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Dokumentenidentifikation DE102007055837B4 28.04.2011
Titel Last-Ansteuerverfahren
Anmelder DENSO CORPORATION, Kariya-city, Aichi-pref., JP
Erfinder Nakamura, Kouji, Kariya, Aichi, JP
Vertreter WINTER, BRANDL, FÜRNISS, HÜBNER, RÖSS, KAISER, POLTE, Partnerschaft, 85354 Freising
DE-Anmeldedatum 17.12.2007
DE-Aktenzeichen 102007055837
Offenlegungstag 18.09.2008
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 28.04.2011
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.04.2011
IPC-Hauptklasse H02M 1/15  (2006.01)  A,  F,  I,  20071217,  B,  H,  DE
IPC-Nebenklasse H02P 5/68  (2006.01)  A,  L,  I,  20071217,  B,  H,  DE
H02P 7/29  (2006.01)  A,  L,  I,  20071217,  B,  H,  DE
H02M 3/156  (2006.01)  A,  L,  I,  20071217,  B,  H,  DE

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Last-Ansteuerverfahren, welches mehrere elektrische Lasten, die mit einer Energieversorgungsquelle verbunden sind, durch ein Pulsbreitenmodulations- bzw. PWM-Steuern unabhängig ansteuert.

Hintergrund der Erfindung

In dem Fall, in dem PWM-Signale elektrischen Lasten, wie zum Beispiel zwei Elektromotoren, zugeführt werden, wird eine Hochfrequenzwelligkeit groß, wenn Erregungsdauern für Lasten einander überlappen.

Um dieses Problem zu lösen, werden, wie es zum Beispiel in der JP 6-189593A oder der JP 2002-43910A offenbart ist, zwei PWM-Signale derart ausgegeben, dass sie eine Beziehung einer entgegengesetzten Phase aufweisen, so dass die Erregungsdauern von derartigen zwei Lasten einander nicht überlappen. Jedoch kann die Welligkeit eines Versorgungsstroms lediglich unterdrückt werden, wenn das Tastverhältnis des PWM-Signals 50% ist. Zum Beispiel kann, wenn eine Versorgungsspannung 12 V ist, lediglich die Spannung von 6 V, die 1/2 der vollen Versorgungspannung von 12 V ist, an die jeweiligen Lasten angelegt werden. Demgemäß ist der Ansteuer-Steuerbereich der Lasten beschränkt.

Die JP 09-331696 A offenbart eine PWM-Steuerung für mehrere DC-Motoren und schlägt vor. die auszugebende Pulsbreite in Einzelimpulse zu unterteilen und den Lasten zeitversetzt derart zuzuführen, dass gemeinsame Einschaltzeiten weitgehend vermieden werden. Darüber hinaus gibt es nach jedem Polaritätswechsel der Ausgangsspannung jeweils einen länger anhaltenden Einschaltimpuls. Eine kontinuierliche Nicht-Erregungsdauer wird nicht offenbart.

Kurzfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung weist daher als Aufgabe auf, ein Last-Ansteuerverfahren zu schaffen, welches imstande ist, einen Lastansteuer-Steuerbereich aufgrund des PWM-Signals auszuweiten, während die Welligkeit des Versorgungsstroms unterdrückt wird.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.

In einem Last-Ansteuerverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Mehrzahl von Lasten, die mit einer Energieversorgungsquelle verbunden sind, durch ein Ansteuersignal unabhängig angesteuert. Ein Standard-Tastverhältnis eines PWM-Signals, das beim Ansteuern der Mehrzahl von Lasten verwendet wird, wird in einem Bereich von 100/n% oder niedriger festgelegt, wobei n die Anzahl der Lasten ist. Das Ansteuersignal beinhaltet lediglich das PWM-Signal des Standard-Tastverhältnisses und eine Ausgabe bei einer Phase, bei der die Erregungszeiten der jeweiligen Lasten einander nicht überlappen, wenn ein Pegel einer Ansteueranweisung der Lasten dem Standard-Tastverhältnis entspricht, das ein Standard-PWM-Signal anzeigt. Das Ansteuersignal beinhaltet das PWM-Signal und die kontinuierliche Nicht-Erregungsdauer und ändert sich über die kontinuierliche Nicht-Erregungsdauer und das Standard-PWM-Signal in einem Verhältnis, das dem Pegel der Ansteueranweisung zum Ausgeben entspricht, wenn der Pegel der Ansteueranweisung der Lasten niedriger als das Standard-Tastverhältnis ist. Das Ansteuersignal beinhaltet das PWM-Signal und eine kontinuierliche Erregungsdauer und ändert sich über die kontinuierliche Erregungsdauer und das Standard-Tastverhältnis in einem Verhältnis, das einem Pegel der Ansteueranweisung zum Ausgeben entspricht, wenn der Pegel der Ansteueranweisung der Lasten höher als das Standard-Tastverhältnis ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt:

1 einen Stromlaufplan einer Last-Ansteuervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

2 eine Tabelle von Ansteuersignalen, die von einer Verarbeitungsschaltung in Übereinstimmung mit einem Pegel einer Anweisungsspannung ausgegeben werden;

3 einen Graph einer Beziehung zwischen einem Tastverhältnis einer Ansteueranweisung und einer Anweisungsspannung;

4 einen Stromlaufplan des detaillierten Aufbaus der Verarbeitungsschaltung;

5 ein Flussdiagramm der Verarbeitung der Verarbeitungsschaltung von 4;

6 einen Stromlaufplan einer Last-Ansteuervorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

7 eine Tabelle von Ansteuersignalen, die von der Verarbeitungsschaltung in dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgegeben werden;

8 eine Tabelle von Ansteuersignalen, die von einer Verarbeitungsschaltung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgegeben werden;

9 ein Zeitablaufsdiagramm eines Ausgabemusters eines Standard-PWM-Signals gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

10 ein Zeitablaufsdiagramm eines Ausgabemusters eines Standard-PWM-Signals gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

11 ein Wellenformdiagramm des Standard-PWM-Signals gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

12 eine Tabelle von Ansteuersignalen, die von einer Verarbeitungsschaltung gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgegeben werden; und

13 eine Tabelle von Ansteuersignalen, die von einer Verarbeitungsschaltung gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgegeben werden.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele# Erstes Ausführungsbeispiel

Eine Last-Ansteuervorrichtung 30 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist auf eine Vorrichtung zum Ansteuern eines Kühllüfters gerichtet, der einen Kühler eines Fahrzeugmotors und einen Kondensator einer Klimaanlage kühlt. Eine Reihenschaltung eines Motors (einer Last) 2A und eines n-Kanal-MOSFET 3A (eines Schaltelements Tr1) und eine Reihenschaltung eines Motors 2B und eines n-Kanal-MOSFET 3B (eines Schaltelements Tr2) sind zwischen einer Batterie (Energieversorgungsquelle) 1 des Fahrzeugs und Masse parallel geschaltet. Drains der FETs 3A und 3B sind über Dioden 4A und 4B einer Durchlassrichtung und ein Filter 5 eines n-Typs mit der Batterie 1 verbunden.

Die Dioden 4A und 4B regenerieren einen Verzögerungsstrom, der fließt, wenn sich die FETs 3A und 3B von dem eingeschalteten Zustand zu dem ausgeschalteten Zustand ändern, an der Batterie 1. Das Filter 5 eines n-Typs besteht aus Kondensatoren 6, 7 und einer Spule 8 und absorbiert den regenerativen Strom und glättet die Energieversorgungsquelle.

Ein PWM-Steuersignal, das von einer Arithmetikverarbeitungsschaltung (Steuereinrichtung) 9 ausgegeben wird, wird über Ansteuerschaltungen 10A und 10B zu Gates der FETs 3A und 3B ausgegeben. Wenn sich der FET 3 einschaltet, fließt ein Strom von der Batterie 1 über einen Pfad des Motors 2, des FET 3 und Masse, um den Motor 2 zu erregen. Dann wird, wenn sich der FET 3 ausschaltet, ein Verzögerungsstrom an der Seite der Batterie 1 über die Diode 4 und das Filter 5 eines n-Typs regeneriert. In dieser Situation wird der regenerative Strom von dem Kondensator 6 und dem Filter 5 eines n-Typs geglättet. Der Kondensator 7 an der entgegengesetzten Seite ist zum Glätten der Energieversorgungsspannung der Batterie 1 angeordnet.

Eine Eingangsschaltung 11 ist eine elektronische Steuereinheit bzw. ECU, die eine Ansteueranweisung des nicht gezeigten Kühllüftermotors 2 ausgibt und die Ansteueranweisung in Übereinstimmung mit dem PWM-Signal einer verhältnismäßig niedrigen Geschwindigkeit zu der Verarbeitungsschaltung 9 ausgibt. Die Verarbeitungsschaltung 9 wandelt (Tastverhältnis/Spannungswandlung), um eine Anweisungsspannung V(IN) zu erzeugen, in Übereinstimmung mit dem Tastverhältnis des PWM-Signals und vergleicht die Anweisungsspannung V(IN) mit der Versorgungsspannung V(B) der Batterie 1, um das Ansteuersignal zu den FETs 3A und 3B auszugeben.

Wie es später detaillierter beschrieben wird, ist das Ansteuersignal, das aus der Verarbeitungsschaltung 9 ausgegeben wird, die Kombination der PWM-Signale (Standard-PWM-Signale), die eine Beziehung einer zueinander entgegengesetzten Phase aufweisen, bei dem Tastverhältnis von 50% mit einer kontinuierlichen Nicht-Erregungsdauer (kontinuierliche Dauer eines ausgeschalteten Zustands) und einer kontinuierlichen Erregungsdauer (kontinuierliche Dauer eines eingeschalteten Zustands) in Übereinstimmung mit dem Pegel der Anweisungsspannung V(IN).

Nachfolgend wird die Funktionsweise dieses Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 2 bis 5 beschrieben. 2 zeigt die Form eines Ansteuersignals, das von der Verarbeitungsschaltung 9 in Übereinstimmung mit dem Pegel der Anweisungsspannung V(IN) ausgegeben wird. Wenn die Versorgungsspannung V(B) der Batterie 1 12 V ist, ist eine Beziehung zwischen dem Ansteueranweisungs-(Eingangssignal)-Tastverhältnis, das von der Eingangsschaltung 11 ausgegeben wird, und der gewandelten Anweisungsspannung V(IN) linear, wie es in 3 gezeigt ist. Die Verarbeitungsschaltung (9) vergleicht die Anweisungsspannung V(IN) mit der Spannung V(B)/2, das heißt, 1/2 der Versorgungsspannung V(B) der Batterie 1. Dann gibt die Verarbeitungsschaltung 9 in dem Fall von V(IN) = V(B)/2 das Standard-PWM-Signal eines Tastverhältnisses von 50% aus. Dann werden die anliegenden Spannungen der jeweiligen Motoren 2A und 2B 6 V, wenn die Versorgungsspannung V(B) = 12 V ist.

In dem Fall von V(IN) < V(B)/2 (ein Pegel, der niedriger als der Standard ist), gibt die Verarbeitungsschaltung 9 die Kombination des Standard-PWM-Signals mit der kontinuierlichen ausgeschalteten Dauer aus. Wenn es angenommen wird, dass die jeweiligen Ausgangsdauern t1 und t2 sind, wird das Zeitverhältnis von derartigen Ausgangsdauern auf der Grundlage der Steuerdauer (t1 + t2), die konstant bestimmt wird, als Ausdruck (1) bestimmt. V(IN) = t1/(t1 + t2) × V(B)/2(1)

Das heißt, da die anliegende Spannung der Dauer t1, während welcher das Standard-PWM-Signal ausgegeben wird, V(B)/2 ist, wird ein Wert, der durch Multiplizieren des Verhältnisses der Dauer t1 zu einem Steuerzyklus (t1 + t2) mit V(B)/2 erzielt wird, derart festgelegt, dass er der Anweisungsspannung V(IN) entspricht. Zum Beispiel kann in dem Steuern von V(IN) = V(B)/4 (das bei dem normalen Steuern dem Tastverhältnis 25% entspricht) t1 = t2 festgelegt werden.

In dem Fall von V(IN) > V(B)/2 (ein Pegel, der höher als der Standard ist) gibt die Verarbeitungsschaltung 9 die Kombination des Standard-PWM-Signals mit der kontinuierlichen eingeschalteten Dauer aus. Wenn es angenommen wird, dass die jeweiligen Ausgangsdauern t1 und t3 sind, wird das Zeitverhältnis von derartigen Ausgangsdauern auf der Grundlage der Steuerdauer (t1 + t3), die konstant bestimmt wird, als Ausdruck (2) bestimmt. V(IN) = (t1/2 + t3)/(t1 + t3) × V(B)(2)

Das heißt, da die anliegende Spannung der Dauer t3 V(B) ist, wird das Hinzufügen des folgenden Ausdrucks, in dem t1 in Ausdruck (1) durch t2 ersetzt ist und V(B)/2 durch V(B) ersetzt ist, Ausdruck (2). t3/(t1 + t3) × V(B)

Zum Beispiel kann in dem Fall von V(IN) = V(B) × 3/4 (was dem Tastverhältnis 75% entspricht) t1 = t3 festgelegt werden. Die Verarbeitungsschaltung 9 erzeugt das Ansteuersignal in Übereinstimmung mit dem vorhergehenden Prinzip.

Die Verarbeitungsschaltung 9 ist aufgebaut, wie es in 4 gezeigt ist. In der Verarbeitungsschaltung 9 erzeugt eine PWM-Signal-Erzeugungseinheit 12 ein PWM-Signal eines Tastverhältnisses von 50% mit einer Trägerfrequenz von 20 kHz. Dieses Signal wird über Puffer 13 und 14 an die Ansteuerschaltung 10A und über einen Inverterpuffer bzw. ein NICHT-Gatter 15 und einen Puffer 16 an die Ansteuerschaltung 10B angelegt.

Dann sind eine Reihenschaltung von n-Kanal-MOSFETs 17 und 18 und eine Reihenschaltung von n-Kanal-MOSFETs 19 und 20 zwischen der Steuer-Energieversorgungsquelle Vcc und Masse angeschlossen. Die jeweiligen gemeinsamen Verbindungspunkte sind mit Eingangsanschlüssen der Puffer 14 und 16 verbunden. Die Gatesignal-Erzeugungseinheit 21 führt das Verarbeitungsverfahren in Übereinstimmung mit einem Flussdiagramm von 5 durch und gibt ein Gatesignal zu den jeweiligen Gates der FETs 17 bis 20 aus. Das heißt, wenn alle der FETs 17 bis 20 in dem ausgeschalteten Zustand sind, werden die PWM-Signale, die aus den Puffern 13 und 15 ausgegeben werden, ausgegeben wie sie sind. Wenn lediglich die FETs 18 und 20 an der Masseseite in dem eingeschalteten Zustand sind, wird fortgesetzt, dass ein Signal eines niedrigen Pegels zu den Ansteuerschaltungen 10A und 10B ausgegeben wird. Wenn lediglich die FETs 17 und 19 der Energieversorgungsquellenseite in dem eingeschalteten Zustand sind, wird fortgesetzt, dass ein Signal eines hohen Pegels zu den Ansteuerschaltungen 10A und 10B ausgegeben wird.

Es wird auf 5 verwiesen. Es wird angenommen, dass die Vorbedingung eine Steuerzyklus von t1 + t2 = t1 + t3 = 20 ms ist. Wenn eine Ansteueranweisung, die aus der Eingangsschaltung 11 ausgegeben wird, einer Tastverhältnis/Spannungswandlung in einer Tastverhältnis/Spannungswandlereinheit 22 unterzogen wird (Schritt S0), werden die Anweisungsspannung V(IN) und die Spannung V(B)/2 von einer Vergleichseinheit 23 miteinander verglichen (Schritt S1). Die Verarbeitung zweigt in Übereinstimmung mit ersten bis dritten Fällen von V(IN) < V(B)/2, V(IN) = V(B)/2 bzw. V(IN) > V(B)/2 ab (Schritt S2).

In dem ersten Fall des Pegels, der niedriger als der Standard ist, wird t2 auf der Grundlage der Steuerzyklusbedingungen und Ausdruck (1) durch Ausdruck (3) berechnet (Schritt S3). t2 = 20 ms – 40 ms × V(IN)/V(B)

t1 = 20 ms – t2 und

t3 = 0(3)

In dem zweiten Fall des Standardpegels ist, da lediglich das Standard-PWM-Signal ausgegeben wird, t2 = t3 = 0 erfüllt (Schritt S4).

In dem dritten Fall des Pegels, der höher als der Standard ist, wird t3 auf der Grundlage der Steuerzyklusbedingung und Ausdruck (2) durch Ausdruck (4) berechnet (Schritt S5). t3 = –2 ms + 40 ms × V(IN)/V(B)

t1 = 20 ms – t3 und

t2 = 0(4)

Die Verarbeitung in den Schritten S3 bis S5 entspricht der Verarbeitungsschaltung 24 in 4.

In einem Schritt S6, der dem Schritt S3 folgt, werden Gatesignale V1 und V2 zu den FETs 18 bzw. 20 an der Masseseite ausgegeben. Da die PWM-Steuerdauer 50 &mgr;s ist, wird das Gatesignal V2 an der entgegengesetzten Phase zu dem hohen Pegel von 25 &mgr;m geändert, nachdem das Gatesignal an der Seite der positiven Phase zu dem hohen Pegel geändert worden ist.

Andererseits werden in einem Schritt S7, der dem Schritt S5 folgt, Gatesignale V3 und V4 zu den FETs 17 bzw. 19 an der Energieversorgungsquellenseite ausgegeben. Die Gatesignale V3 und V4 werden mit dem hohen Pegel angelegt, der mittels einer Verstärkerschaltung die Steuerenergieversorgungsquelle Vcc überschreitet. Ähnlich wird in diesem Fall das Gatesignal V4 an der Seite der entgegengesetzten Phase zu einem hohen Pegel von 25 &mgr;m geändert, nachdem das Gatesignal V3 an der Seite der positiven Phase zu dem hohen Pegel geändert worden ist. Die Verarbeitung in den Schritten S6 und S7 entspricht einer Zeitgeberschaltung 25 und einer Ausgabeeinheit 26 in 4. Die Zeitgebereinheit 25 führt den zeitlichen Betrieb in Übereinstimmung mit einem Takt durch, der zu der Verarbeitungsschaltung 9 gegeben wird. Als Ergebnis der vorhergehenden Verarbeitung wird das Ansteuersignal in der Form ausgegeben, die in 2 gezeigt ist.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird das Standard-Tastverhältnis des PWM-Signals, das verwendet wird, um die zwei Motoren 2A und 2B anzusteuern, auf 50% (m = 2) festgelegt. Wenn der Pegel der Ansteueranweisung dem Standard-Tastverhältnis entspricht, werden die PWM-Signale des Standard-Tastverhältnisses bei einer Phase (einer Beziehung einer entgegengesetzten Phase), bei der die Erregungsdauern der jeweiligen Motoren 2A und 2B einander nicht überlappen, zu den Motoren 2A und 2B ausgegeben. Ebenso werden, wenn der Pegel der Ansteueranweisung niedriger als der Standard ist, die kontinuierlichen ausgeschalteten Dauern und das Standard-PWM-Signal mit dem Verhältnis, das dem Pegel der Ansteueranweisung entspricht, geändert und ausgegeben. Wenn der Pegel der Ansteueranweisung niedriger als der Standard ist, werden die kontinuierlichen ausgeschalteten Dauern und das Standard-PWM-Signal mit dem Verhältnis, das dem Pegel der Ansteueranweisung entspricht, geändert und ausgegeben. Genauer gesagt wird, wenn der Pegel der Ansteueranweisung niedriger als der Standard ist, das Verhältnis der Dauern t1 und t2 durch Ausdruck (1) festgelegt. Wenn der Pegel der Ansteueranweisung höher als der Standard ist, wird das Verhältnis durch Ausdruck (2) festgelegt. Demgemäß kann das PWM-Steuern durch höheres Ausweiten des Bereichs der anliegenden Spannung des Motors 2 durchgeführt werden, während das Auftreten der Stromwelligkeiten in der Batterie 1 unterdrückt wird.

Da das Standard-Tastverhältnis auf 50% festgelegt ist, was sich durch gleichmäßiges Teilen von 100% durch die Anzahl von Motoren 2 ergibt, werden die Erregungsdauern der jeweiligen Motoren 2A und 2B in der Ausgangsdauer des Standard-PWM-Signals gleichmäßig und können die Ausgaben der Motoren 2A und 2B während der Dauer, während das Auftreten der Stromwelligkeit unterdrückt ist, maximiert werden.

Wenn der Pegel der Ansteueranweisung niedriger als der Standard ist oder höher als der Standard ist, wird es angenommen, dass sich die Schwingungen oder das Rauschen, welche von dem Drehantrieb des Motors 2 begleitet werden, verglichen mit dem Fall des Standardpegels geringfügig erhöhen. Jedoch gibt es, wenn der Kühllüfter, der in dem Fahrzeug angeordnet ist, angetrieben wird, keine Schwierigkeit in einer praktischen Verwendung, da das Antriebsrauschen so weit kein Problem verursacht.

Zweites Ausführungsbeispiel

In dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das in den 6 und 7 gezeigt ist, ist die Anzahl der anzusteuernden Motoren 2 auf drei erhöht. Das heißt, dass in der Last-Ansteuervorrichtung 30 das Hinzufügen eines dritten Motors 3C ein Anordnen eines n-Kanal-MOSFET 3C, einer Diode 4 und einer Ansteuerschaltung 10C bewirkt. Die Verarbeitungsschaltung 9 gibt in dem Aufbau, der in 7 gezeigt ist, ein Ansteuersignal zu den jeweiligen Motoren 2A, 2B und 2C aus. In diesem Fall ist das Standard-Tastverhältnis, das durch Teilen von 100% durch die Anzahl (drei) der Lasten erzielt wird, 33,3% und vergleicht die Verarbeitungsschaltung 9 die Anweisungsspannung V(IN) mit einer Spannung V(B)/3.

In dem Fall von V(IN) = V(B)/3 wird das Standard-PWM-Signal ausgegeben und sind die jeweiligen Phasendifferenzen der Standard-PWM-Signale, welche zu den jeweiligen Motoren 2A, 2B und 2C gegeben werden, 120 Grad und überlappen die eingeschalteten Dauern aufgrund der PWM-Signale einander nicht. In dieser Situation sind die anliegenden Spannungen der jeweiligen Motoren 2A, 2B und 2C 4 V bezüglich der Versorgungsspannung V(B) = 12 V.

Ebenso wird in dem Fall von V(IN) < V(B)/3 (ein Pegel, der niedriger als der Standard ist), die Kombination des Standard-PWM-Signals mit der kontinuierlichen ausgeschalteten Dauer wie in dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgegeben, werden aber die jeweiligen Ausgangsdauern t1 und t2 auf der Grundlage des Steuerzyklus und Ausdruck (5) bestimmt. V(IN) = t1/(t1 + t2) × V(B)/3(5)

Ebenso wird in dem Fall von V(IN) > V(B)/3 (ein Pegel, der höher als der Standard ist), die Kombination des Standard-PWM-Signals mit der kontinuierlichen eingeschalteten Dauer ausgegeben und werden die jeweiligen Ausgangsdauern t1 und t3 auf der Grundlage der Steuerdauer und Ausdruck (6) bestimmt. V(IN) = (t1/3 + t3)/(t1 + t3) × V(B)(6)

Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung können auch dann, wenn die Anzahl der Motoren 2, die zur gleichen Zeit angesteuert werden, drei ist, die gleichen Vorteile wie diejenigen in dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erzielt werden.

Drittes Ausführungsbeispiel

In dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das in 8 gezeigt ist, wird ein Ansteuersignalaufbau, in welchem das Standard-Tastverhältnis 33,3% ist (das gleiche wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung), in dem Schaltungsaufbau des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung (1) festgelegt. In dieser Situation ist, wenn V(IN) = V(B)/3 ist, die Phasendifferenz des Standard-PWM-Signals, das zu den jeweiligen Motoren 2A und 2B gegeben wird, 120 Grad. Demgemäß werden beide der Motoren 2A und 2B während der 1/3-Dauer der PWM-Dauer nicht erregt.

In dem Fall von V(IN) < V(B)/3 (ein Pegel, der niedriger als der Standard ist) und in dem Fall von V(IN) > V(B)/3 (ein Pegel, der höher als der Standard ist), wird der gleiche Ansteuersignalaufbau wie der in dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zu den zwei Motoren 2A und 2B ausgegeben.

Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung können, wenn die Anzahl der Motoren zwei ist, die wesentlich gleichen Vorteile wie diejenigen des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung auch dann vorgesehen werden, wenn das Tastverhältnis des Standard-PWM-Signals auf 33,3% festegelegt ist.

Viertes Ausführungsbeispiel

In dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das in 9 gezeigt ist, wird zum Beispiel, wenn die jeweiligen Ausgangsdauern t1, t2 und t3 in den Schritten S3 und S5 (5) berechnet und bestimmt werden, das Ansteuersignal des Aufbaus, der in 2 gezeigt ist, in Übereinstimmung mit den jeweiligen Fällen nicht unmittelbar ausgegeben. Jedoch wird als Einschaltsteuern die Anzahl der Ausgangspulse der Standard-PWM-Signale allmählich erhöht.

Zum Beispiel ist in dem Fall von V(IN) = V(B)/4 die Dauer t1 10 ms und ist die Anzahl von Ausgangspulsen des PWM-Signals während dieser Dauer zweihundert (200). In dieser Situation erreicht die Anzahl von Ausgangspulsen 200, nachdem eine gegebene Zeitdauer auf eine derartige Weise verstrichen ist, dass die Anzahl von Pulsen, die in der Dauer t1 in den jeweiligen Steuerzyklen ausgegeben wird, auf zum Beispiel 1, 3, 5, 7, 9, ... oder 2, 4, 6, 8, 16, 32 ... erhöht wird.

Ebenso wird in dem Fall von V(IN) = V(B)/2 zum Beispiel der Steuerzyklus durch 20 ms eingeteilt, wodurch sich die Anzahl von Pulsen, die in dem Zyklus ausgegeben wird, allmählich erhöht, bis sie auf die gleiche Weise wie die, die zuvor beschrieben worden ist, vierhundert (400) erreicht. Weiterhin kann in dem Fall von V(IN) = V(B)3/4 die kontinuierliche eingeschaltete Dauer nach einem Gehen durch ein Muster in dem Fall von V(IN) = V(B)/2 allmählich länger gemacht werden.

Wie es zuvor beschrieben worden ist, kann, da das Einschaltsteuern durchgeführt wird, die anliegende Spannung in dem Fall eines Startens des Motors 2 allmählich erhöht werden.

Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird, wenn das Signalausgabemuster bezüglich des Motors 2 in Übereinstimmung mit der Ansteueranweisung bestimmt wird, das Einschaltsteuern derart durchgeführt, dass die Ausgangsdauer des Standard-PWM-Signals von null (0) zu einer bestimmten Dauer allmählich länger gemacht wird.

Fünftes Ausführungsbeispiel

In dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das in 10 gezeigt ist, ändern sich, nachdem die jeweiligen Steuerdauern t1, t2 und t3 in den Schritten S3 und S5 (5) berechnet und bestimmt worden sind, die Steuerdauern (t1 + t2) und (t1 + t3) in dem Fall, in dem die Anweisungsspannung V(IN) einen Pegel aufweist, der niedriger als der Standard ist oder höher als der Standard ist, beliebig. Wenn der Steuerzyklus in der gegebenen Dauer gemittelt wird, wird eine Grenze derart gemacht, dass der Steuerzyklus konstant gehalten wird (zum Beispiel 20 ms).

Gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird der Signalausgabezyklus, der durch eine Summe der kontinuierlichen ausgeschalteten Dauer und der Ausgabedauer des Standard-PWM-Signals bestimmt wird, oder der Signalausgabezyklus, der durch eine Summe der kontinuierlichen eingeschalteten Dauer und der Ausgabedauer des Standard-PWM-Signals bestimmt wird, beliebig geändert. Als Ergebnis wird der Mittelwert in der gegebenen Dauer derart gesteuert, dass er ein Ausgangspegel wird, der der Ansteueranweisung entspricht. Deshalb wird die Periodizität des Ausgabemusters so weit wie möglich verringert, um es dadurch zu ermöglichen, das Auftreten der Schwingungen oder des Rauschens zu unterdrücken.

Sechstes Ausführungsbeispiel

In dem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das in 11 gezeigt ist, wird das Standard-PWM-Signal zu einer trapezförmigen Wellenform geformt und ausgegeben. Eine derartige Phasenbeziehung, dass eine Abfallsstartzeit des Signals (B) und eine Anstiegsendzeit des Signals (A) miteinander übereinstimmen, ist erfüllt, um dadurch zu verhindern, dass eine ausgeschaltete Dauer und eine andere ausgeschaltete Dauer einander überlappen. Die Details des vorhergehenden Verfahrens sind in der US 6 891 342 bzw. JP 2004-72592A offenbart.

Das heißt, mit der trapezförmigen Wellenform des PWM-Signals wird das Abfallen und Ansteigen der Signalwellenform sanfter. Als Ergebnis kann das Auftreten des Rauschens unterdrückt werden. Weiterhin kann, wenn das Standard-PWM-Signal bei einer Phase ausgegeben wird, bei der die Anstiegsdauer und die Abfallsdauer nicht miteinander übereinstimmen, das Überlappen der Dauer, während welcher sich der Erregungsstrom ändert, ebenso vermieden werden.

Gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird das Standard-PWM-Signal in die trapezförmige Wellenform gebracht und bei einer Phase ausgegeben, bei der die Anstiegsdauer (eingeschaltete Dauer) der Wellenform und die Abfallsdauer (ausgeschaltete Dauer) der Wellenform einander nicht überlappen. Als Ergebnis wird das Auftreten des Rauschens unterdrückt und kann das Auftreten der Welligkeit unterdrückt werden, wenn das PWM-Signal der trapezförmigen Wellenform angelegt wird.

Siebtes Ausführungsbeispiel

In dem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das in 12 gezeigt ist, wird zum Beispiel wie in dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in dem Fall von V(IN) < V(B)/2 (ein Pegel, der niedriger als der Standard ist), das Zeitverhältnis der jeweiligen Ausgabedauern t1 und t2 des Standard-PWM-Signals und der kontinuierlichen ausgeschalteten Dauer auf der Grundlage von beiden des Steuerzyklus (t1 + t2), der konstant bestimmt wird, und Ausdruck (1) bestimmt. Dann werden das Standard-PWM-Signal und die kontinuierliche ausgeschaltete Dauer derart festgelegt, dass sie abwechselnd in einem gegebenen Muster wiederholt werden, nachdem das vorhergehende Zeitverhältnis in dem Steuerzyklus (t1 + t2) erfüllt ist.

Ähnlich wird in dem Fall von V(IN) > V(B)/2 (ein Pegel, der größer als der Standard ist), das Zeitverhältnis der jeweiligen Ausgabedauern t1 und t2 des Standard-PWM-Signals und der kontinuierlichen eingeschalteten Dauer auf der Grundlage von beiden des Steuerzyklus (t1 + t3), der konstant bestimmt wird, und Ausdruck (2) bestimmt. Die Ausgabedauer des Standard-PWM-Signals und die kontinuierliche eingeschaltete Dauer werden derart festgelegt, dass sie in einem gegebenen Muster abwechselnd wiederholt werden, nachdem das vorhergehende Zeitverhältnis in dem Steuerzyklus (t1 + t3) erfüllt ist.

In dem Fall, der in 12 gezeigt ist, wird ein Muster, in dem die kontinuierliche ausgeschaltete Dauer oder die kontinuierliche eingeschaltete Dauer angeordnet sind, wiederholt, nachdem die Standard-PWM-Signale durch zwei Pulse ausgegeben worden sind. Zum Beispiel wird in dem Fall von V(IN) < V(B)/2, wenn es angenommen wird, dass eine Dauer, während welcher das Standard-PWM-Signal durch zwei Pulse ausgegeben wird, &Dgr;t1 ist, und die Teilungsdauer der kontinuierlichen ausgeschalteten Dauer &Dgr;t2 ist, eine Gesamtheit von &Dgr;t1 in dem Steuerzyklus (t1 + t2)t1 und wird eine Gesamtheit von &Dgr;t2 t2.

Ähnlich wird in dem Fall von V(IN) > V(B)/2, wenn es angenommen wird, dass eine Dauer, während welcher das Standard-PWM-Signal durch zwei Pulse ausgegeben wird, &Dgr;t1 ist und die Teilungsdauer der kontinuierlichen eingeschalteten Dauer &Dgr;t3 ist, eine Gesamtheit von &Dgr;t1 in dem Steuerzyklus (t1 + t3)t1 und wird eine Gesamtheit von &Dgr;t3 t3.

Das vorhergehende Verfahren wird unter Bezugnahme auf ein Flussdiagramm des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung beschrieben, das in 5 gezeigt ist. Zum Beispiel wird in dem Fall von V(IN) < V(B)/2 das vorhergehende Verfahren durch Bestimmen des Anordnungsmusters von &Dgr;t1 und &Dgr;t2, das heißt, ein Muster, durch welches der Pegel des Gatesignals V1 hoch gemacht wird, nachdem das Zeitverhältnis von t1 und t2 in dem Schritt S3 bestimmt worden ist, ausgeführt. Ähnlich kann in dem Fall von V(IN) > V(B)/2 das Anordnungsmuster von &Dgr;t1 und &Dgr;t3 (ein Muster, durch welches der Pegel des Gatesignals V3 hoch gemacht wird) bestimmt werden, nachdem das Zeitverhältnis von t1 und t3 in dem Schritt S5 bestimmt worden ist.

Gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden, wenn der Pegel der Ansteueranweisung niedriger als der Standard ist, die Ausgabedauer des Standard-PWM-Signals und die kontinuierliche ausgeschaltete Dauer abwechselnd in dem gegebenen Muster in dem Steuerzyklus in Übereinstimmung mit dem Verhältnis der Dauern t1 und t2 wiederholt. Wenn der Pegel der Ansteueranweisung höher als der Standard ist, werden die Ausgabedauer des Standard-PWM-Signals und die kontinuierliche eingeschaltete Dauer in dem gegebenen Muster in dem Steuerzyklus in Übereinstimmung mit dem Verhältnis der Dauern t1 und t3 abwechselnd wiederholt. Ähnlich sieht der vorhergehende Aufbau die gleichen Vorteile wie diejenigen des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung vor.

Achtes Ausführungsbeispiel

In dem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das in 13 gezeigt ist, werden zum Beispiel wie in dem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in dem Fall von V(IN) < V(B)/2 (ein Pegel, der niedriger als der Standard ist), wenn das Zeitverhältnis von beiden der Ausgabedauern t1 und t2 bestimmt wird, das Standard-PWM-Signal und die kontinuierliche ausgeschaltete Dauer beliebig verteilt, nachdem das vorhergehende Zeitverhältnis in dem Steuerzyklus (t1 + t2) erfüllt worden ist. Ähnlich werden in dem Fall von V(IN) > V(B)/2 (ein Pegel, der höher als der Standard ist), wenn das Zeitverhältnis der jeweiligen Ausgabedauern t1 und t3 bestimmt wird, die Ausgabedauer des Standard-PWM-Signals und die kontinuierliche eingeschaltete Dauer beliebig verteilt, nachdem das vorhergehende Zeitverhältnis in dem Steuerzyklus (t1 + t3) erfüllt worden ist.

Zum Beispiel wird in dem Fall von V(IN) < V(B)/2, wenn es angenommen wird, dass die jeweiligen Dauern, während welchen die Pulse des Standard-PWM-Signals ausgegeben werden, t1a, t1b, t1c und t1d sind, und die Teilungsdauern der kontinuierlichen ausgeschalteten Dauer t2a, t2b, t2c und t2d sind, eine Gesamtheit der Dauern t1a bis t1d in dem Steuerzyklus (t1 + t2)t1 und wird eine Gesamtheit der Dauern t2a bis t2d t2. Ähnlich wird in dem Fall von V(IN) > V(B)/2, wenn es angenommen wird, dass die jeweiligen Dauern, während welchen die Pulse des Standard-PWM-Signals ausgegeben werden, t1a, t1b, t1c und t1d sind, und die Teilungsdauern der kontinuierlichen eingeschalteten Dauer t3a, t3b, t3c und t3d sind, eine Gesamtheit der Dauern t1a bis t1d in dem Steuerzyklus (t1 + t3)t1 und wird eine Gesamtheit der Dauern t3a bis t3d t3.

In dem Flussdiagramm in 5 wird ähnlich dem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in dem Fall von V(IN) < V(B)/2 dieses Verfahren ebenso durch Bestimmen der jeweiligen Zeiten und des Anordnungsmusters einer anderen Gruppe durchgeführt, nachdem die jeweiligen Zeiten und das Anordnungsmuster von irgendeiner Gruppe von t1a bis t1d und t2a bis t2d nach dem Schritt S3 bestimmt worden sind. Ähnlich werden in dem Fall von V(IN) > V(B)/2 die jeweiligen Zeiten und das Anordnungsmuster von t1a bis t1d und t3a bis t3d bestimmt, nachdem das Zeitverhältnis von t1 und t3 in dem Schritt S5 bestimmt worden ist. In diesem Fall wird, da Bedingungen zu der Auswahl von numerischen Werten auch beliebig hinzugefügt werden, das Zeitverhältnis im Wesentlichen künstlich beliebig bestimmt.

Gemäß dem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden, wenn der Pegel der Ansteueranweisung niedriger als der Standard ist, die Ausgabedauer des Standard-PWM-Signals und die kontinuierliche ausgeschaltete Dauer in dem Steuerzyklus beliebig in Übereinstimmung mit dem Verhältnis der Dauern t1 und t2 verteilt. Wenn der Pegel der Ansteueranweisung höher als der Standard ist, werden die Ausgabedauer des Standard-PWM-Signals und die kontinuierliche eingeschaltete Dauer in dem Steuerzyklus beliebig in Übereinstimmung mit dem Verhältnis der Dauern t1 und t3 verteilt. Demgemäß können die Periodizität, die in der Ausgabedauer des Standard-PWM-Signals auftritt, und der Ausgabezustand der kontinuierlichen ausgeschalteten Dauer oder der kontinuierlichen eingeschalteten Dauer entspannt werden, um es dadurch zu ermöglichen, den Auftretenspegel des Rauschens zu unterdrücken.

Die vorliegende Erfindung ist nicht lediglich auf die zuvor beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann wie folgt abgeändert werden.

Zum Beispiel kann die Anzahl von Lasten vier (4) oder mehr sein. Das Ansteuern der hohen Seite kann anstelle des Ansteuerns der niedrigen Seite durchgeführt werden. Das Schaltelement ist nicht auf den MOSFET beschränkt, sondern ein Leistungstransistor oder ein IGBT können verwendet werden. Die Last ist nicht auf den Motor 2 beschränkt, sondern kann als ein Magnetventil oder ein Widerstandskörper, wie zum Beispiel eine Lampe oder eine Heizung, ausgebildet sein. Die Trägerfrequenz des PWM-Steuerns ist nicht auf 20 kHz beschränkt, sondern kann zweckmäßig geändert und realisiert werden.

Weiterhin ist das Ausgabemuster des siebten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ein Beispiel und kann durch zweckmäßiges Ändern des Musters realisiert werden. Die Aufbauten der siebten und achten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können an dem Aufbau des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung angewendet werden.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das Anwenden an einer Vorrichtung zum Ansteuern des Fahrzeugkühllüfters beschränkt, sondern kann weithin angewendet werden, wenn die mehreren Lasten unter Verwendung des PWM-Signals angesteuert werden.

Eine zuvor beschriebene erfindungsgemäße Last-Ansteuervorrichtung steuert zwei Motoren durch PWM-Signale. Wenn ein Standard-Tastverhältnis der PWM-Signale 50% ist und ein Pegel einer Ansteueranweisung das Standard-Tastverhältnis ist, wird das Standard-Tastverhältnis zu den jeweiligen Motoren ausgegeben, um eine Beziehung einer entgegengesetzten Phase vorzusehen, dass das PWM-Signal des Standard-Tastverhältnisses nicht überlappt. Eine kontinuierliche ausgeschaltete Dauer und das Standard-PWM-Signal, das ausgegeben wird, wenn der Pegel der Ansteueranweisung niedriger als der Standard ist, und die kontinuierliche eingeschaltete Dauer und das Standard-PWM-Signal, das ausgegeben wird, wenn der Pegel der Ansteueranweisung höher als der Standard ist, werden mit den Verhältnissen geändert, die dem Pegel der Ansteueranweisung entsprechen.


Anspruch[de]
Last-Ansteuerverfahren zum unabhängigen Ansteuern einer Mehrzahl n von Lasten (2A, 2B, 2C), die mit einer Energieversorgungsquelle (1) verbunden sind, durch ein Ansteuersignal, wobei das Last-Ansteuerverfahren aufweist:

– Festlegen eines Standard-PWM-Signals mit einem Tastverhältnis in einem Bereich von 100/n% oder niedriger,

– Ausgeben des Ansteuersignals, das ausschließlich das Standard-PWM-Signal beinhaltet, wenn der Pegel der Ansteueranweisung dem Standard-Tastverhältnis entspricht, wobei die Erregungszeiten der jeweiligen Lasten einander nicht überlappen,

– Ausgeben des Ansteuersignals, das das Standard-PWM-Signal und eine kontinuierliche Nicht-Erregungsdauer in einem Verhältnis entsprechend des Pegels der Ansteueranweisung beinhaltet, wenn das durch den Pegel der Ansteueranweisung bestimmte Tastverhältnis niedriger als das Standard-Tastverhältnis ist,

– Ausgeben des Ansteuersignals, das das Standard-PWM-Signal und eine kontinuierliche Erregungsdauer in einem Verhältnis entsprechend des Pegels der Ansteueranweisung beinhaltet, wenn das durch den Pegel der Ansteueranweisung bestimmte Tastverhältnis höher als das Standard-Tastverhältnis ist.
Last-Ansteuerverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass unter der Annahme, dass das Standard-Tastverhältnis auf 100/m% (m = n) festgelegt ist, V(B) eine Versorgungsspannung ist, V(IN) der Spannungspegel der Ansteuerungsanweisung ist, t1 eine Ausgabedauer des Standard-PWM-Signals ist, t2 die kontinuierliche Nicht-Erregungsdauer ist und t3 die kontinuierliche Erregungsdauer ist, der Schritt des Festlegens die Schritte beinhältet:

Festlegen eines Verhältnisses der Dauer t1 und t2, um V(IN) = t1/(t1 + t2) × V(B)/m zu erfüllen, wenn der Spannungspegel der Ansteueranweisung der Lasten kleiner als ein Standardpegel ist; und

Festlegen eines Verhältnisses der Dauer t1 und t3, um V(IN) = (t1/m + t3)/(t1 + t3) × V(B) zu erfüllen, wenn der Spannungspegel der Ansteueranweisung der Lasten größer als der Standardpegel ist.
Last-Ansteuerverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass

die Ausgabedauer des Standard-PWM-Signals und die kontinuierliche Nicht-Erregungsdauer in einem bestimmten Muster innerhalb eines Steuerzyklus (t1 + t2) in Übereinstimmung mit dem Verhältnis der Dauer t1 und t2 abwechselnd wiederholt werden; und

die Ausgabedauer des Standard-PWM-Signals und die kontinuierliche Erregungsdauer in einem bestimmten Muster innerhalb eines Steuerzyklus (t1 + t3) in Übereinstimmung mit dem Verhältnis der Dauer t1 und t3 abwechselnd wiederholt werden.
Last-Ansteuerverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass

die Ausgabedauer des Standard-PWM-Signals und die kontinuierliche Nicht-Erregungsdauer in einem Steuerzyklus (t1 + t2) in Übereinstimmung mit dem Verhältnis der Dauer t1 und t2 beliebig verteilt werden; und

die Ausgabedauer des Standard-PWM-Signals und die kontinuierliche Erregungsdauer in einem Steuerzyklus (t1 + t3) in Übereinstimmung mit dem Verhältnis der Dauer t1 und t3 beliebig verteilt werden.
Last-Ansteuerverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt Durchführen eines Einschaltsteuerns derart, dass die Ausgabedauer des Standard-PWM-Signals allmählich von null zu einer vorbestimmten Dauer erhöht wird, wenn das Signalausgabemuster an der Mehrzahl von Lasten in Übereinstimmung mit einer Ansteueranweisung bestimmt wird. Last-Ansteuerverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt beliebiges Ändern einer Signalausgabedauer, die durch eine Summe der kontinuierlichen Nicht-Erregungsdauer und der Ausgabedauer des Standard-PWM-Signals bestimmt wird, oder einer Signalausgabedauer, die durch eine Summe der kontinuierlichen Erregungsdauer und der Ausgabedauer des Standard-PWM-Signals derart bestimmt wird, dass ein Mittelwert der jeweils gegebenen Dauer auf den Spannungspegel der Ansteueranweisung gesteuert wird. Last-Ansteuerverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch die weiteren Schritte

Formen des Standard-PWM-Signals zu einer trapezförmigen Wellenform; und

Erzeugen des PWM-Signals bei einer Phase, bei der eine Anstiegsdauer und eine Abfallsdauer der Wellenform einander nicht überlappen.






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