DE10047948A1 - Motorsteuereinrichtung - Google Patents
MotorsteuereinrichtungInfo
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Abstract
Eine Motorsteuereinrichtung verbessert die Zuverlässigkeit einer Motorsteuerung und ermöglicht eine stabile Steuerung mit hoher Genauigkeit durch Erfassen eines Stromwerts, der durch den Motor fließt und durch Stromdetektoren erfaßt wird, indem Änderungen in der äußeren Umgebung, insbesondere der Einfluß von Temperaturveränderungen, verhindert werden. DOLLAR A Die Arithmetik- und Steuereinheit der Motorsteuereinrichtung umfaßt eine Speichereinheit zum Speichern von Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten zum Kompensieren von Schwankungen in den Charakteristiken der Stromdetektoren, eine Stromwert-Berechnungseinrichtung zum Berechnen von Stromwerten durch Korrigieren von Erfassungsströmen von den Stromdetektoren, und eine Einrichtung zum Berechnen und Erzeugen von Ansteuersignalen zum Steuern des Schaltvorgangs der Leistungselemente auf Grundlage der berechneten Stromwerte.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine
Motorsteuereinrichtung zum Ansteuern eines Motors unter
Verwendung eines elektrischen Wandlers, der Leistungselemente
beinhaltet.
Eine herkömmliche Motorsteuereinrichtung, die einen Strom
steuert, der an einen Motor angelegt werden soll, in dem das
Schalten von Leistungselementen gesteuert wird, wird
nachstehend beschrieben.
Fig. 17 ist ein Blockdiagramm, welches den Aufbau einer
herkömmlichen Motorsteuereinrichtung zeigt. Dies ist ein
Beispiel einer Motorsteuereinrichtung, die auf einem Fahrzeug
angebracht werden soll, und ein Dreiphasen-Wechselstrommotor
(AC Motor) wird als ein Motor verwendet.
In Fig. 17 bezeichnet ein Bezugszeichen 1 eine
Motorsteuereinrichtung, 2 einen Motor, 3 eine Arithmetik- und
Steuereinheit, und 4 einen Leistungsumwandlungshalbleiter als
einen Leistungsumwandler. Der Leistungsumwandlungshalbleiter
4 weist Dreiphasen-Schaltarme (einen U-Phasen-Arm, einen
V-Phasen-Arm, einen W-Phasen-Arm) auf. Der U-Phasen-Arm,
einer der Schaltarme, umfaßt ein Schaltelement 5a am oberen
Arm, ein Schaltelement 5b am unteren Arm, eine Freilaufdiode
6a am oberen Arm und eine Freilaufdiode 6b am unteren Arm.
Der V-Phasen-Arm und der W-Phasen-Arm weisen einen ähnlichen
Aufbau auf und umfassen Schaltelemente 5c, 5e am oberen Arm,
Schaltelemente 5d, 5f am unteren Arm, Freilaufioden 6c, 6e
bzw. Freilaufdioden 6d, 6f am unteren Arm. Ein Schaltelement
5 (5a bis 5f) und eine Freilaufdiode 6 (6a bis 6f) bilden ein
Leistungselement 7 (7a bis 7f). Bezeichnet mit 8 (8a bis 8c)
sind U-Phasen, V-Phasen und W-Phasen-Stromdetektoren, die auf
Leistungsleitungen für den Motor 2, die extern zu dem
Leistungsumwandlungshalbleiter 4 sind, angeordnet sind.
Wie in der Figur gezeigt, sind zwei Leistungselemente 7 für
jede Phase des Dreiphasen-AC in Reihe geschaltet. Ein
Leistungselement, welches mit der Hochpotentialseite des DC
Energieeingangs verbunden ist, wird als ein "oberer Arm"
bezeichnet und das andere Leistungselement, welches mit der
Niedrigpotentialseite des DC Leistungseingangs verbunden ist,
wird als "unterer Arm" bezeichnet.
Nachstehend wird eine Beschreibung des Betriebs dieser
Motorsteuereinrichtung angegeben.
Die Motorsteuereinrichtung 1 wandelt Gleichstromenergie (DC
Energie) von einer nicht dargestellten Energiequelle in eine
Wechselstromenergie (AC Energie) um und liefert die AC
Energie an den Motor 2. Die Umwandlung der DC Energie in die
AC Energie wird durch Schalten der Schaltelemente 5
ausgeführt, die die Leistungselemente 7 des
Leistungsumwandlungshalbleiters 4 bilden. Die Arithmetik- und
Steuereinheit 3 berechnet einen Strombefehlswert, der an den
Motor 2 angelegt werden soll, um den Motor 2 zu veranlassen,
einen gewünschten Betrieb auszuführen, und erzeugt Gate-
Ansteuersignale zum Ein- oder Ausschalten der Schaltelemente
5, so dass ein Strom, der dem Strombefehlswert entspricht,
durch den Motor 2 fließt. Die Gate-Ansteuersignale werden an
die Gates G der Schaltelemente 5 der drei Phasen übertragen.
Die Steuerung des Motors 2 durch ein Vektorsteuerverfahren,
welches häufig verwendet wird, um das Erzeugungsdrehmoment
des Motors 2 genau zu steuern, wird nachstehend beschrieben.
Bei diesen Verfahren werden die Beträge der Spannung und des
Stroms des Dreiphasen-Wechselstroms (Dreiphasen-AC) in
Vektoren zerlegt, die auf der Achse (d Achse) von
Koordinaten, die sich in der gleichen Richtung wie ein
magnetischer Fluß drehen, und der Achse (q Achse) von
Koordinaten, die sich in einer Richtung senkrecht zu der
obigen Richtung drehen, aufgetragen sind, um ein
Erzeugungsdrehmoment durch Steuern der Spannung und des
Stroms auf den rechteckförmigen Koordinaten zu steuern.
Der Zusammenhang zwischen der Spannung und dem Strom auf den
Dreh-Rechteckkoordinaten (d und q Koordinaten) wird von dem
folgenden Ausdruck dargestellt, wenn für den Motor 2 eine
Synchronmaschine des Permanentmagnetentyps verwendet wird:
wobei Vd die Spannung der d Achse ist, Vq die Spannung der q
Achse ist, id der Strom der d Achse ist, iq der Strom der q
Achse ist, Ra ein primärer Widerstand ist, L eine
Induktivität ist, ϕa der magnetische Fluß des Magneten ist
und ω eine Drehwinkelgeschwindigkeit ist.
Das Erzeugungsdrehmoment τm des Motors 2 an diesem Punkt wird
mit der folgenden Gleichung ausgedrückt:
τm = Pm.ϕa.iq (2)
wobei Pm der polare Logarithmus des Motors 2 ist.
Der polare Logarithmus Pm und der magnetische Fluß ϕa werden
durch den Motor 2 festgelegt und die Einstellung des
Erzeugungsdrehmoments τm wird durch Steuern des Strombetrags
iq der q Achse ausgeführt. Deshalb bedeutet die genaue
Steuerung des Motors 2 die genaue Steuerung des
Erzeugungsdrehmoments des Motors 2, das heißt, des
Strombetrags iq der q Achse. Deshalb wird ein Dreiphasen-
Wechselstrom, der durch den Motor 2 fließt, durch die
Stromdetektoren 8 erfaßt und in Vektoren auf der d Achse und
q Achse zerlegt, um den Strom id der d Achse und den Strom iq
der q Achse zu berechnen. Ferner werden eine Spannung Vd auf
der d Achse und eine Spannung Vq auf der q Achse von id und
iq berechnet, um das gewünschte Erzeugungsdrehmoment τm zu
erhalten, auf dessen Grundlage Gate-Ansteuersignale erzeugt
werden.
Da die Steuergenauigkeit des Erzeugungsdrehmoments mit der
Beschleunigung und Verzögerung (Abbremsung) eines Fahrzeugs
verbunden ist, wenn die Fahrzeugmotorsteuereinrichtung 1 für
ein elektrisches Fahrzeug unter Verwendung des Motors 2 als
eine Antriebsquelle verwendet wird, ist dies ein wichtiger
Faktor, der einen Fahrkomfort beeinflußt. Wenn die
Fahrzeugmotorsteuereinrichtung 1 für ein hybrides Fahrzeug
verwendet wird, welches den Motor 2 und eine
Brennkraftmaschine als Antriebsquellen verwendet, wird eine
Steuergenauigkeit sogar noch wichtiger, weil sowohl das
Erzeugungsdrehmoment des Motors 2 als auch das
Erzeugungsdrehmoment der Brennkraftmaschine in einer gut
ausgeglichenen Weise gesteuert werden müssen, um einen
Kraftstoffverbrauch und schädliche Substanzen, die in einem
Abgas enthalten sind, zu verringern. Somit wird eine hohe
Steuergenauigkeit der Fahrzeugmotorsteuereinrichtung 1
benötigt. Da, wie voranstehend beschrieben, ein durch den
Motor 2 fließender Strom durch die Stromdetektoren 8 erfaßt
wird, um das Erzeugungsdrehmoment des Motors 2 direkt zu
steuern, ist eine Steuerung mit hoher Genauigkeit möglich.
Da jedoch die Stromdetektoren 8 extern zu dem
Leistungsumwandlungshalbleiter 4 angeordnet sind, um den
Dreiphasen-Strom des Motors 2 in der herkömmlichen
Motorsteuereinrichtung 1 zu erfassen, werden
Festlegungselemente, die die Stromdetektoren 8 bilden,
benötigt und auch Signalleitungen zum Verbinden der
Stromdetektoren 8 mit der Arithmetik- und Steuereinheit 3
werden benötigt, wodurch die Anzahl von
Zusammensetzungsschritten erhöht wird. Wenn ferner diese
Signalleitungen von Rauschen beeinflußt werden und einen
ungünstigen Einfluß auf Erfassungsstromwerte ausüben oder
aufgrund der Verschlechterung einer Abschirmung nach einer
Langzeitverwendung oder aufgrund der losen Kontakte von
Verbindern getrennt werden, kann dies eine plötzliche
Änderung in einem Erzeugungsdrehmoment während eines Betriebs
verursachen. Dies kann die Kontinuität einer Steuerung der
Fahrzeugmotorsteuereinrichtung 1 verschlechtern und einen
schlechten Einfluß auf das Verhalten eines Fahrzeugs ausüben.
Um die obigen Probleme zu umgehen, ist eine
Motorsteuereinrichtung, die nachstehend beschrieben wird,
kürzlich entwickelt worden.
In der Motorsteuereinrichtung, die in der japanischen
offengelegten Patentanmeldung Nr. 11-149928 offenbart ist,
die von dem Anmelder der vorliegenden Anmeldung eingereicht
wurde, werden Stromdetektoren, die
Widerstandscharakteristiken aufweisen, verwendet, die auf dem
gleichen Substrat wie Leistungselemente angeordnet und in
einen Leistungsumwandlungshalbleiter eingebaut sind, und der
Leistungsumwandlungshalbleiter und eine Arithmetik- und
Steuereinheit sind in dem gleichen Behälter gespeichert.
Dies beseitigt eine Erhöhung der Anzahl von
Zusammenbauschritten, die von der externen Anordnung der
Stromdetektoren verursacht werden, verringert die Anzahl von
einzelnen Elementen und die Anzahl von problematischen
Stellen und verkürzt die Signalleitungen zwischen den
Stromdetektoren und der Arithmetik- und Steuereinheit,
wodurch der Einfluß des Rauschens verringert wird.
In der Motorsteuereinrichtung, die Stromdetektoren mit
Widerstandscharakteristiken umfaßt, die auf dem gleichen
Substrat wie Leistungselemente angeordnet und in einem
Leistungsumwandlungshalbleiter gespeichert sind, weisen die
Stromdetektoren ein derartiges Problem auf, dass die
Zuverlässigkeit von Stromwerten, die von den Stromdetektoren
erfaßt werden, gering ist, weil die Stromdetektoren leicht
von Änderungen der äußeren Umgebung beeinflußt werden,
insbesondere von Temperaturveränderungen. Diese Tendenz ist
ausgeprägt, wenn die Stromdetektoren extern zu einem Fahrzeug
angeordnet sind, weil Änderungen in der äußeren
Umgebungstemperatur groß sind. Dies führt zu einer
Verschlechterung der Steuergenauigkeit und einer Verringerung
der Haltbarkeit der Stromdetektoren selbst.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die zum Lösen
der obigen Probleme durchgeführt wurde, eine
Motorsteuereinrichtung bereitzustellen, die die
Zuverlässigkeit der Motorsteuerung verbessert und eine
stabile Steuerung und eine Steuerung mit hoher Genauigkeit
ermöglicht, indem Stromwerte, die durch den Motor fließen,
mit Hilfe von Stromdetektoren erfaßt werden, indem Änderungen
in der äußeren Umgebung verhindert werden, insbesondere der
Einfluß von Temperaturveränderungen.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine
Motorsteuereinrichtung zum Steuern eines Anwendungsstroms auf
einen Motor vorgesehen, umfassend einen Leistungsumwandler,
der Leistungselemente, Stromdetektoren, die auf
Leistungsleitungen zum Verbinden der Leistungselemente mit
dem Motor angeordnet sind, und eine Arithmetik- und
Steuereinheit zum Steuern des Schaltvorgangs der
Leistungselemente unter Verwendung von Erfassungsströmen von
den Stromdetektoren enthält, wobei die Arithmetik- und
Steuereinheit eine Speichereinheit zum Speichern von
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten zum
Kompensieren von Schwankungen in den Charakteristiken der
Stromdetektoren, eine Stromwert-Berechnungseinrichtung zum
Berechnen von Stromwerten durch Korrigieren von
Erfassungsströmen von den Stromdetektoren auf Grundlage der
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten, und eine
Einrichtung zum Berechnen und Erzeugen von Ansteuersignalen
zum Steuern des Schaltvorgangs der Leistungselemente auf
Grundlage der berechneten Stromwerte umfaßt.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist
eine Motorsteuereinrichtung zum Steuern eines
Anwendungsstroms zu einem Motor vorgesehen, umfassend
Stromdetektoren, die auf Leistungsleitungen zum Verbinden von
Leistungselementen in einem Leistungsumwandler mit dem Motor
angeordnet sind, und eine Arithmetik- und Steuereinheit zum
Steuern des Schaltvorgangs der Leistungselemente unter
Verwendung von Stromwerten von den Stromdetektoren, wobei die
Steuereinrichtung ferner einen Umgebungstemperaturdetektor
zum Erfassen der Umgebungstemperatur der Arithmetik- und
Steuereinheit und eine Stromwert-Berechnungseinrichtung zum
Berechnen von Stromwerten durch Korrigieren von
Erfassungsströmen von den Stromdetektoren so, dass die
Arithmetik- und Steuereinheit Änderungen in den Konstanten
von elektronischen Schaltungsteilen in der Arithmetik- und
Steuereinheit, die von Temperaturänderungen verursacht
werden, auf Grundlage der erfaßten Umgebungstemperatur
kompensiert, umfaßt.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ist eine
Motorsteuereinrichtung vorgesehen, wobei ein
Umgebungstemperaturdetektor zum Erfassen der
Umgebungstemperatur der Arithmetik- und Steuereinheit
vorgesehen ist und eine Stromwert-Berechnungseinrichtung zum
Berechnen von Stromwerten durch Korrigieren von
Erfassungsströmen von den Stromdetektoren auf Grundlage von
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten einen
Kompensationsbetrieb zum Kompensieren von Änderungen in den
Konstanten der elektronischen Schaltungsteile in der
Arithmetik- und Steuereinheit, die von
Temperaturveränderungen verursacht werden, auf Grundlage der
erfaßten Umgebungstemperatur, um die Stromwerte zu berechnen,
ausführt.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist
eine Motorsteuereinrichtung vorgesehen, wobei die
Stromdetektoren in den Leistungsumwandler eingebaut sind und
der Leistungsumwandler und die Arithmetik- und Steuereinheit
in dem gleichen Behälter aufgenommen werden.
Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist
eine Motorsteuereinrichtung vorgesehen, wobei der
Leistungsumwandler und die Arithmetik- und Steuereinheit in
dem gleichen Behälter aufgenommen werden, Stromdetektoren mit
Widerstandscharakteristiken verwendet und in dem
Leistungsumwandler gespeichert werden, Temperaturdetektoren
in der Nähe der Stromdetektoren vorgesehen sind, eine
Speichereinheit vorher Stromerfassungscharakeristik-
Kompensationsdaten zum Kompensieren von Schwankungen in den
Charakteristiken der Stromdetektoren, die durch die
Temperaturveränderungen verursacht werden, speichert und eine
Stromwert-Berechnungseinrichtung Stromwerte durch Korrigieren
von Erfassungsströmen von den Stromdetektoren auf Grundlage
von Erfassungstemperaturen von den Temperaturdetektoren und
der Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten
berechnet.
Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist
eine Motorsteuereinrichtung vorgesehen, wobei die
Stromdetektoren in der Nähe der Leistungselemente angeordnet
sind und die Temperaturdetektoren auch als Leistungselement-
Temperaturdetektoren zum Verhindern der Überhitzung der
Leistungselemente dienen.
Gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist
eine Motorsteuereinrichtung vorgesehen, wobei die
Charakteristiken der Temperaturdetektoren des dritten Aspekts
vorher als Daten gespeichert werden, die mit der
Erfassungstemperatur des Umgebungstemperaturdetektors
verbunden sind, und die Arithmetik- und Steuereinheit eine
Temperaturberechnungseinrichtung zum Berechnen einer
Temperatur aus den Erfassungswerten der Temperaturdetektoren
auf Grundlage von Daten über die Charakteristiken der
Temperaturdetektoren umfaßt.
Gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine
Motorsteuereinrichtung vorgesehen, wobei die Arithmetik- und
Steuereinheit eine Einrichtung zum Erzeugen von
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten vor dem
Steuerbetrieb des Motors umfaßt und die Charakteristiken der
Stromdetektoren gemessen werden, um die obigen
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten zum
Kompensieren von Schwankungen in den Charakteristiken zu
erzeugen und diese in der Speichereinheit zu speichern.
Gemäß einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist
eine Motorsteuereinrichtung vorgesehen, wobei die
Charakteristiken der Stromdetektoren gemessen werden, um die
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten, begleitet
von dem Schaltbetrieb der Leistungselemente, zu erzeugen.
Gemäß einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist
eine Motorsteuereinrichtung vorgesehen, wobei die
Arithmetiksteuereinheit eine Einrichtung zum Erzeugen der
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten vor dem
Steuerbetrieb des Motors umfaßt und die Charakteristiken der
Stromdetektoren durch Steuern des Schaltbetriebs der
Leistungselemente auf Grundlage von Erfassungstemperaturen
von den Stromdetektoren gemessen werden, um die obigen
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten zum
Kompensieren von Schwankungen in den Charakteristiken der
Stromdetektoren, die von Temperaturveränderungen verursacht
werden, zu erzeugen und diese in der Speichereinheit zu
speichern.
Gemäß einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine
Motorsteuereinrichtung vorgesehen, wobei der Schaltbetrieb
der Leistungselemente zu der Zeit einer Erzeugung der
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten so
ausgeführt wird, dass ein Gleichstrom durch die
Stromdetektoren fließt.
Gemäß einem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist
eine Motorsteuereinrichtung vorgesehen, wobei die
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten getrennt für
jeden der Stromdetektoren gespeichert werden und die
Berechnung von Stromwerten durch die Stromwert-
Berechnungseinrichtung für jeden der Stromdetektoren
ausgeführt wird.
Gemäß einem dreizehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist
eine Motorsteuereinrichtung vorgesehen, wobei die
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten in der Form
von Temperaturkompensationskarten oder
Temperaturkompensationsausdrücken bereitgestellt werden.
Gemäß einem vierzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist
eine Motorsteuereinrichtung vorgesehen, wobei
Erfassungswertdaten von den Stromdetektoren zusammen mit
Temperaturwerten, die von den Temperaturdetektoren des
fünften Aspekts erfaßt werden, gesammelt werden, so dass die
Intervalle zwischen den Temperaturdatenwerten ein
vorgegebener Wert bezüglich eines Strombefehlswerts, der
durch die Stromdetektoren fließt, werden und
Kompensationskarten mit Befehlsstromwerten, Temperaturdaten
und Erfassungswertdaten, die durch Ändern des
Befehlsstromwerts zu vorgegebenen Intervallen gesammelt
werden, konstruiert werden.
Die obigen und anderen Aufgaben, Merkmale und Vorteile der
Erfindung ergeben sich näher aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung im Zusammenhang mit den beiliegenden
Zeichnungen.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer
Motorsteuereinrichtung gemäß einer Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ein Diagramm, das den Aufbau einer Arithmetik- und
Steuereinheit gemäß einer Ausführungsform 1 der
vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 3 ein Blockdiagramm, das den Aufbau der
Motorsteuereinrichtung gemäß einer Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 4 ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer
Motorsteuereinrichtung gemäß einer Ausführungsform
2 der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 5 ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer
Motorsteuereinrichtung gemäß einer Ausführungsform
3 der vorliegenden Erfindung zur Zeit einer
Erzeugung von Temperaturerfassungs-
Charakteristikdaten zeigt;
Fig. 6 ein Diagramm, das das Schaltmuster von
Schaltelementen zur Zeit einer Erzeugung von
Temperaturerfassungscharakteristikdaten von der
Motorsteuereinrichtung gemäß der Ausführungsform 3
der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 7 ein Diagramm, das eine Leistungselement-
Temperaturerfassungs-Charakteristikkarte gemäß
einer Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung
zeigt;
Fig. 8 ein Flußdiagramm, das die Erzeugungs- und
Speicherprozesse von Temperaturerfassungs-
Charakteristikdaten durch die
Motorsteuereinrichtung gemäß der Ausführungsform 3
der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 9 ein Flußdiagramm, das die Erzeugungs- und
Speicherprozesse von Temperaturerfassungs-
Charakteristikdaten durch die
Motorsteuereinrichtung gemäß einer Ausführungsform
3 der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 10 ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer
Motorsteuereinrichtung gemäß einer Ausführungsform
4 der vorliegenden Erfindung zur Zeit einer
Erzeugung von Stromerfassungs-Charakteristikdaten
zeigt;
Fig. 11 ein Diagramm, das die Schaltmuster von
Schaltelementen zur Zeit einer Erzeugung von
Stromerfassungs-Charakteristikdaten durch die
Motorsteuereinrichtung gemäß einer Ausführungsform
4 der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 12 ein Diagramm, das eine Stromerfassungs-
Charakteristikkarte gemäß einer Ausführungsform 4
der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 13 ein Flußdiagramm, das die Erzeugungs- und
Speicherprozesse von Stromerfassungs-
Charakteristikdaten durch die
Motorsteuereinrichtung gemäß einer Ausführungsform
4 der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 14 ein Flußdiagramm, das die Erzeugungs- und
Speicherprozesse der Stromerfassungs-
Charakteristikdaten durch die
Motorsteuereinrichtung gemäß einer Ausführungsform
4 der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 15 ein Flußdiagramm, das die Erzeugungs- und
Speicherprozesse von Stromerfassungs-
Charakteristikdaten durch die
Motorsteuereinrichtung gemäß einer Ausführungsform
4 der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 16 ein Diagramm einer
Kompensationsausdrucksoperations-Koeffizientenkarte
für Stromerfassungscharakteristiken gemäß der
Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 17 ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer
Motorsteuereinrichtung des Standes der Technik
zeigt.
Eine Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung wird
nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen
beschrieben.
Die Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung wird
nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen
beschrieben.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer
Motorsteuereinrichtung gemäß einer Ausführungsform 1 der
vorliegenden Erfindung zeigt. Diese ist eine Fahrzeugmotor-
Steuereinrichtung, die in einem Fahrzeug angebracht werden
soll, und ein Dreiphasen-Wechselstrommotor wird als ein Motor
verwendet. Die gleichen oder entsprechenden Elemente wie im
Stand der Technik sind mit den gleichen Bezugssymbolen
bezeichnet.
In Fig. 1 bezeichnet ein Bezugszeichen 2 einen Motor, 9 eine
Arithmetik- und Steuereinheit, 10 einen
Leistungsumwandlungshalbleiter als einen Leistungsumwandler,
und 11 eine Motorsteuereinrichtung, die die Arithmetik- und
Steuereinheit 9 und den Leistungsumwandlungshalbleiter 10 in
dem gleichen Behälter beinhaltet. Die Arithmetik- und
Steuereinheit 9 umfaßt eine Arithmetik- und Steuereinrichtung
12 und einen Umgebungstemperaturdetektor 13 zum Erfassen der
Umgebungstemperatur der Einheit 9.
Der Leistungsumwandlungshalbleiter 10 umfaßt Dreiphasen-
Schaltarme (einen U-Phasen-Arm, einen V-Phasen-Arm, einen
W-Phasen-Arm). Der Arm der U-Phase, der einer der Schaltarme
ist, umfaßt ein Schaltelement 5a am oberen Arm, ein
Schaltelement 5b am unteren Arm, eine Freilaufdiode 6a am
oberen Arm und eine Freilaufdiode 6b am unteren Arm. Wie der
Arm der U-Phase umfassen der Arm der V-Phase und der Arm der
W-Phase Schaltelemente 5c, 5e am oberen Arm, Schaltelemente
5d, 5f am unteren Arm, Freilaufdioden 6c, 6e am oberen Arm
bzw. Freilaufdioden 6d, 6f am unteren Arm. Ein Schaltelement
5 (5a bis 5f) und eine Freilaufdiode 6 (6a bis 6f) bilden ein
Leistungselement 5 (7a bis 7f). Mit 14 (14a bis 14c) sind
U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Stromdetektoren bezeichnet,
die auf Energieleitungen zum Verbinden der Leistungselemente
2 mit dem Motor 2 angeordnet und in den
Leistungsumwandlungshalbleiter 10 eingebaut sind.
Zwei Leistungselemente 7 sind für jede Phase des Dreiphasen-
Wechselstroms in Reihe geschaltet. Ein Leistungselement,
welches mit der Hochpotentialseite des DC Energieeingangs
verbunden ist, wird als ein "oberer Arm" bezeichnet und das
andere Leistungselement, welches mit der
Niedrigpotentialseite des DC Energieeingangs verbunden ist,
wird als "unterer Arm" bezeichnet.
Nachstehend wird eine Beschreibung des Betriebs der
Motorsteuereinrichtung 11 angegeben.
Die Motorsteuereinrichtung 11 wandelt DC Energie von einer
nicht dargestellten Energiequelle in eine AC Energie um und
liefert die AC Energie an den Motor 2. Die Umwandlung der DC
Energie in die AC Energie wird durch Schalten der
Schaltelemente 5 ausgeführt, die die Leistungselemente 7 des
Leistungsumwandlungshalbleiters 10 bilden. Die Arithmetik-
und Steuereinheit 3 berechnet einen Strombefehlswert, der an
den Motor 2 angelegt werden soll, um den Motor 2 zu
veranlassen, einen gewünschten Betrieb auszuführen, und
erzeugt Gate-Ansteuersignale zum Ein- oder Ausschalten der
Schaltelemente 5 so, dass ein Strom, der dem Strombefehlswert
entspricht, durch den Motor 2 fließt. Die Gate-
Ansteuersignale werden an die Gates G der Schaltelemente 5
der drei Phasen übertragen.
Die Steuerung einer Synchronmaschine des
Permanentmagnetentyps als der Motor 2 durch ein
Vektorsteuerverfahren wird nachstehend beschrieben. Ein
Erzeugungsdrehmoment-Befehlswert τm*, der von dem Motor 2
benötigt wird, wird zunächst in die Motorsteuereinrichtung 10
von einer nicht gezeigten externen Einrichtung eingegeben. Da
das Erzeugungsdrehmoment τm des Motors 2 proportional zu dem
magnetischen Fluß ϕa des Magneten und dem Strom iq der q
Achse ist, wie voranstehend beschrieben (siehe den Ausdruck
(2)), berechnet die Arithmetik- und Steuereinrichtung 12
einen Befehlswert iq* für den q-Achsen-Strom auf Grundlage
des Erzeugungsdrehmoment-Befehlswert τm*.
Wenn das Stromerfassungssignal der U-Phase, das
Stromerfassungssignal der V-Phase und das
Stromerfassungssignal der W-Phase des Motors 2, die von dem
U-Phasen-Stromdetektor 14a, dem V-Phasen-Stromdetektor 14b
und dem W-Phasen-Stromdetektor 14c ausgegeben werden, der
Arithmetik- und Steuereinrichtung 12 eingegeben werden,
werden ein U-Phasen-Strom iu, ein V-Phasen-Strom iv und ein
W-Phasen-Strom iw von diesen Erfassungssignalen berechnet und
dann in Vektoren auf der Achse (d Achse) von Koordinaten, die
sich in die gleiche Richtung wie diejenige eines magnetischen
Flusses drehen, und der Achse (q Achse) von Koordinaten, die
sich in einer Richtung senkrecht zu der obigen Richtung
drehen, durch ein bekanntes Berechnungsverfahren berechnet,
um den tatsächlichen Stromwert id der d Achse und den
tatsächlichen Stromwert iq der q Achse zu berechnen.
Zum Steuern des Erzeugungsdrehmoments des Motors 2, so dass
dieses gleich zu dem Befehlswert τm* wird, wird der
Spannungsbefehlswert Vq* der q Achse berechnet, indem ein
proportionale Integrations-(PI)-Betrieb für die Differenz
Δiq (= iq*-iq) ausgeführt wird, so dass der tatsächliche
Stromwert iq gleich zu dem Befehlswert iq* wird. Der
Strombefehlswert id* der d Achse ist Null, weil er nicht
laufen muß. Wie der Strom der q Achse wird der
Spannungsbefehlswert Vd* der d Achse berechnet, indem eine
proportionale Integrations-(PI)-Operation für die Differenz
Δid (= id*-id) durchgeführt wird, so dass der tatsächliche
Stromwert id gleich zu dem Befehlswert id* wird.
Wenn der Motor 2 an diesem Punkt in einem Beharrungszustand
ist, wird der Spannungsbefehlswert Vq* der q Achse und der
Spannungsbefehlswert Vd* der d Achse gleich zu der Spannung
Vq der q Achse bzw. der Spannung Vd der d Achse, die in der
obigen Spannungs-Strom-Gleichung (Gleichung (1)) jeweils
gezeigt sind.
Danach werden ein U-Phasen-Spannungsbefehlswert Uv*, ein
V-Phasen-Spannungsbefehlswert Vv* nd ein W-Phasen-
Spannungsbefehlswert Vw*, die dreiphasige Wechselspannungs-
Befehlswerte sind, die an den Motor 2 angelegt werden sollen,
aus den Spannungsbefehlswerten Vq* und Vd* durch eine
umgekehrte Operation zu derjenigen zur Zerlegung in Vektoren
zur Zeit der Berechnung der tatsächlichen Stromwerte
berechnet. Um die dreiphasigen Wechselspannungs-Befehlswerte
anzulegen, werden ferner Gate-Ansteuersignale für die sechs
Schaltelemente 5 der oberen und unteren Arme der U-, V- und
W-Phasen durch ein bekanntes PWM Bildungsverfahren mit einem
Zerhackerwellen-Vergleich und einer Approximation einer
sinusförmigen Welle erzeugt und an die Gates G der
Schaltelemente 5a bis 5f des Leistungsumwandlungshalbleiters
10 von der Arithmetik- und Steuereinheit 9 übertragen.
Der konkrete Aufbau der Arithmetik- und Steuereinheit 9, die
eine derartige Steuerverarbeitung ausführt, wird unter
Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben.
In Fig. 2 bezeichnet ein Bezugszeichen 15 eine Signaleingabe-
Schnittstellenschaltung, 16 einen A/D Wandler, 17 eine CPU,
18 ein ROM, 19 ein RAM, 20 eine Gateansteuersignal-
Erzeugungsschaltung, und 21 eine Gateansteuersignal-
Ausgabeschnittstellenschaltung. Diese Elemente 15 bis 21
bilden eine Arithmetik- und Steuereinrichtung 12.
Nachstehend wird eine ausführliche Beschreibung des Betriebs
der Arithmetik- und Steuereinheit 9 angeführt.
Der Betrag des dreiphasigen Stroms, der durch den Motor 2
fließt, wird von den Stromdetektoren 14 erfaßt und
Stromerfassungssignale werden an die Signaleingabe-
Schnittstellenschaltung 15 in der Arithmetik- und
Steuereinrichtung 12 übertragen. Die Signaleingabe-
Schnittstellenschaltung 15 formt die Wellenformen der
Stromerfassungssignale und wandelt die Pegel der Signale um
und der A/D Wandler 16 wandelt die Signale in diskrete
numerische Werte um, die dann an die CPU 17 geliefert werden.
Ein Erzeugungsdrehmoment-Befehlssignal, das an den Motor 2
von einer nicht gezeigten externen Einrichtung ausgegeben
wird, wird in einen diskreten numerischen Wert von der
Signaleingabe-Schnittstellenschaltung 5 und dem A/D Wandler
16 umgewandelt und der CPU 17 als ein Erzeugungsdrehmoment-
Befehlswert τm eingegeben. In ähnlicher Weise wird ein Signal
von dem Umgebungstemperaturdetektor 13 der CPU 17 über die
Signaleingabe-Schnittstellenschaltung 15 und dem A/D Wandler
16 als die Umgebungstemperatur der Arithmetik- und
Steuereinheit 3 eingegeben.
Stromwertdaten, die von den Stromdetektoren 14 erfaßt, an die
Arithmetik- und Steuereinrichtung 12 übertragen und der CPU
17 als Stromwerte eingegeben werden, umfassen Fehler. Die
Faktoren zum Erzeugen dieser Fehler umfassen Schwankungen in
den Charakteristiken der Stromdetektoren 14, den Einfluß von
Rauschen in den Übertragungspfaden der Erfassungssignale von
den Stromdetektoren 14 an die Arithmetik- und
Steuereinrichtung 12 und einen Fehler in der Umwandlung von
Stromwerten, nachdem sie an die Arithmetik- und
Steuereinrichtung 12 übertragen werden.
Der Einfluß von Rauschen, der der zweite Faktor ist, weist
kein Problem auf, weil die Motorsteuereinrichtung 11 so
ausgebildet ist, dass die Stromdetektoren 14 in dem
Leistungsumwandlungshalbleiter 10 eingebaut ist, und dass die
Arithmetik- und Steuereinheit 9 und der
Leistungsumwandlungshalbleiter 10 in dem gleichen Behälter
gespeichert werden, wodurch Signalpfade zwischen den
Stromdetektoren 14 und der Arithmetik- und Steuereinrichtung
12 verkürzt und die Überlagerung von Rauschen unterdrückt
wird.
Der dritte Faktor sind Änderungen in den Konstanten der
elektronischen Schaltungsteile, die die Signaleingabe-
Schnittstellenschaltung 15 in der Arithmetik- und
Steuereinrichtung 12 bilden, verursacht durch
Temperaturänderungen.
Somit umfassen die Stromwertdaten, die der CPU 17 von den
Stromdetektoren 14 eingegeben werden, Fehler, die durch
Schwankungen in den Charakteristiken der Stromdetektoren 14
und Änderungen in den Konstanten der elektronischen
Schaltungsteile in der Arithmetik- und Steuereinrichtung 12,
verursacht durch Temperaturänderungen, verursacht werden.
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten zum
Kompensieren von diesen Fehlern werden vorher in dem ROM 18
der Arithmetik- und Steuereinrichtung 12 gespeichert, und die
CPU 17 berechnet Stromwerte durch Korrigieren der
eingegebenen Stromwertdaten unter Verwendung der
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten in dem ROM
18 auf Grundlage einer Umgebungstemperatur von dem
Umgebungstemperaturdetektor 13.
Die CPU 17 führt einen Vektorzerlegungsbetrieb für die
dreiphasigen Stromwerte unter Verwendung des RAM 19 als ein
Betriebsgebiet gemäß einem Programm, welches in dem ROM 18
gespeichert ist, aus, um den tatsächlichen Stromwert id der d
Achse und den tatsächlichen Stromwert iq der q Achse zu
berechnen. Der Strombefehlswert iq* der q Achse wird auf
Grundlage des Eingangserzeugungs-Drehmomentbefehlswert τm*
berechnet. Der Stromerfassungswert id* der d Achse wird auf
einen vorgegebenen Wert (Null in diesem Fall) eingestellt.
Danach führt die CPU 17 einen proportionalen Integrations-
(PI)-Betrieb aus, so dass die tatsächlichen Stromwerte der d
Achse und der q Achse gleich zu den jeweiligen Befehlswerten
werden, um Spannungsbefehlswerte vd* und vq* zu berechnen,
und führt die umgekehrte Umwandlung von Vektoren auf den
Achsen der dreiphasigen AC Koordinaten aus, um dreiphasige
Wechselspannungs-Befehlswerte Vu*, Vv* und Vw* zu berechnen.
Danach werden die berechneten dreiphasigen Wechselstrom-
Befehlswerte der Gate-Ansteuersignal-Erzeugungsschaltung 20
eingegeben, um Gate-Ansteuersignale zum Schalten der
Schaltelemente 5 zu berechnen. Diese Signale werden an die
Gate-Ansteuersignal-Ausgabeschnittstellenschaltung 21
übertragen, die die Wellenformen der Signale formt und die
Pegel der Signale umwandelt und dann an die Gates G der
Schaltelemente 5a bis 5f in dem
Leistungsumwandlungshalbleiter 10 ausgibt.
Fig. 2 zeigt den Aufbau der Arithmetik- und Steuereinheit 9
gemäß der Schaltungen und dergleichen, die verwendet werden.
Die Funktion der Arithmetik- und Steuereinrichtung 12 wird
nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben.
In Fig. 3 bezeichnet ein Bezugszeichen 22 eine
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten-
Speichereinheit, 23 eine Stromwert-Berechnungseinrichtung und
24 eine Motoransteuersignalberechnungs- und
Erzeugungseinrichtung.
Die dreiphasigen Stromerfassungssignale, die von den
Stromdetektoren 14 erfaßt werden, werden der Stromwert-
Berechnungseinrichtung 23 eingegeben, die wiederum die
dreiphasigen Stromerfassungssignale unter Verwendung der
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten zum
Kompensieren von Schwankungen in den Charakteristiken der
Stromdetektoren 14, die vorher in der
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten-
Speichereinheit 22 gespeichert werden, korrigiert, um so
dreiphasige Stromwerte zu berechnen.
Gleichzeitig wird ein Signal von dem
Umgebungstemperaturdetektor 13 der Stromwert-
Berechnungseinrichtung 23 eingegeben, um die
Umgebungstemperatur der Arithmetik- und Steuereinheit 9 zu
erfassen. Die Stromwert-Berechnungseinrichtung 23 korrigiert
dreiphasige Stromerfassungssignale von den Stromdetektoren 14
unter Verwendung der Stromerfassungscharakteristik-
Kompensationsdaten zum Kompensieren von Änderungen in den
Konstanten von elektronischen Schaltungsteilen verursacht von
Temperaturveränderungen, die in der
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten-
Speichereinheit 22 vorher gespeichert werden, gemäß der
Umgebungstemperatur, um dreiphasige Stromwerte zu berechnen.
Die Motoransteuersignalberechnungs- und Erzeugungseinrichtung
24 empfängt die Stromwerte von der Stromwert-
Berechnungseinrichtung 23, führt einen Betrieb zum Ansteuern
des Motors zum Erzeugen von Gate-Ansteuersignalen zum
Schalten der Schaltelemente 5 aus und gibt diese aus.
Die Erfassungssignale von den Stromdetektoren 14 enthalten
einen Fehler, der durch Schwankungen in den Charakteristiken
der Stromdetektoren 14 und Änderungen in den Konstanten von
elektronischen Schaltungsteilen in der Arithmetik- und
Steuereinrichtung 12, verursacht von Temperaturveränderungen,
verursacht werden. In dieser Ausführungsform ist die
Speichereinheit 22 zum vorherigen Speichern von
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten zum
Kompensieren von diesen Fehlern vorgesehen, um Stromwerte
unter Verwendung der Stromerfassungscharakteristik-
Kompensationsdaten zu berechnen. Deshalb kann die Steuerung
des Motors, die das Erzeugungsdrehmoment τm des Motors 2
gleich zu einem Drehmomentbefehlswert τm* macht, stabil und
höchst zuverlässig gemacht werden, indem Schwankungen in den
Charakteristiken der Stromdetektoren 14, die während einer
Produktion auftreten, und der Einfluß von
Temperaturveränderungen auf elektronische Schaltungsteile in
der Arithmetik- und Steuereinrichtung 12 verringert werden.
Eine Kompensation von Änderungen in den Konstanten der
elektronischen Schaltungsteile, verursacht durch
Temperaturveränderungen, und eine Kompensation von
Schwankungen in den Charakteristiken der Stromdetektoren 14
auf Grundlage der Umgebungstemperatur kann gleichzeitig oder
getrennt ausgeführt werden. Nur eine der Kompensationen kann
ermöglicht werden. Ferner werden die
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten zum
Kompensieren von diesen vorher in der Speichereinheit 22
gespeichert, können aber in anderen Speichereinheiten vorher
gespeichert werden.
Die Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten zum
Kompensieren sowohl von Änderungen in den Konstanten der
elektronischen Schaltungsteile als auch von Schwankungen in
den Charakteristiken der Stromdetektoren 14 oder die
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten zum
Kompensieren nur von Schwankungen in den Charakteristiken der
Stromdetektoren 14 können in einem ROM gespeichert werden,
wodurch es ermöglicht wird, jedes Gebiet der Speichereinheit
22 zu definieren und nur ein spezifisches Gebiet mit
Leichtigkeit zu ändern. Deshalb kann der Typ eines Fahrzeugs
und das Land, wo das Fahrzeug verwendet wird, mit
Leichtigkeit mit Korrekturen für die Erfassung von
Stromwerten eingestellt und geändert werden, wodurch es
ermöglicht wird, eine hohe Stromerfassungsgenauigkeit
aufrecht zu erhalten, während eine Kompliziertheit verringert
wird.
Die Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung wird
nachstehend beschrieben.
Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer
Motorsteuereinrichtung gemäß einer Ausführungsform 2 der
vorliegenden Erfindung zeigt. Die gleichen oder
entsprechenden Elemente wie in den Fig. 1 bis 3 sind mit den
gleichen Bezugssymbolen bezeichnet.
Wie in der Figur gezeigt, sind Leistungselement-
Temperaturdetektoren 25 (25a bis 25c) in der Nähe der oberen
und unteren Leistungselemente 7 jeder Phase und
Stromdetektoren 26 (26a bis 26c) zum Erfassen von U-Phasen-,
V-Phasen- und W-Phasen-Strömen auf Energieleitungen zum
Verbinden der Leistungselemente 7 mit dem Motor 2, gebildet
aus Elementen mit Widerstandscharakteristiken, die in der
Nähe der Leistungselemente 7 auf dem gleichen Substrat wie
die Leistungselemente 7 angeordnet und in den
Leistungsumwandlungshalbleiter 10 eingebaut sind, angeordnet.
Die Arithmetik- und Steuereinrichtung 12 umfaßt eine
Leistungselementtemperatur-Berechnungseinrichtung 27 und eine
Temperaturerfassungscharakteristik-Speichereinheit 28, um
Daten über die Charakteristiken der Temperaturdetektoren 25
vorher zu speichern, um die Temperaturen der
Leistungselemente zu berechnen.
Nachstehend wird eine Beschreibung des Betriebs der
Motorsteuereinrichtung der Ausführungsform 2 angegeben.
Leistungselementtemperatur-Erfassungssignale, die von den
Leistungselement-Temperaturdetektoren 25 erfaßt werden,
werden der Leistungselementtemperatur-Berechnungseinrichtung
27 eingegeben. Die Leistungselementtemperatur-
Berechnungseinrichtung 27 berechnet die Temperaturen der
Leistungselemente jeder Phase auf Grundlage der Daten für die
Charakteristiken der Leistungselement-Temperaturdetektoren
25, die in der Temperaturerfassungscharakteristik-
Speichereinheit 28 vorher gespeichert werden, gemäß der
Eingabe der U-, V- und W-Phasen-Leistungselementtemperatur-
Erfassungssignale.
Die Leistungselement-Temperaturdetektoren 25 werden zum
Beispiel aus Temperaturerfassungsdioden gebildet, die
angeordnet sind, um die Temperaturen der Leistungselemente zu
erfassen, um das Überhitzen der Schaltelemente 5 zu
verhindern. Da die Stromdetektoren 26 in der Nähe der
Leistungselemente 7 angeordnet sind, so dass sie in der Nähe
der Temperaturdetektoren 25 sind, können die Temperaturen der
Leistungselemente, die von den Leistungselement-
Temperaturdetektoren 25 erfaßt werden, als die Temperaturen
der Stromdetektoren 26 verwendet werden.
Dreiphasige Stromerfassungssignale, die von den
Stromdetektoren 26 erfaßt werden, werden der Stromwert-
Berechnungseinrichtung 23 eingegeben. Da die Stromdetektoren
26 Widerstandscharakteristiken aufweisen, werden
Potentialdifferenzen zwischen beiden Enden des Widerstands,
wenn ein dreiphasiger Wechselstrom durch die Stromdetektoren
26 fließt, Stromerfassungssignale.
Die Stromwert-Berechnungseinrichtung 23 korrigiert die
dreiphasigen Stromerfassungssignale von den Stromdetektoren
26 unter Verwendung von Stromerfassungscharakteristik-
Kompensationsdaten, die vorher in der
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten-
Speichereinheit 22 gespeichert werden, gemäß der Temperaturen
der Leistungselemente jeder Phase von der Leistungselement-
Temperaturberechnungseinrichtung 27, um Dreiphasen-Stromwerte
zu berechnen. Die Stromerfassungscharakteristik-
Kompensationsdaten, die vorher in der
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten-
Speichereinheit 22 gespeichert werden, sind Daten zum
Kompensieren von Schwankungen in den Charakteristiken der
Stromdetektoren 26, die durch Temperaturveränderungen
verursacht werden.
Wie die obige Ausführungsform 1 wird ein Signal von dem
Umgebungstemperaturdetektor 13 der Stromwert-
Berechnungseinrichtung 23 eingegeben, um die
Umgebungstemperatur der Arithmetik- und Steuereinheit 9 zu
erfassen. Die Stromwert-Berechnungseinrichtung 23 korrigiert
Dreiphasen-Stromerfassungssignale von den Stromdetektoren 26
unter Verwendung der Stromerfassungscharakteristik-
Kompensationsdaten zum Kompensieren von Änderungen in den
Konstanten von elektronischen Schaltungsteilen, die vorher in
der Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten-
Speichereinheit 22 gespeichert werden, gemäß der
Umgebungstemperatur, um Dreiphasen-Stromwerte zu berechnen.
Die Motoransteuersignalberechnungs- und Erzeugungseinrichtung
24 empfängt die Stromwerte von der Stromwert-
Berechnungseinrichtung 23, führt einen Betrieb zum Ansteuern
des Motors wie oben beschrieben aus, um Gate-Ansteuersignale
zum Schalten der Schaltelemente 5 zu erzeugen, und gibt diese
aus.
Da in dieser Ausführungsform Elemente mit
Widerstandscharakteristiken für die Stromdetektoren 26
verwendet werden, können die Stromdetektoren 26 und die
Leistungselemente 7 auf dem gleichen Substrat mit
Leichtigkeit angeordnet werden. Jedoch werden sie leicht von
Änderungen in der äußeren Atmosphäre beeinflußt, insbesondere
von Temperaturveränderungen, wodurch Fehler, die in
Stromerfassungssignalen enthalten sind und von
Temperaturveränderungen verursacht werden, sowie Schwankungen
in den Charakteristiken der Stromdetektoren 26 groß werden.
Um Fehler zu beseitigen, werden die Leistungselement-
Temperaturdetektoren 25 verwendet, um die Temperaturen der
Stromdetektoren 26 zu erfassen, und Stromwerte werden
berechnet, indem die erfaßten Temperaturen unter Verwendung
der vorgespeicherten Stromerfassungscharakteristik-
Kompensationsdaten korrigiert werden. Deshalb werden höchst
genaue und höchst zuverlässige Stromwerte erhalten. Eine
Korrektur auf Grundlage der Umgebungstemperatur von dem
Umgebungstemperaturdetektor 13 wird ebenfalls ausgeführt, um
den Einfluß von Temperaturveränderungen auf die
elektronischen Schaltungsteile in der Arithmetik- und
Steuereinrichtung 12 zu verringern, wodurch eine stabile und
höchst zuverlässige Steuerung ermöglicht wird.
Daten über die Charakteristiken der Leistungselement-
Temperaturdetektoren 25 werden vorher in der
Temperaturerfassungscharakteristik-Speichereinheit 28
gespeichert und die Leistungselementtemperatur-
Berechnungseinrichtung 27 berechnet die Temperaturen der
Leistungselemente von jeder Phase unter Verwendung der Daten
über die Charakteristiken der Leistungselement-
Temperaturdetektoren 25 gemäß der Leistungselementtemperatur-
Erfassungssignale von den Leistungselement-
Temperaturdetektoren 25. Da die Daten über die
Charakteristiken der Leistungselement-Temperaturdetektoren 25
tatsächliche Daten, die im Zusammenhang mit einer
Umgebungstemperatur stehen, die aus dem
Umgebungstemperaturdetektor 13 erhalten wird, umfassen und
für eine Temperaturberechnung verwendet werden, kann eine
höchst zuverlässige und höchst genaue Temperaturerfassung von
den Leistungselement-Temperaturdetektoren 25 durchgeführt
werden, wodurch die Genauigkeit von Stromwerten, die von der
Stromwert-Berechnungseinrichtung 23 berechnet werden, weiter
verbessert wird.
In dieser Ausführungsform sind die Stromdetektoren 26 in der
Nähe der Leistungselemente 7 angeordnet, um
Erfassungstemperaturen aus den Leistungselement-
Temperaturdetektoren 25 für die Temperaturen der
Stromdetektoren 26 zu verwenden. Die Temperaturdetektoren
können in der Nähe der Stromdetektoren 26 angeordnet sein, um
Dreiphasen-Ströme zu erfassen, um die Temperaturen der
Stromdetektoren 26 zu erfassen.
Hinsichtlich der Daten über die Charakteristiken der
Leistungselement-Temperaturdetektoren 25, die für die
Berechnung von Temperaturen von der
Leistungselementtemperatur-Berechnungseinrichtung 27
verwendet werden und die in der
Temperaturerfassungscharakteristik-Speichereinheit 28 in der
obigen Ausführungsform 2 vorher gespeichert werden, wird eine
charakteristische Karte und ein Verfahren zum Speichern von
Charakteristiken unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen beschrieben.
Die Arithmetik- und Steuereinrichtung 12 umfaßt eine
Einrichtung zum Erzeugen der obigen charakteristischen Daten
und um diese zu speichern und die Erzeugung und die
Speicherung der Daten wird vor dem Steuerbetrieb des Motors 2
ausgeführt. Fig. 5 ist ein Blockdiagramm eines Systems,
welches für die Erstellung einer charakteristischen Karte der
Leistungselement-Temperaturdetektoren 25 verwendet wird. Der
Zweckdienlichkeit halber werden V-Phase und W-Phase Elemente
weggelassen und die gleichen oder entsprechenden Elemente wie
in Fig. 4 werden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Die Arithmetik- und Steuereinrichtung 12 ist die gleiche wie
diejenige, die in Fig. 2 gezeigt ist. In Fig. 5 bezeichnet
ein Bezugszeichen 29 einen höchst genauen Stromdetektor zum
Erfassen eines tatsächlichen Werts eines Dreiphasenstroms,
der extern zu dem Leistungsumwandlungshalbleiter 10
angeordnet ist.
Fig. 6 ist ein Diagramm, welches Muster zum Schalten der
Schaltelemente 5a bis 5f zeigt, wenn eine Leistungselement-
Temperaturcharakteristikkarte erstellt wird. Fig. 7 ist eine
Leistungselementtemperaturerfassungs-Charakteristikkarte als
Daten über die Charakteristiken der Leistungselement-
Temperaturdetektoren 25, die in der Temperaturerfassungs-
Charakteristikspeichereinheit 28 gespeichert sind. Fig. 8 und
Fig. 9 sind Flußdiagramme für die Erstellungs- und
Speicherprozesse der Leistungselementtemperatur-
Erfassungscharakteristikkarte.
Die Erstellungs- und Speicherprozesse der
Leistungselementtemperaturerfassungs-Charakteristikkarte
werden mit der Motorsteuereinrichtung der obigen
Ausführungsform 2 ausgeführt, indem das in Fig. 5 gezeigte
System konstruiert wird, und werden nachstehend unter
Bezugnahme auf die Flußdiagramme der Fig. 8 und Fig. 9
beschrieben.
Zu Anfang werden die Betriebstemperaturen der Arithmetik- und
Steuereinheit 9 und des Leistungsumwandlungshalbleiters 10
anfänglich auf eine Temperatur um eine normale Temperatur
herum eingestellt, die die untere Grenze des
Betriebstemperaturbereichs der Leistungselemente 7 ist, und
die Werte von m und n werden auf einen anfänglichen Wert "0"
eingestellt (S0).
Die CPU 17 schaltet die Schaltelemente 5a bis 5f durch
Kombinieren von Schaltmustern 0 bis 7, die in Fig. 6 gezeigt
sind, ein oder aus. Die Kombination von Schaltmustern wird
durch ein bekanntes PWM Bildungsverfahren für einen
Zerhackerwellenvergleich mit einer Approximation einer
sinusförmigen Wellenform über einen Betrieb bestimmt, der in
der obigen Ausführungsform 1 beschrieben ist, so dass
Dreiphasen-Stromwerte, die durch Motor 2 fließen, das heißt,
tatsächliche Werte des Dreiphasenstroms, die von den höchst
genauen Stromdetektoren 29 erfaßt werden, gleich zu einem
vorgegebenen Befehlswert i* werden. Der Zweck zum Zuführen
von Dreiphasenströmen besteht darin, die Temperaturen der
Leistungselemente 7 einzustellen, indem die oberen und
unteren Schaltelemente 5 der U-, V- und W-Phase Arme
gleichförmig eingeschaltet werden. Die Schaltmuster sind
nicht beschränkt, wenn sie diesen Zweck erfüllen. Somit
werden die Schaltmuster 0 bis 7 kombiniert, um die
Temperaturen der Leistungselemente 7 durch einen
Schaltvorgang anzuheben und um die Umgebungstemperatur tmj
der Arithmetik- und Steuereinheit 9 mit Hilfe des
Umgebungstemperaturdetektors 13 zu erfassen, so dass die
Motorstromwerte gleich zu dem Befehlswert i* (S1) werden.
Danach wird beurteilt, ob die Zeit, die seit dem Start der
Erstellung der Leistungselementtemperatur-Charakteristikkarte
abgelaufen ist, länger als eine vorgegebene Zeit (S2) ist.
Wenn in S2 beurteilt wird, dass die Zeit länger als die
vorgegebene Zeit ist, dann kann die Erstellung der
Charakteristikkarte ein Fehler sein, so dass die Verarbeitung
beendet wird (S3).
Wenn im Schritt S2 bestimmt wird, dass die Zeit nicht länger
als die vorgegebene Zeit ist, wird beurteilt, ob die
Temperaturen der Leistungselemente gesättigt und in einem
Beharrungszustand sind. Dies wird durchgeführt, indem
beurteilt wird, ob die Differenz |Δtmj|(=|tmj-tm(j-1)|)
zwischen der Umgebungstemperatur tm(j-1) der Arithmetik- und
Steuereinheit 9, die vorher abgetastet wurde, und der
Umgebungstemperatur tmj der Arithmetik- und Steuereinheit 9,
die zu dieser Zeit abgetastet wurde, gleich oder kleiner als
ein vorgegebener Temperatursättigungs-
Entscheidungsschwellwert Δtth ist. Der Temperatursättigungs-
Entscheidungsschwellwert Δtth wird auf einen geeigneten Wert
eingestellt, der die Umgebungstemperatur gleich zu den
Temperaturen der Leistungselemente jeder Phase macht. Wenn
j = 0 ist, wird die obige Beurteilung nicht durchgeführt und
die Routine schreitet nach S5 (S4) fort.
Wenn in S4 beurteilt wird, dass |Δtmj| < Δtth ist, nämlich
wenn die Temperatur noch nicht gesättigt ist, wird 1 zu j
addiert (S5) und die Routine kehrt nach S1 zurück, um die
Umgebungstemperatur tmj für den nächsten Zyklus zu berechnen.
Wenn in S4 beurteilt wird, dass |Δtmj| ≦ Δtth ist, nämlich
wenn die Temperatur gesättigt ist, wird beurteilt, ob
Erfassungssignale (U-Phase αum, V-Phase αvm, W-Phase αwm)
von den Leistungselement-Temperaturdetektoren 25a bis 25c
geeignet sind oder nicht. Dies wird durchgeführt, indem
beurteilt wird, ob die Differenzen zwischen den
Erfassungssignalen gleich oder kleiner als ein vorgegebener
U-, V- und W-Phase Temperaturerfassungswert-
Sättigungsentscheidungs-Schwellwert Δαth ist (S6).
Wenn in S6 beurteilt wird, dass Δαth < max (|αum-αvm|,
|αvm-αwm|, |αwm-αum|) ist, nämlich wenn die
Erfassungssignale nicht geeignet sind, wird 1 zu j addiert
und die Routine kehrt nach S1 (S5) zurück.
Wenn in S6 beurteilt wird, dass Δαth ≧ max (|αum-αvm|,
|αvm-αwm<, |αwm-αum|) ist, nämlich wenn die
Erfassungssignale geeignet sind, wird die Umgebungstemperatur
tmj als die Leistungselementtemperatur tm gelesen (S7) und
die Leistungselementtemperatur tm, der U-Phase
Leistungselementtemperatur-Erfassungswert αum, der V-Phase
Leistungselementtemperatur-Erfassungswert αvm und der W-
Phase Leistungselementtemperatur-Erfassungswert αwm werden
in der m-ten Zeile der Leistungselementtemperatur-
Erfassungscharakteristikkarte (siehe Fig. 7) gespeichert
(S8).
Danach wird zum Erzeugen von Daten für die (m+1)-te Zeile der
Leistungselementtemperatur-Erfassungscharakteristikkarte Δi*
zu dem Dreiphasen-Strombefehlswert i*, der durch den Motor 2
fließt, addiert, um den Befehlswert zu inkrementieren. Δi*
wird auf einen geeigneten Wert zum Erhöhen der
Leistungselementtemperatur tm, die der Datenwert der m-ten
Zeile ist, der aus der Umgebungstemperatur berechnet wird,
auf die Leistungselementtemperatur tm+1, der der Datenwert
der (m+1)-ten Zeile ist, eingestellt (S9).
Danach wird beurteilt, ob die charakteristische Karte, die
den oberen Grenzwert eines Temperaturbereichs abdeckt, der
die Erfassung von Temperaturen der Leistungselemente
erfordert, erstellt ist. Dies wird durchgeführt, indem
beurteilt wird, ob m gleich oder größer als ein vorgegebener
Wert n ist (S10). Wenn m < n ist, wird 1 zu m addiert, j wird
auf den anfänglichen Wert "0" zurückgebracht (S11) und dann
kehrt die Routine nach S1 zurück.
Wenn m ≧ n in S10 ist, dann wird die
Leistungselementtemperatur-Charakteristikkarte für den
erforderlichen Temperaturbereich erstellt, so dass die
Verarbeitung abgeschlossen wird.
Gemäß des obigen Verarbeitungsflusses wird die
Leistungselementtemperaturerfassungs-Charakteristikkarte
erstellt und in der Temperaturerfassungs-
Charakteristikspeichereinheit 28 gespeichert und als
vorgespeicherte Daten über die Charakteristik der
Leistungselement-Temperaturdetektoren 25 von der
Leistungselementtemperatur-Berechnungseinrichtung 27 für eine
Temperaturberechnung verwendet, wenn die Arithmetik- und
Steuereinheit 12 der Motorsteuereinrichtung 11 in Betrieb
ist.
Das heißt, die Leistungselement-
Temperaturberechnungseinrichtung 27 berechnet die
Temperaturen der Leistungselemente von jeder Phase aus den
U-, V- und W-Phasen Leistungselement-
Temperaturerfassungssignalen unter Bezugnahme auf die
Leistungselementtemperatur-Erfassungscharakteristikkarte. Zum
Beispiel wird die Berechnung der U-Phase
Leistungselementtemperatur wie folgt ausgeführt. Auf
Grundlage des Erfassungswerts αux des U-Phase
Leistungselement-Temperaturdetektors 25a werden zwei Elemente
auf der Seite einer niedrigen Temperatur und der Seite einer
hohen Temperatur, die αux einbetten, aus der Sequenz von
U-Phase Elementen der Leistungselement-Temperaturerfassungs-
Charakteristikkarte, die in Fig. 7 gezeigt ist, gewählt. Das
Elemente auf der Seite der niedrigen Temperatur wird mit αum
bezeichnet und eine Temperatur, die dieser Seite entspricht,
wird mit tm bezeichnet. Das Element auf der Seite der hohen
Temperatur wird mit αu(m+1) bezeichnet und eine Temperatur,
die diesem entspricht, wird mit tm+1 bezeichnet. Die
Leistungselementtemperatur tux wird, wenn der Erfassungswert
αux ist, aus der Gleichung tux = (tm+1-tm)×(αux-
αum)/(αu(m+1)-αum) + tm durch eine proportionale
Berechnung berechnet. Die V-Phase und W-Phase
Leistungselementtemperaturen werden genauso berechnet.
Die charakteristischen Daten der Leistungselementtemperatur-
Erfassungscharakteristikkarte sind Daten, die mit einer
Umgebungstemperatur von dem Umgebungstemperaturdetektor 13
verbunden sind und die Temperaturen der Leistungselemente
können genau aus Erfassungssignalen von den Leistungselement-
Temperaturdetektoren 25a bis 25c von jeder Phase auf
Grundlage der charakteristischen Daten unter Verwendung der
Umgebungstemperatur berechnet werden.
Die charakteristischen Daten für jede Phase können durch
Abtasten von Daten über die Charakteristiken der U-, V- und
W-Phase Leistungselement-Temperaturdetektoren 25a bis 25c
getrennt erzeugt werden.
In dieser Ausführungsform wird die Umgebungstemperatur von
dem Umgebungstemperaturdetektor 13 für die Standardtemperatur
verwendet. Die vorliegende Erfindung ist nicht darauf
beschränkt, wenn höchst zuverlässige Temperaturdaten mit
Leichtigkeit erfaßt werden können. In diesem Fall kann ein
Temperaturdetektor für jede Phase bereitgestellt werden,
wodurch die Genauigkeit der charakteristischen Daten weiter
verbessert wird.
Ferner können die Temperaturen der Leistungselemente, die von
der Leistungselement-Temperaturberechnungseinrichtung 27 auf
Grundlage der Daten der Charakteristiken der
Leistungselement-Temperaturdetektoren 25 berechnet werden,
nicht nur als die Temperaturen der Stromdetektoren 26
verwendet werden, sondern auch als die Temperaturen der
Leistungselemente, um die Überhitzung der Schaltelemente 5 zu
verhindern. Infolgedessen können die Temperaturen der
Leistungselemente mit einer hohen Genauigkeit erfaßt werden,
wodurch die Zuverlässigkeit zum Verhindern einer Überhitzung
verbessert wird.
Hinsichtlich der Daten zum Kompensieren von Schwankungen in
den Charakteristiken der Stromdetektoren 26, die durch
Temperaturveränderungen erzeugt werden und in der
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten-
Speichereinheit 22 in der obigen Ausführungsform 2
gespeichert sind, werden charakteristische Karten als
Kompensationskarten und das Verfahren zum Speichern der
Charakteristiken unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen beschrieben.
Die Arithmetik- und Steuereinrichtung 12 umfaßt eine
Einrichtung zum Erzeugen und Speichern der
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten und die
Erstellung und Speicherung der Stromerfassungscharakteristik-
Kompensationsdaten werden vor dem Steuerbetrieb des Motors 2
ausgeführt. Die Leistungselement-Temperaturerfassungs-
Charakteristikkarte wird durch die in der obigen
Ausführungsform 3 gezeigte Verarbeitung erstellt und in der
Temperaturerfassungs-Charakteristikspeichereinheit 28
gespeichert.
Fig. 10 ist ein Blockdiagramm, welches den Aufbau eines
Systems zum Erstellen der charakteristischen Karten der
Stromdetektoren 26 zeigt. Der Einfachheit halber sind in der
Figur die V-Phase und W-Phase Elemente weggelassen und die
gleichen oder entsprechenden Elemente wie in Fig. 4 sind mit
den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Arithmetik- und
Steuereinrichtung 12 ist die gleiche wie die, die in Fig. 2
gezeigt ist. In Fig. 10 bezeichnet ein Bezugszeichen 30 einen
höchst genauen Stromdetektor zum Erfassen eines tatsächlichen
Stromwerts, der extern zu dem Leistungsumwandlungshalbleiter
10 angeordnet ist, 31 eine Stromdifferenz-Ausgabeeinheit, 32
einen Phasenschieber und 33 eine Konstantstromlasteinheit,
die mit dem Leistungsumwandlungshalbleiter 10 anstelle des
Motors 2 zur Zeit einer Erstellung der charakteristischen
Karten verbunden ist.
Fig. 11 ist ein Diagramm, welches Muster zum Schalten der
Schaltelemente 5a bis 5f zur Zeit einer Erstellung von
Stromerfassungs-Charakteristikkarten zeigt. Fig. 12 zeigt
Stromerfassungs-Charakteristikkarten, die
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten enthalten,
die in der Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten-
Speichereinheit 22 gespeichert sind, als U-, V- und W-Phase
Erfassungscharakteristikkarten. Die Fig. 13 bis 15 sind
Flußdiagramme, die die Erstellungs- und Speicherprozesse der
U- und V-Phase Charakteristikkarten aus den Stromerfassungs-
Charakteristikkarten zeigen.
Die Erstellung und Speicherung von U- und W-Phase
Stromerfassungs-Charakteristikkarten werden mit einem System,
welches in Fig. 10 gezeigt ist, durch die
Motorsteuereinrichtung 11 gemäß der obigen Ausführungsform 2
ausgeführt und werden nachstehend unter Bezugnahme auf die
Flußdiagramme der Fig. 13 bis 15 beschrieben.
Zu Anfang werden die Betriebstemperaturen der Arithmetik- und
Steuereinheit 9 und des Leistungsumwandlungshalbleiters 10
anfänglich auf eine Temperatur um eine normale Temperatur
herum, die die untere Grenze des Betriebstemperaturbereichs
der Leistungselemente 7 ist, eingestellt und die Werte von m
und n werden auf einen anfänglichen Wert "0" (T0)
eingestellt.
Die Arithmetik- und Steuereinrichtung 12 stellt einen
Standardstromwert im in der Konstantstromlasteinheit 33 als
einen Laststrom-Befehlswert ein. Der tatsächliche Strom wird
von dem höchst genauen Stromdetektor 30 erfaßt und an die
Stromdifferenz-Ausgabeeinheit 31 und die Stromwert-
Berechnungseinrichtung 23 ausgegeben. Die Stromdifferenz-
Ausgabeeinheit 31 berechnet eine Differenz zwischen dem
Standardstromwert im und dem tatsächlichen Stromwert und gibt
diesen an die Konstantstromlast 33 aus. Die
Konstantstromlasteinheit 33 stellt fein einen Laststrom auf
Grundlage dieses Eingangs ein.
Danach werden gemäß dem Schaltmuster A1, welches in Fig. 11
gezeigt ist, die Schaltelemente 5a und 5f eingeschaltet und
andere Schaltelemente ausgeschaltet, um einen Gleichstrom
(einen Standardstromwert im) von der U-Phase an die W-Phase
des Leistungsumwandlungshalbleiters 10 zu führen. Der
Erfassungswert βumj_A1 des U-Phase Stromdetektors 26a und der
Erfassungswert βwmj_A1 des W-Phase Stromdetektor 26c an
diesem Punkt werden gelesen. Der Phasenschieber 32 wird mit
der U-Phase Seite verbunden, so dass ein Strom zwischen den
U- und W-Phasen fließt.
Danach werden die Schaltelemente 5b und 5e eingeschaltet und
die anderen Schaltelemente werden ausgeschaltet, gemäß den in
Fig. 11 gezeigten Schaltmuster A1, um einen Gleichstrom von
der W-Phase an die U-Phase des
Leistungsumwandlungshalbleiters 10 zu führen. Der
Erfassungswert βwmj_A2 des U-Phase Stromdetektors 26a und der
Erfassungswert βwmj_A2 des W-Phase Stromdetektors 26c an
diesem Punkt werden gelesen (T3).
Danach wird beurteilt, ob die Zeit, die seit dem Start der
Erstellung der Stromerfassungs-Charakteristikkarten
abgelaufen ist, länger als eine vorgegebene Zeit ist (T4).
Wenn in T4 beurteilt wird, dass die Zeit länger als die
vorgegebene Zeit ist, dann ist die Erstellung der
charakteristischen Karten fehlerhaft, so dass sie beendet
wird (T5).
Wenn in T4 beurteilt wird, dass die Zeit kürzer als die
vorgegebene Zeit ist, wird beurteilt, ob die U-Phase
Leistungselementtemperatur tumj und die W-Phase
Leistungselementtemperatur twmj höher als die vorangehenden
Leistungselementtemperaturen tum(j-1) und twm(j-1) zur Zeit
einer Speicherung von Daten um einen vorgegebenen
Temperaturerhöhungs-Entscheidungsschwellwert Δtth
(Datenabstufungen auf den Temperaturachsen der
charakteristischen Karten) sind. Die U-Phase
Leistungselementtemperatur tumj und die W-Phase
Leistungselementtemperatur twmj werden aus den
Erfassungssignalen der Leistungselement-Temperaturdetektoren
25a und 25b durch die Leistungselementtemperatur-
Berechnungseinrichtung 27 auf Grundlage von Daten über die
Charakteristik der Leistungselement-Temperaturdetektoren 25,
die in der Temperaturerfassungscharakteristik-Speichereinheit
28 gespeichert sind, berechnet. Wenn j = 0 ist, wird die
obige Beurteilung nicht durchgeführt und die Routine
schreitet nach T7 (T6) fort.
Wenn in T6 beurteilt wird, dass (tumj-tum(j-1) < Δtth)
oder (twmj-twm(j-1) < Δtth) ist und, dass die Temperaturen
der Leistungselemente nicht mehr als die Datenabstufungen auf
den Temperaturachsen der charakteristischen Karten ansteigen,
kehrt die Routine nach T2 zurück.
Wenn in T6 beurteilt wird, dass (tumj-tum(j-1) ≧ Δtth) ist
oder (twmj-twm(j-1) ≧ Δtth) ist, und dass die Temperaturen
der Leistungselemente mehr als die Datenabstufungen auf den
Temperaturachsen der charakteristischen Karten ansteigen,
wird beurteilt, ob die U-Phase Stromerfassungswerte βumj_A1
und βumj_A2 und die W-Phase Stromerfassungswerte βwmj_A1 und
βwmj_A2 richtige bzw. geeignete Werte sind oder nicht. Dies
wird durchgeführt, indem beurteilt wird, ob die Differenz
zwischen den Erfassungssignalen kleiner als ein vorgegebener
Wert Δβth (Stromdetektor-Erfassungswert-
Kovergenzentscheidungs-Schwellwert) ist (T7).
Wenn in T7 beurteilt wird, dass Δβth < max (|βumj_A1+
βumj_A2|, |βwmj_A2+βwmj_A1|) ist, und dass die
Erfassungssignale nicht geeignet sind, dann kehrt die Routine
nach T2 zurück.
Wenn in T7 beurteilt wird, dass Δβth ≧ max (|βumj_A1+
βumj_A2|, |βwmj_A2+βwmj_A1|) ist, und dass die
Erfassungssignale richtig sind, dann wird der Mittelwert des
U-Phase Stromerfassungswert βumj_A1, wenn ein Strom von der
U-Phase an die W-Phase fließt, und des U-Phase
Stromerfassungswerts βumj A2, wenn ein Strom von der W-Phase
an die U-Phase fließt, als βumj genommen. Der Mittelwert des
W-Phase Stromerfassungswerts βwmj_A2, wenn ein Strom von der
W-Phase an die U-Phase fließt, und des W-Phase
Stromerfassungswerts βwmjA1, wenn ein Strom von der U-Phase
an die W-Phase fließt, wird als βwmj genommen. In beiden
Fällen ist die Richtung eines Stroms, der von dem
Leistungsumwandlungshalbleiter 10 nach außen fließt, eine
normale Richtung (T8).
Danach werden die U-Phase Leistungselementtemperatur tumj und
der U-Phase Stromerfassungswert βumj in dem um Block der
charakteristischen Karte der U-Phase (siehe Fig. 12) von den
Stromerfassungs-Charakteristikkarten gespeichert. Dies
bedeutet, dass dann, wenn die U-Phase
Leistungselementtemperatur tumj ist, das Ausgangssignal des
Stromdetektors βumj ist, wenn ein Strom durch den U-Phase
Stromdetektor 26a fließt (T9).
Danach werden die W-Phase Leistungselementtemperatur twmj und
der W-Phase Stromerfassungswert βwmj in dem wm Block der
charakteristischen Karte für die W-Phase wie die
charakteristische Karte der U-Phase gespeichert (T10).
Es wird dann beurteilt, ob die Temperaturen der
Leistungselemente in den oberen Grenzwert des
Verwendungstemperaturbereichs der Leistungselemente 7
erreichen und die Anzahl von Datenteilen, die für die
Stromerfassungs-Charakteristikkarten benötigt werden, werden
gespeichert. Dies wird durchgeführt, indem beurteilt wird, ob
(tumj ≧ tr) und (twmj ≧ tr) ist. tr ist der obere Grenzwert
des Verwendungstemperaturbereichs der Leistungselemente 7
(T11).
Wenn in T11 beurteilt wird, dass (tumj < tr) oder (twmj < tr)
ist, und dass die Temperaturen der Leistungselemente den
oberen Grenzwert des Verwendungstemperaturbereichs der
Leistungselemente 7 nicht erreichen, wird 1 zu j addiert
(T12) und die Routine kehrt nach T2 zurück, um
Stromerfassungs-Charakteristikkarten zu erstellen, wenn die
Temperaturen der Leistungselemente 7 ansteigen.
Wenn in T11 beurteilt wird, dass (tumj ≧ tr) und (twmj ≧ tr)
ist und, dass die Temperaturen der Leistungselemente den
oberen Grenzwert des Verwendungstemperaturbereichs der
Leistungselemente 7 erreichen, das heißt, wenn der Strom im
fließt, werden Daten an dem Verwendungstemperaturbereich der
Leistungselemente 7 alle gesammelt. Deshalb wird der Wert von
j auf "0" zurückgeführt, 1 wird zu m addiert (T13) und ein
Schaltvorgang wird gestoppt, um die Temperaturen der
Leistungselemente 7 auf den unteren Grenzwert des
Verwendungstemperaturbereichs der Leistungselemente 7
einzustellen (T14).
Danach werden die Temperaturen der U-Phase Leistungselemente
und die Temperaturen der W-Phase Leistungselemente aus den
Erfassungswerten der Leistungselement-Temperaturdetektoren 25
berechnet und es wird beurteilt, ob die Temperaturen der
Leistungselemente auf den unteren Grenzwert t0* des
Verwendungstemperaturbereichs verringert werden, der der
Standardwert des 0-ten Elements der charakteristischen Karten
ist. Wenn (tumj < t0*) oder (twmj < t0*) ist und die
Temperaturen noch nicht ausreichend niedrig sind, werden die
Temperaturen der U-Phase Leistungselemente und die
Temperaturen der W-Phase Leistungselemente wieder erfaßt, um
die obige Beurteilung durchzuführen (T15).
Wenn in T15 beurteilt wird, dass (tumj ≦ t0*) und (twmj ≦
t0*) ist, und, dass die Temperaturen niedrig sind, wird
beurteilt, ob sämtliche Daten für die U-Phase
Stromerfassungs-Charakteristikkarte und die W-Phase
Stromerfassungs-Charakteristikkarte gesammelt sind, um die
Erstellung der Karten abzuschließen. Dies wird durchgeführt,
indem beurteilt wird, ob der Wert von m größer als ein
vorgegebener Wert n ist. Daten auf einer n-ten Zeile sind
Daten der letzten Zeile der Stromerfassungs-
Charakteristikkarte und Daten über den größten Strom von den
Strömen, die von den Stromdetektoren 25 benötigt werden
(T16).
Wenn in T16 beurteilt wird, dass m ≦ n ist und sämtliche
Daten für die Stromerfassungs-Charakteristikkarten nicht
gesammelt werden, wird Δim, der ein Abstufungswert auf der
Stromachse der Stromerfassungs-Charakteristikkarte ist, zu
dem Laststromwert im addiert, der an der Konstantstrom-
Lasteinheit 33 vorgegeben wird, um Daten für die nächste
Zeile zu erzeugen und die Routine kehrt nach T1 (T17) zurück.
Wenn in T16 beurteilt wird, dass m < n ist und sämtliche
Daten für die Stromerfassungs-Charakteristikkarten gesammelt
sind, wird die Erstellung der U-Phase und W-Phase
Stromerfassungs-Charakteristikkarten abgeschlossen und die
Routine endet.
Die U-Phase und W-Phase Stromerfassungscharakteristikkarte
werden durch den obigen Verarbeitungsfluss erstellt.
Hinsichtlich der Erstellung der W-Phase Stromerfassungs-
Charakteristikkarte wird die U-Phase durch die V-Phase in den
Flußdiagrammen, die die Erstellungs- und Speicherprozesse der
charakteristischen Karten der U-Phase und W-Phase der Fig. 13
bis 15 zeigen, ersetzt und die Schaltelemente werden gemäß
den Schaltmustern B1 und B2 geschaltet, die in Fig. 11
gezeigt sind.
Zur Zeit des Steuerbetriebs des Motors 2 in der
Motorsteuereinrichtung 11 berechnet die Stromwert-
Berechnungseinrichtung 23 U-, V- und W-Phase Stromwerte aus
den Erfassungssignalwerten der Stromdetektoren 26 unter
Verwendung der U-, V- und W-Phase
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten unter
Bezugnahme auf die U-, V- und W-Phase Stromerfassungs-
Charakteristikkarten, die in der
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten-
Speichereinheit 22 gespeichert sind.
Zum Beispiel wird die Berechnung des U-Phase Stromwerts durch
die folgende Prozedur ausgeführt.
In der in Fig. 12 gezeigten U-Phase Stromerfassungs-
Charakteristikkarte werden zwei Elemente auf einer
Hochtemperaturseite und einer Niedertemperaturseite, die die
von der Leistungselement-Temperaturberechnungseinrichtung 27
erhaltene U-Phase Leistungselementtemperatur tux einbetten
und am nächsten im Wert zueinander sind, für einen
Speicherblock aus Elementen in den Speicherblöcken u0 bis un
gewählt. Dann wird ein Paar von Elementen, die den
Erfassungssignalwert βux des U-Phase Stromdetektors 26a
einbetten, aus den gewählten Paaren von Elementen in den
Speicherblöcken u0 bis un gewählt. Dadurch werden zwei Paare
von Elementen in den benachbarten zwei Speicherblöcken um und
u(m+1) gewählt, das heißt vier Datenteile, die die U-Phase
Leistungselementtemperatur tux und den Erfassungssignalwert
βux einbetten, werden aus den Elementen der U-Phase
Stromerfassungs-Charakteristikkarte gewählt.
Wenn die obigen vier Datenteile im Hinblick von
(Speicherblock, Leistungselementtemperatur,
Stromerfassungswert) ausgedrückt werden, sind sie (um, tumj;
βumj), (um, tum(j+1), βum(j+1)), (u(m+1), tu(m+1)j βu (m+1)j)
und u(m+1), tu(m+1)(j+1), βu(m+1)(j+1)).
Danach wird der Stromerfassungswert an der U-Phase
Leistungselementtemperatur tux in dem Speicherblock um durch
eine Interpolation unter Verwendung von tumj, tum(j+1), βumj
und βum(j+1) berechnet und mit βum bezeichnet. An diesem
Punkt bezeichnet βum einen U-Phase Stromerfassungswert, wenn
ein Strom im bei der U-Phase Leistungselementtemperatur tux
fließt. Eine lineare Interpolation wird durch eine
proportionale Berechnung auf Grundlage der Gleichung βum =
(βum(j+1) - βumj) x (tux-tumj)/(tum(j+2) - tumj) + βumj
ausgeführt.
In ähnlicher Weise wird der Stromerfassungswert bei der
U-Phase Leistungselementtemperatur tux in dem Speicherblock
u(m+1) durch eine Interpolation unter Verwendung von
tu(m+1)j, tu(m+1)(j+1), βu(m+1)j und βu(m+1)(j+1) berechnet
und mit βu(m+1) bezeichnet. An diesem Punkt bezeichnet
βu(m+1) einen U-Phase Stromerfassungswert, wenn ein Strom
i(m+1) bei der U-Phase Leistungselementtemperatur tux fließt.
Eine lineare Interpolation wird auf Grundlage der Gleichung
βu(m+1) = (βu(m+1) (j+1)-βu(m+1)j)×(tux -
tu(m+1)j)/(tu(m+1)(j+1)-tu(m+1)j)+βu(m+1)j ausgeführt.
Schließlich wird ein U-Phase Stromwert iux, wenn der U-Phase
Stromerfassungswert βux ist, aus der Gleichung iux = (i(m+1)
-im)×(βux-βum)/(βu(m+1)-βum) + im berechnet. V-Phase
und W-Phase Stromwerte werden genauso berechnet.
Da wie voranstehend beschrieben die Stromerfassungs-
Charakteristikkarten, die Speicherblöcke gemäß der
Strombefehlswerte, Leistungselementtemperaturen und
Stromerfassungswerte umfassen, erstellt und in der
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten-
Speichereinheit 22 gespeichert werden, enthalten
Stromerfassungssignale von den Stromdetektoren 26 Fehler, die
durch Temperaturveränderungen zusätzlich zu Schwankungen in
den Charakteristiken der Stromdetektoren 26 verursacht
werden, aber die Fehler können durch Kompensation mit
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten von der
Speichereinheit 22 beseitigt werden, wodurch ermöglicht wird,
höchst genaue und höchst zuverlässige Stromwerte zu erhalten.
Da der Schaltbetrieb der Schaltelemente 7 zur Zeit einer
Erstellung der Stromerfassungscharakteristik-
Kompensationsdaten so ausgeführt wird, dass ein Gleichstrom
durch die Stromdetektoren 26 fließt, kann die Erstellung der
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten mit
Leichtigkeit ausgeführt werden und die Datenerzeugungszeit
kann verkürzt werden.
Der Fall, bei dem die Stromerfassungscharakteristik-
Kompensationsdaten, die in der Speichereinheit gespeichert
sind, Temperaturkompensationsausdrücke sind, wird nachstehend
beschrieben. Da der Aufbau des gesamten Systems
ausschließlich der Speicherung der
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten der gleiche
wie derjenige der Ausführungsform 2 ist, wird dessen
Beschreibung weggelassen. Fig. 16 ist ein Diagramm einer
Kompensationsausdruck-Betriebskoeffizientenkarte, wenn die
Stromerfassungs-Kompensationsdaten-
Temperaturkompensationsausdrücke sind.
Da jeder der Stromdetektoren 26 Widerstandscharakteristiken
aufweist, kann der folgende Zusammenhang zwischen einem Strom
ik, der durch den Stromdetektor 26 fließt, dem Widerstand Rtk
des Stromdetektors 26 und dem Erfassungswert Vsen des
Stromdetektors 26 festgestellt werden. Wie voranstehend
beschrieben, wird eine Potentialdifferenz zwischen beiden
Enden des Widerstands, wenn ein dreiphasiger Wechselstrom
durch den Stromdetektor 26 fließt, ein Stromerfassungssignal
(Erfassungswert Vsen).
ik = Vsen/Rtk (3)
Der Widerstand Rtk ändert sich mit der Temperatur und seine
Charakteristiken werden mit der folgenden Gleichung
ausgedrückt:
Rtk = Rt(m-1).{1+ αtm×10-6×(tk-t(m-1))} (4)
wobei tk, tm und t(m-1) Temperaturen unter der Voraussetzung
sind, dass t(m-1) < tk ≦ tm ist, Rtk ein Widerstand bei der
Temperatur tk ist, Rt(m-1) ein Widerstand bei der Temperatur
t(m-1) ist und αtm ein Temperaturkoeffizient ist, der eine
Änderungsrate des Widerstands/°C bei einer Temperatur
zwischen t(m-1) und tm anzeigt.
Der Temperaturkoeffizient αtm ist im wesentlichen ein fester
Wert, der für das strukturelle Material der Stromdetektoren
26 spezifisch ist. Durch Einstellen des Koeffizienten auf
einen genauen Wert wird die Berechnung eines genauen
Stromwerts ermöglicht. Deshalb werden die
Operationskoeffizienten des Kompensationsausdrucks (4), die
die Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten sind,
das heißt, der Temperaturkoeffizient αtm und der Widerstand
Rtm bei jeder Temperatur, in der
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten-
Speichereinheit 22 als eine in Fig. 16 gezeigte
Kompensationsausdruck-Operationskoeffizientenkarte vorher
gespeichert. Ein Temperaturkoeffizient αtm und ein
Widerstand Rtm werden aus der Kompensationsausdruck-
Operationskoeffizientenkarte der
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten-
Speichereinheit 22 gemäß der Leistungselementtemperatur, die
von der Leistungselementtemperatur-Berechnungseinrichtung 27
zur Zeit des Betriebs der Motorsteuereinrichtung 11 berechnet
wird, extrahiert, um einen Widerstand Rtk auf Grundlage des
obigen Kompensationsausdrucks (4) und ferner einen Stromwert
ik auf Grundlage des obigen Ausdrucks (3) mit Hilfe der
Stromwert-Berechnungseinrichtung 23 zu berechnen.
Ferner können in dieser Ausführungsform Fehler, die durch
Schwankungen in den Charakteristiken der Stromdetektoren und
Temperaturveränderungen verursacht werden, mit den
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten von der
Speichereinheit 22 beseitigt werden, und höchst genaue und
höchste zu zuverlässige Stromwerte können wie bei der obigen
Ausführungsform 4 erhalten werden.
Da die Kompensationsausdruck-Operationskoeffizientenkarte,
die in Fig. 17 gezeigt ist, es ermöglicht, die Abstufungen
auf der Temperaturachse zu erweitern, wenn Veränderungen in
den Temperaturkoeffizienten α an dem
Verwendungstemperaturbereich der Stromdetektor 26, das heißt
der Betriebstemperaturbereich der Leistungselemente 7, klein
sind, kann die Karte aus weniger Elementen als die
Stromerfassungs-Charakteristikkarten, die in Fig. 12 der
obigen Ausführungsform 4 gezeigt sind, gebildet sein. Die
Kompensationsausdruck-Operationskoeffizientenkarte kann durch
Speichern von einer Elementtemperatur t, eines
Temperaturkoeffizienten α und eines Widerstandswerts R durch
die gleichen Prozesse wie in den Flußdiagrammen der Fig. 13
bis 15 wie bei der Erstellung der Stromerfassungs-
Charakteristikkarten, die in der obigen Ausführungsform 4
gezeigt werden, erstellt werden. Der Widerstandswert R wird
durch die Umkehroperation des obigen Ausdrucks (3) erhalten
und der Temperaturkoeffizient α wird durch die
Umkehroperation des obigen Ausdrucks (4) erhalten.
Wie voranstehend beschrieben worden ist, gemäß dem ersten
Aspekt der vorliegenden Erfindung, umfasst die
Motorsteuereinrichtung zum Steuern eines Anwendungsstroms an
einen Motor, einen Leistungsumwandler, der Leistungselemente,
Stromdetektoren, die auf Leistungsleitungen zum Verbinden der
Leistungselemente mit dem Motor angeordnet sind, und eine
Arithmetik- und Steuereinheit zum Steuern des Schaltvorgangs
der Leistungselemente unter Verwendung von Erfassungsströmen
von den Stromdetektoren, woher die Arithmetik- und
Steuereinheit eine Speichereinheit zum vorherigen Speichern
von Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten zum
Kompensieren bzw. Ausgleichen von Schwankungen in den
Charakteristiken der Stromdetektoren, eine Stromwert-
Berechnungseinrichtung zum Berechnen von Stromwerten durch
Korrigieren von Erfassungsströmen von den Stromdetektoren auf
Grundlage der Stromerfassungscharakteristik-
Kompensationsdaten, und eine Einrichtung zum Berechnen und
Erzeugen von Ansteuersignalen zum Steuern des Schaltvorgangs
der Leistungselemente auf Grundlage der berechneten
Stromwerte umfasst. Deshalb können Erfassungsströme von den
Stromdetektoren, die die Basis einer Umschaltsteuerung
bilden, mit hoher Zuverlässigkeit und hoher Genauigkeit
erfaßt werden, indem Fehler, die durch Schwankungen in den
Charakteristiken der Stromdetektoren verursacht werden,
ausgeglichen werden, wodurch eine Steuerbarkeit verbessert
wird.
Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, in der
Motorsteuereinrichtung zum Steuern eines Anwendungsstroms an
einen Motor, die Stromdetektoren, die auf Energieleitungen
zum Verbinden von Leistungselementen in dem
Leistungsumwandler mit dem Motor angeordnet sind, und eine
Arithmetik- und Steuereinheit zum Steuern des Schaltvorgangs
der Leistungselemente unter Verwendung von Erfassungsströmen
von den Stromdetektoren umfaßt, umfaßt die
Motorsteuereinrichtung ferner einen
Umgebungstemperaturdetektor zum Erfassen der
Umgebungstemperatur der Arithmetik- und Steuereinheit und
eine Stromwert-Berechnungseinrichtung zum Berechnen von
Stromwerten durch Korrigieren von Erfassungsströmen von den
Stromdetektoren, so dass die Arithmetik- und Steuereinheit
Änderungen in den Konstanten von elektronischen
Schaltungsteilen in der Arithmetik- und Steuereinheit,
verursacht durch Temperaturveränderungen, auf Grundlage der
erfaßten Umgebungstemperatur kompensiert bzw. ausgleicht.
Deshalb können die Erfassungsströme von den Stromdetektoren,
die die Basis der Umschaltsteuerung bilden, mit hoher
Zuverlässigkeit und hoher Genauigkeit erfaßt werden, indem
Fehler, die durch Änderungen in den Konstanten der obigen
elektronischen Schaltungsteile verursacht werden,
ausgeglichen bzw. kompensiert werden, wodurch eine
Steuerbarkeit verbessert wird.
Gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein
Umgebungstemperaturdetektor zum Erfassen der
Umgebungstemperatur der Arithmetik- und Steuereinheit
vorgesehen und eine Stromwert-Berechnungseinrichtung zum
Berechnen von Stromwerten durch Korrigieren von
Erfassungsströmen von den Stromdetektoren auf Grundlage von
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten führt einen
Kompensationsbetrieb zum Kompensieren von Änderungen in den
Konstanten der elektronischen Schaltungsteile in der
Arithmetik- und Steuereinheit verursacht durch
Temperaturveränderungen auf Grundlage der erfaßten
Umgebungstemperatur aus, um die Stromwerte zu berechnen. Da
die Stromwert-Berechnungseinrichtung zum Berechnen von
Stromwerten durch Korrigieren von Erfassungsströmen von den
Stromdetektoren vorgesehen ist, können die Erfassungsströme
von den Stromdetektoren, die die Grundlage der
Umschaltsteuerung bilden, mit hoher Zuverlässigkeit und hoher
Genauigkeit erfaßt werden, indem Fehler ausgeglichen werden,
die durch Schwankungen in den Charakteristiken der
Stromdetektoren und Änderungen in den Konstanten der
elektronischen Schaltungsteile verursacht werden, wodurch die
Steuerbarkeit weiter verbessert wird.
Gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die
Stromdetektoren in den Leistungsumwandlungshalbleiter
eingebaut und der Leistungsumwandlungshalbleiter und die
Arithmetik- und Steuereinheit sind in dem gleichen Behälter
gespeichert. Deshalb werden die Anzahl von
Zusammensetzungsschritten, die Anzahl von Einzelteilen und
die Anzahl von problematischen Stellen verringert und ferner
kann der Einfluß von Rauschen durch eine Verringerung in den
Längen der Signalpfade zwischen den Stromdetektoren und der
Arithmetik- und Steuereinheit unterdrückt werden, wobei
ferner die Zuverlässigkeit der Stromerfassungswerte
verbessert wird.
Gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung werden
der Leistungsumwandler und die Arithmetik- und Steuereinheit
in dem gleichen Behälter untergebracht, Stromdetektoren mit
Widerstandscharakteristiken we 06889 00070 552 001000280000000200012000285910677800040 0002010047948 00004 06770rden verwendet und in dem
obigen Leistungsumwandler gespeichert, Temperaturdetektoren
sind in der Nähe der Stromdetektoren vorgesehen, eine
Speichereinheit speichert vorher
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten zum
Kompensieren von Schwankungen in den Charakteristiken der
Stromdetektoren, verursacht durch Temperaturveränderungen,
und die Stromwert-Berechnungseinrichtung berechnet Stromwerte
durch Korrigieren von Erfassungsströmen von den
Stromdetektoren auf Grundlage der
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten und der
Erfassungstemperaturen von den obigen Temperaturdetektoren.
Deshalb können Stromwerte mit hoher Zuverlässigkeit und hoher
Genauigkeit durch Kompensieren bzw. Ausgleichen von Fehlern,
die von Schwankungen in den Charakteristiken der
Stromdetektoren verursacht werden, die
Widerstandscharakteristiken aufweisen und leicht in dem
Leistungsumwandler gespeichert werden können, verursacht von
Temperaturveränderungen, erfaßt werden, wodurch eine
Steuerbarkeit weiter verbessert wird.
Gemäß dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die
Stromdetektoren in der Nähe der Leistungselemente angeordnet
und die Temperaturdetektoren dienen ebenfalls als
Leistungselement-Temperaturdetektoren zum Verhindern der
Überhitzung der Leistungselemente. Deshalb können die
Temperaturen der Stromdetektoren durch die Leistungselement-
Temperaturdetektoren mit Leichtigkeit erfaßt werden, wodurch
ermöglicht wird, die Genauigkeit der Stromerfassungswerte der
Stromdetektoren zu verbessern und das Überhitzen der
Leistungselemente zu verhindern und ferner eine
Zuverlässigkeit mit einem einfachen Aufbau zu verbessern.
Gemäß dem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden
die Charakteristiken der Temperaturdetektoren vorher als
Daten gespeichert, die in Verbindung mit einer
Erfassungstemperatur von dem Umgebungstemperaturdetektor des
dritten Aspekts stehen, und die Arithmetik- und Steuereinheit
umfaßt eine Temperaturberechnungseinrichtung zum Berechnen
einer Temperatur aus Erfassungswerten von den
Temperaturdetektoren auf Grundlage von Daten über die
Charakteristiken der Temperaturdetektoren. Deshalb können
höchst zuverlässige Daten über die Charakteristiken der
Temperaturdetektoren mit Leichtigkeit konstruiert werden und
eine Temperatur kann mit hoher Zuverlässigkeit erfaßt werden.
Gemäß dem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt die
Arithmetik- und Steuereinheit eine Einrichtung zum Erzeugen
von Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten vor dem
Steuerbetrieb des Motors, und die Charakteristiken der
Stromdetektoren werden gemessen, um die obigen
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten zur
Kompensation bzw. Ausgleichung von Schwankungen in den
Charakteristiken zu erzeugen und diese in der Speichereinheit
zu speichern. Deshalb kann die Erzeugung der
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten für eine
Steuerung leicht mit der gleichen Vorrichtung wie derjenigen
zur Zeit des Steuerbetriebs des Motors ausgeführt werden,
wodurch die effiziente und höchst zuverlässige Steuerung des
Motors ermöglicht wird.
Gemäß dem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden
die Charakteristiken der Stromdetektoren gemessen, um
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten zu erzeugen,
begleitet von dem Schaltbetrieb der Leistungselemente. Die
Erzeugung von höchst zuverlässigen Daten kann effektiv und
leicht ausgeführt werden.
Gemäß dem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt
die Arithmetik- und Steuereinheit eine Einrichtung zum
Erzeugen der Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten
vor dem Steuerbetrieb des Motors und die Charakteristiken der
Stromdetektoren werden durch Steuern des Schaltbetriebs der
Leistungselemente auf Grundlage der Erfassungstemperaturen
der Temperaturdetektoren gemessen, um die obigen
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten zum
Kompensieren bzw. Ausgleichen von Schwankungen in den
Charakteristiken der Stromdetektoren, verursacht durch
Temperaturveränderungen, zu erzeugen und diese in der
Speichereinheit zu speichern. Deshalb kann die Erzeugung der
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten für eine
Steuerung leicht mit der gleichen Vorrichtung wie derjenigen
zur Zeit des Steuerbetriebs des Motors ausgeführt werden, die
Erzeugung von höchst zuverlässigen Daten kann effizient und
einfach ausgeführt werden und die effiziente und höchst
zuverlässige Steuerung des Motors wird ermöglicht.
Gemäß dem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der
Schaltbetrieb der Leistungselemente zur Zeit der Erzeugung
der Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten so
ausgeführt, dass ein Gleichstrom durch die Stromdetektoren
fließt. Deshalb kann die Erzeugung der
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten mit
Leichtigkeit ausgeführt werden und die Daten der
Erzeugungszeit kann verkürzt werden.
Gemäß dem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung werden
die Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten getrennt
für jeden der Stromdetektoren gespeichert und die Berechnung
von Stromwerten durch die Stromwert-Berechnungseinrichtung
wird für jeden der Stromdetektoren ausgeführt. Deshalb können
Schwankungen in den Charakteristiken von jedem der
Stromdetektoren kompensiert oder ausgeglichen werden und
Stromwerte können mit hoher Genauigkeit erfaßt werden.
Gemäß einem dreizehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung
werden die Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten
in der Form von Temperaturkompensationskarten oder
Temperaturkompensationsausdrücken bereitgestellt. Deshalb
können Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten zum
Kompensieren von Schwankungen in den Charakteristiken der
Stromdetektoren, verursacht durch Temperaturveränderungen,
ohne Fehler erhalten werden.
Gemäß dem vierzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung
werden Erfassungswertdaten von den Stromdetektoren zusammen
mit Temperaturwerten, die von den Temperaturdetektoren des
fünften Aspekts erfaßt werden, gesammelt, so dass die
Intervalle zwischen den Temperaturdatenwerten ein
vorgegebener Wert bezüglich eines Befehlsstromwerts, der
durch die Stromdetektoren fließt, werden, und
Kompensationskarten werden mit Befehlsstromwerten,
Temperaturdaten und Erfassungswertdaten, die durch Ändern des
Befehlsstromwerts zu vorgegebenen Intervallen gesammelt
werden, konstruiert. Deshalb können
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten zum
Kompensieren von Schwankungen in den Charakteristiken der
Stromdetektoren, verursacht durch Temperaturveränderungen,
leicht ohne einen Fehler erhalten werden.
Claims (14)
1. Motorsteuereinrichtung (11) zum Steuern eines
Anwendungsstroms auf einen Motor (2), die einen
Leistungsumwandler (10), in den Leistungselemente (7a
bis 7f) eingebaut sind, Stromdetektoren (14a bis 14c),
die auf Energieleitungen zum Verbinden der
Leistungselemente (7a bis 7f) mit dem Motor (2)
angeordnet sind, und eine Arithmetik- und Steuereinheit
(12) zum Steuern des Schaltvorgangs der
Leistungselemente (7a bis 7f) unter Verwendung von
Erfassungsströmen von den Stromdetektoren (14a bis 14c)
umfaßt, wobei
die Arithmetik- und Steuereinheit (12) eine
Speichereinheit (22) zum Speichern von
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten zum
Kompensieren von Schwankungen in den Charakteristiken
der Stromdetektoren (14a bis 14c), eine Stromwert-
Berechnungseinrichtung (23) zum Berechnen von
Stromwerten durch Korrigieren von Erfassungsströmen von
den Stromdetektoren (14a bis 14c) auf Grundlage der
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten, und
eine Einrichtung (24) zum Berechnen und Erzeugen von
Ansteuersignalen zum Steuern des Schaltvorgangs der
Leistungselemente (7a bis 7f) auf Grundlage der
berechneten Stromwerte umfaßt.
2. Motorsteuereinrichtung (11) zum Steuern eines
Anwendungsstroms auf einen Motor (2), die
Stromdetektoren (14a bis 14c), die auf Energieleitungen
zum Verbinden von Leistungselementen (7a bis 7f) in
einem Leistungsumwandler (10) mit dem Motor (2)
angeordnet sind, und eine Arithmetik- und Steuereinheit
(12) zum Steuern des Schaltvorgangs der
Leistungselemente (7a bis 7f) unter Verwendung von
Erfassungsströmen von den Stromdetektoren (14a bis 14c)
umfaßt, wobei
die Steuereinrichtung (11) ferner einen
Umgebungstemperaturdetektor (13) zum Erfassen der
Umgebungstemperatur der Arithmetik- und Steuereinheit
(12) und eine Stromwert-Berechnungseinrichtung (23) zum
Berechnen von Stromwerten durch Korrigieren von
Erfassungsströmen von den Stromdetektoren (14a bis 14c)
so, dass die Arithmetik- und Steuereinheit (12)
Änderungen in den Konstanten von elektronischen
Schaltungsteilen in der Arithmetik- und Steuereinheit
(12), verursacht durch Temperaturveränderungen auf
Grundlage der erfaßten Umgebungstemperatur, kompensiert,
umfaßt.
3. Motorsteuereinrichtung nach Anspruch 1, wobei ein
Umgebungstemperaturdetektor (13) zum Erfassen der
Umgebungstemperatur der Arithmetik- und Steuereinheit
(12) vorgesehen ist, und eine Stromwert-
Berechnungseinrichtung (23) zum Berechnen von
Stromwerten durch Korrigieren von Erfassungsströmen von
den Stromdetektoren (14a bis 14c) auf Grundlage von
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten einen
Kompensationsbetrieb zum Kompensieren von Änderungen in
den Konstanten der elektronischen Schaltungsteile in der
Arithmetik- und Steuereinheit (12), verursacht durch
Temperaturveränderungen, auf Grundlage der erfaßten
Umgebungstemperatur ausführt, um die Stromwerte zu
berechnen.
4. Motorsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
wobei die Stromdetektoren (14a bis 14c) in den
Leistungsumwandler (10) eingebaut sind und der
Leistungsumwandler (10) und die Arithmetik- und
Steuereinheit (12) in demselben Behälter aufgenommen
sind.
5. Motorsteuereinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, wobei der
Leistungsumwandler (10) und die Arithmetik- und
Steuereinheit (12) in dem gleichen Behälter
untergebracht sind, Stromdetektoren (26a bis 26c) mit
Widerstandscharakteristiken verwendet und in dem
Leistungsumwandler (10) aufgenommen sind,
Temperaturdetektoren (25a bis 25c) in der Nähe der
Stromdetektoren (26a) bis (26c) vorgesehen sind, eine
Speichereinheit (28) vorher
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten zum
Kompensieren von Schwankungen in den Charakteristiken
der Stromdetektoren (26a bis 26c), verursacht von
Temperaturveränderungen, speichert und eine Stromwert-
Berechnungseinrichtung (23) Stromwerte durch Korrigieren
von Erfassungsströmen von den Stromdetektoren (26a bis
26c) auf Grundlage von Erfassungstemperaturen von den
Temperaturdetektoren (25a bis 25c) und den
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten
berechnet.
6. Motorsteuereinrichtung nach Anspruch 5, wobei die
Stromdetektoren (26a bis 26c) in der Nähe der
Leistungselemente (7a bis 7f) angeordnet sind und die
Temperaturdetektoren (25a bis 25c) auch als
Leistungselement-Temperaturdetektoren zum Verhindern der
Überhitzung der Leistungselemente (7a bis 7f) dienen.
7. Motorsteuereinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei die
Charakteristiken der Temperaturdetektoren (25a bis 25c)
vorher als Daten, die mit der Erfassungstemperatur des
Umgebungstemperatur-Detektors (13) des Anspruchs 3
verbunden sind, gespeichert werden und die Arithmetik-
und Steuereinheit (12) eine
Temperaturberechnungseinrichtung (27) zum Berechnen
einer Temperatur aus den Erfassungswerten der
Temperaturdetektoren (25a bis 25c) auf Grundlage von
Daten über die Charakteristiken der Temperaturdetektoren
(25a bis 25c) umfaßt.
8. Motorsteuereinrichtung nach Anspruch 1, 3 oder
irgendeinem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Arithmetik-
und Steuereinheit (12) eine Einrichtung zum Erzeugen von
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten vor dem
Steuerbetrieb des Motors (2) umfaßt und die
Charakteristiken der Stromdetektoren (26a bis 26c)
gemessen werden, um die obigen
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten zum
Kompensieren von Schwankungen in den Charakteristiken zu
erzeugen und um diese in der Speichereinheit (28) zu
speichern.
9. Motorsteuereinrichtung nach Anspruch 8, wobei die
Charakteristiken der Stromdetektoren (26a bis 26c)
gemessen werden, um die Stromerfassungscharakteristik-
Kompensationsdaten, begleitet von dem Schaltbetrieb der
Schaltelemente (7a bis 7f), zu erzeugen.
10. Motorsteuereinrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 5
bis 7, wobei die Arithmetik-Steuereinheit (12) eine
Einrichtung zum Erzeugen der
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten vor dem
Steuerbetrieb des Motors (2) umfaßt und die
Charakteristiken der Stromdetektoren (26a bis 26c) durch
Steuern des Schaltbetriebs der Leistungselemente (7a bis
7f) auf Grundlage von Erfassungstemperaturen von den
Stromdetektoren (26a bis 26c) gemessen werden, um die
obigen Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten
zum Kompensieren von Schwankungen in den
Charakteristiken der Stromdetektoren (26a bis 26c),
verursacht durch Temperaturveränderungen, zu erzeugen
und diese in der Speichereinheit (28) zu speichern.
11. Motorsteuereinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei
der Schaltbetrieb der Leistungselemente (7a bis 7f) zur
Zeit der Erzeugung der Stromerfassungscharakteristik-
Kompensationsdaten so ausgeführt wird, dass ein
Gleichstrom durch die Stromdetektoren (26a bis 26c)
fließt.
12. Motorsteuereinrichtung nach Anspruch 1, 3 oder
irgendeinem der Ansprüche 5 bis 11, wobei die
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten
getrennt für jeden der Stromdetektoren (26a bis 26c)
gespeichert werden und die Berechnung von Stromwerten
durch die Stromwert-Berechnungseinrichtung (23) für
jeden der Stromdetektoren (26a bis 26c) ausgeführt wird.
13. Motorsteuereinrichtung nach Anspruch 1, 3 oder
irgendeinem der Ansprüche 5 bis 12, wobei die
Stromerfassungscharakteristik-Kompensationsdaten in der
Form von Temperaturkompensationskarten oder
Temperaturkompensationsausdrücken bereitgestellt werden.
14. Motorsteuereinrichtung nach Anspruch 13, wobei
Erfassungswertdaten von den Stromdetektoren (26a bis
26c) zusammen mit Temperaturwerten, die von den
Temperaturdetektoren (25a bis 25c) nach Anspruch 5
erfaßt werden, gesammelt werden, so dass die Intervalle
zwischen den Temperaturdatenwerten ein vorgegebener Wert
bezüglich eines Befehlsstromwerts, der durch die
Stromdetektoren (26a bis 26c) läuft, werden, und
Kompensationskarten mit Befehlsstromwerten,
Temperaturdaten und Erfassungswertdaten, die durch
Ändern des Befehlsstromwerts zu vorgegebenen Intervallen
gesammelt werden, konstruiert werden.
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