DE10310131A1

DE10310131A1 - Vorrichtung zum Erfassen eines von Der Norm Abweichenden Motorzustands

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Publication number: DE10310131A1
Application number: DE10310131A
Authority: DE
Inventors: Kouji Fukusumi; Masahiko Kurishige; Noriyuki Inoue; Seije Sakanishi; Kenichi Kawakami; Takayuki Kifuku
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-03-08
Filing date: 2003-03-07
Publication date: 2003-12-24
Anticipated expiration: 2023-03-08
Also published as: KR20030074298A; JP3917080B2; KR100524169B1; US20030179004A1; US6831477B2; DE10310131B4; JP2003333889A

Abstract

Es erfolgt eine Beurteilung eines von der Norm abweichenden Zustands eines Motors, der auf einen Einfluss einer Störspannung zurückzuführen ist, ohne zusätzliche Hardware, indem die Störspannung auf der Basis einer Sollspannung und eines tatsächlichen Stroms des Motors geschätzt wird. Eine Vorrichtung um Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Motors zur Verwendung in einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung, bei der ein Lenkdrehmoment, das in einer Lenkwelle durch eine Betätigung eines Fahrers erzeugt wird, mit einem Motor unterstützt wird, umfasst: eine Motorstromerfassungseinheit (9), um einen tatsächlichen, durch den Motor fließenden Strom zu erfassen; eine Regelungseinheit (3), um eine Sollspannungswert rückzuführen, der dem Motor einen Antriebsbefehl entsprechend der Abweichung des tatsächlichen Stroms aus einem eingegebenen Sollstrom erteilt; eine Schätzeinheit (16) für von der Norm abweichende Spannung, um auf der Basis der Sollspannung und dem tatsächlichen Strom einen Schätzwert für die von der Norm abweichende Spannung zu schätzen, der einer Spannung entspricht, die einen im Motor verursachten, von der Norm abweichenden Zustand darstellt; und eine Beurteilungseinheit (15) für einen von der Norm abweichenden Motorzustand, um einen von der Norm abweichenden Zustand des Motors auf der Basis eines Vergleichs des Schätzwerts für von der Norm abweichende Spannung mit einem zuvor gespeicherten, vorbestimmten, von der Norm abweichenden ...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Motors. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Motors zur Verwendung in einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung, bei der ein Lenkdrehmoment, das aufgrund der Betätigung durch einen Fahrer in einer Lenkwelle erzeugt wird, mit einem Motor unterstützt wird.

2. Beschreibung des verwandten Stands der Technik

Fig. 16 ist ein Blockschema, das einen Aufbau einer herkömmlichen Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Motors zur Verwendung in einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung zeigt. Der Aufbau der herkömmlichen Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Motors wird nachfolgend mit Bezug auf Fig. 16 beschrieben.

In Fig. 16 bezeichnet die Bezugszahl 1 einen Lenkdrehmomentdetektor, der mit einem an einer Säulenwelle einer (nicht gezeigten) Lenkung angebrachten Lenkdrehmomentsensor verbunden ist, und die Bezugszahl 6 bezeichnet einen Phasenkompensator, um dessen Phase im Ansprechen auf ein Ausgangssignal vom Lenkdrehmomentdetektor 1 zu kompensieren.

Zusätzlich bezeichnet die Bezugszahl 13 einen mit einem Sensor verbundenen Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor, der mit einem Sensor zur Erfassung der Drehzahl u. dgl. einer (nicht gezeigten) Fahrzeugwelle verbunden ist, um ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal auszugeben, und Bezugszahl 2 bezeichnet ein Lenkdrehmomentsteuergerät, um ein erforderliches Lenkdrehmoment im Ansprechen auf sowohl ein Ausgangssignal des Phasenkompensators 6 als auch ein Ausgangssignal des Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektors 13 zu bestimmen.

Die Bezugszahl 5 bezeichnet eine Motorstrombestimmungseinheit, um einen Stromwert eines Motors zu bestimmen, welcher Stromwert erforderlich ist, um den vom Lenkdrehmomentsteuergerät 2 bestimmten Drehmomentwert zu erzeugen, Bezugszahl 3 bezeichnet einen Stromregler mit einem Addier-Subtrahierwerk 11, Bezugszahl 7 bezeichnet einen Motortreiber, Bezugszahl 8 bezeichnet einen Antriebsmotor der Servolenkungsvorrichtung, und Bezugszahl 9 bezeichnet einen Motorstromdetektor, um einen Stromwert des Motors 8 zu erfassen, um eine Gegenkopplung des erfassten Stromwerts an das Addier- Subtrahierwerk 11 zu erzielen.

Als Nächstes erfolgt nachstehend eine Beschreibung hinsichtlich des Arbeitsablaufs der herkömmlichen Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Motors mit dem vorerwähnten Aufbau zur Verwendung in der elektrischen Servolenkungsvorrichtung.

Zuallererst kompensiert der Phasenkompensator 6 bei der Erfassung des Drehmoments eines Lenkrads durch den Lenkdrehmomentdetektor 1 die Phasenverzögerung des vom Lenkdrehmomentdetektor 1 erfassten Drehmoments, um sein Ausgangssignal in das Lenkdrehmomentsteuergerät 2 einzugeben. Auch das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal, das vom Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor 13 erfasst wird, wird in das Lenkdrehmomentsteuergerät 2 eingegeben. Dann bestimmt das Lenkdrehmomentsteuergerät 2 auf der Basis der beiden Eingangssignale einen Drehmomentwert, der dazu verwendet wird, das Lenkdrehmoment zu unterstützen, das von einem Fahrer durch die Betätigung eines Lenkrads erzeugt wurde.

Dann gibt das Lenkdrehmomentsteuergerät 2 den Hilfskraftdrehmomentwert in die Motorstrombestimmungseinheit 5 ein, um einen Sollstrom zu bestimmen. Das Addierwerk 10 zählt auf der Basis des Sollstroms ein Ausgangssignal des Vorwärtsstromsteuergeräts 4 und ein Ausgangssignal des Stromreglers 3 zusammen. Dann wird ein Signal, das erhalten wird, indem ein Ausgangssignal des Addierwerks 10 und einer Batteriespannung in einem Integrator 12 integriert wird, in den Motortreiber 7 eingegeben, um die Steuerung so durchzuführen, dass ein Ausgangsdrehmoment des Motors 8 ein gewünschtes Drehmoment wird.

Zusätzlich wird der durch eine Spule des Motors 8 fließende Strom vom Motorstromdetektor 9 in Form eines tatsächlichen Stromwerts erfasst, der über das Addier-Subtrahierwerk 11 an den Stromregler 3 rückgeführt werden soll.

Mit dem wie vorstehend beschriebenen Aufbau zur Erfassung eines von der Norm abweichenden Zustands eines Motors wird bislang, wie beispielsweise in der Druckschrift JP 2001-310750 A beschrieben, ein von der Norm abweichender Zustand auf der Basis eines Unterschieds zwischen einer Sollspannung und einer tatsächlich gemessenen, an den Motoranschlüssen anliegenden Spannung von der Vorrichtung 15 zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Motorzustands erfasst.

Zusätzlich wird mit dem in der Druckschrift JP 8-310416 A beschriebenen Verfahren ein von der Norm abweichender Zustand eines Motors auf der Basis eines Unterschieds zwischen einem Sollstrom und einem erfassten Motorstrom erfasst.

Hier besteht jedoch das Problem, dass, wenn eine Störspannung zwischen einer Sollspannung oder einer an den Motoranschlüssen anliegenden Spannung und einer tatsächlich an eine Motorspule angelegten Spannung entsteht, diese Störspannung nicht direkt erfasst werden kann.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Angesichts des vorstehend Festgestellten, wurde eine Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Motors nach der vorliegenden Erfindung entwickelt, um die zuvor erwähnten, mit dem Stand der Technik zusammenhängenden Probleme zu lösen, und es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Störspannung (einen von der Norm abweichenden Spannungswert, der beispielsweise durch den Einfluss einer Störspannung aufgrund von Bruch, Verschleiß und Defekten eines Kommutators oder von Bürsten eines Motors verursacht wird, oder von einem fremden Gegenstand, der ins Innere des Motors gelangt ist, abgebrochenen Teilen von internen Komponenten oder Teilen eines Motors o. dgl.) aus einem Unterschied zwischen einer Sollspannung und einem tatsächlichen Strom eines Motors zu schätzen, um dadurch einen von der Norm abweichenden Zustand eines Motors, der auf den Einfluss einer solchen Störspannung zurückzuführen ist, ohne zusätzliche Hardware zu beurteilen.

Nach der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Elektromotors bereitgestellt, die Folgendes umfasst:
eine Motorstromerfassungseinrichtung zum Erfassen eines tatsächlichen Stroms, der durch den Motor geschickt wird;
eine Regelungseinrichtung zur Regelung eines Sollspannungswerts, die dem Motor einen Steuerbefehl entsprechend der Abweichung des tatsächlichen Stroms von einem eingegebenen Sollstrom erteilt;
eine Schätzeinrichtung für von der Norm abweichende Spannung, um auf der Basis der Sollspannung und dem tatsächlichen Strom, einen Schätzwert für die von der Norm abweichende Spannung zu schätzen, der einer Spannung entspricht, die einen im Motor verursachten, von der Norm abweichenden Zustand darstellt;
eine die Kommutierungsfrequenz arithmetisch berechnende Einrichtung, um die Kommutierungsfrequenz auf der Basis einer Drehzahl des Motors und die Anzahl von Kommutatoren und die Anzahl von Bürsten des Motors arithmetisch zu berechnen;
eine Filtervorrichtung, um eine Filterfrequenz entsprechend der Kommutierungsfrequenz zu ändern, um den Schätzwert für die von der Norm abweichende Spannung zu filtern, der durch die Schätzeinrichtung für die von der Norm abweichende Spannung geschätzt wurde; und
eine Beurteilungseinheit für den von der Norm abweichenden Zustand des Motors, um einen von der Norm abweichenden Zustand des Motors auf der Basis des Vergleichs des durch die Filtervorrichtung gefilterten Schätzwerts für die von der Norm abweichende Spannung mit einem zuvor gespeicherten, vorbestimmten, von der Norm abweichenden Spannungswert zu beurteilen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Obige und andere Aufgaben sowie Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der bevorNugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen klar. Darin zeigen:
Fig. 1 ein Blockschema, teilweise als Schaltungsschema, das einen Aufbau einer Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Motors nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm, das bei der Erklärung der Funktionsweise der Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Motors nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von Nutzen ist;
Fig. 3 eine graphische Darstellung, die bei der Erklärung der Veränderung eines variablen Filters der Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Motors nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von Nutzen ist;
Fig. 4 ein Blockschema, das einen Aufbau eines Beurteilungsabschnitts für einen von der Norm abweichenden Motorzustand in einer Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Motors nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 5 ein Ablaufdiagramm, das bei der Erklärung der Funktionsweise der Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Motors nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von Nutzen ist;
Fig. 6 eine graphische Darstellung, die bei der Erklärung der Korrelation zwischen einer Frequenz und einem Leistungsspektrum der Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Motors nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von Nutzen ist;
Fig. 7 ein Blockschema, das einen Aufbau eines Beurteilungsabschnitts für einen von der Norm abweichenden Motorzustand in einer Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Motors nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 8 ein Ablaufdiagramm, das bei der Erklärung der Funktionsweise der Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Motors nach der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von Nutzen ist;
Fig. 9 eine graphische Darstellung, die bei der Erklärung der zeitmäßigen Veränderung einer von der Norm abweichenden Spannung der Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Motors nach der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von Nutzen ist;
Fig. 10 ein Ablaufdiagramm, das bei der Erklärung der Funktionsweise der Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Motors nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von Nutzen ist;
Fig. 11 eine graphische Darstellung, die bei der Erklärung der zeitmäßigen Veränderung einer von der Norm abweichenden Spannung der Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Motors nach der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von Nutzen ist;
Fig. 12 ein Blockschema, das einen Aufbau eines Beurteilungsabschnitts für einen von der Norm abweichenden Motorzustand in einer Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Motors nach einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 13 ein Ablaufdiagramm, das bei der Erklärung der Funktionsweise der Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Motors nach der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von Nutzen ist;
Fig. 14 ein Blockschema, das einen Aufbau eines Beurteilungsabschnitts für einen von der Norm abweichenden Motorzustand in einer Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Motors nach einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 15 ein Ablaufdiagramm, das bei der Erklärung Funktionsweise der Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Motors nach einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von Nutzen ist; und
Fig. 16 ein Blockschema, teilweise als Schaltungsschema, das einen Aufbau einer herkömmlichen Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Motors zu Verwendung in einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Nachfolgend werden die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Erste Ausführungsform

Fig. 1 zeigt einen Aufbau, nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, einer Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Motors zur Verwendung in einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung. Da in dem in Fig. 1 gezeigten Aufbau ein Teilaufbau im Hinblick bis zur Bestimmung eines Sollstroms auf der Basis von Eingangssignalen eines Lenkdrehmoments und einer Fahrzeuggeschwindigkeit, und ein Teilaufbau im Hinblick auf den Ausgang eines Signals, das für ein Drehmoment basierend auf einem Unterschied zwischen dem Sollstrom und einem Motorerfassungsstrom steht, dieselben sind wie die mit Bezug auf Fig. 16 beschriebenen, unterbleibt deren Beschreibung der Einfachheit halber.
Nun ist in Fig. 1 für den Stromregler 3 beispielsweise die PID- Regelung erkennbar, die eine proportionale Verstärkung K_p, eine integrierende Verstärkung K_i und eine differentiale Verstärkung K_d verwendet, die zuvor in einem ROM abgespeichert werden. Im Übrigen kann auch nur eine oder können zwei Arten der oben erwähnten Verstärkungen verwendet werden. Zusätzlich kann ein PID-Regelsystem mit zwei Freiheitsgraden auf der Basis konfiguriert sein, dass ein Regler in einen Regelkreis eines Motorstroms oder für einen Sollstrom I_ref des Motorstroms eingesetzt o. dgl. wird.
Als Nächstes wird eine Batteriespannung V_batt, die einer Sollspannung (Motortreibersbefehlspannung) V_ref entspricht, die im Stromregler 3 arithmetisch berechnet wird, in den Motortreiber 7 eingegeben. Da aber der Einfluss einer Störspannung V_dist und einer elektromotorischen Gegenspannung V_b des Motors 8 im Signalpfad vom Eingang der Sollspannung Vref zum Eingang der tatsächlichen Eingangsspannung V_c zum Motortreiber 7 vorhanden ist, wird in Wirklichkeit der Wert, der durch Subtraktion beider Spannungswerte (V_dist und V_b) von der Sollspannung V_ref erhalten wird, die tatsächliche Eingangsspannung V_c.
Die Sollspannung V_ref und ein tatsächlicher Strom I_act, der vom Motorstromdetektor 9 erfasst wird, werden beide in eine Schätzeinrichtung 16 für von der Norm abweichende Spannung eingegeben, die wiederum eine geschätzte, von der Norm abweichende Motorspannung V_f auf Basis des tatsächlichen Stroms I_act und der Sollspannung V_ref schätzt. Ein Ausgangssignal der Schätzeinrichtung 16 für von der Norm abweichende Spannung wird in eine Beurteilungseinheit 15 für einen von der Norm abweichenden Motorzustand eingegeben, wodurch ein von der Norm abweichender Zustand des Motors beurteilt wird.
Hier erfolgt die Beschreibung im Hinblick auf Details der zuvor erwähnten Schätzeinrichtung 16 für von der Norm abweichende Spannung.
Für die Schätzeinrichtung 16 für von der Norm abweichende Spannung nach der vorliegenden Erfindung wird ein Störungsschätzungsbeobachter eingesetzt. Der wie in Ausdruck (2) gezeigte Störungsschätzungsbeobachter ist, wie später noch beschrieben wird, so ausgelegt, dass er das Modell des Stromverhaltens des Motors in Form der Summe der Spulenimpedanzkennlinien und der Störspannung bildet.
Hier ist das Stromverhalten des Motors wie in Ausdruck (2) gezeigt modellhaft unter der Annahme dargestellt, dass eine allgemeine Schätzstörspannung V_dist ist, und die dynamischen Kennlinien der Störspannung V_dist sind in der abgeleiteten Form ausgedrückt, die durch die folgende Gleichung (1) wiedergegeben ist.

dV_dist/d_t = 0 (1)
Folglich wird das Ausdruck (1) enthaltende Modell des Stromverhaltens des Motors für die Sollspannung V_ref, das das Störmodell und den tatsächlichen Strom I_act ausdrückt, durch Ausdruck (2) ausgedrückt.

worin R_m ein Widerstandswert des Motors, L_m ein Induktivitätswert des Motors und y ein Ausgangswert ist.
Die Störspannung V_dist als eine Zustandsgröße in Ausdruck (2) des Stromverhaltenmodells wird durch den Beobachter geschätzt.
Als Nächstes wird das Erweiterungssystem des obigen Ausdrucks (2) in ein wahrnehmbares kanonisches System umgewandelt, das im folgenden Ausdruck (3) gezeigt ist.

worin z₁ und z₂ jeweils Zustandsgrößen, α₁, α₂, b₁' und b₂' jeweils Koeffizienten darstellen, und α₁ = 0, α₂ = R_m/L_m, b₁' = 0 und b₂' = 1/L_m.
Hier werden die Grundformeln des Beobachters für den obigen Ausdruck (3) durch die folgenden Ausdrücke (4) und (5) ausgedrückt.
In diesem Zusammenhang bedeutet im Ausdruck (4) ≙₁, ≙₂ eine geschätzte Zustandsgröße und g₁ und g₂ stellen Gewichtungskoeffizienten dar und werden jeweils wie folgt ausgedrückt:

g₁ = λ₁ × λ₂
g₂ = -(R_m/L_m) - (λ₁ + λ₂),

worin λ₁ und λ₂ jeweils Pole des Beobachters darstellen.
Zusätzlich werden die Werte der Gewichtungskoeffizienten g₁ und g₂ vorab bestimmt, so dass der Ausgang des Störspannungsschätzungsbeobachters stabil wird.
Während das Stromverhalten des Motors unter der Annahme modellhaft nachgebildet wird, dass die zuvor erwähnten dynamischen Kennlinien der Störspannung V_dist die durch Ausdruck (1) gegebene abgeleitete Form haben, kann der Störspannungsschätzungsbeobachter unter der Annahme aufgebaut sein, dass die zuvor erwähnten dynamischen Kennlinien in der Form einer Sinuswelle als Funktion einer Winkelfrequenz ω gegeben sind, die durch den folgenden Ausdruck (6) gegeben ist.

worin x₂ eine Zustandsgröße darstellt.
Zusätzlich kann der Störspannungsschätzungsbeobachter unter der Annahme aufgebaut sein, dass die Störspannung V_dist in Form eines Polynoms (6) als eine Funktion der Zeit t ausgedrückt wird, worin c₁, c₂ und c₃ Konstanten sind, die bestimmt werden, wenn die Wellenform der tatsächlichen Störspannung feststeht.

V_dist = c₁ × t² + c₂ × t + c₃ (7)
Darüber hinaus kann die Störspannung geschätzt werden, indem der Mindestmaßbeobachter verwendet wird, der erhalten wird, indem der Grad dieser Beobachter gesenkt wird. Beispielsweise wird die Formel des Beobachters, wenn das Mindestmaß auf Ausdruck (4) angewandt wird, auf der Basis der folgenden Ausdrücke (8) und (9) ausgedrückt.

dw/dt = -f_L1w + [f_L1{(R_m/L_m) - f_L1}]I_act -(fL1/LM)V_ref (8)

V_dist = -L_m(w + f_L1 × I_act) (9)

worin w eine Zwischenzustandsgröße ist, dw/dt ein Zeitunterschied der Zwischenzustandsgröße w, und -f_L1 ein Pol des Beobachters.
Ein Programm wird von einer CPU (einer zentralen Prozessoreinheit) so ausgedrückt und arithmetisch berechnet, dass das Ausgangssignal y der Störungsschätzungsbeobachters 16 über verschiedene Filter 17 verarbeitet wird, und das Ausgangssignal der verschiedenen Filter 17 wird mit einem zuvor in einem ROM der Beurteilungseinheit 15 für den von der Norm abweichenden Motorzustand aufgezeichneten Wert verglichen, um dadurch einen von der Norm abweichenden Zustand des Motors zu erfassen. Der Ablauf und die Funktionsweise dieses Programms wird im Folgenden mit Bezug auf ein in Fig. 2 gezeigtes Ablaufdiagramm beschrieben.
Im Schritt S110 wird der Motorantriebsbefehlspannungswert, der aus dem Sollstrom I_ref und dem tatsächlichen Motorstrom I_act über die arithmetische Berechnung im Stromregler 3 erhalten wurde, d. h. die Sollspannung V_ref, in einem Speicher abgespeichert. Als Nächstes wird im Schritt S120 der tatsächliche Motorstrom I_act, der vom Motorstromdetektor 9 erfasst wurde, in dem Speicher abgespeichert.
Im Schritt S130 werden sowohl die gespeicherte Sollspannung V_ref als auch der gespeicherte tatsächliche Motorstrom I_act in den Störspannungsschätzungsbeobachter eingegeben. Dann wird im Schritt S140 ein Schätzwert V_f der von der Norm abweichenden Motorspannung, der einer Spannung entspricht, die einen von der Norm abweichenden Zustand des Motors darstellt, auf der Basis des Berechnungsausdrucks des vorstehend im Einzelnen beschriebenen Störspannungsschätzungsbeobachters arithmetisch berechnet.
Im Schritt S141 wird die Information einer Motordrehzahl ω_m ausgelesen. Die Motordrehzahl ω_m kann mit einem Sensor wie einem Decodierer gemessen werden oder kann aus einer elektromotorischen Gegenspannung geschätzt werden. Zusätzlich kann sie auch aus der Lenkgeschwindigkeit des Lenkrads arithmetisch berechnet werden, welche gemessen oder geschätzt wurde.
Im Schritt S142 wird die Anzahl N_b an Bürsten und die Anzahl M_c an Kommutatoren des Motors ausgelesen, welche zuvor im ROM abgespeichert wurde.
Im Schritt S143 wird eine Kommutierungsfrequenz Fc aus der Drehzahl ω_m des Motors, der Anzahl N_b an Bürsten und der Anzahl M_c an Kommutatoren des Motors arithmetisch berechnet, die alle zuvor von einem Kommutierungsfrequenzoperator 26 ausgelesen wurden. Die Kommutierungsfrequenz F_c ist die Frequenz der Spannungsveränderung aufgrund der Kommutierung während der Drehung des Motors und wird als eine Funktion der Drehzahl ω_m des Motors, der Anzahl N_b an Bürsten und der Anzahl M_c an Kommutatoren des Motors ausgedrückt. Dann ergibt der Kommutierungsfrequenzoperator F_c = f(ω_m, N_b, M_c).
Fig. 3 ist eine graphische Darstellung, die bei der Erklärung der Veränderung eines variablen Filters von Nutzen ist, bei dem sich ein Kerbabschnitt entsprechend mit der Drehzahl ω_m des Motors verändert. Dann wird im Schritt S144 die Schätzspannung V_f des von der Norm abweichenden Motorzustands durch das variable Filter mit der zuvor erwähnten Kommutierungsfrequenz F_c als Filterfrequenz gefiltert, um eine von der Norm abweichende Motorspannung V_ffzu erhalten. Das Filterelement 17 kann so ausgelegt sein, dass es die von der Norm abweichende Schätzspannung über ein Bandpassfilter von der Schätzspannung V_f des von der Norm abweichenden Motorzustands subtrahiert. Auf diese Weise ist es nicht von Bedeutung, welchen Aufbau das Filter hat, solange es nur dazu dient, die Verstärkung einer speziellen Frequenz zu reduzieren.
Im Schritt S150 wird ein bestimmter Wert ε₁, der vorab im ROM abgespeichert wird, mit dem Absolutwert des von der Norm abweichenden Motorspannungswerts V_ffverglichen. Falls das Verhältnis |V_ff| ≥ ε₁ als Ergebnis des Vergleichs festgestellt wird, wird im Schritt S160 eitschieden, dass sich der Motor in einem von der Norm abweichenden Zustand befindet. Wird andererseits das Verhältnis |V_ff| < ε₁ festgestellt, wird im Schritt S170 entschieden, dass sich der Motor in einem Normalzustand befindet.
Darüber hinaus kehrt der Prozess zur Verarbeitung von Schritt S110 zurück und die zuvor erwähnten Schritte werden wiederholt ausgeführt. Wird im Schritt S160 entschieden, dass sich der Motor in einem von der Norm abweichenden Zustand befindet, kann der Prozess beendet werden, ohne zum Schritt S110 zurückzukehren.
Wie vorstehend beschrieben, wird nach der Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Motors zur Verwendung in der elektrischen Servolenkungsvorrichtung nach der ersten Ausführungsform der von der Norm abweichende Spannungswert, der aufgrund von Bruch, Verschleiß und Defekten des Kommutators und der Bürsten des Motors, des fremden Gegenstands, der ins Innere des Motors gelangt ist, den abgebrochenen Teilen der internen Komponenten oder der Teile des Motors o. dgl. verursacht wird, geschätzt, wodurch es möglich wird, den von der Norm abweichenden Zustand des Motors zu beurteilen.
Zusätzlich ermöglicht es das Einsetzen des Kommutierungsfrequenzoperators 26 und der verschiedenen Filter 17, dass der von der Norm abweichende Zustand des Motors auf der Basis der Schätzung der von der Norm abweichenden Spannung mit einer bestimmten Frequenzkomponente beurteilt werden kann. Beispielsweise kann sogar auch in dem Fall, in dem ein Phänomen beobachtet wird, bei dem Kommutierungswelligkeiten o. dgl., mit denen der Motor als im normalen Zustand befindlich beurteilt wird, in der Form der Störspannung entsteht, nur der von der Norm abweichende Zustand ohne ein falsches Urteil zu fällen erfasst werden.

Zweite Ausführungsform

Eine Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Motors zur Verwendung in einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend ausführlich mit Bezug auf die Fig. 4 bis 6 beschrieben.
Fig. 4 ist ein Blockschema, das einen Aufbau eines Abschnitts zeigt, der dem Abschnitt zum Beurteilen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Motors der zuvor erwähnten ersten Ausführungsform entspricht, und Fig. 5 ist ein Ablaufdiagramm, das bei der Erklärung der Funktionsweise der Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Motors nach der zweiten Ausführungsform von Nutzen ist.
Da in Fig. 5 die Schritte von Schritt S210 bis 5240 dieselben sind wie diejenigen von Schritt S110 bis Schritt S140 von Fig. 2, unterbleibt deren Beschreibung hier der Einfachheit halber.
Im Schritt S241 wird eine Frequenz F_p mit einem Spitzenwert der Schätzspannung V_f des von der Norm abweichenden Motorzustands wie in Fig. 6 arithmetisch von einem Frequenzanalysator 18 berechnet, um ausgegeben zu werden. Was den Frequenzanalysator 18 betrifft, kann beispielsweise FFT (Fast Fourier-Transformation) verwendet werden.
Als Nächstes wird im Schritt S242 die Drehzahl ω_m des Motors ausgelesen. Dann wird im Schritt S243 die Drehzahl ω_m des Motors durch einen Koeffizientenmultiplizierer 19 mit einem Koeffizienten multipliziert, um in eine zur Drehzahl ω_m des Motors proportionale Frequenz F_m umgewandelt zu werden.
Dann wird im Schritt S244 ≙F = F_p - F_m mittels des Addier- Subtrahierwerks 10d arithmetisch berechnet. Dann wird im Schritt S250 ein vorbestimmter Wert ε₂, der zuvor im ROM abgespeichert wurde, mit dem Absolutwert eines Frequenzunterschieds ≙F zwischen der Spitzenfrequenz F_p der von der Norm abweichenden Motorspannung und der zur Motordrehzahl proportionalen Frequenz F_m verglichen. Wird das Verhältnis | ≙F| ≥ ε₂als Ergebnis des Vergleichs festgestellt, dann wird im Schritt 260 entschieden, dass sich der Motor in einem von der Norm abweichenden Zustand befindet. Wird andererseits das Verhältnis | ≙F| < ε₂ als Ergebnis des Vergleichs festgestellt, dann wird im Schritt S270 entschieden, dass sich der Motor in einem normalen Zustand befindet. Die nachfolgenden Schritte sind dieselben wie diejenigen der zuvor erwähnten ersten Ausführungsform.
Wie zuvor beschrieben, wird nach der zweiten Ausführungsform entschieden, wenn sich die Frequenz F_p der Schätzspannung des von der Norm abweichenden Motorzustands nahe der zur Motordrehzahl proportionalen Frequenz F_m befindet, dass die von der Norm abweichende Motorspannung auf die Kommutationswelligkeit zurückzuführen ist, und somit ist es möglich, die falsche Erfassung des von der Norm abweichenden Zustands zu verhindern. Wenn andererseits ein Unterschied zwischen der Frequenz F_p und der Frequenz F_m groß ist, da die von der Norm abweichende Spannung aufgrund eines anderen Faktors als der Kommutationswelligkeit entstand, ist es möglich, zu entscheiden, dass sich der Motor in einem von der Norm abweichenden Zustand befindet.

Dritte Ausführungsform

Eine Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Motors zur Verwendung in einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend ausführlich mit Bezug auf die Fig. 7 bis 9 beschrieben.
Fig. 7 ist ein Blockschema, das einen Aufbau eines Abschnitts zeigt, der dem Abschnitt zum Beurteilen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Motors der zuvor erwähnten ersten Ausführungsform entspricht, und Fig. 8 ist ein Ablaufdiagramm, das bei der Erklärung der Funktionsweise der Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Motors nach der dritten Ausführungsform von Nutzen ist.
Da in Fig. 8 die Schritte von Schritt S310 bis Schritt S340 dieselben sind wie diejenigen von Schritt S110 bis Schritt S140 von Fig. 2, unterbleibt deren Beschreibung hier der Einfachheit halber.
In Fig. 8 wird im Schritt S341 ein auszugebender Zeitintervall T_p durch einen Impulsintervallgeberoperator 20 erhalten, wenn die Schätzspannung V_f in der Form eines wie in Fig. 9 gezeigten Impulses erzeugt wird. Im Übrigen wird als ein Beispiel des Impulsintervallgeberoperators 20 ein Wavelet-Wandler o. dgl. genannt.
Im Schritt S343 wird die Drehzahl ω_m des Motors vom Operator 21 in eine Periode T_m umgewandelt, die umgekehrt proportional zur Drehzahl ω_m des Motors ist. Dann wird im Schritt S344 zu ≙T = T_p - T_m mittels des Addier-Subtrahierwerks 10d arithmetisch berechnet. Dann wird im Schritt S350 ein vorbestimmter Wert ε₃, der zuvor im ROM abgespeichert wurde, mit dem Absolutwert ≙F verglichen.
Wird das Verhältnis | ≙T| ≤ ε₃ als Ergebnis des Vergleichs festgestellt, dann wird im Schritt S360 entschieden, dass sich der Motor in einem von der Norm abweichenden Zustand befindet. Wird andererseits das Verhältnis | ≙T| > ε₃als Ergebnis des Vergleichs festgestellt, dann wird im Schritt S370 entschieden, dass sich der Motor in einem normalen Zustand befindet. Die nachfolgenden Schritte sind dieselben wie diejenigen der zuvor erwähnten ersten Ausführungsform.
Wie vorstehend beschrieben wird nach der dritten Ausführungsform, wenn beispielsweise die von der Norm abweichende Motorspannung in Form eines Impulses etc. erzeugt wird, die von der Norm abweichende Motorspannung im Wesentlichen mit der Motordrehzahl verglichen, wodurch es möglich ist zu entscheiden, ob der betreffende Zustand je nach der Motordrehzahl der von der Norm abweichende Zustand ist oder nicht, und es ist auch möglich, die Zusammensetzung des Kontaktzustands zwischen der Bürste und dem Kommutator zu erfassen, wodurch der von der Norm abweichende Zustand verursacht wird.

Vierte Ausführungsform

Eine Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Motors zur Verwendung in einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend ausführlich mit Bezug auf die Fig. 10 und 11 beschrieben.
Fig. 10 ist ein Ablaufdiagramm, das bei der Erklärung der Funktionsweise der Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Motors nach der vierten Ausführungsform von Nutzen ist. Da in Fig. 10 die Schritte von Schritt S410 bis Schritt S440 dieselben sind wie diejenigen von Schritt S110 bis Schritt S140 von Fig. 2, unterbleibt deren Beschreibung hier der Einfachheit halber.
In Fig. 10 wird im Schritt S440b die Gleichstromkomponente der von der Norm abweichenden Schätzspannung V_f durch ein Hochpassfilter entfernt, oder indem ein Mittelwert davon arithmetisch berechnet wird, und der sich ergebenden Spannung wird V_{f_AC} zugewiesen.
Die Schritte von Schritt S441 bis Schritt S445 zeigen das Verfahren der arithmetischen Berechnung des Impulsentstehungsintervalls T_p. Zuerst findet im Schritt S441 die Entscheidung über die Impulserzeugung auf der Basis der folgenden Beurteilungsformel (10) statt.

worin V_th ein Spannungswert ist, der zuvor im ROM abgespeichert wurde, und ΔV_f/Δt ist ein Differentialwert der von der Norm abweichenden Schätzspannung geteilt durch Zeit. Im Übrigen zeigt Fig. 11 die zeitmäßige Veränderung der von der Norm abweichenden Spannung, die von der Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Motors erfasst wird.
Zusätzlich kann der folgende Ausdruck (11) anstelle des Ausdrucks (10) verwendet werden.
Wird die obige Beurteilungsformel erfüllt, dann wird entschieden, dass der von der Norm abweichende Motorimpuls erzeugt wird.
Wenn im Schritt S442 die Information der Anfangserzeugungszeit t₁ nicht gespeichert wird, dann wird im Schritt S443 die Impulsgeberzeit t in Form von T1 = t eingestellt und ihre Information im ROM gespeichert, und dann kehrt der Prozess zu Schritt S440 zurück.
Dann wird im Schritt S441, wenn entschieden wird, dass Ausdruck (10) oder (11) erfüllt ist, die Zeit t zu dieser Zeit diesmal in Form von T2 = t eingestellt und ihre Information im Schritt S444 im ROM abgespeichert.
Als Nächstes wird im Schritt S445 der Impulsgeberzeitintervall T_p = T2 - T1 arithmetisch berechnet. Da die nachfolgenden Schritte dieselben sind wie diejenigen während und nach dem in Fig. 8 gezeigten Schritt S342, unterbleibt deren Beschreibung hier der Einfachheit halber.
Wie zuvor beschrieben ist es nach der vierten Ausführungsform möglich, dieselben Resultate wie diejenigen der zuvor erwähnten dritten Ausführungsform zu bieten.

Fünfte Ausführungsform

Eine Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Motors zur Verwendung in einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung nach einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend ausführlich mit Bezug auf die Fig. 12 und 13 beschrieben.
Fig. 12 ist ein Blockschema, das einen Aufbau eines Abschnitts zeigt, der dem Abschnitt zum Beurteilen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Motors der zuvor erwähnten ersten Ausführungsform entspricht, und Fig. 13 ist ein Ablaufdiagramm, das bei der Erklärung der Funktionsweise der Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Motors nach der fünften Ausführungsform von Nutzen ist. Da im Übrigen in Fig. 13 die Schritte von Schritt S510 bis Schritt S540 dieselben sind wie diejenigen von Schritt S110 bis Schritt S140 von Fig. 2, unterbleibt deren Beschreibung hier der Einfachheit halber.
In Fig. 13 wird im Schritt S541 eine Schwingungskomponente der Schätzspannung V_f durch eine Schwingungskomponentenbeseitigungseinheit 22 beseitigt, so dass nur eine Gleichstromkomponente V_{f_DC} zurückbleibt. Was die Schwingungskomponentenbeseitigungseinheit 22 anbelangt, kann ein Tiefpassfilter mit einem beliebigen Grad verwendet werden, oder es kann ein Verfahren zum arithmetischen Berechnen eines Mittelwerts der Schätzspannung V_f eingesetzt werden.
Als Nächstes wird im Schritt S542 die Sollspannung V_ref oder die Spannung V_t, die an den Motoranschlüssen entstanden ist, ausgelesen. Dann wird im Schritt S543 der im Schritt S542 ausgelesene Spannungswert durch eine Schwingungskomponentenbeseitigungseinheit 23 gefiltert, so dass nur eine Gleichstromkomponente V_{r_DC} zurückbleibt.
Dann wird im Schritt S544 mittels des Addier-Substrahierwerks 10d ≙V = T_{f_DC} - V_{r_DC} arithmetisch berechnet. Im Schritt S550 wird dann ein zuvor im ROM abgespeicherter vorbestimmter Wert ε₅ mit dem Absolutwert von ≙V verglichen.
Wird das Verhältnis | ≙V| ≥ ε₅als Ergebnis des Vergleichs festgestellt, dann wird im Schritt S560 entschieden, dass sich der Motor in einem von der Norm abweichenden Zustand befindet. Wird andererseits das Verhältnis | ≙V| ≥ ε₅ als Ergebnis des Vergleichs festgestellt, dann wird im Schritt S570 entschieden, dass sich der Motor in einem normalen Zustand befindet. Die nachfolgenden Schritte sind dieselben wie diejenigen der zuvor erwähnten ersten Ausführungsform.
Wie zuvor beschrieben ist es nach der fünften Ausführungsform möglich, den Kontaktzustand zwischen der Bürste und dem Kommutator zu erfassen, und den Zustand, in dem der Bürstenspannungsabfall aufgrund von Verschleiß der Bürste o. dgl. ansteigt.

Sechste Ausführungsform

Eine Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Motors zur Verwendung in einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung nach einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend ausführlich mit Bezug auf die Fig. 14 und 15 beschrieben.
Fig. 14 ist ein Blockschema, das einen Aufbau eines Abschnitts zeigt, der dem Abschnitt zum Beurteilen eines von der Norm abweichenden Motorzustands der zuvor erwähnten ersten Ausführungsform entspricht, und Fig. 15 ist ein Ablaufdiagramm, das bei der Erklärung der Funktionsweise der Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Motors nach der sechsten Ausführungsform von Nutzen ist. Da im Übrigen in Fig. 15 die Schritte von Schritt S610 bis Schritt S640 dieselben sind wie diejenigen von Schritt S110 bis Schritt S140 von Fig. 2, unterbleibt deren Beschreibung hier der Einfachheit halber.
In Fig. 15 wird im Schritt S641 eine Gleichstromkomponente V_{f_DC} der von der Norm abweichenden Schätzspannung V_f des Motors durch eine Schwingungskomponentenbeseitigungseinheit 22 arithmetisch berechnet. Im Schritt S642 wird die Gleichstromkomponente V_{f_DC} einen vorbestimmten Zeitintervall von T_s1 bis T_e1 lang durch einen Integrator 24 integriert.
Zusätzlich wird im Schritt S643 der durch die Integration der Gleichstromkomponente V_{f_DC} erhaltene Wert, d. h. ΣV_{f_DC}, in einer Speichervorrichtung 25 gespeichert, um zu einer Schwellenspannung ΣV_th zu werden, die in der Beurteilung des von der Norm abweichenden Motorzustands verwendet wird.
Als Nächstes wird im Schritt S644 die Gleichstromkomponente V_{f_DC} eine Zeitspanne von T_s2 bis T_e2 lang integriert, für die die Verhältnisse. T_e1 ≤ T_s2 ≤ T_e2 und T_e1 - T_s1 = T_e2 - T_s2 vom Integrator 24 festgelegt werden, um ΣV_{f_DC} zu erhalten.
Dann wird im Schritt S645 ≙(ΣV_{f_DC}) = ΣV_{f_DC} - ΣV_th arithmetisch berechnet. Im Schritt S650 wird dann ein zuvor im ROM abgespeicherter vorbestimmter Wert 86 mit dem Absolutwert von ≙(ΣV_{f_DC}) verglichen.
Wird das Verhältnis | ≙(ΣV_{f_DC})| ≥ ε₆ als Ergebnis des Vergleichs festgestellt, dann wird im Schritt S660 entschieden, dass sich der Motor in einem von der Norm abweichenden Zustand befindet. Wird andererseits das Verhältnis | ≙(ΣV_{f_DC})| < ε₆ als Ergebnis des Vergleichs festgestellt, dann wird im Schritt S670 entschieden, dass sich der Motor in einem normalen Zustand befindet. Die nachfolgenden Schritte sind dieselben wie diejenigen der zuvor erwähnten ersten Ausführungsform.
Da wie zuvor beschrieben nach der sechsten Ausführungsform der Zustand der früheren Schätzspannung gespeichert und mit der aktuellen Schätzspannung verglichen werden kann, ist es möglich, die Veränderung im Bürstenspannungsabfall aufgrund der Langzeitveränderung des Verschleißes der Bürste o. dgl. zu erfassen.
Obwohl im Übrigen in jeder der zuvor erwähnten ersten bis sechsten Ausführungsform die Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Motors zur Verwendung in der elektrischen Servolenkungsvorrichtung beschrieben wurde, soll die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt sein. Das heißt, die Vorrichtung kann in ähnlicher Weise einen von der Norm abweichenden Zustand im Inneren des Motors beurteilen, solange sie einen Elektromotor verwendet.
Die Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Elektromotors nach der vorliegenden Erfindung umfasst: eine Motorstromerfassungseinrichtung zum Erfassen eines tatsächlichen Stroms, der durch den Motor geschickt wird; eine Regelungseinrichtung zur Regelung eines Sollspannungswerts, die dem Motor einen Steuerbefehl entsprechend der Abweichung des tatsächlichen Stroms von einem eingegebenen Sollstrom erteilt; eine Schätzeinrichtung für von der Norm abweichende Spannung, um auf der Basis der Sollspannung und dem tatsächlichen Strom, einen Schätzwert für die von der Norm abweichende Spannung zu schätzen, der einer Spannung entspricht, die einen im Motor verursachten, von der Norm abweichenden Zustand darstellt; eine die Kommutierungsfrequenz arithmetisch berechnende Einrichtung, um eine Kommutierungsfrequenz auf der Basis einer Drehzahl des Motors und die Anzahl von Kommutatoren und die Anzahl von Bürsten des Motors arithmetisch zu berechnen; eine Filtervorrichtung, um eine Filterfrequenz entsprechend der Kommutierungsfrequenz zu ändern, um den Schätzwert für die von der Norm abweichende Spannung zu filtern, der durch die Schätzeinrichtung für die von der Norm abweichende Spannung geschätzt wurde; und eine Beurteilungseinheit für den von der Norm abweichenden Zustand des Motors, um einen von der Norm abweichenden Zustand des Motors auf der Basis des Vergleichs des durch die Filtervorrichtung gefilterten Schätzwerts für die von der Norm abweichende Spannung mit einem zuvor gespeicherten, vorbestimmten, von der Norm abweichenden Spannungswert zu beurteilen. In der Folge ist es möglich, den von der Norm abweichenden Spannungswert, der beispielsweise durch den Einfluss einer Störspannung aufgrund von Bruch, Verschleiß und Defekten eines Kommutatoren oder Bürsten eines Motors oder von einem fremden Gegenstand, der ins Innere des Motors gelangt ist, abgebrochenen Teilen von internen Komponenten oder Teilen eines Motors o. dgl. verursacht wird, zu schätzen, wodurch der von der Norm abweichende Zustand eines Motors, der auf den Einfluss einer solchen Störspannung zurückzuführen ist, beurteilt werden kann.
Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Motors eine Filtervorrichtung, um eine Filterfrequenz entsprechend der Kommutierungsfrequenz zu ändern, um den Schätzwert für die von der Norm abweichende Spannung zu filtern, die durch die Schätzeinrichtung für die von der Norm abweichende Spannung geschätzt wurde, und die Beurteilungseinheit für den von der Norm abweichenden Zustand des Motors beurteilt auf der Basis des Vergleichs des durch die Filtervorrichtung gefilterten Schätzwerts für die von der Norm abweichende Spannung mit einem zuvor gespeicherten, vorbestimmten, von der Norm abweichenden Spannungswert einen von der Norm abweichenden Zustand des Motors, wodurch selbst wenn eine nicht mit einem von der Norm abweichenden Zustand des Motors zusammenhängende Kommutationswelligkeit in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors entsteht, der von der Norm abweichende Zustand nach Beseitigung dieser Komponente durch die Filtervorrichtung beurteilt werden kann, wobei verhindert werden kann, dass die Spannungsveränderung aufgrund einer Kommutationswelligkeit fälschlicherweise als der von der Norm abweichende Zustand beurteilt wird.
Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Elektromotors nach der vorliegenden Erfindung: eine Motorstromerfassungseinrichtung zum Erfassen eines tatsächlichen Stroms, der durch den Motor geschickt wird; eine Regelungseinrichtung zur Regelung eines Sollspannungswerts, die dem Motor einen Steuerbefehl entsprechend der Abweichung des tatsächlichen Stroms von einem eingegebenen Sollstrom erteilt; eine Schätzeinrichtung für von der Norm abweichende Spannung, um auf der Basis der Sollspannung und dem tatsächlichen Strom, einen Schätzwert für die von der Norm abweichende Spannung zu schätzen, der einer Spannung entspricht, die einen im Motor verursachten, von der Norm abweichenden Zustand darstellt; eine Frequenzanalyseeinrichtung, um eine Frequenzanalyse im Hinblick auf den Schätzwert für die von der Norm abweichende Spannung durchzuführen, um Information einer Spitzenfrequenz auf der Basis des Ergebnisses der Frequenzanalyse auszugeben; und eine Beurteilungseinheit für den von der Norm abweichenden Motorzustand, um einen von der Norm abweichenden Zustand des Motors auf der Basis der Abweichung der Spitzenfrequenz von der Drehfrequenz des Motors zu beurteilen, die einer Drehzahl des Motors entspricht. Folglich wird, wenn eine Kommutationswelligkeit unabhängig vom von der Norm abweichenden Zustand des Motors entsprechend der Drehzahl des Motors auftritt, diese Komponente zur Beurteilung des von der Norm abweichenden Zustands durch die Filtervorrichtung beseitigt, wodurch verhindert werden kann, dass die Spannungsveränderung aufgrund der Kommutationswelligkeit fälschlicherweise als der von der Norm abweichende Zustand beurteilt wird.
Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Elektromotors nach der vorliegenden Erfindung: eine Motorstromerfassungseinrichtung zum Erfassen eines tatsächlichen Stroms, der durch den Motor geschickt wird; eine Regelungseinrichtung zur Regelung eines Sollspannungswerts, die dem Motor einen Steuerbefehl entsprechend der Abweichung des tatsächlichen Stroms von einem eingegebenen Sollstrom erteilt; eine Schätzeinrichtung für von der Norm abweichende Spannung, um auf der Basis der Sollspannung und dem tatsächlichen Strom, einen Schätzwert für die von der Norm abweichende Spannung zu schätzen, der einer Spannung entspricht, die einen im Motor verursachten, von der Norm abweichenden Zustand darstellt; eine arithmetische Zeitintervallberechnungseinheit, um Intervalle der Entstehung der von der Norm abweichenden Spannungen auf der Basis des Schätzwerts für von der Norm abweichende Spannung arithmetisch zu berechnen; und eine Beurteilungseinheit für den von der Norm abweichenden Zustand des Motors, um einen von der Norm abweichenden Zustand des Motors auf der Basis der Zeitintervalle der Entstehung der durch die arithmetische Zeitintervallberechnungseinheit berechneten, von der Norm abweichenden Spannungen und die Drehfrequenz des Motors beurteilt, die der Drehzahl des Motors entspricht. In der Folge wird beispielsweise ein Entstehungsintervall hinsichtlich der Impulsform des periodisch erzeugten Schätzwerts für von der Norm abweichende Spannung ermittelt, und dieser wird mit der Drehzahl des Motors verglichen, wodurch es möglich ist, den Fall als den von der Norm abweichenden Zustand zu beurteilen, in dem der Spannungsschätzwert mit einer Periode erzeugt wird, die proportional zur Drehzahl des Motors ist.
Darüber hinaus umfasst nach der Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Elektromotors der vorliegenden Erfindung die arithmetische Zeitintervallberechnungseinheit: eine Gleichstromkomponentenbeseitigungseinrichtung, um eine Gleichstromkomponente des Schätzwerts für von der Norm abweichende Spannung zu beseitigen, der von der Schätzeinrichtung für von der Norm abweichende Spannung geschätzt wurde; eine Beurteilungseinheit für die Entstehung von von der Norm abweichender Spannung, um die Entstehung der von der Norm abweichenden Spannung auf der Basis des Schätzwerts für von der Norm abweichende Spannung, aus dem die Gleichstromkomponente durch die Gleichstromkomponentenbeseitigungseinrichtung entfernt wurde, und eines zuvor gespeicherten, vorbestimmten, von der Norm abweichenden Spannungswerts zu beurteilen; und eine Speichereinrichtung, um darin Information der Zeitintervalle des Entstehens der von der Norm abweichenden Spannung abzuspeichern, die von der Beurteilungseinheit für die Entstehung von von der Norm abweichender Spannung beurteilt wird, und die Beurteilungseinheit für einen von der Norm abweichenden Motorzustand beurteilt einen von der Norm abweichenden Zustand des Motors auf der Basis der Zeitintervalle der Entstehung der von der Norm abweichenden Spannungen, deren Information in der Speichereinrichtung abgespeichert ist, und der Drehfrequenz des Motors, die der Drehzahl des Motors entspricht. In der Folge wird beispielsweise ein Entstehungsintervall hinsichtlich der Impulsform des periodisch erzeugten Schätzwerts für von der Norm abweichende Spannung ermittelt, und dieser wird mit der Drehzahl des Motors verglichen, wodurch es möglich ist, den Fall als den von der Norm abweichenden Zustand zu beurteilen, in dem der Spannungsschätzwert mit einer Periode erzeugt wird, die proportional zur Drehzahl des Motors ist.
Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Elektromotors nach der vorliegenden Erfindung: eine Motorstromerfassungseinrichtung zum Erfassen eines tatsächlichen Stroms, der durch den Motor geschickt wird; eine Regelungseinrichtung zur Regelung eines Sollspannungswerts, die dem Motor einen Steuerbefehl entsprechend der Abweichung des tatsächlichen Stroms von einem eingegebenen Sollstrom erteilt; eine Schätzeinrichtung für von der Norm abweichende Spannung, um auf der Basis der Sollspannung und dem tatsächlichen Strom, einen Schätzwert für die von der Norm abweichende Spannung zu schätzen, der einer Spannung entspricht, die einen im Motor verursachten, von der Norm abweichenden Zustand darstellt; eine erste Schwingungskomponentenbeseitigungseinrichtung, um eine Schwingungskomponente des Schätzwerts für von der Norm abweichende Spannung zu beseitigen, der von der Schätzeinrichtung für von der Norm abweichende Spannung geschätzt wurde; eine zweite Schwingungskomponentenbeseitigungseinrichtung, um eine Schwingungskomponente der Sollspannung oder einer überwachten Motorspannung zu beseitigen; und eine Beurteilungseinheit für einen von der Norm abweichenden Motorzustand, um einen von der Norm abweichenden Zustand des Motors auf der Basis des Schätzwerts für von der Norm abweichende Spannung, von dem die Schwingungskomponente durch die erste Schwingungskomponentenbeseitigungseinrichtung beseitigt wurde, und der Sollspannung oder überwachten Motorspannung zu beurteilen, aus der die Schwingungskomponente durch die zweite Schwingungskomponentenbeseitigungseinrichtung beseitigt wurde. In der Folge werden die Schwingungskomponenten beseitigt und es findet ein Vergleich zwischen dem Schätzwert für von der Norm abweichende Spannung und dem Sollspannungs- oder tatsächlichen Motorspannungswert im Hinblick auf die Gleichstromkomponente statt, wodurch es möglich ist, einen Zustand zu erfassen, bei dem ein Bürstenspannungsabfall u. dgl., beispielsweise aufgrund einer zeitbedingten Veränderung des Motors, erhöht ist.
Darüber hinaus beurteilt nach der Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Elektromotors der vorliegenden Erfindung die Beurteilungseinheit für den von der Norm abweichenden Motorzustands einen von der Norm abweichenden Zustand des Motors auf der Basis eines voreingestellten Spannungswerts anstelle der Sollspannung oder überwachten Motorspannung, aus der die Schwingungskomponente durch die zweite Schwingungskomponentenbeseitigungseinrichtung beseitigt wurde. In der Folge findet ein Vergleich zwischen dem Schätzwert für von der Norm abweichende Spannung und der Sollspannung oder dem tatsächlichen Motorspannungswert im Hinblick auf die Gleichstromkomponente statt, wodurch es möglich ist, einen Zustand zu erfassen, bei dem ein Bürstenspannungsabfall u. dgl., beispielsweise aufgrund einer zeitbedingten Veränderung des Motors, erhöht ist.
Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Elektromotors der vorliegenden Erfindung: eine arithmetische Berechnungseinrichtung, um die Abweichung der Sollspannung oder der überwachten Motorspannung, aus der die Schwingungskomponente aus dem Schätzwert für von der Norm abweichende Spannung, aus dem die Schwingungskomponente entfernt wurde, arithmetisch zu berechnen; eine kumulative arithmetische Berechnungseinrichtung, um die kumulative Abweichung arithmetisch zu berechnen, die erhalten wurde, indem die von der arithmetischen Berechnungseinrichtung arithmetisch berechnete Abweichung zu vorbestimmten Zeitintervallen kumuliert wird; und eine Speichereinrichtung, um darin die vorhergehende kumulative Abweichung zu speichern, die durch die kumulative arithmetische Berechnungseinrichtung erhalten wird, und die Beurteilungseinheit für den von der Norm abweichenden Motorzustand beurteilt einen von der Norm abweichenden Zustand des Motors auf der Basis der Abweichung der aktuellen kumulativen Abweichung, die durch die kumulative arithmetische Berechnungseinrichtung aus der vorhergehenden, in der Speichereinrichtung gespeicherten kumulativen Abweichung erhalten wurde. In der Folge wird der kumulative Wert zu einer bestimmten Zeit in der Vergangenheit gespeichert, und dieser wird mit dem aktuellen kumulativen Wert verglichen, wodurch es möglich ist, den von der Norm abweichenden Zustand zu erfassen, der beispielsweise auf eine zeitbedingte Änderung des Motors zurückzuführen ist.
Obwohl die vorliegende Erfindung insbesondere mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen und deren im Einzelnen genannte Modifikationen aufgezeigt und beschrieben wurde, werden den Fachleuten selbstverständlich verschiedene Änderungen und weitere Modifizierungen klar sein, ohne dass dabei der Rahmen und der wahre Aussagegehalt der Erfindung verlassen würde. Der Rahmen der Erfindung ist deshalb einzig und allein durch die beigefügten Ansprüche bestimmt.

Claims

1. Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Elektromotors, die Folgendes umfasst:
eine Motorstromerfassungseinrichtung (9) zum Erfassen eines tatsächlichen Stroms, der durch den Motor geschickt wird;
eine Regelungseinrichtung (3) zur Regelung eines Sollspannungswerts, die dem Motor einen Steuerbefehl entsprechend der Abweichung des tatsächlichen Stroms von einem eingegebenen Sollstrom erteilt;
eine Schätzeinrichtung (16) für von der Norm abweichende Spannung, um auf der Basis der Sollspannung und dem tatsächlichen Strom, einen Schätzwert für die von der Norm abweichende Spannung zu schätzen, der einer Spannung entspricht, die einen im Motor verursachten, von der Norm abweichenden Zustand darstellt;
eine die Kommutierungsfrequenz arithmetisch berechnende Einrichtung (26), um die Kommutierungsfrequenz auf der Basis einer Drehzahl des Motors und die Anzahl von Kommutatoren und die Anzahl von Bürsten des Motors arithmetisch zu berechnen;
eine Filtervorrichtung (17), um eine Filterfrequenz entsprechend der Kommutierungsfrequenz zu ändern, um den Schätzwert für die von der Norm abweichende Spannung zu filtern, der durch die Schätzeinrichtung (16) für die von der Norm abweichende Spannung geschätzt wurde; und
eine Beurteilungseinheit (15) für den von der Norm abweichenden Zustand des Motors, um einen von der Norm abweichenden Zustand des Motors auf der Basis des Vergleichs des durch die Filtervorrichtung (17) gefilterten Schätzwerts für die von der Norm abweichende Spannung mit einem zuvor gespeicherten, vorbestimmten, von der Norm abweichenden Spannungswert zu beurteilen.

2. Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Elektromotors, die Folgendes umfasst:
eine Motorstromerfassungseinrichtung (9) zum Erfassen eines tatsächlichen Stroms, der durch den Motor geschickt wird;
eine Regelungseinrichtung (3) zur Regelung eines Sollspannungswerts, die dem Motor einen Steuerbefehl entsprechend der Abweichung des tatsächlichen Stroms von einem eingegebenen Sollstrom erteilt;
eine Schätzeinrichtung (16) für von der Norm abweichende Spannung, um auf der Basis der Sollspannung und dem tatsächlichen Strom, einen Schätzwert für die von der Norm abweichende Spannung zu schätzen, der einer Spannung entspricht, die einen im Motor verursachten, von der Norm abweichenden Zustand darstellt;
eine Beurteilungswertberechnungseinrichtung, um einen Beurteilungswert zu erhalten, der dazu verwendet wird, einen von der Norm abweichenden Zustand des Motors auf der Basis des Schätzwerts für von der Norm abweichende Spannung zu beurteilen; und
eine Beurteilungseinheit (15) für den von der Norm abweichenden Zustand des Motors, um einen von der Norm abweichenden Zustand des Motors auf der Basis einer Drehfrequenz des Motors, die einer Drehzahl des Motors entspricht, und des Beurteilungswerts zu beurteilen.

3. Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Elektromotors nach Anspruch 2, wobei die Beurteilungswertberechnungseinrichtung eine Frequenzanalyseeinrichtung (18) ist, um eine Frequenzanalyse im Hinblick auf den Schätzwert für von der Norm abweichende Spannung durchzuführen, um die Information einer Spitzenfrequenz auf der Basis des Ergebnisses der Frequenzanalyse auszugeben, und die Beurteilungseinheit (15) für den von der Norm abweichenden Zustand des Motors einen von der Norm abweichenden Zustand des Motors auf der Basis der Abweichung der Spitzenfrequenz von einer Drehfrequenz des Motors beurteilt, die einer Drehzahl des Motors entspricht.

4. Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Elektromotors nach Anspruch 2, wobei
die Beurteilungswertberechnungseinrichtung eine arithmetische Zeitintervallberechnungseinrichtung (20) ist, um die Zeitintervalle der Entstehung der von der Norm abweichenden Spannungen auf der Basis des Schätzwerts für von der Norm abweichende Spannung arithmetisch zu berechnen; und
die Beurteilungseinheit (15) für den von der Norm abweichenden Zustand des Motors einen von der Norm abweichenden Zustand des Motors auf der Basis der Zeitintervalle der Entstehung der durch die arithmetische Zeitintervallberechnungseinrichtung (20) arithmetisch berechneten, von der Norm abweichenden Spannungen und der Drehfrequenz des Motors, die der Drehzahl des Motors entspricht, beurteilt.

5. Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Elektromotors nach Anspruch 4, wobei die arithmetische Zeitintervallberechnungseinrichtung (20) umfasst:
eine Gleichstromkomponentenbeseitigungseinrichtung, um eine Gleichstromkomponente des Schätzwerts für von der Norm abweichende Spannung zu beseitigen, der von der Schätzeinrichtung (16) für von der Norm abweichende Spannung geschätzt wurde;
eine Beurteilungseinheit für die Entstehung von von der Norm abweichender Spannung, um die Entstehung der von der Norm abweichenden Spannung auf der Basis des Schätzwerts für von der Norm abweichende Spannung, aus dem die Gleichstromkomponente durch die Gleichstromkomponentenbeseitigungseinrichtung entfernt wurde, und eines zuvor gespeicherten, vorbestimmten, von der Norm abweichenden Spannungswerts zu beurteilen; und
eine Speichereinrichtung, um darin Information der Zeitintervalle der Entstehung der von der Norm abweichenden Spannung abzuspeichern, die von der Beurteilungseinheit für die Entstehung von von der Norm abweichender Spannung beurteilt wird, und
wobei die Beurteilungseinheit (15) für einen von der Norm abweichenden Motorzustand einen von der Norm abweichenden Zustand des Motors auf der Basis der Zeitintervalle der Entstehung der von der Norm abweichenden Spannungen, deren Information in der Speichereinrichtung abgespeichert ist, und der Drehfrequenz des Motors, die der Drehzahl des Motors entspricht, beurteilt.

6. Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Elektromotors, die Folgendes umfasst:
eine Motorstromerfassungseinrichtung (9) zum Erfassen eines tatsächlichen Stroms, der durch den Motor geschickt wird;
eine Regelungseinrichtung (3) zur Regelung eines Sollspannungswerts, die dem Motor einen Steuerbefehl entsprechend der Abweichung des tatsächlichen Stroms von einem eingegebenen Sollstrom erteilt;
eine Schätzeinrichtung (16) für von der Norm abweichende Spannung, um auf der Basis der Sollspannung und dem tatsächlichen Strom, einen Schätzwert für die von der Norm abweichende Spannung zu schätzen, der einer Spannung entspricht, die einen im Motor verursachten, von der Norm abweichenden Zustand darstellt;
eine erste Schwingungskomponentenbeseitigungseinrichtung (22), um eine Schwingungskomponente des Schätzwerts für von der Norm abweichende Spannung zu beseitigen, der von der Schätzeinrichtung (16) für von der Norm abweichende Spannung geschätzt wurde;
eine zweite Schwingungskomponentenbeseitigungseinrichtung (23), um eine Schwingungskomponente der Sollspannung oder einer überwachten Motorspannung zu beseitigen; und
eine Beurteilungseinheit (15) für einen von der Norm abweichenden Motorzustand, um einen von der Norm abweichenden Zustand des Motors auf der Basis des Schätzwerts für von der Norm abweichende Spannung, von dem die Schwingungskomponente durch die erste Schwingungskomponentenbeseitigungseinrichtung (22) beseitigt wurde, und der Sollspannung oder überwachten Motorspannung zu beurteilen, aus der die Schwingungskomponente durch die zweite Schwingungskomponentenbeseitigungseinrichtung (23) beseitigt wurde.

7. Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Elektromotors nach Anspruch 6, wobei die Beurteilungseinheit (15) für den von der Norm abweichenden Motorzustand einen von der Norm abweichenden Zustand des Motors auf der Basis eines voreingestellten Spannungswerts anstelle der Sollspannung oder überwachten Motorspannung, aus der die Schwingungskomponente durch die zweite Schwingungskomponentenbeseitigungseinrichtung (23) beseitigt wurde, beurteilt.

8. Vorrichtung zum Erfassen eines von der Norm abweichenden Zustands eines Elektromotors nach Anspruch 6, die darüber hinaus Folgendes umfasst:
eine arithmetische Berechnungseinrichtung (10d), um die Abweichung der Sollspannung oder der überwachten Motorspannung, aus der die Schwingungskomponente aus dem Schätzwert für von der Norm abweichende Spannung entfernt wurde, aus dem die Schwingungskomponente entfernt wurde, arithmetisch zu berechnen;
eine kumulative arithmetische Berechnungseinrichtung (24), um die kumulative Abweichung arithmetisch zu berechnen, die erhalten wird, indem die von der arithmetischen Berechnungseinrichtung (10d) arithmetisch berechnete Abweichung zu vorbestimmten Zeitintervallen kumuliert wird; und
eine Speichereinrichtung (25), um darin die vorhergehende kumulative Abweichung zu speichern, die durch die kumulative arithmetische Berechnungseinrichtung (24) erhalten wurde,
wobei die Beurteilungseinheit (15) für den von der Norm abweichenden Motorzustand einen von der Norm abweichenden Zustand des Motors auf der Basis der Abweichung der aktuellen kumulativen Abweichung beurteilt, die durch die kumulative arithmetische Berechnungseinrichtung (24) aus der vorhergehenden, in der Speichereinrichtung (25) gespeicherten kumulativen Abweichung erhalten wurde.