DE112017005029T5 - Steuervorrichtung und Verfahren für bürstenlosen Motor - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung sieht eine Steuervorrichtung und ein Steuerungsverfahren für einen bürstenlosen Motor vor, die Erregungsmodi zum Auswählen einer durch eine Pulsbreitenmodulations-Operation zu erregenden Phase aus Phasen des bürstenlosen Motors einschließen und zum Steuern der Drehzahl des bürstenlosen Motors durch Umschalten zwischen den Erregungsmodi basierend auf einem Vergleich einer in einer nicht-erregten Phase induzierten Spannung mit deren Schwellenwert vorgesehen sind. In der Steuervorrichtung und dem Verfahren wird die Eingangsspannung des bürstenlosen Motors erhöht, wenn der Zeitraum, während dessen die induzierte Spannung unverändert beibehalten wird, oder der Zeitraum, während dessen der gegenwärtige Erregungsmodus weiter verwendet wird, eine vorbestimmte Zeit erreicht. Dies verhindert, dass der bürstenlose Motor in dem gestoppten Zustand bleibt, selbst wenn die Last an dem bürstenlosen Motor abrupt zunimmt, während der bürstenlose Motor bei einer Drehzahl innerhalb eines extrem niedrigen Drehzahlbereichs dreht.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung und ein Steuerungsverfahren zum Steuern der Drehzahl eines bürstenlosen Motors basierend auf einem Vergleich einer in einer nicht-erregten Phase induzierten Spannung mit einem Schwellenwert, indem zwischen einer Vielzahl von Erregungsmodi zum Auswählen von durch eine Pulsbreitenmodulations-Operation zu erregenden Phasen aus der Vielzahl von Phasen des bürstenlosen Motors umgeschaltet wird.
  • HINTERGRUNDTECHNIK
  • Patentdokument 1 offenbart ein Ansteuersystem eines Synchronmotors. Das Ansteuersystem enthält einen Drehstrom-Synchronmotor, einen Inverter und einen Controller. Der Inverter ist mit dem Drehstrom-Synchronmotor verbunden und enthält eine Vielzahl von Schaltelementen. Der Controller steuert eine Erregung des Inverters durch eine Pulsbreitenmodulations-Operation gemäß sechs Erregungsmodi, jeweils zum Auswählen von zwei zu erregenden Phasen unter den Dreiphasenspulen des Drehstrom-Synchronmotors. Das Ansteuersystem schaltet sequentiell zwischen den Erregungsmodi gemäß dem Vergleichsergebnis zwischen einer Referenzspannung und dem detektierten Wert des Anschlusspotentials (induzierte Spannung oder elektromotorische Kraft des Transformators) einer nicht-erregten Phase.
  • REFERENZDOKUM ENTENLISTE
  • PATENTDOKUMENT
  • Patentdokument 1: JP 2009-189176 A
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDES PROBLEM
  • Beispielsweise birgt ein System zum Steuern der Drehzahl eines bürstenlosen Motors gemäß einer sensorlosen Steuerung zum Schalten zwischen Erregungsmodi basierend auf einer in einer nicht-erregten Phase induzierten Spannung in der folgenden Situation ein Risiko eines Stopps des bürstenlosen Motors. Der bürstenlose Motor dient hier als ein Aktuator einer elektrischen Wasserpumpe zum Umwälzen von Kühlwasser für einen Verbrennungsmotor. Wenn beispielsweise Fremdkörper in der Pumpeneinheit der elektrischen Wasserpumpe gefangen werden, während der Befehlswert der Drehzahl extrem niedrig (beispielsweise in der Umgebung von 100 UpM bis 200 UpM) ist, nimmt die Last an der elektrischen Wasserpumpe abrupt zu. In solch einem Fall wird manchmal die Regelung nicht rechtzeitig als Antwort auf den resultierenden Abfall in der Motordrehzahl ausgeführt, und der bürstenlose Motor kann stoppen. Wenn der Motor stoppt, ist das Umschalten von Erregungsmodi ausgesetzt. Wenn die Motordrehzahl durch eine auf der Umschaltfrequenz der Erregungsmodi basierenden Berechnung gemessen wird, werden somit, falls die jüngsten Messdaten der Motordrehzahl, bevor der Motor stoppt, höher als der Befehlswert sind, die Messdaten von diesem letzten aktualisierten Wert, welcher höher als der Befehlswert ist, unverändert beibehalten. Als Folge wird die Eingangsspannung für den Motor so gesteuert, dass sie reduziert wird, und der Motor bleibt im gestoppten Zustand.
  • Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf das obige Problem gemacht, und sie hat eine Aufgabe, eine Steuervorrichtung und ein Steuerungsverfahren für einen bürstenlosen Motor vorzusehen, welches imstande ist, zu verhindern, dass der bürstenlose Motor in dem gestoppten Zustand bleibt, selbst wenn die Last an dem bürstenlosen Motor abrupt zunimmt, während der bürstenlose Motor bei einer Drehzahl innerhalb eines extrem niedrigen Drehzahlbereichs dreht.
  • MITTEL ZUM LÖSEN DES PROBLEMS
  • Zu diesem Zweck schließt ein Aspekt der Steuervorrichtung für einen bürstenlosen Motor gemäß der vorliegenden Erfindung eine Spannungssteuereinheit ein, um die Eingangsspannung des bürstenlosen Motors zu erhöhen, wenn der Zeitraum, während dessen die induzierte Spannung unverändert beibehalten wird, oder der Zeitraum, während dessen ein gegenwärtig Ausgewählter der Erregungsmodi weiter verwendet wird, eine vorbestimmte Zeit erreicht. Ein Aspekt des Steuerungsverfahrens für einen bürstenlosen Motor gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet den Schritt eines Messens des Zeitraums, während dessen die induzierte Spannung unverändert beibehalten wird, oder des Zeitraums, während dessen ein gegenwärtig Ausgewählter der Erregungsmodi weiter verwendet wird, und den Schritt eines Erhöhens der Eingangsspannung für den bürstenlosen Motor, wenn die gemessene Zeit eine vorbestimmte Zeit erreicht.
  • EFFEKTE DER ERFINDUNG
  • Gemäß der Erfindung, wie sie oben beschrieben ist, wird, wenn während des vorbestimmten Zeitraums die induzierte Spannung unverändert beibehalten wird und der gegenwärtige Erregungsmodus weiter verwendet wird, die Eingangsspannung des bürstenlosen Motors erhöht, um den bürstenlosen Motor zu reaktivieren. Folglich kann die vorliegende Erfindung verhindern, dass der bürstenlose Motor im gestoppten Zustand bleibt, selbst wenn der bürstenlose Motor stoppt und die jüngsten Messdaten, bevor der Motor stoppt, höher als der Befehlswert sind.
  • Figurenliste
    • 1 veranschaulicht ein Kühlsystem eines Verbrennungsmotors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 2 ist ein Schaltungsdiagramm einer Konfiguration des bürstenlosen Motors und der Motorsteuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 3 ist ein Funktionsblockdiagramm der Steuereinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 4 ist ein Flussdiagramm, das die Prozedur für die Verarbeitung zum Erhöhen der angelegten Spannung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
    • 5 ist ein Flussdiagramm, das die Prozedur für die Verarbeitung zum Erhöhen der angelegten Spannung durch eine erhöhende Korrektur des Befehlswertes der Drehzahl gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
    • 6 ist ein Zeitdiagramm, das beispielhaft veranschaulicht, wie der Befehlswert der Drehzahl durch die erhöhende Korrektur des Befehlswertes der Drehzahl gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geändert wird.
    • 7 ist ein Flussdiagramm, das die Prozedur für die Verarbeitung zum Erhöhen der angelegten Spannung durch eine reduzierende Korrektur des Messwertes der Drehzahl gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
    • 8 ist ein Flussdiagramm, das die Prozedur für die Verarbeitung zum Erhöhen der angelegten Spannung durch eine erhöhende Korrektur des Befehlswertes der angelegten Spannung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
    • 9 ist ein Flussdiagramm, das die Prozedur für die Verarbeitung zum Verhindern oder Reduzieren der Wiederholung des Stopps und der Reaktivierung des bürstenlosen Motors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
    • 10 ist ein Zeitdiagramm, das beispielhaft veranschaulicht, wie der Befehlswert der Drehzahl durch die Verarbeitung zum Verhindern oder Reduzieren der Wiederholung des Stopps und der Reaktivierung des bürstenlosen Motors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geändert wird.
  • MODUS ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
  • Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 1 veranschaulicht ein Kühlsystem eines Verbrennungsmotors für ein Fahrzeug als ein Beispiel einer Steuervorrichtung und eines Steuerungsverfahrens für einen bürstenlosen Motor gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Kühlsystem enthält eine durch einen bürstenlosen Motor betätigte elektrische Wasserpumpe.
  • Ein Getriebe 20 wie etwa ein stufenlos verstellbares Getriebe (CVT) als ein Beispiel eines Antriebsstrangs ist mit der Abtriebswelle eines Verbrennungsmotors 10 gekoppelt. Die Leistungsabgabe des Getriebes 20 wird zu den Antriebsrädern eines nicht veranschaulichten Fahrzeugs übertragen. Der Verbrennungsmotor 10 wird durch ein Kühlsystem auf Wasserbasis gekühlt, welches Kühlwasser durch einen Zirkulationsdurchgang umwälzt. Das Kühlsystem enthält ein Volumenstrom-Steuerventil 30, eine elektrische Wasserpumpe 40, die durch einen bürstenlosen Motor 45 betätigt wird, einen Radiator 50, einen Kühlwasserdurchgang 61 des Zylinderkopfs, einen Kühlwasserdurchgang 62 des Zylinderblocks, einen Heizkörper 91, eine Öl-Erwärmungs/Kühlvorrichtung 21 für das Getriebe 20, diese Komponenten verbindende Rohre 70 und dergleichen.
  • Der Kühlwasserdurchgang 61 des Zylinderkopfs für den Verbrennungsmotor 10 verläuft in einem Zylinderkopf 11 so, dass er einen Kühlwassereinlass 13 und einen Kühlwasserauslass 14 verbindet, welche am Zylinderkopf 11 vorgesehen sind. Im Zylinderkopf 11 ist der Kühlwassereinlass 13 an einem Ende in der Zylinderanordnungsrichtung vorgesehen, und der Kühlwasserauslass 14 ist an dem anderen Ende in der Zylinderanordnungsrichtung vorgesehen. Der Kühlwasserdurchgang 62 des Zylinderblocks für den Verbrennungsmotor 10 zweigt von dem Kühlwasserdurchgang 61 des Zylinderkopfs ab und tritt in den Zylinderblock 12 ein. Der Kühlwasserdurchgang 62 des Zylinderblocks verläuft im Zylinderblock 12 und ist mit einem am Zylinderblock 12 vorgesehenen Kühlwasserauslass 15 verbunden.
  • Mit dem Kühlwasserauslass 14 des Zylinderkopfs 11 ist ein Ende eines ersten Kühlwasserrohrs 71 verbunden. Das andere Ende des ersten Kühlwasserrohrs 71 ist mit einem Kühlwassereinlass 51 des Radiators 50 verbunden. Mit den Kühlwasserauslass 15 des Kühlwasserdurchgangs 62 des Zylinderblocks ist ein Ende eines zweiten Kühlwasserrohrs 72 verbunden. Das andere Ende des zweiten Kühlwasserrohrs 72 ist mit einer ersten Einlassöffnung 31 unter vier Einlassöffnungen 31 bis 34 des Volumenstrom-Steuerventils 30 verbunden.
  • Ein Ende eines dritten Kühlwasserrohrs 73 ist mit einem bestimmten Punkt des ersten Kühlwasserrohrs 71 verbunden. Das andere Ende des dritten Kühlwasserrohrs 73 ist mit einer zweiten Einlassöffnung 32 des Volumenstrom-Steuerventils 30 verbunden. An einem bestimmten Punkt des dritten Kühlwasserrohrs 73 ist die Öl-Erwärmungs/Kühlvorrichtung 21 angeordnet, um die Temperatur des Hydrauliköls des Getriebes 20 zu steuern. Ein Ende eines vierten Kühlwasserrohrs 74 ist an einem Punkt zwischen dem Kühlwasserauslass 14 und der Verbindungsstelle mit dem dritten Kühlwasserrohr 73 mit dem ersten Kühlwasserrohr 71 verbunden. Das andere Ende des vierten Kühlwasserrohrs 74 ist mit einer dritten Einlassöffnung 33 des Volumenstrom-Steuerventils 30 verbunden. Verschiedene Wärmetauschervorrichtungen wie etwa ein Heizkörper 91 zum Heizen von Luft für eine Klimatisierung in der Klimaanlage des Fahrzeugs sind auf dem vierten Kühlwasserrohr 74 angeordnet.
  • Ein Ende eines fünften Kühlwasserrohrs 75 ist mit einem Kühlwasserauslass 52 des Radiators 50 verbunden. Das andere Ende des fünften Kühlwasserrohrs 75 ist mit einer vierten Einlassöffnung 34 des Volumenstrom-Steuerventils 30 verbunden. Das Volumenstrom-Steuerventil 30 weist eine einzige Auslassöffnung 35 auf. Ein Ende eines sechsten Kühlwasserrohrs 76 ist mit der Auslassöffnung 35 verbunden. Das andere Ende des sechsten Kühlwasserrohrs 76 ist mit einer Ansaugöffnung 41 der elektrischen Wasserpumpe 40 verbunden.
  • Ein Ende eines siebten Kühlwasserrohrs 77 ist mit einer Ausstoßöffnung 42 der elektrischen Wasserpumpe 40 verbunden. Das andere Ende des siebten Kühlwasserrohrs 77 ist mit dem Kühlwassereinlass 13 des Zylinderkopfs 11 verbunden. Ein Ende eines achten Kühlwasserrohrs 78 ist mit dem ersten Kühlwasserrohr 71 verbunden. Das andere Ende des achten Kühlwasserrohrs 78 ist mit dem sechsten Kühlwasserrohr 76 verbunden. Konkret liegt in dem ersten Kühlwasserrohr 71 der Punkt, wo das achte Kühlwasserrohr 78 angeschlossen ist, stromabwärts zu dem Punkt, der mit dem dritten Kühlwasserrohr 73 verbunden ist, und stromabwärts zu dem mit dem vierten Kühlwasserrohr 74 verbundenen Punkt.
  • Wie oben beschrieben wurde, weist das Volumenstrom-Steuerventil 30 vier Einlassöffnungen 31 bis 34 und eine Auslassöffnung 35 auf. Die Kühlwasserrohre 72, 73, 74, 75 sind mit den Einlassöffnungen 31, 32, 33 bzw. 34 verbunden. Das Volumenstrom-Steuerventil 30 reguliert die Öffnungsflächen der Kühlwasserrohre 72, 73, 74, 75, d.h. die Öffnungsflächen der Auslässe der Kühlwasser-Zirkulationsleitungen, um die Zirkulationsraten des Kühlwassers durch die Kühlwasserrohre 72, 73, 74, 75 zu steuern. Selbst wenn die Einlassöffnungen 31 bis 34 des Volumenstrom-Steuerventils 30 alle geschlossen sind, ermöglicht das achte Kühlwasserrohr 78, dass das Kühlwasser, das durch den Kühlwasserdurchgang 61 des Zylinderkopfs gelangt ist, unter Umgehung des Radiators 50 zirkuliert.
  • Die elektrische Wasserpumpe 40 und das Volumenstrom-Steuerventil 30, die oben beschrieben wurden, werden durch eine Steuervorrichtung 100 gesteuert. Basierend auf einer Information wie etwa der Kühlwassertemperatur im Verbrennungsmotor 10, die durch Wassertemperatursensoren 81, 82 gemessen wird, steuert die Steuervorrichtung 100 den Ausstoß-Volumenstrom der elektrischen Wasserpumpe 40 (d.h. die Drehzahl des bürstenlosen Motors 45) sowie die Öffnungsflächen der Einlassöffnungen 31 bis 34 des Volumenstrom-Steuerventils 30. Man beachte, dass die vorliegende Erfindung nicht auf eine zwei Wassertemperatursensoren enthaltende Konfiguration beschränkt ist. Beispielsweise kann unter den Wassertemperatursensoren 81, 82 der Wassertemperatursensor 82 weggelassen werden.
  • In Fällen wie etwa einem Kaltstart eines Motors, d.h. bei einem Motorstart, wenn die Kühlwassertemperatur des Verbrennungsmotors 10 unter dem Schwellenwert für die Bestimmung eines kalten Motors liegt, steuert die Steuervorrichtung 100 das Volumenstrom-Steuerventil 30 dahingehend, alle Einlassöffnungen 31 bis 34 zu schließen, während die elektrische Wasserpumpe 40 bei einer extrem niedrigen Drehzahl (beispielsweise in der Umgebung von 100 UpM bis 200 UpM) gesteuert wird. Mit anderen Worten zirkuliert bei einem Kaltstart des Verbrennungsmotors 10 das Kühlwasser, das in den Kühlwasserdurchgang 61 des Zylinderkopfs eingetreten ist, bei einem minimalen Volumenstrom, wobei die anderen Wärmetauschervorrichtungen wie etwa der Radiator 50 umgangen werden. Dies beschleunigt den Temperaturanstieg im Zylinderkopf 11, während eine Variation der Kühlwassertemperatur innerhalb der Zirkulationsroute des Kühlwassers reduziert wird. Danach öffnet die Steuervorrichtung 100 gemäß dem Temperaturanstieg des Kühlwassers im Verbrennungsmotor 10 schrittweise die Einlassöffnungen 31 bis 34, während die Drehzahl der elektrischen Wasserpumpe 40 erhöht wird, um die Kühlwassertemperatur innerhalb eines angemessenen Bereichs zu halten.
  • 2 ist ein Schaltungsdiagramm einer Umsetzung eines bürstenlosen Motors 45 zum Betätigen der elektrischen Wasserpumpe 40 und einer Steuereinheit für den bürstenlosen Motor 45, die in der Steuervorrichtung 100 enthalten ist. Die Steuervorrichtung 100 für den bürstenlosen Motor 45 enthält eine Motoransteuerschaltung 212 und eine Steuereinheit 213. Die Steuereinheit 213 enthält einen A/D-Wandler 213a und einen Mikrocomputer 213b. Der Mikrocomputer 213b enthält einen Mikroprozessor (wie etwa eine CPU oder MPU) und dergleichen.
  • Der bürstenlosen Motor 45 ist ein bürstenloser Dreiphasen-Gleichstrommotor, der einen nicht veranschaulichten zylindrischen Stator, einen Permanentmagnetrotor (Rotor) 216 und in Sternschaltung verbundene Dreiphasenspulen enthält, welche eine U-Phase-Spule 215u, eine V-Phase-Spule 215v und eine W-Phase-Spule 215w sind. Die U-, V-, W-Phase-Spulen 215u, 215v, 215w sind im Stator vorgesehen. Der Permanentmagnetrotor 216 ist in einem in einem Mittelteil des Stators definierten Raum drehbar angeordnet. Man beachte, dass, obgleich die Dreiphasenspulen 215u, 215v, 215w in dem bürstenlosen Motor 45, veranschaulicht in 2, in Sternschaltung verbunden sind, alternativ ein bürstenloser Motor, der in Dreiecksschaltung verbundene Dreiphasenspulen 215u, 215v, 215w enthält, verwendet werden kann. Die Motoransteuerschaltung 212 weist eine Inverterschaltung 212a und eine Stromversorgungsschaltung 219 auf. Die Inverterschaltung 212a enthält in einer Dreiphasen-Brückenschaltung verbundene Schaltelemente 217a bis 217f. Die Schaltelemente 217a bis 217f enthalten jeweils antiparallele Dioden 218a bis 218f. Jedes der Schaltelemente 217a bis 217f besteht beispielsweise aus einem Feldeffekttransistor (FET).
  • Steueranschlüsse (Gateanschlüsse) der Schaltelemente 217a bis 217f sind mit der Steuereinheit 213 verbunden. Die Steuereinheit 213 steuert eine Spannung (Motoreingangsspannung), die an den bürstenlosen Motor 45 angelegt wird, indem der An- und Aus-Zustand der Schaltelemente 217a bis 217f durch eine Pulsbreitenmodulation (PWM) mit Dreieckwellen-Vergleich gesteuert werden. In der PWM-Steuerung mit Dreieckwellen-Vergleich bestimmt die Steuereinheit 213 die Zeit zum Ein- oder Ausschalten von jedem der Schaltelemente 217a bis 217f, indem zwischen einer Dreieckwelle (Träger) und einem PWM-Timer (PWM-Tastverhältnis) verglichen wird, der basierend auf einem Befehls-Tastverhältnis (Befehls-Impulsbreite) eingestellt wird.
  • Je größer das Befehls-Tastverhältnis ist, umso größer ist der Wert, auf den der PWM-Timer eingestellt ist. Beispielsweise ist der PWM-Timer für ein Tastverhältnis von 100 % auf das Maximum eingestellt und für ein Tastverhältnis von 0 % auf das Minimum (Null) eingestellt. Der bürstenlose Motor 45 enthält keinen Sensor zum Detektieren einer Rotorpositionsinformation. Die Steuereinheit 213 führt eine sensorlose Ansteuerschaltung an dem bürstenlosen Motor 45 ohne Verwendung irgendeines Sensors zum Detektieren einer Rotorpositionsinformation durch. Konkret schaltet die Steuereinheit 213 gemäß der Motordrehzahl zwischen zwei sensorlosen Ansteuerverfahren, d.h. einem Sinuswellen-Ansteuerverfahren und einem Rechteckwellen-Ansteuerverfahren, um.
  • In dem Sinuswellen-Ansteuerverfahren steuert die Steuerschaltung 213 den bürstenlosen Motor 45 durch Anlegen einer Sinuswellenspannung an jede Phase an. In diesem Sinuswellen-Ansteuerverfahren detektiert die Steuereinheit 213 eine Rotorpositionsinformation basierend auf einer induzierten Spannung (elektromotorische Spannung einer Drehzahl), die durch eine Rotation des Stators 216 erzeugt wird. Ferner schätzt die Steuereinheit 213 in dem Intervall zwischen Detektionen der Rotorposition basierend auf der elektromotorischen Spannung der Drehzahl die Rotorposition basierend auf der Motordrehzahl. Die Steuereinheit 213 berechnet basierend auf der geschätzten Rotorposition und dem PWM-Tastverhältnis einen Dreiphasen-Ausgangswert und veranlasst, dass ein Dreiphasen-Wechselstrom durch die Phasen fließt, indem die Richtung und Größe des Stroms basierend auf Differenzen zwischen Leiter-Leiter-Spannungen gesteuert werden. Die Steuereinheit 213 berechnet die Motordrehzahl basierend auf der Detektionsfrequenz der Rotorposition.
  • In dem Rechteckwellen-Ansteuerverfahren steuert die Steuereinheit 213 den bürstenlosen Motor 45 an, indem zwischen Mustern (Erregungsmodi) sequentiell geschaltet wird, um zwei Phasen, an die eine Impulsspannung angelegt werden soll, aus den drei Phasen auszuwählen, jedes Mal wenn der Rotor 216 eine der vorbestimmten Positionen erreicht. In diesem Rechteckwellen-Ansteuerverfahren legt die Steuereinheit 213 eine Spannung in Impulsform an diese beiden Phasen an, die ausgewählt wurden, um erregt zu werden, und erfasst eine Rotorpositionsinformation durch Vergleichen einer Spannung (elektromotorische Spannung des Transformators) in einer nicht-erregten Phase (Leerlaufphase), die durch dieses Anlegen einer Spannung induziert wird, und ihres Schwellenwertes. Basierend auf dieser Positionsinformation detektiert die Steuereinheit 213, ob es Zeit zum Umschalten zwischen den Erregungsmodi, d.h. den Mustern zum Auswählen von zu erregenden Phasen, ist oder nicht.
  • Hier nimmt, während die Motordrehzahl abnimmt, der Ausgangspegel der elektromotorischen Spannung der Drehzahl, die für eine Rotorpositionsdetektion in dem Sinuswellen-Ansteuerverfahren detektiert wird, ab. Folglich vermindert sich die Genauigkeit einer Rotorpositionsdetektion in dem Sinuswellen-Ansteuerverfahren in einem niedrigen Drehzahlbereich. Auf der anderen Seite kann die impulsinduzierte Spannung, die für eine Rotorpositionsdetektion in dem Rechteckwellen-Ansteuerverfahren detektiert wird, sogar in einem niedrigen Drehzahlbereich, der den Zustand eines gestoppten Motors einschließt, detektiert werden. Folglich ermöglicht das Rechteckwellen-Ansteuerverfahren ein Aufrechterhalten einer Genauigkeit der Rotorpositionsdetektion sogar in einem niedrigen Drehzahlbereich. Angesichts des Vorstehenden kann die Steuereinheit 213 den bürstenlosen Motor 45 durch das Sinuswellen-Ansteuerverfahren in einem hohen Drehzahlbereich steuern, innerhalb dessen eine Rotorpositionsinformation durch dieses Sinuswellen-Ansteuerverfahren ausreichend genau detektiert werden kann, d.h. in einem Motordrehzahlbereich oberhalb einer voreingestellten Drehzahl. Auf der anderen Seite kann die Steuereinheit 213 den bürstenlosen Motor 45 durch das Rechteckwellen-Ansteuerverfahren in einem niedrigen Drehzahlbereich steuern, innerhalb dessen eine Rotorpositionsinformation durch das Sinuswellen-Ansteuerverfahren nicht ausreichend genau detektiert werden kann.
  • Der niedrige Drehzahlbereich, innerhalb dessen eine Rotorpositionsinformation durch das Sinuswellen-Ansteuerverfahren wie oben beschrieben nicht ausreichend genau detektiert werden kann, schließt hier einen Motordrehzahlbereich unterhalb der voreingestellten Drehzahl und einen Drehzahlbereich beim Motorstart ein. Überdies führt die Steuereinheit 213 die PWM-Steuerung am bürstenlosen Motor 45 durch, indem das Tastverhältnis der PWM-Steuerung gemäß der Differenz zwischen einer detektierten Motordrehzahl und einer Ziel-Motordrehzahl (Befehlswert der Motordrehzahl) bestimmt und die tatsächliche Motordrehzahl in Richtung der Ziel-Motordrehzahl verstellt wird.
  • Im Folgenden wird eine Umsetzung der Steuerung im Detail beschrieben, die von der Steuereinheit 213 ausgeführt wird, um den bürstenlosen Motor 45 durch das Rechteckwellen-Ansteuerverfahren anzusteuern. 3 ist ein Funktionsblockdiagramm der Steuereinheit 213, welche die sensorlose Steuerung gemäß dem Rechteckwellen-Ansteuerverfahren durchführt. Die Steuereinheit 213 enthält eine PWM-Erzeugungseinheit 251, eine Gatesignal-Schalteinheit 252. eine Erregungsmodus-Bestimmungseinheit 253, eine Vergleichseinheit 254, eine Spannungsschwellenwert-Schalteinheit 255, eine Spannungsschwellenwert-Lerneinheit 256 und eine Spannungen nicht-erregter Phasen auswählende Einheit 257.
  • Basierend auf dem Befehl für eine angelegte Spannung (Befehlsspannung) in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Befehlswert und detektierten Wert der Drehzahl erzeugt die PWM-Erzeugungseinheit 251 eine PWM-Welle mit einer Impulsbreite, die durch das Dreieckwellen-Vergleichsverfahren moduliert wird. Die Erregungsmodus-Bestimmungseinheit 253 gibt ein Modus-Befehlssignal zum Spezifizieren eines Erregungsmodus in der Motoransteuerschaltung 212 ab. Ausgelöst durch ein von der Vergleichseinheit 254 abgegebenes Auslösesignal für eine Modus-Umschaltung schaltet die Erregungsmodus-Bestimmungseinheit 253 zwischen sechs Erregungsmodi um.
  • Die Erregungsmodi sind Muster zum Auswählen von zwei Phasen, an die eine Impulsspannung angelegt wird, aus den drei Phasen, d.h. den U-, V-, W-Phasen im bürstenlosen Motor 45, und umfassen die ersten bis sechsten Erregungsmodi M1 bis M6. Im ersten Erregungsmodus M1 wird veranlasst, dass ein Strom sequentiell durch die U- und V-Phasen fließt. Im zweiten Erregungsmodus M2 wird veranlasst, dass ein Strom sequentiell durch die U- und W-Phasen fließt. Im dritten Erregungsmodus M3 wird veranlasst, dass ein Strom sequentiell durch die V- und W-Phasen fließt. Im vierten Erregungsmodus M4 wird veranlasst, dass ein Strom sequentiell durch die V- und U-Phasen fließt. Im fünften Erregungsmodus M5 wird veranlasst, dass ein Strom sequentiell durch die W- und U-Phasen fließt. Im sechsten Erregungsmodus M6 wird veranlasst, dass ein Strom sequentiell durch die W- und V-Phasen fließt. Als Antwort auf das von der Vergleichseinheit 254 abgegebene Auslösesignal für eine Modus-Umschaltung erzeugt die Erregungsmodus-Bestimmungseinheit 253 das Modus-Befehlssignal, um einen beliebigen der ersten bis sechsten Erregungsmodi M1 bis M6 anzuweisen.
  • Basierend auf dem von der Erregungsmodus-Bestimmungseinheit 253 abgegebenen Modus-Befehlssignal bestimmt die Gatesignal-Schalteinheit 252 die Betriebszustände, in die die Schaltelemente 217a bis 217f in der Motoransteuerschaltung 212 geschaltet werden. Gemäß der Bestimmung gibt die Gatesignal-Schalteinheit 252 sechs Gate-Impulssignale an die Motoransteuerschaltung 212 ab. Die Spannungsschwellenwert-Schalteinheit 255 führt eine Steuerung, um zu detektieren, ob die Zeit für ein Umschalten des Erregungsmodus gekommen ist, basierend auf einer in einer nicht-erregten Phase induzierten Spannung aus. In dieser Steuerung schaltet die Spannungsschwellenwert-Schalteinheit 255 sequentiell zwischen mit solch einer induzierten Spannung zu vergleichenden Schwellenwerten, welche vorher jeweils für die Erregungsmodi eingestellt werden, und gibt einen der Schwellenwerte gemäß dem nächsten Erregungsmodus aus. Die Zeit zum Umschalten zwischen den Schwellenwerten wird basierend auf dem von der Erregungsmodus-Bestimmungseinheit 253 abgegebenen Modus-Befehlssignal bestimmt.
  • Die Spannungen nicht-erregter Phasen auswählende Einheit 257 ist eine Schaltung, um basierend auf dem Modus-Befehlssignal eine detektierte Spannung in einer nicht-erregten Phase unter den detektierten Drehstrom-Anschlussspannungen Vu, Vv, Vw des bürstenlosen Motors 45 auszuwählen und um diese Anschlussspannung einer nicht-erregten Phase an die Vergleichseinheit 254 und die Spannungsschwellenwert-Lerneinheit 256 abzugeben. Streng genommen ist die Anschlussspannung einer nicht-erregten Phase eine Spannung zwischen der Erdung GND und dem Anschluss einer nicht-erregten Phase. In dieser Ausführungsform wird jedoch eine Spannung an einem neutralen Punkt gemessen; dann wird diese Spannung am neutralen Punkt von der Spannung zwischen der Erdung GND und dem Anschluss 112u, 112v, 112w subtrahiert, und die so erhaltene Differenz wird als die Anschlussspannung Vu, Vv, Vw genutzt.
  • Durch Vergleichen des von der Spannungsschwellenwert-Schalteinheit 255 abgegebenen Schwellenwertes mit dem in einer nicht-erregten Phase detektierten Spannungswert (detektierter induzierter Spannungswert), der durch die Spannungen nicht-erregter Phasen auswählende Einheit 257 abgegeben wurde, detektiert die Vergleichseinheit 254, ob die Zeit für ein Umschalten des Erregungsmodus gekommen ist oder nicht; mit anderen Worten, ob der Magnetpol des Rotors 216 eine vorbestimmte Position (Magnetpolposition) erreicht hat oder nicht. Wenn detektiert wird, dass die Zeit zum Umschalten gekommen ist, gibt die Vergleichseinheit 254 ein Auslösesignal für eine Modus-Umschaltung an die Erregungsmodus-Bestimmungseinheit 253 ab. Die Spannungsschwellenwert-Lerneinheit 256 ist eine funktionale Einheit, die die Schwellenwerte, um zu bestimmen, ob die Zeit für ein Umschalten eines Erregungsmodus gekommen ist oder nicht, aktualisiert und die aktualisierten Schwellenwerte speichert.
  • Die impulsinduzierte Spannung in einer nicht-erregten Phase variiert hier aufgrund von Fertigungsschwankungen des bürstenlosen Motors 45 oder Detektionsschwankungen der Spannungen detektierenden Schaltung, Falls jeder Schwellenwert ein fester Wert ist, könnte folglich die Zeit für ein Umschalten des Erregungsmodus irrtümlicherweise als gekommen bestimmt werden. Um dies zu vermeiden, führt die Spannungsschwellenwert-Lerneinheit 256 eine Schwellenwerte lernende Verarbeitung aus. Konkret detektiert in der Schwellenwerte lernenden Verarbeitung die Spannungsschwellenwert-Lerneinheit 256 zuerst die induzierte Spannung bei der vorbestimmten Magnetpolposition entsprechend jedem Zeitpunkt für ein Umschalten des Erregungsmodus. Danach korrigiert die Spannungsschwellenwert-Lerneinheit 256 den in der Spannungsschwellenwert-Schalteinheit 255 gespeicherten entsprechenden Spannungsschwellenwert basierend auf dem Detektionsergebnis.
  • Wie oben beschrieben wurde, beträgt die Anzahl der Erregungsmodi sechs, welche die Erregungsmodi M1 bis M6 sind. Indem zwischen diesen Erregungsmodi M1 bis M6 bei den Schalt-Winkelpositionen, welche in einem elektrischen Winkel von 60 Grad voneinander beabstandet sind, sequentiell geschaltet wird und dadurch unter den drei Phasen des bürstenlosen Motors 45 sequentiell zwei Phasen geschaltet werden, an die eine Impulsspannung (impulsförmige Spannung) angelegt soll, dreht die Steuereinheit 213 den bürstenlosen Motor 45.
  • Beispielsweise schaltet die Steuereinheit 213 zwischen den Erregungsmodi M1 bis M6 wie folgt, wobei die Referenz-Winkelposition (Winkel = 0 Grad) für den Rotor 216 (Magnetpol) die Winkelposition der U-Phase-Spule ist. Wenn die Rotor-Winkelposition (Magnetpolposition) bei 30 Grad liegt, schaltet die Steuereinheit 213 von dem dritten Erregungsmodus M3 zum vierten Erregungsmodus M4. Wenn die Rotor-Winkelposition bei 90 Grad liegt, schaltet die Steuereinheit 213 von dem vierten Erregungsmodus M4 zum fünften Erregungsmodus M5. Wenn die Rotor-Winkelposition bei 150 Grad liegt, schaltet die Steuereinheit 213 von dem fünften Erregungsmodus M5 zum sechsten Erregungsmodus M6. Wenn die Rotor-Winkelposition bei 210 Grad liegt, schaltet die Steuereinheit 213 vom sechsten Erregungsmodus M6 zum ersten Erregungsmodus M1. Wenn die Rotor-Winkelposition bei 270 Grad liegt, schaltet die Steuereinheit 213 vom ersten Erregungsmodus M1 zum zweiten Erregungsmodus M2. Wenn die Rotor-Winkelposition bei 330 Grad liegt, schaltet die Steuereinheit 213 von dem zweiten Erregungsmodus M2 zum dritten Erregungsmodus M3.
  • Die Spannungsschwellenwert-Schalteinheit 255 in der Steuereinheit 213 speichert darin als aktualisierbare Schwellenwerte die durch eine nicht-erregte Phase induzierten Spannungen (elektromotorische Kräfte des Transformators) bei den Rotor-Winkelpositionen, die jeweils der Zeit zum Umschalten von Erregungsmodi entsprechen. Die Spannungsschwellenwert-Schalteinheit 255 gibt einen dieser Schwellenwerte gemäß dem nächsten Erregungsmodus aus. Wenn die in einer nicht-erregten Phase induzierte Spannung den so ausgegebenen Schwellenwert erreicht, gibt die Vergleichseinheit 254 ein Signal ab, das eine Detektion eines Winkels angibt, der dem nächsten Zeitpunkt zum Umschalten des Erregungsmodus entspricht. Basierend auf dem Signal schaltet die Erregungsmodus-Bestimmungseinheit 253 von dem gegenwärtigen Erregungsmodus zum nächsten Modus.
  • Beispielsweise steuert in dem ersten Erregungsmodus M1, um zu veranlassen, dass ein Strom sequentiell durch die U- und V-Phasen fließt, die Steuereinheit 213 (Gatesignal-Schalteinheit 252) variabel den Durchschnittswert von an die U- und V-Phasen angelegten Spannungen, welche gemäß dem PWM-Tastverhältnis erregt werden. Konkret steuert die Steuereinheit 213 (Gatesignal-Schalteinheit 252) das An/Aus-Verhältnis des unteren Schaltelements 217d der V-Phase (unterer Arm der V-Phase) durch das PWM-Verfahren, während das obere Schaltelement 217a der U-Phase (oberer Arm der U-Phase) eingeschaltet wird. In dem ersten Erregungsmodus M1 kann beispielsweise die Steuereinheit 213 (Gatesignal-Schalteinheit 252) die verbleibenden Schaltelemente 217, die von dem oberen Schaltelement 217a der U-Phase und dem unteren Schaltelement 217d der V-Phase verschieden sind, ausschalten. Alternativ dazu kann die Steuereinheit 213 (Gatesignal-Schalteinheit 252) die Inverterschaltung 212a durch ein komplementäres PWM-Verfahren steuern und die oberen und unteren Arme in jeder erregten Phase basierend auf PWM-Wellen mit wechselseitig entgegengesetzten Phasen individuell ansteuern.
  • [Verarbeitung zum Erhöhen der Spannung]
  • Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 4 eine Beschreibung einer Verarbeitung (softwarebasierten Funktion, um als eine Spannungssteuereinheit zu dienen) gegeben, die von der Steuereinheit 213 als Antwort auf eine abrupte Zunahme in der Last am bürstenlosen Motor 45 ausgeführt wird, während die Steuereinheit 213 die sensorlose Steuerung an dem bürstenlosen Motor 45 durch das Rechteckwellen-Ansteuerverfahren durchführt. Zunächst bestimmt in Schritt S301 die Steuereinheit 213, ob dem bürstenlosen Motor 45 zu drehen oder zu stoppen befohlen ist.
  • Wenn dem bürstenlosen Motor 45 zu stoppen befohlen ist, endet diese Routine sofort. Dadurch behält die Steuereinheit 213 den gestoppten Zustand des bürstenlosen Motors 45 ohne Unterbrechung bei. Wenn dem bürstenlosen Motor 45 zu drehen befohlen ist, geht die Operation weiter zu Schritt S302. In Schritt S302 bestimmt die Steuereinheit 213, ob der bürstenlose Motor 45 unter der PWM-Steuerung gemäß dem Rechteckwellen-Ansteuerverfahren angesteuert wird oder nicht; mit anderen Worten, ob der Befehlswert der Drehzahl des bürstenlosen Motors 45 innerhalb des niedrigen Drehzahlbereichs, der zum Verwenden des Rechteckwellen-Ansteuerverfahrens definiert ist, liegt oder nicht.
  • Wenn die Steuereinheit 213 bestimmt, dass der bürstenlose Motor 45 unter der PWM-Steuerung gemäß dem Sinuswellen-Ansteuerverfahren angesteuert wird; mit anderen Worten bestimmt, dass der Befehlswert der Drehzahl des bürstenlosen Motors 45 innerhalb des hohen Drehzahlbereichs liegt, der zum Verwenden des Sinuswellen-Ansteuerverfahrens definiert ist, endet diese Routine sofort. Dabei setzt die Steuereinheit 213 die Steuerung zum Ansteuern des bürstenlosen Motors 45 durch das Sinuswellen-Ansteuerverfahren fort.
  • Wenn auf der anderen Seite die Steuereinheit 213 bestimmt, dass der bürstenlose Motor 45 unter der PWM-Steuerung gemäß dem Rechteckwellen-Ansteuerverfahren angesteuert wird; mit anderen Worten bestimmt, dass der Befehlswert der Drehzahl des bürstenlosen Motors 45 innerhalb des niedrigen Drehzahlbereichs liegt, der zum Verwenden des Rechteckwellen-Ansteuerverfahrens definiert ist, geht die Operation weiter zu Schritt S303. In Schritt S303 misst die Steuereinheit 213 den Zeitraum, während dessen die in einer nicht-erregten Phase induzierte Spannung unverändert beibehalten wird, oder den Zeitraum, während dessen der gegenwärtige Erregungsmodus weiter verwendet wird.
  • Die in einer nicht-erregten Phase induzierte Spannung wird in vorbestimmten Zeitintervallen abgetastet. Dementsprechend gibt der obige „Zeitraum, während dessen die in einer nicht-erregten Phase induzierte Spannung unverändert beibehalten wird“ den Zeitraum an, während dessen die Differenz zwischen zwei, sequentiell abgetasteten Werten der in einer nicht-erregten Phase induzierten Spannung kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert beibehalten wird. Der obige „Zeitraum, während dessen der gegenwärtige Erregungsmodus weiter verwendet wird“ gibt die Zeit an, die von dem letzten Umschalten des Erregungsmodus an verstrichen ist. Wenn beispielsweise die Pumpeneinheit der elektrischen Wasserpumpe 40 auf Fremdkörper trifft, nimmt hier die Last an der elektrischen Wasserpumpe 40 abrupt zu, was folglich die Drehzahl des bürstenlosen Motors 45 reduziert. Falls solch eine Situation eintritt, während der bürstenlose Motor 45 unter der PWM-Steuerung gemäß dem Rechteckwellen-Ansteuerverfahren angesteuert wird, könnte eine Steuerung zum Erhöhen der angelegten Spannung (Eingangsspannung) als Antwort auf diese Drehzahlreduzierung des bürstenlosen Motors 45 (wegen einer Ansprechverzögerung in der Drehregelung) nicht rechtzeitig ausgeführt werden, und der bürstenlose Motor 45 könnte stoppen.
  • Wenn der bürstenlose Motor 45 stoppt, wird die Zeit für ein Umschalten des Erregungsmodus, welche der Zeit zum Aktualisieren des Messwertes der Drehzahl entspricht, nicht länger detektiert. Als Folge wird der Messwert der Drehzahl seit der letzten Aktualisierung vor dem Stopp des bürstenlosen Motors 45 unverändert beibehalten. In diesem Fall reduziert, wenn der Messwert der Drehzahl höher als der Befehlswert der Drehzahl ist, die Steuereinheit 213 die angelegte Spannung (Drehmoment) des bürstenlosen Motors 45 in der Drehzahl-Regelung, wobei sie versucht, die Drehzahl des bürstenlosen Motors 45 gemäß diesem Messwert, welcher tatsächlich nicht mehr aktualisiert ist, zu reduzieren. Als Folge bleibt der bürstenlose Motor 45, der durch die abrupte Zunahme der Last gestoppt wurde, in dem gestoppten Zustand.
  • Mit anderen Worten muss, wenn die Last an der elektrischen Wasserpumpe 40 als Folge beispielsweise davon, dass die Pumpeneinheit auf Fremdkörper trifft, zunimmt, das Drehmoment für den bürstenlosen Motor 45 ansteigen, um den Drehzahl-Befehlswert zu erreichen; tatsächlich aber reduziert die Steuereinheit 213 das Drehmoment, was folglich bewirkt, dass der bürstenlose Motor 45 im gestoppten Zustand bleibt. Wenn der bürstenlose Motor 45 in dem gestoppten Zustand bleibt, wird die in einer nicht-erregten Phase induzierte Spannung unverändert beibehalten, was es unmöglich macht, zu detektieren, dass die Zeit für ein Umschalten des Erregungsmodus gekommen ist, so dass ein Umschalten des Erregungsmodus ausgesetzt ist.
  • Um zu bestimmen, ob der bürstenlose Motor 45 aufgrund einer abrupten Lastzunahme wie oben beschrieben in dem gestoppten Zustand bleibt oder nicht, misst die Steuereinheit 213 in Schritt S303 den Zeitraum, während dessen die in einer nicht-erregten Phase induzierte Spannung unverändert beibehalten wird, oder den Zeitraum, während dessen der gegenwärtige Erregungsmodus weiter verwendet wird. Danach geht die Operation zu Schritt S304 weiter. In Schritt S304 bestimmt die Steuereinheit 213, ob der in Schritt S303 gemessene Zeitraum eine vorbestimmte Zeitdauer (Schwellenwert) TSL erreicht hat.
  • Die vorbestimmte Zeitdauer TSL wird zuvor auf einen Wert gesetzt, der der Steuereinheit 213 ermöglicht, sobald wie möglich zu detektieren, dass der bürstenlose Motor 45 in dem gestoppten Zustand bleibt, basierend auf dem Zeitraum, während dessen die in einer nicht-erregten Phase induzierte Spannung unverändert beibehalten wird, oder dem Zeitraum, während dessen der gegenwärtige Erregungsmodus weiter verwendet wird. Wenn der in Schritt S303 gemessene Zeitraum die vorbestimmte Zeitdauer TSL nicht erreicht, bestimmt die Steuereinheit 213, dass der bürstenlose Motor 45 nicht in dem gestoppten Zustand bleibt, und diese Routine endet sofort. Dadurch setzt die Steuereinheit 213 die PWM-Steuerung gemäß dem Rechteckwellen-Ansteuerverfahren fort und bestimmt eine an den bürstenlosen Motor 45 anzulegende Spannung gemäß der Differenz zwischen den Mess- und Befehlswerten der Drehzahl des bürstenlosen Motors 45.
  • Wenn auf der anderen Seite der in Schritt S303 gemessene Zeitraum die vorbestimmte Zeitdauer TSL erreicht hat, bestimmt die Steuereinheit 213, dass der bürstenlose Motor 45 in dem gestoppten Zustand bleibt, und die Operation geht zu Schritt S305 weiter. In Schritt S305 erhöht die Steuereinheit 213 die angelegte Spannung (Eingangsspannung) des bürstenlosen Motors 45, indem eine Verarbeitung durchgeführt wird, um eine an den bürstenlosen Motor 45 anzulegende Spannung zu bestimmen, die von der Verarbeitung basierend auf der Differenz zwischen den Mess- und Befehlswerten der Drehzahl des bürstenlosen Motors 45 modifiziert wird.
  • Mit anderen Worten scheitert, während das Aktualisieren des Messwertes der Drehzahl des bürstenlosen Motors 45 deaktiviert ist, falls die Steuereinheit 213 eine an den bürstenlosen Motor 45 anzulegende Spannung durch die normale Bestimmungsverarbeitung basierend auf der Differenz (Steuerungsdifferenz) zwischen den Mess- und Befehlswerten der Drehzahl des bürstenlosen Motors 45 bestimmt, die Steuereinheit 213 dabei, den bürstenlosen Motor 45, der gegenwärtig im gestoppten Zustand ist, zu reaktivieren. Um den bürstenlosen Motor 45, welcher aufgrund einer abrupten Lastzunahme gegenwärtig im gestoppten Zustand ist, zu reaktivieren, erhöht die dementsprechend die Steuereinheit 213 die angelegte Spannung (Eingangsspannung) des bürstenlosen Motors 45 (verglichen mit der angelegten Spannung, von der man erwartet, dass sie in dieser normalen Bestimmungsverarbeitung bestimmt wird), indem eine von der normalen Bestimmungsverarbeitung modifizierte Verarbeitung durchgeführt wird.
  • [Erhöhende Korrektur eines Befehlswertes der Drehzahl]
  • Als die Verarbeitung zum Erhöhen der angelegten Spannung in Schritt S305 kann die Steuereinheit 213 den Befehlswert der Drehzahl (Ziel-Drehzahl) zur Verwendung in der Drehzahl-Regelung vorübergehend korrigieren und erhöhen. Das Flussdiagramm in 5 veranschaulicht eine Umsetzung der Verarbeitung einer erhöhenden Korrektur des Befehlswertes der Drehzahl, welche als die Verarbeitung zum Erhöhen der angelegten Spannung in Schritt S305 durchgeführt wird.
  • In Schritt S401 wählt die Steuereinheit 213 als eine Basisdrehzahl NB aus, was immer der Höhere des Befehlswertes der Drehzahl und des Messwertes der Drehzahl ist, der seit der letzten Aktualisierung vor dem Drehstopp des bürstenlosen Motors 45 unverändert beibehalten wird. Danach geht die Operation zu Schritt S402 weiter, worin die Steuereinheit 213 die Summe der in Schritt S401 ausgewählten Basisdrehzahl NB und einer vorbestimmten korrigierenden Additionsgröße NHOS als einen Unter-Befehlswert zur vorübergehenden Verwendung einstellt, um die angelegte Spannung zu erhöhen und den bürstenlosen Motor 45 zu reaktivieren.
  • Die Steuereinheit 213 wechselt dann von der Verarbeitung zum Einstellen der angelegten Spannung basierend auf dem Befehlswert (Haupt-Befehlswert) der Drehzahl, welcher in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur und dergleichen spezifiziert wird, zu der Verarbeitung zum Einstellen der angelegten Spannung basierend auf der Differenz zwischen dem Unter-Befehlswert (Unter-Befehlswert = NB + NHOS) und dem Messwert der Drehzahl. Man beachte, dass, wenn der Unter-Befehlswert als Folge der Verarbeitung zum allmählichen Reduzieren des Unter-Befehlswertes, welche später beschrieben wird, gleich dem Haupt-Befehlswert wird, diese Drehzahl-Regelung basierend auf dem Unter-Befehlswert beendet wird und die Steuereinheit 213 zu der Verarbeitung zum Einstellen der angelegten Spannung basierend auf dem Befehlswert (Haupt-Befehlswert) der Drehzahl zurück wechselt, welcher in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur und dergleichen spezifiziert wird.
  • Wenn beispielsweise der bürstenlose Motor 45 aufgrund einer abrupten Lastzunahme gestoppt wird, während der Messwert der Drehzahl über seinem Befehlswert (Haupt-Befehlswert) liegt, so dass der Messwert der Drehzahl bei diesem Wert, welcher über dem Befehlswert liegt, unverändert beibehalten wird, nachdem dessen Aktualisierung deaktiviert ist, wählt die Steuereinheit 213 den Messwert der Drehzahl als die Basisdrehzahl NB aus. Da die Steuereinheit 213 den Unter-Befehlswert auf einen höheren Wert als die Basisdrehzahl NB einstellt, ist der Unter-Befehlswert höher als der Messwert, der nicht mehr aktualisiert wird. Folglich erhöht in der Drehzahl-Regelung unter Verwendung des Unter-Befehlswertes die Steuereinheit 213 die angelegte Spannung, um den Messwert in Richtung des Unter-Befehlswertes zu erhöhen (mit anderen Worten die Motordrehzahl zu erhöhen).
  • Dies ermöglicht der Steuereinheit 213, ein Drehmoment zu erzeugen, das hoch genug ist, um die abrupt erhöhte Last zu überwinden und den bürstenlosen Motor 45 erfolgreich zu reaktivieren (um die Fremdkörper aus der elektrischen Wasserpumpe 40 erfolgreich zu entfernen), und verhindert, dass die elektrische Wasserpumpe 40 im gestoppten Zustand bleibt. Selbst wenn die Last an der elektrischen Wasserpumpe 40 abrupt zunimmt und die elektrische Wasserpumpe 40 aufgrund von beispielsweise in der elektrischen Wasserpumpe 40 gefangenen Fremdkörpern stoppt, während die Steuereinheit 213 die elektrische Wasserpumpe 40 bei einer extrem niedrigen Drehzahl steuert, kann folglich die Steuereinheit 213 die elektrische Wasserpumpe 40 schnell reaktivieren, um die Kühlwasserzirkulation fortzusetzen.
  • Wenn verhindert wird, dass die elektrische Wasserpumpe 40 in dem gestoppten Zustand bleibt, tritt keine Stagnation im Kühlwasser auf, und es werden keine Wärmepunkte im Kühlsystem erzeugt. Dementsprechend kann die Steuereinheit 213 das Fortschreiten der Erwärmung des Verbrennungsmotors 10 basierend auf den Messwerten der Wassertemperaturensensoren 81, 82 genau abfühlen und dementsprechend steuern, über welche Route das Kühlwasser strömen soll, sowie den Durchfluss der elektrischen Wasserpumpe 40. Folglich kann die Steuereinheit 213 eine Verschlechterung des Betriebs des Verbrennungsmotors 10 verhindern oder mildern, wenn Fremdkörper in der elektrischen Wasserpumpe 40 gefangen werden. In der obigen Ausführungsform wählt hier die Steuereinheit 213 als die Basisdrehzahl NB aus, was immer der Höhere der Mess- und Befehlswerte der Drehzahl ist, und stellt den Unter-Befehlswert auf einen Wert ein, der um die vorbestimmte Drehzahldifferenz höher als die Basisdrehzahl NB ist. Als eine Alternative dazu kann die Steuereinheit 213 den Unter-Befehlswert auf einen Wert einstellen, der um eine vorbestimmte Drehzahldifferenz höher als der Haupt-Befehlswert ist. Ein Einstellen des Unter-Befehlswerts in einer Weise wie in der obigen Ausführungsform beschrieben stellt jedoch sicher, dass die Steuereinheit 213 den Unter-Befehlswert zuverlässig auf einen Wert einstellt, der höher, nicht aber übermäßig höher, als der Messwert ist.
  • Nachdem die Steuereinheit 213 die Verarbeitung einer erhöhenden Korrektur des Befehlswertes der Drehzahl zur Verwendung in der Drehzahl-Regelung in Schritt S402 durchführt, geht die Operation zu Schritt S403 weiter. In Schritt S403 bestimmt die Steuereinheit 213, ob die Drehzahl des bürstenlosen Motors 45 nach einer Reaktivierung auf eine erste Drehzahl N1 angestiegen ist oder nicht. Die erste Drehzahl N1 ist geringer als der Unter-Befehlswert, aber höher als der Haupt-Befehlswert eingestellt. Die Steuereinheit 213 wiederholt die Bestimmung in Schritt S403 und behält den Unter-Befehlswert bei dessen Anfangswert bei, bis die Drehzahl des bürstenlosen Motors 45 die erste Drehzahl N1 erreicht. Wenn die Drehzahl des bürstenlosen Motors 45 die erste Drehzahl N1 erreicht, geht die Operation zu Schritt S404 weiter.
  • In Schritt S404 führt die Steuereinheit 213 eine Verarbeitung zum Zurücksetzen des Unter-Befehlswertes auf einen Drehzahlwert aus, der erhalten wird, indem eine erste korrigierende Reduzierungsgröße ΔN1 von dem vorher als der Unter-Befehlswert eingestellten Drehzahlwert subtrahiert wird, um den Unter-Befehlswert allmählich zu reduzieren. Dies ermöglicht, dass der allmählich abnehmende Unter-Befehlswert in der Drehzahl-Regelung genutzt wird. In dem nächsten Schritt S405 bestimmt die Steuereinheit 213, ob der allmählich abnehmende Unter-Befehlswert auf eine zweite Drehzahl N2 abgenommen hat oder nicht. Die zweite Drehzahl N2 ist geringer als die erste Drehzahl N1, aber höher als der Haupt-Befehlswert eingestellt.
  • Wenn der Unter-Befehlswert höher als die zweite Drehzahl N2 ist, kehrt die Operation zu Schritt S404 zurück. Die Steuereinheit 213 wiederholt die Verarbeitung zum Reduzieren des Unter-Befehlswertes um die erste korrigierende Reduzierungsgröße ΔN1 in Schritt S404 in vorbestimmten Zeitintervallen, bis der Unter-Befehlswert auf die zweite Drehzahl N2 abnimmt. Wenn die Steuereinheit 213 in Schritt S405 bestimmt, dass der Unter-Befehlswert auf die zweite Drehzahl N2 abgenommen hat, geht die Operation zu Schritt S406 weiter. In Schritt S406 führt die Steuereinheit 213 eine Verarbeitung zum Zurücksetzen des Unter-Befehlswertes auf einen Drehzahlwert aus, der erhalten wird, indem eine zweite korrigierende Reduzierungsgröße ΔN2 von dem vorher als der Unter-Befehlswert eingestellten Drehzahlwert subtrahiert wird, um so den Unter-Befehlswert allmählich zu reduzieren.
  • Der Absolutwert der zweiten korrigierenden Reduzierungsgröße ΔN2 ist kleiner als derjenige der ersten korrigierenden Reduzierungsgröße ΔN1 eingestellt. Dies verringert die Rate einer Reduzierung des Unter-Befehlswertes, nachdem der Unter-Befehlswert die zweite Drehzahl N2 erreicht, verglichen damit, bevor der Unter-Befehlswert die zweite Drehzahl N2 erreicht. Nachdem die Steuereinheit 213 die Rate einer Reduzierung des Unter-Befehlswertes ändert, geht die Operation zu Schritt S407 weiter. In Schritt S407 bestimmt die Steuereinheit 213, ob der Unter-Befehlswert auf den Haupt-Befehlswert abgenommen hat oder nicht. Wenn der Unter-Befehlswert höher als der Haupt-Befehlswert ist, kehrt die Operation zu Schritt S406 zurück. Auf diese Weise wiederholt die Steuereinheit 213 die Verarbeitung zum Reduzieren des Unter-Befehlswertes um die zweite korrigierende Reduzierungsgröße ΔN2 in Schritt S406 in vorbestimmten Zeitintervallen, während der Unter-Befehlswert höher als der Haupt-Befehlswert ist.
  • Mit anderen Worten reduziert die Steuereinheit 213 den Unter-Befehlswert allmählich auf den Haupt-Befehlswert und ändert an einem Punkt während dieses Reduzierungsprozesses die Rate einer derartigen Reduzierung des Unter-Befehlswertes in eine niedrigere Rate. Wenn der Unter-Befehlswert auf den Haupt-Befehlswert abgenommen hat, geht die Operation zu Schritt S408 weiter. In Schritt S408 beendet die Steuereinheit 213 die auf dem Unter-Befehlswert basierende Steuerung und kehrt zu der auf dem Haupt-Befehlswert basierenden Steuerung zurück.
  • Die obige Steuerung liefert die folgenden Vorteile. Die Steuerung zum Erhöhen der Motordrehzahl in Richtung des anfänglichen Unter-Befehlswertes kompensiert das Risiko, dabei zu scheitern, die Drehung des bürstenlosen Motors 45 zu starten. Außerdem verhindert ein allmähliches Reduzieren des Unter-Befehlswertes, nachdem die Drehzahl des bürstenlosen Motors 45 auf die erste Drehzahl N1 (der Haupt-Befehlswert < N1 < der anfängliche Unter-Befehlswert) angestiegen ist, eine übermäßige Zunahme der Drehzahl des bürstenlosen Motors 45.
  • Während der Unter-Befehlswert allmählich auf den Haupt-Befehlswert reduziert wird, wird überdies die Rate einer Reduzierung des Unter-Befehlswertes unmittelbar nach dem Beginn dieser allmählichen Reduzierung verhältnismäßig hoch eingestellt und danach in eine niedrigere Rate geändert, wenn der Unter-Befehlswert dem Haupt-Befehlswert näher kommt. Dies verhindert eine übermäßige Erhöhung der Drehzahl des bürstenlosen Motors 45 sowie eine instabile Drehung des bürstenlosen Motors 45 aufgrund einer abrupten Abnahme seines Drehmoments, welche erwartet wird, falls der Befehlswert mit in der elektrischen Wasserpumpe 40 gefangenen Fremdkörpern schnell reduziert wird. In der in dem Flussdiagramm von 5 veranschaulichten Verarbeitung verringert die Steuereinheit 213 schrittweise die Reduzierungsrate, indem die Rate einer Reduzierung des Unter-Befehlswertes auf eine niedrigere Rate nur einmal umgeschaltet wird. Die Steuereinheit 213 kann jedoch ein derartiges Umschalten der Reduzierungsrate mehr als einmal durchführen.
  • Das Zeitdiagramm von 6 veranschaulicht beispielhaft, wie der Befehlswert der Drehzahl durch die im Flussdiagramm von 5 veranschaulichte Verarbeitung geändert wird. Zu einem Zeitpunkt t1 erreicht der Zeitraum, während dessen die in einer nicht-erregten Phase induzierte Spannung unverändert beibehalten wird, oder der Zeitraum, während dessen der gegenwärtige Erregungsmodus weiter verwendet wird, die vorbestimmte Zeitdauer TSL. Als Antwort darauf führt die Steuereinheit 213 die Verarbeitung zum schrittweisen Erhöhen des Befehlswertes der Drehzahl von dem Haupt-Befehlswert aus durch.
  • Als Folge wird der bürstenlose Motor 45 reaktiviert, und die Aktualisierung des Messwertes der Drehzahl setzt sich fort. Zu einem Zeitpunkt t2 nimmt dann der Messwert der Drehzahl auf N1 zu. Als Antwort darauf beginnt die Steuereinheit 213 die Verarbeitung zum Reduzieren der korrigierenden Additionsgröße für den Befehlswert der Drehzahl und reduziert allmählich den Befehlswert (Unter-Befehlswert). Zu einem Zeitpunkt t3 nimmt dann der Befehlswert der Drehzahl auf N2 ab. Als Antwort darauf ändert die Steuereinheit 213 die Rate einer Reduzierung des Befehlswertes auf eine niedrigere Rate als zuvor. Als Folge hat zu einem Zeitpunkt t4 der Befehlswert der Drehzahl auf den Haupt-Befehlswert abgenommen. Die Steuereinheit 213 kehrt als Antwort darauf zu der auf dem Haupt-Befehlswert basierenden normalen Steuerung zurück.
  • [Reduzierende Korrektur eines Messwertes der Drehzahl]
  • Als eine Alternative der Verarbeitung zum Erhöhen der angelegten Spannung in Schritt S305 kann die Steuereinheit 213 den Messwert der Drehzahl zur Verwendung in der Drehzahl-Regelung korrigieren und reduzieren. Das Flussdiagramm in 7 veranschaulicht eine Umsetzung der Verarbeitung einer reduzierenden Korrektur des Messwertes der Drehzahl, welche als die Verarbeitung zum Erhöhen der angelegten Spannung in Schritt S304 ausgeführt wird.
  • In dem Flussdiagramm von 7 korrigiert und reduziert die Steuereinheit 213 den Messwert der Drehzahl in Schritt S501. Konkret korrigiert die Steuereinheit 213 den Messwert der Drehzahl so, dass, je länger die Zeit ist, die von dem Zeitpunkt an als der Zeitraum, während dessen die in einer nicht-erregten Phase induzierte Spannung unverändert beibehalten wird, oder der Zeitraum, während dessen der gegenwärtige Erregungsmodus weiter verwendet wird, die vorbestimmte Zeitdauer TSL erreicht, verstrich, umso geringer der Messwert der Drehzahl ist, d.h. umso größer die korrigierende Reduzierung für den Messwert der Drehzahl ist. In dem nächsten Schritt S502 bestimmt dann die Steuereinheit 213 das Tastverhältnis der PWM-Steuerung basierend auf einem Vergleich des korrigierten Messwertes mit dem Befehlswert der Drehzahl.
  • In Schritt S503 bestimmt überdies die Steuereinheit 213, ob die in einer nicht-erregten Phase induzierte Spannung nicht länger unverändert bleibt und das Umschalten des Erregungsmodus möglich ist oder nicht, d.h. ob der bürstenlose Motor 45 reaktiviert worden ist oder nicht. Wenn die Steuereinheit 213 bestimmt, dass der bürstenlose Motor 45 reaktiviert worden ist, geht die Operation zu Schritt S504 weiter. In Schritt S504 beendet die Steuereinheit 213 die Verarbeitung einer reduzierenden Korrektur des Messwertes der Drehzahl (oder reduziert allmählich die korrigierende Reduzierungsgröße) und kehrt zu der normalen Steuerung zurück, die den nicht korrigierten Messwert der Drehzahl nutzt.
  • Die obige Konfiguration liefert die folgenden Vorteile. Wenn die Drehzahl-Regelung als Antwort auf eine abrupte Zunahme der Last am bürstenlosen Motor 45 nicht rechtzeitig ausgeführt wird, könnte dies den bürstenlosen Motor 45 stoppen. Als Folge stoppt auch die Aktualisierung des Messwertes der Drehzahl, und der Messwert der Drehzahl wird bei einem höheren Wert als dem Befehlswert unverändert beibehalten. In solch einem Fall wird es der Steuereinheit 213 unmöglich, eine Positionsinformation des bürstenlosen Motors 45 zu detektieren; indessen ermöglicht aber die obige Konfiguration der Steuereinheit 213, den Messwert der Drehzahl zur Verwendung in der Drehzahl-Regelung (PWM-Steuerung) nachdrücklich und allmählich zu verringern. Folglich wird im Laufe der Zeit der Messwert der Drehzahl zur Verwendung in der Drehzahl-Regelung von einem höheren Wert als der Befehlswert auf einen geringeren Wert als der Befehlswert reduziert. Wenn der Messwert der Drehzahl auf weniger als den Befehlswert reduziert wird. veranlasst dies die Steuereinheit 213, den Messwert der Drehzahl auf den Befehlswert zu erhöhen, indem die Drehzahl-Regelung ausgeführt wird, wodurch die Reaktivierung des bürstenlosen Motors 45 ermöglicht wird.
  • Selbst wenn der bürstenlose Motor 45 mit dem Messwert der Drehzahl, der bei einem höheren Wert als der Befehlswert unverändert beibehalten wird, stoppt, ermöglicht die obige Konfiguration der Steuereinheit 213, den bürstenlosen Motor 45 zu reaktivieren und zu verhindern, dass die elektrische Wasserpumpe 40 im gestoppten Zustand bleibt.
  • [Erhöhende Korrektur eines Befehlswertes einer angelegten Spannung]
  • Als eine weitere Alternative der Verarbeitung zum Erhöhen der angelegten Spannung in Schritt S305 kann die Steuereinheit 213 den Befehlswert der angelegten Spannung (Befehlswert einer Eingangsspannung), der durch die Drehzahl-Regelung bestimmt wird, korrigieren und erhöhen. Das Flussdiagramm in 8 veranschaulicht eine Umsetzung der Verarbeitung einer erhöhenden Korrektur des Befehlswertes der angelegten Spannung, welche als die Verarbeitung zum Erhöhen der angelegten Spannung in Schritt S305 ausgeführt wird.
  • In dem Flussdiagramm von 8 stellt die Steuereinheit 213 einen Spannungskorrekturwert (Spannungskorrekturwert > 0) zum Korrigieren und Erhöhen des Befehlswertes der angelegten Spannung in Schritt S601 ein. Konkret variiert die Steuereinheit 213 den Spannungskorrekturwert so, dass je länger die Zeit ist, die von dem Zeitpunkt an als der Zeitraum, während dessen die in einer nicht-erregten Phase induzierte Spannung unverändert beibehalten wird, oder der Zeitraum, während dessen der gegenwärtige Erregungsmodus weiter verwendet wird, die vorbestimmte Zeitdauer TSL erreicht, verstrich, umso größer der Spannungskorrekturwert ist. Man beachte jedoch, dass eine obere Grenze für den Korrekturwert für den Befehlswert der angelegten Spannung vorher eingestellt wird. Dementsprechend ist der Spannungskorrekturwert bei der oberen Grenze fixiert, nachdem der Spannungskorrekturwert im Laufe der Zeit auf die obere Grenze ansteigt.
  • Danach geht die Operation zu Schritt S602 weiter. In Schritt S602 korrigiert und erhöht die Steuereinheit 213 den Befehlswert der angelegten Spannung, indem der Spannungskorrekturwert, der in Schritt S601 eingestellt wird, zu dem Befehlswert der angelegten Spannung addiert wird, der basierend auf der Differenz zwischen den Mess- und Befehlswerten der Drehzahl des bürstenlosen Motors 45 berechnet wird. Außerdem bestimmt die Steuereinheit 213 das Befehls-Tastverhältnis basierend auf dem korrigierten Befehlswert der angelegten Spannung. Diese erhöhende Korrektur des Befehlswerts der angelegten Spannung ermöglicht ein Erhöhen der angelegten Spannung (Eingangsspannung) des bürstenlosen Motors 45 und ermöglicht eine Reaktivierung des bürstenlosen Motors 45, selbst wenn die Mess- und Befehlswerte der Drehzahl unverändert beibehalten werden (mit anderen Worten die Steuerungsdifferenz unverändert beibehalten wird).
  • In dem nächsten Schritt S603 bestimmt die Steuereinheit 213, ob die in einer nicht-erregten Phase induzierte Spannung nicht länger unverändert bleibt und eine Detektion der Zeit für ein Umschalten des Erregungsmodus möglich ist oder nicht, d.h. ob der bürstenlose Motor 45 aus dem gestoppten Zustand reaktiviert worden ist oder nicht. Wenn die Steuereinheit 213 bestimmt, dass der bürstenlose Motor 45 reaktiviert worden ist, so dass die in einer nicht-erregten Phase induzierte Spannung nicht länger unverändert bleibt und das Umschalten des Erregungsmodus möglich ist, geht die Operation zu Schritt S604 weiter. In Schritt S604 beendet die Steuereinheit 213 die Verarbeitung einer erhöhenden Korrektur des Befehlswertes der angelegten Spannung (oder reduziert allmählich die korrigierende Additionsgröße für den Befehlswert der angelegten Spannung) und kehrt zu der normalen Steuerung zurück, um das Befehls-Tastverhältnis unter Verwendung des nicht korrigierten Befehlswertes der angelegten Spannung zu bestimmen, der durch die Drehzahl-Regelung bestimmt wird.
  • [Erhöhende Korrektur einer unteren Grenze für einen Befehlswert der Drehzahl]
  • Hier kann sogar beispielsweise mit in der elektrischen Wasserpumpe 40 gefangenen Fremdkörpern die Steuereinheit 213 den bürstenlosen Motor 45 reaktivieren, indem die Verarbeitung zum Erhöhen der angelegten Spannung in Schritt S305 ausgeführt wird. In solch einem Fall ist es jedoch wahrscheinlich, dass der bürstenlose Motor 45 bei Beendigung der Verarbeitung zum Erhöhen der angelegten Spannung wieder stoppt. Ohne ein Entfernen von Fremdkörpern ist es somit wahrscheinlich, dass der Stopp des bürstenlosen Motors 45 und die Reaktivierung des bürstenlosen Motors 45, die durch die Verarbeitung zum Erhöhen der angelegten Spannung ermöglicht wird, abwechselnd wiederholt werden. Daher kann als eine Verarbeitung, um eine derartige Wiederholung des Stopps und der Reaktivierung des bürstenlosen Motors 45 zu verhindern oder zu reduzieren, die Steuereinheit 213 eine Verarbeitung wie in 9 veranschaulicht durchführen, d.h. die Verarbeitung einer erhöhenden Korrektur der unteren Grenze für den Befehlswert der Drehzahl (d.h. eine Verarbeitung einer erhöhenden Korrektur des Befehlswertes der Drehzahl, um eine derartige Wiederholung zu verhindern oder zu reduzieren).
  • In Schritt S701 des Flussdiagramms von 9 bestimmt die Steuereinheit 213, ob der Stopp des bürstenlosen Motors 45 und die Reaktivierung des bürstenlosen Motors 45, die durch die Verarbeitung zum Erhöhen der angelegten Spannung ermöglicht wird, abwechselnd wiederholt werden oder nicht. Beispielsweise kann die Steuereinheit 213 die Wiederholungszählung um Eins hochzählen, wenn sie die Verarbeitung zum Erhöhen der angelegten Spannung in Schritt S305 innerhalb einer vorbestimmten Zeit seit der letzten Beendigung dieser Verarbeitung wieder durchführt. Auf der anderen Seite kann die Steuereinheit 213 die Wiederholungszählung auf Null zurücksetzen, wenn bestimmt wird, dass sie die Verarbeitung zum Erhöhen der angelegten Spannung in Schritt S305 innerhalb der vorbestimmten Zeit seit der letzten Beendigung dieser Verarbeitung nicht wieder durchführt.
  • Wenn die Wiederholungszählung einen vorbestimmten Wert (vorbestimmter Wert > 2) erreicht, bestimmt die Steuereinheit 213, dass der Stopp des bürstenlosen Motors 45 und die Reaktivierung des bürstenlosen Motors 45, die durch die Verarbeitung zum Erhöhen der angelegten Spannung ermöglicht wird, abwechselnd wiederholt werden. Wenn die Steuereinheit 213 bestimmt, dass der Stopp und die Reaktivierung des bürstenlosen Motors 45 bei einer Frequenz größer oder gleich einer Vorbestimmten wiederholt werden, geht die Operation zu Schritt S702 weiter. In Schritt S702 korrigiert und erhöht die Steuereinheit 213 die untere Grenze für den Befehlswert der Drehzahl auf einen Drehzahlwert, der höher als deren Anfangswert (Basiswert) ist. Mit anderen Worten setzt die Steuereinheit 213 den Befehlswert der Drehzahl zur Verwendung in der Steuerung nach der Beendigung der Verarbeitung zum Erhöhen der angelegten Spannung in Schritt S305 für einen Zeitraum während solch einer Wiederholung auf einen Wert, der höher als der Haupt-Befehlswert ist.
  • Die Steuereinheit 213 kann hier die untere Grenze (Befehlswert für einen Zeitraum während einer solchen Wiederholung) erhöhen, während die Wiederholungszählung ansteigt. Wenn der Befehlswert (Haupt-Befehlswert) der Drehzahl, der basierend auf der Kühlwassertemperatur und dergleichen berechnet wird, unter der unteren Grenze liegt, wählt die Steuereinheit 213 als den Befehlswert zur Verwendung in der Drehzahl-Regelung anstelle des Befehlswertes der Drehzahl, der basierend auf der Kühlwassertemperatur und dergleichen berechnet wird, den Wert der unteren Grenze aus.
  • Wie oben beschrieben wurde, erhöht, wenn die Wiederholung des Stopps und der Reaktivierung des bürstenlosen Motors 45 beobachtet wird, die Steuereinheit 213 die untere Grenze für den Befehlswert der Drehzahl, um den bürstenlosen Motor 45 bei einer höheren Drehzahl zu drehen. Dies verhindert, dass der bürstenlose Motor 45 wegen einer Ansprechverzögerung in der Drehzahl-Regelung auf eine abrupte Zunahme der Last am bürstenlosen Motor 45 hin stoppt. Als Folge wird eine derartige Wiederholung eines Stopps und einer Reaktivierung verhindert oder reduziert. Nach einem schrittweisen Erhöhen der unteren Grenze reduziert die Steuereinheit 213 allmählich die untere Grenze bei einer niedrigeren Rate als diejenige beim Erhöhen der unteren Grenze (reduziert schrittweise die untere Grenze um ein Dekrement mit einem Absolutwert, der kleiner als das Inkrement ist). Dies verhindert, dass der Befehlswert der Drehzahl bei einem übermäßig hohen Wert beibehalten wird.
  • Das Zeitdiagramm von 10 veranschaulicht beispielhaft, wie die untere Grenze für den Befehlswert der Drehzahl durch die im Flussdiagramm von 9 veranschaulichte Verarbeitung geändert wird. Zu einem Zeitpunkt t11 wird als Antwort auf einen Motorstopp die Verarbeitung einer erhöhenden Korrektur des Befehlswertes der Drehzahl als die Verarbeitung einer erhöhenden Korrektur der angelegten Spannung durchgeführt. Als Folge der Verarbeitung wird der bürstenlose Motor 45 reaktiviert, und der Befehlswert der Drehzahl wird zu einem Zeitpunkt t12 auf den Haupt-Befehlswert zurückgeführt. Danach stoppt jedoch der bürstenlose Motor 45 wieder, und die Verarbeitung einer erhöhenden Korrektur des Befehlswerts der Drehzahl wird zu einem Zeitpunkt t13 wieder ausgeführt.
  • Danach wird der bürstenlose Motor 45 reaktiviert, und der Befehlswert der Drehzahl wird zu einem Zeitpunkt t14 auf den Haupt-Befehlswert zurückgeführt. Danach stoppt jedoch der bürstenlose Motor 45 wieder, und die Verarbeitung einer erhöhenden Korrektur des Befehlswertes der Drehzahl wird zu einem Zeitpunkt t15 wieder ausgeführt. Als Folge wird bestimmt, dass der Stopp und die Reaktivierung des bürstenlosen Motors 45 abwechselnd wiederholt werden, und die Verarbeitung einer erhöhenden Korrektur der unteren Grenze für den Befehlswert der Drehzahl wird ausgeführt. Zu einem Zeitpunkt t16 kehrt dann die Steuereinheit 213 zu der normalen Steuerung zurück, und die untere Grenze für den Befehlswert der Drehzahl wird höher als der Haupt-Befehlswert eingestellt.
  • Die in der obigen Ausführungsform beschriebenen technischen Konzepte können nach Bedarf in einer Kombination miteinander genutzt werden, solange kein Konflikt auftritt. Mit anderen Worten können Beliebige der erhöhenden Korrektur des Befehlswertes der Drehzahl, der erhöhenden Korrektur des Befehlswertes der Drehzahl, der reduzierenden Korrektur des Messwertes der Drehzahl und der erhöhenden Korrektur des Befehlswertes der angelegten Spannung parallel miteinander durchgeführt werden.
  • Obgleich die Erfindung unter Bezugnahme auf die bevorzugte Ausführungsform im Detail beschrieben worden ist, ist es offensichtlich, dass die Erfindung von einem Fachmann auf dem Gebiet basierend auf dem grundsätzlichen technischen Konzept und den Lehren der Erfindung in verschiedene Formen modifiziert werden kann. Obgleich der bürstenlose Motor 45 als ein Aktuator der elektrischen Wasserpumpe 40 in der obigen Ausführungsform verwendet wird, ist es beispielsweise offensichtlich, dass die ähnlichen Effekte wie oben vorgesehen werden können, indem die Verarbeitung wie oben für einen anderen bürstenlosen Motor ausgeführt wird, der als beispielsweise ein Aktuator einer Ölpumpe genutzt wird. Somit ist die Nutzung der bürstenlosen Motors 45 nicht auf einen Aktuator einer elektrischen Wasserpumpe 40 beschränkt.
  • Als eine weitere Alternative kann, wenn die elektrische Wasserpumpe 40 von einem vorübergehenden Stopp aus reaktiviert wird, die Steuereinheit 213 eine Nutzung, als die Basis zum Ausführen der Steuerung, der Kühlwassertemperatur vermeiden, die während des Stopps und während einer vorbestimmten Zeitspanne unmittelbar nach der Reaktivierung gemessen wird. Alternativ dazu kann die Steuereinheit 213 Änderungen der Kühlwassertemperatur während des Stopps und während einer vorbestimmten Zeitspanne unmittelbar nach der Reaktivierung abschätzen und basierend auf der abgeschätzten Kühlwassertemperatur eine Steuerung durchführen.
  • Anstelle eines Korrigierens und Erhöhens des Befehlswertes der angelegten Spannung kann überdies die Steuereinheit 213 den Befehlswert des Tastverhältnisses basierend auf dem Befehlswert der angelegten Spannung korrigieren und erhöhen. Mit anderen Worten kann, wenn der Zeitraum, während dessen die in einer nicht-erregten Phase induzierte Spannung unverändert beibehalten wird, oder der Zeitraum, während dessen der gegenwärtige Erregungsmodus weiter verwendet wird, eine vorbestimmte Zeitdauer erreicht, die Steuereinheit 213 irgendeine von verschiedenen Arten einer Verarbeitung zum Erhöhen der Eingangsspannung des bürstenlosen Motors 45 von der Eingangsspannung aus durchführen, die verwendet wird, wenn der bürstenlose Motor 45 stoppt.
  • Im Folgenden werden hier technische Konzepte offenbart, die aus der obigen Ausführungsform verstanden werden können. Gemäß einem Aspekt der Steuervorrichtung für einen bürstenlosen Motor, wobei die Steuervorrichtung eine Vielzahl von Erregungsmodi zum Auswählen einer durch eine Pulsbreitenmodulations-Operation zu erregenden Phase aus einer Vielzahl von Phasen des bürstenlosen Motors aufweist und eine Drehzahl des bürstenlosen Motors durch Umschalten zwischen der Vielzahl von Erregungsmodi basierend auf einem Vergleich einer in einer nicht-erregten Phase induzierten Spannung mit einem Schwellenwert steuert, umfasst die Steuervorrichtung eine Spannungssteuereinheit zum Erhöhen einer Eingangsspannung des bürstenlosen Motors, wenn ein Zeitraum, während dessen die induzierte Spannung unverändert beibehalten wird, oder ein Zeitraum, während dessen ein gegenwärtig Ausgewählter der Erregungsmodi weiter verwendet wird, eine vorbestimmte Zeit erreicht.
  • In einem bevorzugten Aspekt der Steuervorrichtung korrigiert und erhöht die Spannungssteuereinheit vorübergehend einen Befehlswert der Drehzahl des bürstenlosen Motors, wenn der Zeitraum, während dessen die induzierte Spannung unverändert beibehalten wird, oder der Zeitraum, während dessen ein Ausgewählter der Erregungsmodi weiter verwendet wird, die vorbestimmte Zeit erreicht. In einem anderen bevorzugten Aspekt korrigiert und erhöht die Spannungssteuereinheit, was immer das Höhere der Drehzahl des Befehlswertes der Drehzahl des bürstenlosen Motors und der Messdaten der Drehzahl des bürstenlosen Motors ist, und nutzt die korrigierte Drehzahl als einen Befehlswert zur Verwendung beim Steuern der Drehzahl des bürstenlosen Motors.
  • In noch einem weiteren bevorzugten Aspekt reduziert, nachdem die Spannungssteuereinheit den Befehlswert der Drehzahl erhöht hat und dann die Drehzahl des bürstenlosen Motors eine vorbestimmte Drehzahl erreicht, die Spannungssteuereinheit allmählich eine korrigierende Additionsgröße zum Korrigieren und Erhöhen des Befehlswertes der Drehzahl, so dass der Befehlswert zu einer Drehzahl vor der erhöhenden Korrektur zurückkehrt. In noch einem anderen bevorzugten Aspekt erhöht die Spannungssteuereinheit eine untere Grenze für den Befehlswert, wenn die erhöhende Korrektur des Befehlswertes der Drehzahl wiederholt wird.
  • In noch einem weiteren bevorzugten Aspekt korrigiert und reduziert die Spannungssteuereinheit Messdaten der Drehzahl des bürstenlosen Motors und nutzt die korrigierten Messdaten beim Steuern der Drehzahl, wenn der Zeitraum, während dessen die induzierte Spannung unverändert beibehalten wird, oder der Zeitraum, während dessen ein gegenwärtig Ausgewählter der Erregungsmodi weiter verwendet wird, die vorbestimmte Zeit erreicht. In noch einem anderen bevorzugten Aspekt erhöht die Spannungssteuereinheit die Eingangsspannung des bürstenlosen Motors zum Steuern der Drehzahl, indem eine Korrekturspannung zur Eingangsspannung addiert wird, wenn der Zeitraum, während dessen die induzierte Spannung unverändert beibehalten wird, oder der Zeitraum, während dessen ein gegenwärtig Ausgewählter der Erregungsmodi weiter verwendet wird, die vorbestimmte Zeit erreicht.
  • Gemäß einem Aspekt des Steuerungsverfahrens für einen bürstenlosen Motor, wobei das Steuerungsverfahren eine Vielzahl von Erregungsmodi zum Auswählen einer durch eine Pulsbreitenmodulations-Operation zu erregenden Phase unter einer Vielzahl von Phasen des bürstenlosen Motors enthält und zum Steuern einer Drehzahl des bürstenlosen Motors durch Umschalten zwischen der Vielzahl von Erregungsmodi basierend auf einem Vergleich einer in einer nicht-erregten Phase induzierten Spannung mit einem Schwellenwert vorgesehen ist, umfasst das Steuerungsverfahren die Schritte: Messen eines Zeitraums, während dessen die induzierte Spannung unverändert beibehalten wird, oder eines Zeitraums, während dessen ein gegenwärtig Ausgewählter der Erregungsmodi weiter verwendet wird, und Erhöhen einer Eingangsspannung des bürstenlosen Motors, wenn die gemessene Zeit eine vorbestimmte Zeit erreicht.
  • Bezugszeichenliste
    • 40
    elektrische Wasserpumpe
    45
    bürstenloser Motor
    100
    Steuervorrichtung
    212
    Motoransteuerschaltung
    213
    Steuereinheit
    213a
    A/D-Wandler
    213b
    Mikrocomputer
    215u, 215v, 215w
    Spule
    216
    Permanentmagnetrotor
    217a bis 217f
    Schaltelement
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2009189176 A [0003]

Claims (8)

  1. Steuervorrichtung für einen bürstenlosen Motor, wobei die Steuervorrichtung eine Vielzahl von Erregungsmodi zum Auswählen einer durch eine Pulsbreitenmodulations-Operation zu erregenden Phase aus einer Vielzahl von Phasen des bürstenlosen Motors aufweist und eine Drehzahl des bürstenlosen Motors durch Umschalten zwischen der Vielzahl von Erregungsmodi basierend auf einem Vergleich einer in einer nicht-erregten Phase induzierten Spannung mit einem Schwellenwert steuert, wobei die Steuervorrichtung umfasst: eine Spannungssteuereinheit zum Erhöhen einer Eingangsspannung des bürstenlosen Motors, wenn ein Zeitraum, während dessen die induzierte Spannung unverändert beibehalten wird, oder ein Zeitraum, während dessen ein gegenwärtig Ausgewählter der Erregungsmodi weiter verwendet wird, eine vorbestimmte Zeit erreicht.
  2. Steuervorrichtung für den bürstenlosen Motor nach Anspruch 1, wobei die Spannungssteuereinheit einen Befehlswert der Drehzahl des bürstenlosen Motors vorübergehend korrigiert und erhöht, wenn der Zeitraum, während dessen die induzierte Spannung unverändert beibehalten wird, oder der Zeitraum, während dessen ein gegenwärtig Ausgewählter der Erregungsmodi weiter verwendet wird, die vorbestimmte Zeit erreicht.
  3. Steuervorrichtung für den bürstenlosen Motor nach Anspruch 2, wobei die Spannungssteuereinheit korrigiert und erhöht, was immer das Höhere des Befehlswertes der Drehzahl des bürstenlosen Motors und der Messdaten der Drehzahl des bürstenlosen Motors ist, und die korrigierte Drehzahl als einen Befehlswert zur Verwendung beim Steuern der Drehzahl des bürstenlosen Motors nutzt.
  4. Steuervorrichtung für den bürstenlosen Motor nach Anspruch 2, wobei, nachdem die Spannungssteuereinheit den Befehlswert der Drehzahl erhöht hat und dann die Drehzahl des bürstenlosen Motors eine vorbestimmte Drehzahl erreicht, die Spannungssteuereinheit eine korrigierende Additionsgröße zum Korrigieren und Erhöhen des Befehlswertes der Drehzahl allmählich so reduziert, dass der Befehlswert zu einer Drehzahl vor der erhöhenden Korrektur zurückkehrt.
  5. Steuervorrichtung für den bürstenlosen Motor nach Anspruch 2, wobei die Spannungssteuereinheit eine untere Grenze für den Befehlswert erhöht, wenn die erhöhende Korrektur des Befehlswerts der Drehzahl wiederholt wird.
  6. Steuervorrichtung für den bürstenlosen Motor nach Anspruch 1, wobei die Spannungssteuereinheit Messdaten der Drehzahl des bürstenlosen Motors korrigiert und reduziert und die korrigierten Messdaten beim Steuern der Drehzahl nutzt, wenn der Zeitraum, während dessen die induzierte Spannung unverändert beibehalten wird, oder der Zeitraum, während dessen ein gegenwärtig Ausgewählter der Erregungsmodi weiter verwendet wird, die vorbestimmte Zeit erreicht.
  7. Steuervorrichtung für den bürstenlosen Motor nach Anspruch 1, wobei die Spannungssteuereinheit die Eingangsspannung des bürstenlosen Motors zum Steuern der Drehzahl durch Addieren einer Korrekturspannung zu der Eingangsspannung erhöht, wenn der Zeitraum, während dessen die induzierte Spannung unverändert beibehalten wird, oder der Zeitraum, während dessen ein gegenwärtig Ausgewählter der Erregungsmodi weiter verwendet wird, die vorbestimmte Zeit erreicht.
  8. Steuerungsverfahren für einen bürstenlosen Motor, wobei das Steuerungsverfahren eine Vielzahl von Erregungsmodi zum Auswählen einer durch eine Pulsbreitenmodulations-Operation zu erregenden Phase aus einer Vielzahl von Phasen des bürstenlosen Motors enthält und zum Steuern einer Drehzahl des bürstenlosen Motors durch Umschalten zwischen der Vielzahl von Erregungsmodi basierend auf einem Vergleich einer in einer nicht-erregten Phase induzierten Spannung mit einem Schwellenwert vorgesehen ist, wobei das Steuerungsverfahren die Schritte umfasst: Messen eines Zeitraums, während dessen die induzierte Spannung unverändert beibehalten wird, oder eines Zeitraums, während dessen ein gegenwärtig Ausgewählter der Erregungsmodi weiter verwendet wird: und Erhöhen einer Eingangsspannung des bürstenlosen Motors, wenn die gemessene Zeit eine vorbestimmte Zeit erreicht.
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