(57)【要約】【課題】例えばＰＷＭ駆動で制御するモータ駆動制御装置に好適に利用可能な電流測定方法及び測定装置を提供する。【解決手段】駆動回路から負荷に流れる電流の大きさや向きのうち少なくとも大きさをＰＷＭ制御する際に当該電流を測定する電流測定方法であって、ＰＷＭ制御のデューティー比を表すパルスの立ち上りと立ち下りのタイミング時に駆動回路１０から負荷２０に流れる電流をサンプリングして測定するようになっており、かつサンプリングは、ＰＷＭ制御のデューティーサイクルの全ての周期の立ち上りと立ち下りにおいてサンプリングする代わりに、所定のパルスの立ち上りと立ち下りを間引いてサンプリングすることで、測定電流の平均値を算出するようになっている。【選択図】図３
2010273445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動回路から負荷に流れる電流の大きさや向きのうち少なくとも大きさをＰＷＭ制御する際に当該電流を測定する電流測定方法であって、
ＰＷＭ制御のデューティー比を表すパルスの立ち上りと立ち下りのタイミング時に前記駆動回路から負荷に流れる電流をサンプリングして測定するようになっており、かつ前記サンプリングは、ＰＷＭ制御のデューティーサイクルの全ての周期の立ち上りと立ち下りにおいてサンプリングする代わりに、所定のパルスの立ち上りと立ち下りを間引いてサンプリングすることで、測定電流の平均値を算出するようになったことを特徴とする電流測定方法。
【請求項２】
前記ＰＷＭ制御のデューティー比の範囲に応じてサンプリングすべきパルスの立ち上りと立ち下りとの間のサンプリングから間引く立ち上りと立ち下りを変えることで前記平均値を算出するようになったことを特徴とする、請求項１に記載の電流測定方法。
【請求項３】
駆動回路から負荷に流れる電流の大きさや向きのうち少なくとも大きさをＰＷＭ制御する際に当該電流を測定する電流測定装置であって、
ＰＷＭ制御のデューティー比を表すパルスの立ち上りと立ち下りのタイミング時に負荷に流れる電流をサンプリングして測定するようになっており、かつ前記サンプリングは、ＰＷＭ制御のデューティーサイクルの周期の立ち上りと立ち下りにおいてサンプリングする代わりに、所定のパルスの立ち上りと立ち下りを間引いてサンプリングすることで、測定電流の平均値を算出する測定電流演算手段を備えたことを特徴とする電流測定装置。
【請求項４】
前記測定電流演算手段は、前記ＰＷＭ制御のデューティー比の範囲に応じてサンプリングすべきパルスの立ち上りと立ち下りとの間のサンプリングから間引く立ち上りと立ち下りを変えることで前記平均値を算出するようになったことを特徴とする、請求項１に記載の電流測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＰＷＭ駆動で制御するモータ駆動制御装置に好適に利用可能な電流測定方法及び測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、負荷としてのモータをＰＷＭ駆動で制御するモータ駆動制御装置において、電流を検出する方法としてＰＷＭ制御信号のオンオフのそれぞれにおいて電流検出素子の両端電圧を検出し、オフ時に検出された電圧をオフセット電圧として、オン時に検出された電圧とオフセット電圧との差に基づいて電流を求めるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
具体的には、特許文献１における電流測定方法では、図１及び図２に示すブロック構成でモータの定電流制御を行う場合、演算部とＡＤコンバータは、マイクロコントローラを使用してデジタル制御を行うようになっている。そのため、電流の測定もアナログ的（連続的）に測定するのではなくデジタル的（離散的）なタイミングでサンプリングして測定する。このデジタル的な測定にあたって、モータに流れる平均電流を正確に計測するためにＰＷＭ信号のＯＮ、ＯＦＦが切換わるタイミングで電流を測定し、平均値を求める方法が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２６２６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような特許文献１に記載した従来の電流検出方法によると、デジタル的なタイミングで測定したアナログ電流値をデジタル値に変換するのにＡＤコンバータが一定の変換時間を必要とする。そのため、デューティー比が０％又はその近傍若しくは１００％又はその近傍の範囲にある場合には、一定の演算処理時間を要するＡＤコンバータのＡＤ変換が終わらないうちに次の測定タイミング、即ちデューティーサイクルオンからオフ、オフからオンとなってしまうことがある。このために０％及びその近傍並びに１００％及びその近傍のデューティー比を使用せずに制御を行う必要がある。
【０００６】
ここで、例えばモータの回転数をＰＷＭ制御によって制御する場合、モータの回転方向を方向制御指令信号で制御すると共に、ＰＷＭのデューティー比が０％のときモータは回転せず、デューティー比が１００％のとき、方向制御指令信号で規定されたモータの回転方向に回転出力が最大となるように制御する場合がある。また、ＰＷＭのデューティー比だけでモータの回転方向と回転出力とを同時に制御する場合、具体的にはＰＷＭのデューティー比が０％のとき逆方向の回転出力が最大となるように指令し、デューティー比が１００％のとき正方向の回転出力が最大となるように指令する場合がある。
【０００７】
このように２つのパターンのＰＷＭ制御に共通する従来例の欠点について以下に説明する。図１３は、従来の電流測定方法を説明するＰＷＭのデューティーサイクルの１周期分を示す説明図である。
【０００８】
ここで、図１３（ａ）は、従来例で問題が生じない程度のＰＷＭのデューティー比を有するデューティーサイクルの１周期分である。この場合、デューティー比が約４０％となっており、図中黒いスポット印で示す立ち上りのサンプリング点と立ち下りのサンプリング点との間にＨブリッジ回路を介してモータに流す電流値をＡＤコンバータによって測定するのに十分な時間間隔を有している。
【０００９】
一方、図１３（ｂ）は、従来例におけるＰＷＭのデューティー比が０から１０％の範囲内のデューティーサイクルの１周期分である。この図から明らかなように、１周期内の立ち上りのサンプリング点と立ち下りのサンプリング点との間にＨブリッジ回路を介してモータに流す電流値をＡＤコンバータによって測定するのに十分な時間的間隔を有していないことが分かる（図中黒いスポット印間の矢印参照）。
【００１０】
他方、図１３（ｃ）は、従来例におけるＰＷＭのデューティー比が９０から１００％の範囲内のデューティーサイクルの１周期分である。この図から明らかなように、１周期目の立ち下りのサンプリング点と２周期目の立ち上りのサンプリング点との間にＨブリッジ回路を介してモータに流す電流値をＡＤコンバータによって測定するのに十分な時間的間隔を有していないことが分かる（図中黒いスポット印間の矢印参照）。
【００１１】
このように従来の電流測定方法では、デューティー比が０％及びその近傍並びに１００％及びその近傍においては、Ｈブリッジ回路を介したモータへの駆動電流をＡＤコンバータによって測定する際に必要とされる時間が十分確保できない。そのため、上述の何れのＰＷＭ制御方法においても、デューティー比が０％及びその近傍並びに１００％及びその近傍を制御範囲として利用することができず、モータが全く回転しない場合やモータを最大限の出力で回転させる場合の制御に支障が生じるという問題が生じていた。
【００１２】
本発明の目的は、例えばＰＷＭ駆動で制御するモータ駆動制御装置に好適に利用可能な電流測定方法及び測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の電流測定方法は、
駆動回路から負荷に流れる電流の大きさや向きのうち少なくとも大きさをＰＷＭ制御する際に当該電流を測定する電流測定方法であって、
ＰＷＭ制御のデューティー比を表すパルスの立ち上りと立ち下りのタイミング時に前記駆動回路から負荷に流れる電流をサンプリングして測定するようになっており、かつ前記サンプリングは、ＰＷＭ制御のデューティーサイクルの全ての周期の立ち上りと立ち下りにおいてサンプリングする代わりに、所定のパルスの立ち上りと立ち下りを間引いてサンプリングすることで、測定電流の平均値を算出するようになったことを特徴としている。
【００１４】
また、本発明の請求項３に記載の電流測定装置は、
駆動回路から負荷に流れる電流の大きさや向きのうち少なくとも大きさをＰＷＭ制御する際に当該電流を測定する電流測定装置であって、
ＰＷＭ制御のデューティー比を表すパルスの立ち上りと立ち下りのタイミング時に負荷に流れる電流をサンプリングして測定するようになっており、かつ前記サンプリングは、ＰＷＭ制御のデューティーサイクルの全ての周期の立ち上りと立ち下りにおいてサンプリングする代わりに、所定のパルスの立ち上りと立ち下りを間引いてサンプリングすることで、測定電流の平均値を算出する測定電流演算手段を備えたことを特徴としている。
【００１５】
ＰＷＭのデューティー比が０％及びその近傍並びに１００％及びその近傍であっても、ＡＤコンバータが必要とするアナログ電流値からデジタル値への信号処理時間が必ず確保されるので、駆動回路から負荷に流れる電流値の測定に関する演算を確実に行うことができる。その結果、駆動回路から負荷に流す電流をＰＷＭ制御するにあたって、従来とは異なりデューティー比が０％及びその近傍並びに１００％及びその近傍を制御対象に含めることができる。これによって、広い範囲のデューティー比に亘ってＰＷＭ制御を行うことができ、駆動回路から負荷に流す電流をＰＷＭ制御する実効性を高める。
【００１６】
また、本発明の請求項２に記載の電流測定方法は、請求項１に記載の電流測定方法において、
前記ＰＷＭ制御のデューティー比の範囲に応じてサンプリングすべきパルスの立ち上りと立ち下りとの間のサンプリングから間引く立ち上りと立ち下りを変えることで前記平均値を算出するようになったことを特徴としている。
【００１７】
また、本発明の請求項４に記載の電流測定装置は、請求項３に記載の電流測定装置において、
前記測定電流演算手段は、前記ＰＷＭ制御のデューティー比の範囲に応じてサンプリングすべきパルスの立ち上りと立ち下りとの間のサンプリングから間引く立ち上りと立ち下りを変えることで前記平均値を算出するようになったことを特徴としている。
【００１８】
ＰＷＭのデューティー比の範囲に応じてサンプリング時点から間引くデューティーサイクルの立ち上りと立ち下りを適宜変えることで、請求項１の場合よりもサンプリング周期を更に短くすることができるため、応答性の良い電流測定を安定して行うことができるようになる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、例えばＰＷＭ駆動で制御するモータ駆動制御装置に好適に利用可能な電流測定方法及び測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１及び第２の実施形態及び従来例に共通する電流測定装置及びその周辺構成の模式図である。
【図２】本発明の第１及び第２の実施形態及び従来例に共通する電流測定装置の基本構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る電流測定方法を説明するＰＷＭのタイミングチャートである。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る電流測定方法を説明するフローチャートである。
【図５】図４に続く本発明の第１の実施形態に係る電流測定方法を説明するフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る電流測定方法を説明するＰＷＭのタイミングチャートである。
【図７】図６と異なる本発明の第２の実施形態に係る電流測定方法を説明するＰＷＭのタイミングチャートである。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る電流測定方法を説明するフローチャートである。
【図９】図８に続く本発明の第２の実施形態に係る電流測定方法を説明するフローチャートである。
【図１０】図９に続く本発明の第２の実施形態に係る電流測定方法を説明するフローチャートである。
【図１１】図６に関連して本発明の第２の実施形態に係る電流測定方法を説明するＰＷＭのタイミングチャートである。
【図１２】図６及び図１０に関連して本発明の第２の実施形態に係る電流測定方法を説明するＰＷＭのタイミングチャートである。
【図１３】従来の電流測定方法を説明するＰＷＭのデューティーサイクルの１周期分を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の第１の実施形態に係る電流測定方法及び測定装置について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る電流測定装置及びその周辺構成の模式図である。また、図２は、本発明の第１の実施形態に係る電流測定装置の基本構成を示すブロック図である。
【００２２】
本発明の第１の実施形態に係る電流測定方法に用いる電流測定装置１及びその周辺構成は、図１に示すようにモータ２０と、モータ２０に駆動電流を供給するモータ駆動回路１０と、モータ駆動回路１０に最適な制御指令値を与えるコントローラ３０等を有している。
【００２３】
より詳細には、モータ駆動回路１０は、本発明の第１の実施形態に係る電流測定装置１を含み、コントローラ３０からの制御用の指令信号に基づき、指令信号に対応したＰＷＭのデューティーサイクルを発生させ、このＰＷＭのデューティーサイクルのデューティー比に応じた電流をモータ２０に流すようになっている。なお、ここで言うＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御とは、周期は一定で、入力信号（ＤＣレベル）の大きさに応じてパルス幅のデューティーサイクル（パルス幅のＨ（ハイレベル）とＬ（ローレベル）の比）を変えることでモータ２０を制御することである。また、１周期においてパルスＨ（ハイレベル）が占める割合を「デューティー比」という。
【００２４】
モータ駆動回路１０は、図２に示すように、Ｈブリッジ回路１１と、Ｈブリッジ回路１１からモータ２０に流れる電流を検出する電流検出素子１３とを有している。コントローラ３０は、図２に示すように、指令値に基づきＨブリッジ回路１１を制御する演算部１２と、電流検出素子１３によって検出されたアナログ電流値をデジタル値に変換して演算部１２にフィードバックするＡＤコンバータ１４とを有している。
【００２５】
そして、演算部１２が入力信号として指令値を受けとると、この演算部１２で入力信号の大きさに応じたデューティー比のデューティーサイクルを生成し、Ｈブリッジ回路１１に伝える。Ｈブリッジ回路１１は、このデューティー比に基づいてモータ２０に駆動電流を流す。また、電流検出素子１３は、この駆動電流をアナログ電流値として検出し、ＡＤコンバータ１４によりデジタル値に変換して演算部１２にフィードバックし、デューティー比を指令値に対応したデューティー比に補正し、指令値を正確に反映した駆動電流でモータ２０を駆動するようになっている。
【００２６】
なお、指令値については、コントローラ３０の他の回路ブロックで計算しても良いし、コントローラ３０以外のコントローラで計算したものをコントローラ３０に送り、それを利用するようにしても良い。
【００２７】
図３は、本発明の第１の実施形態に係る電流測定方法を説明するＰＷＭのタイミングチャートである。本実施形態では、このタイミングチャートから明らかなように、ＰＷＭのデューティー比を表すパルスの立ち上りと立ち下りのタイミング時にモータ駆動回路１０から負荷としてのモータ２０に流れる電流をサンプリングして測定するようになっており、かつこのサンプリング時点は、ＰＷＭ制御のパルスの立ち上りと立ち下りからなる周期において全ての周期に亘ってサンプリングする代わりに、所定のパルスの立ち上りと立ち下りを間引いてサンプリングするようになっている。
【００２８】
以下、このサンプリング時点の間引き方についてより具体的に説明する。図３では、ＰＷＭのデューティーサイクルのうち３周期分が示されている。より詳細には、第１周期の立ち上りがｎ＝０として示され、かつ立ち下りがｎ＝１として示されている。また、第２周期の立ち上りがｎ＝２として示され、かつ立ち下りがｎ＝３として示されている。また、第３周期の立ち上りがｎ＝４として示され、かつ立ち下りがｎ＝５として示されている。また、これら３周期分を終えた４周期目の立ち上りがｎ＝０として示されている。
【００２９】
即ち、ｎ＝０とｎ＝２の間隔、ｎ＝２とｎ＝４の間隔、及びｎ＝４とｎ＝０の間隔が全て等しく１周期分の時間幅を表し、１周期分の時間幅に対するｎ＝０とｎ＝１との間の割合が第１周期におけるデューティー比を表し、１周期分の時間幅に対するｎ＝２とｎ＝３との間の割合が第２周期におけるデューティー比を表し、１周期分の時間幅に対するｎ＝４とｎ＝５との間の割合が第３周期におけるデューティー比を表している。
【００３０】
本実施形態では、電流検出素子１３によりモータ２０の駆動電流を測定するタイミングとして、第１周期のｎ＝０で表される立ち上り時に測定すると共に（図３中の黒いスポット印参照）、ｎ＝１で表される第１周期の立ち下り時及び第２周期のｎ＝２で表される立ち上り時のサンプリングを行わずに（図３中の×印参照）、即ちこれのタイミングを測定時点から間引き、第２周期のｎ＝３で表される立ち下り時に測定する（図３中の黒いスポット印参照）。また、ｎ＝４で表される第３周期の立ち上り時及びｎ＝５で表される第３周期の立ち下り時のタイミングを測定時点から間引く（図３中の×印参照）。
【００３１】
そして、これらｎ＝０及びｎ＝３で表される立ち上りと立ち下りのそれぞれの時点で電流検出素子１３により測定されたアナログ電流をＡＤコンバータ１４によりデジタル値に変換すると共に演算部１２に伝え、演算部１２でこれら一対の測定値の平均値をとり、モータ２０の駆動電流が指令値に対応するように演算部１２でＰＷＭのデューティー比をフィードバック制御する。
【００３２】
また、続く３周期（図３中一部のみ右側に示す３周期）のサンプリング時点は、上述の説明と同様に３周期中の第１周期の立ち下り時と第２周期の立ち上り時及び第３周期の立ち上り時と立ち下り時をサンプリング時点から外し（間引き）、残りのサンプリング時点、即ち第１周期のｎ＝０で表される立ち上がり時と第２周期の立ち下り時においてモータ２０の駆動電流測定を行う。
【００３３】
なお、本実施形態においてもデューティー比が０％又は１００％のときは、それぞれＯＦＦ一定、ＯＮ一定で立ち上り、立ち下りのエッジが発生しない。その際は、ＰＷＭのデューティーサイクルの周期中に上述した２回のサンプリングの内１回だけ電流を計測すればその値が平均値となる。
【００３４】
このように、ＰＷＭのデューティーサイクルの連続する３周期に亘って、各サイクルの全ての立ち上りと立ち下りにおいて電流値測定のサンプリングを毎回行う代わりに、第１周期の立ち上がり時と第２周期の立ち下り時のみをサンプリング時点とすることで、第１周期の立ち下りと第２周期の立ち上り、第３周期の立ち上りと立ち下りがどのような状態にあっても、即ち第１周期乃至第３周期のデューティー比が如何なる値であっても、ＡＤコンバータ１４でアナログ電流値をデジタル値に変換することが可能となる。この理由は以下の通りである。
【００３５】
第１周期においてデューティー比が０かその近傍になることで、第１周期の立ち下りを表すｎ=１が第１周期の立ち上がりを表すｎ=０に近づいても、ｎ＝０、ｎ＝３、及び続く３周期のｎ＝０相互の時間間隔は十分確保され、ＡＤコンバータ１４の信号処理には何ら支障を及ぼさない。
【００３６】
また、第１周期のデューティー比が１００％かその近傍まで大きくなることで、ｎ=１で表される第１周期の立ち下りがｎ=２で表される第２周期の立ち上がりに近づいても、ＡＤコンバータ１４の信号処理には何ら支障を及ぼさない。
【００３７】
また、第２周期のデューティー比が０かその近傍になることで、ｎ=３で表される第２周期の立ち下りがｎ=２で表される第２周期の立ち上がりに近づいても、ｎ＝０、ｎ＝３、及び続く３周期のｎ＝０相互の時間間隔は十分確保され、ＡＤコンバータ１４の信号処理には何ら支障を及ぼさない。
【００３８】
また、第２周期のデューティー比が１００％かその近傍になることで、ｎ=３で表される第２周期の立ち下りがｎ=４で表される第３周期の立ち上がりに近づいても、ｎ＝０、ｎ＝３、及び続く３周期のｎ＝０相互の時間間隔は十分確保され、ＡＤコンバータ１４の信号処理には何ら支障を及ぼさない。
【００３９】
また、第３周期のデューティー比が０％かその近傍になることで、ｎ＝５で表される第３周期の立ち下りがｎ＝４で表される第３周期の立ち上りに近づいても、ｎ＝０、ｎ＝３、及び続く３周期のｎ＝０相互の時間間隔は十分確保され、ＡＤコンバータ１４の信号処理に何ら支障を及ぼさない。
【００４０】
また、第３周期のデューティー比が１００％かその近傍になることで、ｎ=５で表される第３周期の立ち下りが、ｎ=０で表されるこれら３周期の後の新たな３周期における第１周期の立ち上がりに近づいても、ｎ＝０、ｎ＝３、及び続く３周期のｎ＝０相互の時間間隔は十分確保され、ＡＤコンバータ１４の信号処理に何ら支障を及ぼさない。
【００４１】
これによって、第１周期乃至第３周期のデューティー比が如何なる値であってもＡＤコンバータ１４でアナログ電流値をデジタル値に変換することが可能となる。
【００４２】
続いて、このような本発明の第１の実施形態特有の作用を発揮するための電流測定方法をフローチャーに基づいて説明する。図４は、本発明の第１の実施形態に係る電流測定方法を説明するフローチャートである。また、図５は、図４に続く本発明の第１の実施形態に係る電流測定方法を説明するフローチャートである。なお、これらのフローチャートにおけるｎの値は、上述したタイミングチャートにおけるｎの値に対応している。
【００４３】
最初に図４に示すルーチンを開始すると、ｎ＝０に初期化する（ステップＳ１０１）。次いで、立ち上りか立ち下りのどちらのエッジかを判断する（ステップＳ１０２）。ここで立ち上りのエッジと判断した場合は、ｎ＝０か否かを判断する（ステップＳ１０３）。ｎ＝０と判断した場合は、電流ＡＤ変換においてデータをＩ＿ｒｉｓｅに格納する（ステップＳ１０４）。次いで、ｎ＝ｎ＋１とする（ステップＳ１０５）。
【００４４】
ステップＳ１０３においてｎが０でないと判断した時は、ｎ＝４であるか否かを判断する（ステップＳ１１１）。ｎ＝４であると判断した場合は、Ｉ＿ｒｉｓｅとＩ＿ｆａｌｌの平均を求める（ステップＳ１１２）。次いで、平均と指令値から次のデューティー比を計算する（ステップＳ１１３）。そして、ステップＳ１０５に移行する。一方、ステップＳ１１１においてｎ＝４でないと判断した場合は直接ステップＳ１０５に移行する。
【００４５】
一方、ステップＳ１０２において立ち下りのエッジであると判断した場合は、ｎ＝３であるか否かを判断する（ステップＳ１２１）。ｎ＝３であると判断した場合は、電流ＡＤ変換データをＩ＿ｆａｌｌに格納し（ステップＳ１２２）、ステップＳ１０５に移行する。
【００４６】
ステップＳ１２１でｎ＝３でないと判断した場合は、ｎ＝５であるか否かを判断する（ステップＳ１３１）。ｎ＝５であると判断した場合は、デューティー比を変更し（ステップＳ１３２）、ステップＳ１０５に移行する。一方、ｎ＝５でないと判断した場合はステップＳ１０５に直接移行する。
【００４７】
次いで、ｎが６以上か否かを判断し（ステップＳ１０６）、ｎが６以上の場合はｎ＝０とし（ステップＳ１０７）、再びステップＳ１０２に戻る。
【００４８】
このようなルーチンを経ることで、上述した本発明の第１の実施形態特有のＰＷＭのデューティーサイクルにおける電流測定を実行する。
【００４９】
以上説明したように、本発明の第１の実施形態に係る電流測定方法及び測定装置によれば、負荷として例えばモータをＰＷＭ制御する場合などにおいて、そのデューティー比０％から１００％全域を使用することができると共に、電流値の測定を精度良くかつ簡便に行うことができる。
【００５０】
より具体的には、ＰＷＭのデューティー比が０％及びその近傍並びに１００％及びその近傍であっても、ＡＤコンバータが必要とするアナログ電流値からデジタル値への信号処理時間が必ず確保されるので、モータ駆動回路から負荷としてのモータに流れる電流値の測定に必要な演算を確実に行うことができる。その結果、モータ駆動回路からモータに流す電流をＰＷＭ制御するにあたって、従来とは異なりデューティー比が０％及びその近傍並びに１００％及びその近傍を制御対象に含めることができる。これによって、広い範囲のデューティー比に亘ってＰＷＭ制御を行うことができ、モータ駆動回路からモータに流す電流をＰＷＭ制御する際の実効性を高める。
【００５１】
続いて、本発明の第２の実施形態に係る電流測定方法及び測定装置について説明する。なお、図１及び図２に示す基本構成は、上述した第１の実施形態に係る電流測定装置と同等であるので、この部分の詳細な説明を省略する。
【００５２】
上述した第１の実施形態に係る電流測定方法及び測定装置においては、デューティー比が０％又は１００％に近いときはＡＤコンバータ１４によるアナログ電流値からデジタル値へのＡＤ変換が終了しないうちに次の測定タイミングとなってしまうおそれがあるため、測定タイミングを第１周期の立ち上り時と第２周期の立ち下り時のみとし、第１周期の立ち下り時、第２周期の立ち上り時、及び第３周期の立ち上り時及び立ち下り時については測定タイミングから間引いてアナログ電流値を測定するようにした。
【００５３】
このような測定タイミングでは、ＰＷＭのデューティー比が０％〜１００％の全範囲に亘り制御に適用できるが、３周期に１回電流値が演算されるようになるため、サンプリング周期が長くなってしまう。このため、本発明の第２の実施形態に係る電流測定方法及び測定装置では、できるだけ短い周期で電流値を演算することを更なる目的とし、デューティー比が５０％以下の場合と５０％より大きい場合で測定タイミングを変えることにより、２周期に１回電流値が演算されるように、第１の実施形態に比べて短くするようにした。
【００５４】
具体的には、第２の実施形態に係る電流測定装置２は、ＰＷＭ制御のデューティー比の範囲に応じてサンプリングすべきパルスの立ち上りと立ち下りとの間のサンプリングから間引く立ち上りと立ち下りを変えることで平均値を算出するようになっている。
【００５５】
以下、第２の実施形態に係る電流測定方法及び測定装置を図６及び図７に示すＰＷＭのタイミングチャートに基づいて説明する。図６は、本発明の第２の実施形態に係る電流測定方法を説明するＰＷＭのタイミングチャートであり、デューティー比が５０％以下の場合を示している。また、図７は、図６と異なる本発明の第２の実施形態に係る電流測定方法を説明するタイミングチャートであり、デューティー比が５０％より大きい場合を示している。
【００５６】
５０％のデューティー比を境界として、デューティー比が５０％以下に変更されるか、５０％より大きく変更されるかで電流測定のタイミングの間隔が狭くなる方向が片側に限定される。即ち、デューティー比が５０％以下では、図６に示すように各周期の立ち下りが時系列的にその周期の立ち上りに近づき、デューティー比が５０％より大きい場合は、図７に示すように各周期の立ち下りが時系列的にその直後の周期の立ち上りに近づく。そのため、デューティー比が５０％以下か５０％を超えるかを併せて判断することで、タイミングを間引きする必要が生じる立ち上りや立ち下りも片側のみとなり、第１の実施形態の場合よりも間引きの回数を少なくできる。その結果、連続するデューティーサイクルの２周期分で一対の立ち上りと立ち下りの特定タイミングをとって電流測定を行うことができるようになり、サンプリング周期を１周期分短くすることができる。
【００５７】
以上の第２の実施形態特有の電流測定のタイミングのとり方について、図６及び図７のタイミングチャートに基づいてより詳細に説明する。図６のデューティーサイクルにおいては、連続する２周期に着目してこの部分の一部の立ち上がり時及び立ち下り時のみに電流値測定のサンプリングを行い、他の立ち上がり時及び立ち下り時には電流測定を行わない（間引く）ようになっている。
【００５８】
具体的には、連続する２周期の内、第１周期の立ち上りでデューティー比が５０％以下か５０％より大きいかを判断する。そして、デューティー比が５０％以下の場合は、図６に基づくタイミングでモータ２０の電流値を測定する。一方、デューティー比が５０％より大きい場合は、図7に基づくタイミングで電流値を測定する。
【００５９】
図６においては、デューティー比が５０％以下であるので、ｎ＝１で表される第１周期の立ち下り時とｎ＝２で表される第２周期の立ち上り時のみ電流値のサンプリングを行い（図６中の黒いスポット印参照）、ｎ＝０で表される第１周期の立ち上り時とｎ＝３で表される第２周期の立ち下り時においてはサンプリングを行わない（間引く）ようになっている（図６中の×印参照）。そして、この２周期に１回サンプリングする立ち上り時の電流値と立ち下り時の電流値をＡＤコンバータ１４でデジタル変換し、演算部１２で平均値をとって指令値に対してモータ２０の駆動電流が適正の値になるようにフィードバック制御する。このようにして、２周期に１回の平均計算を繰り返し続ける。
【００６０】
図６の場合、デューティー比が５０％以下であるので、ｎ＝１で表される第１周期の立ち下りがｎ＝２で表される第２周期の立ち上りに時系列的に近づくことはない。そのため、第１周期の立ち下り時と第２周期の立ち上り時との間には十分な時間が確保され、ｎ＝１において電流検出素子１３が測定したアナログ電流値をＡＤコンバータ１４がデジタル値に支障なく信号処理することが可能となる。また、ｎ＝２で表される第２周期の立ち上り時と続くサンプリング時となるｎ＝０で表されるその後の第１周期の立ち下り時との間には１周期以上の時間があるので、第２周期の立ち上り時に測定したアナログ電流値をＡＤコンバータ１４が余裕を持ってデジタル値に信号処理することができる。
【００６１】
続いて、連続する２周期の内、第１周期の立ち上り時でデューティー比が５０％より大きいと判断した場合の電流値測定のタイミングについて説明する。図７は、ＰＷＭのデューティー比が５０％より大きい場合のＰＷＭのタイミングチャートである。同図から明らかなように、この場合の電流値のサンプリング時点は、連続する２周期のデューティーサイクルのうちｎ＝０で表される第１周期の立ち上り時とｎ＝１で表される第１周期の立ち下り時のみとし（図７中黒いスポット印参照）、ｎ＝２で表される第２周期の立ち上り時とｎ＝３で表される第２周期の立ち下り時についてはサンプリングを行わない（間引きする）ようになっている（図７中×印参照）。
【００６２】
ＰＷＭのデューティー比は５０％より大きいので、ｎ＝１で表される第１周期の立ち下り時がｎ＝０で表される第１周期の立ち上り時に近づくことはない。そのため、両者の間には十分な時間的余裕があるので、ｎ＝０で表される第１周期の立ち上り時において測定したアナログ電流値をＡＤコンバータ１４で支障なく信号処理することができる。
【００６３】
また、ｎ＝２で表される第２周期の立ち上りとｎ＝３で表される第２周期の立ち下りもサンプリングから間引くので、サンプリング時点であるｎ＝１で表される第１周期の立ち下りと、続くサンプリング時点である次なる２周期目の第１周期のｎ＝０で表される立ち上りとの間には１周期以上の時間的余裕があり、ＡＤコンバータ１４の信号処理には何ら支障をきたすことはない。第２周期のデューティー比が１００％かその近傍に近づいた場合であって、ｎ＝３で表される第２周期の立ち下りが続く２周期のｎ＝０で表される第１周期の立ち上りに近づいてもＡＤコンバータの信号処理には何ら支障を起こすことはない。
【００６４】
続いて、本発明の第２の実施形態に係る電流測定方法の作用を発揮するための具体的一例についてフローチャーに基づいて説明する。図８は、本発明の第２の実施形態に係る電流測定方法を説明するフローチャートである。また、図９は、図８に続く本発明の第２の実施形態に係る電流測定方法を説明するフローチャートである。また、図１０は、図９に続く本発明の第２の実施形態に係る電流測定方法を説明するフローチャートである。なお、これらのフローチャートにおけるｎの値は、上述したタイミングチャートのｎの値に対応している。
【００６５】
本実施形態に係る電流測定方法のルーチンを開始すると、ｎ＝０とされた後（ステップＳ２０１）、デューティー比が５０％以下であるか否かを判断する（ステップＳ２０２）。ここで、デューティー比が５０％以下の場合は、立ち上りか立ち下りのどちらのエッジかを判断する（ステップＳ２０３）。ここで立ち上りのエッジと判断した場合は、ｎ＝２か否かを判断する（ステップＳ２０４）。ｎ＝２の場合は、電流ＡＤ変換データをＩ＿ｒｉｓｅに格納する（ステップＳ２０５）。次いで、Ｉ＿ｒｉｓｅとＩ＿ｆａｌｌの平均を求める（ステップＳ２０６）。次いで、平均と指令値から次のデューティー比を計算する（ステップＳ２０７）。そして、ｎ＝ｎ＋１とする（ステップＳ２０８）。一方、ステップＳ２０４でｎ＝２でないと判断した場合は、ステップＳ２０８に直接移行する。
【００６６】
ステップＳ２０３で立ち下りのエッジであると判断した場合は、ｎ＝１か否かを判断する（ステップＳ２１１）。そして、ｎ＝１のときは電流ＡＤ変換データをＩ＿ｆａｌｌに格納し（ステップＳ２１２）、ステップＳ２０８に移行する。一方、ステップＳ２１１においてｎ＝１ではないと判断した場合は、ｎ＝３であるか否かを判断する（ステップＳ２２１）。そして、ｎ＝３の場合は、デューティー比を変更し（ステップＳ２２２）、ステップＳ２０８に移行する。一方、ステップＳ２２１においてｎ＝３でないと判断した場合は、ステップＳ２０８に直接移行する。
【００６７】
ステップＳ２０２でデューティー比が５０％より大きいと判断した場合は、立ち上りか立ち下りかどちらのエッジかを判断する（ステップＳ２３１）。ここで、立ち上りのエッジであると判断した場合は、ｎ＝０であるか否かを判断する（ステップＳ２３２）。ｎ＝０の場合は、電流ＡＤ変換データをＩ＿ｒｉｓｅに格納する（ステップＳ２３３）。そして、ステップＳ２０８に移行する。
【００６８】
ステップＳ２３２でｎ＝０でないと判断した場合は、ｎ＝２であるか否かを判断する（ステップＳ２４１）。ここで、ｎ＝２であると判断した場合は、Ｉ＿ｒｉｓｅとＩ＿ｆａｌｌの平均を求める（ステップＳ２４２）。そして、平均と指令値から次のデューティー比を計算する（ステップＳ２４３）。そして、ステップＳ２０８に移行する。一方、ステップＳ２４１でｎ＝２でないと判断した場合は、ステップＳ２０８に直接移行する。
【００６９】
ステップＳ２３１で立ち下りのエッジである判断した場合は、ｎ＝１であるか否かを判断する（ステップＳ２５１）。ここで、ｎ＝１であると判断した場合は、電流ＡＤ変換データをＩ＿ｆａｌｌに格納し（ステップＳ２５２）、ステップ２０８に移行する。一方、ステップＳ２５１でｎ＝１でないと判断した場合は、ｎ＝３であるか否かを判断する（ステップＳ２６１）。ここで、ｎ＝３と判断した場合は、デューティー比を変更し（ステップＳ２６２）、ステップＳ２０８に移行する。一方、ステップＳ２６１でｎ＝３でないと判断した場合には、ステップＳ２０８に直接移行する。
【００７０】
次いで、ｎが４以上か否かを判断する（ステップＳ２０９）。ｎが４以上の場合は、ｎ＝０とし（ステップＳ２１０）、ステップＳ２０２に戻る。また、ｎが４より小さい場合はステップＳ２０２に戻る。このようなルーチンを実行することで本実施形態の上述した作用を発揮する。
【００７１】
なお、図１１は、図６に関連して本発明の第２の実施形態に係る電流測定方法を説明するＰＷＭのタイミングチャートである。また、図１２は、図６及び図１０に関連して本発明の第２の実施形態に係る電流測定方法を説明するＰＷＭのタイミングチャートである。
【００７２】
図１１から明らかなように、最初の２周期はデューティー比が５０％以下で、続く２周期及び更なる２周期はデューティー比が５０％より大きくなるような指令値をコントローラ３０に送っている。この場合、各２周期の第１周期の立ち上り時点でのデューティー比が５０％以下か５０％より大きいかを判断し、これに合わせたサンプリング時点を決定し、そのサンプリング時点でモータ駆動回路１０からモータ２０に流す電流値を測定するようになっている。
【００７３】
具体的には、図１１において、１番目の２周期はＰＷＭのデューティー比が５０％以下であるので、第１周期の立ち下り及び第２周期の立ち上りをサンプリング時点とし、続く２番目の２周期においてはＰＷＭのデューティー比が５０％より大きくなっているので、第１周期の立ち上り及び第１周期の立ち下りをサンプリング時点としている。また、続く３番目の２周期においてもデューティー比が５０％より大きくなっているので、第１周期の立ち上りと第１周期の立ち下りをサンプリング時点としている。
【００７４】
一方、図１２に示すタイミングチャートは、図１１に示すタイミングチャートと異なっており、１番目の２周期は、ＰＷＭのデューティー比が５０％より大きいので、第１周期の立ち上り及び立ち下りをサンプリング時点とし、続く２番目の２周期においてはＰＷＭのデューティー比が５０％以下となっているので、第１周期の立ち下り及び第２周期の立ち上りをサンプリング時点としている。また、続く３番目の２周期においてもデューティー比が５０％以下となっているので、第１周期の立ち下りと第２周期の立ち上りをサンプリング時点としている。
【００７５】
なお、本実施形態においてもデューティー比が０％又は１００％のときは、それぞれＯＦＦ一定、ＯＮ一定で立ち上り、立ち下りのエッジが発生しない。その際は、ＰＷＭのデューティーサイクルの周期中に上述した２回のサンプリングの内１回だけ電流を計測すればその値が平均値となる。
【００７６】
このように、本発明の第２の実施形態によれば、負荷として例えばモータをＰＷＭ制御する場合等において、そのデューティー比０％から１００％全域を使用すると共に、ＰＷＭのデューティー比の如何に関らず、連続する２周期ごとに電流値を測定できるので、電流値の測定のタイミングを精度良く、かつ簡便に行うことができるようになる。
【００７７】
以上説明したように、本発明に係る電流測定方法及び測定装置によると、ＰＷＭのデューティー比が０％及び１００％に近い場合であっても、駆動回路から負荷に流れる電流値の測定に対する演算を確実に行うことができる。その結果、駆動回路から負荷に流す電流をＰＷＭ制御するにあたって、従来とは異なりデューティー比が０％及びその近傍並びに１００％及びその近傍を制御対象に含めることができるので、広い範囲のデューティー比に亘ってＰＷＭ制御を行うことができ、駆動回路から負荷に流す電流をＰＷＭ制御する実効性を高めることができる。
【００７８】
好ましくは、ＰＷＭ制御のデューティー比の範囲に応じてサンプリングすべきパルスの立ち上りと立ち下りとの間のサンプリングから間引く立ち上りと立ち下りを変えることで平均値を算出するのが良い。
【００７９】
これによって、サンプリング周期をできるだけ短くすることができるため、安定して電流測定を行うことができるようになる。
【００８０】
なお、上述した各実施形態におけるタイミングチャート及びフローチャートは、あくまで本発明の一実施例を示したに過ぎず、上述した各実施形態のタイミングチャートやフローチャートと異なっていても作用効果的に本発明を逸脱しないタイミングチャートやフローチャートであれば本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【００８１】
また、上述の実施形態においては、ＰＷＭ制御対象としてモータをあげたが、本発明の作用を発揮できれば他の負荷のＰＷＭ制御にも本発明を好適に利用可能なことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００８２】
１，２    電流測定装置
１０    モータ駆動回路
１１    Ｈブリッジ回路
１２    演算部
１３    電流検出素子
１４    ＡＤコンバータ
２０    モータ
３０    コントローラ
【図１】
2010273445.tif 000003
【図２】
2010273445.tif 000004
【図３】
2010273445.tif 000005
【図４】
2010273445.tif 000006
【図５】
2010273445.tif 000007
【図６】
2010273445.tif 000008
【図７】
2010273445.tif 000009
【図８】
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【図９】
2010273445.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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