DE112017005030T5

DE112017005030T5 - Ansteuervorrichtung und Ansteuerverfahren für bürstenlosen Motor

Info

Publication number: DE112017005030T5
Application number: DE112017005030.8T
Authority: DE
Inventors: Masaki Hano
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2016-10-04
Filing date: 2017-10-03
Publication date: 2019-08-01
Also published as: JP6709141B2; CN108377669A; JP2018061331A; WO2018066564A1; US20200021228A1; CN108377669B; US10651777B2

Abstract

Vorgesehen sind eine Ansteuervorrichtung und ein Ansteuerverfahren für einen bürstenlosen Motor, die imstande sind, ein infolge einer Impulsverschiebungs-Verarbeitung auftretendes Rauschen zu reduzieren. Die Ansteuervorrichtung für den bürstenlosen Motor umfasst einen Shunt-Widerstand und einen Controller. Der Shunt-Widerstand misst einen Phasenstrom des bürstenlosen Drehstrommotors. Der Controller misst den Phasenstrom des bürstenlosen Motors in einem Ein-Shunt-System unter Verwendung des Shunt-Widerstands und steuert basierend auf dem gemessenen Phasenstrom ein Ansteuern des bürstenlosen Motors. Der Controller führt eine Impulsverschiebung durch, wenn eine Spannungsimpulsbreite in einem Ansteuerdraht des bürstenlosen Motors größer als ein vorbestimmter Wert ist, wohingegen der Controller die Impulsverschiebung nicht durchführt, wenn die Spannungsimpulsbreite geringer als der vorbestimmte Wert ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ansteuervorrichtung und ein Ansteuerverfahren für einen bürstenlosen Motor zur Verwendung in einem elektrischen Aktuator, einer elektrischen Pumpe und dergleichen.
HINTERGRUNDTECHNIK
Herkömmlicherweise wird ein bürstenloser Motor gesteuert, indem eine Vektorsteuerung genutzt wird, in welcher der d-Achse-Strom und der q-Achse-Strom individuell gesteuert werden. In der Vektorsteuerung wird, da der d-Achse-Strom eine Blindstromkomponente ist, der d-Achse-Strom normalerweise auf 0 A gesteuert, und, da der q-Achse-Strom zum Motordrehmoment beiträgt, wird ein dem geforderten Drehmoment äquivalenter Strom als ein Befehlswert angegeben. Um den Phasenstrom zu messen, ist es üblich, ein System zu nutzen, in welchem drei Shunt-Widerstände verwendet werden (Drei-Shunt-System), oder ein System, in welchem ein Shunt-Widerstand verwendet wird (Ein-Shunt-System).
Obgleich das Erstgenannte den Phasenstrom kontinuierlich messen kann, erfordert es drei Shunt-Widerstände, was höhere Kosten zur Folge hat. Auf der anderen Seite erfordert das Letztgenannte nur einen Shunt-Widerstand, und folglich können die Kosten niedrig sein; aber der Strom kann nur detektiert werden, wenn der Spannungsimpuls angelegt ist. Falls ein Ringing-Effekt bzw. eine gedämpfte Schwingung im Phasenstrom zu der Zeit auftritt, zu der der Spannungsimpuls angelegt wird, kann überdies kein genauer Stromwert erfasst werden, bis sich der Strom stabilisiert. Somit ist die Spannungsimpulsbreite (Tastbreite) beschränkt.
So offenbart beispielsweise das Patentdokument 1 in der vierten Ausführungsform eine Technik, in welcher die Spannung während einer monoton zunehmenden Periode des Dreieckwellenträgers korrigiert und davon während einer folgenden monotonen abnehmenden Periode der Korrekturbetrag subtrahiert wird, so dass die gemittelte Spannung Null wird, und dann wird der Strom zu dem Zeitpunkt gemessen, zu dem die gedämpfte Schwingung stoppt (im Folgenden wird auf diese Technik als Impulsverschiebung verwiesen).
REFERENZDOKUM ENTENLISTE
PATENTDOKUMENT
Patentdokument 1: WO 2010/103565
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDES PROBLEM
Wenn die Impulsverschiebung durchgeführt wird, um einen bürstenlosen Motor anzusteuern, in welchem eine Positionssteuerung beispielsweise zur Verwendung in einem elektrischen Aktuator in einer Maschine mit variablem Kompressionsverhältnis (VCR) durchgeführt wird, besteht eine Möglichkeit, dass ein unangenehmes Geräusch (Rauschen) auftritt, während der Winkel konstant gehalten wird. Dies verhält sich so, da der Strom infolge der Impulsverschiebung stark oszilliert (variiert). Ein derartiges Rauschen, das während einer Konstantwinkel-Steuerung auftritt, kann in einer rauscharmen Maschine oder einer Maschine ohne Leerlauffunktion nicht ignoriert werden, und dies könnte ein Problem sein.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf derartige Umstände gemacht, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Ansteuervorrichtung und ein Ansteuerverfahren für einen bürstenlosen Motor vorzusehen, die ein aufgrund einer Impulsverschiebungs-Verarbeitung auftretendes Rauschen reduzieren können.
MITTEL ZUM LÖSEN DES PROBLEMS
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Ansteuer- bzw. Treibervorrichtung für einen bürstenlosen Drehstrommotor:

einen Shunt-Widerstand zum Messen eines Phasenstroms des bürstenlosen Motors; und
einen Controller, der den Phasenstrom des bürstenlosen Motors in einem Ein-Shunt-System unter Verwendung des Shunt-Widerstands misst und eine Ansteuerung des bürstenlosen Motors basierend auf dem gemessenen Phasenstrom steuert, worin der Controller eine Impulsverschiebung durchführt, wenn eine Spannungsimpulsbreite in einem Ansteuerdraht des bürstenlosen Motors größer als ein vorbestimmter Wert ist, wohingegen der Controller die Impulsverschiebung nicht durchführt, wenn die Spannungsimpulsbreite geringer als der vorbestimmte Wert ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst überdies ein Ansteuerverfahren eines bürstenlosen Drehstrommotors durch Messen eines Phasenstroms in einem Ein-Shunt-System die Schritte:

Messen einer Spannungsimpulsbreite in einem Ansteuerdraht des bürstenlosen Motors;
Vergleichen der gemessenen Spannungsimpulsbreite mit einem vorbestimmten Wert; und
Durchführen einer Impulsverschiebung, wenn die gemessene Spannungsimpulsbreite größer als der vorbestimmte Wert ist, wohingegen die Impulsverschiebung nicht durchgeführt wird, wenn die gemessene Spannungsimpulsbreite geringer als der vorbestimmte Wert ist.

EFFEKTE DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann, da die Impulsverschiebung durchgeführt wird, wenn die Spannungsimpulsbreite im Ansteuerdraht des bürstenlosen Motors größer als der vorbestimmte Wert ist, ein zur Verwendung in einer Vektorsteuerung ausreichender genauer Stromwert erfasst werden, und, da die Impulsverschiebung nicht durchgeführt wird, wenn die Spannungsimpulsbreite geringer als der vorbestimmte Wert ist, ist es möglich, Rauschen zu reduzieren.
Figurenliste

1 ist eine schematische Konfigurationsansicht im Querschnitt einer Maschine mit variablem Kompressionsverhältnis, für die eine Ansteuervorrichtung für einen bürstenlosen Motor gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
2 ist ein Blockdiagramm, um eine Ansteuervorrichtung für einen bürstenlosen Motor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu erläutern, wobei das Diagramm wesentliche Teile veranschaulicht, die aus einem elektrischen Aktuator und einem VCR-Controller extrahiert sind, die in 1 veranschaulicht sind.
3 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel der Struktur einer Ansteuerschaltung in dem VCR-Controller von 2 veranschaulicht.
4 ist ein Funktionsblockdiagramm, das ein Beispiel einer Steuerung der Steuereinheit in dem VCR-Controller von 2 veranschaulicht.
5 ist ein Flussdiagramm, um ein Ansteuerverfahren eines bürstenlosen Motors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu erläutern.
6A ist ein Wellenformdiagramm zum Erläutern einer Erfassung einer Phasenstrominformation, wenn eine Impulsverschiebungs-Verarbeitung durchgeführt wird.
6B ist ein Wellenformdiagramm zum Erläutern einer Erfassung einer Phasenstrominformation, wenn die Impulsverschiebungs-Verarbeitung durchgeführt wird.
6C ist ein Wellenformdiagramm zum Erläutern einer Erfassung einer Phasenstrominformation, wenn die Impulsverschiebungs-Verarbeitung durchgeführt wird.
7 ist ein Wellenformdiagramm, das den V-Phase-Strom und den U-Phase-Strom veranschaulicht, wenn die Impulsverschiebung durchgeführt wird.
8 ist ein Wellenformdiagramm, das den V-Phase-Strom und den U-Phase-Strom veranschaulicht, wenn die Impulsverschiebung nicht durchgeführt wird.

MODUS ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
1 ist eine schematische Konfigurationsansicht im Querschnitt einer Maschine und veranschaulicht eine Maschine mit variablem Kompressionsverhältnis, für die eine Ansteuervorrichtung für einen bürstenlosen Motor gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Diese Maschine 10 enthält einen Mechanismus 100 für ein variables Kompressionsverhältnis, der die Position des oberen Totpunkts eines Kolbens 12 variabel macht.
In dem Mechanismus 100 für ein variables Kompressionsverhältnis sind eine Kurbelwelle 14 und ein Kolben 12 durch ein unteres Verbindungsglied 16 und ein oberes Verbindungsglied 18 gekoppelt, und ein Steuerverbindungsglied 20 reguliert die Bewegung des unteren Verbindungsglieds 16, um die Position des oberen Totpunkts des Kolbens 12 zu ändern, um dadurch das Kompressionsverhältnis zu ändern. Ein Ändern der Position des oberen Totpunkts des Kolbens 12 zu einer höheren Position oder ein Ändern der Position des oberen Totpunkts des Kolbens 12 dahingehend, dass er sich einem Zylinderkopf 21 nähert, wird als eine Erhöhung des Kompressionsverhältnisses bezeichnet. Ein Ändern der Position des oberen Totpunkts des Kolbens 12 zu einer niedrigeren Position oder ein Ändern der Position des oberen Totpunkts des Kolbens 12 weg vom Zylinderkopf 21 wird als eine Verringerung des Kompressionsverhältnisses bezeichnet.
Das untere Verbindungsglied 16 ist so gestaltet, dass es in zwei Elemente, ein rechtes Element und ein linkes Element, teilbar ist, und das untere Verbindungsglied 16 ist durch ein im Wesentlichen in der Mitte vorgesehenes Kopplungsloch an einem Kurbelzapfen 14b der Kurbelwelle 14 angebracht. Das untere Verbindungsglied 16 rotiert um den Kurbelzapfen 14b als die Achse.
Die Kurbelwelle 14 umfasst mehrere Lagerzapfen 14a und Kurbelzapfen 14b. Jeder Lagerzapfen 14a ist von einem Zylinderblock 22 und einem Leiterrahmen 24 drehbar abgestützt. Jeder Kurbelzapfen 14b ist um einen vorbestimmten Betrag außermittig vom Lagerzapfen 14a angeordnet, und das untere Verbindungsglied 16 ist mit dem Kurbelzapfen 14b drehbar gekoppelt.
Ein Ende des unteren Verbindungsglieds 16 ist durch einen Kopplungszapfen 26 mit dem oberen Verbindungsglied 18 gekoppelt, und das andere Ende des unteren Verbindungsglieds 16 ist über einen Kopplungszapfen 28 mit dem Steuerverbindungsglied 20 gekoppelt.
Das untere Ende des oberen Verbindungsglieds 18 ist durch den Kopplungszapfen 26 mit dem einen Ende des unteren Verbindungsglieds 16 gekoppelt, und das obere Ende des oberen Verbindungsglieds 18 ist durch einen Kolbenzapfen 30 mit dem Kolben 12 gekoppelt.
Der Kolben 12 bewegt sich aufgrund des darauf beaufschlagten Verbrennungsdrucks in einem Zylinder 22a eines Zylinderblocks 22 hin und her.
Ein Ende des Steuerverbindungsglieds 20 ist durch einen an der Spitze des Endes angeordneten Kopplungszapfen 28 mit dem unteren Verbindungsglied 16 drehbar gekoppelt. Das andere Ende des Steuerverbindungsglieds 20 ist durch einen Kopplungszapfen 32 außermittig mit einer Steuerwelle 36 gekoppelt. Folglich oszilliert das Steuerverbindungsglied 20 um den Kopplungszapfen 32 als die Mitte.
Auf dem äußeren Umfang der Steuerwelle 36 ist ein Zahnrad ausgebildet. Das Zahnrad steht mit einem Ritzel 106 in Eingriff, das auf einer drehenden Welle 104 eines elektrischen Aktuators 102 angeordnet ist. Der elektrische Aktuator 102 treibt die Steuerwelle 36 so an, dass sie dreht, und dadurch bewegt sich der Kopplungszapfen 32. Der elektrische Aktuator 102 enthält einen eingebauten bürstenlosen Drehstrommotor (BLM) 112 als eine Leistungsquelle. Der bürstenlose Motor 112 ist so gestaltet, dass er vorwärts und rückwärts dreht. Folglich drehen die drehende Welle 104 und das Ritzel 106 und letztendlich die Steuerwelle 36 vorwärts und zurück, und dies macht es möglich, die Position des oberen Totpunkts des Kolbens 12 sich zu sowohl der Seite eines niedrigen Kompressionsverhältnisses als auch der Seite eines hohen Kompressionsverhältnisses bewegen zu lassen.
Überdies ist mit einem Wellenende der Steuerwelle 36 ein Drehwinkelsensor (zum Beispiel ein Resolver- bzw. Koordinatenwandlersensor) 108 verbunden, der einen aktuellen Drehwinkel misst, der ein realer Drehwinkel der Steuerwelle 36 ist. Ein Signal eines aktuellen Drehwinkels eines durch diesen Drehwinkelsensor 108 gemessenen aktuellen Drehwinkels wird an einen VCR-Controller 110 abgegeben. Der aktuelle Drehwinkel der Steuerwelle 36 ist ein Parameter, der einer aktuellen Position des oberen Totpunktes (realen Betriebsposition) entspricht, die eine reale Position des oberen Totpunkts des Kolbens 12 ist.
Ein Haupt-Controller 42 steuert eine Kraftstoffeinspritzung einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung (Kraftstoffeinspritzventil) 38, das Kraftstoff direkt in den Zylinder einspritzt, und steuert einen Zündzeitpunkt einer Zündkerze (Zündspule) 40. Dieser Haupt-Controller 42 enthält einen Mikrocomputer, der mit einer CPU, einem ROM, einem RAM, Eingabe- und Ausgabeschnittstellen und dergleichen versehen ist. Der Haupt-Controller 42 empfängt Messsignale, die von verschiedenen Sensoren bereitgestellt werden, wie etwa einem Lastsensor 44, der eine Maschinenlast TP der Maschine 10 misst, einem Rotationssensor 46, der eine Drehzahl NE der Maschine 10 misst, einem Wassertemperatursensor 48, der eine Temperatur (Maschinentemperatur) TW eines Kühlmittels der Maschine 10 misst. Der Haupt-Controller 42 gibt basierend auf den Messsignalen von den verschiedenen Sensoren Steuersignale (Betriebssignale) einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung 38, Zündkerze 40 oder dergleichen ab.
Überdies schätzt der Haupt-Controller 42 einen Lastzustand der Maschine 10 (zum Beispiel einen Beschleunigungszustand eines Fahrzeugs) basierend auf den Messsignalen von den verschiedenen Sensoren ab. Der Haupt-Controller 42 gibt in Abhängigkeit von dem geschätzten Lastzustand der Maschine 10 ein Signal entsprechend der Zielposition des oberen Totpunkts (Ziel-Betriebsposition), die ein Ziel der Position des oberen Totpunkts des Kolbens 12 sein soll, das heißt ein Signal eines Ziel-Drehwinkels der Steuerwelle 36 in dem Mechanismus 100 für ein variables Kompressionsverhältnis, an einen untergeordneten VCR-Controller 110 ab, der über ein bordeigenes Netzwerk wie etwa ein Controller Area Network (CAN) kommunikativ verbunden ist.
Der VCR-Controller 110 enthält einen Mikrocomputer, der mit einer CPU, einem ROM, einem RAM, Eingabe- und Ausgabeschnittstellen und dergleichen versehen ist. Dieser VCR-Controller 110 steuert den elektrischen Aktuator 102 (bürstenlosen Motor 112) in dem Mechanismus 100 für ein variables Kompressionsverhältnis, um die Steuerwelle 36 zu drehen, basierend auf dem vom Drehwinkelsensor 108 empfangenen Signal des aktuellen Drehwinkels und dem vom Haupt-Controller 42 empfangenen Signal des Ziel-Drehwinkels der Steuerwelle 36. Dies lässt den VCR-Controller 110 die Position des oberen Totpunkts des Kolbens 12 ändern, um das Kompressionsverhältnis (mechanisches Kompressionsverhältnis) der Maschine 10 zu einem niedrigeren Kompressionsverhältnis oder einem höheren Kompressionsverhältnis zu ändern.
Konkret stellt der VCR-Controller 110 einen Ziel-Stromwert des an den bürstenlosen Motor 112 gelieferten Stroms in Abhängigkeit von einer Abweichung zwischen dem aktuellen Drehwinkel und dem Ziel-Drehwinkel der Steuerwelle 36 ein und führt eine Regelung des Stroms basierend auf einer Differenz zwischen dem eingestellten Ziel-Stromwert und dem aktuellen Stromwert des aktuell durch den bürstenlosen Motor 112 fließenden Stroms durch. Diese Stromregelung wird mittels einer Vektorsteuerung auf einem d-q-Koordinatensystem durchgeführt, das ein rotierendes orthogonales Koordinatensystem ist. Das d-q-Koordinatensystem ist so definiert, dass die Richtung eines Feldes, das synchron mit einem Rotor rotiert, der ein Permanentmagnetrotor ist, entlang der d-Achse ausgerichtet ist und die zu der d-Achse orthogonale Drehmomenterzeugungsrichtung entlang der q-Achse ausgerichtet ist.
2 veranschaulicht ein Beispiel der Struktur durch Extrahieren wesentlicher Teile aus dem elektrischen Aktuator 102 und dem VCR-Controller 110 in 1, die an einer Ansteuerung des bürstenlosen Motors beteiligt sind. Der elektrische Aktuator 102 enthält den eingebauten bürstenlosen Motor 112. Der bürstenlose Motor 112 umfasst: einen (nicht veranschaulichten) zylindrischen Stator, in welchem U-Phase-, V-Phase- und W-Phase-Spulen 114u, 114v, 114w gewickelt sind; und einen Rotor 120, der ein bei der Mitte des Stators drehbar vorgesehener Permanentmagnetrotor ist. Die Drehposition des Rotors 120 wird durch einen Drehwinkelsensor 108 abgefühlt. Ein Ende von jeder der Spulen 114u, 114v, 114w ist gewöhnlich verbunden (in Sternschaltung verbunden), und jedes der anderen Enden ist mit dem entsprechenden Ansteuerdraht 210u, 210v, 210w des VCR-Controllers 110 verbunden. Der bürstenlose Motor 112 kann ein Motor sein, in welchem die Dreiphasenspulen 114u, 114v, 114w durch eine Dreieckschaltung verbunden sind.
Der VCR-Controller 110 enthält eine Ansteuer- bzw. Treiberschaltung (Inverterschaltung) 200, einen Shunt-Widerstand (Ein-Shunt-System) 220, der einen Phasenstrom zu der Zeit misst, zu der ein Spannungsimpuls an den bürstenlosen Motor 112 angelegt wird, eine bordeigene Stromversorgung 230, wie etwa eine Batterie und eine Steuereinheit 300. Die Steuereinheit 300 erzeugt Gatespannungen Vu, Vv, Vw zum Ansteuern jedes Schaltelements in der Ansteuerschaltung 200, das ein- oder ausgeschaltet werden soll, basierend auf einem Aktuator-Befehlswinkel und einem Aktuatorwinkel (gemessener Wert), die von dem Haupt-Controller 42 bereitgestellt werden, einem gemessenen Wert des Drehstroms, der durch den Shunt-Widerstand 220 gemessen wird, und einem Signal des aktuellen Drehwinkels (Sensorausgabe zum Messen eines Motorwinkels), das einen aktuellen Drehwinkel des bürstenlosen Motors 112 repräsentiert, gemessen durch den Drehwinkelsensor 108, und danach stellt die Steuereinheit 300 Gatespannungen Vu, Vv, Vw der Ansteuerschaltung 200 bereit.
Die Ansteuerschaltung 200 stellt Drehstrom-Anschlussspannungen Vud, Vvd, Vwd zum Ansteuern des bürstenlosen Motors 112 unter einer Pulsbreitenmodulations-(PWM-)Steuerung über die entsprechenden Ansteuerdrähte 210u, 210v, 210w bereit.
Wie in 3 veranschaulicht ist, enthält die Ansteuerschaltung 200 eine Dreiphasen-Brückenschaltung, von der jede Phase mit einem Paar Leistungshalbleitervorrichtungen (Schaltelementen 211a bis 211f) zum Bereitstellen von Leistung versehen ist, und die Ansteuerschaltung 200 bildet einen Leistungswandler, der die von der bordeigenen Stromversorgung 230 bereitgestellte Gleichstromleistung in Wechselstromleistung umwandelt, um die Wechselstromleistung dem bürstenlosen Motor 112 bereitzustellen. Obgleich in diesem Beispiel jedes Schaltelement 211a bis 211f von einem Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) gebildet wird, können andere Hableitervorrichtungen zum Steuern elektrischer Leistung wie Feldeffekttransistoren (FETs) verwendet werden. Zwischen dem Kollektor und dem Emitter jedes IGBT sind die Kathode und die Anode einer entsprechenden Diode 212a bis 212f auf solch eine Weise verbunden, dass die Richtung einer Leistungseinspeisung umgekehrt ist.
Die Steuereinheit 300 versorgt den Steueranschluss (Gateanschluss) jedes Schaltelements 211a bis 211f mit der entsprechenden Gatespannung Vu, Vv, Vw, um das Schaltelement 211a bis 211f, das ein- oder ausgeschaltet werden soll, selektiv anzusteuern, und dadurch werden Drehstrom-Anschlussspannungen Vud, Vvd, Vwd zum Ansteuern des bürstenlosen Motors 112 erzeugt. Zu einem Zeitpunkt, zu dem diese Spannungsimpulse eine Spannung VB der bordeigenen Stromversorgung 230 werden, wird dann durch den Shunt-Widerstand 220 der durch die Dreiphasen-Brückenschaltung fließende Phasenstrom erfasst, und der gemessene Wert des Drehstroms wird an die Steuereinheit 300 geliefert.
4 ist ein Funktionsblockdiagramm, das ein Beispiel einer von der Steuereinheit 300 durchgeführten Steuerung veranschaulicht. Herkömmlicherweise wird basierend auf einem Befehlswinkel eines Aktuators und einem Aktuatorwinkel (gemessener Wert) eine Positionsregelung (Modell-Referenzsteuerung) durchgeführt, um eine q-Achse-Spannung zu erhalten, und diese Spannung wird in einen Strom umgewandelt, um einen q-Achse-Strombefehl zu erzeugen, um eine q-Achse-Stromrückkopplung in einer Vektorsteuerung durchzuführen.
Im Gegensatz dazu wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wenn die Spannungsimpulsbreite in dem entsprechenden Ansteuerdraht 210u, 210v, 210w des bürstenlosen Motors 112 größer als ein vorbestimmter Wert ist, die Impulsverschiebung durchgeführt, wohingegen, wenn die Spannungsimpulsbreite geringer als der vorbestimmte Wert ist, die Impulsverschiebung nicht durchgeführt wird. Da der Phasenstrom nicht gemessen werden kann, wenn die Impulsverschiebung nicht durchgeführt wird, wird die q-Achse-Spannung der Positionsregelung wie sie ist genutzt, um eine Steuerung zu erreichen, die den Strom nicht benötigt.
Die Steuereinheit 300 enthält somit eine Positionsrückkopplungs-(F/B-)Steuereinheit 310, die eine q-Achse-Spannung ausgibt. Die Positionsrückkopplungs-Steuereinheit 310 berechnet die q-Achse-Spannung basierend auf dem Befehlswinkel des elektrischen Aktuators 102 und dem gemessenen Aktuatorwinkel, um die Steuerwelle 36 in dem Mechanismus 100 für ein variables Kompressionsverhältnis zu steuern. Durch Verwenden dieser q-Achse-Spannung wird die aktuelle Position des oberen Totpunkts zu der Zielposition des oberen Totpunkts des Kolbens 12 rückgekoppelt, um die Modell-Referenzsteuerung zum Einstellen eines manipulierten Betrags des elektrischen Aktuators 102 (bürstenlosen Motors 112) durchzuführen.
Die von der Positionsrückkopplungs-Steuereinheit 310 abgegebene q-Achse-Spannung wird in einen ersten Festkontakt einer Schalteinheit 320 eingespeist. Überdies wird die q-Achse-Spannung in einen Addierer 330 eingespeist, wird ein Entkopplungsterm, der von einer Entkopplungsterme berechnenden Einheit 340 ausgegeben wird, zu der q-Achse-Spannung addiert, und das Ergebnis wird in einen zweiten Festkontakt der Schalteinheit 320 eingespeist. Die Schalteinheit 320 wird durch ein Schaltsignal so gesteuert, dass eine der Ausgabe der Positionsrückkopplungs-Steuereinheit 310 und der Ausgabe des Addierers 330 ausgewählt wird. Das Schaltsignal ist ein Signal, das darstellt, ob die Impulsbreite der Drehstrom-Anschlussspannung Vud, Vvd, Vwd in dem Ansteuerdraht 210u, 210v, 210w des bürstenlosen Motors 112 größer (oder kleiner) als der vorbestimmte Wert ist.
Ein d-Achse-Strombefehl wird an eine Einheit 350 für eine d-Achse-Stromsteuerung und Berechnung von Entkopplungstermen geliefert. Da dieser d-Achse-Strombefehl eine Blindstromkomponente ist, wird der d-Achse-Strombefehl auf 0 A gesteuert; wenn jedoch ein schwaches Magnetfeld angelegt ist, wird der d-Achse-Strombefehl auf -20 A gesteuert. An die Einheit 350 für eine d-Achse-Stromsteuerung und Berechnung von Entkopplungstermen werden ein d-Achse-Strom und ein q-Achse-Strom, die von einem Wandler 360 von drei Phasen in zwei Achsen ausgegeben werden, geliefert. Die Einheit 350 für eine d-Achse-Stromsteuerung und Berechnung von Entkopplungstermen berechnet eine d-Achse-Spannung basierend auf dem d-Achse-Strombefehl, dem d-Achse-Strom und dem q-Achse-Strom und korrigiert die d-Achse-Spannung durch Addieren des Entkopplungsterms.
Eine Schalteinheit 370 hat einen ersten Festkontakt, an den eine Spannung von 0 V angelegt wird, und einen zweiten Festkontakt, an den die Ausgabe der Einheit 350 für eine d-Achse-Stromsteuerung und Berechnung von Entkopplungstermen geliefert wird. Die Schalteinheit 370 wird durch ein Schaltsignal so gesteuert, dass eines von 0 V und der Ausgabe der Einheit 350 für eine d-Achse-Stromsteuerung und Berechnung von Entkopplungstermen ausgewählt wird. Die durch die Schalteinheit 320 gelieferte q-Achse-Spannung und die durch die Schalteinheit 370 gelieferte d-Achse-Spannung werden beide einem Wandler 380 von zwei Achsen in drei Phasen bereitgestellt. Der Wandler 380 von zwei Achsen in drei Phasen führt basierend auf einem Motorwinkel eine Umwandlung von zwei Achsen in drei Phasen durch, um aus den q-Achse- und d-Achse-Spannungen Gatespannungen Vu, Vv, Vw zu erzeugen.
Die in dem Wandler 380 von zwei Achsen in drei Phasen erzeugten Gatespannungen Vu, Vv, Vw werden einem ersten Festkontakt einer Schalteinheit 390 bereitgestellt und werden auch einer Impulsverschiebungs-Verarbeitungseinheit 400 bereitgestellt, und danach werden Spannungen Vu', Vv', Vw', die der Pulsverschiebungs-Verarbeitung unterzogen wurden, einem zweiten Festkontakt einer Schalteinheit 390 bereitgestellt. Die Schalteinheit 390 wird durch ein Schaltsignal so gesteuert, dass eine der Gatespannungen Vu, Vv, Vw und Gatespannungen Vu', Vv', Vw' ausgewählt wird.
Das Signal eines aktuellen Drehwinkels (Sensorausgabe zum Messen des Motorwinkels), das den durch den Drehwinkelsensor 108 gemessenen aktuellen Drehwinkel des bürstenlosen Motors 112 angibt, wird in eine Einheit 410 zum Berechnen eines BLM-Winkels und einer Winkelgeschwindigkeit eingespeist, und dabei werden ein Motorwinkel und eine Motorwinkelgeschwindigkeit berechnet. Der berechnete Motorwinkel wird an den Wandler 360 von drei Phasen in zwei Achsen und den Wandler 380 von zwei Achsen in drei Phasen geliefert, und die berechnete Motorwinkelgeschwindigkeit wird an die Entkopplungsterme berechnende Einheit 340 geliefert. Der Wandler 360 von drei Phasen in zwei Achsen führt basierend auf dem durch die Einheit 410 zum Berechnen des BLM-Winkels und der Winkelgeschwindigkeit berechneten Motorwinkel und dem gemessenen Wert des Drehstroms, der durch den Shunt-Widerstand 220 gemessen wurde, eine Umwandlung von drei Phasen in zwei Achsen durch, um den d-Achse-Strom und den q-Achse-Strom zu erzeugen.
Der erzeugte d-Achse-Strom wird in die Entkopplungsterme berechnende Einheit 340 und die Einheit 350 für eine d-Achse-Stromsteuerung und Berechnung von Entkopplungstermen eingespeist, und der erzeugte q-Achse-Strom wird in die Einheit 350 für eine d-Achse-Stromsteuerung und Berechnung von Entkopplungstermen eingespeist. Die Entkopplungsterme berechnende Einheit 340 berechnet den Entkopplungsterm, und der Entkopplungsterm wird zu einer in der Steuerung im System einer höheren Ebene erhaltenen Spannung addiert (d.h. zu der Ausgabe der Positionsrückkopplungs-Steuereinheit 310 addiert), um die q-Achse-Spannung zu erzeugen.
In 4 entspricht der durch eine gestrichelte Linie 420 umgebende Bereich einer herkömmlichen Vektorsteuerungseinheit.
In der Konfiguration wie im Vorhergehenden beschrieben wird, wenn die Impulsbreite der Drehstrom-Anschlussspannung Vud, Vdd, Vwd in dem Ansteuerdraht 210u, 210v, 210w des bürstenlosen Motors 112 größer als der vorbestimmte Wert ist, die Impulsverschiebung durchgeführt, wohingegen, wenn die Impulsbreite geringer als der vorbestimmte Wert ist, die Impulsverschiebung nicht durchgeführt wird.
Fall 1
Es wird ein Fall beschrieben, in welchem die Impulsverschiebung durchgeführt wird. Bezüglich der q-Achse-Spannung wird durch das Schaltsignal veranlasst, dass ein beweglicher Kontakt der Schalteinheit 320 mit dem ersten Festkontakt verbindet, so dass die Ausgabe der Positionsrückkopplungs-Steuereinheit 310 ausgewählt wird und die q-Achse-Stromrückkopplung durchgeführt wird. Bezüglich der d-Achse-Spannung wird veranlasst, das ein beweglicher Kontakt der Schalteinheit 370 mit dem zweiten Festkontakt verbindet, so dass die Ausgabe der Einheit 350 für eine d-Achse-Stromsteuerung und Berechnung von Entkopplungstermen ausgewählt wird. Die erhaltenen q-Achse- und d-Achse-Spannungen werden dem Wandler 380 von zwei Achsen in drei Phasen bereitgestellt, um Gatespannungen Vu, Vv, Vw zu erzeugen, und die erzeugten Gatespannungen Vu, Vv, Vw werden der Impulsverschiebungs-Verarbeitungseinheit 400 bereitgestellt. Überdies wird durch das Schaltsignal veranlasst, dass ein beweglicher Kontakt in der Schalteinheit 390 mit dem zweiten Festkontakt verbindet, so dass die Ausgabe der Impulsverschiebungs-Verarbeitungseinheit 400 ausgewählt wird und Spannungen Vu', Vv', Vw', die der Impulsverschiebungs-Verarbeitung unterzogen wurden, über die entsprechenden Ansteuerdrähte 210u, 210v, 210w an die Spulen 114u, 114v bzw. 114w des bürstenlosen Motors 112 geliefert werden.
Als Nächstes wird ein Fall beschrieben, in welchem die Impulsverschiebung nicht durchgeführt wird. Bezüglich der q-Achse-Spannung wird durch das Schaltsignal veranlasst, dass der bewegliche Kontakt der Schalteinheit 320 mit dem ersten Festkontakt verbindet, so dass eine Ausgabe der Positionsrückkopplungs-Steuereinheit 310 ausgewählt wird und die q-Achse-Stromrückkopplung durchgeführt wird. Bezüglich der d-Achse-Spannung wird veranlasst, dass der bewegliche Kontakt der Schalteinheit 370 mit dem ersten Festkontakt verbindet, so dass 0 V als die d-Achse-Spannung eingespeist wird. Die erhaltenen q-Achse- und d-Achse-Spannungen werden dem Wandler 380 von zwei Achsen in drei Phasen bereitgestellt, um Gatespannungen Vu, Vv, Vw zu erzeugen. Danach wird durch das Schaltsignal veranlasst, dass der bewegliche Kontakt der Schalteinheit 390 mit dem ersten Festkontakt verbindet, so dass die Ausgabe des Wandlers 380 von zwei Achsen in drei Phasen ausgewählt wird, und die erzeugten Gatespannungen Vu, Vv, Vw über die entsprechenden Ansteuerdrähte 210u, 210v, 210w an die Spulen 114u, 114v bzw. 114w des bürstenlosen Motors 112 geliefert werden.
Somit wird in diesem Fall 1 während der Impulsverschiebung die q-Achse-Spannung zur Gegenwärtigen zurück geändert, um den q-Achse-Strom zu erhalten, und dadurch wird die q-Achse-Stromrückkopplung in der Vektorsteuerung durchgeführt.
Fall 2
Beschrieben wird ein Fall, in welchem die Impulsverschiebung durchgeführt wird. Bezüglich der q-Achse-Spannung wird durch das Schaltsignal veranlasst, dass der bewegliche Kontakt der Schalteinheit 320 mit dem zweiten Festkontakt verbindet, so dass die Ausgabe des Addierers 330 ausgewählt wird und somit die Spannung, die durch Addieren der q-Achse-Spannung des Referenzmodells und des Entkopplungsterms erhalten wird, ausgewählt wird. Bezüglich der d-Achse-Spannung wird veranlasst, dass der bewegliche Kontakt der Schalteinheit 370 mit dem zweiten Festkontakt verbindet, so dass die Ausgabe der Einheit 350 für eine d-Achse-Stromsteuerung und Berechnung von Entkopplungstermen ausgewählt wird. Die erhaltenen q-Achse- und d-Achse-Spannungen werden dem Wandler 380 von zwei Achsen in drei Phasen bereitgestellt, um Gatespannungen Vu, Vv, Vw zu erzeugen, und die erzeugten Gatespannungen Vu, Vv, Vw werden der Impulsverschiebungs-Verarbeitungseinheit 400 bereitgestellt. Danach wird durch das Schaltsignal veranlasst, dass der bewegliche Kontakt der Schalteinheit 390 mit dem zweiten Festkontakt verbindet, so dass die Ausgabe der Impulsverschiebungs-Verarbeitungseinheit 400 ausgewählt wird und Spannungen Vu', Vv', Vw', die der Impulsverschiebungs-Verarbeitung unterzogen wurden, über die entsprechenden Ansteuerdrähte 210u, 210v, 210w an die Spulen 114u, 114v bzw. 114w des bürstenlosen Motors 112 geliefert werden.
Als Nächstes wird ein Fall beschrieben, in welchem die Impulsverschiebung nicht durchgeführt wird. Bezüglich der q-Achse-Spannung wird durch das Schaltsignal veranlasst, dass der bewegliche Kontakt der Schalteinheit 320 mit dem zweiten Festkontakt verbindet, so dass die Ausgabe des Addierers 330 ausgewählt wird und somit die Spannung ausgewählt wird, die durch Addieren der q-Achse-Spannung des Referenzmodells und des Entkopplungsterms erhalten wird. Bezüglich der d-Achse-Spannung wird veranlasst, dass der bewegliche Kontakt der Schalteinheit 370 mit dem ersten Festkontakt verbindet, so dass 0 V als die d-Achse-Spannung eingespeist wird. Die erhaltenen q-Achse- und d-Achse-Spannungen werden dem Wandler 380 von zwei Achsen in drei Phasen bereitgestellt, um Gatespannungen Vu, Vv, Vw zu erzeugen. Danach wird durch das Schaltsignal veranlasst, dass der bewegliche Kontakt der Schalteinheit 390 mit dem ersten Festkontakt verbindet, so dass die Ausgabe des Wandlers 380 von zwei Achsen in drei Phasen ausgewählt wird und die erzeugten Gatespannungen Vu, Vv, Vw über die entsprechenden Ansteuerdrähte 210u, 210v, 210w an die Spulen 114u, 114v bzw. 114w des bürstenlosen Motors 112 geliefert werden.
Ungeachtet des Vorhandenseins oder Fehlens der Impulsverschiebung wird folglich die q-Achse-Stromrückkopplung nicht durchgeführt, und dementsprechend wird die Steuerung immer unter Verwendung der q-Achse-Spannung wie sie ist ausgeführt.
5 veranschaulicht ein Flussdiagramm zum Erläutern eines Ansteuerverfahrens eines bürstenlosen Motors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 5 wird eine Prozedur zum Messen des Phasenstroms in dem Ein-Shunt-System beschrieben. Zunächst wird die Impulsbreite der Spannung Vu, Vv, Vw in einem Ansteuerdraht 210u, 210v, 210w des bürstenlosen Motors 112 gemessen (Schritt S1). Als Nächstes werden die gemessene Spannungsimpulsbreite und der vorbestimmte Wert, der vorher in einer Speichereinheit des VCR-Controllers 110 (oder alternativ des Haupt-Controllers 42) gespeichert wurde, verglichen (Schritt S2).
Wenn die gemessene Spannungsimpulsbreite größer als der vorbestimmte Wert ist, wird dann der bürstenlose Motor 112 angesteuert, wobei die Impulsverschiebung durchgeführt wird (Schritt S3), wohingegen, wenn die gemessene Spannungsimpulsbreite geringer als der vorbestimmte Wert ist, der bürstenlose Motor 112 ohne Durchführen der Impulsverschiebung angesteuert wird (Schritt S4). Da der Phasenstrom nicht gemessen werden kann, wenn die Impulsverschiebung nicht durchgeführt ist, wie oben beschrieben wurde, wird zu dieser Zeit die Steuerung, welche den Strom nicht benötigt, ausgeführt, indem die q-Achse-Spannung der Positionsregelung wie sie ist verwendet wird.
Wie oben beschrieben wurde, wird in der vorliegenden Ausführungsform die Vektorsteuerung, in der die d-Achse- und q-Achse-Ströme beide gesteuert werden, nicht ausgeführt, und die q-Achse-Spannung wird basierend auf der Spannung bestimmt, die durch den Haupt-Controller 42 in der höheren Stufe erhalten wurde. Bezüglich des q-Achse-Stroms wird, wenn die Impulsbreite der an den bürstenlosen Motor 112 angelegten Spannung gering ist (das Tastverhältnis niedrig ist), die Strommessung nicht ausgeführt, und die d-Achse-Spannung wird auf 0 [V] eingestellt, wohingegen, wenn das Tastverhältnis nicht niedrig ist, die Strommessung ausgeführt wird, um die Stromregelung durchzuführen.
Selbst wenn in dem Phasenstrom zu der Zeit, zu der der Spannungsimpuls in dem Ein-Shunt-System angelegt wird, eine gedämpfte Schwingung auftritt, ist es somit möglich, die Strommessung zu dem Zeitpunkt durchzuführen, zu dem die gedämpfte Schwingung durch die Impulsverschiebungs-Verarbeitung gestoppt ist, und dadurch kann der genaue Stromwert erfasst werden, der zur Verwendung in der Vektorsteuerung ausreicht. Auf der anderen Seite ist es, wenn die Spannungsimpulsbreite geringer als der vorbestimmte Wert ist, möglich, Rauschen zu reduzieren, indem die Impulsverschiebung eliminiert wird.
6A bis 6C sind Wellenformdiagramme, die jeweils eine Erfassung einer Phasenstrominformation erläutern, wenn die Impulsverschiebungs-Verarbeitung durchgeführt wird. Wie in 6A veranschaulicht ist, fließt, wenn eine gewünschte Impulsspannungsbreite (= Tastverhältnis) ΔD1 gering ist, der Phasenstrom durch den Shunt-Widerstand 220 nur in einer kurzen Zeit, und somit wird die Phasenstrominformation durch die gedämpfte Schwingung stark beeinflusst, was eine Abnahme der Messgenauigkeit des Phasenstroms zur Folge hat.
Wie in 6B veranschaulicht ist, wird somit zuerst ein Spannungsimpuls mit einer möglichst minimalen Tastbreite ΔD2, um den Phasenstrom zuverlässig zu erfassen, angelegt, um den Phasenstrom zu erfassen, und dann wird als der zweite Spannungsimpuls ein Spannungsimpuls mit einer korrigierten Tastbreite ΔD3 angelegt (ein Spannungsimpuls in einer Gegenmomentrichtung kann in manchen Fällen auftreten), ohne eine Phasenstrominformation zu erfassen. In diesem Fall ist die korrigierte Tastbreite ΔD3 „ΔD3 = 2 x ΔD1 - ΔD2“.
6C ist eine vergrößerte Ansicht, die den Bereich veranschaulicht, der in 6B von einer gestrichelten Linie umgeben ist. Bei dem ersten Spannungsimpuls wird die Phasenstrominformation erfasst, nachdem die gedämpfte Schwingung stoppt. Da der zweite Spannungsimpuls durch die gedämpfte Schwingung beeinflusst wird, wird keine Phasenstrominformation erfasst. Folglich kann eine gewünschte Tastbreite ΔD1 durch den Durchschnitt von zwei nacheinander angelegten Spannungsimpulsen erreicht werden.
7 ist ein Wellenformdiagramm, das den V-Phase-Strom und den U-Phase-Strom veranschaulicht, wenn die Impulsverschiebung durchgeführt wird, und 8 ist ein Wellenformdiagramm, das den V-Phase-Strom und den U-Phase-Strom veranschaulicht, wenn die Impulsverschiebung nicht durchgeführt wird. Wie in 7 veranschaulicht ist, tritt, wenn das Tastverhältnis der an den bürstenlosen Motor 112 angelegten Spannung niedrig ist (niedrige Spannung), eine Oszillation des Stroms aufgrund der Impulsverschiebung auf und erzeugt ein Buzzing-Rauschen. Da die Impulsverschiebung nicht durchgeführt wird, kann jedoch die Oszillation des Stroms während der Konstantwinkel-Steuerung reduziert werden, so dass es möglich ist, das Rauschen zu reduzieren, wie in 8 veranschaulicht ist.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und verschiedene Modifikationen können vorgenommen werden, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen.
Modifikation 1
Beispielsweise kann, obgleich der Zustand, in welchem die Phasenverschiebung durchgeführt wird, und der Zustand, in welchem die Phasenverschiebung nicht durchgeführt wird, basierend auf der Impulsbreite der Drehstrom-Anschlussspannung Vud, Vvd, Vwd in dem Ansteuerdraht 210u, 210v, 210w des bürstenlosen Motors 112 in der obigen Ausführungsform umgeschaltet werden, das Umschalten durch ein Signal entsprechend der Betriebsanforderung des elektrischen Aktuators 102 gesteuert werden.
Überdies können der Zustand, in welchem die Impulsverschiebung durchgeführt wird, und der Zustand, in welchem die Impulsverschiebung nicht durchgeführt wird, basierend auf einem Vergleich einer Abweichung zwischen einem Positions-Befehlswert und einer abgefühlten Position des elektrischen Aktuators 102 mit einem vorbestimmten Wert umgeschaltet werden, oder der Zustand, in welchem die Impulsverschiebung durchgeführt wird, und der Zustand, in welchen die Impulsverschiebung nicht durchgeführt wird, können basierend auf einem Anweisungswert und einem aktuellen Wert des Kompressionsverhältnisses der Maschine umgeschaltet werden. Überdies kann basierend auf deren Kombination umgeschaltet werden.
Modifikation 2
Zusätzlich können der Zustand, in welchem die d-Achse- und q-Achse-Stromregelungen durchgeführt werden, und der Zustand, in welchem die d-Achse- und q-Achse-Stromregelungen nicht durchgeführt werden, basierend darauf umgeschaltet werden, ob die Impulsverschiebung durchgeführt wird oder nicht, und die d-Achse-Stromregelung wird nicht durchgeführt, wenn die d-Achse-Spannung kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert ist.
Modifikation 3
Außerdem kann in einem Fall, in welchem eine Steuerung bei schwachem Feld durchgeführt wird, wenn der Befehlswert des d-Achse-Stroms 0 A wird, die d-Achse-Stromregelung von einem Zustand, in dem sie durchgeführt wird, zu einem Zustand, in dem sie nicht durchgeführt wird, umgeschaltet werden.
Modifikation 4
Als Schaltbedingungen der d-Achse-Spannung in einem Fall, in welchem die Impulsverschiebung während einer Durchführung der Impulsverschiebung zu dem Zustand, in dem sie nicht durchgeführt wird, umgeschaltet wird, wird zusätzlich zu den obigen Bedingungen die d-Achse-Spannung auf 0 V geschaltet, wenn die d-Achse-Spannung 0 V wird oder die Polarität geändert wird.
Alternativ dazu kann, da eine Situation vorliegen kann, in der der Befehlswert des d-Achse-Stroms 0 A ist oder der Befehl unter einem schwachen Feld während der Impulsverschiebung den d-Achse-Strom auf einen von 0 A Verschiedenen einstellt (obgleich der d-Achse-Strom allgemein auf 0 A eingestellt ist), die Impulsverschiebung zu dem Zustand, in dem sie nicht durchgeführt wird, umgeschaltet werden, wenn der d-Achse-Strom zu 0 A zurückkehrt.
Bezugszeichenliste

10: Maschine
42: Haupt-Controller
100: Mechanismus für ein variables Kompressionsverhältnis
102: elektrischer Aktuator
108: Drehwinkelsensor
110: VCR-Controller
112: bürstenloser Motor
114u, 114v, 114w: Spulen
200: Ansteuerschaltung
210u, 210v, 210w: Ansteuerdrähte
211a-211f: Schaltelemente
220: Shunt-Widerstand
230: bordeigene Stromversorgung
300: Steuereinheit
Vu, Vv, Vw: Gatespannungen
Vud, Vvd, Vwd: Drehstrom-Anschlussspannungen
310: Positionsrückkopplungs-Steuereinheit
320: Schalteinheit
330: Addierer
340: Entkopplungsterme berechnende Einheit
350: Einheit für eine d-Achse-Stromsteuerung und Berechnung von Entkopplungstermen
360: Wandler von drei Phasen in zwei Achsen
370: Schalteinheit
380: Wandler von zwei Achsen in drei Phasen
390: Schalteinheit
400: Impulsverschiebungs-Verarbeitungseinheit
410: Einheit zum Berechnen eines BLM-Winkels und einer Winkelgeschwindigkeit

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

WO 2010/103565 [0005]

Claims

Ansteuervorrichtung für einen bürstenlosen Drehstrommotor, umfassend: einen Shunt-Widerstand zum Messen eines Phasenstroms des bürstenlosen Motors; und einen Controller, der den Phasenstrom des bürstenlosen Motors in einem Ein-Shunt-System unter Verwendung des Shunt-Widerstands misst und ein Ansteuern des bürstenlosen Motors basierend auf dem gemessenen Phasenstrom steuert, worin der Controller eine Impulsverschiebung durchführt, wenn eine Spannungsimpulsbreite in einem Ansteuerdraht des bürstenlosen Motors größer als ein vorbestimmter Wert ist, wohingegen der Controller die Impulsverschiebung nicht durchführt, wenn die Spannungsimpulsbreite geringer als der vorbestimmte Wert ist.
Ansteuervorrichtung für den bürstenlosen Motor nach Anspruch 1, wobei der Controller eine Ansteuerschaltung umfasst, die den bürstenlosen Motor ansteuert, und eine Steuereinheit, die die Ansteuereinheit steuert.
Ansteuervorrichtung für den bürstenlosen Motor nach Anspruch 2, wobei die Ansteuerschaltung eine Dreiphasen-Brückenschaltung umfasst, wobei jede Phase davon mit einem Paar Schaltelemente versehen ist, wobei die Ansteuerschaltung eine Gleichstromleistung, die von einer Stromversorgung bereitgestellt wird, in eine Wechselstromleistung umwandelt, um die Wechselstromleistung dem bürstenlosen Motor bereitzustellen.
Ansteuervorrichtung für den bürstenlosen Motor nach Anspruch 3, wobei der Shunt-Widerstand zwischen die Dreiphasen-Brückenschaltung und die Stromversorgung geschaltet ist.
Ansteuervorrichtung für den bürstenlosen Motor nach Anspruch 4, wobei die Steuereinheit eine Strommessung mittels des Shunt-Widerstands durchführt, wenn der Spannungsimpuls an den bürstenlosen Motor angelegt wird.
Ansteuervorrichtung für den bürstenlosen Motor nach Anspruch 2, wobei die Steuereinheit eine Impulsverschiebungs-Verarbeitungseinheit enthält, die eine Impulsverschiebungs-Verarbeitung durchführt, wobei die Impulsverschiebungs-Verarbeitungseinheit eine Spannung während einer monoton zunehmenden Periode eines Dreieckwellenträgers korrigiert und den Korrekturbetrag von der korrigierten Spannung während einer monoton abnehmenden Periode, die der monoton zunehmenden Periode folgt, subtrahiert, so dass eine gemittelte Spannung Null wird.
Ansteuervorrichtung für den bürstenlosen Motor nach Anspruch 1, wobei der bürstenlose Motor eine Leistungsquelle eines elektrischen Aktuators zur Verwendung in einer Maschine ist und zwischen einem Zustand, in welchen die Impulsverschiebung durchgeführt wird, und einem Zustand, in welchem die Impulsverschiebung nicht durchgeführt wird, basierend auf einer Betriebsanforderung des elektrischen Aktuators umschaltet.
Ansteuervorrichtung für den bürstenlosen Motor nach Anspruch 7, wobei der elektrische Aktuator zur Verwendung in der Maschine für einen Mechanismus zum Variieren eines Kompressionsverhältnisses einer Maschine mit variablem Kompressionsverhältnis verwendet wird.
Ansteuervorrichtung für den bürstenlosen Motor nach Anspruch 8, wobei die Steuereinheit die Ansteuerschaltung basierend auf dem Kompressionsverhältnis der Maschine mit variablem Kompressionsverhältnis steuert, um zwischen dem Zustand, in welchem die Impulsverschiebung durchgeführt wird, und dem Zustand, in welchem die Impulsverschiebung nicht durchgeführt wird, umzuschalten.
Ansteuervorrichtung für den bürstenlosen Motor nach Anspruch 7, wobei die Steuereinheit die Ansteuerschaltung basierend auf einem Vergleich einer Abweichung zwischen einem Positions-Befehlswert und einer abgefühlten Position des elektrischen Aktuators mit einem vorbestimmten Wert steuert, um zwischen dem Zustand, in welchem die Impulsverschiebung durchgeführt wird, und dem Zustand, in welchem die Impulsverschiebung nicht durchgeführt wird, umzuschalten.
Ansteuervorrichtung für den bürstenlosen Motor nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit zwischen einem Zustand, in welchem d-Achse- und q-Achse-Stromregelungen durchgeführt werden, und einem Zustand, in welchem die d-Achse- und q-Achse-Stromregelungen nicht durchgeführt werden, basierend darauf, ob die Impulsverschiebung durchgeführt wird oder nicht, umschaltet.
Ansteuervorrichtung für den bürstenlosen Motor nach Anspruch 11, wobei die Steuereinheit die d-Achse-Stromregelung nicht durchführen lässt, wenn eine d-Achse-Spannung kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert ist.
Ansteuervorrichtung für den bürstenlosen Motor nach Anspruch 11, wobei in einem Fall, in welchem eine Steuerung bei schwachem Feld durchgeführt wird, die Steuereinheit von einem Zustand, in welchem die d-Achse-Stromregelung durchgeführt wird, zu einem Zustand, in welchem die d-Achse-Stromregelung nicht durchgeführt wird, umschaltet, wenn ein Befehlswert des d-Achse-Stroms 0 A wird.
Ansteuervorrichtung für den bürstenlosen Motor nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit eine q-Achse-Spannung erzeugt, indem ein Entkopplungsterm zu einer in einer Steuerung in einem System einer höheren Ebene erhaltenen Spannung addiert wird.
Verfahren zum Ansteuern eines bürstenlosen Drehstrommotors durch Messen eines Phasenstroms in einem Ein-Shunt-System, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Messen einer Spannungsimpulsbreite in einem Ansteuerdraht des bürstenlosen Motors; Vergleichen der gemessenen Spannungsimpulsbreite mit einem vorbestimmten Wert; und Durchführen einer Impulsverschiebung, wenn die gemessene Spannungsimpulsbreite größer als der vorbestimmte Wert ist, wohingegen die Impulsverschiebung nicht durchgeführt wird, wenn die gemessene Spannungsimpulsbreite geringer als der vorbestimmte Wert ist.
Verfahren zum Ansteuern des bürstenlosen Motors nach Anspruch 15, wobei ein Durchführen der Impulsverschiebung ein Korrigieren einer Spannung während einer monoton zunehmenden Periode eines Dreieckwellenträgers, ein Subtrahieren des Korrekturbetrages von der korrigierten Spannung während einer monoton abnehmenden Periode, die der monoton zunehmenden Periode folgt, so dass eine gemittelte Spannung Null wird, umfasst, um eine Strommessung durchzuführen.
Verfahren zum Ansteuern des bürstenlosen Motors nach Anspruch 15, wobei ein Vergleichen der gemessenen Spannungsimpulsbreite mit dem vorbestimmten Wert ein Vergleichen der gemessenen Spannungsimpulsbreite mit einem vorbestimmten Wert umfasst, der vorher in einer Speichereinheit gespeichert wurde.
Verfahren zum Ansteuern des bürstenlosen Motors nach Anspruch 15, wobei der bürstenlose Motor eine Leistungsquelle eines elektrischen Aktuators zur Verwendung in einer Maschine ist und zwischen einem Zustand, in welchem die Impulsverschiebung durchgeführt wird, und einem Zustand, in welchem die Impulsverschiebung nicht durchgeführt wird, basierend auf einer Betriebsanforderung des elektrischen Aktuators umschaltet.
Verfahren zum Ansteuern des bürstenlosen Motors nach Anspruch 18, wobei der elektrische Aktuator zur Verwendung in der Maschine für einen Mechanismus zum Variieren eines Kompressionsverhältnisses einer Maschine mit variablem Kompressionsverhältnis verwendet wird.
Verfahren zum Ansteuern des bürstenlosen Motors nach Anspruch 19, wobei der Zustand, in welchem die Impulsverschiebung durchgeführt wird, und der Zustand, in welchem die Impulsverschiebung nicht durchgeführt wird, basierend auf dem Kompressionsverhältnis der Maschine mit variablem Kompressionsverhältnis umgeschaltet werden.