(57)【要約】      （修正有）【課題】作動騒音や原価を抑えつつ始動時に高速で高いトルクを供給できる拭き取りシステム用ギヤモータの効果的な制御を可能にする解決策を提供する。【解決手段】制御マグネットを備えるロータと、ステータと、制御マグネットの角度位置を検出する少なくとも１つのホール効果センサと、ロータの少なくとも１つの角度位置を決定するとともにロータの決定された角度位置に応じてステータの電磁励磁コイルに給電するための制御信号Ｃを生成するように構成される制御ユニッと、を備え、制御ユニットは、クロックを備えるとともに、先の状態変化の時点Ｉ０、Ｉ１からホール効果センサの２つの状態変化同士の間にある複数の所定の時点ｉ２１．．．ｉ２５におけるロータの角度位置を推定し、所定の時点ｉ２１．．．ｉ２５に関して推定されたロータの角度位置と関連付けられる制御電圧値を決定し、決定された電圧値からほぼ正弦波の制御信号Ｃを生成する。【選択図】図４
2018191497.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
−制御マグネットを備えるロータ（１５）と、
−前記ロータ（１５）の電磁励磁コイル（９）を有するステータ（３）と、
−前記制御マグネット（２１）の角度位置を検出するように構成される少なくとも１つのホール効果センサ（２３）と、
−前記ホール効果センサ（２３）に接続され、前記ホール効果センサ（２３）からの信号（Ｈ）から前記ステータ（３）に対する前記ロータ（１５）の少なくとも１つの角度位置を決定するとともに前記ロータ（１５）の前記決定された角度位置に応じて前記ステータ（３）の前記電磁励磁コイル（９）に給電するための制御信号（Ｃ）を生成するように構成される制御ユニット（２５）と、
を備える特に拭き取りシステム用のブラシレス直流電動モータ（１）であって、
前記制御ユニット（２５）は、クロック（２６）を備えるとともに、
−前記先の状態変化の時点（Ｉ０、Ｉ１）から前記ホール効果センサ（２３）の２つの状態変化同士の間にある複数の所定の時点（ｉ２１．．．ｉ２５）における前記ロータ（１５）の角度位置を推定し、
−前記所定の時点（ｉ２１．．．ｉ２５）に関して推定された前記ロータ（１５）の角度位置と関連付けられる制御電圧の値を決定し、前記電圧値が正弦波又はほぼ正弦波の制御信号（Ｃ）を生成できるようにし、
−前記決定された電圧値から正弦波又はほぼ正弦波の制御信号（Ｃ）を生成する、
ように構成されることを特徴とするブラシレス直流電動モータ（１）。
【請求項２】
前記制御ユニット（２５）は、第１の所定の閾値を下回る回転速度に関して前記少なくとも１つのホール効果センサ（２３）の状態変化からブロックワイズ制御信号を生成するとともに、前記第１の所定の閾値を上回る回転速度に関してほぼ正弦波の制御信号（Ｃ）を生成するように構成される請求項１に記載の電動モータ（１）。
【請求項３】
前記制御ユニット（２５）は、前記回転速度が第２の所定の閾値を超えるときに所定の位相進み（ΔＴ）を伴う正弦波制御信号（Ｃ）を生成するように構成される請求項１又は２に記載の電動モータ（１）。
【請求項４】
前記第１の所定の閾値は、最大回転速度の１０％に等しい回転速度に対応する請求項３に記載の電動モータ（１）。
【請求項５】
前記制御ユニット（２５）は、供給されるべきトルクが所定の閾値を上回るときに所定の位相進み（ΔＴ）を伴う正弦波制御信号（Ｃ）を生成するように構成される請求項１から４のいずれか一項に記載の電動モータ（１）。
【請求項６】
少なくとも２つのホール効果センサ（２３）を備え、前記制御ユニット（２５）は、前記ホール効果センサ（２３）のうちの１つのみによって供給される信号（Ｈ）からほぼ正弦波の制御信号（Ｃ）を生成するように構成される請求項１から５のいずれか一項に記載の電動モータ（１）。
【請求項７】
減速ギヤ（２）に結合される請求項１から６のいずれか一項に記載の電動モータ（１）を備える特に拭き取りシステム用のギヤモータ（１００）。
【請求項８】
請求項７に記載のギヤモータを備える特に自動車両用の拭き取りシステム。
【請求項９】
−制御マグネット（２１）を備えるロータ（１５）と、
−前記ロータ（１５）の電磁励磁コイル（９）を有するステータ（３）と、
−前記制御マグネット（２１）の角度位置を検出するように構成される少なくとも１つのホール効果センサ（２３）と、
−前記ホール効果センサ（２３）に接続され、前記ホール効果センサ（２３）からの信号から前記ステータ（３）に対する前記ロータ（１５）の１つの角度位置を決定するとともに前記ロータ（１５）の決定された角度位置に応じて前記ステータ（３）の電磁励磁コイル（９）に給電するための制御信号（Ｃ）を生成するように構成される制御ユニット（２５）と、
を備える特に拭き取りシステム用のブラシレス直流電動モータ（１）を制御するための方法において、
−前記先の状態変化の時点から前記ホール効果センサ（２３）の２つの状態変化同士の間にある複数の所定の時点において前記ロータ（１５）の角度位置が推定されるステップ（１０２）と、
−前記所定の時点に関して推定された前記ロータ（１５）の角度位置と関連付けられる制御電圧の値が決定されるステップ（１０３）であって、前記電圧値がほぼ正弦波の制御信号（Ｃ）を生成できるようにするステップ（１０３）と、
−前記決定された電圧値からほぼ正弦波の制御信号（Ｃ）が生成されるステップ（１０４）と、
を備えることを特徴とする制御方法。
【請求項１０】
前記ホール効果センサ（２３）の２つの状態変化同士の間にある複数の所定の時点において前記ロータ（１５）の角度位置を推定する前記ステップ（１０２）は、前記回転速度が一定であると仮定して前記ホール効果センサ（２３）の２つの先の状態変化の時点から行なわれる請求項９に記載の制御方法。
【請求項１１】
前記ホール効果センサ（２３）の２つの状態変化同士の間にある複数の所定の時点において前記ロータ（１５）の角度位置を推定する前記ステップ（１０２）は、前記ロータ（１５）の回転速度の変化を考慮に入れるべく前記ホール効果センサ（２３）の少なくとも３つの先の状態変化の時点から行なわれる請求項９に記載の制御方法。
【請求項１２】
ほぼ正弦波の制御信号（Ｃ）を得るために前記ロータ（１５）の角度位置と関連する制御電圧との間のマッピングテーブルを保存する予備ステップ（１００）を備え、前記ロータ（１５）の角度位置と関連付けられる制御電圧の値を決定する前記ステップ（１０３）は、保存されたマッピングテーブル内のこれらの値の検索を含む請求項９から１１のいずれか一項に記載の制御方法。
【請求項１３】
前記ロータ（１５）の回転速度が第２の所定の閾値を超えるときにほぼ正弦波の制御信号（Ｃ）が所定の位相進み（ΔＴ）を伴って生成される（１０５）請求項９から１２のいずれか一項に記載の制御方法。
【請求項１４】
供給されるべきトルクが所定の閾値を上回るときにほぼ正弦波の制御信号（Ｃ）が所定の位相進みを伴って生成される（１０５）請求項９から１３のいずれか一項に記載の制御方法。
【請求項１５】
位相進みを伴う前記制御信号（Ｃ）は、決定された制御電圧の印加のための時間オフセット（ΔＴ）を導入することによって得られる、請求項１２と組み合わせた請求項１３又は１４に記載の制御方法。
【請求項１６】
第１の所定の閾値を下回る回転速度に関して、少なくとも１つのホール効果センサ（２３）の状態変化からブロックワイズ制御信号が生成され（１０１）、前記第１の所定の閾値を上回る回転速度に関して、請求項９から１５のいずれか一項に記載の制御方法にしたがって単一のホール効果センサ（２３）から得られる信号からほぼ正弦波の制御信号（Ｃ）が生成される（１０４）、制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータに関し、特に自動車両拭き取りシステム用のギヤモータの電動モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
種々のタイプの電動モータ、特に、長寿命、大きさ及び消費の低減、並びに、騒音レベルの低減などの多くの利点を与えるブラシレス直流電動モータをギヤモータで使用することができる。
【０００３】
しかしながら、ブラシレス直流電動モータの制御は、ブラシ付き電動モータと比較して複雑である。これは、良好な動作を可能にするために、ブラシレス直流電動モータのロータの角度位置を正確に知る必要があるからである。
【０００４】
実際に、そのような電動モータは、ロータに配置される永久マグネットを駆動できるようにするためにステータに配置されてインバータを介して交互に給電される電磁励磁コイルを備える。
【０００５】
インバータのスイッチを切り換えて電磁励磁コイルに給電するための制御には以下の３つのタイプがある。
【０００６】
−例えば３つのホール効果センサを使用することによって切り換え変化の時点におけるロータの角度位置を決定するブロックワイズ制御、
−始動時に所定のシーケンスが適用された後、回転速度が十分であるときに測定される逆起電力からロータの角度位置が決定されるセンサレス制御、しかし、この制御は高トルクで始動を可能にしない、
−トルク定数を増大させることを可能にし、騒音を低減できるようにするより穏やかな調整を可能にする正弦波制御、しかし、この制御は、各時点におけるロータの角度位置を決定するための正確なエンコーダを必要とし、このことがこの解決策を高コストにする。
【０００７】
自動車両用拭き取りシステムのギヤモータで使用されるようになっている電動モータの場合、高いトルクで始動を行なうことができるようにする電動モータ（例えば、塵埃又は氷が固着したワイパブレードの場合）、高い回転速度で高いトルクを有することができるようにする電動モータ（乾燥したフロントガラスの場合）、低騒音化して原価を低減させるモータを同時に有することが最善である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明は、作動騒音や原価を抑えつつ始動時に高速で高いトルクを供給できる拭き取りシステム用ギヤモータの効果的な制御を可能にする解決策を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的を達成するために、本発明は、
−制御マグネットを備えるロータと、
−ロータの電磁励磁コイルを有するステータと、
−制御マグネットの角度位置を検出するように構成される少なくとも１つのホール効果センサと、
−前記ホール効果センサに接続され、ホール効果センサからの信号からステータに対するロータの少なくとも１つの角度位置を決定するとともにロータの決定された角度位置に応じてステータの電磁励磁コイルに給電するための制御信号を生成するように構成される制御ユニットと、
を備え、
制御ユニットは、クロックを備えるとともに、
−先の状態変化の時点からホール効果センサの２つの状態変化同士の間にある複数の所定の時点におけるロータの角度位置を推定し、
−所定の時点に関して推定されたロータの角度位置と関連付けられる制御電圧の値を決定し、前記電圧値が正弦波又はほぼ正弦波の制御信号を生成できるようにし、
−決定された電圧値から正弦波又はほぼ正弦波の制御信号を生成する、
ように構成される、特に拭き取りシステム用のブラシレス直流電動モータに関する。
【００１０】
ホール効果センサによって送信される信号間の中間時点におけるロータの角度位置の推定は、低コストで正確なエンコーダを複製できるようにし、したがって、コストのかかる正確なエンコーダを使用する必要なく正弦波制御信号を生成できるようにする。
【００１１】
また、本発明は、再び提供するために組み合わせることができる以下の態様にも関連する。
【００１２】
制御ユニットは、第１の所定の閾値を下回る回転速度に関して少なくとも１つのホール効果センサの状態変化からブロックワイズ制御信号を生成するとともに、第１の所定の閾値を上回る回転速度に関してほぼ正弦波の制御信号を生成するように構成される。
【００１３】
制御ユニットは、回転速度が第２の所定の閾値を超えるときに所定の位相進みを伴う正弦波制御信号を生成するように構成される。
【００１４】
第１の所定の閾値は、最大回転速度の１０％に等しい回転速度に対応する。
【００１５】
制御ユニットは、供給されるべきトルクが所定の閾値を上回るときに所定の位相進みを伴う正弦波制御信号を生成するように構成される。
【００１６】
電動モータは、少なくとも２つのホール効果センサを備え、制御ユニットは、ホール効果センサのうちの１つのみによって供給される信号からほぼ正弦波の制御信号を生成するように構成される。
【００１７】
本発明は、減速ギヤに結合される前述の電動モータを備える特に拭き取りシステム用のギヤモータにも関連する。
【００１８】
本発明は、前述のギヤモータを備える特に自動車両用の拭き取りシステムにも関連する。
【００１９】
また、本発明は、
−制御マグネットを備えるロータと、
−ロータの電磁励磁コイルを有するステータと、
−制御マグネットの角度位置を検出するように構成される少なくとも１つのホール効果センサと、
−前記ホール効果センサに接続され、ホール効果センサからの信号からステータに対するロータの１つの角度位置を決定するとともにロータの決定された角度位置に応じてステータの電磁励磁コイルに給電するための制御信号を生成するように構成される制御ユニットと、
を備える特に拭き取りシステム用のブラシレス直流電動モータを制御するための方法において、
−先の状態変化の時点からホール効果センサの２つの状態変化同士の間にある複数の所定の時点においてロータの角度位置が推定されるステップと、
−所定の時点に関して推定されたロータの角度位置と関連付けられる制御電圧の値が決定されるステップであって、前記電圧値がほぼ正弦波の制御信号を生成できるようにするステップと、
−決定された電圧値からほぼ正弦波の制御信号が生成されるステップと、
を備えることを特徴とする制御方法にも関連する。
【００２０】
また、この方法は以下の態様を含む。
【００２１】
ホール効果センサの２つの状態変化同士の間にある複数の所定の時点においてロータの角度位置を推定するステップは、回転速度が一定であると仮定してホール効果センサの２つの先の状態変化の時点から行なわれる。
【００２２】
ホール効果センサの２つの状態変化同士の間にある複数の所定の時点においてロータの角度位置を推定するステップは、ロータの回転速度の変化を考慮に入れるべくホール効果センサの少なくとも３つの先の状態変化の時点から行なわれる。
【００２３】
この方法は、ほぼ正弦波の制御信号を得るためにロータの角度位置と関連する制御電圧との間のマッピングテーブルを保存する予備ステップを備え、ロータの角度位置と関連付けられる制御電圧の値を決定するステップは、保存されたマッピングテーブル内のこれらの値の検索を含む。
【００２４】
この方法は、ロータの回転速度が第２の所定の閾値を超えるときにほぼ正弦波の制御信号が所定の位相進みを伴って生成されるステップを備える。
【００２５】
この方法は、供給されるべきトルクが所定の閾値を上回るときにほぼ正弦波の制御信号が所定の位相進みを伴って生成されるステップを備える。
【００２６】
位相進みを伴う制御信号は、決定された制御電圧の印加のための時間オフセットを導入することによって得られる。
【００２７】
第１の所定の閾値を下回る回転速度に関して、少なくとも１つのホール効果センサの状態変化からブロックワイズ制御信号が生成され、第１の所定の閾値を上回る回転速度に関して、前述の制御方法にしたがって単一のホール効果センサから得られる信号からほぼ正弦波の制御信号が生成される。
【００２８】
本発明の他の特徴及び利点は、添付図面に照らして、一例として非限定的な態様で与えられる以下の説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】ブラシレス直流電動ギヤモータの斜視図を表わす。
【図２】ホール効果センサと電磁励磁コイルとに結合される制御ユニットの図を表わす。
【図３ａ】ホール効果センサと関連する制御マグネットの斜視図を表わす。
【図３ｂ】制御マグネットの回転中にホール効果センサによって供給される信号の図を表わす。
【図４】制御マグネットの回転中に時間に応じてホール効果センサにより供給される信号、次のサイクルに関して推定される信号、及び、次のサイクルのために得られる制御信号の図を表わす。
【図５】制御マグネットの回転中に時間に応じてホール効果センサにより供給される信号、及び、時間的にオフセットされた次のサイクルに関して推定される信号の図を表わす。
【図６】
【発明を実施するための形態】
【００３０】
全ての図では、同一の要素が同じ参照数字を有する。
【００３１】
以下の実施形態は例である。説明は１つ以上の実施形態に言及するが、このことは、それぞれの言及が同じ実施形態に関連すること、或いは、特徴が単一の実施形態のみに適用されることを必ずしも意味しない。他の実施形態をもたらすために異なる実施形態の簡単な特徴を組み合わせる又は置き換えることもできる。
【００３２】
図１は、電動モータ１と減速ギヤ２とを備えるとともに例えば自動車両拭き取りシステムを駆動させるようになっているギヤモータ１００の概略斜視図を表わす。
【００３３】
電動モータ１は、ヨークフレーム（図示せず）によって全体的に取り囲まれて保護されるステータプレート７を備えているステータ３を備える。ステータプレート７は、電磁励磁コイル９を受けるように構成される。また、電動モータ１は、モータシャフト１７の２つの端部に配置される２つのベアリング（図１にはベアリングのうちの一方のベアリング１１のみが見える）も備える。ベアリング１１は、ステータ３とロータ１５との間の機械的な結合を確保できるようにする。モータシャフト１７には永久マグネット（図示せず）が配置される。電動モータ１の装着状態において、永久マグネットは電磁励磁コイル９に面して位置されるように構成される。したがって、適切な制御信号による電磁励磁コイル９の給電は、永久マグネットを介してロータ１５の回転を引き起こす回転磁場を形成できるようにする。
【００３４】
また、適切な制御信号をもたらすことができるためには、ロータ１５の角度位置を知る必要がある。そのため、電動モータ１は、モータシャフト１７に装着される制御マグネット２１も備える。制御マグネット２１は、多極であり、少なくとも一対の磁極を備える。装着状態において、制御マグネット２１は、少なくとも１つのホール効果センサ２３に面して位置されるようになっている。ホール効果センサ２３は、例えば、ステータ３に固定されるプリント回路基板２４上に位置される。幾つかのホール効果センサ２３が使用される場合には、制御マグネット２１が幾つかの軸方向多極層を備えることができる。この場合、２３ａ、２３ｂ及び２３ｃで示される３つのホール効果センサはそれぞれ、制御マグネット２１の２１ａ、２１ｂ及び２１ｃで示される３つの軸方向多極層と関連付けられる。
【００３５】
ホール効果センサ２３の数は一般に１〜３個である。ホール効果センサ２３は、制御マグネット２１の磁極、ひいては制御マグネット２１の角度位置を検出するように構成される。
【００３６】
また、電動モータ１は図２に表わされる制御ユニット２５も備え、この制御ユニット２５は、ホール効果センサ２３によって生成される信号を受信して、前記ホール効果センサ２３から得られる信号からロータ１５の角度位置を決定するように構成される。制御ユニット２５をプリント回路基板２４上に実装することができる。制御ユニット２５は、例えば、プリント回路を介して又は有線接続を介して又は当業者に知られている無線通信手段によってホール効果センサ２３に接続される。また、制御ユニット２５は、ロータ１５の決定された角度位置から制御信号を生成するように構成される。これらの制御信号は、ステータ３の電磁励磁コイル９に給電してロータ１５の回転を促進させるために使用される。更に、制御ユニット２５は、クロック２６を備えるとともに、ホール効果センサ２３から得られる１又は複数の信号の２つの状態変化同士の間のロータ１５の角度位置を推定するように構成される。
【００３７】
好ましくは、単一のホール効果センサ２３から得られる信号のみが制御ユニット２５によって使用されて、他のホール効果センサ２３の位置決め公差に起因する誤差を推定に挿入するのを避けるための中間角度位置が推定される。したがって、以下の説明では、単一のホール効果センサ２３を用いて中間角度位置の推定を行なうが、本発明の範囲から逸脱することなく幾つかのホール効果センサ２３から得られる信号を使用することもできる。したがって、公差誤差を較正によって補正することができる。
【００３８】
また、制御マグネット２１が１対の磁極を備える場合についてのみ説明するが、本発明の範囲から逸脱することなくより多くの数の磁極対を備える制御マグネット２１を使用することもできる。
【００３９】
図３ａは、一対の磁極を備えるロータ１５のシャフト１７に装着される制御マグネット２１の一例を表わし、また、図３ｂは、制御マグネット２１を支持するロータ１５の回転速度が一定であるときにホール効果センサ２３から経時的に得られる信号Ｈを表わす。ホール効果センサ２３の２つの連続的な状態変化（状態変化の時点にＩ０，Ｉ１．．．Ｉ５の符号が付されている）は、この場合、ロータ１５の１８０°の回転に対応する。
【００４０】
ホール効果センサ２３から得られる信号Ｈの２つの状態変化同士の間のロータ１５の角度位置の推定を行なうために、制御ユニット２５は、例えばホール効果センサ２３から得られる信号Ｈの２つの先行する状態変化を使用してロータ１５の回転速度を推定することができる。したがって、この推定された回転速度から、各クロック時点２６におけるロータ１５の角度位置を推定できる。
【００４１】
図４は、図３ａのホール効果センサ２３の状態変化の時点Ｉ０，Ｉ２間のホール効果センサ２３から得られる信号Ｈを表わしているグラフの一例を表わす。時点Ｉ２では、例えば時点Ｉ０及びＩ１から、例えば時間区間Ｉ２−Ｉ３が時間区間Ｉ０−Ｉ１と等しいことを考慮することにより、次の状態変化に対応する時点Ｉ３を推定することができる（一定速度の仮定、ロータ１５の慣性に起因してしばしば受け入れられ得る仮定）。更に、このとき、（速度がＩ２とＩ３との間で一定であると見なされるため）状態変化の時点Ｉ２，Ｉ３間に位置付けられるｉ２１．．．ｉ２５で示される中間時点におけるロータ１５の角度位置を決定することができる。所望の中間時点の数を選択することができ、また、その数は、クロック２６の最小増分によってのみ制限される。したがって、正確なエンコーダと同様、低コストで、非常に近接した時点におけるロータ１５の位置を得ることができる。このとき、異なる中間時点ｉ２１．．．ｉ２５で推定されるロータ１５の角度位置は、正確なエンコーダと同じ方法で正弦波制御を適用できるようにする。そのため、中間時点ｉ２１．．．ｉ２５に対応するロータ１５のそれぞれの角度位置ごとに制御信号に印加されるべき電圧値を制御ユニット２５のデータベースに保存することができる。或いは、これらの値は、所定の数学方程式から制御ユニット２５によって生成され得る。したがって、選択される中間時点の数が多いほど、得られる制御信号が正弦波信号に近づく。図４は、中間時点ｉ２１〜ｉ２５を考慮して得られる制御信号Ｃの一例を表わす。実際には、２つの中間時点同士の間で単一の値が制御信号に適用されるため、得られる信号は準正弦波又はほぼ正弦波であるが、２つの中間時点ｉ２１．．．ｉ２５間の持続時間が十分に僅かであれば、得られる制御信号Ｃは正弦波信号に近づく。
【００４２】
更に、中間時点ｉ２１．．．ｉ２５におけるロータ１５の角度位置の推定の正確度を高めるために、幾つかの先行する時点Ｉ０、Ｉ１．．．を考慮に入れて、２つの状態変化同士の間の複数の時間区間にわたる回転速度の変化を考慮に入れることもできる。例えば、図４の場合、Ｉ３の推定及び中間点ｉ２１．．．ｉ２５の推定は、時点Ｉ０，Ｉ１だけでなく、先行する時点も考慮に入れることができる。速度の変化に対応する関数を決定して時点Ｉ２，Ｉ３同士の間の速度の変化を決定するために、回帰、例えば多項式回帰又は双曲線回帰或いは同様のものを特に適用することができる。その後、この決定は、例えばホール効果センサ２３により供給される信号Ｈの状態変化に対応する各時点に、新たな状態変化の時点を考慮に入れることによって経時的に繰り返される。この特定の場合には、時点Ｉ３において、区間Ｉ１−Ｉ２に対応する情報を使用して（例えば、区間Ｉ０−Ｉ１と組み合わせて）、時点Ｉ４とＩ３，Ｉ４間の中間時点とを決定することができる。
【００４３】
更に、時点Ｉ１、Ｉ２．．．及び中間時点ｉ２１．．．ｉ２５に対して時間オフセットを適用することにより、形成された正弦波制御信号Ｃの位相進みをもたらすことができる。図５は、時点Ｉ’２，Ｉ’３が時点Ｉ２，Ｉ３からの時間オフセットΔＴによって形成されて、オフセット中間瞬時ｉ’２１．．．ｉ’２５を得ることもできるようにする、したがって、位相進みを伴う正弦波制御信号Ｃを得ることもできるようにする図を表わす。この位相進みは、電動モータ１によって供給されるトルクを増大させることができるようにし、位相進みを所望のトルクに応じて選択することができる。位相進みは、例えば、ロータ１５の回転速度がここでは第２の所定の閾値と呼ばれる所定の閾値を超えるとき及び／又は所望のトルクが所定の閾値を超えるときに適用される。したがって、位相進みを伴う制御信号Ｃの印加は、供給されるべきトルクに依存する。
【００４４】
更に、速度を推定するための事前の状態変化信号が存在しないため、中間時点におけるロータ１５の角度位置の推定が始動時に不可能である。そのため、始動時に、制御ユニット２５は、回転速度が第１の所定の閾値、例えばロータ１５の最大回転速度の１０％を下回る限り、ブロックワイズ制御によって電動モータ１を制御するように構成され得る。
【００４５】
このブロックワイズ制御を行なうために、制御ユニット２５は、ホール効果センサ２３から得られる１又は複数の信号を使用することができる。電動モータ１は、例えば、ブロックワイズ制御のための切り換え時点を決定するために、１対の磁極を備える制御マグネット２１の周りで互いに１２０°離間されて６０°ごとにロータ１５の角度位置を供給する３つのホール効果センサ２３を備えることができ、或いは、３つのホール効果センサと、ロータ１５の角度位置を６０°ごとに検出できるように配置される３つの軸方向多極層を備える制御マグネット２１とを使用することによってブロックワイズ制御のための切り換え時点を決定する。
【００４６】
或いは、６０°ごとに回転子の角度位置を検出し、それにより、切り換え時点を決定するために、減少された数のホール効果センサ２３、例えば単一のホール効果センサ２３を３対の極を備える制御マグネット２１と共に使用できる。
【００４７】
そのようなブロックワイズ制御は、大きなトルクで電動モータ１の始動を可能にする。そのような可能性は、電動モータ１が自動車両用拭き取り装置のギヤモータで使用される場合に、特にワイパブレードが汚れや氷に起因してフロントガラスに強く付着するときに重要である。
【００４８】
その後、電動モータ１のロータ１５の回転速度が第１の所定の閾値を超えると、前述のような正弦波制御が適用される。そのような正弦波（又は準正弦波）制御により、高速で大きなトルクを得ることができるとともに、より穏やかな動作を得ることができ、したがって、電動モータ１の騒音を制限することができる。大きなトルクにより、例えば乾燥したフロントガラスの場合でも拭き取り装置の良好な動作を得ることができ、また、電動モータ１によって発せられる騒音の低減により、車両の搭乗者の快適さを改善することができる。
【００４９】
また、本発明は、電動モータが減速機構と前述した電動モータ１を使用する拭き取りシステムとに結合されて、減速機構の出力シャフトが例えば場合によりリンク機構アセンブリを介してフロントガラスワイパアームに連結されているギヤモータに関する。
【００５０】
また、本発明は、ブラシレス直流電動モータ１の制御するための方法に関する。図６は、この方法の異なるステップを表わす。幾つかのステップは随意的であってもよく、また、ステップの順序も異なり、幾つかのステップが同時に起こり得る。
【００５１】
予備ステップ１００は、ロータ１５の角度位置と、電動モータ１の異なる制御のための関連する制御電圧との間のマッピングテーブルの保存に関する。或いは、ロータ１５の異なる位置と関連付けられる制御電圧を計算できるようにするために、数学関数を保存することができる。所望の回転速度の関数として、異なる数学関数をモータ１の異なる制御と関連付けることができる。
【００５２】
第１のステップ１０１は、電動モータ１の始動時に、第１の所定の閾値、例えば最大回転速度の１０％に対応する電動モータ１の回転速度に至るまで、ブロックワイズ制御を確立することにある。ブロックワイズ制御は、少なくとも１つのホール効果センサ２３、一般的には３つのホール効果センサ２３からロータ１５の角度位置（したがって、切り換え時点）を決定することによって確立される。
【００５３】
第２のステップ１０２は、ホール効果センサ２３の状態変化に対応する２つの時点同士の間の所定の時点におけるロータ１５の角度位置の推定に関する。したがって、幾つかのホール効果センサ２３を備える電動モータ１の場合には、ホール効果センサ２３のうちの１つから得られる信号が選択されて、ロータ１５の角度位置がホール効果センサ２３の状態変化の時点同士の間で推定される。この推定は、例えば、電動モータ１がステップ１０１において規定された閾値を下回る所定の値、例えば最大回転速度の８％に対応する回転速度に達すると直ぐに行なわれる。推定は、先の状態変化の時点から電動モータ１の回転速度又は回転速度の変化を推定して、同じ回転速度又は回転速度の同じ変化をホール効果センサ２３から得られる信号Ｈの次の状態変化の時点に至るまでの時間区間に適用することにある。この決定は、ホール効果センサ２３のそれぞれの新たな状態変化ごとに繰り返されて更新され得る。また、推定は、ホール効果センサ２３から得られる信号の幾つかの状態変化に対応する時間区間にわたって、例えば、２つの磁極を備える制御マグネットの場合には電動モータの３６０°の回転に対応する２つの状態変化の時間区間にわたって行なうこともできる。したがって、推定された回転速度又は回転速度の変化は、各時点に、特に選択された所定の時点に、ロータ１５の角度位置を決定できるようにする。
【００５４】
第３のステップ１０３は、それぞれの選択された所定の時点と関連付けられる電圧値の決定に関する。そのため、電動モータ１の制御に対応する正弦波制御信号Ｃを得るためにロータ１５の異なる位置と関連付けられる電圧値が制御ユニット２５のメモリに保存される。或いは、これらの電圧値は、ロータ１５の角度位置に依存する数学関数から制御ユニット２５によって計算され得る。例えば、所望の回転速度の関数として、異なる数学関数を電動モータ１の異なる制御と関連付けることができる。
【００５５】
第４のステップ１０４は、ステップ１０３で決定された電圧値から擬似正弦波制御信号Ｃを生成することに関する。生成されるこの制御信号Ｃは、回転磁場を生み出してロータ１５を回転駆動するために電動モータ１のロータ１５の回転速度が第１の所定の閾値を上回るときに電磁励磁コイル９に伝えられる。
【００５６】
第５のステップ１０５は、随意的なステップであり、ロータ１５の回転速度が第２の所定の閾値を超えるとき及び／又は供給されるべきトルクが所定の値を超えるときに所定の位相進みを伴うほぼ正弦波の制御信号Ｃを生成することに関する。位相進みの値は、回転及び／又は供給されるべきトルクが大きいほど位相進みが大きくなるように、回転速度及び／又は供給されるべきトルクに応じて変化し得る。位相進みは、ステップ１０３で決定される電圧値が図４及び図５から既に説明された進み時間ΔＴを伴って印加されるように中間時点のレベルで時間オフセットを挿入することによって得られる。
【００５７】
したがって、そのような制御方法は、ブロックワイズ制御を用いるよりも騒音の少ない動作を得ながら、始動時に及び必要に応じて高い回転速度で高いトルクを得ることができるようにする。更に、そのような方法は、正確なエンコーダなどの高価な付加的な機器を必要としない。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年8月30日(2018.8.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
【図１】ブラシレス直流電動ギヤモータの斜視図を表わす。
【図２】ホール効果センサと電磁励磁コイルとに結合される制御ユニットの図を表わす。
【図３ａ】ホール効果センサと関連する制御マグネットの斜視図を表わす。
【図３ｂ】制御マグネットの回転中にホール効果センサによって供給される信号の図を表わす。
【図４】制御マグネットの回転中に時間に応じてホール効果センサにより供給される信号、次のサイクルに関して推定される信号、及び、次のサイクルのために得られる制御信号の図を表わす。
【図５】制御マグネットの回転中に時間に応じてホール効果センサにより供給される信号、及び、時間的にオフセットされた次のサイクルに関して推定される信号の図を表わす。
【図６】ブラシレス直流電動モータを制御するための方法のステップを表わす。
【外国語明細書】
2018191497000001.pdf