DE102016217674A1

DE102016217674A1 - Motorsteuervorrichtung

Info

Publication number: DE102016217674A1
Application number: DE102016217674.9A
Authority: DE
Inventors: Daisuke Kobayashi; Takashi Suzuki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-10-07
Filing date: 2016-09-15
Publication date: 2017-04-13
Anticipated expiration: 2036-09-16
Also published as: JP6569447B2; CN106936367B; CN106936367A; US9912282B2; JP2017073898A; DE102016217674B4; US20170104439A1

Abstract

Eine Motorsteuervorrichtung umfasst: ein Substrat (11) an einer Wärmesenke (20); Schaltelemente (61 bis 66), welche einen Stromrichter (60) bereitstellen; einen Ansteuerkreis-IC (50), welcher eine Voransteuerung (51) hat; einen Steuerkreis-IC (40), welcher eine Stromsteuereinheit (41) hat; erste und zweite Temperaturdetektoren (12, 14, 15, 16, 18); und eine Temperaturschätzeinheit (30) von Auswertungsstellen. Wenn die Stromsteuereinheit nach einem Betrieb angehalten wird und nach einem Anhalten neu gestartet wird, speichert die Temperaturschätzeinheit eine geschätzte Temperatur (Txo) und die erste und die zweite detektierte Temperatur (Ts1o, Ts2o) bei dem Anhalten; berechnet die Temperaturschätzeinheit, als eine geschätzte Verstärkung (K), ein Verhältnis einer Temperaturdifferenz (ΔTso) bei dem Anhalten zu einer Temperaturdifferenz (ΔTs) bei einem Neustart; und schätzt die Temperaturschätzeinheit eine Temperatur bei dem Neustart basierend auf einer durch ein Multiplizieren einer Temperaturdifferenz (ΔTxo) zwischen der ersten detektierten Temperatur und der geschätzten Temperatur bei dem Anhalten mit der geschätzten Verstärkung erhaltenen Temperaturdifferenz (ΔTx) und einer erhöhten Temperatur (ΔTi).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorsteuervorrichtung, welche eine Stromversorgung eines Motors steuert.
Es ist eine Motorsteuervorrichtung bekannt gewesen, die eine Temperatur eines Motors oder eines Stromrichters detektiert oder schätzt und einen Strombefehlswert in Abhängigkeit von der Temperatur begrenzt, um einen Ausfall eines Schaltelements des Stromrichters, der den Motor, ein Element eines Steuerkreises und Ähnliches mit Energie versorgt, wegen durch einen Überstrom erzeugte Wärme zu verhindern. Zum Beispiel schätzt eine in Patentliteratur 1 offenbarte Vorrichtung eine erhöhte Temperatur eines Motors basierend auf einem Strom, der in dem Motor fließt. Ferner schätzt die Vorrichtung, während eines Anhaltens einer Stromversorgung des Motors eine reduzierte Temperatur des Motors von einem Wärmeabstrahlungskoeffizienten des Motors.
Es ist eine Technik bekannt, wo eine Temperatur einer Auswertungsstelle, welche mit einer detektierten Temperatur eines an einer Stelle auf einem Substrat installierten Temperaturdetektors korreliert ist, basierend auf der detektierten Temperatur geschätzt wird. Gemäß dieser bekannten Technik wird, wenn eine Stromversorgung neu gestartet werden soll, nachdem sie angehalten worden ist, ein Verfahren ergriffen, bei welchem eine reduzierte Temperatur der Auswertungsstelle während der Anhalteperiode von einer reduzierten Temperatur der Detektionsstelle während der Anhalteperiode geschätzt wird. Ferner wird ein Verfahren ergriffen, bei welchem eine geschätzte Temperatur der Auswertungsstelle während des Anhaltens vorab gespeichert wird, und eine Temperatur der Auswertungsstelle zu der Zeit des Neustarts durch den Stand der Technik von Patentliteratur 1 basierend auf einer reduzierten Temperatur während des Anhaltens und einer von einem Strom zu der Zeit des Neustarts geschätzten erhöhten Temperatur geschätzt wird.
Wenn sich jedoch eine Umgebungstemperatur während der Anhalteperiode der Stromversorgung ändert, wird die detektierte Temperatur des Temperaturdetektors durch die Änderung beeinflusst, was es unmöglich macht, die reduzierte Temperatur der Auswertungsstelle korrekt zu schätzen. Dies macht es im Ergebnis unmöglich, die geschätzte Temperatur der Auswertungsstelle zu der Zeit des Neustarts korrekt zu schätzen.
Patentliteratur 1: JP 2892899
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Motorsteuervorrichtung bereitzustellen, die eine Temperatur einer Auswertungsstelle zu der Zeit eines Neustarts nach einem Anhalten korrekt schätzen kann, ohne von einer Änderung in einer Umgebungstemperatur beeinflusst zu werden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Motorsteuervorrichtung zum Steuern einer Stromversorgung eines Motors: Ein Substrat, welches an einer Wärmesenke angeordnet ist, um zu einer Zeit einer Stromversorgung erzeugte Wärme abzustrahlen; eine Vielzahl von Schaltelementen, welche auf dem Substrat angeordnet sind und einen Stromrichter bereitstellen, der den Motor mit Energie versorgt; einen Ansteuerkreis-IC, welcher auf dem Substrat angeordnet ist und eine Voransteuerung (Pre-Driver) hat, die ein Ansteuersignal an die Vielzahl von Schaltelementen ausgibt; einen Steuerkreis-IC, welcher auf dem Substrat angeordnet ist und eine Stromsteuereinheit hat, welche ein Befehlssignal für die Voransteuerung basierend auf einem Ausgabebefehl an den Motor berechnet; einen ersten Temperaturdetektor und einen zweiten Temperaturdetektor, welche eine Temperatur an zwei Stellen von der Wärmesenke, dem Steuerkreis-IC, dem Ansteuerkreis-IC, den Schaltelementen und dem Motor detektieren; und eine Temperaturschätzeinheit, welche eine Temperatur von einer oder mehreren Auswertungsstellen, welche aus der Wärmesenke, dem Steuerkreis-IC, dem Ansteuerkreis-IC, den Schaltelementen und dem Motor ausgewählt sind, basierend auf einem durch den Motor fließenden Strom, einer von dem ersten Temperaturdetektor detektierten ersten detektierten Temperatur und einer von dem zweiten Temperaturdetektor detektierten zweiten detektierten Temperatur schätzt. In einem Prozess, wo die Stromsteuereinheit nach einem Betrieb angehalten wird und nach einem Anhalten neu gestartet wird, speichert die Temperaturschätzeinheit eine geschätzte Temperatur der einen oder mehreren Auswertungsstellen, die erste detektierte Temperatur und die zweite detektierte Temperatur zu einer Zeit des Anhaltens der Stromsteuereinheit; berechnet die Temperaturschätzeinheit, als eine geschätzte Verstärkung, ein Verhältnis einer Temperaturdifferenz zwischen der ersten detektierten Temperatur und der zweiten detektierten Temperatur zu der Zeit des Anhaltens zu einer Temperaturdifferenz zwischen der ersten detektierten Temperatur und der zweiten detektierten Temperatur zu der Zeit eines Neustarts; und schätzt die Temperaturschätzeinheit eine Temperatur der einen oder mehreren Auswertungsstellen zu der Zeit des Neustarts basierend auf einer durch Multiplizieren einer Temperaturdifferenz zwischen der ersten detektierten Temperatur und der geschätzten Temperatur der einen oder mehreren Auswertungsstellen zu der Zeit des Anhaltens mit der geschätzten Verstärkung erhaltenen Temperaturdifferenz und einer von einem integrierten Wert des durch den Motor fließenden Stroms berechneten erhöhten Temperatur.
Die Motorsteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung ist durch ein Detektieren von Temperaturen an zwei Stellen mittels zweier Temperaturdetektoren gekennzeichnet. Ferner wird das Augenmerk darauf gerichtet, dass „die Temperaturdifferenz zwischen der ersten detektierten Temperatur und der zweiten detektierten Temperatur” und „die Temperaturdifferenz zwischen der ersten detektierten Temperatur und der geschätzten Temperatur der Auswertungsstelle” ungeachtet der Umgebungstemperatur proportional zueinander sind. Dann schätzt die Temperaturschätzeinheit die Temperaturdifferenz zwischen der ersten detektierten Temperatur und der geschätzten Temperatur der Auswertungsstelle zu der Zeit des Neustarts durch Multiplizieren der Temperaturdifferenz zu der Zeit des Anhaltens mit der geschätzten Verstärkung.
Dementsprechend kann die Temperaturschätzeinheit die Temperatur der Auswertungsstelle zu der Zeit des Neustarts nach dem Anhalten korrekt schätzen, ohne durch eine Änderung in einer Umgebungstemperatur beeinflusst zu werden. Insbesondere mit der Ausgestaltung, wo die Stromsteuereinheit den Stromsollwert (Strombefehlswert) basierend auf der geschätzten Temperatur der Auswertungsstelle begrenzt, kann ein korrektes Schätzen der Temperatur der Auswertungsstelle geeignet einen Ausfall des Elements verhindern und die Stromversorgung des Motors steuern, während eine Ausgabe des Motors so hoch wie möglich gehalten wird.
Die zwei Temperaturdetektoren der vorliegenden Erfindung können die Temperaturen von zwei Stellen aus den oben genannten fünf Stellen detektieren. Dies ist hauptsächlich beabsichtigt, um „eine Temperaturschätzung mittels zweier Temperaturdetektoren durchzuführen”, und ist nicht beabsichtigt, eine Ausgestaltung auszuschließen, wo Temperaturen von drei oder mehr Stellen mittels drei oder mehr Temperaturdetektoren detektierbar sind. Ferner ist in einer Ausgestaltung, wo ein Temperaturdetektor, der eine Temperatur des Steuerkreis-ICs, des Ansteuerkreis-ICs oder der Schaltelements, welche in der IC-Einheit eingebettet sind, detektiert, vorgesehen ist, der Temperaturdetektor bevorzugt innerhalb der IC-Einheit (dem IC-Package) vorgesehen.
Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden von der folgenden detaillierten Beschreibung, welche mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen gemacht wird, deutlicher werden. In den Zeichnungen ist:
1 ein schematisches Schaltschema eines Systems, welches mit einer Motorsteuervorrichtung eines ersten Ausführungsbeispiels versehen ist;
2A und 2B sind schematische Ansichten, welche Ausgestaltungen zeigen, wo ein Temperaturdetektor auf einem Substrat installiert ist (2A) und ein Temperaturdetektor innerhalb einer IC-Einheit installiert ist (2B);
3 ein Gesamtsteuerblockdiagramm der Motorsteuervorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels;
4 eine Kennlinie, welche eine Beziehung zwischen einer geschätzten Temperatur einer Auswertungsstelle und einem Stromgrenzwert zeigt;
5 eine Strombefehlswertbegrenzungskennlinie;
6 ein Blockdiagramm einer Temperaturschätzeinheit von 3;
7 ein Zeitdiagramm zum Erklären einer Temperaturschätzung der Auswertungsstelle des ersten Ausführungsbeispiels;
8 ein Blockdiagramm, welches eine charakteristische Ausgestaltung einer Motorsteuervorrichtung eines zweiten Ausführungsbeispiels zeigt;
9 ein Blockdiagramm einer Temperaturschätzeinheit eines Vergleichsbeispiels; und
10 ein Zeitdiagramm zum Erklären einer Temperaturschätzung der Auswertungsstelle eines Vergleichsbeispiels.
Nachstehend werden Motorsteuervorrichtungen von Ausführungsbeispielen basierend auf den Zeichnungen beschrieben werden. Beachte, dass ein erstes Ausführungsbeispiel und ein zweites Ausführungsbeispiel umfassend als ein „vorliegendes Ausführungsbeispiel” bezeichnet werden.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Eine Motorsteuervorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird mit Bezug auf 1 bis 7 beschrieben werden. Als erstes zeigt 1 eine gesamte Ausgestaltung eines Motorantriebssystems, welches mit einer Motorsteuervorrichtung versehen ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Motorsteuervorrichtung, welche eine Stromversorgung eines dreiphasigen AC-Motors steuert, beispielhaft veranschaulicht. Dieser dreiphasige AC-Motor wird zum Beispiel als ein Lenkhilfemotor eingesetzt, der eine Lenkung eines Fahrers in einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung eines Fahrzeugs unterstützt.
Eine Motorsteuervorrichtung 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist im Wesentlichen aus auf einem Substrat 11 montierten elektronischen Komponenten gebildet. D. h., von denjenigen, welche in 1 gezeigt sind, sind eine Batterie BT, ein Motor 80, und eine Wärmesenke 20 nicht in der Motorsteuervorrichtung 10 beinhaltet. Typischerweise ist die Motorsteuervorrichtung 10 als eine ECU realisiert. Ein Drehwinkelsensor, welcher einen Drehwinkel des Motors 80 detektiert, ist in 1 weggelassen.
Die Motorsteuervorrichtung 10 umfasst einen Steuerkreis-IC 40, einen Ansteuerkreis-IC 50, eine Vielzahl von Schaltelementen 61 bis 66, welche einen Inverter 60 als einen „Stromrichter” bilden, eine Vielzahl von Temperaturdetektoren 12, 14, 15, 16, 18 und Ähnliches bilden. Ein Energiequellenrelais, eine Spule, ein Kondensator und Ähnliches, welche üblicherweise in einer Energieeingabeeinheit vorgesehen sind, sind in 1 weggelassen. Ferner umfasst die Motorsteuervorrichtung 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine Temperaturschätzeinheit 30. Die Temperaturschätzeinheit 30 kann zum Beispiel in dem Steuerkreis-IC 40 beinhaltet sein oder kann in einem von dem Steuerkreis-IC 40 unterschiedlichen IC ausgebildet sein.
Der Steuerkreis-IC 40 und der Ansteuerkreis-IC 50 sind jeweils in der Form einer IC-Einheit auf dem Substrat 11 montiert. Der Steuerkreis-IC 40 hat eine Stromsteuereinheit 41, welche basierend auf einem Drehmomentbefehl an den Motor 80 ein Befehlssignal berechnet, das sich auf eine Stromversorgung bezieht. Typischerweise wird der Steuerkreis-IC 40 von einem Mikrocomputer gebildet.
Der Ansteuerkreis-IC 50 hat eine Voransteuerung 51, welche Ansteuersignale an die Vielzahl von Schaltelemente 61 bis 66 des Inverters 60 auf der Basis des von der Stromsteuereinheit 41 berechneten Befehlssignals ausgibt. Der Ansteuerkreis-IC 50 wird zum Beispiel in der Form eines kundenspezifischen ASIC verwendet.
Sechs Schaltelemente 61 bis 66, welche auf dem Substrat 11 montiert sind, sind zu dem Inverter 60 in einer Brücke verbunden. Die Schaltelemente 61, 62, 63 sind hochpotentialseitige Schaltelemente einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase, und die Schaltelemente 64, 65, 66 sind niederpotentialseitige Schaltelemente der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein MOSFET als jedes der Schaltelemente 61 bis 66 verwendet. In einem anderen Ausführungsbeispiel können, abgesehen von dem MOSFET, ein Feldeffekttransistor, ein IGBT oder Ähnliches verwendet werden.
Durch Betrieb der Schaltelemente 61 bis 66 der jeweiligen Phasen in Abhängigkeit von Ansteuersignalen von der Voransteuerung 51 wandelt der Inverter 60 Gleichstrom (DC power) der Batterie BT in Wechselstrom (AC power) um und versorgt die jeweiligen Phasenleiter 81, 82, 83 mit Phasenströmen Iu, Iv, Iw. Dabei wird der Motor 80 so angesteuert, dass er ein Drehmoment in Abhängigkeit von einem Drehmomentbefehl ausgibt.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind Shunt-Widerstände 71, 72, 73, welche die Phasenströme Iu, Iv, Iw detektieren, zwischen Masse und den niederpotentialseitigen Schaltelementen 64, 65, 66 der jeweiligen Phasen vorgesehen. Die Shunt-Widerstände 71, 72, 73 werden gemeinsam als ein Stromdetektor 70 bezeichnet. Der Stromdetektor 70 kann in einem Stromkanal von dem Inverter 60 zu jedem der Drähte 81, 82, 83 vorgesehen sein. Ferner werden Ströme, welche die Phasenströme Iu, Iv, Iw eines festen Koordinatensystems und d-q-Achsen-Ströme Id, Iq eines Drehkoordinatensystems umfassen und in dem Motor 80 fließen, umfassend als ein „Motorstrom Im” bezeichnet.
In Zusammenhang mit der Stromversorgung des Motors 80 durch den Schaltbetrieb des Inverters 60 wird Wärme insbesondere in den Schaltelementen 61 bis 66 und einem Versorgungsstromkanal (power current channel) an dem Substrat 11 erzeugt. Die erzeugte Wärme wird durch das Substrat 11 übertragen, so dass sie auch Temperaturen des Steuerkreis-ICs 40 und des Ansteuerkreis-ICs 50 erhöht. Wenn die Wärmeerzeugung übermäßig wird, können elektronische Elemente, welche die Schaltelemente 61 bis 66 umfassen, ausfallen. Daher ist das Substrat 11 so installiert, dass es Wärme, welche zu der Zeit der Stromversorgung erzeugt wird, zu der Wärmesenke 20 wie beispielsweise einem Aluminiumgehäuse abstrahlt. Zum Beispiel ist ein Bodenkanal (ground channel) des Substrats 11 so ausgebildet, dass er in Kontakt mit der Wärmesenke 20 ist.
Ferner sind eine Vielzahl von Temperaturdetektoren 12, 14, 15, 16, 18 in den jeweiligen Teilen des Substrats 11 vorgesehen. Die Temperaturdetektoren 12, 14, 15, 16, 18 sind typische Thermistoren.
1 zeigt Temperaturdetektoren an fünf Stellen. Jedoch sind die Temperaturdetektoren nicht notwendigerweise ständig an fünf Stellen vorgesehen und müssen nur an zumindest zwei Stellen von diesen fünf vorgesehen sein. Rollen und Installationsformen der Temperaturdetektoren 12, 14, 15, 16, 18 an den fünf Stellen werden nachfolgend beschrieben werden.
Der Temperaturdetektor 12 detektiert eine Temperatur Ths der Wärmesenke 20. In dem Beispiel von 1 ist der Temperaturdetektor 12 in dem Bodenkanalabschnitt an dem Substrat 11 installiert, welcher in Kontakt mit der Wärmesenke 20 ist.
Der Temperaturdetektor 14 detektiert eine Temperatur Tcon des Steuerkreis-ICs 40. Der Temperaturdetektor 15 detektiert eine Temperatur Tdr des Ansteuerkreis-ICs 50. Wie in 2A gezeigt, mit dem Ansteuerkreis-IC 50 als einem repräsentativen Beispiel genommen, kann der Temperaturdetektor 15 auf dem Substrat 11 in der Nähe der Kabeleinheit (lead unit) 59 des Ansteuerkreis-ICs 50 installiert sein. Ferner kann, wie in 2B gezeigt, wenn der Temperaturdetektor 15 innerhalb der IC-Einheit vorgesehen ist, der Temperaturdetektor 15 zu der Zeit einer Anwendung einer Biegespannung auf das Substrat 11 und zu irgendeiner anderen Zeit daran gehindert werden zu fallen. Somit ist es bevorzugt, den Temperaturdetektor 14 und den Temperaturdetektor 15 innerhalb der IC-Einheit vorzusehen.
Der Temperaturdetektor 16 detektiert eine Temperatur Tsw von jedem der Schaltelemente 61 bis 66. Wenn die oberen und unteren Arme der Phasen angenommen werden, gleich bei der Schaltwärmeerzeugung zu sein, ist der Temperaturdetektor 16 zum Beispiel nahe von irgendeinem repräsentativen Schaltelement installiert. Zum Beispiel ist es, bei der Ausgestaltung der Vielzahl von Schaltelementen 61 bis 66, welche modularisiert und in die IC-Einheit eingebettet worden sind, bevorzugt, den Temperaturdetektor 16 gleichermaßen wie den Steuerkreis-IC 40 und den Ansteuerkreis-IC 50 innerhalb der IC-Einheit vorzusehen. Ferner kann bei einer Ausgestaltung, welche eine temperaturempfindliche Diode innerhalb des Schaltelements hat, die temperaturempfindliche Diode als der Temperaturdetektor verwendet werden.
Der Temperaturdetektor 18 detektiert eine Temperatur Tm des Motors 80. In dem Beispiel von 1 ist der Temperaturdetektor 80 nahe dem Stromkanal an dem Substrat 11 installiert, welcher mit jedem der Phasendrähte 81, 82, 83 verbunden ist.
Basierend auf detektierten Temperaturen der zwei Temperaturdetektoren schätzt die Temperaturschätzeinheit 30 eine Temperatur Tx von einem oder mehreren „Auswertungsstellen”, welche aus der Wärmesenke 20, dem Steuerkreis-IC 40, dem Ansteuerkreis-IC 50, den Schaltelementen 61 bis 66 und dem Motor 80 ausgewählt sind. Die Temperatur Tx der Auswertungsstelle variiert in Abhängigkeit von einer Differenz in einer Distanz von der Wärmeerzeugungseinheit oder in Wärmeabstrahlungscharakteristiken zu der Zeit der Stromversorgung, der von einem Anhalten der Stromversorgung verstrichenen Zeit oder Ähnlichem. 1 veranschaulicht den Fall eines Schätzens der Temperatur des Motors 80 als einer Auswertungsstelle.
Nachstehend werden die zwei für eine Temperaturschätzung verwendeten Temperaturdetektoren als ein „erster Temperaturdetektor” und ein „zweiter Temperaturdetektor” bezeichnet werden. Ferner wird eine detektierte Temperatur des ersten Temperaturdetektors als eine „erste detektierte Temperatur Ts1” bezeichnet werden, und eine detektierte Temperatur des zweiten Temperaturdetektors wird als eine „zweite detektierte Temperatur Ts2” bezeichnet werden. Es ist hier grundsätzlich bevorzugt, eine niedrigere Temperatur als die erste detektierte Temperatur Ts1 zu nehmen. 1 veranschaulicht die Temperatur Ths der Wärmesenke 20 als die erste detektierte Temperatur Ts1.
Wie durch eine durchgezogene Linie in 1 angegeben, wird zum Beispiel die von dem ersten Temperaturdetektor 12 detektierte Temperatur Ths der Wärmesenke 20 in die Temperaturschätzeinheit 30 als die erste detektierte Temperatur Ts1 eingegeben. Ferner wird die Temperatur Tsw von jedem der Schaltelemente 61 bis 66, welche von dem zweiten Temperaturdetektor 16 detektiert wird, in die Temperaturschätzeinheit 30 als die zweite detektierte Temperatur Ts2 eingegeben. Bei einem anderen Beispiel können, wie durch eine strichzweipunktierte Linie angegeben, die Temperatur Tcon, Tdr oder Tm des Steuerkreis-ICs 40, des Ansteuerkreis-ICs 50 oder des Motors 80, welche von den Temperaturdetektoren 14, 15 oder 18 detektiert werden, in die Temperaturschätzeinheit 30 als die erste detektierte Temperatur Ts1 oder die zweite detektierte Temperatur Ts2 eingegeben werden.
In der Ausgestaltung, wo drei oder mehr Temperaturdetektoren vorgesehen sind, wird die folgende Temperaturschätzung als eine Verarbeitung durch Kombination von zwei Temperaturdetektoren von den drei oder mehr Temperaturdetektoren realisiert. Zum Beispiel kann eine Vielzahl von geschätzten Temperaturen durch eine Vielzahl von Kombinationsmustern berechnet werden. Ferner kann die Temperaturschätzung durch Auswählen eines optimalen Kombinationsmusters, wie es benötigt wird, realisiert werden. Ferner kann der Temperaturdetektor, abgesehen von den zwei für die Temperaturschätzung des vorliegenden Ausführungsbeispiels verwendeten Temperaturdetektoren, für einen anderen beabsichtigten Zweck verwendet werden.
Eine Erhöhte-Temperatur-Schätzeinheit 31 in der Temperaturschätzeinheit 30 schätzt eine mit einer Energieversorgung assoziierte erhöhte Temperatur ΔTi an der Auswertungsstelle basierend auf einem integrierten Wert des Motorstroms Im. Die erhöhte Temperatur ΔTi wird basierend auf Formel (1) einer Joule-Wärme (Stromwärme) geschätzt. Hier repräsentiert Q eine Joule-Wärme [J], R repräsentiert einen Widerstand [Ω], Im repräsentiert einen Strom [A] und t repräsentiert eine Zeit [s]. Q = R × Im² × t (1)
Basierend auf diesen Stücken von Informationen schätzt die Temperaturschätzeinheit 30 eine Temperatur des Motors 80, welche die Auswertungsstelle ist, und gibt eine geschätzte Temperatur Tx_est an die Stromsteuereinheit 41 aus.
Als nächstes wird die Gesamtsteuerungsausgestaltung der Motorsteuervorrichtung 10 mit Bezug auf 3 beschrieben werden.
Die Stromsteuereinheit 41 hat eine Strombefehlswertberechnungseinheit (CUR COM VAL CALC) 42, eine Stromgrenzwertberechnungseinheit (CUR LIMIT VAL CALC) 43, eine Strombefehlswertbegrenzungseinheit (CUR COM VAL LIMIT) 45, einen Subtrahierer 46, eine Steuerung 47 und Ähnliches. Eine bekannte Ausgestaltung einer eine Vektorsteuerung betreffende Koordinatenumwandlung ist in der Figur und Beschreibung weggelassen. Zum Beispiel wird, gemäß allgemeinem technischen Fachwissen, ein als ein „Strombefehlswert I*” beschriebener Wert als einen d-Achsen-Strombefehlswert Id* und einen q-Achsen-Strombefehlswert Id* in der Vektorsteuerung bedeutend interpretiert.
Die Strombefehlswertberechnungseinheit 42 berechnet den Strombefehlswert I* basierend auf einem Drehmomentbefehl trq*, welcher ein „Ausgabebefehl an den Motor 80” ist.
Die Stromgrenzwertberechnungseinheit 43 berechnet einen Stromgrenzwert I_LIM in Bezug auf den Strombefehlswert I* basierend auf der geschätzten Temperatur Tx_est der Auswertungsstelle, welche von der Temperaturschätzeinheit 30 geschätzt wird. Zum Beispiel wird eine in 4 gezeigte Kennlinie verwendet, welche die Beziehung zwischen der geschätzten Temperatur Tx_est und dem Stromgrenzwert I_LIM spezifiziert.
In der Kennlinie von 4 ist, in einem Bereich von einer niedrigtemperaturseitigen Temperatur α zu einer hochtemperaturseitigen Temperatur β, der Stromgrenzwert I_LIM umso niedriger eingestellt, umso höher die geschätzte Temperatur Tx_est. Wenn die geschätzte Temperatur Tx_est nicht höher als die Temperatur α ist, wird ein Stromgrenzwert I_{LIM_}L für eine niedrige Temperatur eingestellt. Wenn die geschätzte Temperatur Tx_est nicht niedriger als die Temperatur β ist, wird ein Stromgrenzwert I_{LIM_}H für eine hohe Temperatur eingestellt. Der Stromgrenzwert I_{LIM_}H für eine hohe Temperatur ist zum Beispiel eingestellt, etwa 30% in Bezug auf den Stromgrenzwert I_{LIM_}L für eine niedrige Temperatur zu sein.
Gemäß dieser Kennlinie wird es, wenn die geschätzte Temperatur Tx_est der Auswertungsstelle nicht höher als die Temperatur α ist, festgestellt, dass dies nicht den Wärmewiderstand des Elements beeinflusst, und die Ausgabe des Motors 80 wird soweit wie möglich verbessert, ohne den Strombefehlswert I* zu begrenzen. Auf der anderen Seite wird es, wenn die geschätzte Temperatur Tx_est der Auswertungsstelle die Temperatur α überschreitet, festgestellt, die Möglichkeit haben, den Wärmewiderstand des Elements zu beeinflussen, und der Strombefehlswert I* wird gen unten begrenzt, um einen Ausfall des Elements zu verhindern. Wenn jedoch der Stromgrenzwert I_LIM auf eine Nähe von Null abgesenkt wird, wird die Ansteuerung des Motors 80 im Wesentlichen angehalten. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Priorität selbst mit einer niedrigen Ausgabe einem Fortsetzen der Ansteuerung des Motors 80 gegeben, und wenn die geschätzte Temperatur Tx_est der Auswertungsstelle nicht niedriger als die Temperatur β ist, wird der minimal notwendige Stromgrenzwert I_{LIM_} H eingestellt.
Die Strombefehlswertbegrenzungseinheit 45 begrenzt den Strombefehlswert I* mittels des Stromgrenzwerts I_LIM und gibt den Strombefehlswert I** nach der Begrenzung aus. D. h. wenn der Strombefehlswert I* bei der Kennlinie von 5 positiv ist in dem Bereich, in welchem der Strombefehlswert I* nicht größer als ein Stromgrenzwert +I_LIM ist, wird „I** = I*” eingestellt. Ferner wird in dem Bereich, in welchem der Strombefehlswert I* den Stromgrenzwert +I_LIM überschreitet, „I** = +I_LIM” eingestellt.
Ferner werden, zum Beispiel in dem Fall des Motors 80, welcher als der Lenkhilfemotor der elektrischen Servolenkungsvorrichtung verwendet wird, Ströme in sowohl positiven als auch negativen Richtungen gleichermaßen in Abhängigkeit von einer Drehrichtung des Motors 80, welche einer Lenkrichtung entspricht, bereitgestellt. In diesem Fall wird die Strombegrenzungskennlinie in dem negativen Bereich spezifiziert, punktsymmetrisch zu der Kennlinie in dem positiven Bereich in Bezug auf den Ursprung zu sein.
Der Subtrahierer 46 berechnet eine Stromabweichung ΔI zwischen dem von dem Stromdetektor 70 detektierten Motorstrom Im und dem Strombefehlswert (Stromsollwert) I** nach einer Begrenzung. Die Steuerung 47 berechnet ein Befehlssignal (Sollsignal), typischerweise ein Spannungsbefehlssignal oder Ähnliches, durch eine PI-Regelungs-Berechnung oder Ähnliches, sodass die Stromabweichung ΔI zu Null konvergiert. Das von der Stromsteuereinheit 41 auf diese Weise berechnete Befehlssignal wird an die Voransteuerung 51 ausgegeben.
Anschließend wird eine detaillierte Ausgestaltung der Temperaturschätzeinheit 30 mit Bezug auf 6 beschrieben werden. Die Temperaturschätzeinheit 30 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist insbesondere durch deren Temperaturschätzung bei dem Vorgang, dass die Stromsteuereinheit 41, nachdem sie betrieben worden ist, angehalten wird, und dann neu gestartet wird, gekennzeichnet. „Die Stromsteuereinheit 41 im Betrieb” entspricht insbesondere einem Mikrocomputer im Betrieb. Ferner bedeutet, dass der Betrieb der Stromsteuereinheit 41 angehalten ist/wird, dass die Stromversorgung an den Motor 80 angehalten ist/wird. Somit kann der obige Vorgang (Prozess) als der Vorgang eines einmal Anhaltens der Stromversorgung für den Motor 80 und dann eines Neustartens der Stromversorgung umformuliert werden. „Tx_est” repräsentiert als ein endgültiger Ausgangswert der Temperaturschätzeinheit 30 die geschätzte Temperatur der Auswertungsstelle zu der Zeit des Neustarts.
Eine Aufgabe der Temperaturschätzeinheit 30 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist es, die Temperatur der Auswertungsstelle zu der Zeit des Neustarts korrekt zu schätzen, ohne durch eine Umgebungstemperatur beeinflusst zu werden, selbst wenn sich die Umgebungstemperatur während der Anhalteperiode der Stromsteuereinheit 41 geändert hat. Als eine Ausgestaltung, um die Aufgabe zu erreichen, umfasst die Temperaturschätzeinheit 30 die Erhöhte-Temperatur-Schätzeinheit 31, eine Anhaltezeit-Temperaturspeichereinheit 32, Subtrahierer 33, 34, 35, einen Verstärkungs(be-)rechnen 36, einen Multiplizierer 37, einen Addierer 38 und Ähnliches.
Wie oben beschrieben, erwirbt die Temperaturschätzeinheit 30 wiederholt die erste detektierte Temperatur Ts1, die zweite detektierte Temperatur Ts2 und den Motorstrom Im. Dann schätzt die Erhöhte-Temperatur-Schätzeinheit 31 die mit einer Stromversorgung assoziierte erhöhte Temperatur ΔTi an der Auswertungsstelle basierend auf dem integrierten Wert des Motorstroms Im. Während eines Betriebs der Stromsteuereinheit 41 wird die geschätzte Temperatur Tx der Auswertungsstelle, welche basierend auf der erhöhten Temperatur ΔTi geschätzt wird, wiederholt in Abhängigkeit von einer Änderung in dem Motorstrom Im aktualisiert.
Wenn der Betrieb der Stromsteuereinheit 41 angehalten wird, speichert die Anhaltezeit-Temperaturspeichereinheit 32 eine erste detektierte Temperatur Ts1o, eine zweite detektierte Temperatur Tso2 und eine geschätzte Temperatur Txo der Auswertungsstelle zu der Zeit des Anhaltens. Der Subtrahierer 33 berechnet eine Temperaturdifferenz ΔTso zwischen der ersten detektierten Temperatur Ts1o und der zweiten detektierten Temperatur Tso2 zu der Zeit des Anhaltens. Der Subtrahierer 34 berechnet eine Temperaturdifferenz ΔTxo zwischen der ersten detektierten Temperatur Ts1o und der geschätzten Temperatur Txo der Auswertungsstelle zu der Zeit des Anhaltens.
Der Subtrahierer 35 berechnet eine Temperaturdifferenz ΔTs zwischen der ersten detektierten Temperatur Ts1 und der zweiten detektierten Temperatur Ts2, welche sich mit der Zeit ändert. Insbesondere bei dieser Temperaturschätzung ist es technisch sinnvoll, die zu der Zeit eines Neustarts der Stromsteuereinheit 41 erworbene Temperaturdifferenz ΔTs zu berechnen.
Der Verstärkungsrechner 36 berechnet, als eine geschätzte Verstärkung K, ein Verhältnis der Temperaturdifferenz ΔTso zwischen der ersten detektierten Temperatur Ts1 und der zweiten detektierten Temperatur Ts2 zu der Zeit des Anhaltens und der Temperaturdifferenz ΔTs zu der Zeit des Neustarts. Die geschätzte Verstärkung K wird durch Formel (2) ausgedrückt: K = ΔTs/ΔTso = (Ts2 – Ts1)/(Ts2o – Ts1o) (2)
Da die Temperaturdifferenz ΔTs während der Anhalteperiode allmählich konvergiert, ist K ein Wert kleiner als Eins.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird es angenommen, dass während der Anhalteperiode „die Temperaturdifferenz ΔTs zwischen der ersten detektierten Temperatur Ts1 und der zweiten detektierten Temperatur Ts2” und „die Temperaturdifferenz ΔTx zwischen der ersten detektierten Temperatur Ts1 und der geschätzten Temperatur Tx der Auswertungsstelle” ungeachtet der Umgebungstemperatur proportional zueinander sind. Dann wird, in dem Multiplizierer 37, „die Temperaturdifferenz ΔTxo zwischen der ersten detektierten Temperatur Ts1o und der geschätzten Temperatur Txo der Auswertungsstelle zu der Zeit des Anhaltens” mit der geschätzten Verstärkung K multipliziert, um „die Temperaturdifferenz ΔTx zwischen der ersten detektierten Temperatur Ts1 und der geschätzten Temperatur der Auswertungsstelle in einem Nicht-Stromversorgungs-Zustand zu der Zeit des Neustarts” berechnet. Die Temperaturdifferenz ΔTx wird durch Formel (3) ausgedrückt: ΔTx = K × ΔTxo = K × (Txo – Ts1o) (3)
Zu der Zeit des Neustarts beginnt jedoch ein Strom in der Nähe der Auswertungsstelle zu fließen, wodurch eine Addition der erhöhten Temperatur ΔTi, welche mit der Stromversorgung assoziiert ist, benötigt wird. In dem Addierer 38 werden die Temperaturdifferenz ΔTx und die erhöhte Temperatur ΔTi zu der ersten detektierten Temperatur Ts1, die eine Referenztemperatur ist, addiert, um die geschätzte Temperatur Tx_est der Auswertungsstelle zu der Zeit des Neustarts zu berechnen. Die geschätzte Temperatur Tx_est des ersten Ausführungsbeispiels wird durch Formel (4) ausgedrückt: Tx_est = Ts1 + ΔTx + ΔTi (4)
Nach einer Berechnung der geschätzten Temperatur Tx_est der Auswertungsstelle zu der Zeit des Neustarts, wie somit beschrieben, schätzt die Temperaturschätzeinheit 30 kontinuierlich die Temperatur Tx der Auswertungsstelle nach dem Neustart.
Als nächstes wird eine Funktionswirkung des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben werden, während es mit einem Vergleichsbeispiel verglichen wird.
Als erstes werden eine Ausgestaltung und eine Funktion des Vergleichsbeispiels mit Bezug auf 9 und 10 beschrieben werden. Dieses Vergleichsbeispiel dient dazu, eine Temperatur der Auswertungsstelle unter Verwendung eines Temperaturdetektors zu schätzen. In der Figur des Vergleichsbeispiels werden die Symbole Im, ΔTi, Txo und Tx_est in der Figur des ersten Ausführungsbeispiels verwendet. Ferner wird eine detektierte Temperatur des einen Temperaturdetektors als „Ts” bezeichnet, und eine detektierte Temperatur zu der Zeit des Anhaltens wird als „Tso” bezeichnet. Eine für das Vergleichsbeispiel besondere reduzierte Temperatur wird als „_dn” anschließend an „Ts” oder „Tx” repräsentiert.
Wie in 9 gezeigt, umfasst eine Temperaturschätzeinheit 90 des Vergleichsbeispiels die Erhöhte-Temperatur-Schätzeinheit 31, eine Anhaltezeit-Temperaturspeichereinheit 92, einen Subtrahierer 95, einen Multiplizierer 97, einen Addierer-Subtrahierer 98 und Ähnliches. Die mit dem gleichen Zeichen des ersten Ausführungsbeispiels versehene Erhöhte-Temperatur-Schätzeinheit 31 hat im Wesentlichen die gleiche Ausgestaltung und deren Beschreibung wird somit weggelassen werden. Wenn der Betrieb der Stromsteuereinheit 41 angehalten wird, speichert die Anhaltezeit-Temperaturspeichereinheit 92 eine zu der Zeit des Anhaltens detektierte Temperatur Tso und die geschätzte Temperatur Txo der Auswertungsstelle. Die geschätzte Temperatur Txo der Auswertungsstelle ist eine von der erhöhten Temperatur ΔTi basierend auf einem integrierten Wert des Motorstroms Im während des Betriebs geschätzte Temperatur.
Wie in 10 gezeigt, ist die geschätzte Temperatur Txo der Auswertungsstelle höher als die detektierte Temperatur Tso zu der Zeit des Anhaltens. Nachdem die Stromversorgung angehalten ist, ändern sich wahre Temperaturen an der Detektionsstelle des Temperaturdetektors und der Auswertungsstelle wie entsprechend durch eine durchgezogene Linie und eine strichzweipunktierte Linie angegeben. In einer Situation, wo die Umgebungstemperatur unverändert bleibt, nehmen die wahren Temperaturen an der Detektionsstelle und der Auswertungsstelle allmählich wegen einer natürlichen Abkühlung ab.
Bei dem Vergleichsbeispiel wird es angenommen, dass die reduzierten Temperaturen an der Detektionsstelle und der Auswertungsstelle nach dem Verstreichen der gleichen Zeitperiode von dem Anhalten des Betriebs proportional zueinander sind. Dann wird zum Beispiel die Aufmerksamkeit auf die Beziehung zwischen einer reduzierten Temperatur Ts_dn_A der detektierten Temperatur und einer reduzierten Temperatur Tx_dn_A der geschätzten Temperatur der Auswertungsstelle zu der Zeit von „Neustart A” konzentriert.
Beachte, dass ein Index „A” einen Wert zu der Zeit des „Neustarts A” angibt, welcher von einem Wert zu der Zeit eines „Neustarts B”, welcher später beschrieben wird, zu unterscheiden ist. Beschreibungen von Formeln werden im Wesentlichen mittels Symbolen gegeben werden, welche die Indizes A, B nicht enthalten.
Zurückkehrend zu 9 subtrahiert, zu der Zeit des Neustarts, der Subtrahierer 95 die detektierte Temperatur Ts zu der Zeit des Neustarts von der detektierten Temperatur Tso zu der Zeit des Anhaltens, um eine reduzierte Temperatur Ts_dn der detektierten Temperatur zu berechnen. Der Multiplizierer 97 multipliziert die reduzierte Temperatur Ts_dn der detektierten Temperatur mit einem vorbestimmten proportionalen Koeffizienten Kc, um eine reduzierte Temperatur Tx_dn der geschätzten Temperatur der Auswertungsstelle zu berechnen. Der proportionale Koeffizient Kc wird vorab von einem experimentellen Wert oder Ähnlichem eingestellt. Die reduzierte Temperatur Tx_dn der geschätzten Temperatur der Auswertungsstelle wird durch Formel (5) ausgedrückt: Tx_dn = Kc × Ts_dn = Kc × (Tso – Ts) (5)
In dem Addierer-Subtrahierer 98 wird die reduzierte Temperatur Tx_dn der geschätzten Temperatur der Auswertungsstelle von der geschätzten Temperatur Txo der Auswertungsstelle zu der Zeit des Anhaltens subtrahiert, und die erhöhte Temperatur ΔTi wegen einer Stromversorgung zu der Zeit des Neustarts wird ferner hinzuaddiert, um die geschätzte Temperatur Tx_est der Auswertungsstelle zu der Zeit des Neustarts zu berechnen. D. h. die geschätzte Temperatur Tx_est des Vergleichsbeispiels wird durch Formel (6) ausgedrückt: Tx_est = Txo – Tx_dn + ΔTi (6)
In 10 wird es erachtet, dass „die erhöhte Temperatur ΔTi ≈ 0”. Zu der Zeit des Neustarts A kann die geschätzte Temperatur Tx_est_A der Auswertungsstelle selbst durch das Berechnungsverfahren des Vergleichsbeispiels beinahe korrekt geschätzt werden.
Auf der anderen Seite ist der „Neustart B” ein Fall, wo die beiden Temperaturen der Detektionsstelle und der Auswertungsstelle auf einer Umgebungstemperatur T_env äquivalente Temperaturen reduziert sind und nachstehend wieder in Zusammenhang mit einer Zunahme bei der Umgebungstemperatur T_env zunehmen. Zu dieser Zeit sind eine detektierte Temperatur Ts_B und eine wahre Temperatur Tx_B der Auswertungsstelle beinahe die gleichen Temperaturen.
In dieser Situation ist eine reduzierte Temperatur Ts_dn_B der detektierten Temperatur ein um eine einer Zunahme ΔT_env der Umgebungstemperatur entsprechende Menge kleinerer Wert. Aus diesem Grunde wird die durch dieselbe Formel (5) wie diejenige zu der Zeit des Neustarts A erhaltene reduzierte Temperatur Tx_dn_B der geschätzten Temperatur der Auswertungsstelle berechnet, übermäßig klein und nicht konsistent mit dem wahren Wert zu sein. Deshalb ist auch die durch Formel (6) geschätzte Temperatur Tx_est_B ebenfalls ein falscher Wert.
Dementsprechend wird, wenn der Stromgrenzwert I_LIM basierend auf der geschätzten Temperatur Tx_est_B von dem Vergleichsbeispiel berechnet wird, die Stromversorgung des Motors 80 in einem Zustand gesteuert, in welchem die wahre Temperatur Tx_B der Auswertungsstelle nicht reflektiert wird. Zu der Zeit des Neustarts B von 10 wird die geschätzte Temperatur Tx_est_B der Auswertungsstelle geschätzt, höher als tatsächlich zu sein, was darin resultiert, dass der Strombefehlswert I* übermäßig begrenzt wird, sodass eine sinnlose Verschlechterung bei einer Ausgabeleistung des Motors 80 verursacht wird. Auf der anderen Seite wird zu der Zeit des Neustarts in dem Fall, in welchem die Umgebungstemperatur T_env während der Anhalteperiode abgenommen hat, die geschätzte Temperatur Tx_est_B der Auswertungsstelle geschätzt, niedriger als tatsächlich zu sein, was darin resultiert, dass der Strombefehlswert I* nicht ausreichend begrenzt wird und das Element eine Wärmewiderstandsgrenze überschreiten könnte, sodass es ausfällt.
In kurz wird die Temperaturschätzung zu der Zeit des Neustarts durch die Temperaturschätzeinheit 90 des Vergleichsbeispiels unter der Annahme erreicht, dass die Umgebungstemperatur T_env während der Anhalteperiode stabil ist, und eine korrekte Schätzung kann nicht durchgeführt werden, wenn sich die Umgebungstemperatur T_env ändert.
Im Gegensatz dazu kann bei der Temperaturschätzung durch die Temperaturschätzeinheit 30 des ersten Ausführungsbeispiels die Temperatur Tx der Auswertungsstelle zu der Zeit des Neustarts korrekt geschätzt werden, selbst wenn die Umgebungstemperatur T_env sich während der Anhalteperiode ändert.
Anschließend wird die Temperaturschätzung des ersten Ausführungsbeispiels mit Bezug auf 7 beschrieben werden. In dem Vergleichsbeispiel wird die Temperatur Tx der Auswertungsstelle zu der Zeit des Neustarts durch einen Temperaturdetektor basierend auf der reduzierten Temperatur von der Temperatur Txo der Auswertungsstelle zu der Zeit des Anhaltens geschätzt. Im Gegensatz dazu wird bei dem ersten Ausführungsbeispiel die Temperatur Tx der Auswertungsstelle zu der Zeit des Neustarts von zwei Temperaturdetektoren basierend auf der Temperaturdifferenz mit der ersten detektierten Temperatur Ts1 als eine Referenz genommen geschätzt.
7 zeigt ein spezifisches Beispiel einer Temperaturschätzung zu der Zeit des „Neustarts A” und zu der Zeit des „Neustarts B” in ähnlichen Situationen wie 10 des Vergleichsbeispiels.
Zu der Zeit des Anhaltens ist die geschätzte Temperatur Txo der Auswertungsstelle die höchste, die zweite detektierte Temperatur Ts2o ist in der Mitte, und die erste detektierte Temperatur Ts2o ist die niedrigste. Die Subtrahierer 33, 34 von 6 berechnen „die Temperaturdifferenz ΔTso zwischen der ersten detektierten Temperatur Ts1o und der zweiten detektierten Temperatur Ts2o” zu der Zeit des Anhaltens und „die Temperaturdifferenz ΔTxo zwischen der ersten detektierten Temperatur Ts1o und der geschätzten Temperatur Txo der Auswertungsstelle” zu der Zeit des Anhaltens.
Nachdem die Stromversorgung angehalten ist, nehmen wahre Temperaturen an den Detektionsstellen des ersten und des zweiten Temperaturdetektors und der Auswertungsstelle allmählich ab, wie durch eine durchgezogene Linie, eine gestrichelte Linie bzw. eine strichzweipunktierte Linie angegeben.
Zu der Zeit des „Neustarts A” wird ein Verhältnis von „der Temperaturdifferenz ΔTso zwischen der ersten detektierten Temperatur Ts1o und der zweiten detektierten Temperatur Ts2o zu der Zeit des Anhaltens” und „einer Temperaturdifferenz ΔTs_A zwischen einer ersten detektierten Temperatur Ts1_A und einer zweiten detektierten Temperatur Ts2_A zu der Zeit des Neustarts A” als eine geschätzte Verstärkung K_A durch Formel (2) berechnet.
Ferner wird mittels Formel (3) „die Temperaturdifferenz ΔTxo zwischen der ersten detektierten Temperatur Ts1o und der geschätzten Temperatur Txo der Auswertungsstelle zu der Zeit des Anhaltens” mit der geschätzten Verstärkung K_A multipliziert, um „eine Temperaturdifferenz ΔTx_A zwischen der ersten detektierten Temperatur Ts1 und der geschätzten Temperatur der Auswertungsstelle in einem Nicht-Stromversorgungs-Zustand zu der Zeit des Neustarts A” zu berechnen.
Gleichermaßen zu 10 wird es auch in 8 erachtet, dass „die erhöhte Temperatur ΔTi ≈ 0”. Dann wird mittels Formel (4) die Temperaturdifferenz Tx_A zu der ersten detektierten Temperatur Ts1_A zu der Zeit des Neustarts A addiert, wodurch eine korrekte Schätzung der Temperatur Tx_est_A der Auswertungsstelle zu der Zeit des Neustarts A ermöglicht wird.
Zu der Zeit des Neustarts B sind eine erste detektierte Temperatur Ts1_B, eine zweite detektierte Temperatur Ts2_B und eine wahre Temperatur Tx_B der Auswertungsstelle beinahe die gleichen Temperaturen. Da eine Temperaturdifferenz ΔTs_B zwischen der ersten detektierten Temperatur Ts1_B und der zweiten detektierten Temperatur Ts2_B gleich 0 ist, ist eine durch Formel (2) berechnete geschätzte Verstärkung K_B gleich 0. Eine Temperaturdifferenz ΔTx_B, welche durch Multiplizieren der geschätzten Verstärkung K_B durch Formel (3) berechnet wird, ist auch 0.
Dementsprechend kann die durch Formel (4) berechnete geschätzte Temperatur Tx_est_B der Auswertungsstelle zu der Zeit des Neustarts B gleich zu der ersten detektierten Temperatur Ts1_B zu der Zeit des Neustarts B gemacht werden. Somit kann in dem ersten Ausführungsbeispiel die Temperatur Tx_est_B der Auswertungsstelle zu der Zeit des Neustarts B korrekt geschätzt werden, ohne durch eine Änderung in der Umgebungstemperatur T_env beeinflusst zu werden.
Dementsprechend ist es durch Berechnen des Stromgrenzwerts I_LIM basierend auf der geschätzten Temperatur Tx_est_B des ersten Ausführungsbeispiels möglich, geeignet einen Ausfall des Elements zu verhindern und die Stromversorgung des Motors 80 zu steuern, während die Ausgabe des Motors 80 so hoch wie möglich gehalten wird.
Zum Beispiel ist der Lenkhilfemotor der elektrischen Servolenkungsvorrichtung verglichen mit einem Motor, welcher für eine stetige Drehung verwendet werden soll, gefordert, schnell ein großes Drehmoment auszugeben. Ferner ist ein Ort, wo die Motorsteuervorrichtung 10 installiert werden soll, im Allgemeinen eine Umgebung, welche, was einen Raum betrifft, streng begrenzt ist, und in einer Wärmeabstrahlung nachteilig ist. Ferner ist es, da eine hohe Zuverlässigkeit benötigt wird, besonders wichtig, sowohl eine geeignete Verhinderung eines Ausfalls des Elements als auch ein Halten der Ausgabe des Motors 80 so hoch wie möglich zu erreichen. Somit kann die Wirkung einer korrekten Schätzung der Temperatur Tx der Auswertungsstelle zu der Zeit des Neustarts effektiv durch die Motorsteuervorrichtung 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ausgeübt werden, ohne durch eine Änderung in der Umgebungstemperatur T_env beeinflusst zu werden.
Ferner wird vorzugsweise, wie oben beschrieben, der Temperaturdetektor 12, welcher die Temperatur Ths der Wärmesenke 20 detektiert, deren Temperatur die niedrigste und stabil ist, als der erste Temperaturdetektor eingesetzt. Es ist dadurch möglich, die erste detektierte Temperatur Ts1, die als eine Referenz der Schätzung dient, relativ zu stabilisieren.
Ferner wird die Ausgestaltung angenommen, wo der Temperaturdetektor 14, 15 oder 16, welcher die Temperatur des Steuerkreis-ICs 40, des Ansteuerkreis-ICs 50 oder von jedem der Schaltelemente 61 bis 66, welche in der IC-Einheit eingebettet sind, detektiert, vorgesehen ist. In dieser Ausgestaltung ist jeder der Temperaturdetektoren 14, 15, 16 vorzugsweise innerhalb der IC-Einheit vorgesehen, anstatt in der Nähe einer IC-Leitung auf dem Substrat 11 vorgesehen zu sein. Es ist somit möglich, die Temperaturdetektoren 14, 15, 16 daran zu hindern, zu der Zeit einer Anwendung einer Biegespannung auf das Substrat 11 oder irgendeiner anderen Zeit abzufallen. Die Zuverlässigkeit wird dadurch verbessert.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Eine Motorsteuervorrichtung eines zweiten Ausführungsbeispiels wird mit Bezug auf 1 bis 8 beschrieben werden. Das zweite Ausführungsbeispiel schätzt Temperaturen einer Vielzahl von Auswertungsstellen. Die Temperaturschätzeinheit 30 umfasst Temperaturschätzeinheiten 301, 302, 303, welche Temperaturen von drei Auswertungsstellen (1), (2), (3) schätzen. Die Stromsteuereinheit 41 umfasst ferner eine MIN-Auswahleinheit 44 zwischen der Stromgrenzwertberechnungseinheit (CUR LIMIT VAL CALC) 43 und der Strombefehlswertbegrenzungseinheit (CUR COM VAL LIMIT) 45 von 3.
Die Temperaturschätzeinheiten 301, 302, 303 erwerben gemeinsam die erste detektierte Temperatur Ts1, die zweite detektierte Temperatur Ts2 und den Motorstrom Im. Ferner speichern die Temperaturschätzeinheiten 301, 302, 303 gemeinsam die erste detektierte Temperatur Ts1o und die zweite detektierte Temperatur Ts2o zu der Zeit des Anhaltens und speichern getrennt Temperaturen Txo1, Txo2, Txo3 der jeweiligen Auswertungsstellen zu der Zeit des Anhaltens. Basierend auf diesen Stücken von Informationen schätzen die Temperaturschätzeinheiten 301, 302, 303 Temperaturen Tx_est1, Tx_est2, Tx_est3 der jeweiligen Auswertungsstellen (1), (2), (3) zu der Zeit des Neustarts der Stromsteuereinheit 41 durch eine zu derjenigen bei dem ersten Ausführungsbeispiel ähnlichen Berechnung.
Die Stromgrenzwertberechnungseinheit 43 der Stromsteuereinheit 41 umfasst Stromgrenzwertberechnungseinheiten 431, 432, 433, welche entsprechend den Temperaturschätzeinheiten 301, 302, 303 entsprechen. Die Stromgrenzwertberechnungseinheiten 431, 432, 433 stellen durch eine Kennlinie oder Ähnliches geschätzten Temperaturen Tx_est1, Tx_est2, Tx_est3 entsprechende Stromgrenzwerte I_LIM1, I_LIM2, I_LIM3 ein und geben diese an die MIN-Auswahleinheit 44 aus. Zu diesem Zeitpunkt kann eine andere Kennlinie für jede Auswertungsstelle verwendet werden.
Die MIN-Auswahleinheit 44 wählt einen Minimalwert I_LIM MIN aus den Stromgrenzwerten I_LIM1, I_LIM2, I_LIM3 aus und gibt den Minimalwert I_{LIM_}MIN an eine Strombefehlswertbegrenzungseinheit 45 aus. Die Strombefehlswertbegrenzungseinheit 45 begrenzt den Strombefehlswert I* durch den Minimalwert I_{LIM_}MIN des Stromgrenzwerts.
Wie somit beschrieben, wird bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Strombefehlswert I* basierend auf den geschätzten Temperaturen der Vielzahl von Auswertungsstellen begrenzt, und somit können die Temperaturinformationen von jedem Abschnitt des Motorantriebssystems alle bei einer Unterdrückung einer mit einer Stromversorgung assoziierten Wärmeerzeugung berücksichtigt werden. Ferner wird, von dem Gesichtspunkt eines Priorisierens einer Ausfallsicherheit, der Strombefehlswert I* durch den Minimalwert I_{LIM_}MIN des Stromgrenzwerts begrenzt, und es ist dadurch möglich, einen Ausfall des Elements wegen einer Wärmeerzeugung zu verhindern.
(Andere Ausführungsbeispiele)

(I) In 1 ist der Temperaturdetektor 12, welcher die Temperatur Ths der Wärmesenke 20 detektiert, in dem Bodenkanalabschnitt an dem Substrat 11 installiert, welcher in Kontakt mit der Wärmesenke 20 ist. Ferner ist der Temperaturdetektor 18, welcher die Temperatur Tm des Motors 80 detektiert, nahe dem Stromkanal an dem Substrat 11 installiert, welcher mit jedem der Phasendrähte 81, 82, 83 verbunden ist. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf solch eine Ausgestaltung begrenzt, und die Temperaturdetektoren 12, 18 können an Orten entfernt von dem Substrat 11 angeordnet sein und können die detektierten Temperaturen Ths, Tm über Signalleitungen oder Ähnliches an die Temperaturschätzeinheit 30 übertragen.
(II) 1 zeigt das System, welches den dreiphasigen AC-Motor mittels des Inverters als dem „Stromrichter” ansteuert. Abgesehen davon kann die Motorsteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung auf ein System angewandt werden, welches einen AC-Motor von vier oder mehr Phasen ansteuert. Ferner kann die Motorsteuervorrichtung auf ein System, welches einen DC-Motor mittels einer H-Brücke als dem „Stromrichter” ansteuert, angewandt werden.
(III) Es wird erachtet, dass eine Ausgestaltung, in welcher der Motor und die Motorsteuervorrichtung benachbart angeordnet sind, wie ein sogenanntes mechatronisch integriertes System oder vereinigtes System als einer physische Platzierung des Motors und der Motorsteuervorrichtung, eine Tendenz hat, dass die Korrelation zwischen der detektierten Temperatur an dem Substrat und der geschätzten Temperatur des Motors hoch ist, wenn der Motor als die Auswertungsstelle ausgewählt ist. Jedoch selbst in einem mechatronisch getrennten System, in welchem der Motor und die Motorsteuervorrichtung durch ein Kabel verbunden sind, ist es effektiv, die Temperatur des Motors durch das obige Ausführungsbeispiel zu schätzen, wenn es einen gewissen Grad einer Korrelation zwischen der detektierten Temperatur an dem Substrat und der geschätzten Temperatur des Motors gibt.
(IV) Der zweite Temperaturdetektor detektiert wünschenswerterweise eine Temperatur eines Bereichs, welcher eine kleinere Wärmekapazität als diejenige der Detektionsstelle des ersten Temperaturdetektors und eine größere Wärmekapazität als diejenigen der anderen Temperaturschätzeinheiten hat, die jede die Auswertungsstelle sein können. Zum Beispiel kann der erste Temperaturdetektor die Temperatur der Wärmesenke 20, welche die größte Wärmekapazität hat, detektieren, und der zweite Temperaturdetektor kann die Temperatur des Motors 80, welcher die zweitgrößte Wärmekapazität hat, detektieren. Da ein Bereich, welcher eine größere Wärmekapazität als diejenigen der anderen Wärmeschätzungsbereiche hat, langsamer kühl wird, wird die Temperatur der Auswertungsstelle nicht geschätzt, wenn einer der anderen Bereiche als die Auswertungsstelle bei der Temperaturschätzung gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel genommen wird, niedrig zu sein.
(V) Die Stromsteuereinheit ist nicht auf die Ausgestaltung begrenzt, wo der Stromgrenzwert variabel in Abhängigkeit von der geschätzten Temperatur der Auswertungsstelle eingestellt wird. Wenn die geschätzte Temperatur der Auswertungsstelle einen vorbestimmten Wert überschreitet, kann der Betrieb des Systems angehalten werden oder erzwungenes Kühlen durch ein Kühlgebläse oder Ähnliches kann durchgeführt werden, in Abhängigkeit von Eigenschaften des Motorsystems.
(VI) Der Stromwert zum Schätzen der erhöhten Temperatur ist nicht auf den durch den Stromdetektor erhaltenen detektierten Wert begrenzt, sondern ein geschätzter Wert kann verwendet werden. Zum Beispiel kann ein in dem Inverter fließender Strom basierend auf einer Inverterleistung und einer Invertereingabespannung, welche durch die Anzahl von Umdrehungen und das Drehmoment des Motors berechnet werden, geschätzt werden.

Während die vorliegende Erfindung mit Bezug auf Ausführungsbeispiele davon beschrieben worden ist, soll es verstanden sein, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele und Ausgestaltungen beschränkt ist. Die vorliegende Erfindung ist beabsichtigt, verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abzudecken. Zusätzlich sind, neben den verschiedenen Kombinationen und Ausgestaltungen, andere Kombinationen und Ausgestaltungen, welche mehr, weniger oder nur ein einzelnes Element umfassen, auch innerhalb des Geistes und Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2892899 [0004]

Claims

Motorsteuervorrichtung zum Steuern einer Stromversorgung eines Motors (80), wobei die Motorsteuervorrichtung umfasst: ein Substrat (11), welches an einer Wärmesenke (20) angeordnet ist, um zu einer Zeit einer Stromversorgung erzeugte Wärme abzustrahlen; eine Vielzahl von Schaltelementen (61 bis 66), welche an dem Substrat angeordnet sind und einen Stromrichter (60) bereitstellen, welcher den Motor mit Energie versorgt; einen Ansteuerkreis-IC (50), welcher an dem Substrat angeordnet ist und eine Voransteuerung (51) hat, welche ein Ansteuersignal an die Vielzahl von Schaltelementen ausgibt; einen Steuerkreis-IC (40), welcher an dem Substrat angeordnet ist und eine Stromsteuereinheit (41) hat, welche ein Befehlssignal für die Voransteuerung basierend auf einem Ausgabebefehl für den Motor berechnet; einen ersten Temperaturdetektor und einen zweiten Temperaturdetektor (12, 14, 15, 16, 18), welche eine Temperatur an zwei Stellen von der Wärmesenke, dem Steuerkreis-IC, dem Ansteuerkreis-IC, den Schaltelementen und dem Motor detektieren; und eine Temperaturschätzeinheit (30), welche eine Temperatur (Tx) von einer oder mehreren Auswertungsstellen ausgewählt aus der Wärmesenke, dem Steuerkreis-IC, dem Ansteuerkreis-IC, den Schaltelementen und dem Motor basierend auf einem durch den Motor fließenden Strom (Im), einer von dem ersten Temperaturdetektor detektierten ersten detektierten Temperatur (Ts1) und einer von dem zweiten Temperaturdetektor detektierten zweiten detektierten Temperatur (Ts2) schätzt, wobei: bei einem Vorgang, bei welchem die Stromsteuereinheit nach einem Betrieb angehalten wird und nach einem Anhalten neu gestartet wird, die Temperaturschätzeinheit: eine geschätzte Temperatur (Txo) der einen oder mehreren Auswertungsstellen, die erste detektierte Temperatur (Ts1o) und die zweite detektierte Temperatur (Ts2o) zu einer Zeit des Anhaltens der Stromsteuereinheit speichert; als eine geschätzte Verstärkung (K) ein Verhältnis einer Temperaturdifferenz (ΔTso) zwischen der ersten detektierten Temperatur und der zweiten detektierten Temperatur zu der Zeit des Anhaltens zu einer Temperaturdifferenz (ΔTs) zwischen der ersten detektierten Temperatur und der zweiten detektierten Temperatur zu der Zeit eines Neustarts berechnet; und eine Temperatur der einen oder mehreren Auswertungsstellen zu der Zeit des Neustarts basierend auf einer durch ein Multiplizieren einer Temperaturdifferenz (ΔTxo) zwischen der ersten detektierten Temperatur und der geschätzten Temperatur der einen oder mehreren Auswertungsstellen zu der Zeit des Anhaltens mit der geschätzten Verstärkung erhaltenen Temperaturdifferenz (ΔTx) und einer erhöhten Temperatur (ΔTi), welche von einem integrierten Wert des durch den Motor fließenden Stroms berechnet wird, schätzt.
Motorsteuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei: zumindest einer von dem ersten Temperaturdetektor und dem zweiten Temperaturdetektor eine Temperatur des Steuerkreis-ICs, des Ansteuerkreis-ICs oder der Schaltelemente, welche in einer IC-Einheit eingebettet sind, detektiert; und der zumindest eine von dem ersten Temperaturdetektor und dem zweiten Temperaturdetektor in der IC-Einheit angeordnet ist.
Motorsteuervorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei: der erste Temperaturdetektor (12) eine Temperatur der Wärmesenke detektiert.
Motorsteuervorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei: der erste Temperaturdetektor, welcher die Temperatur der Wärmesenke detektiert, an dem Substrat angeordnet ist, welches die Wärmesenke kontaktiert.
Motorsteuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: umso höher die geschätzte Temperatur der einen oder mehreren Auswertungsstellen in einem vorbestimmten Temperaturbereich ist, umso niedriger die Stromsteuereinheit einen Stromgrenzwert bezüglich eines Strombefehlswerts einstellt.
Motorsteuervorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei: die Temperaturschätzeinheit die Temperatur einer Vielzahl der Auswertungsstellen schätzt; und die Stromsteuereinheit den Strombefehlswert unter Verwendung eines Minimalwerts einer Vielzahl von Stromgrenzwerten begrenzt, welche für jede der Vielzahl von geschätzten Temperaturen eingestellt werden.