DE102012206420A1 - Steuerung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steuerung eines bürstenlosen Gleichstrommotors mit vorgeordnetem Stromrichter, welcher für jede Phasenwicklung des Motors (M) eine Halbbrücke mit einem Paar Schaltmitteln (S1, S4, S2, S5, S3, S6) aufweist und die Steuerung (S) eine Messeinrichtung (ME) umfasst bzw. mit einer solchen in Signalverbindung steht, welche einer Halbbrücke (S3, S6) zugeordnet ist und durch welche zur Rotorlagenerkennung im stromfreien Zustand die induzierte Spannung, die Gegen-EMK einer Phasenwicklung erfassbar ist, wozu durch die Steuerung (S) in einer das Bremsen bewirkenden Betriebsweise, in welcher die Schaltmittel (S1, S2, S3) ein Kurzschließen der Phasenwicklungen bewirken, das der Messeinrichtung (ME) zugeordnete Schaltmittel (S3) zur Bestimmung einer Rotorbewegung kurzzeitig geöffnet wird.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Steuerung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor nach der Art von Anspruch 1.
• Bürstenlose Gleichstrommotore der bekannten Art verwenden zur Rotorlageerfassung optische oder magnetische Sensoren, welche über eine nachgeschaltete Auswerteelektronik ein der Rotorlage entsprechendes Signal generieren. Dieses Signal wird dazu verwendet, über einen Stromrichter die Bestromung der Motorwicklungen synchron zur Rotorlage vorzunehmen. Die Rotorlage kann auch durch Erfassung der in den Motorwicklungen induzierten Spannung, der Gegen-EMK bestimmt werden. Es werden die Nulldurchgänge der durch das Rotorfeld in der jeweils nicht bestromten Phase induzierten Spannung erfasst. Ein zusätzlicher Sensor entfällt bei derartigen Steuerungen.
• Die DE 10 2007 040 217 A1 beschreibt eine Steuerung für eine sensorlos elektronisch kommutierten Gleichstrommotor. Es werden die Nulldurchgänge der durch das Rotorfeld in der jeweils stromlosen Phase induzierten Spannung bestimmt. Um durch Störungen verursachte Nulldurchgänge ausschließen zu können, werden Zeitpunkte für die Nulldurchgänge vorausberechnet und die in einem Zeitintervall erfassbaren Durchgänge gewertet. Eine sensorlose Rotorlagenerkennung beschreibt ebenfalls die DE 10 2009 045 247 A1 sowie die EP 822 649 B1 .
• Der dem Wärmetauscher eines Kraftfahrzeuges zugeordnete Antrieb eines Lüfters ist möglichst kostengünstig auszuführen, dementsprechend ist dieser als bürstenloser Gleichstrommotor mit sensorloser Rotorlagenerkennung ausgeführt.
• In bestimmten Betriebssituationen wird der Motor durch Kurzschließen der Phasen gebremst. Bei einem hohen äußeren Drehmoment kann es zu einem Losbrechen kommen, d.h. dieses äußere Drehmoment nimmt den Rotor mit, die Drehzahl steigt sprunghaft an, die Bremsfunktion ist wirkungslos.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Steuerung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor gegenüber den bekannten Steuerungen zu verbessern und insbesondere eine Erkennung des Losbrechens ohne bautechnischen Aufwand zu ermöglichen.
• Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale von Anspruch 1. Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Die Erfindung geht aus von einer Steuerung eines bürstenlosen Gleichstrommotors mit vorgeordnetem Stromrichter, welcher für jede Phasenwicklung des Motors eine Halbbrücke mit einem Paar Schaltmitteln aufweist und die Steuerung eine Messeinrichtung umfasst, welche einer Halbbrücke zugeordnet ist und durch welche zur Rotorlagenerkennung im stromfreien Zustand die induzierte Spannung, die Gegen-EMK einer Phasenwicklung erfassbar ist.
• Die Erfindung bildet diese Steuerung dahingehend weiter, dass in einer das Bremsen bewirkenden Betriebsweise, in welcher die Schaltmittel ein Kurzschließen der Phasenwicklungen bewirken, das der Messeinrichtung zugeordnete Schaltmittel zur Bestimmung einer Rotorbewegung kurzzeitig geöffnet wird.
• Die Steuerung bestimmt während der kurzeitigen Öffnung des Schaltmittels die Bewegung, die Drehzahl des Rotors und vergleicht diesen Drehzahlwert mit einem vorgegebenen Schwellwert. Wird diese Drehzahlschwelle überschritten, so wird der Motor als losgebrochen erkannt und es können entsprechende Signale ausgegeben und/oder Maßnahmen vorgenommen werden.
• Die Zeitspanne, in welcher das kurzzeitige Öffnen des im Brems-Modus geschlossenen Schaltmittels erfolgt, ist derartig gewählt, dass die Bremswirkung nur unwesentlich bzw. nicht spürbar vermindert wird.
• Des Weiteren erfolgt die Erläuterung einer Ausführung der Erfindung an Hand der Zeichnung.
• Die Figur zeigt einen elektronisch kommutierten Gleichstrommotor M, der einen permanent erregten Rotor aufweist. Die drei Phasenwicklungen im Stator werden über drei Halbbrücken mit insgesamt sechs als MOSFETs ausgebildeten Schaltmitteln S1, S4, S2, S5, S3, S6 eines vorgeordneten Stromrichters SR bestromt. Die Schaltmittel S1, S4, S2, S5, S3, S6 werden entsprechend der Rotorlage des Motors M geschaltet, wozu diese in Signalverbindung mit einer Steuerung S stehen.
• Die Halbbrücke S3, S6 steht mit einer Messeinrichtung ME in Signalverbindung, durch welche im stromfreien Zustand der entsprechenden Phasenwicklung die durch die Rotorbewegung in der Phasenwicklung induzierte Spannung, die Gegen-EMK erfassbar ist. Diese Gegen-EMK wird in der Steuerung als Rotorlagensignal ausgewertet und entsprechend wird die Ansteuerung der Schaltmittel S1, S4, S2, S5, S3, S6 in den Halbbrücken vorgenommen.
• In einer das Bremsen bewirkenden Betriebsweise des Motors M, dem Brems-Modus sind die Schaltmittel S1, S2, S3 geschaltet, d.h. leitend, so dass die Phasenwicklungen kurzgeschlossen sind. Bei einem zu hohen äußerem Drehmoment auf der Rotorwelle wird der Rotor nicht mehr gehalten und kann durchgehen.
• Zur Detektion eines derartig verursachten Losbrechens wird das Schaltmittel S3 der Halbbrücke, an der die Messeinrichtung ME geschaltet ist, kurzzeitig geöffnet, so dass eine durch eine Rotorbewegung induzierte Spannung erfassbar ist. Die Steuerung S bestimmt aus der Frequenz der induzierten Spannung einen Drehzahlwert. Bei Überschreiten einer Drehzahlschwelle wird dies als Losbrechen des Motors gewertet und die Steuerung S kann ein entsprechendes Signal abgeben.
• Die beschriebene Ausführung der Erfindung ist bevorzugt in Form einer Software in einer herkömmlichen Steuerung realisiert.
• Bezugszeichen

• M

  Motor, Gleichstrommotor

  SR

  Stromrichter

  S

  Steuerung

  ME

  Messeinrichtung Gegen-EMK

  S1–S6

  Schaltmittel Halbbrücke

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• DE 102007040217 A1 [0003]
• DE 102009045247 A1 [0003]
• EP 822649 B1 [0003]

Claims (3)

1. Steuerung eines bürstenlosen Gleichstrommotors mit vorgeordnetem Stromrichter, welcher für jede Phasenwicklung des Motors (M) eine Halbbrücke mit einem Paar Schaltmitteln (S1, S4, S2, S5, S3, S6) aufweist und die Steuerung (S) eine Messeinrichtung (ME) umfasst bzw. mit einer solchen in Signalverbindung steht, welche einer Halbbrücke (S3, S6) zugeordnet ist und durch welche zur Rotorlagenerkennung im stromfreien Zustand die induzierte Spannung, die Gegen-EMK einer Phasenwicklung erfassbar ist, wozu durch die Steuerung (S) in einer das Bremsen bewirkenden Betriebsweise, in welcher die Schaltmittel (S1, S2, S3) ein Kurzschließen der Phasenwicklungen bewirken, das der Messeinrichtung (ME) zugeordnete Schaltmittel (S3) zur Bestimmung einer Rotorbewegung kurzzeitig geöffnet wird.
2. Steuerung nach Anspruch 1, wobei aus dem Signal der Messeinrichtung (ME) ein Drehzahlwert bildbar ist.
3. Steuerung nach Anspruch 2, wobei der aus dem Signal der Messeinrichtung (ME) gebildete Drehzahlwert mit einem Schwelwert vergleichbar ist und das Überschreiten der Schwelle als ein Losbrechen des Motors gewertet wird.

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