DE102004034462A1

DE102004034462A1 - Einrichtung und Verfahren zur Motorsteuerung

Info

Publication number: DE102004034462A1
Application number: DE102004034462A
Authority: DE
Inventors: Takayuki Toyohashi Kitagawa
Original assignee: Asmo Co Ltd
Current assignee: Asmo Co Ltd
Priority date: 2003-07-17
Filing date: 2004-07-16
Publication date: 2005-02-03
Also published as: US7183737B2; US20050019024A1

Abstract

Eine Motorsteuervorrichtung schaltet selektiv einen Treibertransistor nach einem PBM-Steuersignal SP ein oder aus, so daß ein zu einem Motor gelieferter Treiberstrom Im eingestellt wird. Die Vorrichtung tastet auch einen Motorstrom Sm ab und hält ihn, um einen Motorstromwert Ih zu erhalten. Unter Bezug auf den Motorstromwert Ih schützt die Vorrichtung den Motor gegen einen Überstrom. Das Abtasten und Halten des Motorstroms Sm wird über eine Abtast- und Haltezeit Ts durchgeführt. Die Abtast- und Haltezeit Ts entspricht einem Zeitraum zwischen einem ersten Zeitpunkt, zu welchem der Pegel des PBM-Steuersignals Sp geschaltet wird, um den Treibertransistor auszuschalten, und einem zweiten Zeitpunkt, welcher dem ersten Zeitpunkt um eine vorbestimmte Periode vorhergeht. Als Ergebnis wird der Motorstromwert Ih mit hoher Genauigkeit erfaßt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern eines Motors auf der Basis eines durch den Motor fließenden Stroms.

Als ein Verfahren zum Steuern der Drehzahl eines Motors ist die Pulsbreitenmodulationssteuerung (PBM) bekannt. Eine solche Technik ist beispielsweise in der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 6-237591 beschrieben. Genauer wird ein PBM-Steuersignal zu einem Feldeffekttransistor (FET) geliefert, der einen Treiberstrom zu dem Motor liefert, so daß der FET selektiv ein- oder ausgeschaltet wird. Ein Widerstand ist mit dem Motor in Reihe geschaltet, um einen durch den Motor fließenden Strom zu erfassen. Die Erfassung wird dadurch erreicht, daß der durch den Motor fließende Strom für eine Zeit abgetastet und gehalten wird, die ausreichend kürzer als die Zeit ist, für welche das PBM-Steuersignal aktiviert bleibt. Das Timing zum Abtasten und Halten des Motorstroms ist in die Mitte der Aktivierungszeit des PBM-Steuersignals eingestellt. Die relative Einschaltdauer des PBM-Steuersignals ist derart eingestellt, daß der erfaßte Strom konstant wird.

Während das PBM-Steuersignal auf impulsartige Weise geändert wird, wird der durch den Motor fließende Strom im Vergleich zu dem PBM-Steuersignal relativ moderat variiert. Wenn deshalb das Abtasten und Halten des Motorstroms zu dem oben erwähnten Timing gestartet wird, das der Mitte der Aktivierungszeit des PBM-Steuersignals entspricht, kann das Abtasten und Halten vorzeitig abgeschlossen werden, oder bevor der Motorstrom ausreichend groß wird. Falls dies der Fall ist, dann kann der erfaßte Strom kleiner als der tatsächliche Wert werden.

Ferner ist eine Motorsteuervorrichtung mit einer Überstromschutzfunktion auch allgemein bekannt. Die Steuervorrichtung beurteilt, ob der an den Motor gelieferte Treiberstrom ein Überstrom ist oder nicht. Wenn die Beurteilung positiv ist, stellt die Vorrichtung die Stromlieferung an den Motor ein, um den Motor gegen Festfressen zu schützen, was ansonsten durch den Überstrom bewirkt wird.

Wenn in dieser Vorrichtung das Abtasten und Halten des Motorstroms zu dem oben erwähnten Timing durchgeführt werden, das der Mitte der Aktivierungszeit des PBM-Steuersignals entspricht, dann kann die vorzeitige Stromerfassung die Überstromschutzfunktion behindern.

Um dieses Problem zu lösen, kann das Abtasten und Halten des Motorstroms zu einem Timing gestartet werden, das der Hinterflanke des PBM-Steuersignals entspricht. In diesem Fall wird der erfaßte Strom ausreichend stark. Ferner ist es bei diesem Timing relativ einfach, das Abtasten und Halten des Motorstroms zu starten.

Da jedoch der Motorstrom nach der Hinterflanke des PBM-Steuersignals relativ stark variiert wird, kann der erfaßte Strom ungenau sein. Dies behindert auch die Überstromschutzfunktion.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Demnach liegt eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Motorsteuervorrichtung und ein Motorsteuerverfahren vorzusehen, die in der Lage sind, einen durch einen Motor fließenden Strom mit hoher Genauigkeit zu erfassen.

Zur Lösung der obengenannten und weiterer Aufgaben und nach dem Zweck der vorliegenden Erfindung sieht die Erfindung eine Vorrichtung zum Steuern eines Motors mittels eines Schaltelements vor. Die Vorrichtung gibt ein impulsartiges Steuersignal an das Schaltelement aus. Das Steuersignal wird zwischen H-Pegel und L-Pegel geschaltet, um das Schaltelement selektiv ein- oder auszuschalten, so daß der Motor mit einem Strom in Entsprechung zu einem eingeschalteten Zustand des Schaltelements versorgt wird. Die Vorrichtung tastet den an den Motor gelieferten Strom für eine vorbestimmte Abtast- und Haltezeit ab und hält ihn, um einen Wert des Motorstroms zu erhalten. Die Vorrichtung steuert den Motor nach dem erhaltenen wert. Die Vorrichtung bestimmt als Abtast- und Haltezeit einen Zeitraum zwischen einem ersten Zeitpunkt, wenn der Pegel des Steuersignals geschaltet wird, um das Schaltelement auszuschalten, und einem zweiten Zeitpunkt, welcher dem ersten Zeitpunkt um eine vorbestimmte Periode vorhergeht.

Die vorliegende Erfindung sieht auch ein Verfahren zum Steuern eines Motors mittels eines Schaltelements vor. Das Verfahren umfaßt: Ausgeben eines impulsartigen Steuersignals an das Schaltelement, wobei das Steuersignal zwischen H-Pegel und L-Pegel geschaltet wird, um das Schaltelement selektiv ein- oder auszuschalten, so daß der Motor mit einem Strom in Entsprechung zu einem eingeschalteten Zustand des Schaltelements versorgt wird; Abtasten und Halten des an den Motor gelieferten Stroms für eine vorbestimmte Abtast- und Haltezeit, um einen Wert des Motorstroms zu erhalten; Steuern des Motors nach dem erhaltenen Wert; und als Abtast- und Haltezeit einen Zeitraum zwischen einem ersten Zeitpunkt bestimmen, wenn der Pegel des Steuersignals geschaltet wird, um das Schaltelement auszuschalten, und einem zweiten Zeitpunkt, welcher dem ersten Zeitpunkt um eine vorbestimmte Periode vorhergeht.

Weitere Gesichtspunkte und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlich, die beispielhaft die Prinzipien der Erfindung veranschaulichen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung ist zusammen mit ihren Aufgaben und Vorteilen am besten unter Bezug auf die folgende Beschreibung der vorliegend bevorzugten Ausführungsformen zusammen mit den beigefügten Zeichnungen zu verstehen; darin zeigen:
1 eine schematische Ansicht der Struktur einer Motorsteuervorrichtung einer ersten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung;
2 einen Graphen, der die Wellenformen eines PBM-Steuersignals, eines Motorstroms und eines Abtast- und Haltewerts angibt;
3 eine schematische Ansicht der Struktur einer Motorsteuervorrichtung einer zweiten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung;
4 ein Blockdiagramm, das die Schaltung der Motorsteuervorrichtung von 3 zeigt;
5 ein Blockdiagramm, das eine Steuerschaltung der Motorsteuervorrichtung von 4 zeigt;
6 ein Blockdiagramm, das eine Stromerfassungsschaltung der Motorsteuervorrichtung von 4 zeigt; und
7 einen Graphen, der die Motorspannung gegen den Bezugswert angibt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im folgenden wird eine erste Ausführungsform unter Bezug auf 1 und 2 beschrieben.
Wie in 1 veranschaulicht, steuert eine Motorsteuervorrichtung 1 nach der vorliegenden Erfindung die Drehzahl eines Gebläsemotors 2 für eine Fahrzeugklimaanlage entsprechend der Pulsbreitenmodulationssteuerung (PBM). Die Steuervorrichtung 1 hat auch eine Überstromschutzfunktion, um den Motor 2 gegen einen Überstrom zu schützen. Der Motor 2 umfaßt einen Stromarschluß 3, der mit der Plus-Seite einer Gleichstromversorgung V (einer Batterie) verbunden ist. Ein gegenüberliegender Stromanschluß 4 des Motors 2 ist mit der Masse GND durch einen Treibertransistor 5, der als ein Schaltelement wie ein FET dient, und einen Widerstand 6 verbunden. Die Steuervorrichtung 1 sendet ein PBM-Steuersignal Sp oder ein Steuersignal zu einem Steueranschluß (einem Gateanschluß) des Treibertransistors 5. Der Treibertransistor 5 wird nach dem PBM-Steuersignal Sp selektiv ein- oder ausgeschaltet. Der Treibertransistor 5 liefert einen Treiberstrom Im von der Gleichstromversorgung V zu dem Motor 2. Der Treiberstrom Im wird in Entsprechung zu dem Anteil der Zeit, für welche der Treibertransistor 5 in einem aktivierten Zustand gehalten wird, zu der Zeit variiert, für welche der Treibertransistor 5 in einem deaktivierten Zustand gehalten wird. Die Drehzahl des Motors 2 wird nach dem Treiberstrom Im geändert.
Das PBM-Steuersignal Sp, welches von der Steuervorrichtung 1 zu dem Treibertransistor 5 gesendet wird, wird auf impulsartige Weise mit Schalten zwischen H-Pegel und L-Pegel variiert, so daß der Treibertransistor 5 selektiv ein- und ausgeschaltet wird. Die Steuervorrichtung 1 stellt den Treiberstrom Im für den Motor 2 ein, indem die relative Einschaltdauer des PBM-Steuersignals Sp oder die Zeit geändert wird, für welche der Treibertransistor 5 eingeschaltet gehalten wird (oder das PBM-Steuersignal Sp auf H-Pegel gehalten wird). Die Drehzahl des Motors 2 wird also gesteuert.
Die Steuervorrichtung 1 erzeugt das PBM-Steuersignal Sp unter Verwendung eines PBM-Zählwerts Cp und eines ersten Vergleichswerts C1. Der PBM-Zählwert Cp ist eine Deltawellenvariation, die digital auf Deltawellenweise (Sägezahnwellen) variiert.
Genauer steigt der PBM-Zählwert Cp allmählich bis zu einem maximalen Wert an. Bei Erreichen des maximalen Werts fällt der PBM-Zählwert Cp jedoch rasch auf einen minimalen Wert ab. Bei Erreichen des minimalen Werts steigt der PBM-Zählwert Cp allmählich bis zu dem maximalen Wert an. Auf diese Weise wird der PBM-Steuerwert Cp auf eine alternierende, allmählich ansteigende und rasch abfallende Weise variiert. Die Steuervorrichtung 1 vergleicht den PBM-Zählwert Cp mit dem ersten Vergleichswert C1. Wenn der PBM-Zählwert Cp größer als der erste Vergleichswert C1 ist, setzt die Steuervorrichtung 1 das PBM-Steuersignal Sp auf H-Pegel. Wenn dagegen der PBM-Zählwert Cp kleiner als der erste Vergleichswert C1 ist, setzt die Steuervorrichtung das PBM-Steuersignal Sp auf L-Pegel. Wenn ferner die dem H-Pegel entsprechende Pulsbreite (die Zeit, für welche der H-Pegel aufrechterhalten wird) verlängert werden muß, dann vermindert die Steuervorrichtung 1 den ersten Vergleichswert 1. Wenn dagegen die dem H-Pegel entsprechende Pulsbreite verkürzt werden muß, erhöht die Steuervorrichtung 1 den ersten Vergleichswert 1. Die relative Einschaltdauer des PBM-Steuersignals Sp ist also geändert.
Die Steuervorrichtung 1 bestimmt als Abtast- und Haltezeit Ts einen Zeitraum zwischen einem ersten Zeitpunkt, zu welchem das PBM-Steuersignal Sp auf den L-Pegel abfällt, und einem zweiten Zeitpunkt, welcher dem ersten Zeitpunkt um eine vorbestimmte Periode vorhergeht. D.h., der erste Zeitpunkt ist ein Zeitpunkt, zu welchem das Abtasten und Halten beendet ist, und der zweite Zeitpunkt ist ein Zeitpunkt, zu welchem das Abtasten und Halten gestartet wird. In der Abtast- und Haltezeit Ts tastet die Steuervorrichtung 1 einen Motorstrum Sm ab und hält ihn, welcher dem von dem Widerstand 6 zu dem Motor 2 gelieferten Treiberstrom Im entspricht. Der erhaltene Wert ist als ein Motorstromwert Ih oder ein Abtast- und Haltewert definiert. Genauer erhält die Steuervorrichtung 1 den Motorstrom Sm auf der Basis der Potentialdifferenz zwischen den gegenüberliegenden Enden des Widerstands 6. Die Steuervorrichtung 1 tastet dann den erhaltenen Motorstrom Sm ab und hält ihn, um den Motorstromwert Ic zu erhalten. Die Steuervorrichtung 1 erzeugt ein Abtast- und Haltesignal Sh unter Bezug auf den PBM-Zählwert Cp und einen zweiten Vergleichswert C2, der ein festgelegter Wert und höher als der erste Vergleichswert C1 ist. D.h., wenn der PBM-Zählwert Cp größer als der zweite Vergleichswert C2 ist, setzt die Steuervorrichtung 1 das Abtast- und Haltesignal Sh auf H-Pegel. Wenn dagegen der PBM-Zählwert Cp kleiner als der zweite Vergleichswert C2 ist, dann setzt die Steuervorrichtung 1 das Abtast- und Haltesignal Sh auf L-Pegel. Das Abtast- und Haltesignal Sh wird nur für einen vorbestimmten Zeitraum auf H-Pegel gehalten, bevor das PBM-Steuersignal Sp auf L-Pegel abfällt. Mit anderen Worten, der Zeitraum, während dessen das Abtast- und Haltesignal Sh auf H-Pegel gehalten wird, entspricht der Abtast- und Haltezeit Ts. Die Steuervorrichtung 1 tastet also den Motorstrom Sm ab und hält ihn nach dem Abtast- und Haltesignal Sh auf H-Pegel, womit der Motorstromwert Ih erhalten wird. Die Abtast- und Haltezeit Ts ist als eine Hälfte einer minimalen Ausgabezeit (einer minimalen Aktivierungszeit) des PBM-Steuersignals Sp bestimmt. Die minimale Ausgabezeit gibt einen vorbestimmten minimalen Wert des Zeitraums an, während dessen das PBM-Steuersignal Sp auf H-Pegel oder L-Pegel gehalten wird, um den Treibertransistor 5 einzuschalten. Bei der ersten Ausführungsform entspricht also die minimale Ausgabezeit einem vorbestimmten minimalen Wert des Zeitraums, während dessen das PBM-Steuersignal Sp auf H-Pegel gehalten wird.
Auf der Basis des Motorstromwerts Ih (vgl. 2) bestimmt die Steuervorrichtung 1, ob der zu dem Motor 2 gelieferte Treiberstrom Im ein Überstrom ist oder nicht. Wenn die Beurteilung positiv ist, stellt die Steuervorrichtung 1 die Lieferung des Treiberstroms Im zu dem Motor 2 ein, womit der Motor 2 gegen Festfressen geschützt wird, das ansonsten durch den Überstrom bewirkt wird. Wie oben beschrieben, entspricht die Abtast- und Haltezeit Ts, während derer der Motorstrom Sm abgetastet und gehalten wird, dem vorbestimmten Zeitraum, bevor das PBM-Steuersignal Sp auf L-Pegel abfällt. Wie in 2 gezeigt, wird deshalb das Abtasten und Halten des Motorstroms Sm durchgeführt, wenn der Motorstrom Sm stark genug ist und in einem stabilen Zustand gehalten wird oder nicht stark variiert. Der erhaltene Motorstromwert Ich wird also sehr genau, so daß die Überstromschutzfunktion zuverlässig arbeitet.
Nun werden die Betriebseffekte der Steuervorrichtung 1 der ersten Ausführungsform erläutert.

(1) Die Steuervorrichtung 1 erzeugt das PBM-Steuersignal Sp, um den Treibertransistor 5 selektiv ein- oder auszuschalten. Auf diese Weise wird der Betrag des an den Motor 2 gelieferten Treiberstroms Im eingestellt. Ferner steuert die Steuervorrichtung 1 auf der Basis des Motorstromwerts Ih, der durch Abtasten und Halten des Motorstroms Sm für die Abtast- und Haltezeit Ts erhalten ist, den Motor 2 oder schützt den Motor 2 gegen einen Überstrom. Die Abtast- und Haltezeit Ts entspricht einem Zeitraum zwischen einem ersten Zeitpunkt, zu dem der Pegel des PBM-Steuersignals Sp geschaltet wird, um den Treibertransistor 5 auszuschalten, und einem zweiten Zeitpunkt, welcher dem ersten Zeitpunkt um eine vorbestimmte Periode vorhergeht. D.h., in der Abtast- und Haltezeit Ts ist der Motorstrom Sm ausreichend stark und wird in einem relativ stabilen Zustand gehalten. Als ein Ergebnis wird der erhaltene Motorstrom Ih sehr genau.
(2) Das PBM-Steuersignal Sp wird auf der Basis des Vergleichs zwischen dem PBM-Zählwert Cp, der sich deltawellenartig oder auf eine alternierende, allmählich ansteigende und rasch abfallende Weise ändert, und dem ersten Vergleichswert C1 erzeugt. Das Abtast- und Haltesignal Sh wird auf der Basis des Vergleichs zwischen dem PBM-Zählwert Cp und dem zweiten Vergleichswert C2 erzeugt. Die Abtast- und Haltezeit Ts entspricht dem Zeitraum, während dessen das Abtast- und Haltesignal Sh auf H-Pegel gehalten wird. Deshalb wird unter Verwendung des PBM-Zählwerts Cp zum Erzeugen des PM-Steuersignals Sp das Abtast- und Haltesignal Sh einfach erzeugt, das für einen vorbestimmten Zeitraum auf H-Pegel gehalten wird, bevor das PBM-Steuersignal Sp von H-Pegel auf L-Pegel geschaltet wird.
(3) Die Abtast- und Haltezeit Ts ist als eine Hälfte der minimalen Ausgabezeit (der minimalen Aktivierungszeit) des PBM-Steuersignals Sp gesetzt. Dies verkürzt die Zeit zum zuverlässigen Erfassen des Motorstromwerts Sm.

Im folgenden wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf 3 bis 7 beschrieben.
Wie in 3 veranschaulicht, steuert eine Motorsteuervorrichtung 1 der zweiten Ausführungsform wie bei der ersten Ausführungsform die Drehzahl eines Gebläsemotors 2 für eine Fahrzeugklimaanlage nach der Pulsbreitenmodulationssteuerung (PBM). Die Steuervorrichtung 1 hat auch eine Überstromschutzfunktion, um den Motor 2 gegen einen Überstrom zu schützen. Der Motor 2 umfaßt einen Stromanschluß 3, der mit der Plus-Seite einer Gleichstromversorgung V (einer Batterie) durch einen Treibertransistor 5, der als ein Schaltelement wie ein FET dient, und einen Widerstand 6 verbunden ist. Ein gegenüberliegender Stromanschluß 4 des Motors 2 ist mit der Masse GND verbunden.
Die Steuervorrichtung 1 empfängt ein Instruktionssignal Sc und erzeugt ein Steuersignal Sp mit einer relativen Einschaltdauer, die in Abhängigkeit von dem Instruktionssignal Sc variiert wird. Das Steuersignal Sp wird dann zu einem Steueranschluß (einem Gateanschluß) des Treibertransistors 5 eingegeben, welcher den Motor 2 mit der Gleichstromversorgung V verbindet. In Reaktion auf das Steuersignal Sp wird der Treibertransistor 5 selektiv ein- oder ausgeschaltet. Der Treibertransistor 5 versorgt den Motor 2 mit einem Treiberstrom Im von der Gleichstromversorgung V, welcher in Entsprechung zu dem Zeitraum variiert, während dessen der Transistor 5 in einem betätigten Zustand gehalten wird. Die Drehzahl des Motors 2 wird nach dem Treiberstrom Im geändert.
In dem Gebläsemotor 2 für eine Fahrzeugklimaanlage ist häufig ein Motorgehäuse an dem Fahrzeug befestigt. Das Motorgehäuse ist aus einem leitfähigen Material geformt, und der Stroman schluß 4 ist mit dem Gehäuse verbunden. Ferner kann Funkrauschen unterdrückt werden, indem das Motorgehäuse mit Masse verbunden wird. Deshalb ermöglicht es die Konfiguration der zweiten Ausführungsform, den Motor 2 zuverlässig zu betätigen und den Motor 2 gegen einen Überstrom zu schützen.
Die Struktur der Steuervorrichtung 1 wird wie folgt erläutert.
Unter Bezug auf 4 umfaßt die Steuervorrichtung 1 einen Eingangsabschnitt 11 und einen Steuerabschnitt 12.
Der Eingangsabschnitt 11 umfaßt eine Stromversorgungsschaltung 21, eine Filterschaltung 22 und eine Standby-Erfassungsschaltung 23.
Die Stromversorgungsschaltung 21 sieht eine interne Stromversorgung Vd1 zu der Filterschaltung 22 und der Standby-Erfassungsschaltung 23 vor. Die interne Stromversorgung Vd1 wird erhalten, indem die Spannung der Gleichstromversorgung V oder der in dem Fahrzeug angebrachten Batterie, die beispielsweise 12 Volt beträgt, in eine vorbestimmte Spannung (z.B. fünf Volt) umgewandelt wird.
Die Filterschaltung 22 empfängt ein Instruktionssignal Sc mit einer relativen Einschaltdauer, die in Entsprechung zu der Drehzahl des Motors 2 variiert wird. Die Filterschaltung 22 ist durch eine Spannungsumwandlungsschaltung gebildet, die eine Glättungsschaltung umfaßt. Die Filterschaltung 22 gibt ein Signal Sf mit einer Spannung aus, die in Entsprechung zu der relativen Einschaltdauer des Instruktionssignals Sc variiert wird.
Nach dem Signal Sf beurteilt die Standby-Erfassungsschaltung 23, ob das Instruktionssignal Sc aktuell zu der Steuervorrichtung 1 geliefert wird oder nicht. Wenn die Beurteilung positiv ist, sendet die Standby-Erfassungsschaltung 23 ein Erfassungssignal Ss auf einem ersten Pegel (z.B. H-Pegel) zu dem Steuerabschnitt 12. Wenn die Beurteilung dagegen negativ ist, sendet die Standby-Erfassungsschaltung 23 das Erfassungssignal Ss auf einem zweiten Pegel (z.B. L-Pegel) zu dem Steuerabschnitt 12. Wenn sie das Erfassungssignal Ss auf dem ersten Pegel empfangen, werden alle Schaltungen des Steuerabschnitts 12 aktiviert. Wenn sie jedoch das Erfassungssignal Ss auf dem zweiten Pegel empfangen, dann werden alle oder ein Teil der Schaltungen des Steuerabschnitts 12 angehalten oder mit relativ niedriger Geschwindigkeit betrieben. D.h., die von dem Steuerabschnitt 12 verbrauchte Leistung ist relativ gering, wenn das Instruktionssignal Sc nicht zu der Steuervorrichtung 1 geliefert wird, im Vergleich dazu, wenn das Instruktionssignal Sc zu der Steuervorrichtung 1 geliefert wird.
Ferner kann der Steuerabschnitt 12 derart konfiguriert sein, daß er von dem von der Standby-Erfassungsschaltung 23 gelieferten Strom betrieben wird. In diesem Fall sieht die Standby-Erfassungsschaltung 23 die interne Stromversorgung Vd1 zu dem Steuerabschnitt 12 vor, solange das Instruktionssignal Sc zu der Steuervorrichtung 1 geliefert wird. Wenn das Instruktionssignal Sc nicht zu der Steuervorrichtung 1 geliefert wird, stoppt die Standby-Erfassungsschaltung 23 die Versorgung der internen Stromversorgung Vd1 oder senkt die Spannung der internen Stomversorgung Vd1, die zu dem Steuerabschnitt 12 geliefert wird.
Der Steuerabschnitt 12 umfaßt eine Hauptstromversorgungsschaltung 31, eine Steuerschaltung 32, eine Booster-Schaltung 33, eine Treiberschaltung 34, eine Temperaturerfassungsschaltung 35, eine Stromerfasssungsschaltung 36, eine Spannungserfassungsschaltung 37, eine Motorspannungserfassungsschaltung 38 und eine Schutzschaltung 39.
Die Hauptstromversorgungsschaltung 31 sieht eine Hauptstromversorgung Vd2 zu der Steuerschaltung 32 vor. Die Hauptstromversorgungsschaltung Vd2 wird erhalten, indem die Spannung der Gleichstromversorgung V oder der Batterie des Fahrzeugs, die beispielsweise 12 Volt beträgt, in eine vorbestimmte Spannung (z.B. fünf Volt) umgewandelt wird. Obwohl dies nicht veran schaulicht ist, sieht die Hauptstromversorgungsschaltung 31 die Haupstromversorgung Vd2 zu den restlichen Schaltungen 33 bis 39 des Steuerabschnitts 12 vor. Ferner steuert die Hauptstromversorgungsschaltung 31 die Hauptstromversorgung Vd2 nach dem Erfassungssignal 31 derart, daß Energie gespart wird.
Die Steuerschaltung 32 erzeugt ein Steuersignal Sp und ein Abtast- und Haltesignal Sh nach dem Signal Sf von der Filterschaltung 22. Während das Steuersignal Sp zu der Treiberschaltung 34 gesendet wird, wird das Abtast- und Haltesignal Sh zu der Stomerfassungsschaltung 36 gesendet.
Die Booster-Schaltung 33 erhöht die Hauptstromversorgung Vd2 und liefert die erhöhte Stromversorgung oder eine Treiberstromversorgung zu der Treiberschaltung 34. wenn sie die Treiberstromversorgung empfängt, sendet die Treiberschaltung 34 ein Treibersignal Sp2 zu dem Treibertransistor 5. Das Treibersignal Sp2 wird erhalten, indem der Pegel des Steuersignals Sp umgewandelt wird, das von der Steuerschaltung 32 gesendet wird. Das Steuersignal Sp hat eine Spannung, die im wesentlichen gleich der Spannung der Hauptstromversorgung Vd2, aber niedriger als die Spannung der Gleichstromversorgung V ist. Die Spannung des Steuersignal Sp reicht also nicht aus, um den Treibertransistor 5 einzuschalten. Das Treibersignal Sp2 wird jedoch unter Verwendung der Spannung der Treiberstromversorgung erzeugt, die höher als diejenige der Hauptstomversorgung Vd2 ist. Der Treibertransistor 5 wird also durch das Treibersignal Sp2 eingeschaltet.
Ein Thermistor 13 ist in der Nachbarschaft des Treibertransistors 5 angeordnet, um die von dem Treibertransistor 5 erzeugte Wärme zu fühlen. Der Thermistor 13 gibt ein Signal aus, das die Temperatur des Treibertransistors 5 zu der Temperaturerfassungsschaltung 35 reflektiert. In Entsprechung zu diesem Signal erfaßt die Temperaturerfassungsschaltung 35 die Temperatur des Treibertransistors 5. Ferner vergleicht die Temperaturerfassungschaltung 35 die Temperatur des Treibertransistors 5 mit einem vorbestimmten Wert. Auf der Basis des Vergleichs gibt die Temperaturerfassungsschaltung 35 ein Temperaturerfassungssignal K1 zu der Schutzschaltung 39 aus.
Die Stromerfassungsschaltung 36 ist mit den gegenüberliegenden Enden des Widerstands 6 verbunden, so daß die Spannungen V1, V2 an den Enden des Widerstands 6 in die Stromerfassungsschaltung 36 eingegeben werden. Die Stromerfassungsschaltung 36 bestimmt einen Motorstrom Sm nach der Potentialdifferenz zwischen den Spannungen V1, V2. Die Stromerfassungsschaltung 36 tastet dann den Motorstrom Sm ab und hält ihn in Reaktion auf ein Abtast- und Haltesignal Sh und erhält also einen Motorstromwert Ih. Auf der Basis des Motorstromwerts Ih beurteilt die Stromerfassungsschaltung 36, ob der an den Motor 2 gelieferte Treiberstrom Im ein Überstrom ist oder nicht. Auf der Basis dieser Beurteilung gibt die Stromerfassungsschaltung 36 ein Stromerfassungssignal K2 zu der Schutzschaltung 39 aus.
Die Stromerfassungsschaltung 37 erfaßt die Spannung des zu der Steuervorrichtung 1 gelieferten Stroms und erzeugt ein Spannungserfassungssignal K3, das der erfaßten Spannung entspricht. Genauer, wenn die Spannung niedriger als ein erster Wert ist (z.B. eine Hälfte der Batteriespannung), arbeitet die Steuervorrichtung auf eine instabile Weise. Wenn die erfaßte Spannung höher als ein zweiter Wert (z.B. 80 Volt) ist, könnten die Steuervorrichtung 1 und der Motor 2 beschädigt werden. Um diese Probleme zu verhindern, vergleicht die Spannungserfassungsschaltung 37 die Spannung der an die Steuervorrichtung 1 angelegten Stromversorung mit dem ersten und dem zweiten Wert und gibt auf der Basis des Vergleichs das Spannungserfassungssignal K3 zu der Schutzschaltung 39 aus.
Die Motorspannungserfassungschaltung 38 ist mit dem Stromanschluß 3 des Motors 2 verbunden, der näher an der Gleichstromversorgung V liegt, um einen Motorspannungswert Vm an dem Stromanschluß 3 zu erfassen.
Wenn nach den Ausgängen der Erfassungsschaltungen 35 bis 38 ein Problem wie ein Überstrom erfaßt wird, gibt die Schutzschaltung 39 ein Einstellungssignal ST zu der Steuerschaltung 32 aus.
Die Steuerschaltung 32 ändert die relative Einschaltdauer des PBM-Steuersignals Sp nach dem Motorspannungswert Vm, der von der Motorspannungserfassungsschaltung 38 erfaßt wird. Die Aktivierungszeit des Treibertransistors 5 (der Zeitraum, während dessen das PBM-Steuersignal Sp auf H-Pegel gehalten wird) wird also geändert. Dies ändert den Betrag des Treiberstroms Im, der dem Motor 2 durch den Treibertransistor 5 geliefert wird, und der Motor 2 arbeitet mit einer entsprechenden Drehzahl.
Ferner ändert die Steuerschaltung 32 in Reaktion auf das Einstellungssignal ST von der Schutzschaltung 39 das PBM-Steuersignal Sp, so daß der Treibertransistor 5 ausgeschaltet wird. Mit anderen Worten, es ist eine Schutzfunktion vorgesehen, so daß der Motor 2 gestoppt wird, wenn ein Problem wie ein Überstrom erfaßt wird.
Als nächstes wird die Konfiguration der Steuerschaltung 32 erläutert. 5 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration der Steuerschaltung 32 zeigt.
Die Steuerschaltung 32 umfaßt eine Spannungsumwandlungsschaltung 41, eine Deltawellenerzeugungsschaltung 42, eine erste Vergleichsschaltung 43 und eine zweite Vergleichsschaltung 44 auf. Die Spannungsumwandlungsschaltung 41 empfängt das Signal Sf von der Filterschaltung 22 und den Motorspannungswert Vm von der Motorspannungserfassungsschaltung 38. Nach dem Signal Sf und dem Motorspannungswert Vm gibt die Spannungsumwandlungsschaltung 41 einen ersten Vergleichswert C1 zu der ersten Vergleichsschaltung 43 aus, so daß der Motorspannungswert Vm stabilisiert wird.
Die Deltawellenerzeugungsschaltung 42 erzeugt einen PBM-Zählwert Cp als eine Deltawellenvariation, die digital auf Deltawellenweise (Sägezahnwelle) variiert wird. Der PBM-Zählwert Cp wird in die erste und die zweite Vergleichsschaltung 43, 44 eingegeben.
Die erste Vergleichsschaltung 43 vergleicht den ersten Vergleichswert C1 mit dem PBM-Zählwert Cp. Falls der PBM-Zählwert Cp größer als der erste Vergleichswert C1 ist, setzt die erste Vergleichsschaltung 32 das PBM-Steuersignal Sp auf H-Pegel. Wenn der PBM-Zählwert Cp kleiner als der erste Vergleichswert C1 ist, setzt die erste Vergleichsschaltung 43 das PBM-Steuersignal Sp auf L-Pegel.
Die zweite Vergleichsschaltung 44 vergleicht den Vergleichswert C2 mit dem PBM-Zählwert Cp. Wenn der PBM-Zählwert Cp größer als der zweite Vergleichswert C2 ist, setzt die zweite Vergleichsschaltung 44 das Abtast- und Haltesignal Sh auf H-Pegel. Wenn der PBM-Zählwert Cp kleiner als der zweite Vergleichswert ist, setzt die zweite Vergleichsschaltung 44 das Abtast- und Haltesignal Sh auf L-Pegel.
Die Konfiguration der Stromerfassungsschaltung 36 wird wie folgt erläutert. 6 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration der Stromerfassungsschaltung 36 zeigt.
Die Stromerfassungsschaltung 36 umfaßt eine Spannungs-Strom-Umwandlungsschaltung 51, eine Abtast- und Halteschaltung 52, eine Analog-Digital-Wandlerschaltung (A/D-Wandlerschaltung) 53, eine Vergleichsschaltung 54 und eine Bezugsspannungseinstellschaltung 55.
Die Spannungen V1, V2 an den gegenüberliegenden Enden des Widerstands 6 von 4 werden in die Spannungs-Strom-Umwandlungsschaltung 51 ein. Die Spannungs-Strom-Umwandlungsschaltung 51 wandelt dann die Potentialdifferenz zwischen den Spannungen V1, V2 in den Motorstrom Sm um.
Die Abtast- und Halteschaltung 52 tastet den Motorstrom Sm in Reaktion auf das Abtast- und Haltesignal Sh ab und hält ihn und gibt ein Signal H1 mit dem gehaltenen Potential zu der A/D-Wandlerschaltung 53 auf.
Der Ausgang der Abtast- und Halteschaltung 52, das Signal H1, wird dann analog-digital umgewandelt, um den Motorstromwert Ih zu erhalten. Die A/D-Wandlerschaltung 53 gibt dann den Motorstromwert Ih zu der Vergleichsschaltung 54 aus.
Danach vergleicht die Vergleichsschaltung 54 vergleicht den Motorstromwert Ih mit einem Bezugswert Ci, der von der Bezugswerteinstellschaltung 55 gesendet wird. Auf der Basis dieses Vergleichs gibt die Vergleichsschaltung 54 ein Stromerfassungssignal K2 aus. Die Bezugswerteinstellschaltung 55 hat eine Liste, welche die Charakteristika des Bezugswerts Ci bezüglich des Motorspannungswerts Vm darstellt, wie dies in 7 gezeigt ist. Der Bezugswert Ci wird in Entsprechung zu dem Motorspannungswert Vm unter Bezug auf die Liste bestimmt. Der Bezugswert Ci wird dazu verwendet, zu beurteilen, ob der durch den Motor 2 fließende Strom nach der Bestimmung in Entsprechung zu dem Motorspannungswet Vm ein Überstrom ist oder nicht. Auf der Basis dieses Vergleichs zwischen dem Motorstromwert Ih und dem Bezugswert Ci erzeugt die Vergleichsschaltung 54 das Stromerfassungssignal K2.
wie oben beschrieben, hat die zweite Ausführungsform auch die Betriebseffekte (1) bis (3) der ersten Ausführungsform.
Da der Motor 2 ferner bei der zweiten Ausführungsform mit der Masse GND verbunden ist, ist der Motor 2 relativ leicht zu installieren. Auch sind äußere Faktoren wie Funkrauschen unterdrückt, weil das Gehäuse des Motors 2 mit der Masse GND verbunden ist, womit also der Motor 2 stabil arbeiten kann. Außerdem ist der Widerstand 6 zum Erfassen des Motorstroms zwischen der Gleichstromversorgung V und dem Motor 2 eingesetzt. Dadurch ist es möglich, den Motorstrom auf eine stabile weise zu erfassen. Der Motor 2 wird damit zuverlässig gegen einen Überstrom geschützt.
Die veranschaulichten Ausführungsformen können wie folgt modifiziert werden.
Bei jeder der Ausführungsformen wird der Treibertransistor 5 in Reaktion auf das PBM-Steuersignal Sp auf H-Pegel betätigt. Der Treibertransistor 5 kann jedoch betätigt werden, wenn das PBM-Steuersignal Sp auf L-Pegel ist. Der Treibertransistor 5 muß auch nicht notwendigerweise ein FET sein. Außerdem können mehrere Treibertransistoren 5 vorgesehen sein.
Bei den veranschaulichten Ausführungsformen wird der Motor 2 nach PBM-Steuerung gesteuert. Der Motor 2 kann jedoch auch nach einem anderen Steuerverfahren wie einer Impulsfrequenzmodulationssteuerung (IFM) gesteuert werden.
Bei den Ausführungsformen wird der PBM-Zählwert Cp, der digital variiert wird, als die Deltawellenvariation verwendet. Der PBM-Zählwert Cp kann allerdings durch einen anderen Wert ersetzt werden, der auf analoge Weise variiert wird. Ferner kann ein nach einer unterschiedlichen Wellenform als der Deltawellenform variierter Wert verwendet werden.
Obwohl der zweite Vergleichswert C2 bei den veranschaulichten Ausführungsformen ein festgelegter Wert ist, kann der zweite Vergleichswert C2 variiert werden.
Bei den veranschaulichten Ausführungsformen ist die Abtast- und Haltezeit Ts als eine Hälfte der minimalen Ausgabezeit (der minimalen Aktivierungszeit) des PBM-Steuersignals Sp eingestellt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Ausführungsformen beschränkt. Die Abtast- und Haltezeit Ts kann nach Bedarf modifiziert werden, solange die Abtast- und Haltezeit Ts kürzer als die minimale Ausgabezeit des PBM-Steuersignals Sp ist.
Bei jeder der veranschaulichten Ausführungsformen ist die vorliegende Erfindung als die Steuervorrichtung 1 zum Steuern des Gebläsemotors 2 der Fahrzeugklimaanlage verkörpert. Allerdings kann die vorliegende Erfindung auch als eine Steuervorrichtung für einen Motor verkörpert sein, der in einem anderen Gerät verwendet wird.
Die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen gelten als veranschaulichend und nicht einschränkend, und die Erfindung ist nicht auf die hier angegebenen Einzelheiten beschränkt, sondern kann innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche und äquivalent dazu modifiziert werden.

Claims

Vorrichtung zum Steuern eines Motors mittels eines Schaltelements, bei welcher die Vorrichtung ein impulsartiges Steuersignal an das Schaltelement ausgibt, wobei das Steuersignal zwischen H-Pegel und L-Pegel geschaltet wird, um das Schaltelement selektiv ein- oder auszuschalten, so daß der Motor mit einem Strom in Entsprechung zu einem eingeschalteten Zustand des Schaltelements versorgt wird, wobei die Vorrichtung den an den Motor gelieferten Strom für eine vorbestimmte Abtast- und Haltezeit abtastet und hält, um einen Wert des Motorstroms zu erhalten, und wobei die Vorrichtung den Motor nach dem erhaltenen Wert steuert, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung als Abtast- und Haltezeit einen Zeitraum zwischen einem ersten Zeitpunkt, wenn der Pegel des Steuersignals geschaltet wird, um das Schaltelement auszuschalten, und einem zweiten Zeitpunkt bestimmt, welcher dem ersten Zeitpunkt um eine vorbestimmte Periode vorhergeht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung das Steuersignal erzeugt, indem eine Deltawellenvariation mit einem vorbestimmten ersten Vergleichswert verglichen wird, wobei die Deltawellenvariation deltawellenartig oder auf eine alternierende, allmählich ansteigende und rasch abfallende Weise variiert wird, und die Vorrichtung ein impulsartiges Abtast- und Haltesignal erzeugt, indem die Deltawellenvariation mit einem vorbestimmten zweiten Vergleichswert verglichen wird, wobei das Abtast- und Haltesignal zwischen H-Pegel und L-Pegel geschaltet wird, wobei die Vorrichtung als die Abtast- und Haltezeit den Zeitraum bestimmt, während dessen das Abtast- und Haltesignal auf H-Pegel oder L-Pegel gehalten wird.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung das Steuersignal auf H-Pegel oder L-Pegel setzt, wenn die Deltawellenvariation größer als der erste Vergleichswert ist, und auf den anderen Pegel, wenn die Deltawellenvariation kleiner als der erste Vergleichswert ist, und die Vorrichtung das Abtast- und Haltesignal auf H-Pegel oder L-Pegel setzt, wenn die Deltawellenvariation größer als der zweite Vergleichswert ist, und auf den anderen Pegel, wenn die Deltawellenvariation kleiner als der zweite Vergleichswert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Vergleichswert variabel ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Vergleichswert festgelegt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtast- und Haltezeit als eine Hälfte eines vorbestimmten minimalen Werts des Zeitraums bestimmt ist, während dessen das Steuersignal auf H-Pegel oder L-Pegel gehalten wird, um das Schaltelement einzuschalten.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal ein PBM-Signal ist, um den Motor nach PBM-Steuerung zu steuern.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor ein Gebläsemotor für eine Fahrzeugklimaanlage ist.
Verfahren zum Steuern eines Motors mittels eines Schaltelements, das folgendes umfaßt: Ausgeben eines impulsartigen Steuersignals an das Schaltelement, wobei das Steuersignal zwischen H-Pegel und L-Pegel geschaltet wird, um das Schaltelement selektiv ein- oder auszuschalten, so daß der Motor mit einem Strom in Entsprechung zu einem eingeschalteten Zustand des Schaltelements versorgt wird; Abtasten und Halten des an den Motor gelieferten Stroms für eine vorbestimmte Abtast- und Haltezeit, um einen Wert des Motorstroms zu erhalten; und Steuern des Motors nach dem erhaltenen Wert, dadurch gekennzeichnet, daß als Abtast- und Haltezeit ein Zeitraum zwischen einem ersten Zeitpunkt bestimmt wird, zu welchem der Pegel des Steuersignals geschaltet wird, um das Schaltelement auszuschalten, und einem zweiten Zeitpunkt, welcher dem ersten Zeitpunkt um eine vorbestimmte Periode vorhergeht.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Deltawellenvariation erzeugt wird, welche auf eine deltawellenartige Weise oder auf eine alternierende, allmählich ansteigende und rasch abfallende Weise variiert wird; das Steuersignal erzeugt wird, indem die Deltawellenvariation mit einem vorbestimmten ersten Vergleichswert verglichen wird; und ein impulsartiges Abtast- und Haltesignal erzeugt wird, indem die Deltawellenvariation mit einem vorbestimmten zweiten Vergleichswert verglichen wird, wobei das Abtast- und Haltesignal zwischen H-Pegel und L-Pegel geschaltet wird, wobei der Zeitraum, während dessen das Abtast- und Haltesignal auf H-Pegel oder L-Pegel gehalten wird, als die Abtast- und Haltezeit bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtast- und Haltezeit als eine Hälfte eines minimalen vorbestimmten Werts des Zeitraums bestimmt ist, während dessen das Steuersignal auf H-Pegel oder L-Pegel gehalten wird, um das Schaltelement einzuschalten.