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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorantriebssteuervorrichtung und ein Steuerverfahren einer Motorantriebssteuervorrichtung, und betrifft insbesondere eine Motorantriebssteuervorrichtung und ein Steuerverfahren einer Motorantriebssteuervorrichtung, die eine Voreilwinkeleinstellung durchführt.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Bisher sind verschiedene Vorschläge für Verfahren zur Einstellung des Phasenwinkels eines Motors gemacht worden.
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Beispielsweise ist in
JP 2005-218261 A der Aufbau einer Antriebsvorrichtung für einen Motor veröffentlicht, die auf Basis von drehmomentbezogenen Informationen (konkret einem Motorstrom, der in einer Wechselrichterschaltung fließt) und drehzahlbezogenen Informationen eine Voreilwinkeleinstellung durchführt. Es ist beschrieben, dass der Voreilwinkel desto größer eingestellt wird, je größer die Informationen zur Größe des Drehmoments des Motors und je größer die Informationen zur Geschwindigkeit der Drehzahl sind.
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BESCHREIBUNG
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Aufgabe der Erfindung:
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10 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für eine herkömmliche Motorantriebssteuervorrichtung zeigt.
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Wie in 10 dargestellt, weist eine herkömmliche Motorantriebssteuervorrichtung 801 einen Motorantriebsabschnitt 802 und einen Steuerabschnitt 803 auf. Die Motorantriebssteuervorrichtung 801 enthält eine Stromversorgung und führt einem Motor 807 auf Basis von Drehgeschwindigkeitsbefehlen, die von einer Hostvorrichtung 809 gesendet wurden, und Sensorsignalen (Drehsignale), die von einem Sensor 808, der die Drehposition des Motors 807 erfasst, ausgegeben wurden, elektrische Antriebsleistung zu und treibt somit den Motor 807 an.
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Der Motorantriebsabschnitt 802 weist eine Wechselrichterschaltung 821 und einen Vortreiber 822 auf.
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Die Wechselrichterschaltung 821 gibt auf Basis von vom Vortreiber 822 ausgegebenen Antriebssignalen elektrische Antriebsleistung an den Motor 807 ab. Weiterhin gibt die Wechselrichterschaltung 821 die Werte für die in den Spulen des Motors 807 fließenden Ströme (Motorstromwerte) als Sensorsignale an den Vortreiber 822 aus.
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In dem Vortreiber 822 werden die zwei Sensorsignale des Drehsignals und des Motorstromwerts sowie ein vom Steuerabschnitt 803 gesendeter Geschwindigkeitsstellwert eingegeben. Der Vortreiber 822 erzeugt auf Basis dieser eingegebenen Signale ein Antriebssignal zur Steuerung der Wechselrichterschaltung 821 und gibt das Antriebssignal an die Wechselrichterschaltung 821 aus. Der Vortreiber 822 setzt auf Basis des eingegebenen Signals einen Voreilwinkelstellwert und führt auf Basis des gesetzten Voreilwinkelstellwerts die Erzeugung und Ausgabe des Antriebssignals durch. Weiterhin erzeugt der Vortreiber 822 auf Basis des Sensorsignals des Drehsignals ein Drehausgabesignal und gibt es an den Steuerabschnitt 803 aus.
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Der Steuerabschnitt 803 ist ein Mikrocomputer. Der Steuerabschnitt 803 gibt auf Basis der Drehgeschwindigkeitsbefehle, des Drehausgabesignals sowie von Informationen, die auf einem Speicherabschnitt 831 gespeichert sind, den Geschwindigkeitsstellwert an den Vortreiber 822 aus.
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Es ist praktisch, wenn bei der vorstehenden Motorantriebssteuervorrichtung der Bereich für die Eingangsspannung, mit der die Stromversorgung unterhalten wird, größer gewählt wird, da die Motorantriebssteuervorrichtung dann für verschiedene Zwecke verwendet werden kann. Der hier angenommene Bereich für die Eingangsspannung ist ein größerer Bereich als der Bereich, in dem die Versorgungsspannung vorübergehend schwankt. Es ist praktisch, da die Motorantriebssteuervorrichtung dann zusammen mit verschiedenen Stromversorgungsschaltungen verwendet werden kann, wenn diese beispielsweise betriebsfähig bleibt, auch wenn die Spannung der elektrischen Leistung, die von der an die Motorantriebssteuervorrichtung angeschlossenen Stromversorgungsschaltung zugeführt wird, mehrere zehn Volt beträgt oder mehrere zehn Volt darüber liegt.
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Wenn allerdings, wie erwähnt, der Betriebsspannungsbereich des Motors größer gewählt wird, besteht abhängig von der Spezifikation des benutzten Steuer-ICs das Problem, dass sich der Voreilwinkelwert entsprechend der Versorgungsspannung ändert und der Wirkungsgrad sinkt.
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Auch kann es in einer Umgebung mit extremen Veränderungen der Temperatur des Motors zu Abweichungen der Größe (Amplitude) des Ausgabesignals des die Drehposition erfassenden Sensors (beispielsweise eines Hall-Sensors) kommen. Wenn die Temperatur des Motors ansteigt, kann es vorkommen, dass die Größe des Ausgabesignals des Sensors abnimmt und die Drehposition des Motors nicht mehr korrekt erfasst werden kann. Wenn die Drehposition des Motors nicht korrekt erfasst werden kann, kann keine präzise Antriebssteuerung durchgeführt werden und es besteht die Möglichkeit, dass der Motor zum Stillstand kommt.
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Dieser Erfindung liegt zugrunde, eine Lösung dieser Problematik und somit eine Motorantriebssteuervorrichtung und ein Steuerverfahren für eine Motorantriebssteuervorrichtung bereitzustellen, bei der in einem großen Betriebsspannungsbereich eine der Drehzahl und der Last entsprechend geeignete Voreilwinkeleinstellung durchgeführt wird, auch wenn sich die Temperatur des Motors verändert.
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Mittel zum Lösen der Aufgabe:
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Gemäß einem Aspekt dieser Erfindung umfasst eine Motorantriebssteuervorrichtung zur Lösung der vorstehenden Aufgabe einen Temperaturerfassungsabschnitt, der die Temperatur des Motors erfasst, einen Drehzahlerfassungsabschnitt, der die Drehzahl des Motors auf Basis der Ausgabe eines am Motor vorgesehenen Drehpositionssensors erfasst, einen Versorgungsspannungserfassungsabschnitt, der die Versorgungsspannung erfasst, einen Lastberechnungsabschnitt, der die Größe der Last des Motors auf Basis des Erfassungsergebnisses des Versorgungsspannungserfassungsabschnitts berechnet, einen Voreilwinkelstellabschnitt, der auf Basis des Erfassungsergebnisses des Temperaturerfassungsabschnitts, des Erfassungsergebnisses des Drehzahlerfassungsabschnitts und des Berechnungsergebnisses des Lastberechnungsabschnitts einen Voreilwinkelstellwert setzt, und einen Motorantriebsabschnitt, der dem Motor auf Basis eines auf die Drehgeschwindigkeit des Motors bezogenen Geschwindigkeitsstellwerts und des vom Voreilwinkelstellabschnitt gesetzten Voreilwinkelstellwerts elektrische Antriebsleistung zuführt.
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Vorzugsweise umfasst die Motorantriebssteuervorrichtung zusätzlich einen Stromerfassungsabschnitt, der die Größe der Ströme erfasst, die in den Spulen des Motors fließen, wobei der Lastberechnungsabschnitt auf Basis des Erfassungsergebnisses des Versorgungsspannungserfassungsabschnitts und des Erfassungsergebnisses des Stromerfassungsabschnitts die elektrische Antriebsleistung des Motors berechnet, und der Voreilwinkelstellabschnitt auf Basis des Erfassungsergebnisses des Temperaturerfassungsabschnitts, des Erfassungsergebnisses des Drehzahlerfassungsabschnitts und der vom Lastberechnungsabschnitt berechneten elektrischen Antriebsleistung des Motors den Voreilwinkelstellwert setzt.
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Vorzugsweise berechnet der Lastberechnungsabschnitt auf Basis des Erfassungsergebnisses des Versorgungsspannungserfassungsabschnitts, des Erfassungsergebnisses des Drehzahlerfassungsabschnitts und des Geschwindigkeitsstellwerts die geschätzte elektrische Antriebsleistung des Motors und der Voreilwinkelstellabschnitt setzt auf Basis des Erfassungsergebnisses des Temperaturerfassungsabschnitts, des Erfassungsergebnisses des Drehzahlerfassungsabschnitts und der vom Lastberechnungsabschnitt berechneten geschätzten elektrischen Antriebsleistung des Motors den Voreilwinkelstellwert.
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Vorzugsweise berechnet der Lastberechnungsabschnitt einen Multiplikationswert des vom Versorgungsspannungserfassungsabschnitt erfassten Werts der Versorgungsspannung durch den Geschwindigkeitsstellwert, und vergleicht den Multiplikationswert mit der vom Drehzahlerfassungsabschnitt erfassten Drehzahl des Motors, und damit berechnet die geschätzte elektrische Antriebsleistung des Motors.
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Vorzugsweise setzt der Voreilwinkelstellabschnitt, wenn von der vom Temperaturerfassungsabschnitt erfassten Temperatur des Motors und der vom Lastberechnungsabschnitt berechneten Last des Motors zumindest eine ansteigt, den Voreilwinkelstellwert so, dass der Voreilwinkel dem Anstieg entsprechend zunimmt.
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Vorzugsweise erfasst der Temperaturerfassungsabschnitt auf Basis der von einem im Motorinneren angeordneten Temperatursensor ausgegebenen Werte die Innentemperatur des Motors, wobei der Temperatursensor so angeordnet ist, dass dieser den der Temperatur in der Nähe des Drehpositionssensors entsprechenden Wert ausgibt.
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Vorzugsweise umfasst die Motorantriebssteuervorrichtung zusätzlich einen Speicherabschnitt, wobei der Speicherabschnitt entsprechend der Drehzahl des Motors vorgegebene Basis-Voreilwinkelinformationen, entsprechend der Größe der Last des Motors vorgegebene erste Korrekturinformationen, und entsprechend der Temperatur des Motors vorgegebene zweite Korrekturinformationen speichert, wobei der Voreilwinkelstellabschnitt auf Basis der Basis-Voreilwinkelinformationen den dem Erfassungsergebnis des Drehzahlerfassungsabschnitts entsprechenden Basis-Voreilwinkelwert festlegt, auf Basis der ersten Korrekturinformationen den dem Berechnungsergebnis des Lastberechnungsabschnitts entsprechenden ersten Voreilwinkeleinstellwert festlegt, sowie auf Basis der zweiten Korrekturinformationen den dem Erfassungsergebnis des Temperaturerfassungsabschnitts entsprechenden zweiten Voreilwinkeleinstellwert festlegt, und auf Basis des Basis-Voreilwinkelwerts, des ersten Voreilwinkeleinstellwerts und des zweiten Voreilwinkeleinstellwerts den Voreilwinkelstellwert setzt.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Steuerverfahren der Motorantriebssteuervorrichtung mit einem Motorantriebsabschnitt, der dem Motor auf Basis des Voreilwinkelstellwerts und des auf die Drehgeschwindigkeit des Motors bezogenen Geschwindigkeitsstellwerts elektrische Antriebsleistung zuführt, einen Temperaturerfassungsschritt, der die Temperatur des Motors erfasst, einen Drehzahlerfassungsschritt, der die Drehzahl des Motors auf Basis der Ausgabe eines am Motor vorgesehenen Drehpositionssensors erfasst, einen Versorgungsspannungserfassungsschritt, der die Versorgungsspannung erfasst, einen Lastberechnungsschritt, der die Größe der Last des Motors auf Basis des Erfassungsergebnisses des Versorgungsspannungserfassungsschritts berechnet, sowie einen Voreilwinkelstellschritt, der auf Basis des Erfassungsergebnisses des Temperaturerfassungsschritts, des Erfassungsergebnisses des Drehzahlerfassungsschritts und des Berechnungsergebnisses des Lastberechnungsschritts einen Voreilwinkelstellwert setzt.
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Vorteile der Erfindung:
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Motorantriebssteuervorrichtung und ein Steuerverfahren für eine Motorantriebssteuervorrichtung bereitgestellt werden, bei der in einem großen Betriebsspannungsbereich eine der Drehzahl und der Last entsprechend geeignete Voreilwinkeleinstellung durchgeführt werden kann, auch wenn sich die Temperatur des Motors verändert.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Übersicht einer Schaltungsanordnung einer Motorantriebssteuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 2 ist eine Ansicht, die den Aufbau eines Steuerabschnitts gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
- 3 ist ein Ablaufdiagramm, das die Operationen des Steuerabschnitts zeigt.
- 4 ist ein Ablaufdiagramm, das die Verarbeitungsprozesse zeigt, die anhand von Motorbetriebsinformationen einen Basis-Voreilwinkelwert usw. festlegen.
- 5 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Drehzahl und den Voreilwinkelwerten bei einer herkömmlichen Motorantriebssteuervorrichtung zeigt.
- 6 ist ein Diagramm, das die Steuerung der Voreilwinkelstellwert-Setzoperation verdeutlicht, die durch den Steuerabschnitt durchgeführt wird.
- 7 ist ein Blockdiagramm, das eine Übersicht einer Schaltungsanordnung einer Motorantriebssteuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 8 ist eine Ansicht, die den Aufbau eines Steuerabschnitts gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
- 9 ist ein Ablaufdiagramm, das die Verarbeitungsprozesse zeigt, die anhand von Motorbetriebsinformationen einen Basis-Voreilwinkelwert usw. festlegen.
- 10 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für eine herkömmliche Motorantriebssteuervorrichtung zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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Im Folgenden wird ein elektronisches Gerät erläutert, das eine Motorantriebssteuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet.
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[Erste Ausführungsform]
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1 ist ein Blockdiagramm, das eine Übersicht einer Schaltungsanordnung einer Motorantriebssteuervorrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Wie in 1 dargestellt, ist die Motorantriebssteuervorrichtung 1 so aufgebaut, dass diese einen bürstenlosen Motor 7 (im Folgenden einfach als Motor 7 bezeichnet) beispielsweise durch einen 150-Grad-Energization mit Voreilwinkelsteuerung antreibt. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Motor 7 beispielsweise ein dreiphasiger bürstenloser Motor. Die Motorantriebssteuervorrichtung 1 führt dem Motor 7 elektrische Antriebsleistung zu und treibt den Motor 7 an. Konkret veranlasst die Motorantriebssteuervorrichtung 1 die Drehung des Motors 7 beispielsweise dadurch, dass diese ein sinusförmiges Antriebssignal an den Motor 7 ausgibt und zyklisch Antriebsstrom in die Ankerspule des Motors 7 fließen lässt. Der Motor 7 muss übrigens kein bürstenloser Motor sein, sondern kann auch ein anderer Motor sein. Weiterhin ist die Antriebsart des Motors 7 nicht auf den 150-Grad-Energization beschränkt, sondern kann auch eine andere Antriebsart sein.
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Die Motorantriebssteuervorrichtung 1 weist einen Motorantriebsabschnitt 2 und einen Steuerabschnitt 3 auf. Der Motorantriebssteuervorrichtung 1 wird beispielsweise eine bestimmte Versorgungsspannung zugeführt. Die Versorgungsspannung wird jeweils dem Motorantriebsabschnitt 2 und dem Steuerabschnitt 3 zugeführt. Die in 1 dargestellten Bestandteile sind nur ein Teil der gesamten Motorantriebssteuervorrichtung 1 und die Motorantriebssteuervorrichtung 1 kann zusätzlich zu den in 1 dargestellten Bestandteilen auch noch andere aufweisen.
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Die Motorantriebssteuervorrichtung 1 treibt den Motor 7 auf Basis der von einer Hostvorrichtung 9 gesendeten Drehgeschwindigkeitsbefehle an. Die Hostvorrichtung 9 ist beispielsweise ein elektronisches Gerät oder ähnliches, in das der Motor 7 und die Motorantriebssteuervorrichtung 1 eingebaut sind. Die Motorantriebssteuervorrichtung 1 kann übrigens auch so aufgebaut sein, dass diese den Motor 7 nicht auf Basis von Drehgeschwindigkeitsbefehlen von einer anderen Vorrichtung antreibt, sondern indem diese eine bestimmte Drehgeschwindigkeit für den Drehgeschwindigkeitsbefehl nimmt. Weiterhin kann die Motorantriebssteuervorrichtung 1 auch so aufgebaut sein, dass diese entsprechend von der Hostvorrichtung 9 oder ähnlichem gesendeten Signalen Drehgeschwindigkeitsbefehle einer Drehgeschwindigkeit erzeugt, und diesen Drehgeschwindigkeitsbefehlen folgend arbeitet.
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In der vorliegenden Ausführungsform sind der Motorantriebsabschnitt 2 und der Steuerabschnitt 3 jeweils integrierte Schaltungsvorrichtungen (IC), wobei Schaltungen zur Realisierung der einzelnen Funktionen integriert und verpackt wurden. Der Motorantriebsabschnitt 2 und der Steuerabschnitt 3 können übrigens auch in einer integrierten Schaltungsvorrichtung verpackt sein, oder es kann auch eine integrierte Schaltungsvorrichtung gebildet sein, indem die gesamte oder ein Teil der Motorantriebssteuervorrichtung 1 zusammen mit anderen Vorrichtungen verpackt ist. Der Steuerabschnitt 3 steuert den Betrieb des Motorantriebsabschnitts 2, indem dieser Geschwindigkeitsstellwerte und Voreilwinkelstellwerte an den Motorantriebsabschnitt 2 ausgibt.
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Der Motorantriebsabschnitt 2 weist eine Wechselrichterschaltung 21 und einen Vortreiber (eine Vortreiberschaltung) 22 auf. Der Motorantriebsabschnitt 2 führt dem Motor 7 auf Basis des auf die Drehgeschwindigkeit des Motors 7 bezogenen Geschwindigkeitsstellwerts und des Voreilwinkelstellwerts elektrische Antriebsleistung zu. Der Geschwindigkeitsstellwert und der Voreilwinkelstellwert werden vom Steuerabschnitt 3 eingegeben.
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Die Wechselrichterschaltung 21 bildet zusammen mit dem Vortreiber 22 den Motorantriebsabschnitt 2. Die Wechselrichterschaltung 21 gibt auf Basis der vom Vortreiber 22 ausgegeben Antriebssignale elektrische Antriebsleistung an den Motor 7 ab und leitet diese zu der am Motor 7 vorgesehenen Ankerspule. Die Wechselrichterschaltung 21 ist beispielsweise so aufgebaut, dass Reihenschaltungspaare mit zwei Schaltelementen, die an beiden Enden der Versorgungsspannung vorgesehen sind, jeweils den einzelnen Phasen der Ankerspule (U-Phase, V-Phase, W-Phase) gegenüber angeordnet sind. Bei den einzelnen Paaren der zwei Schaltelemente sind am Verbindungspunkt der zueinander gehörenden Schaltelemente die Anschlüsse der einzelnen Phasen des Motors 7 angeschlossen. Dadurch, dass die Kombination von EIN/AUS der zwei Schaltelemente in den einzelnen Phasen geändert wird, kann Strom in die Spule dieser Phase fließen oder nicht, sowie die Richtung des Stroms geändert werden.
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Der Vortreiber 22 erzeugt auf Basis der Steuerung durch den Steuerabschnitt 3 Antriebssignale zum Antreiben der Wechselrichterschaltung 21 und gibt diese an die Wechselrichterschaltung 21 aus. Der Vortreiber 22 erzeugt die Antriebssignale auf Basis der vom Steuerabschnitt 3 ausgegebenen Geschwindigkeitsstellwerte und Voreilwinkelstellwerte. Als Antriebssignale werden beispielsweise den einzelnen Schaltelementen der Wechselrichterschaltung 21 entsprechende sechs Arten von Signalen ausgegeben. Dadurch, dass diese Antriebssignale ausgegeben werden, führen die Schaltelemente, die den jeweiligen Antriebssignalen entsprechen, EIN/AUS-Operationen durch, und die Antriebssignale werden an den Motor 7 ausgegeben, wodurch den einzelnen Phasen des Motors 7 elektrische Leistung zugeführt wird.
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In der vorliegenden Ausführungsform werden in den Vortreiber 22 Drehsignale eingegeben, die von einem am Motor 7 vorgesehenen Drehpositionssensor 8 ausgegebene Sensorsignale sind, und Motorstromwerte, die seitens der Wechselrichterschaltung 21 ausgegebene Sensorsignale sind. Der Vortreiber 22 gibt die Antriebssignale auf Basis der Drehsignale und der Motorstromwerte entsprechend dem Antriebszustand des Motors 7 aus.
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Die Motorstromwerte werden durch einen Widerstand, der zwischen den Schaltelementen der Wechselrichterschaltung 21 und einem Massepotential vorgesehen ist, als Spannungswerte erfasst. Anders ausgedrückt, funktioniert der Motorantriebsabschnitt 2 als Sensor, der die Motorstromwerte der in den Spulen des Motors 7 fließenden Ströme erfasst.
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Der Drehpositionssensor 8 ist beispielsweise ein Hall-Sensor (Hall-Element, Hall-IC usw.). Es sind beispielsweise drei Hall-Sensoren entsprechend den einzelnen Phasen der Ankerspule des Motors 7 vorgesehen. Der Drehpositionssensor 8 gibt also Drehsignale entsprechend der Drehposition des Rotors des Motors 7 aus. Der Vortreiber 22 gibt auf Basis der Drehsignale Antriebssignale aus, die der Drehposition des Rotors entsprechen. Anstelle des Drehpositionssensors 8 kann übrigens der Motorantriebsabschnitt 2 auch so aufgebaut sein, dass dieser als Drehpositionssensor verwendet werden kann, der durch Rückwärtsspannung die Drehposition des Rotors des Motors 7 erfasst.
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Der Vortreiber 22 gibt entsprechend den eingegebenen Drehsignalen Drehausgabesignale, die der Drehzahl des Motors 7 entsprechen, an den Steuerabschnitt 3 aus. Die Drehausgabesignale sind beispielsweise FG-Signale.
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Der Steuerabschnitt 3 steuert den Betrieb des Motorantriebsabschnitts 2, indem dieser die Geschwindigkeitsstellwerte und Voreilwinkelstellwerte an den Motorantriebsabschnitt 2 ausgibt.
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In den Steuerabschnitt 3 werden die von der Hostvorrichtung 9 ausgegebenen Drehgeschwindigkeitsbefehle eingegeben. Der Steuerabschnitt 3 gibt auf Basis der Drehgeschwindigkeitsbefehle Geschwindigkeitsstellwerte an den Vortreiber 22 des Motorantriebsabschnitts 2 aus. Die Drehgeschwindigkeitsbefehle sind beispielsweise PWM-Signale und der Steuerabschnitt 3 gibt Geschwindigkeitsstellwerte aus, die auf den eingegebenen Drehgeschwindigkeitsbefehlen basieren. Die Form der Drehgeschwindigkeitsbefehle und der Geschwindigkeitsstellwerte ist nicht hierauf beschränkt. Weiterhin kann der Steuerabschnitt 3 auch so aufgebaut sein, dass dieser die Geschwindigkeitsstellwerte ausgibt, indem dieser die eingegebenen Drehgeschwindigkeitsbefehle umwandelt. In den Steuerabschnitt 3 werden übrigens von der Hostvorrichtung 9 beispielsweise Start-Stopp-Signale, Brems-Signale, Drehrichtungsstellsignale usw. eingegeben, deren Darstellung ist jedoch weggelassen.
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[Erläuterungen zur Setzung des Voreilwinkelstellwerts]
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In der vorliegenden Ausführungsform funktioniert der Steuerabschnitt 3 (konkreter der später beschriebene Voreilwinkelstellwertausgabeabschnitt 39) als Voreilwinkelstellabschnitt, der die Voreilwinkelstellwerte setzt. Der Steuerabschnitt 3 erfasst die Innentemperatur des Motors 7 und den Lastzustand des Motors 7 und legt auf deren Basis Voreilwinkeleinstellwerte fest. Außerdem setzt er auf Basis der festgelegten Voreilwinkeleinstellwerte und der durch die Drehzahl festgelegten Basis-Voreilwinkelwerte die Voreilwinkelstellwerte. Der Lastzustand des Motors 7 wird dadurch erfasst, dass auf Basis der Versorgungsspannung der zugeführten Stromversorgung und des Motorstroms, der in den Spulen des Motors 7 fließt, die elektrische Antriebsleistung des Motors 7 berechnet wird.
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In der Motorantriebssteuervorrichtung 1 wird ein Versorgungsspannungsüberwachungsabschnitt 4 enthalten. Der Versorgungsspannungsüberwachungsabschnitt 4 überwacht die Versorgungsspannung, die der Motorantriebssteuervorrichtung 1 zugeführt wird. Der Versorgungsspannungsüberwachungsabschnitt 4 gibt die durch Versorgungsspannungsüberwachung erhaltenen Spannungswerte der Versorgungsspannung an den Steuerabschnitt 3 aus. Der Steuerabschnitt 3 (konkreter der später beschriebene Analogsignal-Wandlungsabschnitt 32) erfasst auf Basis der eingegebenen Versorgungsspannungswerte die der Motorantriebssteuervorrichtung 1 zugeführte Versorgungsspannung.
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Weiterhin ist in der Motorantriebssteuervorrichtung 1 ein Temperatursensor 5 enthalten, der die Umgebungstemperatur misst und Temperaturinformationen ausgibt. Der Temperatursensor 5 ist beispielsweise im Inneren des Motors 7 angeordnet. Die vom Temperatursensor 5 ausgegebenen Temperaturinformationen werden in den Steuerabschnitt 3 eingegeben. Der Steuerabschnitt 3 (konkreter der später beschriebene Analogsignal-Wandlungsabschnitt 32) funktioniert als Temperaturerfassungsabschnitt, der die Temperatur des Motors 7 erfasst. Der Steuerabschnitt 3 erfasst also auf Basis der vom Temperatursensor 5 ausgegebenen Temperaturinformationen die Innentemperatur des Motors 7.
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Hier ist der Temperatursensor 5 so angeordnet, dass dieser die Werte als Temperaturinformationen ausgibt, die der Temperatur in der Nähe des Drehpositionssensors 8 entsprechen. Konkreter ist der Temperatursensor 5 in der Nähe des Drehpositionssensors 8 angeordnet. Falls beispielsweise der Drehpositionssensor 8 auf einer Schaltplatte des Motors 7 angeordnet ist, dann wird der Temperatursensor 5 in der Nähe dieser Schaltplatte montiert. Der Drehpositionssensor 8 ist wie vorstehend erwähnt beispielsweise ein Hall-Sensor und weist die Eigenschaft auf, dass sich die Größe der ausgegebenen Signale abhängig von der Temperatur verändert. Der Temperatursensor 5 ist also in einer Position angebracht, in der die Größe der Ausgabesignale des Drehpositionssensors 8 geschätzt werden können.
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Der Temperatursensor 5 muss kein Bestandteil der Motorantriebssteuervorrichtung 1 sein. In diesem Fall ist es auch ausreichend, wenn die Ausgabewerte des Temperatursensors 5 an den Steuerabschnitt 3 usw. der Motorantriebssteuervorrichtung 1 ausgegeben werden und der Steuerabschnitt 3 die Temperatur des Motors 7 auf Basis der eingegebenen Ausgabewerte erfasst.
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In den Steuerabschnitt 3 werden Drehausgabesignale eingegeben. Der Steuerabschnitt 3 weist einen (in 2 dargestellten) Drehzahlerfassungsabschnitt 33 auf, der auf Basis der Drehausgabesignale die (auch als Ist-Drehzahl bezeichnete) tatsächliche Drehzahl des Motors 7 erfasst. Der Steuerabschnitt 3 erfasst also die Drehzahl des Motors 7 auf Basis der Ausgabe des am Motor 7 vorgesehenen Drehpositionssensors 8. In den Steuerabschnitt 3 können übrigens auch die vom Drehpositionssensor 8 ausgegebenen Drehsignale oder die FG-Signale von einem am Motor 7 vorgesehenen FG-Sensor eingegeben werden. In diesem Fall kann der Steuerabschnitt 3 auch so gestaltet sein, dass dieser die Drehzahl des Motors 7 auf Basis der eingegebenen Signale erfasst.
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Der Steuerabschnitt 3 gibt die Signale, die die Drehzahl des Motors 7 anzeigen, an die Hostvorrichtung 9 aus. Weiterhin gibt dieser dem Antriebszustand des Motors 7 entsprechende Signale an die Hostvorrichtung 9 aus. In der Hostvorrichtung 9 können auf Basis dieser Signale verschiedene auf den Antrieb des Motors 7 bezogene Befehle wie Drehgeschwindigkeitsbefehle usw. an die Motorantriebssteuervorrichtung 1 ausgegeben werden. Diese Signale müssen übrigens nicht vom Steuerabschnitt 3 ausgegeben werden. Die Drehsignale vom Drehpositionssensor 8 und die Drehausgabesignale vom Vortreiber 22 können beispielsweise direkt in die Hostvorrichtung 9 eingegeben werden.
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2 ist eine Ansicht, die den Aufbau des Steuerabschnitts 3 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
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Wie in 2 dargestellt, weist der Steuerabschnitt 3 einen Speicherabschnitt 31, einen Analogsignal-Wandlungsabschnitt 32 (ein Beispiel für einen Versorgungsspannungserfassungsabschnitt, ein Beispiel für einen Temperaturerfassungsabschnitt, ein Beispiel für einen Stromerfassungsabschnitt), einen Drehzahlerfassungsabschnitt 33, einen Voreilwinkelwertrechenabschnitt 36 (ein Beispiel für einen Lastberechnungsabschnitt), einen Basis-Voreilwinkelwertleseabschnitt 37, einen optimalen Voreilwinkelwertrechenabschnitt 38 und einen Voreilwinkelstellwertausgabeabschnitt 39 (ein Beispiel für einen Voreilwinkelstellabschnitt) auf. Der Steuerabschnitt 3 ist beispielsweise ein Mikrocomputer. Der Steuerabschnitt 3 braucht kein Mikrocomputer mit kompliziertem Aufbau zu sein, sondern kann mit einem relativ einfachen Aufbau durch Benutzung preisgünstiger ICs gebildet werden. Der Steuerabschnitt 3 gibt auf Basis der von der Hostvorrichtung 9 eingegebenen Drehgeschwindigkeitsbefehle Geschwindigkeitsstellwerte an den Motorantriebsabschnitt 2 aus.
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Der Speicherabschnitt 31 ist beispielsweise ein Flash-Speicher. Der Speicherabschnitt 31 speichert Basis-Voreilwinkelinformationen, erste Korrekturinformationen, die lastabhängige Korrekturinformationen sind, und zweite Korrekturinformationen, die temperaturabhängige Korrekturinformationen sind.
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Die Basis-Voreilwinkelinformationen sind Informationen, die entsprechend der Drehzahl des Motors 7 vorgegeben wurden. Die Basis-Voreilwinkelinformationen sind beispielsweise eine Nachschlagtabelle, auf der die Drehzahlen des Motors 7 und die ihnen entsprechenden Basis-Voreilwinkelwerte einander zugeordnet sind.
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Die ersten Korrekturinformationen sind Informationen, die entsprechend der Größe der Last des Motors 7 vorgegeben wurden. Die ersten Korrekturinformationen sind beispielsweise eine Nachschlagtabelle, auf der die Werte der Last (Werte der elektrischen Antriebsleistung) und die ihnen entsprechenden ersten Voreilwinkeleinstellwerte (auch Voreilwinkeleinstellwerte A genannt) einander zugeordnet sind.
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Die zweiten Korrekturinformationen sind Informationen, die entsprechend der Temperatur des Motors 7 vorgegeben wurden. Die zweiten Korrekturinformationen sind beispielsweise eine Nachschlagtabelle, auf der die Temperaturwerte und die ihnen entsprechenden zweiten Voreilwinkeleinstellwerte (auch Voreilwinkeleinstellwerte B genannt) einander zugeordnet sind.
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Die Basis-Voreilwinkelinformationen, die ersten Korrekturinformationen und die zweiten Korrekturinformationen können beispielsweise auch als Rechenformeln zur Berechnung der Basis-Voreilwinkelwerte und Voreilwinkeleinstellwerte auf Basis der Werte der Drehzahl, der Temperatur oder der elektrischen Antriebsleistung gespeichert sein.
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Der Analogsignal-Wandlungsabschnitt 32 führt die A/D-Wandlung der in den Steuerabschnitt 3 eingegebenen Versorgungsspannungswerte durch. Außerdem gibt dieser die in Digitalsignale umgewandelten Erfassungsinformationen der Versorgungsspannungswerte an den Voreilwinkelwertrechenabschnitt 36 aus.
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Weiterhin führt der Analogsignal-Wandlungsabschnitt 32 die A/D-Wandlung der in den Steuerabschnitt 3 eingegebenen Motorstromwerte durch. Außerdem gibt dieser die in Digitalsignale umgewandelten Erfassungsinformationen der Motorstromwerte an den Voreilwinkelwertrechenabschnitt 36 aus. Der Analogsignal-Wandlungsabschnitt 32 funktioniert also als Stromerfassungsabschnitt, der die Größe der Ströme erfasst, die in den Spulen des Motors 7 fließen, und gibt sein Erfassungsergebnis an den Voreilwinkelwertrechenabschnitt 36 aus.
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Weiterhin führt der Analogsignal-Wandlungsabschnitt 32 die A/D-Wandlung bezüglich der in den Steuerabschnitt 3 eingegebenen Temperaturinformationen der Temperatur des Motors 7 durch. Außerdem gibt dieser die in Digitalsignale umgewandelten Erfassungsinformationen der Temperaturinformationen an den Voreilwinkelwertrechenabschnitt 36 aus. Der Analogsignal-Wandlungsabschnitt 32 funktioniert also als Temperaturerfassungsabschnitt, der die Innentemperatur des Motors 7 erfasst, und gibt sein Erfassungsergebnis an den Voreilwinkelwertrechenabschnitt 36 aus.
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Der Drehzahlerfassungsabschnitt 33 erfasst auf Basis der vom Vortreiber 22 des Motorantriebsabschnitts 2 ausgegebenen Drehausgabesignale die Drehzahl des Motors 7 und gibt sein Erfassungsergebnis (Ist-Drehzahlinformationen) an den Basis-Voreilwinkelwertleseabschnitt 37 aus.
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Der Voreilwinkelwertrechenabschnitt 36 berechnet auf Basis der vom Analogsignal-Wandlungsabschnitt 32 ausgegebenen Erfassungsinformationen der Versorgungsspannungswerte und der Erfassungsinformationen der Motorstromwerte die elektrische Antriebsleistung des Motors 7 (ein Beispiel für die Last des Motors 7). Der Voreilwinkelwertrechenabschnitt 36 funktioniert also als Lastberechnungsabschnitt, der auf Basis des vom Analogsignal-Wandlungsabschnitt 32 ausgegebenen Erfassungsergebnisses des Versorgungsspannungserfassungsabschnitts und des Erfassungsergebnisses des Stromerfassungsabschnitts die elektrische Antriebsleistung des Motors 7 berechnet. Der Voreilwinkelwertrechenabschnitt 36 entscheidet den Lastzustand des Motors 7.
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Der Voreilwinkelwertrechenabschnitt 36 vergleicht die berechnete elektrische Antriebsleistung des Motors 7 mit den im Speicherabschnitt 31 gespeicherten ersten Korrekturinformationen und legt den dementsprechenden ersten Voreilwinkeleinstellwert fest. Der Voreilwinkelwertrechenabschnitt 36 legt also auf Basis der ersten Korrekturinformationen den ersten Voreilwinkeleinstellwert fest, der der berechneten elektrischen Antriebsleistung (Last) des Motors 7 entspricht. Die ersten Voreilwinkeleinstellwerte sind die lastbezogenen Voreilwinkeleinstellwerte A.
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Der Voreilwinkelwertrechenabschnitt 36 legt auf Basis der vom Analogsignal-Wandlungsabschnitt 32 ausgegebenen Erfassungsinformationen der Temperaturinformationen und der im Speicherabschnitt 31 gespeicherten zweiten Korrekturinformationen den zweiten Voreilwinkeleinstellwert fest. Der Voreilwinkelwertrechenabschnitt 36 legt also auf Basis der zweiten Korrekturinformationen den zweiten Voreilwinkeleinstellwert fest, der den vom Analogsignal-Wandlungsabschnitt 32 (Temperaturerfassungsabschnitt) ausgegebenen Erfassungsinformationen der Temperaturinformationen entspricht, die der Temperatur des Motors 7 entsprechen. Die zweiten Voreilwinkeleinstellwerte sind die temperaturbezogenen Voreilwinkeleinstellwerte B.
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Der Voreilwinkelwertrechenabschnitt 36 gibt den festgelegten Voreilwinkeleinstellwert A (ersten Voreilwinkeleinstellwert) und den Voreilwinkeleinstellwert B (zweiten Voreilwinkeleinstellwert) an den optimalen Voreilwinkelwertrechenabschnitt 38 aus.
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Der Basis-Voreilwinkelwertleseabschnitt 37 liest auf Basis der vom Drehzahlerfassungsabschnitt 33 ausgegebenen Drehzahlinformationen den der Drehzahl entsprechenden Basis-Voreilwinkelwert aus dem Speicherabschnitt 31 ein. Der Basis-Voreilwinkelwertleseabschnitt 37 legt also auf Basis der Basis-Voreilwinkelinformationen des Speicherabschnitts 31 den Basis-Voreilwinkelwert fest, der dem Erfassungsergebnis des Drehzahlerfassungsabschnitts 33 entspricht. Der Basis-Voreilwinkelwertleseabschnitt 37 gibt Basis-Voreilwinkelwertinformationen an den optimalen Voreilwinkelwertrechenabschnitt 38 aus.
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Der optimale Voreilwinkelwertrechenabschnitt 38 berechnet den optimalen Voreilwinkelwert, indem dieser zu den vom Basis-Voreilwinkelwertleseabschnitt 37 eingegebenen Basis-Voreilwinkelwert den vom Voreilwinkelwertrechenabschnitt 36 eingegebenen Voreilwinkeleinstellwert A (ersten Voreilwinkeleinstellwert) und Voreilwinkeleinstellwert B (zweiten Voreilwinkeleinstellwert) addiert, und gibt diese an den Voreilwinkelstellwertausgabeabschnitt 39 aus. Der Voreilwinkelstellwertausgabeabschnitt 39 setzt auf Basis des optimalen Voreilwinkelwerts die Voreilwinkelstellwerte und gibt den gesetzten Voreilwinkelstellwert an den Motorantriebsabschnitt 2 aus.
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3 ist ein Ablaufdiagramm, das die Operationen des Steuerabschnitts 3 zeigt.
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In 3 wird nur der Ablauf des im Steuerabschnitt 3 durchgeführten Verarbeitungsprozesses von Schritt S11 bis Schritt S14 gezeigt, der sich auf die Setzung des Voreilwinkelstellwerts bezieht. Der Steuerabschnitt 3 führt jeweils durch den vorstehend genannten Speicherabschnitt 31, den Analogsignal-Wandlungsabschnitt 32, den Drehzahlerfassungsabschnitt 33, den Voreilwinkelwertrechenabschnitt 36, den Basis-Voreilwinkelwertleseabschnitt 37, den optimalen Voreilwinkelwertrechenabschnitt 38 und den Voreilwinkelstellwertausgabeabschnitt 39 die Setzung des Voreilwinkelstellwerts (Berechnung des Voreilwinkelwerts) auf folgende Weise durch. Der in 3 dargestellte Verarbeitungsprozess wird übrigens wiederholt durchgeführt, wenn die Motorantriebssteuervorrichtung 1 in Betrieb ist.
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Bei Schritt S11 erfasst und beschafft sich der Steuerabschnitt 3 die einzelnen Arten von Informationen, die zur Setzung des Voreilwinkelstellwerts verwendet werden (die einzelnen Arten von Informationen können auch als Motorbetriebsinformationen bezeichnet werden). Der Steuerabschnitt 3 erfasst also die Ist-Drehzahl des Motors 7, den Versorgungsspannungswert, den Motorstromwert und die Innentemperatur des Motors 7. Vom Analogsignal-Wandlungsabschnitt 32 werden der Versorgungsspannungswert, der Motorstromwert und die Innentemperatur des Motors 7 erfasst (Versorgungsspannungserfassungsschritt, Temperaturerfassungsschritt). Weiterhin wird vom Drehzahlerfassungsabschnitt 33 die Ist-Drehzahl erfasst (Drehzahlerfassungsschritt).
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Bei Schritt S12 führt der Steuerabschnitt 3 den Verarbeitungsprozess aus, der anhand der Motorbetriebsinformationen den Basis-Voreilwinkelwert usw. festlegt. Der Steuerabschnitt 3 führt also wie vorstehend beschrieben auf Basis der erfassten Motorbetriebsinformationen den Verarbeitungsprozess aus, der den Basis-Voreilwinkelwert, den Voreilwinkeleinstellwert A (ersten Voreilwinkeleinstellwert) und den Voreilwinkeleinstellwert B (zweiten Voreilwinkeleinstellwert) festlegt. Konkret wird der Basis-Voreilwinkelwert vom Basis-Voreilwinkelwertleseabschnitt 37 festgelegt. Weiterhin werden der Voreilwinkeleinstellwert A und der Voreilwinkeleinstellwert B vom Voreilwinkelwertrechenabschnitt 36 festgelegt.
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Bei Schritt S13 berechnet der optimale Voreilwinkelwertrechenabschnitt 38 des Steuerabschnitts 3 den optimalen Voreilwinkelwert. Der optimale Voreilwinkelwertrechenabschnitt 38 addiert zu dem vom Basis-Voreilwinkelwertleseabschnitt 37 eingegebenen Basis-Voreilwinkelwert den Voreilwinkeleinstellwert A und den Voreilwinkeleinstellwert B, die vom Voreilwinkelwertrechenabschnitt 36 eingegebenen sind, und berechnet den optimalen Voreilwinkelwert.
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Bei Schritt S14 setzt der Voreilwinkelstellwertausgabeabschnitt 39 des Steuerabschnitts 3 den optimalen Voreilwinkelwert als Voreilwinkelstellwert (Voreilwinkelstellschritt). Außerdem gibt der Voreilwinkelstellwertausgabeabschnitt 39 den Voreilwinkelstellwert an den Motorantriebsabschnitt 2 aus.
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4 ist ein Ablaufdiagramm, das die Verarbeitungsprozesse zeigt, die anhand der Motorbetriebsinformationen den Basis-Voreilwinkelwert usw. festlegen.
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Wie in 4 dargestellt, liest bei Schritt S21 der Basis-Voreilwinkelwertleseabschnitt 37 auf Basis der Basis-Voreilwinkelinformationen des Speicherabschnitts 31 den der Ist-Drehzahl entsprechenden Basis-Voreilwinkelwert ein.
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Bei Schritt S22 berechnet der Voreilwinkelwertrechenabschnitt 36 zunächst anhand des vom Analogsignal-Wandlungsabschnitt 32 eingegebenen Versorgungsspannungswerts und des Motorstromwerts die elektrische Antriebsleistung des Motors 7 (Schritt S22a). Außerdem legt der Voreilwinkelwertrechenabschnitt 36 auf Basis der erhaltenen elektrischen Antriebsleistung des Motors 7 unter Bezugnahme auf die ersten Korrekturinformationen den Voreilwinkeleinstellwert A (ersten Voreilwinkeleinstellwert) fest.
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Bei Schritt S23 legt der Voreilwinkelwertrechenabschnitt 36 auf Basis der vom Analogsignal-Wandlungsabschnitt 32 eingegebenen Erfassungsinformationen der Temperaturinformationen der Innentemperatur des Motors 7 unter Bezugnahme auf die zweiten Korrekturinformationen den Voreilwinkeleinstellwert B (zweiten Voreilwinkeleinstellwert) fest.
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Wenn im optimalen Voreilwinkelwertrechenabschnitt 38 der Basis-Voreilwinkelwert, der Voreilwinkeleinstellwert A (erster Voreilwinkeleinstellwert) und der Voreilwinkeleinstellwert B (zweiter Voreilwinkeleinstellwert) eingegeben wurden, wird zum Verarbeitungsprozess von 3 zurückgekehrt.
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Die Reihenfolge, in der der Verarbeitungsprozess von Schritt S21, der Verarbeitungsprozess von Schritt S22 (Schritt S22a und Schritt S22b) und der Verarbeitungsprozess von Schritt S23 durchgeführt werden, ist übrigens nicht auf diese Reihenfolge beschränkt. Jeder Verarbeitungsprozess kann auch in einer anderen Reihenfolge als diese durchgeführt werden, oder sie können auch parallel durchgeführt werden.
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Auf die vorstehende Weise erfasst in der ersten Ausführungsform der Steuerabschnitt 3 die Innentemperatur des Motors 7, die elektrische Antriebsleistung des Motors 7 und die Drehzahl des Motors 7. Außerdem setzt dieser auf Basis der jeweiligen Erfassungsergebnisse den Voreilwinkelstellwert.
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5 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Drehzahl und den Voreilwinkelwerten bei einer herkömmlichen Motorantriebssteuervorrichtung zeigt.
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In 5 sind als Beispiel Voreilwinkelwerte gezeigt, die bei einer herkömmlichen Motorantriebssteuervorrichtung 801, wie diese in 10 dargestellt ist, verwendet werden. Im Diagramm ist die Beziehung zwischen der Ist-Drehzahl und den Voreilwinkelwerten für drei Fälle unterschiedlicher Versorgungsspannung gezeigt, und zwar beispielsweise für den Fall, dass die Versorgungsspannung 36 Volt beträgt, für den Fall, dass sie 48 Volt beträgt, und für den Fall, dass sie 72 Volt beträgt.
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Wie in 5 dargestellt, wird der Voreilwinkelwert kleiner, je größer die Versorgungsspannung wird, und um den Motor 7 in einen optimalen Antriebszustand zu versetzen, kann es vorkommen, dass der Voreilwinkelwert nicht mehr ausreicht. Wenn der betreibbare Spannungsbereich des Motors 7 größer gewählt wird (wenn dieser beispielsweise in einem Bereich von 36 Volt bis 72 Volt gewählt wird), dann entsteht abhängig von der Spezifikation des benutzten Steuer-ICs unter anderem das Problem, dass sich der Voreilwinkelwert entsprechend der Versorgungsspannung ändert und der Wirkungsgrad sinkt. In diesem Fall führt der Vortreiber die Voreilwinkeleinstellung entsprechend des eingegebenen Geschwindigkeitsstellwerts durch. Der Geschwindigkeitsstellwert setzt die Einschaltdauer (on-duty) des vom Vortreiber ausgegebenen PWM-Signals. Für den Fall, dass der Steuerabschnitt den Motor so steuert, dass dieser mit einer bestimmten Drehzahl betrieben wird, wird zur Realisierung der gleichen Drehzahl, wenn die Versorgungsspannung ansteigt, eine Steueroperation durchgeführt, die den Geschwindigkeitsstellwert senkt. In diesem Fall ändert sich aber der Voreilwinkelwert, der auf dessen Basis gesetzt wird.
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Weiterhin kann es vorkommen, dass die Größe (Amplitude) des Ausgabesignals des Drehpositionssensors 8 (beispielsweise eines Hall-Sensors 8) schwankt, wenn die Veränderungen der Innentemperatur des Motors 7 extrem sind. Wenn die Innentemperatur des Motors 7 ansteigt, kann es vorkommen, dass die Größe des Ausgabesignals des Sensors 8 abnimmt und die Drehposition des Motors 7 nicht mehr korrekt erfasst werden kann.
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Dem gegenüber erfasst in der ersten Ausführungsform der Steuerabschnitt 3 auf die vorstehend beschriebene Weise die Versorgungsspannung und die Innentemperatur des Motors 7, und setzt auf Basis des erfassten Versorgungsspannungswerts und der Temperaturinformationen den Voreilwinkelstellwert. Konkreter wird, wenn von der erfassten Temperatur des Motors 7 und der elektrischen Antriebsleistung des Motors 7 zumindest eine ansteigt, der Voreilwinkelstellwert so gesetzt, dass der Voreilwinkel dem Anstieg entsprechend zunimmt. Dadurch kann verhindert werden, dass der Voreilwinkel nicht ausreicht, wenn die Temperatur des Motors 7 angestiegen ist und die Größe des Ausgabesignals des Drehpositionssensors 8 abgenommen hat, oder wenn die Last des Motors 7 größer wurde.
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6 ist ein Diagramm, das die Steuerung der Voreilwinkelstellwert-Setzoperation verdeutlicht, die durch den Steuerabschnitt 3 durchgeführt wird.
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In 6 ist in einem Diagramm auf gleiche Weise, wie bei dem in 5 gezeigten Diagramm, die Beziehung zwischen Drehzahl und Voreilwinkelwert gezeigt. Die durchgehende Linie ist eine Kurve, die ein Beispiel für die Basis-Voreilwinkelwerte darstellt, die entsprechend der Ist-Drehzahl festgelegt werden. Die Zweipunkt-Strich-Linie ist eine Kurve, die ein Beispiel für die optimalen Voreilwinkelwerte darstellt, bei denen zum Basis-Voreilwinkelwert der erste Voreilwinkeleinstellwert und der zweite Voreilwinkeleinstellwert addiert werden. Wie im Diagramm dargestellt, vergrößert sich die Größe des optimalen Voreilwinkelwerts im Vergleich zu einem nur durch die Drehzahl festgelegten Voreilwinkelwert (Basis-Voreilwinkelwert) dadurch, dass die Steuerung durch den Steuerabschnitt 3 durchgeführt wird und die entsprechend dem Lastzustand und der Temperatur des Motors 7 berechneten Voreilwinkeleinstellwerte hinzugefügt werden. Folglich kommt es nicht mehr vor, dass der Voreilwinkelwert aufgrund des Einflusses des Lastzustands und der Temperatur des Motors 7 nicht ausreicht.
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Wie vorstehend erläutert, kann in der ersten Ausführungsform in einem großen Betriebsspannungsbereich eine der Drehzahl entsprechend geeignete Voreilwinkeleinstellung durchgeführt werden. Infolgedessen kann die Motorantriebssteuervorrichtung 1 mit einem hohen Wirkungsgrad betrieben werden, selbst wenn sich die elektrische Leistung ändert (bei Stromzunahme bzw. Stromabnahme).
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Weiterhin wird die Setzung des Voreilwinkelstellwerts durchgeführt, indem unter Berücksichtigung der Veränderung der Umgebungstemperatur des Motors 7 der zweite Voreilwinkeleinstellwert berechnet wird. Dadurch kann der Motor 7 stabil betrieben werden, auch wenn sich die Innentemperatur des Motors 7 verändert oder wenn dieser sich in einem Umfeld mit niedriger oder hoher Temperatur befindet.
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Ohne eine besondere Erfassungsschaltung zu verwenden und nur mit kostengünstigen Teilen wie dem Temperatursensor 5 und dem einfachen Mikrocomputer, der den Steuerabschnitt 3 bildet, kann die Setzung des Voreilwinkelstellwerts durchgeführt werden. Folglich können die Herstellungskosten der Motorantriebssteuervorrichtung 1 niedrig gehalten werden.
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[Zweite Ausführungsform]
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Der grundlegende Aufbau der Motorantriebssteuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform ist derselbe wie in der ersten Ausführungsform, weshalb hier die Erläuterung nicht wiederholt wird. Bezüglich der zweiten Ausführungsform sind die Komponenten, die mit der der ersten Ausführungsform übereinstimmen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen und die Erläuterung erfolgt mit Schwerpunkt auf den Komponenten, die sich von der ersten Ausführungsform unterscheiden.
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7 ist ein Blockdiagramm, das eine Übersicht einer Schaltungsanordnung einer Motorantriebssteuervorrichtung 201 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Wie in 7 dargestellt, weist die Motorantriebssteuervorrichtung 201 einen Motorantriebsabschnitt 202 und einen Steuerabschnitt 203 auf.
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In der zweiten Ausführungsform weist der Motorantriebsabschnitt 202 eine Wechselrichterschaltung 21 und einen Vortreiber 22 auf. Beim Motorantriebsabschnitt 202 werden in den Vortreiber 22 seitens der Wechselrichterschaltung 21 keine Motorstromwerte eingegeben. Weiterhin werden die Motorstromwerte auch nicht in den Steuerabschnitt 203 eingegeben.
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Der Steuerabschnitt 203 erfasst die Innentemperatur des Motors 7, die Versorgungsspannungswert und die Drehzahl des Motors 7. Der Steuerabschnitt 203 führt dann die Voreilwinkeleinstellung auf Basis der Innentemperatur des Motors 7 und des Lastzustands des Motors 7 durch, der auf Basis der Versorgungsspannung, der Drehzahl des Motors 7 und des Geschwindigkeitsstellwerts geschätzt wurde.
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8 ist eine Ansicht, die den Aufbau des Steuerabschnitts 203 gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
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Wie in 8 dargestellt, weist der Steuerabschnitt 203 einen Speicherabschnitt 31, einen Analogsignal-Wandlungsabschnitt 232, einen Drehzahlerfassungsabschnitt 33, einen Motordrehsteuerabschnitt 234, einen Voreilwinkelwertrechenabschnitt 236, einen Basis-Voreilwinkelwertleseabschnitt 37, einen optimalen Voreilwinkelwertrechenabschnitt 38 und einen Voreilwinkelstellwertausgabeabschnitt 39 auf. Der Steuerabschnitt 203 unterscheidet sich also vom vorstehend beschriebenen Steuerabschnitt 3 gemäß der ersten Ausführungsform in dem Punkt, dass der Motordrehsteuerabschnitt 234 vorgesehen ist, und in dem Punkt, dass der Voreilwinkelwertrechenabschnitt 236 und der Analogsignal-Wandlungsabschnitt 232 vorgesehen sind, und dass der Voreilwinkelwertrechenabschnitt 236 und der Analogsignal-Wandlungsabschnitt 232 die Operationen durchführen, die sich von den Operationen des Voreilwinkelwertrechenabschnitts 36 und des Analogsignal-Wandlungsabschnitts 32 leicht unterscheiden. In den Steuerabschnitt 203 werden im Unterschied zum Steuerabschnitt 3 keine Motorstromwerte eingegeben, jedoch Drehgeschwindigkeitsbefehle, Drehausgabesignale, Versorgungsspannungswerte und Temperaturinformationen.
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In der zweiten Ausführungsform berechnet der Steuerabschnitt 203 als Lastzustand des Motors 7 auf Basis des Versorgungsspannungswerts und der auf die Drehzahl des Motors bezogenen Steuerinformationen die elektrische Antriebsleistung des Motors 7 (im Folgenden wird die berechnete elektrische Antriebsleistung auch als geschätzte elektrische Antriebsleistung bezeichnet).
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Der Analogsignal-Wandlungsabschnitt 232 führt die A/D-Wandlung der in den Steuerabschnitt 203 eingegebenen Versorgungsspannungswerte und die A/D-Wandlung bezüglich der in den Steuerabschnitt 203 eingegebenen Temperaturinformationen durch. Außerdem gibt dieser die in Digitalsignale umgewandelten Erfassungsinformationen der Versorgungsspannungswerte und Erfassungsinformationen der Temperaturinformationen an den Voreilwinkelwertrechenabschnitt 236 aus. Der Analogsignal-Wandlungsabschnitt 232 funktioniert also als die Versorgungsspannung erfassender Versorgungsspannungserfassungsabschnitt, und gibt das Erfassungsergebnis (Erfassungsinformationen des Versorgungsspannungswerte) an den Voreilwinkelwertrechenabschnitt 236 aus. Weiterhin funktioniert der Analogsignal-Wandlungsabschnitt 232 als Temperaturerfassungsabschnitt, der die Innentemperatur des Motors 7 erfasst, und gibt das Erfassungsergebnis (Erfassungsinformationen der Temperaturinformationen) an den Voreilwinkelwertrechenabschnitt 236 aus.
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Der Motordrehsteuerabschnitt 234 gibt entsprechend der Drehgeschwindigkeitsbefehle Geschwindigkeitsstellwerte aus. Die Geschwindigkeitsstellwerte werden an den Motorantriebsabschnitt 202 ausgegeben. In der zweiten Ausführungsform werden die Geschwindigkeitsstellwerte auch an den Voreilwinkelwertrechenabschnitt 236 ausgegeben.
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In den Voreilwinkelwertrechenabschnitt 236 werden die vom Analogsignal-Wandlungsabschnitt 232 ausgegebenen Erfassungsinformationen der Versorgungsspannungswerte, und die Erfassungsinformationen der Temperaturinformationen sowie die vom Motordrehsteuerabschnitt 234 ausgegebenen Geschwindigkeitsstellwerte eingegeben. Weiterhin werden in den Voreilwinkelwertrechenabschnitt 236 die vom Drehzahlerfassungsabschnitt 33 ausgegebenen Drehzahlinformationen eingegeben.
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Der Voreilwinkelwertrechenabschnitt 236 berechnet auf Basis des Versorgungsspannungswerts, der Drehzahlinformationen (Ist-Drehzahl) und des Geschwindigkeitsstellwerts die geschätzte elektrische Antriebsleistung des Motors 7. Konkret erfolgt das wie folgt. Der Geschwindigkeitsstellwert ist mit der elektrischen Antriebsleistung des Motors 7 korreliert, da dieser den Wert darstellt, der die Einschaltzeit der Wechselrichterschaltung 21 setzt. Deshalb kann die elektrische Antriebsleistung geschätzt werden, indem der Geschwindigkeitsstellwert zusammen mit den Drehzahlinformationen und dem Versorgungsspannungswert verwendet wird, um die Berechnung durchzuführen. Der Voreilwinkelwertrechenabschnitt 236 berechnet die geschätzte elektrische Antriebsleistung des Motors 7 beispielsweise dadurch, dass dieser den Multiplikationswert von Versorgungsspannungswert und Geschwindigkeitsstellwert berechnet und diesen Multiplikationswert mit der Ist-Drehzahl vergleicht. Wenn beispielsweise die Ist-Drehzahl des Motors 7 gegenüber dem Geschwindigkeitsstellwert niedrig ist, kann geschätzt werden, dass die Last des Motors 7 und die elektrische Antriebsleistung hoch ist.
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Wenn der Voreilwinkelwertrechenabschnitt 236 die geschätzte elektrische Antriebsleistung berechnet hat, vergleicht dieser diese geschätzte elektrische Antriebsleistung mit den im Speicherabschnitt 31 gespeicherten der Größe der Last entsprechenden ersten Korrekturinformationen und legt den Voreilwinkeleinstellwert A (ersten Voreilwinkeleinstellwert) fest. Der Voreilwinkelwertrechenabschnitt 236 legt also auf Basis der ersten Korrekturinformationen den Voreilwinkeleinstellwert A (ersten Voreilwinkeleinstellwert) fest, der der vom Lastberechnungsabschnitt berechneten geschätzten elektrischen Antriebsleistung des Motors 7 entspricht.
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Der Voreilwinkelwertrechenabschnitt 236 gibt den erhaltenen Voreilwinkeleinstellwert A (ersten Voreilwinkeleinstellwert) und den auf die gleiche Weise wie in der ersten Ausführungsform erhaltenen Voreilwinkeleinstellwert B (zweiten Voreilwinkeleinstellwert) an den optimalen Voreilwinkelwertrechenabschnitt 38 aus.
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Der optimale Voreilwinkelwertrechenabschnitt 38 addiert zu dem vom Basis-Voreilwinkelwertleseabschnitt 37 eingegebenen Basis-Voreilwinkelwert den Voreilwinkeleinstellwert A (ersten Voreilwinkeleinstellwert) und den Voreilwinkeleinstellwert B (zweiten Voreilwinkeleinstellwert), berechnet den optimalen Voreilwinkelwert, und gibt ihn an den Voreilwinkelstellwertausgabeabschnitt 39 aus. Der Voreilwinkelstellwertausgabeabschnitt 39 setzt auf Basis des optimalen Voreilwinkelwerts den Voreilwinkelstellwert und gibt den gesetzten Voreilwinkelstellwert an den Motorantriebsabschnitt 202 aus.
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Auf diese Weise kann der Voreilwinkelstellwertausgabeabschnitt 39 des Steuerabschnitts 203 auf Basis der Erfassungswerte der Temperaturinformationen, des Erfassungsergebnisses des Drehzahlerfassungsabschnitts 33 und der vom Voreilwinkelwertrechenabschnitt 236 berechneten geschätzten elektrischen Antriebsleistung des Motors 7 den Voreilwinkelstellwert setzen.
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Falls von der Innentemperatur des Motors 7 und der geschätzten Antriebsleistung zumindest eine angestiegen ist, wird der Voreilwinkelstellwert so gesetzt, dass der Voreilwinkel zunimmt.
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In der zweiten Ausführungsform sind die Verarbeitungsprozesse, die anhand der Motorbetriebsinformationen (in der zweiten Ausführungsform werden damit der Versorgungsspannungswert, die Temperaturinformationen, die Drehzahlinformationen, der Geschwindigkeitsstellwert usw. bezeichnet) den Basis-Voreilwinkelwert usw. festlegen, wie folgt.
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9 ist ein Flussdiagramm, das die Verarbeitungsprozesse zeigt, die anhand der Motorbetriebsinformationen den Basis-Voreilwinkelwert usw. festlegen.
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In 9 sind die Verarbeitungsprozesse Schritt S221 und Schritt S223 gleich den Verarbeitungsprozessen Schritt S21 und Schritt S23 gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform.
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In der zweiten Ausführungsform schätzt der Voreilwinkelwertrechenabschnitt 236 bei Schritt S222 zunächst anhand der Ist-Drehzahl, des Versorgungsspannungswerts und dem Geschwindigkeitsstellwert den Lastzustand des Motors 7 (Schritt S222a). Der Voreilwinkelwertrechenabschnitt 236 schätzt die elektrische Antriebsleistung also anhand der Ist-Drehzahl, des Versorgungsspannungswerts und dem Geschwindigkeitsstellwert. Außerdem legt der Voreilwinkelwertrechenabschnitt 236 auf Basis der erhaltenen geschätzten elektrischen Antriebsleistung des Motors 7 unter Bezugnahme auf die ersten Korrekturinformationen den Voreilwinkeleinstellwert A (ersten Voreilwinkeleinstellwert) fest (Schritt S222b).
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Auf die vorstehende Weise erfasst in der zweiten Ausführungsform der Steuerabschnitt 203 die Innentemperatur des Motors 7, die Versorgungsspannung und die Drehzahl des Motors 7. Dann schätzt dieser anhand der Versorgungsspannung und der Drehzahl sowie des Geschwindigkeitsstellwerts den Lastzustand des Motors 7 und setzt den Voreilwinkelstellwert. Folglich kann der gleiche Effekt wie bei der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform erhalten werden.
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Da in der zweiten Ausführungsform der Lastzustand geschätzt und der Voreilwinkelstellwert gesetzt werden kann, ohne den Spulenstrom des Motors 7 zu erfassen, kann die Schaltungsanordnung der Motorantriebssteuervorrichtung 201 vereinfacht werden. Folglich können die Herstellungskosten der Motorantriebssteuervorrichtung 201 gesenkt werden.
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[Sonstiges]
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Die Motorantriebssteuervorrichtung ist nicht auf die Schaltungsanordnungen beschränkt, wie diese in den oben beschriebenen Ausführungsformen und deren Variationen dargestellt werden. Es können verschiedene Schaltungsanordnungen angewendet werden, die so aufgebaut sind, dass diese mit dem Zweck der vorliegenden Erfindung übereinstimmen.
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Die Anbringungsposition des Temperatursensors ist nicht besonders beschränkt. Er kann in dem IC, der den Steuerabschnitt enthält, in dem IC, der den Motorantriebsabschnitt enthält, oder anderswo implementiert sein. Außerdem ist die Art des Temperatursensors nicht besonders beschränkt.
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Die Erfassungsmethode der Drehzahl des Motors ist nicht besonders beschränkt, es können verschiedenen Methoden verwendet werden, unter anderem die Methode, die einen Hall-Sensor verwendet, die Methode, die die FG-Signale des Vortreibers einliest, oder die Methode, die die Rückwärtsspannung überwacht.
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Die Antriebsform des Motors ist nicht auf einen normalen Sinuswellenantrieb beschränkt, es kann unter anderem auch eine Antriebsform durch Rechteckwellen, eine Antriebsform durch Trapezwellen oder eine Antriebsform sein, bei der Sinuswellen auf spezielle Weise moduliert werden.
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Der Motorstrom ist nicht auf den Motorantriebsstrom der Wechselrichterschaltung beschränkt, es können auch Phasenströme sein.
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Die oben beschriebenen Ablaufdiagramme usw. dienen zur Darstellung eines Beispiels der Operationen, und sind nicht auf diese beschränkt. Die in den einzelnen Ablaufdiagrammen gezeigten Schritte sind konkrete Beispiele und nicht durch diesen Ablauf beschränkt, sondern beispielsweise kann die Reihenfolge der einzelnen Schritte geändert werden, zwischen den einzelnen Schritten können andere Verarbeitungsprozesse eingefügt werden, oder die Verarbeitungsprozesse können auch parallelisiert werden.
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Der von der Motorantriebssteuervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform angetriebene Motor ist nicht auf einen dreiphasigen bürstenlosen Motor beschränkt, sondern kann auch ein bürstenloser Motor mit einer anderen Phasenanzahl sein. Auch die Art des Motors ist nicht besonders beschränkt.
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Ein Teil oder die Gesamtheit der Verarbeitungsprozesse in den oben beschriebenen Ausführungsformen können sowohl durch eine Software als auch durch Verwendung von Hardware-Schaltungen durchgeführt werden. Beispielsweise ist der Steuerabschnitt nicht auf einen Mikrocomputer beschränkt. Beim internen Aufbau des Steuerabschnitts kann auch zumindest ein Teil von einer Software verarbeitet werden.
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Die vorstehende Ausführungsform ist in allen Punkten als Beispiel und nicht als Einschränkung zu verstehen. Der Bereich der vorliegenden Erfindung wird nicht durch die vorstehenden Erläuterungen, sondern durch die Patenansprüche angegeben, und es ist beabsichtigt, dass alle Änderungen enthalten sind, die die gleiche Bedeutung und den gleichen Umfang entsprechend der Patentansprüche besitzen.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 201
- Motorantriebssteuervorrichtung
- 2, 202
- Motorantriebsabschnitt
- 3, 203
- Steuerabschnitt
- 4
- Versorgungsspannungsüberwachungsabschnitt
- 5
- Temperatursensor
- 7
- Motor
- 8
- Drehpositionssensor
- 21
- Wechselrichterschaltung
- 22
- Vortreiber
- 31
- Speicherabschnitt
- 32, 232
- Analogsignal-Wandlungsabschnitt (ein Beispiel für einen Temperaturerfassungsabschnitt, ein Beispiel für einen Versorgungsspannungserfassungsabschnitt, ein Beispiel für einen Stromerfassungsabschnitt)
- 33
- Drehzahlerfassungsabschnitt
- 36, 236
- Voreilwinkelwertrechenabschnitt (ein Beispiel für einen Lastberechnungsabschnitt)
- 37
- Basis-Voreilwinkelwertleseabschnitt
- 38
- Optimaler Voreilwinkelwertrechenabschnitt
- 39
- Voreilwinkelstellwertausgabeabschnitt (ein Beispiel für einen Voreilwinkelstellabschnitt)
- 234
- Motordrehsteuerabschnitt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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