特開 2023-86074 モータ制御システムおよびモータ制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023086074

(43)【公開日】2023-06-21

(54)【発明の名称】モータ制御システムおよびモータ制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 6/00 20160101AFI20230614BHJP

【ＦＩ】

H02P6/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022080918

(22)【出願日】2022-05-17

(31)【優先権主張番号】63/287,959

(32)【優先日】2021-12-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】17/674,852

(32)【優先日】2022-02-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】522194566

【氏名又は名称】竹北動力股▲ふん▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】Ｂａｍｂｏｏ Ｄｙｎａｍｉｃｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ．， Ｌｔｄ．

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．１４６， Ｓｅｃ．１， Ｔｕｎｇ－Ｈｓｉｎｇ Ｒｄ．， Ｊｕｂｅｉ， Ｈｓｉｎｃｈｕ ３０２０５８，Ｔａｉｗａｎ

(74)【代理人】

【識別番号】100081961

【弁理士】

【氏名又は名称】木内 光春

(74)【代理人】

【識別番号】100112564

【弁理士】

【氏名又は名称】大熊 考一

(74)【代理人】

【識別番号】100163500

【弁理士】

【氏名又は名称】片桐 貞典

(74)【代理人】

【識別番号】230115598

【弁護士】

【氏名又は名称】木内 加奈子

(72)【発明者】

【氏名】▲チェン▼ 元成

(72)【発明者】

【氏名】莊 ▲チー▼明

【テーマコード（参考）】

5H560

【Ｆターム（参考）】

5H560BB04

5H560BB07

5H560DA13

5H560DC05

5H560DC20

5H560EB01

5H560JJ19

5H560TT15

(57)【要約】

【目的】モータ制御システムおよびモータ制御方法を提供する。
【解決手段】モータ制御方法は、少なくとも１本の配線を介してモータ装置のブラシレスＤＣモータをモータコントローラに結合し、モータコントローラが、少なくとも１本の配線を介してブラシレスＤＣモータに電力を提供するステップと、少なくとも１本の配線を介してモータ装置のセンサをモータコントローラに結合し、センサが、感知データを生成して、感知データが少なくとも１本の配線を介してモータコントローラに送信されるステップと、を含む。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータコントローラと、
少なくとも１本の配線を介して前記モータコントローラに結合され、前記モータコントローラが、前記少なくとも１本の配線を介して電力を提供するブラシレスＤＣモータと、
前記少なくとも１本の配線を介して前記モータコントローラに結合され、前記センサが、感知データを生成し、前記感知データが、前記少なくとも１本の配線を介して前記モータコントローラに送信されるセンサと、
を含むモータ装置と、
を含むモータ制御システム。

【請求項2】

前記電力が、第１周波数で前記少なくとも１本の配線を介して送信され、前記感知データが、第２周波数で前記少なくとも１本の配線を介して送信され、前記第２周波数が、前記第１周波数と異なる請求項１に記載のモータ制御システム。

【請求項3】

前記ブラシレスＤＣモータが、センサレスモータである請求項１に記載のモータ制御システム。

【請求項4】

前記センサが、アコースティックエミッションセンサ、温度センサ、および振動センサのうちの少なくとも１つを含む請求項１に記載のモータ制御システム。

【請求項5】

前記ブラシレスＤＣモータが、３相のブラシレスＤＣモータであり、前記少なくとも１本の配線が、３本の配線を含む請求項１に記載のモータ制御システム。

【請求項6】

前記モータコントローラが、前記少なくとも１本の配線を介して前記モータ装置に命令を送信し、前記モータ装置が、前記命令に基づいて、前記モータコントローラに前記感知データをフィードバックする請求項１に記載のモータ制御システム。

【請求項7】

前記モータ装置が、さらに、
前記センサに結合され、前記感知データをアナログデータからデジタルデータに変換するコーデックと、
前記コーデックに結合され、前記第２周波数で前記感知データを変調する変調回路と、
を含む請求項２に記載のモータ制御システム。

【請求項8】

前記モータコントローラが、
前記少なくとも１本の配線に結合され、前記ブラシレスＤＣモータに前記電力を提供するインバータと、
前記インバータに結合され、前記インバータを配置して前記電力を提供し、前記ブラシレスＤＣモータを制御するプロセッサと、
を含む請求項１に記載のモータ制御システム。

【請求項9】

前記モータコントローラが、さらに、
前記少なくとも１本の配線および前記プロセッサに結合された変調回路を含み、前記変調回路が、前記感知データを復調して、復調された感知データを取得するとともに、前記復調された感知データを前記プロセッサに転送し、前記プロセッサが、前記復調された感知データに基づいて、前記インバータを配置する請求項８に記載のモータ制御システム。

【請求項10】

前記モータコントローラが、さらに、
前記少なくとも１本の配線および前記プロセッサに結合された位置検出器を含み、前記位置検出器が、前記少なくとも１本の配線を介して前記ブラシレスＤＣモータの位置情報を取得するとともに、前記位置情報を前記プロセッサに送信し、前記プロセッサが、前記位置情報に基づいて、前記インバータを配置する請求項８に記載のモータ制御システム。

【請求項11】

モータコントローラおよびモータ装置を含むモータ制御システムに適用され、
少なくとも１本の配線を介して前記モータ装置のブラシレスＤＣモータを前記モータコントローラに結合し、前記モータコントローラが、前記少なくとも１本の配線を介して前記ブラシレスＤＣモータに電力を提供するステップと、
前記少なくとも１本の配線を介して前記モータ装置のセンサを前記モータコントローラに結合し、前記センサが、感知データを生成し、前記感知データが、前記少なくとも１本の配線を介して前記モータコントローラに送信されるステップと、
を含むモータ制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータ制御システムおよびモータ制御方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

モータの活動を管理するために、従来のモータコントローラは、モータ位置センサ（例えば、ホールセンサ（Ｈａｌｌ ｓｅｎｓｏｒ））によりモータのステータ（ｓｔａｔｏｒ）に関連するモータのロータ（ｒｏｔｏｒ）の位置を検出することができ、モータ位置センサは、２本の配線を介してモータコントローラによって電力が供給されなければならない。モータは、好ましくは、感知データ（すなわち、温度または振動）を取得するための環境センサを必要とし、各センサは、モータコントロールに配線を引いて、モータコントローラに出力信号を送信しなければならない。また、モータコントローラは、モータに電力を提供するために、３本の配線を必要とする。したがって、モータコントローラーとモータの間に多くの配線が使用されるが、これらの配線の数は、多くの空間を消費し、配線のレイアウトをより複雑にする。

【0003】

そのため、単純な配線によりモータコントローラにモータの感知データを提供する解決方法が必要である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、モータ制御システムおよびモータ制御方法を提供する。本発明は、モータの配線を簡易化できると同時に、モータの性能に影響を与える可能性のある環境要因をモータがフィードバックできるようにすることができる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、モータコントローラおよびモータ装置を含むモータ制御システムを提供する。モータ装置は、ブラシレスＤＣ（ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ ｄｉｒｅｃｔ ｃｕｒｒｅｎｔ， ＢＬＤＣ）モータおよびセンサを含む。ブラシレスＤＣモータは、少なくとも１本の配線を介してモータコントローラに結合され、モータコントローラは、少なくとも１本の配線を介してブラシレスＤＣモータに電力を提供する。センサは、少なくとも１本の配線を介してモータコントローラに結合され、センサは、感知データを生成し、感知データは、少なくとも１本の配線を介してモータコントローラに送信される。

【0006】

１つの実施形態において、電力は、第１周波数で少なくとも１本の配線を介して送信され、感知データは、第２周波数で少なくとも１本の配線を介して送信される。第２周波数は、第１周波数と異なる。

【0007】

１つの実施形態において、ブラシレスＤＣモータは、センサレスモータ（ｓｅｎｓｏｒｌｅｓｓ ｍｏｔｏｒ）である。

【0008】

１つの実施形態において、センサは、アコースティックエミッションセンサ（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｓｅｎｓｏｒ）、温度センサ、および振動センサのうちの少なくとも１つを含む。

【0009】

１つの実施形態において、ブラシレスＤＣモータは、３相のブラシレスＤＣモータであり、少なくとも１本の配線は、３本の配線を含む。

【0010】

１つの実施形態において、モータコントローラは、少なくとも１本の配線を介してモータ装置に命令を送信し、モータ装置は、命令に基づいて、モータコントローラに感知データをフィードバックする。

【0011】

１つの実施形態において、モータ装置は、さらに、コーデック（ｃｏｄｅｃ）および変調回路を含む。コーデックは、センサに結合され、コーデックは、感知データをアナログデータからデジタルデータに変換する。変調回路は、コーデックに結合され、変調回路は、第２周波数で感知データを変調する。

【0012】

１つの実施形態において、モータコントローラは、インバータおよびプロセッサを含む。インバータは、少なくとも１本の配線に結合され、インバータは、ブラシレスＤＣモータに電力を提供する。プロセッサは、インバータに結合され、プロセッサは、インバータを配置して電力を提供し、ブラシレスＤＣモータを制御する。

【0013】

１つの実施形態において、モータコントローラは、さらに、少なくとも１本の配線およびプロセッサに結合された変調回路を含み、変調回路は、感知データを復調して、復調された感知データを取得し、復調された感知データをプロセッサに転送する。プロセッサは、復調された感知データに基づいて、インバータを配置する。

【0014】

１つの実施形態において、モータコントローラは、さらに、少なくとも１本の配線およびプロセッサに結合された位置検出器を含み、位置検出器は、少なくとも１本の配線を介してブラシレスＤＣモータの位置情報を取得し、位置情報をプロセッサに送信する。プロセッサは、位置情報に基づいて、インバータを配置する。

【0015】

本発明は、モータコントローラおよびモータ装置を含むモータ制御システムに適用されるモータ制御方法を提供する。モータ制御方法は、少なくとも１本の配線を介してモータ装置のブラシレスＤＣモータをモータコントローラに結合し、モータコントローラが少なくとも１本の配線を介してブラシレスＤＣモータに電力を提供するステップと、少なくとも１本の配線を介してモータ装置のセンサをモータコントローラに結合し、センサが感知データを生成して、感知データが少なくとも１本の配線を介してモータコントローラに送信されるステップと、を含む。

【発明の効果】

【0016】

以上のように、本発明のモータ制御システムは、モータ装置に電力を供給して、同じ配線によりモータコントローラに感知データをフィードバックできるようにすることができるため、追加の配線を行う必要がない。

【0017】

本発明の上記および他の目的、特徴、および利点をより分かり易くするため、図面と併せた幾つかの実施形態を以下に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0018】

添付図面は、本発明の原理がさらに理解されるために含まれており、本明細書に組み込まれ、且つその一部を構成するものである。図面は、本発明の実施形態を例示しており、説明とともに、本発明の原理を説明する役割を果たしている。

【0019】

【図1】本発明の１つの実施形態に係るモータ制御システムの概略図である。

【図2】本発明の１つの実施形態に係るモータ制御方法のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0020】

本発明の内容をより理解できるようにするため、本発明の実施例として、以下にいくつかの実施形態を提供する。また、図面および実施形態において、同一の参照番号を有する装置／構成要素／ステップは、同一の、または類似する部品を示す。

【0021】

図１は、本発明の１つの実施形態に係るモータ制御システム１０の概略図である。モータ制御システム１０は、モータコントローラ１００およびモータ装置２００を含む。モータコントローラ１００は、配線セット３００を介してモータ装置２００に接続され、配線セット３００は、１本またはそれ以上の配線を含むことができる。１つの実施形態において、配線セット３００は、３本の配線３１０を含むことができる。配線３１０は、銅線やアルミニウム線等の電気信号を送信することのできる任意の伝導体であってもよい。

【0022】

モータコントローラ１００は、プロセッサ１１０、インバータ１２０、位置検出器１３０、および変調回路１４０を含むことができる。プロセッサ１１０は、インバータ１２０、位置検出器１３０、および変調回路１４０に結合される。インバータ１２０は、位置検出器１３０に結合される。インバータ１２０および／または変調回路１４０は、配線セット３００に結合される。

【0023】

モータ装置２００は、ブラシレスＤＣモータ２１０、電力変換器２２０、変調回路２３０、コーデック２４０、およびセンサ２５０を含むことができる。電力変換器２２０は、変調回路２３０、コーデック２４０、およびセンサ２５０に結合される。変調回路２３０は、コーデック２４０に結合される。コーデック２４０は、センサ２５０に結合される。ブラシレスＤＣモータ２１０、電力変換器２２０、または変調回路２３０は、配線セット３００に結合される。

【0024】

プロセッサ１１０は、例えば、中央処理装置（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ， ＣＰＵ）、または他のプログラマブル汎用または特殊用途のマイクロコントロールユニット（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ， ＭＣＵ）、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ， ＤＳＰ）、プログラマブルコントローラ、特定用途向け集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ， ＡＳＩＣ）、グラフィックスプロセッシングユニット（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ， ＧＰＵ）、演算論理回路（Ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ Ｌｏｇｉｃ Ｕｎｉｔ， ＡＬＵ）、複合プログラマブル論理デバイス（Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ， ＣＰＬＤ）、フィールドプログラマブルゲートア（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ， ＦＰＧＡ）、または他の類似デバイス、あるいはこれらの組み合わせである。

【0025】

インバータ１２０は、配線セット３００を介してブラシレスＤＣモータ２１０に接続される。プロセッサ１１０は、インバータ１２０を配置して、ブラシレスＤＣモータ２１０に電力を提供することができる。１つの実施形態において、ブラシレスＤＣモータ２１０は、３相のブラシレスＤＣモータであってもよい。インバータ１２０は、３本の配線３１０を介してブラシレスＤＣモータ２１０に３相の交流（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ， ＡＣ）電力を提供することができる。

【0026】

ブラシレスＤＣモータ２１０は、センサレスモータであってもよい。つまり、ブラシレスＤＣモータ２１０は、ホールセンサを含まなくてもよい。したがって、モータコントローラを３つのホールセンサに接続するために少なくとも３本の配線を必要とする従来のセンサ付きモータと比較して、本発明は、ホールセンサをプロセッサ１１０に接続するための配線を必要としない。

【0027】

電力変換器２２０をブラシレスＤＣモータ２１０または配線セット３００に結合することにより、ブラシレスＤＣモータ２１０または配線セット３００から電力を抽出することができる。電力変換器２２０は、変調回路２３０、コーデック２４０、またはセンサ２５０に電力を提供することができる。

【0028】

プロセッサ１１０によって提供された初期電流をインバータ１２０で受け取った後、ブラシレスＤＣモータ２１０は、ブラシレスＤＣモータ２１０の位置に対応する電圧信号（すなわち、逆起電力（ｂａｃｋ ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｖｅ ｆｏｒｃｅ））を生成することができる。ブラシレスＤＣモータ２１０のモータ巻線が電力駆動されていない時、位置検出器１３０は、配線セット３００を介してブラシレスＤＣモータ２１０が送信した電圧信号を検出することにより、ブラシレスＤＣモータ２１０の位置情報を取得することができ、位置情報は、ステータに関連するロータの位置を含むことができる。位置検出器１３０は、ブラシレスＤＣモータ２１０の位置情報をプロセッサ１１０に送信することができるため、プロセッサ１１０は、位置情報に基づいてインバータ１２０を配置することにより、ブラシレスＤＣモータ２１０の操作を制御することができる。１つの実施形態において、位置検出器１３０は、零相検出器（ｚｅｒｏ－ｐｈａｓｅ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）を含むことができ、位置情報は、ブラシレスＤＣモータ２１０の零相追跡（ｚｅｒｏ ｐｈａｓｅ ｔｒａｃｋｉｎｇ）の結果を含むことができる。

【0029】

１つの実施形態において、プロセッサ１１０は、ブラシレスＤＣモータ２１０の環境要因に基づいて、ブラシレスＤＣモータ２１０を制御することができる。詳しく説明すると、モータ装置２００は、ブラシレスＤＣモータ２１０に関連する感知データを生成するためのセンサ２５０を含むことができる。例えば、センサ２５０は、アコースティックエミッションセンサ、温度センサ、および振動センサを含むことができるが、本発明はこれらに限定されない。センサ２５０によって生成された感知データは、アナログデータであってもよい。コーデック２４０は、感知データをアナログデータからデジタルデータに変換することができる。１つの実施形態において、コーデック２４０は、さらに、感知データを符号化することができる。

【0030】

変調回路２３０は、変調器または復調器を含むことができる。コーデック２４０が感知データをデジタルデータに変換した後、変調回路２３０は、搬送波周波数で感知データを変調することができ、感知データの搬送波周波数は、配線セット３００を介して送信された電力の周波数と異なっていてもよい。感知データを変調した後、変調回路２３０は、配線セット３００を介して感知データを変調回路１４０に送信することができる。感知データの周波数は、電力の周波数と異なるため、感知データの送信は、電力信号に対して干渉を起さない。

【0031】

変調回路１４０は、変調器または復調器を含むことができる。変調回路１４０は、変調回路２３０からの感知データを復調して、復調された感知データを取得することができる。変調回路１４０は、復調された感知データをプロセッサ１１０に転送することができる。プロセッサ１１０は、異常感知データに反応して報告を出力することができ、あるいは、プロセッサ１１０は、復調された感知データに基づいてインバータ１２０を配置することによって、ブラシレスＤＣモータ２１０を配置することができる。

【0032】

１つの実施形態において、モータ装置２００は、モータコントローラ１００からの命令に基づいて、モータコントローラ１００に感知データをフィードバックすることができる。詳しく説明すると、感知データを必要とする場合、プロセッサ１１０は、配線セット３００を介してモータ装置２００に命令を送信することができる。変調回路２３０は、配線セット３００から命令を受信することに応じて、センサ２５０によって生成された感知データをフィードバックすることができる。

【0033】

図２は、本発明の１つの実施形態に係るモータ制御方法のフローチャートである。モータ制御方法は、図１に示したモータ制御システムによって実施することができる。ステップＳ２０１において、少なくとも１本の配線を介してモータ装置のブラシレスＤＣモータをモータコントローラに結合し、モータコントローラが、少なくとも１本の配線を介してブラシレスＤＣモータに電力を提供する。ステップＳ２０２において、少なくとも１本の配線を介してモータ装置のセンサをモータコントローラに結合し、センサが、感知データを生成し、感知データが、少なくとも１本の配線を介してモータコントローラに送信される。

【0034】

以上のように、本発明のモータ制御システムは、モータ装置に電力を供給して、同じ配線によりモータコントローラに感知データをフィードバックできるようにすることができるため、追加の配線を行う必要がない。電力およびフィードバックデータを異なる周波数で送信することができるため、電力とフィードバックデータの間の干渉を最小化することができる。モータ装置のフィードバックは、モータコントローラからの命令によってトリガされる。モータコントローラは、モータ装置による情報フィードバックに基づいて、モータを配置することができる。

【0035】

以上のごとく、この発明を実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。

【符号の説明】

【0036】

１０ モータ制御システム
１００ モータコントローラ
１１０ プロセッサ
１２０ インバータ
１３０ 位置検出器
１４０、２３０ 変調回路
２００ モータ装置
２１０ ブラシレスＤＣモータ
２２０ 電力変換器
２４０ コーデック
２５０ センサ
３００ 配線セット
３１０ 配線
Ｓ２０１、Ｓ２０２ ステップ

【図1】

【図2】

【外国語明細書】