WO2014005749A2 - Automatische identifizierung eines elektronisch kommutierten motors - Google Patents

Automatische identifizierung eines elektronisch kommutierten motors Download PDF

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WO2014005749A2
WO2014005749A2 PCT/EP2013/059916 EP2013059916W WO2014005749A2 WO 2014005749 A2 WO2014005749 A2 WO 2014005749A2 EP 2013059916 W EP2013059916 W EP 2013059916W WO 2014005749 A2 WO2014005749 A2 WO 2014005749A2
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electronically commutated
commutated motor
motor
control unit
stator
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Ina Constantinides
Sonja FROHNERT
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Robert Bosch Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/14—Estimation or adaptation of motor parameters, e.g. rotor time constant, flux, speed, current or voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/08—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
    • H02P6/085—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor in a bridge configuration

Definitions

  • Electric motors and in particular brushless DC motors are used in many areas of technology.
  • electric motors can be used to drive pumps.
  • An electric motor for driving a pump is known for example from US 2007 222 402.
  • a control device for controlling an electronically commutated motor is presented.
  • the control unit is designed to provide the electronically commutated motor with energy.
  • the controller is designed to automatically identify the electronically commutated motor by a parameter of a
  • Stators of the electronically commutated motor is determined.
  • the idea of the present invention is based on automatically determining a stator winding impedance and a stator winding inductance before starting the electronically commutated motor and by
  • a stoppage of motor vehicles can be avoided.
  • the control unit can be, for example, an electrical control unit, and be used for example in motor vehicles.
  • the control unit can be, for example, an electrical control unit, and be used for example in motor vehicles.
  • that can be, for example, an electrical control unit, and be used for example in motor vehicles.
  • Control device for driving a DC motor in an electric
  • Delivery pump such as an electric fuel pump (EKP) be used.
  • the fuel pump may be arranged, for example, together with the DC motor in a fuel tank.
  • the control unit can be arranged, for example outside of the fuel tank and be electrically connected via a tank flange with the electric pump and in particular with the electronically commutated motor.
  • the pumped medium of the electric pump can be, for example, fuel, in particular diesel or gasoline.
  • the electronically commutated motor may e.g. be designed as an AC servo motor or as a brushless DC motor and having a rotor and a stator.
  • a brushless DC motor can also be called a BLDC motor.
  • At the stator of the electronically commutated motor e.g. three phases or strands may be provided.
  • the control unit is running, the electronically commutated motor in one
  • the motor is driven at least two phases simultaneously with a predetermined test pulse.
  • the test pulse may correspond, for example, a predetermined voltage and be identical on the two driven phases.
  • the current resulting from the test pulse is, for example, at a ground branch of a three-phase rectifier of the
  • Control unit determined. On the basis of the current measurement value, for example, a phase impedance of the motor can be determined. Furthermore, a time constant ⁇ can be determined from the rise in the impulse response, also referred to as the current measured value. From the time constant ⁇ , the inductance of the stator windings can be determined using the previously calculated stator resistance. The determined impedance or inductance values can be compared with stored or stored threshold values or nominal values.
  • the control parameters of the electronically commutated motor and in particular the DC motor can by the control unit
  • the controller can prevent commissioning of the electronically commutated motor, if the determined parameters of the stator too far outside the tolerances of
  • the identification of the electronically commutated motor by the control unit can take place automatically. That is, the identification may take place without the explicit intervention of a user, such as the driver of the vehicle. For example, the identification process of the engine may be initiated after a user operates a vehicle key or opens a vehicle door.
  • the parameter of the stator determined by the control device corresponds to a stator winding impedance or a stator winding inductance.
  • the stator winding impedance may also be referred to as resistance on the windings of the stator.
  • the stator winding inductance may be the property of
  • Stator windings correspond to build up due to a change in the electric current field, a magnetic field which counteracts ebendon current change.
  • the control unit can be designed to determine one of these parameters or both parameters.
  • control unit is designed to simultaneously apply a voltage signal to at least two phases or strings of the electronically commutated motor in order to determine the parameter of the stator.
  • the voltage signal corresponds to a voltage, which can also be referred to as a test pulse. The one created at the two phases
  • Voltage signal is identical. That is, it has an identical
  • Voltage signal to be a rectangular pulse.
  • the control unit is also designed to determine a current measurement value resulting from the voltage signal. Further, based on the current measurement, the controller determines the parameter of the stator, that is, the
  • the Stator winding impedance can be calculated, for example, as a quotient of the known voltage signal and the determined current measurement value.
  • the determined time-dependent current measurement has an exponential rise, which can be described by a time constant ⁇ .
  • the stator winding inductance can be calculated as the product of this time constant ⁇ of the rise in the
  • the control device has a phase rectifier with a ground connection.
  • the phase rectifier can be used, for example, as a three-phase rectifier, in particular as
  • the control unit is designed to determine the current measured value at the ground connection of the phase rectifier. For this example, a
  • Ammeter be provided on the ground terminal.
  • the controller is configured to initiate the identification of the electronically commutated motor after the controller has received a start signal.
  • the start signal may be an opening of a vehicle door and / or an insertion of a
  • Vehicle key correspond.
  • Actuation of a vehicle key correspond.
  • control unit is designed to compare the determined parameter of the stator with a predefinable or predetermined threshold value and an identification of the electronically commutated motor based on this comparison
  • stator winding impedance is compared with a predetermined threshold of stator winding impedance.
  • the determined stator winding impedance with several
  • Thresholds are compared. In this way, the determined
  • Stator winding impedance assigned to a particular motor type.
  • control unit can issue a warning signal and possibly suggest a service measure.
  • the determined stator winding inductance can be compared with one or more predetermined threshold values. In this case, an identification of the engine type based solely on the determined stator winding inductance can take place. Alternatively, with the help of
  • control unit is designed according to the identification of the electronically commutated motor or the type of electronically commutated motor which corresponds to the motor
  • Control parameters also referred to as operating parameters to initialize.
  • the controller may use the drive parameters suitable for that engine type to drive the engine. This means, for example, that a corresponding
  • control parameters can, for example, a Vorkommut istswert, a
  • a system for delivering a fluid includes a controller described above and an electric pump with an electronically commutated motor.
  • the electronically commutated motor has a rotor and a stator.
  • the control unit is designed to identify the electronically commutated motor by a parameter of the stator is determined when the engine is stopped.
  • a method for identifying an electronically commutated motor is presented. The method comprises the steps of: simultaneously applying a voltage signal to at least two phases of the electronically commutated motor prior to starting the engine; Determining a voltage resulting from the voltage signal
  • Fig. 1 shows a control device according to an embodiment of the invention
  • Fig. 2 shows a test pulse on two phases of the electronically commutated motor
  • FIG. 4 shows a flow chart of a method for identifying a
  • a control unit 1 in particular a BLDC control is shown, which can also be referred to as Electronic Pump Control (EPC).
  • the control unit 1 is connected to an energy source 17, for example a battery.
  • the control unit 1 is connected to an electronically commutated motor 3.
  • the electronically commutated motor 3 is designed in the illustrated embodiment as a brushless DC motor 3.
  • Brushless DC motor 3 connected.
  • the individual phases can also be denoted by U, V and W.
  • Fig. 1 only one stator or the phases 5 of the stator of the DC motor 3 is indicated.
  • the control unit 1 has a phase rectifier 7, in particular a six-bridge rectifier. Furthermore, a ground connection 9 is provided on the control unit 1.
  • the ground terminal 9 can also as
  • a current measuring device 15 is provided.
  • a voltage signal 11 is simultaneously applied to two phases U and V of the DC motor 3.
  • the voltage signal 11 has a rectangular shape and is applied to the phases 5 of the DC motor 3 such that the DC motor 3 does not rotate.
  • a current measurement value 13 is applied to the ground terminal 9 of the phase rectifier 7, a current measurement value 13 in response to the
  • Time constant ⁇ is determined, which describes the increase of the current measurement curve.
  • the time constant ⁇ can be calculated together with the calculated
  • Resistor of the stator can be used to calculate an inductance of the stator or the stator windings. After a comparison of the parameters of the stator determined in this way with predetermined or stored in the control unit thresholds, the The following measures can be initiated by the control unit 1: On the one hand, certain software parameters for the control of the associated DC motor in the control unit 1 and in the current
  • the drive parameters may include, for example, a speed range, dynamic parameters,
  • control unit 1 can inhibit activation of the DC motor 3 if the determined current measured values 13 or the values calculated therefrom
  • Control unit 1 issue an error message to a higher-level control unit, if the determined stator winding impedance and / or the determined
  • stator winding inductance in the range of the tolerance band of a
  • the error message may indicate a need for maintenance, and may include a meaningful service suggestion.
  • step S1 a start signal, such as opening a vehicle door or turning an ignition key in the control unit 1 is detected or received.
  • step S3 a voltage signal 11 is simultaneously applied to two phases 5 of the electronically commutated motor 3.
  • step S5 a current measurement value 13 resulting from the voltage signal 11 is determined at the ground terminal 9 of the phase rectifier 7. From the
  • Current reading 13 may be a stator winding impedance, that is a
  • Resistance can be calculated at the stator windings of the electronically commutated motor 3 in step S7a. Alternatively or additionally, from the
  • step S7b Current reading 13 a Statorwicklungsinduktterrorism, that is, an inductance at the stator windings of the electronically commutated motor 3 are calculated in step S7b.
  • An already calculated stator winding impedance value can also be used to calculate the stator winding inductance.
  • step S9a the calculated stator winding impedance is compared with a plurality of predetermined impedance thresholds. For example, anyone can Impedance threshold corresponding to a particular engine type.
  • the calculated stator winding inductance may be compared to a plurality of predetermined inductance thresholds, each corresponding to a particular type of electronically commutated motor.
  • step S11 the electronically commutated motor 3 is identified based on the comparison of steps S9a and S9b, respectively.
  • the DC motor type connected to the control unit 1 for example, the DC motor type connected to the control unit 1
  • step S13 control parameters are initialized in the control unit 1, which correspond to the identified DC motor 3. Further, in step S15, the electronically commutated motor 3 is put into operation by the control unit 1 and supplied with power.
  • Thresholds may, in step S17, a warning or a
  • step S19 optionally, the startup of the electronically commutated motor 3 can be prevented.
  • steps S13 and S15 may be continued.
  • a staggered security strategy with multiple thresholds and a maximum tolerance limit is conceivable. In this case, step S19 can be initiated only after reaching or exceeding the maximum tolerance limit.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

Es wird ein Steuergerät (1) zur Ansteuerung eines elektronisch kommutierten Motors (3) vorgestellt. Das Steuergerät (1) ist ausgeführt, den elektronisch kommutierten Motor (3) mit Energie zu versorgen. Ferner ist das Steuergerät (1) ausgeführt, dem elektronisch kommutierten Motor (3) automatisch zu identifizieren, indem bei stehendem Motor (3) ein Parameter eines Stators des elektronisch kommutierten Motors (3) ermittelt wird.

Description

Beschreibung Titel
Automatische Identifizierung eines elektronisch kommutierten Motors Stand der Technik
Elektromotoren und insbesondere bürstenlose Gleichstrommotoren werden in vielen Bereichen der Technik eingesetzt. Beispielsweise können Elektromotoren zum Antrieb von Pumpen verwendet werden. Ein Elektromotor zum Antrieb einer Pumpe ist zum Beispiel aus US 2007 222 402 bekannt.
Bei unterschiedlichen Anwendungen können unterschiedliche Elektromotoren und unterschiedliche Ansteuerungen zum Einsatz kommen. Beispielsweise können sich die Anforderungen an einen Elektromotor, der zum Pumpen von Benzin verwendet wird von den Anforderungen an einen Elektromotor zum
Pumpen von Diesel unterscheiden. Die unterschiedlichen Elektromotoren müssen entsprechend unterschiedlich angesteuert werden.
Offenbarung der Erfindung
Es kann daher ein Bedarf an einer Möglichkeit bestehen, einem Elektromotor die entsprechende Ansteuerung zuzuordnen und Fehler vor Inbetriebnahme des Motors zu erkennen. Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gedeckt werden. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Im Folgenden werden Merkmale, Einzelheiten und mögliche Vorteile einer Vorrichtung gemäß Ausführungsformen der Erfindung im Detail diskutiert. Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Steuergerät zur Ansteuerung eines elektronisch kommutierten Motors vorgestellt. Das Steuergerät ist dabei ausgeführt, den elektronisch kommutierten Motor mit Energie zu versorgen. Ferner ist das Steuergerät ausgeführt, den elektronisch kommutierten Motor automatisch zu identifizieren, indem bei stehendem Motor ein Parameter eines
Stators des elektronisch kommutierten Motors ermittelt wird.
Anders ausgedrückt, basiert die Idee der vorliegenden Erfindung darauf, eine Statorwicklungs-Impedanz und eine Statorwicklungs-Induktivität vor dem Starten des elektronisch kommutierten Motors automatisch zu ermitteln und durch
Vergleich dieser Parameter mit vorgegebenen Schwellenwerten den Motor bzw. die Art des Motors zu identifizieren. Ist der elektronisch kommutierte Motor bzw. die Art des elektronisch kommutierten Motors identifiziert, so kann das
Steuergerät die entsprechende Software mit den korrekten Parametern zum Betrieb der identifizierten Motors laden und auf diese Weise sicherstellen, dass der Motor fachgerecht betrieben werden kann. Auf diese Weise kann ferner sichergestellt werden, dass ein Motor mit der richtigen Ansteuerung verbunden wird und dadurch sowohl die Ansteuerung als auch der elektronisch kommutierte Motor geschützt sind.
Ferner kann hierdurch ein Betrieb eines Steuergeräts mit beispielsweise zwei unterschiedlichen elektronisch kommutierten Motoren ermöglicht werden.
Zusätzlich können dank dem Vergleich der ermittelten Parameterwerte des jeweiligen Stators mit vorgegebenen Schwellenwerten Fehler frühzeitig erkannt werden. Beispielsweise können sich die Widerstände eines Motors aufgrund von
Korrosion im Laufe der Zeit ändern. Bei der Identifizierung des Motors durch das Steuergerät wird jedes Mal vor einem Starten des Motors der Parameter des Stators ermittelt. Liegt dabei dieser ermittelte Wert außerhalb der Toleranzen der hinterlegten Schwellenwerte, so kann ein Fehlersignal in Verbindung mit einer sinnvollen Serviceanweisung ausgegeben werden. Hierdurch kann
beispielsweise ein Liegenbleiben von Kraftfahrzeugen vermieden werden.
Das Steuergerät kann beispielsweise ein elektrisches Steuergerät sein, und zum Beispiel in Kraftfahrzeugen verwendet werden. Beispielsweise kann das
Steuergerät zum Ansteuern eines Gleichstrommotors in einer elektrischen
Förderpumpe, wie zum Beispiel einer elektrischen Kraftstoffpumpe (EKP) eingesetzt werden. Die Kraftstoffpumpe kann dabei zum Beispiel zusammen mit dem Gleichstrommotor in einem Kraftstofftank angeordnet sein. Das Steuergerät kann dabei zum Beispiel außerhalb des Kraftstofftanks angeordnet sein und über einen Tankflansch mit der elektrischen Förderpumpe und insbesondere mit dem elektronisch kommutierten Motor elektrisch verbunden sein. Das Fördermedium der elektrischen Pumpe kann dabei zum Beispiel Kraftstoff, insbesondere Diesel oder Benzin sein.
Der elektronisch kommutierte Motor kann z.B. als AC Servomotor oder als bürstenloser Gleichstrommotor ausgeführt sein und einen Rotor und einen Stator aufweisen. Ein bürstenloser Gleichstrommotor kann auch als BLDC-Motor bezeichnet werden. Am Stator des elektronisch kommutierten Motors können z.B. drei Phasen bzw. Stränge vorgesehen sein. Das Steuergerät ist ausgeführt, den elektronisch kommutierten Motor in einem
Fördermodus bzw. Förderbetrieb so mit Energie zu versorgen, dass ein elektromagnetisches Feld im Elektromotor induziert wird und dadurch ein Drehmoment erzeugt wird. In einem Identifizierungsmodus vor dem Start bzw. vor der Inbetriebnahme des elektronisch kommutierten Motors wird der Motor mindestens auf zwei Phasen gleichzeitig mit einem vorgegebenen Testimpuls angesteuert. Der Testimpuls kann dabei beispielsweise einer vorgegebenen Spannung entsprechen und auf den beiden angesteuerten Phasen identisch sein. Bei Ansteuerung von zwei Phasen gleichzeitig mit einem identischen Testimpuls wird kein elektromagnetisches Wechselfeld im Stator erzeugt, so dass kein Drehmoment erzeugt wird. Der aus dem Testimpuls resultierende Strom wird zum Beispiel an einem Massezweig eines Dreiphasengleichrichters des
Steuergeräts ermittelt. Anhand des Strommess wertes kann beispielsweise eine Phasenimpedanz des Motors bestimmt werden. Ferner kann aus dem Anstieg der Impulsantwort, auch als Strommesswert bezeichnet, eine Zeitkonstante τ ermittelt werden. Aus der Zeitkonstante τ kann unter Verwendung des zuvor berechneten Statorwiderstandes die Induktivität der Statorwicklungen bestimmt werden. Die ermittelten Impedanz- bzw. Induktivitätswerte können mit hinterlegten bzw. gespeicherten Schwellenwerten bzw. Sollwerten verglichen werden. Die Ansteuerparameter des elektronisch kommutierte Motors und insbesondere des Gleichstrommotors können durch das Steuergerät
entsprechend angepasst bzw. belegt werden. Alternativ kann das Steuergerät eine Inbetriebnahme des elektronisch kommutierten Motors verhindern, wenn die ermittelten Parameter des Stators zu weit außerhalb der Toleranzen der
Schwellenwerte liegen.
Die Identifizierung des elektronisch kommutierten Motors durch das Steuergerät kann dabei automatisch stattfinden. Das heißt, die Identifizierung kann ohne explizites Zutun eines Benutzers, wie beispielsweise des Fahrers des Fahrzeugs, stattfinden. Beispielsweise kann der Identifiziervorgang des Motors eingeleitet bzw. initiiert werden, nachdem ein Benutzer einen Fahrzeugschlüssel betätigt oder eine Fahrzeugtür öffnet.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung entspricht der durch das Steuergerät ermittelte Parameter des Stators einer Statorwicklungs-Impedanz oder einer Statorwicklungsinduktivität. Die Statorwicklungs-Impedanz kann beispielsweise auch als Widerstand an den Wicklungen des Stators bezeichnet werden. Die Statorwicklungs-Induktivität kann der Eigenschaft der
Statorwicklungen entsprechen, aufgrund einer Änderung des elektrischen Stromfeldes ein Magnetfeld aufzubauen, das ebendieser Stromänderung entgegenwirkt. Das Steuergerät kann dabei ausgeführt sein, einen dieser Parameter oder beide Parameter zu ermitteln.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Steuergerät ausgeführt, zur Ermittlung des Parameters des Stators ein Spannungssignal an mindestens zwei Phasen bzw. Stränge des elektronisch kommutierten Motors gleichzeitig anzulegen. Das Spannungssignal entspricht dabei einer Spannung, die auch als Testimpuls bezeichnet werden kann. Das an den zwei Phasen angelegte
Spannungssignal ist dabei identisch. Das heißt, es weist eine identische
Amplitude und einen identischen zeitlichen Verlauf auf. Beispielsweise kann das
Spannungssignal ein rechteckiger Impuls sein.
Das Steuergerät ist dabei ferner ausgeführt, einen aus dem Spannungssignal resultierenden Strommesswert zu ermitteln. Ferner ermittelt das Steuergerät basierend auf dem Strommesswert den Parameter des Stators, das heißt, die
Statorwicklungs-Impedanz und/oder die Statorwicklungsinduktivität. Die Statorwicklungs-Impedanz kann beispielsweise als Quotient des bekannten Spannungssignals und des ermittelten Strommesswerts berechnet werden. Der ermittelte zeitabhängige Strommesswert weist einen exponentiellen Anstieg auf, der durch eine Zeitkonstante τ beschrieben werden kann. Die Statorwicklungsinduktivität kann als Produkt dieser Zeitkonstante τ des Anstiegs der
Impulsantwort und des berechneten Statorwiderstandes berechnet werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Steuergerät einen Phasengleichrichter mit einem Masseanschluss auf. Der Phasengleichrichter kann beispielsweise als Dreiphasengleichrichter, insbesondere als
Sechspulsgleichrichter, oder als B6-Gleichrichter ausgeführt sein. Das
Steuergerät ist dabei ausgeführt, den Strommesswert am Masseanschluss des Phasengleichrichters zu ermitteln. Hierfür kann beispielsweise ein
Strommessgerät bzw. ein Sensor am Masseanschluss vorgesehen sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Steuergerät ausgeführt, die Identifizierung des elektronisch kommutierten Motors zu initiieren, nachdem das Steuergerät ein Startsignal empfangen hat. Das Startsignal kann dabei einem Öffnen einer Fahrzeugtür und/oder einem Einführen eines
Fahrzeugschlüssels entsprechen. Alternativ kann das Startsignal einem
Betätigen eines Fahrzeugschlüssels entsprechen. Beispielsweise kann das Steuergerät unmittelbar nach einem Betätigen eines Zündschlüssels die
Identifizierung des elektronisch kommutierten Motors initiieren.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Steuergerät ausgeführt, den ermittelten Parameter des Stators mit einem vorgebbaren bzw. mit einem vorgegebenen Schwellenwert zu vergleichen und eine Identifizierung des elektronisch kommutierten Motors basierend auf diesem Vergleich
durchzuführen. Das heißt, die ermittelte Statorwicklungs-Impedanz wird mit einem vorgegebenen Schwellenwert einer Statorwicklungs-Impedanz verglichen. Alternativ kann die ermittelte Statorwicklungs-Impedanz mit mehreren
Schwellenwerten verglichen werden. Auf diese Weise kann die ermittelte
Statorwicklungs-Impedanz einer bestimmten Motorart zugewiesen werden.
Weicht die ermittelte Statorwicklungs-Impedanz um mehr als einen
vorgegebenen Betrag von dem vorgegebenen Schwellenwert bzw. von allen vorgegebenen Schwellenwerten ab, so kann das Steuergerät ein Warnsignal ausgegeben und gegebenenfalls eine Servicemaßnahme vorschlagen.
Zusätzlich oder alternativ kann die ermittelte Statorwicklungs-Induktivität mit einem bzw. mit mehreren vorgegebenen Schwellenwerten verglichen werden. Dabei kann eine Identifizierung der Motorart basierend allein auf der ermittelten Statorwicklungs-Induktivität stattfinden. Alternativ kann mit Hilfe der
Statorwicklungs-Induktivität das mittels der Statorwicklungs-Induktivität Ergebnis bestätigt bzw. präzisiert werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Steuergerät ausgeführt, nach der Identifizierung des elektronisch kommutierten Motors bzw. der Art des elektronisch kommutierten Motor, die dem Motor entsprechenden
Ansteuerungsparameter, auch als Betriebsparameter bezeichnet, zu initialisieren. Anders ausgedrückt, kann das Steuergerät nach Identifizierung der Motorart die für diese Motorart geeigneten Ansteuerungsparameter zur Ansteuerung des Motors verwenden. Das heißt beispielsweise, dass ein entsprechender
Softwareteil in das Steuergerät geladen wird. Die Ansteuerungsparameter können dabei beispielsweise einen Vorkommutierungswert, einen
Drehzahlbereich, Reglerparameter und eine Polpaarzahl aufweisen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein System zur Förderung eines Fluids vorgestellt. Das System weist ein oben beschriebenes Steuergerät und eine elektrische Pumpe mit einem elektronisch kommutierten Motor auf. Der elektronisch kommutierte Motor weist dabei einen Rotor und einen Stator auf. Das Steuergerät ist dabei ausgeführt, den elektronisch kommutierten Motor zu identifizieren, indem bei stehendem Motor ein Parameter des Stators ermittelt wird. Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Identifizieren eines elektronisch kommutierten Motors vorgestellt. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: gleichzeitiges Anlegen eines Spannungssignals an mindestens zwei Phasen des elektronisch kommutierten Motors vor dem Start des Motors; Ermitteln eines aus dem Spannungssignal resultierenden
Strommesswerts; Ermitteln eines Parameters des Stators basierend auf dem ermittelten Strom mess wert; Vergleichen des Parameters des Stators mit einem vorgebbaren Schwellenwert bzw. mit mehreren Schwellenwerten oder einem Schwellenwertbereich; Identifizieren des elektronisch kommutierten Motors basierend auf diesem Vergleich. Die beschriebenen Schritte können in unterschiedlicher Reihenfolge ausgeführt werden. Ferner können die
beschriebenen Schritte auf dem oben beschriebenen Steuergerät ausgeführt werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem
Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter
Ausführungsformen, die jedoch nicht als die Erfindung beschränkend auszulegen sind, unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen ersichtlich.
Fig. 1 zeigt ein Steuergerät gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung
Fig. 2 zeigt einen Testimpuls auf zwei Phasen des elektronisch kommutierten Motors
Fig. 3 zeigt einen Strommesswert als Impulsantwort am Masseausgang eines Phasengleichrichters
Fig. 4 zeigt ein Flussdiagram eines Verfahrens zum Identifizieren eines
elektronisch kommutierten Motors gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung
Alle Figuren sind lediglich schematische Darstellungen erfindungsgemäßer Vorrichtungen bzw. ihrer Bestandteile gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung. Insbesondere Abstände und Größenrelationen sind in den Figuren nicht maßstabsgetreu wiedergegeben. In den verschiedenen Figuren sind sich entsprechende Elemente mit den gleichen Referenznummern versehen.
In Fig. 1 ist ein Steuergerät 1, insbesondere eine BLDC-Ansteuerung dargestellt, die auch als Electronic Pump Control (EPC) bezeichnet werden kann. Das Steuergerät 1 ist dabei mit einer Energiequelle 17, beispielsweise einer Batterie, verbunden. Ferner ist das Steuergerät 1 mit einem elektronisch kommutierten Motor 3 verbunden. Der elektronisch kommutierte Motor 3 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als bürstenloser Gleichstrommotor 3 ausgeführt. Insbesondere ist das Steuergerät 1 mit den einzelnen Phasen 5 des
bürstenlosen Gleichstrommotors 3 verbunden. Die einzelnen Phasen können auch mit U, V und W bezeichnet werden. In Fig. 1 ist lediglich ein Stator bzw. die Phasen 5 des Stators des Gleichstrommotors 3 angedeutet.
Das Steuergerät 1 weist einen Phasengleichrichter 7, insbesondere einen Sechsbrückengleichrichter auf. Ferner ist am Steuergerät 1 ein Masseanschluss 9 vorgesehen. Der Masseanschluss 9 kann auch als
Potentialausgleichsanschluss bezeichnet werden. Am Masseanschluss 9 ist eine Strommesseinrichtung 15 vorgesehen.
Zum Identifizieren des an das Steuergerät 1 angeschlossenen bürstenlosen Gleichstrommotors 3 bzw. der Art des bürstenlosen Gleichstrommotors 3 wird, wie in Fig. 2 gezeigt, ein Spannungssignal 11 gleichzeitig an zwei Phasen U und V des Gleichstrommotors 3 angelegt. Das Spannungssignal 11 weist eine rechteckige Form auf und wird derart auf die Phasen 5 des Gleichstrommotors 3 gegeben, dass der Gleichstrommotor 3 nicht dreht. Am Masseanschluss 9 des Phasengleichrichters 7 wird ein Strommesswert 13 als Antwort auf das
Spannungssignal 11 über die Zeit gemessen. Das Messergebnis ist in Fig. 3 gezeigt. Dabei ist auf der X-Achse die Zeit in Sekunden und auf der Y-Achse die
Stromstärke in Ampere bzw. in Milliampere aufgetragen. Dabei entspricht die mit einem Pfeil in Fig. 1 dargestellte Stromstärke Ii der ebenfalls mit einem Pfeil angedeuteten negativen Stromstärke l2. Aus dem in Fig. 3 dargestellten Strommesswert 13 können zwei Messgrößen ermittelt werden. Ein Strommesswert 13 im stationären Bereich der
Strommesswert- Kurve kann zur Berechnung des Widerstands des Stators des Gleichstrommotors 3 herangezogen werden. Ferner steigt die Kurve des Strommesswerts 13 zu Beginn exponentiell an. Hieraus kann eine
Zeitkonstante τ bestimmt werden, die den Anstieg der Strommesswert- Kurve beschreibt. Die Zeitkonstante τ kann zusammen mit dem berechneten
Widerstand des Stators zur Berechnung einer Induktivität des Stators bzw. der Statorwicklungen verwendet werden. Nach einem Vergleich der auf diese Weise ermittelten Parameter des Stators mit vorgegebenen bzw. im Steuergerät gespeicherten Schwellenwerten können die folgenden Maßnahmen durch das Steuergerät 1 eingeleitet werden: Einerseits können bestimmte Softwareparameter für die Ansteuerung des zugehörigen Gleichstrommotors in das Steuergerät 1 bzw. in das laufende
Softwaregprogramm geladen werden. Die Ansteuerungsparameter können beispielsweise einen Drehzahlbereich, Dynamikparameter,
Vorkommutierungswert, Reglerparameter und eine Polpaarzahl enthalten. Ferner kann das Steuergerät 1 eine Ansteuerung des Gleichstrommotors 3 unterbinden, wenn die ermittelten Strommesswerte 13 bzw. die daraus berechneten
Statorwicklungs-Impedanz oder Statorwicklungs-Induktivität außerhalb eines definierten Toleranzbandes liegen. Zusätzlich oder alternativ kann das
Steuergerät 1 eine Fehlermeldung an ein übergeordnetes Steuergerät ausgeben, wenn die ermittelte Statorwicklungs-Impedanz und/oder die ermittelte
Statorwicklungs-Induktivität zwar im Bereich des Toleranzbandes eines
Schwellenwertes liegt, jedoch nahe an der Grenze des Toleranzbandes angesiedelt ist. Die Fehlermeldung kann beispielsweise einen Hinweis auf die Notwendigkeit einer Wartung aufweisen, und gegebenenfalls einen sinnvollen Servicevorschlag beinhalten.
Anhand von Fig. 4 wird das Verfahren zum Identifizieren des elektronisch kommutierten Motors 3 bzw. der Art des elektronisch kommutierten Motors 3 erläutert. In Schritt Sl wird ein Startsignal, wie zum Beispiel das Öffnen einer Fahrzeugtür oder das Drehen eines Zündschlüssels im Steuergerät 1 detektiert bzw. empfangen. Im Schritt S3 wird gleichzeitig an zwei Phasen 5 des elektronisch kommutierten Motors 3 ein Spannungssignal 11 angelegt. Im Schritt S5 wird ein aus dem Spannungssignal 11 resultierender Strommesswert 13 am Masseanschluss 9 des Phasengleichrichters 7 ermittelt. Aus dem
Strommesswert 13 kann eine Statorwicklungs-Impedanz, das heißt ein
Widerstand an den Statorwicklungen des elektronisch kommutierten Motors 3 in Schritt S7a berechnet werden. Alternativ oder zusätzlich kann aus dem
Strommesswert 13 eine Statorwicklungsinduktivität, das heißt eine Induktivität an den Statorwicklungen des elektronisch kommutierten Motors 3 in Schritt S7b berechnet werden. Zur Berechnung der Statorwicklungs-Induktivität kann auch ein bereits berechneter Statorwicklungs-Impedanz-Wert verwendet werden. In Schritt S9a wird die berechnete Statorwicklungs-Impedanz mit mehreren vorgegebenen Impedanz-Schwellenwerten verglichen. Beispielsweise kann jeder Impedanz-Schwellenwert einer bestimmten Motorart entsprechen. Alternativ oder zusätzlich kann in Schritt S9b die berechnete Statorwicklungs-Induktivität mit mehreren vorgegebenen Induktivität-Schwellenwerten, die jeweils einer bestimmten Art des elektronisch kommutierten Motors entsprechen, verglichen werden.
In Schritt Sil wird der elektronisch kommutierte Motor 3 basierend auf dem Vergleich aus Schritt S9a bzw. S9b identifiziert. Dabei kann beispielsweise die Gleichstrommotorart dem an das Steuergerät 1 angeschlossenen
Gleichstrommotor 3 zugeordnet werden, deren Schwellenwert dem berechneten
Statorwicklungs-Impedanz- bzw. -induktivitätswert am nächsten kommt. In Schritt S13 werden im Steuergerät 1 Ansteuerungsparameter initialisiert, die dem identifizierten Gleichstrommotor 3 entsprechen. Ferner wird in Schritt S15 der elektronisch kommutierte Motor 3 durch das Steuergerät 1 in Betrieb genommen und mit Energie versorgt.
Falls die ermittelte Statorwicklungs-Impedanz des elektronisch kommutierten Motors 3 und/oder die ermittelte Statorwicklungs-Induktivität des elektronisch kommutierten Motors 3 um mehr als einen vorgebbaren Betrag von allen
Schwellenwerten abweicht, kann in Schritt S17 ein Warnsignal oder ein
Servicevorschlag durch das Steuergerät 1 ausgegeben werden. Ferner kann in Schritt S19 optional die Inbetriebnahme des elektronisch kommutierten Motors 3 verhindert werden. Alternativ kann nach der Ausgabe des Warnsignals in Schritt S17 mit den Schritten S13 und S15 fortgefahren werden. Ferner ist eine gestaffelte Sicherheitsstrategie mit mehreren Schwellenwerten und einer maximalen Toleranzgrenze denkbar. Dabei kann Schritt S19 erst nach erreichen bzw. überschreiten der maximalen Toleranzgrenze eingeleitet werden.
Abschließend wird angemerkt, dass Ausdrücke wie„aufweisend" oder ähnliche nicht ausschließen sollen, dass weitere Elemente oder Schritte vorgesehen sein können. Des Weiteren sei darauf hingewiesen, dass„eine" oder„ein" keine Vielzahl ausschließen. Außerdem können in Verbindung mit den verschiedenen Ausführungsformen beschriebene Merkmale beliebig miteinander kombiniert werden. Es wird ferner angemerkt, dass die Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als den Umfang der Ansprüche beschränkend ausgelegt werden sollen.

Claims

Ansprüche
1. Steuergerät (1) zur Ansteuerung eines elektronisch kommutierten Motors (3), wobei das Steuergerät (1) ausgeführt ist, den elektronisch kommutierten Motor (3) mit Energie zu versorgen;
dadurch gekennzeichnet, dass
das Steuergerät (1) ferner ausgeführt ist, den elektronisch kommutierten Motor (3) automatisch zu identifizieren, indem bei stehendem Motor (3) ein Parameter eines Stators des elektronisch kommutierten Motors(3) ermittelt wird.
2. Steuergerät (1) gemäß Anspruch 1,
wobei der Parameter des Stators eine Statorwicklungs-Impedanz oder eine Statorwicklungs-Induktivität ist.
3. Steuergerät (1) gemäß einem der Ansprüche 1 und 2,
wobei das Steuergerät (1) ausgeführt ist, zur Ermittlung des Parameters des Stators ein Spannungssignal (11) an mindestens zwei Phasen (5) des elektronisch kommutierten Motors (3) gleichzeitig anzulegen;
wobei das Steuergerät (1) ferner ausgeführt ist, einen aus dem
Spannungssignal (11) resultierenden Strommesswert (13) zu ermitteln;
wobei das Steuergerät (1) ferner ausgeführt ist, basierend auf dem ermittelten Strommesswert (13) den Parameter des Stators zu ermitteln.
4. Steuergerät (1) gemäß Anspruch 3,
wobei das Steuergerät (1) einen Phasengleichrichter (7) mit einem
Masseanschluss (9) aufweist;
wobei das Steuergerät (1) ausgeführt ist, den Strommesswert (13) am Masseanschluss (9) zu ermitteln.
5. Steuergerät (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Steuergerät (1) ausgeführt ist, die Identifizierung des elektronisch kommutierten Motors (3) zu initiieren, nachdem das Steuergerät (1) ein Startsignal empfangen hat;
wobei das Startsignal einem Öffnen einer Fahrzeugtür und/oder einem Einführen und/oder einem Betätigen eines Fahrzeugschlüssels entspricht.
Steuergerät (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5,
wobei das Steuergerät (1) ausgeführt ist, den ermittelten Parameter des
Stators mit einem vorgebbaren Schwellenwert zu vergleichen;
wobei das Steuergerät (1) ausgeführt ist, die Identifizierung des elektronisch kommutierten Motors (3) basierend auf diesem Vergleich durchzuführen.
Steuergerät (1) gemäß Anspruch 6,
wobei das Steuergerät (1) ausgeführt ist, ein Warnsignal auszugeben, wenn der ermittelte Parameter um mehr als einen vorgebbaren Betrag vom
Schwellenwert abweicht.
Steuergerät (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7,
wobei das Steuergerät (1) ausgeführt ist, nach der Identifizierung des elektronisch kommutierten Motors (3) die dem elektronisch kommutierten Motor (3) entsprechenden Ansteuerungsparameter zu initialisieren;
wobei die Ansteuerungsparameter mindestens einen
Ansteuerungsparameter aus der folgenden Gruppe aufweisen:
Vorkommutierungswert, Drehzahlbereich, Reglerparameter und Polpaarzahl.
System zur Förderung eines Fluids, das System aufweisend
ein Steuergerät (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8;
eine elektrische Pumpe mit einem elektronisch kommutierten Motor (3); wobei der elektronisch kommutierte Motor (3) einen Stator aufweist;
wobei das Steuergerät (1) ausgeführt ist, den elektronisch kommutierten
Motors(3) zu identifizieren, indem bei stehendem Motor (3) ein Parameter des Stators ermittelt wird.
Verfahren zum Identifizieren eines elektronisch kommutierten Motors (3), das Verfahren aufweisend die folgenden Schritte gleichzeitiges Anlegen (S3) eines Spannungssignals (11) an mindestens zwei Phasen (5) des elektronisch kommutierten Motors (3) vor dem Start des Motors (3);
Ermitteln (S5) eines aus dem Spannungssignal (11) resultierenden
Strommesswerts (13);
Ermitteln (S7a, S7b) eines Parameters des Stators basierend auf dem ermittelten Strommesswert (13);
Vergleichen (S9a, S9b) des Parameters des Stators mit einem vorgebbaren Schwellenwert;
Identifizieren (Sil) des elektronisch kommutierten Motors (3) basierend auf diesem Vergleich.
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