DE10047948B4

DE10047948B4 - Motorsteuereinrichtung

Info

Publication number: DE10047948B4
Application number: DE10047948.0A
Authority: DE
Inventors: Masaru Kobayashi; Kiyoharu Anzai; Hirotoshi Maekawa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-03-17
Filing date: 2000-09-27
Publication date: 2017-05-11
Anticipated expiration: 2020-09-28
Also published as: DE10047948A1; JP3710673B2; US6392376B1; JP2001268978A

Abstract

Motorsteuereinrichtung zum Steuern des einem Motor zugeführten Stromes, umfassend: einen Leistungswandler (10) mit Leistungselementen (7a–7f) auf einem Substrat, mehrere Stromleitungen (U, V, W) zum Verbinden der Leistungselemente (7a–7f) mit dem Motor (2); Stromdetektoren (14a–14c; 26a–26c) für die jeweiligen Stromleitungen (U, V, W), wobei die Stromdetektoren (14a–14c; 26a–26c) auf dem Substrat angeordnet sind; Temperaturdetektoren (25a–25c), die auf dem Substrat angeordnet sind; und eine arithmetische Steuereinheit (12) zum Steuern von Schaltvorgängen der Leistungselemente (7a–7f) auf der Grundlage von von den Stromdetektoren (14a–14c; 26a–26c) erfassten Stromwerten, wobei die arithmetische Steuereinheit (12) umfasst: eine Speichereinheit (22) zum Speichern von Kompensationsdaten für die Kompensation von Schwankungen in den Charakteristiken der jeweiligen Stromdetektoren (14a–14c; 26a–26c), die durch Temperaturveränderungen verursacht werden; eine Stromwert-Berechnungseinrichtung (23) zum Berechnen von Stromwerten durch Korrektur von von den Stromdetektoren (14a–14c; 26a–26c) erfassten Stromwerten auf der Grundlage der gespeicherten Kompensationsdaten und von von den Temperaturdetektoren (25a–25c) empfangenen Temperaturdaten; eine Einrichtung (24) zum Berechnen und Erzeugen von Motor-Ansteuersignalen zum Steuern von Schaltvorgängen der Leistungselemente (7a–7f) auf der Grundlage der durch die Stromwert-Berechnungseinrichtung (23) berechneten Stromwerte; und eine Einrichtung zum Erzeugen der Kompensationsdaten, die in der Speichereinheit (22) abgespeichert werden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorsteuereinrichtung zum Ansteuern eines Motors unter Verwendung eines elektrischen Wandlers, der Leistungselemente beinhaltet.
Beschreibung des Standes der Technik
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.
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 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 einem 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: τ_m = P_m·ϕ_a·i_q (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 mussen, 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 JP 2000-340 740 A 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.
Weitere Motorsteuereinrichtungen aus dem Stand der Technik sind bekannt aus DE 198 08 104 A1 , EP 0 926 577 A1 und JP 2000-340 740 A .
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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.
KURZBESCHREIBUNG DER BEILIEGENDEN ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen zeigen:
1 ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Motorsteuereinrichtung gemäß einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ein Diagramm, das den Aufbau einer Arithmetik- und Steuereinheit gemäß einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 ein Blockdiagramm, das den Aufbau der Motorsteuereinrichtung gemäß einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Motorsteuereinrichtung gemäß einer Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Motorsteuereinrichtung gemäß einer Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zur Zeit einer Erzeugung von Temperaturerfassungs-Charakteristikdaten zeigt;
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;
7 ein Diagramm, das eine Leistungselement-Temperaturerfassungs-Charakteristikkarte gemäß einer Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt;
8 ein Flußdiagramm, das die Erzeugungs- und Speicherprozesse von Temperaturerfassungs-Charakteristikdaten durch die Motorsteuereinrichtung gemäß der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt;
9 ein Flußdiagramm, das die Erzeugungs- und Speicherprozesse von Temperaturerfassungs-Charakteristikdaten durch die Motorsteuereinrichtung gemäß einer Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt;
10 ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Motorsteuereinrichtung gemäß einer Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zur Zeit einer Erzeugung von Stromerfassungs-Charakteristikdaten zeigt;
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;
12 ein Diagramm, das eine Stromerfassungs-Charakteristikkarte gemäß einer Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt;
13 ein Flußdiagramm, das die Erzeugungs- und Speicherprozesse von Stromerfassungs-Charakteristikdaten durch die Motorsteuereinrichtung gemäß einer Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt;
14 ein Flußdiagramm, das die Erzeugungs- und Speicherprozesse der Stromerfassungs-Charakteristikdaten durch die Motorsteuereinrichtung gemäß einer Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt;
15 ein Flußdiagramm, das die Erzeugungs- und Speicherprozesse von Stromerfassungs-Charakteristikdaten durch die Motorsteuereinrichtung gemäß einer Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt;
16 ein Diagramm einer Kompensationsausdrucksoperations-Koeffizientenkarte für Stromerfassungscharakteristiken gemäß der Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung; und
17 ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Motorsteuereinrichtung des Standes der Technik zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsform 1
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.
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 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 2 beschrieben.
In 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.
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 3 beschrieben.
In 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.
Ausführungsform 2
Die Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung wird nachstehend beschrieben.
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 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.
Ausführungsform 3
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. 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 4 werden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Arithmetik- und Steuereinrichtung 12 ist die gleiche wie diejenige, die in 2 gezeigt ist. In 5 bezeichnet ein Bezugszeichen 29 einen höchst genauen Stromdetektor zum Erfassen eines tatsächlichen Werts eines Dreiphasenstroms, der extern zu dem Leistungsumwandlungshalbleiter 10 angeordnet ist.
6 ist ein Diagramm, welches Muster zum Schalten der Schaltelemente 5a bis 5f zeigt, wenn eine Leistungselement-Temperaturcharakteristikkarte erstellt wird. 7 ist eine Leistungselementtemperaturerfassungs-Charakteristikkarte als Daten über die Charakteristiken der Leistungselement-Temperaturdetektoren 25, die in der Temperaturerfassungs-Charakteristikspeichereinheit 28 gespeichert sind. 8 und 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 5 gezeigte System konstruiert wird, und werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Flußdiagramme der 8 und 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 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 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 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.
Ausführungsform 4
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.
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 4 sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Arithmetik- und Steuereinrichtung 12 ist die gleiche wie die, die in 2 gezeigt ist. In 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.
11 ist ein Diagramm, welches Muster zum Schalten der Schaltelemente 5a bis 5f zur Zeit einer Erstellung von Stromerfassungs-Charakteristikkarten zeigt. 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 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 10 gezeigt ist, durch die Motorsteuereinrichtung 11 gemäß der obigen Ausführungsform 2 ausgeführt und werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Flußdiagramme der 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 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 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 βwmj_A1, 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 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, oh (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 13 bis 15 zeigen, ersetzt und die Schaltelemente werden gemäß den Schaltmustern B1 und B2 geschaltet, die in 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 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) × (tux – tumj)/(tum(j + 1) – 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.
Ausführungsform 5
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. 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 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 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 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 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 werden 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 Stromerfassungscharakterisik-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

Motorsteuereinrichtung zum Steuern des einem Motor zugeführten Stromes, umfassend: einen Leistungswandler (10) mit Leistungselementen (7a–7f) auf einem Substrat, mehrere Stromleitungen (U, V, W) zum Verbinden der Leistungselemente (7a–7f) mit dem Motor (2); Stromdetektoren (14a–14c; 26a–26c) für die jeweiligen Stromleitungen (U, V, W), wobei die Stromdetektoren (14a–14c; 26a–26c) auf dem Substrat angeordnet sind; Temperaturdetektoren (25a–25c), die auf dem Substrat angeordnet sind; und eine arithmetische Steuereinheit (12) zum Steuern von Schaltvorgängen der Leistungselemente (7a–7f) auf der Grundlage von von den Stromdetektoren (14a–14c; 26a–26c) erfassten Stromwerten, wobei die arithmetische Steuereinheit (12) umfasst: eine Speichereinheit (22) zum Speichern von Kompensationsdaten für die Kompensation von Schwankungen in den Charakteristiken der jeweiligen Stromdetektoren (14a–14c; 26a–26c), die durch Temperaturveränderungen verursacht werden; eine Stromwert-Berechnungseinrichtung (23) zum Berechnen von Stromwerten durch Korrektur von von den Stromdetektoren (14a–14c; 26a–26c) erfassten Stromwerten auf der Grundlage der gespeicherten Kompensationsdaten und von von den Temperaturdetektoren (25a–25c) empfangenen Temperaturdaten; eine Einrichtung (24) zum Berechnen und Erzeugen von Motor-Ansteuersignalen zum Steuern von Schaltvorgängen der Leistungselemente (7a–7f) auf der Grundlage der durch die Stromwert-Berechnungseinrichtung (23) berechneten Stromwerte; und eine Einrichtung zum Erzeugen der Kompensationsdaten, die in der Speichereinheit (22) abgespeichert werden.
Motorsteuereinrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der Leistungswandler (10) und die arithmetische Steuereinheit (12) in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.
Motorsteuereinrichtung nach Anspruch 2, bei welcher die Temperaturdetektoren (25a–25c) die Temperatur der Leistungselemente (7a–7f) erfassen.
Motorsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 3, ferner umfassend eine weitere Speichereinheit (28) zum Speichern von Kompensationsdaten für die Kompensation von Schwankungen in den Charakteristiken der jeweiligen Temperaturdetektoren (25a–25c); und eine Temperaturwert-Berechnungseinrichtung (27) zum Berechnen von Temperaturwerten der Leistungselemente (7a–7f) durch Korrektur von von den Temperaturdetektoren (25a–25c) erfassten Temperaturwerten auf der Grundlage der von der weiteren Speichereinheit (28) gespeicherten Kompensationsdaten.