DE102012216640A1

DE102012216640A1 - Antriebsvorrichtung für einen bürstenlosen Motor

Info

Publication number: DE102012216640A1
Application number: DE102012216640A
Authority: DE
Inventors: Naoki Okamoto; Masaki Hano
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2011-09-20
Filing date: 2012-09-18
Publication date: 2013-03-21
Also published as: CN103023395A; US9013128B2; CN103023395B; US20130069571A1; JP2013066343A; JP5552701B2

Abstract

Eine Antriebsvorrichtung eines bürstenlosen Motors schaltet Erregungsmodi zum Zuführen von Leistung zu zwei Phasen eines bürstenlosen Dreiphasenmotors auf der Basis einer induzierten Spannung um, die in einer nicht erregten Phase induziert wird. In einem Fall, in dem eine Zieleinschaltdauer Dt, die eine Einschaltdauer eines PWM-Signals gemäß einer beeinflussten Variable des bürstenlosen Motors ist, niedriger wird als ein Detektionsgrenzwert Dlim, der die untere Grenze einer Einschaltdauer ist, bei der eine induzierte Spannung detektiert werden kann, wird ein Detektionszeitpunkt (1/N) zum Detektieren einer induzierten Spannung gemäß dem Zyklus eines PWM-Signals festgelegt und eine Detektionszeiteinschaltdauer D1, die eine Einschaltdauer des PWM-Signals zum Detektionszeitpunkt ist, wird auf Dlim eingeschränkt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsvorrichtung für einen bürstenlosen Motor und insbesondere auf eine Antriebsvorrichtung, die das Erregungsmodusumschalten eines bürstenlosen Dreiphasenmotors sensorlos bestimmt.
JP 2009-189176-A offenbart ein Antriebssystem eines Synchronmotors, das in einem Dreiphasen-Synchronmotor eine induzierte Spannung (induzierte Impulsspannung) einer nicht erregten Phase, die durch eine Impulsspannung induziert wird, detektiert; den Pegel dieser induzierten Spannung mit jenem einer Referenzspannung vergleicht; und nacheinander Erregungsmodi gemäß dem Ergebnis dieses Pegelvergleichs umschaltet.
Im Übrigen wird eine induzierte Impulsspannung einer nicht erregten Phase detektiert, während eine impulsförmige Spannung an zwei Phasen angelegt wird. Da jedoch die induzierte Impulsspannung unmittelbar nach dem Start des Anlegens der Spannung oszilliert, wenn die Einschaltdauer der Impulsspannung klein ist (wenn die Spannungsanlegezeit kurz ist), besteht eine Möglichkeit, dass die induzierte Impulsspannung innerhalb der Oszillationsperiode abgetastet werden kann, und folglich kann die induzierte Impulsspannung falsch detektiert werden und der Zeitpunkt zum Umschalten von Erregungsmodi kann falsch beurteilt werden.
Überdies ändert sich die Amplitude der induzierten Impulsspannung der nicht erregten Phase gemäß der Einschaltdauer der Impulsspannung, und wenn die Einschaltdauer klein ist, gelangt die induzierte Impulsspannung unter die Referenzspannung, was zu einer Möglichkeit führt, dass die Bestimmung des Umschaltzeitpunkts der Erregungsmodi unmöglich werden kann.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, diese Probleme zu lösen.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Antriebsvorrichtung für einen bürstenlosen Motor nach Anspruch 1 gelöst.
In einer Antriebsvorrichtung eines bürstenlosen Motors, die Erregungsmodi zum Anlegen einer Impulsspannung gemäß einem PWM-Signal (Impulsbreitenmodulationssignal) an zwei Phasen eines bürstenlosen Dreiphasenmotors umschaltet, wird auf der Basis einer induzierten Impulsspannung, die in einer nicht erregten Phase induziert wird, die induzierte Impulsspannung zu einem vorbestimmten Detektionszeitpunkt gemäß einem Zyklus des PWM-Signals detektiert und ein unterer Grenzwert einer Einschaltdauer zum Zeitpunkt der Detektion, die als Einschaltdauer des PWM-Signals zum vorbestimmten Zeitpunkt dient, wird eingeschränkt.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung können aus der folgenden Beschreibung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen verstanden werden.
1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Kraftfahrzeug-AT-Hydraulikpumpensystems (Kraftfahrzeug-Automatikgetriebe-Hydraulikpumpensystems) in einer ersten Ausführungsform zeigt;
2 ist ein Schaltplan, der eine Konfiguration einer Motorsteuervorrichtung und eines bürstenlosen Motors in der ersten Ausführungsform zeigt;
3 ist ein Zeitdiagramm, das Erregungsmuster des bürstenlosen Motors in der ersten Ausführungsform zeigt;
4 ist ein Ablaufplan, der eine Hauptroutine einer Antriebssteuerung des bürstenlosen Motors in der ersten Ausführungsform zeigt;
5 ist ein Ablaufplan, der Details der Antriebssteuerung des bürstenlosen Motors in der ersten Ausführungsform zeigt;
6 ist ein Diagramm, das eine Charakteristik einer Zielmotordrehzahleinstellung in der ersten Ausführungsform zeigt;
7 ist ein Zeitdiagramm, das Spannungsdetektionsperioden einer nicht erregten Phase in der ersten Ausführungsform zeigt;
8 ist ein Zeitdiagramm, das Spannungsdetektionszeitpunkte der nicht erregten Phase in der ersten Ausführungsform zeigt;
9 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Zieleinschaltdauer und einer Motoranwendungseinschaltdauer in einem Fall, in dem der Spannungsdetektionszeitpunkt der nicht erregten Phase N = 2 ist, in der ersten Ausführungsform zeigt;
10 ist ein Ablaufplan, der Details einer Schaltsteuerung des Erregungsmodus in der ersten Ausführungsform zeigt;
11 ist ein Zeitdiagramm zum Beschreiben einer Charakteristik einer Detektionsgrenzwertfestlegung in der ersten Ausführungsform;
12 ist ein Zeitdiagramm zum Beschreiben einer Charakteristik einer Detektionsgrenzwertfestlegung in der ersten Ausführungsform;
13 ist ein Diagramm, das eine Korrelation zwischen einer induzierten Impulsspannung der nicht erregten Phase und einer Einschaltdauer in der ersten Ausführungsform zeigt;
14 ist ein Diagramm, das Änderungen der induzierten Impulsspannung aufgrund der Motortemperatur in der ersten Ausführungsform zeigt;
15 ist ein Diagramm, das Änderungen der induzierten Impulsspannung aufgrund der Motorleistungsversorgungsspannung in der ersten Ausführungsform zeigt;
16 ist ein Zeitdiagramm, das die PWM-Signal-Erzeugung in einem Fall, in dem eine Impulsverschiebung nicht durchgeführt wird, in der ersten Ausführungsform zeigt;
17 ist ein Zeitdiagramm, das die PWM-Signal-Erzeugung in einem Fall, in dem eine Impulsverschiebung durchgeführt wird, in der ersten Ausführungsform zeigt; und
18 ist ein Ablaufplan, der Details einer Antriebssteuerung eines bürstenlosen Motors in einer zweiten Ausführungsform zeigt.
Nachstehend werden Ausführungsformen zur Ausführung der vorliegenden Erfindung beschrieben.
[Erste Ausführungsform]
1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Kraftfahrzeug-AT-Hydraulikpumpensystems zeigt.
Im Kraftfahrzeug-AT-Hydraulikpumpensystem, das in 1 gezeigt ist, sind als Ölpumpen zum Zuführen von Öl zu einem Getriebe 7 und einem Aktuator 8 eine mechanische Ölpumpe 6, die durch einen Ausgang einer Kraftmaschine (Brennkraftmaschine) (im Diagramm nicht gezeigt) angetrieben wird, und eine elektrische Ölpumpe 1, die durch einen Motor angetrieben wird, vorgesehen.
Als Kraftmaschinensteuersystem ist überdies eine Leerlaufstoppsteuerfunktion vorgesehen, die die Kraftmaschine stoppt, wenn eine Bedingung zum automatischen Stoppen erfüllt ist, und die die Kraftmaschine erneut startet, wenn eine Bedingung für den automatischen Start erfüllt ist. Während sich die Kraftmaschine aufgrund eines Leerlaufstopps in einem Stoppzustand befindet, stoppt die mechanische Ölpumpe 6 auch ihren Betrieb. Während dieses Leerlaufstopps wird daher die elektrische Ölpumpe 1 betrieben, um Öl zum Getriebe 7 und zum Aktuator 8 zuzuführen, wodurch eine Verringerung des Hydraulikdrucks unterdrückt wird.
Die elektrische Ölpumpe 1 wird durch einen direkt verbundenen bürstenlosen Motor (Dreiphasen-Synchronmotor) 2 angetrieben. Der bürstenlose Motor 2 wird durch eine Motorsteuervorrichtung (MCU) 3 auf der Basis von Befehlen von einer AT-Steuervorrichtung (ATCU) 4 gesteuert.
Die Motorsteuervorrichtung (Antriebsvorrichtung) 3 steuert den Antrieb des bürstenlosen Motors 2, um die elektrische Ölpumpe 1 anzutreiben, und die elektrische Ölpumpe 1 liefert Öl in einer Ölwanne 10 zum Getriebe 7 und zum Aktuator 8 über eine Ölleitung 5.
Während die Kraftmaschine betrieben wird, liefert die mechanische Ölpumpe 6, die durch die Kraftmaschine angetrieben wird, das Öl in der Ölwanne 10 über eine Ölleitung 9 zum Getriebe 7 und zum Aktuator 8. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich der bürstenlose Motor 2 in einem AUS-Zustand (Stoppzustand), in dem die Strömung des zur elektrische Ölpumpe 1 fließenden Öls durch ein Rückschlagventil 11 blockiert ist.
Wenn die Kraftmaschine aufgrund eines Leerlaufstopps gestoppt ist, wird die Kraftmaschinendrehzahl verringert und die Drehzahl der mechanischen Ölpumpe 6 wird auch verringert, was zur Verringerung des Hydraulikdrucks innerhalb der Ölleitung 9 führt. Folglich sendet die AT-Steuervorrichtung 4 synchron mit dem Leerlaufstopp der Kraftmaschine einen Motoraktivierungsbefehl zur Motorsteuervorrichtung 3.
Beim Empfang des Aktivierungsbefehls aktiviert die Motorsteuervorrichtung 3 den bürstenlosen Motor 2, um die elektrische Ölpumpe 1 zu drehen und die Druckzufuhr von Öl mit der elektrischen Ölpumpe 1 zu starten.
Während der Auslassdruck der mechanischen Ölpumpe 6 verringert wird und wenn der Auslassdruck der elektrischen Ölpumpe 1 einen festgelegten Druck übersteigt, öffnet sich das Rückschlagventil 11 und das Öl beginnt durch Durchgänge, einschließlich der Ölleitung 5, der elektrischen Ölpumpe 1, des Rückschlagventils 11, des Getriebes 7 und des Aktuators 8 und der Ölwanne 10, zu zirkulieren.
In der vorliegenden Ausführungsform treibt der bürstenlose Motor 2 die elektrische Ölpumpe 1 eines Hydraulikpumpensystems an. Zusätzlich kann er jedoch auch ein bürstenlosen Motor zum Antreiben einer elektrischen Wasserpumpe sein, die zum Zirkulieren von Kühlwasser einer Kraftmaschine in einem Hybridfahrzeug oder dergleichen verwendet wird, und die Zielvorrichtung, die der bürstenlose Motor 2 antreiben soll, ist nicht auf eine Ölpumpe begrenzt.
2 zeigt Details der Motorsteuervorrichtung 3 und des bürstenlosen Motors 2.
Die Motorsteuervorrichtung 3 ist mit einer Motorantriebsschaltung 212 und einer Steuereinheit 213 mit einem Mikrocomputer versehen und die Steuereinheit 213 führt Kommunikationen mit der AT-Steuervorrichtung 4 durch.
Der bürstenlose Motor 2 ist ein bürstenloser Dreiphasen-DC-Motor (bürstenloser Dreiphasen-Gleichstrommotor) (Dreiphasen-Synchronmotor) und ein zylindrischer Stator desselben (im Diagramm nicht gezeigt) ist mit Dreiphasenspulen 215u, 215v und 215w der U-Phase, V-Phase und W-Phase versehen. In einem im mittleren Teil dieses Stators gebildeten Raum ist ein Permanentmagnetrotor (Rotor) 216 drehbar vorgesehen.
Die Motorantriebsschaltung 212 weist eine Schaltung, in der Schaltelemente 217a bis 217f mit antiparallelen Dioden 218a bis 218f in einer Dreiphasenbrücke verbunden sind, und eine Leistungsversorgungsschaltung 219 auf, und die Schaltelemente 217a bis 217f sind beispielsweise mit FETs konfiguriert.
Steueranschlüsse (Gateanschlüsse) der Schaltelemente 217a bis 217f sind mit der Steuereinheit 213 verbunden und die Schaltelemente 217a bis 217f werden so gesteuert, dass sie durch eine PWM-Operation, die durch die Steuereinheit 213 durchgeführt wird, ein- oder ausgeschaltet werden.
Die Steuereinheit 213 ist eine Schaltung, die eine Anlegespannung (Eingangsspannung) des bürstenlosen Motors 2 berechnet und ein PWM-Signal auf der Basis dieser Anlegespannung erzeugt, während sequentiell ausgewählte Muster (Erregungsmodi) von zwei Phasen, an die eine Impulsspannung angelegt wird, unter den drei Phasen gemäß einer vorbestimmten Schaltzeitsteuerung geschaltet werden. Die Steuereinheit 213 bestimmt auf der Basis des PWM-Signals und des Erregungsmodus, welchen Typ von Operation jedes der Schaltelemente 217a bis 217f der Motorantriebsschaltung 212 verwendet, um das Schalten durchzuführen, und sie gibt sechs Gatesignale an die Motorantriebsschaltung 212 gemäß dieser Bestimmung aus.
Die Steuereinheit 213 detektiert den vorbestimmten Schaltzeitpunkt in einer nachstehend beschriebenen Weise.
Das heißt, mit dem Anlegen der Impulsspannung an die zwei Phasen ändert sich die Spannung unter den Dreiphasen-Anschlussspannungen Vu, Vv und Vw des bürstenlosen Motors 2, die in der nicht erregten Phase induziert wird (induzierte Impulsspannung), gemäß dem Sättigungszustand des Magnetkreises, der durch die Position des Rotors (Magnetpolposition) geändert wird. Der Detektionswert dieser induzierten Impulsspannung und ein vorbestimmter Schwellenwert, der sich in Abhängigkeit vom Erregungsmodus unterscheidet, werden miteinander verglichen, um dadurch die Position des Rotors abzuschätzen, und der Schaltzeitpunkt des Erregungsmodus wird detektiert.
Die Anschlussspannung der nicht erregten Phase ist in einer genauen Hinsicht eine Spannung zwischen Masse GND und dem Anschluss. In der vorliegenden Ausführungsform wird jedoch die Spannung des Neutralpunkts separat detektiert. Die Differenz zwischen der Spannung dieses Neutralpunkts und der Spannung zwischen GND und dem Anschluss wird gefunden, um dadurch die Anschlussspannungen Vu, Vv und Vw zu liefern.
3 zeigt den Zustand des Spannungsanlegens an jede Phase in jedem Erregungsmodus.
Die Erregungsmodi umfassen sechs Typen von Erregungsmodi (1) bis (6), die nacheinander in einem elektrischen Winkel von jeweils 60 Grad umgeschaltet werden, und in jedem der Erregungsmodi (1) bis (6) wird eine Impulsspannung (impulsförmige Spannung) an zwei aus den drei Phasen ausgewählte Phasen angelegt.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Winkelposition der U-Phasen-Spule als Referenzposition (Winkel 0 Grad) des Rotors (Magnetpols) herangezogen und die Winkelposition (Magnetpolposition) des Rotors, die den Erregungsmodus vom Erregungsmodus (3) auf den Erregungsmodus (4) umschaltet, wird auf 30 Grad festgelegt; die Winkelposition (Magnetpolposition) des Rotors, die den Erregungsmodus vom Erregungsmodus (4) auf den Erregungsmodus (5) umschaltet, wird auf 90 Grad festgelegt; die Winkelposition (Magnetpolposition) des Rotors, die den Erregungsmodus vom Erregungsmodus (5) auf den Erregungsmodus (6) umschaltet, wird auf 150 Grad festgelegt; die Winkelposition (Magnetpolposition) des Rotors, die den Erregungsmodus vom Erregungsmodus (6) auf den Erregungsmodus (1) umschaltet, wird auf 210 Grad festgelegt; die Winkelposition (Magnetpolposition) des Rotors, die den Erregungsmodus vom Erregungsmodus (1) auf den Erregungsmodus (2) umschaltet, wird auf 270 Grad festgelegt; und die Winkelposition (Magnetpolposition) des Rotors, die den Erregungsmodus vom Erregungsmodus (2) auf den Erregungsmodus (3) umschaltet wird, auf 330 Grad festgelegt.
Der Erregungsmodus (1) ist derart, dass das Schaltelement 217a und das Schaltelement 217d zum Einschalten gesteuert werden, während alle anderen Elemente ausgeschaltet sind, um dadurch eine Spannung V an die U-Phase anzulegen, eine Spannung –V an die V-Phase anzulegen und elektrischen Strom von der U-Phase zur V-Phase zuzuführen.
Der Erregungsmodus (2) ist derart, dass das Schaltelement 217a und das Schaltelement 217f zum Einschalten gesteuert werden, während alle anderen Elemente ausgeschaltet sind, um dadurch eine Spannung V an die U-Phase anzulegen, eine Spannung –V an die W-Phase anzulegen und elektrischen Strom von der U-Phase zur W-Phase zuzuführen.
Der Erregungsmodus (3) ist derart, dass das Schaltelement 217c und das Schaltelement 217f zum Einschalten gesteuert werden, während alle anderen Elemente ausgeschaltet sind, um dadurch eine Spannung V an die V-Phase anzulegen, eine Spannung –V an die W-Phase anzulegen und elektrischen Strom von der V-Phase zur W-Phase zuzuführen.
Der Erregungsmodus (4) ist derart, dass das Schaltelement 217b und das Schaltelement 217c zum Einschalten gesteuert werden, während alle anderen Elemente ausgeschaltet sind, um dadurch eine Spannung V an die V-Phase anzulegen, eine Spannung –V an die U-Phase anzulegen und elektrischen Strom von der V-Phase zur U-Phase zuzuführen.
Der Erregungsmodus (5) ist derart, dass das Schaltelement 217b und das Schaltelement 217e zum Einschalten gesteuert werden, während alle anderen Elemente ausgeschaltet sind, um dadurch eine Spannung V an die W-Phase anzulegen, eine Spannung –V an die U-Phase anzulegen und elektrischen Strom von der W-Phase zur U-Phase zuzuführen.
Der Erregungsmodus (6) ist derart, dass das Schaltelement 217e und das Schaltelement 217d zum Einschalten gesteuert werden, während alle anderen Elemente ausgeschaltet sind, um dadurch eine Spannung V an die W-Phase anzulegen, eine Spannung –V an die V-Phase anzulegen und elektrischen Strom von der W-Phase zur V-Phase zuzuführen.
Im Fall der obigen Erregungsmodi werden beispielsweise im Erregungsmodus (1) das Schaltelement 217a und das Schaltelement 217d zum Einschalten gesteuert, während alle anderen Elemente ausgeschaltet sind, um dadurch eine Spannung V an die U-Phase anzulegen, eine Spannung –V an die V-Phase anzulegen und elektrischen Strom von der U-Phase zur V-Phase zuzuführen. Es ist jedoch möglich, eine Erregungssteuerung in den jeweiligen Erregungsmodi (1) bis (6) in einem komplementären Steuerverfahren durchzuführen, in dem das Schaltelement 217c in der oberen Stufe mit einem PWM-Signal in der entgegengesetzten Phase des PWM-Signals angesteuert wird, die das Schaltelement 217d in der unteren Stufe ansteuert, und das Schaltelement 217c in der oberen Stufe ausgeschaltet wird, wenn das Schaltelement 217d in der unteren Stufe eingeschaltet ist, und das Schaltelement 217c in der oberen Stufe eingeschaltet wird, wenn das Schaltelement 217d in der unteren Stufe ausgeschaltet ist.
Wie vorstehend beschrieben, wird Leistung zu den jeweiligen Schaltelementen 217a bis 217f im elektrischen Grad von jeweils 180 Grad während der Periode von 120 Grad durch Schalten dieser sechs Erregungsmodi (1) bis (6) im elektrischen Grad von jeweils 60 Grad zugeführt. Daher wird das in 3 gezeigte Erregungsverfahren als 120-Grad-Erregungsverfahren bezeichnet.
4 zeigt schematisch die Antriebssteuerung des bürstenlosen Motors 2, die wiederholt jede vorbestimmte Länge der Zeit in der Motorsteuervorrichtung 3 durchgeführt wird.
Im Übrigen variiert die induzierte Impulsspannung der nicht erregten Phase, die für die Schaltzeitpunktbestimmung detektiert wird, aufgrund von Herstellungsvariationen im bürstenlosen Motor 2 und Detektionsvariationen in der Spannungsdetektionsschaltung. Wenn ein fester Wert als Schwellenwert in Bezug auf die resultierende Variation der induzierten Spannung verwendet wird, kann daher der Zeitpunkt des Erregungsmodusumschaltens falsch bestimmt werden.
Aus diesem Grund wird ein Lernprozess durchgeführt, in dem durch Detektieren einer induzierten Impulsspannung in einer Magnetpolposition, die dem Zeitpunkt des Erregungsmodusumschaltens entspricht, eine Korrektur durchgeführt wird, um den Schwellenwert in die Nähe der induzierten Spannung zu bringen, die zum tatsächlichen Schaltzeitpunkt auftritt, und der vorher in der Steuereinheit 213 gespeicherte Schwellenwert wird mit dem Korrekturergebnis überschrieben.
In Schritt S301 wird festgestellt, ob eine Bedingung zum Lernen eines Schwellenwerts, der zum Bestimmen des Zeitpunkts des Erregungsmodusumschaltens verwendet werden soll, erfüllt ist oder nicht.
Insbesondere besteht die Schwellenwert-Lernbedingung darin, dass keine Anforderung zum Antreiben des bürstenlosn Motors 2 auftritt, unmittelbar nachdem die Zuführung der elektrischen Leistung beginnt oder unmittelbar nachdem die elektrische Ölpumpe 1 gestoppt wird.
Wenn die Lernbedingung erfüllt ist, geht der Prozess zu Schritt S302 weiter, um das Schwellenwertlernen durchzuführen.
Ein Beispiel eines Schwellenwert-Lernprozesses wird nachstehend erläutert.
In dem Fall des Lernens eines Schwellenwerts V4–5, der zum Bestimmen des Umschaltens des Erregungsmodus vom Erregungsmodus (4) auf den Erregungsmodus (5) verwendet werden soll, wird beispielsweise zuerst der Rotor 216 in einem Winkel positioniert, der dem Erregungsmodus (3) entspricht.
Wenn Anlegespannungen, die dem Erregungsmodus (3) entsprechen, das heißt Vu = 0, Vv = Vin und Vw = –Vin, an die jeweiligen Phasen angelegt werden, wird der Permanentmagnetrotor 216 an den synthetischen Magnetfluss der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase angezogen und ein Drehmoment wird erzeugt. Folglich dreht sich der N-Pol des Permanentmagnetrotors 216 in den Winkel von 90 Grad.
Nachdem Spannungen angelegt wurden, die dem Erregungsmodus (3) entsprechen, wird eine Länge der Zeit, die erforderlich ist, damit sich der Rotor 216 in den Winkel von 90 Grad dreht, verstreichen lassen, und es wird abgeschätzt, dass die Positionierung im Winkel von 90 Grad vollendet wurde.
Der Winkel von 90 Grad, in den der Rotor 216 angezogen wird, wenn eine Phasenerregung, die dem Erregungsmodus (3) entspricht, durchgeführt wird, ist eine Winkelposition, in der der Erregungsmodus vom Erregungsmodus (4) auf den Erregungsmodus (5) umgeschaltet wird.
Nachdem der Rotor 216 im Winkel von 90 Grad angeordnet wurde, wird das Spannungsanlegemuster dann vom Spannungsanlegemuster, das dem Erregungsmodus (3) entspricht, auf das Spannungsanlegemuster, das dem Erregungsmodus (4) entspricht, umgeschaltet, das heißt Vu = –Vin, Vv = Vin und Vw = 0.
Dann wird eine Anschlussspannung Vw der W-Phase, die die nicht erregte Phase des Erregungsmodus (4) ist, detektiert, unmittelbar nachdem die Anlegespannung von der Anlegespannung, die dem Erregungsmodus (3) entspricht, auf die Anlegespannung, die dem Erregungsmodus (4) entspricht, umgeschaltet wurde, und auf der Basis dieser Anschlussspannung Vw wird der Schwellenwert V4–5, der zum Bestimmen des Umschaltens vom Erregungsmodus (4) auf den Erregungsmodus (5) verwendet werden soll, aktualisiert und gespeichert.
Das heißt, das Umschalten vom Erregungsmodus (4) auf den Erregungsmodus (5) wird so festgelegt, dass es im Winkel von 90 Grad durchgeführt wird, wie vorstehend beschrieben, und ob der Winkel von 90 Grad erreicht wurde oder nicht, mit anderen Worten, ob der Umschaltzeitpunkt der Zeitpunkt zum Umschalten vom Erregungsmodus (4) auf den Erregungsmodus (5) geworden ist oder nicht, wird auf der Basis der Anschlussspannung Vw der W-Phase bestimmt, die die nicht erregte Phase im Erregungsmodus (4) ist.
Indem ermöglicht wird, dass die Anlegespannung, die dem Erregungsmodus (3) entspricht, fortfährt, kann hier die Winkelposition (90 Grad) zum Umschalten vom Erregungsmodus (4) auf den Erregungsmodus (5) bestimmt werden, und wenn der Erregungsmodus vom Erregungsmodus (3) auf den Erregungsmodus (4) in diesem Zustand umgeschaltet wird, nimmt die Anschlussspannung Vw der W-Phase, unmittelbar nachdem sie auf den Erregungsmodus (4) umgeschaltet wurde, eine Anschlussspannung V der nicht erregten Phase in der Winkelposition von 90 Grad an.
Auf der Basis der Anschlussspannung Vw der W-Phase unmittelbar nach dem Umschalten vom Zustand der Fortsetzung der Anlegespannung, die dem Erregungsmodus (3) entspricht, auf den Erregungsmodus (4) wird daher der Schwellenwert V4–5, der zum Bestimmen des Umschaltens vom Erregungsmodus (4) auf den Erregungsmodus (5) verwendet werden soll, aktualisiert und gespeichert. Ferner wird er so festgelegt, dass, wenn die Anschlussspannung Vw der W-Phase, die die nicht erregte Phase des Erregungsmodus (4) ist, den Schwellenwert V4–5 kreuzt (wenn die Anschlussspannung Vw der W-Phase = Schwellenwert V4–5), das Umschalten vom Erregungsmodus (4) auf den Erregungsmodus (5) durchgeführt wird.
Für die Schwellenwerte, die zum Umschalten von anderen Erregungsmodi verwendet werden sollen, können das Aktualisieren und Lernen auch in einer ähnlichen Weise durchgeführt werden.
Im Schwellenwert-Aktualisierungsprozess kann die Anschlussspannung V der nicht erregten Phase in der Winkelposition zum Umschalten des Erregungsmodus direkt als Schwellenwert gespeichert werden oder der gewichtete Mittelwert zwischen dem vorherigen Schwellenwert und der Anschlussspannung V der nicht erregten Phase, der zu diesem Zeitpunkt gefunden wird, kann als neuer zu speichernder Schwellenwert herangezogen werden. Ferner kann der gleitende Mittelwert der Anschlussspannung V der nicht erregten Phase, der mehrere Male in der Vergangenheit gefunden wurde, als neuer zu speichernder Spannungsschwellenwert herangezogen werden.
Wenn die Anschlussspannung V der nicht erregten Phase, die zu diesem Zeitpunkt gefunden wird, ein Wert innerhalb eines vorläufig gespeicherten Normalbereichs ist, kann das Aktualisieren des Schwellenwerts überdies auf der Basis der Anschlussspannung V der nicht erregten Phase, die zu diesem Zeitpunkt gefunden wird, durchgeführt werden. Wenn sie außerhalb den Normalbereich fällt, kann das Aktualisieren des Schwellenwerts auf der Basis der Anschlussspannung V der nicht erregten Phase, die zu diesem Zeitpunkt gefunden wird, verhindert werden und der Schwellenwert auf dem vorherigen Wert gehalten werden.
Ferner wird ein Entwurfswert vorläufig als anfänglicher Schwellenwert gespeichert und im ungelernten Zustand, in dem das Schwellenwertlernen niemals durchgeführt wurde, wird der anfängliche Wert (Entwurfswert) als Schwellenwert zum Bestimmen des Zeitpunkts zum Umschalten der Erregungsmodi verwendet.
Überdies kann ein gemeinsamer Schwellenwert zwischen den Modusumschaltungen festgelegt werden, wie z. B. (1) → (2), (3) → (4) und (5) → (6), wobei die Spannung der nicht erregten Phase auf die negative Seite in Bezug auf die Referenzspannung oszilliert, und es kann ein gemeinsamer Schwellenwert zwischen den Modusumschaltungen festgelegt werden, wie z. B. (2) → (3), (4) → (5) und (6) → (1), wobei die Spannung der nicht erregten Phase auf die positive Seite in Bezug auf die Referenzspannung oszilliert.
Ferner wird beispielsweise der Schwellenwert V4–5, der wie vorstehend beschrieben gelernt wird, als gemeinsamer Schwellenwert bei Modusumschaltungen wie z. B. (2) → (3), (4) → (5) und (6) → (1) herangezogen, und bei den Modusumschaltungen wie z. B. (1) → (2), (3) → (4) und (5) → (6) kann ein Schwellenwert mit dem Absolutwert gleich dem Schwellenwert V4–5 als gemeinsamer Schwellenwert verwendet werden.
Das Schwellenwert-Lernverfahren ist jedoch nicht auf das vorstehend beschriebene begrenzt und verschiedene Typen von allgemein bekannten Lernprozessen können geeignet verwendet werden.
Wie vorstehend beschrieben, geht in dem Fall, in dem der zum Bestimmen des Modusumschaltzeitpunkts zu verwendende Schwellenwert in Schritt S302 gelernt wird, und in dem Fall, in dem in Schritt S301 festgestellt wird, dass die Lernbedingung nicht erfüllt ist, der Prozess zu Schritt S303 weiter.
In Schritt S303 wird festgestellt, ob eine Anforderung zum Antreiben der elektrischen Ölpumpe 1 (bürstenloser Motor 2) auftritt oder nicht. In dem Fall der vorliegenden Ausführungsform weist ein Auftreten einer Leerlaufstoppanforderung auf ein Auftreten einer Anforderung zum Antreiben der elektrischen Ölpumpe 1 hin.
Wenn eine Antriebsanforderung für die elektrische Ölpumpe 1 auftritt, geht hier der Prozess zu Schritt S304 weiter, und durch Vergleichen der Spannung der nicht erregten Phase des Erregungsmodus zu diesem Zeitpunkt mit dem Schwellenwert wird der Zeitpunkt zum Umschalten auf den nächsten Erregungsmodus bestimmt und durch sequentielles Umschalten der Erregungsmodi wird eine sensorlose Motorantriebssteuerung zum Antreiben des bürstenlosen Motors 2 durchgeführt.
Die Aktivierung des bürstenlosen Motors 2 wird derart durchgeführt, dass beispielsweise der Erregungsmodus auf den Erregungsmodus (5) umgeschaltet wird, nachdem die Position in der Position von 90 Grad bestimmt wurde, indem die Spannung gemäß dem Erregungsmodus (3) angelegt wird, um die Drehung des bürstenlosen Motors 2 zu starten, und die Winkelposition von 150 Grad zum Umschalten vom Erregungsmodus (5) auf den Erregungsmodus (6) wird als erreicht bestimmt, wenn die Spannung der V-Phase, die die nicht erregte Phase im Erregungsmodus (5) ist, den Schwellenwert kreuzt, der zum Bestimmen des Umschaltens vom Erregungsmodus (5) auf den Erregungsmodus (6) verwendet wird, um dadurch das Umschalten auf den Erregungsmodus (6) durchzuführen. Danach wird die Spannung der nicht erregten Phase mit dem Schwellenwert verglichen und die Erregungsmodi werden nacheinander umgeschaltet.
Andererseits wird in dem Fall, in dem keine Antriebsanforderung für die elektrische Ölpumpe 1 auftritt, Schritt S304 übersprungen und dieser Prozess wird beendet.
Als nächstes werden Details der Motorantriebssteuerung im obigen Schritt S304 auf der Basis des Ablaufplans von 5 beschrieben.
In Schritt S341 wird eine Zieldrehzahl des bürstenlosen Motors 2 als beeinflusste Variable berechnet.
Im bürstenlosen Motor 2 der vorliegenden Ausführungsform, der die elektrische Ölpumpe 1 zur Drehung antreibt, wird, beispielsweise wie in 6 gezeigt, die Zieldrehzahl auf eine höhere Drehzahl gesetzt, wenn die Öltemperatur (ATF-Temperatur (Automatikgetriebefluidtemperatur)) höher wird.
In dem Fall, in dem der bürstenlose Motor 2 eine Wasserpumpe zum Zirkulieren von Kühlwasser zur Kraftmaschine antreibt, kann die Zieldrehzahl auf eine höhere Drehzahl gesetzt werden, wenn eine Kühlwassertemperatur höher wird.
In Schritt S342 wird ein Befehlswert einer Anlegespannung (Eingangsspannung) auf der Basis der Zieldrehzahl, die in Schritt S341 berechnet wurde, und der tatsächlichen Motordrehzahl berechnet.
Der Befehlswert der angelegten Spannung (Eingangsspannung) wird beispielsweise gemäß der folgenden Gleichung durch Proportional-Integral-Steuerung (PI-Steuerung) auf der Basis der Abweichung zwischen der Zieldrehzahl und der tatsächlichen Drehzahl bestimmt. Anlegespannung = Drehzahlabweichung × Proportionalverstärkung + Drehzahlabweichungs-Integralwert × Integralverstärkung Drehzahlabweichung = Zieldrehzahl – tatsächliche Drehzahl
Das Verfahren zum Bestimmen des Anlegespannungsbefehlswerts ist jedoch nicht auf eines begrenzt, das auf einer Zieldrehzahl basiert. Beispielsweise kann ein allgemein bekanntes Bestimmungsverfahren wie z. B. ein Verfahren zum Bestimmen eines Anlegespannungsbefehlswerts auf der Basis der Abweichung zwischen einem Zielauslassdruck und einem tatsächlichen Auslassdruck der elektrischen Ölpumpe 1 oder ein Verfahren zum Bestimmen eines Anlegespannungsbefehlswerts auf der Basis eines angeforderten Drehmoments geeignet verwendet werden. Der Prozess zum Berechnen der Anlegespannung, um den tatsächlichen Wert in die Nähe des Zielwerts zu bringen, ist überdies nicht auf eine Proportional-Integral-Steuerung begrenzt und ein allgemein bekanntes Berechnungsverfahren wie z. B. Proportional-plus-Integral-plus-Differential-Steuerung (PID-Steuerung) kann geeignet verwendet werden.
In Schritt S343 wird auf der Basis der Anlegespannung (Eingangsspannung), die in Schritt S342 bestimmt wird, ein Zielwert Dt eines Motoranwendungseinschaltdauerwerts bestimmt. Insbesondere wird die Zieleinschaltdauer (%) unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet.
Zieleinschaltdauer Dt = Anlegespannung/Leistungsversorgungsspannung × 100
In Schritt S344 wird, wenn die Phasenerregung PWM-gesteuert ist, ein Detektionsgrenzwert Dlim (vorbestimmter Wert) bestimmt, der die untere Grenze einer Motoranwendungseinschaltdauer ist, die die Detektion der Spannung der nicht erregten Phase ermöglicht. Das Verfahren zum Bestimmen des Detektionsgrenzwerts Dlim wird später im Einzelnen beschrieben.
In Schritt S345 wird ein Amplitudenvergleich zwischen der Zieleinschaltdauer Dt, die in Schritt S343 berechnet wird, und dem Detektionsgrenzwert Dlim, der in Schritt S344 bestimmt wird, durchgeführt. Wenn die Zieleinschaltdauer Dt größer als oder gleich dem Detektionsgrenzwert Dlim ist, geht der Prozess zu Schritt S346 weiter.
In Schritt S346 wird die Zieleinschaltdauer Dt nach Stand der Dinge als endgültige Motoranwendungseinschaltdauer bestimmt und der Prozess geht zu Schritt S347 weiter.
In Schritt S347 wird eine Spannung der nicht erregten Phase im Erregungsmodus zu dem Zeitpunkt detektiert. Insbesondere wird die Spannung der W-Phase im Fall des Erregungsmodus (1) detektiert, die Spannung der V-Phase wird im Fall des Erregungsmodus (2) detektiert, die Spannung der U-Phase wird im Fall des Erregungsmodus (3) detektiert, die Spannung der W-Phase wird im Fall des Erregungsmodus (4) detektiert, die Spannung der V-Phase wird im Fall des Erregungsmodus (5) detektiert und die Spannung der U-Phase wird im Fall des Erregungsmodus (6) detektiert.
Hier wird die Detektionsperiode der Anschlussspannung der nicht erregten Phase unter Verwendung des Erregungsmodus (3) als Beispiel mit Bezug auf 7 beschrieben. Im Erregungsmodus (3) wird durch eine Impulsbreitenmodulationsoperation eine Spannung V an die V-Phase angelegt, eine Spannung –V, die der Anlegespannung entspricht, wird an die W-Phase angelegt und ein elektrischer Strom wird von der V-Phase zur W-Phase zugeführt. Daher ist die Spannungsdetektionsphase die U-Phase und die Anschlussspannung dieser U-Phase wird in der EIN-Periode des Schaltelements 217f in der unteren Stufe der W-Phase detektiert.
Unmittelbar nach dem Umschalten des Erregungsmodus tritt überdies ein Kommutierungsstrom auf, und wenn eine im Bereich des Auftretens dieses Kommutierungsstroms detektierte Spannung verwendet wird, wird der Zeitpunkt des Erregungsmodusumschaltens falsch bestimmt. Folglich sollen Spannungsdetektionswerte, die unmittelbar nach dem Umschalten des Erregungsmodus erhalten werden, für eine festgelegte Anzahl von Malen ab dem ersten Mal nicht zum Bestimmen eines Schaltzeitpunkts verwendet werden. Die festgelegte Anzahl von Malen kann gemäß der Motordrehzahl und dem elektrischen Motorstrom (Motorlast) variabel festgelegt werden und die festgelegte Anzahl von Malen wird auf einen höheren Wert gesetzt, wenn die Motordrehzahl höher wird und der elektrische Motorstrom höher wird.
In Schritt S348 wird eine Erregungsmodus-Umschaltsteuerung auf der Basis der in Schritt S347 detektierten Anschlussspannung der nicht erregten Phase durchgeführt.
Wenn andererseits in Schritt S345 die Zieleinschaltdauer Dt geringer ist als der Detektionsgrenzwert Dlim, geht der Prozess zu Schritt S349 weiter. Der Grund für das Durchführen eines separaten Prozesses von jenem in dem Fall, in dem die Zieleinschaltdauer Dt größer als oder gleich dem Detektionsgrenzwert Dlim ist, in dieser Weise besteht darin, dass, wie später beschrieben, in dem Fall, in dem die Steuerung mit einer Motoranwendungseinschaltdauer durchgeführt wird, die geringer ist als der Detektionsgrenzwert Dlim, eine Möglichkeit besteht, dass der Zeitpunkt des Erregungsmodusumschaltens bei der sensorlosen Steuerung falsch bestimmt werden kann und die Synchronisation verloren gehen kann. Aus diesem Grund werden, um den Synchronisationsverlust des bürstenlosen Motors 2 zu unterdrücken, während die Anlegespannungsanforderung auf der Basis der Drehzahlabweichung in einem maximalen Umfang erfüllt wird, die folgenden Prozessschritte S349 bis S351 ausgeführt.
In Schritt S349 wird ein Detektionszeitpunkt für das Detektieren der Anschlussspannung der nicht erregten Phase gemäß dem Zyklus des PWM-Signals festgelegt. Wie in 8 gezeigt, wird der Wert (ganze Zahl, nicht kleiner als 1) von N im Fall des einmaligen Detektierens in N Zyklen des PWM-Trägers beispielsweise auf der Basis von verschiedenen Parametern wie z. B. der tatsächlichen Motordrehzahl, der Zieldrehzahl und der PWM-Trägerfrequenz festgelegt.
In Schritt S350 wird dann auf der Basis von N, das in Schritt S349 festgelegt wurde, die Detektionszeiteinschaltdauer D1, die eine Einschaltdauer des PWM-Signals ist, zum Zeitpunkt des Detektierens der Anschlussspannung der nicht erregten Phase in Schritt S347 während N Zyklen des PWM-Trägers als Detektionsgrenzwert Dlim bestimmt. Mit anderen Worten, der untere Grenzwert der Detektionszeiteinschaltdauer D1 wird auf den Detektionsgrenzwert Dlim eingeschränkt.
In Schritt S351 werden überdies gemäß der folgenden Gleichung die Nicht-Detektionszeit-Einschaltdauern D2 bis DN (> 0) festgelegt, die Einschaltdauern des PWM-Signals für (N – 1) Zyklen, wenn die Anschlussspannung der nicht erregten Phase nicht detektiert wird, zwischen kontinuierlichen Detektionszeitpunkten sind. DN = (Zieleinschaltdauer Dt × N – Detektionsgrenzwert Dlim)/(N – 1) (wobei N ≥ 2).
Das heißt, die Nicht-Detektionszeit-Einschaltdauern D2 bis DN werden so festgelegt, dass die mittlere Einschaltdauer Dav für N Zyklen des PWM-Trägers zur Zieleinschaltdauer Dt wird, wobei die Detektionszeiteinschaltdauer D1, die auf den Detektionsgrenzwert Dlim eingeschränkt ist, einmal für jeweils N Zyklen des PWM-Trägers sichergestellt wird. Die mittlere Einschaltdauer Dav wird aus der folgenden Gleichung berechnet: Dav = (D1 + D2 + ... + DN)/N
Wenn N = 1, werden die Nicht-Detektionszeit-Einschaltdauern D2 bis DN nicht festgelegt. In dem Fall, in dem der Wert von N groß ist und N/(N – 1) ungefähr 1 sein kann, können die Werte von D2 bis DN überdies jeweils zur Zieleinschaltdauer Dt gemacht werden, um die Rechenlast der Steuereinheit 213 zu verringern.
Durch Bestimmen der Detektionseinschaltdauer D1 und der Nicht-Detektionszeit-Einschaltdauern D2 bis DN in dieser Weise wird der minimale Wert Dmin der Motoranwendungseinschaltdauer, der die Anforderung der Anlegespannung auf der Basis der Drehzahlabweichung erfüllen kann, während der Verlust der Synchronisation des bürstenlosen Motors 2 unterdrückt wird, praktisch als minimaler Wert der mittleren Einschaltdauer Dav ausgedrückt. Daher wird der minimale Wert Dmin vom Detektionsgrenzwert Dlim auf den minimalen Wert Dlim/N der mittleren Einschaltdauer Dav verringert und folglich ist es möglich, den Betriebsbereich der elektrischen Ölpumpe 1 im Bereich mit niedriger Drehzahl zu erweitern.
In dem Fall, in dem N = 2 für den Detektionszeitpunkt zum Detektieren der Anschlussspannung der nicht erregten Phase, wie in 9 gezeigt, wenn die Zieleinschaltdauer Dt geringer ist als der Detektionsgrenzwert Dlim, werden beispielsweise die Detektionszeiteinschaltdauer D1 und die Nicht-Detektionszeit-Einschaltdauer D2 als D1 = Dlim und D2 = Dt × 2 – Dlim bestimmt. Daher ist der minimale Wert der mittleren Einschaltdauer Dav Dlim/2 und der minimale Wert Dmin wird praktisch um die Hälfte in Bezug auf den Detektionsgrenzwert Dlim verringert.
In Schritt S349 wird hier der Wert von N so festgelegt, dass er allmählich oder schrittweise kleiner wird, das heißt so, dass das Intervall der Detektionszeitpunkte kürzer wird, wenn die tatsächliche Drehzahl des bürstenlosen Motors 2 oder die Zieldrehzahl zunimmt, um den Verlust der Synchronisation aufgrund der Verzögerung beim Bestimmen des Zeitpunkts des Erregungsmodusumschaltens zu unterdrücken. Da jedoch die Rechenlast der Steuereinheit 213 in Abhängigkeit von der PWM-Trägerfrequenz höher wird, wird der minimale Wert von N festgelegt, während die Rechenlast der Steuereinheit 213 gegen den Synchronisationsverlust aufgrund der Verzögerung beim Bestimmen des Zeitpunkts des Erregungsmodusumschaltens abgewogen wird.
Hinsichtlich der Festlegung des vorstehend beschriebenen N-Werts wird der N-Wert mit anderen Worten so festgelegt, dass er allmählich oder schrittweise größer wird, wenn die tatsächliche Drehzahl des bürstenlosen Motors 2 oder die Zieldrehzahl abnimmt, um den minimalen Wert (= Dlim/N) der mittleren Einschaltdauer Dav weiter zu verringern. Das Erregungsmodus-Umschaltintervall wird länger, wenn die tatsächliche Drehzahl oder die Zieldrehzahl abnimmt, und daher kann der Wert von N groß gemacht werden. Der maximale Wert von N wird jedoch gemäß der durch den Betrieb garantierten minimalen Drehzahl des bürstenlosen Motors 2, der Anzahl von Paaren von Rotormagnetpolen und der PWM-Trägerfrequenz der Steuereinheit 213 eingeschränkt, so dass der Zeitpunkt des Erregungsmodusumschaltens bestimmt werden kann.
Bei der Festlegung des obigen N-Werts beispielsweise in dem Fall, in dem die tatsächliche Drehzahl des bürstenlosen Motors 2 oder die Zieldrehzahl größer als oder gleich einer vorbestimmten Drehzahl ist, wird N auf N = 1 gesetzt. Das heißt, es kann zu einem Detektionszeitpunkt zum Detektieren der Anschlussspannung für jeweils einen PWM-Trägerzyklus gemacht werden. Im Fall dieses Typs von Festlegung wird, da der bürstenlose Motor 2 mit einem Detektionsgrenzwert Dlim angetrieben wird, der höher ist als die Zieleinschaltdauer Dt, wenn die Drehzahl größer als oder gleich der vorbestimmten Drehzahl ist, die tatsächliche Anlegespannung höher als die Anforderung der Anlegespannung auf der Basis der Abweichung zwischen der Zieldrehzahl und der tatsächlichen Drehzahl. Das heißt, die vorbestimmte Drehzahl ist eine Drehzahl, die der Synchronisationsverlustunterdrückung gegenüber der Anlegespannungsanforderung auf der Basis der Drehzahlabweichung Vorrang geben sollte.
Um die von der Steuereinheit 213 durchgeführte Steuerung zu vereinfachen, kann N auf N = 1 in dem Fall gesetzt werden, in dem die Zieleinschaltdauer Dt größer als oder gleich dem Detektionsgrenzwert Dlim ist.
In Schritt S349 kann überdies die größere von entweder der tatsächlichen Drehzahl des bürstenlosen Motors 2 oder der Zieldrehzahl ausgewählt werden und gemäß der ausgewählten Drehzahl kann der Wert von N so festgelegt werden, dass er sich allmählich oder schrittweise ändert, wie vorstehend beschrieben. In dem Fall, in dem die tatsächliche Drehzahl des bürstenlosen Motors 2 beispielsweise niedriger ist als die Zieldrehzahl, wird erwartet, dass die tatsächliche Drehzahl in Richtung der Zieldrehzahl zunimmt. Durch Vorfestlegen des N-Werts auf einen kleineren Wert gemäß der Zieldrehzahl kann daher der Synchronisationsverlust unterdrückt werden und die Steuerung kann sicher durchgeführt werden.
Nach dem Ausführen des obigen Schritts S351 geht der Prozess zu Schritt S347 weiter. In Schritt S347 wird die Anschlussspannung der nicht erregten Phase wie in dem Fall detektiert, in dem die Zieleinschaltdauer Dt größer als oder gleich dem Detektionsgrenzwert Dlim wird. Es unterscheidet sich jedoch darin, dass der Detektionszeitpunkt einmal in jeweils N Zyklen des PWM-Trägers liegt.
Als nächstes werden Details der Erregungsmodus-Umschaltsteuerung im obigen Schritt S348 auf der Basis des Ablaufplans von 10 beschrieben.
In Schritt S381 wird festgestellt, ob die Ausführungsbedingung für die sensorlose Steuerung bei niedriger Drehzahl erfüllt ist oder nicht. Bei der sensorlosen Steuerung, die das Erregungsmodusumschalten unter Verwendung eines Signals einer induzierten Spannung (elektromotorische Drehzahlspannung) durchführt, die in der nicht erregten Phase als Auslöser auftritt, wird im niedrigen Motordrehzahlbereich die induzierte Spannung (elektromotorische Drehzahlspannung) niedrig und es ist schwierig, den Schaltzeitpunkt genau zu detektieren. Im niedrigen Motordrehzahlbereich wird daher eine sensorlose Steuerung bei niedriger Drehzahl durchgeführt, bei der der Schaltzeitpunkt auf der Basis eines Vergleichs zwischen der induzierten Impulsspannung und dem Schwellenwert bestimmt wird.
In Schritt S381 wird folglich auf der Basis dessen, ob die Motordrehzahl höher ist als eine festgelegte Drehzahl oder nicht, bestimmt, ob sie sich in einem Drehzahlbereich befindet oder nicht, in dem die Bestimmung des Modusumschaltens, das durch eine elektromotorische Drehzahlspannung ausgelöst wird, durchgeführt werden kann.
Das heißt, die festgelegte Drehzahl ist der minimale Wert der Motordrehzahl, bei der die Umschaltbestimmung, die durch die elektromotorische Drehzahlspannung ausgelöst wird, durchgeführt werden kann und dies wird vorläufig durch Experimente und Simulationen bestimmt und gespeichert.
Die Motordrehzahl wird auf der Basis des Zyklus des Erregungsmodusumschaltens berechnet. Als festgelegte Drehzahl kann überdies beispielsweise eine erste festgelegte Drehzahl zum Bestimmen eines Wechsels zur sensorlosen Steuerung bei niedriger Drehzahl und eine zweite festgelegte Drehzahl zum Bestimmen eines Stopps der sensorlosen Steuerung bei niedriger Drehzahl (> erste festgelegte Drehzahl) festgelegt werden, um ein wiederholtes Umschalten der sensorlosen Steuerung in einer kurzen Zeitdauer zu unterdrücken.
Wenn in Schritt S381 die Ausführungsbedingung der sensorlosen Steuerung bei niedriger Drehzahl als erfüllt bestimmt wird, mit anderen Worten, wenn die Motordrehzahl niedriger als oder gleich der festgelegten Drehzahl ist, geht der Prozess zu Schritt S382 weiter, um die Spannung der nicht erregten Phase mit dem Schwellenwert (in Schritt S302 gelernter Schwellenwert) zu vergleichen, und wenn die Spannung der nicht erregten Phase den Schwellenwert kreuzt, wird ein Erregungsmodus-Umschaltzeitpunkt bestimmt und der Prozess geht zu Schritt S384 weiter, um das Umschalten auf den nächsten Erregungsmodus durchzuführen.
Insbesondere wenn der Erregungsmodus zu dem Zeitpunkt der Erregungsmodus (1) ist, wird der Moment, in dem die Spannung der W-Phase, die die nicht erregte Phase ist, geringer als oder gleich dem Schwellenwert V1–2 wird, als Zeitpunkt zum Umschalten auf den Erregungsmodus (2) bestimmt; wenn der Erregungsmodus zu dem Zeitpunkt der Erregungsmodus (2) ist, wird der Moment, in dem die Spannung der V-Phase, die die nicht erregte Phase ist, größer als oder gleich dem Schwellenwert V2–3 wird, als Zeitpunkt zum Umschalten auf den Erregungsmodus (3) bestimmt; wenn der Erregungsmodus zu dem Zeitpunkt der Erregungsmodus (3) ist, wird der Moment, in dem die Spannung der U-Phase, die die nicht erregte Phase ist, geringer als oder gleich dem Schwellenwert V3–4 wird, als Zeitpunkt zum Umschalten auf den Erregungsmodus (4) bestimmt; wenn der Erregungsmodus zu dem Zeitpunkt der Erregungsmodus (4) ist, wird der Moment, in dem die Spannung der W-Phase, die die nicht erregte Phase ist, größer als oder gleich dem Schwellenwert V4–5 wird, als Zeitpunkt zum Umschalten auf den Erregungsmodus (5) bestimmt; wenn der Erregungsmodus zu dem Zeitpunkt der Erregungsmodus (5) ist, wird der Moment, in dem die Spannung der V-Phase, die die nicht erregte Phase ist, geringer als oder gleich dem Schwellenwert V5–6 wird, als Zeitpunkt zum Umschalten auf den Erregungsmodus (6) bestimmt; und wenn der Erregungsmodus zu dem Zeitpunkt der Erregungsmodus (6) ist, wird der Moment, in dem die Spannung der U-Phase, die die nicht erregte Phase ist, größer als oder gleich dem Schwellenwert V6–1 wird, als Zeitpunkt zum Umschalten auf den Erregungsmodus (1) bestimmt.
Andererseits geht in Schritt S381, wenn die Ausführungsbedingung der sensorlosen Steuerung bei niedriger Drehzahl als nicht erfüllt bestimmt wird, mit anderen Worten, wenn die Motordrehzahl höher ist als die festgelegte Drehzahl, der Prozess zu Schritt S383 weiter, und eine sensorlose Steuerung bei hoher Drehzahl wird durchgeführt, bei der der Moment, in dem beurteilt wird, dass eine Drehung von 30 Grad von dem Moment an weiter durchgeführt wurde, in dem die Spannung der nicht erregten Phase den Nullpegel kreuzt, als Zeitpunkt zum Umschalten auf den nächsten Erregungsmodus detektiert wird.
Zur Beschreibung im Einzelnen wird der Winkel von 30 Grad auf der Basis der Motordrehzahl zu dem Zeitpunkt in die Zeit umgesetzt und der Moment, in dem eine Länge der Zeit entsprechend 30 Grad vom Nulldurchgangsmoment abgelaufen ist, wird als Zeitpunkt zum Umschalten auf den nächsten Erregungsmodus bestimmt. Dann geht der Prozess zu Schritt S384 weiter, um auf den nächsten Erregungsmodus umzuschalten.
In Schritt S385 wird eine Motordrehzahl auf der Basis des Erregungsmodus-Umschaltzyklus berechnet.
Hier wird das Verfahren zum Bestimmen des Detektionsgrenzwerts Dlim in Schritt S344 im Einzelnen beschrieben.
Wie in 11 gezeigt, wird beispielsweise in dem Fall, in dem das Tal des PWM-Zählers, wobei Inkrementieren/Dekrementieren in jedem Trägerzyklus in der PWM-Steuerung wiederholt wird (der Punkt, an dem der Trägerwert vom Dekrementieren zum Inkrementieren wechselt), mit anderen Worten, die Nähe des Zentrums der Impulsbreite PW der Impulsanlegespannung wird als A/D-Umsetzungszeitpunkt der Spannung der nicht erregten Phase (Abtastzeitpunkt) genommen, wenn die Periode, in der die induzierte Impulsspannung der nicht erregten Phase unmittelbar nach dem Anlegen der Impulsspannung (unmittelbar nach dem Anstieg) oszilliert (Spannungsoszillationszeit), länger ist als 1/2 der Impulsbreite PW, eine A/D-Umsetzung (Abtastung) der induzierten Impulsspannung der nicht erregten Phase durchgeführt, während die induzierte Impulsspannung oszilliert, und die induzierte Impulsspannung der nicht erregten Phase kann nicht genau detektiert werden.
Wenn die Länge der Zeit, die für den A/D-Umsetzungsprozess der induzierten Impulsspannung der nicht erregten Phase erforderlich ist (A/D-Umsetzungszeit vom Start der A/D-Umsetzung bis zur Vollendung der A/D-Umsetzung), länger ist als 1/2 der Impulsbreite PW, stoppt das Anlegen der Spannung an die erregte Phase, während der A/D-Umsetzungsprozess durchgeführt wird, und auch in diesem Fall kann die induzierte Impulsspannung der nicht erregten Phase nicht genau detektiert werden, und der bürstenlose Motor 2 kann aus der Synchronisation gelangen.
Folglich wird der Detektionsgrenzwert Dlim (%) gemäß Gleichung (A) berechnet. Dlim = max(Spannungsoszillationszeit, A/D-Umsetzungszeit) × 2/Trägerzyklus × 100 Gleichung (A)
Gemäß der obigen Gleichung (A) wird der Wert von zweimal der Längeren der Spannungsoszillationszeit und der A/D-Umsetzungszeit als Detektionsgrenzwert Dlim genommen und es ist möglich zu verhindern, dass die A/D-Umsetzung (Abtastung) der induzierten Impulsspannung der nicht erregten Phase durchgeführt wird, während die induzierte Impulsspannung oszilliert, und es ist möglich zu verhindern, dass das Anlegen der Spannung an die erregte Phase gestoppt wird, während die A/D-Umsetzung durchgeführt wird.
In dem Fall, in dem die Spitze des PWM-Zählers, wobei Inkrementieren und Dekrementieren in jedem Trägerzyklus in der PWM-Steuerung wiederholt wird (der Punkt, an dem der Zählerwert vom Inkrementieren zum Dekrementieren wechselt), als A/D-Umsetzungszeitpunkt der Spannung der nicht erregten Phase (Abtastzeitpunkt) genommen wird, und auch in dem Fall, in dem der PWM-Umschaltzeitpunkt als A/D-Umsetzungszeitpunkt der Spannung der nicht erregten Phase (Abtastzeitpunkt) genommen wird, wird der Detektionsgrenzwert Dlim in der vorstehend beschriebenen Weise berechnet.
Hinsichtlich der Spannungsoszillationszeit und der A/D-Umsetzungszeit können ferner Werte, die vorläufig durch Experimente und Simulationen gefunden werden, verwendet werden und außerdem kann die Spannungsoszillationszeit in Schritt S344 gemessen werden, um den Detektionsgrenzwert Dlim auf der Basis der Messergebnisse zu bestimmen.
In dem Fall, in dem der A/D-Umsetzungszeitpunkt der Spannung der nicht erregten Phase (Abtastzeitpunkt) auf einen beliebigen Zeitpunkt gesetzt werden kann, wie in 12 gezeigt, kann der A/D-Umsetzungsprozess überdies gestartet werden, unmittelbar nachdem die Spannungsoszillationszeit abgelaufen ist, so dass die A/D-Umsetzung (Abtastung) der induzierten Impulsspannung der nicht erregten Phase sofort innerhalb eines kurzen Impulses durchgeführt werden kann. Ferner ist es möglich zu verhindern, dass die A/D-Umsetzung der induzierten Impulsspannung der nicht erregten Phase durchgeführt wird, während die induzierte Impulsspannung oszilliert, und es ist möglich zu verhindern, dass das Anlegen der Spannung an die erregte Phase gestoppt wird, während der A/D-Umsetzungsprozess durchgeführt wird.
Insbesondere wird der Detektionsgrenzwert Dlim (%) gemäß der Gleichung (B) berechnet. Dlim = (Spannungsoszillationszeit, A/D-Umsetzungszeit)/Trägerzyklus × 100 Gleichung (B)
Das heißt, mit einer Impulsbreite PW größer als die Summe der Spannungsoszillationszeit und der A/D-Umsetzungszeit, ist es, wenn die A/D-Umsetzung gestartet wird, unmittelbar nachdem die Spannungsoszillationszeit abgelaufen ist, möglich zu verhindern, dass die A/D-Umsetzung (Abtastung) der induzierten Impulsspannung der nicht erregten Phase durchgeführt wird, während die induzierte Impulsspannung oszilliert, und es ist möglich zu verhindern, dass das Anlegen der Spannung an die erregte Phase gestoppt wird, während der A/D-Umsetzungsprozess durchgeführt wird.
Überdies ändert sich die Amplitude der induzierten Impulsspannung der nicht erregten Phase gemäß der Motoranwendungseinschaltdauer, und wie in 13 gezeigt, wird, wenn die Motoranwendungseinschaltdauer kleiner wird, die induzierte Impulsspannung der nicht erregten Phase auch kleiner, und wenn die Motoranwendungseinschaltdauer klein ist, wird die Spannung niedriger als die Referenzspannung. Folglich kann eine Bestimmung des Zeitpunkts für das Erregungsmodusumschalten unmöglich werden.
Folglich kann der minimale Wert der Motoranwendungseinschaltdauer zum Erzeugen der induzierten Impulsspannung, die in der Spannungsdetektionsschaltung detektiert werden kann (Spannung über der Referenzspannung), als Detektionsgrenzwert Dlim festgelegt werden.
Unter dem Detektionsgrenzwert Dlim, der durch die obige Gleichung (A) oder Gleichung (B) berechnet wird, und dem Detektionsgrenzwert Dlim, der auf der Basis der Feststellung, ob die induzierte Impulsspannung größer ist als die Referenzspannung, festgelegt wird, kann hier die größere Einschaltdauer als endgültiger Detektionsgrenzwert Dlim festgelegt werden.
Wenn der Detektionsgrenzwert Dlim in dieser Weise festgelegt wird, ist es möglich zu verhindern, dass die A/D-Umsetzung (Abtastung) der induzierten Impulsspannung der nicht erregten Phase durchgeführt wird, während die induzierte Impulsspannung oszilliert, und es ist möglich zu verhindern, dass das Anlegen der Spannung an die erregte Phase gestoppt wird, während der A/D-Umsetzungsprozess durchgeführt wird. Ferner ist es möglich, den Zeitpunkt für das Erregungsmodusumschalten durch Erzeugen einer Spannung zu bestimmen, die als induzierte Impulsspannung detektiert werden kann, und es ist möglich, das Auftreten des Synchronisationsverlusts im bürstenlosen Motor 2 zu unterdrücken.
Mit dem obigen Hydraulikpumpensystem ist es folglich möglich, Öl von der elektrischen Ölpumpe 1 stabil zuzuführen, während es sich im Leerlaufstoppzustand befindet, und die Verringerung des Hydraulikdrucks kann wirksam unterdrückt werden. Im Fall des Antriebs einer Wasserpumpe mit dem bürstenlosen Motor 2 kann überdies die Zirkulation von Kühlwasser stabil durchgeführt werden und eine Überhitzung der Kraftmaschine kann unterdrückt werden.
Zusätzlich zur Einschränkung auf der Basis des Detektionsgrenzwerts Dlim der Motoranwendungseinschaltdauer kann, um die Länge der Zeit zum kontinuierlichen Anlegen der Impulsspannung zu verlängern, der Trägerzyklus zur inkrementalen Seite geändert werden (die Trägerfrequenz kann zur dekrementalen Seite geändert werden).
Wenn der Schwellenwert zum Bestimmen des Zeitpunkts für das Erregungsmodusumschalten gelernt wird, kann das Lernen ferner in dem Zustand durchgeführt werden, in dem die Motoranwendungseinschaltdauer als Detektionsgrenzwert Dlim festgelegt wird.
Der Grund dafür besteht darin, dass, wenn das Lernen des Schwellenwerts in dem Zustand durchgeführt wird, in dem eine Motoranwendungseinschaltdauer von größer als dem Detektionsgrenzwert Dlim festgelegt ist, die induzierte Impulsspannung kleiner wird, wenn die Motoranwendungseinschaltdauer kleiner ist, wie in 13 gezeigt. In dem Fall, in dem die Motoranwendungseinschaltdauer kleiner wird als jene zum Zeitpunkt des Lernens, kann daher die induzierte Impulsspannung den Schwellenwert nicht kreuzen und das Erregungsmodusumschalten kann unmöglich werden.
Folglich wird das Lernen des Schwellenwerts in dem Zustand durchgeführt, in dem die Motoranwendungseinschaltdauer zum Zeitpunkt des Detektierens der induzierten Impulsspannung als Detektionsgrenzwert Dlim festgelegt ist, der der minimale Wert ist, so dass, selbst wenn die Motoranwendungseinschaltdauer der minimale Wert wird, die induzierte Impulsspannung den Schwellenwert erreicht und der Zeitpunkt zum Erregungsmodusumschalten immer noch bestimmt werden kann.
Wie vorstehend beschrieben, kann ferner in dem Fall, in dem das Lernen des Schwellenwerts zum Bestimmen des Zeitpunkts zum Erregungsmodusumschalten in dem Zustand durchgeführt wird, in dem die Impulsspannung mit der Einschaltdauer des Detektionsgrenzwerts Dlim angelegt wird, wie nachstehend beschrieben, der Detektionsgrenzwert Dlim in Bezug auf Änderungen der Motortemperatur und der Motorleistungsversorgungsspannung korrigiert werden.
Wie in 14 gezeigt, wird in dem Fall, in dem die Motoranwendungseinschaltdauer, wenn der Schwellenwert gelernt wird, als A1 (A1 = Dlim) genommen wird, und die Motortemperatur, wenn der Schwellenwert gelernt wird, als T1 genommen wird, wenn die Motortemperatur T2 wird, die höher ist als T1, der Absolutwert der tatsächlichen induzierten Impulsspannung zum Erregungsmodus-Umschaltzeitpunkt (Magnetpolposition zum Durchführen des Umschaltens) verringert. Das heißt, wenn die Motortemperatur in dem Zustand ansteigt, in dem die Einschaltdauer auf den Detektionsgrenzwert Dlim festgelegt ist, wird der Absolutwert der tatsächlichen induzierten Impulsspannung zum Erregungsmodus-Umschaltzeitpunkt verringert. Wenn der Schwellenwert, der gelernt wird, wenn die Motortemperatur niedrig ist, als solcher verwendet wird, erreicht daher unter einer Bedingung mit höherer Motortemperatur die induzierte Impulsspannung den Schwellenwert nicht und die Bestimmung des Zeitpunkts zum Erregungsmodusumschalten kann in einigen Fällen unmöglich werden.
In dem Fall, in dem die Motortemperatur T2 wird, die höher ist als die Motortemperatur T1 zum Zeitpunkt des Lernens, wird folglich der Detektionsgrenzwert Dlim inkremental korrigiert, um die Verringerung des Pegels der induzierten Impulsspannung aufgrund des Anstiegs der Motortemperatur zu kompensieren, um dadurch die induzierte Impulsspannung zu erhöhen, falls die Motoranwendungseinschaltdauer als Detektionsgrenzwert Dlim festgelegt ist, so dass sie in der Nähe der induzierten Impulsspannung zum Zeitpunkt des Lernens gehalten wird. Mit anderen Worten, der Detektionsgrenzwert Dlim wird in der Richtung des Unterdrückens von Änderungen der induzierten Impulsspannung, die mit der Motortemperatur verbunden sind, zum Erregungsmodus-Umschaltzeitpunkt geändert, wobei die Einschaltdauer als Detektionsgrenzwert Dlim festgelegt ist.
Insbesondere wird die Korrelation des Einschaltdauer-Inkrementkorrekturausmaßes in Bezug auf den Anstieg der Temperatur ab dem Lernzeitpunt vorläufig gefunden und gespeichert und das Einschaltdauer-Inkrementkorrekturausmaß wird aus der Differenz zwischen der Motortemperatur T2 zu dem Zeitpunkt und der Motortemperatur T1 zum Lernzeitpunkt gefunden, um dadurch den Detektionsgrenzwert Dlim mit diesem Inkrementkorrekturwert inkremental zu korrigieren. In dem in 14 gezeigten Beispiel wird eine Korrektur durch Ändern des Detektionsgrenzwerts Dlim von der Einschaltdauer A1 auf die Einschaltdauer A2 durchgeführt.
Selbst wenn sich die Motortemperatur ändert, so dass sie von der Motortemperatur zum Zeitpunkt des Lernens des Schwellenwerts ansteigt, wird folglich der Zeitpunkt für das Erregungsmodusumschalten auf der Basis des Vergleichs zwischen der induzierten Impulsspannung und dem Schwellenwert bestimmt und das Erregungsmodusumschalten kann sequentiell durchgeführt werden.
Im Fall des Hydraulikpumpensystems der vorliegenden Ausführungsform kann die Motortemperatur durch die Öltemperatur oder dergleichen dargestellt werden und die Öltemperatur kann direkt mit einem Sensor detektiert werden. Außerdem kann sie auf der Basis der Betriebsbedingung der Kraftmaschine abgeschätzt werden. Überdies kann ein Sensor zum Detektieren der Temperatur des Motors (Spule) vorgesehen sein.
Falls kein Mittel zum Detektieren oder Abschätzen der Motortemperatur vorgesehen ist und die Motortemperatur unbekannt ist, wird ferner der Detektionsgrenzwert Dlim vorläufig inkremental korrigiert, so dass, selbst wenn die Motortemperatur die maximale Temperatur erreicht, der Zeitpunkt für das Erregungsmodusumschalten auf der Basis eines Vergleichs zwischen der induzierten Impulsspannung und dem Schwellenwert bestimmt werden kann.
Falls die Motortemperatur seit dem Zeitpunkt des Lernens abgenommen hat, ändert sich überdies die tatsächliche induzierte Impulsspannung in einer Erhöhung zum Zeitpunkt für das Erregungsmodusumschalten. Wenn der Detektionsgrenzwert Dlim innerhalb eines Bereichs dekremental korrigiert wird, in dem die Spannung der nicht erregten Phase (geöffneten Phase) genau detektiert werden kann, wird in diesem Fall die tatsächliche induzierte Impulsspannung in der Nähe der induzierten Impulsspannung zum Zeitpunkt des Lernens gehalten. Falls sich jedoch die induzierte Impulsspannung in einer Erhöhung ändert, kann das Erregungsmodusumschalten auf der Basis des Vergleichs mit dem Schwellenwert bestimmt werden. Wenn mindestens der Detektionsgrenzwert Dlim in Bezug auf die inkrementale Änderung der Motortemperatur inkremental korrigiert wird, ist es daher möglich, das Auftreten des Synchronisationsverlusts zu unterdrücken.
Im Fall des Lernens des Schwellenwerts, der zum Bestimmen des Pegels der induzierten Impulsspannung verwendet werden soll, wobei die Motoranwendungseinschaltdauer als Detektionsgrenzwert Dlim festgelegt ist, kann der Schwellenwert für jede Motortemperatur gelernt werden, und in diesem Fall ist es möglich, die Korrektur des Detektionsgrenzwerts Dlim entsprechend der Änderung der Motortemperatur zu unterlassen.
Andererseits beeinflusst die Leistungsversorgungsspannung des Motors auch den Absolutwert der tatsächlichen induzierten Impulsspannung zum Zeitpunkt für das Erregungsmodusumschalten (Magnetpolposition zum Umschalten), und wie in 15 gezeigt, nimmt, wenn die Motorleistungsversorgungsspannung niedriger wird als jene zum Zeitpunkt des Lernens, der Absolutwert der tatsächlichen induzierten Impulsspannung zum Zeitpunkt für das Erregungsmodusumschalten (Magnetpolposition zum Umschalten) ab. Folglich erreicht die induzierte Impulsspannung nicht den Schwellenwert und folglich kann die Bestimmung des Zeitpunkts zum Erregungsmodusumschalten unmöglich werden.
Falls die Motorleistungsversorgungsspannung eine Spannung wird, die niedriger ist als jene zum Zeitpunkt des Lernens, wird folglich der Detektionsgrenzwert Dlim inkremental korrigiert, um die Verringerung des Pegels der induzierten Impulsspannung aufgrund der Verringerung der Motorleistungsversorgungsspannung zu kompensieren, um dadurch die induzierte Impulsspannung zu erhöhen, falls die Motoranwendungseinschaltdauer als Detektionsgrenzwert Dlim festgelegt ist, so dass sie in der Nähe der induzierten Impulsspannung zum Zeitpunkt des Lernens gehalten wird. Mit anderen Worten, der Detektionsgrenzwert Dlim wird in der Richtung zum Unterdrücken von Änderungen der induzierten Impulsspannung, die mit der Leistungsversorgungsspannung verbunden sind, zum Erregungsmodus-Umschaltzeitpunkt geändert, wobei die Einschaltdauer als Detektionsgrenzwert Dlim festgelegt ist.
Insbesondere wird die Korrelation des Einschaltdauer-Inkrementkorrekturausmaßes in Bezug auf die Verringerung der Leistungsversorgungsspannung seit dem Zeitpunkt des Lernens vorläufig gefunden und gespeichert und das Einschaltdauer-Inkrementkorrekturausmaß wird aus der Differenz zwischen der Leistungsversorgungsspannung zu dem Zeitpunkt und der Leistungsversorgungsspannung zum Zeitpunkt des Lernens gefunden, um dadurch den Detektionsgrenzwert Dlim mit diesem Inkrementkorrekturwert inkremental zu korrigieren. In dem in 15 gezeigten Beispiel wird eine Korrektur durch Ändern des Detektionsgrenzwerts Dlim von der Einschaltdauer A1 zur Einschaltdauer A3 durchgeführt.
Selbst wenn sich die Motorleistungsversorgungsspannung in einer Verringerung von jener zum Zeitpunkt des Lernens des Schwellenwerts ändert, wird folglich der Zeitpunkt für das Erregungsmodusumschalten auf der Basis des Vergleichs zwischen der induzierten Impulsspannung und dem Schwellenwert bestimmt und das Erregungsmodusumschalten kann sequentiell durchgeführt werden.
Falls die Motorleistungsversorgungsspannung seit dem Zeitpunkt des Lernens zugenommen hat, ändert sich überdies die tatsächliche induzierte Impulsspannung in einer Erhöhung zum Zeitpunkt zum Erregungsmodusumschalten. Wenn der Detektionsgrenzwert Dlim innerhalb eines Bereichs dekremental korrigiert wird, in dem die Spannung der nicht erregten Phase (geöffnete Phase) genau detektiert werden kann, wird in diesem Fall die tatsächliche induzierte Impulsspannung in der Nähe der induzierten Impulsspannung zum Zeitpunkt des Lernens gehalten. Falls jedoch die induzierte Impulsspannung sich in einer Erhöhung ändert, kann das Erregungsmodusumschalten auf der Basis des Vergleichs mit dem Schwellenwert bestimmt werden, und wenn mindestens der Detektionsgrenzwert Dlim in Bezug auf die Verringerung der Motorleistungsversorgungsspannung inkremental korrigiert wird, ist es daher möglich, das Auftreten des Synchronisationsverlusts zu unterdrücken.
Im Fall des Lernens des Schwellenwerts, der zum Bestimmen des Pegels der induzierten Impulsspannung verwendet werden soll, wobei die Motoranwendungseinschaltdauer als Detektionsgrenzwert Dlim festgelegt ist, kann der Schwellenwert für jede Motorleistungsversorgungsspannung gelernt werden und in diesem Fall ist es möglich, die Korrektur des Detektionsgrenzwerts Dlim entsprechend der Motorleistungsversorgungsspannung zu unterlassen.
Wenn eine Korrektur auf der Basis der Motortemperatur und eine Korrektur auf der Basis der Leistungsversorgungsspannung beide am Detektionsgrenzwert Dlim durchgeführt werden, dann kann überdies, selbst wenn Änderungen der Motortemperatur und der Leistungsversorgungsspannung bestehen, der Zeitpunkt für das Erregungsmodusumschalten auf der Basis eines Vergleichs zwischen der induzierten Impulsspannung und dem Schwellenwert bestimmt werden und das Erregungsmodusumschalten kann sequentiell durchgeführt werden.
Um zu verhindern, dass die Bestimmung des Zeitpunkts für das Erregungsmodusumschalten aufgrund dessen, dass die Abtastung der induzierten Impulsspannung innerhalb der Oszillationsperiode der induzierten Impulsspannung durchgeführt wird, nicht durchgeführt wird, oder eine Unterbrechung des Anlegens der Impulsspannung, während eine A/D-Umsetzung durchgeführt wird, was eine falsche Detektion der induzierten Impulsspannung verursacht, zu verhindern, kann ferner die Länge der Anlegezeit der Impulsspannung länger gemacht werden. Als Verfahren, um die Länge der Anlegezeit der Impulsspannung länger zu machen, kann eine beschriebene Impulsverschiebung durchgeführt werden, wie nachstehend beschrieben.
Die Impulsverschiebung ist ein Mittel, um die Länge der kontinuierlichen Anlegezeit der Spannung länger zu machen, ohne die Einschaltdauer zu ändern, welche die Summe der Spannungsanlegezeit in einem einzelnen Zyklus ist. Nachdem diese Impulsverschiebung durchgeführt wurde, und wenn die Einschaltdauer mit dem obigen Detektionsgrenzwert Dlim eingeschränkt ist, ist es möglich, den Detektionsgrenzwert Dlim auf einen niedrigen Pegel zu unterdrücken, während ein breiter variabler Bereich der Einschaltdauer sichergestellt wird.
16 zeigt eine typische PWM-Signal-Erzeugung.
In 16 ist der Wert des Zwischenwerts D des Dreieckwellenträgers die Spannung = 0 und der Spannungsbefehlswert ist B. Ferner verwendet das PWM-Signal der V-Phase das Ergebnis eines Vergleichs zwischen dem Dreieckwellenträger und dem Spannungsbefehlswert D + B und das PWM-Signal der W-Phase verwendet das Ergebnis eines Vergleichs zwischen dem Dreieckwellenträger und dem Spannungsbefehlswert D – B.
Das heißt, das Schaltelement der oberen Stufe der V-Phase wird in der Periode, während der der Spannungsbefehlswert D + B höher ist als der Dreieckwellenträger, eingeschaltet und das Schaltelement der unteren Stufe der W-Phase wird in der Periode, während der der Dreieckwellenträger höher ist als der Spannungsbefehlswert D – B, eingeschaltet.
Bei der in 16 gezeigten PWM-Signal-Erzeugung ist jedoch, wenn die Einschaltdauer klein ist, die Anlegezeit der Impulsspannung, die die Länge der Zeit ist, in der Leistung sowohl zur V-Phase als auch zur W-Phase zugeführt wird (Periode, die mit diagonaln Linien in 16 dargestellt ist), kurz und es ist schwierig, die Spannung, die in der nicht erregten Phase induziert wird, genau zu detektieren.
Durch Durchführen der in 17 gezeigten Impulsverschiebung wird folglich die kontinuierliche Länge der Zeit, während der Leistung zu beiden dieser zwei Phasen mit der gleichen Einschaltdauer wie jener in der in 17 gezeigten PWM-Signal-Erzeugung (Anlegezeit der Impulsspannung) zugeführt wird, länger gemacht und dadurch ist es möglich, die Detektionsgenauigkeit der in der nicht erregten Phase induzierten Spannung zu verbessern.
Bei der in 17 gezeigten Impulsverschiebung wird der Spannungsbefehlswert zu den Zeitpunkten von Spitzen und Tälern (aufsteigend und absteigend) des Dreieckwellenträgers korrigiert.
Insbesondere wird in der aufsteigenden Periode des Dreieckwellenträgers der Spannungsbefehlswert D + B auf D + B + A korrigiert (wobei A = X – B) und der Spannungsbefehlswert D – B wird auf D – B – A korrigiert (wobei A = X – B), so dass der Spannungsbefehlswert von der Spannung D nur um X abweicht. In der absteigenden Periode des Dreieckwellenträgers wird der Spannungsbefehlswert D + B auf D + B – A korrigiert (wobei A = X – B) und der Spannungsbefehlswert D – B wird auf D – B + A korrigiert (wobei A = X – B), so dass der Spannungsbefehlswert in die Nähe der Spannung = D gebracht wird.
Mit den obigen Korrekturen des Spannungsbefehlswerts wird die Länge der Zeit, während der Leistung zu sowohl der V-Phase als auch der W-Phase in der aufsteigenden Periode des Dreieckwellenträgers zugeführt wird, in Reaktion auf die Länge, die hinsichtlich der Länge der Zeit verringert ist, in der Leistung zu sowohl der V-Phase als auch der W-Phase in der absteigenden Periode des Dreieckwellenträgers zugeführt wird, länger, und es ist möglich, ohne Ändern der Einschaltdauer (EIN-Zeit in einem einzigen Zyklus) die Länge der kontinuierlichen Zeit, während der Leistung zu beiden der zwei Phasen zugeführt wird (Anlegezeit der Impulsspannung), länger zu machen. Ferner ist es möglich zu verhindern, dass die Abtastung der induzierten Impulsspannung innerhalb der Oszillationsperiode der induzierten Impulsspannung durchgeführt wird, oder eine Unterbrechung des Anlegens der Spannung, während eine A/D-Umsetzung durchgeführt wird, zu verhindern.
[Zweite Ausführungsform]
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Denselben Konfigurationen wie jenen in der ersten Ausführungsform werden dieselben Bezugszeichen gegeben und deren Beschreibungen werden vereinfacht oder weggelassen.
Eine Motorsteuervorrichtung 3 in der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von jener der ersten Ausführungsform darin, dass in der Motorantriebssteuerung von Schritt S304, falls die Zieleinschaltdauer Dt geringer wird als der Detektionsgrenzwert Dlim, N als fester Wert vorgesehen wird, ohne den Detektionszeitpunkt zum Detektieren der Anschlussspannung der nicht erregten Phase festzulegen, das heißt Schritt S349 in 5 wird ausgelassen.
18 ist ein Ablaufplan, der Details der Motorantriebssteuerung von Schritt S304 in dem Fall, in dem N auf N = 2 festgelegt ist, in der zweiten Ausführungsform zeigt.
In Schritt S401 wird auf der Basis des festen Detektionszeitpunkts (einmal alle zwei Zyklen gemäß dem Zyklus von PWM-Signalen), der in einem ROM (Festwertspeicher) oder dergleichen der Steuereinheit 213 gespeichert ist, die Detektionszeiteinschaltdauer D1 zum Zeitpunkt des Durchführens der Detektion einmal unter zwei Detektionen als Detektionsgrenzwert Dlim festgelegt.
In Schritt S402 wird die Nicht-Detektionszeit-Einschaltdauer D2, wenn die Detektion nicht einmal unter zwei Detektionen durchgeführt wird, gemäß der folgenden Gleichung festgelegt. D2 = Zieleinschaltdauer Dt × 2 – Detektionsgrenzwert Dlim
Gemäß der Motorantriebsvorrichtung 3 in der zweiten Ausführungsform besteht, falls die Zieleinschaltdauer Dt geringer wird als der Detektionsgrenzwert, kein Bedarf an der Festlegung des Detektionszeitpunkts zum Detektieren der Anschlussspannung der nicht erregten Phase und daher ist es möglich, die Rechenlast an der Steuereinheit 213 zu verringern.
Der ganze Inhalt der japanischen Patentanmeldung Nr. 2011-204733 , eingereicht am 20. September 2011, deren Priorität beansprucht wird, wird durch den Hinweis hier aufgenommen.
Obwohl nur eine ausgewählte Ausführungsform zur Erläuterung und Beschreibung der vorliegenden Erfindung ausgewählt wurde, ist für den Fachmann auf dem Gebiet aus dieser Offenbarung ersichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen hier vorgenommen werden können, ohne vom Schutzbereich der Erfindung, der in den begleitenden Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.
Ferner ist die vorangehende Beschreibung der Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung nur zur Erläuterung vorgesehen und dient nicht dem Zweck der Begrenzung der Erfindung, wobei die Erfindung in den beigefügten Ansprüchen und ihren Äquivalenten beansprucht ist.
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- A [0002]
JP 2011-204733 [0178]

Claims

Antriebsvorrichtung (3) für einen bürstenlosen Motor (2), die Erregungsmodi zum Anlegen einer Impulsspannung gemäß einem Impulsbreitenmodulationssignal an zwei Phasen eines bürstenlosen Dreiphasenmotors (2) auf der Basis einer induzierten Impulsspannung, die in einer nicht erregten Phase induziert wird, umschaltet, dadurch gekennzeichnet, dass die induzierte Impulsspannung zu einem vorbestimmten Detektionszeitpunkt gemäß einem Zyklus des Impulsbreitenmodulationssignals detektiert wird und ein unterer Grenzwert einer Detektionszeiteinschaltdauer, die eine Einschaltdauer des Impulsbreitenmodulationssignals zum vorbestimmten Detektionszeitpunkt ist, eingeschränkt wird.
Antriebsvorrichtung (3) für einen bürstenlosen Motor (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Fall, in dem die Einschaltdauer des Impulsbreitenmodulationssignals geringer ist als ein vorbestimmter Wert, die Detektionszeiteinschaltdauer durch den vorbestimmten Wert eingeschränkt wird.
Antriebsvorrichtung (3) für einen bürstenlosen Motor (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Nicht-Detektionszeit-Einschaltdauer so festgelegt wird, dass zwischen aufeinander folgenden vorbestimmten Detektionszeitpunkten eine mittlere Einschaltdauer, die die durch den vorbestimmten Wert eingeschränkte Detektionszeiteinschaltdauer und die Nicht-Detektionszeit-Einschaltdauer, die eine Einschaltdauer eines Impulsbreitenmodulationssignals ist, wenn die induzierte Impulsspannung nicht detektiert wird, durch Addition mittelt, in die Nähe einer Einschaltdauer eines Impulsbreitenmodulationssignals gemäß einer beeinflussten Variable des bürstenlosen Motors (2) gebracht wird.
Antriebsvorrichtung (3) für einen bürstenlosen Motor (2) nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sich der vorbestimmte Detektionszeitpunkt auf der Basis einer tatsächlichen Drehzahl des bürstenlosen Motors (2) und/oder einer beeinflussten Variable des bürstenlosen Motors (2) ändert.
Antriebsvorrichtung (3) für einen bürstenlosen Motor (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Fall, in dem eine tatsächliche Drehzahl des bürstenlosen Motors (2) oder eine Zieldrehzahl gemäß einer beeinflussten Variable des bürstenlosen Motors (2) größer als oder gleich einer vorbestimmten Drehzahl ist, der vorbestimmte Detektionszeitpunkt jeder einzelne Zyklus eines Impulsbreitenmodulationssignals ist.
Antriebsvorrichtung (3) für einen bürstenlosen Motor (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Detektionszeitpunkt in einem Fall, in dem die Einschaltdauer des Impulsbreitenmodulationssignals geringer ist als der vorbestimmte Wert, fest ist.
Antriebsvorrichtung (3) für einen bürstenlosen Motor (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Wert gemäß einer Erhöhung der Temperatur des bürstenlosen Motors (2) inkremental korrigiert wird.
Antriebsvorrichtung (3) für einen bürstenlosen Motor (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturerhöhung im bürstenlosen Motor (2) eine Erhöhung von einer Temperatur zu einem Zeitpunkt, zu dem ein Schwellenwert, der mit der induzierten Impulsspannung verglichen wird und zum Bestimmen eines Zeitpunkts zum Umschalten des Erregungsmodus dient, unter Verwendung des vorbestimmten Werts als Einschaltdauer des Impulsbreitenmodulationssignals gelernt wird, ist.
Antriebsvorrichtung (3) für einen bürstenlosen Motor (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Wert gemäß einer Verringerung einer Leistungsversorgungsspannung des bürstenlosen Motors inkremental korrigiert wird.
Antriebsvorrichtung (3) für einen bürstenlosen Motor (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verringerung der Leistungsversorgungsspannung des bürstenlosen Motors eine Verringerung von der Leistungsversorgungsspannung zu einem Zeitpunkt, zu dem ein Schwellenwert, der mit der induzierten Impulsspannung verglichen wird und zum Bestimmen eines Zeitpunkts zum Umschalten des Erregungsmodus dient, unter Verwendung des vorbestimmten Werts als Einschaltdauer des Impulsbreitenmodulationssignals gelernt wird, ist.
Antriebsvorrichtung (3) für einen bürstenlosen Motor (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Wert mit einer Einschaltdauer in einem Fall des Anlegens der Impulsspannung während einer Zeitdauer, die eine Summe einer Länge der Zeit, während der sich die induzierte Impulsspannung ändert, unmittelbar nach dem Beginn des Anlegens der Impulsspannung, und einer Länge der Zeit, die für die A/D-Umsetzung der induzierten Impulsspannung erforderlich ist, ist, festgelegt wird.
Antriebsvorrichtung (3) für einen bürstenlosen Motor (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Wert mit einer Einschaltdauer in einem Fall des Anlegens einer Impulsspannung während einer Zeitdauer, die zweimal oder mehr größer ist als die Längere einer Länge der Zeit, während der sich die induzierte Impulsspannung ändert, unmittelbar nach dem Beginn des Anlegens der Impulsspannung, und einer Länge der Zeit, die zur A/D-Umsetzung der induzierten Impulsspannung erforderlich ist, festgelegt wird.
Antriebsvorrichtung (3) für einen bürstenlosen Motor (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Wert als Einschaltdauer des Impulsbreitenmodulationssignals in einem Fall des Lernens eines Schwellenwerts festgelegt wird, der mit der induzierten Impulsspannung verglichen wird und zum Bestimmen des Zeitpunkts zum Umschalten des Erregungsmodus verwendet wird.
Antriebsvorrichtung (3) für einen bürstenlosen Motor (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Wert auf der Basis einer Oszillationszeit der induzierten Impulsspannung, einer A/D-Umsetzungszeit der induzierten Impulsspannung und/oder einer Differenz zwischen einer Referenzspannung, die mit der induzierten Impulsspannung als Schwellenwert zum Umschalten der Erregungsmodi verglichen wird, und der induzierten Impulsspannung festgelegt wird.
Antriebsvorrichtung (3) für einen bürstenlosen Motor (2) nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der bürstenlose Motor (2) eine elektrische Wasserpumpe zum Abgeben von Zirkulationswasser innerhalb eines Fahrzeugs antreibt.