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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motoransteuervorrichtung, die einen Spannungsboosterschaltkreis enthält, der eine Boosterausgangsspannung ausgibt, und ein elektrisches Servo-Lenksystem, das die Motoransteuervorrichtung verwendet.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Ein Spannungsboostergerät enthält einen Spannungsboosterschaltkreis, der eine Boosterausgangsspannung ausgibt. Die durch den Boosterschaltkreis ausgegebene Boosterausgangsspannung wird beispielsweise in einem Inverterschaltkreis zum Ansteuern eines Wechselstrommotors verwendet. Indern der Boosterschaltkreis verwendet wird, wird der Einfluss des Widerstands eines Drahtes zwischen einem Inverter und einem Motor und der Einfluss einer Schwankung einer Batteriespannung reduziert. Für den Fall der Verwendung des Boosterschaltkreises in dem elektrischen Servo-Lenksystem wird die Stabilität des Lenkvorgangs verbessert.
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Patentdokument 1 (
JP 4483322 ) und Patentdokument 2 (
JP 2806-62515A ,
US 2006/0044852 A1 ) offenbaren beispielhafte Spannungsboostergeräte, die in einem elektrischen Servo-Lenksystem verwendet werden. Ein Spannungsboosterschaltkreis des Zerhackertyps, der in dem beispielhaften Spannungsboostergerät verwendet wird, rührt einen Spannungsboostvorgang durch das An- und Ausschalten von Schaltelementen bei hohen Geschwindigkeiten durch. Der Spannungsboosterschaltkreis steuert eine Boosterausgangsspannung durch das Regulieren einer Spannungsboosteinschaltdauer, die ein Verhältnis der An-Zeitdauer des Spannungsboosterschaltelements relativ zu einer einzelnen Zyklus-Zeitdauer des Schaltbetriebs ist. Das Spannungsboostgerät gemäß dem Patentdokument 1 reduziert die Ausgangsspannung des Boosterschaltkreises derart, dass eine Wärmeerzeugung des Boosterschaltkreises unterdrückt wird, wenn die Boosterausgangsspannung eine obere Grenzspannung überschreitet. Das Boostergerät gemäß dem Patentdokument 2 korrigiert eine Soll-Spannung, um ein Überschießen der Ausgangsspannung zu verhindern.
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Gemäß dem in den Patentdokumenten 1 und 2 offenbarten Boostergeräten fällt die Boosterausgangsspannung ab und die Soll-Spannung kann nicht zur Verfügung gestellt werden, wenn eine hohe Ausgangsleistung eine Leistung überschreitet, die einer Sättigungseinschaltdauer entspricht, die ein oberer Grenzwert der Boosteinschaltdauer ist. Für den Fall, dass dieser Boosterschaltkreis in einem elektrischen Servo-Lenksystem verwendet wird, kann daher das für einen schnellen Lenkvorgang erforderliche Drehmoment nicht zur Verfügung gestellt werden und das Servo-Lenkbetätigungsgefühl verschlechtert sich. Für den Fall eines elektrischen Servo-Lenksystems, das für großes Fahrzeuge verwendet wird, ist es erforderlich, dass das Servo-Lenksystem in der Lage ist, eine hohe Leistung auszugeben.
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Eine beispielhafte, konventionelle Motoransteuervorrichtung wird in 6 gezeigt. Wie in 7 gezeigt, enthält ein Boosterschaltkreis 70 einer Motoransteuervorrichtung 7 eine Boosterwicklung 71, ein Boosterschaltelement 72, ein Reduzierungsschaltelement 73 und einen Ausgangskondensator 74. Der Boosterschaltkreis 70 führt den Spannungsboostbetrieb bzw. -vorgang durch, indem die Schaltelemente 72, 73 bei hohen Geschwindigkeiten an- und ausgeschaltet werden. So ist der Boosterschaltkreis 70 als ein Boosterschaltkreis des Zerhackertyps gebildet.
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Die Boosterwicklung 71 induziert eine Spannung in Reaktion auf das Laden und Entladen von Energie. Das Boosterschaltelement 72 und das Reduzierungsschaltelement 73 werden beispielsweise aus MOS-Feldeffekttransistoren gebildet und durch elektrische Signale an- und ausgeschaltet, die von einer CPU 21 zugeführt werden. Das Boosterschaltelement 72 ist zwischen einem Ausgangsanschluss der Boosterwicklung 71 und der Masse verbunden. Das Reduzierungsschaltelement 73 ist zwischen dem Ausgangsanschluss der Boosterwicklung 71 und dem Motoransteuerschaltkreis 25 verbunden. Der Ausgangskondensator 74 ist zwischen einem Ausgangsanschluss der Boosterwicklung 73 und der Masse verbunden, um eine Boosterausgangsspannung Vout zu glätten. Durch die voranstehend beschriebene Konfiguration boostet der Boosterschaltkreis 70 die Batteriespannung Vin der Batterie 22 und gibt die Boosterausgangsspannung Vout an den Motoransteuerschaltkreis 25 aus.
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Im Betrieb werden das Boosterschaltelement 72 und das Reduzierungsschaltelement 73 in dem Boosterschaltkreis 70 derart gesteuert, dass diese abwechselnd in Übereinstimmung mit den An/Aus-Steuersignalen von der CPU 21 an- und ausgeschaltet werden. Das heißt, dass eines der Schaltelemente 72, 73 angeschaltet wird, wenn das andere der Schaltelemente 72, 73 ausgeschaltet wird. Dies dient dem Zweck die Schaltelemente 72, 73 vor der Zerstörung aufgrund übermäßigen Stroms zu schützen, der fließt, wenn das Boosterschaltelement 72 und das Reduzierungsschaltelement 73 beide zur gleichen Zeit angeschaltet werden. Da die Schaltelemente 72, 73 beide zur gleichen Zeit für eine kurze Zeit aufgrund einer kurzen Zeitverzögerung in der An/Aus-Umschaltzeit angeschaltet werden, ist eine Totzeit derart vorgesehen, dass beide Schaltelemente 72, 73 ausgeschaltet werden. Im folgenden wird jedoch keine Totzeit angenommen.
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Wenn das Boosterschaltelement 72 von dem An-Zustand in den Aus-Zustand umgeschaltet wird, fließt Strom von der Batterie 22 zu der Boosterwicklung 71. Das durch die Boosterwicklung 71 erzeugte magnetische Feld ändert sich entsprechend der Änderungen in dem Strom und induziert eine Spannung und die Boosterwicklung 71 wird mit Energie aufgeladen. Wenn das Boosterschaltelement 72 in den Aus-Zustand zurückgeschaltet wird und das Reduzierungsschaltelement 73 in den An-Zustand umgeschaltet wird, wird die induzierte Spannung der Boosterwicklung 71 der Batteriespannung Vin überlagert. Die Boosterwicklung 71 lädt so den Ausgangskondensator 74 auf, während diese ihre geladene Energie entlädt. Die Boosterausgangsspannung Vout wird so durch die Wiederholung des Schaltvorgangs angehoben.
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Die CPU 21 empfängt die Boosterausgangsspannung Vout, die zurückgeführt wird, und steuert die Einschaltdauer des Schaltvorgangs derart, so dass die Boosterausgangsspannung Vout eine Soll-Ausgangsspannung Va des Boosterschaltkreises 70 erreicht. Die Einschaltdauer ist ein Verhältnis der An-Zeit des Schaltelements in einer einzelnen Zyklus-Zeit des Schaltbetriebs und wird in Prozent [%] ausgedrückt. Die Einschaltdauer des Boosterschaltelements 72 wird als Boost-Einschaltdauer D1 bezeichnet, und das Verhältnis der An-Zeit des Reduzierungsschaltelements 73 wird als Reduzierungseinschaltdauer D2 bezeichnet. Die CPU 21 erhöht die Boost-Einschaltdauer D1, um einen Spannungsboostvorgang zu fördern, wenn die Boosterausgangsspannung Vout niedriger als eine Soll-Ausgangsspannung Va ist. Die CPU 21 reduziert die Boost-Einschaltdauer D1, um den Spannungsboostvorgang zu unterdrücken, wenn die Boosterausgangsspannung Vout die Soll-Ausgangsspannung Va erreicht.
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Die Beziehung zwischen der Boost-Einschaltdauer D1, der Reduzierungseinschaltdauer D2 und dem Boostverhältnis a, das ein Verhältnis der Boosterausgangsspannung Vout relativ zu der Batteriespannung Vin angibt, wird durch die Gleichungen (1-1) und (1-2) ausgedrückt. Vout = Vin × a (1-1) a = (D1 + D2)/(100 – D1) (1-2)
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Die folgende Gleichung (1-3) ist anwendbar, wenn die Totzeit ignoriert wird. Die Gleichung (1-2) wird als Gleichung (1-4) ausgedrückt. D1 + D2 = 100 (1-3) a = (D1 + D2)/D2 (1-4)
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Zum Beispiel ist a = 2 anwendbar, wenn D1 = D2 = 50%.
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In diesem Fall wird die Boosterausgangsspannung Vout zweimal so groß, wie die Batteriespannung Vin.
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Der konventionelle Boosterschaltkreis 70 besitzt so eine Ausgangsspannungscharakteristik und eine Einschaltdauercharakteristik, wie in 7 gezeigt. In 7 gibt die Abszisse eine Inverterausgangsleistung an, die dem Motoransteuerschaltkreis 25 zugeführt wird (Einheit: Watt) und die Ordinate gibt Spannungen (Einheit: Volt) und Einschaltdauern (in Prozent (%)) an. Die Spannungen enthalten die Batteriespannung Vin, die Boosterausgangsspannung Vout und die Soll-Ausgangsspannung Va. Die Einschaltdauern enthalten die Boost-Einschaltdauer D1, die Reduzierungseinschaltdauer D2 und eine Sättigungseinschaltdauer Dmax.
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Es wird bei dem konventionellen Boosterschaltkreis 70 angenommen, dass die Inverterausgangsleistung Q1 ist, die Boost-Einschaltdauer D1 etwa 70% ist und die Reduzierungseinschaltdauer D2 etwa 30% ist. Unter dieser Annahme ist das Boostverhältnis a etwa 3,3 gemäß Gleichung (1-4). Daher wird die Boosterausgangsspannung Vout etwa 33 V relativ zu der Batteriespannung Vin von etwa 10 V. Angenommen, dass die Soll-Ausgangsspannung Va auf etwa 300 V festgelegt ist, erhöht die CPU 21 die Boost-Einschaltdauer D1 entsprechend einer Erhöhung der erforderlichen Inverterausgangsleistung derart, dass die Boosterausgangsspannung Vout die Soll-Ausgangsspannung Va erreicht. Sowie die Boost-Einschaltdauer D1 zunimmt, nimmt die Reduzierungseinschaltdauer D2 ab. Jedoch ist die Boost-Einschaltdauer D1 durcvh Vorsehen ihrer oberen Grenze, die die Sättigungseinschaltdauer Dmax darstellt, begrenzt, um das Boosterschaltelement 72 vor einem Versagen zu schützen. In diesem Beispiel wird die Sättigungseinschaltdauer Dmax auf etwa 80% festgelegt. Daher wird die Boost-Einschaltdauer D1 über einer Grenzausgangsleistung Qc des Inverters ein fester Wert. Im Ergebnis fällt die Boosterausgangsspannung Vout unter die Sollausgangsspannung Va.
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Falls die Soll-Ausgangsspannung Va dem Motoransteuerschaltkreis 25 nicht zugeführt wird, kann die Motoransteuervorrichtung 2 den Motor 80 nicht zufriedenstellend ansteuern. Falls die erforderliche Inverterausgangsleistung größer als die Grenzausgangsleistung Qc wird, wenn das größte Unterstützungsdrehmoment für einen raschen Lenkvorgang oder dergleichen in der elektrischen Servo-Lenkvorrichtung 1 erforderlich ist, kann das erforderliche Unterstützungsdrehmoment nicht erzeugt werden und das Lenkbetätigungsgefühl verschlechtert sich.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Deshalb ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Motoransteuervorrichtung und ein elektrisches Servo-Lenksystem vorzusehen, das geeignet ist, das Abfallen einer Boosterausgangsspannung auch für den Fall zu unterdrücken, bei dem eine hohe Ausgangsleistung erforderlich ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Motoransteuervorrichtung einen Motoransteuerschaltkreis zum Ansteuern eines Motors, einen Boosterschaltkreis zum Zuführen einer Boosterausgangsspannung durch das Boosten einer Leistungsquellenspannung, und einen Boostersteuerschaltkreis zum Steuern des Boosterschaltkreises auf. Der Boosterschaltkreis enthält eine Boosterwicklung, einen Ausgangskondensator und zumindest zwei Sub-Boosterschaltkreise, die in Serie miteinander verbunden sind. Jeder der Sub-Boosterschaltkreise weist zwei Schaltelemente auf.
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Der Boosterschaltkreis kann zumindest zwei Sub-Boosterschaltkreisgruppen enthalten, die in Serie miteinander verbunden sind. Jede Sub-Boosterschaltkreisgruppe weist die parallel geschalteten Sub-Boosterschaltkreise auf. Alternativ enthält der Boosterschaltkreis zumindest zwei Sub-Boosterschaltkreisgruppen, die parallel zueinander geschaltet sind. Jede der Sub-Boosterschaltkreisgruppen weist die Sub-Boosterschaltkreise auf, die in Serie geschaltet sind.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Die obige und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die in Bezug auf die beiliegende Zeichnung erstellt wurde, deutlicher. Es zeigt:
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1 eine schematische Ansicht eines elektrischen Servo-Lenksystems, das eine Motoransteuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet;
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2 ein Schaltkreisdiagramm, das einen Boosterschaltkreis in der in 1 gezeigten Motoransteuervorrichtung zeigt;
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3 einen Graph, der eine Ausgangsspannungscharakteristik und eine Einschaltdauercharakteristik des in 2 gezeigten Boosterschaltkreises zeigt;
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4A, 4B und 4C Schaltkreisdiagramme, die die Boosterschaltkreise der Motoransteuervorrichtungen gemäß der zweiten bis vierten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigen;
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5 ein Schaltkreisdiagramm, das einen Boosterschaltkreis einer Motoransteuervorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 einen Schaltkreisdiagramm, das einen Boosterschaltkreis einer konventionellen Motoransteuervorrichtung zeigt; und
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7 einen Graph, der eine Ausgangsspannungscharakteristik und eine Einschaltdauercharakteristik des in 6 gezeigten Boosterschaltkreises zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Eine Motoransteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird untenstebend in Bezug auf mehrere Ausführungsformen erläutert, bei denen die Motoransteuervorrichtung in einem elektrischen Servo-Lenksystem zur Unterstützung eines Lenkvorgangs eines Fahrzeugs verwendet wird.
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(Erste Ausführungsform)
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Zunächst Bezug nehmend auf 1 ist ein elektrisches Servo-Lenksystem 1 in einem Lenksystem 90 eines Fahrzeugs mit einem Drehmomentsensor 94, der ein Lenkdrehmoment erfasst, auf einem Lenkschaft 92, der mit einem Lenkrad 91 gekoppelt ist, vorgesehen. Ein Zahnradgetriebe 96 ist an einem Ende des Lenkschafts 92 befestigt. Das Zahnradgetriebe 96 ist mit einer Zahnstange 97 verzahnt. Ein Paar von Radreifen 98 ist mit beiden Enden der Zahnradstange 97 durch Spurstangen oder dergleichen drehbar gekoppelt.
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Wenn ein Fahrer das Lenkrad 91 dreht, dreht sich der Lenkschaft 92, der mit dem Lenkrad 91 gekoppelt ist. Die Drehbewegung des Lenkschafts 92 wird durch das Zahnradgetriebe 96 in eine lineare Bewegung der Zahnstange 97 umgewandelt. Das Paar von Rädern 98 wird durch einen Winkel entsprechend einem Betrag der linearen Bewegung der Zahnstange 97 gelenkt.
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Das elektrische Servo-Lenksystem 1 enthält einen elektrischen Motor 80, ein Untersetzungsgetriebe 89 und eine Motoransteuervorrichtung 2. Das Untersetzungsgetriebe 89 arbeitet als Antriebskraft-Übertragungsgerät und überträgt die Drehung des Motors 80 zu dem Lenkschaft 92 nach dem Untersetzen der Drehung des Motors 80. Der Motor 80 ist ein bürstenloser Drei-Phasen Motor und dreht das Untersetzungsgetriebe 89 in beide Vorwärts- und Rückwärtsrichtungen. Die Motoransteuervorrichtung 2 enthält eine CPU 21, einen Boosterschaltkreis 20 und einen Motoransteuerschaltkreis 25 und steuert den Motor 80 in Übereinstimmung mit dem Lenkdrehmoment an, das durch den Drehmomentsensor 94 erfasst wird. Mit dieser Konfiguration erzeugt das elektrische Servo-Lenksystem 1 ein Lenk-Unterstützungsdrehmoment zum Unterstützen des Lenkvorgangs des Lenkrads 91 und überträgt die Drehung auf den Lenkschaft 92.
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Wie in 2 gezeigt, enthält die Motoransteuervorrichtung 2, zusätzlich zu dem Boosterschaltkreis 20, die CPU 21 und den Motoransteuerschaltkreis 25, eine Batterie 22, einen Leistungsversorgungsschalter 23, einen Eingangskondensator 24. Die CPU 21 arbeitet als ein Boostersteuerschaltkreis. Die CPU 21 empfängt eine Rückkopplung einer Ist-Boosterausgangsspannung Vout des Boosterschaltkreises 20, die dem Motoransteuerschaltkreis 25 zugeführt wird und steuert per Rückkopplung die Boosterausgangsspannung Va durch eine PID-(Proportional-Integral-Differential)-Steuerung an. Die CPU 21 steuert einen An/Aus-Vorgang der Schaltelemente 32, 33, 37, 38 des Boosterschaltkreises 20 derart an, dass die Ist-Boosterausgangsspannung Vout die Soll-Ausgangsspannung Va erreicht. Insbesondere gibt diese wie nachfolgend beschrieben, ein PWM-Signal aus, das eine Boost-Einschaltdauer und eine Reduzierungseinschaltdauer angibt.
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Die Batterie 22 ist in dem Fahrzeug angebracht, um die Batteriespannung Vin als eine Leistungsspannung einer Leistungsquelle (Batterie 22) zu liefern. Der Leistungsversorgungsschalter 23 ist zwischen der Batterie 22 und dem Boosterschaltkreis 20 verbunden. Der Leistungsversorgungsschalter 23 wird beispielsweise aus einem Relais gebildet und schaltet die Zuführung der Batteriespannung Vin bei dem Boosterschaltkreis 20 an oder aus. Der Eingangskondensator 24 ist vorgesehen, um ein Rauschen der Batteriespannung Vin zu entfernen.
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Der Motoransteuerschaltkreis 25 ist vorgesehen, um den Motor 80 anzusteuern. Zum Beispiel wird ein Drei-Phasen-Inverterschaltkreis als Motoransteuerschaltkreis 25 in dem Fall verwendet, dass der Motor 80 ein Drei-Phasen-AC-Motor ist. Die Boosterausgangsspannung Vout wird von dem Boosterschaltkreis 20 dem Motoransteuerschaltkreis 25 zugeführt. Der Boosterschaltkreis 20 wird aus einem Sub-Boosterschaltkreis einer ersten Stufe bzw. Erste-Stufe-Sub-Boosterschaltkreis 201 und einem Sub-Boosterschaltkreis einer zweiten Stufe bzw. Zweite-Stufe-Sub-Boosterschaltkreis 202 gebildet, die in Serie miteinander verbunden sind.
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Zurückverweisend auf 2 sind die Sub-Boosterschaltkreise 201, 202 ähnlich wie der konventionelle Boosterschaltkreis 70, der in 6 gezeigt wird, konfiguriert. Die Boosterwicklungen 31, 36 entsprechen der Boosterwicklung 71, die Boosterschaltelemente 32, 37 entsprechen dem Boosterschaltelement 72, die Reduzierungsschaltelemente 33, 38 entsprechen dem Reduzierungsschaltelement 73, die Ausgangskondensatoren 34, 39 entsprechen dem Ausgangskondensator 74. Der Sub-Boosterschaltkreis 201 boostet die Batteriespannung Vin der Batterie 22 und führt diese dem Sub-Boosterschaltkreis 202 zu. Der Sub-Boosterschaltkreis 202 boostet die Boosterausgangsspannung des Sub-Boosterschaltkreises 202 weiter und gibt die Boosterausgangsspannung Vout zu dem Motoransteuerschaltkreis 25 aus.
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Es wird hierbei angenommen, dass eine Boosteinschaltdauer des Boosterschaltelements 32 und eine Reduzierungseinschaltdauer des Reduzierungsschaltelements 33 in dem Sub-Boosterschaltkreis 202 entsprechend D11 und D12 sind. Es wird auch angenommen, dass eine Boost-Einschaltdauer des Elements 37 und eine Reduzierungseinschaltdauer des Reduzierungsschaltelements 38 in dem Sub-Boosterschaltkreis 202 D21 bzw. D22 sind. Es wird angenommen, dass ein Sub-Boostverhältnis zwischen der Eingangsspannung und der Ausgangsspannung des Sub-Boosterschaltkreises 201 β1 ist und es wird angenommen, dass ein Sub-Boostverhältnis zwischen der Eingangsspannung und der Ausgangsspannung des Sub-Boosterschaltkreises 202 β2 ist.
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Die Beziehung zwischen den Boost-Einschaltdauern D11, D21, den Reduzierungseinschaltdauern D12, D22 und den Sub-Boostverhältnissen β1, β2 wird durch die folgenden Gleichungen (2-1), (2-2) und (2-3) ausgedrückt. Vout = Vin × β1 × β2 (2-1) β1 = (D11 + D12)/(100 – D11) (2-2) β2 = (D21 + D22)/(100 – D21) (2-3)
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Falls die Boost-Einschaltdauern und die Reduzierungseinschaltdauern des Sub-Boosterschaltkreises 201 und des Sub-Boosterschaltkreises 202 derart festgelegt werden, dass diese gleich sind, das heißt, D11 = D21 = D1 und D12 = D22 = D2, erhält man folgende Gleichungen (3-1) und (3-2). Hierbei ist β2 ein totales Boostverhältnis des Boosterschaltkreises 20. Vout = Vin × β2 (3-1) β = (D1 + D2)/(100 – D1) (3-2)
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Falls die Totzeit ignoriert wird, werden die Gleichungen (3-1) und (3-2) jeweils durch folgende Gleichungen (3-3) und (3-4) ausgedrückt. D1 + D2 = 100 (3-3) β = (D1 + D2)/D2 (3-4)
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Falls D1 = D2 = 50%, ist β = 2 und β2 = 4 ist, bedeutet das, dass der Boosterschaltkreis 20 eine Boosterausgangsspannung Vout (4 × Vin) erzeugt, die viermal so groß ist, wie die Batteriespannung Vin.
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Der voranstehend beschriebene Boosterschaltkreis 20 zeigt eine Ausgangsspannungscharakteristik und eine Einschaltdauercharakteristik wie in 3 gezeigt, die im Vergleich zu 7 vorgesehen ist.
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Es wird angenommen, dass die Boost-Einschaltdauer D1 und die Reduzierungseinschaltdauer D2 zwischen dem Sub-Boosterschaltkreis 201 und dem Sub-Boosterschaltkreis 202 gleich ist. Im Ergebnis wird die Steuerung vereinfacht und die CPU 21 weniger belastet.
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Zum Beispiel ist die Boost-Einschaltdauer D1 etwa 45% und die Reduzierungseinschaltdauer D2 ist etwa 55%, falls die Inverterausgangsleistung Q2 ist. Im Ergebnis ist gemäß der Gleichung (3-4) das Sub-Boostverhältnis β etwa 1,8 und das totale Boostverhältnis β2 ist etwa 3,3. Dadurch wird die Boosterausgangsspannung Vout etwa 33 V relativ zu der Batteriespannung Vin von etwa 10 V. Das heißt, dass das totale Boostverhältnis einem Quadrat(wert) des Sub-Boostverhältnisses β entspricht. Im Ergebnis kann eine ähnliche Boosterausgangsspannung Vout mit einem niedrigeren Boostverhältnis im Vergleich zu dem in 6 gezeigten herkömmlichen Boosterschaltkreis erzeugt werden.
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Unter der Annahme, dass die Soll-Ausgangsspannung Va auf etwa 33 V festgelegt wird, erhöht die CPU 21 die Boost-Einschaltdauer D1 in Übereinstimmung mit einer Erhöhung der erforderlichen Inverterausgangsleistung, wie in 3 gezeigt, derart, dass die Boosterausgangsspannung Vout die Soll-Ausgangsspannung Va erreicht. Die Reduzierungseinschaltdauer D2 nimmt mit zunehmender Boost-Einschaltdauer D1 ab.
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Die Boost-Einschaltdauer D1 steigt bei der Inverterausgangsleistung Q3 nicht bis zu der Sättigungseinschaltdauer Dmax an, was der Grenzausgangsleistung Qc in 7 entspricht. Daher ist es möglich, dass die Boosterausgangsspannung Vout die Soll-Ausgangsspannung Va erreicht. So kann der Boosterschaltkreis 20 eine ausreichend hohe Boosterausgangsspannung Vout auch dann erzeugen, wenn eine hohe Ausgangsleistung erforderlich ist. Im Ergebnis ist es möglich, zu verhindern, dass die Boosterausgangsspannung Vout relativ zu der Soll-Ausgangsspannung Va abfällt.
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Die Motoransteuervorrichtung 2 ist so in der Lage, den Motor 80 zufriedenstellend bzw. geeignet ansteuern und die elektrische Servo-Lenkvorrichtung I kann ein erforderliches Unterstützungsdrehmoment auch bei dem Zeitpunkt eines schnellen Lenkvorgangs erzeugen. Weiter ist die elektrische Servo-Lenkvorrichtung 1 effektiv, wenn diese in einem großen Fahrzeug verwendet wird, das eine hohe Ausgangsleistung erfordert.
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(Zweite Ausführungsform)
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Gemäß einer zweiten Ausführungsform, wie in 4A gezeigt, enthält der Boosterschaltkreis 20 drei Sub-Boosterschaltkreise 203, 204, 205, die in Serie verbunden sind. Es ist auch möglich, mehr als drei Sub-Boosterschaltkreise in Serie zu verbinden. Das totale Boostverhältnis des Boosterschaltkreises 20 ist ein Produkt der jeweiligen Boostverhältnisse der Sub-Boosterschaltkreise 203, 204, 205. Im Ergebnis kann die Boosterausgangsspannung Vout durch das Erhöhen der Anzahl der in Serie verbundenen Sub-Boosterschaltkreise mehr bzw. höher geboostet werden.
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Unter der Annahme, dass das Boostverhältnis jedes Sub-Boosterschaltkreises 2 ist, kann das totale Boostverhältnis von 2Xn durch das Verbinden von n-Einheiten von Sub-Boosterschaltkreisen in Serie vorgesehen werden.
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(Dritte Ausführungsform)
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Gemäß einer dritten Ausführungsform, wie in 5B gezeigt, enthält der Boosterschaltkreis 20 eine Erste-Stufe-Sub-Boosterschaltkreisgruppe, in der die Sub-Boosterschaltkreise 206, 207 parallel verbunden sind, und eine Zweite-Stufe-Sub-Boosterschaltkreisgruppe, in der die Sub-Boosterschaltkreis 208, 209 parallel verbunden sind. Die Erste-Stufe-Sub-Boosterschaltkreisgruppe und die Zweite-Stufe-Sub-Boosterschaltkreisgruppe sind in Serie verbunden. Durch das parallele Verbinden der Sub-Booster-Schaltkreise in jeder Gruppe kann der Verlust von Strom derart reduziert werden, so dass der Boosterschaltkreis 20 in einer Hochstromumgebung verwendet werden kann.
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(Vierte Ausführungsform)
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Gemäß einer vierten Ausführungsform, wie in 4C gezeigt, enthält der Boosterschaltkreis 20 eine dritte Sub-Boosterschaltkreisgruppe von Sub-Boosterschaltkreisen 210, 211, die in Serie verbunden sind, und eine vierte Sub-Boosterschaltkreisguppe von Sub-Boosterschaltkreisen 212, 213, die auch in Serie verbunden sind. Die dritte Gruppe von Sub-Boosterschaltkreisen 210, 211 ist parallel mit der vierten Gruppe von Sub-Boosterschaltkreisen 212, 213 verbunden. So kann eine Serienverbindung und eine Parallelverbindung einer Mehrzahl von Sub-Boosterschaltkreisen 210 bis 213 beliebig kombiniert werden.
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(Fünfte Ausführungsform)
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Gemäß einer fünften Ausführungsform, wie in 5 gezeigt, enthält der Boosterschaltkreis 20 drei Sub-Boosterschaltkreise 214, 215, 216. Die Sub-Boosterschaltkreise 214, 215, die der zweiten Gruppe in 4B entsprechen, sind parallel miteinander und in Serie mit dem Sub-Boosterschaltkreis 216 verbunden. Diese Konfiguration ist effektiv, um die Anzahl von Schaltkreisteilen und Kosten relativ zu den in 4B und 4C gezeigten Boosterschaltkreisen zu reduzieren.
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(Andere Ausführungsformen)
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Gemäß der voranstehend beschriebenen Ausführungsformen kann angenommen werden, dass die Boost-Einschaltdauern D1 und die Reduzierungseinschaltdauern D2 in den Sub-Boosterschaltkreisen gleich sind. Jedoch können die Boosteinschaltdauer und die Reduzierungseinschaltdauer in den Sub-Boosterschaltkreisen unterschiedlich vorgesehen bzw. eingestellt sein. So ist es möglich, verschiedene Steuerungen in Übereinstimmung mit verschiedenen Umgebungen durchzuführen. Im Fall einer initialen Überprüfung vor dem Start eines Motoransteuervorgangs, ob jeder Sub-Boosterschaltkreis normal oder abnormal ist, kann der Sub-Boosterschaltkreis basierend auf einem Einschaltdauer-Wert überprüft werden.
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Die CPU 21 kann eine Funktion des Stoppens eines Schaltbetriebs der Schaltelementen in zumindest einem der Sub-Boosterschaltkreise aufweisen. Zum Beispiel kann der Schaltbetrieb eines Sub-Boosterschaltkreises nach dem Erkennen eines Ausfall gestoppt werden, wenn ein Kurzschluss oder ein Leitungsbruch eines Schaltelements auftritt. Im Ergebnis kann die Erzeugung von übermäßig Strom oder ein fehlerhafter Betrieb verhindert werden und die Zuverlässigkeit der Motoransteuervorrichtung wird verbessert.
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Die Leistungsversorgungsspannung ist nicht auf die Batteriespannung Vin begrenzt, sondern kann eine andere durch andere Gleichstrom-Leistungsquellen erzeugte Spannungen sein.
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Die Motoransteuervorrichtung 2 kann derart konfiguriert sein, dass die Soll-Ausgangsspannung Va basierend auf einem Motordrehwinkel, der durch einen Drehwinkelsensor erfasst wird, und/oder einer Fahrzeuggeschwindigkeit, die durch einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor erfasst wird, sowie das Lenkdrehmoment, das durch den Drehmomentsensor 94 erfasst wird, festgelegt bzw. eingestellt wird.
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Die Motoransteuervorrichtung 2 gemäß den Ausführungsformen kann auch in einer Vielzahl von anderen Vorrichtungen als dem elektrischen Servo-Lenksystem, wie z. B. VGRS (variable Getriebeansteuervrrichtung) und ARS (aktive Hecklenkvorrichtung) verwendet werden.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen begrenzt, sondern kann in Form von unterschiedlichen Ausführungsformen unterschiedlich ausgeführt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 4483322 [0003]
- JP 2806-62515 A [0003]
- US 2006/0044852 A1 [0003]
