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Erfindungsgebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebssteuervorrichtung für einen bürstenlosen Motor, die einen Antrieb eines bürstenlosen Motors steuert, der als eine Kraftquelle einer Kraftstoffpumpe oder dergleichen verwendet wird.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Eine herkömmliche Vorrichtung, wie zum Beispiel in dem
Japanischen Patent 3308680 beschrieben, verwendet ein Sperrmittel zum Sperren von Signalen, die Resultate eines Vergleichs zwischen Motoranschlussspannungen und einer Referenzspannung anzeigen. Das Sperrmittel führt einen Sperrbetrieb zu dem Zeitpunkt aus, wenn ein Pulsbreitenmodulations-(PWM)Signal von AN zu AUS geändert wird. Daher kann ein Positionserfassungssignal leicht erhalten werden, selbst mit einem Hochfrequenz-PWM-Signal. Ferner kann der Sperrzeitpunkt zu einem Zeitpunkt eingestellt werden, der um eine vorbestimmte Periode von der Änderung des PWM-Signals von AN zu AUS verzögert ist.
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In der wie oben beschriebenen herkömmlichen Vorrichtung kann der Sperrzeitpunkt zu dem Zeitpunkt eingestellt werden, der um die vorbestimmte Periode von dem Abfall des PWM-Signals von AN zu AUS verzögert ist. Der Sperrbetrieb wird jedoch nur zu einem voreingestellten Zeitpunkt durchgeführt, und wenn daher ein Rauschen einer induzierten Spannung für ein Periode des eingestellten Sperrzeitpunkts oder länger überlagert ist, besteht eine Gefahr, dass der Motor nicht angetrieben werden kann, oder der Motor aufgrund der Einflusses des Rauschens an einer Rotationsfluktuation leidet.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung dient zur Lösung des oben erwähnten Problems, und hat die Aufgabe, eine Antriebssteuervorrichtung für einen bürstenlosen Motor bereitzustellen, die den Einfluss des Rauschens eliminieren kann, selbst dann, wenn ein Rauschen einer induzierten Spannung des bürstenlosen Motors überlagert ist, um eine Rotationsfluktuation in dem bürstenlosen Motor zu unterdrücken.
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Eine Antriebssteuervorrichtung für einen bürstenlosen Motor gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: eine Antriebseinheit zum Zuführen einer Spannung an jede von Mehrphasen-Statorwicklungen des bürstenlosen Motors; und eine Steuereinheit zum Überwachen von Änderungen induzierter Spannungen von jeweiligen Phasen des bürstenlosen Motors bezüglich einer vorbestimmten Referenzspannung, und zum Umschalten einer angeregten Phase des bürstenlosen Motors durch die Antriebseinheit, ansprechend auf die Änderungen der induzierten Spannungen, wobei die Steuereinheit umfasst: einen Phasenanregungs-Schaltzeitgeber, der auf einen vorbestimmten ersten Zählwert eingestellt wird, bei jedem Mal, wenn die induzierten Spannungen der jeweiligen Phasen des bürstenlosen Motors geringer als die vorbestimmte Referenzspannung werden, und einen Countdown durch den ersten vorbestimmten Zählwert startet, der zuletzt eingestellt wurde; und einen Phasenanregungs-Unterbrechungszeitgeber, der auf einen zweiten Zählwert eingestellt wird, ansprechend auf ein Umschalten einer angeregten Phase auf einer nachgeschalteten Seite des bürstenlosen Motors, und einen Countdown durch den vorbestimmten zweiten Zählwert startet, und wobei die Steuereinheit die angeregte Phase des bürstenlosen Motors gemäß von einem von dem Phasenanregungs-Schaltzeitgeber und dem Phasenanregungs-Unterbrechungszeitgeber umschaltet, der den Countdown früher beendet hat.
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Gemäß der Antriebssteuervorrichtung für einen bürstenlosen Motor der vorliegenden Erfindung werden sowohl der Phasenanregungs-Schaltzeitgeber und der Phasenanregungs-Unterbrechungszeitgeber eingestellt, so dass in dem normalen Zustand die angeregte Phase des bürstenlosen Motors umgeschaltet werden kann, ansprechend auf das Ende eines Countdown des Phasenanregungs-Schaltzeitgebers. Darüber hinaus kann in dem Fall, bei dem ein Rauschen der induzierten Spannung überlagert ist, oder in anderen Fällen, die angeregte Phase darüber hinaus umgeschaltet werden, ansprechend auf das Ende des Countdowns des Phasenanregungs-Unterbrechungszeitgebers. Mit anderen Worten kann die angeregte Phase umgeschaltet werden, gemäß von einem von dem Phasenanregungs-Schaltzeitgeber und der Phasenanregungs-Unterbrechungszeitgeber, je nachdem, welcher den Countdown früher beendet hat. Daher kann selbst in Fällen, wenn ein Rauschen der induzierten Spannung des bürstenlosen Motors überlagert ist, der Einfluss des Rauschens eliminiert werden, um die Rotationsfluktuation in dem bürstenlosen Motor zu unterdrücken.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein Konfigurationsdiagramm zur Darstellung einer Antriebssteuervorrichtung für einen bürstenlosen Motor;
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2 ist ein Zeitdiagramm zur Darstellung eines Betriebs des bürstenlosen Motors der 1; und
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3 ist ein Zeitdiagramm zur Darstellung eines Betriebs, der durchgeführt wird, wenn ein Rauschen einer induzierten Spannung des bürstenlosen Motors überlagert ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Nun wird mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Erste Ausführungsform
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1 ist ein Konfigurationsdiagramm zur Darstellung einer Antriebssteuervorrichtung für einen bürstenlosen Motor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Gemäß 1 ist eine Steuervorrichtung 1, die als eine Steuereinheit dient, mit einer Antriebsschaltung 2, die als eine Antriebseinheit dient, und einem Vergleichsmittel 3 verbunden. Die Steuervorrichtung 1 besteht zum Beispiel aus einem Mikrocomputer. Die Antriebsschaltung 2 ist ein Wandler mit einer Vielzahl von Schaltelementen 4 bis 9. Als Antwort auf ein Anweisungssignal von der Steuervorrichtung 1 wandelt die Antriebsschaltung 2 eine Stromversorgungsspannung VE von einer DC-Stromquelle, wie zum Beispiel einer Batterie, in eine AC-Spannung, und liefert die AC-Spannung an jede der Mehrphasen-Statorwindungen eines bürstenlosen Motors 100.
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Das Vergleichsmittel 3 empfängt Anschlussspannungen an Ausgangsanschlüssen (a) bis (c) der Antriebsschaltung 2, d. h. induzierte Spannungen der jeweiligen Phasen des bürstenlosen Motors 100, und eine Referenzspannung V1 (vorbestimmte Referenzspannung), die durch Teilen der Stromversorgungsspannung VE der DC-Stromquelle durch einen Widerstand R1 und einen Widerstand R2 erhalten wird. Das Vergleichsmittel 3 vergleicht die Anschlussspannungen der jeweiligen Phasen der Antriebsschaltung 2 (d. h. die induzierten Spannungen der jeweiligen Phasen des bürstenlosen Motors 100) mit der Referenzspannung.
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Ferner gibt das Vergleichsmittel 3 ein Erfassungssignal L an die Steuervorrichtung 1 aus, wenn jede induzierte Spannung (jeder Puls eines PWM-Signals) geringer als die Referenzspannung ist. Andererseits gibt das Vergleichsmittel 3 das Erfassungssignal H an die Steuervorrichtung 1 aus, wenn jede induzierte Spannung (jeder Puls des PWM-Signals) gleich oder größer als die Referenzspannung ist. Die Steuervorrichtung 1 kann die abfallende Flanke des Erfassungssignals erfassen.
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Mit anderen Worten verwendet die Steuervorrichtung 1 die Erfassungssignale von dem Vergleichsmittel 3 zur Überwachung von Änderungen der induzierten Spannungen der jeweiligen Phasen des bürstenlosen Motors 100 mit Bezug auf die Referenzspannung. Es wird vermerkt, dass die induzierten Spannungen an den Ausgangsanschlüssen (a) bis (c) kombiniert werden können, so dass der Vergleich durch ein einzelnes Vergleichsmittel 3 durchgeführt werden kann, um ein 1-ch Signal an die Steuervorrichtung 1 auszugeben.
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Die Steuervorrichtung 1 umfasst hier einen Phasenanregungs-Schaltzeitgeber (engl. Energized Phase Switch Timer) (Zeitgeber mit einem elektrischen Winkel von 30°: erster Zeitgeber) 1a und einen Phasenanregungs-Unterbrechungszeitgeber (engl. Energized Phase Braking Timer) (Zeitgeber mit einem elektrischen Winkel von 60°: zweiter Zeitgeber) 1b. Der Phasenanregungs-Schaltzeitgeber 1a wird auf einen ersten Zählwert eingestellt, bei jedem Mal, wenn die induzierte Spannung der angeregten Phase der jeweiligen Phasen des bürstenlosen Motors 100 geringer als die Referenzspannung wird (d. h. bei jeder abfallenden Flanke des Erfassungssignals des Vergleichsmittels 3). Es wird vermerkt, dass, wenn der Phasenanregungs-Schaltzeitgeber 1a sukzessive für eine Vielzahl von Malen eingestellt wird, der Phasenanregungs-Schaltzeitgeber 1a einen Countdown von dem letzten Mal startet, wann der erste Zählwert eingestellt wurde.
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Der Phasenanregungs-Unterbrechungszeitgeber 1b wird auf einen zweiten Zählwert eingestellt, als Antwort auf ein Umschalten der angeregten Phase auf der nachgeschalteten Seite (engt. Downstream Side) des bürstenlosen Motors 100, und startet einen Countdown durch den zweiten Zählwert. Als Antwort auf das Ende eines Countdowns von irgendeinem von dem Phasenanregungs-Schaltzeitgeber 1a und dem Phasenanregungs-Unterbrechungszeitgeber 1b, schaltet die Steuervorrichtung 1 die angeregte Phase des bürstenlosen Motors 100 um.
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Als Nächstes wird ein Betrieb des bürstenlosen Motors 100 erläutert. 2 ist ein Zeitdiagramm zur Darstellung des Betriebs des bürstenlosen Motors 100. Gemäß 2 sind eine induzierte U-Phasen-Spannung, eine induzierte V-Phasen-Spannung und eine induzierte W-Phasen-Spannung die induzierten Spannungen des bürstenlosen Motors 100, die jeweils an die Ausgangsanschlüsse (a) bis (c) der Antriebsschaltung 2 der 1 ausgegeben werden. Signale an den vorgeschalteten U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Seiten und an den nachgeschalteten U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Seiten sind die Anweisungssignale, die von der Steuervorrichtung 1 der 1 ausgegeben werden. Von den Signalen an den vorgeschalteten U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Seiten und an den nachgeschalteten U-Phasen-, V-Phasen und W-Phasen-Seiten sind nur die Signale an den nachgeschalteten Seiten Pulsbreiten-Modulationssignale (PWM-Signale).
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Die induzierten Spannungen der jeweiligen U-Phase, V-Phase und W-Phase werden durch das Vergleichsmittel 3 mit der Referenzspannung verglichen. Die erfassten Signale, welche die Resultate des Vergleichs anzeigen, werden in die Steuervorrichtung 1 eingegeben. Die Steuervorrichtung 1 misst den Zyklus eines elektrischen Winkels von 360° auf Grundlage der eingegebenen erfassten Signale. Mit anderen Worten misst die Steuervorrichtung 1, auf Grundlage von Änderungen im Zyklus der induzierten Spannungen der jeweiligen Phasen des bürstenlosen Motors bezüglich der Referenzspannung, den Zyklus der Änderungen der induzierten Spannungen der jeweiligen Phasen.
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Die Steuervorrichtung 1 berechnet dann den ersten Zählwert und den zweiten Zählwert auf Grundlage des gemessenen Zyklus des elektrischen Winkels von 360°. Anschließend stellt die Steuervorrichtung 1 die jeweiligen Zählwerte des Phasenanregungs-Schaltzeitgebers 1a und des Phasenanregungs-Unterbrechungszeitgeber 1b ein. Dies ermöglicht den jeweiligen Zeitgebern 1a und 1b, den Countdown zu starten. Danach schaltet die Steuervorrichtung 1 die angeregte Phase um, als Antwort auf das Ende des Countdowns von irgendeinem der Zeitgeber.
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Als Nächstes wird ein Verfahren zum Berechnen des Zyklus des elektrischen Winkels von 360°, des ersten Zählwerts und des zweiten Zählwerts erläutert. Wie in 2 erläutert, kann der Zyklus des elektrischen Winkels von 360° (T) durch Messen einer Zeitperiode von dem Schnittpunkt zwischen der reduzierten induzierten Spannung und der Referenzspannung zu dem vorherigen Schnittpunkt zwischen der reduzierten induzierten Spannung und der Referenzspannung berechnet werden.
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So lang der Zyklus des elektrischen Winkels von 360° berechnet werden kann, kann ferner auch auf Grundlage des Zyklus des elektrischen Winkels von 360° (T) der Zyklus eines elektrischen Winkels von 30° (T/12) des ersten Zählwerts und der Zyklus eines elektrischen Winkels von 60° (T/6) des zweiten Zählwerts berechnet werden. Die Berechnung dieser drei Zyklen wird unabhängig durch die Steuervorrichtung 1 für die jeweilige U-Phase, V-Phase und W-Phase durchgeführt.
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Als Nächstes wird der Zeitpunkt der Einstellung des Phasenanregungs-Schaltzeitgebers 1a (Zeitgeber mit einem elektrischen Winkel von 30°) und des Phasenanregungs-Unterbrechungszeitgeber 1b (Zeitgeber mit einem elektrischen Winkel von 60°) erläutert. Der Phasenanregungs-Schaltzeitgeber 1a (Zeitgeber mit einem elektrischen Winkel von 30°: T/12) wird zu jedem Zeitpunkt des Abfalls der Erfassungssignale des Vergleichsmittels 3 mit Bezug auf den Zeitpunkt des Umschaltens der angeregten Phase auf einer nachgeschalteten Seite eingestellt. Wenn der Phasenanregungs-Schaltzeitgeber 1a erneut eingestellt wird, vor dem Ende des Countdowns, startet der Phasenanregungs-Schaltzeitgeber 1a einen neuen Countdown des ersten Zählwerts, von dem Zeitpunkt, wenn der erste Zählwert neu eingestellt wird.
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Mit anderen Worten ist der endgültige Zeitpunkt der Einstellung des Phasenanregungs-Schaltzeitgebers 1a an dem Schnittpunkt zwischen der anwachsenden induzierten Spannung und der Referenzspannung. Daher ist es auch möglich, den Zeitpunkt der Einstellung des Phasenanregungs-Schaltzeitgebers 1a auf den Zeitpunkt des Abfalls des Erfassungssignals einzustellen, de um eine vorbestimmte Periode von dem Zeitpunkt des Umschaltens der angeregten Phase auf der nachgeschalteten Seite verzögert ist.
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Der Zeitpunkt der Einstellung des Phasenanregungs-Unterbrechungszeitgeber 1b (Zeitgeber mit einem elektrischen Winkel von 60°) wird ferner erläutert. Wie in 2 dargestellt, wird der Phasenanregungs-Unterbrechungszeitgeber 1b zu dem Zeitpunkt eingestellt, wenn die angeregte Phase auf der nachgeschalteten Seite umgeschaltet wird. Der Zeitpunkt für die Einstellung ist zum Beispiel der Zeitpunkt des Umschaltens von der U-Phasen-PWM zu der W-Phasen-PWM. Es wird vermerkt, dass der zweite Zählwert des Phasenanregungs-Unterbrechungszeitgebers 1b auf jeden Winkel eingestellt werden kann, so lang der Winkel gleich oder größer als der elektrische Winkel von 60° ist.
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Als Nächstes wird der Einfluss eines auf der induzierten Spannung des bürstenlosen Motors 100 überlagerten Rauschens mit Bezug auf 3 erläutert. 3 ist ein Zeitdiagramm zur Darstellung eines Betriebs, der durchgeführt wird, wenn ein Rauschen der induzierten Spannung des bürstenlosen Motors 100 überlagert ist. Auf Grund des Rauschens, das der induzierten Spannung des bürstenlosen Motors 100 überlagert ist, wird ein Erfassungssignal, welches das Ergebnis des Vergleichs zwischen der Referenzspannung und der induzierten Spannung anzeigt, von dem Vergleichsmittel 3 in die Steuervorrichtung 1 eingegeben.
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Wenn die induzierte Spannung mit dem darauf überlagerten Rauschen über das Vergleichsmittel 3 in die Steuervorrichtung 1 eingegeben wird, wird der Phasenanregungs-Schaltzeitgeber 1a (Zeitgeber mit einem elektrischen Winkel von 30°) aufgrund der Rauschwellenform unnötigerweise eingestellt. Daher kann die Rotation des bürstenlosen Motors 100 instabil sein. In diesem Fall kann durch die Einstellung des Phasenanregungs-Unterbrechungszeitgebers 1b (Zeitgeber mit einem elektrischen Winkel von 60°) im Voraus die angeregte Phase umgeschaltet werden, wenn der Phasenanregungs-Unterbrechungszeitgeber 1b den Countdown beendet.
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Wie oben beschrieben werden gemäß der ersten Ausführungsform sowohl der Phasenanregungs-Schaltzeitgeber 1a als auch der Phasenanregungs-Unterbrechungszeitgebers 1b eingestellt, so dass in dem normalen Zustand die angeregte Phase des bürstenlosen Motors 100 umgeschaltet werden kann, ansprechend auf das Ende des Countdowns des Phasenanregungs-Schaltzeitgeber 1a (Zeitgeber mit einem elektrischen Winkel von 30°). Darüber hinaus kann in dem Fall, wenn ein Rauschen der induzierten Spannung überlagert ist oder in anderen Fallen, die angeregte Phase umgeschaltet werden, ansprechend auf das Ende des Countdowns des Phasenanregungs-Unterbrechungszeitgebers 1b. Mit anderen Worten kann die angeregte Phase gemäß von einem von dem Phasenanregungs-Schaltzeitgeber 1a und dem Phasenanregungs-Unterbrechungszeitgeber 1b umgeschaltet werden, je nachdem, welcher den Countdown früher beendet hat.
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Wenn unterdessen in der Konfiguration, die nur den Phasenanregungs-Unterbrechungszeitgeber 1b (Zeitgeber mit einem elektrischen Winkel von 60°) verwendet, der Zyklus des elektrischen Winkels von 360° der induzierten Spannung fluktuiert, wird angenommen, dass das Nachfolgevermögen bezüglich der Fluktuation in dem Zyklus verringert wird. Im Gegensatz dazu werden in der oben erwähnten ersten Ausführungsform der Phasenanregungs-Schaltzeitgeber 1a und der Phasenanregungs-Unterbrechungszeitgeber 1b (Zeitgeber mit einem elektrischen Winkel von 30° und Zeitgeber mit einem elektrischen Winkel von 60°) in Kombination verwendet, und somit kann ein hohes Nachfolgevermögen bezüglich des Zyklus des elektrischen Winkels von 360° durch den Phasenanregungs-Schaltzeitgeber 1a gewährleistet werden, so dass die angeregte Phase synchron mit der Rotation des bürstenlosen Motors 100 umgeschaltet werden kann. Selbst wenn ein Rauschen der induzierten Spannung des bürstenlosen Motors 100 überlagert ist, wird die angeregte Phase darüber hinaus gemäß dem Phasenanregungs-Unterbrechungszeitgeber 1b umgeschaltet. Selbst wenn ein Rauschen der induzierten Spannung des bürstenlosen Motors 100 überlagert ist, kann der Einfluss des Rauschens darüber hinaus eliminiert werden, um das Stoppen des bürstenlosen Motors 100 oder die Rotationsfluktuationen in dem bürstenlosen Motor 100 zu verhindern, so dass eine stabile Rotation des bürstenlosen Motors 100 erreicht werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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