DE102015217515A1

DE102015217515A1 - Motorantriebsvorrichtung und Motorantriebsverfahren für ein EPS-System

Info

Publication number: DE102015217515A1
Application number: DE102015217515.4A
Authority: DE
Inventors: Yawara KATO
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2014-09-19
Filing date: 2015-09-14
Publication date: 2016-03-24
Also published as: CN105450139B; US10389291B2; JP2016063696A; US20160087572A1; CN105450139A; JP6386315B2

Abstract

Eine Motorantriebsvorrichtung umfasst einen Wechselrichter (1), der einen Motor (M) antreibt, einen Stromquellen-Glättungskondensator (2) des Wechselrichters (1) und eine Steuereinheit (3, 5, 8, 9, 10, 11), die den Wechselrichter (1) steuert, um den Motor (M) anzutreiben. Die Steuereinheit (3, 5, 8, 9, 10, 11) lädt den Kondensator (2) mit einer Stromquellenspannung (VB) vor und berechnet einen Kapazitätswert des Kondensators (2) auf der Basis eines Verhältnisses der Stromquellenspannung (VB) und einer Spannung, mit der der Kondensator (2) geladen ist, oder einer Zeitdauer, die benötigt wird, bis die Spannung, mit der der Kondensator (2) nach dem Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer vom Beginn des Vorladens geladen ist, eine Spannung erreicht, die mit der Stromquellenspannung (VB) übereinstimmt. Die Steuereinheit (3, 5, 8, 9, 10, 11) führt eine Drehmomentbegrenzung des Motors (M) aus, wenn sich der Kapazitätswert des Kondensators (2) verringert hat.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Motorantriebsvorrichtung und ein Motorantriebsverfahren zur Anwendung in zum Beispiel einer elektrischen Servolenkung (EPS-System), das ein Lenken eines Lenkrades mit einem Motor unterstützt.
In den letzten Jahren hat das Interesse bei der Funktionssicherheit von Automobilen zugenommen und die Sicherheit, wenn ein plötzlicher Verlust einer unterstützten Steuerung auftritt, die durch ein EPS ausgeführt wird, ist in der Japan Automotive Software Platform and Architecture (JASPAR), Europa, etc. diskutiert worden. Als einer der Faktoren beim plötzlichen Verlust einer unterstützten Steuerung wird der Einfluss einer Spannungsschwankung betrachtet, die durch eine Abnahme bei der Kapazität eines Stromquellen-Glättungskondensators eines Wechselrichters bewirkt wird. In EPS-Systemen ist die Hauptfunktion einer Stromausfallsicherheit (F/S), eine Unterstützung zu unterbrechen, wenn eine Anormalität durch eine Stromüberwachung erfasst wird (Vergleiche zum Beispiel die JP 2004-122943 A ).
Die Abnahme bei der Kapazität des Kondensators wird durch eine Verschlechterung im Laufe der Zeit, durch Temperaturänderungen, etc. bewirkt. Wenn die Kapazität des Kondensators abnimmt, weil es schwierig ist, eine Anormalität durch eine Stromüberwachung in einem Zustand zu erfassen, in dem das Unterstützungsausmaß klein ist, wird die Anormalität ermittelt, nachdem das Unterstützungsausmaß zunimmt. Wenn die Unterstützung während einer Fahrt eines Fahrzeugs in einem Zustand unterbrochen wird (manuelles Steuern), in dem das Unterstützungsausmaß groß ist, bestehen Bedenken, dass ein Fahrer ein Unbehaglichkeitsgefühl beim Steuern empfindet oder ein Steuern plötzlich schwierig werden kann.
Darüber hinaus können in EPS-Systemen Hybridkondensatoren anstatt Elektrolytkondensatoren eingesetzt werden, um eine Verringerung der Baugröße bzw. Dimension zu erreichen. Die Hybridkondensatoren haben den Vorteil, dass ein äquivalenter Serienwiderstand (ESR) klein ist, eine Toleranz gegenüber einem Welligkeitsstrom groß ist und eine momentane Strombewertung auch bei geringer Kapazität möglich ist. Weil jedoch die Kapazität gering ist, wird der Einfluss einer Verringerung der Kapazität größer, und die Spannung einer Verstärkereinheit des Wechselrichters schwankt stark. Folglich treten Probleme auf, dass die Motorsteuerung abweicht und eine Lenkungsvibration auftritt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Motorantriebsvorrichtung und ein Motorantriebsverfahren zu schaffen, die einen plötzlichen Stopp eines Motors oder eine Abweichung einer Motorsteuerung reduzieren und die Sicherheit verbessern können. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 bzw. 12. Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Um die obige Aufgabe zu lösen, weist eine Motorantriebsvorrichtung auf: einen Wechselrichter, der einen Motor antreibt; einen Stromquellen-Glättungskondensator des Wechselrichters; und eine Steuereinheit, die den Wechselrichter steuert, um den Motor anzutreiben, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit den Kondensator mit einer Stromquellenspannung vorlädt, einen Kapazitätswert des Kondensators auf der Basis eines Verhältnisses der Stromquellenspannung und einer Spannung berechnet, mit der der Kondensator nach dem Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer vom Beginn des Vorladens geladen wird, oder eine benötigte Zeitdauer berechnet, bis die Spannung, mit der der Kondensator geladen ist, eine Spannung erreicht, die mit der Stromquellenspannung übereinstimmt, und eine Drehmomentbegrenzung des Motors ausführt, wenn der Kapazitätswert des Kondensators verringert ist.
Gemäß eines Aspekts der Erfindung ist außerdem ein Motorantriebsverfahren zum Erfassen einer Abnahme einer Kapazität eines Stromquellen-Glättungskondensators eines Wechselrichters, der einen Motor antreibt, um die Drehmomentbegrenzung des Motors auszuführen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren aufweist: Vorladen des Kondensators mit einer Stromquellenspannung; Berechnen eines Kapazitätswerts des Kondensators auf der Basis eines Verhältnisses einer Stromquellenspannung und einer Spannung, mit der der Kondensator nach dem Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer vom Beginn eines Vorladens geladen wird, oder einer benötigten Zeitdauer, bis die Spannung, mit der der Kondensator geladen wird, eine Spannung erreicht, die mit der Stromquellenspannung übereinstimmt; und Ausführen der Drehmomentbegrenzung des Motors, wenn der Kapazitätswert des Kondensators verringert ist.
Gemäß der Erfindung kann eine Abnahme der Kapazität des Stromquellen-Glättungskondensators erfasst werden, bevor die Motorsteuerbarkeit abnimmt. Wenn außerdem der Kapazitätswert des Kondensators verringert ist, wird der Unterstützungs- bzw. Hilfsmotor eher gesteuert, um das Drehmoment davon zu begrenzen, bevor die Unterstützung unterbrochen wird, anstatt einfach die Unterstützung unter Verwendung des Motors zu unterbrechen. Folglich kann ein plötzlicher Stopp des Motors oder eine Abweichung der Motorsteuerung reduziert und eine Sicherheit verbessert werden.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich auch aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen. Darin zeigt:
1 ein Schaltbild, das eine schematische Konfiguration einer Motorantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt.
2 ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf der Schaltung, die in 1 dargestellt ist, darstellt.
3 ein Kennfeld, das das Verhältnis zwischen einer Vorladezeit und einer überwachten Spannung, wenn die Kapazität eines Kondensators verringert und wenn die Kapazität des Kondensators nicht verringert ist, in der in 1 dargestellten Schaltung vergleicht und darstellt.
4 ein Kennfeld, das das Verhältnis zwischen der Vorladezeit und einer Vorlade-Versorgungsspannung, die durch eine Differenz bei der Kapazität des Kondensators bewirkt wird, in der in 1 dargestellten Schaltung darstellt.
5 ein Kennfeld, das das Verhältnis zwischen der Vorladezeit und Spannungsdifferenzen bei der Klemmenspannung eines Kondensators, wenn die Kapazität des Kondensators verringert und wenn die Kapazität des Kondensators nicht verringert wird, in der in 1 dargestellten Schaltung darstellt.
6 ein Wellenformdiagramm, das das Verhältnis zwischen einem Unterstützungsdrehmoment und einem Drehmomentschwankungsbetrag darstellt, wenn die Motorantriebsvorrichtung für ein EPS-System gemäß der Ausführungsform der Erfindung angewendet wird.
1 stellt eine schematische Konfiguration einer Motorantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dar, und stellt nur einen Unterstützungsmotor M in einem EPS-System und darin eine Steuer-/Regeleinheit eines Motors M dar. Eine positive Elektrode einer Stromquelle 4 (Gleichstromquelle), wie zum Beispiel eine Batterie, ist mit einem Inverter bzw. Wechselrichter 1 verbunden, der einen Drehstromantrieb eines Motors M über einen ersten Schalter 3 für eine Ausfallsicherheit (Störmelderelais) ausführt.
Ein Stromquellen-Glättungskondensator 2 ist mit einem Stromquellenanschluss eines Wechselrichters 1 und einem Erdungspunkt verbunden und elektrisch von einer Stromquelle 4 durch einen ersten Schalter 3 getrennt. Eine Vorladeschaltung 5 ist mit der positiven Elektrode der Stromquelle 4 und einer Elektrode des Kondensators 2 verbunden. Eine Vorladeschaltung 5 umfasst einen zweiten Schalter 6 zum Vorladen, und einen Belastungswiderstand 7, der in Reihe mit dem zweiten Schalter 6 verbunden ist, und die Vorladeschaltung 5 lädt den Kondensator 2 über einen Widerstand 7 von der Stromquelle 4 vor, wenn der Schalter 6 eingeschaltet ist.
Ein Strom wird von der Stromquelle 4 über einen Regler 9 einer zentralen Recheneinheit 8 (CPU), die eine Hauptsteuer/regeleinheit ist, zugeführt. Eine Stromquellenspannung V_B und eine Anschlussspannung V_C des Kondensators 2, die mit Spannungsüberwachungskreisen 10 und 11 gemessen werden, werden in die CPU 8 eingegeben. Danach überwacht die CPU 8 die Spannungen V_B und V_C und steuert bzw. regelt die ersten und zweiten Schalter 3 und 6 und den Wechselrichter 1, um den Motor M anzutreiben.
In dieser Konfiguration wird eine Erstdiagnose (erste Kontrolle) zum Erfassen, ob der Kapazitätswert des Kondensators 2 verringert ist oder nicht, vor der normalen Steuerung des Motors M ausgeführt, wie im Ablaufdiagramm von 2 dargestellt. In der Erstdiagnose werden der erste Schalter 3 zur Ausfallsicherheit und der zweite Schalter 6 zum Vorladen zuerst betätigt, um in einem AUS-Zustand zu sein (Schritt 1). In diesem Zustand misst der Spannungsüberwachungskreis 11 eine Anschlussspannung V_C0 des Kondensators 2 und bestimmt, ob dieser Anschlusswert kleiner als ein vorbestimmter Spannungswert α (Schritt S2) ist. Wenn die Anschlussspannung V_C0 kleiner als der Spannungswert α ist, wird der zweite Schalter 6 eingeschaltet (Schritt S3).
Andererseits, wenn im Schritt S2 bestimmt wird, dass die Spannung V_C0 größer als oder gleich dem vorbestimmten Spannungswert α ist, wird der Kondensator 2 entladen, und es wird bestimmt, ob die Anschlussspannung V_C des Kondensators 2 nach der Entladung kleiner als der vorbestimmte Spannungswert α ist (Schritt S4). Wenn bestimmt ist, dass die Anschlussspannung V_C kleiner als der vorbestimmte Spannungswert α ist, geht dann der Ablauf zum Schritt S2 zurück, während, wenn bestimmt ist, dass die Anschlussspannung V_C größer als oder gleich dem vorbestimmten Spannungswert α ist, bestimmt wird, dass der Schalter 3 fehlerhaft geschaltet oder anormal ist (Schritt S5).
Wenn der zweite Schalter 6 im Schritt S3 eingeschaltet ist, wird der Kondensator 2 mit der Stromquellenspannung V_B durch die Vorladeschaltung 5 geladen, und die überwachte Spannung des Spannungsüberwachungskreises 11 nimmt zu. Nachdem der zweite Schalter 6 eingeschaltet ist, wird eine benötigte Zeitdauer, bis eine vorbestimmte Zeit t vergeht (Schritt S6), gezählt, und eine Anschlussspannung V_C1 des Kondensators 2 wird zu diesem Zeitpunkt gemessen und durch den Spannungsüberwachungskreis 11 bestätigt (Schritt S7). Anschließend wird eine Kapazität C des Kondensators 2 aus der Stromquellenspannung V_B, der Anschlussspannung V_C0 und der Anschlussspannung V_C1 berechnet (Schritt S8). Danach wird bestimmt, ob die berechnete Kapazität C des Kondensators 2 innerhalb eines Bereichs von vorbestimmten Werten β und γ(β < C < γ) ist oder nicht (Schritt S9), und wenn die Kapazität C innerhalb des Bereichs ist, beginnt die normale Steuerung (Schritt S10).
Wenn im Schritt S9 bestimmt ist, dass die berechnete Kapazität C nicht innerhalb des Bereichs der vorbestimmten Werte β und γ ist, wird die Drehmomentbegrenzung des Motors auf der Basis dieser Kapazität C ausgeführt (Schritt S11). Ein Wert für diese Begrenzung variiert in Abhängigkeit des Systems, für das diese Motorantriebsvorrichtung verwendet wird, und der Begrenzungswert kann variabel ausgeführt werden.
Danach wird bestimmt, ob der Motorantrieb beendet ist oder nicht, zum Beispiel in Abhängigkeit davon, ob ein Zündschalter eingeschaltet ist oder nicht (Schritt S12), und der Ablauf von Schritt S9 bis S11 wird wiederholt, bis das Ende des Motorantriebs bestimmt ist.
3 vergleicht und stellt das Verhältnis zwischen einer Vorladezeit und der überwachten Spannung, wenn sich die Kapazität des Kondensators 2 verringert und wenn sich die Kapazität des Kondensators nicht verringert, in der Motorantriebsvorrichtung dar, die in 1 dargestellt ist. Die Stromquellenspannung V_B, die durch den Spannungsüberwachungskreis 10 gemessen ist, ist ein im Wesentlichen konstanter Wert. Im Gegensatz dazu ändert sich die Änderungsrate der Anschlussspannung des Kondensators 2, die durch den Spannungsüberwachungskreis 11 gemessen wird, in Abhängigkeit der Kapazität des Kondensators 2. Die Zeitdauer, bis die Anschlussspannung die vorbestimmte Spannung V_A erreicht, nachdem das Vorladen durch die Vorladeschaltung 5 gestartet ist, nimmt ab, wenn die Kapazität des Kondensators 2 abnimmt.
Das heißt, wenn keine Abnahme der Kapazität des Kondensators 2 auftritt, ist die Zeit T1 erforderlich, bis die Anschlussspannung die Spannung V_A erreicht, wie durch eine durchgezogene Linie dargestellt, und wenn die Kapazität abnimmt, nimmt die Zeit, die erforderlich ist, bis die Anschlussspannung die Spannung V_A erreicht, bis zum Zeitpunkt T2 ab, wie durch die gestrichelte Linie dargestellt. Wie zu erkennen ist, wenn die durchgezogene Linie und die gestrichelte Linie miteinander verglichen werden, nachdem die Vorladung beginnt, nimmt dann eine Differenz zwischen den Spannungen stufenweise zu, und danach beginnt die Differenz, um stufenweise bis zu einem bestimmten Zeitpunkt abzunehmen, und letztendlich nähern sich die Spannungen der Quellenspannung V_B an. Dadurch kann der Kapazitätswert des Kondensators 2 durch Messen der benötigten Zeitpunkte T1, T2, bis die Anschlussspannung die vorbestimmte Spannung V_A erreicht, berechnet werden.
Die Erfassung der Abnahme bei der Kapazität des Kondensators 2 wird durch Berechnen des Verhältnisses (Zeitkonstante) einer Versorgungsspannung (Stromquellenspannung V_B) und einer Spannung ausgeführt, die den Wechselrichter 1 bezüglich der Zeit zum Laden des Kondensators 2 durch die Vorladeschaltung 5 versorgt, wenn das Störmelderelais 3 (Schalter) ausgeschaltet ist. Dann wird die Kapazität C des Kondensators 2 von der Zeitkonstante des Ladens geschätzt.
Mit anderen Worten, der Stromquellen-Glättungskondensator 2 des Wechselrichters 1 wird vorgeladen und der Kapazitätswert C des Kondensators 2 wird auf der Basis eines Verhältnisses der Stromquellenspannung V_B und einer Spannung „V_C1 – V_C0”, mit dem der Kondensator 2 geladen wird, nach dem Ablauf der vorbestimmten Zeit t oder einer benötigten Zeitdauer, bis die Ladespannung „V_C1 – V_C0” des Kondensators 2 eine Spannung erreicht, die mit der Stromquellenspannung V_B übereinstimmt, berechnet. Wenn erfasst ist, dass der Kapazitätswert C des Kondensators 2 abgenommen hat, wird dann die Drehmomentbegrenzung des Motors M ausgeführt.
Als Nächstes wird die Berechnung des Kapazitätswerts des Kondensators 2 detailliert unter Bezugnahme auf 4 und 5 beschrieben. Wie in 4 dargestellt, können Änderungen bei der Vorladespannung, wenn die Kapazität des Kondensators von 100% auf 50% abgenommen hat, das heißt, halbiert wird, durch die Ausdrücke bzw. Gleichungen (1) und (2) berechnet werden, wie nachstehend beschrieben.
Wenn die Kapazität des Kondensators dieselbe ist, werden hier Änderungen der Kapazität des Kondensators unter Verwendung der Tatsache berechnet, das sich die Spannungsverhältnisse (Quote) nach einer bestimmten Zeit nicht ändern, auch wenn sich die vorgeladene Versorgungsspannung (Stromquellenspannung V_B) ändert.
In den folgenden Gleichungen (1) und (2) entspricht VC 100 einem Fall, in dem keine Abnahme der Kapazität des Kondensators (100%) auftritt, VC 50 einem Fall, in dem die Kapazität des Kondensators auf 50% abgenommen hat, VB die Batteriespannung, R der Widerstandswert des Widerstands 7, C die Kapazität des Kondensators 2 und t die Vorladezeit ist.
Zusätzlich entspricht „2”, das heißt, der Zähler von „2/RC” im Ausdruck (2), einem Fall, in dem die Kapazität die Hälfte beträgt, und wenn die Kapazität 1/a wird, zum Beispiel in Abhängigkeit der Kapazität des Kondensators, die zu erfassen ist, wird der Zähler 2 auf „a” verändert.
Wenn angenommen wird, das sich die Kapazität des Kondensators um 50% verringert, wie in den folgenden Gleichungen (3) dargestellt, kann ein optimaler Zeitpunkt bzw. Timing, bei dem eine Nachweisbarkeit am Höchsten ist, durch Subtraktion der obigen Gleichung (1) von der obigen Gleichung (2) berechnet werden. Wie in 5 dargestellt, wird die Nachweisbarkeit groß, wenn die Erfassung zu einem Zeitpunkt ΔT ausgeführt wird, bei dem eine Differenz zwischen den Anschlussspannungen des Kondensators 2 zum Maximum wird.
6 stellt das Verhältnis zwischen einem Unterstützungs- bzw. Hilfsdrehmoment (Motordrehmoment) und einem Drehmomentschwankungsbetrag dar, wenn die Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung für das EPS-System verwendet wird. Wenn eine Welligkeit (Drehmomentschwankungsbetrag) stufenweise mit einer Zunahme beim Unterstützungsdrehmoment zunimmt, und wenn das Unterstützungsdrehmoment einen vorbestimmten Wert erreicht (üblicherweise wird die Unterstützung zu diesem Zeitpunkt unterbrochen), weicht die Motorsteuerung ab und tritt eine Lenkungsvibration auf. Somit kann in der vorliegenden Ausführungsform das Auftreten einer Unterbrechung der Unterstützung durch Ausführen der Drehmomentbegrenzung reduziert werden, bevor das Unterstützungsdrehmoment den vorbestimmten Wert erreicht. In diesem Fall kann die Unterstützung abgeschwächt und durch Ausführen der Unterstützung bei einem Niveau fortgesetzt werden, das kleiner als ein Niveau ist, bei dem die Unterstützung bei der üblichen Technik unterbrochen wird, während das Unterstützungsdrehmoment, um den obigen vorbestimmten Wert nicht zu überschreiten, eher reduziert wird, anstatt einfach die Unterstützung, wie beim Stand der Technik, zu unterbrechen.
Wie oben beschrieben wird in der Erfindung die Abnahme der Kapazität des Kondensators durch die Erstdiagnose vielmehr vor dem Beginn der Unterstützung als während der Unterstützung (während der Fahrt) erfasst, um ein manuelles Steuern (Unterbrechung der Unterstützung) während der Fahrt zu vermeiden. Wenn zusätzlich ein Vorladen ausgeführt wird, wird ein Spannungswert, nachdem eine bestimmte Zeit oder eine benötigte Zeitdauer, bis zu einem Anstieg auf eine bestimmte Spannung ausgeführt ist, gemessen, und der Kapazitätswert des Kondensators, der darauf basiert, berechnet. Außerdem werden die Änderungen der Kapazität des Kondensators durch Überwachen einer Vorlade-Versorgungsspannung (Wechselrichterspannung) und einer Kondensatorspannung und Berechnen der Zeitkonstanten (Verhältnis) auf der Basis des Verhältnisses mit dem Kapazitätswert des Kondensators bestimmt.
Folglich kann eine Abnahme bei der Kapazität des Stromquellen-Glättungskondensators 2 erfasst werden, bevor sich die Motorsteuerbarkeit verringert. Wenn sich außerdem der Kapazitätswert des Kondensators 2 verringert, wird die Drehmomentbegrenzung des Unterstützungsmotors M, bevor die Unterstützung unter Verwendung des Motors M unterbrochen wird, ausgeführt, statt eines einfachen Unterbrechens der Unterstützung, sodass die Abweichung der Motorsteuerung reduziert und die Sicherheit verbessert werden kann.
In der oben beschriebenen Ausführungsform ist der Fall der Antriebsvorrichtung des Unterstützungsmotors im EPS-System zusätzlich als Beispiel beschrieben worden. Dazu gehört aber, dass die Erfindung natürlich auf allgemeine Motorantriebsvorrichtungen mit einer Besorgnis angewendet werden kann, dass ein Sicherheitsproblem infolge eines plötzlichen Stopps eines Motors auftreten kann.
Zusätzlich ist die Schaltungskonfiguration der Motorantriebsvorrichtung nicht auf die in 1 dargestellte Schaltung begrenzt und kann modifiziert und in verschiedenen Arten, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, ausgeführt werden.
Obwohl der Fall, in dem eine Erfassung zum Zeitpunkt ΔT ausgeführt wird, bei dem der Unterschied zwischen den Anschlussspannungen des Kondensators 2 zum Maximum wird, als Beispiel beschrieben worden ist, kann die Erfassung außerdem ausreichend auch zu einem Zeitpunkt ausgeführt werden, bei dem der Unterschied etwas vom maximalen Wert abweicht.
Der gesamte Inhalt der Japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-191519 , eingereicht am 19. September 2014, wird hiermit durch Bezugnahme zum Offenbarungsgehalt vorliegender Anmeldung gemacht.
Obwohl die Erfindung gemäß den oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist sie nicht auf diese oben beschriebenen Ausführungsformen begrenzt. Abänderungen und Varianten der oben beschriebenen Ausführungsformen erscheinen den Durchschnittsfachleuten im Licht der oben genannten Lehre. Sie werden durch die folgenden Ansprüche definiert. Neben der voranstehenden schriftlichen Offenbarung der Erfindung wird hiermit ergänzend auf die zeichnerische Darstellung in 1 bis 6 Bezug genommen.
Zusammenfassend kann Folgendes festgehalten werden:
Eine Motorantriebsvorrichtung umfassend einen Wechselrichter, der einen Motor antreibt, einen Stromquellen-Glättungskondensator des Wechselrichters und eine Steuereinheit, die den Wechselrichter steuert, um den Motor anzutreiben. Die Steuereinheit lädt den Kondensator mit einer Stromquellenspannung vor und berechnet einen Kapazitätswert des Kondensators auf der Basis eines Verhältnisses der Stromquellenspannung und einer Spannung, mit der der Kondensator geladen ist, oder einer Zeitdauer, die benötigt wird, bis die Spannung, mit der der Kondensator geladen ist, nach dem Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer vom Beginn des Vorladens eine Spannung erreicht, die mit der Stromquellenspannung übereinstimmt. Die Steuereinheit führt eine Drehmomentbegrenzung des Motors aus, wenn sich der Kapazitätswert des Kondensators verringert hat.
Bezugszeichenliste

1: Inverter bzw. Wechselrichter
2: Kondensator/Glättungskondensator
3: Erster Schalter
4: Stromquelle (Gleichstromquelle)
5: Vorladeschaltung
6: Zweiter Schalter
7: Belastungswiderstand
8: CPU zentrale Recheneinheit
9: Regler
10, 11: Spannungsüberwachungskreise
M: Motor

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 2004-122943 A [0002]
JP 2014-191519 [0039]

Claims

Motorantriebsvorrichtung, umfassend: – einen Wechselrichter (1), der einen Motor (M) antreibt; – einen Stromquellen-Glättungskondensator (2) des Wechselrichters (1); und – eine Steuereinheit (3, 5, 8, 9, 10, 11), die den Wechselrichter (1) steuert, um den Motor (M) anzutreiben, – dadurch gekennzeichnet, dass – die Steuereinheit (3, 5, 8, 9, 10, 11) den Kondensator (2) mit einer Stromquellenspannung (V_B) vorlädt, einen Kapazitätswert des Kondensators (2) auf der Basis eines Verhältnisses der Stromquellenspannung (V_B) und einer Spannung, mit der der Kondensator (2) nach dem Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer vom Beginn einer Vorladung geladen wird, oder einer Zeitdauer, die benötigt wird, bis die Spannung, mit der der Kondensator (2) geladen wird, eine Spannung erreicht, die mit der Stromquellenspannung (V_B) übereinstimmt, berechnet, und die Drehmomentbegrenzung des Motors (M) ausführt, wenn der Kapazitätswert des Kondensators (2) abgenommen hat.
Motorantriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung des Kapazitätswerts des Kondensators (2) durch die Steuereinheit (3, 5, 8, 9, 10, 11) durch eine Erstdiagnose ausgeführt wird.
Motorantriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (3, 5, 8, 9, 10, 11) einen ersten Schalter (3) zur Ausfallsicherheit aufweist, der elektrisch den Kondensator (2) von einer Stromquelle (4) trennt, und die Vorladung des Kondensators (2) in einem Zustand ausgeführt wird, in dem der erste Schalter (3) ausgeschaltet ist.
Motorantriebsvorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (3, 5, 8, 9, 10, 11) ferner eine Vorladeschaltung (5) aufweist, die den Kondensator (2) mit der Stromquellenspannung (V_B) vorlädt.
Motorantriebsvorrichtung gemäß Anspruch 4, – dadurch gekennzeichnet, dass die Vorladeschaltung (5) einen zweiten Schalter (6) und einen Widerstand (7) aufweist, der in Reihe mit dem zweiten Schalter (6) verbunden ist, und – wobei der zweite Schalter (6) eingeschaltet ist und der Kondensator (2) über denn zweiten Schalter (6) und den Widerstand (7) von der Stromquelle (4) in einem Zustand geladen wird, in dem der erste Schalter (3) ausgeschaltet ist.
Motorantriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abnahme beim Kapazitätswert des Kondensators (2) durch die Steuereinheit (3, 5, 8, 9, 10, 11) zu einem Zeitpunkt (ΔT) berechnet wird, bei dem eine Differenz zwischen den Anschlussspannungen (V_C0, V_C1) des Kondensators (2) zunimmt, wenn sich die Kapazität des Kondensators (2) verringert und wenn sich die Kapazität des Kondensators (2) nicht verringert hat.
Motorantriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (3, 5, 8, 9, 10, 11) einen ersten Spannungsüberwachungskreis (10), der die Stromquellenspannung (V_B) überwacht, und einen zweiten Spannungsüberwachungskreis (11) aufweist, der eine Anschlussspannung (V_C) des Kondensators (2) überwacht.
Motorantriebsvorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (3, 5, 8, 9, 10, 11) ferner eine CPU (8) aufweist, die die Stromquellenspannung (V_B), die im ersten Stromüberwachungskreis (10) erfasst ist, und die dazu eingegebene Anschlussspannung (V_C) des Kondensators (2), die im zweiten Stromüberwachungskreis (11) erfasst ist, aufnimmt, und einen ersten Schalter (3) zur Ausfallsicherheit steuert, der den Kondensator (2) von einer Stromquelle (4) elektrisch trennt, einen zweiten Schalter (6) steuert, der den Kondensator (2) über einen Widerstand (7) von der Stromquelle (4) vorlädt, und den Wechselrichter (1) steuert, um den Motor (M) anzutreiben.
Motorantriebsvorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (3, 5, 8, 9, 10, 11) ferner einen Regler (9) aufweist, der die Stromquellenspannung (V_B) in die CPU (8) eingibt.
Motorantriebsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (M) ein Unterstützungsmotor einer elektrischen Servolenkung ist, die beim Lenken eines Lenkrades unterstützt.
Motorantriebsvorrichtung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (3, 5, 8, 9, 10, 11) bewirkt, dass der Motor (M) das Lenken des Lenkrades unterstützt, bis ein Unterstützungsdrehmoment des Motors einen vorbestimmten Wert erreicht, und die Drehmomentbegrenzung ausführt, wenn das Unterstützungsdrehmoment des Motors (M) den vorbestimmten Wert erreicht hat, um das Unterstützungsdrehmoment auf den vorbestimmten Wert oder weniger zu reduzieren, um eine Unterstützung fortzusetzen.
Motorantriebsverfahren zum Erfassen einer Abnahme bei der Kapazität eines Stromquellen-Glättungskondensators (2) eines Wechselrichters (1), der einen Motor (M) antreibt, um die Drehmomentbegrenzung des Motors (M) auszuführen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren aufweist: – Vorladen des Kondensators (2) mit einer Stromquellenspannung (V_B); – Berechnen eines Kapazitätswerts des Kondensators (2) auf der Basis eines Verhältnisses einer Stromquellenspannung (V_B) und einer Spannung, mit der der Kondensator (2) nach dem Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer vom Beginn der Aufladung geladen ist, oder einer Zeitdauer, die benötigt wird, bis die Spannung, mit der der Kondensator (2) geladen wird, eine Spannung erreicht, die mit der Stromquellenspannung (V_B) übereinstimmt; und – Ausführen der Drehmomentbegrenzung des Motors (M), wenn der Kapazitätswert des Kondensators (2) abgenommen hat.
Motorantriebsverfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung des Kapazitätswerts des Kondensators (2) durch eine Erstdiagnose zum Erfassen, ob sich der Kapazitätswert des Kondensators (2) verringert hat oder nicht, ausgeführt wird.
Motorantriebsverfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (2) von einer Stromquelle (4) durch einen Schalter (3) zur Ausfallsicherheit elektrisch getrennt wird, und das Vorladen des Kondensators (2) in einem Zustand ausgeführt wird, in dem der erste Schalter (3) ausgeschaltet ist.
Motorantriebsverfahren gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorladen des Kondensators (2) über einen zweiten Schalter (6) zum Vorladen und einen Widerstand (7) von der Stromquelle (4) durch Einschalten des zweiten Schalters (6) in einem Zustand, bei dem der erste Schalter (3) ausgeschaltet ist, ausgeführt wird.
Motorantriebsverfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Abnahme beim Kapazitätswert des Kondensators (2) zu einem Zeitpunkt (ΔT) berechnet wird, bei dem eine Differenz zwischen den Anschlussspannungen (V_C0, V_C1) des Kondensators (2) zunimmt, wenn sich die Kapazität des Kondensators (2) verringert und wenn sich die Kapazität des Kondensators (2) nicht verringert hat.
Motorantriebsverfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (M) ein Unterstützungsmotor einer elektrischen Servolenkung ist, die beim Lenken eines Lenkrades unterstützt.
Motorantriebsverfahren gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenken des Lenkrades unterstützt wird, bis das Unterstützungsdrehmoment des Motors (M) einen vorbestimmten Wert erreicht, und die Drehmomentbegrenzung ausgeführt wird, wenn das Unterstützungsdrehmoment des Motors (M) den vorbestimmten Wert erreicht hat, um das Unterstützungsdrehmoment auf den vorbestimmten Wert oder weniger zu reduzieren, um eine Unterstützung fortzusetzen.