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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Motoransteuervorrichtung und
ein Motoransteuer-Steuerverfahren, in welchen eine Phasenspannung
eines Motors erfasst wird, um dadurch eine Drehposition eines Läufers
beim Ansteuern eines bürstenlosen Gleichstrom- bzw. DC-Motors
zu erfassen.
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Hintergrund der Erfindung
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Zum
Beispiel kann in einer Vorrichtung zum Ansteuern eines in ein Fahrzeug
eingebauten Motors, um einen Schutz in Fällen sicherzustellen,
in denen eine Überspannung aufgrund einer Lastverringerung
auftritt, eine Maßnahme unternommen werden, welche eine
Zenerdiode in eine Energieversorgungsquellenleitung einfügt,
um dadurch die Überspannung festzuklemmen. Leistungs-Zenerdioden
sind verhältnismäßig teuer. Weiterhin
wird, wenn eine Zenerdiode, die eine hohe Spannungsfestigkeit aufweist,
als eine Maßnahme gegenüber der Überspannung
ausgewählt wird, dies teurer. Dies verursacht ein Problem
eines Erhöhens des Erzeugnispreises. Die
JP 2000-69786 A beschreibt
eine Technologie, in welcher ein Motor bezüglich maximalen
Ausgabezuständen gedreht wird, um dadurch elektrische Energie
auf ein Erfassen einer anliegenden Überspannung zu verbrauchen.
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Es
gibt ein sogenanntes (positions-)geberloses Ansteuersystem, das
eine Position eines Läufers durch Erfassen einer Phasenspannung,
die bezüglich des Motors erzeugt wird, ohne Verwendung
eines Positionserfassungselements, wie zum Beispiel eines Hall-Sensors,
beim Ansteuern eines bürstenlosen Gleichstrommotors schätzt.
Wenn die zuvor erwähnte Technologie in der
JP 2000-69786 A an einer Vorrichtung
angewendet wird, die ein derartiges geberloses Ansteuersystem verwendet,
kann das folgende Problem auftreten. Zum Beispiel schwanken, wenn
ein Steuern, das in der zuvor erwähnten Technologie beschrieben
ist, während eines Durchführens eines Ansteuer-Steuerns
unter Verwendung des geberlosen Ansteuersystems angewendet wird,
Positionserfassungssignale, die auf der Grundlage einer induzierten
Spannung erfasst werden, um dadurch einen Zeitpunkt zum Anlegen
eines elektrischen Stroms an den Motor schwanken zu lassen. Als
Ergebnis kann ein Zuführen eines elektrischen Stroms auf
eine bestimmte Phase oder unregelmäßig in einer
Zufuhrreihenfolge konzentriert sein, so dass elektrische Energie
nicht verbraucht werden kann. Daher kann ein Überspannungsschutz
nicht zweckmäßig durchgeführt werden.
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Kurzfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die vorhergehende Situation
geschaffen worden, Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Motoransteuervorrichtung und ein Motoransteuer-Steuerverfahren
eines beabsichtigten zweckmäßigen Überspannungsschutzes
auch dann, wenn ein positionsgeberloses System angewendet wird,
zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird mit den in Anspruch 1, 4, 10 und 13 angegebenen Maßnahmen
gelöst.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand
der abhängigen Ansprüche.
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Gemäß einem
Beispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Motoransteuervorrichtung
wie folgt ausgestattet. Eine Drehpositions-Schätzvorrichtung ist
dazu ausgelegt, eine Drehposition eines Läufers durch Erfassen
einer Phasenspannung zu schätzen, die in einer Ständerspule
eines bürstenlosen Gleichstrommotors erzeugt wird. Eine
Ansteuer-Steuervorrichtung ist dazu ausgelegt, ein Ansteuer-Steuerverfahren
des Motors in einer ersten Steuerbetriebsart durchzuführen,
welche auf der Grundlage der geschätzten Drehposition ist.
Eine Spannungs-Erfassungsvorrichtung ist dazu ausgelegt, eine Spannung einer
Energieversorgungsquellenleitung zu erfassen. Eine Drehfrequenz-Erfassungsvorrichtung
ist dazu ausgelegt, eine Drehfrequenz des Motors zu erfassen. Eine
Steuer-Änderungseinrichtung ist dazu ausgelegt, das Ansteuer-Steuerverfahren
der Ansteuer-Steuervorrichtung zu einer zweiten Steuerbetriebsart
zu ändern, um eine erzwungene Kommutation des Motors auf
der Grundlage einer Drehfrequenz durchzuführen, die von
der Drehfrequenz-Erfassungsvorrichtung erfasst wird, wenn es von
der Spannungs-Erfassungsvorrichtung erfasst wird, das eine Überspannung
anliegt, wenn der Motor angesteuert wird.
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Gemäß einem
weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Motoransteuervorrichtung wie
folgt ausgestattet. Eine Drehpositions-Schätzvorrichtung
ist dazu ausgelegt, eine Drehposition eines Läufers durch
Erfassen einer Phasenspannung zu schätzen, die in einer
Ständerspule eines bürstenlosen Gleichstrommotors
erzeugt wird. Eine Ansteuer-Steuervorrichtung ist dazu ausgelegt,
ein Ansteuer-Steuerverfahren des Motors in einer ersten Steuerbetriebsart
durchzuführen, welche auf der Grundlage der geschätzten
Drehposition ist. Eine Überspannungs-Erfassungsvorrichtung
ist dazu ausgelegt, zu erfassen, dass eine Überspannung
an einer Energieversorgungsquellenleitung anliegt. Hierbei führt
die Ansteuer-Steuervorrichtung das Steuerverfahren in einer zweiten
Steuerbetriebsart durch, um eine erzwungene Kommutation des Motors
durchzuführen, wenn eine Überspannung von der Überspannungs-Erfassungsvorrichtung
erfasst wird, wenn der Motor gestoppt ist.
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Gemäß einem
weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
für ein Motoransteuer-Steuern geschaffen. Das Verfahren
weist auf: Erfassen einer Phasenspannung, die in einer Ständerspule
eines bürstenlosen Gleichstrommotors erzeugt wird; Schätzen
einer Drehposition eines Läufers auf der Grundlage der
erfassten Phasenspannung; Durchführen eines Ansteuer-Steuerverfahrens des
Motors in einer ersten Steuerbetriebsart, welche auf der Grundlage
der geschätzten Drehposition ist; Erfassen, dass eine Überspannung
an einer Energieversorgungsquellenleitung anliegt, wenn der Motor angesteuert
wird; Erfassen einer Drehfrequenz des Motors, wenn es erfasst wird,
dass die Überspannung an der Energieversorgungsquellenleitung
anliegt; und Ändern des Ansteuer-Steuerverfahrens zu einer
zweiten Steuerbetriebsart, um eine erzwungene Kommutation des Motors durchzuführen,
auf der Grundlage der erfassten Drehfrequenz, wenn es erfasst wird,
dass die Überspannung anliegt.
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Gemäß noch
einem weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
für ein Motoransteuer-Steuern geschaffen. Das Verfahren weist
auf: Erfassen einer Phasenspannung, die in einer Ständerspule
eines bürstenlosen Gleichstrommotors erzeugt wird; Schätzen
einer Drehposition eines Läufers auf der Grundlage der
erfassten Phasenspannung; Durchführen eines Ansteuer-Steuerverfahrens
des Motors in einer ersten Steuerbetriebsart, welche auf der Grundlage
der geschätzten Drehposition ist; und Ändern des
Ansteuer-Steuerverfahrens zu einer zweiten Steuerbetriebsart, um
eine erzwungene Kommutation des Motors durchzuführen, wenn erfasst
wird, dass eine Überspannung an einer Energieversorgungsquellenleitung
anliegt, wenn der Motor gestoppt ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Die
vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben.
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Es
zeigt:
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1 einen
Gesamtaufbau einer Motoransteuervorrichtung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 ein
Flussdiagramm eines Steuerverfahrens gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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3 ein
erstes Zeitablaufsdiagramm von Wellenformen, während ein Überspannungsschutzvorgang
ausgeführt wird;
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4 ein
zweites Zeitablaufsdiagramm von Wellenformen, während ein Überspannungsschutzvorgang
ausgeführt wird;
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5 ein
Flussdiagramm eines Steuerverfahrens gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
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6 ein
Zeitablaufsdiagramm von Wellenformen, wenn ein Drehen eines Motors
stoppt, gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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7 einen
Gesamtaufbau einer Motoransteuervorrichtung gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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8 ein
Flussdiagramm eines Steuerverfahrens gemäß dem
dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
und
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9 ein
Zeitablaufsdiagramm von Wellenformen, wenn ein Drehen eines Motors
stoppt, gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsbeispiele
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Erstes Ausführungsbeispiel
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Ein
erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist
auf eine Wechselrichtervorrichtung gerichtet, die für eine
Kühlervorrichtung (Kühler) in einem Fahrzeug verwendet
wird. Das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 erläutert. 1 stellt
einen Gesamtaufbau einer Motoransteuervorrichtung 13 dar.
Eine Wechselrichterschaltung 1 beinhaltet eine dreiphasige
Brückengleichrichterschaltung von sechs MOSFETs bzw. Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren 2UU, 2VU, 2WU als
Halbleiterschaltelemente (Seite des oberen Zweigs, P-Kanal) und 2UD, 2VD, 2WD (Seite
des unteren Zweigs, N-Kanal). Die Wechselrichterschaltung 1 wird
eine Gleichstrom- bzw. DC-Energieversorgung von einer Batterie 3 des
Fahrzeugs über eine Überspannungs-Erfassungsvorrichtung 5 als
eine Spannungs-Erfassungsvorrichtung und ein Filter 4 eines n-Typs
zugeführt, das Kondensatoren 4a, 4b und eine
Spule 4c aufweist.
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Eine
Ansteuerschaltung 6 als eine Ansteuer-Steuervorrichtung
weist einen Mikrocomputer auf, um ein PWM-Ansteuersignal zu einem
Gate von jedem FET2, die in der Wechselrichterschaltung 1 beinhaltet
sind, gemäß einem Ansteuer-Steuersignal auszugeben,
das über einen Eingangssignalprozessor 7 von außen
vorgesehen wird. Der Eingangssignalprozessor 7 führt
ein Wandlerverfahren, zum Beispiel von dem PWM-Signal zu einem Pegelsignal, durch.
Jede Phasenwicklung eines bürstenlosen Gleichstrommotors 8 ist
mit jedem Phasenausgangsanschluss der Wechselrichterschaltung 1 gekoppelt. Der
Gleichstrommotor 8 dreht einen Kühlerlüfter
einer Kühlervorrichtung.
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Jeder
Phasenausgangsanschluss der Wechselrichterschaltung 1 ist
mit einem Eingangsanschluss einer Positions-Erfassungsschaltung 9 verbunden,
die als eine Drehpositions-Schätzvorrichtung oder eine
Drehfrequenz-Erfassungsvorrichtung wirkt. Zum Beispiel verwendet
die Positions-Erfassungsschaltung 9 ein geberloses Erfassungssystem, wie
zum Beispiel ein analoges Filtersystem, ein Referenzspannungssystem
oder ein Nullpunktpotential-Vergleichssystem. Die Positions-Erfassungsschaltung 9 erzeugt
daher ein Drehpositionssignal und gibt es zu der Ansteuerschaltung 6 aus.
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Die Überspannungs-Erfassungsvorrichtung 5 kann
erfassen, dass eine Stoßspannung, die zum Beispiel durch
Lastverringerung größer als eine erste Referenzspannung
VR1 ist, an einer Energieversorgungsquellenleitung anliegt. In einem
derartigen Fall wird ein Überspannungsschutz-Startsignal
zu einer Schutzschaltung 10 ausgegeben, die als eine Steuer-Änderungsvorrichtung
wirkt. Dann wird, wenn sich der Pegel der Überspannung
auf weniger als eine zweite Referenzspannung VR2 verringert, die
niedriger als die erste Referenzspannung VR1 ist, ein Überspannungsschutz-Endsignal
zu der Schutzschaltung 10 ausgegeben. Die Schutzschaltung 10 gibt
dadurch ein Signal in Übereinstimmung mit dem Schutzstartsignal
oder Schutzendsignal zu der Ansteuerschaltung 6 aus.
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Weiterhin
erfassen mehrere Schutzfunktionsvorrichtungen 11, zum Beispiel
einen Überstromzustand über einem elektrischen
Energieversorgungsquellenstrom oder einem Überhitzungszustand bezüglich
des FET2 unter Verwendung von mehreren Arten von Sensoren oder Erfassungseinrichtungen.
Erfassungsergebnisse werden zu der Schutzschaltung 10 ausgegeben.
Die Schutzschaltung 10 gibt dadurch ein Signal zum Ausführen
eines Vorgangs gemäß jeder Art der vorhergehenden
Zustände zu der Ansteuerschaltung 6 aus.
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Die
Ansteuerschaltung 6 startet oder aktiviert den Motor 8 unter
Verwendung einer Steuerbetriebsart des Ansteuer-Steuerverfahrens
eines erzwungenen Zuführens eines Stroms (erzwungenen Kommutation).
Wenn sich eine Drehfrequenz des Motors danach erhöht, um
dadurch einen bestimmten Wert nach einer vorbestimmten Zeitdauer
zu erreichen, ändert die Ansteuerschaltung 6 das
Ansteuer-Steuerverfahren von der Betriebsart einer erzwungenen Kommutation
zu einer geberlosen Steuerbetriebsart. Das heißt, ein Stromzuführungs-Änderungszeitpunkt für
den Motor 8 wird unter Bezugnahme auf das Drehpositionssignal
bestimmt, das von der Positions-Erfassungsschaltung 9 ausgegeben
wird. Die Motoransteuervorrichtung 12 ist daher ausgelegt,
um die zuvor erwähnten Vorrichtungen oder dergleichen, die
Batterie 8 oder den Motor 8 in 1 ausschließend,
zu beinhalten.
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Als
Nächstes wird ebenso auf die 2 und 3 verwiesen
und eine Funktionsweise des ersten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung erläutert. 2 zeigt
ein Flussdiagramm, welches ein Ansteuer-Steuerverfahren darstellt,
das sich hauptsächlich auf die Schutzschaltung 10 bezieht. 3 zeigt
ein Zeitablaufsdiagramm, welches Wellenformen darstellt, die erzeugt
werden, während ein Überspannungsschutzvorgang
von der Ansteuerschaltung 6 ausgeführt wird. In
einem normalen Betriebszustand führt die Ansteuerschaltung 6 nach
einem Aktivieren oder Starten des Motors 8 als eine Betriebsart 1 eine
geberlose Steuerbetriebsart (das heißt eine Drehfrequenz-Steuerbetriebsart)
des Ansteuer-Steuerverfahrens in S1 in 2 und in
(A) in 3 aus. In einem derartigen Fall findet, wie es
in (ii) in 3 gezeigt ist, ein PWM- bzw.
Pulsbreitenmodulations-Steuern durch Schalten des FET 2UU, 2VU, 2WU auf
der Seite des oberen Zweigs statt.
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Wie
es in (i) in 3 gezeigt ist, kann eine Spannung
+B der Batterie 3 zum Beispiel aufgrund einer aufgetretenen
Spannungsverringerung ansteigen und die erste Referenzspannung VR1
(zum Beispiel 30 V) zu einem Zeitpunkt T1 überschreiten,
was JA in S2 entspricht. In einem derartigen Fall gibt die Überspannungs-Erfassungsvorrichtung 5 ein Überspannungsschutz-Startsignal
zu der Schutzschaltung 10 aus; gibt die Schutzschaltung 10 ein
Signal in Übereinstimmung mit dem Überspannungsschutz-Startsignal
aus; und ändert die Ansteuerschaltung 6 das Ansteuer-Steuerverfahren
des Motors 8 als eine Betriebsart 2 auf der Grundlage
einer Drehfrequenz, die aus dem Drehpositionssignal zu dem Zeitpunkt
T1 erzielt wird, in S3 und in (B) in 3 zu der
Betriebsart eines erzwungenen Anlegens eines Stroms. Hierbei ist
ein PWM-Tastverhältnis mit 100% bezeichnet und wird der
Motor 8 derart beschleunigt, dass die Drehfrequenz des
Motors 8 die höchste erreicht. Daher wird die
Energie der Überspannung, die an der Energieversorgungsquellenschaltung
anliegt, in einer kurzen Zeitdauer so viel wie möglich
verbraucht.
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In
der Zeitdauer (von T1 bis T3), die in (B) in 3 dargestellt
ist, verringert sich der Überspannungspegel der Energieversorgungsquellenleitung durch
Drehen des Motors 8 mit der Betriebsart eines erzwungenen
Zuführens eines Stroms. Wenn die Überspannungs-Erfassungsvorrichtung 5 erfasst, dass
die Spannung +B kleiner als die zweite Referenzspannung VR2 (zum
Beispiel 25 V) wird, wird es bestimmt, dass der Überspannungspegel
zu dem normalen Pegel zurückkehrt, was JA in S4 entspricht. In
einem derartigen Fall gibt die Überspannungs-Erfassungsvorrichtung 5 ein Überspannungsschutz-Endsignal
zu der Schutzschaltung 10 zu einem Zeitpunkt T2 aus. Demgemäß gibt
die Schutzschaltung 10 dann ein entsprechendes Signal zu
der Ansteuerschaltung 6 aus.
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Jedoch
steht die Ansteuerschaltung 6 dann bereit (oder setzt die
Betriebsart eines erzwungenen Zuführens eines Stroms fort),
bis eine vorbestimmte Zeitdauer α (das heißt von
T2 bis T3) in S5 verstrichen ist. Dies ist so, da die Drehfrequenz
des Motors 8 in der Zeitdauer α überprüft
wird. Wenn keine andere Überspannung während der
vorbestimmten Zeitdauer α erfasst wird, was NEIN in S6
entspricht, schreitet die Verarbeitung zu S7 fort, in dem das Ansteuer-Steuerverfahren
des Motors 8 geändert wird, um dadurch erneut
zu der geberlosen Steuerbetriebsart (Betriebsart 1) zurück
zu kehren, wie es in (B) in 3 gezeigt
ist.
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Im
Gegensatz dazu stellt 4 Wellenformen dar, wenn eine
Folge eines Erfassens einer Überspannung → Ausgabe
eines Überspannungsschutz-Startsignals Ausgabe eines Steuerschaltsignals
wiederholt wird, bevor die vorbestimmte Zeitdauer α verstreicht,
was JA in S6 in 2 entspricht. Das heißt,
in (B) in 4 wird, obgleich die Spannung
+B einmal kleiner als die zweite Referenzspannung VR2 ist, die erste
Referenzspannung VR1 erneut nach einer Zeitdauer β ((T'2
bis T'3) < α) überschritten.
In einem derartigen Fall kehrt die Verarbeitung zu S3 zurück.
Deshalb wird die Betriebsart eines erzwungenen Zuführens
eines Stroms, welche auf der Drehfrequenz des Motors 8 basiert,
zu dem Zeitpunkt T1' in 4 in (C) (T'3 bis T'5) in 4 wiederholt.
Weiterhin kehrt, wenn die Spannung +B erneut weniger als die zweite
Referenzspannung VR2 ist und dann die erste Referenzspannung erneut
nach einer Zeitdauer γ ((T'4 bis T'5) < α) in (C) in 4 überschreitet,
die Verarbeitung ähnlich zu S3 zurück. Deshalb
wird die Betriebsart eines erzwungenen Zuführens eines
Stroms, welche auf der Drehfrequenz des Motors 8 basiert,
zu dem Zeitpunkt T1' in 4 in (D) (T'5 bis T'7 über
T'6) in 4 wiederholt. Hierbei überschreitet
die Spannung +B während der Zeitdauer α von T'6
bis T'7 nicht die erste Referenzspannung erneut; daher schreitet
die Verarbeitung zu S7 fort, wobei die geberlose Betriebsart (Betriebsart
1) durchgeführt wird, wie es in (i) in 4 gezeigt
ist.
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Gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist
die Schutzschaltung 10 dazu ausgelegt, ein Ansteuer-Steuerverfahren
der Ansteuerschaltung 6 zu ändern, wenn eine Überspannung
an einer Energieversorgungsquellenleitung anliegt, während
der Motor 8 angesteuert wird. Mit der anliegenden Überspannung
wird das Ansteuer-Steuerverfahren geändert, um eine Betriebsart
eines erzwungenen Zuführens eines Stroms durchzuführen,
um den Motor 8 auf der Grundalge der Drehfrequenz zu dem
Zeitpunkt zu kommutieren, wenn die Überspannung erfasst
wird. Deshalb wird ebenso bei dem Aufbau, bei dem die geberlose
Ansteuer- oder geberlose Steuerbetriebsart des Motors auf der Grundlage
der Drehposition durchgeführt wird, die von der Positions-Erfassungsschaltung
geschätzt wird, die erzwungene Kommutation des Motors 8 durchgeführt,
um dadurch einen Schutz durch Verbrauchen der Energie der Überspannung
sicher zu stellen, wenn die Überspannung anliegt. Dies
kann ein Problem verhindern, dass das geberlose Ansteuer-Steuern
instabil wird oder zu einem Zustand außer Tritt führt.
Weiterhin wird bei der erzwungenen Kommutation des Motors 8 ein
Ausführen des beschleunigten Steuerns fortgesetzt, bis
der Motor 8 die maximale Drehfrequenz (die maximale Anzahl
von Umdrehungen) erreicht; deshalb kann die Energie einer Überspannung
in einer kürzeren Zeitdauer verbraucht werden.
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Weiterhin
schaltet die Schutzschaltung 10 zu einem Zeitpunkt, zu
dem die Spannung der Energieversorgungsquellenleitung zu dem vorbestimmten Pegel
während der erzwungenen Kommutation des Motors 8 fällt,
das Motoransteuer-Steuerverfahren von der Betriebsart eines erzwungenen
Zuführens eines Stroms zu der geberlosen Steuerbetriebsart, welche
die Positions-Erfassungsschaltung 9 verwendet, nachdem
die vorbestimmte Zeitdauer seit dem Zeitpunkt verstrichen ist. Die
Ansteuerschaltung 6 kann die Drehfrequenz des Motors 8 überprüfen,
bevor die vorbestimmte Zeitdauer verstrichen ist. Dies lässt
eine glatte Änderung zu der geberlosen Steuerbetriebsart
zu. Weiterhin wird, wenn es erneut erfasst wird, dass eine Überspannung
anliegt, bevor die vorbestimmte Zeitdauer verstrichen ist, die erzwungene Kommutation
des Motors auf der Grundlage der Drehfrequenz wiederholt, die zu
dem Zeitpunkt erfasst wird, zu dem zu der erzwungenen Kommutationsbetriebsart
geschaltet wird. Deshalb kann auch dann, wenn ein Anlegen einer Überspannung
kontinuierlich in einer kurzen Zeitdauer auftritt, ein Schutz mit
Sicherheit erreicht werden.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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Die 5 und 6 stellen
das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
dar. Die gleichen Vorrichtungen oder dergleichen wie in dem ersten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind mit
den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Eine Erläuterung
wird hauptsächlich für unterschiedliche Teile
durchgeführt und für die gleichen Vorrichtungen
oder dergleichen weggelassen. Der Aufbau des zweiten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung ist grundlegend der gleiche wie der des
ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Eine Erläuterung wird für einen Überspannungsschutzvorgang
durchgeführt, der ausgeführt wird, wenn die Drehung
des Motors 8 stoppt. 5 zeigt
ein Flussdiagramm des Schutzvorgangs. 6 zeigt
ein Zeitablaufsdiagramm des Schutzvorgangs.
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Bei
dem Stoppen einer Drehung des Motors 8 in S11 erfasst die Überspannungs-Schutzvorrichtung 5,
dass die Spannung +B ansteigt, um dadurch die erste Referenzspannung
VR1 zu überschreiten, was JA in S12 entspricht, um dadurch
ein Überspannungsschutz-Startsignal auszugeben. Die Schutzschaltung 10 gibt
dann ein Steuer-Schaltsignal zu der Ansteuerschaltung 6 ähnlich
dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
aus. Dann ändert die Ansteuerschaltung 6 die Phasen
für ein Zuführen eines Stroms gemäß einem
vorbestimmten Muster und dreht den Motor 8 durch das erzwungene Zuführen
eines Stroms in S13. Das erzwungene Zuführen eines Stroms
wird fortgesetzt, während sich die Phasen gemäß dem
vorbestimmten Muster ändern, bis sich die Spannung +B auf
weniger als die zweite Referenzspannung VR2 verringert, was JA in S14
entspricht. Das heißt, wie es in 6 dargestellt ist,
werden die Phasen zum Zuführen eines Stroms in einer Reihenfolge,
wie zum Beispiel (1) U → V, (2) U → W, (3) V → W,
(4) V → U, (5) W → U, (6) W → V, (1) U → V,
zu jeder Zeit geändert, zu der die Überspannung
erfasst wird. Der Motor 8 wird dadurch gedreht; deshalb
wird die Energie der Überspannung verbraucht.
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Gemäß dem
zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
wie es zuvor erwähnt worden ist, führt die Ansteuerschaltung 6 die
erzwungene Kommutation durch Schalten in einer Reihenfolge der Stromzuführungsphasen
des Motors 8 gemäß dem vorbestimmten
Muster durch, wenn ein Anlegen einer Überspannung erfasst
wird, während die Drehung des Motors 8 stoppt.
Deshalb kann auch in dem Zustand, in dem die Drehung des Motors 8 stoppt,
die Energie der Überspannung durch die erzwungene Kommutation
verbraucht werden, wenn die Überspannung anliegt. Der Schutz
kann dadurch durchgeführt werden.
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Drittes Ausführungsbeispiel
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Die 7 bis 9 stellen
das dritte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
dar. Eine Erläuterung wird hauptsächlich für
Teile durchgeführt, die sich von dem zweiten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung unterscheiden. In 7, die einen
Aufbau einer Motoransteuerschaltung 13 darstellt, sind
Temperatursensoren 14U, 14V, 14W an dem
FET 2UU, 2VU, 2WU auf der Seite des oberen
Zweigs der Wechselrichterschaltung 1 angeordnet, und sind
derartige Sensorsignale an der Ansteuerschaltung 15 als
eine Ansteuer-Steuervorrichtung vorgesehen.
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In
dem Verfahren, das in 8 dargestellt ist, wird die Überspannung
erfasst, wenn der Motor 8 gestoppt wird, was JA in S12
entspricht. Die Ansteuerschaltung 15 erfasst dann eine
Temperatur von jedem FET 2UU, 2VU, 2WU in
S15. Die Ansteuerschaltung 15 bezeichnet eine Phase zum
Zuführen eines Stroms, welche den FET 2 nicht
enthält, der die höchste Temperatur aufweist,
und startet ein Muster eines Zuführens eines erzwungenen
Stroms mit der bezeichneten Phase in S16. Die Verarbeitung schreitet
dann zu S13 fort. Hierbei kann die Überspannung zuerst
in dem Zustand erfasst werden, in welchem der Motor 8 für
eine verhältnismäßig lange Zeitdauer stoppt.
In einem derartigen Fall wird es angenommen, dass die Differenz
kaum zwischen den Temperaturen der FETs 2UU, 2VU, 2WU auftritt;
deshalb kann ein Ändern der Phasen von (1) ähnlich
dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
gestartet werden, wie es in dem linken Teil oder der ersten Dauer
in 9 gezeigt ist.
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Zum
Beispiel wird, wie es in 9 dargestellt ist, wenn ein
Erzeugen der Überspannung kontinuierlich mit einem kleinen
Zeitintervall dazwischen stattfindet, wie zum Beispiel zwischen
der ersten Dauer und der zweiten Dauer, die in 9 dargestellt
sind, das gleiche Muster eines Zuführens eines Stroms wie die
des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung
in der ersten Dauer durchgeführt. Im Gegensatz dazu wird
es in S15 zu der Zeit des zweiten Erzeugens einer Überspannung,
wie es auf der rechten Seite oder der rechten Dauer in 9 gezeigt
ist, angenommen, dass die Temperatur des FET 2WU die höchste
ist. In einem derartigen Fall wird in S16 die Phasenänderung
festgelegt, um (4) V → U zu Beginn zu bezeichnen. Die Verarbeitung
schreitet dann zu S13 fort, in dem das Muster eines Zuführens eines
Stroms von dem bezeichneten (4) V → U ausgeführt
wird.
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Das
heißt, wenn die Phase, an welcher der elektrische Strom
zu dem Beginn in dem erzwungenen Kommutationsmuster zugeführt
ist, festgelegt ist, erhöht sich die Anzahl von Zeiten
des Zuführens eines Stroms zu einem bestimmten FET zwischen den FETs 2UU, 2VU, 2WU.
Die Temperatur des bestimmten FET 2 steigt möglicherweise
höher an. Zu diesem Zweck wird die Phase, an welcher der
elektrische Strom zu der ersten Zeit (oder zu Beginn) zugeführt wird,
eine nach der anderen zu jeder Zeit geändert, zu der die
erzwungene Kommutation des Motors 8 gestartet wird. Die
Abweichung der Anzahl von Zeiten von Zuführungen eines
Stroms zu FETs 2UU, 2VU, 2WU ist verringert.
Die Abweichung des Temperaturanstiegsgrads von jedem FET 2UU, 2VU, 2WU ist
ebenso verringert.
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Gemäß dem
dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ändert
die Ansteuerschaltung 15 eine Phase eines Zuführens
eines Stroms des Motors 8, welche zu Beginn angewendet
wird, in dem vorbestimmten Muster zu jeder Zeit, zu der die erzwungene
Kommutation durchgeführt wird. Zum Beispiel wird ein Ändern
der Phase derart durchgeführt, dass das Schaltelement,
das die höchste Temperatur aufweist, die besonders von
dem Temperatursensor erfasst wird, in der erzwungenen Kommutation
vermieden werden kann. Deshalb wird der FET 2 mit der höchsten
Temperatur, die bezeichnet ist, mit dem Temperatursensor 14 vermieden,
um dadurch den übermäßigen Temperaturanstieg
einzuschränken.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebenen und
in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt
und kann wie folgt abgeändert oder erweitert werden. Die
Ansteuerschaltung kann ein anwendungsspezifisches IC anstelle des
Mikrocomputers sein. Die erste oder zweite Referenzspannung kann
wie erforderlich gemäß einzelnen Entwürfen
festgelegt sein. Die ersten und zweiten Spannungen können
an einem ähnlichen Pegel festgelegt sein, um üblich
zu sein. Wenn die Betriebsart einer erzwungenen Kommutation des Motors
durchgeführt wird, ist es nicht notwendig, zu der maximalen
Frequenz zu beschleunigen. Stattdessen kann eine Beschleunigung
für lediglich eine vorbestimmte Zeitdauer durchgeführt
werden oder kann durchgeführt werden, um eine vorbestimmte Drehfrequenz
zu erreichen. Weiterhin kann die Drehfrequenz auf einen konstanten
Wert festgelegt sein. Bei der erzwungenen Kommutation des Motors
von dem gestoppten Zustand kann ohne Verwenden der Temperatursensoren 14 ähnlich
dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
die anfängliche Phase eines Zuführens eines Stroms
eine nach der anderen in einem vorbestimmten Muster, wie zum Beispiel ((1) → (2) → (3) →....,
(2) → (3) → (4) →..., (3) → (4) → (5) →...)
geändert werden. Weiterhin kann die anfängliche
Phase eines Zuführens eines Stroms willkürlich
bezeichnet werden.
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Irgendeine
Kombination der ersten, zweiten und dritten Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung kann zugelassen sein. Das PWM-Steuern kann
von den FETs 2UD, 2VD, 2WD an der Seite
des unteren Zweigs durchgeführt werden. In einem derartigen
Fall können die Temperatursensoren 14 des dritten
Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung für
die FETs 2UD, 2VD und 2WD angeordnet sein.
Weiterhin können die Temperatursensoren an allen der FETs 2 unberücksichtigt
eines Anwendens des PWM-Steuerns für irgendeinen der FETs
an der Seite des oberen Zweigs oder denjenigen an der Seite des
unteren Zweigs angeordnet oder angebracht sein. Wenn drei FETs der
Seite des oberen Zweigs oder drei FETs der Seite des unteren Zweigs
in einem Chip integriert werden können, kann lediglich
ein Temperatursensor an dem einen Chip angeordnet sein. Die Anzahl
von Phasen der Wechselrichterschaltung kann nicht auf drei beschränkt
sein, sondern kann zwei oder mehr als drei sein. Das Halbleiter-Schaltelement
kann ein Bipolartransistor oder ein IGBT sein, ohne auf den FET
beschränkt zu sein. Die vorliegende Erfindung kann nicht
nur auf einen in ein Fahrzeug eingebauten Lüftermotor gerichtet
sein, sondern kann auf irgendetwas gerichtet sein, das eine Überhitzungs-Schutzmaßnahme
eines Halbleiter-Schalterelements bei einem Ansteuern eines Motors
mit einer Wechselrichterschaltung erfordert.
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Jede
oder irgendeine Kombination von Verfahren, Schritten oder Einrichtungen,
die vorhergehend erläutert worden sind, kann als eine Softwareeinheit
(zum Beispiel eine Unterroutine) und/oder eine Hardwareeinheit (zum
Beispiel eine Schaltung oder integrierte Schaltung) erzielt werden,
die eine Funktion einer betreffenden Vorrichtung beinhaltet oder
nicht beinhaltet; weiterhin kann die Hardwareeinheit in einem Mikrocomputer
aufgebaut sein.
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Weiterhin
können die Softwareeinheit oder irgendwelche Kombinationen
von mehreren Softwareeinheiten in einem Softwareprogramm beinhaltet sein,
welches in einem von einem Computer lesbaren Speichermedium enthalten
sein kann oder über ein Kommunikationsnetz heruntergeladen
und in einem Computer installiert werden kann.
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Aspekte
der hierin beschriebenen Offenbarung werden in den folgenden Sätzen
dargelegt.
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Als
ein erster Aspekt der Offenbarung wird eine Motoransteuervorrichtung
wie folgt geschaffen. Eine Drehpositions-Schätzvorrichtung
ist dazu ausgelegt, eine Drehposition eines Läufers durch
Erfassen einer Phasenspannung zu schätzen, die in einer Ständerspule
eines bürstenlosen Gleichstrommotors erzeugt wird. Eine
Ansteuer-Steuervorrichtung ist dazu ausgelegt, ein Ansteuer-Steuerverfahren
des Motors in einer ersten Steuerbetriebsart durchzuführen,
welche auf der Grundlage der geschätzten Drehposition ist.
Eine Spannungs-Erfassungsvorrichtung ist dazu ausgelegt, eine Spannung
einer Energieversorgungsquellenleitung zu erfassen. Eine Drehfrequenz-Erfassungsvorrichtung
ist dazu ausgelegt, eine Drehfrequenz des Motors zu erfassen. Eine Steuer-Änderungsvorrichtung
ist dazu ausgelegt, das Ansteuer-Steuerverfahren in der Ansteuer-Steuervorrichtung
zu einer zweiten Steuerbetriebsart zu ändern, um eine erzwungene
Kommutation des Motors auf der Grundlage einer Drehfrequenz durchzuführen,
die von der Drehfrequenz-Erfassungsvorrichtung erfasst wird, wenn
es von der Spannungs-Erfassungsvorrichtung erfasst wird, dass eine Überspannung
anliegt, wenn der Motor angesteuert wird.
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Deshalb
wird ebenso bei dem Aufbau, bei dem die geberlose Ansteuer- oder
geberlose Steuerbetriebsart des Motors auf der Grundlage der geschätzten
Drehposition durchgeführt wird, die erzwungene Kommutation
des Motors durchgeführt, um dadurch einen Schutz durch
Verbrauchen der Energie der Überspannung sicher zu stellen,
wenn die Überspannung anliegt. Dies kann ein Problem verhindern,
dass das geberlose Ansteuer-Steuern instabil wird oder zu einem
Zustand eines Außertrittfallens führt.
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Als
ein optionaler Aspekt der Motoransteuervorrichtung des ersten Aspekts
ist die Steuer-Änderungsvorrichtung dazu ausgelegt, das
Ansteuer-Steuerverfahren in der Ansteuer-Steuerbetriebsart zu der
ersten Steuerbetriebsart unter Verwendung der Drehpositions-Schätzvorrichtung
zu ändern, nachdem eine vorbestimmte Zeitdauer seit einem ersten
Zeitpunkt verstrichen ist, zu dem es erfasst wird, dass sich eine
Spannung der Energieversorgungsquellenleitung zu einem vorbestimmten
Pegel verringert, während die zweite Steuerbetriebsart
der erzwungenen Kommutation des Motors durchgeführt wird.
Deshalb kann die Ansteuer-Steuervorrichtung die Drehfrequenz des
Motors für die vorbestimmte Zeitdauer erfassen. Das Ändern
der Steuerbetriebsart unter Verwendung der Drehpositions-Schätzvorrichtung
kann glatt ausgeführt werden.
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Als
ein optionaler Aspekt der Motoransteuervorrichtung des ersten Aspekts
ist, wenn es erneut erfasst wird, dass die Überspannung
an der Energieversorgungsquellenleitung anliegt, bevor die vorbestimmte
Zeitdauer verstrichen ist, die Steuer-Änderungsvorrichtung
dazu ausgelegt, erneut die zweite Steuerbetriebsart der erzwungenen
Kommutation des Motors auf der Grundlage der Drehfrequenz durchzuführen,
die zu dem ersten Zeitpunkt erfasst wird. Deshalb kann auch dann,
wenn ein Anliegen einer Überspannung kontinuierlich in
einer kurzen Zeitdauer auftritt, ein Schutz mit Sicherheit erreicht
werden.
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Als
ein zweiter Aspekt der Offenbarung wird eine Motoransteuervorrichtung
wie folgt geschaffen. Eine Drehpositions-Schätzvorrichtung
ist dazu ausgelegt, eine Drehposition eines Läufers zum
Erfassen einer Phasenspannung zu schätzen, die in einer Ständerspule
eines bürstenlosen Gleichstrommotors erzeugt wird. Eine
Ansteuer-Steuervorrichtung ist dazu ausgelegt, ein Ansteuer-Steuerverfahren
des Motors in einer ersten Steuerbetriebsart durchzuführen,
welche auf der Grundlage der geschätzten Drehposition ist.
Eine Überspannungs-Erfassungsvorrichtung ist dazu ausgelegt,
zu erfassen, dass eine Überspannung an einer Energieversorgungsquellenleitung
anliegt. Hierbei führt die Ansteuer-Steuervorrichtung das
Steuerverfahren in einer zweiten Steuerbetriebsart durch, um eine
erzwungene Kommutation des Motors durchzuführen, wenn eine Überspannung
von der Überspannungs-Erfassungsvorrichtung erfasst wird,
wenn der Motor gestoppt ist.
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Deshalb
kann ebenso bei dem Aufbau, bei dem die geberlose Ansteuer- oder
geberlose Steuerbetriebsart des Motors auf der Grundlage der geschätzten
Drehposition durchgeführt wird, auch in dem Zustand, in
dem die Drehung des Motors stoppt, die Energie der Überspannung
von der erzwungenen Kommutation des Motors verbraucht werden, wenn die Überspannung
anliegt. Der Schutz kann dadurch zweckmäßig durchgeführt
werden.
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Als
ein optionaler Aspekt der Motoransteuervorrichtung des zweiten Aspekts
ist die Ansteuer-Steuervorrichtung dazu ausgelegt, aus einer Mehrzahl
von Phasen eine Phase eines Zuführens eines Stroms des
Motors in einem vorbestimmten Muster zu jeder Zeit zu ändern,
zu der ein Anliegen einer Überspannung von der Überspannungs-Erfassungsvorrichtung
erfasst wird.
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Als
ein optionaler Aspekt der Motoransteuervorrichtung des zweiten Aspekts
ist die Ansteuer-Steuervorrichtung dazu ausgelegt, aus der Mehrzahl
von Phasen eine Phase eines anfänglichen Zuführens
eines Stroms des Motors, zu welcher der Strom anfänglich
zugeführt wird, wenn das Ansteuer-Steuerverfahren zu der
zweiten Steuerbetriebsart geändert wird, in dem vorbestimmten
Muster zu jeder Zeit zu ändern, zu der die erzwungene Kommutation durchgeführt
wird.
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Das
heißt, wenn eine Phase eines anfänglichen Zuführens
eines Stroms, zu welcher ein elektrischer Strom zuerst in dem Muster
einer erzwungenen Kommutation zugeführt ist, festgelegt
ist, erhöht sich die Anzahl von Zeiten des Zuführens
eines Stroms zu dem bestimmten Schaltelement aus den mehreren Schaltelementen,
welche den Wechselrichter usw. bilden, welcher den Motor ansteuert.
Die Temperatur des bestimmten Schaltelements kann daher höher
ansteigen. Zu diesem Zweck wird die Phase eines anfänglichen
Zuführens eines Stroms eine nach der anderen zu jeder Zeit
geändert, zu der die erzwungene Kommutation des Motors
gestartet wird. Da sich die Abweichung der Anzahl von Zeiten eines
Zuführens eines Stroms von jedem Schaltelement verringert,
kann eine Abweichung des Temperaturanstiegs von jedem Element ähnlich
verringert werden.
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Als
ein optionaler Aspekt der Motoransteuervorrichtung des zweiten Aspekts
ist ein Temperatursensor weiterhin dazu ausgelegt, eine Temperatur
eines Schaltelements zu erfassen, das in einer Ansteuer-Schaltung
zum Ansteuern des Motors beinhaltet ist. Hierbei ändert
die Ansteuer-Steuervorrichtung, wenn die erzwungene Kommutation durchgeführt wird,
eine Phase eines anfänglichen Zuführens eines Stroms,
zu welcher der Strom anfänglich zugeführt wird,
wenn das Ansteuer-Steuerverfahren zu der zweiten Betriebsart geändert
wird, in dem vorbestimmten Muster, um ein Schaltelement zu vermeiden,
das eine höchste Temperatur aufweist, die von dem Temperatursensor
erfasst wird. Deshalb wird das Schaltelement mit der höchsten
Temperatur bezeichnet, um mit dem Temperatursensor vermieden zu
werden, um dadurch den übermäßigen Temperaturanstieg
einzuschränken.
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Als
ein optionaler Aspekt der Motoransteuervorrichtung des zweiten Aspekts
wird ein Beschleunigungssteuern ausgeführt, wenn die erzwungene Kommutation
des Motors ausgeführt wird; deshalb kann die Energie einer Überspannung
in einer kürzeren Zeitdauer verbraucht werden.
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Als
ein optionaler Aspekt der Motoransteuervorrichtung des zweiten Aspekts
wird in der erzwungenen Kommutation des Motors das Beschleunigungssteuern
fortgesetzt, bis der Motor die maximale Drehzahl (die maximale Anzahl
von Umdrehungen) erreicht; deshalb kann die Energie der Überspannung
in einer kürzeren Zeitdauer verbraucht werden.
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Als
noch ein weiterer Aspekt der Offenbarung wird ein Verfahren zum
Erzielen der vorhergehenden Motoransteuervorrichtung von entweder
dem ersten Aspekt oder dem zweiten Aspekt der Offenbarung geschaffen.
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Es
versteht sich für Fachleute, dass verschiedene Änderungen
in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden
Erfindung durchgeführt werden können. Jedoch sollte
der Umfang der vorliegenden Erfindung durch die folgenden Ansprüche
bestimmt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2000-69786
A [0002, 0003]