(57)【要約】電動機を駆動する方法と電動機を駆動する回路構成（１００）が記載される。信号評価モジュール（１１０）には、複数の出力パターン（１３０）が格納され、その際に、入力パターン（１２５）が予め設定され、入力パターン（１２５）にしたがって、出力パターン（１３０）のうちの１つが出力され、当該出力パターン（１３０）のうちの１つにより、電動機が駆動される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機（１０）を駆動する方法であって、信号評価モジュール（１１０）には複数の出力パターン（６０、１３０）が格納され、その際に、入力パターン（５６、１２５）が予め設定され、前記入力パターン（５６、１２５）にしたがって、前記出力パターン（６０、１３０）のうちの１つが出力され、前記出力パターン（６０、１３０）のうちの前記１つにより、前記電動機（１０）が駆動される、方法。
【請求項２】
ＢＬＤＣモータが駆動される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記出力パターン（６０、１３０）は少なくとも１つのＰＷＭ信号を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記入力パターン（５６、１２５）は前記電動機により出力される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
出力パターン（６０、１３０）に対する入力パターン（５６、１２５）の割り当ては自由に設定可能である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記出力パターン（６０、１３０）は遅らされずに出力される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記出力パターン（６０、１３０）は遅らされて出力される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
出力パターン（６０、１３０）の切り替えはトリガにより引き起こされて行われる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
特に請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法を実施するための、電動機（１０）を駆動する回路構成であって、タイミングジェネレータ入力モジュール（１０２）と、タイミングジェネレータ出力モジュール（１０４）と、信号評価モジュール（１１０）と、を備え、前記信号評価モジュール（１１０）には、前記電動機（１０）を駆動するための複数の出力パターン（６０、１３０）が格納され、前記複数の出力パターン（６０、１３０）は、入力パターン（５６、１２５）に割り当てられ、前記回路構成（１００）は、出力パターン（６０、１３０）を出力するよう構成される、回路構成。
【請求項１０】
前記回路構成は、前記出力パターン（６０、１３０）に少なくとも１つのＰＷＭ信号が含まれるよう構成される、請求項９に記載の回路構成。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機を駆動する方法、および本方法を実施するための回路構成に関する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
車両技術において、電動機が、例えば燃料ポンプまたはオイルポンプのような様々な構造体のためにますます頻繁に使用されている。この駆動のために、通常では、いわゆるＢＬＤＣモータ（ブラシレスＤＣ、ブラシレス直流機）が使用される。この電動機は堅牢であり、ほとんど摩耗しないで機能する。
【０００３】
ＢＬＤＣモータには様々なバリエーションがあり、例えば、いわゆるブロック整流駆動（Ｂｌｏｃｋｋｏｍｍｕｔｉｅｒｕｎｇ−Ａｎｓｔｅｕｅｒｕｎｇ）されるモータが公知である。その際にモータの駆動のために、三相交流電圧が必要である。今日のシステムでは、追加的な駆動モジュールが必要であり、または、マイクロコントロ―ラ内に特別なタイミングジェネレータまたはタイマーユニットが設けられることに注意されたい。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、請求項１に記載の電動機を駆動する方法と、請求項９の特徴を備えた本方法を実施するための回路構成とに関する。さらなる実施形態は、以下の記載および図面から明らかとなろう。
【０００５】
電動機の駆動には、タイミングジェネレータモジュールの、既存の入力および出力モジュール、または、出力モジュールが利用される。したがって、入力信号を収集しフィルタリングする役目を通常果たすタイミングジェネレータ入力モジュールと、複数の出力チャネルを介したＰＷＭ信号の出力のために設けられたタイミングジェネレータ出力モジュールと、例えばホールセンサの、センサ入力を評価するために設けられた信号評価モジュールと、が利用されうる。信号評価モジュールは、タイミングジェネレータ出力モジュールと共に、電動機、例えばＢＬＤＣ電動機の駆動をサポートする。
【０００６】
さらに、必要なハードウェアの大部分が、ＢＬＤＣ駆動のためのみに利用可能なのではなく、例えばＰＷＭ出力または入力信号の測定のようにＢＬＤＣ駆動が必要ではない場合に、他の機能のためにも利用できることに注意されたい。
【０００７】
したがって、提示される回路構成はフレキシブルに（ｆｌｅｘｉｂｅｌ）設定されうる。入力口には、ホールセンサのパターンが印加されうる。出力自体は、最終段の駆動のために利用されうる。さらに、例えば、２つのモータ駆動形態を切り替えるために、駆動時間の間の構成全体を変更することが可能である。
【０００８】
記載される回路構成によって、ソフトウェア介入を必要とすることなく、ＢＬＤＣモータの駆動が可能となる。センサデータの収集から出力信号の生成まで、すなわち、入力から出力までの閉ループが存在する。
【０００９】
新しい駆動パターンが出力口に印加される時点は自由に設定されうる。入力信号（センサ信号）の変さらに同期して、または、入力信号には同期しないが、例えば、出力口での立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジのような、出力信号でのイベントに同期して、更新またはアップデートが行われる。整流（Ｋｏｍｍｕｔｉｅｒｕｎｇ）、すなわち、次の出力のさらなる変換は、入力信号に同期して行われうる。
【００１０】
例えばＢＬＤＣモータの駆動に役立つ提示される回路構成では、出力パターン、または、出力パラメータは、信号評価モジュール内のテーブルに格納され、中央演算ユニット（ＣＰＵ）によって常にフレキシブルに設定されうる。特に、回路構成には、少なくとも幾つかの実現においてＰＷＭ生成器が具備され、このＰＷＭ生成器は、特にＢＬＤＣ機能が作動されない場合に、他のＰＷＭ機能のためにも利用することができる。
【００１１】
本発明のさらなる別の利点および実施形態は、以下の記載および添付の図面から明らかとなろう。
【００１２】
上記の特徴および以下で解説される特徴は、各示される組み合わせにおいてのみならず他の組み合わせにおいても、または、単独でも、本発明の範囲を逸脱することなく利用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】電動機の駆動をブロック図に示す。
【図２】電動機が駆動した際の信号の推移を示す。
【図３】記載される回路構成の一実施形態をブロック図に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、図面の実施形態を用いて概略的に示され、以下で図面を参照しながら詳細に解説される。
【００１５】
図１では、全体に符号１０が付された電動機の駆動がブロック図で示される。この電動機は、３つの位相、すなわち、位相Ｕ１２と、位相Ｖ１４と、位相Ｗ１６と、を含む。駆動のために、トランジスタＨＵ（ハイ（Ｈｉｇｈ）、位相Ｕ）２０と、トランジスタＬＵ（ロー（Ｌｏｗ）、位相Ｕ）２２と、トランジスタＨＶ２４と、トランジスタＬＶ２６と、トランジスタＨＷ２８と、トランジスタＬＷ３０と、が設けられる。
【００１６】
図２には信号の推移が示される。第１の推移５０は、例えばホールセンサからの、タイミングジェネレータ入力モジュールでの第１の入力信号を示し、第２の推移５２は、タイミングジェネレータ入力モジュールでの第２の入力信号を示し、第３の推移５４は、タイミングジェネレータ入力モジュールでの第３の入力信号を示す。これら入力信号５０、５２、および５４は、入力パターン５６に相当する。
【００１７】
さらに、タイミングジェネレータ出力モジュールでの出力パターン６０、すなわち、第１の出力信号６２と、第２の出力信号６４と、第３の出力信号６６と、第４の出力信号６８と、第５の出力信号７０と、第６の出力信号７２と、が示される。
【００１８】
図３では、全体に符号１００が付された、記載される回路構成の一実施形態がブロック図に示される。回路構成は、タイミングジェネレータ入力モジュール１０２と、２つのＰＷＭ生成器１０６および１０８を備えたタイミングモジュール出力モジュール１０４と、信号評価モジュール１１０と、を備える。
【００１９】
３つの入力信号１２０、１２２および１２４が、タイミングジェネレータ入力モジュール１０２に入力される。これら入力信号は、入力パターン１２５を形成する。有効ビットと共に、これら信号は信号評価モジュール１１０内へと与えられる。この信号評価モジュール１１０から、入力パターン１２５にしたがって、８つの出力パターン１３０が出力されうる。
【００２０】
タイミングジェネレータ出力モジュール１０４は、選択された出力パターン１３０に対応して８つの出力信号を出力し、当該出力信号のうち、この図には、第１の出力信号１３２（チャネル０）と、第８の出力信号１３４（チャネル７）とが示される。
【００２１】
タイミングジェネレータ入力モジュール１０２での入力信号１２０、１２２および１２４は、ＢＬＤＣモータに由来し、現在のモータの状態を示している。典型的に、３つのセンサ信号が関わっている。入力口で予期される入力パターンまたは信号パターン１２５は、以前に、ソフトウェアによって信号評価モジュール１１０に格納されたものである。各入力パターン１２５に対して、自由に設定可能な出力パターン１３０が結合される。出力パターン１３０は、信号評価モジュール１１０に格納されており、ソフトウェアにより常に変更されうる。したがって、駆動時間の間にモータ駆動を切り替えることが可能である。
【００２２】
入力パターン１２５にしたがって、対応する出力パターンが、新しいパターンが検出された直後に、タイミングジェネレータ出力モジュール１０４の出力口に接続され、または、例えば出力信号のエッジに同期して遅らされて、タイミングジェネレータ出力モジュール１０４の出力口に接続される。８つの入力および出力パターンまで設定することが可能である。ある位相のためのＰＷＭは常に、自身のＰＷＭ生成器で生成され（タイミングジェネレータ出力モジュール１０４のチャネル０）、プログラムされた出力パターン１３０にしたがって、対応する出力口に接続される。
【００２３】
切り替えの瞬間に短いスイッチングパルスが発生することを防止するために、切り替えは、ＰＷＭ信号に同期して行われ、または、さらなる別のＰＷＭチャネル（タイミングジェネレータモジュール１０４のチャネル２）を介して引き起こされる。このことは、例えば回転数またはモータの種類のようなモータパラメータに依存するため、どのトリガを利用するかについては自由に選択することができる。
【００２４】
新しい入力パターン１２５が検出された場合に、信号評価モジュール１１０は、モータの対応する回転方向を報知する。プログラムされていない入力パターン１２５が検出された場合、または、入力パターン１２５が読み飛ばされた場合には、信号評価モジュール１１０は、このことを、ＣＰＵへの割り込みによりシグナリングする。
【００２５】
センサ無しで位置検出が行われる場合には（Ｂａｃｋ−ＥＭＦ、逆起電力）、評価モジュールが必要である。しかしながら、評価モジュールは、（例えばホールセンサのように）整流切り替えをシグナリングするのではなく、Ｂａｃｋ−ＥＭＦ（逆起電力）電圧の零交差をシグナリングする。この零交差は、次の整流よりも３０°（電気的角度）早い。したがって、本方法では、整流を３０°分遅らせる必要がある。
【００２６】
信号評価モジュール１１０が新しい入力パターン１２５を検出した場合には、いわゆるＮＩＰＤ信号によって、タイミングジェネレータ出力モジュール１０４のチャネル２が起動される。
【００２７】
タイミングジェネレータ１０４のチャネル２は、パルスを１つ（ＯｎｅＳｈｏｔ）を出力し、次の整流を引き起こす。
【００２８】
ＣＰＵは、３０°の遅延を計算してタイミングジェネレータ出力モジュール１０４のチャネル２に書き込む必要がある。
【００２９】
常に出力口のうちの１つに印加されるＰＷＭは、タイミングジェネレータ出力モジュール１０４のチャネル０内で生成される。タイミングジェネレータ出力モジュール１０４のチャネル１上では追加的に、例えば、ハイ（Ｈｉｇｈ）スイッチおよびロー（Ｌｏｗ）スイッチ（例えばＨＵ＋ＬＵ）を同時に駆動するために、反転されたＰＷＭ信号を生成することが可能である。この機能は、かなりの数のエンジン駆動形態において必要である。その際に、ＨＵ＋ＬＵは、同時に作動されてはならない。確実な遅延時間を得るために、タイミングジェネレータ出力モジュール１０４のチャネル内にあるトリガの仕組みを利用することが可能である。
【００３０】
信号評価モジュール１１０と、タイミングジェネレータ入力モジュール１０２と、タイミングジェネレータ出力モジュール１０６とは、ＢＬＤＣ駆動のための三相交流電圧を生成する。最終段ドライバにしたがって、出力信号が、３つまたは６つのタイミングジェネレータ出力口で出力される必要がある。信号の出力は、モータから返される入力パターンに依存する。上記駆動のための三相のうちの二相は、通常では静的に切り変えられ、第３の位相がＰＷＭ信号を出力し、したがって、回転トルクを決定する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年9月28日(2012.9.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機（１０）を駆動する方法であって、信号評価モジュール（１１０）には複数の出力パターン（６０、１３０）が格納され、その際に、入力パターン（５６、１２５）が予め設定され、前記入力パターン（５６、１２５）にしたがって、前記出力パターン（６０、１３０）のうちの１つが出力され、前記出力パターン（６０、１３０）のうちの前記１つにより、前記電動機（１０）が駆動される、方法。
【請求項２】
ＢＬＤＣモータが駆動される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記出力パターン（６０、１３０）は少なくとも１つのＰＷＭ信号を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記入力パターン（５６、１２５）は前記電動機により出力される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
出力パターン（６０、１３０）に対する入力パターン（５６、１２５）の割り当ては自由に設定可能である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記出力パターン（６０、１３０）は遅らされずに出力される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記出力パターン（６０、１３０）は遅らされて出力される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
出力パターン（６０、１３０）の切り替えはトリガにより引き起こされて行われる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
電動機（１０）を駆動する回路構成であって、タイミングジェネレータ入力モジュール（１０２）と、タイミングジェネレータ出力モジュール（１０４）と、信号評価モジュール（１１０）と、を備え、前記信号評価モジュール（１１０）には、前記電動機（１０）を駆動するための複数の出力パターン（６０、１３０）が格納され、前記複数の出力パターン（６０、１３０）は、入力パターン（５６、１２５）に割り当てられ、前記回路構成（１００）は、出力パターン（６０、１３０）を出力するよう構成される、回路構成。
【請求項１０】
前記回路構成は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法を実施するための回路構成である、請求項９に記載の回路構成。
【請求項１１】
前記回路構成は、前記出力パターン（６０、１３０）に少なくとも１つのＰＷＭ信号が含まれるよう構成される、請求項９、または１０に記載の回路構成。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
図３では、全体に符号１００が付された、記載される回路構成の一実施形態がブロック図に示される。回路構成は、タイミングジェネレータ入力モジュール１０２と、２つのＰＷＭ信号生成器１０６および１０８を備えたタイミングモジュール出力モジュール１０４と、信号評価モジュール１１０と、を備える。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
入力パターン１２５にしたがって、対応する出力パターンが、新しいパターンが検出された直後に、タイミングジェネレータ出力モジュール１０４の出力口に接続され、または、例えば出力信号のエッジに同期して遅らされて、タイミングジェネレータ出力モジュール１０４の出力口に接続される。８つの入力および出力パターンまで設定することが可能である。ある位相のためのＰＷＭ信号は常に、自身のＰＷＭ信号生成器で生成され（タイミングジェネレータ出力モジュール１０４のチャネル０）、プログラムされた出力パターン１３０にしたがって、対応する出力口に接続される。
【手続補正５】
【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】
常に出力口のうちの１つに印加されるＰＷＭ信号は、タイミングジェネレータ出力モジュール１０４のチャネル０内で生成される。タイミングジェネレータ出力モジュール１０４のチャネル１上では追加的に、例えば、ハイ（Ｈｉｇｈ）スイッチおよびロー（Ｌｏｗ）スイッチ（例えばＨＵ＋ＬＵ）を同時に駆動するために、反転されたＰＷＭ信号を生成することが可能である。この機能は、かなりの数のエンジン駆動形態において必要である。その際に、ＨＵ＋ＬＵは、同時に作動されてはならない。確実な遅延時間を得るために、タイミングジェネレータ出力モジュール１０４のチャネル内にあるトリガの仕組みを利用することが可能である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
信号評価モジュール１１０と、タイミングジェネレータ入力モジュール１０２と、タイミングジェネレータ出力モジュール１０４とは、ＢＬＤＣ駆動のための三相交流電圧を生成する。最終段ドライバにしたがって、出力信号が、３つまたは６つのタイミングジェネレータ出力口で出力される必要がある。信号の出力は、モータから返される入力パターンに依存する。上記駆動のための三相のうちの二相は、通常では静的に切り変えられ、第３の位相がＰＷＭ信号を出力し、したがって、回転トルクを決定する。
【国際調査報告】
2013524750.tif 000006
2013524750.tif 000007
2013524750.tif 000008
2013524750.tif 000009
2013524750.tif 000010
2013524750.tif 000011