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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Rotorpositionserfassungsschaltung
und eine Motoransteuervorrichtung.
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Wenn
der Betrieb eines bürstenlosen
Gleichstrommotors gesteuert wird, sind eine Mehrzahl von Hall-Elementen
zur Erfassung einer Drehposition eines Rotors jeweils in einem elektrischen
Winkel von 60 oder 120 Grad auf einer Statorseite angeordnet. Die
zeitliche Steuerung der Ringwicklung wird auf der Grundlage von
Positionserfassungssignalen der Hall-Elemente bestimmt. Es ist jedoch
erforderlich, eine Stromversorgungsleitung zur Stromversorgung des
Hall-Elements und eine Leitung zur Ausgabe eines Erfassungssignals
vorzusehen. Folglich wird der Aufbau des Motors komplex.
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Die
JP 62 123979 A offenbart
eine Motoransteuervorrichtung ohne Sensoren, um den obigen Aufbau
zu vereinfachen. Die Vorrichtung erfasst Positionsinformation eines
Rotors auf der Grundlage einer induzierten Spannung, die in der
Ringwicklung erzeugt wird, wenn der Rotor gedreht wird, ohne einen
Sensor, wie beispielsweise ein Hall-Element, zu verwenden.
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5 zeigt
eine herkömmliche
Motoransteuervorrichtung 1 zur Ansteuerung eines Lüftermotors eines
in einem Fahrzeug vorgesehenen Kühlers.
Die Vorrichtung 1 wird über
eine Batterie 2 des Fahrzeugs mit Strom versorgt. Ein bürstenloser
Gleichstrommotor 3 wird über einen Inverter 4 mit
Strom versorgt. Der Inverter 4 weist beispielsweise sechs Leistungs-MOSFETs 5a–5f auf,
die in einer Drehstrombrückenschaltung
verschaltet sind. Jeder Phasenausgangsanschluss in dem Inverter 4 ist
mit einer entsprechenden Ringwicklung 6U, 6V, 6W des
Motors 3 verbunden.
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Der
Inverter 4 wird von einem Steuerabschnitt 7 gesteuert,
der einen Mikro-Computer und eine logische Schaltung aufweist. Der
Steuerabschnitt 7 gibt ein Ansteuersig nal über einen
Gatetreiber 8 an ein Gate jedes MOSFET 5a–5f.
Eine Position eines sich drehenden Rotors des Motors 3 wird von
einer Positionserfassungsschaltung 9 erfasst. Ein Positionserfassungssignal
wird an den Steuerabschnitt 7 gegeben. Die Positionserfassungsschaltung 9 weist
drei Tiefpassfilter 10U, 10V, 10W, drei
Trennverstärker 11U, 11V, 11W und
drei Komparatoren 12U, 12V, 12W auf.
Jedes Tiefpassfilter 10U, 10V, 10W ist
im Wesentlichen aus einem Kondensator C und einem Widerstand R aufgebaut.
Jeder Komparator 12U, 12V, 12W vergleicht
ein Ausgangssignal des Trennverstärkers 11U, 11V, 11W mit
einem virtuellen Sternpunktpotential, d. h. VNP-Potential. Der Eingangsanschluss
jedes Tiefpassfilters 10U, 10V, 10W ist
mit einem gemeinsamen Knotenpunkt zwischen zwei Widerständen R1U, R2U, R1V, R2V, R1W, R2W verbunden.
Die zwei Widerstände
R1U, R2U, R1V, R2V, R1W, R2W teilen eine
Ausgangsspannung jedes Phasenausgangsanschlusses des Inverters 4.
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Die 6A bis 6I zeigen
eine Spannungswellenform in jedem Abschnitt, wenn der Motor 3 über den
Inverter 4 mit Strom versorgt wird. 6A zeigt
eine Spannungswellenform einer U-Phase in der induzierten Spannung, 6B zeigt
eine Spannungswellenform einer V-Phase in der induzierten Spannung,
und 6C zeigt eine Spannungswellenform einer W-Phase
in der induzierten Spannung. 6D zeigt
eine Spannungswellenform einer U-Phase in einem Signal nach einer
Passierung des Tiefpassfilters 10U, 10V, 10W. 6E zeigt
eine Spannungswellenform einer V-Phase in dem Signal nach einer
Passierung des Tiefpassfilters 10U, 10V, 10W. 6F zeigt
eine Spannungswellenform einer W-Phase in dem Signal nach einer
Passierung des Tiefpassfilters 10U, 10V, 10W. 6G zeigt
eine Spannungswellenform einer EU-Komponente
in dem Komparatorausgangssignal. 6H zeigt
eine Spannungswellenform einer EV-Komponente
in dem Komparatorausgangssignal. 6I zeigt
eine Spannungswellenform einer EW-Komponente
in dem Komparatorausgangssignal. Das Komparatorausgangssignal entspricht
hierbei dem Positionserfassungssignal. Wenn der Motor 3 damit
beginnt, zu arbeiten, liefert der Steuerabschnitt 7 ein
vorbestimmtes Muster zur Stromversorgung. Wenn sich der Motor 3 dreht, erscheint
die in jeder Ringwicklung 6U, 6V, 6W erzeugte
induzierte Spannung als Anschlussspannung der Wicklung 6U, 6V, 6W.
Da eine durch ein PWM-Steuerverfahren verursachte Schaltwellenform der
Anschlussspannung der Wicklung 6U, 6V, 6W überlagert
ist, wird die Schaltwellenform durch das Tiefpassfilter 10U, 10V, 10W entfernt.
Auf diese Weise wird eine nahezu sinusförmige Wellenform der induzierten
Spannung erhalten. Anschließend
vergleicht der Komparator 12 das Ausgangssignal jedes Tiefpassfilters 10U, 10V, 10W mit
dem virtuellen Sternpunktpotential, so dass ein rechteckförmiges Positionssignal
jeder Phase erhalten wird.
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Der
Steuerabschnitt 7 legt ein PWM-Tastverhältnis zur Bestimmung einer
Drehzahl des Motors 3 in Übereinstimmung mit einem von
einer externen ECU (elektronische Steuereinheit) eingegebenen Steuersignal
fest. Der Steuerabschnitt 7 bestimmt ferner einen Stromwendungszeitpunkt
auf der Grundlage des von der Positionserfassungsschaltung 9 erfassten
Positionssignals und erzeugt ein Ansteuersignal. Anschließend gibt
der Steuerabschnitt 7 das Ansteuersignal an den Gatetreiber 8.
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Die
JP 07-337080 A offfenbart
ein Verfahren, das dazu ausgelegt ist, eine Stromversorgung an einem
geeigneten Zeitpunkt, an dem ein Aktivierungsbefehl eines Motors
erteilt wird, zu starten. Dieses Verfahren wird für einen
Lüftermotor
einer Klimaanlage verwendet, wobei eine Drehposition eines Lüfters in
einer Kompressoreinheit als externe Einheit erfasst wird, wenn der
Lüfter
durch eine Erfassung von Wind gedreht wird.
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Wenn
der Motor 3 ohne einen Sensor mit Hilfe des PWM-Steuerverfahrens
gesteuert wird, muss das Schaltrauschen in dem die induzierte Spannung anzeigenden
Signal unter Verwendung des Tiefpassfilters 10U, 10V, 10W entfernt
werden. Hierdurch wird eine Verzögerung
in einer Phase des die induzierte Spannung anzeigenden Signals,
welches das Tiefpassfilter 10U, 10V, 10W durchläuft, erzeugt.
Um die Phasenverzögerung
im gesamten Frequenzbereich des die induzierte Spannung anzeigenden
Signals auf nahezu 90 Grad zu setzen, sollte eine CR-Zeitkonstante
vorzugsweise auf einen höheren
Wert und eine Grenzfrequenz vorzugsweise auf einen geringeren Wert
gesetzt werden, und zwar in einem zulässigen Abklingbereich des ein
CR-Filter passierenden Signals.
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Gewöhnlich ist
eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines in einem Fahrzeug vorgesehenen
Lüftermotors
in einem Motorraum des Fahrzeugs vorgesehen. Folglich ist der Betrieb
in solch einer Umgebung deutlichen Temperaturschwankungen ausgesetzt. Die
CR-Zeitkonstante des Tiefpassfilters 10U, 10V, 10W weist
eine Toleranz auf und ist ferner stark temperaturabhängig. Dies
führt dazu,
dass sich die CR-Zeitkonstante jedes Tiefpassfilters 10U, 10V, 10W deutlich ändert und
von einem vorbestimmten Wert abweichen kann.
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Was
den Lüfter
des Kühlers
in dem Fahrzeug betrifft, so kann der Motor 3 aus einem
Zustand heraus aktiviert werden, in welchem der Lüfter durch eine
Erfassung von Wind bei einer Fahrt des Fahrzeugs gedreht wird. Wenn
die Zeitkonstante des Tiefpassfilters 10U, 10V, 10W jedoch
stark abweicht, wird kein geeigneter Zeitpunkt erhalten, wenn die Stromversorgung
der Vorrichtung beginnt oder endet. Folglich kann es passieren,
dass ein Synchronisationsverlust auftritt und/oder ein Stromwendungsmuster
nicht geändert
wird, so dass ein übermäßiger Strom
in die Vorrichtung gespeist wird.
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Wenn
der Motor für
das Fahrzeug aktiviert wird, ist es für den Motor ferner erforderlich,
selbst dann normal zu laufen, wenn eine Energieversorgungsspannung
von einem vorbestimmten Wert abweicht. Wenn die Zeitkonstante des
Tiefpassfilters 10U, 10V, 10W stark abweicht,
wird, gleich dem obigen Fall, kein geeigneter Zeitpunkt erhalten,
wenn die Energieversorgungsspannung schnell geändert wird. Folglich kann es
passieren, dass ein Synchronisationsverlust auftritt und/oder ein
Stromwendungsmuster nicht geändert
wird, so dass ein übermäßiger Strom
in die Vorrichtung gespeist wird.
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Die 7A bis 7I zeigen
einen Fall, bei welchem der Motor 3 mit Strom versorgt
und aus einem Zustand aktiviert wird, bei welchem der Lüfter durch
eine Erfassung von Wind gedreht wird, wenn die Zeitkonstante des
Tiefpassfilters 10U, 10V, 10W nicht abweicht.
Die 7A bis 7I zeigen
insbesondere eine Spannungswellenform in jedem Abschnitt, wenn der
Motor 3 mit Strom versorgt wird. Die 7A bis 7C zeigen
Spannungswellenformen einer U-, einer V- und einer W-Phase in der
induzierten Spannung. Die 7D bis 7F zeigen
Spannungswellenformen einer U-, einer V- und einer W-Phase in einem
Signal nach einer Passierung des Tiefpassfilters 10U, 10V, 10W.
Die 7G bis 7I zeigen
Spannungswellenformen einer U-, einer V- und einer W-Phase in dem
Komparatorausgangssignal. Das Komparatorausgangssignal entspricht
hierbei dem Positionserfassungssignal. VIIA beschreibt eine Zeitspanne,
in welcher der Lüfter
durch eine Erfassung von Wind gedreht wird, VIIB beschreibt einen
Zeitpunkt, an welchem die Stromversorgung beginnt, und VIIC beschreibt
eine Zeitspanne, in welcher die Stromversorgung erfolgt. In diesem
Fall kann der Motor 3 ohne Schwierigkeiten in Betrieb gesetzt
werden.
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Die 8A bis 8I zeigen
einen Fall, bei welchem der Motor 3 mit Strom versorgt
und aus einem Zustand aktiviert wird, bei welchem der Lüfter durch
eine Erfassung von Wind gedreht wird, wenn die Zeitkonstante des
Tiefpassfilters 10U, 10V, 10W abweicht.
Die 8A bis 8I zeigen
insbesondere eine Spannungswellenform in jedem Abschnitt, wenn der
Motor 3 mit Strom versorgt wird. Die 8A bis 8C zeigen
Spannungswellenformen einer U-, einer V- und einer W-Phase in der
induzierten Spannung. Die 8D bis 8F zeigen
Spannungswellenformen einer U-, einer V- und einer W-Phase in einem
Signal nach einer Passierung des Tiefpassfilters 10U, 10V, 10W.
Die 8G bis 8I zeigen
Spannungswellenformen einer U-, einer V- und einer W-Phase in dem
Komparatorausgangssignal. VIIIA beschreibt eine Zeitspanne, in welcher
der Lüfter
durch eine Erfassung von Wind gedreht wird, VIIIB beschreibt einen
Zeitpunkt, an welchem die Stromversorgung beginnt, und VIIIC beschreibt
eine Zeitspanne, in welcher die Stromversorgung erfolgt. In diesem
Fall weicht die Phase des von dem Komparator 12 ausgegebenen
Positionserfassungssignals bei Beginn der Stromversorgung ab, da
die Zeitkonstante des Tiefpassfilters 10U, 10V, 10W abweicht.
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Die 9A bis 9D zeigen
tatsächliche Wellenformen
des U-Phasen-Positions-erfassungssignals und der U-, V- und W-Phasenspannungen, die
von einem Oszilloskop aufgenommen wurden, nachdem das Signal das
Tiefpassfilter 10U, 10V, 10W passiert
hat. Die Aufnahme erfolgte an einem Eingangsanschluss des Trennverstärkers 11U, 11V, 11W. 9A zeigt
einen Fall, bei welchem die Zeitkonstante des Tiefpassfilters 10U, 10V, 10W bei
Beginn der Stromversorgung nicht abweicht. 9A zeigt
insbesondere eine ansteigende Wellenform jeder Phasenspannung und
das U-Phasen- Positionserfassungssignal. 9B zeigt
einen Fall, bei welchem die Zeitkonstante des Tiefpassfilters 10U, 10V, 10W nicht
abweicht, wenn die Stromversorgung endet. 9B zeigt
insbesondere eine abfallende Wellenform jeder Phasenspannung und
das U-Phasen-Positionserfassungssignal. 9C zeigt
einen Fall, bei welchem die Zeitkonstante des Tiefpassfilters 10U, 10V, 10W bei
Beginn der Stromversorgung abweicht. 9C zeigt
insbesondere eine ansteigende Wellenform jeder Phasenspannung und
das U-Phasen-Positionserfassungssignal. 9D zeigt einen
Fall, bei welchem die Zeitkonstante des Tiefpassfilters 10U, 10V, 10W abweicht,
wenn die Stromversorgung endet. 9D zeigt
insbesondere eine abfallende Wellenform jeder Phasenspannung und das
U-Phasen-Positionserfassungssignal. Die Abweichung der Zeitkonstanten
des Tiefpassfilters 10U, 10V, 10W liegt
in den 9C und 9D bei
ungefähr
30%. IXC und IXD beschreiben eine Zeitspanne, in welcher kein Positionserfassungssignal
erhalten wird, da die Zeitkonstante jedes Tiefpassfilters 10U, 10V, 10W abweicht.
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In
den 9A und 9B wird
das U-Phasen-Positionserfassungssignal genau ausgegeben. In den 9C und 9D weicht
eine Anstiegszeit jeder Phasenspannung von einer Anstiegszeit einer Referenzspannung
ab, da das als die Referenzspannung des Komparators 12U, 12V, 12W dienende
virtuelle Sternpunktpotential aus einer Summe der drei induzierten
Phasenspannungen erhalten wird. Folglich kann der Komparator 12U, 12V, 12W einen
Pegel des Ausgangssignals des Trennverstärkers 11U, 11V, 11W nicht
mit dem VNP-Potential vergleichen. Folglich wird das U-Phasen-Positionserfassungssignal
nicht genau ausgegeben.
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Folglich
muss die eine Rotorpositionserfassungsschaltung aufweisende Motoransteuervorrichtung
selbst dann einen genauen Stromversorgungszeitpunkt bzw. ein genaues
Stromversorgungstiming vorsehen, wenn eine Zeitkonstante eines Tiefpassfilters
von einem vorbestimmten Wert abweicht.
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Es
ist folglich Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Rotorpositionserfassungsschaltung und
eine Motoransteuervorrichtung bereitzustellen.
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Die
Aufgabe wird durch eine Rotorpositionserfassungsschaltung nach dem
Anspruch 1 gelöst.
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Bei
der obigen Schaltung wird die zeitliche Steuerung der Stromversorgung
selbst dann genau ausgeführt,
wenn die Zeitkonstante des ersten Tiefpassfilters von einem vorbestimmten
Wert abweicht.
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Die
Aufgabe wird ferner durch eine Motoransteuervorrichtung nach dem
Anspruch 4 gelöst.
Bei dieser Vorrichtung beginnt der Motor, sicher aus einem Zustand
zu starten, bei dem er durch eine externe Kraft gedreht bzw. angetrieben
wird.
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Die
Aufgabe wird ferner durch eine Rotorpositionserfassungsschaltung
nach dem Anspruch 8 gelöst.
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Bei
der obigen Schaltung wird die zeitliche Steuerung der Stromversorgung
selbst dann genau ausgeführt,
wenn die Zeitkonstante des ersten Tiefpassfilters von einem vorbestimmten
Wert abweicht.
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Die
Aufgabe wird ferner durch eine Motoransteuervorrichtung nach dem
Anspruch 11 gelöst.
Bei dieser Vorrichtung beginnt der Motor, sicher aus einem Zustand
zu starten, bei dem er durch eine externe Kraft gedreht wird.
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Die
obige Aufgabe, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezugnahme
auf die beigefügte
Zeichnung gemacht wurde, näher
ersichtlich sein. In der Zeichnung zeigt/zeigen:
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1 einen
Schaltplan einer Motoransteuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
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2A bis 2D von
einem Oszilloskop aufgenommene Diagramme eines U-Phasen-Positionserfassungssignals und
einer Phasenspannung jeder Phase;
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3A bis 3I Diagramme
einer Spannungswellenform in jedem Teil, wenn ein Motor mit Strom
versorgt wird;
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4 einen
Schaltplan einer Motoransteuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
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5 einen
Schaltplan einer herkömmlichen Motoransteuervorrichtung;
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6A bis 6I Diagramme
einer Spannungswellenform in jedem Teil, wenn ein Motor mit Strom
versorgt wird;
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7A bis 7I Diagramme
einer Spannungswellenform in jedem Teil, wenn ein Motor mit Strom
versorgt wird und eine Zeitkonstante nicht abweicht;
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8A bis 8I Diagramme
einer Spannungswellenform in jedem Teil, wenn ein Motor mit Strom
versorgt wird und eine Zeitkonstante abweicht; und
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9A bis 9D von
einem Oszilloskop aufgenommene Diagramme eines U-Phasen-Positionserfassungssignals und
einer Phasenspannung jeder Phase.
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(Erste Ausführungsform)
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1 zeigt
eine Motoransteuervorrichtung 21 gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 21 weist einen Kondensator
CN zwischen einem Kondensator CU, CV, CW und der Masse
in jedem Tiefpassfilter 10U, 10V, 10W auf.
Ein Widerstand RUN, RVN,
RWN ist zwischen einen gemeinsamen Kno tenpunkt
und einen Eingangsanschluss jedes Filters 10U, 10V, 10W geschaltet.
Der gemeinsame Knotenpunkt ist zwischen dem Kondensator CU, CV, CW und
dem Kondensator CN vorgesehen. Die Tiefpassfilter 10U, 10V, 10W,
die Komparatoren 12U, 12V, 12W, der Kondensator
CN und die Widerstände RUN,
RVN, RWN bilden
eine Rotorpositionserfassungsschaltung 22. Der Kondensator CN und die Widerstände RUN,
RVN, RWN bilden
ferner drei zweite Tiefpassfilter.
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Eine
durch den Kondensator CN und den Widerstand
RUN, RVN, RWN vorgesehene Zeitkonstante wird vorzugsweise
auf einen Wert gesetzt, der kleiner oder gleich einer Zeit ist,
die einem elektrischen Winkel von 60 Grad entspricht, wenn die Drehzahl
des Motors 3 maximal wird. Wenn die Zeitkonstante zu klein
ist, kann ein Schaltrauschen in einem PWM-Signal und/oder ein zusammen
mit einer Phasenänderung
erzeugtes Rauschen gegebenenfalls nicht entfernt werden. Folglich
wird die Zeitkonstante angesichts dieser Punkte angemessen eingestellt.
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Wenn
die maximale Drehzahl des Motors beispielsweise 2500 U/min beträgt und der
Motor 3 fünf
Polpaare aufweist, liegt die dem elektrischen Winkel von 60 Grad
entsprechende Zeit bei 800 μs. Folglich
wird die Kapazität
des Kondensator CN auf 0.01 μF und der
Widerstandswert des Widerstands RN auf 200
kΩ gesetzt,
wobei die Zeitkonstante wie folgt berechnet wird: 0.01 μF × 200 kΩ/3 = 666 μs = Zeitkonstante.
Auf diese Weise wird die Zeitkonstante auf einen angemessenen Wert
gesetzt.
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Der
Motor 3 dreht einen Kühlerlüfter 23 derart,
dass der Lüfter 23 den
Wind zu einem Kühler oder
Wärmetauscher 24 und
einem Kondensator/Verflüssiger
oder einer Kondensationsvorrichtung 25 bläst. Auf
diese Weise werden der Kühler 24 und der
Verflüssiger 25 gekühlt. Der
Kühler 24 und
der Verflüssiger 25 werden
in geeigneter Weise für
einen Wärmekreislauf
in einem Fahrzeug verwendet.
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Das
eine Ende des Kondensators CU, CV, CW in jedem Tiefpassfilter 10U, 10V, 10W der
Motoransteuervorrichtung 1 ist, wie beim Stand der Technik, geerdet.
Folglich wird das Laden und Entladen jedes Kondensators CU, CV, CW dann,
wenn ein Signal an das Tiefpassfilter 10U, 10V, 10W gegeben
wird, derart ausgeführt,
dass der Massepegel für
einen unteren Grenzwert des Ladens und Entladens verwendet wird.
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In
der Rotorpositionserfassungsschaltung 22 ist demgegenüber der
zusätzliche
Kondensator CN über den Kondensator CU, CV, CW mit
jedem Widerstand RUN, RVN,
RWN verbunden. Folglich weist die Anschlussspannung
jedes Kondensators CU, CV,
CW einen unteren Grenzwert des VNP-Potentials
auf. Folglich wird das Laden und Entladen des Kondensator CU, CV, CW dann,
wenn das Eingangssignal an das Tiefpassfilter 10U, 10V, 10W gegeben
wird, derart ausgeführt,
dass das VNP-Potential für
einen unteren Grenzwert des Ladens und Entladens verwendet wird.
Folglich verkürzt
sich die Lade- und Entladezeit des Kondensators CU,
CV, CW und damit
verbunden die Anstiegs- und Abfallzeit. Auf diese Weise wird das
Ansprechverhalten der Vorrichtung 21 verbessert bzw. beschleunigt.
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Die 2A bis 2D zeigen
tatsächliche Wellenformen
eines U-Phasen-Positionserfassungssignals und U-, V- und W-Phasenspannungen,
die von einem Oszilloskop erfasst wurden, nachdem das Signal das
Tiefpassfilter 10U, 10V, 10W passiert
hat. Die Aufnahme erfolgte an einem Eingangsanschluss des Trennverstärkers 11U, 11V, 11W. 2A zeigt eine
ansteigende Wellenform jeder Phasenspannung und das U-Phasen-Positionserfassungssignal
für einen
Fall, bei welchem die Zeitkonstante des Tiefpassfilters 10U, 10V, 10W bei
einem Beginn der Stromversorgung nicht abweicht. 2B zeigt
eine abfallende Wellenform jeder Phasenspannung und das U-Phasen-Positionserfassungssignal
für einen Fall,
bei welchem die Zeitkonstante des Tiefpassfilters 10U, 10V, 10W bei
einem Ende der Stromversorgung nicht abweicht. 2C zeigt
eine ansteigende Wellenform jeder Phasenspannung und das U-Phasen-Positionserfassungssignal
für einen
Fall, bei welchem die Zeitkonstante des Tiefpassfilters 10U, 10V, 10W bei
einem Beginn der Stromversorgung abweicht. 2D zeigt
eine abfallende Wellenform jeder Phasenspannung und das U-Phasen-Positionserfassungssignal
für einen
Fall, bei welchem die Zeitkonstante des Tiefpassfilters 10U, 10V, 10W bei
einem Ende der Stromversorgung abweicht. Die Abweichung der Zeitkonstanten
des Tiefpassfilters 10U, 10V, 10W liegt
in den 2C und 2D bei
ungefähr
30%. In den 2C und 2D wird
das Positionserfassungssignal selbst dann genau erhalten, wenn die
Zeitkonstante abweicht, da sich die Lade- und Entladezeiten verkürzen. Da
das Referenzpotential des Tiefpassfilters 10U, 10V, 10W auf
das VNP-Potential
gesetzt ist, sind der Anstieg und der Abfall der Ausgangswellenform
des Tiefpassfilters 10U, 10V, 10W selbst
dann steil, wenn die Zeitkonstante abweicht. Folglich kann die Laden
und Entladen des Kondensators CU, CV, CW schnell ausgeführt werden.
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Die 3A bis 3I zeigen
einen Fall, bei welchem der Motor 3 mit Strom versorgt
und aus einem Zustand aktiviert wird, bei welchem der Lüfter durch
eine Erfassung von Wind gedreht wird, wenn die Zeitkonstante des
Tiefpassfilters 10U, 10V, 10W abweicht.
Die 3A bis 3I zeigen
insbesondere eine Spannungswellenform in jedem Abschnitt, wenn der
Motor 3 mit Strom versorgt wird. Die 3A bis 3C zeigen
Spannungswellenformen einer U-, einer V- und einer W-Phase in der
induzierten Spannung. Die 3D bis 3F zeigen
Spannungswellenformen einer U-, einer V- und einer W-Phase in einem
Signal nach einer Passierung des Tiefpassfilters 10U, 10V, 10W.
Die 3G bis 3I zeigen
Spannungswellenformen einer U-, einer V- und einer W-Phase in dem
Komparatorausgangssignal. IIIA kennzeichnet eine Zeitspanne, in
welcher der Lüfter
durch eine Erfassung von Wind gedreht wird, IIIB kennzeichnet einen
Zeitpunkt, an welchem die Stromversorgung beginnt, und IIIC kennzeichnet eine
Zeitspanne, in welcher die Stromversorgung erfolgt. Wenn die Stromversorgung
des Motors 3 beginnt, werden die Ausgangswellenform jedes
Tiefpassfilters 10U, 10V, 10W und das
Referenzpotential, das durch eine Darstellung der Ausgangswellenformen
der Tiefpassfilter 10U, 10V, 10W vorgesehen wird,
schnell erhöht.
Folglich weisen die Spannungswellenformen von jeder Phasen in dem
Positionserfassungssignal selbst dann keine Phasenverschiebung auf,
wenn die Zeitkonstante eine verhältnismäßig hohe
Abweichung aufweist.
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Die
Rotorpositionserfassungsschaltung 22 liefert das VNP-Potential
des Motors 3 als das Referenzpotential jedes Tiefpassfilters 10U, 10V, 10W, welcher
das Erfassungssignal der induzierten Spannung in einem Niederfrequenzbereich
filtert, wobei die induzierte Spannung in jeder Ringwicklung 6U, 6V, 6W des
Motors 3 erzeugt wird. Folglich wird das Laden und Entladen
des Kondensators CU, CV,
CW in dem Tiefpassfilter 10U, 10V, 10W bezüglich des
als die Referenzspannung dienenden VNP-Potentials des Motors 3 ausgeführt, so
dass die Zeit zum Laden und Entladen und die Anstiegszeit und die
Abfallzeit des Tiefpassfilters 10U, 10V, 10W verkürzt werden.
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Folglich
wird die Positionserfassung des Rotors schnell ausgeführt. Ferner
wird die zeitliche Steuerung bzw. der Zeitpunkt zur Stromversorgung selbst
dann genau erhalten, wenn die Zeitkonstante jedes Tiefpassfilters 10U, 10V, 10W abweicht.
Ferner kann das Referenzpotential selbst dann unter Verwendung des
VNP-Potentials gesetzt werden, wenn es schwierig ist, eine Verdrahtung
zur direkten Erfassung des Sternpunktpotentials des Motors 3 zu
bilden. Die Ansteuervorrichtung 21 weist eine Last des Motors 3 auf,
welche dem Kühlerlüfter 23 des
in dem Fahrzeug vorgesehenen Kühlers 24 entspricht.
Da die Ansteuervorrichtung 21 die Rotorpositionserfassungsschaltung 22 aufweist,
kann eine Stromversorgung des Motors 3 selbst dann beginnen,
wenn der Lüfter 23 bei
einer Fahrt des Fahrzeugs ohne eine Stromversorgung des Motors 3 durch
eine Erfassung von Wind gedreht wird.
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(Zweite Ausführungsform)
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4 zeigt
eine Motoransteuervorrichtung 26 gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 26 weist die
Widerstände
RUN, RVN, RWN nicht auf. Stattdessen sind zwei Teilerwiderstände R1N, R2N zwischen
den Sternpunkt des Motors 3 und die Masse in Reihe geschaltet.
Die zwei Teilerwiderstände
R1N, R2N weisen
einen gemeinsamen zwischen beiden liegenden Knotenpunkt auf. Zwischen
den gemeinsamen Knotenpunkt und den Kondensator CN ist
ein weiterer Widerstand RN geschaltet. Der
Kondensator CN und der Widerstand RN bilden ein zweites Tiefpassfilter.
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Der
Eingangsanschluss des Trennverstärkers 11N ist
mit einem gemeinsamen Knotenpunkt zwischen dem Kondensator CN und dem Widerstand RN verbunden.
Der Ausgangsanschluss des Trennverstärkers 11N ist über einen
Widerstand mit dem invertierenden Eingangsanschluss jedes Komparators 12U, 12V, 12W verbunden.
Die Vorrichtung 26 weist eine Rotorpositionserfassungsschaltung 27 auf.
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In
der Vorrichtung 26 wird ein durch die Widerstände R1N, R2N geteiltes
Sternpunktpotential des Motors 3 an einen gemeinsamen Anschluss
der Kondensatoren CU, CV,
CW, gelegt, wobei das Sternpunktpotential
ferner für
die Referenzspannung jedes Komparators 12U, 12V, 12W verwendet
wird. Folglich wird das Laden und Entladen des Kondensator CU, CV, CW,
in dem Tiefpassfilter 10U, 10V, 10W bezüglich des
als die Referenzspannung dienenden Sternpunktpotentials des Motors 3 ausgeführt, so dass
die Zeit zum Landen und Entladen und die Anstiegszeit und Abfallzeit
des Tiefpassfilters 10U, 10V, 10W verkürzt werden.
Folglich wird die Positionserfassung des Rotors schnell ausgeführt. Ferner
wird die zeitliche Steuerung bzw. der Zeitpunkt zur Stromversorgung
selbst dann genau erhalten, wenn die Zeitkonstante jedes Tiefpassfilters 10U, 10V, 10W abweicht.
Die Stromversorgung des Motors 3 kann selbst beginnen,
wenn der Lüfter 23 bei
einer Fahrt des Fahrzeugs ohne eine Stromversorgung des Motors 3 durch
eine Erfassung von Wind gedreht wird.
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(Ausgestaltungen)
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Obgleich
die Motoransteuervorrichtungen 21, 26 für den Kühlerlüfter 23 des
in dem Fahrzeug vorgesehenen Kühlers 24 verwendet
werden, können
die Vorrichtungen 21, 26 für einen Motor als Ansteuerobjekt
verwendet werden, wobei der Motor durch die Erfassung einer externen
Kraft, wie beispielsweise von Wind, drehen kann, wenn er nicht mit Strom
versorgt wird. Ferner kann der als das Ansteuerobjekt dienende Motor
ein Motor sein, der nicht in einem Fahrzeug vorgesehen ist, sondern
in einem Zustand verwendet wird, bei dem eine Energieversorgungsspannung
schwankt.
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Die
obige Offenbarung umfasst die folgenden Ausgestaltungen.
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Gemäß einer
ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird eine Rotorpositionserfassungsschaltung
zur Erfassung einer Position eines Rotors in einem Motor auf der
Grundlage eines Erfassungssignals einer in einer Ringwicklung des
Motors erzeugten induzierten Spannung bereitgestellt. Die Schaltung
weist auf: ein erstes Tiefpassfilter zum Filter des Erfassungssignals
in einem Niederfrequenzbereich, wobei das erste Tiefpassfilter ein
erstes Referenzpotential aufweist; einen Komparator zum Ver gleichen
eines Ausgangssignals des ersten Tiefpassfilters mit einer vorbestimmten
Referenzspannung und zum Ausgeben eines Drehpositionssignals auf der
Grundlage eines Vergleichs zwischen dem Ausgangssignal und der vorbestimmten
Referenzspannung; und ein zweites Tiefpassfilter zum Filtern eines virtuellen
Sternpunktpotentials des Motors in einem Niederfrequenzbereich,
wobei das zweite Tiefpassfilter ein zweites Referenzpotential aufweist.
Das erste Referenzpotential des ersten Tiefpassfilters entspricht
dem gefilterten virtuellen Sternpunktpotential des zweiten Tiefpassfilters,
und das zweite Referenzpotential des zweiten Tiefpassfilters entspricht
einer Masse.
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Bei
der obigen Schaltung liefert das virtuelle Sternpunktpotential selbst
dann eine geeignete Referenzspannung des Komparators, wenn es schwierig ist,
eine Verdrahtung zum direkten Erhalten des Sternpunktpotentials
des Motors zu bilden. Folglich wird eine Zeit zum Laden und Entladen
eines Kondensators in dem ersten Tiefpassfilter verringert. Folglich
werden die Anstiegs- und die Abfallzeit des Ausgangssignals des
ersten Tiefpassfilters verkürzt. Folglich
wird die Positionserfassung des Rotors schnell ausgeführt. Die
zeitliche Steuerung der Stromversorgung kann selbst dann genau ausgeführt werden,
wenn die Zeitkonstante des ersten Tiefpassfilters von einem vorbestimmten
Wert abweicht.
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Alternativ
kann die Schaltung ferner einen Trennverstärker aufweisen, der derart
zwischen das erste Tiefpassfilter und den Komparator geschaltet ist,
dass das Ausgangssignal des ersten Tiefpassfilters verarbeitet wird.
Die vorbestimmte Referenzspannung des Komparators entspricht einem
Spannungsmittelpunkt des verarbeiteten Signals des Trennverstärkers. Ferner
kann das erste Tiefpassfilter einen ersten Kondensator und einen
ersten Widerstand aufweisen. Das zweite Tiefpassfilter weist einen
zweiten Kondensator und einen zweiten Widerstand auf. Der erste
Widerstand ist derart zwischen den Trennverstärker und den Motor in Reihe
geschaltet, dass zwischen dem ersten Widerstand und dem Trennverstärker ein
erster Verbindungsabschnitt vorgesehen ist. Der zweite Widerstand
und der zweite Kondensator sind derart zwischen der Masse und dem
Motor in Reihe geschaltet, dass zwischen dem zweiten Widerstand
und dem zweiten Kondensator ein zweiter Verbindungsabschnitt vorgese hen
ist. Der erste Kondensator ist zwischen den ersten und den zweiten
Verbindungsabschnitt geschaltet.
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Gemäß einer
zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist eine Motoransteuervorrichtung
die Rotorpositionserfassungsschaltung gemäß der ersten Ausgestaltung
der vorliegenden Erfindung und den Motor auf. Bei dieser Vorrichtung
beginnt der Motor, sicher aus einem Zustand zu starten, bei dem
er durch eine externe Kraft gedreht bzw. angetrieben wird. Ferner
kann der Motor ein in einem Fahrzeug vorgesehener bürstenloser
Gleichstrommotor sein. In diesem Fall wird der Motor selbst dann, wenn
eine Energieversorgungsspannung schwankt, derart gesteuert, dass
er ohne Synchronisationsverlust arbeitet. Alternativ kann der Motor
einen in einem Fahrzeug vorgesehenen Kühlerlüfter ansteuern. In diesem Fall
beginnt der Motor selbst dann genau zu arbeiten, wenn er ohne Stromversorgung
durch eine externe Kraft, wie beispielsweise Wind, gedreht wird. Ferner
kann die Vorrichtung aufweisen: einen Inverter zur Ansteuerung des
Motors unter Verwendung einer externen Energiequelle; einen Gatetreiber
zum Ausgeben eines Ansteuersignals an den Inverter; und einen Controller
zur Steuerung des Motors über den
Gatetreiber und den Inverter. Das Drehpositionssignal des Komparators
wird an den Controller gegeben.
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Gemäß einer
dritten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird eine Rotorpositionserfassungsschaltung
zur Erfassung einer Drehposition eines Rotors in einem Motor auf
der Grundlage eines Erfassungssignals einer in einer Ringwicklung
des Motors erzeugten induzierten Spannung bereitgestellt. Die Schaltung
weist auf: ein erstes Tiefpassfilter zum Filter des Erfassungssignals
in einem Niederfrequenzbereich, wobei das erste Tiefpassfilter ein erstes
Referenzpotential aufweist; einen Komparator zum Vergleichen eines
Ausgangssignals des ersten Tiefpassfilters mit einer vorbestimmten
Referenzspannung und zum Ausgeben eines Drehpositionssignals auf
der Grundlage eines Vergleichs zwischen dem Ausgangssignal und der
vorbestimmten Referenzspannung; und ein zweites Tiefpassfilter zum
Filtern eines Sternpunktpotentials des Motors in einem Niederfrequenzbereich,
wobei das zweite Tiefpassfilter ein zweites Referenzpotential aufweist.
Das erste Referenzpotential des ersten Tiefpassfilters ent spricht
dem gefilterten Sternpunktpotential des zweiten Tiefpassfilters,
und das zweite Referenzpotential des zweiten Tiefpassfilters entspricht
einer Masse.
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Bei
der obigen Schaltung wird eine Zeit zum Laden und Entladen eines
Kondensators in dem ersten Tiefpassfilter verringert. Folglich werden
die Anstiegszeit und die Abfallzeit des Ausgangssignals des ersten
Tiefpassfilters verkürzt.
Folglich wird die Positionserfassung des Rotors schnell ausgeführt. Eine
zeitliche Steuerung wird selbst dann genau ausgeführt, wenn
die Zeitkonstante des ersten Tiefpassfilters von einem vorbestimmten
Wert abweicht.
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Gemäß einer
vierten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist eine Motoransteuervorrichtung
die Rotorpositionserfassungsschaltung gemäß der dritten Ausgestaltung
der vorliegenden Erfindung und den Motor auf. Bei dieser Vorrichtung
beginnt der Motor, sicher aus einem Zustand zu starten, bei dem
er durch eine externe Kraft gedreht wird.
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Obgleich
die vorliegende Erfindung anhand ihrer bevorzugten Ausführungsformen
und Ausgestaltungen offenbart wurde, sollte wahrgenommen werden,
dass sie auf verschiedene Weisen verwirklicht werden kann, ohne
ihren Schutzumfang zu verlassen, so wie er in den beigefügten Ansprüchen dargelegt
wird.
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Vorstehend
wurden eine Rotorpositionserfassungsschaltung und eine Motoransteuervorrichtung
offenbart.
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Eine
Rotorpositionserfassungsschaltung erfasst eine Position eines Rotors
in einem Motor über ein
Erfassungssignal einer in einer Ringwicklung erzeugten induzierten
Spannung. Die Schaltung weist ein erstes. Tiefpassfilter mit einem
ersten Referenzpotential zum Filter des Erfassungssignals; einen Komparator
zum Vergleichen eines Ausgangssignals des ersten Tiefpassfilters
mit einer vorbestimmten Referenzspannung und zum Ausgeben eines
Drehpositionssignals; und ein zweites Tiefpassfilter mit einem zweiten
Referenzpotential zum Filtern eines virtuellen Sternpunktpotentials
des Motors auf. Das erste Referenzpotential entspricht dem gefilterten
virtuellen Sternpunktpotential und das zweite Referenzpotential
einer Masse.