DE19824201A1

DE19824201A1 - Überhitzungsschutzsystem von Schaltungsmodulen

Info

Publication number: DE19824201A1
Application number: DE19824201A
Authority: DE
Inventors: Chiaka Umemura; Masanori Sugiyama
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1997-05-30
Filing date: 1998-05-29
Publication date: 1998-12-03
Also published as: US5936820A; JPH10337084A

Description

Hintergrund der Erfindung

Diese Erfindung betrifft ein Überhitzungsschutzsystem für ein Schaltungsmodul zum Antrieb eines Verbrauchers und insbesondere, obwohl diese Erfindung nicht darauf beschränkt ist, auf ein System zum Schutz von Schaltungseinrichtungen innerhalb eines Schaltungseinrichtungsmoduls zum Stromwechsel durch Pha senspulen eines Elektromotors. Beispielsweise wird ein Schaltungskreis zum An trieb eines geschalteten Reluktanzmotors (nachfolgend abgekürzt als SR-Motor) beschrieben werden. Ein geschalteter Reluktanzmotor hat üblicherweise einen Rotor, der so konstruiert ist, daß die Pole nach außen ragen, und einen Stator, der mit nach innen ragenden Polen konstruiert ist, wobei der Rotor einfach aus einem Eisenkern besteht, während der Stator Spulen aufweist, die geballt um jeden Pol gewunden sind. Bei dieser Art von SR-Motor wirken die Pole des Sta tors als Elektromagnete und der Rotor wird durch seine Pole, die durch magneti sche Kräfte des Stators angezogen werden, gedreht. Entsprechend kann der Ro tor durch den Zustand der Anregung der Spulen, die um die Pole des Stators ge wunden sind und die schrittweise entsprechend der Drehpositionen der Pole des Rotors geschaltet werden, in eine gewünschte Richtung gedreht werden. Diese Art von SR-Motor ist beispielsweise in der ungeprüften japanischen Patentan meldung Nr. H.1-298940 offenbart.

In einem SR-Motor werden, wenn die Pole des Rotors sich in einer bestimmten Drehposition befinden, die Ströme, die durch die Statorspulen geleitet werden, geschaltet. Nach der Technik, die in der ungeprüften japanischen Patent- Veröffentlichung Nr. H.1-298940 offenbart wird, wird ein Drehpositionssignal, das sanfte Anstiege und Abfälle aufweist, erzeugt, und die Stromanstiege und Stromabfalle werden, wenn die Ströme durch die Spulen an- und abgeschaltet werden, durch Verwendung dieses Drehpositionssignals geglättet. Ebenfalls wer den in den ungeprüften japanischen Patenten/Veröffentlichungen Nr. H.7- 274569, H. 298669 und H.8-172793 die Ströme, die durch einen Motor geleitet werden, mit Hilfe einer PWM unter Verwendung eines H-Typ-Schaltungskreises gesteuert, um die Anstiege und Abfälle des Stroms zu glätten, und, um Verknap pungen des Drehmoments zu mindern, wird der Schaltungsmodus gesteuert.

Beispielsweise hat ein SR-Motorantriebssystem eines Elektrofahrzeugs, in dem diese Art von SR-Motor benutzt wird, Phasenantriebe (im Falle eines Drei- Phasen-Motors, drei), die Schaltungseinrichtungen und Durchgangsantriebe zum Durchleiten von Strömen durch Phasenspulen beinhalten, Phasenstromsteue rungen zum Erzeugen von Strommustern für die Phasen (Zeitfolgestromverteilungen), die Phasendifferenzen zwischen den Phasen auf weisen, sowie zum Durchleiten von Phasenströmen durch die Phasenspulen ent sprechend diesen Mustern, und eine Systemsteuerung zur Erzeugung von Ziel phasenströmen, die mit Drehmomentsmotorantriebsbefehlen und Drehmo mentsbefehlen übereinstimmen, und zur Bereitstellung dieser an die Phasen steuerungen. Die Schaltungseinrichtungen zum Leiten der Ströme durch die Phasen sind in einem Modul vorgesehen und, um einen thermischen Ausfall der Schaltungseinrichtungen zu vermeiden, ist ein Temperatursensor auf dem Schal tungseinrichtungsmodul angebracht und jeder Phasenantrieb ist mit einem Durchgangssignalabschaltkreis zum Abschalten eines An-Befehlsignals zu dem entsprechenden Durchgangsantrieb versehen, wenn die durch den Sensor ermit telte Temperatur über einen gesetzten Wert ansteigt. Stromsensoren zur Ermitt lung der Ströme in den Phasenspulen und ein Überstrom ermittelnder Schalt kreis sind ebenfalls vorgesehen, und wenn ein Spulenstrom unangemessen hoch wird, wird ein Abschaltbefehlssignal in den Durchgangssignalabschaltkreis ein gespeist und die Ströme aller Spulen werden abgeschaltet.

Der Temperatursensor ist jedoch in einer Position, die von den Schaltungsein richtungen innerhalb des Moduls entfernt ist, und es erfordert Zeit, bis die Hitze die durch die Schaltungseinrichtungen erzeugt wird, den Temperatursensor er reicht, und zu Zeitpunkten, wenn die Menge der durch die Einrichtungen pro duzierten Wärme groß ist, wie während einer Hochstromanregung und einer niedrigen Motorgeschwindigkeit, wenn die Anregungszeit jeder Phase lang ist, besteht die Gefahr, daß die Temperatur einer Einrichtung eine Temperaturgren ze erreicht, die einen Grenzwert, bei welchem der Durchgangssignalabschaltkreis arbeitet, überschreitet, auch wenn die ermittelte Temperatur des Temperatur sensors den Grenzwert noch nicht erreicht hat, und die Schaltungseinrichtung folglich, bevor der Durchgangssignalabschaltkreislauf den Durchgang aufgrund der ermittelten Temperatur abschaltet, zusammenbricht. Wenn der Temperatur grenzwert, an dem der Durchgangssignalabschaltkreis arbeitet, um dies zu ver meiden, niedrig gesetzt wird, wird der Motorantrieb behindert.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist deshalb eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die thermische Zerstörung eines Schaltungseinrichtungsmoduls zum Durchleiten eines Stroms durch einen Verbraucher zu verhindern, und es ist eine zweite Aufgabe der Er findung, soviel Strom wie möglich dem Verbraucher bereitzustellen.

Um diese und andere Aufgaben zu ermöglichen, stellt die Erfindung bereit:

1. Überhitzungsschutzsystem, das umfaßt:
Temperaturermittlungseinrichtungen (TS, TDC) zum Ermitteln der Tempe ratur (INVT) von einem Schaltungsmodul (IPM), das einen Strom durch ei nen Verbraucher (1) leitet;
Temperaturabschätzungseinrichtungen (11) zum Berechnen einer Tempera turänderungsgeschwindigkeit (it1) einer Schaltungseinrichtung (18a, 18b) innerhalb des Schaltungsmoduls entsprechend einem Strom, der durch einen Verbraucher (1) geleitet wird, und zur Berechnung eines abgeschätzten Werts (IGBTT) der internen Temperatur des Schaltungsmoduls auf der Basis der berechneten Temperaturänderungsgeschwindigkeit (it1) und der ermit telten Temperatur (INVT); und
Strombegrenzungseinrichtungen (11) zur Korrektur eines Zielstromwertes der Stromsteuerungseinrichtungen (Stromsteuerung I) auf der Basis des durch die Temperaturabschätzungseinrichtungen (11) abgeschätzten Wertes (IGBTT) zur Steuerung eines Stroms, der durch die Schaltungseinrichtung (18a, 18b) geleitet wird. (Um das Verständnis zu erleichtern, werden Bezugs zeichen der entsprechenden Elemente der bevorzugten Ausführungsformen, die in den beiliegenden Zeichnungen gezeigt und nachfolgend beschrieben werden, zum Bezug in runden Klammern aufgenommen.)
Entsprechend der Erfindung ist, da die Temperatur der Schaltungseinrich tung mit einer höheren Genauigkeit abgeschätzt wird, als bei einer Abschät zung der internen Temperatur, die nur auf einer Messung der Modultempe ratur mit Hilfe eines Sensors basiert, die Zuverlässigkeit des Überhitzungs schutzes hoch. Und, da die Strombegrenzungseinrichtungen (11) den Ziel stromwert zum Antrieb des Verbrauchers auf der Basis des abgeschätzten Werts (IGBTT) der internen Temperatur des Schaltungsmoduls korrigiert, beispielsweise mit Hilfe einer Korrektur, in welcher, wenn der abgeschätzte Wert (IGBTT) eine Grenztemperatur der Schaltungseinrichtung erreicht, die Zielstromgröße progressiv weiter erniedrigt wird, oder durch eine Korrektur, in welcher, wenn der abgeschätzte Wert (IGBTT) einen Schwellwert erreicht, die Zielstromgröße 0 gesetzt wird (d. h. der Durchgang ist abgeschaltet), kann so viel erforderlicher Laststrom wie möglich zur Verfügung gestellt werden, während weiterhin ein thermischer Schaden der Schaltungseinrich tung vermieden wird.
2. Überhitzungsschutzsystem nach Anspruch 1, das weiterhin Stromüberwa chungseinrichtungen (2, 5) zum Ermitteln eines Laststroms oder eines Be fehlswerts für einen Stroms zu dem Verbraucher umfaßt, in welchem die Temperaturabschätzungseinrichtungen (11) eine Temperaturwechselge schwindigkeit (it1) entsprechend den Stromwerten (WC1), die durch die Stromüberwachungseinrichtungen (2, 5) ermittelt worden sind, berechnen, wobei die Temperaturänderungsgeschwindigkeit einen positiven, hohen Wert hat, wenn der genannte Stromwert (WC1) hoch ist, und einen negativen niedrigen Wert hat, wenn der Stromwert niedrig ist. Während eine Schal tungseinrichtung erwärmt wird, wenn sie Strom durchleitet, wird die Wärme durch Wärmeverteilung auf das Modul abgeführt. Die Menge an Wärme, die durch die Schaltungseinrichtung erzeugt wird, hängt von dem Strom ab, der durch sie geleitet wird, und die Menge an Wärme, die von ihm entfernt wird, ist proportional zur Temperaturdifferenz zwischen der Schaltungseinrich tung und der Modulbasis. Wenn die erzeugte Wärme minus die entfernte Wärme einen positiven Wert ergibt, steigt die Temperatur der Einrichtung an und wenn dies einen negativen Wert ergibt, fallt die Temperatur der Ein richtung. Wenn der Strom hoch ist, ist die erzeugte Wärme minus die ent fernte Wärme positiv (Temperaturanstieg), und wenn der Strom niedrig ist, ist dies negativ (Temperaturabfall). Entsprechend der Maßgabe der Erfin dung, wie oben beschrieben, ist die Zuverlässigkeit des abgeschätzten Wertes (IGBTT) der internen Temperatur des Schaltungsmoduls hoch, da die Stromermittlungseinrichtungen (2, 5) die Temperaturänderungsgeschwin digkeit (it1) in Übereinstimmung mit diesem berechnen.
3. Überhitzungsschutzsystem eines Schaltungsmoduls, das umfaßt:
Temperaturermittlungseinrichtungen (TS, TDC) zum Ermitteln der Tempe ratur (INVT) eines Schaltungsmoduls (IPM) zum Durchleiten von Strömen durch Phasenspulen eines Elektromotors (1);
Temperatursabschätzungseinrichtungen (11) zum Berechnen von Tempera turänderungsgeschwindigkeiten (it1 bis it3) von Schaltungseinrichtungen (18a, 18b) innerhalb des Schaltungsmoduls entsprechend den Strömen (WC1 bis WC 3), die durch die Phasenspulen (1a bis 1c) des Elektromotors geleitet werden, und Berechnung eines abgeschätzten Wertes (it1 bis it3) der inter nen Temperatur der Schaltungseinrichtungen von jeder Phase innerhalb des Schaltungsmoduls auf der Basis der berechneten Temperaturänderungsge schwindigkeiten (it1 bis it3) und der ermittelten Temperatur (INVT); und
Strombegrenzungseinrichtungen (11) zur Korrektur von Zielstromgrößen der Stromsteuerungseinrichtungen (Stromsteuerungen 1 bis 3) für die Steuerung der Ströme, die durch die Phasenspulen des Elektromotors (1) geleitet wer den, auf der Basis der abgeschätzten Temperaturwerte (It1 bis It3. Entspre chend dieser Maßgabe der Erfindung ist auch die Zuverlässigkeit der abge schätzten Temperaturwerte hoch, da die verschiedenen abgeschätzten Tem peraturwerte (it1 bis it3) für die Schaltungseinrichtungen von den verschie denen Phasen innerhalb des Schaltungsmoduls berechnet werden, und des halb ist die Zuverlässigkeit des Überhitzungsschutzes der Schaltungseinrich tung des Motorantriebs und der Motorantrieb selbst hoch.
4. Überhitzungsschutzsystem nach 3, in welchem die Temperaturabschät zungseinrichtungen (11) den maximalen Wert der abgeschätzten Tempera turwerte (IT1 bis IT3) der Schaltungseinrichtung der Phasen als eine reprä sentative Temperatur (IGBTT) setzen und die Strombegrenzungseinrichtun gen (11) die Zielstromgröße der Stromsteuerungseinrichtungen (Stromsteuerungen 1 bis 3) zur Steuerung der Ströme, die durch die Phasen spulen des Elektromotors (1) geleitet werden, auf der Basis der repräsentati ven Temperatur (IGBTT) korrigiert. Entsprechend dieser Maßgabe der Er findung ist die Zuverlässigkeit des Überhitzungsschutzes des Motorantriebs hoch, da die Motorströme auf der Basis der maximalen Werte der abgeschätz ten Temperaturwerte (it1 bis it3) der Schaltungseinrichtungen der Phasen gesteuert werden.
5. Überhitzungsschutzsystem eines Schaltungsmoduls nach 3, weiterhin umfas send Stromermittlungseinrichtungen (2 bis 4) zum Ermitteln der Ströme der Phasenspulen (1a bis 1c) des Elektromotors (1), wobei die Temperaturab schätzungseinrichtungen (11) die Temperaturänderungsgeschwindigkeiten (it1 bis it3) entsprechend den Phasenstromwerten (TW1 bis TW3), die durch die Stromermittlungseinrichtungen (2 bis 4, 5) ermittelt werden, berechnet, wobei die Temperaturänderungsgeschwindigkeiten jeweils einen positiv ho hen Wert haben, wenn der entsprechende Stromwert hoch ist, und einen ne gativ niedrigen Wert haben, wenn der entsprechende Stromwert niedrig ist. Entsprechend dieser Maßgabe der Erfindung ist die Zuverlässigkeit des abge schätzten Wertes (IGBTT) der internen Temperatur des Schaltungsmoduls hoch, da die Temperaturänderungsgeschwindigkeiten (it1 bis it3) in Überein stimmung mit Temperaturanstiegen und -abfällen der Schaltungseinrichtun gen berechnet werden.

Andere Aufgaben und Kennzeichen der Erfindung werden ersichtlich von der nachfolgenden Beschreibung einer derzeit bevorzugten Ausführungsform und von den beiliegenden Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das die Anordnung einer bevorzugten Ausfüh rungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 2 ist ein Flußdiagramm, das einen Teil des Betriebs der CPU 11, die in Fig. 1 gezeigt ist, zeigt;

Fig. 3 ist ein Flußdiagramm, das den verbleibenden Betriebsablauf der CPU 11, die in Fig. 1 gezeigt ist, zeigt;

Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, das den Inhalt eines Taktgeberunterbrechungs prozesses zeigt, der von der in Fig. 1 gezeigten CPU 11 in Intervallen von 200 msec durchgeführt wird;

Fig. 5 ist ein Flußdiagramm, das den Inhalt eines Schritts, Berechnung der Temperaturwechsel it1 bis it3 (93), die in Fig. 4 gezeigt sind, darstellt; und

Fig. 6 ist ein Zeitablaufdiagramm, das ein Beispiel einer Wellenform der Stromanregungsbefehle zum Antrieb eines SR-Motors 1, der in Fig. 1 gezeigt ist, darstellt.

Detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt. Die in Fig. 1 gezeigt Apparatur stellt einen Hauptteil einer elektrischen Motoran triebseinheit eines elektrischen Hybridfahrzeugs dar, in welchem eine Verbren nungskraftmaschine und ein geschalteter Reluktanzmotor (nachfolgend als SR- Motor bezeichnet) angebracht sind, die beide zum Antrieb der Fahrzeugräder dienen. In diesem Beispiel ist ein SR-Motor 1 als elektrische Antriebsquelle vor gesehen, und dieser SR-Motor 1 wird durch eine zentrale Recheneinheit (CPU) 11 einer elektrischen Systemsteuerung gesteuert. Zustandssignale und Anforde rungssignale von einem Schubhebelschalter, einem Bremsschalter, einem Be schleunigungsschalter und einem Beschleunigungsanforderungssensor werden in die CPU 11 über eine Ein-Ausgabe-Schnittstelle (nicht gezeigt) der Systemsteue rung eingespeist, und die CPU 11 steuert den SR-Motor 1 auf der Basis dieser Informationen.

Der SR-Motor 1 besitzt die Spulen 1a, 1b, 1c der drei Phasen zu seinem Antrieb und einen Winkelsensor 1d zur Überwachung der Drehposition (Winkel) seines Rotors. Die drei Phasen der Spulen 1a, 1b und 1c sind mit den Motorantrieben 18 bzw. 19 und 20 verbunden und die Stromsensoren 2, 3 und 4 sind in einer Leitungen, die die Spule 1a und den Antrieb 18 bzw. in der Leitung, die die Spule 1b und den Antrieb 19 sowie in der Leitung, die die Spule 1c und den Antrieb 20 miteinander verbinden, angebracht. Diese Stromsensoren 2, 3 und 4 geben Spannungen, die proportional zu den tatsächlichen Strömen, die durch die Spu len 1a, 1b, 1c fließen, als Stromsignale zu vergleichenden Schaltkreisen 16 (drei) und integrierenden Schaltkreisen 5 (drei) aus. Diese Stromsignale sind rauschbe freit mit einer kurzen Glättungszeitkonstanten und sind im wesentlichen äquiva lent zu den augenblicklichen Werten. Die integrierenden Schaltkreise 5 generie ren analoge Spannungen, die die über Zeitserien gemittelten Stromwerte der Spulen ausdrücken und diese an einen A/D-Umwandlungseingang der CPU 11 einspeisen. Die Glättungszeitkonstanten der integrierenden Schaltkreise 5 sind lang.

Die CPU 11 führt Stromkommandos (Zielströme) den Stromsteuerungen 1 bis 3 zu. Die Stromsteuerungen 1, 2 bzw. 3 steuern die Ströme, die durch die erste Phasenspule 1a bzw. die zweite Phasenspule 1b und die dritte Phasenspule 1c des SR-Motors 1 auf dem Weg über die Motorantriebe 18, 19 und 20 fließen.

Die Stromsteuerung 1 hat einen stromwellenformgenerierenden Schaltkreis 15, eine Vergleichsschaltung 16 und einen das Ausgangssignal bestimmenden Schaltkreis 17. Die Ausbildung und die Funktion der Stromsteuerungen 2 und 3 sind die gleichen wie bei der Stromsteuerung 1.

Eine Batterie PB auf dem Fahrzeug, die die Gleichstromenergiequelle zum An trieb des Elektromotors darstellt, hat einen Hochspannungsausgang von ungefähr 288V, und die Spannung der Batterie PB ist, wenn das Antriebsenergieversor gungsrelais PR angeschaltet ist, an die Motorantriebsversorgungsleitungen ange legt. Ein Kondensator Cap und ein Widerstand Res zum Absorbieren von Wellen sind an die Versorgungsleitungen angeschlossen. Da der Motorantriebsstrom hoch ist, mehrere hundert A, ist die Kapazität des Kondensators CAP groß, unge fahr 8100 F. Der Widerstand des Widerstands Res ist hoch, um den Energiever brauch zu reduzieren, und die Entladungszeitkonstante des parallelen Schalt kreises des Kondensators Cap und des Widerstands Res ist bemerkenswert groß. Deshalb bleibt die Spannung des Kondensators Cap (die Motorantriebsversor gungskabelspannung), wenn das Antriebsenergieversorgungsrelais PR abge schaltet wird, während die Motorantriebe 18, 19 und 20 alle ausgeschaltet sind, für eine lange Zeitspanne auf einem hohen Wert erhalten. Um diese Spannung in einer kurzen Zeit, wie weiter unten diskutiert werden wird, abzubauen, wird das Antriebsenergieversorgungsrelais PR angeschaltet und die CPU 11 der System steuerung gibt dann ein Stromdurchlaßkommando an die Stromsteuerungen 1, 2 und 3 aus und macht dadurch die Motorantriebe 18, 19 und 20 stromdurchlas send und veranlaßt die Ladung des Kondensators Cap sich über die Spulen Ia, 1b, 1c des SR-Motors 1 zu entladen.

Abgetrennt vom Antriebsenergieversorgungsstromkreis sind ebenfalls eine Steuerungsenergieversorgungsbatterie CB und ein Steuerungsenergieversor gungsstromkreis 14 vorgesehen. Der Energieversorgungsstromkreis 14 beinhal tet einen Konstantspannungsstromkreis, der einen extrem niedrigen Energie verbrauch hat, direkt mit der Batterie CB verbunden ist und normalerweise eine konstante Spannung in die CPU 11 einspeist, und eine Konstantspan nungsstromkreis, der einen relativ großen Energieverbrauch hat und der, wenn ein Steuerungsenergieversorgungsrelais CR eingeschaltet ist, mit der Batterie CB verbunden ist, und eine konstante Steuerungsspannung zu den Stromsteuerun gen 1 bis 3, zu (einer Steuerungsspannungsverbindung der) den Motorantrieben 18, 19 und 20 und zu verschiedenen Detektoren und Überwachungsschaltkreisen zuführt.

Eine Betriebsspannung ist ständig an die CPU 11 angelegt, unabhängig davon, ob das Steuerungsenergieversorgungsrelais CR an ist oder nicht. Wenn ein Fahr zeugenergieversorgungsausschlagsignal Vss, das angibt, ob ein Zündschalter VSC, der auf dem Fahrzeug angebracht ist, von einem niedrigen Zustand L, der angibt, daß der Zündungsschalter VSC aus ist, zu einem hohen Zustand H, der angibt, daß dieser an ist, wechselt, schaltet die CPU 11 das Steuerungsenergie versorgungsrelais CR und das Antriebsenergieversorgungsrelais PR an. Wenn das Fahrzeugenergieversorgungsausschlagsignal VSs von H (VSC an) zu L (VSC aus) wechselt, schaltet die CPU 11 das Antriebsenergieversorgungsrelais PR aus, stellt auf digital um und liest die Ausgangsspannung eines isolierenden Span nungsumwandlungsschaltkreises VCT, und gibt, falls diese über einem gesetzten Wert ist, einen Stromdurchlaßbefehl an die Stromsteuerungen 1 bis 3. Wenn die Ausgangsspannung des isolierenden Spannungsumwandlungsschaltkreises VCT unter den gesetzten Wert sinkt, stoppt die CPU 11 den Stromdurchlaß der Stromsteuerungen 1 bis 3 und schaltet das Steuerungsenergieversorgungsrelais CR aus.

Der isolierende Spannungsumwandlungsschaltkreis VCT beinhaltet einen Span nungstrennungswiderstandsschaltkreis zum Teilen der Spannung des Kondensa tors Cap, einen Vergleichsschaltkreis zum Vergleichen einer Trennspannung, die demgemäß mit einer Sägezahnwelle erhalten wird und dabei in einen PWM-Puls (Leistungsverhältnis) umgewandelt wird, einen Photokoppler zum isolierenden Übertragen des PWM-Pulses und einen Pulsweiten-Spannungsumwand lungsschaltkreis zum Umwandeln des isolierend übertragenen Pulses in eine analoge Spannung, wobei die analoge Spannung, die mit Hilfe des Pulsweiten- Spannungsumwandlungsschaltkreises produziert wurde, an einen A/D- Umwandlungseingang der CPU 11 zugerührt wird. Wenn das Antriebsenergie versorgungsrelais PR an ist, wenn die Energieversorgungsspannungsinformation notwendig ist oder nach einer vorbestimmten Zeitspanne, schaltet die CPU 11 von analog auf digital um und liest den analogen Spannungsausgang des isolie renden Spannungsumwandlungsschaltkreises VCT ein. Und wenn es das An triebsenergieversorgungsrelais PR ausschaltet, schaltet die CPU 11 von analog auf digital um und liest erneut diese analoge Spannung ein und weist die Strom steuerungen 1 bis 3 an, Strom durch den SR-Motor 1 zu leiten bis der Span nungswert, der eingelesen wird, unter einen gesetzten Wert abfällt.

Während des stationären Antriebszustands des Elektromotors 1 (während das Antriebsenergieversorgungsrelais PR an ist) berechnet die CPU 11 der System steuerung schrittweise die erforderliche Richtung, eine Antriebsgeschwindigkeit und ein Antriebsdrehmoment des SR-Motors 1 auf der Basis der Informationen, die von dem Schubhebel, dem Bremsschalter, dem Beschleunigungsschalter und dem Beschleunigungsanforderungssensor eingegeben werden, und auf der Basis der Ergebnisse dieser Berechnung steuert sie die Ströme, die durch die Spulen 1a, 1b und 1c des SR-Motors 1 fließen.

Der Winkelsensor gibt ein 11-Bit-Binär-Signal aus, das einen absoluten Winkel wert von 0° bis 360° anzeigt. Die minimale Auflösung des ermittelten Winkels ist 0,5°. Auf der Basis der am wenigsten bedeutsamen zwei Bit des Signals, das von dem Winkelsensor 1d ausgegeben wird, ermittelt die CPU 11 die Drehrichtung des Rotors des SR-Motors 1 (Uhrzeigersinn CW oder Gegenuhrzeigersinn CCW) und erzeugt ein Richtungsüberwachungssignal S11, das einen Wert H (1) hat, wenn die Drehrichtung des Rotors CW ist, und einen Wert L(0), wenn sie CCW ist, speichert dies in einem Register und fährt dies dem den Ausgang bestim menden Schaltkreis 17 zu.

Ein Ende der ersten Phasenspule 1a des SR-Motors 1 ist mit der Hochpotential leitung der Energieversorgung über einen Schaltungstransistor (IGBT) 18a ver bunden, und das andere Ende der Spule 1a ist mit der Niedrigpotentialleitung der Energieversorgung über einen Schaltungstransistor (IGBT) 18b verbunden. Eine Diode ist zwischen dem Emitter des Transistors 18a und der Niedrigpoten tialleitung angeschlossen, und eine Diode ist zwischen dem Emitter des Transi stors 18b und der Hochpotentialleitung angeschlossen. Auf diese Weise wird, falls die Transistoren 18a und 18b beide angeschaltet sind (stromdurchlassend ge schaltet) ein Antriebsstrom durch die Spule 1a geleitet, und falls entweder einer oder beide der Transistoren 18a und 18b abgeschaltet sind (nicht stromdurchlas send geschaltet), ist die Versorgung der Spule 1a mit Elektrizität gestoppt.

Die CPU 11 führt dem den Ausgang bestimmenden Schaltkreis 17 ein modus spezifizierendes Signal S5 zu, das wenn die erforderliche Drehrichtung des SR- Motors 1, die durch die CPU auf Basis der Informationen, die von dem Schubhe bel, dem Bremsschalter, dem Beschleunigungsschalter und dem Beschleuni gungsanforderungssensor bestimmt werden, und die tatsächliche Drehrichtung, die von der CPU 11 selbst abgeleitet wird, übereinstimmen, d. h. wenn der Rotor des Motors in die gleiche Richtung dreht wie erforderlich, H (das bedeutet, daß sanftes Wechseln möglich ist) ist, und das, wenn sie in entgegengesetzten Rich tungen sind, L (d. h. das sanftes Wechseln unmöglich ist und hartes Wechseln festgelegt wird) ist.

Der den Ausgang bestimmende Schaltkreis 17 der Stromsteuerung 1 gibt ein Er gebnis, das er von dem entsprechenden Vergleichsschaltkreis 16 erhalten hat und das eine erste Vergleichsspannung Vr1, die durch den entsprechenden stromwel lenform-generierenden Schaltkreis 15 ausgegeben wird, mit der Spannung des Stromsignals des Stromsensors 2 vergleicht, als Binärsignal S71 an einen Durch gangsantrieb des Motorantriebs 18 zum Übermitteln an den Transistor 18a aus, und gibt ein Ergebnis, das er von dem Vergleichsschaltkreis 16 erhält und das eine zweite Referenzspannung Vr2, die durch den stromwellenform generierenden Schaltkreis 15 ausgegeben wird, mit der Spannung des Stromsi gnals des Stromsensors 2 vergleicht, als Binärsignal S72 an den Durchgangsan trieb zum Übermitteln an den Transistor 18b aus. In dieser bevorzugten Ausfüh rungsform, wird die Beziehung Vr1<Vr2 immer beibehalten.

Wenn ein Phasenanregungsbefehlssignal S5, das durch den stromwellenform erzeugenden Schaltkreis 15 erzeugt wird, im hohen Zustand H (eine erste Pha senanregung anzeigend) ist, werden die Zustände der Transistoren 18a und 18b des Antriebs 18 entsprechend dem Größenverhältnis zwischen der Spannung Vs6 des Stromsignals des Stromsensors 2 und den Referenzspannungen Vr1 und Vr2 auf eine von drei Kombinationen gesetzt, wie sie in Tabelle 1 gezeigt sind.

Tabelle 1

Die abwechselnd sich wiederholenden Kombinationen [1] und [4] stellen das har te Wechseln dar, und die sich abwechselnd wiederholenden Kombinationen [1] und [2] stellen das sanfte Wechseln dar. Der Fall [3], bei dem Vr1<Vs6<=Vr2 ist, ist ein Fall, in welchem normalerweise der Status in den Zustand gebracht würde, daß 18a: aus, 18b: an ist, wie in [2], doch da die Drehrichtung des Rotors des SR-Motors 1 entgegengesetzt zu der spezifierten Richtung ist, ist dies abge ändert worden, so daß 18a: aus, 18b: aus ist, um eine Zerstörung der Transisto ren 18a, 18b zu verhindern.

Wie oben ausgeführt, können die Transistoren 18a, 18b entweder beide an oder beide aus, sowie einer an und der andere aus sein, und welcher dieser Zustände vorausgesetzt wird, wird dadurch bestimmt, ob die Höhe der Spannung Vs6 des Stromsignals des Stromsensors 2 kleiner ist als Vr1, zwischen Vr1 und Vr2 liegt, oder größer als Vr2 ist und, wenn er zwischen Vr1 und Vr2 ist, ob die Drehrich tung des Rotors des Motors die gleiche wie die spezifizierte Richtung ist oder nicht.

Wenn das Phasenanregungsbefehlssignal S5 in seinem niedrigen Zustand L (d. h. daß die Nichtanregung der ersten Phase angeordnet ist)ist, werden beide Transi storen 18a, 18b ungeachtet des Status der Signale S71, S72, die von dem Ver gleichsschaltkreis 16 ausgegeben werden, abgeschaltet.

Die Anstiegscharakteristik (Geschwindigkeit des Anstiegs) des Stroms, der durch die Spule 1a fließt, wenn die Transistoren 18a, 18b beide angeschaltet sind, wird durch die Schaltkreiszeitkonstanten bestimmt und kann nicht durch die Steue rung verändert werden. Wenn der Strom jedoch abgeschaltet wird, ergibt sich ein Unterschied in der Abklingcharakteristik (Geschwindigkeit der Abnahme) des Stroms zwischen den Zuständen, wenn die Transistoren 18a, 18b beide abge schaltet sind, und wenn der Transistor 18a abgeschaltet ist und der Transistor 18b angeschaltet bleibt, und folglich ist es möglich die Geschwindigkeit des Stromabfalls durch diese Schaltung einzustellen. So ist, wenn die Transistoren 18a, 18b beide abgeschaltet sind, der Wechsel im Strom schnell, und wenn der Transistor 18a abgeschaltet ist, aber der Transistor 18b angeschaltet bleibt, der Wechsel im Strom langsam.

Wenn es nahezu keinen Wechsel in den Zielstromwerten (Vr1, Vr2) gibt, sogar wenn die Stromabfallgeschwindigkeit gering ist, bleibt, da die Abweichung zwi schen dem Referenzzustand (Vr1) und dem Zustand des tatsächlichen Stromflus ses (Vs6) nicht ansteigt, der Zustand Vs6<Vr2 immer erhalten. Deshalb ist zu diesem Zeitpunkt die Stromschwankungsamplitude klein. Wenn, wie zu Zeiten des Schaltens der Phase der angeregten Spule die Zielstromwerte (Vr1, Vr2) ge ändert werden, steigt, falls die Stromabklingrate niedrig ist, Vs6<Vr2 an. In die sem Fall steigt die Stromabklingrate, da die zwei Transistoren 18a, 18b beide abgeschaltet sind, an und der Strom folgt den Zielwerten (Vr1, Vr2) und ändert sich schnell. Falls der Wechsel der Zielwerte aufhört, da die Abweichung zwi schen der Referenzspannung Vr1 und der Stromhöhe Vs6 klein wird, wird die Stromabklingrate wieder langsam. Auf diese Weise wird nicht nur die Nachfolge verzögerung des Stroms im Bezug auf Wechsel in den Zielwerten verhindert, sondern auch, wenn Veränderungen in den Zielwerten klein sind, da die Strom veränderungsrate langsam ist, das Auftreten von Vibrationen und Rauschen un terdrückt.

Wenn die Stromabklinggeschwindigkeit durch die oben erwähnten Signale S71 und S72, die durch den den Ausgang bestimmenden Schaltkreis 17 ausgegeben werden, geschaltet ist, besteht im Zeitablauf dieser Schaltung eine Tendenz, daß die tatsächliche Schaltung etwas später stattfindet als zum idealen Zeitpunkt. Das bedeutet, daß idealerweise der Stromabfall schnell gemacht wird, wenn die Zielwerte plötzlich abfallen, daß aber, da das Signal S72 tatsächlich nicht auf den Wert L kommt, wenn die Stromabweichung nicht groß wird, chronologisch eine Verzögerung entsteht. Folglich besteht, wenn die Zielwerte sich sehr schnell ver ändern, mit der automatischen Wechselgeschwindigkeitsschaltung, die nur durch die Signale S71, S72 bewirkt wird, eine Möglichkeit, daß der Strom nicht ausrei chend gut den Zielwerten folgt.

Um dies zu überwinden, ist es in dieser bevorzugten Ausführungsform durch Steuerung des Phasenanregungsbefehlssignals S5 möglich, die Stromabfallge schwindigkeit unabhängig von der Größe des Stroms (Vs6) zu steigern. Das heißt, daß, wenn das Signal S5 auf seinem niedrigen Zustand L gebracht ist, die Transistoren 18a, 18b unabhängig von den Signalen S71, S72 gleichzeitig ausge hen und folglich die Stromabfallgeschwindigkeit ansteigt.

Der stromwellenform-generierende Schaltkreis 15 gibt die zwei Referenzspan nungen Vr1, Vr2 und das Phasenanregungsbefehlssignal S5 aus. Die Referenz spannungen Vr1, Vr2 und das Phasenanregungsbefehlssignal S5 werden entspre chend auf der Basis von Informationen, die in Speichern (RAM) 15b, 15a und 15c (nicht gezeigt) innerhalb des stromwellenform-generierenden Schaltkreis 15 ge speichert werden, erzeugt. Die Speicher 15b bzw. 15a und 15c speichern 8-Bit- (15a,b) bzw. 1-Bit-Daten (15c) in jeder Adresse. 8-Bit-Daten, die aus dem Spei cher 15a ausgelesen werden, werden in eine analoge Spannung, durch einen Di gital-Analog-Umwandler 15e (nicht gezeigt) innerhalb des stromwellenform generierenden Schaltkreises 15 umgewandelt, werden durch einen Verstärker 15g (nicht gezeigt) innerhalb des stromwellenform-generierenden Schaltkreises 15 geleitet und werden zur Referenzspannung Vr2. In ähnlicher Weise werden die 8-Bit-Daten, die aus dem Speicher 15b ausgelesen werden, in eine analoge Spannung durch einen Digital-Analog-Wandler umgewandelt, durch einen Ver stärker geleitet und werden zur Referenzspannung Vr1. Die 1-Bit-Daten, die durch den Speicher 15c ausgegeben werden, werden zum Phasenanregungsbe fehlssignal S5.

Die obenerwähnten Speicher 15b, 15a und 15c (nicht gezeigt) besitzen jeweils viele Adressen, und jede Adresse ist mit einer Drehposition (Winkel) (in 1°- Einheiten) des Rotors R verbunden. Ein Adressenkodierer des stromwellenform generierenden Schaltkreises 15 erzeugt Adreßinformationen aus einem Signal, das die Drehposition des Rotors, ermittelt durch den Winkelsensor 1d, ausdrückt. Diese Adresseninformation wird gleichzeitig in Adresseneingabeanschlüsse der drei Speicher 15b, 15a und 15c eingegeben. Folglich geben, wenn der SR-Motor 1 sich dreht, die Speicher 15b, 15a und 15c schrittweise die Daten aus, die in den Adressen entsprechend zu den Drehpositionen des Rotors gespeichert sind. Auf diese Weise verändert sich der Status der Referenzspannungen Vr1, Vr2 und des Phasenanregungsbefehlssignals S5 mit der Drehposition des Rotors.

In der Praxis wird, um Ströme, die die Wellenform, wie in Fig. 6 gezeigt, aufwei sen, durch die Spulen der drei Phasen zu leiten, die Information eines Anre gungsplans in den Speichern 15a und 15b bereitgehalten. Das heißt, daß in jeder der Adressen, die mit jeweils einer Drehposition (in diesem Beispiel alle 0,50) ver bunden sind, ein Zielwert des Stroms, der in dieser Position gesetzt werden soll, gespeichert ist. Da die Information in den Speichern 15a und 15b mit den Refe renzspannungen Vr2 bzw. Vr1 korrespondieren, unterscheidet sich der Inhalt des Speichers 15a und der Inhalt des Speichers 15b leicht, so daß die Beziehung Vr2<Vr1 erfüllt wird. Da, wie oben beschrieben, die Höhe des Stromflusses durch die Spule 1a wechselt, so daß sie der Referenzspannung Vr1 folgt, ist es möglich, durch Speicherung der Wellenform des Stroms, die durch die Spule 1a geleitet werden soll, als Referenzspannungen Vr1, Vr2 in den Speichern 15b und 15a den Stromfluß so, wie in Fig. 6 gezeigt, zu machen.

In dieser bevorzugten Ausführungsform ist es zum Anregen/Nicht-Anregen der Spulen 1a, 1b, 1c der drei Phasen notwendig, daß zu jeder Zeit, zu der der Rotor sich um 30° dreht, geschaltet wird, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist, aber durch die Art der Wellenform, die in Fig. 6 gezeigt ist, und in den Speichern 15b und 15a gespeichert ist, kann diese Anregungs-/Nicht-Anregungs-Schaltung alle 30° auch automatisch durch die Signale S71, S72 ausgeführt werden. Das heißt, es ist nicht notwendig, daß die CPU 11 Anregungs-/Nicht-Anregungs-Schaltungen der Spulen ausführt.

Im Speicher 15c wird die Information "1" entsprechend dem hohen Zustand H des Phasenanregungsbefehlssignals S5 in den meisten der Adressen bereitgehal ten, wohingegen in Adressen, die Winkeln entsprechen, an denen die Zielstrom größen (Vr1, Vr2) plötzlich abfallen, die Information "0" (erzwungene Abschalt information) entsprechend dem niedrigen Zustand L des Phasenanregungsbe fehlssignals S5 bereitgehalten wird. Das heißt, daß bei Drehpositionen, wie an einem Punkt, an dem die Zielstromwerte (Vr1, Vr2) abzufallen beginnen, wo die Steigung der Abnahme der Zielstromwerte steil ist und vorausgesagt werden kann, daß es besser sein würde, die Stromwechselgeschwindigkeit zu steigern, anstelle auf das automatische Umschalten, das durch das Signal S72 bewirkt wird, zu warten, das Signal S5 auf seinen niedrigen Wert L durch die Informati on, die in dem Speicher 15c gespeichert ist, geschaltet wird und die Stromwech selgeschwindigkeit damit zwangsweise erhöht wird. Auf diese Weise ist es mög lich, eine Zeitverzögerung, die bei der Schaltung der Stromwechselgeschwindig keit entsteht, zu vermeiden und der Strom folgt noch besser den Zielwerten.

Die Speicher 15b, 15a und 15c sind beschreibbar und lesbar und das Schreiben und Lesen kann gleichzeitig ausgeführt werden. Die Speicher 15b, 15a und 15c sind über eine Signalleitung an die CPU 11 angeschlossen und die CPU 11 er neuert den Inhalt der Speicher 15b, 15a und 15c, falls notwendig.

Der Betrieb der CPU 11 ist im Überblick in den Fig. 2 und 3 gezeigt. Wie zu nächst in Fig. 2 zu sehen ist, wird, wenn die Energieversorgung angeschaltet wird (und eine Betriebsspannung von der Batterie CB und dem Energieversor gungsschaltkreis 14 an die CPU 11 angelegt wird) in einem Schritt 51 die Initia lisierung ausgeführt. Das heißt, die Initialisierung der Speicher innerhalb der CPU 11 und das Setzen des Modi der internen Zeitgeber, Unterbrecher und so weiter wird ausgeführt, und dann wird die Systemdiagnose durchgeführt und, falls keine Unregelmäßigkeiten vorliegen, fährt die CPU 11 mit dem nächsten Schritt fort.

Im Schritt 52 wird der Status der Signale, die durch den Schubhebel, den Brems schalter, den Zündungsschalter VSC, den Beschleunigungsschalter und den Be schleunigungsanforderungssensor ausgegeben werden, über eine Eingabeschnitt stelle 12 eingelesen, die Antriebsspannung Vp (die analoge Ausgangsspannung des isolierenden Spannungsumwandlungsschaltkreises VCT) wird eingelesen und diese Zustandsdaten und Spannungswerte werden in einem internen Speicher bereitgehalten.

Danach wird in Schritt 53 das Ein/Aus des Zündungsschalters VSC (H/L des Aus schlagsignals Vss) überprüft, und, falls es auf An ist (H), wird in Schritt 54 mit Bezug auf die Daten des Registers Fvac (1, falls der Zündungsschalter VSC be reits an war, 0, falls nicht) bestimmt, ob dies einen Wechsel von Aus zu An be gründet oder nicht. Wenn bestimmt wird, daß dies ein Wechsel von Aus zu An ist, wird in den Schritten 55 und 56 mit Bezug auf den Datenzustand Normali tät/Abnormalität geprüft und, falls der Status unormal ist, wird das Steuerungs energieversorgungsrelais CR angeschaltet, der Wert 1 in das Register Fvac ge schrieben und eine Bereitschaftsanzeige leuchtet auf (Schritte 57 bis 60). Nach dem Einschalten wird das Wort "Schritt" angezeigt werden und die Schrittnum mer wird geschrieben werden.

Als nächstes wird ein Temperaturüberwachungssignal (eine analoge Spannung) eines Temperatursensors TS, der an ein Schaltgerätemodul EPM, das den Mo torantrieb bildet, angebracht ist, in ein Digitalsignal umgewandelt und eingele sen (61). Im folgenden wird ein Wert, der die digitalen Daten des Temperatu rüberwachungssignales ausdrückt, als INVT ausgedrückt werden. Die ermittelte Temperatur INVT wird dann mit 1000 (eine Konstante zur Berechnung) multi pliziert und dieses Produkt wird in Register (individuelle Temperaturregister) IT1 bis IT3 für die Phasenantriebe 18, 19 und 20 geschrieben. Ebenso wird die Überwachungstemperatur INVT in ein entsprechendes Temperaturregisters IGBTT (62, 63) geschrieben. Nachfolgend werden die Daten der individuellen Temperaturregister IT1, IT2 und IT3 als abgeschätzte Temperaturwerte der Schalteinrichtungen der Phasenantriebe 18, 19 und 20 angesehen; jedoch ent spricht 1/1000 des Werts, der durch die Daten angegeben wird, der Einheit °C. Die Daten der repräsentativen Temperaturregister IGBTT werden als repräsen tative Werte eines Satzes von abgeschätzten Temperaturen (drei) der Schal tungseinrichtungen der Motorantriebe 18, 19 und 20 angesehen und der Wert, der durch diese Daten ausgedrückt wird, ist noch in der Einheit von °C.

Nachfolgend wird ein 200 msec-Zeitgeber, der eine Zeitgrenze von 200 msec hat, gestartet (64) und Unterbrechungsprozesse, die dem Taktgeber nach Erreichen seiner Zeitgrenze folgen, werden erlaubt (65).

Es wird nun der Inhalt dieser Unterbrechungsprozesse unter Hinweis auf Fig. 4 beschrieben werden. Wenn der 200 msec-Zeitgeber seine Zeitgrenze erreicht, startet die CPU 11 den 200 msec-Zeitgeber (91) erneut, liest das Temperatursi gnal des Temperatursensors TS ein, wandelt in digital um und liest Signale (analoge Spannungen) von den integrierenden Schaltkreisen 5, die den Zeitfol gendurchschnitt der Phasenströme ausdrücken, ein (92). Im Nachfolgenden wer den die so eingelesenen Phasenstromdaten einfach die Phasenströme TW1 bis TW3 genannt. Dann werden Temperaturänderungen (Temperaturänderungen, die während der 200 msec auftreten, d. h. Temperaturänderungsgeschwindigkeit) it1 bis it3, die den Phasenströmen TW1 bis TW3 entsprechen, berechnet (93). Dies wird in Fig. 5 gezeigt.

Entsprechend Fig. 5 wird hier zuerst die Berechnung einer Temperaturänderung it1 für die Transistoren 18a, 18b der ersten Phasenspule zusammen mit der Überprüfung des ersten Stromsensors 2 durchgeführt (931). Das heißt, daß zu erst geprüft wird, ob der erste Phasenstrom TW1 einen Wert aufweist, der im Wesentlichen mit dem ersten Phasenzielstrom, der durch die CPU zum strom wellenformgenerierenden Stromkreis 15 zugeführt wird (931a), übereinstimmt und daß, wenn er weitgehend unterschiedlich ist, eine "1" (unnormal) in das Register FDE1 zur Speicherung der Unregelmäßigkeitsdaten des ersten Phasen stromsystems geschrieben wird (931e) und der Temperaturänderung iT1 wird der Wert 0 zugeteilt (931f). In diesem Fall schreitet das Verfahren zur "Berechnung von it2" voran (932).

Wenn der erste Phasenstrom TW1 ein Wert ist, der im Wesentlichen mit dem ersten Zielphasenstrom übereinstimmt, wird das Register FDE1 gelöscht (931b), und ein Temperaturwechsel it1 entsprechend dem ersten Phasenstrom TW1 wird berechnet (931c). Wie unten in Tabelle 2 gezeigt ist, werden die Temperaturän derungen it1 entsprechend den Strömen TW1 in eine Referenzdatentabelle für die Berechnung geschrieben.

Tabelle 2

Wenn der Wert des ersten Phasenstroms TW1 der gleiche ist wie einer der Werte des Stroms TW1 (A) in der Referenzdatentabelle, liest die CPU 11 direkt die Temperaturänderung entsprechend zu diesem Wert aus. Wenn der Wert nicht in der Tabelle erscheint, liest die CPU 11 die nächsten beiden Stromwerte und ihre entsprechende Temperaturänderung aus und berechnet eine Temperaturände rung entsprechend dem ersten Phasenstrom TW1 durch Interpolation oder Ex trapolation (falls der Strom 700A überschreitet) (931c). Der berechnete Wert wird in ein Register it1 (931d) geschrieben.

Der Inhalt der Berechnung der Temperaturänderungen it2 und it3 entsprechend dem zweiten Phasenstrom TW2 und dem dritten Phasenstrom TW3 (932, 933) ist ähnlich zu dem, der in dem Fall der ersten Phase oben beschrieben wurde.

Als nächstes wird aus den Registern FDE 1 bis FDE 3 bestimmt, ob es eine Un regelmäßigkeit in einem der Ströme von 1 bis 3 (934) gibt und, falls einer von diesen unnormal ist, wird ein Sensorfehler ausgegeben (angezeigt) (935). Falls keiner unnormal ist, wird die Sensorfehlerausgabe gelöscht (die Anzeige wird zurückgesetzt) (936).

Wenn wir nun zu Fig. 4 zurückgehen, die CPU 11 bezieht sich nach der "Berechnung der Temperaturänderungen it1 bis it3", die oben beschrieben wur de (93) auf eine Motorgeschwindigkeit, die durch ein Pulsunterbrechungsverfah ren, das als Antwort auf einen Abfall bei den am wenigsten bedeutsamen Bit (binäres Signal, oder Puls) der Daten, die den Überwachungswinkel des Winkel sensors 1d ausdrücken, berechnet wird, und überprüft, ob diese unterhalb 10 Umdrehungen pro Minute (ob es also eine niedrige Geschwindigkeit) ist (94). Wenn die Motorgeschwindigkeit niedriger als 10 Umdrehungen pro Minute ist, besteht die Möglichkeit, daß die Phasenanregungszeit lang ist und der Anre gungsstrom ebenfalls hoch ist. Das heißt, es kann erwartet werden, daß die Tem peraturanstiegsgeschwindigkeit hoch sein wird. In diesem Fall werden die Daten der individuellen Temperaturregister IT1, IT2 und IT3 durch den Wert des Hö heren aus einer Summe Iti+iti, die durch Addition der Temperaturänderungen iti (i = 1 bis 3), die über 200 msec berechnet wurden, mit ihren vorliegenden Wer ten (die Werte, die 200 msec früher berechnet wurden) Iti (i = I bis 3) zu diesem Zeitpunkt erhalten wird, und aus einem Produkt, das durch Multiplikation der Überwachungstemperatur INVT mit 1000, die in die individuellen Temperatur register Iti (i = 1 bis 3) geschrieben ist, erhalten wird, aktualisiert (95). Um ein Überfließen oder Unterfließen der abgeschätzten Werte, die auf diese Weise be rechnet werden, zu unterdrücken, werden die Datenwerte eines jeden der indivi duellen Temperaturregister Iti überprüft und falls es unterhalb -5000 ist, werden die Daten des Registers mit Daten, die -5000 anzeigen, überschrieben, und falls es über 150 000 ist, wird es mit 150 000 überschrieben (96). Ebenso wird das re präsentative Temperaturregister IGBTT durch Überschreiben mit Daten, die 1/1000 des maximalen Werts der Daten der individuellen Temperaturregister IT1 bis IT3 aufweisen, erneuert (97).

Das oben beschriebene Verfahren wird durchgeführt, wenn die Motorgeschwin digkeit eine niedrige Geschwindigkeit von 10 Umdrehungen pro Minute oder darunter ist. Wenn die Motorgeschwindigkeit 10 Umdrehungen pro Minute (nachfolgend als Polgeschwindigkeit ausgedrückt) überschreitet, werden die Da ten in den individuellen Temperaturregistern IT1 bis IT3 alle durch Überschrei ben mit einem Produkt, das durch Multiplikation der Überwachungstemperatur INVT mit 1000 erhalten wird, erneuert (98). Dann wird in der gleichen Weise wie in Schritt 98 das Verfahren zum Unterdrücken eines Überschreitens und Unter schreitens der abgeschätzten Werte durchgeführt (99) und in diesem Fall wird das repräsentative Temperaturregister IGBTT durch Überschreiben mit der Überwachungstemperatur INVT erneuert (100). Das oben beschriebene Verfah ren ist Bestandteil des Unterbrechungsverfahrens, das in einem Zeitabschnitt von 200 msec ausgeführt wird.

Wenn das oben beschriebene Unterbrechungsverfahren erlaubt worden ist (65 in Fig. 2), fährt die CPU 11 mit der stationären Zustandssteuerung des SR-Motors, die in Fig. 3 gezeigt ist, fort und durchläuft anschließend einen stationären Zu standssteuerungskreislauf mit den Schritten 52, 53, 54 aus Fig. 2, den Schritten 66 bis 74 aus Fig. 3 und zurück zu Schritt 52 aus Fig. 2 bis der Zündungsschalter VSC abgeschaltet wird, und während dieser Zeit wird das obenbeschriebene Un terbrechungsverfahren in einem Zeitabschnitt von 200 msec wiederholt.

In Schritt 66 aus Fig. 3 schreitet das Verfahren, wenn ein Wechsel in einigen der in Schritt 2 überwachten Zustände eingetreten ist, von Schritt 66 zu Schritt 67 fort. Wenn kein Wechsel eingetreten ist, fährt das Verfahren von Schritt 66 mit Schritt 68 fort.

Im Schritt 67 wird auf der Basis der in Schritt 52 ermittelten Zustände eine er forderliche Antriebsrichtung (spezifizierte Richtung) des SR-Motors 1 bestimmt und ein Zielwert des Antriebsdrehmoments wird bestimmt. Wenn beispielsweise eine Beschleunigungsanforderung, die durch den Beschleunigungsanforderungs sensor ermittelt wird, zugenommen hat, wird der Zielwert des Antriebsdrehmo ments ebenfalls erhöht. Hier wird ebenfalls eine Drehmomentänderungsmarke gesetzt, die eine Änderung in dem Zieldrehmoment anzeigt.

In Schritt 68 wird die Geschwindigkeit des SR-Motors 1 berechnet. In dieser be vorzugten Ausführungsform mißt die CPU 11, da die (11 Bit) Winkel- Ermittlungsdaten des Winkelsensors 1d in Übereinstimmung mit der Drehung des Rotors des SR-Motors wechseln und der Zeitabschnitt dieses Wechsels umge kehrt proportional zu der Drehgeschwindigkeit des Motors ist, die Periode, mit der das mindestbedeutsame Bit durch Pulsunterbrechungsverfahren wechselt, und berechnet die Geschwindigkeit des Motors auf der Basis der gemessenen Zeitabschnitte in Schritt 68. Daten der berechneten Motorgeschwindigkeit wer den im internen Speicher gespeichert.

Wenn eine Änderung in der Rotationsgeschwindigkeit des SR-Motors 1 aufgetre ten ist, fahrt das Verfahren von Schritt 69 aus mit Schritt 71 fort, und wenn kei ne Änderung in der Geschwindigkeit aufgetreten ist, fährt das Verfahren mit Schritt 70 fort. In Schritt 70 wird der Status der Drehmomentänderungsmarke überprüft, und wenn die Marke gesetzt worden ist, d. h. wenn eine Änderung in dem Zieldrehmoment aufgetreten ist, fahrt das Verfahren mit Schritt 71 fort, und wenn keine Änderung im Drehmoment aufgetreten ist, wird ein Stromkor rekturkoeffizient Kt entsprechend den Daten in dem repräsentiven Temperatur register IGBTT berechnet (74a), der berechnete Koeffizient wird mit einem be rechneten Zielstrom (73) multipliziert und zur Einspeisung in die Stromsteue rungen 1 bis 3 bereitgehalten und die erhaltenen Produktdaten werden in die Stromsteuerungen 1 bis 3 eingespeist (74b), woraufhin das Verfahren zu Schritt 52 zurückkehrt.

In Schritt 71 werden Daten von einem Stromplanspeicher (nicht gezeigt) einge speist und im darauffolgenden Schritt 72 werden Daten von einem Wellenform planspeicher (nicht gezeigt) eingegeben. In dieser bevorzugten Ausführungsform bestehen der Stromplanspeicher und die Wellenformplanspeicher aus Nur-Lese- Speichern (ROM), in welchem verschiedene Daten vorgespeichert werden. Im Stromplanspeicher werden viele Daten Cnm (n: Wert eine Spalte entsprechend dem Drehmoment, m: Wert einer Reihe entsprechend der Geschwindigkeit), die mit verschiedenen Zieldrehmomenten und verschiedenen Geschwindigkeiten (Motordrehgeschwindigkeiten) verbunden sind, gespeichert, und in jedem Satz Daten Cnm sind ein Anregungs-An-Winkel, ein Anregungs-Aus-Winkel und ein Zielstromwert enthalten. Beispielsweise ist der Inhalt des Datensatzes C34, wenn das Drehmoment 20 [Nm] beträgt und die Geschwindigkeit 500 Umdrehungen pro Minute ist, gleich 52,5°, 82,5° und 200 [A] (Zielstrom). Das bedeutet, daß in einem Bereich der Drehpositionen von 0° bis 90° ein Strom von 200A über dem Bereich von 52,5° bis 82,5° durch eine bestimmte Spule geleitet werden soll und der Strom über dem Bereich von 0° bis 52,5° und 82,5° bis 90° abgeschaltet wer den soll. Im Schritt 71 wird ein Satz von Daten Cnm, die in Übereinstimmung mit dem Drehmoment und der Geschwindigkeit zu diesem Zeitpunkt ausgewählt worden ist, eingegeben.

Der Zielwert des Stroms, der tatsächlich durch die Spulen geleitet wird, ändert sich jedoch nicht in einer üblichen rechtwinkligen Wellenform, sondern wird vielmehr als Wellenform angenommen, die sanfte Anstiege und Abfälle hat. Diese Wellenform wird auf der Basis des Wellenformplanspeichers bestimmt. Im Wel lenformplanspeicher werden viele Daten D1n und D2n (n: Wert einer Reihe ent sprechend der Geschwindigkeit), die mit verschiedenen Geschwindigkeiten (Motordrehgeschwindigkeiten) verbunden sind, gespeichert. Der Datensatz D1n ist ein Anstiegsanforderungswinkel und zeigt einen Winkel, über den der Strom von einem niedrigen Wert (0[A]) auf einen hohen Wert (z. B. 200[A]), die Ziel stromgröße) angehoben werden soll. Der Datensatz D2n ist ein Abfallanforde rungswinkel und zeigt einen Winkel, über den der Strom von einem hohen Wert (z. B. 200[A]) auf einen niedrigen Wert (0[A]) abgesenkt werden soll. Wenn bei spielsweise der Datensatz C34 des Stromplanspeichers benutzt wird, wird die Wellenform des Zielstromwertes so geändert, daß der Anstieg des Zielstromwer tes aus einer Position mit einem Winkel D1n vor dem Anregungs-An-Winkel von 52,5° gestartet wird, und der Strom steigt sanft bis er 100% bei 52,5° erreicht, und der Abfall von dem Zielstromwert wird von einer Position mit einem Winkel D2n vor dem Anregungs-Aus-Winkel von 82,5° aus gestartet und der Zielstrom wert wird sanft gewechselt, so daß der Abfall bei 82,5° beendet ist.

Die Datensätze D1n, D2n des Wellenformplanspeichers sind vorbestimmt, so daß der Strom zu optimalen Zeitpunkten (Winkeln) bei jeder Geschwindigkeit (Umdrehung pro Minute) ansteigt und fällt. Das heißt, wenn die Anstiege und Abfälle zu schnell sind, werden die differentiellen Werte des magnetischen Flus ses zum Zeitpunkt des Abschaltens der Magnetisierung groß und die Vibration und der Lärm nehmen zu, und wenn die Anstiege und Abfälle zu langsam sind, fällt das Antriebsdrehmoment deutlich ab, und der Antriebswirkungsgrad fällt ebenso ab und entsprechend können solche Werte wie Vibration und Lärm gut unterdrückt werden, und es gibt ebenfalls einen kleinen Verlust an Antriebswir kungsgrad, wenn die Werte als D1n, D2n gesetzt sind. Im Besonderen werden auch die Anstiegszeit entsprechend zu D1n und die Abfallzeit entsprechend zu D2n beide größer gemacht als die Halbperiode der charakteristischen Frequenz (Resonanzfrequenz) des SR-Motors 1. Wenn dies gemacht wird, ist die Vibrati onsfrequenz, die beim Anregungsschalten entsteht, kleiner als die charakteristi sche Frequenz des SR-Motors 1 und folglich wird Resonanz verhindert und Vi bration und Rauschzustände werden unterdrückt.

In Schritt 72 wird ein Satz Daten D1n, D2n entsprechend der Geschwindigkeit zu dieser Zeit aus dem Wellenformplanspeicher 13b ausgewählt und diese Daten werden in die CPU 11 eingegeben. Beispielsweise werden, wenn die Geschwin digkeit [Umdrehungen pro Minute] 500 beträgt, die Datensätze D14 und D24 ausgewählt und eingegeben.

Im nachfolgenden Schritt 73 werden auf der Basis der Datensätze Cnm, die im Schritt 71 eingegeben werden und Datensätze D1n, D2n, die im Schritt 72 einge geben werden, die Anregungsplandaten erzeugt, das Korrekturverfahren von Schritt 74 wird auf diese Stromdaten angewandt und die Daten aus den Spei chern 15b, 15a und 15c des stromwellenform-generierenden Schaltkreises 15 werden dann entsprechend diesem neuesten Anregungsplan aktualisiert (überschrieben). Natürlich werden die Anregungsplandaten nicht in die Speicher 15b, 15a und 15c des stromwellenform-generierenden Schaltkreises 15 nur für die erste Phase geschrieben, sondern es wird vielmehr für jede der drei Phasen ein Anregungsplan erzeugt und das Korrekturverfahren aus Schritt 74 wird dar auf angewandt und die Ergebnisse für jede Phase werden zu dem stromwellen form-generierenden Schaltkreis der entsprechenden Phase geschrieben.

In der Praxis werden die Anregungspläne in der folgenden Weise erzeugt. Im Falle der dritten Phase wird der Zielstromwert einer Winkelposition A1, die durch Subtraktion des Anstiegsanforderungswinkels D1n vom Anregungs-An- Winkel Aon, der in dem Datensatz Cnm enthalten ist, erhalten wird, auf 0 ge setzt, der Strom bei der Position des Anregungs-An-Winkels Aon wird auf den Zielstromwert (z. B. 200[A]), der in dem Datensatz Cnm enthalten ist, gesetzt und zwischen den Winkelpositionen A1 und Aon werden die Daten so interpoliert, daß die zwei Positionen mit einer glatt ansteigenden Kurve verbunden werden. Das heißt, daß Werte, die sich einer solchen Kurve annähern, durch Berechnung für jede 0,5° des Rotorwinkels erhalten werden und diese zu Zielstromwerten für diese Winkel gemacht werden. Ahnlich wird, bei einer Winkelposition A2, die durch Subtraktion des erforderlichen Abfallanforderungswinkels D2n von dem Anregungs-Aus-Winkel Aoff, der im Datensatz Cnm enthalten ist, erhalten wird, die Zielstromgröße auf die Zielstromgröße, die in dem Datensatz Cnm (z. B. 200[A]) enthalten ist, gesetzt, die Zielstromgröße wird auf 0 gesetzt bei der Posi tion des Anregungs-Aus-Winkels Aoff und zwischen den Winkelpositionen A2 und Aoff werden die Daten so interpoliert, daß die zwei Positionen mit einer glatt abfallenden Kurve verbunden werden. Das heißt, daß Werte, die sich einer sol chen Kurve annähern, durch Berechnung für jede 0,5° des Rotorwinkels erhalten werden, und daß diese zu den Zielstromgrößen für diese Winkel gemacht werden.

Bei Winkelpositionen, die sich von den obengenannten unterscheiden, wird 0 als die Zielstromgröße eingetragen.

Für die erste Phase und die zweite Phase werden Anregungspläne, die durch Verschieben der Daten des Anregungsplans der dritten Phase um 30 bzw. 60° erhalten werden, benutzt.

In dieser bevorzugten Ausführungsform muß die CPU 11, da die Ströme, die durch die Spulen fließen auf der Basis der Anregungspläne, die in den stromwel lenform-generierenden Schaltkreisen der entsprechenden Phasen geschrieben sind, kontrolliert werden, nur einen Anregungsplan in jeden der stromwellen form-generierenden Schaltkreise schreiben und die Schaltung der Anregung der Spulen wird automatisch durch die Schaltkreise entsprechend diesen Plänen ausgeführt. Unmittelbar bevor die Anregungspläne in die phasenstromwellen form-generierenden Schaltkreise geschrieben werden, wird ein Korrekturkoeffi zient Kt entsprechend den Daten in dem repräsentativen Temperaturregister IGBTT berechnet (74a) und das Produkt der Anregungsplandaten, multipliziert mit dem Korrekturkoeffizienten Kt wird als Anregungsplan in die stromwellen form-generierenden Schaltkreise geschrieben (74b). Dieser Korrekturkoeffizient Kt ist 0, d. h. Durchgang ausgeschaltet, wenn der repräsentative Wert IGBTT 90° oder darüber ist, 1, wenn er weniger als 70°C ist, und ein Wert, der in umgekehr tem Verhältnis zu dem repräsentativen Wert IGBTT von 1 auf 0 abnimmt, wenn der repräsentative Wert zwischen 70°C und 90°C ist. Bei dieser bevorzugten Aus führungsform entspricht 90°C einem konventionellen Durchgangs-Aus- Schwellwert, und dies ist ein relativ hoher Wert. Da bei niedrigen Geschwindig keiten, bei denen ein Risiko für die Schaltungstransistoren 18a, 18b innerhalb des Moduls IPM zum Erleiden eines thermischen Schadens besteht, wird der re präsentative Wert IGBTT nicht nur auf der Basis der ermittelten Temperatur INVT des Temperatursensors TS bestimmt, sondern auch auf der Basis der in dividuellen Temperatur, die durch die Werte IT1 bis IT3 für die Transistoren der entsprechenden Phasen innerhalb des Moduls, die auf der Basis von abgeschätz ten Temperaturwechseln in Zeitspannen von 200 msec berechnet und aktuali siert werden, abgeschätzt werden, wobei die Zuverlässigkeit der Abschätzung der Temperatur innerhalb des Moduls höher ist, als wenn nur die ermittelte Tempe ratur INVT benutzt wird, und mit den repräsentativen Werten zwischen 70°C und 90°C wird ein Motorantrieb, der einen thermischen Schaden vermeidet und ebenfalls soviel im Strom wie möglich dem Motor zur Verfügung stellt, durchge führt und die Zuverlässigkeit dieses Motorantriebs ist hoch.

Unter nochmaligem Hinweis auf Fig. 2 fährt das Verfahren, wenn das Signal Vss, das in Schritt 52 eingelesen wird und den An/Aus-Zustand des Zündungsschal ters VSC anzeigt, zu L (aus) wechselt, von Schritt 53 zu Schritt 75 fort und das Antriebsenergieversorgungsrelais PR wird, da hier die Daten des Registers Fvsc 1 sind (Antriebsenergieversorgungsrelais PR an), ausgeschaltet (76). Es wird dann überprüft, ob die Antriebsenergieversorgungsspannung Vp (die Ausgangsspan nung des isolierenden Spannungsumwandlungskreises VCT) weniger als 1V be trägt (77), und, falls es über ein 1V ist, werden Phasenzielstromwerte berechnet, die im wesentlichen nicht zum Rotieren des Motors, aber nichtsdestoweniger zum Entladen des Kondensators Cap innerhalb von 150 msec führen, und in die stromwellenformgenerierenden Schaltkreise eingespeist (82).

Wenn die Spannung des Kondensators Cap als Ergebnis des Durchflusses von Strom durch den Motor unter IV fällt, schreibt die CPU 11 eine Zielstromgröße von 0A in jedes Phasenregister (77, 78) und speist dies in die Stromsteuerungen 1 bis 3 ein, um den Stromdurchfluß durch den Motor zu stoppen (79). Es schaltet dann das Steuerungsenergieversorgungsrelais CR aus (80), löscht das Register Fvsc (81) und steht anschließend bereit, bis der Zündungsschalter VSC durch einen Durchgang durch die Schritte 52, 53, 75 und 52 wieder eingeschaltet wird.

In dem oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Ströme der Spulen 1a bis 1c der Phasen des Elektromotors 1 durch Stromsensoren 2 bis 4 bestimmt und die Temperaturen werden auf der Basis dieser ermittelten Strö me abgeschätzt; die Erfindung kann jedoch auch so ausgeführt sein, daß eine Konstruktion, in welcher die Temperaturen auf der Basis von Anregungsbe fehlströmen von den Stromsteuerungen 1 bis 3 zu den Phasenspulen 1a bis 1c bestimmt werden, vorgesehen ist. In diesem Fall können beispielsweise bei der "Berechnung der Temperaturänderungen it1 bis it3" des oben erwähnten Schritts 93 die Stromdaten, die in die Stromsteuerungen 1 bis 3 in Schritt 74b (Fig. 3) eingespeist werden, als Stromwerte WC1 bis WC3 benutzt werden.

Claims

1. Überhitzungsschutzsystem eines Schaltungsmoduls, das umfaßt:
Temperaturermittlungseinrichtungen zum Ermitteln der Temperatur von einem Schaltungsmodul, das einen Strom durch einen Verbraucher (1) leitet;
Temperaturabschätzungseinrichtungen (11) zum Berechnen einer Tempera turänderungsgeschwindigkeit (it1) einer Schaltungseinrichtung (18a, 18b) innerhalb des Schaltungsmoduls entsprechend einem Strom, der durch einen Verbraucher (1) geleitet wird, und zur Berechnung eines abgeschätzten Werts der internen Temperatur des Schaltungsmoduls auf der Basis der be rechneten Temperaturänderungsgeschwindigkeit (it1) und der ermittelten Temperatur; und
Strombegrenzungseinrichtungen (11) zur Korrektur eines Zielstromwerts der Stromsteuerungseinrichtungen auf der Basis des durch die Temperaturab schätzungseinrichtungen (11) abgeschätzten Wertes zur Steuerung eines Stroms, der durch die Schaltungseinrichtung geleitet wird.

2. Überhitzungsschutzsystem eines Schaltungsmoduls nach Anspruch 1, das weiterhin Stromüberwachungseinrichtungen (2, 5) zum Ermitteln eines Last stroms oder eines Befehlswerts für einen Strom zu dem Verbraucher umfaßt, in welchem die Temperaturabschätzungseinrichtungen (11) eine Tempera turwechselgeschwindigkeit (it1) entsprechend den Stromwerten, die durch die Stromüberwachungseinrichtungen (2, 5) ermittelt worden sind, berech nen, wobei die Temperaturänderungsgeschwindigkeit einen positiven, hohen Wert hat, wenn der genannte Stromwert hoch ist, und einen negativen nied rigen Wert hat, wenn der genannte Stromwert niedrig ist.

3. Überhitzungsschutzsystem eines Schaltungsmoduls, das umfaßt:
Temperaturermittlungseinrichtungen zum Ermitteln der Temperatur eines Schaltungsmoduls zum Durchleiten von Strömen durch Phasenspulen eines Elektromotors (1);
Temperatursabschätzungseinrichtungen (11) zum Berechnen von Tempera turänderungsgeschwindigkeiten (it1 bis it3) von Schaltungseinrichtungen (18a, 18b) innerhalb des Schaltungsmoduls entsprechend den Strömen, die durch die Phasenspulen (1a bis 1c) des Elektromotors geleitet werden, und Berechnung eines abgeschätzten Wertes der internen Temperatur der Schal tungseinrichtung von jeder Phase innerhalb des Schaltungsmoduls auf der Basis der berechneten Temperaturänderungsgeschwindigkeiten (it1 bis it3) und der ermittelten Temperatur; und
Strombegrenzungseinrichtungen (11) zur Korrektur von Zielstromgrößen der Stromsteuerungseinrichtungen für die Steuerung der Ströme, die durch die Phasenspulen des Elektromotors (1) geleitet werden, auf der Basis der abge schätzten Temperaturwerte, die durch die Temperaturabschätzungseinrich tungen berechnet werden.

4. Überhitzungsschutzsystem eines Schaltungsmoduls nach Anspruch 3, da durch gekennzeichnet, daß die Temperaturabschätzungseinrichtungen (11) den maximalen Wert der abgeschätzten Temperaturwerte der Schaltungs einrichtung der Phasen als eine repräsentative Temperatur setzen und die Strombegrenzungseinrichtungen (11) die Zielstromgröße der Stromsteue rungseinrichtungen zur Steuerung der Ströme, die durch die Phasenspulen des Elektromotors geleitet werden, auf der Basis der repräsentativen Tempe ratur korrigiert.

5. Überhitzungsschutzsystem eines Schaltungsmoduls nach Anspruch 3, wei terhin umfassend Stromermittlungseinrichtungen (2 bis 4) zum Ermitteln der Ströme der Phasenspulen (1a bis 1c) des Elektromotors oder der Befehls größen für Ströme zu den Phasenspulen, wobei die Temperaturabschät zungseinrichtungen (11) die Temperaturänderungsgeschwindigkeiten (it1 bis it3) entsprechend zu den Phasenstromwerten, die durch die Stromermitt lungseinrichtungen (2 bis 4, 5) ermittelt werden, berechnet, wobei die Tem peraturänderungsgeschwindigkeiten jeweils einen positiv hohen Wert ha ben, wenn der entsprechende Stromwert hoch ist, und einen negativ niedri gen Wert haben, wenn der entsprechende Stromwert niedrig ist.