DE60212049T2 - Motortreibervorrichtung und Motortreiberverfahren - Google Patents

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DE60212049T2 DE60212049T DE60212049T DE60212049T2 DE 60212049 T2 DE60212049 T2 DE 60212049T2 DE 60212049 T DE60212049 T DE 60212049T DE 60212049 T DE60212049 T DE 60212049T DE 60212049 T2 DE60212049 T2 DE 60212049T2
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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Technik der Ansteuerung eines Motors und insbesondere auf eine Technik zur Steuerung eines PWM-gesteuerten Motors.
  • 22 zeigt eine Konfiguration einer konventionellen Motoransteuervorrichtung zur Ansteuerung eines Drei-Phasen-Motors (mit einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase) durch die Erregung der Motorwicklungen mit einer PWM-Steuerung. Die konventionelle Motoransteuervorrichtung umfasst ein Netzteil 1 zur Ansteuerung des Motors, einen Hall-Signal-Operationsabschnitt 2, einen Erregungs-Umschaltabschnitt 3, einen Pegel-Umschaltabschnitt 4, einen Oszillationsabschnitt 5, einen Vergleichsabschnitt 6, einen PWM-Steuerabschnitt 7, drei Halbbrücken-Schaltkreise, die in Reihe miteinander verbunden sind, einen Stromerfassungswiderstand R und einen Verstärker A zur Verstärkung der Spannung jenseits des Stromerfassungswiderstands R.
  • Der Hall-Signal-Operationsabschnitt 2 empfängt Hall-Signale von Hall-Elementen, um damit logische Signale, die die Rotorposition anzeigen, zu erzeugen. Der Erregungs-Umschaltabschnitt 3 empfängt die logischen Signale, um damit die Phasen zu bestimmen, die zu erregen sind. 23A bis 23C zeigen jeweils einen Phasenstrom, der an eine Erregungsphase, die im Erregungs-Umschaltabschnitt 3 bestimmt wurde, angelegt werden soll, wobei 23A einen U-Phasenstrom, 23B eine V-Phasenstrom und 23C einen W-Phasenstrom zeigt. 23D zeigt ein Drehmomentbefehlssignal TQ zur Bestimmung der aktuellen Stufe des Phasenstroms. In 23A, 23B und 23C stellt der Abschnitt über der Zeitachse die Anwendung des Quellenstroms dar, der Abschnitt unter der Zeitachse stellt die Anwendung des Senkenstroms dar. Es ist zu beachten, dass im Beispiel, das in den 23A bis 23D gezeigt wird, jeder Phasenstrom als Quellen- oder Senkenstrom auf einer konstanten Stromstufe fließt, da die Stufe des Drehmomentbefehlssignals TQ konstant ist.
  • In einer konventionellen Motoransteuervorrichtung wird eine Motorwicklung mit einem Quellenstrom (oder einem Senkenstrom) mit einem konstanten Strompegel entspre chend dem Drehmomentbefehlssignal TQ während einer Phase von 120 elektrischen Graden erregt. Dann wird die Motorwicklung während der folgenden Periode von 60 elektrischen Graden nicht erregt, und auf diese Weise ist die Stromstufe auf Null gesetzt. Danach wird die Motorwicklung in ähnlicher Weise, nun aber mit einem Senkenstrom (oder einem Quellenstrom) erregt. Drei Phasenströme, die jeweils eine rechtwinklige Wellenform besitzen, werden mit einer Phasenverschiebung von 120 elektrischen Graden von einem zum anderen angelegt. Demzufolge werden zu einem beliebigen Zeitpunkt insgesamt zwei Phasen erregt, eine mit einem Quellenstrom und die andere mit einem Senkenstrom, während die dritte Phase nicht erregt wird. So bestimmt in der konventionellen Motoransteuervorrichtung der Erregungs-Umschaltabschnitt 3 insgesamt zwei Phasen, die die erregten Phasen sein sollen, eine für die Quellenstromseite und die andere für die Senkenstromseite. Darüber hinaus wird die Bestimmung der Erregungsphase alle 60 elektrischen Grade durchgeführt.
  • Der PWM-Steuerabschnitt 7 vollzieht die PWM-Steuerung durch die Verwendung eines PWM-Steuersignals P für jede Erregungsphase, die vom Erregungs-Umschaltabschnitt 3 bestimmt wird. Wird das PWM-Steuersignal P auf AN gesetzt, wird ein Transistor eines Halbbrücken-Schaltkreises durch den Erregungs-Umschaltabschnitt 3 und den Pegel-Umschaltabschnitt 4 auf AN verriegelt, wobei ein Strom vom Netzteil 1 zu einer Motorwicklung fließt. Wird dann das PWM-Steuersignal P auf AUS gesetzt, wird der Transistor des Halbbrücken-Schaltkreises auf AUS verriegelt, wobei der Stromfluss vom Netzteil 1 gestoppt wird. Es reicht aus, mit dem PWM-Steuersignal P entweder nur den quellenstromseitigen Transistor oder nur den senkenstromseitigen Transistor zu steuern, und der andere Transistor – nicht PWM gesteuert – kann dann auf AN fixiert werden. Hierbei wird unterstellt, dass der quellenstromseitige Transistor PWM gesteuert wird, während der senkenstromseitige Transistor auf AN fixiert ist. Deshalb sind in den 23A, 23B und 23C die schraffierten Abschnitte jene, in denen eine PWM-Steuerung durchgeführt wird.
  • In der konventionellen Motoransteuervorrichtung gibt es einen abrupten Übergang des Phasenstroms in jedem Phasenstrom-Umschaltpunkt, wie es in den 23A bis 23C gezeigt wird. Eine derartige abrupte Phasenstrom-Umschaltung löst Schwingungen im Motor aus, wodurch der Motor Lärm verursacht.
  • ÜBERSICHT ÜBER DIE ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung wurde gemacht angesichts des oben Beschriebenen und hat das Ziel, ein Verfahren zur Steuerung eines Motors mit einer PWM-Steuerung bereitzustellen, mit dem es möglich ist, eine Schaltung von Erregungsphasen zu realisieren, ohne einen abrupten Phasenstromübergang auszulösen und dadurch Schwingungen des Motors zu unterdrücken und so die Motorgeräusche zu reduzieren.
  • Um das oben dargestellte Ziel zu erreichen, bietet die vorliegende Erfindung eine Motoransteuervorrichtung zur Ansteuerung eines Motors durch die Erregung von Motorwicklungen mit einer PWM-Steuerung, wobei die Motoransteuervorrichtung umfasst: einen Erregungs-Umschaltabschnitt zur Bestimmung einer ersten Erregungsphase und einer zweiten Erregungsphase, die PWM gesteuert sein sollen, wobei die Bestimmung in einem vorher festgelegten Zyklus abläuft; einen Drehmomentbefehlssignal-Erzeugungsabschnitt, der ein originäres Drehmomentbefehlssignal empfängt zur Erstellung eines ersten Drehmomentbefehlssignals und eines zweiten Drehmomentbefehlssignals, die beide jeweils eine Amplitude entsprechend dem originären Drehmomentbefehlssignal aufweisen; einen Vergleichsabschnitt, der das erste und das zweite Drehmomentbefehlssignal und ein Stromerfassungssignal empfängt, das man erhält, wenn erfasst wird, dass ein Strom am Motor anliegt, und der das Stromerfassungssignal mit dem ersten und dem zweiten Drehmomentbefehlssignal vergleicht, um jeweils ein erstes Vergleichsergebnis und ein zweites Vergleichsergebnis zu liefern; einen Oszillazionsabschnitt zur Erzeugung eines ersten und eines zweiten Setzimpulssignals; und einen PWM-Steuerabschnitt, der die ersten und zweiten Setzimpulssignale und die ersten und zweiten Vergleichsergebnisse empfängt, um ein erstes PWM-Steuersignal entsprechend dem ersten Setzimpulssignal und dem ersten Vergleichsergebnis zu erzeugen, und ein zweites PWM-Steuersignal entsprechend dem zweiten Setzimpulssignal und dem zweiten Vergleichsergebnis zu erzeugen, wodurch die ersten und die zweiten Erregungsphasen, die von dem Erregungs-Umschaltabschnitt bestimmt werden, mit der PWM-Steuerung entsprechend den ersten und den zweiten PWM-Steuersignalen, die durch den PWM-Steuerabschnitt erstellt wurden, parallel erregt werden.
  • Bei der Motoransteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung können die erste und zweite Erregungsphase, die durch den Erregungs-Umschaltabschnitt bestimmt wurden, mit der PWM-Steuerung entsprechend der aktuellen ersten und zweiten Drehmomentbefehlssignale, die zwei unterschiedliche Drehmomentbefehlssignale aus der Erstellung im Drehmomentbefehlssignal-Erzeugungsabschnitt darstellen, parallel erregt werden. Auf diese Weise kann die Umschaltung des Phasenstroms sanft erfolgen.
  • Vorzuziehen ist: Der Drehmomentbefehlssignal-Erzeugungsabschnitt erzeugt ein drittes Drehmomentbefehlssignal, das durch das Zusammenfügen des ersten und des zweiten Drehmomentbefehlssignals entsteht; und der Vergleichsabschnitt vergleicht das dritte Drehmomentbefehlssignal mit dem Stromerfassungssignal und gibt ein drittes Vergleichsergebnis heraus, darüber hinaus umfasst die Motoransteuervorrichtung einen Maskierabschnitt, der die ersten und zweiten PWM-Steuersignale und die ersten, zweiten und dritten Vergleichsergebnisse empfängt, um die ersten und zweiten Vergleichsergebnisse entsprechend den ersten und zweiten PWM-Steuersignalen und dem dritten Vergleichsergebnis wahlweise zu maskieren oder nicht zu maskieren.
  • Wenn zum Beispiel zwei Phasen gleichzeitig mit der PWM-Steuerung erregt werden und der Motor über hohe Drehmomente gesteuert wird, kann die PWM-Steuerung so auf den Pegeln der an den zwei Phasen angelegten Ströme erfolgen.
  • Vorzugsweise maskiert der Maskierabschnitt die ersten und zweiten Vergleichsergebnisse in der Periode, in der die ersten und zweiten Drehmomentbefehlssignale beide auf AN stehen.
  • Vorzugsweise soll der Maskierabschnitt eines der ersten und zweiten Vergleichsergebnisse demaskieren, wenn über das dritte Vergleichsergebnis erkannt wird, dass ein Pegel des Stromerfassungssignals den des dritten Vergleichsergebnisses während einer Periode, in der die ersten und zweiten Drehmomentbefehlssignale beide auf AN stehen, erreicht hat, während das andere Vergleichsergebnis für eine vorher festgelegte Periode nicht demaskiert wird.
  • Vorzuziehen ist: Während der vorher festgelegten Zykluszeit steigt das erste Drehmomentbefehlssignal an, während das zweite Drehmomentbefehlssignal absinkt; und nach der Erkennung demaskiert der Maskierabschnitt das zweite Vergleichsergebnis.
  • Vorzuziehen ist: Während der vorher festgelegten Zykluszeit steigt das erste Drehmomentbefehlssignal an, während das zweite Drehmomentbefehlssignal absinkt; und nach der Erkennung demaskiert der Maskierabschnitt das erste Vergleichsergebnis, wenn die Erkennung in einer ersten Hälfte der vorher festgelegten Zykluszeit stattfindet, während das zweite Vergleichsergebnis demaskiert wird, wenn die Erkennung in einer zweiten Hälfte der vorher festgelegten Zykluszeit stattfindet.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der Vergleichsabschnitt drei Komparatoren für den Vergleich des Stromerfassungssignals jeweils mit dem ersten, zweiten und dritten Drehmomentbefehlssignal.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Motor ein Drei-Phasen-Motor; und der Erregungs-Umschaltabschnitt schaltet die erste und die zweite Erregungsphase bei jeweils 60 elektrischen Graden in einem Zyklus eines Phasenstroms um, der an die Motorwicklung jeder Phase in dem Motor angelegt wird.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Motor ein Vier-Phasen-Motor; und der Erregungs-Umschaltabschnitt schaltet die erste und die zweite Erregungsphase bei jeweils 90 elektrischen Graden in einem Zyklus eines Phasenstroms um, der an die Motorwicklung jeder Phase in dem Motor angelegt wird.
  • Vorzugsweise soll der Drehmomentbefehlssignal-Erzeugungsabschnitt ein Rotor-Erfassungssignalempfangen, damit erste und zweite Drehmomentbefehlssignale erzeugt werden können, die jeweils einen Zyklus haben, der einer Periode des elektrischen Winkels in einem Zyklus des Rotor-Erfassungssignals entspricht.
  • Vorzugsweise soll der Drehmomentbefehlssignal-Erzeugungsabschnitt ein Rotor-Erfassungssignal empfangen, damit erste und zweite Drehmomentbefehlssignale unter Verwendung separater Signale erzeugt werden können, die gewonnen werden, indem das Rotor-Erfassungssignal so unterteilt wird, dass jedes separate Signal eine Periode hat, die dem elektrischen Winkel entspricht.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzeugt der Oszillationsabschnitt die ersten und zweiten Setzimpulssignale, deren Zykluszeiten unabhängig voneinander sind.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzeugt der Oszillationsabschnitt die ersten und zweiten Setzimpulssignale derart, dass eine Phasendifferenz zwischen ihnen sich entsprechend einem Drehmoment des Motors ändert.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schaltet der PWM-Steuerabschnitt das erste PWM-Steuersignal entsprechend dem ersten Setzimpulssignal auf AN und schaltet das zweite PWM-Steuersignal entsprechend dem zweiten Setzimpulssignal auf AN.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schaltet der PWM-Steuerabschnitt das erste PWM-Steuersignal auf AUS, wenn aus dem ersten Vergleichsergebnis erkannt wird, dass ein Pegel des Stromerfassungssignals den des ersten Drehmomentbefehlssignals erreicht hat, und schaltet das zweite PWM-Steuersignal auf AUS, wenn aus dem zweiten Vergleichsergebnis erkannt wird, dass ein Pegel des Stromerfassungssignals den des zweiten Drehmomentbefehlssignals erreicht hat.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schaltet der PWM-Steuerabschnitt das erste PWM-Steuersignal nach Ablauf einer vorher festgelegten Periode von einem Zeitpunkt an auf AN, wenn das erste PWM-Steuersignal auf AUS gestellt ist, und schaltet das zweite PWM-Steuersignal nach Ablauf einer vorher festgelegten Periode von einem Zeitpunkt an auf AN, wenn das zweite PWM-Steuersignal auf AUS gestellt ist.
  • Um das oben dargestellte Ziel zu erreichen, bietet die vorliegende Erfindung ein Motoransteuerverfahren zur Ansteuerung eines Motors durch die Erregung von Motorwicklungen mit PWM-Steuerung, wobei das Motoransteuerverfahren umfasst: einen Erregungs-Umschaltschritt zur Bestimmung einer ersten Erregungsphase und einer zweiten Erregungsphase, die mit PWM gesteuert werden sollen, wobei die Bestimmung in einem vorher festgelegten Zyklus erfolgt; einen Drehmomentbefehlssignal-Erzeugungsschritt zur Erzeugung eines ersten Drehmomentbefehlssignals und eines zweiten Drehmomentbefehlssignals, die jeweils eine Amplitude besitzen, die einem bestimmten originären Drehmomentbefehlssignal entsprechen; einen Vergleichsschritt zum Vergleich eines Stromerfassungssignals, das gewonnen wird, indem ein am Motor anliegender Strom erfasst wird, mit dem ersten und dem zweiten Drehmomentbefehlssignal; und einen PWM-Steuerschritt zur Erzeugung eines ersten PWM-Steuersignals und eines zweiten PWM- Steuersignals entsprechend einem ersten Setzimpulssignal, einem zweiten Setzimpulssignal und Vergleichsergebnissen aus dem Vergleichsschritt, wobei die erste und zweite Erregungsphase, die mit dem Erregungs-Umschaltschritt bestimmt werden, parallel mit der PWM-Steuerung entsprechend dem ersten und dem zweiten PWM-Steuersignal, die mit dem PWM-Steuerschritt erzeugt werden, erregt werden.
  • Mit dem Motoransteuerverfahren der vorliegenden Erfindung können die ersten und zweiten Erregungsphasen, die mit dem Erregungs-Umschaltschritt bestimmt werden, mit der PWM-Steuerung parallel jeweils entsprechend den aktuellen Pegeln der ersten und zweiten Drehmomentbefehlssignale, die mit dem Drehmomentbefehlssignal-Erzeugungsschritt erstellt wurden, erregt werden. Auf diese Weise kann die Umschaltung des Phasenstroms sanft erfolgen.
  • Vorzuziehen ist: Der Drehmomentbefehlssignal-Erzeugungsschritt erzeugt ein drittes Drehmomentbefehlssignal, das gewonnen wird, indem das erste und das zweite Drehmomentbefehlssignal zusammengefasst werden; und der Vergleichsschritt vergleicht das dritte Drehmomentbefehlssignal mit dem Stromerfassungssignal, wobei das Motoransteuerverfahren des Weiteren einen Maskierschritt zur wahlweisen Maskierung oder Nicht-Maskierung der Vergleichsergebnisse auf Basis des ersten und des zweiten PWM-Steuersignals und des Vergleichsergebnisses aus dem Vergleichsschritt enthält.
  • Wenn zum Beispiel zwei Phasen simultan mit der PWM-Steuerung erregt werden, wobei der Motor mit einem hohen Drehmoment gesteuert wird, kann auf diese Weise die PWM-Steuerung auf der Basis der jeweiligen Pegel der an den beiden Phasen anliegenden Ströme erfolgen.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Motor ein Drei-Phasen-Motor; und der Erregungs-Umschaltschritt schaltet die erste und die zweite Erregungsphase bei jeweils 60 elektrischen Graden in einem Zyklus eines Phasenstroms um, der an die Motorwicklung jeder Phase in dem Motor angelegt wird.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Motor ein Vier-Phasen-Motor; und der Erregungs-Umschaltschritt schaltet die erste und die zweite Erregungs phase bei jeweils 90 elektrischen Graden in einem Zyklus eines Phasenstroms um, der an die Motorwicklung jeder Phase in dem Motor angelegt wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Motoransteuervorrichtung entsprechend der ersten bis fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 2A bis 2D sind Diagramme, die die Phasenströme und die verschiedenen Drehmomentbefehlssignale, die in der Motoransteuervorrichtung verwendet werden, gemäß der ersten, vierten und fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
  • 3 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Drehmomentbefehlssignal-Erzeugungsabschnitts in der Motoransteuervorrichtung gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 4A bis 4D sind Ablaufdiagramme, die die Erzeugung der verschiedenen Drehmomentbefehlssignale in dem Drehmomentbefehlssignal-Erzeugungsabschnitt aus 3 entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
  • 5 ist ein Flussdiagramm, das eine PWM-Steuerung zeigt, die in der Motoransteuervorrichtung entsprechend der ersten bis sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt.
  • 6A bis 6E sind Ablaufdiagramme, die eine PWM-Steuerung in einer Operation zur Niederdrehmoment-Ansteuerung, die durch die Motoransteuervorrichtung erfolgt, entsprechend der ersten bis fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
  • 7 ist ein Diagramm, das entsprechend der ersten bis fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wie ein Strom durch die Motorwicklungen in der Motoransteuervorrichtung fließt.
  • 8 ist ein Diagramm, das entsprechend der ersten bis fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wie ein Strom durch die Motorwicklungen in der Motoransteuervorrichtung fließt.
  • 9 ist ein Diagramm, das entsprechend der ersten bis fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wie ein Strom durch die Motorwicklungen in der Motoransteuervorrichtung fließt.
  • 10 ist ein Diagramm, das entsprechend der ersten bis fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wie ein Strom durch die Motorwicklungen in der Motoransteuervorrichtung fließt.
  • 11A bis 11E sind Ablaufdiagramme, die eine PWM-Steuerung in einer Operation zur Hochdrehmoment-Ansteuerung, die durch die Motoransteuervorrichtung erfolgt, entsprechend der ersten bis fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
  • 12A und 12B sind Diagramme, die Phasenströme und verschiedene Drehmomentbefehlssignale, die in der Motoransteuervorrichtung verwendet werden, gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
  • 13A bis 13D sind Ablaufdiagramme, die die Erzeugung der verschiedenen Drehmomentbefehlssignale in dem Drehmomentbefehlssignal-Erzeugungsabschnitt aus 3 entsprechend der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
  • 14 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Drehmomentbefehlssignal-Erzeugungsabschnitts in der Motoransteuervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 15A bis 15C sind Ablaufdiagramme, die die Erzeugung der verschiedenen Drehmomentbefehlssignale in dem Drehmomentbefehlssignal-Erzeugungsabschnitt aus 14 zeigen.
  • 16 ist ein Schaltbild, das einen Treppen-Wellen-Erzeugungsabschnitt in dem Drehmomentbefehlssignal-Erzeugungsabschnitt der 14 zeigt.
  • 17A bis 17C sind Diagramme, die Beispiele von Setzimpulssignalen, die in der Motoransteuervorrichtung verwendet werden, gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
  • 18A bis 18C sind Diagramme, die ein Setzimpulssignal, ein PWM-Steuersignal und ein Zählimpulssignal, die in der Motoransteuervorrichtung verwendet werden, gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
  • 19A und 19B sind Diagramme, die PWM-Steuersignale, die in der Motoransteuervorrichtung verwendet werden, gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
  • 20 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Motoransteuervorrichtung entsprechend der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 21A und 21B sind Diagramme, die Phasenströme und verschiedene Drehmomentbefehlssignale, die in der Motoransteuervorrichtung verwendet werden, gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
  • 22 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer konventionellen Motoransteuervorrichtung zeigt.
  • 23A bis 23D sind Diagramme, die Phasenströme und verschiedene Drehmomentbefehlssignale, die in der konventionellen Motoransteuervorrichtung verwendet werden, zeigen.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun mit Referenz zu den Zeichnungen beschrieben.
  • ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
  • 1 zeigt eine Konfiguration einer Motoransteuervorrichtung entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Motoransteuervorrichtung der vorlie genden Ausführungsform steuert einen Drei-Phasen-Motor (der eine U-Phase, eine V-Phase und eine W-Phase hat) an, indem sie die Motorwicklungen mit einer PWM-Steuerung erregt. Die Motoransteuervorrichtung umfasst ein Netzteil 1 zur Ansteuerung des Motors, einen Hall-Signal-Operationsabschnitt 2A, einen Erregungs-Umschaltabschnitt 3A, einen Pegel-Umschaltabschnitt 4, einen Oszillationsabschnitt 5A, einen Vergleichsabschnitt 6A, einen PWM-Steuerabschnitt 7A, einen Drehmomentbefehlssignal-Erzeugungsabschnitt 8, einen Maskierabschnitt 9, drei Halbbrücken-Schaltkreise, die in Reihe miteinander verbunden sind, einen Stromerfassungswiderstand R und einen Verstärker A zur Verstärkung der Spannung jenseits des Stromerfassungswiderstands R.
  • Der Halbbrücken-Schaltkreis, mit dem die Erregung einer U-Phasen-Motorwicklung C1 gesteuert werden soll, umfasst einen Transistor Tr11 zur Steuerung des Einsatzes des Quellenstroms und einen Transistor Tr12 zur Steuerung des Einsatzes des Senkenstroms. Der Halbbrücken-Schaltkreis, mit dem die Erregung einer V-Phasen-Motorwicklung C2 gesteuert werden soll, umfasst einen Transistor Tr21 zur Steuerung des Einsatzes des Quellenstroms und einen Transistor Tr22 zur Steuerung des Einsatzes des Senkenstroms. Der Halbbrücken-Schaltkreis, mit dem die Erregung einer W-Phasen-Motorwicklung C3 gesteuert werden soll, umfasst in analoger Weise einen Transistor Tr31 zur Steuerung des Einsatzes des Quellenstroms und einen Transistor Tr32 zur Steuerung des Einsatzes des Senkenstroms.
  • Die Dioden D11 und D12 sind jeweils zwischen Drain und Source der Transistoren Tr11 und Tr12 eingebunden, wobei jede Diode in umgekehrter Richtung, in die ein Strom als Reaktion auf eine am Gate angelegte Spannung fließt, verbunden ist. Die Dioden D21 und D22 sind jeweils zwischen Drain und Source der Transistoren Tr21 und Tr22 eingebunden, wobei jede Diode in umgekehrter Richtung, in die ein Strom als Reaktion auf eine am Gate angelegte Spannung fließt, verbunden ist. Die Dioden D31 und D32 sind in analoger Weise jeweils zwischen Drain und Source der Transistoren Tr31 und Tr32 eingebunden, wobei jede Diode in umgekehrter Richtung, in die ein Strom als Reaktion auf eine am Gate angelegte Spannung fließt, verbunden ist.
  • Der Hall-Signal-Operationsabschnitt 2A empfängt Hall-Signale von Hall-Elementen, um damit logische Signale, die die Rotorposition anzeigen, zu erzeugen. Der Erregungs- Umschaltabschnitt 3A empfängt die logischen Signale, um damit die Phasen zu bestimmen, die zu erregen sind. 2A bis 2C zeigen jeweils einen Phasenstrom, der an eine Erregungsphase, die im Erregungs-Umschaltabschnitt 3A bestimmt wurde, angelegt werden soll, wobei 2A einen U-Phasenstrom, 2B eine V-Phasenstrom und 2C einen W-Phasenstrom zeigt. 2D zeigt verschiedene Drehmomentbefehlssignale zur jeweiligen Bestimmung der aktuellen Stufe des Phasenstroms. In 2A, 2B und 2C stellt der Abschnitt über der Zeitachse die Anwendung des Quellenstroms dar, der Abschnitt unter der Zeitachse stellt die Anwendung des Senkenstroms dar.
  • 2D zeigt ein ansteigendes Drehmomentbefehlssignal TQ1 (entspricht dem „ersten Drehmomentbefehlssignal" der vorliegenden Erfindung), ein abfallendes Drehmomentbefehlssignal TQ2 (entspricht dem „zweiten Drehmomentbefehlssignal" der vorliegenden Erfindung), und ein Gesamt-Drehmomentbefehlssignal TQ3 (entspricht dem „dritten Drehmomentbefehlssignal" der vorliegenden Erfindung). Jedes der Drehmomentbefehlssignale TQ1, TQ2 und TQ3 ist ein Signal, dessen Zyklus eine Periode besitzt, die 60 elektrischen Graden in dem Zyklus des Phasenstroms entspricht, und das in dem Drehmomentbefehlssignal-Erzeugungsabschnitt 8 erzeugt wird. Während der Periode von 60 elektrischen Graden steigt das ansteigende Drehmomentbefehlssignal TQ1 weiter an, während das abfallende Drehmomentbefehlssignal TQ2 weiter absinkt. Das Gesamt-Drehmomentbefehlssignal TQ3 wird durch die Zusammenfassung des ansteigenden Drehmomentbefehlssignals TQ1 mit dem abfallenden Drehmomentbefehlssignal TQ2 gewonnen.
  • In der Motoransteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung wird jede der Motorwicklungen C1, C2 und C3 mit einem Quellenstrom (oder einem Senkenstrom) erregt, so dass der Strompegel während einer Periode von 60 elektrischen Graden entsprechend dem ansteigenden Drehmomentbefehlssignal TQ1 ansteigt. In der folgenden Periode von 60 elektrischen Graden wird die Motorwicklung so erregt, dass der Strompegel entsprechend dem Gesamt-Drehmomentbefehlssignal TQ3 konstant bleibt. Danach wird in der folgenden Periode von 60 elektrischen Graden die Motorwicklung so erregt, dass der Strompegel entsprechend dem abfallenden Drehmomentbefehlssignal TQ2 absinkt. Danach wird ein ähnlicher Erregungsprozess, dieses Mal jedoch mit einem Senkenstrom (oder einem Quellenstrom) wiederholt. Drei Phasenströme, von denen jeder ein solches trapezförmiges Wellenmuster besitzt, werden in einem Versatz von 120 elektrischen Graden voneinander angelegt. Daraus resultiert, dass die erregte Phase, die entsprechend dem ansteigenden Drehmomentbefehlssignal TQ1 erregt werden soll, die erregte Phase, die entsprechend dem abfallenden Drehmomentbefehlssignal TQ2 erregt werden soll, und die erregte Phase, die entsprechend dem Gesamt-Drehmomentbefehlssignal TQ3 erregt werden soll, alle 60 elektrischen Grade umgeschaltet werden.
  • Der Erregungs-Umschaltabschnitt 3A wählt unter den erregten Phasen in einem beliebigen Block von 60 elektrischen Graden zwei Phasen auf der Quellenstromseite und eine Phase auf der Senkenstromseite aus. In dem darauf folgenden Block von 60 elektrischen Graden wählt der Erregungs-Umschaltabschnitt 3A unter den erregten Phasen eine Phase auf der Quellenstromseite und zwei Phasen auf der Senkenstromseite aus. Die zwei erregten Phasen, die auf der Quellenstromseite (oder auf der Senkenstromseite) ausgewählt werden, sind jeweils eine erregte Phase, die entsprechend dem ansteigenden Drehmomentbefehlssignal TQ1 erregt werden soll und eine erregte Phase, die entsprechend dem abfallenden Drehmomentbefehlssignal TQ2 erregt werden soll, und diese erregten Phasen werden mit der PWM-Steuerung erregt. Die andere erregte Phase, die auf der anderen Seite, d.h. auf der Senkenstromseite (oder auf der Quellenstromseite) gewählt wird, ist eine erregte Phase, die entsprechend dem Gesamt-Drehmomentbefehlssignal TQ3 erregt werden soll, und der Transistor, der die erregte Phase steuert, ist festgestellt auf AN. Deshalb sind in den 2A, 2B und 2C die schraffierten Abschnitte jene, in denen eine PWM-Steuerung durchgeführt wird.
  • Der Pegel-Umschaltabschnitt 4 besitzt einen Aufbau wie der Pegel-Umschaltabschnitt in der konventionellen Motoransteuervorrichtung und legt eine Gate-Spannung an die Transistoren der Halbbrücken-Schaltkreise entsprechend dem Signal aus dem Erregungs-Umschaltabschnitt 3A an.
  • Der Oszillationsabschnitt 5A erzeugt die Setzimpulssignale SP1 und SP2 (entspricht den „ersten und zweiten Setzimpulsen" der vorliegenden Erfindung), und gibt die Setzimpulssignale SP1 und SP2 an den PWM-Steuerabschnitt 7A aus. Die Setzimpulssignale SP1 und SP2 kennzeichnen die Takte, zu denen die PWM-Steuersignale P1 und P2, die in dem PWM-Steuerabschnitt 7A erzeugt werden, auf AN gesetzt werden.
  • Der Vergleichsabschnitt 6A umfasst drei Komparatoren 61, 62 und 63. Der Komparator 61 vergleicht das Drehmomentbefehlssignal TQ1 mit dem Stromerfassungssignal DS, um dann ein Vergleichsergebnis CR1 (entspricht dem „ersten Vergleichsergebnis" der vorliegenden Erfindung) auszugeben. Der Komparator 62 vergleicht das Drehmomentbefehlssignal TQ2 mit dem Stromerfassungssignal DS, um dann ein Vergleichsergebnis CR2 (entspricht dem „zweiten Vergleichsergebnis" der vorliegenden Erfindung) auszugeben. Der Komparator 63 vergleicht das Drehmomentbefehlssignal TQ3 mit dem Stromerfassungssignal DS, um dann ein Vergleichsergebnis CR3 (entspricht dem „dritten Vergleichsergebnis" der vorliegenden Erfindung) auszugeben. Es ist anzumerken, dass das Stromerfassungssignal DS ein Signal ist, das gewonnen wird, indem mit dem Verstärker A eine Spannung verstärkt wird, die am gesamten Stromerfassungswiderstand R anliegt, wenn der Strom, der durch die Motorwicklung läuft, auch durch den Stromerfassungswiderstand R laufen darf.
  • Der PWM-Steuerabschnitt 7A empfängt die Setzimpulssignale SP1 und SP2 von dem Oszillationsabschnitt 5A, empfängt ebenso die Vergleichsergebnisse CR1 und CR2 von dem Vergleichsabschnitt 6A, um die PWM-Steuersignale P1 und P2 (entsprechen den „ersten und zweiten PWM-Steuersignalen" der vorliegenden Erfindung) für die Realisierung der Anwendung von Phasenströmen wie in 2A bis 2C gezeigt zu erzeugen. Der PWM-Steuerabschnitt 7A gibt die PWM-Steuersignale P1 und P2 an den Erregungs-Umschaltabschnitt 3A aus, und die beiden erregten Phasen auf der Quellenstromseite oder auf der Senkenstromseite, die von dem Erregungs-Umschaltabschnitt 3A bestimmt werden, werden parallel PWM gesteuert.
  • Der Drehmomentbefehlssignal-Erzeugungsabschnitt 8 empfängt ein Drehmomentbefehlssignal TQ (entspricht dem „originären Drehmomentbefehlssignal" der vorliegenden Erfindung), und empfängt ebenso Hall-Signale DT21, DT22 und DT23, deren Wellenformen modelliert worden sind (entsprechen den „Rotor-Erfassungssignalen" der vorliegenden Erfindung), von dem Hall-Signal-Operationsabschnitt 2A, um das ansteigende Drehmomentbefehlssignal TQ1, das abfallende Drehmomentbefehlssignal TQ2 und das Gesamt-Drehmomentbefehlssignal TQ3 zu erzeugen.
  • 3 zeigt einen internen Aufbau eines Drehmomentbefehlssignal-Erzeugungsabschnitts 8. Der Drehmomentbefehlssignal-Erzeugungsabschnitt 8 umfasst einen Blockteilungsabschnitt 81, einen Synthetisierabschnitt 82 und einen Amplitudenmodulationsabschnitt 83. Der Drehmomentbefehlssignal-Erzeugungsabschnitt 8 nutzt die Wellenformen der Hall-Signale DT21, DT22 und DT23, wie sie sind, um die Drehmomentbefehlssignale TQ1, TQ2 und TQ3 zu erzeugen.
  • Als erstes empfängt der Blockteilungsabschnitt 81 die Hall-Signale DT21, DT22 und DT23 (4A) und erzeugt unterteilte Signale DT811, DT812, DT813, DT814, DT815 und DT816, so dass jedes unterteilte Signal eine Periode von 60 elektrischen Graden besitzt. (4B). Dann zerlegt der Synthetisierabschnitt 82 die Hall-Signale DT21, DT22 und DT23 für jedes der unterteilten Signale DT811, DT812, DT813, DT814, DT815 und DT816 und lässt die zerlegten Signale durch einen Differenzierschaltkreis passieren, um eine konstant ansteigende Dreiecksschwingung DT821 und eine konstant abfallende Dreiecksschwingung DT822 zu erzeugen (4C). Darüber hinaus werden die Dreiecksschwingungen DT821 und DT822 zusammengesetzt, um eine zusammengesetzte Schwingung DT823 zu erzeugen, die einen konstanten Wert annimmt (4C). Zuletzt moduliert der Amplitudenmodulationsabschnitt 83 die Amplitude jeder der Dreiecksschwingungen DT821 und DT822 und der zusammengesetzten Schwingung DT823, die im Synthetisierabschnitt 82 entsprechend dem Drehmomentbefehlssignal TQ erzeugt werden und dadurch das ansteigende Drehmomentbefehlssignal TQ1 aus der Dreiecksschwingung DT821, das abfallende Drehmomentbefehlssignal TQ2 aus der Dreiecksschwingung DT822 und das Gesamt-Drehmomentbefehlssignal TQ3 aus der zusammengesetzten Schwingung DT823 erzeugen.
  • Der Maskierabschnitt 9 empfängt die Vergleichsergebnisse CR1, CR2 und CR3 von dem Vergleichsabschnitt 6A und die PWM-Steuersignale P1 und P2 von dem PWM-Steuerabschnitt 7A, um die Vergleichsergebnisse CR1 und CR2 entsprechend den PWM-Steuersignalen P1 und P2 und dem Vergleichsergebnis CR3 wahlweise zu maskieren oder nicht zu maskieren. Die Maskieroperation wird später im Detail beschrieben.
  • Im Folgenden wird mit Bezug auf das Flussdiagramm in 5 die PWM-Steuerung beschrieben, wie sie von einer Motoransteuervorrichtung mit einer derartigen Konfiguration betrieben wird. Es ist anzumerken, dass hierbei unterstellt wird, dass der Motor mit niederem Drehmoment betrieben wird und dass die PWM-Steuersignale P1 und P2 niemals zur selben Zeit auf AN stehen.
  • Nach der Initialisierung der PWM-Steuerung geht der Prozess zu Schritt S1, in dem festgestellt wird, ob ein Setzimpulssignal SP1 empfangen wurde oder nicht. Wenn nicht, geht der Prozess zu Schritt S2, andernfalls zu Schritt S3. In Schritt S2 wird festgestellt, ob ein Setzimpulssignal SP2 empfangen wurde oder nicht. Falls nicht, geht der Prozess zurück zu Schritt S1, andernfalls zu Schritt S7.
  • In Schritt S3 wird das PWM-Steuersignal P1 auf AN gesetzt. Danach geht der Prozess zu Schritt S4, in dem ermittelt wird, ob beide PWM-Steuersignale P1 und P2 auf AN gesetzt sind oder nicht. Da hierin unterstellt wird, dass sie niemals zur selben Zeit beide auf AN stehen, geht der Prozess zu Schritt S5.
  • In Schritt S5 wird festgestellt, ob der Pegel des Stromerfassungssignals DS den des ansteigenden Drehmomentbefehlssignals TQ1 erreicht hat oder nicht. Falls nicht, geht der Prozess zurück zu Schritt S4, andernfalls zu Schritt S6. In Schritt S6 wird das PWM-Steuersignal P1 auf AUS gesetzt, und der Prozess geht zurück zu Schritt S1.
  • In Schritt S7 wird PWM-Steuersignal P2 auf AN gesetzt. Danach geht der Prozess zu Schritt S8, in dem ermittelt wird, ob beide PWM-Steuersignale P1 und P2 auf AN gesetzt sind oder nicht. Da hierin unterstellt wird, dass sie niemals zur selben Zeit beide auf AN stehen, geht der Prozess zu Schritt S9.
  • In Schritt S9 wird festgestellt, ob der Pegel des Stromerfassungssignals DS den des abfallenden Drehmomentbefehlssignals TQ2 erreicht hat oder nicht. Falls nicht, geht der Prozess zurück zu Schritt S8, andernfalls zu Schritt S10. In Schritt S10 wird das PWM-Steuersignal P2 auf AUS gesetzt, und der Prozess geht zurück zu Schritt S1.
  • Wie die Motorwicklungen mit der PWM-Steuerung wie oben angerissen erregt werden, wird jetzt mit Bezug auf die Ablaufdiagramme in 6A bis 6E beschrieben, die einen Ausschnitt der 2A bis 2C um den Zeitpunkt t1 in einer vergrößerten Darstellung zeigen. Es ist zu beachten, dass in dem Block von 60 elektrischen Graden, zu dem t1 gehört, die V-Phase und die W-Phase als Erregungsphasen auf der Quellenstromseite ausgewählt sind, während die U-Phase als Erregungsphase auf der Senkenstromseite ausgewählt ist. Der V-Phasenstrom ist PWM gesteuert entsprechend dem PWM- Steuersignal P1 und der W-Phasenstrom ist PWM gesteuert entsprechend dem PWM-Steuersignal P2.
  • 6A zeigt die Setzimpulssignale SP1 und SP2. Hier wird angenommen, dass die beiden Setzimpulssignale SP1 und SP2 den gleichen Zyklus haben und Pulse erzeugen, während sie gegeneinander um einen halben Zyklus verschoben werden. 6B zeigt die PWM-Steuersignale P1 und P2. 6C zeigt das Stromerfassungssignal DS. 6D zeigt den V-Phasenstrom und 6E zeigt den W-Phasenstrom. Es ist zu anzumerken, dass eine Periode A in den 6B, 6C und 6D der AN-Periode des PWM-Steuersignals P1 entspricht, und eine Periode B in den 6B, 6C und 6D der AN-Periode des PWM-Steuersignals P2 entspricht. Darüber hinaus fließt während einer Periode C in den 6D und 6E eine regenerativer Strom.
  • Der PWM-Steuerabschnitt 7A empfängt das Setzimpulssignal SP1 und setzt das PWM-Steuersignal P1 auf AN. Sobald das PWM-Steuersignal P1 auf AN gesetzt ist, verriegelt der Erregungs-Umschaltabschnitt 3A über den Pegel-Umschaltabschnitt 4 den quellenstromseitigen Transistor Tr21 der V-Phase auf AN, die eine erregte Phase entsprechend dem PWM-Steuersignal P1 ist, wobei er den Zufluss eines Quellenstroms aus dem Netzteil 1 zulässt. Es ist zu anzumerken, dass der Transistor Tr12 zur Steuerung der U-Phase, die eine erregte Phase auf der Senkenstromseite ist, für die Dauer des Blocks von 60 elektrischen Graden, zu dem die Zeit t1 gehört, auf AN fixiert wird.
  • 7 zeigt den Stromfluss durch die Motorwicklungen bei dieser Operation. Sobald das PWM-Steuersignal P1 auf AN gesetzt ist, fließt der Strom aus dem Netzteil 1 durch den Transistor Tr21, die Motorwicklung C2, die Motorwicklung C1, und danach durch den Transistor Tr12, wie es durch die durchgezogene Linie in 7 angezeigt wird. Der Strom fließt zum Schluss in den Stromerfassungswiderstand R, wobei das Stromerfassungssignal DS erzeugt wird. Es ist zu anzumerken, dass der Stromfluss, der in 7 durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist, ein Strom ist, der durch die Motorwicklungen in dieser Operation als regenerativer Strom fließt.
  • Der Pegel des Stromerfassungssignals DS steigt allmählich auf das Niveau des ansteigenden Drehmomentbefehlssignals TQ1 an (6C). An diesem Punkt ändert sich die Ausgabe des Vergleichsergebnisses CR1 aus dem Komparator 61 im Vergleichsab schnitt 6A. In dieser Operation gibt der Maskierabschnitt 9 das Vergleichsergebnis CR1, so wie es ist, an den PWM-Steuerabschnitt 7A aus, ohne eine Maskieroperation durchzuführen.
  • Der PWM-Steuerabschnitt 7A empfängt das Vergleichsergebnis CR1, um den Pegel des Stromerfassungssignals DS, welcher das Niveau des ansteigenden Drehmomentbefehlssignals TQ1 erreicht hat, zu erfassen, und setzt dann das PWM-Steuersignal P1 auf AUS. Auf diese Weise wird der Transistor Tr21 auf AUS verriegelt. Aufgrund der in der Motorwicklung-verbliebenen elektrischen Energie fließt dann ein regenerativer Strom durch die Motorwicklung C2, die Motorwicklung C1, durch den Transistor Tr12 und danach durch die Diode D22.
  • Dann empfängt der PWM-Steuerabschnitt 7A das Setzimpulssignal SP2 und setzt das PWM-Steuersignal P2 auf AN. Sobald das PWM-Steuersignal P2 auf AN gesetzt ist, verriegelt der Erregungs-Umschaltabschnitt 3A über den Pegel-Umschaltabschnitt 4 den quellenstromseitigen Transistor Tr31 der W-Phase, die eine entsprechend dem PWM-Steuersignal P2erregte Phase ist, auf AN, wobei er den Zufluss eines Quellenstroms aus dem Netzteil 1 zulässt. Es ist zu anzumerken, dass der Transistor Tr12 zur Steuerung der U-Phase, die eine erregte Phase auf der Senkenstromseite ist, weiterhin auf AN fixiert bleibt.
  • 8 zeigt den Stromfluss durch die Motorwicklungen während dieser Operation. Sobald das PWM-Steuersignal P2 auf AN gesetzt ist, fließt der Strom aus dem Netzteil 1 durch den Transistor Tr31, die Motorwicklung C3, die Motorwicklung C1, und danach durch den Transistor Tr12, wie es durch die durchgezogene Linie in 8 angezeigt wird. Der Strom fließt zum Schluss in den Stromerfassungswiderstand R, wobei das Stromerfassungssignal DS erzeugt wird. Es ist zu anzumerken, dass der Stromfluss, der in 8 durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist, ein Strom ist, der durch die Motorwicklungen in dieser Operation als regenerativer Strom geflossen ist, nachdem das PWM-Steuersignal P1 auf AUS gesetzt wurde.
  • Der Pegel des Stromerfassungssignals DS steigt allmählich auf das Niveau des abfallenden Drehmomentbefehlssignals TQ2 an (6C). An diesem Punkt ändert sich die Ausgabe des Vergleichsergebnisses CR2 aus dem Komparator 62 im Vergleichsab schnitt 6A. In dieser Operation gibt der Maskierabschnitt 9 das Vergleichsergebnis CR2, so wie es ist, an den PWM-Steuerabschnitt 7A aus, ohne eine Maskieroperation durchzuführen.
  • Der PWM-Steuerabschnitt 7A empfängt das Vergleichsergebnis CR2, um den Pegel des Stromerfassungssignals DS, welcher das Niveau des abfallenden Drehmomentbefehlssignals TQ2 erreicht hat, zu erfassen, und setzt dann das PWM-Steuersignal P2 auf AUS. Auf diese Weise wird der Transistor Tr31 auf AUS verriegelt. Aufgrund der in der Motorwicklung verbliebenen elektrischen Energie fließt dann ein regenerativer Strom durch die Motorwicklung C3, die Motorwicklung C1, durch den Transistor Tr12 und danach durch die Diode D32.
  • Als nächstes wird die PWM-Steuerung, die im Block von 60 elektrischen Graden, zu dem auch die Zeit t2 in den 2A bis 2C gehört, beschrieben. Dieser Block folgt dem nach, zu dem die Zeit t1 gehört. In dem Block von 60 elektrischen Graden mit der zugehörigen Zeit t2 wird die V-Phase als erregte Phase auf der Quellenstromseite ausgewählt, und die U-Phase und die W-Phase werden als erregte Phasen auf der Senkenstromseite ausgewählt. Die W-Phase wird PWM gesteuert entsprechend dem PWM-Steuersignal P1 und die U-Phase wird PWM gesteuert entsprechend dem PWM-Steuersignal P2. Es ist anzumerken, dass erneut auf die 6A bis 6E als Ablaufdiagramme Bezug genommen wird, die einen Ausschnitt um den Zeitpunkt t2 herum in vergrößerter Darstellung zeigen. Zu diesem Zweck wird nun angenommen, dass die 6D den W-Phasensenkenstrom und die 6E den U-Phasensenkenstrom darstellen.
  • Der PWM-Steuerabschnitt 7A empfängt das Setzimpulssignal SP1 und setzt das PWM-Steuersignal P1 auf AN. Sobald das PWM-Steuersignal P1 auf AN gesetzt ist, verriegelt der Erregungs-Umschaltabschnitt 3A über den Pegel-Umschaltabschnitt 4 den senkenstromseitigen Transistor Tr32 der W-Phase, die eine entsprechend dem PWM-Steuersignal P1 erregte Phase ist, auf AN, wobei er den Zufluss eines Quellenstroms aus dem Netzteil 1 zulässt. Es ist zu anzumerken, dass der Transistor Tr21 zur Steuerung der V-Phase, die eine erregte Phase auf der Quellenstromseite ist, für die Dauer des Blocks von 60 elektrischen Graden, zu dem die Zeit t2 gehört, auf AN fixiert wird.
  • 9 zeigt den Stromfluss durch die Motorwicklungen bei dieser Operation. Sobald das PWM-Steuersignal P1 auf AN gesetzt ist, fließt der Strom aus dem Netzteil 1 durch den Transistor Tr21, die Motorwicklung C2, die Motorwicklung C3, und danach durch den Transistor Tr32, wie es durch die durchgezogene Linie in 9 angezeigt wird. Der Strom fließt zum Schluss in den Stromerfassungswiderstand R, wobei das Stromerfassungssignal DS erzeugt wird. Es ist zu anzumerken, dass der Stromfluss, der in 9 durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist, ein Strom ist, der durch die Motorwicklungen in dieser Operation als regenerativer Strom fließt.
  • Der Pegel des Stromerfassungssignals DS steigt allmählich auf das Niveau des ansteigenden Drehmomentbefehlssignals TQ1 an (6C). An diesem Punkt ändert sich die Ausgabe des Vergleichsergebnisses CR1 aus dem Komparator 61 im Vergleichsabschnitt 6A. In dieser Operation gibt der Maskierabschnitt 9 das Vergleichsergebnis CR1, so wie es ist, an den PWM-Steuerabschnitt 7A aus, ohne eine Maskieroperation durchzuführen.
  • Der PWM-Steuerabschnitt 7A empfängt das Vergleichsergebnis CR1, um den Pegel des Stromerfassungssignals DS, welcher das Niveau des ansteigenden Drehmomentbefehlssignals TQ1 erreicht hat, zu erfassen, und setzt dann das PWM-Steuersignal P1 auf AUS. Auf diese Weise wird der Transistor Tr32 auf AUS verriegelt. Aufgrund der in der Motorwicklung verbliebenen elektrischen Energie fließt dann ein regenerativer Strom durch die Motorwicklung C2, die Motorwicklung C3, durch die Diode D31 und danach durch den Transistor Tr21.
  • Dann empfängt der PWM-Steuerabschnitt 7A das Setzimpulssignal SP2 und setzt das PWM-Steuersignal P2 auf AN. Sobald das PWM-Steuersignal P2 auf AN gesetzt ist, verriegelt der Erregungs-Umschaltabschnitt 3A über den Pegel-Umschaltabschnitt 4 den senkenstromseitigen Transistor Tr12 der U-Phase, die eine entsprechend dem PWM-Steuersignal P2erregte Phase ist, auf AN, wobei er den Zufluss eines Quellenstroms aus dem Netzteil 1 zulässt. Es ist zu anzumerken, dass der Transistor Tr21 zur Steuerung der V-Phase, die eine erregte Phase auf der Quellenstromseite ist, weiterhin auf AN fixiert bleibt.
  • 10 zeigt den Stromfluss durch die Motorwicklungen während dieser Operation. Sobald das PWM-Steuersignal P2 auf AN gesetzt ist, fließt der Strom aus dem Netzteil 1 durch den Transistor Tr21, die Motorwicklung C2, die Motorwicklung C1, und danach durch den Transistor Tr12, wie es durch die durchgezogene Linie in 10 angezeigt wird. Der Strom fließt zum Schluss in den Stromerfassungswiderstand R, wobei das Stromerfassungssignal DS erzeugt wird. Es ist zu anzumerken, dass der Stromfluss, der in 10 durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist, ein Strom ist, der durch die Motorwicklungen in dieser Operation als regenerativer Strom geflossen ist, nachdem das PWM-Steuersignal P1 auf AUS gesetzt wurde.
  • Der Pegel des Stromerfassungssignals DS steigt allmählich auf das Niveau des abfallenden Drehmomentbefehlssignals TQ2 an (6C). An diesem Punkt ändert sich die Ausgabe des Vergleichsergebnisses CR2 aus dem Komparator 62 im Vergleichsabschnitt 6A. In dieser Operation gibt der Maskierabschnitt 9 das Vergleichsergebnis CR2, so wie es ist, an den PWM-Steuerabschnitt 7A aus, ohne eine Maskieroperation durchzuführen.
  • Der PWM-Steuerabschnitt 7A empfängt das Vergleichsergebnis CR2, um den Pegel des Stromerfassungssignals DS, welcher das Niveau des abfallenden Drehmomentbefehlssignals TQ2 erreicht hat, zu erfassen, und setzt dann das PWM-Steuersignal P2 auf AUS. Auf diese Weise wird der Transistor Tr12 auf AUS verriegelt. Aufgrund der in der Motorwicklung verbliebenen elektrischen Energie fließt dann ein regenerativer Strom durch die Motorwicklung C2, die Motorwicklung C1, durch die Diode D11 und danach durch den Transistor Tr21.
  • Die obenstehende Beschreibung der PWM-Steuerung beruht auf der Annahme, dass der Motor mit niederem Drehmoment betrieben wird und die PWM-Steuersignale P1 und P2 niemals zur gleichen Zeit auf AN stehen. Als nächstes nehmen wir den Fall an, dass der Motor mit hohem Drehmoment betrieben wird. Wenn der Motor mit einem hohen Drehmoment betrieben wird, steigt die Menge des Stroms der durch die Motorwicklungen fließt, an. Daher können die PWM-Steuersignale P1 und P2 zur selben Zeit auf AN stehen, wodurch zwei Phasen auf der Quellenstromseite oder der Senkenstromseite zur selben Zeit erregt werden. Die PWM-Steuerung, die in dem Fall, dass beide PWM- Steuersignale zur selben Zeit auf AN stehen können, erfolgt, wird nun mit Bezug auf ein Flussdiagramm in 5 beschrieben.
  • Wenn beide PWM-Steuersignale P1 und P2 auf AN stehen, geht der Prozess von Schritt S4 oder S8 weiter zu Schritt S11. In Schritt S11 werden die Vergleichsergebnisse CR1 und CR2 aus dem Vergleichsabschnitt 6A maskiert, und der Prozess geht weiter zu Schritt S12. Die Vergleichsergebnisse CR1 und CR2 werden aus dem in der Folge beschriebenen Grund maskiert. Wenn beide PWM-Steuersignale P1 und P2 auf AN stehen, bildet das Stromerfassungssignal DS die Summe aus den Strömen, die gleichzeitig an den beiden Phasen auf der Quellenstromseite oder der Senkenstromseite angelegt sind. Daher sollten das ansteigende Drehmomentbefehlssignal TQ1 und das abfallende Drehmomentbefehlssignal TQ2 in diesen Zustand nicht mit dem Stromerfassungssignal DS verglichen werden, da ein fehlerhaftes Ergebnis ausgegeben würde, sollte ein solcher Vergleich stattfinden.
  • In Schritt S12 wird festgestellt, ob der Pegel des Stromerfassungssignals DS den des Gesamt-Drehmomentbefehlssignals TQ3 erreicht hat. Schritt S12 wird so lange wiederholt, bis das Ermittlungsergebnis wahr ist. Wenn das Ermittlungsergebnis wahr ist, geht der Prozess weiter zu Schritt S13.
  • In Schritt S13 wird das PWM-Steuersignal P2 auf AUS gesetzt, um lediglich das Vergleichsergebnis CR2 zu demaskieren, und der Prozess geht weiter zu Schritt S14. Das PWM-Steuersignal P2 wird aus den nachfolgend beschriebenen Gründen vorrangig zum PWM-Steuersignal P1 auf AUS gesetzt. Das PWM-Steuersignal P1 ist für die PWM-Steuerung eines Phasenstroms entsprechend dem ansteigenden Drehmomentbefehlssignal TQ1 vorgesehen, wogegen das PWM-Steuersignal P2 für eine PWM-Steuerung eines Phasenstroms entsprechend dem abfallenden Drehmomentbefehlssignal TQ2 vorgesehen ist. Deshalb ist das PWM-Steuersignal P1, das zur Durchführung einer Steuerung, mit der eine elektrische Energie allmählich gesteigert wird, verwendet wird, eine längere AN-Periode erforderlich als für das PWM-Steuersignal P2, das zur Durchführung einer Steuerung, mit der eine elektrische Energie allmählich gesenkt wird, verwendet wird. Angesichts dessen wird das PWM-Steuersignal P2 als erstes auf AUS gesetzt, damit die AN-Periode des PWM-Steuersignals P1 so lange wie möglich dauert.
  • In Schritt S14 wird dann das Vergleichsergebnis CR1 demaskiert, nachdem eine vorher festgelegte Periode tm1 von dem Zeitpunkt ab, an dem der Pegel des Stromerfassungssignals DS den des Gesamt-Drehmomentbefehlssignals TQ3 in Schritt S12 erreicht hat, abgelaufen ist, und der Prozess geht zurück zu Schritt S4. Die vorher festgelegte Periode tm1 ist aus den nachstehenden Gründen vor der Demaskierung des Vergleichsergebnisses CR1 eingefügt. Da das PWM-Steuersignal P2 in Schritt S13 auf AUS gesetzt wird, stellt das Stromerfassungssignal DS den Strom dar, der durch das Setzen des PWM-Steuersignals P1 auf AN angelegt wird. Unmittelbar nach dem Setzen des PWM-Steuersignals P2 auf AUS verbleibt jedoch etwas elektrische Energie im Verstärker A aus der Zeit unmittelbar vor dem Setzen des PWM-Steuersignals P2 auf AUS, wodurch das Vergleichsergebnis CR1 wahrscheinlich fehlerhaft ist. Vorzugsweise wird die vorher bestimmte Periode tm1 auf etwa 100 ns festgelegt.
  • Wie die Motorwicklungen mit der PWM-Steuerung erregt werden – wie oben beschrieben, wird nun mit Bezug auf die Zeitdiagramme der 11A bis 11E beschrieben, die einen Ausschnitt der 2A bis 2C um den Zeitpunkt t1 in einer vergrößerten Darstellung zeigen. Es ist zu beachten, dass in dem Block von 60 elektrischen Graden, zu dem t1 gehört, die V-Phase und die W-Phase als Erregungsphasen auf der Quellenstromseite ausgewählt sind, während die U-Phase als Erregungsphase auf der Senkenstromseite ausgewählt ist. Der V-Phasenstrom ist PWM gesteuert entsprechend dem PWM-Steuersignal P1 und der W-Phasenstrom ist PWM gesteuert entsprechend dem PWM-Steuersignal P2.
  • 11A zeigt die Setzimpulssignale SP1 und SP2. Hierbei wird angenommen, dass die beiden Setzimpulssignale SP1 und SP2 den gleichen Zyklus haben und Pulse zu den jeweiligen Zeitpunkten erzeugen, die gegeneinander um einen halben Zyklus verschoben sind. 11B zeigt die PWM-Steuersignale P1 und P2. 11C zeigt das Stromerfassungssignal DS. 11D zeigt den V-Phasenstrom und 11E zeigt den W-Phasenstrom. Es ist anzumerken, dass eine Periode A in den 11B, 11C und 11D der AN-Periode des PWM-Steuersignals P1 entspricht, und eine Periode B in den 11B, 11C und 11E der AN-Periode des PWM-Steuersignals P2 entspricht. Während einer Periode C fließt in den 11D und 11E ein regenerativer Strom. Darüber hinaus entspricht eine Periode D in 11C der AN-Periode, in der beide PWM-Steuersignale P1 und P2 auf AN gesetzt sind.
  • Der PWM-Steuerabschnitt 7A empfängt das Setzimpulssignal SP1 und setzt das PWM-Steuersignal P1 auf AN. Sobald das PWM-Steuersignal P1 auf AN gesetzt ist, verriegelt der Erregungs-Umschaltabschnitt 3A über den Pegel-Umschaltabschnitt 4 den quellenstromseitigen Transistor Tr21 der V-Phase, die eine erregte Phase entsprechend dem PWM-Steuersignal P1 ist, auf AN, wobei er den Zufluss eines Quellenstroms aus dem Netzteil 1 zulässt. Es ist anzumerken, dass der Transistor Tr12 zur Steuerung der U-Phase, die eine erregte Phase auf der Senkenstromseite ist, für die Dauer des Blocks von 60 elektrischen Graden, zu dem die Zeit t1 gehört, auf AN fixiert wird.
  • Der Pegel des Stromerfassungssignals DS steigt allmählich bis fast auf das Niveau des ansteigenden Drehmomentbefehlssignals TQ1 an (11C). Bevor er jedoch den Pegel des ansteigenden Drehmomentbefehlssignals TQ1 erreicht, empfängt der PWM-Steuerabschnitt 7A das Setzimpulssignal SP2 und setzt das PWM-Steuersignal P2 auf AN. Sobald das PWM-Steuersignal P2 auf AN gesetzt ist, verriegelt der Erregungs-Umschaltabschnitt 3A über den Pegel-Umschaltabschnitt 4 den quellenstromseitigen Transistor Tr31 der W-Phase auf AN, die eine entsprechend dem PWM-Steuersignal P2 erregte Phase ist, wobei er den Zufluss eines Quellenstroms aus dem Netzteil 1 zulässt. Zu diesem Zeitpunkt beginnt die simultane Erregung von zwei Phasen, d.h. der V-Phase und der W-Phase.
  • Der Maskierabschnitt 9 entdeckt, dass beide PWM-Steuersignale P1 und P2 auf AN gesetzt sind und dass die beiden Vergleichsergebnisse CR1 und CR2 aus dem Vergleichsabschnitt 6A zu maskieren sind, bevor sie an den PWM-Steuerabschnitt 7A ausgegeben werden. Wegen der beiden maskierten Vergleichsergebnisse CR1 und CR2 setzt der PWM-Steuerabschnitt 7A die beiden PWM-Steuersignale P1 und P2 nicht auf AUS. Demzufolge wird die Erregung der V-Phase und der W-Phase fortgesetzt.
  • Der Pegel des Stromerfassungssignals DS steigt allmählich auf das Niveau des Gesamt-Drehmomentbefehlssignals TQ3 an. An diesem Punkt ändert sich die Ausgabe des Vergleichsergebnisses CR3 aus dem Komparator 63 im Vergleichsabschnitt 6A. Der Maskierabschnitt 9 empfängt das Vergleichsergebnis CR3, um festzustellen, dass der Pegel des Stromerfassungssignals DS den des Gesamt-Drehmomentbefehlssignals TQ3 erreicht hat und demaskiert dabei das Vergleichsergebnis CR2.
  • Der PWM-Steuerabschnitt 7A empfängt das Vergleichsergebnis CR2 um festzustellen, dass der Pegel des Stromerfassungssignals DS den des abfallenden Drehmomentbefehlssignals TQ2 erreicht hat, und setzt dabei das PWM-Steuersignal P2 auf AUS. Dadurch wird der Transistor Tr31 auf AUS verriegelt. Danach fließt wegen der in der Motorwicklung verbliebenen Energie ein regenerativer Strom.
  • Der Maskierabschnitt 9 demaskiert das Vergleichsergebnis CR1 nach Ablauf einer vorher festgelegten Periode tm1 von dem Zeitpunkt ab, an dem der Pegel des Stromerfassungssignals DS den des Gesamt-Drehmomentbefehlssignals TQ3 erreicht hat. An diesem Punkt hat der Pegel des Stromerfassungssignals DS den des ansteigenden Drehmomentbefehlssignals TQ1 noch nicht erreicht.
  • Der Pegel des Stromerfassungssignals DS steigt allmählich auf den des ansteigenden Drehmomentbefehlssignals TQ1. An diesem Punkt ändert sich die Ausgabe des Vergleichsergebnisses CR1 aus dem Komparator 61 im Vergleichsabschnitt 6A. Der PWM-Steuerabschnitt 7A empfängt das Vergleichsergebnis CR1 um festzustellen, dass der Pegel des Stromerfassungssignals DS den des ansteigenden Drehmomentbefehlssignals TQ1 erreicht hat, und setzt dabei das PWM-Steuersignal P1 auf AUS. Dadurch wird der Transistor Tr21 auf AUS verriegelt. Danach fließt wegen der in der Motorwicklung verbliebenen Energie ein regenerativer Strom.
  • Als nächstes wird die PWM-Steuerung, die im Block von 60 elektrischen Graden ausgeführt wird, zu dem auch die Zeit t2 in den 2A bis 2C gehört, beschrieben. Dieser Block folgt dem nach, zu dem die Zeit t1 gehört. In dem Block von 60 elektrischen Graden mit der zugehörigen Zeit t2 wird die V-Phase als erregte Phase auf der Quellenstromseite ausgewählt, und die U-Phase und die W-Phase werden als erregte Phasen auf der Senkenstromseite ausgewählt. Die W-Phase wird PWM gesteuert entsprechend dem PWM-Steuersignal P1 und die U-Phase wird PWM gesteuert entsprechend dem PWM-Steuersignal P2. Es ist anzumerken, dass erneut auf die 11A bis 11E als Ablaufdiagramme Bezug genommen wird, die einen Ausschnitt um den Zeitpunkt t2 herum in vergrößerter Darstellung zeigen. Zu diesem Zweck wird nun angenommen, dass die 11D den W-Phasensenkenstrom und die 11E den U-Phasensenkenstrom darstellen.
  • Der PWM-Steuerabschnitt 7A empfängt das Setzimpulssignal SP1 und setzt das PWM-Steuersignal P1 auf AN. Sobald das PWM-Steuersignal P1 auf AN gesetzt ist, verriegelt der Erregungs-Umschaltabschnitt 3A über den Pegel-Umschaltabschnitt 4 den senkenstromseitigen Transistor Tr32 der W-Phase, die eine erregte Phase entsprechend dem PWM-Steuersignal P1 ist, auf AN. Es ist anzumerken, dass der Transistor Tr21 zur Steuerung der V-Phase, die eine erregte Phase auf der Quellenstromseite ist, für die Dauer des Blocks von 60 elektrischen Graden, zu dem die Zeit t2 gehört, auf AN fixiert wird.
  • Der Pegel des Stromerfassungssignals DS steigt allmählich an, bis er ein Niveau nahe dem des ansteigenden Drehmomentbefehlssignals TQ1 erreicht (11C). Bevor er jedoch den Pegel des ansteigenden Drehmomentbefehlssignals TQ1 vollständig erreicht, empfängt der PWM-Steuerabschnitt 7A das Setzimpulssignal SP2 und setzt das PWM-Steuersignal P2 auf AN. Sobald das PWM-Steuersignal P2 auf AN gesetzt ist, verriegelt der Erregungs-Umschaltabschnitt 3A über den Pegel-Umschaltabschnitt 4 den senkenstromseitigen Transistor Tr12 der U-Phase, die eine entsprechend dem PWM-Steuersignal P2 erregte Phase ist, auf AN. Zu diesem Zeitpunkt beginnt die simultane Erregung von zwei Phasen, d.h. der U-Phase und der W-Phase.
  • Der Maskierabschnitt 9 entdeckt, dass beide PWM-Steuersignale P1 und P2 auf AN gesetzt sind, und dass die beiden Vergleichsergebnisse CR1 und CR2 aus dem Vergleichsabschnitt 6A zu maskieren sind, bevor sie an den PWM-Steuerabschnitt 7A ausgegeben werden. Wegen der beiden maskierten Vergleichsergebnisse CR1 und CR2 setzt der PWM-Steuerabschnitt 7A die beiden PWM-Steuersignale P1 und P2 nicht auf AUS. Demzufolge wird die Erregung der U-Phase und der W-Phase fortgesetzt.
  • Der Pegel des Stromerfassungssignals DS steigt allmählich auf das Niveau des Gesamt-Drehmomentbefehlssignals TQ3 an. An diesem Punkt ändert sich die Ausgabe des Vergleichsergebnisses CR3 aus dem Komparator 63 im Vergleichsabschnitt 6A. Der Maskierabschnitt 9 empfängt das Vergleichsergebnis CR3, um festzustellen, dass der Pegel des Stromerfassungssignals DS den des Gesamt-Drehmomentbefehlssignals TQ3 erreicht hat und demaskiert dabei das Vergleichsergebnis CR2.
  • Der PWM-Steuerabschnitt 7A empfängt das Vergleichsergebnis CR2 um festzustellen, dass der Pegel des Stromerfassungssignals DS den des abfallenden Drehmomentbefehlssignals TQ2 erreicht hat, und setzt dabei das PWM-Steuersignal P2 auf AUS. Dadurch wird der Transistor Tr12 auf AUS verriegelt. Danach fließt wegen der in der Motorwicklung verbliebenen Energie ein regenerativer Strom.
  • Der Maskierabschnitt 9 demaskiert das Vergleichsergebnis CR1 nach Ablauf einer vorher festgelegten Periode tm1 von dem Zeitpunkt ab, an dem der Pegel des Stromerfassungssignals DS den des Gesamt-Drehmomentbefehlssignals TQ3 erreicht hat. An diesem Punkt hat der Pegel des Stromerfassungssignals DS den des ansteigenden Drehmomentbefehlssignals TQ1 noch nicht erreicht.
  • Der Pegel des Stromerfassungssignals DS steigt allmählich auf den des ansteigenden Drehmomentbefehlssignals TQ1. An diesem Punkt ändert sich die Ausgabe des Vergleichsergebnisses CR1 aus dem Komparator 61 im Vergleichsabschnitt 6A. Der PWM-Steuerabschnitt 7A empfängt das Vergleichsergebnis CR1 um festzustellen, dass der Pegel des Stromerfassungssignals DS den des ansteigenden Drehmomentbefehlssignals TQ1 erreicht hat, und setzt dabei das PWM-Steuersignal P1 auf AUS. Dadurch wird der Transistor Tr32 auf AUS verriegelt. Danach fließt wegen der in der Motorwicklung verbliebenen Energie ein regenerativer Strom.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden wie oben beschrieben zwei Phasen, die als erregte Phasen festgelegt werden, parallel mit der PWM-Steuerung erregt, wobei die Phasenströme nahtlos umschalten können. Auf diese Weise ist es möglich, die Vibrationen des Motors zu unterdrücken und so dem Lärm, der vom Motor ausgeht, zu reduzieren. Darüber hinaus können Effekte wie die oben beschriebenen bei jedem beliebigen Drehmoment gewonnen werden, da der Übergang von Niederdrehmoment zu Hochdrehmoment nahtlos erfolgen kann.
  • Es ist anzumerken, dass in der vorstehenden Beschreibung das PWM-Steuersignal P'' auf AUS gesetzt wird, wenn der Pegel des Stromerfassungssignals DS den des Gesamt-Drehmomentbefehlssignals TQ3 während einer Periode erreicht hat, in der beide PWM-Steuersignale P1 und P2 auf AN gesetzt sind. Als Alternative kann das PWM-Steuersignal P1 nun als erstes auf AUS gesetzt werden. Wenn jedoch das PWM- Steuersignal P1, das für den Steuervorgang, in dem die elektrische Energie allmählich gesteigert wird, verwendet wird, zuerst auf AUS gesetzt wird, wird die Erregung auf einen Pegel des ansteigenden Drehmomentbefehlssignals TQ1 weitaus schwieriger. Deshalb ist vorzuziehen, dass das PWM-Steuersignal P2 zuerst auf AUS gesetzt wird. Darüber hinaus könnte das PWM-Steuersignal P1 in einer alternativen Steuerung auf AUS gesetzt werden, wenn der Pegel des Stromerfassungssignals DS den des Gesamt-Drehmomentbefehlssignals TQ3 während der ersten Hälfte des Zyklus des Gesamt-Drehmomentbefehlssignals TQ3 erreicht hat, während das PWM-Steuersignal P2 auf AUS gesetzt wird, wenn dies in der zweiten Hälfte geschieht.
  • Obwohl der Verstärker A in der oben beschriebenen Motoransteuervorrichtung vorgesehen ist, kann der Verstärker A darüber hinaus alternativ weggelassen werden, weshalb in diesem Fall die Spannung jenseits des Stromerfassungsresistors R direkt als Stromerfassungssignal DS verwendet werden kann. Während der Stromerfassungsresistor R als auf der Niederspannungsseite angeschlossen gezeigt wird, kann er darüber hinaus alternativ an einer Position auf der Hochspannungsseite, d.h. direkt nach dem Netzteil 1 angeschlossen werden.
  • Obwohl der oben beschriebene Vergleichsabschnitt 6A drei Komparatoren 61, 62 und 63 umfasst, kann darüber hinaus ein einziger Komparator ausreichen, wenn ein Drehmomentbefehlssignal, das mit dem Stromerfassungssignal DS verglichen werden soll, in Synchronisierung mit den PWM-Steuersignalen P1 und P2 ausgewählt wird.
  • Darüber hinaus wird oben beschrieben, dass ein regenerativer Strom in der Motorwicklung durch eine Diode fließt, die zwischen Source und Drain eines jeden Transistors der Halbbrücken-Schaltkreise angeschlossen ist. Statt eine Diode vorzusehen, kann alternativ auch eine Phasensprungsynchronisationssteuerung für einen Transistor ausgeführt werden, der in Reihe geschaltet ist mit dem Transistor, der in einem phasenverschobenen Takt auf AN gesetzt wurde, so dass kein Durchlassstrom durch die Halbbrücken-Schaltkreise fließt. Auf diese Weise ist es möglich, den Spannungsabfall bei der Erregung der Diode zu eliminieren und den Stromverbrauch der Motoransteuervorrichtung zu reduzieren. Darüber hinaus kann der Transistor ein Power BJT, ein Power MOS, ein IGBT oder ähnliches sein.
  • Darüber hinaus werden in der obenstehenden Beschreibung Hall-Signale von Hall-Elementen zur Erfassung der Rotorposition empfangen. Statt durch die Verwendung von Hall-Signalen kann die Rotorposition im Fall von sensorlosen Motoren auch basiert auf der gegenelektromotorischen Kraft der Motorwicklung erfasst werden.
  • ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
  • Eine Motoransteuervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst einen Drehmomentbefehlssignal-Erzeugungsabschnitt 8A, der sich im Aufbau von dem Drehmomentbefehlssignal-Erzeugungsabschnitt 8 in der Motoransteuervorrichtung der ersten Ausführungsform unterscheidet. In den anderen Abschnitten außer diesem entsprechen der Aufbau und die Arbeitsweise der Motoransteuervorrichtung denen der ersten Ausführungsform und werden daher unten nicht mehr näher beschrieben. Verschiedene Elemente und Signale, die in der Motoransteuervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden, werden mit den gleichen Referenzziffern wie in 1 gekennzeichnet.
  • Die Motoransteuervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform steuert einen Motor unter Verwendung eines Phasenstroms mit Sinusschwingungen an. 12A zeigt einen Phasenstrom (einen U-Phasenstrom, einen V-Phasenstrom und einen W-Phasenstrom), der an eine erregte Phase angelegt wird, die im Erregungs-Umschaltabschnitt 3A festgelegt wird. 12B zeigt verschiedene Drehmomentbefehlssignale, mit denen die Pegel der Phasenströme ermittelt werden. In 12A repräsentiert ein Abschnitt über der Zeitachse die Anwendung des Quellenstroms und ein Abschnitt unter der Zeitachse die Anwendung des Senkenstroms.
  • 12B zeigt das ansteigende Drehmomentbefehlssignal TQ1 (entspricht dem „ersten Drehmomentbefehlssignal" der vorliegenden Erfindung), das abfallende Drehmomentbefehlssignal TQ2 (entspricht dem „zweiten Drehmomentbefehlssignal" der vorliegenden Erfindung), und das Gesamt-Drehmomentbefehlssignal TQ3 (entspricht dem „dritten Drehmomentbefehlssignal" der vorliegenden Erfindung). Jedes der Drehmomentbefehlssignale TQ1, TQ2 und TQ3 ist ein Signal, dessen Zyklus eine Periode besitzt, die 60 elektrischen Graden in dem Zyklus des Phasenstroms entspricht, und das in dem Drehmomentbefehlssignal-Erzeugungsabschnitt 8A erzeugt wird. Während der Periode von 60 elektrischen Graden steigt das ansteigende Drehmomentbefehlssignal TQ1 weiter an, während das abfallende Drehmomentbefehlssignal TQ2 weiter absinkt. Das Gesamt-Drehmomentbefehlssignal TQ3 wird durch die Zusammenfassung des ansteigenden Drehmomentbefehlssignals TQ1 mit dem abfallenden Drehmomentbefehlssignal TQ2 gewonnen.
  • Der Drehmomentbefehlssignal-Erzeugungsabschnitt 8A empfängt ein Drehmomentbefehlssignal TQ (entspricht dem „originären Drehmomentbefehlssignal" der vorliegenden Erfindung), und empfängt ebenso Hall-Signale DT21-, DT22 und DT23, deren Wellenformen modelliert worden sind, von dem Hall-Signal-Operationsabschnitt 2A, um das ansteigende Drehmomentbefehlssignal TQ1, das abfallende Drehmomentbefehlssignal TQ2 und das Gesamt-Drehmomentbefehlssignal TQ3 zu erzeugen.
  • 3 zeigt einen internen Aufbau eines Drehmomentbefehlssignal-Erzeugungsabschnitts 8A. Der Drehmomentbefehlssignal-Erzeugungsabschnitt 8A umfasst einen Blockteilungsabschnitt 81, einen Synthetisierabschnitt 82A und einen Amplitudenmodulationsabschnitt 83. Der Drehmomentbefehlssignal-Erzeugungsabschnitt 8A nutzt die Wellenformen der Hall-Signale DT21, DT22 und DT23, wie sie sind, um die verschiedenen Drehmomentbefehlssignale zu erzeugen.
  • Als erstes empfängt der Blockteilungsabschnitt 81 die Hall-Signale DT21, DT22 und DT23 (13A) und erzeugt unterteilte Signale DT811, DT812, DT813, DT814, DT815 und DT816, so dass jedes unterteilte Signal eine Periode von 60 elektrischen Graden besitzt. (13B). Dann schneidet der Synthetisierabschnitt 82A die ersten, zweiten und dritten Sinusschwingungen DT821, DT822 und DT823 aus den Hall-Signalen DT21, DT22 und DT23 für jedes einzelne der unterteilten Signale DT811, DT812, DT813, DT814, DT815 und DT816 aus. Die erste Sinusschwingung DT821 erstreckt sich von einem elektrischen Winkel von 0° bis zu einem elektrischen Winkel von 60°, die zweite Sinusschwingung DT822 erstreckt sich von einem elektrischen Winkel von 120° bis zu einem elektrischen Winkel von 180° und die dritte Sinusschwingung DT823 erstreckt sich von einem elektrischen Winkel von 60° bis zu einem elektrischen Winkel von 120°. Zuletzt moduliert der Amplitudenmodulationsabschnitt 83 die Amplitude jeder der ersten, zweiten und dritten Sinusschwingungen DT821, DT822 und DT823, die im Synthetisierabschnitt 82A entsprechend dem Drehmomentbefehlssignal TQ erzeugt werden und dadurch das ansteigende Drehmomentbefehlssignal TQ1 aus der ersten Sinusschwingung DT821, das abfallende Drehmomentbefehlssignal TQ2 aus der zweiten Sinusschwingung DT822 und das Gesamt-Drehmomentbefehlssignal TQ3 aus der dritten Sinusschwingung DT823 erzeugen.
  • Wie oben beschrieben ist, kann ein sinuswellenförmiger Phasenstrom gemäß der vorliegenden Ausführungsform an die Motorwicklungen gelegt werden, wodurch es möglich ist, die Vibrationen und den Lärm des Motors noch stärker zu reduzieren.
  • Es ist anzumerken, dass in der obenstehenden Beschreibung Hall-Signale von Hall-Elementen zur Erfassung der Rotorposition empfangen werden. Statt durch die Verwendung von Hall-Signalen kann die Rotorposition im Fall von sensorlosen Motoren auch basiert auf der gegenelektomotorischen Kraft der Motorwicklung erfasst werden.
  • DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM
  • Eine Motoransteuervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst einen Drehmomentbefehlssignal-Erzeugungsabschnitt 8B, der sich im Aufbau von dem Drehmomentbefehlssignal-Erzeugungsabschnitt 8 in der Motoransteuervorrichtung der ersten Ausführungsform unterscheidet. In den anderen Abschnitten außer diesem entsprechen der Aufbau und die Arbeitsweise der Motoransteuervorrichtung denen der ersten Ausführungsform und werden daher unten nicht mehr näher beschrieben. Verschiedene Elemente und Signale, die in der Motoransteuervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden, werden mit den gleichen Referenzziffern wie in 1 gekennzeichnet.
  • Der Drehmomentbefehlssignal-Erzeugungsabschnitt 8B empfängt ein Drehmomentbefehlssignal TQ (entspricht dem „originären Drehmomentbefehlssignal" der vorliegenden Erfindung), und empfängt ebenso Hall-Signale DT21, DT22 und DT23, deren Wellenformen modelliert worden, von dem Hall-Signal-Operationsabschnitt 2A, um das ansteigende Drehmomentbefehlssignal TQ1, das abfallende Drehmomentbefehlssignal TQ2 und das Gesamt-Drehmomentbefehlssignal TQ3 zu erzeugen. Die Drehmomentbefehlssignale sind Treppenwellensignale.
  • 14 zeigt einen internen Aufbau eines Drehmomentbefehlssignal-Erzeugungsabschnitts 8B. Der Drehmomentbefehlssignal-Erzeugungsabschnitt 8B umfasst einen Blockteilungsabschnitt 81, einen Unterblockteilungsabschnitt 84 und einen Treppenwellen-Erzeugungsabschnitt 85.
  • Als erstes empfängt der Blockteilungsabschnitt 81 die Hall-Signale DT21, DT22 und DT23 und erzeugt geteilte Signale DT811, DT812, DT813, DT814, DT815 und DT816, so dass jedes geteilte Signal eine Periode von 60 elektrischen Graden besitzt. Dann zerlegt der Unterblockteilungsabschnitt 84 jedes der geteilten Signale DT811, DT812, DT813, DT814, DT815 und DT816 in acht unterteilte Signale Θ0, Θ1, Θ2, Θ3, Θ4, Θ5, Θ6 und Θ7. 15A bis 15C sind Ablaufdiagramme, die wahlweise zwei der geteilten Signale, d.h. DT811 und DT812 zeigen. 15A zeigt die geteilten Signale DT811 und DT812. 15B zeigt unterteilte Signale Θ0 bis Θ7 für das geteilte Signal DT811 und jene für das geteilte Signal DT812.
  • 16 zeigt ein Schaltbild des Treppenwellen-Erzeugungsabschnitts 85. Der Treppenwellen-Erzeugungsabschnitt 85 umfasst eine Vielzahl von in Reihe geschalteten Resistoren, einen Verstärker und einen Transistor, der den Strom für die Resistoren liefert, Schalter, die für unterschiedliche Spannungen an den in Reihe geschalteten Resistoren entsprechend den unterschiedlichen unterteilten Signalen Θ0 bis Θ7 sorgen, und logische Schaltelemente. Der Treppenwellen-Erzeugungsabschnitt 85 empfängt die unterteilten Signale Θ0 bis Θ7 und das Drehmomentbefehlssignal TQ, um damit das ansteigende Drehmomentbefehlssignal TQ1, das abfallende Drehmomentbefehlssignal TQ2 und das Gesamt-Drehmomentbefehlssignal TQ3 zu erzeugen (15C).
  • Wie oben beschrieben ist es entsprechend der vorliegenden Ausführungsform möglich, verschiedene Drehmomentbefehlssignale zu erzeugen, indem das Widerstandsverhältnis in der Vielzahl der in Reihe geschalteten Resistoren im Treppenwellen-Erzeugungsabschnitt 85 variiert wird.
  • Es ist anzumerken, dass der Unterblockteilungsabschnitt 84, obwohl er in der obenstehenden Beschreibung jeden Block in acht Unterblöcke aufteilt, jedes in Blöcke geteilte Signal alternativ in eine größere Anzahl (z.B. 16, 32, ...) von weiter unterteilten Signalen unterteilen kann. Da die Unterteilung feiner ist, wird es möglich, zum Beispiel verschie dene Drehmomentbefehlssignale zu erzeugen, von denen jedes eine Treppenkurvenform haben kann, die sich einer Sinuskurve annähert. Obwohl in der obenstehenden Beschreibung der Drehmomentbefehlssignal-Erzeugungsabschnitt 8B Hall-Signale empfängt, ist darüber hinaus der Typ von Eingangssignalen nicht beschränkt auf Hall-Signale, solange das Signal die Rotorposition anzeigen kann. Zum Beispiel kann die gegenelektromotorische Kraft der Motorwicklung im Fall von sensorlosen Motoren als Eingangssignal verwendet werden.
  • VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM
  • Eine Motoransteuervorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst einen Oszillationsabschnitt 5B, der sich im Aufbau von dem Oszillationsabschnitt 5A in der Motoransteuervorrichtung der ersten Ausführungsform unterscheidet. In den anderen Abschnitten außer diesem entsprechen der Aufbau und die Arbeitsweise der Motoransteuervorrichtung denen der ersten Ausführungsform und werden daher unten nicht mehr näher beschrieben. Verschiedene Elemente und Signale, die in der Motoransteuervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden, werden mit den gleichen Referenzziffern wie in 1 gekennzeichnet.
  • Der Oszillationsabschnitt 5B erzeugt die Setzimpulssignale SP1 und SP2, deren Zyklen voneinander unabhängig sind. 17A bis 17C zeigen einige Beispiele von durch den Oszillationsabschnitt 5B erzeugten Setzimpulssignalen SP1 und SP2. 17A zeigt ein Beispiel, in dem die Setzimpulssignale SP1 und SP2 gleich sind. 17B zeigt ein Beispiel, in dem die Setzimpulssignale SP1 und SP2 voneinander verschiedene Frequenzen besitzen.
  • 17C zeigt ein Beispiel, in dem die Phasendifferenz zwischen den Setzimpulssignalen SP1 und SP2 sich entsprechend der Rotationsgeschwindigkeit des Motors ändert. Ist die Rotationsgeschwindigkeit des Motors relativ niedrig, wird die Phasendifferenz auf einen relativ höheren Wert d1 gesetzt, und wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Motors relativ hoch ist, wird die Phasendifferenz auf einen relativ kleineren Wert d2 gesetzt. Durch die Verwendung einer relativ kleineren Phasendifferenz während eines Betriebes mit relativ hoher Geschwindigkeit ist es möglich, die Zeitdauer, in der zwei Phasen simultan mit der PWM-Steuerung erregt werden können, zu verlängern.
  • Wie oben beschrieben ist es entsprechend der vorliegenden Ausführungsform möglich, die Zeitdauer, in der zwei Phasen simultan mit der PWM-Steuerung erregt werden können, zu adjustieren, indem zum Beispiel die Phasendifferenz zwischen den Setzimpulssignalen SP1 und SP2 entsprechend der Rotationsgeschwindigkeit des Motors geändert wird.
  • FÜNFTE AUSFÜHRUNGSFORM
  • Eine Motoransteuervorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst einen PWM-Steuerabschnitt 7B, der sich im Aufbau von dem PWM-Steuerabschnitt 7A in der Motoransteuervorrichtung der ersten Ausführungsform unterscheidet. In den anderen Abschnitten außer diesem entsprechen der Aufbau und die Arbeitsweise der Motoransteuervorrichtung denen der ersten Ausführungsform und werden daher unten nicht mehr näher beschrieben. Verschiedene Elemente und Signale, die in der Motoransteuervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden, werden mit den gleichen Referenzziffern wie in 1 gekennzeichnet.
  • Der PWM-Steuerabschnitt 7B setzt das PWM-Steuersignal P1 (oder P2) auf AN nach Ablauf einer festgelegten Zeitdauer, nachdem es auf AUS geschaltet wurde. Ein Beispiel eines solchen Prozesses ist in den 18A bis 18C dargestellt, wobei die 18A das Setzimpulssignal SP1 darstellt, die 18B das PWM-Steuersignal P1 zeigt und die 18C ein Zählimpulssignal CP zeigt. Es ist anzumerken, dass das Zählimpulssignal CP einen Zyklus besitzt, der ausreichend kürzer als der des Setzimpulssignals SP1 ist.
  • Nachdem der PWM-Steuerabschnitt 7B das PWM-Steuersignal P1 auf AUS gesetzt hat, setzt der PWM-Steuerabschnitt 7B das PWM-Steuersignal P1 nicht auf AN, bis eine vorher festgelegte Anzahl von Impulsen des Zählimpulssignals CP gezählt wurden, um dadurch für eine PWM-AUS-Periode von konstanter Länge zu sorgen. Nachdem eine vorher festgelegte Anzahl von Impulsen des Zählimpulssignals CP gezählt wurden, wird das PWM-Steuersignal P1 auf AN gesetzt.
  • Wie oben beschrieben wird die Länge der PWM-AUS-Periode entsprechend der vorliegenden Ausführungsform konstant gehalten, wodurch es möglich ist, Variationen in der Rotation des Motors zu unterdrücken, die auftreten kann, wenn die PWM-AN-Periode zum Beispiel in einer Niederdrehmomentsteueroperation kurz ist. Darüber hinaus werden Vibrationen und Lärm des Motors weiter reduziert.
  • Es ist anzumerken, dass die PWM-AUS-Periode des PWM-Steuersignals P1 nicht die gleiche wie die des PWM-Steuersignals P2 sein muss. Wie zum Beispiel in den 19A und 19B gezeigt wird, kann die PWM-AUS-Periode d3 des PWM-Steuersignals P1 sich von der PWM-AUS-Periode d4 des PWM-Steuersignals P2 unterscheiden.
  • SECHSTE AUSFÜHRUNGSFORM
  • 20 zeigt den Aufbau einer Motoransteuervorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Motoransteuervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform steuert einen Vier-Phasen-Motor an (mit einer U-Phase, einer V-Phase, einer W-Phase und einer X-Phase), indem sie die Motorwicklungen durch eine PWM-Steuerung erregt. Die Motoransteuervorrichtung umfasst das Netzteil 1 zum Motorantrieb, einen Hall-Signal-Operationsabschnitt 2B, einen Erregungs-Umschaltabschnitt 3B, einen Pegel-Umschaltabschnitt 4A, den Oszillationsabschnitt 5A, den Vergleichsabschnitt 6A, den PWM-Steuerabschnitt 7A, einen Drehmomentbefehlssignal-Erzeugungsabschnitt 8C, den Maskierabschnitt 9, vier Halbbrücken-Schaltkreise, die parallel miteinander verbunden sind, den Stromerfassungsresistor R und den Verstärker A, um eine Spannung am Stromerfassungsresistor R zu verstärken.
  • Der Halbbrücken-Schaltkreis C4 zur Steuerung einer Motorwicklung C4 der X-Phase umfasst einen Transistor Tr41 zur Steuerung des Anlegens eines Quellenstroms und einen Transistor Tr42 zur Steuerung des Anlegens eines Senkenstroms. Die Dioden D41 und D42 sind jeweils zwischen Source und Drain der Transistoren Tr41 und Tr42 eingebunden, wobei jede Diode in umgekehrter Richtung als Reaktion auf den Stromfluss nach Anlegen eine Gate-Spannung eingebunden ist. Die U-Phase, die V-Phase und die W-Phase sind wie jene in der ersten Ausführungsform und werden daher unten nicht mehr näher beschrieben. Darüber hinaus entsprechen der Oszillationsabschnitt 5A, der Vergleichsabschnitt 6A, der PWM-Steuerabschnitt 7A und der Maskierabschnitt 9 denen der ersten Ausführungsform und werden daher unten nicht mehr näher beschrieben.
  • Der Hall-Signal-Operationsabschnitt 2B empfängt Hall-Signale von Hall-Elementen, um logische Signale, die die Rotorposition anzeigen, zu erzeugen. Der Erregungs-Umschaltabschnitt 3B empfängt die logischen Signale, um mit ihnen die zu erregenden Phasen zu bestimmen. 21A zeigt eine U-Phasenstrom, einen V-Phasenstrom, einen W-Phasenstrom und einen X-Phasenstrom, die an erregte Phasen angelegt werden sollen, die durch den Erregungs-Umschaltabschnitt 3B bestimmt werden. In 21A stellt ein Abschnitt über der Zeitachse die Anwendung des Quellenstroms dar, ein Abschnitt unter der Zeitachse stellt die Anwendung des Senkenstroms dar.
  • 21B zeigt das ansteigende Drehmomentbefehlssignal TQ1 (entspricht dem „ersten Drehmomentbefehlssignal" der vorliegenden Erfindung), das abfallende Drehmomentbefehlssignal TQ2 (entspricht dem „zweiten Drehmomentbefehlssignal" der vorliegenden Erfindung), und das Gesamt-Drehmomentbefehlssignal TQ3 (entspricht dem „dritten Drehmomentbefehlssignal" der vorliegenden Erfindung). Jedes der Drehmomentbefehlssignale TQ1, TQ2 und TQ3 ist ein Signal, dessen Zyklus eine Periode besitzt, die 90 elektrischen Graden in dem Zyklus des Phasenstroms entspricht, und das in dem Drehmomentbefehlssignal-Erzeugungsabschnitt 8C erzeugt wird. Während der Periode von 90 elektrischen Graden steigt das ansteigende Drehmomentbefehlssignal TQ1 weiter an, während das abfallende Drehmomentbefehlssignal TQ2 weiter absinkt. Das Gesamt-Drehmomentbefehlssignal TQ3 wird durch die Zusammenfassung des ansteigenden Drehmomentbefehlssignals TQ1 mit dem abfallenden Drehmomentbefehlssignal TQ2 gewonnen.
  • Der Vier-Phasen-Motor wird angesteuert, indem die PWM-Steuerung für zwei Phasenpaare angewendet wird, die gegeneinander um 180° verschoben sind. Mit Bezug auf die 21A wird angenommen, dass die U-Phase und die W-Phase das erste Paar bilden, und die V-Phase und die X-Phase das zweite Paar darstellen. Wenn dann das erste Paar auf einen aktuellen Pegel entsprechend dem ansteigenden Drehmomentbefehlssignal TQ1 PWM gesteuert wird, werden der Transistor Tr11 (oder Tr12) zur Steuerung der Anwendung eines Quellenstroms (oder eines Senkenstroms) an der U-Phase und der Transistor Tr32 (oder Tr31) zur Steuerung der Anwendung eines Senkenstroms (oder eines Quellenstroms) an der W-Phase simultan geschaltet. Deshalb entspricht die Ansteueroperation bei einem Vier-Phasen-Motor im Grundsatz der bei einem Zwei-Phasen-Motor.
  • In einem Block von 90 elektrischen Graden wählt der Erregungs-Umschaltabschnitt 3B das erste Paar als erregte Phasen zur Erregung entsprechend dem ansteigenden Drehmomentbefehlssignal TQ1 aus, während er das zweite Paar als erregte Phasen zur Erregung entsprechend dem abfallenden Drehmomentbefehlssignal TQ2 selektiert. Im darauf folgenden Block von 90 elektrischen Graden wählt dann der Erregungs-Umschaltabschnitt 3B das zweite Paar als erregte Phasen zur Erregung entsprechend dem ansteigenden Drehmomentbefehlssignal TQ1 aus, während er das erste Paar als erregte Phasen zur Erregung entsprechend dem abfallenden Drehmomentbefehlssignal TQ2 selektiert.
  • Der Pegel-Umschaltabschnitt 4A legt eine Gate-Spannung entsprechend dem Signal aus dem Erregungs-Umschaltabschnitt 3B an die Transistoren der vier Halbbrücken-Schaltkreise.
  • Der Drehmomentbefehlssignal-Erzeugungsabschnitt 8C empfängt das Drehmomentbefehlssignal TQ (entspricht dem „originären Drehmomentbefehlssignal" der vorliegenden Erfindung) und empfängt auch Hall-Signale DT21, DT22, DT23, DT24, deren Wellenformen modelliert worden sind, von dem Hall-Signal-Operationsabschnitt 2B, um das ansteigende Drehmomentbefehlssignal TQ1, das abfallende Drehmomentbefehlssignal TQ2 und das Gesamt-Drehmomentbefehlssignal TQ3 zu erzeugen und diese Drehmomentbefehlssignale an den Vergleichsabschnitt 6A auszugeben. Es ist anzumerken, dass die Erzeugung der verschiedenen Drehmomentbefehlssignale der in der zweiten Ausführungsform entspricht und daher unten nicht mehr näher beschrieben wird.
  • Die in der Motoransteuervorrichtung durchgeführte PWM-Steuerung besitzt dieselbe Konfiguration wie in der ersten Ausführungsform und wird deshalb unten nicht mehr näher beschrieben.
  • Wie oben beschrieben kann die vorliegende Ausführungsform wie folgt zur Ansteuerung von Vier-Phasen-Motoren verwendet werden. Zwei Paare von Phasen, die als erregte Phasen ausgewählt sind, werden parallel mit der PWM-Steuerung erregt, wobei die Phasenströme sanft umschalten können. Auf diese Weise ist es möglich, die Vibrationen des Motors zu unterdrücken und so den Lärm des Motors zu reduzieren. Da der Übergang von Niederdrehmomentsteuerung zu Hochdrehmomentsteuerung sanft erfolgt, sind darüber hinaus Effekte wie die oben beschriebenen für jedes Drehmoment zu erreichen.
  • Es ist anzumerken, dass der Verstärker A, obwohl der Verstärker A in der Motoransteuervorrichtung wie oben beschrieben vorgesehen ist, alternativ weggelassen werden kann, in diesem Fall kann die Spannung im Stromerfassungsresistor R direkt als Stromerfassungssignal DS verwendet werden. Während der Stromerfassungsresistor R als auf der Niederpotenzialseite verbunden gezeigt wird, kann er darüber hinaus auch in einer Position auf der Nochpotenzialseite, z.B. direkt nach dem Netzteil 1, eingebunden werden.
  • Während der oben beschriebene Vergleichsabschnitt 6A drei Komparatoren 61, 62 und 63 enthält, kann darüber hinaus ein einziger Komparator genügen, wenn ein Drehmomentbefehlssignal, das mit dem Stromerfassungssignal DS verglichen werden soll, in Synchronisation mit den PWM-Steuersignalen P1 und P2 ausgewählt wird.
  • Darüber hinaus wird oben beschrieben, dass ein regenerativer Strom in der Motorwicklung durch eine Diode fließt, die zwischen der Source und dem Drain jedes Transistors der Halbbrücken-Schaltkreise eingebunden ist. Statt eine Diode vorzusehen, kann alternativ auch eine Phasensprungsynchronisationssteuerung für einen Transistor ausgeführt werden, der in Reihe geschaltet ist mit dem Transistor, der in einem phasenverschobenen Takt auf AN gesetzt wurde, so dass kein Durchlassstrom durch die Halbbrücken-Schaltkreise fließt. Auf diese Weise ist es möglich, den Spannungsabfall bei der Erregung der Diode zu eliminieren und den Stromverbrauch der Motoransteuervorrichtung zu reduzieren. Darüber hinaus kann der Transistor ein Power BJT, ein Power MOS, ein IGBT oder ähnliches sein.
  • Darüber hinaus werden in der obenstehenden Beschreibung Hall-Signale von Hall-Elementen zur Erfassung der Rotorposition empfangen. Statt durch die Verwendung von Hall-Signalen kann die Rotorposition im Fall von sensorlosen Motoren auch basiert auf der gegenelektomotorischen Kraft der Motorwicklung erfasst werden.
  • Darüber hinaus werden zwei Phasen parallel mit der PWM-Steuerung erregt unter Verwendung verschiedener Drehmomentbefehlssignale TQ1, TQ2 und TQ3 der vorliegen den Erfindung, selbst wenn der Motor mehr als vier Phasen besitzt, wobei die Phasenstromumschaltung sanft erfolgen kann. Auf diese Weise kann die vorliegende Erfindung eine Motoransteuervorrichtung zur Ansteuerung eines Motors, der viele Phasen besitzt, anbieten, mit der es möglich ist, die Vibrationen und den Lärm des Motors zu reduzieren.
  • Entsprechend der vorliegenden Erfindung werden zwei Phasen wie oben beschrieben als erregt Phasen ausgewählt und mit der PWM-Steuerung parallel erregt, wobei es möglich ist, eine abrupte Phasenstromumschaltung zu verhindern. Darüber hinaus ist es durch die Verwendung der trapezwellenförmigen oder sinuswellenförmigen Drehmomentbefehlssignale möglich, eine Motorwicklung mit einer trapezförmigen Welle oder sinusförmigen Welle zu erregen. Auf diese Weise ist es möglich, die Vibrationen des Motors zu unterdrücken und so den Lärm des Motors zu reduzieren.

Claims (20)

  1. Motoransteuervorrichtung zum Ansteuern eines Motors durch Erregen von Motorwicklungen (C1, C2, C3) mit PWM-Steuerung, wobei die Motoransteuervorrichtung umfasst: einen Erregungs-Umschaltabschnitt (3A, 3B), der eine erste Erregungsphase und eine zweite Erregungsphase bestimmt, die mit PWM gesteuert werden sollen, wobei die Bestimmung in einem vorgegebenen Zyklus vorgenommen wird; einen Drehmomentbefehlsignal-Erzeugungsabschnitt (8, 8A, 8B, 8C), der ein Ursprungs-Drehmomentbefehlsignal (TQ) zum Erzeugen eines ersten Drehmomentbefehlsignals (TQ1) und eines zweiten Drehmomentbefehlsignals (TQ2) empfängt, die jeweils eine Amplitude entsprechend dem Ursprungs-Drehmomentbefehlsignal (TQ) haben; einen Vergleichsabschnitt (6A), der das erste und das zweite Drehmomentbefehlsignal (TQ1, TQ2) und ein Stromerfassungssignal (DS) empfängt, das gewonnen wird, indem ein dem Motor zugeführter Strom erfasst wird, um das Stromerfassungssignal (DS) mit dem ersten und dem zweiten Drehmomentbefehlsignal (TQ1, TQ2) zu vergleichen und ein erstes Vergleichsergebnis (CR1) bzw. ein zweites Vergleichsergebnis (CR2) auszugeben; einen Oszillationsabschnit (5A, 5B), der ein erstes Setzimpulssignal (SP1) und ein zweites Setzimpulssignal (SP2) erzeugt; und einen PWM-Steuerabschnitt (7A, 7B), der das erste und das zweite Setzimpulssignal (SP1, SP2) sowie das erste sowie das zweite Vergleichsergebnis (CR1, CR2) empfängt, um ein erstes PWM-Steuersignal (P1) gemäß dem ersten Setzimpulssignal (SP1) und dem ersten Vergleichsergebnis (CR1) zu erzeugen, sowie ein zweites PWM-Steuersignal P2) gemäß dem zweiten Setzimpulssignal (SP2) und dem zweiten Vergleichsergebnis (CR2) zu erzeugen, wobei die erste und die zweite Erregungsphase, die durch den Erregungs-Umschaltabschnitt (3A, 3B) bestimmt werden, mit PWM-Steuerung parallel entsprechend dem ersten bzw. dem zweiten PWM-Steuersignal (P1, P2), die durch den PWM-Steuerabschnitt (7A, 7B) erzeugt werden, erregt werden.
  2. Motoransteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei: der Drehmomentbefehlsignal-Erzeugungsabschnitt (8, 8A, 8B, 8C) ein drittes Drehmomentbefehlsignal (TQ3) erzeugt, das gewonnen wird, indem das erste und das zweite Drehmomentbefehlsignal (TQ1, TQ2) zusammengefasst werden; der Vergleichsabschnitt (6A) das dritte Drehmomentbefehlsignal (TQ3) mit dem Stromerfassungssignal (DS) vergleicht, um ein drittes Vergleichsergebnis (CR3) auszugeben; und die Motoransteuervorrichtung des Weiteren einen Maskierabschnitt (9) umfasst, der das erste und das zweite PWM-Steuersignal (P1, P2) sowie das erste, das zweite und das dritte Vergleichsergebnis (CR1, CR2, CR3) empfängt, um das erste und das zweite Vergleichsergebnis (CR1, CR2) gemäß dem ersten und dem zweiten PWM-Steuersignal (P1, P2) und dem dritten Vergleichsergebnis (CR3) selektiv zu maskieren oder nicht zu maskieren.
  3. Motoransteuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Maskierabschnitt (9) das erste und das zweite Vergleichsergebnis (CR1, CR2) während einer Periode maskiert, in der sowohl das erste als auch das zweite PWM-Steuersignal (P1, P2) AN sind.
  4. Motoransteuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei, wenn aus dem dritten Vergleichsergebnis (CR3) erfasst wird, dass ein Pegel des Stromerfassungssignals (PS) während einer Periode, in der das erste und das zweite PWM-Steuersignal (P1, P2) AN sind, den des dritten Drehmomentbefehlsignals (PQ3) erreicht hat, der Maskierab schnitt (9) das erste oder das zweite Vergleichsergebnis (CR1, CR2) demaskiert, während er das andere Vergleichsergebnis über eine vorgegebene Periode nicht demaskiert.
  5. Motoransteuervorrichtung nach Anspruch 4, wobei: während des vorgegebenen Zyklus das erste Drehmomentbefehlsignal (TQ1) kontinuierlich stärker wird, während das zweite Drehmomentbefehlsignal (TQ2) kontinuierlich schwächer wird; und bei der Erfassung der Maskierabschnitt (9) das zweite Vergleichsergebnis (CR2) demaskiert.
  6. Motoransteuervorrichtung nach Anspruch 4, wobei: während des vorgegebenen Zyklus das erste Drehmomentbefehlsignal (TQ1) kontinuierlich stärker wird, während das zweite Drehmomentbefehlsignal (TQ2) kontinuierlich schwächer wird; und bei der Erfassung der Maskierabschnitt (9) das erste Vergleichsergebnis (CR1) demaskiert, wenn die Erfassung in einer ersten Hälfte des vorgegebenen Zyklus stattfindet, während er das zweite Vergleichsergebnis (CR2) demaskiert, wenn die Erfassung in einer zweiten Hälfte des vorgegebenen Zyklus stattfindet.
  7. Motoransteuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Vergleichsabschnitt (6A) drei Vergleicher (61, 62, 63) enthält, die das Stromerfassungssignal (DS) mit dem ersten, dem zweiten bzw. dem dritten Drehmomentbefehlsignal (TQ1, TQ2, TQ3) vergleichen.
  8. Motoransteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei: der Motor ein Dreiphasenmotor ist; und der Erregungs-Umschaltabschnitt (3A) die erste und die zweite Erregungsphase bei jeweils 60 elektrischen Graden in einem Zyklus eines Phasenstroms umschaltet, der an die Motorwicklung jeder Phase in dem Motor angelegt wird.
  9. Motoransteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei: der Motor ein Vierphasenmotor ist; und der Erregungs-Umschaltabschnitt (90B) die erste und die zweite Erregungsphase bei jeweils 90 elektrischen Graden in einem Zyklus eines Phasenstroms umschaltet, der an die Motorwicklung jeder Phase in dem Motor angelegt wird.
  10. Motoransteuervorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Drehmomentbefehlsignal-Erzeugungsabschnitt (8, 8A, 8B, 8C) ein Rotor-Erfassungssignal empfängt, um das erste und das zweite Drehmomentbefehlsignal (TQ1, TQ2) zu erzeugen, die jeweils einen Zyklus haben, der einer Periode des elektrischen Winkels in einem Zyklus des Rotor-Erfassungssignals entspricht.
  11. Motoransteuervorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Drehmomentbefehlsignal-Erzeugungsabschnitt (8, 8A, 8B, 8C) ein Rotor-Erfassungssignal empfängt, um das erste und das zweite Drehmomentbefehlsignal (TQ1, TQ2) unter Verwendung separater Signale zu erzeugen, die gewonnen werden, indem das Rotor-Erfassungssignal so unterteilt wird, dass jedes separate Signal eine Periode hat, die dem elektrischen Winkel entspricht.
  12. Motoransteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Oszillationsabschnitt das erste und das zweite Setzimpulssignal (SP1, SP2) erzeugt, deren Zyklen unabhängig voneinander sind.
  13. Motoransteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Oszillationsabschnitt (5B) das erste und das zweite Setzimpulssignal (SP!, SP2) so erzeugt, dass eine Phasendifferenz zwischen ihnen sich entsprechend einer Drehzahl des Motors ändert.
  14. Motoransteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der PWM-Steuerabschnitt (7A) das erste PWM-Steuersignal (P1) entsprechend dem ersten Setzimpulssignal (SP1) AN schaltet und das zweite PWM-Steuersignal (P2) entsprechend dem zweiten Setzimpulssignal (SP2) AN schaltet.
  15. Motoransteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der PWM-Steuerabschnitt (7A) das erste PWM-Steuersignal (P1) AUS schaltet, wenn aus dem ersten Vergleichsergebnis (CR1) erfasst wird, dass ein Pegel des Strom-Erfassungssignals (DS) den des ersten Drehmomentbefehlsignals (TQ1) erreicht hat, und das zweite PWM-Steuersignal (P2) AUS schaltet, wenn aus dem zweiten Vergleichsergebnis (CR2) erfasst wird, dass ein Pegel des Strom-Erfassungssignals (DS) den des zweiten Drehmomentbefehlsignals (TQ2) erreicht hat.
  16. Motoransteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der PWM-Steuerabschnitt (7B) das erste PWM-Steuersignal (P1) nach Ablauf einer vorgegebenen Periode von einem Zeitpunkt an, zu dem das erste PWM-Steuersignal (P1) AUS geschaltet wird, anschaltet, und das zweite PWM-Steuersignal (P2) nach Ablauf einer vorgegebenen Periode von einem Zeitpunkt an, zu dem das zweite PWM-Steuersignal (P2) AUS geschaltet wird, AN schaltet.
  17. Motoransteuerverfahren zum Ansteuern eines Motors durch Erregung von Motorwicklungen (C1, C2, C3) mit PWM-Steuerung, wobei das Motoransteuerverfahren umfasst: einen Erregungs-Umschaltschritt, mit dem eine erste Erregungsphase und eine zweite Erregungsphase bestimmt werden, die mit PWM gesteuert werden sollen, wobei die Bestimmung in einem vorgegebenen Zyklus vorgegeben wird; einen Drehmomentbefehlsignal-Erzeugungsschritt, mit dem ein erstes Drehmomentbefehlsignal (TQ1) und ein zweites Drehmomentbefehlsignal (TQ2) erzeugt werden, die jeweils eine Amplitude entsprechend einem bestimmten Ursprungs-Drehmomentbefehlsignals (TQ) haben; einen Vergleichsschritt, mit dem ein Stromerfassungssignal (DS), das gewonnen wird, indem ein dem Motor zugeführter Strom erfasst wird, mit dem ersten und dem zweiten Drehmomentbefehlsignal (TQ1, TQ2) verglichen wird; und einen PWM-Steuerschritt, mit dem ein erstes PWM-Steuersignal (P1) und ein zweites PWM-Steuersignal P2) entsprechend einem ersten Setzimpulssignal (SP1), einem zweiten Setzimpulssignal (SP2) und Vergleichsergebnissen aus dem Vergleichsschritt erzeugt werden, wobei die erste und die zweite Erregungsphase, die mit dem Erregungs-Umschaltschritt bestimmt werden, parallel mit PWM-Steuerung entsprechend dem ersten bzw. dem zweiten PWM-Steuersignal (P1, P2), die mit dem PWM-Steuerschritt erzeugt werden, erregt werden.
  18. Motoransteuerverfahren nach Anspruch 17, wobei mit dem Drehmomentbefehlsignal-Erzeugungsschritt ein drittes Drehmomentbefehlsignal (TQ3) erzeugt wird, das gewonnen wird, indem das erste und das zweite Drehmomentbefehlsignal (TQ1, TQ2) zusammengefasst werden; mit dem Vergleichsschritt das dritte Drehmomentbefehlsignal (TQ3) mit dem Stromerfassungssignal (DS1) verglichen wird; und das Motoransteuerverfahren des Weiteren einen Maskierschritt umfasst, mit dem die Vergleichsergebnisse auf Basis des ersten und des zweiten PWM-Steuersignals (P1, P2) und des Vergleichsergebnisses aus dem Vergleichsschritt selektiv maskiert oder nicht maskiert werden.
  19. Motoransteuerverfahren nach Anspruch 17, wobei der Motor ein Dreiphasenmotor ist; und mit dem Erregungs-Umschaltschritt die erste und die zweite Erregungsphase um jeweils 60 elektrische Grade in einem Zyklus eines Phasenstroms, der an die Motorwicklung jeder Phase in dem Motor angelegt wird, umgeschaltet werden.
  20. Motoransteuerverfahren nach Anspruch 17, wobei der Motor ein Vierphasenmotor ist; und mit dem Erregungs-Umschaltschritt die erste und die zweite Erregungsphase um jeweils 90 elektrische Grade in einem Zyklus eines Phasenstroms, der an die Motorwicklung jeder Phase in dem Motor angelegt wird, umgeschaltet werden.
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