバータ１１を切り替えて惰性走行を生じさせ、この実施例では捕捉検出モジュール２３が「惰性オン」信号４０を受け取ると、捕捉検出モジュール２３はやはり「給電待ち」状態４０１へ移行する。
【００５０】
捕捉検出モジュール２３が「給電オン」状態４０２において新たに「給電オン」信号を受け取ると、たとえば転流に基づき定められる「ＰＷＭクロックスタート」信号４１場合によっては「ＰＷＭクロック信号４２」も受け取ると、捕捉検出モジュール２３は所定の待ち時間ｔ_ｗａを得るためタイマをスタートさせ、このことは移行４２２によって表されている。
【００５１】
図５には、極性値１１４，２１４，３１４を求めるための第２の実施形態が示されている。この場合、「給電オン」状態５０１から出発し、「ＰＷＭクロックスタート」信号４１または「ＰＷＭクロック」信号４２に基づきこの状態をとる。この状態５０１において捕捉検出モジュール２３は、極性値１１１，２１１，３１１の捕捉検出まで所定の待ち時間ｔ_ｗａだけ待機するためにタイマをスタートさせる。
【００５２】
捕捉検出モジュール２３が「給電オン」状態５０１において新たに「給電オン」信号を受け取ると（「ＰＷＭクロック」信号４１または「ＰＷＭクロック」信号４２）、捕捉検出モジュール２３は所定の待ち時間ｔ_ｗａを生じさせるためタイマをスタートさせ、このことは移行５１１により表されている。
【００５３】
捕捉検出モジュール２３は「給電オン」状態５０１において「惰性オン」信号４０を受け取ると、捕捉検出モジュール２３は「待ち時間経過前の惰性」状態に移行し（移行５１２）、その状態では極性値１１１，２１１，３１１のサンプリングは行われない。捕捉検出モジュール２３が「待ち時間経過前の惰性」状態５０２において「給電オン」信号を受け取ると（「ＰＷＭクロックスタート」信号４１または「ＰＷＭクロック」信号４２）、これは再び「給電オン」状態５０１へ移行する（移行５２１）。
【００５４】
「給電オン」状態５０１において、同期信号４０，４１，４２のいずれかが到来することなく待ち時間ｔ_ｗａが経過すると、捕捉検出モジュール２３は「待ち時間後に給電アクティブ」状態５０３へ移行する（移行５１３）。この状態において、捕捉検出モジュール２３は極性値１１１，２１１，３１１を１回サンプリングするかまたはサンプリング期間ｔ_ａｂ中、繰り返しサンプリングし、たとえば所定のサンプリング周波数によってサンプリングし、それらをたとえばシフトレジスタとして構成されたメモリ４３に格納する。
【００５５】
「待ち時間後に給電アクティブ」状態５０３の間に「惰性オン」信号４０が到来すると、つまり電動モータ１０が惰性走行へ移行すると、捕捉検出モジュール２３は移行５３４において「惰性を伴う送出」状態５０４へ移行し、それぞれ直前にサンプリングされた極性値１１１，２１１，３１１が極性値１１４，２１４，３１４として送出される。「給電オン」信号（「ＰＷＭクロックスタート」信号４１または「ＰＷＭクロック」信号４２）により、捕捉検出モジュール２３は再び「給電オン」状態５０１へ移行する（移行５４１）。
【００５６】
「待ち時間後に給電アクティブ」状態５０３中に「給電オン」信号（ＰＷＭクロックスタート」信号４１または「ＰＷＭクロック」信号４２）が到来すると、捕捉検出モジュール２３は「惰性を伴わない送出」状態５０５に移行し（移行５３５）、そこにおいてそのつど直前にサンプリングされた極性値１１１，２１１，３１１を極性値１１４，２１４，３１４として送出する。その直後、捕捉検出モジュール２３は移行５５１において再び「給電オン」状態５０１へ移行する。
【００５７】
本発明のさらに別の実施形態も容易に実現可能である：
それによれば捕捉検出モジュール２３をソフトウェアモジュールとして構成することができ、これには制御手段たとえばプロセッサによって実行可能なプログラムコードが含まれている。たとえばモータ制御装置１４のプロセッサ３５がこの種のソフトウェアモジュールを実行してもよい。この場合、捕捉検出モジュール２３は機能的な視点から制御モジュール３４に集積されることになる。
【００５８】
さらに基本的に、比較器モジュール２８が仮想の相電圧１０８，２０８，３０８を実際のスター結線点電圧２５と比較することも可能であるし、あるいは仮想の相電圧１０８，２０８，３０８を仮想のスター結線点電圧２６と比較することも可能である。
【００５９】
また、シミュレーションモジュール２４を捕捉検出モジュール２３および／またはモータ制御装置１４の一部分とすることもできる。
【００６０】
さらに比較器モジュール２７を捕捉検出モジュール２３および／またはモータ制御装置１４に集積してもよい。たとえば比較器モジュール２８および／または捕捉検出モジュール２３をＡＳＩＣコンポーネント（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）によって実現できる。
【００６１】
原則的に、相１０１，２０１，３０１の給電のため個々のスイッチング時点に対し捕捉検出モジュール２３を同期合わせするために、「ＰＷＭクロック」信号４２であっても十分である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１Ａは、ブリッジインバータおよびそれに接続された電動モータの相から成る装置を給電状態における電流の流れとともに示す図であり、図１Ｂは、図１Ａの装置を電動モータが惰性走行しているときの電流の流れとともに示す図である。
【図２】
図２Ａは、図１Ａおよび図１Ｂによる電動モータ給電時の電流ならびに相にそのつど誘導される電圧の経過特性を例示した図であり、図２Ｂは、図２Ａによる相にパルス化して給電する様子を示す図である。
【図３】
図１Ａ，Ｂによる装置を本発明による捕捉検出モジュールをもつモータ制御装置とともに示す図である。
【図４】
本発明による方法の第１の実施形態を示す状態遷移図である。
【図５】
本発明による方法の第２の実施形態を示す状態遷移図である。

Claims

複数の相（１０１，２０１，３０１）が設けられており、ロータ位置を求めるために、少なくとも第１の相（１０１，２０１，３０１）に誘導される少なくとも１つの相電圧（１０７，２０７，３０７）の極性を少なくとも１つの第１の極性値として基準値との比較により、たとえば各相（１０１，２０１，３０１）のスター結線点に加わる実際のまたはシミュレートされたスター結線点電圧（２５，２６）との比較により求める形式の、
多相の電動モータ（１０）たとえばブラシレス直流モータのロータ位置を求める方法において、
少なくとも第１の極性値（１１１，２１１，３１１）の検出を、少なくとも第１または第２の相（１０１，２０１，３０１）に給電するためのスイッチオン時点（ｔ_ｅ）に対して同期合わせし、少なくとも第１の極性値（１１１，２１１，３１１）を少なくとも１つのスイッチング時点（ｔ_ｅ）に続く所定の待ち時間（ｔ_ｗａ）の後に求めることを特徴とする、
電動モータのロータ位置を求める方法。
少なくとも１つの第１の極性値（１１１，２１１，３１１）を、待ち時間内に電動モータ（１０）の惰性走行が生じなかったときのみ検出および／または送出する、請求項１記載の方法。
所定の待ち時間（ｔ_ｗａ）の経過後にサンプリング期間（ｔ_ａｂ）を開始し、該サンプリング期間中に少なくとも１つの第２の極性値（１１１，２１１，３１１）を検出する、請求項１または２記載の方法。
前記サンプリング期間（ｔ_ａｂ）経過後、そのつど直前に求められた少なくとも１つの第１または第２の極性値（１１１，２１１，３１１）を送出する、請求項３記載の方法。
前記サンプリング期間（ｔ_ａｂ）を電動モータ（１０）の惰性走行により、または電動モータ（１０）を給電するための後続のスイッチング時点（ｔ_ｅ）により終了させる、請求項３または４記載の方法。
電動モータ（１０）をパルス幅変調により給電し、該電動モータ（１０）の相（１０１，２０１，３０１）を給電するためのスイッチング時点（ｔ_ｅ）をパルス幅変調基本クロック（４２）により規定し、少なくとも１つの第１の極性値（１１１，２１１，３１１）の検出を該パルス幅変調基本クロック（４２）に基づき同期合わせする、請求項１から５のいずれか１項記載の方法。
前記パルス幅変調基本クロックを転流時に同期信号（４１）により新たにスタートさせ、少なくとも第１の極性値（１１１，２１１，３１１）の検出を前記パルス幅変調基本クロック（４２）および／または同期信号（４１）に基づき同期合わせする、請求項６記載の方法。
少なくとも１つの相電圧（１０７，２０７，３０７）および／またはスター結線点電圧（２５，２６）をシミュレートする、請求項１から７のいずれか１項記載の方法。
第１の相（１０１，２０１，３０１）が給電されていないかを検出し、該第１の相（１０１，２０１，３０１）が給電されていなければ、少なくとも第１または第２の極性値（１１１，２１１，３１１）を送出する、請求項１から８のいずれか１項記載の方法。
複数の相（１０１，２０１，３０１）と捕捉検出手段が設けられており、該補足手段は、少なくとも第１の相（１０１，２０１，３０１）に誘導される相電圧（１０７，２０７，３０７）の極性を少なくとも第１の極性値（１１１，２１１，３１１）として基準値との比較により、たとえば各相（１０１，２０１，３０１）のスター結線点に加わる実際のまたはシミュレートされたスター結線点電圧（２５，２６）との比較により求める、
電動モータ（１０）たとえばブラシレス直流モータのロータ位置を求める捕捉モジュールにおいて、
少なくとも第１の極性値（１１１，２１１，３１１）を求める前記捕捉手段は、少なくとも１つの第１または第２の相（１０１，２０１，３０１）を給電するためのスイッチング時点（ｔ_ｅ）に合わせて同期合わせされ、
該捕捉検出手段は少なくとも第１の極性値（１１１，２１１，３１１）を、少なくとも１つのスイッチング時点（ｔ_ｅ）に続く所定の待ち時間（ｔ_ｗａ）の後に求めることを特徴とする、
電動モータのロータ位置を求める捕捉検出モジュール。
プログラムコードが設けられており、該プログラムコードは制御手段たとえば電動モータ（１０）を制御するモータ制御装置（１４）のプロセッサにより実行される、請求項１０記載の捕捉検出モジュール。
前記電動モータ（１０）を制御するように構成されている、請求項１０または１１記載の捕捉検出モジュール（２３）を備えたモータ制御装置。
請求項１１記載の捕捉検出モジュールが記憶されているたとえばディスクまたはＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ハードディスクドライブなどの記憶手段。