DE102018115821A1

DE102018115821A1 - Verfahren zur Ermittlung der Phasenströme bei einer mehrphasigen H-Brücke zur Ansteuerung eines PMSM

Info

Publication number: DE102018115821A1
Application number: DE102018115821.1A
Authority: DE
Inventors: Jörg Krupar; Jan Bernhardt
Original assignee: Elmos Semiconductor SE
Current assignee: Elmos Semiconductor SE
Priority date: 2018-06-29
Filing date: 2018-06-29
Publication date: 2020-01-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Phasenströme eines Motors mit n Motorphasen (U, V, W). Der Motor wird mit einer linksseitigen oder rechtsseitigen PWM angesteuert. Für eine FOC-Regelung werden zwei Phasenströme mittels des Spannungsabfalls über einen gemeinsamen Bus-Shunt-Widerstand gemessen. Im Gegensatz zum Stand der Technik hängt die zeitliche Position der Messzeitpunkte innerhalb der PWM-Periode von den eingestellten Tastverhältnissen ab.

Description

Oberbegriff
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Phasenströme bei einer mehrphasigen H-Brücke zur Ansteuerung eines PMSM.
Einleitung und Stand der Technik
Die Ansteuerung von permanentmagnetischen Synchronmaschinen (Permanent Magnet Synchronous Machine, PMSM) erfolgt heutzutage fast ausschließlich mittels dreiphasiger H-Brücken. Hierzu verweisen wir zunächst auf 1. Jede der hier beispielhaft gezeichneten drei Motorphasen (U, V, W) kann dabei entweder über einen High-Side-Schalter (HS_U , HS_V , HS_W ) mit der Versorgungsspannung (V_BAT ) oder über einen Low-Side-Schalter (LS_U , LS_V , LS_W ) mit dem Massepotenzial (GND) als Bezugspotenzial verbunden werden. Außerdem kann die in 1 dargestellte dreiphasige H-Brücke hochohmig geschaltet werden. Durch Ansteuerung mit pulsweitenmodulierten Signalen (PWM) kann somit im Mittel jede Spannung zwischen dem Bezugspotenzial (GND) und dem Wert der Versorgungsspannung (V_BAT ) an jeder der Motorphasen (U, V, W) erzeugt werden (siehe 1).
Die feldorientierte Regelung (Field-Oriented Control, FOC) ist ein Verfahren zur Kommutierung von permanentmagnetischen Synchronmaschinen (PMSMs), bei dem die sich periodisch ändernden Ein- und Ausgangsgrößen auf Gleichspannungs- und Gleichstromgrößen zurückgeführt werden. Insbesondere bietet es eine sehr hohe Dynamik und hohe elektrische Effizienz durch Neuberechnung des Ausgangsvektors für jede einzelne Periode der PWM-Signale (PWM-Periode T_P ) sowie die Möglichkeit zum Feldschwächungsbetrieb.
Die elementare Voraussetzung für den allgemein aus dem Stand der Technik bekannten FOC-Algorithmus ist die Kenntnis der drei Motorphasenströme (I_U , I_V , I_W ) zu jedem Zeitpunkt. Aus diesem Grund werden bislang vorwiegend zwei Shunt-Widerstände für die Messung eingesetzt (siehe 2). In dem Beispiel der 2 erfasst ein erster Verstärker (V_U ) den ersten Motorphasenstrom (I_U ) mittels eines ersten Shunt-Widerstands (R_SU ) im Strompfad des Low-Side-Schalters (L_SU ) der Halbbrücke (HS_U , LS_U ) für die erste Motorphase (U) und ein zweiter Verstärker (V_V ) den zweiten Motorphasenstrom (I_V ) mittels eines zweiten Shunt-Widerstands (R_SV ) im Strompfad des Low-Side-Schalters (LS_V ) der Halbbrücke (HS_V , LS_V ) für die zweite Motorphase (V). Immer dann, wenn im Beispiel der 2 eine der Motorphasen (U, V) durch einen dieser beiden Low-Side-Schalter (LS_U , LS_V ) mit dem Bezugspotenzial (GND) verbunden wird, fließt der Motorphasenstrom (I_U , I_V ) dieser Motorphase (U, V) durch den betreffenden Shunt-Widerstand (R_SU , R_SV ) der betreffenden Motorphase (U, V) und erzeugt dort einen jeweiligen Spannungsabfall, der jeweils gemessen werden kann. Da der Motor (als hinreichende Näherung) einen Knoten im Kirchhoffschen Sinne darstellt, kann der dritte Motorphasenstrom (I_W ) leicht aus den beiden berechneten Stromwerten der zwei gemessenen Motorphasenströme (I_U , I_V ) berechnet werden.
Diese Vorrichtung der 2 aus dem Stand der Technik hat den Nachteil, dass zwei Shunt-Widerstände (R_SU , R_SV ) und damit auch zwei Operationsverstärker (V_U , V_V ) für die Realisierung dieses Messverfahrens benötigt werden. Da erhebliche Motorphasenströme (I_U , I_V ) über die betreffenden Shunt-Widerstände (R_U , R_V ) gegen das Bezugspotenzial (GND) abgeführt werden müssen, müssen die Shunt-Widerstände (R_SU , R_SV ) entweder extern von einer integrierten Schaltung diskret vorgesehen werden oder mit sehr großem Chipflächenbedarf innerhalb einer solchen integrierten Schaltung realisiert werden. Auch die Verstärker (V_U , V_V ) sind relativ aufwändige Bauelemente. Dies ist besonders im Automotive-Bereich ein Problem.
Es ist prinzipiell möglich, auch mit einem einzigen Shunt (R_SS ) alle drei Motorphasenströme (I_U , I_V , I_W ) zu rekonstruieren (siehe 3). Hierbei wird die Kenntnis der Schaltzustände der Low-Side-Schalter (LS_U , LS_V , LS_W ) und der High-Side-Schalter (HS_U , HS_V , HS_W ) ausgenutzt. Von den vier möglichen Schaltzuständen jeder Halbbrücke sind nur drei Zustände erlaubt, da niemals der High-Side-Schalter und der Low-Side-Schalter einer Halbbrücke gleichzeitig aktiv sein dürfen.
Bei einer solchen Konfiguration können die Motorphasenströme (I_U , I_V , I_W ) direkt an dem gemeinsamen Shunt-Widerstand (R_SS ) gemessen werden (siehe 4). In der 4 ist ein beispielhafter Schaltzustand dargestellt. Der High-Side-Schalter (HS_U ) der ersten Motorphase (U) ist in diesem beispielhaften Schaltzustand geschlossen, wodurch die erste Halbbrücke (HS_U , LS_U ) den Motorphasenstrom (I_U ) der ersten Motorphase (U) in den nicht gezeichneten Motor einspeist. Der Low-Side-Schalter (LS_V ) der zweiten Motorphase (V) ist geschlossen, wodurch die zweite Halbbrücke (HS_V , LS_V ) den zweiten Motorphasenstrom (I_V ) der zweiten Motorphase (V) aus dem nicht gezeichneten Motor entnimmt. Der Low-Side-Schalter (LS_W ) der dritten Motorphase (W) ist geschlossen, wodurch die dritte Halbbrücke (HS_W , LS_W ) den dritten Motorphasenstrom (I_W ) der dritten Motorphase (W) dem nicht gezeichneten Motor entnimmt. Aufgrund der Kirchhoffschen Knotenregel muss gelten: I_U+I_V+I_W=0A. Daher fällt über den gemeinsamen Shunt-Widerstand (R_SS ) infolge des ihn durchfließenden Shunt-Stroms (I_S ), der in diesem Schaltzustandsbeispiel dem ersten Motorphasenstrom (I_U ) entspricht, eine Shunt-Spannung (V_Shunt ) ab, die dem ersten Motorphasenstrom (I_U ) der ersten Motorphase (U) daher entspricht. Ähnliche Zeichnungen für die anderen Bestromungsfälle sind möglich. Wie unschwer zu erkennen ist, entspricht der Shunt-Strom (I_S ) durch den gemeinsamen Shunt-Widerstand (R_SS ) in dem Beispiel der 4 dem ersten Motorphasenstrom (I_U ). Es ist allgemeine Konvention, Motorphasenströme als positiv zu definieren, wenn sie in den Motor hineinfließen. Invertiert man die Schalterstellungen des Beispiels (LS_U geschlossen, HS_V geschlossen, HS_W geschlossen, alle anderen Schalter HS_U , LS_V , LS_W geöffnet), würde -lu durch den gemeinsamen Shunt-Widerstand (R_SS ) fließen.
Das Hauptproblem dieses Verfahrens ist zunächst, dass ein solcher Schaltzustandsvektor (im Folgenden auch einfach als Vektor bezeichnet) nicht in bei jedem möglichen Tastverhältnis (Duty-Cycle) zu jeder PWM-Periode lang genug angelegt werden kann, um die Shunt-Spannung über den gemeinsamen Shunt-Widerstand (R_SS ) messen zu können. Limitierend wirken hier beispielsweise die Induktivität des gemeinsamen Shunt-Widerstands (R_SS ), die Einschwingzeit des gemeinsamen Verstärkers (V_S ), die Zeit, die der dem gemeinsamen Verstärker (V_S ) nachfolgende Analog-zu-Digitalwandler (ADC) für die Messwerterfassung benötigt (Sample Time). Diese kritischen Verhältnisse hinsichtlich der Messbarkeit liegen vor:

a. Generell unterhalb einer minimalen Modulationsamplitude, sowie
b. immer dann, wenn die angelegten Spannungen an zwei der drei Motorphasen (U, V, W) annähernd gleich sind.

Die Application-Note 1299 von Microchip aus dem Stand der Technik bietet eine ausführliche Erläuterung dieser Thematik. Wie oben erwähnt, ist die Kenntnis der Motorphasenströme (I_U , I_V , I_W ) aber Bedingung für die Anwendbarkeit des besagten FOC-Algorithmus.
Stand der Technik hierbei ist derzeit die Ansteuerung des Motors mittels einer bezogen auf die PWM-Periode (T_P ) je Motorphase (U, V, W) jeweils mittensymmetrischer (center-aligned) PWM-Modulation, bei der die PWM-Blöcke gegebenenfalls aus der zeitlichen Mitte der jeweiligen PWM-Periode (T_P ) geeignet verschoben werden. Damit wird die zeitliche Länge der Ausgangsvektoren so beeinflusst, dass die Messung der Shunt-Spannung V_Shunt am gemeinsamen Shunt-Widerstand (R_SS ) möglich wird, ohne jedoch das effektive Tastverhältnis der betreffenden Halbbrücke zu verändern. Hierzu sei ebenfalls auf die Microchip Application-Note AN1299 verwiesen.
Dieses Verfahren ist in 5 dargestellt. 5a zeigt beispielhaft die Schaltzustände der Low-Side-Schalter (LS_U , LS_V , LS_W ) bei Blockkommutierung der drei Motorphasen (U, V, W) anhand der Steuerspannungen an den Steueranschlüssen dieser Low-Side-Schalter (LS_U , LS_V , LS_W ) vor dem zeitlichen Verschieben der zeitlichen Blöcke innerhalb der PWM-Periode (T_P ) in Abhängigkeit von der Zeit t über den Verlauf einer PWM-Periode (T_P ). Dabei soll ein höherer Pegel einen geschlossenen Low-Side-Schalter symbolisieren und ein niedriger Pegel einen geöffneten Low-Side-Schalter. 5b zeigt beispielhaft die Schaltzustände der Low-Side-Schalter (LS_U , LS_V , LS_W ) bei Blockkommutierung der drei Motorphasen (U, V, W) nach beispielhafter Verschiebung der Mittenlage der zuvor zentrieten Blockkommutierung des Steuersignals des zweiten Low-Side-Schalters (LS_V ) der mittleren Motorphase (V) innerhalb der PWM-Periode (T_P ).
Vor der Verschiebung ist das Messfenster (ΔT_SDT ) entsprechend 5a sehr kurz. Hier soll beispielhaft angenommen werden, dass die verwendete Messtechnik nicht in der Lage ist, in diesem kurzen zeitlichen Messfenster (ΔT_SDT ) aus dem Stand der Technik zu messen.
Nach der Verschiebung gemäß 5b ist das Messfenster (ΔT_SDTimp ) um den schraffierten Bereich gegenüber dem ursprünglichen Messfenster (ΔT_SDT ) zeitlich verlängert. Hier soll beispielhaft angenommen werden, dass bei ausreichender zeitlicher Größe dieses schraffierten Bereiches die verwendete Messtechnik nun in der Lage ist, in diesem verlängerten zeitlichen Messfenster (ΔT_SDTimp ) aus dem Stand der Technik zu messen.
Bei diesem Verfahren der 5 sind allerdings je nach Rotorwinkel zwei verschiedene Motorphasenströme am gemeinsamen Shunt-Widerstand (R_SS ) messbar. Das führt dazu, dass in dem Moment, wo zwei andere Phasenströme als in der PWM-Periode zuvor „sichtbar“ werden, ein mehr oder weniger großer Sprung in den Eingangsgrößen der FOC-Regelung entsteht (durch Stromripple, mitgeführte/ausgeregelte Messfehler, etc.). Diese Fehler bzw. die Ausregelung derselben sorgt bereits für hörbare Geräusche bei manchen Motoren und verringert außerdem den Wirkungsgrad des Systems.
Die Notwendigkeit des Umschaltens der Ströme kann bei großen Amplituden nicht verhindert werden. Die zeitliche Verschiebung von PWM-Blöcken innerhalb der PWM-Periode (T_P ) hat jedoch noch einen weiteren hörbaren Effekt: Im Moment der Verschiebung wird die mittlere Ausgangsspannung durch die Verschiebung der PWM-Blöcke innerhalb der PWM-Periode (T_P ) selbst verfälscht. Dies injiziert entsprechende Fehlerströme in den Motor, die hörbar sind. Es gilt also, das Verschieben der PWM-Blöcke möglichst zu vermeiden und trotzdem ausreichende Messfenster zur Verfügung zu haben.
Es werden somit stets die Informationen über mindestens zwei Motorphasenströme der drei Motorphasenströme (I_U , I_V , I_W ) benötigt, um den Motor richtig ansteuern zu können und um den Motorzustand richtig extrahieren zu können.
Bei der Strommessung mit dem gemeinsamen Shunt-Widerstand (R_SS ) hängt der Shunt-Strom (I_S ) durch diesen gemeinsamen Shunt-Widerstand (R_SS ) somit von der Schalterstellung der Schalter (HS_U , HS_V , HS_W , LS_U , LS_V , LS_W ) ab und für diese Strommessung wird eine Mindestzeit benötigt, da die Motorphasenströme (I_U , I_V , I_W ) vor der Vermessung einschwingen müssen. Man kann somit grundsätzlich nur dann einen Motorphasenstrom der Motorphasenströme (I_U , I_V , I_W ) sinnvoll messen, wenn mindestens der Zustand einer Halbbrücke anders ist als der aller anderen. In diesem Modell bestehen nur zwei Zustände pro Halbbrücke. (Ausgang der Halbbrücke mit der positiven Versorgungsspannung (V_BAT ) verbunden=AN, Ausgang der Halbbrücke mit dem Bezugspotenzial (GND) verbunden =AUS).
Damit existieren (siehe 6) nur zwei mal zwei Zustände (T₁₁ , T₂₁ , T₂₂ , T₁₂ ) in denen die Motorphasenströme (I_U , I_V , I_W ) an dem gemeinsamen Shunt-Widerstand (R_SS ) gemessen werden können. In bestimmten Zuständen können einzelne dieser Intervalle (T₁₁ , T₂₁ , T₂₂ , T₁₂ ) keine zeitliche Ausdehnung mehr haben, weil z.B. T₀₂ größer ist. Es soll aber immer möglich sein, die Motorphasenströme (I_U , I_V , I_W ) zu messen, um die FOC-Regelung kontinuierlich betreiben zu können. Der in der 6 dargestellte Signalverlauf besitzt die PWM-Periodendauer T_P und kann in verschiedene Zeitabschnitte (T₀₁ , T₁₁ , T₂₁ , T₀₂ , T₂₂ , T₁₂ , T₀₃ ) eingeteilt werden, in denen bestimmte Schalter geschlossen sind und andere Schalter geöffnet sind.
Die 7 bis 10 zeigen die verschiedenen Schalterstellungen der Schalter (HS_U , HS_V , HS_W , LS_U , LS_V , LSw) in den einzelnen Intervallen aus 6. 7 zeigt die Schaltzustände in den Intervallen T₀₁ und T₀₃ . 8 Zeigt die Schaltzustände im Intervall T₀₂ . 9 zeigt die Schaltzustände in den Intervallen T₁₁ und T₁₂ . 10 zeigt die Schaltzustände in den Intervallen T₂₁ und T₂₂ .
Es ist zu bemerken, dass beim Übergang von einer Schalterstellung zu einer anderen Schalterstellung stets verhindert werden muss, dass beide Schalter einer Halbbrücke, also der Low-Side-Schalter und der High-Side-Schalter, gleichzeitig geschlossen sind. Dies würde zu sehr hohen Querströmen bis hin zur Zerstörung des Leistungsteils führen. Um dies zu verhindern, wird typischerweise beim Übergang von einer Schalterstellung zu einer anderen eine sogenannte Totzeit eingefügt, in der beide Schalter geöffnet sind. Die Berücksichtigung der Totzeit in allen Figuren und der Beschreibung würde diese jedoch sehr unübersichtlich werden lassen. Deshalb wird die Totzeit an dieser Stelle nur erwähnt und es wird in dieser Offenlegung stets davon ausgegangen, dass eine solche bei der Ansteuerung ebenfalls noch vorhanden ist.
Da in Verbindung mit der Raumzeigermodulation gern eine Vektordarstellung verwendet wird, soll auch diese hier noch kurz erwähnt werden. Insgesamt existieren 6 verschiedene Schalterstellungen, in denen an den Motor eine Spannung verschieden von Null angelegt wird. Diese Schalterstellungskombinationen sind in 11 als Vektoren dargestellt. Zusätzlich existieren zwei Nullvektoren, in denen an den Motor eine Spannung von Null angelegt wird. Die zugehörigen Schalterstellungen sind in 7 und 8 dargestellt. 9 und 10 entsprechen jeweils einem Vektor in 11. Bei der Raumzeigermodulation wird ein mittlerer, rotierender Spannungszeiger an den Motor dadurch angelegt, dass man zwischen jeweils einem benachbarten Zeigerpärchen und wenigstens einem Nullzeiger hin- und herschaltet. Dadurch lässt sich jeder beliebige mittlere Spannungszeiger erzeugen, der innerhalb der Fläche liegt, die die jeweils zwei benachbarten Zeiger aufspannen.
Eine weit verbreitete Methode zur Motorphasenstrommessung ist die bereits erwähnte Summenstrommessung im Massepfad. Mit dieser Messung lassen sich innerhalb einer PWM-Periode stets 2 Motorphasenströme der Motorphasenströme (I_U , I_V , I_W ) ermitteln. Im oben dargestellten Fall (6) wird mit der Summenstrommessung des Shunt-Stroms (I_S ) im Intervall T₁₁ und T₁₂ der dritte Motorphasenstrom (lw) der dritten Motorphase (W) gemessen. Im Intervall T₂₁ und T₂₂ wird der erste Motorphasenstrom (I_U ) mit negativem Vorzeichen -lu gemessen. Der dritte Motorphasenstrom (I_V ) ist dann durch den Knotensatz I_U+I_W+I_U=0A ermittelbar. Der Motor wird also als Knoten betrachtet. Die Messwerte der Motorphasenströme (I_U , I_V , I_W ) werden benötigt, um die Stromamplitude und die Phasenlage des resultierenden Stromzeigers für die FOC-Regelung bestimmen zu können.
Die bereits erwähnte Möglichkeit (Microchip AN1299), die Blöcke so zu verschieben, dass sich während einer PWM-Periode (T_P ) mindestens ein Zeitbereich ergibt, in dem ein Motorphasenstrom fließt und gemessen werden kann, erfordert eine dynamische Verschiebung. Durch das Verschieben wird die mittlere Spannung an den Anschlüssen des Motors verfälscht. Hierbei kann es im Betrieb vorkommen, dass schlagartig eine große Verschiebung vorgenommen werden muss, die typischerweise hörbar ist.
12 zeigt ein Schema zur Verschiebung der PWM-Blöcke nach Microchip AN1299 mit einem ersten zeitliche Messpunkt SP1 und einem zweiten zeitlichen Messpunkt SP2.
Das Problem dieser Methode nach Microchip AN1299 besteht darin, dass die zeitliche Verschiebung zu einem bestimmten Zeitpunkt wieder aufgehoben werden muss. Dadurch wird für die Dauer eines PWM-Takts ein Spannungsfehler erzeugt. 13 zeigt schematisch beispielhaft das Zustandekommen des temporären Spannungsfehlers, der durch die Aufhebung der Verschiebung des PWM-Blocks für eine Motorphase (U, V, W) zu einem Zeitpunkt entsteht. Dieser Spannungsfehler verursacht unter anderem einen kurzzeitigen Fehler im Motorstrom und wird dadurch hörbar und als störend empfunden.
Aufgabe
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen, die die obigen Nachteile des Stands der Technik nicht aufweist und weitere Vorteile aufweist.
Diese Aufgabe wird durch eine ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.
Lösung der Aufgabe
Ein Teil des Vorschlags ist nun, keine center-aligned PWM zu benutzen, sondern ein Verfahren ähnlich der Application-Note AN1299 der Firma Microchip.
Erstes Verfahren
Es wird ein Verfahren zur Ermittlung der Größe der Phasenströme (I_U , I_V , I_W ) bei einer mehrphasigen, insbesondere dreiphasigen H-Brücke, zur Ansteuerung eines BLDC-Motors und insbesondere einer permanentmagnetischen Synchronmaschine (Permanent Magnet Synchronous Machine - PMSM) durch feldorientierte Regelung (Field-Oriented Control - FOC) vorgeschlagen, wobei PWM-Signale für die H-Brücke erzeugt werden, welche die Ermittlung sämtlicher insbesondere drei Motorphasenströme unter Verwendung lediglich eines einzigen gemeinsamen Shunt-Widerstands (R_SS ) ermöglicht.
Um den Anforderungen an die Strommessung insoweit zu genügen, dass sie zu jeder PWM-Periode (T_P ) vollständig möglich ist und im zeitlichen Verlauf keine messungsbedingten Sprünge erzeugt, wird bei der Erfindung vom Konzept der center-aligned PWM zur Modulation der Ansteuerung der Motorphasen (U, V, W) Abstand genommen. Stattdessen werden die zeitlichen Messfenster für die Strommessung als Ausgangspunkt für die Generierung der PWM-Signale genommen. Der beispielhafte Fall, dass auf allen drei Phasen (LS_U , LS_V , LS_W ) ein Tastverhältnis von 50% ausgegeben wird, ist in 14 dargestellt. Die fallenden Flanken (fallende Flanke der Halbbrücke, d.h. steigende Flanke des Steuersignals des zugehörigen Low-Side-Schalters) haben einen festen zeitlichen Abstand (ΔT_min ) zueinander, um die Messung der Motorphasenströme (I_U , I_V , I_W ) zu ermöglichen (siehe die Gebiete bei 1 und 2). Das Tastverhältnis der einzelnen Halbbrücken wird ausschließlich über die zeitliche Position der fallenden Flanken (siehe 14) relativ zur zeitlichen Position der steigenden Flanken innerhalb der PWM-Periode (T_P ) erzeugt. Da die Reihenfolge der steigenden Flanken immer gleich bleibt, sind auch immer dieselben zwei Motorphasenströme der Motorphasenströme (I_U , I_V , I_W ) messbar, so dass keine messungsbedingten Sprünge entstehen. Selbstverständlich könnte man das Konzept auch invertieren und die Messfenster zwischen den steigenden Flanken erzeugen.
Die Flanken der PWM-Signale zur Steuerung der Schalter werden in einer PWM-Steuerung erzeugt. Die PWM-Steuerung umfasst typischerweise einen PWM-Zähler mit einem PWM-Zählerstandswert. Der PWM-Zähler zählt beispielsweise einen PWM-Basistakt beginnend typischerweise mit einem PWM-Zählerstandswert von beispielsweise 0 zum PWM-Periodenbeginn der PWM-Periode (T_P ) bei einem Zeitpunkt bei willkürlich t=0s bis zu einem PWM-Zählerstandsendwert am PWM-Periodenende der PWM-Periode (T_P ) zum Zeitpunkt t=T_P vom Periodenbeginn bei t=0s ausgerechnet. Die PWM-Steuerung erzeugt dann die PWM-Signale zur Ansteuerung der Schalter innerhalb einer PWM-Periode in Abhängigkeit vom jeweils aktuellen PWM-Zählerstand. Zu bestimmten vorgegebenen Zählerständen, den Timer-Compare-Werten, wird der Zustand einer oder mehrerer Halbbrücken umgeschaltet. Die Timer-Compare-Werte geben somit die Positionen der Flanken und damit Tastverhältnis und die zeitliche Position der Blöcke innerhalb einer PWM-Periode vor. Andere Realisierungen der PWM-Steuerung sind ausdrücklich denkbar.
Da für den Stromfluss der Motorphasenströme (I_U , I_V , I_W ) in den Motor nur die Differenzen der mittleren Phasenspannungen (V_U , U_V , U_W ) relevant sind, können die steigenden Flanken für jeden einzelnen PWM-Zyklus beliebig verschoben werden, solange die zeitlichen Abstände zueinander nicht verändert werden. Dies entspricht einem gemeinsamen Offset der Timer-Compare-Werte der steigenden Flanken. Die maximale symmetrische Aussteuerung wird dadurch effektiv sogar größer als vorher. Praktisch werden dabei durch Verschiebung des Sternpunktpotentials die anzulegenden Spannungen bestmöglich zwischen dem Bezugspotenzial (GND) und der Betriebsspannung (V_BAT ) „eingepasst“. Im Extremfall der maximalen Aussteuerung entsteht dabei eine Modulation mit erhöhter Aussteuerbarkeit, bei der sich die Sternpunktspannung zeitlich ändert. Die Aussteuerbarkeit entspricht der einer sogenannten Flat-Bottom-Modulation.
Des Weiteren ist zu beachten, dass bei dem vorschlagsgemäßen Messverfahren ein systematischer Fehler durch den Stromripple verursacht wird. Abhängig vom Zeitpunkt der steigenden Flanke einer Motorphase, deren Strom gemessen wird, findet die Messung an unterschiedlichen Stellen des Stromverlaufs innerhalb einer PWM-Periode statt.
Dieser Fehler erzeugt aber

a) keine sprunghaften Änderungen und verhält sich
b) absolut zur Amplitude des Motorphasenstroms.

Letzteres bedeutet, dass im normalerweise interessanten Fall einer hohen Last und damit einer großen Stromamplitude der relative Fehler sehr klein ist. Außerdem kann dieser Fehler bei entsprechender Leistungsfähigkeit eines Mikrocontrollers, der die FOC-Regelung beispielsweise ausführt, auch komplett berechnet und damit kompensiert werden, da der Wicklungswiderstand und die Induktivität einer Motorphase zur Berechnung einer sensorlosen FOC ohnehin bekannt sein müssen und diese leicht zu messen sind.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur PWM-Generierung für eine dreiphasige Halbbrücke, welches es ermöglicht, alle drei Motorphasenströme (I_U , I_V , I_W ) mittels einer Single-Shunt-Messung an einem gemeinsamen Shunt-Widerstand (R_SS ) in jeder PWM-Periode (T_P ) zu rekonstruieren. Das Wesen der Erfindung ist es, in einer ersten Ausprägung eine Art linksseitige PWM (English: left-aligned PWM) zu erzeugen, bei der die Flanken jedoch nicht exakt links orientiert (Englisch: left-aligned) angeordnet werden, sondern durch einen zeitlichen Versatz der Fenster zumindest um die zeitliche Mindestmessfenstergröße (ΔT_min , ) die Messfenster für die Motorphasenstrommessung sicher so erzeugt werden, dass eine Messung der Motorphasenströme (I_U , I_V , I_W ) in diesen Mindestmessfenstern immer möglich ist.
Das Wesen der Erfindung ist es auch, in einer zweite Ausprägung eine Art rechtsseitige PWM (English: right-aligned PWM) zu erzeugen, bei der die Flanken jedoch nicht exakt rechts orientiert (Englisch: right-aligned) angeordnet werden, sondern durch einen zeitlichen Versatz der Fenster zumindest um die zeitliche Mindestmessfenstergröße (ΔT_min ) die Messfenster für die Motorphasenstrommessung sicher so erzeugt werden, dass eine Messung der Motorphasenströme (I_U , I_V , I_W ) in diesen Mindestmessfenstern immer möglich ist.
Mit diesem ersten Vorschlag wird somit eine Implementierung einer Single-Shunt-FOC-Regelung (FOC-Regelung mit einem einzigen gemeinsamen Shunt-Widerstand (R_SS ), 3) realisiert, die hinsichtlich Geräuschentwicklung, Effizienz und Stabilität die Leistungsfähigkeit einer Dual-Shunt FOC-Regelung (FOC-Regelung mit einem ersten Shunt-Widerstand (z.B. R_SU ) und mit einem zweiten Shunt-Widerstand (z.B. R_SV ), 2) erreicht. Ein Aspekt der Erfindung ist das Konzept zur PWM-Generierung, welche die Rekonstruktion sämtlicher drei Motorphasenströme (I_U , I_V , I_W ) zu jedem Zeitpunkt mit nur einem einzigen gemeinsamen Shunt-Widerstand (R_SS ) ermöglicht.
Vorteile dieses ersten Vorschlags sind:

a) Ein lautloser Betrieb von PMSM mit Single-Shunt FOC wird möglich.
b) Durch den geringeren Schaltungsaufwand erfolgt eine Kostenreduktion gegenüber Dual-Shunt FOC-Lösungen (2).
c) Die vorgeschlagene Lösung zeichnet sich durch besondere Effizienz aus. Sie erlaubt eine komplette Implementierung auf einer 16 Bit-CPU mit 48 MHz-Takt bei einer Programmgröße von ca. 9 kByte und einer CPU-Last von rund 60%.

Dieser erste Vorschlag verbessert somit die bisher üblichen Verfahren zur PWM-Generierung einer Single-Shunt-FOC-Regelung insofern, als dass alle drei Motorphasenströme (I_U , I_V , I_W ) einer PMSM (aber auch eines BLDC-Motors) in jeder PWM-Periode (T_P ) gemessen werden können, ohne dass dabei messungsbedingte Sprünge erzeugt werden. Damit erreicht diese vorgeschlagene Implementierung im Hinblick auf Effizienz, Dynamik und Motorgeräusch die Performance einer Dual-Shunt-FOC-Regelung, welche gegenüber der Erfindung jeweils einen Shunt-Widerstand und einen Verstärker mehr benötigt.
Das hier zuerst beschrieben Verfahren nutzt somit einen anderen Ansatz als das in der Application-Note 1299 der Firma Microchip beschriebene Verfahren. Es wird hier in dem Beispiel der 14 eine linksseitige (left-aligned) PWM verwendet, deren PWM-Blöcke für die einzelnen Motorphasen (U, V, W) zeitlich gegeneinander um eine konstante Mindestmessfenstergröße (ΔT_min ) verschoben sind, innerhalb der die dargestellte Schaltreihenfolge stets erfüllt ist. Dies erzielt, wie bereits erwähnt, zwei wesentliche Vorteile gegenüber dem restlichen Stand der Technik:

• Es wird keine dynamische Änderung der Verschiebung der PWM-Blöcke benötigt. Dadurch entfallen die beschriebenen Störgeräusche und
• die Messung der Motorphasenströme mittels des teilweise nicht extra eingezeichneten Analog-zu-Digital-Wandlers (ADC) und des Shunt-Widerstands (R_SS ) sowie des Verstärkers (V_S ) erfolgt immer an den gleichen zeitlichen Positionen im PWM-Muster innerhalb einer PWM-Periode (T_P ) und es werden stets die gleichen zwei Phasenströme der drei Phasenströme (I_U , I_V , I_W ) gemessen.

Dies führt zu einer Vereinfachung der Auswertung und kann auch zu Vorteilen im Verhalten des Beobachters führen. Nachteil ist, dass in dem Beispiel dadurch z.B. die erste Motorphase (U) mindestens für das Mindesteinschaltzeitintervall (ΔT_Umin ) (siehe 14) eingeschaltet bleiben muss. in dem Beispiel der 14 wäre die Zeitdauer dieses Mindesteinschaltzeitintervalls (ΔT_Umin ) der ersten Motorphase (U) die doppelte Länge der Mindestzeit (ΔT_min ). Dadurch ergibt sich ein minimales Tastverhältnis, das verfahrensbedingt nicht unterschritten werden kann. Mit der Begrenzung des Tastverhältnisses ergibt sich auch automatisch eine Begrenzung der Spannung, die vom Verfahren als Phasenspannung (V_U , V_V , V_W ) an jeder Motorphase (U, V, W) ausgegebene werden kann. Diese ist vom Einschwingverhalten der Strommessung und der Messgeschwindigkeit des Analog-zu-Digitalwandlers (ADC), der nicht eingezeichnet ist, dominiert. Diese Tastverhältniseinschränkung kann durchaus zu einem 10%-tigen Spannungsverlust gegenüber den anderen Verfahren führen, die jedoch als Nachteil eine erhöhte Geräuschbildung haben.
Verfeinertes zweites Verfahren
Die Blöcke werden in dem zuvor beschriebenen ersten Verfahren einseitig am zeitlichen jeweiligen Beginn der jeweiligen PWM-Periode (siehe 11) (left-aligned PWM) oder alternativ am jeweiligen zeitlichen Ende der jeweiligen PWM-Periode (T_P ) (right aligned PWM) positioniert und dann gegeneinander um einen konstanten, vorzugsweise gleichen Wert, bevorzugt mindestens um die zeitliche Länge der Mindestmessfenstergröße (ΔT_min ), gegeneinander verschoben. Hierdurch entstehen zwei Messfenster, deren zeitliche Länge für die Stabilisierung der Werte und die erfolgreiche Messung der jeweiligen zwei Motorphasenströme der Motorphasenströme (I_U , I_V , I_W ) ausreichend ist. Diese Situation ist für den Fall der Positionierung am Anfang der PWM-Periode (T_P ) in 14 beispielhaft dargestellt.
Der Hauptnachteil dieses zuerst beschriebenen Verfahrens war, dass kein Tastverhältnis von 100% erreicht werden kann. Eine Motorphasenspannung kann also weder ganz ein, noch ganz ausgeschaltet werden. Dadurch kann nicht die volle Motorphasenspannung in Höhe des Werts der positiven Versorgungsspannung (V_BAT ) an den Motor angelegt werden. Somit kann auch nicht die volle Motorleistung zum Einsatz gebracht werden und der Wirkungsgrad wird reduziert. Man könnte nun versuchen, das Problem so zu lösen, dass die zeitliche Positionierung der Blöcke innerhalb der PWM-Periode (T_P ) geeignet umgeschaltet wird. Eine solche Umschaltung bedeutet, die Blöcke bei einem sehr großen Tastverhältnis nahe 100% nochmals zeitlich gegeneinander während des Betriebs zu verschieben. Dies erzeugt jedoch Geräusche, die in der Regel vermieden werden sollen.
Die Idee dieses verfeinerten zweiten Verfahrens ist nun die links- bzw. rechtsseitige zeitliche Orientierung der Blöcke innerhalb der PWM-Periode (T_P ) und die zeitliche Mindestverschiebung um einen konstanten, vorzugsweise gleichen Wert, bevorzugt mit der zeitlichen Länge (ΔT_min ) der Mindestmessfenstergröße, aus dem zuerst beschriebenen Verfahren beizubehalten und statt der zuvor wg. der Geräuschentwicklung verworfenen Möglichkeit, nun die Messzeitpunkte für die Durchführung der Messungen zu verändern.
Das hier beschriebene verfeinerte zweite Verfahren verzichtet auf den zweiten Vorteil des zuerst beschriebenen Verfahrens. Die Messung der zwei Motorphasenströme der Motorphasenströme (lu, I_V , I_W ) mittels des teilweise nicht in den Figuren eingezeichneten Analog-zu-Digitalwandlers (ADC) und des gemeinsamen Shunt-Widerstands (R_SS ) sowie des Verstärkers (V_S ) erfolgt nun nicht mehr immer an der gleichen zeitlichen Position im PWM-Muster der PWM-Periode (T_P ). Durch diesen Verzicht ist dieses zweite, modifizierte Verfahren dann aber in der Lage, die max. Ausgangsspannung der Halbbrücken in Höhe des Werts der positiven Versorgungsspannung (V_BAT ) zu erzeugen und die gemessenen Motorphasenströme (I_U , I_V , I_W ) zu erfassen, ohne dabei Störgeräusche aufgrund der beschrieben temporäreren Spannungsfehler infolge zeitlicher Blockverschiebungen während des Betriebs zu erzeugen.
Kommt der Verlauf einer der Motorphasenspannungen der Motorphasen (U, V, W) in dem ersten Verfahren auf ein 100% Tastverhältnis oder ein 0% Tastverhältnis so geht ein Messintervall für die Messung verloren. Die erfindungsgemäße Erkenntnis des verfeinerten zweiten Verfahrens ist, dass zwar ein Messfenster verloren geht, sich dafür aber ein anderes Messfenster auftut, das stattdessen genutzt werden kann.

A) Die Idee ist, dass in einer PWM-Periode (T_P ) mehrere potenzielle Zeitfenster für die Messung vorgegeben werden und in Abhängigkeit vom vorgegebenen Tastverhältnis aus dieser Mehrzahl von Messfenstern geeignete Messfenster vorzugsweise durch die PWM-Steuerung, die die PWM-Signalerzeugung steuert, ausgewählt werden.
B) Ein geeignetes Messfenster liegt dann vor, wenn es
1. a. zum Ersten mindestens eine zeitliche Mindestmessfenstergröße (ΔT_min ) hat, die ausreicht um zeitliche Stabilität des Messergebnisses des zu messenden Motorphasenstromes der Motorphasenströme (I_U , I_V , I_W ) vom zeitlichen Beginn des Messfensters bis zum Messzeitpunkt innerhalb des Messfensters zu erreichen, indem die Messvorrichtung einschwingt und
2. b. zum Zweiten für die Dauer der Messung des zu messenden Motorphasenstromes der Motorphasenströme (I_U , I_V , I_W ) der Zustand aller drei Halbbrücken nicht gleich ist und sich nicht ändert.
C) Es werden immer zwei Messfenster je PWM-Periode (T_P ) ausgewählt.
D) Die Anzahl der vorgesehenen potenziellen Messfenster kann größer gleich vier sein.

Hierzu sei der Hinweis erlaubt, dass in der Regel ein Motor n Phasen mit n∈N (N={1,2,3.... bis unendlich}) besitzt. Ein solcher Motor hat dann n-1 Ströme, die zu messen sind. Daher werden n-1 zeitliche Messfenster benötigt.
Im Folgenden wird die PWM-Ansteuerung sowie die Wahl der Abtastzeitpunkte für die Motorphasenstrommessung für den Normalfall sowie die entstehenden Spezialfälle für einen beispielhaften dreiphasigen Motor beispielhaft beschrieben.
15a zeigt den Normalfall der Positionierung der Messzeitpunkte innerhalb einer PWM-Periode (T_P ). Die beiden Messzeitpunkte (SP1, SP2) sind durch die beiden schwarzen Pfeile angedeutet.
15b zeigt die Positionierung der Messzeitpunkte innerhalb einer PWM-Periode (T_P ) an der unteren Aussteuergrenze für die erste Motorphase (U). Die beiden Messzeitpunkte (SP1, SP2) sind durch die beiden Pfeile angedeutet.
15c zeigt die Positionierung der Messzeitpunkte innerhalb einer PWM-Periode (T_P ) an der oberen Aussteuergrenze für die erste Motorphase (U). Die beiden Messzeitpunkte (SP1, SP2) sind durch die beiden Pfeile angedeutet.
15d zeigt die Positionierung der Messzeitpunkte innerhalb einer PWM-Periode (T_P ) an der unteren Aussteuergrenze für die zweite Motorphase (V). Die beiden Messzeitpunkte (SP1, SP2) sind durch die beiden Pfeile angedeutet.
16a zeigt die Positionierung der Messzeitpunkte innerhalb einer PWM-Periode (T_P ) an der oberen Aussteuergrenze für die zweite Motorphase (V). Die beiden Messzeitpunkte (SP1, SP2) sind durch die beiden Pfeile angedeutet.
16b zeigt die Positionierung der Messzeitpunkte innerhalb einer PWM-Periode (T_P ) an der unteren Aussteuergrenze für die dritte Motorphase (W). Die beiden Messzeitpunkte (SP1, SP2) sind durch die beiden Pfeile angedeutet.
16c zeigt die Positionierung der Messzeitpunkte innerhalb einer PWM-Periode (T_P ) an der oberen Aussteuergrenze für die dritte Motorphase (W). Die beiden Messzeitpunkte (SP1, SP2) sind durch die beiden Pfeile angedeutet.
Die beispielhaft steigenden Flanken der einzelnen PWM-Kanäle (Motorphasen U, V, W) werden in dem Beispiel aber auch bevorzugt immer um eine konstante Zeit (ΔT_min ) gegeneinander verschoben, wie in dargestellt. Diese Abbildung zeigt gleichzeitig den Normalfall, der bei hinreichend niedrigen Spannungsamplituden vorherrscht. Dieser Fall entspricht exakt der Situation der 14, die bei dem ersten Verfahren vorliegt. Insofern ist nach außen bei hinreichend niedrigen Spannungsamplituden (typischerweise <90% der Maximalamplitude) kein Unterschied zum zuerst beschrieben Verfahren sichtbar. Dieser Unterschied wird erst dann sichtbar, wenn das zuerst beschriebene Verfahren bei einer Motorphase an deren Spannungsbegrenzung geraten würde. Dies ist in den anderen dargestellten 15b bis 15d und 16a bis 16c der Fall. Wie bereits erwähnt, wird in der hier verfolgten Lösung keinerlei Begrenzung eines Tastverhältnisses und auch keine dynamische zeitliche Verschiebung der PWM-Blöcke während des Betriebs verwendet. Es erfolgt ausschließlich eine zeitlich konstante Verschiebung der PWM-Blöcke um mindestens die Mindestmessfenstergröße (ΔT_min ) zueinander und es kommt entweder eine linksseitige (left-aligned) oder rechtsseitige (right-aligned) PWM zum Einsatz. Die positiven Eigenschaften der hier verfolgten Lösung kommen ausschließlich durch die konstante Verschiebung der PWM-Blöcke um einen konstanten Zeitraum, die Mindestmessfenstergröße (ΔT_min ), in Kombination mit einer geeigneten Wahl der Messzeitpunkte (SP1, SP2 in den 15 und 16) für den Summenstrom am gemeinsamen Shunt-Widerstand (R_SS ) zustande. In erreicht das PWM-Signal der ersten Motorphase (U) seine untere Aussteuergrenze, so dass die Messintervalle nach nicht mehr existieren. Der Strom durch den gemeinsamen Shunt-Widerstand (R_SS ) wird dann zu den in der 15b mit schwarzen Pfeilen dargestellten Messzeitpunkten (SP1, SP2) gemessen und man erhält im Ergebnis zwei andere Messwerte für zwei andere Motorphasenströme als im Normalfall, aus denen man aber stets den dritten Motorphasenstrom dann aber auch berechnen kann. Weitere Spezialfälle bei maximaler Aussteuerung sind in den 15c bis 15d und 16 a bis 16c dargestellt. Es lassen sich weitere Spezialfälle konstruieren für die jedoch immer das Gleiche gilt:

Aufgrund der konstanten zeitlichen Verschiebung der Modulation der PWM-Signale der Halbbrücken zueinander lassen sich stets zwei geeignete Messintervalle für zwei verschiedene Motorphasenströme finden. Das Wesen der Implementierung besteht also in der „Intelligenz“ der fallspezifischen Auswahl der Messzeitpunkte in Abhängigkeit von den Tastverhältnissen der PWM-Signale der drei Motorphasen (U, V, W).

Die 17 zeigt vier beispielhafte Messfenster für einen dreiphasigen Motor, die von 1 bis 4 durchnummeriert sind. Hierzu kann die folgende Tabelle angegeben werden, die angibt, in welchen zwei Messfenstern dieser vier potenziellen Messfenster bei Vorliegen welcher Bedingungen gemessen wird.

TV1	TV2	TV3	Messung 1	Messung 2	Offsetmessung
0<TV1<1	0<TV2<1	0<TV3<1	2	3	1/4
0	0<TV2<1	0<TV3<1	3	4	1/2
0	1	0<TV3<1	3	4	-
0	0<TV2<1	1	2	3	-
1	0<TV2<1	0<TV3<1	2	3	4
1	0	0<TV3<1	3	4	-
1	0<TV2<1	0	2	3	-
0<TV1<1	0	0<TV3<1	3	4	1
0<TV1<1	0	1	1	2	-
0<TV1<1	1	0<TV3<1	1	2	4
0<TV1<1	1	0	1	2	-

Eine 0 in der Spalte TV1 bedeutet, dass das erste Taktverhältnis (TV1) des PWM-Signals der ersten Motorphase (U) unterhalb eines ersten unteren Schwellwerts (SW_uU ) liegt.
Eine 1 in der Spalte TV1 bedeutet, dass das erste Taktverhältnis (TV1) des PWM-Signals der ersten Motorphase (U) oberhalb eines ersten oberen Schwellwerts (SW_oU ) liegt.
Eine 0 in der Spalte TV2 bedeutet, dass das zweite Taktverhältnis (TV2) des PWM-Signals der zweiten Motorphase (V) unterhalb eines zweiten unteren Schwellwerts (SW_uV ) liegt.
Eine 1 in der Spalte TV2 bedeutet, dass das zweite Taktverhältnis (TV2) des PWM-Signals der zweiten Motorphase (V) oberhalb eines zweiten oberen Schwellwerts (SW_oV ) liegt.
Eine 0 in der Spalte TV3 bedeutet, dass das dritte Taktverhältnis (TV3) des PWM-Signals der dritten Motorphase (W) unterhalb eines dritten unteren Schwellwerts (SW_uw ) liegt.
Eine 1 in der Spalte TV3 bedeutet, dass das dritte Taktverhältnis (TV3) des PWM-Signals der dritten Motorphase (W) oberhalb eines dritten oberen Schwellwerts (SW_oW ) liegt.
Die Zahl in der Spalte Messung 1 gibt an in welchem der vier Messfenster der 17 bevorzugt die erste Phasenstrommessung des Gesamtstroms durch den gemeinsamen Shunt-Widerstand (R_SS ) von den durchzuführenden zwei Messungen innerhalb der PWM-Periode (T_P ) erfolgt.
Die Zahl in der Spalte Messung 2 gibt an in welchem der vier Messfenster der 17 bevorzugt die zweite Phasenstrommessung des Gesamtstroms durch den gemeinsamen Shunt-Widerstand (R_SS ) von den durchzuführenden zwei Messungen innerhalb der PWM-Periode (T_P ) erfolgt.
In der Tabelle ist zusätzlich noch eine weitere Spalte für die Offsetmessungen als dritte Messung hinzugefügt. In den dort angegebenen Intervallen ist der im gemeinsamen Shunt-Widerstand (Rss) rückgemessene Shunt-Strom (I_S ) Null Ampere. Es besteht dann in diesem stromlosen Zustand die Möglichkeit, das Messsystem selbst zu bewerten. Diese dritte Messung dient also nicht der Messung der Motorphasenströme (I_U , I_V , I_W ), sondern zur Messfehlererfassung und -korrektur. Der so ermittelte Messfehler kann dann beispielsweise zur Offsetkorrektur des Verstärkers (V_S ) genutzt werden. Hierbei bedeutet „1/4“, dass diese zusätzliche optionale dritte Offsetmessung im Messfenster 1 und/oder im Messfenster 4 erfolgen kann. Ist nichts für diese zusätzliche dritte Offsetmessung vermerkt, so existiert für die jeweilige Kombination gerade kein zur Offsetmessung geeignetes zeitliches Intervall. Die Offsetmessung kann dennoch auf diese Weise durchgeführt werden, da der Offset eine sich sehr langsam ändernde Größe ist und die betreffenden Spezialkombinationen, in denen keine Offsetmessung möglich ist typischerweise immer nur kurzzeitig vorherrschen.
18 zeigt beispielhaft 5 Messfenster für einen beispielhaften 4-phasigen Motor.
Charakterisierung der Erfindung
Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Messung der Motorphasenströme eines Motors mit n Motorphasen (U, V, W), wobei n eine ganze positive Zahl größer gleich 3 ist.
Das Verfahren umfasst das Erzeugen eines PWM-Signals für jede n Motorphasen (U, V, W), wobei die PWM-Signale eine gemeinsame PWM-Periode (T_P ) besitzen. Jedes der PWM-Signale besitzt bei einem von 0% und 100% verschiedenen Tastverhältnis innerhalb einer gemeinsamen PWM-Periode (T_P ) eine steigende Flanke und eine fallende Flanke. Mittels dieser PWM-Signale werden die Phasenspannungen für die entsprechenden n Motor-Phasen (U, V, W) mittels der Halbbrücken (HSu, LS_U ), (HS_V , LS_V ), (HS_W , LS_W )) erzeugt, die von diesen PWM-Signalen gesteuert werden. Jedes dieser PWM-Signale besitzt jeweils ein Tastverhältnis (TW1, TW2, TW3). Damit weisen auch die Ausgangssignale der Halbbrücken ((HS_U , LS_U ), (HS_V , LS_V ), (HS_W , LS_W )) die gleichen Tastverhältnisse (TW1, TW2, TW3) auf. Jedes dieser PWM-Signale ist ein linksseitig ausgerichtetes (left-aligned) PWM-Signal mit einer linken zeitlichen Ausrichtungsseite oder rechtsseitig ausgerichtetes (right-aligned) PWM-Signal mit einer rechten zeitlichen Ausrichtungsseite, wobei alle PWM-Signale in sich gleichender Weise ausgerichtet sind, als beispielsweise entweder alle linksseitig ausgerichtet sind oder rechtsseitig ausgerichtet sind. „in sich gleichender Weise ausgerichtet“ bedeutet hierbei, dass die Flanken an der Ausrichtungsseite um die zeitliche Länge der Mindestmessfenstergröße (ΔT_min ) typischerweise gegeneinander fix verschoben sind. Dermaßen konstant gegeneinander verschobene PWM-Blöcke gelten dann immer noch als einseitig ausgerichtet. Die PWM-Blöcke der 14 gelten im Sinne dieser Offenlegung daher immer noch als linksseitig ausgerichtet. Im Falle der linksseitig ausgerichteten (left-aligned) PWM-Signale unterschreiten daher die PWM-Signale einen zeitlichen Mindestversatz (ΔT_min ) der steigenden Flanken Signale innerhalb der PWM-Periode (T_P ) zueinander nicht. Im Falle der rechtsseitig ausgerichteten (right-aligned) PWM-Signale (sieh z.B. 19) unterschreiten die PWM-Signale einen zeitlichen Mindestversatz (ΔT_min ) der fallenden Flanken Signale innerhalb der PWM-Periode (T_P ) zueinander nicht. In dem Verfahren werden die potenziellen Messfenster (1, 2, 3, 4) ermittelt oder konstruktiv bereits vorgegeben. Dies kann auch durch Programmierung oder Einstellung von Parametern der PWM-Steuerung geschehen. Mit den Messfenstern werden typischerweise auch potenzielle Messzeitpunkte innerhalb dieser potenziellen Messfenster ermittelt oder vorgegeben. In der Regel entspricht die Messung einem Torimpuls, während dessen die aktuellen Werte ermittelt werden. Dieser ist erheblich kleiner als das Messfenster selbst. Werden nur diese Torimpulse für die Messung vorgegeben, so werden daher natürlich die Messfenster ausgewählt, die sich aus der Struktur der PWM-Signale und deren Anordnung untereinander ergeben. Der Schritt des Ermittelns der Messfenster kann sich als auf das Vorgeben oder Ermitteln der Messzeitpunkte beschränken, ohne den Beanspruchungsbereich dieser Offenlegung zu verlassen. Für den Betrieb des Motors werden während dieses Betriebs Tastverhältnisse für jede Motorphase der n Motorphasen (U, V, W) vorgegeben oder ermittelt oder zugelassen. Dies erfolgt durch das Vorgeben oder Zulassen eines solchen Tastverhältnisses (TW1, TW2, TW3) für das jeweils zugehörige PWM-Signal dieser jeweiligen Motorphase. Die PWM-Signale zur Steuerung der Halbbrücken und damit der Motorphasenspannungen werden durch die Halbbrücken mit dem jeweiligen vorgegebenen oder zugelassenen Tastverhältnis (TW1, TW2, TW3) der jeweiligen PWM-Signale moduliert. Aus den zuvor ermittelten potenziellen Messfenstern werden einige Messfenster als gültige Messfenster in Abhängigkeit von den so vorgegebenen oder zugelassenen Tastverhältnissen (TW1, TW2, TW3) bestimmt. Damit erfolgt dann auch die Bestimmung zugehöriger Messzeitpunkte (SP1, SP2) in Abhängigkeit von den vorgegebenen oder zugelassenen Tastverhältnissen (TW1, TW2, TW3). Im Sinne dieser Offenlegung stellt eine Bestimmung zugehöriger Messzeitpunkte (SP1, SP2) in Abhängigkeit von den vorgegebenen oder zugelassenen Tastverhältnissen (TW1, TW2, TW3) automatisch auch immer die Bestimmung der entsprechenden Messfenster als gültige Messfenster in Abhängigkeit von den so vorgegebenen oder zugelassenen Tastverhältnissen (TW1, TW2, TW3) dar. Es erfolgt dann die Messung von n-1 Motorphasenströmen der n Motorphasenströme (I_U , I_V , I_W ) durch die Messung des Shunt-Stromes (I_S ) durch einen gemeinsamen Shunt-Widerstand (R_SS ) oder durch die Messung einer daraus abgeleiteten Größe (V_Shunt ) in diesen zuvor bestimmten gültigen Messfenstern zu den typischerweise bestimmten Messzeitpunkten (SP1, SP2).
Eine weitere Verfeinerung des Verfahrens umfasst die Modulation der Phasenspannungen der Motorphasen (U, V, W) in der Art, dass zwischen aufeinander folgenden fallenden Flanken der PWM-Signale der Phasenspannungen der n Motorphasen (U, V, W) mindestens zweier verschiedener Motor-Phasen der n Motorphasen (U, V, W) innerhalb einer PWM-Periode (T_P ) ein zeitlich konstanter Zeitversatz mindestens in zeitlicher Größe einer Mindestmessfenstergröße (ΔT_min ) besteht bzw. im Falle der andersseitigen PWM-Ausrichtung dass zwischen aufeinander folgenden steigenden Flanken der PWM-Signale der Phasenspannungen der n Motorphasen (U, V, W) mindestens zweier verschiedener Motor-Phasen der n Motorphasen (U, V, W) innerhalb einer PWM-Periode (T_P ) ein zeitlich konstanter Zeitversatz mindestens in zeitlicher Größe einer Mindestmessfenstergröße (ΔT_min ) besteht.
In einer modifizierten Verfahrensvariante werden n+1 potenziellen Messfenster (1, 2, 3, 4) in Abhängigkeit von den vorgegebenen oder zugelassenen Tastverhältnissen ermittelt.
In einer weiteren modifizierten Verfahrensvariante werden n-1 Messfenster der n+1 potenziellen Messfenster als gültige Messfenster in Abhängigkeit von den vorgegebenen oder zugelassenen Tastverhältnissen bestimmt.
Bevorzugt ist die Anzahl der gültigen Messfenster in einer PWM-Periode (T_P ) mindestens n-1.

In einem darauf aufbauenden Verfahren für einen Motor mit n=3 Motor-Phasen, erfolgt die Auswahl der gültigen zwei Messfenster für eine erste Messung (Messung 1) und eine zweite Messung (Messung 2) der Motorphasenströme (I_U , I_V , I_W ) aus den vier möglichen Messfenstern (1, 2, 3, 4) gemäß der folgenden Tabelle in Abhängigkeit von den Tastverhältnissen (TW1, TW2, TW3) der PWM-Signale der Motorphasen (U, V, W) und den Schwellwerten (SW_uU , SW_oU , SW_uV , SW_oV , SW_uW , SW_oW ):

TV1	TV2	TV3	Messung 1	Messung 2
SW_uU<TV1<SW_oU	SW_uV<TV2<SW_oV	SW_uW<TV3<SW_oW	2	3
SW_uU>TV1	SW_uV<TV2<SW_oV	SW_uW<TV3<SW_oW	3	4
SW_uU>TV1	TV2>SW_oV	SW_uW<TV3<SW_oW	3	4
SW_uU>TV1	SW_uV<TV2<SW_oV	TV3>SW_oW	2	3
TV1>SW_oU	SW_uV<TV2<SW_oV	SW_uW<TV3<SW_oW	2	3
TV1>SW_oU	SW_uV>TV2	SW_uW<TV3<SW_oW	3	4
TV1>SW_oU	SW_uV<TV2<SW_oV	SW_uW>TV3	2	3
SW_uU<TV1<SW_oU	SW_uV>TV2	SW_uW<TV3<SW_oW	3	4
SW_uU<TV1<SW_oU	SW_uV>TV2	TV3>SW_oW	1	2
SW_uU<TV1<SW_oU	TV2>SW_oV	SW_uW<TV3<SW_oW	1	2
SW_uU<TV1<SW_oU	TV2>SW_oV	TV3>SW_oW	1	2

In einem darauf aufbauenden Verfahren für einen Motor mit n=3 Motor-Phasen, erfolgt die Auswahl eines Offset-Messfensters aus den vier potenziellen Messfenstern (1, 2, 3, 4) zur Messung einer Offsetspannung der Messvorrichtung zur Messung des Shunt-Stromes (I_S ) durch einen gemeinsamen Shunt-Widerstand (R_SS ) gemäß der folgenden Tabelle:

TV1	TV2	TV3	OffsetMessung
SW_uU<TV1<SW_oU	SW_uV<TV2<SW_oV	SW_uW<TV3<SW_oW	1 oder 4
SW_uU>TV1	SW_uV<TV2<SW_oV	SW_uW<TV3<SW_oW	1 oder 2
SW_uU>TV1	TV2>SW_oV	SW_uW<TV3<SW_oW
SW_uU>TV1	SW_uV<TV2<SW_oV	TV3>SW_oW
TV1>SW_oU	SW_uV<TV2<SW_oV	SW_uW<TV3<SW_oW	4
TV1>SW_oU	SW_uV>TV2	SW_uW<TV3<SW_oW
TV1>SW_oU	SW_uV<TV2<SW_oV	SW_uW>TV3
SW_uU<TV1<SW_oU	SW_uV>TV2	SW_uW<TV3<SW_oW	1
SW_uU<TV1<SW_oU	SW_uV>TV2	TV3>SW_oW
SW_uU<TV1<SW_oU	TV2>SW_oV	SW_uW<TV3<SW_oW	4
SW_uU<TV1<SW_oU	TV2>SW_oV	TV3>SW_oW

In einer weiteren Verfahrensvariante erfolgt eine Erfassung des Shunt-Stromes (I_S ) durch den gemeinsamen Shunt-Widerstand (R_SS ) oder einer daraus abgeleiteten Größe (V_Shunt ) in einem zeitlichen Messfenster innerhalb der PWM-Periode (T_P ), in dem der ideale Shunt-Strom (I_S ) 0A sein sollte, als Messfehler und die Verwendung des erfassten Messfehlers zur Korrektur oder als weiterer Regelparameter, um die erfassten Fehler zu korrigieren.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen mit Hilfe einer Motorsteuerung, die dazu vorgesehen und ausgelegt ist, ein Verfahren wie zuvor beschrieben auszuführen.
Besonders geeignet sind das zuvor beschriebene Verfahren und die zuvor erwähnte Motorsteuerung zur Verwendung zur Geräuschreduktion bei der Ansteuerung eines Motors.
Vorteil der Erfindung
Die beschriebenen Verfahren ermöglichen die Messung der Motorphasenströme (I_U , I_V , I_W ) mit nur einem gemeinsamen Shunt-Widerstand (R_SS ) zwischen dem Bezugspotenzial (GND) und dem gemeinsamen Fußpunkt (FP) der Halbbrücken. Das verfeinerte Verfahren weist darüber hinaus den Vorteil auf, dass es praktisch keine Geräuschbildung provoziert.
Bezugszeichenliste

ADC: Analog-zu-Digital-Wandler. Der Analog-zu-Digital-Wandler ist dem gemeinsamen Verstärker (V_S ) bevorzugt nachgeschaltet. Er wandelt bevorzugt das Ausgangssignal, das analoge Messwertsignal (MW) des gemeinsamen Verstärkers (Vs) in einen Messwert für den Shunt-Strom (I_S ) um;
BLDC: bürstenloser Gleichstrommotor;
ΔT_min: fester zeitlicher Abstand der fallenden Flanke der Halbbrücke, d.h. der steigenden Flanken der Steuersignale der Low-Side-Schalter innerhalb einer PWM-Periode (T_P ). Bevorzugt entspricht dieser feste zeitliche Abstand der zeitlichen Mindestmessfenstergröße;
ΔT_SDT: ursprüngliches zeitliches Messfenster entsprechend dem Stand der Technik (in dem Beispiel der 5a zur Messung des ersten Motorphasenstroms (lu) ohne Verschiebung des zeitlichen PWM-Blocks der beispielhaften zweiten Motorphase (V));
ΔT_SDTimp: verlängertes zeitliches Messfenster entsprechend dem Stand der Technik (in dem Beispiel der 5b zur Messung des ersten Motorphasenstroms (I_U ) nach Verschiebung des zeitlichen PWM-Blocks der beispielhaften zweiten Motorphase (V));
ΔT_Umin: Mindesteinschaltzeitintervall der ersten Motorphase (U) (siehe 14);
FOC: Die feldorientierte Regelung (Field-Oriented Control, FOC) ist ein Verfahren zur Kommutierung von permanentmagnetischen Synchronmaschinen (PMSMs);
FP: gemeinsamer Fußpunkt des ersten Low-Side-Schalters (LS_U ) und des zweiten Low-Side-Schalters (LS_V ) und des dritten Low-Side-Schalters (LS_W );
GND: Bezugspotenzial (Masse);
HS_U: erster High-Side-Schalter für die erste Halbbrücke zur Versorgung der ersten Motorphase (U) mit positiver Versorgungsspannung (V_BAT ). Bevorzugt handelt es sich bei dem Schalter um einen Transistor;
HS_V: zweiter High-Side-Schalter für die zweite Halbbrücke zur Versorgung der zweiten Motorphase (V) mit positiver Versorgungsspannung (V_BAT ). Bevorzugt handelt es sich bei dem Schalter um einen Transistor;
HS_W: dritter High-Side-Schalter für die dritte Halbbrücke zur Versorgung der dritten Motorphase (W) mit positiver Versorgungsspannung (V_BAT ). Bevorzugt handelt es sich bei dem Schalter um einen Transistor;
I_S: Shunt-Strom durch den gemeinsamen Widerstand (R_SS );
I_U: Motorphasenstrom der ersten Motorphase (U) in die erste Halbbrücke (HS_U , LS_U ) hinein;
I_V: Motorphasenstrom der zweiten Motorphase (V) in die zweite Halbbrücke (HS_V , LS_V ) hinein;
I_W: Motorphasenstrom der dritten Motorphase (W) in die dritte Halbbrücke (HS_W , LS_W ) hinein;
LS_U: erster Low-Side-Schalter für die erste Halbbrücke zur Versorgung der ersten Motorphase (U) mit negativer Versorgungsspannung aus dem Bezugspotenzial (GND). Bevorzugt handelt es sich bei dem Schalter um einen Transistor;
LS_V: zweiter Low -Side-Schalter für die zweite Halbbrücke zur Versorgung der zweiten Motorphase (V) mit negativer Versorgungsspannung aus dem Bezugspotenzial (GND). Bevorzugt handelt es sich bei dem Schalter um einen Transistor;
LS_W: dritter Low -Side-Schalter für die dritte Halbbrücke zur Versorgung der dritten Motorphase (W) mit negativer Versorgungsspannung aus dem Bezugspotenzial (GND). Bevorzugt handelt es sich bei dem Schalter um einen Transistor;
MW: analoger Messwert der Shunt-Spannung (V_Shunt ), die am gemeinsamen Shunt-Widerstand (R_SS ) infolge des Shunt-Stroms (I_S ) abfällt. Der analoge Messwert der Shunt-Spannung (V_Shunt ) ist hier das Ausgangssignal des gemeinsamen Verstärkers (V_S );
PMSM: permanentmagnetische Synchronmaschine;
PWM: Puls-Weiten-Modulation;
R_SU: erster Shunt-Widerstand bevorzugt zwischen erstem Low-Side-Schalter (L_SU ) und Bezugspotenzial (GND);
R_SV: zweiter Shunt-Widerstand bevorzugt zwischen zweitem Low-Side-Schalter (LS_V ) und Bezugspotenzial (GND);
R_SW: dritter Shunt-Widerstand bevorzugt zwischen dritten Low-Side-Schalter (LS_W ) und Bezugspotenzial (GND);
Rss: gemeinsamer Shunt-Widerstand bevorzugt zwischen dem gemeinsamen Fußpunkt des ersten Low-Side-Schalters (L_SU ) und des zweiten Low-Side-Schalters (LS_V ) und des dritten Low-Side-Schalters (LS_W ) einerseits und dem Bezugspotenzial (GND) andererseits;
SP1: erster zeitlicher Messpunkt. (In dem Beispiel der 12 zur Messung des dritten Motorphasenstromes (lw));
SP2: zweiter zeitlicher Messpunkt. (In dem Beispiel der 12 zur Messung des ersten Motorphasenstromes (I_U ));
SW_uU: erster unterer Schwellwert für das erste Taktverhältnis (TV1) des PWM-Signals der ersten Motorphase (U).
SW_uV: zweiter unterer Schwellwert für das zweite Taktverhältnis (TV2) des PWM-Signals der zweiten Motorphase (V).
SW_uW: dritte unterer Schwellwert für das dritte Taktverhältnis (TV3) des PWM-Signals der dritten Motorphase (W).
SW_oU: erster oberer Schwellwert für das erste Taktverhältnis (TV1) des PWM-Signals der ersten Motorphase (U).
SW_oV: zweiter oberer Schwellwert für das zweite Taktverhältnis (TV2) des PWM-Signals der zweiten Motorphase (V).
SW_oW: dritter oberer Schwellwert für das dritte Taktverhältnis (TV3) des PWM-Signals der dritten Motorphase (W).
T_P: zeitliche Periode, PWM-Periode, der PWM-Anregung der Motorphasen (U, V, W);
TV1: erstes Taktverhältnis des PWM-Signals der ersten Motorphase (U);
TV2: zweites Taktverhältnis des PWM-Signals der zweiten Motorphase (V);
TV3: drittes Taktverhältnis des PWM-Signals der dritten Motorphase (W);
U: erste Motorphase;
V: zweite Motorphase;
V_BAT: positive Versorgungsspannung;
V_U: erster Verstärker zur Erfassung des ersten Motorphasenstroms (I_U ) der ersten Motorphase (U) mittels eines zugehörigen ersten Shunt-Widerstands (R_SU ) zwischen erstem Low-Side-Schalter (LS_U ) und Bezugspotenzial (GND);
V_V: zweiter Verstärker zur Erfassung des zweiten Motorphasenstroms (I_V ) der zweiten Motorphase (V) mittels eines zugehörigen zweiten Shunt-Widerstands (R_SV ) zwischen zweiten Low-Side-Schalter (LS_V ) und Bezugspotenzial (GND);
V_W: dritter Verstärker zur Erfassung des dritten Motorphasenstroms (I_W ) der dritten Motorphase (W) mittels eines zugehörigen dritten Shunt-Widerstands (Rsw) zwischen drittem Low-Side-Schalter (LS_W ) und Bezugspotenzial (GND);
V_S: gemeinsamer Verstärker zur Erfassung des Shunt-Stroms (I_S ) durch den gemeinsamen Shunt-Widerstand (R_SS ) zwischen dem gemeinsamen Fußpunkt des ersten Low-Side-Schalters (L_SU ) und des zweiten Low-Side-Schalters (LS_V ) und des drittem Low-Side-Schalters (LS_W ) einerseits und dem Bezugspotenzial (GND) andererseits;
V_Shunt: Shunt-Spannung V_Shunt am Shunt-Widerstand (R_SS )
W: dritte Motorphase;

Claims

Verfahren zur Messung der Phasenströme eines Motors mit n Motorphasen (U, V, W), wobei n eine ganze positive Zahl größer gleich 3 ist, mit den Schritten - Erzeugen eines PWM-Signals für jede der n Motorphasen (U, V, W), • wobei die PWM-Signale eine gemeinsame PWM-Periode (T_P) besitzen und • wobei jedes der PWM-Signale bei einem von 0% und 100% verschiedenen Tastverhältnis innerhalb einer gemeinsamen PWM-Periode (T_P) eine steigende Flanke und eine fallende Flanke besitzt und • wobei mittels der PWM-Signale die Phasenspannungen für die entsprechenden n Motor-Phasen (U, V, W) erzeugt werden und • wobei jedes dieser PWM-Signale jeweils ein Tastverhältnis besitzt und • wobei jedes dieser PWM-Signale ein linksseitig ausgerichtetes (left-aligned) PWM-Signal mit einer linken zeitlichen Ausrichtungsseite oder ein rechtsseitig ausgerichtetes (right-aligned) PWM-Signal mit einer rechten zeitlichen Ausrichtungsseite ist und • wobei alle PWM-Signale in sich gleichender Weise ausgerichtet sind und • wobei im Falle der linksseitig ausgerichteten (left-aligned) PWM-Signale die PWM-Signale einen zeitlichen Mindestversatz (ΔT_min) der steigenden Flanken Signale innerhalb der PWM-Periode (T_P) zueinander nicht unterschreiten und wobei im Falle der rechtsseitig ausgerichteten (right-aligned) PWM-Signale die PWM-Signale einen zeitlichen Mindestversatz (ΔT_min) der fallenden Flanken Signale innerhalb der PWM-Periode (T_P) zueinander nicht unterschreiten; - Ermitteln oder Vorgeben der potenziellen Messfenster (1, 2, 3, 4); - Vorgeben oder Zulassen eines Tastverhältnisses für jede Motor-Phase der n Motor-Phasen (U, V, W) durch Vorgeben oder Zulassen eines Tastverhältnisses für das jeweils zugehörige PWM-Signal dieser jeweiligen Motor-Phase; - Modulation der PWM-Signale mit dem jeweiligen vorgegebenen oder zugelassenen Tastverhältnis der jeweiligen PWM-Signale; - Bestimmen von Messfenstern der potenziellen Messfenster als gültige Messfenster in Abhängigkeit von den vorgegebenen oder zugelassenen Tastverhältnissen und Bestimmung zugehöriger Messzeitpunkte (SP1, SP2) in Abhängigkeit von den vorgegebenen oder zugelassenen Tastverhältnissen; - Messung von n-1 Motorphasenströmen der n Motorphasenströme (I_U, I_V, I_W) durch Messung des Shunt-Stromes (I_S) durch einen gemeinsamen Shunt-Widerstand (R_SS) oder einer daraus abgeleiteten Größe (V_Shunt) in diesen gültigen Messfenstern.
Verfahren nach Anspruch 1 - Modulation der Phasenspannungen der Motorphasen (U, V, W) in der Art, dass zwischen aufeinander folgenden fallenden Flanken der PWM-Signale der Phasenspannungen der n Motorphasen (U, V, W) mindestens zweier verschiedener Motor-Phasen der n Motorphasen (U, V, W) innerhalb einer PWM-Periode (T_P) ein zeitlich konstanter Zeitversatz mindestens in zeitlicher Größe einer Mindestmessfenstergröße (ΔT_min) besteht.
Verfahren nach Anspruch 1 - Modulation der Phasenspannungen der Motorphasen (U, V, W) in der Art, dass zwischen aufeinander folgenden steigenden Flanken der PWM-Signale der Phasenspannungen der n Motorphasen (U, V, W) mindestens zweier verschiedener Motor-Phasen der n Motorphasen (U, V, W) innerhalb einer PWM-Periode (T_P) ein zeitlich konstanter Zeitversatz mindestens in zeitlicher Größe einer Mindestmessfenstergröße (ΔT_min) besteht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend den konkretisierten Schritt - Ermitteln oder Vorgeben der n+1 potenziellen Messfenster (1, 2, 3, 4) in Abhängigkeit von den vorgegebenen oder zugelassenen Tastverhältnissen
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, umfassend den konkretisierten Schritt - Bestimmen von n-1 Messfenstern der n+1 potenziellen Messfenster als gültige Messfenster in Abhängigkeit von den vorgegebenen oder zugelassenen Tastverhältnissen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch - dass die Anzahl der gültigen Messfenster in einer PWM-Periode (T_P) mindestens n-1 ist.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche für einen Motor mit n=3 Motor-Phasen, gekennzeichnet dadurch, - dass die Auswahl der gültigen zwei Messfenster für eine erste Messung (Messung 1) und eine zweite Messung (Messung 2) der Motorphasenströme (I_U, I_V, I_W) aus den vier möglichen Messfenstern (1, 2, 3, 4) gemäß der folgenden Tabelle in Abhängigkeit von den Tastverhältnissen (TW1, TW2, TW3) der PWM-Signale der Motorphasen (U, V, W) und Schwellwerten (SW_uU, SW_oU, SW_uV, SW_oV, SW_uW, SW_oW) erfolgt: TV1 TV2 TV3 Messung 1 Messung 2 SW_uU<TV1<SW_oU SW_uV<TV2<SW_oV SW_uW<TV3<SW_oW 2 3 SW_uU>TV1 SW_uV<TV2<SW_oV SW_uW<TV3<SW_oW 3 4 SW_uU>TV1 TV2>SW_oV SW_uW<TV3<SW_oW 3 4 SW_uU>TV1 SW_uV<TV2<SW_oV TV3>SW_oW 2 3 TV1>SW_oU SW_uV<TV2<SW_oV SW_uW<TV3<SW_oW 2 3 TV1>SW_oU SW_uV>TV2 SW_uW<TV3<SW_oW 3 4 TV1>SW_oU SW_uV<TV2<SW_oV SW_uW>TV3 2 3 SW_uU<TV1<SW_oU SW_uV>TV2 SW_uW<TV3<SW_oW 3 4 SW_uU<TV1<SW_oU SW_uV>TV2 TV3>SW_oW 1 2 SW_uU<TV1<SW_oU TV2>SW_oV SW_uW<TV3<SW_oW 1 2 SW_uU<TV1<SW_oU TV2>SW_oV TV3>SW_oW 1 2
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche für einen Motor mit n=3 Motorphasen, gekennzeichnet dadurch, - dass die Auswahl eines Offset-Messfensters aus den vier potenziellen Messfenstern (1, 2, 3, 4) zur Messung einer Offsetspannung der Messvorrichtung zur Messung des Shunt-Stromes (I_S) durch einen gemeinsamen Shunt-Widerstand (R_SS) gemäß der folgenden Tabelle erfolgt: TV1 TV2 TV3 OffsetMessung SW_uU<TV1<SW_oU SW_uV<TV2<SW_oV SW_uW<TV3<SW_oW 1 oder 4 SW_uU>TV1 SW_uV<TV2<SW_oV SW_uW<TV3<SW_oW 1 oder 2 SW_uU>TV1 TV2>SW_oV SW_uW<TV3<SW_oW SW_uU>TV1 SW_uV<TV2<SW_oV TV3>SW_oW TV1>SW_oU SW_uV<TV2<SW_oV SW_uW<TV3<SW_oW 4 TV1>SW_oU SW_uV>TV2 SW_uW<TV3<SW_oW TV1>SW_oU SW_uV<TV2<SW_oV SW_uW>TV3 SW_uU<TV1<SW_oU SW_uV>TV2 SW_uW<TV3<SW_oW 1 SW_uU<TV1<SW_oU SW_uV>TV2 TV3>SW_oW SW_uU<TV1<SW_oU TV2>SW_oV SW_uW<TV3<SW_oW 4 SW_uU<TV1<SW_oU TV2>SW_oV TV3>SW_oW
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Verfahren, umfassend den zusätzlichen Schritt der - Erfassung des Shunt-Stromes (I_S) durch den gemeinsamen Shunt-Widerstand (R_SS) oder einer daraus abgeleiteten Größe (V_Shunt) in einem zeitlichen Messfenster innerhalb der PWM-Periode (T_P), in dem der ideale Shunt-Strom (I_S) 0A sein sollte, als Messfehler und - Verwendung des erfassten Messfehlers zur Korrektur oder als weiterer Regelparameter;
Motorsteuerung, die dazu vorgesehen und ausgelegt ist ein Verfahren nach den vorgehenden Ansprüchen durchzuführen.
Verwendung eines Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Verfahrensansprüche und/oder einer Motorsteuerung nach dem vorhergehenden Anspruch zur Geräuschreduktion bei der Ansteuerung eines Motors.