(57)【要約】【課題】モータ制御装置において、外部のメカニカルリレーを用いずハードウエアリセットを実行可能とする。【解決手段】モータ制御装置１は、上位コントローラ２と通信信号Ｐ１，Ｐ２を授受するための通信インターフェイス回路１１と、モータを駆動する駆動回路１５と、駆動回路１５を制御する制御回路１２とを備える。制御回路１２は、上位コントローラ２から通信インターフェイス回路１１を介して通信信号Ｐ１のパルス幅で指令を受け取るように構成される。制御回路１２は、パルス幅が第１範囲（１０％≦Ｗ≦９０％）の幅である場合には、指令がパルス幅に基づいて駆動回路１５に対する制御量を決定することであると解読し、パルス幅が第２範囲の幅（０％＜Ｗ＜１０％または９０％＜Ｗ＜１００％に含まれる範囲）である場合には、指令が制御回路１２をリセットすることであると解読する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上位コントローラと通信信号を授受するための通信インターフェイス回路と、
モータを駆動する駆動回路と、
前記駆動回路を制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、前記上位コントローラから前記通信インターフェイス回路を介して前記通信信号のパルス幅で指令を受け取るように構成され、
前記制御回路は、前記パルス幅が第１範囲の幅である場合には、前記指令が前記パルス幅に基づいて前記駆動回路に対する制御量を決定することであると解読し、前記パルス幅が前記第１範囲と重複しない第２範囲の幅である場合には、前記指令が前記制御回路をリセットすることであると解読する、モータ制御装置。
【請求項２】
前記制御回路からクリア信号の入力が一定期間行なわれない場合に前記制御回路をリセットするウオッチドッグタイマ回路をさらに備え、
前記制御回路は、前記ウオッチドッグタイマ回路に前記クリア信号を繰り返し送信する第１モードと、前記ウオッチドッグタイマ回路への前記クリア信号の送信を中止する第２モードとを動作モードとして有し、
前記制御回路は、前記パルス幅が前記第２範囲の幅である場合には、前記第１モードから前記第２モードに遷移する、請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記制御回路は、前記パルス幅が前記第２範囲の幅であることが所定回数繰り返された場合に、前記第１モードから前記第２モードに遷移する、請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記制御回路は、前記駆動回路が正常動作しているか否かを監視し、前記駆動回路に異常が発生した場合に、前記通信インターフェイス回路を介して前記上位コントローラに異常が発生した旨を報知する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車、二輪車、船舶等に搭載される部品は、マイクロコンピュータが内蔵され細かな制御を部品自体で行なうように構成されている。これら部品には、上位コントローラから通信によって指令値が与えられることが多い。このような部品と上位コントローラとの通信には、例えば、パルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse  Width  Modulation）を用いることができる。特開２０１５−１８６２６０号公報（特許文献１）には、車載の装置間の通信にＰＷＭを用いる例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１８６２６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
自動車、二輪車、船舶等に用いられる電動ポンプ等のモータを内蔵する補機に対しては、従来はメカニカルリレーによって電源のＯＮ／ＯＦＦを行なっていた。しかしながらメカニカルリレーは信頼性と省スペース性の観点から無い方が好ましく、近年は、メカニカルリレーを介さずに直接バッテリに接続される補機が望まれている。
【０００５】
従来は、補機にエラーが生じた場合に補機を初期化するために、上位コントローラは、メカニカルリレーをオフして電源を一旦遮断した後に再度通電するハードウエアリセットを行なっていた。これにより、電源ＯＮ時のパワーオンリセットが働き、補機は初期化される。しかしながら、メカニカルリレーを介さず補機にバッテリを接続する場合には、このようなハードウエアリセットを行なうことができず、上位コントローラが実行可能な何らかの補機の初期化方法が必要とされる。
【０００６】
特開２０１５−１８６２６０号公報（特許文献１）では、ＰＷＭ入力を利用してカウンタ等のデータをクリアする方法は開示されているが、ハードウエアリセットを代替する方法については言及されていない。
【０００７】
本発明は、このような課題を解決するためのものであって、その目的は、自動車、二輪車または船舶等に用いられるモータを含む補機に搭載されたモータ制御装置において、外部のメカニカルリレーを用いずハードウエアリセットを実行可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示は、モータ制御装置に関する。モータ制御装置は、上位コントローラと通信信号を授受するための通信インターフェイス回路と、モータを駆動する駆動回路と、駆動回路を制御する制御回路とを備える。制御回路は、上位コントローラから通信インターフェイス回路を介して通信信号のパルス幅で指令を受け取るように構成される。制御回路は、パルス幅が第１範囲の幅である場合には、指令がパルス幅に基づいて駆動回路に対する制御量を決定することであると解読し、パルス幅が第１範囲と重複しない第２範囲の幅である場合には、指令が制御回路をリセットすることであると解読する。
【０００９】
好ましくは、モータ制御装置は、制御回路からクリア信号の入力が一定期間行なわれない場合に制御回路をリセットするウオッチドッグタイマ回路をさらに備える。制御回路は、ウオッチドッグタイマ回路にクリア信号を繰り返し送信する第１モードと、ウオッチドッグタイマ回路へのクリア信号の送信を中止する第２モードとを動作モードとして有する。制御回路は、パルス幅が第２範囲の幅である場合には、第１モードから第２モードに遷移する。
【００１０】
より好ましくは、制御回路は、パルス幅が第２範囲の幅であることが所定回数繰り返された場合に、第１モードから第２モードに遷移する。
【００１１】
好ましくは、制御回路は、駆動回路が正常動作しているか否かを監視し、駆動回路に異常が発生した場合に、通信インターフェイス回路を介して上位コントローラに異常が発生した旨を報知する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、簡素かつ安価な構成で、メカニカルリレーのＯＮ／ＯＦＦを用いないハードウエアリセットが可能なモータ制御装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施の形態のモータ制御装置の構成を示す回路図である。
【図２】制御回路１２が実行するモータ監視処理を説明するためのフローチャートである。
【図３】モータ制御装置１が上位コントローラ２から受けた信号がどのような指令かを解読する処理を説明するためのフローチャートである。
【図４】ＰＷＭ信号のデューティ比とモータ電流との関係を示す図である。
【図５】リセット動作の一例を説明するための作動波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。
【００１５】
図１は、本実施の形態のモータ制御装置の構成を示す回路図である。図１を参照して、モータ制御装置１は、バッテリ５に接続され電源電圧＋Ｂを受ける。モータ制御装置１は、上位コントローラ２からの指令に従ってモータ３を制御する。モータ制御装置１は、モータ３の回転速度を検出する回転速度センサ４の出力を受けてモータ３の作動を監視する。
【００１６】
モータ制御装置１は、上位コントローラ２と通信信号Ｐ１，Ｐ２を授受するための通信インターフェイス回路１１と、モータを駆動する駆動回路１５と、駆動回路１５を制御する制御回路１２とを備える。制御回路１２は、マイクロプロセッサ、メモリ等を含んで構成される。
【００１７】
制御回路１２は、上位コントローラ２から通信インターフェイス回路１１を介して通信信号Ｐ１のパルス幅で指令を受け取るように構成される。制御回路１２は、パルス幅が第１範囲（１０％≦Ｗ≦９０％）の幅である場合には、指令がパルス幅に基づいて駆動回路１５に対する制御量を決定することであると解読し、パルス幅が第１範囲と重複しない第２範囲の幅（０％＜Ｗ＜１０％または９０％＜Ｗ＜１００％に含まれる範囲）である場合には、指令が制御回路１２をリセットすることであると解読する。
【００１８】
図１に示した構成では、部品点数の削減のため、バッテリ５がメカニカルリレーを介さずに直接モータ制御装置１に接続されている。したがって、従来のようにメカニカルリレーを使用して強制的にモータ制御装置１への電源を一時的に遮断し、パワーオンリセットによってモータ制御装置１を初期化することはできない。
【００１９】
しかし、本実施の形態においては、ＰＷＭ通信を行なう信号Ｐ１の一部のパルス幅をリセット命令に割り当てているので、上位コントローラ２は、メカニカルリレーを使用して強制的にモータ制御装置１への電源を遮断するようなことをしなくても、モータ制御装置１を初期化することができる。したがって、メカニカルリレーを削除した構成でモータ３を制御することができるので、コストの削減および占有スペースの減少を実現できる。また、メカニカルリレーを使用すると溶着などの故障の発生も問題となるが、図１に示す構成とすればメカニカルリレーを削除できるため、モータ制御の信頼性も向上させることができる。
【００２０】
モータ制御装置１は、制御回路１２からクリア信号ＣＬＲの入力が一定期間行なわれない場合に制御回路１２をリセットするウオッチドッグタイマ回路１３をさらに備える。制御回路１２は、ウオッチドッグタイマ回路１３にクリア信号ＣＬＲを繰り返し送信する第１モードと、ウオッチドッグタイマ回路１３へのクリア信号ＣＬＲの送信を中止する第２モードとを動作モードとして有する。制御回路１２は、パルス幅が第２範囲の幅である場合には、第１モードから第２モードに遷移する。
【００２１】
より好ましくは、制御回路１２は、パルス幅が第２範囲の幅（０％＜Ｗ＜１０％または９０％＜Ｗ＜１００％に含まれる範囲の幅）であることが所定回数繰り返された場合に、第１モードから第２モードに遷移する。
【００２２】
好ましくは、制御回路１２は、駆動回路１５が正常動作しているか否かを監視し、駆動回路１５に異常が発生した場合に、通信インターフェイス回路１１を介して上位コントローラ２に異常が発生した旨を報知する。
【００２３】
図２は、制御回路１２が実行するモータ監視処理を説明するためのフローチャートである。図２のフローチャートの処理は、一定時間ごとにモータ制御のメインルーチンから呼び出されて実行される。
【００２４】
図１、図２を参照して、制御回路１２は、ステップＳ１においてエラーが検出されたか否かを判断する。例えば、制御回路１２は、駆動回路１５に送った電流指令と回転速度センサ４で検出されたモータ３の回転速度とを比較し、モータ３の動作異常の有無を判断する。具体的には、モータ電流を流しているのに回転速度が判定値よりも低い場合には駆動回路１５またはモータ３に異常が生じていると判断する。これにより、モータ３の脱調などを検出することができる。
【００２５】
このような場合に、制御回路は、モータ駆動エラーを検出し（Ｓ１でＹＥＳ）、ステップＳ２においてモータ駆動エラーが検出された旨を上位コントローラ２に通知し、ステップＳ３においてメインルーチンに処理を戻す。この通知は、通信インターフェイス回路１１を介して信号Ｐ２によって行なわれる。一方、エラーが検出されない場合には（Ｓ１でＮＯ）、ステップＳ２の処理は行なわれずにステップＳ３においてメインルーチンに処理が戻る。
【００２６】
図２のステップＳ２において、エラーが上位コントローラ２に通知された場合には、上位コントローラ２は、信号Ｐ１を用いてモータ制御装置１を初期化するリセット指令をモータ制御装置１に対して送信する。例えば、自動車にモータ制御装置１が搭載されている場合には、車両が停車中にモータ制御装置１の初期化を行なう方が良い場合もある。したがって、上位コントローラ２は、モータ駆動エラーが検出された旨の通知を受けた場合には、その後、初期化に適切な時にリセット指令をモータ制御装置１に送信する。
【００２７】
図３は、モータ制御装置１が上位コントローラ２から受けた信号がどのような指令かを解読する処理を説明するためのフローチャートである。図３のフローチャートの処理は、一定時間ごとにモータ制御のメインルーチンから呼び出されて実行される。
【００２８】
図１、図３を参照して、ステップＳ１１において制御回路１２は、上位コントローラ２から送られてくる信号Ｐ１に含まれるパルス幅を検出し、パルスのデューティ比を算出する。このデューティ比がいくらであるかによって、信号Ｐ１が示す指令は、モータに対する制御量の指令であったり、モータ制御装置１を初期化するリセット指令であったりする。
【００２９】
図４は、ＰＷＭ信号のデューティ比とモータ電流との関係を示す図である。デューティ比が１０％以上９０％以下である場合には、信号Ｐ１はモータ電流の指令値を表す。またデューティ比が１０％以上９０％以下と重複しない予め定められた範囲である時は、信号Ｐ１はリセット指令を示す。なお、リセット指令を示すデューティ比は、モータ電流の指令値を表す範囲と重複しない範囲であればどこでも良い。例えば、図４のリセット１で示す範囲内のいずれかの範囲（例えば４％以上５％以下）でも良く、図４のリセット２で示す範囲内のいずれかの範囲（例えば９４％以上９５％以下）でも良い。
【００３０】
再び図３に戻って、制御回路１２は、ステップＳ１２において信号Ｐ１に含まれるパルスのパルス幅が示すデューティ比がリセット命令に該当するか否かを判断する。リセット命令に該当しない場合（Ｓ１２でＮＯ）、ステップＳ１３において、制御回路１２は、図４で示す対応関係に基づいて、信号Ｐ１のパルスのデューティ比に対応する電流値を流すように駆動回路１５に指令を送る。なお図４ではデューティ比を電流に対応させたが、他の制御量、例えばトルク、回転速度などに対応させても良い。ステップＳ１３の処理が完了するとステップＳ１４に処理が進められる。
【００３１】
一方、信号Ｐ１に含まれるパルスのパルス幅が示すデューティ比がリセット命令に該当しない場合（Ｓ１２でＮＯ）、制御回路１２は、ステップＳ１７において、リセット命令がＮ回（Ｎは自然数）連続したか否かを判断する。Ｎ＝１としても良いが、例えば、信号Ｐ１に偶然リセット命令に該当するパルス幅のノイズがのることも考えられるため、Ｎを２以上とし複数回連続してリセット命令が入力された場合に自己リセットをすることが好ましい。また、一回目に１０％未満（たとえば５％）、二回目に９０％より大（たとえば９５％）のように小さいデューティ比と大きなデューティ比とを組み合わせてリセット命令と認識させても良い。なお、組み合わせにおいて、順番はどのようであっても良い。
【００３２】
ステップＳ１７において、リセット命令がＮ回連続していない場合には、ステップＳ１４に処理が進められる。
【００３３】
ステップＳ１４では、ウオッチドッグタイマ回路１３に対して前回クリア信号ＣＬＲを送信してから所定時間が経過したか否かが判断される。ステップＳ１４において所定時間が経過していた場合には、制御回路１２はステップＳ１５においてクリア信号ＣＬＲをウオッチドッグタイマ回路１３に送る。このように定期的にクリア信号ＣＬＲをウオッチドッグタイマ回路１３に送信する動作モードを第１モードとする。ステップＳ１４において所定時間が経過していなければ、ステップＳ１５の処理は実行されずにステップＳ１６に処理が進められる。
【００３４】
ステップＳ１４、Ｓ１５の処理によって、ウオッチドッグタイマ回路１３の内部のタイマは所定時間ごとにクリアされオーバーフローすることが無い。
【００３５】
一方、ステップＳ１７において、リセット命令がＮ回連続して入力された場合は、ステップＳ１８において制御回路１２は、クリア信号ＣＬＲをウオッチドッグタイマ回路１３に送信することを停止する。このようにクリア信号ＣＬＲをウオッチドッグタイマ回路１３に送信することを停止する動作モードを第２モードとする。ステップＳ１８では、制御回路１２は、動作モードを第１モードから第２モードに遷移させる。
【００３６】
すると、ウオッチドッグタイマ回路１３の内部のタイマがしばらくするとオーバーフローし、ウオッチドッグタイマ回路１３からリセット信号が制御回路１２に送られる。これによって制御回路１２がリセットされると、これに伴って駆動回路１５も初期動作を行ない、異常が解消されることが期待できる。
【００３７】
図５は、リセット動作の一例を説明するための作動波形図である。図１、図５を参照して、時刻ｔ０〜ｔ２の間では、制御回路１２の動作モードは第１モードとされ、上位コントローラ２から送信される信号Ｐ１はデューティ比が１０％以上９０％以下のパルス信号となっている。そして、これに伴い駆動回路１５がパルス幅に対応する制御量で作動している。このとき、クリア信号ＣＬＲが繰り返し送信されることによってウオッチドッグタイマ回路１３の内部カウンターのカウント値はオーバーフロー値ＯＶＦに達しない。
【００３８】
時刻ｔ３において制御回路１２がモータ異常を検出し、上位コントローラ２にエラーを通知すると、上位コントローラ２は、信号Ｐ１のパルス幅をリセット命令に対応する幅とし、Ｎ回繰り返しパルスを送信する。すると、時刻ｔ５において、制御回路１２は、動作モードを第１モードから第２モードに遷移させる。
【００３９】
時刻ｔ５までは、動作モードは第１モードであり、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ４でクリア信号ＣＬＲがウオッチドッグタイマ回路１３に送られていたため、ウオッチドッグタイマ回路１３の内部カウンターはオーバーフローすることは無かった。
【００４０】
しかし、時刻ｔ５において動作モードが第１モードから第２モードに遷移すると、制御回路１２はクリア信号ＣＬＲをウオッチドッグタイマ回路１３に送信しなくなるので、時刻ｔ６において内部カウンターがオーバーフローし、ウオッチドッグタイマ回路１３は制御回路１２に対してリセット信号を送信する。その結果、制御回路１２はリセットされ、これにより駆動回路１５も初期動作を行ないモータ３が正常状態に復帰することが期待できる。
【００４１】
以上説明したように、本実施の形態に係るモータ制御装置によれば、メカニカルリレーを使用しなくても、補機を制御する上位コントローラからリセットをかけることができる。このため、メカニカルリレーの故障が生じないので信頼性が向上する。さらに、リセットをかけるために新たに端子を増設する必要が無い。このため補機のサイズを小さくできるとともに、補機のコストも抑えることができる。
【００４２】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４３】
１  モータ制御装置、２  上位コントローラ、３  モータ、４  回転速度センサ、５  バッテリ、１１  通信インターフェイス回路、１２  制御回路、１３  ウオッチドッグタイマ回路、１５  駆動回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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