DE19824240A1 - Erregungssteuerung eines Elektromtors - Google Patents
Erregungssteuerung eines ElektromtorsInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Erregungssteuerung zum Steuern des
AN/AUS eines H-Typ schaltenden Schaltkreises zum Anlegen unterbrochener
Elektrizität an elektrische Spulen eines Elektromotors.
Ein Schaltkreis zum Zuführen von Elektrizität zu einem geschalteten Reluk
tanzmotor wird mit Hinweis auf die Zeichnungen erklärt. Der geschaltete Reluk
tanzmotor (nachfolgend als SR-Motor bezeichnet) umfaßt einen Rotor, der so
konfiguriert ist, daß ein Polbereich im allgemeinen nach außen ragt, und einen
Stator, der so konfiguriert ist, daß ein Polbereich nach innen ragt. Der Rotor ist
ein Eisenkern, der durch einfaches Laminieren von Eisenplatten gebildet wird,
und der Stator umfaßt eine Spule, die konzentrisch pro Pol gewickelt ist. Der SR-
Motor funktioniert so, daß jeder Pol des Stators als Elektromagnet betrieben
wird, und daß der Rotor durch das Anziehen jedes Polbereichs des Rotors durch
magnetische Kraft des Stators gedreht wird. Entsprechend kann der Rotor in
eine gewünschte Richtung durch schrittweises Schalten des Energie-AN-
Zustandes der Spule, die um jeden Pol des Stators gewickelt ist, entsprechend der
Drehposition jedes Pols des Rotors gedreht werden. Diese Art von SR-Motor ist
beispielsweise in der japanischen Offenlegungsschrift Hei 01-298940 offenbart.
Da der Energie-AN/AUS-Zustand eines jeden Pols des Stators geschaltet wird,
wenn sich jeweils der Pol des Rotors an einer bestimmten Drehposition im SR-
Motor befindet, wechselt die Größe der magnetischen Anziehungskraft, die auf
den Rotor ausgeübt wird, beim Schalten des Zustands abrupt. Deshalb tritt eine
relativ große mechanische Vibration zwischen dem Rotor und dem Stator auf
und durch diese Rotation wird ebenfalls Lärm erzeugt.
Bei dem oben beschriebenen bekannten Stand der Technik, der in der japani
schen Offenlegungsschrift Hei 01-298940 offenbart ist, wird ein Drehpositions
signal, das eine moderate Führungskante und Ablaßkante aufweist, erzeugt und
zum moderaten Anstieg eines Stroms beim Anregen der elektrischen Spule sowie
beim Abfall des Stroms beim Entregen der elektrischen Spule benutzt. Es er
möglicht, die Entstehung von Vibrationen und Lärm beim SR-Motor zu unter
drücken. Da es jedoch das Drehpositionssignal benutzt, ist die Wirkung der Lär
munterdrückung reduziert, wenn der Anstieg des Stroms beim Anregen der elek
trischen Spule und der Abfall des Stroms beim Entregen der elektrischen Spule
wirklich schnell werden, beispielsweise beim Drehen des Motors bei niedriger
Geschwindigkeit, und der zu fließende Strom wird sehr klein und das zu erzeu
gende Drehmoment wird klein, da die Energie-AN-Zeit pro Zeitspanne verkürzt
wird, wenn der Anstieg des Stroms beim Anregen der elektrischen Spule und der
Abfall des Stroms beim Entregen der elektrischen Spule wirklich langsam wer
den, z. B. beim Drehen des Motors mit hoher Geschwindigkeit. Weiterhin kann
seine Effektivität abfallen und ein erforderliches Drehmoment kann nicht er
zeugt werden, solange nicht die AN/AUS-Schaltzeit der Erregung entsprechend
der Zahl der Umdrehungen und des entsprechenden Drehmoments geändert
wird.
Entsprechend dem Stand der Technik, offenbart in den japanischen Offenle
gungsschriften Hei 07-274569, Hei 07-298669 und Hei 08-172793, wird ein H-Typ
geschalteter Schaltkreis benutzt, um einen motoranregenden Strom mit einem
PWM zu steuern, um Anstieg und Abfall der Erregung zu glätten sowie die
Schaltungsmodi zu steuern, um den Mangel an Drehmoment zu verbessern.
Wie beispielsweise in Fig. 11 gezeigt ist, umfaßt der H-Typ schaltende Schaltkreis
ein erstes Schaltungselement 18a, das zwischen dem einen Ende einer elektri
schen Spule 1a und einer ersten Stromversorgungsleitung angebracht ist, ein
zweites Schaltungselement 18b, das zwischen dem anderen Ende der Spule 1a
und der zweiten Startstromleitung 18f angebracht ist, eine erste Diode D1, die
zwischen einem Ende der Spule 1a und der zweiten Stromversorgungsleitung 18f
angebracht ist und die es erlaubt, daß ein Strom von dem letzteren zu dem vor
hergehenden geleitet wird, und eine zweite Diode D2, die zwischen dem anderen
Ende der Spule 1a und der ersten Stromversorgungsleitung 18e angebracht ist,
und die es erlaubt, daß ein Strom von dem vorhergehenden zu dem letzteren ge
leitet wird.
Ein Drehantriebsstrom fließt durch die elektrische Spule 1a, wie in Fig. 11a ge
zeigt ist, wenn das erste und zweite Schaltungselement 18a und 18b beide auf
AN gestellt sind, und ein Rückkopplungsstrom fließt, verursacht durch eine in
duzierte Spannung der elektrischen Spule 1a, durch die elektrische Spule 1a, wie
in Fig. 11b gezeigt ist, zur Energieversorgung, wenn beide abgeschaltet sind.
Durch das wiederholte An- und Abschalten, alternierend durch die PWM-
Steuerung, wie oben beschrieben, fließt ein pulsierender Strom, der in Fig. 11
gezeigt ist, durch die elektrische Spule 1a. Dieser Schaltungsmodus wird in der
vorliegenden Beschreibung als "harter Wechsel" bezeichnet. Energie, die durch
die elektrische Spule 1a erzeugt wird, wird in die erste Stromversorgungsleitung
18b eingespeist (regeneriert) und der Strom wird in Zeitintervallen, während de
rer das erste und zweite Schaltungselement 18a und 18b beide abgeschaltet sind,
wie in Fig. 11b gezeigt, stark verringert. Da die Schwingung des Stroms, die
durch die Schaltungselemente verursacht wird, wenn sie an- und ausgeschaltet
werden, groß ist, ist die Schwingung der magnetischen Anziehungskräfte, die auf
den Rotor des Elektromotors einwirken, groß, so daß auf diese Weise große Vi
bration und Lärm verursacht wird.
Ein Strom, dessen Schwingung relativ klein ist, fließt durch die elektrische Spule
Ia, wie in Fig. 12c gezeigt, durch abwechselnde Wiederholung der Vorgänge des
Einschaltens der beiden ersten und zweiten Schaltungselemente 18a und 18b,
wie in Fig. 12a gezeigt (ähnlich Fig. 11a), und des Abschaltens von nur dem er
sten Schaltungselement 18a, während das zweite Schaltungselement 18b auf AN
bleibt, wie in Fig. 12c gezeigt. Dieser Schaltungsmodus wird in der vorliegenden
Beschreibung als "sanfter Wechsel" bezeichnet. Der Strom verringert sich mode
rat und folglich verringern sich die Antriebskraft des Motors und die Anzie
hungskräfte in der radialen Richtung während des Zeitintervalls, in dem das er
ste Schaltungselement 18a ausgeschaltet ist und das Schaltungselement 18b an
geschaltet ist, wie in Fig. 12b gezeigt, ebenfalls moderat. Entsprechend treten
weniger Lärm und Vibrationen auf, wenn der Motor im sanften Wechselmodus
erregt wird.
Die Erregungssteuerungen, die in den oben bezeichneten japanischen Offenle
gungsschriften Hei 07-274569, Hei 07-298669 und Hei 08-172793 offenbart sind,
haben eine Verringerung der Vibration und ein hohes Drehmoment durch Aus
wahl der obengenannten "Hart-Wechsel" und "Sanft-Wechsel" entsprechend den
Drehbedingungen des SR-Motors verwirklicht. Da jedoch die Energie, die durch
die elektrische Spule 1a erzeugt wird, nicht zur ersten Stromversorgungsleitung
18e während der Zeitspanne, in der das erste Schaltelement 18a abgeschaltet ist
und das zweite Schaltelement 18b an ist, wie in Fig. 12b im "Sanft-Wechsel"-
Modus gezeigt, zurückkehrt, vibriert der Rotor und springt aufgrund einer
Drehmomentkräuselung und ähnlichem im Anfangsbereich der Drehung direkt
nach dem Start des Antriebs des Elektromotors von der Drehrichtung in die ent
gegengesetzte Richtung. Dabei tritt eine umgekehrte Drehung, wie in Fig. 13 ge
zeigt, auf, und wenn diese umgekehrte Drehung groß ist oder in kurzer Zeit wie
derholt wird, kann der Strom in der elektrischen Spule 1a ansteigen und das
Schaltungselement kann aufgrund der induzierten Spannung der elektrischen
Spule 1a, verursacht durch die umgekehrte Drehung des Rotors, zerstört werden.
Wenn der elektrische Motor als Radantrieb in einem Fahrzeug angebracht ist,
kann der Rotor des Elektromotors aufgrund eines umgekehrten Drehmoments,
das direkt nach dem Start des Antriebs des Elektromotors zum Start des Fahr
zeugs, auf die Räder aufgebracht wird, beim Hinauffahren einer Steigung mit
niedriger Geschwindigkeit, beim überfahren einer Bodenschwelle, beim Hinein
fahren in oder Herausfahren aus einer Garage oder wenn Vorwärts/Rückwärts
schnell gewechselt wird, zeitweise in umgekehrter Richtung drehen. Dann ist es
wünschenswert, daß die Möglichkeit einer Zerstörung der Schaltungselemente
verringert wird.
Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, derartige Proble
me durch Einführen eines sanften Wechsels zu lösen.
Eine Erregungssteuerung eines Elektromotors umfaßt eine erste Schaltungsein
richtung (18a), die zwischen einem Ende einer elektrischen Spule (1a) eines
Elektromotors (1) und einer ersten Stromversorgungsleitung (18e) angebracht
ist; eine zweite Schaltungseinrichtung (18b), die zwischen dem anderen Ende der
elektrischen Spule (1a) und einer zweiten Stromversorgungsleitung (18f) ange
bracht ist; eine erste Diode (18c), die zwischen einem Ende der elektrischen
Spule (1a) und der zweiten Stromversorgungsleitung (18f) angebracht ist, und
die es ermöglicht, einen Strom von dem letzteren zu dem vorhergehenden zu lei
ten; eine zweite Diode (18d), die zwischen dem anderen Ende der elektrischen
Spule (1a) und der ersten Stromversorgungsleitung (18e) angebracht ist, und die
es ermöglicht, einen Strom von dem vorhergehenden zu dem letzteren zu leiten;
Wechselsteuerungseinrichtungen (15 bis 17), zum selektiven Ausführen eines
Hart-Wechsel-Modus mit alternierender Wiederholung eines Anschaltvorgangs
mit dem Anschalten der beiden ersten und zweiten Schaltungseinrichtungen (18a
und 18b) und eines Abschaltvorgangs mit dem Abschalten der beiden ersten und
zweiten Schaltungseinrichtungen (18a und 18b) und eines Sanft-Wechsel-Modus
mit alternierender Wiederholung eines Anschaltvorgangs mit dem Anschalten
der beiden ersten und zweiten Schaltungseinrichtungen (18a und 18b) und eines
Einzelanschaltvorgangs mit dem Ausschalten der ersten Schaltungseinrichtung
(18a) und dem Anschalten der zweiten Schaltungseinrichtung (18b); Richtungs
ermittlungseinrichtungen (1d und 5) zum Ermitteln der Drehrichtung des Elek
tromotors (1); und Wechselmodussteuerungseinrichtungen (17c und 17d) zur
Ermittlung, ob die Drehrichtung mit einer spezifizierten Richtung überein
stimmt oder nicht und zum Instruieren der Wechselsteuerungseinrichtungen (15
bis 17) den Hart-Wechsel-Modus auszuführen, solange diese Richtungen nicht
übereinstimmen.
Es wird darauf hingewiesen, daß die Bezugszeichen der entsprechenden Kompo
nenten, die in den Zeichnungen gezeigt sind, und die später in dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel beschrieben werden, in Klammern als Referenz beigefügt
sind, um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern.
Die Richtungsermittlungseinrichtungen (1d und 5) ermitteln eine Drehrichtung
des Elektromotors (1) und die Wechselmodussteuereinrichtungen (17c und 17d)
ermitteln, ob die Drehrichtung des Elektromotors (1) mit einer spezifizierten
Richtung übereinstimmt oder nicht, und weisen die Wechselsteuerungseinrich
tungen (15 bis 17) an, den Hart-Wechsel-Modus durchzuführen, solange diese
Richtungen nicht übereinstimmen, so daß der harte Wechsel immer ausgeführt
wird, wenn die Drehrichtung des Elektromotors (1) entgegengesetzt der spezifi
zierten Richtung ist. D.h., wenn die Drehrichtung des Elektromotors (1) entge
gengerichtet der spezifizierten Richtung ist, werden das Anschalten der ersten
und zweiten Schaltungseinrichtungen (18a und 18b), gezeigt in Fig. 11a, und das
Abschalten der beiden Schaltungseinrichtungen (18a und 18b), gezeigt in Fig.
11b, alternierend ausgeführt, und die Energie, die durch die elektrische Spule
(1a) erzeugt wird, wird in die erste Stromversorgungsleitung (18e) eingeleitet
(regeneriert), wenn die beiden Schaltungseinrichtungen (18a und 18b) aus sind,
so daß die Schaltungseinrichtungen nicht zerstört werden.
Das spezifische Wesen der Erfindung sowie weitere Aufgaben, Ziele und Vorteile
davon werden durch die nachfolgende Beschreibung und die beigefügten Zeich
nungen klar verdeutlicht.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur einer Ausführungs
form der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das die konkrete Struktur eines An
triebsschaltkreises von einer Phase aus dem Antriebsschalt
kreisen von 3 Phasen in Hauptteil von Fig. 1 zeigt;
Fig. 3 ist ein Zeitablaufdiagramm, das Beispiele von Wellenformen
zeigt, die den Anregungsstrom im Antrieb des SR-Motors 1,
der in Fig. 1 gezeigt ist, bestimmen;
Fig. 4 ist ein Zeitablaufdiagramm, das Änderungen der Wellen
form des Anregungsstroms zeigt, der in dem in Fig. 1 ge
zeigten SR-Motor 1 entsprechend den Antriebsbedingungen
fließt;
Fig. 5 ist ein Flußdiagramm, das den Betrieb der CPU 11, die in
Fig. 1 gezeigt ist, zeigt;
Fig. 6 ist ein Plan, der einen Teil des Inhalts der Daten des
Stromplanspeichers 13a, der in Fig. 1 gezeigt ist, zeigt;
Fig. 7 ist ein Plan, der einen Teil der Daten zeigt, die in die Spei
cher 15a bis 15c, wie in Fig. 2 gezeigt, geschrieben sind;
Fig. 8 ist ein Zeitablaufdiagramm das den Strom, den magneti
schen Fluß und eine Änderung im magnetischen Fluß zeigt,
wenn eine normale Erregungssteuerung im SR-Motor aus
geführt wird;
Fig. 9 ist ein Zeitablaufdiagramm, das den Strom, den magneti
schen Fluß und eine Änderung des magnetischen Flusses
zeigt, wenn der Anstieg und Abfall des Stroms des SR-
Motors maßvoll gewechselt wird;
Fig. 10 ist ein Plan, der den Inhalt eines Teils der Daten des Wel
lenformplanspeichers 13b, der in Fig. 1 gezeigt ist, zeigt;
Fig. 11a bis 11c sind Diagramme, die einen Motorstrom in einem Hartwech
selmodus eines in Fig. 2 gezeigten Inverters 18 zeigen, wobei
Fig. 11a eine Stromleitungsrichtung zeigt, wenn ein An
triebsstrom durch den Motor fließt, Fig. 11b eine Stromlei
tungsrichtung zeigt, wenn die Versorgung des An
triebsstroms abgeschaltet ist, und Fig. 11c eine Übersicht
über eine Stromwellenform in einer Art Zeitabfolge zeigt;
Fig. 12a bis 12c sind Diagramme, die den Motorstrom in einem Sanftwech
selmodus des in Fig. 2 gezeigten Inverters 18 zeigen, wobei
Fig. 12a eine Stromleitungsrichtung zeigt, wenn ein An
triebsstrom durch den Motor fließt, Fig. 12b eine Stromlei
tungsrichtung zeigt, wenn die Versorgung des An
triebsstroms abgeschaltet ist, und Fig. 12c eine Übersicht
über die Stromwellenform in einer Art Zeitabfolge zeigt; und
Fig. 13 ist eine Grafik, die Geschwindigkeitswechsel des in Fig. 1
gezeigten SR-Motors 1 direkt nach dem Start des Antriebs
zeigt, wobei Inversionen gezeigt sind, die abhängig von den
Umständen auftreten können.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das in Fig. 1 ge
zeigte System bildet einen Hauptteil einer Antriebseinheit eines Elektrowagens.
Dieses exemplarische System umfaßt einen SR-Motor 1, der über eine Steuerung
ECU gesteuert wird. Die Steuerung ECU steuert den Antrieb des SR-Motors 1,
basierend auf der Information, die von einem Schubhebel, einem Bremsschalter,
einem Beschleunigungsschalter und einem Beschleunigungsauslösungssensor
eingegeben wird. Die elektrische Energie wird von einer Fahrzeugbatterie zur
Verfügung gestellt.
Der SR-Motor 1 umfaßt drei Phasen Spulen 1a, 1b und 1c zu seinem Antrieb und
einen Winkelsensor 1d zur Bestimmung der Drehposition (Winkel) eines Rotors.
Die 3 Phasenspulen 1a, 1b und 1c sind mit den Antrieben 18 bzw. 19 und 1A in
nerhalb der Steuerung ECU verbunden. Die Stromsensoren 2, 3 und 4 sind an
Leitungen vorgesehen, die die Spule Ia mit dem Antrieb 18 verbindet sowie die
Spulen 1b mit dem Antrieb 19 und die Spule 1c mit dem Antrieb 1A. Diese
Stromsensoren 2, 3 und 4 geben Spannungen als Stromsignale S6 aus, die pro
portional zu Strömen sind, die tatsächlich durch die Spulen 1a bzw. 1b und 1c
fließen.
Die Steuerung ECU umfaßt eine CPU (Mikrocomputer) 11, eine Eingabeschnitt
stelle 12, einen Richtungsbestimmungsschaltkreis 5, einen Stromplanspeicher
13a, einen Wellenformplanspeicher 13b, einen Energieschaltkreis 14, einen
stromwellenform-generierenden Schaltkreis 15, einen Vergleichsschaltkreis 16,
einen Ausgabeunterscheidungsschaltkreis 17 und die Antriebe 18, 19 und 1A.
Basierend auf der Information, die vom Schubhebel, dem Bremsschalter, dem
Beschleunigungsschalter und dem Beschleunigungsauslösungssensor eingegeben
werden, berechnet die Steuerung nacheinander eine erforderliche Drehrichtung,
Antriebsgeschwindigkeit und Antriebsdrehmoment des SR-Motors 1, und steuert
basierend auf dem Ergebnis der Berechnung die Ströme, die in jede der Spulen
1a, 1b und 1c des SR-Motors 1 fließen sollen.
Der Winkelsensor 1d gibt ein binäres Signal mit 10 Bit Länge aus, das einen ab
soluten Wert eines Winkels von 0 bis 360° angibt. Seine minimale Auflösung ei
nes ermittelten Winkels ist 0,5°. Basierend auf den zwei untergeordneten Bits des
Signalausgangs des Winkelsensors 1d bestimmt der Richtungsbestimmungs
schaltkreis 5 eine Drehrichtung (im Uhrzeigersinn CW/Gegenuhrzeigersinn
CCW) des Rotors des SR-Motors 1, erzeugt ein Richtungsbestimmungssignal S11
mit H(1), wenn die Richtung CW ist, und mit L(0), wenn die Richtung CCW ist,
und liefert dies an die CPU 11 und den Ausgabeunterscheidungsschaltkreis 17.
Fig. 2 zeigt eine konkrete Struktur des Hauptteils des in Fig 1 gezeigten Schalt
kreises. Obwohl nur ein Schaltkreis zur Steuerung der Erregung der Spule 1a des
SR-Motors in Fig. 2 gezeigt ist, beinhaltet die Steuerung ECU die gleichen
Schaltkreise ebenfalls für die Steuerung der Erregung der anderen Spulen 1b
und 1c.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist ein Ende der Spule 1a mit der Hochpotentialleitung
18e der Energiequelle über einen Schalttransistor (IGBT) 18a verbunden und
das andere Ende der Spule 1a ist mit der Niedrigpotentialleitung 18f der Ener
giequelle über einen Schaltungstransistor (IGBT) 18b verbunden. Weiterhin ist
eine Diode 18c zwischen den Emitter des Transistors 18a und die Niedrigpoten
tialleitung 18f geschaltet und eine Diode 18d ist zwischen den Emitter des Tran
sistors 18d und die Hochpotentialleitung 18e geschaltet. Entsprechend fließt,
wenn die Transistoren 18a und 18b beide auf AN gestellt sind (in Leitungszu
stand versetzt), ein Strom zwischen den Energieversorgungsleitungen 18e und
18f und der Spule 1a, und wenn entweder der eine oder der andere auf AUS ge
schaltet ist (nicht leitender Zustand), wird kein Strom zur Spule 1a zugeführt.
Der Ausgangsunterscheidungsschaltkreis 17 umfaßt drei AND-Durchgänge 17a,
17b und 17c sowie einen ausschließlichen NOR-Durchgang 17d.
Der ausschließliche NOR-Durchgang 17d gibt an den AND-Durchgang 17c ein
modusbestimmendes Signal H (das bedeutet, daß ein sanfter Wechsel möglich
ist), wenn ein Signal S10 (H : CW/L : CCW), das eine erforderliche Drehrichtung,
d. h. eine spezifizierte Richtung, des SR-Motors angibt und das über die Steue
rung ECU basierend auf den Informationen, die von dem Schubhebel, dem
Bremsschalter, dem Beschleunigungsschalter und dem Beschleunigungsauslö
sungssensor eingegeben werden, bestimmt wurde, mit dem Richtungsbestim
mungssignal S11 (H : CW/L : CCW) des Richtungsbestimmungsschaltkreises 5
übereinstimmt, d. h. wenn sich der Rotor des Motors in die gleiche Richtung
dreht wie spezifiziert ist, und ein modusbestimmendes Signal L (das bedeutet,
daß ein sanfter Wechsel untersagt ist = harter Wechsel ist spezifiziert), wenn
sich der Rotor in die entgegengesetzte Richtung dreht. Ein Ausgangsanschluß
des AND-Durchgangs 17a ist mit der Basis des Transistors 18b verbunden und
ein Ausgangsanschluß des AND-Durchgangs 17b ist mit der Basis des Transi
stors 18a verbunden. Die Signale S72 und S5 werden genauso wie ein Schal
tungsmodusbestimmungssignal (Ausgang des AND-Durchgangs 17c) an den Ein
gabeanschluß des AND-Durchgangs 17a eingegeben und die Signale S71, S72 und
S5 werden am Eingabeanschluß des AND-Durchgangs 17b eingegeben. Die Si
gnale S71 und S72 sind Binärsignale, die durch die analogen Komparatoren 16a
und 16b des Vergleichsschaltkreises 16 ausgegeben werden. Das Signal S5 ist ein
Binärsignal, das durch den stromwellenformgenerierenden Schaltkreis 15 ausge
geben wird.
Der Vergleichsschaltkreis 16 umfaßt die analogen Komparatoren 16a und 16b.
Der analoge Komparator 16a vergleicht eine erste Referenzspannung Vr1, die
von dem stromwellenformgenerierenden Schaltkreis 15 ausgegeben wird, mit der
Spannung des Signals S6 entsprechend einem durch den Stromsensor 2 ermittel
ten Strom und gibt sein Ergebnis als das Binärsignal S71 aus, und der Ana
logkomparator 16b vergleicht eine zweite Referenzspannung Vr2, die von dem
stromwellenformgenerierenden Schaltkreis 15 ausgegeben wird, mit der Span
nung des Signals S6 entsprechend dem von dem Stromsensor 2 bestimmten
Strom und gibt ein Ergebnis als Binärsignal S72 aus. Bei der vorliegenden Aus
führungsform wird eine Beziehung von Vr1 < Vr2 immer aufrechterhalten.
Wenn sich das Signal S5 in einem hohen Zustand H befindet, werden die Zustän
de der Transistoren 18a und 18b des Antriebs 18 in einen von den drei in der
Tabelle 1 gezeigten Zustände entsprechend der Größenbeziehung zwischen den
Spannungen Vs6 des Signals S6, der Referenzspannung Vr1 und der Referenz
spanung Vr2 gesetzt.
Tabelle 1
Der obige Fall (1) ist der Zustand, der in den Fig. 11a und 12a gezeigt ist, der Fall
(2) ist der Zustand, der in Fig. 12b gezeigt ist, und die Fälle (3) und (4) sind die
Zustände, die in Fig. 11b gezeigt sind. Der Modus des alternierenden Wiederho
lens der Fälle (1) und (4) ist der Modus der harten Wechselns und der Modus des
alternierenden Wiederholens der Fälle (1) und (2) ist der Modus des sanften
Wechsels.
Im Fall (3) Vr1 < Vs6 ≦ Vr2 wird, obwohl der Transistor 18a ausgeschaltet ist und
der Transistor 18b angeschaltet ist, um sie in den in Fig. 12b gezeigten Zustand
ähnlich dem Fall (2) zu versetzen, der Modus gewechselt, so daß die Transistoren
18a und 18b abgeschaltet werden, so daß verhindert wird, daß die Transistoren
18a und 18b zerstört werden, da die Drehrichtung des Elektromotors entgegen
gesetzt der spezifizierten Richtung ist.
Das heißt, wenn Vr1 < Vs6 ≦ Vr2, wird, während die Eingaben von den Kompara
toren 16a und 16b an den AND-Durchgang 17c ausgeschaltet werden, um im
Durchangs-AN-Zustand zu sein, das modusbestimmende Signal (H: sanfter
Wechsel ermöglicht/L: sanfter Wechsel verboten) des exklusiven NOR-
Durchgangs 17d an einen weiteren Eingang des AND-Durchgangs 17c gegeben.
Wenn dieses modusbestimmende Signal H ist, kehrt sich der Modus um, um dem
Fall (2) (Modus des sanften Wechsels) zu entsprechen, und wenn das modusbe
stimmende Signal L ist, kehrt sich der Modus um, um dem Fall (3) zu entspre
chen (Modus des harten Wechsels).
Wie oben beschrieben, wird, solange drei Zustände existieren, bei denen die
Transistoren 18a und 18b beide auf AN gestellt sind, bei denen beide auf AUS
gestellt sind, und bei denen einer auf AN und der andere auf AUS gestellt ist,
durch die Höhe von Vs6 bestimmt, welcher Zustand unter den drei Arten von
Bereichen angenommen wird, ob er kleiner als Vr1 ist, ob er zwischen Vr1 und
Vr2 ist und ob er größer als Vr2 ist, und wenn er zwischen Vr1 und Vr2 ist, ob
die Drehrichtung des Rotors des Motors die gleiche wie die spezifizierte Richtung
ist oder nicht.
Wenn das Signal S5 den niedrigen Zustand L aufweist, kehren sich die Ausgänge
der beiden AND-Durchgänge 17a und 17b immer so um, daß sie im niedrigen
Zustand L sind, und die Transistoren 18a und 18b werden beide auf AUS ge
schaltet, unabhängig von den Zuständen des Signals S71 und S72, die durch den
Vergleichsschaltkreis 16 abgegeben werden. Eine Anstiegscharakteristik
(Geschwindigkeit des Anstiegs) des Stroms, der durch die Spule 1a fließt, wenn
die Transistoren 18a und 18b beide auf AN geschaltet sind, wird durch eine Zeit
konstante des Schaltkreises bestimmt und kann nicht durch die Steuerung geän
dert werden. Da sich jedoch die Abfallcharakteristik (Geschwindigkeit des Abfal
lens) des Stroms im Falle, daß beide Transistoren 18a und 18b auf AUS geschal
tet sind, und im Falle, daß der Transistor 18a geschaltet wird und der Transistor
18b auf AN bleibt, verändert, kann die Abfallgeschwindigkeit des Stroms durch
eine Schaltung dieser reguliert werden. Das heißt, die Änderung des Stroms ist
schnell, wenn die Transistoren 18a und 18b beide auf AUS geschaltet sind, und
der Wechsel des Stroms ist langsam, wenn der Transistor 18a auf AUS geschaltet
ist und der Transistor 18b auf AN bleibt.
Wenn es nahezu keine Änderung in den Zielwerten des Stroms (Vr1, Vr2) gibt,
wird eine Abweichung zwischen der Referenzhöhe (Vr1) und einer Höhe des tat
sächlich fließenden Stroms (Vs6) nicht zunehmen, sogar wenn die Abfallge
schwindigkeit des Stroms langsam ist, so daß der Status Vs6 < Vr2 immer beibe
halten wird. Entsprechend ist eine Schwankungsbreite des Stroms zu diesem
Zeitpunkt klein. Wenn die Zielgrößen des Stroms (Vr1, Vr2) durch Schalten der
Phasen der Spulen, beispielsweise zum Anregen, gewechselt werden, wandelt es
sich um, so daß Vs6 < Vr2 ist, wenn die Abfallgeschwindigkeit des Stroms lang
sam ist. In diesem Fall werden die Transistoren 18a und 18b beide auf AUS ge
schaltet, so daß die Abfallgeschwindigkeit des Stroms steigt und der Strom sich
schnell ändert und den Zielwerten (Vr1, Vr2) folgt. Wenn die Zielwerte nicht ge
ändert werden, wird die Abweichung zwischen der Referenzspannung Vr1 und
der Stromhöhe Vs6 klein, so daß die Abfallgeschwindigkeit des Stroms auch lang
sam wird.
Es erlaubt dann nicht nur, die Nachfolgeverzögerung des Stroms auf den Wech
sel des Zielwertes zu unterdrücken, sondern auch, das Entstehen von Vibration
und Lärm zu unterdrücken, da die Änderungsgeschwindigkeit des Stroms lang
sam ist, wenn die Änderung des Zielwerts gering ist.
Auf diese Weise unterliegt, wenn die Abfallgeschwindigkeit des Stroms durch die
Signale S71 und S72, die von dem in Fig. 2 gezeigten Vergleichsschaltkreis 16
ausgegeben werden, geschalten werden soll, unterliegt der tatsächliche Schal
tungszeitpunkt einer mehr oder weniger großen Verzögerung hinsichtlich einem
optimalen Zeitpunkt zum Schalten. D.h., daß, obwohl es ein Ideal ist, den Abfall
des Stroms zu dem Zeitpunkt, wenn der Zielwert stark abfällt, zu beschleunigen,
die zeitliche Verzögerung auftritt, da das Signal S72 nicht auf den Wert L um
schaltet, solange die Abweichung des Stroms nicht tatsächlich groß wird. Deshalb
kann, wenn sich der Zielwert sehr schnell ändert, die Nachführgüte des Stroms
auf den Zielwert durch die automatische Schaltung der Änderungsgeschwindig
keit durch die Signale S71 und S72 nicht ausreichend sein. Demzufolge kann m
der vorliegenden Ausführungsform die Abfallgeschwindigkeit des Stroms unab
hängig von der Größe des Stroms Vs6 durch Steuerung des Signals S5 beschleu
nigt werden. D.h., wenn das Signal S5 auf den niedrigen Zustand L geschaltet
wird, werden die Transistoren 18a und 18b in der gleichen Zeit unabhängig von
den Signalen S71 und S72 abgeschaltet, so daß die Abfallgeschwindigkeit des
Stroms beschleunigt wird.
Wie in Fig. 2 gezeigt, gibt der stromwellenformgenerierende Schaltkreis 15 zwei
Arten von Referenzspannungen Vr1 und Vr2 und das binäre Signal S5 aus. Die
Vergleichsspannungen Vr1 und Vr2 und das binäre Signal S5 werden auf der
Basis der Informationen, die in den Speichern (RAM) 15b, 15a und 15c gespei
chert sind, erzeugt. Die Speicher 15b, 15a und 15c halten Daten mit einer Länge
von 8 Bit bzw. 8 Bit und 1 Bit in den entsprechenden Adressen bereit. Die 8-Bit-
Daten, die aus dem Speicher 15a gelesen werden, werden durch einen Digital-
Analog-Wandler 15e in eine Analoge Spannung umgewandelt und werden über
einen Verstärker 15g zur Referenzspannung Vr2. Ähnlich dazu werden die 8-Bit-
Daten, die aus dem Speicher 15b gelesen werden, über einen Digital-Analog-
Wandler 15f in eine analoge Spannung umgewandelt und werden über einen
Verstärker 15h zur Referenzspannung Vr1. Die Höhe des analogen Signals S1,
das durch die CPU 11 ausgegeben wird, wird ebenso zu den Eingaben der Ver
stärker 15g und 15h addiert. Es erlaubt, daß die Referenzspannungen Vr1 und
Vr2 über die Steuerung der Höhe des Signals S1 feingesteuert werden. Die 1-Bit-
Daten, die von dem Speicher 15c ausgegeben werden, werden über einen AND-
Durchgang 15e zum Signal S5. Ein binäres Signal (Start/Stop-Signal) S3, das
durch die CPU 11 ausgegeben wird, wird an einen Eingangsanschluß des AND-
Durchgangs 15e angelegt. Das Signal S3 befindet sich immer auf dem hohen Zu
stand H, wenn der SR-Motor angetrieben wird, so daß das Ausgangssignal des
Speichers 15c zu dem binären Signal S5 wird, so wie es ist.
Die Speicher 15a, 15b und 15c weisen eine große Anzahl von Adressen auf und
jede Adresse entspricht einer (in der Einheit von 1 Grad) Drehposition (Winkel)
des Rotors R. Ein Adressendekoder 15d erzeugt Adreßinformationen aus einem
Signal S9, das die Drehposition des Rotors, die durch den Winkelsensor 1d ermit
telt wurde, angibt. Diese Adresseninformation wird an den Adresseneingabean
schlüssen der drei Sätze von Speichern 15a, 15b und 15c zur gleichen Zeit einge
geben. Entsprechend geben die Speicher 15a, 15b und 15c, wenn sich der SR-
Motor dreht, die Daten, die in jeder Adresse entsprechend der Drehposition des
Rotors bereitgehalten werden, nacheinander aus. Entsprechend kann sich der
Status der Referenzspannungen Vr1 und Vr2 und des binären Signals S5 mit der
jeder Drehposition ändern.
Tatsächlich wird Information eines Erregungsplans, wie in Fig. 7 gezeigt, in den
Speichern 15a bzw. 15b bereitgehalten, um Ströme, die die in Fig. 3 gezeigten
Wellenformen aufweisen, zu den drei Phasenspulen zu leiten. D.h., ein Zielwert
eines Stroms, der an dieser Position gesetzt werden soll, wird in der Adresse, die
jeweils einer Drehposition (jeweils 0,5° in diesem Beispiel) entspricht, bereitge
halten. Da die Information der Speicher 15a und 15b mit den Referenzspannun
gen Vr2 bzw. Vr1 im Einklang steht, ist der Inhalt des Speichers 15a zu dem von
Speicher 15b leicht unterschiedlich, so daß die Beziehung Vr2 < Vr1 erfüllt ist. Da
die Höhe des Stroms, der durch die Spule 1a fließt, so wechselt, daß er der Refe
renzspannung Vr1 folgt, können durch Speicherung der Wellenformen des
Stroms, der in der Spule 1a fließen soll, als Referenzspannungen Vr1 und Vr2 in
den Speicher 15b und 15a die Ströme, wie in Fig. 3 gezeigt, geleitet werden.
Da es notwendig ist, die Erregung/Nichterregung der Phasen der Spulen 1a, 1b
und 1c jedesmal, wenn sich der Rotor um 30° dreht, wie in Fig. 3 gezeigt, zu
schalten, kann die Erregung/Nichterregung für alle 30° automatisch durch die
Signale S71 und S72 durch Speicherung der Wellenformen in den Speichern 15b
und 15a, wie in Fig. 3 gezeigt, geschaltet werden. D.h., die CPU 11 muß nicht die
Schaltung der Erregung/Nichterregung jeder Spule ausführen.
Was den Speicher 15c anbelangt, wird die Information "1" entsprechend dem
hohen Zustand des Signals S5 in den meisten Adressen bereitgehalten, während
die Information "0" (Koerzitiventkopplungsinformation) entsprechend dem
niedrigen Zustand L des Signals S5 in Adressen bereitgehalten wird, die einem
Winkel entsprechen, wo die Zielgrößen (Vr1, Vr2) des Stroms deutlich abfallen.
D.h., bei einer Drehposition, wo die Steigung des Abfalls steil ist, ähnlich dem
Zeitpunkt, wenn die Wellenform der Zielwerte (Vr1, Vr2) des Stroms zu fallen
beginnen, und es im voraus angenommen wird, daß es besser ist, die Änderungs
geschwindigkeit des Stroms zu beschleunigen, wird das Signal S5 durch die In
formation, die im Speicher 15c gespeichert ist, auf den niedrigen Zustand L ge
schaltet, ohne darauf zu warten, daß es automatisch durch das Signal S72 ge
schaltet wird, um die Änderungsgeschwindigkeit des Stroms zwingend zu be
schleunigen.
Daten können in die Speicher 15a, 15b und 15c geschrieben und aus ihnen gele
sen werden und die Daten können zeitgleich geschrieben und gelesen werden.
Die Speicher 15a, 15b und 15c sind mit der CPU 11 über die Signalleitung S2
verbunden und die CPU 11 aktualisiert den Inhalt der Speicher 15a, 15b und
15c, falls notwendig.
Fig. 5 zeigt eine Übersicht über den Betrieb der CPU 11. Wenn die Energie ange
schaltet wird, führt die CPU 11 die Initialisierung im Schritt 61 aus. D.h., sie
führt nach Initialisierung eines internen Speichers der CPU 11 und nach dem
Setzen der Modi eines Taktgebers, Unterbrechers und ähnlichem eine System
diagnose durch. Wenn das System normal ist, fährt es mit dem nächsten Schritt
fort.
Im Schritt 62 liest die CPU über die Eingabeschnittstelle 12 den Status der Si
gnale, die von dem Schubhebel, dem Bremsschalter, dem Beschleunigungsschal
ter bzw. dem Beschleunigungsauslösungssensor ausgegeben werden, und spei
chert die Daten dieses Status in einem internen Speicher. Wenn eine Änderung
des in Schritt 62 ermittelten Status auftritt, rückt das Verfahren von Schritt 63
auf Schritt 64 vor. Wenn keine Änderung auftritt, schreitet der Prozeß von
Schritt 63 auf Schritt 65 vor.
In Schritt 64 bestimmt die CPU 11 basierend auf den in Schritt 62 ermittelten,
verschiedenen Zuständen die erforderliche Antriebsrichtung (spezifizierte Rich
tung) des SR-Motors 1, gibt das Signal S10 (H : CW/L : CCW), das die Antriebs
richtung an den exklusiven NOR-Durchgang 17d angibt, aus und bestimmt eine
Zielgröße des Antriebsdrehmoments. Beispielsweise wird, wenn die Beschleuni
gungsauslösung, die durch den Beschleunigungsauslösungssensor ermittelt wird,
ansteigt, der Zielwert des Antriebsdrehmoments ebenfalls erhöht. Hier wird
ebenfalls eine Drehmomentänderungsmarke, die eine Änderung des
Zieldrehmoments angibt, gesetzt.
In Schritt 65 ermittelt die CPU die Drehgeschwindigkeit des SR-Motors 1. Da
sich die Bit-Daten der Winkelermittlungsdaten (11 Bit) des Winkelsensors 1d
entsprechend der Drehung des Rotors des SR-Motors 1 ändern und der Kreislauf
der Änderung umgekehrt proportional zu der Drehgeschwindigkeit in dem vor
liegenden Ausführungsbeispiel ist, berechnet die CPU die Motordrehgeschwin
digkeit durch Messung des Änderungskreislaufs der unteren Bits. Die Daten der
berechneten Drehgeschwindigkeit werden in einem internen Speicher gespei
chert.
Wenn sich die Drehgeschwindigkeit des SR-Motors 1 ändert, rückt das Verfahren
von Schritt 66 auf Schritt 68 vor, und wenn keine Änderung in der Drehge
schwindigkeit vorliegt, schreitet das Verfahren mit Schritt 67 voran. Im Schritt
67 wird der Status der Drehmomentänderungsmarke überprüft und, wenn die
Marke gesetzt worden ist, d. h., das Zieldrehmoment geändert worden ist, rückt
das Verfahren auf Schritt 68 vor und, wenn es keine Änderung im Drehmoment
gegeben hat, kehrt das Verfahren zu Schritt 62 zurück.
In Schritt 68 gibt die CPU 11 Daten aus dem Stromplanspeicher 13a ein und in
Schritt 69 gibt sie Daten aus dem Wellenformplanspeicher 13b ein. In der vorlie
genden Ausführungsform werden der Stromplanspeicher 13a und der Wellen
formplanspeicher 13b von einem Nur-Lese-Speicher (ROM) gebildet, in dem ver
schiedene Daten im voraus gespeichert worden sind. Daten, wie in Fig. 6 gezeigt,
werden in dem Stromplanspeicher 13a und Daten, wie in Fig. 10 gezeigt, werden
in dem Wellenformplanspeicher 13b bereitgehalten.
D.h., eine große Anzahl von Daten Cnm (n: numerische Werte in Spalten ent
sprechend dem Drehmoment, m: numerische Werte in Reihen entsprechend der
Anzahl von Umdrehungen) entsprechend den verschiedenen Zieldrehmomenten
und verschiedenen Anzahlen von Umdrehungen (Drehgeschwindigkeit des Mo
tors) werden in dem Stromplanspeicher 13a bereitgehalten. Ein Erregungs-AN-
Winkel, ein Erregungs-AUS-Winkel und ein Stromzielwert sind in einem Satz
des Datensatzes Cnm enthalten. Beispielsweise beträgt der Inhalt des Datensat
zes C34, wenn das Drehmoment 20 [Nm] und die Anzahl der Umdrehungen 500
Umdrehungen pro Minute beträgt, 52,5°, 82,5° und 200 A. Das bedeutet, daß ein
Strom von 200 A innerhalb eines Bereichs von 52,5 bis 82,4° innerhalb des Be
reichs von 0 bis 90° der Drehposition zu einer spezifischen Spule fließt, und daß
der Strom innerhalb der Bereiche von 0 bis 52,5° und 82,5 bis 90° abgeschaltet
wird. Im Schritt 68 gibt die CPU einen Satz Daten Cnm ein, der entsprechend
dem Drehmoment und der Anzahl der Umdrehungen zu diesem Zeitpunkt aus
gewählt wird.
Der Zielwert des tatsächlich in der Spule fließenden Stroms wechselt jedoch nicht
in der Form einer gewöhnlichen Rechteckwelle, sondern nimmt eine Wellenform
an, deren führende Kante und abfallende Kante moderat sind. Diese Wellenform
wird basierend auf dem Wellenformplanspeicher 13b bestimmt.
Wie in Fig. 10 gezeigt ist, wird eine große Anzahl von Daten D1n und D2n (n:
numerischer Wert aus Reihen entsprechend der Zahl der Umdrehungen) ent
sprechend den verschiedenem Anzahlen von Umdrehungen
(Motordrehgeschwindigkeit) im Wellenformplanspeicher 13b bereitgehalten. Die
Daten D1n geben einen Anstiegsanforderungswinkel, d. h. eine Veränderung des
Drehwinkels zum Anstieg des Stroms von einem niedrigen Zustand (0 A) zu ei
nem hohen Zustand (z. B. 200 A) an. Die Daten D2n geben einen Abfallanforde
rungswinkel an, d. h., eine Veränderung des Drehwinkels zum Absenken des
Stroms von einem hohen Zustand (z. B. 200 A) auf einen niedrigen Zustand (0 A).
Beispielsweise wird, wenn die Daten des Datensatzes C34 des Stromplans, der in
Fig. 6 gezeigt ist, benutzt werden, der Anstieg des Stromzielwertes von einer Po
sition vor 52,5°, d. h., dem Erregungs-AN-Winkel, durch einen Winkel aus D1n
gestartet und die Wellenform des Stromzielwertes wird so verändert, daß er mo
derat auf 100% bei 52,5° ansteigt. Der Abfall des Stromzielwertes wird bei einer
Position vor 82,5°, d. h. dem Erregungs-AUS-Winkel, durch einen Winkel aus D2n
gestartet und die Wellenform des Stromzielwertes wird so moderat verändert,
daß der Abfall bei 82,5° beendet ist.
Die Datensätze D1n und D2n des Wellenformplanspeichers werden im voraus
bestimmt, so daß sich der Anstieg und Abfall des Stroms zum optimalen Zeit
punkt (Winkel) für jede Zahl der Umdrehungen [Umdrehungen pro Minute] än
dert. D.h., daß, wenn der Anstieg und der Abfall zu schnell sind, ein differenziel
ler Wert des magnetischen Flusses beim Schalten der Erregung groß wird und
auf diese Weise Vibration und großes Lärm erzeugt wird. Wenn der Anstieg und
der Abfall zu langsam sind, sinkt das Antriebsdrehmoment deutlich ab und die
Antriebseffizienz sinkt. Dabei werden Werte, die die Vibration und den Lärm
vollständig unterdrücken können und die den Abfall der Antriebseffektivität re
duzieren können, als D1n und D2n bestimmt. Weiterhin werden die Anstiegszeit
entsprechend D1n und eine Abfallzeit entsprechend D2n so definiert, daß sie
größer sind als die Hälfte eines Zyklus der natürlichen Frequenz
(Resonanzfrequenz) des SR-Motors 1. Dabei wird die Vibrationsfrequenz, die
durch das Schalten der Anregung verursacht wird, stärker als die natürliche Fre
quenz des SR-Motors 1 erniedrigt, so daß es ermöglicht wird, Resonanz zu ver
hindern und Vibration und Rauschzustände vom Ansteigen abzuhalten.
In Schritt 69 in Fig. 5 wird ein Satz aus den Datensätzen D1n und D2n aus dem
Wellenformplanspeicher 13b durch die Anzahl von Umdrehungen zu diesem
Zeitpunkt ausgewählt und in die CPU 11 eingegeben. Beispielsweise werden,
wenn die Anzahl der Umdrehungen 500 Umdrehungen pro Minute beträgt, die
Daten D14 und D24 selektiv eingegeben.
In Schritt 6A werden basierend auf den Daten Cnm, die in Schritt 68 eingegeben
werden, und den Daten D1n und D2n, die in Schritt 69 eingegeben werden, Da
ten eines Erregungsplans, wie in Fig. 7 gezeigt, erzeugt und die Daten in den
Speichern 15a, 15b und 15c des stromwellenformgenerierenden Schaltkreises 15,
der in Fig. 2 gezeigt ist, werden durch diesen neuesten Erregungsplan aktuali
siert (überschrieben). Als ein Bestandteil dieses Ablaufs wird nicht nur ein Erre
gungsplan für eine in Fig. 2 gezeigte Phase erzeugt und in die Speicher 15a, 15b
und 15c geschrieben. Erregungspläne werden für die Speicher aller drei Phasen
erzeugt und in diese geschrieben.
Tatsächlich wird der Erregungsplan wie folgt erzeugt. Im Fall der dritten Phase
wird ein Stromzielwert bei der Winkelposition A1, der durch Subtraktion des An
stiegsanforderungswinkels D1n von dem Erregungs-AN-Winkel Aon, der in dem
Datensatz Cnm enthalten ist, erhalten wird, auf 0 gesetzt wird, und ein Strom
zielwert bei der Position des Erregungs-AN-Winkels Aon wird auf einen Strom
zielwert (z. B. 200 A), der in Cnm enthalten ist, gesetzt und die Daten zwischen
den Winkelpositionen A1 und Aon werden interpoliert, so daß sie durch eine
glatt ansteigende Kurve verbunden werden. D.h., an die Kurve angenäherte Wer
te werden für alle 0,5° berechnet und gefunden und jeder von ihnen wird als
Stromzielwert des jeweiligen Winkels gesetzt. Ähnlich dazu wird ein Stromziel
wert bei der Winkelposition A2, die durch Subtraktion des Abfallanforderungs
winkels D2n von dem Erregungs-AUS-Winkel Aoff, der in dem Datensatz Cnm
enthalten ist, erhalten wird, auf einen Stromzielwert (z. B. 200 A) gesetzt wird
und ein Stromzielwert bei der Position des Erregungs-AUS-Winkels Aoff wird auf
0 gesetzt wird und die Daten zwischen den Winkelpositionen A2 und Aoff wer
den interpoliert, so daß sie durch eine glatt ansteigende Kurve verbunden wer
den. D.h., an die Kurve angenäherte Werte werden für alle 0,5° des Rotorwinkels
berechnet und gefunden und jeder von diesen wird als der Stromzielwert bei dem
jeweiligen Wickel gesetzt. Was die Winkelposition anderer als der oben beschrie
benen angeht, wird 0 als Stromzielgröße geschrieben.
Für die erste und zweite Phase werden Daten, die durch Verschieben der Daten
des Erregungsplans der dritten Phase um 30° und 60° erhalten werden, benutzt,
so wie sie sind. Auf diese Weise kann der Erregungsplan, wie er in Fig. 7 gezeigt
ist, erzeugt werden. Es wird darauf hingewiesen, daß der Erregungsplan, der in
Fig. 8 gezeigt ist, nur Daten (Vr1) zeigt, die in den Speicher 15b geschrieben sind,
und daß die Daten, die in dem Speicher 15a geschrieben sind, etwas größer sind
als die Werte des Erregungsplans in Fig. 7.
Da der Strom, der durch die Spule 1a fließt, auf der Basis der Daten in den Spei
chern 15a, 15b und 15c gesteuert wird, wird die Anregung jeder Spule automa
tisch durch den Schaltkreis entsprechend dem Erregungsplan, der durch die CPU
11 in die Speicher (drei Phasen der Speicher 15a, 15b und 15c) geschrieben ist,
geschaltet.
Die CPU 11 führt den Ablauf der oben beschriebenen Schritte 62 bis 6A wieder
holt aus. Dann wird, wenn die ermittelte Rotationsgeschwindigkeit und das
Drehmoment des SR-Motors konstant sind, der Ablauf der Schritte 66, 67 und 62
ausgeführt, während der Ablauf der Schritte 68, 69, 6A und 6B ausgeführt wird,
wenn sich die Rotationsgeschwindigkeit oder das Drehmoment geändert hat, so
daß die Erregungspläne in den Speichern 15a, 15b und 15c aktualisiert werden.
Entsprechend der oben beschriebenen Ausführungsform wird, sogar wenn die
Bedienungsausführung des sanften Wechsel (Vr1 < Vs6 ≦ Vr2) gilt und der Transi
stor 18a abgeschaltet werden sollte und der Transistor 18b ursprünglich eben
falls abgeschaltet werden sollte, ein Ausgang des exklusiven NOR-Durchgangs
17d umgewandelt, so daß er den Wert L hat, und ein Ausgang des AND-
Durchgangs 17c wird durch L begrenzt und dabei wird ein Ausgang des AND-
Durchgangs 17a durch L begrenzt, so daß auf diese Weise der Transistor 18b ab
geschaltet wird, wenn die tatsächliche Drehrichtung, die durch den Richtungs
ermittlungsschaltkreis 5 ermittelt wird, und die durch das Signal S11 angezeigte
unterschiedlich von der Motordrehrichtung sind, die die CPU 11 durch das Si
gnal S10 bestimmt hat. Dabei wird der Strom zur Energieversorgungsleitung
18e, wie in Fig. 11b gezeigt, im Elektromotor direkt nach dem Abschalten des
Transistors zurückgeleitet (regeneriert) und kein überschüssiger Strom fließt
durch den Transistor 18b, so daß dieser nicht zerstört werden wird.
Während die bevorzugte Ausführungsform beschrieben worden ist, werden Ver
änderungen daran dem Durchschnittsfachmann innerhalb des Rahmens des fol
genden Erfindungskonzepts, das in den folgenden Ansprüchen beschrieben wird,
offensichtlich sein.
Claims (2)
1. Erregungssteuerung eines Elektromotors, die umfaßt:
- - erste Schaltungseinrichtung (18a), die zwischen einem Ende einer elektrischen Spule (1a) des Elektromotors (1) und einer ersten Strom versorgungsleitung (18e) angebracht ist;
- - zweite Schaltungseinrichtung (18b), die zwischen dem anderen Ende der elektrischen Spule (1a) und einer zweiten Stromversorgungslei tung (18f) angebracht ist;
- - eine erste Diode (18c), die zwischen einem Ende der elektrischen Spule (1a) und der zweiten Stromversorgungsleitung (18f) angebracht ist und die es ermöglicht, einen Strom von dem letzteren zu dem vorher gehenden zu leiten;
- - eine zweite Diode (18d), die zwischen dem anderen Ende der elektri schen Spule (1a) und der ersten Stromversorgungsleitung (18e) ange bracht ist, und die es ermöglicht, einen Strom von dem vorhergehen den zu dem letzteren zu leiten;
- - Wechselsteuerungseinrichtungen (15 bis 17), zum selektiven Ausfüh ren eines Hart-Wechsel-Modus mit alternierender Wiederholung eines Anschaltvorgangs mit dem Anschalten der beiden ersten und zweiten Schaltungseinrichtungen (18a und 18b) und eines Abschaltvorgangs mit dem Abschalten der beiden ersten und zweiten Schaltungseinrich tungen (18a und 18b) und eines Sanft-Wechsel-Modus mit alternieren der Wiederholung eines Anschaltvorgangs mit dem Anschalten der beiden ersten und zweiten Schaltungseinrichtungen (18a und 18b) und eines Einzelanschaltvorgangs mit dem Ausschalten der ersten Schal tungseinrichtung (18a) und dem Anschalten der zweiten Schaltungs einrichtung (18b);
- - Richtungsermittlungseinrichtungen (1d und 5) zum Ermitteln der Drehrichtung des Elektromotors (1); und
- - Wechselmodussteuerungseinrichtungen (17c und 17d) zur Ermittlung, ob die Drehrichtung mit einer spezifizierten Richtung übereinstimmt oder nicht und zum Instruieren der Wechselsteuerungseinrichtungen (15 bis 17) den Hart-Wechsel-Modus auszuführen, solange diese Rich tungen nicht übereinstimmen.
2. Erregungssteuerung der elektrischen Spule nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Elektromotor ein geschalteter Reluktanzmotor ist.
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