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Beschreibung[de]
Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Regelsystem zum Starten eines Motors, z.B. eines Motors zum Antrieb eines Verdichters. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und ein Regelsystem zum Starten eines solchen Motors in einer solchen Weise, dass der Verdichter geschützt wird, insbesondere durch das Sicherstellen einer ausreichenden Schmierung der beweglichen Teile des Verdichters.

Hintergrund der Erfindung

Beim Starten eines Motors ist es mitunter wünschenswert den zum Motor gelieferten Strom zu reduzieren um Energie zu sparen. Dies ist zum Beispiel der Fall, wenn die angewendete Energiequelle eine begrenzte Energiequelle ist, wie zum Beispiel eine Batterie oder eine Solarzellenfläche. Es kann aber auch andere Situationen geben, in denen eine Energieeinsparung sinnvoll wäre.

Wenn aber der zum Motor gelieferte Strom reduziert wird, fällt die Drehgeschwindigkeit des Motors ab. Bei einigen Motoren, zum Beispiel bei Motoren zum Antrieb von Verdichtern, wird die Schmierung von beweglichen Teilen dadurch gesichert, das Öl mit Hilfe des Verdichters eingesaugt und ausgesprüht wird, wodurch alle beweglichen Teile mit Öl versorgt werden. In dem Fall, in dem die Drehgeschwindigkeit des Motors unter einer kritischen Grenze liegt, werden die beweglichen Teile in dieser Weise nicht ausreichend geschmiert, und der Verdichter wird deshalb allmählich versagen, wenn der Motor weiterhin mit der niedrigen Drehgeschwindigkeit arbeitet. Um den Verdichter zu schützen, ist es daher wichtig, dass die Drehgeschwindigkeit des Motors relativ schnell beim Start erhöht wird, und zwar zu einem Niveau über der kritischen Grenze. Dies kann einfach dadurch sichergestellt werden, dass Strom auf einem ausreichend hohen Niveau geliefert wird. Dies würde aber mit dem Wunsch nach Energieeinsparung kollidieren.

Kurze Beschreibung der Erfindung

Es ist somit eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Starten eines Motors bereit zu stellen, bei dem Energie gespart wird.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Starten eines Motors zum Antrieb eines Verdichters bereitzustellen, bei dem der Verdichter geschützt wird.

Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung ist das Bereitstellen eines Regelsystems zum Starten eines Motors zum Antrieb eines Verdichters, wobei das Regelsystem imstande ist Energie ein zu sparen und dabei den Verdichter zu schützen.

Nach einem ersten Aspekt der Erfindung werden die obigen und andere Aufgaben der Erfindung dadurch gelöst, das ein Verfahren zum Starten eines Motors bereitgestellt wird, das die folgende Schritte aufweist:

  • 1 – Anschluss einer Energiequelle an Eingangsklemmen der den Motor regelnden elektronischen Einheit, wobei Strom von der Energiequelle der elektronischen Einheit zugeführt wird, die dafür sorgt, dass der gelieferte Strom nicht ein vorgegebenes, maximales Energieniveau, Imax, übersteigt,
  • 2 – zumindest annähernd kontinuierliche Messung einer Drehgeschwindigkeit &ohgr;motor des Motors und Vergleich von &ohgr;motor mit einer vorgegebenen, minimalen Drehgeschwindigkeit &ohgr;min,
  • 3 – wenn &ohgr;motor nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit kleiner als &ohgr;min ist, Stoppen des Motors,
  • 4 – Änderung des vorgegebenen, maximalen Stromniveaus, Imax, das der elektronischen Einheit von der Energiequelle zugeführt wird, und
  • 5 – Wiederholung der Schritte 14, bis &ohgr;motor ≥ &ohgr;min.

Die elektronische Einheit sichert, dass der gelieferte Strom einen vorgegebenen maximalen Strom Imax nicht übersteigt. Imax ist typischerweise eine Grenze, die von der elektronischen Einheit für den maximalen Strom gesetzt wird, der bei dem vorliegenden Startversuch von der Energiequelle bezogen werden kann, oder für den maximalen Strom, die dem Motor von der elektronischen Einheit zugeführt werden kann. Es muss aber bemerkt werden, dass die Energiequelle eine obere Stromgrenze haben wird, die den maximal möglichen Strom angibt, der von der Energiequelle bezogen werden kann. Schritt 4 sollte also nicht so ausgeführt werden, dass Imax diese obere Grenze überschreitet. Wenn aber Imax kleiner ist als die obere Stromgrenze, kann Schritt 4 ohne weiteres bei ansteigendem Imax ausgeführt werden. Dies wird weiter unten beschrieben.

Die Drehgeschwindigkeit des Motors &ohgr;motor wird vorzugsweise mit einem Microcontroller gemessen. Vorzugsweise erfolgt dies durch die Feststellung von Nulldurchgängen der elektromotorischen Kraft, die vom Motor erzeugt wird, wenn er sich bewegt. Die Länge eines Zeitintervalls, das zwischen zwei solchen Nulldurchgängen verstrichen ist, wird in einen Microcontroller eingegeben und dort gespeichert. Wenn man die Anzahl von Nulldurchgängen kennt, die einer Umdrehung des Motors entspricht, wird es möglich sein die Drehgeschwindigkeit des Motors durch Addieren der Längen der entsprechenden Anzahl von Zeitintervallen zu berechnen, wobei eine Durchschnittszeit für jede Umdrehung des Motors erhalten wird.

Die Drehgeschwindigkeit des Motors &ohgr;motor wird mit einer vorgegebenen minimalen Drehgeschwindigkeit &ohgr;min, verglichen. Dies wird typisch mit Hilfe eines Microcontrollers durchgeführt.

In dem Fall, in dem &ohgr;motor nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitintervalls kleiner als &ohgr;min ist, wird der Motor gestoppt. Das vorgegebene Zeitintervall sollte so gewählt werden, dass der Motor Zeit zum Beschleunigen hat. Auf der anderen Seite sollte das vorgegebene Zeitintervall nicht so lang sein, dass die Gefahr einer Beschädigung des Motors und/oder des vom dem Motor angetriebenen Verdichters besteht, und zwar wegen der oben beschriebenen zu kleinen Drehgeschwindigkeit. Das vorgegebene Zeitintervall kann innerhalb einiger Sekunden liegen, wie zum Beispiel innerhalb des Zeitintervalls 0,5 bis 5 Sekunden, wie zum Beispiel innerhalb 1 bis 3 Sekunden. Vor der Einleitung eines erneuten Startversuchs des Motors wird das vorgegebene, maximale Stromniveau Imax geändert um die Wahrscheinlichkeit eines korrekten Starts beim nächsten Versuch zu erhöhen. Typischerweise wird Imax erhöht um eine größere Drehgeschwindigkeit des Motors zu erlauben. Die obere Stromgrenze der Energiequelle muss aber wie oben beschrieben gebührend berücksichtigt werden.

Erfindungsgemäß kann der Motor gestartet werden, ohne dass übermäßig viel Strom von der Energiequelle bezogen wird, aber so, dass der Motor und/oder der vom Motor angetriebene Verdichter gegen Beschädigung auf Grund unzureichender Schmierung der beweglichen Teile geschützt sind. So kann Energie gespart werden ohne die Gefahr einer Beschädigung vom Motor und/oder Verdichter.

Die Startversuche werden wiederholt, bis erreicht wird, dass &ohgr;motor ≥ &ohgr;min, d.h. bis der Motor korrekt läuft ohne die Gefahr einer Beschädigung des Motors und/oder des vom Motor angetriebenen Verdichters.

&ohgr;min kann als die minimale Drehgeschwindigkeit gewählt werden, die erforderlich ist um ausreichende Schmierung des Motors und/oder des vom Motor angetriebenen Verdichters zu sichern. Für einige Anwendungen kann für &ohgr;min vorzugsweise etwa 1850 Umdrehungen pro Minute gewählt werden.

Das Verfahren kann außerdem die folgende Schritte aufweisen:

  • – zumindest annähernd kontinuierliche Messung einer Eingangsspannung Vinput an den Eingangsklemmen der elektronischen Einheit und Vergleich von Vinput mit einer vorgegebenen minimalen Spannung Vmin und
  • – Stoppen des Motors in dem Fall, dass Vinput kleiner wird als Vmin,
und wobei Schritt 5 außerdem die Wiederholung dieser Schritte sowie der Schritte 14 aufweist, bis erreicht wird, dass Vinput ≥ Vmin.

Gemäß dieser Ausführungsform wird der Motor in dem Fall gestoppt, in dem Vinput kleiner wird als Vmin. In dem Fall, in dem die Energiequelle eine Batterie ist, kann Vmin vorzugsweise als die minimalen Spannung gewählt werden, die erforderlich ist um die Batterie vor einem Kollaps zu bewahren. Dadurch kann in dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform Imax mit gebührender Rücksicht auf Energieeinsparung, Schutz des Motors und/oder des vom Motor angetriebenen Verdichters und Schutz der Energiequelle gewählt werden.

Schritt 4 kann vorzugsweise in dem Fall, in dem Vinput kleiner wird als Vmin eine Reduzierung von Imax aufweisen, und eine Erhöhung von Imax in dem Fall, in dem &ohgr;motor nach Ablauf des vorgegebenen Zeitintervalls kleiner ist als &ohgr;min. In dieser besonderen erfindungsgemäßen Ausführungsform werden zwei verschiedene Fehlerkonditionen angewandt, d.h. &ohgr;motor ist kleiner als &ohgr;min nach Ablauf des vorgegebenen Zeitintervalls und Vinput wird kleiner als Vmin. Sollte eine dieser Situationen auftreten, wird der Motor gestoppt. Wenn der Motor erst einmal gestoppt ist, muss der Grund für diesen Stopp festgestellt werden um den Fehler zu beheben. Wenn der Motor gestoppt ist, weil &ohgr;motor nach Ablauf des vorgegebenen Zeitintervalls kleiner ist als &ohgr;min, ist die gelieferte Energie wahrscheinlich unzureichend um den Motor auf eine akzeptable Drehgeschwindigkeit zu beschleunigen. Entsprechen wird Imax vor dem nächsten Startversuch des Motors erhöht. Wenn aber der Motor gestoppt ist, weil Vinput kleiner als Vmin wird, deutet dies an, dass wahrscheinlich ein zu großer Strom von der Energiequelle bezogen wird. In dem Fall, in dem die Energiequelle eine Batterie ist, kann diese Situation zu einem Kollaps der Batterie führen, und um dies zu vermeiden wird Imax vor dem nächsten Startversuch des Motors reduziert.

In dieser Weise wird das optimale Niveau von Imax unter gebührender Rücksichtnahme aller oben beschriebener Parameter gefunden.

Die Änderung des maximal zulässigen Stromniveaus Imax, dass der elektronischen Einheit von der Energiequelle zur Verfügung gestellt wird, kann durch eine Änderung des Niveaus um einen definierten Betrag nach jedem Stopp des Motors erfolgen. Alternativ kann die Änderung von Imax durch eine Änderung des Niveaus um einen bestimmten Prozentsatz des vorhergehenden Niveaus nach jedem Stopp des Motors erfolgen. In jedem Fall muss sichergestellt werden, dass Imax nicht so geändert wird, dass er den maximal möglichen Strom übersteigt, der wie oben beschrieben von der Energiequelle bezogen werden kann.

Es ist vorhersehbar, dass eine Situation entstehen könnte, wo es nicht möglich ist ein Stromniveau zu finden, dass eine ausreichende Schmierung der beweglichen Teile des Verdichters unter Schutz der Energiequelle sicherstellt. Um eine endlose Anzahl von Startversuchen in diesem Fall zu vermeiden, kann das Verfahren den Schritt eines Stopps des Verfahrens nach einer bestimmten maximalen Anzahl von nicht erfolgreichen Versuchen, z.B. 5-7 Versuchen, aufweisen. Nachfolgend kann eine Fehlermeldung, z.B. durch Einschalten eines Lichts, eines blinkenden Lichts oder einer Textmeldung auf einem PC, erzeugt werden um die Aufmerksamkeit des Nutzers auf das Problem zu lenken. Der Nutzer kann dann den Grund für das Problem untersuchen und es möglicherweise lösen. Das Problem kann z.B. auf Grund einer schwachen Batterie, schlechter Verkabelung u.s.w. entstehen.

Das Verfahren kann außerdem den Schritt eines Wartens während eines bestimmten Zeitintervall nachdem der Motor gestoppt ist, und vor der Wiederholung der Schritte 14, aufweisen. Dadurch können elektronische Komponenten in der elektronischen Einheit abkühlen, wenn eine oder mehrere Komponenten so heiß geworden sind, dass ein korrekter Start des Motors nicht vorgenommen werden kann. In dem Fall, in dem die Energiequelle eine Batterie ist, kann alternativ oder zusätzlich das spezifische Zeitintervall so gewählt werden, dass die Ausgangsspannung der Batterie ausreichend ansteigen kann um sicher zu stellen, dass ein erneuter Startversuch des Motors mit vernünftigen Erfolgsaussichten durchgeführt werden kann.

Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung werden die obigen und andere Aufgaben durch das Bereitstellen eines Regelsystems zur Regelung des Starts eines Motors gelöst, wobei das Regelsystem Folgendes aufweist:

  • – Mittel zur zumindest annähernd ständigen Messung einer Drehgeschwindigkeit &ohgr;motor des Motors,
  • – Mittel zum Vergleich Von &ohgr;motor mit einer vorgegebenen minimalen Drehgeschwindigkeit &ohgr;min,
  • – Mittel zur Erzeugung eines Stoppsignals für den Motor als Antwort auf ein Ausgangssignal der Vergleichsmittel, und in dem Fall, in dem &ohgr;motor nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitintervalls kleiner als &ohgr;min ist, Stoppen des Motors, und
  • – Mittel zur Regelung des maximal zulässigen Stromniveaus, Imax, das von der Energiequelle an eine elektronische Regeleinheit geliefert wird, die den Motor als Antwort auf das Stoppsignal regelt.

Es ist zu bemerken, dass ein Experte sofort erkennen würde, dass jedes Merkmal, das in Verbindung mit dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben wird auch mit dem zweiten Aspekt der Erfindung kombiniert werden kann und umgekehrt.

Das Mittel zur Messung einer Drehgeschwindigkeit kann ein Microcontroller wie oben beschrieben sein oder aufweisen. Auch die vergleichenden Mittel weisen vorzugsweise einen Microcontroller auf oder sind ein Microcontroller.

Das Regelsystem kann zusätzlich Folgendes aufweisen:

  • – Mittel zur zumindest annähernd kontinuierlichen Messung einer Eingangsspannung Vinput an Eingangsklemmen der elektronischen Einheit,
  • – Mittel zum Vergleichen von Vinput und einer vorgegebenen minimalen Spannung Vmin und
  • – Mittel zur Erzeugung eines Stoppsignals für den Motor als Antwort auf ein Ausgangssignal der Vergleichsmittel, und in dem Fall, in dem Vinput kleiner als Vmin wird, Stoppen des Motors.

Die Mittel zur Messung einer Eingangsspannung weisen vorzugsweise einen Widerstandsnetzwerkteiler und einen A/D Umformer auf oder sind solche. Der A/D Umformer kann Teil eines Microcontrollers sein. Vorzugsweise sind oder umfassen die Mittel zum Vergleichen von Vinput und Vmin einen Microcontroller, sie können aber auch eine relative einfache Anordnung von Komparatoren und Widerständen sein oder aufweisen.

Die Mittel zur Regelung des maximalen Stromniveaus Imax können ein Microcontroller oder ein Teil davon sein.

In einer Ausführungsform kann die Energiequelle eine Batterie aufweisen. In diesem Fall sind das Verfahren und das Regelsystem gemäß der Erfindung imstande, das Niveau des gelieferten Stroms so zu regeln, dass Energie im größt möglichen Umfang gespart und die Batterie, der Motor und/oder der vom Motor angetriebene Verdichter geschützt werden. Dies ist sehr vorteilhaft.

Das Regelsystem ist vorzugsweise Teil eines Startergeräts für einen Motor. Das Startergerät kann für die Versorgung aus einer Batterie wie oben beschrieben vorgesehen sein. Außerdem kann der Motor vorzugsweise zum Antrieb eines Kompressors vorgesehen sein, z.B. von dem Typ, der Teil einer Kühlanlage ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Die Zeichnungen zeigen:

1 ein Flussdiagramm um einem Verfahren zum Starten eines Motors einer erfindungsgemäßen Ausführungsform,

2 ein Flussdiagramm von einem Verfahren zum Starten eines Motors einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform,

3 eine schematische Ansicht eines Startergeräts einer erfindungsgemäßen Ausführungsform und

4 Eingangsspannung, Motorenergie und Motorgeschwindigkeit als Funktion der Zeit während einer Startsequenz eines Motors.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

1 ist ein Flussdiagramm von einem Verfahren zum Starten eines Motors einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.

In Schritt 1 wird eine Energiequelle mit Eingangsklemmen einer elektronischen Einheit verbunden, die den Motor regelt. Dadurch wird der elektronischen Einheit Strom von der Energiequelle zugeführt. Die elektronische Einheit stellt sicher, dass der gelieferte Strom ein vorgegebenes maximales Stromniveau Imax nicht überschreitet.

In Schritt 2 wird eine Drehgeschwindigkeit &ohgr;motor gemessen und in Schritt 3 wird untersucht ob ein vorgegebenes Zeitintervall verstrichen ist oder nicht, seit die Energiequelle mit den Eingangsklemmen verbunden und der Versuch, den Motor zu starten, dadurch eingeleitet wurde. Das vorgegebene Zeitintervall wird lang genug gewählt, um den Motor eine angemessene Zeit für eine Beschleunigung zu geben, jedoch kurz genug um zu verhindern, dass der Motor mit einer Drehgeschwindigkeit weiterläuft, die so niedrig ist, dass eine ausreichende Schmierung der beweglichen Teile nicht sichergestellt ist.

Wenn festgestellt wird, dass das vorgegebene Zeitintervall noch nicht verstrichen ist, kehrt der Prozess zu Schritt 2 zurück. Wenn festgestellt wird, dass das vorgegebene Zeitintervall verstrichen ist, wird in Schritt 4 untersucht ob &ohgr;motor kleiner ist als eine vorgegebene minimale Drehgeschwindigkeit &ohgr;min. Wenn dies nicht der Fall ist, läuft der Motor korrekt, und der Startversuch des Motors war erfolgreich. Entsprechend wird der Prozess in Schritt 5 beendet. Wenn aber &ohgr;motor tatsächlich kleiner ist als &ohgr;min, ist die Drehgeschwindigkeit des Motors zu niedrig um eine ausreichende Schmierung der beweglichen Teile eines Verdichters zu sichern, der vom Motor angetrieben wird, und der Motor muss deshalb gestoppt werden. Dies wird in Schritt 6 durchgeführt. Nachfolgend wird Imax in Schritt 7 geändert und der Prozess kehrt zu Schritt 1 zurück um einen erneuten Startversuch des Motors einzuleiten.

In den meisten Fällen bedeutet eine Änderung von Imax in der im Flussdiagramm in 1 gezeigten Ausführungsform eine Erhöhung von Imax, weil der Grund dafür, dass &ohgr;motor zu klein bleibt, wahrscheinlich eine unzureichende Stromzufuhr zur elektronischen Einheit oder eine schwere Belastung einer Kühlanlage, in der der Verdichter angewandt wird, ist.

2 ist ein Flussdiagramm von einem Verfahren zum Starten eines Motors einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform. Das in 2 gezeigte Verfahren ist besonders geeignet in dem Fall, in dem die Energiequelle eine Batterie ist.

In Schritt 8 wird eine Energiequelle mit Eingangsklemmen einer elektronischen Einheit verbunden, die den Motor regelt. Dadurch erhält die elektronische Einheit Strom von der Energiequelle. Die elektronische Einheit stellt sicher, dass der gelieferte Strom ein vorgegebenes maximales Stromniveau, Imax, nicht überschreitet.

In Schritt 9 wird eine Drehgeschwindigkeit &ohgr;motor gemessen und in Schritt 10 wird untersucht, ob ein Zeitintervall verstrichen ist seit der Verbindung der Energiequelle mit den Eingangsklemmen, womit der Startversuch des Motors eingeleitet wurde. Dies ist der unter Hinweis auf 1 beschriebenen Situation sehr ähnlich.

Wenn festgestellt wird, dass das vorgegebene Zeitintervall noch nicht verstrichen ist, wird eine Eingangsspannung Vinput an den Eingangsklemmen der elektronischen Einheit in Schritt 11 gemessen. In Schritt 12 wird untersucht, ob Vinput kleiner ist als eine vorgegebene minimale Spannung Vmin. Wenn dies nicht der Fall ist, wird in Schritt 13 untersucht, ob &ohgr;motor kleiner ist als &ohgr;min. Wenn dies nicht der Fall ist, wird festgestellt, dass der Startversuch des Motors erfolgreich war, und das Verfahren wird entsprechend mit Schritt 14 beendet. Wenn aber festgestellt wird, dass &ohgr;motor tatsächlich kleiner ist als &ohgr;min, kehrt das Verfahren zu Schritt 10 zurück um zu untersuchen, ob das vorgegebene Zeitintervall verstrichen ist.

Wenn in Schritt 12 festgestellt wird, dass Vinput kleiner ist als Vmin, wird ein zu hoher Strom von der Energiequelle bezogen, und der Motor muss deshalb gestoppt werden um die Energiequelle zu schützen. Dies wird in Schritt 15 gemacht. Nachfolgend wird Imax in Schritt 16 geändert, und das Verfahren kehrt auf Schritt 8 zurück um einen erneuten Startversuch des Motors einzuleiten.

Wenn in Schritt 10 festgestellt wird, dass das vorgegebene Zeitintervall verstrichen ist, wird in Schritt 17 untersucht, ob &ohgr;motor kleiner ist als &ohgr;min. Wenn dies nicht der Fall ist, geht das Verfahren vor zu Schritt 11, in dem Vinput wie oben beschrieben gemessen wird. Wenn aber &ohgr;motor tatsächlich kleiner ist als &ohgr;min, ist die Drehgeschwindigkeit des Motors zu klein um eine ausreichende Schmierung der beweglichen Teile eines Verdichters, der vom Motor angetrieben wird, zu sichern, und der Motor muss deshalb gestoppt werden. Dies wird in Schritt 15 gemacht, und Imax wird anschließend in Schritt 16 geändert, und das Verfahren kehrt zu Schritt 8 zurück um einen erneuten Startversuch des Motors einzuleiten.

Die Änderung von Imax in Schritt 16 wird vorzugsweise wie folgt ausgeführt. Wenn der Stopp des Motors darauf zurückzuführen ist, dass Vinput kleiner war als Vmin, wird Imax vorzugsweise erhöht, weil dieser Fehler wahrscheinlich auf einen übermäßigen Stromverbrauch aus der Energiequelle (z.B. eine Batterie) beruht. Wenn aber der Motor deswegen gestoppt wurde, dass &ohgr;motor nach Ablauf des vorgegebenen Zeitintervalls kleiner war als &ohgr;min, wird Imax vorzugsweise erhöht, weil dieser Fehler wahrscheinlich darauf beruht, dass die Energieversorgung unzureichend ist um eine Drehgeschwindigkeit des Motors zu erzielen, die groß genug ist um die Schmierung der beweglichen Teile eines vom Motor angetriebenen Verdichters zu sichern.

Nach dem Verfahren im Flussdiagramm in 2 kann Imax also so gewählt werden, dass ein ausreichendes Stromniveau geliefert wird um eine korrekte Schmierung der beweglichen Teile des vom Motor angetriebenen Verdichters zu sichern, aber auch nicht mehr. Der Schutz des Verdichters, die Energieeinsparung und der Schutz einer potentiell schwachen Energiequelle, z.B. eine Batterie, werden also gebührend berücksichtigt.

3 ist eine schematische Ansicht eines Startergeräts einer erfindungsgemäßen Ausführungsform. Das Startergerät weist eine Energieversorgung 18 verbunden mit einem Motor 19 über Kabel 20 und eine elektronische Einheit 21 auf. Der Motor 19 ist vorzugsweise mit einem nicht dargestellten Verdichter verbunden.

Während der Ausrichtung (Positionierung) und Beschleunigung des Motors 19 wird eine relativ großer Strom Iin aus der Energiequelle 18 bezogen. Der Eingangsstrom kann einen relativ großen Spannungsabfall Vwire in den Kabeln 20 bewirken, wenn falsch dimensionierte Kabel angewandt werden, und zwar auf Grund der Impedanz Zwire, die von den Kabeln 20 eingebracht wird. Der große Strom kann die Wirkung haben, dass die Spannung Vinput über die elektronische Einheit 21 unter ein minimales Spannungsniveau abfällt, das gewählt wird um die Energieversorgung 18 zu schützen. Wenn dies geschieht, muss der Motor 19 also gestoppt werden.

Während der Ausrichtung (Positionierung) des Motors 19, wird der Strom Imotor, der zum Motor 19 geliefert wird, zusätzlich von einem Regler und der elektronischen Einheit 21 festgelegt. Ein fester Wert für Imotor bewirkt einen festen Eingangsstrom Iin, bezogen von der Energieversorgung 18. Während der Ausrichtung sollte die Drehgeschwindigkeit des Motors 19 ein gewisses Niveau übersteigen, und dies sollte innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls erreicht werden. Es ist sehr wichtig, dass die Geschwindigkeitsgrenze innerhalb des Zeitintervalls und vorzugsweise so schnell wie möglich erreicht wird, auf Grund der Tatsache, dass eine Schmierung der beweglichen Teile eines vom Motor angetriebenen Verdichters unwirksam ist, wenn der Motor 19 mit einer niedrigeren Geschwindigkeit läuft. Ein großes Startmoment kann nach der folgenden Bewegungsgleichung nur mit einem relativ hohen Motorstrom Imotor erreicht werden: wobei

Tmotor
das erzeugte Motormoment,
K&tgr;
die Motormomentkonstante,
Imotor
der Motorstrom,
Tload
das Verdichterlastmoment,
J
die Systeminertie
&ohgr;motor
die Drehgeschwindigkeit des Motors
ist.

Grundlegend bedeutet dies, dass zwei Aspekte einen erfolgreichen Start des Motors möglicherweise verhindern können.

  • – Große Spannungsabfälle in den Kabeln 20 auf Grund des großen Stromverbrauchs des Motors, Imotor, wobei die Spannung zur elektronischen Einheit 21, Vinput, unter das minimale Spannungsniveau abfällt. Dadurch entsteht die Gefahr einer Beschädigung der Energiequelle 18. Dies ist besonders dann relevant, wenn die Energiequelle 18 eine Batterie ist.
  • – Niedriges Motorstromniveau Imotor, das ein kleines Motormoment und damit eine schlechte Beschleunigung des Motors 19 bewirkt. Dadurch ist es nicht möglich, das minimale Drehgeschwindigkeitsniveau innerhalb des festgelegten Zeitintervalls zu erreichen, und es besteht deshalb die Gefahr, dass die beweglichen Teile eines vom Motor 19 angetriebenen Verdichters nicht ausreichend geschmiert werden, so dass der Verdichter beschädigt wird.

4 zeigt Eingangsspannung 22, Strom 23 und Motorgeschwindigkeit 24 als Funktion der Zeit während der Startsequenz eines Motors. Der Strom 23 kann entweder einen Eingangsstrom, der von der Energiequelle zur elektronischen Einheit geliefert wird, oder ein Motorstrom sein, der von der elektronischen Einheit zum Motor geliefert wird.

Zuerst wird eine Energieversorgung mit einem Motor verbunden. Das maximale Stromniveau Imax, das von der Energieversorgung oder zu dem Motor geliefert werden kann, ist relativ hoch eingestellt. Dadurch wird ein Start des Motors versucht. Während des Versuchs wird sowohl die Eingangsspannung 22 als auch die Motorgeschwindigkeit 24 überwacht. Während des ersten Startversuchs des Motors, der in 4 dargestellt ist, bewirkt der hohe Strom eine Absenkung der Eingangsspannung 22. Zum Zeitpunkt 25 erreicht die Eingangsspannung 22 das minimale Spannungsniveau, und der Motor muss deshalb gestoppt werden um die Energieversorgung zu schützen. Als Konsequenz wird sowohl der Strom 23 als auch die Motorgeschwindigkeit 24 während des Zeitintervalls, das dem Zeitpunkt 25 folgt, abfallen.

Vor dem nächsten Startversuch des Motors wird Imax verringert. Dadurch wird der Strom 23 während des nächsten Versuchs bei einem niedrigeren Niveau gehalten. Als Folge steht die Eingangsspannung 22 über dem minimalen Spannungsniveau. Allerdings hat das relativ niedrige Stromniveau 23 zur Folge, dass die Motorgeschwindigkeit innerhalb des festgelegten Zeitintervalls das minimale Drehgeschwindigkeitsniveau nicht erreichen kann. Daher ist zu einem Zeitpunkt 26, zu dem das festgelegte Zeitintervall verstrichen ist, die Motorgeschwindigkeit 24 weiterhin zu niedrig und der Motor muss deshalb wieder einmal gestoppt werden. Als Konsequenz wird sowohl die Energie 23 als auch die Motorgeschwindigkeit 24 während des Zeitintervalls, dass dem Zeitpunkt 26 folgt, abfallen.

Vor Einleitung des nächsten Startversuchs des Motors wird Imax auf ein Niveau erhöht, das zwischen dem Niveau des ersten Startversuchs und dem Niveau des zweiten Startversuchs liegt, weil die beiden früheren Versuche gezeigt haben, dass das Niveau des ersten Startversuchs zu hoch und das Niveau des zweiten Startversuchs zu niedrig war.

Wie es aus der 4 hervorgeht, ist das für den dritten Versuch gewählte maximale Stromniveau passend, weil erreicht wird, dass die Motorgeschwindigkeit 24 im festgelegten Zeitintervall das minimale Geschwindigkeitsniveau erreicht, und die Eingangsspannung 22 verbleibt über dem minimalen Spannungsniveau. Der Motor wird also im dritten Versuch korrekt gestartet. Wenn der Motor auf ein gewünschtes Geschwindigkeitsniveau beschleunigt worden ist, gibt es keinen Bedarf mehr an einer Strombegrenzung, und Imax wird deshalb zum Zeitpunkt 27 auf den Maximalwert eingestellt.

Es muss bemerkt werden, dass, wenn das Ergebnis des dritten Versuchs entweder so ist, dass die Eingangsspannung 22 unter das minimale Spannungsniveau abfällt oder so ist, dass die Motorgeschwindigkeit 24 nach Ablauf des vorgegebenen Zeitintervalls unter dem minimalen Geschwindigkeitsniveau ist, der Motor selbstverständlich wieder gestoppt und Imax entsprechend geändert wird, bevor ein vierter Startversuch des Motors eingeleitet wird.

Die Ausführung in 4 zeigt sehr gut, dass die beiden Bedingungen für das Stoppen der Startsequenz sich entgegenstehen. Ein hohes Energieniveau 23 wird ein hohes Motormoment und schnellere Beschleunigung des Motors bewirken, wird aber auch zu einer Reduzierung der Eingangsspannung 22 führen, was das der Elektronik des Motors zugeführte Spannungsniveau auf ein unakzeptables Niveau bringen kann. Das in 4 dargestellte Verfahren berücksichtigt beide diese Aspekte bei der Startsequenz und ein optimales Stromniveau wird deshalb gefunden. Jedes Mal, wenn der Motor auf Grund einer der oben beschriebenen Bedingungen gestoppt werden muss, wird Imax reduziert oder erhöht, je nach Grund für das Stoppen des Motors.


Anspruch[de]
Verfahren zum Starten eines Motors 19, das folgende Schritte aufweist:

1 Anschließen einer Energiequelle (18) an Eingangsklemmen der den Motor (19) regelnden elektronischen Einheit (21), wodurch Strom (23) von der Energiequelle (18) der elektronischen Einheit (21) zugeführt wird, die dafür sorgt, dass der gelieferte Strom (23) ein vorgegebenes, maximales Stromniveau, Imax, nicht übersteigt,

2 zumindest annähernd kontinuierliche Messung einer Drehgeschwindigkeit &ohgr;motor des Motors (19) und Vergleich von &ohgr;motor mit einer vorgegebenen, minimalen Drehgeschwindigkeit &ohgr;min,

3 wenn &ohgr;motor nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit kleiner als &ohgr;min ist, Stoppen des Motors (19)

4 Änderung des vorgegebenen, maximalen Stromniveaus, Imax, das der elektronischen Einheit von der Energiequelle (18) zugeführt wird, und

5 Wiederholen der Schritte 14, bis &ohgr;motor ≥ &ohgr;min,
Verfahren nach Anspruch 1, wobei &ohgr;min als die minimale erforderliche Drehgeschwindigkeit gewählt ist um eine ausreichende Schmierung des Motors (19) oder eines vom Motor (19) angetriebenen Verdichters sicher zu stellen. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, das zusätzlich die folgende Schritte aufweist:

– zumindest annähernd kontinuierliche Messung einer Eingangsspannung Vinput an den Eingangsklemmen der elektronischen Einheit (21) und Vergleich von Vinput mit einer vorgegebenen minimalen Spannung Vmin, und

– in dem Fall, dass Vinput kleiner wird als Vmin, Stoppen der Motor (19),

und wobei Schritt 5 außerdem die Wiederholung dieser Schritte sowie der Schritte 14 umfasst, bis erreicht wird, dass Vinput ≥ Vmin.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei Schritt 4 die Reduzierung von Imax umfasst, wenn Vinput kleiner als Vmin wird und Erhöhung von Imax, wenn nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitintervalls &ohgr;motor kleiner als &ohgr;min ist. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das außerdem den Schritt aufweist, dass nach dem Stoppen des Motors (19) für ein bestimmtes Zeitintervall gewartet wird, bevor die Schritte 14 wiederholt werden. Regelsystem zur Regelung des Starts eines Motors (19), wobei das Regelsystem folgendes aufweist:

– Mittel zur zumindest annähernd kontinuierlichen Messung einer Drehgeschwindigkeit &ohgr;motor des Motors (19),

– Mittel zum Vergleich von &ohgr;motor mit einer vorgegebenen minimalen Drehgeschwindigkeit &ohgr;min,

– Mittel zur Erzeugung eines Stoppsignals für den Motor (19) als Antwort auf ein Ausgangssignal der Vergleichsmittel, und in dem Fall, in dem &ohgr;motor nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitintervalls kleiner als &ohgr;min ist, Stoppen des Motors (19), und

– Mittel zur Regelung des maximal zulässigen Stromniveaus Imax, das von einer Energiequelle (18), einer elektronischen Regeleinheit (21) geliefert wird, um den Motor (19) als Antwort auf das Stoppsignal zu regeln.
Regelsystem nach Anspruch 6, das außerdem folgendes aufweist:

– Mittel zur zumindest annähernd kontinuierlichen Messung einer Eingangsspannung Vinput an Eingangsklemmen der elektronischen Einheit,

– Mittel zum Vergleichen von Vinput und einer vorgegebenen minimalen Spannung Vmin und

– Mittel zur Erzeugung eines Stoppsignals für den Motor als Antwort auf ein Ausgangssignal der Vergleichsmittel, und in dem Fall, in dem Vinput kleiner als Vmin ist, damit Stoppen des Motors.
Regelsystem nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Mittel zur Regelung des maximalen Stromniveaus Imax, ein Microcontroller oder ein Teil davon sein kann. Regelsystem nach einem der Ansprüche 6-8, wobei die Energiequelle (18) eine Batterie aufweist. Startergerät für einen Motor (19), wobei das Startergerät ein Regelsystem nach einem der Ansprüche 6-9 aufweist. Startergerät nach Anspruch 10, wobei das Startergerät an die Versorgung durch eine Batterie angepasst ist. Startergerät nach Anspruch 10 oder 11, wobei der Motor (19) zum Antrieb eines Kompressors vorgesehen ist.






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