DE-102024134859-A1 - TOTZEIT-KOMPENSATION FÜR DIE STEUERUNG EINES BÜRSTENLOSEN GLEICHSTROMMOTORS

Abstract

Ein Verfahren zum Betreiben eines Inverters für einen bürstenlosen Gleichstrommotor (BLDC-Motor) schließt ein: Ansteuern eines High-Side-Schalters, um Strom zwischen einem DC-High-Knoten und einem Ausgangsknoten, der mit dem BLDC-Motor verbunden ist, und für eine leitenden Periode in jeder einer Vielzahl von Betriebsperioden zu leiten; Ansteuern eines Low-Side-Schalters in einen leitenden Zustand nach einer Totzeit nach der leitenden Periode und um Strom zwischen dem Ausgangsknoten und einem DC-Low-Knoten zu leiten; Empfangen eines Tastgradbefehls; Bestimmen eines angepassten Tastgrads, der die leitende Periode darstellt, als Teil einer Betriebsperiode; Bestimmen eines Tastgrad-Differenzsignals als eine Differenz zwischen einem anfänglichen Tastgrad basierend auf dem Tastgradbefehl und dem angepassten Tastgrad; und Bestimmen eines Feedback-Tast-Offset-Signals basierend auf dem Tastgrad-Differenzsignal. Der angepasste Tastgrad wird basierend auf dem Feedback-Tastgrad-Offset-Signal berechnet.

Inventors

• Taibin Wang
• Zack Zuo
• Yongfei LIU
• Felix Lu

Assignees

• STEERING SOLUTIONS IP HOLDING CORPORATION

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241126

Priority Date

20241107

Claims (20)

1. Verfahren zum Betreiben eines Inverters für einen bürstenlosen Gleichstrommotor (BLDC-Motor), umfassend: Ansteuern eines High-Side-Schalters in einen leitenden Zustand, um selektiv Strom zwischen einem DC-High-Knoten und einem Ausgangsknoten zu leiten, der mit dem BLDC-Motor verbunden ist, und für eine leitende Periode in jeder einer Vielzahl von Betriebsperioden; Ansteuern eines Low-Side-Schalters in einen leitenden Zustand nach einer Totzeit nach der leitenden Periode und um selektiv Strom zwischen dem Ausgangsknoten und einem DC-Low-Knoten zu leiten, wobei zwischen dem DC-Low-Knoten und dem DC-High-Knoten eine Gleichspannung angelegt wird; Empfangen eines Tastgradbefehls; Bestimmen eines angepassten Tastgrads, der die leitende Periode darstellt, als Teil einer Betriebsperiode der Vielzahl von Betriebsperioden; Bestimmen eines Tastgrad-Differenzsignals als eine Differenz zwischen einem anfänglichen Tastgrad und dem angepassten Tastgrad, wobei der anfängliche Tastgrad auf dem Tastgradbefehl basiert; und Bestimmen eines Feedback-Tast-Offset-Signals basierend auf dem Tastgrad-Differenzsignal, wobei das Bestimmen des angepassten Tastgrads das Berechnen des angepassten Tastgrad basierend auf dem Feedback-Tast-Offset-Signal einschließt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der Inverter eine Vielzahl von Phasentreibern einschließt, die jeweils konfiguriert sind, um den BLDC-Motor über einen entsprechenden Ausgangsknoten mit einer entsprechenden Gleichstromleistung zu versorgen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der anfängliche Tastgrad gleich dem Tastgradbefehl ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , das ferner das Bestimmen des anfänglichen Tastgrads durch Anwenden einer Zeitverzögerung auf den Tastgradbefehl einschließt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Bestimmen des Feedback-Tast-Offset-Signals ferner das Berechnen des Feedback-Tast-Offset-Signals durch einen Proportional-Integral-Regler (PI-Regler) und basierend auf dem Tastgrad-Differenzsignal einschließt.
6. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Bestimmen des angepassten Tastgrads basierend auf dem Feedback-Tast-Offset-Signal ferner einschließt: Bestimmen eines endgültigen Tast-Offset-Signals basierend auf dem Feedback-Tast-Offset-Signal; und Addieren des endgültigen Tast-Offset-Signals zu dem Tastgradbefehl, um den angepassten Tastgrad zu bestimmen.
7. Verfahren nach Anspruch 6 , wobei das Bestimmen des endgültigen Tast-Offset-Signals basierend auf dem Feedback-Tast-Offset-Signal ferner einschließt: Bestimmen einer Polarität eines Stroms zwischen dem Ausgangsknoten und dem BLDC-Motor; Bestimmen eines Prefeed-Tast-Offset-Signals basierend auf der Totzeit und der Polarität des Stroms zwischen dem Ausgangsknoten und dem BLDC-Motor; und Subtrahieren des Feedback-Tast-Offset-Signals von dem Prefeed-Tast-Offset-Signal, um das endgültige Tast-Offset-Signal zu bestimmen.
8. Verfahren nach Anspruch 7 , wobei das Bestimmen des Prefeed-Tast-Offset-Signals basierend auf der Totzeit und der Polarität des Stroms zwischen dem Ausgangsknoten und dem BLDC-Motor ferner einschließt: Bestimmen, ob die Polarität des Stroms zwischen dem Ausgangsknoten und dem BLDC-Motor nicht negativ ist; Einstellen des Prefeed-Tast-Offset-Signals basierend auf der Totzeit als Reaktion darauf, dass die Polarität des Stroms zwischen dem Ausgangsknoten und dem BLDC-Motor nicht negativ ist; und Einstellen des Prefeed-Tast-Offset-Signals auf null als Reaktion darauf, dass die Polarität des Stroms zwischen dem Ausgangsknoten und dem BLDC-Motor negativ ist.
9. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der BLDC-Motor konfiguriert ist, um mindestens eines durchzuführen von: Anlegen eines Unterstützungsdrehmoments an ein Lenksystem eines Fahrzeugs oder Steuern des Lenksystems.
10. Verfahren zum Betreiben eines Inverters für einen bürstenlosen Gleichstrommotor (BLDC-Motor), umfassend: Ansteuern eines High-Side-Schalters in einen leitenden Zustand, um selektiv Strom zwischen einem DC-High-Knoten und einem Ausgangsknoten zu leiten, der mit dem BLDC-Motor verbunden ist, und für eine leitende Periode in jeder einer Vielzahl von Betriebsperioden; Ansteuern eines Low-Side-Schalters in einen leitenden Zustand nach einer Totzeit nach der leitenden Periode und um selektiv Strom zwischen dem Ausgangsknoten und einem DC-Low-Knoten zu leiten, wobei zwischen dem DC-Low-Knoten und dem DC-High-Knoten eine Gleichspannung angelegt wird; Empfangen eines Tastgradbefehls; Bestimmen eines Stroms zwischen dem Ausgangsknoten und dem BLDC-Motor; Bestimmen eines Prefeed-Tast-Offset-Signals basierend auf dem Strom zwischen dem Ausgangsknoten und dem BLDC-Motor; Bestimmen eines angepassten Tastgrads basierend auf dem Prefeed-Tast-Offset-Signal und dem Tastgradbefehl; und Bestimmen der leitenden Periode basierend auf dem angepassten Tastgrad und einer Dauer einer Betriebsperiode der Vielzahl von Betriebsperioden.
11. Verfahren nach Anspruch 10 , wobei der Inverter eine Vielzahl von Phasentreibern einschließt, die jeweils konfiguriert sind, um den BLDC-Motor über einen entsprechenden Ausgangsknoten mit einer entsprechenden Gleichstromleistung zu versorgen.
12. Verfahren nach Anspruch 10 , wobei das Bestimmen des Prefeed-Tast-Offset-Signals ferner einschließt: Bestimmen einer Polarität des Stroms zwischen dem Ausgangsknoten und dem BLDC-Motor; und Bestimmen des Prefeed-Tast-Offset-Signals basierend auf der Totzeit und der Polarität des Stroms zwischen dem Ausgangsknoten und dem BLDC-Motor.
13. Verfahren nach Anspruch 12 , wobei das Bestimmen des Prefeed-Tast-Offset-Signals ferner einschließt: Bestimmen, ob die Polarität des Stroms zwischen dem Ausgangsknoten und dem BLDC-Motor nicht negativ ist; Einstellen des Prefeed-Tast-Offset-Signals basierend auf der Totzeit als Reaktion darauf, dass die Polarität des Stroms zwischen dem Ausgangsknoten und dem BLDC-Motor nicht negativ ist; und Einstellen des Prefeed-Tast-Offset-Signals auf null als Reaktion darauf, dass die Polarität des Stroms zwischen dem Ausgangsknoten und dem BLDC-Motor negativ ist.
14. Verfahren nach Anspruch 10 , das ferner einschließt: Bestimmen eines Feedback-Tastgrads basierend auf einer Einschaltdauer der leitenden Periode geteilt durch eine Gesamtzeit einer entsprechenden Betriebsperiode der Vielzahl von Betriebsperioden; Bestimmen eines Tastgrad-Differenzsignals als eine Differenz zwischen einem anfänglichen Tastgrad und dem Feedback-Tastgrad, wobei der anfängliche Tastgrad auf dem Tastgradbefehl basiert; und Bestimmen eines Feedback-Tast-Offset-Signals basierend auf dem Tastgrad-Differenzsignal, wobei das Bestimmen des angepassten Tastgrads basierend auf dem Prefeed-Tast-Offset-Signal und dem Tastgradbefehl das Bestimmen des angepassten Tastgrads ferner basierend auf dem Feedback-Tast-Offset-Signal einschließt.
15. Verfahren nach Anspruch 14 , wobei das Bestimmen des Feedback-Tast-Offset-Signals ferner das Berechnen des Feedback-Tast-Offset-Signals durch einen Proportional-Integral-Regler (PI-Regler) und basierend auf dem Tastgrad-Differenzsignal einschließt.
16. Verfahren nach Anspruch 14 , wobei das Bestimmen des angepassten Tastgrads basierend auf dem Prefeed-Tast-Offset-Signal und dem Tastgradbefehl ferner einschließt: Subtrahieren des Feedback-Tast-Offset-Signals von dem Prefeed-Tast-Offset-Signal, um ein endgültiges Tast-Offset-Signal zu bestimmen; und Addieren des endgültigen Tast-Offset-Signals zu dem Tastgradbefehl, um den angepassten Tastgrad zu bestimmen.
17. System zum Betreiben eines bürstenlosen Gleichstrommotors (BLDC-Motor), umfassend: eine Gleichstromversorgung, die einen DC-High-Knoten und einem DC-Low-Knoten einschließt, wobei der DC-Low-Knoten und der DC-High-Knoten eine Gleichspannung dazwischen aufweisen; einen Inverter mit einem Phasentreiber, der konfiguriert ist, um eine Gleichstromleistung über einen mit dem BLDC-Motor verbundenen Ausgangsknoten an den BLDC-Motor anzulegen, wobei der Phasentreiber einschließt: einen High-Side-Schalter, der konfiguriert ist, um selektiv Strom zwischen dem DC-High-Knoten und dem Ausgangsknoten zu leiten, und einen Low-Side-Schalter, der konfiguriert ist, um selektiv Strom zwischen dem Ausgangsknoten und dem DC-Low-Knoten zu leiten; und eine Steuereinrichtung, die konfiguriert ist zum: Ansteuern des High-Side-Schalters in einen leitenden Zustand für eine leitende Periode in jedem einer Vielzahl von Betriebsperioden; Ansteuern des Low-Side-Schalters in einen leitenden Zustand nach einer Totzeit nach der leitenden Periode; Empfangen eines Tastgradbefehls; Bestimmen eines angepassten Tastgrads, der die leitende Periode darstellt, als Teil einer Betriebsperiode der Vielzahl von Betriebsperioden; Bestimmen eines Tastgrad-Differenzsignals als eine Differenz zwischen einem anfänglichen Tastgrad und dem angepassten Tastgrad, wobei der anfängliche Tastgrad auf dem Tastgradbefehl basiert; und Bestimmen eines Feedback-Tast-Offset-Signals basierend auf dem Tastgrad-Differenzsignal, wobei das Bestimmen des angepassten Tastgrads einschließt, dass die Steuereinrichtung den angepassten Tastgrad basierend auf dem Feedback-Tast-Offset-Signal berechnet.
18. System nach Anspruch 17 , wobei die Steuereinrichtung ferner konfiguriert ist, zum: Bestimmen eines endgültigen Tast-Offset-Signals basierend auf dem Feedback-Tast-Offset-Signal; und Addieren des endgültigen Tast-Offset-Signals zu dem Tastgradbefehl, um den angepassten Tastgrad zu bestimmen.
19. System nach Anspruch 18 , wobei die Steuereinrichtung ferner konfiguriert ist, zum: Bestimmen einer Polarität eines Stroms zwischen dem Ausgangsknoten und dem BLDC-Motor; Bestimmen eines Prefeed-Tast-Offset-Signals basierend auf der Totzeit und der Polarität des Stroms zwischen dem Ausgangsknoten und dem BLDC-Motor; und Subtrahieren des Feedback-Tast-Offset-Signals von dem Prefeed-Tast-Offset-Signal, um das endgültige Tast-Offset-Signal zu bestimmen.
20. System nach Anspruch 17 , wobei der BLDC-Motor konfiguriert ist, um mindestens eines durchzuführen von: Anlegen eines Unterstützungsdrehmoments an ein Lenksystem eines Fahrzeugs oder Steuern des Lenksystems.

Description

TECHNISCHES GEBIET Diese Offenbarung bezieht sich auf Steuerungstechniken zum Ansteuern eines bürstenlosen Gleichstrommotors (BLDC-Motors). Genauer gesagt bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf Steuerungstechniken zum Kompensieren von Effekten von Totzeit in Treibern für BLDC-Motoren. HINTERGRUND Ein Fahrzeug, wie ein Pkw, ein Lkw, ein sportliches Nutzfahrzeug, ein Crossover, ein Mini-Van, ein Wasserfahrzeug, ein Flugzeug, ein Geländewagen, ein Freizeitfahrzeug oder andere geeignete Transportmittel, schließt in der Regel ein Lenksystem ein, wie ein elektronisches Servolenkungssystem (EPS-System), ein Steer-by-Wire-Lenksystem (SbW-Lenksystem), ein hydraulisches Lenksystem oder ein anderes geeignetes Lenksystem. Das Lenksystem eines solchen Fahrzeugs steuert üblicherweise verschiedene Aspekte der Fahrzeuglenkung, wobei es das Bereitstellen einer Lenkhilfe für den Fahrer des Fahrzeugs, die Steuerung lenkbarer Räder des Fahrzeugs und dergleichen einschließt. Bürstenlose Gleichstrommotoren (BLDC-Motoren) weisen vielfältige Anwendungen auf. Eine solche Anwendung dient zum Bereitstellen eines Lenkdrehmoments in einem EPS-System oder einem SbW-Lenksystem. Ein Inverter kann verwendet werden, um Strom von einer Gleichstromversorgung (DC-Versorgung) zu einer Wicklung eines BLDC-Motors zu leiten, indem er selektiv Strom zwischen einem DC-Plusknoten oder einem DC-Minusknoten zu einem Ausgangsknoten leitet. Eine Totzeit kann verwendet werden, um Kurzschlüsse zu verhindern, die andernfalls entstehen könnten, wenn sowohl der Plus- als auch der Minus-Gleichstromknoten gleichzeitig mit dem Ausgangsknoten verbunden würden. Solche Totzeiten können jedoch unerwünschte Effekte einführen, wie einen nichtlinearen Betrieb, der die Steuerung von BLDC-Motoren nachteilig beeinflussen kann. ZUSAMMENFASSUNG Ein Aspekt der offenbarten Ausführungsformen schließt ein Verfahren zum Betreiben eines Inverters für einen bürstenlosen Gleichstrommotor (BLDC-Motor) ein. Das Verfahren schließt ein: Ansteuern eines High-Side-Schalters in einen leitenden Zustand, um selektiv Strom zwischen einem DC-High-Knoten und einem Ausgangsknoten zu leiten, der mit dem BLDC-Motor verbunden ist, und für eine leitende Periode in jeder einer Vielzahl von Betriebsperioden; Ansteuern eines Low-Side-Schalters in einen leitenden Zustand nach einer Totzeit nach der leitenden Periode und um selektiv Strom zwischen dem Ausgangsknoten und einem DC-Low-Knoten zu leiten, wobei zwischen dem DC-Low-Knoten und dem DC-High-Knoten eine Gleichspannung angelegt wird; Empfangen eines Tastgradbefehls; Bestimmen eines angepassten Tastgrads, der die leitenden Periode als Teil einer Betriebsperiode der Vielzahl von Betriebsperioden darstellt; Bestimmen eines Tastgrad-Differenzsignals als eine Differenz zwischen einem anfänglichen Tastgrad und dem angepassten Tastgrad, wobei der anfängliche Tastgrad auf dem Tastgradbefehl basiert; und Bestimmen eines Feedback-Tast-Offset-Signals basierend auf dem Tastgrad-Differenzsignal. Das Bestimmen des angepassten Tastgrads schließt das Berechnen des angepassten Tastgrads basierend auf dem Feedback-Tast-Offset-Signal ein. Ein weiterer Aspekt der offenbarten Ausführungsformen schließt ein Verfahren zum Betreiben eines Inverters für einen bürstenlosen Gleichstrommotor (BLDC-Motor) ein. Das Verfahren schließt ein: Ansteuern eines High-Side-Schalters in einen leitenden Zustand, um selektiv Strom zwischen einem DC-High-Knoten und einem Ausgangsknoten zu leiten, der mit dem BLDC-Motor verbunden ist, und für eine leitende Periode in jeder einer Vielzahl von Betriebsperioden; Ansteuern eines Low-Side-Schalters in einen leitenden Zustand nach einer Totzeit nach der leitenden Periode und um selektiv Strom zwischen dem Ausgangsknoten und einem DC-Low-Knoten zu leiten, wobei zwischen dem DC-Low-Knoten und dem DC-High-Knoten eine Gleichspannung angelegt wird; Empfangen eines Tastgradbefehls; Bestimmen eines Stroms zwischen dem Ausgangsknoten und dem BLDC-Motor; Bestimmen eines Prefeed-Tast-Offset-Signals basierend auf dem Strom zwischen dem Ausgangsknoten und dem BLDC-Motor; Bestimmen eines angepassten Tastgrads basierend auf dem Prefeed-Tast-Offset-Signal und dem Tastgradbefehl; und Bestimmen der leitenden Periode basierend auf dem angepassten Tastgrad und einer Dauer einer Betriebsperiode der Vielzahl von Betriebsperioden. Ein weiterer Aspekt der offenbarten Ausführungsformen schließt ein System zum Betreiben eines bürstenlosen Gleichstrommotors (BLDC-Motors) ein. Das System zum Betreiben des BLDC-Motors schließt ein: eine Gleichstromversorgung, die einen DC-High-Knoten und einen DC-Low-Knoten einschließt, wobei der DC-Low-Knoten und der DC-High-Knoten eine Gleichspannung dazwischen aufweisen; einen Inverter mit einem Phasentreiber, der konfiguriert ist, um über einen mit dem BLDC-Motor verbundenen Ausgangsknoten Gleichstromleistung an den BLDC-Motor anzulegen; und eine Steuereinrichtung. Der Phasentreiber schließt ein: einen High-Side-Schalter, der konf