DE102012216891A1

DE102012216891A1 - Gerät zum Antreiben eines bürstenlosen Motors und Verfahren zum Antreiben eines bürstenlosen Motors

Info

Publication number: DE102012216891A1
Application number: DE102012216891A
Authority: DE
Inventors: Masaki Hano; Naoki Okamoto
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2011-09-21
Filing date: 2012-09-20
Publication date: 2013-03-21
Also published as: JP5438081B2; CN103023397A; JP2013070467A; US9035588B2; CN103023397B; US20130069575A1

Abstract

Gerät zum Antreiben eines bürstenlosen Motors, das sich dreht und einen bürstenlosen Motor antreibt, der über eine Vielzahl von Wicklungen verfügt, indem es Stromversorgungsbetriebsarten entsprechend Phasen des bürstenlosen Motors umschaltet und nacheinander die Stromversorgungsbetriebsarten auf der Basis einer stromlosen Phasenspannung und eines Spannungsschwellenwertes umschaltet. Zudem regelt das Gerät zum Antreiben eines bürstenlosen Motors einen oberen Schwellenwert für die Stromversorgungsgröße auf der Basis des Spannungsschwellenwertes und einer Änderung der stromlosen Phasenspannung zum Zeitpunkt des Umschaltens der Stromversorgungsbetriebsart.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Antreiben eines bürstenlosen Motors und ein Verfahren zum Antreiben eines bürstenlosen Motors.
2. BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Als eine Technik zum Antreiben eines bürstenlosen Motors bei geringer Drehzahl ohne einen Sensor, wurde eine Technik vorgeschlagen, bei der eine Stromversorgungsbetriebsart gemäß einer induzierten Spannung (magnetische Sättigungsspannung) in einer stromlosen Phase umgeschaltet wird, wie es in JP 2009-189176A vorgeschlagen wurde.
Bei einer Technik zum Antreiben eines bürstenlosen Motors, wie sie oben erwähnt wurde, besteht jedoch die Möglichkeit, dass das Tastverhältnis für eine PWM-Steuerung (PWM-Impulsbreitenmodulation) zunimmt, wodurch eine Synchronisationsverlust bei dem bürstenlosen Motor verursacht wird. Das heißt, in einem Zustand, in dem der bürstenlose Motor durch Rückmeldung in einem Bereich extrem geringer Drehzahl gesteuert wird, wird, wenn ein bürstenloser Motor die Solldrehzahl beispielsweise infolge einer hohen Belastung nicht erreicht, eine Steuerung ausgeführt, um das Tastverhältnis zu erhöhen. In diesem Fall nimmt auch der elektrische Strom mit der Zunahme des Tastverhältnisses des bürstenlosen Motors zu. Demzufolge ist es notwendig, den elektrischen Strom zu begrenzen.
Es gibt zwei Typen elektrischen Stroms; der eine ist ein Phasenstrom, und der andere ist ein Stromquellenstrom. Ist die Belastung hoch, ist der Phasenstrom früher begrenzt als der andere. In einem Zustand, in dem der Phasenstrom begrenzt ist, nimmt die Drehzahl des bürstenlosen Motors allmählich zu oder nimmt der Wicklungswiderstand infolge eines Temperaturanstiegs zu, so dass das Tastverhältnis oder der Stromquellenstrom im Bezug auf diesen Phasenstrom zunimmt. Infolgedessen nimmt die Änderungsrate des magnetischen Flusses zwischen den stromführenden Phasen ab, wodurch eine induzierte Spannung abnimmt. Demzufolge ist eine Umschaltung der Stromversorgungsbetriebsarten für den bürstenlosen Motor mit einer geeigneten Zeitabstimmung nicht möglich, so dass in dem bürstenlosen Motor ein Synchronisationsverlust verursacht wird.
ÜBERSICHT ÜBER DIE ERFINDUNG
Ein Gerät zum Antreiben eines bürstenlosen Motors, das sich dreht und einen bürstenlosen Motor, der eine Vielzahl von Wicklungen hat, durch Umschalten der Stromversorgungsbetriebsarten entsprechend des Phasen des bürstenlosen Motors ansteuert, schaltet die Stromversorgungsbetriebsarten nacheinander auf der Basis einer Spannungsänderung in einer stromlosen Phase und eines Spannungsschwellenwertes um. Zudem regelt das Gerät zum Antreiben eines bürstenlosen Motors einen oberen Schwellenwert für die Stromversorgungsgröße auf der Basis des Spannungsschwellenwertes und einer Änderung bei der stromlosen Phasenspannung zum Zeitpunkt der Umschaltung der Stromversorgungsbetriebsart.
Zusätzliche Aufgaben und unterschiedliche Aspekte der vorliegenden Erfindung werden aus der Beschreibung der Ausführungsformen deutlich, die sich auf die beiliegenden Zeichnungen beziehen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Ansicht des Aufbaus eines Hydraulikpumpensystems für ein Fahrzeug-AT (automatisches Getriebe);
2 ist ein Schaltplan, der die Konfigurationen einer Motorsteuereinheit und eines bürstenlosen Motors zeigt;
3 ist ein Zeitdiagramm, das Stromversorgungsmuster für den bürstenlosen Motor zeigt;
4 ist ein Flussdiagramm einer Antriebssteuerung eines bürstenlosen Motors;
5 ist ein Flussdiagramm einer Teilroutine zum Erlernen eines Spannungsschwellenwertes;
6 ist ein Flussdiagramm einer Teilroutine zum Erlernen eines Spannungsschwellenwertes
7 ist ein Flussdiagramm einer Teilroutine zum Antreiben eines bürstenlosen Motors;
8 ist eine Ansicht für die Erläuterung eines Kennfeldes zum Einstellen einer Motorsolldrehzahl;
9 ist eine Ansicht zum Erläutern eines Verfahrens für die Einstellung eines unteren Schwellenwertes für das Tastverhältnis;
10 ist eine Ansicht zum Erläutern eines Verfahrens für die Einstellung eines oberen Schwellenwertes für das Tastverhältnis;
11 ist eine Ansicht zum Erläutern eines Verfahrens zum Korrigieren des oberen Schwellenwertes des Tastverhältnisses gemäß einer Stromquellenspannung;
12 ist eine Ansicht zum Erläutern eines Verfahrens zum Korrigieren des oberen Schwellenwertes des Tastverhältnisses gemäß Temperatur;
13 ist eine Ansicht zum Erläutern von Phasenspannungs-Erfassungsperioden in einer stromlosen Phase;
14 ist eine Ansicht zum Erläutern eines Verfahrens zum Einstellen eines oberen Schwellenwertes für eine angelegte Spannung; und
15 ist eine Ansicht zum Erläutern eines Verfahrens zum Korrigieren eines Spannungsschwellenwertes gemäß dem Tastverhältnis.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert.
1 ist eine schematische Ansicht eines Hydraulikpumpensystems für ein Fahrzeug-AT als Beispiel der Systeme, bei denen ein Gerät zum Antreiben eines bürstenlosen Motors Verwendung findet.
Für die Verwendung als Ölpumpe zum Zuführen von Öl zu einem Getriebe 7 und einem Betätigungselement 8 umfasst das Hydraulikpumpensystem für ein Fahrzeug-AT: eine mechanische Ölpumpe 6, die durch den Abtrieb einer Maschine (nicht gezeigt) angetrieben wird, und eine motorgetriebene Ölpumpe 1, die von einem Motor angetrieben wird.
Ein Steuersystem für die Maschine umfasst einen Leerlaufstopp-Steuermechanismus, der die Maschine stoppt, wenn die Bedingungen für einen automatischen Stopp erfüllt sind, und die Maschine erneut startet, wenn die Bedingungen für einen automatischen Start erfüllt sind. Während die Maschine gestoppt ist, indem ein Leerlaufstopp erfolgt, ist der Betrieb der mechanischen Ölpumpe 6 ebenfalls gestoppt. Somit wird während des Leerlaufstopps die motorgetriebene Ölpumpe 1 betätigt, um dem Getriebe 7 und dem Betätigungselement 8 Öl zuzuführen.
Die motorgetriebene Ölpumpe 1 wird von einem bürstenlosen Motor 2 (einem Dreiphasen-Synchronmotor) angetrieben, der mit dieser direkt verbunden ist. Der bürstenlose Motor 2 wird mit einer Motorsteuereinheit (MCU) 3 auf der Basis eines Befehls von einer AT-Steuereinheit (ATCT) 4 gesteuert.
Die Motorsteuereinheit (Antriebseinheit) 3 treibt den bürstenlosen Motor 2 an und steuert diesen, wodurch die motorgetriebene Ölpumpe 1 angetrieben wird. Somit wird Öl in einer Ölwanne 10 dem Getriebe 7 und dem Betätigungselement 8 über eine Ölrohrleitung 5 zugeführt.
Während die Maschine läuft, wird Öl in einer Ölwanne 10 über eine Ölrohrleitung 9 dem Getriebe 7 und dem Betätigungselement 8 über die mechanische Ölpumpe 6 zugeführt, die für den Antrieb der Maschine vorgesehen ist. Zu diesem Zeitpunkt ist der bürstenlose Motor 2 abgeschaltet (gestoppt), und Öl, das der motorgetriebenen Ölpumpe 1 zugeführt werden soll, durch ein Absperrventil 11 abgesperrt.
Wenn die Maschinen den Leerlauf stoppt, nimmt die Drehzahl der mechanischen Ölpumpe 6 und somit der Öldruck in der Ölrohrleitung 9 ab. Somit wird ein Befehl zur Betätigung des Motors zu der Motorsteuereinheit 3 durch die AT-Steuereinheit 4 synchron mit dem Maschinen-Leerlaufstopp gesendet.
Nach Empfangen dieses Betätigungsbefehls, betätigt die Motorsteuereinheit 3 den bürstenlosen Motor 2, wodurch die motorgetriebene Ölpumpe 1 angetrieben wird, und startet die Zufuhr von Öl mit der motorgetriebenen Ölpumpe 1.
Wenn der Auslassdruck der motorgetriebenen Ölpumpe 1 den Ventilöffnungsdruck des Absperrventils 11 überschreitet, während der Auslassdruck der mechanischem Ölpumpe 6 abnimmt, zirkuliert Öl durch die Leitungswege der elektrischen Ölrohrleitung 5, die elektrische Ölpumpe 1, das Absperrventil 11, das Getriebe 7, das Betätigungselement 8 und die Ölwanne.
Bei der Ausführungsform treibt der bürstenlose Motor 2 die motorgetriebene Ölpumpe 1 des Hydraulikpumpensystems an. Der bürstenlose Motor 2 kann als bürstenloser Motor oder dergleichen zum Antreiben einer elektrischen Wasserpumpe dienen, die verwendet wird, um ein Kühlmittel für eine Maschine in einem Hybridfahrzeug oder dergleichen umzuwälzen. Somit sind Geräte, die von dem bürstenlosen Motor 2 angetrieben werden sollen, nicht auf Ölpumpen beschränkt.
2 ist eine detaillierte Ansicht der Motorsteuereinheit 3 und des bürstenlosen Motors 2.
Die Motorsteuereinheit 3 umfasst einen Motorantriebskreis 212 und eine Steuereinheit 213, die einen Computer enthält. Die Steuereinheit 213 kommuniziert mit einem AT-Steuersystem 4.
Der bürstenlose Motor 2 ist ein dreiphasiger bürstenloser Gleichstrom-(DC-)Motor (d. h. ein Dreiphasen-Synchronmotor). Dreiphasenwicklungen 215u, 215v und 215w, die für U-, V- und W-Phasen bestimmt sind, sind um einen zylindrischen Stator (nicht gezeigt) gewunden, und ein Dauermagnetrotor 216 ist drehbar in einem Raum angeordnet, der in einem zentralen Teil des Stators definiert ist. In diesem Fall wird ein Punkt, an dem die Dreiphasenwicklungen 215u, 215v und 215w miteinander in Gestalt des Buchstaben Y verbunden sind, ein neutraler Punkt 214 genannt.
Die Motorantriebskreis ist 212 derart beschaffen, dass sechs Umschaltelemente 217a bis 217f, die aus IGBT (Isolierte bipolare Gate-Transistoren) bestehen, in Gestalt einer dreiphasigen Brücke verbunden sind und Dioden 218a bis 218f mit den Umschaltelementen 217a bis 217f jeweils umgekehrt parallel geschaltet sind. Die Motorsteuereinheit 3 hat einen Stromkreis 219, der dem Motorantriebskreis 212 Strom zuführt.
Die Steueranschlüsse (Gate-Anschlüsse) für die Umschaltelemente 217a bis 217f sind mit der Steuereinheit 213 verbunden, und das Ein-/Ausschalten der Umschaltelemente 217a bis 217f wird mit einem Vorgang einer Impulsbreitenmodulation (PWM) gesteuert, die von der Steuereinheit 213 ausgeführt wird.
Die Steuereinheit 213 steuert den Antrieb des bürstenlosen Motors durch Ausgeben eines Impulsbreitenmodulationssignals (PWL-Signals) an den Motorantriebsschaltkreis, während nacheinander Stromversorgungsbetriebsarten auf der Basis eines Spannungsschwellenwertes und einer induzierten Spannung in einer stromlosen Phase umgeschaltet werden.
Die induzierte Spannung (impulsinduzierte Spannung) ist eine Spannung, die in einer stromlosen Phase durch Anlegen einer Impulsspannung an jede von zwei Phasen induziert wird. Gemäß einer Rotorstellung (Magnetpolstellung) ändert sich der gesättigte Zustand eines magnetischen Kreises, und somit wird eine induzierte Spannung, die der Rotorstellung entspricht, in einer stromlosen Phase erzeugt. Dadurch wird es möglich, den Zeitpunkt der Umschaltung der Stromversorgungsbetriebsarten durch Schätzen der Rotorstellung aus der induzierten Spannung in der stromlosen Phase zu erfassen. Die Stromversorgungsbetriebsarten kennzeichnen ein zweiphasiges Auswahlmuster, um die Impulsspannung anzulegen, von drei Phasen.
3 zeigt das Anlegen einer Spannung an jede Phase in jeder der Stromversorgungsbetriebsarten.
Die Stromversorgungsbetriebsarten umfassen sechs unterschiedliche Stromversorgungsbetriebsarten (1) bis (6), die nacheinander alle 60 Grad des elektrischen Winkels umgeschaltet werden. Bei jeder der Stromversorgungsbetriebsarten (1) bis (6) wird eine Impulsspannung an zwei Phasen angelegt, die aus den drei Phasen gewählt werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird angenommen, dass die Position, an der der N-Pol des Dauermagnetrotors 216 einer U-Phasenspule zugewandt ist 0 Grad ist. In diesem Fall wird die Position des Winkels des Rotors (d. h. die Position des Magnetpols), der das Umschalten von der Stromversorgungsbetriebsart (3) zu der Stromversorgungsbetriebsart (4) ausführt, bei 30 Grad eingestellt; von der Stromversorgungsbetriebsart (4) zu der Stromversorgungsbetriebsart (5) bei 90 Grad; von der Stromversorgungsbetriebsart (5) zu der Stromversorgungsbetriebsart (6) bei 150 Grad; von der Stromversorgungsbetriebsart (6) zu der Stromversorgungsbetriebsart (1) bei 210 Grad; von der Stromversorgungsbetetriebsart (1) zu der Stromversorgungsbetriebsart (2) bei 270 Grad; und von der Stromversorgungsbetriebsart (2) zu der Stromversorgungsbetriebsart (3) bei 330 Grad.
In der Stromversorgungsbetriebsart (1) wird die Steuerung derart ausgeführt, dass die Umschaltelemente 217a und 217d eingeschaltet werden und alle anderen Umschaltelemente abgeschaltet werden, wodurch eine Spannung V an einer U-Phase an dem neutralen Punkt 214 angelegt wird, eine Spannung -V an einer V-Phase an dem neutralen Punkt 214 angelegt wird und bewirkt wird, dass ein Strom von der U-Phase zu der V-Phase fließt.
In der Stromversorgungsbetriebsart (2) wird die Steuerung derart ausgeführt, dass die Umschaltelemente 217a und 217f eingeschaltet werden und alle anderen Umschaltelemente abgeschaltet werden, wodurch eine Spannung V an die U-Phase an dem neutralen Punkt 214 angelegt wird, eine Spannung –V an einer W-Phase an dem neutralen Punkt angelegt wird und bewirkt wird, dass ein Strom von der U-Phase zu der W-Phase fließt.
In der Stromversorgungsbetriebsart (3) wird die Steuerung derart ausgeführt, dass die Umschaltelemente 217c und 217f eingeschaltet werden und alle anderen Umschaltelemente abgeschaltet werden, wodurch eine Spannung V an die V-Phase an dem neutralen Punkt 214 angelegt wird, eine Spannung –V an die W-Phase an dem neutralen Punkt 214 angelegt wird und bewirkt wird, dass ein Strom von der V-Phase zu der W-Phase fließt.
In der Stromversorgungsbetriebsart (4) wird die Steuerung derart ausgeführt, dass die Umschaltelemente 217b und 217c eingeschaltet werden und alle anderen Umschaltelemente abgeschaltet werden, wodurch eine Spannung V an die V-Phase an dem neutralen Punkt 214 angelegt wird, eine Spannung –V an die U-Phase an dem neutralen Punkt 214 angelegt wird und bewirkt wird, dass ein Strom von der V-Phase zu der U-Phase fließt.
In der Stromversorgungsbetriebsart (5) wird die Steuerung derart ausgeführt, dass die Umschaltelemente 217b und 217e eingeschaltet werden und alle anderen Umschaltelemente abgeschaltet werden, wodurch eine Spannung V an die W-Phase an dem neutralen Punkt 214 angelegt wird, eine Spannung –V an die U-Phase an dem neutralen Punkt 214 angelegt wird und bewirkt wird, dass ein Strom von der W-Phase zu der U-Phase fließt.
In der Stromversorgungsbetriebsart (6) wird die Steuerung derart ausgeführt, dass die Umschaltelemente 217e und 217d eingeschaltet werden und alle anderen Umschaltelemente abgeschaltet werden, wodurch eine Spannung V an die W-Phase an dem neutralen Punkt 214 angelegt wird, eine Spannung –V an die V-Phase an dem neutralen Punkt 214 angelegt wird und bewirkt wird, dass ein Strom von der W-Phase zu der V-Phase fließt.
Bei einer derartigen Stromversorgungssteuerung führt die Stromversorgungsbetriebsart (1) beispielsweise die Steuerung derart aus, dass die Umschaltelemente 217a und 217d eingeschaltet werden und alle anderen abgeschaltet werden, wodurch eine Spannung V und eine Spannung –V an die U- bzw. die V-Phase angelegt werden und bewirkt wird, dass ein Strom von der U-Phase zu der V-Phase fließt. Die Stromversorgungssteuerung in jeder Stromversorgungsbetriebsarten (1) bis (6) kann jedoch wie folgt ausgeführt werden: das obere Umschaltelement 217c wird mit Hilfe einer PWM-Welle in umgekehrter Phase zu jener der PWM-Welle angesteuert, die verwendet wird, um das untere Umschaltelement 217d anzusteuern; wenn das untere Umschaltelement 217d eingeschaltet wird, wird das obere Umschaltelement 217c abgeschaltet; und wenn das untere Umschaltelement 217d abgeschaltet wird, wird das obere Umschaltelement 217c eingeschaltet.
Wie es oben erläutert wurde, wird durch Umschalten sechs unterschiedlicher Stromversorgungsbetriebsarten (1) bis (6) an jedem elektrischen 60-Gradwinkel jedes der Umschaltelemente 217a bis 217f für ein Intervall von 120 Grad jede 240 Grad mit Strom versorgt. Daher wird das Stromversorgungssystem, wie es in 3 gezeigt ist, als 120 Grad Stromversorgungssystem bezeichnet.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Umschaltung der Stromversorgungsbetriebsarten auf der Basis eines Vergleiches zwischen einer Spannung (d. h. einer induzierten Spannung), die in einer stromlosen Phase erzeugt wird, und eines Spannungsschwellenwertes ausgeführt, wobei die Motorsteuereinheit 3 eine sogenannte positionssensorlose Steuerung der Stromversorgung ausführt.
Insbesondere bestimmt die Steuereinheit 213, ob die Klemmenspannung in einer stromlosen Phase (offenen Phase), die aus der Phasenklemmenspannungen Vu, Vv und Vw gewählt wird, den Spannungsschwellenwert gemäß der Stromversorgungsbetriebsart überschritten hat. Wenn die Klemmenspannung der stromlosen Phase den Spannungsschwellenwert überschritten hat (d. h. wenn die Klemmenspannung der stromlosen Phase gleich dem Spannungsschwellenwert ist), oder wenn die Klemmenspannung der stromlosen Phase den Spannungsschwellenwert überschritten hat und deutlich zunimmt oder abnimmt, schaltet die Steuereinheit 213 die Stromversorgungsbetriebsarten um.
Unter Bezugnahme auf 4 wird eine Antriebssteuerung für einen bürstenlosen Motor 2 beschrieben, die in Intervallen eines vorbestimmten Δt durch die Steuereinheit 213 der Motorsteuereinheit 3 ausgeführt wird.
In Schritt 1 (in den Zeichnungen und den nachfolgenden Schritten mit ”S1” abgekürzt) ändert sich der Spannungsschwellenwert, der für die Bestimmung des Zeitpunktes der Umschaltung der Stromversorgungsbetriebsart verwendet wird, mit der Änderung der Temperatur des bürstenlosen Motors 2 oder dergleichen. Angesichts derartiger Änderungen wird der Spannungsschwellenwert durch Erlernen bestimmt. Somit bestimmt vor Antreiben der motorgetriebenen Ölpumpe 1 die Steuereinheit 213, ob eine Erlernbedingung für den Spannungsschwellenwert erfüllt ist oder nicht. Insbesondere wird die Erlernbedingung für den Spannungsschwellenwert wie folgt angenommen: das Antreiben des bürstenlosen Motors 2 wurde beispielsweise nicht unmittelbar nach dem Einschalten einer Stromquelle oder unmittelbar nach dem Stoppen der motorgetriebenen Ölpumpe 1 angefordert. Bestimmt die Steuereinheit 213, dass die Erlernbedingung erfüllt ist, weist die Steuereinheit 213 einen Fortschritt zu Schritt 2 (”Ja”) an. Bestimmt die Steuereinheit 213, dass die Erlernbedingung nicht erfüllt ist, weist die Steuereinheit 213 einen Fortschritt zu Schritt 3 (”Nein”) an.
Bei Schritt 2, führt die Steuereinheit 213 eine Teilroutine zum Erlernen des Spannungsschwellenwertes aus.
Bei Schritt 3 bestimmt die Steuereinheit 213 beispielsweise, ob eine Leerlaufstopp-Steuerfunktion den Stopp des Leerlaufes angefordert hat. Um genau zu sein, wird bestimmt, ob das AT-Steuersystem 4 angefordert hat, die motorgetriebene Ölpumpe 1 anzutreiben. Wenn bestimmt wird, dass das Antreiben der motorgetriebenen Ölpumpe 1 angefordert wurde, weist die Steuereinheit 213 einen Fortschritt zu Schritt 4 (”Ja”) an. Wenn bestimmt wird, dass das Antreiben der motorgetriebenen Ölpumpe 1 nicht angefordert wurde, beendet die Steuereinheit 213 den Vorgang (”Nein”). Wenngleich es in 4 nicht dargestellt ist, wird für den Fall, dass ein Antreiben der motorgetriebenen Ölpumpe 1 im Verlauf des Erlernens angefordert wird, das in Schritt 2 ausgeführt wird, das Erlernen beendet und der eingestellte Spannungsschwellenwert verwendet.
In Schritt 4 führt die Steuereinheit 213 eine Teilroutine zum Antreiben des bürstenlosen Motors 2 aus.
5 und 6 zeigen im Detail die Teilroutine zum Erlernen eines Spannungsschwellenwertes.
In den Schritten 11 bis 13 wird ein Spannungsschwellenwert V4-5 erlernt, der verwendet wird um zu bestimmen, von der Stromversorgungsbetriebsart (4) zu der Stromversorgungsbetriebsart (5) umzuschalten. Bei den Schritten 14 bis 16 wird ein Spannungsschwellenwert V5-6 erlernt, der verwendet wird um zu bestimmen, von der Stromversorgungsbetriebsart (5) zu der Stromversorgungsbetriebsart (6) umzuschalten. Bei den Schritten 17 bis 19 wird ein Spannungsschwellenwert V6-1 erlernt, der verwendet wird um zu bestimmen, von der Stromversorgungsbetriebsart (6) zu der Stromversorgungsbetriebsart (1) umzuschalten. Bei den Schritten 20 bis 22 wird ein Spannungsschwellenwert V1-2 erlernt, der verwendet wird um zu bestimmen, von der Stromversorgungsbetriebsart (1) zu der Stromversorgungsbetriebsart (2) umzuschalten. Bei den Schritten 23 bis 25 wird ein Spannungsschwellenwert V2-3 erlernt, der verwendet wird um zu bestimmen, von der Stromversorgungsbetriebsart (2) zu der Stromversorgungsbetriebsart (3) umzuschalten. Bei den Schritten 26 bis 28 wird ein Spannungsschwellenwert V3-4 erlernt, der verwendet wird um zu bestimmen, von der Stromversorgungsbetriebsart (3) zu der Stromversorgungsbetriebsart (4) umzuschalten. Die Reihenfolge des Erlernens der Spannungsschwellenwerte ist willkürlich und kann je nach Erfordernis geändert werden.
In Schritt 11 positioniert die Steuereinheit 213 den Dauermagnetrotor 216 in einem Winkel der der Stromversorgungsbetriebsart (3) entspricht. Insbesondere legt die Steuereinheit 213 eine Spannung, die der Stromversorgungsbetriebsart (3) entspricht, d. h. Vu = 0, Vv = Vin und Vw = –Vin, an die entsprechenden Phasen an. Durch Anlegen der Spannung entsprechend der Stromversorgungsbetriebsart (3) an diese Phasen, wird der Dauermagnetrotor 216 von den kombinierten Magnetflüssen der U-, V- und W-Phase angezogen, wodurch ein Drehmoment erzeugt wird. Demzufolge dreht sich der N-Pol des Dauermagnetrotors 216 in einem Winkel von 90 Grad. Gleichzeitig ist ein Winkel von 90 Grad, der der Winkel ist, an dem die Spannungen entsprechend der Stromversorgungsbetriebsart (3) angelegt werden, die Winkelposition, an der das Umschalten von der Stromversorgungsbetriebsart (4) zu der Stromversorgungsbetriebsart (5) ausgeführt wird.
Bei Schritt 12 wartet die Steuereinheit 213, bis die maximale Betriebsverzögerung (d. h. Bereitschaftszeit) abgelaufen ist. Die maximale Betriebsverzögerung ist die Zeitperiode, von der erwartet wird, dass sie erforderlich ist, damit der N-Pol des Dauermagnetrotors 216 eine Winkelposition von 90 Grad entsprechend der Stromversorgungsbetriebsart (3) erreicht, nachdem die Steuereinheit 213 in Schritt 11 die angelegte Spannung Vu, Vv und Vw entsprechend den U-, V- und W-Phasen jeweils auf die angelegte Spannung eingestellt hat, die der Stromversorgungsbetriebsart (3) entspricht. Wenn abgeschätzt werden kann, dass der Dauermagnetrotor 216 an einer Winkelposition von 90 Grad gestoppt hat, schaltet die Steuereinheit 213 von der Angelegten Spannung entsprechend der Stromversorgungsbetriebsart (3) zu der angelegten Spannung um, die der Stromversorgungsbetriebsart (4) entspricht, d. h. Vu = –Vin, Vv = Vin und Vw = 0.
Bei Schritt S13 erfasst die Steuereinheit 213 die Klemmenspannung Vw in der W-Phase, die eine offene Phase (stromlose Phase) in der Stromversorgungsbetriebsart (4) ist, die man unmittelbar nach dem Umschalten von der angelegten Spannung entsprechend der Stromversorgungsbetriebsart (3) zu der Angelegten Spannung erhält, die der Stromversorgungsbetriebsart (4) entspricht. Auf der Basis einer Klemmenspannung Vw aktualisiert die Steuereinheit 213 den Spannungsschwellenwert V4-5, der verwendet wird, um die Umschaltung von der Stromversorgungsbetriebsart (4) zu der Stromversorgungsbetriebsart (5) zu bestimmen, und speichert den aktualisierten Schwellenwert V4-5. Das heißt, die Umschaltung von der Stromversorgungsbetriebsart (4) zu der Stromversorgungsbetriebsart (5) ist derart eingestellt, dass sie bei einem Winkel von 90 Grad stattfindet. Ob der Winkel 90 Grad erreicht hat oder nicht, wird auf der Basis einer Klemmenspannung Vw in der W-Phase ermittelt, die die offene Phase (stromlose Phase) in der Stromversorgungsbetriebsart (4) ist.
Hier kann durch fortwährendes Anlegen der Spannung entsprechend der Stromversorgungsbetriebsart (3) der Dauermagnetrotor 216 in der Winkelposition (90 Grad) angeordnet werden, bei der ein Umschalten von der Stromversorgungsbetriebsart (4) in die Stromversorgungsbetriebsart (5) ausgeführt wird. Das Umschalten von der Stromversorgungsbetriebsart (3) zu der Stromversorgungsbetriebsart (4) wird anschließend in einem derartigen Zustand ausgeführt. Dadurch kennzeichnet die Klemmenspannung Vw in der W-Phase unmittelbar nach dem Umschalten die Klemmenspannung V in der offenen Phase bei einer Winkelposition von 90 Grad.
Anschließend wird auf der Basis der Klemmenspannung Vw in der W-Phase unmittelbar nach dem Umschalten zu der Stromversorgungsbetriebsart (4) von dem fortwährenden Anlegen der Spannung, die der Stromversorgungsbetriebsart (3) entspricht, der Spannungsschwellenwert V4-5, der verwendet wird, um das Umschalten von der Stromversorgungsbetriebsart (4) zu der Stromversorgungsbetriebsart (5) zu bestimmen, aktualisiert und das aktualisierte V4-5 gespeichert. Anschließend wird, wenn die Klemmenspannung Vw in der W-Phase, die die offene Phase (stromlose Phase) der Stromversorgungsbetriebsart (4) ist, den Spannungsschwellenwert V4-5 überschritten hat (d. h. wenn die Klemmenspannung Vw in der W-Phase gleich dem Spannungsschwellenwert V4-5 geworden ist), das Umschalten von der Stromversorgungsbetriebsart (4) zu der Stromversorgungsbetriebsart (5) ausgeführt.
Bei einem Spannungsschwellenwert-Aktualisierungsvorgang kann die Klemmenspannung V in der offenen Phase, die man zu diesem Zeitpunkt erhält, unverändert als Spannungsschwellenwert gespeichert werden. Alternativ können der gewichtete Durchschnitt von Spannungsschwellenwerten, die man bis zum vorherigen Spannungsschwellenwert erhält, und die Klemmenspannung V in der offenen Phase, die man zu diesem Zeitpunkt erhält, als neuer Spannungsschwellenwert gespeichert werden. Alternativ kann ein gleitender Durchschnitt der Klemmenspannung V in der offenen Phase, den man wenigstens zweimal zuvor erhält, als neuer Spannungsschwellenwert gespeichert werden.
Wenn die Klemmenspannung V in der offenen Phase, die man zu diesem Zeitpunkt erhält, in einen normalen Bereich fällt, der zuvor gespeichert wurde, kann der Spannungsschwellenwert auf der Basis der Klemmenspannung V in der offenen Phase aktualisiert werden, die man zu diesem Zeitpunkt erhält. Liegt er außerhalb des normalen Bereiches, kann eine Aktualisierung des Spannungsschwellenwertes auf der Basis der Klemmenspannung in der offenen Phase V, die man zu diesem Zeitpunkt erhält, verhindert werden, wobei der vorherige Spannungsschwellenwert in unveränderter Form gehalten wird. In einem Nicht-Erlernungszustand, in dem ein Sollwert als Ausgangswert eines Spannungsschwellenwertes gespeichert wurde und das Erlernen eines Spannungsschwellenwertes noch nicht ausgeführt wurde, wird der Zeitpunkt der Stromversorgungsbetriebsartumschaltung mit Hilfe des Ausgangswertes (Sollwert) als Spannungsschwellenwert bestimmt. Für den Fall, bei dem die Klemmenspannung in der offenen Phase (stromlose Phase) nach der Analog-/Digital-(A/D-)Umwandlung in festen Perioden gelesen wird, kann die Klemmenspannung in der offenen Phase, die zum ersten mal gelesen wird, wenn die Klemmenspannung in der offenen Phase unmittelbar nach der Stromversorgungsbetriebsartumschaltung erfasst wird, als Klemmenspannung in der offenen Phase unmittelbar nach dem Umschalten verwendet werden. Die A/D-Umwandlung kann jedoch in Synchronisation mit der Stromversorgungsbetriebsartumschaltung ausgeführt werden.
In Schritt 14 positioniert die Steuereinheit 213 den Dauermagnetrotor 216 in einem Winkel, der der Stromversorgungsbetriebsart (4) entspricht. Insbesondere werden die angelegten Spannungen, die der Stromversorgungsbetriebsart (4) entsprechen, d. h. Vu = –Vin, Vv = Vin und Vw = 0 an die entsprechenden Phasen angelegt. Durch Anlegen der Spannung, die der Stromversorgungsbetriebsart (4) entspricht, an diesen Phasen, wird der Dauermagnetrotor 216 von den kombinierten magnetischen Flüssen der U-, V- und W-Phase angezogen, wodurch ein Drehmoment erzeugt wird. Demzufolge dreht sich der N-Pol des Dauermagnetrotors 216 in einem Winkel von 150 Grad. Ein Winkel von 150 Grad, der der Winkel ist, an dem die Spannung entsprechend der Stromversorgungsbetriebsart (4) angelegt wird, ist die Winkelposition, in der die Umschaltung von der Stromversorgungsbetriebsart (5) in die Stromversorgungsbetriebsart (6) ausgeführt wird.
Bei Schritt 15 wartet die Steuereinheit 213, bis die maximale Betriebsverzögerung (d. h. die Bereitschaftszeit) abgelaufen ist. Die maximale Betriebsverzögerung ist die Zeitperiode, von der erwartet wird, dass sie erforderlich ist, damit der N-Pol des Dauermagnetrotors 216 einen Winkel von 150 Grad erreichen kann, der der Stromversorgungsbetriebsart (4) entspricht, nachdem die Steuereinheit 213 in Schritt 14 die angelegte Spannung Vu, Vv und Vw entsprechend der U-, V- und W-Phase jeweils auf die angelegte Spannung entsprechend der Stromversorgungsbetriebsart (4) eingestellt hat. Wenn abgeschätzt werden kann, dass der Dauermagnetrotor 216 in einem Winkel von 150 Grad gestoppt hat, schaltet die Steuereinheit 213 anschließend von der angelegten Spannung entsprechend der Stromversorgungsbetriebsart (4) zu der angelegten Spannung um, die der Stromversorgungsbetriebsart (5) entspricht, d. h. Vu = –Vin, Vv = 0 und Vw = Vin.
Bei Schritt 16 erfasst die Steuereinheit 213 die Klemmenspannung Vv in der V-Phase, die eine offene Phase (stromlose Phase) in der Stromversorgungsbetriebsart (5) ist, die man unmittelbar nach dem Umschalten von der angelegten Spannung entsprechend der Stromversorgungsbetriebsart (4) zu der angelegten Spannung erhält, die der Stromversorgungsbetriebsart (5) entspricht. Anschließend aktualisiert die Steuereinheit 213 auf der Basis der Klemmenspannung Vv den Spannungsschwellenwert V5-6, der verwendet wird, um das Umschalten von der Stromversorgungsbetriebsart (5) zu der Stromversorgungsbetriebsart (6) zu bestimmen, und speichert den aktualisierten Spannungsschwellenwert V5-6. Das heißt, dass Umschalten von der Stromversorgungsbetriebsart (5) zu der Stromversorgungsbetriebsart (6) ist derart eingestellt, dass es bei einem Winkel von 150 Grad erfolgt. Ob der Winkel 150 Grad erreicht hat, oder nicht, wird auf der Basis der Klemmenspannung Vv in der V-Phase ermittelt, die die offene Phase (stromlose Phase) in der Stromversorgungsbetriebsart (5) ist.
Hier kann durch fortwährendes Anlegen der Spannung entsprechend der Stromversorgungsbetriebsart (4) der Dauermagnetrotor 216 in der Winkelposition (150 Grad) angeordnet werden, bei der ein Umschalten von der Stromversorgungsbetriebsart (5) in die Stromversorgungsbetriebsart (6) ausgeführt wird. Das Umschalten von der Stromversorgungsbetriebsart (4) zu der Stromversorgungsbetriebsart (5) wird anschließend in einem derartigen Zustand ausgeführt. Dadurch kennzeichnet die Klemmenspannung Vv in der V-Phase unmittelbar nach dem Umschalten die Klemmenspannung V in der offenen Phase bei einer Winkelposition von 150 Grad.
Anschließend wird auf der Basis der Klemmenspannung Vv in der V-Phase unmittelbar nach dem Umschalten zu der Stromversorgungsbetriebsart (5) von dem fortwährenden Anlegen der Spannung, die der Stromversorgungsbetriebsart (4) entspricht, der Spannungsschwellenwert V5-6, der verwendet wird, um das Umschalten von der Stromversorgungsbetriebsart (5) zu der Stromversorgungsbetriebsart (6) zu bestimmen, aktualisiert und der aktualisierte Schwellenwert V5-6 gespeichert. Anschließend wird, wenn die Klemmenspannung Vv in der V-Phase, die die offene Phase (stromlose Phase) der Stromversorgungsbetriebsart (5) ist, den Spannungsschwellenwert V5-6 überschritten hat (d. h. wenn die Klemmenspannung Vv in der V-Phase gleich dem Spannungsschwellenwert V5-6 geworden ist), das Umschalten von der Stromversorgungsbetriebsart (5) zu der Stromversorgungsbetriebsart (6) ausgeführt.
In Schritt 17 positioniert die Steuereinheit 213 den Dauermagnetrotor 216 in einem Winkel, der der Stromversorgungsbetriebsart (5) entspricht. Insbesondere werden die angelegten Spannungen, die der Stromversorgungsbetriebsart (5) entsprechen, d. h. Vu = –Vin, Vv = 0 und Vw = Vin an die entsprechenden Phasen angelegt. Durch Anlegen der Spannung, die der Stromversorgungsbetriebsart (5) entspricht, an diesen Phasen, wird der Dauermagnetrotor 216 von den kombinierten magnetischen Flüssen der U-, V- und W-Phase angezogen, wodurch ein Drehmoment erzeugt wird. Demzufolge dreht sich der N-Pol des Dauermagnetrotors 216 in einem Winkel von 210 Grad. Ein Winkel von 210 Grad, der der Winkel ist, an dem die Spannung entsprechend der Stromversorgungsbetriebsart (5) angelegt wird, ist die Winkelposition, in der die Umschaltung von der Stromversorgungsbetriebsart (6) in die Stromversorgungsbetriebsart (1) ausgeführt wird.
Bei Schritt 18 wartet die Steuereinheit 213, bis die maximale Betriebsverzögerung (d. h. die Bereitschaftszeit) abgelaufen ist. Die maximale Betriebsverzögerung ist die Zeitperiode, von der erwartet wird, dass sie erforderlich ist, damit der N-Pol des Dauermagnetrotors 216 einen Winkel von 210 Grad erreichen kann, der der Stromversorgungsbetriebsart (5) entspricht, nachdem die Steuereinheit 213 in Schritt 17 die angelegte Spannung Vu, Vv und Vw entsprechend der U-, V- und W-Phase jeweils auf die angelegte Spannung entsprechend der Stromversorgungsbetriebsart (5) eingestellt hat. Wenn abgeschätzt werden kann, dass der Dauermagnetrotor 216 in einem Winkel von 210 Grad gestoppt hat, schaltet die Steuereinheit 213 anschließend von der angelegten Spannung entsprechend der Stromversorgungsbetriebsart (5) zu der angelegten Spannung um, die der Stromversorgungsbetriebsart (6) entspricht, d. h. Vu = 0, Vv = –Vin und Vw = Vin.
Bei Schritt 19 erfasst die Steuereinheit 213 die Klemmenspannung Vu in der U-Phase, die eine offene Phase (stromlose Phase) in der Stromversorgungsbetriebsart (6) ist, die man unmittelbar nach dem Umschalten von der angelegten Spannung entsprechend der Stromversorgungsbetriebsart (5) zu der angelegten Spannung erhält, die der Stromversorgungsbetriebsart (6) entspricht. Anschließend aktualisiert die Steuereinheit 213 auf der Basis der Klemmenspannung Vu den Spannungsschwellenwert V6-1, der verwendet wird, um das Umschalten von der Stromversorgungsbetriebsart (6) zu der Stromversorgungsbetriebsart (1) zu bestimmen, und speichert den aktualisierten Spannungsschwellenwert V6-1. Das heißt, dass Umschalten von der Stromversorgungsbetriebsart (6) zu der Stromversorgungsbetriebsart (1) ist derart eingestellt, dass es bei einem Winkel von 210 Grad erfolgt. Ob der Winkel 210 Grad erreicht hat, oder nicht, wird auf der Basis der Klemmenspannung Vu in der U-Phase ermittelt, die die offene Phase (stromlose Phase) in der Stromversorgungsbetriebsart (6) ist.
Hier kann durch fortwährendes Anlegen der Spannung entsprechend der Stromversorgungsbetriebsart (5) der Dauermagnetrotor 216 in der Winkelposition (210 Grad) angeordnet werden, bei der ein Umschalten von der Stromversorgungsbetriebsart (6) in die Stromversorgungsbetriebsart (1) ausgeführt wird. Das Umschalten von der Stromversorgungsbetriebsart (5) zu der Stromversorgungsbetriebsart (6) wird anschließend in einem derartigen Zustand ausgeführt. Dadurch kennzeichnet die Klemmenspannung Vu in der U-Phase unmittelbar nach dem Umschalten die Klemmenspannung V in der offenen Phase bei einer Winkelposition von 210 Grad.
Anschließend wird auf der Basis der Klemmenspannung Vu in der U-Phase unmittelbar nach dem Umschalten zu der Stromversorgungsbetriebsart (6) von dem fortwährenden Anlegen der Spannung, die der Stromversorgungsbetriebsart (5) entspricht, der Spannungsschwellenwert V6-1, der verwendet wird, um das Umschalten von der Stromversorgungsbetriebsart (6) zu der Stromversorgungsbetriebsart (1) zu bestimmen, aktualisiert und das aktualisierte V6-1 gespeichert. Anschließend wird, wenn die Klemmenspannung Vu in der U-Phase, die die offene Phase (stromlose Phase) der Stromversorgungsbetriebsart (6) ist, den Spannungsschwellenwert V6-1 überschritten hat (d. h. wenn die Klemmenspannung Vu in der U-Phase gleich dem Spannungsschwellenwert V6-1 geworden ist), das Umschalten von der Stromversorgungsbetriebsart (6) zu der Stromversorgungsbetriebsart (1) ausgeführt.
In Schritt 20 positioniert die Steuereinheit 213 den Dauermagnetrotor 216 in einem Winkel, der der Stromversorgungsbetriebsart (6) entspricht. Insbesondere werden die angelegten Spannungen, die der Stromversorgungsbetriebsart (6) entsprechen, d. h. Vu = 0, Vv = –Vin und Vw = Vin an die entsprechenden Phasen angelegt. Durch Anlegen der Spannung, die der Stromversorgungsbetriebsart (6) entspricht, an diesen Phasen, wird der Dauermagnetrotor 216 von den kombinierten magnetischen Flüssen der U-, V- und W-Phase angezogen, wodurch ein Drehmoment erzeugt wird. Demzufolge dreht sich der N-Pol des Dauermagnetrotors 216 in einem Winkel von 270 Grad. Ein Winkel von 270 Grad, der der Winkel ist, an dem die Spannung entsprechend der Stromversorgungsbetriebsart (6) angelegt wird, ist die Winkelposition, in der die Umschaltung von der Stromversorgungsbetriebsart (1) in die Stromversorgungsbetriebsart (2) ausgeführt wird.
Bei Schritt 21 wartet die Steuereinheit 213, bis die maximale Betriebsverzögerung (d. h. die Bereitschaftszeit) abgelaufen ist. Die maximale Betriebsverzögerung ist die Zeitperiode, von der erwartet wird, dass sie erforderlich ist, damit der N-Pol des Dauermagnetrotors 216 einen Winkel von 270 Grad erreichen kann, der der Stromversorgungsbetriebsart (6) entspricht, nachdem die Steuereinheit 213 in Schritt 20 die angelegte Spannung Vu, Vv und Vw entsprechend der U-, V- und W-Phase jeweils auf die angelegte Spannung entsprechend der Stromversorgungsbetriebsart (6) eingestellt hat. Wenn abgeschätzt werden kann, dass der Dauermagnetrotor 216 in einem Winkel von 270 Grad gestoppt hat, schaltet die Steuereinheit 213 anschließend von der angelegten Spannung entsprechend der Stromversorgungsbetriebsart (6) zu der angelegten Spannung um, die der Stromversorgungsbetriebsart (1) entspricht, d. h. Vu = Vin, Vv = –Vin und Vw = 0.
Bei Schritt 22 erfasst die Steuereinheit 213 die Klemmenspannung Vw in der W-Phase, die eine offene Phase (stromlose Phase) in der Stromversorgungsbetriebsart (1) ist, die man unmittelbar nach dem Umschalten von der angelegten Spannung entsprechend der Stromversorgungsbetriebsart (1) zu der angelegten Spannung erhält, die der Stromversorgungsbetriebsart (2) entspricht. Anschließend aktualisiert die Steuereinheit 213 auf der Basis der Klemmenspannung Vw den Spannungsschwellenwert V2-1, der verwendet wird, um das Umschalten von der Stromversorgungsbetriebsart (1) zu der Stromversorgungsbetriebsart (2) zu bestimmen, und speichert den aktualisierten Spannungsschwellenwert V1-2. Das heißt, dass Umschalten von der Stromversorgungsbetriebsart (1) zu der Stromversorgungsbetriebsart (2) ist derart eingestellt, dass es bei einem Winkel von 270 Grad erfolgt. Ob der Winkel 270 Grad erreicht hat, oder nicht, wird auf der Basis der Klemmenspannung Vw in der W-Phase ermittelt, die die offene Phase (stromlose Phase) in der Stromversorgungsbetriebsart (1) ist.
Hier kann durch fortwährendes Anlegen der Spannung entsprechend der Stromversorgungsbetriebsart (6) der Dauermagnetrotor 216 in der Winkelposition (270 Grad) angeordnet werden, bei der ein Umschalten von der Stromversorgungsbetriebsart (1) in die Stromversorgungsbetriebsart (2) ausgeführt wird. Das Umschalten von der Stromversorgungsbetriebsart (6) zu der Stromversorgungsbetriebsart (1) wird anschließend in einem derartigen Zustand ausgeführt. Dadurch kennzeichnet die Klemmenspannung Vw in der W-Phase unmittelbar nach dem Umschalten die Klemmenspannung V in der offenen Phase bei einer Winkelposition von 270 Grad.
Anschließend wird auf der Basis der Klemmenspannung Vw in der W-Phase unmittelbar nach dem Umschalten zu der Stromversorgungsbetriebsart (1) von dem fortwährenden Anlegen der Spannung, die der Stromversorgungsbetriebsart (6) entspricht, der Spannungsschwellenwert V1-2, der verwendet wird, um das Umschalten von der Stromversorgungsbetriebsart (1) zu der Stromversorgungsbetriebsart (2) zu bestimmen, aktualisiert und der aktualisierte Schwellenwert V1-2 gespeichert. Anschließend wird, wenn die Klemmenspannung Vw in der W-Phase, die die offene Phase (stromlose Phase) der Stromversorgungsbetriebsart (1) ist, den Spannungsschwellenwert V1-2 überschritten hat (d. h. wenn die Klemmenspannung Vw in der W-Phase gleich dem Spannungsschwellenwert V1-2 geworden ist), das Umschalten von der Stromversorgungsbetriebsart (1) zu der Stromversorgungsbetriebsart (2) ausgeführt.
In Schritt 23 positioniert die Steuereinheit 213 den Dauermagnetrotor 216 in einem Winkel, der der Stromversorgungsbetriebsart (1) entspricht. Insbesondere werden die angelegten Spannungen, die der Stromversorgungsbetriebsart (1) entsprechen, d. h. Vu = Vin, Vv = –Vin und Vw = 0 an die entsprechenden Phasen angelegt. Durch Anlegen der Spannung, die der Stromversorgungsbetriebsart (1) entspricht, an diesen Phasen, wird der Dauermagnetrotor 216 von den kombinierten magnetischen Flüssen der U-, V- und W-Phase angezogen, wodurch ein Drehmoment erzeugt wird. Demzufolge dreht sich der N-Pol des Dauermagnetrotors 216 in einem Winkel von 330 Grad. Ein Winkel von 330 Grad, der der Winkel ist, an dem die Spannung entsprechend der Stromversorgungsbetriebsart (1) angelegt wird, ist die Winkelposition, in der die Umschaltung von der Stromversorgungsbetriebsart (2) in die Stromversorgungsbetriebsart (3) ausgeführt wird.
Bei Schritt 24 wartet die Steuereinheit 213, bis die maximale Betriebsverzögerung (d. h. die Bereitschaftszeit) abgelaufen ist. Die maximale Betriebsverzögerung ist die Zeitperiode, von der erwartet wird, dass sie erforderlich ist, damit der N-Pol des Dauermagnetrotors 216 einen Winkel von 330 Grad erreichen kann, der der Stromversorgungsbetriebsart (1) entspricht, nachdem die Steuereinheit 213 in Schritt 23 die angelegte Spannung Vu, Vv und Vw entsprechend der U-, V- und W-Phase jeweils auf die angelegte Spannung entsprechend der Stromversorgungsbetriebsart (1) eingestellt hat. Wenn abgeschätzt werden kann, dass der Dauermagnetrotor 216 in einem Winkel von 330 Grad gestoppt hat, schaltet die Steuereinheit 213 anschließend von der angelegten Spannung entsprechend der Stromversorgungsbetriebsart (1) zu der angelegten Spannung um, die der Stromversorgungsbetriebsart (2) entspricht, d. h. Vu = Vin, Vv = 0 und Vw = –Vin.
Bei Schritt 25 erfasst die Steuereinheit 213 die Klemmenspannung Vv in der V-Phase, die eine offene Phase (stromlose Phase) in der Stromversorgungsbetriebsart (2) ist, die man unmittelbar nach dem Umschalten von der angelegten Spannung entsprechend der Stromversorgungsbetriebsart (1) zu der angelegten Spannung erhält, die der Stromversorgungsbetriebsart (2) entspricht. Anschließend aktualisiert die Steuereinheit 213 auf der Basis der Klemmenspannung Vv den Spannungsschwellenwert V2-3, der verwendet wird, um das Umschalten von der Stromversorgungsbetriebsart (2) zu der Stromversorgungsbetriebsart (3) zu bestimmen, und speichert den aktualisierten Spannungsschwellenwert V2-3. Das heißt, dass Umschalten von der Stromversorgungsbetriebsart (2) zu der Stromversorgungsbetriebsart (3) ist derart eingestellt, dass es bei einem Winkel von 330 Grad erfolgt. Ob der Winkel 330 Grad erreicht hat, oder nicht, wird auf der Basis der Klemmenspannung Vv in der V-Phase ermittelt, die die offene Phase (stromlose Phase) in der Stromversorgungsbetriebsart (2) ist.
Hier kann durch fortwährendes Anlegen der Spannung entsprechend der Stromversorgungsbetriebsart (1) der Dauermagnetrotor 216 in der Winkelposition (330 Grad) angeordnet werden, bei der ein Umschalten von der Stromversorgungsbetriebsart (2) in die Stromversorgungsbetriebsart (1) ausgeführt wird. Das Umschalten von der Stromversorgungsbetriebsart (1) zu der Stromversorgungsbetriebsart (2) wird anschließend in einem derartigen Zustand ausgeführt. Dadurch kennzeichnet die Klemmenspannung Vv in der V-Phase unmittelbar nach dem Umschalten die Klemmenspannung V in der offenen Phase bei einer Winkelposition von 330 Grad.
Anschließend wird auf der Basis der Klemmenspannung Vv in der V-Phase unmittelbar nach dem Umschalten zu der Stromversorgungsbetriebsart (2) von dem fortwährenden Anlegen der Spannung, die der Stromversorgungsbetriebsart (1) entspricht, der Spannungsschwellenwert V2-3, der verwendet wird, um das Umschalten von der Stromversorgungsbetriebsart (2) zu der Stromversorgungsbetriebsart (3) zu bestimmen, aktualisiert und der aktualisierte Schwellenwert V2-3 gespeichert. Anschließend wird, wenn die Klemmenspannung Vv in der V-Phase, die die offene Phase (stromlose Phase) der Stromversorgungsbetriebsart (2) ist, den Spannungsschwellenwert V2-3 überschritten hat (d. h. wenn die Klemmenspannung Vv in der V-Phase gleich dem Spannungsschwellenwert V2-3 geworden ist), das Umschalten von der Stromversorgungsbetriebsart (2) zu der Stromversorgungsbetriebsart (3) ausgeführt.
In Schritt 26 positioniert die Steuereinheit 213 den Dauermagnetrotor 216 in einern Winkel, der der Stromversorgungsbetriebsart (2) entspricht. Insbesondere werden die angelegten Spannungen, die der Stromversorgungsbetriebsart (2) entsprechen, d. h. Vu = Vin, Vv = 0 und Vw = –Vin an die entsprechenden Phasen angelegt. Durch Anlegen der Spannung, die der Stromversorgungsbetriebsart (2) entspricht, an diesen Phasen, wird der Dauermagnetrotor 216 von den kombinierten magnetischen Flüssen der U-, V- und W-Phase angezogen, wodurch ein Drehmoment erzeugt wird. Demzufolge dreht sich der N-Pol des Dauermagnetrotors 216 in einem Winkel von 30 Grad. Ein Winkel von 30 Grad, der der Winkel ist, an dem die Spannung entsprechend der Stromversorgungsbetriebsart (2) angelegt wird, ist die Winkelposition, in der die Umschaltung von der Stromversorgungsbetriebsart (3) in die Stromversorgungsbetriebsart (4) ausgeführt wird.
Bei Schritt 27 wartet die Steuereinheit 213, bis die maximale Betriebsverzögerung (d. h. die Bereitschaftszeit) abgelaufen ist. Die maximale Betriebsverzögerung ist die Zeitperiode, von der erwartet wird, dass sie erforderlich ist, damit der N-Pol des Dauermagnetrotors 216 einen Winkel von 30 Grad erreichen kann, der der Stromversorgungsbetriebsart (2) entspricht, nachdem die Steuereinheit 213 in Schritt 26 die angelegte Spannung Vu, Vv und Vw entsprechend der U-, V- und W-Phase jeweils auf die angelegte Spannung entsprechend der Stromversorgungsbetriebsart (2) eingestellt hat. Wenn abgeschätzt werden kann, dass der Dauermagnetrotor 216 in einem Winkel von 30 Grad gestoppt hat, schaltet die Steuereinheit 213 anschließend von der angelegten Spannung entsprechend der Stromversorgungsbetriebsart (2) zu der angelegten Spannung um, die der Stromversorgungsbetriebsart (3) entspricht, d. h. Vu = 0, Vv = –Vin und Vw = –Vin.
Bei Schritt 28 erfasst die Steuereinheit 213 die Klemmenspannung Vu in der U-Phase, die eine offene Phase (stromlose Phase) in der Stromversorgungsbetriebsart (3) ist, die man unmittelbar nach dem Umschalten von der angelegten Spannung entsprechend der Stromversorgungsbetriebsart (2) zu der angelegten Spannung erhält, die der Stromversorgungsbetriebsart (3) entspricht. Anschließend aktualisiert die Steuereinheit 213 auf der Basis der Klemmenspannung Vu den Spannungsschwellenwert V3-4, der verwendet wird, um das Umschalten von der Stromversorgungsbetriebsart (3) zu der Stromversorgungsbetriebsart (4) zu bestimmen, und speichert den aktualisierten Spannungsschwellenwert V3-4. Das heißt, dass Umschalten von der Stromversorgungsbetriebsart (3) zu der Stromversorgungsbetriebsart (4) ist derart eingestellt, dass es bei einem Winkel von 30 Grad erfolgt. Ob der Winkel 30 Grad erreicht hat, oder nicht, wird auf der Basis der Klemmenspannung Vu in der U-Phase ermittelt, die die offene Phase (stromlose Phase) in der Stromversorgungsbetriebsart (3) ist.
Hier kann durch fortwährendes Anlegen der Spannung entsprechend der Stromversorgungsbetriebsart (2) der Dauermagnetrotor 216 in der Winkelposition (30 Grad) angeordnet werden, bei der ein Umschalten von der Stromversorgungsbetriebsart (3) in die Stromversorgungsbetriebsart (4) ausgeführt wird. Das Umschalten von der Stromversorgungsbetriebsart (2) zu der Stromversorgungsbetriebsart (3) wird anschließend in einem derartigen Zustand ausgeführt. Dadurch kennzeichnet die Klemmenspannung Vu in der U-Phase unmittelbar nach dem Umschalten die Klemmenspannung V in der offenen Phase bei einer Winkelposition von 30 Grad.
Anschließend wird auf der Basis der Klemmenspannung Vu in der U-Phase unmittelbar nach dem Umschalten zu der Stromversorgungsbetriebsart (3) von dem fortwährenden Anlegen der Spannung, die der Stromversorgungsbetriebsart (2) entspricht, der Spannungsschwellenwert V3-4, der verwendet wird, um das Umschalten von der Stromversorgungsbetriebsart (3) zu der Stromversorgungsbetriebsart (4) zu bestimmen, aktualisiert und der aktualisierte Spannungsschwellenwert V3-4 gespeichert. Anschließend wird, wenn die Klemmenspannung Vu in der U-Phase, die die offene Phase (stromlose Phase) der Stromversorgungsbetriebsart (3) ist, den Spannungsschwellenwert V3-4 überschritten hat (d. h. wenn die Klemmenspannung Vu in der U-Phase gleich dem Spannungsschwellenwert V3-4 geworden ist), das Umschalten von der Stromversorgungsbetriebsart (3) zu der Stromversorgungsbetriebsart (4) ausgeführt.
Wie es oben erläutert wurde, wird durch Halten einer der Stromversorgungsbetriebsarten (1) bis (6) der Dauermagnetrotor 216 in einer Winkelposition angeordnet, in der die Umschaltung der Stromversorgungsbetriebsart ausgeführt wird. Somit wird die Umschaltung aus der Stromversorgungsbetriebsart ausgeführt, in der der Dauermagnetrotor 216 in die anschließende Stromversorgungsbetriebsart positioniert wird. Die Klemmenspannung in der offenen Phase unmittelbar nach dieser Umschaltung wird als Spannungsschwellenwert erlernt, wenn die Stromversorgungsbetriebsart in der Winkelposition umgeschaltet wird, in der der Dauermagnetrotor 216 angeordnet ist (d. h. wenn die Umschaltung zu der anschließenden Stromversorgungsbetriebsart von der Stromversorgungsbetriebsart unmittelbar nach dieser Umschaltung ausgeführt wird).
Selbst wenn die Klemmenspannung in der offenen Phase bei jeder Winkelposition, in der die Umschaltung ausgeführt wird, infolge einer Schwankung bei der Erfassung durch einen Spannungserfassungsschaltkreis, einer Schwankung in dem Motor oder einer Änderung der Umgebungsbedingungen, wie etwa der Temperatur, schwankt, können somit Spannungsschwellenwerte nacheinander gemäß dieser Schwankungen korrigiert werden. Auf diese Weise wird verhindert, dass der Zeitpunkt der Stromversorgungsbetriebsartumschaltung von den gewünschten Winkelpositionen abweicht.
Darüber hinaus wird ein Spannungsschwellenwert immer dann individuell erlernt, wenn eine der sechs Stromversorgungsbetriebsarten umgeschaltet wird. Der Spannungsschwellenwert, der verwendet wird, um den Zeitpunkt der Umschaltung der Stromversorgungsbetriebsart zu bestimmen, wird in Abhängigkeit der Stromversorgungsbetriebsart gewählt, zu der die Umschaltung ausgeführt werden soll. Selbst wenn es eine Abweichung bei jeder der Wicklungen in dem bürstenlosen Motor 2 gibt, kann somit eine Umschaltung zu jeder Stromversorgungsbetriebsart mit der geeigneten Zeitgabe (d. h. bei der gewünschten Winkelposition) ausgeführt werden.
7 zeigt eine Teilroutine zum Antreiben eines bürstenlosen Motors 2.
Bei Schritt 31 bezieht sich die Steuereinheit 213 beispielsweise auf ein Kennfeld, in dem Solldrehzahlen entsprechend der Temperatur des Öls, das ein ATF (Automatikgetriebefluid) ist, eingestellt sind, wie es in 8 gezeigt ist, und berechnet eine Solldrehzahl für den bürstenlosen Motor 2. In dem Kennfeld, das in 8 gezeigt ist, nimmt die Solldrehzahl mit dem Anstieg der Öltemperatur linear zu. Die Ausführungsform ist jedoch nicht auf eine derartige Eigenschaft beschränkt. Treibt der bürstenlose Motor 2 eine Wasserpumpe an, kann die Solldrehzahl höher eingestellt sein als die Temperatur des Maschinenkühlmittels.
In Schritt 32 berechnet auf der Basis der Solldrehzahl und der Istdrehzahl des bürstenlosen Motors 2 die Steuereinheit 213 eine Spannung, die an den bürstenlosen Motor 2 angelegt wird, in der Art und Weise, wie es im folgenden beschrieben wird. Das heißt, sofern angenommen wird, dass der Ausdruck [Drehzahlabweichung = Solldrehzahl – Istdrehzahl] verwendet wird, wobei die angelegte Spannung PI (Proportional-Integral) durch Rotationsrückmeldung gesteuert wird, kann die angelegte Spannung aus der folgenden Gleichung ermittelt werden: [Angelegte Spannung = Drehzahlabweichung × P(proportionale) Verstärkung + Drehzahlabweichungs-Intergralwert × I-(integrale) Verstärkung]. Dies gilt auch für andere Steuersysteme, wie etwa die PID-Steuerung (PID = Proportional-Intergral-Derivativ). Als Istdrehzahl wird ein Wert verwendet, der in Schritt 41 (Beschreibung folgt) verwendet wird. Es kann jedoch ein Erfassungswert verwendet werden, den man durch einen bekannten Sensor erhält.
Angesichts der Tatsache, dass der Phasenstrom und der Stromquellenstrom begrenzt sind, wird zu diesem Zeitpunkt die angelegte Spannung gemäß dem Phasenstrom und dem Stromquellenstrom korrigiert. Insbesondere verwendet der Stromquellenstrom einen Erfassungswert, den man durch einen Schaltkreis erhält, und der Phasenstrom verwendet einen arithmetischen Wert, der aus der Gleichung [Phasenstrom = Stromquellenstrom/Tastverhältnis] berechnet wird. Zunächst wird die Differenz zwischen dem Stromgrenzwert und dem Wert des Stromes aus der folgenden Gleichung berechnet. Differenz 1 = Stromgrenzwert des Stromquellenstroms – Stromquellenstrom (erfasster Wert) . Differenz 2 = Stromgrenzwert des Phasenstroms – Phasenstrom (arithmetischer Wert) .
Anschließend wird die kleinere der Differenzen 1 und 2 verwendet. Ist die Differenz Null oder kleiner, wird die angelegte Spannung durch einen Grenzterm des Stroms korrigiert, den man durch Multiplizieren der Differenz mit der Verstärkung erhält, wie es im folgenden erläutert ist. Grenzterm des Stroms = Verstärkung des Stroms × min (Differenz 1, Differenz 2)
Bei Schritt 33 stellt die Steuereinheit den unteren Schwellenwert für das Tastverhältnis ein, das verwendet wird, um eine PWM-Steuerung (PWM – Impulsbreitenmodulation) an einem Phasenstrom vorzunehmen, wie es im folgenden beschrieben ist.
Beispielsweise wird, wie in 9 gezeigt, angenommen, dass das Tal eines PWM-Zählers, der einen Anstieg und einen Abfall zu jeder Trägerperiode bei der PWM-Steuerung (d. h. dem Punkt an dem sich der Zählerwert zu dem Abstieg von dem Abfall verschiebt) wiederholt, mit anderen Worten die Nähe des Zentrums der Impulsbreite PW einer angelegten Impulsspannung, ein A/D-Umwandlungszeitpunkt (Abtastzeitpunkt) für eine stromlose Phase ist. Wenn in diesem Fall die Zeitperiode, in der die impulsinduzierte Spannung in der stromlosen Phase unmittelbar nach dem Anlegen einer Impulsspannung (d. h. unmittelbar nach dem Anstieg) fluktuiert (d. h. Spannungsfluktuationszeit), länger ist als ½ der Impulsbreite PW, wird die A/D-Umwandlung (Abtastung) der impulsinduzierten Spannung in der stromlosen Phase während der Fluktuation der impulsinduzierten Spannung ausgeführt. Infolgedessen kann die impulsinduzierte Spannung in der stromlosen Phase nicht präzise erfasst werden. Wenn zudem die erforderliche Zeit für einen A/D-Umwandlungsvorgang der impulsinduzierten Spannung in der stromlosen Phase (d. h. die A/D-Umwandlungszeit ab dem Beginn der A/D-Umwandlung bis zu deren Ende) länger als ½ der Impulsbreite PW ist, stoppt das Anlegen einer Spannung für die Phasenstromversorgung während der A/D-Umwandlung. Auch in diesem Fall kann die impulsinduzierte Spannung in der stromlosen Phase nicht präzise erfasst werden, was möglicherweise zu einem Synchronisationsverlust bei dem bürstenlosen Motor 2 führt.
Angesichts dessen wird ein niedrigerer Schwellenwert für das Tastverhältnis gemäß der folgenden Gleichung berechnet. Niedrigerer Schwellenwert = max (Spannungsfluktuationszeit, A/D-Umwandlungszeit) × 2/Trägerperiode × 100
Gemäß dieser Gleichung wird die doppelte Spannungsfluktuationszeit oder A/D-Umwandlungszeit – je nach dem, welche davon länger ist – als minimale Impulsbreite PWmin verwendet. Demzufolge wird verhindert, dass eine A/D-Umwandlung (Abtastung) der impulsinduzierten Spannung in der stromlosen Phase auftritt, während die impulsinduzierte Spannung fluktuiert. Zudem wird verhindert, dass das Anlegen einer Spannung in der stromführenden Phase stoppt, während die A/D-Umwandlung im Fortschritt ist.
Ein unterer Schwellenwert für das Tastverhältnis wird ebenfalls in der oben beschriebenen Art und Weise für den Fall eingestellt, bei dem der Spitzenwert des PWM-Zählers, der einen Anstieg und Abfall in jeder Trägerperiode bei der PWM-Steuerung wiederholt (d. h. der Punkt, an dem sich ein Zählerwert von dem Anstieg zu dem Abfall verschiebt), als A/D-Umwandlungszeitpunkt (d. h. Abtastzeitpunkt) für eine Spannung in der stromlosen Phase verwendet wird, oder für den Fall, bei dem der PWM-Umschaltzeitpunkt als A/D-Umwandlungszeitpunkt (Abtastzeitpunkt) für eine Spannung in der stromlosen Phase verwendet wird.
In Schritt 34 stellt die Steuereinheit 213 einen oberen Schwellenwert für das Tastverhältnis ein, das verwendet wird, um eine PWM-Steuerung an einem Phasenstrom in einer Art und weise vorzunehmen, wie es im folgenden erläutert wird.
Das heißt, man erhält, wie es in 10 gezeigt ist, die induzierte Spannung, wenn das Tastverhältnis für die PWM-Steuerung des bürstenlosen Motors 2 geändert wird, im voraus. Auf der Basis der Beziehung zwischen dem Spannungsschwellenwert und der induzierten Spannung wird ein oberer Schwellenwert für das Tastverhältnis eingestellt. Insbesondere wird auf der Basis des Tastverhältnisses, bei dem der Spannungsschwellenwert und die induzierte Spannung gleich sind, ein Tastverhältnis, das eine induzierte Spannung unter Berücksichtigung der Schwankung mit etwa 10% Spielraum beispielsweise im Bezug auf den Spannungsschwellenwert bewirkt, als ein oberer Grenzwert für das Tastverhältnis eingestellt. In diesem Fall kann jede induzierte Spannung durch Erlernen bezogen werden. Alternativ können der Durchschnitt von N induzierten Spannungen oder die minimale induzierte Spannung verwendet werden.
Durch Regeln des oberen Schwellenwertes des Tastverhältnisses auf diese Art und Weise, nimmt die Änderungsrate des magnetischen Flusses zwischen stromführenden Phasen ab, wodurch ein Abfall der induzierten Spannung verhindert wird. Infolgedessen erfolgt eine Umschaltung der Stromversorgungsbetriebsarten für den bürstenlosen Motor 2 mit einer geeigneten Zeitabstimmung. Somit kann ein Synchronisationsverlust bei dem bürstenlosen Motor 2 verhindert werden.
Darüber hinaus wird der obere Schwellenwert für das auf diese Art und Weise eingestellte Tastverhältnis gemäß der Stromquellenspannung und/oder der Temperatur korrigiert. Das heißt, sofern die Stromquellenspannung hoch ist, ist die induzierte Spannung im Vergleich zu dem Fall höher, bei dem die Stromquellenspannung niedrig ist, wie es in 11 gezeigt ist. Aus diesem Grund wird eine Korrektur derart vorgenommen, dass, wenn eine Abweichung der induzierten Spannung entsprechend der Stromquellenspannung von dem Spannungsschwellenwert zunimmt, der obere Schwellenwert für das Tastverhältnis weiter erhöht wird, während eine Schwankungsbreite sichergestellt ist. Wenn im Gegensatz dazu die Motortemperatur niedrig ist, ist die induzierte Spannung im Vergleich zu dem Fall höher, bei dem die Motortemperatur hoch ist, wie es in 12 gezeigt ist. Aus diesem Grund wird eine Korrektur derart vorgenommen, dass, wenn die Abweichung der induzierten Spannung entsprechend der Motortemperatur von dem Spannungsschwellenwert zunimmt, der obere Schwellenwert für das Tastverhältnis weiter erhöht wird, während eine Schwankungsbereite sichergestellt ist. Hier kann die Motortemperatur die Rotortemperatur des bürstenlosen Motors 2 oder eine Temperatur sein, die sich auf die Rotortemperatur bezieht, wie etwa die ATF-Öltemperatur. Da nebenbei das Tastverhältnis mit dem Phasenstrom zunimmt, ist eine Korrektur durch den Phasenstrom ebenfalls möglich. Hier wird jedoch angenommen, dass der Phasenstrom während der Strombegrenzung im wesentlichen konstant ist.
Selbst wenn sich die induziert Spannung mit einer Änderung der Stromquellenspannung oder der Motortemperatur ändert, wird somit der obere Schwellenwert für das Tastverhältnis derart korrigiert, dass diese Änderung kompensiert wird. Infolgedessen wird verhindert, dass die Umschaltung der Stromversorgungsbetriebsarten für den bürstenlosen Motor 2 von einer geeigneten Zeitabstimmung abweicht. Demzufolge kann ein Synchronisationsverlust bei dem bürstenlosen Motor 2 zuverlässiger verhindert werden.
In Schritt 35 stellt die Steuereinheit 213 eine Motoreinschaltdauer (d. h. ein Tastverhältnis) auf der Basis der angelegten Spannung (Eingangsspannung), die in Schritt 32 eingestellt wird, des unteren Schwellenwertes für das Tastverhältnis, das in Schritt 33 eingestellt wird, und des oberen Schwellenwertes für das Tastverhältnis ein, das in Schritt 34 eingestellt wird.
Zunächst wird eine Basisdauer [%] aus der Gleichung [Basisdauer = angelegte Spannung/Stromquellenspannung × 100] berechnet. Ist die Basisdauer über dem unteren Schwellenwert, wird anschließend die Basisdauer als Motoreinschaltdauer zugewiesen; ist die Basisdauer unter dem unteren Schwellenwert, wird der untere Schwellenwert als Motoreinschaltdauer zugewiesen. Dadurch ist die Motoreinschaltdauer derart begrenzt, dass sie nicht unter den unteren Schwellenwert abnimmt. Liegt die Basisdauer über dem oberen Schwellenwert, wird daneben der obere Schwellenwert als Motoreinschaltdauer zugewiesen; ist die Basisdauer unter dem oberen Schwellenwert, wird die Basisdauer als Motoreinschaltdauer zugewiesen. Dadurch ist die Motoreinschaltdauer derart begrenzt, dass sie nicht über den oberen Schwellenwert zunimmt. Das heißt die Motoreinschaltdauer ist derart begrenzt, dass sie in einen Bereich fällt, der durch den oberen und den unteren Schwellenwert definiert ist.
Bei einem Hydraulikpumpensystem, wie bei der vorliegenden Erfindung, ist eine hoch präzise Steuerung der Motordrehzahl nicht erforderlich, wobei eine Spannung angelegt wird, die höher ist als ein erforderlicher Pegel. Selbst wenn das Tastverhältnis begrenzt ist, kann demzufolge eine Menge des abgegebenen Öls sichergestellt werden, die größer ist als eine erforderliche Menge, wodurch eine Abnahme des Hydraulikdrucks, eine unzureichende Schmierung und dergleichen verhindert wird. Treibt ein bürstenloser Motor 2 eine Wasserpumpe an, kann eine Menge eines umgewälzten Kühlmittels sichergestellt werden, die größer ist als wenigsten eine benötigte Menge, selbst wenn das Tastverhältnis begrenzt ist, wodurch ein Überhitzen der Maschine verhindert werden kann.
Daneben muss die sensorlose Hochgeschwindigkeitssteuerung mit geringerem Synchronisationsverlust bei dem bürstenlosen Motor 2 nicht die Steuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwenden.
Bei Schritt 36 erfasst die Steuereinheit 213 eine Spannung in einer stromlosen Phase in einer momentan verwendeten Stromversorgungsbetriebsart. Insbesondere erfasst bei der Stromversorgungsbetriebsart (1) die Steuereinheit eine W-Phasenspannung; in der Stromversorgungsbetriebsart (2) eine V-Phasenspannung; in der Stromversorgungsbetriebsart (3) eine U-Phasenspannung; in der Stromversorgungsbetriebsart (4) eine W-Phasenspannung; in der Stromversorgungsbetriebsart (5) eine V-Phasenspannung und in der Stromversorgungsbetriebsart (6) eine U-Phasenspannung.
Nun wird unter Bezugnahme auf 13 eine Zeitperiode, in der eine Klemmenspannung in der stromlosen Phase erfasst wird, mit Hilfe der Stromversorgungsbetriebsart (3) als Beispiel erläutert. In der Stromversorgungsbetriebsart (3) liegt eine Spannung V an der V-Phase an, liegt eine Spannung –V, die einer Instruktionsspannung entspricht, an der W-Phase durch Impulsbreitenmodulation an, und wird bewirkt, dass ein Strom von der V-Phase zu der W-Phase fließt. Daher ist die Spannungserfassungsphase die U-Phase, wobei die Phasenklemmenspannung in der U-Phase in einer Ein-Periode des Umschaltelementes 217f in der unteren W-Phase erfasst wird.
Unmittelbar nach der Umschaltung der Stromversorgungsbetriebsart, wird ein elektrischer Kommunikationsstrom erzeugt. Sofern eine Spannung verwendet wird, die in dem Intervall der Erzeugung des elektrischen Kommunikationsstroms erfasst wird, könnte der Zeitpunkt der Umschaltung der Stromversorgungsbetriebsart fehlerhaft bestimmt werden. Daher wird der Spannungserfassungswert, den man bei einer vorbestimmten Anzahl von Häufigkeiten nach der Umschaltung der Spannungsversorgungsbetriebsart erhält, nicht verwendet, um den Zeitpunkt für die Umschaltung zu ermitteln. Die vorbestimmte Anzahl von Häufigkeiten kann variabel gemäß einer Motordrehzahl und dem elektrischen Strom (Motorbelastung) eingestellt werden. Je höher die Motordrehzahl und je höher der Motorstrom ist, desto größer ist der Wert, der als die vorbestimmte Anzahl von Häufigkeiten eingestellt wird.
In Schritt 37 bestimmt die Steuereinheit 213, ob die Bedingungen zum Ausführen einer sensorlosen Niederdrehzahlsteuerung erfüllt sind oder nicht. Bei einer sensorlosen Steuerung, bei der die Umschaltung der Stromversorgungsbetriebsart durch das Signal der induzierten Spannung (d. h. elektromotorische Drehzahlkraft) ausgelöst wird, die in der stromlosen Phase erzeugt wird, nimmt die induzierte Spannung (elektromotorische Drehzahlkraft) in einem Bereich ab, in dem die Motordrehzahl gering ist. Dadurch wird es schwierig, den Zeitpunkt der Umschaltung präzise zu erfassen. Somit wird in einem Bereich, in dem eine Motordrehzahl gering ist, der Zeitpunkt der Umschaltung auf der Basis eines Vergleiches der impulsinduzierten Spannung mit dem Spannungsschwellenwert bestimmt. Ob die Bedingungen zum Ausführen einer sensorlosen Niederdrehzahlsteuerung erfüllt sind oder nicht, basiert demzufolge darauf, ob die Motordrehzahl kleiner oder gleich einer vorbestimmten Drehzahl ist oder nicht. Die vorbestimmte Drehzahl ist der minimale Wert der Motordrehzahl, bei der ein Umschalten mit Hilfe der elektromotorischen Drehzahlkraft als Auslöser bestimmt werden kann. Diese vorbestimmte Drehzahl wird beispielsweise auf der Basis eines Versuches, einer Simulation oder dergleichen vorbestimmt. Wenn die Bedingungen zum Ausführen einer sensorlosen Niederdrehzahlsteuerung erfüllt sind, leitet anschließend die Steuereinheit 213 den Vorgang zu Schritt 38 (”Ja”) weiter; sind diese Bedingungen nicht erfüllt, leitet die Steuereinheit 213 den Vorgang zu Schritt 39 (”Nein”) weiter.
Die Motordrehzahl wird auf der Basis einer Umschaltperiode der Stromversorgungsbetriebsart berechnet. Beispielsweise können eine erste Drehzahl zum Bestimmen des Übergangs zur sensorlosen Niederdrehzahlsteuerung und eine zweite Drehzahl (höher als die erste) zum Bestimmen des Stoppens der sensorlosen Niederdrehzahlsteuerung als die vorbestimmten Drehzahlen eingestellt werden, um eine sogenannte ”Hysterese” zu erzeugen, wodurch verhindert wird, dass die sensorlose Steuerung innerhalb einer kurzen Zeit wiederholt wird.
Sofern das Risiko einer Synchronisationsverlustes bei einem bürstenlosen Motor 2 gering ist, wenn die Umschaltung der Stromversorgungsbetriebsart mit Hilfe der elektromotorischen Drehzahlkraft ausgeführt wird, die in einer stromlosen Phase erzeugt wird, ist eine Einstellung eines oberen Schwellenwertes für das Tastverhältnis nicht notwendig.
Bei Schritt 38 bestimmt die Steuereinheit 213, ob es Zeit für die Umschaltung der Stromerzeugungsbetriebsart ist oder nicht, auf der Basis der Spannung in der stromlosen Phase und eines Spannungsschwellenwertes. Insbesondere für den Fall der Stromversorgungsbetriebsart (1) wird der Punkt, an dem die Spannung in der W-Phase, die eine stromlose Phase ist, gleich einem Spannungsschwellenwert V1-2 ist oder darunter liegt, als der Zeitpunkt für die Umschaltung zu der Stromversorgungsbetriebsart (2) bestimmt. Für den Fall der Stromversorgungsbetriebsart (2) wird der Punkt, an dem die Spannung in der V-Phase, die eine stromlose Phase ist, gleich einem Spannungsschwellenwert V2-3 ist oder darüber liegt, als der Zeitpunkt für die Umschaltung zu der Stromversorgungsbetriebsart (3) bestimmt. Für den Fall der Stromversorgungsbetriebsart (3) wird der Punkt, an dem die Spannung in der U-Phase, die eine stromlose Phase ist, gleich einem Spannungsschwellenwert V3-4 ist oder darunter liegt, als der Zeitpunkt für die Umschaltung zu der Stromversorgungsbetriebsart (4) bestimmt. Für den Fall der Stromversorgungsbetriebsart (4) wird der Punkt, an dem die Spannung in der W-Phase, die eine stromlose Phase ist, gleich einem Spannungsschwellenwert V4-5 ist oder darüber liegt, als der Zeitpunkt für die Umschaltung zu der Stromversorgungsbetriebsart (5) bestimmt. Für den Fall der Stromversorgungsbetriebsart (5) wird der Punkt, an dem die Spannung in der V-Phase, die eine stromlose Phase ist, gleich einem Spannungsschwellenwert V5-6 ist oder darunter liegt, als der Zeitpunkt für die Umschaltung zu der Stromversorgungsbetriebsart (6) bestimmt. Für den Fall der Stromversorgungsbetriebsart (6) wird der Punkt, an dem die Spannung in der U-Phase, die eine stromlose Phase ist, gleich einem Spannungsschwellenwert V6-1 ist oder darüber liegt, als der Zeitpunkt für die Umschaltung zu der Stromversorgungsbetriebsart (1) bestimmt. Ist der Punkt als der Zeitpunkt für die Umschaltung der Stromversorgungsbetriebsart bestimmt, leitet die Steuereinheit 213 anschließend den Vorgang zu Schritt 40 (”Ja”) weiter; sofern der Punkt nicht als der Zeitpunkt zum Umschalten der Stromversorgungsbetriebsart bestimmt ist, beendet die Steuereinheit 213 den Vorgang (”Nein”).
In Schritt 39 bestimmt die Steuereinheit 213 auf der Basis der Spannung in der stromlosen Phase, ob es Zeit für eine Umschaltung der Stromversorgungsbetriebsart ist oder nicht. Insbesondere wird in dem Fall der Stromversorgungsbetriebsart (1), (3) oder (5) der Punkt, an dem die Spannung in der entsprechenden stromlosen Phase 0[V] erreicht hat oder darunter liegt und sich der Dauermagnetrotor 216 seit dem um 30 Grad weiter gedreht hat, als der Zeitpunkt für die Umschaltung zu der anschließenden Stromversorgungsbetriebsart (2), (4) oder (6) bestimmt. In dem Fall der Stromversorgungsbetriebsart (2), (4) oder (6) wird der Punkt, an dem die Spannung in der entsprechenden stromlosen Phase 0[V] erreicht hat oder darüber liegt und sich der Dauermagnetrotor 216 seit dem um 30 Grad weiter gedreht hat, als der Zeitpunkt für die Umschaltung zu der anschließenden Stromversorgungsbetriebsart (3), (5) oder (1) bestimmt. Sofern der Punkt als der Zeitpunkt zum Umschalten der Stromversorgungsbetriebsart bestimmt wird, leitet die Steuereinheit 213 anschließende den Vorgang zu Schritt 40 (”Ja”) weiter; wird der Punkt nicht als der Zeitpunkt der Umschaltung der Stromerzeigungsbetriebsart bestimmt, beendet die Steuereinheit 213 den Vorgang (”Nein”).
In Schritt 40 schaltet die Steuereinheit 213 zu der anschließenden Stromversorgungsbetriebsart um. Insbesondere wird für den Fall der Stromversorgungsbetriebsart (1) eine Umschaltung zur Stromversorgungsbetriebsart (2) ausgeführt. In ähnlicher Weise wird für den Fall der Stromversorgungsbetriebsart (2) eine Umschaltung zur Stromversorgungsbetriebsart (3) ausgeführt; im Fall der Stromversorgungsbetriebsart (3) zur Stromversorgungsbetriebsart (4); im Fall der Stromversorgungsbetriebsart (4) zur Stromversorgungsbetriebsart (5); im Fall der Stromversorgungsbetriebsart (5) zur Stromversorgungsbetriebsart (6); und im Fall der Stromversorgungsbetriebsart (6) zur Stromversorgungsbetriebsart (1).
In Schritt 41 berechnet die Steuereinheit 213 auf der Basis der Stromversorgungsbetriebsart-Umschaltperiode die Drehzahl des bürstenlosen Motors 2. Insbesondere werden Zeitintervalle der Umschaltung der Stromversorgungsbetriebsart gemessen und die Drehzahl aus den Zeitintervallen berechnet. Ist die Anzahl von Paaren der Pole des bürstenlosen Motors 2 beispielsweise 3, wird die Drehzahl aus der Gleichung [Drehzahl = 60/3/Zeitintervalle] ermittelt.
Die Ausführungsform, die oben erläutert wurde, kann die folgenden Funktionen umfassen.
Wenn der Stromquellenstrom zunimmt, wie es in 14 gezeigt ist, bei der eine Niederdrehzahlsteuerung ausgeführt wird, nimmt eine induzierte Spannung in der stromlosen Phase allmählich so weit ab, bis sie sich unter dem Spannungsschwellenwert befindet. Um dies zu vermeiden, bezieht man den Stromquellenstrom entsprechend dem Tastverhältnis, das verwendet wird, um eine PWM-Steuerung an dem bürstenlosen Motor 2 vorzunehmen, im voraus; während eine Schwankungsbereite vorgesehen ist, wird der obere Schwellenwert einer angelegten Spannung derart geregelt, dass verhindert wird, dass der Stromquellenstrom gleich einem ersten vorbestimmten Wert wird oder diesen überschreitet. In diesem Fall kann der erste vorbestimmte Wert ein Stromquellenstrom sein, der beispielsweise dem oberen Schwellenwert des Tastverhältnisses entspricht, der in Schritt 34 eingestellt wurde. Der obere Schwellenwert der angelegten Spannung kann auf der Basis der Stromquellenspannung und/oder der Temperatur in der gleichen Weise korrigiert werden, wie der obere Schwellenwert des Tastverhältnisses.
Wenn, wie in 15 gezeigt, das Tastverhältnis zur Ausführung der PWM-Steuerung an dem bürstenlosen Motor 2 einen zweiten vorbestimmten Wert überschreitet, nimmt die induzierte Spannung in der stromlosen Phase so weit ab, dass sie unter den Spannungsschwellenwert fällt. Um dies zu vermeiden, wird, sofern das Tastverhältnis den zweiten vorbestimmten Wert überschreitet, der Spannungsschwellenwert allmählich verringert. In diesem Fall kann der zweite vorbestimmte Wert beispielsweise äquivalent zu dem oberen Schwellenwert des Tastverhältnisses sein, das in Schritt 34 eingestellt wurde.
Für den Fall, bei dem der bürstenlose Motor stoppt, kann der Spannungsschwellenwert um einen vorbestimmten Anteil verringert werden, wenn der bürstenlose Motor 2 wieder betätigt wird. Dadurch ist es möglich, den bürstenlosen Motor 2 sanft neu zu starten.
Die vorherige Ausführungsform basiert auf der Voraussetzung eines dreiphasigen bürstenlosen Motors. Die Anzahl der Phasen ist jedoch nicht auf drei beschränkt, sondern es können auch andere Anzahlen von Phasen verwendet werden.
Die gesamten Inhalte der japanischen Patentanmeldung No.2011-205654 , eingereicht am 21. September 2011, sind hier durch Bezugnahme enthalten.
Wenngleich lediglich eine bestimmte Ausführungsform gewählt wurde, um die vorliegende Erfindung zu veranschaulichen, wird der Fachmann anhand dieser Offenbarung verstehen, dass unterschiedliche Änderungen und Modifikationen an dieser vorgenommen werden können, ohne vom Geltungsbereich der Erfindung abzuweichen, wie er in den beiliegenden Ansprüchen definiert ist.
Weiterhin dient die erfolgte Beschreibung der Ausführungsformen gemäß der Erfindung lediglich der Veranschaulichung und nicht der Einschränkung der Erfindung, der Erfindung, wie sie in den beiliegenden Ansprüchen beansprucht ist, und ihrer Äquivalente.
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 2011-205654 [0129]

Claims

Gerät zum Antreiben eines bürstenlosen Motors, das sich dreht und einen bürstenlosen Motor antreibt, der über eine Vielzahl von Wicklungen verfügt, indem es nacheinander Stromversorgungsbetriebsarten entsprechend Phasen eines bürstenlosen Motors auf der Basis einer stromlosen Phasenspannung und eines Spannungsschwellenwertes umschaltet, umfassend einen Computer, der einen oberen Schwellenwert für eine Stromversorgungsgröße auf der Basis des Spannungsschwellenwertes und einer Änderung der stromlosen Phasenspannung zum Zeitpunkt des Umschaltens der Stromversorgungsbetriebsart regelt.
Gerät zum Antreiben eines bürstenlosen Motors nach Anspruch 1, bei dem der Computer aus einem Zustand, in dem der bürstenlose Motor gestoppt bleibt, während eine Stromversorgungsbetriebsart fortgesetzt wird, in eine anschließende Stromversorgungsbetriebsart umschaltet und den Spannungsschwellenwert auf der Basis der stromlosen Spannung einstellt, die man unmittelbar nach dem Umschalten der Stromversorgungsbetriebsart erhält.
Gerät zum Antreiben eines bürstenlosen Motors nach Anspruch 2, bei dem, wenn die stromlose Phasenspannung, die man unmittelbar nach dem Umschalten der Stromversorgungsbetriebsart erhält, aus einem vorbestimmten Bereich fällt, der Computer des Einstellen des Spannungsschwellenwertes unterbindet.
Gerät zum Antreiben eines bürstenlosen Motors nach Anspruch 2 oder 3, bei dem ein Sollwert im voraus als Ausgangswert für den Spannungsschwellenwert eingestellt wird.
Gerät zum Antreiben eines bürstenlosen Motors nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Computer den oberen Schwellenwert der Stromversorgungsgröße auf der Basis der Stromquellenspannung und/oder einer Temperatur des bürstenlosen Motors korrigiert.
Gerät zum Antreiben eines bürstenlosen Motors nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem, wenn der bürstenlose Motor unter sensorloser Niederdrehzahlsteuerung angetrieben wird, der Computer eine Spannung, die an dem bürstenlosen Motor anliegt, derart regelt, dass verhindert wird, dass ein Stromquellenstrom zunimmt oder einen elektrischen Strom überschreitet, der dem oberen Schwellenwert der Stromversorgungsgröße entspricht.
Gerät zum Antreiben eines bürstenlosen Motors nach Anspruch 6, bei dem der Computer die Spannung, die an dem bürstenlosen Motor anliegt, auf der Basis der Stromquellenspannung und/oder einer Temperatur des bürstenlosen Motors korrigiert.
Gerät zum Antreiben eines bürstenlosen Motors nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem, wenn die Stromversorgungsgröße des bürstenlosen Motors einen vorbestimmten Wert überschreitet, der Computer den Spannungsschwellenwert allmählich verringert.
Gerät zum Antreiben eines bürstenlosen Motors nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem, wenn der bürstenlose Motor stoppt, der Computer den Spannungsschwellenwert um einen vorbestimmten Anteil desselben verringert, wenn der bürstenlose Motor wieder betätigt wird.
Gerät zum Antreiben eines bürstenlosen Motors nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem der obere Schwellenwert der Stromversorgungsgröße nur dann geregelt wird, wenn sich der bürstenlose Motor mit einer vorbestimmten Drehzahl oder einer geringeren als dieser dreht.
Verfahren zum Antreiben eines bürstenlosen Motors für ein Gerät zum Antreiben eines bürstenlosen Motors, das sich dreht und einen bürstenlosen Motor antreibt, der eine Vielzahl von Wicklungen hat, indem es nacheinander Stromversorgungsbetriebsarten entsprechend Phasen des bürstenlosen Motors auf der Basis einer stromlosen Phasenspannung und eines Spannungsschwellenwertes umschaltet, wobei das Gerät zum Antreiben eines bürstenlosen Motors ausführt: das Regeln eines oberen Schwellenwertes für die Stromversorgungsgröße auf der Basis des Spannungsschwellenwertes und einer Änderung der stromlosen Phasenspannung zum Zeitpunkt des Umschaltens der Stromversorgungsbetriebsart durch das Gerät zum Antreiben eines bürstenlosen Motors.
Verfahren zum Antreiben eines bürstenlosen Motors nach Anspruch 11, bei dem das Gerät zum Antreiben eines bürstenlosen Motors aus einem Zustand, in dem der bürstenlose Motor gestoppt bleibt, während eine Stromversorgungsbetriebsart fortgeführt wird, zu einer anschließenden Stromversorgungsbetriebsart umschaltet und den Spannungsschwellenwert auf der Basis der stromlosen Spannung einstellt, die man unmittelbar nach dem Umschalten der Stromversorgungsbetriebsart erhält.
Verfahren zum Antreiben eines bürstenlosen Motors nach Anspruch 12, bei dem, wenn die stromlose Phasenspannung, die man unmittelbar nach dem Umschalten der Stromversorgungsbetriebsart erhält, aus einem vorbestimmten Bereich fällt, das Gerät zum Antreiben eines bürstenlosen Motors die Einstellung des Spannungsschwellenwertes unterbindet.
Verfahren zum Antreiben eines bürstenlosen Motors nach Anspruch 12 oder 13, bei dem ein Sollwert im voraus als Ausgangswert für den Spannungsschwellenwert eingestellt wird.
Verfahren zum Antreiben eines bürstenlosen Motors nach einem der Ansprüche 11 bis 14, bei dem das Gerät zum Antreiben eines bürstenlosen Motors den oberen Schwellenwert der Stromversorgungsgröße auf der Basis der Stromquellenspannung und/oder einer Temperatur des bürstenlosen Motors korrigiert.
Verfahren zum Antreiben eines bürstenlosen Motors nach einem der Ansprüche 11 bis 15, bei dem, wenn der bürstenlose Motor unter sensorloser Niederdrehzahlsteuerung angetrieben wird, das Gerät zum Antreiben eines bürstenlosen Motors eine Spannung, die an dem bürstenlosen Motor anliegt, derart regelt, das verhindert wird, dass ein Stromquellenstrom ansteigt oder einen elektrischen Strom überschreitet, der dem oberen Schwellenwert der Stromversorgungsgröße entspricht.
Verfahren zum Antreiben eines bürstenlosen Motors nach Anspruch 16, bei dem auf der Basis der Stromquellenspannung und/oder einer Temperatur des bürstenlosen Motors das Gerät zum Antreiben eines bürstenlosen Motors die Spannung korrigiert, die an dem bürstenlosen Motor anliegt.
Verfahren zum Antreiben eines bürstenlosen Motors nach einem der Ansprüche 11 bis 17, bei dem, wenn die Stromversorgungsgröße des bürstenlosen Motors einen vorbestimmten Wert überschreitet, das Gerät zum Antreiben eines bürstenlosen Motors den Spannungsschwellenwert allmählich verringert.
Verfahren zum Antreiben eines bürstenlosen Motors nach einem der Ansprüche 11 bis 18, bei dem, wenn der bürstenlose Motor stoppt, das Gerät zum Antreiben eines bürstenlosen Motors den Spannungsschwellenwert um einen vorbestimmten Anteil desselben verringert, wenn der bürstenlose Motor wieder betätigt wird.
Verfahren zum Antreiben eines bürstenlosen Motors nach einem der Ansprüche 11 bis 19, bei dem das Gerät zum Antreiben eines bürstenlosen Motors den oberen Schwellenwert der Stromversorgungsgröße nur dann regelt, wenn sich der bürstenlose Motor mit einer vorbestimmten Drehzahl oder einer geringeren als dieser dreht.