DE112011105180B4

DE112011105180B4 - Motoransteuervorrichtung

Info

Publication number: DE112011105180B4
Application number: DE112011105180.8T
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki Ajima; Norikazu Matsuzaki; Kentaro Ueno; Masaru Sakuma
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2011-04-25
Filing date: 2011-04-25
Publication date: 2021-08-12
Anticipated expiration: 2031-04-26
Also published as: CN103518321A; US9143065B2; CN103518321B; WO2012147142A1; DE112011105180T5; JP5785251B2; JPWO2012147142A1; US20140035493A1

Abstract

Eine Motoransteuervorrichtung (101) zum Steuern einer Ausgangsspannung in Abhängigkeit eines ersten Erfassungssignals und eines zweiten Erfassungssignals die von einem ersten Rotationspositionssensor (320) ausgegeben werden, umfassend:
eine Rotationspositions-Erfassungseinheit (150) zum Erfassen einer Rotationsposition (θ) eines Motors (300) basierend auf einem Abtastwert (SA, SB) des ersten Erfassungssignals und einem Abtastwert (CA, CB) des zweiten Erfassungssignals,
gekennzeichnet dadurch, dass:
die Rotationspositions-Erfassungseinheit (150) zum Berechnen der Rotationsposition (θ) die Abtastwerte (SA, CA) des ersten und des zweiten Erfassungssignals entsprechend einer ersten festgelegten Zeiteinteilung verwendet, wenn eine Quadratsumme der Abtastwerte (SA, CA) ein vorgegebener Wert ist, und
die Rotationspositions-Erfassungseinheit (150) zum Berechnen der Rotationsposition (θ) den Abtastwert (SA) des ersten Erfassungssignals entsprechend einer ersten festgelegten Zeiteinteilung verwendet und den Abtastwert (CB) des zweiten Erfassungssignals entsprechend einer zweiten festgelegten Zeiteinteilung verwendet, wenn die Quadratsumme der zwei Abtastwerte (SA, CA) nicht der vorgegebene Wert ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motoransteuervorrichtung, die ausgebildet ist, auch wenn eine geeignete Wellenform und eine ungeeignete Wellenform in einem Erfassungssignal von einem Rotationspositionssensor eines Motors enthalten sind, zum Steuern einer Ausgangsspannung gemäß eines Zustands des Motors.
Stand der Technik
Eine Motorvorrichtung unter Verwendung eines Motors steuert den Motor gemäß einem Erfassungssignal an, das von einem Rotationspositionssensor des Motors erfasst wird. Andererseits, wenn ein Erfassungssignal eine Anormalität hat, meldet die Motorvorrichtung den Anormalitätszustand an einen Benutzer, wodurch ein sicherer Betrieb des Motors durch eine schnelle Wartung erreicht wird. Die Patentliteratur 1 beschreibt eine Technik zum Bestimmen, ob Erfassungssignale von zwei Rotationspositionssensoren mit einer Amplitude während einer Normalzeit übereinstimmen, und Erfassen einer Anormalität der Rotationspositionssensoren basierend auf dem Bestimmungsergebnis. Die Patentliteratur 2 beschreibt eine Technik, wenn eine Anormalität in einem Ausgangssignal von einem aus Drei-Phasen-Ausgangs-Rotationspositionssensoren erfasst wird, zum weiterhin Ansteuern des Motors durch eine Verwendung der zwei verbleibenden Ausgangssignale.
Zitierungsliste
Patentliteratur

PTL1: JP 2005 -147 733 A
PTL2: JP 2008 -196 937 A
PTL3: JP 2006 -177 750 A
PTL4: JP 2008 - 51559 A
PTL5: US 2008 / 0 203 962 A1
PTL6: US 6 615 152 B2

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Jedoch ist es mit dem in der Patentliteratur 1 beschriebenen Verfahren in dem Fall eines Rotationspositionssensors schwierig, zu bestimmen, ob ein Eingangssignal, das sich in seiner Amplitude mit der Rotation des Motors ändert, mit einer Amplitude während der Normalzeit übereinstimmt. Das heißt, es ist schwierig, zu bestimmen, ob die Änderung in der Amplitude aufgrund einer Änderung der Rotationsposition ist oder aufgrund einer Anormalität des Rotationspositionssensors. Daher kann in dem Fall eines Rotationspositionssensors seine Anormalität nicht genau erfasst werden. Die Patentliteratur 3 lehrt, dass vor Abstellen des Motors eine Störung ermittelt werden soll, wozu eine Quadratsumme aus einem sinusförmigen und einem cosinusförmigen Erfassungssignal zu bilden sei und mit einem Referenzwert verglichen werden soll. Immer wenn diese Quadratsumme der beiden gleichzeitig erfassten Signale von einem vorgegebenen Wert abweicht, sei der Motor von einer Störung betroffen. Die Patentliteratur 3 lehrt somit stets die gleichzeitige Erhebung des ersten und des zweiten Abtastwertes. Gemäß der Lehre der Patentliteratur 3 ist es daher nicht möglich, dass bei einem Abweichen der Quadratsummen der gleichzeitig ermittelten Erfassungssignale von dem störungsfreien Wert auf einen Abtastwert eines der Erfassungssignale an einem früheren oder nachfolgenden Abtastzeitpunkt zurückgegriffen werden kann und damit im Rahmen einer Störungsanalyse bestimmt werden kann, ob tatsächlich der Motor bzw. dessen Rotationsposition selbst eine Störung/ Anomalität aufweisen oder ob vielmehr der Rotationspositionssensor eine Störung/ Anomalität aufweist. Auch die Patentliteratur 4 lehrt, dass ein sinusförmiges und ein cosinusförmiges Erfassungssignal gleichzeitig ausgewertet werden sollen, wodurch eine weitere Störungsanalyse nicht ermöglicht wird. Die Patentliteratur 5 lehrt, dass der Rotationspositionssensor zur Bestimmung der Motorzustände geeignet sei. Die Auswertung erfolgt wiederum zeitgleich, so dass eine Störungsanalyse, die den Rotationspositionssensor selbst als fehlerhaft ausweist, nicht möglich ist. Die Patentliteratur 6 lehrt, dass zur Störungsermittlung amplituden- oder phasenmodulierte Signale des Rotationspositionssensors gleichzeitig auszuwerten seien. Damit ist es wiederum nicht möglich, zu beurteilen, ob tatsächlich der Motor bzw. dessen Rotationsposition eine Störung aufweist oder ob vielmehr der Rotationspositionssensor eine Störung aufweist, der Motor selber aber störungsfrei läuft.
Andererseits in dem Fall der Patentliteratur 2, wenn zumindest zwei Ausgangssignale aus drei Ausgangssignalen nicht normal sind, ist es schwierig, eine Rotationsposition des Motors durch die Rotationspositionssensoren genau zu erfassen. Deshalb, wenn ein geeigneter Zustand und ein ungeeigneter Zustand abwechselnd in den Wellenformen der zwei Ausgangssignale erscheinen, kann eine Rotationsposition nur in einem Zeitraum genau erfasst werden, in dem die Wellenformen der Ausgangssignale in dem geeigneten Zustand sind. Das heißt, dass die Rotation des Motors kann nicht gehalten werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Motoransteuervorrichtung vorzusehen, die den Motor basierend auf zwei Erfassungssignalen weiter ansteuern kann, auch wenn ein geeigneter Zustand und ein ungeeigneter Zustand abwechselnd in den zwei Erfassungssignalen von Rotationspositionssensoren gemäß einem Rotationsstop oder Betriebszustand des Motors erscheinen.
Lösung des Problems
Eine Motoransteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zum Steuern einer Ausgangsspannung in Abhängigkeit eines ersten Erfassungssignals und eines zweiten Erfassungssignals, die von einem ersten Rotationspositionssensor ausgegeben werden, umfasst eine Rotationspositions-Erfassungseinheit zum Erfassen einer Rotationsposition eines Motors basierend auf einem Abtastwert, SA, SB, des ersten Erfassungssignals und einem Abtastwert, CA, CB, des zweiten Erfassungssignals. Die Motoransteuervorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationspositions-Erfassungseinheit zum Berechnen der Rotationsposition die Abtastwerte, SA, CA, des ersten und des zweiten Erfassungssignals entsprechend einer ersten festgelegten Zeiteinteilung verwendet, wenn eine Quadratsumme der Abtastwerte SA, CA ein vorgegebener Wert ist, und die Rotationspositions-Erfassungseinheit zum Berechnen der Rotationsposition den Abtastwert, SA, des ersten Erfassungssignals entsprechend einer ersten festgelegten Zeiteinteilung verwendet und den Abtastwert, CB, des zweiten Erfassungssignals entsprechend einer zweiten festgelegten Zeiteinteilung verwendet, wenn die Quadratsumme der zwei Abtastwerte SA, CA nicht der vorgegebene Wert ist. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Variander Erfindung.
Effekte der Erfindung
Mit der Motoransteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Stoppzustand des Motors auf das Minimum zu beschränken, auch wenn eine geeignete Wellenform und eine ungeeignete Wellenform in zwei Erfassungssignalen enthalten sind.
Andere Aufgaben, Strukturen und Effekte zu den oben beschriebenen werden aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen deutlicher.
Figurenliste

[1] 1 ist ein Diagramm, das eine Struktur einer Motorvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel darstellt.
[2] 2 ist ein Diagramm zum Erläutern zulässiger Fehler von Erfassungswerten.
[3] Die 3(a) bis 3(e) sind Diagramme, die beispielhafte Wellenformen von Erfassungssignalen in einem geeigneten Zustand darstellen.
[4] Die 4(a) bis 4(e) sind Diagramme, die beispielhafte Wellenformen von Erfassungssignalen darstellen, die einen ungeeigneten Zustand enthalten.
[5] 5 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte Struktur einer elektrisch-unterstützten Lenkhilfe-Vorrichtung darstellt.
[6] 6 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer beispielhaften inneren Struktur des Motors.
[7] 7 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte Struktur eines Hybridfahrzeugsystems darstellt.
[8] 8 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte Struktur einer ICkompatiblen Motoransteuervorrichtung darstellt.
[9] Die 9(a) bis 9(e) sind Diagramme, die andere beispielhafte Wellenformen von Erfassungssignalen darstellen, die einen ungeeigneten Zustand enthalten.
[10] 10 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte Struktur einer Fahrzeugbremsvorrichtung darstellt.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die beispielhaften Formen beschränkt, die im Folgenden beschrieben werden, und können innerhalb des Umfangs des technischen Sinns modifiziert werden.
<Erstes Ausführungsbeispiel>
[Struktur der Vorrichtung]
1 zeigt eine beispielhafte Struktur einer Motorvorrichtung 500, die eine Motoransteuervorrichtung 100 gemäß dem Ausführungsbeispiel aufweist. Die Motoransteuervorrichtung 100 erfasst eine Rotationsposition eines Motors 300 basierend auf zwei Erfassungssignalen, die von einem Rotationspositionssensor 320 des Motors 300 ausgegeben werden, und steuert eine Ansteuerspannung, die an den Motor 300 anzulegen ist, gemäß der Rotationsposition. Die Wellenformen der zwei Erfassungssignale ändern sich abhängig von einem Stopp- oder Betriebszustand des Motors 300.
Die Motoransteuervorrichtung 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel steuert eine Ansteuerspannung, die an den Motor 300 auszugeben ist, basierend auf der Quadratsumme von Zwei-Phasen-Erfassungssignalen, die von dem Rotationspositionssensor 320 ausgegeben werden. Wenn die Quadratsumme der Zwei-Phasen-Erfassungssignale ein vorgegebener Wert ist, gibt die Motoransteuervorrichtung 100 eine vorgegebene Spannung, die basierend auf den Erfassungssignalen erzeugt wird, an den Motor 300 aus. Andererseits, wenn die Quadratsumme nicht der vorgegebene Wert ist, gibt die Motoransteuervorrichtung 100 eine vordefinierte Spannung an den Motor 300 aus.
Die Motoransteuervorrichtung 100 weist eine Stromsteuereinheit 110, eine Stromerfassungseinheit 120, einen Inverter bzw. Wechselrichter 130, eine Sensor-Anormalitäts-Bestimmungseinheit 140, eine Rotationspositions-Erfassungseinheit 150, eine Anregungseinheit 160 und eine Stromanweisungseinheit 170 auf.
Eine Batterie 200 ist eine Gleichspannungsquelle der Motoransteuervorrichtung 100. Eine Gleichspannung Edc der Batterie 200 wird in eine Drei-Phasen-Wechselspannung mit einer variablen Spannung und variablen Frequenz umgewandelt durch den Wechselrichter 130 der Motoransteuervorrichtung 100, um somit an den Motor 300 angelegt zu werden.
Der Motor 300 ist ein Synchronisationsmotor, der in seiner Rotation angesteuert wird aufgrund einer Lieferung der Drei-Phasen-Wechselspannung. Der Motor 300 ist zum Erfassen einer Rotationsposition mit dem Rotationspositionssensor 320 verbunden.
Der Rotationspositionssensor 320 gibt die Zwei-Phasen-Erfassungssignale (SinθSinωt, CosθSinωt) aus, die aus einem Anregungssignal (Sinωt) moduliert sind, das von der Anregungseinheit 160 geliefert wird, abhängig von einer Phase einer induzierten Spannung, die in dem Motor 300 auftritt. Die Zwei-Phasen-Erfassungssignale werden zum Steuern einer Phase der Drei-Phasen-Wechselspannung verwendet, die an den Motor 300 zu liefern ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet der Rotationspositionssensor 320 einen Resolver bzw. Drehmelder, der aus einem Eisenkern und einem Wicklungsdraht konfiguriert ist. Der Rotationspositionssensor 320 kann einen GMR(Giant Magneto Resistive)-Sensor, einen Sensor mit Hall-Effekt, oder dergleichen einsetzen.
Die Motoransteuervorrichtung 100 ist mit einer Funktion einer Strom-steuernden Rotation (Ausgabe) des Motors 300 vorgesehen. Die Stromerfassungseinheit 120 ist eine der Schaltungen, die die Funktion erzielen. Unter Annahme von Drei-Phasen-Motorstromwerten (lu, Iv, Iw) und eines Rotationswinkels θ zum Anlegen an den Motor 300 als Eingangssignale, dq-wandelt die Stromerfassungseinheit 120 die Eingangssignale um, um dadurch Stromerfassungswerte (Id, Iq) zu erzeugen. Der
Rotationswinkel θ wird von der Rotationspositions-Erfassungseinheit 150 gegeben.
Die Stromsteuereinheit 110 erzeugt Spannungsanweisungssignale (Vd*, Vq*) zur Ausgabe an den Wechselrichter 130 derart, dass die Stromerfassungswerte (Id, Iq) mit den Stromanweisungswerten (Id*, Iq*) übereinstimmen. Die Stromanweisungswerte (Id*, Iq*) werden von der Stromanweisungseinheit 170 gegeben. Die Stromanweisungseinheit 170 erzeugt die Stromanweisungswerte (Id*, Iq*) gemäß eines Solldrehmoments, das von einer höherrangigen Steuervorrichtung gegeben wird.
Der Wechselrichter 130 führt durch eine Verarbeitung eines Erzeugens von Drei-Phasen-Ausgangsspannungsanweisungen (Vu*, Vv*, Vw*) basierend auf den Spannungsanweisungssignalen (Vd*, Vq*) und der Rotationsposition θ, eine Verarbeitung eines Durchführens einer Pulsdauermodulation (PWM - pulse width modulation) auf den Drei-Phasen-Ausgangsspannungsanweisungen, um dadurch ein Ansteuersignal zu erzeugen, und eine Verarbeitung eines Steuerns zum EIN/AUS-Schalten einer Halbleiter-Schaltvorrichtung durch das Ansteuersignal. Ausgänge der Drei-Phasen-Wechselspannungen (Vu, Vv, Vw) zum Anlegen an den Motor 300 werden durch die Steuerung angepasst.
Die Rotationspositions-Erfassungseinheit 150 berechnet die Rotationsposition θ des Motors 300 basierend auf den Zwei-Phasen-Erfassungssignalen (SinθSinωt, CosθSinωt), die von dem Rotationspositionssensor 320 ausgegeben werden. In 1 ist eine analoge Schaltung (Operationsverstärker) vor der Rotationspositions-Erfassungseinheit 150 angeordnet. Wie später beschrieben wird, wird der Operationsverstärker verwendet zum Anpassen der Amplituden der Erfassungssignale.
Wenn die Quadratsumme der Zwei-Phasen-Erfassungssignale, die an einem vorgegebenen Zeitpunkt des Anregungssignals (Sinωt) abgetastet werden, ein vorgegebener Wert ist, aktualisiert die Rotationspositions-Erfassungseinheit 150 die Rotationsposition θ basierend auf den Zwei-Phasen-Erfassungssignalen. Zu diesem Zeitpunkt setzt die Rotationspositions-Erfassungseinheit 150 ein Status-Flag Sig auf „0“ zum Beispiel.
Wenn andererseits die Quadratsumme der Zwei-Phasen-Erfassungssignale nicht der vorgegebene Wert ist, gibt die Rotationspositions-Erfassungseinheit 150 eine definierte Rotationsposition θ aus, ohne die zwei Erfassungssignale zu verwenden. Zu diesem Zeitpunkt setzt die Rotatiönspösitions-Erfassungseihheit 150 das Status-Flag Sig auf „1“ zum Beispiel. Die detaillierten Operationen, die durch die Rotationspositions-Erfassungseinheit 150 durchgeführt werden, werden später beschrieben.
Die Sensor-Anormalitäts-Bestimmungseinheit 140 bestätigt den Wert des Status-Flags Sig zu einem Zeitpunkt, der mit einem Anregungszyklus der Anregungseinheit 160 synchronisiert ist. Wenn der Wert des Status-Flags Sig „1“ ist, inkrementiert die Sensor-Anormalitäts-Bestimmungseinheit 140 den Zählwert eines Zählers um 1. Wenn der Wert des Status-Flags Sig „0“ ist, setzt die Sensor-Anormalitäts-Bestimmungseinheit 140 den Zählwert des Zählers zurück.
Wenn der Zählwert „0“ nachfolgend auf den Zählwert „1“ auftritt (oder wenn eine normale Wellenform und eine anormale Wellenform abwechselnd erfasst werden), gibt die Sensor-Anormalitäts-Bestimmungseinheit 140 eine Anormalitätsbenachrichtigung 1 aus. In diesem Fall wird der Betrieb der Motoransteuervorrichtung 100 fortgesetzt.
Auf der anderen Seite, wenn der Zählwert der vorgegebene Wert oder mehr ist (oder wenn das Status-Flag Sig „1“ kontinuierlich erfasst wird), gibt die Sensor-Anormalitäts-Bestimmungseinheit 140 eine Anormalitätsbenachrichtigung 2 aus. Die Anormalitätsbenachrichtigung 2 hat eine Funktion als ein Stopp-Signal (Stopp) zum Anhalten der Stromanweisungseinheit 170, die Stromanweisungswerte (Id*, Iq*) auszugeben. Wenn die Ausgabe der Stromanweisungswerte (Id*, Iq*) gestoppt ist, stoppt die Motoransteuervorrichtung 100 anormal.
Die Rotationspositions-Erfassungseinheit 150 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nimmt die Phasen (π/2, 3π/2, 5π/2,...) in ungeraden Vielfachen eines Viertel-Zyklus (n/2) des Anregungssignals (Sincωt) als Abtastzeitpunkte der zwei Erfassungssignale (SinθSinωt, CosθSinωt) an. Die Rotationpositions-Erfassungseinheit 150 berechnet die Quadratsumme der Abtastwerte, die zu den Zeitpunkten akquiriert wurden. Unter Annahme der Amplituden der Zwei-Phasen-Erfassungssignale als S beziehungsweise C können die zwei Erfassungssignale als S·Sinθ beziehungsweise C·Cosθ ausgedrückt werden.
Wenn die Zwei-Phasen-Erfassungssignale derart normalisiert sind, dass die Amplituden S und C der Erfassungssignale während einer Normalzeit „1“ sind, gibt deren Quadratsumme (SI) einen Kreis mit einem Radius von „1“ an, wie in 2 in einer gestrichelten Linie dargestellt wird. Das heißt, Sin²θ + Cos²θ = 1 wird erlangt. Unter Annahme eines durch Erfassung zulässigen Fehlers als ±α, wird ein zulässiger Bereich der Quadratsumme (SI) der Erfassungssignale bei 1±α gegeben. Ein Wert von „1+α“, der den Maximalwert des zulässigen Bereichs gibt, wird unten als erster zulässiger Bestimmungsfehler bezeichnet. Ein Wert von „1-α“, der den Minimumwert des zulässigen Bereichs gibt, wird unten als zweiter zulässiger Bestimmungsfehler bezeichnet.
Die Rotationspositions-Erfassungseinheit 150 bestimmt, ob die Quadratsumme (SI) der Erfassungssignale innerhalb des zulässigen Bereichs ist. Wenn die Quadratsumme (SI) innerhalb des zulässigen Bereichs ist, bestimmt die Rotationspositions-Erfassungseinheit 150, dass die Rotation des Motors 300 in dem normalen Zustand ist. Zu diesem Zeitpunkt ist der Wert des Status-Flags Sig auf „0“ gesetzt.
Wenn andererseits die Quadratsumme (SI) den zulässigen Bereich übersteigt, bestimmt die Rotationspositions-Erfassungseinheit 150, dass die Rotation des Motors 300 in dem anormalen Zustand ist. Zu diesem Zeitpunkt ist der Wert des Status-Flags Sig auf „1“ gesetzt. Der Zustand gibt an, dass der Radius der Quadratsumme der Erfassungssignale größer ist als der erste e zulässige Erfassungsfehler (oder Sin²θ + Cos²θ > 1 + α) oder kleiner als der zweite zulässige Erfassungsfehler (oder Sin²θ + Cos²θ < 1 - (α).
Wenn die Quadratsumme der Erfassungssignale durch die Trajektorie SR geht (2), ist der Wert des Status-Flags Sig „0“ über den gesamten Zyklus eines elektrischen Winkels. Andererseits, wenn die Quadratsumme der Erfassungssignale durch die Trajektorie SE geht (2), ist der Wert des Status-Flags „1“ an einem Teil eines Zyklus des elektrischen Winkels und der Wert ist „0“ an einem anderen Teil.
Wenn die Rotationspositions-Erfassungseinheit 150 als Teil eines Mikrocontrollers vorgesehen ist, müssen die Amplituden, die Offset-Spannungen der Zwei-Phasen-Erfassungssignale enthalten, in einem dynamischen Bereich von 0 bis 5 V eines A/D-Wandlers angepasst werden, der in dem Mikrocontroller vorgesehen ist. Die analoge Schaltung (Operationsverstärker) oder dergleichen wird zur Anpassung der Signale verwendet. Auf diese Weise werden die Signale, deren Offset-Spannungen und Amplituden angepasst werden, an die Rotationspositions-Erfassungseinheit 150 geliefert.
Im Folgenden wird unter der Annahme der Abtastwerte der Zwei-Phasen-Erfassungssignale (SinθSincωt, CosθSinωt) als A und B, der Größen ihres Offsets als Ca und Cb und eines zulässigen Erfassungsfehlers als ±α', die folgende Gleichung zwischen den Werten erstellt. ${(A - Ca)}^{2} + {(B - Cb)}^{2} = C \pm α'$
wobei c eine Konstante ist. Die Gleichung ist äquivalent zu der folgenden Gleichung. ${Sin}^{2} θ + {Cos}^{2} θ = 1 \pm α$
Die Berechnungen der Berechnungsverarbeitung zum Konvertieren der Gleichung 1 in die Gleichung 2 kann durch Verwendung einer Zuordnungstabelle oder dergleichen reduziert werden, und eine erforderliche Verarbeitungszeit kann reduziert werden.
Die zulässigen Erfassungsfehler ±α und ±α' können durch den maximal zulässigen Fehler θ_e der Rotationsposition θ gemäß der erforderlichen Spezifikation der Motorvorrichtung 500 gesetzt werden. Wenn zum Beispiel das Ausgangsdrehmoment des Motors konstant ist und ein Fehler des Motorstroms ± 10% ist, wird der maximal zulässige Fehler θ_e an einem elektrischen Winkel von ungefähr ± 25 Grad gegeben. In diesem Fall können die zulässigen Erfassungsfehler ±α und ±α' gesetzt werden, dem maximal zulässigen Fehler θ_e zu entsprechen (≈ ± 25 Grad eines elektrischen Winkels). In der folgenden Beschreibung werden die zulässigen Erfassungsfehler ±α und ±α' in der Notation je nach Bedarf weggelassen.
Wenn die Motorvorrichtung 500 eine Rotationsgeschwindigkeit des Motors 300 steuert, berechnet die Motorvorrichtung 500 eine Motor-Rotationsgeschwindigkeit (ωr durch eine zeitliche Änderung in der Rotationsposition θ und erzeugt die Spannungsanweisungssignale (Vd*, Vq*) oder Stromanweisungswerte (Id*, Iq*) derart, dass die Motor-Rotationsgeschwindigkeit ωr mit einer Anweisungsgeschwindigkeit übereinstimmt, die von einer höherrangigen Steuervorrichtung gegeben wird. Insbesondere erzeugt die Stromsteuervorrichtung 110 oder die Stromanweisungseinheit170 in der Motorvorrichtung 500 entsprechende Signale beziehungsweise Werte.
Wenn die Motorvorrichtung 500 das Ausgangsdrehmoment des Motors 300 steuert, verwendet die Motorvorrichtung 500 einen Vergleichsausdruck zwischen den Stromerfassungswerten (Id, lq) und dem Motordrehmoment oder eine Zuordnungstabelle, um die Stromanweisungswerte (Id*, Iq*) zu erzeugen. Insbesondere erzeugt die Stromanweisungseinheit 170 in der Motorvorrichtung 500 entsprechende Werte.
[Wellenform während einer normalen Rotation des Motors]
Die 3(a) bis 3(e) zeigen die Wellenformen der Zwei-Phasen-Erfassungssignale und ihrer assoziierten Signale, die während einer normalen Rotation des Motors 300 auftreten. In jedem Graph gibt die horizontale Achse eine tatsächliche Rotationsposition θ an und die vertikale Achse gibt eine Amplitude an, die bei ± 1 normalisiert ist.
3(a) zeigt eine Wellenform eines Resolver-Anregungssignals, das von der Anregungseinheit 160 an den Rotationspositionssensor 320 ausgegeben wird. Die schwarzen Kreise in der Figur geben Abtastzeitpunkte an.
Die Zwei-Phasen-Erfassungssignale, die zum Berechnen einer Rotationposition (Winkel) θ verwendet werden, werden durch das Resolver-Sin-Signal (Sinθ) und das Resolver-Cos-Signal (Cosθ) ausgedrückt, wie durch die durchgezogenen Linien in den 3(b) und 3(c)angegeben. Ein tan-Signal wird aus den zwei Erfassungssignalen berechnet, dessen Arkustangens weiter berechnet wird, wodurch die Rotationsposition θ gefunden wird.
Die Zwei-Phasen-Erfassungssignale, die von dem Rotationspositionssensor 320 ausgegeben werden, sind die Wellenformen von SinθSinωt und CosθSinωt amplitudenmoduliert von dem Resolver-Anregungssignal (Sinωt). Die 3(b) und 3(c) zeigen die Wellenformen in einer gestrichelten Linie. In dem vorliegenden Beispiel werden die Abtastzeitpunkte des A/D-Wandlers in dem Mikrocontroller in ungeraden Vielfachen (π/2, 3π/2, 5π/2,...) eines Viertel-Zyklus (π/2) des Resolver-Anregungssignals Sinωt gegeben (3(a)).
In der vorliegenden Spezifikation wird in den Abtastzeitpunkten ein Zeitpunkt, an dem der Signalwert des Resolver-Anregungssignals Sinωt positiv ist, als positiver Abtastzeitpunkt bezeichnet, und ein Zeitpunkt, an dem der Signalwert des Resolver-Anregungssignals Sinωt negativ ist, als negativer Abtastzeitpunkt bezeichnet.
Auch wenn der Abtastzeitpunkt von einer Spitzenphase des Resolver-Anregungssignals versetzt ist, wenn die Zwei-Phasen-Erfassungssignale (SinθSinωt, CosθSinωt) gleichzeitig abgetastet werden, kann der Zeitpunkt-Versatz bei einer Arkustangens-Berechnung entfallen.
Zum Beispiel wird der Abtastwert des Resolver-Sin-Signals mit SA1, SB1, SA2, SB2, ..., gegeben. Andererseits wird der Abtastwert des Resolver-Cos-Signals bei CA1, CB1, CA2, CB2, ..., gegeben.
Zu diesem Zeitpunkt werden die Abtastwerte SA1 und CA1 gleichzeitig abgetastet. Ähnlich werden SB1 und CB1 gleichzeitig abgetastet. Wenn der zulässige Fehler ignoriert wird, erfüllt die Quadratsumme der Abtastwerte SA1 und CA1 SA1² + CA1² = 1. In diesem Fall ist der Wert des Status-Flags Sig „0“. Das gleiche gilt für die Quadratsumme der Abtastwerte SB1 und CB1.
Die durchgezogene Linie in 3(d) gibt eine U-Phase-Ausgangsspannungsanweisung Vu* (U-Phase-Modulationswelle) an, die in dem Wechselrichter 130 berechnet wird. Die gestrichelte Linie in 3(d) gibt ein Trägersignal Carrier bzw. Träger für eine PWM-Modulation an.
Die durchgezogene Linie in 3(e) gibt eine U-Phase-PWM-Modulationswellenform an, die durch Vergleichen der U-Phase-Ausgangsspannungsanweisung Vu*, die in 3(d) angegeben wird, mit dem Trägersignal Carrier hinsichtlich ihrer Größen erzeugt wird. Die Wellenform ist ein Ansteuersignal der Halbleiterschaltervorrichtung, die den Wechselrichter 130 konfiguriert.
Eine Ausgangsspannung des Wechselrichters 130 ist die halbe Spannung Edc der Batterie 200. Andere zwei Phasen oder die V-Phase und die W-Phase werden auf ähnliche Weise gegeben.
Die durchgezogene Linie in 3(d) entspricht einer aktualisierten U-Phase-Ausgangsspannungsanweisung Vu* an einem Spitzenzeitpunkt des Trägersignals Carrier. Die U-Phase-Ausgangsspannungsanweisung Vu2* entsprechend der gestrichelten Linie in 3(d) gibt eine aktualisierte U-Phase-Ausgangsspannungsanweisung sowohl an dem Spitzenzeitpunkt als auch dem unteren Zeitpunkt des Trägersignals Carrier an.
Die U-Phase-Ausgangsspannungsanweisung kann Vu oder Vu2* sein. In jedem Fall sind die Ausgangsspannungen der Motoransteuervorrichtung 100 äquivalent.
[Wellenform während einer anormalen Rotation des Motors]
Die 4(a) bis 4(e) zeigen die Zwei-Phasen-Erfassungssignale und ihre assoziierten Signale, die erscheinen, wenn eine Anormalität in der Rotation des Motors 300 enthalten ist. In jedem Graph gibt die horizontale Achse eine tatsächliche Rotationsposition θ an und die vertikale Achse gibt eine Amplitude an, die bei ± 1 normalisiert ist.
Die Graphen, die in den 4(a) bis 4(e) dargestellt werden, entsprechen den Graphen, die in den 3(a) bis 3(e) dargestellt werden. Ein Unterschied zwischen 3 und 4 besteht darin, dass ein Zustand, der Sin²θ + Cos²θ = 1 erfüllt, und ein Zustand, der dieses nicht erfüllt, abwechselnd in den Zwei-Phasen-Erfassungssignalen erscheinen, die von dem Rotationspositionssensor 320 ausgegeben werden. 4 zeigt, dass ein Ereignis, bei dem die Sensor-Anormalitäts-Bestimmungseinheit 140 die Anormalitätsbenachrichtigung 1 ausgibt, in den Zwei-Phasen-Erfassungssignalen erscheint.
In den Figuren erscheint eine Wellenform-Anormalität auf der Seite des Resolver-Sin-Signals (SinθSinωt), angegeben durch die gestrichelte Linie in 4(b). Für die Wellenform-Anormalität in 4(b) wird eine negative Wellenform des Resolver-Anregungssignals Sinωt bei einem kleineren Wert relativ zu einer normalen Amplitude gehalten. Die Wellenform jst äquivalent zu einer Diodegehaltenen Wellenform. Das Ereignis findet wahrscheinlich statt, wenn eine Drahtleitung, die sich von dem Rotationspositionssensor 320 zu der Rotationspositions-Erfassungseinheit 150 erstreckt, eine Masseleitung oder Leistungsversorgungsleitung über einen Widerstand oder dergleichen kontaktiert, wenn ein Ausfall in dem Operationsverstärker der analogen Schaltung (Erfassungsschaltung) für eine Signalanpassung auftritt, oder dergleichen.
Das Resolver-Sin-Signal (Sinθ) und das Resolver-Cos-Signal (Cosθ), die durch die durchgezogenen Linien in den 4(b) und 4(c) angegeben werden, werden zum Berechnen einer Rotationsposition (Winkel) θ verwendet. In dem Fall von 4(b) sind die Wellenformen auf der Phase-Seite der negativen Signalwerte des Resolver-Anregungssignals alle an vorgegebenen Werten gehalten.
Eine Zeitdauer, in der eine tatsächliche Rotationsposition θ zwischen 0 und 180 Grad ist, wird hier in Betracht gezogen. In der Zeitdauer liefert ein positiver Abtastzeitpunkt einen Zeitpunkt, der zum Berechnen der Rotationsposition θ geeignet ist. Die Abtastwerte des Resolver-Signals (Sinθ) zu dem Zeitpunkt sind SA1, SA2, .... In diesem Fall wird SAi² + CAi² = 1 erfüllt.
Andererseits liefert in der Zeitdauer ein negativer Abtastzeitpunkt einen Zeitpunkt, der zum Berechnen der Rotationposition θ nicht geeignet ist. Die Abtastwerte des Resolver-Sin-Signals (Sinθ) an dem Zeitpunkt sind SB1, SB2, ... In diesem Fall wird SBj² + CBj² ≠ 1 erfüllt.
Eine Zeitdauer, in der eine tatsächliche Rotationsposition θ zwischen 180 und 360 Grad ist, wird im Folgenden betrachtet. In der Zeitdauer, im Gegensatz zu der Zeitdauer, in der die Phase zwischen 0 und 180 Grad ist, liefert ein positiver Abtastzeitpunkt einen Zeitpunkt, der zum Berechnen der Rotationposition θ nicht geeignet ist. Die Abtastwerte des Resolver-Sin-Signals (Sinθ) an dem Zeitpunkt sind SA7, SA8, ... In diesem Fall wird SA7² + CA7² ≠ 1 erfüllt.
Andererseits liefert in der Zeitdauer ein negativer Abtastzeitpunkt einen Zeitpunkt, der zum Berechnen der Rotationposition θ geeignet ist. Die Abtastwerte des Resolver-Sin-Signals (Sinθ) an dem Zeitpunkt sind SB6, SB7, ... In diesem Fall wird SB6² + CB6² = 1 erfüllt.
Wenn die Quadratsumme der Abtastwerte der Zwei-Phasen-Erfassungssignale nicht 1 ist, steuert die Rotationspositions-Erfassungseinheit 150 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel den Motors 300 weiter an, ohne eine Verwendung der Abtastwerte. Das heißt, die Rotationspositions-Erfassungseinheit 150 verwendet nur die Abtastwerte an den positiven Abtastzeitpunkten in der Zeitdauer, in der eine tatsächliche Rotationsposition θ zwischen 0 und 180 Grad ist, und verwendet nur die Abtastwerte an den negativen Abtastzeitpunkten in der Zeitdauer, in der eine tatsächliche Rotationsposition θ zwischen 180 und 360 Grad ist.
Das heißt, wenn eine Rotationsposition θ zwischen 0 und 180 Grad ist, verwendet die Rotationspositions-Erfassungseinheit 150 die Werte, die an einem positiven Abtastzeitpunkt abgetastet wurde, zum Berechnen der Rotationsposition θ an jedem Abtastzeitpunkt.
Ähnlich, wenn eine Rotationsposition θ zwischen 180 und 360 Grad ist, verwendet die Rotationspositions-Erfassungseinheit 150 die Werte, die an einem negativen Abtastzeitpunkt abgetastet wurden, zum Berechnen der Rotationsposition θ an jedem Abtastzeitpunkt. Die Berechnungsverarbeitung wird in der Rotationspositions-Erfassungseinheit 150 durchgeführt, wenn die Quadratsumme der Abtastwerte an jedem Abtastzeitpunkt abwechselnd 1 und nicht-1 (oder 0) ist.
Die Berechnungsverarbeitung wird derart durchgeführt, dass die U-Phase-Ausgangsspannungsanweisung Vu*, die in 4(d) dargestellt wird, korrekt aktualisiert wird. Folglich wird das U-Phase-PWM-Signal, das in 4(e) dargestellt wird, erlangt und eine vordefinierte Ausgangsspannung wird für die Motoransteuervorrichtung 100 erlangt.
Wie oben beschrieben, wenn die Erfassungs-Wellenformen, die in den 4(b) und 4(c) dargestellt werden, von dem Rotationspositionssensor 320 ausgegeben werden, erfasst die Rotationspositions-Erfassungseinheit 150 wiederholt den Zustand mit Sin²θ + Cos²θ = 1 und den Zustand mit Sin²θ + Cos²θ ≠ 1. Somit gibt die Rotationspositions-Erfassungseinheit 150 die alternativen Werte „0“ und „1“ des Status-Flags Sig an die Sensor-Anormalitäts-Bestimmungseinheit 140 aus.
In diesem Fall nimmt der Zählwert eines internen Zählers der Sensor-Anormalitäts-Bestimmungseinheit 140 einen Maximalwert von 1 an. Zu diesem Zeitpunkt gibt die Sensor-Anormalitäts-Bestimmungseinheit 140 die Anormalitätsbenachrichtigung 1 aus.
Wenn im Gegenteil der Zustand mit Sin²θ + Cos²θ ≠ 1weitergeht, steigt der Zählwert des internen Zählers der Sensor-Anormalitäts-Bestimmungseinheit 140 auf einen größeren Wert als 1. Wenn der Zählwert eine vorgegebene Schwelle übersteigt (wie „1“), gibt die Sensor-Anörmalitäts-Bestimmungseinheit 140 eine Anormalitätsbenachrichtigung 2 aus. Zur gleichen Zeit gibt die Sensor-Anormalitäts-Bestimmungseinheit 140 ein Stoppsignal (Stopp) aus zum Erzeugen einer Stopp-Strom-Anweisung und beendet ein Ansteuern der Rotation des Motors 300.
[Variante]
In 1 wird die Anormalitätsbenachrichtigung 2 auch für das Stoppsignal (Stopp) verwendet und kann als ein einzelnes Signal ausgegeben werden.
Oben wurde beschrieben, dass eine Wellenform an einem negativen Abtastzeitpunkt gehalten wird, aber eine Wellenform an einem positiven Abtastzeitpunkt gehalten werden kann.
In der obigen Beschreibung wird nur wenn „1“ und „0“ des Status-Flags Sig abwechselnd erscheinen, die Anormalitätsbenachrichtigung 1 ausgegeben, und bis der Zählwert der Sensor-Anormalitäts-Bestimmungseinheit 140 die Schwelle übersteigt, wird keine Anormalitätsbenachrichtigung ausgegeben. Wenn jedoch der Zählwert nicht 0 ist und gleich oder kleiner als die Schwelle ist, kann die Anormalitätsbenachrichtigung 1 weiter ausgegeben werden. Die Funktion ist so vorgesehen, dass der Zustand, in dem eine Rotationsanormalität des Motors bleibt, nach außen mitgeteilt werden kann.
Die U-Phase-Ausgangsspannungsanweisung kann nur an dem Spitzenzeitpunkt (Vu*) des Trägersignals Carrier aktualisiert werden oder sowohl an dem Spitzenzeitpunkt als auch dem unteren Zeitpunkt des Trägersignals Carrier.
In 3 und 4 werden sowohl die Anregungsfrequenz als auch die Trägerfrequenz relativ zu der Ausgangsgrundfrequenz zur bequemen Beschreibung grob bezeichnet. Selbstverständlich sind die Anregungsfrequenz und die Trägerfrequenz so hoch eingestellt, wie der Motor ohne Ausfall betrieben werden kann.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde das Verfahren zur Durchführung des Abtastens zweimal in einem Zyklus des Resolver-Anregungssignals beschrieben, aber das Abtasten kann zweimal in einem ganzzahligen Vielfachen des Zyklus des Resolver-Anregungssignals durchgeführt werden. In dem Fall der Erfassungswellenform von 4(b), wenn zwei Erfassungssignale in Intervallen eines Zyklus (π/2, 3π/2, 5π/2,...) relativ zu einem Viertel-Zyklus (π/2) des Resolver-Anregungssignals Sinωt abgetastet werden, kann ein geeigneter Zustand (Status-Flag Sig = 1) in der Zeitdauer nicht erfasst werden, in der eine tatsächliche Rotationsposition θ zwischen 180 und 360 Grad ist. Dieser Zustand kann nicht aufgelöst werden, auch wenn die Frequenz des Anregungssignals erhöht wird. Daher ist es, wie in dem obigen Ausführungsbeispiel beschrieben, geeignet, dass die Zwei-Phasen-Erfassungssignale an den Zeitpunkten in ungeraden Vielfachen (π/2, 3π/2, 5π/2,...) eines Viertel-Zyklus (π/2) des Resolver-Anregungssignals Sinωt abgetastet werden.
[Zusammenfassung]
Wie oben beschrieben, wenn die zwei Erfassungssignale von dem Rotationspositionssensor 320 eine Beziehung Sin²θ + Cos²θ ≠ 1 haben, verwendet die Motoransteuervorrichtung 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Signale nicht, und verwendet die Erfassungssignale, die Sin²θ + Cos²θ = 1 erfüllen, um dadurch eine Ansteuerspannung des Motors 300 zu erzeugen. Daher, auch wenn eine Anormalität in den Wellenformen der Erfassungssignale gefunden wird (zum Beispiel, wenn eine Wellenform an einem negativen Abtastzeitpunkt gehalten wird), kann der Motor 300 weiterhin angesteuert werden, ohne eine Spannungsversorgung an diesen zu beenden. So kann eine stabile Eigenschaft gegenüber einer Mischung aus Störungen in den Zwei-Phasen-Erfassungssignalen verbessert werden.
Die Motoransteuervorrichtung 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann eine Benachrichtigung über den Anormalitätszustand 1 liefern, der geeignet ist für einen kontinuierlichen Betrieb, und eine Benachrichtigung über den Anormalitätszustand 2, in dem eine gleichmäßige Motoransteuerung schwierig ist und keine kontinuierliche Ansteuerung durchgeführt werden sollte, in zwei Stufen abhängig von einer Häufigkeit, mit der der Zustand mit Sin²θ + Cos²θ ≠ 1 kontinuierlich auftritt. Folglich kann eine Ausfall-sichere Eigenschaft verbessert werden.
<Zweites Ausführungsbeispiel>
5 zeigt eine beispielhafte Struktur einer elektrisch unterstützten Lenkhilfevorrichtung als eine beispielhafte Anwendung der Motoransteuervorrichtung 100. In 5 werden die entsprechende Teile zu denjenigen in 1 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Verschiedene Motoransteuervorrichtungen in der vorliegenden Spezifikation können auf die Motoransteuervorrichtung 100 angewendet werden.
Die elektrisch unterstützte Lenkhilfevorrichtung ist aus einem elektrisch unterstützten Aktuator, einem Griff (Lenkrad) 900, einem Lenkungs-Detektor 901 und einer Betriebsgrößeanweisungsvorrichtung 903 konfiguriert. Der elektrisch unterstützte Aktuator ist vorgesehen, wenn ein Fahrer den Griff 900 lenkt, zum Unterstützen einer Lenkkraft (Drehmoment), die über die Lenkachse wirkt, wodurch die Lenkbewegung des Fahrers unterstützt wird. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der elektrisch unterstützte Aktuator aus einem Drehmomentübertragungsmechanismus 902, dem Motor 300 und der Motoransteuervorrichtung 100 konfiguriert.
Eine Drehmomentanweisung τ* für den elektrisch unterstützten Aktuator (die Motoransteuervorrichtung 100) wird in der Betriebsgrößeanweisungsvorrichtung 903 erzeugt und an den elektrisch unterstützten Aktuator geliefert.
Bei Empfang der Drehmomentanweisung τ* als eine Eingangsanweisung von der Betriebsgrößeanweisungsvorrichtung 903 steuert die Motoransteuervorrichtung 100 einen Ansteuerstrom des Motors 300, um der Drehmomentanweisung τ* zu folgen. Der Ansteuerstrom wird basierend auf der Drehmomentkonstante und der Drehmomentanweisung τ* des Motors 300 erzeugt.
Eine Motoraugabe τm, die von einer Ausgangswelle ausgegeben wird, die direkt mit einem Rotator des Motors 300 gekoppelt ist, überträgt ein Drehmoment an ein Gestell bzw. eine Zahnstange 910 der Lenkvorrichtung über den Drehmomentübertragungsmechanismus 902 unter Verwendung einer Schnecke, von Rädern, eines Planetengetriebes, eines anderen Verlangsamungsmechanismus oder eines hydraulischen Mechanismus. Die Übertragung der Leistung ermöglicht, dass eine Kraft, die für einen Betrieb eines Änderns eines Lenkwinkels der Räder 920 und 921 erforderlich ist, reduziert wird.
Der Umfang der Unterstützung wird durch den Lenkungs-Detektor 901 erfasst, der in einer Lenkachse aufgenommen ist. Der Lenkungs-Detektor 901 erfasst den Umfang eines Lenkens (Betrieb) durch den Fahrer als einen Lenkwinkel oder ein Lenkdrehmoment und gibt es an die Betriebsgrößeanweisungsvorrichtung 903 weiter. Die Betriebsgrößeanweisungsvorrichtung 903 bestimmt die Drehmomentanweisung τ* basierend auf dem Umfang der Lenkung (Betrieb) und der Menge von Zuständen (wie Fahrzeuggeschwindigkeit und Straßenzustand).
6 zeigt eine beispielhafte interne Struktur des Motors 300, der für eine Kombination mit der Motoransteuervorrichtung 100 geeignet ist. 6 zeigt eine Querschnittsansicht in der Richtung der Motorachse des Motors 300. Der in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beschriebene Motor 300 nimmt einen Permanentmagnetsynchronisationsmotor eines Permanentmagnetfeld-Typs an. Insbesondere wird der Motor 300 als Permanentmagnetsynchronisationsmotor eines eingebetteten Magnet-Typs angenommen, bei dem ein Permanentmagnet in einem Rotator-Eisenkern eingebettet ist.
Ein Stator 311 wickelt sequentiell einen Drei-Phasen-Wicklungsdraht entsprechend U, V und W auf den Zahnteil des Stator-Eisenkerns. Ein Rotator (ein Rotator-Eisenkern 302, ein Permanentmagnet 303 und eine Motorwelle 360) ist in dem Raum im Inneren des Stators 311 über eine Lücke angeordnet. Auf diese Weise ist der Motor 300 ein Motor des Inturn-Typs.
Zwei Rotationspositionssensoren 320A und 320B sind in einem Motorgehäuse 340 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zur Ausfall-Sicherung angeordnet. Eine magnetische Dichtungsplatte 341A ist zwischen dem Stator 311 und dem Rotationspositionssensor 320a angeordnet. Eine magnetische Dichtungsplatte 341B ist zwischen dem Stator 311 und dem Rotationspositionssensor 320b angeordnet. Sensor-Statoren 321A und 321B der Rotationspositionssensoren 320A und 320B sind fest an dem Motorgehäuse 340.
Sowohl ein Sensorrotor 322A des Rotationspositionssensors 320a und als auch ein Sensorrotor 322B des Rotationspositionssensors 320b sind mit dem Rotator (dem Rotator-Eisenkern 302 und dem Permanentmagnet 303) über die Motorwelle 360 verbunden. Die Motorwelle 360 wird rotierbar durch Lager 350A und 350B getragen. Ein Torsionsstab 361 zum Erzeugen einer Torsion an der Welle und Erfassen eines Drehmoments ist zwischen den zwei Rotationspositionssensoren 320A und 320B vorgesehen.
Wenn ein Drehmoment an die Motorwelle 360 angewendet wird, wird die Torsionsstange 361 verdreht und eine Winkeldifferenz tritt zwischen den Rotationspositionen θ auf, die durch die zwei Rotationspositionssensoren 320A und 320B erfasst werden. Ein Motordrehmoment kann unter Verwendung eines Torsionswinkels der Welle und einer Federkonstante der Welle berechnet werden.
6 zeigt eine Struktur, in der die zwei Rotationspositionssensoren 320A und 320B sowohl an der rechten als auch an der linken Seite des Rotator-Eisenkerns 302 angeordnet sind, aber die zwei Rotationspositionssensoren 320A und 320B können an beiden Seiten des Torsionsstabs 361 angeordnet sein.
Die Resolver werden für die Rotationspositionssensoren 320A und 320B in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel eingesetzt, aber ein Hall-Element oder ein GMR-Sensor kann dafür verwendet werden. In diesen Fällen wird ein Anregungssignal für eine Vorspannung des Sensorelements verwendet, wodurch die Erfassung ähnlich ermöglicht wird.
[Zusammenfassung]
Die Motoransteuervorrichtung 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet kein Erfassungssignal in dem Zustand mit Sin²θ + Cos²θ ≠ 1 aus zwei Erfassungssignalen, die von dem Rotationspositionssensor 320 ausgegeben werden, zur Berechnung einer Rotationsposition θ und verwendet nur ein Erfassungssignal in dem Zustand mit Sin²θ + Cos²θ = 1, um eine Rotationsposition θ zu erzeugen.
Daher kann ein Anhalten des Motors aufgrund eines Ausfalls des Rotationspositionssensors 320 oder der Verdrahtungsleitung auf ein Minimum begrenzt werden. Weiter kann die Rotationsposition θ auch dann genau gefunden werden, Wenn eine Anormalität auftritt. Somit kann der Erfassungs-deaktivierte Zustand während einer Erfassung eines Drehmoments auf das Minimum begrenzt werden.
An dem Motor 300 sind die beiden Rotationspositionssensoren 320 angebracht. Somit stimmen die zwei Rotationspositionen θ überein, die aus den erfassten Wellenformen der zwei Rotationspositionssensoren 320 berechnet werden, um dadurch das Vorhandensein einer Anormalität zu bestätigen. Die zwei Rotationspositionssensoren 320 sind angebracht, wodurch direkt bestimmt wird, in welchem Rotationspositionssensor 320 eine Anormalität auftritt.
Die anzubringende Motoransteuervorrichtung 100 kann den Motor-Stopp-Zustand auf das Minimum beschränken. Daher kann die Sicherheit, die für die elektrisch unterstützte Lenkhilfe-Vorrichtung erforderlich ist, im Vergleich zu herkömmlichen Vorrichtungen weiter verbessert werden.
<Drittes Ausführungsbeispiel>
7 zeigt eine beispielhafte Struktur eines Hybridfahrzeugsystems als eine beispielhafte Anwendungsvorrichtung der Motoransteuervorrichtung 100. Das Hybridfahrzeugsystem gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat einen Antriebsstrang zum Anwenden des Motors 300 als einen Motor/Generator.
Eine Vorderradachse 601 wird rotierbar an dem vorderen Teil eines Fahrzeugs 600 gehalten und Vorderräder 602 und 603 sind an deren beiden Enden angebracht. Eine Hinterradachse 604 wird rotierbar an dem hinteren Teil des Fahrzeugs 600 gehalten und Hinterräder 605 und 606 sind an deren beiden Enden angebracht.
Ein Differentialgetriebe 611 als ein Leistungsverteilungsmechanismus ist in der Mitte der Vorderradachse 601 angeordnet. Eine Rotationsantriebskraft, die von einem Motor 610 über ein Getriebe 612 übertragen wird, wird durch das Differentialgetriebe 611 in die rechten und linken Teile der Vorderradachse 601 verteilt. Eine Riemenscheibe 610a, die an einer Kurbelwelle des Motors 610 angebracht ist, und eine Riemenscheibe 620a, die an der Rotationswelle des Motors 300 vorgesehen ist, sind mechanisch miteinander über einen Riemen 630 gekoppelt.
Daher kann die Rotationsantriebskraft des Motors 300 an den Motor 610 übertragen werden, während die Rotationsantriebskraft des Motors 610 an den Motor 300 übertragen werden kann.
Wenn ein Drei-Phasen-Wechselstrom, der in der Motoransteuervorrichtung 100 gesteuert wird, an eine Statorspule des Stators geliefert wird, der den Motor 300 konfiguriert, rotiert der Rotator des Motors 300, um dadurch eine Rotationsantriebskraft gemäß des Drei-Phasen-Wechselstroms zu erzeugen. Das heißt, der Motor 300 arbeitet als ein elektrischer Motor, der durch die Motoransteuervorrichtung 100 gesteuert wird. Andererseits, wenn die Rotationsantriebskraft des Motors 610 übertragen wird, um den Rotator zu rotieren, wird eine elektromotorische Kraft in die Statorspule des Stators induziert. In diesem Fall arbeitet der Motor 300 als ein elektrischer Motor zum Erzeugen eines Drei-Phasen-Wechselstroms.
Die Motoransteuervorrichtung 100 ist eine Leistungsumwandlungsvorrichtung zum Umwandeln von Gleichstrom, der von einer Hochspannungsbatterie 622 als eine Hochspannungs(42V oder 300V)-Leistungsversorgung geliefert wird, in einen Drei-Phasen-Wechselstrom. Die Motoransteuervorrichtung 100 steuert einen Drei-Phasen-Wechselstrom zum Fluss durch die Statorspule des Motors 300 gemäß einem Betriebsanweisungswert und einer Magnetpolposition des Rotators.
Der Drei-Phasen-Wechselstrom, der durch den Motor 300 erzeugt wird, wird durch die Motoransteuervorrichtung 100 in Gleichstrom umgewandelt, um zum Laden der Hochspannungsbatterie 622 verwendet zu werden. Die Hochspannungsbatterie 622 ist elektrisch mit einer Niederspannungsbatterie 623 über einen DC/DC-Wandler 624 verbunden. Die Niederspannungsbatterie 623 konfiguriert eine Niederspannungs(14v)-Leistungsversorgung des Fahrzeugs und wird für eine Leistungsversorgung eines Stators 625, eines Radios, eines Lichts oder dergleichen zum anfänglichen Starten (Kaltstart) des Motors 610 verwendet.
Das Hybridfahrzeugsystem übernimmt die folgenden Operationen. Wenn das Fahrzeug in einem Stopp-Zustand ist, wie ein Warten an der Ampel (Leerlauf-Stopp-Modus), wird der Motor 610 zeitweilig angehalten. Wenn das Fahrzeug aus dem Stopp-Zustand erneut gestartet wird, muss der Motor 610 erneut gestartet werden (Warmstart). Zu diesem Zeitpunkt steuert die Motoransteuervorrichtung 100 den Motor 300 an, um den Motor 610 erneut zu starten.
In dem Leerlauf-Stopp-Modus, wenn die Menge einer geladenen Leistung der Hochspannungsbatterie 622 fehlt oder wenn der Motor 610 nicht ausreichend erwärmt ist, wird der Motor 610 ohne Anhalten weiter angesteuert.
In dem Leerlauf-Stopp-Modus muss eine Ansteuerquelle von Zubehör, das den Motor 610 als eine Ansteuerquelle verwendet, wie ein Kompressor einer Klimaanlage, vorbereitet werden. In diesem Fall wird der Motor 300 angesteuert, um das Zubehör anzusteuern.
Auch in dem Beschleunigungsmodus oder in einem Betriebsmodus mit hoher Last wird der Motor 300 angesteuert, um das Ansteuern des Motors 610 zu unterstützen. Umgekehrt versorgt in einem Lade-Modus, in dem die Hochspannungsbatterie 622 geladen werden muss, der Motor 610 den Motor 300 mit Leistung, um die Hochspannungsbatterie 622 zu laden. Das heißt, eine Leistung, die bei einem Bremsen oder Verlangsamen des Fahrzeugs erzeugt wird, wird regeneriert.
In der Motoransteuervorrichtung 100 für ein derartiges Fahrzeug ist es wünschenswert, wenn eine Anormalität in dem Rotationspositionssensor 320 auftritt, den Motor auch dann in Betrieb zu halten, wenn die Anormalität erfasst wird.
Der Sensor-Anormalitäts-Bestimmungseinheit 140, die in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben wird, weist eine Funktion zum Ausgeben von zwei Anormalitätsbenachrichtigungen auf. Eine, wenn die Anzahl von kontinuierlichen Erfassungen von Sin²θ + Cos²θ ≠ 1 die vorgegebene Anzahl von Malen oder weniger ist. In diesem Fall (wenn nur die Anormalitätsbenachrichtigung 1 ausgegeben wird) bestimmt die Motoransteuervorrichtung 100, dass eine anfängliche Anormalität auftritt, und arbeitet, um den Motor 300 kontinuierlich anzusteuern. Die andere, wenn der Zustand mit Sin²θ + Cos²θ ≠ 1 kontinuierlich öfter als die vorgegebene Anzahl von Malen erfasst wird. In diesem Fall arbeitet die Motoransteuervorrichtung 100, um den Betrieb dringend zu beenden, ohne zuzulassen, dass der Motor 300 kontinuierlich angesteuert wird.
Wenn die Ansteuerung gehalten werden kann, auch wenn eine Anormalität erfasst wird, kann die Motoransteuervorrichtung 100 die Anormalität des Motors an den Fahrer über eine externe höherrangige Steuervorrichtung melden. Die Benachrichtigung wird verwendet, um den Fahrer zu veranlassen, das Fahrzeug umgehend anzuhalten oder zu einer Service-Station zu bringen. Wenn die Ausgabe des Wechselrichters 130 in der Motoransteuervorrichtung 100 nach Bedarf begrenzt ist, kann das Fahrzeug in eine sichere Stopp-Position bewegt werden oder zu einer Service-Station gebracht werden. Zu diesem Zeitpunkt kann die Ansteuerung des Motors 300 begrenzt werden abhängig von einer Häufigkeit, mit der der Zustand mit Sin²θ + Cos²θ ≠ 1 kontinuierlich auftritt.
Wenn der Betrieb des Motors 300 dringend gestoppt werden sollte aufgrund einer erfassten Anormalität, kann ein ernster anormaler Zustand verursacht werden, der zu einem Brennen des Wechselrichters 130 oder des Motors 300 führt. Daher bestimmt die höherrangige Steuervorrichtung, das Fahrzeug unmittelbar anzuhalten. Daher kann schließlich die Ansteuerung des Motors unmittelbar gestoppt werden, um keinen Schaden für einen Passagier oder dergleichen aufgrund einer Anormalität des Motors zu verursachen.
Auf diese Weise, auch wenn der Motor 300 als ein Motor/Generator eingesetzt wird, kann die Motoransteuervorrichtung 100 ein Antriebsstrangsystem des Fahrzeugs vorsehen, um zu ermöglichen, in eine sichere Stopp-Position bewegt zu werden oder zu einer Service-Station gebracht zu werden.
In der obigen Beschreibung wurde der Fall beschrieben, in dem die Motoransteuervorrichtung 100 auf ein Hybridfahrzeugsystem angewendet wird. Jedoch kann die Motoransteuervorrichtung 100 ähnlich auf ein Elektrofahrzeug angewendet werden.
<Viertes Ausführungsbeispiel>
[Struktur der Vorrichtung]
Im Folgenden wird ein Fall beschrieben, in dem die Motoransteuervorrichtung 100 als eine IC konfiguriert ist. Ein Unterschied zwischen der Motorvorrichtung 500, die in 8 dargestellt wird, und der Motorvorrichtung 500, die in 1 dargestellt wird, besteht darin, dass die Motoransteuervorrichtung 100 als eine IC konfiguriert ist. Die andere Struktur in der Motorvorrichtung 500, die in 8 dargestellt wird, ist im Wesentlichen dieselbe wie die Struktur des Motorvorrichtung 500, die in 1 dargestellt wird. Wie unten beschrieben wird, wird die detaillierte Struktur durch die IC optimiert.
Eine Motoransteuervorrichtung 101, die in 8 dargestellt wird, weist eine Stromerfassungseinheit 121, eine Stromsteuereinheit 111, einen Wechselrichter 131, die Sensor-Anormalitäts-Bestimmungseinheit 140, die Rotationspositions-Erfassungseinheit 150 und die Anregungseinheit 160 auf. Die Sensor-Anormalitäts-Bestimmungseinheit 140, die Rotationspositions-Erfassungseinheit 150 und die Anregungseinheit 160, die mit denselben Bezugszeichen wie in 1 bezeichnet werden und auf dieselbe Weise wie die Vorrichtung in 1 arbeiten.
Der Wechselrichter 131 in der Motoransteuervorrichtung 101 gibt eine Drei-Phasen-Wechselspannung mit einer analogen variablen Spannung und variablen Frequenz aus, um an den Motor 300 angelegt zu werden.
Die Motoransteuervorrichtung 101 hat eine Stromsteuerfunktion zum Steuern der Ausgabe des Motors 300. Die Stromerfassungseinheit 121 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel überwacht einen Gleichstrom Idc, der an den Wechselrichter 131 zu liefern ist, und erfasst seinen Stromwert. Die Stromsteuereinheit 111 gibt eine Spannungsanweisung (V*) aus, um einen Stromerfassungswert (I) einem Stromanweisungswert (I*) zuzuordnen. Der Wechselrichter 131verstärkt und steuert eine Halbleiterschaltvorrichtung des Wechselrichters 131 und passt eine Ausgangsspannung derart an, um Drei-Phasen-Analogspannungsausgaben zu erlangen, die Phasendifferenzen von 120 Grad haben und die Amplitudenwerte haben, die von der Spannungsanweisung (V*) angegeben werden.
Eine Signalanpassungsanalogschaltungfür die Eingangsschaltung der Rotationspositions-Erfassungseinheit 150 und die Ausgangsschaltung der Anregungseinheit 160 können in der IC konfiguriert werden. Somit kann einfach eine periphere Schaltung konfiguriert werden. Die Anormalitätsbenachrichtigung 1 und die Anormalitätsbenachrichtigung 2, die von der Sensor-Anormalitäts-Bestimmungseinheit 140 ausgegeben werden, werden an die höherrangige Steuervorrichtung gesendet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Stopp-Signal (Stopp), das in Verbindung mit der Anormalitätsbenachrichtigung 2 ausgegeben wird, als ein Schaltsignal für einen Schalter 171 verwendet. Der Schalter 171 wird durch das Schaltsignal umgeschaltet, so dass ein Signal, das an die Stromsteuereinheit 111 zu liefern ist, an eines des Stromanweisungswerts (I*) und der Stoppanweisungs(GND)-Eingabe von der höherrangigen Steuervorrichtung geschaltet werden kann.
[Wellenform während einer anormalen Rotation des Motors]
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine beispielhafte Operation der Motoransteuervorrichtung 101 bei Auftreten einer anormalen Wellenform beschrieben, die von denen in den obigen Beispielen verschieden ist. Die 9(a) bis 9(e) zeigen beispielhafte Erscheinungsformen von anderen anormalen Wellenformen, die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel angenommen werden. Ein Unterschied zwischen 9 und 4 liegt darin, dass eine anormale Wellenform in beiden Zwei-Phasen-Erfassungssignalen erscheint. In der 9 sind sowohl eine Wellenform auf der negativen Seite des Resolver-Anregungssignals Sinωt (9(b)) als auch eine Wellenform auf der negativen Seite des Resolvers Coswt (9(c)) an einem kleineren Wert relativ zu einer normalen Amplitude gehalten. Die Halte- bzw. Klemm-Werte sind voneinander verschieden.
In diesem Fall wird in einer Zeitdauer, in der eine tatsächliche Rotationsposition θ zwischen 90 und 360 Grad ist, ein Zustand mit SAi2 + CAi2 ≠1 erreicht. In den Zeiträumen, in denen eine tatsächliche Rotationsposition θ zwischen 270 Grad und 360 Grad und zwischen 0 und 180 Grad ist, wird ein Zustand mit SBj2 + CBj2 ≠ 1 erreicht.
Somit fügt die Rotationspositions-Erfassungseinheit 150 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die folgenden Berechnungsverarbeitungen hinzu, um die Rotationsposition θ zu erfassen, und sichert weiter eine stabile Eigenschaft. Insbesondere in der Zeitdauer mit SAi² + CAi² ≠ 1 oder SBj² + CBj² ≠ 1 wird die Rotationsposition θ basierend auf einem Ergebnis in Kombination eines Abtastwerts an jedem Abtastzeitpunkt und einem Abtastwert an einem früheren oder nachfolgenden Abtastzeitpunkt erfasst. Zum Beispiel wird nicht die Quadratsumme aus SA4 und CA4, sondern die Quadratsumme aus SA4 und CB4 berechnet. CA4 ist eine Wellenform, die von einem Einfluss einer Wellenform-Anormalität betroffen ist, während CB4 eine normale Wellenform ist. Daher ist der Wert wahrscheinlich richtig.
Die Berechnungsverarbeitung ermöglicht, dass ein Phasenbereich, in dem Sin²θ + Cos²θ = 1 erfasst wird, vergrößert wird. Folglich kann ein Phasenbereich von Erfassungssignalen, die zum kontinuierlichen Betreiben des Motors 300 verwendbar sind, vergrößert werden.
Eine Kombination aus SA-Serien und CB-Serien wurde als eine Kombination von zwei Abtastwerten, die durch einen Abtastzeitpunkt unterschiedlich sind, in der obigen Beschreibung beschrieben, aber die Quadratsumme kann für eine Kombination aus SB-Serien und CA-Serien berechnet werden. Auf diese Weise wird bestimmt, ob die Quadratsumme „1“ nicht nur für die Kombination aus SA-Serien und CB-Serien ist, sondern auch für die SB-Serien und CA-Serien, so dass, wenn eine Kombination von Abtastwerten, von denen jeder die Quadratsumme von „1“ hat, verwendet wird, der Motor 300 kontinuierlich angesteuert werden kann.
Ein Phasen-Versatz entsprechend einem Viertel-Zyklus (π/2) des Resolver-Anregungssignals Sinωt ist zwischen den zwei Abtastwerten vorhanden, die für die Berechnungsverarbeitung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet werden. Daher kann, während der Motor 300 schnell rotiert, ein Auftreten einer Phasenverzögerung nicht vermieden werden. Es ist vorteilhafter, dass der Motor 300 kontinuierlich rotieren kann.
Die Anregungsfrequenz wird durch harte Logik (IC) verdoppelt, wodurch das Problem einer Phasenverzögerung verhindert oder vermieden wird. In einer Kombination mit einem PWM-Wechselrichter kann der Rotationspositions-Erfassungszyklus doppelt so lang sein wie der PWM-Puls-Zyklus. Auf diese Weise wird die Oversampling-Technik eingesetzt, um dadurch einen Einfluss von Störungen aufgrund einer magnetischen Störung zu reduzieren, die durch einen Motorstrom erzeugt wird.
[Zusammenfassung]
Wenn die Quadratsumme der zwei Erfassungssignale von dem Rotationspositionssensor 320 nicht 1 ist (Sin²θ + Cos²θ ≠ 1), verwendet die Motoransteuervorrichtung 101 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Abtastwerte, die in ihren Phasen um einen Viertel-Zyklus (π/2) des Anregungssignals versetzt sind, um dadurch zu bestimmen, ob die Rotationsposition θ berechnet werden kann oder die kontinuierliche Ansteuerung möglich ist. In diesem Fall kann der Motor 300 weiterhin auch in einem Phasenbereich rotiert werden, in dem die Ansteuerung mit dem Verfahren gemäß den obigen Ausführungsbeispielen nicht aufrecht erhalten werden kann. Die Motoransteuervorrichtung 101gemäß dem Ausführungsbeispiel kann in einer IC konfiguriert sein, wodurch eine Motorvorrichtung mit weniger Raum und mit geringen Kosten realisiert wird.
<Fünftes Ausführungsbeispiel>
Die Verarbeitung, wenn eine andere anormale Wellenform in zwei Erfassungssignalen enthalten ist, wird im Folgenden beschrieben. Im Folgenden wird ein Fall betrachtet, in dem die Größe bzw. der Umfang des Versatzes bzw. Offsets auf dem Resolver-Erfassungssignal überlappt ist, gezeigt in 4(b), 9(b) und 9(c).
Wenn der Umfang des Versatzes auf dem Resolver-Erfassungssignal (wie SinθSinωt) in 3 überlappt ist, kann der Umfang des Versatzes durch eine Mittelung von Abtastwerten (SA1, SB1,...) ermittelt werden.
Wenn jedoch eine geklemmte Wellenform in einem Teil einer Wellenform erscheint, wie das Resolver-Erfassungssignal, das in 4(b), 9(b) und 9(c) gezeigt wird, kann der Umfang des Versatzes nicht korrekt erfasst werden, auch wenn dieselbe Berechnungsverarbeitung angewendet wird.
Somit wird ein Verfahren verwendet zum Ermitteln des Umfangs eines Versatzes aus der Mittelung eines Zyklus von Sinθ, der aus den Abtastwerten (SA1, SA2, ..., und SB6, SB7, ...) erlangt wird, für die das Status-Flag Sig „0“ ist. Es wird ein Verfahren verwendet zum Ermitteln der Menge von Gleichstromkomponenten, die durch Analysieren der Abtastwerte durch FFT (Fast Fourier Transform) erlangt werden, als den Umfang eines Versatzes.
Bei dem Verfahren, auch wenn der Versatz auf dem Erfassungssignal überlappt ist, kann seine Wirkung eliminiert werden, um dadurch eine Positionserfassungsgenauigkeit zu verbessern.
Wenn der Umfang des Versatzes, der in Cosθ enthalten ist, den zulässigen Erfassungsfehler ±α übersteigt, zum Beispiel wenn der Abtastwert durch die Trajektorie SE von 2 geht, ist der Umfang des Versatzes wiederholt kompensiert, wodurch der endgültige Abtastwert in dem zulässigen Erfassungsfehler ±α korrigiert wird.
Auf diese Weise ist die Berechnungsfunktion gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel an der Rotationspositions-Erfassungseinheit 150 angebracht, so dass, auch wenn der Umfang des Versatzes auf einem Erfassungssignal überlappt ist, der Motor durch die Korrektur des Umfangs des Versatzes weiterhin stabil angesteuert werden kann.
<Sechstes Ausführungsbeispiel>
10 zeigt eine beispielhafte Struktur einer Fahrzeugbremsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel. Die Fahrzeugbremsvorrichtung weist auf eine Bremsassistentvorrichtung 700, ein Bremspedal 701, eine Boost- bzw. Verstärkungsvorrichtung 800 und Radmechanismen 850a bis 850d. Die Bremsassistentvorrichtung 700 weist einen Unterstützungsmechanismus 720, eine primäre Flüssigkeitskammer 721a, eine sekundäre Flüssigkeitskammer 721b und einen Vorratsbehälter 712 auf.
Ein Hilfssteuereinheit 706, die in 10 gezeigt wird, hat dieselben Funktionen wie die Motoransteuervorrichtung 100. Das heißt, die Hilfssteuereinheit 706 hat dieselbe funktionale Struktur wie das erste Ausführungsbeispiel für zumindest die Sensor-Anormalitäts-Bestimmungseinheit 140, die Rotationspositions-Erfassungseinheit 150 und die Anregungseinheit 160. Ein Mikrocomputer der Hilfssteuereinheit 706 ist programmiert, die Bremsoperation des Fahrzeugs durchzuführen.
Ein Motor 731 unterscheidet sich von dem Motor 300 darin, dass er integral an der Bremsassistentvorrichtung 700 angebracht ist. Weiter ist der Motor 731 von dem ersten Ausführungsbeispiel verschieden dadurch, dass er mit der Hilfssteuereinheit 706 integral über ein Gehäuse 712 ausgebildet ist.
Die Größe der Betätigung des Bremspedals 701, auf das Fahrer tritt, wird in den Unterstützungsmechanismus 720 über eine Eingangsstange 722 eingegeben zur Übertragung an die primäre Flüssigkeitskammer 721a.
Der Umfang von Bremsoperationen, der von einem Hubsensor 702 erfasst wird, der an dem Bremspedal 701 angebracht ist, wird in die Hilfssteuereinheit 706 eingegeben zum Steuern des Unterstützungsmechanismus 720.
Die Hilfssteuereinheit 706 steuert den Motor 731 an der Rotationsposition θ gemäß dem eingegebenen Umfang von Bremsoperationen. Ein Drehmoment des Motors 731 wird an eine Rotations/Translations-Umwandlungsvorrichtung 725 übertragen zum Umwandeln einer Rotationsleistung in eine Translationsleistung über Verzögerer 723, 723b und 723c. Die Translationsleistung, die in der Rotations/Translations-Umwandlungsvorrichtung 725 umgewandelt wird, drückt einen primären Kolben 726, um einen Flüssigkeitsdruck der primären Flüssigkeitskammer 721a zu erhöhen, und drückt einen sekundären Kolben 727, um einen Flüssigkeitsdruck der sekundären Flüssigkeitskammer 721b zu erhöhen.
Der Boost- bzw. Verstärkungsmechanismus 800 ist mit der primären Flüssigkeitskammer 721a und der sekundären Flüssigkeitskammer 721b über Hauptleitungen 750a und 750b verbunden. Der Verstärkungsmechanismus 800 gibt einen Flüssigkeitsdruck einer Betriebsflüssigkeit ein, die in der primären Flüssigkeitskammer 721a und der sekundären Flüssigkeitskammer 721b unter Druck gesetzt wird. Der Verstärkungsmechanismus 800 überträgt den Eingangsflüssigkeitsdruck an die Radmechanismen 850a bis 850d in Reaktion auf eine Anweisung einer Verstärkungssteuereinheit 830. Die Steuerung erzeugt eine Bremskraft des Fahrzeugs.
Die Hilfssteuereinheit 706 steuert den Umfang einer Verlagerung, um die Größe bzw. dem Betrag eines Drückens des primären Kolbens 726 anzupassen. Der Umfang der Verlagerung des primären Kolbens 726 wird wie folgt erfasst. Zuerst wird ein Rotationswinkel des Ansteuerungsmotors 731 basierend auf den Erfassungssignalen berechnet, die von dem Rotationspositionssensor (nicht dargestellt) ausgegeben werden, der in dem Motor 731 vorgesehen ist, und der Umfang der Verlagerung des primären Kolbens 726 wird basierend auf dem Umfang eines Antriebs der Rotations/Translations- Umwandlungsvorrichtung 725 erlangt.
Auch wenn der Ansteuerungsmotor 731 aufgrund eines Fehlers gestoppt wird und eine Wellenrücksteuerung einer Kugelumlaufspindel 725 deaktiviert ist, kann die Welle der Kugelumlaufspindel 725 durch eine reaktive Kraft einer Rückstellfeder 728 in eine Ausgangsposition zurückgebracht werden. Der Mechanismus wird eingesetzt, um dadurch zu verhindern, dass die Bremsbetätigung des Fahrers gestört wird. Zum Beispiel ist es möglich, ein instabiles Fahrzeugverhalten aufgrund einer Dauerbremsung zu vermeiden.
Eine Flüssigkeitsdruck-Anpassungsvorrichtung 801 ist mit zwei Flüssigkeitsdruck-Anpassungsmechanismen 810a und 810b vorgesehen zum Anpassen einer Betriebsflüssigkeit von zwei diagonalen Rädern von den vier Rädern. Die Mechanismusstruktur ermöglicht, dass das Fahrzeug sicher stoppt, auch wenn ein Fehler in einem Mechanismus auftritt. Zum Beispiel können die zwei diagonalen Radmechanismen 850a und 850b einzeln in ihrer Bremskraft angepasst werden.
Die zwei Flüssigkeitsdruck-Anpassungsmechanismen 810a und 810b arbeiten auf dieselbe Weise. Ein Flüssigkeitsdruck-Anpassungsmechanismus 810a wird in der folgenden Beschreibung erläutert. Der Flüssigkeitsdruck-Anpassungsmechanismus 810a weist auf ein Gate-Auslassventil 811 zum Steuern einer Versorgung zu Radzylindern 851, ein Gate-Einlassventil 812 zum Steuern einer Versorgung an eine Pumpe, Einlassventile 814a und 814b zum Steuern eines Betriebsflüssigkeitsdrucks von der Hauptleitung 750a oder einer Versorgung einer Betriebsflüssigkeit an jeden Radzylinder 851, Auslassventile 813a und 813b zum Reduzieren eines Drucks der Radzylinder851, Pumpen 853 zum Erhöhen eines Hauptdrucks, der durch den Betriebsflüssigkeitsdruck von der Hauptleitung 750a erzeugt wird, und Pumpenmotoren 852 zum Ansteuern der Pumpen 853.
Wenn zum Beispiel ein Flüssigkeitsdruck für eine Antiblockierbremssteuerung gesteuert wird, verarbeitet die Verstärkungssteuereinheit 830 Signale von den Radrotationssensoren 853 in den Radmechanismen 850a bis 850d. Wenn zum Beispiel ein Blockieren eines Rads während des Bremsens erfasst wird, betätigt die Verstärkungssteuereinheit 830 die EINLASS/AUSLASS-Ventile (elektromagnetisch) und die Pumpen, um einen Flüssigkeitsdruck anzupassen, wodurch kein Rad blockiert wird. Die Mechanismen können zur Steuerung eines Flüssigkeitsdrucks für eine Stabilisierungssteuerung des Fahrzeugverhaltens angewendet werden.
Wie oben beschrieben, werden in der Fahrzeugbremsvorrichtung die Erfassungssignale, die von dem Rotationpositionsensor des Motors 731 ausgegeben werden, zum Ansteuern des Motors verwendet und werden zur Steuerung des Umfangs einer Verlagerung des primären Kolbens 726 verwendet. Daher ist erforderlich, dass ein stabiler Betrieb mit hoher Genauigkeit gehalten wird und eine Anormalität genau erfasst werden kann.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, ähnlich wie die oben beschriebene Motoransteuervorrichtung 100, wenn die Quadratsumme von zwei Erfassungssignalen von dem Rotationspositionssensor nicht 1 ist (Sin²θ + Cos²θ ± 1), verwendet die Hilfssteuereinheit 706 nicht die Abtastwerte und verwendet die Erfassungssignale, die Sin²θ + Cos²θ = 1 erfüllen, um eine Spannung zu erzeugen und auszugeben.
Auf diese Weise ermöglicht die Hilfssteuereinheit 706, dass der Stopp-Zustand des Unterstützungsmechanismus aufgrund einer Anormalität des Rotationspositionssensors oder seines Ausgangsverdrahtungssystems auf ein Minimum reduziert wird. Gleichzeitig kann der Umfang der Verlagerung des primären Kolbens 726 stabil gehalten werden.
Wie oben beschrieben, kann die Sensor-Anormalitäts-Bestimmungseinheit 140 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Zustand, in dem die Ansteuerung beibehalten werden kann, auch wenn eine anfängliche Anormalität auftritt, wenn der Zustand mit Sin²θ + Cos²θ ≠ 1 wiederholt erfasst wird, von einem Zustand unterscheiden, in dem die Ansteuerung nicht beibehalten wird und unmittelbar angehalten wird, wenn der Zustand mit Sin²θ + Cos²θ ≠1 kontinuierlich eine vorgegebene Anzahl von Malen erfasst wird. Das heißt, die Sensor-Anormalitäts-Bestimmungseinheit 140 kann genau eine Anormalität erfassen und kann den erfassten Anormalitätszustand auf einem Bedienfeld über ein Kommunikationsnetzwerk (CAN) anzeigen. Der Fahrer kann den Anormalitätszustand über die Anzeige genau erkennen. Das heißt, es ist möglich, eine sichere Fahrzeugbremsvorrichtung vorzusehen, die einen anormalen Bremsvorgang gegen die Absicht eines Fahrers verhindern kann.
<Anderes Ausführungsbeispiel>
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsbeispiele beschränkt und umfasst verschiedene Modifikationen. Zum Beispiel sind die obigen Ausführungsbeispiele zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung in verständlicher Weise vorgesehen. Somit sind alle oben beschriebene Bestandteile nicht notwendigerweise vorgesehen. Ein Teil eines Ausführungsbeispiels kann mit der Struktur eines anderen Ausführungsbeispiels ersetzt werden und die Struktur eines Ausführungsbeispiels wird zu der Struktur eines anderen Ausführungsbeispiels hinzugefügt. Ein Teil der Struktur jedes Ausführungsbeispiels kann zu einer anderen Struktur hinzugefügt, gelöscht oder dadurch ersetzt werden.

Claims

Eine Motoransteuervorrichtung (101) zum Steuern einer Ausgangsspannung in Abhängigkeit eines ersten Erfassungssignals und eines zweiten Erfassungssignals die von einem ersten Rotationspositionssensor (320) ausgegeben werden, umfassend: eine Rotationspositions-Erfassungseinheit (150) zum Erfassen einer Rotationsposition (θ) eines Motors (300) basierend auf einem Abtastwert (SA, SB) des ersten Erfassungssignals und einem Abtastwert (CA, CB) des zweiten Erfassungssignals, gekennzeichnet dadurch, dass: die Rotationspositions-Erfassungseinheit (150) zum Berechnen der Rotationsposition (θ) die Abtastwerte (SA, CA) des ersten und des zweiten Erfassungssignals entsprechend einer ersten festgelegten Zeiteinteilung verwendet, wenn eine Quadratsumme der Abtastwerte (SA, CA) ein vorgegebener Wert ist, und die Rotationspositions-Erfassungseinheit (150) zum Berechnen der Rotationsposition (θ) den Abtastwert (SA) des ersten Erfassungssignals entsprechend einer ersten festgelegten Zeiteinteilung verwendet und den Abtastwert (CB) des zweiten Erfassungssignals entsprechend einer zweiten festgelegten Zeiteinteilung verwendet, wenn die Quadratsumme der zwei Abtastwerte (SA, CA) nicht der vorgegebene Wert ist.
Die Motoransteuervorrichtung (101) gemäß Anspruch 1, wobei die Rotationspositions-Erfassungseinheit (150) in der Motoransteuervorrichtung (101) die Rotationsposition (θ) basierend auf Abtastwerten erfasst, die zweimal innerhalb eines vorgegebenen Zyklus einer Anregungsfrequenz des Rotationspositionssensors (320) abgetastet werden.
Die Motoransteuervorrichtung (101) gemäß Anspruch 1, wobei eine erste Spannung an den Motor (300) in einem ersten Zustand angelegt wird, in dem die Quadratsumme von normalisierten Abtastwerten der zwei Erfassungssignale 1 ist, und eine zweite Spannung an den Motor (300) in einem zweiten Zustand angelegt wird, in dem die Quadratsumme nicht 1 ist.
Die Motoransteuervorrichtung (101) gemäß Anspruch 1, wobei zumindest eines der zwei Erfassungssignale eine Wellenform hat, in der eine positive oder negative Wellenform des Erfassungssignals geklemmt ist.
Die Motoransteuervorrichtung (101) gemäß Anspruch 1, die eine PMW-Pulsmodulierte Ausgangsspannung ausgibt und ein Erfassungssignal von dem Rotationspositionssensor (320) synchron mit dem PWM-Puls abtastet.
Die Motoransteuervorrichtung (101) gemäß Anspruch 2, wobei die Rotationspositions-Erfassungseinheit (150) Größen der Abtastwerte derart korrigiert, dass die Quadratsumme der Abtastwerte ein vorgegebener Wert ist.
Die Motoransteuervorrichtung (101) gemäß Anspruch 1, die eine Sensor-Anormalitäts-Bestimmungseinheit (140) aufweist, wobei die Sensor-Anormalitäts-Bestimmungseinheit (140) ein Auftreten eines zweiten Zustands zählt, den Zählwert in einem ersten Zustand löscht, und wenn der Zählwert die vorgegebene Anzahl von Malen ist, eine Anormalitätsbenachrichtigung ausgibt zum Bestimmen, dass eine Anormalität in dem Rotationspositionssensor (320) auftritt.
Die Motoransteuervorrichtung (101) gemäß Anspruch 1, die zwei Rotationspositionssensoren (320A, 320B) hat und einen ersten Zustand, in dem die Quadratsumme von zwei Abtastwerten ein vorgegebener Wert ist, und einen zweiten Zustand, in dem die Quadratsumme nicht der vorgegebene Wert ist, pro Rotationspositionssensor (320A, 320B) erfasst, um dadurch eine Anormalität zu erfassen.
Die Motoransteuervorrichtung (101) gemäß Anspruch 1, die bestimmt, ob die Quadratsumme von Abtastwerten, die aus den zwei Erfassungssignalen zu Zeitverschiebungen um einen Viertel-Zyklus einer Anregungsfrequenz des Rotationspositionssensors (320) abgetastet werden, ein vorgegebener Wert ist.