(57)【要約】  本発明はブラシレスモータ（１００）のモニタ及び制御のためのシステムに関する。このモータ（１００）は三相であり、整流器によって電源に接続されている。このシステムは、モータ（１００）と整流器に動作可能に接続されている少なくとも１個のアクチュエータアッセンブリを備える。前記整流器は、直流バスバー電圧（Ｖｂａｒ）と直流基準電圧（Ｖｒｅｆ）をアクチュエータアッセンブリ（２００）に提供するように構成されている。アクチュエータアッセンブリ（２００）は、モータ（１００）の２個の相ＦＡ，ＦＢ；ＦＡ，ＦＣ；ＦＢ，ＦＣ）を同時に励起するように構成されたスイッチ（ＳＷ1-6）を備える。更に、このシステムは、少なくとも１個の電圧オブザーバ（３００）を備え、このオブザーバはモータ（１００）とアクチュエータアッセンブリ（２００）とに動作可能に接続されており、アクチュエータアッセンブリはモータ（１００）の非励起相（ＦＣ；ＦＢ；ＦＡ）における誘導電圧のモニタを許すことを可能とする。更に、システムは電圧オブザーバ（３００）に動作可能に接続された少なくとも１個の制御ユニット（４００）を備える。制御ユニット（４００）は、モータ（１００）の非励起相（ＦＣ；ＦＢ；ＦＡ）における誘導電圧の読み取り値がプリセット電圧間隔（ｄＶ）内に含まれる値を表す場合、モータ（１００）への電力供給を中断する為に、アクチュエータアッセンブリ（２００）の所定のスイッチ（ＳＷ１−６）を所定時間の間開成するよう命令するように構成されている。本発明は、更に、過渡電流の消滅を提供する為に、ブラシレス電気モータ（１００）の非励起相（ＦＣ；ＦＢ；ＦＡ）のコイルにおける過渡電流の出現を特定することが可能な方法に関する。【選択図】図１
2013538034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシレスモータ（１００）をモニタし且つ制御するためのシステムにおいて、前記モータ（１００）は三相であり且つ整流器によって電源に接続可能であり、前記システムは少なくとも、
前記モータ（１００）及び前記整流器に動作可能に接続されるアクチュエータアッセンブリ（２００）であって、前記整流器はバスバー電圧（Ｖｂａｒ）と基準電圧（Ｖｒｅｆ）をアクチュエータアッセンブリ（２００）に提供するように構成され、前記バスバー電圧（Ｖｂａｒ）と基準電圧（Ｖｒｅｆ）は直流電圧であり、前記アクチュエータアッセンブリ（２００）はモータ（１００）の２個の相（ＦＡ，ＦＢ；ＦＡ，ＦＣ；ＦＢ，ＦＣ）を同時に励起するように構成されたスイッチ（ＳＷ1-6）を備えている、アクチュエータアッセンブリ（２００）と、
前記モータ（１００）とアクチュエータアッセンブリ（２００）に動作可能に接続された電圧オブザーバ（３００）であって、前記モータ（１００）の非励起相（ＦＣ；ＦＢ；ＦＡ）における誘導電圧のモニタを許すことが可能な、電圧オブザーバ（３００）と、及び
前記電圧オブザーバ（３００）に動作可能に接続された制御ユニット（４００）と、を備え、
前記制御ユニット（４００）は、モータ（１００）の非励起相（ＦＣ；ＦＢ；ＦＡ）における誘導電圧の読み取り値がプリセット電圧間隔（ｄＶ）内の値を示す場合、アクチュエータアッセンブリ（２００）の１個のスイッチ（ＳＷ1-6）をある期間に亘って開成するよう命令するように構成されている、システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムにおいて、制御ユニット（４００）はモータ（１００）の位置を特定し及び／または電圧オブザーバ（３００）から到来する情報に基づいてモータ（１００）の位置における変更をモニタするように構成され、前記制御ユニット（４００）は、モータ（１００）への電力供給を中断する為に、モータ（１００）の位置の特定及び／またはモータ（１００）の位置における変更の検出に基づいて、アクチュエータアッセンブリ（２００）のどのスイッチ（ＳＷ1-6）を開成すべきかを決定するように構成されている、システム。
【請求項３】
請求項２に記載のシステムにおいて、制御ユニット（４００）は、モータ（１００）がある期間ある位置に留まる時間の間と且つモータ（１００）の２個の位置の間の遷移時間の間、前記モータ（１００）への電力供給を中断することが可能なスイッチ（ＳＷ1-6）の開成を命令する為に、電圧オブザーバ（３００）をモニタするように構成されている、システム。
【請求項４】
請求項３に記載のシステムにおいて、制御ユニット（４００）は、同時に、モータ（１００）への電力供給を中断することが可能な前記スイッチ（ＳＷ1-6）を開成し、ＰＷＭタイプの変調を適用することによってアクチュエータアッセンブリ（２００）の第２のスイッチ（ＳＷ１−６）の開成及び閉成の振る舞いを制御するように構成され、制御ユニット（４００）は同様に、アクチュエータアッセンブリ（２００）のどのスイッチ（ＳＷ1-6）をモータ（１００）の位置に基づいて第２のスイッチ（ＳＷ1-6）として見なすべきかを決定するように構成されている、システム。
【請求項５】
請求項４に記載のシステムにおいて、アクチュエータアッセンブリ（２００）はフリーホイールダイオード（ＤＩ1-6）を備え、それぞれのフリーホイールダイオード（ＤＩ1-6）はアクチュエータアッセンブリ（２００）のそれぞれのスイッチ（ＳＷ1-6）に並列に電気接続されており、フリーホイールダイオード（ＤＩ1-6）は、モータ（１００）に過渡電流が発生した場合に、モータ（１００）の非励起相（ＦＣ；ＦＢ；ＦＡ）における誘導電圧を、バスバー電圧（Ｖｂａｒ）または基準電圧（Ｖｒｅｆ）に維持することが可能である、システム。
【請求項６】
請求項５に記載のシステムにおいて、制御ユニット（４００）は、電圧オブザーバ（３００）によって、モータ（１００）の非励起相（ＦＣ；ＦＢ；ＦＡ）に動作可能に接続された少なくとも１個のフリーホイールダイオード（ＤＩ1-6）における電圧降下の検出を可能とするように構成されている、システム。
【請求項７】
請求項６に記載のシステムにおいて、プリセット電圧間隔（ｄＶ）は、上限電圧及び下限電圧を構成する電圧値の範囲から成り、前記上限及び下限電圧はモータ（１００）の位置に基づいて決定され、前記上限及び下限電圧間の差は、１個のフリーホイールダイオード（ＤＩ1-6）上の電圧降下に関連した値からなる、システム。
【請求項８】
請求項６または７に記載のシステムにおいて、プリセット電圧間隔（ｄＶ）は、バスバー電圧（Ｖｂａｒ）または基準電圧（Ｖｒｅｆ）に関連する値を含む、システム。
【請求項９】
請求項８に記載のシステムにおいて、制御ユニット（４００）は、前記モータ（１００）の非励起相（ＦＣ；ＦＢ；ＦＡ）における電圧の比較が、バス（Ｖｂａｒ）の電圧を構成するプリセット電圧間隔（ｄＶ）によってなされるか、基準電圧（Ｖｒｅｆ）を含むプリセット電圧間隔（ｄＶ）によって為されるかを決定するように構成されており、前記決定はモータ（１００）の位置に基づいている、システム。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れか１項に記載のシステムにおいて、制御ユニット（４００）に動作可能に接続された少なくとも１個の電流オブザーバ（５００）を備え、該電流オブザーバ（５００）は、制御ユニット（４００）によって、モータ（１００）の合計電流をモニタすることを許可可能であり、制御ユニット（４００）はモータ（１００）に印加される電圧を調整し電圧オブザーバ（３００）によって且つ電流オブザーバ（５００）によって為された測定に基づいて、モータ（１００）の最大電流を制御するように構成されている、システム。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れか１項に記載のシステムにおいて、制御ユニット（４００）は、モータ（１００）の起動時処理期間の間及びモータ（１００）の動作体制期間の間、電圧オブザーバ（３００）をモニタした結果に基づいて、前記モータ（１００）への電力供給を中断することが可能なスイッチ（ＳＷ１−６）の開成命令を提供するように構成されている、システム。
【請求項１２】
ブラシレスモータ（１００）をモニタし且つ制御するためのシステムにおいて、前記モータ（１００）は直流電流を供給可能な電源に接続されており、前記システムは少なくとも、
モータ（１００）及び前記整流器に動作可能に接続されるアクチュエータアッセンブリ（２００）であって、電源はバスバー電圧（Ｖｂａｒ）と基準電圧（Ｖｒｅｆ）をアクチュエータアッセンブリ（２００）に提供するように構成され、前記バスバー電圧（Ｖｂａｒ）と基準電圧（Ｖｒｅｆ）は直流電圧であり、アクチュエータアッセンブリ（２００）はモータ（１００）の２個の相（ＦＡ，ＦＢ；ＦＡ，ＦＣ；ＦＢ，ＦＣ）を同時に励起するように構成されている、アクチュエータアッセンブリ（２００）と、
モータ（１００）とアクチュエータアッセンブリ（２００）に動作可能なように接続された電圧オブザーバ（３００）であって、モータ（１００）の非励起相（ＦＣ；ＦＢ；ＦＡ）における誘導電圧のモニタを許すことが可能な、電圧オブザーバ（３００）と、及び
電圧オブザーバ（３００）に動作可能に接続された制御ユニット（４００）であって、前記制御ユニット（４００）は、モータ（１００）の位置を特定し及び／または電圧オブザーバ（３００）から到来する情報に基づいてモータ（１００）の位置の変化をモニタするように構成されており、
制御ユニット（４００）は、モータ（１００）の非励起相（ＦＣ；ＦＢ；ＦＡ）における誘導電圧の測定値がプリセット電圧間隔（ｄＶ）内の値を示す場合、モータ（１００）の位置の特定に基づいて及び／またはモータ（１００）の位置における変化の検出に基づいて、アクチュエータアッセンブリ（２００）にある期間の間モータ（１００）への電力供給を中断するよう命令するように構成されており、
制御ユニット（４００）は同様に、モータ（１００）の起動時処理の期間の間及びモータ（１００）の動作体制期間の間の電圧オブザーバ（３００）のモニタの結果に基づいて、アクチュエータアッセンブリ（２００）の前記命令を提供するように構成されている、システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のシステムにおいて、前記アクチュエータアッセンブリは、
３対のグループにグループ分けされた６個のスイッチ（ＳＷ1-6）であって、前記スイッチ（ＳＷ1-6）の前記対は共に並列に接続されている、６個のスイッチ（ＳＷ1-6）と、及び
６個のフリーホイールダイオード（ＤＩ1-6）であって、それぞれのフリーホイールダイオード（ＤＩ1-6）はそれぞれのスイッチ（ＳＷ1-6）と並列に電気的接続されており、フリーホイールダイオード（ＤＩ1-6）は、モータ（１００）に過渡電流が発生した場合、前記モータ（１００）の非励起相（ＦＣ；ＦＢ；ＦＡ）における誘導電圧を、バスバー電圧（Ｖｂａｒ）または基準電圧（Ｖｒｅｆ）に維持することが可能である、６個のフリーホイールダイオード（ＤＩ1-6）と、を備え、
制御ユニット（４００）は、電圧オブザーバ（３００）による、モータ（１００）の非励起相（ＦＣ；ＦＢ；ＦＡ）に動作可能に接続された少なくとも１個のフリーホイールダイオード（ＤＩ1-6）における電圧降下の検出を許すように構成され、前記制御ユニット（４００）は更に、前記モータの非励起相（ＦＣ；ＦＢ；ＦＡ）における誘導電圧の測定値が前記プリセット電圧間隔（ｄＶ）内に含まれる値を示す場合、前記モータ（１００）への電力供給を中断するために、所定の期間に亘って、前記アクチュエータアッセンブリ（２００）の所定のスイッチ（ＳＷ１−６）の開成を命令するように構成されている、システム。
【請求項１４】
ブラシレスモータ（１００）をモニタし且つ制御するための方法において、前記モータ（１００）は三相であり且つ電源に接続されており、前記電源は前記モータ（１００）に直流のバスバー電圧（Ｖｂａｒ）及び基準電圧（Ｖｒｅｆ）の供給を許すことが可能である方法において、当該方法は、
ｉ）モータ（１００）の２個の相（ＦＡ，ＦＢ；ＦＡ，ＦＣ；ＦＢ，ＦＣ）に同時に電気エネルギーを供給し、
ｉｉ）前記モータ（１００）の位置における変化の瞬間を検出し、
ｉｉｉ）前記モータ（１００）の非励起相（ＦＣ；ＦＢ；ＦＡ）における誘導電圧を測定し、
ｉｖ）ステップｉｉｉで測定された前記モータ（１００）の非励起相（ＦＣ；５ＦＢ；ＦＡ）における誘導電圧をプリセット電圧間隔（ｄＶ）と比較し、更に、
ｖ）ステップｉｖでなされた比較が、モータ（１００）の非励起相（ＦＣ；ＦＢ；ＦＡ）における誘導電圧が第２のプリセット期間（Ｔ２）の間、前記プリセット電圧間隔（ｄＶ）内に含まれる値を示す場合、第１のプリセット期間（Ｔ１）の間、モータ（１００）への電力供給を中断する、各ステップを備える方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法において、モータ（１００）の非励起相（ＦＣ；ＦＢ；ＦＡ）における誘導電圧を、バスバー電圧（Ｖｂａｒ）または基準電圧（Ｖｒｅｆ）の値に制限するステップを備え、前記制限するステップは前記ステップｉｉｉの実行の前であって前記ステップｉｉの実行の後に実行される、方法。
【請求項１６】
請求項１４または１５に記載の方法において、前記ステップｉｉはモータ（１００）の位置を特定するサブステップを備える、方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法において、ステップｉｖは、前記プリセット電圧間隔（ｄＶ）の上限電圧及び下限電圧を定義するサブステップを備え、前記上限電圧及び下限電圧は前記モータ（１００）の特定された位置に基づいて定義される、方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法において、第３のプリセット期間（Ｔ３）を待機するステップを備え、前記待機するステップはステップｉｉｉの実行に先立って実行される、方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法において、前記ステップｉｖにおける比較が、前記モータ（１００）の非励起相（ＦＣ；ＦＢ；ＦＡ）における誘導電圧が前記プリセット電圧間隔（ｄＶ）内に含まれる値を示す場合、時間カウントステップを備える、方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法において、前記ステップｉｖにおける比較が、前記モータ（１００）の非励起相（ＦＣ；ＦＢ；ＦＡ）における誘導電圧が前記プリセット電圧間隔（ｄＶ）内に含まれない値を示す場合、時間リセットステップを備える、方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法において、前記時間カウントが前記第２のプリセット期間（Ｔ２）と等価な時間を達成した場合、時間カウント終了ステップを備える、方法。
【請求項２２】
請求項１４乃至２１の何れか１項に記載の方法において、電力供給を中断する前記ステップｖ）は、モータ（１００）に動作可能に接続されたアクチュエータアッセンブリ（２００）によって構成されるスイッチ（ＳＷ1-6）を開成するステップからなる、方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法において、電力供給を中断する前記ステップｖ）は、アクチュエータアッセンブリによって構成されるフリーホイールダイオード（ＤＩ1-6）上の電気電流を伝導するサブステップを備え、前記フリーホイールダイオード（ＤＩ1-6）は１個のスイッチ（ＳＷ1-6）に並列に電気的に接続されている、方法。
【請求項２４】
請求項１７乃至２３の何れか１項に記載の方法において、前記プリセット電圧間隔（ｄＶ）の上限電圧及び下限電圧間の差は、フリーホイールダイオード（ＤＩ１−６）上の電圧降下に相当する値からなる、方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載の方法において、前記プリセット電圧間隔（ｄＶ）は、バス（Ｖｂａｒ）の電圧または基準電圧（Ｖｒｅｆ）を含む、方法。
【請求項２６】
請求項１４乃至２５の何れか１項に記載の方法において、前記ステップｉからｖは、前記モータ（１００）の起動時処理期間の間または動作体制の間に起こる、方法。
【請求項２７】
請求項１４乃至２６の何れか１項に記載の方法において、前記ステップｉからｖは、前記モータ（１００）の停止の時点まで反復サイクルを通して繰り返される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、比較的高い過渡トルクを示す負荷に依存する場合その動作効率を最適化するために、ブラシレス電気モータにおける望ましくない過渡電流の形成を防止することが可能なモニタ及び制御システムに関する。
【０００２】
本発明は更に、モータにおいて望ましくない過渡電流が発生した場合に、モータ磁石の消磁を防止し、さらに内部部品に対する損傷を防ぐために提供される、ブラシレス電気モータをモニタし且つ制御するための方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
今日、ブラシレスタイプの永久磁石電気モータ（ブラシレスＤＣ即ちＢＬＤＣ）は、高効率と低コストに加えて動作のロバスト性が要求される応用において、常に使用されている。ＢＬＤＣモータの動作原理は、ブラシを有する一般的な直流モータ（ＤＣ）のそれと類似していがしかし、ＢＬＤＣでは磁石がモータロータ上に取り付けられており、そして、ステータ中には、モータへ回転運動を提供することが可能な回転場を形成するために責任があるコイルセットが設置されている。更に、ブラシを備えたスイッチシステムによってコイルが順次追加される一般的なＤＣモータとは相違して、ＢＬＤＣモータではコイルは電気システムによって駆動され、且つ、ステータに対するロータ位置に従って同期される必要がある。
【０００４】
この意味において、ＢＬＤＣモータが電気システムによって制御可能なように、モータコイルの切換えの決定を許すために、ロータ位置を知る必要がある。このロータ位置は、例えば、モータに精密な制御を提供するＨＡＬＬ効果センサと適切なエンコーダのような、モータに結合されたセンサを使用することによって得られるが、これらは高価である。例えば、冷却のためのコンプレッサのようなある応用事例では、そのコスト、製造および信頼性因子が、このようなセンサの使用を現実的に不可能とする。
【０００５】
反対に、ＢＬＤＣモータを制御するために使用される広く知られた技術は、ステータに対するロータ位置を推定するために、モータコイル自身からの情報を使用することから構成される。このような技術は、この目的のために特別に設計された何らかのセンサ装置を使用しないので、センサレス制御として知られている。一般に、この技術は、三相モータは同時に２個のコイルのみを駆動し、モータの回転運動のためにモータの非励起相において電圧を誘導することが可能な磁気流の変化がある、と言う前提に基づいている。この電圧の振幅は同様に、ステータに対するロータ位置に直接関係し、従ってモータの次の位置に対するスイッチングの瞬間を推定するために使用することができる。
【０００６】
モータの制御を可能とするため、その位置をセンサすることを可能とするために誘導電圧を取り扱う既知の技術が、すでに存在する。
【０００７】
例えば、米国特許出願公報ＵＳ２００４／２００２６３１０９号では、ＢＬＤＣモータの誘導電圧を考慮する制御戦略について記載しているが、しかしこれは動作中のモータ、即ちモータがすでに充分な回転速度を有し、誘導電圧がこの技術を使用することを可能とする最低の振幅を有している場合にのみ、機能する。モータが別の動作状態にある場合、誘導電圧を検出することが可能となるまでモータを動作させることが可能な、他の技術を使用する必要がある。
【０００８】
日本特許第５５００５０３５号は、センサレスでの制御によってＢＬＤＣモータを起動する技術を記載している。この技術は、ある順序でモータコイルに電流を印加し、モータ位置の間のスイッチング周波数を、モータが充分な速度に達して誘導電圧をモニタできるようになるまで、徐々に増加することから構成されている。この点において、モータは自己制御モードに入り、その後誘導電圧基づいてスイッチングが発生する。この方法の欠点は、起動時処理の間、誘導電圧がモニタされないので、同期ロスが存在することである。この同期ロスは大きな過渡電流を発生し、モータの消磁を引き起こす。別の欠点は、この技術が負荷の変化に非常に敏感であり、異なる起動トクル条件で操作された場合、容易に同期を失うことである。
【０００９】
米国特許第５，０１９，７５６号は、ＢＬＤＣモータが自動パイロットモードで動作するまで駆動するための、４つの異なる段階を有する技術を記載しており、この自動パイロットモードではモータの誘導電圧に基づいて速度制御が行われる。第１の段階では、１個のモータコイル装置にゼロから始まって最大値に達する電流が印加され、この手続きはモータロータを制御システムによって知られた位置に整列させる。第２の段階において、電流が第２のモータコイル装置に転送され、モータロータにおいて所望の方向に加速を生じさせる。この電流は第２のコイルにおいて指定時間維持され、そしてこの時間が経過すると第３のコイル装置へのスイッチングが発生し、起動ストラテジの第３の段階を開始する。この点以降、モータは既に充分な速度を得ており、そしてその後の制御はモータの誘導電圧をモニタする。第３の段階の間の、予め定義された期間に、もし、制御によってモータの有効な位置が検出されると、スイッチングが発生してモータは第４の段階に入り、この段階では、モータの誘導電圧に基づいて操作がなされる。もし、有効な位置が検出されないと、起動時処理は第１の段階から再スタートする。しかしながら、この方法は、高いスタートトルクを要する負荷に適用された場合、良い結果を示さないことがある。この負荷は、例えば冷却装置のコンプレッサから構成され、このコンプレッサでは吸引および排出圧力が異なる条件下での起動（大きな起動トルク）が必要である。起動過渡期間で起こり得るこのような条件下で、モータ駆動は誘導電流と非同期で行われ、それによってモータ中に内部過渡電流が発生し、磁石を消磁しあるいは駆動回路にダメージを与えることがある。言い換えると、アンバランスな圧力条件下では、コンプレッサが初期過渡圧力を何とか克服するまで、モータが大きなトルクを必要とする。
【００１０】
ＢＬＤＣモータにおいて生成されるトルクは、モータに印加された電流と更に永久磁石によって生成された磁気流とに比例する。この概念に基づいて、モータの起動時処理で最大のトルクが要求される場合、モータの誘導電圧に同期して電流を印加することを考慮すれば、モータに印加する電流を最大値まで増加させることで充分である。しかしながら、この技術はモータ内に内部過渡電流の出現を招き、整流器バスの電流のみしか測定されていないので、この内部過渡電流を既知の技術によって直接測定することはできない。既に述べたように、過渡電流はモータ軸上に過剰な負荷がかかった場合に、位置の検出とモータ駆動との間の相違によって発生し得る。この相違は、正確なスイッチングの瞬間の特定を可能とするためには誘導電圧が低すぎる、と言う事実に由来している。
【００１１】
特に、ＢＬＤＣモータの起動時処理において、大きい起動トルクが必要とされる状況、例えばモータが何とかしてある速度を獲得し、モータ中のコイルにおける誘導電圧によって決定される位置の検出に基づいて動作を開始するような、状況が起こり得る。冷却装置での応用のためのガスコンプレッサは、比較的大きな起動トルクを要する遮断または膨張弁を有するシステムにおいて使用される場合、起動段階において大きな過渡トルクの影響を受けやすい。このような状況では、モータの回転速度が低いことによってモータの位置検出は悪影響を受け、このような状況でのモータの制御を難しくする。言い換えると、モータの実際の位置とモータに印加された電圧との間の相違に基づいて、モータの内部に過渡電流が発生し、この電流はモータの内部磁石部品に損傷を与え得る大きな値にまで達する。同様にして、過渡電流の出現はまた、モータの正常な動作／運転体制下であっても、アプリケーションによって要求される極端な負荷によって及び、トルクの瞬間的で突然の変化によって発生し得る。これらの過渡電流によってパワー半導体をアプリケーションによって要求される電流レベルを満足するように設計する必要があるため、パワー半導体のサイズに影響を与え、ソルーションの最終コストを増加させる。
【００１２】
従って、起動状態での内部過渡電流の形成を防止する能力と、負荷の変化へのロバスト性と結びついた体制を有する、低コストＢＬＤＣモータをモニタし制御するシステム／方法は、未だ知られていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従って、本発明の第１の目的は、モータにおける内部過渡電流の生成を防止する能力を示し、且つ、システムにおいて起こり得る潜在的な負荷変化に対してロバストな、ブラシレスモータ（ＢＬＤＣ−ブラシレスＤＣ）の動作をモニタし且つ制御するための、低コストのシステム／方法を提供することである。
【００１４】
更に、本発明の第２の目的は、起こり得る潜在的な負荷変動に免疫を有し、比較的高い過渡トルクを示す負荷の影響下にある場合にその動作効率を最適化するため、ブラシレス電気モータ（ＢＬＤＣ−ブラシレスＤＣ）の動作をモニタし且つ制御することが可能な、システム／方法を提供することである。
【００１５】
更に、本発明の第３の目的は、モータ内に望ましくない内部過渡電流が発生した場合モータ磁石の消磁を防止し更にその内部部品への損傷を防止することが可能で、高い過渡トルクを有する負荷の影響下にある場合、モータ起動時と同様に駆動体制状態においてその動作特性を改善する、ブラシレス電気モータ（ＢＬＤＣ−ブラシレスＤＣ）のモニタ及び制御を提供する、低コストのシステム／方法を提供することである。
【００１６】
更に、本発明の第４の目的は、ブラシレス電気モータ（ＢＬＤＣ−ブラシレスＤＣ）の内部過渡電流の間接的な検出を、その電流を消滅させるアルゴリズムと同様に許すことが可能なシステム／方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
１個またはそれ以上の本発明の目的は、モータが三相であり整流器によって電源に接続されたブラシレスモータをモニタし且つ制御するためのシステムを提供することによって達成される。このシステムは、モータ及び整流器に動作可能に接続された少なくとも１個のアクチュエータアッセンブリを備えており、この整流器は直流のバスバー電圧と直流の基準電圧をアクチュエータアッセンブリに提供するように構成されている。上記のアクチュエータアッセンブリは、モータの２個の相を同時に励起するように構成されたスイッチを備えている。更にこのシステムは、モータ及びアクチュエータアッセンブリに動作可能に接続された少なくとも１つの電圧オブザーバを備えており、この電圧オブザーバはモータの非励起相における誘導電圧のモニタの許可を可能とする。更にこのシステムは、電圧オブザーバに動作可能に接続された、少なくとも１つの制御ユニットを備えている。モータの励起されていない相における誘導電圧の測定値が、予め設定された電圧間隔内に含まれる値を示した場合、モータへの電力供給を停止する為に、アクチュエータアッセンブリのあるスイッチをある期間開成するよう命令するように、上記の制御ユニットは構成されている。
【００１８】
好ましい実施例において、制御ユニットは更に、電圧オブザーバから到来する情報に基づいて、モータの位置及び／またはモータの位置における変更をモニタするように構成されている。
【００１９】
好ましくは、制御ユニットは更に、モータの起動時処理の期間及びモータの運転体制期間の間、電圧オブザーバのモニタ結果に基づいてアクチュエータアッセンブリの前記の命令を提供するように構成されている。
【００２０】
本発明の１個またはそれ以上の目的は、三相で且つ電源に結合可能なブラシレスモータをモニタし制御する方法を提供することによって達成される。上記の電源は、直流のバスバー電圧及び直流の基準電圧をモータに提供することを許すことが可能である。この方法は以下のステップを含む。
ｉ）モータの２個の相に同時に電気エネルギーを供給し、
ｉｉ）モータの位置に変化が起こった瞬間を検出し、
ｉｉｉ）モータの非励起相における誘導電流を測定し、
ｉｖ）ステップｉｉｉで測定されたモータの非励起相における誘導電流を現在の電圧間隔と比較し、そして
ｖ）ステップｉｖで行われた比較が、モータの非励起相における誘導電圧が第２のプリセット期間に対するプリセット電圧内に含まれる値を示せば、第１のプリセット期間の間モータへの電力供給を中止する。
【００２１】
言い換えると、本発明は、内部過渡電流を取り除くために内部過渡電流の間接的検出技術を提供する。更に特定すると、過渡電流の評価と特定をモータの非励起端子の電圧分析に基づいて行い、この電圧とバスバー電圧ＤＣまたは基準電圧とを比較する。この方法では、電流は、電源基準まで、整流器ユニット等の正端子に流れることを踏まえれば、この間接的検出技術を使用することにより、モータの内部過渡電流の存在を特定することが可能である。両方の場合において、電流は、モータのインバータブリッジのフリーホイールダイオードに沿って流れ、コイルへの電圧をバスの電圧値または基準電圧に強制する。これらの電流を特定した後、モータへの電気エネルギーの供給をある期間停止するために、制御行動を実行する。
【００２２】
過渡電流の生成を防止し且つモータを駆動するためのパワー半導体に加えてモータの内部磁気部品を保護するために、モータが、一つの電気ポジションと同様モータの全ての電気的ポジションに維持されている間に、間接検出および制御行動の手続きが実施され且つ繰り返される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の好ましい実施形態に係る、ブラシレスモータ（ＢＬＤＣ−ブラシレスＤＣ）をモニタし制御するためのシステムのブロックダイアグラム。
【図２】図１に示すシステムのＢＬＤＣモータドライブに特徴的な波形を表すグラフ。
【図３】モータの整列段階（Ｓ１）から始まり、開ループ駆動（Ｓ２）及び最終的にモータの速度制御が閉ループで行われる自動パイロットモード（Ｓ３）を含む、図１に示すシステムのＢＬＤＣモータの全ての段階を示すグラフ。
【図４】図１に示すシステムのＢＬＤＣモータの高い過渡トルクの状態における過電流の発生と、更に追加的にＢＬＤＣモータの非励起相における電圧測定ポイントでの過電流の発生に由来する効果を表すグラフ。
【図５】ＢＬＤＣモータの位置“３”の間の、図１に示すシステムのＢＬＤＣモータとアクチュエータアッセンブリにおける電流循環を示す図。
【図６】モータのスイッチにおけるＰＷＭオフ期間を考慮して、位置の変化がＢＬＤＣモータの位置“３”から位置“４”までに起こる場合の、図１に示すシステムのＢＬＤＣモータの相ＦＣの消磁電流の循環を示す図。
【図７】モータのスイッチ３におけるＰＷＭオン期間を考慮して、位置の変化がＢＬＤＣモータの位置“３”から位置“４”までに起こる場合の、図１に示すシステムのＢＬＤＣモータの相ＦＣの消磁電流の循環を示す図。
【図８】起動時処理におけるＢＬＤＣモータの位置“４”に由来する、図１に示すシステムのＢＬＤＣモータにおける望ましくない内部過渡電流の循環を示す図。
【図９】ＢＬＤＣモータの非励起相における誘導電圧において、図１に示すシステムのＢＬＤＣモータの内部過渡電流の効果を示すグラフ。
【図１０】作動体制におけるＢＬＤＣモータの位置“４”における、本発明の好ましい実施形態に係るブラシレスモータ（ＢＬＤＣ−ブラシレスＤＣ）をモニタし且つ制御するための方法を実行するステップを表すグラフ。
【図１１】動作体制におけるＢＬＤＣモータの位置“１”において、本発明の好ましい実施形態に係るブラシレスモータ（ＢＬＤＣ−ブラシレスＤＣ）をモニタし且つ制御するための方法を実行するステップを表すグラフ。
【図１２】ＢＬＤＣモータの位置“４”において、本発明のモニタ及び制御方法を実行する場合の、図１に示すＢＬＤＣモータ及びアクチュエータアッセンブリにおける電流の循環を示す図。
【図１３】ＢＬＤＣモータの起動時処理の間において、本発明の好ましい実施形態に係るブラシレスモータ（ＢＬＤＣ−ブラシレスＤＣ）をモニタし且つ制御するための方法を実行するステップを表すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の主題である、ブラシレスモータ１００（（ＢＬＤＣ−ブラシレスＤＣ）をモニタし且つ制御するためのシステムが、図１においてブロック図の形で概略的に示されている。
【００２５】
三相型のブラシレスＤＣ−ＢＬＤＣモータとも呼ばれる、ブラシレスモータ１００は、好ましくは星型形状に配列されている。あるいはまた、三角型の配列も使用することができる。本発明は同様に、ＢＬＤＣ型の永久磁石モータの全ての変形に適用可能であることに留意することは重要である。
【００２６】
モータ１００は、整流器によって変更された電圧源に接続されている。任意に、電圧源／直流源を本発明のシステムに印加可能であり、これによって整流器の使用を必要としない。広く使用されている直流電圧源の例は、ＤＣバッテリで構成される。
【００２７】
好ましくは、本発明のモニタし且つ制御するためのシステムは、家庭用、商用または構造用の冷房装置のためのガスコンプレッサのモータに適用される。勿論、本発明のシステムは、必要とされる適応が実施された場合、ガスコンプレッサのモータ以外のその他の応用において使用することが可能である。
【００２８】
図３に示すように、モータ１００は３個の動作段階を提供し、第１の段階（Ｓ１）では、モータロータ１００が既知の位置に整列するまで、その２個のコイルまたは相に電流が徐々に印加される。第２の段階（Ｓ２）において、モータ１００の移動を提供する為に、モータ１００の新しい配列が駆動される。段階（Ｓ３）において、モータ１００は既に充分な速度を達成しているので、誘導電圧が存在し、そのために、閉ループ操作が開始され、モータ１００の速度制御を提供する。本発明のシステム及び方法は、望ましくない過渡電流の特定及び消滅を可能とするために、上述の段階（Ｓ２）及び（Ｓ３）に適用することができる。
【００２９】
図１に示すように、本発明のシステムは、モータ１００及び整流器に動作可能に接続されているアクチュエータアッセンブリ２００を少なくとも含み、整流器は同様に上記のアクチュエータアッセンブリ２００に直流バスバー電圧Ｖｂａｒ及び直流基準電圧Ｖｒｅｆを提供するように構成されている。電源が直流タイプである場合、アクチュエータアッセンブリ２００に直接、直流バスバー電圧Ｖｂａｒ及び直流基準電圧Ｖｒｅｆを提供するように構成すべきである。
【００３０】
さらに図１によれば、アクチュエータアッセンブリ２００は、モータ１００を動かすために、モータ１００の２個の相ＦＡ，ＦＢ；ＦＡ，ＦＣ；ＦＢ，ＦＣを励起するように構成された複数のスイッチＳＷ1-6を含む。スイッチＳＷ1-6は、応用事例によって要求される必要性に従って設計された、リレー、ダイオードまたはパワートランジスタから構成され得る。
【００３１】
アクチュエータアッセンブリ２００は更に、複数のフリーホイールダイオードを含み、フリーホイールダイオードＤＩ1-6のそれぞれは、アクチュエータアッセンブリ２００のそれぞれのスイッチＳＷ1-6に並列に電気接続されている。上記のフリーホイールダイオードＤＩ1-6は、モータ１００の過渡電流の発生の時点で、モータ１００の非励起相ＦＣ；ＦＢ；ＦＡにおける電圧をバスバー電圧Ｖｂａｒの値または基準電圧Ｖｒｅｆ（モータ１００の位置に依存して）に限定し且つ維持する（固定する）。
【００３２】
好ましくは、アクチュエータアッセンブリ２００は、３個の対を為すグループにグループ分けされた６個のスイッチＳＷ1-6を備え、１対のスイッチＳＷ1-6は、図１に示すように、共に並列に接続されている。この場合、アクチュエータアッセンブリ２００は更に６個のフリーホイールダイオードＤＩ1-6を備える。
【００３３】
更に、本発明のシステムは同様に、モータ１００及びアクチュエータアッセンブリ２００に動作可能に接続された少なくとも１個の電圧オブザーバ３００（電圧センサまたは電圧測定器）を含んでいる。この電圧オブザーバ３００は、モータ１００の非励起相ＦＣ；ＦＢ；ＦＡにおける誘導電圧のモニタリングを許すことができる。
【００３４】
電圧オブザーバ３００によって為される測定は、同様に、モータ１００の非励起相ＦＣ；ＦＢ；ＦＡに動作可能に接続されたフリーホイールダイオードＤＩ1-6の少なくとも１個における電圧降下の検出を可能とする。勿論、電圧降下の値を得ることは、その後の処理が可能なように、制御ユニット４００によって命令される。
【００３５】
図１によれば、電圧オブザーバ３００は３個の独立した測定バスを備え、それぞれの測定ラインはモータ１００の相に電気的に接続されている。言い換えると、電圧オブザーバ３００は、モータ１００の各相を独立してモニタすることが可能である。
【００３６】
更に、本発明のシステムは同様に、電圧オブザーバ３００に動作可能に接続された少なくとも１個の制御ユニット４００を備え、このユニットは、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサまたは、マイクロコントローラまたはマイクロプロセッサと同じ機能を遂行する個別部品、集積回路または他のアナログまたはデジタル部品を備える等価の電子回路からなる。
【００３７】
本発明のシステムは、モータ１００の位置を制御するための基礎として、米国特許出願公開２００４／０２６３１０９号に記載された技術を使用することに留意すべきである。一般論として、制御ユニット４００は電圧オブザーバの測定値を分析しそして、図２に示すシーケンスにおいてモータ１００の位置（ｐｏｓｉｔｉｏｎ）検出を遂行する為に、アクチュエータアッセンブリ２００のスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、・・・、ＳＷ６を駆動する。特に、図２は、ブラシレスＤＣ三相タイプの永久磁石モータの駆動において存在する理想波形として、台形波を示している。
【００３８】
モータの非励起相ＦＣ；ＦＢ；ＦＡにおける誘導電圧の測定値が、プリセット電圧間隔ｄＶ内の値を示す場合、即ち、モータ１００の少なくとも１個の相において過渡電流が発生したことを示す場合、制御ユニット４００は、モータ１００への電源供給を中断する為に、アクチュエータアッセンブリ２００のあるスイッチＳＷ1-6をある期間、開成するように命令するよう構成されている。
【００３９】
更に、制御ユニット４００は同様にモータ１００の位置を特定し及び／または電圧オブザーバ３００から到来する情報に基づいて、モータ１００の位置の変化をモニタするように構成されている。
【００４０】
その結果、モータ１００の位置の特定に基づいて及び／またはモータ１００の位置の変更の検出に基づいて、アクチュエータアッセンブリ２００のどのスイッチＳＷ1-6を、モータ１００への電力供給を中断する為に開成すべきかを決定することができる。
【００４１】
プリセット電圧間隔ｄＶは、上限電圧及び下限電圧を含む電圧値の範囲で構成される。この限界は好ましくはモータ１００の位置に基づいて決定され（モータ１００のある励起配列に対して）、ここで上限電圧と下限電圧間の差は、フリーホイールダイオードＤＩ1-6上の電圧降下に関係した電圧から構成される。勿論、プリセット電圧間隔ｄＶは、実験的に求めた限界値によって決定することが可能である。
【００４２】
好ましくは、電圧間隔ｄＶは、上限電圧Ｖｂａｒと下限電圧Ｖｒｅｆ間で構成される。
【００４３】
従って、制御ユニット４００は、モータ１００の非励起相ＦＣ；ＦＢ；ＦＡにおける電圧の比較が、バスＶｂａｒの電圧を備えるプリセット電圧間隔ｄＶでなされるべきか、または基準電圧Ｖｒｅｆを備えるプリセット電圧間隔ｄＶでなされるべきか、を決定するように構成されている。この決定は、モータ１００のある励起配列に対する、モータ１００の位置に基づいている。
【００４４】
言い換えると、プリセット電圧間隔ｄＶは実質的に一定値でありホイールダイオードＤＩ1-6上の電圧における降下によって決定されるが、しかし、この間隔ｄＶの限界（下限及び上限）の電圧の数値はモータ１００の位置に従って変化する。例えば、図１０において、プリセット電圧間隔ｄＶは、相ＦＣのコイルが励起されない場合、モータ１００の位置４に対して基準電圧Ｖｒｅｆを含む。従って、プリセット電圧間隔ｄＶがモータ１００の運動によって“変位する”ことを確認することができる。
【００４５】
好ましくは、プリセット電圧間隔ｄＶを決定するために、プリセットオフセット値からなる安全マージンを考慮することが重要である。このオフセット値は、例えば、配電網における既存ノイズに基づいて、且つ、部品の許容率内で計算することができる。
【００４６】
更に、制御ユニット４００は、モータ１００がある位置にある期間にわたって維持されている期間中、及びモータ１００の２つの位置の間での遷移時間の間の、両者において電圧オブサーバ３００をモニタするように構成されている。その結果、アクチュエータアッセンブリ２００の、モータ１００への電力供給の中断が可能な上記のスイッチＳＷ1-6の開成は、これら２つの異なる時間において、命令され得る。
【００４７】
従って、本発明のシステムは、起動時処理期間にわたって、且つ同様に、動作体制の期間に亘って、モータ１００への内部過渡電流の形成を防止すべく適用することが可能である。これを明らかにするために、モータ１００が例えばガスコンプレッサにおいて使用される場合、以下が考慮される。
【００４８】
Ａ）起動：ガスコンプレッサが駆動される場合、モータ１００の回転を、モータが動作回転に達するまで増加させる。
Ｂ）動作体制：ガスコンプレッサが実質的に安定状態で動作する場合（永久体制）。
Ｃ）停止：電気ガスコンプレッサがスイッチオフされた場合、モータ１００の回転はそれがゼロになるまで徐々に減少する。
【００４９】
制御ユニット４００は、電圧オブザーバ３００によって測定されたモータ１００の非励起相ＦＣ；ＦＢ；ＦＡの誘導電圧に基づいて、モータ１００が起動時処理を開始する時間及びモータ１００が動作体制を獲得する時間の特定を可能とする。
【００５０】
モータ１００への電力供給の中断を可能とする、アクチュエータアッセンブリ２００のスイッチＳＷ1-6の開成と同時に、制御ユニット４００は、ＰＷＭ型変調を適用することによって、アクチュエータアッセンブリ２００の第２のスイッチＳＷ1-6の開成及び閉成を制御し、そして第２のスイッチＳＷ1-6として性格づけられるべきであるスイッチＳＷ1-6の決定は、モータ１００の位置に基づいて制御ユニット４００によって成される。
【００５１】
以下の表１は、モータ１００の動作手続きの間における、アクチュエータアッセンブリ２００のスイッチＳＷ1-6の駆動の可能な全ての組み合わせを含む。この表は、制御ユニット４００の内部メモリ内または外部メモリに記憶させることができ、モータ１００の位置センサの結果に依存してアクセスされる。この表に記載するように、スイッチＳＷ1-6は、ＰＷＭ変調が適用される場合、モータ１００の位置に変化が起こる場合は常に切り替えられる。
【表１】
2013538034.tif 000003
【００５２】
表１によれば更に、本発明のシステムは同様に、少なくとも１個の電流オブザーバ５００を備え、この電流オブザーバ５００は制御ユニット４００に動作可能なように接続されており、例えばシャント型の抵抗を通して制御ユニット４００によって、モータ１００の全電流のモニタを可能とする。
【００５３】
制御ユニット４００は、電流オブザーバ５００によってなされた測定を電圧オブザーバ３００によって取得された測定値と共同で使用して、モータ１００に印加される電圧を制御し、モータ１００の最大電流を制御する。
【００５４】
上記の本発明のシステムの働きをより良く理解するために、幾つかの実際の操作を以下に述べる。
【００５５】
事例
図４に示すグラフは、起動時処理の間のＢＬＤＣモータにおける本発明の応用を示している。細部（Ｄ００）は、位置番号“３”の間のモータ１００の相ＦＣのコイル上を巡回する電流“Ｉｃ”の曲線を強調している。上記の電流“Ｉｃ”は、モータ１００の位置に変化が起こるまで、モータ１００の相ＦＣのコイルを通って巡回するであろう。位置における変化のこの瞬間以降、細部（Ｄ０１）に示すように、電流“Ｉｃ”は消磁段階を開始する。何故なら、モータ１００のこの位置において、相ＦＣのコイルは最早励起されないので。モータ１００の位置“４”において、相ＦＣのコイルを通って巡回する電流は、消磁段階の後では０を維持する必要があるが、しかし、細部（Ｄ０２）に示されるように、ある場合にはこのコイル中に過渡電流が現れることがあり、望ましくない動作状態を示す。この電流はモータの電流に加算され、そして、細部（Ｄ０３）に示されるように、その結果はモータ１００における電流ピークとしての外観となり、このピークを生成する電流の成分は、電流センサのみを使用した電流検出法によって検出することができない。細部（Ｄ４０）は、モータの非励起相ＦＣのコイル中で測定された値からなっており、フリーホイールダイオードＤＩ６（スイッチ“ＳＷ６”に並列の）が相ＦＣのコイル中の過渡電流を導通しているので、この値が基準電圧Ｖｒｅｆに固定されたことを示している。細部（Ｄ０５）において、過渡電流は消滅し、その結果、フリーホイールダイオードＤＩ６が最早導通していないので、細部（Ｄ０６）に見られるように、誘導電圧を測定することができる。
【００５６】
図４の細部（Ｄ０７，Ｄ０８，Ｄ０９及びＤ１０）はアナログ状態を示しているが、しかし、それはモータの位置“１”に対してである。従って、（Ｄ０７）において、述べたように相ＦＣのコイルにおける過渡電流の外観は、（Ｄ０８）において理解されるように、対応するフリーホイールダイオードの導通によって、バスＶｂａｒの電圧においてこのコイルで測定された電圧に固定される。（Ｄ０９）において、過渡電流が存在しないため、（Ｄ１０）に示すように、相ＦＣの非励起コイルにおいて誘導電圧が測定され得ることに留意することが可能である。
【００５７】
上記の分析は、モータ１００の他の相ＦＡ及びＦＢに類似的に適用される。
【００５８】
図５は、モータが位置（ｐｏｓｉｔｉｏｎ）“３”にあるの、モータ１００とアクチュエータアッセンブリ２００における図４の細部（Ｄ００）の電流“Ｉｃ”の循環経路を示している。モータ１００を動かすために必要なトルクを生成するために、電流“Ｉｃ”は電源の一部であり、且つ、モータ１００の相ＦＢ及びＦＣのコイル中に印加されることに留意することができる。
【００５９】
図６及び７は共に、モータ１００の位置（ｐｏｓｉｔｉｏｎ）“３”から位置“４”までの変化が起こる場合の、図４の細部（Ｄ０１）の電流“Ｉｃ”の循環経路を示している。この電流は、コイルの誘導特性に基づいて生成された、このコイルの消磁電流から成っている。図６は、ＰＷＭ（スイッチＳＷ３オン）の不活性サイクルを考察する。反対に、図７は５ＰＷＭ（スイッチＳＷ３オフ）の活性サイクルを考察している。
【００６０】
図８は、モータ１００の位置“４”の、図４の（Ｄ０２）に於ける電流“Ｉｃ”（過渡電流）の経路を示している。フリーホイールダイオードＤＩ６（スイッチＳＷ６に並列の）上の電圧降下は過渡電流の存在を特定するために使用され、この過渡電流は正常な動作状態の下ではモータ１００において巡回すべきではない。この電流によって生じる主な問題は、図４の細部（Ｄ０３）に見られるように、これが、モータ１００の相ＦＡのコイルに印加される電流に加算されることである。
【００６１】
要約すると、図５，６，７および８は、モータ１００の位置における変化以前の時点、位置が変化する間、及び最後に、モータ１００の位置の変化後の時点間において、アクチュエータアッセンブリ２００とモータ１００の一つの相を循環する電流の振る舞いを示している。
【００６２】
図９は、モータ１００の位置に応じて、フリーホイールダイオードを通ってモータ１００内を循環する過渡電流が、非励起コイルの電圧をバスバー電圧Ｖｂａｒまたは基準電圧Ｖｒｅｆに固定することを示している。もしこのような過渡電流が存在しないと、測定された電圧は、モータ１００上の誘導電圧からなり、この電圧はモータ１００の位置に応じて上昇傾向または下降傾向を示し得る。既に説明したように、この電流を特定するために、制御ユニット４００は比較ウインドウを使用し、このウインドウでは非励起コイルの電圧は区切られた“ｄＶ”電圧ウインドウ（プリセット電圧間隔）の外側であるべきである。プリセット電圧間隔ｄＶの値は、フリーホイールダイオード上の電圧降下に加えて、本アルゴリズムの信頼性ある動作のための安全マージンを保証するオフセット値を考慮して調整されることを思い出すことは重要である。図９において、“誘導Ｖ”によってなされた表示は、過渡電流が存在しない場合、誘導電圧は区切られた“ｄＶ”電圧ウインドウの外側に留まることを示している。
【００６３】
以下の表２は、モータ１００の位置と共に非励起相ＦＣ；ＦＢ；ＦＡにおいて測定された電圧をリストして、モータ１００を流れる過渡電流を検出するための条件の全ての組み合わせを示している。更に、表２は同様にモータ１００のそれぞれの位置に対応するスイッチＳＷ1-6を示している。このスイッチは、過渡電流を消滅させるために開成されなければならない。この表において、“Ｖａ”、“Ｖｂ”及び“Ｖｃ”の表示は非励起相のコイルにおいて測定される電圧に関連し、“Ｖｂａｒ”はバスの電圧から成り、そして“ｄＶ”は過渡電流の存在を決定するために使用される電圧ウインドウ（プリセット電圧間隔ｄＶ）から成る。
【００６４】
以下の表２は、モータの非励起相のコイルにおける電圧の測定値を内部過渡電流の特定と共にリストし、消滅アルゴリズムによって開成されるべき対応するスイッチを示す。
【表２】
2013538034.tif 000004
【００６５】
従って、過渡電流の特定に基づいて、上記の電流を消滅させるための技術が制御ユニット４００によって実行され、この電流が比較的高い値に上昇することを防止するように作用する。
【００６６】
図１０は、モータ１００の位置４に対するこの技術に関係するアクションステップを示しており、それを以下に説明する。モータ１００の位置に変化が生じる場合、新しい位置が特定され、そして、過渡電流の存在を特定するためのテスト条件が上記の表２に従って制御ユニット４００内に負荷される。
【００６７】
次に、制御ユニット４００は時間“Ｔ３”の終わりを待ちうける。この時間は、図１０で“Ｉｃ”によって特定されるコイルの消磁電流を消滅させるために必要な時間を構成する。この時間は、実験的に定義しても良く、またはモータ１００の非励起相のコイル中の電圧をモニタすることによって、あるいはスイッチを切ることによってでも、定義することができる。何故なら、消磁電流状態は、非励起コイルにおける電圧を反対基準に固定するから。この反対基準はこのアルゴリズムを正しくない動作に導くことはない。
【００６８】
一旦時間“Ｔ３”が終了すると、制御ユニット４００は非励起コイルにおける誘導電圧“Ｖｃ”のモニタを開始する。電圧“Ｖｃ”がウインドウ“ｄＶ”内の場合、モータ１００を循環する幾らかの望ましくない過渡電流が存在すると考えられる。反対に、電圧“Ｖｃ”がウインドウ“ｄＶ”の外側である場合、望ましくない過渡電流が存在しないと考えられる。電圧“Ｖｃ”がウインドウ“ｄＶ”内の場合、時間のカウントが開始され、そして、電圧“Ｖｃ”がウインドウ“ｄＶ”を離れた場合、時間のカウントはリセットされる。
【００６９】
コイルにおいて測定された電圧が、時間“Ｔ２”に等しいかまたはこれ以上ウインドウ“ｄＶ”内に留まる場合、制御ユニット４００は、モータ１００への電力の供給を即時中断するために、モータ１００の位置に依存して、スイッチＳＷ1-6の１個を非活性化する。スイッチＳＷ1-6の中断は、図１１の“Ｔ１”で示される時間の間起こっており、この時間の後、スイッチＳＷ1-6は再び活性化され、そして誘導電圧“Ｖｃ”のモニタを再開する。
【００７０】
しかしながら、このモニタリング及び制御プロセスは、モータ１００がある位置に留まる場合、且つ同様にモータ１００の全ての位置に留まる場合に必要である、多数回発生する。
【００７１】
特に、図１０の（Ｅ０１）で、少量の過渡電流がコイル“Ｉｃ”に発生し、フリーホイールダイオードを通る循環によって、電圧“Ｖｃ”を電源の基準電圧Ｖｒｅｆに固定する。このイベントを検出した後、時間のカウントが開始され、それによって“Ｔ２”の値が達成される。“Ｉｃ”の過渡電流の増加を防止する目的で、制御ユニット４００は期間“Ｔ１”の間スイッチＳＷ２を開成する。この行動の後、“Ｉｃ”の過渡電流が最早現れず、従って、モータ１００のこの位置において制御ユニット４００の何らの行動が必要で無かったことに、留意することができる。
【００７２】
モータ１００の他の位置に対するこの技術の動作は、上述したものと類似であり、記載した手順に基づいて推測することが可能である。
【００７３】
図１１は、モータの位置“１”に対しての、本発明の技術の応用の結果を示す曲線を表している。理解し得るように、ウインドウ“ｄＶ”の基準は、バスＶｂａｒの電圧に対して変更され、且つ本方法の動作のために使用されるスイッチは“ＳＷ１”であるが、しかしその動作はモータ１００の全ての位置に対して類似している。
【００７４】
図１２は、本技術の作用と本発明の過渡電流の消滅において、モータ１００の位置（ｐｏｓｉｔｉｏｎ）“４”における図４の細部“Ｄ０２”に示す、過渡電流の経路を示している。点線“Ｔｒｉｐ”は、過渡電流を消滅させるための方法の作用の結果としてのスイッチの開成を示している。図１２は、ＰＷＭのオフサイクルにおける電流経路を表す。
【００７５】
反対に、図１３は、ＰＷＭのアクティブサイクルにおける電流の経路を示している。この技術は、時間“Ｔ１”の間、モータ１００の位置に関連する２個のスイッチの開成を許すように調整され或いは適応されることが可能であり、それによって、電流の振る舞いが常に図１２に示されるものと同様となることを可能とする。
【００７６】
図１４は、本技術の作用と本発明の過渡電流消滅を示すグラフであり、均一でない圧力を有するシステムにおけるガスコンプレッサの起動に適用されたものである。（Ｆ０３）において、過渡電流の出現の小さな傾向を複数、見ることができ、これらは消滅／防御技術によって即座に検出される。これらの過渡電流に応答して、（Ｆ０１）において、これらの電流の増加を防ぐために、これらの電流を消滅させる技術の制御作用に留意することが可能である。同様にして、（Ｆ０２）において、モータ１００の次の位置において、この技術は過渡電流の増加を防ぐように作用している。従って、この技術の作用は、（Ｆ０４）に示すように、モータ１００の電流は常に最大限界内に留まることを保証する。
【００７７】
ブラシレス（ブラシレスＤＣ−ＢＬＤＣ）モータのモニタ及び制御方法
上記に示したシステム及び事例の説明に基づいて、ブラシレスモータ１００をモニタし且つ制御する方法のステップを定義することが可能であり、これは同様に本発明の主題である。
【００７８】
ｉ）モータ１００の２つの相ＦＡ，ＦＢ；ＦＡ，ＦＣ；ＦＢ，ＦＣに同時に電気エネルギーを供給し；
ｉｉ）モータ１００の位置における変化が発生した時点を検出する。このステップはモータ１００の位置を特定するためのサブステップを構成する；
ｉｉｉ）モータ１００の非励起相ＦＣ；ＦＢ；ＦＡにおける誘導電圧を測定する；
ｉｖ）ステップｉｉｉで測定されたモータ１００の非励起相ＦＣ；ＦＢ；ＦＡにおける誘導電圧をプリセット電圧間隔ｄＶと比較する；
ｖ）ステップｉｖでなされた比較が、モータ１００の非励起相ＦＣ；ＦＢ；ＦＡにおける誘導電圧が第２のプリセット期間Ｔ２の間のプリセット電圧間隔ｄＶ内の値を示す場合、第１のプリセット期間Ｔ１の間、モータ１００への電源供給を中断する。このステップは、モータ１００に動作可能に接続されているアクチュエータアッセンブリ２００のスイッチＳＷ1-6を開成するステップから構成される。このステップは、電流を、スイッチＳＷ1-6に並列に接続された、アクチュエータアッセンブリ２００によって構成されるフリーホイールダイオードＤＩ1-6上を伝導させる、サブステップを構成している。
【００７９】
勿論、ステップｉからｖは、モータ１００の起動の時点まで、本方法の反復サイクルを通して繰り返される。
【００８０】
好ましくは、本発明の方法は、モータ１００の以前に励起された相ＦＣ；ＦＢ；ＦＡを消磁するステップを備え、コイル中の値をバスバー電圧Ｖｂａｒまたは基準電圧Ｖｒｅｆの値に限定し、この限定ステップはステップｉｉｉの実行に先立って且つステップｉｉの実行の後で実行される。
【００８１】
ステップｉｖは、プリセット電圧間隔ｄＶの上限電圧と下限電圧を定義するサブステップを備えている。この上限及び下限電圧は、モータ１００の特定された位置に基づいて定義され（モータ１００のある励起配列を考慮して）、ここでプリセット電圧間隔ｄＶの上限電圧と下限電圧間の差は、フリーホイールダイオードＤＩ1-6上の電圧降下に相当する値の範囲から構成される。
【００８２】
好ましくは、バスバー電圧Ｖｂａｒまたは基準電圧Ｖｒｅｆは、プリセット電圧間隔ｄＶの上限電圧と下限電圧の間で構成される。この場合、本発明の方法は、モータ１００の非励起相ＦＣ；ＦＢ；ＦＡにおける誘導電圧の比較が、バスＶａｒの電圧からなるプリセット電圧間隔ｄＶによって為されるか、または基準電圧Ｖｒｅｆからなるプリセット電圧間隔ｄＶによって為されるかを決定するステップを備え、この決定は、既に説明したように、モータ１００のある励起配列を考慮したモータ１００の位置に基づいている。この決定ステップは、ステップｉｖの実行に先立って且つステップｉｉｉの実行後に実行される。
【００８３】
プリセット電圧間隔ｄＶの上限電圧及び下限電圧を定義するステップは安全マージンを考慮し、これはプリセットのオフセット値からなる。
【００８４】
更に、本発明の方法は、ステップｉｉｉの実行に先立って実行される第３のプリセット期間Ｔ３を待機するステップを備えている。この第３の期間Ｔ３は、実験的に決定されまたは、この方法の将来の反復サイクルにおけるステップｉｉｉにおいて測定されるべきモータ１００の非励起相での誘導電圧によって定義することもできる。
【００８５】
更に、本発明の方法は同様に、ステップｉｖで行われた比較が、モータ００の非励起相ＦＣ；ＦＢ；ＦＡにおける誘導電圧がプリセット電圧間隔ｄＶ内で構成される値を示す場合、時間カウントステップを備えている。時間カウントが、第２のプリセット期間Ｔ２に等価な時間を達成した場合、時間カウントの最終化ステップが起こる。
【００８６】
更に、本発明の方法は、ステップｉｖで行われた比較が、モータ００の非励起相ＦＣ；ＦＢ；ＦＡにおける誘導電圧がプリセット電圧間隔ｄＶ内で構成されない値を示す場合、時間（カウント）リセットステップを備えている。
【００８７】
本発明の方法の上記の全てのステップは、モータ１００の起動時処理の間或いはモータ１００の動作体制の間に発生する。
【００８８】
従って、本発明は、モータの磁石を消磁しまたは更にＢＬＤＣモータを駆動するパワー半導体を損傷する、モータにおける内部過渡電流の出現、形成及び増加を防止することが可能であり、例えば遮断または膨張弁を使用する応用のような、均等でない吸引及び排出圧力条件の下でコンプレッサを起動する為に必要な状況において、その応用を可能とする。
【００８９】
更に、本発明は同様に、電子駆動装置において、低電流容量のパワー半導体の使用を可能とし、その結果コストを低減する。
【００９０】
好ましい実施形態について説明したが、本発明の範囲は他の可能な変形を包含し、添付の請求の範囲によってのみ限定され、その中には可能な均等物も含まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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