(57)【要約】【課題】装置を大規模化することなく、簡単な構成でモータ駆動用スイッチとブレーキ用スイッチの双方が同時にオンすることを防止することが可能なモータ制御装置を提供する。【解決手段】ブレーキ用スイッチＳＷ２は、モータ駆動用スイッチＳＷ１よりも駆動速度が速くなるように構成され、駆動制御信号が与えられた際にはブレーキ用スイッチＳＷ２がオフとなった後に、モータ駆動用スイッチＳＷ１がオンとなる。また、モータ駆動用スイッチＳＷ１は、出力電流モニタ信号を出力する機能を備え、ブレーキ用スイッチＳＷ２は、駆動制御信号または出力電流モニタ信号のうちの少なくとも一方がオンとなったときにオフとなるので、駆動制御信号の供給が停止した場合には、モータ駆動用スイッチＳＷ１の通電が停止した後にブレーキ用スイッチＳＷ２がオンとなる。これにより、２つのスイッチＳＷ１，ＳＷ２が共にオンとなる状態を回避することができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流モータに直流電源より出力される直流電圧を供給することにより該直流モータを駆動させ、停止時には、前記直流モータのプラス側、マイナス側の２つの入力端子を同電位にすることによりブレーキ操作を行うモータ制御装置において、
前記直流モータを駆動させるべく駆動制御信号を出力する制御手段と、
前記直流電源と前記直流モータとの間に配置され、前記駆動制御信号が与えられた際にオンとなるモータ駆動用スイッチと、
前記直流モータのプラス側入力端子に接続され、前記モータ駆動用スイッチよりも動作速度が速く、オン時には前記プラス側入力端子とマイナス側入力端子との間を同電位にするブレーキ用スイッチと、を有し、
前記モータ駆動用スイッチは、通電時に出力電流モニタ信号を出力する機能を備え、前記ブレーキ用スイッチは、前記駆動制御用信号または前記出力モニタ信号のうちのいずれか一方が供給されているときにオフとなることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
直流モータに直流電源より出力される直流電圧を供給することにより該直流モータを駆動させ、停止時には、前記直流モータのプラス側、マイナス側の２つの入力端子を同電位にすることによりブレーキ操作を行うモータ制御装置において、
前記直流モータを駆動させるべく駆動制御信号を出力する制御手段と、
前記直流電源と前記直流モータとの間に配置され、前記駆動制御信号が与えられた際にオンとなり、且つ通電時には出力電流モニタ信号を出力するモータ駆動用スイッチと、
前記直流モータのプラス側入力端子に接続され、前記モータ駆動用スイッチよりも動作速度が速いデバイスで構成され、且つオン時には、前記プラス側入力端子とマイナス側入力端子との間を同電位にするブレーキ用スイッチと、
前記駆動制御信号または前記出力電流モニタ信号のうちのいずれか一方が与えられたときにブレーキ解除信号を出力する論理和回路と、
前記論理和回路よりブレーキ解除信号が与えられた際に、前記ブレーキ用スイッチをオフとする制御を行うブレーキ駆動手段と、
を備えたことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
前記ブレーキ用スイッチは、過熱保護機能を備えないＭＯＳＦＥＴで構成されることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記直流モータは、車両に搭載されるワイパを駆動させるためのワイパモータであることを特徴とする請求項１〜請求項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】
本発明は、車両に搭載されるワイパモータなどの直流モータを制御するモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載されるワイパは、ワイパブレードと連結されたワイパモータ（直流モータ）を回転駆動させることにより、ウインドの払拭動作を行う。また、ワイパモータを駆動、停止させるために、ワイパモータとバッテリとの間にモータ駆動用の電子スイッチを設け、更に、ワイパブレードをウインドの所定位置にて停止するように、ブレーキ用の電子スイッチを備えている。（例えば、特開平６−３４３０３０号公報参照）
図６は、従来におけるワイパ駆動用のモータ制御装置の構成を示す回路図であり、同図に示すように、このモータ制御装置は、ワイパモータＭ１０１のプラス側入力端子への電力の供給、停止を制御することにより、該ワイパモータＭ１０１のオン、オフを切り換えるための、ＭＯＳＦＥＴで構成されたモータ駆動用スイッチＳＷ１０１と、ワイパ停止時にワイパモータＭ１０１のプラス側入力端子をグランドに接地することによりワイパを瞬時に停止させるための、ＭＯＳＦＥＴで構成されたブレーキ用スイッチＳＷ１０２を備えている。
【０００３】
更に、ワイパの駆動、停止を切り換えるための駆動制御信号をモータ駆動用スイッチＳＷ１０１に出力し、且つワイパ停止時にブレーキ信号をブレーキ用スイッチＳＷ１０２に出力することにより、ワイパの駆動停止を総括的に制御するマイコン１０１を備えている。
【０００４】
そして、マイコン１０１は、ワイパの駆動指令信号が与えられると、ブレーキ信号をオフとした状態、即ちブレーキ用スイッチＳＷ１０２をオフとした状態で、モータ駆動用スイッチＳＷ１０１に駆動制御信号を出力し、該モータ駆動用スイッチＳＷ１０１をオンとする。これにより、ワイパモータＭ１０１に駆動用電力を供給して、ワイパモータＭ１０１を回転駆動させる。
【０００５】
その後、ワイパの停止指令信号が与えられると、マイコン１０１はモータ駆動用スイッチＳＷ１０１への駆動制御信号の出力を停止すると共に、モータ駆動用スイッチＳＷ１０１より出力される出力電流モニタ信号により、モータ駆動用スイッチＳＷ１０１に流れる電流の遮断が確認された後に、ブレーキ用スイッチＳＷ１０２にブレーキ用信号を出力する。これにより、ブレーキ用スイッチＳＷ１０２がオンとなり、ワイパモータＭ１０１のプラス側入力端子がグランドに接地されるので、該ワイパモータＭ１０１は瞬時に停止する。従って、ワイパブレードを所望する位置で停止させることができる。
【特許文献１】特開平６−３４３０３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来のモータ制御装置では、マイコン１０１は、ワイパモータＭ１０１を停止させる際に、モータ駆動用スイッチＳＷ１０１の出力電流をモニタし、電流が流れないことを確認した後に、ブレーキ用スイッチＳＷ１０２をオンとするように制御する必要があり、ソフト的なタイミング制御機能を備える必要がある。
【０００７】
また、このようなタイミング制御機能を備えたとしても、マイコン１０１が暴走し、制御不能となった場合には、モータ駆動用スイッチＳＷ１０１、及びブレーキ用スイッチＳＷ１０２が共にオンとなってしまう場合が想定され、このような場合には、バッテリの電源電圧が直接グランドに連結する、いわゆるデッドショートが発生してしまう。従って、モータ駆動用スイッチＳＷ１０１及びブレーキ用スイッチＳＷ１０２の双方に過熱保護機能を備える必要があり、高価な半導体デバイスを使用する必要がある。
【０００８】
更に、マイコン１０１が、駆動制御信号出力用、ブレーキ信号出力用の最低２個の制御ポートを必要とし、更に、出力電流モニタ信号を取得するためには、更にもう１個の制御ポートが必要となり、マイコン１０１の装置規模が大型化するという問題が生じる。
【０００９】
この発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、装置を大規模化することなく、簡単な構成でモータ駆動用スイッチとブレーキ用スイッチの双方が同時にオンすることを防止すること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】
【００１０】
上記目的を達成するため、本願請求項１に記載の発明は、直流モータに直流電源より出力される直流電圧を供給することにより該直流モータを駆動させ、停止時には、前記直流モータのプラス側、マイナス側の２つの入力端子を同電位にすることによりブレーキ操作を行うモータ制御装置において、前記直流モータを駆動させるべく駆動制御信号を出力する制御手段と、前記直流電源と前記直流モータとの間に配置され、前記駆動制御信号が与えられた際にオンとなるモータ駆動用スイッチと、前記直流モータのプラス側入力端子に接続され、前記モータ駆動用スイッチよりも動作速度が速く、オン時には前記プラス側入力端子とマイナス側入力端子との間を同電位にするブレーキ用スイッチと、を有し、前記モータ駆動用スイッチは、通電時に出力電流モニタ信号を出力する機能を備え、前記ブレーキ用スイッチは、前記駆動制御用信号または前記出力モニタ信号のうちのいずれか一方が供給されているときにオフとなることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、直流モータに直流電源より出力される直流電圧を供給することにより該直流モータを駆動させ、停止時には、前記直流モータのプラス側、マイナス側の２つの入力端子を同電位にすることによりブレーキ操作を行うモータ制御装置において、前記直流モータを駆動させるべく駆動制御信号を出力する制御手段と、前記直流電源と前記直流モータとの間に配置され、前記駆動制御信号が与えられた際にオンとなり、且つ通電時には出力電流モニタ信号を出力するモータ駆動用スイッチと、前記直流モータのプラス側入力端子に接続され、前記モータ駆動用スイッチよりも動作速度が速いデバイスで構成され、且つオン時には、前記プラス側入力端子とマイナス側入力端子との間を同電位にするブレーキ用スイッチと、前記駆動制御信号または前記出力電流モニタ信号のうちのいずれか一方が与えられたときにブレーキ解除信号を出力する論理和回路と、前記論理和回路よりブレーキ解除信号が与えられた際に、前記ブレーキ用スイッチをオフとする制御を行うブレーキ駆動手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、前記ブレーキ用スイッチは、過熱保護機能を備えないＭＯＳＦＥＴで構成されることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、前記直流モータは、車両に搭載されるワイパを駆動させるためのワイパモータであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本願請求項１，２の発明では、制御手段より駆動制御信号が出力されると、この駆動制御信号は、モータ駆動用スイッチとブレーキ用スイッチの双方に供給され、この際、ブレーキ用スイッチの方がモータ駆動用スイッチよりも動作速度が速いので、ブレーキ用スイッチが先にオフした後に、モータ駆動用スイッチがオンとなる。よって、２つのスイッチが共にオンとなることを回避することができる。
【００１５】
また、駆動制御信号の出力が停止した場合には、モータ駆動用スイッチがオフとなり、該モータ駆動用スイッチの通電が停止し、出力電流モニタ信号がオフとなった後に、ブレーキ用スイッチがオンとなるので、モータ駆動用スイッチが先にオフとなった後、ブレーキ用スイッチがオンとなり、２つのスイッチが共にオンとなることを回避することができる。
【００１６】
従って、たとえ制御手段がトラブルを引き起こした場合でも、直流電源が直接グランドに接地するというトラブルの発生を確実に回避することができる。
【００１７】
請求項３の発明では、ブレーキ用スイッチとして過熱保護機能を備えないものを使用するので、装置規模が簡素化され、且つコストダウンを図ることができる。これは、２つのスイッチが同時にオンとなることを確実に防止することができ、ブレーキ用スイッチに短絡電流が流れることはなく、過熱保護機能を不要とすることができることによる。
【００１８】
請求項４の発明では、制御対象となる直流モータを、車両に搭載するワイパ駆動用のモータとするので、ワイパの払拭動作のオン、オフを確実に切り換えることができ、且つ、ワイパのオフ時には、ブレーキ用スイッチが動作することにより、所定の位置でワイパブレードを停止させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図であり、本実施形態では、制御対象となる直流モータとして、車両用ワイパ駆動用のモータを例に挙げて説明する。
【００２０】
図１に示すように、このモータ制御装置は、ワイパモータＭ１のプラス側入力端子とバッテリ（直流電源）Ｂ１との間に配置され、該ワイパモータＭ１のオン、オフを切り換えるモータ駆動用スイッチＳＷ１と、ワイパモータＭ１のプラス側入力端子とグランドとの間に配置され、このプラス側入力端子とグランドとの間（即ち、直流モータのプラス側とマイナス側）の連結、遮断を切り換えるブレーキ用スイッチＳＷ２とを備えている。モータ駆動用スイッチＳＷ１は、該スイッチＳＷ１に流れる電流をモニタする機能を備えている。
【００２１】
更に、このモータ制御装置は、ワイパのオン指令信号が与えられた際に、モータ駆動用スイッチＳＷ１に駆動制御信号を出力する制御を行うマイコン（制御手段）１と、ブレーキ用スイッチＳＷ２のオン、オフを切り換えるブレーキ回路（ブレーキ駆動手段）２と、マイコン１より出力される駆動制御信号と、モータ駆動用スイッチＳＷ１より出力される出力電流モニタ信号との論理和を求める論理和回路３とを備えている。
【００２２】
モータ駆動用スイッチＳＷ１、及びブレーキ用スイッチＳＷ２は、共にＭＯＳＦＥＴで構成されており、また、スイッチＳＷ１は電流をモニタする機能を備えているので、スイッチＳＷ２よりも高機能である。このため、動作速度は速度は高機能を搭載しているスイッチＳＷ１の方がＳＷ２よりも遅い。つまり、スイッチＳＷ１とＳＷ２に同時に制御信号が与えられると、スイッチＳＷ２が先に動作する。
【００２３】
図２は、図１に示したブレーキ回路２、及び論理和回路３の部分を具体的に示した回路図であり、ブレーキ回路２は、抵抗Ｒ１〜Ｒ４、及びトランジスタＱ１で構成されている。また、マイコン１の駆動制御信号の出力端子は、ダイオードＤ１を介してモータ駆動用スイッチＳＷ１の出力電流モニタ端子と連結され、この連結点Ｐ１が論理和回路３となっている。従って、点Ｐ１は、駆動制御信号または出力電流モニタ信号のうちの少なくとも一方が出力されているときにＨレベルとなり、抵抗Ｒ１の一端側をＨレベルにプルアップする。即ち、論理和回路３は、駆動制御信号または出力電流モニタ信号の少なくとも一方がＨレベルのとき、ブレーキ回路２にブレーキ解除信号を出力する。
【００２４】
次に、上記のように構成された本実施形態に係るモータ制御装置の作用を、図３に示すフローチャート、及び図４に示すタイミングチャート図を参照しながら説明する。
【００２５】
いま、ワイパが停止している際には、初期状態として、駆動制御信号はＬレベルであるので、モータ駆動用スイッチＳＷ１はオフとされ、また、点Ｐ１がＬレベルとなるので、抵抗Ｒ１はプルアップされず、トランジスタＱ１はオフとなり、従ってブレーキ用スイッチＳＷ２がオンとされている。つまり、ワイパモータＭ１のプラス側端子がグランドに接地されて、ブレーキがかけられた状態となっている。
【００２６】
この状態で、ワイパの駆動指令信号がマイコン１に与えられると、マイコン１はモータ駆動用スイッチＳＷ１に駆動制御信号を出力する（図３のステップＳＴ１）。他方、駆動指令信号が出力されることにより、抵抗Ｒ１の一端側がプルアップされ、トランジスタＱ１がオンとなるので、ブレーキ用スイッチＳＷ２を構成するＭＯＳＦＥＴのゲート〜ソース間が短絡されて、該ブレーキ用スイッチＳＷ２がオフとなる（ステップＳＴ２）。
【００２７】
ここで、上述したように、モータ駆動用スイッチＳＷ１を構成するＭＯＳＦＥＴの方が、ブレーキ用スイッチＳＷ２を構成するＭＯＳＦＥＴよりも高機能とされているので、動作速度はＳＷ２の方がＳＷ１よりも速く、モータ駆動用スイッチＳＷ１がオンとなるタイミングとブレーキ用スイッチＳＷ２がオフとなるタイミングとの間に若干の時間差が発生し、ブレーキ用スイッチＳＷ２がオフとなった後に、モータ駆動用スイッチＳＷ１がオンとなる（ステップＳＴ３）。
【００２８】
即ち、図４（ａ）に示すように、時刻ｔ１にてマイコン１よりワイパをオンとするための駆動指令信号が出力されると、同図（ｄ）に示すように、時刻ｔ２にてブレーキ用スイッチＳＷ２がオフとなり、同図（ｂ）に示すように、この時刻ｔ２より若干遅れた時刻ｔ３にて、モータ駆動用スイッチＳＷ１がオンとなる。更に、この時刻ｔ３にて、モータ駆動用スイッチＳＷ１より出力電流モニタ信号が出力される。
【００２９】
その結果、モータ駆動用スイッチＳＷ１を介してワイパモータＭ１に駆動用の直流電圧が供給され、該ワイパモータＭ１が駆動し、ウインドガラスの払拭動作が行われる（ステップＳＴ４）。
【００３０】
その後、ワイパの停止指令信号がマイコン１に与えられると（ステップＳＴ５）、マイコン１より出力されていた駆動制御信号が遮断される（ステップＳＴ６）。これにより、図１に示す論理和回路３の一方の入力信号（図２に示すダイオードＤ１を介して得られる信号）がＬレベルとなる。しかし、論理和回路３のもう一方の入力信号である出力電流モニタ信号は未だＨレベルとなっているので、論理和回路３の出力信号、即ち、図２に示す点Ｐ１の電圧（抵抗Ｒ１の一端側の電圧）はＨレベルを保持する。従って、ブレーキ用スイッチＳＷ２を構成するＭＯＳＦＥＴはオフのままである。
【００３１】
そして、駆動制御信号がオフとなったことにより、モータ駆動用スイッチＳＷ１を構成するＭＯＳＦＥＴがオフとなるので（ステップＳＴ７）、ワイパモータＭ１への通電が停止し、且つ出力電流モニタ信号がオフとなる（ステップＳＴ８）。これにより、論理和回路３の出力、即ち、点Ｐ１の電圧がＬレベルとなり、トランジスタＱ１がオフとなり、ブレーキ用スイッチＳＷ２を構成するＭＯＳＦＥＴがオンとなる（ステップＳＴ９）。その結果、ワイパモータＭ１のプラス側端子がグランドに接地されることになり、ワイパモータＭ１からグランドへブレーキ電流が流れて、ワイパモータＭ１にブレーキがかけられる。これにより、ワイパモータＭ１は所望位置にて停止する（ステップＳＴ１０）。
【００３２】
即ち、図４に示す時刻ｔ４で駆動制御信号がオフとされると、時刻ｔ５でモータ駆動用スイッチＳＷ１がオフとなり、これよりも若干遅れた時刻ｔ６でブレーキ用スイッチＳＷ２がオンとなって、ワイパモータＭ１が所定位置にて停止するように制御される。
【００３３】
こうして、モータ駆動用スイッチＳＷ１とブレーキ用スイッチＳＷ２とが共にオンとなる状態を回避する、いわゆるインターロックをとることができるのである。
【００３４】
ここで、駆動制御信号と出力電流モニタ信号との間の論理和を求める論理和回路３を用いずに、単に駆動制御信号をブレーキ回路２に供給した場合の、モータ駆動用スイッチＳＷ１とブレーキ用スイッチＳＷ２の動作のタイミングチャートを図５に示す。
【００３５】
同図において、時刻ｔ１〜ｔ３のワイパモータＭ１の起動時においては、図４と同様であるが、時刻ｔ４で駆動制御信号がオフとなると、上記したように、モータ駆動用スイッチＳＷ１の方がブレーキ用スイッチＳＷ２よりも高機能であるので、動作速度はスイッチＳＷ２の方がスイッチＳＷ１よりも速く、時刻ｔ７で先にブレーキ用スイッチＳＷ２がオンとなり、若干遅れた時刻ｔ８でモータ駆動用スイッチＳＷ１がオフとなる。
【００３６】
従って、時刻ｔ７〜ｔ８の間は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２が共にオンとなり、バッテリＢ１とグランドとの間が短絡状態（いわゆるデッドショート状態）となってしまう。即ち、本実施形態では、駆動制御信号と出力電流モニタ信号との論路和を求めてブレーキ回路を制御することにより、このような短絡状態の発生を回避しているのである。
【００３７】
このようにして、本実施形態に係るモータ制御装置では、マイコン１より駆動制御信号が与えられた際には、モータ駆動用スイッチＳＷ１とブレーキ用スイッチＳＷ２との動作速度の相違により、先にスイッチＳＷ２がオフとなってからスイッチＳＷ１がオンとなるように設定し、且つ、駆動制御信号が遮断された際には、先にスイッチＳＷ１がオフとなり、出力電流モニタ信号がオフとなった後にスイッチＳＷ２がオンとなるように動作する。
【００３８】
従って、スイッチＳＷ１とＳＷ２の双方が共にオンとなる状態を回避することができ、マイコン１の制御動作にトラブルが発生した場合であっても、バッテリＢ１とグランドとの間が短絡するというトラブルの発生を確実に防止することができる。
【００３９】
また、マイコン１との接続点が１箇所のみであるので制御ポート数が１個のみで良く、マイコン１に設ける入出力用のピン数を減らすことができる。
【００４０】
更に、ブレーキ用スイッチＳＷ２については、短絡電流が流れることを確実に防止することができるので、該ブレーキ用スイッチＳＷ２を構成するＭＯＳＦＥＴは、過熱保護機能を備えないものを使用することができ、構成を簡素化することができ、コストダウンを図ることができる。
【００４１】
なお、上記した実施形態では、制御対象とする直流モータが、車両用ワイパ駆動用のモータである場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、モータを所望の位置で停止させるためのブレーキスイッチを備える構成のものであれば、ワイパモータ以外についても適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
車両用ワイパを所望する位置で停止させる上で極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示したモータ制御装置の、論理和回路及びブレーキ回路を詳細に示した回路図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るモータ制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態に係るモータ制御装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】駆動制御信号と出力電流モニタ信号との論理和をとらない場合の動作を示すタイミングチャートである。
【図６】従来におけるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  マイコン（制御手段）
２  ブレーキ回路（ブレーキ駆動手段）
３  論理和回路
１０１  マイコン
ＳＷ１  モータ駆動用スイッチ
ＳＷ２  ブレーキ用スイッチ
Ｂ１  バッテリ（直流電源）
Ｑ１  トランジスタ
Ｍ１  ワイパモータ
Ｍ１０１  ワイパモータ
ＳＷ１０１  モータ駆動用スイッチ
ＳＷ１０２  ブレーキ用スイッチ
【図１】
2006123596.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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【図６】
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