(57)【要約】  電気式過給機におけるモータを制御するための制御システム（１）であって、システム（１）は、入力変数上限挙動（７）（例えば、全負荷曲線）を含むメモリモジュールと、入力変数上限挙動（７）を適用して、モータの速度を、実際の速度から目標速度に向けて変えるために必要な入力変数（例えば、トルク）に対して入力変数上限（例えば、トルク上限）を設けるように構成されたプロセッサとを備える。入力変数上限挙動（７）における入力変数上限は、モータの速度に応じて変わることが好ましい。入力変数上限挙動（７）は、モータによる様々な電力消費をそれぞれが達成するように設計された複数の様々な入力変数上限挙動（７）から選択されることが好ましい。
2017503463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの速度を実際の速度から目標速度へと変えるときの電気式過給機における前記モータを制御する方法であって、前記方法は、
（ｉ）前記モータの前記速度を、前記実際の速度から前記目標速度に向けて変えるために必要な入力変数の大きさを決定するステップ、
（ｉｉ）必要な前記入力変数に対して入力変数上限を設け、それにより、入力変数設定点を確立するステップ、及び、
（ｉｉｉ）前記入力変数設定点に応じて前記モータに電流を供給するステップ、
の繰り返しのステップを含み、
前記モータの前記速度に応じて、前記入力変数上限の前記大きさが変化し、前記入力変数上限の前記大きさの変化は、前記モータにより消費される電流が事前に決められた閾値未満に維持されるように事前に決められることを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記入力変数上限が、複数の様々な入力変数上限挙動から予め選択された入力変数上限挙動に基づいており、各入力変数上限挙動に対して、前記入力変数上限の前記大きさが、前記モータの速度に応じて変化し、また前記入力変数上限の大きさの変化は、前記モータにより消費される電流が、各閾値未満に維持されるように事前に決められる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
モータの速度を実際の速度から目標速度へと変えるときの電気式過給機における前記モータを制御する方法であって、前記方法は、
（ｉ）前記モータの前記速度を、前記実際の速度から前記目標速度に向けて変えるために必要な入力変数の大きさを決定するステップ、
（ｉｉ）必要な前記入力変数に対して入力変数上限を設け、それにより、入力変数設定点を確立するステップ、及び、
（ｉｉｉ）前記入力変数設定点を生成するために、前記入力変数に応じて前記モータに電流を供給するステップ
を含み、
前記入力変数上限は、複数の様々な入力変数上限挙動から予め選択された入力変数上限挙動に基づいており、前記複数の入力変数上限挙動のそれぞれが、前記モータによる様々な電力消費を達成するように設計されることを特徴とする、方法。
【請求項４】
前記複数の入力変数上限挙動から、前記入力変数上限挙動を選択するステップを含む、請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
前記複数の入力変数上限挙動から選択された前記入力変数上限挙動を受け取るステップを含む、請求項２または３に記載の方法。
【請求項６】
前記入力変数上限挙動が、電源で利用可能な電力量に応じて選択される、請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
前記モータが、スイッチドリラクタンスモータである、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記入力変数はトルクであり、したがって、前記方法は、
（ｉ）前記モータの前記速度を、前記実際の速度から前記目標速度に向けて変えるために必要な前記トルクを決定するステップ、
（ｉｉ）必要な前記トルクに対してトルク上限を設け、それにより、トルク設定点を確立するステップ、及び、
（ｉｉｉ）前記トルク設定点を生成するために前記モータに電流を供給するステップ、
の繰り返しのステップを含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記モータに供給される電流の少なくとも１つの制御特性の値が、トルク設定点マップから求められる、請求項７に従属する場合の請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記電流の少なくとも１つの制御特性がオン角度である、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
モータの速度を実際の速度から目標速度へと変えるときの電気式過給機における前記モータを制御するための制御システムであって、
入力変数上限挙動を含むメモリモジュールと、
前記入力変数上限挙動を適用して、前記モータの前記速度を、前記実際の速度から前記目標速度に向けて変えるために必要な入力変数に対して入力変数上限を設けるように構成されたプロセッサと
を備え、
前記モータの前記速度に応じて、前記入力変数上限挙動における前記入力変数上限が変化し、前記入力変数上限の変化は、前記モータにより消費される電流が閾値未満に維持されるように事前に決められることを特徴とする、制御システム。
【請求項１２】
モータの速度を実際の速度から目標速度へと変えるときの電気式過給機における前記モータを制御するための制御システムであって、
入力変数上限挙動を含むメモリモジュールと、
前記入力変数上限挙動を適用して、前記モータの前記速度を、前記実際の速度から前記目標速度に向けて変えるために必要な入力変数に対して入力変数上限を設けるように構成されたプロセッサと
を備え、
前記入力変数上限挙動は、複数の様々な入力変数上限挙動から予め選択されており、前記複数の入力変数上限挙動のそれぞれが、前記モータによる様々な電力消費を達成するように設計されることを特徴とする、制御システム。
【請求項１３】
複数の様々な入力変数上限挙動を含むライブラリを備える、請求項１０または１１に記載の制御システム。
【請求項１４】
前記各入力変数上限挙動について、前記入力変数上限の前記大きさが、前記モータの前記速度に応じて変化し、さらに、前記入力変数上限の大きさの変化は、前記モータにより消費される電流が各閾値未満に維持されるように事前に決められる、請求項１２に記載の制御システム。
【請求項１５】
前記入力変数がトルクである、請求項１１から１４のいずれかに記載の制御システム。
【請求項１６】
請求項１０から１５のいずれかに記載の制御システムと組み合わせた電気式過給機。
【請求項１７】
電気式過給機のための制御システムで使用される入力変数上限挙動のライブラリであって、複数の様々な入力変数上限挙動を含むライブラリ。
【請求項１８】
前記各入力変数上限挙動について、前記入力変数上限の前記大きさが、モータの前記速度に応じて変化し、さらに、前記入力変数上限の大きさの変化は、前記モータにより消費される電流が各閾値未満に維持されるように事前に決められる、請求項１７に記載のライブラリ。
【請求項１９】
入力変数がトルクである、請求項１７または１８に記載のライブラリ。
【請求項２０】
速度を実際の速度から目標速度に向けて変えるときの電気式過給機におけるモータに対する入力変数上限の変化を求める方法であって、
（ｉ）第１の入力変数上限の大きさを測定するステップであり、前記第１の入力変数上限は、第１の速度増分中に消費される電力を閾値未満にするものである、ステップと、
（ｉｉ）複数のさらなる速度増分に対してステップ（ｉ）を繰り返すステップと
を含み、
それにより、複数の入力変数上限を取得して、入力変数上限挙動を生成し、前記入力変数上限挙動は、前記モータにより消費される電流が、少なくとも前記第１の速度増分、およびさらなる速度増分に対して前記閾値未満に維持されるように設計される、方法。
【請求項２１】
前記第１の速度増分、およびさらなる速度増分は、前記実際の速度と前記目標速度の間にある、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記入力変数上限挙動は、前記複数の入力変数上限の間を補間する、請求項２０または２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記方法は、複数の様々な閾値に対して繰り返され、それにより、複数の入力変数上限挙動が取得され、各入力変数上限挙動は、前記モータにより消費される電流が、各閾値未満に維持されるように設計される、請求項２０から２２のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
入力変数がトルクである、請求項２０から２３のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
図４から図６への言及とともに本明細書に記載された、方法および制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの制御に関し、より詳細には、電気式過給機におけるモータの制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気式過給機は、自動車産業における内燃（ＩＣ）機関と共に使用するものとして、ますます魅力的になりつつある。まず、それらは、従来の（直接エンジンで駆動される）過給機と比較してＩＣにおける低い燃料消費量を可能にし、したがって、二酸化炭素の排出を低下させる。それらはまた、より優れた応答性を有することのできる傾向があり、直接エンジンで駆動される過給機よりも高速を得ることができる。
【０００３】
電気式過給機で、（圧縮機要素を駆動するために）スイッチドリラクタンスモータを使用することが、特に有益であることが見出されてきた。電気式過給機におけるスイッチドリラクタンスモータの速度を制御するための以前に提案された制御システムが、図１で示されている。
【０００４】
図１を参照すると、制御システム１０１は、入力を受け取り、過給機におけるモータの目標速度を設定する。この目標速度は、エンジンに対する制御システムにより決定されるが、その詳細は、この特許明細書の目的とは関連性がない。目標速度は、モータの実際の速度入力と比較されて、速度誤差を生成する。
【０００５】
速度誤差は、比例積分（ＰＩ）制御器１０３により受け取られる。ＰＩ制御器１０３は、次いで、モータの速度を、その実際の速度から目標速度に向けて変えるために、適切なトルクを決定する。ＰＩ制御器により決定されるトルクは、「トルク要求」と呼ばれる。
【０００６】
いくつかの状況では、モータにより適用されるトルクの最大値を制限することが望ましい。例えば、トルク要求が高すぎる場合（高トルクは電子装置および／または巻き線に過度の電流を生ずるおそれがある）、そうでなければ生ずる可能性のある、モータにおける巻き線または電子装置への損傷を阻止することが望ましいはずである。したがって、制御システム１は、トルク要求の大きさをトルク上限と比較する。トルク要求の大きさが、トルク上限よりも大きい場合、トルク要求を、その上限値まで減少させる。トルクは、最大のトルク上限に対して調べた後、再度ラベル付けされて、「トルク設定点」と呼ばれる。トルク要求の大きさが、トルク上限よりも小さい場合、トルク要求の大きさは、変更しないままである（そうではあるが、トルク設定点として再度ラベル付けされる）。
【０００７】
トルク上限の挙動は、「全負荷曲線」と呼ばれることが多い。図２は、図１の制御システムの全負荷曲線を示す。垂直軸は、トルク設定点を示し、水平軸は、モータの実際の速度を示す。この場合、トルク上限は、その特定の速度におけるモータの最大の可能なトルクに対して正規化された(normalised)トルクに基づいており、したがって、トルク設定点値は、０から１である。図２から明らかなように、全負荷曲線は、モータの全速度にわたって一定である（トルク設定点＝０．８９８）。これは、このトルクを超えると、モータ効率の著しい減少が見られ、電流が損傷を与える可能性のあるレベルに近づき始めるトルクである。したがって、それは、このトルクを超えると、安全性のため、および／または過度の損失を生ずるため、過給機を動作させることができないトルクである。したがって、いずれかの時点で、図１の制御システムにおけるトルク要求が、０．８９８を超える場合、それは、自動的に０．８９８へと低減されることになる。
【０００８】
入力電流の４つの様々な制御変数（オン角度、オフ角度、フリーホイール、およびパルス幅変調（ＰＷＭ））が、スイッチドリラクタンスモータにより生成されるトルクを支配する。トルク設定点マップ１０５は、特定のトルク設定点を達成するのに必要な各制御変数の入力値を得るために使用される。トルク設定点マップ１０５は、制御変数のそれぞれに対して存在する（すなわち、合計で４つのトルク設定点マップがある）。各マップには、すべてのトルク設定点およびすべてのモータ速度（後者は、供給電圧を基準電圧と比較することにより正規化され、それにより、供給電圧におけるどんな変化も考慮に入れる）に対する制御変数の値が取り込まれる。各制御変数の値は、特定の過給機モータに対して事前に決められており、マップにハード的に組み込まれている。
【０００９】
制御システムが、必要な変数（複数可）の値を取得した後、電流がモータに供給される。このモータ入力は、物理的な応答を生じさせて、新しい実際の速度を生成する。この実際の速度は、制御システムへとフィードバックされ、目標速度と比較されて、前述のステップが繰り返される。
【００１０】
電気式過給機は、高速（例えば、５００００＋ｒｐｍ）で動作する傾向がある。モータが、急速に加速する必要のある場合、トルク設定点は、全負荷曲線により制限される（すなわち、最大のトルク上限で制限される）ことが多い。
【００１１】
図３は、図１の制御システムにより制御された過給機モータが、５０００ｒｐｍから７００００ｒｐｍの目標速度へと加速されたとき（実際には、モータは、５８０００ｒｐｍの最大実速度に達することができるに過ぎない）、トルク設定点、モータ速度、および電流の変化を示すグラフである。このような動作を求めるトルク要求は、常に全負荷曲線を超える。したがって、トルク設定点は、電流が供給されている全体の時間中（０〜１．６秒）最大のトルク上限（すべての速度で一定）に一致する。
【００１２】
このように動作するとき、トルクは、常に、安全に可能であると見なされる最大値となる（すなわち、それを超えるとモータに損傷を与える大幅な危険があり、かつそれを超えると効率が低下する）。これは、消費される電流がまた、常に安全に可能であると見なされる最大値になることを意味する。消費される電流におけるこの不変性、したがって、電力消費(power consumption)は、望ましいものではない。例えば、電池の残りが少なくなっているとき、大量の電力を消費することは望ましくないはずである。さらにこの最大レベルで長期にわたる電流は、なお潜在的に過給機に対して何らかの損傷を生ずるおそれもある。
【００１３】
代替的な制御システムが提案されてきた。この代替的な構成（図示せず）では、制御システムは、速度設定点を低下させる（最終的な目標速度としての目標速度を有するのではなく、目標速度を実質的に逐次増加させる）。これは、普通であればトルク要求が急激に増加するのを滑らかにし、したがって、大量の電流を急激に、かつ長期間にわたって消費するのを回避する。しかし、電力は次善の方法で使用され、また過給機は、比較的遅い応答時間を有する傾向がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、前述の不利な点の少なくともいくつかを軽減する、または克服することを求める。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の第１の態様によれば、モータの速度を実際の速度から目標速度へと変えるときの電気式過給機におけるモータを制御する方法が提供され、前記方法は、
（ｉ）モータの速度を、実際の速度から目標速度に向けて変えるために必要な入力変数の大きさを決定するステップ、
（ｉｉ）必要な入力変数に対して入力変数上限を設け、それにより、入力変数設定点を確立するステップ、及び、
（ｉｉｉ）前記入力変数設定点に応じてモータに電流を供給するステップ、
の繰り返しのステップを含み、
モータの速度に応じて、入力変数上限の大きさが変化し、入力変数上限の大きさの変化は、モータにより消費される電流が事前に決められた閾値未満に維持されるように事前に決められることを特徴とする。
【００１６】
本発明は、入力変数上限挙動（すなわち、全負荷曲線）を、モータにより消費される電流が、常に特定の閾値に可能な限り近くに留まるように設計できるものと理解している。これは、モータの速度に応じて、入力変数上限の大きさを変えることにより達成される。したがって、モータにより消費される電流が、事前に決められた量（閾値）未満に、またはその量に確実に留まるように、全負荷曲線を適応させることができ、より予測可能な電力消費を保証する。それはまた、速度設定点が変化する以前に提案された構成よりも電力のより効率的な使用、および迅速な応答を可能にする。
【００１７】
閾値は、一定の閾値であることが好ましい。モータは、モータが安全に動作できる最大トルクを有することができる（例えば、それを超えるとモータの効率が著しく減少することが分かっており、また電流が、損傷を与える可能性のあるレベルに近づき始めるトルク）。モータは、安全に可能であると見なされる最大電流を有することができる（例えば、モータが、安全に動作できる最大トルクを生成するときに消費される電流）。閾値は、安全に可能であると見なされる最大電流よりも少ないことが好ましい。閾値は、安全に可能であると見なされる最大電流の８０％またはそれ未満とすることができる。閾値は、安全に可能であると見なされる最大電流の６０％またはそれ未満とすることができる。事前に決められた閾値は、事前に選択された閾値とすることができる。方法は、閾値を事前に選択するステップを含むことができる。入力変数上限の大きさの変化は、（モータにより消費される電流が事前に決められた閾値未満に維持されるように）事前に設計することができる。方法は、入力変数上限の大きさの変化を事前に設計するステップを含むことができる。
【００１８】
原理的には、制御システムは、常に同じ全負荷曲線（上記で述べた発明に従って設計されたもの）を使用するように構成することもできる。例えば、常に電流の特定の大きさを消費するモータの予測可能性を有することは有益であり得る。しかし本発明の好ましい実施形態では、入力変数上限は、複数の様々な入力変数上限挙動から予め選択された入力変数上限挙動に基づく。各入力変数上限挙動について：入力変数上限の大きさは、モータの速度に応じて変わることができ、また入力変数上限の大きさにおける変化を、モータにより消費される電流が、各事前に決められた閾値未満に維持されるように、事前に決めることができる。
【００１９】
複数の入力変数上限挙動（すなわち、全負荷曲線）を提供することができ、それぞれは、目標速度に達するのに消費される電流が、確実に各閾値未満に維持されるように構成される。この方法では、状況（例えば、利用可能な電力、必要な応答性など）に応じて、様々な全負荷曲線を使用することができる。過給機を他の構成要素と共により容易に試験できるようにするので、製品開発および過給機の試験中に利用可能な様々な全負荷曲線を有することはまた、有用であると考えられる（例えば、自動車の製造業者は、過給機の電力消費を低下させることを望む可能性があり、このトレードオフが他で利益を有するかどうか（例えば、電池の寿命、または電池から他の構成要素を動作させる能力など）を調べる）。
【００２０】
方法は、複数の入力変数上限挙動から、入力変数上限挙動を選択するステップを含むことができる。したがって、制御システムそれ自体が、入力変数上限挙動を選択することができる。例えば、制御システムは、エンジン管理システムから入力を受け取ることができ、その入力から、制御システムは、どの入力変数上限挙動を選択するかを決定する。
【００２１】
本発明の他の実施形態では、方法は、複数の入力変数上限挙動から選択された入力変数上限挙動を受け取るステップを含むことができる。したがって、制御システムには、使用する特定の入力変数上限挙動が供給され得る。例えば、入力変数上限挙動の選択は、制御システム外で行うことができ、また選択された入力変数上限挙動は、制御システムにより受け取ることができる。入力変数上限挙動は、例えば、ユーザにより選択することができる（例えば、ユーザが、「スポーツ」モードで、または「節約」モードで動作させることを望む場合、それぞれ高い電流閾値、および低い電流閾値を有する入力変数上限挙動を選択することができる）。入力変数上限挙動は、例えば、エンジン管理システムにより選択することができる（例えば、エンジン管理システムが低下した電池を検出した場合、それは、低い電流閾値を有する挙動を選択することができる）。
【００２２】
本発明は、より予測可能な、過給機モータによる電力消費を提供することを求める。これは、電力消費を特定の状況に適応させることを可能にする。入力変数上限挙動は、電源で利用可能な電力量に応じて選択することができる。電源は、モータに電力を供給するための電源であることが好ましい。電源は、例えば、電池またはウルトラキャパシタとすることができる。
【００２３】
好ましい実施形態では、モータは、スイッチドリラクタンスモータである。
【００２４】
入力変数は、モータのトルクに影響を与える変数であることが好ましい。入力変数は、必ずしも単独で決定するものではないが、モータのトルクに影響を与えることができる。例えば、スイッチドリラクタンスモータでは、トルクは、オフ角度、フリーホイール、およびＰＷＭなどの他の変数により影響されるよりも大きくオン角度により影響され得る。したがって、入力変数はオン角度とすることができる。このような構成は、オン角度の大きさが、トルクの大きさに近似的に比例するので、少なくともモータの大まかな制御の形態を与えることになる。しかし、本発明の好ましい実施形態では、入力変数はトルクである。本明細書における「入力変数」へのいずれの参照も、本発明の好ましい実施形態では、「トルク」で置き換えることができる。入力変数としてトルクを使用することは、モータの正確な制御を可能にするので、特に有益であることが分かってきた。例えば、トルクを入力変数として使用することにより、かつトルク設定点を確立することにより、いくつかの様々な制御特性（例えば、オン角度、オフ角度など）を、それぞれ、そのトルク設定点を達成するように特に適応させることができる。
【００２５】
モータに供給され得る電流の少なくとも１つの制御特性の値を、トルク設定点マップから求められる。トルク設定点マップは、通常、トルク設定点および実際の速度の各値に対する制御特性の事前に決められた値を含む。値は、マップから直接得ることができる。いくつかの実施形態では、それは、マップの２つ以上の隣接する値間で補間することができる。
【００２６】
電流の少なくとも１つの制御特性は、オン角度とすることができる。電流の複数の制御特性（例えば、オフ角度、フリーホイール、パルス幅変調（ＰＷＭ）など）の値は、複数の各トルク設定点マップから求めることができる。
【００２７】
本発明の別の態様によれば、モータの速度を実際の速度から目標速度へと変えるときの電気式過給機におけるモータを制御するための制御システムが提供され、システムは、
入力変数上限挙動を含むメモリモジュールと、
入力変数上限挙動を適用して、モータの速度を、実際の速度から目標速度に向けて変えるために必要な入力変数に対して入力変数上限を設けるように構成されたプロセッサとを備え、
モータの速度に応じて、入力変数上限挙動における入力変数上限が変化し、入力変数上限の変化は、モータにより消費される電流が閾値未満に維持されるように事前に決められていることを特徴とする。
【００２８】
制御システムは、複数の様々な入力変数上限挙動を含むライブラリを備えることができる。したがって、制御システムは、必要に応じて、複数の様々な入力変数上限挙動にアクセスすることができる。各入力変数上限挙動について：入力変数上限の大きさは、モータの速度に応じて変化することができ、また入力変数上限の大きさの変化は、モータにより消費される電流が、各事前に決められた閾値未満に維持されるように事前に決めることができる。
【００２９】
本発明の別の態様によれば、本明細書における本発明のいずれかの態様による制御システムと組み合わせた電気式過給機が提供される。過給機は、圧縮された給気を内燃機関に供給するように構成することができる。エンジンは、自動車で使用されるものであることが好ましい。エンジンは、比較的小容量のエンジンであることが好ましい。エンジンは、４リットル以下であることが好ましく、より好ましくは、３リットル以下であり、さらに好ましくは２リットル以下である。エンジンは自動車のものとすることができる。自動車は、３．５トン未満とすることができ、より好ましくは２トン未満とすることができる。
【００３０】
本発明の別の態様によれば、電気式過給機のための制御システムで使用される入力変数上限挙動のライブラリが提供され、ライブラリは、複数の様々な入力変数上限挙動を含む。各入力変数上限挙動について：入力変数上限の大きさは、モータの速度に応じて変えることができ、また入力変数上限の大きさの変化は、モータにより消費される電流が、各事前に決められた閾値未満に維持されるように事前に決めることができる。入力変数は、トルクであることが好ましい。
【００３１】
入力変数上限挙動は、経験的に決定することができる。本発明の別の態様によれば、速度を実際の速度から目標速度に向けて変えるときの電気式過給機におけるモータに対する入力変数上限の変化を決定する方法が提供され、前記方法は、
（ｉ）第１の入力変数上限の大きさを測定するステップであって、第１の入力変数上限は、第１の速度増分中に消費される電力を閾値未満にするものである、ステップと、
（ｉｉ）複数のさらなる速度増分に対してステップ（ｉ）を繰り返すステップと
を含み、
それにより、複数の入力変数上限を取得して、入力変数上限挙動を生成し、入力変数上限挙動は、モータにより消費される電流が、少なくとも第１の速度増分、およびさらなる速度増分に対して閾値未満に維持されるように設計される。例えば、入力変数上限挙動は、経験的に決定することができる。第１の速度増分およびさらなる速度増分は、実際の速度と目標速度の間にあることができる。入力変数上限挙動は、複数の入力変数上限の間を補間する。方法は、複数の様々な閾値に対して繰り返され、それにより、複数の入力変数上限挙動を取得することができ、各入力変数上限挙動は、モータにより消費される電流が、各閾値未満に維持されるように設計される。入力変数はトルクとすることができる。
【００３２】
本発明のさらに別の態様によれば、モータの速度を実際の速度から目標速度へと変えるときの電気式過給機におけるモータを制御する方法が提供され、方法は、
（ｉ）モータの速度を、実際の速度から目標速度に向けて変えるために必要な入力変数の大きさを決定するステップと、
（ｉｉ）必要な入力変数に対して入力変数上限を設け、それにより、入力変数設定点を確立するステップと、
（ｉｉｉ）前記入力変数設定点を生成するために、前記入力変数に応じてモータに電流を供給するステップと
を含み、
入力変数上限は、複数の様々な入力変数上限挙動から予め選択された一の入力変数上限挙動に基づいており、複数の入力変数上限挙動のそれぞれは、モータによる様々な電力消費を達成するように設計されることを特徴とする。様々な電力消費を達成するようにそれぞれが設計された複数の様々な入力変数上限挙動から選択された一の入力変数上限挙動を有することにより、様々な入力変数上限挙動を、状況（例えば、利用可能な電力、必要な応答性など）に応じて使用することができる。
【００３３】
本発明のさらに別の態様によれば、モータの速度を実際の速度から目標速度へと変えるときの電気式過給機におけるモータを制御するための制御システムが提供され、システムは、
入力変数上限挙動を含むメモリモジュールと、
入力変数上限挙動を適用して、モータの速度を、実際の速度から目標速度に向けて変えるために必要な入力変数に対して入力変数上限を設けるように構成されたプロセッサと
を備え、
入力変数上限挙動は、複数の様々な入力変数上限挙動から予め選択されており、複数の入力変数上限挙動のそれぞれは、モータによる様々な電力消費を達成するように設計されることを特徴とする。
【００３４】
本発明の一態様を参照して述べられたいずれの特徴も、本発明の任意の他の態様に等しく適用可能であり、逆も同様であることが理解されよう。例えば、本発明の第１の態様によるモータを制御する方法を参照して述べられたいずれの特徴も、本発明の別の態様によるモータを制御する方法に等しく適用可能である。しかし、本発明の好ましい実施形態では、入力変数はトルクである。本明細書における「入力変数」に対するいずれの参照も、「トルク」により置き換えることができる。
【００３５】
本発明の実施形態を、単なる例に過ぎないが、添付の概略図を参照して次に述べるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】以前に提案された制御システムを概略的に示す図である。
【図２】図１の制御システムに適用される全負荷曲線を示す図である。
【図３】図１のシステムにより制御される過給機の使用中におけるトルク設定点、電流、およびモータ速度を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態による制御システムを概略的に示す図である。
【図５】図４の制御システムに適用される全負荷曲線の１つを示す図である。
【図６】図４のシステムにより制御される過給機の使用中におけるトルク設定点、電流、およびモータ速度を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本明細書への導入部で述べたように、図１の以前に提案された制御システムでは、制御システム１０１は、トルク要求の大きさをトルク上限と比較する。図１の制御システムにおけるトルク上限は、モータの全速度にわたって、一定である（正規化されたトルク＝０．８９８）。これは、それを超えるとモータの効率が著しく減少し、電流が損傷を与える可能性のあるレベルに近づき始めるトルクである。それは、したがって、それを超えて過給機を動作させることができないトルクである。したがって、いずれかの時点で、図１の制御システムにおけるトルク要求が０．８９８を超える場合、自動的に０．８９８へと低下されることになる。
【００３８】
図３で示すように、モータが加速した場合、トルク設定点は、電流が供給されている全体の時間中（０〜１．６秒）のトルク上限に一致する。
【００３９】
このように動作するとき、トルクは、常に、安全に可能であると見なされる最大値になる。これは、消費される電流がまた、安全に可能であると見なされる最大値になることを意味する。この電流使用、したがって電力消費における不変性は、望ましいものではない。例えば、電池の残りが少なくなっているとき、最大の電力量を消費することは望ましくないはずである。
【００４０】
図４は、本発明の第１の態様による制御システム１の概略図である。制御システム１は、３つの異なるトルク上限挙動（全負荷曲線）を含むライブラリ７を含むことを除いて、図１で示したものと同様である。さらに、これらの全負荷曲線のそれぞれに対して、トルク上限の大きさは、モータの速度に応じて変化する。これらの新しい特徴は特に有益なものであり、図５および図６を参照して行われる以下の説明から明らかになろう。
【００４１】
図５は、ライブラリにおける全負荷曲線の１つを示している。図２の全負荷曲線とは対照的に、トルク上限の大きさ（垂直軸）は、モータの速度（水平軸）と共に変化する。トルク上限は、それが生成可能な最大トルクに対して正規化されており、したがって、垂直軸は０から１の尺度で示されている。このトルク上限の変化は、別のプロセスで経験的に求められた。このプロセスは、以下の段落で述べられる。
【００４２】
試験装置において、過給機は、５０００ｒｐｍで繰り返し動作され、７００００ｒｐｍに向けて加速された。第１の速度増分（すなわち、５０００〜１２０００ｒｐｍ）中に消費された電流が、閾値（この場合１５０アンペア）未満になるまで、トルク上限の大きさを逐次減少させた。次に、トルク上限の大きさは、第２の速度増分（８０００〜１７５００ｒｐｍ）中に消費された電流がまた、この１５０アンペアの閾値未満になるまで調整された。このプロセスは、他の速度増分（１５０００〜２５０００ｒｐｍなど）に対しても繰り返され、それにより、それぞれが各速度増分内の一定速度に対するものである一連のトルク上限が確立された。これらの上限は、図５におけるデータ点として示されている。トルク上限は、速度範囲にわたり変化するトルク上限挙動（全負荷曲線）を生成するために使用された。トルク上限挙動は、データ点間の直線補間から生成される。試験中に、いくつかの速度で、電流が１５０アンペア閾値を超えることが見出された場合、その速度付近で、さらなる速度増分が試験されて、新しいデータ点が挿入された。このことは、比較的基本的な補間法を使用してはいるが、すべてではないにしても大部分の速度で、トルク上限挙動が電流を１５０アンペア未満に維持することを保証している。
【００４３】
上記で述べたプロセスは、電流閾値の２つの他の大きさに対して繰り返された。これらの閾値のそれぞれに対する全負荷曲線は、ライブラリ７における他の２つの曲線である。
【００４４】
モータにより消費される電流の異なる閾値をそれぞれが保証するように設計された複数の全負荷曲線を有することは、いくつかの利点を生ずる。
【００４５】
まず、これは、状況に応じて異なるトルク上限挙動を使用できることを意味する。例として、図４の制御システムでは、エンジン管理システム（図示せず）は、過給機に電力を与える自動車用電池で利用可能な電力を監視している。それが、電池は十分に充電されている（例えば、８０％またはそれを超えて充電されている）ことを検出した場合、それは、最高の電流使用に対応する全負荷曲線を選択するように、制御システムに伝える。これは、エンジン管理システムが、利用可能な十分な電力のあることを確立しているからである。対照的に、それが、電池の残りが少なくなっている（例えば、５０％未満に充電されている）ことを検出した場合、それは、最も低い電流使用に対応する全負荷曲線を選択するように、制御システムに伝える。これは、エンジン管理システムが、電池が切れるのを回避するために、過給機の電力消費を制限する必要のあることを確立しているからである。
【００４６】
このシステムの第２の利点は、過給機による電流使用量の予測可能な大きさのあることを保証することである。１５０アンペア電流閾値に基づく全負荷曲線が選択される場合、エンジン管理システムは、１５０アンペアの最大電流だけが消費されるようになることを知る。対照的に、図１のシステムでは、消費される電流は、常に安全に可能な最大値（４００アンペア付近）になり、それは、いくつかの状況では望ましくない可能性がある。
【００４７】
図６は、図４の制御システムにより制御された過給機モータが、５０００ｒｐｍから７００００ｒｐｍの目標速度に加速されたとき（実際には、モータは、４８０００ｒｐｍの最大実速度に達することができるに過ぎない）、（正規化された）トルク設定点、モータ速度、および電流の変化を示すグラフである。制御システムは、図５で示す全負荷曲線を使用している。
【００４８】
図６で示すように、トルク要求は、図５の全負荷曲線によるトルク設定点に限定される。したがって、電流は、急速に１５０アンペアの閾値に達し、次いで、モータが加速するとこの値に留まる（分かりやすくするために、電流信号は平滑化されているが、実際には、この平滑化された信号から何らかのノイズ／変動がある）。電流閾値は、図１のシステムで経験した電流の大きさ未満であるので、モータにより達成される最大速度は低くなり、応答性もわずかに遅くなる。しかし、これらの不利な点は、電流使用の予測可能性により、かつ利用可能な複数の負荷曲線を有する柔軟性で相殺される。
【００４９】
本発明のさらなる実施形態では（図示せず）、制御システムは、複数の様々な全負荷曲線から全負荷曲線を選択する。しかし、この実施形態では、全負荷曲線はすべて一定である（モータ速度から独立して）が、各全負荷曲線は、異なる大きさの定数である。最高のトルク上限を有する全負荷曲線は、モータが安全に動作できるトルクであり、またこの値の８０％、および６０％に設定された２つの他の負荷曲線があり、それにより、それぞれがより低い電力消費を有することを保証する。これらの全負荷曲線を用いて消費される電流は、（第１の実施形態におけるように）特に事前に決められていないが、この実施形態はなお、電力消費の近似的なレベルを予測できるようにし、また全負荷曲線の選択は、それに従って選択することができる。
【００５０】
さらなる実施形態（図示せず）は、制御システムが、過給機の物理的な状態に基づいて全負荷曲線を選択することを除いて、第１の実施形態と同じである。この実施形態では、最高の電流閾値を有する全負荷曲線が、過給機における電子装置の信頼性にほとんど余裕がなくなる（それは、例えば、過熱した場合に生ずる可能性がある）まで使用される。この時点で（過給機からの警告信号に応じて）制御システムは、より低い閾値を有する全負荷曲線を選択する。
【００５１】
本発明は、特定の実施形態を参照して述べられ、かつ示されてきたが、本発明は、本明細書に特に示されていない多くの様々な変形形態に適していることが当業者であれば理解されよう。前述の説明で言及した値や構成要素に、公知、自明又は予測可能な均等物がある場合、その均等物は、個別に説明しているかのようにして、本明細書に組み込まれる。本発明の正確な範囲を決定するため特許請求の範囲に対して、上記のような均等物のいずれをも包含するよう解釈する論及がなされるべきである。好ましい、有利である、便利である、などのように記載した本発明の値や特徴は、任意選択的なものであり、独立請求項の範囲を限定するものでないことも分かる。
【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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【国際調査報告】
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