JP2017536077A - トルク信号および電力信号の明確なステアリングによって駆動されるメカトロニックユニット - Google Patents

Abstract

本発明は、直流電源（４）、ならびに、方向情報およびトルク情報（６）の事項を送信するフィードバック制御アルゴリズムを許可するためのコンピュータを備えるＥＣＵ制御ユニット（１）と結合されることを意図する部材を駆動するためのメカトロニックアセンブリ（２）に関するものである。上記アセンブリ（２）は、Ｎ相を有するブラシレス多相電気モータ（８）によって形成されるアクチュエータ、上記モータ（８）の回転子の位置を検出するためのバイナリ検出プローブ（１１）、および上記モーター（８）のＮ相に電力を供給するためのパワーブリッジ（１３）を含んでいる電子回路、を備えている。上記アセンブリ（２）は、入力が、上記ＥＣＵから方向情報およびトルク情報（６）の上記事項を受信し、出力が、上記モータ（８）の上記各相に印加される、直流電源（４）の電流を直接調整する上記パワーブリッジ（１３）を制御し、マイクロコントローラ、コンピュータおよびメモリを持たない、オンボード電子駆動回路（１０）を備えている。上記ＥＣＵ（１）によって提供される上記方向情報およびトルク情報（６）は、上記電源（４）によってのみ送信される電力信号とは異なる。

Description

発明の詳細な説明

〔技術分野〕
本発明は、例えば、カムシャフトの位相シフトなどの自動車用途用の、パルス幅変調において制御されるメカトロニックアセンブリの領域に関する。

〔先行技術文献〕
先行技術、異なる解決法、ならびに制御ユニットおよびアクチュエータを備えた部材を位置付けるためのメカトロニックユニットを記載している特許出願である国際公開第２０１４／０９１１５２号において特に記載されていることが、知られている。上記制御ユニット（ＥＣＵ）は、サーボアルゴリズムおよびパワーブリッジを備えている。上記制御ユニット（ＥＣＵ）は、トルク信号およびステアリング信号から成る二線電気信号を送る上記パワーブリッジを駆動する。上記アクチュエータは、Ｎ相の多相ブラシレス電気モータ、上記電気モータの回転子の位置を検出するためのバイナリプローブ、上記二線電気信号から上記モータのＮ相を供給するのに適した電源スイッチ、を備えている。上記電源スイッチの状態は、センシングプローブからもたらされる信号によって、直接制御される。

上記文献において、上記二線信号は、上記トルク情報および上記ステアリング情報を含み、ならびにモータ位相によって使用される電力（電圧または電流）も駆動する。

先行技術において提案されている解決法は、低出力のモータに対して特に効果的である。

しかしながら、より強力なモータに対して、ＥＣＵからの信号による、上記パワーブリッジの直接的な供給は、ジュール効果による電力損失を暗示する。また、上記ＥＣＵは、信頼性の欠如およびかなりの材料費につながり得る、強力な電力管理として一般的に知られていない。

米国特許出願公開第２０１２／０６８６４２号明細書が、ブラシレスＤＣモータ用の単相制御装置、パルス幅変調（ＰＷＭ）、ならびに単相モータの速度および回転を制御するためのスイッチング論理ユニットを記載していることも知られている。

単相モータの構造は、固定子および回転子と同一の、多数の極、およびそのような同一極性構造に特有の制御モードを提供する。そのような制御装置の教示は、多相モータに置き換えられ得ない。実際、多相モータは、一般的に３個または６個（これは指標となる例である）の励振コイルから構成される固定子を備えている。上記励振コイルは、ほとんどの場合、星型結線であるが、デルタ形でも接続され得る。上記回転子は、Ｎ極およびＳ極の交互の、２極から８極の永久磁石から構成される。

ほとんどのブラシレスＤＣモータは、互いから６０°または１２０°に位置付けられた、上記回転子の位置を知る３つの一連のホール効果センサも含んでいる。上記回転子の位置を知ることにより、補助電子回路が電源をスイッチングすることが可能になる。多相モータは、単相モータの制御と根本的に異なるスイッチングシーケンスによって制御され、そのため、当業者にとって、モータおよび多相駆動回路を設計するために、モータおよび単相制御に関する教示を組み合わせることは、明白でない。

本発明の目的は、Ｎが１より大きい多相モータに限定される。Ｎ＝１のモータ（単相モータ）に対して、当業者は、スタートアップシーケンスおよび回転ステアリングを強制する手段が、取るに足らないものでも一般的でもなく、ならびに一般的に、複合モータおよびインテリジェントモータ（例えば、マイクロコントローラ）をステアリングするために、電子回路を使用することを認める。

〔発明の概要〕
本発明を発展させる目的は、
・国際公開第２０１４／０９１１５２号に記載されている回路を駆動させる簡素さを維持すること、
・高出力のブラシレスＤＣモータを駆動すること、
・電力出力なしでも、低出力のＥＣＵまたは中出力のＥＣＵと互換性があること、
・上記ＥＣＵの簡素化および費用削減すること、
・複合エレクトロニクスおよび／またはマイクロコントローラの使用を要さない、ブラシレスＤＣモータのための駆動の解決法を提示すること、
・メカトロニックシステムと上記ＥＣＵとの間の接続点の数を最小限にすること、
である。

本発明の範囲は、強力なブラシレスＤＣ（ＢＬＤＣ）モータに関するものであるから、二極制御を有する三相モータの解決法が示されている。本発明によって実現可能かつ賄われるが、１つまたは２つのコイルを用いた国際公開第２０１４／０９１１５２号において定義されている単極制御は、より好ましくない。

より具体的には、本発明は、一方が直流電源に接続され、ならびに他方が、ステアリング情報およびトルク情報を送るサーボアルゴリズムを行うためのコンピュータを備えているＥＣＵ制御ユニットに接続されることを意図する、部材を駆動させるためのメカトロニックユニットについて言及されており、Ｎ相の多相ブラシレスモータによって形成されるアクチュエータ、上記モータの回転子の位置を検出するためのバイナリセンサ、上記モータのＮ相を供給するためのパワーブリッジを備えている電子回路を備えている上記ユニットであって、上記メカトロニックユニットは、入力が上記ＥＣＵから上記ステアリング情報および上記トルク情報を受け取り、かつ出力が上記モータ位相それぞれに印加される直流電源の電流を直接的に変化させる上記パワーブリッジを制御する、オンボード電子駆動回路をさらに備えており、上記ＥＣＵによって提供されたトルク情報およびステアリング情報が、上記電源によってのみ送られる出力電力信号とは異なることを特徴とする。

上記トルク情報は、パワーブリッジの出力において、取り付けられたモータの回転子の位置または速度を調節することを可能にする情報である。

ここでの好ましい応用分野は、自動車用であり、上記メカトロニックユニットは、例えばカムシャフトシフタを対象としている。本発明にかかるメカトロニックユニットモータは、カムシャフト回転位相を、駆動シャフトの回転と相対的に調節することを可能にする。そのため、上記例において、上記メカトロニックユニットは、ステアリングされる部材の付近に設置され得、自動車のバッテリー−電源−ＥＣＵに接続されており、上記ＥＣＵが電力信号を送ることなく、それらは、ステアリング情報および要求されたトルクレベルの情報のみを送信する。上記メカトロニックユニットが煙道ガスボイラ循環弁（ＥＧＲ）または他を移動させることを目的としている他のアプリケーションにより、可変ジオメトリータービンの適合が可能になる。

特に、上記メカトロニックユニットは、上記ＥＣＵによって送られる上記ステアリング情報および上記トルク情報から第１のステアリング信号および第２のトルク信号を抽出するための方法を含む。

好ましいモードにおいて、上記ＥＣＵから送られる上記ステアリング情報および上記トルク情報は、剰余テキストにおける「パルス幅変調（ＰＷＭ）信号」の形状にある。

特定の実施形態において、上記第１のステアリング信号および上記第２のトルク信号のそのような抽出方法は、ある期間のパルス幅が閾値未満（５０％）である場合に第１のステアリング状態を与え、ある期間のパルス幅が上記閾値より大きい場合に第２のステアリング状態を提供する。

この場合、上記第１のステアリング信号および上記第２のトルク信号の上記抽出方法は、基準値と、上記ＥＣＵによって送られた上記情報のデューティ比との間の絶対値における偏差の関数として、トルク信号を送る。

好ましくは、上記閾値は、上記基準値に等しく、かつ０．５に等しい。

別の実施形態において、メカトロニックユニットは、上記ＥＣＵによって送られた上記ステアリング情報および上記トルク情報から、第１のステアリング情報および第２のトルク情報としての、第１のステアリング信号および第２のトルク信号を抽出するための方法を含み、上記情報は、上記抽出方法を構成要素となる一連の論理ゲートに印加される。

別の実施形態において、メカトロニックユニットは、ＥＣＵによって送られた上記ステアリング情報および上記トルク情報から、電力Ｈブリッジからの第１のステアリング情報としての、第１のステアリング信号および第２のトルク信号を抽出するための方法を含み、上記情報は、上記抽出方法を構成要素となる一連の論理ゲートに印加される。

エラー管理の観点から、上記メカトロニックユニットは、パルス幅変調信号を強制的にゼロにさせる情報の形で、上記メカトロニックユニットの故障をＥＣＵへ知らしめる、双方向情報手段を含む。

この場合、上記双方向情報手段が、標準的な操作で上記メカトロニックユニットへ情報をフィードバックすることによって、上記ＥＣＵによって考慮された後、故障を認識することを可能にすることが予想されてもよい。

〔図面の簡単な説明〕
本発明の他の特徴および利点が、添付図面を参照して、詳細な実施形態の例に付随する解釈から明らかになる。

図１は、本発明に係るメカトロニックユニットの制御ユニットの大まかなブロック図を示す。

図２は、トルク制御信号およびステアリング制御信号が単一のＭＬＩ信号（ＰＷＭとも呼ばれている）の形である、本発明の第１の実施例を示す。

図３は、上記第１の実施形態の場合における、デューティ比の関数として、モータに印加されるトルクのイメージを示す。

図４は、デューティ比と、上記第１の実施形態の場合におけるモータの位相に印加される電流との間のつながりを示す。

図５は、いわゆる「同期整流」モードの使用を示す。

図６は、エラー時のフィードバックの使用を可能にする、電子ブロック図を示す。

図７は、エラー時のフィードバックの使用を可能にする、電子ブロック図を示す。

図８は、図６および７に記載されているブロックの使用に関連する関係信号の説明図である。

図９ａは、ＥＣＵのＨパワーブリッジからトルク制御信号およびステアリング制御信号がもたらされる、かつ一連の論理ゲートによって処理される、本発明の第２の実施形態を示す。

図９ｂは、図９ａにおいて使用される上記論理ゲートによって実行された、処理結果である。

図１０は、トルク制御信号およびステアリング制御信号が、２つの別個のＰＷＭの形および絶対的な信号である、ならびに駆動回路に直接入る、本発明の第３の実施形態を示す。

図１１は、上記メカトロニックユニットが、どちらもパワーブリッジからもたらされる信号ならびに、ＰＷＭおよび絶対的な信号の形でＥＣＵからもたらされる、トルク信号およびステアリング信号に結合されることを可能にする第４の実施形態を示す。

図１２は、高速減衰モードおよび同期整流モードを有するブラシレスモータの自己スイッチング式装置の回路図である。

図１３は、高速減衰モードにおける自己整流論理回路の真理表を示す。

図１４は、三相ブリッジのトランジスタ制御の真理表を示す。

図１５は、同時逆導通（「交差導通」）を保護するためのシステムを記載した図１２の図の一部分の詳細を示す。

図１６は、三相ブリッジのトランジスタの制御信号のタイミングを示す。

図１７は、図１５に記載されている保護素子の例示的な実施形態を示す。

図１８は、図１７の回路の効果を示す図１６の信号の拡大図を示す。

図１９は、特定の工程に対するモータ電流の発生およびＰＷＭ信号のデューティ比の関数を示す。

図２０は、速度の生成およびモータの３つのホールプローブを使用するステアリング信号の生成を示す。

図２１は、速度およびステアリング信号のタイミングを示す。

〔一実施形態の詳細な説明〕
図１は、メカトロニックユニットの制御および供給に必要な素子だけでなく、本発明に基づいたメカトロニックユニットも概略的に記載している。例えば、自動車制御装置などの電子制御ユニット−ＥＣＵ−（１）、本発明に係るメカトロニックユニット（２）、少なくとも１つのコネクタ（３）、例えば車のバッテリーなど持続的な電力源（４）、三相モータと関連する場合は一般的に合計３つであり、ブラシレスモータ（８）の回転を検出し、かつ上記モータの位相を自己スイッチング可能にすることを意図されるホールプローブ（１１）、機械的な動作低減システム（９）を通して、上記モータ（８）によって制御される出力シャフト（１２）の絶対位置に知らせる角度位置センサ（７）。上記位置センサ（７）は、ＥＣＵ（１）に位置情報（５）を送信する。上記ＥＣＵ（１）は、オンボード電子駆動回路（１０）へ、トルク情報および位置情報（６）を送る。上記電源（４）からもたらされる電力信号は、三相のブラシレスモータ（８）に供給するために、一般的に６つのトランジスタを含むパワーブリッジ（１３）へ直接印加される。

図２は、ステアリング信号およびトルク信号が駆動装置に直接入るＰＷＭ単一信号によってのみ与えられる、好ましい第１の実施形態を記載している。電源からもたらされる信号は、駆動回路からの制御指令に基づいて、モータ位相を供給するために、パワーブリッジに直接入る。この説明において、上記電源からもたらされる信号も上記駆動回路に入るが、概して５Ｖの調整器である電圧調整器を通して、必要に応じて供給することのみを目的としており、それ故、上記調整器は、モータ回転子の位置を検出するために使用されるホールプローブ（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）も供給することが可能である。上記ホールプローブは、上記駆動回路に入る。

図５は、いわゆる高速減衰モードおよび同様に同期整流モードにおける電流の再循環を伴う駆動回路の操作を構成するためのオプションを示している。上記同期整流モードは、電源（バッテリー）からの、または電源（バッテリー）への電流の循環もしくは再循環を可能にする、同一分岐の２つのトランジスタの相補的駆動を可能にする。

図１２は、三相ブリッジのトランジスタに適用されるチョッピングモードに特定のモードを導入する、図２および図５において設定された原理をまとめている。高速減衰＋同期整流と呼ばれる上記チョッピングモードにより、一意の制御ＰＷＭ信号によって統率されるモータの両方向回転制御が可能になる。モータ（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）に統合される上記３つのホールプローブは、図１３において詳しく述べられている真理表に従って、上記パワーブリッジ（１３）の制御状態を定義するスイッチ論理（１４）に回転位置を知らせる。上記制御ＰＷＭ信号を有するこれらの最終信号の論理的な組み合わせは、図１４に記載されている真理表に従ってトランジスタ制御を駆動する。

上記パワーブリッジトランジスタゲート（１３）の駆動回路（１４）は、電圧レベルを調和させる機能に加えて、三相ブリッジの同一分岐の２つのトランジスタの同時伝導に対してトランジスタを保護する、いわゆるデットタイム特性を組み込んでいる。図１５に記載されている上記保護回路は、スイッチング状態を有する調整されたＰＷＭ信号の立ち上がりの遅れとしてまとめられ得る。図１７に示されている実用的な実施形態の例である、パワーブリッジトランジスタ（１３）の駆動信号のクロノグラフは、図１６に示されており、かつ図１８における拡大図は、パワーブリッジ（１３）の同一分岐の高トランジスタと低トランジスタとのスイッチング時間の間のデットタイム期間を示している。

図３および図４は、ＰＷＭ信号で作られている使用法を図解しており、かつ一般的な操作原理を説明している。比例方法において、デューティ比は、位相に印加されるトルクレベルを決定することを可能にし、そのため、得られた電流の平均値の標示の機能として、モータに与えられる回転方向を決定することが可能になる。５０％のデューティ比において、平均電流は、位相がゼロであり、モータをアイドル状態で維持する。５０％より大きいデューティ比において、得られる平均電流は、正であり、モータの方向に回転することを可能にし、かつ電流の平均値に比例したトルクレベルに従っている。５０％未満のデューティ比において、得られる平均電流は、負であり、モータの別の方向に回転することを可能にし、かつ電流の平均値に比例したトルクレベルに従っている。

図１９は、前述の説明を示し、プローブＨａ、Ｈｂ、Ｈｃの状態が、それぞれ、１、１．０であるモータステップの特定の場合を詳しく述べており、かつスイッチング論理回路（１４＋１５）が、パワーブリッジ（１３）の「高」トランジスタ制御にＰＷＭ信号を印加する、かつ「低」トランジスタ制御を補完するＰＷＭ信号を印加する。５０％のデューティ比に対して、ＶＢｃ＝＋ＶｂａｔおよびＶＢｃ＝Ｖｂａｔに等しい時間は、位相電流の平均値ゼロにつながる。３０％のデューティ比に対して、ＶＢＣ＝＋Ｖｂａｔの時間は、位相電流の負の平均値につながるＶＢＣ＝Ｖｂａｔの時間より低い。７０％のデューティ比に対して、ＶＢｃ＝＋Ｖｂａｔの時間は、位相電流の正の平均値につながるＶＢＣ＝Ｖｂａｔの時間より長い。

当業者に知られているブラシレスモータの駆動原理は、電気角９０°より前に回転子ベクトルに平均的な電圧ベクトルを印加することである。例えば、ホールＡ＝１、ホールＢ＝１、ホールＣ＝０のプローブの状態によって与えられる回転子ベクトルに対して、ＢＣ固定子電圧ベクトルは、所定の方向における回転に印加される。ＣＢベクトルのアプリケーションは、逆回転に印加される。段落００３１における実証から、ＰＷＭ信号のデューティ比がモータの回転方向を定義することは、明らかである。

上記ＰＷＭ信号は、パワーブリッジトランジスタ（１３）に印加され、それ故、上記ＰＷＭ信号のデューティ比を通して、ブラシレスモータ（８）の端子に印加される平均電圧を定義する。モータの回転方向を制御することに加え、上記ＰＷＭ信号は、図３において記載されているように、モータのトルクを制御する。

駆動回路が故障信号を提供する限り、制御ＰＷＭ信号および故障信号の両方を駆動する双方向の連結を通して、上記情報をＥＣＵに集めることが可能である。図６の図が、上記を図解している。

上記駆動回路の自己スイッチング式回路が、故障信号の認識を要する場合、上記同一の原理における他の解決法が予想され得るが、例えば図７において与えられている回路を用いた図を完成することが予想され得る。

それ故、図８は、上記モードが、エラーのフィードバックを可能にするためにどのように作動するかを説明している。

位相１において、故障は指摘されておらず、操作は正常であり、上記駆動回路は、ＥＣＵからＰＷＭ信号を受け取る。

事例２において、駆動回路は、トランジスタＱ２を閉路する単安定フリップフロップの引き金になるエラー情報を送信する。ＰＷＭ信号は、このようにして、ゼロにされる。

位相３の間、ＰＷＭ信号は、故障を検出したＥＣＵによってゼロに維持される。

事例４では、単安定フリップフロップは、常態を見出し、かつトランジスタＱ２を開放する。その間、ＥＣＵは、ＰＷＭ出力をゼロに強制することによって位相３を結局は延長し得る。

事例５では、ＥＣＵは、強制を解除し、かつＰＷＭ信号を戻す。ＥＴゲートは、自己スイッチング式回路のエラー認識入力の論理レベルアップに進み、それ故に、故障信号の戻りをゼロにすることを可能にする。通常操作が再開する。

図９ａに示されているように、本発明の第２の実施形態のモードは、ステアリング情報およびトルク情報がＨパワーブリッジから二線信号によって与えられると予想され得る。各線の電位に基づいて、ステアリングレベルおよびトルクレベルが、与えられ得る。これらの信号は、駆動回路に対して成形を要求し、そのため、駆動回路は、これらの信号をフォーマットして論理ゲートを使用するために、駆動回路の上流に提供される。

ＥＣＵは、二線上に、ステアリング情報およびトルク制御を提供する。上記情報は、ＤＣモータの制御および供給のために最初に設けられているＨブリッジからもたらされる。上記事例において、ＥＣＵプログラムは、ＤＣモータの制御を可能にするＨブリッジと同一のままである。

上記システムは、４つの接続点：２つはバッテリーからの電力供給のため、２つはトルク制御または方向制御のため、およびＤＣシステムにも存在する絶対位置センサ（７）のために設けられている３つの接続点も要する。

図９ａは、原理の説明的なニーズのために簡易化されたままである。基準の０Ｖは、バッテリーと、上記ケーブルを通して循環する電流とに直接接続されており、ＥＣＵの０Ｖは、幾分異なり得る。そのため、ＥＣＵからもたらされる信号の検出レベルが基準電位のこれらの可変のオフセットに対して十分に耐性があることを確実にする必要がある。

解決法は、異なる回路を有するＨブリッジから二線を干渉することから成る。

ＥＣＵのＨブリッジによって提供される信号から結果として生じる回転方向の区別のために使用される、１または２ＲＳフリップフロップの使用法に私たちは戻らない。このことは、仏国特許出願公開第２９９９８２５号明細書に具体的に記載されている。

電力トランジスタのハッシングを可能にするＰＷＭ信号は、ＥＣＵのＨブリッジによって提供される信号の情報を抽出する排他的論理和の機能に委ねられるだろう。

図９ｂにおいて明らかなように、Ｈブリッジの出力が異なる場合、すなわち負荷が供給される場合に、排他的論理和によって論理信号を１で得ることを可能にすることが、観測され得る。上記排他的論理和は、論理ゲート、またはそれ故にトランジスタおよびダイオードを中心に構築された慎重な解決法であってもよい。

ＥＣＵが、どこに２つのステアリング情報およびトルク情報を直接与えるかは、図１０において提供されている。ここでの使用法は、ＥＣＵが、ブラシレスＤＣ駆動によってＰＷＭおよび期待方向信号を直接与えたため、直接的である。自動車インターフェースにおいて、保護、フィルタリングおよび従来のレベル適応以外の区別または特定の処理の必要はない。

純然たる解決法は、ＥＣＵと駆動エレクトロニクスとの間に共通の０Ｖの基準を有するために、５つ目の線を追加される。前述の解説を考慮するにしてもなお、上記線は、任意であってもよい。

ＥＣＵによって供給された信号のタイプに適応可能な単一のメカトロニックユニットを有することが求められる場合において、１つの位置において、ＥＣＵの信号が、信号をフォーマットするため、ならびに方向情報にトルクおよび２進の「絶対的な」情報のためのＰＷＭ信号を与えるために、既にフォーマット済みの信号（ＰＷＭおよび「絶対的な」バイナリ出力）、または図９ａおよび９ｂに記載されている論理ゲートを通してパワーブリッジからもたらされる信号を送信するための、他の位置におけるその他である場合、信号の直接接続を可能にするスイッチング器または他の選択手段を使用することが予想され得る。上記適応可能な実施態様は、それ故に、図１１に示されている。

ＥＣＵ（１）によるエンジン速度（８）の制御を用いたアプリケーションの場合において、速度を測定する方法および／またはモータ（８）の回転方向を検出する方法によって、電子駆動回路（１０）に統合することが可能である。そのような方法は、図２０に示唆されているように、行われてもよい。発生した信号（「ＴＡＣＨＯ」＋「Ｄｉｒ＿Ｏｕｔ」）の詳細は、図２１において明確に記載されている。上記「ＴＡＣＨＯ」信号および／または上記「Ｄｉｒ＿Ｏｕｔ」信号は、上記「ＴＡＣＨＯ」信号の周波数を測定することによって、モータの速度を算出するＥＣＵ（１）に接続されている。上記「Ｄｉｒ＿Ｏｕｔ」信号は、トルク信号および方向信号（６）によって要される命令方向とは異なり得るモータ（８）の回転方向を、随意的に示唆している。

モータ（８）の回転方向のセンシング方法は、当業者によく知られている直行信号で行われる方向区別と同一の方法で簡単に行われ得る。

本発明に係るメカトロニックユニットの制御ユニットの大まかなブロック図を示す。 トルク制御信号およびステアリング制御信号が単一のＭＬＩ信号（ＰＷＭとも呼ばれている）の形である、本発明の第１の実施例を示す。 上記第１の実施形態の場合における、デューティ比の関数として、モータに印加されるトルクのイメージを示す。 デューティ比と、上記第１の実施形態の場合におけるモータの位相に印加される電流との間のつながりを示す。 いわゆる「同期整流」モードの使用を示す。 エラー時のフィードバックの使用を可能にする、電子ブロック図を示す。 エラー時のフィードバックの使用を可能にする、電子ブロック図を示す。 図６および７に記載されているブロックの使用に関連する関係信号の説明図である。 ＥＣＵのＨパワーブリッジからトルク制御信号およびステアリング制御信号がもたらされる、かつ一連の論理ゲートによって処理される、本発明の第２の実施形態を示す。 図９ａにおいて使用される上記論理ゲートによって実行された、処理結果である。 トルク制御信号およびステアリング制御信号が、２つの別個のＰＷＭの形および絶対的な信号である、ならびに駆動回路に直接入る、本発明の第３の実施形態を示す。 上記メカトロニックユニットが、どちらもパワーブリッジからもたらされる信号ならびに、ＰＷＭおよび絶対的な信号の形でＥＣＵからもたらされる、トルク信号およびステアリング信号に結合されることを可能にする第４の実施形態を示す。 高速減衰モードおよび同期整流モードを有するブラシレスモータの自己スイッチング式装置の回路図である。 高速減衰モードにおける自己整流論理回路の真理表を示す。 三相ブリッジのトランジスタ制御の真理表を示す。 同時逆導通（「交差導通」）を保護するためのシステムを記載した図１２の図の一部分の詳細を示す。 三相ブリッジのトランジスタの制御信号のタイミングを示す。 図１５に記載されている保護素子の例示的な実施形態を示す。 図１７の回路の効果を示す図１６の信号の拡大図を示す。 特定の工程に対するモータ電流の発生およびＰＷＭ信号のデューティ比の関数を示す。 速度の生成およびモータの３つのホールプローブを使用するステアリング信号の生成を示す。 速度およびステアリング信号のタイミングを示す。

Claims (25)

1. 一方が直流電源（４）に接続され、ならびに他方が、ステアリング情報およびトルク情報（６）を送信するサーボアルゴリズムを算出する（２）のためのコンピュータを備えているＥＣＵ制御ユニット（１）に接続されることを意図される部材を駆動するためのメカトロニックユニット（２）であって、
   Ｎ相（Ｎ＞１）の多相ブラシレス電気モータ（８）によって形成されるアクチュエータと、
   上記モータ（８）の回転子の位置を検出するためのバイナリプローブ（１１）と、
   上記モータ（８）のＮ相を供給するためのパワーブリッジ（１３）を含んでいる電子回路と、
   入力が、上記ＥＣＵからの上記ステアリング情報および上記トルク情報（６）を受信し、出力が、ステアリング信号およびトルク信号（６）からの情報を組み合わせることにより上記モータ（８）の自己スイッチングを供給する上記パワーブリッジ（１３）を制御し、マイクロコントローラ、コンピュータ、およびメモリを持たないオンボード電子駆動回路（１０）と、
   エンジンの各相（８）に印加される、連続電源（４）の電流を直接変更するスイッチング論理回路（１４）とを備え、
   上記ＥＣＵ（１）によって供給される上記ステアリング情報および上記トルク情報（６）は、上記電源（４）によってのみ送信される電力信号とは異なることを特徴とする、メカトロニックユニット。
2. 上記パワーブリッジ（１３）の上記トランジスタの上記制御から分離されていない、かつ直接印加される上記方向信号および上記トルク信号（６）を組み合わせる手段を備えていることを特徴とする、請求項１に記載のメカトロニックユニット。
3. 上記ＥＣＵの上記ステアリング情報および上記トルク情報（６）が、「パルス幅変調」（ＰＷＭ）信号であることを特徴とする、請求項２に記載のメカトロニックユニット。
4. 上記エンジン（８）に注入される電流の両極性が、上記回転方向を定義し、上記ＰＷＭ信号のデューティ比に起因することを特徴とする、請求項２または３に記載のメカトロニックユニット。
5. 上記エンジントルクは、式：Ｔｏｒｑｕｅ＝ｆ（Ｄ−０．５）に基づいた、上記ＰＷＭ信号の上記デューティ比（Ｄ）に起因する関数であることを特徴とする、請求項４に記載のメカトロニックユニット。
6. 上記ＥＣＵによって送信される上記ステアリング情報および上記トルク情報（６）から、第１のステアリング信号および第２のトルク信号を抽出する方法を含んでいることを特徴とする、請求項１に記載のメカトロニックユニット。
7. 上記ステアリング情報および上記トルク情報が、「パルス幅変調」（ＰＷＭ）信号として、上記ＥＣＵによって送信されることを特徴とする、請求項６に記載のメカトロニックユニット。
8. 上記第１のステアリング信号および上記第２のトルク信号の上記抽出方法は、ある期間のパルス幅が閾値未満（５０％）より小さい第１のステアリング状態、および、ある期間のパルス幅が上記閾値以上である第２のステアリング状態を送信することを特徴とする、請求項６または７に記載のメカトロニックユニット。
9. 上記第１のステアリング信号および上記第２のトルク信号の上記抽出方法は、基準値と、上記ＥＣＵによって送信される上記情報の上記デューティ比との間の絶対値における偏差の関数として、トルク信号を送信することを特徴とする、請求項６、７、８のいずれか１項に記載のメカトロニックユニット。
10. 上記閾値は、上記基準値と等しいことを特徴とする、請求項８または９に記載のメカトロニックユニット。
11. 上記閾値および上記基準値は、０．５であることを特徴とする、請求項９に記載のメカトロニックユニット。
12. 第１のステアリング情報および第２のトルク情報として、上記ＥＣＵによって送信される上記ステアリング信号およびトルク信号から第１のステアリング信号および第２のトルク信号を抽出するための手段を含み、上記情報は、上記抽出方法を構成する一連の論理ゲートに適用されることを特徴とする、請求項１または６に記載のメカトロニックユニット。
13. 電力Ｈブリッジからの第１のステアリング情報として、上記ＥＣＵによって送信される上記ステアリング情報および上記トルク情報から第１のステアリング信号および第２のトルク信号を抽出するための手段を含み、上記情報は、上記抽出方法を構成する一連の論理ゲートに適用されることを特徴とする、請求項１または６に記載のメカトロニックユニット。
14. 上記パルス幅変調信号をゼロにする情報の形式において、上記メカトロニックユニットの故障を上記ＥＣＵに送信する双方向情報手段を含むことを特徴とする、請求項１から１２のいずれか１項に記載のメカトロニックユニット。
15. 上記双方向情報手段は、標準的な動作において、上記メカトロニックユニットに情報を送り返すことによって、上記ＥＣＵによって考慮された後、上記故障を認識することを可能にすることを特徴とする、請求項１４に記載のメカトロニックユニット。
16. 一方が自動車のバッテリー（４）に接続され、ならびに他方が、ステアリング情報およびトルク情報（６）を送信するサーボアルゴリズムを算出するためのコンピュータを備えているＥＣＵ制御ユニット（１）に接続されるメカトロニックユニット（２）であって、
    Ｎ相の多相ブラシレス電気モータ（８）によって形成されるアクチュエータと、
    上記モータの回転子の位置を検出するためのバイナリセンサ（１１）と、
    上記モータ（８）のＮ相を供給するためのパワーブリッジ（１３）を含んでいる電子回路と、
    入力が、上記ＥＣＵからの上記ステアリング情報および上記トルク情報（６）を受信し、出力が、上記モータ（８）の各相に印加される、上記直流電源（４）の電流を直接変更する上記パワーブリッジ（１３）を制御する他方のオンボード電子駆動回路（１０）とを備え、
    上記ＥＣＵ（１）によって供給される上記ステアリング情報および上記トルク情報（６）は、上記バッテリー（４）によってのみ送信される出力電力信号とは異なることを特徴とする、メカトロニックユニット。
17. 上記電子駆動回路（１０）は、上記モータ（８）の速度を測定するための方法に統合されることを特徴とする、請求項１に記載のメカトロニックユニット。
18. 上記電子駆動回路（１０）は、上記モータ（８）の実際の回転方向を測定するための方法に統合されることを特徴とする、請求項１に記載のメカトロニックユニット。
19. 上記速度情報および／または方向情報は、上記ＥＣＵ（１）にフィードバックされることを特徴とする、請求項１、１７、１８のいずれか１項に記載のメカトロニックユニット。
20. 上記ＥＣＵは、上記メカトロニックシステム（２）の上記モータ（８）の速度を調整するために、上記速度（「ＴＡＣＨＯ」）情報および／または方向（「Ｄｉｒ＿Ｏｕｔ」）情報を使用することを特徴とする、請求項１または１９に記載のメカトロニックユニット。
21. 上記ＥＣＵは、上記メカトロニックシステム（２）の上記モータ（８）の速度を制御するために、上記速度（「ＴＡＣＨＯ」）情報および／または方向（「Ｄｉｒ＿Ｏｕｔ」）情報を使用することを特徴とする、請求項１または１９に記載のメカトロニックユニット。
22. 上記ＥＣＵは、上記メカトロニックシステム（２）を診断するために、上記速度（「ＴＡＣＨＯ」）情報および／または方向（「Ｄｉｒ＿Ｏｕｔ」）情報を使用することを特徴とする、請求項１または１９に記載のメカトロニックユニット。
23. 上記モータ（８）は、上記モータシャフトに関連してカムシャフト位相を調整することを意図されていることを特徴とする、請求項１６から２２のいずれか１項に記載のメカトロニックユニット。
24. 上記モータ（８）は、上記煙道ガス再循環弁を調整することを意図されていることを特徴とする、請求項１６から２２のいずれか１項に記載のメカトロニックユニット。
25. 上記モータ（８）は、上記可変ジオメトリータービンを調整することを意図されていることを特徴とする、請求項１６から２２のいずれか１項に記載のメカトロニックユニット。

Images