(57)【要約】【課題】通常の定電流制御では、電流検出信号の応答遅れによる制約を受けるため、あまり広いトルク域にわたってモータのトルクを制御することができない。【解決手段】制御回路１６は、ＰＷＭジェネレータ１８で発生させたトルク指示信号をＬＰＦ２０でフィルタリングし、比較器２２において電流帰還信号と比較する。その一方で、エッジ抽出部２６でトルク指示信号の立ち上がりエッジを抽出すると、ＯＮ信号を発生させてラッチ信号をオン状態に保持する。低トルク域の制御では、電流帰還信号が最大値信号のレベルに達する前にトルク指示信号のパルス波形が立ち下がるので、駆動信号のパルス幅がトルク指示信号のパルス幅と同一になる。【選択図】図１
2010068682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御対象となるモータへの給電を管理して前記モータを駆動状態又は非駆動状態のいずれかに切り換えるモータ駆動回路と、
前記モータに発生させるトルクの指示値に応じたパルス幅でトルク指示信号が入力されると、このトルク指示信号に基づいて前記モータを駆動状態に保持する期間を示すパルス幅の駆動信号を前記モータ駆動回路に出力する制御回路とを備えたモータ制御装置であって、
前記制御回路は、前記トルク指示信号に基づいて前記モータに供給する駆動電流の最大値を設定するとともに、
前記モータへの給電が開始されてから実際の駆動電流の値が前記最大値に達するまでの期間として前記駆動信号のパルス幅を規定する定電流制御フェーズと、
前記モータの実際の駆動電流が前記最大値に達しない範囲内で前記駆動信号のパルス幅を前記トルク指示信号のパルス幅と同一に規定する定電圧制御フェーズとを有することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のモータ制御装置において、
前記制御回路は、
前記モータの駆動電流の値が前記最大値に達しなくても、前記モータの駆動電圧に依存して前記指示値のトルクが得られる低トルク領域では前記定電圧制御フェーズを実行し、この低トルク領域では前記指示値のトルクが得られず、前記モータの駆動電流の値を前記最大値にまで上昇させることで前記指示値のトルクが得られる高トルク領域では前記定電流制御フェーズを実行することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のモータ制御装置において、
前記制御回路は、
前記トルク指示信号をフィルタリングすることで前記最大値に対応した電圧値を示す最大値信号を発生させるフィルタと、
前記フィルタから出力された最大値信号と前記モータの実際の駆動電流に比例した電圧値を示す電流帰還信号とを比較し、その比較結果に応じた電圧値を示す結果信号を出力する比較器と、
前記トルク指示信号が入力されると、その立ち上がりエッジがあったことを表すエッジ抽出信号を出力するエッジ抽出部と、
前記エッジ抽出信号が入力されるとオン状態に保持したラッチ信号を出力し、前記比較結果として前記電流帰還信号が前記最大値に達した場合の電圧値を示す前記結果信号が入力されるとオフ状態に保持したラッチ信号を出力するラッチ回路と、
前記トルク指示信号及び前記ラッチ信号がいずれもオン状態となっている期間に前記駆動信号をオン状態で出力する論理ゲートと
を有することを特徴とするモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、比較的広いトルクバンドにわたってモータの駆動を制御するのに適したモータ制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば従来、ユーザが手を触れる操作部材をモータの回転軸に直結させ、モータのトルクで操作部材に力覚を与える機能を有した入力装置に用いられるモータ駆動制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このモータ駆動制御装置は、モータを一定の時間間隔で駆動しつつ、駆動電流の検出信号が目標の電流値に達するとモータを非駆動に切り換える制御を行うことで、モータの駆動電流を目標の電流値に維持するものである。
【０００３】
上記のモータ駆動制御装置によれば、回生電流を検出することなくモータの駆動を制御することができるので、スイッチング素子に逆流阻止用のダイオードを一々設ける必要がなく、それだけ部品点数の増加を抑えることができる。また、スイッチング素子にＭＯＳＦＥＴを用いてＨ型ブリッジ回路を構成しているので、ダーリントン接続のバイポーラトランジスタを用いる回路構成に比較して、駆動時の損失が少なく抑えられるという利点がある。
【特許文献１】特開２００６−１９７６６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したモータ駆動制御装置は、一定時間間隔で発生するオン信号と比較出力信号をそれぞれトリガラッチとしてＨ型ブリッジ回路のスイッチング動作を管理することにより、回生電流を別途検出せずに定電流制御を実現することができる点で優位性があり、その技術的価値は依然として高いものである。
【０００５】
その上で本発明の発明者等は、先行技術の手法では、実際にモータに駆動電流の供給を開始し、そこから電流検出信号が発生してからでなければ制御が有効に機能しない点に着目し、さらなる改良を創案するに至った。
【０００６】
すなわち電流検出信号の帰還路には、ノイズ対策のためにある程度のフィルタ（例えばバイパスコンデンサ）を設ける必要があることから、実際の駆動電流に対して検出信号はある程度の応答遅れを伴うことになる。このため、オン信号によってモータの駆動を開始してから、駆動電流が目標値に達していることを検出してモータを非駆動に切り換えるまでにかかる時間は、最低限モータを駆動しておかなければならない最小駆動時間となる。したがって定電流制御では理論上、この最小駆動時間より短い時間でモータを駆動することができないという制約があり、このような制約が極めて低いトルク領域での制御を困難にしている。
【０００７】
そこで本発明は、電流検出信号の応答遅れによる制約を受けることなく、広いトルク域にわたってモータのトルクを制御することができる技術の提供を課題としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明は以下の解決手段を採用する。
本発明は、制御対象となるモータへの給電を管理してモータを駆動状態又は非駆動状態のいずれかに切り換えるモータ駆動回路と、モータに発生させるトルクの指示値に応じたパルス幅でトルク指示信号が入力されると、このトルク指示信号に基づいてモータを駆動状態に保持する期間を示すパルス幅の駆動信号をモータ駆動回路に出力する制御回路とを備えたモータ制御装置であって、その制御回路が以下の特徴を有している。
【０００９】
上記の制御回路は、トルク指示信号に基づいてモータに供給する駆動電流の最大値を設定するとともに、モータへの給電が開始されてから実際の駆動電流の値が最大値に達するまでの期間として駆動信号のパルス幅を規定する定電流制御フェーズと、モータの実際の駆動電流が最大値に達しない範囲内で駆動信号のパルス幅をトルク指示信号のパルス幅と同一に規定する定電圧制御フェーズとを有するものである。
【００１０】
上記のように本発明のモータ制御装置では、基本的にモータに発生させるトルクをパルス状のトルク指示信号で指示するものであり、トルク指示信号のパルス幅は、指示するトルクの大きさ（指示値）によって決まる。このため指示するトルクが高い領域では、それだけパルス幅が大きくなり、逆に指示するトルクが低い領域ではパルス幅が小さくなる。なおトルク指示信号の出力周期を一定とすると、その波形は高周波パルス幅変調波形を示すものとなり、制御上でモータに指示するトルクの大きさはデューティ比に比例したものとなる。
【００１１】
ただし、本発明ではトルク指示信号のデューティ比だけでモータを駆動するのではなく、制御回路がトルク指示信号から駆動電流の最大値を設定した上で、実際にモータに給電を開始してから（駆動状態に切り換えてから）その駆動電流が最大値に達したところでモータを非駆動に切り換えるという定電流制御フェーズと、駆動電流が最大値に達しない範囲内においてトルク指示信号のパルス幅をそのままモータの駆動信号のパルス幅として規定する定電圧制御フェーズとを使い分けている。
【００１２】
このため本発明のモータ制御装置によれば、例えばモータの駆動時間（駆動状態に切り換えておく時間）を極めて短くする場合、制御回路が定電圧制御フェーズで駆動信号のパルス幅を規定することにより、モータの駆動電流の検出に要する応答遅れ時間に制約されることなく、トルク指示信号で指示されたトルクをモータに発生させることができる。その一方で、モータの駆動時間をある程度まで長くする場合、制御回路が定電流制御フェーズで駆動信号のパルス幅を規定することにより、モータの駆動電流を目標値付近に維持しつつ、指示されたトルクをモータに発生させることができる。
【００１３】
このように本発明では定電流制御フェーズと定電圧制御フェーズとを場合に応じて使い分けることにより、検出の応答遅れに起因した制御上の制約を補償してモータに発生させるトルクを広範囲で制御することができる。
【００１４】
上記の制御回路は、例えば以下のように２つの制御フェーズを使い分けてもよい。
（１）モータの駆動電流の値が最大値に達しなくても、モータの駆動電圧に依存して指示値のトルクが得られる低トルク領域では定電圧制御フェーズを実行する。
（２）上記の低トルク領域では指示値のトルクが得られず、モータの駆動電流の値を最大値にまで上昇させることで指示値のトルクが得られる高トルク領域では定電流制御フェーズを実行する。
【００１５】
上記のパターンで２つの制御フェーズを使い分けることにより、低トルク領域ではトルク指示信号に従ってモータを微細に駆動（ＯＮ／ＯＦＦ）することで、駆動電圧に応じたリニアなトルク特性を発揮させたり、高トルク領域ではトルク指示信号で指示されたトルクに向けて一気にモータに駆動電流を供給し、モータの駆動レスポンスを高めたりすることが可能になる。
【００１６】
好ましくは、制御回路は以下の構成を有する。すなわち制御回路は、トルク指示信号をフィルタリングすることで最大値に対応した電圧値を示す最大値信号を発生させるフィルタと、フィルタから出力された最大値信号とモータの実際の駆動電流に比例した電圧値を示す電流帰還信号とを比較し、その比較結果に応じた電圧値を示す結果信号を出力する比較器と、トルク指示信号が入力されると、その立ち上がりエッジがあったことを表すエッジ抽出信号を出力するエッジ抽出部と、エッジ抽出信号が入力されるとオン状態に保持したラッチ信号を出力し、比較結果として電流帰還信号が最大値に達した場合の電圧値を示す結果信号が入力されるとオフ状態に保持したラッチ信号を出力するラッチ回路と、トルク指示信号及びラッチ信号がいずれもオン状態となっている期間に駆動信号をオン状態で出力する論理ゲートとを有する構成である。
【００１７】
上記の回路構成によれば、入力されたトルク指示信号はフィルタで最大値信号に変換されるほか、ラッチ回路では論理ゲートに対する一方のオン信号のトリガラッチとなり、そして論理ゲートにおいてそのまま他方の入力信号となる。これは、トルク指示信号の波形がもともと指示するトルクの大きさを表すものであり、かつ、またモータを駆動状態に切り換える始期を定めたものでもあることに基づいている。
【００１８】
したがって、モータに駆動電流が供給されていない状態（非駆動状態）でトルク指示信号の入力が立ち上がると、先ずエッジ抽出部で立ち上がりエッジが抽出され、そのエッジ抽出信号に基づいてラッチ信号がオン状態にラッチされる。このラッチ信号はトルク指示信号とともに論理ゲートに入力され、そこで論理演算された結果、駆動信号が出力される。これが駆動信号の立ち上がり（パルス幅の始期）となり、駆動回路においてモータに給電が開始される。
【００１９】
このとき制御回路がいずれの制御フェーズを実行するかは、単純にトルク指示信号のパルス幅に依存して自然（アナログ的）に選択される。すなわち、トルク指示信号のパルス幅が比較的小さい場合、比較器において電流帰還信号が最大値に達する前にトルク指示信号が立ち下がりを示す傾向にある。この場合、ラッチ信号がオフ状態にラッチされる前にトルク指示信号だけがオフ状態になるので、論理ゲートは駆動信号をオン状態からオフ状態に切り換える。その結果、駆動信号のパルス幅はトルク指示信号のパルス幅と同一になるので、制御回路は定電圧制御フェーズを選択したことになる。
【００２０】
これに対し、トルク指示信号のパルス幅が比較的大きい場合、今度はトルク指示信号が立ち下がりを示す前に駆動電流が上昇し、やがて比較器において電流帰還信号が最大値にまで到達する。この場合、トルク指示信号がオフ状態になる前にラッチ信号がオフ状態にラッチされるので、このタイミングで論理ゲートは駆動信号をオン状態からオフ状態に切り換えることになる。その結果、駆動信号のパルス幅はトルク信号の立ち上がりから駆動電流が最大値に達するタイミングまでのパルス幅として規定されるので、制御回路は定電流制御フェーズを選択したことになる。
【００２１】
このように、制御回路は特段のスイッチング動作を伴うことなく、自然に２つの制御フェーズを選択的に切り換えながらモータの駆動を制御することができるので、低トルク領域ではモータのトルクを微細かつリニアに制御しつつ、高トルク領域ではモータのトルクをレスポンスよく制御することができる。また、トルク指示信号のパルス幅がいろいろに変化した場合であっても、円滑に制御フェーズを切り換えて制御を行うことができるので、モータの挙動が不自然にぎくしゃくしてしまうことはない。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のモータ制御装置は、広いトルク域にわたってモータの駆動を制御することができる。このため、例えば操作感触付与型入力装置のように、１つのモータで微少なトルクを断続的に発生させて微細な引っ掛かり感触を付与したり、そこから大きな操作力が加わった場合にトルクを急増させて抵抗感を付与したりする挙動を円滑に実現する用途に好適する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２４】
図１は、一実施形態のモータ制御装置１０の回路構成を概略的に示すブロック図である。モータ制御装置１０は、主に制御対象となるモータ１４のトルクを制御するものであり、そのために大きく分けてモータ駆動回路１２及び制御回路１６を有している。なお、ここで制御対象となるモータ１４は例えばブラシ付ＤＣモータであるが、これに限られるものではない。
【００２５】
〔駆動回路〕
モータ駆動回路１２は、モータ１４に対する給電を管理することで、モータ１４を駆動状態又は非駆動状態に切り換える。ここでは単にブロック要素として示されているが、モータ駆動回路１２は、例えば図示しない４つのＭＯＳＦＥＴを用いたＨ型ブリッジを有しており、これらＭＯＳＦＥＴをスイッチングしてモータ１４を正転方向又は逆転方向に駆動することができる。例えば、モータ駆動回路１２において正転方向に対応する２つのＭＯＳＦＥＴを同時にオン状態に切り換えて給電路を形成すると、駆動電圧（図中ＶＭ）が印加されてモータ１４が駆動状態となる。この状態から、給電路上で上流位置のＭＯＳＦＥＴをオフ状態にすると、駆動電圧の印加を停止してモータ１４が非駆動状態となる。このときモータ駆動回路１２内には回生路が形成されてモータ１４にブレーキがかかる。なお、Ｈ型ブリッジを用いたスイッチング動作は公知のものを適用できるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００２６】
〔制御回路〕
制御回路１６は、上記のモータ駆動回路１２に対して駆動信号を出力し、モータ駆動回路１２によるＭＯＳＦＥＴのスイッチング動作を制御するものである。モータ駆動回路１２は、制御回路１６から入力される駆動信号（オン／オフ）に基づいて上記のスイッチング動作を実行する。
【００２７】
〔ＰＷＭジェネレータ〕
制御回路１６は、例えばＰＷＭ（パルス幅変調）ジェネレータ１８を備えており、このＰＷＭジェネレータ１８は、高周波パルス波形でトルク指示信号（図中（Ａ））を発生させる。ＰＷＭジェネレータ１８には、例えば図示しないコントローラからトルクの指示値（例えばデジタル信号）が入力されており、ＰＷＭジェネレータ１８は入力された指示値をパルス幅変調してトルク指示信号を出力する。このときトルク指示信号のパルス幅は、トルクの指示値に応じたデューティ比で設定される。
【００２８】
〔フィルタ〕
また制御回路１６は、ＰＷＭジェネレータ１８の後段に例えばＬＰＦ（ローパスフィルタ）２０を備えている。このＬＰＦ２０は、入力されたトルク指示信号をフィルタリングして最大値信号（図中（Ｂ））を発生させる。この最大値信号は、モータ１４に供給する駆動電流の最大値に対応した電圧値を示すものであり、一般にはトルク指示信号のパルス幅（デューティ比）に比例した値となる。したがって、元々のトルクの指示値が大きければ、この最大値信号のレベルも高くなり、逆にトルクの指示値が小さければ、最大値信号のレベルは低くなる。
【００２９】
〔比較器〕
さらに制御回路１６は、ＬＰＦ２０の後段に比較器２２を備えている。この比較器２２は、上記の最大値信号が例えばその非反転端子に入力されている。また上記のモータ駆動回路１２には駆動電流の検出用抵抗２４が接続されており、この検出用抵抗２４で検出された駆動電流は、電流帰還信号（図中（Ｃ））として比較器２２の反転入力端子に入力されている。なお図示していないが、電流帰還信号の線路上にはノイズ除去用のフィルタ（バイパスコンデンサ）が設けられている。
【００３０】
比較器２２は、入力された最大値信号と電流帰還信号との比較を行い、その比較結果に応じた電圧値を示す結果信号としてＯＦＦ信号（図中（Ｅ））を出力する。この例では、電流帰還信号の電圧値より最大値信号の電圧値の方が大きい場合、結果信号は最大電圧レベルとなるが、電流帰還信号の電圧値が最大値信号の電圧値に達すると、結果信号は最小電圧レベルとなる。制御回路１６では、このときの最小電圧レベル信号をＯＦＦ信号として利用するものである。
【００３１】
〔エッジ抽出部〕
また制御回路１６はエッジ抽出部２６を備えており、このエッジ抽出部２６もまたＰＷＭジェネレータ１８の後段に配置されている。エッジ抽出部２６はＰＷＭジェネレータ１８からトルク指示信号（パルス波形）が入力されると、その立ち上がりエッジがあったことを表すエッジ抽出信号としてＯＮ信号（図中（Ｄ））を出力する。
【００３２】
〔ラッチ回路〕
上記のエッジ抽出部２６と比較器２２の後段にはラッチ回路２８が設けられている。このラッチ回路２８はエッジ抽出部２６からＯＮ信号が出力されると、ラッチ信号（図中（Ｆ））をオン状態に保持して出力し、比較器２２からＯＦＦ信号が出力されると、ラッチ信号をオフ状態に保持する。
【００３３】
〔論理ゲート〕
そして制御回路１６は、駆動信号の出力ゲートとなるＡＮＤゲート３０を備えている。このＡＮＤゲート３０には、ＰＷＭジェネレータ１８からトルク指示信号が入力されるとともに、ラッチ回路２８からはラッチ信号が入力されている。なおトルク指示信号は元のままのパルス波形でＡＮＤゲート３０に入力されるが、ＡＮＤゲート３０においては論理値を表すゲート入力信号（図中（Ｇ））として扱われる。
【００３４】
このためＡＮＤゲート３０は、トルク指示信号（ゲート入力信号）及びラッチ信号がいずれもオン状態である間に駆動信号（図中（Ｈ））を出力し、少なくともいずれか一方がオフ状態になると、駆動信号をオフにする。
【００３５】
駆動信号がオンになっている間、モータ駆動回路１２によりモータ１４に給電が行われる。このためモータ１４の駆動状態又は非駆動状態を表すモータ駆動波形（図中（Ｈ））は、駆動信号の波形と同じになる。
【００３６】
〔動作例〕
次に本実施形態のモータ駆動回路１２について、具体的な動作例を挙げて説明する。
【００３７】
〔定電圧制御フェーズ〕
図２は、比較的低いトルク域でモータ１４を駆動する場合に発生する各種信号の波形例を示したタイミングチャートである。以下、それぞれについて説明する。
【００３８】
〔トルク指示信号〕
図２中（Ａ）：比較的低いトルク域（＞０）でモータ１４を駆動する場合、トルク指示信号によるトルクの指示値が小さいことから、それに比例してトルク指示信号のパルス幅Ｐｗ１も小さく設定されている（例えばデューティ比として１０％以下を参考値とすることができる。）。
【００３９】
〔最大値信号〕
図２中（Ｂ）：また、トルク指示信号をフィルタリングすると、そのパルス幅に応じて最大値信号の電圧値も低いレベルに抑えられている。
【００４０】
〔電流帰還信号〕
図２中（Ｃ）：低トルク域の制御では、電流帰還信号の電圧は最大値信号の電圧レベルにまで到達しない。これは、モータ１４の駆動電流ではなく、駆動電圧だけに依存して所望（指示値）のトルクが得られることを意味している。
【００４１】
〔ＯＮ信号〕
図２中（Ｄ）：このときＯＮ信号は、トルク指示信号のパルス周期で発生する。なおＯＮ信号は瞬間的に発生し、ラッチ回路２８にトリガを与えるだけでオフになる。
【００４２】
〔ＯＦＦ信号〕
図２中（Ｅ）：また低トルク域の制御では、電流帰還信号の電圧が最大値信号の電圧に達することがないので、ＯＦＦ信号は常に最大電圧レベルのままとなっている。
【００４３】
〔ラッチ信号〕
図２中（Ｆ）：上記のように、低トルク域の制御ではＯＦＦ信号が最小電圧に低下せず、ＯＮ信号がトルク指示信号のパルス周期で発生するだけであるため、ラッチ信号は常にオン状態に保持されている。
【００４４】
〔ゲート入力信号〕
図２中（Ｇ）：また上記のようにＡＮＤゲート３０に対するゲート入力信号は、トルク指示信号と同じパルス波形を示す。
【００４５】
〔駆動信号，モータ駆動波形〕
図２中（Ｈ），（Ｉ）：その結果、駆動信号のパルス幅はトルク指示信号（ゲート入力信号）のパルス幅（図中Ｗ１）と同一に規定される。またモータ駆動波形も駆動信号の波形と同一となる。
【００４６】
以上のように本実施形態のモータ制御装置１０は、比較的低トルク域では定電圧制御フェーズを実行してモータ１４を駆動することにより、トルク指示信号で指示された所望のトルクを発生させることができる。
【００４７】
〔定電流制御フェーズ〕
次に図３は、比較的高いトルク域でモータ１４を駆動する場合に発生する各種信号の波形例を示したタイミングチャートである。以下、それぞれについて説明する。
【００４８】
〔トルク指示信号〕
図３中（Ａ）：比較的高いトルク域でモータ１４を駆動する場合、先の低トルク域と比較してトルクの指示値が大きいことから、トルク指示信号のパルス幅Ｐｗ２もまた大きく設定されている（例えばデューティ比として１０％以上を参考値とすることができる。）。
【００４９】
〔最大値信号〕
図３中（Ｂ）：また、トルク指示信号をフィルタリングすると、そのパルス幅に応じて最大値信号の電圧値も高いレベルにまで上昇する。
【００５０】
〔電流帰還信号〕
図３中（Ｃ）：高トルク域の制御では、電流帰還信号の電圧は給電開始とともに線形的に上昇し、やがて最大値信号の電圧レベルにまで到達する。これは、モータ１４の駆動電流を最大値以下（目標値付近）に維持することで所望（指示値）のトルクが得られることを意味している。
【００５１】
〔ＯＮ信号〕
図３中（Ｄ）：なおＯＮ信号は、低トルク域の場合と同様にトルク指示信号のパルス周期で発生する。
【００５２】
〔ＯＦＦ信号〕
図３中（Ｅ）：高トルク域の制御では、電流帰還信号の電圧が最大値信号の電圧に達することで、瞬間的にＯＦＦ信号が最小電圧レベルに変化することがわかる。
【００５３】
〔ラッチ信号〕
図３中（Ｆ）：そして高トルク域の制御では、ＯＦＦ信号が最小電圧レベルに変化するたびにラッチ信号がそれまでのオン状態から変化し、オフ状態に保持される。
【００５４】
〔ゲート入力信号〕
図３中（Ｇ）：高トルク域の制御においても、ＡＮＤゲート３０に対するゲート入力信号は、トルク指示信号と同じパルス波形を示す。
【００５５】
〔駆動信号，モータ駆動波形〕
図３中（Ｈ），（Ｉ）：この場合、駆動信号のパルス幅（図中Ｗ２）は、トルク指示信号（ゲート入力信号）が立ち上がってＯＮ信号が発生するタイミングから、ＯＦＦ信号が立ち下がるタイミングまでの期間として規定される。これを全体の動作に即してみると、駆動信号のパルス幅（図中Ｗ２）は、モータ１４への給電が開始されてから電流帰還信号の電圧が最大値信号の電圧に達するまでの期間として規定されていることが理解される。さらに換言すれば、モータ１４への給電を開始してから実際の駆動電流の値が制御上の最大値に達するまでの期間である。ここでいう制御上の最大値は、トルク指示信号をＬＰＦ２０でフィルタリングして得られた最大値に対応する駆動電流の値と等価である。
【００５６】
以上のように本実施形態のモータ制御装置１０は、比較的高いトルク域では定電流制御フェーズを実行してモータ１４を駆動することにより、トルク指示信号で指示されたトルクを発生させることができる。
【００５７】
〔制御の連続性〕
上述した制御回路１６が有する２つの制御フェーズは、これらが特段のスイッチング動作を伴うことなく、与えられるトルク指示信号のパルス幅と回路全体の特性に基づいて自然にどちらかが選択される。すなわち図１の回路構成から明らかなように、制御回路１６には何らのスイッチ回路は設けられておらず、制御フェーズの移行はアナログ的に行われていることがわかる。
【００５８】
このため、トルク指示信号のパルス幅（デューティ比）が次第に大きくなっていき、制御回路１６において定電圧制御フェーズから定電流制御フェーズへの移行が発生したとしても、その間に制御不能に陥ったり、トルク段差が生じたりすることはなく、円滑に制御を連続して行うことができる。
【００５９】
〔検証例〕
図４は、モータ１４の駆動電流又は駆動電圧と発生するトルクとの関係を示す特性図である。図４中、原点を通るＶ−Ｔ曲線は駆動電圧とトルクとの関係を示す特性曲線であり、縦軸に切片を有するＩ−Ｔ曲線は駆動電流とトルクとの関係を示す特性曲線である。以下、この特性図に基づいて本実施形態の有用性について検証する。
【００６０】
Ｉ−Ｔ曲線に示されるように、一般的にモータ１４は駆動電流が最低電流Ｉｍを超えていなければ駆動することが難しい。なお最低電流Ｉｍは、モータ１４の機械的な特性（イナーシャ、フリクション抵抗等）や電気的な特性で定まる。このため、実際に駆動電流Ｉｄが最低電流Ｉｍより低い領域（０＜Ｉｄ＜Ｉｍ）でモータ１４を定電流制御することは技術的に難しい。その一方で、発生させるトルクがある程度の値（図中Ｔａ）より低い領域では、既に〔発明が解決しようとする課題〕の欄で述べたように応答遅れの制約を受けることになる。
【００６１】
そこで本実施形態では、モータ１４に発生させるトルクＴｄが低いトルク域（０＜Ｔｄ＜Ｔａ）では定電圧制御を採用することにより、応答遅れの制約を受けることなくモータ１４に所望のトルクを発生させている。なおＶ−Ｔ曲線に示されているように、一般的にモータ１４のトルクは駆動電圧に単純比例する関係にあることから、本実施形態では０に近い極小トルク域（ただし＞０）であっても、トルク指示信号のパルス幅（＞０）に応じて制御することが理論上は可能となった。
【００６２】
〔利用例〕
本実施形態のモータ制御装置１０は、例えば操作感覚付与型入力装置への利用に好適である。すなわち、回転可能な操作軸をユーザが弱い力で回転させる場合、操作軸に連結したモータ１４に極低トルクを発生させて微細なクリック感触を付与することができる。これは、本実施形態が有する低トルク域での優れた制御性能を利用した好例である。さらに、モータに比較的高いトルクを発生させる場合は自然に定電流制御フェーズが実行され、駆動電圧や相切り換え等で生じるダイナミックな負荷の変動に追従して一定のトルクを保つことができるので、それだけ好感触をユーザに実感させることができる。
【００６３】
本発明は上述した実施形態に制約されることなく、種々に変形して実施可能である。一実施形態で挙げた回路構成はあくまで好ましい例示であり、これに限定されることはない。例えば、一実施形態ではＡＮＤゲート３０を用いて論理演算を行っているが、各制御フェーズにおいて駆動信号のパルス幅Ｗ１，Ｗ２を適切に規定することができれば、その他の論理ゲートを用いてもよい。さらに、ＰＷＭジェネレータ１８を含めた制御回路１６全体の構成を１チップマイコン等で置き換えてもよい。
【００６４】
また本発明は、操作感触付与型入力装置への適用に限らず、汎用のモータ制御装置として広く実施可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】一実施形態のモータ制御装置の回路構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】比較的低いトルク域でモータを駆動する場合に発生する各種信号の波形例を示したタイミングチャートである。
【図３】比較的高いトルク域でモータを駆動する場合に発生する各種信号の波形例を示したタイミングチャートである。
【図４】モータの駆動電流又は駆動電圧と発生するトルクとの関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０    モータ制御装置
１２    モータ駆動回路
１４    モータ
１６    制御回路
１８    ＰＷＭジェネレータ
２０    ＬＰＦ（ローパスフィルタ）
２２    比較器
２４    検出用抵抗
２６    エッジ抽出部
２８    ラッチ回路
３０    ＡＮＤゲート
【図１】
2010068682.tif 000003
【図２】
2010068682.tif 000004
【図３】
2010068682.tif 000005
【図４】
2010068682.tif 000006