DE102010042332A1

DE102010042332A1 - Notlaufbetriebsmodus für ein Elektrofahrzeug

Info

Publication number: DE102010042332A1
Application number: DE102010042332A
Authority: DE
Inventors: Nitinkumar R. Cypress Patel; Peter J. Bloomfield Hills Savagian; Yo Chan Torrance Son; Rostam Dehmoobed Porter Ranch Nasrabadi
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-10-20
Filing date: 2010-10-12
Publication date: 2011-06-01
Also published as: CN102045024B; US8269445B2; US20110089875A1; CN102045024A

Abstract

Verfahren und Systeme für einen Notlaufbetriebsmodus für ein Elektromotorsystem werden bereitgestellt. Das Verfahren schließt Ermitteln, ob ein Drehmelder ausgefallen ist, ein. Wenn der Drehmelder nicht ausgefallen ist, verwendet der Betrieb des Elektromotorsystems Drehmeldersignale. Wenn der Drehmelder ausfällt, verwendet der Betrieb des Elektromotorsystems sensorlose Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Elektromotorsysteme für Elektro- und Hybridfahrzeuge und betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermöglichen eines Notlaufbetriebsmodus in einem Elektromotorsystem für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug.
Hintergrund der Erfindung
Elektromotorsystem in Elektro- oder Hybridfahrzeugen verwenden einen Drehmelder, welcher mit einem Elektromotorsystem davon gekoppelt ist, um Signale, welche einer Position und einer Drehzahl eines Rotor des Elektromotors entsprechen, zu erzeugen. Wenn der Drehmelder ausfällt, kann jedoch das Elektromotorsystem Positions- und Drehzahlsignale, welche zur Steuerung des Elektromotorsysteme nötig sind, nicht bereitstellen.
Dementsprechend ist es wünschenswert, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Notlaufbetrieb bereitzustellen, welche betriebsfähig sind, wenn der Drehmelder ausfällt. Außerdem werden weitere wünschenswerte Merkmale und Charakteristiken der vorliegenden Erfindung von der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den angehängten Ansprüchen in Verbindung mit den angefügten Zeichnungen und dem vorherigen technischen Gebiet und Hintergrund genommen offensichtlich werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Notlaufsteuerung zum Steuern des Betriebs eines Innenpermanentmagnetmotors wird bereitgestellt, wobei die Steuerung eine sensorlose Drehzahl- und Positionsabschätzeinheit und einen Signalwähler einschließt. Die sensorlose Drehzahl- und Positionsabschätzeinheit erzeugt sensorlose Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale. Der Signalwähler ist mit einem Drehmelder gekoppelt, um abgetastete Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale von dem Drehmelder zu empfangen und ist mit der sensorlosen Drehzahl- und Positionsabschätzeinheit gekoppelt, um die sensorlosen Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale daher zu empfangen. Der Signalwähler ermittelt, ob der Drehmelder ausgefallen ist und stellt die abgetasteten Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale zum Steuern des Betriebs des Innenpermanentmagnetmotors bereit, wenn der Drehmelder nicht ausgefallen ist, und stellt die sensorlosen Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale zum Steuern des Betriebs des Innenpermanentmagnetmotors bereit, wenn der Drehmelder ausgefallen ist.
Ein Verfahren zum Betrieb eines Elektromotorsystems wird bereitgestellt. Das Verfahren schließt Ermitteln, ob ein Drehmelder ausgefallen ist, und Betreiben des Elektromotorsystems unter Verwendung von Drehmeldersignalen ein, wenn der Drehmelder nicht ausgefallen ist, während das Elektromotorsystem unter Verwendung von sensorlosen Signalen betrieben wird, wenn der Drehmelder ausgefallen ist.
Zusätzlich wird ein Elektromotorsystem bereitgestellt. Das Elektromotorsystems schließt einen Innenpermanentmagnetmotor, einen Inverter, eine Invertersteuerung, ein Drehmelder und eine Notlaufsteuerung ein. Der Innenpermanentmagnetmotor schließt mehrere Phasen und einen Rotor ein. Der Inverter erzeugt eine Vielzahl von Phasensignalen als Reaktion auf modulierte Steuersignale und ist mit dem Innenpermanentmagnetmotor gekoppelt, um jedes der Vielzahl von Phasensignalen einer entsprechenden der Vielzahl von Phasen des Permanentmagnetmotors bereitzustellen. Die Invertersteuerung erzeugt modulierte Steuersignale als Reaktion auf ein Rotorpositionssignal, ein Rotordrehzahlsignal und Phasenstromsignale, wobei die Phasenstromsignale Strömen auf einem oder mehreren der Vielzahl von Phasensignalen entsprechen. Der Drehmelder ist mit dem Innenpermanentmagnetmotor gekoppelt und tastet eine Position und Bewegung des Rotors ab, wobei der Drehmelder abgetastete Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale als Reaktion auf die Position und die Bewegung des Rotors erzeugt. Und die Notlaufsteuerung ist mit dem Drehmelder gekoppelt, um zu erfassen, ob der Drehmelder ausgefallen ist, und ist mit der Invertersteuerung gekoppelt, um die abgetasteten Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale der Invertersteuerung als das Rotorpositionssignal und das Rotordrehzahlsignal bereitzustellen, wenn der Drehmelder nicht ausgefallen ist, während sie sensorlose Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale, welche durch die Notlaufsteuerung erzeugt wurden, der Invertersteuerung als das Rotorpositionssignal und das Rotordrehzahlsignal bereit stellt, wenn der Drehmelder ausgefallen ist.
Beschreibung der Figuren
Die vorliegende Erfindung wird hier nachfolgend im Zusammenhang mit den folgenden Figuren beschrieben werden, wobei ähnliche Ziffern ähnliche Elemente bezeichnen, und
1 ein Blockdiagramm eines Elektromotorsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 ein Blockdiagramm einer Invertersteuerung des Elektromotorsystems von 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
3 ein Blockdiagramm einer Notlaufsteuerung des Elektromotorsystems von 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
4 ein Blockdiagramm einer ersten sensorlosen Positions- und Drehzahlabschätzeinheit der Notlaufsteuerung von 3 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
5 einen modalen Betrieb der sensorlosen Positions- und Drehzahlabschätzeinheit von 4 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
6 ein Flussdiagramm des Betriebs einer Notlaufsteuerung des Elektromotorsystems von 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Beschreibung einer beispielhaften Ausführungsform
Die folgende detaillierte Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und ist nicht dafür vorgesehen, die Erfindung oder die Anwendung oder Verwendungen der Erfindung zu begrenzen. Außerdem besteht keinerlei Absicht durch irgendeine ausgedrückte oder implizierte Theorie, welche in dem vorhergehenden technischen Gebiet, dem Hintergrund, der kurzen Zusammenfassung oder der folgenden detaillierten Beschreibung dargestellt ist, gebunden zu sein.
In Bezug auf 1 schließt ein Blockdiagramm eines Elektromotorsystems 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Dreiphasen-Synchron-Permanentmagnetmotor 102 ein, welcher unter Steuerung eines Inverters 104 und einer Invertersteuerung 106 arbeitet. Ein Drehmelder 108 ist mechanisch mit einer Rotorachse des Motors 102 gekoppelt und gibt amplitudenmodulierte Sinus- und Kosinuswellenformen aus, welche von der Rotation des Motors 102 zu einem Drehmelder-zu-digital-Konvertierungsblock 109 abgetastet werden. Der Drehmelder-zu-digital-Kovertierungsblock 109 erzeugt abgetastete Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale als Reaktion auf die Wellenformen von dem Drehmelder 108. Während die vorliegende Ausführungsform einen Dreiphasen-Synchron-Innenpermanentmagnetmotor 102 einschließt, kann das Elektromotorsystem 100 Permanentmagnetmotoren von anderer Gestalt einschließen, bei denen die abgetastete Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale (θ_sensed, ω_sensed) als Reaktion auf die Position und die Bewegung des Rotors des Motors 102 erzeugt werden.
Der Drehmelder-zu-digital-Konvertierblock 109 ist mit einer Notlaufsteuerung 110 gekoppelt und stellt dieser die abgetasteten Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale bereit. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform erzeugt die Notfallsteuerung 110 ein Rotorpositionssignal θ und ein Rotordrehzahlsignal ω als Reaktion auf die abgetasteten Rotorpositions- und Rotordrehzahl-Signale.
Der Inverter 104 ist mit einer Gleichstrom(DC)-Quelle 112 gekoppelt und erzeugt eine Vielzahl von Phasensignalen als Reaktion auf modulierte Steuersignale 114, welche von der daran gekoppelten Steuerung 106 empfangen werden. Die Anzahl der Phasensignale entspricht der Anzahl der Phasen des Motors 102, welcher, in der vorliegenden Ausführungsform, drei Phasen einschließt. Der Inverter 104 ist mit dem Permanentmagnetmotor 102 gekoppelt und stellt die Vielzahl von Phasensignalen auf Phasendrähten 116 zum Steuern des Betriebs des Permanentmagnetmotors 102 bereit.
Die Invertersteuerung 106 ist mit dem Inverter 104 gekoppelt und erzeugt die modulierten Steuersignale 112 als Reaktion auf das Rotorpositionssignal θ, das Rotordrehzahl-Signal ω, ein Drehzahlbefehlssignal, Speed*, welches von einer Steuerung höheren Niveaus (nicht gezeigt) bereitgestellt werden, und Phasenstromsignale (I_a, I_b, I_c), welche von den Phasendrähten 116 abgetastet werden. Die Invertersteuerung 106 stellt die modulierten Steuersignale 114 dem Inverter 104 zum Erzeugen der mehreren Phasensignale bereit.
Die Invertersteuerung 106 stellt Zwei-Phasen-Stationär-Rahmen alpha/beta-Ströme, I_α und I_β, und zwei stationär-Rahmen-Spannungsbefehle, V^* _α, und V^* _β, der Notlaufsteuerung 110 bereit.
Die Notlaufsteuerung 110 erzeugt, wie oben beschrieben, das Rotorpositionssignal θ, und das Rotordrehzahlsignal ω, als Reaktion auf abgetastete Rotorpositions- und Rotordrehzhalsignale (θ_sensed, ω_sensed) von dem Drehmelder 108, und stellt die Rotorposition und die Rotordrehzahl-Signale, θ, ω der Wandlersteuerung 106 bereit. Die Notlaufsteuerung 110 erzeugt auch zwei Stationär-Rahmen-Einspeisespannungsbefehle 118, V^* _{α_inj} und V^* _{β_inj}, und stellt die Einspeisespannungsbefehle der Invertersteuerung 106 zum Betrieb des Motors 102 bei niedrigen Drehzahlen bereit.
In Bezug auf 2 schließt ein beispielhaftes Blockdiagramm der Invertersteuerung 106 ein drei-zu-zwei-Transformationsmodul 202 ein, welches die drei abgetasteten Phasenstromsignale (I_a, I_b, I_c) zu äquivalenten Zweiphasen-stationär-Rahmen alpha/beta Strömen, I_α und I_β, konvertiert. Die Zweiphasen-alpha/beta-Ströme, I_α und I_β, werden dem stationär-zu-synchron-Rahmen-Transformationsmodul 204 und der Notlaufsteuerung 110 (1) bereitgestellt. Das stationär-zu-synchron–Referenzrahmen-Transformationsmodul 204 transformiert die Zweiphasen-alpha/beta-Ströme I_α und I_β zu Synchronrahmen-Rückmelde-Strömen, I_{qse_fb} und I_{dse_fb}, als Reaktion auf das Rotorpositionssignal θ. Die Synchron-Rahmen-Rückmelde-Ströme, I_{qse_fb} und I_{dse_fb}, werden Stromreglern 206 zum Erzeugen von Stationär-Rahmen-Spannungsbefehlen, V^* _α und V^* _β, als Reaktion auf das Rotorpositionssignal θ und zwei Strombefehle in dem synchronen Referenzrahmen, I_dse und I_qse, bereitgestellt.
Das Drehzahlbefehlsignal, Speed^*, welches, wie oben beschrieben, von einer Steuerung höheren Niveaus bereitgestellt wird, wird einem Addierer 208 bereitgestellt, welcher das Rotordrehzahlsignal, ω, subtrahiert und das sich ergebende Fehlersignal einem Drehzahlreglermodul 210 bereitstellt, welches das Drehmomentbefehlssignal, T^* _e erzeugt. Das Drehmomentbefehlssignal T^* _e wird einem Optimal-Drehmoment-pro-Ampere Kurven-Ermittlungsblock 212 bereitgestellt, welcher die zwei Strombefehle in dem synchronen Referenzrahmen, I^* _dse und I^* _qse, zur Bereitstellung an die Stromregulatoren 206 als Reaktion auf das Drehmomentbefehlssignal, T^* _e, das Rotordrehzahlsignal, ω und die DC-Link-Spannung, V_DC, erzeugt.
Daher sollte klar sein, dass die stationär-Rahmen-Spannungsbefehle V_α ^* und V_β ^* durch die Stromregulatoren 206 durch Ableiten von Spannungsbefehlsignalen aus einer Kombination der Synchron-Rahmen-Strombefehle, I^* _dse und I^* _qse, und der Synchron-Rahmen-Rückmelde-Ströme, I_{qse_fb} und I_{dse_fb}, und durch Transformieren der sich ergebenden Spannungsbefehlsignale zu den stationär-Rahmen-Spannungsbefehlen, V^* _α und V^* _β, unter Verwendung des Rotorpositionssignals θ, erzeugt werden. Die Stationär-Rahmen-Spannungsbefehle, V^* _α und V^* _β, werden mit eingespeisten Spannungsbefehlen, V_{α_inject} und V_{β_inject} 118, bei den Signaladdierern 214, 216 kombiniert und die sich ergebenden Signale werden einer zwei-zu-drei-Phasentransformations- und Moduliertes-Steuersignal-Erzeugungseinheit 218 bereitgestellt, welche die modulierten Steuersignale zum Bereitstellen an Schaltelemente des Inverters 104 (1) erzeugt.
Als Nächstes in Bezug auf 3 schließt ein beispielhaftes Blockdiagramm der Notlaufsteuerung 110 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine sensorlose Rotor- und Drehzahlabschätzeinheit 302 und einen Signalwähler 304 ein
Die sensorlose Rotor- und Drehzahlabschätzeinheit 302 empfängt Zweiphasen-Stationärrahmen-alpha/beta-Ströme, I_α und I_β, und Stationärrahmen-Spannungsbefehle,V^* _α und V^* _β, und erzeugt als Reaktion sensorlose Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale θ_sensorless und ω_sensorless.
Der Signalwähler 304 empfängt die sensorlose Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale θ_sensorless und ω_sensorless von der sensorlosen Rotor- und Drehzahlabschätzeinheit 302 und die abgetasteten Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale θ_sensed, ω_sensed von dem Drehmelder 108 (1). Die abgetasteten Rotorposition und Rotordrehzahlsignale θ_sensed, ω_sensed werden einem Drehmelder-Ausfall-Ermittelmodul 306 und einem Wähler 308 bereitgestellt. Das Drehmelder-Ausfall-Ermittelmodul 306 ermittelt, ob der Drehmelder 108 als Reaktion auf die abgetasteten Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale θ_sensed, ω_sensed ausgefallen ist. Ein Drehmelder 108-Ausfall kann auftreten, wenn zum Beispiel Drähte zu dem Drehmelder ausfallen.
Wenn das Drehmelder-Ausfall-Ermittelmodul 306 ermittelt, dass der Drehmelder ausgefallen ist, erzeugt das Drehmelder-Ausfall-Ermittelmodul 306 ein Drehmelder-Ausfall-Signal und stellt das Drehmelder-Ausfall-Signal dem Wähler 308 bereit. Der Wähler 308 empfängt sensorlose Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale θ_sensorless und ω_sensorless von der sensorlosen Rotor- und Drehzahl-Abschätzeinheit 302 als auch die abgetasteten Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale θ_sensed und ω_sensed von dem Drehmelder 108. In Abwesenheit des Drehmelder-Ausfall-Signals (wobei das Fehlen des Drehmelder-Ausfall-Signals anzeigt, dass der Drehmelder 108 nicht ausgefallen ist) stellt der Wähler 308 die abgetasteten Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale θ_sensed und ω_sensed der Wandlersteuerung 106 (1) als das Rotorpositionssignal θ und das Rotordrehzahlsignal ω bereit. Auf der anderen Seite, wenn der Wähler 308 das Drehmelder-Ausfall-Signal empfängt, welches anzeigt, dass der Drehmelder ausgefallen ist, stellt der Wähler 308 die sensorlosen Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale θ_sensorless und ω_sensorless der Wandlersteuerung 106 (1) als das Rotorpositionssignal θ und das Rotordrehzahl-Signal ω bereit. Auf diese Weise stellt die Notlaufsteuerung 106 vorzugsweise einen Notlaufbetriebsmodus durch Erzeugen von sensorlosen Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignalen θ_sensorless und ω_sensorless bereit, wenn der Drehmelder 108 ausgefallen ist, um diese der Wandlersteuerung 106 (1) als das Rotorpositionssignal θ und das Rotordrehzahlsignal ω bereitzustellen, wodurch ein ausfallsicherer Betrieb des elektrischen Motorsystems 100 ermöglicht wird, um eine Fahrzeugabdrosselbedingung zu verhindern.
Als nächstes wird in Bezug auf 4 eine beispielhafte Struktur der sensorlosen Positions- und Drehzahl-Abschätzeinheit 302 dargestellt. Ein Niedrig-Drehzahl-Fehlerextraktions-Modul 402 und ein Hoch-Drehzahl-Fehlermodul 404 erzeugen ein Niedrig-Drehzahl-Fehlersignal bzw. ein Hoch-Drehzahl-Fehlersignal. Ein Fehlerkombinationsmodul 406 arbeitet als ein Drehzahl-/Positionserzeuger, um das sensorlose Positionssignal 408 und das sensorlose Drehzahlsignal 410 zur Bereitstellung an den Signalauswähler 304 (3) als Reaktion auf das Niedrig-Drehzahl-Fehlersignal und das Hoch-Drehzahl-Fehlersignal zu erzeugen.
Ein sensorloses Positionsrückmeldesignal 412 ist mit dem sensorlosen Positionssignal 408 verbunden, wodurch es äquivalent dazu wird. Ähnlich ist ein sensorloses Drehzahl-Rückmeldesignal 414 mit dem sensorlosen Drehzahl-Signal 410 verbunden.
Das Niedrig-Drehzahl-Fehlerextraktionsmodul 402 ermittelt das Niedrig-Drehzahl-Fehlersignal als Reaktion auf das sensorlose Positions-Rückmeldesignal 412, das sensorlose Drehzahl-Rückmeldesignal 414 und die zwei Phasenströme (I_alpha/beta). Auf ähnliche Weise ermittelt das Hoch-Drehzahl-Fehlermodul 404 das Hoch-Drehzahl-Fehlersignal als Reaktion auf das sensorlose Positions-Rückmelde-Signal 412, das sensorlose Drehzahl-Rückmeldesignal 414, die zwei Phasenströme (I_alpha/beta) und die zwei stationären Rahmenspannungsbefehle (V_alpha/beta).
Das Fehlerkombiniermodul 406 schließt ein Niedrig-Drehzahl-Fehlerabbau-Modul 416 und ein Hoch-Drehzahl-Fehleraufbau-Modul 418 ein, um einen gleichmäßigen Übergang vom sensorlosen Niedrig-Drehzahl-Betrieb zum sensorlosen Hoch-Drehzahl-Betrieb bereitzustellen. Das Niedrig-Drehzahl-Fehlerabbaumodul 416 empfängt das Niedrig-Drehzahl-Fehlersignal und das sensorlose Drehzahl-Rückmeldesignal, um einen Niedrig-Drehzahl-Fehlerkomponentenwert durch Abbau des Niedrig-Drehzahl-Fehlersignals zu berechnen, wenn die Drehzahl des Motors als Reaktion auf das sensorlose Drehzahl-Rückmeldesignal und einen vorbestimmten Abbaukoeffizienten steigt. Ähnlich empfängt das Hoch-Drehzahl-Fehleraufbaumodul 418 das Hoch-Drehzahl-Fehlersignal und das sensorlose Drehzahl-Rückmeldesignal, um einen Hoch-Drehzahl-Fehlerkomponentenwert durch Aufbau des Hoch-Drehzahl-Fehlersignals zu berechnen, wenn die Drehzahl des Motors als Reaktion auf das sensorlose Drehzahl-Rückmeldesignal und einen vorbestimmten Aufbaukoeffizienten steigt. Der vorbestimmte Abbaukoeffizient wird derart ausgewählt, dass der Niedrig-Drehzahl-Fehlerkomponenten-Wert gleich dem Niedrig-Drehzahl-Fehlersignal bei Drehzahlen nahe Null ist und gleichmäßig an die Stelle abbaut (zum Beispiel geradliniger Abbau), an der der Niedrig-Drehzahl-Fehierkomponenten-Wert Null ist, wenn die Drehzahl eine vorbestimmte niedrig-zu-hoch-Drehzahl-Übergangsdrehzahl erreicht. Auf eine ähnliche Weise wird das vorbestimmte Aufbausignal derart gewählt, dass der Hoch-Drehzahl-Fehlerkomponenten-Wert gleich Null ist, bei Drehzahlen nahe Null und gleichmäßig an die Stelle aufbaut (zum Beispiel ein geradliniger Aufbau), an der der Hoch-Drehzahl-Fehlerkomponentenwert gleich dem Hoch-Drehzahl-Fehlersignal ist, wenn die Drehzahl die vorbestimmte Niedrig-zu-Hoch-Drehzahl-Übergangsdrehzahl erreicht oder überschreitet. Ein Fehlersignaladdierer 420 kombiniert den Niedrig-Drehzahl-Fehlerkomponentenwert und den Hoch-Drehzahl-Fehlerkomponentenwert, um ein Rotorfehlerpositionssignal zu erzeugen. Das Drehzahl-Beobachtungsmodul 422 empfängt das Rotorpositionsfehlersignal und berechnet, als Reaktion darauf, das sensorlose Positionssignal 408 und ein beobachtetes Drehzahlsignal, wobei das beobachtete Drehzahlsignal durch einen Drehzahlfilter 424 gefiltert wird, um das sensorlose Drehzahlsignal 410 zu erzeugen.
Ein Niedrig-Drehzahl-Einspeisemodul 426 erzeugt die eingespeisten Spannungsbefehle V_{α_inject} und V_{β_inject}, als Niedrig-Drehzahl-Einspeisesignale 118, um sie den Addierern 214, 216 (2) beim Start des Elektromotorsystems 100 und bei niedrigen Drehzahlen nahe Null bereitzustellen, um ein Hochfrequenzsignal in die Flussachse des Permanentmagnetmotors 102 zum Betrieb des Niedrig-Drehzahl-Extraktionsmoduls 402 einzuspeisen. Die eingespeisten Spannungsbefehle V_{α_inject} und V_{β_inject} werden als Reaktion auf eine eingespeiste Spannung V_inj erzeugt, welche gemäß Gleichung (1) berechnet wird: V_inj = V₀ – V^* _{inj_slope}(abs(ω_r – ω_LH) (1) wobei V₀ die eingespeiste Spannung beim Start ist, V^* _{inj_slope} die Steigung ist, mit der die Spannung als Funktion der Motordrehzahl verringert oder erhöht wird und die Differenz (ω_r – ω_LH) die Differenz zwischen der Rotordrehzahl ω_r und der Niedrig-zu-Hoch-Drehzahl-Schwellendrehzahl ω_LH ist. Wenn das sensorlose Positions-Rückmeldesignal 210 einen Wert nahe Null aufweist, erzeugt das Niedrigdrehzahl-Einspeisemodul 226 ein vorbestimmtes Niedrigdrehzahl-Einspeisesignal (V_{alpha/beta_inj}) zum Einspeisen eines Hochfrequenzsignals in eine Flussachse des Motors 102 bei niedrigen Drehzahlen und stellt das vorbestimmte Niedrig-Drehzahl-Einspeisesignal als Spannungssignale 118 den Signaladdierern 214, 216 (2) zum Kombinieren mit den Synchron-Rahmenspannungsbefehlssignalen V^* _α und V^* _β bereit. Das Hochfrequenzsignal wird in die Flussachse des Motors 102 bei niedrigen Drehzahlen eingespeist, um das sensorlose Drehzahl-Rückmeldesignal 414 und das sensorlose Positionsrückmeldesignal 412 bei niedrigen Drehzahlen zu erzeugen.
Ein Niedrigdrehzahl-Polarisations-Detektor 430 vergleicht den Niedrigdrehzahlfehler, welcher als Reaktion auf das sensorlose Positionsrückmeldesignal 412 erfasst wird, mit den zwei Phasenströmen (I_alpha/beta). Wenn die anfängliche Rotorpositionsinformation durch die sensorlose Rotorpositions- und Drehzahl-Abschätzeinheit 302 erfasst wird, ist es zwingend notwendig, zwischen den positiven und negativen D-Achsen (d. h. den Rotormagnet-Nord- und Südpolen) zu unterscheiden. Der Niedrig-Drehzahl-Polarisationsdetektor 430 ermittelt aus dem Niedrig-Drehzahl-Fehler und den zwei Phasenströmen (I_alpha/beta), ob das sensorlose Rotorpositionssignal richtig nach dem Rotornordpol ausgerichtet ist. Wenn das sensorlose Rotorpositionssignal nicht richtig nach dem Rotornordpol ausgerichtet ist, wird ein Positionsrückstellsignal 432 dem Drehzahlbeobachtermodul 422 bereitgestellt. Als Reaktion auf das Positionsrückstellsignal 432 schaltet das Drehzahlbeobachtermodul 422 die Polarität des sensorlosen Rotorpositionssignals derart, dass das Positionssignal 408 korrekt mit der Rotorposition ausgerichtet wird.
Auf diese Weise stellt die sensorlose Positions- und Drehzahl-Abschätzeinheit 302 das sensorlose Positionssignal 408, θ und das sensorlose Drehzahlsignal 410, ω als Rückmeldesignale bei sowohl niedrigen als auch hohen Drehzahlen bereit. Insbesondere stellt das Fehlerkombinier-Modul 406, einschließlich des Niedrig-Drehzahl-Fehlerabbau-Moduls 416 und des Hoch-Drehzahl-Fehleraufbaumoduls 418, einen gleichmäßigen Übergang vom sensorlosem Niedrig-Drehzahl-Betrieb zum sensorlosem Hoch-Drehzahl-Betrieb bereit.
In Bezug auf 5 beschreibt ein Modalbetriebsdiagramm 500 einen Betrieb der sensorlosen Positions- und Drehzahlabschätzeinheit 302. Beim Start 502, wie oben beschrieben, leitet das Niedrigdrehzahleinspeisemodul 426 die Berechnung des sensorlosen Positionssignals 408 und des sensorlosen Drehzahlsignals 410 ein. Als Nächstes führt das Niedrigdrehzahl-Polaritätserfassmodul 430 die anfängliche Polaritätserfassung 504 durch und korrigiert, wenn nötig, die Polarität des sensorlosen Positionssignals 408. Ein Betrieb der sensorlosen Positions- und Drehzahlabschätzeinheit 302 fährt dann gemäß einem Niedrigdrehzahlmodus 506 fort, wie von dem Niedrigdrehzahl-Extraktionsmodul 402 ermittelt. Wie oben beschrieben, stellt ein Betrieb gemäß dem Niedrigdrehzahlmodus eine Einspeisespannung V_inj gemäß Gleichung (1) bereit.
Ein Betrieb gemäß dem Niedrigdrehzahlmodus 506 fährt fort, bis die Drehzahl eine vorbestimmte obere Niedrigdrehzahlschwelle überschreitet. Wenn die Drehzahl die vorbestimmte obere Niedrigdrehzahlschwelle überschreitet, arbeitet der Betrieb der sensorlosen Positions- und Drehzahlabschätzeinheit 302 in einem Übergangsmodus 508, welcher von dem Niedrigdrehzahlmodus 506 zu einem Hochdrehzahlmodus 510 übergeht. Ein Betrieb gemäß dem Hochdrehzahlmodus 510 fährt dann fort, bis die Drehzahl unter eine vorbestimmte untere Hochdrehzahlschwelle fällt, an welcher Stelle der Betrieb der sensorlosen Positions- und Drehzahlabschätzeinheit 302 in einem Übergangsmodus 512 arbeitet, welcher von dem Hochdrehzahlmodus 510 zu dem Niedrigdrehzahlmodus 506 übergeht. Eine solche vorbestimmte untere Hochdrehzahlschwelle kann bei ungefähr fünfhundert Umdrehungen pro Minute des Motors 102 gesetzt werden und eine solche vorbestimmte obere Niedrigdrehzahlschwelle kann bei ungefähr achthundert Umdrehungen pro Minute des Motors 102 gesetzt werden.
Es ist daher klar, dass das Fehlerkombiniermodul 406 die sensorlosen Niedrigdrehzahl-Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale bereitstellt, wenn es in dem Niedrigdrehzahlmodus 506 arbeitet, wenn die Drehzahl unter der vorbestimmten unteren Hochdrehzahlschwelle ist und sensorlose Hochdrehzahl-Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale bereitstellt, wenn es in dem Hochdrehzahlmodus 510 arbeitet, wenn die Drehzahl über der vorbestimmten oberen Niedrigdrehzahlschwelle ist. Wenn die Drehzahl niedriger als die vorbestimmte obere Niedrigdrehzahlschwelle ist, und höher als die vorbestimmte untere Hochdrehzahlschwelle ist, stellt das Fehlerkombiniermodul 406 Übergangssignale für die sensorlosen Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale bereit, wobei die Übergangssignale gemäß dem Niedrigdrehzahl-Fehlerabbaumodul 416 und dem Hochdrehzahl-Fehleraufbaumodul 418 erzeugt werden, um einen gleichmäßigen Übergang 508 von dem Niedrigdrehzahlmodus 506 zu dem Hochdrehzahlmodus 510 bereitzustellen und auf ähnliche Weise einen gleichmäßigen Übergang 512 von dem Hochdrehzahlmodus 510 zu dem Niedrigdrehzahlmodus 506 bereitzustellen.
Während eine beispielhafte Konstruktion der Notlaufsteuerung 110 in den 3 und 4 dargestellt wurde, werden Fachleute sehen, dass eine Notlaufsteuerung 110, welche Rotorpositions- und Rotor-Drehzahl-Signale θ und ω bereitstellt, wenn ein Drehmelder korrekt arbeitet und wenn ein Drehmelder ausfällt in einer beliebigen einer Anzahl von verschiedenen Konfigurationen konstruiert werden kann. Zum Beispiel kann die Notlaufsteuerung 106, einschließlich der Erzeugung des sensorlosen Positionssignals und des sensorlosen Drehzahlsignals, in Software ermöglicht werden. Dementsprechend zeigt 6 ein Flussdiagramm 600 des Betriebs der Notlaufsteuerung 110 gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
Anfänglich ermittelt 602 die Notlaufsteuerung 110, ob der Drehmelder 108 versagt hat. Wenn der Drehmelder 108 nicht versagt hat, ermittelt 604 die Notlaufsteuerung 110, ob der Steuermodus beim Start ein sensorloser Steuermodus oder ein auf einem Sensor (d. h. Drehmelder 108) basierender Steuermodus ist, wie durch ein Signal von einer Steuerung höheren Niveaus ausgewählt, welche eine derartige Wahl gemäß vordefinierten Parametern machen kann.
Für einen sensorbasierten Betrieb führt die Ausführung zunächst ein Drehmelder-Offset-Lernen (ROL) durch 606. ROL bedingt ein Einspeisen eines Hochfrequenzsignals in den Motor 102 und ein Definieren eines Drehmelder-Offset-Wertes (zum Beispiel eine Anzahl von Grad, welche zwischen dem vom Drehmelder 108 abgetasteten Positionssignal und dem Winkel des Rotorflusses in dem Motor 102 verschieden sind) als Reaktion auf die Veränderung des Drehmeldersignals. Nach der Durchführung von ROL 606 wird der Betrieb des Motors 102 unter Verwendung der abgetasteten Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale von dem Drehmelder 108 gesteuert 608. Während dem sensorbasierten Betrieb werden sensorlose Steuerzustandsvariablen initialisiert und kein Hochfrequenzsignal bei niedrigen Drehzahlen (Schritt 610) eingespeist. Das Ausführen fährt dann fort, die Schritte 608 und 610 im sensorbasierten Betrieb bis zur Ermittlung 612 eines Drehmelderausfalls durchzuführen.
Wenn ein Drehmelderausfall erfasst wird 612, geht der Betrieb zum sensorlosen Steuermodus über und die Zustandsmaschine wird mit den sensorlosen Steuerzustandsvariablen (Schritt 614) zurückgesetzt, so dass der sensorlose Steuermodus den Betrieb von dem Betriebszustand an dem der Drehmelder 108 versagt hat, weiterführen kann. Als Nächstes ermittelt 616 die Ausführung, ob der momentane Betriebszustand ein Niedrigdrehzahlmodus 506 oder ein Hochdrehzahlmodus 510 (5) ist.
Wenn der Betrieb in einem Niedrigdrehzahlmodus 616 ist, führt die Ausführung 616 ein anfängliches Polarisationserfassen 618 durch, um zu ermitteln, ob das sensorlose Niedrig-Drehzahl-Rotorpositionssignal die korrekte Polarität aufweist. Nach der Korrektur der Polarität des sensorlosen Niedrig-Drehzahl-Rotorpositionssignals, wenn nötig 618, fährt der Betrieb gemäß dem Niedrig-Drehzahlmodus 506 fort 620 bis die Drehzahl des Motors 102 größer als eine vorbestimmte obere Niedrigdrehzahl-Schwelle wird 622.
Wenn die Drehzahl des Motors 102 größer als die vorbestimmte obere Niedrigdrehzahl-Schwelle 622 wird 622, geht der Betrieb zu dem sensorlosen Hochdrehzahl-Modus 510 über 624. Der Betrieb fährt dann gemäß dem sensorlosen Hochdrehzahl-Modus 510 fort 626 bis die Drehzahl des Motors 102 weniger als eine vorbestimmte untere Hochdrehzahl-Schwelle wird 628. Wenn die Drehzahl des Motors 102 niedriger als die vorbestimmte untere Hochdrehzahl-Schwelle 628 wird, kehrt der Betrieb zu Schritt 620 zurück, um den Motor 102 gemäß dem sensorlosen Niedrigdrehzahl-Modus 506 zu steuern.
Wenn bei Schritt 616 ermittelt wird, dass ein Betrieb des Motors 102 in einem Hochdrehzahlmodus war, als das Versagen des Drehmelders 108 ermittelt wurde 612, springt die Ausführung zu Schritt 624, um in den sensorlosen Hochdrehzahl-Modus überzugehen. Weiter startet der Betrieb, wenn beim Start der sensorlose Steuermodus gewählt wird 604, in dem sensorlosen Niedrigdrehzahl-Betriebsmodus durch Durchführung 618 einer anfänglichen Polarisationserfassung.
Daher ist klar, dass das vorliegende Verfahren und Vorrichtung zum Notlaufbetriebsmodus des Elektromotorsystems 100, wenn der Drehmelder versagt, einen positionssensorlosen Algorithmus verwendet, um ein Back-up für die Motorsteuerungen bereitzustellen, wodurch ein Notlaufbetriebsmodus bereitgestellt wird, welcher dem Fahrer einen sicheres Fahren eines Fahrzeugs mit einem fehlerhaften Drehmelder zu einer Werkstatt ermöglicht. Während mindestens eine beispielhafte Ausführungsform in der vorhergehenden detaillierten Beschreibung dargelegt wurde, sollte klar sein, dass eine gewaltige Anzahl von Variationen existiert. Es sollte auch klar sein, dass die beispielhafte Ausführungsform oder beispielhaften Ausführungsformen nur Beispiele sind, und nicht dafür vorgesehen sind, den Gegenstand, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der Erfindung auf irgend eine Weise zu beschränken. Stattdessen wird die vorhergehende detaillierte Beschreibung Fachleuten einen geeigneten Fahrplan zur Umsetzung der beispielhaften Ausführungsform oder beispielhaften Ausführungsformen bereitstellen. Es sollte klar sien, das verschieden Veränderungen in der Funktion oder der Anordnung der Elemente vorgenommen werden können, ohne von dem Geltungsbereich der Erfindung abzuweichen, wie er in den angehängten Ansprüchen oder den legalen Entsprechungen davon, dargelegt ist.
Weitere Ausführungsformen

1. Verfahren zum Betrieb eines Elektromotorsystems aufweisend: Ermitteln, ob ein Drehmelder ausgefallen ist; Betreiben des Elektromotorsystems unter Verwendung von Drehmeldersignalen, wenn der Drehmelder nicht ausgefallen ist; und Betreiben des Elektromotorsystems unter Verwendung von sensorlosen Signalen, wenn der Drehmelder ausgefallen ist.
2. Verfahren gemäß Ausführungsform 1, wobei die Drehmeldersignale Signale aufweisen, welche als Reaktion auf eine Rotorposition und eine Rotordrehzahl eines Rotors eines Innenpermanentmagnetmotors des Elektromotorsystems erzeugt werden.
3. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei die sensorlosen Signale Signale aufweisen, welche einer Rotorposition und einer Rotordrehzahl eines Rotors eines Innenpermanentmagnetmotors des Elektromotorsystems entsprechen.
4. Verfahren nach Ausführungsform 3, wobei die sensorlosen Signale ein sensorloses Hochdrehzahl-Rotorpositionssignal und ein sensorloses Hochdrehzahl-Rotordrehzahlsignal aufweisen.
5. Verfahren nach Ausführungsform 3, wobei die sensorlosen Signale ein sensorloses Niedrigdrehzahl-Rotorpositionssignal und ein sensorloses Niedrigdrehzahl-Rotordrehzahlsignal aufweisen.
6. Verfahren nach Ausführungsform 5, wobei die sensorlosen Signale weiter Niedrigdrehzahl-Einspeisesignale aufweisen.
7. Verfahren nach Ausführungsform 4, wobei die sensorlosen Signale weiter sensorlose Niedrigdrehzahl-Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale aufweisen und wobei Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale von den sensorlosen Hochdrehzahl-Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignalen zu den sensorlosen Niedrigdrehzahl-Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignalen als Reaktion auf eine Drehzahl des Innenpermanentmagnetmotors, welche niedriger als ein vorbestimmter unterer Hochdrehzahl-Schwellenwert wird, übergehen.
8. Verfahren nach Ausführungsform 7 und wobei die Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale weiter von den sensorlosen Niedrigdrehzahl-Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignalen zu den sensorlosen Hochdrehzahl-Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignalen als Reaktion auf die Drehzahl des Innenpermanentmagnetmotors, welche größer als ein vorbestimmter oberer Niedrigdrehzahl-Schwellenwert wird, übergehen.
9. Notlaufsteuerung zum Steuern des Betriebs eines Innenpermanentmagnetmotors, wobei die Notlaufsteuerung aufweist: eine sensorlose Drehzahl- und Positionsabschätzeinheit zum Erzeugen von sensorlosen Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignalen; und einen Signalwähler, welcher mit einem Drehmelder gekoppelt ist, um abgetastete Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale daher zu empfangen, und mit der sensorlosen Drehzahl- und Positionsabschätzeinheit gekoppelt ist, um die sensorlosen Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale daher zu empfangen, wobei der Signalwähler ermittelt, ob der Drehmelder versagt hat, und die abgetasteten Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale zum Steuern des Betriebs des Innenpermanentmagnetmotors bereitzustellen, wenn der Drehmelder nicht ausgefallen ist, und die sensorlosen Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale zum Steuern des Betriebs des Innenpermanentmagnetmotors bereitzustellen, wenn der Drehmelder ausgefallen ist.
10. Notlaufsteuerung gemäß Ausführungsform 9, wobei der Signalwähler einen Drehmelderausfalldetektor einschließt, welcher mit dem Drehmelder gekoppelt ist, um die abgetasteten Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale daher zu empfangen, und, um als Reaktion auf die abgetasteten Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale zu ermitteln, ob der Drehmelder ausgefallen ist.
11. Notlaufsteuerung nach Ausführungsform 9, wobei die sensorlose Drehzahl- und Positionsabschätzeinheit sensorlose Hochdrehzahl-Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale als Reaktion auf eine Drehzahl des Innenpermanentmagnetmotors, welche größer als eine erste vorbestimmte Drehzahl ist, erzeugt.
12. Notlaufsteuerung gemäß Ausführungsform 11, wobei die sensorlose Drehzahl- und Positionsabschätzeinheit auch sensorlose Niedrigdrehzahl-Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale als Reaktion darauf erzeugt, dass die Drehzahl des Innenpermanentmagnetmotors niedriger als eine zweite vorbestimmte Drehzahl ist.
13. Notlaufsteuerung gemäß Ausführungsform 12, wobei die sensorlose Drehzahl- und Positionsabschätzeinheit weiter Niedrigdrehzahl-Einspeisesignale zum Steuern des Betriebs des Innenpermanentmagnetmotors als Reaktion darauf erzeugt, dass die Drehzahl des Innenpermanentmagnetmotors niedriger als die zweite vorbestimmte Drehzahl ist.
14. Notlaufsteuerung gemäß Ausführungsform 12, wobei die sensorlose Drehzahl- und Positionsabschätzeinheit Übergangssignale als Reaktion darauf erzeugt, dass die Drehzahl des Innenpermanentmagnetmotors niedriger als die erste vorbestimmte Drehzahl und höher als die zweite vorbestimmte Drehzahl ist.
15. Elektrisches Motorsystem aufweisend: einen Innenpermanentmagnetmotor, welcher eine Vielzahl von Phasen aufweist und einen Rotor einschließt; einen Inverter zum Erzeugen einer Vielzahl von Phasensignalen als Reaktion auf modulierte Steuersignale und mit dem Innenpermanentmagnetmotor gekoppelt, um jedes der Vielzahl von Phasensignalen einer entsprechenden der Vielzahl von Phasen des Permanentmagnetmotors bereitzustellen; eine Invertersteuerung zum Erzeugen der modulierten Steuersignale als Reaktion auf ein Rotorpositionssignal, ein Rotordrehzahlsignal und Phasenstromsignale, wobei die Phasenstromsignale den Strömen auf einem oder mehreren der Vielzahl von Phasensignalen entsprechen; einen Drehmelder, welcher mit dem Innenpermanentmagnetmotor gekoppelt ist, um eine Position und eine Bewegung des Rotors abzutasten, wobei der Drehmelder abgetastete Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale als Reaktion auf die Position und die Bewegung des Rotors erzeugt; und eine Notlaufsteuerung, welche mit dem Drehmelder und der Invertersteuerung gekoppelt ist, um zu erfassen, ob der Drehmelder ausgefallen ist, und um die abgetasteten Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale der Invertersteuerung als das Rotorpositionssignal und das Rotordrehzahlsignal bereitzustellen, wenn der Drehmelder nicht ausgefallen ist, und um sensorlose Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale, welche durch die Notlaufsteuerung erzeugt wurden, der Invertersteuerung als das Rotorpositionssignal und das Rotordrehzahlsignal bereitzustellen, wenn der Drehmelder ausgefalen ist.
16. Elektrisches Motorsystem nach Ausführungsform 15, wobei die Notlaufsteuerung aufweist: eine sensorlose Drehzahl und Positionsabschätzeinheit zum Erzeugen der sensorlosen Rotorpositions- und Rotordrehzahl-Signale, und einen Signalwähler, welcher mit dem Drehmelder gekoppelt ist, um abgetastete Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale daher zu empfangen, und mit der sensorlosen Drehzahl- und Positionsabschätzeinheit gekoppelt ist, um die sensorlosen Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale daher zu empfangen, wobei der Signalwähler ermittelt, ob der Drehmelder versagt hat, und die abgetasteten Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale der Invertersteuerung als das Rotorpositionssignal und das Rotordrehzahlsignal bereitstellt, wenn der Drehmelder nicht ausgefallen ist, und die sensorlosen Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale der Invertersteuerung als das Rotorpositionssignal und das Rotordrehzahlsignal bereitstellt, wenn der Drehmelder ausgefallen ist.
17. Elektromotorsystem gemäß Ausführungsform 16, wobei der Signalwähler einen Drehmelderausfalldetektor aufweist, welcher mit dem Drehmelder gekoppelt ist, um die abgetasteten Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale daher zu empfangen und um als Reaktion auf die abgetastete Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale zu ermitteln, ob der Drehmelder ausgefallen ist.
18. Elektromotorsystem gemäß Ausführungsform 16, wobei die sensorlose Drehzahl- und Positionsabschätzeinheit einen Hochdrehzahl-Fehlerberechner zum Erfassen eines Hochdrehzahlfehlersignals als Reaktion auf die Vielzahl von Phasensignalen, ein sensorloses Positionsrückmeldesignal und ein sensorloses Drehzahlrückmeldesignal aufweist.
19. Elektromotorsystems gemäß Ausführungsform 18, wobei die sensorlose Drehzahl- und Positionsabschätzeinheit weiter einen Niedrigdrehzahl-Fehlerberechner zum Ermitteln eines Niedrigdrehzahl-Fehlersignals als Reaktion auf die Vielzahl von Phasensignalen, das sensorlose Positionsrückmeldesignal und das sensorlose Drehzahlrückmeldesignal aufweist.
20. Elektromotorsystems nach Ausführungsform 19, wobei die sensorlose Drehzahl- und Positionsabschätzeinheit weiter einen Fehlerkombinierer umfasst, welcher mit dem Hochdrehzahl-Fehlerberechner und dem Niedrigdrehzahl-Berechner gekoppelt ist, um das sensorlose Positionssignal und das sensorlose Drehzahlsignal als Reaktion auf das Hochdrehzahlfehlersignal und das Niedrigdrehzahl-Fehlersignal zu ermitteln, wobei das sensorlose Positionsrückmeldesignal äquivalent dem sensorlosen Positionssignal ist, und das sensorlose Drehzahlrückmeldesignal äquivalent dem sensorlosen Drehzahlsignal ist.

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Elektromotorsystems aufweisend: Ermitteln, ob ein Drehmelder ausgefallen ist; Betreiben eines Elektromotorsystems unter Verwendung von Drehmeldersignalen, wenn der Drehmelder nicht ausgefallen ist; und Betreiben des Elektromotorsystems unter Verwendung von sensorlosen Signalen, wenn der Drehmelder versagt hat.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Drehmeldersignale Signale aufweisen, welche als Reaktion auf eine Rotorposition und eine Rotordrehzahl eines Rotors eines Innenpermanentmagnetmotors des Elektromotorsystems erzeugt werden oder wobei die sensorlosen Signale Signale aufweisen, welche einer Rotorposition und einen Rotordrehzahl eines Innenpermanentmagnetmotors des Elektromotorsystems entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die sensorlosen Signale ein sensorloses Hochdrehzahl-Rotorpositionssignal und ein sensorloses Hochdrehzahl-Rotordrehzahlsignal aufweisen oder wobei die sensorlosen Signale ein sensorloses Niedrigdrehzahl-Rotorpositionssignal und ein sensorloses Niedrigdrehzahl-Rotordrehzahlsignal aufweisen.
Notlaufsteuerung zum Steuern des Betriebs eines Innenpermanentmagnetmotors, wobei die Notlaufsteuerung aufweist: eine sensorlose Drehzahl und Positionsabschätzeinheit zum Erzeugen von sensorlosen Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignalen; und einen Signalwähler, welcher mit einem Drehmelder gekoppelt ist, um abgetastete Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale daher zu empfangen, und mit der sensorlosen Drehzahl- und Positionsabschätzeinheit gekoppelt ist, um die sensorlosen Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale daher zu empfangen, wobei der Signalwähler ermittelt, ob der Drehmelder ausgefallen ist, und die abgetasteten Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale zum Steuern des Betriebs des Innenpermanentmagnetmotors bereitzustellen, wenn der Drehmelder nicht ausgefallen ist, und die sensorlosen Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale zum Steuern des Betriebs des Innenpermanentmagnetmotors bereitzustellen, wenn der Drehmelder ausgefallen ist.
Notlaufsteuerung gemäß Anspruch 4, wobei der Signalwähler einen Drehmelderausfalldetektor einschließt, welcher mit dem Drehmelder gekoppelt ist, um die abgetasteten Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale daher zu empfangen, und um als Reaktion auf die abgetastete Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale zu ermitteln, ob der Drehmelder versagt hat.
Notlaufsteuerung nach Anspruch 4 oder 5, wobei die sensorlose Drehzahl- und Positionsabschätzeinheit sensorlose Hochdrehzahl-Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale als Reaktion auf eine Drehzahl des Innenpermanentmagnetmotors erzeugt, welche größer als eine erste vorbestimmte Drehzahl ist, und/oder wobei die sensorlose Drehzahl- und Positionsabschätzeinheit auch sensorlose Niedrigdrehzahl-Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale als Reaktion darauf erzeugt, dass die Drehzahl des internen Permanentmagnetmotors niedriger als eine zweite vorbestimmte Drehzahl ist.
Notlaufsteuerung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die sensorlose Drehzahl- und Positionsabschätzeinheit weiter Niedrigdrehzahl-Einspeisesignale zum Steuern des Betriebs des Innenpermanentmagnetmotors als Reaktion darauf erzeugt, dass die Drehzahl des Innenpermanentmagnetmotors niedriger als die zweite vorbestimmte Drehzahl ist, und/oder wobei die sensorlose Drehzahl- und Positionsabschätzeinheit Übergangssignale als Reaktion darauf erzeugt, dass die Drehzahl des Innenpermanentmagnetmotors niedriger als die erste vorbestimmte Drehzahl und höher als die zweite vorbestimmte Drehzahl ist.
Elektromotorsystem aufweisend: einen internen Permanentmagnetmotor, welcher mehrere Phasen aufweist und einen Rotor einschließt; einen Inverter zum Erzeugen einer Vielzahl von Phasensignalen als Reaktion auf modulierte Steuersignale und mit dem Innenpermanentmagnetmotor gekoppelt, um jedes der Vielzahl von Phasensignalen einer entsprechenden der Vielzahl von Phasen des Permanentmagnetmotors bereitzustellen; eine Invertersteuerung zum Erzeugen der modulierten Steuersignale als Reaktion auf ein Rotorpositionssignal, ein Rotordrehzahlsignal und Phasenstromsignale, wobei die Phasenstromsignale Strömen auf einem oder mehreren der Vielzahl von Phasensignalen entsprechen; ein Drehmelder, welcher mit dem Innenpermanentmagnetmotor gekoppelt ist, um eine Position und eine Bewegung des Rotors abzutasten, wobei der Drehmelder abgetastete Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale als Reaktion auf die Position und die Bewegung des Rotors erzeugt; und eine Notlaufsteuerung, insbesondere eine Notlaufsteuerung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, welche mit dem Drehmelder und der Invertersteuerung gekoppelt ist, um zu erfassen, ob der Drehmelder ausgefallen ist, und um die abgetasteten Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale der Invertersteuerung als das Rotorpositionssignal und das Rotordrehzahlsignal bereitzustellen, wenn der Drehmelder nicht ausgefallen ist, und um sensorlose Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale, welche durch die Notlaufsteuerung erzeugt wurden, der Invertersteuerung als das Rotorpositionssignal und das Rotordrehzahlsignal bereitzustellen, wenn der Drehmelder ausgefallen ist.
Elektromotorsystem nach Anspruch 8, wobei die Notlaufsteuerung aufweist: eine sensorlose Drehzahl- und Positionsabschätzeinheit zum Erzeugen der sensorlosen Rotorpositions- und Rotordrehzahl-Signale; und einen Signalwähler, welcher mit dem Drehmelder gekoppelt ist, um abgetastete Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale daher zu empfangen, und mit der sensorlosen Drehzahl- und Positionsabschätzeinheit gekoppelt ist, um die sensorlosen Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale daher zu empfangen, wobei der Signalwähler ermittelt, ob der Drehmelder ausgefallen ist, und die abgetasteten Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale der Invertersteuerung als das Rotorpositionssignal und das Rotordrehzahlsignai bereitzustellen, wenn der Drehmelder nicht ausgefallen ist, und die sensorlosen Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale der Invertersteuerung als das Rotorpositionssignal und das Rotordrehzahlsignal bereitzustellen, wenn der Drehmelder ausgefallen ist.
Elektromotorsystem gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei der Signalwähler einen Drehmelderausfalldetektor aufweist, welcher mit dem Drehmelder gekoppelt ist, um die abgetasteten Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale daher zu empfangen, und um als Reaktion auf die abgetastete Rotorpositions- und Rotordrehzahlsignale zu ermitteln, ob der Drehmelder ausgefallen ist.