(57)【要約】本発明は、その出力段が電子制御ユニットを介してＰＷＭ制御信号を用いて起動制御可能であり、かつ供給電圧によって給電可能である、電子的に整流（コミュテート）可能なモータに関している。過負荷保護機能による最大負荷に対する制限は、本発明によれば、供給電圧の大きさとＰＷＭ制御信号のための予め設定される目標値の大きさに依存して、少なくともモータの定格電圧を上回ってからは、出力段のためのＰＷＭ制御信号のパルス幅が、当該モータならびに電子構成部品の過負荷をモータ出力の制限によって回避するパルス幅まで低減可能であるように構成されて達成される。
2004500793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子的に整流（コミュテート）可能なモータであって、その出力段が電子制御ユニットを介してＰＷＭ制御信号を用いて起動制御可能であり、かつ供給電圧によって給電可能である形式のものにおいて、
供給電圧（Ｕｂａｔｔ）の大きさとＰＷＭ制御信号のための予め設定される目標値（ＰＷＭｓｏｌｌ）の大きさに依存して、少なくともモータの定格電圧（Ｕｎｅｎｎ＝１３Ｖ）を上回ってからは、出力段（ＥＳＴ）のためのＰＷＭ制御信号（ＰＷＭ′ｅｎｄ）のパルス幅（ＩＤ）が、当該モータならびに電子構成部品の過負荷をモータ出力の制限によって回避するパルス幅（ＩＤ）まで低減可能であるように構成されていることを特徴とする電子的に整流可能なモータ。
【請求項２】
パルス幅（ＩＤ′）の低減が、給電電圧（Ｕｂａｔｔ）の増加を用いて線形的にまたは非線形的に低減させるべく実施される、請求項１記載の電子的に整流可能なモータ。
【請求項３】
パルス幅（ＩＤ′）の低減は、予め設定される目標値（ＰＷＭｓｏｌｌ）の増大と供給電圧（Ｕｂａｔｔ）の増加を用いて、低下の増大を伴わせて実施される、請求項１または２記載の電子的に整流可能なモータ。
【請求項４】
制御ユニット（ＳＴＥ）に補正ユニット（ＫＥ）が対応付けられており、該補正ユニット（ＫＥ）は、予め設定される目標値（ＰＷＭｓｏｌｌ）に応じて求められた、モータ出力段（ＥＳＴ）のためのＰＷＭ制御信号（ＰＷＭｅｎｄ）を、供給電圧（Ｕｂａｔｔ）の大きさに依存して不変のままかもしくは低減されたＰＷＭ制御信号（ＰＷＭ′ｅｎｄ）として当該モータ出力段（ＥＳＴ）に転送する、請求項１から３いずれか１項記載の電子的に整流可能なモータ。
【請求項５】
モータ（Ｍ）の定格電圧（Ｕ＝１３Ｖ）に到達するまでは、予め設定される目標値（ＰＷＭｓｏｌｌ）に基づいて制御ユニット（ＳＴＥ）により求められた、モータ出力段（ＥＳＴ）のためのＰＷＭ制御信号（ＰＷＭｅｎｄ）を不変のまま当該モータ出力段（ＥＳＴ）に転送可能であり、供給電圧（Ｕｂａｔｔ）の増加を用いて始めて予設定に相応して補正ユニット（ＫＥ）によりパルス幅（ＩＤ′）の低減が可能である、請求項４記載の電子的に整流可能なモータ。
【請求項６】
補正ユニット（ＫＥ）が制御ユニット（ＳＴＥ）内に統合されており、当該統合ユニットが、供給電圧（Ｕｂａｔｔ）の大きさに依存してＰＷＭ制御信号（ＰＷＭｅｎｄないしＰＷＭ′ｅｎｄ）を不変のままかもしくは低減されたパルス幅（ＩＤ′）で当該モータ（Ｍ）の出力段（ＥＳＴ）に送出する、請求項４または５記載の電子的に整流可能なモータ。
【請求項７】
モータ（Ｍ）の出力段（ＥＳＴ）のためのＰＷＭ制御信号（ＰＷＭ′ｅｎｄ）のパルス幅（ＩＤ′）の低減は、当該モータ（Ｍ）の回転数（Ｎ）の大きさに依存して実施される、請求項１から６いずれか１項記載の電子的に整流可能なモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、その出力段が電子的な制御ユニットを介してＰＷＭ制御信号を用いて起動制御可能であり、かつ供給電圧によって給電可能である、電子的に整流（コミュテート）可能なモータに関している。
【０００２】
この種のモータでは、電子的な制御ユニットがモータの出力段の電流通流を担っている。この出力段は通常は、半導体スイッチと巻線からなっている。制御ユニットは、通常はコーナーモード条件（Ｅｃｋｂｅｔｒｉｅｂｓｂｅｄｉｎｇｕｎｇｅｎ）に沿って設計仕様されている。モータが、例えばファンを駆動する時は、電流がモータの回転数と共に指数的に上昇する。それに対してモータ回転数は、供給電圧と線形的に上昇する。この種のファンは、自動車に用いられており、その搭載バッテリによって給電される。故にこれらのモータは、定格電圧が例えば１３Ｖで設計仕様されているが、しかしながらこのモータは、基本的には大体１６Ｖの電圧までは確実に動作し機能するように設計されなければならない。但しファンは所要のファン出力を定格電圧のもとで出せるようにしなければならない。従って、より高いバッテリ電圧のもとで得られる必要以上に高いファン出力はむだということになる。つまりこの設定に関する条件とは、モータとその電子構成部品が１６Ｖの高い電力のもとでも十分なように設計仕様されなければならないことである。
【０００３】
本発明の課題は、冒頭に述べたような形式の電子的に整流可能なモータにおいて、このモータがその電子構成部品と共に定格電圧によって設定される負荷に制限され、供給電圧が定格電圧を上回った場合でも過負荷から確実に保護されるように改善を行うことである。
【０００４】
この課題は本発明により、供給電圧の大きさとＰＷＭ制御信号のための予め設定される目標値の大きさに依存して、少なくともモータの定格電圧を上回ってからは、出力段のためのＰＷＭ制御信号のパルス幅が、当該モータならびに電子構成部品の過負荷をモータ出力の制限によって回避するパルス幅まで低減可能であるように構成されて解決される。
【０００５】
このモータ出力段に対するＰＷＭ制御信号の制御を用いることによって、最大負荷が定格電圧と最大目標値によって設定され、高い供給電圧のもとで自動的に高まらないことが達成される。それ故にこのモータとその電子構成部品は、当該負荷に対してのみ設計仕様されるだけでよく、過負荷からは保護される。
【０００６】
パルス幅の低減は、構成に従って次のように行われ得る。すなわちパルス幅の低減が供給電圧の増加と共に線形的にまたは非線形的に低減すべく行われ、あるいはまたパルス幅の低減が予め設定される目標値の増大と供給電圧の増加と共に低下の増大を伴わせて実施される。その際後者のケースでは次のような事実が有利に利用される。すなわち、比較的小さい予め定められる目標値のもとではモータとその電子構成部品の負荷が比較的小さい電流によって僅かである。
【０００７】
パルス幅の低減は、設計仕様に応じて次のようにして制御ユニットに関連付けられる。すなわち制御ユニットに補正ユニットが対応付けられており、該補正ユニットは、予め設定される目標値に応じて求められた、モータ出力段のためのＰＷＭ制御信号を、供給電圧の大きさに依存して不変のままかもしくは低減されたＰＷＭ制御信号として当該モータ出力段に転送する、並びにモータの定格電圧に到達するまでは、予め設定される目標値に基づいて制御ユニットにより求められた、モータ出力段のためのＰＷＭ制御信号を不変のまま当該モータ出力段に転送可能であり、供給電圧の増加を用いて始めて予設定に相応して補正ユニットによりパルス幅の低減が可能である。
【０００８】
補正ユニットは制御ユニット内に統合されてもよい。この制御ユニットは、供給電圧の大きさに依存してＰＷＭ制御信号を不変のままかもしくは低減されたパルス幅で当該モータの出力段に送出する。
【０００９】
この保護回路のもとでは、供給電圧の代わりにモータの回転数も検出可能であり、これをＰＷＭ制御信号のパルス幅低減のために利用することもできる。さらに本発明の枠内では、２つの値、すなわち供給電圧と回転数の両方の値をＰＷＭ制御信号のパルス幅の低減のために関与させてもよい。
【００１０】
次に本発明を図面に示されている実施例に基づいて以下の明細書で詳細に説明する。この場合、
図１は、ＰＷＭ制御信号のパルス幅の低減機能を備えた電子的に整流可能なモータの制御をブロック回路図で示したものであり、
図２は、出力制限を有するエンジン特性曲線を示した図であり、
図３は、通常のパルス幅と低減されたパルス幅を有するＰＷＭ制御信号を示した図であり、
図４は、供給電圧に依存したパルス幅の経過特性を示した図であり、
図５は、ＰＷＭ制御信号に対して種々異なって設定された目標値のケースにおける、供給電圧に依存したパルス幅の経過特性を示した図である。
【００１１】
実施例
図１には、本発明による電子的に整流可能なモータの主要なユニットが概略的に示されている。しかしながらこの図は、構造的な分離形態を意味するものではなく、単に機能の説明を分り易くするために利用しているだけのものである。
【００１２】
制御ユニットＳＴＥは、モータのＰＷＭ制御信号のための目標値ＰＷＭｓｏｌｌを設定する。このユニットは例えばポテンショメータを用いてマニュアルで設定してもよいし、当該モータによって駆動されるファンに対する低めの回転数と高めの回転数の設定のために用いられてもよい。この制御ユニットＳＴＥの中にはエンジン特性曲線がファイルされており、この特性曲線は、関数ＰＷＭｅｎｄ＝ｆ（ＰＷＭｓｏｌｌ）で強調されている。この場合ＰＷＭｅｎｄ はモータの出力段ＥＳＴのためのＰＷＭ制御信号に相当し、既に図３による制御信号のパルス幅ＩＤを設定する。
【００１３】
図２に示されているように、この場合定格電圧Ｕｎｅｎｎ＝１３Ｖ及び最大供給電圧Ｕｍａｘ＝１６Ｖに対して、異なるエンジン特性曲線Ｉ−ｆ（Ｍ）とＮ＝ｆ（Ｍ）が生じている。この場合Ｉは電流、Ｍはモーメント、Ｎは回転数を表わしている。定格電圧Ｕｎｅｎｎのもとでは、最大動作点Ａ１が、最大回転数Ｎ１、最大電流Ｉ１及び最大モーメントＭ１と共に負荷に対する限界値として設定される。ここにおいて、供給電圧が最大値Ｕｍａｘに高まると、最大動作点Ａ２が、最大電流Ｉ２、最大回転数Ｎ２、および最大モーメントＭ２と共に生じる。モータとその電子構成部品をこの最大負荷に対して設計使用する必要をなくすために、モータの出力段ＥＳＴの駆動制御は、図１の補正ユニットＫＥによって示されているように補正される。目標値ＰＷＭｓｏｌｌに対する制御ユニットＳＴＥによって求められた、出力段ＥＳＴのＰＷＭ制御信号のための値ＰＷＭｅｎｄは、この補正ユニットＫＥを介して、動作点Ａ２が動作点Ａ１に戻されるように変更される。
【００１４】
このことは、補正ユニットＫＥから送出されるＰＷＭ制御信号ＰＷＭ′ｅｎｄが示されているように供給電圧Ｕｂａｔｔの大きさに依存して行われる。この場合図３に示されているように、パルス幅ＩＤはパルス幅ＩＤ′に低減される。すなわち図４に示されているように、定格電圧Ｕｎｅｎｎを上回ったやや後で、供給電圧Ｕｂａｔｔのさらなる上昇のもとで線形（ａ）にもしくは非線形（ｂ）に低減している。
【００１５】
その際低減の度合いは、図５に示されているように、設定される目標値ＰＷＭｓｏｌｌによって可変である。目標値ＰＷＭｓｏｌｌが小さければ、低減の降下は目標値が大きい場合よりもフラットになる。これは図５において供給電圧Ｕｂａｔｔに依存してＰＷＭ制御信号ＰＷＭ′ｅｎｄの低減されるパルス幅ＩＤ′の様々な特性曲線が示している。
【００１６】
ここにおいてはさらに補足的に、パルス幅ＩＤの補正が制御ユニットＳＴＥ自体によって実施されてもよいことと、パルス幅ＩＤの低減のためのパラメータとして供給電圧Ｕｂａｔｔの代わりに回転数Ｎが利用されてもよいこと、さらに付加的に供給電圧Ｕｂａｔｔが利用可能であることも述べておく。
【図面の簡単な説明】
【図１】
ＰＷＭ制御信号のパルス幅の低減機能を備えた電子的に整流可能なモータの制御をブロック回路図で示したものである。
【図２】
出力制限を有するエンジン特性曲線を示した図である。
【図３】
通常のパルス幅と低減されたパルス幅を有するＰＷＭ制御信号を示した図である。
【図４】
供給電圧に依存したパルス幅の経過特性を示した図である。
【図５】
ＰＷＭ制御信号に対して種々異なって設定された目標値のケースにおける、供給電圧に依存したパルス幅の経過特性を示した図である。
【図２】
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【国際公開パンフレット】
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2004500793.tif 000005
2004500793.tif 000006
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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2004500793.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成13年7月12日(2001.7.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
電子的に整流（コミュテート）可能なモータであって、その出力段が電子制御ユニットを介してＰＷＭ制御信号を用いて起動制御可能であり、かつ供給電圧によって給電可能であり、この場合、供給電圧の大きさと予め設定される目標値の大きさに依存して、ＰＷＭ制御信号のパルス幅が、モータの過負荷を保護するように低減可能である、電子的に整流（コミュテート）可能なモータにおいて、
供給電圧（Ｕｂａｔｔ）の定格電圧（例えばＵｎｅｎｎ＝１３Ｖ）までは、出力段（ＥＳＴ）のための動作ＰＷＭ制御信号（ＰＷＭ′ｅｎｄ）が、所定の動作目標値（ＰＷＭｓｏｌｌ）によって定められており、
前記定格電圧（Ｕｎｅｎｎ）を上回った後で始めて前記ＰＷＭ制御信号（ＰＷＭ′ｅｎｄ）が供給電圧（Ｕｂａｔｔ）の増加と共にパルス幅（ＩＤ）において、線形的にまたは非線形的に低減可能（ＰＷＭ′ｅｎｄ）であるように構成されていることを特徴とする、電子的に整流可能なモータ。
【国際調査報告】
2004500793.tif 000019
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