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Hintergrund der Erfindung
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1. Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für eine elektrische
Servolenkung, insbesondere eine Steuervorrichtung für eine elektrische
Servolenkung zur Sicherstellung von Störungserkennung durch einen
Stromdetektionssensor bezüglich
einer Motorsteuerschaltung.
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2. Stand der
Technik
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Die
elektrische Servolenkung, die Zusatzkraft (Hilfskraft) an eine Lenkvorrichtung
eines Motorfahrzeugs durch Drehkraft eines Motors anlegt, legt die
Zusatzkraft durch Übertragen
der Antriebskraft des Motors über
einen Umsetzmechanismus, beispielsweise ein Zahnrad oder ein Riemen, über ein
Untersetzungsgetriebe an eine Lenkspindel oder eine Zahnstange an.
Eine einfache Konfiguration einer derartigen elektrischen Servolenkung
wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
Eine Spindel 102 eines Lenkrads 101 ist mit einer
Lenkstange 106 eines gelenkten Rads über ein Untersetzungsgetriebe 103,
Universalgelenke 104a und 104b und einen Ritzel-Zahnstangenmechanismus 105 verbunden.
Ein Drehmomentsensor 107 zum Detektieren eines Lenkmoments
des Lenkrads 101 ist an der Spindel 102 vorgesehen
und ein Motor 108 für
zusätzliche Lenkkraft
des Lenkrads 101 ist mit der Spindel 102 über das
Untersetzungsgetriebe 103 verbunden.
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Die
Steuerung des Motors 108 muß korrekt durchgeführt werden,
so daß der
Motor 108 der elektrischen Servolenkung mit einer derartigen
Konfiguration ein gewünschtes
Moment ausgibt, das der Lenkradbestätigung eines Fahrers entspricht.
Für eine
korrekte Steuerung des Motors 108 müssen zahlreiche Sensoren zum
Erfassen von zahlreichen Zuständen
der elektrischen Servolenkung verwendet werden. Da von den Sensoren
erhaltene Detektionssignale zur Steuerung und zum Schutz der elektrischen
Servolenkung äußerst wichtig
sind, ist es notwendig, daß eine
Störung
der Sensoren zur Durchführung
einer Kontrolle oder eines Schutzes, der der Störung entspricht, sofort detektiert
wird. Die Erkennung einer Störung
der Sensoren ist jedoch äußerst schwierig
und es sind zahlreiche Detektionsverfahren betrachtet worden. Zum
Beispiel wird ein Detektionsverfahren gemäß dem japanischen Patent Nr.
3292179 B2 unten unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
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Wenn
ein Strom an den Motor 108 angelegt wird, wird in 2 eine
Abnormität
unter Verwendung der Tatsache detektiert, daß der Gesamtwert der Klemmenspannung
Vm1 und Klemmenspannung Vm2 des Motors 108 gleich einer
Spannung Vd einer Batterie 110, oder Vd = Vm1 + Vm2 ist.
Wenn der Strom nicht an den Motor 108 angelegt ist, wird
die Abnormität
anhand des Kriteriums detektiert, ob der Gesamtwert der Klemmenspannung
Vm1 und der Klemmenspannung Vm2 des Motors 108 im wesentlichen
Null oder nicht ist.
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Wenn
das Detektionsverfahren von 2 verwendet
wird, werden die Detektion von Quellenschluß oder Erdschluß der Verkabelung
des Motors und Erfassung einer Störung einer Klemmenspannungsdetektionsschaltung
des Motors ermöglicht.
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Wenn
das herkömmliche
Störungserkennungsverfahren
verwendet wird; werden von den Störungen der elektrischen Servolenkung
die Detektion des Quellenschlusses oder des Erdschlusses der Verkabelung des
Motors und die Erkennung einer Störung der Klemmenspannungsdetektionsschaltung
des Motors ermöglicht.
Eine Störung
einer Stromdetektionsschaltung des Motors kann jedoch als eine weitere
Störung
der elektrischen Servolenkung angesehen werden und die Erfassung
einer Störung
der Stromdetektionsschaltung ist mit dem herkömmlichen Störungserfassungsverfahren unmöglich gewesen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung, die im Lichte der oben genannten Umstände gemacht
wurde, zielt darauf ab, eine Steuervorrichtung für die elektrische Servolenkung
bereitzustellen, mit der eine Störung
einer Stromdetektionsschaltung für
einen Gleichstrom einer Motorsteuerschaltung, die eine Gleichstromversorgung
und einen Drehstromwechselrichter umfaßt, und eine Störung einer
elektrischen Detektionsschaltung zur Messung eines Ausgabestroms
des Drehstromwechselrichters detektiert werden können.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für eine elektrische
Servolenkung, bei der eine Hilfskraft zum Lenken einem Lenksystem
des Fahrzeugs durch einen Drehstrommotor zugeführt wird, der von einem Drehstromwechselrichter
unter Verwendung einer Gleichstromversorgung als eine Antriebsenergieversorgung
angetrieben wird, wobei die Aufgabe der vorliegenden Erfindung gelöst wird,
indem sie eine Gleichstromdetektionsschaltung zur Messung eines
von der Gleichstromversorgung in den Drehstromwechselrichter gelieferten
Gleichstroms, mindestens zwei Stromdetektionsschaltungen zur Messung
von jeweiligen Phasenströmen
des Drehstrommotors, und ein Ermittlungsmittel zur Ermittlung, ob
ein Absolutwert der Differenz zwischen dem maximalen Wert der Pegel
der Ströme
von jeweiligen Phasen und einem Pegel des Gleichstroms größer als
ein Ermittlungswert ist oder nicht, umfaßt.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ferner durch Beenden der
Ermittlung durch das Ermittlungsmittel gelöst, wenn die Gleichstromdetektionsschaltung
keinen Strom in einer Laderichtung für die Gleichstromversorgung
messen kann. Die Aufgabe der Erfindung wird ferner durch Bereitstellen
eines Verzögerungsmittels
hinter dem Ermittlungsmittel gelöst.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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In
den beigefügten
Zeichnungen zeigt:
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1 ein
allgemeines Blockdiagramm einer elektrischen Servolenkung;
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2 ein
Diagramm zur Darstellung einer herkömmlichen Fehlererfassungstechnik;
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3 ein
Diagramm, das eine allgemeine Konfiguration der Erfindung zeigt;
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4 ein
Diagramm, das eine Beziehung zwischen jedem Phasenstrom eines Drehstrommotors
und einem Gleichstrom in Bezug auf einen Schaltzustand eines Drehstromwechselrichters
zeigt;
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5 ein
Diagramm, das einen Erzeugungsmodus des Drehstrommotors zeigt;
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6 ein
Diagramm, das eine Konfiguration einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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7 ein
Diagramm, das eine Konfiguration einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Als
erstes wird eine wesentliche Idee der vorliegenden Erfindung gezeigt
und werden danach Ausführungsformen
erläutert.
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Die
vorliegende Erfindung erfaßt
eine Störung
einer Detektionsschaltung in Bezug auf die Motorsteuerschaltung
oder eine Spannungsdetektionsschaltung und eine Störung einer
Stromdetektionsschaltung unter Verwendung des Prinzips, daß der Pegel
eines von einer Batteriestromversorgung gelieferten Gleichstroms gleich
einem Pegel eines an den Motor angelegten Stroms ist.
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Als
nächstes
wird ein wesentliches Detektionsprinzip der vorliegenden Erfindung
unter Bezugnahme auf 3 erläutert. 3 zeigt
ein Gesamtblockdiagramm der vorliegenden Erfindung, enthaltend eine
bürstenlose
DC (brushless DC (BLDC))-Drehstrom-Motorsteuerschaltung. Hier umfaßt die Motorsteuerschaltung einen
Drehstromwechselrichter, der FETs 111-1, 111-2, 111-3, 111-4, 111-5 und 111-6 umfaßt, und
eine Batterie 110 als eine Gleichstromversorgung, die eine
Antriebsenergieversorgung ist. "Ia", "Ib" und "Ic" geben jeweilige
Ströme
einer a-Phase, einer b-Phase und einer c-Phase des Motors an. "Idc" gibt einen Gleichstrom
an, der von der Batterie 110 geliefert wird. "Vbat" gibt eine Gleichspannung
der Batterie 110 an. "Vae", "Vbe", "Vce" und "Vn" geben jeweils Spannungen
zwischen der a-Phase, b-Phase, c-Phase und einem neutralen Punkt
des Motors 108 und Erde an. "R" gibt
einen Wickelwiderstandswert des Motors 108 und "L" gibt einen Induktionswert des Motors 108 an.
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Der
Drehstromwechselrichter liefert einen Strom von der Batterie 110 zum
Motor 108 durch üblichen Schaltbetrieb
der jeweiligen FET-Schalter. In einem Zustand, in dem die elektrische
Servolenkung normal betrieben wird, kehrt der von der Batterie 110 gelieferte
Gleichstrom Idc zur Batterie 110 über die Wicklung des Motors 108 und über einen
der Strompfade für
Ströme
Ia, Ib und Ic zurück,
die ein a-Phasenstrom, ein b-Phasenstrom und ein c-Phasenstrom des
Drehstrommotors sind. Wenn somit der Gleichstrom Idc und jeder Phasenstrom
Ia, Ib oder Ic des Motors 108 gemessen werden, und danach
eine Beziehung zwischen ihnen miteinander verglichen wird, und wenn
keine geeignete Beziehung aufgestellt wird, können somit zusätzlich zur Störung, wie
Erdschluß oder
Quellenschluß,
eine Störung
einer Gleichstromdetektionsschaltung 30 zum Detektieren
des Gleichstroms Idc oder eine Störung der Stromdetektionsschaltungen 31 und 32 zum
Detektieren der Motorströme
Ia, Ib und Ic erfaßt
werden.
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Die
Beziehung zwischen dem Gleichstrom Idc und jedem Phasenstrom Ia,
Ib oder Ic des Motors 108 wird unter Verwendung von numerischen
Formeln beschrieben. Erstens kann jeder Phasenstrom Ia, Ib oder
Ic des Motors durch die folgende numerische Formel 1 ausgedrückt werden.
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(Numerische Formel 1)
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Ia = (2/3·Vbat-Eka)/(Ra + s·La)
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Ib = (–1/3·Vbat – Ekb)/(Rb
+ s·Lb)
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Ic = (–1/3·Vbat – Ekc)/(Rc
+ s·Lc)
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Hier, Eka = EMFa – (EMFa + EMFb + EMFc)/3,
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Ekb = EMFb – (EMFa + EMFb + EMFc)/3 und
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Ekc = EMFc – (EMFa + EMFb + EMFc)/3.
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Hier
ist "Vbat" die Batteriespannung,
und sind "Eka", "Ekb" und "Ekc" Ersatz-Gegen-EMF
(nachfolgend als "Gegen-EMF" bezeichnet) jeweils
der a-Phase, b-Phase und c-Phase. "EMFa", "EMFb" und "EMFc" sind Gegen-EMF jeweils
der a-Phase, b-Phase und c-Phase.
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Wenn
eine derartige Definition vorgenommen wird, sieht eine Beziehung
zwischen den jeweiligen Strömen
Idc und Ia, Ib oder Ic in Abhängigkeit
von den EIN/AUS-Zuständen
von jeweiligen FET-Schaltern in dem Wechselrichter aus, wie dies
in 4 gezeigt ist. Wie sich anhand von 4 in
eindeutiger Weise ergibt, kehrt der Gleichstrom Idc zur Batterie 110 über jede
Route für
den Motorstrom Ia, Ib oder Ic zurück. Derjenige Motorstrom Ia,
Ib oder Ic, der mit dem Gleichstrom Idc übereinstimmt, ändert sich
in Abhängigkeit
vom Schaltzustand des Wechselrichters. Somit wird für jedes
Schaltschema die Beziehung zwischen dem Gleichstrom Idc und dem
Motorstrom Ia, Ib oder Ic unten betrachtet.
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Zum
Beispiel sind Stromspeiseschema einer A-Phase, einer B-Phase und
einer C-Phase eines oberen Arms des Wechselrichters als Schema "ABC" gekennzeichnet und
wird angenommen, daß "1" EIN des FET-Schalters und "0" AUS bedeutet. Dementsprechend kennzeichnet
ein Schema "100", daß der A-Phasenschalter
des oberen Arms des Wechselrichters oder der FET 111-1 EIN
ist und der B-Phasenschalter und der C-Phasenschalter oder die FETs 111-2 und 111-3 AUS
sind. Dementsprechend wird im Falle des Schemas "100" eine
Beziehung von Idc = Ia aufgestellt, da der Gleichstrom Idc durch
den A-Phasenschalter zum Liefern des Stroms in den Motor 109 fließt.
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Als
nächstes
wird im Falle eines Schemas "110" der Gleichstrom
Idc in die Motorströme
Ia und Ib für Stromzuführung verzweigt,
und entlang einer Rückstromroute
kehrt der Strom zur Batterie 110 als der Motorstrom Ic über den
C-Phasenschalter eines unteren Arms des Wechselrichters oder über den
FET 111-5 zurück. Somit
ist "Idc = –Ic" hergestellt. Hier
bedeutet ein negatives Vorzeichen von "–Ic", daß der Strom
von der Seite mit dem Motor 108 zur Seite mit der Batterie 110 zurückkehrt.
Somit wird in den Stromdetektionsschaltungen 31 und 32,
wenn der Strom von der Batterie 110 zum Motor 108 geleitet
wird, ein positives Vorzeichen zur Kennzeichnung verwendet, und
wenn der Strom von der Seite mit dem Motor 108 zur Batterie 110 geleitet
wird, wird das negative Vorzeichen zur Kennzeichnung verwendet.
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Als
nächstes
wird im Falle eines Schemas "010" eine Beziehung Idc
= Ib hergestellt, da der Gleichstrom Idc durch den B-Phasenschalter
zum Liefern des Stroms in den Motor 108 fließt.
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In
derselben Weise ist in den Schemata "011", "001" und "101" der Gleichstrom
Idc gleich einem der Motorströme
Ia, Ib und Ic. 4 zeigt, daß ein Pegel |Idc| des Gleichstroms
Idc gleich einem der Pegel |Ia|, |Ib| und |Ic| von jeweiligen Phasenströmen Ia,
Ib und Ic des Motors 108 ist.
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Die
Beziehung wird durch eine numerische Formel wie die numerische Formel
2 ausgedrückt.
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(Numerische Formel 2)
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|Idc| = max (|Ia|, |Ib|, |Ic|)
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Hier
geben |Ia|, |Ib| und |Ic| die Pegel der jeweiligen Phasenströme Ia, Ib
und Ic des Motors 108 an.
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Anders
die Bedeutung der obigen numerischen Formel 2 ausdrückend, wird
die numerische Formel 2 nicht erfüllt, wenn eine der Gleichstromdetektionsschaltung 30,
Gleichstromdetektionsschaltung 31 und Gleichstromdetektionsschaltung 32 eine
Störung
aufweist.
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Die
numerische Formel 2 drückt
eine theoretische Beziehung aus und eine wirkliche Schaltung weist einen
Detektionsfehler und einen Rechenfehler auf, so daß ein Ermittlungswert
errI, der einen zulässigen
Fehler zur Ermittlung als normal oder abnormal angibt, notwendig
ist. Dementsprechend wird die Störung
der Gleichstromdetektionsschaltung 30, der Stromdetektionsschaltung 31 und
der Stromdetektionsschaltung 32 gemäß der folgenden numerischen
Formel 3 ermittelt.
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(Numerische Formel 3)
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ΔI
= |Idc| – max(|Ia|,
|Ib|, |Ic|) > errI
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Wenn
somit eine Abweichung ΔI,
die ein Absolutwert der Differenz zwischen dem Pegel |Idc| des Gleichstroms
Idc und max (|Ia|, |Ib|, |Ic|) ist, der der maximale Wert der Strompegel
von jeweiligen Phasen ist, kleiner als der Ermittlungswert errI
ist, wird festgelegt, daß die
Gleichstromdetektionsschaltung 30, die Stromdetektionsschaltung 31 und
die Stromdetektionsschaltung 32 normal arbeiten.
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Als
nächstes
wird im Falle eines speziellen Zustands, daß die Gleichstromdetektionsschaltung 30 die Messung
nur durchführen
kann, wenn der Strom von der Seite der Batterie 110 zur
Seite mit dem Motor 108 geliefert wird, eine Theorie über die
Erfassung einer Störung
der Gleichstromdetektionsschaltung 30, der Stromdetektionsschaltung 31 und
der Stromdetektionsschaltung 32 beschrieben. Demnach ist
der spezielle Zustand ein Zustand, in dem die Gleichstromdetektionsschaltung 30 den
Strom nicht messen kann, wenn sich der Motor 108 in einem
Erzeugungsmodus zum Laden der Batterie 110 befindet. In
dem Fall ergibt sich eine falsche Ermittlung anhand der Ermittlungsformel
gemäß der obigen
numerischen Formel 3. Somit wird die numerische Formel 3 in dem
Erzeugungsmodus nicht als eine Ermittlungsformel verwendet, mit
anderen Worten muß die
Ermittlung durch die numerische Formel 3 ausgeblendet werden.
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Die
Art, wie der Erzeugungsmodus detektiert wird, stellt hier ein Problem
dar. Zumindest die Ausgangsleistung PW von dem Motor 108 muß positiv
sein, was zum Detektieren des Erzeugungsmodus verwendet werden kann.
Hier kann die Ausgangsleistung PW in einer numerischen Formel wie
die folgende numerische Formel 4 ausgedrückt werden.
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(Numerische Formel 4)
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Somit
kann die Ausgangsleistung PW anhand einer Beziehung zwischen Moment
Tr und Winkelgeschwindigkeit ωerhalten
werden. Die Beziehung ist in 5 gezeigt.
Da das Moment Tr des Motors 108 "Tr = Kt·Iref" ist, wobei "Kt" eine
Momentkonstante ist, kann die Richtung des Moments Tr durch Ermittlung
der Polarität
eines Strombefehlswerts Iref ermittelt werden. Da "ω" die Winkelgeschwindigkeit des Motors 108 ist, kann
die Richtung der Winkelgeschwindigkeit ω, die anhand eines Hall-Sensor-Signals
berechnet ist, das durch einen Hall-Sensor erhalten ist, ermittelt
werden. Dementsprechend können
zur Berechnung der Polarität der
Ausgangsleistung PW die Polarität
des Strombefehlswerts Iref und die Richtung der Winkelgeschwindigkeit ω, die auf
der Grundlage der Winkelgeschwindigkeit ω berechnet ist, die von dem
Hall-Sensor-Signal erhalten wurde, erhalten werden.
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Hinsichtlich
des Erzeugungsmodus wird, wenn das Lenkrad bei hoher Geschwindigkeit
entgegengesetzt betätigt
wird, eine große
Gegen-EMF erzeugt und ist die Spannung auf der Seite des Motors
108 höher als
die Batteriespannung Vbat und tritt ein Zustand ein, in dem der
Motorstrom von der Seite des Motors
108 zur Seite der Batterie
110 als
ein Ladestrom fließt.
Somit müssen
als eine Bedingung zur Ermittlung des Erzeugungsmodus sowohl die
Bedingung der Ausgangsleistung PW gemäß der obigen numerischen Formel
4 als auch die Bedingung einer numerischen Formel 5, die eine unten
gezeigte Bedingung ist, erfüllt
werden. (Numerische
Formel 5)
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Hier
ist die zeitlich konstante Gleichung τ = L/R und ist P eine Polpaarzahl
des Motors 108.
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Ein
Verfahren zur Herleitung der Formel gemäß der numerischen Formel 5
wird unten beschrieben.
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In 3 wird
eine Route zur Rückkehr
zu einer Anode der Batterie 110, beginnend von einer Katode der
Elektrode 110 über
einen A-Punkt, einen N-Punkt und einen B-Punkt durch eine Beziehung
zwischen Spannung und Strom wie die unten angegebene numerische
Formel 6 ausgedrückt.
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(Numerische Formel 6)
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Vbat = Ra·Ia + La·(dIa/dt) + EMFa – Rb·Ib – Lb·(dIb/dt) – EMFb
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Auf
dieselbe Weise wird eine Route zur Rückkehr zur Anode der Batterie 110,
beginnend von der Katode der Batterie 110 über den
A-Punkt, den N-Punkt und einen B-Punkt durch eine Beziehung zwischen
Spannung und Strom wie in der unten angegebenen numerischen Formel
7 ausgedrückt.
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(Numerische Formel 7)
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Vbat = Ra·Ia + La·(dIa/dt) + EMFa – Rc·Ic – Lc·(dIc/dt) – EMFc
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Wenn
eine Beziehung von "Ia
+ Ib + Ic = 0" in
der numerischen Formel 7 zur Modifizierung verwendet wird, wird
die Formel 7 in die unten angegebene Formel 8 überführt.
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(Numerische Formel 8)
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Vbat = Ra·Ia + La·(dIa/dt) + EMFa – Rc·(Ia +
Ib) + Lc (d(Ia + Ib)/dt) – EMFc
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Da
Ra = Rb = Rc und La = Lb = Lc ferner allgemein aufgestellt werden,
kann hier die numerische Formel 8, wenn diese Beziehungen verwendet
werden, als numerische Formel 9 ausgedrückt werden.
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(Numerische Formel 9)
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Vbat = 2Ra·Ia + 2La·(dIa/dt) + EMFa + Ib·Rc + Lc·(dIb/dt) – EMFc
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Wenn
beide Seiten der numerischen Formel 6 und der numerischen Formel
9 addiert werden, können ferner
die Ergebnisse als die unten angegebene numerische Formel 10 ausgedrückt werden.
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(Numerische Formel 10)
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2Vbat = 3Ra·Ia + 3La·(dIa/dt) + 2EMFa – EMFb – EMFc
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Wenn
beide Seiten der numerischen Formel 10 durch "3" geteilt
werden, ist das Ergebnis die unten angegebene numerische Formel
11.
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(Numerische Formel 11)
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2/3·Vbat
= Ra·Ia
+ La·(dIa/dt)
+ EMFa – (EMFa
+ EMFb + EMFc)/3
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Hier
wird folgende Definition vorgenommen.
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(Numerische Formel 12)
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Eka = EMFa – (EMFa + EMFb + EMFc)/3
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Dementsprechend
wird die numerische Formel 11 zur numerischen Formel 13.
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(Numerische Formel 13)
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2/3·Vbat
= Ra·Ia
+ La·(dIa/dt)
+ Eka
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Ferner
wird R = Ra = Rb = Rc und L = La = Lb = Lc angenommen und zusätzlich,
in der Annahme eines stationären
Zustands, L(dI/dt)=jωeL angenommen und dann die numerische Formel
14 als numerische Formel 15 neu geschrieben. Hier ist ein elektrischer
Winkel ωe = ω·P und
P die Polpaarzahl des Motors 108.
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(Numerische Formel 14)
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2/3·Vbat
= [Ra + s·La]Imax
+ Eka
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Wenn
Ekmax = 4/3(Ke/2)·ω substituiert
wird, dann wird die numerische Formel 14 zur numerischen Formel
15.
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(Numerische Formel 15)
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2/3·Vbat
= (R+jωe· L)Imax
+ 4/3·Ke/2·ω
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Dementsprechend
stellt die numerische Formel 15 einen Grenzfall der Ermittlungsformel
dar und ist die numerische Formel 5 aufgestellt.
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Nachfolgend
werden bevorzugte Ausführungsformen
auf der Grundlage der Theorie beschrieben.
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Ausführungsform 1
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Unter
Bezugnahme auf 3 und 6 wird eine
erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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In 3 ist
die Gleichstromdetektionsschaltung 30 zur Messung des Gleichstroms
Idc in einer Gleichstromschaltung angeordnet, die eine Gleichstromversorgung 100 mit
einem Drehstromwechselrichter verbindet. Außerdem sind die Stromdetektionsschaltung 31 und
die Stromdetektionsschaltung 32 zur Messung des a-Phasenstroms
Ia und des c-Phasenstroms Ic des Drehstromwechselrichters oder Drehstrommotors
angeordnet. Die detektierten Ströme
Idc, Ia und Ic werden in einen Arithmetikprozessorabschnitt 200 eingegeben. Der
Arithmetikprozessorabschnitt 200 umfaßt manchmal einen Mikrocomputer
oder eine CPU und wird mit Software verarbeitet oder umfaßt manchmal
Hardware.
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In 6 entspricht
ein durch eine Strichlinie A umgebener Abschnitt dem Ermittlungsmittel.
Gemäß einer
Formel Ib = Ia – Ic
wird der Strom Ib durch einen Subtrahierabschnitt 30-4 aus
den in das Ermittlungsmittel A eingegebenen Strömen Ia und Ic in dem Arithmetikprozessorabschnitt 200 berechnet.
Als nächstes
werden die Ströme
Ia, Ib und Ic jeweils in Absolutwertabschnitte 40-1, 40-2 und 40-3 eingegeben,
und |Ia|, |Ib| und |Ic|, die Pegel des jeweiligen a-Phasenstroms,
b-Phasenstroms und c-Phasenstroms sind, werden als Ausgaben von
den Absolutwertabschnitten 40-1, 40-2 und 40-3 ausgegeben.
Ferner werden die |Ia|, |Ib| und |Ic|, die die Pegel des jeweiligen
a-Phasenstroms, b-Phasenstroms und c- Phasenstroms sind, in einen Maximalwertdetektionsabschnitt 41 eingegeben,
und der max (|Ia|, |Ib| und |Ic|), der der maximale Wert der Werte
ist, wird ausgegeben. Der von der Gleichstromdetektionsschaltung 30 detektierte
Gleichstrom Idc wird in einen Absolutwertabschnitt 40-4 gegeben
und der Absolutwert des Stroms |Idc| wird ausgegeben. Die Gleichstromdetektionsschaltung 30 kann
Gleichströme
in beiden Richtungen detektieren.
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Als
nächstes
werden in einem Subtrahierabschnitt 35-2 der max (|Ia|,
|Ib|, |Ic|) der der maximale Strom von jeweiligen Phasenströmen ist,
und der Absolutwert |Idc| des Gleichstroms Idc eingegeben, und wird |Idc|-max
(|Ia|, |Ib|, |Ic|), der die Abweichung davon ist, ausgegeben. Die
Ausgabe wird in einen Absolutwertabschnitt 40-5 gegeben
und die Abweichung ΔI
= ||Idc|-max (|Ia|, |Ib|, |Ic|)|, die durch die numerische Formel 3
angegeben wird, ausgegeben.
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Als
nächstes
wird ermittelt, ob die Abweichung ΔI, die der Absolutwert der Differenz
zwischen dem maximalen Stromwert der Pegel der jeweiligen Motorströme Ia, Ib
und Ic und dem Pegel des Gleichstroms Idc ist, gleich oder geringer
als der Ermittlungswert (errI) ist. Die Abweichung ΔI, die von
dem Absolutwertabschnitt 40-5 ausgegeben wird, und der
Ermittlungswert (errI), der durch einen Ermittlungswerteinstellabschnitt 42 angegeben
wird, werden in einen Vergleichsabschnitt 43 gegeben und
danach werden deren Pegel verglichen. Wenn die Abweichung ΔI größer als
der Ermittlungswert (errI) ist, legt der Vergleichsabschnitt 43 fest,
daß sich wenigstens
eine der Gleichstromdetektionsschaltung 30 und der Stromdetektionsschaltungen 31, 32 in
einem abnormalen Zustand befindet, und wenn die Abweichung ΔI kleiner
als der Ermittlungswert (errI) ist, legt sie fest, daß sich sowohl
die Gleichstromdetektionsschaltung 30 als auch die Stromdetektionsschaltungen 31, 32 in
einem normalen Zustand befinden. Dies liegt daran, daß, wenn
die elektrische Servolenkung, die die Stromdetektionsschaltungen
enthält,
normal betrieben wird, die Abweichung des Ermittlungswertes oder
mehr nicht auftreten sollte. Im Gegensatz dazu, wenn die Abweichung ΔI größer als
der Ermittlungswert ist, bedeutet dies, daß eine Störung, wie zum Beispiel Quellenschluß oder Erdschluß, in der
Steuerschaltung in der elektrischen Servolenkung auftritt oder eine
Störung
in jeder der Stromdetektionsschaltungen auftritt.
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In
einigen Fällen
ist ein Verzögerungsmittel 44 hinter
dem Vergleichsabschnitt 43 angeordnet. Das Verzögerungsmittel 44 dient
zur Verhinderung einer Fehlfunktion des Ermittlungsmittels A aufgrund
von Rauschen oder dergleichen und ist vorzugsweise vorgesehen, obwohl
es keine unabkömmliche
Anforderung darstellt. Selbst wenn der Vergleichsabschnitt 43 eine
Abnormität
für eine äußerst kurze
Zeitdauer ermittelt, wird somit, wenn sie sich nicht über eine
Zeitdauer, die durch das Verzögerungsmittel 44 eingestellt
ist, oder mehr fortsetzt, als eine Fehlfunktion aufgrund von Rauschen
angesehen und nicht als Störung
der Stromdetektionsschaltung betrachtet.
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Wenn
die erste Ausführungsform
verwendet wird, kann somit eine Störung der Stromdetektionsschaltung
in der Motorsteuerschaltung der elektrischen Servolenkung erfaßt werden.
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Ausführungsform 2
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Wenn
der Gleichstrom Idc in dem Erzeugungsmodus nicht von der Gleichstromdetektionsschaltung 30 gemessen
werden kann, kann die oben beschriebene Erfassung einer Störung der
Gleichstromdetektionsschaltung 30, der Stromdetektionsschaltung 31 und
der Stromdetektionsschaltung 32 durch Vergleich des Gleichstroms
Idc mit dem Motorstrom Ia, Ib oder Ic nicht durchgeführt werden.
Dementsprechend muß die
Ermittlung irgendeiner derartigen Periode angehalten werden.
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Wenn
der Strom in der Laderichtung vom Motor 108 zur Batterie 110 fließt, muß die Ermittlung,
da die Gleichstromdetektionsschaltung 30 den Gleichstrom
aus Funktionsgründen
nicht messen kann, angehalten werden, um Fehlfunktionen bei der
Ermittlung über
eine Ladeperiode zu verhindern. Eine Beurteilung in der Ladeperiode
wird durchgeführt,
wenn sowohl die numerische Formel 4 als auch die numerische Formel
5 erfüllt sind.
Hinsichtlich der Formel 4, die eine erste Bedingung darstellt, wird
die Polarität
der Ausgangsleistung PW ermittelt und beurteilt. Die Ausgangsleistung
PW kann anhand der Polarität
des Strombefehlswerts Iref und der Richtung der Motorwinkelgeschwindigkeit ω, die anhand
des Hall-Sensor-Signals berechnet ist, wie in der numerischen Formel
4 gezeigt, ermittelt werden.
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Die
Konfiguration der zweiten Ausführungsform
ist in 7 gezeigt.
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Unter
Bezugnahme auf 1 wird erstens ein Hall-Sensor-Signal
von einem Hall-Sensor 59, der in dem Motor 108 vorgesehen
ist, in den Arithmetikprozessorabschnitt 200 eingegeben.
In dem Arithmetikprozessorabschnitt 200 wird das Hall-Sensor-Signal
in einen Richtungsdetektionsabschnitt 50 eingegeben und danach
wird die Winkelgeschwindigkeit ω berechnet
und ausgegeben. Als nächstes
wird die Winkelgeschwindigkeit ω in
einen Polaritätsermittlungsabschnitt 51-1 eingegeben
und wird die Richtung bzw. Polarität der Winkelgeschwindigkeit ω als positiv
(+1) oder negativ (–1)
ausgegeben.
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Andererseits
wird, wie in 7 gezeigt, der Strombefehlswert
Iref, der anhand des Lenkmoments oder der Fahrzeuggeschwindigkeit
berechnet wird, in einen Tiefpaßfilter 52 gegeben.
Die Polarität
des Strombefehlswerts Iref, der durch den Tiefpaßfilter (LPF) 52 gegangen
ist, wird in einem Polaritätsermittlungsabschnitt 51-2 ermittelt
und als positiv (+1) oder negativ (–1) ausgegeben.
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Da
die Ausgangsleistung PW das Produkt des Strombefehlswerts Iref und
der Winkelgeschwindigkeit ω ist,
wie dies in der numerischen Formel 4 gezeigt ist, werden die Polarität des Strombefehlswerts
Iref und die Polarität
bzw. Richtung der Winkelgeschwindigkeit ω in einen Multiplizierabschnitt 53 gegeben
und gibt der Multiplizierabschnitt 53 positiv (+1), wenn
das Produkt der Polarität
des Strombefehlswerts Iref und der Polarität der Winkelgeschwindigkeit ω positiv
(+1) ist, und Null (0) aus, wenn das Produkt negativ (–1) ist.
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Die
numerische Formel 5, die eine zweite Bedingung darstellt, wird ermittelt.
Die linke Seite der numerischen Formel 5,
wird in einem Induktionsspannungsberechnungsabschnitt
61 berechnet,
in den der maximale Strom Imax = (max(Ia, Ib, Ic)) und die Winkelgeschwindigkeit ω eingegeben
werden. Die Konstante Ke, der Wicklungswiderstandswert R und der
Induktivitätswert
L sind Werte, die in Abhängigkeit
von der Motorleistung ermittelt werden. Die linke Seite der numerischen
Formel 5 und ein Einstellabschnitt
62, der "2/3" der Batteriespannung Vbat
angibt, werden in einem Vergleichsabschnitt
63 verglichen.
Obwohl die Batteriespannung Vbat typischerweise 12 [V] ist, wird
die Batteriespannung gemessen und der gemessene Wert verwendet,
wenn Genauigkeit erforderlich ist.
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Wenn
die numerische Formel 5 in dem Vergleichsabschnitt 63 erfüllt ist
(das heißt,
daß die
linke Seite der numerischen Formel 5 größer als die rechte Seite ist),
gibt der Vergleichsabschnitt 63 positiv (+1) aus. In anderen
Fällen
gibt er Null (0) aus. NAND zwischen "Sg1",
das eine Ausgabe des Multiplikationsabschnitts 53 ist,
und "Sg2", das eine Ausgabe
des Vergleichsabschnitts 63 ist, werden in einem NAND-Abschnitt 70 erhalten.
Wenn sowohl das Signal Sg1 als auch Sg2 positiv (+1) sind, oder
wenn beide Formeln gemäß der numerischen
Formel 4 und der numerischen Formel 5 erfüllt sind, oder die Ausgabe
von dem NAND-Abschnitt 70 Null (0) ist, bedeutet dies somit,
daß sich
der Motor in dem Erzeugungsmodus befindet und der Gleichstrom Id die
Batterie lädt.
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Im
Falle des Erzeugungsmodus müssen
das Ergebnis in dem Ermittlungsmittel A oder die Ausgabe von dem
Vergleichsabschnitt 43 ausgeblendet werden. Somit ist ein
AND-Abschnitt 71 vorgesehen, in dem die Ausgabe vom Vergleichsabschnitt 43,
die das Ermittlungsergebnis in dem Ermittlungsmittel A darstellt,
und die Ausgabe von dem NAND-Abschnitt 70 eingegeben werden.
Wenn die Ausgabe von dem NAND-Abschnitt 70 Null ist, ist
die Ausgabe von dem AND-Abschnitt 71, selbst wenn die Ausgabe
von dem Vergleichsabschnitt 43 positiv (+1) oder Null (0)
ist, Null und kann die Störung
der Stromdetektionsschaltungen 30, 31 und 32 nicht ermittelt
werden. Im Gegensatz dazu wird die Ausgabe von dem Ermittlungsmittel
A oder dem Vergleichsabschnitt 43, wenn die Ausgabe von
dem NAND- Abschnitt 70 positiv
(+1) ist, zur Ausgabe von dem AND-Abschnitt 71 und wird
eine Erfassung einer Störung
der Stromdetektionsschaltungen 30, 31 und 32 durchgeführt. Ein
Verzögerungsmittel 44,
das an einem Ausgang des AND-Abschnitts 71 vorgesehen ist,
dient zur Verhinderung einer Funktionsstörung aufgrund von Rauschen
oder dergleichen.
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Wie
hierin beschrieben, kann eine falsche Ermittlung durch Ausblenden
des Ermittlungsergebnisses verhindert werden, wenn der Motor 108 Elektrizität erzeugt
und die Gleichstromdetektionsschaltung 30 den Strom in
der Laderichtung der Batterie 110 detektiert. Im Gegensatz
dazu kann, wenn Strom von der Batterie 110 in den Motor 108 geliefert
wird, der Vorteil erwartet werden, daß die Störung der Gleichstromdetektionsschaltung 30,
der Stromdetektionsschaltung 31 und der Stromdetektionsschaltung 32 sicher
detektiert werden kann.
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Obwohl
der B-Phasenstrom durch Berechnung anhand der Differenz zwischen
dem A-Phasenstrom und
dem C-Phasenstrom in den ersten und zweiten Ausführungsformen erhalten wurde,
kann die Ermittlung einer Störung
der Gleichstromdetektionsschaltung oder der Stromdetektionsschaltungen
von jeweiligen Phasen in ähnlicher
Weise durchgeführt
werden, selbst wenn eine B-Phasenstromdetektionsschaltung vorgesehen
ist und die ersten und zweiten Ausführungsformen unter Verwendung
des B-Phasenstrom Ib realisiert werden, der von der B-Phasenstromdetektionsschaltung
gemessen wird.
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Wenn
die Erfindung in dem Drehstrommotor verwendet wird, wird ein Gleichstrom,
der von der Gleichstromversorgung geliefert wird, immer von einer
Phase der Wicklung des Drehstrommotors gespeist und kehrt dann zur
Gleichstromversorgung über
die verbleibenden beiden Phasen zurück oder wird von irgendwelchen zwei
Phasen der Wicklung des Wechselstrommotors gespeist und kehrt dann
zur Gleichstromversorgung über die
verbleibende eine Phase zurück.
Somit wird der Pegel des Gleichstroms, der von der Gleichstromdetektionsschaltung
gemessen wird, mit dem Pegel des maximalen Stroms in jeweiligen
Phasenströmen
des Drehstrommotors verglichen, die durch die Stromdetektionsschaltung
gemessen werden, und wird dann ermittelt, ob die Pegel einander
gleichen oder nicht, wodurch der Vorteil erwartet werden kann, daß eine Ermittlung
einer Störung
der Stromdetektionsschaltung ermöglicht
wird.
