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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Steuern einer Drehzahl eines Rotors eines Rotors eines bürstenlosen Motors,
das auf eine Lüfterdrehzahlsteuerung
eines Gebläselüfters (oder
Ventilationslüfters)
einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage
im Übereinstimmung
mit einem Drehzahlbefehlssignal anwendbar ist, das dem Rotor des
bürstenlosen
Motors befiehlt, sich mit einer befohlenen Drehzahl zu drehen.
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Ein
bürstenloser
Motor ist gegenwärtig
in einer Antriebsquelle verfügbar,
um einen Gebläselüfter einer
Kraftfahrzeug-Klimaanlage anzutreiben, in der mit einem Dauermagnet
als ein Rotor und mit Ankerwicklungen als ein Stator eine Gleichrichtervorrichtung
mit einem Magnetpolsensor und einer Schalteinrichtung ersetzt ist.
Der bürstenlose
Motor erhält eine
Antriebskraftversorgung von einem Leistungszuführungsschaltkreis und wird
durch einen Motorsteuerschaltkreis, der ein gepackten IC ist (integrierter
Schaltkreis), um den Gebläselüfter zu
drehen, gesteuert.
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In
einem solchen Motorsteuerschaltkreis wird, wie oben beschrieben,
ein Impuls-Kettensignal mit
einem Impuls-Arbeitsverhältnis
in den Motorsteuerschaltkreis eingegeben, wobei das Impuls-Kettensignal
gleichgerichtet wird, um ein elektrisches Spannungsniveau des Impuls-Kettensignals
zu erfassen und die Drehzahl des Lüfters entsprechend des erfassten
elektrischen Spannungsniveaus bestimmt wird. Da das Impuls-Kettensignal gleichgerichtet wird,
wird sogar dann, wenn ein kurzzeitiges Rauschen in das Impuls-Kettensignal
enthalten ist, das die Drehzahl des Lüfters, an dem ein Drehbetrieb desselben
ausgeführt
wird, nicht wahrgenommen, um null zu sein. Daher kann in diesem
Motorsteuerschaltkreis keine Erzeugung eines Neustartens des Lüfters während der
Drehbetriebs desselben vorteilhafterweise auftreten.
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Jedoch
muss in solch einem zuvor vorgeschlagenen Motorsteuerschaltkreis
wie bereits oben beschrieben, verursachen ein externer Glättungsschaltkreis,
um hinzugefügt
werden, um das Impuls-Kettensignal zu glätten, und der Schaltkreis selbst
hohe Kosten. Überdies
muss in dem zuvor vorgeschlagenen Motorsteuerschaltkreis eine Mehrzahl von
externen Glättungsschaltkreisen
in Übereinstimmung
mit einer Frequenz des Impuls-Kettensignals hinzugefügt werden.
Zusätzlich
wird ein beachtlicher Zeitdauer, für den das Impuls-Kettensignal
geglättet wird,
benötigt,
so dass eine Antwortcharakteristik des Gebläselüfters nicht hoch ist.
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JP
2000-116178 und JP 2000-116179 sind Beispiele für andere früher vorgeschlagene Motorsteuerschaltkreise
zum Steuern des bürstenlosen Motors
für den
Gebläselüfter der
Kraftfahrzeug-Klimaanlage.
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In
jedem der letzteren zwei früher
vorgeschlagenen Lüfter-Motorsteuerschaltkreise
wird eine Zeitdauer des Impuls-Kettensignals erfasst, wobei ein
Zielwert der Drehzahl des Gebläselüfters im Übereinstimmung
mit dem Zeitdauer des Impuls-Kettensignals bestimmt wird, um die
Drehzahl des Gebläselüfters zu
steuern. Da der Zeitdauer des Impuls-Kettensignals entsprechend
jedes der letzteren zwei zuvor vorgeschlagenen Motorsteuerschaltkreise
direkt erfasst wird, ist die Antwortcharakteristik des Gebläselüfters vorteilhaft
schnell.
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In
jedem der letzteren zwei zuvor vorgeschlagenen Motorsteuerschaltkreise
ist ein Lüfter-Zielwert-Berechnungsschaltkreis
installiert, um einen Zielwert Dsfan des Gebläselüfters auf der Grundlage des
Impuls-Kettensignals zu bestimmen. Ein Acht-Bit-Zähler ist
in dem Lüfterdrehzahl
Berechnungsschaltkreis vorgesehen, so dass der Zielwert Dsfan der
Rotor-Drehzahl in einer schrittweisen Art bestimmt wird, um in einen
ganzzahligen Bereich zwischen 0 und 255 in Übereinstimmung mit der Zeitdauer
des eingegebenen Impuls-Kettensignals zu fallen.
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Überdies
wird in jedem der letzteren zwei zuvor vorgeschlagenen Motorsteuerschaltkreise
ein Weichstart-Zielwert Berechnungsschaltkreis installiert, der
eine weiche Startsteuerung derart ausführt, dass der Weichstart-Zielwerte
Dsfan aufeinander folgend mit einer Anstiegsverzögerung von einem Zeitpunkt
angehoben wird, bei dem die Rotation des Gebläselüfters gestartet wird, wenn
der Weichstart-Zielwert Dsfan in Richtung zu dem Zielwert Dfan der Drehzahl
des Gebläselüfters angehoben
wird.
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In
dem Weichstart-Zielwert-Berechnungsschaltkreis wird der Weichstart-Zielwert
Dsfan um einen Gradienten von 5%/sec hinsichtlich eines Maximum-Drehzahl-Zielwert
Dfan (100%) für
einen Zeitdauer von 1,5 Sekunden von der Zeit an angehoben, zu der
die Rotation des Gebläselüfters gestartet
wird und wird danach um einen weiteren Gradienten von 8%/sec angehoben,
nachdem 1,5 Sekunden vergangen sind. Dann wird in dem Weichstart-Zielwert-Berechnungsschaltkreis
die Verzögerung
um einen Gradienten aufgehoben (d.h., die Verzögerung um einen Gradienten
wird genullt (0%/sec)), wenn der Weichstart-Zielwert Dsfan den Zielwert
Dfan erreicht hat. Wenn andererseits der Gebläselüfter von dem Zielwert Dfan
gestoppt wird, erfolgt die Steuerung so, dass der Zielwert Dfan
ohne Vorsehen der Verzögerung
um einen Gradienten gesenkt wird, um die Rotation des Gebläselüfters zu
stoppen.
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Jedoch
gibt es in jedem der letzteren zwei zuvor vorgeschlagenen Motorsteuerschaltkreisen,
in welchen das Arbeitsverhältnis
des Impuls-Kettensignals direkt erfasst wird, und der Zielwert Dfan
entsprechend des erfassten Arbeitsverhältnisses bestimmt wird, die
Möglichkeit,
dass der Zielwert Dfan der Drehzahl des Gebläselüfters erfasst wird, um „0" (Null) zu sein,
wenn ein Rauschen in das Impuls-Kettensignal gemischt ist und das
Rauschen in den Zeitdauer des Impuls-Kettensignals enthalten ist.
Wenn der Zielwert Dfan der Drehzahl des Gebläselüfters erfasst wird, dass er „0" ist, wird somit
die Steuerung, die den Weichstart-Zielwert Dsfan vermindert, durch den
Weichstart-Zielwert-Berechnungsschaltkreis ausgeführt. Wenn
der Lüfterdrehzahl-Zielwert
Dfan entsprechend des aufeinander folgenden eingegebenen Impuls-Kettensignals
bestimmt wird, wird die Weichstartsteuerung in Richtung zu dem Lüfterdrehzahl-Zielwertes
Dfan neu gestartet. Dies bedeutet, in jedem der letzteren zwei zuvor
vorgeschlagenen Motorsteuerschaltkreisen tritt ein solches Neustart-Phänomen auf,
dass der Gebläselüfter einmal
gestoppt ist und die Weichstartsteuerung durch den Weichstart-Zielwert-Berechnungsschaltkreis
gestartet wird. Speziell wird, da solch ein Motorsteuerschaltkreis, wie
oben beschrieben. empfänglich
gegenüber
Rauschen ist, die Anzahl der Zeiten, zu denen das Neustart-Phänomen auftritt,
erhöht.
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein
Verfahren zum Steuern der Drehzahl des Rotors des bürstenlosen
Motors, anwendbar auf eine Lüfterdrehzahlsteuerung
des Gebläselüfters einer
Kraftfahrzeug-Klimaanlage, zu schaffen, die in der Lage sind, den
Gebläselüfter ohne
Auftreten des Neustart-Phänomens
stabil zu drehen.
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Entsprechend
eines Vorrichtungsaspektes der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe
durch eine Vorrichtung zum Steuern einer Drehzahl eines bürstenlosen
Motors gelöst,
der einen Befehlsdrehzahl-Erfassungsabschnitt aufweist, der eine
befohlene Drehzahl eines Rotors des bürstenlosen Motors von einem
eingegebenen Rotations-Befehlssignal
erfasst, um den Rotors zu befehlen, mit der befohlenen Drehzahl
zu rotieren; einen ersten Zielwert-Berechnungsabschnitt, der einen
Zielwert der Drehzahl des Rotors auf Grundlage der befohlenen Drehzahl
des Rotors berechnet, die durch den befohlenen Drehzahlerfassungsabschnitt
erfasst wird; einen zweiten Zielwert-Berechnungsabschnitt, der die
Drehzahl des Rotors des bürstenlosen
Motors um einen ersten Gradienten erhöht, so dass die Drehzahl des
Rotors einen vorhandenen Zielwert der Drehzahl des Rotors erreicht,
der bald darauf durch den ersten Zielwert-Berechnungsabschnitt berechnet
wird, wenn der Motor angehalten wird, und der gegenwärtige Zielwert
der Drehzahl, der bald darauf durch den ersten Zielwert-Berechnungsabschnitt
berechnet wird, wird durch den zweiten Zielwert-Berechnungsabschnitt
empfangen, um eine Weichstartsteuerung einer Rotation des Rotors
auszuführen;
wobei sich der zweite Zielwert-Berechnungsabschnitt die Drehzahl des
Rotors um einen zweiten Gradienten vermindert, so dass die Drehzahl
des Rotors den gegenwärtigen Zielwert
der Drehzahl erreicht, wenn der Rotor des Motors mit einem vorherigen
Zielwert des Rotors des Motors rotiert, der zuvor durch den ersten
Zielwert-Berechnungsabschnitt berechnet wurde und wenn der gegenwärtige Zielwert
des Rotors des Motors niedriger ist als der vorherige Zielwert davon
ist, bei dem sich der Rotor des Motors dreht; und einen Rotations-Antriebsabschnitt,
der ein Rotations-Antriebssignal ausgibt, um den Rotor des Motors,
der gedreht werden soll, in einer Schalteinrichtung anzutreiben,
um eine Energieversorgungsspannung zu einem Stator des Motors in
Abhängigkeit
zu dem Rotations-Antriebssignal zuzuführen, wobei das Rotations-Antriebssignal
dabei im Übereinstimmung
mit dem Zielwert der Drehzahl des Rotors erzeugt wird.
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Entsprechend
eines Verfahrensaspektes der vorliegenden Erfindung wird die oben
erwähnte
Aufgabe durch ein Verfahren zum Steuern einer Drehzahl eines bürstenlosen
Motors gelöst,
die das Erkennen einer befohlenen Drehzahl eines Rotors des bürstenlosen
Motors von einem eingegebenen Rotations-Befehlssignal aufweist,
um den Rotor zu befehlen, sich bei der befohlenen Drehzahl zu drehen;
Berechnen eines Zielwertes der Drehzahl des Rotors auf der Grundlage
der erfasst befohlenen Drehzahl des Rotors; Erhöhen der Drehzahl des Rotors
des bürstenlosen
Motors um einen ersten Gradienten, so dass die Drehzahl des Rotors
einen gegenwärtigen Zielwert
der Drehzahl des Rotors erreicht, der schon bald berechnet wird,
wenn der Rotor angehalten wird und der gegenwärtige Zielwert der Drehzahl,
der schon bald berechnet wird, empfangen wird, um eine Weichstartsteuerung
einer Rotation des Rotors auszuführen;
Vermindern der Drehzahl des Rotors um einen zweiten Gradienten,
so dass die Drehzahl des Rotors den gegenwärtigen Zielwert der Drehzahl
des Rotors erreicht, wenn sich der Rotor des Motors bei einem vorherigen
Zielwert des Rotors des Motors dreht, der vorher berechnet wurde,
und wenn der gegenwärtige
Zielwert des Rotors des Motors niedriger als der vorherige Zielwert
davon ist, bei dem sich der Rotor des Motors dreht; und Ausgeben
eines Rotations-Antriebssignals, um den Rotor des Motors, der gedreht
werden soll, in einer Schalteinrichtung anzutreiben, um eine Antriebsversorgungsspannung
an einen Stator des Motors in Abhängigkeit zu dem Rotations-Antriebssignal
zu liefern, wobei dabei das Rotations-Antriebssignal in Übereinstimmung
mit dem Zielwert der Drehzahl des Rotors erzeugt wird.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung sind in den weiteren Subansprüchen niedergelegt.
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Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung in größerer Ausführlichkeit mittels mehrerer
Ausführungsbeispiele
in Verbindung derselben mit den beiliegenden Zeichnungen erläutert, wobei:
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1 ein
schematisches Schaltkreis-Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Steuern
einer Drehzahl eines Rotors eines bürstenlosen Motors in einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
entsprechend der vorliegenden Erfindung ist;
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2 ein
funktionales Blockdiagramm einer Motorsteuerung und ihres peripheren,
in 1 gezeigten, Schaltkreises ist;
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3 eine
schematische Ansicht zum Erklären
einer Definition eines Arbeitsverhältnisses eines eingegebenen
Befehlssignals in die Motorsteuerung, gezeigt in 2,
ist;
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4A ein
charakteristisches Diagramm ist, das ein Beispiel einer Beziehung
zwischen einem ersten Lüfterdrehzahl-Veränderungszielwert
Dsfan und einer Zeit, und zwischen dem ersten Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwert
Dsfan und einem Lüfterdrehzahl-Zielwert
Dfan in einem Fall einer Weichstartsteuerung, die durch die in 2 gezeigte
Motorsteuerung ausgeführt
wird, repräsentiert;
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4B ein
charakteristisches Diagramm ist, das ein Beispiel von Beziehungen
zwischen einem zweiten Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwert
Dsfan und einer Zeit, und zwischen dem zweiten Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwert
Dsfan und einem Lüfterdrehzahl-Zielwert
Dfan in einem Fall einer Verminderung der Zielwert-Dfan-Steuerung
repräsentiert, die
durch die in 2 gezeigte Motorsteuerung ausgeführt wird;
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5A ein
charakteristisches Diagramm ist, das ein Beispiel von Beziehungen
zwischen einem ersten Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwert
Dsfan und einer Zeit, und zwischen dem ersten Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwert
Dsfan und einem Lüfterdrehzahl-Zielwert
Dfan in einem Fall einer Weichstartsteuerung repräsentiert,
die durch die in 2 gezeigte Motorsteuerung ausgeführt wird;
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5B ein
charakteristisches Diagramm ist, das das Beispiel von Beziehungen
zwischen einem zweiten Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwert
Dsfan und einer Zeit, und zwischen dem zweiten Luftdrehzahl-Modifikationszielwert
Dsfan und einem Lüfterdrehzahl-Zielwert
Dfan in einem Fall der Absenkung der Zielwert-Dfan-Steuerung repräsentiert,
die durch die in 2 gezeigte Motorsteuerung ausgeführt wird;
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6 eine
schematische Ansicht eines Beispiels für einen Aufbau eines bürstenlosen
Motors ist, auf welchen der Rotor-Rotations-Drehzahlsteuerungsapparat
anwendbar ist; und
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7 eine
schematische Ansicht eines Beispiels für einen Gebläselüfter ist,
der mit dem Rotor des bürstenlosen
Motors verbunden ist, zu dem die in 1 gezeigte
Rotordrehzahl-Steuervorrichtung anwendbar ist.
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Nachstehend
soll auf die Zeichnungen Bezug genommen werden, um ein besseres
Verständnis
der vorliegenden Erfindung zu erreichen.
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Die
vorliegende Erfindung ist auf einen bürstenlosen Motor anwendbar,
der wie in 1 gezeigt aufgebaut ist.
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Der
bürstenlose
Motor enthält
einen Motorsteuerschaltkreis 12, einen Sensor, welcher
eine Batterie-Stromversorgung von seinem Terminal 11 aufnimmt
und einen Sensorsignal-Erfassungsschaltkreis 14.
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Der
Sensormagnet 13 ist vorgesehen, um eine Rotationsposition
eines Rotors eines bürstenlosen
Motors BM anzuzeigen und ist mit zwei Paaren von magnetischen N
(Nord-) und S (Süd-)Polen
versehen, die gleichmäßig in zwei
wechselseitig gegenüberliegende
Magnetpole in Bezug eines Rotationsmittelpunktes vom Rotor 16 unterteilt
sind. Der Sensormagnet 13 ist auf einer Welle verbunden,
der zusammen mit dem Rotor einstückig
rotiert wird. Die Sensorplatten Cs 13a, 13b und 13c sind
an gleichartigen Abstandsintervallen, jeweils um 120 Grad entlang
eines inneren Umfanges eines Starters des Motors angebracht (bezieht
sich auch auf 6). Der Sensorsignal-Erfassungsschaltkreis 14 nimmt
Erfassungssignale von den entsprechenden Sensorplatten ICs 13a bis 13c entsprechend
einer Veränderung in
einer magnetischen Feldrichtung vom Sensormagnet 13 auf,
erzeugt unter Verwendung der jeweiligen Erfassungssignale umgekehrte
Signale, und liefert sechs Signale der umgekehrten Signale und der
nicht umgekehrten Signale an den Motorsteuerschaltkreis 12.
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Der
Motorsteuerschaltkreis 12 bezieht sich auf die Sensorsignale
von dem Sensorsignal-Erfassungsschaltkreis 14, berechnet
eine Drehzahl eines Gebläselüfters FAN
(betrifft auch die 7) einer Klimaanlage und vergleicht
die berechnete Drehzahl mit der angezeigten Drehzahl des Rotationsbefehlssignals
(PWM-Signal), um die Drehzahl des Gebläselüfters FAN zu steuern.
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Das
Rotationsbefehlssignal ist ein Signal, um die Drehzahl des Gebläselüfters zu
spezifizieren. Ein Arbeitsverhältnis
des Rotationsbefehlssignals wird gesteuert, so dass die Drehzahl
des Gebläselüfters FAN
spezifiziert wird. Das bedeutet, durch Verändern des Prozentsatzes (Arbeitsverhältnis) zwischen
einer Signalzeitdauer eines logischen „H"-Niveaus und dem eines logischen „L"-Niveaus wird die Drehzahl
eines Gebläselüfters FAN
bestimmt.
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Das
Arbeitsverhältnis
des Rotations-Befehlssignals wird in einem normalen Kennzeichnungsbereich
zwischen 10% und 90% variiert, so dass zum Beispiel, die Drehzahl
in einem Bereich von 0% Drehzahl bis 100% Drehzahl bestimmt wird.
Das Rotations-Befehlssignal liefert ein hohes Arbeitsverhältnissignal,
wenn der Gebläselüfter mit
einer hohen Drehzahl angetrieben wird, und liefert ein niedriges
Arbeitsverhältnissignal,
wenn der Gebläselüfter mit
einer niedrigen Drehzahl angetrieben wird.
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Der
Motorsteuerschaltkreis 12 steuert das Anschalten oder das
Ausschalten von MOS FETs (Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren).
Q1 bis Q6 auf der Grundlage der Sensorsignale und Schaltrichtungen
von Strom, der durch die Ankerspulen 15a bis 15f durch
eine Kombination von angeschalteten MOS FETs fließt.
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Als
nächstes
wird nachstehend ein detaillierter Aufbau des Motorsteuerschaltkreises 12 in
Bezug auf 2 beschrieben.
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Der
Motorsteuerschaltkreis 12 enthält: einen ersten Filterschaltkreis 21,
der eine Spannung von einem externen Spannungszuführungsschaltkreis
aufnimmt; einen zweiten Filterschaltkreis 22, der das Rotationsbefehlssignal
als ein analoges Signal erhält;
und einen ACC Spannung Berechnungs Schaltkreis 23.
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Der
Motorsteuerschaltkreis 12 filtert die Energieversorgungsspannung
(nicht gezeigt) und führt die
gefilterte Energieversorgungsspannung an den ACC-Spannungs-Berechnungsschaltkreis 23 zu.
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Der
ACC-Spannungs-Berechnungsschaltkreis 23 dividiert die Energieversorgungsspannung und
gibt den dividierten Spannungswert zu einem Spannungskorrekturwert-Berechnungsschaltkreis 23 als
Daten Dacc von acht Bits aus.
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Der
Motorsteuerschaltkreis 12 filtert das Rotationsbefehls-Eingangssignal
in der Form eines analogen Signals von einem externen Klimaanlagen-Schaltkreis
(nicht gezeigt) durch den zweiten Filterschaltkreis 22 und
liefert das gefilterte Rotationsbefehls-Eingangssignal an den ACC Spannungs-Berechnungsschaltkreis 23.
Das Rotations-Befehlssignal
in einer Form von einem digitalem Signal, das durch den ACC Spannung
Berechnungs-Schaltkreis 23 erzeugt wurde, wird zu dem Lüfterdrehzahl-Zielwert
Berechnungsschaltkreis 27 geliefert.
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Der
Motorsteuerschaltkreis 12 enthält einen Wellenform-Umkehrungsschaltkreis 24,
in dem die Sensorsignale von dem Sensorsignal-Erfassungsschaltkreis 14 eingegeben
werden.
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Der
Wellenform-Umwandlungsschaltkreis 24 führt eine Wellenformumwandlung
der Sensorsignale von dem Sensorsignal-Erfassungsschaltkreis 14 durch,
um die Sensorsignale SAH, SAL, SBH, SBL, SCH und SCL zu schaffen.
Eines von sechs Sensorsignalen, nämlich SAH wird an einen Drehzahl-Erfassungsschaltkreis 35 geliefert
und alle Sensorsignale werden an einen Lo-Seiten-Ausgangsschaltkreis 33 und
einen Hi-Seiten-Ausgangsschaltkreis 34 geliefert.
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Ferner
enthält
der Motorsteuerschaltkreis 12: einen digitalen Filterschaltkreis 25,
in den das Rotations-Befehlssignal in der Form eines digitalen Signals
eingegeben wird; einen Arbeitsverhältnis-Detektor 26,
um das Arbeitsverhältnis
des Rotations-Befehlssignals zu erfassen; einen Lüfterdrehzahl-Zielwert-Berechnungsschaltkreis 27;
einen Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwert-Berechnungsschaltkreis 28;
und einen Abrupt-Start-Schaltkreis 29.
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Der
Motorsteuerschaltkreis 12 filtert das Rotations-Befehlssignal
in der Form des digitalen Signals von einem externen Klimaanlagen-Steuerschaltkreis
(ACC) durch einen digitalen Filter 25, und das gefilterte
Rotations-Befehlssignal wird an den Arbeitsverhältnis-Detektor 26 geliefert.
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Der
Arbeitsverhältnis-Detektor 26 erfasst eine
Impulssignal-Zeitdauer Tin durch das Erfassen einer ansteigenden
Kante oder einer fallenden Kante des Rotations-Befehlssignals. Der
Arbeitsverhältnis-Detektor 26 erfasst
eine Zeitdauer Tion von einer Zeit, bei der das aufeinander folgende
Impulssignal angestiegen ist, erfasst ein EIN-Spannungsniveau-Intervall und erfasst
das Arbeitsverhältnis
Dduty, das ein Verhältnis
(Tin/Tinon) des Impuls-Arbeitsverhältnisses Tin zum Erfassen der
Zeitdauer (Tin/Tinon) ist. Es ist zu beachten, dass das Arbeitsverhältnis Dduty
einen Wert der Drehzahl des Gebläselüfters anzeigt
und durch Acht-Bit-Daten repräsentiert wird.
Der Arbeitsverhältnis-Detektor 26 liefert
das erfasste Arbeitsverhältnis
Dduty an den Lüfterdrehzahl-Zielwert-Berechnungsschaltkreis 27.
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Der
Lüfterdrehzahl-Zielwert-Berechnungsschaltkreis 27 enthält eine
Tafel, die eine Umwandlung des Arbeitsverhältnisses Dduty zu der Drehzahl des
Gebläselüfters FAN
repräsentiert
und bezieht sich auf diese Tafel, um den Lüfterdrehzahl-Zielwert Dfan,
der die umgewandelte Drehzahl des Gebläselüfters darstellt. Der Lüfterdrehzahl-Zielwert-Berechnungsschaltkreis 27 drückt den
Lüfterdrehzahl-Zielwert
Dfan in Form von Daten von acht Bit (0 bis 255) aus und liefert
Dfan zu einem Lüfterdrehzahl-Modifikationswert-Berechnungsschaltkreis 28 und
Abrupt-Start-Schaltkreis 29.
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Der
Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwert-Berechnungsschaltkreis 28 enthält eine
Tafel, die eine Beziehung zwischen dem Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwert
Dsfan und einem Zeitpunkt, bis der Gebläselüfter gestoppt wird und einen Lüfterdrehzahl-Zielwert
Dfan erreicht hat, darstellt. Dieser Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwert-Berechnungsschaltkreis 28 bezieht
sich auf die Tafel, um den Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwert
Dsfan in Bezug auf die Zeit zu berechnen und liefert den Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwert
Dsfan zu dem Abrupt-Start-Schaltkreis 29. Der Lüfterdrehzahl-Modifikationswert-Berechnungsschaltkreis 28 setzt
eine Gradientenverzögerung
fest, um eine Lüfterdrehzahl auf
den Lüfterdrehzahl-Zielwert
Dfan zu erhöhen, wenn
das Ar beitsverhältnis
von einem Aus-Zustand (0%) erhöht
wird und führt
einen weichen Steuerungsstart aus.
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Der
Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwert-Berechnungsschaltkreis 28 enthält eine
Tafel, die eine Beziehung repräsentiert
zwischen einem Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwert
Dsfan, der verwendet wird, wenn die Lüfterdrehzahl von dem Drehzahl-Zielwert
Dfan vermindert wird, während
der Gebläselüfter mit
dem Drehzahl-Zielwert Dfan rotiert wird. Der Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwert-Berechnungsschaltkreis 28 legt
eine Gradientenverzögerung
fest, indem er sich auf die Tafel bezieht, um den Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwert
Dsfan in Bezug auf zu der Zeit des Abrupt-Start-Schaltkreises 29 zu
liefern.
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Der
Abrupt-Start-Schaltkreis 29 enthält einen Wähler, der den Lüfterdrehzahl-Zielwert Dfan und den
Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwert
Dsfan aufnimmt und extern ein „Hi" (Hochniveau-) oder
ein „Lo" (Niedrigniveau-)Signal
von einer Abrupt-Start-Eingangsanschluss aufnimmt. Mit den eingegebenen Werten,
Lüfterdrehzahl-Zielwert
Dfan und Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwert
Dsfan, wird ein „Hi"-Signal oder ein „Lo"-Signal von einer
externen Abrupt-Start-Schalteingangsanschluss in den Abrupt-Start-Schaltkreis 29 eingegeben.
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Wenn
ein „Hi"-Signal durch den
Abrupt-Start-Eingangsanschluss eingegeben wird, wird der Lüfterdrehzahl-Zielwert
Dfan von dem Lüfterdrehzahl-Zielwert-Berechnungsschaltkreis 27 direkt in
den Spannungskorrekturwert-Berechnungsschaltkreis 30 als
ein ausgewählter
Zielwert Dfan' ausgegeben.
Wenn das „Lo"-Signal durch die
Abrupt-Start-Eingangsanschluss eingegeben wird, legt der Abrupt-Start-Schaltkreis 29 den
Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwert-Berechnungsschaltkreis 28 fest,
um der ausgewählte
Zielwert Dfan' zu
sein, und gibt diesen Dfan' an
den Spannungskorrekturwert-Berechnungsschaltkreis 30 aus.
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Der
Motorsteuerschaltkreis 12 enthält den Spannungskorrekturwert-Berechnungsschaltkreis 30 – Bezugsdaten-Vorbereitungsschaltkreis 31,
einen PWM-(Impulsbreitenmodulation-)Ausgangsschaltkreis; einen „Lo"-Seiten-Ausgangsschaltkreis 33;
und einen „Hi"-Seiten-Ausgangsschaltkreis 34.
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Der
Bezugsdaten-Vorbereitungsschaltkreis 31 bereitet Bezugsdaten
Dref vor, die eine Größe einer
Mittelspannung einer Energiezuführungsspannung
eines bürstenlosen
Motors selbst ausdrücken und
führt die
Bezugsdaten Dref an den Spannungskorrekturwert-Berechnungsschaltkreis 30 zu.
Der Spannungskorrekturwert-Berechnungsschaltkreis 30 erfasst
ein Verhältnis
zwischen dem Bezugsdaten-Vorbereitungsschaltkreis 341 und
den Spannungs-Eingabedaten Dacc, korrigiert den Zielwert Dfan' von dem erfassten
Prozentsatz und erzeugt einen Korrekturwert Dfan'',
der in 8-Bit-Daten dargestellt wird. Dies bedeutet, der Spannungskorrekturwert
berechnende Schaltkreis 30 berechnet einen Korrekturwert
Dfan'', der durch die 8-Bit-Daten
wie folgt repräsentiert
wird: (Dref/Dacc)·Dfan' = Dfan''.
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Der
PWM-Ausgangs-Schaltkreis 32 gibt das Arbeitsverhältnis von
dem Korrekturwert Dfan'' in dem Zeitdauer,
die 8 Bit entspricht, an den „Lo"-Seiten-Ausgangsschaltkreis 32 und
einen externen PWM-Monitor (nicht gezeigt) aus.
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Der
Motorsteuerschaltkreis 12 enthält weiterhin: einen Motordrehzahldetektor 15;
einen Überlappungs-Berechnungsschaltkreis 36;
einen Vorrückwinkel-Variablen-Berechnungsschaltkreis 37;
einen Schließbestimmungsschaltkreis 38;
einen Sperrschutz-Steuerschaltkreis 39;
einen Ausgangs-Bestimmungsschaltkreis 40; und einen Ausgangs-EIN/AUS-Zeitgeber-Schaltkreis 41.
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Da
der Drehzahl-Erfassungsschaltkreis 35 die Anzahl von zwei
Magnetpolen an dem Sensormagnet 13 hat, entsprechen die
zwei Zeiträume
einer Zeitdauer des Rotors.
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Wann
immer die Zählung
der Rotation des Rotors um eins für zwei Zeiträume von
dem Sensormagnet 13 erhöht
wird, wird ein Rotationszeitdauer Tr des Rotors erfasst.
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Der
Drehzahl-Erfassungsschaltkreis 35 liefert den erfassten
Rotationszeitdauer Tr an den Überlappungs-Berechnungsschaltkreis 36;
einen Vorrückwinkel-Variablen-Berechnungsschaltkreis 37;
und den „Lo"-Seiten-Ausgangsschaltkreis 34 und
einen „Hi"-Seiten-Ausgangsschaltkreis 33.
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Der Überlappungs-Berechnungsschaltkreis 36 bestimmt
eine Überlappungsgröße To auf
der Grundlage der Rotationszeitdauer Tr. Der Überlappungs-Berechnungsschaltkreis 36 hat
eine Tafel, die der Überlappungsgröße To für die Rotationszeitdauer Tr
entspricht, und bezieht sich auf diese Tafel, um die Überlappungsgröße To zu
bestimmen.
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Der Überlappungs-Berechnungsschaltkreis 36 gibt
die bestimmte Überlappungsvariable
To an den „Lo"-Seiten-Ausgangsschaltkreis 33 und
einen „Hi"-Seiten-Ausgangsschaltkreis 33 aus.
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Der
Vorrückwinkel-Variablen-Berechnungsschaltkreis 37 bestimmt
eine Vorrückwinkelzeit
Tf, um eine Vorrückwinkelsteuerung
auf der Grundlage der Rotationszeitdauer Tr auszuführen. Der
Vorrückwinkel-Berechnungsschaltkreis 37 hat
eine Tafel, die der Vorrückwinkelzeit
Tf hinsichtlich der Rotationszeitdauer Tr entspricht, und bezieht
sich auf diese Tafel, um die Vorrückwinkelzeit Tf zu bestimmen.
Der Vorrückwinkelvariablen-Berechnungsschaltkreis 37 gibt
eine bestimmte Vorrückwinkelzeit
Tf an den „Lo"-Seiten-Ausgangsschaltkreis 33 und
den „Hi"-Seiten-Ausgangsschaltkreis 34 aus
und versorgt den externen Vorrückwinkel-Schalteingangsanschluss.
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Der
Schließbestimmungsschaltkreis 38 gibt das „Hi"-Signal an den Sperrschutz-Steuerungsschaltkreis 39 als
ein Schließbestimmungssignal aus,
wenn die Rotations zeitdauer Tr gleich zu oder länger als eine vorbestimmte
Zeitdauer Tpre ist. Wenn Tr < Tpre
ist, gibt der Schließbestimmungsschaltkreis 38 das „Lo"-Signal zum Sperrschutz-Steuerungsschaltkreis 39 aus.
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Der
Ausgangs-Bestimmungsschaltkreis 40 gibt das „Lo"-Signal an den Sperrschutz-Steuerungsschaltkreis 39 aus,
wenn der Zielwert Dfan' von
dem Spannungskorrekturwert-Berechnungsschaltkreis 30 empfangen
und der Zielwert Dfan'' auf „0" geschaltet wird,
und gibt das „Hi"-Signal, wenn der
Zielwert Dfan'' nicht null („0") ist, zu dem Sperrschutz-Schaltkreis 39,
aus.
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Der
Ausgangs-EIN/Aus-Zeitgeberschaltkreis 41 empfängt den
Lüfterdrehzahl-Zielwert Dfan von dem
Lüfterdrehzahl-Zielwertberechnungsschaltkreis 27.
Wenn der Lüfterdrehzahl-Zielwert
Dfan von null („0") erhöht wird,
wird die Zählung
begonnen. Wenn eine vorbestimmte Zeit vergangen ist, wird das Signal an
den Sperrschutz-Schaltkreis 39 als
ein Ausgangs-EIN/Aus-Zeitgebersignal ausgegeben.
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Der
Sperrschutz-Steuerungsschaltkreis 39 ist durch ein logisches
UND-Tor gebildet, dass das Schließbestimmungssignal, das Ausgangsbestimmungssignal
und das Ausgangs-An/Aus-Zeitgebersignal empfängt. Wenn alle diese Signale
auf hohen Niveaus sind, wird ein Sperrschutz-Steuerungssignal vom „Hi"-Signal, dass anzeigt,
dass die Ausgangssignal gestoppt wurde, erzeugt. Auf der anderen
Seite erzeugt der Sperrschutz-Steuerungsschaltkreis 39 ein
Schließsteuerungssignal
vom „Lo"-Signal, das einen
Ausgangsvorgang darstellt, wenn irgend eines der Signale, Schließbestimmungssignal,
Ausgangsbestimmungssignal oder Ausgangs-EIN/Aus-Zeitgebersignal
ein „Lo"-Signal ist. Der Sperrschutz-Steuerungsschaltkreis 39 gibt
das Schließbestimmungssignal
zu dem „Lo"-Seiten-Ausgangsschaltkreis 33, dem „Hi"-Seiten-Ausgangsschaltkreis 34 und
extern aus, und gibt das Sperrschutz-Steuerungssignal an den Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwert-Berechnungsschaltkreis 28 aus.
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Der „Lo"-Seiten-Ausgangsschaltkreis 33 und der „Hi"-Seiten Ausgangsschaltkreis 34 öffnet oder schließt die MOS
FETs Q1 bis Q6 auf der Grundlage der Sensorsignal-Überlappungsgröße Lo, die
Rotationszeitdauer Tr und das Sperrschutz-Steuerungssignal.
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Als
nächstes
wird nachstehend ein Vorgang von dem Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwert-Berechnungsschaltkreis 28 beschrieben
werden.
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Der
Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwert-Berechnungsschaltkreis 28 legt
den Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwert
Dsfan auf einen hohen Wert oder einen niedrigen Wert fest, um allmählich den
Lüfterdrehzahl-Zielwert
Dfan entweder durch die Merkmale, die in den 4A und 4B gezeigt sind,
oder durch diejenigen, die in den 5A und 5B gezeigt
sind, zu erreichen, wenn der Lüfterdrehzahl-Zielwert
Dfan von dem Lüfterdrehzahl-Zielwert-Berechnungsschaltkreis 27 eingegeben
wird. Der Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwert-Berechnungsschaltkreis 28 erzeugt
den Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwert
Dsfan, um allmählich
den Zielwert Dfan'', während die
Lüfterdrehzahl
von 0% Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwert
Dsfan zu Lüfterdrehzahl-Zielwert
Dfan reicht, zu modifizieren.
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Wie
in 4A gezeigt, erhöht der Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwert-Berechnungsschaltkreis 28 den
Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwert
allmählich
um 5%/sec für
1,5 Sekunden von einem Zeitpunkt, bei dem der Antrieb des Gebläselüfters von 0%
gestartet wird, und erhöht
Dsfan allmählich
um 8%/sec, nachdem 1,5 Sekunden vergangen sind. Der Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwert-Berechnungsschaltkreis 28 beendet
die weiche Startsteuerung, wenn die Lüfterdrehzahl den Lüfterdrehzahl-Zielwert
Dfan erreicht. Somit erhöht
der Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwert-Berechnungsschaltkreis 28 den
Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwert
Dsfan mit den Gradienten vom Start bis zum Lüfterdrehzahl-Zielwert Dfan,
so dass eine Verzögerungszeit
tD vorgesehen werden kann, um bis zu dem Lüfterdrehzahl-Zielwert Dfan
in der Anstiegsrichtung zu erreichen. Auf der anderen Seite vermindert,
wie in 4 gezeigt, der Lüfterdrehzahl-Zielwert-Berechnungsschaltkreis 28 den
Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwert
Dsfan um den Gradienten 100%/sec, wenn der Lüfterdrehzahl-Zielwert Dfan
von dem Lüfterdrehzahl-Zielwert
Dfan eingegeben wird, wenn der Lüfterdrehzahl-Zielwert
Dfan von „0" von dem Lüfterdrehzahl-Zielwert-Berechnungsschaltkreis 27 empfangen wird,
wenn der Gebläselüfter mit
dem Lüfterzielwert Dfan
rotiert. Somit senkt der Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwert-Berechnungsschaltkreis 28 den
Lüfterdrehzahl-Zielwert
Dfan um den Gradienten, der dem Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwert
Dsfan entspricht, bis er Lüfterdrehzahl-Zielwert
Dfan erreicht und eine Verzögerungszeit
tD liefern kann, bis der vorherige Dfan
den gegenwärtigen
Zielwert der Drehzahl des Rotors Dfan in vermindernden Richtung
erreicht.
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Wie
in 5A gezeigt, erhöht der Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwert-Berechnungsschaltkreis 28 den
Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwert
Dsfan um einen Gradienten von 8%/sec von dem Startzeitpunkt von
0% und beendet die weiche Startsteuerung, wenn Dsfan Dfan erreicht
hat. Der Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwert
Dfan steigt (Anmerkung: das Wort „steigt" – fehlt
im engl. Text) mit dem Gradienten von Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwert
Dfan, so dass die Verzögerungszeit
tD in der Anstiegsrichtung erhalten werden kann.
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Andererseits
vermindert der Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwert-Berechnungsschaltkreis 28 die
Lüfterdrehzahl
von dem vorherigen Lüfterdrehzahl-Zielwert
Dfan um den Gradienten, der dem Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwert
von 100%/sec entspricht, wie in 5B gezeigt,
wenn der Lüfterdrehzahl-Zielwert
von „0" von dem Lüfterdrehzahl-Zielwert-Berechnungsschaltkreis 27 empfangen wird,
so dass die Verzögerungszeit
tD in der absenkenden Richtung erhalten
werden kann.
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Der
Gradient, der in dem Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwert-Berechnungsschaltkreis 28 vorbereitet
wurde, muss nicht auf 100%/sec beschränkt sein. Das heißt, der
Gradient des Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwertes
in der vermindernden Richtung kann innerhalb eines solchen Bereiches
gebildet werden, so dass der Gebläselüfter sofort beim Anhalten des
Lüftermotors
gestoppt wird, wobei das Anhalten des bürstenlosen Motors BM in Betracht
gezogen wird. In solch einem bürstenlosen
Motor BM, wie oben beschrieben, startet der Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwert-Berechnungsschaltkreis 28 die
weiche Startsteuerung selbst dann nicht, wenn der Lüfterdrehzahl-Zielwert
null „0" ist. Dies bedeutet,
da der Gradient in der vermindernden Richtung in dem bürstenlosen
Motor vorgesehen ist, zeigt der Lüfterdrehzahl-Zielwert selbst
dann nicht null an, wobei der normale Lüfterdrehzahl-Zielwert Dfan,
der bei dem nachfolgenden Rotations-Befehlssignal Dduty erfasst wird, wenn
der Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwert-Berechnungsschaltkreis 28 erfasst,
dass das Rotations-Befehlssignal zeitweilig wegen des Rauschens
genullt ist.
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Der
bürstenlose
Motorsteuerschaltkreis 12 kann in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
das Auftreten des Neustart-Phänomens
verhindern, welches an dem Lüfterdrehzahl-Modifikationszielwert-Berechnungsschaltkreis 28 entsprechend
des Erfassens, dass der Lüfterdrehzahl-Zielwert
Dfan als null „0" erfasst wurde, erzeugt
werden würde,
und kann den Gebläselüfter stabil
drehen.
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Zusätzlich kann,
da die Verzögerungszeit
tD sowohl für
die erhöhende,
als auch für
die vermindernde Richtung vorgesehen ist, ein abruptes Beschleunigen/Abbremsen
des Gebläselüfters beseitigt werden,
wenn die Lüfterdrehzahl
des Gebläselüfters erhöht und vermindert
wird, und eine Last, die auf die MOS FETs Q1 bis Q6 angewendet wird,
kann reduziert werden. Eine Wahrscheinlichkeit, Bruchstellen in
den MOS FETs Q1 und Q2 wegen des übermäßigen Stromflusses zu erzeugen,
kann reduziert werden.
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Es
ist zu beachten, dass die 6 einen
Aufbau des bürstenlosen
Motors BM zeigt, dessen Sensormagneten 13, 13a, 13b und 13c und
Ankerwicklungen 15a bis 15f in 1 gezeigt
sind. Eine Bezugsziffer 16 bezeichnet den Rotor mit zwei
Paaren von Dauermagneten mit N- und S-Polen 17a, 17b, 17c, 17d, 17e und 17f an
einer inneren Umfangswand von dem Rotor 16. Eine Bezugsziffer 12' bezeichnet
eine Welle eines Stators 2, auf der die Sensormagneten 13, 13a, 13b und 13c befestigt
sind. Sechs vorspringende Pole 14a, 14b, 14c, 14d, 14e und 14f stehen
aus dem Stator 2 hervor. Die sechs Delta-Verbindungsbildungs-Ankerwicklungen 15a, 15b, 15c, 15d, 15e und 15f sind
an entsprechenden vorspringenden Polen 14a bis 14f gewunden.
Die in 6 gezeigten Symbole u, v und w bezeichnen dreiphasige
Anschlussabschnitte, wie sie in 1 gezeigt
sind. Es ist auch zu beachten, dass die in der 1 gezeigten
R1 bis R6 sechs Widerstände
bezeichnen.
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Es
ist auch zu beachten, dass die 7 ein Beispiel
der Anwendung der Rotordrehzahl-Steuervorrichtung für den Gebläselüfter FAN
zeigt, die mit dem Rotor 16 des in den 1 bis 6 gezeigten bürstenlosen
Motor verbunden ist. Der Gebläselüfter FAN
ist innerhalb eines Luftkanals der Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges,
wie in 7 gezeigt, installiert. In der 7 bezeichnet
ein Symbol E einen Verdampfer und ein Symbol DOOR bezeichnet eine
Luftmischklappe zum Mischen der Luft von einer Außenluft
(außerhalb
eines Insassenabteils des Fahrzeuges) oder von einer Innenluft (in
dem Insassenabteil).
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Es
ist auch zu beachten, dass (ACC) in der 1 eine Klimaanlagensteuerung
bezeichnet.