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Dokumentenidentifikation DE102006043878A1 16.05.2007
Titel Motorregelungsvorrichtung, Motorregelungsschaltkreis und Verfahren dazu
Anmelder NEC Electronics Corp., Kawasaki, Kanagawa, JP
Erfinder Tsubota, Massashi, Kawasaki, Kanagawa, JP
Vertreter PAe Splanemann Reitzner Baronetzky Westendorp, 80469 München
DE-Anmeldedatum 19.09.2006
DE-Aktenzeichen 102006043878
Offenlegungstag 16.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.05.2007
IPC-Hauptklasse G01P 3/44(2006.01)A, F, I, 20070202, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H02P 6/16(2006.01)A, L, I, 20070202, B, H, DE   
Zusammenfassung Eine Motorregelungsvorrichtung zur Regelung eines Elektromotors, basierend auf einem Ausgangssignal aus einem Sensor, weist Folgendes auf: eine Speichereinheit, welche einen Wert gemäß einer Erregungsstromversorgung zur Erregung des Sensors speichert, eine PBM-Ausgabeeinheit, welche ein PBM-Ausgangssignal mit einer Impulsbreite ausgibt, die so moduliert wurde, dass sie ein Betriebsverhältnis entsprechend einem in der Speichereinheit gespeicherten Wert aufweist, und eine Filter, in welches das PBM-Ausgangssignal aus der PBM-Ausgabeeinheit eingegeben wird. Der Sensor wird mit der Erregungsstromversorgung, basierend auf einem Ausgangssignal aus dem Filter, versorgt.

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorregelungsvorrichtung zur Regelung eines Elektromotors und ein Regelungsverfahren dazu, und insbesondere eine Motorregelungsvorrichtung zur Regelung eines Elektromotors mit einem Sensor und ein Regelungsverfahren dazu.

2. Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik

In den vergangenen Jahren besteht ein steigender Bedarf nach linearer Rotation eines Elektromotors, wodurch die Aufmerksamkeit auf Techniken zur präzisen Regelung eines Elektromotors gerichtet wird. Eine der Techniken ist eine Technik zur Verwendung eines Sensors zur Detektion eines Rotationswinkels und einer Drehzahl, insbesondere eine Technik, welche einen Resolver verwendet. Der Resolver ist eine Art Drehtransformator, welcher einen Stator und einen Rotor aufweist. Der Resolver erfasst eine Position des Rotors, welcher sich entsprechend einer Motorrotation dreht, durch ein Ausgangssignal des Stators. Der Resolver wird im Allgemeinen mit einer Erregungsstromversorgung versorgt. Basierend auf der Erregungsstromversorgung wird ein Signal entsprechend der Position des Stators und des Rotors aus dem Resolver ausgegeben. Der Stator wird für gewöhnlich in einer um 90° gedrehten Position angeordnet. Somit gibt der Resolver zwei Arten von Ausgangssignalen aus, welche durch Sinus- und Cosinuswellen moduliert sind. Dies ist in "Sougou Denshi Publishing Company, Basics and Applications of Brushless Servo Motor", S. 72–74, Juni 1985 offenbart.

In dem herkömmlichen Motorregelungsverfahren mit Hilfe eines Resolvers werden Sinus- und Cosinuswellen-Ausgangssignale, welche analoge Signale sind, mit Hilfe eines R/D-Umwandlers (Resolver/Digital-Umwandler) digitalisiert. Diese Technik ist in der japanischen ungeprüften Veröffentlichung der Patentanmeldung Nr. 2004-301806 offenbart. Die Erregungsstromversorgung zum Resolver wird durch Umwandlung von digitalen Sinuswellendaten, welche in einem Daten-ROM (Nur-Lese-Speicher) gespeichert sind, in analoge Daten durch einen DAC (Digital-to-Analog Converter oder Digital-Analog-Umwandler), Filtern (Integrieren) der analogen Daten durch ein LPF (Low Pass Filter oder Tiefpassfilter), und Verstärken der analogen Daten erzeugt.

Die in der japanischen ungeprüften Veröffentlichung der Patentanmeldung Nr. 2004-301806 offenbarte Technik vergleicht das aus dem R/D-Umwandler ausgegebene digitale Signal mit einem erwarteten Wert, um eine Rotationsposition zu detektieren. Basierend auf der detektierten Rotationsposition eines Elektromotors wird ein Antriebsstrom zum Antrieb des Motors geregelt. Dies erlaubt eine Rückkopplungsregelung der Drehzahl eines Elektromotors. Insbesondere wird für den Fall, dass die momentane Drehzahl des Elektromotors als schneller als eine erwünschte Geschwindigkeit durch ein Ausgangssignal aus dem Resolver erfasst wird, der Antriebsstrom so geregelt, dass die Drehzahl verlangsamt wird. Andererseits wird für den Fall, dass die Drehzahl langsamer ist als die erwünschte Geschwindigkeit, der Antriebsstrom so geregelt, dass die Drehzahl beschleunigt wird.

Zu diesem Zeitpunkt wird die Zeitgebung zur Abtastung des Ausgangssignals aus dem Resolver im Voraus bestimmt. Beispielsweise werden Abtastungen zu 3 Zeitpunkten bei 0, 90 und 180 Grad durchgeführt. Für eine Sinuswelle wird bei 0 und 180 Grad ein Mittelwert einer Amplitude einer Sinuswelle zur Erregung angezeigt. Bei 90 Grad wird der maximale Amplitudenwert einer Sinuswelle zur Erregung angezeigt. Daher ist es durch Vergleich eines Mittelwertes einer Amplitude einer Sinuswelle zur Erregung, eines erwarteten maximalen Amplitudenwertes und eines tatsächlichen Messwertes, welcher von einer aus dem Resolver ausgegebenen Sinus- und Cosinuswelle abgetastet wurde, möglich, eine Differenz zu detektieren. Eine entsprechende Regelung eines Antriebsstroms liefert eine Rückkopplung.

Jedoch variieren Amplituden von Sinus- und Cosinuswellen aufgrund einer durch einen Elektromotor erzeugten Wärme, einer Wärme einer durch den Motor geregelten Vorrichtung, einer Schwankung von Leitungen von einem Resolver zu der Motorregelungsvorrichtung, einer Schwankung des Verstärkerschaltkreises zur Verstärkung von Sinus- und Cosinuswellen, sowie einer Schwankung der Stromversorgungsspannung, welche an den Verstärkerschaltkreis geliefert wird, da der Resolver in der Nähe des Elektromotors angeordnet ist. Für den Fall, dass eine Amplitude einer Sinuswelle von dem Resolver beispielsweise kleiner wird, stellt die kleine Amplitude den Maximalwert dar, wodurch ein dynamischer Bereich kleiner wird. Insbesondere wird, wenn ein aus dem Resolver ausgegebenes Signal ein analoges Signal ist, eine A/D- oder Analog-Digital-Umwandlung durchgeführt, um das Signal im Inneren der MCU (MicroController Unit oder Mikroregeleinheit) zu verarbeiten. Eine Auflösungsleistung eines A/D-Umwandlungsschaltkreises wird unter der Annahme konfiguriert, dass eine Amplitude einem erwarteten Wert entspricht. Falls die Amplitude dementsprechend nur 50% des erwarteten Wertes erreicht, wird die Auflösungsleistung des A/D-Umwandlungsschaltkreises relativ gesehen geringer. Dies verursacht eine Verringerung der Präzision der Motorregelung.

Weiter kann sich, für den Fall dass ein Motorwinkel durch Vergleich einer Amplitude eines Ausgangssignals aus dem Resolver mit einem erwarteten Wert detektiert wird, ein Amplitudenwert selbst ändern, wodurch ein weiteres Problem einer Detektion eines nicht korrekten Motorwinkels erzeugt wird.

Die vorliegende Erfindung erfolgt im Licht der vorstehenden Punkte und soll eine Motorregelungsvorrichtung, einen Motorregelungsschaltkreis und ein Verfahren dazu bereitstellen, welche zu einer Regelung mit hoher Präzision in der Lage sind.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Motorregelungsvorrichtung zur Regelung eines Elektromotors basierend auf einem Ausgangssignal aus einem Sensor bereitgestellt, wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist: eine Speichereinheit, welche einen Wert gemäß einer Erregungsstromversorgung zur Erregung des Sensors speichert, eine Pulsbreitemodulations- oder PBM-Ausgabeeinheit, welche ein PBM-Ausgangssignal mit einer Impulsbreite ausgibt, die so moduliert wurde, dass sie ein Betriebsverhältnis entsprechend einem in der Speichereinheit gespeicherten wert aufweist, und ein Filter, in welches das PBM-Ausgangssignal aus der PBM-Ausgabeeinheit eingegeben wird, der Sensor wird mit der Erregungsstromversorgung basierend auf einem Ausgangssignal aus dem Filter versorgt. Dies liefert eine Hochleistungs-Motorregelungsvorrichtung zu geringen Kosten.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Motorregelungsverfahren zur Regelung eines Elektromotors basierend auf einem Ausgangssignal aus einem Sensor bereitgestellt, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Speichern eines Wertes basierend auf einer Erregungsstromversorgung zur Erregung des Sensors, Ausgeben eines Pulsbreitemodulations- oder PBM-Ausgangssignals mit einem Betriebsverhältnis entsprechend dem gespeicherten Wert, und Erzeugen einer Erregungsstromversorgung zur Erregung des Sensors gemäß dem PBM-Ausgangssignal. Durch Ersetzen des DAC zur Umwandlung eines in einer Speichereinheit gespeicherten Wertes in einen analogen durch PBM werden die Kosten verringert. Dies liefert ein Hochleistungs-Motorregelungsverfahren zu geringen Kosten.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Motorregelungsschaltkreis zur Regelung eines Elektromotors basierend auf einem Ausgangssignal aus einem Sensor bereitgestellt, wobei der Schaltkreis Folgendes aufweist: eine Erregungsstromversorgungs-Erzeugungseinheit, welche eine Erregungsstromversorgung zur Erregung des Sensors erzeugt, und eine Rückkopplungs-Regeleinheit, welche ein Regelsignal auf ein Sensor-Ausgangssignal hin erzeugt, das von dem Sensor ausgegeben wird, gemäß einer Erregungsstromversorgung von der Erregungsstromversorgungs-Erzeugungseineit. Der Motorregelungsschaltkreis regelt eine Amplitude einer an den Sensor zu liefernden Erregungsstromversorgung gemäß dem Regelsignal. Dies erlaubt eine präzise Regelung.

In der vorliegenden Erfindung ist es bei der Durchführung einer Rückkopplungsregelung zur Regelung einer Amplitude eines Ausgangssignals aus einem Sensor derart, dass es einen erwünschten wert darstellt, möglich, eine Motorregelungsvorrichtung, einen Motorregelungsschaltkreis und ein Verfahren dazu mit einem präzisen Antriebssignal an einen Elektromotor gemäß dem Ausgangssignal bereitzustellen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorstehenden sowie andere Ziele, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich klarer aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen, welche Folgendes darstellen:

1 eine Ansicht, welche eine Konfiguration eines Motorregelungssystems zeigt, das eine Motorregelungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet;

2 eine Ansicht, welche eine Konfiguration eines Motrregelungssystems zeigt, das eine Motorregelungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet;

3A bis 3C Ansichten, welche eine Wellenform einer Erregungsstromversorgung eines Resolvers sowie eine Ausgangswellenform des Resolvers zeigen;

4 eine Ansicht, welche eine Konfiguration zur Anpassung einer Amplitude einer Erregungsstromversorgung für eine Motorregelungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

5 eine Ansicht, welche eine Konfiguration zum Teilen eines Zählers in einer Motorregelungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und

6 ein Blockdiagramm, welches einen PBM-Ausgangsschaltkreis einer Motorregelungsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die Erfindung wird nunmehr mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben. Für Fachleute versteht sich, dass zahlreiche alternative Ausführungsformen mit Hilfe der Lehren der vorliegenden Erfindung erzielt werden können und dass die Erfindung nicht auf die zu Zwecken der Erläuterung dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt ist.

Erste Ausführungsform

1 ist eine Ansicht, welche eine Konfiguration eines Motorregelungssystems dieser Ausführungsform zeigt. Das Motorregelungssystem weist Folgendes auf: eine Mikroregeleinheit (Micro Controller Unit oder MCU) 10, welche eine Motorregelungsvorrichtung ist, eine Antriebssignal-Erzeugungseinheit 11, eine Wellenformtabelle 12, einen D/A-Umwandlungsschaltkreis 13, ein Filter 14, einen Verstärker 15, einen Schieberegister-Schaltkreis 16, eine Erregungsstrom-Versorgungsleitung 17, eine Rückkopplungs-Regeleinheit 18, einen Elektromotor 20, einen Resolver 21, einen Motor-Antriebsschaltkreis 23, einen Sensor 24, Verstärker 25 und 26, eine Sinuswellen-Ausgangsleitung 27, eine Cosinuswellen-Ausgangsleitung 28 und einen A/D-Umwandlungsschaltkreis 101.

Ein Gesamtbetrieb eines Motorregelungssystems wird nachfolgend mit Bezug auf 1 beschrieben. Das Motorregelungssystem weist Folgendes auf: den Elektromotor 20, die MCU 10 zur Regelung des Elektromotors 20, den Motor-Antriebsschaltkreis 23 zur Erzeugung eines Antriebsstrom durch ein Antriebssignal von der MCU 10, sowie den Resolver 21, welcher ein Sensor zur Detektion eines Rotationswinkels des Elektromotors 20 ist.

Die MCU 10 erzeugt ein Antriebssignal zum Antrieb des Elektromotors 20 basierend auf einem Regelsignal, welches von außerhalb eingegeben wird, beispielsweise einem Zielwert, welcher in einem Zielwert-Setzschaltkreis 111 der Antriebssignal-Erzeugungseinheit 11 spezifiziert wird. Das Antriebssignal wird in den Motor-Antriebsschaltkreis 23 eingegeben. Der Motor-Antriebsschaltkreis 23 erzeugt einen Antriebsstrom basierend auf einem Antriebssignal von der MCU 10. Der Elektromotor 20 ist beispielsweise ein Dreiphasenmotor, welcher durch U-, V- und W-Phasen-Antriebsstrom von dem Motor-Antriebsschaltkreis 23 angetrieben wird. Der Resolver 21 gibt ein Ausgangssignal entsprechend einem Rotationswinkel eines Motors aus. Das Ausgangssignal von dem Resolver 21 und der Zielwert werden in die MCU 10 über die Verstärker 25 und 26 eingegeben. Die MCU 10 führt eine Rückkopplungsregelung gemäß dem Ausgangssignal von dem Resolver 21 und einem Regelsignal von außerhalb durch. Dann wird ein Antriebssignal an den Motor-Antriebsschaltkreis 23 ausgegeben, wobei eine Rückkopplungsregelung durchgeführt wird. Eine Rückkopplungsregelung wird durch Wiederholung dieser Operationen durchgeführt.

Für den Fall, dass beispielsweise ein Zielwert von außerhalb an den Zielwert-Setzschaltkreis 111 geliefert wird, so dass der Elektromotor 20 in einer erwünschten Geschwindigkeit rotiert, erzeugt die an der MCU 10 angeordnete Antriebssignal-Erzeugungseinheit 11 ein Antriebssignal, um den Motor in der Drehzahl zu rotieren. Ein Beispiel, in welchem der Elektromotor 20 ein bürstenloser Dreiphasen-Gleichstrommotor ist, wird nachfolgend beschrieben. In diesem Fall besteht ein Antriebssignal aus 6 Signalen, welche u1-, u2-, v1-, v2-, w1- und w2-Phasen sind. Es sollte sich verstehen, dass die u2-, v2- und w2-Phasen jeweils den u1-, v1- und w1-Phasen entgegengesetzt sind. Insbesondere sind die u1-, v1- und w1-Phasen positive Ausgangssignale, während die u2-, v2- und w2-Phasen negative Ausgangssignale sind. Es versteht sich, dass der Elektromotor 20 nicht auf den bürstenlosen Dreiphasen-Gleichstrommotor beschränkt ist.

Die MCU 10 regelt den Elektromotor 20 mit Hilfe der PBM, der Pulsbreitemodulation. Insbesondere konfiguriert die Antriebssignal-Erzeugungseinheit 11 den Schaltzyklus (PBM-Impulszyklus) des Dreiphasen-Schaltungsschaltkreises, welcher an dem Motorantriebsschaltkreis 23 angeordnet ist, gemäß einem Regelsignal von der Rückkopplungs-Regeleinheit 18. Dann ändert die Antriebssignal-Erzeugungseinheit 11 die Ein-Zeit des Schaltungsschaltkreises in dem konfigurierten Schaltzyklus zur Regelung. Insbesondere wird ein Betriebsverhältnis jeder Phase durch Änderung der Impulsbreite in einem bestimmten PBM-Impulszyklus geregelt. Eine an jede Phase des Elektromotors 20 angelegte Spannung variiert in Abhängigkeit von dem Betriebsverhältnis. Somit kann ein zu dem Motor fließender Strom geregelt werden. Eine Erhöhung des Betriebsverhältnisses zur Erweiterung der Ein-Zeit erhöht die Strommenge, welche zum Elektromotor 20 fließt. Dies erhöht Drehmoment und Drehzahl. Andererseits wird, für den Fall, dass ein Betriebsverhältnis verringert wird, um die Drehzahl zu verringern, ein zum Elektromotor 20 fließender Strom verkleinert. Dies verringert Drehmoment und Drehzahl. Die MCU 10 berechnet den momentanen Winkel aus einem Rotationswinkelsensor, wie beispielsweise einem Resolver, und führt eine Berechnung derart durch, dass ein dem Winkel und der Rotationsrichtung entsprechender Strom zu den u-, v und w-Phasen geleitet wird. Dann erzeugt die MCU 10 ein Motor-Antriebssignal durch Setzen eines Wertes in einem Vergleichsregister basierend auf dem Berechnungsergebnis. Durch Lieferung von Sinuswellen, welche in 3B mit um 120° verschobenen Phasen gezeigt sind, ist es möglich, u-, v- und w-Phasen-Antriebssignale zu erzeugen.

Ein digitaler Wert, welcher eine Sinuswelle abgetastet hat, um eine Erregungsstromversorgung an den Resolver 21 mit einer bestimmten Abtastfrequenz zu erzeugen, wird in der Wellenformtabelle 12 gespeichert. Der in der Wellenformtabelle 12 gespeicherte Wert wird ausgelesen, um mit einem Zählerwert verglichen zu werden, um so einen Impuls mit einer bestimmten Breite zu erzeugen. Weiter wird eine Sinuswelle durch Filtern (Integrieren) des Impulses erzeugt. Dann wird ein Vergleichswert in einer in der Wellenformtabelle 12 gespeicherten Reihenfolge geändert, um die Erregungsstromversorgung für den Resolver 21 zu erzeugen. Die Erregungsstromversorgung wird an den Resolver 21 über die Erregungsstrom-Versorgungsleitung 17 geliefert.

Wie in 1 gezeigt, wird das Antriebssignal von der MCU 10 in den Motor-Antriebsschaltkreis 23 eingegeben. Der Motor-Antriebsschaltkreis 23 weist Schaltungs-Schaltkreise auf, welche so angebracht sind, dass sie jeder Phase wie vorstehend beschrieben entsprechen. Der Motor-Antriebsschaltkreis 23 schaltet die Schaltungsschaltkreise gemäß u1-, u2-, v1-, v2-, w1- und w2-Phasen-Antriebssignalen ein und aus, so dass die u-, v- und w-Phasen-Antriebsströme an den Elektromotor 20 ausgegeben werden. Der Elektromotor 20 rotiert basierend auf einem Antriebsstrom von dem Motor-Antriebsschaltkreis 23.

Der Resolver 21 detektiert einen Rotationswinkel des Elektromotors 20 und gibt ein Signal basierend auf dem Rotationswinkel aus. Gewöhnlich wird die Erregungsstromversorgung von der MCU 10 an den Resolver 21 geliefert. Der Resolver 21 gibt ein Signal entsprechend der Erregungsstromversorgung und der Position des Rotors aus. Wenn der Stator sich auf einer um 90° verschobenen Position befindet, gibt der an dem Resolver 21 angebrachte Stator zwei Arten von Signalen aus, welche durch Sinus- und Cosinuswellen moduliert sind. Die Ausgangssignale aus dem Resolver 21 werden als Sinus- und Cosinuswellen-Ausgangssignale bezeichnet. Die Sinus- und Cosinuswellen-Ausgangssignale passieren die Sinuswellen-Ausgangsleitung 27 bzw. die Cosinuswellen-Ausgangsleitung 28 und treten über die Verstärker 25 und 26 in die MCU 10 ein. Die Rückkopplungs-Regeleinheit 18 der MCU 10 berechnet einen Rotationswinkel eines Rotors des Resolvers 21 gemäß den Sinus- und Cosinuswellen-Ausgangssignalen. Der Rotor des Resolvers 21 rotiert entsprechend der Rotation des Elektromotors 20. Die Rückkopplungs-Regeleinheit 18 gibt ein Regelsignal zur Durchführung einer Rückkopplungsregelung zur Anpassung der Drehzahl eines Motors entsprechend dem berechneten Rotationswinkel aus. Die Antriebssignal-Erzeugungseinheit 11 weist einen Auf-/Ab-Zähler 112 zur Wiederholung eines Betriebs zum Aufwärts- und Abwärtszählen zwischen bestimmten Werten sowie ein Vergleichsregister 113 auf. Die Antriebssignal-Erzeugungseinheit 11 erzeugt ein PBM-Signal durch ein Regelsignal von der Rückkopplungs-Regeleinheit 18 und eine Schwelle, welche einem in dem Zielwert-Setzschaltkreis 111, der in dem Vergleichsregister gesetzt wird, gesetzten Zielwert entspricht. Der vorstehend beschriebene Zähler ist ein Auf-/Ab-Zähler, jedoch kann eine Impulsbreite auf dieselbe Weise mit einem Auf-Zähler oder einem Ab-Zähler moduliert werden.

Die Erregungsstromversorgung wird in den Resolver 21 von dem Pegelschiebeschaltkreis 16 über das Filter 14 und den Verstärker 15 eingegeben. Die an den Resolver 21 gelieferte Erregungsstromversorgung und ein Ausgangssignal aus dem Resolver 21 werden nachfolgend ausführlich mit Bezug auf 3A bis 3C beschrieben. 3A zeigt die Erregungsstromversorgung an, 3B zeigt ein Sinuswellen-Ausgangssignal an, und 3C zeigt ein Cosinuswellen-Ausgangssignal an. Daher weist für den Fall, dass eine in 3A gezeigte Sinuswelle in den Resolver 21 eingegeben wird, ein Sinuswellen-Ausgangssignal eine Wellenform aus 3B auf, und ein Cosinuswellen-Ausgangssignal weist eine Wellenform aus 3C auf.

Die Ausgangssignale aus dem Resolver 21 werden basierend auf der Erregungsstromversorgung erzeugt. Der Resolver 21 wird durch eine Sinuswelle erregt. Dementsprechend können Ausgangssignale der Sinus- und Cosinuswellen-Ausgangssignale wie folgt berechnet werden: Vs = A·sin(&ohgr;t + &phgr;)·sin&thgr;(1) Vc = A·sin(&ohgr;t + &phgr;)·cos&thgr;(2) wobei A·sin(&ohgr;t) die Erregungsstromversorgung darstellt, Vs das Sinuswellen-Ausgangssignal ist und Vc das Cosinuswellen-Ausgangssignal ist. Weiter ist A eine Amplitude der Erregungsstromversorgung, und &ohgr; ist eine Winkelgeschwindigkeit einer Frequenz der Erregungsstromversorgung. &thgr; ist ein Rotationswinkel eines Resolverrotors und &phgr; ist ein Offset zwischen der Erregungsstromversorgung und dem Ausgangssignal des Resolvers 21, nämlich eine im Voraus berechnete Verzögerung zwischen der Erregungsstromversorgung und dem Ausgangssignal des Resolvers 21.

Wie vorstehend beschrieben, sind die Ausgangssignale aus dem Resolver 21 eine Funktion der Erregungsstromversorgung und dem Rotationswinkel &thgr;. Wie in den Formeln (1) und (2) gezeigt, stellt A·sin(&ohgr;t + &phgr;) eine Hülle für das Sinuswellen-Ausgangssignal Vs und das Cosinuswellen-Ausgangssignal Vc dar. Die Hülle ist in 3B mit einer durchgezogenen Linie dargestellt. Gepunktete Linien in 3B und 3C sind Ausgangssignale mit variierendem Rotationswinkel &thgr;. Phasen des Sinuswellen-Ausgangssignals Vs und des Cosinuswellen-Ausgangssignals Vc sind um 90° verschoben. Dementsprechend ist eine Summe eines Quadrats des Sinuswellen-Ausgangssignals Vs und eines Quadrats des Cosinuswellen-Ausgangssignals Vc gleich A·sin(&ohgr;t + &phgr;), was auf der Erregungsstromversorgung basiert. Für den Fall, dass ein Rotor-Rotationswinkel &thgr; beispielsweise konstant bei 90° liegt, ist das Sinuswellen-Ausgangssignal Vs gleich A·sin(&ohgr;t + &phgr;). Dies bedeutet, dass das Sinuswellen-Ausgangssignal Vs ein Ausgangssignal wie die durchgezogene Linie in 3B aufweist.

Das Cosinuswellen-Ausgangssignal Vc in diesem Fall ist 0. Dies bedeutet, dass das Cosinuswellen-Ausgangssignal Vc die in 3C gezeigte durchgezogene horizontale Linie ist. Andererseits ist für den Fall, dass ein Rotor-Rotationswinkel &thgr; konstant bei 0° liegt, das Cosinuswellen-Ausgangssignal Vc gleich A·sin(&ohgr;t + &phgr;), und das Sinuswellen-Ausgangssignal Vs ist 0. Der Rotationswinkel &thgr; ändert sich während des Betriebs des Elektromotors 20. Dementsprechend ändern sich das Sinuswellen-Ausgangssignal Vs und das Cosinuswellen-Ausgangssignal Vc entsprechend dem Rotor-Rotationswinkel &thgr;, während Vs2 + Vc2 = (A·sin(&ohgr;t + &phgr;))2 erfüllt wird. Eine Detektion des Sinuswellen-Ausgangssignals Vs und des Cosinuswellen-Ausgangssignals Vc und Durchführung einer bestimmten Berechnung ermöglicht eine Berechnung des Rotationswinkels eines Rotors des Resolvers 21. Der Rotor des Resolvers 20 rotiert entsprechend einer Rotation des Elektromotors 20. Somit kann der Rotationswinkel des Elektromotors 20 mit dem Rotationswinkel des Rotors des Resolvers 21 berechnet werden.

Dementsprechend ändern sich das Sinuswellen-Ausgangssignal Vs und das Cosinuswellen-Ausgangssignal Vc wie in 3B und 3C gezeigt. In 3B zeigt die durchgezogene Linie ein Sinuswellen-Ausgangssignal bei sin&thgr; = 1 an, welches &thgr; = 90° beträgt. Andere Linien zeigen ein Sinuswellen-Ausgangssignal Vs bei sin&thgr; = –1, ±1/3, ±2/3 an. In 3C zeigt die durchgezogene Linie ein Cosinuswellen-Ausgangssignal Vc bei cos&thgr; = 0 an, welches &thgr; = 90° beträgt. Andere Linien zeigen das Cosinuswellen-Ausgangssignal Vc bei sin&thgr; = ±1, ±1/3, ±2/3 an. Während der tatsächlichen Rotation des Motors ändern sich Ausgangssignale entsprechend dem veränderten &thgr;. Der Rotor des Resolvers 21 rotiert entsprechend der Rotation des Elektromotors 20, somit kann der Rotationswinkel des Elektromotors 20 mit dem Rotationswinkel des Rotors des Resolvers 21 berechnet werden.

Die Rückkopplungs-Regeleinheit 18 berechnet den Rotationswinkel des Motors basierend auf einem digitalen Wert, so dass das vorstehend erwähnte Sinuswellen-Ausgangssignal Vs und das Cosinuswellen-Ausgangssignal Vc durch den A/D-Umwandlungsschaltkreis 101 umgewandelt werden. Beispielsweise tastet die Rückkopplungs-Regeleinheit 18 das Sinuswellen-Ausgangssignal Vs und das Cosinuswellen-Ausgangssignal Vc nach der Umwandlung von analog in digital auf einem bestimmten Abtastpunkt S ab. In dieser Ausführungsform werden als Abtastpunkt S 90 und 270 Grad angenommen, wo sich die in 3B und 3C gezeigte Erregungsstromversorgung am Maximum ändert. In diesem Fall ist die Abtastfrequenz so konfiguriert, dass das Sinuswellen-Ausgangssignal Vs und das Cosinuswellen-Ausgangssignal Vc zu Zeitpunkten abgetastet werden, wenn (&ohgr;t + &phgr;) gleich 90° und 270° wird.

Insbesondere wie in 3B und 3C gezeigt, werden unter Berücksichtigung der Verzögerung &phgr; zwischen der Erregungsstromversorgung und dem Ausgangssignal des Resolvers 21 die Abtastungen bei 90 und 270 Grad durchgeführt, um Vs und Vc zu berechnen. Dann wird Vs/Vc berechnet. &thgr; kann durch die Formel Vs/Vc = tan&thgr; erhalten werden. Die Rückkopplungs-Regeleinheit 18 sendet das Regelsignal an die Antriebssignal-Erzeugungseinheit 11 entsprechend dem berechneten Rotationswinkel &thgr; des Elektromotors 20.

Die Antriebssignal-Erzeugungseinheit 11 führt die Rückkopplungsregelung basierend auf dem Regelsignal von der Rückkopplungs-Regeleinheit 18 und dem in dem Zielwert-Setzschaltkreis 111 spezifizierten Zielwert durch. Insbesondere regelt die Antriebssignal-Erzeugungseinheit 11 zur Erhöhung der Drehzahl für den Fall, dass ein Motor-Rotationswinkel einen erwünschten Winkel nicht erreicht. Für den Fall, dass der Motor-Rotationswinkel einen erwünschten Rotationswinkel übersteigt, regelt die Antriebssignal-Erzeugungseinheit 111 zur Verlangsamung der Drehzahl. Die Rückkopplungsregelung wird durch Änderung eines Vergleichswertes durchgeführt, welcher in dem Vergleichsregister 113 spezifiziert wird, um das vorstehend erwähnte Antriebssignal zu bilden.

Wie vorstehend beschrieben, speichert die Antriebssignal-Erzeugungseinheit 11 einen Wert, welcher auf dem Regelsignal von der Rückkopplungs-Regeleinheit 18 und dem im Zielwert-Setzschaltkreis 111 spezifizierten Zielwert basiert, als Vergleichswert im Vergleichsregister 113. Dann moduliert die Antriebssignal-Erzeugungseinheit 11 eine Impulsbreite, um einen Antriebsstrom zu regeln, indem der gespeicherte Vergleichswert und ein Zählerwert des Zählers 112 verglichen werden.

In der vorstehenden Erläuterung wird der am Resolver 21 angeordnete Stator mit einer Verschiebung von 90° platziert, somit gibt der Resolver 21 ein Sinus- und ein Cosinuswellen-Ausgangssignal aus. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Konfiguration beschränkt.

In der ersten Ausführungsform ist ein erwarteter Amplitudenwert-Speicherschaltkreis 181 zum Speichern eines erwarteten Amplitudenwertes eines Ausgangssignals aus dem Resolver 21 in der Rückkopplungs-Regeleinheit 18 enthalten. Der erwartete Amplitudenwert-Speicherschaltkreis 181 vergleicht den erwarteten Amplitudenwert mit einem maximalen Amplitudenwert des Ausgangssignals aus dem Resolver 21. Falls der maximale Amplitudenwert des Ausgangssignals aus dem Resolver 21 beim Vergleich kleiner ist als der erwartete Amplitudenwert, verschiebt der Pegelschiebeschaltkreis 16 die Amplitude basierend auf der Differenz und regelt eine Amplitude der Erregungsstromversorgung derart, dass sie entsprechend der Differenz größer ist. Andererseits regelt, für den Fall, dass ein Amplitudenwert des Ausgangssignals aus dem Resolver 21 größer ist als ein erwarteter Amplitudenwert, der erwartete Amplitudenwert-Speicherschaltkreis 181 den Pegelschiebeschaltkreis 16 derart, dass die Erregungsstromversorgung entsprechend der Differenz zwischen dem erwarteten Amplitudenwert und dem Amplitudenwert des Ausgangssignals kleiner ist. Dann wird eine Rückkopplungsregelung derart durchgeführt, dass die Auflösungsleistung des A/D-Umwandlungsschaltkreises 101 effizient genutzt wird. Ein Verfahren zur Pegelverschiebung wird hier nicht erläutert, da unterschiedliche derartige verfahren existieren, so beispielsweise ein Verfahren zur Erhöhung einer Stromversorgungsspannung, welche an einen Ausgangspuffer zu liefern ist, je nach Differenz.

Wie vorstehend beschrieben, kann durch Regelung einer Amplitude der Erregungsstromversorgung gemäß der Amplitude des Ausgangssignals aus dem Resolver 21 und dem erwarteten Amplitudenwert die Auflösungsleistung des an der Rückkopplungs-Regeleinheit 18 angeordneten A/D-Umwandlungsschaltkreises effizient genutzt werden. Dies erweitert einen dynamischen Bereich, wodurch eine Präzision der Motorregelung verbessert wird.

Zweite Ausführungsform

Eine Konfiguration eines Motorregelungssystems einer zweiten Ausführungsform ist in 2 gezeigt. Die Blöcke mit identischen Bezugszeichen wie 1 sind hier nicht erläutert. Ein Unterschied zur ersten Ausführungsform besteht darin, dass ein PBM-Ausgangsschaltkreis 19 anstelle des D/A-Umwandlungsschaltkreises 13 angeordnet ist. Der PBM-Ausgangsschaltkreis weist einen Zähler 31 und ein Vergleichsregister 32 auf.

In der zweiten Ausführungsform wird die an den Resolver 21 zu liefernde Erregungsstromversorgung basierend auf einem Ausgangssignal aus dem PBM-Ausgangsschaltkreis 19 erzeugt. Der PBM-Ausgangsschaltkreis 10 weist den Zähler 31 und das Vergleichsregister 32 auf. Der Zähler 31 ist beispielsweise ein Auf-/Ab-Zähler ähnlich dem an der Antriebssignal-Erzeugungseinheit 11 angeordneten Zähler 112. Der Zähler 31 zählt auf- und abwärts gemäß einer Frequenz eines Taktes, welcher im Inneren der MCU 10 erzeugt wird, oder einem von außen eingegebenen Takt. Insbesondere zählt der Zähler 31 wiederholt auf- und abwärts bis zu einem bestimmten Wert, um eine Dreieckswelle zu erzeugen. Der Zähler 31 kann eine Kombination aus einem Auf- und einem Ab-Zähler sein, oder aber ein Zähler, welcher in der Lage ist, zwischen einem Aufwärts- und einem Abwärtszählbetrieb umzuschalten.

Das Vergleichsregister 32 speichert einen Wert, welcher in der Wellenformtabelle 12 gespeichert ist, um ihn mit einem Wert des Zählers 31 zu vergleichen. Werte, welche eine Wellenform für die Erregungsstromversorgung mit bestimmten Abtastfrequenzen abgetastet haben, werden in der Reihenfolge gespeichert. Die in der Wellenformtabelle 12 gespeicherten Werte werden einer nach dem anderen im Vergleichsregister 32 mit einem konstanten Zeitintervall gespeichert. Die Wellenformtabelle 12 kann ein Speicher sein, wie beispielsweise ein ROM (Nur-Lese-Speicher), ein RAM (Direktzugriffspeicher) oder ein Register. Für den Fall, dass ein Speicher als Wellenformtabelle 12 verwendet wird, wird eine Übertragung zwischen der Wellenformtabelle 12 und dem PBM-Ausgangsschaltkreis 10 durch direkten Speicherzugriff durchgeführt. Dann wird eine Auslese-Adresse durch einen an der MCU 10 befestigten Zeitgeber bestimmt. Dies verringert die Zentraleinheitslast der MCU 10. Für den Fall, dass ein Register als Wellenformtabelle 12 verwendet wird, kann das Register ein Teil des an der MCU 10 angeordneten Zeitgebers sein. Werte in der Wellenformtabelle 12 werden zu Zeitpunkten an das Vergleichsregister übertragen, welche durch die Zeit bestimmt werden, was einen PBM-Impulszyklus darstellt. Das Vergleichsregister 32 speichert einen Wert der Werte in der Wellenformtabelle 12. Auf diese Weise wird eine Busleitung nicht belegt, wodurch eine Belastung der Buslinie verringert wird.

Das Vergleichsregister 32 vergleicht den aus der Wellenformtabelle 12 ausgelesenen Wert mit dem Zählerwert des Zählers 31. Dann wird eine Impulsbreite in Übereinstimmung mit einem Zeitpunkt bestimmt, zu welchem der Zählerwert des Zählers 31 mit dem wert der Wellenformtabelle 12 übereinstimmt. Insbesondere wird eine Impulsbreite durch Zeit zwischen einem Zeitpunkt, zu welchem der Zählerwert während des Aufwährtszählens gleich dem Wert der Wellenformtabelle 12 ist, und einem Zeitpunkt, zu welchem der Zählerwert während des Abwärtszählens gleich dem wert der Wellenformtabelle 12 ist, bestimmt. Eine Wiederholung des Vergleichs in einer von der Wellenformtabelle 12 übertragenen Reihenfolge dient zur Modulation der Impulsbreite. Der PBM-Ausgangsschaltkreis 19 gibt ein Signal mit einer auf diese Weise modulierten Impulsbreite als ein PBM-Ausgangssignal an das Filter 14 aus.

Der Zähler 31 kann ein Auf- oder ein Ab-Zähler sein. Für den Fall, dass ein Auf-Zähler verwendet wird, wird eine Impulsbreite durch Vergleichen eines Zählerwertes des Auf-Zähers mit einem Vergleichswert bestimmt. Beispielsweise wird eine Impulsbreite basierend auf einer Zeitgebung bestimmt, dass ein Zeitpunkt, zu welchem der Zählerwert gleich 0 ist, mit dem Vergleichswert zusammenfällt. Bei einem Ab-Zähler wird die Impulsbreite basierend auf dem Vergleichsergebnis zwischen dem Zählerwert des Ab-Zählers und dem Vergleichswert bestimmt.

Das Filter 14 formt die Wellenform des PBM-Ausgangssignals derart, dass eine Sinuswelle ausgegeben wird. Das Filter 14 ist beispielsweise ein Tiefpassfilter (Low Pass Filter oder LPF), welches eine Wellenform eines PBM-Ausgangssignals in eine Sinuswelle umwandelt. In diesem Beispiel erzeugt das Filter 14 eine Sinuswellenform mit Hilfe einer Hochpegeldichte des PBM-Ausgangssignals. Dies bedeutet, dass in einer Phase ein Betriebsverhältnis des PBM-Ausgangssignals hoch ist, was eine Phase bedeutet, in welcher die Ein-Impulsbreite länger ist, eine Spannung der Erregungsstromversorgung hoch ist. Andererseits ist in einer Phase ein Betriebsverhältnis niedrig, was eine Phase bedeutet, in welcher eine Ein-Impulsbreite kurz ist, eine Spannung der Erregungsstromversorgung niedrig ist. Dies macht die Erregungsstromversorgung zur Sinuswelle. Ein Ausgangssignal aus dem Filter 14 wird durch den Verstärker 15 derart verstärkt, dass eine Sinuswellen-Erregungsstromversorgung erzeugt wird, welche an den Resolver 21 zu liefern ist.

Wie vorstehend beschrieben, wird die Erzeugung der Erregungsstromversorgung durch ein PBM-Ausgangssignal realisiert, um die Erregungsstromversorgung lediglich mit logischen Schaltkreisen zu erzeugen. Dementsprechend kann eine Chipgröße der MCU verringert werden. Insbesondere ist eine D/A-Umwandlung oder eine Umwandlung eines in der Wellenformtabelle 12 gespeicherten Wertes in einen analogen nicht nötig. Somit muss eine Hochwiderstandsvorrichtung, welche eine analoge Vorrichtung ist, nicht in der MCU 10 ausgebildet werden, wodurch eine Schaltkreisgröße reduziert wird. Dies verbessert die Produktivität und Kosteneffizienz. Eine einfache Konfiguration ist in der Lage, eine präzise Erregungsstromversorgung und eine präzise Rückkopplungsregelung zu liefern. Dies macht es möglich, eine Hochleistungs-Motorregelungsvorrichtung zu geringen Kosten bereitzustellen

Dritte Ausführungsform

In der zweiten Ausführungsform wird die Erregungsstromversorgung durch den PBM-Ausgangsschaltkreis erzeugt. Jedoch muss die Amplitude des Ausgangssignals geändert werden, wodurch ein Pegelschiebeschaltkreis benötigt wird. Eine dritte Ausführungsform, welche nachfolgend beschrieben wird, erfordert keinen Pegelschiebeschaltkreis zur Änderung der Amplitude.

Eine Konfiguration zur Anpassung der Amplitude der Erregungsstromversorgung wird nachfolgend ausführlich mit Bezug auf 4 beschrieben. 4 zeigt einen Abschnitt einer Konfiguration einer Motorregelungsvorrichtung. Bauteile, welche identisch mit denen in 1 und 2 sind, werden hier nicht erläutert. Wie in 4 gezeigt, sind ein zweiter PBM-Ausgangsschaltkreis 41, ein Vergleicherschaltkreis und ein EX-OR-Schaltkreis 42 an der MCU 10 zusätzlich zu dem ersten PBM-Ausgangsschaltkreis 19 angeordnet.

Die Wellenformtabelle 12 und der erste PBM-Ausgangsschaltkreis 19 sind ebenso konfiguriert und arbeiten auf die gleiche weise wie die vorstehenden Konfigurationen. Der zweite PBM-Ausgangsschaltkreis 41 gibt einen Impuls mit konstantem Zyklus aus. Ein Betriebsverhältnis des Impulses wird gemäß dem Regelsignal von der Rückkopplungs-Regeleinheit 18 geändert. Dies bedeutet, dass der zweite PBM-Ausgangsschaltkreis 41 ein zweites PBM-Ausgangssignal mit einem Betriebsverhältnis ausgibt, welches einer Amplitude des Resolver-Ausgangssignals entspricht. In diesem Beispiel wird eine aus dem zweiten PBM-Ausgangsschaltkreis 41 ausgegebene Impulsfrequenz so spezifiziert, dass sie höher ist als eine aus dem ersten PBM-Ausgangsschaltkreis 19 ausgegebene Impulsfrequenz.

Dann werden ein erstes PBM-Ausgangssignal aus dem ersten PBM-Ausgangsschaltkreis 19 und ein zweites PBM-Ausgangssignal aus dem zweiten PBM-Ausgangsschaltkreis 41 in den EX-OR-Schaltkreis 42 eingegeben. Ein Ausgangssignal aus dem EX-OR-Schaltkreis 42 wird in das Filter 14 eingegeben. Ein Signal, dessen Wellenform in eine Sinuswelle geformt ist, wird durch den Verstärker 15 verstärkt und an den Resolver 21 als die Erregungsstromversorgung ausgegeben.

Mit dieser Konfiguration kann eine Amplitude des PBM-Ausgangssignals aus dem ersten PBM-Ausgangsschaltkreis 19 angepasst werden. Dies bedeutet, dass das zweite PBM-Ausgangssignal mit einem kurzen Zyklus, also einer hohen Frequenz, im Vergleich mit dem ersten PBM-Ausgangssignal und ein EX-OR erhalten werden. In diesem Fall kann, falls ein Betriebsverhältnis eines Ausgangssignals aus dem zweiten PBM-Ausgangsschaltkreis 19 groß ist, eine Amplitude des PBM-Ausgangssignals aus dem ersten PBM-Ausgangsschaltkreis 19 erhöht werden. Andererseits kann, falls ein Betriebsverhältnis des Ausgangssignals aus dem zweiten PBM-Ausgangsschaltkreis 19 klein ist, eine Amplitude des PBM-Ausgangssignals aus dem ersten PBM-Ausgangsschaltkreis 19 verringert werden.

Die Bereitstellung des zweiten PBM-Ausgangsschaltkreises 41 zur Amplitudenanpassung der Erregungsstromversorgung erleichtert eine Amplitudenanpassung. Dies ermöglicht eine präzise Detektion des Rotationswinkels und der Drehzahl durch den Resolver 21 selbst für den Fall einer Fluktuation der Merkmale der Verstärker 25 und 26 oder einer Änderung der Umgebung. In der vorstehenden Erläuterung werden die Ausgangssignale aus dem ersten PBM-Ausgangsschaltkreis 19 und dem zweiten PBM-Ausgangsschaltkreis 41 in den EX-OR-Schaltkreis eingegeben, jedoch können sie in einen EX-NOR-Schaltkreis eingegeben werden. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, eine Amplitude einer Ausgangswellenform des ersten PBM-Ausgangsschaltkreises 19 anzupassen, ohne die Wellenform zu ändern. Es ist bevorzugt, dass ein Zählerzyklus des zweiten PBM-Ausgangsschaltkreises 41 kürzer ist als der des ersten PBM-Ausgangsschaltkreises 19.

Vierte Ausführungsform

Die dritte Ausführungsform verwendet den Zähler 31 ausschließlich zur Erzeugung der Erregungsstromversorgung. In dieser Ausführungsform wird der Zähler 31 durch Teilen des im Inneren der Antriebssignal-Erzeugungseinheit 11 angeordneten Zählers 112 entfernt. Diese Konfiguration wird nachfolgend ausführlich mit Bezug auf 5 und 6 erläutert. 5 und 6 sind Ansichten, welche Konfigurationen des Teilens eines Zählers durch einen PBM-Ausgangsschaltkreis 191 und eine Antriebssignal-Erzeugungseinheit 114 zeigen. 5 und 6 zeigen einen Abschnitt der MCU 10. Bauteile, welche identisch mit denen in der dritten Ausführungsform sind, werden hier nicht erläutert. In diesem Beispiel weist ein Block zur Erzeugung der Erregungsstromversorgung Folgendes auf: einen Zähler 112, einen Vergleicher 52, ein Vergleichsregister 32 zum Speichern eines aus der Wellenformtabelle 12 ausgelesenen Wertes und einen Flipflop 53. Der Flipflop 53 empfängt Signale von dem Vergleicher 52 und dem Zähler 112 an einen Rücksetzanschluss R bzw. einen Setzanschluss S. Weiter wird ein Ausgangssignal aus dem Flipflop 53 an einen Anschluss eines EX-NOR-Schaltkreises 42 geliefert.

Der Zähler 112 ist an der vorstehend erwähnten Antriebssignal-Erzeugungseinheit 114 angeordnet. Der Zähler 112 kann ein 16-Bit-Auf-Zähler sein. In der Antriebssignal-Erzeugungseinheit 114 zählt ein 16-Bit-Zähler aufwärts mit einem Zählzyklus, welcher einer Taktfrequenz entspricht. Ein PBM-Impulszyklus der Erregungsstromversorgung ist im Allgemeinen kürzer als der eines Antriebssignals. Dementsprechend ist ein Zählerwert des Zählers des PBM-Ausgangsschaltkreises 19 der Erregungsstromversorgung kleiner als der des Zählers 112 der Antriebssignal-Erzeugungseinheit 114. Daher werden untere 7 Bit des Zählers 112 für den Zähler für den PBM-Ausgangsschaltkreis 191 verwendet.

Ein Betrieb wird nachfolgend ausführlich beschrieben. Wie bei der vorstehenden Ausführungsform werden Daten einer Sinuswelle aus der Wellenformtabelle 12 ausgelesen und in dem Vergleichsregister 32 gespeichert. Dann vergleicht der Vergleicher 52 die unteren 7 Bit des Zählers 112 mit einem Wert in dem Vergleichsregister 32. Der Flipflop 53 wird durch ein Vergleichsergebnis (Signal zur Anzeige einer Übereinstimmung), welches aus dem Vergleicher 52 ausgegeben wird, zurückgesetzt. Dann wird der Flipflop 53 durch ein Trägersignal, das 7. Bit des Zählers 112, gesetzt. Dies erzeugt ein PBM-Signal mit einem auf einem Wert der Daten der aus der Wellenformtabelle 12 ausgelesenen Sinuswelle basierenden Betriebsverhältnis. Zwei PBM-Ausgangssignale für das Antriebssignal und für die Erregungsstromversorgung können mit einem Zähler erhalten werden, und zwar selbst für den Fall, dass ein PBM-Impulszyklus der Erregungsstromversorgung sich von dem eines Antriebssignals unterscheidet. Dementsprechend kann ein Zähler durch ein Antriebssignal und die Erregungsstromversorgung geteilt werden, wodurch eine Schaltkreisgröße sowie die Kosten reduziert werden.

Obgleich in der vorstehenden Erläuterung die Zähler 16- und 7-Bit-Zähler sind, sind sie nicht darauf beschränkt. Die Verwendung unterer Bits eines Zählers mit einer groben Anzahl von Bits ermöglicht es, einen Zähler zu teilen. Weiter ist der Zähler nicht auf einen Auf-Zähler beschränkt, vielmehr kann er auch ein Ab-Zähler sein.

In den vorstehenden Ausführungsbeispielen ist ein für den PBM-Ausgangsschaltkreis 19 verwendeter Zähler ein Auf-/Ab-Zähler. Jedoch kann der Zähler ein Auf- oder ein Ab-Zähler sein. Als Sensor zur Detektion eines Rotationswinkels eines Elektromotors wird in diesem Beispiel ein Resolver verwendet. Jedoch kann er andere Sensoren sein, so lange die Erregungsstromversorgung dorthin geliefert wird und der Sensor ein Signal zur Detektion des Rotationswinkels entsprechend der Erregungsstromversorgung ausgibt.

Weiter ist hier ein Fall beschrieben, in welchem ein Ausgangssignal eines D/A-Umwandlungsschaltkreises eines PBM-Ausgangsschaltkreises durch einen Pegelschiebeschaltkreis pegelverschoben wird, um seine Amplitude zu ändern. Jedoch kann es ein anderer als ein Pegelschiebeschaltkreis sein, so lange er eine Amplitude eines Ausgangssignals eines D/A-Umwandlungsschaltkreises oder eines PBM-Ausgangsschaltkreises ändert. Ein Vergleichswert wird in einem D/A-Umwandlungsschaltkreis oder einem PBM-Ausgangsschaltkreis aus einer Wellenformtabelle durch einen DMA-Schaltkreis bestimmt. Jedoch kann dies durch eine exklusive Datenübertragung anstelle der Verwendung der DMA-Übertragung durchgeführt werden.

Weiter wird hier ein Fall beschrieben, in welchem eine Sinuswelle als die Erregungsstromversorgung geliefert wird. Jedoch kann eine andere Wellenform als die Erregungsstromversorgung geliefert werden.

Weiter wird beschrieben, dass eine Amplitude der Erregungsstromversorgung gemäß einem Regelsignal von einer Rückkopplungseinheit angepasst wird. Jedoch können die Amplituden des an dem Erregungsstrom-Versorgungspfad zu dem Resolver außerhalb der MCU angeordneten Verstärkungsschaltkreises 16 oder der in einem Ausgangspfad von dem Resolver außerhalb der MCU bereitgestellten Verstärker 25 und 26 gemäß einem Regelsignal geändert werden.

Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt ist und modifiziert und geändert werden kann, ohne vom Schutzumfang und Geist der Erfindung abzuweichen.


Anspruch[de]
Motorregelungsvorrichtung zur Regelung eines Elektromotors basierend auf einem Ausgangssignal aus einem Sensor, wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist:

eine Speichereinheit, welche einen Wert gemäß einer Erregungsstromversorgung zur Erregung des Sensors speichert;

eine Pulsbreitemodulations- oder PBM-Ausgabeeinheit, welche ein PBM-Ausgangssignal mit einer Impulsbreite ausgibt, die so moduliert wurde, dass sie ein Betriebsverhältnis entsprechend einem in der Speichereinheit gespeicherten Wert aufweist; und

ein Filter, in welches das PBM-Ausgangssignal aus der PBM-Ausgabeeinheit eingegeben wird,

dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor mit der Erregungsstromversorgung basierend auf einem Ausgangssignal aus dem Filter versorgt wird.
Motorregelungsvorrichtung nach Anspruch 1, welche weiter Folgendes aufweist:

eine PBM-Ausgabeeinheit für die Amplitudenanpassung zur Modulation einer Impulsbreite derart, dass sie ein Betriebsverhältnis entsprechend einer Amplitude der Erregungsstromversorgung aufweist;

dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude der Erregungsstromversorgung durch die PBM-Ausgabeeinheit für die Amplitudenanpassung angepasst wird.
Motorregelungsvorrichtung nach Anspruch 1, welche weiter Folgendes aufweist:

eine Antriebssignal-Erzeugungseinheit, welche ein Antriebssignal zum Antrieb des Elektromotors erzeugt; und

einen Zähler, welcher in der Antriebssignal-Erzeugungseinheit bereitgestellt wird, die in Übereinstimmung mit einem Taktsignal arbeitet, und

dadurch gekennzeichnet, dass die PBM-Ausgabeeinheit das PBM-Signal gemäß einem Zählerwert des Zählers ausgibt.
Motorregelungsvorrichtung nach Anspruch 3, welche weiter Folgendes aufweist:

ein Register, welches einen Wert speichert, der mit dem Zählerwert des Zählers verglichen werden soll,

dadurch gekennzeichnet, dass die Motorregelungsvorrichtung ein Betriebsverhältnis des PBM-Ausgangssignals in Abhängigkeit von einem Vergleichsergebnis zwischen dem Zählerwert und dem in dem Register gespeicherten Wert ändert.
Motorregelungsverfahren zur Regelung eines Elektromotors basierend auf einem Ausgangssignal aus einem Sensor, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

Speichern eines Wertes basierend auf einer Erregungsstromversorgung zur Erregung des Sensors;

Ausgeben eines Pulsbreitemodulations- oder PBM-Ausgangssignals mit einem Betriebsverhältnis entsprechend dem gespeicherten Wert; und

Erzeugen einer Erregungsstromversorgung zur Erregung des Sensors gemäß dem PBM-Ausgangssignal.
Motorregelungsverfahren nach Anspruch 5, welches weiter folgende Schritte aufweist:

Ausgeben eines PBM-Ausgangssignals zur Amplitudenanpassung zur Anpassung einer Amplitude der Erregungsstromversorgung; und

Erzeugen der Erregungsstromversorgung des Sensors gemäß dem PBM-Ausgangssignal zur Amplitudenanpassung und dem PBM-Ausgangssignal.
Motorregelungsverfahren nach Anspruch 5, welches weiter folgende Schritte aufweist:

Erzeugen eines Antriebssignals zum Antrieb des Elektromotors basierend auf einem Zählerwert eines Zählers; und

Erzeugen des PBM-Ausgangssignals basierend auf dem Zählerwert des Zählers.
Motorregelungsverfahren nach Anspruch 7, welches weiter folgende Schritte aufweist:

Vergleichen eines in dem Register gespeicherten Wertes mit dem Zählerwert des Zählers; und

Ändern eines Betriebsverhältnisses des PBM-Ausgangssignals in Abhängigkeit von einem Ergebnis des Vergleichs.
Motorregelungsschaltkreis zur Regelung eines Elektromotors basierend auf einem Ausgangssignal aus einem Sensor, wobei der Schaltkreis Folgendes aufweist:

eine Erregungsstromversorgungs-Erzeugungseinheit, welche eine Erregungsstromversorgung zur Erregung des Sensors erzeugt; und

eine Rückkopplungs-Regeleinheit, welche ein Regelsignal auf ein Sensor-Ausgangssignal hin erzeugt, das von dem Sensor ausgegeben wird, gemäß einer Erregungsstromversorgung von der Erregungsstromversorgungs-Erzeugungseineit,

dadurch gekennzeichnet, dass der Motorregelungsschaltkreis eine Amplitude der an den Sensor zu liefernden Erregungsstromversorgung gemäß dem Regelsignal regelt.
Motorregelungsschaltkreis nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass die Rückkopplungsregelung detektiert, dass das Sensor-Ausgangssignal eine bestimmte Amplitude nicht erreicht, die Rückkopplungs-Regeleinheit ein Regelsignal an die Erregungsstromversorgungs-Erzeugungseinheit ausgibt, um die Amplitude der Erregungsstromversorgung zu ändern. Motorregelungsschaltkreis nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregungsstromversorgungs-Erzeugungseinheit einen Pegelschiebeschaltkreis aufweist und die Amplitude der Erregungsstromversorgung gemäß dem Regelsignal ändert. Motorregelungsschaltkreis nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregungsstromversorgungs-Erzeugungseinheit weiter Folgendes aufweist:

einen ersten Pulsbreitemodulations- oder PBM-Ausgabeschaltkreis, welcher eine Erregungsstromversorgung basierend auf Daten aus einer Wellenformtabelle erzeugt;

einen zweiten PBM-Ausgabeschaltkreis, welcher getrennt von dem ersten PBM-Ausgabeschaltkreis bereitgestellt ist, zur Ausgabe eines PBM-Signals gemäß dem Regelsignal von der Rückkopplungs-Regeleinheit; und

einen Schaltkreis, welcher die Amplitude durch Kombination von Ausgangssignalen aus dem ersten und dem zweiten PBM-Ausgabeschaltkreis ändert.
Motorregelungsschaltkreis nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der erste PBM-Ausgabeschaltkreis aus einem PBM-Ausgabeschaltkreis für einen Elektromotor besteht, welcher in einer Antriebssignal-Erzeugungseinheit zur Erzeugung eines Antriebssignals zum Antrieb eines Elektromotors angeordnet ist. Motorregelungsschaltkreis nach Anspruch 13, welcher weiter Folgendes aufweist:

eine Einheit, welche ein Trägersignal mit einem bestimmten Bit eines an dem PBM-Ausgabeschaltkreis für Elektromotor angeordneten Zähler ausgibt.

einen Vergleicher, welcher einen Wert aus der Wellenformtabelle mit einem Ausgangswert des Zählers vergleicht und ein Ergebnis des Vergleichs ausgibt; und

einen Schaltkreis, welcher ein PBM-Signal aus dem Trägersignal und dem Vergleichsergebnis erzeugt.
Motorregelungsschaltkreis nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltkreis zur Änderung der Amplitude aus einem EX-NOR-Schaltkreis besteht. Motorregelungsschaltkreis nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor aus einem Resolver zur Ausgabe von Informationen über einen Rotationswinkel des Elektromotors als das Sensorausgangssignal ausgibt, indem er mit einer Erregungsstromversorgung versorgt wird.






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