DE102008009963B4

DE102008009963B4 - Motortreiber und Ventil-Zeitsteuer-Controller

Info

Publication number: DE102008009963B4
Application number: DE102008009963.5A
Authority: DE
Inventors: Daisuke Mizuno
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2007-03-06
Filing date: 2008-02-20
Publication date: 2023-06-01
Anticipated expiration: 2028-02-21
Also published as: DE102008009963A1; JP4730326B2; JP2008220101A

Abstract

Motortreiber, mit:einer Filterschaltung (70), welche eine externe Stromversorgungsspannung (Vo) filtert und danach eine interne Stromversorgungsspannung (Vi) ausgibt; undeine Stromversorgungsschaltung (82), welche die interne Stromversorgungsspannung (Vi) empfängt und eine Energiezufuhr zu einem Elektromotor (12) durchführt,einer Energiezufuhr-Ausschalteinrichtung (S101 bis S109), zum Ausschalten der Energiezufuhr von der Stromversorgungsschaltung (82) zu dem Elektromotor (12) beim Erfüllen der Bedingung, dass die externe Stromversorgungsspannung (Vo) und die interne Stromversorgungsspannung (Vi) unter einem Schwellenwert (Vth) liegt; undeiner Energiezufuhr-Einschalteinrichtung (S110 bis S127) zum Einschalten der Energiezufuhr von der Stromversorgungsschaltung (82) zu dem Elektromotor (12) beim Erfüllen der Bedingung, dass die externe Stromversorgungsspannung (Vo) und die interne Stromversorgungsspannung (Vi) über dem Schwellenwert (Vth) liegt,wobei die Energiezufuhr-Einschalteinrichtung (S 110 bis S 127) das Einschalten der Energiezufuhr von der Stromversorgungsschaltung (82) zu dem Elektromotor (12) von dem Zeitpunkt der Zunahme der externen Stromversorgungsspannung (Vo) über den Schwellenwert (Vth) bis zu dem Zeitpunkt des Verstreichens der voreingestellten Einschalt-Zeitperiode (Ton) von dem Zeitpunkt der Zunahme der externen Stromversorgungsspannung (Vo) über dem Schwellenwert (Vth) verhindert;wenn die interne Stromversorgungsspannung (Vi) über den Schwellenwert (Vth) hinaus angewachsen ist und zwar vor dem Zeitpunkt des Verstreichens der voreingestellten Einschalt-Zeitperiode (Ton) seit dem Zeitpunkt der Zunahme der externen Stromversorgungsspannung (Vo) über den Schwellenwert (Vth), verhindert die Energiezufuhr-Einschalteinrichtung (S110 bis S127) das Einschalten der Energiezufuhr von der Stromversorgungsschaltung (82) zu dem Elektromotor (12) bis zu dem Zeitpunkt des Verstreichens der voreingestellten Einschalt-Zeitperiode (Ton) seit dem Zeitpunkt der Zunahme der internen Stromversorgungsspannung (Vi) über dem Schwellenwert (Vth) hinaus.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Motortreiber und einen Ventil-Zeitsteuer-Controller, welcher denselben enthält.
Beispielsweise wird gemäß der Offenbarung in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung JP 2006-37 837 A auf dem technischen Gebiet eines Ventil-Zeitsteuer-Controllers, der dazu dient eine Ventil-Zeitsteuer-Steuerung oder -Regelung bei einer Brennkraftmaschine aufgrund der Drehung eines Elektromotors zu realisieren, ein Motortreiber verwendet, der eine Stromversorgungsspannung dazu verwendet, um den Elektromotor zu erregen. Ein Typ eines derartigen Motortreibers, der in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung JP 2004-229 410 A offenbart ist, ist dafür ausgelegt sich selbst dadurch zu schützen, indem die Stromzufuhr zu dem Elektromotor ausgeschaltet wird (im Folgenden als „Motorstromversorgung“ bezeichnet), wenn die Stromversorgungsspannung unter einen Schwellenwert abfällt.
In einem Fall, bei dem die Motorstromversorgung nach dem Absinken der Stromversorgungsspannung unter den Schwellenwert ausgeschaltet wird, ist es erforderlich die Motorstromzufuhr in den Einschaltzustand zurückzuführen (gemäß einem Zustand eines Einschaltens) und zwar entsprechend der Rückkehr der Stromversorgungsspannung. Unter diesem Hintergrund hat der Erfinder der vorliegenden Erfindung die Technik studiert, bei welcher die Motorstromzufuhr eingeschaltet wird, wenn die Stromversorgungsspannung über den Schwellenwert angestiegen ist und zwar nach dem Abfall der Stromversorgungsspannung unter den Schwellenwert. Die Studien des Erfinders haben gezeigt, dass der folgende Nachteil auftreten kann, wenn eine lange Signalleitung verwendet wird, um die Stromversorgungsspannung von einer externen Stromquelle her dem Motortreiber zuzuführen, durch welche eine größerer Spannungsabfall in der Signalleitung hervorgerufen wird.
Dieser Nachteil besteht aus folgendem. In dem Einschaltzustand der Motorstromzufuhr wird eine Spannung, die gleich ist einer Differenz, welche durch Subtrahieren eines Spannungsabfalls von einer Stromversorgungsspannung des externen Stromquelle erhalten wird, an den Motortreiber angelegt. Wenn die angelegte Spannung unter den Schwellenwert absinkt, verschwindet der Spannungsabfall aufgrund des Ausschaltens der Motorstromzufuhr. Auf diese Weise wird die Stromversorgungsspannung der externen Stromquelle direkt dem Motortreiber zugeführt, sodass die zugeführte Spannung über den Schwellenwert hinaus angehoben wird und dadurch die Motorstromzufuhr eingeschaltet wird. Dann wird jedoch der Spannungsabfall erneut erzeugt, um ein Ausschalten der Motorstromzufuhr zu bewirken. Daher wird das Ein- und Ausschalten der Motorstromzufuhr wiederholt und zwar aufgrund des Verschwindens und Erscheinens des Spannungsabfalls, das heißt es tritt ein Stottern der Motorstromzufuhr auf. Das Stromzufuhr-Stottern kann in nachteiliger Weise einen Fehler des Motortreibers bewirken und kann dadurch in nachteiliger Weise die Haltbarkeit des Motortreibers verschlechtern.
Die DE 199 60 340 A1 offenbart ein Brennstoffeinspritzventil. Das zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine dienende Brennstoffeinspritzventil umfasst einen vorzugsweise scheibenförmigen Ventilschließkörper, der mit einem Abschlusskörper einen Dichtsitz bildet. Das Brennstoffeinspritzungventil wird mittels eines Elektromotors durch Verdrehen des Ventilschließkörpers geöffnet und geschlossen.
Aus der JP H05-3624 A ist eine Schutzvorrichtung für eine Klimaanlage bekannt, um eine Sperrunterbrechung bei geringer Spannung und ein Brennen bei hoher Spanung zu verhindern. Dies wird durch Unterbrechen des Stroms zu dem Kompressor erreicht, wenn eine von einer Wechselstromzufuhr erzeugte Spannung übermäßig schwankt.
Die vorliegende Erfindung richtet sich gegen den oben erläuterten Nachteil. Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Motortreiber zu schaffen, der eine verbesserte Haltbarkeit aufweist, und auch einen Ventil-Zeitsteuer-Controller zu schaffen, der einen solchen Motortreiber enthält.
Um die genannte Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, wird ein Motortreiber geschaffen, der eine Stromzufuhr-Ausschalteinrichtung und eine Stromzufuhr-Einschalteinrichtung enthält. Die Stromzufuhr-Ausschalteinrichtung dient dazu die Stromzufuhr zu dem Elektromotor auszuschalten, wenn die Stromversorgungsspannung unter einen Schwellenwert fällt. Die Stromzufuhr-Einschalteinrichtung dient dazu, die Stromzufuhr einzuschalten, wenn die Stromversorgungsspannung über dem Schwellenwert liegt. Die Stromzufuhr-Einschalteinrichtung verhindert das Einschalten der Stromzufuhr bzw. Energiezufuhr bis eine voreingestellte einschaltseitige Zeitperiode verstrichen ist und zwar seit dem Zeitpunkt der Erhöhung der Stromversorgungsspannung über den Schwellenwert hinaus.
Um die Ziele der vorliegenden Erfindung zu erreichen, wird auch ein Motortreiber geschaffen, der eine Stromzufuhr-Ausschalteinrichtung und eine Stromzufuhr-Einschalteinrichtung enthält. Die Stromzufuhr-Ausschalteinrichtung dient dazu die Stromzufuhr zu einem Elektromotor auszuschalten, wenn eine Stromversorgungsspannung unter einem Schwellenwert liegt. Die Stromzufuhr-Einschalteinrichtung dient dazu die Stromzufuhr einzuschalten, wenn die Stromversorgungsspannung über dem Schwellenwert liegt. Die Stromzufuhr-Ausschalteinrichtung verhindert das Ausschalten der Stromzufuhr bis eine voreingestellte ausschaltseitige Zeitperiode verstrichen ist und zwar seit dem Zeitpunkt des Abfalls der Stromversorgungsspannung unter den Schwellenwert.
Um die Ziele der vorliegenden Erfindung zu realisieren wird ferner ein Ventil-Zeitsteuer-Controller geschaffen, der einen Elektromotor enthält und irgendeinen der oben erläuterten Motortreiber und auch einen Steuermechanismus enthält. Der Motortreiber treibt den Elektromotor an und zwar unter Verwendung der Stromversorgungsspannung. Der Steuermechanismus stellt die Ventilzeitlagen einer Brennkraftmaschine ein und zwar durch die Drehung des Elektromotors.
Die vorliegende Erfindung kann zusammen mit zusätzlichen Zielen, Merkmalen und Vorteilen am besten anhand der folgenden Beschreibung, der anhängenden Ansprüche und der beigefügten Zeichnungen verstanden werden, in welchen zeigen:

1 ein schematisches Diagramm, welches einen ersten beispielhaften Betrieb einer Schalter-Schaltung eines Motortreibers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
2 eine schematische Querschnittsansicht entlang der Linie II-II in 5, die einen Ventil-Zeitsteuer-Controller gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
3 ein Blockschaltdiagramm, welches eine Motoreinheit von 2 wiedergibt;
4 eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV in 2;
5 eine Querschnittsansicht entlang der Linie V-V in 2;
6 eine Querschnittsansicht entlang der Linie VI-VI in 2;
7 einen Teil eines Flussdiagramms, welches einen Ein-/Aus-Steuerbetrieb einer Schalter-Schaltung eines Motortreibers gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
8 einen anderen Teil des Flussdiagramms, welches den Ein-/Aus-Steuerbetrieb der Schalter-Schaltung des Motortreibers darstellt, der den Teil nach VIII von 7 veranschaulicht;
9 ein schematisches Diagramm, welches einen zweiten beispielhaften Betrieb der Schalter-Schaltung des Motortreibers gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wiedergibt;
10 ein schematisches Diagramm, welches einen dritten beispielhaften Betrieb der Schalter-Schaltung des Motortreibers gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und
11 ein schematisches Diagramm, welches einen vierten beispielhaften Betrieb der Schalter-Schaltung des Motortreibers gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

Es wird nun eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die 2 bis 6 zeigen einen Ventil-Zeitsteuer-Controller 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Ventil-Zeitsteuer-Controller 1 ist in einem Fahrzeug installiert, um die Ventil-Zeitlagen eines Einlassventils und eines Auslassventils einer Brennkraftmaschine zu steuern.
(Grundlegende Konfiguration der Motoreinheit)
Es folgt zuerst eine Beschreibung einer Grundkonfiguration einer Motoreinheit 10 des Ventil-Zeitsteuer-Controllers 1, der in 2 gezeigt ist. Die Motoreinheit 10 enthält einen Elektromotor 12 und einen Motortreiber 60.
Der Elektromotor 12 besteht aus einem bürstenlosen Motor und enthält ein Motorgehäuse 13, eine Motorwelle 14 und Motorwicklungen 15 (siehe 3). Das Motorgehäuse 13 ist an einer Brennkraftmaschine befestig und zwar mit Hilfe einer Stütze oder eines Bolzens. Das Motorgehäuse 13 haltert die Motorwelle 14 in einer drehbaren Weise und zwar sowohl in einer Vorwärtsdrehrichtung als auch in einer Rückwärtsdrehrichtung und sichert auch jede der Motorwicklungen 15. In dem Elektromotor 12 wird dann, wenn die jeweiligen Wicklungen 15 erregt werden, um ein rotierendes Magnetfeld in der Vorwärtsdrehrichtung zu erzeugen (in 4 im Uhrzeigersinn), die Motorwelle 14 in der Vorwärtsdrehrichtung gedreht. Wenn im Gegensatz dazu die jeweiligen Wicklungen 15 durch ein rotierendes Magnetfeld in der Rückwärtsdrehrichtung erregt werden (in 4 eine Richtung im Gegenuhrzeigersinn), wird die Motorwelle 14 in einer Rückwärts- oder Umkehrdrehrichtung gedreht.
Wie in 2 gezeigt ist, ist der Motortreiber 60 innerhalb von dem Motorgehäuse 13 aufgenommen. Gemäß der Darstellung in 3 ist der Motortreiber 60 elektrisch mit jeder der Motorwicklungen 15 des Elektromotors 12 verbunden. Der Motortreiber 60 erregt die jeweiligen Motorwicklungen 15, um die Motorwelle 14 anzutreiben.
(Grundkonfiguration des Steuermechanismus)
Es folgt nun eine Beschreibung der Grundkonfiguration eines Steuermechanismus 20 des Ventil-Zeitsteuer-Controllers 1, der in 2 gezeigt ist. Der Steuermechanismus 20 enthält einen antriebsseitigen Rotor 22, einen antriebsseitigen Rotor 24, eine Differentialgetriebeanordnung 30 und eine Gestängeanordnung 50.
Der antriebsseitige Rotor 22 bildet ein Kettenzahnrad (timing sprocket), um welches herum eine Zeitsteuer-Kette geschlungen ist, um eine Verbindung zwischen dem antriebsseitigen Rotor 22 und einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine herzustellen. Wenn ein Ausgangsdrehmoment der Kurbelwelle auf den antriebsseitigen Rotor 22 aufgebracht wird, wird der antriebsseitige Rotor 22 synchron mit der Kurbelwelle im Uhrzeigersinn gemäß 5 gedreht, wobei aber eine relative Phase des antriebsseitigen Rotors 22 relativ zu der Kurbelwelle aufrecht erhalten wird. Der Rotor 24 gemäß der angetriebenen Seite ist koaxial an einer Nockenwelle 2 der Brennkraftmaschine befestigt und wird zusammenhängend mit der Nockenwelle 2 im Uhrzeigersinn in 5 gedreht.
Wie in den 2 und 4 dargestellt ist, enthält die Differentialgetriebeanordnung 30 ein Sonnenzahnrad 31, ein Planeten-Zwischenzahnrad 32, ein Planetenzahnrad 33 und einen Übertragungsrotor 34. Das Sonnenzahnrad 31, welches als Innenzahnrad ausgebildet ist, ist koaxial an dem Rotor 22 der angetriebenen Seite befestigt und zwar mit Hilfe von Schrauben und wird zusammenhängend mit dem Rotor 22 der angetriebenen Seite durch das Ausgangsdrehmoment in Drehung versetzt, welches von der Kurbelwelle übertragen wird. Das Planeten-Zwischenzahnrad (carrier) 32 ist mit der Motorwelle 14 über eine Verbindung oder Gelenk 35 verbunden, sodass das Planeten-Zwischenzahnrad 32 zusammenhängend mit der Motorwelle 14 gedreht wird und zwar durch das Dreh-Drehmoment, welches von der Motorwelle 14 her übertragen wird. Das Planeten-Zwischenzahnrad 32 besitzt einen zylinderförmigen äußeren Umfangsflächenabschnitt, der exzentrisch zum Rotor 22 der angetriebenen Seite angeordnet ist und einen exzentrischen Abschnitt 36 bildet. Das Planetenzahnrad 33, welches als ein externes Zahnrad ausgebildet ist, ist über dem exzentrischen Abschnitt 36 über ein Lager 37 aufgepasst oder aufgesetzt und ist exzentrisch relativ zu dem Sonnenzahnrad 31 angeordnet. Das Planetenzahnrad 33 kämmt mit dem Sonnenzahnrad 31 von der radialen Innenseite des Sonnenzahnrades 31 her, um eine Sonnen-und-Planeten-Bewegung im Ansprechen auf eine relative Drehung der Motorwelle 14 relativ zum Rotor 22 der angetriebenen Seite zu erzeugen. Der Übertragungsrotor 34 ist koaxial auf den Rotor 24 der angetriebenen Seite befestigt und zwar von einer radialen Außenseite des Rotors 24 der angetriebenen Seite her. Der Übertragungsrotor 34 besitzt eine Vielzahl von Eingriffslöchern 38, die in allgemein gleichen Intervallen in der Drehrichtung angeordnet sind. Ferner besitzt das Planetenzahnrad 33 eine Vielzahl von Eingriffsvorsprüngen 39, von denen jeder in ein entsprechendes eines der Eingriffslöcher 31 ragt. Durch das Eingreifen zwischen den Eingriffsvorsprüngen 39 und den Eingriffslöchern 38 wird die Drehbewegung des Planetenzahnrades 33 extrahiert und wird in eine Drehbewegung des Übertragungsrotors 34 umgesetzt.
Wie in den 2, 5 und 6 gezeigt ist, enthält die Gestängeanordnung 50 Gestänge 52, 53, eine Führung 54 und bewegbare Körper 56. Es sei darauf hingewiesen, dass in den 5 und 6 keine Strichlierung verwendet ist, um die Querschnitte darzustellen und zwar zwecks einem besseren Verständnis der Beschreibung. Die ersten Glieder 52 sind mit dem Rotor 22 der angetriebenen Seite durch ein Umlaufpaar verbunden (revolute pair). Die zweiten Gestänge 53 sind mit dem Rotor 24 der angetriebenen Seite über ein Umlaufpaar verbunden und sind auch mit den ersten Gestängen 52 durch ein Umlaufpaar über bewegbare Körper 56 verbunden. Die Führung 54 ist durch einen Abschnitt des Übertragungsrotors 34 gebildet, der eine Endfläche des Übertragungsrotors 34 gegenüber dem Planetenzahnrad 33 enthält. Die Führung 54 besitzt Führungsnuten 58, in die die bewegbaren Körper 56 gleitfähig eingesetzt sind. Jede Führungsnut 58 ist als eine Spiralnut ausgebildet, wobei in radialer Abstand derselben von dem Drehzentrum sich entlang der longitudinalen Richtung der Nut ändert.
Wenn bei dem Steuermechanismus 20 die Motorwelle 14 sich nicht relativ zu dem antriebsseitigen Rotor 22 dreht, führt das Planetenzahnrad 33 keine Sonnen-und-Planeten-Bewegung durch, sondern dreht sich zusammenhängend mit dem antriebsseitigen Rotor 22 und dem Übertragungsrotor 34. Als ein Ergebnis wird der bewegbare Körper 56 nicht entlang der Führungsnut 58 geführt, sodass die relative Positionsbeziehung zwischen den Gliedern 52, 53 nicht geändert wird. Demzufolge wird die relative Phase zwischen dem antriebsseitigen Rotor 22 und dem Rotor 24 der angetriebenen Seite aufrecht erhalten und es wird dadurch auch die Ventil-Zeitsteuerung beibehalten. Wenn die Motorwelle 14 angetrieben wird, sodass sie sich in der Vorwärtsdrehrichtung relativ zu dem antriebsseitigen Rotor 22 dreht, bewirkt die Sonnen- und-Planeten-Bewegung des Planetenzahnrades oder des Planetengetriebes 33, dass der Übertragungsrotor 34 sich in 6 im Gegenuhrzeigersinn dreht und zwar relativ zu dem antriebsseitigen Rotor 22. Als ein Ergebnis wird dann der bewegbare Körper 56 entlang der Führungsnut 58 geführt, sodass die Positionsbeziehung zwischen den Gliedern 52, 53 geändert wird. Dies hat zur Folge, dass sich der Rotor 24 der angetriebenen Seite im Uhrzeigersinn in 5 dreht und zwar relativ zu dem antriebsseitigen Rotor 22, wodurch die Ventil-Zeitsteuerung vorgestellt wird. Wenn die Motorwelle 14 angetrieben wird, um sich in der Umkehrdrehrichtung oder Rückwärtsdrehrichtung relativ zu dem antriebsseitigen Rotor 22 zu drehen, wird die Ventil-Zeitsteuerung verzögert und zwar basierend auf einem Hauptmerkmal, welches entgegengesetzt zu dem Hauptmerkmal ist, welches bei der relativen Drehung in der Vorwärtsdrehrichtung angewendet wird.
(Charakteristische Konfiguration des Motortreibers)
Als Nächstes folgt eine Beschreibung der charakteristischen Konfiguration des Motortreibers 60 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Wie in 3 gezeigt ist, enthält der Motortreiber 60 einen externen Anschluss 62, eine Filterschaltung 70 und eine Inverteranordnung 80.
Der externe Anschluss 62 ist elektrisch mit einer Batterie 64 über eine Signalleitung 66 verbunden. Die Batterie 64 dient als eine externe Stromversorgungsquelle, die außerhalb von dem Motortreiber 60 in dem Fahrzeug platziert ist. Auf diese Weise versorgt die Batterie 64 den externen Anschluss 62 über die Signalleitung 66 mit der externen Stromversorgungsspannung Vo. In diesem Fall ist, wie auch noch später erläutert werden soll, der externe Anschluss 62 elektrisch mit einer Stromversorgungsschaltung 82 des Elektromotors 12 über die Filterschaltung 70 verbunden. Eine Differenz zwischen der Spannung Vb der Batterie 64 (im Folgenden als „Batteriespannung“ bezeichnet) und einem Spannungsabfall □Vd (siehe 1) wird an den externen Anschluss 62 als externe Stromversorgungsspannung Vo angelegt. Wenn die elektrische Stromzufuhr zu dem Elektromotor 12 ausgeschaltet wird, verschwindet der Spannungsabfall □Vd, sodass die Batteriespannung Vb an den externen Anschluss 62 als externe Stromversorgungsspannung Vo angelegt wird.
Die Filterschaltung 70 enthält eine Induktivität 72 und Kondensatoren 74, 76. Die Enden der Induktivität 72 sind elektrisch zwischen dem externen Anschluss 62 und der Inverteranordnung 80 geschaltet. Ein Ende des ersten Kondensators 74 ist elektrisch mit einem Ende der Induktivität 72 und dem externen Anschluss 62 verbunden, und das andere Ende des ersten Kondensators 74 ist geerdet oder mit Masse verbunden. Ein Ende des zweiten Kondensators 76 ist elektrisch mit dem anderen Ende der Induktivität 72 und der Inverteranordnung 80 verbunden, und das andere Ende des zweiten Kondensators 76 ist geerdet oder mit Masse verbunden. Auf diese Weise wird eine Filterschaltung 70 von einem □-Typ auf einer stromaufwärtigen Seite der Inverteranordnung 80 gebildet. Die Schaltung 70 filtert die externe Stromversorgungsspannung Vo, die an den externen Anschluss 62 angelegt wird, und gibt dann eine interne Stromversorgungsspannung Vi an die Inverteranordnung 80 aus. Demzufolge wird in dem Motortreiber 60 die Übertragung eines schwankenden Störsignals, welches beispielsweise durch eine momentane Unterbrechung der externen Stromversorgungsspannung Vo hervorgerufen wird, auf ein begrenztes Auftreten eines fehlerhaften Betriebes oder einer Fehlfunktion begrenzt.
Die Inverteranordnung 80 enthält eine Stromversorgungsschaltung 82 und eine Schalter-Schaltung 84. Die Stromversorgungsschaltung 82 besteht aus einer Brückenschaltung und ist elektrisch mit der Filterschaltung 70 verbunden. Dadurch wird die interne Stromversorgungsspannung Vi, die von der Filterschaltung 70 ausgegeben wird, an die Stromversorgungsschaltung 82 angelegt. Ferner begrenzt die Filterschaltung 70 die Übertragung von schwankenden Störgeräuschen oder Störsignalen, die durch den elektrischen Strom verursacht werden, welcher durch den Elektromotor 12 verbraucht wird, und zwar die Übertragung zu der Batterie 64 hin.
Die Stromversorgungsschaltung 82 umfasst eine Vielzahl von Zweigen 86u, 86v, 86w, die elektrisch mit entsprechenden Motorwicklungen 15 verbunden sind. In jedem der Zweige oder Arme 86u, 86v, 86w sind zwei Schalterelemente 88 in einer oberen Seite und einer unteren Seite jeweils vorgesehen und zwar von deren Verbindungspunkt mit der entsprechenden Motorwicklung 15. Beispielsweise kann jedes Schalterelement 88 aus einem Feldeffekttransistor eines MOS-Typs bestehen, der durch ein Treibersignal ein- und ausgeschaltet wird.
Die Schalter-Schaltung 84 umfasst eine integrierte Schaltung (IC) zusammen mit einem Speicher 89, um die Stromversorgungsschaltung 82 zu steuern, und sie ist elektrisch mit der Filterschaltung 70 verbunden. Ferner wird bei der oben erläuterten Konstruktion die interne Stromversorgungsspannung Vi auch von der Filterschaltung 70 zu der Schalter-Schaltung 84 zugeführt, und es kann die interne Stromversorgungsspannung Vi mit Hilfe der Schalter-Schaltung 84 erfasst werden. Ferner ist die Schalter-Schaltung 84 elektrisch mit dem externen Anschluss 62 verbunden und dadurch kann die Schalter-Schaltung 84 die externe Stromversorgungsspannung Vo erfassen. Ferner ist die Schalter-Schaltung 84 elektrisch mit dem Gateanschluss von jedem Schalterelement 88 verbunden, um das Schalterelement 88 einzuschalten und auszuschalten und zwar durch Ändern des Spannungspegels des Treibersignals, welches dem Schalterelement 88 zugeführt wird. Als ein Ergebnis wird der Energiezufuhrzustand von jeder Motorwicklung 18 geändert und zwar entsprechend dem Einschalten/Ausschalten des jeweiligen Schalterelements 88, sodass der Elektromotor 12 in Drehung versetzt wird und gestoppt wird.
Somit steuert die Schalter-Schaltung 84 gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Ein-/Aus-Schalten der Stromzufuhr zu jeder Motorwicklung 15 des Elektromotors 12 (im Folgenden als „Motor-Stromzufuhr“ bezeichnet) basierend auf der erfassten externen Stromversorgungsspannung Vo und der internen Stromversorgungsspannung Vi.
(EIN-/AUS-Steuerungsbetrieb der Motorstromzufuhr)
Unter Hinweis auf die 7 und 8 folgt nun eine Beschreibung des Prozesses gemäß dem Ein-/Aus-Steuerbetrieb der Motorstromzufuhr durch die Schalter-Schaltung 84. Es sei darauf hingewiesen, dass der Ein-/Aus-Steuerbetrieb nach dem Einschalten eines Zündschalters des Fahrzeugs gestartet wird und bei Ausschalten des Zündschalters beendet wird.
Wie in 7 gezeigt ist, wird bei dem Schritt S101 des Ein-/Aus-Steuerbetriebes bestimmt, ob die externe Stromversorgungsspannung Vo unter einem Schwellenwert Vth liegt.
Hierbei bildet der Schwellenwert Vth eine obere Grenze der Spannung, die erforderlich ist, um die Motorstromzufuhr auszuschalten, um die Inverteranordnung 80 zu schützen. Der Schwellenwert Vth ist voreingestellt, um die folgende Schwellenwertbedingung zu befriedigen, und ist in dem Speicher 89 der Schalter-Schaltung 84 abgespeichert.
Schwellenwertbedingung: der Schwellenwert ist kleiner als eine Differenz, die durch Subtrahieren eines vorausgesagten maximalen Wertes des Spannungsabfalls □Vd von einem normalen der Batteriespannung Vb erhalten wird (siehe 1 und 9).
Beispielsweise in einem Fall, bei dem der normale Wert der Batteriespannung Vb bei 12 V liegt und der vorausgesagte maximale Wert des Spannungsabfalls □Vd bei 2 bis 3 V liegt, kann der Schwellenwert Vth allgemein bei 7,7 V liegen.
Wenn bei dem Schritt S101 JA erhalten wird, verläuft die Operation weiter zu dem Schritt S102. Bei dem Schritt S102 wird ein Zeitgeber T gestartet und es wird dann bei einem Schritt S103 die Motorstromzufuhr in dem Einschaltzustand aufrecht erhalten (der Zustand ist eingeschaltet). Es wird dann bei einem Schritt S104 bestimmt, ob eine voreingestellte Ausschalt-Zeitperiode bzw. Ausschalt-Seiten-Zeitperiode Toff verstrichen ist und zwar seit dem Starten des Zeitgebers T. Wenn bei dem Schritt S104 die Antwort NEIN erhalten wird, kehrt die Operation zu dem Schritt S103 zurück. Es wird somit das Ausschalten der Motorstromzufuhr so lange verhindert, bis die voreingestellte Ausschalt-Seiten-Zeitperiode Toff verstrichen ist.
In diesem Zustand oder Moment ist die voreingestellte Ausschalt-Seiten-Zeitperiode Toff so voreingestellt, dass die folgenden ersten und zweiten Ausschaltzeit-Bedingungen befriedigt werden, und diese wird dann in dem Speicher 89 abgespeichert.
Erste Ausschaltzeit-Bedingung: die voreingestellte ausschaltseitige Zeitperiode ist gleich oder größer als eine momentane Spannungsunterbrechungszeit Tm, innerhalb welcher die Motorstromzufuhr nicht ausgeschaltet werden braucht, um die Inverteranordnung 80 zu schützen (siehe 11).
Zweite Ausschaltzeit-Bedingung: die voreingestellte ausschaltseitige Zeitperiode liegt innerhalb einer Abfallzeitperiode Ti, die von dem Zeitpunkt des Startens des Abfalls der internen Stromversorgungsspannung Vi und dem Zeitpunkt des Absinkens unter den Schwellenwert Vth (siehe 10) reicht.
Beispielsweise in einem Fall, bei dem die momentane Unterbrechungszeit Tm bei 100 µs liegt, und bei dem die Absinkzeitperiode Ti bei 176 µs liegt, wird die voreingestellte Ausschalt-Seiten-Zeitperiode Toff allgemein auf 130 ± 20 µs eingestellt.
Wenn bei dem Schritt S104 die antwort JA erhalten wird, das heißt wenn die voreingestellte Ausschalt-Seiten-Zeitperiode Toff verstrichen ist und zwar seit dem Zeitpunkt des Startens des Zeitgebers T, verläuft die Operation weiter zu einem Schritt S105. Bei dem Schritt S105 wird der Zeitgeber T angehalten und zurückgestellt. Es wird dann danach bei dem Schritt S106 bestimmt, ob die externe Stromversorgungsspannung Vo unter dem Schwellenwert Vth liegt. Wenn bei dem Schritt S106 die Antwort NEIN erhalten wird, verläuft die Operation zu einem Schritt S107. Bei dem Schritt S107 wird die Motorstromzufuhr in einem Einschaltzustand gehalten und die Operation kehrt zu dem Schritt S101 zurück. Es ist daher in einem Fall, bei dem die externe Stromversorgungsspannung Vo, die unter den Schwellenwert Vth abgefallen ist und zwar aufgrund einer momentanen Unterbrechung der Batteriespannung Vb, und danach wieder erneut über den Schwellenwert Vth angestiegen ist und zwar innerhalb der voreingestellten Ausschalt-Seiten-Zeitperiode Toff, nicht erforderlich die Motorstromzufuhr auszuschalten, um die Inverteranordnung 80 zu schützen. Somit wird der Einschaltzustand der Motorstromzufuhr aufrecht erhalten. Wenn im Gegensatz dazu bei dem Schritt S106 die Antwort JA erhalten wird, verläuft die Operation zu einem Schritt S108. Bei dem Schritt S108 wird die Motorstromzufuhr von dem Einschaltzustand in den Ausschaltzustand geändert (der Zustand wird ausgeschaltet), um die Inverteranordnung 80 zu schützen.
Bei der vorangegangenen Beschreibung wurden die Schritte, die für den Fall ausgeführt werden, bei dem bei dem Schritt S101 die Antwort JA erhalten wird. In der folgenden Beschreibung werden die Schritte erläutert, die für den Fall ausgeführt werden, wenn bei dem Schritt S101 als Antwort NEIN erhalten wird.
Wenn bei dem Schritt S101 die Antwort NEIN erhalten wird, verläuft die Operation zu dem Schritt S109. Bei dem Schritt S109 wird bestimmt, ob die interne Stromversorgungsspannung Vi niedriger ist als der Schwellenwert Vth, der aus dem gleichen Schwellenwert Vth besteht, welcher bei dem Schritt S101 verwendet wird. Wenn bei dem Schritt S109 die Antwort NEIN als Ergebnis erhalten wird, wird bestimmt, dass kein Bedarf dafür besteht die Motorstromzufuhr zu diesem Zeitpunkt auszuschalten und die Operation kehrt dann zu dem Schritt S101 zurück. Wenn im Gegensatz dazu bei dem Schritt S109 die Antwort JA erhalten wird, verläuft die Operation zu dem Schritt S108, bei dem die Motorstromzufuhr von dem Einschaltzustand in den Ausschaltzustand geändert wird, um die Inverteranordnung 80 zu schützen.
Wie oben beschrieben ist, wird dann gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wenn die externe Stromversorgungsspannung Vo unter den Schwellenwert Vth absinkt, die Motorstromzufuhr ausgeschaltet und zwar nach dem Verstreichen der voreingestellten Ausschalt-Seiten-Zeitperiode Toff. Wenn jedoch die interne Stromversorgungsspannung Vi unter den Schwellenwert Vth abfällt, wird die Motorstromzufuhr unmittelbar abgeschaltet.
Nach dem Abschalten der Motorstromzufuhr bei dem Schritt S108 verläuft die Operation zu einem Schritt S110 von 8, bei dem bestimmt wird, ob die externe Stromversorgungsspannung Vo über dem Schwellenwert Vth liegt, der aus dem gleichen Schwellenwert besteht wie der Schwellenwert Vth, der bei dem Schritt S101 verwendet wird. Wenn bei dem Schritt S110 die Antwort JA erhalten wird, verläuft die Operation zu einem Schritt S111. Bei dem Schritt S111 wird der Zeitgeber T gestartet. Dann wird bei einem folgenden Schritt S112 die Motorstromzufuhr in dem Ausschaltzustand gehalten. Danach wird bei dem Schritt S113 bestimmt, ob die interne Stromversorgungsspannung Vi über dem Schwellenwert Vth liegt, der aus dem gleichen Schwellenwert wie der Schwellenwert Vth von Schritt S110 besteht. Wenn bei dem Schritt S 113 NEIN erhalten wird, verläuft die Operation zu dem Schritt S 114. Bei dem Schritt S114 wird bestimmt, ob eine voreingestellte Einschalt-Zeitperiode bzw. Einschalt-Seiten-Zeitperiode Ton verstrichen ist und zwar seit dem Zeitpunkt des Startens des Zeitgebers T. Wenn bei dem Schritt S114 die Antwort NEIN erhalten wird, kehrt die Operation zu dem Schritt S112 zurück. Somit wird, wenn nicht die interne Stromversorgungsspannung Vi über den Schwellenwert Vth angehoben wird, das Einschalten der Motorstromzufuhr verhindert und zwar bis die voreingestellte Einschalt-Seiten-Zeitperiode Ton verstrichen ist.
Hierbei ist die voreingestellte Einschalt-Seiten-Zeitperiode Ton so voreingestellt, um den folgenden Ein-Zeit-Zustand oder -Bedingung zu befriedigen und diese wird dann in dem Speicher 89 gespeichert.
EIN-Zeit-Bedingung: die voreingestellte Ein-Seiten-Zeitperiode ist gleich oder größer als eine Hälfte eines maximalen Wertes eines Prell-Zyklus (chattering cycle), der für jede der Stromversorgungsspannungen Vo, Vi und die Batteriespannung Vb vorherbestimmt oder vorhergesagt ist.
Beispielsweise in einem Fall, bei dem die Hälfte des maximalen Wertes des Prell-Zyklus bei 160 ms liegt, kann die voreingestellte Einschalt-Seiten-Zeitperiode Ton allgemein auf 200 ± 10 ms eingestellt werden.
Wenn bei dem Schritt S114 die Antwort JA erhalten wird, das heißt wenn die voreingestellte Einschalt-Seiten-Zeitperiode Ton verstrichen ist und zwar seit dem Zeitpunkt des Startens des Zeitgebers T, verläuft die Operation zu einem Schritt S115. Bei dem Schritt S115 wird der Zeitgeber T gestoppt und zurückgestellt. Danach, bei einem Schritt S116 wird bestimmt, ob die externe Stromversorgungsspannung Vo über dem Schwellenwert Vth liegt. Wenn bei dem Schritt S116 die Antwort NEIN erhalten wird, verläuft die Operation zu einem Schritt S117. Bei dem Schritt S117 wird die Motorstromzufuhr in dem ausgeschalteten Zustand gehalten und die Operation kehrt zu dem Schritt S110 zurück. Daher wird in einem Fall, bei dem die externe Stromversorgungsspannung Vo, die über den Schwellenwert Vth angestiegen ist und zwar aufgrund des Prellens oder Einschwingens der externen Stromversorgungsspannung Vo oder der Batteriespannung Vb, und danach erneut unter den Schwellenwert Vth innerhalb der voreingestellten Einschalt-Seiten-Zeitperiode Ton abgefallen ist, das Einschalten der Motorstromzufuhr so realisiert, dass ein Schutz der Inverteranordnung 80 ausgeschaltet oder außer Bereitschaft gesetzt wird. Somit wird der Ausschaltzustand der Motorstromzufuhr aufrecht erhalten. Wenn im Gegensatz dazu bei dem Schritt S116 die Antwort JA erhalten wird, verläuft die Operation zu einem Schritt S118. Bei dem Schritt S118 wird die Motorstromzufuhr von dem Ausschaltzustand in den Einschaltzustand geändert und die Operation kehrt dann zu dem Schritt S101 zurück.
Bei der vorangegangenen Beschreibung wurde ein Fall dargestellt, bei dem die interne Stromversorgungsspannung Vi nicht über den Schwellenwert Vth angestiegen ist und zwar innerhalb der voreingestellten Einschalt-Seiten-Zeitperiode Ton nachdem die externe Stromversorgungsspannung Vo über den Schwellenwert Vth angewachsen ist. In einem entgegengesetzten Fall (das heißt in einem Fall, bei dem bei dem Schritt S113 die Antwort JA erhalten wird), der dem oben erläuterten Fall entgegengesetzt ist, verläuft die Operation zu einem Schritt S119, bei welchem der Zeitgeber T zurückgestellt wird und dann erneut gestartet wird. Bei dem nachfolgenden Schritt S120 wird die Motorstromzufuhr in dem ausgeschalteten Zustand gehalten. Es wird dann bei einem Schritt S121 bestimmt, ob die voreingestellte Einschalt-Seiten-Zeitperiode Ton, welches die gleiche ist wie die voreingestellte Einschalt-Seiten-Zeitperiode Ton des Schrittes S 114, verstrichen ist und zwar seit dem Zeitpunkt des erneuten Startens des Zeitgebers T. Wenn bei dem Schritt S121 die Antwort NEIN erhalten wird, kehrt die Operation zu dem Schritt S120 zurück. Daher wird nach dem Ansteigen der externen Stromversorgungsspannung Vo über den Schwellenwert Vth hinaus, das Einschalten der Motorstromzufuhr verhindert und zwar bis zu dem Zeitpunkt des Überschreitens der internen Stromversorgungsspannung Vi des Schwellenwertes Vth und auch bis zu dem Zeitpunkt nach dem Verstreichen der voreingestellten Einschalt-Seiten-Zeitperiode Ton und zwar seit dem Zeitpunkt des Anwachsens der internen Stromversorgungsspannung Vi über den Schwellenwert Vth hinaus.
Wenn bei dem Schritt S121 die Antwort JA erhalten wird, das heißt wenn die voreingestellte Einschalt-Seiten-Zeitperiode Ton verstrichen ist und zwar seit dem Zeitpunkt des Wiederstartens des Zeitgebers T, verläuft die Operation zu einem Schritt S122. Bei dem Schritt S122 wird der Zeitgeber T angehalten und zurückgestellt. Danach wird bei dem Schritt S123 erneut bestimmt, ob die interne Stromversorgungsspannung Vi über dem Schwellenwert Vth liegt. Wenn bei dem Schritt S123 die Antwort NEIN erhalten wird, verläuft die Operation zu einem Schritt S124. Bei dem Schritt S124 wird die Motorstromzufuhr in dem Ausschaltzustand gehalten und die Operation kehrt dann zu dem Schritt S110 zurück. Daher wird in einem Fall, bei welchem die interne Stromversorgungsspannung Vi, die über den Schwellenwert Vth aufgrund des Prellens (chattering) der internen Stromversorgungsspannung Vi oder der Batteriespannung Vb erhöht worden ist, und nach dem diese erneut unter den Schwellenwert Vth innerhalb der voreingestellten Einschalt-Seiten-Zeitperiode Ton abgefallen ist, das Einschalten der Motorstromzufuhr so gestaltet, dass ein Schutz der Inverteranordnung 80 außer Bereitschaft gesetzt wird. Somit wird der ausgeschaltete Zustand der Motorstromzufuhr beibehalten. Wenn im Gegensatz dazu bei dem Schritt S123 JA erhalten wird, verläuft die Operation weiter zu einem Schritt S125. Bei dem Schritt S125 wird die Motorstromzufuhr von dem ausgeschalteten Zustand in den eingeschalteten Zustand geändert und die Operation kehrt dann zu dem Schritt S101 zurück.
Bei der vorangegangenen Beschreibung sind die Schritte, die in einem Fall ausgeführt werden, bei den bei dem Schritt S110 die Antwort JA erhalten wird, erläutert.
In der folgenden Beschreibung werden die Schritte erläutert, die für den Fall ausgeführt werden, dass bei dem Schritt S110 die Antwort NEIN erhalten wird.
Wenn bei dem Schritt S110 NEIN erhalten wird, verläuft die Operation zu einem Schritt S126. Bei dem Schritt S126 wird bestimmt, ob die interne Stromversorgungsspannung Vi über dem Schwellenwert Vth liegt, der aus dem gleichen Schwellenwert Vth besteht, der bei dem Schritt S110 verwendet wird. Wenn bei dem Schritt S126 die Antwort NEIN erhalten wird, wird bestimmt, dass kein Bedarf dafür besteht die Motorstromzufuhr zu diesem Zeitpunkt einzuschalten und die Operation kehrt dann zu dem Schritt S110 zurück. Wenn im Gegensatz dazu bei dem Schritt S110 JA erhalten wird, verläuft die Operation zu einem Schritt S127, bei welchem der Zeitgeber T gestartet wird und die Operation verläuft dann weiter zu dem Schritt S120. Somit wird für einen solchen Fall das Einschalten der Motorstromzufuhr verhindert und zwar bis zu dem Zeitpunkt des Verstreichens der voreingestellten Einschalt-Seiten-Zeitperiode Ton seit dem Zeitpunkt des Startens des Zeitgebers T. Nach dem Verstreichen der Zeit gemäß der voreingestellten Einschalt-Seiten-Zeitperiode Ton wird die Motorstromzufuhr in dem ausgeschalteten Zustand gehalten oder sie wird in den eingeschalteten Zustand umgeschaltet, was von der Beziehung zwischen der internen Stromversorgungsspannung Vi und dem Schwellenwert Vth abhängig ist.
(Betrieb der Schalter-Schaltung)
Es folgt nun eine Beschreibung von ersten bis fünften als Beispiel gewählten Betriebsarten der Schalter-Schaltung 84, die durch eine Ein-/Aus-Steueroperation von den 7 und 8 realisiert wird.
(Erste als Beispiel gewählte Betriebsart)
1 zeigt eine erste als Beispiel gewählte Betriebsart oder Operation, bei der lediglich die externe Stromversorgungsspannung Vo unter den Schwellenwert Vth abgesunken ist und dann wieder hergestellt ist, während jedoch die interne Stromversorgungsspannung Vi aufrecht erhalten wird und zwar beispielsweise durch die elektrische Energieerzeugung des Elektromotors 12, die unmittelbar mit dem Absinken der Batteriespannung Vb ausgeführt wird oder auch gleichzeitig bei einem anormalen Spannungsabfall der Signalleitung 66.
Spezifischer gesagt wird bei der ersten als Beispiel gewählten Betriebsart, wenn die externe Stromversorgungsspannung Vo unter den Schwellenwert Vth abgesunken ist, das Ausschalten der Motorstromzufuhr verhindert, bis die voreingestellte Ausschalt-Seiten-Zeitperiode Toff verstrichen ist. Wenn dann die voreingestellte Ausschalt-Seiten-Zeitperiode Toff verstrichen ist, wird die Motorstromzufuhr ausgeschaltet und dadurch verschwindet dann der Spannungsabfall ΔVd auf der Signalleitung 66. Jedoch wird bei der ersten als Beispiel gewählten Betriebsart die Motorstromzufuhr in dem Ausschaltzustand gehalten, da die externe Stromversorgungsspannung Vo nicht über den Schwellenwert Vth ansteigt.
Wenn danach die externe Stromversorgungsspannung Vo über den Schwellenwert Vth ansteigt, wird das Einschalten der Motorstromzufuhr so lange verhindert, bis die voreingestellte Einschalt-Seiten-Zeitperiode Ton verstrichen ist. Wenn dann die voreingestellte Einschalt-Seiten-Zeitperiode Ton verstrichen ist, wird die Motorstromzufuhr eingeschaltet und dadurch wird ein Spannungsabfall ΔVd auf der Signalleitung 66 erzeugt. Jedoch wird bei der ersten als Beispiel gewählten Betriebsart die Motorstromzufuhr in dem eingeschalteten Zustand gehalten, da die externe Stromversorgungsspannung Vo nicht unter den Schwellenwert Vth abgesunken ist.
Wie oben dargelegt wurde, wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform unmittelbar nach dem Abfallen der externen Stromversorgungsspannung Vo unter den Schwellenwert Vth das Ausschalten der Motorstromzufuhr verhindert. Auch wird unmittelbar nach einem Ansteigen der externen Stromversorgungsspannung Vo von dem Schwellenwert Vth das Einschalten der Motorstromzufuhr verhindert. Daher kann ein Stromzufuhr-Prellvorgang oder schneller Umschaltvorgang in vorteilhafterweise Weise eingeschränkt werden.
(Zweite als Beispiel gewählte Betriebsart)
9 zeigt eine zweite als Beispiel gewählte Betriebsart, bei der lediglich die interne Stromversorgungsspannung Vi unter den Schwellenwert Vth abfällt und zwar aufgrund einer plötzlichen Zunahme des Stromes, der durch den Elektromotor 12 verbraucht wird, und dann diese Spannung wieder hergestellt wird.
Spezifischer gesagt wird bei der zweiten als Beispiel gewählten Betriebsart, wenn die interne Stromversorgungsspannung Vi unter den Schwellenwert Vth abfällt, die Motorstromzufuhr unmittelbar ausgeschaltet ohne dass auf das Verstreichen der voreingestellten Ausschalt-Seiten-Zeitperiode Toff gewartet wird. Somit wird die Inverteranordnung 80 und wird auch der Elektromotor 12 geschützt.
Ferner wird bei der zweiten als Beispiel gewählten Betriebsart das Ausschalten der Motorstromzufuhr so realisiert, dass ein Spannungsabfall ΔVd verschwindet oder zum Verschwinden gebracht wird, so dass die interne Stromversorgungsspannung Vi zeitweilig über den Schwellenwert Vth anwächst. Jedoch wird gemäß dem zuvor erläuterten Ein-Zeit-Zustand oder -Bedingung die interne Stromversorgungsspannung Vi abgesenkt und wird dadurch unter dem Schwellenwert Vth gehalten und zwar bis nach dem Verstreichen der voreingestellten Einschalt-Seiten-Zeitperiode Ton und zwar seit dem Zeitpunkt des Anwachsens der internen Stromversorgungsspannung Vi über den Schwellenwert Vth. Es wird daher das Einschalten der Motorzufuhr verhindert und es wird der Stromzufuhr-Ausschaltzustand beibehalten.
Wenn danach die interne Stromversorgungsspannung Vi über den Schwellenwert Vth ansteigt, wird das Einschalten der Motorstromzufuhr verhindert und zwar bis nach dem Verstreichen der voreingestellten Einschalt-Seiten-Zeitperiode Ton. Wenn dann die voreingestellte Einschalt-Seiten-Zeitperiode Ton verstrichen ist, wird die Motorstromzufuhr eingeschaltet und dadurch wird der Spannungsabfall ΔVd auf der Signalleitung 66 hervorgerufen. Jedoch wird bei dem zweiten als Beispiel gewählten Betrieb die Motorstromzufuhr in dem eingeschalteten Zustand aufrecht erhalten, da die interne Stromversorgungsspannung Vi nicht unter den Schwellenwert Vth abgefallen ist.
Gemäß der vorangegangenen Beschreibung wird bei der vorliegenden Ausführungsform das Einschalten der Motorstromzufuhr verhindert und zwar zu dem Zeitpunkt des Prellvorganges (chattering) der internen Stromversorgungsspannung Vi, der durch das Verschwinden des Spannungsabfalls ΔVd verursacht wird und zwar ebenfalls zu dem Zeitpunkt unmittelbar nach dem Anwachsen der internen Stromversorgungsspannung Vi über den Schwellenwert Vth. Somit kann ein Energiezufuhr-Flattern (chattering) eingeschränkt werden.
(Dritte als Beispiel gewählte Betriebsart)
10 zeigt die dritte als Beispiel gewählte Betriebsart, bei der die externe Stromversorgungsspannung Vo und die interne Stromversorgungsspannung Vi beide unter den Schwellenwert Vth abfallen und dann wieder hergestellt werden und zwar aufgrund eines Abfalls in der Batteriespannung Vb oder aufgrund eines anormalen Spannungsabfalls auf der Signalleitung 66 oder/und aufgrund einer plötzlichen Zunahme des verbrauchten Stromes des Elektromotors 12.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist entsprechend der Betriebsart der Filterschaltung 70 die Abnahmerate der internen Stromversorgungsspannung Vi kleiner als die Abnahmerate der externen Stromversorgungsspannung Vo. Wenn daher bei der dritten als Beispiel gewählten Betriebsart die externe Stromversorgungsspannung Vo unter den Schwellenwert Vth abfällt, wird das Ausschalten der Motorstromzufuhr verhindert.
Darüber hinaus wird bei der vorliegenden Ausführungsform die interne Stromversorgungsspannung Vi niemals unter den Schwellenwert Vth innerhalb der voreingestellten Ausschalt-Seiten-Zeitperiode Toff abgesenkt und zwar aufgrund der zuvor erläuterten zweiten Aus-Zeit-Bedingung. Wenn daher bei der dritten beispielhaften Betriebsweise die voreingestellte Ausschalt-Seiten-Zeitperiode Toff verstrichen ist, wird die Motorstromzufuhr ausgeschaltet und dadurch verschwindet dann der Spannungsabfall ΔVd. Jedoch wird die interne Stromversorgungsspannung Vi unter dem Schwellenwert Vth gehalten und zwar basierend auf dem gleichen Prinzip wie dies bei der zuvor erläuterten zweiten beispielhaften Betriebsweise der Fall ist. Somit wird die Motorstromzufuhr in dem ausgeschalteten Zustand gehalten, um den Abfall der internen Stromversorgungsspannung Vi unter den Schwellenwert Vth zu handhaben.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist aufgrund des Betriebes der Filterschaltung 70 die Zunahmerate der internen Stromquellenspannung Vi kleiner als die Zunahmerate der externen Stromquellenspannung Vo. Wenn daher bei der dritten als Beispiel gewählten Betriebsart die interne Stromquellenspannung Vi über den Schwellenwert Vth innerhalb der Einschalt-Seiten-Zeitperiode Ton anwächst und zwar seit dem Zeitpunkt der Zunahme der externen Stromquellenspannung Vo über den Schwellenwert Vth nachdem die externe Stromquellenspannung oder Stromversorgungsspannung Vo über den Schwellenwert Vth hinaus angestiegen ist, wird das Einschalten der Motorstromzufuhr so lange verhindert gehalten, bis die voreingestellte Einschalt-Seiten-Zeitperiode Ton verstrichen ist und zwar seit dem Zeitpunkt der Zunahme der internen Stromversorgungsspannung Vi über den Schwellenwert Vth. Wenn dann die voreingestellte Einschalt-Seiten-Zeitperiode Ton verstrichen ist und zwar nach der Zunahme der internen Stromversorgungsspannung Vi über den Schwellenwert Vth hinaus, wird die Motorstromzufuhr eingeschaltet und dadurch tritt dann ein Spannungsabfall ΔVd auf. Aufgrund des Prinzips, welches ähnlich demjenigen der zweiten als Beispiel gewählten Betriebsart ist, wird die interne Stromversorgungsspannung Vi nicht unter den Schwellenwert Vth abgesenkt, sodass die Motorstromzufuhr in dem eingeschalteten Zustand gehalten wird.
Wie oben beschrieben ist, wird bei der vorliegenden Ausführungsform das Ausschalten der Motorstromzufuhr unmittelbar nach der Abnahme der externen Stromversorgungsspannung oder Stromquellenspannung Vo unter den Schwellenwert Vth verhindert. Ferner wird auch das Einschalten der Motorstromzufuhr zum Zeitpunkt des Flatterns oder Schwankens der internen Stromquellenspannung Vi verhindert, welches durch das Verschwinden des Spannungsabfalls ΔVd verursacht wird, und auch zum Zeitpunkt unmittelbar nach der Zunahme der externen Stromversorgungsspannung Vo und der internen Stromversorgungsspannung Vi über den Schwellenwert Vth. Daher kann ein Stromzufuhr-Prellvorgang oder -Schwingen eingeschränkt werden.
(Vierte als Beispiel gewählte Betriebsart)
11 zeigt eine vierte als Beispiel gewählte Betriebsart, bei der lediglich die externe Stromversorgungsspannung Vo unter den Schwellenwert Vth abfällt und zwar aufgrund einer momentanen Unterbrechung der Batteriespannung Vb und einem anschließenden Wiederherstellen derselben.
Bei der vorliegenden Ausführungsform kann aufgrund des Betriebes der Filterschaltung 70 die interne Stromquellenspannung Vi nicht einfach geändert werden und zwar selbst dann nicht, wenn die Batteriespannung Vb momentan unterbrochen wird. Somit wird bei der vierten als Beispiel gewählten Betriebsart die Motorstromzufuhr verhindert, wenn die externe Stromversorgungsspannung Vo unter den Schwellenwert Vth abfällt und zwar aufgrund einer momentanen Unterbrechung der Batteriespannung Vb. Jedoch wird gemäß dem zuvor erläuterten ersten Aus-Zeit-Zustand oder -Bedingung die externe Stromversorgungsspannung Vo wieder hergestellt und zwar vor dem Verstreichen der voreingestellten Ausschalt-Seiten-Zeitperiode Toff nach einem Abnehmen der externen Stromversorgungsspannung Vo unter den Schwellenwert Vth. Auf diese Weise wird die externe Stromversorgungsspannung Vo über den Schwellenwert Vth hinaus erhöht und zwar vor dem Verstreichen der voreingestellten Ausschalt-Seiten-Zeitperiode Toff, sodass die Motorstromzufuhr in dem eingeschalteten Zustand gehalten wird. Somit wird die Motorstromzufuhr in dem eingeschalteten Zustand gehalten und zwar ungeachtet dem Auftreten einer momentanen Unterbrechung der Batteriespannung Vb. Daher kann ein Energiezufuhr-Flattern eingeschränkt werden.
Wie oben beschrieben ist kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Energiezufuhr-Flattern oder -Prellen in ausreichender Weise und auch zuverlässig eingeschränkt werden, sodass ein Ausfall oder Fehler der Inverteranordnung 80 eingeschränkt werden kann und dadurch die Haltbarkeit der Inverteranordnung 80 verbessert werden kann. Als ein Ergebnis kann die Ventil-Zeitsteuerung in stabiler Weise über eine lange Zeitperiode eingestellt werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass bei der oben beschriebenen Ausführungsform die Schalter-Schaltung 84, die einen Ein-/Aus-Steuerbetrieb der Schritte S101 bis S109 durchführt, der „Energiezufuhr-Ausschalteinrichtung“ der vorliegenden Erfindung entspricht, und die Schalter-Schaltung 84, welche die Ein-/Aus-Steueroperation der Schritte S110 bis S127 durchgeführt, der „Stromzufuhr-Einschalteinrichtung“ der vorliegenden Erfindung entspricht.
(Andere Ausführungsformen)
Die vorliegende Erfindung wurde in Bezug auf eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben erläuterte Ausführungsform beschränkt und die oben erläuterte Ausführungsform kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch modifizier werden.
Wenn beispielsweise die Motorenergiezufuhr ausgeschaltet wird und zwar basierend auf der internen Stromversorgungsspannung Vi ähnlich dem Fall der externen Stromversorgungsspannung Vo, kann die Motorenergiezufuhr ausgeschaltet werden und zwar nach dem Verstreichen der voreingestellten Ausschalt-Seiten-Zeitperiode Toff und zwar seit dem Zeitpunkt der Abnahme der internen Stromversorgungsspannung Vi unter den Schwellenwert Vth.
Der Elektromotor 12 kann als irgendein Elektromotor anders als dem zuvor erläuterten bürstenlosen Motor verwendet werden. Zusätzlich kann die Filterschaltung 70 aus irgendeiner Filterschaltung bestehen, die anders aufgebaut ist als die oben erläuterte Filterschaltung von π-Typ, solange sie die Operationswirkungen der vorliegenden Erfindung realisieren kann. Ferner kann der zu verwendende Steuermechanismus 20 aus irgendeinem Mechanismus bestehen anders als denjenigen, die eine Differentialgetriebeanordnung 30 und eine Gestängeanordnung 50 enthalten, die weiter oben erläutert wurden, solange diese eine Steuerung der Ventil-Zeitlagen der Brennkraftmaschine durch den in Drehung versetzten Elektromotor durchführen können.
Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung auch nicht nur bei einem Motortreiber für Ventil-Zeitsteuer-Controller anwendbar, sondern auch bei vielfältigen Typen von Motortreibern, die Gebrauch von einer Stromversorgungsspannung machen, um einen Elektromotor zu erregen.

Claims

Motortreiber, mit: einer Filterschaltung (70), welche eine externe Stromversorgungsspannung (Vo) filtert und danach eine interne Stromversorgungsspannung (Vi) ausgibt; und eine Stromversorgungsschaltung (82), welche die interne Stromversorgungsspannung (Vi) empfängt und eine Energiezufuhr zu einem Elektromotor (12) durchführt, einer Energiezufuhr-Ausschalteinrichtung (S101 bis S109), zum Ausschalten der Energiezufuhr von der Stromversorgungsschaltung (82) zu dem Elektromotor (12) beim Erfüllen der Bedingung, dass die externe Stromversorgungsspannung (Vo) und die interne Stromversorgungsspannung (Vi) unter einem Schwellenwert (Vth) liegt; und einer Energiezufuhr-Einschalteinrichtung (S110 bis S127) zum Einschalten der Energiezufuhr von der Stromversorgungsschaltung (82) zu dem Elektromotor (12) beim Erfüllen der Bedingung, dass die externe Stromversorgungsspannung (Vo) und die interne Stromversorgungsspannung (Vi) über dem Schwellenwert (Vth) liegt, wobei die Energiezufuhr-Einschalteinrichtung (S 110 bis S 127) das Einschalten der Energiezufuhr von der Stromversorgungsschaltung (82) zu dem Elektromotor (12) von dem Zeitpunkt der Zunahme der externen Stromversorgungsspannung (Vo) über den Schwellenwert (Vth) bis zu dem Zeitpunkt des Verstreichens der voreingestellten Einschalt-Zeitperiode (Ton) von dem Zeitpunkt der Zunahme der externen Stromversorgungsspannung (Vo) über dem Schwellenwert (Vth) verhindert; wenn die interne Stromversorgungsspannung (Vi) über den Schwellenwert (Vth) hinaus angewachsen ist und zwar vor dem Zeitpunkt des Verstreichens der voreingestellten Einschalt-Zeitperiode (Ton) seit dem Zeitpunkt der Zunahme der externen Stromversorgungsspannung (Vo) über den Schwellenwert (Vth), verhindert die Energiezufuhr-Einschalteinrichtung (S110 bis S127) das Einschalten der Energiezufuhr von der Stromversorgungsschaltung (82) zu dem Elektromotor (12) bis zu dem Zeitpunkt des Verstreichens der voreingestellten Einschalt-Zeitperiode (Ton) seit dem Zeitpunkt der Zunahme der internen Stromversorgungsspannung (Vi) über dem Schwellenwert (Vth) hinaus.
Motortreiber nach Anspruch 1, bei dem: die Energiezufuhr-Einschalteinrichtung (S110 bis S127) die Energiezufuhr von der Stromversorgungsschaltung (82) zu dem Elektromotor (12) einschaltet, wenn die externe Stromversorgungsspannung (Vo) über dem Schwellenwert (Vth) liegt und zwar zum Zeitpunkt des Verstreichens der voreingestellten Einschalt-Zeitperiode (Ton) seit dem Zeitpunkt der Zunahme der externen Stromversorgungsspannung (Vo) über den Schwellenwert (Vth) hinaus; und die Energiezufuhr-Einschalteinrichtung (S110 bis S127) den Ausschaltzustand der Energiezufuhr von der Stromversorgungsschaltung (82) zu dem Elektromotor (12) aufrecht erhält, wenn die Stromversorgungsspannung unter dem Schwellenwert (Vth) liegt und zwar zu dem Zeitpunkt des Verstreichens der voreingestellten Einschalt-Zeitperiode (Ton) seit dem Zeitpunkt der Zunahme der externen Stromversorgungsspannung (Vo) über dem Schwellenwert (Vth) hinaus.
Motortreiber nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Energiezufuhr-Ausschalteinrichtung (S101 bis S109) das Ausschalten der Energiezufuhr von der Stromversorgungsschaltung (82) zu dem Elektromotor (12) so lange verhindert, bis eine voreingestellte Ausschalt-Zeitperiode (Toff) seit dem Zeitpunkt der Abnahme der externen Stromversorgungsspannung (Vo) unter den Schwellenwert (Vth) verstrichen ist.
Motortreiber nach Anspruch 3, bei dem: die Energiezufuhr-Ausschalteinrichtung (S101 bis S109) die Energiezufuhr von der Stromversorgungsschaltung (82) zu dem Elektromotor (12) ausschaltet, wenn die externe Stromversorgungsspannung (Vo) unter dem Schwellenwert (Vth) liegt und zwar zum Zeitpunkt des Verstreichens der voreingestellten Ausschalt-Zeitperiode (Toff) und zwar seit dem Zeitpunkt der Abnahme der externen Stromversorgungsspannung (Vo) unter den Schwellenwert (Vth); und die Energiezufuhr-Ausschalteinrichtung (S101 bis S109) den Einschaltzustand der Energiezufuhr von der Stromversorgungsschaltung (82) zu dem Elektromotor (12) aufrecht erhält, wenn die Stromversorgungsspannung über dem Schwellenwert (Vth) liegt und zwar zu dem Zeitpunkt des Verstreichens der voreingestellten Ausschalt-Zeitperiode (Toff) (off-side time period).
Motortreiber nach Anspruch 3 oder 4, bei dem die Energiezufuhr-Ausschalteinrichtung (S101 bis S109) die Energiezufuhr von der Stromversorgungsschaltung (82) zu dem Elektromotor (12) zum Zeitpunkt der Abnahme der internen Stromversorgungsspannung (Vi) unter den Schwellenwert (Vth) ausschaltet.
Motortreiber nach Anspruch 5, bei dem die voreingestellte Ausschalt-Zeitperiode (Toff) so eingestellt ist, dass sie innerhalb einer Abnahmezeitperiode zwischen einem Zeitpunkt des Startens der Abnahme der internen Stromversorgungsspannung (Vi) und dem Zeitpunkt der Abnahme der internen Stromversorgungsspannung (Vi) unter dem Schwellenwert (Vth) liegt.
Ventil-Zeitsteuer-Controller, mit: einem Elektromotor (12); einem Motortreiber (60) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, welcher den Elektromotor (12) unter Verwendung einer Stromversorgungsspannung antreibt; einem Steuermechanismus (20), welcher die Ventil-Zeitsteuerung einer Brennkraftmaschine vermittels der Drehung des Elektromotors (12) einstellt.