JP6556183B2 - 電気モータを制御する方法 - Google Patents
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Description
1.1. モータ停止(シャットダウン)手順を起動する。この手順は、例えば、ユーザが電源オフにしたこと又は故障検出後の自動停止に応答したものとすることができる。
1.2. タイマを起動する。このタイマを用いて、モータが電源オフになった時点からの経過時間を求める。モータ用のタイマ閾値を設定することができる。この閾値は、この閾値に達した場合に、モータの停止が開始されてから少なくとも整定期間の期間が経過したことを判定できるように設定することができる。
1.3. 回生制動段階を開始する。この段階は、2つの重要な目的を有する。すなわち、第1の目的は、この段階はモータに対する制動効果を有しているので、モータがオフになるとモータをより迅速に減速させるように機能すること、第2の目的は、この段階は、モータからの運動エネルギーを回収して、この運動エネルギーを電気エネルギーとしてコンデンサ内に蓄えることであり、この電気エネルギーは、停止後にこの期間中にタイマを実行し続けるために使用することができる。
1.4. コンデンサ閾値に達したか否かを確認するためのチェックを行う。コンデンサに過大な電力を供給することを試みることは、モータのコンデンサ又は他の電気部品に障害をもたらす場合があることを理解されたい。閾値は、例えば、コンデンサの両端の電圧の測定値とすることができる。この閾値に達していない場合、この手順は、ステップ1.3に戻り、回生制動が持続する。しかしながら、この閾値に達した場合、この手順はステップ1.5に進む。
1.5. モータは依然として回転しているが、コンデンサを充電するのにエネルギーはもはや必要でない。しかしながら、依然としてモータを停止させる必要があるので、フリーホイール制動段階が開始する。フリーホイール制動は公知であるので、本明細書ではこのフリーホイール制動に関して詳細に説明しない。
1.6. 前述したタイマ閾値に達したか否かを確認するためのチェックを行う。このタイマ閾値に達していない場合、ステップ1.5のフリーホイール制動が持続する。閾値に達した場合、この手順はステップ1.7に進む。
1.7. 「モータ停止」フラグを設定する。このフラグは、不揮発性フラグであり、例えば、EEPROM(電気的に消去可能でプログラム可能な読み出し専用メモリ)に格納することができる。
1.8. モータが停止する。
2.1. モータを起動する。この手順は、例えば、ユーザがモータを電源オンにしたことに応答したものとすることができる。
2.2. 「モータ停止」フラグが設定されているか否かを確認するためのチェックを行う。このフラグが設定されている場合、モータが完全に停止していることは確実であり、モータを即座に再起動しても安全である。従って、ルーチンは、ステップ2.3に進む。「モータ停止」フラグが設定されていない場合、モータが完全停止になっているかは不確実であり、モータが依然としてジッタ位相状態にある可能性がある。従って、ルーチンは、ステップ2.4に進む。
2.3. ステップ2.2において「モータ停止」フラグが設定されていることを確認した後、フラグをクリアすることができ、処理は、直接ステップ2.6に進み、このステップにおいて、一般的なモータの起動ルーチンが実行される。
2.4. ステップ2.2において「モータ停止」フラグが設定されていないことを確認した後、モータは、フリーホイール制動を有効にする。モータが依然として回転している場合、フリーホイール制動は、モータがより迅速に停止状態になることを助長する。
2.5. フリーホイール制動が有効になると、処理が最後のステップ2.6に進む前に、所定期間、この場合には1.25秒の遅延が実行される。
2.6. 一般的なモータ起動ルーチンを開始する。
T_B=T_RESYNC/4
が特に効率的かつ有用であることが分かっている。
8.1. モータを例えば図1のフローチャートのステップ1.3としての回生制動モードにする。
8.2. 再同期期間を測定する。これは再同期信号の2つの再同期立ち上がりイベントの間のタイマを測定することによって行われる。
8.3. 先に決定した再同期期間からT_Bを計算する。上記の検討例では、このT_Bの値は、正しく測定された再同期期間の4分の1である。スイッチS4が有効にされ、図5の波形で示される相電流が立ち上がり始める。本明細書では回生タイマと呼ばれるタイマが起動する。回生タイマは、前述した段階B及びCの長さ、すなわち、T_B及びT_Cを測定するのに用いられる。本明細書では、両方の期間を測定する単一の回生タイマを説明するが、別のタイマを用いてT_B及びT_Cを測定することもできる。
8.4. DCリンク電圧が、設定閾値を越えていないことを保証するためのチェックを行う。前述したように、DCリンクコンデンサC1は、過充電されると破損する場合がある。従って、閾値は、コンデンサ及び他の電気部品を保護するように作用する。DCリンク電圧が閾値を越えている場合、処理は直接ステップ8.8に進む。DCリンク電圧が閾値を下回る場合、処理はステップ8.5に進む。
8.5. DCリンク電圧が閾値を下回ることが確認されると、ステップ8.3で起動された回生タイマが、ステップ8.3で計算されたT_B期間を超えてオーバフローしているか否かを確認するためのチェックを行う。タイマがまだT_Bを超えてオーバフローしていない場合、処理は、タイマが実際にオーバフローするまでステップ8.5を繰り返す。オーバフローが生じた場合、処理はステップ8.6に進む。
8.6. このステップは段階Cに対応する。スイッチS4が無効にされ、磁場に蓄えられた磁気エネルギーが電気エネルギーに変換され、次に、この電気エネルギーがDCリンクコンデンサC1に蓄えられる。スイッチS4がオフになると、次に、所定期間(すなわち、T_C)にわたる遅延が存在する。この遅延は、回生タイマによって測定することができる。所定期間(T_C)が経過した後、段階Cが終了し、処理はステップ8.7に移る。
8.7. この段階は、段階Aの繰り返しを表す。システムは、次の再同期信号の立ち上がりエッジイベントの検出を待つ。このイベントが検出されると、最新の再同期期間を計算することができ、次に、処理サイクルは、ステップ8.3に戻る。ロータは、経時的に減速するので、T_Bの長さが現在の再同期期間T_RESYNCの長さに適合していることを保証するために、再同期期間を定期的に更新することが重要である。
8.8. フリーホイール制動モードが有効になり回生制動に取って代わる。
以下に本発明の実施態様を記載する。
(実施態様1)ロータを有する電気モータを制御する方法であって、前記方法は、前記モータの停止が開始された後に実行され、
モータコントローラ内のタイマを起動する段階と、
回生制動を実行して、前記ロータから運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する段階と、
回生制動から回収された電気エネルギーを使用して前記モータコントローラに電力を供給する段階と、
前記モータコントローラ内の前記タイマが所定のタイマ値を超過すると、前記モータが停止したことを示すフラグを前記モータコントローラ内のメモリに設定する段階と、
を含む方法。
(実施態様2)回収された前記電気エネルギーは、コンデンサに蓄えられる、実施態様1に記載の電気モータを制御する方法。
(実施態様3)前記コンデンサは、DCリンクコンデンサである、実施態様2に記載の電気モータを制御する方法。
(実施態様4)前記コンデンサの両端の電圧を最大電圧閾値と比較する段階をさらに含む、実施態様2又は3に記載の電気モータを制御する方法。
(実施態様5)前記コンデンサの両端の電圧が前記最大電圧閾値を上回ると、回生制動を停止して、フリーホイール制動を開始する、実施態様4に記載の電気モータを制御する方法。
(実施態様6)前記所定のタイマ値は、前記モータの停止が開始された後、前記ロータが完全停止状態になるのに必要な最小期間に対応する、実施態様1〜5のいずれかに記載の電気モータを制御する方法。
(実施態様7)前記所定のタイマ値は、0.5秒から5秒の間である、実施態様1〜6のいずれかに記載の電気モータを制御する方法。
(実施態様8)前記所定のタイマ値は、1秒から2秒の間である、実施態様7に記載の電気モータを制御する方法。
(実施態様9)前記フラグは、前記モータコントローラ内の不揮発性メモリに設定される、実施態様1〜8のいずれかに記載の電気モータを制御する方法。
(実施態様10)前記フラグは、電気的に消去可能でプログラム可能な読み出し専用メモリ(EEPROM)に設定される、実施態様9に記載の電気モータを制御する方法。
(実施態様11)電気モータを制御する方法であって、前記方法は、前記モータの起動が開始された後に実行され、
前記電気モータが停止したことを示すフラグが、モータコントローラ内のメモリに設定されているか否かをチェックする段階と、
前記フラグが設定されている場合、前記モータコントローラがモータ起動ルーチンを実質的に即座に開始することを可能にする段階、又は、
前記フラグが設定されていない場合、前記モータコントローラが前記モータ起動ルーチンを開始するのを所定の遅延期間にわたって遅延させる段階と、を含む方法。
(実施態様12)前記フラグが設定されている場合、前記フラグをクリアする段階をさらに含む、実施態様11に記載の電気モータを制御する方法。
(実施態様13)前記フラグが設定されていない場合、前記所定の遅延期間中に、制動ルーチンを有効にする段階をさらに含む、実施態様11に記載の電気モータを制御する方法。
(実施態様14)前記制動ルーチンは、フリーホイール制動を含む、実施態様13に記載の電気モータを制御する方法。
(実施態様15)前記所定の遅延期間は、前記モータがオフになった後、ロータが完全停止状態になるのに必要な最小期間に対応する、実施態様11〜14のいずれかに記載の電気モータを制御する方法。
(実施態様16)前記所定の遅延期間は、0.5秒から5秒の間である、実施態様11〜15のいずれかに記載の電気モータを制御する方法。
(実施態様17)前記所定の遅延期間は、1秒から2秒の間である、実施態様16に記載の電気モータを制御する方法。
(実施態様18)実施態様1〜10のいずれかに記載の方法により停止したモータを起動するのに用いられる、実施態様11〜17のいずれかに記載の電気モータを制御する方法。
(実施態様19)永久磁石電気モータの電気周期を反映する再同期信号を供給する、永久磁石電気モータのための回生制動方法であって、
前記再同期信号の再同期期間を測定する段階と、
前記電気周期の第1の部分において、ロータの回転磁場を用いて相インダクタンスを充電する段階と、
前記モータの電気周期の第2の部分において、充電された前記相インダクタンスを用いて、続いてコンデンサを充電する段階と、を含む回生制動方法。
(実施態様20)前記電気周期の第1の部分は、測定された前記再同期期間の所定の比率部分にわたって持続する、実施態様19に記載の回生制動方法。
(実施態様21)前記所定の比率部分は、測定された前記再同期期間の1/4である、実施態様20に記載の回生制動方法。
(実施態様22)前記電気周期の第2の部分は、所定の設定値の間にわたって持続する、実施態様19〜21のいずれかに記載の回生制動方法。
(実施態様23)前記所定の設定値は、前記再同期期間の最小値の少なくとも50%から75%であり、前記再同期期間の最小値は、前記モータが前記モータの最大速度で動作しているときの前記再同期期間の長さである、実施態様22に記載の回生制動方法。
(実施態様24)ロータの回転磁場を用いて相インダクタンスを充電する前記段階は、前記モータのインバータの1つのスイッチのみを有効にして、電流が相巻線を通って流れることを可能にする段階を含む、実施態様19〜23のいずれかに記載の回生制動方法。
(実施態様25)充電された相インダクタンスを用いて、続いてコンデンサを充電する前記段階は、前記モータのインバータの全てのスイッチを無効にする段階と、強制的に誘導電流をコンデンサの片側から他方側に流す段階とを含む、実施態様19〜24のいずれかに記載の回生制動方法。
2 モータ
4 AC電源
5 整流器
6 DCリンクフィルタ
7 インバータ
8 ゲートドライバモジュール
9 マイクロコントローラ
10 回生制動モジュール
11 プロセッサ
12 メモリ
13 周辺機器
Claims (18)
- ロータを有する電気モータを制御する方法であって、前記方法は、前記モータの停止が開始された後に実行され、
モータコントローラ内のタイマを起動する段階と、
回生制動を実行して、前記ロータから運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する段階と、
回生制動から回収された電気エネルギーを使用して前記モータコントローラに電力を供給する段階と、
前記モータコントローラ内の前記タイマが所定のタイマ値を超過すると、前記モータが停止したことを示すフラグを前記モータコントローラ内のメモリに設定する段階と、
を含む方法。 - 回収された前記電気エネルギーは、コンデンサに蓄えられる、請求項1に記載の電気モータを制御する方法。
- 前記コンデンサは、DCリンクコンデンサである、請求項2に記載の電気モータを制御する方法。
- 前記コンデンサの両端の電圧を最大電圧閾値と比較する段階をさらに含む、請求項2又は3に記載の電気モータを制御する方法。
- 前記コンデンサの両端の電圧が前記最大電圧閾値を上回ると、回生制動を停止して、フリーホイール制動を開始する、請求項4に記載の電気モータを制御する方法。
- 前記所定のタイマ値は、前記モータの停止が開始された後、前記ロータが完全停止状態になるのに必要な最小期間に対応する、請求項1〜5のいずれかに記載の電気モータを制御する方法。
- 前記所定のタイマ値は、0.5秒から5秒の間である、請求項1〜6のいずれかに記載の電気モータを制御する方法。
- 前記所定のタイマ値は、1秒から2秒の間である、請求項7に記載の電気モータを制御する方法。
- 前記フラグは、前記モータコントローラ内の不揮発性メモリに設定される、請求項1〜8のいずれかに記載の電気モータを制御する方法。
- 前記フラグは、電気的に消去可能でプログラム可能な読み出し専用メモリ(EEPROM)に設定される、請求項9に記載の電気モータを制御する方法。
- 電気モータを制御する方法であって、前記方法は、前記モータの起動が開始された後に実行され、
前記電気モータが停止したことを示すフラグが、モータコントローラ内のメモリに設定されているか否かをチェックする段階と、
前記フラグが設定されている場合、前記モータコントローラがモータ起動ルーチンを実質的に即座に開始することを可能にする段階、又は、
前記フラグが設定されていない場合、前記モータコントローラが前記モータ起動ルーチンを開始するのを所定の遅延期間にわたって遅延させる段階と、
を含む方法。 - 前記フラグが設定されている場合、前記フラグをクリアする段階をさらに含む、請求項11に記載の電気モータを制御する方法。
- 前記フラグが設定されていない場合、前記所定の遅延期間中に、制動ルーチンを有効にする段階をさらに含む、請求項11に記載の電気モータを制御する方法。
- 前記制動ルーチンは、フリーホイール制動を含む、請求項13に記載の電気モータを制御する方法。
- 前記所定の遅延期間は、前記モータがオフになった後、ロータが完全停止状態になるのに必要な最小期間に対応する、請求項11〜14のいずれかに記載の電気モータを制御する方法。
- 前記所定の遅延期間は、0.5秒から5秒の間である、請求項11〜15のいずれかに記載の電気モータを制御する方法。
- 前記所定の遅延期間は、1秒から2秒の間である、請求項16に記載の電気モータを制御する方法。
- 請求項1〜10のいずれかに記載の方法により停止したモータを起動するのに用いられる、請求項11〜17のいずれかに記載の電気モータを制御する方法。
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