JP3910587B2 - 電気モータの調整制御方法及び対応電気モータ - Google Patents

Description

本発明は、例えば、自動車の内燃エンジン用冷却ファンを駆動する自動車ファンユニット内での使用に適した電気モータの調整方法に関する。

こうした電気モータが、好ましくはホール効果センサなどの適切なセンサを利用して測定される電気モータの実際の速度の調整に関連して、内燃エンジンで測定される温度の関数として制御されることは既知である。

通常、既知の方法においては、調整は、電気モータの動作パラメータを表す設定信号と、このパラメータの測定値間の差異に基づき動作する制御ループを用いて行われる。制御ループの反応速度は、通常１未満の利得によって決まる。残念ながら、ファンユニットの設定値は、特に運転者が加速と減速を交替に繰り返す断続的な交通の場合、頻繁に変動する。その際、既存システムは、ファンユニットの速度を制御するのに不十分である。

低利得を有する制御ループにおいては、動作パラメータに望ましい値に達するのに必要な時間が、設定値の変化する頻度と比較して長過ぎるため、ファンユニットが設定値に到達したときには設定値が変化している。

逆に、高利得を有する制御ループにおいては、ファンユニットが、急速な速度の変化で設定値を上下する値を交替に繰り返しながら設定値に達するため、特に騒がしく、自動車のユーザに感知され、ユーザの快適さを損なう。

本発明は、電気モータの速度を不安定にするリスクを抑制しつつも、十分迅速に調整を実行する方法を提供することを目指すものである。

本発明は、電気モータを調整する方法を提供し、この制御は、モータの動作パラメータを表す設定信号と、同一動作パラメータの測定値間の差異に基づき算出される偏差の関数として、１未満の利得のループを用いて実行され、この偏差は、測定値が設定信号より大きいとき、偏差が所定の閾値より大きい場合にのみ考慮される。

従って、ファンユニットの速度が閾値未満の偏差で設定値を超えるとき、制御ループは有効でなくなる。よって、速度の変更の回数が最小限に抑えられ、自動車のユーザの快適性が向上する。

有利な点として、利得は４分の１に等しく、所定の閾値は設定信号の２％に等しい。

これにより、動作パラメータが設定値に適合する速度と、電気モータの速度の安定性との間で最適な妥協点が提供される。

さらに、ホール効果センサの価格は比較的高い。ユーザの快適性向上を目的とした自動車に装着する必要のある機器の量が増え続けているため、ユニット原価の問題が非常に重要であるモータ機器の分野では、ホール効果センサの利用は大きな欠点となる。

一実施形態においては、設定値は、電気モータの回転の公称速度の割合を示すデューティレシオを有するパルス電圧設定値であり、設定値と測定値間の偏差を算出する前に、設定値が平均電圧に対応するように変換される。

よって、ホール効果センサは、比較的安価な電圧センサに置き換えられる。

また、好ましくは、本発明は、電気モータの端子で電流を測定し、所定の電流閾値以下の値に測定電流を維持するように、電気モータに給電するステップを備える。

これによって、特に始動の際やファンが偶然に封鎖された際に、比較的大きな対向トルクが出口シャフトに加えられたとき、モータより供給されるトルクを制限することができる。過負荷により電気モータにダメージを与えるリスクも、最小限に抑えられる。

本発明は、また、１未満の利得の制御ループ及び、上記特徴の１つを示す方法を実行する手段に関連する電気モータを提供する。

本発明のその他の特徴と利点は、本発明の特徴的な非制限的実施の形態に関する以下の説明の解釈に現れる。

電気モータの制御システムのブロック図である単独の添付図を参照する。

本発明は、自動車のヒートエンジン（図示せず）を冷却するという本願の状況下で説明される。

本調整方法は、エンジンを冷却する空気流を吹き付けるファン（図示せず）を回転させるために、電気モータ１を制御するのに使用される。

電気モータ１は、エンジンの温度の関数として設定された設定値に基づき、マイクロプロセッサを用いてこの回路内で制御される。エンジンの温度は測定されるか、あるいは予測的な方法、例えば、自動車の速度、エンジン速度などのエンジンのその他の動作パラメータを考慮に入れることによって決定される。設定値は、好ましくは、電気モータ１の回転の公称速度の割合に対応するように、期間全体に対するパルス持続時間の所定比を示す、パルス幅変調（ＰＷＭ）タイプのパルス信号Ｘの形で供給される。

設定信号Ｘは、例えば、モータに供給される電圧パルスの幅を決定するチョッパ５を用いることにより、モータ電源供給回路に印加される制御信号を生成するため、設定信号と、電気モータ１の両端子間で電圧センサ４により測定される電圧との間の差異の関数として設定信号をディジタル的に補正するモジュール３（破線で輪郭を取ったボックス）を備える制御ループに送出される。

補正目的のため、最初に設定信号Ｘは、信号を平均電源供給電圧設定値に対応する形式ａＸ＋ｂとするために、係数を用いて補正モジュール７で変換される。これらの係数は、設定値が１６％の比を示すとき、電圧設定値が電気モータ１を駆動させることのできる最低電圧、すなわち、通常４ボルトの電圧に相当するように決定され、設定信号が８０％の比を有するときに、設定値が電気モータの公称電圧、すなわち、自動車の種類によって決まる１２ボルトか１３．５ボルトに相当するように決定される。

その後、測定電圧４と設定信号の変換から得られた電圧設定値との差異が、制御信号の補正に使用される偏差を求めるために４で割られる（８）。よって、制御ループの利得は０．２５と等しい。ディジタル補正モジュールを備える実施の形態では、４での除算は、シフティングによって非常に簡単に行われる。

測定電圧が算出された平均電圧未満の場合、電源電圧がいかに制御されるかを決定するため、偏差が設定値に加算される。

測定電圧が算出された平均電圧より大きい（９）場合、偏差が設定値と比較される（１０）。偏差が設定値の２％未満の場合、制御信号は設定値と同一とする（１１）。偏差が設定値の２％を超える場合、制御信号は設定値を偏差の値分減らすことによって生成される（１２）。

生成される制御信号がどんなものでも、センサ６により測定されるモータ電流は、印加制御信号１２と比較される。測定電流が制御信号より大きい場合、電流を限界閾値より下の値にするため、制御信号が補正される（１４）。制御信号がチョッパにより印加される場合、電流測定値は、モータ電流制御信号のパルス率に測定利得を掛けたものとなる。この利得により、限界閾値を決定することができる。

当然ながら、本発明は説明される実施の形態に制限されず、請求項に定義される本発明の範囲を超えることなく、様々な実施の形態が適用可能である。

特に、先に強調したように、たとえ現在の速度センサは電圧センサよりも高額であっても、設定信号は、電圧以外の電気モータの動作パラメータ、例えば回転速度に対応させてもよい。

本発明はディジタル補正モジュールを有するシステムに言及して説明したが、アナログシステムでも実行できる。

また、数値は単に例として挙げただけで、特に電気モータ及び／又はそれに関連するシステムの特有の関数として変更可能である。

本発明による電気モータの制御システムのブロック図である。

符号の説明

１ モータ
２ ＰＷＭ設定値
４ 測定電圧
５ チョッパ
６ 電流の測定
７ 設定値の設定
８ 偏差の算出
９ 設定値は測定電圧より大きい？
１０ 偏差は２％未満？
１１ 制御信号は設定値と同一
１２ 偏差に基づく設定値の補正
１３ 電流は最大値より大きい？
１４ 制御信号の補正

Claims (5)

1. 電気モータ（１）を調整する方法であって、
   利得が１未満である制御ループを用いて、前記電気モータの動作パラメータを表す設定信号と前記電気モータの同一動作パラメータの測定値との間の差異に基づいて、前記電気モータを調整するための制御信号が生成されることにより調整が実行される方法において、
   前記測定値が前記設定信号より大きいとき、前記差異に基づき算出される偏差が所定の閾値より小さい場合に前記制御信号を前記設定信号と同一値とし、前記偏差が前記所定の閾値より大きい場合に前記設定信号を減ずることにより前記制御信号が生成される
   ことを特徴とする方法。
2. 前記利得が０．２５に等しく、前記所定の閾値が前記設定信号の２％に等しい
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記設定信号は、前記電気モータ（１）の回転の公称速度の割合を示すデューティレシオを有するパルス電圧設定値であり、
   前記設定信号と前記測定値間の前記偏差を算出する前に、前記設定信号が平均電圧に相当するように変換される
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記電気モータ（１）の電流を測定するステップと、
   所定の電流閾値以下の値を有するモータ電流を維持するように、前記電気モータに給電するステップとを含む
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか記載の方法。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の方法を実行するための手段に関連する
   ことを特徴とする、１未満の利得のループ調整に関連する電気モータ（１）。

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