DE112017000466T5

DE112017000466T5 - Abnormalitätsfeststellungseinrichtung für einen Stromsensor

Info

Publication number: DE112017000466T5
Application number: DE112017000466.7T
Authority: DE
Inventors: Takeo Tsukamoto; Daisuke Hirono
Original assignee: Sanden Automotive Components Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2016-01-22
Filing date: 2017-01-12
Publication date: 2018-09-27
Also published as: US20200186011A1; JP2017131087A; CN108093674A; WO2017126639A1

Abstract

Um das Feststellungsvermögen einer Abnormalität eines Stromsensors zu verbessern, hat eine Abnormalitätsfeststellungseinrichtung für einen Stromsensor 16, die erfasst, ob ein in einem Inverter 12, der elektrische Energie zu einem einen Kompressor antreibenden Motor 10 zuführt, vorgesehener Einzel-Stromsensor 16 abnormal ist, eine Phasenstromerfassungseinheit 20, die Phasenströme Iu, Iv und Iw des Motors 10 basierend auf einem Ausgangssignal des Stromsensors 16 erfasst, eine Phasenstromabschätzungseinheit 42, die basierend auf zumindest einem von einem Ausstoßdruck Po und einem Ansaugdruck Pi des Kompressors und einer durch eine Drehzahlerfassungseinheit 46 erfassten Rotationsgeschwindigkeit ω des Motors 10 einen abgeschätzten Phasenstromwert I* der Phasenströme Iu, Iv und Iw des Motors 10 abschätzt, und eine Abnormalitätsfeststellungseinheit 44, die durch die Phasenstromerfassungseinheit 20 erfasste Werte der Phasenströme Iu, Iv und Iw mit einem durch die Phasenstromabschätzungseinheit 42 abgeschätzten Phasenstromwert I* der Phasenströme Iu, Iv und Iw vergleicht, und dann basierend auf dem Vergleichsergebnis feststellt, ob der Stromsensor 16 abnormal ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abnormalitätsfeststellungseinrichtung für einen Stromsensor.
STAND DER TECHNIK
Eine bekannte Abnormalitätsfeststellungseinrichtung für einen Stromsensor führt eine Feststellung einer Abnormalität in dem Stromsensor durch Vergleichen von Ausgangssignalen einer Mehrzahl von Stromsensoren aus, wenn die Mehrzahl von Stromsensoren in einem Inverter vorgesehen ist, beispielsweise, wenn der Stromsensor, der einen Phasenstrom eines Motors erfasst, für jede Phase vorgesehen ist (beispielsweise bezogen auf Patentdokument 1).
BEZUGSDOKUMENTENLISTE
PATENTDOKUMENT
Patent Dokument 1: JP 2015-192582 A
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
In einem Fall, in dem eine Mehrzahl von Stromsensoren in einem Inverter vorgesehen ist, wird sehr wahrscheinlich verursacht, dass sich die Größe des Inverters und Produktkosten erhöhen, und somit wird ein Phasenstrom durch einen Einzel-Stromsensor erfasst. Dementsprechend war selbst in einem Fall, in dem der Einzel-Stromsensor in dem Inverter vorgesehen war, eine Technik gewünscht, die in der Lage ist, Abnormalitäten des Einzel-Stromsensors festzustellen.
Hinsichtlich des oben beschriebenen konventionellen Problems ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Abnormalitätsfeststellungseinrichtung für einen Stromsensor bereitzustellen, deren Abnormalitätsfeststellungsvermögen verbessert ist, um so in der Lage zu sein, Abnormalitäten eines Einzel-Stromsensors, der einen Phasenstrom eines Motors erfasst, selbst in einem Fall, in dem der Einzel-Stromsensor in einem Inverter vorgesehen ist, festzustellen.
MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
Um die Aufgabe zu lösen, wird eine Abnormalitätsfeststellungseinrichtung für einen Stromsensor gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, um festzustellen, ob der in einem Inverter, der elektrische Energie zu einem einen Kompressor antreibenden Motor zuführt, vorgesehene Stromsensor abnormal ist, und die Abnormalitätsfeststellungseinrichtung für den Stromsensor erfasst einen Phasenstrom des Motors basierend auf einem Ausgangssignal von dem Stromsensor, schätzt den Phasenstrom des Motors basierend auf zumindest einem von dem Ausstoßdruck und dem Ansaugdruck des Kompressors und der Rotationsgeschwindigkeit des Motors ab, vergleicht den erfassten Wert des Phasenstroms mit dem abgeschätzten Wert des Phasenstroms und stellt dann, basierend auf dem Ergebnis des Vergleichs fest, ob der Stromsensor abnormal ist.
Eine Abnormalitätsfeststellungseinrichtung für einen Stromsensor gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, um festzustellen, ob der in einem Inverter, der elektrische Energie zu einem Motor zuführt, vorgesehene Stromsensor abnormal ist, und die Abnormalitätsfeststellungseinrichtung für den Stromsensor erfasst einen Phasenstrom des Motors basierend auf einem Ausgangssignal von dem Stromsensor, schätzt den Phasenstrom basierend auf einem Ausgangssignal von dem ersten Temperatursensor, der in einem Schaltelement des Inverters oder in der Nähe davon vorgesehen ist, ab, vergleicht den erfassten Wert des Phasenstroms mit dem abgeschätzten Wert des Phasenstroms, und stellt dann, basierend auf dem Ergebnis des Vergleichs, fest, ob der Stromsensor abnormal ist.
Eine Abnormalitätsfeststellungseinrichtung für einen Stromsensor gemäß einen dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, um festzustellen, ob der in einem Inverter, der elektrische Energie zu einem Motor zuführt, vorgesehene Stromsensor abnormal ist, und die Abnormalitätsfeststellungseinrichtung für den Stromsensor schätzt einen Phasenstrom basierend auf einem Ausgangssignal von einem ersten Temperatursensor, der in einem Schaltelement des Inverters oder in der Nähe davon vorgesehen ist, ab, und stellt dann, basierend auf dem abgeschätzten Wert des Phasenstroms und einer den Stromsensor betreffenden Temperatur, die basierend auf einem Ausgangssignal von einem zweiten Temperatursensor, der in dem Stromsensor oder in der Nähe davon vorgesehen ist, fest, ob der Stromsensor abnormal ist.
Eine Abnormalitätsfeststellungseinrichtung für einen Stromsensor gemäß einem vierten Aspekt der vorliegende Erfindung wird vorgeschlagen, um festzustellen, ob der in einem Inverter, der elektrische Energie zu einem Motor zuführt, vorgesehene Stromsensor abnormal ist, und die Abnormalitätsfeststellungseinrichtung für den Stromsensor stellt basierend auf einer den Stromsensor betreffenden Temperatur, die basierend auf einem Ausgangssignal von einem in dem Stromsensor oder in der Nähe davon vorgesehenen Temperatursensor erfasst wird, in einem Zustand, in dem eine Stromversorgung zu dem Motor bei einem vorbestimmten Muster beibehalten wird, bevor der Motor angetrieben wird, zu rotieren, fest, ob der Stromsensor abnormal ist.
EFFEKTE DER ERFINDUNG
Die Abnormalitätsfeststellungseinrichtung für den Stromsensor der vorliegenden Erfindung verbessert das Abnormalitätsfeststellungsvermögen, um in der Lage zu sein, Abnormalitäten des Einzel-Stromsensors, der den Phasenstrom des Motors erfasst, selbst in einem Fall, in dem in dem Inverter der Einzel-Stromsensor vorgesehen ist, festzustellen.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm, das einen Kühlkreis entsprechend der ersten Ausführungsform darstellt.
2 ist ein Blockschaltplan, der ein Motorsystem entsprechend der ersten Ausführungsform darstellt.
3A sind Schaltpläne, die ein Phasenstromfeststellungsverfahren entsprechend und 3B der ersten Ausführungsform erklären.
4 ist eine Phasenstrom-spezifizierende Tabelle entsprechend der ersten Ausführungsform.
5 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen Ausstoßdruck und Motorstrom entsprechend der ersten Ausführungsform darstellt.
6 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen einer Rotationsgeschwindigkeit und dem Motorstrom entsprechend der ersten Ausführungsform darstellt.
7 ist ein Diagramm, das Verhältnisse zwischen der Rotationsgeschwindigkeit, dem Ausstoßdruck und dem Motorstrom entsprechend der ersten Ausführungsform darstellt.
8 ist ein Diagramm, das Verhältnisse zwischen einem Ansaugdruck, dem Ausstoßdruck und dem Motorstrom entsprechend der ersten Ausführungsform darstellt.
9 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen dem Ansaugdruck und dem Motorstrom entsprechend der ersten Ausführungsform darstellt.
10 ist ein Blockschaltplan, der das Motorsystem entsprechend der zweiten Ausführungsform darstellt.
11 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen der Temperatur in der Nähe eines Schaltelements und dem Motorstrom entsprechend der zweiten Ausführungsform darstellt.
12 ist ein Blockschaltplan, der das Motorsystem entsprechend der dritten Ausführungsform darstellt.
13 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen der den Stromsensor betreffenden Temperatur und dem Motorstrom und das Verhältnis zwischen der das Schaltelement betreffenden Temperatur und dem Motorstrom entsprechend der dritten Ausführungsform darstellt.
14 ist ein Blockschaltplan, der das Motorsystem entsprechend der vierten Ausführungsform darstellt.
15 ist ein Diagramm, das zeitliche Veränderungen der den Stromsensor betreffenden Temperatur entsprechend der vierten Ausführungsform darstellt.

ART UND WEISE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Nachstehend werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen Ausführungsformen zum Ausführen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben.
[Erste Ausführungsform]
1 stellt ein Beispiel eines Kältekreislaufs dar, in dem eine Abnormalitätsfeststellungseinrichtung für den Stromsensor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
(Kältekreislauf)
In einem Zirkulations-Kältekreislauf 1 eines Kältemittels in einer Kühlvorrichtung, und dergleichen, wird ein verdampftes Kältemittel über einen Kompressor 2 verdichtet, um die Temperatur zu erhöhen, das verdichtete und temperaturerhöhte Kältemittel wird durch eine erzwungene Kühlung, beispielsweise ein Rotieren eines elektrischen Ventilators 4 in einem Kondensator 3, veranlasst, Wärme abzuführen, und kondensiert, um als eine Flüssigkeit gebildet zu sein, die Flüssigkeit wird dadurch, dass sie mit einem Expansionsventil 5 dekomprimiert und entspannt wird, teilweise kondensiert, und dann wird die verbleibende Flüssigkeit mit einem Verdampfer 6 durch Entnehmen der Wärme von der Umgebungsluft verdampft. Das durch den Verdampfer 6 verdampfte Kältemittel wird von dem Kompressor 2 wieder verdichtet. Das Kältemittel zirkuliert durch wiederholen des obigen.
In einer Ausstoßöffnung des Kompressors 2 ist ein Ausstoßdrucksensor 7, der den Ausstoßdruck des Kältemittels erfasst, vorgesehen. In einer Ansaugöffnung des Kompressors 2 ist ein Ansaugdrucksensor 8, der den Ansaugdruck des Kältemittels erfasst, vorgesehen. Der Kompressor 2 wird durch eine Ausgangswelle eines später im Detail beschriebenen Motors 10 angetrieben.
2 stellt ein Beispiel eines Motorsystems dar, das den Motor 10 und ein Antriebssteuerungssystem hierfür enthält.
(Motor)
Der Motor 10 ist ein bürstenloser Dreiphasenmotor und hat einen Stator (nicht dargestellt), der eine Dreiphasenspule aus einer U-Phasenspule Cu, einer V-Phasenspule Cv und einer W-Phasenspule Cw enthält, und einen Rotor (nicht dargestellt), der einen Permanentmagneten enthält. Ein Ende von jeder von der U-Phasenspule Cu, der V-Phasenspule Cv und der W-Phasenspule Cw ist mit einem Sternpunkt N elektrisch verbunden, sodass die U-Phasenspule Cu, die V-Phasenspule Cv und die W-Phasenspule Cw sternförmig verbunden sind, und das andere Ende von jeder von der U-Phasenspule Cu, der V-Phasenspule Cv und der W-Phasenspule Cw ist mit einem später beschriebenen Inverter 12 verbunden. Darüber hinaus ist ein Rotationspositionssensor 11, wie etwa beispielsweise ein Hall-Element, das eine magnetische Veränderung durch die Rotation des Rotors des Motors 10 in ein elektrisches Signal umwandelt, der ein die Rotationsposition des Rotors betreffendes Ausgangssignal V_θm ausgibt, in der Nähe des Rotors des Motors 10 vorgesehen. Auch wenn der Stator des Motors 10 eine Dreiecksschaltung enthält, ist die Abnormalitätsfeststellungseinrichtung für den Stromsensor gemäß der vorliegenden Erfindung anwendbar.
(Inverter)
Der Inverter 12, der elektrische Energie von einer Gleichspannungsstromversorgung 14 zu dem Motor 10 zuführt, hat eine Dreiphasen-Brückenschaltung. In der Dreiphasen-Brückenschaltung sind bezüglich jeder Phase von der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase zwei Schaltelemente zwischen der Seite mit dem hohen Potenzial und der Seite mit dem niedrigen Potenzial der Gleichspannungsstromversorgung 14 in Reihe verbunden und eine Diode D ist antiparallel zu jedem Schaltelement verbunden. Hinsichtlich der U-Phase ist das Ende der U-Phasenspule Cu mit einer Stelle zwischen einem Schaltelement S_U ⁺ an dem oberen Arm und einem Schaltelement S_U ^- an dem unteren Arm verbunden. Hinsichtlich der V-Phase ist das Ende der V-Phasenspule Cv mit einer Stelle zwischen einem Schaltelement S_V ⁺ an dem oberen Arm und einem Schaltelement S_V ^- an dem unteren Arm verbunden. Hinsichtlich der W-Phase ist das Ende der W-Phasenspule C_W mit einer Stelle zwischen einem Schaltelement S_W ⁺ an dem oberen Arm und einem Schaltelement S_W ^- an dem unteren Arm verbunden. Als das Schaltelement kann nicht nur ein in dieser Ausführungsform verwendeter IGBT (Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode), sondern auch ein Halbleiterelement, wie etwa ein MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor (Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor)), verwendet werden.
Darüber hinaus ist ein Stromsensor 16, der einen Motorstrom des Motors 10 erfasst, alleine zwischen den Schaltelementen S_U ^-, S_V ^- und S_W ^- und der Seite der Gleichspannungsstromversorgung 14 mit dem niedrigen Potential an dem unteren Arm in dem Inverter 12 installiert. Der Stromsensor 16 hat einen Shunt-Widerstand Rs, durch den der Motorstrom fließt, und einen Operationsverstärker (nicht dargestellt), der eine Potenzialdifferenz zwischen beiden Enden des Shunt-Widerstands Rs verstärkt und die verstärkte Potenzialdifferenz ausgibt. Der Stromsensor 16 ist eine Stromerfassungseinheit von einem Shunt-Widerstand-Typ, die ein Ausgangssignal Vrs des Operationsverstärkers ausgibt.
In dieser Ausführungsform kann der Stromsensor 16 nicht nur eine Stromerfassungseinheit von einem Shunt-Widerstand-Typ sein, sondern kann auch ein Stromsensor sein, der ein Hall-Element oder einen Transformator oder dergleichen enthält.
(Motorsteuerungseinrichtung)
Eine Motorsteuerungseinrichtung 18, die den Motor 10 steuert, führt dementsprechend eine A/D- Wandlung (analog/digital) des Ausgangssignals Vrs des Stromsensors 16, des Ausgangssignals V_θm des Rotationspositionssensors 11 und eines Anweisungssignal von einer externen zentralen Steuerungseinheit (nicht dargestellt) durch, und erzeugt dann basierend auf dem umgewandelten Digitalwert ein PWM-Signal als ein Steuerungssignal zu jedem Steuerungsanschluss der Schaltelemente S_U ⁺, S_U ^-, S_V ⁺, S_V ^-, S_W ⁺ und S_W ^- des Inverters 12, um das erzeugte PWM-Signal auszugeben. Somit wird die Sinuswellen-Stromversorgung (180°-Stromversorgung) zu der Dreiphasenspule aus der U-Phasenspule Cu, der V-Phasenspule Cv und der W-Phasenspule Cw durchgeführt. Obwohl nicht dargestellt, ist die Motorsteuerungseinrichtung 18 unter der Voraussetzung beschrieben, dass die Motorsteuerungseinrichtung 18 einen Rechner und eine Speichereinheit, wie etwa einen RAM (Random Access Memory) und einen ROM (Read Only Memory) darin enthält, und jede später beschriebene Funktion in der Motorsteuerungseinrichtung 18 durch einen Rechner, der durch Lesen von im Voraus gespeicherten Programmen betrieben wird, ausgeführt wird. Jedoch ist die Motorsteuerungseinrichtung 18 nicht darauf beschränkt und jede Funktion kann entsprechend der Hardware-Konfiguration teilweise oder vollständig ausgeführt werden.
Die Motorsteuerungseinrichtung 18 hat Funktionen, die durch eine Phasenstromerfassungseinheit 20, eine Rotor-Rotationswinkelerfassungseinheit 22, eine dq-Umwandlungseinheit 24, eine Soll-q-Achsen-Strom-Einstelleinheit 26, eine erste Additions-und-Subtraktionseinheit 28, eine erste PI-Regelungseinheit 30, eine Soll-d-Achsen-Strom-Einstelleinheit 32, eine zweite Additions-und-Subtraktionseinheit 34, eine zweite PI-Regelungseinheit 36, eine dq-invers-Umwandlungseinheit 38 und eine PWM-Signal-Einstelleinheit 40 spezifiziert sind.
Die Phasenstromerfassungseinheit 20 erfasst basierend auf den Ausgangssignalen Vrs des Stromsensors 16, des bekannten Widerstandswerts des Shunt-Widerstands Rs und des in der später beschriebenen PWM-Signal-Einstelleinheit bestimmten PWM-Signals Phasenströme Iu, Iv und Iw. Ein spezifisches Erfassungsverfahren der Phasenströme Iu, Iv und Iw wird später beschrieben.
Die Rotor-Rotationswinkelerfassungseinheit 22 erfasst basierend auf dem Ausgangssignal V_θm des Rotationspositionssensors 11 den Rotationswinkel θm des Rotors des Motors 10.
Die dq-Umwandlungseinheit 24 wandelt die durch die Phasenstromerfassungseinheit 20 erfassten Phasenströme Iu, Iv und Iw unter Verwendung der durch die Rotationswinkelerfassungseinheit 22 erfassten Rotorposition θm in einen d-Achsen-Stromwert Id und einen q-Achsen-Stromwert Iq des dq-Koordinatensystems um. In der dq-Koordinate ist die Feldrichtung der Rotationssynchronisierung mit dem Rotor des Motors 10 als die d-Achse definiert, und die Drehmomenterzeugungsrichtung senkrecht zu der d-Achse ist als die q-Achse definiert.
Die Soll-q-Achsen-Strom-Einstelleinheit 26 stellt basierend auf dem Anweisungssignal von der zentralen Steuerungseinrichtung oder durch die anderen bekannten Verfahren einen Soll-q-Achsen-Stromwert Iqt ein. Um eine Stromregelung auszuführen, berechnet die erste Additions-und-Subtraktionseinheit 28 eine q-Achsen-Stromabweichung ΔIq, die eine Abweichung zwischen dem Soll-q-Achsen-Stromwert Iqt und dem q-Achsen-Stromwert Iq ist, und dann berechnet die erste PI-Regelungseinheit 30 durch Ausführen einer PI-Regelung basierend auf der q-Achsen-Stromabweichung ΔIq einen angelegten q-Achsen-Spannungseinstellwert VqT.
Die Soll-d-Achsen-Stromeinstelleinheit 32 stellt basierend auf dem Anweisungssignal von der zentralen Steuerungseinrichtung oder den anderen bekannten Verfahren einen Soll-d-Achsen-Stromwert Idt ein. Um eine Stromregelung auszuführen, berechnet die zweite Additions-und-Subtraktionseinheit 34 eine d-Achsen-Stromabweichung ΔId, die eine Abweichung zwischen dem Soll-d-Achsen-Stromwert Idt und dem d-Achsen-Stromwert Id ist, und dann berechnet die zweite PI-Regelungseinheit 36 durch Ausführen einer PI-Regelung basierend auf der d-Achsen-Stromabweichung ΔId einen angelegten d-Achsen-Spannungseinstellwert Vdt.
Die dq-invers-Umwandlungseinheit 38 wandelt den angelegten q-Achsen-Spannungseinstellwert Vqt und den angelegten d-Achsen-Spannungseinstellwert Vdt des dq-Koordinatensystems unter Verwendung der Rotorposition θm in angelegte Spannungseinstellwerte eines Dreiphasen-Koordinatensystems aus einem angelegten U-Phasen-Spannungseinstellwert Vut, der an der U-Phasenspule Cu anzulegen ist, einem angelegten V-Phasen-Spannungseinstellwert Vvt, der an der V-Phasenspule Cv anzulegen ist, und einem W-Phasen-Spannungseinstellwert Vwt, der an der W-Phasenspule Cw anzulegen ist, um.
Die PWM-Signal-Einstelleinheit 40 bestimmt, basierend auf einem Energieversorgungsspannungswert Vin der Gleichspannungsstromversorgung 14, dem angelegten U-Phasen-Spannungseinstellwert Vut, dem angelegten V-Phasen-Spannungseinstellwert Vvt und dem angelegten W-Phasen-Spannungseinstellwert Vwt die Einschaltdauer, die ein Verhältnis zwischen EIN und AUS von jedem Schaltelement hinsichtlich sechs PWM-Signale, die zu den Steuerungsanschlüssen der in dem Inverter 12 vorgesehenen Schaltelemente U⁺, U^-, V⁺, V^-, W⁺ und W^- auszugeben sind, reguliert. Somit wird eine Sinuswellen-Stromversorgung (180°-Energieversorgung) zu der Dreiphasenspule aus der U-Phasenspule Cu, der V-Phasenspule Cv und der W-Phasenspule Cw ausgeführt.
(Phasenstromerfassungsverfahren)
3A und 3B sind Schaltpläne zum Erklären eines Phasenstromerfassungsverfahrens in der Phasenstromerfassungseinheit 20. Das Phasenstromerfassungsverfahren in der Phasenstromerfassungseinheit 20 wird unter Bezugnahme auf Fig. 3A und 3B beschrieben.
In 3A sind das Schaltelement S_U ⁺, das Schaltelement S_V ^- und das Schaltelement S_W ^- in dem EIN-Zustand und das Schaltelement S_U ^-, das Schaltelement S_V ⁺ und das Schaltelement S_W ⁺ sind in dem AUS-Zustand. Bei solchen EIN- und AUS-Zuständen der Schaltelemente fließt Strom von der Gleichspannungsstromversorgung 14 durch das Schaltelement S_U ⁺ des Inverters 12 zu der U-Phasenspule Cu des Motors 10, und an dem Sternpunkt N wird der Strom geteilt, um in den zwei Richtungen von einem Pfad, in dem etwas von dem Strom durch die V-Phasenspule Cv fließt, und einem Pfad, in dem der verbleibende Strom durch die W-Phasenspule Cw fließt, zu fließen. Etwas von dem von dem Sternpunkt N durch die V-Phasen-Spule Cv fließenden Stroms fließt durch das Schaltelement S_V ^-, und der verbleibende Strom, der von dem Sternpunkt N durch die W-Phasen-Spule C_W fließt, fließt durch das Schaltelement S_W ^-.
Die Ströme, die durch die zwei Pfade fließen, fließen vor einem Fließen durch den Shunt-Widerstand Rs zusammen, um zu der Gleichspannungsstromversorgung 14 zurückzukehren. Somit entspricht der Strom, der durch den Shunt-Widerstand Rs des Stromsensors 16 fließt, einem U-Phasenstrom Iu, der zu dem Sternpunkt N fließt. Der U-Phasenstrom Iu kann in einem solchen Fließzustand des Stroms basierend auf dem Ausgangssignal Vrs des Stromsensors 16 und dem bekannten Widerstand des Shunt-Widerstand Rs erfasst werden.
In 3B sind das Schaltelement S_U ⁺, das Schaltelement S_V ^- und das Schaltelement S_W ⁺ in dem EIN-Zustand und das Schaltelement S_U ^-, das Schaltelement S_V ⁺ und das Schaltelement S_W ^- sind in dem AUS-Zustand. Bei solchen EIN- und AUS-Zuständen der Schaltelemente wird der von der Gleichspannungsstromversorgung 14 in den Inverter 12 fließende Strom geteilt, um in die zwei Richtungen von einem Pfad, in dem etwas von dem Strom durch das Schaltelement S_U ⁺ fließt, und von einem Pfad, in dem der verbleibende Strom durch das Schaltelement S_W ⁺ fließt, zu fließen, und dann fließen die Ströme an dem Sternpunkt N des Motors 10 zusammen. Der an dem Sternpunkt N zusammengeflossene Strom fließt in dieser Reihenfolge durch die V-Phasen-Spule Cv und den Shunt-Widerstand Rs, um zu der Gleichspannungsstromversorgung 14 zurückzukehren. Somit entspricht der durch den Shunt-Widerstand Rs des Stromsensors 16 fließende Motorstrom einem V-Phasen-Strom Iv, der von dem Sternpunkt N zu dem Inverter 12 hin fließt. Der V-Phasen-Strom Iv kann in einem solchen Fließzustand des Stroms basierend auf dem Ausgangssignal Vrs des Stromsensors 16 und dem bekannten Widerstand des Shunt-Widerstands Rs erfasst werden.
Dementsprechend wird, wenn die EIN- und AUS-Zustände der Schaltelemente S_U ⁺, S_U ^-, S_V ⁺, S_V ^-, S_W ⁺ und S_W ^- bestimmt werden, der basierend auf dem Ausgangssignal Vrs des Stromsensors 16 erfasste Motorstrom zusammen mit der Stromrichtung in der Phasenstromerfassungseinheit 20 spezifiziert, einer der Phasenströme Iu, Iv, und Iw der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase zu sein.
4 stellt eine Phasenstrom-spezifizierende Tabelle dar, die das Verhältnis zwischen den EIN- und AUS-Zuständen der Schaltelemente S_U ⁺, S_U ^-, S_V ⁺, S_V ^-, S_W ⁺ und S_W ^- und den entsprechend den Zuständen erfassten Phasenströmen Iu, Iv und Iw darstellt.
Die Phasenstrom-spezifizierende Tabelle stellt acht Schaltmuster, die Kombinationen der EIN- und AUS-Zustände der Schaltelemente S_U ⁺, S_U ^-, S_V ⁺, S_V ^-, S_W ⁺ und S_W ^- sind, dar. Die rechte Spalte der Tabelle spezifiziert die erfassten Phasenströme Iu, Iv und Iw, die den Schaltmustern entsprechen, mit Ausnahme des Schaltmusters, in dem alle der Schaltelemente S_U ⁺, S_V ⁺ und S_W ⁺ EIN-geschaltet sind und alle der Schaltelemente S_U ^-, S_V ^- und S_W ^- AUS-geschaltet sind, und des Schaltmusters, in dem alle der Schaltelemente S_U ⁺, S_V ⁺ und S_W ⁺ AUS-geschaltet sind und alle der Schaltelemente S_U ^-, S_V ^-und S_W ^- EIN-geschaltet sind, mit einem Plus-Zeichen (+), das eine Richtung angibt, in der die Phasenströme Iu, Iv und Iw zu dem Sternpunkt N hin fließen, und mit einem Minus-Zeichen (-), das eine Richtung angibt, in der die Phasenströme Iu, Iv und Iw von dem Sternpunkt N zu dem Inverter 12 fließen.
Die Phasenstromerfassungseinheit 20 vorspeichert die oben beschriebene Phasenstrom-spezifizierende Tabelle und bestimmt basierend auf dem in der PWM-Signal-Einstelleinheit 40 bestimmten PWM-Signal durch Bezugnahme auf die Phasenstrom-spezifizierende Tabelle, welchem Schaltmuster der acht Schaltmuster die EIN- und AUS-Zustände der Schaltelemente S_U ⁺, S_U ^-, S_V ⁺, S_V ^-, S_W ⁺ und S_W ^- entsprechen. Dann spezifiziert die Phasenstromerfassungseinheit 20, basierend auf dem Schaltmuster, das bestimmt ist, dem EIN- und AUS-Zustand zu entsprechen, zusammen mit der Stromrichtung des entsprechenden Phasenstroms, welchen Phasenströmen Iu, Iv und Iw der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase der basierend auf dem Ausgangssignal Vrs des Stromsensors 16 erfasste Motorstrom entspricht. Somit erfasst die Phasenstromerfassungseinheit 20 die Phasenströme Iu, Iv und Iw. In der folgenden Beschreibung geben die Phasenströme Iu, Iv und Iw die Stärken des Stroms an, die sich nicht auf die Stromrichtung beziehen und positive Werte sind. Der Motorstrom gibt die Stärke des durch den Stromsensor 16 zu erfassenden Stroms oder die Stärke des Stroms, der abgeschätzt wird, durch den Stromsensors 16 erfasst zu werden, an, und ist ein positiver Wert, der sich nicht auf die Stromrichtung bezieht.
(Abnormalitätsfeststellungseinrichtung für einen Stromsensor)
Wie oben beschrieben, erfasst die Phasenstromerfassungseinheit 20 basierend auf dem Ausgangssignal Vrs des Einzel-Stromsensors 16, dem bekannten Widerstandswert des Shunt-Widerstands Rs und dem in der PWM-Signal-Einstelleinheit 40 bestimmten PWM-Signal die Phasenströme Iu, Iv und Iw auch einschließlich der Stromrichtung. Jedoch kann die Phasenstromerfassungseinheit 20 nicht, wie in dem Fall, in dem die Mehrzahl von Stromsensoren in dem Inverter 12 vorgesehen ist, durch Vergleichen von Ausgangssignalen der Stromsensoren miteinander, feststellen, ob einer von einer Mehrzahl von Stromsensoren abnormal ist.
Daher haben, auch in einem Fall, in dem der Einzel-Stromsensor 16 in dem Inverter 12 vorgesehen ist, eine Phasenstromabschätzungseinheit 42 und eine Abnormalitätsfeststellungseinheit 44, die Teile der Motorsteuereinrichtung 18 sind, in der Motorsteuereinrichtung 18 eine Funktion als eine Abnormalitätsfeststellungseinrichtung für den Sensor 16, die in der Lage ist, festzustellen, ob der Stromsensors 16 abnormal ist. Die Abnormalitätsfeststellungseinheit 44 vergleicht die erfassten Werte der durch die Phasenstromerfassungseinheit 20 erfassten Phasenströme Iu, Iv und Iw mit einem abgeschätzten Phasenstromwert I* (≥ 0), der als ein abgeschätzter Wert der Phasenströme Iu, Iv und Iw durch die Phasenstromabschätzungseinheit 42 abgeschätzt wird wenn die Phasenströme lu, Iv und Iw erfasst werden, und dann stellt die Abnormalitätsfeststellungseinheit 44 basierend auf dem Vergleichsergebnis fest, ob der Stromsensor 16 abnormal ist. Beispielsweise kann, wenn bestimmt wird, dass ein Absolutwert einer Abweichung zwischen den erfassten Werten der Phasenströme Iu, Iv und Iw und dem abgeschätzten Stromwert I* gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist, die Abnormalitätsfeststellungseinheit 44 feststellen, dass der Stromsensor 16 abnormal ist, und wenn bestimmt wird, dass der Absolutwert der Abweichung zwischen den erfassten Werten der Phasenströme Iu, Iv und Iw und dem abgeschätzten Phasenstromwert I*, niedriger als der vorbestimmte Wert ist, kann die Abnormalitätsfeststellungseinheit 44 feststellen, dass der Stromsensor 16 normal ist.
Die Phasenstromabschätzungseinheit 42 schätzt den abgeschätzten Phasenstromwert I* basierend auf zumindest einem von dem Ausstoßdruck und dem Ansaugdruck des Kompressors 2 und der Rotationsgeschwindigkeit des Rotors ab. Als Verfahren zum Abschätzen des abgeschätzten Phasenstromwerts I* in der Phasenstromabschätzungseinheit 42 werden beispielsweise fünf Verfahren erwähnt.
Zuerst wird, wie in 5 dargestellt, in dem ersten Abschätzungsverfahren, das Verhältnis, bei dem der Motorstrom im Wesentlichen proportional zu dem Ausstoßdruck des Kompressors 2 ist, über einen Versuch, eine Simulation oder dergleichen, vor-digitalisiert, und dann wird die erste Stromdatentabelle, in der der Ausstoßdruck und der Motorstrom miteinander verbunden sind, in dem ROM oder dergleichen gespeichert. Dann wird der entsprechende Motorstrom basierend auf einem durch den Ausstoßdrucksensor 7 erfassten Wert des Ausstoßdrucks Po unter Bezugnahme auf die erste Stromdatentabelle als der abgeschätzte Phasenstromwert I* definiert.
Der Motorstrom in der ersten Stromdatentabelle hat, ungeachtet dessen, welchem der Phasenströme Iu, Iv und Iw der Motorstrom entspricht, für denselben Ausstoßdruck denselben Wert. Jedoch kann hinsichtlich des Fakts, dass es elektrische Schwankungen zwischen den Phasenspulen Cu, Cv und Cw, zwischen den Schaltelementen S_U ⁺, S_U ^-, S_V ⁺, S_V ^-, S_W ⁺ und S_W ^-, oder dergleichen, gibt, je nachdem, welchem der Phasenströme lu, Iv und Iw der Motorstrom zugehört, der Motorstrom zu demselben Ausstoßdruck ein unterschiedlicher Wert sein (dasselbe gilt für die folgende zweite bis fünfte Stromdatentabelle).
Wie in 6 dargestellt, wird in dem zweiten Abschätzungsverfahren das Verhältnis, bei dem, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Motors ansteigt, sich der Motorstrom einmal verringert und sich dann weiter erhöht, durch einen Versuch oder eine Simulation vor-digitalisiert, und dann wird die zweite Stromdatentabelle, in der die Rotationsgeschwindigkeit und der Motorstrom miteinander verbunden sind, in dem ROM oder dergleichen abgespeichert. Hinsichtlich dieses Abschätzungsverfahrens hat die Motorsteuerungseinrichtung 18 ferner eine Drehzahlerfassungseinheit 46, die, basierend auf der durch die Rotordrehwinkelerfassungseinheit 22 erfassten Rotorposition θm, eine Rotationsgeschwindigkeit des Rotors mit einem Vergleichsausdruck von ω = dθm/dt oder dergleichen, erfasst. Dann wird der zugehörige Motorstrom basierend auf der durch die Drehzahlerfassungseinheit 46 erfassten Rotationsgeschwindigkeit ω des Rotors unter Bezugnahme auf die zweite Stromdatentabelle als der abgeschätzte Phasenstromwert I*definiert.
Wie in 7 dargestellt, wird in dem dritten Abschätzungsverfahren das Verhältnis, bei dem der Motorstrom ansteigt wenn der Ausstoßdruck des Kompressors 2 ansteigt (unter Bezugnahme auf 5) und der Motorstrom einmal abfällt und dann ansteigt wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors ansteigt (unter Bezugnahme 6), durch einen Versuch oder eine Simulation vor-digitalisiert, und dann wird die dritte Stromdatentabelle, in der die Rotationsgeschwindigkeit, der Ausstoßdruck und der Motorstrom miteinander verbunden sind, in dem ROM oder dergleichen gespeichert. Hinsichtlich dieses Abschätzungsverfahrens hat die Motorsteuerungseinrichtung 18 ferner die oben beschriebene Drehzahlerfassungseinheit 46. Dann wird, basierend auf dem durch den Ausstoßdrucksensor 7 erfassten Wert des Ausstoßdrucks Po und der durch die Drehzahlerfassungseinheit 46 erfassten Rotationsgeschwindigkeit ω, unter Bezugnahme auf die dritte Stromdatentabelle, der entsprechende Motorstrom als der abgeschätzte Phasenstromwert I* definiert. Somit nehmen, verglichen mit dem Fall, in dem der abgeschätzte Phasenstromwert I* durch entweder das erste oder zweite Abschätzungsverfahren abgeschätzt wird, Parameter, die den Motorstrom spezifizieren, zu, und somit wird der abgeschätzte Phasenstromwert I* mit einer guten Genauigkeit abgeschätzt.
Wie in 8 dargestellt, wird in dem vierten Abschätzungsverfahren das Verhältnis, bei dem der Ansaugdruck des Kompressors 2 ansteigt, und der Motorstrom einmal ansteigt und dann abfällt, durch einen Versuch oder eine Simulation vor-digitalisiert, und dann wird die vierte Stromdatentabelle, in der der Ansaugdruck und der Motorstrom miteinander verbunden sind, in dem ROM oder dergleichen gespeichert. Dann wird, unter Bezugnahme auf die vierte Stromdatentabelle, basierend auf einem durch den Ansaugdrucksensor 8 erfassten Wert des Ansaugdruck Pi des Kompressors 2, der entsprechende Motorstrom als der abgeschätzte Phasenstromwert I* definiert. Wie in 9 dargestellt, wird in dem fünften Abschätzungsverfahren das Verhältnis, bei dem, wenn der Ausstoßdruck des Kompressors 2 ansteigt, der Motorstrom ansteigt (unter Bezugnahme auf 5) und, wenn der Ansaugdruck des Kompressors 2 ansteigt, der Motorstrom einmal ansteigt und dann abfällt (unter Bezugnahme 8), durch einen Versuch oder eine Simulation vor-digitalisiert, und dann wird die fünfte Stromdatentabelle, in der der Ansaugdruck, der Ausstoßdruck und der Motorstrom miteinander verbunden sind, in dem ROM oder dergleichen gespeichert. Dann wird, basierend auf dem durch den Ansaugdrucksensor 8 erfassten Wert des Ansaugdrucks Pi und dem durch den Ausstoßdrucksensor 7 erfassten Wert des Ausstoßdrucks Po, der abgeschätzte Phasenstromwert I* unter Bezugnahme auf die fünfte Stromdatentabelle aus dem zugehörigen Motorstrom abgeschätzt. Somit nehmen, verglichen mit dem Fall, in dem der abgeschätzte Phasenstromwert I* durch entweder das erste oder das vierten Abschätzungsverfahren abgeschätzt wird, die Parameter, die den Motorstrom spezifizieren, zu, und somit wird der abgeschätzte Phasenstromwert I* mit einer guten Genauigkeit abgeschätzt.
In dem ersten bis dritten Abschätzungsverfahren ist es nicht notwendig, den Ansaugdrucksensor 8 vorzusehen. In dem ersten, vierten und fünften Abschätzungsverfahren ist die Drehzahlerfassungseinheit 46 in der Motorsteuerungseinrichtung 18 unnötig. In dem zweiten und fünften Abschätzungsverfahren ist es nicht nötig, den Ausstoßdrucksensor 7 vorzusehen.
Solch eine Abnormalitätsfeststellungseinrichtung für den Stromsensor 16 gemäß der ersten Ausführungsform vergleicht in der Abnormalitätsfeststellungseinheit 44 die durch die Phasenstromerfassungseinheit 20 erfassten Werte der Phasenströme lu, Iv und Iw und den durch die Phasenstromabschätzungseinheit 42 abgeschätzten Phasenstromwert I* wenn die Phasenströme Iu, Iv und Iw erfasst werden, und stellt dann basierend auf dem Vergleichsergebnis fest, ob der Stromsensor 16 abnormal ist. Somit sind, selbst wenn der Einzel-Stromsensor 16 in dem Inverter 12 vorgesehen ist, Abnormalitäten des Stromsensors 16 feststellbar. Darüber hinaus ist selbst in einem Fall, in dem für jede Phase ein Stromsensor vorgesehen ist, das Abnormalitätsfeststellungsverfahren für den Einzel-Stromsensor 16 dieser Ausführungsform anwendbar. Daher wird, verglichen mit einer Abnormalitätsfeststellungseinrichtung für einen Stromsensor, der die Abnormalitäten durch Vergleichen von Ausgangssignalen einer Mehrzahl von Stromsensoren miteinander feststellt, das Abnormalitätsfeststellungsvermögen verbessert.
[Zweite Ausführungsform]
10 ist ein Blockschaltplan, der ein Beispiel eines Motorsystems darstellt, auf das eine Abnormalitätsfeststellungseinrichtung für den Stromsensor 16 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet ist. Dieselben Konfigurationen wie die der ersten Ausführungsform sind durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet und die Beschreibung davon wird, soweit als möglich, weggelassen (dasselbe wird nachstehend angewendet).
In einem Inverter 12A ist der erste Temperatursensor 48, wie etwa ein Thermistor, in zumindest einem der Schaltelemente S_U ⁺, S_U ^-, S_V ⁺, S_V ^-, S_W ⁺ und S_W ^- oder in der Nähe davon vorgesehen. Nachstehend ist der erste Temperatursensor 48 in dem Schaltelement S_W ⁺ oder in der Nähe des Schaltelements S_W ⁺ vorgesehen und erfasst, für eine Vereinfachung der Beschreibung, eine Temperatur Ts des Schaltelements S_W ⁺ oder um das Schaltelement S_W ⁺ herum (nachstehend wird sich darauf als eine „Schaltelement S_W ⁺ betreffende Temperatur“ bezogen).
In einer Motorsteuerungseinrichtung 18A haben eine Phasenstromabschätzungseinheit 42A und eine Abnormalitätsfeststellungseinheit 44A, die Teile der Motorsteuerungseinrichtung 18A sind, eine Funktion als eine Abnormalitätsfeststellungseinrichtung für den Stromsensor 16.
Obwohl die Phasenstromabschätzungseinheit 42 der Motorsteuerungseinrichtung 18 gemäß der ersten Ausführungsform den abgeschätzten Phasenstromwert I* basierend auf zumindest einem von dem Ausstoßdruck und dem Ansaugdruck des Kompressors 2 und der Rotationsgeschwindigkeit des Rotors abschätzt, schätzt die Phasenstromabschätzungseinheit 42A der Motorsteuerungseinrichtung 18A gemäß der zweiten Ausführungsform den Phasenstromwert I* basierend auf der von einem Ausgangssignal des ersten Temperatursensors 48 erfassten das Schaltelement S_W ⁺ betreffende Temperatur Ts ab.
Beispielsweise wird, wie in 11 dargestellt, das Verhältnis, in dem sich die das Schaltelement S_W ⁺ betreffende Temperatur unter dem Einfluss von einer in dem EIN-Widerstand des Schaltelements S_W ⁺ erzeugten Stromwärme im Wesentlichen in einer Art einer quadratischen Funktion zu dem Motorstrom ändert, durch einen Versuch oder eine Simulation vor-digitalisiert, und dann speichert die Phasenstromabschätzungseinheit 42A die sechste Stromdatentabelle, in der der Motorstrom und die das Schaltelement S_W ⁺ betreffende Temperatur miteinander verbunden sind, in einem ROM oder dergleichen ab. Da der erste Temperatursensor 48 die das Schaltelement S_W ⁺ betreffende Temperatur Ts erfasst, kann die das Schaltelement S_W ⁺ betreffende Temperatur in der sechsten Stromdatentabelle mit dem Motorstrom, der mit dem W-Phasenstrom Iw übereinstimmt, verbunden werden. Dann wird der zugehörige Motorstrom basierend auf der durch den ersten Temperatursensor 48 erfassten das Schaltelement S_W ⁺ betreffenden Temperatur Ts unter Bezugnahme auf die sechste Stromdatentabelle als der abgeschätzte Phasenstromwert I* definiert. Somit schätzt die Phasenstromabschätzungseinheit 42A den abgeschätzten Phasenstromwert I* ab.
Die Abnormalitätsfeststellungseinheit 44A vergleicht die durch die Phasenstromerfassungseinheit 20 erfassten Werte des Phasenstroms Iu, Iv und Iw mit dem durch die Phasenstromabschätzungseinheit 42A abgeschätzten Phasenstromwert I* wenn die Phasenströme Iu, Iv und Iw erfasst werden, und stellt dann basierend auf dem Vergleichsergebnis fest, ob der Stromsensor 16 abnormal ist. Beispielsweise stellt die Abnormalitätsfeststellungseinheit 44A durch bestimmen, ob ein Absolutwert einer Abweichung zwischen den erfassten Werten der Phasenstromwerte Iu, Iv und Iw und dem abgeschätzten Phasenstromwert I* gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist, fest, ob der Stromsensor 16 abnormal ist. Wie oben beschrieben, kann, wenn die das Schaltelement S_W ⁺ betreffende Temperatur in der sechsten Stromdatentabelle mit dem Motorstrom, der mit dem W-Phasenstrom Iw übereinstimmt, verbunden ist, die Abnormalitätsfeststellungseinheit 44A den durch die Phasenstromerfassungseinheit 20 erfassten Wert des W-Phasenstrom Iw mit dem durch die Phasenstromabschätzungseinheit 42A abgeschätzten Phasenstromwert I* vergleichen wenn der W-Phasenstrom Iw durch die Phasenstromerfassungseinheit 20 erfasst wird.
Die Abnormalitätsfeststellung des Stromsensors 16 in der Abnormalitätsfeststellungseinheit 44A kann nicht nur ausgeführt werden, wenn die Motorsteuerungseinrichtung 18A basierend auf einem Anweisungssignal oder dergleichen ein PWM-Signal zu jedem Steuerungsanschluss der Schaltelemente S_U ⁺, S_U ^-, S_V ⁺, S_V ^-, S_W ⁺ und S_W ^- erzeugt und ausgibt und dann eine Sinuswellen-Stromversorgung zu der Dreiphasenspule Cu, Cv und Cw ausführt, um den Motor 10 rotatorisch anzutreiben, sondern auch bevor der Motor 10 rotatorisch angetrieben wird.
Wenn die Abnormalitätsfeststellung des Stromsensors 16 ausgeführt wird, bevor der Motor 10 rotatorisch angetrieben wird, steuert die Abnormalitätsfeststellungseinheit 44A die PWM-Signal-Einstelleinheit 40, die Einschaltdauer des PWM-Signals, das zu den Schaltelementen S_U ⁺, S_U ^-, S_V ⁺, S_V ^-, S_W ⁺ und S_W ^- bei einem vorbestimmten Verhältnis unbenommen von dem an der U-Phase angelegten Spannungseinstellwert Vut, dem an der V-Phase angelegten Spannungseinstellwert Vvt und dem an der W-Phase angelegten Spannungseinstellwert Vwt, ausgegeben wird, zwangsweise beizubehalten. Somit werden ein Stromversorgungspfad des Inverters 12A und die Stärke des Motorstroms zu den Motor 10 konstant erzeugt.
Wenn beispielsweise die das Schaltelement S_W ⁺ betreffende Temperatur in der sechsten Stromdatentabelle mit dem Motorstrom, der, wie oben beschrieben, mit dem W-Phasenstrom Iw übereinstimmt, verbunden ist, kann die Abnormalitätsfeststellungseinheit 44A die PWM-Signal-Einstelleinheit 40 steuern, die Stromversorgung zu dem Motor 10 in dem folgenden vorbestimmten Muster beizubehalten, um dabei den Motor 10 durch den Motorstrom, der mit dem W-Phasenstrom Iw übereinstimmt, zu versorgen. Spezieller steuert die Abnormalitätsfeststellungseinheit 44A die PWM-Signal-Einstelleinheit 40, die Einschaltdauer der PWM-Signale, die zu dem Schaltelement S_U ^-, dem Schaltelement S_V ^- und dem Schaltelement S_W ⁺ auszugeben sind, bei einem vorbestimmten Verhältnis beizubehalten, und behält die Einschaltdauer der zu dem Schaltelement S_U ⁺, dem Schaltelement S_V ⁺ und dem Schaltelement S_W ^- auszugebenden PWM-Signale bei 0 % bei (unter Bezugnahme auf das Schaltmuster Nr. 7 von 4), oder die Einschaltdauer der zu dem Schaltelement S_U ^-, dem Schaltelement S_V ^- und dem Schaltelement S_W ⁺ auszugebenden PWM-Signale bei 0 % beizubehalten und die Einschaltdauer der zu dem Schaltelement S_U ⁺, dem Schaltelement S_V ⁺ und dem Schaltelement S_W ^- auszugebenden PWM-Signale bei einem vorbestimmten Verhältnis beizubehalten (unter Bezugnahme auf das Schaltmuster Nr. 2 von 4).
Wenn die Abnormalitätsfeststellung des Stromsensors 16 ausgeführt wird, bevor der Motor 10 rotatorisch angetrieben wird, kann die das Schaltelement S_W ⁺ betreffende Temperatur in der sechsten Stromdatentabelle eine Temperatur sein wenn sich der Stromversorgungszustand durch den in der sechsten Stromdatentabelle spezifizierten Motorstrom für eine vorbestimmte Zeitdauer fortsetzt, beispielsweise, wenn abgeschätzt wird, dass das Schaltelement S_W ⁺ den thermischen Gleichgewichtszustand erreicht. In diesem Fall schätzt die Phasenstromabschätzungseinheit 42A den abgeschätzten Phasenstromwert I* unter Verwendung der durch den ersten Temperatursensor 48 erfassten das Schaltelements S_W ⁺ betreffenden Temperatur ab wenn die oben beschriebene vorbestimmte Zeit verstrichen ist.
Für die Abschätzung des abgeschätzten Phasenstroms I* in der Phasenstromabschätzungseinheit 42A sind der Ausstoßdrucksensor 7 und der Ansaugdrucksensor 8, die in der ersten Ausführungsform verwendet werden, nicht erforderlich. Somit ist die Abnormalitätsfeststellungseinrichtung für den Stromsensor 16 gemäß dieser Ausführungsform in einem Fall anwendbar, in dem nicht der Kompressor 2 in dem Kältekreislauf 1 ein Antriebsziel des Motors 10 ist.
Solch eine Abnormalitätsfeststellungseinrichtung für den Stromsensor 16 gemäß der zweiten Ausführungsform ist in der Lage, Abnormalitäten des Stromsensors 16 selbst in einem Fall, in dem, wie bei der ersten Ausführungsform, der Einzel-Stromsensor 16 in dem Inverter 12 vorgesehen ist, zu erfassen. Darüber hinaus ist selbst in einem Fall, in dem für jede Phase ein Stromsensor vorgesehen ist, das Abnormalitätsfeststellungsverfahren für den Einzel-Stromsensor 16 von dieser Ausführungsform anwendbar. Somit ist das Abnormalitätsfeststellungsvermögen, verglichen mit einer Abnormalitätsfeststellungseinrichtung für einen Stromsensor, die Abnormalitäten durch vergleichen von Ausgangssignalen einer Mehrzahl von Stromsensoren miteinander feststellt, verbessert.
[Dritte Ausführungsform]
12 ist ein Blockschaltbild, das ein Beispiel eines Motorsystems darstellt, auf das eine Abnormalitätsfeststellungseinrichtung für den Stromsensor 16 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet ist.
Wie bei der zweiten Ausführungsform ist ein Inverter 12B mit dem ersten Temperatursensor 48 in zumindest einem der Schaltelemente S_U ⁺, S_U ^-, S_V ⁺, S_V ^-, S_W ⁺ und S_W ^- oder in der Nähe davon vorgesehen, und der Inverter 12B ist ferner mit dem zweiten Temperatursensor 50, wie etwa einem Thermistor, in dem Stromsensor 16 oder in der Nähe davon versehen.
Darüber hinaus ist der erste Temperatursensor 48 in der dritten Ausführungsform in dem Schaltelement S_W ⁺ oder in der Nähe des Schaltelements S_W ⁺ vorgesehen und erfasst, für eine Vereinfachung der Beschreibung, die das Schaltelement S_W ⁺ betreffende Temperatur Ts.
Der zweite Temperatursensor 50 erfasst die Temperatur Tr des Stromsensors 16 oder um den Stromsensor 16 herum (nachstehend wird sich darauf als die „den Stromsensor 16 betreffende Temperatur“ bezogen). Da der zweite Temperatursensor 50 die den Stromsensor 16 betreffende Temperatur Tr erfasst, ist der Stromsensor 16 vorzugsweise eine Stromerfassungseinheit von einem Shunt-Widerstand-Typ, in der eine Temperaturänderung auf Grund einer Stromversorgung relativ auffällig ist.
In der Motorsteuerungseinrichtung 18B haben die Phasenstromabschätzungseinheit 42B und die Abnormalitätsfeststellungseinheit 44B, die Teile der Motorsteuerungseinrichtung 18 sind, eine Funktion als eine Abnormalitätsfeststellungseinrichtung für den Stromsensor 16.
Wie bei der zweiten Ausführungsform schätzt die Phasenstromabschätzungseinheit 42B den abgeschätzten Phasenstromwert I* basierend auf der von einem Ausgangssignal des ersten Temperatursensors 48 abgeschätzten das Schaltelement S_W ⁺ betreffenden Temperatur Ts ab. Beispielsweise definiert die Phasenstromabschätzungseinheit 42B basierend auf der durch den ersten Temperatursensor 48 erfassten das Schaltelement S_W ⁺ betreffenden Temperatur Ts den zugehörigen Motorstrom unter Bezugnahme auf die sechste Stromdatentabelle als den abgeschätzten Phasenstromwert I*. Somit schätzt die Phasenstromabschätzungseinheit 42A den abgeschätzten Phasenstromwert I* ab.
Die Abnormalitätsfeststellungseinheit 44B bestimmt, ob die durch den zweiten Temperatursensor 50 erfasste den Stromsensor 16 betreffende Temperatur Tr in einen zu dem durch die Phasenstromabschätzungseinheit 42B abgeschätzten Phasenstromwert I*-Normaltemperaturbereich fällt, und stellt dann basierend auf dem Bestimmungsergebnis fest, ob der Stromsensor 16 abnormal ist.
Wie in 13 dargestellt, wird der oben beschriebene Normaltemperaturbereich durch vor-digitalisieren, wie sich die durch den zweiten Temperatursensor 50 erfasste den Stromsensor 16 betreffende Temperatur zu dem Motorstrom ändert, wenn der Stromsensor 16 beim Ausführen eines Versuchs oder einer Simulation normal ist, und durch Bestimmen eines Fehlerbereichs des oberen Grenzwerts und des unteren Grenzwerts von der den Stromsensor 16 betreffenden Temperatur für jeden Motorstrom hinsichtlich Veränderungen in dem Widerstandswert in dem Shunt-Widerstand Rs und dergleichen, spezifiziert (schraffierter Bereich in der Figur).
Beispielsweise speichert die Abnormalitätsfeststellungseinheit 44B eine Normaltemperaturbereichsdatentabelle, in der der obere Grenzwert und der untere Grenzwert der den Stromsensors 16 betreffenden Temperatur mit dem Motorstrom verbunden sind, in dem ROM oder dergleichen. In diesem Fall vergleicht die Abnormalitätsfeststellungseinheit 44B basierend auf dem durch die Phasenstromabschätzungseinheit 42B abgeschätzten Phasenstromwert I*, unter Bezugnahme auf die Normaltemperaturbereichsdatentabelle, den oberen Grenzwert und den unteren Grenzwert bei dem zugehörigen Motorstrom mit der durch den zweiten Temperatursensor 50 erfassten den Stromsensor 16 betreffenden Temperatur Tr, und dann stellt die Abnormalitätsfeststellungseinheit 44B basierend auf dem Vergleichsergebnis fest, ob der Stromsensor 16 abnormal ist.
Wenn die Abnormalitätserfassungseinheit 44B, unter Bezugnahme auf 13, beispielsweise bestimmt, dass die durch den zweiten Temperatursensor 50 erfasste den Stromsensor 16 betreffende Temperatur Tr bei dem Motorstrom, der dem abgeschätzten Phasenstromwert I* entspricht, in einem Bereich zwischen dem oberen Grenzwert und dem unteren Grenzwert des Normaltemperaturbereichs (unterer Grenzwert < Tr1 < oberer Grenzwert) enthalten ist, bestimmt die Abnormalitätsfeststellungseinheit 44B, dass der Stromsensor 16 normal ist. Andernfalls, wenn die Abnormalitätsfeststellungseinheit 44B bestimmt, dass die durch den zweiten Temperatursensor 50 erfasste den Stromsensor 16 betreffende Temperatur Tr gleich oder niedriger als der untere Grenzwert (Tr2 ≤ unterer Grenzwert), oder gleich oder größer als der obere Grenzwert (Tr3 ≥ oberer Grenzwert) ist, bestimmt die Abnormalitätsfeststellungseinheit 44B, dass der Stromsensor 16 abnormal ist.
Die Abnormalitätsfeststellung des Stromsensors 16 in der Abnormalitätsfeststellungseinheit 44B kann nicht nur ausgeführt werden, wenn der Motor 10 rotatorisch angetrieben wird, sondern, wie bei der zweiten Ausführungsform, auch bevor der Rotor rotatorisch angetrieben wird. Wenn die Abnormalitätsfeststellung, wie bei der zweiten Ausführungsform, ausgeführt wird bevor der Motor 10 rotatorisch angetrieben wird, behält die Abnormalitätsfeststellungseinheit 44B die Einschaltdauer der PWM-Signale, die zu den Schaltelementen S_U ⁺, S_U ^-, S_V ⁺, S_V ^-, S_W ⁺ und S_W ^- auszugeben sind, zwangsweise bei einem vorbestimmten Verhältnis bei, sodass ein Stromversorgungspfad des Inverters 12B derselbe ist, und die Stärke des Motorstroms zu dem Motor 10 konstant erzeugt wird. Die Details beziehen sich auf die Beschreibung der zweiten Ausführungsform.
Für die Abschätzung des abgeschätzten Phasenstromwerts I* in der Phasenstromabschätzungseinheit 42B sind der Ausstoßdrucksensor 7 und der Ansaugdrucksensor 8, die in der ersten Ausführungsform verwendet werden, nicht erforderlich. Daher ist, selbst in einem Fall, in dem nicht der Kompressor 2 in dem Kältekreislauf 1 ein Antriebsziel des Motors 10 ist, die Abnormalitätsfeststellungseinrichtung für den Stromsensor 16 gemäß dieser Ausführungsform anwendbar.
Solch eine Abnormalitätsfeststellungseinrichtung für den Stromsensor 16 gemäß der dritten Ausführungsform ist in der Lage, Abnormalitäten des Stromsensors 16 selbst in einem Fall festzustellen, in dem, wie bei der ersten Ausführungsform, der Einzel-Stromsensor 16 in dem Inverter 12 vorgesehen ist. Darüber hinaus ist, auch in einem Fall, in dem für jede Phase ein Stromsensor vorgesehen ist, das Abnormalitätsfeststellungsverfahren für den Einzel-Stromsensor 16 von dieser Ausführungsform anwendbar. Somit ist das Abnormalitätsfeststellungsvermögen, verglichen mit einer Abnormalitätsfeststellungseinrichtung für einen Stromsensor, der Abnormalitäten durch Vergleichen von Ausgangssignalen einer Mehrzahl von Stromsensoren miteinander feststellt, verbessert.
[Vierte Ausführungsform]
14 ist ein Blockschaltplan, der ein Beispiel eines Motorsystems darstellt, auf das eine Abnormalitätsfeststellungseinrichtung für den Stromsensor 16 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet ist.
Wie bei der dritten Ausführungsform ist ein Inverter 12C mit dem zweiten Temperatursensor 50, der die den Stromsensor 16 betreffende Temperatur Tr in dem Stromsensor 16 oder in der Nähe davon erfasst, versehen. Der Stromsensor 16 ist vorzugsweise eine Stromerfassungseinheit von einem Shunt-Widerstand-Typ, in der eine Temperaturänderung aufgrund einer Stromversorgung relativ auffällig ist.
In einer Motorsteuerungseinrichtung 18C hat eine Abnormalitätsfeststellungseinheit 44C, die ein Teil der Motorsteuerungseinrichtung 18C ist, eine Funktion einer Abnormalitätsfeststellungseinrichtung für den Stromsensor 16. In dieser Ausführungsform gibt es im Unterschied zu der ersten bis dritten Ausführungsform keine Funktion eines Abschätzens des abgeschätzten Phasenstromwerts I* (Phasenstromabschätzungseinheit). Darüber hinaus sind der Ausstoßdrucksensor 7 und der Ansaugdrucksensor 8, die in der ersten Ausführungsform zum Abschätzen des abgeschätzten Phasenstromwerts I* verwendet werden, nicht erforderlich, und somit ist die Abnormalitätsfeststellungseinrichtung für den Stromsensor 16 gemäß dieser Ausführungsform in einem Fall anwendbar, in dem nicht der Kompressor 2 in dem Kältekreislauf 1 ein Antriebsziel des Motors 10 ist.
Die Abnormalitätsfeststellungseinheit 44C stellt in einem Zustand, in dem die Stromversorgung des Motors 10 bei einem vorbestimmten Muster beibehalten wird, bevor der Motor 10 rotatorisch angetrieben wird, basierend auf der durch den zweiten Temperatursensor 50 abgeschätzten den Stromsensor 16 betreffenden Temperatur Tr, fest, ob der Stromsensor 16 abnormal ist.
Um die Stromversorgung zu den Motor 10 bei einem vorbestimmten Muster beizubehalten, steuert die Abnormalitätsfeststellungseinheit 44C die PWM-Signal-Einstelleinheit 40, die Einschaltdauer der PWM-Signale, die zu den Schaltelementen S_U ⁺, S_U ^-, S_V ⁺, S_V ^-, S_W ⁺ und S_W ^- auszugeben sind, ungeachtet des an die U-Phase angelegten Spannungseinstellwerts Vut, des an die V-Phase angelegten Spannungseinstellwerts Vvt und des an die W-Phase angelegten Spannungswerts Vwt, zwangsweise bei einem vorbestimmten Verhältnis beizubehalten. Somit ist ein Stromversorgungspfad des Inverters 12A derselbe und die Höhe des Motorstroms zu dem Motor 10 wird konstant erzeugt.
Beispielsweise steuert, wie in 14 dargestellt, die Abnormalitätsfeststellungseinheit 44C die PWM-Signal-Einstelleinheit 40, die Einschaltdauer der PWM-Signale, die zu dem Schaltelement S_U ⁺, dem Schaltelement S_V ^- und dem Schaltelement S_W ^- auszugeben sind, bei einem vorbestimmten Verhältnis beizubehalten, und die Einschaltdauer der PWM-Signale, die zu dem Schaltelement S_U ^-, dem Schaltelement S_V ⁺ und dem Schaltelement S_W ⁺ auszugeben sind, bei 0 % beizubehalten (unter Bezugnahme auf das Schaltmuster Nr. 4 von 4).
Darüber hinaus vorspeichert, wie in 15 dargestellt, die Abnormalitätsfeststellungseinheit 44C die den Stromsensor betreffende Temperatur, wenn eine vorbestimmte Zeit Δt vergangen ist, wie etwa, beispielsweise wenn, nachdem die Stromversorgung zu dem Motor 10 begonnen hat, ein normaler Stromsensor einen thermischen Gleichgewichtszustand erreicht, durch einen Versuch oder eine Simulation als eine Normaltemperatur Tr0.
Wenn die vorbestimmte Zeit Δt nach einem Starten der Stromversorgung zu dem Motor 10 verstrichen ist, dann bestimmt die Abnormalitätsfeststellungseinheit 44C, ob die durch den zweiten Temperatursensor 50 erfasste den Stromsensor 16 betreffende Temperatur Tr in einen vorbestimmten Bereich fällt, der die Normaltemperatur Tr0 enthält, und stellt dann basierend auf dem Bestimmungsergebnis fest, ob der Stromsensor 16 abnormal ist.
Solch eine Abnormalitätsfeststellungseinrichtung für den Stromsensor 16 gemäß der vierten Ausführungsform ist in der Lage, Abnormalitäten des Stromsensors 16 selbst in einem Fall festzustellen, in dem, wie bei der ersten Ausführungsform, der Einzel-Stromsensor 16 in dem Inverter 12C vorgesehen ist. Darüber hinaus ist selbst in einem Fall, in dem für jede Phase ein Stromsensor vorgesehen ist, das Abnormalitätsfeststellungsverfahren für den Einzel-Stromsensor 16 von dieser Ausführungsform anwendbar. Somit ist das Abnormalitätsfeststellungsvermögen, verglichen mit einer Abnormalitätsfeststellungseinrichtung für einen Stromsensor, die Abnormalitäten durch Vergleichen von Ausgangssignalen einer Mehrzahl von Stromsensoren miteinander feststellt, verbessert.
In der ersten bis vierten Ausführungsform sind die Konfigurationen der Motorsteuerungseinrichtung 18, 18A, 18B und 18C, auf die die Abnormalitätsfeststellungseinrichtung für den Stromsensor 16 angewendet ist, Beispiele, und sind nicht auf die oben beschriebenen Konfigurationen beschränkt. Beispielsweise wird die Beschreibung unter der Voraussetzung gegeben, dass die Rotorposition θm basierend auf dem Ausgangssignal des Rotationspositionssensor 11 in der Rotor-Rotationswinkelerfassungseinheit 22 erfasst wird; jedoch kann die Rotorposition θm ohne Verwendung des Rotationspositionssensors 11 basierend auf der an jeder Phase angelegten Spannung und dergleichen erfasst werden. Darüber hinaus ist, obwohl die Motorsteuerungseinrichtungen 18, 18A, 18B und 18C elektrische Energie von der Gleichspannungsstromversorgung 14 empfangen, die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und die Motorsteuerungseinrichtungen 18, 18A, 18B und 18C können elektrische Energie empfangen, nachdem ein Ausgang einer Wechselspannungsstromversorgung in einem Gleichrichterkreis (beispielsweise eine Diodenbrücke) gleichgerichtet ist.
In der oben beschriebenen dritten Ausführungsform kann in einem Fall, in dem sich, wenn das Schaltelement S_W ⁺ und der Stromsensor 16 normal sind, die das Schaltelement S_W ⁺ betreffende Temperatur und die den Stromsensor 16 betreffende Temperatur in gleicher Weise zu dem Motorstrom verändern, die Abnormalitätsfeststellungseinheit 44B bestimmen, ob eine Temperaturdifferenz zwischen der durch den ersten Temperatursensor 48 erfassten das Schaltelement S_W ⁺ betreffenden Temperatur Ts und der durch den zweiten Temperatursensor 50 erfassten den Stromsensor 16 betreffenden Temperatur Tr in einen vorbestimmten Bereich fällt, und stellt dann basierend auf dem Bestimmungsergebnis fest, ob der Stromsensor 16 abnormal ist.
Bezugszeichenliste

1: Kältekreislauf
2: Kompressor
7: Ausstoßdrucksensor
8: Ansaugdrucksensor
10: Motor
12, 12A, 12B, 12C: Inverter
16: Stromsensor
18, 18A, 18B, 18C: Motorsteuerungseinrichtung
20: Phasenstromerfassungseinheit
40: PWM-Signaleinstelleinheit
42, 42A, 42B: Phasenstromabschätzungseinheit
44, 44A, 44B, 44C: Abnormalitätsfeststellungseinheit
46: Drehzahlerfassungseinheit
48: Temperatursensor
50: Temperatursensor
Iu, Iv, Iw: Phasenstrom
I*: abgeschätzter Phasenstromwert
ω: Rotationsgeschwindigkeit
Po: erfasster Ausstoßdruckwert
Pi: erfasster Ansaugdruckwert
Ts: Schaltelement S_W ⁺ betreffende Temperatur
Tr: Stromsensor betreffende Temperatur

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2015192582 A [0003]

Claims

Abnormalitätsfeststellungseinrichtung für einen Stromsensor, die feststellt, ob der in einem Inverter, der elektrische Energie zu einem einen Kompressor antreibenden Motor zuführt, vorgesehene Stromsensor abnormal ist, wobei die Abnormalitätsfeststellungseinrichtung für den Stromsensor aufweist: eine Phasenstromerfassungseinheit, die einen Phasenstrom des Motors basierend auf einem Ausgangssignal des Stromsensors erfasst; eine Abschätzungseinheit, die den Phasenstrom basierend auf zumindest einem von einem Ausstoßdruck und einem Ansaugdruck des Kompressors und einer Rotationsgeschwindigkeit des Motors abschätzt; und eine Abnormalitätsfeststellungseinheit, die einen durch die Phasenstromerfassungseinheit erfassten Wert des Phasenstroms mit einem durch die Abschätzungseinheit abgeschätzten Wert des Phasenstroms vergleicht, und dann basierend auf einem Ergebnis des Vergleichs feststellt, ob der Stromsensor abnormal ist.
Abnormalitätsfeststellungseinrichtung für einen Stromsensor, die feststellt, ob ein in einem Inverter, der elektrische Energie zu einem Motor zuführt, vorgesehener Stromsensor abnormal ist, wobei die Abnormalitätsfeststellungseinrichtung für den Stromsensor aufweist: eine Phasenstromerfassungseinheit, die einen Phasenstrom des Motors basierend auf einem Ausgangssignal des Stromsensors erfasst; eine Abschätzungseinheit, die den Phasenstrom basierend auf einem Ausgangssignal eines ersten Temperatursensors, der in einem Schaltelement des Inverters oder in der Nähe des Schaltelements vorgesehen ist, abschätzt; und eine Abnormalitätsfeststellungseinheit, die einen durch die Phasenstromerfassungseinheit erfassten Wert des Phasenstroms mit einem durch die Abschätzungseinheit abgeschätzten Wert des Phasenstrom vergleicht, und dann basierend auf einem Ergebnis des Vergleichs feststellt, ob der Stromsensor abnormal ist.
Abnormalitätsfeststellungseinrichtung für einen Stromsensor, die feststellt, ob ein in einem Inverter, der elektrische Energie zu einem Motor zuführt, vorgesehener Stromsensor abnormal ist, wobei die Abnormalitätsfeststellungseinrichtung für den Stromsensor aufweist: eine Abschätzungseinheit, die einen Phasenstrom des Motors basierend auf einem Ausgangssignal eines ersten Temperatursensors, der in einem Schaltelement des Inverters oder in der Nähe des Schaltelements vorgesehen ist, abschätzt; und eine Erfassungseinrichtung, die basierend auf einem durch die Abschätzungseinheit abgeschätzten Wert des Phasenstroms und einer basierend auf einem Ausgangssignal eines zweiten Temperatursensors, der in dem Stromsensor oder in der Nähe des Stromsensors vorgesehen ist, erfassten den Stromsensor betreffenden Temperatur feststellt, ob der Stromsensor abnormal ist.
Abnormalitätsfeststellungseinrichtung für einen Stromsensor, die feststellt, ob ein in einem Inverter, der elektrische Energie zu einem Motor zuführt, vorgesehener Stromsensor abnormal ist, wobei die Abnormalitätsfeststellungseinrichtung für den Stromsensor aufweist: eine Erfassungseinheit, die basierend auf einer basierend auf einem Ausgangssignal eines Temperatursensors, der in dem Stromsensor oder in der Nähe des Stromsensors vorgesehen ist, erfassten den Stromsensor betreffenden Temperatur in einen Zustand, in dem eine Stromversorgung zu dem Motor bei einem vorbestimmten Muster beibehalten wird bevor der Motor rotatorisch angetrieben wird, feststellt, ob der Stromsensor abnormal ist.