(57)【要約】【課題】従来技術から公知の、ロータの回転数をステータの回転磁界と同期させるための方法と装置を更に発展させる。【解決手段】回転磁界（３００）の位相位置と、ロータからステータに誘導される逆起電力（３０２）の位相位置とを検出し、回転磁界（３００）と逆起電力（３０２）との間の位相変位（３０４）を得る。位相変位（３０４）を用いて、ロータが回転磁界（３００）を追従する場合には成分の振幅を増大するか、又は、ロータが回転磁界（３００）に先行する場合には成分の振幅を縮小することにより、回転磁界（３００）の少なくとも一つの成分の目下の振幅を適合させ、回転数を周波数と同期させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気モータの立上り時又は始動時に、前記電気モータの永久励起型のロータの回転数を、前記電気モータのセンサレス整流型のステータの回転磁界（３００）の周波数と同期させるための方法（２００）において、
該方法（２００）は、
前記回転磁界（３００）の位相位置と、前記ロータから前記ステータに誘導される逆起電力（３０２）の位相位置とを検出し（２０２）、前記回転磁界（３００）と前記逆起電力（３０２）との間の位相変位（３０４）を得るステップ（２０２）と、
前記位相変位（３０４）を用いて、前記ロータが前記回転磁界（３００）を追従する場合には前記成分の振幅を増大するか、又は、前記ロータが前記回転磁界（３００）に先行する場合には前記成分の振幅を縮小することにより前記回転磁界（３００）の少なくとも一つの成分の目下の振幅を適合させ（２０４）、前記回転数を前記周波数と同期させるステップ（２０４）と、
を備えていることを特徴とする、方法（２００）。
【請求項２】
前記適合のステップ（２０４）において、前記ロータが前記回転磁界（３００）を追従する場合には、前記回転磁界（３００）を形成する、前記ステータのコイルに目下流れている電流（５１２）を増大させ、前記ロータが前記回転磁界（３００）に先行する場合には、前記電流（５１２）を低減させるようにして、前記電流（５１２）を変化させることにより前記回転磁界（３００）の前記成分の振幅を変化させる、請求項１に記載の方法（２００）。
【請求項３】
前記適合のステップ（２０４）において、前記ロータが前記回転磁界（３００）を追従する場合には、パルス幅変調の目下のデューティ比を拡大し、前記ロータが前記回転磁界（３００）に先行する場合には前記デューティ比を縮小するようにして、前記デューティ比を変化させることにより前記電流（５１２）を変化させる、請求項２に記載の方法（２００）。
【請求項４】
前記適合のステップ（２０４）において、前記位相変位（３０４）が限界値よりも小さいときには、前記ロータの目標回転数及び前記ロータの回転数を使用して、前記回転数が前記目標回転数よりも低い場合には前記回転磁界（３００）の前記成分の振幅を拡大するか、又は前記回転数が前記目標回転数よりも高い場合には前記回転磁界（３００）の前記成分の振幅を縮小するようにして、前記回転磁界（３００）の前記成分の振幅を閉ループ制御する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法（２００）。
【請求項５】
前記検出のステップ（２０２）においては、前記逆起電力（３０２）の振幅が最小振幅（３０６）よりも大きくなったときに、前記回転磁界（３００）の位相位置及び／又は前記逆起電力（３０２）の位相位置を検出する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法（２００）。
【請求項６】
始動信号に応答して、前記回転磁界（３００）を提供するステップを備えており、前記回転磁界（３００）の前記周波数を所定のランプ関数を使用して上昇させる、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法（２００）。
【請求項７】
前記提供のステップにおいて、前記逆起電力（３０２）の振幅を検出し、前記適合のステップ（２０４）において、前記逆起電力（３０２）の前記振幅を使用して、前記回転磁界（３００）の前記成分の振幅を変化させる、請求項６に記載の方法（２００）。
【請求項８】
電気モータの立上り時又は始動時に、前記電気モータの永久励起型のロータの回転数を、前記電気モータのセンサレス整流型のステータの回転磁界（３００）の周波数と同期させるための装置（１００）において、
該装置（１００）は、少なくとも、
前記回転磁界（３００）の位相位置と、前記ロータから前記ステータに誘導される逆起電力（３０２）の位相位置とを検出し、且つ、前記回転磁界（３００）と前記逆起電力（３０２）との間の位相変位（３０４）を提供するように構成されている検出装置（１０２）と、
前記位相変位（３０４）を用いて、前記ロータが前記回転磁界（３００）を追従する場合には前記成分の振幅を増大するか、又は、前記ロータが前記回転磁界（３００）に先行する場合には前記成分の振幅を縮小することにより前記回転磁界（３００）の少なくとも一つの成分の目下の振幅を適合させ、前記回転数を前記周波数と同期させるように構成されている適合装置（１０４）と、
を有していることを特徴とする、装置（１００）。
【請求項９】
コンピュータプログラムが装置において実行されると、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法のステップを実施するプログラムコードを備えているコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気モータのロータの回転数を電気モータのステータの回転磁界と同期させるための方法、相応の装置並びに相応のコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
センサレス整流型の直流モータでは、ロータの回転に起因するロータの磁界から十分に高い逆起電力がステータのコイルに誘導されたときに初めてロータの角位置を検出することができる。
【０００３】
特許文献１には、ブラシレス直流モータを始動させるための方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】DE 102 21 385 A1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、従来技術から公知の、ロータの回転数をステータの回転磁界と同期させるための方法と装置を更に発展させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば上記の背景のもとで、独立請求項に記載されている、電気モータの立上り時又は始動時に、電気モータの永久励起型のロータの回転数を、電気モータのセンサレス整流型のステータの回転磁界と同期させるための方法、また、電気モータの立上り時又は始動時に、電気モータの永久励起型のロータの回転数を、電気モータのセンサレス整流型のステータの回転磁界と同期させるための装置、並びに、相応のコンピュータプログラムが提供される。有利な実施の形態は、各従属請求項及び以下の記載より明らかになる。
【０００７】
ブラシレス直流モータを効果的に整流するためには、ロータの磁界配向に関する位置情報が必要とされる。閾値回転数を下回っている場合、センサレスの直流モータでは十分に正確な位置情報を求めることができない。直流モータが始動すると、この始動過程は閾値回転数に達するまで、ロータがステータコイルの回転磁界によって閾値回転数まで加速されるという前提のもとで不可視に行われる。ロータが閾値回転数よりも高速に回転するようになると、ステータに誘導された逆起電力から位置情報を求めることができる。
【０００８】
位置情報を検出できるようになると、ロータの磁界配向と、整流によって生じる回転磁界又は磁界のような成分の、ステータの所定の方向への角度配向との角度差を求めることができる。角度差が正である場合、即ち、ロータ磁界の角度が回転方向において、回転磁界の角度又はその磁力線の角度よりも大きい場合には、角度差を低減するために、回転磁界の回転を減少させることができるか、又は減速することができる。角度差が負である場合、即ち、ロータ磁界の角度が回転方向において、回転磁界の角度又はその磁力線の角度よりも小さい場合には、角度差を低減するために、回転磁界の回転を増大させることができるか、又は加速することができる。
【０００９】
例えば静止状態からのロータの始動と、目標回転数への同期された上昇との間の中断のない移行によって、途切れのない動力伝達を達成することができる。上昇中にロータの負荷トルクが変動する場合、この変動を同期によって補償することができる。
【００１０】
電気モータの立上り時又は始動時に、電気モータの永久励起型のロータの回転数を、電気モータのセンサレス整流型のステータの回転磁界の周波数と同期させるための方法が提供され、この方法は以下のステップを備えている：
回転磁界の位相位置と、ロータからステータに誘導される逆起電力の位相位置とを検出し、回転磁界と逆起電力との間の位相変位を得るステップ；
位相変位を用いて、ロータが回転磁界を追従する場合には成分の振幅が増大するか、又は、ロータが回転磁界に先行する場合には成分の振幅を縮小することにより回転磁界の少なくとも一つの成分の目下の振幅を適合させ、回転数を周波数と同期させるステップ。
【００１１】
ロータは電気機械の回転可能な構成部材であると考えられる。ステータは電気機械の相対回動不能な構成部材であると考えられる。ロータの回転数とは、時間単位当りの、ステータに相対的にロータが一回転する回数であると考えられる。ロータは、このロータに固定的に接続されている少なくとも一つの永久磁石を有しており、この永久磁石はロータと共に回転する一定の磁界を発生するように構成されている。例えば、ロータを釣り鐘型に成形することができ、またロータはその周囲に永久磁石リングを有することができる。ロータを単極又は多極に実施することができる。ステータは、このステータに相対的に回転する可変の回転磁界の磁界を発生させるための、少なくとも二つの電気コイルを有することができる。ステータを単極又は多極に実施することができる。回転磁界は、方向及び配向を所定の周波数で変化させる、例えば磁界、磁束又は磁力線のような成分を有することができる。周波数は、ステータに相対的な、時間単位当りの回転磁界の成分としての磁力線の回転の数を表す。ステータを例えばロータの釣り鐘型の部分の内側に配置することができる。ステータをセンサレスに実施することができる。電気コイルは、可変電圧及び／又は可変電流を形成するための制御可能な装置と接続することができる。例えば、ステータは、相互に１２０°の角度を置いて配置されており、且つ、相互に独立して接続することができる三つの電気コイルを有することができる。電気モータはブラシレス直流モータであって良い。直流モータでは、回転磁界を発生させるために、コイルに所定の順序で電流を流すことができる。それらのコイルの内の二つのコイルに時間的に同時に電流を流すことができる。整流とは、所定の順序でコイルを切り替えることと解される。この切り替えによって、回転磁界の回転を発生させることができる。立上り又は始動とは、ロータが静止状態から意図した回転数又は目標回転数へと加速される過程であると考えられる。位相位置は、回転磁界の角度又はステータ又はステータコイルに相対的な磁界の角度であると考えられる。逆起電力とは、ロータの回転及びロータの永久磁界に基づきステータのコイルに誘導される電圧であると考えられる。逆起電力は回転磁界を発生させるための電圧及び／又は電流に対抗する作用を及ぼすものと考えられる。逆起電力はステータの個々のコイルにおいて正弦波状の経過を有することができる。逆起電力は、ロータの磁界に同期して、コイルに発生すると考えられる。逆起電力はロータの回転数に比例して上昇すると考えられる。回転磁界の位相位置を逆起電力の位相位置に相対的にシフトさせることができる。位相変位は回転磁界の位相位置と逆起電力の位相位置との間の角度差であると考えられる。回転磁界の成分の振幅はコイルによって形成される磁界の強さと考えられる。回転磁界の成分の比較的大きい振幅では、比較的大きいトルクをロータに伝達することができる。ステータのコイルに電流が流されている間に、コイルにおける電流によってコイルにおいて逆起電力を重畳することができ、またこれによって逆起電力をもはや殆ど検出することができなくなる。
【００１２】
更に、電気モータの立上り時又は始動時に、電気モータの永久励起型のロータの回転数を、電気モータのセンサレス整流型のステータの回転磁界の周波数と同期させるための装置が提供され、この装置は以下の特徴を備えている：
回転磁界の位相位置と、ロータからステータに誘導される逆起電力の位相位置とを検出し、且つ、回転磁界と逆起電力との間の位相変位を提供するように構成されている検出装置；
位相変位を用いて、ロータが回転磁界を追従する場合には成分の振幅を増大するか、又は、ロータが回転磁界に先行する場合には成分の振幅を縮小することにより回転磁界の少なくとも一つの成分の目下の振幅を適合させ、回転数を周波数と同期させるように構成されている適合装置。
【００１３】
装置の形態の本発明のこの変形実施形態によっても、本発明が基礎とする課題を迅速且つ効率的に解決することができる。
【００１４】
本明細書において装置とは、センサ信号を処理し、その処理に応じて制御信号及び／又はデータ信号を出力する電気機器であると解することができる。この装置は、ハードウェハ及び／又はソフトウェアにより構成することができるインタフェースを有することができる。ハードウェアによる構成の場合、インタフェースは例えば、装置の種々の機能を含む、いわゆるシステムＡＳＩＣの一部であると考えられる。しかしながら、インタフェースが固有の集積回路であること、又は、インタフェースが少なくとも部分的に離散的な構成要素から構成されていることも考えられる。ソフトウェアによる構成の場合、インタフェースは、例えばマイクロコントローラにおいて別のソフトウェアモジュールに並んで設けられているソフトウェアモジュールであると考えられる。
【００１５】
回転磁界を発生させるステータのコイルに目下流れている電流を変化させることによって、回転磁界の成分の振幅を変化させることができ、この振幅の変化では、ロータが回転磁界を追従する場合には流れる電流が増大され、ロータが回転磁界に先行する場合には流れる電流が減少される。回転磁界の成分の振幅を流れる電流に比例させることができる。流れる電流が増大又は上昇される場合には、回転磁界の成分をより強くすることができる。流れる電流が減少又は低下される場合には、回転磁界の成分をより弱くすることができる。
【００１６】
パルス幅変調の目下のデューティ比を変化させることによって流れる電流を変化させることができ、この電流の変化では、ロータが回転磁界を追従する場合にはデューティ比が拡大され、ロータが回転磁界に先行する場合にはデューティ比が縮小される。パルス幅変調は、二つのスイッチング状態を有するスイッチのスイッチング期間を適合させることによって、流れる電流の異なる値を実現することができる。スイッチング期間中には、流れる電流の最大値をその都度実現することができ、スイッチング期間外では、電流を流さないことをその都度実現することができ、その際、電流の流れが最適に平滑化されると、効率的な電流の流れとして電流の流れの平均値が得られる。
【００１７】
位相変位が限界値よりも小さい場合には、回転磁界の成分の振幅を、ロータの目標回転数及びロータの回転数を使用して閉ループ制御することができ、この閉ループ制御においては、回転数が目標回転数よりも低い場合には回転磁界の成分の振幅が増大されるか、又は、回転数が目標回転数よりも高い場合には、回転磁界の成分の振幅が縮小される。回転数を制御回路において閉ループ制御することができる。フィードバックされる制御量として回転数が考えられる。制御回路は基準値として目標回転数を有することができる。調整量として成分の振幅が考えられる。調整量を、比例係数及び／又は積分係数及び／又は微分係数を用いて制御偏差から求めることができる。
【００１８】
逆起電力の振幅が最小振幅よりも大きい場合には、回転磁界の位相位置を検出することができ、また択一的又は付加的に逆起電力の位相位置を検出することができる。逆起電力の振幅が最小振幅よりも大きい場合には、位相位置を確実に検出することができる。制御コストを削減するために、逆起電力の振幅が最小振幅よりも大きくなったときに初めて回転磁界の位相位置を検出することができる。
【００１９】
本方法は、始動信号に応答して実施される、回転磁界を提供するステップを有することができ、このステップにおいては回転磁界の周波数が所定のランプ関数を使用して上昇される。ランプ関数は周波数の連続的な上昇を表すことができる。ランプ関数によって、ロータがその慣性を無視して、回転する回転磁界による加速に追従することができるようにランプの傾斜を設定することができるので、ロータの目下の回転数を検出することなくモータを始動させることができる。逆起電力を検出できるようになったときに初めて、ロータの立上り又は始動を制御することができる。
【００２０】
逆起電力の振幅を検出することができ、また回転磁界の成分の振幅を逆起電力の振幅を用いて変更することができる。ステータのコイルにおける高い始動電流を回避するために、回転磁界の成分の振幅を逆起電力の振幅に関連付けて上昇させることができる。これによって、電気モータから伝達することができるトルクを制限することができる。
【００２１】
機械読取り可能な担体、例えば半導体メモリ、ハードディスクメモリ又は光学メモリに記憶することができ、また、コンピュータ又は装置上でプログラムが実行される場合には、前述の複数の実施の形態の内の一つによる方法を実施するために使用することができる、プログラムコードを備えているコンピュータプログラムも有利である。
【００２２】
以下では添付の図面に基づき、本発明を例示的に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例による、電気モータのロータの回転数を電気モータのステータの回転磁界と同期させるための装置のブロック回路図を示す。
【図２】本発明の実施例による、電気モータのロータの回転数を電気モータのステータの回転磁界と同期させるための方法のフローチャートを示す。
【図３】電気モータの始動過程中の、回転磁界の磁束の経過及び逆起電力の経過を示す。
【図４】種々の電気モータのトルク曲線を示す。
【図５】本発明の実施例による電気モータに関するフロー略図でもって先行する逆起電力を示す。
【図６】本発明の実施例による電気モータに関するフロー略図でもって追従する逆起電力を示す。
【図７】本発明の実施例による電気モータに関するフロー略図でもって同期された逆起電力を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の有利な実施例の以下の説明においては、異なる複数の図面に示されている同様に作用する構成要素に対しては、同一又は類似する参照番号を付しており、またそれらの構成要素の繰り返しの説明は省略している。
【００２５】
図１には、本発明の実施例による、電気モータの立上り時又は始動時に、電気モータの永久励起型のロータの回転数を、電気モータのセンサレス整流型のステータの回転磁界又は周波数と同期させるための装置１００のブロック回路図が示されている。装置１００は、検出装置１０２及び適合装置１０４を有している。検出装置１０２は回転磁界の位相位置と、ロータからステータに誘導される逆起電力の位相位置とを検出するように構成されている。更に検出装置１０２は、回転磁界と逆起電力との間の位相変位を提供するように構成されている。適合装置１０４は、回転数を回転磁界又は周波数と同期させるために、位相変位を用いて回転磁界の成分の目下の振幅を適合させ、この振幅の適合において、ロータが回転磁界を追従する場合には振幅を増大するか、又は、ロータが回転磁界に先行する場合には振幅が縮小するように構成されている。
【００２６】
図２には、本発明の実施例による、電気モータのロータの回転数を電気モータのステータの回転磁界又は周波数と同期させるための方法２００のフローチャートが示されている。この方法２００は、検出ステップ２０２と適合ステップ２０４とを備えている。検出ステップ２０２においては、回転磁界と逆起電力との間の位相変位を得るために、回転磁界の位相位置と、ロータからステータに誘導される逆起電力の位相位置とが検出される。適合ステップ２０４においては、回転数を回転磁界又は周波数と同期させるために、位相変位を用いて回転磁界の（成分の）目下の振幅が適合され、この振幅の適合においては、ロータが回転磁界を追従する場合には振幅が増大され、ロータが回転磁界に先行する場合には振幅が縮小される。
【００２７】
図３には、電気モータの始動過程中の、回転磁界の磁束の時間的な経過３００及び逆起電力の時間的な経過３０２が示されている。回転磁界３００及び逆起電力３０２は電気モータのステータに相対的に提供される。横軸には連続する時間がプロットされている。縦軸には振幅がプロットされている。図示されている例においては、回転磁界３００も逆起電力３０２も正弦波状の経過を有している。回転磁界の周波数と逆起電力の周波数とは同期して上昇している。回転磁界３００は振幅が一定である成分（例えば磁束）を有している。逆起電力の振幅は周波数に比例している。回転磁界３００は位相変位３０４分だけ逆起電力３０２に先行している。図示されている回転磁界３００及び逆起電力３０２の経過には、逆起電力３０２に関する閾値３０６が示されている。閾値３０６は振幅のニュートラルポジション（図示せず）について対称的に設けられている。逆起電力３０２は４回目の振動の際に初めて閾値３０６と同じ高さになっている。５回目の振動の際に逆起電力３０２は閾値３０６よりも大きくなっている。例えば、閾値３０６を超えたときに初めて、逆起電力３０２を十分正確に検出することができ、それによって逆起電力３０２の位相位置を求めることができる。それと共に、逆起電力３０２が閾値３０６を超えた後に、本発明により提案されるアプローチに従い、位相変位３０４を低減するため、及び／又は、位相変位３０４を０にするために、回転磁界３００の振幅を増大することができる。位相変位３０４が限界値よりも小さい場合には、回転磁界３００と逆起電力は同期されている。
【００２８】
ＢＬＤＣモータは、永久磁石ロータ及び電気的に整流されるステータコイルから成る、ブラシレス直流電気モータである。このＢＬＤＣモータはブラシを有していないので、磁界は電気的な制御部及びドライバ回路装置によって回転される。ロータは、機械的な負荷に依存してこの回転する磁界を追従する。
【００２９】
回転する永久磁石はステータコイルに、回転磁界を形成するための交流電圧３００に重畳されている電圧３０２を誘導する。この誘導電圧３０２は逆起電力（back electromotive force）ＢＥＭＦと称される。ＢＥＭＦ信号はロータの回転数に比例する。
【００３０】
ここではコイル電流３００に代表される回転磁界と、ＢＥＭＦ３０２とが同期している場合には、ＢＬＤＣモータは最適に制御されている（電力消費量及びノイズが最小になる）。最適な制御を保証するために、ロータの位置が既知であることが必要である。つまり磁界３００をＢＥＭＦ３０２に応じて回転させることが考えられる。
【００３１】
回転位置を呼び出すためにセンサが設けられていない場合には、回転位置を算出するためにＢＥＭＦ３０２を使用することができる。この算出は、回転数が所定の閾値を超えたときに初めて実現される。この閾値３０６を下回る場合、ＢＥＭＦ信号３０２は回転位置の算出を実施するためには十分なものではない。この場合、ＢＥＭＦ３０２の振幅はロータ回転数に比例している。従って、磁界３００をＢＥＭＦ３０２と同期させることはできない。図３には、磁界３００及びＢＥＭＦ３０２が同期していない始動過程が示されている。この始動過程中、磁界３００及びＢＥＭＦ３０２は位相変位３０４を有している。
【００３２】
上述の閾値３０６に基づき、ＢＬＤＣモータの運転モードを二つの離散的なフェーズ、即ちモータ始動運転モード及びモータ通常運転モードに区分する必要性が生じる。この始動に関する最も簡単な可能性の内の一つは、ＢＥＭＦ３０２のレベルが閾値３０６を下回っている間に、ロータ位置を考慮せずに磁界３００の周波数を漸次的に高める「不可視」アルゴリズムである。閾値３０６に達し、ＢＥＭＦ信号３０２を利用できるようになったときには、通常運転モードへと切り替える前に、磁界３００をロータの位置と同期させることが必要になる。本発明によるアプローチは立上り過程に関するものであり、特に、始動フェーズから通常運転モードへの円滑な移行を実現するアルゴリズムに関する。
【００３３】
速度閾値３０６に達すると、回転磁界を形成するあらゆる交流電流源からの分離によって、モータを自由運転させることができる。その後、ＢＥＭＦ３０２を測定し、磁界３００を再び正確な位置において形成することができる。この解決手段でもって、同期フェーズ中の負荷変化によりモータが停止する可能性がある。自由運転フェーズ中に、ロータはその慣性のみに基づき回転を続ける。機械的なパルスは中断される。
【００３４】
図４には、種々の電気モータのトルク曲線４００，４０２，４０４，４０６が示されている。横軸には回転数がプロットされている。原点において回転数は０である。縦軸にはトルクがプロットされている。原点においてトルクは０である。第１の電気モータは第１のトルク曲線４００を有している。第１の電気モータのトルクは回転数にわたり一定である。第２の電気モータは第２のトルク曲線４０２を有している。第２の電気モータのトルクは回転数にわたり線形に上昇している。第３の電気モータは第３のトルク曲線４０４を有している。第３の電気モータのトルクは回転数にわたり二乗に上昇している。第４の電気モータは第４のトルク曲線４０６を有している。第４の電気モータのトルクは回転数に反比例して下降している。
【００３５】
図４には、種々のタイプのモータのトルク、即ち例えば、一定のトルク４００、回転数に対して線形に上昇するトルク４０２、回転数に対して二乗に上昇するトルク４０４、並びに、回転数に反比例して下降するトルク４０６が示されている。
【００３６】
トルクが一定である場合には、閾値回転数に達した際に磁界及びＢＥＭＦが既に同期しているように立上りを構成することができる。このアプローチは一定のトルクを要求し、これは例えば、起重機又は昇降機のモータの場合である。種々の機械的な負荷プロフィール４００，４０２，４０４，４０６が図４に示されている。
【００３７】
図５には、本発明の実施例による電気モータに関するフロー略図でもって、先行する逆起電力３０２が示されている。個々のモータ位相において電圧レベルが示されており、この電圧レベルは電気モータの回転中の電流の流れに起因する。電圧レベルは６ステップブロック整流を使用して調整される。この６ステップブロック整流では、回転が六つの同じ大きさのステップ幅５００，５０２，５０４，５０６，５０８，５１０に区分される。ここで図示されている例においては、位相が第３のステップ５０４及び第４のステップ５０６の間に能動的にＰＷＭモード（パルス幅変調）で制御される。第３のステップ５０４及び第４のステップ５０６におけるモータ位相では、一定の高い電流５１２が流される。第３のステップ５０４及び第４のステップ５０６の間に、逆起電力３０２を検出することはできない。第２のステップ５０２及び第５のステップ５０８においては、逆起電力３０２のサンプリングが行われる。重畳されたＢＥＭＦ（逆起電力）信号３０２は励起信号５１２に相対的に、右側に向かって第６のステップ５１０の方向へとずらされている。このサンプリングによって、逆起電力３０２の位相位置を求めることができる。図示されている例においては、第５のステップ５０８においてのみ逆起電力３０２が検出されるので、電気モータのロータは回転磁界に先行している。逆起電力３０２は第５のステップ５０８において正弦波状に下降する。回転磁界をロータと同期させるために、本発明によるアプローチに応じて、モータ位相の位相位置及び逆起電力３０２の位相位置が検出され、これにより位相変位が決定される。ロータは回転磁界に先行しているので、これに基づき、第３のステップ５０４及び第４のステップ５０６における電流５１２の電流強度は低減される。電流強度を低減することによって、ステータ内には比較的弱い磁界が生じ、またロータには比較的小さい力が作用するので、これによってロータは極僅かにしか制動されず、位相変位が小さくなる。
【００３８】
図６には、本発明の実施例による電気モータに関するフロー略図でもって、追従する逆起電力３０２が示されている。この図は図５に対応する。図５とは異なり、重畳されたＢＥＭＦ信号３０２は励起信号５１２に相対的に、左側に向かって第１のステップ５００の方向へとずらされている。図５と同様に、第３のステップ５０４及び第４のステップ５０６におけるモータ位相では電流が流される。この位相は第３のステップ５０４及び第４のステップ５０６の間に能動的にＰＷＭモード（パルス幅変調）で制御される。ここで図示されている例においては、逆起電力３０２は第２のステップにおいて正弦波状に上昇し、その一方で第５のステップ５０８においては電圧を検出することはできない。即ち電気モータのロータは回転磁界を追従する。回転磁界をロータと同期させるために、図５と同様に位相変位が決定される。ロータは回転磁界を追従するので、それに基づいて電流５１２の電流強度が増大される。電流強度を増大することによって、ステータには比較的強い磁界が生じ、またロータには比較的大きい力が作用し、これによって位相変位が小さくなる。
【００３９】
図７には、本発明の実施例による電気モータに関するフロー略図でもって、同期した逆起電力３０２が示されている。この図は図５及び図６に対応する。図５及び図６と同様に、第３のステップ５０４及び第４のステップ５０６におけるモータ位相では電流５１２が流され、位相は第３のステップ５０４及び第４のステップ５０６の間に能動的にＰＷＭモードで制御される。ここで図示している例においては、重畳されたＢＥＭＦ信号３０２が励起信号５１２に相対的に正確に同期されている。第２のステップ５１２の間に、逆起電力３０２は正弦波状に上昇する。第５のステップ５０８において、逆起電力３０２は正弦波状に下降する。即ち電気モータのロータは回転磁界に先行もしていなければ、回転磁界を追従もしていない。この時点で電気モータの回転数を目標回転数まで高めることができる。このために、立上り時の目標回転数までの加速力に基づき、位相において流れる電流５１２が増大され、これによって、より多くのトルクをロータに伝達させることができ、また新たな位相変位の発生を阻止することができる。
【００４０】
換言すれば、図５，６及び７は、ＢＬＤＣモータに関する、始動中の逆起電力３０２（ＢＥＭＦ）の同期、並びに、制御された始動運転モードから通常運転モードへの切り替え中の逆起電力３０２（ＢＥＭＦ）の同期に関する例を示している。例えば、モータをオイルポンプの駆動部として使用することができ、また本発明によるアプローチに応じて制御することができる。図５，６及び７は、ＢＬＤＣモータに関する、制御されたセンサレスでの立上りの最後の位相を示す。その際に、トルク損失が生じることなく、回転する磁界とＢＥＭＦ３０２との同期が行われる。
【００４１】
閾値に達すると、位相シフトの方向が識別される。ＢＥＭＦ３０２は、磁界及びその磁界をもたらす電流５１２を追従するか（図６を参照）、又は、それらの磁界及び電流５１２に先行する（図５を参照）。ＢＥＭＦ３０２が追従する場合（図６を参照されたい）、磁界の振幅を増大することができる。ＢＥＭＦ３０２が先行する場合（図５を参照されたい）、磁界の振幅を縮小することができる。励起信号５１２はＰＷＭ（パルス幅変調）信号であって良い。デューティ比の変更によって、振幅の調整を変更することができる。規則的に同期された状態に達すると（図７を参照されたい）、立上り過程を終了することができる。その後は確実に、閉ループを用いる通常の制御フェーズへと切り替えられ、また既に存在する位置情報が利用される。
【００４２】
本発明によるアプローチによって、モータを全ての期間において閉ループ制御することができるので、それにより、機械的なトルクの中断は生じない。立上り中の負荷変化をある程度は許容することができる。
【００４３】
上述の技術は、ＢＬＤＣを基礎とする電気的なオイルポンプを制御するために、オートマティック伝動装置制御ユニットにおいて使用することができる。
【００４４】
更には、適合的な立上り又は始動を実施することができる。始動フェーズ中はＢＥＭＦ信号３０２の形状を上記のロジックと同じロジックを用いて検査することができる。磁界の振幅は識別された形状に応じて補正され、それにより電気モータの始動電流を最小にすることができる。図７に示されているような、同期されたＢＥＭＦ３０２が識別されると、即座に閉ループ制御に切り替えられる。適合的な始動フェーズを用いるアプローチによって始動電流を低減することができ、また立上り過程が高速化される。
【００４５】
上述の実施例及び図面に示した実施例は例示を目的として選択されたものに過ぎない。種々の実施例を完全に、又は個々の特徴に関して相互に組み合わせることができる。また、或る実施例を別の実施例の特徴によって補完することができる。
【００４６】
更には、本発明による方法のステップを反復的に、並びに、上述の順序とは異なる順序で実施することができる。
【００４７】
或る実施例が第１の特徴及び第２の特徴の「及び／又は」の組み合わせを含む場合、これは、この実施例が或る実施の形態では第１の特徴も第２の特徴も有しており、別の実施の形態では第１の特徴のみ、又は第２の特徴のみを有していると解される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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