DE102008002339A1

DE102008002339A1 - Erregungszeitpunkt-Bestimmungsschaltung und Bestimmungsverfahren für einen Erregungszeitpunkt eines Motors

Info

Publication number: DE102008002339A1
Application number: DE102008002339A
Authority: DE
Inventors: Noriyuki Kakimoto; Atsushi Kanamori
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2007-06-20
Filing date: 2008-06-10
Publication date: 2008-12-24
Also published as: US20090009116A1; US7982420B2

Abstract

Eine Erregungszeitpunkt-Bestimmungsschaltung korrigiert eine Verschiebung, die in einem Positionssignal enthalten ist, das von einer Positionserfassungseinheit ausgegeben wird, und führt einen Erregungszeitpunkt zu, der zum Ansteuern eines Motors zweckmäßig ist. Eine Korrekturhöhen-Berechnungseinheit berechnet Erfassungsintervalle, die auf der Grundlage von Positionssignalen erzielt werden, die aus Filtern, Komparatoren und der Positionserfassungseinheit ausgegeben werden, während eines Zyklus eines elektrischen Winkels. Die Korrekturhöhen-Berechnungseinheit bestimmt dadurch die Verhältnisverschiebungslänge und Phasenverschiebungslänge der Positionssignale. Eine Steuerschaltung korrigiert einen Erregungszeitpunkt auf der Grundlage der Positionssignale gemäß den erfassten Verschiebungslängen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltung zum Erfassen einer Drehposition eines Läufers und genauer gesagt zum Steuern des Ansteuerns eines bürstenlosen Gleichstrom- bzw. DC-Motors. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Erregungszeitpunkt- bzw. Erregungstakt-Bestimmungsschaltung, die die Erfassungsschaltung beinhaltet, und ein Bestimmungsverfahren für den Erregungszeitpunkt eines Motors.
Um das Ansteuern eines bürstenlosen DC-Motors zu steuern, sind mehrere Hall-Elemente oder ähnliche Sensorelemente typischerweise in Intervallen eines Winkels von 60° oder 120° auf der Ständerseite angeordnet, um die Drehposition mittels der Magnetpolposition des Läufers zu erfassen. Ein Erregungszeitpunkt für Ständerspulen wird auf der Grundlage von Positionssignalen von diesen Elementen bestimmt. Jedoch entstehen dadurch Nachteile, dass, wenn ein derartiger Aufbau angewendet wird, eine Verdrahtung zum Zuführen einer Leistung zu den Hall-Elementen und eine Verdrahtung zum Erzielen eines Erfassungsausgangssignals erforderlich sind, was den Aufbau des Motors kompliziert macht. Weiterhin können Hall-Elemente nicht in Anwendungen verwendet werden, die eine Umgebung einer hohen Temperatur mit sich bringen.
Um mit den zuvor beschriebenen und anderen Nachteilen fertig zu werden, kann ein sogenanntes sensorloses Ansteuersystem angewendet werden. Wie es in der JP-A-2006-158022 beschrieben ist, wird in einem derartigen sensorlosen Ansteuersystem eine Phasenspannung, die in einer Ständerspule erzeugt wird, erfasst, wenn ein Läufer gedreht wird. Eine Läuferpositionsinformation wird aus der Phasenspannung ohne die Verwendung eines Sensors, wie zum Beispiel eines Hall-Elements, erfasst.
10 stellt den allgemeinen Aufbau eines Systems dar, das an einer Vorrichtung zum Ansteuern zum Beispiel eines Fahrzeuglüftermotors angewendet wird, der in ein Fahrzeug eingebaut ist. Ein bürstenloser DC-Motor 1 wird durch eine Wechselrichtereinheit 2 angesteuert. Die Wechselrichtereinheit 2 ist durch Verbinden von zum Beispiel sechs Leistungs-Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren bzw. MOSFETs 3a bis 3f in einem Dreiphasen-Brückenaufbau aufgebaut. Die Ausgangsanschlüsse von jeweiligen Phasen der Wechselrichtereinheit 2 sind mit den Ständerspulen 4U, 4V, 4W der jeweiligen Phasen des Motors 1 verbunden.
Die Wechselrichtereinheit 2 wird durch eine Steuereinheit 5 gesteuert, die aus einem Mikrocomputer oder einer Logikschaltung aufgebaut ist, und das Gate von jedem Feldeffekttransistor bzw. FET 3 weist ein Ansteuersignal auf, das durch eine Gate-Ansteuerschaltung 6 daraus ausgegeben wird. Die Läuferdrehposition des Motors 1 wird durch Komparatoren 8 und eine Positionserfassungseinheit 9 durch Tiefpassfilter 7 erfasst, von denen jedes aus einem Kondensator C und einem Widerstand R aufgebaut ist, und ein sich ergebendes Positionssignal wird einer Steuerschaltung 10 zugeführt.
Die Eingangsanschlüsse der Tiefpassfilter 7U, 7V, 7W sind mit den Ausgangsanschlüssen der jeweiligen Phasen der Wechselrichtereinheit 2 verbunden. Die Komparatoren 8U, 8V, 8W vergleichen Ausgangssignale der Tiefpassfilter 7U, 7V, 7W mit einem virtuellen Nullpotenzial. Der vorhergehende Aufbau, der den Motor 1 ausschließt, bildet eine Motor-Ansteuervorrichtung 11 aus.
11 stellt eine Spannungswellenform an jedem Teil dar, die beobachtet wird, wenn der Motor 1 durch die Wechselrichtereinheit 2 erregt wird. Wenn der Motor 1 gestartet wird, erregt ihn die Steuereinheit 5 in einem vorbestimmten Muster, um den Motor 1 zu starten. Wenn der Motor 1 beginnt, sich zu drehen, erscheinen die induzierten Spannungen, die in den Ständerspulen 7U, 7V, 7W erzeugt werden, als die Anschlussspannungen der Spulen 4, wie es in Abschnitt (a) gezeigt ist. Die Anschlussspannungen der Spulen 4 enthalten eine harmonische Komponente und eine DC-Komponente. Wenn die harmonischen und DC-Komponenten durch die Tiefpassfilter 7 beseitigt werden, wird eine im Wesentlichen sinusförmige induzierte Spannungswellenform erzielt, wie es in Abschnitt (b) gezeigt ist. Dann vergleichen die Komparatoren 8 die Ausgangssignale der Filter 7 mit einem virtuellen Nullpotenzial und geben Rechteckwellen-Positionssignale der jeweiligen Phasen aus, wie es in Abschnitt (c) gezeigt ist.
Die Steuereinheit 5 legt ein Pulsbreitenmodulations- bzw. PWM-Verhältnis, das eine Drehzahl des Motors 1 bestimmt, gemäß einem Steuersignal fest, das von einer externen elektronischen Steuereinheit bzw. ECU zugeführt wird, welches zur Einfachheit nicht gezeigt ist. Gleichzeitig bestimmt die Steuereinheit 5 einen Kommutationszeitpunkt gemäß einem Positionssignal, das von der Positionserfassungseinheit 9 zugeführt wird, und erzeugt ein Ansteuersignal und gibt dieses zu der Gate-Ansteuerschaltung 6 aus.
Wenn ein Motor 1 durch ein sensorloses Ansteuersystem PWM-gesteuert wird, wie es zuvor erwähnt worden ist, muss eine unerwünschte Wellenformkomponente und Rauschen, das in einem induzierten Phasenspannungssignal enthalten ist, durch ein Filter 7 beseitigt werden. Als Ergebnis tritt eine Verzögerung in den Phasen des induzierten Spannungssignals auf, das durch das Filter 7 geht. Um die Phasenverzögerung über den gesamten Frequenzbereich des durchgelassenen Signals im Wesentlichen zu 90 Grad zu machen, wird eine Kapazitätsderstands- bzw. CR-Zeitkonstante in dem Ausmaß erhöht, dass die Dämpfung von Signalen aufgrund des Filters 7 zulässig ist und eine Grenzfrequenz verringert ist.
Es ist anzumerken, dass sich, da Vorrichtungen zum Ansteuern eines Fahrzeuglüftermotors typischer Weise in einen Motorraum eingebaut sind, die Betriebsumgebungstemperaturbereiche stark ändern. Weiterhin sind aufgrund von Toleranzen von Filtern 7 CR-Zeitkonstanten anfällig bezüglich einer Temperatur, die sich aus einer beträchtlichen Änderung ergibt. Deshalb ist eine hohe Möglichkeit vorhanden, dass die Zeitkonstante von jedem Filter 7 der jeweiligen Phase verschoben wird.
Wenn es einen Versatz in einem Komparator 8 zum Vergleichen eines Signals, das durch ein Filter 7 geht, mit einem virtuellen Nullpotenzial gibt, wird eine Abweichung in dem Verhältnis eines Positionssignals durch einen Versatz erzeugt. Eine Abweichung wird in dem Verhältnis eines Positionssignals durch einen Versatz erzeugt. Wenn es eine Änderung eines Versatzes zwischen drei Komparatoren 8U, 8V, 8W gibt, ändert sich das Verhältnis zwischen drei Phasen. Wenn es eine Abweichung einer Positionserfassung gibt, ändert sich ein Erregungszeitpunkt und ergibt sich ein anomales Rauschen oder eine Verschlechterung des Wirkungsgrads aufgrund von Drehmomentwelligkeiten.
Das vorhergehende Problem betrifft nicht nur sensorlose Ansteuersysteme. Ebenso wird sich, wenn ein Positionssensor verwendet wird, ein Erregungszeitpunkt ähnlich mit einer Änderung der Montagestelle von jedem Sensor ändern.
Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf das Vorhergehende geschaffen worden. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Erregungszeitpunkt-Bestimmungsschaltung und ein Bestimmungsverfahren für einen Erregungszeitpunkt eines Motors zu schaffen, wobei eine Verschiebung, die in einem Positionssignal enthalten ist, das aus einer Positionserfassungseinrichtung ausgegeben wird, korrigiert werden kann, um einen Erregungszeitpunkt zweckmäßig zuzuführen, um einen Motor anzusteuern.
Diese Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 und 14 angegebenen Maßnahmen gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
In einer beispielhaften Erregungszeitpunkt-Bestimmungsschaltung berechnet eine Einrichtung zum Berechnen einer erfassten Verschiebungslänge eine Verschiebungslänge auf der Grundlage eines Positionssignalschaltintervalls, das aus Positionssignalen erzeugt wird, die aus einer Positionserfassungseinrichtung während mindestens dem letzten Zyklus ausgegeben werden. Die erfasste Verschiebungslänge der Positionssignale wird dadurch bestimmt. Eine Korrektureinrichtung korrigiert einen Erregungszeitpunkt auf der Grundlage der Positionssignale gemäß der erfassten Verschiebungslänge. Die Positionserfassungseinrichtung ist erforderlich, um ein Positionssignal auf irgendeine einer Vielzahl von Weisen auszugeben. Deshalb kann die Positionserfassungseinrichtung Positionserfassungssensoren, wie zum Beispiel Hall-Elemente, die Positionserfassungseinheit 9, die bei einem sensor- bzw. geberlosen Ansteuern verwendet wird, das in 10 dargestellt ist, oder andere Aufbauten beinhalten, wie es ersichtlich wird. Die vorhergehende Korrektur ermöglicht es, zweckmäßig einen Erregungszeitpunkt gemäß dem Drehzustand des Motors zu bestimmen. Wenn der Motor mit dem vorbestimmten Erregungszeitpunkt angesteuert wird, ist es möglich, Drehmomentwelligkeiten zu verringern, um den Ansteuerwirkungsgrad des Motors zu erhöhen und weiterhin anomales Rauschen zu unterdrücken.
Eine Einrichtung zum Berechnen einer erfassten Verschiebungslänge misst die Zeit eines hohen Pegels und die Zeit eines niedrigen Pegels in dem vorhergehenden einen Zyklus bezüglich jedem Positionssignal, das einer Positionserfassungseinrichtung ausgegeben wird. Eine Verhältnisverschiebungslänge des Positionssignals wird auf der Grundlage des Differenzwerts berechnet, der durch Subtrahieren der Zeit eines niedrigen Pegels von der Zeit eines hohen Pegels erzielt wird. Im Allgemeinen zeigen Positionssignale der jeweiligen Phasen ein 50%-Verhältnis ohne eine Verhältnisverschiebung. Mit einer Verhältnisverschiebung wird der vorhergehende Abgleich aufgebrochen und wird eine Amplitudenbeziehung zwischen der Periode eines hohen Pegels und der Periode eines niedrigen Pegels erzeugt. Deshalb kann eine Verhältnisverschiebungslänge zwischen dem Differenzwert zwischen einer Zeit eines hohen Pegels und einer Zeit eines niedrigen Pegels berechnet werden.
Eine Einrichtung zum Berechnen einer erfassten Verschiebungslänge berechnet eine Phasenverschiebungslänge auf der Grundlage der Beziehung zwischen den Schaltintervallen von Positionssignalen, einer Verhältnisverschiebungslänge, der Phasenverschiebungslänge der Positionssignale und dem Mittelwert der Schaltintervalle der Positionssignale. Wenn eine entsprechende Verhältnisverschiebungslänge bezüglich des Schaltintervalls von jedem Positionssignal während einem Zyklus eines elektrischen Winkels korrigiert wird, wird die Phasenverschiebungslänge des Positionssignals zwischen einzelnen Phasen belassen. Wenn eine Korrektur auf der Grundlage der Phasenverschiebungslänge ausgeführt wird, wird deshalb das vorhergehende Schaltintervall gleich dem Mittelwert in einem Zyklus. Wenn der Gesamtwert der Phasenverschiebungslängen in den jeweiligen Phasen als "null" angenommen wird, können die Phasenverschiebungslängen durch Lösung von Simultansystemen bestimmt werden, die aus diesen Beziehungen abgeleitet werden. Als Ergebnis kann eine Phasenverschiebungslänge als eine Funktion der vorhergehenden Schaltintervalle des Mittelwerts der Intervalle ausgedrückt werden. Deshalb können sowohl eine Verhältnisverschiebungslänge als auch eine Phasenverschiebungslänge durch Messen der Schaltintervalle der einzelnen Positionssignale in einem Zyklus bestimmt werden.
Eine Einrichtung zum Berechnen einer erfassten Verschiebungslänge erfasst weiterhin eine Höhe einer Änderung der Drehzahl eines Motors und bestimmt eine erfasste Verschiebungslänge auf der Grundlage der Höhe einer Änderung der Drehzahl und einer Positionssignalschaltzeit, die in der Vergangenheit erfasst worden ist. Wenn sich die Drehzahl eines Motors ändert, werden die Positionssignalschaltintervalle aufgrund einer Änderung der Anzahl von Umdrehungen sowie einer Änderung beim Erfassen nicht gleich. Das Schaltintervall eines Positionssignals ändert sich in einem Zyklus. Deshalb kann die erfasste Verschiebungslänge genau durch Berücksichtigen einer Höhe einer Änderung der Drehzahl des Motors, wenn eine erfasste Verschiebungslänge bestimmt wird, auch während einer Periode bestimmt werden, für welche der Motor beschleunigt oder verzögert wird.
Eine Einrichtung zum Berechnen einer erfassten Verschiebungslänge erfasst weiterhin die Drehzahl eines Motors und schließt einen Abschnitt, der aus einer Beschleunigung/Verzögerung einer Motordrehzahl entsteht, aus Faktoren, die zu einer Ungleichheit eines Positionssignalschaltzeitpunkts beitragen, durch Berechnen aufgrund der Höhe einer Änderung der Drehzahl aus und berechnet dadurch eine Änderung des Positionserfassungssignals aufgrund der verbleibenden erfassten Verschiebungslänge. Deshalb kann eine erfasste Verschiebungslänge auch während einer Periode genau bestimmt werden, während welcher der Motor beschleunigt oder verzögert wird.
Eine Einrichtung zum Berechnen eines erfassten Verschiebungslänge verlängert oder verkürzt eine Zeitachse, auf welcher ein Berechnen basiert, auf der Grundlage einer Höhe einer Änderung der Drehzahl und legt einen Positionssignalschaltzeitpunkt, der bereits erfasst worden ist, auf die Zeitachse, was es ermöglicht, einen konstanten Drehzahlzustand auch dann anzunehmen, wenn sich die Drehzahl eines Motors ändert. Wenn eine erfasste Verschiebungslänge aus einem Positionssignalschaltintervall bestimmt wird, das von der Schaltzeit erzielt wird, kann ein Erregungszeitpunkt in Echtzeit durch Korrigieren eines Erregungszeitpunkts auf der verlängerten oder verkürzten Zeitachse und Transformieren des Ergebnisses der Korrektur zurück zu der ursprünglichen Zeitachse bestimmt werden.
In einer beispielhaften Erregungszeitpunkt-Bestimmungsschaltung werden erfasste Verschiebungslängen, die durch eine Einrichtung zum Berechnen einer erfassten Verschiebungslänge bestimmt werden, in einer Speichereinrichtung gespeichert. Wenn eine erfasste Verschiebungslänge in der Speichereinrichtung gespeichert worden ist, liest eine Korrektureinrichtung die erfasste Verschiebungslänge, um einen Erregungszeitpunkt zu korrigieren. Deshalb muss die Einrichtung zum Berechnen einer erfassten Verschiebungslänge ein Berechnen nicht häufig ausführen, um eine erfasste Verschiebungslänge zu bestimmen, und kann eine Verarbeitungslast verringert werden. Eine Einrichtung zum Berechnen einer erfassten Verschiebungslänge bestimmt weiterhin eine erfasste Verschiebungslänge in vorbestimmten Intervallen und speichert die erfasste Verschiebungslänge in einer Speichereinrichtung. Deshalb kann eine erfasste Verschiebungslänge, die zum Korrigieren verwendet wird, in vorbestimmten Intervallen aktualisiert werden. Eine Einrichtung zum Berechnen einer erfassten Verschiebungslänge bestimmt weiterhin eine erfasste Verschiebungslänge, wenn eine Zustandsänderungs-Bestimmungseinrichtung bestimmt, dass sich der Ansteuerzustand oder eine Umgebung eines Motors geändert hat, und speichert die erfasste Verschiebungslänge in einer Speichereinrichtung. Deshalb kann eine erfasste Verschiebungslänge gemäß einer Änderung des Ansteuerzustands oder einer Änderung der Umgebung des Motors aktualisiert werden.
Eine erfasste Verschiebungslänge, die von der Einrichtung zum Berechnen einer erfassten Verschiebungslänge gemäß einem Ansteuerzustand oder einer Umgebung berechnet wird, wird vorab in einer Speichereinrichtung gespeichert. Eine Korrektureinrichtung liest eine erfasste Verschiebungslänge, die dem Ansteuerzustand oder einer Umgebung eines Motors entspricht, aus der Speichereinrichtung, um eine Korrektur auszuführen. Deshalb ist es nicht erforderlich, ein Berechnen auszuführen, um eine erfasste Verschiebungslänge zu bestimmen, während ein Ansteuern eines Motors gesteuert wird, und kann eine Verarbeitung verringert werden, die für eine Korrektur erforderlich ist.
In einer beispielhaften Erregungszeitpunkt-Bestimmungsschaltung bestimmt eine Zustandsänderungs-Bestimmungseinrichtung, dass sich ein Zustand geändert hat, wenn die Umgebungstemperatur eines Motors, die Anzahl von Umdrehungen des Motors oder ein extern zugeführtes Steuersignal für den Motor über einem vorbestimmten Wert schwankt. Deshalb kann die Einrichtung zum Berechnen einer erfassten Verschiebungslänge eine erfasste Verschiebungslänge berechnen und aktualisieren, wenn jeder konkrete Zustand geändert wird.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt:
1 eine Darstellung eines beispielhaften Aufbaus einer Motoransteuervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2A eine Darstellung einer beispielhaften Verhältnisverschiebung, die in Positionssignalen von U-, V- und W-Phasen auftritt;
2B eine Darstellung einer beispielhaften Phasenverschiebung, die zwischen Signalen von U-, V- und W-Phasen auftritt;
3 ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verarbeitungsflusses, der von einer Steuereinheit ausgeführt wird;
4A eine Darstellung eines experimentellen Ergebnisses, in welcher eine Phasenspannungswellenform und eine Leistungsstromwellenform mit einer Zeitkonstante beobachtet werden, die sich von Filter zu Filter ändert;
4B eine Darstellung eines experimentellen Ergebnisses, in welcher eine Phasenspannungswellenform und eine Leistungsstromwellenform mit einer Zeitkonstante beobachtet worden sind, die sich von Filter zu Filter ändert;
4C eine Darstellung einer Amplitude einer Änderung eines Erregungswinkels in einem Zyklus eines elektrischen Winkels bezüglich beispielhaften Fällen, die in 4A und 4B dargestellt sind;
5 ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verarbeitungsflusses, das von einer Steuereinheit gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
6 ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verarbeitungsflusses, das von einer Steuereinheit gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
7 ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verarbeitungsflusses, das von einer Steuereinheit gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
8 ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verarbeitungsflusses, das von einer Steuereinheit gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
9 eine Darstellung eines beispielhaften Aufbaus einer Motoransteuervorrichtung;
10 eine Darstellung eines beispielhaften Aufbaus einer Motoransteuervorrichtung im Stand der Technik; und
11 eine Darstellung der Spannungswellenform, die an jedem Teil beobachtet wird, wenn ein Motor erregt wird.
Erstes Ausführungsbeispiel
Hier im weiteren Verlauf wird eine Beschreibung eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Darstellungen von 1 bis 4 gegeben. Die gleichen Teile wie in 10 sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und die Beschreibung von diesen wird weggelassen. Hier im weiteren Verlauf wird eine Beschreibung eines Unterschieds gegeben. Der Aufbau einer Motoransteuervorrichtung 21 in diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist derart, dass die Steuereinheit 5 der Ansteuervorrichtung 11 in 10 durch eine Steuereinheit 22 ersetzt ist. Die Steuereinheit 22, welche als eine Erregungszeitpunkt-Bestimmungsschaltung arbeiten kann, beinhaltet eine Positionserfassungseinheit 23, welche als eine Positionserfassungseinrichtung wirken kann, eine Steuerschaltung 24, welche als eine Korrektureinrichtung wirken kann, eine Korrekturhöhen-Berechnungseinheit 25, welche als eine Einrichtung zum Berechnen einer erfassten Verschiebungslänge wirken kann, und eine Speichereinheit 26 anstelle einer Positionserfassungseinheit 9 und einer Steuerschaltung 10.
Die Korrekturhöhen-Berechnungseinheit 25 ist ein funktionaler Abschnitt, der verwendet wird, um eine Höhe einer Korrektur für ein Erregungszeitpunktsignal zu berechnen, das aus der Positionserfassungseinheit 23 ausgegeben wird. Die Speichereinheit 26 wird verwendet, um Daten zu speichern, die das Verfahren und Ergebnis dieses Berechnens betreffen. Die Korrekturhöhen-Berechnungseinheit 25 misst das Schaltintervall von Positionssignalen, die aus Komparatoren 8U, 8V, 8W ausgegeben werden, die als Positionserfassungseinrichtung wirken, durch die Positionserfassungseinheit 23 und führt ein Berechnen auf der Grundlage des Messergebnisses aus.
Es wird eine Beschreibung der Wirkung des vorliegenden Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Darstellungen von zum Beispiel 2A bis 4C gegeben. Zuerst wird eine Beschreibung bezüglich des Prinzips eines Erfassens der Länge einer Verschiebung gegeben, die in einem Positionssignal enthalten ist. Wenn ein Motor 1 mit einer konstanten Geschwindigkeit gedreht wird, werden Positionssignals der jeweiligen Phasen idealer Weise als Rechteckwellen eines 50%-Verhältnisses ausgegeben. Die vorhergehende "Verschiebung" beinhaltet eine "Verhältnisverschiebung", in welcher sich das Verhältnis von Signalen von jeder Phase von 50% erhöht oder verringert, und eine "Phasenverschiebung", in welcher die Phasenbeziehung zwischen Positionssignalen von Phase zu Phase verschoben ist. Jede der U-, V- und W-Phasen kann sich gemäß zum Beispiel einer Abweichung von Werten von einem Standardwert in einer Vielzahl von Schaltungselementen unabhängig voneinander verschieben.
2A stellt ein Beispiel dar, in welchem eine Verhältnisverschiebung in Positionssignalen von U-, V- und W-Phasen aufgetreten ist. Das Muster eines Auftretens von tatsächlichen Verschiebungen ist irgendeine Kombination eines Falls, in dem ein Verhältnis eines hohen Pegels 50% bezüglich jeder Phase überschreitet, und eines Falls, in dem es unter 50% fällt. Um eine Verhältnisverschiebungslänge zu erfassen, wird ein Zustand, in welchem das Verhältnis eines hohen Pegels über 50% ist, ähnlich dem U-Phasensignal, das in 2A gezeigt ist, bezüglich allen der Positionssignale angenommen.
Die Positionserfassungseinheit 23 führt der Korrekturhöhen-Berechnungseinheit 25 ein Messergebnis von Schaltintervallen T6 bis T1 der Positionssignale zu, die idealer Weise äquivalent zu einem elektrischen Winkel von 60 Grad sind. Bezüglich einem Zyklus eines elektrischen Winkels wird es angenommen, dass die Schaltintervalle T6 bis T4 einer Periode eines hohen Pegels des U-Phasensignals entsprechen und die Schaltintervalle T3 bis T1 einer Periode eines niedrigen Pegels des U-Phasensignals entsprechen, wie es durch Gleichung 1 wie folgt ausgedrückt werden kann: T6 + T5 + T4 – 2*αU = T3 + T2 + T1 + 2*αU (1)
Dabei ist α_U die Verhältnisverschiebungslänge des U-Phasensignals. Gleichung 1 zeigt, dass der Wert, der durch Subtrahieren der Verschiebungslänge α_U von einer Pulsbreite eines hohen Pegels korrigiert wird, und der Wert, der durch Addieren der Verschiebungslänge α_U zu einer Pulsbreite eines niedrigen Pegels korrigiert wird, zueinander gleich sind.
Wenn Gleichung 1 aufgelöst wird, um die Verhältnisverschiebungslänge α_U zu bestimmen, wird Gleichung 2 erzielt: αU = (T6 + T5 + T4 – T3 – T2 – T1)/4 (2)
Ebenso können bezüglich der V-Phase und W-Phase die Verhältnisverschiebungslängen α_V und α_W ähnlich aus Gleichung 3 und Gleichung 4 wie folgt erzielt werden: αV = (T4 + T3 + T2 – T1 – T6 – T5)/4 (3) αW = (T2 + T1 + T6 – T5 – T4 – T3)/4 (4)
2B stellt ein Beispiel eines Zustands dar, in welchem eine Phasenverschiebung zwischen Signalen von U-, V- und W-Phasen aufgetreten ist, wobei das Muster eines Auftretens von tatsächlichen Verschiebungen irgendeine Kombination ist. Um eine Phasenverschiebungslänge zu erfassen, wird deshalb ein Zustand, in welchem eine Phasenverschiebung auf der vorauseilenden Seite aufgetreten ist, wie zum Beispiel das U-Phasensignal, das in 2B dargestellt ist, bezüglich allen der Positionssignale angenommen. Unter derartigen Umständen können Gleichungen 5 bis 10 bezüglich jedem der Schaltintervalle T6 bis T1 verwendet werden: (T6 – αU – αW)– βU + βW = TAVE (5) (T5 + αV + αW) + βV – βW = TAVE (6) (T4 – αU – αV) + βU – βV = TAVE (7) (T3 + αU + αW) – βU + βW = TAVE (8) (T2 – αV – αW) – βV – βU = TAVE (9) (T1 + αV + αU) + βU – βV = TAVE (10)
Dabei sind β_U, β_V und β_W Phasenverschiebungslängen der jeweiligen Phasen und ist T_AVE der Mittelwert der Schaltintervalle T6 bis T1.
Die linksseitigen Ausdrücke in Klammern in Gleichungen (5) bis (10) zeigen die Ergebnisse an, die durch Korrigieren einer Verhältnisverschiebung erzielt werden. Das heißt, die Ergebnisse, die durch Korrigieren einer Verhältnisverschiebung und einer Phasenverschiebung bezüglich der einzelnen Schaltintervallen T6 bis T1 erzielt werden, sind alle gleich dem Mittelwert T_AVE. Es wird angenommen, dass die Gesamtheit der Phasenverschiebungslängen β_U, β_V und β_W der jeweiligen Phasen gleich "null" wird, wie es in Gleichung 11 gezeigt ist. βU + βV + βW = 0 (11)
Wenn die Phasenverschiebungslängen β_U, β_V und β_W der Gleichungen 5 bis 11 bestimmt werden, werden die Gleichungen 12 bis 14 erzielt: βU = (T2 + 2*T3 + T5 + 2*T6)/6 – TAVE (12) βV = (T6 + 2*T1 + T3 + 2*T4)/6 – TAVE (13) βW = (T4 + 2*T5 + T1 + 2*T2)/6 – TAVE (14)
Die Verhältnisverschiebungslänge α und die Phasenverschiebungslänge β werden auf der Grundlage der vorhergehenden Prinzipien bestimmt und ein Erregungszeitpunkt wird korrigiert. Die Vorzeichen der Verschiebungslängen α und β, die festgelegt werden, wenn die vorhergehenden Gleichungen geschrieben werden, sind vorübergehende Vorzeichen. In den Berechnungsergebnissen von Gleichungen 2 bis 4 und 12 bis 14 werden deshalb die Vorzeichen von α und β gemäß dem Zustand einer Verschiebung bestimmt, die tatsächlich aufgetreten ist.
3 zeigt ein Flussdiagramm, das den Fluss einer Erregungszeitpunkt-Korrekturverarbeitung darstellt, die von der Steuereinheit 22 ausgeführt wird. Die Positionserfassungseinheit 23 misst die Zeit t zu dem Augenblick, zu welchem der Ausgangssignalpegel von irgendeinem der Komparatoren 8U, 8V, 8W zwischen hoch und niedrig wechselt, in S1. Die Korrekturhöhen-Berechnungseinheit 25 bestimmt, ob die Zeit t', die zu der vorhergehenden Zeit gemessen wird, vorhanden ist, in S2. Wenn die Zeit t', die zu der vorhergehenden Zeit gemessen wird, nicht vorhanden ist, was NEIN in S2 entspricht, wird eine Anweisung zum Schalten der Erregung des Motors 1 in S5 durch zum Beispiel das gleiche Steuern wie in dem herkömmlichen sensorlosen System ausgangsgesteuert.
Dann wird es bestimmt, ob die Messergebnisse T1 bis T6, die zu einem Zyklus eines elektrischen Winkels äquivalent sind, in S6 nicht bereits vorhanden gewesen sind. Wenn sie dies nicht sind, was NEIN in S6 entspricht, wird das Messergebnis zu dieser Zeit als t' in S11 genommen und kehrt der Fluss zu S1 zurück. Die Korrekturverarbeitung der vorliegenden Erfindung kann nicht ausgeführt werden, außer Schaltintervalle, die bezüglich mindestens eines Zyklus eines elektrischen Winkels gemessen werden, werden erfasst. Deshalb wird der Motor 1 durch ein herkömmliches sensorloses Steuern angesteuert, bis Messungen erfasst werden.
Wenn die vorhergehend gemessene Zeit t' vorhanden ist, was JA in S2 entspricht, berechnet die Korrekturhöhen-Berechnungseinheit 25 die Differenz t-t' zwischen einem Zeitmessergebnis t und der vorhergehend gemessenen Zeit t'. Das erzielte Ergebnis wird in S3 als das letzte Tx genommen, wobei x irgendeines von 1 bis 6 ist. Nachfolgend wird es bestimmt, ob beide der Verschiebungslängen α und β bereits berechnet worden sind. Wenn beide nicht bestimmt worden sind, was NEIN in S4 entspricht, kann keine Korrektur ausgeführt werden und schreitet ein Fluss zu S5 fort. Wenn eine bejahende Bestimmung durchgeführt wird, was JA in S4 oder S6 entspricht, werden der Mittelwert T_AVE der Schaltintervalle T1 bis T6 und die Verhältnisverschiebungslänge α unter Verwendung der Schaltintervalle in S7 berechnet. Nachfolgend wird die Phasenverschiebungslänge β in S8 berechnet.
Dann addiert die Steuerschaltung 24 die Verschiebungslängen α und β, die in S7 und S8 bestimmt werden, zu dem Wert t, der in S1 gemessen wird, um einen Korrekturwert tc zu erzielen, gemäß Gleichung 15 in S9. tc = t ± α + β (15)
Der Wert t kann als Zeit zu dem Augenblick definiert sein, zu welchem der Ausgangssignalpegel von irgendeinem der Komparatoren 8U, 8V, 8W zwischen hoch und niedrig wechselt.
Dann bestimmt die Steuerschaltung 24, dass die Zeit, die durch Addieren des Mittelwerts TAUE zu dem Korrekturwert tc erzielt wird, als das nächste Auftreten eines Erregungszeitpunkts genommen wird, und gibt eine Erregungsschaltanweisung in Schritt S10 aus. Wenn t einer ansteigenden Flanke des U-Phasensignals entspricht, das heißt, zwischen T1 und T6 geschaltet wird, sind die Verschiebungslängen α und β in Gleichung 15 α_U und β_U. In dem Fall einer ansteigenden Flanke ist das Vorzeichen, das α in Gleichung 15 vorangestellt ist, +. Danach schreitet der Fluss zu S11 fort.
4A bis 4C stellen beispielhafte experimentelle Ergebnisse dar. 4A und 4B stellen die Ergebnisse dar, die durch Beobachten der Phasenspannungswellenform und der Leistungsstromwellenform erzielt werden, wenn eine Änderung von ±30% in den Zeitkonstanten der Filter 7 vorgesehen worden ist, die als Positionserfassungseinrichtung wirken. 4C stellt die Amplitude einer Änderung eines Erregungswinkels in einem Zyklus eines elektrischen Winkels bezüglich beiden der Fälle dar, die in 4A und 4B dargestellt sind.
4A stellt das Ergebnis dar, das erzielt wird, wenn ein Korrektursteuern der vorliegenden Erfindung nicht ausgeführt worden ist. Das Ändern eines Erregungswinkels ist so groß wie 36 Grad und die Stromwelligkeit ist 13,6 A. 4B stellt das Ergebnis dar, das erzielt wird, wenn ein Korrektursteuern der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird. Die Änderung eines Erregungswinkels ist auf 1,7 Grad verringert und die Stromwelligkeit ist ebenso in Verbindung damit auf 12,1 A verringert.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel führt die Korrekturhöhen-Berechnungseinheit 25 der Steuereinheit 22, wie es zuvor beschrieben worden ist, ein Berechnen auf der Grundlage von Positionssignalschaltintervallen aus, die von den Komparatoren 8 und der Positionserfassungseinheit 23 durch die Filter 7 während eines Zyklus eines elektrischen Winkels ausgegeben werden. Die Korrekturhöhen-Berechnungseinheit bestimmt dadurch eine erfasste Verschiebungslänge der Positionssignale. Die Steuerschaltung 24 korrigiert einen Erregungszeitpunkt auf der Grundlage von Positionssignalen gemäß der erfassten Verschiebungslänge. Deshalb kann ein Erregungszeitpunkt auch dann korrigiert werden, wenn eine Verschiebung in Positionssignalen aufgrund einer Änderung einer CR-Zeitkonstanten zwischen Filtern 7 oder dergleichen enthalten ist. Demgemäß ist es dadurch möglich, Drehmomentwelligkeiten zu verringern und einen Wirkungsgrad zu erhöhen und das Erzeugen eines anomalen Rauschens durch Ansteuern des Motors 1 durch die Wechselrichtereinheit 2 mit dem korrigierten und zweckmäßigen Erregungszeitpunkt zu unterdrücken.
Die Korrekturhöhen-Berechnungseinheit 25 misst das Intervall unmittelbar vor den Signalpegelübergängen zwischen hoch und niedrig, das heißt, das Positionssignalschaltintervall bezüglich des Positionssignals von jeder Phase. Die Korrekturhöhen-Berechnungseinheit 25 kann dann zweckmäßig die Verhältnisverschiebungslänge α auf der Grundlage des Differenzwerts zwischen einer Zeit, für welche jedes Positionssignal an dem hohen Pegel in einem Zyklus eines elektrischen Winkels ist, und einer Zeit, für welche jedes Positionssignal an dem niedrigen Pegel ist, unter Verwendung von zum Beispiel Gleichungen 2 bis 4 durch Berechnen auf der Grundlage des Wirkungsprinzips der Verschiebungslänge α bestimmen.
Weiterhin berechnet die Korrekturhöhen-Berechnungseinheit 25 die Phasenverschiebungslänge β auf der Grundlage der Beziehung zwischen den Schaltintervallen T1 bis T6, der Verhältnisverschiebungslänge α, der Phasenverschiebungslänge β von Positionssignalen und dem Mittelwert der Schaltintervalle gemäß zum Beispiel Gleichungen 12 bis 15. Deshalb können beide der Verhältnisverschiebungslänge α und der Phasenverschiebungslänge β durch Messen von jedem der Schaltintervalle T1 bis T6 in einem Zyklus bestimmt werden.
Zweites Ausführungsbeispiel
5 stellt ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. Die Beschreibung von Elementen, die mit dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gemeinsam sind, die mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, wird zur Einfachheit weggelassen. Hier im weiteren Verlauf konzentriert sich eine Beschreibung auf die Unterschiede zwischen dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Aufbau des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist grundlegend der gleiche wie der des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ausgenommen der Details einer Verarbeitung, die von der Steuereinheit 22 ausgeführt wird. In dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird angenommen, dass der Motor 1 mit einer konstanten Drehzahl läuft, während bei der Korrektur des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung angenommen wird, dass der Motor 1 beschleunigt oder verzögert wird.
Die Verarbeitung von S3, bei welcher der letzte Tx in dem Fluss gespeichert wird, der in 3 dargestellt ist, ist durch die Verarbeitung ersetzt, in welcher der letzte Tx gespeichert wird und gleichzeitig der ursprüngliche Tx, das heißt, der Tx einen Zyklus zuvor, als Tx' in S3' gespeichert wird. In S6 in dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird es bestimmt, ob Daten, die ausreichend sind, um einen Korrekturwert zu berechnen, gesammelt worden sind, nachdem das Steuern der vorliegenden Erfindung gestartet worden ist. In dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist S6 durch S6' ersetzt, in welchem es bestimmt wird, ob Tx' erforderlich ist, um eine Höhe einer Änderung einer Drehperiode zusätzlich zu einem neuen Positionieren von T1 bis T6 zu bestimmen. Wenn in dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung Tx' vorhanden ist, müssen natürlich T1 bis T6 vorhanden sein.
Wenn es bestimmt wird, dass die Höhe einer Änderung einer Drehperiode berechnet werden kann, wird die Höhe einer Änderung in S21 berechnet. Unter Verwendung der berechneten Höhe einer Änderung wird eine vorübergehende Zeitachse festgelegt. Die vorübergehende Zeitachse wird durch derartiges Verlängern oder Verkürzen der Zeitachse erzielt, dass der Motor als sich mit einer konstanten Drehzahl drehend erachtet werden kann. T1 bis T6 werden auf der vorübergehenden Zeitachse neu positioniert und sie werden in S22 als T1i bis T6i genommen. In dem Fall eines Beschleunigungsvorgangs wird zum Beispiel die Zeitachse verkürzt. Deshalb wird es verlängert, den gleichen Zustand als Konstantdrehzahlvorgang zu erzeugen. Auf der vorübergehenden Zeitachse wird eine Schwankung eines Positionserfassungssignalschaltens auf der Grundlage einer Beschleunigung oder Verzögerung des Motors bezüglich T1 i bis T6i beseitigt. Deshalb wird der Verarbeitungsfluss, der in 3 von S7 bis S9 dargestellt ist, auf der vorübergehenden Zeitachse ausgeführt und wird die Zeit tci + T_AVEi des nächsten Erregungsschaltens auf der vorübergehenden Zeitachse in S23 bestimmt. Danach wird die nächste Zeit tnext des nächsten Erregungsschaltens auf der tatsächlichen Zeitachse aus tci + T_AVEi bestimmt und wird eine Anweisung zum "Schalten einer Erregung zu der Zeit tnext" in S10' ausgegeben. In einem Fall eines Konstantdrehzahlvorgangs wird die Höhe einer Änderung der Drehperiode in S21 "0". Als Ergebnis wird die Verarbeitung wie in dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgeführt.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie es zuvor beschrieben worden ist, erfasst die Korrekturhöhen-Berechnungseinheit 25 weiterhin eine Höhe einer Änderung der Drehperiode des Motors 1 und bestimmt die erfassten Verschiebungslängen α und β auf der Grundlage der Höhe einer Änderung der Drehperiode und einer Positionssignalschaltzeit t. Deshalb können die erfassten Verschiebungslängen auch dann genau bestimmt werden, wenn der Motor 1 beschleunigt oder verzögert wird. Genauer gesagt wird die Zeitachse, auf welcher ein Berechnen basiert, auf der Grundlage einer Höhe einer Änderung der Drehzahl verlängert oder verkürzt und werden die Positionssignalschaltzeiten, die bereits erfasst worden sind, auf der Zeitachse angeordnet. Die erfassten Verschiebungslängen α und β werden aus den Positionssignalschaltintervallen bestimmt, die aus diesen Schaltzeiten erzielt werden. Ein Erregungszeitpunkt wird auf der verlängerten oder verkürzten Zeitachse korrigiert und das Ergebnis der Korrektur wird zurück zu der ursprünglichen Zeitachse transformiert. Daher kann ein Erregungszeitpunkt bezüglich einer tatsächlichen Zeit bestimmt werden.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Zeitachse auf der Grundlage einer Höhe einer Änderung einer Drehperiode verlängert oder verkürzt, die aus Positionssignalschaltintervallen in der Vergangenheit erzielt wird. Daher wird eine Verarbeitung ausgeführt, wie wenn sich der Motor mit einer konstanten Drehzahl dreht, um eine Korrekturhöhe zu bestimmen. Ein Ausführungsbeispiel, in welchem ein Tastverhältnis zu der Zeit eines Bestimmens von α verlängert oder verkürzt wird, das einer Höhe einer Änderung einer Drehperiode entspricht, ist möglich. Weiterhin ist ein Ausführungsbeispiel, in welcher eine Phasenverschiebung zu der Zeit eines Bestimmens von β ähnlich verlängert oder verkürzt wird, möglich. Derartige Ausführungsbeispiele sollten im Wesentlichen identisch zu dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sein.
Drittes Ausführungsbeispiel
6 stellt ein drittes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Eine Beschreibung konzentriert sich auf die Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Reihe einer Verarbeitung, die in 6 gezeigt ist, wird wie folgt beschrieben. Wenn eine bejahende Bestimmung durchgeführt wird, dass die Schaltsignale, die äquivalent zu einem Zyklus eines elektrischen Winkels sind, erfasst worden sind, was JA in S6 entspricht, wird T_AVE in S33 bestimmt und wird T_AVE0 auf T_AVE in S32 festgelegt. Die Steuerschaltung 24 bestimmt weiterhin die Verhältnisverschiebungslänge α und die Phasenverschiebungslänge in S7' und S8' und speichert die Werte α_U, α_V, α_W, β_U, β_V und β_W in der Speichereinheit 26, welche als eine Speichereinrichtung wirken kann, in S31. Danach schreitet eine Verarbeitung zu S9' fort. In dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden lediglich die letzte Verhältnisverschiebungslänge α und Phasenverschiebungslänge β, wie zum Beispiel irgendeine von U, V und W, die zu korrigieren sind, bestimmt. In dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden stattdessen α_U, α_V, α_W, β_U, β_V und β_W zu einer Zeit berechnet und in S31 gespeichert. Da der Korrekturwert proportional zu dem Zyklus eines elektrischen Winkels ist, wird T_AVE, das erzielt wird, wenn α und β bestimmt werden, ebenso als T_AVE0 in S32 gespeichert.
Wenn es bestimmt wird, dass α_U, α_V, α_W, β_U, β_V und β_W vorhanden sind, was JA in S4' entspricht, führt die Steuerschaltung 24 eine Korrektur aus. Die Verhältnisverschiebungslänge α und die Phasenverschiebungslänge β von irgendeinem von U, V und W, die dem zu korrigierenden Schaltsignal entsprechen, die in der Steuereinheit 26 gespeichert sind, werden verwendet. Da die Korrekturhöhen α und β proportional zu T_AVE sind, werden sie mit T_AVE/T_AVE0 multipliziert, wenn sie verwendet werden. Zu Multiplikationszwecken wird T_AVE zu jeder Zeit in Schritt S33, S34 bestimmt, wobei das Berechnen von S9' auf der Grundlage der Verhältnisverschiebungslängen α und Phasenverschiebungslängen β ausgeführt wird, die in der Speichereinheit 26 gespeichert sind.
Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden, wie es zuvor beschrieben worden ist, die Verhältnisverschiebungslänge α und Phasenverschiebungslänge β, die von der Korrekturhöhen-Berechnungseinheit 25 berechnet werden, in der Speichereinheit 26 gespeichert. Wenn die Verschiebungslängen α und β in der Speichereinheit 26 gespeichert sind, liest die Steuereinheit 24 diese aus, um einen Erregungszeitpunkt zu korrigieren. Deshalb muss die Korrekturhöhen-Berechnungseinheit 25 nicht häufig ein Berechnen ausführen, um eine erfasste Verschiebungslänge zu bestimmen, und kann eine Verarbeitungslast verringert werden.
Viertes Ausführungsbeispiel
7 stellt ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. Eine Beschreibung konzentriert sich auf die Unterschiede zu dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In dem Flussdiagramm, das in 7 dargestellt ist, führt die Steuerschaltung 24 die Verarbeitung von S10 aus und inkrementiert danach den Wert N eines Zählers zum Zählen der Anzahl von Zeiten einer Erregungszeitpunktkorrektur in S35. Es ist anzumerken, dass der Zähler als das Initialisierungsergebnis in S0 zu null gelöscht wird. Es wird in S36 bestimmt, ob der Wert N des Zählers einen vorbestimmten Wert Nth erreicht hat. Wenn es bestimmt wird, dass N < Nth ist, was NEIN in S36 entspricht, schreitet der Fluss zu S11 fort. Der vorbestimmte Wert Nth wird auf zum Beispiel einen Wert festgelegt, der äquivalent zu mehreren Zyklen eines elektrischen Winkels ist. Wenn der Fluss in 7 wiederholt ausgeführt wird und schließlich bestimmt wird, dass N = Nth ist, was JA in S36 entspricht, wird der Wert N des Zählers in S37 gelöscht. Wenn N = 0 ist, was Ja in S38 entspricht, werden die Korrekturhöhen α und β erneut berechnet und aktualisiert.
Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie es zuvor beschrieben worden ist, bestimmt die Korrekturhöhen-Berechnungseinheit 25 die erfassten Verschiebungslängen α und β in vorbestimmten Intervallen und speichert diese in der Speichereinheit 26. Deshalb können die erfassten Verschiebungslängen, die für eine Korrektur verwendet werden, in vorbestimmten Intervallen aktualisiert werden.
Fünftes Ausführungsbeispiel
8 und 9 stellen ein fünftes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Eine Beschreibung konzentriert sich auf die Unterschiede zu dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird anstelle von N in dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein Merker vorbereitet. Wenn es keinen Korrekturwert α und β in dem Anfangszustand gibt oder wenn sich ein Ansteuerzustand oder eine Umgebung stark ändert, wird der Merker in S29 und S40 auf 1 gesetzt. Es ist anzumerken, dass im Gegensatz zu S38, welcher eine Änderung auf der Grundlage des Zählers N bestimmt, in S43 eine Änderung auf der Grundlage des Merkers bestimmt wird.
Wenn die Verarbeitung von S10 ausgeführt wird, bestimmt die Steuerschaltung 28, welche als die Zustandsänderungs-Bestimmungseinrichtung wirkt, in der Motoransteuervorrichtung 21A, die in 9 dargestellt ist, ob sich der Ansteuerzustand oder die Umgebung des Motors geändert hat, in S41. Wenn es keine Änderung eines Ansteuerzustands gibt, was NEIN in S41 entspricht, schreitet der Fluss zu S42 fort und wird der Merker auf 0 gesetzt. Wenn es eine Änderung eines Ansteuerzustands gibt, was JA in S41 entspricht, wird die Verarbeitung S40 ausgeführt, um den Merker auf 1 zu setzen. Wenn der Merker auf 1 gesetzt ist, werden α und β durch das gleiche Verfahren aktualisiert, wie α und β aktualisiert werden, wenn in dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung N = Nth ist. Wenn sich der Ansteuerzustand oder die Umgebung des Motors konstant ändert, wird der Merker konstant auf 1 gesetzt und ist der Fluss einer Verarbeitung identisch zu dem Fluss in dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Beispiele von Fällen, in denen sich der Ansteuerzustand oder die Umgebung geändert haben, wie es zum Beispiel in S41 bestimmt worden ist, beinhalten die folgenden Fälle. Ein Änderungszustand wird bestimmt, wenn ein Temperatursensor 27, welcher als eine Temperaturerfassungseinrichtung wirken kann, zum Erfassen der Umgebungstemperatur in einer Nähe des Motors 1 oder in der Steuereinheit angeordnet ist, wie es 9 gezeigt ist, und die Temperatur, die von dem Temperatursensor 27 erfasst wird, über einem vorbestimmten Wert schwankt. Ein Änderungszustand wird bestimmt, wenn die Anzahl von Umdrehungen des Motors 1 über einem vorbestimmten Wert schwankt. Die Anzahl von Drehungen kann durch eine Änderung in Ausgangssignalen aus den Komparatoren 8 erfasst werden, welche als die Einrichtung zum Erfassen einer Anzahl von Umdrehungen wirken kann. Ein Änderungszustand wird bestimmt, wenn ein Steuersignal für den Motor 1, das von einer ECU (nicht gezeigt) zugeführt wird, über einem vorbestimmten Wert schwankt.
Wenn irgendeiner der vorhergehenden Fälle auftritt, wird es bestimmt, dass sich der Ansteuerzustand oder die Umgebung des Motors 1 geändert hat. Bezüglich des ersten Falls, wenn sich die Umgebungstemperatur ändert, ändert sich ebenso der Widerstandswert einer Wicklung 4 des Motors 1. Auch dann, wenn der Motor 1 mit der identischen Ausgangsspannung angesteuert wird, kann deshalb ein Abtriebsdrehmoment schwanken. Weiterhin weisen die Temperaturcharakteristiken eines Elements in dem Schaltungsabschnitt einen Einfluss auf. Die zweiten und dritten Fälle entsprechen dem Ansteuerzustand des Motors 1, der direkt schwankt.
Gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie es zuvor beschrieben worden ist, bestimmt die Korrekturhöhen-Berechnungseinheit 25 die erfassten Verschiebungslängen α und β und speichert diese in der Speichereinheit 26, wenn die Steuerschaltung 28 bestimmt, dass sich der Ansteuerzustand oder die Umgebung des Motors 1 geändert hat. Genauer gesagt bestimmt die Steuerschaltung 28, dass sich ein Zustand geändert hat, wenn die Umgebungstemperatur des Motors 1, die Anzahl von Umdrehungen des Motors 1 oder eine Steuersignal für den Motor 1, das von einer ECU zugeführt ist, über einem vorbestimmten Wert schwankt. Deshalb kann die Korrekturhöhen-Berechnungseinheit 25 die erfassten Verschiebungslängen α und β berechnen und aktualisieren, wenn sich jeder konkrete Zustand ändert, und daher der Zustandsänderung folgen.
Es ist anzumerken, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die zuvor beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt ist und wie nachstehend beschrieben abgeändert oder erweitert werden kann.
Ein Positionssensor, wie zum Beispiel Hall-Effekt-ICs, kann als die Positionserfassungseinrichtung verwendet werden. In einem derartigen Fall kann auch dann, wenn es eine Änderung der Einbauposition der Hall-ICs gibt, eine Verschiebungslänge eines Positionssignals auf der Grundlage der Änderung korrigiert werden.
Die Korrekturhöhen α und β, die in dem dritten und fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gespeichert werden, können zu der Zeit eines Herstellens berechnet und in der Speichereinheit gespeichert werden. In einem derartigen Fall muss lediglich eine Berechnungseinrichtung an dem Herstellungsort vorgesehen sein und muss nicht mit einer Motoransteuerschaltung integriert sein.
Bezüglich eines Ansteuerzustands oder eines Umgebungszustands, die in S41 in dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bestimmt werden, können die zuvor beschriebenen Zustände oder andere Zustände als die Grundlage für die Zustandsänderung festgelegt werden.
Weiterhin muss die Last auf den Motor kein Lüfter sein, der in ein Fahrzeug eingebaut ist, und kann ein Motor sein, der eine unterschiedliche Last ansteuert. Während die vorhergehenden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung getrennt beschrieben worden sind, können diese Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beliebig kombiniert werden.
Eine zuvor beschriebene erfindungsgemäße Erregungszeitpunkt-Bestimmungsschaltung korrigiert eine Verschiebung, die in einem Positionssignal enthalten ist, das von einer Positionserfassungseinheit ausgegeben wird, und führt einen Erregungszeitpunkt zu, der zum Ansteuern eines Motors zweckmäßig ist. Eine Korrekturhöhen-Berechnungseinheit berechnet Erfassungsintervalle, die auf der Grundlage von Positionssignalen erzielt werden, die aus Filtern, Komparatoren und der Positionserfassungseinheit ausgegeben werden, während eines Zyklus eines elektrischen Winkels. Die Korrekturhöhen-Berechnungseinheit bestimmt dadurch die Verhältnisverschiebungslänge und Phasenverschiebungslänge der Positionssignale. Eine Steuerschaltung korrigiert einen Erregungszeitpunkt auf der Grundlage der Positionssignale gemäß den erfassten Verschiebungslängen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2006-158022 A [0003]

Claims

Erregungszeitpunkt-Bestimmungsschaltung, die aufweist: eine Positionserfassungseinrichtung (23) zum Ausgeben eines Positionssignals, das der Drehposition eines Läufers entspricht, um einen Erregungszeitpunkt zu bestimmen, der verwendet wird, um einen bürstenlosen Gleichstrommotor (1) anzusteuern; eine Einrichtung (25) zum Berechnen einer erfassten Verschiebungslänge zum Ausführen eines Berechnens auf der Grundlage von Positionssignalschaltintervallen, die aus Positionssignalen erzielt werden, die von der Positionserfassungseinrichtung (23) in einem vorhergehenden mindestens einen Zyklus eines elektrischen Winkels ausgegeben worden sind und dadurch zum Bestimmen einer erfassten Verschiebungslänge der Positionssignale; und eine Korrektureinrichtung (24) zum Korrigieren eines Erregungszeitpunkts auf der Grundlage der Positionssignale gemäß der erfassten Verschiebungslänge.
Erregungszeitpunkt-Bestimmungsschaltung nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung (25) zum Berechnen einer erfassten Verschiebungslänge eine Zeit eines hohen Pegels und eine Zeit eines niedrigen Pegels in dem vorhergehenden mindestens einen Zyklus bezüglich jedes Positionssignals misst, das aus der Positionserfassungseinrichtung (23) ausgegeben wird, und eine Verhältnisverschiebungslänge (α) des Positionssignals auf der Grundlage des Differenzwerts berechnet, der durch Subtrahieren der Zeit eines niedrigen Pegels von der Zeit eines hohen Pegels erzielt wird.
Erregungszeitpunkt-Bestimmungsschaltung nach Anspruch 2, wobei die Einrichtung (25) zum Berechnen einer erfassten Verschiebungslänge die Phasenverschiebungslänge (β) auf der Grundlage der Beziehung zwischen den Schaltintervallen der Positionssignale, der Verhältnisverschiebungslänge (α), der Phasenverschiebungslänge (β) der Positionssignale und dem Mittelwert der Schaltintervalle der Positionssignale berechnet.
Erregungszeitpunkt-Bestimmungsschaltung nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung (25) zum Berechnen einer erfassten Verschiebungslänge eine Höhe einer Änderung der Drehzahl des Motors (1) erfasst und die erfasste Verschiebungslänge auf der Grundlage der Höhe einer Änderung der Drehzahl und einer Schaltzeit der Positionssignale bestimmt.
Erregungszeitpunkt-Bestimmungsschaltung nach Anspruch 4, wobei die Einrichtung (25) zum Berechnen einer erfassten Verschiebungslänge einen Abschnitt, der sich aus einer Beschleunigung oder Verzögerung einer Motordrehzahl ergibt, durch Berechnen auf der Grundlage einer Höhe einer Änderung der Drehzahl des Motors (1) aus den Faktoren auslöscht, die zu einer Ungleichheit eines Schaltzeitpunkts der Positionssignale beitragen, und dadurch eine Änderung der Positionserfassungssignale aufgrund der verbleibenden erfassten Verschiebungslänge berechnet.
Erregungszeitpunkt-Bestimmungsschaltung nach Anspruch 5, wobei die Einrichtung (25) zum Berechnen einer erfassten Verschiebungslänge eine Zeitachse, die dem Berechnen auf der Grundlage einer Höhe einer Änderung der Drehzahl zugehörig ist, verlängert oder verkürzt, Schaltzeiten der Positionssignale auf die verlängerte oder verkürzte Zeitachse legt, die erfasste Verschiebungslänge aus Schaltintervallen der Positionssignale bestimmt, die aus den Schaltzeiten erzielt werden, einen Erregungszeitpunkt auf der verlängerten oder verkürzten Zeitachse korrigiert, die verlängerte oder verkürzte Zeitachse zurück zu einer tatsächlichen Zeit transformiert und dadurch einen Erregungszeitpunkt bezüglich der tatsächlichen Zeit bestimmt.
Erregungszeitpunkt-Bestimmungsschaltung nach Anspruch 1, die weiterhin aufweist: eine Speichereinrichtung (26) zum Speichern einer erfassten Verschiebungslänge, die von der Einrichtung (25) zum Berechnen einer erfassten Verschiebungslänge bestimmt wird, wobei wenn die erfasste Verschiebungslänge in der Speichereinrichtung (26) gespeichert worden ist, die Korrektureinrichtung (24) die erfasste Verschiebungslänge liest, um einen Erregungszeitpunkt zu korrigieren.
Erregungszeitpunkt-Bestimmungsschaltung nach Anspruch 7, wobei die Einrichtung (25) zum Berechnen einer erfassten Verschiebungslänge die erfasste Verschiebungslänge in vorbestimmten Intervallen bestimmt und die erfasste Verschiebungslänge in der Speichereinrichtung (26) speichert.
Erregungszeitpunkt-Bestimmungsschaltung nach Anspruch 7, die weiterhin aufweist: eine Zustandsänderungs-Bestimmungseinrichtung (28) zum Bestimmen, dass sich der Ansteuerzustand oder die Umgebungstemperatur geändert hat, wobei wenn die Zustandsänderungs-Bestimmungseinrichtung (28) die Änderung bestimmt, die Einrichtung (25) zum Berechnen einer erfassten Verschiebungslänge die erfasste Verschiebungslänge bestimmt und die erfasste Verschiebungslänge in der Speichereinrichtung (26) speichert.
Erregungszeitpunkt-Bestimmungsschaltung nach Anspruch 7, wobei erfasste Verschiebungslängen, die von der Einrichtung (25) zum Berechnen einer erfassten Verschiebungslänge gemäß einem eines Ansteuerzustands und einer Umgebungstemperatur berechnet werden, vorab in der Speichereinrichtung (26) gespeichert werden, und die Korrektureinrichtung (24) eine erfasste Verschiebungslänge, die dem einen des Ansteuerzustands und der Umgebungstemperatur entspricht, aus der Speichereinrichtung (26) liest, wenn eine Korrektur ausgeführt wird.
Erregungszeitpunkt-Bestimmungsschaltung nach Anspruch 9, wobei die Zustandsänderungs-Bestimmungseinrichtung (28) eine Temperaturerfassungseinrichtung (27) zum Erfassen der Umgebungstemperatur beinhaltet und eine Zustandsänderung bestimmt, wenn die Umgebungstemperatur über einem vorbestimmten Wert schwankt.
Erregungszeitpunkt-Bestimmungsschaltung nach Anspruch 9, wobei die Zustandsänderungs-Bestimmungseinrichtung (28) eine Einrichtung (8) zum Erfassen einer Anzahl von Umdrehungen zum Erfassen der Anzahl von Umdrehungen des Motors (1) beinhaltet und die Zustandsänderung bestimmt, wenn die Anzahl von Umdrehungen über einem vorbestimmten Wert schwankt.
Erregungszeitpunkt-Bestimmungsschaltung nach Anspruch 9, wobei die Zustandsänderungs-Bestimmungseinrichtung (28) weiterhin zum Überwachen eines extern zugeführten Steuersignals für den Motor (1) und zum Bestimmen der Zustandsänderung ist, wenn das extern zugeführte Steuersignal über einem vorbestimmten Wert schwankt.
Verfahren zum Bestimmen des Erregungszeitpunkts eines Motors (1), bei welchem ein Erregungszeitpunkt, der zum Ansteuern eines bürstenlosen Gleichstrommotors (1) verwendet wird, auf der Grundlage von Positionssignalen bestimmt wird, die der Drehposition eines Läufers entsprechen, die aus einer Positionserfassungseinrichtung (23) ausgegeben wird, wobei das Verfahren aufweist: Ausführen eines Berechnens auf der Grundlage von Positionssignalschaltintervallen, die aus Positionssignalen erzielt werden, die von der Positionserfassungseinrichtung (23) in einem vorhergehenden mindestens einen Zyklus eines elektrischen Winkels ausgegeben werden, und dadurch Bestimmen einer erfassten Verschiebungslänge (α, β) des Positionssignals; und Korrigieren eines Erregungszeitpunkts (S9, S9') auf der Grundlage der Positionssignale gemäß der erfassten Verschiebungslänge (α, β).
Bestimmungsverfahren für den Erregungszeitpunkt eines Motors (1) nach Anspruch 14, wobei eine Zeit eines hohen Pegels und eine Zeit eines niedrigen Pegels in dem einen Zyklus bezüglich jedem Positionssignal gemessen werden, das aus der Positionserfassungseinrichtung (23) ausgegeben wird, und eine Verhältnisverschiebungslänge (α) des Positionssignals auf der Grundlage des Differenzwerts berechnet wird, der durch Subtrahieren der Zeit eines niedrigen Pegels von der Zeit eines hohen Pegels erzielt wird.
Bestimmungsverfahren für den Erregungszeitpunkt eines Motors (1) nach Anspruch 15, wobei eine Phasenverschiebungslänge (β) auf der Grundlage der Beziehung zwischen der Verhältnisverschiebungslänge (α), den Zeitintervallen der Positionssignale, der Phasenverschiebungslänge (β) der Positionssignale und dem Mittelwert der Schaltintervalle der Positionssignale berechnet wird.
Bestimmungsverfahren für den Erregungszeitpunkt eines Motors (1) nach Anspruch 14, wobei eine Höhe einer Änderung der Drehzahl des Motors (1) erfasst wird und die erfasste Verschiebungslänge (α, β) auf der Grundlage einer Höhe einer Änderung der Drehzahl und einer Schaltzeit der Positionssignale bestimmt wird.
Bestimmungsverfahren für den Erregungszeitpunkt eines Motors (1) nach Anspruch 17, wobei aus den Faktoren, die zu der Ungleichheit eines Schaltzeitpunkts der Positionssignale beitragen, ein Abschnitt, der sich aus einer Beschleunigung oder Verzögerung einer Motordrehzahl ergibt, durch Berechnen auf der Grundlage einer Höhe einer Änderung der Drehzahl des Motors (1) ausgelöscht wird und dadurch eine Änderung der Positionserfassungssignale aufgrund der verbleibenden erfassten Verschiebungslänge (α, β) berechnet wird.
Bestimmungsverfahren für den Erregungszeitpunkt eines Motors (1) nach Anspruch 18, wobei eine Zeitachse, auf welcher ein Berechnen basiert, auf der Grundlage einer Höhe einer Änderung einer Drehzahl und Schaltzeiten der Positionssignale verlängert oder verkürzt wird, die erfasste Verschiebungslänge (α, β) aus Schaltintervallen der Positionssignale bestimmt wird, die aus den Schaltzeiten erzielt werden, und ein Erregungszeitpunkt auf der verlängerten oder verkürzten Achse korrigiert wird, und die Zeitachse zurück zu der tatsächlichen Zeit transformiert wird und dadurch der Erregungszeitpunkt der tatsächlichen Zeit bestimmt wird.
Bestimmungsverfahren für den Erregungszeitpunkt eines Motors (1) nach Anspruch 14, wobei eine bestimmte erfasste Verschiebungslänge (α, β) in einer Speichereinrichtung (26) gespeichert wird, und wenn die erfasste Verschiebungslänge (α, β) in der Speichereinrichtung (26) gespeichert worden ist, die erfasste Verschiebungslänge (α, β) ausgelesen wird, um einen Erregungszeitpunkt zu korrigieren.
Bestimmungsverfahren für den Erregungszeitpunkt eines Motors (1) nach Anspruch 20, wobei die erfasste Verschiebungslänge (α, β) in vorbestimmten Intervallen bestimmt und in der Speichereinrichtung (26) gespeichert wird.
Bestimmungsverfahren für den Erregungszeitpunkt eines Motors (1) nach Anspruch 20, wobei, wenn es bestimmt wird, dass sich einer eines Ansteuerzustands und einer Umgebungstemperatur geändert hat, die erfasste Verschiebungslänge (α, β) bestimmt und in der Speichereinrichtung (26) gespeichert wird.
Bestimmungsverfahren für den Erregungszeitpunkt eines Motors (1) nach Anspruch 20, wobei erfasste Verschiebungslängen (α, β), die gemäß einem des Ansteuerzustands und der Umgebungstemperatur berechnet werden, vorab in der Speichereinrichtung (26) gespeichert werden, und eine erfasste Verschiebungslänge (α, β), die das eine des Ansteuerzustands und der Umgebungstemperatur korrigiert, aus der Speichereinrichtung (26) gelesen wird, wenn eine Korrektur ausgeführt wird.
Bestimmungsverfahren für den Erregungszeitpunkt eines Motors (1) nach Anspruch 22, wobei, wenn die Umgebungstemperatur über einem vorbestimmten Wert schwankt, die Zustandsänderung bestimmt wird.
Bestimmungsverfahren für den Erregungszeitpunkt eines Motors (1) nach Anspruch 22, wobei, wenn die Anzahl von Umdrehungen des Motors (1) über einem vorbestimmten Wert schwankt, die Zustandsänderung bestimmt wird.
Bestimmungsverfahren für den Erregungszeitpunkt eines Motors (1) nach Anspruch 22, wobei, wenn ein Steuersignal für den Motor (1), das extern zugeführt wird, über einem vorbestimmten Wert schwankt, die Zustandsänderung bestimmt wird.