DE112012001148B4

DE112012001148B4 - Stromsteuervorrichtung

Info

Publication number: DE112012001148B4
Application number: DE112012001148.1T
Authority: DE
Inventors: Teppei Hirotsu; Nobuyasu Kanekawa; Ryosuke Ishida
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2011-03-08
Filing date: 2012-02-21
Publication date: 2021-07-22
Anticipated expiration: 2032-02-22
Also published as: JP2012186966A; CN103348588A; US20130320948A1; US9146567B2; JP5537470B2; DE112012001148T5; CN103348588B; WO2012121007A1

Abstract

Stromsteuervorrichtung, aufweisend:ein Stromsteuerungs-Halbleiterelement (1), auf einem selben Halbleiterchip enthaltendeinen Transistor, der konfiguriert ist zum Ansteuern einer Last,eine Stromerfassungsschaltung (7), die konfiguriert ist zum Erfassen eines Stroms der Last,einen Kompensator (8), der konfiguriert ist zum Berechnen einer Einschaltdauer des Transistors aus einem Strom-Sollwert und einem aus der Stromerfassungsschaltung (7) ausgegebenen Stromwert, undeinen PWM-Zeitgeber (12), der konfiguriert ist zum Erzeugen eines den Transistor einschaltenden Impulses auf der Grundlage der Einschaltdauer; undeinen Mikrocontroller (6), der konfiguriert ist zum Senden des Strom-Sollwerts an das Stromsteuerungs-Halbleiterelement (1),wobei der Mikrocontroller (6) konfiguriert ist einen aus der Stromerfassungsschaltung (7) ausgegebenen Stromwert und eine aus dem Kompensator (8) ausgegebene Einschaltdauer vom Stromsteuerungs-Halbleiterelement (1) zu empfangen und auf der Grundlage des Stromwerts und der Einschaltdauer, welche beide vom Stromsteuerungs-Halbleiterelement (1) empfangen wurden, einen Ausfall des Stromsteuerungs-Halbleiterelements (1) zu erkennen, wobei der Mikrocontroller weiterhin dazu konfiguriert ist, einen Ausfall des Stromsteuerungs-Halbleiterelements (1) zu erkennen, wenn der vom Stromsteuerungs-Halbleiterelement (1) empfangene Stromwert nicht mit einem Strom-Sollwert übereinstimmt oder wenn die vom Stromsteuerungs-Halbleiterelement (1) empfangene Einschaltdauer nicht mit einem Erwartungswert der Einschaltdauer übereinstimmt, und null als einen Einschaltdauer-Sollwert an das Stromsteuerungs-Halbleiterelement (1) zu senden, nachdem er einen Ausfall des Stromsteuerungs-Halbleiterelements (1) erkannt hat, unddas Stromsteuerungs-Halbleiterelement (1) konfiguriert ist entsprechend dem vom Mikrocontroller empfangenen Einschaltdauer-Sollwert eine Aus-Steuerung des Transistors durchzuführen und einen Wähler zum Auswählen entweder einer aus dem Kompensator (8) ausgegebenen Einschaltdauer oder des vom Mikrocontroller (6) empfangenen Einschaltdauer-Sollwerts enthält und der Wähler konfiguriert ist den vom Mikrocontroller (6) empfangenen Einschaltdauer-Sollwert auf der Grundlage von Informationen über ein aus dem Mikrocontroller (6) ausgegebenes Gültig-Bit auszuwählen und entsprechend dem Einschaltdauer-Sollwert eine Aus-Steuerung des Transistors durchzuführen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stromsteuervorrichtung und betrifft insbesondere eine zur Ausfalldiagnose einer Stromerfassungsschaltung geeignete Stromsteuervorrichtung.
Stand der Technik
Mit zunehmendem Aufkommen elektronischer Steuerungen für verschiedenartige gesteuerte Elemente fanden elektrische Stellantriebe wie Elektromotoren und Elektromagneten bei der Umwandlung elektrischer Signale in mechanische Bewegungen oder Hydraulikdrücke weitreichende Anwendung. Andererseits ist es, wenn ein elektrischer Stellantrieb für eine Steuerung verwendet wird, welche sich auf das menschliche Leben auswirken kann, wie eine Steuerung in einem Kraftfahrzeug, erforderlich, dass der elektrische Stellantrieb eine hohe Zuverlässigkeit aufweist.
Um die Zuverlässigkeit eines elektrischen Stellantriebs zu verbessern, ist es notwendig, einen Ausfall einer Stromsteuervorrichtung, welche in dem elektrischen Stellantrieb verwendet wird, zuverlässig zu erkennen und dann je nach der Art des erkannten Ausfalls eine Funktion „Abschaltung nach Ausfall“ zum Abschalten der ausgefallenen Stromsteuervorrichtung, um einen unsicheren Zustand eines Hostsystems zu verhindern, oder eine Funktion „Betrieb nach Ausfall“ zum Fortführen der Stromsteuerung unter Vermeidung der Verwendung eines ausgefallenen Teils, wenn die Stromsteuerung möglich ist, auszuführen.
Als eine Stromsteuervorrichtung, welche einen Ausfall einer Stromerfassungsschaltung erkennt, deren Ausfall schwierig zu erkennen ist, ist eine solche bekannt, welche einen Ausfall einer Stromerfassungsschaltung durch Verwenden des Ausgangs eines Motordrehzahlsensors zusätzlich zum Ausgang der Stromerfassungsschaltung erkennt (siehe zum Beispiel Patentliteratur 1).
In DE 101 18 401 A1 wird ein Fehler wie ein Trennen oder ein Kurzschluss des Strompfades von der Gleichstromversorgung zu einem Schaltelement über den Gleichstrommotor erkannt, indem beurteilt wird, ob eine Änderung einer Spannung an einem Verbindungspunkt zwischen dem Gleichstrommotor und dem Schaltelement einer Änderung des Pulsbreitenmodulationssignals für das Schaltelement folgt. Falls dies für ein vorbestimmtes Intervall unrichtig ist, urteilt die Vorrichtung, dass ein Fehler vorliegt. Der Fehler wird dadurch beurteilt, ob eine Änderung in einer Spannung an einem Verbindungspunkt zwischen dem Gleichstrommotor und dem Schaltelement einer Änderung in dem Pulsbreitenmodulationsssignal folgt, so dass der Fehler genau beurteilt werden kann, obwohl der Gleichstrommotor durch ein Gebläse zum Kühlen der Maschine eines Kraftfahrzeugs auf Grund eines Winds infolge der Bewegung des Kraftfahrzeugs angetrieben wird.
In JP H03 - 213 464 A wird in einer motorbetriebenen Servolenkvorrichtung, die zur Steuerung der Erregung eines Elektromotors durch Erkennung eines Stroms dient, der zu einem Elektromotor fließt, der eine Lenkkraft unterstützt, eine zuverlässige Diagnose von Fehlern im Betrieb durch Bereitstellung eines Mittels zur Diagnose von Fehlern im Betrieb einer Stromerkennungsschaltung aus einem PWM-Betrieb durchgeführt.
DE 10 2004 052 652 A1 enthält ein Motorantriebssystem für einen Elektromotor eine Pulsbreitenmodulationsschaltung, die Antriebspulssignale bereitstellt, deren Pulsbreiten so moduliert sind, dass sie ein vorgeschriebenes Tastverhältnis aufweisen, einen Umwandler mit PWM-gesteuerten Schaltungselementen, eine Spannungsberechnungsschaltung, die Spannungspegel berechnet, die jeweils zwischen die Energiequelle und den Phasenwicklungen anzulegen sind, eine Stromberechnungsschaltung, die Bezugsstromwerte des Umwandlers aus Spannungspegeln, die zwischen die Energiequelle und den Phasenwicklungen des Elektromotors angelegt sind, und Widerständen, die zwischen der Energiequelle und den Phasenwicklungen angeordnet sind, berechnet, eine Stromerfassungsschaltung, die tatsächliche Stromwerte des Umwandlers erfasst, und einen Prozessor, der eine Abnormität beurteilt, wenn einer der tatsächlichen Stromwerte des Umwandlers einem voreingestellten Wert entspricht, der sich von einem entsprechenden Bezugswert der Bezugswerte unterscheidet.
Druckschriftenverzeichnis
Patentliteratur
Patentliteratur 1: Offengelegte japanische Patentanmeldung JP H03 - 213 464 A
Kurzbeschreibung der Erfindung
Technisches Problem
In den letzten Jahren wurden Verkleinerungen und Kostensenkungen von Stromsteuervorrichtungen mittels einer Steuerung, welche durch Schätzen einer Motordrehzahl erfolgt und daher keinen Motordrehzahlsensor erfordert (einer sensorlosen Steuerung), erreicht. Ferner sind Elektromagneten-Steuervorrichtungen nicht mit einem Motordrehzahlsensor ausgestattet.
Daher liegt ein Problem darin, dass ein Ausfall einer Stromerfassungsschaltung durch eine Stromsteuervorrichtung der Art wie in Patentliteratur 1, welche einen Motordrehzahlsensor erfordert, nicht erkannt werden kann.
Ferner wurde in den letzten Jahren eine Stromsteuervorrichtung eingeführt, die ein Stromsteuerungs-Halbleiterelement, welches auf demselben Halbleiterelement einen Transistor, welcher eine Last ansteuert, eine Stromerfassungsschaltung, welche einen Strom der Last erfasst, und einen Kompensator, welcher aus einem Strom-Sollwert und einem aus der Stromerfassungsschaltung ausgegebenen Stromwert eine Einschaltdauer des Transistors berechnet, aufweist, und einen Mikrocontroller, welcher den Strom-Sollwert an das Stromsteuerungs-Halbleiterelement sendet, verwendet, um dadurch eine Verkleinerung und eine Kostensenkung der Stromsteuervorrichtung zu erreichen.
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Stromsteuervorrichtung bereitzustellen, welche auf die obige Weise ausgeführt ist und welche fähig ist, eine weitreichend einsetzbare Ausfallerkennung ohne einen Motordrehzahlsensor durchzuführen.
Problemlösung
(1) Um die Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine Stromsteuervorrichtung bereit, die die Merkmale des Hauptanspruch 1 aufweist.Ein Stromsteuerungs-Halbleiterelement, welches auf einem selben Halbleiterchip einen Transistor zum Ansteuern einer Last, eine Stromerfassungsschaltung zum Erfassen eines Stroms der Last, einen Kompensator zum Berechnen einer Einschaltdauer des Transistors aus einem Strom-Sollwert und einem aus der Stromerfassungsschaltung ausgegebenen Stromwert und einen PWM-Zeitgeber zum Erzeugen eines den Transistor einschaltenden Impulses auf der Grundlage der Einschaltdauer enthält; und einen Mikrocontroller zum Senden des Strom-Sollwerts an das Stromsteuerungs-Halbleiterelement, wobei der Mikrocontroller einen aus der Stromerfassungsschaltung ausgegebenen Stromwert und eine aus dem Kompensator ausgegebene Einschaltdauer vom Stromsteuerungs-Halbleiterelement empfängt und auf der Grundlage des Stromwerts und der Einschaltdauer, welche beide vom Stromsteuerungs-Halbleiterelement empfangen wurden, einen Ausfall des Stromsteuerungs-Halbleiterelements erkennt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch 1 angegebenen Vorrichtung möglich.
Diese Konfiguration macht es möglich, eine weitreichend einsetzbare Ausfallerkennung durchzuführen.
(2) In (1) oben ist es bevorzugt, dass der Mikrocontroller einen Ausfall des Stromsteuerungs-Halbleiterelements erkennt, wenn der vom Stromsteuerungs-Halbleiterelement empfangene Stromwert nicht mit einem Strom-Sollwert übereinstimmt oder wenn die vom Stromsteuerungs-Halbleiterelement empfangene Einschaltdauer nicht mit einem Erwartungswert der Einschaltdauer übereinstimmt.
(3) In (2) oben ist es bevorzugt, dass der Mikrocontroller null als einen Einschaltdauer-Sollwert an das Stromsteuerungs-Halbleiterelement sendet, nachdem er einen Ausfall des Stromsteuerungs-Halbleiterelements erkannt hat, und das Stromsteuerungs-Halbleiterelement entsprechend dem vom Mikrocontroller empfangenen Einschaltdauer-Sollwert eine Aus-Steuerung des Transistors durchführt.
(4) In (3) oben ist es bevorzugt, dass das Stromsteuerungs-Halbleiterelement einen Wähler zum Auswählen entweder einer aus dem Kompensator ausgegebenen Einschaltdauer oder des vom Mikrocontroller empfangenen Einschaltdauer-Sollwerts enthält und der Wähler den vom Mikrocontroller empfangenen Einschaltdauer-Sollwert auf der Grundlage von Informationen über ein aus dem Mikrocontroller ausgegebenes Gültig-Bit auswählt und entsprechend dem Einschaltdauer-Sollwert eine Aus-Steuerung des Transistors durchführt.
(5) In (3) oben ist es bevorzugt, dass das Stromsteuerungs-Halbleiterelement einen Nulldetektor zum Erkennen, dass der vom Mikrocontroller empfangene Einschaltdauer-Sollwert null ist, enthält und der Nulldetektor bewirkt, dass der Ausgang des PWM-Zeitgebers null wird, um eine Aus-Steuerung des Transistors durchzuführen.
(6) In (2) oben ist es bevorzugt, dass der Mikrocontroller einen Einschaltdauer-Sollwert an das Stromsteuerungs-Halbleiterelement sendet, nachdem er einen Ausfall des Stromsteuerungs-Halbleiterelements erkannt hat, und das Stromsteuerungs-Halbleiterelement entsprechend dem vom Mikrocontroller empfangenen Einschaltdauer-Sollwert eine Ein- und Aus-Steuerung des Transistors durchführt.
(7) In (6) oben ist es bevorzugt, dass das Stromsteuerungs-Halbleiterelement einen Wähler zum Auswählen entweder einer aus dem Kompensator ausgegebenen Einschaltdauer oder des vom Mikrocontroller empfangenen Einschaltdauer-Sollwerts enthält und der Wähler den vom Mikrocontroller empfangenen Einschaltdauer-Sollwert auf der Grundlage von Informationen über ein aus dem Mikrocontroller ausgegebenes Gültig-Bit auswählt und entsprechend dem Einschaltdauer-Sollwert eine Ein- und Aus-Steuerung des Transistors durchführt.
(8) In (6) oben ist es bevorzugt, dass das Stromsteuerungs-Halbleiterelement zusätzlich zu dem PWM-Zeitgeber zum Erzeugen eines den Transistor einschaltenden Impulses auf der Grundlage einer aus dem Kompensator ausgegebenen Einschaltdauer einen zweiten PWM-Zeitgeber zum Erzeugen eines den Transistor einschaltenden Impulses auf der Grundlage des vom Mikrocontroller empfangenen Einschaltdauer-Sollwerts und einen Wähler zum Auswählen entweder eines aus dem PWM-Zeitgeber ausgegebenen Impulses oder eines aus dem zweiten PWM-Zeitgeber ausgegebenen Impulses enthält und der Wähler den aus dem zweiten PWM-Zeitgeber ausgegebenen Impuls auf der Grundlage von Informationen über ein aus dem Mikrocontroller ausgegebenes Gültig-Bit auswählt und entsprechend dem Impuls eine Ein- und Aus-Steuerung des Transistors durchführt.
Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Stromsteuervorrichtung bereitzustellen, welche auf die obige Weise ausgeführt ist und welche fähig ist, eine weitreichend einsetzbare Ausfallerkennung ohne einen Motordrehzahlsensor durchzuführen.
Figurenliste

[1] 1 ist ein Blockschaltbild, welches die Konfiguration eines eine Stromsteuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendenden Elektromagneten-Steuersystems veranschaulicht.
[2] 2 ist eine erläuternde Zeichnung eines Datenformats eines in der Stromsteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendeten Einschaltdauer-sollwert-Registers.
[3] 3 ist eine Zeittafel, welche die Funktionsweise einer Funktion „Abschaltung nach Ausfall“ in der Stromsteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
[4] 4 ist eine Zeittafel, welche die Funktionsweise einer Funktion „Betrieb nach Ausfall“ in der Stromsteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
[5] 5 ist ein Blockschaltbild, welches die Konfiguration eines eine Stromsteuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendenden Elektromagneten-Steuersystems veranschaulicht.
[6] 6 ist ein Blockschaltbild, welches die Konfiguration eines eine Stromsteuervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendenden Elektromagneten-Steuersystems veranschaulicht.
[7] 7 ist ein Blockschaltbild, welches die Konfiguration einer das Stromsteuerungs-Halbleiterelement gemäß jeder der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendenden Automatikgetriebe-Steuereinheit veranschaulicht.
[8] 8 ist ein Blockschaltbild, welches die Konfiguration einer das Stromsteuerungs-Halbleiterelement gemäß jeder der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendenden Bremsen-Steuereinheit veranschaulicht.
[9] 9 ist ein Blockschaltbild, welches die Konfiguration einer das Stromsteuerungs-Halbleiterelement gemäß jeder der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendenden Steuereinheit für einen bürstenlosen Motor veranschaulicht.

Beschreibung von Ausführungsformen
Im folgenden werden die Konfiguration und die Funktionsweise einer Stromsteuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 4 beschrieben.
Zunächst wird die Konfiguration eines die Stromsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendenden Elektromagneten-Steuersystems unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
1 ist ein Blockschaltbild, welches die Konfiguration des die Stromsteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendenden Elektromagneten-Steuersystems veranschaulicht.
Die Stromsteuervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform enthält ein Stromsteuerungs-Halbleiterelement 1 und einen Mikrocontroller 6.
Der Mikrocontroller 6 liest eine Spannung einer Batterie 3, eine durch einen Elektromagneten-Temperatursensor 17 erfasste Temperatur eines Elektromagneten 2 und Werte von weiteren verschiedenartigen Sensoren, welche nicht gezeigt sind, ein, berechnet aus diesen Werten einen Strom-Sollwert für den Elektromagneten 2 und sendet den berechneten Wert über eine Schnittstellenschaltung 10 an das Stromsteuerungs-Halbleiterelement 1. Das Stromsteuerungs-Halbleiterelement 1 steuert einen von der Batterie 3 an den Elektromagneten 2 zu liefernden Strom auf der Grundlage des vom Mikrocontroller 6 gesendeten Strom-Sollwerts. Das Stromsteuerungs-Halbleiterelement 1 ist mit dem Elektromagneten 2 und der Batterie 3, welche eine Spannung für den Elektromagneten 2 bereitstellt, verbunden und schaltet eine an den Elektromagneten 2 anzulegende Spannung mittels Pulsweitenmodulation (PWM) ein und aus, um dadurch einen in den Elektromagneten 2 fließenden Strom zu steuern.
Der Mikrocontroller 6 liest einen Strom-Überwachungswert I_m und einen Einschaltdauer-Überwachungswert Duty_m über die Schnittstellenschaltung 10 aus dem Stromsteuerungs-Halbleiterelement 1 aus, um dadurch einen Ausfall des Stromsteuerungs-Halbleiterelements 1 zu erkennen. Ein Verfahren zur Ausfallerkennung wird später unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
Ferner sendet der Mikrocontroller 6, wenn ein Ausfall des Stromsteuerungs-Halbleiterelements 1 erkannt wird, einen Einschaltdauer-Sollwert Duty t über die Schnittstellenschaltung 10 an das Stromsteuerungs-Halbleiterelement 1, um dadurch eine Funktion „Abschaltung nach Ausfall“ oder eine Funktion „Betrieb nach Ausfall“ zu realisieren. Einzelheiten dieser Funktionsweise werden spater unter Bezugnahme auf 3 und 4 beschrieben.
Das Stromsteuerungs-Halbleiterelement 1 ist mit einem oberen MOSFET 4, einem unteren MOSFET 5, einer Stromerfassungsschaltung 7, einem Kompensator 8, einem Differenzrechner 9, der Schnittstellenschaltung 10, einem Wähler 11, einem PWM-Zeitgeber 12, einem Stromsollwert-Register 13, einem Stromüberwachungswert-Register 14, einem Einschaltdauersollwert-Register 15 und einem Einschaltdauerüberwachungswert-Register 16 ausgestattet.
Der obere MOSFET 4 ist ein Schalter zwischen dem Elektromagneten 2 und der Batterie 3. Der obere MOSFET 4 ist eingeschaltet, wenn ein Gate-Signal desselben auf einem hohen Wert ist, und ausgeschaltet, wenn das Gate-Signal auf einem niedrigen Wert ist. Wenn der obere MOSFET 4 in einem Ein-Zustand ist, nimmt ein im Elektromagneten 2 fließender Strom zu. Andererseits nimmt ein im Elektromagneten 2 fließender Strom ab, wenn der obere MOSFET 4 in einem Aus-Zustand ist. Ferner ist der untere MOSFET 5 in einem Aus-Zustand, wenn der obere MOSFET 4 in einem Ein-Zustand ist.
Der untere MOSFET 5 wird als ein Weg verwendet, über welchen ein Strom, welcher in den Elektromagneten 2 geflossen ist, zurückfließt, wenn der obere MOSFET 4 in einem Aus-Zustand ist. Wenn der obere MOSFET 4 in einem Aus-Zustand ist, ist der untere MOSFET 5 in einem Ein-Zustand.
Die Stromerfassungsschaltung 7 gibt den Strom-Überwachungswert I_m, welcher ein Mittelwert eines im Elektromagneten 2 fließenden Stroms ist, aus. In dieser Ausführungsform ist die Stromerfassungsschaltung 7 mit dem Elektromagneten 2 in Reihe geschaltet und misst sie den gesamten im Elektromagneten 2 fließenden Strom. Jedoch kann die Stromerfassungsschaltung 7 parallel zum oberen MOSFET 4 oder zum unteren MOSFET 5 geschaltet sein und einen Nebenstrom vom im Elektromagneten 2 fließenden Strom messen. Der aus der Stromerfassungsschaltung 7 ausgegebene Strom-Überwachungswert I_m wird in den Kompensator 8 und das Stromüberwachungswert-Register 14 eingegeben.
Auf der Grundlage einer Differenz zwischen einem durch den Differenzrechner 9 berechneten und aus dem Stromsollwert-Register 13 eingegebenen Strom-Sollwert I_t und dem aus der Stromerfassungsschaltung 7 eingegebenen Strom-Überwachungswert I_m berechnet der Kompensator 8 einen optimalen Einschaltdauer-Wert Duty_0, um zu bewirken, dass der Strom im Elektromagneten 2 dem Strom-Sollwert I_t folgt. Der berechnete Einschaltdauer-Wert Duty_0 wird in den Wähler 11 und das Einschaltdauerüberwachungswert-Register 16 eingegeben.
Der Wähler 11 wählt entweder den aus dem Kompensator 8 eingegebenen Einschaltdauer-Wert Duty_0 oder den aus dem Einschaltdauersollwert-Register 15 eingegebenen Einschaltdauer-Sollwert Duty_t aus und gibt dann den ausgewählten Wert als eine Einschaltdauer aus.
Zur Erläuterung eines Auswahlverfahrens des Wählers 11 wird nun ein Datenformat des Einschaltdauersollwert-Registers 15 unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
2 ist eine erläuternde Zeichnung des Datenformats des in der Stromsteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendeten Einschaltdauersollwert-Registers.
In dieser Ausführungsform ist das Einschaltdauersollwert-Register 15 ein 16-Bit-Register. Inhalte jeweiliger Felder des Einschaltdauersollwert-Registers 15 lauten wie folgt.
Bit 0 bis 14: Einschaltdauer-Sollwert Duty t
Bit 15: Gültig-Bit V
Wenn das Gültig-Bit V eins ist, ist Duty_t gültig. Andererseits ist Duty_t ungültig, wenn das Gültig-Bit V null ist. Ferner ist ein Anfangswert des Gültig-Bits V null.
Je nach der erforderlichen Genauigkeit kann ferner irgendeine andere Anzahl von Bits als 16 für das Einschaltdauersollwert-Register 15 gewählt werden.
Der in 1 gezeigte Wähler 11 wählt Duty t aus, wenn das Gültig-Bit V eins ist, oder wählt Duty_0 aus, wenn das Gültig-Bit V null ist, und gibt den ausgewählten Wert als eine Einschaltdauer aus.
Der PWM-Zeitgeber 12 erzeugt sowohl einen Impuls, welcher den oberen MOSFET 4 einschaltet, als auch einen Impuls, welcher den unteren MOSFET 5 einschaltet, gemäß dem Duty-Wert aus dem Wähler 11. Gewöhnlich erzeugt der PWM-Zeitgeber 12 sowohl den Impuls, welcher den oberen MOSFET 4 einschaltet, als auch den Impuls, welcher den unteren MOSFET 5 einschaltet, auf der Grundlage des Einschaltdauer-Werts Duty_0 aus dem Kompensator 8.
Die Schnittstellenschaltung 10 stellt eine Schnittstellenfunktion zum Senden und Empfangen von im Stromsollwert-Register 13, im Stromüberwachungswert-Register 14, im Einschaltdauersollwert-Register 15 und im Einschaltdauerüberwachungswert-Register 16 aufbewahrten Werten zwischen dem Mikrocontroller 6 und diesen Registern über die Schnittstellenschaltung 10 bereit.
Nun wird die Funktionsweise der Stromsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 3 und 4 beschrieben.
3 ist eine Zeittafel, welche die Funktionsweise einer Funktion „Abschaltung nach Ausfall“ in der Stromsteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. 4 ist eine Zeittafel, welche die Funktionsweise einer Funktion „Betrieb nach Ausfall“ in der Stromsteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Zunächst wird die Funktionsweise der Funktion „Abschaltung nach Ausfall“ in der Stromsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. In 3 stellt eine waagerechte Achse die Zeit dar. Eine senkrechte Achse von (A) stellt über die Schnittstellenschaltung 10 übertragene Befehle und Daten, welche über die Schnittstellenschaltung 10 in den Mikrocontroller 6 abzurufen sind, dar. Eine senkrechte Achse von (B) stellt einen im Elektromagneten 2 fließenden Strom dar. Eine senkrechte Achse von (C) stellt den Strom-Überwachungswert I_m dar. Eine senkrechte Achse von (D) stellt den Einschaltdauer-Überwachungswert Duty_m dar. Eine senkrechte Achse von (E) stellt einen Einschaltdauer-Wert Duty dar. Ferner ist die Stromsteuervorrichtung zu Zeiten t0 bis t3 in normalem Betrieb und zu einer Zeit t4 oder später in abnormalem Betrieb.
Zur Zeit t0 gibt der Mikrocontroller 6 einen Befehl zum Lesen des Stromüberwachungswert-Registers 14 über die Schnittstellenschaltung 10 aus wie in (A) in 3 gezeigt, um dadurch einen aus der Stromerfassungsschaltung 7 des Stromsteuerungs-Halbleiterelements 1 ausgegebenen Strom-Überwachungswert I_m ((C) in 3) auszulesen.
Dann, zur Zeit t1, gibt der Mikrocontroller 6 einen Befehl zum Lesen des Einschaltdauerüberwachungswert-Registers 14 über die Schnittstellenschaltung 10 aus wie in (A) in 3 gezeigt, um dadurch einen aus dem Kompensator 8 des Stromsteuerungs-Halbleiterelements 1 ausgegebenen Einschaltdauer-Überwachungswert Duty_m ((D) in 3) auszulesen.
Dann führt der Mikrocontroller 6 durch Vergleichen des ausgelesenen Strom-Überwachungswerts I_m und des ausgelesenen Einschaltdauer-Überwachungswerts Duty_m mit jeweiligen Erwartungswerten eine Ausfallerkennung durch. In einem stabilen Zustand ist ein Erwartungswert des Strom-Überwachungswerts I_m der Strom-Sollwert I_t und wird ein Erwartungswert Duty_e des Einschaltdauer-Überwachungswerts Duty_m durch die folgende Formel (1) berechnet. $Duty_e = I_t \cdot R / Vb$
In dieser Formel bezeichnet Vb eine Spannung der Batterie 3 und bezeichnet R einen Widerstandswert des Elektromagneten 2. Der Widerstandswert R lässt sich durch Kompensieren des Temperaturverhaltens eines Elektromagneten-Widerstandswerts bei einer Normaltemperatur mittels einer aus dem Elektromagneten-Temperatursensor 17 eingegebenen Elektromagneten-Temperatur erreichen.
Der zur Zeit t0 ausgelesene Strom-Überwachungswert I_m und der zur Zeit t1 ausgelesene Einschaltdauer-Überwachungswert Duty_m stimmen mit den jeweiligen Erwartungswerten überein. Daher wird festgestellt, dass das Stromsteuerungs-Halbleiterelement 1 in normalem Betrieb ist.
Die Ausfallerkennung wird auch zur Zeit t2 und zur Zeit t3 durch Vergleichen eines Strom-Überwachungswerts I_m und eines Einschaltdauer-Überwachungswerts Duty_m mit jeweiligen Erwartungswerten auf die gleiche Weise wie oben fortwährend durchgeführt. Obwohl in 3 nicht gezeigt, wird die gleiche Ausfallerkennung danach regelmäßig durchgeführt.
Wenn ein Ausfall der Stromerfassungsschaltung 7, bei welchem der Ausgang derselben niedriger als ein normaler Ausgang wird, sich zur Zeit t4 ereignet, nimmt der Strom-Überwachungswert I_m ab. Demgemäß erhöht der Kompensator 8 Duty_0 um ΔD, um zu bewirken, dass der Strom-Überwachungswert I_m sich dem Strom-Sollwert I_t annähert, das heißt, um den gesunkenen Strom-Überwachungswert I_m zu erhöhen. Infolgedessen wird, obwohl der Strom-Überwachungswert I_m sich dem Strom-Sollwert I_t angleicht, ein effektiver Mittelwert eines Stroms im Elektromagneten größer als der Strom-Sollwert I_t. Wenn der Ausfall der Stromerfassungsschaltung 7, bei welchem der Ausgang derselben niedriger als ein normaler Ausgang wird, sich auf diese Weise ereignet, führt der Kompensator 8 eine Rückführungsregelung so durch, dass der Strom-Überwachungswert I_m mit dem Strom-Sollwert I_t übereinstimmt. Daher wird durch den vom Kompensator 8 allmählich erhöhten Strom eine gefährliche Situation herbeigeführt. Angesichts dessen wird, wenn sich ein solcher Ausfall der Stromerfassungsschaltung ereignet, der Betrieb der Stromsteuervorrichtung beendet (eine Funktion „Abschaltung nach Ausfall“).
Wenn ein Ausfall der Stromerfassungsschaltung 7 sich zur Zeit t4 ereignet, stimmt ein zur späteren Zeit t5 ausgelesener Strom-Überwachungswert I_m mit einem Erwartungswert desselben überein und kann der Ausfall daher nicht erkannt werden. Jedoch erkennt der Mikrocontroller 6 den Ausfall der Stromerfassungsschaltung 7, da ein zur Zeit t6 ausgelesener Einschaltdauer-Überwachungswert Duty_m nicht mit einem Erwartungswert desselben übereinstimmt.
Ferner führt der Mikrocontroller 6 eine Feststellung von Übereinstimmung/Nicht-Übereinstimmung zu einer normalen Zeit durch, zu welcher der Strom-Sollwert aus dem Mikrocontroller 6 im wesentlichen konstant gehalten wird. Der Grund dafür ist, dass während einer Übergangszeit, in welcher der Strom-Sollwert sich ändert, infolge einer Differenz zwischen einem Sollwert und einem gemessenen Wert mit hoher Wahrscheinlichkeit stets eine „Nicht-Übereinstimmungs“-Feststellung zu machen ist. Ferner sollte ein Entscheidungskriterium zwischen Übereinstimmung und Nicht-Übereinstimmung vorher so festgelegt werden, dass eine „Übereinstimmungs“-Feststellung getroffen wird, wenn eine Differenz zwischen dem Sollwert und dem gemessenen Wert zum Beispiel innerhalb von ±1 % liegt, und eine „Nicht-Übereinstimmungs“-Feststellung getroffen wird, wenn die Differenz zwischen dem Sollwert und dem gemessenen Wert zum Beispiel größer als ±1% ist.
Wenn sich ein Ausfall der Stromerfassungsschaltung 7 ereignet, ist ein Zustand der Stromsteuervorrichtung ungewiss und kann deshalb die Sicherheit des Systems nicht garantiert werden. Demgemäß ist es notwendig, die Stromsteuervorrichtung abzuschalten. Hierzu sendet und schreibt der Mikrocontroller 6 zu einer Zeit t7 das Gültig-Bit V = 1 und den Einschaltdauer-Sollwert Duty_t = 0 enthaltende Inhalte, wie in der Beschreibung des Datenformats des Einschaltdauersollwert-Registers 15 gezeigt, in das Einschaltdauersollwert-Register 15, wie in (A) in 3 gezeigt. Infolgedessen wird der Ausgang des PWM-Zeitgebers 12 zu einer Zeit t8 auf null festgelegt und wird der Strom im Elektromagneten dadurch abgeschaltet.
Wie oben beschrieben, ist es in der vorliegenden Ausführungsform möglich, eine Ausfallerkennung der Stromsteuervorrichtung durchzuführen, ohne einen Motordrehzahlsensor zu verwenden.
Ferner macht die vorliegende Ausführungsform es möglich, die Funktion „Abschaltung nach Ausfall“ der kleinen und preisgünstigen Stromsteuervorrichtung, welche mit dem Stromsteuerungs-Halbleiterelement 1 und dem Mikrocontroller 6 ausgeführt ist, zu realisieren.
Nun wird die Funktionsweise einer Funktion „Betrieb nach Ausfall“ der Stromsteuervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. In 4 stellt eine waagerechte Achse die Zeit dar. Senkrechte Achsen von (A) bis (E) in 4 sind die gleichen wie diejenigen von (A) bis (E) in 3. Ferner ist die Stromsteuervorrichtung zu Zeiten t0 bis t3 in normalem Betrieb und zu einer Zeit t4 oder später in abnormalem Betrieb.
Die gleiche Ausfallerkennung wie unter Bezugnahme auf 3 beschrieben wird zur Zeit t0 bis zur Zeit t4 durchgeführt, und es wird festgestellt, dass das Stromsteuerungs-Halbleiterelement 1 in normalem Betrieb ist. Obwohl in 4 nicht gezeigt, wird die gleiche Ausfallerkennung danach regelmäßig durchgeführt.
Wenn ein Ausfall der Stromerfassungsschaltung 7, bei welchem der Ausgang derselben größer als ein normaler Ausgang wird, sich zur Zeit t4 ereignet, nimmt der Strom-Überwachungswert I_m zu. In dieser Ausführungsform kommt es zu einer solchen Situation, wenn die Stromerfassungsschaltung 7 normal ist, aber es besteht ein Problem in einer Rückführungsgruppe, welche eine Rückführungsregelung so durchführt, dass ein erfasster Stromwert mit einem Sollwert übereinstimmt. In einem solchen Fall besteht eine Möglichkeit darin, den Betrieb der Stromsteuervorrichtung zu beenden. Jedoch fließt andererseits, wenn die Steuerung so durchgeführt wird, dass der Strom verringert wird, kein übermäßiger Strom. Daher ist es auch möglich, den Betrieb der Stromsteuervorrichtung innerhalb eines Bereichs fortzusetzen, in welchem ein gewisses Maß an Steuerung durchgeführt werden kann. Zum Beispiel wenn sich ein Ausfall einer Stromerfassungsschaltung ereignet, während ein Fahrzeug fährt, kann demgemäß eine Steuerung durchgeführt werden, bis das Fahrzeug auf den Seitenstreifen einer Straße gefahren worden ist. Zum Beispiel fällt ein Fall, in welchem eine Elektromagneten-Stromsteuervorrichtung als ein Stellantrieb einer elektrischen Bremsvorrichtung verwendet wird, oder ein Fall, in welchem eine Motor-Stromsteuervorrichtung als ein Stellantrieb einer elektrischen Servo-Lenkvorrichtung verwendet wird, unter den obigen Fall. Angesichts dessen wird, wenn sich ein solcher Ausfall der Stromerfassungsschaltung ereignet, der Betrieb der Stromsteuervorrichtung fortgeführt (eine Funktion „Betrieb nach Ausfall“).
Wenn sich in 4 zur Zeit t4 ein Ausfall des Kompensators 8 ereignet, bei welchem der Ausgang desselben auf einem größeren Wert als dem eines normalen Ausgangs stehenbleibt, nehmen der mittlere Strom im Elektromagneten und der Strom-Überwachungswert I_m zu.
Ferner stimmt ein Strom-Überwachungswert I_m der Stromerfassungsschaltung 7, wobei der Strom-Überwachungswert I_m zur Zeit t5 nach dem Auftreten des obigen Ausfalls ((C) in 4) ausgelesen wird, nicht mit einem Erwartungswert desselben überein. Infolgedessen erkennt der Mikrocontroller 6 den Ausfall. Da ein Ausfallort zu diesem Zeitpunkt nicht identifiziert werden kann, kann der Betrieb fortgeführt werden.
Daher schreibt der Mikrocontroller 6 zur Zeit t6 Inhalte der Felder des Einschaltdauersollwert-Registers 15, welche das Gültig-Bit V = 1 und den Einschaltdauer-Sollwert Duty_t = Duty_e enthalten, in das Einschaltdauersollwert-Register 15 ((A) in 4). In dieser Hinsicht ist Duty_e ein von null verschiedener positiver Wert. Infolgedessen wird die Einschaltdauer des Ausgangsimpulses des PWM-Zeitgebers 12 Duty_e ((E) in 4) und kehrt der Elektromagneten-Strom zur Zeit t7 zu I_t, nämlich zu einem normalen Zustand, zurück ((C) in 4).
Zur folgenden Zeit t8 liest der Mikrocontroller 6 einen Strom-Überwachungswert I_m ((C) und (A) in 4) aus und vergleicht er den so ausgelesenen Strom-Überwachungswert I_m mit einem Erwartungswert desselben. Dann bestätigt der Mikrocontroller 6, dass die Stromsteuervorrichtung tatsächlich auf der Grundlage der geschriebenen Inhalte im Einschaltdauersollwert-Register 15 in den normalen Zustand zurückgekehrt ist.
Jedoch wird, da ein Teil der Stromsteuervorrichtung sich in einem Ausfallzustand befindet, ein Hostsystem über das Auftreten des Ausfalls, bei welchem der Betrieb fortgeführt werden kann, informiert und wird eine Anzeige, welche zu sofortiger Reparatur auffordert, bereitgestellt.
Wie oben beschrieben, macht die vorliegende Erfindung es möglich, die Funktion „Betrieb nach Ausfall“ der kleinen und preisgünstigen Stromsteuervorrichtung, welche mit dem Stromsteuerungs-Halbleiterelement 1 und dem Mikrocontroller 6 ausgeführt ist, zu realisieren.
Wie oben beschrieben, ist es, da in der vorliegenden Ausführungsform ein Ausfall der Stromsteuervorrichtung auf der Grundlage der Einschaltdauer, welche zum Steuern eines Stroms immer berechnet wird, und des aus der Stromerfassungsschaltung ausgegebenen Stromwerts erkannt wird, möglich, ein Ausfallerkennungsmittel der Stromsteuervorrichtung zu realisieren, welches weitreichend einsetzbar ist und nicht von der Art eines zu verwendenden Sensors abhängt.
Ferner liest der Mikrocontroller stellvertretend für das Stromsteuerungs-Halbleiterelement, welches nicht über eine Ausfalldiagnosefunktion verfügt, die Einschaltdauer und den aus der Stromerfassungsschaltung ausgegebenen Stromwert aus dem Stromsteuerungs-Halbleiterelement aus, um dadurch eine Ausfalldiagnose durchzuführen. Demgemäß ist es möglich, eine Ausfallerkennung der Stromsteuervorrichtung, welche mit dem Stromsteuerungs-Halbleiterelement und dem Mikrocontroller ausgeführt ist, durchzuführen.
Wenn sich ein Ausfall des Stromsteuerungs-Halbleiters ereignet, berechnet und sendet der Mikrocontroller ferner den Einschaltdauer-Sollwert stellvertretend für den ausgefallenen Stromsteuerungs-Halbleiter, wodurch er es möglich macht, die Funktion „Abschaltung nach Ausfall“ oder die Funktion „Betrieb nach Ausfall“ der Stromsteuervorrichtung, welche mit dem Stromsteuerungs-Halbleiterelement und dem Mikrocontroller ausgeführt ist, zu realisieren.
Nun wird die Konfiguration eines eine Stromsteuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendenden Elektromagneten-Steuersystems unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
5 ist ein Blockschaltbild, welches die Konfiguration des die Stromsteuervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendenden Elektromagneten-Steuersystems veranschaulicht. Die gleichen Bezugszeichen wie diejenigen in 1 bezeichnen die gleichen Elemente.
Ein Stromsteuerungs-Halbleiterelement 1' der vorliegenden Ausführungsform ist zusätzlich zur unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Konfiguration des Stromsteuerungs-Halbleiterelements 1 der ersten Ausführungsform mit einem Nulldetektor 20, einem UND-Glied 21 und einem UND-Glied 22 ausgestattet.
Der Nulldetektor 20 gibt eins als Zero_out aus, wenn das Gültig-Bit V des Einschaltdauersollwert-Registers 15 = 1 und der Einschaltdauer-Sollwert Duty_t = 0 erfasst werden. Wenn Zero_out eins ist, legen das UND-Glied 21 und das UND-Glied 22 den Ausgang des PWM-Zeitgebers 12 auf null fest.
Die obige Konfiguration macht es möglich, eine Ausfallsicherheits-Funktion durch Schreiben von null in das Einschaltdauersollwert-Register 15, um dadurch den oberen MOSFET 4 und den unteren MOSFET 5 auszuschalten, selbst wenn sich ein Ausfall des Wählers 11 oder des PWM-Zeitgebers 12 ereignet, zuverlässig auszuführen.
Wie oben beschrieben, ist es, da in der vorliegenden Ausführungsform ein Ausfall der Stromsteuervorrichtung auf der Grundlage der Einschaltdauer, welche zum Steuern eines Stroms immer berechnet wird, und des aus der Stromerfassungsschaltung ausgegebenen Stromwerts erkannt wird, möglich, ein Ausfallerkennungsmittel der Stromsteuervorrichtung zu realisieren, welches weitreichend einsetzbar ist und nicht von der Art eines zu verwendenden Sensors abhängt.
Ferner liest der Mikrocontroller stellvertretend für das Stromsteuerungs-Halbleiterelement, welches nicht über eine Ausfalldiagnosefunktion verfügt, die Einschaltdauer und den aus der Stromerfassungsschaltung ausgegebenen Stromwert aus dem Stromsteuerungs-Halbleiterelement aus, um dadurch eine Ausfalldiagnose durchzuführen. Demgemäß ist es möglich, eine Ausfallerkennung der Stromsteuervorrichtung, welche mit dem Stromsteuerungs-Halbleiterelement und dem Mikrocontroller ausgeführt ist, durchzuführen.
Wenn sich ein Ausfall des Stromsteuerungs-Halbleiters ereignet, kann ferner die Funktion „Abschaltung nach Ausfall“ der Stromsteuervorrichtung zuverlässig realisiert werden.
Nun wird die Konfiguration eines eine Stromsteuervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendenden Elektromagneten-Steuersystems unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
6 ist ein Blockschaltbild, welches die Konfiguration des die Stromsteuervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendenden Elektromagneten-Steuersystems veranschaulicht. Die gleichen Bezugszeichen wie diejenigen in 1 bezeichnen die gleichen Elemente.
In einem Stromsteuerungs-Halbleiterelement 1" der vorliegenden Ausführungsform ist der PWM-Zeitgeber 12 des unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Stromsteuerungs-Halbleiterelements 1 der ersten Ausführungsform zu einem PWM-Zeitgeber m 12A als Hauptzeitgeber und einem PWM-Zeitgeber b 12B als Ersatz dupliziert. Ferner werden die Ausgänge dieser beiden PWM-Zeitgeber 12A und 12B mittels eines Wählers 11A und eines Wählers 11B ausgewählt.
Der Wähler 11A und der Wähler 11B wählen den Ausgang des Haupt-PWM-Zeitgebers m 12A, wenn das Gültig-Bit V des Einschaltdauersollwert-Registers 15 = 0, und wählen den Ausgang des Ersatz-PWM-Zeitgebers b 12B, wenn das Gültig-Bit V = 1.
Die obige Konfiguration macht es möglich, eine Ausfallsicherheits-Funktion und eine Funktion „Betrieb nach Ausfall“ durch Schreiben eines Werts in das Einschaltdauersollwert-Register 15, um dadurch einen dem geschriebenen Wert entsprechenden Einschaltdauer-Impuls an den oberen MOSFET 4 und den unteren MOSFET 5 auszugeben, selbst wenn sich ein Ausfall des PWM-Zeitgebers m 12A ereignet, zuverlässig auszuführen.
Wie oben beschrieben, ist es, da in der vorliegenden Ausführungsform ein Ausfall der Stromsteuervorrichtung auf der Grundlage der Einschaltdauer, welche zum Steuern eines Stroms immer berechnet wird, und des aus der Stromerfassungsschaltung ausgegebenen Stromwerts erkannt wird, möglich, ein Ausfallerkennungsmittel der Stromsteuervorrichtung zu realisieren, welches weitreichend einsetzbar ist und nicht von der Art eines zu verwendenden Sensors abhängt.
Ferner liest der Mikrocontroller stellvertretend für das Stromsteuerungs-Halbleiterelement, welches nicht über eine Ausfalldiagnosefunktion verfügt, die Einschaltdauer und den aus der Stromerfassungsschaltung ausgegebenen Stromwert aus dem Stromsteuerungs-Halbleiterelement aus, um dadurch eine Ausfalldiagnose durchzuführen. Demgemäß ist es möglich, eine Ausfallerkennung der Stromsteuervorrichtung, welche mit dem Stromsteuerungs-Halbleiterelement und dem Mikrocontroller ausgeführt ist, durchzuführen.
Außerdem kann, wenn sich ein Ausfall des Stromsteuerungs-Halbleiters ereignet, die Funktion „Abschaltung nach Ausfall“ oder die Funktion „Betrieb nach Ausfall“ der Stromsteuervorrichtung zuverlässig realisiert werden.
Nun werden die Konfiguration und die Funktionsweise einer das Stromsteuerungs-Halbleiterelement gemäß jeder der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendenden Automatikgetriebe-Steuereinheit unter Bezugnahme auf 7 beschrieben.
7 ist ein Blockschaltbild, welches die Konfiguration der das Stromsteuerungs-Halbleiterelement gemäß jeder der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendenden Automatikgetriebe-Steuereinheit veranschaulicht. In 7 bezeichnen die gleichen Bezugszeichen wie diejenigen in 1 die gleichen Elemente.
Eine Automatikgetriebe-Steuereinheit ATCU enthält den in 1 gezeigten Mikrocontroller 6 und eine Vielzahl von Stromsteuerungs-Halbleiterelementen 1a bis 1e, welche dem Stromsteuerungs-Halbleiterelement 1 entsprechen.
Der Mikrocontroller 6 liest Sensorwerte aus einem Verbrennungsmotor-Drehzahlsensor 52, einem Schalthebel-Stellungssensor 53 und einem Gaspedal-Stellungssensor 54 ein, berechnet aus den eingelesenen Sensorwerten ein optimales Getriebeübersetzungsverhältnis, berechnet, um das optimale Getriebeübersetzungsverhältnis zu realisieren, Hydraulikdruck-Sollwerte einer Vielzahl von in einem Getriebe 51 bereitgestellten Kupplungen (nicht gezeigt) und Strom-Sollwerte von Elektromagneten 20a bis 20e, wobei die Strom-Sollwerte den jeweiligen Hydraulikdruck-Sollwerten entsprechen, und gibt die berechneten Strom-Sollwerte la* bis le* an die jeweiligen Stromsteuerungs-Halbleiterelemente 1a bis 1e aus.
Wie in den obigen jeweiligen Ausführungsformen beschrieben, ist der Mikrocontroller 6 fähig, die Zuverlässigkeit der Automatikgetriebe-Steuereinheit ATCU durch Realisieren einer zuverlässigen Ausfallerkennung der Stromsteuerungs-Halbleiterelemente 1a bis 1e, der Ausfallsicherheits-Funktion und der Funktion „Betrieb nach Ausfall“ zu verbessern.
In 7 liest der Mikrocontroller 6 die Sensorwerte aus drei Sensoren ein, darunter der Verbrennungsmotor-Drehzahlsensor 52, der Schalthebel-Stellungssensor 53 und der Gaspedal-Stellungssensor 54. Jedoch kann die Anzahl oder die Art von Sensoren, aus welchen Sensorwerte eingelesen werden, gemäß einem Getriebesteuerverfahren geändert werden. Obwohl der Mikrocontroller 6 die Sensorwerte in 7 direkt aus den Sensoren einliest, können die Sensorwerte ferner über einen anderen Mikrocontroller oder eine integrierte Schaltung (IC) eingelesen werden. Obwohl in 7 ein Beispiel gezeigt ist, in welchem das Automatikgetriebe 51 mit fünf Kupplungen ausgestattet ist, können außerdem die Anzahl von Kupplungen und die der Anzahl von Kupplungen entsprechende Anzahl von Elektromagneten-Stromsteuervorrichtungen gemäß einem Getriebemechanismus geändert werden.
Nun werden die Konfiguration und die Funktionsweise einer das Stromsteuerungs-Halbleiterelement gemäß jeder der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendenden Bremsen-Steuereinheit unter Bezugnahme auf 8 beschrieben. In 8 bezeichnen die gleichen Bezugszeichen wie diejenigen in 1 die gleichen Elemente.
8 ist ein Blockschaltbild, welches die Konfiguration der das Stromsteuerungs-Halbleiterelement gemäß jeder der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendenden Bremsen-Steuereinheit veranschaulicht. In 8 bezeichnen die gleichen Bezugszeichen wie diejenigen in 1 die gleichen Elemente.
Eine Bremsen-Steuereinheit BCU enthält den Mikrocontroller 6 und das Stromsteuerungs-Halbleiterelement 1, welche beide in 1 gezeigt sind.
Der Mikrocontroller 6 liest Sensorwerte von einem Bremspedalstellungs-Sensor 63 und einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 64 ein, berechnet aus den eingelesenen Sensorwerten eine optimale Bremskraft, berechnet einen Hydraulikdruck-Sollwert einer Hydraulikbremse 61 und einen Strom-Sollwert eines Elektromagneten 20, um die optimale Bremskraft zu realisieren, wobei der Strom-Sollwert dem Hydraulikdruck-Sollwert entspricht, und gibt den berechneten Strom-Sollwert I* an das Stromsteuerungs-Halbleiterelement 1 aus.
Wie in den obigen jeweiligen Ausführungsformen beschrieben, ist der Mikrocontroller 6 fähig, die Zuverlässigkeit der Bremsen-Steuereinheit BCU durch Realisieren einer zuverlässigen Ausfallerkennung des Stromsteuerungs-Halbleiterelements 1, der Ausfallsicherheits-Funktion und der Funktion „Betrieb nach Ausfall“ zu verbessern.
In 8 liest der Mikrocontroller 6 die Sensorwerte aus zwei Sensoren ein, darunter der Bremspedal-Stellungssensor 63 und der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 64. Jedoch kann die Anzahl oder die Art von Sensoren, aus welchen Sensorwerte eingelesen werden, gemäß einem Getriebesteuerverfahren geändert werden. Obwohl der Mikrocontroller 6 die Sensorwerte in 8 direkt aus den Sensoren einliest, können die Sensorwerte ferner über einen anderen Mikrocontroller oder eine integrierte Schaltung (IC) eingelesen werden.
Nun werden die Konfiguration und die Funktionsweise einer das Stromsteuerungs-Halbleiterelement gemäß jeder der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendenden Steuereinheit für einen bürstenlosen Motor unter Bezugnahme auf 9 beschrieben.
9 ist ein Blockschaltbild, welches die Konfiguration der das Stromsteuerungs-Halbleiterelement gemäß jeder der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendenden Steuereinheit für einen bürstenlosen Motor veranschaulicht. In 8 bezeichnen die gleichen Bezugszeichen wie diejenigen in 1 die gleichen Elemente.
Eine Steuereinheit für einen bürstenlosen Motor MCU enthält den Mikrocontroller 6 und das Stromsteuerungs-Halbleiterelement 1, welche beide in 1 gezeigt sind.
Der Mikrocontroller 6 berechnet eine Solldrehzahl eines Motors und Strom-Sollwerte dreier Phasen bezüglich dreier Phasenspulen Cu, Cv und Cw des Motors 71 zum Realisieren eines Drehmoments und gibt die berechneten Strom-Sollwerte lu*, Iv* und Iw* an jeweilige Stromsteuerungs-Halbleiterelemente 1a bis 1c aus.
Wie in den obigen jeweiligen Ausführungsformen beschrieben, ist der Mikrocontroller 6 fähig, die Zuverlässigkeit der Steuereinheit für einen bürstenlosen Motor MCU durch Realisieren einer zuverlässigen Ausfallerkennung der Stromsteuerungs-Halbleiterelemente 1a bis 1c, der Ausfallsicherheits-Funktion und der Funktion „Betrieb nach Ausfall“ zu verbessern.
Bezugszeichenliste

1: Stromsteuerungs-Halbleiterelement
2: Elektromagnet
3: Batterie
4: oberer MOSFET
5: unterer MOSFET
6: Mikrocontroller
7: Stromerfassungsschaltung
8: Kompensator
9: Differenzrechner
10: Schnittstellenschaltung
11: Wähler
12: PWM-Zeitgeber
13: Stromsollwert-Register
14: Stromüberwachungswert-Register
15: Einschaltdauersollwert-Register
16: Einschaltdauerüberwachungswert-Register

Claims

Stromsteuervorrichtung, aufweisend: ein Stromsteuerungs-Halbleiterelement (1), auf einem selben Halbleiterchip enthaltend einen Transistor, der konfiguriert ist zum Ansteuern einer Last, eine Stromerfassungsschaltung (7), die konfiguriert ist zum Erfassen eines Stroms der Last, einen Kompensator (8), der konfiguriert ist zum Berechnen einer Einschaltdauer des Transistors aus einem Strom-Sollwert und einem aus der Stromerfassungsschaltung (7) ausgegebenen Stromwert, und einen PWM-Zeitgeber (12), der konfiguriert ist zum Erzeugen eines den Transistor einschaltenden Impulses auf der Grundlage der Einschaltdauer; und einen Mikrocontroller (6), der konfiguriert ist zum Senden des Strom-Sollwerts an das Stromsteuerungs-Halbleiterelement (1), wobei der Mikrocontroller (6) konfiguriert ist einen aus der Stromerfassungsschaltung (7) ausgegebenen Stromwert und eine aus dem Kompensator (8) ausgegebene Einschaltdauer vom Stromsteuerungs-Halbleiterelement (1) zu empfangen und auf der Grundlage des Stromwerts und der Einschaltdauer, welche beide vom Stromsteuerungs-Halbleiterelement (1) empfangen wurden, einen Ausfall des Stromsteuerungs-Halbleiterelements (1) zu erkennen, wobei der Mikrocontroller weiterhin dazu konfiguriert ist, einen Ausfall des Stromsteuerungs-Halbleiterelements (1) zu erkennen, wenn der vom Stromsteuerungs-Halbleiterelement (1) empfangene Stromwert nicht mit einem Strom-Sollwert übereinstimmt oder wenn die vom Stromsteuerungs-Halbleiterelement (1) empfangene Einschaltdauer nicht mit einem Erwartungswert der Einschaltdauer übereinstimmt, und null als einen Einschaltdauer-Sollwert an das Stromsteuerungs-Halbleiterelement (1) zu senden, nachdem er einen Ausfall des Stromsteuerungs-Halbleiterelements (1) erkannt hat, und das Stromsteuerungs-Halbleiterelement (1) konfiguriert ist entsprechend dem vom Mikrocontroller empfangenen Einschaltdauer-Sollwert eine Aus-Steuerung des Transistors durchzuführen und einen Wähler zum Auswählen entweder einer aus dem Kompensator (8) ausgegebenen Einschaltdauer oder des vom Mikrocontroller (6) empfangenen Einschaltdauer-Sollwerts enthält und der Wähler konfiguriert ist den vom Mikrocontroller (6) empfangenen Einschaltdauer-Sollwert auf der Grundlage von Informationen über ein aus dem Mikrocontroller (6) ausgegebenes Gültig-Bit auszuwählen und entsprechend dem Einschaltdauer-Sollwert eine Aus-Steuerung des Transistors durchzuführen.
Stromsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Stromsteuerungs-Halbleiterelement (1) einen Nulldetektor zum Erkennen, dass der vom Mikrocontroller (6) empfangene Einschaltdauer-Sollwert null ist, enthält und der Nulldetektor konfiguriert ist zu bewirken, dass der Ausgang des PWM-Zeitgebers (12) null wird, um eine Aus-Steuerung des Transistors durchzuführen.
Stromsteuervorrichtung, aufweisend: ein Stromsteuerungs-Halbleiterelement (1), auf einem selben Halbleiterchip enthaltend einen Transistor, der konfiguriert ist zum Ansteuern einer Last, eine Stromerfassungsschaltung (7), die konfiguriert ist zum Erfassen eines Stroms der Last, einen Kompensator (8), der konfiguriert ist zum Berechnen einer Einschaltdauer des Transistors aus einem Strom-Sollwert und einem aus der Stromerfassungsschaltung ausgegebenen Stromwert, und einen PWM-Zeitgeber (12), der konfiguriert ist zum Erzeugen eines den Transistor einschaltenden Impulses auf der Grundlage der Einschaltdauer; und einen Mikrocontroller (6), der konfiguriert ist zum Senden des Strom-Sollwerts an das Stromsteuerungs-Halbleiterelement (1), wobei der Mikrocontroller (6) konfiguriert ist einen aus der Stromerfassungsschaltung ausgegebenen Stromwert und eine aus dem Kompensator ausgegebene Einschaltdauer vom Stromsteuerungs-Halbleiterelement (1) zu empfangen und auf der Grundlage des Stromwerts und der Einschaltdauer, welche beide vom Stromsteuerungs-Halbleiterelement (1) empfangen wurden, einen Ausfall des Stromsteuerungs-Halbleiterelements (1) zu erkennen, wobei der Mikrocontroller weiterhin dazu konfiguriert ist, einen Ausfall des Stromsteuerungs-Halbleiterelements (1) zu erkennen, wenn der vom Stromsteuerungs-Halbleiterelement (1) empfangene Stromwert nicht mit einem Strom-Sollwert übereinstimmt oder wenn die vom Stromsteuerungs-Halbleiterelement (1) empfangene Einschaltdauer nicht mit einem Erwartungswert der Einschaltdauer übereinstimmt, und einen Einschaltdauer-Sollwert an das Stromsteuerungs-Halbleiterelement (1) zu senden, nachdem er einen Ausfall des Stromsteuerungs-Halbleiterelements (1) erkannt hat, und das Stromsteuerungs-Halbleiterelement (1) konfiguriert ist entsprechend dem vom Mikrocontroller (6) empfangenen Einschaltdauer-Sollwert eine Ein- und Aus-Steuerung des Transistors durchzuführen.
Stromsteuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Stromsteuerungs-Halbleiterelement (1) einen Wähler zum Auswählen entweder einer aus dem Kompensator (8) ausgegebenen Einschaltdauer oder des vom Mikrocontroller (6) empfangenen Einschaltdauer-Sollwerts enthält und der Wähler konfiguriert ist den vom Mikrocontroller (6) empfangenen Einschaltdauer-Sollwert auf der Grundlage von Informationen über ein aus dem Mikrocontroller (6) ausgegebenes Gültig-Bit auszuwählen und entsprechend dem Einschaltdauer-Sollwert eine Ein- und Aus-Steuerung des Transistors durchzuführen.
Stromsteuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Stromsteuerungs-Halbleiterelement (1) zusätzlich zu dem PWM-Zeitgeber, der konfiguriert ist zum Erzeugen eines den Transistor einschaltenden Impulses auf der Grundlage einer aus dem Kompensator (8) ausgegebenen Einschaltdauer einen zweiten PWM-Zeitgeber, der konfiguriert ist zum Erzeugen eines den Transistor einschaltenden Impulses auf der Grundlage des vom Mikrocontroller (6) empfangenen Einschaltdauer-Sollwerts und einen Wähler, der konfiguriert ist zum Auswählen entweder eines aus dem PWM-Zeitgeber ausgegebenen Impulses oder eines aus dem zweiten PWM-Zeitgeber ausgegebenen Impulses enthält und der Wähler konfiguriert ist den aus dem zweiten PWM-Zeitgeber ausgegebenen Impuls auf der Grundlage von Informationen über ein aus dem Mikrocontroller (6) ausgegebenes Gültig-Bit auswählt und entsprechend dem Impuls eine Ein- und Aus-Steuerung des Transistors durchzuführen.