DE102011014827A1 - Ansteuervorrichtung und Ansteuerverfahren für einen bürstenlosen Elektromotor - Google Patents

Ansteuervorrichtung und Ansteuerverfahren für einen bürstenlosen Elektromotor

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DE102011014827A1
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DE201110014827
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Shigehisa Aoyagi
Masaki Hano
Yoshitaka Iwaji
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Hitachi Automotive Systems Ltd
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Hitachi Automotive Systems Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14Electronic commutators
    • H02P6/16Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/18Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
    • H02P6/182Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using back-emf in windings

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ansteuervorrichtung und ein Ansteuerverfahren zum Umschalten eines Erregungsmodus, wenn eine Spannung einer nicht erregten Phase eines bürstenlosen Elektromotors einen Schwellenwert überschreitet. Beim Erlernen des Schwellenwerts wird zuerst der bürstenlose Elektromotor an einer Ausgangsposition gestoppt. Der bürstenlose Elektromotor wird dann aus dem gestoppten Zustand gedreht, indem eine Phasenerregung auf der Grundlage des Erregungsmodus durchgeführt wird. Die Spannung der nicht erregten Phase an einer Winkelposition der Umschaltung des Erregungsmodus wird aus einem Maximalwert oder einem Minimalwert der Spannung der nicht erregten Phase während der Drehung erfasst, und der Schwellenwert wird auf der Grundlage der erfassten Spannung erlernt. Alternativ wird der bürstenlose Elektromotor an der Winkelposition der Umschaltung des Erregungsmodus positioniert, indem ein Erregungsmodus aufrechterhalten wird, und dann wird der Erregungsmodus zum nächsten Erregungsmodus umgeschaltet. Die Spannung der nicht erregten Phase unmittelbar nach dem Umschalten zum Erregungsmodus wird erfasst und die erfasste Spannung der nicht erregten Phase wird als der Schwellenwert, der zum Bestimmen des Zeitpunkts des Umschaltens zum nächsten Erregungsmodus verwendet wird, erlernt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ansteuervorrichtung und ein Ansteuerverfahren für einen sensorlosen, bürstenlosen Elektromotor.
  • Die japanische, offengelegte (Kokai) Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2009-189176 offenbart ein Synchron-Elektromotor-Ansteuersystem, bei dem eine Klemmenspannung einer nicht erregten Phase von drei Phasen in einem Synchron-Dreiphasen-Elektromotor mit einer Referenzspannung verglichen wird und danach gemäß einem Ergebnis des Vergleichs in einen Erregungsmodus umgeschaltet wird.
  • In der oben genannten sensorlosen Antriebssteuerung verändert sich eine induzierte Spannung in der nicht erregten Phase aufgrund der Erfassung von Veränderungen einer Spannungserfassungsschaltung, Motorwicklungsvariationen, Temperaturumgebungen usw. Dies verursacht eine Abweichung des Erregungsmodus-Umschaltzeitpunkts, was zu einer Wirkungsgradverringerung und einem Weglaufen führt.
  • Im Hinblick darauf ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ansteuervorrichtung und ein Ansteuerverfahren für einen bürstenlosen Elektromotor bereitzustellen, die eine Abweichung des Erregungsmodus-Umschaltzeitpunkts aufgrund verschiedener Faktoren unterdrücken kann und somit eine Wirkungsgradverringerung und ein Weglaufen (bzw. nicht ordnungsgemäßes Arbeiten) vermeiden können.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Ansteuervorrichtung mit dem Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Ansteuerverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst. Die jeweiligen Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Um das genannte Ziel zu erreichen, schaltet eine Ansteuervorrichtung für einen bürstenlosen Elektromotor gemäß der vorliegenden Erfindung einen Erregungsmodus auf der Grundlage eines Ergebnisses eines Vergleichs zwischen einer Spannung einer nicht erregten Phase und einem Schwellenwert um, wobei die Ansteuervorrichtung für den bürstenlosen Elektromotor den Schwellenwert auf der Grundlage der Spannung der nicht erregten Phase festlegt, wenn eine Phasenerregung auf der Grundlage des Erregungsmodus aus einem Zustand, bei dem der bürstenlose Elektromotor an einer Ausgangsposition gestoppt wird, durchgeführt wird.
  • Außerdem wird bei dem Ansteuerverfahren für einen bürstenlosen Elektromotor gemäß der vorliegenden Erfindung der bürstenlose Elektromotor an einer Ausgangsposition gestoppt, ein Schwellenwert wird auf der Grundlage einer Spannung einer nicht erregten Phase, wenn die Phasenerregung auf der Grundlage eines Erregungsmodus von der Ausgangsposition durchgeführt wird, festgelegt, und der Erregungsmodus wird auf der Grundlage eines Ergebnisses eines Vergleichs zwischen der Spannung der nicht erregten Phase und dem Schwellenwert umgeschaltet.
  • Weitere Ziele und Merkmale dieser Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen verständlich.
  • Hierbei zeigt:
  • 1 ein Blockdiagramm, das ein Hydrauliksystem in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 2 ein Schaltkreisdiagramm, das eine Steuervorrichtung und einem bürstenlosen Elektromotor in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 3 ein Blockdiagramm, das eine Steuerung in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 4 ein Zeitablaufdiagramm, das ein Erregungsmuster des bürstenlosen Motors in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 5 ein Ablaufdiagramm, das ein Schwellenwert-Lernen in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 6 ein Ablaufdiagramm, das ein Schwellenwert-Lernen in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 7 eine schematische Darstellung, die einen Zustand des Lernens eines Schwellenwerts V3-4 in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 8 ein Zeitablaufdiagramm, das eine Spannungsänderung einer nicht erregten Phase beim Lernen des Schwellenwerts V3-4 in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 9 eine schematische Darstellung, die einen Zustand des Lernens eines Schwellenwerts V4-5 in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 10 ein Zeitablaufdiagramm, das eine Spannungsänderung einer nicht erregten Phase beim Lernen des Schwellenwerts V4-5 in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 11 eine schematische Darstellung, die einen Zustand des Lernens eines Schwellenwerts V5-6 in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 12 ein Zeitablaufdiagramm, das eine Spannungsänderung einer nicht erregten Phase beim Lernen des Schwellenwerts V5-6 in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 13 eine schematische Darstellung, die einen Zustand des Lernens eines Schwellenwerts V6-1 in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 14 ein Zeitablaufdiagramm, das eine Spannungsänderung einer nicht erregten Phase beim Lernen des Schwellenwerts V6-1 in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 15 eine schematische Darstellung, die einen Zustand des Lernens eines Schwellenwerts V1-2 in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 16 ein Zeitablaufdiagramm, das eine Spannungsänderung einer nicht erregten Phase beim Lernen des Schwellenwerts V1-2 in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 17 eine schematische Darstellung, die einen Zustand des Lernens eines Schwellenwerts V2-3 in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 18 ein Zeitablaufdiagramm, das eine Spannungsänderung einer nicht erregten Phase beim Lernen des Schwellenwerts V2-3 in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 19 eine schematische Darstellung, die einen Zustand des Lernens eines Schwellenwerts V3-4, wobei eine Winkelposition in einem Erregungsmodus (1) als eine Ausgangsposition festgelegt wird, in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 20 eine schematische Darstellung, die einen Zustand des Lernens eines Schwellenwerts V4-5, wobei eine Winkelposition in einem Erregungsmodus (2) als eine Ausgangsposition festgelegt wird, in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 21 eine schematische Darstellung, die einen Zustand des Lernens eines Schwellenwerts V5-6, wobei eine Winkelposition in einem Erregungsmodus (3) als eine Ausgangsposition festgelegt wird, in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 22 eine schematische Darstellung, die einen Zustand des Lernens eines Schwellenwerts V6-1, wobei eine Winkelposition in einem Erregungsmodus (4) als eine Ausgangsposition festgelegt wird, in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 23 eine schematische Darstellung, die einen Zustand des Lernens eines Schwellenwerts V1-2, wobei eine Winkelposition in einem Erregungsmodus (5) als eine Ausgangsposition festgelegt wird, in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 24 eine schematische Darstellung, die einen Zustand des Lernens eines Schwellenwerts V2-3, wobei eine Winkelposition in einem Erregungsmodus (6) als eine Ausgangsposition festgelegt wird, in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 25 ein Zeitablaufdiagramm, das ein Schwellenwert-Lernen auf der Grundlage eines Zeitraums Tre, bis eine Spannung einer nicht erregten Phase konvergiert, in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 26 ein Ablaufdiagramm, das ein Schwellenwert-Lernen in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 27 eine schematische Darstellung, die einen Zustand des Lernens des Schwellenwerts V4-5 in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 28 eine schematische Darstellung, die einen Zustand des Lernens des Schwellenwerts V5-6 in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 29 eine schematische Darstellung, die einen Zustand des Lernens des Schwellenwerts V6-1 in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 30 eine schematische Darstellung, die einen Zustand des Lernens des Schwellenwerts V1-2 in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 31 eine schematische Darstellung, die einen Zustand des Lernens des Schwellenwerts V2-3 in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 32 eine schematische Darstellung, die einen Zustand des Lernens des Schwellenwerts V3-4 in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 33 ein Ablaufdiagramm, das das Lernen von Schwellenwerten, die zum Steuern des bürstenlosen Elektromotors, der eine elektrische Ölpumpe antreibt, verwendet werden, in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 34 eine schematische Darstellung, die das Lernen eines Schwellenwerts für jede Temperatur in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 35 eine schematische Darstellung, die das Lernen von Schwellenwerten mit einem gemeinsamen absoluten Wert in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 36 eine schematische Darstellung, die das Lernen von positiven Schwellenwerten, die einen gemeinsamen absoluten Wert haben, und von negativen Schwellenwerten, die einen gemeinsamen absoluten Wert haben, in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 37 eine schematische Darstellung, die Kennlinien eines Spannungsschwellenwert-Korrekturwerts gemäß einer Motordrehzahl in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 38 ein Zeitablaufdiagramm, das einen Zustand einer Pulsweitenmodulation-Erzeugung in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt; und
  • 39 ein Zeitablaufdiagramm, das einen Zustand einer Pulsweitenmodulation-Erzeugung mit Impulsverschiebung in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Hydrauliksystem in einem Automatikgetriebe eines Fahrzeugs darstellt, in dem die Ansteuervorrichtung für einen bürstenlosen Elektromotor gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird.
  • Das in 1 gezeigte Hydrauliksystem umfasst eine mechanische Ölpumpe 6, die von einem nicht gezeigten Motor (Verbrennungsmotor) angetrieben wird, und eine von einem Elektromotor angetriebene elektrische Ölpumpe 1 als Ölpumpen zum Zuführen von Öl zu einem Getriebe 7 und einem Stellglied 8.
  • Ein Steuersystem des Verbrennungsmotors umfasst eine Leerlauf-Verringerungsfunktion zum Stoppen des Verbrennungsmotors, wenn eine Automatik-Stopp-Bedingung erfüllt ist, und zum Neustarten des Verbrennungsmotors, wenn eine Automatik-Start-Bedingung erfüllt ist. Wenn der Verbrennungsmotor durch die Leerlaufverringerung gestoppt wird, arbeitet auch die mechanische Ölpumpe 6 nicht mehr. Dementsprechend führt das Hydrauliksystem während der Leerlaufverringerung dem Getriebe 7 und dem Stellglied 8 das Öl unter Verwendung der elektrischen Ölpumpe 1 zu.
  • Die elektrische Ölpumpe 1 wird von einem bürstenlosen Elektromotor (oder Schrittmotor) 2 angetrieben. Der bürstenlose Elektromotor 2 wird von einer Elektromotor-Steuervorrichtung 3 gesteuert, die einen Befehl von einer Automatikgetriebe-Steuervorrichtung 4 empfängt.
  • Die Elektromotor-Steuervorrichtung 3 steuert den bürstenlosen Elektromotor 2, um die elektrische Ölpumpe 1 anzutreiben, wodurch Öl in einer Ölwanne 10 über eine Ölleitung 5 zum Getriebe 7 und Stellglied 8 zugeführt wird.
  • Während der Verbrennungsmotor in Betrieb ist, wird das Öl in der Ölwanne 10 über die Ölleitung 9 mittels der von dem Verbrennungsmotor angetriebenen mechanischen Ölpumpe 6 zum Getriebe 7 und Stellglied 8 zugeführt. Währenddessen befindet sich der bürstenlose Elektromotor 2 in einem Aus-Zustand und ein Ölfluss zur elektrischen Ölpumpe 1 wird durch ein Rückschlagventil 11 blockiert.
  • Wenn der Verbrennungsmotor durch die Leerlaufverringerung gestoppt wird, nimmt eine Motordrehzahl ab und auch eine Drehzahl der mechanischen Pumpe 6 wird verringert. Dies verursacht einen Öldruckabfall in der Ölleitung 9. Dementsprechend überträgt die Automatikgetriebe-Steuervorrichtung 4 gleichzeitig mit der Leerlaufverringerung des Verbrennungsmotors einen Elektromotor-Startbefehl zur Elektromotor-Steuervorrichtung 3.
  • Bei Empfang des Elektromotor-Startbefehls steuert die Elektromotor-Steuervorrichtung 3 den bürstenlosen Elektromotor 2, um die elektrische Ölpumpe 1 zu drehen, wodurch ein Öldruck in der Ölleitung 5 allmählich ansteigt.
  • Wenn der Öldruck der mechanischen Ölpumpe 6 fällt und der Öldruck der elektrischen Ölpumpe 1, der vom Rückschlagventil 11 gemindert wurde, einen Schwellenwert übersteigt, dann zirkuliert das Öl durch einen Pfad aus Ölleitung 5, elektrischer Ölpumpe 1, Rückschlagventil 11, Getriebe 7 oder Stellglied 8 und Ölwanne 10.
  • 2 ist eine schematische Darstellung, die die Elektromotor-Steuervorrichtung 3 und den bürstenlosen Elektromotor 2 im Detail zeigt.
  • Die Elektromotor-Steuervorrichtung 3 umfasst eine Elektromotor-Ansteuerschaltung 212 und eine Steuerung 213, die einen Mikrocomputer aufweist. Die Steuerung 213 führt die Kommunikation mit der Automatikgetriebe-Steuervorrichtung 4 durch.
  • Der bürstenlose Elektromotor 2 ist ein bürstenloser Dreiphasen-Gleichstrommotor (Synchron-Dreiphasen-Elektromotor). Drei Phasenwicklungen 215u, 215v und 215w einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase sind in einem zylindrischen Stator (nicht gezeigt) vorgesehen, und ein Dauermagnetläufer 216 ist in einem Raum angeordnet, der in der Mitte des Stators ausgebildet ist.
  • Die Elektromotor-Ansteuerschaltung 212 umfasst eine Dreiphasen-Brücke, die sechs Schaltelemente 217a bis 217f verbindet, die jeweils z. B. aus einem IGBT bestehen, und außerdem Verbindungsdioden 218a bis 218f anti-parallel zu den Schaltelementen 217a bis 217f verbindet. Die Elektromotor-Antriebsschaltung 212 umfasst außerdem eine Stromzufuhrschaltung 219.
  • Die Schaltelemente 217a bis 217f umfassen Gate-Anschlüsse, die mit der Steuerung 213 verbunden sind. Das Ein- und Ausschalten der Schaltelemente 217a bis 217b wird von der Steuerung 213 gesteuert.
  • Die Steuerung 213 ist eine Schaltung, die eine an dem bürstenlosen Elektromotor 2 angelegte Spannung berechnet und ein PWM-Signal (abgekürzt für „Pulsweitenmodulation” oder „pulse width modulation”) für die Elektromotor-Ansteuerschaltung 212 erzeugt. Wie in 3 gezeigt, umfasst die Steuerung 213 einen PWM-Generator 251, eine Gatesignal-Schalteinheit 252, eine Erregungsmodus-Einstelleinheit 253, einen Komparator 254, eine Schwellenwert-Schalteinheit 255, eine Schwellenwert-Lerneinheit 256 und eine Auswahlvorrichtung 257.
  • Der PWM-Generator 251 ist eine Schaltung, die eine PWM-Welle durch Pulsweitenmodulation auf der Grundlage eines Befehls für die angelegte Spannung, der gemäß einem Befehlsmoment bestimmt wird, erzeugt.
  • Die Erregungsmodus-Einstelleinheit 253 ist eine Vorrichtung, die folgerichtig ein Modusbefehlssignal ausgibt, um einen Erregungsmodus der Elektromotor-Ansteuerschaltung 212 zu bestimmen. Die Erregungsmodus-Einstelleinheit 253 schaltet zwischen sechs Erregungsmodi um, wenn sie durch ein Modusumschalt-Auslösesignal, das vom Komparator 254 ausgegeben wird, angesteuert wird.
  • Die Gatesignal-Schalteinheit 252 bestimmt eine Schaltfunktion jedes der Schaltelemente 217a bis 217f in der Elektromotor-Ansteuerschaltung 212 auf der Grundlage des Modusbefehlssignals, das von der Erregungsmodus-Einstelleinheit 253 ausgegeben wird. Die Gatesignal-Schalteinheit 252 gibt schließlich gemäß der Bestimmung sechs Gateimpulssignale an die Elektromotor-Ansteuerschaltung 212 aus.
  • Die Schwellenwert-Schalteinheit 255 ist eine Schaltung, die einen Schwellenwert einer Klemmenspannung einer nicht erregten Phase erzeugt. Ein Schwellenwert-Umschaltzeitpunkt wird auf der Grundlage des Modusbefehlssignals, das von der Erregungsmodus-Einstelleinheit 253 ausgegeben wird, bestimmt.
  • Die Auswahlvorrichtung 257 ist eine Schaltung, die gemäß dem Modusbefehlssignal die Spannung der nicht erregten Phase aus den Dreiphasen-Klemmenspannungen Vu, Vv und Vw des bürstenlosen Elektromotors 2 auswählt und die ausgewählte Spannung ausgibt. Hierbei wird die Klemmenspannung als eine Potenzialdifferenz zu einem neutralen Punkt des bürstenlosen Elektromotors 2 ausgegeben.
  • Der Komparator 254 vergleicht den Schwellenwert, der von der Schwellenwert-Schalteinheit 257 ausgegeben wurde, und die von der Auswahlvorrichtung 257 ausgegebene Spannung der nicht erregten Phase und gibt das Modusumschaltauslösesignal an die Erregungsmodus-Einstelleinheit 253 aus.
  • Es sei angemerkt, dass die Spannung der nicht erregten Phase eine Spannung ist, die in der nicht erregten Phase durch die angelegten Impulsspannungen der zwei Phasen induziert ist. Da sich ein Sättigungszustand eines Magnetkreises mit einer Läuferposition verändert, tritt die induzierte Spannung, die der Rotorposition entspricht, in der nicht erregten Phase auf. Dadurch kann die Rotorposition aus der induzierten Spannung in der nicht erregten Phase berechnet werden, so dass ein Erregungsmodus-Umschaltzeitpunkt erfasst werden kann.
  • 4 ist eine schematische Darstellung, die eine an jeder Phase in jedem Erregungsmodus angelegte Spannung darstellt.
  • Der Erregungsmodus umfasst sechs Erregungsmodi (1) bis (6), die der Reihe nach in einem Intervall eines elektrischen Winkels von 60° geschaltet werden. In jedem der Schaltmodi (1) bis (6) werden die Schaltelemente 217a bis 217f von einem Signal angesteuert, das durch Pulsweitenmodulation gemäß einer Befehlsspannung erzeugt wird.
  • In diesem Ausführungsbeispiel wird unter Verwendung einer Winkelposition einer Spule der U-Phase als eine Referenzposition (deg) eine Winkelposition der Umschaltung vom Erregungsmodus (3) zum Erregungsmodus (4) auf 30° festgelegt, eine Winkelposition der Umschaltung vom Erregungsmodus (4) zum Erregungsmodus (5) auf 90° festgelegt, eine Winkelposition der Umschaltung vom Erregungsmodus (5) zum Erregungsmodus (6) auf 150° festgelegt, eine Winkelposition der Umschaltung vom Erregungsmodus (6) zum Erregungsmodus (1) auf 210° festgelegt, eine Winkelposition der Umschaltung vom Erregungsmodus (1) zum Erregungsmodus (2) auf 270° festgelegt, und eine Winkelposition der Umschaltung vom Erregungsmodus (2) zum Erregungsmodus (3) auf 330° festgelegt.
  • Im Erregungsmodus (1) sind die Schaltelemente 217a und 217d eingeschaltet und alle anderen Schaltelemente sind ausgeschaltet, um eine Spannung V an der U-Phase und eine Spannung –V an der V-Phase anzulegen, wodurch verursacht wird, dass ein Strom von der U-Phase zur V-Phase fließt.
  • Im Erregungsmodus (2) sind die Schaltelemente 217a und 217f eingeschaltet und alle anderen Schaltelemente sind ausgeschaltet, um eine Spannung V an der U-Phase und eine Spannung –V an der W-Phase anzulegen, wodurch verursacht wird, dass ein Strom von der U-Phase zur W-Phase fließt.
  • Im Erregungsmodus (3) sind die Schaltelemente 217c und 217f eingeschaltet und alle anderen Schaltelemente sind ausgeschaltet, um eine Spannung V an der V-Phase und eine Spannung –V an der W-Phase anzulegen, wodurch verursacht wird, dass ein Strom von der V-Phase zur W-Phase fließt.
  • Im Erregungsmodus (4) sind die Schaltelemente 217b und 217c eingeschaltet und alle anderen Schaltelemente sind ausgeschaltet, um eine Spannung V an der V-Phase und eine Spannung –V an der U-Phase anzulegen, wodurch verursacht wird, dass ein Strom von der V-Phase zur U-Phase fließt.
  • Im Erregungsmodus (5) sind die Schaltelemente 217b und 217e eingeschaltet und alle anderen Schaltelemente sind ausgeschaltet, um eine Spannung V an der W-Phase und eine Spannung –V an der U-Phase anzulegen, wodurch verursacht wird, dass ein Strom von der W-Phase zur U-Phase fließt.
  • Im Erregungsmodus (6) sind die Schaltelemente 217e und 217d eingeschaltet und alle anderen Schaltelemente sind ausgeschaltet, um eine Spannung V an der W-Phase und eine Spannung –V an der V-Phase anzulegen, wodurch verursacht wird, dass ein Strom von der W-Phase zur V-Phase fließt.
  • Somit wird durch Umschalten zwischen den sechs Erregungsmodi (1) bis (6) mit einem Intervall eines elektrischen Winkels von 60° jedes der Schaltelemente 217a bis 217f für 120° mit einem Intervall von 240° erregt. Deshalb wird das Erregungsverfahren, das in 4 gezeigt ist, als ein 120-Grad-Erregungsverfahren bezeichnet.
  • In diesem Ausführungsbeispiel wird die Erregungsmodusumschaltung auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen einer in der nicht erregten Phase erzeugten Spannung und einem Schwellenwert durchgeführt. Die Elektromotor-Steuervorrichtung 3 in diesem Ausführungsbeispiel führt etwas aus, was man als „sensorlose Erregungssteuerung” bezeichnet.
  • Genauer wählt die Auswahlvorrichtung 257 die Spannung der nicht erregten Phase aus den Dreiphasen-Klemmenspannungen Vu, Vv und Vw aus und gibt die ausgewählte Spannung aus. Der Komparator 254 bestimmt, ob diese Klemmenspannung der nicht erregten Phase den von der Schwellenwert-Schalteinheit 255 ausgegebenen Schwellenwert überschreitet. Wenn die Klemmenspannung der nicht erregten Phase den Schwellenwert überschreitet, dann gibt der Komparator 254 ein Modusumschalt-Auslösesignal an die Erregungsmodus-Einstelleinheit 253 aus.
  • Hierbei verändert sich die Spannung der nicht erregten Phase aufgrund von Temperaturumgebung, Variationen (der Wicklung) des bürstenlosen Elektromotors 2 und dergleichen. Wenn also der Erregungsmodus-Umschaltzeitpunkt unter Verwendung eines vorbestimmten festen Schwellenwerts erfasst wird, besteht eine Möglichkeit, dass der Erregungsmodus-Umschaltzeitpunkt von einem geeigneten Zeitpunkt abweicht und ein Weglaufen des bürstenlosen Elektromotors 2 auftritt.
  • Im Hinblick darauf wird in diesem Ausführungsbeispiel eine Schwellenwert-Lerneinheit 256 zum Lernen des Schwellenwerts der Spannung vorgesehen, um den Schwellenwert der Spannung auf einen geeigneten Wert in Bezug auf die Temperaturumgebung, die Variationen des bürstenlosen Elektromotors 2 usw. zu korrigieren, wobei der korrigierte Schwellenwert gespeichert und eingesetzt wird. Nachfolgend wird ein Schwellenwert-Lernvorgang in der Schwellenwert-Lerneinheit 256 genau beschrieben.
  • Eine in den Ablaufdiagrammen der 5 und 7 gezeigte Routine stellt einen Schwellenwert-Lernvorgang durch die Steuerung 213 dar.
  • In Schritt 1 wird ein Schwellenwert, der verwendet wird, um ein Umschalten vom Erregungsmodus (3) zum Erregungsmodus (4) zu bestimmen, erlernt. In Schritt 2 wird ein Schwellenwert, der verwendet wird, um ein Umschalten vom Erregungsmodus (4) zum Erregungsmodus (5) zu bestimmen, erlernt. In Schritt 3 wird ein Schwellenwert, der verwendet wird, um ein Umschalten vom Erregungsmodus (5) zum Erregungsmodus (5) zu bestimmen, erlernt. In Schritt 4 wird ein Schwellenwert, der verwendet wird, um ein Umschalten vom Erregungsmodus (6) zum Erregungsmodus (1) zu bestimmen, erlernt. In Schritt 5 wird ein Schwellenwert, der verwendet wird, um ein Umschalten vom Erregungsmodus (1) zum Erregungsmodus (2) zu bestimmen, erlernt. In Schritt 6 wird ein Schwellenwert, der verwendet wird, um ein Umschalten vom Erregungsmodus (2) zum Erregungsmodus (3) zu bestimmen, erlernt. Es sei angemerkt, dass die Reihenfolge des Schwellenwert-Lernens frei wählbar ist und gemäß den Anforderungen verändert werden kann.
  • Genauer werden die Schritte 11 bis 15 in Schritt 1 des Lernens eines Schwellenwerts V3-4, der verwendet wird, um ein Umschalten vom Erregungsmodus (3) zum Erregungsmodus (4) zu bestimmen, durchgeführt.
  • Als erstes wird in Schritt 11 ein Dauermagnetläufer 216 an einer Ausgangsposition mit einem festgelegten Winkel von 0° angeordnet.
  • Genauer werden die angelegten Spannungen Vu, Vv und Vw der U-, V- und W-Phasen auf der Grundlage einer vorbestimmten Spannung Vin auf Vu = Vin, Vv = –Vin × 1/2 und Vw = –Vin × 1/2 festgelegt.
  • Wenn die angelegten Spannungen der U-, V- und W-Phasen auf diese Weise festgelegt werden, wird ein kombinierter Magnetfluss der U-, V- und W-Phasen erzeugt, wie in 7A dargestellt ist. Der Dauermagnetläufer 216 wird von einem solchen kombinierten Magnetfluss angezogen. Dies erzeugt ein Drehmoment, aufgrund dessen der Nordpol des Dauermagnetläufers 216 zu dem festgelegten Winkel von 0° dreht.
  • Es sei angemerkt, das die Ausgangsposition auf 0° festgelegt ist, was eine Winkelposition 30° vor dem Winkel, d. h. 30°, des Umschaltens vom Erregungsmodus (3) zum Erregungsmodus (4) ist. Beim Lernen in den Schritten 2 bis 6 wird ebenfalls eine Ausgangsposition auf eine Winkelposition 30° vor dem entsprechenden Erregungsmoduls-Umschaltwinkel festgelegt.
  • In Schritt 12, wenn eine Verzögerungszeit, die für den Nordpol des Dauermagnetläufers 216 als nötig erwartet wird, um den festgelegten Winkel zu erreichen, nach dem Festlegen der angelegten Spannungen Vu, Vv und Vw der U-, V- und W-Phasen in Schritt 11 verstrichen ist und somit bestimmt werden kann, dass der Dauermagnetläufer 216 an der Ausgangsposition stoppt, dann werden die angelegten Spannungen Vu, Vv und Vw auf die angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (3) entsprechen, umgeschaltet, d. h. Vu = 0, Vv = Vin und Vw = –Vin.
  • Durch das Umschalten auf die angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (3) entsprechen, ändert sich der kombinierte Magnetfluss der U-, V- und W-Phasen, wie in 7B gezeigt. Der Dauermagnetläufer 216 wird von einem solchen kombinierten Magnetfluss angezogen. Dies erzeugt ein Drehmoment, aufgrund dessen der Nordpol des Dauermagnetläufers 216 von der Ausgangsposition zu einem Winkel von 90°, der dem Erregungsmodus (3) entspricht, dreht.
  • In Schritt 13 wird die Klemmenspannung Vu der U-Phase, die die nicht erregte Phase im Erregungsmodus (3) ist, unmittelbar nach dem Umschalten von den angelegten Spannungen zum Festlegen der Ausgangsposition zu den angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (3) entsprechen, als eine Spannung V1-30 gespeichert, wie in 8A gezeigt ist.
  • In Schritt 14 wird ein Minimalwert der Klemmenspannung Vu der U-Phase in einem Zeitraum, bis eine festgelegte Zeit verstrichen ist, nachdem die angelegten Spannungen zu den dem Erregungsmodus (3) entsprechenden angelegten Spannungen umgeschaltet wurden, erfasst und als eine Spannung V2-30 gespeichert, wie in 8B gezeigt.
  • Die Klemmenspannung Vu der U-Phase verringert sich durch das Umschalten zu den dem Erregungsmodus (3) entsprechenden angelegten Spannungen und erhöht sich dann und konvergiert zu einer gleichbleibenden Spannung. Aufgrund solcher Eigenschaften wird die festgelegte Zeit vorab als eine ausreichende Zeit für die Erfassung der Minimalspannung angepasst.
  • Es sei angemerkt, dass an Stelle der Festlegung des Minimalspannungs-Erfassungszeitraums durch eine Zeit, ein Zeitpunkt, an dem die Konvergenz der Klemmenspannung Vu der U-Phase auf den gleichbleibenden Zustand erfasst wird, als ein Ende des Minimalspannungs-Erfassungszeitraums verwendet werden kann.
  • In Schritt 15 wird ein Schwellenwert V3-4, der verwendet wird, um das Umschalten vom Erregungsmodus (3) zum Erregungsmodus (4) zu bestimmen, gemäß der folgenden Gleichung (1) oder (2) berechnet: (Schwellenwert V3-4) = K × ((Spannung V2-30) – (Spannung V1-30)) Gleichung (1) (Schwellenwert V3-4) = K × ((Spannung V2-30) – (Referenzspannung)) Gleichung (2)
  • In Gleichungen (1) und (2) ist K eine Verstärkung, wobei K = 1/2 ein Beispiel darstellt. Die Referenzspannung in Gleichung (2) ist beispielsweise 0 V oder (Netzspannung)/2.
  • Der Winkel der Umschaltung vom Erregungsmodus (3) zum Erregungsmodus (4) ist 30°. In einem Erregungszustand des Erregungsmodus (3) wird die Klemmenspannung Vu der U-Phase beim Winkel von 30° auf der Grundlage einer Veränderung der Klemmenspannung Vu berechnet, wenn der bürstenlose Elektromotor 2 durch die Erregung im Erregungsmodus (3) von 0° auf 90° dreht.
  • Hierbei nimmt die Klemmenspannung Vu der U-Phase beim Erregungsstopp bis zur negativen Seite ab und steigt dann und konvergiert auf ungefähr die Referenzspannung. Der Motorwinkel ändert sich während dieser Zeit von 0° auf 90° und auch der Zeitpunkt des Minimalwerts übersteigt weiterhin den Winkel von 30°. Dementsprechend wird die Verstärkung K vorab mittels Experiment und Simulation angepasst, so dass die Klemmenspannung Vu der U-Phase bei ungefähr dem Winkel von 30° unter Bezugnahme auf die Minimalspannung bestimmt werden kann.
  • Mit anderen Worten: Die Klemmenspannung der nicht erregten Phase bei 30°, d. h. dem Winkel des Umschaltens vom Erregungsmodus (3) zum Erregungsmodus (4), kann bestimmt werden, indem vorab der Winkel, bei dem die Klemmenspannung der nicht erregten Phase einen Minimalwert aufweist, festgelegt wird. Diese Klemmenspannung der nicht erregten Phase bei 30° wird als Schwellenwert V3-4 gelernt, der verwendet wird, um ein Umschalten vom Erregungsmodus (3) zum Erregungsmodus (4) zu bestimmen.
  • Der jetzt in Schritt 15 berechnete Schwellenwert V3-4 wird über einen vorher gespeicherten Wert des Schwellenwerts V3-4 gespeichert, wodurch der Schwellenwert V3-4 aktualisiert wird. Beim Antreiben des bürstenlosen Elektromotors 2 wird der Zeitpunkt des Umschaltens vom Erregungsmodus (3) zum Erregungsmodus (4) auf der Grundlage dieses aktualisierten Schwellenwerts V3-4 bestimmt.
  • Bei der Bestimmung des Zeitpunkts des Umschaltens vom Erregungsmodus (3) zum Erregungsmodus (4) wird der Motorwinkel auf ca. 30° geschätzt, wenn während der Erregung im Erregungsmodus (3) die Klemmenspannung Vu der U-Phase, welche die nicht erregte Phase ist, unter den Schwellenwert V3-4 fällt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Erregungsmodus von (3) auf (4) umgeschaltet.
  • Zum Beispiel kann ein Schwellenwert V aktualisiert und gespeichert werden, indem ein gewichteter Durchschnitt eines früher gespeicherten Werts und eines neu berechneten Schwellenwerts V genommen wird und der gewichtete Durchschnitt als Schwellenwert V gespeichert wird, der verwendet wird, um einen Erregungsmodus-Umschaltzeitpunkt zu bestimmen.
  • In dem Fall, wenn der neu berechnete Schwellenwert V nicht innerhalb eines Normalbereichs, der einen Standardwert enthält, liegt, wird der früher gespeicherte Wert des Schwellenwerts V beibehalten, ohne aktualisiert zu werden.
  • Weiterhin wird ein konstruierter Wert als ein Ausgangswert des Schwellenwerts V gespeichert und der Erregungsmodus-Umschaltzeitpunkt wird unter Verwendung des Ausgangswerts als Schwellenwert V bestimmt, wenn noch kein Lernvorgang des Schwellenwerts durchgeführt wurde.
  • Nachfolgend wird das Lernen eines Schwellenwerts V4-5 genau beschrieben, der verwendet wird, um ein Umschalten vom Erregungsmodus (4) zum Erregungsmodus (5) in Schritt 2 zu bestimmen.
  • Als erstes wird in Schritt 21 ein Dauermagnetläufer 216 an einer Ausgangsposition mit einem festgelegten Winkel von 60° angeordnet.
  • Genauer werden die angelegten Spannungen Vu, Vv und Vw der U-, V- und W-Phasen auf der Grundlage einer vorbestimmten Spannung Vin auf Vu = Vin × 1/2, Vv = Vin × 1/2 und Vw = –Vin festgelegt.
  • Wenn die angelegten Spannungen der U-, V- und W-Phasen auf diese Weise festgelegt werden, wird ein kombinierter Magnetfluss der U-, V- und W-Phasen erzeugt, wie in 9A dargestellt ist. Der Dauermagnetläufer 216 wird von einem solchen kombinierten Magnetfluss angezogen. Dies erzeugt ein Drehmoment, aufgrund dessen der Nordpol des Dauermagnetläufers 216 zu dem festgelegten Winkel von 60° dreht.
  • In Schritt 22, wenn eine Verzögerungszeit, die für den Nordpol des Dauermagnetläufers 216 als nötig erwartet wird, um den festgelegten Winkel zu erreichen, nach dem Festlegen der angelegten Spannungen Vu, Vv und Vw der U-, V- und W-Phasen in Schritt 221 verstrichen ist und somit bestimmt werden kann, dass der Dauermagnetläufer 216 an der Ausgangsposition stoppt, dann werden die angelegten Spannungen Vu, Vv und Vw auf die angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (4) entsprechen, umgeschaltet, d. h. Vu = –Vin, Vv = Vin und Vw = 0.
  • Durch das Umschalten auf die angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (4) entsprechen, ändert sich der kombinierte Magnetfluss der U-, V- und W-Phasen, wie in 9B gezeigt. Der Dauermagnetläufer 216 wird von einem solchen kombinierten Magnetfluss angezogen. Dies erzeugt ein Drehmoment, aufgrund dessen der Nordpol des Dauermagnetläufers 216 von der Ausgangsposition zu einem Winkel von 150°, der dem Erregungsmodus (4) entspricht, dreht.
  • In Schritt 23 wird die Klemmenspannung Vw der W-Phase, die die nicht erregte Phase im Erregungsmodus (4) ist, unmittelbar nach dem Umschalten von den angelegten Spannungen zum Festlegen der Ausgangsposition zu den angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (4) entsprechen, als eine Spannung V1-90 gespeichert, wie in 10A gezeigt ist.
  • In Schritt 24 wird ein Maximalwert der Klemmenspannung Vw der W-Phase in einem Zeitraum, bis eine festgelegte Zeit verstrichen ist, nachdem die angelegten Spannungen zu den dem Erregungsmodus (4) entsprechenden angelegten Spannungen umgeschaltet wurden, erfasst und als eine Spannung V2-90 gespeichert, wie in 10B gezeigt.
  • Die Klemmenspannung Vw der W-Phase erhöht sich durch das Umschalten zu den dem Erregungsmodus (4) entsprechenden angelegten Spannungen und fällt dann und konvergiert zu einer gleichbleibenden Spannung. Aufgrund solcher Eigenschaften wird die festgelegte Zeit vorab als eine ausreichende Zeit für die Erfassung der Maximalspannung angepasst.
  • Es sei angemerkt, dass an Stelle der Festlegung des Maximalspannungs-Erfassungszeitraums durch eine Zeit, ein Zeitpunkt, an dem die Konvergenz der Klemmenspannung Vw der W-Phase auf den gleichbleibenden Zustand erfasst wird, als ein Ende des Maximalspannungs-Erfassungszeitraums verwendet werden kann.
  • In Schritt 25 wird ein Schwellenwert V4-5, der verwendet wird, um das Umschalten vom Erregungsmodus (4) zum Erregungsmodus (5) zu bestimmen, gemäß der folgenden Gleichung (3) oder (4) berechnet: (Schwellenwert V4-5) = K × ((Spannung V2-90) – (Spannung V1-90)) Gleichung (3) (Schwellenwert V4-5) = K × ((Spannung V2-90) – (Referenzspannung)) Gleichung (4)
  • In Gleichungen (3) und (4) ist K eine Verstärkung, wobei K = 1/2 ein Beispiel darstellt. Die Referenzspannung in Gleichung (4) ist beispielsweise 0 V oder (Netzspannung)/2.
  • Der Winkel der Umschaltung vom Erregungsmodus (4) zum Erregungsmodus (5) ist 90°. In einem Erregungszustand des Erregungsmodus (4) wird die Klemmenspannung Vw der W-Phase beim Winkel von 90° auf der Grundlage einer Veränderung der Klemmenspannung Vw berechnet, wenn der bürstenlose Elektromotor 2 durch die Erregung im Erregungsmodus (4) von 60° auf 150° dreht.
  • Hierbei nimmt die Klemmenspannung Vw der W-Phase beim Erregungsstopp bis zur positiven Seite zu und fällt dann und konvergiert auf ungefähr die Referenzspannung. Der Motorwinkel ändert sich während dieser Zeit von 60° auf 150° und auch der Zeitpunkt des Maximalwerts übersteigt weiterhin den Winkel von 90°. Dementsprechend wird die Verstärkung K vorab mittels Experiment und Simulation angepasst, so dass die Klemmenspannung Vw der W-Phase bei ungefähr dem Winkel von 90° unter Bezugnahme auf die Maximalspannung bestimmt werden kann.
  • Mit anderen Worten: Die Klemmenspannung der nicht erregten Phase bei 90°, d. h. dem Winkel des Umschaltens vom Erregungsmodus (4) zum Erregungsmodus (5), kann bestimmt werden, indem vorab der Winkel, bei dem die Klemmenspannung der nicht erregten Phase einen Maximalwert aufweist, festgelegt wird. Diese Klemmenspannung der nicht erregten Phase bei 90° wird als Schwellenwert V4-5 gelernt, der verwendet wird, um ein Umschalten vom Erregungsmodus (4) zum Erregungsmodus (5) zu bestimmen.
  • Der jetzt in Schritt 25 berechnete Schwellenwert V4-5 wird über einen vorher gespeicherten Wert des Schwellenwerts V4-5 gespeichert, wodurch der Schwellenwert V4-5 aktualisiert wird. Beim Antreiben des bürstenlosen Elektromotors 2 wird der Zeitpunkt des Umschaltens vom Erregungsmodus (4) zum Erregungsmodus (5) auf der Grundlage dieses aktualisierten Schwellenwerts V4-5 bestimmt.
  • Bei der Bestimmung des Zeitpunkts des Umschaltens vom Erregungsmodus (4) zum Erregungsmodus (5) wird der Motorwinkel auf ca. 90° geschätzt, wenn während der Erregung im Erregungsmodus (4) die Klemmenspannung Vw der W-Phase den Schwellenwert V4-5 übersteigt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Erregungsmodus von (4) auf (5) umgeschaltet.
  • Nachfolgend wird das Lernen eines Schwellenwerts V5-6 genau beschrieben, der verwendet wird, um ein Umschalten vom Erregungsmodus (5) zum Erregungsmodus (6) in Schritt 3 zu bestimmen.
  • Als erstes wird in Schritt 31 ein Dauermagnetläufer 216 an einer Ausgangsposition mit einem festgelegten Winkel von 120° angeordnet.
  • Genauer werden die angelegten Spannungen Vu, Vv und Vw der U-, V- und W-Phasen auf der Grundlage einer vorbestimmten Spannung Vin auf Vu = –Vin × 1/2, Vv = Vin und Vw = –Vin × 1/2 festgelegt.
  • Wenn die angelegten Spannungen der U-, V- und W-Phasen auf diese Weise festgelegt werden, wird ein kombinierter Magnetfluss der U-, V- und W-Phasen erzeugt, wie in 11A dargestellt ist. Der Dauermagnetläufer 216 wird von einem solchen kombinierten Magnetfluss angezogen. Dies erzeugt ein Drehmoment, aufgrund dessen der Nordpol des Dauermagnetläufers 216 zu dem festgelegten Winkel von 120° dreht.
  • In Schritt 32, wenn eine Verzögerungszeit, die für den Nordpol des Dauermagnetläufers 216 als nötig erwartet wird, um den festgelegten Winkel zu erreichen, nach dem Festlegen der angelegten Spannungen Vu, Vv und Vw der U-, V- und W-Phasen in Schritt 31 verstrichen ist und somit bestimmt werden kann, dass der Dauermagnetläufer 216 an der Ausgangsposition stoppt, dann werden die angelegten Spannungen Vu, Vv und Vw auf die angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (5) entsprechen, umgeschaltet, d. h. Vu = –Vin, Vv = 0 und Vw = Vin.
  • Durch das Umschalten auf die angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (5) entsprechen, ändert sich der kombinierte Magnetfluss der U-, V- und W-Phasen, wie in 11B gezeigt. Der Dauermagnetläufer 216 wird von einem solchen kombinierten Magnetfluss angezogen. Dies erzeugt ein Drehmoment, aufgrund dessen der Nordpol des Dauermagnetläufers 216 von der Ausgangsposition zu einem Winkel von 210°, der dem Erregungsmodus (5) entspricht, dreht.
  • In Schritt 33 wird die Klemmenspannung Vv der V-Phase, die die nicht erregte Phase im Erregungsmodus (5) ist, unmittelbar nach dem Umschalten von den angelegten Spannungen zum Festlegen der Ausgangsposition zu den angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (5) entsprechen, als eine Spannung V1-150 gespeichert, wie in 12A gezeigt ist.
  • In Schritt 34 wird ein Minimalwert der Klemmenspannung Vv der V-Phase in einem Zeitraum, bis eine festgelegte Zeit verstrichen ist, nachdem die angelegten Spannungen zu den dem Erregungsmodus (5) entsprechenden angelegten Spannungen umgeschaltet wurden, erfasst und als eine Spannung V2-150 gespeichert, wie in 12B gezeigt.
  • Die Klemmenspannung Vv der V-Phase verringert sich durch das Umschalten zu den dem Erregungsmodus (5) entsprechenden angelegten Spannungen und erhöht sich dann und konvergiert zu einer gleichbleibenden Spannung. Aufgrund solcher Eigenschaften wird die festgelegte Zeit vorab als eine ausreichende Zeit für die Erfassung der Minimalspannung angepasst.
  • Es sei angemerkt, dass an Stelle der Festlegung des Minimalspannungs-Erfassungszeitraums durch eine Zeit, ein Zeitpunkt, an dem die Konvergenz der Klemmenspannung Vv der V-Phase auf den gleichbleibenden Zustand erfasst wird, als ein Ende des Minimalspannungs-Erfassungszeitraums verwendet werden kann.
  • In Schritt 35 wird ein Schwellenwert V5-6, der verwendet wird, um das Umschalten vom Erregungsmodus (5) zum Erregungsmodus (6) zu bestimmen, gemäß der folgenden Gleichung (5) oder (6) berechnet: (Schwellenwert V5-6) = K × ((Spannung V2-150) – (Spannung V1-150)) Gleichung (5) (Schwellenwert V5-6) = K × ((Spannung V2-150) – (Referenzspannung)) Gleichung (6)
  • In Gleichungen (5) und (6) ist K eine Verstärkung, wobei K = 1/2 ein Beispiel darstellt. Die Referenzspannung in Gleichung (6) ist beispielsweise 0 V oder (Netzspannung)/2.
  • Der Winkel der Umschaltung vom Erregungsmodus (5) zum Erregungsmodus (6) ist 150°. In einem Erregungszustand des Erregungsmodus (5) wird die Klemmenspannung Vv der V-Phase beim Winkel von 150° auf der Grundlage einer Veränderung der Klemmenspannung Vv berechnet, wenn der bürstenlose Elektromotor 2 durch die Erregung im Erregungsmodus (5) von 120° auf 210° dreht.
  • Hierbei nimmt die Klemmenspannung Vv der V-Phase beim Erregungsstopp bis zur negativen Seite ab und steigt dann und konvergiert auf ungefähr die Referenzspannung. Der Motorwinkel ändert sich während dieser Zeit von 120° auf 210° und auch der Zeitpunkt des Minimalwerts übersteigt weiterhin den Winkel von 150°. Dementsprechend wird die Verstärkung K vorab mittels Experiment und Simulation angepasst, so dass die Klemmenspannung Vv der V-Phase bei ungefähr dem Winkel von 150° unter Bezugnahme auf die Minimalspannung bestimmt werden kann.
  • Mit anderen Worten: Die Klemmenspannung der nicht erregten Phase bei 150°, d. h. dem Winkel des Umschaltens vom Erregungsmodus (5) zum Erregungsmodus (6), kann bestimmt werden, indem vorab der Winkel, bei dem die Klemmenspannung der nicht erregten Phase einen Minimalwert aufweist, festgelegt wird. Diese Klemmenspannung der nicht erregten Phase bei 150° wird als Schwellenwert V5-6 gelernt, der verwendet wird, um ein Umschalten vom Erregungsmodus (5) zum Erregungsmodus (6) zu bestimmen.
  • Der jetzt in Schritt 35 berechnete Schwellenwert V5-6 wird über einen vorher gespeicherten Wert des Schwellenwerts V5-6 gespeichert, wodurch der Schwellenwert V5-6 aktualisiert wird. Beim Antreiben des bürstenlosen Elektromotors 2 wird der Zeitpunkt des Umschaltens vom Erregungsmodus (5) zum Erregungsmodus (6) auf der Grundlage dieses aktualisierten Schwellenwerts V5-6 bestimmt.
  • Bei der Bestimmung des Zeitpunkts des Umschaltens vom Erregungsmodus (5) zum Erregungsmodus (6) wird der Motorwinkel auf ca. 150° geschätzt, wenn während der Erregung im Erregungsmodus (5) die Klemmenspannung Vv der V-Phase unter den Schwellenwert V5-6 fällt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Erregungsmodus von (5) auf (6) umgeschaltet.
  • Nachfolgend wird das Lernen eines Schwellenwerts V6-1 genau beschrieben, der verwendet wird, um ein Umschalten vom Erregungsmodus (6) zum Erregungsmodus (1) in Schritt 4 zu bestimmen.
  • Als erstes wird in Schritt 41 ein Dauermagnetläufer 216 an einer Ausgangsposition mit einem festgelegten Winkel von 180° angeordnet.
  • Genauer werden die angelegten Spannungen Vu, Vv und Vw der U-, V- und W-Phasen auf der Grundlage einer vorbestimmten Spannung Vin auf Vu = –Vin, Vv = Vin × 1/2 und Vw = Vin × 1/2 festgelegt.
  • Wenn die angelegten Spannungen der U-, V- und W-Phasen auf diese Weise festgelegt werden, wird ein kombinierter Magnetfluss der U-, V- und W-Phasen erzeugt, wie in 13A dargestellt ist. Der Dauermagnetläufer 216 wird von einem solchen kombinierten Magnetfluss angezogen. Dies erzeugt ein Drehmoment, aufgrund dessen der Nordpol des Dauermagnetläufers 216 zu dem festgelegten Winkel von 180° dreht.
  • In Schritt 42, wenn eine Verzögerungszeit, die für den Nordpol des Dauermagnetläufers 216 als nötig erwartet wird, um den festgelegten Winkel zu erreichen, nach dem Festlegen der angelegten Spannungen Vu, Vv und Vw der U-, V- und W-Phasen in Schritt 41 verstrichen ist und somit bestimmt werden kann, dass der Dauermagnetläufer 216 an der Ausgangsposition stoppt, dann werden die angelegten Spannungen Vu, Vv und Vw auf die angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (6) entsprechen, umgeschaltet, d. h. Vu = 0, Vv = –Vin und Vw = Vin.
  • Durch das Umschalten auf die angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (6) entsprechen, ändert sich der kombinierte Magnetfluss der U-, V- und W-Phasen, wie in 13B gezeigt. Der Dauermagnetläufer 216 wird von einem solchen kombinierten Magnetfluss angezogen. Dies erzeugt ein Drehmoment, aufgrund dessen der Nordpol des Dauermagnetläufers 216 von der Ausgangsposition zu einem Winkel von 270°, der dem Erregungsmodus (6) entspricht, dreht.
  • In Schritt 43 wird die Klemmenspannung Vu der U-Phase, die die nicht erregte Phase im Erregungsmodus (6) ist, unmittelbar nach dem Umschalten von den angelegten Spannungen zum Festlegen der Ausgangsposition zu den angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (6) entsprechen, als eine Spannung V1-210 gespeichert, wie in 14A gezeigt ist.
  • In Schritt 44 wird ein Maximalwert der Klemmenspannung Vu der U-Phase in einem Zeitraum, bis eine festgelegte Zeit verstrichen ist, nachdem die angelegten Spannungen zu den dem Erregungsmodus (6) entsprechenden angelegten Spannungen umgeschaltet wurden, erfasst und als eine Spannung V2-210 gespeichert, wie in 14B gezeigt.
  • Die Klemmenspannung Vu der U-Phase erhöht sich durch das Umschalten zu den dem Erregungsmodus (6) entsprechenden angelegten Spannungen und fällt dann und konvergiert zu einer gleichbleibenden Spannung. Aufgrund solcher Eigenschaften wird die festgelegte Zeit vorab als eine ausreichende Zeit für die Erfassung der Maximalspannung angepasst.
  • Es sei angemerkt, dass an Stelle der Festlegung des Maximalspannungs-Erfassungszeitraums durch eine Zeit, ein Zeitpunkt, an dem die Konvergenz der Klemmenspannung Vu der U-Phase auf den gleichbleibenden Zustand erfasst wird, als ein Ende des Maximalspannungs-Erfassungszeitraums verwendet werden kann.
  • In Schritt 45 wird ein Schwellenwert V6-1, der verwendet wird, um das Umschalten vom Erregungsmodus (6) zum Erregungsmodus (1) zu bestimmen, gemäß der folgenden Gleichung (7) oder (8) berechnet: (Schwellenwert V6-1) = K × ((Spannung V2-210) – (Spannung V1-210)) Gleichung (7) (Schwellenwert V6-1) = K × ((Spannung V2-210) – (Referenzspannung)) Gleichung (8)
  • In Gleichungen (7) und (8) ist K eine Verstärkung, wobei K = 1/2 ein Beispiel darstellt. Die Referenzspannung in Gleichung (8) ist beispielsweise 0 V oder (Netzspannung)/2.
  • Der Winkel der Umschaltung vom Erregungsmodus (6) zum Erregungsmodus (1) ist 210°. In einem Erregungszustand des Erregungsmodus (6) wird die Klemmenspannung Vu der U-Phase beim Winkel von 210° auf der Grundlage einer Veränderung der Klemmenspannung Vu berechnet, wenn der bürstenlose Elektromotor 2 durch die Erregung im Erregungsmodus (6) von 180° auf 270° dreht.
  • Hierbei nimmt die Klemmenspannung Vu der U-Phase beim Erregungsstopp bis zur positiven Seite zu und fällt dann und konvergiert auf ungefähr die Referenzspannung. Der Motorwinkel ändert sich während dieser Zeit von 180° auf 270° und auch der Zeitpunkt des Maximalwerts übersteigt weiterhin den Winkel von 210°. Dementsprechend wird die Verstärkung K vorab mittels Experiment und Simulation angepasst, so dass die Klemmenspannung Vu der U-Phase bei ungefähr dem Winkel von 210° unter Bezugnahme auf die Maximalspannung bestimmt werden kann.
  • Mit anderen Worten: Die Klemmenspannung der nicht erregten Phase bei 210°, d. h. dem Winkel des Umschaltens vom Erregungsmodus (6) zum Erregungsmodus (1), kann bestimmt werden, indem vorab der Winkel, bei dem die Klemmenspannung der nicht erregten Phase einen Maximalwert aufweist, festgelegt wird. Diese Klemmenspannung der nicht erregten Phase bei 210° wird als Schwellenwert V6-1 gelernt, der verwendet wird, um ein Umschalten vom Erregungsmodus (6) zum Erregungsmodus (1) zu bestimmen.
  • Der jetzt in Schritt 45 berechnete Schwellenwert V6-1 wird über einen vorher gespeicherten Wert des Schwellenwerts V6-1 gespeichert, wodurch der Schwellenwert V6-1 aktualisiert wird. Beim Antreiben des bürstenlosen Elektromotors 2 wird der Zeitpunkt des Umschaltens vom Erregungsmodus (6) zum Erregungsmodus (1) auf der Grundlage dieses aktualisierten Schwellenwerts V6-1 bestimmt.
  • Bei der Bestimmung des Zeitpunkts des Umschaltens vom Erregungsmodus (6) zum Erregungsmodus (1) wird der Motorwinkel auf ca. 210° geschätzt, wenn während der Erregung im Erregungsmodus (6) die Klemmenspannung Vu der U-Phase den Schwellenwert V6-1 übersteigt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Erregungsmodus von (6) auf (1) umgeschaltet.
  • Nachfolgend wird das Lernen eines Schwellenwerts V2-1 genau beschrieben, der verwendet wird, um ein Umschalten vom Erregungsmodus (1) zum Erregungsmodus (2) in Schritt 5 zu bestimmen.
  • Als erstes wird in Schritt 51 ein Dauermagnetläufer 216 an einer Ausgangsposition mit einem festgelegten Winkel von 240° angeordnet.
  • Genauer werden die angelegten Spannungen Vu, Vv und Vw der U-, V- und W-Phasen auf der Grundlage einer vorbestimmten Spannung Vin auf Vu = –Vin × 1/2, Vv = –Vin × 1/2 und Vw = Vin festgelegt.
  • Wenn die angelegten Spannungen der U-, V- und W-Phasen auf diese Weise festgelegt werden, wird ein kombinierter Magnetfluss der U-, V- und W-Phasen erzeugt, wie in 15A dargestellt ist. Der Dauermagnetläufer 216 wird von einem solchen kombinierten Magnetfluss angezogen. Dies erzeugt ein Drehmoment, aufgrund dessen der Nordpol des Dauermagnetläufers 216 zu dem festgelegten Winkel von 240° dreht.
  • In Schritt 52, wenn eine Verzögerungszeit, die für den Nordpol des Dauermagnetläufers 216 als nötig erwartet wird, um den festgelegten Winkel zu erreichen, nach dem Festlegen der angelegten Spannungen Vu, Vv und Vw der U-, V- und W-Phasen in Schritt 51 verstrichen ist und somit bestimmt werden kann, dass der Dauermagnetläufer 216 an der Ausgangsposition stoppt, dann werden die angelegten Spannungen Vu, Vv und Vw auf die angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (1) entsprechen, umgeschaltet, d. h. Vu = Vin, Vv = –Vin und Vw = 0.
  • Durch das Umschalten auf die angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (1) entsprechen, ändert sich der kombinierte Magnetfluss der U-, V- und W-Phasen, wie in 15B gezeigt. Der Dauermagnetläufer 216 wird von einem solchen kombinierten Magnetfluss angezogen. Dies erzeugt ein Drehmoment, aufgrund dessen der Nordpol des Dauermagnetläufers 216 von der Ausgangsposition zu einem Winkel von 330°, der dem Erregungsmodus (1) entspricht, dreht.
  • In Schritt 53 wird die Klemmenspannung Vw der W-Phase, die die nicht erregte Phase im Erregungsmodus (1) ist, unmittelbar nach dem Umschalten von den angelegten Spannungen zum Festlegen der Ausgangsposition zu den angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (1) entsprechen, als eine Spannung V1-270 gespeichert, wie in 16A gezeigt ist.
  • In Schritt 54 wird ein Minimalwert der Klemmenspannung Vw der W-Phase in einem Zeitraum, bis eine festgelegte Zeit verstrichen ist, nachdem die angelegten Spannungen zu den dem Erregungsmodus (1) entsprechenden angelegten Spannungen umgeschaltet wurden, erfasst und als eine Spannung V2-270 gespeichert, wie in 16B gezeigt.
  • Die Klemmenspannung Vw der W-Phase verringert sich durch das Umschalten zu den dem Erregungsmodus (1) entsprechenden angelegten Spannungen und erhöht sich dann und konvergiert zu einer gleichbleibenden Spannung. Aufgrund solcher Eigenschaften wird die festgelegte Zeit vorab als eine ausreichende Zeit für die Erfassung der Minimalspannung angepasst.
  • Es sei angemerkt, dass an Stelle der Festlegung des Minimalspannungs-Erfassungszeitraums durch eine Zeit, ein Zeitpunkt, an dem die Konvergenz der Klemmenspannung Vw der W-Phase auf den gleichbleibenden Zustand erfasst wird, als ein Ende des Minimalspannungs-Erfassungszeitraums verwendet werden kann.
  • In Schritt 55 wird ein Schwellenwert V1-2, der verwendet wird, um das Umschalten vom Erregungsmodus (1) zum Erregungsmodus (2) zu bestimmen, gemäß der folgenden Gleichung (9) oder (10) berechnet: (Schwellenwert V1-2) = K × ((Spannung V2-270) – (Spannung V1-270)) Gleichung (9) (Schwellenwert V1-2) = K × ((Spannung V2-270) – (Referenzspannung)) Gleichung (10)
  • In Gleichungen (9) und (10) ist K eine Verstärkung, wobei K = 1/2 ein Beispiel darstellt. Die Referenzspannung in Gleichung (10) ist beispielsweise 0 V oder (Netzspannung)/2.
  • Der Winkel der Umschaltung vom Erregungsmodus (1) zum Erregungsmodus (2) ist 270°. In einem Erregungszustand des Erregungsmodus (1) wird die Klemmenspannung Vw der W-Phase beim Winkel von 270° auf der Grundlage einer Veränderung der Klemmenspannung Vw berechnet, wenn der bürstenlose Elektromotor 2 durch die Erregung im Erregungsmodus (1) von 240° auf 330° dreht.
  • Hierbei nimmt die Klemmenspannung Vw der W-Phase beim Erregungsstopp bis zur negativen Seite ab und steigt dann und konvergiert auf ungefähr die Referenzspannung. Der Motorwinkel ändert sich während dieser Zeit von 240° auf 330° und auch der Zeitpunkt des Minimalwerts übersteigt weiterhin den Winkel von 270°. Dementsprechend wird die Verstärkung K vorab mittels Experiment und Simulation angepasst, so dass die Klemmenspannung Vw der W-Phase bei ungefähr dem Winkel von 270° unter Bezugnahme auf die Minimalspannung bestimmt werden kann.
  • Mit anderen Worten: Die Klemmenspannung der nicht erregten Phase bei 270°, d. h. dem Winkel des Umschaltens vom Erregungsmodus (1) zum Erregungsmodus (2), kann bestimmt werden, indem vorab der Winkel, bei dem die Klemmenspannung der nicht erregten Phase einen Minimalwert aufweist, festgelegt wird. Diese Klemmenspannung der nicht erregten Phase bei 270° wird als Schwellenwert V1-2 gelernt, der verwendet wird, um ein Umschalten vom Erregungsmodus (1) zum Erregungsmodus (2) zu bestimmen.
  • Der jetzt in Schritt 55 berechnete Schwellenwert V1-2 wird über einen vorher gespeicherten Wert des Schwellenwerts V1-2 gespeichert, wodurch der Schwellenwert V1-2 aktualisiert wird. Beim Antreiben des bürstenlosen Elektromotors 2 wird der Zeitpunkt des Umschaltens vom Erregungsmodus (1) zum Erregungsmodus (2) auf der Grundlage dieses aktualisierten Schwellenwerts V1-2 bestimmt.
  • Bei der Bestimmung des Zeitpunkts des Umschaltens vom Erregungsmodus (1) zum Erregungsmodus (2) wird der Motorwinkel auf ca. 270° geschätzt, wenn während der Erregung im Erregungsmodus (1) die Klemmenspannung Vw der W-Phase unter den Schwellenwert V1-2 fällt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Erregungsmodus von (1) auf (2) umgeschaltet.
  • Nachfolgend wird das Lernen eines Schwellenwerts V2-3 genau beschrieben, der verwendet wird, um ein Umschalten vom Erregungsmodus (2) zum Erregungsmodus (3) in Schritt 6 zu bestimmen.
  • Als erstes wird in Schritt 61 ein Dauermagnetläufer 216 an einer Ausgangsposition mit einem festgelegten Winkel von 300° angeordnet.
  • Genauer werden die angelegten Spannungen Vu, Vv und Vw der U-, V- und W-Phasen auf der Grundlage einer vorbestimmten Spannung Vin auf Vu = Vin × 1/2, Vv = –Vin und Vw = Vin × 1/2 festgelegt.
  • Wenn die angelegten Spannungen der U-, V- und W-Phasen auf diese Weise festgelegt werden, wird ein kombinierter Magnetfluss der U-, V- und W-Phasen erzeugt, wie in 17A dargestellt ist. Der Dauermagnetläufer 216 wird von einem solchen kombinierten Magnetfluss angezogen. Dies erzeugt ein Drehmoment, aufgrund dessen der Nordpol des Dauermagnetläufers 216 zu dem festgelegten Winkel von 300° dreht.
  • In Schritt 62, wenn eine Verzögerungszeit, die für den Nordpol des Dauermagnetläufers 216 als nötig erwartet wird, um den festgelegten Winkel zu erreichen, nach dem Festlegen der angelegten Spannungen Vu, Vv und Vw der U-, V- und W-Phasen in Schritt 61 verstrichen ist und somit bestimmt werden kann, dass der Dauermagnetläufer 216 an der Ausgangsposition stoppt, dann werden die angelegten Spannungen Vu, Vv und Vw auf die angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (2) entsprechen, umgeschaltet, d. h. Vu = Vin, Vv = 0 und Vw = –Vin.
  • Durch das Umschalten auf die angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (2) entsprechen, ändert sich der kombinierte Magnetfluss der U-, V- und W-Phasen, wie in 17B gezeigt. Der Dauermagnetläufer 216 wird von einem solchen kombinierten Magnetfluss angezogen. Dies erzeugt ein Drehmoment, aufgrund dessen der Nordpol des Dauermagnetläufers 216 von der Ausgangsposition zu einem Winkel von 30°, der dem Erregungsmodus (2) entspricht, dreht.
  • In Schritt 63 wird die Klemmenspannung Vv der V-Phase, die die nicht erregte Phase im Erregungsmodus (2) ist, unmittelbar nach dem Umschalten von den angelegten Spannungen zum Festlegen der Ausgangsposition zu den angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (2) entsprechen, als eine Spannung V1-330 gespeichert, wie in 18A gezeigt ist.
  • In Schritt 64 wird ein Maximalwert der Klemmenspannung Vv der V-Phase in einem Zeitraum, bis eine festgelegte Zeit verstrichen ist, nachdem die angelegten Spannungen zu den dem Erregungsmodus (2) entsprechenden angelegten Spannungen umgeschaltet wurden, erfasst und als eine Spannung V2-330 gespeichert, wie in 18B gezeigt.
  • Die Klemmenspannung Vv der V-Phase erhöht sich durch das Umschalten zu den dem Erregungsmodus (2) entsprechenden angelegten Spannungen und fällt dann und konvergiert zu einer gleichbleibenden. Aufgrund solcher Eigenschaften wird die festgelegte Zeit vorab als eine ausreichende Zeit für die Erfassung der Maximalspannung angepasst.
  • Es sei angemerkt, dass an Stelle der Festlegung des Maximalspannungs-Erfassungszeitraums durch eine Zeit, ein Zeitpunkt, an dem die Konvergenz der Klemmenspannung Vv der V-Phase auf den gleichbleibenden Zustand erfasst wird, als ein Ende des Maximalspannungs-Erfassungszeitraums verwendet werden kann.
  • In Schritt 65 wird ein Schwellenwert V2-3, der verwendet wird, um das Umschalten vom Erregungsmodus (2) zum Erregungsmodus (3) zu bestimmen, gemäß der folgenden Gleichung (11) oder (12) berechnet: (Schwellenwert V2-3) = K × ((Spannung V2-330) – (Spannung V1-330)) Gleichung (11) (Schwellenwert V2-3) = K × ((Spannung V2-330) – (Referenzspannung)) Gleichung (12)
  • In Gleichungen (11) und (12) ist K eine Verstärkung, wobei K = 1/2 ein Beispiel darstellt. Die Referenzspannung in Gleichung (12) ist beispielsweise 0 V oder (Netzspannung)/2.
  • Der Winkel der Umschaltung vom Erregungsmodus (2) zum Erregungsmodus (3) ist 330°. In einem Erregungszustand des Erregungsmodus (2) wird die Klemmenspannung Vv der V-Phase beim Winkel von 330° auf der Grundlage einer Veränderung der Klemmenspannung Vv berechnet, wenn der bürstenlose Elektromotor 2 durch die Erregung im Erregungsmodus (2) von 300° auf 30° dreht.
  • Hierbei nimmt die Klemmenspannung Vv der V-Phase beim Erregungsstopp bis zur positiven Seite zu und fällt dann und konvergiert auf ungefähr die Referenzspannung. Der Motorwinkel ändert sich während dieser Zeit von 300° auf 30° und auch der Zeitpunkt des Maximalwerts übersteigt weiterhin den Winkel von 330°. Dementsprechend wird die Verstärkung K vorab mittels Experiment und Simulation angepasst, so dass die Klemmenspannung Vv der V-Phase bei ungefähr dem Winkel von 330° unter Bezugnahme auf die Maximalspannung bestimmt werden kann.
  • Mit anderen Worten: Die Klemmenspannung der nicht erregten Phase bei 330°, d. h. dem Winkel des Umschaltens vom Erregungsmodus (2) zum Erregungsmodus (3), kann bestimmt werden, indem vorab der Winkel, bei dem die Klemmenspannung der nicht erregten Phase einen Maximalwert aufweist, festgelegt wird. Diese Klemmenspannung der nicht erregten Phase bei 330° wird als Schwellenwert V2-3 gelernt, der verwendet wird, um ein Umschalten vom Erregungsmodus (2) zum Erregungsmodus (3) zu bestimmen.
  • Der jetzt in Schritt 65 berechnete Schwellenwert V2-3 wird über einen vorher gespeicherten Wert des Schwellenwerts V2-3 gespeichert, wodurch der Schwellenwert V2-3 aktualisiert wird. Beim Antreiben des bürstenlosen Elektromotors 2 wird der Zeitpunkt des Umschaltens vom Erregungsmodus (2) zum Erregungsmodus (3) auf der Grundlage dieses aktualisierten Schwellenwerts V2-3 bestimmt.
  • Bei der Bestimmung des Zeitpunkts des Umschaltens vom Erregungsmodus (2) zum Erregungsmodus (3) wird der Motorwinkel auf ca. 330° geschätzt, wenn während der Erregung im Erregungsmodus (2) die Klemmenspannung Vv der V-Phase den Schwellenwert V2-3 übersteigt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Erregungsmodus von (2) auf (3) umgeschaltet.
  • Wie oben beschrieben wird die Winkelposition vor dem Umschaltwinkel des Erregungsmodus, der dem zu lernenden Schwellenwert entspricht, als die Ausgangsposition festgelegt, und die Spannung wird an jeder Phase angelegt, so dass der Dauermagnetläufer 216 an der Ausgangsposition stoppt. Danach wird das Umschalten zum Erregungsmodus durchgeführt, so dass der bürstenlose Elektromotor 2 durch den Umschaltwinkel des Erregungsmodus dreht.
  • Dann wird die Klemmenspannung der nicht erregten Phase am Umschaltwinkel des Erregungsmodus berechnet und als der Schwellenwert, der zum Bestimmen der Erregungsmodusumschaltung verwendet wird, gelernt. Dies ermöglicht, dass der Schwellenwert auf einen geeigneten Wert in Bezug auf verschiedene Faktoren von Veränderungen, wie Motorvariationen oder Temperaturumgebungen, korrigiert werden kann. Somit kann eine Abweichung des Erregungsmodus-Umschaltzeitpunkts von einer gewünschten Winkelposition vermindert werden.
  • Weiterhin wird der Schwellenwert für jeden der sechs Erregungsmodi einzeln gelernt, und der Schwellenwert wird je nachdem, welcher Erregungsmodus einem Umschalten unterworfen ist, ausgewählt. Auch wenn die einzelnen Wicklungen des bürstenlosen Elektromotors 2 Variationen aufweisen, kann somit das Umschalten zu jedem Erregungsmodus zu einem geeigneten Zeitpunkt durchgeführt werden.
  • Beim Schwellenwert-Lernen in den Ablaufdiagrammen der 5 und 6 wird die Positionierung zur Ausgangsposition als erster Vorgang in jedem der Schritte 1 bis 6 durchgeführt. Anstelle der Festlegung des festgelegten Winkels (0°, 60°, 120°, 180°, 240°, 300°) als Ausgangsposition kann die Erregung jedoch auch in einem Muster durchgeführt werden, das zu irgendeinem der Erregungsmodi (1) bis (6) korrespondiert, wobei eine Rotationsposition in diesem Erregungsmodus als die Ausgangsposition festgelegt wird.
  • 19 ist eine schematische Darstellung, die den Fall zeigt, bei dem in Schritt 1 des Lernens des Schwellenwerts V3-4, der zum Bestimmen des Umschaltzeitpunkts vom Erregungsmodus (3) zum Erregungsmodus (4) verwendet wird, die Festlegung der Ausgangsposition in Schritt 11 durch eine Phasenerregung in einem Erregungsmodus durchgeführt wird.
  • Hierbei werden, anstatt einer Phasenerregung mit dem festgelegten Winkel von 0°, die angelegten Spannungen Vu, Vv und Vw der U-, V- und W-Phasen auf eine Phasenerregung, die dem Erregungsmodus (1) entspricht, festgelegt, d. h. Vu = Vin, Vv = –Vin und Vw = 0, wodurch der Motorwinkel-Ausgangswert auf 330° gesetzt wird.
  • Durch Umschalten aus diesem Zustand des Stoppens beim Ausgangswinkel von 330° zur Phasenerregung im Erregungsmodus (3) (Vu = 0, Vv = Vin und Vw = –Vin) wird der bürstenlose Elektromotor 2 von 330° auf 90° gedreht. Auf der Grundlage eines Minimalwerts der Klemmenspannung der U-Phase während dieser Drehung wird der Schwellenwert V3-4, der zum Bestimmen des Umschaltzeitpunkts vom Erregungsmodus (3) zum Erregungsmodus (4) verwendet wird, d. h. die Klemmenspannung der nicht erregten Phase am Erregungsmodus-Umschaltwinkel von 30°, gelernt.
  • 20 ist eine schematische Darstellung, die den Fall zeigt, bei dem in Schritt 2 des Lernens des Schwellenwerts V4-5, der zum Bestimmen des Umschaltzeitpunkts vom Erregungsmodus (4) zum Erregungsmodus (5) verwendet wird, die Festlegung der Ausgangsposition in Schritt 21 durch eine Phasenerregung in einem Erregungsmodus durchgeführt wird.
  • Hierbei werden, anstatt einer Phasenerregung mit dem festgelegten Winkel von 60°, die angelegten Spannungen Vu, Vv und Vw der U-, V- und W-Phasen auf eine Phasenerregung, die dem Erregungsmodus (2) entspricht, festgelegt, d. h. Vu = Vin, Vv = 0 und Vw = –Vin, wodurch der Motorwinkel-Ausgangswert auf 30° gesetzt wird.
  • Durch Umschalten aus diesem Zustand des Stoppens beim Ausgangswinkel von 30° zur Phasenerregung im Erregungsmodus (4) (Vu = –Vin, Vv = Vin und Vw = 0) wird der bürstenlose Elektromotor 2 von 30° auf 150° gedreht. Auf der Grundlage eines Maximalwerts der Klemmenspannung der W-Phase während dieser Drehung wird der Schwellenwert V4-5, der zum Bestimmen des Umschaltzeitpunkts vom Erregungsmodus (4) zum Erregungsmodus (5) verwendet wird, d. h. die Klemmenspannung der nicht erregten Phase am Erregungsmodus-Umschaltwinkel von 90°, gelernt.
  • 21 ist eine schematische Darstellung, die den Fall zeigt, bei dem in Schritt 3 des Lernens des Schwellenwerts V5-6, der zum Bestimmen des Umschaltzeitpunkts vom Erregungsmodus (5) zum Erregungsmodus (6) verwendet wird, die Festlegung der Ausgangsposition in Schritt 31 durch eine Phasenerregung in einem Erregungsmodus durchgeführt wird.
  • Hierbei werden, anstatt einer Phasenerregung mit dem festgelegten Winkel von 120°, die angelegten Spannungen Vu, Vv und Vw der U-, V- und W-Phasen auf eine Phasenerregung, die dem Erregungsmodus (3) entspricht, festgelegt, d. h. Vu = 0, Vv = Vin und Vw = –Vin, wodurch der Motorwinkel-Ausgangswert auf 90° gesetzt wird.
  • Durch Umschalten aus diesem Zustand des Stoppens beim Ausgangswinkel von 90° zur Phasenerregung im Erregungsmodus (5) (Vu = –Vin, Vv = 0 und Vw = Vin) wird der bürstenlose Elektromotor 2 von 90° auf 210° gedreht. Auf der Grundlage eines Minimalwerts der Klemmenspannung der V-Phase während dieser Drehung wird der Schwellenwert V5-6, der zum Bestimmen des Umschaltzeitpunkts vom Erregungsmodus (5) zum Erregungsmodus (6) verwendet wird, d. h. die Klemmenspannung der nicht erregten Phase am Erregungsmodus-Umschaltwinkel von 150°, gelernt.
  • 22 ist eine schematische Darstellung, die den Fall zeigt, bei dem in Schritt 4 des Lernens des Schwellenwerts V6-1, der zum Bestimmen des Umschaltzeitpunkts vom Erregungsmodus (6) zum Erregungsmodus (1) verwendet wird, die Festlegung der Ausgangsposition in Schritt 41 durch eine Phasenerregung in einem Erregungsmodus durchgeführt wird.
  • Hierbei werden, anstatt einer Phasenerregung mit dem festgelegten Winkel von 180°, die angelegten Spannungen Vu, Vv und Vw der U-, V- und W-Phasen auf eine Phasenerregung, die dem Erregungsmodus (4) entspricht, festgelegt, d. h. Vu = –Vin, Vv = Vin und Vw = 0, wodurch der Motorwinkel-Ausgangswert auf 150° gesetzt wird.
  • Durch Umschalten aus diesem Zustand des Stoppens beim Ausgangswinkel von 150° zur Phasenerregung im Erregungsmodus (6) (Vu = 0, Vv = –Vin und Vw = Vin) wird der bürstenlose Elektromotor 2 von 150° auf 270° gedreht. Auf der Grundlage eines Maximalwerts der Klemmenspannung der U-Phase während dieser Drehung wird der Schwellenwert V6-1, der zum Bestimmen des Umschaltzeitpunkts vom Erregungsmodus (6) zum Erregungsmodus (1) verwendet wird, d. h. die Klemmenspannung der nicht erregten Phase am Erregungsmodus-Umschaltwinkel von 210°, gelernt.
  • 23 ist eine schematische Darstellung, die den Fall zeigt, bei dem in Schritt 5 des Lernens des Schwellenwerts V1-2, der zum Bestimmen des Umschaltzeitpunkts vom Erregungsmodus (1) zum Erregungsmodus (2) verwendet wird, die Festlegung der Ausgangsposition in Schritt 51 durch eine Phasenerregung in einem Erregungsmodus durchgeführt wird.
  • Hierbei werden, anstatt einer Phasenerregung mit dem festgelegten Winkel von 240°, die angelegten Spannungen Vu, Vv und Vw der U-, V- und W-Phasen auf eine Phasenerregung, die dem Erregungsmodus (5) entspricht, festgelegt, d. h. Vu = –Vin, Vv = 0 und Vw = Vin, wodurch der Motorwinkel-Ausgangswert auf 210° gesetzt wird.
  • Durch Umschalten aus diesem Zustand des Stoppens beim Ausgangswinkel von 210° zur Phasenerregung im Erregungsmodus (1) (Vu = Vin, Vv = –Vin und Vw = 0) wird der bürstenlose Elektromotor 2 von 210° auf 330° gedreht. Auf der Grundlage eines Minimalwerts der Klemmenspannung der W-Phase während dieser Drehung wird der Schwellenwert V1-2, der zum Bestimmen des Umschaltzeitpunkts vom Erregungsmodus (1) zum Erregungsmodus (2) verwendet wird, d. h. die Klemmenspannung der nicht erregten Phase am Erregungsmodus-Umschaltwinkel von 270°, gelernt.
  • 24 ist eine schematische Darstellung, die den Fall zeigt, bei dem in Schritt 6 des Lernens des Schwellenwerts V2-3, der zum Bestimmen des Umschaltzeitpunkts vom Erregungsmodus (2) zum Erregungsmodus (3) verwendet wird, die Festlegung der Ausgangsposition in Schritt 61 durch eine Phasenerregung in einem Erregungsmodus durchgeführt wird.
  • Hierbei werden, anstatt einer Phasenerregung mit dem festgelegten Winkel von 300°, die angelegten Spannungen Vu, Vv und Vw der U-, V- und W-Phasen auf eine Phasenerregung, die dem Erregungsmodus (6) entspricht, festgelegt, d. h. Vu = 0, Vv = –Vin und Vw = Vin, wodurch der Motorwinkel-Ausgangswert auf 270° gesetzt wird.
  • Durch Umschalten aus diesem Zustand des Stoppens beim Ausgangswinkel von 270° zur Phasenerregung im Erregungsmodus (2) (Vu = Vin, Vv = 0n und Vw = –Vin) wird der bürstenlose Elektromotor 2 von 270° auf 30° gedreht. Auf der Grundlage eines Maximalwerts der Klemmenspannung der V-Phase während dieser Drehung wird der Schwellenwert V2-3, der zum Bestimmen des Umschaltzeitpunkts vom Erregungsmodus (2) zum Erregungsmodus (3) verwendet wird, d. h. die Klemmenspannung der nicht erregten Phase am Erregungsmodus-Umschaltwinkel von 330°, gelernt.
  • Außerdem ist das Schwellenwertfestlegungsverfahren in jedem der Schritte 15, 25, 35, 45, 55 und 65 nicht auf das in den Gleichungen (1) bis (12) angegebene Festlegungsverfahren beschränkt. Zum Beispiel kann das nachfolgende Verfahren verwendet werden.
  • Hierbei wird angenommen, dass eine Trägheit der elektrischen Ölpumpe 1 J ist, eine Drehmomentkonstante Kt ist und ein Motorstrom 1 ist, so dass eine Winkelgeschwindigkeit ω des bürstenlosen Elektromotors 2 nach der folgenden Gleichung (13) berechnet wird: ω = Kt/J × ∫ldt Gleichung (13)
  • Eine Winkelposition θ nach der Erregungsmodusumschaltung wird gemäß der folgenden Gleichung (14) berechnet: θ = ∫ωdt Gleichung (14)
  • Somit kann, in dem Fall, wenn die Position, zu der der bürstenlose Elektromotor 2 von der Ausgangsposition um 30° der Erregungsmodus-Umschaltzeitpunkt ist, die Klemmenspannung der nicht erregten Phase beim Erfassen der Winkelposition des Umschaltzeitpunkts aus Gleichung (14) als der Schwellenwert gelernt werden, der zum Bestimmen der Erregungsmodusumschaltung verwendet wird.
  • Beim Umschalten zum Erregungsmodus aufgrund des Schwellenwert-Lernens von der Ausgangsposition erhöht oder verringert sich die Klemmenspannung der nicht erregten Phase in Bezug auf die Referenzspannung und überschreitet dann die Referenzspannung. Der Punkt, an dem die Klemmenspannung der nicht erregten Phase zu ungefähr der Referenzspannung zurückkehrt, kann als der Punkt bestimmt werden, an dem der bürstenlose Elektromotor 2 an der Winkelposition, die dem Erregungsmodus entspricht, ist. Somit kann eine Zeit Tre, die nötig ist, damit die Klemmenspannung der nicht erregten Phase nach dem Umschalten zum Erregungsmodus aufgrund des Lernens zur Referenzspannung zurückkehren kann, als eine Zeit betrachtet werden, die der bürstenlose Elektromotor 2 benötigt, um von der Ausgangsposition zur Winkelposition im Erregungsmodus zu drehen.
  • Hierbei sei angenommen, dass eine Winkelveränderung von der Ausgangsposition zur Winkelposition im Erregungsmodus aufgrund des Lernens 90° beträgt. In diesem Fall ist die Zeit Tre, die nötig ist, damit die Klemmenspannung der nicht erregten Phase zur Referenzspannung zurückkehren kann, eine Zeit, die der bürstenlose Elektromotor 2 benötigt, um um 90° zu drehen. Wenn die Position, zu der der bürstenlose Elektromotor 2 von der Ausgangsposition um 30° dreht, der Erregungsmodus-Umschaltwinkel ist, dann entspricht die Position, die 1/3 der gesamten Winkelveränderung von 90° beträgt, dem Erregungsmodus-Umschaltwinkel.
  • Dies ermöglicht eine Einschätzung, dass der Erregungsmodus-Umschaltwinkel erreicht ist, wenn eine Zeit Tre/3 nach dem Festlegen des Erregungsmodus aufgrund des Lernens verstrichen ist.
  • Im Hinblick darauf wird, während die Zeit Tre gemessen wird, wie in 25 gezeigt ist, die Klemmenspannung der nicht erregten Phase, die abgetastet wird, bis die Zeit Tre erreicht ist, in chronologischer Reihenfolge gespeichert. Dadurch kann die Klemmenspannung, die entsprechend dem Ablauf der Zeit Tre/3 gespeichert wird, als die Klemmenspannung am Erregungswinkel-Umschaltwinkel, d. h. als Schwellenwert, gelernt werden.
  • Weiterhin verändern sich der Minimalwert und der Maximalwert der Klemmenspannung der nicht erregten Phase, die beim Schwellenwert-Lernen erfasst werden, mit der Motortemperatur. Somit kann durch Festlegen einer Korrelation zwischen der Motortemperatur und dem Minimalwert und dem Maximalwert im voraus die Motortemperatur aus dem erfassten Minimal- und Maximalwert auf der Grundlage der Korrelation bestimmt werden.
  • Das Motortemperatur-Bestimmungsergebnis kann im Falle des Lernens des Schwellenwerts für jede Temperatur verwendet werden, um zu bestimmen, in welchem Temperaturbereich das Lernen durchgeführt werden soll. Das Motortemperatur-Bestimmungsergebnis kann auch verwendet werden, um temperaturabhängige Parameter zu korrigieren, wie z. B. eine induzierte Spannungskonstante, eine Drehmomentkonstante und ein Widerstand. Der bürstenlose Elektromotor 2 kann dann unter Verwendung solcher Parameter effizient gesteuert werden.
  • Ein im Ablaufdiagramm der 26 gezeigte Routine stellt ein weiteres Beispiel des Schwellenwert-Lernens durch die Steuerung 213 dar.
  • In Schritt 1000 wird ein Schwellenwert V4-5, der zum Bestimmen der Umschaltung vom Erregungsmodus (4) zum Erregungsmodus (5) verwendet wird, gelernt. In Schritt 2000 wird ein Schwellenwert V5-6, der zum Bestimmen der Umschaltung vom Erregungsmodus (5) zum Erregungsmodus (6) verwendet wird, gelernt. In Schritt 3000 wird ein Schwellenwert V6-1, der zum Bestimmen der Umschaltung vom Erregungsmodus (6) zum Erregungsmodus (1) verwendet wird, gelernt. In Schritt 4000 wird ein Schwellenwert V1-2, der zum Bestimmen der Umschaltung vom Erregungsmodus (1) zum Erregungsmodus (2) verwendet wird, gelernt. In Schritt 5000 wird ein Schwellenwert V2-3, der zum Bestimmen der Umschaltung vom Erregungsmodus (2) zum Erregungsmodus (3) verwendet wird, gelernt. In Schritt 6000 wird ein Schwellenwert V3-4, der zum Bestimmen der Umschaltung vom Erregungsmodus (3) zum Erregungsmodus (4) verwendet wird, gelernt. Es sei angemerkt, dass die Reihenfolge des Spannungsschwellenwert-Lernens frei wählbar ist und je nach Anforderung verändert werden kann.
  • Genauer werden die Schritte 1011 bis 1013 in Schritt 1000 durchgeführt, um den Schwellenwert V4-5, der zum Bestimmen der Umschaltung vom Erregungsmodus (4) zum Erregungsmodus (5) verwendet wird, zu lernen.
  • Als erstes wird in Schritt 1011 der Dauermagnetläufer 216 in einem Winkel, der dem Erregungsmodus (3) entspricht, positioniert.
  • Genauer werden die angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (3) entsprechen, d. h. Vu = 0, Vv = Vin und Vw = Vin, an den U-, V- und W-Phasen angelegt, wie in 27A gezeigt. Wenn die dem Erregungsmodus (3) entsprechenden angelegten Spannungen an den U-, V- und W-Phasen angelegt werden, wird ein kombinierter Magnetfluss der U-, V- und W-Phasen erzeugt, wie in 27A dargestellt ist. Der Dauermagnetläufer 216 wird von einem solchen kombinierten Magnetfluss angezogen. Dies erzeugt ein Drehmoment, aufgrund dessen der Nordpol des Dauermagnetläufers 216 zu dem Winkel von 90° dreht.
  • Es sei angemerkt, dass 90°, d. h. der Winkel, wenn die dem Erregungsmodus (3) entsprechenden Spannungen angelegt sind, die Winkelposition des Umschaltens vom Erregungsmodus (4) zum Erregungsmodus (4) ist, wie oben bereits erwähnt wurde.
  • In Schritt 1012, wenn eine Verzögerungszeit, die für den Nordpol des Dauermagnetläufers 216 als nötig erwartet wird, um die Winkelposition von 90°, die dem Erregungsmodus (3) entspricht, zu erreichen, nach dem Festlegen der angelegten Spannungen Vu, Vv und Vw der U-, V- und W-Phasen auf die dem Erregungsmodus (3) entsprechenden angelegten Spannungen in Schritt 1011 verstrichen ist und somit bestimmt werden kann, dass der Dauermagnetläufer 216 an der Winkelposition von 90° stoppt, dann werden die angelegten Spannungen Vu, Vv und Vw von den angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (3) entsprechen, auf die angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (4) entsprechen, umgeschaltet, d. h. Vu = –Vin, Vv = Vin und Vw = 0, wie in 27B gezeigt ist.
  • In jeder der 27A und 27B zeigt der fächerförmige, schraffierte Bereich um den Dauermagnetläufer 216 einen Winkelbereich, in dem die Erregung im entsprechenden Erregungsmodus durchgeführt wird, wenn der bürstenlose Elektromotor 2 drehend angetrieben wird. Das gleiche gilt für 28A und 28B bis 32A und 32B.
  • In Schritt 1013 wird die Klemmenspannung Vw der W-Phase, welche die nicht erregte Phase im Erregungsmodus (4) ist, unmittelbar nach dem Umschalten von den dem Erregungsmodus (3) entsprechenden angelegten Spannungen zu den dem Erregungsmodus (4) entsprechenden angelegten Spannungen erfasst und der Schwellenwert V4-5, der zum Bestimmen der Umschaltung vom Erregungsmodus (4) zum Erregungsmodus (5) verwendet wird, wird auf der Grundlage der Klemmenspannung Vw aktualisiert und gespeichert, wie in 27C gezeigt ist.
  • Das heißt, das Umschalten vom Erregungsmodus (4) zum Erregungsmodus (5) wird so festgelegt, dass es beim Winkel von 90° durchgeführt wird, wie bereits erläutert. Ob der Winkel von 90° tatsächlich erreicht wurde, wird auf der Grundlage der Klemmenspannung Vw der W-Phase, welche die nicht erregte Phase im Erregungsmodus (4) ist, bestimmt.
  • Hierbei kann der Dauermagnetläufer 216, durch Beibehalten der angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (3) entsprechen, an der Winkelposition der Umschaltung vom Erregungsmodus (4) zum Erregungsmodus (5) positioniert werden. Wenn der Erregungsmodus in solch einem Zustand von (3) auf (4) umgeschaltet wird, stellt die Klemmenspannung Vw der W-Phase unmittelbar nach dem Umschalten die Klemmenspannung V der nicht erregten Phase an der Winkelposition von 90° dar.
  • Dadurch wird der Schwellenwert V4-5, der zum Bestimmen der Umschaltung vom Erregungsmodus (4) zum Erregungsmodus (5) verwendet wird, auf der Grundlage der Klemmenspannung Vw der W-Phase unmittelbar nach dem Umschalten von dem Zustand, in dem die angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (3) entsprechen, beibehalten werden, zum Erregungsmodus (4) aktualisiert und der aktualisierte Schwellenwert V4-5 wird gespeichert. Wenn die Klemmenspannung Vw der W-Phase, welche die nicht erregte Phase im Erregungsmodus (4) ist, den Schwellenwert V4-5 überschreitet, dann wird ein Umschalten vom Erregungsmodus (4) zum Erregungsmodus (5) durchgeführt.
  • In dem Schwellenwert-Aktualisierungsvorgang kann die Klemmenspannung V der nicht erregten Phase, die zu diesem Zeitpunkt erhalten wird, direkt als der Schwellenwert gespeichert werden. Alternativ kann ein gewichteter Durchschnitt eines früher gespeicherten Werts des Schwellenwerts und der Klemmenspannung V der nicht erregten Phase, die zu diesem Zeitpunkt erhalten wird, als ein neuer Wert des Schwellenwerts gespeichert werden. Als weitere Alternative kann ein gleitender Durchschnitt der Klemmenspannung V der nicht erregten Phase, die in der Vergangenheit oftmals erhalten wurde, als ein neuer Wert des Schwellenwerts gespeichert werden.
  • In dem Fall, in dem die Klemmenspannung V der nicht erregten Phase, die jetzt erhalten wurde, innerhalb eines vorab gespeicherten Normalbereichs liegt, wird der Schwellenwert auf der Grundlage der Klemmenspannung V der nicht erregten Phase, die jetzt erhalten wurde, aktualisiert. In dem Fall, in dem die Klemmenspannung V der nicht erregten Phase, die jetzt erhalten wurde, nicht innerhalb des Normalbereichs liegt, dann wird der früher gespeicherte Wert des Schwellenwerts beibehalten, wodurch der Schwellenwert auf der Grundlage der Klemmenspannung der nicht erregten Phase, der jetzt erhalten wurde, nicht aktualisiert wird.
  • Weiterhin wird ein konstruierter Wert als ein Ausgangswert des Schwellenwerts im voraus gespeichert, und der Erregungsmodus-Umschaltzeitpunkt wird unter Verwendung des Ausgangswerts als Schwellenwert bestimmt, wenn noch kein Schwellenwert-Lernen durchgeführt wurde.
  • Im Falle einer A/D-Wandlung und beim Lesen der Klemmenspannung der nicht erregten Phase in einem regelmäßigen Zeitabstand kann die Klemmenspannung der nicht erregten Phase, die als erstes nach der Erregungsmodusumschaltung gelesen wird, als die Klemmenspannung der nicht erregten Phase unmittelbar nach der Erregungsmodusumschaltung erfasst werden. Alternativ kann die A/D-Wandlung synchron mit der Erregungsmodusumschaltung durchgeführt werden.
  • Im Folgenden wird das Lernen des Schwellenwerts V5-6, der zum Bestimmen der Umschaltung vom Erregungsmodus (5) zum Erregungsmodus (6) in Schritt 2000 verwendet wird, beschrieben.
  • Als erstes wird in Schritt 2021 der Dauermagnetläufer 216 in einem Winkel, der dem Erregungsmodus (4) entspricht, positioniert.
  • Genauer werden die angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (4) entsprechen, d. h. Vu = –Vin, Vv = Vin und Vw = 0, an den U-, V- und W-Phasen angelegt, wie in 28A gezeigt. Wenn die dem Erregungsmodus (4) entsprechenden angelegten Spannungen an den U-, V- und W-Phasen angelegt werden, wird ein kombinierter Magnetfluss der U-, V- und W-Phasen erzeugt, wie in 28A dargestellt ist. Der Dauermagnetläufer 216 wird von einem solchen kombinierten Magnetfluss angezogen. Dies erzeugt ein Drehmoment, aufgrund dessen der Nordpol des Dauermagnetläufers 216 zu dem Winkel von 150° dreht.
  • Es sei angemerkt, dass 150°, d. h. der Winkel, wenn die dem Erregungsmodus (4) entsprechenden Spannungen angelegt sind, die Winkelposition des Umschaltens vom Erregungsmodus (5) zum Erregungsmodus (6) ist, wie oben bereits erwähnt wurde.
  • In Schritt 2022, wenn eine Verzögerungszeit, die für den Nordpol des Dauermagnetläufers 216 als nötig erwartet wird, um die Winkelposition von 150°, die dem Erregungsmodus (4) entspricht, zu erreichen, nach dem Festlegen der angelegten Spannungen Vu, Vv und Vw der U-, V- und W-Phasen auf die dem Erregungsmodus (4) entsprechenden angelegten Spannungen in Schritt 2021 verstrichen ist und somit bestimmt werden kann, dass der Dauermagnetläufer 216 an der Winkelposition von 150° stoppt, dann werden die angelegten Spannungen Vu, Vv und Vw von den angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (4) entsprechen, auf die angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (5) entsprechen, umgeschaltet, d. h. Vu = –Vin, Vv = 0 und Vw = Vin, wie in 28B gezeigt ist.
  • In Schritt 2023 wird die Klemmenspannung Vv der V-Phase, welche die nicht erregte Phase im Erregungsmodus (5) ist, unmittelbar nach dem Umschalten von den dem Erregungsmodus (4) entsprechenden angelegten Spannungen zu den dem Erregungsmodus (5) entsprechenden angelegten Spannungen erfasst und der Schwellenwert V5-6, der zum Bestimmen der Umschaltung vom Erregungsmodus (5) zum Erregungsmodus (6) verwendet wird, wird auf der Grundlage der Klemmenspannung Vv aktualisiert und gespeichert, wie in 28C gezeigt ist.
  • Das heißt, das Umschalten vom Erregungsmodus (5) zum Erregungsmodus (6) wird so festgelegt, dass es beim Winkel von 150° durchgeführt wird, wie bereits erläutert. Ob der Winkel von 150° tatsächlich erreicht wurde, wird auf der Grundlage der Klemmenspannung Vv der V-Phase, welche die nicht erregte Phase im Erregungsmodus (5) ist, bestimmt.
  • Hierbei kann der Dauermagnetläufer 216, durch Beibehalten der angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (4) entsprechen, an der Winkelposition der Umschaltung vom Erregungsmodus (5) zum Erregungsmodus (6) positioniert werden. Wenn der Erregungsmodus in solch einem Zustand von (4) auf (5) umgeschaltet wird, stellt die Klemmenspannung Vv der V-Phase unmittelbar nach dem Umschalten die Klemmenspannung V der nicht erregten Phase an der Winkelposition von 150° dar.
  • Dadurch wird der Schwellenwert V5-6, der zum Bestimmen der Umschaltung vom Erregungsmodus (5) zum Erregungsmodus (6) verwendet wird, auf der Grundlage der Klemmenspannung Vv der V-Phase unmittelbar nach dem Umschalten von dem Zustand, in dem die angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (4) entsprechen, beibehalten werden, zum Erregungsmodus (5) aktualisiert und der aktualisierte Schwellenwert V5-6 wird gespeichert. Wenn die Klemmenspannung Vv der V-Phase, welche die nicht erregte Phase im Erregungsmodus (5) ist, den Schwellenwert V5-6 überschreitet, dann wird ein Umschalten vom Erregungsmodus (5) zum Erregungsmodus (6) durchgeführt.
  • Im Folgenden wird das Lernen des Schwellenwerts V6-1, der zum Bestimmen der Umschaltung vom Erregungsmodus (6) zum Erregungsmodus (1) in Schritt 3000 verwendet wird, beschrieben.
  • Als erstes wird in Schritt 3031 der Dauermagnetläufer 216 in einem Winkel, der dem Erregungsmodus (5) entspricht, positioniert.
  • Genauer werden die angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (5) entsprechen, d. h. Vu = –Vin, Vv = 0 und Vw = Vin, an den U-, V- und W-Phasen angelegt, wie in 29A gezeigt. Wenn die dem Erregungsmodus (5) entsprechenden angelegten Spannungen an den U-, V- und W-Phasen angelegt werden, wird ein kombinierter Magnetfluss der U-, V- und W-Phasen erzeugt, wie in 29A dargestellt ist. Der Dauermagnetläufer 216 wird von einem solchen kombinierten Magnetfluss angezogen. Dies erzeugt ein Drehmoment, aufgrund dessen der Nordpol des Dauermagnetläufers 216 zu dem Winkel von 210° dreht.
  • Es sei angemerkt, dass 210°, d. h. der Winkel, wenn die dem Erregungsmodus (5) entsprechenden Spannungen angelegt sind, die Winkelposition des Umschaltens vom Erregungsmodus (6) zum Erregungsmodus (1) ist, wie oben bereits erwähnt wurde.
  • In Schritt 3032, wenn eine Verzögerungszeit, die für den Nordpol des Dauermagnetläufers 216 als nötig erwartet wird, um die Winkelposition von 210°, die dem Erregungsmodus (5) entspricht, zu erreichen, nach dem Festlegen der angelegten Spannungen Vu, Vv und Vw der U-, V- und W-Phasen auf die dem Erregungsmodus (5) entsprechenden angelegten Spannungen in Schritt 3031 verstrichen ist und somit bestimmt werden kann, dass der Dauermagnetläufer 216 an der Winkelposition von 210° stoppt, dann werden die angelegten Spannungen Vu, Vv und Vw von den angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (5) entsprechen, auf die angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (6) entsprechen, umgeschaltet, d. h. Vu = 0, Vv = –Vin und Vw = Vin, wie in 29B gezeigt ist.
  • In Schritt 3033 wird die Klemmenspannung Vu der U-Phase, welche die nicht erregte Phase im Erregungsmodus (6) ist, unmittelbar nach dem Umschalten von den dem Erregungsmodus (5) entsprechenden angelegten Spannungen zu den dem Erregungsmodus (6) entsprechenden angelegten Spannungen erfasst und der Schwellenwert V6-1, der zum Bestimmen der Umschaltung vom Erregungsmodus (6) zum Erregungsmodus (1) verwendet wird, wird auf der Grundlage der Klemmenspannung Vu aktualisiert und gespeichert, wie in 29C gezeigt ist.
  • Das heißt, das Umschalten vom Erregungsmodus (6) zum Erregungsmodus (1) wird so festgelegt, dass es beim Winkel von 210° durchgeführt wird, wie bereits erläutert. Ob der Winkel von 210° tatsächlich erreicht wurde, wird auf der Grundlage der Klemmenspannung Vu der U-Phase, welche die nicht erregte Phase im Erregungsmodus (6) ist, bestimmt.
  • Hierbei kann der Dauermagnetläufer 216, durch Beibehalten der angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (5) entsprechen, an der Winkelposition der Umschaltung vom Erregungsmodus (6) zum Erregungsmodus (1) positioniert werden. Wenn der Erregungsmodus in solch einem Zustand von (6) auf (1) umgeschaltet wird, stellt die Klemmenspannung Vu der U-Phase unmittelbar nach dem Umschalten die Klemmenspannung V der nicht erregten Phase an der Winkelposition von 210° dar.
  • Dadurch wird der Schwellenwert V6-1, der zum Bestimmen der Umschaltung vom Erregungsmodus (6) zum Erregungsmodus (1) verwendet wird, auf der Grundlage der Klemmenspannung Vu der U-Phase unmittelbar nach dem Umschalten von dem Zustand, in dem die angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (5) entsprechen, beibehalten werden, zum Erregungsmodus (6) aktualisiert und der aktualisierte Schwellenwert V6-1 wird gespeichert. Wenn die Klemmenspannung Vu der U-Phase, welche die nicht erregte Phase im Erregungsmodus (6) ist, den Schwellenwert V6-1 überschreitet, dann wird ein Umschalten vom Erregungsmodus (6) zum Erregungsmodus (1) durchgeführt.
  • Im Folgenden wird das Lernen des Schwellenwerts V1-2, der zum Bestimmen der Umschaltung vom Erregungsmodus (1) zum Erregungsmodus (2) in Schritt 4000 verwendet wird, beschrieben.
  • Als erstes wird in Schritt 4041 der Dauermagnetläufer 216 in einem Winkel, der dem Erregungsmodus (6) entspricht, positioniert.
  • Genauer werden die angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (6) entsprechen, d. h. Vu = 0, Vv = –Vin und Vw = Vin, an den U-, V- und W-Phasen angelegt, wie in 30A gezeigt. Wenn die dem Erregungsmodus (6) entsprechenden angelegten Spannungen an den U-, V- und W-Phasen angelegt werden, wird ein kombinierter Magnetfluss der U-, V- und W-Phasen erzeugt, wie in 30A dargestellt ist. Der Dauermagnetläufer 216 wird von einem solchen kombinierten Magnetfluss angezogen. Dies erzeugt ein Drehmoment, aufgrund dessen der Nordpol des Dauermagnetläufers 216 zu dem Winkel von 270° dreht.
  • Es sei angemerkt, dass 270°, d. h. der Winkel, wenn die dem Erregungsmodus (6) entsprechenden Spannungen angelegt sind, die Winkelposition des Umschaltens vom Erregungsmodus (1) zum Erregungsmodus (2) ist, wie oben bereits erwähnt wurde.
  • In Schritt 4042, wenn eine Verzögerungszeit, die für den Nordpol des Dauermagnetläufers 216 als nötig erwartet wird, um die Winkelposition von 270°, die dem Erregungsmodus (6) entspricht, zu erreichen, nach dem Festlegen der angelegten Spannungen Vu, Vv und Vw der U-, V- und W-Phasen auf die dem Erregungsmodus (6) entsprechenden angelegten Spannungen in Schritt 4041 verstrichen ist und somit bestimmt werden kann, dass der Dauermagnetläufer 216 an der Winkelposition von 270° stoppt, dann werden die angelegten Spannungen Vu, Vv und Vw von den angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (6) entsprechen, auf die angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (1) entsprechen, umgeschaltet, d. h. Vu = Vin, Vv = –Vin und Vw = 0, wie in 30B gezeigt ist.
  • In Schritt 4043 wird die Klemmenspannung Vw der W-Phase, welche die nicht erregte Phase im Erregungsmodus (1) ist, unmittelbar nach dem Umschalten von den dem Erregungsmodus (6) entsprechenden angelegten Spannungen zu den dem Erregungsmodus (1) entsprechenden angelegten Spannungen erfasst und der Schwellenwert V1-2, der zum Bestimmen der Umschaltung vom Erregungsmodus (1) zum Erregungsmodus (2) verwendet wird, wird auf der Grundlage der Klemmenspannung Vw aktualisiert und gespeichert, wie in 30C gezeigt ist.
  • Das heißt, das Umschalten vom Erregungsmodus (1) zum Erregungsmodus (2) wird so festgelegt, dass es beim Winkel von 270° durchgeführt wird, wie bereits erläutert. Ob der Winkel von 270° tatsächlich erreicht wurde, wird auf der Grundlage der Klemmenspannung Vw der W-Phase, welche die nicht erregte Phase im Erregungsmodus (1) ist, bestimmt.
  • Hierbei kann der Dauermagnetläufer 216, durch Beibehalten der angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (6) entsprechen, an der Winkelposition der Umschaltung vom Erregungsmodus (1) zum Erregungsmodus (2) positioniert werden. Wenn der Erregungsmodus in solch einem Zustand von (6) auf (1) umgeschaltet wird, stellt die Klemmenspannung Vw der W-Phase unmittelbar nach dem Umschalten die Klemmenspannung V der nicht erregten Phase an der Winkelposition von 270° dar.
  • Dadurch wird der Schwellenwert V1-2, der zum Bestimmen der Umschaltung vom Erregungsmodus (1) zum Erregungsmodus (2) verwendet wird, auf der Grundlage der Klemmenspannung Vw der W-Phase unmittelbar nach dem Umschalten von dem Zustand, in dem die angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (6) entsprechen, beibehalten werden, zum Erregungsmodus (1) aktualisiert und der aktualisierte Schwellenwert V1-2 wird gespeichert. Wenn die Klemmenspannung Vw der W-Phase, welche die nicht erregte Phase im Erregungsmodus (1) ist, den Schwellenwert V1-2 überschreitet, dann wird ein Umschalten vom Erregungsmodus (1) zum Erregungsmodus (2) durchgeführt.
  • Im Folgenden wird das Lernen des Schwellenwerts V2-3, der zum Bestimmen der Umschaltung vom Erregungsmodus (2) zum Erregungsmodus (3) in Schritt 5000 verwendet wird, beschrieben.
  • Als erstes wird in Schritt 5051 der Dauermagnetläufer 216 in einem Winkel, der dem Erregungsmodus (1) entspricht, positioniert.
  • Genauer werden die angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (1) entsprechen, d. h. Vu = Vin, Vv = –Vin und Vw = 0, an den U-, V- und W-Phasen angelegt, wie in 31A gezeigt. Wenn die dem Erregungsmodus (1) entsprechenden angelegten Spannungen an den U-, V- und W-Phasen angelegt werden, wird ein kombinierter Magnetfluss der U-, V- und W-Phasen erzeugt, wie in 31A dargestellt ist. Der Dauermagnetläufer 216 wird von einem solchen kombinierten Magnetfluss angezogen. Dies erzeugt ein Drehmoment, aufgrund dessen der Nordpol des Dauermagnetläufers 216 zu dem Winkel von 330° dreht.
  • Es sei angemerkt, dass 330°, d. h. der Winkel, wenn die dem Erregungsmodus (1) entsprechenden Spannungen angelegt sind, die Winkelposition des Umschaltens vom Erregungsmodus (2) zum Erregungsmodus (3) ist, wie oben bereits erwähnt wurde.
  • In Schritt 5052, wenn eine Verzögerungszeit, die für den Nordpol des Dauermagnetläufers 216 als nötig erwartet wird, um die Winkelposition von 330°, die dem Erregungsmodus (1) entspricht, zu erreichen, nach dem Festlegen der angelegten Spannungen Vu, Vv und Vw der U-, V- und W-Phasen auf die dem Erregungsmodus (1) entsprechenden angelegten Spannungen in Schritt 5051 verstrichen ist und somit bestimmt werden kann, dass der Dauermagnetläufer 216 an der Winkelposition von 330° stoppt, dann werden die angelegten Spannungen Vu, Vv und Vw von den angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (1) entsprechen, auf die angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (2) entsprechen, umgeschaltet, d. h. Vu = Vin, Vv = 0 und Vw = –Vin, wie in 31B gezeigt ist.
  • In Schritt 5053 wird die Klemmenspannung Vv der V-Phase, welche die nicht erregte Phase im Erregungsmodus (2) ist, unmittelbar nach dem Umschalten von den dem Erregungsmodus (1) entsprechenden angelegten Spannungen zu den dem Erregungsmodus (2) entsprechenden angelegten Spannungen erfasst und der Schwellenwert V2-3, der zum Bestimmen der Umschaltung vom Erregungsmodus (2) zum Erregungsmodus (3) verwendet wird, wird auf der Grundlage der Klemmenspannung Vv aktualisiert und gespeichert, wie in 31C gezeigt ist.
  • Das heißt, das Umschalten vom Erregungsmodus (2) zum Erregungsmodus (3) wird so festgelegt, dass es beim Winkel von 330° durchgeführt wird, wie bereits erläutert. Ob der Winkel von 330° tatsächlich erreicht wurde, wird auf der Grundlage der Klemmenspannung Vv der V-Phase, welche die nicht erregte Phase im Erregungsmodus (2) ist, bestimmt.
  • Hierbei kann der Dauermagnetläufer 216, durch Beibehalten der angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (1) entsprechen, an der Winkelposition der Umschaltung vom Erregungsmodus (2) zum Erregungsmodus (3) positioniert werden. Wenn der Erregungsmodus in solch einem Zustand von (1) auf (2) umgeschaltet wird, stellt die Klemmenspannung Vv der V-Phase unmittelbar nach dem Umschalten die Klemmenspannung V der nicht erregten Phase an der Winkelposition von 330° dar.
  • Dadurch wird der Schwellenwert V2-3, der zum Bestimmen der Umschaltung vom Erregungsmodus (2) zum Erregungsmodus (3) verwendet wird, auf der Grundlage der Klemmenspannung Vv der V-Phase unmittelbar nach dem Umschalten von dem Zustand, in dem die angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (1) entsprechen, beibehalten werden, zum Erregungsmodus (2) aktualisiert und der aktualisierte Schwellenwert V2-3 wird gespeichert. Wenn die Klemmenspannung Vv der V-Phase, welche die nicht erregte Phase im Erregungsmodus (2) ist, den Schwellenwert V2-3 überschreitet, dann wird ein Umschalten vom Erregungsmodus (2) zum Erregungsmodus (3) durchgeführt.
  • Im Folgenden wird das Lernen des Schwellenwerts V3-4, der zum Bestimmen der Umschaltung vom Erregungsmodus (3) zum Erregungsmodus (4) in Schritt 6000 verwendet wird, beschrieben.
  • Als erstes wird in Schritt 6061 der Dauermagnetläufer 216 in einem Winkel, der dem Erregungsmodus (2) entspricht, positioniert.
  • Genauer werden die angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (2) entsprechen, d. h. Vu = Vin, Vv = 0 und Vw = –Vin, an den U-, V- und W-Phasen angelegt, wie in 32A gezeigt. Wenn die dem Erregungsmodus (2) entsprechenden angelegten Spannungen an den U-, V- und W-Phasen angelegt werden, wird ein kombinierter Magnetfluss der U-, V- und W-Phasen erzeugt, wie in 32A dargestellt ist. Der Dauermagnetläufer 216 wird von einem solchen kombinierten Magnetfluss angezogen. Dies erzeugt ein Drehmoment, aufgrund dessen der Nordpol des Dauermagnetläufers 216 zu dem Winkel von 30° dreht.
  • Es sei angemerkt, dass 30°, d. h. der Winkel, wenn die dem Erregungsmodus (2) entsprechenden Spannungen angelegt sind, die Winkelposition des Umschaltens vom Erregungsmodus (3) zum Erregungsmodus (4) ist, wie oben bereits erwähnt wurde.
  • In Schritt 6062, wenn eine Verzögerungszeit, die für den Nordpol des Dauermagnetläufers 216 als nötig erwartet wird, um die Winkelposition von 30°, die dem Erregungsmodus (2) entspricht, zu erreichen, nach dem Festlegen der angelegten Spannungen Vu, Vv und Vw der U-, V- und W-Phasen auf die dem Erregungsmodus (2) entsprechenden angelegten Spannungen in Schritt 6061 verstrichen ist und somit bestimmt werden kann, dass der Dauermagnetläufer 216 an der Winkelposition von 30° stoppt, dann werden die angelegten Spannungen Vu, Vv und Vw von den angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (2) entsprechen, auf die angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (3) entsprechen, umgeschaltet, d. h. Vu = 0, Vv = Vin und Vw = –Vin, wie in 32B gezeigt ist.
  • In Schritt 6063 wird die Klemmenspannung Vu der U-Phase, welche die nicht erregte Phase im Erregungsmodus (3) ist, unmittelbar nach dem Umschalten von den dem Erregungsmodus (2) entsprechenden angelegten Spannungen zu den dem Erregungsmodus (3) entsprechenden angelegten Spannungen erfasst und der Schwellenwert V3-4, der zum Bestimmen der Umschaltung vom Erregungsmodus (3) zum Erregungsmodus (4) verwendet wird, wird auf der Grundlage der Klemmenspannung Vu aktualisiert und gespeichert, wie in 32C gezeigt ist.
  • Das heißt, das Umschalten vom Erregungsmodus (3) zum Erregungsmodus (4) wird so festgelegt, dass es beim Winkel von 30° durchgeführt wird, wie bereits erläutert. Ob der Winkel von 30° tatsächlich erreicht wurde, wird auf der Grundlage der Klemmenspannung Vu der U-Phase, welche die nicht erregte Phase im Erregungsmodus (3) ist, bestimmt.
  • Hierbei kann der Dauermagnetläufer 216, durch Beibehalten der angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (2) entsprechen, an der Winkelposition der Umschaltung vom Erregungsmodus (3) zum Erregungsmodus (4) positioniert werden. Wenn der Erregungsmodus in solch einem Zustand von (2) auf (3) umgeschaltet wird, stellt die Klemmenspannung Vu der U-Phase unmittelbar nach dem Umschalten die Klemmenspannung V der nicht erregten Phase an der Winkelposition von 30° dar.
  • Dadurch wird der Schwellenwert V3-4, der zum Bestimmen der Umschaltung vom Erregungsmodus (3) zum Erregungsmodus (4) verwendet wird, auf der Grundlage der Klemmenspannung Vu der U-Phase unmittelbar nach dem Umschalten von dem Zustand, in dem die angelegten Spannungen, die dem Erregungsmodus (2) entsprechen, beibehalten werden, zum Erregungsmodus (3) aktualisiert und der aktualisierte Schwellenwert V3-4 wird gespeichert. Wenn die Klemmenspannung Vu der U-Phase, welche die nicht erregte Phase im Erregungsmodus (3) ist, den Schwellenwert V3-4 überschreitet, dann wird ein Umschalten vom Erregungsmodus (3) zum Erregungsmodus (4) durchgeführt.
  • Wie oben beschrieben, wird der Dauermagnetläufer 216 in dem im Ablaufdiagramm der 26 dargestellten Ausführungsbeispiel durch Beibehalten eines der Erregungsmodi (1) bis (6) an der Winkelposition der Erregungsmodusumschaltung positioniert. Der Erregungsmodus wird dann von dem Erregungsmodus zum Zeitpunkt der Positionierung zum nächsten Erregungsmodus umgeschaltet, und die Klemmenspannung der nicht erregten Phase unmittelbar nach dem Umschalten wird als der Schwellenwert gelernt, der verwendet wird, um den Erregungsmodus an der Winkelposition, an der der Dauermagnetläufer 216 positioniert ist, umzuschalten.
  • Dementsprechend kann der Schwellenwert, auch wenn die Klemmenspannung der nicht erregten Phase an der Winkelposition der Erregungsmodusumschaltung sich aufgrund von Schwankungen der Erfassung einer Spannungserfassungsschaltung, Motorvariationen und Veränderungen der Umgebungsbedingungen, z. B. der Temperatur, verändert, in geeigneter Weise in Bezug auf diese Veränderungen korrigiert werden. Somit kann eine Abweichung des Erregungsmodus-Umschaltzeitpunkts von einer gewünschten Winkelposition vermindert werden.
  • Weiterhin wird der Schwellenwert einzeln für jedes der sechs Erregungsmodus-Umschaltmuster gelernt, und der Schwellenwert, der zum Bestimmen des Erregungsmodus-Umschaltzeitpunkts verwendet wird, wird entsprechend ausgewählt, je nachdem, in welchen Erregungsmodus umgeschaltet wurde. Somit kann die Umschaltung zu jedem Erregungsmodus zu einem geeigneten Zeitpunkt durchgeführt werden, auch wenn die einzelnen Wicklungen des bürstenlosen Elektromotors 2 Variationen aufweisen.
  • Im Folgenden wird ein Ablauf eines Lernvorgangs in dem Fall, wenn der Schwellenwert, der zum Bestimmen der Erregungsmodusumschaltung verwendet wird, für den bürstenlosen Elektromotor 2, der eine elektrische Ölpumpe 1 antreibt, gelernt wird, unter Bezugnahme auf eine in einem Ablaufdiagramm der 33 dargestellte Routine beschrieben.
  • In Schritt 101 wird der Zündschalter, der ein Hauptschalter des Verbrennungsmotors ist, eingeschaltet. In Schritt 102 wird bestimmt, ob eine Schwellenwert-Lernbedingung erfüllt ist.
  • Genauer wird bestimmt, dass die Schwellenwert-Lernbedingung erfüllt ist, wenn die nachfolgenden Bedingungen (a) bis (f) alle erfüllt sind:
    • (a) Der Verbrennungsmotor dreht
    • (b) Die Öltemperatur liegt innerhalb eines lernbaren Bereichs
    • (c) Es gibt keine Fehlerdiagnose für den bürstenlosen Elektromotor 2, die Elektromotor-Ansteuerschaltung 212, die Steuerung 213 und dergleichen
    • (d) Die Voltstärke des bürstenlosen Elektromotors 2 übersteigt einen festgelegten Wert
    • (e) Eine Zeit, die benötigt wird, um zu einem stabilen Betriebszustand nach dem Start des Verbrennungsmotors zu gelangen, ist verstrichen
    • (f) Kein Lernen wurde bisher bei der gleichen Temperaturbedingung durchgeführt
  • Bedingung (a) soll bestimmen, ob keine Anforderung zum Antreiben der elektrischen Ölpumpe 1 vorliegt. Auch während eines Anhaltens des Verbrennungsmotors, wenn keine Anforderung zum Antreiben der elektrischen Ölpumpe 1 vorliegt, kann diese Lernbedingung als erfüllt bestimmt werden.
  • Bedingung (b) soll bestimmen, ob die Öltemperatur innerhalb eines Temperaturbereichs für das Schwellenwert-Lernen liegt, in dem nachfolgend erläuterten Schwellenwert-Lernen für jede Temperaturbedingung. Wenn die von einem Öltemperatursensor 12 erfasste Temperatur nicht innerhalb des Lernbereichs liegt, wird kein Lernvorgang durchgeführt.
  • Bedingung (c) soll das Lernen erlauben, wenn der bürstenlose Elektromotor 2, die Elektromotor-Ansteuerschaltung 212, die Steuerung 213 und dergleichen normal arbeiten und somit erwartet wird, dass das Schwellenwert-Lernen normal durchgeführt werden kann.
  • Bedingung (d) soll, basierend darauf, ob die Voltstärke den festgelegten Wert übersteigt, bestimmen, ob die Voltstärke auf einem Niveau ist, das eine Lerngenauigkeit sicherstellt.
  • Bedingung (e) soll ein Lernen in einem Zustand, in dem der Verbrennungsmotor stabil arbeitet, erlauben.
  • Bedingung (f) soll ein Lernen erlauben, wenn die aktuelle Temperatur eine nicht erlernte Temperaturbedingung ist, und Lernen verhindern, wenn die aktuelle Temperatur eine bereits erlernte Temperaturbedingung ist, beim Lernen des Schwellenwerts, der zum Bestimmen des Umschaltens jedes Erregungsmodus für jede Temperatur des bürstenlosen Elektromotors 2 verwendet wird.
  • Wie zum Beispiel in 34 gezeigt, wird der Schwellenwert, der zum Bestimmen der Umschaltung jedes Erregungsmodus verwendet wird, für jede Temperatur von 15°C, 50°C, 80°C und 110°C erlernt. Als Schwellenwert V2-3, der zum Bestimmen der Umschaltung vom Erregungsmodus (2) zum Erregungsmodus (3) verwendet wird, wird der in Bezug auf 80°C gespeicherte Schwellenwert V2-3 verwendet, wenn die Temperatur bei 80°C liegt.
  • Hierbei wird, wenn die Motortemperatur beim Bestimmen, ob die Schwellenwert-Lernbedingung in Schritt 102 erfüllt ist, eine nicht erlernte Temperatur ist, ein Lernvorgang ermöglicht. Wenn die Motortemperatur eine bereits erlernte Temperatur ist oder die seit dem letzten Lernvorgang verstrichene Zeit ausreichend kurz ist, dann wird kein Lernvorgang durchgeführt.
  • Beim Schwellenwert-Lernen für jede Temperatur, zum Beispiel wenn als Schwellenwert V2-3, der zum Bestimmen der Umschaltung vom Erregungsmodus (2) zum Erregungsmodus (3) verwendet wird, der Schwellenwert V2-3 in Bezug auf die Motortemperatur von 80°C bereits erlernt wurde, aber der Schwellenwert V2-3, der zu den anderen Temperaturbedingungen korrespondiert, noch nicht erlernt wurde, dann kann der bei 80°C erlernte Schwellenwert V2-3 bei allen Temperaturbedingungen angewendet werden, um die Umschaltung vom Erregungsmodus (2) zum Erregungsmodus (3) zu bestimmen.
  • Unterdessen, wenn z. B. der Schwellenwert V2-3, der zum Bestimmen der Umschaltung vom Erregungsmodus (2) zum Erregungsmodus (3) verwendet wird, bereits bei einer Vielzahl von Temperaturbedingungen erlernt wurde, kann der Schwellenwert V2-3, der zu einer nicht erlernten Temperaturbedingung korrespondiert, durch Interpolation oder dergleichen auf der Grundlage des Schwellenwerts V2-3, der zu den erlernten Temperaturbedingungen korrespondiert, berechnet werden.
  • Die Temperatur als Schwellenwert-Lernbedingung kann die Temperatur des bürstenlosen Elektromotors 2 oder eine Temperatur, die mit der Motortemperatur zusammenhängt, sein. Beispiele von Temperaturen, die mit der Motortemperatur zusammenhängen, umfassen eine Temperatur des von der elektrischen Ölpumpe 1 geförderten Öls, eine Temperatur des Kühlmittels für den Verbrennungsmotor und dergleichen. Die Motortemperatur kann auch aus einer Außenlufttemperatur, dem Stromverbrauch des bürstenlosen Elektromotors 2 und dergleichen bestimmt werden.
  • Es sei angemerkt, dass die Schwellenwert-Lernbedingung nicht auf die obigen Bedingungen (a) bis (f) beschränkt ist. Ein Teil der Bedingungen (a) bis (f) kann als Schwellenwert-Lernbedingung genutzt werden, oder eine logische ODER-Verknüpfung oder eine logische UND-Verknüpfung einer Vielzahl von Bedingungen oder eine Kombination aus logischer ODER-Verknüpfung und logischer UND-Verknüpfung können verwendet werden, um zu bestimmen, ob die Schwellenwert-Lernbedingung erfüllt ist. Weiterhin kann die Leerlaufverringerung in dem Fall, wenn der Schwellenwert noch nicht erlernt wurde, verhindert werden.
  • Wenn in Schritt 102 bestimmt wird, dass die Schwellewert-Lernbedingung erfüllt ist, geht der Vorgang weiter zu Schritt 103, in dem das oben erwähnte Schwellenwert-Lernen durchgeführt wird.
  • In dem oben erwähnten Schwellenwert-Lernvorgang werden sechs Schwellenwerte V1-2, V2-3, V3-4, V4-5, V5-6 und V6-1, die den sechs Erregungsmodus-Umschaltmustern entsprechen, erlernt. Somit kann der Erregungsmodus zu einem geeigneten Zeitpunkt umgeschaltet werden, auch wenn Schwankungen zwischen den drei Phasen vorhanden sind.
  • In dem Fall jedoch, wenn erwartet wird, dass die Schwankungen zwischen den drei Phasen ausreichend klein sind, können die Schwellenwerte V1-2, V2-3, V3-4, V4-5, V5-6 und V6-1, die einen gemeinsamen absoluten Wert aufweisen, auf der Grundlage der einzeln erlernten sechs Schwellenwerte festgelegt werden, um die Erregungsmodusumschaltung zu bestimmen.
  • Genauer wird jeder Schwellenwert, der zum Bestimmen der Erregungsmodusumschaltung verwendet wird, auf der Grundlage eines Minimalwerts der absoluten Werte der einzeln erlernten sechs Schwellenwerte V1-2, V2-3, V3-4, V4-5, V5-6 und V6-1 festgelegt, wie in 35 dargestellt ist.
  • In jeder Erregungsmodusumschaltung vom Erregungsmodus (1) zum Erregungsmodus (2), vom Erregungsmodus (3) zum Erregungsmodus (4) und vom Erregungsmodus (5) zum Erregungsmodus (6) nimmt die Spannung der nicht erregten Phase in Bezug auf die Referenzspannung zur negativen Seite ab. Bei jeder Erregungsmodusumschaltung vom Erregungsmodus (2) zum Erregungsmodus (3), vom Erregungsmodus (4) zum Erregungsmodus (5) und vom Erregungsmodus (6) zum Erregungsmodus (1) dagegen steigt die Spannung der nicht erregten Phase in Bezug auf die Referenzspannung zur positiven Seite. Im Hinblick darauf wird (minimaler absoluter Wert) x – 1 als der Schwellenwert bei der Erregungsmodusumschaltung festgelegt, wenn die Spannung der nicht erregten Phase zur negativen Seite sinkt, und der minimale absolute Wert wird direkt als der Schwellenwert bei der Erregungsmodusumschaltung festgelegt, wenn die Spannung der nicht erregten Phase zur positiven Seite steigt.
  • Auch wenn eine einfache Mittelung der absoluten Werte der sechs Schwellenwerte als der absolute Wert für jeden Schwellenwert, der zum Bestimmen der Erregungsmodusumschaltung verwendet wird, verwendet werden kann, besteht eine Möglichkeit, dass, wenn die Klemmenspannung der nicht erregten Phase den Schwellenwert nicht überschreitet, der Erregungsmodus nicht umgeschaltet werden kann und ein Weglaufen des bürstenlosen Elektromotors 2 auftritt. Deshalb ist es bevorzugt, den Minimalwert so auszuwählen, dass, bei einem Erregungsmodus mit einem Schwellenwert mit einem relativ niedrigen absoluten Wert, die Klemmenspannung der nicht erregten Phase den Schwellenwert überschreitet, um zu ermöglichen, dass der Erregungsmodus umgeschaltet werden kann.
  • Alternativ kann das Schwellenwert-Lernen zum Beispiel nur für einen Teil der sechs Erregungsmodus-Umschaltmuster durchgeführt werden, wobei ein absoluter Wert eines gelernten Schwellenwerts als ein absoluter Wert eines Schwellenwerts, der zum Bestimmen einer weiteren Erregungsmodusumschaltung verwendet wird, verwendet wird.
  • Es ist auch möglich, einen gemeinsamen Schwellenwert in jeder Erregungsmodusumschaltung vom Erregungsmodus (1) zum Erregungsmodus (2), vom Erregungsmodus (3) zum Erregungsmodus (4) und vom Erregungsmodus (5) zum Erregungsmodus (6) festzulegen, wenn die Spannung der nicht erregten Phase in Bezug auf die Referenzspannung zur negativen Seite abnimmt, und einen gemeinsamen Schwellenwert in jeder Erregungsmodusumschaltung vom Erregungsmodus (2) zum Erregungsmodus (3), vom Erregungsmodus (4) zum Erregungsmodus (5) und vom Erregungsmodus (6) zum Erregungsmodus (1) festzulegen, wenn die Spannung der nicht erregten Phase in Bezug auf die Referenzspannung zur positiven Seite ansteigt.
  • Genauer wird, wie in 36 gezeigt, in jeder Erregungsmodusumschaltung vom Erregungsmodus (1) zum Erregungsmodus (2), vom Erregungsmodus (3) zum Erregungsmodus (4) und vom Erregungsmodus (5) zum Erregungsmodus (6) ein Maximalwert der Schwellenwerte V1-2, V3-4 und V5-6, d. h. ein Wert, der der Referenzspannung aus den Schwellenwerten V1-2, V3-4 und V5-6, die als negative Werte berechnet sind, am nächsten ist, ausgewählt, und der ausgewählte Schwellenwert V wird als der gemeinsame Schwellenwert jeder Erregungsmodusumschaltung vom Erregungsmodus (1) zum Erregungsmodus (2), vom Erregungsmodus (3) zum Erregungsmodus (4) und vom Erregungsmodus (5) zum Erregungsmodus (6) erlernt.
  • Währenddessen wird in jeder Erregungsmodusumschaltung vom Erregungsmodus (2) zum Erregungsmodus (3), vom Erregungsmodus (4) zum Erregungsmodus (5) und vom Erregungsmodus (6) zum Erregungsmodus (1) ein Minimalwert der Schwellenwerte V2-3, V4-5 und V6-1, d. h. ein Wert, der der Referenzspannung aus den Schwellenwerten V2-3, V4-5 und V6-1, die als positive Werte berechnet sind, am nächsten ist, ausgewählt, und der ausgewählte Schwellenwert wird als ein gemeinsamer Schwellenwert jeder Erregungsmodusumschaltung vom Erregungsmodus (2) zum Erregungsmodus (3), vom Erregungsmodus (4) zum Erregungsmodus (5) und vom Erregungsmodus (6) zum Erregungsmodus (1) erlernt.
  • Weiterhin ist es beim Bestimmen des Erregungsmodus-Umschaltzeitpunkts auf der Grundlage des erlernten Schwellenwerts bevorzugt, den Schwellenwert gemäß der Motordrehzahl zu dem Zeitpunkt zu korrigieren.
  • Die induzierte Spannung in der nicht erregten Phase ist niedriger, wenn die Motordrehzahl geringer ist. Dementsprechend fällt der Schwellenwert im absoluten Wert, wenn die Motordrehzahl geringer und die induzierte Spannung niedriger ist, während der Schwellenwert im absoluten Wert steigt, wenn die Motordrehzahl höher und die induzierte Spannung größer ist. Dies ermöglicht, dass der Schwellenwert entsprechend der Größe der induzierten Spannung, die von der Motordrehzahl abhängt, verändert wird. Dadurch kann der Erregungsmodus zu einem geeigneten Zeitpunkt umgeschaltet werden, auch wenn die Motordrehzahl sich ändert.
  • Genauer wird der Schwellenwert unter Verwendung eines Korrekturwerts, der zu der Motordrehzahl korrespondiert, gemäß der nachfolgenden Gleichung (15) korrigiert. Als Korrekturwert wird ein negativer Korrekturwert, dessen absoluter Wert beim Anstieg der Motordrehzahl erhöht wird, für jede Erregungsmodusumschaltung vom Erregungsmodus (1) zum Erregungsmodus (2), vom Erregungsmodus (3) zum Erregungsmodus (4) und vom Erregungsmodus (5) zum Erregungsmodus (6) festgelegt, und ein positiver Korrekturwert, dessen absoluter Wert beim Anstieg der Motordrehzahl erhöht wird, wird für jede Erregungsmodusumschaltung vom Erregungsmodus (2) zum Erregungsmodus (3), vom Erregungsmodus (4) zum Erregungsmodus (5) und vom Erregungsmodus (6) zum Erregungsmodus (1) festgelegt, wie in 37 gezeigt ist. (Schwellenwert) = (Schwellenwert) + (Korrekturwert) (Korrekturwert) = (Motordrehzahl) × (induzierte Spannung) × 1/2 Gleichung (15)
  • Diese Schwellenwertkorrektur gemäß der Motordrehzahl ist nicht nur in dem Fall anwendbar, wenn die Erregungsmodusumschaltung unter Verwendung jedes einzelnen Lernergebnisses bestimmt wird, sondern auch in dem Fall, wenn die Schwellenwerte, die einen gemeinsamen absoluten Wert aufweisen, verwendet werden.
  • Es sei angemerkt, dass der Korrekturwert, der der Motordrehzahl entspricht, unter Verwendung einer Berechnungsgleichung berechnet werden kann oder unter Verwendung einer Umwandlungstabelle zum Umwandeln der Motordrehzahl in den Korrekturwert festgelegt werden kann.
  • Beim Schwellenwert-Lernen, wenn vom Erregungszustand zum Festlegen der Ausgangsposition zum Erregungszustand, der dem Erregungsmodus entspricht, umgeschaltet wird, oder wenn vom Erregungszustand, der dem Erregungsmodus zum Positionieren an der Winkelposition der Erregungsmodusumschaltung entspricht, zum Erregungszustand, der dem nächsten Erregungsmodus entspricht, umgeschaltet wird, steigt die Motordrehzahl an, wenn das PWM-Signal einen hohen Arbeitstakt (High Duty Cycle) aufweist, wodurch eine Drehzahl-Quellenspannung (speed electromotive force) auf die Klemmenspannung der nicht erregten Phase wirkt. Dies führt zu einer Verringerung der Schwellenwert-Lerngenauigkeit.
  • Im Hinblick darauf ist es beim Schwellenwert-Lernen wünschenswert, dass die induzierte Spannung in der nicht erregten Phase erfasst werden kann, während die Motordrehzahl durch Erzeugen des PWM-Signals mit einem niedrigen Arbeitstakt beschränkt wird. Dies kann durch Durchführen einer später beschriebenen Impulsverschiebung geschehen.
  • 38 ist eine schematische Darstellung, die einen typischen PWM-Signalerzeugungsvorgang zeigt.
  • In 38 bezeichnet D einen Mittelwert eines Dreieckwellen-Trägersignals und B bezeichnet einen Spannungsbefehlswert. Ein Ergebnis des Vergleichs eines Dreieckwellen-Trägersignals und eines Spannungsbefehlswerts (D + B) wird in der Pulsweitenmodulation der V-Phase verwendet, während ein Ergebnis des Vergleichs eines Dreieckwellen-Trägersignals und eines Spannungsbefehlswerts (D – B) in der Pulsweitenmodulation der W-Phase verwendet wird.
  • Das heißt, das obere Schaltelement der V-Phase ist eingeschaltet, nachfolgend EIN, in einem Zeitraum, während dem der Spannungsbefehlswert (D + B) größer als das Dreieckwellen-Trägersignal ist, und das untere Schaltelement der W-Phase ist EIN, in einem Zeitraum, während dem der Dreieckwellen-Trägersignal größer als der Spannungsbefehlswert (D – B) ist.
  • Bei der PWM-Erzeugung der 38 ist jedoch, wenn der Arbeitstakt niedrig ist, ein Zeitraum, während dem sowohl die V-Phase als auch die W-Phase erregt ist, kurz, was zu einem Fehler beim Erfassen der induzierten Spannung in der nicht erregten Phase führt. Wenn jedoch der Arbeitstakt erhöht wird, um den Zeitraum, während dem sowohl die V-Phase als auch die W-Phase erregt ist, zu verlängern und somit zu ermöglichen, die induzierte Spannung zu erfassen, dann steigt die Motordrehzahl, was dazu führt, dass eine Drehzahl-Quellenspannung auf die Klemmenspannung der nicht erregten Phase wirkt.
  • Um dieses Problem zu lösen, wird die in 39 gezeigte Impulsverschiebung durchgeführt, um den Zeitraum, in dem die beiden Phasen erregt sind, zu verlängern, mit der gleichen Auslastung wie bei der in 38 gezeigten PWM-Erzeugung. Dies ermöglicht, dass die induzierte Spannung in der nicht erregte Phase erfasst wird, während die Drehzahl-Quellenspannung unterdrückt wird.
  • Bei der in 39 gezeigten Impulsverschiebung wird der Spannungsbefehlswert in Abhängigkeit davon, ob das Dreieckwellen-Trägersignal steigt oder fällt, korrigiert.
  • Genauer gesagt steigt der Spannungsbefehlswert (D + B) um einen Korrekturwert A (A = X – B) in einem Zeitraum des Anstiegs des Dreieckwellen-Trägersignals, während der Spannungsbefehlswert (D – B) um einen Korrekturwert A (A = X – B) verringert wird, so dass der Spannungsbefehlswert eine Differenz X vom Mittelwert D des Dreieckwellen-Trägersignals aufweist. In einem Zeitraum des Abfalls des Dreieckwellen-Trägersignals wird andererseits der Spannungsbefehlswert (D + B) um einen Korrekturwert A (A = X – B) verringert, während der Spannungsbefehlswert (D – B) um einen Korrekturwert A (A = X – B) erhöht wird, so dass der Spannungsbefehlswert dem Mittelwert D des Dreieckwellen-Trägersignals näher ist.
  • Durch die oben erwähnte Korrektur des Spannungsbefehlswerts, wird der Zeitraum, während dem die V-Phase und auch die W-Phase in dem Zeitraum des Abfalls des Dreieckwellen-Trägersignals erregt ist, kürzer, was dazu beiträgt, dass ein Zeitraum, während dem die V-Phase und auch die W-Phase in dem Zeitraum des Anstiegs des Dreieckwellen-Trägersignals erregt ist, länger wird. Somit kann der Zeitraum, während dem die zwei Phasen erregt sind, verlängert werden, ohne den Arbeitstakt zu verändern.
  • In Schritt 103 im Ablaufdiagramm der 33 ist in dem Fall, wenn die Schwellenwert-Lernbedingung über einen Zeitraum, der zum Lernen ausreichend ist, ständig erfüllt wurde, während das Schwellenwert-Lernen in obiger Weise durchgeführt wurde, der Lernvorgang vollendet. Wenn die Schwellenwert-Lernbedingung für den Zeitraum, der zum Lernen ausreichend ist, nicht aufrechterhalten wurde, z. B. wenn eine Anforderung für eine Leerlaufverringerung während des Lernens auftritt, dann wird der Lernvorgang an diesem Punkt gestoppt.
  • In Schritt 104 wird bestimmt, ob der Lernvorgang normal geendet hat.
  • Hierbei entspricht ein normales Ende des Lernvorgangs dem Fall, wenn die Routine zum Schwellenwert-Lernen zumindest einmal durchlaufen wurde und außerdem der erhaltene Schwellenwert innerhalb des Normalbereichs liegt. Ein anormales Ende des Lernvorgangs entspricht indessen dem Fall, wenn der Lernvorgang aufgrund einer Leerlaufverringerungsanforderung oder dergleichen auf halbem Wege gestoppt wurde, oder wenn kein Schwellenwert innerhalb des Normalbereichs erhalten wurde, auch wenn der Lernvorgang eine vorbestimmte Anzahl von Malen oder über einen vorbestimmten Zeitraum durchgeführt wurde.
  • Wenn der Lernvorgang normal endet, geht der Ablauf weiter zu Schritt 105, in dem der früher gespeicherte Wert des Schwellenwerts auf der Grundlage des Schwellenwerts, der in Schritt 103 neu erhalten wurde, aktualisiert wird.
  • Wenn der Lernvorgang anormal endet, geht der Ablauf weiter zu Schritt 106, in dem der frühere Wert oder der Ausgangswert beibehalten wird, ohne den Schwellenwert zu aktualisieren.
  • In Schritt 107 wird bestimmt, ob eine Leerlaufverringerungsbedingung erfüllt ist, d. h. ob eine Anforderung, die elektrische Ölpumpe 1 mit dem bürstenlosen Elektromotor 2 anzutreiben, auftritt.
  • In dem Fall, wenn die Leerlaufverringerungsbedingung nicht erfüllt ist, besteht eine Möglichkeit, dass das Schwellenwert-Lernen noch nicht vollendet ist, z. B. wenn das Schwellenwert-Lernen, das einer unterschiedlichen Temperaturbedingung entspricht, noch nicht durchgeführt wurde. In diesem Fall kehrt der Vorgang zu Schritt 102 zurück, um zu bestimmen, ob die Schwellenwert-Lernbedingung erfüllt ist.
  • Hierbei kann die Elektromotor-Steuervorrichtung 3 warten, bis die Leerlaufverringerungsbedingung erfüllt ist, wenn kein nicht erlernter Schwellenwert vorliegt und das Schwellenwert-Lernen vollendet wurde.
  • In dem Fall, wenn die Leerlaufverringerungsbedingung erfüllt ist, geht der Ablauf weiter zu Schritt 108, um die sensorlose Steuerung durchzuführen. Bei der sensorlosen Steuerung wird der bürstenlose Elektromotor 2 angetrieben, indem der erlernte Schwellenwert und die Spannung der nicht erregten Phase verglichen werden und der Erregungsmodus dementsprechend umgeschaltet wird.
  • In Schritt 109 wird, in einem Zustand, wenn der bürstenlose Elektromotor 2 angetrieben wird, während der Erregungsmodus auf der Grundlage des erlernten Schwellenwerts umgeschaltet wird, erfasst, ob ein Weglaufen auftritt.
  • Verschiedene bekannte Verfahren können verwendet werden, um ein Weglaufen zu erfassen. Zum Beispiel kann ein Weglaufen auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen einem Stromabschnitt und einem Spannungsabschnitt des bürstenlosen Elektromotors 2 erfasst werden, wie in der japanischen offengelegten (Kokdai) Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2001-25282 offenbart ist.
  • Wenn ein Weglaufen des bürstenlosen Elektromotors 2 auftritt, wird bestimmt, dass der Erregungsmodus-Umschaltzeitpunkt von einer gewünschten Winkelposition abweicht, da der Schwellenwert ungeeignet ist, und der Vorgang kehrt zur Lernbedingungsbestimmung in Schritt 102 zurück.
  • Wenn ein Weglaufen auftritt, ist es bevorzugt, die Leerlaufverringerung zwangsweise zu beenden und den Verbrennungsmotor neu zu starten, bevor das Schwellenwert-Lernen gestartet wird. Beim zwangsweisen Beenden der Leerlaufverringerung kann eine Anormalitätswarnung an den Fahrzeugfahrer mittels einer Lampe oder dergleichen erfolgen.
  • In dem Fall, wenn der Schwellenwert nach dem Weglaufen neu erlernt wird, kann der neu erlernte Schwellenwert direkt verwendet werden, um den Erregungsmodus-Umschaltzeitpunkt zu bestimmen. Um jedoch eine Situation, in der ein Weglaufen erneut aufgrund der Verwendung des neu erlernten Schwellenwerts auftritt, zu vermeiden, ist es bevorzugt, das neu erlernte Ergebnis auf der Grundlage eines relativen Vergleichs zwischen dem Schwellenwert, der zum Zeitpunkt des Weglaufens verwendet wurde, und dem neu erlernten Schwellenwert zu korrigieren, und das korrigierte, neu erlernte Ergebnis zu verwenden, um den Erregungsmodus-Umschaltzeitpunkt zu bestimmen.
  • Wenn der absolute Wert des Schwellenwerts größer als ein geeigneter Wert ist, ist es wahrscheinlich, dass ein Weglaufen auftritt. Wenn der absolute Wert übermäßig klein ist, nimmt andererseits der Wirkungsgrad ab. Dementsprechend dann das neu erlernte Ergebnis beispielsweise in der folgenden Weise korrigiert werden.
  • Wenn der absolute Wert des neu erlernten Schwellenwerts kleiner als der absolute Wert des Schwellenwerts zum Zeitpunkt des Weglaufens ist, wird der neu erlernte Schwellenwert direkt verwendet, um den Erregungsmodus-Umschaltzeitpunkt zu bestimmen.
  • Wenn der absolute Wert des neu erlernten Schwellenwerts gleich dem absoluten Wert des Schwellenwerts zum Zeitpunkt des Weglaufens ist, wird der absolute Wert des neu erlernten Schwellenwerts korrigiert, damit er um eine festgelegte Spannung kleiner ist, und der korrigierte Schwellenwert wird verwendet, um den Erregungsmodus-Umschaltzeitpunkt zu bestimmen. Wenn hierbei die festgelegte Spannung übermäßig klein ist, besteht eine Möglichkeit, dass ein Weglaufen erneut auftritt, auch wenn der korrigierte Spannungsschwellenwert verwendet wird. Umgekehrt nimmt der Wirkungsgrad ab, wenn die festgelegte Spannung übermäßig hoch ist. Deshalb wird die festgelegte Spannung vorab angepasst, um so ein erneutes Auftreten eines Weglaufens mit einer möglichst kleinen Spannung auf der Grundlage einer Winkelspannungskorrelation zu verhindern.
  • In dem Fall, wenn der absolute Wert des neu erlernten Schwellenwerts größer als der absolute Wert des Schwellenwerts zum Zeitpunkt des Weglaufens ist, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit eines Weglaufens, wenn der Schwellenwert direkt verwendet wird. Dementsprechend wird ein Ergebnis einer Korrektur des absoluten Werts des Schwellenwerts zum Zeitpunkt des Weglaufens, damit dieser um die festgelegte Spannung kleiner ist, verwendet, um den Erregungsmodus-Umschaltzeitpunkt zu bestimmen.
  • Genauer gesagt, wenn z. B. der Schwellenwert zum Zeitpunkt des Weglaufens 0,5 V und der neu erlernte Schwellenwert 0,3 V ist, was niedriger ist als der Schwellenwert zum Zeitpunkt des Weglaufens, dann werden die 0,3 V direkt verwendet, um den Erregungsmodus-Umschaltzeitpunkt zu bestimmen. Wenn der Schwellenwert zum Zeitpunkt des Weglaufens 0,5 V und der neu erlernte Schwellenwert 0,5 V ist, was gleich dem Schwellenwert zum Zeitpunkt des Weglaufens ist, dann wird eine Spannung von 0,4 V, erhalten durch Subtraktion der festgelegten Spannung von z. B. 0,1 V, als der Schwellenwert verwendet. Wenn der Schwellenwert zum Zeitpunkt des Weglaufens 0,5 V und der neu erlernte Schwellenwert 1,0 V ist, was höher als der Schwellenwert zum Zeitpunkt des Weglaufens ist, dann wird eine Spannung von 0,4 V, erhalten durch Subtraktion der festgelegten Spannung von z. B. 0,1 V von 0,5 V, d. h. dem Schwellenwert zum Zeitpunkt des Weglaufens als der Schwellenwert verwendet.
  • Der Schwellenwert, der nach dem Weglaufen wie oben erläutert korrigiert wurde, kann gespeichert werden, so dass der Spannungsschwellenwert, bei einem Neustart nach dem Beenden des Fahrzeugbetriebs durch Ausschalten der Zündung oder dergleichen, verändert wird, zum Beispiel auf der Grundlage eines gewichteten Durchschnitts dieses gespeicherten Werts und eines zu Beginn festgelegten Schwellenwerts oder eines anfangs erlernten Schwellenwerts.
  • Wenn kein Weglaufen auftritt, kann bestimmt werden, dass der geeignete Wert als der Schwellenwert erlernt wurde. Dementsprechend kann der bürstenlose Elektromotor 2 fortlaufend ohne einen erneuten Lernvorgang angetrieben werden.
  • In Schritt 110, wenn der Fahrer den Fahrzeugbetrieb beendet und die Zündung ausschaltet, wird der erlernte Schwellenwert in einem Sicherungs-RAM oder dergleichen gespeichert, wodurch das Lernen des Schwellenwerts und die Steuerung des bürstenlosen Elektromotors 2 beendet wird.
  • Auch wenn der bürstenlose Elektromotor 2 in dem obigen Ausführungsbeispiel ein Dreiphasenmotor ist, ist die Anzahl der Phasen nicht auf drei begrenzt. Außerdem kann eine 180-Grad-Erregung anstatt der 120-Grad-Erregung verwendet werden.
  • Weiterhin ist der bürstenlose Elektromotor, für den der Schwellenwert zum Bestimmen der Erregungsmodusumschaltung erlernt wird und der Erregungsmodus sensorlos aufgrund des Lernergebnisses umgeschaltet wird, nicht auf einen Motor beschränkt, der zum Antreiben einer elektrischen Ölpumpe verwendet wird.
  • Der gesamte Inhalt der japanischen Patentanmeldung Nr. 2010-065737 , eingereicht am 23. März 2010, und der japanischen Patentanmeldung Nr. 2010-143621 , eingereicht am 24. Juni 2010, wird hiermit durch diesen Verweis aufgenommen.
  • Während nur ausgewählte Ausführungsbeispiele gewählt wurden, um die vorliegende Erfindung zu erläutern, ist es für die Fachleute auf dem Gebiet aus dieser Offenbarung offensichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, der in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
  • Weiterhin dient die vorstehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung nur der Erläuterung und nicht dem Zweck einer Einschränkung der Erfindung. Die Erfindung wird gemäß den beigefügten Ansprüchen und deren Äquivalenten beansprucht.
  • Zusammenfassend offenbart die vorliegende Erfindung eine Ansteuervorrichtung und ein Ansteuerverfahren zum Umschalten eines Erregungsmodus, wenn eine Spannung einer nicht erregten Phase eines bürstenlosen Elektromotors einen Schwellenwert überschreitet. Beim Erlernen des Schwellenwerts wird zuerst der bürstenlose Elektromotor an einer Ausgangsposition gestoppt. Der bürstenlose Elektromotor wird dann aus dem gestoppten Zustand gedreht, indem eine Phasenerregung auf der Grundlage des Erregungsmodus durchgeführt wird. Die Spannung der nicht erregten Phase an einer Winkelposition der Umschaltung des Erregungsmodus wird aus einem Maximalwert oder einem Minimalwert der Spannung der nicht erregten Phase während der Drehung erfasst, und der Schwellenwert wird auf der Grundlage der erfassten Spannung erlernt. Alternativ wird der bürstenlose Elektromotor an der Winkelposition der Umschaltung des Erregungsmodus positioniert, indem ein Erregungsmodus aufrechterhalten wird, und dann wird der Erregungsmodus zum nächsten Erregungsmodus umgeschaltet. Die Spannung der nicht erregten Phase unmittelbar nach dem Umschalten zum Erregungsmodus wird erfasst und die erfasste Spannung der nicht erregten Phase wird als der Schwellenwert, der zum Bestimmen des Zeitpunkts des Umschaltens zum nächsten Erregungsmodus verwendet wird, erlernt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2009-189176 [0002]
    • JP 2001-25282 [0339]
    • JP 2010-065737 [0353]
    • JP 2010-143621 [0353]

Claims (19)

  1. Ansteuervorrichtung für einen bürstenlosen Elektromotor (2), die einen bürstenlosen Elektromotor (2) mit einer Vielzahl von Wicklungen antreibt, indem ein Erregungsmodus für Phasen des bürstenlosen Elektromotors (2) auf der Grundlage eines Ergebnisses eines Vergleichs zwischen einer Spannung einer nicht erregten Phase und einem Schwellenwert umgeschaltet wird, wobei die Ansteuervorrichtung für den bürstenlosen Elektromotor (2) dadurch gekennzeichnet ist, dass sie umfasst: eine Einrichtung zum Festlegen des Schwellenwerts auf der Grundlage der Spannung der nicht erregten Phase, wenn eine Phasenerregung auf der Grundlage des Erregungsmodus von einem Zustand, in dem der bürstenlose Elektromotor (2) an einer Ausgangsposition gestoppt wird, durchgeführt wird.
  2. Ansteuervorrichtung für einen bürstenlosen Elektromotor (2) nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Einrichtung zum Erfassen einer Temperatur des bürstenlosen Elektromotors (2), wobei die Einrichtung zum Festlegen des Schwellenwerts den Schwellenwert für jede Temperatur des bürstenlosen Elektromotors (2) festlegt.
  3. Ansteuervorrichtung für einen bürstenlosen Elektromotor (2) nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend: eine Einrichtung zum Erfassen eines Weglaufens des bürstenlosen Elektromotors (2), wobei die Einrichtung zum Festlegen des Schwellenwerts den Schwellenwert in einem Fall, wenn das Weglaufen des bürstenlosen Elektromotors (2) erfasst wird, festlegt.
  4. Ansteuervorrichtung für einen bürstenlosen Elektromotor (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Einrichtung zum Festlegen des Schwellenwerts den Schwellenwert gemäß einer Motordrehzahl korrigiert.
  5. Ansteuervorrichtung für einen bürstenlosen Elektromotor (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Einrichtung zum Festlegen des Schwellenwerts einen Schwellenwert gemeinsam für eine Vielzahl von Erregungsmodi auf der Grundlage eines Schwellenwerts, der für jeden Erregungsmodus festgelegt wird, festlegt.
  6. Ansteuervorrichtung für einen bürstenlosen Elektromotor (2) nach Anspruch 5, wobei die Einrichtung zum Festlegen des Schwellenwerts den Schwellenwert gemeinsam für die Vielzahl von Erregungsmodi auf der Grundlage eines Schwellenwerts, der einen minimalen absoluten Wert aus einer Vielzahl von Schwellenwerten aufweist, die durch Festlegen des Schwellenwerts für jeden Erregungsmodus erhalten werden, festlegt.
  7. Ansteuervorrichtung für einen bürstenlosen Elektromotor (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der bürstenlose Elektromotor (2) eine elektrische Ölpumpe (1) antreibt, die Öl zu einem Fahrzeugautomatikgetriebe (7) pumpt, wobei die elektrische Ölpumpe (1) parallel zu einer mechanischen Ölpumpe (6) vorgesehen ist, die durch von einem Verbrennungsmotor angetrieben wird, um Öl zum Fahrzeugautomatikgetriebe (7) zu pumpen, und wobei die Einrichtung zum Festlegen des Schwellenwerts die Phasenerregung zum Festlegen des Schwellenwerts durchführt, wenn der Verbrennungsmotor in Betrieb ist und die mechanische Ölpumpe (6) Öl zum Fahrzeugautomatikgetriebe (7) pumpt.
  8. Ansteuervorrichtung für einen bürstenlosen Elektromotor (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Einrichtung zum Festlegen des Schwellenwerts den bürstenlosen Elektromotor (2) aus dem Zustand, in dem der bürstenlose Elektromotor (2) an der Ausgangsposition gestoppt ist, dreht, indem die Phasenerregung auf der Grundlage des Erregungsmodus durchgeführt wird, und den Schwellenwert auf der Grundlage der Spannung der nicht erregte Phase während der Drehung festlegt.
  9. Ansteuervorrichtung für einen bürstenlosen Elektromotor (2) nach Anspruch 8, wobei die Einrichtung zum Festlegen des Schwellenwerts den Schwellenwert auf der Grundlage eines Maximalwerts und/oder eines Minimalwerts der Spannung der nicht erregten Phase innerhalb eines Messzeitraums ab Beginn der Phasenerregung aufgrund des Erregungsmodus an der Ausgangsposition festlegt.
  10. Ansteuervorrichtung für einen bürstenlosen Elektromotor (2) nach Anspruch 8, wobei die Einrichtung zum Festlegen des Schwellenwerts den Schwellenwert auf der Grundlage der Spannung der nicht erregten Phase, wenn die Phasenerregung aufgrund des Erregungsmodus an der Ausgangsposition begonnen hat, und auf der Grundlage eines Maximalwerts und/oder eines Minimalwerts der Spannung der nicht erregten Phase innerhalb eines Messzeitraums ab Beginn der Phasenerregung aufgrund des Erregungsmodus an der Ausgangsposition festlegt.
  11. Ansteuervorrichtung für einen bürstenlosen Elektromotor (2) nach Anspruch 8, wobei die Einrichtung zum Festlegen des Schwellenwerts eine Zeit, bis die Spannung der nicht erregten Phase zur Referenzspannung zurückkehrt, misst, wenn der bürstenlose Elektromotor (2) durch Durchführen der Phasenerregung aufgrund des Erregungsmodus von dem Zustand, in dem der bürstenlose Elektromotor (2) an der Ausgangsposition gestoppt wird, gedreht wird, und den Spannungsschwellenwert auf der Grundlage der Spannung der nicht erregten Phase zu einem Zeitpunkt, wenn eine Zeit, gleich einem vorbestimmten Anteil der gemessenen Zeit, vom Beginn der Phasenerregung aufgrund des Erregungsmodus verstrichen ist, festlegt.
  12. Ansteuervorrichtung für einen bürstenlosen Elektromotor (2) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Einrichtung zum Festlegen des Schwellenwerts den bürstenlosen Elektromotor (2) zur Ausgangsposition antreibt, indem alle Phasen des bürstenlosen Elektromotors (2) erregt werden.
  13. Ansteuervorrichtung für einen bürstenlosen Elektromotor (2) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Einrichtung zum Festlegen des Schwellenwerts den bürstenlosen Elektromotor (2) zur Ausgangsposition antreibt, indem eine Erregung entsprechend dem einen Erregungsmodus durchgeführt wird.
  14. Ansteuervorrichtung für einen bürstenlosen Elektromotor (2) nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei die Einrichtung zum Festlegen des Schwellenwerts die Erregung in dem Erregungsmodus, für den der Schwellenwert festzulegen ist, startet, nachdem eine Verzögerungszeit ab dem Zeitpunkt, wenn ein Erregungszustand zum Antreiben des bürstenlosen Elektromotors (2) zur Ausgangsposition festgelegt ist, verstrichen ist.
  15. Ansteuervorrichtung für einen bürstenlosen Elektromotor (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Einrichtung zum Festlegen des Schwellenwerts eine Umschaltung von dem Zustand, in dem der bürstenlose Elektromotor (2) an der Ausgangsposition gestoppt wird, indem ein Erregungsmodus aufrechterhalten wird, zu einem nächsten Erregungsmodus durchführt und den Schwellenwert auf der Grundlage der Spannung der nicht erregten Phase unmittelbar nach der Umschaltung zum Erregungsmodus festlegt.
  16. Ansteuervorrichtung für einen bürstenlosen Elektromotor (2) nach Anspruch 15, wobei die Einrichtung zum Festlegen des Schwellenwerts den Schwellenwert, der zum Bestimmen der Umschaltung zu einem nächsten Erregungsmodus verwendet wird, auf der Grundlage der Spannung der nicht erregten Phase unmittelbar nach dem Umschalten zum Erregungsmodus festlegt.
  17. Ansteuerverfahren für einen bürstenlosen Elektromotor (2) mit einer Vielzahl von Wicklungen, wobei das Ansteuerverfahren für den bürstenlosen Elektromotors (2) den Schritt des Umschaltens eines Erregungsmodus auf der Grundlage eines Ergebnisses eines Vergleichs zwischen einer Spannung einer nicht erregten Phase und einem Schwellenwert umfasst, wobei das Ansteuerverfahren für den bürstenlosen Elektromotor (2) dadurch gekennzeichnet ist, dass es ferner die Schritte umfasst: Stoppen des bürstenlosen Elektromotors an einer Ausgangsposition; und Festlegen des Schwellenwerts auf der Grundlage der Spannung der nicht erregten Phase, wenn eine Phasenerregung auf der Grundlage des Erregungsmodus aus der Ausgangsposition durchgeführt wird.
  18. Ansteuerverfahren für einen bürstenlosen Elektromotor (2) nach Anspruch 17, wobei der Schritt des Festlegens des Schwellenwerts den Schritt umfasst: Festlegen des Schwellenwerts auf der Grundlage eines Maximalwerts und/oder eines Minimalwerts der Spannung der nicht erregten Phase innerhalb eines Messzeitraums ab Beginn der Phasenerregung aufgrund des Erregungsmodus an der Ausgangsposition.
  19. Ansteuerverfahren für einen bürstenlosen Elektromotor (2) nach Anspruch 17, wobei der Schritt des Stoppens des bürstenlosen Elektromotors den Schritt umfasst: Stoppen des bürstenlosen Elektromotors durch Beibehalten eines Erregungsmodus; und wobei der Schritt des Festlegens des Schwellenwerts die Schritte umfasst: Umschalten zu einem nächsten Erregungsmodus aus einem Zustand, in dem der bürstenlose Elektromotor gestoppt ist; und Festlegen des Schwellenwerts auf der Grundlage der Spannung der nicht erregten Phase unmittelbar nach dem Umschalten des Erregungsmodus.
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