DE19924025B4 - Erregungssteuerungseinrichtung für eine Phasenspule eines elektrischen Motors - Google Patents

Erregungssteuerungseinrichtung für eine Phasenspule eines elektrischen Motors Download PDF

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    • H02P25/02Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
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Abstract

Erregungssteuerungseinrichtung für jede Phasenspule eines Stators eines elektrischen Motors mit:
einem Winkelsensor (RAS) zur Erfassung eines Drehwinkels eines Rotors des elektrischen Motors,
einem Mikrocomputer (CPU) mit einer Einrichtung zum Lesen eines Phasenspulen-Erregungsanfangs- und Phasenspulen-Erregungsabschlusswinkelpaars (S4, S5) entsprechend einer Drehzahl und einem Drehmoment des elektrischen Motors aus einem Speicher (ROM), in dem verschiedene Drehzahlen und Drehmomente gespeichert sind,
einem ersten Vergleichsmittel (CMP1) zum Vergleich des aus dem Mikrocomputer (CPU) ausgegebenen Erregungsanfangswinkels (S4) mit dem aus dem Mikrocomputer ausgegebenen Erregungsabschlusswinkel (S5), um ein erstes binäres Signal (S12) auszugeben, das angibt, ob der Erregungsabschlusswinkel größer als der Erregungsanfangswinkel ist,
einem zweiten Vergleichsmittel (CMP2) zum Vergleich des aus dem Mikrocomputer ausgegebenen Erregungsanfangswinkels (S4) mit dem aus dem Winkelsensor ausgegebenen Drehwinkel (S1), um ein zweites binäres Signal (S13) auszugeben, das angibt, ob der Drehwinkel größer als der Erregungsanfangswinkel ist,
einem dritten Vergleichmittel (CMP3) zum Vergleich des aus dem Mikrocomputer (CPU)...

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Erregungssteuerungseinrichtung für eine Phasenspule eines elektrischen Motors (z.B. eines geschalteten Reluktanzmotors). Die Erregungssteuerungseinrichtung ist auf jede von mehreren Phasenspulen (Phasenwicklungen) eines Stators des Motors anwendbar.
  • Die Druckschrift EP 0 756 373 A1 offenbart eine Steuerungsschaltung für einen geschalteten Reluktanzmotor. Dabei werden die Erregungseinschalt- und -ausschaltwinkel durch einen Mikrocomputer berechnet.
  • Die Druckschrift EP 0 774 828 A1 offenbart eine Erregungssteuerungseinrichtung. Dabei werden mit Hilfe eines sogenannten normalisierten Rotorpositionszählwerts Einschalt- und Ausschaltwinkel bestimmt.
  • Die Druckschrift WO 90/16 111 A1 offenbart eine Erregungssteuerungseinrichtung, bei der ein Sägezahngenerator verwendet wird, der eine Sägezahnspannung erzeugt. Die gezeigten Vergleicher erfassen verschiedene Spannungspegel dieser Sägezahnspannung.
  • Die Druckschrift DE 38 13 130 A1 offenbart einen Digitalkommutator für einen geschalteten Reluktanzantrieb, bei dem ebenfalls ein Mikrocomputer zur Berechnung der Ein- und Ausschaltwinkel verwendet wird.
  • Die Erfinder der Erfindung haben eine Erregungssteuerungseinrichtung für jede mehrerer Phasenspulen des Stators des geschalteten Reluktanzmotors entwickelt. Diese Erregungssteuerungseinrichtung ist weder ausgestellt noch bekannt, und umfaßt:
    einen Winkelsensor zur Bestimmung eines Drehwinkels eines Rotors des geschalteten Reluktanzmotors,
    einen Mikrocomputer zum Bekommen eines Paares Anfang- und Abschlußwinkel der Erregung der Phasenspule gemäß einer Drehgeschwindigkeit und einem Drehmoment des geschalteten Reluktanzmotors aus einem Speicher, der mehrere Paare Anfang- und Abschlußwinkel der Erregung gemäß verschiedenen Drehgeschwindigkeiten und verschiedenen Drehmomenten speichert, und zur Ausgabe eines der Anfang- und Abschlußwinkel als ausführbaren Anfangswinkel der Erregung und des anderen Anfang- und Abschlußwinkels als ausführbaren Abschlußwinkel der Erregung aufgrund einer Entscheidung, daß sowohl der Anfangswinkel größer oder kleiner als der Abschlußwinkel ist als auch in welche Richtung der Motor dreht,
    einen ersten Vergleichschaltkreis, der einen aus Mikrocomputer ausgegebenen, ausführbaren Anfangswinkel der Erregung mit dem aus dem Winkelsensor ausgegebenen Drehwinkel des Rotors vergleicht, um ein erstes binäres Signal auszugeben, wobei das erste binäre Signal darstellt, ob der Drehwinkel größer als der Anfangswinkel der Erregung ist,
    einen zweiten Vergleichschaltkreis, der einen aus dem Mikrocomputer ausgegebenen, ausführbaren Abschlußwinkel der Erregung mit dem aus dem Winkelsensor ausgegebenen Drehwin kel des Rotors vergleicht, um ein zweites binäres Signal auszugeben, wobei das zweite binäre Signal darstellt, ob der Drehwinkel kleiner als der Abschlußwinkel der Erregung ist,
    ein Binär-Signal-Verarbeitungsmittel zum Verarbeiten der ersten und zweiten binären Signalen, die jeweils aus den ersten und zweiten Vergleichschaltkreise ausgebend sind, um ein drittes binäres Signal auszugeben, das den Anfang und den Abschluß der Erregungen der Phasenspule darstellt.
  • Der von dem Winkelsensor bestimmte Drehwinkel des Rotors verändert sich, wie in 7 und 8 gezeigt wird, wenn der geschaltete Reluktanzmotor in einer normalen Drehrichtung betrieben wird. Der von dem Winkelsensor bestimmte Drehwinkel des Rotors verändert sich, wie in 9 und 10 gezeigt wird, wenn der geschaltete Reluktanzmotor in eine entgegengesetzte Drehrichtung betrieben wird. Die mehreren in dem Speicher gespeicherte Paare Anfang- und Abschlußwinkel der Erregung werden in der Annahme gewählt, daß der geschaltete Reluktanzmotor in der normalen Drehrichtung betrieben wird. Ein Abschlußwinkel der Erregung ist größer als ein Anfangswinkel der Erregung hinsichtlich eines Paars von Anfang- und Abschlußwinkeln gemäß einer Drehgeschwindigkeit und einem Drehmoment, wie in den 7 und 9 gezeigt wird. Ein anderer Anfangswinkel der Erregung ist größer als ein anderer Abschlußwinkel der Erregung hinsichtlich eines anderen Paar Anfang- und Abschlußwinkel gemäß einer anderen Drehgeschwindigkeit und einem anderen Drehmoment, wie in den 8 und 10 gezeigt wird. Nach der 7 fängt die Erregung der Spule an, wenn der Drehwinkel des Rotors kleiner als der Abschlußwinkel der Erregung ist und den Anfangswinkel der Erregung erreicht, während die Erregung der Spule abschließt, wenn der Drehwinkel des Rotors größer als der Anfangswinkel der Erregung ist und den Abschlußwinkel der Erregung erreicht.
  • Nach der 8 fängt die Erregung der Spule an, wenn der Drehwinkel des Rotors größer als der Abschlußwinkel der Erregung ist und den Anfangswinkel der Erregung erreicht, während die Erregung der Spule abschließt, wenn der Drehwinkel des Rotors kleiner als der Anfangswinkel der Erregung ist und den Abschlußwinkel der Erregung erreicht. Nach der 9 fängt die Erregung der Spule an, wenn der Drehwinkel des Rotors größer als der Anfangswinkel der Erregung ist und den Abschlußwinkel der Erregung erreicht, während die Erregung der Spule abschließt, wenn der Drehwinkel des Rotors kleiner als der Abschlußwinkel der Erregung ist und den Anfangswinkel der Erregung erreicht. Nach der 10 fängt die Erregung der Spule an, wenn der Drehwinkel des Rotors kleiner als der Anfangswinkel der Erregung ist und den Abschlußwinkel der Erregung erreicht, während die Erregung der Spule abschließt, wenn der Drehwinkel des Rotors größer als der Abschlußwinkel der Erregung ist und den Anfangswinkel der Erregung erreicht.
  • Ein Mikrocomputer führt eine Verarbeitung derart aus, daß die Erregungssteuerungseinrichtung die obigen vier verschiedenen Erregungssteuerungen, die in den 7 bis 10 gezeigt werden, mit den im Speicher gespeicherten mehreren Paaren von Anfang- und Abschlußwinkel der Erregung durchführt, wobei die mehreren Paare Anfang- und Abschlußwinkel der Erregung nach der normalen Drehrichtung des geschalteten Drehstrom-Reluktanzmotors ausgewählt werden. Ein Paar ausführbarer Anfang- und Abschlußwinkel der Erregung wird gemäß einem aus dem Speicher ausgegebenen Winkelpaar berechnet, aber die Ausrechnungsarbeiten dauert eine bestimmte Zeit. Deswegen beschränkt sich eine maximale Drehgeschwindigkeit auf eine langsamere Geschwindigkeit, um eine abnormale Erregung der Spule zu vermeiden.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Erregungssteuerungseinrichtung zu schaffen, deren maximale Drehgeschwindigkeit ohne abnormale Erregung gegenüber der maximalen Drehgeschwindigkeit der obigen Erregungssteuerungseinrichtung erhöht ist. Um diese Aufgabe zu lösen, wird eine Erregungssteuerungseinrichtung für jede von mehreren Phasenspulen eines Stators eines elektrischen Motors geschaffen, die im Patentanspruch 1 bestimmt ist.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden, auf die Zeichnung Bezug nehmenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels deutlich.
  • Es zeigen:
  • 1 ein Blockdiagramm einer Erregungssteuerungseinrichtung für eine Phasenspule eines elektrischen Motors gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • 2 ein Diagramm eines Erregung/Nicht-Erregung-Entscheidungsschaltkreis der 1,
  • 3 ein Zeitablaufdiagramm einer Funktion des Schaltkreises der 2,
  • 4 ein anderes Zeitablaufdiagramm einer Funktion des Schaltkreis der 2,
  • 5 ein weiters Zeitablaufdiagramm einer Funktion des Schaltkreis der 2,
  • 6 ein weiters Zeitablaufdiagramm einer Funktion des Schaltkreis der 2,
  • 7 ein Zeitablaufdiagramm einer Erregung- und NichtErregungssteuerung der Phasenspule des elektrischen Motors,
  • 8 ein anderes Zeitablaufdiagramm einer Erregung- und Nicht-Erregungssteuerung der Phasenspule des elektrischen Motors,
  • 9 ein weiteres Zeitablaufdiagramm einer Erregung- und Nicht-Erregungssteuerung der Phasenspule des elektrischen Motor, und
  • 10 ein weiteres Zeitablaufdiagramm einer Erregung- und Nicht-Erregungssteuerung der Phasenspule des elektrischen Motor.
  • 1 zeigt einen wesentlicher Teil einer Erregungssteuerungseinrichtung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung. Ein geschalteter Drehstrom-Reluktanzmotor ist mit ersten, zweiten und dritten Phasenspulen (Phasenwicklungen) versehen. Die Erregungssteuerungseinrichtung ist auf die erste Phasenspule anwendbar. Die zweite und dritten Phasenspule wird jeweils von einer Erregungssteuerungseinrichtung gesteuert, die die gleiche Konstruktion wie die Erregungssteuerungseinrichtung für die erste Phasenspule aufweist. Ein Mikrocomputer, ein Speicher zum Speichern mehrerer Paare Anfang- und Abschlußwinkel der Erregung der Phasenspule und ein Winkelsensor zur Bestimmung eines Drehwinkels eines Rotors des Motors werden im allgemeinen für jede Erregungssteuerungseinrichtung benutzt. Der geschaltete Drehstrom-Reluktanzmotor wird als Antriebsquelle eines elektrischen Fahrzeugs benutzt.
  • Die Erregungssteuerungseinrichtung CON für die erste Phasenspule CL1 weist hauptsächlich den Winkelsensor RAS, den Speicher ROM, den Mikrocomputer CPU, einen stromwellenformgenerierenden Schaltkreis (Stromwellenform-Erzeugungsschaltkreis) IPGC, einen Vergleichsschaltkreis ICMP, einen Ausgabe-Entscheidungsschaltkreis ANDC und einen Treiber für die ersten Phasenspule CL1 auf. Der Winkelsen sor RAS bestimmt einen Drehwinkel des Rotors des geschalteten Drehstrom-Reluktanzmotors und gibt den Drehwinkel als Digitalsignal S1 zu dem Mikrocomputer CPU, einem Adreßdecoder ASD und einem Erregung/Nicht-Erregung-Entscheidungsschaltkreis EDDC aus. Der Adreßdecoder ASD und der Schaltkreis EDDC sind im stromwellenform-generierenden Schaltkreis IPGC enthalten. Der Speicher ROM umfaßt die mehreren Paare Anfang- und Abschlußwinkel der Erregung und mehrere Stromwellenformen, die beide verschiedenen Drehgeschwindigkeiten und Drehmomenten entsprechen. Jede der mehreren Stromwellenformen entspricht Daten, die Standard-Stromwerte sind, mit denen die erste Phasenspule CL1 bei einem jeweiligem Drehwinkel des Rotors erregt werden soll.
  • Ein Hauptschalter wird eingeschaltet, wenn das elektrische Fahrzeug betrieben wird. Als Antwort auf das Einschalten des Hauptschalters gibt der Mikrocomputer CPU ein Löschungsimplus-Signal (Reset-Impulssignal) S2 und ein binäres Signal S3 zu dem Erregung/Nicht-Erregung-Entscheidungsschaltkreis EDDC aus, wobei nach einer Entscheidung über die Anwesenheit des abnormalen Zustand das binäre Signal S3 eine Anwesenheit eines abnormalen Zustand darstellt. Ein hoher Pegel des binären Signal S3 stellt eine Abwesenheit des abnormalen Zustand dar, während ein niedriger Pegel des binären Signal S3 die Anwesenheit des abnormalen Zustands darstellt. Wenn die Entscheidung über die Anwesenheit des abnormalen Zustands die Abwesenheit des abnormalen Zustands ergibt, berechnet der Mikrocomputer CPU ein Soll-Drehmoment des geschalteten Drehstrom-Reluktanzmotors aufeinanderfolgend aufgrund einer Information S0, die von einem Schalthebel, einem Bremsschalter, einem Beschleunigungsschalter und einem Beschleunigungsauslösungssensor erhalten wird. Der Mikrocomputer CPU rechnet eine Drehgeschwindigkeit (Drehzahl) aufeinanderfolgend aufgrund des aus dem Winkelsensor RAS ausgegebenen Digitalsignal S1 aus. Der Mikrocomputer CPU erhält ein Paar Anfang- und Abschlußwinkel der Erregung und eine Stromwellenform, die dem ausgerechneten Drehmoment und der ausgerechneten Drehgeschwindigkeit entsprechen, aus dem Speicher ROM. Der Mikrocomputer CPU gibt den Anfangswinkel der Erregung als Digitalsignal S4 und den Abschlußwinkel der Erregung als Digitalsignal S5 zu dem Erregung/Nicht-Erregung-Entscheidungsschaltkreis EDDC aus. Der Mikrocomputer CPU gibt die Stromwellenform als Digitalsignal S6 zu einem Speicher RAM im stromwellenform-generierenden Schaltkreis IPGC aus. Der Mikrocomputer CPU erzeugt auch ein Paar Anfang- und Abschlußwinkel und eine Stromwellenform für die zweiten Phasenspule, so daß ein Paar Anfang- und Abschlußwinkel und eine Stromwellenform für die erste Phasenspule um einen ersten bestimmten Verschiebungswinkel verschoben wird. Der Mikrocomputer CPU erzeugt gleichfalls ein Paar Anfang- und Abschlußwinkel und eine Stromwellenform für die dritten Phasenspule, so daß ein Paar Anfang- und Abschlußwinkel und eine Stromwellenform für die erste Phasenspule um einen zweiten bestimmten Verschiebungswinkel verschoben wird. Der erste und der zweite Verschiebungswinkel werden aufgrund der Polanzahl des geschalteten Drehstrom-Reluktanzmotors entschieden.
  • Die Stromwellenform als Digitalsignal S6, das aus dem Mikrocomputer ausgegeben wird und dem Speicher RAM im stromwellenformgenerierenden Schaltkreis IPGC zugeführt wird, ist in einer Adresse des Speichers RAM gespeichert, wobei die Adresse dem Drehwinkel des Rotors entspricht. Das Digitalsignal S6 entspricht nämlich einem Standard-Stromwert gemäß einem Drehwinkel des Rotors.
  • Der Drehwinkel des Rotors als Digitalsignal S1, das aus dem Winkelsensor RAS ausgegeben wird und dem Adreßdecoder ASD zugeführt wird, wird an einer Adresse des Speichers RAM gespeichert. Jedesmal, wenn sich ein von dem Winkelsensor erfaßter Drehwinkel des Rotors ändert, bekommt der stromwel lenform-generierenden Schaltkreis IPGC einen Standard-Stromwert gemäß einem Drehwinkel des Rotor aus dem Speicher RAM. Der Schaltkreis IPGC wandelt das Digitalsignal in ein Analogsignal S7 mittels eines Digital/Analog-Wandlers D/A um und gibt das Analogsignal S7 zu dem Vergleichschaltkreis ICMP über einem Ausgabepuffer BUF aus. Der Erregung/Nicht-Erregung-Entscheidungsschaltkreis EDDC erzeugt ein binäres Signal S8, das entweder die Erregung oder die Nicht-Erregung der Spule CL1 darstellt, aufgrund der Digitalsignale S1 bis S5, um das binäre Signal S8 zu dem Ausgabe-Entscheidungsschaltkreis ANDC und einem Transistor IGBTL von zwei Transistoren (Bipolartransistoren mit isoliertem Gate) IGBTU und IGBTL auszugeben. Die Transistoren IGBTU und IGBTL sind in dem Treiber DR1 enthalten. Ein hoher Pegel des binären Signals S8 bedeutet eine Erregung der Spule CL1, während ein niedriger Pegel des binären Signals S8 keine Erregung der Spule CL1 bedeutet.
  • Der Treiber DR1 weist außer den Transistoren IGBTU und IGBTL Dioden D1 und D2 auf. Der Transistor IGBTU ist zwischen einem Ende der Spule CL1 und einer Hochpotentialleitung einer Gleichstromversorgung geschaltet, während der Transistor IGBTL zwischen einem anderen Ende der Spule CL1 und einer Niedrigpotentialleitung der Gleichstromversorgung geschaltet ist. Die Diode D1 ist zwischen dem einen Ende der Spule CL1 und der Niedrigpotentialleitung der Gleichstromversorgung geschaltet, während die Diode D2 zwischen dem anderen Ende der Spule CL1 und der Hochpotentialleitung der Gleichstromversorgung geschaltet ist. Ein Stromsensor IS ist an einer Leitung vorgesehen, die das eine Ende der Spule CLI mit dem Transistor IGBTU verbindet, um einen durch die Spule CL1 fließenden gegenwärtigen Strom zu bestimmen. Der Stromsensor IS gibt ein Analogsignal S9, das den gegenwärtigen Stromwert darstellt, an den Vergleichschaltkreis ICMP aus. Der Vergleichschaltkreis ICMP vergleicht das Analogsignal S7, das der Standard-Stromwert darstellt, der zu der Spule CL1 zugeführt werden soll, mit dem Analogsignal S9. Der Vergleichschaltkreis ICMP gibt ein binäres Signal S10 zu dem Ausgabe-Entscheidungsschaltkreis ANDC aus, wobei das binäre Signal S10 darstellt, ob der gegenwärtige Stromwert kleiner als die Standard-Stromwert ist. Ein hoher Pegel des binären Signals S10 bedeutet, daß der gegenwärtige Stromwert kleiner als der Standard-Stromwert ist, während ein niedriger Pegel des binären Signal S10 bedeutet, daß der gegenwärtige Stromwert größer als der Standard-Stromwert ist.
  • Der Ausgabe-Entscheidungsschaltkreis ANDC weist eine UND-Tor-Funktion auf und verarbeitet die binäre Signale S8 und S11, um ein binäres Signal S11 zu bilden. Der Schaltkreis ANDC gibt das binäre Signal S11 zu dem Transistor IGBTU des Treibers DR1 aus. Der Transistor IGBTU ist eingeschaltet, wenn das binäre Signal S11 auf hohem Pegel ist, während der Transistor IGBTU ausgeschaltet ist, wenn das binäre Signal S11 auf niedrigem Pegel ist. Der Transistor IGBTL ist eingeschaltet, wenn das binäre Signal S8 auf hohem Pegel ist, während der Transistor IGBTL ausgeschaltet, wenn das binäre Signal S8 auf niedrigem Pegel ist. Die Transistoren IGBTU und IGBTL sind beide ausgeschaltet, wenn das binäre Signal S8 auf dem niedrigen Pegel ist, wodurch kein Strom durch die Spule CL1 fließt. Wenn das binäre Signal S10 auf hohem Pegel ist, ist das binäre Signal S11 auch auf hohem Pegel ist. Deshalb, wenn die binäre Signalen S8 und S10 jeweils auf dem hohen Pegel sind, sind die Transistoren IGBTU und IGBTL beide eingeschaltet, wodurch ein Strom durch die Spule CL1 fließt. Wenn das binäre Signal S10 auf niedrigem Pegel ist, ist das binäre Signal S11 auch auf niedrigem Pegel. Deshalb ist der Transistor IGBTL auf eingeschaltet wenn das binäre Signal S8 auf dem hohen Pegel ist, während der Transistor IGBTU auf AUS geschaltet ist, wenn das binäre Signalen S10 bei dem niedrigen Pegel ist, wodurch kein Strom durch die Spule CL1 fließt. Es nähert sich nämlich der gegenwärtige Stromwert dem Standard-Stromwert durch abwechselnder Wiederholung des Ein- und Ausschaltens des Transistors IGBTU aufgrund der Änderung des Pegels des binären Signals S10 an, solange das binäre Signal S8 auf dem hohen Pegel bleibt (der Transistor IGBTL eingeschaltet ist).
  • Der Erregung/Nicht-Erregung-Entscheidungsschaltkreis EDDC wird im folgenden unter Bezug auf 2 hinsichtlich seiner Konstruktion erklärt. Der Schaltkreis EDDC umfaßt einen schrittimpuls-generierenden Schaltkreis (Schrittimpuls-Erzeugungsschaltkreis) CK, Signalspeicher (Latch) RCH1, RCH2 und RCH3, Vergleicher (Komparatoren) CMP1, CMP2 und CMP3, UND-Tore (AND-gate) AND1, AND2, AND3 und AND4, ODER-Tore (OR-gate) OR1 und OR2, Inverter INVI und INV2 sowie einen Flip-Flop-Schaltkreis FDC. Der schrittimpulsgenerierende Schaltkreis CK gibt ein Schrittimpulssignal mit bestimmter Frequenz (z.B. 16 MHz) aus. Die Signalspeicher RCH1, RCH2 und RCH3 speichern jeweils das Digitalsignal S1, S4 und S5 synchron mit dem Abfallen des Schrittimpulssignals zwischen, wonach die Signalspeicher RCH1, RCH2 und RCH3 jeweils das zwischengespeicherte Digitalsignal S1, S4 und S5 ausgeben. Der Vergleicher CMP1 gibt ein binäres Signal S12 aufgrund eines Vergleichs zwischen den zwischengespeicherten Digitalsignalen S4 und S5 aus. Das binäre Signal S12 stellt dar, ob das zwischengespeicherte Signal S5 größer als das zwischengespeicherte Signal S4 ist. Ein hoher Pegel des Signals S12 bedeutet, daß das zwischengespeicherte Signal S5 größer als das zwischengespeicherte Signal S4 ist. Der Vergleicher CMP2 gibt ein binäres Signal S13 aufgrund eines Vergleichs zwischen den zwischengespeicherten Digitalsignalen S1 und S4 aus. Das binäre Signal S13 stellt dar, ob das zwischengespeicherte Signal S1 größer als das zwischengespeicherte Signal S4 ist. Ein hoher Pegel des Signals S13 bedeutet, daß das zwischengespeicherte Signal S1 größer als das zwischengespeicherte Signal S4 ist.
  • Der Vergleicher CMP3 gibt ein binäres Signal S14 aufgrund eines Vergleichs zwischen den zwischengespeicherten Digitalsignale S1 und S5 aus. Das binäre Signal S14 stellt dar, ob das zwischengespeicherte Signal S1 kleiner als das zwischengespeicherte Signal S5 ist. Ein hoher Pegel des Signals S14 bedeutet, daß das zwischengespeicherte Signal S1 kleiner als das zwischengespeicherte Signal S5 ist. Das binäre Signal S13 wird einer von zwei Eingangsklemmen des UND-Tors AND1 und einer von zwei Eingangsklemmen des ODER-Tors OR1 zugeführt. Das binäre Signal S14 wird der anderen Eingangsklemme des UND-Tors AND1 und der anderen Eingangsklemme des ODER-Tors OR1 zugeführt. Das binäre Signal S12 wird einer von zwei Eingangsklemmen des UND-Tors AND2 und dem Inverter INV2 zuführend. Ein Ausgangssignal des Inverter INV2 wird einer von zwei Eingangsklemmen des UND-Tors AND3 zugeführt. Ein binäres Ausgangssignal des UND-Tors AND1 wird der anderen Eingangsklemmen des UND-Tors AND2 zugeführt. Ein binäres Ausgangssignal des ODER-Tors OR1 wird der anderen Eingangsklemmen des UND-Tors AND3 zugeführt. Ein binäres Ausgangssignal des UND-Tors AND2 und ein binäres Ausgangssignal des UND-Tors AND3 werden einem Paar Eingangsklemmen des ODER-Tors OR2 zugeführt. Ein binäres Ausgangssignal des ODER-Tors OR2 wird einer Eingangsklemme D des Flip-Flop-Schaltkreises FDC zugeführt. Ein Ausgangssignal des schrittimpuls-generierenden Schaltkreises CK wird durch den Inverter INV1 invertiert, wonach das invertierte Ausgangssignal einer Schrittimpuls-Eingangklemme C des Flip-Flop-Schaltkreises FDC zugeführt wird. Das aus dem Mikrocomputer CPU ausgegebene Löschungsimplus-Signal S2 wird einer Löschungsimplus-Eingangsklemme CLR des Flip-Flop-Schaltkreises FDC zugeführt. Der Flip-Flop-Schaltkreises FDC gibt das seiner Eingangsklemme D zugeführte binäre Signal aus einer Ausgangsklemme Q des Flip-Flop-Schaltkreises FDC synchron mit dem Abfallen des invertierten Schrittimpulssignals aus. Ein aus dem Flip-Flop-Schaltkreis FDC ausgegebenes, binäres Signal wird einer von zwei Eingangsklemmen des UND-Tors AND4 zugeführt. Das aus dem Mikrocomputer CPU ausgegebene, binäre Signal S3 wird der anderen Eingangsklemmen des UND-Tors AND4 zugeführt. Das UND-Tor AND4 gibt das binäre Signal S8 aus. Das Löschungsimplus-Signal (Reset-Impulssignal) S2 wird der Löschungsimplus-Eingangsklemme CLR des Flip-Flop-Schaltkreises FDC zugeführt, wodurch das aus der Ausgangsklemme Q ausgegebene, binäre Signal einmal auf einem niedrigen Pegel entsprechend dem Einschalten des Hauptschalters geschaltet wird, wenn das elektrische Fahrzeug betrieben wird bzw. gestartet wird.
  • Hinsichtlich des Ausführungsbeispiels von den 1 und 2 stellt der UND-Tor AND4 zwangsläufig die Erregung der Spule CL1 ab, wenn der abnormale Zustand aufgrund der Entscheidung über die Anwesenheit des abnormalen Zustands festgestellt wird. Deshalb wird das aus dem UND-Tor AND4 ausgegebene, binäre Signal S8 als Anfang- und Abschlußsignal der Erregung dem Ausgabe-Entscheidungsschaltkreis ANDC und dem Treiber DR1 zugeführt. Wenn die Erregung der Spule CL1 zwangsläufig trotz der Anwesenheit des abnormalen Zustands nicht abgestellt werden soll, wird der UND-Tor AND4 ausgelassen, und das aus dem Flip-Flop-Schaltkreis FDC ausgegebene, binäre Signal als Anfang- und Abschlußsignal der Erregung wird direkt dem Ausgabe-Entscheidungsschaltkreis ANDC und zu dem Treiber DR1 zugeführt.
  • Die Vergleicher CMP1, CMP2 und CMP3 entsprechen jeweils einem ersten, einem zweiten und einem dritten Vergleichsmittel des Anspruchs 1 der Erfindung. Ein Binär-Signal-Verarbeitungsmittels des Anspruchs 1 umfaßt den schrittimpuls-generierenden Schaltkreis CK, die UND-Tore AND1, AND2 und AND3, die ODER-Tore OR1 und OR2, die Inverter INV1 und INV2 sowie den Flip-Flop-Schaltkreis FDC.
  • 3 zeigt Änderungen der Ausgangssignale der Vergleicher CMP1, CMP2 und CMP3, der UND-Toren AND1, AND2 und AND3, der ODER-Toren OR1 und OR2, der Inverter INV1 und INV2 sowie des Flip-Flop-Schaltkreises FDC, wenn der geschaltete Drehstrom-Reluktanzmotor in eine normale Drehrichtung betrieben ist und wenn der Anfangswinkel der Erregung kleiner als der Abschlußwinkel der Erregung ist. 3 zeigt Änderungen der Ausgangssignale der Vergleicher CMP1, CMP2 und CMP3, der UND-Toren AND1, AND2 und AND3, der ODER-Toren OR1 und OR2, der Inverter INV1 und INV2 sowie des Flip-Flop-Schaltkreises FDC, wenn der geschaltete Drehstrom-Reluktanzmotor in die normale Drehrichtung betrieben ist und wenn der Anfangswinkel der Erregung größer als der Abschlußwinkel der Erregung ist. 5 zeigt Änderungen der Ausgangssignale der Vergleicher CMP1, CMP2 und CMP3, der UND-Toren AND1, AND2 und AND3, der ODER-Toren OR1 und OR2, der Inverter INV1 und INV2 sowie des Flip-Flop-Schaltkreises FDC, wenn der geschaltete Drehstrom-Reluktanzmotor in die entgegengesetzte Drehrichtung betrieben ist und wenn der Anfangswinkel der Erregung kleiner als der Abschlußwinkel der Erregung ist. 6 zeigt Änderungen der Ausgangssignale der Vergleicher CMP1, CMP2 und CMP3, der UND-Toren AND1, AND2 und AND3, der ODER-Toren OR1 und OR2, der Inverter INV1 und INV2 sowie des Flip-Flop-Schaltkreises FDC, wenn der geschaltete Drehstrom-Reluktanzmotor in die entgegengesetzte Drehrichtung betrieben ist und wenn der Anfangswinkel der Erregung größer als der Abschlußwinkel der Erregung ist. In der 3 bis 6 ist das Ausgangssignal des Flip-Flop-Schaltkreises FDC gleich wie das binären Signal S8, solange der Mikrocomputer CPU das binäre Signal S3 mit dem hohem Pegel ausgibt.
  • In den 2, 3 und 5 ist das jede Ausgangssignal (das Signal S12) des Vergleichers CMP1 immer auf dem hohen Pegel, denn der Abschlußwinkel der Erregung ist größer als der Anfangswinkel. Der UND-Tor AND3 bekommt das Signal S12 mit dem niedrigen Pegel wegen des Inverter INV2. Das UND-Tor AND3 gibt nämlich immer ein Signal mit niedrigem Pegel ohne Rücksicht auf das Ausgangssignal des ODER-Tors OR3 aus. Das UND-Tor AND2 bekommt das Signal S12 mit dem hohen Pegel und gibt ein Signal mit hohem Pegel aus, wenn das UND-Tor AND1 ein Signal mit hohem Pegel ausgibt. Das UND-Tor AND1 kann das Signal mit dem hohen Pegel ausgeben, wenn die Signale S13 und S14 beide auf hohem Pegel sind. Die Ausgangssignale der UND-Tore AND2 und AND3 werden dem ODER-Tor OR2 zugeführt und das UND-Tor AND2 steuert eigentlich die Erregung der Spule CL1, wenn der Abschlußwinkel größer als der Anfangswinkel der Erregung ist. In den 2, 4 und 6 ist das Ausgangssignal (das Signal S12) des Vergleicher CMP1 immer bei dem niedrigen Pegel, denn der Abschlußwinkel der Erregung ist kleiner als der Anfangswinkel. Das UND-Tor AND2 bekommt das Signal S12 mit dem niedrigen Pegel. Das UND-Tor AND2 gibt nämlich immer ein Signal mit niedrigem Pegel ohne Rücksicht auf das Ausgangssignal des UND-Tor AND1 aus. Das UND-Tor AND3 bekommt das Signal S12 mit dem hohen Pegel wegen des Inverters INV2 und gibt ein Signal mit hohem Pegel aus, wenn das ODER-Tor OR1 ein Signal mit hohem Pegel ausgibt. Das ODER-Tor OR1 kann das Signal mit dem hohen Pegel ausgeben, wenn eines der Signale S13 und S14 auf hohem Pegel ist. Die Ausgangssignale der UND-Tore AND2 und AND3 werden dem ODER-Tor OR2 zugeführt und das UND-Tor AND3 steuern eigentlich die Erregung der Spule CL1, wenn der Abschlußwinkel kleiner als der Anfangswinkel der Erregung ist.
  • Der Mikrocomputer bekommt ein Paar Anfang- und Abschlußwinkel der Erregung vom Speicher RAM und gibt nur dieses zu dem Erregung/Nicht-Erregung-Entscheidungsschaltkreis EDDC aus, wie in der 2 gezeigt wird, wodurch die in den 7 bis 10 gezeigte, gewünschte Erregung- und Nicht-Erregungsteuerung erfolgt wird. Der Mikrocomputer CPU entscheidet nicht, ob der Anfangswinkel der Erregung größer oder kleiner als der Abschlußwinkel der Erregung ist, und auch nicht, in welche Richtung der geschaltete Drehstrom-Reluktanzmotor dreht. Deswegen ist die maximale Drehgeschwindigkeit nicht auf einem niedrigen Niveau beschränkt, und eine abnormale Erregung ist vermeidbar. Die Erfindung ist auf anderen elektrischen Motoren außer dem geschalteten Drehstrom-Reluktanzmotor anwendbar.
  • Eine Erregungssteuerungseinrichtung für eine Phasenspule eines elektrischen Motors umfaßt einen ersten, zweiten und dritten Vergleicher zum Vergleich von jeweils zwei von einem Erregung-Anfangwinkel, Erregung-Abschlußwinkel und Drehwinkel des Motors, und zur Ausgabe eines ersten, zweiten und dritten binären Signals aufgrund des Vergleichs sowie ein Binär-Signal-Verarbeitungsschaltkreis zum Verarbeiten des ersten, zweiten und dritten binären Signals. Der Binär-Signal-Verarbeitungsschaltkreis gibt ein viertes binäres Signal aus, das einen Anfang und einen Abschluß der Erregung darstellt.

Claims (3)

  1. Erregungssteuerungseinrichtung für jede Phasenspule eines Stators eines elektrischen Motors mit: einem Winkelsensor (RAS) zur Erfassung eines Drehwinkels eines Rotors des elektrischen Motors, einem Mikrocomputer (CPU) mit einer Einrichtung zum Lesen eines Phasenspulen-Erregungsanfangs- und Phasenspulen-Erregungsabschlusswinkelpaars (S4, S5) entsprechend einer Drehzahl und einem Drehmoment des elektrischen Motors aus einem Speicher (ROM), in dem verschiedene Drehzahlen und Drehmomente gespeichert sind, einem ersten Vergleichsmittel (CMP1) zum Vergleich des aus dem Mikrocomputer (CPU) ausgegebenen Erregungsanfangswinkels (S4) mit dem aus dem Mikrocomputer ausgegebenen Erregungsabschlusswinkel (S5), um ein erstes binäres Signal (S12) auszugeben, das angibt, ob der Erregungsabschlusswinkel größer als der Erregungsanfangswinkel ist, einem zweiten Vergleichsmittel (CMP2) zum Vergleich des aus dem Mikrocomputer ausgegebenen Erregungsanfangswinkels (S4) mit dem aus dem Winkelsensor ausgegebenen Drehwinkel (S1), um ein zweites binäres Signal (S13) auszugeben, das angibt, ob der Drehwinkel größer als der Erregungsanfangswinkel ist, einem dritten Vergleichmittel (CMP3) zum Vergleich des aus dem Mikrocomputer (CPU) ausgegebenen Erregungsabschlusswinkels (S5) mit dem aus dem Winkelsensor ausgegebenen Drehwinkel (S1), um ein drittes binäres Signal (S14) auszugeben, das angibt, ob der Drehwinkel kleiner als der Abschlusswinkel der Erregung ist, einem binären Signalverarbeitungsmittel (AND1–3, OR1–2) zur Verarbeitung des ersten, des zweiten und des dritten binären Signals (S12, S13, S14), die jeweils aus dem ersten, dem zweiten und dem dritten Vergleichsmittel (CMP1–3) ausgegeben werden, um ein viertes binäres Signal (S8) auszugeben, dass eine eingeschaltete bzw. ausgeschaltete Erregung darstellt, wobei, wenn sich das erste binäre Signal (S12) auf einem ersten binärem Pegel befindet, das vierte binäre Signal (S8) die eingeschaltete Erregung darstellt, während sowohl das zweite als auch das dritte binäre Signal (S13, S19) sich auf dem einen binären Pegel befinden, und, wenn das erste binäre Signal (S12) sich auf dem anderen binären Pegel befindet, das vierte binäre Signal (S8) die eingeschaltete Erregung angibt, während sich entweder das zweite oder das dritte binäre Signal (S13, S14) sich auf dem einen binären Pegel befinden.
  2. Erregungssteuerungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei, wenn das erste binäre Signal (S12) sich auf dem hohen Pegel befindet, das vierte binäre Signal (S8) die eingeschaltete Erregung darstellt, während sowohl das zweite als auch das dritte binäre Signal (S13, S14) sich auf dem hohen Pegel befinden, und, wenn das erste binäre Signal (S12) sich auf dem niedrigen Pegel befindet, das vierte binäre Signal (S8) die eingeschaltete Erregung darstellt, während sich ent weder das zweite oder das dritte binäre Signal (S13, S14) sich auf dem hohen Pegel befindet.
  3. Erregungssteuerungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das binäre Signalverarbeitungsmittel eine Taktimpulssignalerzeugungsschaltung (CK), erste, zweite und dritte UND-Gatter (AND1–3), erste und zweite ODER-Gatter (OR1–2), erste und zweite Inverter (INV1–2) und eine Flip-Flop-Schaltung (FDC) mit Anschlüssen D, C und Q aufweist, wobei das erste binäre Signal (S12) dem zweiten Inverter (INV2) und dem zweiten UND-Gatter (AND2) zugeführt wird, das zweite binäre Signal (S13) dem ersten UND-Gatter (AND1) und dem ersten ODER-Gatter (OR1) zugeführt wird, das dritte binäre Signal (S14) dem ersten UND-Gatter und dem ersten ODER-Gatter zugeführt wird, das Ausgangssignal des zweiten Inverters dem dritten UND-Gatter (AND3) zugeführt wird, das Ausgangssignal des ersten UND-Gatters dem zweiten UND-Gatter zugeführt wird, das Ausgangssignal des ersten ODER-Gatters dem dritten UND-Gatter zugeführt wird, das Ausgangssignal des zweiten UND-Gatters dem zweiten ODER-Gatter (OR2) zugeführt wird, das Ausgangssignal des dritten UND-Gatters dem zweiten ODER-Gatter zugeführt wird, das Ausgangssignal des zweiten ODER-Gatters dem Anschluss D der Flip-Flop-Schaltung zugeführt wird, das Ausgangssignal der Taktimpulssignalerzeugungsschaltung dem Anschluss C der Flip-Flop-Schaltung über den ersten Inverter zugeführt wird, und der Q-Anschluss der Flip-Flop-Schaltung das Ausgangssignal (S8) als viertes binäres Signal ausgibt.
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