DE102016219534A1

DE102016219534A1 - Elektronische Steuereinheit

Info

Publication number: DE102016219534A1
Application number: DE102016219534.4A
Authority: DE
Inventors: Takahide Tanaka; Kenji Shimizu
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-10-09
Filing date: 2016-10-07
Publication date: 2017-04-13
Also published as: JP6528638B2; JP2017073945A

Abstract

Eine elektronische Steuereinheit (ECU), die aufweist: einen Motor (10) mit einem Rotor (12), der rotiert, indem er eine Zufuhr eines elektrischen Stroms zu mehreren Stromversorgungsphasen empfängt, einen Encoder (20), der ein pulsförmiges Encodersignal synchron zu einer Rotation des Rotors ausgibt, einen Controller (40), der das EIN und AUS der Zufuhr des elektrischen Stromes zu jeder der mehreren Phasen steuert, und eine Drehzahlbereichsbestimmungseinheit (30), die bestimmt, in welchem von einem Beschleunigungsbereich, einem Konstantdrehzahlbereich und einem Verzögerungsbereich sich eine Drehzahl des Rotors aktuell befindet. Der Controller (40) verzögert eine AUS-Zeitpunkt-Phase an einem AUS-Zeitpunkt der Zufuhr des elektrischen Stromes bezüglich eines Änderungspunktes des Encodersignals, wenn sich die Drehzahl des Rotors im Verzögerungsbereich befindet, um so eine Ansprechempfindlichkeit der Verzögerungssteuerung des Rotors zu verbessern.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine elektronische Steuereinheit, die die Stromversorgungsphasen eines Motors umschaltet und den Rotor an eine Zielposition dreht.
Bei einem Shift-by-Wire-System (d. h. Schalten per Elektroimpuls) in einem Fahrzeug erfolgt ein Schaltwechsel des Fahrzeugs, indem ein elektrischer Strom in Übereinstimmung mit einem Bedienvorgang des Fahrers in mehrere Stromversorgungsphasen des Motors gespeist wird, um den Motor anzusteuern, der den Schaltwechsel (d. h. den Wechsel des Schaltbereichs) ermöglicht.
Um die Ansprechempfindlichkeit und Genauigkeit des Schaltwechsels dem Bedienvorgang des Fahrers möglichst nahe zu bringen, muss der Motor mit hoher Drehzahl gedreht und sicher verzögert werden. Für solch eine genaue und ansprechende Steuerung des Motors muss die Zufuhr des elektrischen Stroms zu jeder der mehreren Phasen genau gesteuert werden. Unter dem Einfluss der Eigenschaften der Komponenten in der Ansteuerschaltung, die das Ansteuersignal an den Inverter ausgibt, und dem Einfluss der Eigenschaften des Inverters selbst und der Umgebungstemperatur, unterliegt die Genauigkeit der Stromversorgungssteuerung durch die Ansteuerschaltung einigen Beschränkungen.
Aus der JP 2004-23931 A (Patentdokument 1) ist eine Motorsteuervorrichtung bekannt, die die Idee einer ”drehzahlsensitiven Phasenvoreilungskorrektur” Ks einführt, die ein Voreilen der Stromversorgungsphase bezüglich einer aktuellen Position des Rotors beschreibt, wodurch eine variable Abstimmung der Phasenvoreilung Ks in Übereinstimmung mit der Rotordrehzahl ermöglicht wird. D. h., ein Korrekturbetrag Ks der Phasenvoreilung der Stromversorgungsphase bezüglich der Rotationsphase des Rotors ist in Übereinstimmung mit einem Rotationszustand des Rotors korrigierbar. Ein geringer Korrekturbetrag Ks wird beispielsweise in der Anfangsrotationsperiode des Rotors verwendet, um ein höheres Drehmoment zu erzielen, um so das Beschleunigungsvermögen zu verbessern, und anschließend wird der Korrekturbetrag Ks erhöht, wenn die Drehzahl des Rotors zunimmt, um eine stabile Rotation des Rotors zu bewirken.
Bei dem Steuerschema, das durch den Motor-Controller im Patentdokument 1 bereitgestellt wird, wird der geringe Korrekturbetrag Ks jedoch im Drehzahlverringerungsbereich verwendet, d. h. wenn die Drehzahl des Rotors verringert wird. Folglich wird eine Rotorpositionierung hoher Genauigkeit zu einer Zielposition nur dann erzielt, wenn ein ausreichend langer Drehzahlverringerungsbereich vorbehalten werden kann. Genauer gesagt, er ist eine ”lange” Zeit erforderlich, um die Rotation des Rotors in solch einem Steuerschema zu stoppen. D. h., das Steuerschema des Motor-Controllers aus dem Patentdokument 1 stellt keine ausreichende Ansprechempfindlichkeit für die Verzögerungssteuerung bereit. Dies liegt daran, dass es schwierig ist, eine Schaltungskomponente zu finden, die sowohl einen steilen Anstieg des elektrischen Stroms zur Beschleunigung (des Motors) als auch einen steilen Abfall des elektrischen Stroms zur Verzögerung bereitstellen kann.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektronische Steuereinheit bereitzustellen, die eine hohe Ansprechempfindlichkeit bei einer Verzögerungssteuerung des Motors bereitstellen kann, ohne eine Stopppositionsgenauigkeit des Rotors zu beeinträchtigen.
Die vorstehend beschriebene Aufgabe wird gelöst durch die vorliegende Erfindung mit den folgenden technischen Merkmalen. Die Verknüpfung zwischen den beigefügten Ansprüchen und den konkreten Komponenten kann beispielsweise anhand der Bezugszeichen in den Ansprüchen und in den Zeichnungen und in der Ausführungsform hergestellt werden, die den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung jedoch in keiner Weise beschränken.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die elektronische Steuereinheit auf: einen Motor mit einem Rotor, der rotiert, indem er eine Zufuhr eines elektrischen Stromes zu mehreren Stromversorgungsphasen empfängt, einen Encoder, der ein pulsförmiges Encodersignal in Synchronisation mit einer Rotation des Rotors ausgibt, einen Controller, der das EIN und AUS der Zufuhr des elektrischen Stromes zu den mehreren Stromversorgungsphasen auf der Grundlage einer Änderung des Encodersignals steuert, und eine Drehzahlbereichsbestimmungseinheit, die bestimmt, in welchem von einem Beschleunigungsbereich (BS-Bereich), einem Konstantdrehzahlbereich (KD-Bereich) und einem Verzögerungsbereich (VZ-Bereich) sich die Rotation des Rotors aktuell befindet. Der Controller verzögert, d. h. zögert eine AUS-Zeitpunkt-Phase an einem AUS-Zeitpunkt der Zufuhr des elektrischen Stromes bezüglich eines Änderungspunkts des Encodersignals hinaus, wenn sich die Rotation des Rotors im Verzögerungsbereich befindet, um eine Gegenkraft in einer Gegenrichtung bezüglich einer aktuellen Rotationsrichtung des Rotors zu bewirken.
Da das Abfallen des elektrischen Stromes bezüglich eines AUS der Energieversorgung (d. h. eines AUS der Zufuhr des elektrischen Stromes) zur Stromversorgungsphase verglichen mit der herkömmlichen Steuerung verzögert wird, wird eine Gegenkraft, d. h. eine Stoppkraft zum Stoppen der Rotation des Rotors, in einer Gegenrichtung bezüglich der Rotationsrichtung des Rotors bewirkt. Folglich wird eine Leerlaufrotation des Rotors verhindert und eine höhere Winkelverzögerung bezüglich der Verzögerung der Rotation bewirkt.
Dementsprechend wird eine Zeit zum Stoppen der Rotation des Rotors, der in dem Konstantdrehzahlbereich dreht, verkürzt. D. h., die Zeit des Verzögerungsbereichs wird verkürzt. Genauer gesagt, die Ansprechempfindlichkeit der Verzögerung wird in Übereinstimmung mit dem Steuerschema der vorliegenden Erfindung verbessert.
Die Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher ersichtlich. In den Zeichnungen zeigt:
1 ein Blockdiagramm einer Konfiguration einer elektronischen Steuereinheit gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine Frontansicht eines Stators und eines Teils eines Rotors;
3 eine Frontansicht eines Teils eines Encoders;
4 ein Ablaufdiagramm eines Betriebs einer elektronischen Steuereinheit zur Zeit einer Änderung eines Encodersignals;
5 eine Wandlungstabelle, die eine aktuelle Position des Rotors, einen Phasenvoreilungskorrekturbetrag und eine Stromversorgungsphase, in die ein elektrischer Strom gespeist wird, verknüpft;
6 ein Zeitdiagramm bezüglich einer Steuerung durch die elektronische Steuereinheit;
7 ein Ablaufdiagramm des Betriebs der elektronischen Steuereinheit nach dem Ablauf eines Verzögerungstimers;
8 eine Abbildung zur Veranschaulichung einer auf den Rotor aufgebrachten Kraft;
9 ein Diagramm der Drehzahl des Rotors über die Zeit; und
10 ein Zeitdiagramm bezüglich einer Steuerung durch die elektronische Steuereinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Nachstehend sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den folgenden Zeichnungen sind gleiche/äquivalente Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
(Erste Ausführungsform)
Unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 ist eine Konfiguration der elektronischen Steuereinheit der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Die elektronische Steuereinheit ist eine Vorrichtung, die in einem Fahrzeug angeordnet ist und den Schaltwechsel durch ein Automatikgetriebe steuert. Genauer gesagt, die elektronische Steuereinheit ist in einem Shift-by-Wire-Fahrzeug angeordnet, in dem der Schaltwechsel ausgeführt wird oder der Schaltbereich gewechselt wird durch eine Steuerung eines Schrittmotors von einer elektronischen Steuereinheit (ECU) (d. h. einem Controller), d. h. durch eine Motorsteuerung in Übereinstimmung mit einem Bereichsumschaltbedienvorgang eines Fahrers des Fahrzeugs.
Wie in 1 gezeigt, weist eine elektronische Steuereinheit 100 auf: einen Motor 10, der als ein Teil eines Automatikgetriebes dient, einen Encoder 20, der ein pulsförmiges Signal synchron zur Rotation des Motors 10 ausgibt, und eine Drehzahlbereichsbestimmungseinheit 30, die einen Drehzahlbereich der Rotation des Motors 10 bestimmt, und einen Controller 40, der als eine elektronische Steuereinheit (ECU) vorgesehen ist. Der Controller 40 steuert den Antrieb des Motors 10 über eine Ansteuerschaltung 50, die den elektrischen Strom in den Motor 10 speist.
Die elektronische Steuereinheit 100 ist elektrisch mit einem Schaltbedienteil 200 verbunden, das vom Fahrer bedient wird. Der Schaltbedienteil 200 erfasst die Bereichsumschaltbedienung durch den Fahrer und gibt Bereichsinformation über einen Schaltbereich, der vom Fahrer gewünscht wird, an den Controller 40.
Die elektronische Steuereinheit 100 ist mechanisch mit einem Getriebe 400 verbunden, das ein Drehmoment und die Drehzahl zur Übertragung der Leistung eines Verbrennungsmotors 300 auf das Rad ändert
Das Getriebe 400 ändert eine Kombination von Zahnrädern, die durch die Leistung des Motors 10 ineinander greifen, zur Änderung eines Leistungsübertragungsweges, der die Leistung des Verbrennungsmotors 300 überträgt. D. h., der Schaltwechsel erfolgt durch die Leistung des Motors 10.
Was den Motor 10 in der vorliegenden Ausführungsform betrifft, so wird der Schrittmotor (d. h. ein geschalteter Reluktanz-Motor: SR Motor) angewandt. Wie in 2 gezeigt, sind ein Stator 11 und ein Rotor 12 im Motor 10 jeweils mit hervorstehenden Polen versehen, die es ermöglichen, Permanentmagnete zu verteilen, um so eine einfachere Struktur zu ermöglichen. Es sind beispielsweise zwölf hervorstehende Pole 11a auf dem Innenumfang des zylindrischen Stators 11 zu gleichen Intervallen gebildet und, auf der anderen Seite, beispielsweise acht hervorstehende Pole 12a auf dem Außenumfang des Rotors 12 zu gleichen Intervallen gebildet.
Ein hervorstehender Pol 12a des Rotors 12 tritt einem hervorstehenden Pol 11a des Stators 11 entgegen bzw. kommt diesem nahe, wenn der Rotor 12 rotiert, und die Pole 11a, 12a liegen sich in einem geringen Abstand gegenüber. Praxisnaher beschrieben, der hervorstehende Pol 11a mit einer U-Phasen-Wicklung 13 würde danach einem hervorstehenden Pol 12a nahekommen und anschließend dem nächsten Pol 11a mit einer V-Phasen-Wicklung 13 nahekommen und anschließend dem nächsten Pol 11a mit einer W-Phasen-Wicklung 13 nahekommen, wenn der Rotor 12 rotiert. Die Anzahl der hervorstehenden Pole 11a auf dem Stator 11 und die Anzahl der hervorstehenden Pole 12a auf dem Rotor 12 kann in geeigneter Weise geändert werden.
Wenn der elektrische Strom zur Wicklung 13 fließt, wird ein Magnetfluss innerhalb des mit Strom versorgten hervorstehenden Pols 11a des Stators 11 erzeugt und der Pol 11a magnetisiert. Nun wird der hervorstehende Pol 12a des Rotors 12 nahe zu dem magnetisierten hervorstehenden Pol 11a gezogen und rotiert der Rotor 12. Wenn der elektrische Strom beispielsweise in die U-Phase, die V-Phase und die W-Phase, in dieser Reihenfolge, gespeist wird, rotiert der Rotor 12 in einer Ansicht der 2 im Uhrzeigersinn.
Der Encoder 20 ist als ein Drehgeber magnetischen Typs realisiert. Genauer gesagt, wie in 3 gezeigt, ist ein kreisförmiger Drehmagnet 21 auf dem Rotor 12 angeordnet, bei dem N- und S-Pole zu gleichen Intervallen und zu gleichen Breiten (d. h. mit einem gleichen Steigungswinkel) entlang der Kreisform des Magneten 21 angeordnet sind. Der Drehmagnet 12 ist koaxial mit der Rotor 12 angeordnet, für die Rotation mit der Rotor 12. Der Steigungswinkel der N/S-Pole auf dem Drehmagnet 21 ist in der vorliegenden Ausführungsform auf 7,5 Grad gesetzt.
Der Encoder 20 weist Magnetismuserfassungselemente 22 und 23, wie beispielsweise ein Hall-Element, an der Position auf, die dem Drehmagnet 21 entgegenwirkt.
Das Magnetismuserfassungselement 22 gibt eine A-Signal als die Encodersignale aus (SIG. A in der 3). Demgegenüber gibt das Magnetismuserfassungselement 23 ein B-Signal als die Encodersignals aus (SIG. B in der 3).
Das Encodersignal, das von jedem der Magnetismuserfassungselemente 22 und 23 ausgegeben wird, nimmt einen H-Wert (High-Wert oder Wert hohen Pegels) an, wenn jedes der Magnetismuserfassungselemente 22 und 23 dem N-Pol des Drehmagneten 21 entgegentritt, und einen L-Wert (Low-Wert oder Wert niedrigen Pegels) an, wenn jedes der Elemente 22 und 23 dem S-Pol entgegentritt. D. h., jede Rotation von 7,5 Grad des Rotors 12 und des Drehmagneten 21 wird das Encodersignal periodisch als High oder Low ausgegeben.
Das Magnetismuserfassungselement 22 und das Magnetismuserfassungselement 23 sind um 48,75 Grad in der Rotationsrichtung des Rotors 12 beabstandet angeordnet. Folglich beträgt die Phasendifferenz zwischen dem A-Signal und dem B-Signal 3,75 Grad als ein Drehwinkel des Rotors 12. Genauer gesagt, bezüglich des A-Signals wird das B-Signal mit einer Phasenverzögerung von einer 1/4 Periode ausgegeben.
Der Encoder 20 gibt das A-Signal und das B-Signal an den Controller 40. Der Controller 40 zählt die Änderungspunkte, d. h., die ansteigenden/abfallenden Flanken, der A/B-Signale zur Erfassung des Drehwinkels des Rotors 12 und schaltet die Stromversorgungsphase, d. h. in welche der U/V/W-Phase der elektrische Strom gespeist wird.
Da die Phasendifferenz zwischen dem A-Signal und dem B-Signal, wie vorstehend beschrieben, 3,75 Grad als der Drehwinkel des Rotors 12 beträgt, rotiert der Rotor 12 während eines Zählimpulses des Encodersignals 3,75 Grad. Die Encodersignale zählen hoch, wenn der Rotor 12 vorwärts rotiert, und zählen runter, wenn der Rotor 12 rückwärts rotiert. Folglich wird, auf der Grundlage eines Anfangszählwertes des Encoders 20, die aktuelle Position des Rotors 12 auf der Grundlage des aktuellen Zählwertes eindeutig erkannt.
Die Drehzahlbereichsbestimmungseinheit 30 bestimmt einen Drehzahlbereich auf der Grundlage einer Winkeldifferenz X zwischen dem Drehwinkel der aktuellen Position des Rotors 12 und dem Drehwinkel der Zielposition.
Der Drehzahlbereich kann, praxisnaher beschrieben, entweder ein Beschleunigungsbereich, in dem die Winkeldifferenz X größer oder gleich einem vorbestimmten Schwellenwert P ist (d. h. X ≥ P), ein Konstantdrehzahlbereich, in dem X größer oder gleich einem Schwellenwert Q und kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert P ist (d. h. Q ≤ X < P), oder ein Verzögerungsbereich, in dem X geringer als der Schwellenwert Q ist (d. h. X < Q), sein.
Die Drehzahlbereichsbestimmungseinheit 30 bestimmt den Drehzahlbereich auf der Grundlage des Verhältnisses zwischen der Winkeldifferenz X und den Schwellenwerten P und Q. Wenn der Drehzahlbereich bestimmt wird, kann jeder der Werte X, P und Q als der Drehwinkel des Rotors 12 oder als die Anzahl von Encodersignalzählimpulsen bezüglich des Rotors 12 behandelt werden, da der Drehwinkel und die Encodersignalzählimpulse an ein Eins-zu-eins-Verhältnis gebunden sind.
Ferner kann die Bestimmung des Drehzahlbereichs erfolgen, indem eine Winkelbeschleunigung bezüglich der Rotation des Motors 10 erfasst wird.
Wenn die Winkelbeschleunigung des Rotors 12 positiv ist und die Rotation des Rotors 12 beschleunigt, wird der Drehzahlbereich als der Beschleunigungsbereich bestimmt. Wenn die Winkelbeschleunigung des Rotors 12 gleich null ist und die Winkelgeschwindigkeit des Rotors 12 nahezu konstant ist, wird der Drehzahlbereich als der Konstantdrehzahlbereich bestimmt. Wenn die Winkelbeschleunigung des Rotors 12 negativ ist und die Rotation des Rotors 12 abnimmt, wird der Drehzahlbereich als der Verzögerungsbereich bestimmt.
Insbesondere wird durch die Drehzahlbereichsbestimmungseinheit 30 bestimmt, dass der Drehzahlbereich der Beschleunigungsbereich ist, wenn ein Vorwärtszählintervall oder ein Rückwärtszählintervall des A-Signals beispielsweise über die Zeit abnimmt, oder dass der Drehzahlbereich der Verzögerungsbereich ist, wenn das Vorwärtszählintervall oder das Rückwärtszählintervall des A-Signals über die Zeit zunimmt. Wenn das Vorwärtszählintervall oder das Rückwärtszählintervall des A-Signals konstant ist, wird der Drehzahlbereich als der Konstantdrehzahlbereich bestimmt.
Das vom Encoder 20 ausgegebene Encodersignal wird zur Erfassung der aktuellen Position des Rotors 12 und der Winkelbeschleunigung des Rotors 12 verwendet. Die Drehzahlbereichsbestimmungseinheit 30 bestimmt, in welchem der Drehzahlbereiche sich der Rotor 12 aktuell befindet, und gibt die den bestimmten Drehzahlbereich anzeigende Information an den Controller 40.
Der Controller 40 ist beispielsweise eine Shift-by-Wire-ECU. Der Controller 40 steuert den Inverter, der die Ansteuerschaltung 50 bildet. Die Ansteuerschaltung 50 ist dazu ausgelegt, den elektrischen Strom in jede der U/V/W-Phasen zu speisen, auf der Grundlage von Befehlen des Controllers 40. Der Controller 40 berechnet die Drehzahl des Rotors 12 auf der Grundlage des Encodersignals, das von dem Encoder 20 ausgegeben wird. Anschließend bestimmt der Controller 40 die Stromversorgungsphase, in die der elektrische Strom gespeist wird, auf der Grundlage des Drehzahlbereichs und der Drehzahl des Rotors 12, die durch die Drehzahlbereichsbestimmungseinheit 30 eingegeben werden. Wenn die Zufuhr des elektrischen Stromes erfolgt, ohne eine Phasenvoreilungskorrektur zu berücksichtigen, erreicht der Zählimpuls bzw. Zählwert des Encodersignals nach einem Zyklus der Phasenumschaltung bzw. des Phasenwechsels von der U-Phase → UV-Phase → V-Phase → VW-Phase → W-Phase → WU-Phase → U-Phase 12 und rotiert der Rotor 12 um 45 Grad. Ferner ist der Controller 40 in der vorliegenden Ausführungsform dazu ausgelegt, die Ansteuerschaltung zu steuern, um den AUS-Zeitpunkt der Zufuhr des elektrischen Stromes zur Stromversorgungsphase zu verzögern, d. h. die Verzögerung des AUS-Zeitpunkts von dem normalen AUS-Zeitpunkt wird ermöglicht. Auf solch eine Steuerung durch den Controller 40 ist nachstehend noch näher eingegangen.
Die Ansteuerschaltung 50 ist eine Drehstromansteuerinverterschaltung bekannter Bauart. Die Ansteuerschaltung 50 weist die drei Paare von Inverterschaltungen (nicht gezeigt) auf, und jede der Inverterschaltungen speist den elektrischen Strom in die U-Phase, die V-Phase und die W-Phase, auf der Grundlage von Befehlen des Controllers 40.
Nachstehend ist, unter Bezugnahme auf die 4–7, die Steuerung der elektronischen Steuereinheit 100 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Der im Ablaufdiagramm der 4 gezeigte Prozess erfolgt, wenn sich das Encodersignal ändert, ein Stromversorgungsbefehlswert ausgegeben wird, der den Controller 40 anweist, in welche der Stromversorgungsphasen der elektrische Strom zu speisen ist.
Wie in 4 gezeigt, erfolgt zunächst Schritt S1. Schritt S1 ist ein Schritt, in dem der Controller 40 die Drehzahl des Rotors 12 erfasst. Obgleich der Encoder 20 das Encodersignal ausgibt, findet ein Übergang zwischen High und Low des Encodersignals jede Phasendifferenz von 7,5 Grad statt. Da das Encodersignal in der vorliegenden Ausführungsform das A-Signal und das B-Signal umfasst und die Phasendifferenz zwischen dem A-Signal und dem B-Signal 3,75 Grad beträgt, wird die Winkeldifferenz von dem vorherigen Änderungspunkt des Encodersignals und dem aktuellen Änderungspunkt des Encodersignals als 3,75 Grad erfasst. D. h., während eine Flanke des Encodersignals gezählt wird, rotiert der Rotor 12 um 3,75 Grad. Der Controller 40 erfasst die Winkelgeschwindigkeit, d. h. die Drehzahl, auf der Grundlage der Verzögerung zwischen der Erfassung des vorherigen Änderungspunktes des Encodersignals und der Erfassung des aktuellen Änderungspunktes des Encodersignals.
Anschließend erfolgt Schritt S2. Schritt S2 ist ein Schritt, in dem die Drehzahlbereichsbestimmungseinheit 30 den Drehzahlbereich des Rotors 12 bestimmt. Die Drehzahlbereiche umfassen, wie vorstehend beschrieben, den Beschleunigungsbereich, den Konstantdrehzahlbereich und den Verzögerungsbereich. Die Drehzahlbereichsbestimmungseinheit 30 bestimmt den Drehzahlbereich auf der Grundlage der Winkeldifferenz X zwischen dem Drehwinkel der aktuellen Position des Rotors 12 und dem Drehwinkel der Zielposition.
Die Drehzahlbereichsbestimmungseinheit 30 bestimmt, dass der Drehzahlbereich der Beschleunigungsbereich ist, wenn die Winkeldifferenz X über dem vorbestimmten Schwellenwert P liegt (X ≥ P). Ferner bestimmt die Drehzahlbereichsbestimmungseinheit 30, dass der Drehzahlbereich der Konstantdrehzahlbereich ist, wenn die Winkeldifferenz X größer oder gleich dem Schwellenwert Q ist und kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert P ist (Q ≤ X < P). Wenn die Winkeldifferenz X kleiner als der Schwellenwert Q ist (X < Q), wird der Drehzahlbereich als der Verzögerungsbereich bestimmt.
Anschließend erfolgt Schritt S3.
Schritt S3 ist ein Schritt, in dem der Controller 40 einen Phasenvoreilungskorrekturbetrag Ks berechnet. Der Phasenvoreilungskorrekturbetrag Ks wird auf der Grundlage der Drehzahl des Rotors 12, die in Schritt S1 berechnet wird, und des Drehzahlbereichs des Rotors 12, der in Schritt S2 berechnet (d. h. bestimmt) wird, berechnet.
Um das Drehmoment zu erzeugen, das den Rotor 12 antreibt, ist es erforderlich, die Stromversorgungsphase bezüglich der Rotationsphase des Rotors 12 voreilen zu lassen. Da die Änderungsgeschwindigkeit der Anzahl von Zählimpulsen der Flanke des Encodersignals zunimmt, wenn die Drehzahl des Rotors 12 nach dem Start der Ansteuerung des Rotors 12 zunimmt, wird der Schaltzeitpunkt der Stromversorgungsphase ebenso schneller, d. h. eilt dieser weiter voraus.
Wenn die Drehzahl des Rotors 12 einen hohen Wert annimmt, besteht die Möglichkeit, dass das Antriebsmoment abfällt, da der Schaltzeitpunkt der Stromversorgungsphase der Rotation des Rotors 12 nicht nachkommen kann. Um solch ein Problem zu lösen, steuert der Controller 40, im Voraus, die Stromversorgungsphase, damit diese der Rotationsphase des Rotors 12 voreilt, in Abhängigkeit der Drehzahl und des Drehzahlbereichs des Rotors 12. Der Betrag des Voreilens bzw. des Vorsetzens hängt von der Drehzahl und dem Drehzahlbereich ab. Dieser Betrag des Voreilens ist der Phasenvoreilungskorrekturbetrag Ks.
Obgleich der Phasenvoreilungskorrekturbetrag Ks ein Winkelwert ist, der anhand eines Einheitswinkels von 7,5 Grad gemessen wird, kann der Betrag Ks in der vorliegenden Ausführungsform in die Anzahl von Zählimpulsen (d. h. in den Zählwert) gewandelt werden.
Der Phasenvoreilungskorrekturbetrag Ks nimmt einen hohen Wert an, wenn die Drehzahl des Rotors 12 zunimmt. Ferner steuert der Controller 40 den Phasenvoreilungskorrekturbetrag Ks, so dass dieser über die Zeit zunimmt, wenn sich der Rotor 12 im Beschleunigungsbereich befindet. Demgegenüber steuert der Controller 40 den Phasenvoreilungskorrekturbetrag Ks, so dass dieser abnimmt, wenn sich der Rotor 12 im Verzögerungsbereich befindet. Bezüglich der Berechnung des Phasenvoreilungskorrekturbetrages Ks wird auf die JP 2004-23931 A verwiesen.
Anschließend erfolgt Schritt S4.
Schritt S4 ist ein Schritt, der die Stromversorgungsphase bestimmt, in die der Controller 40 den elektrischen Strom speist.
Der Controller 40 bestimmt die Stromversorgungsphase auf der Grundlage einer Wandlungstabelle, die in der 5 gezeigt ist, sowie einer aktuellen Position N (d. h. der Anzahl von Zählimpulsen) und des Phasenvoreilungskorrekturbetrages Ks (d. h. der Anzahl von Zählimpulsen) des Rotors 12.
In der vorliegenden Ausführungsform nimmt, wenn die Zufuhr des elektrischen Stromes zur Stromversorgungsphase einen Zyklus, wie beispielsweise von der U-Phase → UV-Phase → V-Phase → VW-Phase → W-Phase → WU-Phase, durchlaufen hat, die Anzahl von Zählimpulsen entweder um 12 zu oder ab. Folglich dient der Überschuss bzw. Rest, der aus einer Teilung einer Summe M, die eine Addition der aktuellen Position N und des Phasenvoreilungskorrekturbetrages Ks ist (d. h. M = N + Ks), durch einen Teiler 12 resultiert, als eine Faktor, der die Stromversorgungsphase bestimmt. In der 5 ist solch ein Überschuss bzw. Rest als M mod 12 bezeichnet.
Die Stromversorgungsphase, die in Schritt S4 bestimmt wird, wird als ein Stromversorgungsbefehlswert (U_i, V_i, W_i) berechnet. Der Stromversorgungsbefehlswert wird auf 1 gesetzt, wenn eine Zufuhr des elektrischen Stromes zu einer bestimmten Phase angewiesen wird, und auf null gesetzt, wenn eine Zufuhr des elektrischen Stromes nicht angewiesen wird.
Wenn beispielsweise M mod 12 = 3 ist, ist (U_i, V_i, W_i) = (0, 0, 1). Gemäß einem weiteren Beispiel ist, wenn M mod 12 = 8 ist, (U_i, V_i, W_i) = (1, 1, 0).
Anschließend erfolgt Schritt S5.
Schritt S5 ist ein Schritt, in dem der Controller 40 bestimmt, ob der Drehzahlbereich des Rotors 12 der Verzögerungsbereich ist. Auf der Grundlage der Information über den Drehzahlbereich, die von der Drehzahlbereichsbestimmungseinheit 30 eingegeben wird, lautet die Bestimmung des Controllers 40 in Schritt S5 JA, wenn sich der Rotor 12 im Verzögerungsbereich befindet, oder NEIN, wenn sich der Rotor 12 im Beschleunigungsbereich oder im Konstantdrehzahlbereich befindet.
Wenn die Bestimmung in Schritt S5 JA lautet (d. h. wenn sich der Rotor 12 im Verzögerungsbereich befindet), schreitet der Prozess zu Schritt S6 voran.
Schritt S6 ist ein Schritt, in dem der Controller 40 die Stromversorgungsphase berechnet, in der der AUS-Zeitpunkt der Zufuhr des elektrischen Stromes verzögert wird.
Da der AUS-Zeitpunkt synchron zur Flanke des Encodersignals erfolgt, wenn der AUS-Zeitpunkt nicht verzögert ist, bedeutet eine Verzögerung des AUS-Zeitpunkts, dass die Phase bezüglich des AUS-Zeitpunkts der Zufuhr des elektrischen Stromes zur Stromversorgungsphase von dem Änderungspunkt (d. h. der Flanke) des Encodersignals verzögert wird.
Unter Bezugnahme auf die vorherige Stromversorgungsphase vor der Phasenumschaltung und die aktuelle Stromversorgungsphase, die in Schritt S4 berechnet wird, bestimmt der Controller 40 die Phase, in der der Befehlswert von 1 → 0 gewechselt ist, als eine verzögerte Stromversorgungsphase, zu der die Zufuhr des elektrischen Stromes verzögert sein wird.
Wenn beispielsweise angenommen wird, dass die vorherigen Stromversorgungsphasen die U-Phase und die V-Phase sind, d. h. (U_i-1, V_i-1, W_i-1) = (1, 1, 0), und ferner angenommen wird, dass die aktuelle Stromversorgungsphase, die in Schritt S4 berechnet wird, die V-Phase ist, d. h. (U_i, V_i, W_i) = (0, 1, 0), wählt der Controller 40 die U-Phase als die verzögerte Stromversorgungsphase, in der der AUS-Zeitpunkt der Zufuhr des elektrischen Stromes verzögert wird, da die Stromversorgungsphase, in der der Befehlswert von 1 → 0 gewechselt ist, die U-Phase ist.
Anschließend erfolgt Schritt S7.
Schritt S7 ist ein Schritt, in dem der Controller 40 die Verzögerungszeit des AUS-Zeitpunkts in der Stromversorgungsphase berechnet, die in Schritt S6 berechnet wird. D. h., Schritt S7 ist ein Schritt, in dem der Betrag der Phasenverzögerung des AUS-Zeitpunkts in der verzögerten Stromversorgungsphase bezüglich der Flanke des Encodersignals berechnet wird. Es sollte beachtet werden, dass die Verzögerungszeit dem Betrag der Phasenverzögerung entspricht, da das Encodersignal von der Drehzahl des Rotors 12 abhängt und die Verzögerungszeit auf der Grundlage der Drehzahl des Rotors 12 gewandelt wird.
Die Verzögerungszeit (d. h. der Betrag der Phasenverzögerung) ist unter Bezugnahme auf die 6 beschrieben.
6 zeigt ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung (i) des A-Signals und des B-Signals, die jeweils das Encodersignal beschreiben, (ii) des Befehlswertes von jeder der Stromversorgungsphasen und (iii) der Änderung des elektrischen Stromes, der zu jeder der Stromversorgungsphasen fließt.
Die durchgezogene Linie zeigt eine Kurve nach einer Verzögerung der Phase des AUS-Zeitpunkts, und die gestrichelte Linie zeigt eine Kurve der herkömmlichen Steuerung, in der die Phasenverzögerung nicht erfolgt.
6 zeigt, zur Vereinfachung des Verständnisses, ein Beispiel, bei dem der Phasenvoreilungskorrekturbetrag nicht angewandt wird.
Basierend auf der Annahme in Schritt S6 sind die vorherigen Stromversorgungsphasen die U-Phase und die V-Phase und ist die aktuelle Stromversorgungsphase die V-Phase. Die Stromversorgungsphase, in der die Phasenverzögerung des AUS-Zeitpunkts der Zufuhr des elektrischen Stromes erfolgt, ist die U-Phase.
In solch einem Fall wird, wie in 6 gezeigt, der Start des Abfallens des elektrischen Stromes, der zur U-Phase fließt, in Verbindung mit der Phasenverzögerung des Stromversorgungsbefehlswertes in der U-Phase verzögert. Folglich startet, bevor der elektrische Strom, der zur U-Phase fließt, auf null abfällt, die Zufuhr des elektrischen Stromes in der W-Phase, die die erste Stromversorgungsphase ist, an einem EIN-Zeitpunkt, nach dem AUS-Zeitpunkt in einer anderen Phase, d. h. die die Phase ist, zu der der elektrische Strom zu fließen beginnt.
D. h., ein Intervall zwischen dem Abfallen der Zufuhr des elektrischen Stromes in der U-Phase an dem AUS-Zeitpunkt und dem Ansteigen der Zufuhr des elektrischen Stromes in der W-Phase an dem EIN-Zeitpunkt wird verkürzt. Genauer gesagt, das Abfallen der U-Phase und das Ansteigen der W-Phase überlappen sich gegenseitig. Die Situation kann ebenso dahingehend beschrieben werden, dass der Betrag der Phasenverzögerung derart bestimmt/gesteuert wird, dass (i) einen Abfallen der Zufuhr des elektrischen Stromes an dem AUS-Zeitpunkt in einer Phase und (ii) ein Ansteigen der Zufuhr des elektrischen Stromes an einem ersten EIN-Zeitpunkt in einer anderen Phase nach dem AUS-Zeitpunkt in der einen Phase ein kleineres Intervall aufweisen oder sich gegenseitig überlappen.
Folglich hängt der Betrag der Phasenverzögerung von einer Änderungsgeschwindigkeit in dem Abfallen des elektrischen Stromes ab oder von dem Wert des elektrischen Stromes zur Zeit des Startens des Abfallens.
Hierin hängt die Änderungsgeschwindigkeit des elektrischen Stromes von dem Blindwiderstand und dem Widerstandswert der Wicklung 13 ab, die um den hervorstehenden Pol 11a des Stators 11 gewickelt ist. Ferner hängt der Wert des elektrischen Stromes zur Zeit des Startens des Abfallens der Zufuhr des elektrischen Stromes von einer Energieversorgungsspannung ab, die den elektrischen Strom in die Wicklung 13 speist.
Folglich wird, auf der Grundlage der Referenzwerte, d. h. auf der Grundlage eines bestimmten Blindwiderstandes und Widerstandswertes der Wicklung 13 und einer bestimmten Energieversorgungsspannung, ein Referenzphasenverzögerungsbetrag θ im Voraus bestimmt.
D. h., die Verzögerungszeit (d. h. der Betrag der Phasenverzögerung), die in Schritt S7 berechnet wird, ist gleichbedeutend mit dem Betrag θ der Referenzphasenverzögerung unter den vorstehend beschriebenen Bedingungen, d. h. auf der Grundlage eines Referenzblindwiderstandes und eines Referenzwiderstandswertes der Wicklung 13 und einer Referenzenergieversorgungsspannung.
Dann wird, unter solch einer Bedingung, ein Intervall zwischen (i) einem Abfallen der Zufuhr des elektrischen Stromes an dem AUS-Zeitpunkt in einer Phase und (ii) einem Ansteigen der Zufuhr des elektrischen Stromes an einem EIN-Zeitpunkt in einer anderen Phase verkürzt oder überlappen sich die Zeitpunkte von (i) und (ii) gegenseitig.
Nachstehend ist die Situation beispielhaft als eine Überlappungssteuerung durch den Controller 40 beschrieben, um eine Überlappung zwischen (i) einem Abfallen der Zufuhr des elektrischen Stromes an dem AUS-Zeitpunkt in einer Phase und (ii) einem Ansteigen der Zufuhr des elektrischen Stromes an einem EIN-Zeitpunkt in einer anderen Phase zu bewirken.
Die Änderungsgeschwindigkeit des elektrischen Stromes hängt, wie vorstehend beschrieben, von dem Blindwiderstand und dem Widerstandswert der Wicklung 13 ab, und die Zeit zum Abfallen des elektrischen Stromes auf null hängt von der Energieversorgungsspannung ab. Folglich wird, in Schritt S7, bevorzugt ein Korrekturbetrag δθ bezüglich des Phasenverzögerungsbetrages eingesetzt.
Die Änderungsgeschwindigkeit nimmt zu, wenn die Temperatur der Wicklung 13 zunimmt, d. h. die Temperatur des Motors 10 zunimmt, was eine kürzere Abfallzeit des elektrischen Stromes zur Folge hat, zum Abfallen des elektrischen Stromes auf null. Folglich bestimmt der Controller 40 den Betrag der Phasenverzögerung derart, dass dieser einen hohen Wert aufweist, indem er δθ > 0 setzt, unter den Bedingungen, bei denen die Temperatur des Motors 10 über einem Referenzwert liegt. Auf diese Weise werden das Abfallen der Zufuhr des elektrischen Stromes an dem AUS-Zeitpunkt in einer Phase und das Ansteigen der Zufuhr des elektrischen Stromes an dem ersten EIN-Zeitpunkt in der anderen Phase nach dem AUS-Zeitpunkt in der einen Phase derart gesteuert, dass sich beide gegenseitig überlappen.
Die Abfallzeit des elektrischen Stroms, d. h. eine Zeit, die der elektrische Strom, der durch die Wicklung 13 fließt, benötigt, um auf null zu fallen, wird kürzer, wenn die Energieversorgungsspannung geringer ist. Folglich bestimmt der Controller 40 den Betrag der Phasenverzögerung derart, dass dieser einen hohen Wert aufweist, indem er δθ > 0 setzt, unter den Bedingungen, bei denen die Energieversorgungsspannung unter einem Referenzwert liegt. Auf diese Weise wird das Ansteigen in der Zufuhr des elektrischen Stromes an dem ersten EIN-Zeitpunkt in der anderen Phase nach dem AUS-Zeitpunkt in der einen Phase bewirkt, bevor das Abfallen der Zufuhr des elektrischen Stromes an dem AUS-Zeitpunkt in der einen Phase null erreicht.
Ferner kann zur Einstellung des AUS-Zeitpunkts der verzögerten Stromversorgungsphase, der bezüglich eines Änderungspunktes des Encodersignals verzögert wird, d. h. auf einen Punkt gesetzt wird, der vor, d. h. voraus dem nächsten Änderungspunkt des Encodersignals liegt, der Betrag der Phasenverzögerung irgendeinen oberen Grenzwert aufweisen.
Dies liegt daran, dass dann, wenn der Betrag der Phasenverzögerung über den nächsten Änderungspunkt des Encodersignals hinaus reicht, gegebenenfalls das Bereitstellungsmuster des elektrischen Stromes de-synchronisiert und der Betrieb des Motors 11 fehlerhaft wird.
In der vorliegenden Ausführungsform kann der Controller 40 δθ vorzugsweise derart bestimmen, dass eine Bedingung von θ + δθ < 3,75 Grad erfüllt wird.
Da die Änderung des Encodersignals von der Drehzahl des Rotors 12 abhängt, kann der Betrag der Phasenverzögerung in die Verzögerungszeit gewandelt werden. D. h., der Controller 40 kann die Verzögerungszeit des AUS-Zeitpunkts für den Stromversorgungsbefehlswert vorzugsweise derart einstellen, dass diese auf null sinkt, bevor der Rotor 12 einen Winkel von 3,75 Grad rotiert.
Anschließend erfolgt Schritt S8.
Schritt S8 ist ein Schritt, in dem der Controller 40 einen Verzögerungstimer unter Verwendung einer bekannten Timer-Schaltung, die im Controller 40 vorgesehen ist, auf der Grundlage der in Schritt S7 berechneten Verzögerungszeit einstellt. Die Zufuhr des elektrischen Stromes zur Stromversorgungsphase, für die der Befehlswert von 1 → 0 gewechselt ist, wird fortgesetzt, bis der aktuelle Verzögerungstimer endet bzw. ausläuft. In dem vorstehend beschriebenen Beispiel wird die Zufuhr des elektrischen Stromes zur U-Phase fortgesetzt.
Anschließend erfolgt Schritt S9.
Schritt S9 ist ein Schritt, in dem der Controller 40 die Stromversorgungsbefehlswerte (U_j, V_j, W_j), die die Phasenverzögerung des AUS-Zeitpunkts berücksichtigen, berechnet und ausgibt.
Der Stromversorgungsbefehlswert unter Berücksichtigung der Phasenverzögerung wird als eine logische Summe der vorherigen Stromversorgungsbefehlswerte (U_i-1, V_i-1, W_i-1) und der aktuellen Stromversorgungsbefehlswerte (U_i, V_i, W_i) bereitgestellt. D. h., (U_j, V_j, W_j) = (U_i-1|U_i, V_i-1|V_i, W_i-1|W_i).
Im vorstehend beschriebenen Beispiel ergibt sich, da (U_i-1, V_i-1, W_i-1) = (1, 1, 0) ist und (U_i, V_i, W_i) = (0, 1, 0) ist, somit (U_j, V_j, W_j) = (1, 1, 0). Auf diese Weise wird die Ausgabe des vorherigen Stromversorgungsbefehlswertes im Wesentlichen fortgesetzt, d. h. unverändert gelassen. Es sollte beachtet werden, dass die in Schritt S9 berechneten Stromversorgungsbefehlswerte gültig sind, bis der Verzögerungstimer endet.
Folglich werden, wie vorstehend beschrieben, wenn sich der Rotor 12 im Verzögerungsbereich befindet, die Stromversorgungsbefehlswerte (U_j, V_j, W_j) unter Berücksichtigung der Phasenverzögerung vom Controller 40 ausgegeben und wird die Ansteuerschaltung 50 auf der Grundlage der Stromversorgungsbefehlswerte betrieben.
Demgegenüber lautet die Bestimmung in Schritt S5, wenn sich der Rotor 12 im Beschleunigungsbereich oder im Konstantdrehzahlbereich befindet, NEIN. Wenn die Bestimmung in Schritt S5 NEIN lautet, erfolgt, wie in 4 gezeigt, Schritt S10.
Schritt S10 ist ein Schritt, in dem der Controller 40 die aktuellen Stromversorgungsbefehlswerte (U_i, V_i, W_i), die in Schritt S4 berechnet werden, ausgibt. Anschließend wird die Ansteuerschaltung 50 auf der Grundlage des aktuellen Stromversorgungsbefehlswertes betrieben. D. h., die Stromversorgungsphase wird umgeschaltet, ohne die Phasenverzögerung von dem AUS-Zeitpunkt vorzunehmen.
Nun gibt, wenn der Verzögerungstimer, der in Schritt S8 eingestellt wird, endet, der Controller 40 die Stromversorgungsbefehlswerte in Übereinstimmung mit dem in der 7 gezeigten Ablaufdiagramm aus. D. h., Schritt S11 erfolgt.
Schritt S11 ist ein Schritt, in dem der Controller 40 die aktuellen Stromversorgungsbefehlswerte (U_i, V_i, W_i), die in Schritt S4 berechnet werden, ausgibt. Anschließend wird die Ansteuerschaltung 50 auf der Grundlage der aktuellen Stromversorgungsbefehlswerte betrieben. D. h., unter der Bedingung, dass der Verzögerungstimer endet bzw. ausgelaufen ist, wird die Phasenverzögerung des AUS-Zeitpunkt beendet und die Zufuhr des elektrischen Stromes zu der gewünschten Stromversorgungsphase ausgeführt.
Nachstehend sind die operativen Effekte der elektronischen Steuereinheit 100 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Wenn beispielsweise angenommen wird, dass der Übergang der Stromversorgungsphase in der Folge UV-Phase → V-Phase → VW-Phase erfolgt, werden die folgenden Effekte erzielt. D. h., wenn die Stromversorgungsphase von der UV-Phase zur V-Phase wechselt, schwindet die Anziehungskraft von der Zufuhr des elektrischen Stromes in der U-Phase durch das AUS der Zufuhr des elektrischen Stromes in der U-Phase und wird der hervorstehende Pol 12a des Rotors 12 durch die Anziehungskraft angezogen, die durch die Zufuhr des elektrischen Stromes in der V-Phase bewirkt wird. Hierdurch rotiert der Rotor 12.
In der vorliegenden Ausführungsform bleibt, wenn sich die Rotation des Rotors 12 im Verzögerungsbereich befindet, durch die Verzögerung des AUS-Zeitpunkt der Zufuhr des elektrischen Stromes in der U-Phase bezüglich des herkömmlichen Umschaltens der Stromversorgungsphase, die Anziehungskraft an einem Zeitpunkt erhalten/bestehen, an dem die herkömmliche Anziehungskraft infolge der Zufuhr des elektrischen Stromes in der U-Phase bereits verringert wurde. Folglich wird die Winkelbeschleunigung des Rotors 12 bezüglich der Verzögerung der Rotation erhöht.
Insbesondere überlappen sich, in der vorliegenden Ausführungsform, das Abfallen der Zufuhr des elektrischen Stromes, der in die U-Phase gespeist wird, und das anschließende Ansteigen der Zufuhr des elektrischen Stromes in der W-Phase gegenseitig. Hierdurch bleibt die Anziehungskraft, die durch die Zufuhr des elektrischen Stromes in der U-Phase bewirkt wird, noch erhalten, d. h. wird diese stetig ausgeübt, in einer Periode, in der die Zufuhr des elektrischen Stromes einzig in der V-Phase bewirkt wird. Folglich wird, in einer Periode der V-Phasen-Stromversorgung, eine Gegenkraft entgegengesetzt zur Rotationsrichtung des Rotors 12 in einer kontinuierlichen Weise sicher auf den Rotor 12 ausgeübt. Folglich wird eine Zeit zum Stoppen der Rotation des Rotors 12 verkürzt.
Das herkömmliche Antriebssteuerverfahren des Rotors 12 kann, durch Einbringen des Phasenvoreilungskorrekturbetrages, eine Zeit zum Beschleunigen des Rotors 12 verringern, d. h. eine Zeit zur Erhöhung der Drehzahl des Rotors 12 aus dem Beschleunigungsbereich in den Konstantdrehzahlbereich verkürzen, wodurch gegebenenfalls die Ansprechempfindlichkeit auf die Schaltänderung gemäß dem Bedienvorgang durch den Fahrer verbessert wird. Demgegenüber kann, im Verzögerungsbereich, das herkömmliche Antriebssteuerverfahren die Drehzahl des Rotors 12 nur dadurch verringern, dass einfach der Phasenvoreilungskorrekturbetrag auf null reduziert wird.
In der vorliegenden Ausführungsform hält die elektronische Steuereinheit 100 die Anziehungskraft jedoch wirksam aufrecht, um den AUS-Zeitpunkt der Zufuhr des elektrischen Stromes zur Stromversorgungsphase zu verzögern, um so die Reduzierung der Zeit zum Rotieren des Rotors 12 um denselben Betrag zu ermöglichen, so wie es in der 9 gezeigt ist. D. h., in der vorliegenden Ausführungsform wird die Ansprechempfindlichkeit auf den Bedienvorgang des Fahrers im Verzögerungsbereich verbessert.
Ferner ist, auch wenn in der vorliegenden Ausführungsform ein Beispiel beschrieben ist, bei dem sich das Abfallen des elektrischen Stromes bezüglich des AUS der Zufuhr des elektrischen Stromes in einer Phase und das Ansteigen des elektrischen Stromes bezüglich des ersten EIN in einer anderen Stromversorgungsphase nach dem AUS-Zeitpunkt in der einen Phasen gegenseitig überlappen, solch eine Überlappung nicht unbedingt erforderlich.
Da eine Gegenkraft entgegengesetzt zur Rotationsrichtung des Rotors 12 bewirkt wird, indem das Abfallen der Zufuhr des elektrischen Stromes bezüglich des AUS der Zufuhr des elektrischen Stromes bezüglich des herkömmlichen AUS-Zeitpunkts verzögert wird, wird die verzögernde Winkelbeschleunigung zur Verringerung der Drehzahl des Rotors 12 auf diese Weise erhöht.
(Zweite Ausführungsform)
Wenn der Stromversorgungsbefehlswert von 1 → 0 geändert wird, und zwar am AUS-Zeitpunkt der Zufuhr des elektrischen Stromes zur Stromversorgungsphase, wird die Änderungsgeschwindigkeit bezüglich des Abfallens des elektrischen Stromes, der zu der Stromversorgungsphase fließt, mit einer ausreichenden Genauigkeit steuerbar, indem die PWM-Steuerung des Stromversorgungsbefehlswert ausgeführt wird.
Die Elemente in der elektronischen Steuereinheit 100 sind gleich denjenigen in der ersten Ausführungsform, und die Steuerung, wie beispielsweise die Berechnung der Drehzahl des Rotors 12, die Bestimmung des Drehzahlbereichs, die Berechnung der Stromversorgungsphase, die den AUS-Zeitpunkt verzögert, und dergleichen, ist ebenso gleich derjenigen in ersten Ausführungsform. Folglich wird hierauf in der vorliegenden Ausführungsform nicht wiederholt Bezug genommen.
Der Controller 40 der vorliegenden Ausführungsform verwendet ein anderes Ausgabeverfahren zur Ausgabe des Stromversorgungsbefehlswertes in der Stromversorgungsphase, in der der AUS-Zeitpunkt verzögert wird, als das Ausgabeverfahren in der ersten Ausführungsform.
Wie in 10 gezeigt, gibt der Controller 40 in der vorliegenden Ausführungsform den Stromversorgungsbefehlswert aus, indem er die PWM-Steuerung während einer Verzögerungstimerwirkungsdauer ausführt. 10 zeigt eine Verzögerung des AUS-Zeitpunkts der U-Phase, wenn ein UV-Phasenstrombereitstellungszustand in einen V-Phasenstrombereitstellungszustand übergeht. Als die Kurve der Zufuhr des elektrischen Stromes beschreibt eine durchgezogene Linie das Verhalten des elektrischen Stromes in der vorliegenden Ausführungsform und beschreibt eine gestrichelte Linie das Verhalten des elektrischen Stromes in der ersten Ausführungsform.
Wie in der ersten Ausführungsform beschrieben, bedeutet die Verzögerung des AUS-Zeitpunkts der U-Phase, dass der Verzögerungstimer, der in Schritt S8 der 4 eingestellt wird, wirksam ist. Während der Zeitspanne, in der der Verzögerungstimer wirksam ist, führt der Controller 40 in der vorliegenden Ausführungsform die PWM-Steuerung der Stromversorgungsbefehlswerte vollständig für solch eine Periode oder für einen Teil von solch einer Periode aus.
In der 10 wird, während einer W-Phasenverzögerungsperiode in der Stromversorgungszeit der U-Phase, der Stromversorgungsbefehlswert der W-Phase PWM-gesteuert. Ebenso wird, während einer U-Phasenverzögerungsperiode in der Stromversorgungszeit der V-Phase, der Stromversorgungsbefehlswert der U-Phase PWM-gesteuert.
Gemäß obiger Beschreibung ist, verglichen mit dem Fall, dass der Stromversorgungsbefehlswert dazu ausgelegt ist, von 1 → 0 zu wechseln, die Änderungsgeschwindigkeit bezüglich des Abfallens des elektrischen Stromes sehr genau steuerbar, ohne die PWM-Steuerung zu verwenden.
Die obigen Effekte können als ein Vermögen zum Ausführen einer hochgenauen Steuerung der Anziehungskraft, die die Rotation des Rotors 12 umkehrt, verstanden werden, d. h. die Zeit zum Stoppen der Rotation des Rotors 12 sowie die Stoppposition des Rotors 12 sind erfindungsgemäß mit hoher Genauigkeit steuerbar.
(Weitere Ausführungsformen)
Obgleich die vorliegende Erfindung vorstehend anhand ihrer Ausführungsformen beschrieben ist, kann sie, ohne auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt zu sein, auf verschiedene Weise modifiziert werden.
In jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann, obgleich die Anzahl der hervorstehenden Pole 11a im Stator 11 als 12 beschrieben ist und die Anzahl der hervorstehenden Pole 12a im Rotor 12 als 8 beschrieben ist, die Anzahl der hervorstehenden Pol von 12 oder 8 verschieden sein. Ferner ist der Abstand der Pole auf dem Drehmagneten 21 im Encoder 20 auch nicht auf 7,5 Grad beschränkt. Darüber hinaus ist, obgleich die Anzahl der Stromversorgungsphasen in jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen bei drei liegt, d. h. U-/V-/W-Phase, die Anzahl der Stromversorgungsphasen nicht auf drei beschränkt.
Ferner kann, obgleich die Drehzahl des Rotors 12 in Schritt S1 der 4 erfasst wird, und zwar auf der Grundlage des Encodersignals, die Drehzahl des Rotors 12 separat durch einen anderen Sensor erfasst werden, ohne dass der Encoder 20 verwendet wird.
In gleicher Weise kann die Bestimmung des Drehzahlbereichs in Schritt S2 separat durch den Drehwinkelsensor oder dergleichen erfolgen.
Ferner kann in der zweiten Ausführungsform, obgleich der Stromversorgungsbefehlswert als während eines Teils der Verzögerungstimerwirkungsdauer bei der PWM-Steuerung PWM-gesteuert beschrieben ist, solch eine PWM-Steuerung des Stromversorgungsbefehlswerts vollständig während der Verzögerungstimerwirkungsdauer erfolgen.
Ferner kann, obgleich die zweite Ausführungsform das Tastverhältnis während der PWM-Steuerung nicht anspricht, das Tastverhältnis mit zunehmender Zeit verringert werden, für das im Wesentlichen lineare Abfallen des elektrischen Stromes für die AUS-Steuerung der Stromversorgungsphase, um so die hochgenaue Drehzahlminderungssteuerung des Rotors 12 zu ermöglichen.
Obgleich die vorliegende Erfindung vorstehend in Verbindung mit ihren bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben ist, sollte wahrgenommen werden, dass Fachleuten verschiedene Änderungen und Modifikationen ersichtlich sein werden. Solche Änderungen, Modifikationen und zusammengefassten Schemata sollen als mit im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, so wie er in den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist, beinhaltet verstanden werden.
Vorstehend ist eine elektronische Steuereinheit beschrieben.
Eine elektronische Steuereinheit ECU, die aufweist: einen Motor 10 mit einem Rotor 12, der rotiert, indem er eine Zufuhr eines elektrischen Stroms zu mehreren Stromversorgungsphasen empfängt, einen Encoder 20, der ein pulsförmiges Encodersignal synchron zu einer Rotation des Rotors ausgibt, einen Controller 40, der das EIN und AUS der Zufuhr des elektrischen Stromes zu jeder der mehreren Phasen steuert, und eine Drehzahlbereichsbestimmungseinheit 30, die bestimmt, in welchem von einem Beschleunigungsbereich, einem Konstantdrehzahlbereich und einem Verzögerungsbereich sich eine Drehzahl des Rotors aktuell befindet. Der Controller 40 verzögert eine AUS-Zeitpunkt-Phase an einem AUS-Zeitpunkt der Zufuhr des elektrischen Stromes bezüglich eines Änderungspunktes des Encodersignals, wenn sich die Drehzahl des Rotors im Verzögerungsbereich befindet, um so eine Ansprechempfindlichkeit der Verzögerungssteuerung des Rotors zu verbessern.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2004-23931 A [0004, 0057]

Claims

Elektronische Steuereinheit mit: – einem Motor (10) mit einer Rotor (12), der rotiert, indem er eine Zufuhr eines elektrischen Stromes zu mehreren Stromversorgungsphasen empfängt; – einem Encoder (20), der ein pulsförmiges Encodersignal synchron zu einer Rotation des Rotors ausgibt; – einem Controller (40), der das EIN und AUS der Zufuhr des elektrischen Stromes zu den mehreren Phasen auf der Grundlage einer Änderung des Encodersignals steuert; und – einer Drehzahlbereichsbestimmungseinheit (30), die bestimmt, in welchem von einem Beschleunigungsbereich, einem Konstantdrehzahlbereich und einem Verzögerungsbereich sich die Rotation des Rotors aktuell befindet, wobei – der Controller (40) eine AUS-Zeitpunkt-Phase an einem AUS-Zeitpunkt der Zufuhr des elektrischen Stromes bezüglich eines Änderungspunktes des Encodersignals verzögert, wenn sich die Rotation des Rotors im Verzögerungsbereich befindet, um eine Gegenkraft in einer Gegenrichtung bezüglich einer Rotationsrichtung des Rotors zu bewirken.
Elektronische Steuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller (40) eine Überlappungssteuerung vorsieht, indem er die AUS-Zeitpunkt-Phase der Zufuhr des elektrischen Stromes bezüglich des Änderungspunktes des Encodersignals verzögert, wobei die Überlappungssteuerung zwischen (i) einem Abfallen der Zufuhr des elektrischen Stromes an dem AUS-Zeitpunkt in einer Phase und (ii) einem Ansteigen der Zufuhr des elektrischen Stromes an einem EIN-Zeitpunkt in einer anderen Phase bewirkt wird, wobei der EIN-Zeitpunkt als ein erster nach dem AUS-Zeitpunkt in der einen Phase beobachtet wird.
Elektronische Steuereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller (40) einen Betrag der Zufuhr des elektrischen Stromes in der AUS-Zeitpunkt-Phase bezüglich des Abfallens der Zufuhr des elektrischen Stromes per Pulsweitenmodulationssteuerung an dem AUS-Zeitpunkt der Zufuhr des elektrischen Stromes steuert.
Elektronische Steuereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der AUS-Zeitpunkt der Zufuhr des elektrischen Stromes, der bezüglich des Änderungspunktes des Encodersignals verzögert wird, auf einen Punkt gesetzt wird, der vor einem nächsten Änderungspunkt des Encodersignals liegt.
Elektronische Steuereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass, je niedriger eine Energieversorgungsspannung ist, die den elektrischen Strom in jede der mehreren Phasen speist, desto höher ein Betrag der Verzögerung der AUS-Zeitpunkt-Phase, der durch den Controller bestimmt wird, bezüglich des Änderungspunktes des Encodersignals ist.
Elektronische Steuereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass, je höher eine Motortemperatur ist, desto höher ein Betrag der Verzögerung der AUS-Zeitpunkt-Phase, die durch den Controller bestimmt wird, bezüglich des Änderungspunktes des Encodersignals ist.