DE102021101884A1

DE102021101884A1 - Verfahren zur Phasenstrommessung und Steuerschaltung

Info

Publication number: DE102021101884A1
Application number: DE102021101884.6A
Authority: DE
Inventors: Dennis Schäfer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2021-01-28
Filing date: 2021-01-28
Publication date: 2022-07-28
Anticipated expiration: 2041-01-29
Also published as: DE102021101884B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (100) zur Phasenstrommessung eines Elektromotors (M) über ein Strommesselement (14), das zwischen einer Schaltbrücke (12) mit wenigstens einem schaltbaren Schaltelement (S) zur Steuerung wenigstens eines einen Phasenstrom (I_U, I_V, I_W) einer Motorphase (U, V, W) des Elektromotors (M) beeinflussenden Schaltzustands (s1, s2) und einer mit der Schaltbrücke (12) verbundenen Spannungsquelle (V_DC) zur Speisung des Phasenstroms (I_U, I_V, I_W) angeordnet ist, wobei an wenigstens eine von zwei durch die Schaltbrücke (12) veränderlichen Schaltzuständen (s1, s2) eine Überbrückungszeit (t_u) zur Vermeidung eines Kurzschlusses angrenzt und die Phasenstrommessung erfolgt, indem über das Strommesselement (14) wenigstens ein einer Motorphase (U, V, W) eindeutig zugeordneter Phasenstrom (I_U, I_V, I_W) zu einem berechneten Abtastzeitpunkt (t_i) während der Überbrückungszeit (t_u) erfasst wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Steuerschaltung (10).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach Anspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Steuerschaltung.
Ein Verfahren zur Phasenstrommessung ist beispielsweise aus EP 1 347 567 A1 bekannt. Darin wird bei Ansteuerung eines dreiphasigen Elektromotors mit SVPWM-Signalen eine Verschiebung der Signale vorgenommen, um ausreichend Messzeitfenster für eine Phasenstrommessung zu erhalten, denn sind die Zeiträume für einen aktiven Spannungsvektor sehr klein oder nicht vorhanden, kann die Phasenstrommessung nicht durchgeführt werden. Es sind mindestens zwei Phasenströme der Wicklungen in dem Elektromotor erforderlich, um den Phasenstrom durch alle drei Motorphasen zu berechnen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, den Phasenstrom eines Elektromotors genauer und zuverlässiger zu erfassen sowie die Leistungsfähigkeit und die Effizienz des Elektromotors zu erhöhen. Weiterhin soll die Steuerschaltung zur Ansteuerung des Elektromotors und zur Phasenstrommessung kostengünstig und mit möglichst wenig Bauteilen ausgeführt werden. Insbesondere ist eine Messung des Phasenstroms, bevorzugt der gesamten Phasenströme mit einem einzelnen, zentralen Strommesselement durchzuführen.
Wenigstens eine dieser Aufgaben wird durch ein Verfahren zur Phasenstrommessung eines Elektromotors über ein Strommesselement gelöst, das zwischen einer Schaltbrücke mit wenigstens einem schaltbaren Schaltelement zur Steuerung eines einen Phasenstrom einer Motorphase des Elektromotors beeinflussenden Schaltzustands und einer mit der Schaltbrücke verbundenen Spannungsquelle zur Speisung des Phasenstroms angeordnet ist, wobei an wenigstens einen von zwei durch die Schaltbrücke veränderlichen Schaltzuständen eine Überbrückungszeit zur Vermeidung eines Kurzschlusses angrenzt und die Phasenstrommessung erfolgt, indem über das Strommesselement wenigstens ein einer Motorphase eindeutig zugeordneter Phasenstrom zu einem berechneten Abtastzeitpunkt während der Überbrückungszeit erfasst wird.
Dadurch kann der Phasenstrom eines Elektromotors genauer und zuverlässiger gemessen werden und zugleich die Leistungsfähigkeit und Effizienz des Elektromotors erhöht werden. Die Kenntnis des wenigstens einen gemessenen Phasenstroms kann eine genauere Regelung des Elektromotors über die Steuerschaltung ermöglichen. Eine Veränderung der Motorsteuerung für eine Phasenstrommessung kann ausbleiben. Bevorzugt wird die Phasenstrommessung mit dem Abtastzeitpunkt während der Überbrückungszeit durchgeführt, wenn eine Phasenstrommessung außerhalb der Überbrückungszeit, insbesondere während des jeweiligen Schaltzustands nicht durchführbar ist. Bevorzugt ist während der Überbrückungszeit genau ein einer Motorphase eindeutig zugeordneter Phasenstrom messbar.
Der Elektromotor kann ein bürstenloser Gleichstrommotor, insbesondere ein BLDC-Motor sein. Der Elektromotor kann mehrere Motorphasen, bevorzugt drei Motorphasen U, V, W aufweisen. Der Elektromotor kann als Antrieb in einem Aktor wirken. Der Elektromotor kann in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeug wirksam sein.
Die Schaltbrücke kann eine B6-Brücke sein. Die Schaltbrücke kann ein Wechselrichter sein. Die Schaltbrücke kann sechs Schaltelemente aufweisen, insbesondere für die erste Motorphase U ein erstes Highside-Schaltelement S1.h und ein erstes Lowside-Schaltelement S1.I, für die zweite Motorphase V ein zweites Highside-Schaltelement S2.h und ein zweites Lowside-Schaltelement S2.I und für die dritte Motorphase ein drittes Highside-Schaltelement S3.h und ein drittes Lowside-Schaltelement S3.I. Wenigstens eines der Schaltelemente S besteht bevorzugt jeweils aus einem Transistor T mit einer definierten Durchlassrichtung sowie bevorzugt einer Diode D, insbesondere einer antiparallelen Body-Diode.
Die Ansteuerung der Schaltbrücke zur Steuerung des wenigstens einen Phasenstroms kann über ein PWM-Signal mit einer Ansteuerfrequenz erfolgen. Die Ansteuerung der Phasenbrücke erfolgt bevorzugt über die Spannungsraumzeigermodulation unter Anwendung von die Spannungsraumzeiger während einer PWM-Periode festlegenden Modulationsfaktoren. Die Ansteuerung kann beispielsweise durch eine Flat-Bottom-Ansteuerung, eine Flat-Top-Ansteuerung oder eine THI-Ansteuerung (Third Harmonic Injection) erfolgen.
Der Phasenstrom ist bevorzugt abhängig von einer Schalterstellung des wenigstens einen Schaltelements. Welcher Phasenstrom über das Strommesselement gerade messbar ist, kann von den Schalterstellungen der Schaltelemente in der Schaltbrücke abhängen.
Innerhalb einer Schaltperiode, insbesondere PWM-Periode, können insbesondere zwei von drei Phasenströmen des dreiphasigen Elektromotors über das Strommesselement messbar sein. Einer dieser Phasenströme weist insbesondere eine positive Polarität und der andere eine negative Polarität auf. Der dritte Phasenstrom kann in Kenntnis von den zwei über das Strommesselement gemessenen Phasenströmen berechnet werden, beispielsweise mit dem Kirchhoff-Gesetz.
Ist beispielsweise genau ein Highside-Schaltelement einer Motorphase leitend geschaltet, während das zugeordnete Lowside-Schaltelement offen ist und sind die anderen beiden Highside-Schaltelemente der anderen beiden Motorphasen offen und die beiden zugeordneten Lowside-Schaltelemente geschlossen, kann der Phasenstrom der Motorphase mit dem geschlossenen Highside-Schaltelement über eine Phasenstrommessung mit dem Strommesselement eindeutig gemessen werden.
Während eines Übergangs zwischen zwei definierten Schaltzuständen, beispielsweise U, V, W = 0, 1, 0 nach U, V, W = 0, 1, 1 kann eine Übergangsschaltung beim Umschalten der Motorphase W erfolgen, bei dem beide Schaltelemente der Motorphase W offen sind, also bei dem hier S3.h und S3.I offen sind. Die Dauer der Übergangsschaltung ist bevorzugt die Überbrückungszeit (dead time). Bei einer Strommessung über das Strommesselement kann die Überbrückungszeit größer als eine für die Phasenstrommessung erforderliche Messzeit sein. Die Überbrückungszeit verringert somit zeitlich die Möglichkeit einer Strommessung in dem regulären Schaltzustand. Ist die Dauer des Schaltzustands bereits klein, kann dies eine Strommessung während des regulären Schaltzustands über das Strommesselement unmöglich machen.
Das Strommesselement kann einen Shunt-Widerstand umfassen. Der an dem Strommesselement anliegende zu messende Strom kann über einen Spannungsabfall an dem Shunt-Widerstand berechnet werden.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die Phasenstrommessung über das Strommesselement einen wenigstens einer Motorphase eindeutig zugeordneten ersten Phasenstrom und einen einer weiteren Motorphase eindeutig zugeordneten zweiten Phasenstrom erfasst und dabei einer der gemessenen Phasenströme während eines der beiden Schaltzustände und der andere gemessene Phasenstrom während der Überbrückungszeit gemessen wird. Dadurch kann der eindeutig zugeordnete Phasenstrom auch gemessen werden, wenn ein regulärer Schaltzustand eine Phasenstrommessung, beispielsweise aufgrund der kurzen Schaltdauer, nicht zulässt. Der erste Phasenstrom kann positiv und der zweite Phasenstrom kann negativ oder umgekehrt sein.
Bei einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn vor Messung des ersten und zweiten Phasenstroms bereits die Polarität des zu messenden Phasenstroms ermittelt und diesem zugeordnet wird. Der während des wenigstens einen Abtastzeitpunkts gemessene Phasenstrom kann unmittelbar als positiver oder negativer Phasenstrom ermittelt werden, womit die Messpunktsetzung an dieser Stelle eine implizite logische Zuordnung der Polarität des Phasenstroms durchführt, was den tatsächlich umzusetzenden Logik-Aufwand verringert. Es kann gelten:

Der bei einem positiven Abtastzeitpunkt gemessene Phasenstrom: I_p = I(t_i,p)
Der bei einem negativen Abtastzeitpunkt gemessene Phasenstrom: I_n = -I(t_i,n)

Diese Zuordnung kann für die Messungen innerhalb oder außerhalb der Überbrückungszeit anwendbar sein. Dadurch können die beiden in der Polarität verschiedenen Messwerte des ersten und zweiten Phasenstroms getrennt voneinander phasenrichtig zugeordnet werden. Dazu ist insbesondere bei der Zuordnung des positiven Phasenstroms erforderlich, dass die entsprechende Motorphase die einzige ist, welche aktuell mit dem positiven Potential des Gleichstromkreises verbunden ist, also nur deren Highside-Schaltelement durchschaltet, damit eine der drei folgenden Zuordnungen gilt: $(S 1. h, S 2. h, S 3. h) = (1,0,0) \to I_{U} = I_{p}$
$(S 1. h, S 2. h, S 3. h) = (0,1,0) \to I_{V} = I_{p}$
$(S 1. h, S 2. h, S 3. h) = (0,0,1) \to I_{W} = I_{p}$
In einem komplementären Betrieb der Schaltbrücke deckt die Bedingung, dass ein Schaltelement einer jeweiligen Motorphase aktiv sein soll, also beispielsweise S1.h = 1, gleichzeitig auch die Bedingung ab, dass das entsprechende andere Schaltelement dieser Motorphase inaktiv sein muss, also beispielsweise S1.I = 0, um einen Kurzschluss des Gleichstromkreises zu verhindern, beispielsweise über die in die Steuerung der Schaltbrücke eingebundene Überbrückungszeit. Daher ist eine explizite Abfrage nach dem Zustand des anderen Schaltelements einer jeweiligen Motorphase entbehrlich.
Die Abfrage nach dem Zustand der Lowside-Schaltelemente der anderen beiden Motorphasen, also beispielsweise ob diese mit der Masse geschaltet verbunden sind, beispielsweise S2.I = 1 oder ob diese während der Überbrückungszeit t_u offen sind, wie beispielsweise S3.I = 0, kann entbehrlich sein. Sind beide Motorphasen geschaltet mit Masse verbunden, liegt ein regulärer Schaltzustand (erster Schaltzustand, zweiter Schaltzustand) vor und der Phasenstrom kann über die Phasenstrommessung mit dem Strommesselement eindeutig einer Motorphase zugewiesen werden. Ist eine der anderen beiden Motorphasen offen, wie beispielsweise während der Überbrückungszeit, kann die Abtastung während der Überbrückungszeit t_u erfolgen. Dabei kann der positive Phasenstrom messbar sein, wenn der positive Abtastzeitpunkt in die Überbrückungszeit t_u gelegt wird. Die Motorphase, deren Highside-Schaltelement aktiv ist, ist die einzige, durch welche dieser messbare positive Phasenstrom fließen kann, womit die Zuordnung des Phasenstroms bezüglich dieser Motorphase eindeutig ist.
Die bei der Zuordnung des negativen Phasenstroms erforderliche Bedingung ist, dass die entsprechende Motorphase die einzige ist, welche aktuell mit dem negativen Potential des Gleichstromkreises, also mit Masse verbunden ist, also nur deren Lowside-Schaltelement durchschaltet, damit eine der drei folgenden Zuordnungen gilt: $(S 1. h, S 2. h, S 3. h) = (1,0,0) \to I_{U} = I_{p}$
$(S 1. h, S 2. h, S 3. h) = (0,1,0) \to I_{V} = I_{n}$
$(S 1. h, S 2. h, S 3. h) = (0,0,1) \to I_{w} = I_{n}$
Die Abfrage nach dem Zustand der Highside-Schaltelemente der anderen beiden Motorphasen, also beispielsweise ob diese mit dem positiven Versorgungspotential geschaltet verbunden sind, beispielsweise S2.h = 1 oder ob diese während der Überbrückungszeit t_u offen sind, wie beispielsweise S3.h = 0, kann bei einem komplementären Betrieb der Schaltbrücke entbehrlich sein. Sind beide Motorphasen geschaltet mit dem positiven Versorgungspotential verbunden, liegt ein regulärer Schaltzustand (erster Schaltzustand, zweiter Schaltzustand) vor und der Phasenstrom kann über die Phasenstrommessung mit dem Strommesselement eindeutig einer Motorphase zugewiesen werden. Ist eine der anderen beiden Motorphasen offen, wie beispielsweise während der Überbrückungszeit, kann die Abtastung während der Überbrückungszeit t_u erfolgen. Dabei kann der negative Phasenstrom messbar sein, wenn der negative Abtastzeitpunkt in die Überbrückungszeit t_u gelegt wird. Die Motorphase, deren Lowside-Schaltelement aktiv ist, ist die einzige, durch welche dieser messbare negative Phasenstrom fließen kann, womit die Zuordnung des Phasenstroms bezüglich dieser Motorphase eindeutig ist.
Damit kann neben der Erweiterung der Messzeitfenster während einer PWM-Periode auch die Zuordnungslogik bei der Phasenstrommessung mit dem Strommesselement vereinfacht werden.
Bei einer vorzugsweisen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein erster Abtastzeitpunkt zur Messung des einer Motorphase eindeutig zugeordneten ersten Phasenstroms und ein zweiter Abtastzeitpunkt zur Messung des einer weiteren Motorphase eindeutig zugeordneten zweiten Phasenstroms vor Durchführung der Messung berechnet wird. Dadurch kann die Messung des ersten und zweiten Phasenstroms genauer erfolgen.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist vorteilhaft, bei der der erste und zweite Phasenstrom beide während einer Schaltperiode eines eine Ansteuerfrequenz aufweisenden Ansteuerungszyklus der Ansteuerung der Schaltbrücke gemessen werden. Dadurch kann die Genauigkeit der Ansteuerung des Elektromotors erhöht werden. Der Elektromotor kann leistungsfähiger und effizienter sein.
Bei einer vorzugsweisen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Berechnung des wenigstens einen Abtastzeitpunkts abhängig von einer Bedingung ist, bei der für die Ansteuerung der Schaltbrücke über eine Spannungsraumzeigermodulation verwendete Modulationsfaktoren berücksichtigt werden. Dadurch kann der Abtastzeitpunkt für eine eindeutige Phasenstrommessung genau festgelegt werden oder aber auch vorab festgestellt werden, ob eine Phasenstrommessung zur eindeutigen Zuordnung eines Phasenstroms während der betreffenden Schaltperiode möglich ist.
Bei einer speziellen Ausführung der Erfindung ist es von Vorteil, wenn die Berechnung des wenigstens einen Abtastzeitpunkts abhängig von einer vorab berechneten Polarität des zu messenden Phasenstroms ist. Dadurch kann der Abtastzeitpunkt genau festgelegt werden, um den Phasenstrom optimal zu messen.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist vorteilhaft, bei der das Strommesselement zwischen der Spannungsquelle und der Schaltbrücke angeordnet ist und damit einen zwischen der Spannungsquelle und der Schaltbrücke fließenden elektrischen Strom misst. Dadurch kann mit dem einzelnen Strommesselement sowohl der gesamte den Elektromotor über die Spannungsquelle versorgende Betriebsstrom als auch der einzelne einer Motorphase eindeutig zugeordnete Phasenstrom gemessen werden.
Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Strommesselement in dem Massepfad zwischen der Spannungsquelle und der Schaltbrücke angeordnet ist. Das Strommesselement kann auch in der Zuleitung zwischen der Spannungsquelle und der Schaltbrücke angeordnet sein. Bevorzugt ist nur ein einzelnes Strommesselement zur Phasenstrommessung angeordnet.
Weiterhin wird wenigstens eine der zuvor angegebenen Aufgaben durch eine Steuerschaltung zur Ansteuerung eines Elektromotors und zur Phasenstrommessung des Elektromotors gelöst, aufweisend eine mit einer Spannungsquelle verbindbare Schaltbrücke mit wenigstens einem schaltbaren Schaltelement zur Steuerung eines einen Phasenstrom des Elektromotors beeinflussenden Schaltzustands und ein Strommesselement, das zwischen der Schaltbrücke und der den Phasenstrom speisenden Spannungsquelle angeordnet ist und das eingerichtet ist, eine Phasenstrommessung mit einem zuvor beschrieben Verfahren durchzuführen. Die Steuerschaltung zur Ansteuerung des Elektromotors und zur Phasenstrommessung kann kostengünstig und mit möglichst wenig Bauteilen ausgeführt werden und dennoch eine genaue Phasenstrommessung durchgeführt werden.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Figurenbeschreibung und den Abbildungen.
Figurenliste
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Abbildungen ausführlich beschrieben. Es zeigen im Einzelnen:

1: Eine Steuerschaltung zur Ansteuerung eines Elektromotors in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.
2: Einen zeitlichen Ablauf von Schaltzuständen während eines Ansteuerungszyklus bei der Ansteuerung des Elektromotors in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.
3: Eine Schaltbrücke mit eingezeichnetem Strompfad bei einem ersten Schaltzustand.
4: Eine Schaltbrücke mit eingezeichnetem Strompfad bei einem Umschalten der W-Motorphase in einem ersten Zustand.
5: Eine Schaltbrücke mit eingezeichnetem Strompfad bei einem Umschalten der W-Motorphase in einem zweiten Zustand.
6: Ein Verfahren zur Phasenstrommessung eines Elektromotors in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.

1 zeigt eine Steuerschaltung 10 zur Ansteuerung eines Elektromotors M in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. Die Steuerschaltung 10 weist eine Schaltbrücke 12 auf und bewirkt die Ansteuerung eines insbesondere dreiphasigen Elektromotors M durch eine Spannungsraumzeigermodulation. Die Schaltbrücke 12 ist bevorzugt als B6-Brücke ausgeführt. Dazu gehören insgesamt sechs Schaltelemente S, ein erstes Highside-Schaltelement S1.h und ein erstes Lowside-Schaltelement S1.I, die der ersten Motorphase U des Elektromotors M zugeordnet sind, ein zweites Highside-Schaltelement S2.h und ein zweites Lowside-Schaltelement S2.I, die der zweiten Motorphase V des Elektromotors M zugeordnet sind und zudem ein drittes Highside-Schaltelement S3.h und ein drittes Lowside-Schaltelement S3.I, die der dritten Motorphase W des Elektromotors M zugeordnet sind. Diese Schaltelemente S bestehen bevorzugt jeweils aus einem Transistor T mit einer definierten Durchlassrichtung sowie bevorzugt einer Diode D, insbesondere einer antiparallelen Body-Diode.
Die Schaltbrücke 12 ist an einer Spannungsquelle, insbesondere einer Gleichspannungsquelle mit der Versorgungsspannung V_DC angeschlossen, die die drei Motorphasen U, V, W des Elektromotors M, der bevorzugt als BLDC-Motors ausgeführt ist, mit elektrischer Energie versorgt. In den Massepfad zwischen der Schaltbrücke 12 und der Spannungsquelle ist ein Strommesselement 14, insbesondere ein Shunt-Widerstand geschaltet, der eine Phasenstrommessung ermöglicht.
2 zeigt einen zeitlichen Ablauf von Schaltzuständen während eines Ansteuerungszyklus bei der Ansteuerung des Elektromotors in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. Die Ansteuerung des Elektromotors kann insbesondere über eine Flat-Top-Ansteuerung, eine Flat-Bottom-Ansteuerung oder eine THI-Ansteuerung (Third Harmonic Injection) erfolgen.
Beispielsweise ergibt sich bei einer Flat-Bottom-Ansteuerung der wie vorliegend abgebildete zeitliche Ablauf der Schaltzustände innerhalb eines Ansteuerungszyklus, insbesondere einer PWM-Periode T_PWM bei einer Spannungsraumzeigermodulation. Der Ansteuerungszyklus beginnt beispielsweise mit einem einleitenden Schaltzustand s0, bei dem die Motorphasen U, V, W des Elektromotors über die Transistoren des ersten, zweiten und dritten Lowside-Schaltelements S1.I, S2.1, S3.I kurzgeschlossen sind und kein Gleichstrom im Massepfad der Steuerschaltung messbar ist. Der logische Zustand der Schaltelemente ist damit S1.h, S1.I, S2.h, S2.I, S3.h, S3.I = 0, 1, 0, 1, 0, 1.
Darauf folgt eine erste Überbrückungszeit t_u_1, bei der die Highside-Schaltelemente S1.h, S2.h, S3.h nicht, also weder die Transistoren noch die Dioden, leiten und die bei einem Übergang zu einem positiven Phasenstrom bei einer der Motorphasen U, V, W liegt. Bevor das zweite Highside-Schaltelement S2.h auf logisch 1 geschaltet wird, wird zunächst das zweite Lowside-Schaltelement S2.I auf 0 geschaltet, um einen Kurzschluss über die zweiten Schaltelemente S2.I, S2.h zu verhindern. Während der ersten Überbrückungszeit t_u_1 ist kein Gleichstrom in dem Massepfad messbar, da der Gleichstromkreis nach wie vor unterbrochen ist.

Darauf folgt ein erster Schaltzustand s1, bei dem eines der Highside-Schaltelemente, hier S2.h über den zugeordneten Transistor leitend geschaltet ist, während die anderen beiden Highside-Schaltelemente S1.h, S3.h ungeschaltet also logisch auf 0 bleiben. Während dem ersten Schaltzustand s1 kann gemäß nachfolgender Tabelle 1 der gemessene Phasenstrom eindeutig einer Motorphase U, V, W, in diesem Beispiel der Motorphase V, zugewiesen werden. In Tabelle 1 ist die erste Spalte die Schalterstellung der Motorphase, die zweite Spalte die Schalterstellung der Schaltelemente und die dritte Spalte der messbare eindeutige Phasenstrom der jeweiligen Motorphase. Tabelle 1

U, V, W	S1.h, S1.1, S2.h, S2.I, S3.h, S3.I	I
0, 0, 0	0, 1, 0, 1, 0, 1
0, 0, 1	0, 1, 0, 1, 1, 0	I_W
0, 1, 0	0, 1, 1, 0, 0, 1	I_V
0, 1, 1	0, 1, 1, 0, 1, 0	-I_U
1, 0, 0	1, 0, 0, 1, 0, 1	I_U
1, 0, 1	1, 0, 0, 1, 1, 0	-I_V
1, 1, 0	1, 0, 1, 0, 0, 1	-I_W
1, 1, 1	1, 0, 1, 0, 1, 0

Der gemessene Phasenstrom in dem Strommesselement entspricht dabei einem positiven Phasenstrom derjenigen Motorphase, deren Highside-Schaltelement leitend geschaltet ist.
Anschließend erfolgt eine zweite Überbrückungszeit t_u_2, während der eine zweite Motorphase, hier W ihren Zustand wechselt und bei der das zugeordnete Highside-Schaltelement, hier S3.h und Lowside-Schaltelement, hier S3.I nicht leitend geschaltet ist. Während dieser zweiten Überbrückungszeit t_u_2 ist grundsätzlich ein Phasenstrom über das Strommesselement messbar, dessen phasenrichtige Zuordnung später noch genauer erläutert wird.
Die erste Hälfte der PWM-Periode T_PWM (bei symmetrischer PWM-Ansteuerung) schließt ein zweiter Schaltzustand s2 ab, während dem genau zwei Motorphasen, hier V, W mit dem positiven Potential des Gleichstromkreises verbunden sind, also eine logische 1 aufweisen, beispielsweise entweder U, V, W = 1, 1, 0 oder U, V, W = 1, 0, 1 oder U, V, W = 0, 1, 1. Auch für diese Zustände ist gemäß Tabelle 1 bereits eine phasenrichtige Zuordnung des gemessenen Phasenstroms bekannt und grundsätzlich ein negativer Phasenstrom, hier -i_U messbar. Die zweite Hälfte der PWM-Periode verläuft in rückwärtiger Reihenfolge, ausgehend von dem zweiten Schaltzustand s2 bis hin zu dem einleitenden Schaltzustand s0, bei dem gilt U, V, W = 0, 0, 0.
Der Strompfad durch die Schaltbrücke ist für einen eindeutigen Schaltzustand, beispielsweise S1.h, S1.I, S2.h, S2.I, S3.h, S3.I = 0, 1, 1, 0, 0, 1, entsprechend U, V, W = 0, 1, 0 durch die Schaltzustände der sechs Schaltelemente genau festgelegt, so dass der Strom grundsätzlich durch einen der beiden komplementären Transistoren einer Motorphase U, V, W fließt. In dem genannten Beispiel fließt der Strom in dem ersten Schaltzustand s1 durch das erste Lowside-Schaltelement S1.I, das zweite Highside-Schaltelement S2.h und das dritte Lowside-Schaltelement S3.I. Bei diesen Schaltzuständen gelten die eindeutigen Zuordnungen des gemessenen Phasenstroms aus Tabelle 1, in dem genannten Beispiel ist der positive Strom durch die V-Motorphase, entsprechend dem Strom durch das zweite Highside-Schaltelement S2.h, als Phasenstrom an dem Strommesselement messbar.
3 zeigt eine Schaltbrücke mit eingezeichnetem Strompfad bei einem ersten Schaltzustand. Die Strompfade sind beispielhaft für den ersten Schaltzustand dargestellt, bei dem die Motorphase V mit dem zweiten Highside-Schaltelement S2.h und das erste Lowside-Schaltelement S1.I und das dritte Lowside-Schaltelement S3.I leitend geschaltet sind, entsprechend U, V, W = 0, 1,0 für die Motorphasen. Dabei fließt der positive Strom I_V in den Elektromotor M und als negativer Strom I_U und I_W über den Massepfad ab.
Die phasenrichtige Zuordnung während der zweiten Überbrückungszeit ist dann erforderlich, wenn eine Messpunktsetzung während dem ersten oder zweiten Schaltzustand nicht möglich ist, beispielsweise wenn der entsprechende Schaltzustand zu kurz anliegt. Ob die bei dem ersten und zweiten Schaltzustand möglichen Messzeitfenster jeweils für eine praktische Strommessung ausreichend sind, lässt sich für eine symmetrische PWM-Ansteuerung abhängig von dem Ansteuerverfahren ermitteln. Hierfür ist die Berücksichtigung von Modulationsfaktoren der Spannungsraumzeigermodulation notwendig, die bei der Ansteuerung der Motorphasen U, V, W verwendet werden. Die den Motorphasen zugeordneten Modulationsfaktoren werden bei einer eingestellten PWM-Ansteuerung der Größe nach in m_max, m_mid und m_min eingeteilt. Mit der Periodendauer T_PWM, der Überbrückungszeit t_u und der benötigten Messzeit t_m für die Strommessung kann damit die Bedingung für eine praktische Strommessung in dem ersten und zweiten Schaltzustand abhängig von dem benutzten Ansteuerverfahren wie folgt festgelegt werden:

Bei Flat-Bottom-Ansteuerung:
- Der positive Phasenstrom ist messbar wenn gilt: m_max - m_mid >= 2 * (t_u + t_m) / T_PWM (Bedingung C_1_fb_p)
- Der negative Phasenstrom ist messbar, wenn gilt: m_mid >= (t_u + t_m) / T_PWM (Bedingung C_1_fb_n)
Bei Flat-Top-Ansteuerung:
- Der negative Phasenstrom ist messbar, wenn gilt: m_max - m_mid >= 2 * (t_u + t_m) / T_PWM (Bedingung C_1_ft_n)
- Der positive Phasenstrom ist messbar, wenn gilt: m_mid >= (t_u + t_m) / T_PWM (Bedingung C_1_ft_p)
Bei THI-Ansteuerung:
- Der positive Phasenstrom ist messbar, wenn gilt: m_max - m_mid >= 2 * (t_u + t_m) / T_PWM (Bedingung C_1_thi_p)
- Der negative Phasenstrom ist messbar, wenn gilt: m_mid - m_min >= 2 * (t_u + t_m) / T_PWM (Bedingung C_1_thi_n)

Sind in Bezug auf eines der Ansteuerverfahren beide Bedingungen erfüllt, können während der Messfenster bei dem ersten und zweiten Schaltzustand zwei Abtastzeitpunkte für den Phasenstrom gesetzt werden und dieser jeweils phasenrichtig gemäß Tabelle 1 zugeordnet werden. Die Abtastzeitpunkte t_i_p, t_i_n für den positiven und den negativen Phasenstrom können für diesen Fall analytisch wie folgt berechnet werden:

Bei Flat-Bottom-Ansteuerung:
- Der Abtastzeitpunkt für den negativen Phasenstrom: t_i_n = (T_PWM + t_u + t_m) / 2
- Der Abtastzeitpunkt für den positiven Phasenstrom: t_i_p = (1 - (m_max + m_mid) / 2) . T_PWM / 2 + (t_m + t_u) / 2
Bei Flat-Top-Ansteuerung:
- Der Abtastzeitpunkt für den positiven Phasenstrom: t_i_p = (T_PWM + t_u + t_m) / 2
- Der Abtastzeitpunkt für den negativen Phasenstrom: t_i_n = (1 - (m_max + m_mid) / 2) . T_PWM / 2 + (t_m + t_u) / 2
Bei THI-Ansteuerung:
- Der Abtastzeitpunkt für den positiven Phasenstrom: t_i_p = (1 - (m_max + m_mid) / 2) . T_PWM / 2 + (t_m + t_u) / 2
- Der Abtastzeitpunkt für den negativen Phasenstrom: t_i_n = (1 - (m_mid + m_min) / 2) . T_PWM / 2 + (t_m + t_u) / 2

Ist in Bezug auf eines der Ansteuerverfahren mindestens eine dafür aufgestellte Bedingung C_1 nicht erfüllt, kann mindestens einer der beiden während einer PWM-Periode gemessenen Phasenströme nicht nach der zuvor angegebenen Tabelle phasenrichtig zugeordnet werden, da zum Abtastzeitpunkt kein eindeutiger Schaltzustand (erster Schaltzustand, zweiter Schaltzustand) vorliegt.
Ist allerdings in Bezug auf eines der Ansteuerverfahren genau eine der beiden zuvor angegebenen Bedingungen C_1 erfüllt und die andere nicht erfüllt, beispielsweise wenn C_1_fb_n nicht erfüllt ist, aber C_1_fb_p ist erfüllt und sind weiterhin beide der folgenden Bedingungen je Ansteuerverfahren erfüllt:

Bei Flat-Bottom-Ansteuerung:
- Der positive Phasenstrom ist messbar, wenn gilt: m_max - m_mid >= 2 * t_m / T_PWM (Bedingung C_2_fb_p)
- Der negative Phasenstrom ist messbar, wenn gilt: m_mid >= t_m / T_PWM (Bedingung C_2_fb_n)
Bei Flat-Top-Ansteuerung:
- Der negative Phasenstrom ist messbar, wenn gilt: m_max - m_mid >= 2 * t_m / T_PWM (Bedingung C_2_ft_n)
- Der positive Phasenstrom ist messbar, wenn gilt: m_mid >= t_m / T_PWM (Bedingung C_2_ft_p)
Bei THI-Ansteuerung:
- Der positive Phasenstrom ist messbar, wenn gilt: m_max - m_mid >= 2 * t_m / T_PWM (Bedingung C_2_thi_p)
- Der negative Phasenstrom ist messbar, wenn gilt: m_mid - m_min >= 2 * t_m / T_PWM (Bedingung C_2_thi_n)
- kann der nicht im regulären Messfenster messbare Phasenstrom während der zweiten Überbrückungszeit als Phasenstrom gemessen und phasenrichtig zugeordnet werden. Dazu ist der jeweilige Abtastzeitpunkt t_i anzupassen und wie folgt festzulegen, damit dieser in die zweite Überbrückungszeit fällt:
Bei Flat-Bottom-Ansteuerung:
- Der Abtastzeitpunkt für den negativen Phasenstrom, falls dieser während der zweiten Überbrückungszeit gemessen wird: t_i_n = (T_PWM + t_m) / 2
- Der Abtastzeitpunkt für den positiven Phasenstrom, falls dieser während der zweiten Überbrückungszeit gemessen wird: t_i_p = (1 - (m_max + m_mid) / 2) · T_PWM / 2 + t_u + t_m/2
Bei Flat-Top-Ansteuerung:
- Der Abtastzeitpunkt für den positiven Phasenstrom, falls dieser während der zweiten Überbrückungszeit gemessen wird: t_i_p = (T_PWM + t_m) / 2
- Der Abtastzeitpunkt für den negativen Phasenstrom, falls dieser während der zweiten Überbrückungszeit gemessen wird: t_i_n = (1 - (m_max + m_mid) / 2) · T_PWM / 2 + t_u + t_m/2
Bei THI-Ansteuerung:
- Der Abtastzeitpunkt für den positiven Phasenstrom, falls dieser während der zweiten Überbrückungszeit gemessen wird: t_i_p = (1 - (m_max + m_mid) / 2) · T_PWM / 2 + t_u + t_m/2
- Der Abtastzeitpunkt für den negativen Phasenstrom, falls dieser während der zweiten Überbrückungszeit gemessen wird: t_i_n = (1 - (m_mid + m_min) / 2) · T_PWM / 2 + t_m / 2

Der Abtastzeitpunkt des jeweils anderen der beiden zu messenden Phasenströme, welcher nicht während der zweiten Überbrückungszeit gemessen wird (und auch nicht sollte), ist nach dem jeweils zuvor angegebenen Zusammenhang zur Berechnung des jeweiligen Abtastzeitpunkts t_1 zu berechnen.
Wird auch genau eine der Bedingungen C_2 nicht erfüllt, ist nur einer der beiden möglichen Phasenströme in dieser PWM-Periode messbar. Die beiden verbleibenden Phasenströme können beispielsweise mit einer Extrapolation ermittelt werden.
Sind in Bezug auf eines der Ansteuerverfahren alle Bedingungen nicht erfüllt, ist während der PWM-Periode überhaupt keine Phasenstrommessung möglich, wodurch eine Steuerung anstelle der Stromregelung erfolgen kann.
Wird der Phasenstrom in der zweiten Überbrückungszeit abgetastet, muss dieser phasenrichtig zugeordnet werden. Dazu lassen sich zwei grundlegend verschiedene mögliche Zustände definieren:

Erster Zustand: der negative zu messende Phasenstrom ist betragsmäßig größer als der positive zu messende Phasenstrom. Dann ist der dritte nicht messbare Phasenstrom positiv.

Zweiter Zustand: der positive zu messende Phasenstrom ist betragsmäßig größer als der negative zu messende Phasenstrom. Dann ist der dritte nicht messbare Phasenstrom negativ.
4 zeigt eine Schaltbrücke mit eingezeichnetem Strompfad bei einem Umschalten der W-Motorphase in einem ersten Zustand. Die Diode des dritten Lowside-Schaltelements S3.I lässt einen Strom durch, der als positiver Phasenstrom I_W der dritten Motorphase übertragen wird. Der über das zweite Highside-Schaltelement S2.h eingeleitete Strom wird über die Motorphase V als positiver Phasenstrom I_V übertragen und überlagert sich mit dem positiven Phasenstrom I_W. Der Stromfluss erfolgt über die erste Motorphase U als negativer Phasenstrom -I_U, der wiederum teilweise über den Massestrang abgeleitet wird, während ein Teil davon zurück zu dem dritten Schaltelement gelangt. Damit wird der durch den Massewiderstand zur Gleichspannungsquelle V_DC zurückfließende Gleichstrom vermindert und entspricht dem positiven Phasenstrom I_V, der betragsmäßig kleiner als der negative Phasenstrom I_U ist und durch das geschlossene zweite Highside-Schaltelement S_2_h zu der Motorphase V geleitet wird und über das Strommesselement 14 gemessen wird.
5 zeigt eine Schaltbrücke mit eingezeichnetem Strompfad bei einem Umschalten der W-Motorphase in einem zweiten Zustand. Hierbei ist der der Phasenstrom der Motorphase W negativ und da beide Transistoren der Motorphase W sperren, muss der Phasenstrom I_W durch die Diode des dritten Highside-Schaltelements S3.h abfließen, da die Diode des dritten Lowside-Schaltelements S3.I den Stromfluss in diese Richtung sperrt. Der Phasenstrom I_W addiert sich somit zu dem aus der Gleichspannungsquelle V_DC zufließenden Gleichstrom und bildet den positiven Phasenstrom I_V, welcher durch den geschlossenen Transistor des zweiten Highside-Schaltelements S2.h in den Motor M fließt. Damit wird der aus der Gleichspannungsquelle V_DC zufließende Gleichstrom vermindert und entspricht betragsmäßig dem negativen Phasenstrom I_U, welcher durch den geschlossenen Transistor des ersten Lowside-Schaltelements S1.I aus der Motorphase U abfließt und im Massepfad durch das Strommesselement 14 gemessen werden kann.
Der nicht messbare Phasenstrom I_W verringert den aus der Gleichspannungsquelle V_DC kommenden und durch das Strommesselement 14 fließenden Gleichstrom, womit der betragsmäßig kleinere der beiden messbaren Phasenströme während der zweiten Überbrückungszeit als Phasenstrom gemessen werden kann.
6 zeigt ein Verfahren 100 zur Phasenstrommessung eines Elektromotors in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. Das Verfahren 100 zur Phasenstrommessung ermöglicht eine phasenrichtige Zuordnung von drei Phasenströmen durch zwei gemessene Phasenströme innerhalb eines Ansteuerungszyklus, bevorzugt in einer PWM-Periode, beispielhaft bei einer Flat-Bottom-Ansteuerung.
Die nachfolgend angegebenen Verfahrensschritte können für jede PWM-Periode durchgeführt werden. Beginnend mit dem Start 102 der PWM-Periode werden in einem ersten Schritt 104 zunächst die Modulationsfaktoren m_U, m_V, m_W der drei Motorphasen U, V, W, abhängig von dem Ansteuerverfahren, der Größe nach geordnet in m_min, m_mid, mmax mit m_min ≤ m_mid ≤ m_max
Daraufhin werden in einem weiteren Schritt 106 die minimal notwendigen Zeitfenster t_min, also die minimal notwendigen Schaltzustandszeiten für eindeutige Messungen des Phasenstroms über das Strommesselement abhängig davon, ob ein positiver oder ein negativer Phasenstrom gemessen werden soll, festgelegt.
Diese sind für Messungen während der regulären Messfenster, also während des ersten oder zweiten Schaltzustands mit der Überbrückungszeit t_u und der Messzeit t_m:

positive Phasenstrom: t_p,min,1 = 2 · (t_u + t_m)
negative Phasenstrom: t_n,min,1 = t_u + t_m

positive Phasenstrom: t_p,min,2 = 2 · t_m
negativer Phasenstrom: t_n,min,2 = t_m

In einem weiteren Schritt 108 werden beide reguläre Messfenster (für den positiven und negativen Phasenstrom) gemäß folgender Bedingung geprüft: $m_{m a x} - m_{m i d} \geq \frac{t_{p, m i n,1}}{T_{P W M}}$
und $m_{m i d} - m_{m i n} \geq \frac{t_{n, m i n,1}}{T_{P W M}}$
(Bedingung C_3_1)
Sind beide Messfenster t_p,min,1 und t_n,min,1 ausreichend, also die Bedingung (C_3_1) erfüllt, werden in einem weiteren Schritt 110 ein Abtastzeitpunkt t_i,p für den positiven Phasenstrom $t_{i, p} = (1 - \frac{m_{m a x} + m_{m i d}}{2}) \cdot \frac{T_{P W M}}{2} + \frac{t_{m} + t_{u}}{2}$
und ein Abtastzeitpunkt t_i,n für den negativen Phasenstrom $t_{i, n} = \frac{T_{P W M} + t_{u} + t_{m}}{2}$
festgelegt, die beide in den regulären Messfenstern liegen.
Ist mindestens eines der beiden Messfenster nicht ausreichend, wird also die Bedingung (C_3_1) nicht erfüllt, wird weiterhin in einem Schritt 112 geprüft, ob das Messfenster für den positiven Phasenstrom ausreichend lang für die Festlegung in dem ersten Schaltzustand ist und das Messfenster für den negativen Phasenstrom ausreichend lang für die Zuordnung während der Überbrückungszeit t_u ist. Es wird folgende Bedingung abgefragt: $m_{m a x} - m_{m i d} \geq \frac{t_{p, m i n,1}}{T_{P W M}}$
und $m_{m i d} - m_{m i n} \geq \frac{t_{n, m i n,2}}{T_{P W M}}$
(Bedingung C_3_2)
Falls zutreffend, wird in dem Schritt 114 der Abtastzeitpunkt für den positiven Phasenstrom nach 1.1 bestimmt und für den negativen Phasenstrom während der Überbrückungszeit wie folgt: $t_{i n} = \frac{T_{P W M} + t_{m}}{2}$
Falls die Bedingung C_3_2 nicht zutrifft, wird weiter in einem Schritt 116 geprüft, ob das Messfenster für den negativen Phasenstrom ausreichend lang für die Zuordnung in dem zweiten Schaltzustand ist und das Messfenster für den positiven Phasenstrom ausreichend lang für die Zuordnung während der Überbrückungszeit t_u ist. Es wird folgende Bedingung abgefragt: $m_{m a x} - m_{m i d} \geq \frac{t_{p, m i n,2}}{T_{P W M}}$
und $m_{m i d} - m_{m i n} \geq \frac{t_{n, m i n,1}}{T_{P W M}}$
(Bedingung C_3_3)
Falls zutreffend, wird in dem Schritt 118 der Abtastzeitpunkt für den negativen Phasenstrom nach 1.2 bestimmt und für den positiven Phasenstrom während der Überbrückungszeit wie folgt: $t_{i, p} = (1 - \frac{m_{m a x} + m_{m i d}}{2}) \cdot \frac{T_{P W M}}{2} + t_{u} + \frac{t_{m}}{2}$
Zu den definierten Abtastzeitpunkten t_i,p, t_i,p wird der Phasenstrom über das Strommesselement zweimal innerhalb einer PWM-Periode abgetastet. Die Messung während des positiven Abtastzeitpunktes t_i,p wird als positiver Phasenstrom I_p in dem Schritt 120 wie folgt zugewiesen $I_{p} = I (t_{i, p})$
Die Messung während des negativen Abtastzeitpunktes t_i,n wird als negativer Phasenstrom I_n in dem Schritt 122 wie folgt zugewiesen $I_{n} = - (t_{i, n})$
Dadurch ist bereits eine Zuordnung des Vorzeichens des Phasenstroms gegeben, ohne dass dafür eine zusätzliche Ermittlung nötig wäre.
Der positive Phasenstrom wird anschließend in dem Schritt 124 der korrekten Motorphase U, V, W zugeordnet und zwar abhängig von dem Highside-Schaltelement dieser Motorphase. Dabei gilt: $(S 1. h, S 2. h, S 3. h) = (1,0,0) \to I_{U} = I_{p}$
$(S 1. h, S 2. h, S 3. h) = (0,1,0) \to I_{V} = I_{p}$
$(S 1. h, S 2. h, S 3. l) = (0,0,1) \to I_{W} = I_{p}$
Der negative Phasenstrom wird anschließend in dem Schritt 126 der korrekten Motorphase U, V, W zugeordnet und zwar abhängig von dem Highside-Schaltelement dieser Motorphase. Dabei gilt: $(S 1. l, S 2. l, S 3. l) = (1,0,0) \to I_{U} = I_{n}$
$(S 1. l, S 2. l, S 3. l) = (0,1,0) \to I_{V} = I_{n}$
$(S 1. l, S 2. l, S 3. l) = (0,0,1) \to I_{W} = I_{n}$
Abschließend wird in einem Schritt 128 der dritte Phasenstrom, der in der aktuellen PWM-Periode nicht als Phasenstrom messbare ist gemäß dem Kirchhoff-Gesetz als negative Summe der anderen beiden Phasenströme wie folgt berechnet: $I_{U} = - I_{V} - I_{W}$
$I_{V} = - I_{U} - I_{W}$
$I_{W} = - I_{U} - I_{V}$
Nach Abschluss 130 der PWM-Periode läuft das Verfahren erneut durch.
Wird in dem Schritt 116 die Bedingung auch nicht erfüllt, erfolgt in Schritt 132 die Feststellung, dass mindestens einer der Phasenströme weder in dem ersten oder zweiten Schaltzustand noch in der Überbrückungszeit in der aktuellen PWM-Periode messbar ist, da dessen Schaltdauer zu kurz ist. Ist der andere Phasenstrom dennoch messbar, kann zumindest dieser eine Phasenstrom gemessen werden, sodass anschließend die zwei verbleibenden Phasenströme extrapoliert werden können.
Sind beide Messfenster zu kurz für Messungen der beiden Phasenströme, kann in der laufenden PWM-Periode kein Phasenstrom gemessen werden und alle drei Phasenströme sind unbekannt. Dann kann die Stromregelung durch eine Steuerung ersetzt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1347567 A1 [0002]

Claims

Verfahren (100) zur Phasenstrommessung eines Elektromotors (M) über ein Strommesselement (14), das zwischen einer Schaltbrücke (12) mit wenigstens einem schaltbaren Schaltelement (S) zur Steuerung wenigstens eines einen Phasenstrom (I_U, I_V, I_W) einer Motorphase (U, V, W) des Elektromotors (M) beeinflussenden Schaltzustands (s1, s2) und einer mit der Schaltbrücke (12) verbundenen Spannungsquelle (V_DC) zur Speisung des Phasenstroms (I_U, I_V, I_W) angeordnet ist, wobei an wenigstens eine von zwei durch die Schaltbrücke (12) veränderlichen Schaltzuständen (s1, s2) eine Überbrückungszeit (t_u) zur Vermeidung eines Kurzschlusses angrenzt und die Phasenstrommessung erfolgt, indem über das Strommesselement (14) wenigstens ein einer Motorphase (U, V, W) eindeutig zugeordneter Phasenstrom (I_U, I_V, I_W) zu einem berechneten Abtastzeitpunkt (t_i) während der Überbrückungszeit (t_u) erfasst wird.
Verfahren (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenstrommessung über das Strommesselement (14) einen wenigstens einer Motorphase (U, V, W) eindeutig zugeordneten ersten Phasenstrom (I_p, I_n) und einen einer weiteren Motorphase (U, V, W) eindeutig zugeordneten zweiten Phasenstrom (I_p, I_n) erfasst und dabei einer der gemessenen Phasenströme (I_p, I_n) während eines der beiden Schaltzustände (s1, s2) und der andere gemessene Phasenstrom (I_p, I_n) während der Überbrückungszeit (t_u) gemessen wird.
Verfahren (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor Messung des ersten und zweiten Phasenstroms (I_p, I_n) bereits die Polarität des zu messenden Phasenstroms ermittelt und diesem zugeordnet wird.
Verfahren (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Abtastzeitpunkt (t_i_p, t_i_n) zur Messung des einer Motorphase (U, V, W) eindeutig zugeordneten ersten Phasenstroms (I_p, I_n) und ein zweiter Abtastzeitpunkt (t_i_p, t_i_n) zur Messung des einer weiteren Motorphase eindeutig zugeordneten zweiten Phasenstroms (I_p, I_n) vor Durchführung der Messung berechnet wird.
Verfahren (100) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Phasenstrom (I_p, I_n) beide während einer Schaltperiode (T_PWM) eines eine Ansteuerfrequenz aufweisenden Ansteuerungszyklus der Ansteuerung der Schaltbrücke (12) gemessen werden.
Verfahren (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung des wenigstens einen Abtastzeitpunkts (t_i_p, t_i_n) abhängig von einer Bedingung (C_1, C_2) ist, bei der für die Ansteuerung der Schaltbrücke (12) über eine Spannungsraumzeigermodulation verwendete Modulationsfaktoren (m_U, m_V, m_W) berücksichtigt werden.
Verfahren (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung des wenigstens einen Abtastzeitpunkts (t_i_p, t_i_n) abhängig von einer vorab berechneten Polarität des zu messenden Phasenstroms (I_p, I_n) ist.
Verfahren (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strommesselement (14) zwischen der Spannungsquelle (V_DC) und der Schaltbrücke (12) angeordnet ist und damit einen zwischen der Spannungsquelle (V_DC) und der Schaltbrücke (12) fließenden elektrischen Strom misst.
Verfahren (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Strommesselement (14) in dem Massepfad zwischen der Spannungsquelle (V_DC) und der Schaltbrücke (12) angeordnet ist.
Steuerschaltung (10) zur Ansteuerung eines Elektromotors (M) und zur Phasenstrommessung des Elektromotors (M), aufweisend eine mit einer Spannungsquelle (V_DC) verbindbare Schaltbrücke (12) mit wenigstens einem schaltbaren Schaltelement (S) zur Steuerung eines einen Phasenstrom (I_U, I_V, I_W) des Elektromotors (M) beeinflussenden Schaltzustands (s1, s2) und ein Strommesselement (14), das zwischen der Schaltbrücke (12) und der den Phasenstrom (I_U, I_V, I_W) speisenden Spannungsquelle (V_DC) angeordnet ist und das eingerichtet ist, eine Phasenstrommessung mit einem Verfahren (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche durchzuführen.