(57)【要約】【課題】回転位置センサーを有さない構成において、モータの回転位置をより正確に認識することが可能なモータ制御装置を提供すること。【解決手段】モータを流れる電流における第１の周波数領域内の成分に基づきパルス波を生成する第１のパルス波生成手段と、前記モータを流れる電流における前記第１の周波数領域よりも高周波な第２の周波数領域内の成分に基づきパルス波を生成する第２のパルス波生成手段と、該第２のパルス波生成手段により抽出されたパルス波が所定の観測期間において所定数以上存在しない期間を除外して前記第１のパルス波生成手段により生成されたパルス波をカウントすることにより、前記モータの回転位置を認識する回転位置認識手段と、を備えるモータ制御装置。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを流れる電流における第１の周波数領域内の成分に基づきパルス波を生成する第１のパルス波生成手段と、
前記モータを流れる電流における前記第１の周波数領域よりも高周波な第２の周波数領域内の成分に基づきパルス波を生成する第２のパルス波生成手段と、
該第２のパルス波生成手段により抽出されたパルス波が所定の観測期間において所定数以上存在しない期間を除外して前記第１のパルス波生成手段により生成されたパルス波をカウントすることにより、前記モータの回転位置を認識する回転位置認識手段と、
を備えるモータ制御装置。
【請求項２】
前記第２のパルス波生成手段により抽出されたパルス波が所定の観測期間において所定数以上存在しない期間に、前記モータがロック状態であると判定することを特徴とする、請求項１に記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの電流特性に基づきその回転位置や回転速度を認識してモータ制御を行なうモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータに回転位置検出のためのセンサーを取り付けず、モータを流れる電流のリップル成分（モータリップル）に基づきモータの回転位置を認識する技術が知られている。モータリップルとは、モータのコイルがブラシを跨ぐことによる有効コイル数の変動によって生じるものである。
【０００３】
その一種として、直流モータに流れるモータ電流を検出する電流検出手段と、モータ電流に含まれる電流リプルを検出して直流モータの回転に同期したパルス信号を出力する電流リプル検出部と、電流リプル検出部からのパルス信号に基づいて直流モータをサーボ制御するモータ制御部と、電流検出手段により検出した電流値の大きさが所定値よりも大きく且つパルス信号が所定時間連続して検出されない場合にモータ制御部へモータを停止させるように指示する判別手段と、を備えることを特徴とする電流リプル検出によるサーボ制御装置についての発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−１６６２７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の装置においては、モータのロック状態時において、電源の電圧変動に起因してリップルパルスと誤認されるパルス信号が生成される可能性がある。この結果、パルス波をカウントするマイクロコンピュータ等において、モータの回転位置を誤認識する場合がある。
【０００５】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、回転位置センサーを有さない構成において、モータの回転位置をより正確に認識することが可能なモータ制御装置を提供することを、主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、
モータを流れる電流における第１の周波数領域内の成分に基づきパルス波を生成する第１のパルス波生成手段と、
前記モータを流れる電流における前記第１の周波数領域よりも高周波な第２の周波数領域内の成分に基づきパルス波を生成する第２のパルス波生成手段と、
該第２のパルス波生成手段により抽出されたパルス波が所定の観測期間において所定数以上存在しない期間を除外して前記第１のパルス波生成手段により生成されたパルス波をカウントすることにより、前記モータの回転位置を認識する回転位置認識手段と、
を備えるモータ制御装置である。
【０００７】
この本発明の一態様によれば、第１の周波数領域よりも高周波な第２の周波数領域内の成分に基づきパルス波を生成する第２のパルス波生成手段を備え、第２のパルス波生成手段により抽出されたパルス波が所定の観測期間において所定数以上存在しない期間を除外して前記第１のパルス波生成手段により生成されたパルス波をカウントするため、モータの回転位置をより正確に認識することができる。すなわち、回転位置センサーを有さない構成において、モータの回転位置をより正確に認識することができる。
【０００８】
本発明の一態様において、
前記第２のパルス波生成手段により抽出されたパルス波が所定の観測期間において所定数以上存在しない期間に、前記モータがロック状態であると判定することを特徴とするものとしてもよい。
【０００９】
こうすれば、モータ制御装置においてモータロックに対応した制御を行なうことができ、外部にその旨を示す信号を出力することもできる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、回転位置センサーを有さない構成において、モータの回転位置をより正確に認識することが可能なモータ制御装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。
【実施例】
【００１２】
以下、本発明の一実施例に係るモータ制御装置１について説明する。図１は、モータ制御装置１の構成例である。モータ制御装置１は、バッテリー５からリレー６を介してモータ７に流れる電流特性に基づいてモータ７の回転位置や回転速度を認識し、モータ７の制御を行なう。モータ制御装置１は、主要な構成として、抵抗１０と、第１のパルス波生成装置２０及び第２のパルス波生成装置３０と、マイクロコンピュータ４０と、を備える。なお、ハードウエア構成上、第１のパルス波生成装置２０及び第２のパルス波生成装置３０は一部又は全部において共通するものとしてよい。
【００１３】
第１のパルス波生成装置２０及び第２のパルス波生成装置３０は、リレー６と抵抗１０の間における電位を検出するための構成を内蔵する。従って、モータ７を流れる電流を電圧に変換して認識する。以下、こうして取得した電圧変動を電圧信号と称する。
【００１４】
第１のパルス波生成装置２０は、モータ７を流れる電流における第１の周波数領域内の成分に基づきパルス波を生成する。ここで、第１の周波数領域は、モータ７のモータリップルが生じる周波数領域であり、例えば４００［Ｈｚ］〜７００［Ｈｚ］、４００［Ｈｚ］〜１５００［Ｈｚ］等、モータ７の規格や用途に応じて任意に定めてよい。なお、モータリップルとは、モータのコイルがブラシを跨ぐことによる有効コイル数の変動によって生じるものであり、モータ７が１回転する間にコイル数とブラシ数の最小公倍数分発生する。
【００１５】
また、第１のパルス波生成装置２０は、例えば、増幅回路、ローパスフィルタ及びハイパスフィルタ（順不同）、微分回路、及びコンパレータが直列に接続されている。第１のパルス波生成装置２０は、上記の電圧信号を増幅し、第１の周波数領域内の成分をローパスフィルタ及びハイパスフィルタで抽出する。そして、抽出した第１の周波数領域内の成分を微分し、コンパレータによって閾値と比較して、閾値以上である場合にＨｉ信号（例えば５［Ｖ］の電圧信号）を、閾値未満である場合にＬｏｗ信号（例えば、０［Ｖ］の電圧信号）を、それぞれマイクロコンピュータ４０に出力する。
【００１６】
係る構成によって、モータ７を流れる電流の第１の周波数領域内の成分について、電流が所定速度以上で増加している期間でＨｉ信号が出力され、それ以外の期間でＬｏｗ信号が出力されることとなる。これによって、モータ７のモータリップルに応じたパルス波（以下、リップルパルスと称する）がマイクロコンピュータ４０に出力される。従来の技術では、このように生成されるリップルパルスをカウントすることによってモータの回転位置を認識している。
【００１７】
ところで、現実の使用環境においてモータは、種々の原因でロック状態となる場合である。図２は、モータの回転時における、電流特性（図２（Ａ））と、電圧信号及び生成されるリップルパルスの経時変化（図２（Ｂ）を示すものである。一方、図３は、モータのロック状態時における、電流特性（図３（Ａ））と、電圧信号及び生成されるリップルパルスの経時変化（図３（Ｂ）を示すものである。図２（Ａ）及び図３（Ａ）中、Ａｐ−ｐはアンペア・ピークトゥピークを意味し、図２（Ｂ）及び図３（Ｂ）中、５ｍｓ／ｄｉｖや５Ｖ／ｄｉｖは格子のサイズを示している。
【００１８】
図３（Ａ）に示すように、モータのロック状態時においても、使用環境に応じてバッテリーの電圧変化が生じ、これによって電流検出部（本実施例では抵抗１０及び電位検出部）を流れる電流が変化する場合がある。特に、バッテリーに他の電気負荷が接続される使用環境（例えば車両で使用される場合等）において、係る現象が生じやすい。この場合、モータが回転していないにも拘わらず、図３（Ｂ）に示す如くリップルパルスと誤認されるパルス波が生成される可能性がある。この結果、パルス波をカウントするマイクロコンピュータ等において、モータの回転位置を誤認識することとなる。
【００１９】
そこで、本実施例のモータ制御装置１は、第２のパルス波生成装置３０を備え、その出力を加味してモータ７の回転位置を認識することとしている。
【００２０】
第２のパルス波生成装置３０は、モータ７を流れる電流における、第１の周波数領域よりも高周波な第２の周波数領域内の成分に基づきパルス波を生成する。ここで、第２の周波数領域は、モータ７のブラシノイズが生じる周波数領域であり、例えば１０［ｋＨｚ］以上等、モータ７の規格や用途に応じて任意に定めてよい。
【００２１】
また、第２のパルス波生成装置３０は、第１のパルス波生成装置２０と同様、増幅回路、ローパスフィルタ及びハイパスフィルタ（順不同）、微分回路、及びコンパレータが直列に接続されており、第１のパルス波生成装置２０と同様の処理を行なう。
【００２２】
係る構成によって、モータ７を流れる電流の第２の周波数領域内の成分について、電流が所定速度以上で増加している期間でＨｉ信号が出力され、それ以外の期間でＬｏｗ信号が出力されることとなる。これによって、主にモータ７のブラシノイズに起因する高周波のパルス波（以下、高周波パルスと称する）がマイクロコンピュータ４０に出力される。
【００２３】
図４は、モータの回転時における、電流特性（図４（Ａ））と、電圧信号、生成される高周波パルスパルス、及びリップルパルスの経時変化（図４（Ｂ）を示すものである。一方、図５は、モータのロック状態時における、電流特性（図５（Ａ））と、電圧信号、生成される高周波パルス、及びリップルパルスの経時変化（図５（Ｂ）を示すものである。
【００２４】
図示する如く、モータのロック状態時においてはモータが回転していないため、高周波の電流変動は、モータの回転時に比して発生程度が小さくなる。従って、高周波パルスの生成頻度によってモータがロック状態であるか否かを判別することが可能となるのである。
【００２５】
マイクロコンピュータ４０は、以上の現象に鑑み、高周波パルスが所定の観測期間において所定数以上存在しない期間を除外してリップルパルスをカウントすることにより、モータ７の回転位置を認識する。これにより、従来技術に比して、モータ７の回転位置をより正確に認識することができる。
【００２６】
また、マイクロコンピュータ４０は、このように認識したモータ７の回転位置に基づいて、リレー６をオン／オフ制御すること等によるモータ７の通電制御を行なう。係る通電制御については本発明の中核をなさないので、説明を省略する。
【００２７】
図６は、マイクロコンピュータ４０により実行される処理の流れを示すフローチャートの一例である。なお、マイクロコンピュータ４０は、以下の処理のために、生成されたリップルパルス及び高周波パルスを時系列データとしてＲＡＭ等に記憶させている。
【００２８】
まず、マイクロコンピュータ４０は、リレー６を制御してモータ７に回転を開始させると共に、第１のパルス波生成装置２０及び第２のパルス波生成装置３０を作動させる（Ｓ１００）。
【００２９】
そして、過去から現在に至る基準期間（Ｓ１０２〜Ｓ１０８の処理が１回行なわれる期間）内に、リップルパルスの立ち上がりエッジ（Ｌｏｗ信号からＨｉ信号に変化することをいい、より具体的にはその時刻をいう）が存在するか否かを判定する（Ｓ１０２）。
【００３０】
リップルパルスの立ち上がりエッジが存在しない場合には、何も処理を行なわずにＳ１０８に進む。
【００３１】
一方、リップルパルスの立ち上がりエッジが存在する場合には、続いて、過去から現在に至る所定の観測期間内に、高周波パルスが所定数以上存在するか否かを判定する（Ｓ１０４）。
【００３２】
高周波パルスが所定数以上存在しないと判定した場合は、モータ７がロック状態であると判断し、何も処理を行なわずにＳ１０８に進む。この際に、所定のメモリにモータロックを示すフラグを設定してもよいし、モータロックに対応した他の制御を行なってもよい。また、外部にモータロックが生じた旨を示す信号を出力してもよい。
【００３３】
一方、高周波パルスが所定数以上存在すると判定した場合は、マイクロコンピュータ４０において認識しているモータの回転位置を、基準角度ｎ分増減させる（Ｓ１０６）。ここで、基準角度ｎは、３６０度をコイル数とブラシ数の最小公倍数で除した値となる。また、モータの回転位置を基準角度ｎ分増加させるか減少させるかは、モータ７の回転方向によって変化する。モータ７が専ら１方向に駆動される場合は、増加又は減少のいずれかに固定してよい。
【００３４】
そして、外部指示等に基づきモータ７の回転制御を中止すべきか否かを判定し（Ｓ１０８）、モータ７の回転制御を中止しない場合はＳ１０２に戻る。
【００３５】
一方、モータ７の回転制御を中止する場合は、リレー６を制御してモータ７を停止させると共に、第１のパルス波生成装置２０及び第２のパルス波生成装置３０を停止させる（Ｓ１１０）。
【００３６】
以上説明した本実施例のモータ制御装置１によれば、リップルパルスが出現する周波数領域に比して高周波な周波数領域の成分に基づき高周波パルスを生成する第２のパルス波生成装置３０を備え、高周波パルスが所定の観測期間において所定数以上存在しない期間を除外してリップルパルスをカウントすることによりモータ７の回転位置を認識するため、従来技術に比して、モータ７の回転位置をより正確に認識することができる。
【００３７】
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、自動車製造業や自動車部品製造業等に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施例に係るモータ制御装置１の構成例である。
【図２】モータの回転時における、電流特性と、電圧信号及び生成されるリップルパルスの経時変化を示すものである。
【図３】モータのロック状態時における、電流特性と、電圧信号及び生成されるリップルパルス波の経時変化を示すものである。
【図４】モータの回転時における、電流特性と、電圧信号、生成される高周波パルスパルス、及びリップルパルスの経時変化を示すものである。
【図５】モータのロック状態時における、電流特性と、電圧信号、生成される高周波パルスパルス、及びリップルパルスの経時変化を示すものである。
【図６】マイクロコンピュータ４０により実行される処理の流れを示すフローチャートの一例である。
【符号の説明】
【００４０】
１  モータ制御装置
５  バッテリー
６  リレー
７  モータ
１０  抵抗
２０  第１のパルス波生成装置
３０  第２のパルス波生成装置
４０  マイクロコンピュータ
【図１】
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【図６】
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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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