DE102017106370A1

DE102017106370A1 - Wechselstromrotationsmaschinensteuervorrichtung

Info

Publication number: DE102017106370A1
Application number: DE102017106370.6A
Authority: DE
Inventors: Michitaka FUJIWARA; Toshiaki Date
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-04-22
Filing date: 2017-03-24
Publication date: 2017-10-26
Also published as: JP6203326B1; CN107306109B; US10135380B2; US20170310267A1; JP2017195737A; CN107306109A

Abstract

Es wird eine Wechselstromrotationsmaschinensteuervorrichtung bereitgestellt, welche eine Gegenmaßnahme gegen einen Fall unternehmen kann, bei welchem ein Predriver IC in einen unregelmäßigen Zustand eintritt und aufgrund eines unerwarteten Fehlermodus oder eines Einflusses der Umgebung wie beispielsweise der Temperatur und dem Rauschen aufhört zu funktionieren, um zu verhindern, dass ein instabiler Zustand der Wechselstromrotationsmaschine beibehalten wird. Die Wechselstromrotationsmaschinensteuervorrichtung ist versehen mit: Predriver ICs 20 und 30 zum Ausgeben von Antriebssignalen an die Gates von Energieumwandlungsschaltelementen 21U bis 22W und 31U bis 32W, brücken-verbunden mit den jeweiligen Phasen einer Wechselstromrotationsmaschine 2; Predriver-IC-Ausgabe-Unterbrechungsschaltelementen 23 und 33 zum Betreiben auf der Basis eines Unterbrechungssignals von einer Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 10, welche einen Unregelmäßigkeitszustand der Predriver ICs 20 und 30 detektiert hat, und zum Unterbrechen von Antriebssignale, welche von den Predriver ICs 20 und 30 an die Gates der Energieumwandlungsschaltelemente ausgegeben sind; und einem Gateantriebsschaltkreis zum leitend Bindestriche werden auf der Basis eines Signals von der Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 10 und zum Ausgeben von Antriebssignalen von einem Energiequellenschaltkreis 40 an alle Gates der Elemente des unteren Arms 22U bis 22W und 32U bis 32W der Energieumwandlungsschaltelemente, wenn Antriebssignale von den Predriver ICs 20 und 30 durch die Predriver-IC-Ausgabe-Unterbrechungsschaltelemente 23 und 33 unterbrochen werden.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wechselstromrotationsmaschinensteuervorrichtung, welche einen Betrieb einer Wechselstromrotationsmaschine wie beispielsweise eines in einem Elektromotorfahrzeug wie beispielsweise einem Elektroautomobil oder einem Hybridautomobil angebrachten Antriebsmotors steuert.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Konventionelle
Wechselstromrotationsmaschinensteuervorrichtungen weisen Elektroenergieumwandlungsfunktionen zum Umwandeln von von Gleichstromenergiequellen zugeführter Gleichstromenergie zum Antreiben von Wechselstromrotationmaschinen in Wechselstromenergie oder zum Umwandeln von durch Wechselstromrotationmaschinen erzeugter Wechselstromenergie in Gleichstromenergie zum Aufladen von Gleichstromenergiequellen. Um eine solche Elektroenergieumwandlungsfunktion zu erzielen, verwendet eine Elektro-Energie-Umwandlungsvorrichtung im Allgemeinen brücken-verbundene Schaltelemente wie beispielsweise MOSFETs (Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren). Die Schaltelemente werden durch Predriver ICs betrieben, welche eine Anweisung von einer Berechnungsverarbeitungsvorrichtung wie beispielsweise einem Mikrocomputer erhalten hat. Bei dem Predriver IC sind mehrere Funktionen integriert, welche nicht nur eine Funktion zum Betreiben der Schaltelemente sondern ebenso eine Funktion zum Detektieren eines Kurzschlussfehlers in den Schaltelementen umfassen. Das heißt, ein Predriver IC wurde vorgeschlagen, welcher eine Stromdetektionseinheit aufweist, um eine Funktion zum Unterbrechen aufzuweisen, wenn der Predriver IC einen Fehler, eine unregelmäßige Stromsektion des Schaltkreisteils und ein Festlegen einer Ausgabe des Predriverschaltkreises auf niedrig oder hoch derart, dass die Ausgabe des Predriver IC nicht-aktiv ist, aufweist (beispielsweise internationale Veröffentlichung mit der Nummer WO 2015/104921 A1 ).
Eine konventionelle Wechselstromrotationsmaschinensteuervorrichtungen nimmt an, dass ein Fehlermodus aufgrund eines unregelmäßigen Stroms oder etwas Ähnlichem, was als eine Funktion eines Predriver IC eingebunden ist, vorab erwartet wird und eine Gegenmaßnahme gegen ein Auftreten eines unerwarteten Fehlermodus nicht unternommen werden kann. Weiter gibt es keine Beschreibung einer Gegenmaßnahme gegen einen Fall, bei welchem ein Predriver IC fehlerhaft arbeitet und aufgrund eines Einflusses der Umgebung wie beispielsweise der Temperatur und einem Rauschen aufhört zu funktionieren und der Predriver IC zurückgesetzt werden muss, um normal zu arbeiten. Somit gab es ein Problem darin, dass keine Gegenmaßnahme gegen einen solchen Fall unternommen werden konnte.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die obigen Probleme zu lösen und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Wechselstromrotationsmaschinensteuervorrichtung bereitzustellen, welche eine Gegenmaßnahme gegen einen Fall unternehmen kann, bei welchem ein Predriver IC in einen unregelmäßigen Zustand eintritt und aufgrund eines unerwarteten Fehlermodus oder eines Einflusses der Umgebung wie beispielsweise der Temperatur und einem Rauschen aufhört zu funktionieren, um zu verhindern, dass ein instabiler Zustand einer Wechselstromrotationsmaschine andauert.
Eine Wechselstromrotationsmaschinensteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: Schaltelemente, brückenverbunden mit Phasen einer Wechselstromrotationsmaschine zum Konfigurieren von Elementen eines oberen Arms und Elementen eines unteren Arms; eine Berechnungsverarbeitungsvorrichtung zum Ausgeben eines Steuersignals zum Steuern der Wechselstromrotationsmaschine; einen Predriver IC zum Ausgeben eines Antriebssignals an Gates der Schaltelemente auf der Basis des von der Berechnungsverarbeitungsvorrichtung ausgegebenen Steuersignals; ein Predriver-IC-Ausgabe-Unterbrechungsschaltelement zum Betreiben auf der Basis eines Unterbrechungssignals von der Berechnungsverarbeitungsvorrichtung, welche einen Unregelmäßigkeitszustand des Predriver IC detektiert hat, und Unterbrechen des Antriebssignals, welches von dem Predriver IC an die Gates der Schaltelemente ausgegeben wird; und einen Gateantriebsschaltkreis zum Leitend-werden auf der Basis eines Signals von der Berechnungsverarbeitungsvorrichtung und Ausgeben von Antriebssignalen an die Gates von entweder allen Elementen des oberen Arms oder allen Elementen des unteren Arms der Schaltelemente, wenn das Antriebssignal von dem Predriver IC durch das Predriver-IC-Ausgabe-Unterbrechungsschaltelement unterbrochen wird.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung werden bereitgestellt: die Schaltelemente, brücken-verbunden mit den Phasen der Wechselstromrotationsmaschine zum Konfigurieren der Elemente des oberen Arms und der Elemente des unteren Arms; die Berechnungsverarbeitungsvorrichtung zum Ausgeben eines Steuersignals zum Steuern der Wechselstromrotationsmaschine; der Predriver IC zum Ausgeben eines Antriebssignals an die Gates der Schaltelemente auf der Basis des von der Berechnungsverarbeitungsvorrichtung ausgegebenen Steuersignals; das Predriver-IC-Ausgabe-Unterbrechungsschaltelement zum Betreiben auf der Basis eines Unterbrechungssignals von der Berechnungsverarbeitungsvorrichtung, welche einen Unregelmäßigkeitszustand des Predriver IC detektiert hat, und Unterbrechen des von dem Predriver IC an die Gates der Schaltelemente ausgegebenen Antriebssignals; und der Gateantriebsschaltkreis zum Leitend-werden auf der Basis eines Signals von der Berechnungsverarbeitungsvorrichtung und zum Ausgeben von Antriebssignalen an die Gates von entweder allen Elementen des oberen Arms oder allen unteren Elementen der Schaltelemente, wenn das Antriebssignal von dem Predriver IC durch das Predriver-IC-Ausgabe-Unterbrechungsschaltelement unterbrochen wurde. Daher kann die vorliegende Erfindung einen vorteilhaften Effekt zum Bereitstellen einer Wechselstromrotationsmaschinensteuervorrichtung bereitstellen, welche eine Gegenmaßnahme gegen einen Fall unternehmen kann, wenn der Predriver IC in einen unregelmäßigen Zustand eintritt und aufgrund eines unerwarteten Fehlermodus oder eines Einflusses der Umgebung wie beispielsweise der Temperatur und eines Rauschens aufhört zu funktionieren, um zu verhindern, dass ein instabiler Zustand der Wechselstromrotationsmaschine andauert.
Die vorstehenden und andere Objekte, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Detailbeschreibung deutlicher werden, wenn diese zusammen mit dem beiliegenden Figuren gelesen wird.
Kurzbeschreibung der Figuren
1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, welches eine Wechselstromrotationsmaschinensteuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist ein Blockdiagramm, welches die interne Konfiguration einer Berechnungsverarbeitungsvorrichtung der Wechselstromrotationsmaschinensteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 ist ein Flussdiagramm, welches einen Betrieb einer Induktionsspannungsberechnungseinheit in der Berechnungsverarbeitungsvorrichtung der Wechselstromrotationsmaschinensteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 ist ein Diagramm, welches die Zustände von jeweiligen Komponenten der Wechselstromrotationsmaschinensteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wenn eine Unregelmäßigkeit darin auftritt;
5 ist ein Blockdiagramm, welches die interne Konfiguration der Berechnungsverarbeitungsvorrichtung einer Wechselstromrotationsmaschinensteuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 ist ein Diagramm, welches die Zustände von jeweiligen Komponenten der Wechselstromrotationsmaschinensteuervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wenn eine Unregelmäßigkeit darin auftritt;
7 ist ein Blockdiagramm, welches die interne Konfiguration einer Berechnungsverarbeitungsvorrichtung einer Wechselstromrotationsmaschinensteuervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
8 ist ein Flussdiagramm, welches einen Betrieb einer Rotationsgeschwindigkeitsberechnungseinheit in der Berechnungsverarbeitungsvorrichtung der Wechselstromrotationsmaschinensteuervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
9 ist ein Diagramm, welches die Zustände von jeweiligen Komponenten der Wechselstromrotationsmaschinensteuervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wenn eine Unregelmäßigkeit darin auftritt.
Detailbeschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Allerdings werden identische oder zugehörige Komponenten mit denselben Bezugszeichen durch die Figuren hindurch bezeichnet.
Erste Ausführungsform
1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, welches eine Wechselstromrotationsmaschinensteuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist ein Blockdiagramm, welches die interne Konfiguration einer Berechnungsverarbeitungsvorrichtung der Wechselstromrotationsmaschinensteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 3 ist ein Flussdiagramm, welches einen Betrieb einer Induktionsspannungsberechnungseinheit in der
Berechnungsverarbeitungsvorrichtung der Wechselstromrotationsmaschinensteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 4 ist ein Diagramm, welches die Zustände von Komponenten der Wechselstromrotationsmaschinensteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wenn eine Unregelmäßigkeit darin auftritt.
In 1 steuert eine elektronische Steuervorrichtung 1 eine Wechselstromrotationsmaschine 2, welche in einem Elektromotorfahrzeug wie beispielsweise einem elektrischen Automobil oder einem Hybrid-Automobil angebracht ist, und welche eine Multiphasen-Wechselstromrotationsmaschine ist (in 1 ein zwei Wicklungsdrähte umfassender Doppel-Dreiphasen-Motor), welche als ein Antriebsmotor und ein Energiegenerator verwendet wird. Die Wechselstromrotationsmaschine 2 umfasst einen ersten Wicklungssatz 3 und einen zweiten Wicklungssatz 4. Die elektronische Steuervorrichtung 1 ist versehen mit:
Energieumwandlungsschaltelementen 21U, 21V, 21W, 22U, 22V und 22W, welche brücken-verbunden mit den jeweiligen Phasen des ersten Wicklungssatzes 3 der Wechselstromrotationsmaschine 2 sind und welche eine elektrische Energie von einer externen Gleichstromenergiequelle 7 umwandeln;
Energieumwandlungsschaltelemente 31U, 31V, 31W, 32U, 32V und 32W, welche brücken-verbunden mit den jeweiligen Phasen des zweiten Wicklungssatzes 4 der Wechselstromrotationsmaschine 2 sind und welche eine elektrische Energie von der externen Gleichstromenergiequelle 7 umwandeln; eine
Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 10 zum Ausgeben von Steuersignalen zum Steuern eines Betriebs der Wechselstromrotationsmaschine 2; einen ersten Wicklungssatz-Predriver-IC 20 zum Ausgeben von Antriebssignalen an die Gate-Anschlüsse der Schaltelemente 21U, 21V, 21W, 22U, 22V und 22W auf der Basis von Steuersignalen 51U, 51V, 51W, 52U, 52V und 52W, welche von der Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 10 ausgegeben werden; und
einen zweiten Wicklungssatz-Predriver-IC 30 zum Ausgeben von Antriebssignalen an die Gate-Anschlüsse der Schaltelemente 31U, 31V, 31W, 32U, 32V und 32W auf der Basis von Steuersignalen 61U, 61V, 61W, 62U, 62V und 62W, welche von der Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 10 ausgegeben werden.
Die Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 10 empfängt und überwacht einen durch einen Rotationswinkelsensor 5 zum Detektieren eines Rotationswinkels der Rotation zur Welle der Wechselstromrotationsmaschine 2 detektierten Rotationswinkel, eines durch einen Spannungssensor 6 zum Messen einer Spannung an der Gleichstromenergiequelle 7, welche eine Antriebselektroenergie an die Wechselstromrotationsmaschine 2 zuführt und eine durch die Wechselstromrotationsmaschine 2 erzeugte elektrische Energie speichert, gemessenen Spannung, von Antriebssignalen 26U, 26V und 26W, welche von dem Predriver IC ausgegeben werden und an die Gate-Anschlüsse der Schaltelemente 21U, 21V und 21W für einen ersten Wicklungssatz des oberen Arms ausgegeben werden, von Antriebssignalen 27U, 27V, und 27W, welche von dem Predriver IC ausgegeben werden und an die Gate-Anschlüsse der Schaltelemente 22U, 22V und 22W für einen ersten Wicklungssatz des unteren Arms ausgegeben werden, von Antriebssignalen 36U, 36V und 36W, welche von dem Predriver IC ausgegeben werden und an die Gate-Anschlüsse der Schaltelemente 31U, 31V und 31W für einen zweiten Wicklungssatz des oberen Arms ausgegeben werden, und von Antriebssignalen 37U, 37V und 37W, welche von dem Predriver IC ausgegeben werden und an die Schaltelemente 32U, 32V und 32W für einen zweiten Wicklungssatz des unteren Arms ausgegeben werden.
Um einen Betrieb der Predriver ICs einzuleiten, sind eine Freigabesignalleitung 28 für den ersten Wicklungssatz-Predriver-IC 20 und eine Freigabesignalleitung 38 für den zweiten Wicklungssatz-Predriver-IC 30 zwischen der Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 10 und dem ersten Wicklungssatz-Predriver-IC 20 und zwischen der Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 10 und dem zweiten Wicklungssatz-Predriver-IC 30 jeweils verbunden. Wenn ein Freigabesignal, welches während eines normalen Betriebs hoch eingestellt ist, zeitweise für eine vorbestimmte Zeit (beispielsweise 10 Mikrosekunden) auf der Basis einer Anweisung von der Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 10 auf niedrig eingestellt wird, wird der zugehörige Predriver IC neu gestartet und initialisiert. Zusätzlich, um eine Kommunikation (beispielsweise SPI Kommunikation) zum Austauschen der internen Einstellungen oder internen Zustände und einer Unregelmäßigkeitsinformation der Predriver ICs mit der Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 10 auszuführen, sind ein Kommunikationspfad 29 für den ersten Wicklungssatz-Predriver-IC 20 und ein Kommunikationspfad 39 für den zweiten Wicklungssatz-Predriver-IC 30 zwischen der Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 10 und dem ersten Wicklungssatz-Predriver-IC 20 und zwischen der Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 10 und dem zweiten Wicklungssatz-Predriver-IC 30 jeweils vorgesehen.
Um Ausgaben von den Predriver ICs zu unterbrechen, sind ein erstes Wicklungssatz-Predriver-IC-Ausgabe-Unterbrechungsschaltelement 23 und ein zweites Wicklungssatz-Predriver-IC-Ausgabe-Unterbrechungsschaltelement 33 an den rückseitigen Ausgabeseiten des ersten Wicklungssatz-Predriver-IC 20 und des zweiten Wicklungssatz-Predriver-IC 30 jeweils vorgesehen. Somit können alle Schaltsignale für die Elemente des oberen und unteren Arms, welche von den Predriver ICs ausgegeben werden, kollektiv auf der Basis einer Anweisung von der Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 10 unterbrochen werden. Zusätzlich sind ein Gesamt-erster-Wicklungssatz-unterer-Arm-Einschalt-Schaltelement 25 und ein Gesamt-zweiter-Wicklungssatz-unterer-Arm-Einschalt-Schaltelement 35 vorgesehen, welche jeweilige Gate-Betriebsschaltkreise zum Ausgeben von Antriebssignalen von dem Energiequellenschaltkreis 40, nicht durch die Predriver ICs, an alle Gate-Anschlüsse der Schaltelemente 22U, 22V und 22W für den ersten Wicklungssatz des unteren Arms und der Schaltelemente 32U, 32V und 32W für den zweiten Wicklungssatz des unteren Arms konfigurieren. Die Schaltelemente 25 und 35 werden leitend auf der Basis einer Anweisung von der Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 10, sodass alle Schaltelemente 22U, 22V, 22W, 32U, 32V und 32W des unteren Arms kollektiv in dem ersten Wicklungssatz und dem zweiten Wicklungssatz, nicht durch die Predriver ICs, eingeschaltet werden können.
Ein Beispiel der internen Konfiguration der Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 10 wird auf der Basis von 2 beschrieben.
Die Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 10 umfasst: eine Rotationsgeschwindigkeitsberechnungseinheit 11 zum Berechnen, aus einem durch den Rotationswinkelsensor 5 detektierten Rotationswinkels, eine Winkelgeschwindigkeit ω [rad/s] der Rotationswelle der Wechselstromrotationsmaschine 2; eine Induktionsspannungsberechnungseinheit 12 zum Erhalten einer Induktionsspannung Vind [V] durch Berechnen von Vind = √2 × ω × φ aus der durch die Rotationsgeschwindigkeitsberechnungseinheit 11 berechneten Winkelgeschwindigkeit ω und eines vorab erhaltenen Ankerzwischenverbindungsmagnetflusses φ [wb] der Wechselstromrotationsmaschine 2 und Ausgeben auf der Basis eines Ergebnisses zum Vergleichen von Vinb mit einem vorbestimmten Wert, bestimmt aus einem durch den Spannungssensor 6 gemessenen Spannungswert, von Öffnung/Schließ-Anweisungssignalen an das erste Wicklungssatz-Predriver-IC-Ausgabe-Unterbrechungsschaltelement 23, das zweite Wicklungssatz-Predriver-IC-Ausgabe-Unterbrechungsschaltelement 33, das Gesamt-erster-Wicklungssatz-unterer-Arm-Einschalt-Schaltelement 25 und das Gesamt-zweiter-Wicklungssatzunterer-Arm-Einschalt-Schaltelement 35; eine Betriebsmoduseinstelleinheit 13 zum Einstellen des Predriver ICs auf beliebige Betriebsmoden; eine Betriebsmodusberechnungseinheit 14 zum Überprüfen, ob Betriebsmoden richtig für die Predriver ICs eingestellt sind; eine Predriver IC-Unregelmäßigkeitsdetektionsmitteleinheit 15 zum periodischen (beispielsweise jede Millisekunde) Detektieren eines Auftretens einer Unregelmäßigkeit in den Predriver ICs durch Überprüfen über die Kommunikationspfade 29 und 39 der Einstellzustände oder internen Zustände der Predriver ICs und zum Starten oder neustarten, wenn ein Auftreten einer Unregelmäßigkeit detektiert wird, der Predriver ICs durch Starten der Induktionsspannungsberechnungseinheit 12 und durch Ausgeben von Freigabesignalen an die Freigabesignalleitungen 28 und 38; und eine Schaltsteuersignalerzeugungseinheit 16 zum Erzeugen und Ausgeben von Steuersignalen 51U, 51V, 51W, 52U, 52V, 52W, 61U, 61V, 61W, 62U, 62V und 62W zum PWM-Steuern der Wechselstromrotationsmaschine 2 während eines normalen Betriebs.
Als Nächstes werden Operationen auf der Basis von 4 beschrieben. 4 ist ein Diagramm, welches die Signalzustände der jeweiligen Komponenten im Zeitablauf zeigt, was in der horizontalen Richtung dargestellt wird.
Bei einem normalen Start gibt die Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 10 Hoch-Freigabesignale an die Freigabesignalleitungen 28 und 38 aus, um zu veranlassen, dass der erste Wicklungssatz-Predriver-IC 20 und der zweite Wicklungssatz-Predriver-IC 30 in Betriebszustände eintreten, und überträgt Einstellungen über die Kommunikationspfade 29 und 39, um PWM Antriebssignale von dem ersten Wicklungssatz-Predriver-IC 20 und dem zweiten Wicklungssatz-Predriver-IC 30 an die Gate-Anschlüsse der Energieumwandlungsschaltelemente 21U, 21V, 21W, 22U, 22V, 22W, 31, 31V, 31W, 32U, 32V und 32W auszugeben, welche dazu brücken-verbunden sind, auf der Basis der Steuersignale 51U, 51V, 51W, 52U, 52V, 52W, 61U, 61V, 61W, 62U, 62V und 62W, welche von der Schallsteuersignalerzeugungseinheit 16 ausgegeben werden.
Wenn die Predriver ICs vor der in 4 gezeigten Zeit t11 normal arbeiten, gibt die Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 10 obere und untere Armelemente-Steuersignale aus, welche zum Steuern der Wechselstromrotationsmaschine 2 notwendig sind, und PWM-betreibt die Schaltelemente durch Verwenden der über die Predriver ICs ausgegebenen PWM Antriebssignale. Zu diesem Zeitpunkt sind das erste Wicklungssatz-Predriver-IC-Ausgabe-Unterbrechungsschaltelement 23 und das zweite Wicklungssatz-Predriver-IC-Ausgabe-Unterbrechungsschaltelement 33 in EIN (leitenden) Zuständen und geben an das Gesamt-erster-Wicklungssatz-unterer-Arm-Einschalt-Schaltelement 25 und das Gesamt-zweiter-Wicklungssatz-unterer-Arm-Einschalt-Schaltelement 35 jeweils AUS aus, sodass von den Predriver ICs an die Gate-Anschlüsse der Schaltelemente ausgegebene Antriebssignale nicht verhindert werden.
Als Nächstes wird der Fall eines unregelmäßigen Zustands von einer in 4 gezeigten Zeit t11 bis t15 beschrieben.
Zu einer Zeit t11, falls die Predriver ICs aufgrund der Umgebung wie beispielsweise der Temperatur und Rauschen fehlerhaft arbeiten und eine Verschiebung zu einem ungewollten Betriebsmodus auftritt, detektiert die Predriver-IC-Unregelmäßigkeit-Detektionseinheit 15 der Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 10 den Unregelmäßigkeitszustand aus der internen Information des Predriver ICs, erfasst über die Kommunikationspfade 29 und 39, relativ zu den Predriver ICs. Alternativ schätzt die Predriver-IC-Unregelmäßigkeit-Detektionseinheit 15 den Betriebsmodus aus der erfassten internen Information durch Verwenden der Betriebsmodusberechnungseinheit 14 ab, vergleicht den abgeschätzten Betriebsmodus mit einem durch die Betriebsmoduseinstelleinheit 13 eingestellten Betriebsmodus und detektiert, wenn die Betriebsmoden nicht miteinander übereinstimmen, die Unregelmäßigkeit der Predriver ICs.
Die Predriver-IC-Unregelmäßigkeit-Detektionseinheit 15, welche eine Unregelmäßigkeit der internen Zustände der Predriver ICs detektiert hat, benachrichtigt die Induktionsspannungsberechnungseinheit 12 und die Schaltsteuersignalerzeugungseinheit 16 über ein Auftreten der Unregelmäßigkeit der Predriver ICs und gibt Niedrig-Freigabesignalen über die Freigabesignalleitungen 28 und 38 für eine vorbestimmte Zeit zum Neustarten der Predriver ICs aus, wodurch die Predriver ICs initialisiert werden. Dieser Zustand ist ein Zustand, bei welchem eine Initialisierung der Predriver ICs angefragt wird.
Die Optionsspannungsberechnungseinheit 12, welche über ein Auftreten der Unregelmäßigkeit des Predriver IC benachrichtigt ist, weist das erste Wicklungssatz-Predriver-IC-Ausgabe-Unterbrechungsschaltelement 23 und das zweite Wicklungssatz-Predriver-IC-Ausgabe-Unterbrechungsschaltelement 33 an, die Schaltelemente auszuschalten (zu unterbrechen), PWM Antriebssignale zu unterbrechen, welche von den Predriver ICs ausgegeben werden und an die Gate-Anschlüsse der Energieumwandlungsschaltelemente ausgegeben werden, und führt die Operation des in 3 gezeigten Flussdiagramms zu vorbestimmten Zeitintervallen aus, um den stabilen Zustand der Wechselstromrotationsmaschine 2 aufrecht zu erhalten.
Die Schaltsteuersignalerzeugungseinheit 16, welche über ein Auftreten der Unregelmäßigkeit des Predriver IC benachrichtigt ist, hält ein Erzeugen und ein Ausgeben von Steuersignalen an.
Ein Betrieb der Induktionsspannungsberechnungseinheit 12 wird als es von 3 beschrieben.
Im Schritt S101 misst die Induktionsspannungsberechnungseinheit 12 eine Spannung Vpn bei der Gleichstromenergiequelle 7 durch Verwenden des Spannungssensors 6 zum Bestimmen eines vorbestimmten Werts. Dabei ist die Spannung Vprn der vorbestimmte Wert, zu welchem 48V gehört, was durch eine in 4 gezeigte gestrichelte Linie angegeben ist.
Im Schritt S102 wird die Winkelgeschwindigkeit ω durch die Rotationsgeschwindigkeitsberechnungseinheit 11 unter Verwendung eines durch den Rotationswinkelsensor 5 gemessenen Werts berechnet und wird in die Induktionsspannungsberechnungseinheit 12 eingegeben.
Im Schritt S303 berechnet die Induktionsspannungsberechnungseinheit 12 die Induktionsspannung Vind auf der Basis der durch die Rotationsgeschwindigkeitsberechnungseinheit 11 berechneten Winkelgeschwindigkeit ω und dem vorab erhaltenen Zwischenverbindungsmagnetfluss φ der Wechselstromrotationmaschine 2 und der Betrieb fährt mit Schritt S104 fort.
Im Schritt S104 vergleicht die Induktionsspannungsberechnungseinheit 12 die Größe der berechneten Induktionsspannung Vind mit der der Energiequellenspannung Vpn, welches der vorbestimmte Wert ist. Wenn die Induktionsspannung Vind als größer als die Energiequellenspannung Vpn bestimmt wird, fährt der Betrieb mit Schritt S105 fort. Wenn die Induktionsspannung Vind als geringer als die Energiequellenspannung Vpn bestimmt wird, fährt der Betrieb mit Schritt S106 fort.
Im Schritt S105 schaltet (führt aus) die Induktionsspannungsberechnungseinheit 12 Betriebsanweisungen an das Gesamt-erster-Wicklungssatz-unterer-Arm-Einschalt-Schaltelement 25 und das Gesamt-zweiter-Wicklungssatzunterer-Arm-Einschalt-Schaltelement 35 ein, während das erste Wicklungssatz-Predriver-IC-Ausgabe-Unterbrechungsschaltelement 23 und das zweite Wicklungssatz-Predriver-IC-Ausgabe-Unterbrechungsschaltelementen 33 ausgeschaltet bleiben. Entsprechend werden Antriebssignale von dem Energiequellschaltkreis 40 an alle Gate-Anschlüsse der Schaltelemente 22U, 22V und 22W für den ersten Wicklungssatz des unteren Arms und die Schaltelemente 32U, 32V und 32W für den zweiten Wicklungssatz des unteren Arms ausgegeben. Im Ergebnis davon sind Spannungen an allen Gate-Anschlüssen des oberen Arms ausgeschaltet und Spannungen an allen Gate-Anschlüssen des unteren Arms eingeschaltet. Entsprechend sind alle Schaltelemente des unteren Arms leitend und die Wechselstromrotationsmaschine 2 tritt in einen Dreiphasen-Kurzschlusszustand ein, sodass keine Energie erzeugt wird. Somit fließt keine Energie in die Gleichstromenergiequelle 7, sodass die Wechselstromrotationmaschinen 2 in einen stabilen Zustand eintritt. Dieser Zustand gehört zu dem Bereich von der in 4 gezeigten Zeit t12 bis t13, bei welcher die Induktionsspannung Vind größer als die Energiequellenspannung Vpn ist.
Im Schritt S106 schaltet (unterbricht) die Induktionsspannungsberechnungseinheit 12 Betriebsanweisungen an das Gesamt-erster-Wicklungssatz-unterer-Arm-Einschalt-Schaltelement 25 und das Gesamt-zweiter-Wicklungssatzunterer-Arm-Einschalt-Schaltelement 35 aus, während das erste Wicklungssatz-Predriver-IC-Ausgabe-Unterbrechungsschaltelement 23 und das zweite Wicklungssatz-Predriver-IC-Ausgabe-Unterbrechungsschaltelement 33 ausgeschaltet bleiben. Im Ergebnis davon sind Spannungen an allen Gate-Anschlüssen des oberen Arms ausgeschaltet und Spannungen an allen Gate-Anschlüssen des unteren Arms sind ebenso ausgeschaltet. Somit treten alle Verbindungen zwischen der Wechselstromrotationmaschinen 2 und der Gleichstromenergiequelle 7 in Unterbrechungszustände ein, sodass eine durch die Wechselstromrotationmaschinen 2 erzeugte Energie nicht in die Gleichstromenergiequelle 7 fließt und die Wechselstromrotationmaschinen 2 ebenso in einen stabilen Zustand eintritt. Dieser Zustand gehört zu dem Bereich von in 4 gezeigter Zeit t11 bis t12 und dem Bereich von in 4 gezeigter Zeit t13 bis t14, bei welcher die Induktionsspannung Vind erneut abfällt.
Der Fall, bei welchem der vorbestimmte Spannungssollwert die Energiequellenspannung Vpn ist, wurde oben beschrieben. Allerdings kann für den vorbestimmten Spannungswert eine Hysterese vorgesehen sein, da ein Vergleich zwischen der Induktionsspannung und dem vorbestimmten Spannungswert in einem Verhindern eines Hunting resultiert.
Als Nächstes schätzt zu einer Zeit t14 in 14 die Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 10 unter Verwendung der Betriebsmodusberechnungseinheit 14, den Betriebsmodus aus der internen Information der Predriver ICs ab, welcher über die Kommunikationspfade 29 und 39 erfasst ist. Wenn der abgeschätzten Betriebsmodus mit dem durch die Betriebsmoduseinstelleinheit 13 eingestellten Betriebsmodus übereinstimmt, bestimmt die Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 10, dass eine Initialisierung über einen Neustart abgeschlossen wurde und die Predriver ICs normal betreibbar werden, und endet die Anfrage zur Initialisierung der Predriver ICs auf einen nicht-angefragten Zustand.
Die Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 10 veranlasst, dass die Einstellungen des ersten Wicklungssatz-Predriver-IC 20 und des zweiten Wicklungssatz-Predriver-IC 30 vor der Wiederherstellung mit den unmittelbar vorhergehenden Gate Betriebszuständen übereinstimmen, welche durch das erste Wicklungssatz-Predriver-IC-Ausgabe-Unterbrechungsschaltelemente 23, das zweite Wicklungssatz-Predriver-IC-Ausgabe-Unterbrechungsschaltelement 33, das Gesamt-erster-Wicklungssatz-unterer-Arm-Einschalt-Schaltelement 25 und das Gesamt-zweiter-Wicklungssatzunterer-Arm-Einschalt-Schaltelement 35 ausgegeben werden, und schaltet (macht leitend) das erste Wicklungssatz-Predriver-IC-Ausgabe-Unterbrechungsschaltelement 23 und das zweite Wicklungssatz-Predriver-IC-Ausgabe-Unterbrechungsschaltelement 33 ein, während das Gesamterster-Wicklungssatz-unterer-Arm-Einschalt-Schaltelement 25 und das Gesamt-zweiter-Wicklungssatz-unterer-Arm-Einschalt-Schaltelement 35 ausgeschaltet sind, sodass von den Predriver ICs an die Gate-Anschlüsse ausgegebene Antriebssignale nicht gesperrt sind.
Insbesondere in dem Fall aus 4, beispielsweise da Spannungen an den Gate-Anschlüssen aller Schaltelemente des oberen und unteren Arms zu einem Zeitpunkt unmittelbar vor einer Zeit t14 ausgeschaltet sind, wird eine Wiederherstellung zu einer Zeit t14 ausgeführt, während alle relativen Einschaltdauern zum Ausführen eines PWM Betriebs in den Predriver ICs gleich 0% eingestellt sind.
Falls, in dem Zustand unmittelbar vor einer Wiederherstellung, Spannungen an den Gate-Anschlüssen aller Schaltelemente des oberen Arms ausgeschaltet sind und Spannungen an den Gate-Anschlüssen aller Schaltelemente des unteren Arms eingeschaltet sind, wie in der Zeitperiode von t12 bis t13 in 4, wird eine Wiederherstellung ausgeführt, während die relativen Einschaltdauer zum Ausführen eines PWM Betriebs in dem unteren Arm auf 0% und 100% jeweils eingestellt sind.
Auf diese Weise tritt keine Schwankung zu einem Zeitpunkt einer Wiederherstellungsschaltung auf und ein stabiler Zustand kann beibehalten werden.
Als Nächstes, nachdem die Predriver ICs zu einem normalen Betrieb zurückkehren, zu einer Zeit t15 in 4, gibt die Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 10 von der Schaltsteuersignalerzeugungseinheit 16 Steuersignale des unteren und oberen Arms aus, welche zum Steuern der Wechselstromrotationsmaschine 2 benötigt werden, und gibt über die Predriver ICs ausgegebene PWM Steuersignale an die Gate-Anschlüssen der brücken-verbundenen Energieumwandlungsschaltelemente aus, wodurch die Schaltelemente betrieben werden. Die Predriver ICs werden zu einer Zeit t15 oder später normal betrieben.
Wie oben beschrieben, selbst wenn die Predriver ICs aufgrund eines unerwarteten Fehlermodus oder eines Einflusses der Umgebung wie beispielsweise der Temperatur und einem Rauschen fehlerhaft arbeiten und die Ausgabefunktionen an die Gate-Anschlüsse anhalten, wird die Wechselstromrotationmaschinen in einen stabilen Zustand überführt und darin gehalten und die Predriver ICs werden zurückgesetzt, während der stabile Zustand beibehalten wird. Somit verbleibt die Wechselstromrotationmaschine nicht in einem instabilen Zustand und der stabile Zustand kann beibehalten werden. Während der stabile Zustand beibehalten wird, können die Predriver ICs initialisiert werden und zurückgesetzt werden, um einen normalen Betrieb wieder herzustellen. Somit kann ebenso eine Verschlechterung einer Betreibbarkeit verhindert werden.
Zweite Ausführungsform
5 ist ein Blockdiagramm, welches die interne Konfiguration einer Berechnungsverarbeitungsvorrichtung einer Wechselstromrotationsmaschinensteuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 6 ist ein Diagramm, welches die Zustände von jeweiligen Komponenten der Wechselstromrotationsmaschinensteuervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wenn eine Unregelmäßigkeit darin auftritt.
Bei der vorgenannten ersten Ausführungsform wurde der Fall beschrieben, bei welchem die Predriver-IC-Unregelmäßigkeit-Detektionseinheit 15 eine Unregelmäßigkeit aus der internen Information der Predriver ICs detektiert, welche über die Kommunikationspfade 29 und 39 erfasst ist, relativ zu den Predriver ICs. In der zweiten Ausführungsform wird eine Beschreibung eines Falls gegeben, bei welchem, wie in 5 gezeigt, die Predriver-IC-Unregelmäßigkeit-Detektionseinheit 15 die periodisch überwachten Signale 26U, 26V, 26W, 27U, 27V, 27W, 36U, 36V, 36W, 37U, 37V und 37W, ausgegeben von den Predriver ICs, mit den Steuersignalen 51U, 51V, 51W, 52U, 52V, 52W, 61U, 61V, 61W, 62U, 62V und 62W vergleicht, welche durch die Schallsteuersignalerzeugungseinheit 16 erzeugt sind und an die Predriver ICs ausgegeben sind, und eine Unregelmäßigkeit der Predriver ICs detektiert, wenn die Signale nicht miteinander übereinstimmen.
Die anderen Teile sind zu denen in der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform identisch und somit wird die Beschreibungen davon ausgelassen.
Operationen in der zweiten Ausführungsform werden auf der Basis von 6 beschrieben.
Operationen, wenn die Predriver ICs vor einer in 6 gezeigten Zeit t21 normal arbeiten, sind identisch zu denen vor einer Zeit t1 in der ersten Ausführungsform und somit wird die Beschreibungen davon ausgelassen.
Wenn die Predriver ICs aufgrund der Umgebung wie beispielsweise der Temperatur und dem Rauschen fehlerhaft arbeiten und ein Übergang in einen unbeabsichtigten Betriebsmodus zu einer Zeit t21 auftritt, vergleicht die Predriver-IC-Unregelmäßigkeit-Detektionseinheit 15 der Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 10 die periodisch überwachten Signale 26U, 26V, 26W, 27U, 27V, 27W, 36U, 36V, 36W, 37U, 37V und 37W, ausgegeben von den Predriver ICs, mit den Steuersignalen 51U, 51V, 51W, 52U, 52V, 52W, 61U, 61V, 61W, 62U, 62V und 62W, welche durch die Schaltsteuersignalerzeugungseinheit 16 erzeugt sind und an die Predriver ICs ausgegeben sind. Wenn die Signale nicht miteinander übereinstimmen, detektiert die Predriver-IC-Unregelmäßigkeit-Detektionseinheit 15 eine Unregelmäßigkeit der Predriver ICs.
Die Predriver-IC-Unregelmäßigkeit-Detektionseinheit 15, welche eine Unregelmäßigkeit der Ausgangssignale der Predriver ICs detektiert hat, benachrichtigt die Induktionsspannungsberechnungseinheit 12 und die Schaltsteuersignalerzeugungseinheit 16 über ein Auftreten der Unregelmäßigkeit der Predriver ICs und gibt Niedrig-Freigabesignale aus den Freigabesignalleitungen 28 und 38 für eine vorbestimmte Zeit zum Neustarten der Predriver ICs aus, wodurch die Predriver ICs initialisiert werden. Dieser Zustand ist ein Zustand, bei welchem eine Initialisierung der Predriver ICs angefragt ist.
Die Induktionsspannungsberechnungseinheit 12, welche über ein Auftreten der Unregelmäßigkeit der Predriver ICs benachrichtigt wurde, weist das erste Wicklungssatz-Predriver-IC-Ausgabe-Unterbrechungsschaltelement 23 und das zweite Wicklungssatz-Predriver-IC-Ausgabe-Unterbrechungsschaltelement 33 an, ausgeschaltet zu werden (unterbrochen zu werden), Antriebssignale zu unterbrechen, welche von den Predriver ICs ausgegeben werden und an die Gate-Anschlüsse der Energieumwandlungsschaltelemente ausgegeben werden, und führt die Operation des Flussdiagramms in 3 zu vorbestimmten Zeitintervallen aus, um den stabilen Zustand der Wechselstromrotationsmaschine 2 beizubehalten.
Die Schallsteuersignalerzeugungseinheit 16, welche über ein Auftreten der Unregelmäßigkeit der Predriver ICs benachrichtigt wurde, hält ein Erzeugen und ein Ausgeben von Steuersignalen an.
Operationen nach einer Zeit t21 in 6 sind identisch zu denen nach einer Zeit t11 in 4 der ersten Ausführungsform und somit wird die Beschreibung davon ausgelassen.
Wie oben beschrieben, ist es in der zweiten Ausführungsform, wenn die Predriver ICs aufgrund eines unerwarteten Fehlermodus oder eines Einflusses der Umgebung wie beispielsweise der Temperatur und des Rauschens fehlerhaft arbeiten, eine Unregelmäßigkeit der Predriver ICs auf der Basis von Ausgaben von den Predriver ICs zu detektieren, ohne die interne Information der Predriver ICs über einen Kommunikationspfad oder etwas Ähnliches zu erfassen.
Die anderen Effekte sind identisch zu denen der ersten Ausführungsform und somit wird die Beschreibungen davon ausgelassen.
Dritte Ausführungsform
7 ist ein Blockdiagramm, welches die interne Konfiguration einer Berechnungsverarbeitungsvorrichtung einer Wechselstromrotationsmaschinensteuervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 8 ist ein Flussdiagramm, welches einen Betrieb einer Rotationsgeschwindigkeitsberechnungseinheit in der Berechnungsverarbeitungsvorrichtung der Wechselstromrotationsmaschinensteuervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 9 ist ein Diagramm, welches die Zustände von jeweiligen Komponenten der Wechselstromrotationsmaschinensteuervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wenn eine Unregelmäßigkeit darin auftritt.
In der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform wurde die Beschreibung von dem Fall gegeben, bei welchem, wenn eine durch die Induktionsspannung Berechnungseinheit 12 berechnete Induktionsspannung größer als eine eingestellte Spannung ist, basierend auf der Spannung bei der durch den Spannungssensor 6 detektierten Gleichstromenergiequelle 7, Betriebsanweisungen an das Gesamt-erster-Wicklungssatzunterer-Arm-Einschalt-Schaltelement 25 und das Gesamtzweiter-Wicklungssatz-unterer-Arm-Einschalt-Schaltelement 35 eingeschaltet sind (leitend sind). Allerdings wird in der dritten Ausführungsform eine Beschreibung von einem Fall gegeben, bei welchem, wie in 7 gezeigt, die Rotationsgeschwindigkeitsberechnungseinheit 11 eine Rotationsrate Spd der Wechselstromrotationsmaschine 2 außer durch den Rotationswinkels Sensor 5 detektierten Rotationswinkels periodisch (beispielsweise alle 100 Mikrosekunden) berechnet. Wenn die berechnete Rotationsrate Spd größer als ein Rotationsrateneinstellwert Spd_th ist, welcher auf der Basis einer vorab durch ein Experiment erhaltende Induktionsspannung eingestellt ist, werden Betriebsanweisungen an das Gesamt-erster-Wicklungssatzunterer-Arm-Einschalt-Schaltelement 25 und das Gesamtzweiter-Wicklungssatz-unterer-Arm-Einschalt-Schaltelement 35 eingeschaltet (leitend).
Die anderen Teile sind identisch zu denen in der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform und somit wird die Beschreibungen davon ausgelassen.
Operationen der dritten Ausführungsform werden auf Basis von 9 beschrieben.
Operationen, wenn die Predriver ICs vor einer in 9 gezeigten Zeit t31 normal arbeiten, sind identisch zu denen vor einer Zeit t11 der ersten Ausführungsform und somit wird die Beschreibungen davon ausgelassen.
Der Fall eines unregelmäßigen Zustands, gezeigt in einer Zeit t31 bis t35 in 9, wird beschrieben.
Wenn die Predriver ICs aufgrund der Umgebung wie beispielsweise der Temperatur oder dem Rauschen fehlerhaft arbeiten und eine Verschiebung in einen ungewollten Betriebsmodus zu einer Zeit t31 auftritt, detektiert die Predriver-IC-Unregelmäßigkeit-Detektionseinheit 15 der Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 10 den Unregelmäßigkeitszustand aus der internen Information der Predriver ICs, erfasst über die Kommunikationspfade 29 und 39, relativ zu den Predriver ICs. Alternativ schätzt die Predriver-IC-Unregelmäßigkeit-Detektionseinheit 15 einen Betriebsmodus aus der erfassten internen Information durch Verwenden der Betriebsmodusberechnungseinheit 14 ab, vergleicht bei der Predriver-IC-Unregelmäßigkeit-Detektionseinheit 15, den abgeschätzten Betriebsmodus mit dem durch die Betriebsmoduseinstelleinheit 13 eingestellten Betriebsmodus und detektiert eine Unregelmäßigkeit der Predriver ICs, wenn die Betriebsmoden nicht miteinander übereinstimmen.
Die Predriver IC Unregelmäßigkeitsdetektionssignal 15, welche die Unregelmäßigkeit der internen Zustände der Predriver ICs detektiert hat, benachrichtigt die Rotationsgeschwindigkeitsberechnungseinheit 11 und die Schaltsteuersignalerzeugungseinheit 16 über eine auftretende Unregelmäßigkeit der Predriver ICs und gibt Niedrig-Freigabesignale über die Freigabesignalleitungen 28 und 38 für eine vorbestimmte Zeit aus, um die Predriver ICs neu zu starten, wodurch die Predriver ICs initialisiert werden. Dieser Zustand ist ein Zustand, bei welchem eine Initialisierung der Predriver ICs angefragt ist.
Die Rotationsgeschwindigkeitsberechnungseinheit 11, welche über eine auftretende Unregelmäßigkeit der Predriver ICs benachrichtigt wurde, weist das erste Wicklungssatz-Predriver-IC-Ausgabe-Unterbrechungsschaltelement 23 und das zweite Wicklungssatz-Predriver-IC-Ausgabe-Unterbrechungsschaltelement 33 an ausgeschaltet zu werden (unterbrochen zu werden), PWM Antriebssignale zu unterbrechen, welche von den Predriver ICs ausgegeben werden und an die Gate-Anschlüsse der Energieumwandlungsschaltelemente ausgegeben werden, und führt die Operation des in 8 gezeigten Flussdiagramms zu vorbestimmten Zeitintervallen aus. Somit wird der stabile Zustand der Wechselstromrotationsmaschine 2 beibehalten.
Die Schallsteuersignalerzeugungseinheit 16, welche über eine auftretende Unregelmäßigkeit der Predriver ICs benachrichtigt wurde, hält ein Erzeugen und ein Ausgeben von Steuersignalen an.
Ein Betrieb der Rotationsgeschwindigkeitsberechnungseinheit 11 wird auf der Basis von 8 beschrieben.
In Schritt S301, berechnet die Rotationsgeschwindigkeitsberechnungseinheit 11 die Rotationsrate Spd der Wechselstromrotationsmaschine aus durch den Rotationswinkelsensor 5 detektierten Rotationswinkeln periodisch (beispielsweise alle 100 Mikrosekunden).
Bei Schritt S302, liest die Rotationsgeschwindigkeitsberechnungseinheit 11 die Rotationsrate Spd_th aus, welche auf der Basis einer vorab über ein Experiment erhaltenen Induktionsspannung eingestellt ist. Beispielsweise ist die Rotationsrate Spd_th auf eine Rotationsrate eingestellt, bei welcher die über das Experiment erhaltene Induktionsspannung gleich der Spannung bei der Gleichstromenergiequelle 7 wird und wird auf 1500 rpm eingestellt, was durch eine gestrichelte Linie am oberen Ende in 9 angegeben ist.
Im Schritt S303, vergleicht die Rotationsgeschwindigkeitsberechnungseinheit 11 die berechnete Rotationsrate Spd mit der eingestellten Rotationsrate Spd_th. Wenn die berechnete Rotationsrate Spd als größer als die eingestellte Rotationsrate Spd_th bestimmt wird, fährt die Operation mit Schritt S304 fort. Wenn die berechnete Rotationsrate Spd als kleiner als die eingestellte Rotationsrate Spd_th bestimmt wird, fährt die Operation mit Schritt S305 fort.
Bei Schritt S304 schaltet (leitet) die Rotationsgeschwindigkeitsberechnungseinheit 11 Betriebsanweisungen an das Gesamt-erster-Wicklungssatzunterer-Arm-Einschalt-Schaltelement 25 und das Gesamtzweiter-Wicklungssatz-unterer-Arm-Einschalt-Schaltelement 35 ein, während das erste Wicklungssatz-Predriver-IC-Ausgabe-Unterbrechungsschaltelement 23 und das zweite Wicklungssatz-Predriver-IC-Ausgabe-Unterbrechungsschaltelement 33 ausgeschaltet bleiben, um Antriebssignale von dem Energiequellenschaltkreis 40 an alle Gate-Anschlüsse der Schaltelemente 22U, 22V und 22W für den ersten Wicklungssatz des unteren Arms und der Schaltelemente 32U, 32V und 32W für den zweiten Wicklungssatz des unteren Arms aus. Im Ergebnis davon sind Spannungen an allen Gate-Anschlüssen des oberen Arms ausgeschaltet und Spannungen an allen Gate-Anschlüssen des unteren Arms eingeschaltet. Entsprechend sind alle Schaltelemente des unteren Arms leitend und die Wechselstromrotationsmaschine 2 tritt in einen Dreiphasen-Kurzschlusszustand ein, sodass keine Energie erzeugt wird. Somit fließt keine Energie in die Gleichstromenergiequelle 7, sodass die Wechselstromrotationsmaschine 2 ebenso in einem stabilen Zustand eintritt. Dieser Zustand gehört zu dem Bereich von einer Zeit t32 bis t33, gezeigt in 9, bei welcher die berechnete Rotationsrate Spd größer als die eingestellte Rotationsrate Spd_th ist.
Bei Schritt S305, schaltet (unterbricht) die Rotationsgeschwindigkeitsberechnungseinheit 11 Betriebsanweisungen an Gesamt-erster-Wicklungssatz-unterer-Arm-Einschalt-Schaltelement 25 und das Gesamt-zweiter-Wicklungssatz-unterer-Arm-Einschalt-Schaltelement 35 aus, während das erste Wicklungssatz-Predriver-IC-Ausgabe-Unterbrechungsschaltelement 23 und das zweite Wicklungssatz-Predriver-IC-Ausgabe-Unterbrechungsschaltelement 33 ausgeschaltet bleiben. Im Ergebnis davon sind Spannungen an allen Gate-Anschlüssen des oberen Arms ausgeschaltet und Spannungen an allen Gate-Anschlüssen des unteren Arms sind ebenso ausgeschaltet. Entsprechend sind alle Verbindungen zwischen der Wechselstromrotationsmaschine 2 und der Gleichstromenergiequelle 7 unterbrochen und eine durch die Wechselstromrotationsmaschine 2 erzeugte Energie fließt nicht in die Gleichstromenergiequelle 7, sodass die Wechselstromrotationsmaschine 2 in einen stabilen Zustand eintritt. Dieser Zustand gehört zu dem Bereich von einer Zeit t33 bis t34, gezeigt in 9, und dem Bereich von einer Zeit t33 bis t34, gezeigt in 9, bei welcher die Rotationsgeschwindigkeit wieder abnimmt.
Der Fall, bei welchem die eingestellte Rotationsrate Spd_th fest ist, wurde oben beschrieben. Allerdings kann die eingestellte Rotationsrate Spd_th mit einer Hysterese versehen werden, da ein Vergleich zwischen der berechneten Rotationsrate Spd und der eingestellten Rotationsrate Spd_th in einem Verhindern eines Hunting resultiert.
Operationen nach einer Zeit t34 in 9 sind identisch zu denen nach einer Zeit t14 in 4 der ersten Ausführungsform und somit wird die Beschreibungen davon ausgelassen.
Wie oben beschrieben, in der dritten Ausführungsform, selbst wenn die Predriver ICs aufgrund eines unerwarteten Fehlermodus oder eines Einflusses der Umgebung wie beispielsweise der Temperatur und dem Rauschen fehlerhaft arbeiten und die Ausgabefunktionen an die Gate-Anschlüsse anhalten, erfasst die Rotationsgeschwindigkeitsberechnungseinheit 11 die Rotationsrate, ohne eine induzierte Spannung wie in der ersten Ausführungsform zu erfassen, wird die Wechselstromrotationsmaschine in einen stabilen Zustand geführt und darin gehalten und werden die Predriver ICs zurückgesetzt, während der stabile Zustand gehalten wird. Somit wird ein instabiler Zustand der Wechselstromrotationsmaschinen nicht beibehalten und der stabile Zustand kann beibehalten werden. Entsprechend in der dritten Ausführungsform kann die interne Konfiguration der Berechnungsverarbeitungsvorrichtung 10 in einer vereinfachten Konfiguration, wie in 7 gezeigt, aus der in 2 gezeigten ersten Ausführungsform ausgebildet werden. Weiter, da die Predriver ICs initialisiert werden und zurückgesetzt werden, um einen normalen Betrieb wieder herzustellen, während der stabile Zustand beibehalten wird, kann ebenso eine Verschlechterung einer Betreibbarkeit verhindert werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung die zuvor genannten Ausführungsformen frei miteinander kombiniert werden können oder jede der vorgenannten Ausführungsformen angemessen modifiziert oder abgekürzt werden kann. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorgenannten Ausführungsformen beschränkt.
Bei den vorstehenden Ausführungsformen wurde der Fall beschrieben, bei welchem die Wechselstromrotationsmaschine 2 eine Multiphase ist und zwei Wicklungssätze aufweist. Allerdings kann die Wechselstromrotationsmaschine 2 eine einzelne Phase oder mehrere Phasen aufweisen und kann einen einzelnen Wicklungssatz oder mehrere Wicklungssätze aufweisen. Zusätzlich, wenn die zu den jeweiligen mehreren Wicklungssätzen gehörenden Predriver ICs angebracht sind, ist es nicht notwendig dieselbe Steuerung an allen Predriver ICs gleichzeitig auszuführen, eine Steuerung für einen unregelmäßigen Fall kann an jedem Predriver IC ausgeführt werden, bei welchem eine Unregelmäßigkeit detektiert wurde.
Weiterhin wurde der Fall in den oben genannten Ausführungsformen beschrieben, bei welchem einen Dreiphasen Kurzschluss durch die Elemente des unteren Arms realisiert wird. Allerdings kann ein Dreiphasen-Kurzschluss durch die Elemente des oberen Arms realisiert werden.
Wenn die Predriver ICs aufgrund eines unerwarteten Fehlermodus oder eines Einflusses der Umgebung wie beispielsweise der Temperatur und dem Rauschen fehlerhaft arbeiten und die Ausgabefunktion an den Gateantriebsschaltkreis anhalten, können Ausgaben der Predriver ICs eingeschaltet werden, sowohl bei dem oberen als auch bei dem unteren Arm, durch Funktionen, welche die Predriver ICs aufweisen. In diesem Fall können das erste Wicklungssatz-Predriver-IC-Ausgabe-Unterbrechungsschaltelement 23 und das zweite Wicklungssatz-Predriver-IC-Ausgabe-Unterbrechungsschaltelement ausgelassen werden.
Verschiedene Modifikationen und Änderungen dieser Erfindung werden dem Fachmann deutlich werden, ohne von dem Schutzbereich und dem Geiste dieser Erfindung abzuweichen und es versteht sich, dass diese nicht auf die hierin beschriebenen darstellenden Ausführungsformen beschränkt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2015/104921 A1 [0002]

Claims

Eine Wechselstromrotationsmaschinensteuervorrichtung, umfassend: Schaltelemente (21U–22W, 31–32W), brücken-verbunden mit Phasen einer Wechselstromrotationsmaschine (2) zum Konfigurieren von Elementen eines oberen Arms (21U–21W, 31U–31W) und Elementen eines unteren Arms (22U–22W, 32–32W); eine Berechnungsverarbeitungsvorrichtung (10) zum Ausgeben eines Steuersignals zum Steuern der Wechselstromrotationsmaschine (2); einen Predriver IC (20, 30) zum Ausgeben eines Antriebssignals an Gates der Schaltelemente (21U–22W, 31U–32W) auf der Basis des von der Berechnungsverarbeitungsvorrichtung (10) ausgegebenen Steuersignals; ein Predriver-IC-Ausgabe-Unterbrechungsschaltelement (23, 33) zum Betreiben auf der Basis eines Unterbrechungssignals von der Berechnungsverarbeitungsvorrichtung (10), welche einen Unregelmäßigkeitszustand des Predriver IC (20, 30) detektiert hat, und zum Unterbrechen des von dem Predriver IC (20, 30) an die Gates der Schaltelemente (21U–22W, 31U–32W) ausgegebenen Antriebssignals; und ein Gateantriebsschaltkreis zum Leitend-werden auf der Basis eines Signals von der Berechnungsverarbeitungsvorrichtung (10) und zum Ausgeben von Antriebssignalen an die Gates von entweder allen Elementen des oberen Arms (21U–21W, 31U–31W) oder allen Elementen des unteren Arms (22U–22W, 32–32W) der Schaltelemente (21U–22W, 31U–32W), wenn das Antriebssignal von dem Predriver IC (20, 30) durch das Predriver-IC-Ausgabe-Unterbrechungsschaltelement (23, 33) unterbrochen ist.
Wechselstromrotationsmaschinensteuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Berechnungsverarbeitungsvorrichtung (10) eine Induktionsspannungsberechnungseinheit (12) zum Berechnen einer Induktionsspannung der Wechselstromrotationsmaschine (2) umfasst und der Gateantriebsschaltkreis leitend wird, wenn die durch die Induktionsspannungsberechnungseinheit (12) berechnete Induktionsspannung größer als ein vorbestimmter Wert ist.
Wechselstromrotationsmaschinensteuervorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der von der Induktionsspannungsberechnungseinheit (12) verwendete vorbestimmte Spannungswert auf der Basis einer Spannung bei der mit der Wechselstromrotationsmaschine (2) über die Schaltelemente (21U–22W, 31U–32W) verbundenen Gleichstromenergiequelle (7) eingestellt ist.
Wechselstromrotationsmaschinensteuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Berechnungsverarbeitungsvorrichtung (10) eine Rotationsgeschwindigkeitsberechnungseinheit zum Berechnen einer Rotationsgeschwindigkeit der Wechselstromrotationsmaschine (2) umfasst, und der Gateantriebsschaltkreis leitend wird, wenn die durch die Rotationsgeschwindigkeitberechnungseinheit berechnete Rotationsgeschwindigkeit größer als ein vorbestimmter Wert ist.
Wechselstromrotationsmaschinensteuervorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei der durch die Rotationsgeschwindigkeitsberechnungseinheit verwendete vorbestimmte Rotationsgeschwindigkeitswert auf der Basis einer Rotationsrate eingestellt ist, bei welcher eine vorab durch ein Experiment erhaltene Induktionsspannung der Wechselstromrotationsmaschine (2) gleich einer Spannung bei einer mit der Wechselstromrotationsmaschine (2) über die Schaltelemente (21U–22W, 31U–32W) verbundenen Gleichstromenergiequelle (7) wird.
Wechselstromrotationsmaschinensteuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Wechselstromrotationsmaschine (2) mehrere Wicklungssätze (3, 4) aufweist, jeder der Wicklungssätze (3, 4) mit den Schaltelementen (21U–22W, 31U–32W), dem Predriver IC (20, 30), dem Predriver-IC-Ausgabe-Unterbrechungsschaltelement (23, 33) und dem Gateantriebsschaltkreis versehen ist und die Berechnungsverarbeitungsvorrichtung (10) einen Unregelmäßigkeitszustand des Predriver IC (20, 30) eines jeden der Wicklungssätze (3, 4) unabhängig detektiert.
Wechselstromrotationsmaschinensteuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Berechnungsverarbeitungsvorrichtung (10) eine Predriver-IC-Unregelmäßigkeit-Detektionseinheit (15) umfasst, zum Detektieren, dass der Predriver IC (20, 30) in einem Unregelmäßigkeitszustand ist, wenn eine über einen Kommunikationspfad (39) eingegebene interne Information des Predriver IC (20, 30) unregelmäßig ist.
Wechselstromrotationsmaschinensteuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Berechnungsverarbeitungsvorrichtung (10) eine Predriver-IC-Unregelmäßigkeit-Detektionseinheit (15) umfasst, zum Vergleichen eines Betriebsmodus, welchen der Predriver IC (20, 30) angewiesen ist einzustellen, mit einem in dem Predriver IC (20, 30) eingestellten Betriebsmodus, und detektiert, dass der Predriver IC (20, 30) in einem Unregelmäßigkeitszustand ist, wenn die Betriebsmoden nicht miteinander übereinstimmen.
Wechselstromrotationsmaschinensteuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Berechnungsverarbeitungsvorrichtung (10) eine Predriver-IC-Unregelmäßigkeit-Detektionseinheit (15) umfasst, zum Vergleichen eines Steuersignals, welches ausgegeben ist, um die Wechselstromrotationsmaschine (2) zu steuern, mit einem Antriebssignal, welches von dem Predriver IC (20, 30) ausgegeben ist, und an die Gates der Schaltelemente (21U–22W, 31U–32W) ausgegeben sind, und zum Detektieren, dass der Predriver IC (20, 30) in einem Unregelmäßigkeitszustand ist, wenn die Signale nicht miteinander übereinstimmen.
Wechselstromrotationsmaschinensteuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Berechnungsverarbeitungsvorrichtung (10) eine Initialisierungseinheit zum Neustarten des Predriver IC (20, 30) umfasst.
Wechselstromrotationsmaschinensteuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei, während, nachdem ein unregelmäßiger Zustand des Predriver ICs (20, 30) aufgehoben ist, ein Tastverhältnis von einem PWM Antriebssignal, welches von dem Predriver IC (20, 30) an die Gates der Schaltelemente (21U–22W, 31U–32W) ausgegeben ist, eingestellt ist, um eine Ausgabe zu erhalten, welche identisch zu der in einem unmittelbar vorhergehenden Zustand ist, bei welchem der Unregelmäßigkeitszustand aufgehoben ist, die Berechnungsverarbeitungsvorrichtung (10) den Predriver IC (20, 30) dazu veranlasst, einen normalen Betriebszustand wieder herzustellen.