Die Erfindung betrifft eine Betriebssteuervorrichtung für einen Elektromotor und ein Steuerverfahren für diese.The invention relates to an operating control device for an electric motor and a control method for this.
Bei einem Synchronmotor werden die Wicklungen der Phasen nacheinander mit elektrischer Leistung versorgt, und ein Rotor wird durch die Wechselwirkung zwischen einem magnetischen Feld, das durch die Wicklung jeder Phase erzeugt wird, und einem magnetischen Feld, das durch einen Permanentmagneten erzeugt wird (d. h. einen Rotor), gedreht. Bei dem Synchronmotor muss eine Position des Rotors genau erfasst werden, um die Taktung festzusetzen, bei der die Wicklung jeder Phase mit elektrische Leistung versorgt wird. Dementsprechend wird in einer Betriebssteuervorrichtung für den Synchronmotor ein Erregung/Nicht-Erregung-Schaltsignal basierend auf der erfassten Position des Rotors erzeugt, und das Erregung/Nicht-Erregung-Schaltsignal wird an eine Antriebseinheit übertragen, die die Wicklung jeder Phase mit elektrischer Leistung versorgt. Das Erregung/Nicht-Erregung-Schaltsignal zeigt die Wicklung der Phase an, die mit elektrische Leistung versorgt werden muss, und ist ein Impulssignal zum EIN/AUS-Schalten von Schaltelementen, die für die Phasen in der Antriebseinheit vorgesehen sind.In a synchronous motor, the windings of the phases are successively supplied with electric power, and a rotor is generated by the interaction between a magnetic field generated by the winding of each phase and a magnetic field generated by a permanent magnet (ie, a rotor ), turned. In the synchronous motor, a position of the rotor must be accurately detected to set the timing at which the winding of each phase is supplied with electric power. Accordingly, in an operation control device for the synchronous motor, an energization / non-energization switching signal is generated based on the detected position of the rotor, and the energization / non-energization switching signal is transmitted to a drive unit that supplies the winding of each phase with electric power. The energization / non-energization switching signal indicates the winding of the phase to be supplied with electric power, and is a pulse signal for turning ON / OFF switching elements provided for the phases in the drive unit.
Zum Beispiel wenn bei dem Erregung/Nicht-Erregung-Schaltsignal ein Rauschen erzeugt wird und die Wicklungen mit elektrischer Leistung versorgt werden, oder/und wenn eine an einem Motor anliegende Last sich schlagartig ändert, kann der Synchronmotor in einen Zustand versetzt werden, in dem der Synchronismus zwischen einem Impuls des Erregung/Nicht-Erregung-Schaltsignals und der Rotation des Rotors verloren geht (das heißt Außertrittfallen tritt ein). Wenn das Außertrittfallen auftritt, ist es notwendig, da der Synchronmotor durch die Betriebssteuervorrichtung nicht geeignet gesteuert werden kann, das Außertrittfallen unverzüglich zu erfassen und die durch die Betriebssteuervorrichtung durchgeführte Steuerung zurückzusetzen.For example, when noises are generated in the energization / non-energization switching signal and the windings are supplied with electric power, and / or when a load applied to a motor abruptly changes, the synchronous motor can be put in a state where the synchronism between a pulse of the energization / non-energization switching signal and the rotation of the rotor is lost (i.e., outboard traps occur). When the outside tread occurs, since the synchronous motor can not be appropriately controlled by the operation control device, it is necessary to promptly detect the outside treadle and reset the control performed by the operation control device.
DE 101 63 010 A beschreibt ein Verfahren zur Geschwindigkeitsüberwachung, bei der ein erster Prozessor einen jeweils regulären Regelungsalgorithmus abarbeitet und anhand eines geschätzten oder gemessenen Drehzahlwertes die gewünschte Überwachung auf Überschreitung der Drehzahlgrenze und/oder entsprechende Folgereaktionen durchführt. Ein zweiter Prozessor ermittelt aus den Stromistwerten die aktuelle Ausgangsfrequenz eines zugeordneten Umrichters und führt dementsprechend analog zum ersten Prozessor eine Grenzwertüberwachung und/oder entsprechende Folgereaktionen bei dessen Überschreitung durch. DE 101 63 010 A describes a method for speed monitoring, in which a first processor executes a respective regular control algorithm and performs the desired monitoring for exceeding the speed limit and / or corresponding subsequent reactions based on an estimated or measured speed value. A second processor determines the current output frequency of an associated converter from the current actual values and accordingly carries out a limit value monitoring and / or corresponding follow-up reactions when it is exceeded in analogy to the first processor.
Die japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 7-170781 A offenbart ein Verfahren zum Erfassen des Außertrittfallens. Bei dem Verfahren wird bestimmt, dass Außertrittfallen auftritt, wenn eine Änderungsrate der gegenelektromotorischen Spannung, die an einem Anschluss der Wicklung jeder Phase erzeugt wird, größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist.The Japanese Patent Application Publication No. 7-170781A discloses a method for detecting the step-out. In the method, it is determined that out-slip occurs when a rate of change of the back electromotive voltage generated at one terminal of the winding of each phase is greater than or equal to a predetermined value.
Wenn allerdings der Synchronmotor aufgrund einer mechanischen Störung oder Ähnlichem in den Überdrehzahlzustand gebracht wird, wird eine Änderungsrate der in dem Anschluss der Wicklung jeder Phase erzeugten gegenelektromotorischen Spannung übermäßig hoch, und das selbe Phänomen wie beim Außertrittfallen tritt auf. Daher ist es bei dem oben erwähnten herkömmlichen Erfassungsverfahren nicht möglich eine Unterscheidung dahingehend vorzunehmen, ob der Synchronmotor in einem Zustand des Außertrittfallens oder dem Überdrehzahlzustand ist. Im Fall des Außertrittfallens, ist es möglich den Synchronmotor mittels Zurücksetzen der Steuerung durch die Betriebssteuervorrichtung in einen normalen Zustand zurückzuführen. Indessen ist es in dem Fall der Überdrehzahl nicht möglich den Synchronmotor in den normalen Zustand zurückzuführen, selbst wenn die Steuerung durch die Betriebssteuervorrichtung zurückgesetzt wird, da ein fehlerhafter Zustand in dem Synchronmotor selbst auftritt. Daher ist es notwendig eine Unterscheidung dahingehend vorzunehmen, ob der Synchronmotor in dem Zustand des Außertrittfallens oder dem Überdrehzahlzustand ist.However, when the synchronous motor is brought into the overspeed condition due to a mechanical disturbance or the like, a rate of change of the back electromotive voltage generated in the terminal of the winding of each phase becomes excessively high, and the same phenomenon as the step-out occurs. Therefore, in the above-mentioned conventional detection method, it is not possible to discriminate whether the synchronous motor is in a state of being out-of-gear or over-speeded. In the case of stepping out, it is possible to return the synchronous motor to a normal state by resetting control by the operation control device. However, in the case of the overspeed, it is not possible to return the synchronous motor to the normal state even if the control is reset by the operation control device because a faulty state occurs in the synchronous motor itself. Therefore, it is necessary to make a distinction as to whether the synchronous motor is in the state of the out-of-step or the overspeed state.
Dementsprechend ist es Aufgabe der Erfindung eine Betriebssteuervorrichtung und ein Verfahren für einen Elektromotor bereitzustellen, der bzw. das eine Unterscheidung zwischen Außertrittfallen und Überdrehzahl vornehmen kann.Accordingly, it is an object of the invention to provide an operation control apparatus and method for an electric motor that can make a distinction between outside treads and overspeed.
Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is solved by the independent claims. Further embodiments of the present invention are the subject of the dependent claims.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung enthält eine Betriebssteuervorrichtung, die einen Elektromotor steuert, in dem ein Rotor durch die Wechselwirkung zwischen einem durch eine Wicklung erzeugten magnetischen Feld, und einem magnetischen Feld, das von einem Magneten erzeugt wird, gedreht wird, eine Schaltsignalerzeugungseinrichtung zum Erzeugen bzw. Bewirken eines Erregung/Nicht-Erregung-Schaltsignals an eine Antriebseinheit des Elektromotors basierend auf einer gegenelektromotorischen Kraft, die in einem Anschluss der Wicklung erzeugt wird; eine Überdrehzahltemporärbestimmungseinrichtung zum Bestimmen basierend auf dem Erregung/Nicht-Erregung-Schaltsignal, ob die Drehzahl des Elektromotors höher als eine Überdrehzahlbestimmungsdrehzahl ist, die niedriger ist als die Drehzahl des Elektromotors in dem Überdrehzahlzustand; und eine Außertrittfallbestimmungseinrichtung zum Bestimmen, dass das Außertrittfallen in dem Elektromotor auftritt, wenn ein Vorverdichtungsdruck zu einem Verbrennungsmotor niedriger als ein Bestimmungsvorverdichtungsdruck ist, und zum Bestimmen, dass die Überdrehzahl in dem Elektromotor auftritt, wenn der Vorverdichtungsdruck zu dem Verbrennungsmotor größer oder gleich dem Bestimmungsvorverdichtungsdruck ist, nachdem durch die Überdrehzahltemporärbestimmungseinrichtung bestimmt ist, dass die Drehzahl des Elektromotors höher als die Überdrehzahlbestimmungsdrehzahl ist.According to one aspect of the invention, an operation control device which controls an electric motor in which a rotor is rotated by the interaction between a magnetic field generated by a winding and a magnetic field generated by a magnet includes switching signal generating means for generating or switching Causing an energization / non-energization switching signal to a drive unit of the electric motor based on a back electromotive force generated in a terminal of the winding; overspeed temporary determining means for determining based on the energization / non-energization switching signal whether the rotational speed of the electric motor is higher than an overspeed determination speed that is lower than the speed of the electric motor in the overspeed condition; and an out-of-step determination means for determining that out-slip falling occurs in the electric motor when a precompression pressure to an engine is lower than a determination precompression pressure and for determining that the overspeed occurs in the electric motor when the precompression pressure to the engine is greater than or equal to the determination precompression pressure after it is determined by the over-speed temporary determining means that the rotational speed of the electric motor is higher than the over-speed determining rotational speed.
Bei der Betriebssteuervorrichtung für einen Elektromotor wird eine Position des Rotors basierend auf der gegenelektromotorischen Kraft erfasst, die in dem Anschluss der Wicklung erzeugt wird, wobei das Erregung/Nicht-Erregung-Schaltsignal, das eine Wicklung einer Phase anzeigt, die mit elektrischer Leistung versorgt werden muss, unter Verwendung der Position erzeugt wird, und es wird bestimmt, ob die Drehzahl des Elektromotors, die als Information in dem Erregung/Nicht-Erregung-Schaltsignal enthalten ist, höher als die Überdrehzahlbestimmungsdrehzahl ist, die niedriger als die Maximaldrehzahl ist, bei der der Elektromotor mechanisch laufen kann. Nachdem bestimmt ist, dass die Drehzahl des Elektromotors höher als die Überdrehzahlbestimmungsdrehzahl ist, wird bei der Betriebssteuervorrichtung bestimmt, wenn der Vorverdichtungsdruck zu dem Verbrennungsmotor niedriger als der Bestimmungsvorverdichtungsdruck ist, dass Außertrittfallen auftritt, und wenn der Vorverdichtungsdruck zu dem Verbrennungsmotor gleich oder größer als der Bestimmungsvorverdichtungsdruck ist, wird bestimmt, dass Überdrehzahl auftritt. Bei der Betriebssteuervorrichtung wird, im Falle des Außertrittfallens der Vorverdichtungsdruck nicht mit Hilfe des Elektromotors erhöht, da der Elektromotor angehalten wird oder die Drehzahl davon verringert wird. Allerdings nimmt im Falle der Überdrehzahl die Drehzahl des Elektromotors anomal zu, und der Vorverdichtungsdruck erhöht sich anomal. Dementsprechend ist es bei der Betriebssteuervorrichtung möglich basierend auf der Außertrittfallenbestimmungsdrehzahl eine Unterscheidung dahingehend vorzunehmen, ob der Elektromotor in einem Zustand des Außertrittfallen oder einem Überdrehzahlzustand ist.In the operation control apparatus for an electric motor, a position of the rotor is detected based on the counter electromotive force generated in the terminal of the winding, the energizing / non-energizing switching signal indicating a winding of a phase being supplied with electric power is generated using the position, and it is determined whether the rotational speed of the electric motor included as information in the energization / non-energization switching signal is higher than the overspeed determination rotational speed lower than the maximum rotational speed the electric motor can run mechanically. After it is determined that the rotational speed of the electric motor is higher than the overspeed determination rotational speed, in the operation control device, if the precompression pressure to the engine is lower than the determination precompression pressure, outboard traps occur, and if the precompression pressure to the engine is equal to or greater than the determination precompression pressure is determined that overspeed occurs. In the operation control apparatus, in case of stepping out, the precompression pressure is not increased by means of the electric motor because the electric motor is stopped or the speed thereof is reduced. However, in the case of overspeed, the rotational speed of the electric motor abnormally increases, and the precompression pressure abnormally increases. Accordingly, in the operation control device, it is possible to discriminate whether the electric motor is in a state of the out-of-step or over-speed state based on the out-of-step determination speed.
Die Überdrehzahlbestimmungsdrehzahl ist eine Drehzahl, die niedriger ist als die Maximaldrehzahl, bei der der Elektromotor in dem Überdrehzahlzustand mechanisch laufen kann, und die höher ist als die durch die Betriebssteuervorrichtung steuerbare Maximaldrehzahl, Der Bestimmungsvorverdichtungsdruck ist ein Vorverdichtungsdruck, der höher als ein Vorverdichtungsdruck ist, der durch maximale Unterstützung durch den Elektromotor bei der Steuerung erhalten wird.The overspeed determination rotational speed is a rotational speed lower than the maximum rotational speed at which the electric motor can mechanically run in the overspeed state and which is higher than the maximum rotational speed controllable by the operation control device. The determination precompression pressure is a precompression pressure higher than a precompression pressure is obtained by maximum assistance by the electric motor in the control.
Bei der Betriebssteuervorrichtung für einen Elektromotor wird, wenn temporär bestimmt wird, dass der Elektromotor in dem Überdrehzahlzustand ist, die Leistung des Elektromotors verringert, bis bestimmt ist, ob der Elektromotor in dem Überdrehzahlzustand oder dem Zustand des Außertrittfallens ist. Daher können bei der Betriebssteuervorrichtung durch die Verringerung der Leistung des Elektromotors, Folgeschadensicherungsmaßnahmen im Voraus vorgenommen werden, um Störungen aufgrund des Überdrehzahlzustands, in Vorbereitung auf den Überdrehzahlzustand zu verhindern.In the operation control apparatus for an electric motor, when it is temporarily determined that the electric motor is in the overspeed state, the power of the electric motor is reduced until it is determined whether the electric motor is in the overspeed state or the state of the outage step. Therefore, in the operation control apparatus, by reducing the power of the electric motor, subsequent damage preventive measures can be taken in advance to prevent over-speed condition disturbances in preparation for the over-speed condition.
Die Verringerung der Leistung von dem Elektromotor enthält das Anhalten des Elektromotors, um dessen Leistung auf Null zu setzen.The reduction in power from the electric motor involves stopping the electric motor to zero its power.
1 ist eine Ansicht, die schematisch ein Turboladersystem mit einem Elektromotor gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt; 1 Fig. 12 is a view schematically showing a turbocharger system having an electric motor according to an embodiment of the invention;
2 ist eine Ansicht, die einen Wechselrichter gemäß der Ausführungsform der Erfindung schematisch darstellt; 2 Fig. 12 is a view schematically illustrating an inverter according to the embodiment of the invention;
3 zeigt Wellenformen, die die Steuersignale in einem Steuer-IC und erregt/nicht-erregt-Zustände der Wicklungen der Phasen des Elektromotors gemäß der Ausführungsform der Erfindung anzeigen; 3 Fig. 12 shows waveforms indicating the control signals in a control IC and energized / de-energized states of the windings of the phases of the electric motor according to the embodiment of the invention;
4 zeigt eine Kurvenform, die eine zeitabhängige Veränderung der Teilspannung der Klemmenspannung der Wicklung des Elektromotors gemäß der Ausführungsform der Erfindung darstellt; 4 FIG. 10 is a waveform showing a time-dependent variation in the partial voltage of the terminal voltage of the winding of the electric motor according to the embodiment of the invention; FIG.
5(a) zeigt einen Graphen, der eine zeitabhängige Veränderung einer Spannungsfrequenz, die von einem Oszillator gemäß der Ausführungsform dieser Erfindung in einem Überdrehzahlzustand gesteuert wird, darstellt, und 5(b) zeigt einen Graphen der eine zeitabhängige Veränderung einer Spannungsfrequenz darstellt, die von einem Oszillator gemäß dieser Ausführungsform dieser Erfindung in einem Zustand des Außertrittfallens gesteuert wird; 5 (a) FIG. 12 is a graph showing a time-dependent variation of a voltage frequency controlled by an oscillator according to the embodiment of this invention in an overspeed condition; and FIG 5 (b) FIG. 12 is a graph illustrating a time-dependent variation of a voltage frequency controlled by an oscillator according to this embodiment of this invention in a state of stepping out; FIG.
6 ist ein Flussdiagramm, das einen Betrieb in einem Turboladersystem mit einem Elektromotor gemäß einer ersten Ausführungsform während der Überdrehzahl/Außertrittfallen-Bestimmung zeigt; und 6 FIG. 10 is a flowchart showing operation in a turbocharger system having an electric motor according to a first embodiment during the overspeed / outboard kick determination; FIG. and
7 ist ein Flussdiagramm, das einen Betrieb in dem Turboladersystem mit einem Elektromotor gemäß einer zweiten Ausführungsform während der Überdrehzahl/Außertrittfallen-Bestimmung zeigt. 7 FIG. 10 is a flowchart showing an operation in the turbocharger system with an electric motor according to a second embodiment during the overspeed / outboard kick determination.
Nachfolgend werden die Ausführungsformen einer Betriebssteuervorrichtung für einen Elektromotor gemäß der Erfindung mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. Hereinafter, the embodiments of an operation control device for an electric motor according to the invention will be described with reference to the accompanying drawings.
Bei dieser Erfindung, wird eine Unterscheidung dahingehend getroffen, ob der Elektromotor in einem Zustand des Außertrittfallens oder einem Überdrehzahlzustand ist. Daher wird gemäß der Erfindung bestimmt, dass Außertrittfallen auftritt, wenn eine Drehzahl des Elektromotors entsprechend eines Erregung/Nicht-Erregung-Schaltsignals höher ist als eine Drehzahl zum Bestimmen, ob Außertrittfallen auftritt (nachstehend als ”Außertrittfallenbestimmungsdrehzahl” bezeichnet), die höher als eine Drehzahl des Elektromotors in dem Überdrehzahlzustand ist. In dem Fall eines Elektromotors, der gemäß der Erfindung die Vorverdichtung durch einen Turbolader unterstützt, wird in dem Fall, in dem eine Drehzahl des Elektromotors gemäß eines Erregung/Nicht-Erregung-Schaltsignals höher als die Außertrittfallenbestimmungsdrehzahl ist, die höher ist als die Drehzahl des Elektromotors in dem Überdrehzahlzustand, wenn der Vorverdichtungsdruck zu dem Verbrennungsmotor niedriger als der Bestimmungsvorverdichtungsdruck ist, bestimmt, dass Außertrittfallen auftritt.In this invention, a discrimination is made as to whether the electric motor is in a state of stepping out or an overspeed state. Therefore, according to the invention, it is determined that out-pedaling occurs when a rotational speed of the electric motor corresponding to an energization / non-energization switching signal is higher than a rotational speed for determining whether out-pedaling occurs (hereinafter referred to as "out-slip trapping determination rotational speed") higher than a rotational speed of the electric motor is in the overspeed state. In the case of an electric motor which promotes turbocharger pre-compression according to the invention, in the case where a rotational speed of the electric motor is higher than the outside treadfall determining rotational speed higher than the rotational speed of the electric motor according to an energization / non-energization switching signal An electric motor in the overspeed state, when the supercharging pressure to the engine is lower than the determination precompression pressure, determines that outboard traps occur.
In der Ausführungsform wird eine Betriebssteuervorrichtung für einen Elektromotor gemäß der Erfindung auf eine Betriebssteuervorrichtung für einen Elektromotor in einem Turboladersystem mit einem Elektromotor angewendet, der an einem Fahrzeug montiert ist.In the embodiment, an operation control device for an electric motor according to the invention is applied to an operation control device for an electric motor in a turbocharger system having an electric motor mounted on a vehicle.
Es gibt zwei Ausführungsformen, die verschiedene Verfahren zum Vornehmen einer Unterscheidung dahingehend, ob der Elektromotor in dem Zustand des Außertrittfallens oder dem Überdrehzahlzustand ist, aufweisen. Gemäß einer ersten, nicht unter die unabhängigen Ansprüche fallenden Ausführungsform wird die Unterscheidung lediglich unter Verwendung einer Drehzahl des Elektromotors vorgenommen (eine Frequenz eines VCO bzw. spannungsgesteuerten Oszillators). Gemäß einer zweiten, unter die unabhängigen Ansprüche fallenden Ausführungsform wird die Unterscheidung unter Verwendung der Drehzahl des Elektromotors (die Frequenz des VCO) und des Vorverdichtungsdrucks vorgenommen.There are two embodiments that include various methods for making a distinction as to whether the electric motor is in the state of the stall or overspeed condition. According to a first embodiment, not covered by the independent claims, the distinction is made only by using a rotational speed of the electric motor (a frequency of a VCO or voltage-controlled oscillator). According to a second embodiment falling under the independent claims, the discrimination is made by using the rotational speed of the electric motor (the frequency of the VCO) and the precompression pressure.
Zunächst wird die erste Ausführungsform beschrieben. Gemäß dieser Ausgestaltung umfasst eine Betriebssteuervorrichtung, die einen Elektromotor steuert, in dem ein Rotor durch die Wechselwirkung zwischen einem magnetischen Feld, das von einer Wicklung erzeugt wird, und einem magnetischen Feld, das von einem Magneten erzeugt wird, gedreht wird, eine Schaltsignalerzeugungseinrichtung zum Anlegen eines Erregung/Nicht-Erregung-Schaltsignals an eine Antriebseinheit des Elektromotors basierend auf einer in einem Anschluss der Wicklung erzeugten gegenelektromotorischen Kraft; und eine Außertrittfallenbestimmungseinrichtung zum Bestimmen, dass das Außertrittfallen in dem Elektromotor auftritt, wenn eine Drehzahl des Elektromotors entsprechend des Erregung/Nicht-Erregung-Schaltsignals höher als eine Außertrittfallenbestimmungsdrehzahl ist, die höher als eine Drehzahl des Elektromotors in einem Überdrehzahlzustand ist. Bei der Betriebssteuervorrichtung für einen Elektromotor wird eine Position des Rotors basierend auf der gegenelektromotorischen Kraft erfasst, die in dem Anschluss der Wicklung erzeugt wird, wobei das Erregung/Nicht-Erregung-Schaltsignal, das eine Wicklung einer Phase anzeigt, die mit elektrischer Leistung versorgt werden muss, unter Verwendung der Position erzeugt wird. Es kann bestimmt werden, dass Außertrittfallen auftritt, wenn die Drehzahl des Elektromotors, die in dem Erregung/Nicht-Erregung-Schaltsignal als Information enthalten ist, die Außertrittfallenbestimmungsdrehzahl überschreitet, die höher als eine Maximaldrehzahl ist, bei der der Elektromotor mechanisch laufen kann. Wenn bei der Betriebssteuervorrichtung Synchronismus zwischen einem Impuls des Erregung/Nicht-Erregung-Schaltsignals und einer Drehposition des Rotors nicht beibehalten werden kann (das heißt, wenn Außertrittfallen auftritt), wird eine Solldrehzahl des Elektromotors, wenn das Erregung/Nicht-Erregung-Schaltsignal erzeugt ist, auf eine Drehzahl eingestellt, die merklich höher als die Maximaldrehzahl ist (die Drehzahl während der Überdrehzahl), bei der der Elektromotor mechanisch laufen kann. Dementsprechend ist es in der Betriebssteuervorrichtung basierend auf der Außertrittfallenbestimmungsdrehzahl möglich, eine Unterscheidung dahingehend vorzunehmen, ob der Elektromotor in einem Zustand des Außertrittfallens oder einem Überdrehzahlzustand ist.First, the first embodiment will be described. According to this embodiment, an operation control device that controls an electric motor in which a rotor is rotated by the interaction between a magnetic field generated by a coil and a magnetic field generated by a magnet includes switching signal generating means for applying an energization / non-energization switching signal to a drive unit of the electric motor based on a counterelectromotive force generated in a terminal of the winding; and an outside tread determination device for determining that the treadle fall occurs in the electric motor when a rotational speed of the electric motor corresponding to the energization / non-energization switching signal is higher than a treadfall determination rotational speed higher than a rotational speed of the electric motor in an overspeed state. In the operation control apparatus for an electric motor, a position of the rotor is detected based on the counter electromotive force generated in the terminal of the winding, the energizing / non-energizing switching signal indicating a winding of a phase being supplied with electric power must be generated using the position. It may be determined that out-pedaling occurs when the rotational speed of the electric motor included in the energization / non-energization switching signal as information exceeds the outage fall determination speed higher than a maximum rotational speed at which the electric motor can mechanically run. In the operation control apparatus, when synchronism between a pulse of the energization / non-energization switching signal and a rotational position of the rotor can not be maintained (that is, when out-pedaling occurs), a target rotational speed of the electric motor is generated when the energization / non-energization switching signal is generated is set to a speed that is appreciably higher than the maximum speed (the speed during overspeed) at which the electric motor can mechanically run. Accordingly, in the operation control apparatus, based on the outage fall determination rotational speed, it is possible to discriminate whether the electric motor is in a state of being out of gear or an overspeed state.
Die Außertrittfallenbestimmungsdrehzahl ist eine Drehzahl, die höher als die Maximaldrehzahl ist, bei der der Elektromotor mechanisch laufen kann, wenn der Elektromotor in dem Überdrehzahlzustand ist.The outboard fall determination speed is a speed higher than the maximum speed at which the electric motor can mechanically run when the electric motor is in the overspeed state.
Ein Aufbau eines Turboladersystem 1A mit einem Elektromotor wird mit Bezug auf die 1 bis 5 beschrieben, 1 ist eine Ansicht, die ein Turboladersystem mit einem Elektromotor gemäß der ersten Ausführungsform schematisch darstellt. 2 ist eine Ansicht, die einen Wechselrichter schematisch zeigt. 3 zeigt Wellenformen, die Steuersignale in einem Steuer-IC und erregt/nicht-erregt-Zustände der Wicklungen der Phasen des Elektromotors darstellen. 4 zeigt eine Kurvenform, die eine zeitabhängige Veränderung der Teilspannung der Klemmenspannung der Wicklung des Elektromotors darstellt. 5(a) zeigt einen Graphen, der eine zeitabhängige Veränderung einer Frequenz des VCO in dem Überdrehzahlzustand darstellt, und 5(b) zeigt einen Graphen, der die zeitabhängige Veränderung der Frequenz des VCO in dem Zustand des Außertrittfallens darstellt.A construction of a turbocharger system 1A with an electric motor is referring to the 1 to 5 described, 1 FIG. 16 is a view schematically illustrating a turbocharger system having an electric motor according to the first embodiment. FIG. 2 is a view schematically showing an inverter. 3 FIG. 12 shows waveforms representing control signals in a control IC and energized / de-energized states of the windings of the phases of the electric motor. 4 shows a waveform that represents a time-dependent change in the partial voltage of the terminal voltage of the winding of the electric motor. 5 (a) shows a graph showing a time-dependent variation of a frequency of the VCO in the overspeed state, and 5 (b) FIG. 12 is a graph showing the time-dependent variation of the frequency of the VCO in the state of stepping out. FIG.
Das Turboladersystem 1A mit einem Elektromotor ist in einem Fahrzeug montiert und verdichtet Luft, die in einen Motor (nicht dargestellt) aufgenommen wird, unter Verwendung eines Turboladers 2 vor. Das Turboladersystem 1A mit einem Elektromotor treibt zwangsweise einen Kompressor unter Verwendung eines Elektromotors 3 an, um einen gewünschten Vorverdichtungsdruck zu erhalten, um eine ansteigende Flanke eines Vorverdichtungsdrucks in einem Niederdrehbereich zu verbessern: Darüber hinaus wirkt in dem Turboladersystem 1A mit einem Elektromotor der Elektromotor 3 ebenso als ein Leistungsgenerator, und lädt eine Batterie 4 während einer Verzögerung und ähnlichem. Dementsprechend enthält das Turboladersystem 1A mit einem Elektromotor den Turbolader 2, den Elektromotor 3, die Batterie 4, einen Wechselrichter 5 als eine Antriebseinheit für den Elektromotor, und eine Betriebssteuervorrichtung 6A.The turbocharger system 1A with an electric motor is mounted in a vehicle and compresses air, which is taken in an engine (not shown), using a turbocharger 2 in front. The turbocharger system 1A with an electric motor forcibly drives a compressor using an electric motor 3 In order to obtain a desired precompression pressure to improve a rising edge of a precompression pressure in a low rotation range: In addition, acting in the turbocharger system 1A with an electric motor the electric motor 3 as well as a power generator, and charges a battery 4 during a delay and the like. Accordingly, the turbocharger system includes 1A with an electric motor the turbocharger 2 , the electric motor 3 , the battery 4 , an inverter 5 as a drive unit for the electric motor, and an operation control device 6A ,
Der Turbolader 2 erhöht den Vorverdichtungsdruck unter Verwendung der Abgasenergie des Motors. In dem Turbolader 2 ist ein Turbinenlaufrad 20 auf der Auslasskanalseite des Motors vorgesehen, und ein Verdichterrad 21 ist auf einer Einlasskanalseite des Motors vorgesehen, und das Turbinenlaufrad 20 und das Verdichterrad 21 sind über eine Welle 22 verbunden. Ein Rotor (nicht dargestellt), der eine Komponente des Elektromotors 3 ist, ist an einem Mittenabschnitt der Welle 22 befestigt.The turbocharger 2 increases the precompression pressure using the exhaust energy of the engine. In the turbocharger 2 is a turbine wheel 20 provided on the exhaust passage side of the engine, and a compressor wheel 21 is provided on an intake passage side of the engine, and the turbine runner 20 and the compressor wheel 21 are about a wave 22 connected. A rotor (not shown) which is a component of the electric motor 3 is at a mid-section of the shaft 22 attached.
Der Elektromotor 3 ist ein permanentmagneterregter Synchrondrehstrommotor. Der Elektromotor 3 unterstützt den Vorverdichtungsdruck des Turbolader 2, und lädt die Batterie 4 während der Regenerierung bzw. Energierückgewinnung. In dem Elektromotor 3, ist ein Stator (nicht dargestellt) um den Rotor als die Dreheinrichtung vorgesehen. Ein Permanentmagnet ist in dem Rotor vorgesehen. Der Stator wird durch Wickeln einer Wicklung um laminierte Stahlplatten ausgebildet, und ist an einem Gehäuse des Turboladers 2 befestigt. Es gibt eine Wicklung 30 einer U-Phase, eine Wicklung 31 einer V-Phase, und eine Wicklung 32 einer W-Phase (siehe 2). Der Elektromotor 3 enthält hauptsächlich den Rotor und den Stator, und ist in dem Gehäuse des Turboladers 2 ausgebildet, unter Verwendung der Welle 22 als eine Abtriebswelle. In dem Elektromotor 3 werden, wenn die Wicklung 30 der U-Phase, die Wicklung 31 der V-Phase, und die Wicklung 32 der W-Phase nacheinander mit elektrische Leistung versorgt werden, magnetische Felder aufeinanderfolgend erzeugt. Der Rotor dreht sich durch die Wechselwirkung zwischen den magnetischen Feldern, die nacheinander in der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase erzeugt werden, und dem Magnetfeld des Permanentmagneten des Rotors.The electric motor 3 is a permanent magnet synchronous three-phase motor. The electric motor 3 Supports the precompression pressure of the turbocharger 2 , and charges the battery 4 during regeneration or energy recovery. In the electric motor 3 , a stator (not shown) is provided around the rotor as the rotator. A permanent magnet is provided in the rotor. The stator is formed by winding a winding around laminated steel plates, and is attached to a housing of the turbocharger 2 attached. There is a winding 30 a U-phase, a winding 31 a V-phase, and a winding 32 a W-phase (see 2 ). The electric motor 3 contains mainly the rotor and the stator, and is in the housing of the turbocharger 2 trained, using the shaft 22 as an output shaft. In the electric motor 3 be when the winding 30 the U phase, the winding 31 the V-phase, and the winding 32 the W-phase are supplied with electrical power successively, generating magnetic fields in succession. The rotor rotates by the interaction between the magnetic fields generated successively in the U phase, the V phase and the W phase, and the magnetic field of the permanent magnet of the rotor.
Mechanisch kann der Elektromotor 3 maximal bei einer Drehzahl von etwa 200,000 U/min laufen. In der Betriebssteuervorrichtung 1A ist eine Drehzahl niedriger als 200,000 U/min, bei der der Elektromotor 3 mit mehreren Zehntausenden U/min laufen kann, eine zulässige Maximaldrehzahl bei der Regelung. Wenn der Elektromotor 3 bei einer Drehzahl höher als die zulässige Maximaldrehzahl läuft, ist der Elektromotor 3 in dem Überdrehzahlzustand. Ebenso besteht die Möglichkeit, dass eine mechanische Schwierigkeit in dem Elektromotor 3 selbst, dem Turbolader 2 und ähnlichem auftritt, und der Gegendruck des Turboladers 2 anomal erhöht ist. Dementsprechend muss der Elektromotor 3 unverzüglich angehalten werden.Mechanically, the electric motor 3 run at a maximum speed of about 200,000 rpm. In the operation control device 1A is a speed lower than 200,000 rpm at which the electric motor 3 can run with tens of thousands of rpm, a maximum permissible speed in the control. When the electric motor 3 at a speed higher than the maximum permissible speed, is the electric motor 3 in the overspeed state. There is also the possibility that a mechanical difficulty in the electric motor 3 itself, the turbocharger 2 and the like, and the back pressure of the turbocharger 2 abnormally increased. Accordingly, the electric motor 3 be stopped immediately.
Der Wechselrichter 5 versorgt die Wicklungen 30, 31, 32 des Elektromotors 3 entsprechend der Auftastsignale bzw. Gatesignale Ga bis Gf von der Betriebssteuervorrichtung 6A mit elektrischer Leistung. Dementsprechend enthält der Wechselrichter 5 sechs FETs (Feldeffekttransistoren) 50 bis 55 (siehe 2) und ist mit der Batterie 4 über einen Gleichspannungswandler (nicht dargestellt) verbunden. Bei dem Wechselrichter 50, wird für jede Wicklung 30, 31, und 32 des Elektromotors 3 ein oberer Zweig und ein unterer Zweig vorgesehen. Für die Wicklung 30 der U-Phase ist ein FET 50 auf dem oberen Zweig, und ein FET 53 auf dem unteren Zweig vorgesehen. Für die Wicklung 31 der V-Phase, ist ein FET 51 auf dem oberen Zweig, und ein FET 54 ist auf dem unteren Zweig vorgesehen. Für die Wicklung 32 der W-Phase ist ein FET 52 auf dem oberen Zweig, und ein FET 55 auf dem unteren Zweig vorgesehen.The inverter 5 supplies the windings 30 . 31 . 32 of the electric motor 3 in accordance with the gating signals Ga to Gf from the operation control device 6A with electrical power. Accordingly, the inverter contains 5 six FETs (field effect transistors) 50 to 55 (please refer 2 ) and is with the battery 4 connected via a DC-DC converter (not shown). At the inverter 50 , is for every winding 30 . 31 , and 32 of the electric motor 3 an upper branch and a lower branch are provided. For the winding 30 the U phase is a FET 50 on the upper branch, and a FET 53 provided on the lower branch. For the winding 31 the V phase, is a FET 51 on the upper branch, and a FET 54 is provided on the lower branch. For the winding 32 the W phase is a FET 52 on the upper branch, and a FET 55 provided on the lower branch.
Als Beispiel für die Stromversorgung durch der Wechselrichter 5, wird die Stromversorgung der Wicklung 30 der W-Phase beschrieben. Der FET 50 in dem oberen Zweig wird entsprechend des Gatesignals Ga EIN/AUS geschaltet. Der FET 50 wird auf EIN geschaltet, um die Wicklung 30 mit einer Versorgungsspannung (12 V) zu versorgen, wenn das Gatesignal Ga ”1” ist, und der FET 50 wird auf AUS geschaltet, wenn das Gatesignal Ga ”0” ist (siehe 3). Der FET 53 auf dem unteren Zweig wird entsprechend dem Gatesignal Gd EIN/AUS geschaltet. Der FET 53 wird auf EIN geschaltet und die Masse (0 V) wird mit der Wicklung 30 über den FET 53 verbunden, wenn das Gatesignal Gd ”1” ist, und der FET 53 wird auf AUS geschaltet, wenn das Gatesignal Gd ”0” ist (siehe 3).As an example of the power supply through the inverter 5 , the power supply is the winding 30 W phase described. The FET 50 in the upper branch is turned ON / OFF in accordance with the gate signal Ga. The FET 50 turns ON to the winding 30 with a supply voltage (12V) when the gate signal Ga is "1" and the FET 50 is turned OFF when the gate signal Ga is "0" (see 3 ). The FET 53 on the lower branch is turned ON / OFF in accordance with the gate signal Gd. The FET 53 is turned ON and the ground (0V) is connected to the winding 30 over the FET 53 when the gate signal Gd is "1" and the FET 53 is turned OFF when the gate signal Gd is "0" (see 3 ).
Die Betriebssteuervorrichtung 6A steuert den Antrieb des Elektromotors 3. Bei der Betriebssteuervorrichtung 6A wird eine Solldrehzahl des Elektromotors 3 entsprechend eines Sollwertes von einer Motor-ECU (elektronische Steuereinheit) 7 bestimmt, der den Betrag der Unterstützung durch den Elektromotor 3 anzeigt, und die Gatesignale Ga bis Gf werden zu dem Wechselrichter 5 übertragen. Zu diesem Zeitpunkt wird in der Betriebssteuervorrichtung 6A, eine Position des Rotors des Elektromotors 3 basierend auf den gegenelektromotorischen Spannungen erfasst, die in den Anschlüssen der Wicklungen 30 bis 32 erzeugt werden, und ein VOC (spannungsgesteuerter Oszillator) wird erzeugt. Darüber hinaus wird in der Betriebssteuervorrichtung 6A basierend auf einer Frequenz des VCOs (entsprechend einer Drehzahl des Elektromotors 3) bestimmt, ob der Elektromotor 3 in dem Überdrehzahlzustand oder dem Zustand des Außertrittfallens ist, wobei der Elektromotor 3 angehalten wird, wenn bestimmt wird, dass der Elektromotor 3 in dem Überdrehzahlzustand ist, und die Steuerung des Elektromotors 3 wird zurückgesetzt, wenn bestimmt wird, dass der Elektromotor 3 in dem Zustand des Außertrittfallens ist. Dementsprechend enthält die Betriebssteuervorrichtung 6A einen Steuer-IC (integrierter Schaltkreis) 60 als Schaltsignalerzeugungseinrichtung, eine Wechselrichterstoppschaltung 61 als Elektromotorleistungsverringerungseinrichtung, und eine Drehzahlüberwachungsschaltung 62A als Außertrittfallenbestimmungseinrichtung und Überdrehzahltemporärbestimmungseinrichtung.The operation control device 6A controls the drive of the electric motor 3 , In the operation control device 6A becomes a target speed of the electric motor 3 according to a target value of an engine ECU (electronic control unit) 7 determines the amount of support by the electric motor 3 and the gate signals Ga to Gf become the inverter 5 transfer. At this time, in the operation control device 6A , a position of the rotor of the electric motor 3 detected based on the counter-electromotive voltages in the terminals of the windings 30 to 32 are generated, and a VOC (Voltage Controlled Oscillator) is generated. In addition, in the operation control device 6A based on a frequency of the VCO (corresponding to a speed of the electric motor 3 ) determines if the electric motor 3 in the overspeed state or the state of the outboard fall, wherein the electric motor 3 is stopped when it is determined that the electric motor 3 in the overspeed state, and the control of the electric motor 3 is reset when it is determined that the electric motor 3 is in the state of stepping out. Accordingly, the operation control device includes 6A a control IC (integrated circuit) 60 as switching signal generating means, an inverter stop circuit 61 as electric motor power reduction means, and a speed monitoring circuit 62A as an outside tread determination device and over-speed temporary determination device.
Gemäß der Ausführungsform entsprechen nicht nur die Gatesignale Ga bis Gf, sondern auch der VCO, der als eine Referenz verwendet wird, wenn die Gatesignale Ga bis Gf erzeugt werden, dem Erregung/Nicht-Erregung-Schaltsignal.According to the embodiment, not only the gate signals Ga to Gf but also the VCO used as a reference when the gate signals Ga to Gf are generated correspond to the energization / non-energization switching signal.
Bei dem Steuer-IC 60 wird die Frequenz des VCO (die der Drehzahl des Elektromotors 3 entspricht) entsprechend einem Sollwert festgesetzt, der den Betrag der Unterstützung durch den Elektromotor 3 anzeigt, und der von der Motor-ECU 7 ausgegeben wird. Darüber hinaus wird bei dem Steuer-IC 60 die ansteigende Flanke jedes Impulses des VCO entsprechend der erfassten Positionsinformation über den Rotor des Elektromotors 3 eingestellt, und der VCO wird erzeugt. Der VCO ist ein Impulssignal von 1(die Versorgungsspannung des Steuer-ICs 60)/0 (die Massespannung), und ist aus sechs Perioden pro Rotation des Elektromotors 3 ausgebildet (siehe 3).At the control IC 60 is the frequency of the VCO (the speed of the electric motor 3 is set) according to a target value that determines the amount of assistance by the electric motor 3 and that of the engine-ECU 7 is issued. In addition, at the control IC 60 the rising edge of each pulse of the VCO according to the detected position information about the rotor of the electric motor 3 is set, and the VCO is generated. The VCO is a pulse signal of 1 (the supply voltage of the control IC 60 ) / 0 (the ground voltage), and is six cycles per rotation of the electric motor 3 trained (see 3 ).
Ferner werden bei dem Steuer-IC 60, sechs Gatesignale Ga bis Gf basierend auf der erfassten Positionsinformation über den Rotor des Elektromotors 3 und dem VCO erzeugt (siehe 3). Die Gatesignale Ga bis Gf sind die Signale zum EIN/AUS schalten der FETs 50 bis 55 des Wechselrichters 5. Jeder dieser ist ein Impulssignal von 1(die Versorgungsspannung des Steuer-ICs 60)/0 (das Massesignal). Die Gatesignale Ga bis Gf sind während zweier Perioden der sechs Perioden (120 Grad als eine Phase des Elektromotors 3) des VCOs ”1”, und ”0” während der anderen 4 Perioden. Während der zwei Perioden bei denen die Gatesignale Ga bis Gf ”1” sind, ändert sich die Phase in der Reihenfolge U-Phase, V-Phase und W-Phase. Bezüglich des oberen Zweigs und des unteren Zweigs in der gleichen Phase, wird der untere Zweig ”1” nachdem eine Periode abgelaufen ist seit dem die Periode, bei der der obere Zweig ”1” ist, beendet ist.Further, in the control IC 60 , six gate signals Ga to Gf based on the detected position information about the rotor of the electric motor 3 and the VCO generated (see 3 ). The gate signals Ga to Gf are the ON / OFF switching signals of the FETs 50 to 55 of the inverter 5 , Each of these is a pulse signal of 1 (the supply voltage of the control IC 60 ) / 0 (the ground signal). The gate signals Ga to Gf are during two periods of the six periods (120 degrees as a phase of the electric motor 3 ) of the VCO "1", and "0" during the other 4 periods. During the two periods when the gate signals Ga to Gf are "1", the phase changes in the order of U-phase, V-phase and W-phase. With respect to the upper branch and the lower branch in the same phase, the lower branch "1" after a period has elapsed since the period in which the upper branch is "1" is finished.
Bei dem Steuer-IC 60, werden die Teilspannungen der Klemmenspannungen der Wicklungen 30, 31, 32 erhalten, so dass die Positionsinformation über den Rotor des Elektromotors 3 erfasst wird. Bezüglich einer Teilspannungswelle VW, die eine zeitabhängige Veränderung der Teilspannung anzeigt, ist die Periode, in der das Gatesignal für den oberen Zweig ”1” ist, die Periode VWa, in der der obere Zweig erregt wird (nachstehend als eine ”erregte Periode VWa” bezeichnet), ist die Periode in der das Gatesignal für den unteren Zweig ”1” ist, die Periode VWb, in der der untere Zweig erregt wird (nachstehend als eine ”erregte Periode VWb” bezeichnet), und die Periode in der die Gatesignale für den oberen Zweig und den unteren Zweig beide ”0” sind, ist die Periode VWc, in der der obere Zweig und der untere Zweig nicht erregt sind (nachstehend als eine ”nicht-erregt Periode” bezeichnet) (siehe 4). In der erregten Periode VWa wird die Teilspannung der Versorgungsspannung des Wechselrichters 5 ausgegeben. In der erregten Periode VWb, wird die Massespannung als die Teilspannung ausgegeben. In der nicht-erregt Periode VWc wird, da der obere Zweig und der untere Zweig nicht mit elektrischer Leistung versorgt werden, die Teilspannung der Energieerzeugungsspannung (die gegenelektromotorische Spannung), die entsprechend der Drehzahl des Elektromotors 3 erzeugt wird, ausgegeben. Die nicht-erregt Periode VWc ändert sich in der Reihenfolge U-Phase, V-Phase und W-Phase. Die zeitabhängige Veränderung der U-Phase ist durch eine Erregung/Nicht-Erregung-Welle NEa gezeigt. Die zeitabhängige Veränderung der V-Phase ist durch eine Erregung/Nicht-Erregung-Welle NEb gezeigt. Die zeitabhängige Veränderung der W-Phase ist durch eine Erregung/Nicht-Erregung-Welle NEc gezeigt (siehe 3). Die gegenelektromotorische Spannung erhöht sich, wenn sich die Drehzahl des Elektromotors 3 erhöht, und verringert sich, wenn die Drehzahl sich verringert.At the control IC 60 , the partial voltages of the terminal voltages of the windings 30 . 31 . 32 receive, so that the position information about the rotor of the electric motor 3 is detected. With respect to a partial voltage wave VW indicating a time-dependent change of the divided voltage, the period in which the gate signal for the upper branch is "1" is the period VWa in which the upper branch is energized (hereinafter referred to as an "excited period VWa". is the period in which the gate signal for the lower branch is "1", the period VWb in which the lower branch is energized (hereinafter referred to as an "excited period VWb"), and the period in which the gate signals for the upper branch and the lower branch are both "0", the period VWc in which the upper branch and the lower branch are not energized (hereinafter referred to as a "non-energized period") (see 4 ). In the excited period VWa, the partial voltage of the supply voltage of the inverter 5 output. In the excited period VWb, the ground voltage is output as the divided voltage. In the non-energized period VWc, since the upper arm and the lower arm are not supplied with electric power, the divided voltage of the power generation voltage (the back electromotive voltage) corresponding to the rotational speed of the electric motor 3 is generated, issued. The non-energized period VWc changes in the order of U-phase, V-phase and W-phase. The time-dependent change of the U phase is shown by an excitation / non-excitation wave NEa. The time-dependent change of the V phase is shown by an excitation / non-excitation wave NEb. The time-dependent change of the W phase is shown by an excitation / non-excitation wave NEc (see 3 ). The counter electromotive voltage increases as the speed of the electric motor increases 3 increases, and decreases as the speed decreases.
Die Teilspannung verändert sich nur in der nicht-erregt Periode VWc mit der Zeit. Die Veränderung der Spannung ist periodisch, und kann durch eine Sinuswelle SW gezeigt werden (siehe 4).The partial voltage changes only in the non-energized period VWc with time. The change in voltage is periodic and can be shown by a sine wave SW (see 4 ).
Bei dem Elektromotor 3 werden, wenn ein Maximum SWa der Amplitude der Sinuswelle SW mit einem Mittelpunkt VWa1 der erregt Periode VWa für den oberen Zweig der Teilspannungswelle VW übereinstimmt (wenn die Phase der Sinuswelle SW mit der Phase der Teilspannungswelle VW übereinstimmt) (siehe 4), die Wicklungen 30, 31, 32 bei genauer Taktung gemäß der Position des Rotors des Elektromotors 3 mit elektrischer Leistung versorgt. Daher wird bei der Betriebssteuervorrichtung 6A eine Steuerung zur Angleichung des Maximums SWa undö des Mittelpunkts VWa1 durchgeführt.At the electric motor 3 when a maximum SWa of the amplitude of the sine wave SW coincides with a center VWa1 of the excited period VWa for the upper branch of the partial voltage wave VW (when the phase of the sine wave SW coincides with the phase of the partial voltage wave VW agrees) (see 4 ), the windings 30 . 31 . 32 at exact timing according to the position of the rotor of the electric motor 3 supplied with electrical power. Therefore, in the operation control device 6A a control for equalizing the maximum SWa undö the center VWa1 performed.
Dementsprechend werden bei dem Steuer-IC 60 die Flächen zweier Dreiecke T1 (die schattierte Fläche), T2 (die schraffierte Fläche) erhalten, die in der nicht-erregt Periode VWc unter Verwendung einer Mittellinie CL der Amplitude der Teilwelle VW ausgebildet sind (siehe 4), und die Differenz der Fläche (nachstehend als die ”Flächendifferenz” bezeichnet) zwischen den zwei Dreiecken wird berechnet. Die Flächendifferenz zeigt eine Abweichung zwischen der Position des Rotors des Elektromotors 3 und der Taktung bei der die Wicklungen 30, 31, 32 mit elektrischer Leistung versorgt werden, und entspricht der Positionsinformation über den Rotor des Elektromotors 3. Dementsprechend gibt es keine Abweichung zwischen der Position des Rotors des Elektromotors 3 und der Taktung bei der die Wicklungen 30, 31, 32 mit elektrischer Leistung versorgt werden, wenn die Flächendifferenz null ist. Die Flächendifferenz ist durch Plus/Minus gezeigt und die Beziehung zwischen der Fläche des Dreiecks T1 und der Fläche des Dreiecks T2 wird ebenso durch Plus/Minus gezeigt.Accordingly, in the control IC 60 the areas of two triangles T1 (the shaded area), T2 (the hatched area) obtained in the non-energized period VWc are formed using a center line CL of the amplitude of the partial wave VW (see FIG 4 ), and the difference of the area (hereinafter referred to as the "area difference") between the two triangles is calculated. The area difference shows a deviation between the position of the rotor of the electric motor 3 and the timing at which the windings 30 . 31 . 32 are supplied with electric power, and corresponds to the position information about the rotor of the electric motor 3 , Accordingly, there is no deviation between the position of the rotor of the electric motor 3 and the timing at which the windings 30 . 31 . 32 be supplied with electric power when the area difference is zero. The area difference is shown by plus / minus, and the relationship between the area of the triangle T1 and the area of the triangle T2 is also shown by plus / minus.
Wenn die Flächen der Dreiecke T1, T2 gleich werden, stimmt das Maximum SWa mit dem Mittelpunkt VWa1 überein. Dementsprechend wird bei dem Steuer-IC 60, die Taktung der ansteigenden Flanke jedes Impulses des VCO basierend auf dem Grad der erfassten Flächendifferenz und dem Plus/Minus eingestellt, so dass die Flächendifferenz null wird.When the areas of the triangles T1, T2 become equal, the maximum SWa coincides with the center VWa1. Accordingly, in the control IC 60 , the timing of the rising edge of each pulse of the VCO is set based on the degree of the detected area difference and the plus / minus, so that the area difference becomes zero.
Wenn die Positionsabweichung zwischen dem Maximum SWa und dem Mittelpunkt VWa1 merkbar groß wird, kann der Synchronismus zwischen jedem Impuls der Gatesignale Ga bis Gf (VCO) und der Rotationsposition des Rotors des Elektromotors 3 nicht beibehalten werden, und es tritt Außertrittfallen auf. In diesem Fall können, bei dem Steuer-IC 60, die zwei Dreiecke T1, T2 nicht ausgebildet werden und die Flächendifferenz kann nicht berechnet werden. Dementsprechend kann, bei dem Steuer-IC 60, der VCO nicht richtig erzeugt werden. Daher wird die Frequenz des VCO mit konstanter Geschwindigkeit erhöht und die Frequenz des VCO wird auf eine Frequenz NP in dem Zustand des Außertrittfallens festgesetzt (nachstehend als eine ”Außertrittfallzeitfrequenz NP” bezeichnet) bis der Steuer-IC 60 zurückgesetzt ist (siehe 5(b)), und alle Gatesignale Ga bis Gf werden auf null gesetzt. Die Außertrittfallzeitfrequenz NP ist eine Frequenz des VCO, die einer Drehzahl entspricht, die merklich höher ist als die Maximaldrehzahl bei der der Elektromotor 3 mechanisch laufen kann, und ist zum Beispiel die Frequenz des VCO, die einer Drehzahl entspricht, die durch hinzufügen von 100,000 U/min zu der Maximaldrehzahl erhalten wird.When the positional deviation between the maximum SWa and the midpoint VWa1 becomes remarkably large, the synchronism between each pulse of the gate signals Ga to Gf (VCO) and the rotational position of the rotor of the electric motor can be made 3 are not maintained, and there is a fall out. In this case, at the control IC 60 that two triangles T1, T2 are not formed and the area difference can not be calculated. Accordingly, in the control IC 60 that VCO is not generated properly. Therefore, the frequency of the VCO is increased at a constant speed, and the frequency of the VCO is set to a frequency NP in the state of the out-of-step (hereinafter referred to as "out-of-step time frequency NP") until the control IC 60 is reset (see 5 (b) ), and all the gate signals Ga to Gf are set to zero. The external tread time frequency NP is a frequency of the VCO that corresponds to a speed that is appreciably higher than the maximum speed at which the electric motor 3 is mechanical, and is, for example, the frequency of the VCO, which corresponds to a speed obtained by adding 100,000 rpm to the maximum speed.
Bei dem Steuer-IC 60 wird, wenn ein Rücksetzsignal RS von einer Drehzahlüberwachungsschaltung 62A empfangen wird, die Stromversorgung temporär AUS geschalten und dann EIN geschalten, so dass die Stromversorgung zurückgesetzt ist. Beim Neustart wird, bei dem Steuer-IC 60, die Phase des Rotors des Elektromotors 3 erfasst. Nach der Erfassung der Phase werden, bei dem Steuer-IC 60, wenn ein Unterstützungsneustartsignal AS von der Drehzahlüberwachungsschaltung 62A empfangen wird, die Gatesignale Ga bis Gf erzeugt, und die Unterstützung durch den Elektromotor 3 wird neu gestartet. Die Phaseerfassung wird durchgeführt, wenn die Drehzahl des Elektromotors 3 null ist und die Phase (die Position) des Rotors nicht bestimmt werden kann, und wird in der Reihenfolge Ausrichten, Hochfahren, und Laufen durchgeführt. In dem Zustand des Ausrichtens wird die Wicklung einer Phase der drei Phasen mit elektrischer Leistung versorgt, und der Rotor mit einem Permanentmagneten wird temporär an der Position gehalten, die der Wicklung entspricht, die mit elektrischer Leistung versorgt wird. In dem Zustand des Hochfahrens, wird der Rotor an einer gegebenen Position gehalten, und dann werden die Wicklungen 30, 31, 32 der drei Phasen nacheinander mit elektrischer Leistung versorgt, um den Rotor ohne Erfassung der Position des Rotors zu drehen. In dem Zustand des Laufens werden, wenn die Drehzahl eine vorbestimmte Drehzahl erreicht, Teilspannungen der Anschlüsse der Wicklungen 30, 31, 32 erhalten, und die Position des Rotors wird erfasst. Nach dem Zurücksetzen der Stromversorgung, wird die Steuerung für den Elektromotor 3 bei dem Steuer-IC 60 zurückgesetzt, und die Position des Rotors wird erneut erfasst. Dementsprechend wird, wenn das Außertrittfallen vor dem Zurücksetzten aufgetreten ist, Synchronismus wieder hergestellt.At the control IC 60 when a reset signal RS from a speed monitoring circuit 62A is received, the power supply is turned off temporarily and then turned ON, so that the power supply is reset. When restarting, at the control IC 60 , the phase of the rotor of the electric motor 3 detected. After the detection of the phase, at the control IC 60 when a support restart signal AS from the speed monitoring circuit 62A is received, generates the gate signals Ga to Gf, and the assistance by the electric motor 3 restarting. The phase detection is performed when the speed of the electric motor 3 is zero and the phase (position) of the rotor can not be determined, and is performed in the order of aligning, raising, and running. In the state of alignment, the winding of one phase of the three phases is supplied with electric power, and the rotor with a permanent magnet is temporarily held at the position corresponding to the winding which is supplied with electric power. In the state of startup, the rotor is held at a given position, and then the windings become 30 . 31 . 32 the three phases supplied with electrical power one after the other to rotate the rotor without detecting the position of the rotor. In the state of running, when the rotational speed reaches a predetermined rotational speed, partial stresses of the terminals of the windings 30 . 31 . 32 and the position of the rotor is detected. After resetting the power supply, the controller becomes the electric motor 3 at the control IC 60 reset, and the position of the rotor is detected again. Accordingly, if the outside tread has occurred before the reset, synchronism is restored.
Bei der Wechselrichterstoppschaltung 61 wird der Wechselrichter 5 entsprechend einem Stoppsignal SS von der Drehzahlüberwachungsschaltung 62A gestoppt. Die Wechselrichterstoppschaltung 61 enthält sechs Transistoren 61a bis 61f vom Typ npn. Die Drehzahlüberwachungsschaltung 62A ist mit den Basen der Transistoren 61a bis 61f verbunden, ein Emitter ist mit der Masse verbunden, und der Kollektor ist mit den Gates der FETs 50 bis 55 des Wechselrichters 5 verbunden. Bei der Wechselrichterstoppschaltung 61 werden, wenn das Stoppsignal SS in die Basen der Transistoren 61a bis 61f eingegeben wird, die Transistoren 61a bis 61f EIN geschalten. Dann werden, bei dem Wechselrichter 5, die Gates der FETs 50 bis 55 über die Transistoren 61a bis 61f mit der Masse verbunden, und die FETs 50 bis 55 werden AUS geschalten. Dem zu Folge wird die Stromversorgung der Wicklungen 30, 31, 32 des Elektromotors 3 beendet.In the inverter stop circuit 61 becomes the inverter 5 in accordance with a stop signal SS from the speed monitoring circuit 62A stopped. The inverter stop circuit 61 contains six transistors 61a to 61f of type npn. The speed monitoring circuit 62A is with the bases of the transistors 61a to 61f connected, an emitter is connected to the ground, and the collector is connected to the gates of the FETs 50 to 55 of the inverter 5 connected. In the inverter stop circuit 61 when the stop signal SS in the bases of the transistors 61a to 61f is input, the transistors 61a to 61f ON switched. Then, at the inverter 5 , the gates of the FETs 50 to 55 over the transistors 61a to 61f connected to the ground, and the FETs 50 to 55 are switched OFF. The result is the power supply of the windings 30 . 31 . 32 of the electric motor 3 completed.
Bei der Drehzahlüberwachungsschaltung 62A wird basierend auf dem VCO von der Steuer-IC 60 bestimmt, ob der Elektromotor 3 in dem Überdrehzahlzustand oder dem Zustand des Außertrittfallens ist. Bei der Drehzahlüberwachungsschaltung 62A, gibt es zwei Schwellenwerte für die Frequenz des VCO (eine Frequenz Nf zum Bestimmen, ob Überdrehzahl auftritt (nachstehend als eine ”Überdrehzahlbestimmungsfrequenz Nf” bezeichnet) als die Überdrehzahlbestimmungsdrehzahl, und eine Frequenz Nmax zum Bestimmen, ob Außertrittfallen auftritt (nachstehend als eine ”Außertrittfallenbestimmungsfrequenz Nmax bezeichnet) als die Außertrittfallenbestimmungsdrehzahl), um eine Unterscheidung dahingehend vorzunehmen, ob der Elektromotor 3 in einem normalen Zustand, dem Überdrehzahlzustand, oder dem Zustand des Außertrittfallens ist (siehe 5). Die Überdrehzahlbestimmungsfrequenz Nf wird auf die Frequenz des VCO eingestellt, die der Drehzahl des Elektromotors 3 entspricht, die höher ist als die zulässige Maximaldrehzahl bei der Steuerung des Elektromotors 3, und ist niedriger als die Maximaldrehzahl, bei der der Elektromotor 3 mechanisch laufen kann. Zum Beispiel wird die Überdrehzahlbestimmungsfrequenz Nf auf die Frequenz des VCO entsprechend der Drehzahl zwischen der zulässigen Maximaldrehzahl und der Maximaldrehzahl eingestellt. Die Außertrittfallenbestimmungsfrequenz Nmax wird auf die Frequenz des VCO eingestellt, die der Drehzahl des Elektromotors 3 entspricht, die höher ist als die Maximaldrehzahl, bei der der Elektromotor 3 mechanisch laufen kann und niedriger ist als die Drehzahl entsprechend der Außertrittfallzeitfrequenz NP. Zum Beispiel wird die Außertrittfallenbestimmungsfrequenz Nmax auf die Frequenz des VCO entsprechend der Drehzahl zwischen der Maximaldrehzahl und der Außertrittfallzeitfrequenz NP eingestellt.In the speed monitoring circuit 62A is based on the VCO from the control IC 60 determines if the electric motor 3 in the overspeed state or the state of stepping out. In the speed monitoring circuit 62A , there are two thresholds for the frequency of the VCO (a frequency Nf for determining whether overspeed occurs (hereinafter referred to as an "overspeed determination frequency Nf") as the overspeed determination speed, and a frequency Nmax for determining whether outboard treads occur (hereinafter referred to as a "treadle fall determination frequency Nmax) as the outside treadfall determination speed) to discriminate whether the electric motor 3 is in a normal state, the overspeed state, or the state of stepping out (see 5 ). The overspeed determination frequency Nf is set to the frequency of the VCO, that of the speed of the electric motor 3 which is higher than the permissible maximum speed in the control of the electric motor 3 , and is lower than the maximum speed at which the electric motor 3 can run mechanically. For example, the overspeed determination frequency Nf is set to the frequency of the VCO according to the rotational speed between the maximum permissible rotational speed and the maximum rotational speed. The outside treadfall determination frequency Nmax is set to the frequency of the VCO, that of the speed of the electric motor 3 which is higher than the maximum speed at which the electric motor 3 can run mechanically and is lower than the speed corresponding to the external tread time frequency NP. For example, the outside tread determination frequency Nmax is set to the frequency of the VCO corresponding to the number of revolutions between the maximum speed and the outside tread time frequency NP.
Bei der Drehzahlüberwachungsschaltung 62A wird bei einem vorbestimmten Zeitintervall (z. B. immer wenn das VCO in dem Steuer-IC 60 erzeugt wird) bestimmt, ob die Frequenz des VCO höher ist als die Überdrehzahlbestimmungsfrequenz Nf. Bei der Drehzahlüberwachungsschaltung 62A wird, wenn bestimmt wird, dass die Frequenz des VCO höher ist als die Überdrehzahlbestimmungsfrequenz Nf (das heißt, wenn temporär bestimmt wird, dass der Elektromotor 3 in dem Überdrehzahlzustand ist), das Stoppsignal SS an den Wechselrichter 5 übertragen, um die Stromversorgung durch den Wechselrichter 5 zu beenden. Zu diesem Zeitpunkt wird, da eine Unterscheidung dahingehend, ob der Elektromotor 3 in dem Überdrehzahlzustand oder dem Zustand des Außertrittfallens ist, nicht vorgenommen wird, die Stromversorgung durch den Wechselrichter 5 beendet, um den Elektromotor 3 zur Folgeschadensicherung zu stoppen, in Vorbereitung für den Zustand in dem der Elektromotor 3 in dem Überdrehzahlzustand ist. Währenddessen wird in der Drehzahlüberwachungsschaltung 62A, wenn bestimmt wird, dass die Frequenz des VCO kleiner gleich der Überdrehzahlbestimmungsfrequenz Nf ist (wenn bestimmt wird, dass der Elektromotor 3 im normalen Zustand ist), der Betrieb des Elektromotors 3 weitergeführt.In the speed monitoring circuit 62A becomes at a predetermined time interval (for example, whenever the VCO in the control IC 60 is generated) determines whether the frequency of the VCO is higher than the overspeed determination frequency Nf. In the speed monitoring circuit 62A when it is determined that the frequency of the VCO is higher than the overspeed determination frequency Nf (that is, when it is temporarily determined that the electric motor 3 in the overspeed state), the stop signal SS to the inverter 5 transferred to the power supply through the inverter 5 to end. At this time, as a distinction as to whether the electric motor 3 in the overspeed state or the state of stepping out, the power supply through the inverter is not made 5 finished to the electric motor 3 to stop the consequential damage, in preparation for the state in which the electric motor 3 in the overspeed state. Meanwhile, in the speed monitoring circuit 62A when it is determined that the frequency of the VCO is less than or equal to the overspeed determination frequency Nf (when it is determined that the electric motor 3 in the normal state), the operation of the electric motor 3 continued.
Bei der Drehzahlüberwachungsschaltung 62A wird, wenn eine Wartezeit Ts abgelaufen ist seit die Übertragung des Stoppsignals SS gestartet wurde, bestimmt, ob die Frequenz des VCO höher ist als die Außertrittfallenbestimmungsfrequenz Nmax. Der Grund, warum die Bestimmung, nachdem die Wartezeit Ts abgelaufen ist, gemacht wird, ist, dass bei dem Steuer-IC 60 eine vorbestimmte Zeit benötigt wird bis die Frequenz die Außertrittfallzeitfrequenz NP erreicht, da die Frequenz bei konstanter Zunahmegeschwindigkeit erhöht wird, wenn die Frequenz des VCO auf die Außertrittfallzeitfrequenz NP festgesetzt wird. Daher wird, bei der Drehzahlüberwachungsschaltung 62A, nachdem die Wartezeit Ts, die länger ist als die vorbestimmte Zeit zur Erhöhung, abgelaufen ist, bestimmt, ob die Frequenz des VCO die Frequenz entsprechend der Überdrehzahl oder entsprechend der Außertrittfallzeitfrequenz NP ist.In the speed monitoring circuit 62A If, when a waiting time Ts has elapsed since the transmission of the stop signal SS was started, it is determined whether the frequency of the VCO is higher than the outside tread trap determination frequency Nmax. The reason why the determination is made after the waiting time Ts has elapsed is that in the control IC 60 a predetermined time is required until the frequency reaches the out-of-step fall time frequency NP, since the frequency is increased at a constant rate of increase when the frequency of the VCO is set to the out-of-fall time frequency NP. Therefore, in the speed monitoring circuit 62A After the waiting time Ts, which is longer than the predetermined time to increase, has elapsed, it determines whether the frequency of the VCO is the frequency corresponding to the overspeed or corresponding to the external tearing time frequency NP.
Bei der Drehzahlüberwachungsschaltung 62A wird, wenn bestimmt wird, dass die Frequenz des VCO höher ist als die Außertrittfallenbestimmungsfrequenz Nmax (das heißt; wenn bestimmt wird, dass der Elektromotor 3 in dem Zustand des Außertrittfallens ist) (siehe 5(b)), das Rücksetzsignal RS an den Steuer-IC 60 übertragen, um den Steuer-IC 60 zurückzusetzen. Nachdem der Steuer-IC 60 zurückgesetzt ist, wird in der Drehzahlüberwachungsschaltung 62A wieder bestimmt, ob die Frequenz des VCO höher ist als die Außertrittfallenbestimmungsfrequenz Nf, um zu bestätigen, dass Synchronismus wiederhergestellt ist. Bei der Drehzahlüberwachungsschaltung 62A wird, wenn bestimmt wird, dass die Frequenz des VCO höher ist als die Überdrehzahlbestimmungsfrequenz Nf, bestimmt, ob die Frequenz des VCO höher ist als die Außertrittfallenbestimmungsfrequenz Nmax nachdem die Wartezeit Ts in oben beschriebener Weise abgelaufen ist. Währenddessen wird, bei der Drehzahlüberwachungsschaltung 62A, wenn bestimmt wird, dass die Frequenz des VCO kleiner gleich der Überdrehzahlbestimmungsfrequenz Nf ist (das heißt, wenn bestimmt wird, dass der Elektromotor 3 in den normalen Zustand zurückkehrt), das Unterstützungsneustartsignal AS an den Steuer-IC 60 übertragen und Übertragung des Stoppsignal SS zu der Wechselrichterstoppschaltung 61 wird beendet, um die Unterstützung durch den Elektromotor 3 neu zu starten.In the speed monitoring circuit 62A when it is determined that the frequency of the VCO is higher than the outside tread fall determination frequency Nmax (that is, when it is determined that the electric motor 3 is in the state of stepping out) (see 5 (b) ), the reset signal RS to the control IC 60 transferred to the control IC 60 reset. After the control IC 60 is reset in the speed monitoring circuit 62A again determines whether the frequency of the VCO is higher than the outside treadfall determination frequency Nf to confirm that synchronism is restored. In the speed monitoring circuit 62A When it is determined that the frequency of the VCO is higher than the overspeed determination frequency Nf, it is determined whether the frequency of the VCO is higher than the out-tread fall determination frequency Nmax after the waiting time Ts has elapsed in the above-described manner. Meanwhile, at the speed monitoring circuit 62A when it is determined that the frequency of the VCO is less than or equal to the overspeed determination frequency Nf (that is, when it is determined that the electric motor 3 returns to the normal state), the assistance restart signal AS to the control IC 60 transmitting and transmitting the stop signal SS to the inverter stop circuit 61 is terminated to the support of the electric motor 3 to restart.
Bei der Drehzahlüberwachungsschaltung 62A wird, wenn bestimmt wird, dass die Frequenz des VCO kleiner gleich der Außertrittfallenbestimmungsfrequenz Nmax ist (das heißt, wenn bestimmt wird, dass der Elektromotor 3 in dem Überdrehzahlzustand ist) (siehe 5), ein Fehlerleuchtebeleuchtungssignal zum Beleuchten der Fehlerleuchte des Turboladers an die ECU (nicht dargestellt) des Armaturenbretts übertragen, um den Fahrer zu benachrichtigen, dass der Elektromotor 3 in dem Überdrehzahlzustand ist. Da die Unterstützung durch den Elektromotor 3 aufgrund des Anhaltens des Elektromotors 3 beendet wird, und der Vorverdichtungsdruck durch den Turbolader 2 abnimmt, muss der Fahrer über einen fehlerhaften Zustand in dem Turbolader 2 informiert werden. Darüber hinaus wird in der Drehzahlüberwachungsschaltung 62A das Fehlersignal FS an die Motor-ECU 7 übertragen, um die Motor-ECU 7 zu informieren, dass ein fehlerhafter Zustand in dem Elektromotor 3 auftritt, und der Elektromotor 3 wird zwangsweise gestoppt. Bei der Drehzahlüberwachungsschaltung 62A wird das Stoppsignal SS übertragen bis der Zündschalter AUS geschalten wird, um den Elektromotor 3 zu stoppen, und das Stoppsignal SS wird nicht übertragen, wenn der Zündschalter AUS geschalten und dann wieder EIN geschalten wird. In der Motor-ECU 7 fährt, wenn das Fehlersignal FS empfangen wird, der Prozess mit der Steuerung des Turboladers 2 ohne Unterstützung durch den Elektromotor 3 fort.In the speed monitoring circuit 62A if it is determined that the frequency of the VCO is less than or equal to the outside treadfall determination frequency Nmax (that is, it is determined that the electric motor 3 in the overspeed condition) (see 5 ), a fault lamp lighting signal for illuminating the turbocharger fault lamp is transmitted to the ECU (not shown) of the instrument panel to notify the driver that the electric motor 3 in the overspeed state. Because the support by the electric motor 3 due to the stopping of the electric motor 3 is terminated, and the precompression pressure through the turbocharger 2 decreases, the driver must have a faulty condition in the turbocharger 2 be informed. In addition, in the speed monitoring circuit 62A the error signal FS to the engine-ECU 7 transferred to the engine-ECU 7 to inform that a faulty condition in the electric motor 3 occurs, and the electric motor 3 is forcibly stopped. In the speed monitoring circuit 62A the stop signal SS is transmitted until the ignition switch is turned OFF to the electric motor 3 to stop, and the stop signal SS is not transmitted when the ignition switch is turned OFF and then turned ON again. In the engine-ECU 7 When the error signal FS is received, the process continues with the control of the turbocharger 2 without support from the electric motor 3 continued.
Der Betrieb in dem Turboladersystem 1A mit einem Elektromotor während der Überdrehzahl/Außertrittfallen-Bestimmung wird gemäß einem Flussdiagramm, das in 6 gezeigt ist, mit Bezug auf die 1 bis 5 beschrieben. 6 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb in dem Turboladersystem mit einem Elektromotor gemäß der ersten Ausführungsform während der Überdrehzahl/Außertrittfallen-Bestimmung zeigt.Operation in the turbocharger system 1A with an electric motor during the overspeed / outboard kick determination is performed according to a flowchart shown in FIG 6 is shown with respect to the 1 to 5 described. 6 FIG. 10 is a flowchart showing the operation in the turbocharger system with an electric motor according to the first embodiment during the overspeed / outboard kick determination.
Bei dem Steuer-IC 60 der Betriebssteuervorrichtung 6A, wird die Frequenz des VCO entsprechend einem Sollwert von der Motor-ECU 7 eingestellt. Bei dem Steuer-IC 60 werden Flächen der zwei Dreiecke T1, T2 in der nicht-erregt Periode VWc basierend auf der Teilspannung der Klemmenspannung der Wicklungen 30, 31, 32 des Elektromotors 3 erhalten, und die Flächendifferenz der zwei Dreiecke T1, T2 wird berechnet (siehe 4). Dann wird bei dem Steuer-IC 60 die ansteigende Flanke jedes Impulses des VCO eingestellt, so dass die Flächendifferenz null wird, und der VCO, gezeigt in 3, wird erzeugt. Bei dem Steuer-IC 60, werden die sechs Gatesignale Ga bis Gf, gezeigt in 3, basierend auf dem VCO erzeugt und werden zu dem Wechselrichter 5 übertragen. In dem Wechselrichter 5, werden FETs 50 bis 55 entsprechend der Gatesignale Ga bis Gf EIN/AUS geschaltet, und die Wicklungen 30, 31, 32 werden nacheinander mit elektrischer Leistung versorgt. Somit werden in dem Elektromotor 3 magnetische Felder nacheinander in den Wicklungen 30, 31, 32 erzeugt, und der Rotor mit einem Permanentmagneten wird bei einer Drehzahl entsprechend der Frequenz des VCO gedreht. Der Turbolader 2 wird durch Einsetzen des Elektromotors 3 unterstützt, und der Vorverdichtungsdruck nimmt zu.At the control IC 60 the operation control device 6A , the frequency of the VCO will be according to a setpoint from the engine-ECU 7 set. At the control IC 60 are areas of the two triangles T1, T2 in the non-energized period VWc based on the partial voltage of the terminal voltage of the windings 30 . 31 . 32 of the electric motor 3 and the area difference of the two triangles T1, T2 is calculated (see 4 ). Then, at the control IC 60 the rising edge of each pulse of the VCO is adjusted so that the area difference becomes zero and the VCO shown in FIG 3 , is generated. At the control IC 60 , the six gate signals Ga to Gf shown in FIG 3 , generated based on the VCO and become the inverter 5 transfer. In the inverter 5 , become FETs 50 to 55 in accordance with the gate signals Ga to Gf ON / OFF, and the windings 30 . 31 . 32 are supplied with electrical power one after the other. Thus, in the electric motor 3 magnetic fields one after the other in the windings 30 . 31 . 32 is generated, and the rotor with a permanent magnet is rotated at a speed corresponding to the frequency of the VCO. The turbocharger 2 is by inserting the electric motor 3 supports, and the precompression pressure increases.
Wenn Außertrittfallen auftritt wird, bei dem Steuer-IC 60, da die zwei Dreiecke T1, T2 nicht ausgebildet werden können und die Flächendifferenz nicht berechnet werden kann, die Frequenz des VCO erhöht und auf die Außertrittfallzeitfrequenz NP festgesetzt.If outboard fall occurs, at the control IC 60 That is, since the two triangles T1, T2 can not be formed and the area difference can not be calculated, the frequency of the VCO is increased and set to the external tearing time frequency NP.
Bei der Drehzahlüberwachungsschaltung 62A der Betriebssteuervorrichtung 6A wird bestimmt, ob die Frequenz des VCO bei einem vorbestimmten Zeitintervall höher ist als die Überdrehzahlbestimmungsfrequenz Nf (S10) (siehe 5).In the speed monitoring circuit 62A the operation control device 6A is determined whether the frequency of the VCO at a predetermined time interval is higher than the overspeed determination frequency Nf (S10) (see 5 ).
Bei der Drehzahlüberwachungsschaltung 62A wird, wenn bestimmt wird, dass die Frequenz des VCO höher ist als die Überdrehzahlbestimmungsfrequenz Nf, das Stoppsignal SS an den Wechselrichter 5 übertragen. Dann werden in dem Wechselrichter 5 alle FETs 50 bis 55 AUS geschaltet, und die Stromversorgung der Wicklungen 30, 31, 32 des Elektromotors 3 wird beendet (S11). Dementsprechend wird in dem Elektromotor 3 der elektrische Antrieb gestoppt, und die Unterstützung für den Turbolader 2 wird gestoppt. Die Übertragung des Stoppsignals SS an den Wechselrichter 5 wird weitergeführt bis der Prozess zu S17 fortfährt, und wenn der Prozess zu S17 fortfährt, wird die Unterstützung neu gestartet.In the speed monitoring circuit 62A For example, if it is determined that the frequency of the VCO is higher than the overspeed determination frequency Nf, the stop signal SS is sent to the inverter 5 transfer. Then be in the inverter 5 all FETs 50 to 55 OFF, and the power supply of the windings 30 . 31 . 32 of the electric motor 3 is ended (S11). Accordingly, in the electric motor 3 the electric drive stopped, and the support for the turbocharger 2 is stopped. The transmission of the stop signal SS to the inverter 5 it continues until the process continues to S17, and when the process continues to S17, the support is restarted.
Währenddessen fährt, in der Drehzahlüberwachungsschaltung 62A, wenn bestimmt wird, dass die Frequenz des VCO kleiner gleich der Überdrehzahlbestimmungsfrequenz Nf ist, der Prozess zu S10 in der nächsten Routine fort.Meanwhile drives, in the speed monitoring circuit 62A if it is determined that the frequency of the VCO is less than or equal to the overspeed determination frequency Nf, the process proceeds to S10 in the next routine.
Bei der Drehzahlüberwachungsschaltung 62A wird, nachdem die Übertragung des Stoppsignals SS in S11 gestartet wurde, wenn die Wartezeit Ts abgelaufen ist (S12), bestimmt, ob die Frequenz des VCO höher ist als die Außertrittfallenbestimmungsfrequenz Nmax (S13).In the speed monitoring circuit 62A After the transmission of the stop signal SS has been started in S11, when the waiting time Ts has elapsed (S12), it is determined whether the frequency of the VCO is higher than the outside tread fall determination frequency Nmax (S13).
Bei der Drehzahlüberwachungsschaltung 62A wird, wenn bestimmt wird, dass die Frequenz des VCO höher ist als die Außertrittfallenbestimmungsfrequenz Nmax (siehe 5(b)), das Rücksetzsignal RS an den Steuer-IC 60 übertragen. Dann wird der Steuer-IC 60 zurückgesetzt (S14). Nach dem Neustart wird bei dem Steuer-IC 60 die Erfassung der Phase des Elektromotors 3 gestartet (S15), und der VCO wird nach Fertigstellung der Phaseerfassung erzeugt. Dann wird in der Drehzahlüberwachungsschaltung 62A bestimmt, ob die Frequenz des VCO höher ist als die Überdrehzahlbestimmungsfrequenz Nf (S16) (siehe 5). Bei der Drehzahlüberwachungsschaltung 62A kehrt, wenn bestimmt wird, dass die Frequenz des VCO höher ist als die Überdrehzahlbestimmungsfrequenz Nf, der Prozess zu S12 zurück. Währenddessen wird in der Drehzahlüberwachungsschaltung 62A, wenn bestimmt wird, dass die Frequenz des VCO kleiner gleich der Überdrehzahlbestimmungsfrequenz Nf ist, das Unterstützungsneustartsignal AS an den Steuer-IC 60 übertragen, und die Übertragung des Stoppsignals SS an die Wechselrichterstoppschaltung 61 wird beendet (S17), wonach der Prozess zu S10 in der nächsten Routine fortschreitet. Bei dem Steuer-IC 60 werden, wenn das Unterstützungsneustartsignal AS empfangen wird, die Gatesignale Ga bis Gf basierend auf dem VCO erzeugt, und werden zu dem Wechselrichter 5 übertragen (S17). In dem Wechselrichter 5 werden, da ein zwangsweises AUS der FETs 50 bis 55 durch das Stoppsignal SS aufgehoben wird, die FETs 50 bis 55 entsprechend der Gatesignale Ga bis Gf EIN/AUS geschaltet und die Wicklungen 30, 31, 32 werden nacheinander mit elektrischer Leistung versorgt (S17). Dann dreht sich, in dem Elektromotor 3 der Rotor mit einem Permanentmagneten bei einer Drehzahl entsprechend der Frequenz des VCO, wobei die magnetischen Felder in den Wicklungen 30, 31, 32 nacheinander erzeugt werden, und die Unterstützung für den Turbolader 2 wird neu gestartet (S17).In the speed monitoring circuit 62A when it is determined that the frequency of the VCO is higher than the outside tread determination frequency Nmax (see 5 (b) ), the reset signal RS to the control IC 60 transfer. Then the control IC 60 reset (S14). After the restart is at the control IC 60 the detection of the phase of the electric motor 3 is started (S15), and the VCO is generated after completion of the phase detection. Then in the speed monitoring circuit 62A determines if the frequency of the VCO is higher than that Overspeed determination frequency Nf (S16) (see 5 ). In the speed monitoring circuit 62A If it is determined that the frequency of the VCO is higher than the overspeed determination frequency Nf, the process returns to S12. Meanwhile, in the speed monitoring circuit 62A That is, if it is determined that the frequency of the VCO is less than or equal to the overspeed determination frequency Nf, the assistance restart signal AS is applied to the control IC 60 transmitted, and the transmission of the stop signal SS to the inverter stop circuit 61 is ended (S17), after which the process proceeds to S10 in the next routine. At the control IC 60 When the assistance restart signal AS is received, the gate signals Ga to Gf are generated based on the VCO, and become the inverter 5 transferred (S17). In the inverter 5 be, as a forced out of the FETs 50 to 55 is canceled by the stop signal SS, the FETs 50 to 55 in accordance with the gate signals Ga to Gf turned ON / OFF and the windings 30 . 31 . 32 are supplied with electric power one after another (S17). Then it turns, in the electric motor 3 the rotor with a permanent magnet at a speed corresponding to the frequency of the VCO, with the magnetic fields in the windings 30 . 31 . 32 be generated sequentially, and support for the turbocharger 2 will be restarted (S17).
Währenddessen wird, in der Drehzahlüberwachungsschaltung 62A, wenn bestimmt wird, dass die Frequenz des VCO kleiner gleich der Außertrittfallenbestimmungsfrequenz Nmax ist (siehe 5(a)), das Fehlerleuchtebeleuchtungssignal an die ECU des Armaturenbretts (S18) übertragen, und das Fehlersignal ES wird an die Motor-ECU 7 (S19) übertragen. Dann wird die Fehlerleuchte des Turboladers in dem Armaturenbrett beleuchtet (nicht dargestellt) (S18). In der Motor-ECU 7 fährt der Prozess mit der Steuerung des Turboladers 2 ohne Unterstützung durch den Elektromotor 3 fort.Meanwhile, in the speed monitoring circuit 62A if it is determined that the frequency of the VCO is less than or equal to the outside treadfall determination frequency Nmax (see 5 (a) ), the error lamp lighting signal is transmitted to the ECU of the instrument panel (S18), and the error signal ES is sent to the engine ECU 7 (S19). Then, the turbocharger fault lamp in the dashboard is illuminated (not shown) (S18). In the engine-ECU 7 the process continues with the control of the turbocharger 2 without support from the electric motor 3 continued.
Entsprechend der Betriebssteuervorrichtung 6A ist es möglich eine Unterscheidung basierend auf der Frequenz des VCO dahingehend zu treffen, ob der Elektromotor in dem Überdrehzahlzustand oder dem Zustand des Außertrittfallens ist. Dementsprechend kann in der Betriebssteuervorrichtung 6A die Unterstützung durch den Elektromotor 3 unverzüglich durch Zurücksetzen der Steuer-IC 60 neu gestartet werden, wenn bestimmt wird, dass der Elektromotor 3 in dem Zustand des Außertrittfallens ist. Wenn bestimmt wird, dass der Elektromotor 3 in dem Überdrehzahlzustand ist, ist es möglich den Elektromotor 3 zuverlässig zu stoppen bis der Zündschalter AUS geschaltet ist. Bei der Betriebssteuervorrichtung 6A wird die Stromversorgung durch den Wechselrichter 5 beendet, um den Elektromotor 3 zu stoppen, wenn temporär bestimmt ist, dass der Elektromotor 2 in dem Überdrehzahlzustand ist. Dementsprechend ist es möglich das Auftreten mechanischer Schwierigkeiten, eine Zunahme des Gegendrucks des Turboladers 2 und ähnliches, aufgrund der Überdrehzahl in einem frühen Stadium zu verhindern. Darüber hinaus kann in der Betriebssteuervorrichtung 6A die Stromversorgung durch den Wechselrichter 5 zwangsweise in einem einfachen Verfahren unter Verwendung der sechs Transistoren 61a bis 61f gestoppt werden.According to the operation control device 6A For example, it is possible to make a distinction based on the frequency of the VCO as to whether the electric motor is in the overspeed state or the state of the outboard stall. Accordingly, in the operation control device 6A the support by the electric motor 3 immediately by resetting the control IC 60 restarted when it is determined that the electric motor 3 is in the state of stepping out. When it is determined that the electric motor 3 in the overspeed state, it is possible the electric motor 3 Reliable stop until the ignition switch is turned OFF. In the operation control device 6A will be the power supply through the inverter 5 finished to the electric motor 3 to stop if it is temporarily determined that the electric motor 2 in the overspeed state. Accordingly, it is possible the occurrence of mechanical difficulties, an increase in the back pressure of the turbocharger 2 and the like, due to prevent overspeeding at an early stage. In addition, in the operation control device 6A the power supply through the inverter 5 forcibly in a simple process using the six transistors 61a to 61f being stopped.
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform beschrieben. Ein Aufbau des Turboladers 1B mit einem Elektromotor wird mit Bezug auf 1 bis 5 beschrieben. Die Frequenz des VCO und der Aufbau und der Betrieb, in dem der Vorverdichtungsdruck während Überdrehzah1/Außertrittfallen-Bestimmung verwendet wird, unterscheidet sich zwischen dem Turboladersystem 1B mit einem Elektromotor und dem Turboladersystem 1A mit einem Elektromotor gemäß der ersten Ausführungsform. Die anderen Strukturen und Betriebsweisen des Turboladersystems 1B mit einem Elektromotor sind im wesentlichen die Selben wie die des Turboladers 1A mit einem Elektromotor. Für das Turboladersystem 1B mit einem Elektromotor werden die selben Symbole für die selben Strukturen wie die des Turboladersystems 1A mit einem Elektromotor angewendet, und die Beschreibung davon wird weggelassen.Next, a second embodiment will be described. A construction of the turbocharger 1B with an electric motor is referring to 1 to 5 described. The frequency of the VCO and the structure and operation in which the precompression pressure is used during overspeed / off-fall detection are different between the turbocharger system 1B with an electric motor and the turbocharger system 1A with an electric motor according to the first embodiment. The other structures and operations of the turbocharger system 1B with an electric motor are essentially the same as that of the turbocharger 1A with an electric motor. For the turbocharger system 1B with an electric motor, the same symbols for the same structures as the turbocharger system 1A with an electric motor applied, and the description thereof is omitted.
Das Turboladersystem 1B mit einem Elektromotor enthält den Turbolader 2, den Elektromotor 3, die Batterie 4, den Wechselrichter 5 und eine Betriebssteuervorrichtung 6B.The turbocharger system 1B with an electric motor contains the turbocharger 2 , the electric motor 3 , the battery 4 , the inverter 5 and an operation control device 6B ,
Die Betriebssteuervorrichtung 6B steuert den Antrieb des Elektromotors 3 auf die selbe Weise wie die Betriebssteuervorrichtung 6A. Allerdings weist die Betriebssteuervorrichtung 6B ein anderes Verfahren auf zum Bestimmen, ob der Elektromotor 3 in dem Überdrehzahlzustand oder dem Zustand des Außertrittfallens ist. In der Betriebssteuervorrichtung 6B wird basierend auf der Frequenz des VCO und dem Vorverdichtungsdruck an den Motor bestimmt, ob der Elektromotor 3 in dem Überdrehzahlzustand oder dem Zustand des Außertrittfallens ist. Dementsprechend enthält die Betriebssteuervorrichtung 6B eine Drehzahlüberwachungsschaltung 62B als Außertrittfallenbestimmungseinrichtung und Überdrehzahltemporärbestimmungseinrichtung (Überdrehzahlbestimmungseinrichtung), anstatt der Drehzahlüberwachungsschaltung 62A in der Betriebssteuervorrichtung 6A.The operation control device 6B controls the drive of the electric motor 3 in the same way as the operation control device 6A , However, the operation control device has 6B another method for determining if the electric motor 3 in the overspeed state or the state of stepping out. In the operation control device 6B is determined based on the frequency of the VCO and the Vorverdichtungsdruck to the engine, whether the electric motor 3 in the overspeed state or the state of stepping out. Accordingly, the operation control device includes 6B a speed monitoring circuit 62B as the out-of-step determining means and the over-speed temporary determining means (overspeed determining means) instead of the speed monitoring circuit 62A in the operation control device 6A ,
In der Drehzahlüberwachungsschaltung 62B wird basierend auf dem VCO von dem Steuer-IC 60 und dem Vorverdichtungsdrucksignal FS von der Motor-ECU 7 bestimmt, ob der Elektromotor 3 in dem Überdrehzahlzustand oder dem Zustand des Außertrittfallens ist. Das Vorverdichtungsdrucksignal FS wird durch einen Vorverdichtungsdrucksensor (nicht dargestellt) erfasst. Ein Vorverdichtungsdruck, der in der Motor-ECU 7 dem Vorverdichtungsdrucksensor entnommen wird, wird als der Vorverdichtungsdruck eingestellt. Bei der Drehzahlüberwachungsschaltung 62B gibt es einen Schwellenwert (die Überdrehzahlbestimmungsfrequenz Nf als die Überdrehzahlbestimmungsdrehzahl) für die Frequenz des VCO, und einen Schwellenwert (den Bestimmungsvorverdichtungsdruck Pr) für den Vorverdichtungsdruck, um eine Unterscheidung dahingehend zu treffen, ob der Elektromotor im normalen Zustand, dem Überdrehzahlzustand, oder dem Zustand des Außertrittfallens ist. Der Bestimmungsvorverdichtungsdruck Pr wird auf einen Vorverdichtungsdruck eingestellt, der höher ist als der Vorverdichtungsdruck, der aufgrund der maximalen Unterstützung bei der Steuerung durch den Elektromotor 3 erhalten wird, und niedriger ist als der Vorverdichtungsdruck, der aufgrund der Unterstützung durch den Elektromotor 3 in dem Überdrehzahlzustand erhalten wird.In the speed monitoring circuit 62B is based on the VCO from the control IC 60 and the pre-compression pressure signal FS from the engine ECU 7 determines if the electric motor 3 in the overspeed state or the state of stepping out. The precompression pressure signal FS is detected by a precompression pressure sensor (not shown). A pre-compression pressure in the engine-ECU 7 is taken from the precompression pressure sensor is set as the precompressing pressure. In the speed monitoring circuit 62B For example, there is a threshold value (the overspeed determination frequency Nf as the overspeed determination speed) for the frequency of the VCO, and a threshold value (the preconcentration pressure Pr) for the precompression pressure to discriminate whether the electric motor is in the normal state, the overspeed state, or the state the stepping out is. The determination precompression pressure Pr is set to a precompression pressure higher than the precompression pressure due to the maximum assist in the control by the electric motor 3 and lower than the precompression pressure due to the assistance of the electric motor 3 is obtained in the overspeed state.
In der Drehzahlüberwachungsschaltung 62B wird bei einem vorbestimmten Zeitintervall (zum Beispiel, jedes mal, wenn das VCO durch den Steuer-IC 60 erzeugt wird) bestimmt, ob die Frequenz des VCO höher ist als die Überdrehzahlbestimmungsfrequenz. In der Drehzahlüberwachungsschaltung 62B wird, wenn bestimmt wird, dass die Frequenz des VCO höher ist als die Überdrehzahlbestimmungsfrequenz Nf (das heißt, wenn temporär bestimmt wird, dass der Elektromotor in dem Überdrehzahlzustand ist), das Stoppsignal SS an den Wechselrichter 5 übertragen, um die Stromversorgung durch den Wechselrichter 5 zu beenden. Währenddessen wird in der Drehzahlüberwachungsschaltung 62B, wenn bestimmt wird, dass die Frequenz des VCO kleiner gleich der Überdrehzahlbestimmungsfrequenz Nf ist (das heißt, wenn bestimmt wird, dass der Elektromotor 3 im normalen Zustand ist), der Betrieb des Elektromotors 3 bis zur nächsten Bestimmung der Frequenz des VCO und der Überdrehzahlbestimmungsfrequenz Nf weitergeführt.In the speed monitoring circuit 62B is at a predetermined time interval (for example, every time the VCO is driven by the control IC 60 is generated) determines whether the frequency of the VCO is higher than the overspeed determination frequency. In the speed monitoring circuit 62B For example, when it is determined that the frequency of the VCO is higher than the overspeed determination frequency Nf (that is, when it is temporarily determined that the electric motor is in the overspeed condition), the stop signal SS is sent to the inverter 5 transferred to the power supply through the inverter 5 to end. Meanwhile, in the speed monitoring circuit 62B when it is determined that the frequency of the VCO is less than or equal to the overspeed determination frequency Nf (that is, when it is determined that the electric motor 3 in the normal state), the operation of the electric motor 3 until the next determination of the frequency of the VCO and the overspeed determination frequency Nf.
In der Drehzahlüberwachungsschaltung 62B wird bestimmt, wenn die Wartezeit Ts seit der Übertragung des Stoppsignals SS abgelaufen ist, ob der Vorverdichtungsdruck niedriger ist als der Bestimmungsvorverdichtungsdruck Pr. Wenn der Elektromotor 3 in dem Überdrehzahlzustand ist, da die Unterstützung durch den Elektromotor 3 merklich größer als die maximale Unterstützung in der Steuerung wird, wird der Vorverdichtungsdruck merkbar hoch. Währenddessen wird, wenn der Elektromotor 3 in dem Zustand des Außertrittfallens in der Steuerung ist, da der elektrische Antrieb des Elektromotors 3 nicht gemäß der Phase des Rotors durchgeführt werden kann, ein Vorverdichtungsdruck nicht mindestens merklich hoch, im Gegensatz zu dem Fall des Überdrehzahlzustand. Daher wird in der Drehzahlüberwachungsschaltung 62B bestimmt, ob der Vorverdichtungsdruck in dem Überdrehzahlzustand merklich hoch wird.In the speed monitoring circuit 62B is determined, when the waiting time Ts has elapsed since the transmission of the stop signal SS, whether the precompression pressure is lower than the determination precompression pressure Pr. When the electric motor 3 in the overspeed state, since the assistance by the electric motor 3 becomes appreciably larger than the maximum support in the control, the pre-compression pressure becomes noticeably high. Meanwhile, when the electric motor 3 in the state of the stepping out in the control is because the electric drive of the electric motor 3 can not be performed according to the phase of the rotor, a precompression pressure is not at least noticeably high, as opposed to the case of the overspeed condition. Therefore, in the speed monitoring circuit 62B determines whether the precompression pressure in the overspeed condition becomes noticeably high.
In der Drehzahlüberwachungsschaltung 62B wird, wenn bestimmt wird, dass der Vorverdichtungsdruck niedriger ist als der Bestimmungsvorverdichtungsdruck Pr (das heißt, wenn bestimmt wird, dass der Elektromotor 3 in dem Zustand des Außertrittfallens ist), das Rücksetzsignal RS an den Steuer-IC 60 übertragen, um den Steuer-IC 60 zurückzusetzen. Nach dem Zurücksetzen des Steuer-ICs 60, in der Drehzahlüberwachungsschaltung 62B, wird wieder bestimmt, ob die Frequenz des VCO höher ist als die Überdrehzahlbestimmungsfrequenz Nf, um zu bestätigen, ob Synchronismus wiederhergestellt ist. In der Drehzahlüberwachungsschaltung 62B wird bestimmt, wenn bestimmt wird, dass die Frequenz des VCO höher ist als die Überdrehzahlbestimmungsfrequenz Nf, ob die Frequenz des VCO höher ist als die Außertrittfallenbestimmungsfrequenz Nmax, wenn die Wartezeit Ts abgelaufen ist. Währenddessen wird, in der Drehzahlüberwachungsschaltung 62B, wenn bestimmt wird, dass der Vorverdichtungsdruck kleiner gleich der Überdrehzahlbestimmungsfrequenz Nf ist (das heißt, wenn bestimmt wird, dass der Elektromotor 3 in den normalen Zustand zurückkehrt), das Unterstützungsneustartsignal AS an den Steuer-IC 60 übertragen und die Übertragung des Stoppsignals SS an die Wechselrichterstoppschaltung 61 wird beendet, um die Unterstützung durch den Elektromotor 3 neu zu starten.In the speed monitoring circuit 62B when it is determined that the precompression pressure is lower than the determination precompression pressure Pr (that is, when it is determined that the electric motor 3 in the state of stepping out), the reset signal RS to the control IC 60 transferred to the control IC 60 reset. After resetting the control IC 60 in the speed monitoring circuit 62B , it is again determined whether the frequency of the VCO is higher than the overspeed determination frequency Nf to confirm whether synchronism is restored. In the speed monitoring circuit 62B is determined, when it is determined that the frequency of the VCO is higher than the overspeed determination frequency Nf, whether the frequency of the VCO is higher than the outside tread fall determination frequency Nmax when the waiting time Ts has elapsed. Meanwhile, in the speed monitoring circuit 62B when it is determined that the precompression pressure is less than or equal to the overspeed determination frequency Nf (that is, when it is determined that the electric motor 3 returns to the normal state), the assistance restart signal AS to the control IC 60 transmitted and the transmission of the stop signal SS to the inverter stop circuit 61 is terminated to the support of the electric motor 3 to restart.
In der Drehzahlüberwachungsschaltung 62B wird, wenn bestimmt wird, dass der Vorverdichtungsdruck gleich oder größer als der Bestimmungsvorverdichtungsdruck Pr ist (das heißt, wenn bestimmt wird, dass der Elektromotor in dem Überdrehzahlzustand ist), ein Fehlerleuchtebeleuchtungssignal zum Beleuchten der Fehlerleuchte des Turboladers an die ECU des Armaturenbretts übertragen, um den Fahrer zu benachrichtigen, dass der Elektromotor 3 in dem Überdrehzahlzustand ist. Darüber hinaus wird in der Drehzahlüberwachungsschaltung 62B das Fehlersignal ES an die Motor-ECU 7 übertragen, um die Motor-ECU 7 zu informieren, dass ein fehlerhafter Zustand in dem Elektromotor 3 auftritt und der Elektromotor 3 wird zwangsweise gestoppt. In der Drehzahlüberwachungsschaltung 62B wird das Stoppsignal SS übertragen bis der Zündschalter AUS geschalten wird, um den Elektromotor 3 zu stoppen, und das Stoppsignal SS wird nicht übertragen, wenn der Zündschalter AUS geschaltet wird und dann wieder EIN geschaltet wird.In the speed monitoring circuit 62B When it is determined that the precompression pressure is equal to or greater than the determination precompression pressure Pr (that is, when it is determined that the electric motor is in the overspeed condition), a fault lamp illumination signal for illuminating the turbocharger fault lamp is transmitted to the ECU of the instrument panel notify the driver that the electric motor 3 in the overspeed state. In addition, in the speed monitoring circuit 62B the error signal ES to the engine-ECU 7 transferred to the engine-ECU 7 to inform that a faulty condition in the electric motor 3 occurs and the electric motor 3 is forcibly stopped. In the speed monitoring circuit 62B the stop signal SS is transmitted until the ignition switch is turned OFF to the electric motor 3 to stop, and the stop signal SS is not transmitted when the ignition switch is turned OFF and then turned ON again.
Als nächstes wird der Betrieb in dem Turboladersystem 1B mit einem Elektromotor während der Überdrehzahl/Außertrittfallen-Bestimmung entsprechend dem in 7 gezeigten Flussdiagramm mit Bezug auf 1 bis 5 beschrieben. 7 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb in dem Turboladersystem mit einem Elektromotor entsprechend der zweiten Ausführungsform während der Überdrehzahl/Außertrittfallen-Bestimmung zeigt. In dem Turboladersystem 1B mit einem Elektromotor sind, während der Überdrehzahl/Außertrittfallen-Bestimmung, die Operationen mit Ausnahme der Bestimmung unter Verwendung des Vorverdichtungsdruck die selben wie die des Turboladersystem 1A mit einem Elektromotor entsprechend der ersten Ausführungsform. Dementsprechend wird nur der Betrieb der Bestimmung unter Verwendung des Vorverdichtungsdrucks beschrieben. In dem Flussdiagramm in 7 werden die selben Nummern für die Schritte zum Durchführen der selben Prozesse wie beim Flussdiagramm in 6 verwendet.Next, the operation in the turbocharger system 1B with an electric motor during the overspeed / outboard kick determination according to the in 7 shown flowchart with reference to 1 to 5 described. 7 is a flow chart showing the operation in the Turbocharger system with an electric motor according to the second embodiment during the overspeed / outboard kick determination shows. In the turbocharger system 1B with an electric motor, during the overspeed / outboard kick detection, the operations other than the determination using the precompression pressure are the same as those of the turbocharger system 1A with an electric motor according to the first embodiment. Accordingly, only the operation of the determination using the precompression pressure will be described. In the flowchart in 7 the same numbers for the steps for performing the same processes as in the flowchart in FIG 6 used.
In der Drehzahlüberwachungsschaltung 62B wird bestimmt, wenn die Wartezeit Ts, seitdem die Übertragung des Stoppsignal SS begonnen wurde, abgelaufen ist (S12), ob der Vorverdichtungsdruck niedriger ist als der Bestimmungsvorverdichtungsdruck Pr (S20).In the speed monitoring circuit 62B is determined when the waiting time Ts has elapsed since the transmission of the stop signal SS has been started (S12), whether the precompression pressure is lower than the determination precompression pressure Pr (S20).
In der Drehzahlüberwachungsschaltung 62B wird, wenn bestimmt wird, dass der Vorverdichtungsdruck niedriger ist als der Bestimmungsvorverdichtungsdruck Pr, das Rücksetzsignal RS an den Steuer-IC 60 übertragen. Währenddessen wird in der Drehzahlüberwachungsschaltung 62B, wenn bestimmt wird, dass der Vorverdichtungsdruck gleich oder größer als der Bestimmungsvorverdichtungsdruck Pr ist, das Fehlerleuchtebeleuchtungssignal an die ECU des Armaturenbretts übertragen (S18), und das Fehlersignal ES wird an die Motor-ECU 7 übertragen (S19).In the speed monitoring circuit 62B When it is determined that the precompression pressure is lower than the determination precompression pressure Pr, the reset signal RS is applied to the control IC 60 transfer. Meanwhile, in the speed monitoring circuit 62B if it is determined that the precompression pressure is equal to or greater than the determination precompression pressure Pr, the error lamp illumination signal is transmitted to the ECU of the instrument panel (S18), and the error signal ES is sent to the engine ECU 7 transferred (S19).
Gemäß der Betriebssteuervorrichtung 6B ist es möglich basierend auf die Frequenz des VCO und dem Vorverdichtungsdruck eine Unterscheidung dahingehend vorzunehmen, ob der Elektromotor 3 in dem Überdrehzahlzustand oder dem Zustand des Außertrittfallens ist. Daher kann in der Betriebssteuervorrichtung 6B die Unterstützung durch den Elektromotor 3 unverzüglich durch Zurücksetzen der Steuer-IC 60 neu gestartet werden, wenn bestimmt wird, dass der Elektromotor 3 in dem Zustand des Außertrittfallens ist. Wenn bestimmt wird, dass der Elektromotor 3 in dem Überdrehzahlzustand ist, kann der Elektromotor 3 zuverlässig gestoppt werden bis der Zündschalter AUS geschalten wird. In der Betriebssteuervorrichtung 6B kann die Stromversorgung durch den Wechselrichter 5 gestoppt werden, um den elektrische Antrieb durch den Elektromotor 3 in einem einfache Verfahren zu stoppen, in welchem sechs Transistoren 61a bis 61f EIN geschaltet werden, wenn temporär bestimmt wird, dass der Elektromotor 3 in dem Überdrehzahlzustand ist. Daher können Schwierigkeiten aufgrund von Überdrehzahl und übermäßiger Vorverdichtung des Turboladers in einer frühen Phase einfach verhindert werden. Darüber hinaus kann in der Betriebssteuervorrichtung 6B die Stromversorgung durch den Wechselrichter 5 zwangsweise in einem einfachen Verfahren unter Verwendung der sechs Transistoren 61a bis 61f einfach gestoppt werden.According to the operation control device 6B It is possible based on the frequency of the VCO and the precompression pressure to make a distinction as to whether the electric motor 3 in the overspeed state or the state of stepping out. Therefore, in the operation control device 6B the support by the electric motor 3 immediately by resetting the control IC 60 restarted when it is determined that the electric motor 3 is in the state of stepping out. When it is determined that the electric motor 3 is in the overspeed state, the electric motor 3 be reliably stopped until the ignition switch is turned OFF. In the operation control device 6B can supply power through the inverter 5 be stopped to the electric drive by the electric motor 3 in a simple process to stop, in which six transistors 61a to 61f ON when it is temporarily determined that the electric motor 3 in the overspeed state. Therefore, difficulties due to overspeeding and excessive pre-compression of the turbocharger in an early stage can be easily prevented. In addition, in the operation control device 6B the power supply through the inverter 5 forcibly in a simple process using the six transistors 61a to 61f just be stopped.
Während die Erfindung mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen detailliert beschrieben wurde, wird es für den Fachmann offensichtlich sein, dass die Erfindung nicht auf die oben erwähnten Ausführungsformen beschränkt ist, und die Erfindung in verschiedenen anderen Ausführungsformen in dem Schutzbereich der Erfindung verwirklicht werden kann. Zum Beispiel ist entsprechend der Ausführungsform die Erfindung auf einen Elektromotor eines Turboladersystem mit einem Elektromotor angewendet. Allerdings kann die Erfindung auf einen anderen Elektromotor, wie z. B. einer Gasturbine angewendet werden.While the invention has been described in detail with reference to the preferred embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that the invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and the invention can be embodied in various other embodiments within the scope of the invention. For example, according to the embodiment, the invention is applied to an electric motor of a turbocharger system having an electric motor. However, the invention can be applied to another electric motor, such. B. a gas turbine.
Gemäß der Ausführungsform wird eine Bestimmung, ob der Elektromotor in dem Überdrehzahlzustand oder dem Zustand des Außertrittfallens ist, basierend auf der Frequenz des VCO vorgenommen, die der Drehzahl des Elektromotors entspricht. Allerdings kann die Betriebssteuervorrichtung eine Einrichtung zum Berechnen der Drehzahl des Elektromotors basierend auf der Frequenz des VCO enthalten und die Bestimmung, ob der Elektromotor in dem Überdrehzahlzustand oder dem Zustand des Außertrittfallens ist, kann basierend auf der berechneten Drehzahl des Elektromotors vorgenommen werden. Gemäß der Ausführungsform wird, wenn bestimmt wird, dass der Elektromotor in dem Überdrehzahlzustand ist, die Stromversorgung durch den Wechselrichter beendet, um den Elektromotor zu stoppen. Allerdings kann die Betriebssteuervorrichtung eine Einrichtung zum Verringern der Leistung des Elektromotors enthalten, und die Leistung von dem Elektromotor kann allmählich verringert werden.According to the embodiment, a determination is made as to whether the electric motor is in the overspeed state or the outage step state based on the frequency of the VCO corresponding to the rotational speed of the electric motor. However, the operation control device may include means for calculating the rotation speed of the electric motor based on the frequency of the VCO, and the determination as to whether the electric motor is in the over-speed state or the out-of-step state may be made based on the calculated rotation speed of the electric motor. According to the embodiment, when it is determined that the electric motor is in the overspeed state, the power supply by the inverter is stopped to stop the electric motor. However, the operation control device may include means for reducing the power of the electric motor, and the power from the electric motor may be gradually reduced.
Gemäß der Erfindung ist es möglich eine Unterscheidung dahingehend zu treffen, ob der Elektromotor in dem Überdrehzahlzustand oder dem Zustand des Außertrittfallens ist. In dem Fall des Außertrittfallen, kann Synchronismus unverzüglich durch Zurücksetzen der Betriebssteuervorrichtung wiederhergestellt werden.According to the invention, it is possible to make a discrimination as to whether the electric motor is in the overspeed state or the state of stepping out. In the case of stepping out, synchronism can be restored immediately by resetting the operation control device.
Kurz gesagt betrifft die Erfindung eine Betriebssteuervorrichtung (6A), die einen Elektromotor (3) steuert, in dem ein Rotor durch die Wechselwirkung zwischen einem durch eine Wicklung erzeugten magnetischen Feld (30, 31, 32) und einem magnetischen Feld, das von einem Magneten erzeugt wird, gedreht wird, dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst: eine Schaltsignalerzeugungseinrichtung (Steuer-IC) (60) zum Erzeugen bzw. Übertragen eines Erregung/Nicht-Erregung-Schaltsignals an die Antriebseinheit (einen Wechselrichter) des Elektromotors (3) basierend auf einer gegenelektromotorischen Kraft die in einem Anschluss der Wicklung (30, 31, 32) erzeugt wird; und eine Außertrittfallenbestimmungseinrichtung (Drehzahlüberwachungsschaltung) (62A) zum bestimmen, dass Außertrittfallen in dem Elektromotor (3) auftritt, wenn eine Drehzahl des Elektromotors (3) entsprechend des Erregung/Nicht-Erregung-Schaltsignals höher ist als eine Außertrittfallenbestimmungsdrehzahl, die höher ist als eine Drehzahl des Elektromotors (3) in einem Überdrehzahlzustand.Briefly, the invention relates to an operation control device ( 6A ), which has an electric motor ( 3 ) in which a rotor is controlled by the interaction between a magnetic field generated by a winding ( 30 . 31 . 32 ) and a magnetic field generated by a magnet is rotated, characterized in that it comprises: a switching signal generating means (control IC) ( 60 ) for generating an energization / non-energization switching signal to the drive unit (an inverter) of the electric motor ( 3 ) based on a counter-electromotive force in one terminal of the winding ( 30 . 31 . 32 ) is produced; and an outside step determiner (speed monitoring circuit) ( 62A ) to determine that outboard traps in the electric motor ( 3 ) occurs when a speed of the electric motor ( 3 ) according to the energization / non-energization switching signal is higher than an outside treadfall determination rotational speed higher than a rotational speed of the electric motor ( 3 ) in an overspeed condition.
