JP5066101B2 - モータ負荷を監視するシステム及び方法 - Google Patents

Description

本発明の実施の形態は直流（「ＤＣ」）モータに関する。より詳細には、本発明の実施の形態はＤＣモータの過負荷状態の検出に関する。
［関連出願の相互参照］
本出願は、２００６年１月４日に出願された米国特許出願第１１／３２４，８１８号の優先権を主張し、当該特許文献の内容はその全体が参照により本明細書に援用される。

ＤＣモータの負荷が増大すると、モータの電流引き出し及び内部の放熱も増大する。同時に、モータ速度及びモータ速度で回転している内部ファン又は外部ファンによって提供される冷却空気の量は減少する。したがって、モータ温度は上昇する。温度はモータの性能と耐久性との両方に影響を与えるため、モータは入念に規定された負荷制限内で作動するように設計される。しかし使用されると、予期せぬ環境によってモータの負荷が設計値を超える場合があり、結果としてモータ温度が許容制限を超える場合がある。時にこの結果モータ故障が発生する。極端な場合には、モータ内で１つ又は複数の材料が発火する。

モータの過負荷が問題になる場合がある適用例は、自動車エンジン冷却への適用例である。多くの自動車がラジエータ、コンデンサ、又は他の熱交換器を通じて空気を動かすために電動ファンアセンブリを利用する。通常、ＤＣモータが係るアセンブリに電力供給する。雪、氷、又は泥の存在によって、ファンを回転させるのに必要となるトルクが増大する可能性があるか、又は極端な場合には、ファンが全く回転しなくなる可能性がある。同様に、モータの軸受不良によって回転が遅くなるか又は妨げられる場合がある。これらの状況の結果、モータ故障が発生する可能性がある。時に、これらの状況の結果、ボンネット内で発火する可能性がある。したがって、結果的にモータ温度が極度に高くなる前に、過負荷状態を検出することが望ましい。

過負荷検出は通常、モータの使用中にモータ負荷を反復して監視することを含む。モータ負荷を監視する従来の方法は、モータによる電流引き出し、モータ温度、モータ速度、又はモータによって生成される逆起電力（「逆ＥＭＦ」）を測定することを含む。

逆ＥＭＦを測定することは、断続的にモータを消磁すること、及び、接続解除された又は消磁されたモータリード線の電圧を、モータ内の電流が減衰してゼロになるのに十分な時間が経過した後に、しかしモータが大幅に減速する前に、測定することを含む。この電圧は逆ＥＭＦを示すものであり、モータ速度と共に上昇する。逆ＥＭＦが十分に低い場合には過負荷状態が示され、モータをシャットダウンすることができる。逆ＥＭＦが十分に高い場合には通常動作が示され、回路を再励磁することができる。

しかしながら、過負荷状態が存在するか否かを判断するために使用される現在の逆ＥＭＦ測定方法の欠点は、測定に必要とされる時間である。モータが消磁された後、測定される電圧が逆ＥＭＦを示す漸近値に近づくために、或る時間が必要とされる。このことは、この測定が本質的にノイズを発生する測定であるという事実によって悪化する。接続解除されたモータリード線の電圧は、ランダムノイズと共に整流周波数で電圧リップルを有する。これらの部品は共に、ブラシ及び整流器の状態がモータの耐用期間にわたって変化するにつれて変化する。電圧測定に対するそれらの影響を取除くために、いくつかの整流周期に等しい時定数で信号をフィルタリングすることができる。これによって逆ＥＭＦを正確に測定するために必要となる時間が長くなると共に、モータが消磁される時間が長くなる。消磁される期間が十分に長い場合には、それらの期間は音響的に知覚可能となる可能性があると共に、モータシャフトと駆動される負荷との間の反発によって摩損が増大する可能性がある。したがって、モータを監視する改善された方法及び装置が必要とされている。

以下の概要は本発明の実施の形態の一例を説明する。本概要はかかる実施の形態の全てを説明するものではなく、いかなる形でも本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。

一実施の形態において、ＤＣモータの負荷を監視する方法は、モータを断続的に消磁すること、第１の電圧を監視すること、及び開始時刻と終了時刻との間の第１の時間間隔を測定することを含む。開始時刻はモータが消磁される時刻を含み、終了時刻は第１の電圧と基準電圧とが実質的に同様の値を有する時刻を含む。

別の実施の形態は、第１のモータリード線と第２のモータリード線とを有するＤＣモータを監視するように構成されるモータ負荷監視システムを提供する。第１のモータリード線及び第２のモータリード線は、電源装置又は電圧装置に結合するように構成される。当該システムは、電源装置と第１のモータリード線との間に結合するように構成されるスイッチと、第１のモータリード線と第２のモータリード線との間のフライバック電流経路と、スイッチに結合するように構成されるコントローラとを備える。還流ダイオード、スイッチ、又は他の装置は、モータが励磁されるときにフライバック電流経路を通じて電流が流れるのを妨げる。コントローラはスイッチを制御することによって断続的にモータを消磁すると共に監視される電圧を受信する。コントローラは開始時刻と終了時刻との間の第１の時間間隔を測定するように構成され、開始時刻はモータが消磁される時刻を含み、終了時刻は監視される電圧が基準電圧を追い越す時刻を含む。

別の実施の形態は、第１のモータリード線と第２のモータリード線とを有するモータを備える、自動車のエンジン冷却モータシステムを提供する。第１のモータリード線及び第２のモータリード線は、電源装置に結合するように構成される。当該システムは、電源装置と第１のモータリード線との間に結合するように構成されるスイッチと、第１のモータリード線と第２のモータリード線との間のフライバック電流経路と、スイッチに結合するように構成されるコントローラとを備える。コントローラはスイッチを制御することによって断続的にモータを消磁し、監視される電圧を受信し、開始時刻と終了時刻との間の第１の時間間隔を測定する。開始時刻はモータが消磁される時刻を含み、終了時刻は監視される電圧が基準電圧を追い越す時刻を含む。

本発明の実施形態の他の態様は、詳細な説明及び添付の図面を熟考することによって明らかになるであろう。

本発明の任意の実施形態を詳細に説明する前に、本発明はその出願において、以下の説明において示されるか又は以下の図面において説明される部品の構造及び構成の詳細に限定されないことは理解されるであろう。本発明は、他の実施形態及びさまざまな方法で実施又は実行されることが可能である。

図１は、モータ過負荷検出システム１０の一実施形態を示す。モータ過負荷検出システム１０は、（車両のバッテリのような）電源装置１５と、モータ２０と、スイッチング素子又はスイッチ３０と、ダイオードを含むフライバック電流経路１８又は類似の装置と、コントローラ１７と、フィルタ１９と、過負荷インジケータ３５とを含む。モータは、たとえばラジエータ（図示せず）に空気を向けるために用いることができるファン２２に接続される。コントローラは、監視される電圧２５を入力として受け取る。システム１０は、（自動車４０のような（概略的に示す））自動車で特に有用であるが、モータ過負荷が懸念される他の用途に用いることができる。

コントローラ１７は、スイッチ３０及び過負荷インジケータ３５に信号を送信する。コントローラ１７は、図２を参照にしてより詳細に説明されるように、スイッチに電源装置によって供給される電流を遮断するようにシグナリングし、次いで、監視される電圧２５を（一実施形態において電源装置１５の電圧である）基準からの電圧と比較することによって、過負荷状態の存在を検出する。

過負荷状態が存在しない場合には、コントローラはスイッチに、閉じることによってモータを再励磁するようにシグナリングする。過負荷状態が存在する場合には、コントローラは適切な動作を行う。いくつかの実施形態では、コントローラは或る期間待機した後に、スイッチに、閉じることによってモータを再励磁するようにシグナリングする。他の実施形態では、コントローラはモータを再励磁しない。いくつかの実施形態では、コントローラは、過負荷インジケータ３５に、音声表示、視覚表示、又は過負荷状態を示す他の表示を提供するようにシグナリングする。たとえば、過負荷インジケータ３５は、フラッシュライト、警告音、エラーメッセージ、又はこれらの組合せとすることができる。他の過負荷インジケータ３５も可能である。いくつかの実施形態では、これらの動作の組合せが実行される。

いくつかの実施形態では、コントローラ１７は、規則的な間隔で、過負荷検出サイクル（すなわち、上述の電圧比較）を開始する。これらの間隔の長さは、モータ及びその適用に応じて変化することができる。一般的には、モータの熱容量は、過負荷状態に関連する損傷を少しの期間だけ遅らせるのに十分に大きい。したがって、かかる状態が存在する場合、その状態をその期間内に検出すると共にモータを消磁しなければならない。負荷監視頻度の選択に影響を与え得る要因は、モータの設計負荷、提供されるモータ冷却の量、モータの熱容量、及び周囲温度を含む場合がある。たとえば、高い周囲温度で動作する高負荷を有するモータは、適切な動作範囲内にモータが確実にとどまっているように、より頻繁な過負荷検出を必要とする場合がある。同様に、低い温度で動作する比較的低い負荷を有するモータは、時折の負荷検出又は監視のみを必要とする場合がある。

なお図１を参照して、コントローラ１７を用いて、上述の過負荷検出サイクルを制御することができる。コントローラ１７は、オペレーティングシステム（図示せず）の助けを借りてコンピュータ実行可能プログラム（すなわち、ソフトウェア）を実行するプロセッサとすることができる。他の実施形態では、コントローラ１７は、本明細書で説明する機能がハードウェア部品によって実行されるように、ハードウェアを含むことができる。たとえば、コントローラ１７は、当該技術分野において知られているような、特定用途用の集積回路（「ＡＳＩＣ」）、ファームウェア、専用の部品、等によって実施することができる。したがって、コントローラ１７は、ハードウェア、ソフトウェア、又はその組合せで実施することができることが理解されよう。

図２は、過負荷状態を検出するために、コントローラ１７によって実施することができるプロセス７５を示す。モータは、まず、ステップ８０において励磁される。いくつかの実施形態では、過負荷検出は、モータの通常の始動期間中に実行されない。この期間中、ファンのような、モータの加速及び駆動される部品は、モータへの負荷を設計負荷よりも一時的に増大させる。第１の負荷監視イベントを遅らせること（ステップ８２）は、この一時的な負荷が過負荷状態として解釈されないことを確実にする。加速期間は、モータが概ね安定した速度に達することができるほど十分に長いが、過負荷状態が存在する場合に、モータが損傷を負うのにかかる時間よりは短くなくてはならない。いくつかの実施形態では、モータが励磁されている間、加速期間は過負荷検出サイクル間の間隔よりも短い。

待機又は加速期間が完了すると、スイッチ３０を用いて、電源装置１５によってモータに供給される電流を遮断する（ステップ８５）。すなわち、モータは消磁される。いくつかの実施形態では、（図３に示すような）トランジスタをスイッチ３０として用いる。スイッチ３０を不活性化することによって、コントローラ１７は基準電圧と監視される電圧２５との間の比較の計時を開始する（ステップ９０）。いくつかの実施形態では、図３の実施形態に示すように、計時機能及び電圧比較機能は、コントローラ１７によって実行される。他の実施形態では、計時機能及び電圧比較機能は、他の電子ハードウェア部品によって実行される。たとえば、電圧比較機能は、当該技術分野で知られている、トランジスタベースの比較回路又は演算増幅器（「オペアンプ」）ベースの比較回路を用いて完了することができる。

電圧比較は継続し、比較時間は、監視される電圧２５及び基準電圧がほぼ等しくなるまで蓄積される（ステップ９５）。図４Ｂ及び図６Ｂに関してさらに詳細に説明するように、監視される電圧は、非スイッチ式モータリード線（non-switched motor lead）のわずか数分の１ボルトの電圧内に最初は維持される。モータを通過する電流が減衰してゼロになると、監視される電圧は、非スイッチ式モータリード線の電圧に交差し、最終的には逆起電力電圧に等しい量だけ非スイッチ式モータリード線の電圧とは異なる。逆ＥＭＦ電圧は、モータが消磁された後、モータの連続する回転によって生成される。いくつかの実施形態では、基準電圧は非スイッチ式モータリード線の電圧と等しいものとされる。監視される電圧２５と基準電圧とがほぼ等しいことが検出されると、時間蓄積は停止し、測定され、また、分類される（ステップ９５）。時間カテゴリは、たとえば、軽負荷カテゴリ、標準カテゴリ、及び過負荷カテゴリを含むことができ、各時間カテゴリは、特定の時間範囲によって規定される。たとえば、モータ負荷は、監視される電圧２５が基準電圧にほぼ等しい値まで下がるのに必要な時間が標準時間カテゴリ内に含まれる場合、正常に動作していると分類されることができる。

一実施形態では、分類された時間期間(time periods)は、既知のモータ特性を用いて最初に決定される。たとえば、モータが設計された電圧、速度、及びトルクで動作している場合、監視される電圧は、予想可能な時間内に基準電圧に交差する。モータが過負荷であると共により速いトルク及びより低い速度で作動している場合、この電圧は、さらに時間をかけてから基準電圧に交差する。過負荷状況であると考えられる最小の時間を表す基準時間を確立することができる。いくつかの実施形態では、異なるレベルの過負荷を規定することができ、それらを表すために異なる基準時間を確立することができる。モータが選択可能な電圧又は可変の電圧で動作する場合、基準時間は電圧に応じて異なる場合がある。同様に、周囲温度が基準時間に影響する場合がある。各状態に対応する基準時間は、各適用に蓄積されることができる。加えて、各カテゴリに対応する時間を、異なるモータ用に規定することができる。たとえば、２００ワットのモータは４００ワットのモータのものとは異なる標準時間期間及び過負荷時間期間を有する。いくつかの実施形態では、コントローラ１７を用いて、各規定された基準時間を記憶することができる。たとえば、一実施形態では、コントローラ１７は、各規定された動作状態（たとえば、通常、過負荷等）に対応する基準時間期間のルックアップテーブル（「ＬＵＴ」）を含むことができる。

測定される時間期間が標準時間範囲内である場合（ステップ１００）、スイッチ３０は再励磁される（ステップ１０５）。次に、プロセスはステップ１１０に進み、所定の時間待機した後にスイッチ３０を消磁する（ステップ８５）ことによって、過負荷検出サイクルを再び開始する。この期間は、その状態が結果としてモータ及び（ファン、制御電子機器等のような）関連装置への不可逆な損傷又は永久の損傷を引き起こす前に、過負荷状態を検出するのに十分に短くなくてはならない。

測定される時間期間が通常動作状態のカテゴリ内にない場合、過負荷状態を識別することができる。いくつかの実施形態では、次に、信号が過負荷インジケータ３５に送信される（ステップ１１５）。いくつかの実施形態では、過負荷状態が認識されると、モータは特定の時間消磁したままでいる（ステップ１２０）。この期間(period of time)によって、モータを冷却させることができると共に、この期間は、過負荷状態の原因を取り除くのに十分とすることができる。たとえば、いくつかの実施形態では、過負荷状態の原因は、冬期条件中の、自動車用のファンアセンブリ上への氷の付着である可能性があり、モータが消磁される時間は車両のエンジンの熱によって氷が溶けるのに十分とすることができる。冷却期間が終了した後、スイッチ３０は導電状態に戻り（ステップ１２５）、モータは再励磁される。次いで、プロセスがモータが加速するのに十分な時間待機した（ステップ８２）後、次の負荷監視サイクルが開始する。過負荷状態が続く場合にモータが十分に冷却され続けるように、いくつかの実施形態では、冷却期間は上述の加速期間の５倍より長くすることができる。

他の実施形態では、過負荷状態が認識されると、スイッチ３０は非導電状態を維持し、モータは消磁されたままでいる。さらに他の実施形態では、過負荷カテゴリはいくつかのレベルを含むことができ、各レベルは異なる動作を必要とする異なる程度の過負荷重大度を示す。１つのカテゴリは冷却期間、その後のモータの再励磁を要求することができ、一方、他のカテゴリはモータに消磁されたままでいるように要求することができる。

いくつかの実施形態では、モータの速度を制御することができる。いくつかの実施形態では、これはパルス幅変調によって行うことができる。いくつかの実施形態では、過負荷検出に用いられるスイッチ３０は、パルス幅変調、選択的ブラシ給電、又は他の速度制御目的にも用いられる。

図３は、モータ過負荷検出システム１５０の一実施形態の概略図である。モータ過負荷検出システム１５０は、モータ１５５と、電源装置１５と、Ｎチャネル電界効果トランジスタ（「ＦＥＴ」）１６０と、還流（又はフライバック）ダイオード１６５と、フィルタ１７０と、コントローラ１７と、過負荷インジケータ３５とを含む。他の実施形態では、上述したように、モータ過負荷検出システム１５０は、図３で示す要素よりも多い要素又は少ない要素を有する場合がある。たとえば、モータ過負荷検出システム１５０は、コントローラ１７の機能に類似した機能を実行する追加のハードウェア（たとえば、比較回路、タイミング回路、等）を含むことができる。したがって、かかる実施形態では、コントローラ１７は検出システム１５０から省かれる場合がある。

いくつかの実施形態では、モータ１５５は４つの極を有するブラシ付きＤＣモータである。しかしながら、他のタイプのモータ（たとえば、ブラシレスＤＣモータ）及び他の数の極を有するモータを用いることができる。いくつかの実施形態では、図３に示す回路を用いて、モータを一方向のみに動かす。他の実施形態では、図３に示す回路は、モータを異なる回転方向に動かすことのできる「フルブリッジ」回路の一部である。

いくつかの実施形態では、図３に示すように、フライバック経路１９０内の電流は還流ダイオード１６５によって制御される。しかしながら、他の実施形態では、図３Ｂに示すように、フライバック電流経路１９０は他の装置によって制御される。たとえば、ＦＥＴ１６０がＰＷＭ速度制御に用いられる場合、フライバック電流経路１９０はスイッチ式ＦＥＴ１９２によって時折制御される。たとえば、ＦＥＴ１６０がオフに切り換えられる（すなわち、非導電状態にある）と、ＦＥＴ１９２はオンに切り換えられて、電流がフライバック電流経路１９０を通じて流れるようにする。このようなＦＥＴ１９２は、ダイオード１６５と比べて損失を低減することができる。

コントローラ１７は、ＦＥＴ１６０のゲート１８２に電圧を供給する。適切な電圧がゲート１８２に供給されると、ＦＥＴ１６０はオンに切り換えられ（すなわち、導電状態にあり）、グランドまで電流を流すと共にモータ１５５を励磁させる。モータ過負荷状態を検出するために、コントローラ１７は、異なった、比較的低い電圧をＦＥＴ１６０のゲート１８２に印加することによってＦＥＴ１６０をオフに切り換え、ノードＡにおける電圧又はノードＢにおいてフィルタリングされた電圧を監視する。ＦＥＴ１６０がオフになる（すなわち、非導電状態に切り換わる）と、電源装置１５からの電流は遮断される。しかしながら、ダイオード１６５によって電流はモータ１５５を通じて流れ続けることができる。モータが回転し続けるので逆ＥＭＦ電圧が存在し続け、また、電流のフローに起因するモータの抵抗を通じて電圧降下が存在し続ける。しかしながら、モータ巻線における電流の変化率に比例するモータインダクタンスによって導出される電圧がこれらの電圧降下に対抗する。ＦＥＴ１６０がオフに切り換えられると、ノードＡにおいて測定される電圧は、ダイオード１６５に関連する供給電圧及び順電圧降下の組合せ（すなわち、ほぼ供給電圧及び０．７ボルトの組合せ）にほぼ等しい値まで増える。この「ダイオードクランプ」電圧は、電流がダイオード１６５を通じて流れるのを停止するまで、測定することができる。電流が停止すると、ノードＡにおける電流は、ほぼ、モータの逆ＥＭＦだけ供給電圧と異なるレベルまで低下する。

これらの実施形態では、スイッチ式ＦＥＴのような異なる装置が図３に示すダイオードの目的を担い、クランプ電圧は、１ダイオードのほぼ０．７ボルトの順電圧降下とは異なる量だけの供給電圧と異なる。たとえば、スイッチ式ＦＥＴは、数ミリオームの抵抗を有する場合があり、その結果、電圧降下は０．７ボルトを大幅に下回る。

いくつかの実施形態では、コントローラ１７は、ノードＡにおけるフィルタリングされていない電圧を監視する。このノードは、ＦＥＴ１６０がオフに切り換えられるときに、接続されていないモータリード線に対応する。しかしながら、ノードＡにおける信号は多少雑音がある可能性がある。したがって、信号は測定される前に好ましくはフィルタリングされる。いくつかの実施形態では、フィルタは、図３にフィルタ１７０として示すものに類似している。フィルタリングされた信号は、ノードＢにおけるフィルタ１７０の出力において測定することができる。

フィルタ１７０は、ノードＢにおける電圧が監視される前にほぼ供給電圧で初期化される抵抗−キャパシタンス（「Ｒ−Ｃ」）フィルタである。モータが励磁されると、コントローラ１７は電圧をトランジスタ１７２のベースに印加し、トランジスタ１７２は導電し、トランジスタ１７４のベースは接地される。これによって電流はトランジスタ１７４を通じて流れ、コンデンサ１８０は放電状態になる。モータ１５５が消磁されると、コントローラ１７はトランジスタ１７２のベースを接地し、トランジスタ１７２は導電を停止する。トランジスタ１７４のベースにおける電圧は供給電圧まで増加し、トランジスタ１７４は導電を停止する。このとき、フィルタは単一Ｒ−Ｃフィルタとして作動し、総抵抗は抵抗器１７５及び抵抗器１７６の総量に等しい。この回路の時定数は好ましくは、モータのＬ／Ｒ誘導時定数よりも小さい。たとえば、「Ｌ」は、モータ１５５のインダクタンスを表し、「Ｒ」はモータ１５５及びフライバック回路の抵抗を表す。いくつかの実施形態では、時定数はモータのＬ／Ｒ時定数の十分の一よりも小さい。

図４Ａ及び図４Ｂは、モータ過負荷検出回路１５０（図３）の例示的な電圧特性プロット（それぞれ、２００及び２０５）を示す。図４Ａは、特定の時間期間２１０にわたるＦＥＴ１６０のゲートにおける電圧測定を示し、一方、図４Ｂは、同じ時間期間２１０にわたるノードＡにおける電圧測定を示す。この時間期間２１０は、モータの単一の消磁の前後の時間に対応する。上述したように、第１の電圧２１５がＦＥＴ１６０（たとえば、Ｖ_ＯＮ）のゲートに印加されると、ＦＥＴ１６０は導電し、モータ１５５は励磁される。したがって、図４Ｂに示すように、モータの電流はグランドに流れ、ノードＡにおいて測定される電圧はわずか数分の１ボルトだけグランドと異なる（トレース２００）（すなわち、ノードＡにおける電圧はほぼゼロである）。ノードＡにおいて測定される電圧とグランドとの間の差は、ＦＥＴの抵抗に関連する比較的小さな電圧（Ｖ_ＤＲＯＰ）で、場合によっては数ミリオームである。

再び図４Ａを参照すると、第２の電圧２２５（たとえば、Ｖ_ＯＦＦ）は、時間Ｔ_{ＳＷＩＴＣＨ}においてＦＥＴ１６０のゲートに印加される。このとき、ＦＥＴ１６０はオフになり、効果的にモータ１５５を消磁する。第２の電圧２２５がＦＥＴ１６０のゲートに印加される時間Ｔ_{ＳＷＩＴＣＨ}において、ノードＡにおいて測定される電圧はダイオードクランプ電圧２３０まで増加し、上述したように、これは、図４Ｂに示すような供給電圧（Ｖ_Ｓ）及びダイオードの順電圧降下（Ｖ_ＦＤＤ）の組み合わせにほぼ等しい。

モータが消磁された後ダイオードを流れる電流は最終的には減衰してゼロになる。ダイオード１６５を通じて流れる電流がそれ以上ないとき、ノードＡにおいて測定される電圧はダイオードクランプ電圧値２３０から降下を開始する。したがって、電圧がダイオードクランプ電圧値２３０から降下を開始するのに必要とされる時間は、モータ負荷に応じて変化する。たとえば、比較的大きいモータ負荷は、大きな電流がモータ１５５内に存在することを本質的に必要とする。したがって、モータの電流がより長い期間ダイオード１６５を通じて流れるため、電圧がダイオードクランプ電圧２３０から離れるためにより長い時間が必要とされる。同様に、比較的小さい負荷は、電圧がダイオードクランプ電圧２３０から離れるためにより短い時間期間を必要とする。したがって、より長い時間期間は過負荷状態を示すことができる。

図４Ｂは、標準時間期間、基準時間期間、及び過負荷時間期間に対応する（Ｔ_{ＮＯＲＭＡＬ}）２３５、（Ｔ_ＲＥＦ）２４０、及び（Ｔ_{ＯＶＥＲＲＯＡＤ}）２４５を含む３つの時間期間を示す。時間期間２３５〜２４５は、ノードＡにおいて測定される電圧がダイオードクランプ電圧２３０から降下を開始し、図示されるケースでは供給電圧レベル（Ｖ_Ｓ）である基準電圧に届くのに必要とされる時間を表す（矢印２４６によって示される）。破線２５０は標準的な負荷パラメータ内で動作するモータを示し、このパラメータは監視される電圧２３０が供給電圧レベル（Ｖ_Ｓ）まで降下するのに第１の時間期間又は標準時間期間（Ｔ_{ＮＯＲＭＡＬ}）２３５を必要とする。過負荷であるモータは他方で、実線２５５で示すように監視される電圧２３０が供給電圧レベル（Ｖ_Ｓ）まで降下するのに比較的長い期間（Ｔ_{ＯＶＥＲＲＯＡＤ}）２４５を必要とする。基準時間期間（Ｔ_ＲＥＦ）２４０は、たとえば、モータが過負荷状態であるか否かを判断する制限基準に対応することができる。

図４Ｂに記載される実施形態における基準電圧は、供給電圧Ｖ_Ｓである。供給電圧は、スイッチングされていないモータリード線の電圧である。他の実施形態では、基準電圧はスイッチングされていないモータリード線の電圧とは異なる。たとえば、比較回路が単一のトランジスタから構成される場合、図４Ｂの監視される電圧は供給電圧からダイオード電圧降下を減算した値に等しい基準電圧と比較され得る。

監視される電圧２３０は、供給電圧Ｖ_Ｓから逆ＥＭＦ値２４８を減算した値に等しいレベルに最終的に横ばい状態になる。従来技術の過負荷検出方法は、この逆ＥＭＦ電圧２４８を測定すること、及びこの測定からモータの速度及び負荷を推量することから成る。しかしながら、監視される電圧が逆ＥＭＦを示すレベルに届くのに必要とされる時間は、一般的に、本方法を用いてモータ負荷を求めるのに必要とされる時間よりも大幅に長い。本方法を用いて、モータが通常の負荷状態の下で消磁される時間の長さは、Ｔ_{ＮＯＲＭＡＬ}である。逆ＥＭＦ測定は、Ｔ_ＲＥＦに電圧が逆ＥＭＦに関連する漸近値を得るのに必要とされる付加的な時間の長さを加算した値に等しい時間の長さを必要とする。理想的な電圧トレースを有していても、この時間はＴ_{ＮＯＲＭＡＬ}を超える。しかしながら、開回路のブラシ付きＤＣモータの電圧トレースは、図４Ｂに示す理想的なトレースとは異なってかなり雑音のある信号である。これらの状態の下での逆ＥＭＦの測定は、本発明によって必要とされる基準電圧の交差の計時よりも本質的に不正確である。この制限はモータの通信周波数の逆数よりも数倍長い時定数を有する監視される電圧をフィルタリングすることによってのみ解消することができる。この時定数は一般にフィルタ１７０の時定数よりも大幅に長い。このフィルタリングは逆ＥＭＦ測定を作成するのに必要とされる時間をさらに追加する。

図４Ｂに示す電圧トレースはノードＡにおいて監視される電圧に対応する。フィルタ１７０が用いられる場合、ノードＢにおいて監視される電圧は、Ｔ_{ＳＷＩＴＣＨ}に先行する時間の間、図４Ｂの電圧とは異なり、Ｔ_{ＳＷＩＴＣＨ}において供給電圧Ｖ_Ｓから小さいトランジスタ電圧降下を減算した値に等しくなる。Ｔ_{ＳＷＩＴＣＨ}の後、図４Ｂに示す電圧に近くなる。

図４Ａ及び図４Ｂに示す電圧トレースは単一の消磁イベントに対応し、ＦＥＴ１６０のゲート電圧の動き、及び、モータが再励磁されないイベントにおいて監視される電圧２３０を示す。図４Ｂに示す実線２５５は、この状態のモータはほとんどの実施形態で再励磁されないため、過負荷状態のモータのための実際の電圧トレースに対応する。モータの速度が変化するため逆ＥＭＦ電圧の最終的な変化は図４Ｂには示さない。モータが減速して、最終的に停止すると、逆ＥＭＦ値２４８はゼロに降下し、実線トレースは徐々に供給電圧Ｖ_Ｓに近付く。

図４Ｃ及び図４Ｄは、図４Ａ及び図４Ｂに示す消磁イベント、及び再励磁イベントの両方を含む、通常の負荷状態の下でのモータのためのゲート電圧及び監視される電圧２３０のトレースを示す。コントローラ１７は、監視される電圧２３０が図４Ｂにおいて破曲線によって示すような基準時間Ｔ_ＲＥＦよりも短い時間Ｔ_{ＮＯＲＭＡＬ}内で、（この例では供給電圧Ｖ_Ｓに等しい）基準電圧に交差することを検出すると、モータが通常の負荷状態にあると判断し、したがってモータを再励磁する。これを行うためにコントローラ１７は、電圧Ｖ_ＯＮをＦＥＴ１６０のゲートに印加し、ＦＥＴは導電状態に戻る。監視される電圧２３０はＦＥＴの抵抗に対応して小さい値Ｖ_ＤＲＯＰに再び降下する。モータの消磁、ノードＡにおける電圧の監視、この電圧及び基準電圧の交差の計時、並びにモータの再励磁から成るこのイベントのシーケンスは、モータが通常の負荷状態にあると判断される限り、規則的な間隔で繰り返される。

図３、図４Ａ及び図４Ｂに示す実施形態において、ＦＥＴ１６０を用いてモータ１５５の低圧リード線をスイッチングする。図５、図６Ａ、及び図６Ｂに示す実施形態においてＦＥＴ１６０は高電位側リード線をスイッチングする。

図５は、モータ１５５と、電源装置１５と、Ｐ型チャネルＦＥＴ２８０と、還流（又は「フライバック」）ダイオード１６５と、フィルタ２８３と、コントローラ１７と、過負荷インジケータ３５とを含むモータ過負荷検出システム２７５を表す概略図である。

図５に示すように、コントローラ１７は電圧をＦＥＴ２８０のゲート２８３に供給する。適切な電圧がゲート２８２に供給されると、ＦＥＴ２８０は導電又はオンに切り換えられ（すなわち、導電状態にあり）、それによって電流が電源装置１５からモータ１５５の高圧リード線まで流れるようにする。モータ過負荷状態を検出するために、コントローラ１７はＦＥＴ２８０のゲート２８２における電圧を増加させてノードＡにおける電圧又はノードＢにおけるフィルタリングされた電圧のいずれかを監視する。ＦＥＴ２８０がオフになり（すなわち、非導電状態にあり）、それによって電源装置１５からの電流を遮断する。しかしながら、ダイオード１６５は電流がモータ１５５を通じて流れ続けるようにする。モータが回転し続けるので逆ＥＭＦ電圧が存在し続け、また、電流の流れに起因するモータの抵抗を通じて電圧降下が存在し続ける。しかしながら、モータ巻線における電流の変化率に比例するモータインダクタンスによって導出される電圧がこれらの電圧降下に対抗する。ＦＥＴ２８０がオフに切り換えられると、ノードＡにおいて測定される電圧は、０ボルトのグランド電圧からダイオード１６５に関連する順電圧降下を減算した値にほぼ等しい値（すなわち、ほぼ−０．７ボルト）まで下がる。この「ダイオードクランプ」電圧は、電流がダイオード１６５を通じて流れるのを停止するまで、測定することができる。電流が停止すると、ノードＡにおける電圧は、ほぼモータの逆ＥＭＦであるレベルまで上昇する。

いくつかの実施形態では、コントローラ１７はノードＡにおいてフィルタリングされていない電圧を監視する。このノードはＦＥＴ２８０がオフに切り換えられると解除されるモータリード線に対応する。しかしながら、ノードＡにおける信号は多少雑音のある可能性がある。したがって、信号は好ましくは測定前にフィルタリングされる。いくつかの実施形態では、フィルタは図５のフィルタ２８３に示すものに類似している。フィルタリングされた信号はノードＢおけるフィルタの出力において測定される場合がある。

フィルタ２８３（図５）は、ノードＢおける電圧が監視される前に、ほぼグランド電圧で初期化されるＲ−Ｃフィルタである。モータが励磁されると、コントローラ１７は電圧をトランジスタ２８４のベースに印加する。これによって、電流はトランジスタ２８４を通じて流れ、コンデンサ２８７は放電状態になる。モータが消磁されると、コントローラ１７はトランジスタ２８４のベースを接地させ、トランジスタ２８４は導電を停止する。このとき、フィルタ２８３は単一Ｒ−Ｃフィルタとして作動し、全抵抗は抵抗器２８５及び抵抗器２８６の合計に等しい。この回路の時定数は好ましくは、モータ１５５のＬ／Ｒ誘導時定数よりも小さい。いくつかの実施形態では、時定数はモータ１５５のＬ／Ｒ誘導時定数の１０分の１よりも小さい。

図６Ａ及び図６Ｂは、モータ過負荷検出回路２７５（図５）の例示的な電圧特性プロット（それぞれ、３００及び３０５）を示す。図６Ａは、特定の時間期間３１０にわたるＦＥＴ２８０のゲートにおける電圧測定を示し、一方、図６Ｂは、同じ時間期間３１０にわたるノードＡにおける電圧測定を示す。この時間期間３１０は、モータの単一の消磁の前後の時間に対応する。第１の電圧３１５がＦＥＴ２８０（たとえば、Ｖ_ＯＮ）のゲートに印加されると、ＦＥＴ２８０は導電し、モータ１５５は励磁される。したがって、図６Ｂに示すように、モータの電流はグランドに流れ、ノードＡにおいて測定される電圧はわずか数分の１ボルトだけグランドと異なる（トレース３２０）。ノードＡにおいて測定される電圧と供給電圧との間の差は、ＦＥＴ２８０の抵抗に関連する比較的小さな電圧（Ｖ_ＤＲＯＰ）で、場合によっては数ミリオームである。

再び図６Ａを参照すると、第２の電圧３２５（たとえば、Ｖ_ＯＦＦ）は、時間Ｔ_{ＳＷＩＴＣＨ}においてＦＥＴ２８０のゲートに印加される。このとき、ＦＥＴ２８０はオフになり、効果的にモータ１５５を消磁する。第２の電圧３２５がＦＥＴ２８０のゲートに印加される時間Ｔ_{ＳＷＩＴＣＨ}において、ノードＡにおいて測定される電圧（すなわち、監視される電圧）はダイオードクランプ電圧３３０まで下がり、上述したように、これは、図６Ｂに示すようなダイオードの順電圧降下（Ｖ_ＦＤＤ）を減算した値にほぼ等しい。

モータ１５５が消磁された後、ダイオードを通じて流れる電流は最終的には減衰してゼロになる。ダイオード１６５を通じて流れる電流がそれ以上ないとき、ノードＡにおいて測定される電圧はダイオードクランプ電圧値３３０から上昇を開始する。したがって、電圧がダイオードクランプ電圧値３３０から上昇を開始するのに必要とされる時間は、モータ負荷に応じて変化する。たとえば、比較的大きいモータ負荷は、大きな電流がモータ１５５内に存在することを本質的に必要とする。したがって、モータの電流がより長い期間ダイオード１６５を通じて流れるため、電圧がダイオードクランプ電圧３３０から離れるためにより長い時間が必要とされる。同様に、比較的小さい負荷は、電圧がダイオードクランプ電圧３３０から離れるためにより短い時間期間を必要とする。したがって、より長い時間期間は過負荷状態を示すことができる。

図６Ｂは、標準時間期間、基準時間期間、及び過負荷時間期間に対応する（Ｔ_{ＮＯＲＭＡＬ}）３３５、（Ｔ_ＲＥＦ）３４０、及び（Ｔ_{ＯＶＥＲＲＯＡＤ}）３４５を含む３つの時間期間を示す。時間期間３３５〜３４５は、ノードＡにおいて測定される電圧がダイオードクランプ電圧３３０から上昇を開始し、図示されるケースではグランド又はゼロボルトである基準電圧に届くために必要とされる時間を表す（矢印２４６によって示される）。破線３５０は標準的な負荷パラメータ内で動作する１つのモータの例を提供し、このパラメータは監視される電圧３３０がゼロボルトまで上昇するのに第１の時間期間又は標準時間期間（Ｔ_{ＮＯＲＭＡＬ}）３３５を必要とする。過負荷であるモータは他方で、実線３５５で示すように監視される電圧３３０がゼロボルトまで上昇するのに比較的長い期間（Ｔ_{ＯＶＥＲＲＯＡＤ}）３４５を必要とする。基準時間期間（Ｔ_ＲＥＦ）３４０は、たとえば、モータが過負荷状態であるか否かを判断する制限基準に対応することができる。

図６Ｂに示す電圧トレースはノードＡにおいて監視される電圧に対応する。フィルタ２８３が用いられる場合、ノードＢにおいて監視される電圧は、Ｔ_{ＳＷＩＴＣＨ}に先行する時間の間、図６Ｂの電圧とは異なる。Ｔ_{ＳＷＩＴＣＨ}においてグランド電圧に小さいトランジスタ電圧降下を加算した値に等しくなる。Ｔ_{ＳＷＩＴＣＨ}の後、図６Ｂに示す電圧に近くなる。

図６Ａ及び図６Ｂに示す電圧トレースは単一の消磁イベントに対応し、ＦＥＴ２８０のゲート電圧の動き、及び、モータが再励磁されないイベントにおける監視される電圧２３０を示す。図６Ｂに示す実線３５５は、この状態のモータはほとんどの実施形態で再励磁されないので、過負荷状態のモータのための実際の電圧トレースに対応する。モータの速度が変化するため逆ＥＭＦ電圧の最終的な変化は図６Ｂには示さない。モータが減速して、最終的に停止すると、逆ＥＭＦ値３４８はゼロに降下し、実線トレースは徐々にグランド電圧又は０ボルトに近付く。

図６Ｃ及び図６Ｄは、図６Ａ及び図６Ｂに示す消磁イベント、及び再励磁イベントの両方を含む、通常の負荷状態の下でのモータのための（ＦＥＴ２８０の）ゲート電圧及び監視される電圧３３０のトレースを示す。コントローラ１７は、監視される電圧３３０が図６Ｂにおいて実曲線３５０によって示すような基準時間Ｔ_ＲＥＦよりも短い時間Ｔ_{ＮＯＲＭＡＬ}内で、（この例ではグランド又は０ボルトに等しい）基準電圧に交差することを検出すると、モータが通常の負荷状態にあると判断し、したがってモータを再励磁する。これを行うためにコントローラ１７は、電圧Ｖ_ＯＮをＦＥＴ２８０のゲートに印加し、ＦＥＴ２８０は導電状態に戻る。監視される電圧は供給電圧Ｖ_ＳからＦＥＴ２８０の抵抗に対応する小さい値Ｖ_ＤＲＯＰを減算した値に再び上昇する。モータの消磁、ノードＡにおける電圧の監視、この電圧及び基準電圧の交差の計時、並びにモータの再励磁から成るこのイベントのシーケンスは、モータ１５５が通常の負荷状態にあると判断される限り、規則的な間隔で繰り返される。

図４Ａ、図４Ｃ，図６Ａ、及び図６Ｃにおいて示すようなスイッチング特性は、ＦＥＴ１６０及びＦＥＴ２８０の構成に応じて変化することができる。したがって、異なる量の電圧を、第１の電圧２１５、３１５、及び第２の電圧２２５、３２５のために用いることができる。たとえば、帯電ポンプを供給電圧よりもゲート電圧を増加させるために用いる場合、Ｎ型ＦＥＴを高電位側スイッチとして用いることができる。図４Ａに示すように、ＦＥＴ１６０をオンに切り換えるゲート電圧２１５は、ＦＥＴをオフに切り換える電圧２２５を超える。

図７は、モータ１５５のトルクと図４Ｂの規定された時間期間２３５〜２４５との間の関係を表すトルク曲線４００を示す。別の実施形態では、トルク曲線４００に類似の別のトルク曲線（図示せず）が構成されて、モータ１５５のトルクと図６Ｂの規定された時間期間３３５〜３４５との間の関係を表す。トルク曲線４００は一般的に非線形である。図４Ｂに示すように標準時間期間（Ｔ_{ＮＯＲＭＡＬ}）２３５及び過負荷時間期間（Ｔ_{ＯＶＥＲＲＯＡＤ}）２４５は、それぞれ設計モータトルク４０５及び過負荷モータトルク４１０に対応する。いくつかの実施形態では、設計トルク４０５はネームプレートトルク値、又はより単純には、通常動作状態の下でモータ１５５が生成するトルクである。過負荷トルク４１０は、代替的には、モータ１５５の故障を引き起こす可能性のあるトルクの量を表す。たとえば、モータ１５５が或る期間、過負荷トルク４１０を生成する場合、モータ１５５の温度は上昇し、モータ１５５の部品への損傷を引き起こす。損傷が大きい場合、モータ１５５は故障する。基準時間（Ｔ_ＲＥＦ）２４０は制限モータトルク４０７に対応する。この値より小さいトルク値は、設計トルク４０５よりも大きいがモータ１５５への損傷はない。

さまざまな実施形態が特許請求の範囲において示される。

冷却ファン及び例示的なモータ過負荷検出システムを有する自動車を示す図である。 モータ過負荷状態を検出するために使用することができる例示的なプロセスを示す図である。 モータの低電圧側に配置される電界効果トランジスタを備える例示的なモータ過負荷検出システムを示す図である。 別の例示的なモータ過負荷検出システムを示す図である。 単一の消磁イベント中における、図３に示す電界効果トランジスタのゲートにおける電圧の時間推移のプロットを示す図である。 単一の消磁イベント中における、図３に示す監視ポイント「Ａ」における電圧の時間推移のプロットを示す図である。 標準負荷の場合のモータの消磁及び再励磁中における、図３に示す電界効果トランジスタのゲートにおける電圧の時間推移のプロットを示す図である。 標準負荷の場合のモータの消磁及び再励磁中における、図３に示す監視ポイント「Ａ」における電圧の時間推移のプロットを示す図である。 モータの高電圧側に配置される電界効果トランジスタを備える別の例示的なモータ過負荷検出システムを示す図である。 単一の消磁イベント中における、図５に示す電界効果トランジスタのゲートにおける電圧の時間推移のプロットを示す図である。 単一の消磁イベント中における、図５に示す監視ポイント「Ａ」における電圧の時間推移のプロットを示す図である。 標準負荷の場合のモータの消磁及び再励磁中における、図５に示す電界効果トランジスタのゲートにおける電圧の時間推移のプロットを示す図である。 標準負荷の場合のモータの消磁及び再励磁中における、図５に示す監視ポイント「Ａ」における電圧の時間推移のプロットを示す図である。 モータトルクに対する、監視される電圧が基準電圧に交差する時刻のプロットを示す図である。

Claims (35)

1. 複数本のリード線を有するＤＣモータの負荷を監視する方法であって、
   前記モータを初期励磁すること、及び
   一連の動作を反復して実行すること
   を含み、該一連の動作のそれぞれは第１の時間間隔(interval of time)によって分離され、該一連の動作のそれぞれは、
   前記複数本のリード線のうちの１本を通じて電流を遮断することによって前記モータを消磁すること、
   第１の電圧を監視すること、及び
   開始時刻と終了時刻との間の第２の時間間隔を測定することであって、該開始時刻は前記モータが消磁される時刻を含み、該終了時刻は前記第１の電圧と基準電圧とが実質的に同様の値を有する時刻を含む、測定すること、
   を含む、方法。
2. 前記第１の電圧と前記基準電圧とが実質的に同様の値を有する前記時刻は、電流が前記モータを通じて流れなくなる時刻を示す、請求項１に記載の方法。
3. 前記動作は、
   前記第２の時間間隔を基準時間間隔と比較すること、及び
   前記モータが過負荷状態にあるか否かを前記第２の時間間隔に基づいて判断すること
   を含み、前記基準時間間隔より長い時間間隔は過負荷状態として解釈され、前記基準時間間隔より短い時間間隔は通常状態として解釈される、請求項１に記載の方法。
4. 前記動作は、
   前記モータが通常状態にある場合には、該モータを再励磁すること、及び
   前記モータが過負荷状態にある場合には、該モータを消磁状態のままにしておくこと、
   をさらに含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記動作は、
   前記モータが通常状態にある場合には、該モータを再励磁すること、及び
   前記モータが過負荷状態にある場合には、該モータを第３の時間間隔の後に再励磁すること、
   をさらに含む、請求項３に記載の方法。
6. 前記第１の時間間隔は、過負荷状態が前記モータを永久的に損傷するのにかかる時間より短いことをさらに特徴とする、請求項３に記載の方法。
7. 第４の時間間隔は、前記モータの前記初期励磁と前記一連の動作の最初の発生との間の時間間隔であり、該第４の時間間隔は前記モータが実質的に該モータの安定した速度に向けて加速するのに十分であるが、過負荷状態が前記モータを永久的に損傷するのにかかる時間より短い、請求項３に記載の方法。
8. 第４の時間間隔は、前記モータの前記初期励磁と前記一連の動作の最初の発生との間の時間間隔であり、該第４の時間間隔は前記モータが実質的に該モータの安定した速度に向けて加速するのに十分であるが、過負荷状態が前記モータを永久的に損傷するのにかかる時間より短く、前記第３の時間間隔は前記第４の時間間隔の少なくとも５倍である、請求項５に記載の方法。
9. 前記第４の時間間隔は前記第１の時間間隔より短い、請求項７又は８に記載の方法。
10. 前記第１の電圧は遮断されているモータリード線の電圧を示す、請求項２に記載の方法。
11. 前記第１の電圧はフィルタの出力であり、該フィルタの入力は前記遮断されているモータリード線の電圧である、請求項１０に記載の方法。
12. 前記基準電圧は遮断されていないモータリード線の電圧にほぼ等しい、請求項１０に記載の方法。
13. 第１のモータリード線と第２のモータリード線とを有するＤＣモータを監視するように構成されるモータ負荷監視システムであって、該第１のモータリード線及び該第２のモータリード線は電源装置に結合するように構成され、該負荷監視システムは、
    前記電源装置と前記第１のモータリード線との間に結合するように構成されるスイッチと、
    前記第１のモータリード線と前記第２のモータリード線との間のフライバック電流経路と、
    監視される電圧を受信し、前記スイッチを制御することによって前記モータを断続的に消磁し、開始時刻と終了時刻との間の時間間隔を測定するために、前記スイッチに結合するように構成されるコントローラであって、前記開始時刻は前記モータが消磁される時刻を含み、前記終了時刻は前記監視される電圧と基準電圧とが実質的に同様の値を有する時刻を含む、コントローラと、
    を備える、負荷監視システム。
14. 前記監視される電圧と前記基準電圧とが実質的に同様の値を有する前記時刻は、電流が前記フライバック経路を通じて流れなくなる時刻を示す、請求項１３に記載の負荷監視システム。
15. 前記監視される電圧は前記第１のモータリード線の電圧を示す、請求項１３に記載の負荷監視システム。
16. 前記第１のモータリード線に結合されるフィルタをさらに備え、前記監視される電圧は該フィルタの出力における電圧を含む、請求項１３に記載の負荷監視システム。
17. 前記基準電圧は前記第２のモータリード線の電圧にほぼ等しい、請求項１５に記載の負荷監視システム。
18. 前記モータは、ブラシが付いているか又は機械的に整流されるＤＣモータである、請求項１３に記載の負荷監視システム。
19. 前記第１のリード線は低電圧リード線である、請求項１３に記載の負荷監視システム。
20. 前記第１のリード線は高電圧リード線である、請求項１３に記載の負荷監視システム。
21. 前記スイッチはトランジスタである、請求項１３に記載の負荷監視システム。
22. 前記スイッチは速度制御にも利用される、請求項１３に記載の負荷監視システム。
23. 前記速度制御はパルス幅変調方式である、請求項２２に記載の負荷監視システム。
24. 前記フライバック電流経路はダイオードを含む、請求項１３に記載の負荷監視システム。
25. 前記フライバック電流経路はトランジスタを含む、請求項１３に記載の負荷監視システム。
26. 前記コントローラはプログラム可能な装置である、請求項１３に記載の負荷監視システム。
27. 自動車のエンジン冷却システムであって、
    第１のモータリード線と第２のモータリード線とを有するモータであって、該第１のモータリード線及び該第２のモータリード線は電源装置に結合するように構成される、モータと、
    前記電源装置と前記第１のモータリード線との間に結合するように構成されるスイッチと、
    前記第１のモータリード線と前記第２のモータリード線との間のフライバック電流経路と、
    監視される電圧を受信し、前記スイッチを制御することによって前記モータを断続的に消磁し、開始時刻と終了時刻との間の時間間隔を測定するために、前記スイッチに結合するように構成されるコントローラであって、前記開始時刻は前記モータが消磁される時刻を含み、前記終了時刻は前記監視される電圧と基準電圧とが実質的に同様の値を有する時刻を含む、コントローラと、
    を備える、システム。
28. 前記監視される電圧は、前記第１のモータリード線の電圧を示す、請求項２７に記載のシステム。
29. 前記第１のモータリード線に結合されるフィルタをさらに備え、前記監視される電圧は該フィルタの出力における電圧を含む、請求項２７に記載のシステム。
30. 前記基準電圧は前記第２のモータリード線の電圧にほぼ等しい、請求項２８に記載のシステム。
31. 前記モータは、ブラシが付いているか又は機械的に整流されるＤＣモータである、請求項２７に記載のシステム。
32. 前記スイッチはトランジスタである、請求項２７に記載のシステム。
33. 前記スイッチは速度制御にも利用される、請求項２７に記載のシステム。
34. 前記速度制御はパルス幅変調方式である、請求項３３に記載のシステム。
35. 前記モータに接続されるファンをさらに備える、請求項２７に記載のシステム。

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