(57)【要約】【課題】モータ電流の立ち上がり時間によらず、一定周期のモータ駆動制御が可能なモータ制御装置を提供する。【解決手段】モータ１１０に流れる電流Ｉｍをオンオフ制御するＨブリッジ回路１００と、Ｈブリッジ回路１００を駆動するドライブ回路２００と、所定の駆動周波数を有するパルス信号であってモータ１１０の駆動指示を行なう駆動指示信号Ｖｓを発生する駆動指示信号発生部３００と、モータ１１０に直列接続された電流検知抵抗４１０と比較器４２０により構成され、モータ電流Ｉｍの電流検知信号Ｖｉと目標値信号Ｖａとの比較により比較出力信号Ｖｃを出力する電流検知回路４００と、駆動指示信号Ｖｓのオン信号Ｖonと比較出力信号Ｖｃとに基づいて電流検知結果を保持するラッチ回路５００と、オン信号Ｖonとラッチ回路５００からのラッチ出力信号Ｖｒとに基づいてドライブ回路２００を駆動するゲート回路６００と、を有してモータ制御装置を構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータに流れる電流をオンオフ制御するＨブリッジ回路と、
前記Ｈブリッジ回路を駆動するドライブ回路と、
所定の駆動周波数を有するパルス信号で、前記モータの駆動指示を行なう駆動指示信号を発生する駆動指示信号発生部と、
前記モータに直列接続された電流検出用抵抗と比較器により構成され、モータ電流の電流検知信号と目標値信号との比較により比較出力信号を出力する電流検知回路と、
前記駆動指示信号のオン信号と前記比較出力信号とに基づいて電流検知結果を保持するラッチ回路と、
前記オン信号と前記ラッチ回路からのラッチ出力信号とに基づいて前記ドライブ回路を駆動するゲート回路と、
を有することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記ラッチ回路は、前記電流検知回路から出力されるラッチオン信号及び前記駆動指示信号のラッチクリア信号に基づいて駆動又は非駆動レベルにレベルが切り替わることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記ゲート回路は、前記駆動指示信号のオン信号と前記ラッチ回路のラッチ出力信号を入力とするＡＮＤ回路であることを特徴とする請求項１又は２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、モータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータ制御装置として、例えば、モータの回転を制御することで車両の電子スロットル制御を行なうものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このモータ制御装置は、電子スロットルのバルブ制御において、バルブの開度制御を安価なマイコンを用いたデジタル制御で行い、高応答，高精度が要求される開度制御のマイナーループに設けたモータの電流制御をアナログ制御で行い、かつ電流制御のＰＷＭ制御を可変周波形ＰＷＭ制御で行う構成とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１８０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、電流制御のＰＷＭ制御を可変周波形ＰＷＭ制御で行う構成とすると、モータ駆動制御時に駆動周波数の変化が発生して耳障りなうなり音等が発生する場合がある等の問題があった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、モータ電流の立ち上がり時間によらず、一定周期のモータ駆動制御が可能なモータ制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
［１］本発明は、上記目的を達成するために、モータに流れる電流をオンオフ制御するＨブリッジ回路と、前記Ｈブリッジ回路を駆動するドライブ回路と、所定の駆動周波数を有するパルス信号で、前記モータの駆動指示を行なう駆動指示信号を発生する駆動指示信号発生部と、前記モータに直列接続された電流検出用抵抗と比較器により構成され、モータ電流の電流検知信号と目標値信号との比較により比較出力信号を出力する電流検知回路と、前記駆動指示信号のオン信号と前記比較出力信号とに基づいて電流検知結果を保持するラッチ回路と、前記オン信号と前記ラッチ回路からのラッチ出力信号とに基づいて前記ドライブ回路を駆動するゲート回路と、を有することを特徴とするモータ制御装置を提供する。
【０００８】
［２］前記ラッチ回路は、前記電流検知回路から出力されるラッチオン信号及び前記駆動指示信号のラッチクリア信号に基づいて駆動又は非駆動レベルにレベルが切り替わることを特徴とする上記［１］に記載のモータ制御装置であってもよい。
【０００９】
［３］また、前記ゲート回路は、前記駆動指示信号のオン信号と前記ラッチ回路のラッチ出力信号を入力とするＡＮＤ回路であることを特徴とする上記［１］又は［２］に記載のモータ制御装置であってもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、モータ電流の立ち上がり時間によらず、一定周期のモータ駆動制御が可能なモータ制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係るモータ制御装置の全体ブロック構成図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係るモータ制御装置の回路構成図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係るモータ制御装置の主要ポイントにおける波形図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係るモータ制御装置の動作時の主要ポイントにおける波形図である。
【図５】図５は、ノイズが印加された場合の動作時の主要ポイントにおける波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（モータ制御装置１の全体構成）
図１は、本発明の実施の形態に係るモータ制御装置の全体ブロック構成図である。図２は、本発明の実施の形態に係るモータ制御装置の回路構成図である。
【００１３】
本発明の実施の形態に係るモータ制御装置１は、モータ１１０に流れる電流Ｉｍをオンオフ制御するＨブリッジ回路１００と、Ｈブリッジ回路１００を駆動するドライブ回路２００と、所定の駆動周波数を有するパルス信号であってモータ１１０の駆動指示を行なう駆動指示信号Ｖｓを発生する駆動指示信号発生部３００と、モータ１１０に直列接続された電流検知抵抗４１０と比較器４２０により構成され、モータ電流Ｉｍの電流検知信号Ｖｉと目標値信号Ｖａとの比較により比較出力信号Ｖｃを出力する電流検知回路４００と、駆動指示信号Ｖｓのオン信号Ｖonと比較出力信号Ｖｃとに基づいて電流検知結果を保持するラッチ回路５００と、オン信号Ｖonとラッチ回路５００からのラッチ出力信号Ｖｒとに基づいてドライブ回路２００を駆動するゲート回路６００と、を有して概略構成されている。
【００１４】
Ｈブリッジ回路１００は、４つのＭＯＳＦＥＴで構成され、ＦＥＴ１とＦＥＴ３の間、及び、ＦＥＴ２とＦＥＴ４の間にモータ１１０が接続されるブリッジとされている。ＦＥＴ１とＦＥＴ４がＯＮ、ＦＥＴ２とＦＥＴ３がＯＦＦとされることにより、モータ１１０が正回転し、逆に、ＦＥＴ１とＦＥＴ４がＯＦＦ、ＦＥＴ２とＦＥＴ３がＯＮとされることにより、モータ１１０が逆回転し、これらのＭＯＳＦＥＴのＯＮ、ＯＦＦの組合せ、タイミングによりモータ１１０の回転制御が行なわれる。なお、上記のＭＯＳＦＥＴのＯＮ、ＯＦＦの組合せ、タイミングは、ドライブ回路２００、及び、論理信号入力端子１２２、１２３、１２４に所定のオンオフ信号が入力される。
【００１５】
ドライブ回路２００は、入力側がゲート回路６００に接続され、出力側がＨブリッジ回路１００に接続されている。ゲート回路６００から出力される駆動信号Ｖｄに基づいてＦＥＴがスイッチング制御されて、Ｈブリッジ回路１００を駆動する。
【００１６】
駆動指示信号発生部３００は、ＰＷＭ(Pulse Width Modulation)信号としてのモータ１１０の駆動指示を行なう駆動指示信号Ｖｓを発生する。例えば、マイコンのＰＷＭ機能等を使用して、ＨｉレベルからＬｏレベルの出力を一定間隔で反転出力する駆動指示信号Ｖｓを発生させることができる。この出力である駆動指示信号Ｖｓは、ラッチ回路５００及びゲート回路６００に接続される。
【００１７】
電流検知回路４００は、モータ１１０に直列接続された電流検知抵抗４１０と比較器（コンパレータ）４２０により構成され、モータ電流Ｉｍの電流検知信号Ｖｉと目標値信号Ｖａとの比較により比較出力信号Ｖｃを出力する。この電流検知回路４００の出力は、比較出力信号Ｖｃとしてラッチ回路５００の入力側に接続される。例えば、ドライブ回路２００のＯＮによりＨブリッジ回路１００が駆動されて、モータ１１０に電流が流れると、モータ１１０に接続された電流検知抵抗４１０にもモータ１１０に流れる電流と同じ電流（Ｉｍ）が流れる。電流検知抵抗４１０の抵抗Ｒａに流れるモータ電流Ｉｍにより、電流検知抵抗４１０の両端には、電流検知信号Ｖｉ＝Ｒａ×Ｉｍが発生する。電流検知信号Ｖｉと目標値信号発生部７００により生成する目標値信号Ｖａとを比較器４２０にて比較し、目標値信号Ｖａ＜電流検知信号Ｖｉになった時に比較器４２０の出力がＬｏレベルとなった比較出力信号Ｖｃを生成し、この比較出力信号Ｖｃを反転させたラッチオン信号Ｖronをラッチ回路５００へ出力する。なお、電流検知抵抗４１０から比較器４２０への間にＬＰＦを入れておけば、モータ１１０への突入電流などにより発生するノイズの除去が期待できる。
【００１８】
ラッチ回路５００は、駆動指示信号Ｖｓと比較出力信号Ｖｃとに基づいて、電流検知結果をラッチ（保持）する。このラッチ回路５００は、電流検知回路４００の出力である比較出力信号Ｖｃを反転させて入力されるラッチオン信号Ｖronに基づいてＨｉレベルとされ、駆動指示信号Ｖｓのラッチクリア信号Ｖclrに基づいてＬｏレベルとされる。ラッチ回路５００は、比較器４２０の出力を保持し、ラッチ出力信号Ｖｒを反転させてオフ信号Ｖoffとして、ゲート回路６００側へ出力する。なお、オフ信号Ｖoffの初期値はＨｉレベル出力とする。また、ラッチ回路５００は比較器４２０のラッチオン信号ＶronのＬｏレベルからＨｉレベルのエッジトリガにより保持状態となり、Ｈｉレベルを出力する。ラッチ回路の出力は、ＮＯＴ回路を介して、オフ信号Ｖoffとしてゲート回路６００に入力される（ラッチ回路：Ｈｉレベル出力＝“オフ信号“Ｌｏレベル）。また、保持状態時に駆動指示信号ＶｓがＬｏレベルに切り替わると、ラッチクリア信号Ｖclrとして、ラッチ回路５００の保持状態が解除されて、Ｌｏレベルを出力する。すなわち、ラッチ回路５００は、電流検知回路４００から出力されるラッチオン信号Ｖron及び駆動指示信号Ｖｓのラッチクリア信号Ｖclrに基づいて駆動又は非駆動レベルにレベルが切り替わる。ラッチ回路５００のラッチ出力信号Ｖｒは、ＮＯＴ回路を介してオフ信号Ｖoffとしてゲート回路６００に入力される（ラッチ回路：Ｌｏレベル出力＝“オフ信号” Ｈｉレベル）。
【００１９】
ゲート回路６００は、駆動指示信号Ｖｓとラッチ回路５００からのラッチ出力信号Ｖｒとに基づいて、ドライブ回路２００を駆動する。このゲート回路６００は、駆動指示信号Ｖｓのオン信号Ｖon及びラッチ回路５００のラッチ出力信号Ｖｒを反転させたオフ信号Ｖoffを入力とするＡＮＤ回路である。ゲート回路６００に入力されるオン信号Ｖon及びオフ信号ＶoffがＨｉレベルの時、ゲート回路６００からはＨｉレベルが出力され、ドライブ回路２００を経由して、Ｈブリッジ回路１００のＦＥＴ１（ＦＥＴ２）をＯＮすることができる。
【００２０】
目標値信号発生部７００は、電流検知回路４００への目標電流値を指示する目標値信号Ｖａを発生させる。この目標値信号発生部７００から出力される目標値信号Ｖａは、ＤＣ電圧として電流検知回路４００の比較器４２０に入力される。目標値信号Ｖａは、例えば、マイコンのＰＷＭ機能を使用して、ＬＰＦを経由してＤＣ電圧に変換した信号を使用するが、マイコンのＤ／Ａコンバータ出力を使用してもよい。
【００２１】
図３は、本発明の実施の形態に係るモータ制御装置の主要ポイントにおける波形図である。
【００２２】
駆動指示信号Ｖｓは、駆動周波数が例えば２０ｋＨｚであって、１周期がオン信号部分（Ｈｉレベル）とラッチクリア信号部分（Ｌｏレベル）から構成されるＰＷＭ(Pulse Width Modulation)信号である。この駆動指示信号Ｖｓは、上記のオン信号部分とラッチクリア信号部分から規定される所定のデューティ比を持つパルス波形とされている。
【００２３】
ここで、駆動指示信号Ｖｓは、図３等に示すように、オン信号Ｖonとラッチクリア信号Ｖclrから１周期が形成されている。オン信号Ｖonは、駆動指示信号ＶｓのＨｉレベル出力期間である。ラッチクリア信号Ｖclrは、駆動指示信号ＶｓのＬｏレベル出力期間である。
【００２４】
駆動信号Ｖｄは、ゲート回路６００からドライブ回路２００に入力されて、ドライブ回路２００をオンオフ制御する信号である。駆動信号Ｖｄは、駆動指示信号Ｖｓとオフ信号ＶoffとのＡＮＤ出力により生成される。したがって、駆動指示信号ＶｓのＨｉレベル入力時、かつ、ラッチ出力信号Ｖｒを反転したオフ信号ＶoffのＨｉレベル出力時に、ゲート回路６００はＨｉレベル出力を行い、ドライブ回路２００を駆動することができる。
【００２５】
目標値信号Ｖａは、電流検知回路４００への目標電流値を指示するＤＣ電圧の信号であり、比較器４２０の基準電圧（閾値）となるものである。この目標値信号Ｖａを調整することにより、モータ電流Ｉｍを制御してモータの定常回転速度を調節することができる。
【００２６】
電流検知信号Ｖｉは、前述のように、電流検知抵抗４１０の両端に発生する電流検知信号Ｖｉであり、Ｖｉ＝Ｒａ×Ｉｍである。図３に示すように、駆動信号ＶｄがＨｉレベルの期間でモータ電流Ｉｍが増加することから、この期間で目標値信号ＶａをＭａｘ値として増加する波形となる。
【００２７】
モータ電流Ｉｍは、駆動信号ＶｄがＨｉレベルの期間でドライブ回路２００により駆動されるモータ１１０に流れる電流である。
【００２８】
比較出力信号Ｖｃは、モータ電流Ｉｍの電流検知信号Ｖｉと目標値信号Ｖaとの比較により生成される。比較器４２０において、目標値信号Ｖａ＜電流検知信号Ｖｉになった時に比較器４２０の出力がＬｏレベルとなった比較出力信号Ｖｃが生成される。なお、ラッチ回路５００には、この比較出力信号Ｖｃを反転させたラッチオン信号Ｖronが入力される。
【００２９】
ラッチ出力信号Ｖｒは、前述のラッチ回路５００で説明したように、電流検知回路４００から入力されるラッチオン信号Ｖronに基づいてＨｉレベルとされ、駆動指示信号Ｖｓのラッチクリア信号Ｖclrに基づいてＬｏレベルとされる。図３に示すように、ラッチオン信号Ｖronのｔ２における立上がりでエッジトリガされてＨｉレベルとなり、ラッチクリア信号Ｖclr（駆動指示信号Ｖｓのｔ４の立下りエッジ）でトリガされてＬｏレベルとなる。以降、同様の論理により、ラッチ出力信号Ｖｒが生成される。
【００３０】
（モータ制御装置１の動作）
図４は、本発明の実施の形態に係るモータ制御装置の動作時の主要ポイントにおける波形図である。以下、この図４に示す動作時の主要ポイントにおける波形図に付した番号（１）〜（１２）に沿ってモータ制御装置１の動作を説明する。
【００３１】
（１）駆動指示信号ＶｓがＨｉレベル出力となる。
（２）駆動信号ＶｄがＨｉレベル出力（オン信号Ｖon期間）となり、ＦＥＴ１（ＦＥＴ２）がＯＮとなる。
（３）モータ電流Ｉｍにより電流検知信号Ｖｉが発生する。
（４）電流検知信号Ｖｉが目標値信号Ｖａを上回った時に、ラッチオン信号ＶronがＨｉレベル出力される。
（５）ラッチ回路５００から反転出力されるオフ信号ＶoffがＬｏレベル出力となる。
（６）オフ信号ＶoffのＬｏレベル出力により、駆動信号ＶｄはＬｏレベルに切替り、ＦＥＴ１（ＦＥＴ２）をＯＦＦさせる。
（７）ＦＥＴ１（ＦＥＴ２）のＯＦＦにより、電流検知信号Ｖｉが０Ｖになるため、ラッチオン信号ＶronがＬｏレベル出力に切り替る。
（８）ラッチオン信号ＶronがＬｏレベル出力に切り替っても、ラッチ回路５００によりオフ信号ＶoffのＬｏレベル出力は継続される。
（９）一定期間経過後、駆動指示信号ＶｓはＬｏレベルに切り替る。（オン信号Ｖonからラッチクリア信号Ｖclrとなる。）
（１０）駆動指示信号ＶｓのＨｉレベルからＬｏレベルの切替りエッジ（ラッチクリア信号Ｖclr）でラッチ回路５００の保持状態が解除される（ラッチ回路からのオフ信号ＶoffがＬｏレベルからＨｉレベルとなる）。
（１１）駆動指示信号ＶｓのＬｏレベル期間中（ラッチクリア信号Ｖclr期間）は、駆動信号ＶｄのＬｏレベルが継続される。
（１２）一定期間経過後、駆動指示信号ＶｓがＨｉレベルに切り替る（オン信号Ｖonとなる）。
以降（１）〜（１２）の動作が繰り返され、電流検知回路４００で指定した目標値信号Ｖａに対応した電流値にてモータ１１０が定電流駆動される。
【００３２】
上記の動作の（４）において、駆動指示信号Ｖｓのオン信号Ｖon期間中に電流検知信号Ｖｉが目標値信号Ｖａに到達しなかった場合でも、駆動指示信号ＶｓのＨｉレベルからＬｏレベルの切替りエッジに同期して、駆動信号Ｖｄは必ずＬｏレベルとなる。これにより、駆動指示信号Ｖｓの駆動周波数に完全に同期してモータ１１０の駆動、非駆動が繰り返される。
【００３３】
これは、駆動指示信号ＶｓがＨｉレベル（オン信号Ｖon）の期間だけ、ラッチ回路５００がＯＮ継続することができることに起因し、図１、２に示すように、駆動指示信号Ｖｓをラッチ回路５００の電源として使用している構成による効果である。
【００３４】
（本発明の実施の形態の効果）
上記のように構成されたモータ制御装置１によると、以下のような効果を有する。
（１）本発明の実施の形態に係るモータ制御装置１は、駆動指示信号Ｖｓのオン信号Ｖon期間中に電流検知信号Ｖｉが目標値信号Ｖａに到達しなかった場合でも、駆動指示信号ＶｓのＨｉレベルからＬｏレベルの切替りエッジに同期して、駆動信号Ｖｄは必ずＬｏレベルとなる。これにより、駆動指示信号Ｖｓの駆動周波数に完全に同期してモータ１１０の駆動、非駆動が繰り返される。これにより、駆動周波数の変化が抑制される。例えば、駆動指示信号Ｖｓが２０ｋＨｚの場合でも、低域側への周波数シフトが発生せず、可聴域となる駆動周波数が発生しないので、耳障りなうなり音等の発生を抑制することができる。
（２）駆動指示信号Ｖｓをラッチ回路５００の電源として使用している構成により、駆動指示信号ＶｓがＨｉレベル（オン信号Ｖon）の期間だけ、ラッチ回路５００がＯＮ継続して駆動指示信号Ｖｓの駆動周波数に完全に同期してモータ１１０の駆動、非駆動が繰り返される。これにより、モータ電流の立ち上がり時間によらず、一定周期のモータ駆動制御が可能なモータ制御装置を提供することができる。
（３）図５は、ノイズが印加された場合の動作時の主要ポイントにおける波形図である。駆動指示信号ＶｓのＨｉレベル時にノイズ８１０が印加した場合、駆動信号ＶｄがＯＦＦになりモータを止める誤動作モードとなるが、実際には瞬間的なノイズではモータ停止しないため影響はない。また、駆動指示信号ＶｓのＬｏレベル時にノイズ８２０が印加した場合、駆動信号ＶｄがＯＮになりモータを動かす誤動作モードであるが、この期間はラッチ回路５００で状態を保持しないため、実際は、瞬間的なノイズではモータ動作しない。また、ラッチオン信号ＶronがＬｏレベル時にノイズ８３０が印加した場合、駆動信号ＶｄがＯＦＦになりモータを止める動作モードとなる。したがって、いずれの場合でも、ノイズによる誤動作発生時に安全モード（すなわち、ノイズによりモータを止める動作モード）で動作するモータ制御装置を実現することが可能となる。
【００３５】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態およびその変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態およびその変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３６】
１…モータ制御装置
１００…ブリッジ回路
１１０…モータ
１２２、１２３、１２４…論理信号入力端子
２００…Ｈドライブ回路
３００…駆動指示信号発生部
４００…電流検知回路
４１０…電流検知抵抗
４２０…比較器
５００…ラッチ回路
６００…ゲート回路
７００…目標値信号発生部
Ｉｍ…モータ電流
Ｖａ…目標値信号
Ｖｃ…比較出力信号
Ｖclr…ラッチクリア信号
Ｖｄ…駆動信号
Ｖｉ…電流検知信号
Ｖoff…オフ信号
Ｖon…オン信号
Ｖｒ…ラッチ出力信号
Ｖron…ラッチオン信号
Ｖｓ…駆動指示信号
【図１】
2014045588.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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