TWI405382B - Motor multi - stage temperature protection current limiting device and its method - Google Patents

Description

馬達多段式溫度保護限電流控制裝置及其方法

本發明係有關一種馬達控制，尤指一種在馬達內部線圈溫度達到一範圍值內，控制器會開始進入保護模式，降低限制電流值，並可利用警示系統警告使用者，讓使用者可以在較低的負載電流下使用，減小馬達溫度的產生，達到保護馬達的功用。

一般電流驅動型的馬達控制為了避免電流過大或尖峰訊號的產生，不但可能對電流效率及成本造成不良影響，也會增加可聞噪音。因此在馬達控制裝置中都具有一限電流控制裝置，控制裝置在遇到電流過載的狀況下，會開始限制電流輸出，使馬達維持在一最大限制電流以下動作，避免馬達線圈以及控制器功率元件被燒毀。

實施上，馬達控制裝置中設有微控制器來依照驅動輸入電壓訊號命令(0~100%，電壓值定義依照設計不同而有所差異)進行馬達運轉的驅動控制，當微控制器偵測到輸入驅動電壓訊號為0%時，馬達控制裝置不進行輸出動作，當微控制器偵測到驅動輸入電壓訊號為100%時，馬達控制裝置為全輸出狀態。

一般擁有限電流機制的馬達控制裝置係利用電流偵測電路將電流大小訊號回饋給馬達控制裝置，馬達控制裝置會依據實際應用條件而設定一個電流保護上限值，若發現馬達的輸入電流超過此上限值時，馬達控制裝置會切斷或者減少驅動輸出電壓訊號，限制電流輸出以保護馬達線圈以及控制器功率元件避免燒毀。

惟，目前坊間具有馬達過溫度保護機制的無刷馬達控制器中，為了避免馬達內部線圈因為溫度過高而造成燒毀，當偵測到馬達溫度超過某一溫度點時，會進行切斷輸出，讓馬達停止運作，避免馬達損壞，馬達停止運作以後，使用者必須等待馬達溫度下降至某一設定溫度點以後才可以再次進行運作，造成使用者不便。

因此，本發明之主要目的是在提供一種多段式溫度保護限電流控制裝置及其方法，使用多段式溫度保護限電流控制機制的馬達控制器，除了在馬達正常工作溫度下，可以維持一高動力輸出以外，當馬達內部線圈溫度達到一範圍值內，控制器會開始進入保護模式，降低限制電流值，並可利用警示系統警告使用者，讓使用者可以在較低的負載電流下使用，減小馬達溫度的產生，達到保護馬達的功用。

為達上述之目的，本發明提供一種馬達多段式溫度保護限電流控制裝置，係接入一電源的電流輸入，用於控制及驅動一馬達，其至少包括：一驅動電路用以提供一電流輸出至前述馬達，用以驅動該馬達；一限電流微控制器由一驅動輸入電路接受外界操作控制提供一驅動輸入訊號，供該限電流微控制器之驅動輸出訊號的判斷參考值，用以在不同情況提供不同大小的電流設定值之驅動輸出訊號給前述驅動電路；其特徵在於：設有一溫度偵測電路用以偵測前述馬達內部的溫度，且提供一溫度訊號供該限電流微控制器之驅動輸出訊號的判斷參考值。

其方法係透過溫度偵測電路偵測前述馬達內部的溫度，且該限電流微控制器內設定包含正常限電流值及多段式的保護電流值，依前述溫度訊號提供不同大小的限電流設定值之驅動輸出訊號給驅動電路，再由該驅動電路依前述驅動輸出訊號的限電流設定值提供電流輸出至該馬達。該限電流微控制器內包含正常限電流值及多段式的保護電流值，當馬達內部的溫度為正常工作溫度條件下時，該限電流微控制器使該驅動電路輸出正常限電流值，提供馬達可以有正常的輸出功率；當馬達內部的溫度上升到過溫度保護範圍時，該限電流微控制器使該驅動電路輸出多段式的保護電流值，行多段式的限電流值修正，使馬達負載電流減小，線圈內部溫度會開始下降，達到保護馬達的目的；當馬達內部的溫度超過一溫度保護點時，該限電流微控制器使該驅動電路切斷輸出，避免馬達燒毀。

本發明的優點在於透過溫度偵測電路取得馬達內部的溫度監測，使用多段式溫度保護限電流控制機制，使馬達在正常工作溫度下可以維持正常的高動力輸出；而當在馬達內部線圈溫度達到一過溫度的保護範圍值內時，限電流微控制器會開始進入保護模式，透過降低限制電流值，減小馬達溫度的產生，達到保護馬達的功用，也可以避免馬達忽然溫度過高而無預警的切斷輸出；若是馬達內部線圈溫度依然持續上升超過一溫度保護點時，限電流微控制器再進行最後的保護模式，即切斷該驅動電路的輸出，讓馬達停止運作，避免馬達燒毀。

茲舉出本發明馬達多段式溫度保護限電流控制裝置的附圖說明及具體實施方式，以利對本發明的技術特徵及內容做進一步瞭解。

請參閱圖一，本發明係接入一電源30的電流輸入31，用於控制及驅動一馬達10的限電流控制裝置20，該限電流控制裝置20包括：一驅動電路24，該驅動電路24用以提供一電流輸出241至前述馬達10，用以驅動該馬達10。一限電流微控制器23由一驅動輸入電路21接受外界操作控制提供一驅動輸入訊號211，供該限電流微控制器23之驅動輸出訊號231的判斷參考值，用以在不同情況提供不同大小的電流輸出值之驅動輸出訊號231給前述驅動電路24。以及一溫度偵測電路22利用馬達10內部的溫度感知元件進行馬達10內部線圈的溫度101物理量的監測，且提供一溫度訊號221供該限電流微控制器23之驅動輸出訊號231的判斷參考值。

當然，該限電流微控制器23之驅動輸出訊號231的判斷參考值也包括由一驅動輸入電路21接受外界操作控制提供一驅動輸入訊號211，該馬達10的轉速訊號，及該驅動電路24提供一負載電流回授242給該限電流微控制器23，供該限電流微控制器23之驅動輸出訊號231的判斷參考值。

本發明的控制方法係透過限電流微控制器23內設定的多段式限電流值，且依判斷參考值而階段式提供不同大小的限電流設定值之驅動輸出訊號231給該驅動電路20。

實施上該些判斷參考值係由該驅動輸入電路21接受外界操作控制提供驅動輸入訊號211(0~100%，電壓訊號值定義依照設計不同而有所差異)至該限電流微控制器23的大小與在一定時間的變化量，判斷時間內驅動輸入訊號211的變化量。當驅動輸入電路21的驅動輸入訊號211由0%開始增加時，控制裝置內的限電流微控制器23會偵測該驅動輸入訊號211在一定時間內的變化量進行判斷，當驅動輸入訊號211在短時間內的變化過大超過判定值時，代表此時使用者需要馬達10快速提升轉速，使用者由外界操作控制驅動輸入電路21的驅動輸入訊號211的電壓值快速變化。

當馬達10在正常工作溫度條件下時，限電流微控制器23採取正常情況下的一個較大的限電流輸出值，使控制驅動電路24讓馬達10有更大的輸出功率。而當限電流微控制器23透過溫度偵測電路22偵測到馬達10內部溫度101上升到某一設定溫度範圍內時，及一過溫度保護範圍時，限電流微控制器23會開始進入過溫度保護模式，在此模式下限電流微控制器23會開始進行多段式的限電流值修正，依當時的溫度101情況驅動電路24提供較小的電流輸出241，使馬達10負載電流減小，實施上，此時亦可同時利用警示系統，例如聲音或燈號，告知使用者馬達10內部溫度101因為過高而進入保護模式，因為馬達10負載電流減小，所以馬達10的線圈溫度會開始下降，達到保護馬達10的目的，可以避免馬達10忽然溫度101過高而無預警的切斷輸出。若是馬達10內部的溫度101依然持續上升超過一保護點時，限電流微控制器23便進行最後的保護模式，即限電流微控制器23使該驅動電路24切斷輸出，避免馬達10燒毀。

請再參閱圖二及圖三，為本發明之控制流程圖，及限電流值與溫度的坐標圖。本案與習知不同處在於不只偵測驅動輸入訊號211的大小與變化量，及馬達10的轉速訊號，另外再透過溫度偵測電路22偵測馬達10內部的溫度101，搭配前述驅動輸入訊號211所提供的電流大小訊號與馬達10的轉速訊號101進行多段式限制電流值控制。

當溫度偵測電路22在任意時候偵測馬達10內部的溫度101提供溫度訊號221，檢知馬達溫度T(41)供該限電流微控制器23之驅動輸出訊號231的判斷參考值，再判斷馬達溫度T是否大於保護溫度POT(42)，當馬達10內部的溫度101為小於保護溫度POT，即位於正常工作溫度區時，該限電流微控制器30使該驅動電路24輸出正常限電流值B(44)，提供馬達10可以有正常的輸出功率；當馬達10內部的溫度101大於保護溫度POT，即上升到過溫度保護區時，再判斷馬達溫度T是否大於過溫度COT(43)，當馬達10內部的溫度101為小於過溫度COT，該限電流微控制器23使該驅動電路24輸出多段式的保護電流值f(s)(45)，行多段式的限電流值修正，使馬達10負載電流減小，馬達10內部線圈溫度101會開始下降，達到保護馬達10的目的；當馬達10內部的溫度101大於過溫度COT，超過該溫度保護點時，該限電流微控制器23使該驅動電路24切斷輸出，限電流值為0(46)，避免馬達10燒毀。

本發明在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本發明，而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應為涵蓋於本發明之範疇內。因此，本發明之保護範圍當以下文之申請專利範圍所界定者為準。

10．．．馬達

101．．．溫度

20．．．限電流控制裝置

21．．．驅動輸入電路

211．．．驅動輸入訊號

22．．．溫度偵測電路

221．．．溫度訊號

23．．．限電流微控制器

231．．．驅動輸出訊號

24．．．驅動電路

241．．．電流輸出

242．．．負載電流回授

30．．．電源

31．．．電流輸入

41．．．檢知馬達溫度T

42．．．馬達溫度T>保護溫度POT

43．．．馬達溫度T>過溫度COT

44．．．限電流值=正常限電流值B

45．．．限電流值=保護電流值f(S)

46．．．限電流值=0

圖一為本發明之系統示意圖；

圖二為本發明之控制流程圖；及

圖三為本發明之限電流值與溫度的坐標圖。

10．．．馬達

101．．．溫度

20．．．限電流控制裝置

21．．．驅動輸入電路

211．．．驅動輸入訊號

22．．．溫度偵測電路

221．．．溫度訊號

23．．．限電流微控制器

231．．．驅動輸出訊號

24．．．驅動電路

241．．．電流輸出

242．．．負載電流回授

30．．．電源

31．．．電流輸入

Claims (10)

1. 一種馬達多段式溫度保護限電流控制裝置，係接入一電源的電流輸入，用於控制及驅動一馬達，其至少包括：一驅動電路，其提供一電流輸出至前述馬達，用以驅動該馬達；一限電流微控制器，係由一驅動輸入電路接受外界操作控制提供一驅動輸入訊號，供該限電流微控制器之驅動輸出訊號的判斷參考值，用以在不同情況提供不同大小的電流設定值之驅動輸出訊號給前述驅動電路；以及一溫度偵測電路，用以偵測前述馬達內部的溫度，且提供一溫度訊號供該限電流微控制器之驅動輸出訊號的判斷參考值。
2. 如申請專利範圍第1項所述之馬達多段式溫度保護限電流控制裝置，其中，該限電流微控制器內包含正常限電流值及多段式的保護電流值。
3. 如申請專利範圍第2項所述之馬達多段式溫度保護限電流控制裝置，其中，當馬達內部的溫度為正常工作溫度條件下時，該限電流微控制器使該驅動電路輸出正常限電流值。
4. 如申請專利範圍第2項所述之馬達多段式溫度保護限電流控制裝置，其中，當馬達內部的溫度上升到過溫度保護範圍時，該限電流微控制器使該驅動電路輸出多段式的保護電流值。
5. 如申請專利範圍第2項所述之馬達多段式溫度保護限電流控制裝置，其中，當馬達內部的溫度超過一溫度保護點時，該限電流微控制器使該驅動電路切斷輸出。
6. 如申請專利範圍第1項所述之馬達多段式溫度保護限電流控制裝置，其中，該驅動電路提供一負載電流回授給該限電流微控制器，供該限電流微控制器之驅動輸出訊號的判斷參考值。
7. 一種馬達多段式溫度保護限電流控制方法，係應用於接入電源的電流輸入，用於控制及驅動馬達的限電流控制裝置，其方法包括：透過一溫度偵測電路偵測前述馬達內部的溫度，提供一溫度訊號供一限電流微控制器，且該限電流微控制器內設定包含正常限電流值及多段式的保護電流值，依前述溫度訊號提供不同大小的限電流設定值之驅動輸出訊號給一驅動電路；再由該驅動電路依前述驅動輸出訊號的限電流設定值提供一電流輸出至該馬達。
8. 如申請專利範圍第7項所述之馬達多段式溫度保護限電流控制方法，其中，當馬達內部的溫度為正常工作溫度條件下時，該限電流微控制器使該驅動電路輸出正常限電流值。
9. 如申請專利範圍第7項所述之馬達多段式溫度保護限電流控制方法，其中，當馬達內部的溫度上升到過溫度保護範圍時，該限電流微控制器使該驅動電路輸出多段式的保護電流值。
10. 如申請專利範圍第7項所述之馬達多段式溫度保護限電流控制方法，其中，當馬達內部的溫度超過一溫度保護點時，該限電流微控制器使該驅動電路切斷輸出。