ES2327565T3 - Metodo para determinar sin sensores la posicion de un rotor de un motor electrico. - Google Patents

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ES2327565T3 ES06722801T ES06722801T ES2327565T3 ES 2327565 T3 ES2327565 T3 ES 2327565T3 ES 06722801 T ES06722801 T ES 06722801T ES 06722801 T ES06722801 T ES 06722801T ES 2327565 T3 ES2327565 T3 ES 2327565T3
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Erich Liepold
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Abstract

Método para determinar la posición actual de un rotor, especialmente el ángulo de rotación del rotor, de un motor eléctrico, caracterizado porque el valor actual de la resistencia del inducido (Rest(t)) o la conductancia del motor eléctrico se determina de manera continua a través del tiempo (t), y la posición actual (theta/zeta) del rotor del motor eléctrico se determina utilizando el valor actual de la resistencia del inducido (R est(t)) o la conductancia del inducido del motor eléctrico.

Description

Método para determinar sin sensores la posición de un rotor de un motor eléctrico.
La invención se refiere a un método para determinar sin sensores la posición de un rotor de un motor de corriente continua mecánicamente conmutado, así como un método para determinar sin sensores el número de revoluciones por minuto y/o el ángulo de rotación de un motor de corriente continua mecánicamente conmutado.
El US 3818343 describe un método para determinar sin sensores la posición de un rotor.
Del EP 0 689 054 A1, EP 0 730 156 A1 y DE 39 35 585 A1 se conocen métodos para determinar el número de revoluciones por minuto y/o la distancia recorrida en motores de corriente continua mecánicamente conmutados.
Además es conocido en general detectar, evaluar y utilizar la componente alterna de la corriente, llamada la ondulación o el ripple según el término inglés, de motores de corriente continua como medida del número de revoluciones por minuto del motor.
Por ejemplo, el DE 35 27 906 A1 describe un método de pasaje por cero, en el cual se detectan los pasajes por cero de la corriente después de eliminar la componente continua.
En el DE 4217265 también se evalúa la ondulación de la señal de corriente del inducido; en este caso se determinan los máximos y valores mínimos relativos.
Asimismo es conocido describir el comportamiento de motores de corriente continua mediante un modelo electromecánico de estado del motor basado en las ecuaciones del motor. Se conocen la ecuación del motor Uq(t) = c\cdotF\cdotn(t),
también llamada la ecuación del generador, la ecuación del motor Mm(t) = c1 F\cdotla(t) así como la relación eléctrica
Uq(t) = UM(t) - la(t)\cdotRa - L.
Los símbolos en las ecuaciones arriba mencionadas tienen los siguientes significados:
- Uq
el voltaje en el inducido,
- c, c1, c2
los parámetros específicos del motor, también llamados las constantes del motor,
- F
el flujo magnético,
- n
el número de revoluciones por minuto,
- ML
el momento de la carga,
- Mm
el par motor,
- MB
el momento de aceleración que resulta de los anteriores,
- la
la corriente del motor o del inducido,
- UM
el voltaje del borne de conexión del motor,
- Ra
la resistencia del inducido,
- Rk
la resistencia del borne exterior,
- L
la inductancia del devanado del motor,
- J
el momento de inercia de toda la estructura giratoria incluyendo las partes a mover.
Del EP 0 689 054 A1 se conocen un método y un dispositivo para contar el número de revoluciones por minuto y para detectar y regenerar la señal de la corriente de conmutación de un motor de corriente continua. El método prevé la conexión a corriente continua del motor a través de un resistor de precisión en el circuito eléctrico del motor. La señal detectada se amplifica mediante un amplificador y a continuación se regenera mediante un elemento filtro y un segundo amplificador. La señal de ondulación de la corriente se desfasa mediante un cambiador de fase y se combina con la señal no desfasada en un sumador análogo. La señal de salida así obtenida es la señal de ondulación de la corriente, cuya frecuencia se evalúa para determinar el número de revoluciones por minuto.
El artículo "Unkonventionelle Drehzahlmessung und -regelung bei Gleichstrommotoren" de Birk, Elektronik 25, 14/12/1984, p. 71 s., también describe la determinación incremental del número de revoluciones por minuto utilizando las ondulaciones de conmutación de la corriente del inducido.
Los documentos arriba mencionados también describen los problemas fundamentales en la detección y evaluación de la ondulación de la corriente, especialmente la susceptibilidad a errores en el caso de fluctuaciones de la tensión de red y conmutaciones dobles. Especialmente cuando estos métodos se utilizan en vehículos de motor las fluctuaciones de tensión en el sistema de alimentación de a bordo complican la exactitud de la evaluación. La circuitería necesaria para compensar este tipo de errores es considerable en todos los métodos de compensación mientras que no es posible excluir por completo los errores.
Por ejemplo, del DE 197 29 238 A1 se conoce un método para determinar el número de revoluciones por minuto y/o el ángulo de rotación de motores de corriente continua mecánicamente conmutados. En este método la medición de la corriente del motor se complementa y se controla mediante un modelo de estado del motor operando en paralelo y basado en la ondulación de la corriente del motor relacionada con la conmutación a través del tiempo. El modelo de estado del motor se basa en las ecuaciones electromecánicas del motor. La corriente del motor y el voltaje del motor se utilizan para extrapolar un valor probable del número de revoluciones por minuto actual y para determinar una gama de valores nominales permisibles de la siguiente conmutación. El valor extrapolado se utiliza cuando no es posible determinar un momento de conmutación dentro de la gama de valores nominales. En caso contrario el número de revoluciones por minuto actual se determina lo más exacto posible utilizando el momento de conmutación incluido en la gama de valores nominales. El parámetro específico del motor y dependiente de la carga que es necesario para el modelo de estado del motor puede estar predefinido o ajustarse al número de revoluciones por minuto actual después de detectar los procesos de conmutación.
El objeto de la invención es indicar un método para determinar lo más exacto posible la posición de un rotor de un motor de corriente continua mecánicamente conmutado, así como un método para determinar sin sensores el número de revoluciones por minuto y/o el ángulo de rotación de un motor de corriente continua mecánicamente conmutado, el cual reduce las medidas necesarias para compensar las influencias de la tensión de red y mejora la inmunidad a errores.
Este objeto se consigue mediante las características de la reivindicación 1 y de la reivindicación 2. Las reivindicaciones dependientes, la descripción y las figuras describen las perfeccionamientos ventajosos de la invención.
La idea básica es utilizar la resistencia interior del motor eléctrico, especialmente la resistencia del inducido o la conductancia correspondiente, para el análisis en vez de recurrir a la ondulación de la corriente del motor eléctrico para determinar lo más exacto posible la posición de un rotor de un motor de corriente continua mecánicamente conmutado o para determinar sin sensores el número de revoluciones por minuto y/o el ángulo de rotación de un motor de corriente continua mecánicamente conmutado. La posición del rotor del motor eléctrico mecánicamente conmutado o el ángulo de rotación y el número de revoluciones por minuto del motor eléctrico mecánicamente conmutado se determinan utilizando la ondulación (ripple) de la resistencia del inducido o la conductancia del inducido del motor eléctrico.
A este fin se determina el voltaje del inducido así como la corriente del inducido del motor eléctrico de corriente continua mecánicamente conmutado.
Este procedimiento es un abandono completo de los procedimientos anteriores puesto que hasta ahora los especialistas del área han sostenido la opinión que no es posible determinar el número de revoluciones por minuto y el ángulo de rotación, y con ellos la posición actual de un elemento que se puede mover mediante el motor eléctrico, analizando la resistencia del inducido. Hasta ahora siempre se ha utilizado el análisis de la ondulación de la corriente del
motor.
Para determinar el número de revoluciones por minuto y/o el ángulo de rotación de un motor eléctrico se determina de manera continua a través del tiempo el valor actual de la resistencia del inducido o la conductancia del inducido del motor eléctrico y a continuación se determina el promedio de los valores obtenidos. Es preferible que el promedio se determine a través de varios casos de conmutación o incluso a través de varias revoluciones del motor o de manera continua.
El valor actual de la resistencia del inducido o la conductancia del inducido se compara con el promedio correspondiente, es decir el valor actual de la resistencia del inducido se compara con el promedio de la resistencia del inducido y el valor actual de la conductancia del inducido se compara con el promedio de la conductancia del inducido.
El cambio de la resistencia del inducido o la conductancia del inducido del motor eléctrico relativo al promedio, que resulta de esta comparación, se utiliza para determinar el número de revoluciones por minuto y/o el ángulo de rotación del motor eléctrico.
Es preferible que el número de revoluciones por minuto y/o el ángulo de rotación del motor eléctrico se deriven
c1)
detectando el número de casos en los que el valor actual coincide con el promedio, o
c2)
comparando el valor actual de la resistencia del inducido o la conductancia del inducido con el promedio en un comparador, siendo la señal de comparación el resultado de la comparación, con signo positivo o negativo, y detectándose el número de pasajes por cero, o
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c3)
restando el valor actual de la resistencia del inducido o la conductancia del inducido y el promedio el uno del otro y detectando el número de pasajes por cero de la señal de sustracción.
El número determinado en los pasos c1), c2) o c3) corresponde al número de conmutaciones realizadas en el período de tiempo en cuestión, del cual se deriva el número de revoluciones por minuto y/o el ángulo de rotación del motor eléctrico. Por lo tanto los pasos c1 a c3 son alternativas.
Los parámetros necesarios para el modelo de estado del motor utilizado preferentemente están predefinidos o se derivan durante la operación del motor eléctrico de corriente continua mecánicamente conmutado y se ajustan de manera adecuada.
El modelo de estado del motor eléctrico de corriente continua mecánicamente conmutado parte de la siguiente ecuación de estado:
100
La impedancia del motor eléctrico de corriente continua mecánicamente conmutado se puede determinar en el momento de arranque, incluso antes de superar la fricción estática, puesto que en este caso el número de revoluciones por minuto aún es cero y no existe ningún voltaje en el inducido. Si la corriente del motor y el voltaje del motor se detectan varias veces el valor de la impedancia del motor puede ajustarse de manera adaptiva y se puede excluir la mayoría de los errores. Además el parámetro específico del motor dependiente de la temperatura y de la carga puede determinarse de nuevo después de cada proceso de conmutación, considerando así la influencia de la temperatura y de la carga para la siguiente extrapolación. En caso de que el tiempo de operación del motor es relativamente corto el parámetro específico del motor puede permanecer en el valor predefinido durante todo el tiempo de operación puesto que la influencia térmica es mucho más despacio y menos fuerte.
El método para detectar la posición sin sensores se basa en la determinación de la resistencia del inducido o la conductancia recíproca a la anterior, la cual existe debido al devanado interior del rotor. Para determinar la resistencia del inducido se miden el consumo de corriente y el voltaje en el motor eléctrico de corriente continua mecánicamente conmutado. Es importante notar que las fluctuaciones en el sistema de alimentación de a bordo apenas afectan los resultados del método de la invención y son compensados en su mayoría durante el tratamiento siguiente y especialmente mediante el procedimiento de la invención.
El desarrollo a través del tiempo de la resistencia del inducido del motor eléctrico se deriva utilizando la corriente del motor y el voltaje del motor y otros parámetros, como p. ej. la inductancia del motor y/o la constante de flujo del motor eléctrico.
El método se precisa ahora con referencia a las figuras para facilitar su explicación y entendimiento. La siguiente descripción detallada de la invención se refiere a un motor eléctrico de corriente continua mecánicamente conmutado.
En las figuras:
la figura 1 es una representación esquemática de un motor eléctrico de corriente continua mecánicamente conmutado y de su diagrama esquemático de la resistencia del inducido;
la figura 2 muestra el desarrollo a través del tiempo de la resistencia del inducido de un motor eléctrico de corriente continua mecánicamente conmutado con un número de revoluciones por minuto constante;
la figura 3 es una representación del voltaje, de la corriente y la resistencia del inducido;
la figura 4 es una representación de la señal de salida de un comparador cuyo señal de entrada es la resistencia del inducido actual determinada y cuyo señal de comparación es el promedio de las resistencias del inducido determinadas sucesivamente;
la figura 5 es la representación gráfica de un look-up table para determinar la posición del rotor;
la figura 6 es una representación de los valores de la resistencia del inducido de un motor eléctrico de corriente continua mecánicamente conmutado a través del tiempo durante varias revoluciones del motor eléctrico de corriente continua mecánicamente conmutado;
la figura 7 muestra un detalle ampliado de la figura 6;
la figura 8 muestra de manera esquemática la evaluación utilizando un look-up table;
la figura 9 es una representación del ángulo de rotación del motor eléctrico de corriente continua mecánicamente conmutado a través del tiempo utilizando el look-up table de la figura 8.
\global\parskip1.000000\baselineskip
Puesto que el desarrollo a través del tiempo de la resistencia del inducido o la conductancia del motor eléctrico de corriente continua mecánicamente conmutado depende de la posición del rotor del motor eléctrico y de los elementos de conmutación mecánicos (escobillas) no resulta un desarrollo continuo de la resistencia del inducido. Dicha resistencia cambia a través del tiempo durante una rotación del rotor y por lo tanto también dentro de una revolución.
La figura 1 muestra de manera esquemática un motor eléctrico de corriente continua mecánicamente conmutado, a la izquierda con un ángulo de rotación \theta de 0º y a la derecha con un \theta de 22,5º. Debajo del motor eléctrico de corriente continua mecánicamente conmutado hay una representación esquemática de la resistencia del inducido de este motor eléctrico de corriente continua mecánicamente conmutado, en función del ángulo de rotación del rotor del motor eléctrico de corriente continua mecánicamente conmutado. Debajo de esta ilustración se muestra de manera ideal el desarrollo esquemático de la resistencia del inducido a través del ángulo de rotación \theta del rotor.
La resistencia del inducido puede ser representada como una variable no lineal a través del tiempo, lo que se puede ver p. ej. en la figura 2.
Se nota que la resistencia del inducido no cambia de manera lineal a través del tiempo, sino que varía dependiendo de la posición actual del rotor del motor eléctrico de corriente continua mecánicamente conmutado. Esta falta de linealidad de la resistencia del inducido produce inevitablemente ondulaciones (llamadas ripples en inglés) en la resistencia del inducido a través del tiempo. Resulta que la resistencia del inducido es una función del ángulo de rotación del rotor y por lo tanto del tiempo, relativo a una revolución de 360º del rotor.
Si se conocen la inductancia del motor, la constante de flujo del motor eléctrico de corriente continua mecánicamente conmutado y los demás parámetros, especialmente la corriente del motor actual y el voltaje aplicado actualmente al motor eléctrico de corriente continua mecánicamente conmutado, se puede calcular la resistencia del inducido. El resultado de este cálculo está representado p. ej. en la figura 3, suponiendo que la corriente del motor es constante de manera ideal. La figura 3 representa el voltaje aplicado al motor eléctrico así como la corriente consumida, trazados en función del tiempo; abajo se representa la resistencia del inducido calculada, también trazada en función del
tiempo.
Se nota claramente que la ondulación de la resistencia del inducido está más pronunciada que la ondulación del voltaje aplicado al motor eléctrico de corriente continua mecánicamente conmutado. Además las fluctuaciones en el sistema de alimentación de a bordo de hecho se suprimen mediante el cálculo de la resistencia del inducido. La utilización de la ondulación de la resistencia del inducido da un resultado mejor en términos de calidad que el recurso a la ondulación de la corriente, especialmente con vistas a la evaluación de la señal a realizar más tarde.
Si la resistencia del inducido del motor eléctrico se identifica como señal ya no depende del voltaje puesto que la resistencia del inducido o el cambio de la misma depende únicamente del ángulo de rotación del rotor. Por lo tanto los cambios del voltaje, p. ej. debidos a extremos de la alimentación de a bordo, ya no afectan la evaluación de la señal. Lo anterior es válido de manera análoga para la conductancia del inducido que es recíproca a la resistencia del inducido.
Para derivar de la resistencia del inducido la posición del rotor del motor eléctrico de corriente continua mecánicamente conmutado, así como el número de revoluciones por minuto y el ángulo de rotación del motor eléctrico de corriente continua mecánicamente conmutado, el valor actual de la resistencia del inducido se compara con el promedio de la resistencia del inducido que resulta como promedio de la suma de los valores actuales de la resistencia del inducido a través del tiempo.
En un perfeccionamiento ventajoso de la invención esta comparación se realiza mediante un comparador, el cual compara los valores de la resistencia del inducido recibidos a través del tiempo con el promedio de la resistencia del inducido. El resultado de esta comparación, es decir la señal de salida del comparador, está representado en la figura 4.
Como se ve bien en la figura 4a), la resistencia del inducido, y por lo tanto la conductancia, se desarrolla de manera periódica en la forma de un movimiento ondulatorio alrededor de un promedio esencialmente constante. Aún cuando el promedio cambia debido a condiciones ambientales diferentes estos cambios son despreciables, al menos en relación a la duración de una revolución o aún más de un proceso de conmutación. Es preferible que el promedio se utilice como magnitud de referencia para evaluar estos cambios periódicos de la resistencia del inducido o la conductancia del inducido, siendo posible también otra evaluación matemática, p. ej. una evaluación de los máximos y mínimos u otras similares, como alternativa.
Utilizando el promedio se pueden comparar p. ej. las dos magnitudes y se puede detectar el número de casos en los que el valor actual (R_{est}(t)) coincide con el promedio (R_{mean}). A este fin se puede utilizar p. ej. un comparador, siendo una señal de comparación (C_{out}) el resultado de la comparación, con signo positivo o negativo, y detectándose el número de pasajes por cero (C_{out} = 0) (véase también la figura 4c).
Otro procedimiento en principio equivalente al anterior es restar el valor actual de la resistencia del inducido
(R_{est}(t)) o la conductancia del inducido y el promedio el uno del otro (R_{est}(t) - R_{mean}), como se ve en la figura 4b), y detectar el número de pasajes por cero de la señal de sustracción (0 = R_{est}(t) - R_{mean}).
Es preferible que el número de revoluciones por minuto y/o el ángulo de rotación del motor eléctrico se deriven
c1)
detectando el número de casos en los que el valor actual (R_{est}(t)) coincide con el promedio (R_{mean}), o
c2)
comparando el valor actual (R_{est}(t)) de la resistencia del inducido o la conductancia del inducido con el promedio (R_{mean}) en un comparador, siendo una señal de comparación (C_{out}) el resultado de la comparación, con signo positivo o negativo, y detectándose el número de pasajes por cero (C_{out} = 0), o
c3)
restando el valor actual (R_{est}(t)) de la resistencia del inducido o la conductancia del inducido y el promedio el uno del otro (R_{est}(t) - R_{mean}) y detectando el número de pasajes por cero (0 = R_{est}(t) - R_{mean}) de la señal de sustracción.
El número determinado en los pasos c1), c2) o c3) corresponde en cada caso al número de conmutaciones realizadas en el período en cuestión, del cual se deriva el número de revoluciones por minuto y/o al ángulo de rotación del motor eléctrico. Por lo tanto los pasos c1 a c3 son perfeccionamientos preferidos para detectar los cambios del valor actual de la resistencia del inducido utilizando el promedio como punto de referencia.
Para mejorar la resolución referente a la posición del rotor del motor eléctrico de corriente continua mecánicamente conmutado es especialmente ventajoso verificar los valores obtenidos utilizando un look-up table. De esta manera es posible determinar la posición con más exactitud. La figura 5 muestra la curva característica de la posición angular theta en función de la resistencia del inducido, en la cual se basa el look-up table. El valor theta de 1 corresponde a la revolución entre dos procesos de conmutación (ripples). Como se ve en la figura 5, se puede utilizar una curva característica común para los flancos ascendente y descendente con una buena aproximación, así que el look-up table requiere menos memoria.
Por lo tanto es posible determinar el ángulo de rotación del motor eléctrico de corriente continua mecánicamente conmutado utilizando el look-up table.
El número de revoluciones por minuto del motor eléctrico de corriente continua mecánicamente conmutado se puede detectar de una manera simple y muy exacta mediante un contador no ilustrado, el cual cuenta también los pasajes por cero de la señal de salida del comparador (denominada C_{out} en la figura 4).
Para resaltar aún más las ventajas del look-up table las figuras 6 y 7 representan otro ejemplo de la resistencia del inducido de un motor eléctrico de corriente continua mecánicamente conmutado a través del tiempo, mostrando la figura 7 un detalle ampliado de la figura 6.
Además es preferible que los valores del look-up table se vayan concretizando según el desarrollo a través del tiempo de la resistencia del inducido (véase la figura 8). Después de cierto tiempo estos valores son muy estables.
Sin embargo los valores en los que se basa el look-up table pueden estar predefinidos, de modo que estos valores predefinidos ya se almacenan por parte de la fábrica. Asimismo es posible modificar estos valores más adelante utilizando los valores determinados durante la operación del motor eléctrico de corriente continua mecánicamente conmutado, es decir adaptarlos a las distintas condiciones de servicio.
Por lo tanto la posición del rotor puede determinarse con mayor exactitud utilizando los valores de la resistencia del inducido junto con el look-up table, comparado con el solo conteo de los procesos de conmutación.
Con el look-up table es posible representar la función del ángulo de rotación (theta) en función del tiempo, como se ve en la figura 9, no solamente por cada paso de conmutación sino también entre los pasos de conmutación individuales, dependiendo del número de valores incluidos en el look-up table.

Claims (13)

1. Método para determinar la posición actual de un rotor, especialmente el ángulo de rotación del rotor, de un motor eléctrico, caracterizado porque
el valor actual de la resistencia del inducido (R_{est}(t)) o la conductancia del motor eléctrico se determina de manera continua a través del tiempo (t), y la posición actual (theta/\theta) del rotor del motor eléctrico se determina utilizando el valor actual de la resistencia del inducido (R_{est}(t)) o la conductancia del inducido del motor eléctrico.
2. Método para determinar el número de revoluciones por minuto y/o el ángulo de rotación (theta/\theta) de un motor eléctrico, caracterizado porque
a)
el valor actual de la resistencia del inducido (R_{est}(t)) o la conductancia del inducido del motor eléctrico se determina de manera continua a través del tiempo, y
b)
se determina el promedio (R_{mean}) de los valores así obtenidos, y
c)
el valor actual de la resistencia del inducido (R_{est}(t)) o la conductancia del inducido se compara con el promedio (R_{mean}), y
d)
se determina el número de revoluciones por minuto y/o el ángulo de rotación del motor eléctrico utilizando el cambio de la resistencia del inducido (R_{est}(t)) o la conductancia del inducido del motor eléctrico relativo al promedio (R_{mean}).
\vskip1.000000\baselineskip
3. Método según la reivindicación 2, caracterizado porque
c1)
se detecta el número de casos en los que el valor actual (R_{est}(t)) coincide con el promedio (R_{mean}), o
c2)
se compara el valor actual (R_{est}(t)) de la resistencia del inducido o la conductancia del inducido con el promedio (R_{mean}) en un comparador, siendo una señal de comparación (C_{out}) el resultado de la comparación, con signo positivo o negativo, y detectándose el número de pasajes por cero (C_{out} = 0), o
c3)
se resta el valor actual de la resistencia del inducido (R_{est}(t)) o la conductancia del inducido y el promedio el uno del otro (R_{est}(t) - R_{mean}) y se detecta el número de pasajes por cero (0 = R_{est}(t) - R_{mean}) de la señal de sustracción,
d)
y del número determinado en los pasos c1), c2) o c3) se deriva el número de revoluciones por minuto y/o el ángulo de rotación del motor eléctrico.
\vskip1.000000\baselineskip
4. Método según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque
el valor actual de la resistencia del inducido (R_{est}(t)) o la conductancia se determina utilizando la corriente consumida por el motor eléctrico, el voltaje aplicado y al menos un parámetro más.
5. Método según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la corriente del inducido se utiliza como corriente consumida y el voltaje del inducido se utiliza como voltaje aplicado.
6. Método según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el motor eléctrico es un motor eléctrico de corriente continua mecánicamente conmutado.
7. Método según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la ondulación de la resistencia del inducido (R_{est}(t)) o la conductancia se utiliza para el análisis.
8. Método según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque otro parámetro es la inductancia del motor y/o la constante de flujo del motor eléctrico.
9. Método según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se crea un look-up table para los valores de la resistencia del inducido (R_{est}(t)) o la conductancia existentes en función del tiempo durante una revolución del motor eléctrico o del rotor del motor eléctrico.
10. Método según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los valores del look-up table se ajustan de manera continua según los valores determinados de la resistencia del inducido (R_{est}(t)) o la conductancia.
\newpage
11. Método según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los valores del look-up table se preasignan por parte de la fábrica.
12. Método según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se utiliza el número de revoluciones por minuto, el ángulo de rotación y/o la posición del rotor del motor eléctrico para determinar la posición del elemento que se mueve mediante el motor eléctrico.
13. Método según la reivindicación 12, caracterizado porque
el elemento que se mueve mediante el motor eléctrico es un techo corredizo, una ventanilla o una puerta de un vehículo de motor.
ES06722801T 2005-04-20 2006-04-19 Metodo para determinar sin sensores la posicion de un rotor de un motor electrico. Expired - Lifetime ES2327565T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE602006019748D1 (de) 2005-09-05 2011-03-03 Ideassociates Iom Ltd Verfahren zum steuern eines mechanisch kommutierten elektromotors
US7345446B2 (en) 2006-02-17 2008-03-18 Lear Corporation Method of controlling movable member driven by electric motor
US7342369B2 (en) 2006-02-17 2008-03-11 Lear Corporation Differential ripple detection method and system
DE102007013711A1 (de) 2007-03-22 2008-09-25 Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft, Hallstadt Verfahren und Vorrichtung zur Dreherfassung eines bürstenbetriebenen Gleichstrommotors
DE102008019821A1 (de) 2007-06-27 2009-01-15 Conti Temic Microelectronic Gmbh Vorrichtung zur sonsorlosen Positionierung mit Signalverstärker
US8193746B2 (en) 2008-05-23 2012-06-05 Lear Corporation Automotive electric motor speed control system
DE102008058515A1 (de) 2008-11-21 2010-05-27 Grohe Ag Mischventil für Kalt- und Heißwasser
DE102008060672A1 (de) 2008-12-08 2010-06-10 Grohe Ag Vorrichtung und Verfahren zum Betrieb eines Antriebs
DE102010006581B4 (de) 2010-02-02 2017-03-16 Conti Temic Microelectronic Gmbh Schaltungsanordnung und Verfahren zur Ermittlung der aktuellen Position eines Rotors eines Elektromotors
DE102010029849A1 (de) 2010-06-09 2012-03-29 Behr Gmbh & Co. Kg Gleichstromaktuator und Vorrichtung zur Erkennung einer Stellbewegung eines Gleichstromaktuators
JP5776925B2 (ja) * 2010-12-17 2015-09-09 株式会社ジェイテクト 回転角検出装置
NL2019723B1 (en) 2017-10-13 2019-04-23 Mci Mirror Controls Int Netherlands B V Method and device for providing information on an annular displacement of a DC electromotor
FR3076678B1 (fr) 2018-01-09 2020-11-27 Inteva Products France Sas Circuit de comptage en cascade
DE102019101897A1 (de) * 2019-01-25 2020-07-30 Minebea Mitsumi Inc. Verfahren und Vorrichtung zur Drehzahlbestimmung eines drehenden Rotors
NL2022591B9 (en) * 2019-02-15 2021-05-31 Mci Mirror Controls Int Netherlands B V Resistance determination in an electric motor assembly
CN110287598B (zh) * 2019-06-26 2022-07-05 太原科技大学 一种胀紧联结套承载能力的设计方法
US10978980B2 (en) * 2019-07-08 2021-04-13 Karma Automotive Llc Switched reluctance motor control

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1567136A (es) * 1966-12-30 1969-05-16
US3806785A (en) * 1969-06-10 1974-04-23 Anvar Brushless d. c. electric machine
IT940435B (it) * 1971-07-31 1973-02-10 Magneti Marelli Spa Dispositivo elettronico di segnala zione della velocita di un motore elettrico a corrente continua
US5023527A (en) * 1974-06-24 1991-06-11 General Electric Company Control circuits, electronically commutated motor systems and methods
DE3527906A1 (de) * 1985-08-03 1987-02-12 Keiper Recaro Gmbh Co Schaltungsanordnung zur positionierung eines mittels einer verstellvorrichtung verstellbaren gegenstandes
US4684858A (en) * 1985-09-03 1987-08-04 Capetronic (Bsr) Ltd. Motor pulse extraction system
DE3935585A1 (de) * 1989-10-23 1991-04-25 Dieter Prof Dr Ing Filbert Modellgestuetztes testsystem fuer elektrische maschinen/antriebe mit elektronischem drehzahlgeber ohne mechanische ankopplung
DE4217265C2 (de) * 1992-05-25 1998-04-09 El Mos Elektronik In Mos Techn Verfahren zur Ermittlung von relevanten relativen Extremwerten eines störimpulsbeaufschlagten Signals
GB9217761D0 (en) * 1992-08-21 1992-10-07 British Tech Group Method of and apparatus for determining a rotor displacement parameter
DE4422083A1 (de) * 1994-06-24 1996-01-04 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Einrichtung zur Drehzahlmessung eines mechanisch kommutierten Gleichstrommotors
US5524168A (en) * 1995-03-03 1996-06-04 Ford Motor Company Method and apparatus for DC motor speed monitoring
US5821713A (en) * 1995-09-11 1998-10-13 Advanced Motion Controls, Inc. Commutation position detection system and method
US5898288A (en) * 1997-01-29 1999-04-27 Hewlett-Packard Company Inexpensive motion control using DC motors
DE19729238C1 (de) * 1997-07-09 1998-08-27 Telefunken Microelectron Verfahren zum Ermitteln der Drehzahl bei mechanisch kommutierten Gleichstrommotoren
US5990642A (en) * 1998-06-08 1999-11-23 Daewoo Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for driving a sensorless DC motor having a bridge-type inductance detecting circuit
DE19915875A1 (de) * 1999-04-08 2000-11-23 Hkr Climatec Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Drehzahl eines Gleichstrom-Kommutatormotors
US6246193B1 (en) * 1999-08-26 2001-06-12 Tridelta Industries, Inc. Encoderless rotor position detection method and apparatus
CN1222103C (zh) * 1999-12-27 2005-10-05 株式会社理光 直流马达的回转控制装置
US6703805B2 (en) * 2002-04-12 2004-03-09 Mountain Engineering Ii, Inc. System for measuring the position of an electric motor
KR100661654B1 (ko) * 2004-08-24 2006-12-26 삼성전자주식회사 모터구동장치 및 3상 모터의 초기 구동방법
US7180255B2 (en) * 2005-01-26 2007-02-20 Delphi Technologies, Inc. Controlling the release of a brush motor which has applied a load

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Publication number Publication date
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