DE102008054487A1

DE102008054487A1 - Steuersystem für eine mehrphasige elektrische Drehmaschine

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Publication number: DE102008054487A1
Application number: DE102008054487A
Authority: DE
Inventors: Masahiro Kuroda; Hiroshi Taki; Nobumasa Ueda; Sadahiro Akama; Kiyoshi Nagata; Masaya Ootake
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-01-09
Filing date: 2008-12-10
Publication date: 2009-07-16
Also published as: DE102008054487A8; US8395338B2; US20130147406A1; US8593092B2; CN103151976A; CN103151976B; US20090174350A1

Abstract

Ein Steuersystem steuert eine mehrphasige Drehmaschine durch ein 120°-Erregungsverfahren und ein PWM-Verfahren. In dem 120°-Erregungsverfahren werden jeweilige von Schaltelementen eines Zweigs einer hohen Seite und von Schaltelementen eines Zweigs einer niedrigen Seite einer Energiewandlerschaltung eingeschaltet. In dem PWM-Verfahren schalten sich die Schaltelemente der Energiewandlerschaltung ein/aus, so dass zwei Phasen, die mit den Schaltelementen verbunden sind, die in dem eingeschalteten Zustand sind, abwechselnd zu einem Eingangsanschluss einer Seite eines hohen Potentials und einem Eingangsanschluss einer Seite eines niedrigen Potentials der Energiewandlerschaltung leitend gemacht werden.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuersystem für eine mehrphasige elektrische Drehmaschine, die eine Spannung durch Betätigen von Schaltelementen einer Energiewandlerschaltung an die mehrphasige Drehmaschine anlegt.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In einem herkömmlichen Steuersystem für einen mehrphasigen Elektromotor, wie zum Beispiel dem der JP-9-312993 A , wird eine Spannung eine Pulsbreite einer Rechteckwellenform moduliert, wenn die Spannung der Recheckwellenform durch ein 120°-Erregungsverfahren(-System) an einen dreiphasigen Elektromotor angelegt wird. In diesem System wird eine Pulsbreitenmodulation bzw. PWM synchron zu dem Wechselzeitpunkt eines Schaltens zum Anlegen der Spannung der Rechteckwellenform durchgeführt. Dies unterdrückt Rauschen, wenn ein Schaltelement geschaltet wird, welches die Pulbreitemodulation durchführt.
Wenn die PWM-Verarbeitung auf die vorhergehende Weise durchgeführt wird, ändert sich das Nullpunktpotenzial eines bürstenlosen Motors synchron zu der Pulsbreitenmodulation. Andererseits wird, da der Nullpunkt des Elektromotors im Allgemeinen durch einen Isolator in der Nähe eines Leiters angeordnet ist, das Nullpunktpotenzial durch einen Kondensator äqulvalent an Masse gelegt. In diesem Fall fließt, wenn sich das Nullpunktpotenzial synchron zu der Pulbreitenmodulation ändert, ein Strom von dem Nullpunkt durch den Isolator in die Seite des Leiters und kann der Strom ein Rauschen werden.
In einem weiteren herkömmlichen Steuersystem für eine mehrphasige elektrische Drehmaschine wird, wenn ein dreiphasiger Elektromotor auf eine geberlose Weise angesteuert wird, ein Erregungsverfahren von einer bestimmten Phase zu einer anderen Phase zweimal ausgeführt, während sich die Phase ändert, um einen Anfangswert des Drehwinkels zu erfassen, um dadurch den Drehwinkel festzulegen. Auch dann, wenn der Drehwinkel eines Läufers, bevor das Erregungsverfahren startet, auf einer nicht steuerbaren Bereich festgelegt ist, welcher bezüglich des Enddrehwinkels nahe einem elektrischen Winkel von 180° (Totpunkt) ist, da der Drehwinkel daher durch zwei Erregungsverfahren zu dem Enddrehwinkel gesteuert wird, kann der Drehwinkel des Elektromotors zu dem Enddrehwinkel gesteuert werden. Das heißt, wenn der Drehwinkel des Läufers, bevor das Erregungsverfahren startet, nahe dem Endpunkt ist, kann der Läufer nicht durch das Erregungsverfahren zum Steuern des Drehwinkels zu dem Enddrehwinkel geändert werden. Jedoch wird das Erregungsverfahren zweimal durchgeführt, um es dadurch zu ermöglichen, den Drehwinkel des Elektromotors zu dem Enddrehwinkel zu steuern.
Bei den zweimaligen Erregungsverfahren schlägt die JP 3244800 , die der US 5 396 159 entspricht, ein Verfahren vor, bei welchem die jeweiligen Erregungsverfahrenszeiten derart festgelegt werden, dass eine Frequenz f1 (1/2 × (Verarbeitungszeit)) der ersten Verarbeitung, eine Frequenz f2 (1/2 × (Verarbeitungszeit)) der zweiten Verarbeitung und eine Eigenfrequenz F0 des Elektromotors eine Beziehung von f1 > F0 > f2 erfüllen. Als Ergebnis kann der Elektromotor sicher vorwärts gedreht werden, wenn der Elektromotor startet.
Eine Konvergenzzeit, die erforderlich ist, wenn der Elektromotor erregt wird, um den Drehwinkel zu einem gegebenen Winkel zu konvergieren, hängt von einer Trägheit des Elektromotors und einer Reibung zwischen dem Läufer und einem Lager ab. Das heißt, die Konvergenzzeit ist länger, wenn die Trägheit größer ist oder die Reibung kleiner ist. Aus diesem Grund ist es, wenn die erste Erregungsverfahrenszeit auf der Grundlage einer Eigenfrequenz in dem vorhergehenden Beispiel festgelegt wird, wahrscheinlich, dass der Drehwinkel des Startzeitpunkts des zweiten Erregungsverfahrens ein nicht steuerbarer Bereich wird, welcher abhängig von dem Elektromotor nahe dem Totpunkt ist. In diesem Fall kann der Elektromotor nicht zweckmäßig gestartet werden.
In einem weiteren herkömmlichen Steuersystem für eine mehrphasige elektrische Drehmaschine wird eine Läuferposition durch Erfassen einer induzierten Spannung, welche in der Anschlussspannung der Ständerwinklungen auftritt, ohne irgendeine Läuferpositions-Erfassungseinrichtung, zum Beispiel ein Hall-Element, erfasst. Zum Beispiel wird, wenn ein dreiphasiger bürstenloser DC- bzw. Gleichstrommotor durch ein 120°-Erregeungsverfahren angesteuert wird, ein Positionssignal auf der Grundlage eines Vergleichens der Anschlussspannung der offenen Phase mit einer Referenzspannung erfasst. In diesem Fall wird, um die Spannung, die an den Motor angelegt wird, und einen Strom zu steuern, der in den Motor fliest, ein Pulsbreitenmodulationssteuern oder ein Strombegrenzungsteuern durchgeführt.
Ein Überschwingen (eine zyklische Schwankung) tritt in der Anschlussspannung auf, wenn sich das Erregen der Ständerwicklungen von einem ausgeschalteten Zustand zu einem eingeschalteten Zustand unter dem PWM-Steuern oder dem Strombegrenzungssteuern ändert. Wenn das Überschwingen in der Anschlussspannung auftritt, tritt eine Phasenverschiebung (zeitlich Änderung) in dem Positionssignal auf, das durch ein Vergleichen der Anschlussspannung mit der Referenzspannung vorgesehen ist, was zu einer Drehunregelmäßigkeit, Rauschen oder einem außer Schritt geraten einer Phase führt.
Die JP 3 308 680 schlägt deshalb vor, ein Vergleichsergebnissignal der Anschlussspannung und der Referenzspannung zu einem Abwärtszeitpunkt von dem eingeschalteten Zustand zu dem ausgeschalteten Zustand des PWM-Signals zu verriegeln. Deshalb kann das Positionssignal vorgesehen werden, ohne durch Überschwingen beeinträchtigt zu werden, welches in der Anschlussspannung auftritt. Jedoch ist es erforderlich, eine Verriegelungsschaltung zu einem Mikrocomputer oder einer Logikschaltung hinzuzufügen, welche bis jetzt als eine Schaltung einer neuen Funktion angewendet worden ist, oder mit einer Verrieglungsschaltung unterzubringen, die eine von Ressourcen ist, welche in einem Mikrocomputer für einen anderen beabsichtigten Zweck eingebaut sind. Als Ergebnis wird die Schaltung komplizierter.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist deshalb eine erste Aufgabe der Erfindung, ein Steuersystem für eine mehrphasige elektrische Drehmaschine zu schaffen, welche im Stande ist, geeignet ein Auftreten von Rauschen durch Betätigen von Schaltelementen einer Energiewandlerschaltung zu unterdrücken, wenn eine Spannung an die mehrphasige Drehmaschine angelegt wird.
Es ist eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuersystem für eine elektrische Drehmaschine zu schaffen, welche einen Drehwinkel einer elektrischen Drehmaschine durch einen Zwischenwinkel zu einem Endwinkel in der Position steuert, um dadurch die Drehmaschine zweckmäßig zu starten.
Es ist eine dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuersystem für eine mehrphasige elektrische Drehmaschine zu schaffen, welches im Stande ist, ein Positionssignal ohne komplizierter Machen eines Systemaufbaus genau zu erfassen.
Diese Aufgabe wird mit den in Anspruch 1, 4, 7, 12, 16, 17, 18 und 19 angegebenen Maßnahmen gelöst.
Weitere Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand abhängige Ansprüche.
Gemäß einem ersten Aspekt zum Lösen der ersten Aufgabe wird eine Steuereinheit für eine mehrphasige Drehmaschine geschaffen, welche von einer Energiewandlerschaltung gesteuert wird, die eine Mehrzahl von Schaltelementen aufweist. Die Steuereinheit betätigt die Schaltelemente, um abwechselnd einen Zustand, in welchem eine erste Phase zu einem Eingangsanschluss einer Seite eines hohen Potenzials leitend gemacht ist und eine zweite Phase zu einem Eingangsanschluss einer Seite eines niedrigen Potenzials leitend gemacht ist, und einen Zustand zu wechseln, in welchem die erste Phase zu dem Eingangsanschluss der Seite des niedrigen Potenzials leitend gemacht ist und die zweite Phase zu dem Eingangsanschluss der Seite des hohen Potenzials leitend gemacht ist. Die Steuereinheit moduliert daher eine Pulsbreite einer Spannung einer Rechteckwellenform, die an die Drehmaschine angelegt ist.
Alternativ betreibt die Steuereinheit die Energiewandlerschaltung, um verbleibende Phasen in eine erste Phase und eine zweite Phase zu teilen und abwechselnd die erste Phase und die zweite Phase zu dem Eingangsanschluss der Seite des hohen Potenzials und dem Eingangsanschluss der Seite des niedrigen Potenzials leitend zu machen.
Gemäß einem zweiten Aspekt zum Lösen der zweiten Aufgabe führt eine Steuereinheit ein Verfahren durch, um zuzulassen, dass ein Strom mehrmals von einer Phase in eine andere Phase einer Drehmaschine fließt, während mindestens eine der einen Phase und der anderen Phase gewechselt wird, um einen Drehwinkel der Drehmaschine durch einen Zwischenwinkel zu einem Endwinkel zu steuern. Die Steuereinheit bestimmt dadurch einen Anfangswert eines Drehwinkels, wenn die Drehmaschine gestartet wird, gemäß dem Endwinkel. Eine erforderliche Zeit, nachdem ein Verfahren unmittelbar vor einem letzten Verfahren aus der Mehrzahl von Verfahren startet, bis das letzte Verfahren startet, ist länger als eine erste Zeit festgelegt, während welche ein Winkelintervall zwischen einem Sollwert des Drehwinkels auf Grund des Verfahrens unmittelbar vor dem letzten Verfahren und einem nicht steuerbaren Winkel bezüglich des Endwinkels durch das Endverfahren als mit einer Änderungsamplitude des Drehwinkels der Drehmaschine übereinstimmend angenommen wird.
Alternativ wird das Verfahren unter einer Konvergenzbedingung, in der ein Ist-Drehwinkel zu einem Sollwert des Drehwinkels durch das Verfahren unmittelbar vor dem Endverfahren aus der Mehrzahl von Verfahren konvergiert wird, zu dem Endverfahren gewechselt. Die Konvergenzbedingung ist erfüllt, wenn die Änderung des Drehwinkels durch das Verfahren unmittelbar vor dem Endverfahren gedämpft wird, bis die Änderung des Drehwinkels in einen Bereich fällt, welcher bezüglich des Sollwerts des Drehwinkels durch das Verfahren unmittelbar vor dem Endverfahren gedämpft wird und näher als der nicht steuerbare Winkel des Endverfahrens ist.
Gemäß einem dritten Aspekt zum Lösen der dritten Aufgabe erzeugt eine Steuereinheit ein Maskierungssignal, welches gleichzeitig gültig gemacht wird, wenn oder bevor sich ein PWM-Signal für Schaltelemente einer Energiewandlerschaltung von einem eingeschalteten Zustand zu einem ausgeschalteten Zustand ändert, und ungültig gemacht wird, nach dem eine gegebene Verzögerungszeit verstrichen ist, nachdem sich das PWM-Signal von dem ausgeschalteten Zustand zu dem eingeschalteten Zustand geändert hat. Die Steuereinheit erzeugt ein Kommutierungssignal einer Logik unter der Bedingung, in der eine Logik von Vergleichsignalen der jeweiligen Phasen, welche als ein Vergleichsergebnis von Anschlussspannungen der Drehmaschine ausgegeben wird, mit einer Referenzspannung einer regulären Logik übereinstimmt, die nachfolgend mit einem Drehen der Drehmaschine geplant ist. Die Energiewandlerschaltung erregt die Ständerwinklung auf der Grundlage des PWM-Signals und des Kommutierungssignals.
Alternativ steuert die Energiewandlerschaltrung das Erregen der Drehmaschine durch ein Stromsteuersignal an Stelle des PWM-Signals. Das Maskierensignal wird verwendet, um das Vergleichsergebnis zu maskieren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die vorliegende Erfindung wird nahestehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt:
1 ein Systemschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
2 ein Zeitablaufsdiagramm der Schaltsteuervorgänge gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3A und 3B Schaltpläne der Vorteile einer PWM-Verarbeitung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
4A bis 4D Zeitablaufsdiagramme der Simulationsergebnisse der PWM-Verarbeitung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
5A bis 5D Zeitablaufsdiagramme der Simulationsergebnisse der PWM-Verarbeitung eines Vergleichsbeispiels;
6A bis 6B Zeitablaufsdiagramme der Simulationsergebnisse der PWM-Verarbeitung in einem ausgestalteten Beispiel des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
7A bis 7D Zeitablaufsdiagramme der Simulationsergebnisse einer herkömmlichen PWM-Verarbeitung bezüglich des Beispiels eines 130°-Erregungsverfahens;
8 ein Systemschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung;
9 ein Zeitablaufsdiagramm eines Problems in einem Positionierungsverfahren;
10A und 10B Zeitablaufsdiagramme einer Positionierungsbetriebsart gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
11 ein Flussdiagramm des Ablaufs eines Verfahrens zum Einstellen einer ersten Positionierungszeit gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
12 ein Flussdiagramm des Ablaufs eines Positionierungsverfahrens gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
13 ein Flussdiagramm des Ablaufs eines Positionierungsverfahrens gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
14 Fig. ein Flussdiagramm des Ablaufs eines Positionierungsverfahrens gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
15A und 15B Zeitablaufsdiagramme einer Weise eines Einstellens einer ersten Positionierungszeit gemäß einem ausgestalteten Beispiel der zweiten bis vierten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung;
16 ein Schaltbild eines fünften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
17 ein Wellenformdiagramm von Signalen, die an eine Phase U, eine Phase V und eine Phase W angelegt werden, gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
18 ein Wellenformdiagramm eines PWM-Diagramms, eines Maskierungssignals und einer Anschlussspannung einer offenen Phase gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
19 eine Tabelle der Erzeugungsreihenfolge der regulären Logik von Vergleichssignalen Cu, Cv und Cw;
20 ein Schaltbild eines sechsten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
21 ein Wellenformdiagramm von Signalen, die an eine Phase U, eine Phase V und eine Phase W angelegt werden, gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
22 ein Wellenformdiagramm eines PWM-Signals, eines Maskierungssignals und einer Anschlussspannung einer offenen Phase gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
23 ein Schaltbild eines siebten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
24 ein Schaltbild eines achten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
25 ein Wellformdiagramm von Signalen, die an eine Phase U, eine Phase V und eine Phase W angelegt werden, gemäß dem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
26 ein Schaltbild eines neunten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung; und
27 ein Schaltbild einer Stromsteuersignal-Erzeugungsschaltung gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf verschiedene Ausführungsbeispiele im Detail beschrieben, in welchen ein Steuersystem für eine elektrische Drehmaschine als ein Steuersystem für einen bürstenlosen Elektromotor in einem Fahrzeug angewendet wird.
Erstes Ausführungsbeispiel
Es wird zuerst auf 1 verwiesen. Ein bürstenloser Elektromotor 2 ist ein dreiphasiger Elektromotor mit einem Permanentmagnet als einen Läufer und ist als ein Aktor einer Kraftstoffpumpe für eine Brennkraftmaschine vorgesehen, welche in ein Fahrzeug eingebaut ist. Drei Phasen, das heißt eine Phase U, eine Phase V und eine Phase W, des bürstenlosen Motors 2 sind mit einer Energiewandlerschaltung 3, wie zum Beispiel einem Wechselrichter, verbunden, welcher ein Energiewandler einer Gleichgröße zu einer Wechselgröße ist. Die Energiewandlerschaltung 3 ist eine dreiphasige Energiewandlerschaltung und eine Spannung an einer Seite einer Batterie 12 wird zweckmäßig an drei Phasen des bürstenlosen Motors 2 angelegt. Genauer gesagt weist die Energiewandlerschaltung 3 eine Parallelschaltung auf, die Schaltelemente SW1, SW2, Schaltelemente SW3, SW4 und Schaltelemente SW5, SW6 beinhaltet, um jede von derartigen drei Phasen zu der Seite der positiven Elektrode oder der Seite der negativen Elektrode der Batterie 12 leitend zu machen. Ein Verbindungspunkt, an welchem das Schaltelement SW1 und das Schaltelement SW2 in Reihe geschaltet sind, ist mit der Phase U des bürstenlosen Motors 2 verbunden. Ein Verbindungspunkt, an welchem das Schaltelement SW3 und das Schaltelement SW4 in Reihe geschaltet sind, ist mit der Phase V des bürstenlosen Motors 2 verbunden. Weiterhin ist ein Verbindungspunkt, an welchem das Schaltelement SW5 und das Schaltelement SW6 in Reihe geschaltet sind, mit der Phase W des bürstenlosen Motors 2 verbunden. Die Schaltelemente SW1 bis SW6 sind jeweils zu Freilaufdioden D1 bis D6 parallel geschaltet.
Jedes der Schaltelemente SW1, SW3 und SW5 von Zweigen einer Seite eines hohen Potentials (hohen Seite) der Reihenschaltungen ist aus einem p-Kanal-MOSFET ausgebildet. Jedes der Schaltelemente S2, SW4 und SW6 von Zweigen einer Seite eines niedrigen Potentials (niedrigen Seite) ist aus einem n-Kanal-MOSFET ausgebildet. Die Freilaufdioden D1 bis D6 sind parasitäre Dioden der MOSFET-Feldeffekttransistoren.
Eine elektronische Steuereinheit 20 ist vorgesehen, um den bürstenlosen Motor 2 zu steuern und betätigt die Energiewandlerschaltung 3. In diesem Beispiel wird ein Schaltsteuern hauptsächlich durch ein 120°-Erregungsverfahren durchgeführt. Diese Verarbeitung wird auf der Grundlage dessen durchgeführt, dass ein Zeitpunkt (Nulldurchgangszeitpunkt), an welchem eine induzierte Spannung die Nullpunktspannung (Referenzspannung Vr) des bürstenlosen Motors 2 erreicht, unter Verwendung eines Zeitpunkts erfasst wird, zu welchem die induzierte Spannung in den Anschlussspannungen Vu, Vv und Vw der jeweiligen Phasen des bürstenlosen Motors 2 entwickelt wird. Die Referenzspannung Vr wird durch Teilen der Anschlussspannungen Vu, Vv und Vw der jeweiligen Phasen des bürstenlosen Motors 2 durch widerstandsbehaftete Elemente Ru, Rv und Rw vorgesehen. Genauer gesagt wird die geteilte Spannung durch ein Filter 27 gefiltert. Der Nulldurchgangszeitpunkt ist auf einen Umkehrzeitpunkt des Ausgangssignals von Komperatoren 21, 22 und 23 gerichtet, die die Anschlussspannungen Vu, Vv und Vw der jeweiligen Phasen mit der Referenzspannung Vr vergleichen. Zu einem Zeitpunkt (Regelungszeitpunkt), der um einen gegebenen elektrischen Winkel (zum Beispiel 30°) von dem Nulldurchgangszeitpunkt verzögert ist, wird das Betätigen der Schaltelemente SW1 bis SW6 gewechselt. Die Steuereinheit 20 beinhaltet eine Nulldurchgangs-Erfassungsschaltung 20a und kann als eine Logikschaltung ausgelegt sein oder kann als ein programmierbarer Computer ausgelegt sein, welcher eine zentrale Verarbeitungseinheit und einen Speicher beinhaltet, der ein Steuerprogramm usw. speichert.
In 2 zeigen (a1) bis (f1) den Übergang einer Schaltbetriebsart der Schaltelemente SW1 bis SW6 in dem 120°-Erregungsverfahren. Genauer gesagt zeigt (a1) den Übergang eines Betriebssignals des Schaltelements SW1 und zeigt (b1) den Übergang eines Betriebssignals des Schaltelements SW3, zeigt (c1) den Übergang eines Betriebssignals des Schaltelements SW5 und zeigt (d1) den Übergang eines Betriebssignals des Schaltelements SW2, zeigt (e1) den Übergang eines Betriebssignals des Schaltelements SW4 und zeigt (f1) den Übergang eines Betriebssignals des Schaltelementes SW6.
Wie es in der Figur gezeigt ist, schalten sich die jeweiligen Schaltelemente (SW1 bis SW6) für eine Dauer, die zueinander gleich ist, einmal in einer Umdrehung (360°) des bürstenlosen Motors 2 ein. Genauer gesagt überlappen, da die Schaltelemente SW1, SW3 und SW5 des Zweigs einer hohen Seiten aufeinander folgend um 120° eingeschaltet werden, die jeweiligen eingeschalteten Dauern von derartigen Schaltelementen SW1, SW3 und SW5 einander nicht. Ähnlich überlappen, da die Schaltelemente SW2, SW4 und SW6 des Zweigs einer niedrigen Seite aufeinander folgend um 120° eingeschaltet werden, die jeweiligen eingeschalteten Dauern von derartigen Schaltelementen SW2, SW4 und SW6 ebenso einander nicht.
In der vorhergehenden Steuereinheit 20 wird, wenn ein Strom, der in den bürstenlosen Motor 2 fließt, einen Stromgrenzwert überschreitet, ein PWM-Steuern durch Wiederholen eines abwechselndes Ein- und Ausschaltens des Schaltelements durchgeführt, um einen Strom (eine Regelungshöhe) zu begrenzen, welcher in den bürstenlosen Motor 2 fließt. Ähnlich wird, wenn das Drehmoment und die Drehzahl des bürstenlosen Motors 2 zu beschränken sind, das PWM-Steuern durchgeführt. Bei dem Ausführen des PWM-Steuerns wird die Erregungshöhe des bürstenlosen Motors 2 verglichen mit der des 120°-Erregungsverfahrens verringert, wodurch es möglich ist, den Strom zu beschränken oder die Drehzahl zu beschränken. In 2 zeigen (a2) bis (f2) die Schaltbetriebsarten der Schaltelemente SW1 bis SW6 in dem PWM-Steuern. In 2 entsprechen (a2) bis (f2) (a1) bis (f1).
Wie es in der Figur gezeigt ist, werden zwei Phasen, die mit dem Schaltelement verbunden sind, das sich durch das 120°-Erregungsverfahren einschaltet, abwechselnd zu einem Eingangsanschluss einer Seite eines höheren Potentials (einer positiven Elektrode der Batterie 12) der Energiewandlerschaltung 1 und einem Eingangsanschluss einer Seite eines niedrigeren Potentials (einer negativen Elektrode der Batterie 12) leitend gemacht. In den jeweiligen zwei Phasen schalten sich die Schaltelemente SW1, SW3 und SW5 des Zweigs einer hohen Seite und die Schaltelemente SW2, SW4 und SW6 eines Zweigs der niedrigeren Seite abwechselnd ein, wenn eine von derartigen zwei Phasen an der Seite des Zweigs einer höheren Seite eingeschaltet ist, wohin gegen die andere Phase an der Seite eines Zweigs einer niedrigen Seite eingeschaltet ist. Als Ergebnis wird eine Änderung des Nullpunktpotentials des bürstenlosen Motors 2 unterdrückt. Hier im weiteren Verlauf wird die vorhergehende Funktionsweise unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
3A stellt beispielhaft einen Fall dar, in welchem das Schaltelement SW1 des Zweigs der hohen Seite der Phase U und das Schaltelement SW4 des Zweigs der niedrigen Seite der Phase V in den gleichen Schaltzustand wie dem des 120°-Erregungsverfahrens unter dem PWM-Steuern eingeschaltet werden. In diesem Fall wird die Anschlussspannung Vu der Phase U die Spannung VB der Batterie 12 (genauer gesagt ein Wert, der um die Spannungsabfallhöhe zwischen der Source und dem Drain des Schaltelements SW1 höher als die Spannung VB ist). In diesem Beispiel wird die Phase W, die die verbleibende eine Phase ist, ein Zustand einer hohen Impedanz, da die Schaltelemente SW5 und SW6 von beiden des Zweigs der hohen Seite und des Zweigs der niedrigen Seite ausgeschaltet sind. Aus diesem Grund wird die Spannung an dem Nullpunkt N des bürstenlosen Motors 2 ungefähr „VB/2", wenn ein Einfluss einer induzierten Spannung vernachlässigt wird.
3B zeigt einen Fall, in welchem der Schaltzustand von dem Zustand von 2A unter dem PWM-Steuern gewechselt wird. Da der Strom in die Phase V vor einem Schalten geflossen ist, wird eine elektromotorische Kraft, die zulässt, dass ein Strom in der gleichen Richtung fließt, durch die Induktivitätskomponente des bürstenlosen Motors 2 auch nach einem Schalten entwickelt. Aus diesem Grund fließt ein Strom in die Phase U von dem Schaltelement SW2 des Zweigs der niedrigen Seite der Phase U, welche erneut eingeschaltet wird. In dieser Situation fließt kein Strom in die Diode D2, welche zu dem Schaltelement SW2 parallel geschaltet ist, da die Spannungsabfallhöhe zwischen der Source und dem Drain des Schaltelements SW2 kleiner als die Spannungsabfallhöhe der Diode D2 ist. Andererseits wird in dem Zustand von 3A, da der Strom aus der Phase V fließt, eine elektromotorische Kraft, die zulässt, dass der Strom in der gleichen Richtung fließt, durch die Induktivitätskomponente des bürstenlosen Motors 2 auch nach einem Schalten entwickelt. Aus diesem Grund fließt ein Strom in das Schaltelement SW3 des Zweigs der hohen Seite der Phase V, welches von der Phase V des bürstenlosen Motors 2 erneut eingeschaltet wird. In dieser Situation ist der Grund, dass kein Strom in die Diode D3 fließt, die zu dem Schaltelement SW3 parallel geschaltet ist, dass die Spannungsabfallhöhe zwischen der Source und dem Drain des Schaltelements SW3 kleiner als die Spannungsabfallhöhe der Diode D2 ist.
In dem Zustand, der in 3B gezeigt ist, wird die Anschlussspannung Vu der Phase U das Massepotential GND (genauer gesagt ein Wert, der ungefähr die Spannungsabfallhöhe zwischen der Source und dem Drain des Schaltelements SW4 niedriger als das Massepotential GND ist). Die Anschlussspannung Vv der Phase V wird durch Spannung VB der Batterie 12 (genauer gesagt ein Wert, der ungefähr die Spannungsabfallhöhe zwischen der Source und dem Drain des Schaltelements SW1 höher als die Spannung VB ist). Dann wird die Phase V, die die verbleibende eine Phase ist, der Zustand einer hohen Impedanz, da die Schaltelemente SW5 und SW6 von beiden des Zweigs der hohen Seite und des Zweigs der niedrigen Seite ausgeschaltet sind. Aus diesem Grund wird die Nullpunktspannung des bürstenlosen Motors 2 ungefähr „VB/2", wenn ein Einfluss einer induzierten Spannung vernachlässigt wird. Das heißt, die Nullpunktspannung vor und nach einem Schalten der 3A und 3B ändert sich kaum. Aus diesem Grund kann die PWM-Verarbeitung durchgeführt werden, während die Änderung der Nullpunktspannung geeignet unterdrückt wird.
Die 4A bis 4D zeigen das Ergebnis der PWM-Verarbeitung. Genauer gesagt zeigt 4A den Übergang einer Anschlussspannung in diesem Fall, zeigt 4B den Übergang eines Phasenstroms, zeigt 4C den Übergang der Nullpunktspannung und zeigt 4D den Übergang eines Spannungsspektrums.
Wie es in 4C gezeigt ist, ändert sich die Nullpunktspannung lediglich im Allgemeinen gleichmäßig gemäß der induzierten Spannung. Aus diesem Grund kann die Nullpunktspannung einfach den Nulldurchgangszeitpunkt erfassen, welcher die Referenzspannung Vr ist. Genauer gesagt wird das Filter 27, das eine ausreichend kleine Zeitkonstante aufweist, lediglich in 1 verwendet, um dadurch zuzulassen, dass die Referenzspannung Vr stabilisiert wird. Aus diesem Grund kann die Nulldurchgangs-Erfassungsschaltung 20a einfach aufgebaut sein. Weiterhin wird ebenso, wie es in 4D gezeigt ist, der Rauschpegel niedrig gehalten. Demgemäß kann ein Ereignis, das ein Wechselstrom durch den Nullpunkt N des bürstenlosen Motors 2 und einen Isolator unter dem PWM-Steuern in einen angrenzenden Leiter fließt, geeignet vermieden werden und kann das Gleichtaktrauschen geeignet unterdrückt oder vermieden werden.
Im Gegensatz dazu zeigen die 5A bis 5D einen Fall eines Vergleichsbeispiels, in welchem sich das Schaltelement, das in dem eingeschalteten Zustand ist, in dem 120°-Erregungsverfahren ein- oder ausschaltet. Die 5A bis 5D entsprechen jeweils den 4A bis 4B.
Wie es in 5C gezeigt ist, ändert sich in diesem Fall die Nullpunktspannung stark. Aus diesem Grund wird, um den Nulldurchgangszeitpunkt zu erfassen, ein Verfahren zum Erfassen des Nulldurchgangszeitpunkts, wie zum Beispiel ein Verfahren eines Sperrens des Erfassungsverfahrens des Nulldurchgangszeitpunkts während einer Änderungsdauer der Spannung, die durch ein Schalten begleitet wird, komplizierter gemacht. Weiterhin wird, wie es in 5D gezeigt ist, das Rauschen groß. Aus diesem Grund fließt bei dem Ausführen des PWM-Steuerns ein Wechselstrom in einen angrenzenden Leiter durch den Nullpunkt N des Motors 2 und einen Isolator unter dem PWM-Steuern und tritt ein Gleichtaktrauschen in dem Fahrzeug auf.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden die folgenden Vorteile vorgesehen.

(1) Die erste Phase, die zu dem Eingangsanschluss der Seite des hohen Potentials (der Seite der positiven Elektrode der Batterie 12) der Energiewandlerschaltung 3 während des 120°-Erregungsverfahrens leitend gemacht wird, und die zweite Phase, die zu dem Eingangsanschluss der Seite des niedrigen Potentials (der Seite der negativen Elektrode der Batterie 12 leitend gemacht wird, werden abwechselnd zu dem Eingangsanschluss der Seite eines hohen Potentials und dem Eingangsanschluss der Seite eines niedrigen Potentials leitend gemacht, um das PWM-Steuern durchzuführen. Als Ergebnis ist es möglich, geeignet ein Auftreten des Rausches unter dem PWM-Steuern zu unterdrücken.
(2) Es wird ein geberloses System angewendet, das eine Zeit, die nach dem Nulldurchgangszeitpunkt, wenn die induzierte Spannung des bürstenlosen Motors 2 die Referenzspannung Vr wird, bis zu dem Wechselzeitpunkt des Betriebszustands des Schaltelements auf Grund des 120°-Erregungsverfahrens auf der Grundlage des Intervall des Nulldurchgangszeitpunkts erforderlich ist, berechnet. In diesem Fall ist es, wenn sich die Nulldurchgangsspannung stark ändert, erforderlich, den Nulldurchgangszeitpunkt zu erfassen, während die Änderung maskiert ist. Jedoch entsteht gemäß dem PWM-Steuern dieses Ausführungsbeispiels das vorhergehende Problem nicht. Aus diesem Grund kann der bürstenlose Motor 2 durch das geberlose System durch ein einfaches Verfahren angesteuert werden.
(3) Es wird das 120°-Erregungsverfahren angewendet, in dem ein Drehwinkel des bürstenlosen Motors 2 gleichmäßig durch alle der Phasen geteilt wird, um die Winkelintervalle vorzusehen, und es wird die Spannung der Rechteckwellenform an den bürstenlosen Motor 2 angelegt, um in jedem der Verfahren nicht einander zu überlappen. Als Ergebnis kann die Nullpunktspannung geeigneter stabilisiert werden.
(4) Es werden die Schaltelemente SW1 bis SW6 angewendet, in welchen ein Paar von Anschlüssen (Source und Drain) zulässt, dass ein Strom in die zwei Richtungen fließt. Als Ergebnis kann, da der Strom, der in den Schaltelementen SW1 bis SW6 in der Richtung fließt, die entgegen gesetzt zu der Stromflussrichtung in den 120°-Erregungsverfahren unter dem PWM-Steuern ist, der Energieverlust verglichen mit einem Fall verringert werden, in welchem dieser Strom in die Dioden D1 bis D6 fließt.

Ausgestaltung des ersten Ausführungsbeispiels
Das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann wie nachstehend beschrieben ausgestaltet werden.
Das System, das die Spannung der Rechteckwellenform an den bürstenlosen Motor 2 anlegt, ist nicht auf das 120°-Erregungsverfahren beschränkt. Zum Beispiel kann ein 130°-Erregungsverfahren angewendet werden, in welchem die jeweiligen Schaltelemente SW1 bis SW6 der jeweiligen Phasen alle 130° eingeschaltet werden. In diesem Fall gibt es in jedem der Zweige eine Überlappungsdauer, in der die Schaltelemente SW1, SW3 und SW5 (Schaltelemente SW2, SW4 und SW6) einer Mehrzahl von Phasen sich gleichzeitig einschalten, auch wenn das PWM-Steuern durch ein Verfahren durchgeführt wird, das durch das vorhergehende Ausführungsbeispiel beispielhaft dargestellt ist, wobei das Nulldurchgangspotential nicht als eine Konstante wie in einem Fall gehalten wird, der in den 6A bis 6B gezeigt ist. Jedoch ist auch in diesem Fall der Effekt eines Verringerns des Rauschens beobachtet worden.
Die 6A bis 6D zeigen einen Fall, in welchem das PWM-Steuern auf der Grundlage des Erregungsverfahrens durchgeführt wird, welches den 4A bis 4D entspricht. Wie es aus 6D zu verstehen ist, wird das Rauschen auch in diesem Fall geeignet verringert. Im Gegensatz dazu zeigen die 7A bis 7D einen Fall, in welchem ein herkömmliches PWM-Steuern auf der Grundlage des 130°-Erregungsverfahrens durchgeführt wird. In diesem Beispiel entsprechen die 7A bis 7D den 6A bis 6D. Wie es in den Figuren gezeigt ist, erhöht sich das Rauschen verglichen mit dem Fall, der in den 6A bis 6D gezeigt ist. Zum Vergleich wird in dem Beispiel, das in den 6A bis 6D gezeigt ist, in der Überlappungsdauer eine Phase, in welcher der Zweig der hohen Seite eingeschaltet wird, und eine Phase, in welcher der Zweig der niedrigen Seite eingeschaltet wird, abwechselnd zu dem Eingangsanschluss der Seite des hohen Potentials und dem Eingangsanschluss der Seite des niedrigen Potentials leitend gemacht.
Das Erregungssteuern, wenn kein PWM-Steuern durchgeführt wird, ist nicht auf das 120°-Erregungssteuern oder das 130°-Erregungssteuern beschränkt, sondern kann ein Steuersystem des Erregungswinkels, das schmäler als 120° ist, oder ein Steuersystem des Erregungswinkels sein, das breiter als 130° ist. In dieser Situation ist es bevorzugt, dass das System ein Steuersystem des Erregungswinkels von „120° ± 30°" ist. Es ist bevorzugt, dass die Spannung der Rechteckwellenform, welche an den bürstenlosen Motor 2 angelegt wird, eine Spannung von „120° ± 30°" ist.
Das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und seine Ausgestaltung stellt beispielhaft einen Fall dar, in welchem die Pulsbreitenmodulation über die gesamte Dauer eines Anlegens der Spannung der Rechteckwellenform durchgeführt wird, ist jedoch nicht auf diese Aufgabe beschränkt. Zum Beispiel kann zum Zwecke eines Durchführens des Steuerns einer Augenblickdrehmoments die Pulsbreitenmodulation an lediglich dem Endabschnitt der Spannung der Rechteckwellenform durchgeführt werden.
Die Anschlussspannungen Vu, Vv, Vw und die Referenzspannung Vr können durch ein Mikrocomputerverfahren an Stelle der Komperatoren 21, 22 und 23 miteinander verglichen werden.
Die Referenzspannung Vr kann eine Spannung, die der Nullpunktspannung des bürstenlosen Motors 2 entspricht, oder an Stelle einer virtuellen Nullpunktspannung „1/2" der Versorgungsspannung sein.
Das Erfassen des Drehwinkels durch die induzierte Spannung des bürstenlosen Motors 2 ist nicht auf ein Erfassen des Nulldurchgangszeitpunkts auf der Grundlage der induzierten Spannung beschränkt. Zum Beispiel kann die induzierte Spannung, die in der Anschlussspannung des bürstenlosen Motors 2 auftritt, mit „1/2" der Spannung der Batterie 2 verglichen werden. Zum Beispiel kann, wie es in der JP 11-18478 A offenbart ist, der Zeitpunkt, zu welchem ein gegebener elektrischer Winkel anders als der Nulldurchgangszeitpunkt vorgesehen wird, auf der Grundlage der induzierten Spannung erfasst werden. Auch in diesem Fall kann die geberlose Verarbeitung einfach unter Verwendung der Weise der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden, die im Stande ist, die Änderung der Nullpunktspannung und die virtuelle Nullpunktspannung des bürstenlosen Motors 2 zu unterdrücken.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf ein geberloses System beschränkt, in welchem die Drehwinkelinformation des bürstenlosen Motors 2 auf der Grundlage der induzierten Spannung erfasst wird und die Schaltelemente SW1 bis SW6 auf der Grundlage der Drehwinkelinformation betätigt werden. Zum Beispiel wird auch dann, wenn ein Drehwinkel-Erfassungsteil, wie zum Beispiel ein Hall-Element, vorgesehen ist, das Anwenden des vorliegenden Ausführungsbeispiels beim Verringern des Rauschens wirksam, das durch die PWM-Verarbeitung verursacht wird.
Die Schaltelemente SW1, SW3 und SW5 des Zweigs der hohen Seite können aus n-Kanal-MOS-Feldeffekttransistoren ausgebildet sein.
Das Schaltelement, das zulässt, dass ein Strom bidirektional fließt, ist nicht auf die MOS-Feldeffekttransistoren beschränkt. Zum Beispiel kann das Schaltelement ein MIS-Feldeffekttransistor sein. Ebenso ist das Schaltelement nicht auf den Feldeffekttransistor beschränkt.
Die Schaltelemente SW1 bis SW6 sind nicht auf ein Element beschränkt, dessen Paar von Anschlüssen (Drain and Source) zulässt, dass ein Strom bidirektional fließt, sondern können zum Beispiel ein Isolierschicht-Bipolartransistor bzw. IGBT sein.
Eine Energieversorgungsquelle, die mit dem bürstenlosen Motor 2 verbunden ist, ist nicht auf die Batterie 12 beschränkt, sondern kann eine allgemeine Energieversorgungsquelle sein, die eine im Wesentlichen Gleichgröße, wie zum Beispiel eine Gleichgröße, erzeugt, die von einem Gleichrichter von einem Energieversorgungsgenerator oder einer Wechselgroßen-Energieversorgungsquelle erzeugt wird.
Der bürstenlose Motor 2 ist nicht auf den Aktor einer Kraftstoffpumpe eines Fahrzeugs beschränkt, sondern kann zum Beispiel ein Motor für einen Kühllüfter in einem Fahrzeug sein. Weiterhin kann der bürstenlose Motor 2 für ein Haushaltsgerät, wie zum Beispiel einen Kühlschrank oder eine Waschmaschine sein.
Die Drehmaschine ist nicht auf den dreiphasigen bürstenlosen Motor beschränkt, sondern kann ein anderer mehrphasiger Elektromotor sein.
Zweites Ausführungsbeispiel
In dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das in 8 gezeigt ist, ist eine Energiewandlerschaltung 3 auf die gleiche Weise wie in dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufgebaut und steuert eine Steuereinheit 20 einen bürstenlosen Motor 2 durch Betreiben der Energiewandlerschaltung 3. In diesem Beispiel wird ein Schaltsteuern hauptsächlich durch ein 120°-Erregungsverfahren durchgeführt. Genauer gesagt wird ein Zeitpunkt (Nulldurchgangs-Zeitpunkt), zu welchem eine induzierte Spannung die Nullpunktspannung (Referenzspannung Vr) des bürstenlosen Motors 2 wird, durch einen Zeitpunkt erfasst, zu welchem die induzierte Spannung in den Anschlussspannungen Vu, Vv und Vw der jeweiligen Phasen des bürstenlosen Motors 2 auftritt. Es wird angenommen, dass die Referenzspannung Vr durch Teilen der Anschlussspannungen Vu, Vv und Vw der jeweiligen Phasen des bürstenlosen Motors 2 durch widerstandsbehaftete Elemente RU, RV und RW vorgesehen wird. Es wird angenommen, dass der Nulldurchgangszeitpunkt ein Umkehrzeitpunkt des Ausgangssignals von Komperatoren 21, 22 und 23 ist, die die Anschlussspannungen Vu, Vv und Vw der jeweiligen Phasen mit der Referenzspannung Vr vergleichen. Das Betätigen der Schaltelemente SW1 bis SW6 wird zu einem Zeitpunkt (Regelungszeitpunkt) gewechselt, welcher um einen gegebenen elektrischen Winkel (zum Beispiel 30°) von dem Nulldurchgangszeitpunkt verzögert ist.
Das PWM-Steuern wird durchgeführt, um einen Strom (eine Erregungshöhe) zu beschränken, der in den bürstenlosen Motor 2 fließt, wenn der Strom, der in den bürstenlosen Motor 2 fließt, einen Stromgrenzwert überschreitet. Das PWM-Steuern wird durch Sperren des eingeschalteten Betriebs durchgeführt, wenn der Strom auch innerhalb einer Dauer von 120° den Stromgrenzwert überschreitet, während welcher die Schaltelemente SW1 bis SW6 durch das 120°-Erregungsverfahren als eine zulässige Dauer ohne Betrieb einschalten. Die Steuereinheit 20 kann als eine Logikschaltung ausgebildet sein oder kann aus einem programmierten Computer ausgebildet, der eine zentrale Verarbeitungseinheit und einen Speicher beinhaltet, das darin ein Steuerprogramm usw. speichert.
Die induzierte Spannung des bürstenlosen Motors 2 wird mit der Drehung des bürstenlosen Motors 2 entwickelt. Aus diesem Grund gibt es in dem geberlosen System, das den bürstenlosen Motor 2 ansteuert, während der Drehwinkel auf der Grundlage der induzierten Spannung des bürstenlosen Motors 2 erfasst wird, ein derartiges Problem, wie der Anfangswert des Drehwinkels vorgesehen wird, wenn der bürstenlose Motor 2 von einem Zustand startet, in welchem die Drehzahl des bürstenlosen Motors 2 äußerst niedrig ist. Aus diesem Grund wird, wenn der bürstenlose Motor 2 startet, ein Erregungsverfahren von einer bestimmten Phase zu einer anderen Phase 2 zweimal durchgeführt, während die Phase geändert wird, um dadurch den Läufer zu einer bestimmten Position (Winkel) zu steuern. Auf diese Weise wird der Drehwinkel durch zwei Erregungsverfahren zu einem Enddrehwinkel (zweiten Positionierungssollwinkel) gesteuert. Aus diesem Grund kann der Drehwinkel des bürstenlosen Motors 2 auch dann zu dem Enddrehwinkel gesteuert werden, wenn der Drehwinkel des Läufers, bevor das Erregungsverfahren startet, ein nicht steuerbarer Winkel (in der Nähe eines Totpunkts) ist, an welchem der Motor nicht abhängig von dem Erregungsverfahren (zweiten Positionierungsverfahren) zum Steuern des Drehwinkels zu dem Enddrehwinkel geändert werden kann.
Jedoch ist es in einer Kraftstoffpumpe in einem Fahrzeug wie in diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wahrscheinlich, dass die Brennkraftmaschine versagt, zu starten, da kein Kraftstoff der Brennkraftmaschine zugeführt werden kann, außer das Positionierungsverfahren wird schnell durchgeführt.
Aus diesem Grund ist es bevorzugt, das Positionierungsverfahren so schnell wie möglich durchzuführen. Von dem vorhergehenden Standpunkt wird es vorgeschlagen, dass das erste Erregungsverfahren (erstes Positionierungsverfahren) zum Positionieren beendet ist, bevor der Läufer des bürstenlosen Motors 2 stoppt, und zu dem zweiten Positionierungsverfahren gewechselt wird. Jedoch ist es bei diesem Ereignis, wenn der Drehwinkel in der Nähe des Totpunkts ist, wenn das erste Positionierungsverfahren zu dem zweiten Positionierungsverfahren gewechselt wird, wahrscheinlich, dass der Sollwinkel nicht zu dem zweiten Positionierungssollwinkel gesteuert werden kann. In 9 zeigt (a) den Übergang einer Anschlussspannung, (b) den Übergang des elektrischen Winkels und zeigt (c) den Übergang der Drehzahl.
Wie es in der Figur gezeigt ist, kann, wenn der Drehwinkel des bürstenlosen Motors 2 in der Nähe des Totpunkts ist, wenn das erste Positionierungsverfahren zu dem zweiten Positionierungsverfahren gewechselt wird, die Drehzahl nicht durch das zweite Positionierungsverfahren geändert werden. Aus diesem Grund wird in diesem Fall, da der Drehwinkel durch ein Startverfahren nach einem Positionieren beendet werden muss, die Starteigenschaft verschlechtert.
Unter den vorhergehenden Umständen werden eine erste Positionierungszeit (erste erforderliche Zeit T1) und eine zweite Positionierungszeit (zweite erforderliche Zeit T2) in einer Betriebsart eingestellt, die in 10A und 10B gezeigt ist. 10A zeigt die Einstellungsbetriebsart einer ersten erforderlichen Zeit T1. Wie es in der Figur gezeigt ist, wird, wenn das erste Positionierungsverfahren durchgeführt wird, der Drehwinkel (durchgezogene Linie) des bürstenlosen Motors 2 zu dem ersten Positionierungssollwinkel konvergiert, während der erste Positionierungssollwinkel (zweifach strichpunktierte Linie) hauptsächlich gedämpft und oszilliert wird. In diesem Beispiel ist eine Kurve, die durch ein Paar von gestrichelten Linien angezeigt ist, auf ein Paar von Hüllkurven gerichtet, welches ein Paar von Kurven ist, das das Maximum und Minimum des Drehwinkels verbindet, welche von dem ersten Positionierungsverfahren durchgeführt wird. Es ist möglich, den ersten Positionierungssollwinkel und den zweiten Positionierungssollwinkel zu wechseln, wenn das erste Positionierungsverfahren zu dem zweiten Positionierungsverfahren gewechselt wird, während eine Zeit, zu der der Totpunkt nicht vorhanden ist, innerhalb eines Bereichs verstreicht, der von dem Paar von Hüllkurven umgeben ist. Aus diesem Grund wird die Zeit, zu der die Hüllkurven nicht den Totpunkt beinhalten, also eine erste erforderliche Zeit T1 bezeichnet.
10B zeigt die Einstellungsbetriebsart der zweiten erforderlichen Zeit T2. Wie es in der Figur gezeigt ist, wird, wenn das zweite Positionierungsverfahren durchgeführt wird, der Drehwinkel (durchgezogene Linie) des bürstenlosen Motors 2 zu dem zweiten Positionierungssollwinkel konvergiert, während der zweite Positionierungssollwinkel (gestrichelte Linie) hauptsächlich gedämpft und oszilliert wird. In diesem Beispiel ist eine Kurve, die durch ein Paar von gestrichelten Linien angezeigt wird, auf ein Paar von Hüllkurven gerichtet, welches ein Paar von Kurven ist, das das Maximum und Minimum des Drehwinkels verbindet, welches von dem zweiten Positionierungsverfahren durchgeführt wird. Es ist möglich, geeignet den bürstenlosen Motor 2 zu starten, wenn ein Bereich, der von dem Paar von Hüllkurven umgeben ist, ein Bereich (zweiter Positionierungssollbereich) wird, in dem das Startverfahren des bürstenlosen Motors 2 zweckmäßig durchgeführt werden kann. Unter den vorhergehenden Umständen wird es in diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angenommen, dass eine Zeit, zu der der Bereich, der von den Hüllkurven umgeben ist, mit dem zweiten Positionierungssollbereich übereinstimmt, als eine zweite erforderliche Zeit T2 bezeichnet wird.
Es ist bevorzugt, dass der zweite Positionierungssollbereich eine Breite aufweist, die gleich oder kleiner als ein angrenzendes Drehwinkelintervall von Drehwinkeln ist, welche hier als fest angenommen werden, wenn er um den zweiten Positionierungssollwinkel zentriert ist, und sechs Arten einer Erregung von einer von zwei beliebigen Phasen zu einer anderen Phase des bürstenlosen Motors 2 fortgesetzt werden. Es ist bevorzugter, dass der Zielbereich auf einen Bereich, in dem eine Zeit, die erforderlich ist, bis der Start beendet worden ist, gleich oder kleiner als eine gegebene Zeit sein kann, durch Messen einer Beziehung zwischen der Zeit, die bis zu der Startbeendigung des bürstenlosen Motors 2 erforderlich ist, und dem Drehwinkel als die Anfangsbedingung im Voraus festgelegt wird.
Zum Vergleich ist die zweite erforderliche Zeit T2 länger als die erste erforderliche Zeit T1 festgelegt.
11 zeigt ein Verfahren zum Einstellen der ersten erforderlichen Zeit T1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren wird durchgeführt, bevor das Erzeugnis der Steuereinheit 21 des bürstenlosen Motors ausgeliefert wird.
In der vorhergehenden Verarbeitungsreihe wird zuerst in S10 eine Mehrzahl von bürstenlosen Motoren 20 der Objektspezifikation vorbereitet. In diesem Beispiel ist es bevorzugt, das die einzelne Differenz, die als das Erzeugnis zugelassen ist, wieder gegeben wird. Das heißt, es ist bevorzugt, das die Erzeugnisse ein Erzeugnis einer oberen Grenzänderung und ein Erzeugnis einer unteren Grenzänderung bezüglich der Trägheit der Läufer beinhalten. Im nachfolgenden S12 wird das erste Positionierungsverfahren bezüglich des jeweiligen bürstenlosen Motors 2 durchgeführt, der derart vorbereitet ist. Als Ergebnis wird der Drehwinkel des bürstenlosen Motors 2 um den ersten Positionierungssollwinkel gedämpft und vibriert. Im nachfolgenden S14 wird die Dämpfung des Drehwinkels des bürstenlosen Motors 2 überwacht. Im nachfolgenden S16 wird in dem jeweiligen bürstenlosen Motor 2, der mit „i" bezeichnet ist, eine Zeit Ti, zu der die Amplitude der Änderung kleiner als ein oberer Grenzwert Amax wird, berechnet. In diesem Beispiel ist der obere Grenzwert Amax ein Drehwinkel zwischen dem Totpunkt des zweiten Positionierungsverfahrens und dem ersten Positionierungssollwinkel. Dieses Verfahren berechnet die Zeit Ti, die der ersten erforderlichen Zeit T1 entspricht, die in 10A gezeigt ist, bezüglich des jeweiligen bürstenlosen Motors 2.
Im nachfolgenden S18 wird angenommen, dass eine Zeit Tj eines bestimmten bürstenlosen Motors 2 (mit „j" bezeichnet) eine erste erforderliche Zeit T1 ist. In diesem Beispiel ist es bevorzugt, dass die Zeit Tj ungefähr der Maximalwert aus der Zeit Ti ist, die in S16 berechnet wird.
Wie es in 12 gezeigt ist, wird ein Startverfahren des bürstenlosen Motors 2 gemäß diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung derart durchgeführt, dass die erste erforderliche Zeit T1 und die zweite erforderliche Zeit T2 festgelegt werden. Dieses Verfahren wird wiederholt von der Steuereinheit 20 zum Beispiel in einem gegebenen Zyklus durchgeführt.
In der Verarbeitungsreihe wird zuerst in S20 ein Erregen von einer bestimmten Phase zu einer anderen Phase durchgeführt, um das erste Positionierungsverfahren durchzuführen. Dann wird, wenn die erste erforderliche Zeit T1 verstrichen ist (JA in S22), das zweite Positionierungsverfahren in S24 durchgeführt. In diesem Beispiel wird ein Absolutwert einer Differenz zwischen dem ersten Positionierungssollwinkel und dem zweiten Positionierungssollwinkel als kleiner als 180° festgelegt. Dieses Festlegen basiert auf einer Tatsache, dass der Totpunkt des zweiten Positionierungsverfahrens die Position von 180° von dem zweiten Positionierungssollwinkel ist. Dann startet, wenn die zweite gegebene Zeit T2 verstrichen ist (JA in S26), der bürstenlose Motor 2 in S28.
Wie es zuvor beschrieben worden ist, ist es in diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, da das zweite Positionierungsverfahren durchgeführt wird, nachdem die erste angegebene Zeit T1 verstrichen ist, möglich, zweckmäßig den Drehwinkel zu dem zweiten Positionierungssollwinkel durch das zweite Positionierungsverfahren zu steuern. Weiterhin wird der Drehwinkel in dem zweiten Positionierungssollbereich konvergiert, um zu dem Startverfahren zu wechseln. Als Ergebnis kann der Start verglichen mit einem Fall, in welchem der bürstenlose Motor 2 startet, nachdem der bürstenlose Motor 2 an dem zweiten Positionierungssollwinkel stoppt, obgleich der bürstenlose Motor 2 zweckmäßig startet, schnell durchgeführt werden.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden die folgenden Vorteile vorgesehen.

(1) Eine Zeit, während welcher das erste Positionierungsverfahren durchgeführt wird (erste erforderliche Zeit T1) wird länger als eine Zeit gemacht, während welcher es angenommen wird, dass das Winkelintervall zwischen dem ersten Positionierungssollwinkel und dem Totpunkt des zweiten Positionierungsverfahrens mit der Änderungsamplitude des Drehwinkels übereinstimmt. Als Ergebnis kann der Sollwinkel durch das zweite Positionierungsverfahren sicher zu dem zweiten Positionierungssollwinkel gesteuert werden.
(2) Die erste gegebene Zeit T1 wird auf der Grundlage einer Tatsache festgelegt, dass der Dämpfungsgrad der Änderung des Drehwinkels, wenn die mehreren bürstenlosen Motoren 2 vorgesehen werden und dem ersten Positionierungsverfahren unterzogen werden, tatsächlich gemessen wird. Als Ergebnis kann die erste gegebene Zeit T1 zweckmäßig eingestellt werden.
(3) Die erste gegebene Zeit T1 wird auf der Grundlage einer Zeit Ti festgelegt, während welcher die Änderungsamplitude des Drehwinkels kleiner als das Winkelintervall zwischen dem ersten Positionierungssollwinkel und dem Totpunkt des zweiten Positionierungsverfahrens wird. Als Ergebnis kann die erste gegebene Zeit T1 zweckmäßiger festgelegt werden.
(4) Das Positionierungsverfahren wird durch zwei Erregungsverfahren durchgeführt. Als Ergebnis kann das Verfahren der minimalen Anzahl erzielt werden, die zum sicheren Steuern des Sollwinkels zu dem Endwinkel erforderlich ist, und kann eine Zeit, die zum Starten des bürstenlosen Motors 2 erforderlich ist, soweit wie möglich verkürzt werden.
(5) Die zweite erforderliche Zeit T2 wird länger als die erste erforderliche Zeit T1 festgelegt. Als Ergebnis kann der bürstenlose Motor 2 zweckmäßig gestartet werden.
(6) Die zweite erforderliche Zeit T2 wird derart festgelegt, dass der Änderungsbereich des Drehwinkels innerhalb des zweiten Positionierungsbereichs fällt. Als Ergebnis kann das Startverfahren, das dem zweiten Positionierungsverfahren nachfolgend durchgeführt wird, zweckmäßig durchgeführt werden.

Drittes Ausführungsbeispiel
In dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird das Startverfahren des bürstenlosen Motors 2 wiederholt von der Steuereinheit 20 zum Beispiel in einem gegebenen Zyklus durchgeführt, wie es in 13 gezeigt ist.
In der Verarbeitungsreihe wird das erste Positionierungsverfahren zuerst in S30 durchgeführt. Das erste Positionierungsverfahren steuert den Sollwinkel zu dem ersten Positionierungssollwinkel durch Zulassen, dass ein Strom von einer bestimmten Phase des bürstenlosen Motors 2 zu den verbleibenden zwei Phasen fließt. Gemäß dem vorhergehenden Erregungsverfahren ist es, da eine Kraft zum Verringern einer Phasenverschiebung des Drehwinkels des bürstenlosen Motors 2 von dem ersten Positionierungssollwinkel ausgeübt wird, möglich, die Konvergenzzeit bezüglich des ersten Positionierungssollwinkels zu verringern. Aus diesem Grund wird die Zeit (erste erforderliche Zeit T1), während welcher das erste Positionierungsverfahren durchgeführt wird, auf der Grundlage einer Zeit eingestellt, während welcher die Änderungsamplitude des Drehwinkels kürzer als das Winkelintervall zwischen dem ersten Positionierungssollwinkel und dem Totpunkt des zweiten Positionierungsverfahrens in dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist, und kann die erste erforderliche Zeit t1 kürzer als die erste erforderliche Zeit T1 gemacht werden.
Wenn die Ausführungszeit des ersten Positionierungsverfahrens die erste erforderliche Zeit t1 erreicht (JA in S32), wird das zweite Positionierungsverfahren in S34 durchgeführt. In diesem Verfahren fließt ein Strom von einer bestimmten Phase des bürstenlosen Motors 2 zu den verbleibenden zwei Phasen, um den Sollwinkel zu dem zweiten Positionierungssollwinkel zu steuern. Das erste Positionierungsverfahren und das zweite Positionierungsverfahren sind in der Erregungsbetriebsart zueinander unterschiedlich. Dann startet, wenn die zweite erforderliche Zeit t2 (< zweite erforderliche Zeit T2) verstrichen ist (JA in S36), der bürstenlose Motor 2 in S38.
Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden die folgenden Vorteile weiterhin zusätzlich zu den Vorteilen des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung vorgesehen.

(7) Das erste Positionierungsverfahren wird zum Erregen der verbleibenden zwei Phasen von einer Phase des bürstenlosen Motors 2 durchgeführt. Als Ergebnis kann die Konvergenzzeit bezüglich des ersten Positionierungssollwinkels verringert werden.
(8) Das zweite Positionierungsverfahren wird zum Erregen der verbleibenden zwei Phasen von einer Phase des bürstenlosen Motors 2 durchgeführt. Als Ergebnis kann die Konvergenzzeit bezüglich des zweiten Positionierungssollwinkels verringert werden.

Viertes Ausführungsbeispiel
In dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie es in 14 gezeigt ist, wird das Startverfahren des bürstenlosen Motors 2 wiederholt von der Steuereinheit 20 zum Beispiel zu einem gegebenen Zyklus ausgeführt.
In der Verarbeitungsreihe wird das erste Positionierungsverfahren zuerst in S40 durchgeführt. In dem ersten Positionierungsverfahren gemäß diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend dem Erregungsverfahren, das in dem vorhergehenden zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt ist, alle der Schaltelemente SW1, SW3 und SW5 des Zweigs der hohen Seite oder alle der Schaltelemente SW2, SW4 und SW6 des Zweigs der niedrigen Seite eingeschaltet, um dadurch alle der Phasen des bürstenlosen Motors 2 kurz zu schließen. Gemäß dem Verfahren zum Kurzschließen von allen Phasen fließt ein Strom in den bürstenlosen Motor 2 auf Grund der induzierten Spannung, die von der Drehung des bürstenlosen Motors 2 verursacht wird, und wird der Strom durch einen Einfluss, wie zum Beispiel einem Widerstand in dem Strompfad, gedämpft.
Genauer gesagt wird die Drehenergie gedämpft. Als Ergebnis kann die Konvergenzzeit bezüglich des ersten Positionierungssollwinkels verringert werden. Aus diesem Grund wird in diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die erste erforderliche Zeit TT1, während das erste Positionierungsverfahren durchgeführt wird, auf der Grundlage einer Zeit eingestellt, während welcher die Änderungsamplitude des Drehwinkels kürzer als das Winkelintervall zwischen dem ersten Positionierungssollwinkel und dem Totpunkt des zweiten Positionierungsverfahrens in dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist, und kann die erste erforderliche Zeit TT1 kürzer als die erste erforderliche Zeit T1 gemacht werden.
Wenn die Ausführungszeit des ersten Positionierungsverfahrens die erste erforderliche Zeit TT1 erreicht (JA in S42), wird das zweite Positionierungsverfahren in S44 durchgeführt. Ähnlich werden in diesem Verfahren dem Erregungsverfahren nachfolgend, das in dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt ist, alle der Schaltelemente SW1, SW3 und SW5 des Zweigs der hohen Seite oder alle der Schaltelemente SW2, SW4 und SW6 des Zweigs der niedrigen Seite eingeschaltet, um dadurch alle der Phasen des bürstenlosen Motors 2 kurz zu schließen. Dann startet, wenn die zweite erforderliche Zeit t2 (< zweite erforderliche Zeit T2) verstrichen ist (JA in S46), der bürstenlose Motor 2 in S48.
Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden die folgenden Vorteile weiterhin zusätzlich zu den vorhergehenden jeweiligen Vorteilen des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung vorgesehen.

(9) Das erste Positionierungsverfahren beinhaltet zwei Verfahren des Verfahrens zum Erregen einer anderen Phase von einer bestimmten Phase des bürstenlosen Motors 2 und des Verfahrens zum Kurzschließen von allen Phasen. Als Ergebnis kann die Konvergenzzeit bezüglich des ersten Positionierungssollwinkels verringert werden.
(10) Das zweite Positionierungsverfahren beinhaltet zwei Verfahren des Verfahrens zum Erregen einer anderen Phase von einer bestimmten Phase des bürstenlosen Motors 2 und des Verfahrens zum Kurzschließen von allen Phasen. Als Ergebnis kann die Konvergenzzeit bezüglich des zweiten Positionierungssollwinkels verringert werden.

Ausgestaltung der zweiten bis vierten Ausführungsbeispiele
Die zweiten bis vierten Ausführungsbeispiele können wie folgt ausgestaltet und realisiert werden:
In dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beinhaltet jedes des ersten Positionierungsverfahrens und des zweiten Positionierungsverfahrens das Verfahren zum Kurzschließen von allen Phasen. Jedoch kann das Verfahren zum Kurzschließen von allen Phasen in irgendeinem der ersten und zweiten Positionierungsverfahren vorgesehen sein. In diesem Fall ist es bevorzugt, das die erforderliche Zeit auf den Wert in dem zweiten Ausführungsbeispiel in einem Verfahren festgelegt wird, das kein Verfahren zum Kurzschließen von allen Phasen aufweist.
Ähnlich kann in dem ersten Positionierungsverfahren oder im zweiten Positionierungsverfahren gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, die Dauer, während welcher das Verfahren zum Kurzschließen von allen durchgeführt wird, an Stelle eines Durchführens des Erregungsverfahrens über die gesamte der erforderlichen Zeit vorgesehen sein. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die erste erforderliche Zeit T1 oder die zweite erforderliche Zeit T2 kürzer als in dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gemacht wird.
In dem zweiten bis vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird in jedem der bürstenlosen Motoren 2 eine Zeit, während welcher die Amplitude der Änderung des Drehwinkels auf Grund des ersten Positionierungsverfahrens niedriger als das Winkelintervall zwischen dem Sollwinkel des ersten Positionierungsverfahrens und dem Totpunkt des zweiten Positionierungsverfahrens ist, gemessen. Ein bestimmter gemessener Wert (ein Wert ungefähr dem Maximalwert), welcher gemäß einer statistischen Verteilung von derartigen gemessenen Werten bestimmt wird, wird als die erste erforderliche Zeit T1 festgelegt. Jedoch kann zum Beispiel ein Wert, der sich aus einem Addieren der Zeit von einem Zyklus der Änderung mit dem Minimalwert ergibt, als die erste erforderliche Zeit T1 festgelegt werden. Als Ergebnis kann, wie es in 15A gezeigt ist, der bürstenlose Motor 2 der schnellsten Konvergenz schnell gestartet werden, da das Verfahren zu dem zweiten Positionierungsverfahren gewechselt werden kann, bevor der Drehwinkel festgelegt ist, obgleich die schnellste Konvergenz nicht immer den Totpunkt vor einem Zyklus bezüglich der erforderlichen Zeit erreicht.
Zum Beispiel kann ein Wert, der durch Addieren von 5 ms zu dem Minimalwert vorgesehen wird, als die erste erforderliche Zeit T1 festgelegt werden. Als Ergebnis kann, wie es in 15B gezeigt ist, der bürstenlose Motor 2 der schnellsten Konvergenz schnell gestartet werden, da das Verfahren zu dem zweiten Positionierungsverfahren gewechselt werden kann, bevor der Drehwinkel festgelegt ist, obgleich die schnellste Konvergenz nicht bereits den Totpunkt vor „5 ms" bezüglich der ersten erforderlichen Zeit T1 erreicht.
Das Festlegen der ersten erforderlichen Zeit T1 ist nicht auf die erste erforderliche Zeit T1 auf der Grundlage eines Werts von ungefähr dem Maximalwert der statistischen Verteilung oder dem Minimalwert davon beschränkt. Zum Beispiel kann die erste erforderliche Zeit T1 durch Addieren des halben Zyklus der Änderung oder 2,5 ms zu einer Zeit bestimmt werden, welche kleiner als das Winkelintervall in dem Erzeugnis ist, das die mittlere Charakteristik (Mittencharakteristik) aufweist. Als Ergebnis wird es erwartet, dass der Totpunkt nicht erzeugt wird, wenn alle der in Massen gefertigten bürstenlosen Motoren 2 von dem ersten Positionierungsverfahren zum zweiten Positionierungsverfahren gewechselt werden. Da der Maximalwert der Verzögerungszeit des Wechselzeitpunkts bezüglich der Zeit, die kleiner als das Winkelintervall ist, auf ungefähr einen Zyklus der Änderung oder ungefähr 5 ms festgelegt werden kann, kann der bürstenlose Motor 2 schnell starten.
Der bürstenlose Motor 2 ist nicht auf einen Aktor beschränkt, welcher in eine Kraftstoffpumpe eingebaut ist, sondern kann zum Beispiel ein Aktor eines Lüfters sein, welcher einen Kühler einer Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug kühlt. Weiterhin kann der bürstenlose Motor 2 eine Datenaufzeichnungsvorrichtung oder eine Wiedergabevorrichtung sein, welche in ein Fahrzeug-Navigationssystem eingebaut ist, das heißt ein Elektromotor, der in einer Datenaufzeichnungsvorrichtung oder einer Wiedergabevorrichtung eines Disk-Mediums, wie zum Beispiel einer DVD bzw. Digital Versstile Disc, einer CD-ROM bzw. Compact Disc Read Only Memory, oder einer Festplatte, vorgesehen ist. Ebenso ist die Drehmaschine nicht auf den Motor beschränkt, sondern kann ein Energiegenerator sein. Weiterhin ist der Lüfter nicht beschränkt auf das, was in das Fahrzeug eingebaut ist.
Die Energieversorgungsquelle ist nicht auf die Batterie 12 beschränkt, sondern kann zum Beispiel ein Energiegenerator sein, der die Drehenergie der in ein Fahrzeug eingebauten Brennkraftmaschine zu einer elektrischen Energie wandelt.
Fünftes Ausführungsbeispiel
In dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie es in 16 gezeigt ist, erregt ein Steuersystem aufeinander folgend Ständerwicklungen 2u, 2v, 2w eines bürstenlosen Gleichstrommotors 2 von drei Phasen, während sicher gestellt wird, dass eine Phase offen (nicht erregt) ist, durch ein 120°-Erregungsverfahren und erfasst eine Position eines Läufers (nicht gezeigt) auf der Grundlage einer induzierten Spannung, die in den Anschlussspannungen Vu, Vv und Vw der offenen Phase auftritt, um ein geberloses Ansteuern durchzuführen.
Eine Energiewandlerschaltung 3, die als ein Erregungsteil wirkt, beinhaltet Schaltelemente (MOSFETs) SW1, SW3 und SW5, die Zweige einer hohen Seite ausbilden, und Schaltungselemente SW2, SW4 und SW6, die Zweige einer niedrigen Seite ausbilden. Die Schaltelemente SW1 bis SW6 sind mit jeweiligen Freilaufdioden D1 bis D6 ausgestattet. Ein Gleichgrößenenergieversorgungsdraht 10 der Energiewandlerschaltung 3 ist durch eine Diode 11 mit einer Batterie 12 verbunden und ein Gleichgrößenenergieversorgungsdraht 13 der Energiewandlerschaltung 3 ist mit Masse 14 verbunden. Die Energieversorgungsdrähte 12 und 14 legen eine Batteriespannung VB an.
Widerstände 15, 16 und 17 erzeugen eine virtuelle Nullpunktspannung, Enden der Widerstände 15, 16 und 17 sind mit den Ausgangsanschlüssen der Energiewandlerschaltung 3 verbunden und die anderen Enden davon sind gemeinsam verbunden, um einen virtuellen Nullpunkt N' auszubilden. Die virtuelle Nullpunktspannung weist einen Amplitudenpegel in einem Änderungsbereich der induzierten Spannungen auf, die in den Anschlussspannungen Vu, Vv und Vw auftreten, und ist zum Erfassen des Änderungszeitpunkts der induzierten Spannung geeignet. Ein pnp-Transistor 18 ist zwischen der Batterie 12 und dem virtuellen Nullpunkt N' angeschlossen. Eine Referenzspannungs-Erzeugungsschaltung 19 ist durch Widerstände 15, 16, 17, den Transistor 18 und eine Steuereinheit 20 ausgebildet.
Komparatoren 21, 22 und 23 vergleichen die Anschlussspannungen Vu, Vv, Vw, die direkt aus dem Ausgangsanschluss der Energiewandlerschaltung 3 entwickelt werden, mit einer Referenzspannung Vr (virtuelle Nullpunktspannung oder Vw), die in dem virtuellen Nullpunkt N erzeugt wird, um jeweilige Vergleichssignale Cu, Cv, Cw auszugeben. Erfassungsdrähte aus den Ausgangsanschlüssen der Energiewandlerschaltung 3 zu den jeweiligen Komparatoren 21, 22 und 23 wirken als ein Spannungserfassungsteil 24. Wenn die Ausgangsspannung der Energiewandlerschaltung 3 geteilt wird, um die Anschlussspannungen Vu, Vv und Vw zu teilen, wirkt die Teilerschaltung als das Spannungserfassungsteil 24.
Die Steuereinheit 20 ist aus einem Mikrocomputer ausgebildet und führt ein Steuerprogramm aus, das in einem Speicher (nicht gezeigt) gespeichert ist, um als das PWM-Signal-Erzeugungsteil, das Maskierungssignal-Erzeugungsteil, das Referenzspannungs-Erzeugungsteil (ein Teil davon), das Steuerteil und das Erregungsteil (ein Teil davon) zu arbeiten. Die Erregungssignale, die aus der Steuereinheit 20 ausgegeben werden, werden den Gates der Schaltelemente SW1 bis SW6 durch einen Treiber 25 zugeführt.
17 zeigt in jeder (a) einer Phase U, (b) einer Phase V und (c) einer Phase W eine Referenzspannung Vr (den jeweiligen Phasen gemeinsam), die Anschlussspannungen Vu, Vv und Vw, die Vergleichssignale Cu, Cv und Cw und Positionssignale Pu, Pv und Pw. Die Steuereinheit 20 führt zum Beispiel die Drehzahl-Steuerberechnung aus und erzeugt ein PWM-Signal, das ein Tastverhältnis aufweist, das der Amplitude der Ausgangsspannung entspricht. Das PWM-Signal weist einen eingeschalteten Zustand (Pegel H), in welchem die Versorgungsspannung an die Ständerwicklungen 2u, 2v und 2w angelegt wird, und einen ausgestalteten Zustand (Pegel L) auf, in welchem die Versorgungsspannung von den Ständerwicklungen 2u, 2v und 2w abgeblockt wird.
Die Steuereinheit 20 als ein Steuerteil und das Erregungsteil verschieben die Positionssignale Pu, Pv und Pw, welche später beschrieben werden, um 30°, um Kommutierungssignale zu erzeugen, und erregen die Zweige einer unteren Seite der jeweiligen Phasen um 120° wiederum auf der Grundlage der Kommutierungssignale. Ebenso steuert die Steuereinheit 20 die Zweige einer hohen Seite der jeweiligen Phasen um 120° wiederum auf der Grundlage des Erregungssignals, das von einer UND-Logikverknüpfung bezüglich des Kommutierungssignals und des PWM-Signals erzeugt wird, mittels PWM an. In dem 120°-Erregungsverfahren ist eine von drei Phasen eine offene Phase mit einer Breite von 60° und wird eine induzierte Spannung in der Anschlussspannung der offenen Phase entwickelt.
In einer Periode, in der das PWM-Signal ein (der hohe Pegel H) ist, ist die Versorgungsspannung VB-Vf (Vf ist eine Durchlassspannung der Diode 11) zwischen die Anschlüsse der Ständerwicklungen von irgendwelchen zwei Phasen durch das Schaltelement des Zweigs der oberen Seite und des Zweigs der unteren Seite angelegt. Andererseits wird in einer Periode, in der das PWM-Signal ausgeschaltet (der Pegel L) ist, die Energieversorgung abgeblockt und fließt ein Strom zurück zu den Ständerwicklungen von irgendwelchen zwei Phasen durch die Schaltelemente und die Freilaufdioden des Zweigs der niedrigen Seite.
Wenn sich das PWM-Signal von dem ausgeschalteten Zustand (Pegel L) zu dem eingeschalteten Zustand (Pegel H) ändert, tritt ein Überschwingen in der Anschlussspannung auf. 18 zeigt die Wellenformen des PWM-Signals, des Maskierungssignals und der Anschlussspannung der offenen Phase. Um einen Einfluss von Überschwingen unterscheidbar zu machen, sind eine Zeitdauer eines Überschwingens und eine Maskierungsdauer auf eine hervorgehobene Weise gezeigt. Wenn die Anschlussspannung der offenen Phase, auf welche das Überschwingen überlagert ist, mit der virtuellen Nullpunktspannung wie sie ist verglichen wird, wird das Vergleichssignal umgekehrt, obgleich die Anschlussspannung der offenen Phase die virtuelle Nullpunktspannung nicht erreicht und der Erfassungszeitpunkt der Positionssignale Pu, Pv und Pw aus ist. Ebenso kann in einer Periode, in der das PWM-Signal ausgeschaltet ist, da der Strom zurückfließt, und die Anschlussspannung der offenen Phase in der Nähe des Massepegels festgelegt ist, eine Änderung der induzierten Spannung nicht erfasst werden.
Unter den vorhergehenden Umständen wird das Maskierungssignal als Pegel H der ausgeschalteten Periode des PWM-Signals und der Auftretensperiode eines Überschwingens gültig gemacht und wird das Maskierungssignal eines Pegels L in anderen Perioden ungültig gemacht. Genauer gesagt wird das Maskierungssignal gleichzeitig dazu auf den Pegel H festgelegt, wenn sich das PWM-Signal von dem eingeschalteten Zustand zu dem ausgeschalteten Zustand ändert, und wird das Maskierungssignal auf dem Pegel L festgelegt, nachdem eine Verzögerungszeit Td, die erforderlicht ist, um ein Überschwingen ausreichend zu verringern, nachdem sich das PWM-Signal von dem ausgeschalteten Zustand zu dem eingeschalteten Zustand geändert hat, verstrichen ist. Die erforderliche Verzögerungszeit Td wird auf der Grundlage der Überschwingzeitdauer von dem Auftreten eines Überschwingens, welche im Voraus tatsächlich gemessen worden ist, bis zu dem Auslöschen eines Überschwingens festgelegt, und der Verzögerungsvorgang kann unter Verwendung von zum Beispiel einem Zeitgeber (nicht gezeigt) durchgeführt werden.
Die Steuereinheit 20 gibt eine Aus-Ansteuerspannung (VB) zu dem Transistor 18 in einer Periode aus, in der das Maskierungssignal der Pegel L ist, und gibt eine Ein-Ansteuerspannung (von VB-Vf oder niedriger) zu dem Transistor 18 in einer Periode aus, in der das Maskierungssignal der Pegel H ist. Als Ergebnis erzeugt das Referenzspannungs-Erzeugungsteil 19 die Referenzspannung Vr, die abwechselnd die virtuelle Nullpunktspannung und VB wiederholt, synchron zu dem Maskierungssignal, wie es in 17 gezeigt ist. Mit dem Ausführen des Maskierungsverfahrens wird die Referenzspannung Vr der ausgeschalteten Periode des PWM-Signals und der Auftretensperiode eines Überschwingens die Spannung VB, welche höher als die Maximalspannung VB-Vf ist, die von den Anschlussspannungen Vu, Vv und Vw angenommen werden kann.
Mit dem Ausführen des Maskierungsverfahrens ändern sich die Vergleichssignale Cu, Cv und Cw zwischen dem Pegel H und dem Pegel L synchronisiert zu dem Maskierungssignal in einer Periode des halben Zyklus, in dem der Pegel H ursprünglich konstant gehalten werden sollte, wie es in 17 gezeigt ist. Um mit dieser Erscheinung fertig zu werden, berücksichtigt die Steuereinheit 20 den konsistenten Pegel als die reguläre Logik und erzeugt die Positionssignale Pu, Pv und Pw unter der Bedingung, dass die Logik der Vergleichssignale Cu, Cv und Cw mit der regulären Logik übereinstimmt, die bei dem Drehen des Motors 20 das nächste Mal geplant ist.
Die Erzeugungsfolge der regulären Logik der Vergleichssignale Cu, Cv und Cw zu der Zeit eines normalen Drehens ist in 19 gezeigt. Die Erzeugungsfolge wird zu der Zeit einer umgekehrten Drehung umgekehrt. Zum Beispiel werden zu einer Zeit t1, wie in 17 gezeigt ist, die Vergleichssignale Cu, Cv, Cw von L, L, H zu H, L, H geändert. Da dies eine reguläre Änderung von 1 zu 2 in 19 ist, ändert die Steuereinheit 20 das Positionssignal Pu von dem Pegel L zu dem Pegel H. Zu einer Zeit t2, die t1 nachfolgt, ändern sich, da das Maskierungssignal gültig gemacht ist, die Vergleichssignale Cu, Cv, Cw von H, L, H zu L, L, L. Da die Pegel nicht die reguläre Logik sind, hält die Steuereinheit 20 kontinuierlich das Positionssignal Pu an dem Pegel H. Als Ergebnis werden die Positionssignale Pu, Pv und Pw vorgesehen, von welchen ein Einfluss des Maskierungssignals beseitigt ist.
Wie es zuvor beschrieben worden ist, werden die Anschlussspannungen Vu, Vv, Vw mit der Referenzspannung Vr, die einen hohen Spannungspegel aufweist, welcher einen Spannungsbereich überschreitet, der von den Anschlussspannungen Vu, Vv und Vw vorgesehen werden kann, in mindestens der ausgeschalteten Periode des PWM-Signals und einer Periode verglichen, bis ein Überschwingen mit einem Einschalten des PWM verschwindet. Als Ergebnis ist es möglich, zu verhindern, dass die Zeitpunkte der Vergleichssignale Cu, Cv und Cw auf Grund des Auftretens eines Überschwingens aus sind.
Die Steuereinheit 20 wendet die logische Änderung nicht an, wenn die Logik der Vergleichssignale Cu, Cv und Cw nicht mit der regulären Logik übereinstimmt, die nachfolgend mit der Drehung des Motors 20 geplant ist. Als Ergebnis beseitigt die Steuereinheit 20 die nicht erforderliche Pegeländerung, die in den Vergleichssignalen Cu, Cv und Cw auftritt, die von dem Maskierungsverfahren begleitet werden, um dadurch zuzulassen, dass die richtigen Positionssignale Pu, Pv und Pw vorgesehen werden. Die Steuereinheit 20 kann den Motor 2 auf der Grundlage der Positionssignale Pu, Pv und Pw auf die geberlose Weise ansteuern.
Das Referenzspannungs-Erzeugungsteil 19, das die Referenzspannung Vr erzeugt, kann einfach durch ledigliches Hinzufügen eines Transistors zu dem herkömmlichen Aufbau gebildet sein. Aus diesem Grund muss das Referenzspannungs-Erzeugungsteil 19 keine Ressource verwenden, die in dem Mikrocomputer vorgesehen ist, und ist kostengünstig und einfach an dem herkömmlichen Aufbau anzuwenden.
Sechstes Ausführungsbeispiel
In dem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie es in 20 gezeigt ist, weist das Referenzspannungs-Erzeugungsteil 32 einen npn-Transistor 34 zwischen dem virtuellen Nullpunkt N' und einer negativen Energieversorgungsquelle 33 auf. Eine Spannung –Va, die niedriger als der Massepegel ist, wird an den Transistor 34 angelegt.
21 zeigt ein Wellenformdiagramm, das 17 entspricht. Die Steuereinheit 20 steuert die Zweige einer unteren Seite mittels PWM an. Wenn sich das PWM-Signal von dem ausgeschalteten Zustand (Pegel L) zu dem eingeschalteten Zustand (Pegel H) ändert, tritt ein Überschwingen in der Anschlussspannung auf, wie es in 22 gezeigt ist. Unter den Umständen wird das Maskierungssignal als der Pegel H in der ausgeschalteten Periode des PWM-Signals und der Auftretensperiode eines Überschwingens gültig gemacht und wird das Maskierungssignal in anderen Perioden als Pegel L ungültig gemacht, wie in dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Die Steuereinheit 20 gibt ein Aus-Ansteuersignal (–Va) zu dem Transistor 34 in einer Periode aus, in der das Maskierungssignal der Pegel L ist, und gibt eine Ein-Ansteuerspannung (–Va + Vf oder höher) zu dem Transistor 34 in einer Periode aus, in der das Maskierungssignal der Pegel H ist. Mit dem Ausführen des Maskierungsverfahrens wird die Referenzspannung Vr in der ausgeschalteten Periode des PWM-Signals und der Auftretensperiode eines Überschwingens eine Spannung –Va, welche niedriger als die Minimalspannung 0V ist, die von den Anschlussspannungen Vu, Vv und Vw angenommen werden kann. Als Ergebnis werden während dieser Periode die Positionssignale Pu, Pv und Pw nicht erfasst. Ein Einfluss des Maskierungssignals, welches in den Vergleichssignalen Cu, Cv und Cw auftritt, wird auf die gleiche Weise wie der in dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beseitigt. Auf diese Weise werden auch in diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das den Zweig einer unteren Seite mittels PWM ansteuert, die gleichen Vorgänge und Vorteile wie diejenigen in dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vorgesehen.
Siebtes Ausführungsbeispiel
In dem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie es in 23 gezeigt ist, verwendet das Referenzspannungs-Erzeugungsteil 19 eine geteilte Spannung der Gleichspannung an Stelle der virtuellen Nullpunktspannung als die Referenzspannung Vr in der Periode zum ungültig Machen einer Maskierung. Widerstände 33 und 34, die den gleichen Widerstandswert aufweisen, sind zwischen den Gleichgrößen-Energieversorgungsdrähten 10 und 13 in Reihe geschaltet. Der gemeinsame Verbindungspunkt von derartigen Widerständen 43 und 44 ist mit den invertierenden Eingangsanschlüssen der Komparatoren 21, 22 und 23 und dem Kollektor des Transistors 18 verbunden. Andere Aufbauten sind identisch zu denjenigen des Steuersystems 1, das in dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben worden ist, und der gleiche Vorgang und die gleichen Vorteile werden vorgesehen.
Achtes Ausführungsbeispiel
In dem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie es in 24 gezeigt ist, ist das Referenzspannungs-Erzeugungsteil 52 aufgebaut um kontinuierlich die virtuelle Nullpunktspannung zu den Komparatoren 21, 22 und 23 als die Referenzspannung Vr auszugeben.
Die Vergleichssignale Cu, Cv und Cw, die aus den Komparatoren 21, 22 und 23 ausgegeben werden, werden in ODER-Gatter 53, 54 und 55 eingegeben, die ein Maskierungsteil sind, um Vergleichssignale Cu', Cv' und Cw' zu erzeugen, welche ODER-Signale mit den Maskierungssignalen sind, die aus der Steuereinheit 20 ausgegeben werden. Die Steuereinheit 20 erachtet den konsistenten Pegel als die reguläre Logik und erzeugt die Positionssignale Pu, Pv und Pw unter der Bedingung, in der die Logik der Vergleichssignale Cu', Cv' und Cw' mit der regulären Logik übereinstimmt, die als Nächstes mit dem Drehen des Motors 2 geplant ist.
25 zeigt ein Wellenformdiagramm, das (a) die Phase U, (b) die Phase V und (c) die Phase W zeigt, wenn der Zweig einer hohen Seite durch das 120°-Erregungsverfahren mittels PWM angesteuert wird. Die Referenzspannung V ist (VB – Vf)/2. Wenn sich das PWM-Signal von dem ausgeschalteten Zustand zu dem eingeschalteten Zustand ändert, tritt ein Überschwingen in der Anschlussspannung auf. Als Ergebnis gibt es einen Fall, in dem der Änderungszeitpunkt der Vergleichssignale Cu, Cv, Cw auf Grund des Überschwingens aus ist. Unter den Umständen werden in der Periode zum gültig Machen der Maskierung, die die ausgeschaltete Periode des PWM-Signals und die Auftretensperiode eines Überschwingens beinhaltet, die Vergleichssignale Cu', Cv' und Cw' durch zwangsweises Machen der Pegel der Vergleichssignale Cu, Cv und Cw zu dem Pegel H erzeugt.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden in der ausgeschalteten Periode des PWM-Signals, in der die induzierte Spannung nicht erfasst werden kann, und der Verzögerungsperiode, die erforderlich ist, um ein Überschwingen ausreichend zu verringern, nachdem sich das PWM-Signal von dem ausgeschalteten Zustand zu dem eingeschalteten Zustand geändert hat, die Vergleichssignale Cu, Cv und Cw maskiert. Als Ergebnis werden die Vergleichssignale Cu', Cv' und Cw', die keine Phasenverschiebung aufweisen, und die Positionssignale Pu, Pv und Pw vorgesehen. Da das Maskierungsteil aus lediglich drei ODER-Gattern 53, 54 und 55 ausgebildet werden kann, muss dieses Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Ressource nicht verwenden, die in dem Mikrocomputer vorgesehen ist, und weist niedrige Kosten auf und ist einfach an dem herkömmlichen Aufbau anzuwenden.
Das Maskierungsteil kann aus drei UND-Gattern an Stelle von drei ODER-Gattern 53, 54 und 55 ausgebildet sein. In diesem Fall werden in der Periode zum gültig Machen einer Maskierung, die die ausgeschaltete Periode des PWM-Signals und die Auftretensperiode eines Überschwingens beinhaltet, die Vergleichssignale Cu', Cv' und Cw' durch zwangsweises Machen der Pegel der Vergleichssignale Cu, Cv und Cw zu dem Pegel L erzeugt. Die Steuereinheit 20 erachtet den konsistenten Pegel als die reguläre Logik und erzeugt die Positionssignale Pu, Pv und Pw, wenn die Logik der Vergleichssignale Cu', Cv und Cw' mit der regulären Logik übereinstimmt, wie es zuvor beschrieben worden ist.
Neuntes Ausführungsbeispiel
In dem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie es in 26 gezeigt ist, werden npn-Transistoren 62, 63 und 64 als das Maskierungsteil zwischen den Ausgangsanschlüssen der Komparatoren 21, 22 und 23 und Masse 14 vorgesehen und wird das Maskierungssignal den Basen der Transistoren 62, 63, und 64 von der Steuereinheit 20 zugeführt.
In diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden wie in dem Fall eines Verwendens der UND-Gatter in dem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in der Periode zum gültig Machen einer Maskierung, die die ausgeschaltete Periode des PWM-Signals und die Auftretensperiode eines Überschwingens beinhaltet, die Vergleichssignale Cu', Cv' und Cw' durch zwangsweises Machen der Pegel der Vergleichssignale Cu, Cv und Cw zu dem Pegel L erzeugt. Demgemäß werden die gleichen Vorgänge und Vorteile wie diejenigen in dem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vorgesehen.
Zehntes Ausführungsbeispiel
In dem zehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das Steuersystem aufgebaut, um ein Strombegrenzungssteuern an Stelle des PWM-Steuerns durchzuführen. Das Strombegrenzungssteuern besteht darin, die eingeschalteten/ausgeschalteten Zustände der Schaltelemente SW1, SW3 und SW5 (16) derart zu steuern, dass die Ströme, die in den Schaltelementen SW1, SW3 und SW5 des Zweigs einer hohen Seite fließen, gleich oder kleiner als ein gegebener Grenzwert werden.
Deshalb ist, wie es in 27 gezeigt ist, eine Stromsteuersignal-Erzeugungsschaltung 71 vorgesehen, um das Schaltelement SW1 ein/auszuschalten. Der gleiche Aufbau wird in den anderen Schaltelementen SW3 und SW5 angewendet. In der Figur ist das Schaltelement SW2 des Zweigs der niedrigen Seite weggelassen. Ein Abfrageschaltelement 72 eines n-Kanals, eine Diode 73, ein npn-Transistor 74 und ein Widerstand 75 sind zwischen den Gleichgrößen-Energieversorgungsdrähten 10 und 13 in Reihe geschaltet. Das Schaltelement SW1 und das Schaltelement 72 weisen Gates, die miteinander verbunden sind, und Drains auf, die miteinander verbunden sind. Ein Operationsverstärker 76 nimmt die jeweiligen Sourcepotentiale von derartigen Schaltelementen SW1 und 72 auf und steuert den Transistor 74 an. Ein Komparator 77 nimmt die Spannung des Widerstands 75 und eine Referenzspannung Vi auf, die aus der Referenzspannungs-Erzeugungsschaltung 78 ausgegeben wird, um ein Stromsteuersignal auszugeben.
Der Operationsverstärker 76 steuert die Sourcepotentiale der Schaltelemente SW1 und 72, um zueinander gleich zu sein, so dass das Spiegelverhältnis Nm der Schaltelemente SW1 und 72 konstant gehalten wird. Eine Diode 73 ist angeschlossen, um den Rückwärtsfluss eines Stroms zu verhindern. Ein Erfassungsstrom von 1/Nm eines Stroms, der in dem Schaltelement SW1 fließt, fließt in den Widerstand 75. Der Komparator 77 gibt das Stromsteuersignal des Pegels H, wenn der Erfassungsstrom gleich oder größer als der Grenzstrom ist, auf der Grundlage der Referenzspannung Vi aus und gibt das Stromsteuersignal des Pegels L, wenn der Erfassungsstrom niedriger als der Grenzstrom ist, auf der Grundlage der Referenzspannung Vi aus. Die Steuereinheit 20 schaltet das Schaltelement SW1 aus, wenn das Stromsteuersignal der Pegel H ist, und schaltet das Schaltelement SW1 ein, wenn das Stromsteuersignal der Pegel L ist.
Auf eine ähnliche Weise tritt in diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das das Strombegrenzungssteuern durchführt, ein Überschwingen in der Anschlussspannung auf, wenn sich das Stromsteuersignal von dem ausgeschalteten Zustand (Pegel H) zu dem eingeschalteten Zustand (Pegel L) ändert. Im Gegensatz dazu können die Aufbauten der fünften bis neunten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung angewendet werden und kann verhindert werden, dass die Zeitpunkte eines Erzeugens der Positionssignale Pu, Pv und Pw in der Phase verschoben werden.
Ausgestaltungen der fünften bis zehnten Ausführungsbeispiele
In dem siebten bis zehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann der Zweig der niedrigen Seite mittels PWM oder mittels einer Strombegrenzung wie in dem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angesteuert werden.
In dem fünften bis zehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann, wenn die Spannung des Nullpunkts N des Motors 2 erfasst werden kann, die virtuelle Nullpunktspannung oder die geteilte Spannung der Gleichspannung durch die tatsächliche Nullpunktspannung ersetzt werden, um die Referenzspannung Vr zu erzeugen.
Die Steuereinheit 20 kann das Maskierungssignal gültig machen, bevor sich das PWM-Signal oder das Stromsteuersignal von dem eingeschalteten Zustand zu dem ausgeschalteten Zustand ändern.
Der pnp-Transistor 18 kann durch einen npn-Transistor ersetzt werden. Der npn-Transistor 34 kann durch einen pnp-Transistor ersetzt werden. Ebenso kann ein Schaltelement oder ein Schaltnetz, wie zum Beispiel ein FET, angewendet werden.
Wenn sich der Zweig einer höheren Seite und der Zweig einer niedrigen Seite von dem eingeschalteten Zustand zu dem ausgeschalteten Zustand ändern, tritt eine Freilaufspannung in der Anschlussspannung der betrachteten Phase auf. Um dieses falsche Erfassen auf Grund der Freilaufspannung zu verhindern, ist es bevorzugt, dass das Maskierungsverfahren unter Verwendung eines anderen Maskierungssignals in einer gegebenen Periode von einem Änderungszeitpunkt der Positionssignale Pu, Pv und Pw durchgeführt wird.
Der bürstenlose Gleichstrommotor 2 ist nicht auf drei Phasen beschränkt.
Ein zuvor beschriebenes erfindungsgemäßes Steuersystem steuert eine mehrphasige Drehmaschine durch ein 120°-Erregungsverfahrung und ein PWM-Verfahren. In dem 120°-Erregungsverfahren werden jeweilige von Schaltelementen eines Zweigs einer hohen Seite und von Schaltelementen eines Zweigs einer niedrigen Seite einer Energiewandlerschaltung eingeschaltet. In dem PWM-Verfahren schalten sich die Schaltelemente der Energiewandlerschaltung ein/aus, so dass zwei Phasen, die mit den Schaltelementen verbunden sind, die in dem eingeschalteten Zustand sind, abwechselnd zu einem Eingangsanschluss einer Seite eines hohen Potentials und einem Eingangsanschluss einer Seite eines niedrigen Potentials der Energiewandlerschaltung leitend gemacht werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 9-312993 A [0002]
- JP 3244800 [0005]
- US 5396159 [0005]
- JP 3308680 [0009]
- JP 11-18478 A [0073]

Claims

Steuersystem für eine mehrphasige Drehmaschine, das aufweist: eine Energiewandlerschaltung (3), die eine Mehrzahl von Schaltelementen (SW1 bis SW6) beinhaltet, wobei die Energiewandlerschaltung (3) eine erste Phase der mehrphasigen Drehmaschine zu einem Eingangsanschluss einer Seite eines hohen Potentials der Energiewandlerschaltung (3) leitend macht und eine zweite Phase zu einem Eingangsanschluss einer Seite eines niedrigen Potentials der Energiewandlerschaltung (3) leitend macht, um eine Spannung einer Rechteckwellenform an die mehrphasige Drehmaschine anzulegen; und eine Steuereinheit (20) zum Betätigen der Schaltelemente, um abwechselnd einen Zustand, in welchem die erste Phase zu dem Eingangsanschluss der Seite des hohen Potentials leitend gemacht ist und die zweite Phase zu dem Eingangsanschluss der Seite des niedrigen Potentials leitend gemacht ist, und einen Zustand zu wechseln, in welchem die erste Phase zu dem Eingangsanschluss der Seite des niedrigen Potentials leitend gemacht ist und die zweite Phase zu dem Eingangsanschluss der Seite des hohen Potentials leitend gemacht ist, um eine Pulsbreite der Spannung der Rechteckwellenform zu modulieren.
Steuersystem für eine mehrphasige Drehmaschine nach Anspruch 1, das weiterhin eine Erfassungsvorrichtung (20a) zum Erfassen des Drehwinkels der Drehmaschine unter Verwendung einer induzierten Spannung der Drehmaschine aufweist.
Steuersystem für eine mehrphasige Drehmaschine nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (20) ein Pulsbreitenmodulationsverfahren durchführt, wenn mindestens eines einer Drehzahl, eines Drehmoments und eines Stroms der mehrphasigen Drehmaschine beschränkt wird, und die Spannung der Rechteckwellenform direkt an die mehrphasige Drehmaschine anlegt, wenn kein Beschränken angefordert wird.
Steuersystem für eine mehrphasige Drehmaschine, das aufweist: eine Energiewandlerschaltung (3), die eine Mehrzahl von Schaltelementen (SW1 bis SW6) beinhaltet, wobei die Energiewandlerschaltung (3) eine bestimmte Phase der mehrphasigen Drehmaschine zu einem Zustand einer hohen Impedanz bringt, in welchem weder ein Eingangsanschluss einer Seite eines hohen Potentials, noch ein Eingangsanschluss einer Seite eines niedrigen Potentials leitend gemacht ist, und die verbleibenden Phasen in eine Phase, die zu dem Eingangsanschluss der Seite des hohen Potentials leitend gemacht ist, und eine Phase sortiert, die zu dem Eingangsanschluss der Seite des niedrigen Potentials leitend gemacht ist; und eine Steuereinheit (20) zum Betätigen der Energiewandlerschaltung (3), um verbleibende Phasen in eine erste Phase und eine zweite Phase zu teilen und abwechselnd die erste Phase und die zweite Phase zu dem Eingangsanschluss der Seite des hohen Potentials und dem Eingangsanschluss der Seite des niedrigen Potentials leitend zu machen.
Steuersystem für eine mehrphasige Drehmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Energiewandlerschaltung (3) Schaltelemente der Seite des hohen Potentials (SW1, SW3, SW5), die jeweilige Phasen der mehrphasigen Drehmaschine mit dem Eingangsanschluss der Seite des hohen Potentials verbindet, ein Gleichrichterteil (D1, D3, D5), das zu den Schaltelementen (SW1, SW3, Sw5) parallel geschaltet ist und eine Richtung zu dem Eingangsanschluss der Seite des hohen Potentials als eine Durchlassrichtung definieren, Schaltelemente (SW2, SW4, SW6) der Seite des niedrigen Potentials, die die jeweiligen Phasen mit dem Eingangsanschluss der Seite des niedrigen Potentials verbinden, und ein Gleichrichterteil (D2, D4, D6) beinhaltet, das parallel zu den Schaltelementen (SW2, SW4, SW6) geschaltet ist und eine Richtung zu der Seite des Schaltelements der Seite des hohen Potentials als eine Durchlassrichtung definiert.
Steuersystem für eine mehrphasige Drehmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Schaltelement zulässt, dass ein Strom bidirektional fließt.
Steuersystem für eine mehrphasige Drehmaschine, das aufweist: eine mit der Drehmaschine verbundende Energiewandlerschaltung (3) zum Zuführen eines Stroms zu der Drehmaschine; eine Steuereinheit (20) zum Steuern einer Stromzufuhr von der Energiewandlerschaltung (3) zu der Drehmaschine, wobei die Steuereinheit (20) ein Verfahren zum Zulassen durchführt, dass der Strom mehrmals von einer Phase zu einer anderen Phase der Drehmaschine fließt, während mindestens die eine Phase und die andere Phase geändert werden, um einen Drehwinkel der Drehmaschine durch einen Zwischenwinkel zu einem Endwinkel zu steuern, wobei die Steuereinheit (20) dadurch einen Anfangswert eines Drehwinkels bestimmt, wenn die Drehmaschine gemäß dem Endwinkel gestartet wird, wobei eine erforderliche Zeit, nachdem ein Verfahren unmittelbar vor einem Endverfahren aus der Mehrzahl von Verfahren startet, bis das Endverfahren startet, länger als eine erste Zeit festgelegt ist, während welcher ein Winkelintervall zwischen einem Sollwert des Drehwinkels auf Grund des Verfahrens unmittelbar vor dem Endverfahren und ein nicht steuerbarer Bereich bezüglich des Endwinkels durch das Endverfahren als mit einer Amplitude einer Änderung des Drehwinkels der Drehmaschine übereinstimmend angenommen wird.
Steuersystem für eine mehrphasige Drehmaschine nach Anspruch 7, wobei die erforderliche Zeit gleich oder um einen Änderungszyklus kürzer als die erste Zeit festgelegt ist.
Steuersystem für eine mehrphasige Drehmaschine nach Anspruch 7, wobei die erforderliche Zeit gleich oder um 5 ms kürzer als die erste Zeit festgelegt ist.
Steuersystem für eine mehrphasige Drehmaschine nach Anspruch 7, wobei die erforderliche Zeit auf der Grundlage von tatsächlichen Messungen von Dämpfungsgraden der Änderungen des Drehwinkels festgelegt ist, wenn das Verfahren unmittelbar vor dem Endverfahren bezüglich einer Mehrzahl von Drehmaschinen durchgeführt wird.
Steuersystem für eine mehrphasige Drehmaschine nach Anspruch 10, wobei die erforderliche Zeit auf einen gemessenen Wert einer Zeit, während welcher die Änderungsamplitude des Drehwinkels der Drehmaschine kleiner als das Winkelintervall zwischen einem Sollwert des Drehwinkels durch das Verfahren unmittelbar vor dem Endverfahren und dem nicht steuerbaren Bereich bezüglich des Endwinkels durch das Endverfahren festgelegt ist.
Steuersystem für eine mehrphasige Drehmaschine, das aufweist: eine Steuereinheit (20) zum Durchführen eines Verfahrens zum Zulassen, dass ein Strom mehrmals von einer Phase zu einer anderen Phase der Drehmaschine fließt, während mindestens die eine Phase und die andere Phase geändert werden, um einen Drehwinkel der Drehmaschine durch einen Zwischenwinkel zu einem Endwinkel zu steuern, wobei die Steuereinheit dadurch einen Anfangswert eines Drehwinkels bestimmt, wenn die Drehmaschine gemäß dem Endwinkel gestartet wird, wobei das Verfahren unter einer Konvergenzbedingung, das ein Ist-Drehwinkel durch ein Verfahren unmittelbar vor einem Endverfahren aus der Mehrzahl von Verfahren zu einem Sollwert des Drehwinkels konvergiert, zu dem Endverfahren gewechselt wird, und die Konvergenzbedingung erfüllt ist, wenn die Änderung des Drehwinkels durch das Verfahren unmittelbar vor dem Endverfahren gedämpft wird, bis die Änderung des Drehwinkels in einen Bereich fällt, welcher bezüglich des Sollwerts des Drehwinkels durch das Verfahren unmittelbar vor dem Endverfahren zentriert ist und näher als der nicht steuerbare Bereich des Endverfahrens ist.
Steuersystem für eine mehrphasige Drehmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Mehrzahl von Verfahren zweimal durchgeführt wird.
Steuersystem für eine mehrphasige Drehmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 12, das weiterhin ein Startteil (20) zum Starten der Drehmaschine nach dem Endverfahren aufweist, wobei eine Zeit, nachdem das Endverfahren startet, bis das Verfahren auf Grund der Startteils startet, länger als die erforderliche Zeit festgelegt ist.
Steuersystem für eine mehrphasige Drehmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 12, das weiterhin ein Startteil (20) zum Starten der Drehmaschine nach dem Endverfahren aufweist, wobei eine Zeit, nachdem Endverfahren startet, bis das Verfahren durch das Startteil startet, gleich oder länger als Zeit festgelegt ist, während welcher ein Intervall von angrenzenden Winkeln aus Winkeln, an welchen der Drehwinkel der Drehmaschine als fest angenommen wird, mit der Änderungsamplitude der Drehmaschine übereinstimmt, die von dem Endverfahren begleitet wird, wenn alle von Betriebszuständen der Energiewandlerschaltung.
Steuersystem für eine mehrphasige Drehmaschine, welches aufeinander folgend Ständerwicklungen von jeweiligen Phasen der Drehmaschine erregt, während sicher gestellt wird, dass mindestens eine Phase offen ist, wobei das Steuersystem aufweist: ein PWM-Signal-Erzeugungsteil (20) zum Erzeugen eines PWM-Signals, das einen eingeschalteten Zustand, in welchem eine Versorgungsspannung an die Ständerwicklungen angelegt wird, und einen ausgeschalteten Zustand anzeigt, in welchem die Versorgungsspannung von den Ständerwicklungen abgeblockt wird; ein Maskierungssignal-Erzeugungsteil (20) zum gleichzeitig gültig Machen eines Maskierungssignals, wenn oder bevor sich das PWM-Signal von dem eingeschalteten Zustand zu dem ausgeschalteten Zustand ändert, und ungültig Machen des Maskierungssignals, nachdem eine gegebene Verzögerungszeit (Td) verstrichen ist, nachdem sich das PWM-Signal von dem ausgeschalteten Zustand zu dem eingeschalteten Zustand geändert hat; ein Referenzspannungs-Erzeugungsteil (19) zum Ausgeben einer Referenzspannung (Vr), die einen Pegel innerhalb eines Änderungsbereichs einer induzierten Spannung aufweist, welche in einem Anschluss zur Ständerwicklung der offenen Phase in einer Periode auftritt, in der das Maskierungssignal ungültig gemacht ist, und zum Ausgeben der Referenzspannung, die einen Pegel außerhalb eines Bereichs aufweist, der von der Anschlussspannung der Ständerwicklung in einer Periode angenommen wird, in der das Maskierungssignal gültig gemacht ist; ein Vergleichsteil (21–23) zum Vergleichen von Anschlussspannungen der jeweiligen Phasen der Ständerwicklungen mit der Referenzspannung, die von dem Referenzspannungs-Erzeugungsteil erzeugt wird; ein Steuerteil (20) zum Erzeugen eines Kommutierungssignals einer Logik unter der Bedingung, in der eine Logik von Vergleichssignalen der jeweiligen Phasen, welche aus dem Vergleichteils ausgegeben werden, mit einer regulären Logik übereinstimmt, die nachfolgend mit einem Drehen der Drehmaschine geplant ist; und eine Energiewandlerschaltung (3) zum Erregen der Ständerwicklung auf der Grundlage des PWM-Signals und des Kommutierungssignals.
Steuersystem für eine mehrphasige Drehmaschine, welches aufeinander folgend Ständerwicklungen von jeweiligen Phasen der Drehmaschine erregt, während sicher gestellt ist, dass mindestens eine Phase offen ist, wobei das Steuersystem aufweist: ein Stromsteuersignal-Erzeugungsteil (20) zum Erzeugen eines Stromsteuersignals, das einen eingeschalteten Zustand, in welchem eine Versorgungsspannung an die Ständerwicklung angelegt wird, und einen ausgeschalteten Zustand anzeigt, in welchem die Versorgungsspannung von der Ständerwicklung abgeblockt wird, so dass der Strom, der in der Ständerwicklung der Erregungsphase fließt, gleich oder kleiner als ein gegebener Grenzwert wird; ein Maskierungssignal-Erzeugungsteil (20) zum gleichzeitig gültig Machen eines Maskierungssignals, wenn oder bevor sich das Stromsteuersignal von dem eingeschalteten Zustand zu dem ausgeschalteten Zustand ändert, und ungültig Machen des Maskierungssignals, nachdem eine gegebene Verzögerungszeit (Td) verstrichen ist, so dass sich das Stromsteuersignal von dem ausgeschalteten Zustand zu dem eingeschalteten Zustand geändert hat; ein Referenzspannungs-Erzeugungsteil (19) zum Ausgeben einer Referenzspannung (Vr), die einen Pegel in einem Änderungsbereich einer induzierten Spannung aufweist, welche in einem Anschluss der Ständerwicklung der offenen Phase in einer Periode auftritt, in der das Maskierungssignal ungültig gemacht ist, und zum Ausgeben der Referenzspannung, die einen Pegel außerhalb eines Bereichs aufweist, der von der Anschlussspannung der Ständerwicklung in einer Periode angenommen wird, in der das Maskierungssignal gültig gemacht ist; ein Vergleichsteil (21–23) zum Vergleichen von Anschlussspannungen der jeweiligen Phasen der Ständerwicklungen mit der Referenzspannung, die von dem Referenzspannungs-Erzeugungsteil erzeugt wird; ein Steuerteil (20) zum Erzeugen eines Kommutierungssignals einer Logik unter einer Bedingung, in der eine Logik der Vergleichssignale der jeweiligen Phasen, welche aus dem Vergleichsteil ausgegeben werden, mit einer regulären Logik übereinstimmt, die nachfolgend mit einem Drehen der Drehmaschine geplant ist; und eine Energiewandlerschaltung (3) zum Erregen der Ständerwicklung auf der Grundlage des Stromsteuersignals und des Kommutierungssignals.
Steuersystem für eine mehrphasige Drehmaschine, welches aufeinander folgend Ständerwicklungen von jeweiligen Phasen der Drehmaschine erregt, während sicher gestellt ist, dass mindestens eine Phase offen ist, wobei das Steuersystem aufweist: ein PWM-Signal-Erzeugungsteil (20) zum Erzeugen eines PWM-Signals, das einen eingeschalteten Zustand, in welchem eine Versorgungsspannung an die Ständerwicklungen angelegt ist, und einen ausgeschalteten Zustand anzeigt, in welchem die Versorgungsspannung von den Ständerwicklungen abgeblockt wird; ein Referenzspannungs-Erzeugungsteil (19) zum Ausgeben einer Referenzspannung, die einen Pegel innerhalb eines Änderungsbereichs einer induzierten Spannung aufweist, welche in dem Anschluss der Ständerwicklung der offenen Phase auftritt; ein Vergleichsteil (21–23) zum Vergleichen von Anschlussspannungen der jeweiligen Phasen der Ständerwicklungen mit einer Referenzspannung, die von dem Referenzspannungs-Erzeugungsteil erzeugt wird; ein Maskierungssignal-Erzeugungsteil (20) zum gleichzeitigen gültig Machen eines Maskierungssignals, wenn oder bevor sich das PWM-Signal von dem eingeschalteten Zustand zu dem ausgeschalteten Zustand ändert, und ungültig Machen des Maskierungssignals, nachdem eine gegebene Verzögerungszeit (Td) verstrichen ist, nachdem sich das PWM-Signal von dem ausgeschalteten Zustand zu dem eingeschalteten Zustand geändert hat; ein Maskierungsteil (53–55, 62–64) zum Maskieren von Vergleichssignalen der jeweiligen Phasen, welche aus dem Vergleichsteil ausgegeben werden, gemäß dem Maskierungssignal; ein Steuerteil (20) zum Erzeugen eines Kommutierungssignals einer Logik unter einer Bedingung, in der eine Logik der Vergleichssignale, welche aus dem Maskierungsteil ausgegeben werden, mit einer regulären Logik übereinstimmt, die nachfolgend mit einem Drehen der Drehmaschine geplant ist; und eine Energiewandlerschaltung (3) zum Erregen der Ständerwicklung auf der Grundlage des PWM-Signals und des Kommutierungssignals.
Steuersystem für eine mehrphasige Drehmaschine, welche aufeinander folgend Ständerwicklungen von den jeweiligen Phase der Drehmaschine erregt, während sicher gestellt ist, dass mindestens eine Phase offen ist, wobei das Steuersystem aufweist: ein Stromsteuersignal-Erzeugungsteil (71) zum Erzeugen eines Stromsteuersignals, das einen eingeschalteten Zustand, in welchem eine Versorgungsspannung an die Ständerwicklung angelegt wird, und einen ausgeschalteten Zustand anzeigt, in welchem die Versorgungsspannung von der Ständerwicklung abgeblockt wird, so dass ein Strom, der in der Ständerwicklung der Erregungsphase fließt, gleich oder kleiner als ein gegebener Grenzwert wird; ein Referenzspannungs-Erzeugungsteil (19) zum Ausgeben einer Referenzspannung, die einen Pegel innerhalb eines Änderungsbereichs einer induzierten Spannung aufweist, welche in dem Anschluss der Ständerwicklung der offenen Phase auftritt; ein Vergleichsteil (21–23) zum Vergleichen von Anschlussspannungen der jeweiligen Phasen der Ständerwicklungen der Referenzspannung, die von dem Referenzspannungs-Erzeugungsteil erzeugt wird; ein Maskierungssignal-Erzeugungsteil (20) zum gleichzeitigen gültig Machen eines Maskierungssignal, wenn oder bevor sich das Stromsteuersignal von dem eingeschalteten Zustand zu dem ausgeschaltete Zustand ändert, und zum ungültig Machen des Maskierungssignals, nachdem eine gegebene Verzögerungszeit (Td) verstrichen ist, nachdem sich das Stromsteuersignal von dem ausgeschalteten Zustand zu dem eingeschalteten Zustand geändert hat; ein Maskierungsteil (53–55, 62–64) zum Maskieren von Vergleichssignalen der jeweiligen Phasen, welche aus dem Vergleichsteil ausgegeben werden, gemäß dem Maskierungssignal; ein Steuerteil (20) zum Erzeugen eines Kommutierungssignals einer Logik unter einer Bedingung, in der eine Logik der Vergleichssignale, welche aus dem Maskierungsteil ausgegeben werden, mit einer regulären Logik übereinstimmt, die nachfolgend mit einem Drehen der Drehmaschine geplant ist; und eine Energiewandlerschaltung (3) zum Erregen der Ständerwicklung auf der Grundlage des Stromsteuersignals und des Kommutierungssignals.