(57)【要約】【課題】低温時におけるロック電流を低減してマグネットの減磁を抑制し、マグネットの低価格化、薄肉化を図り、コスト低減やモータの小型軽量化を図る。【解決手段】モータ１の温度を検出する温度センサ４と、モータ温度と基準温度とを比較する温度比較手段５と、モータ温度が基準温度以下となった場合にモータ１に供給する電流量を制限する電流制限手段７とを設ける。温度比較手段５と電流制限手段７はＣＰＵ２に設けられ、基準温度はＲＯＭ６内に格納される。ＣＰＵ２は、温度比較手段５にてモータ温度が基準温度以下であることを検知した場合には、電流制限手段７によってモータ１のＰＷＭ Dutyの最大値Max Dutyを制限する。これにより、モータ１のロック電流が抑制され、低温環境下でのマグネットの減磁が抑えられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの温度又は前記モータの雰囲気温度を検出し、前記モータ温度又は前記モータ雰囲気温度が所定温度以下の場合、前記モータに供給する電流量を制限することを特徴とするモータ制御方法。
【請求項２】
請求項１記載のモータ制御方法において、前記モータ温度又は前記モータ雰囲気温度が第１基準温度以下の場合に前記モータに供給する電流量を制限し、その後、前記モータ温度又は前記モータ雰囲気温度が第２基準温度を超えた場合には前記電流量の制限を解除することを特徴とするモータ制御方法。
【請求項３】
請求項１記載のモータ制御方法において、前記電流量の制限を所定時間継続し、前記所定時間経過後、前記電流量の制限を解除することを特徴とするモータ制御方法。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載のモータ制御方法において、前記モータは印加電圧のパルス幅のＯＮ／ＯＦＦ比率を変化させて駆動制御を行うＰＷＭ制御によって駆動され、前記電流量の制限はＰＷＭ制御におけるＯＮ期間の時比率の最大値を規制することによって行われることを特徴とするモータ制御方法。
【請求項５】
モータの温度を検出する温度センサと、
前記モータの温度と、予め設定された所定の基準温度とを比較する温度比較手段と、
前記温度比較手段における比較の結果、前記モータの温度が前記基準温度以下となった場合に、前記モータに供給する電流量を制限する電流制限手段とを有することを特徴とするモータ制御システム。
【請求項６】
モータの雰囲気温度を検出する温度センサと、
前記モータの雰囲気温度と、予め設定された所定の基準温度とを比較する温度比較手段と、
前記温度比較手段における比較の結果、前記モータの雰囲気温度が前記基準温度以下となった場合に、前記モータに供給する電流量を制限する電流制限手段とを有することを特徴とするモータ制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のワイパシステム等に使用されるモータの制御方法に関し、特に、低温環境下での界磁マグネットの減磁を抑制可能なモータ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車のワイパシステム等では、その駆動源として、界磁マグネット（永久磁石）を備えた電磁モータが多用されている。このようなモータは、自動車等の使用条件に合わせ、−４０°Ｃ程度の低温域でも使用され、かかる低温環境下でも支障なく作動する必要がある。すなわち、モータが冷え切っているような低温状態からでも問題なく始動し、ワイパ等を常温時と同様に作動させることが求められる。
【０００３】
ところが、モータが低温環境下に置かれると、電機子巻線として使用されている銅線の抵抗が小さくなり、巻線に電流が流れやすくなる。このため、低温下にてモータがロック状態となると、ロック電流が著しく大きくなり、その影響により界磁マグネットが減磁しやすくなる。例えば、低温化において、モータを作動させた直後に、揺動したワイパアームが下反転位置にある雪等の障害物に当接してモータがロック状態になると、ロック電流が増大し、界磁マグネットが減磁するおそれがある。特に、フェライト系のマグネットでは、マグネット自体の保磁力が低温時に低下し易いため、低温環境下における減磁がより顕著になる。マグネットが減磁すると、モータ出力が低下するのみならず、雰囲気温度が常温に戻っても所望のモータ特性を得ることができなくなるおそれがある。
【特許文献１】特開平7-39062号公報
【特許文献２】特開平11-122703号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、低温環境で使用される可能性のあるモータでは、かかるマグネットの減磁を防止すべく、保磁力の高いマグネットを使用したり、マグネットの肉厚を大きくしたりする必要がある。しかしながら、高保磁力のマグネットは価格が高く、その分、製品コストが増大するという問題がある。また、マグネットの肉厚を増加させると、その分、モータが大型化し、重量も大きくなるという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、低温時におけるロック電流を低減してマグネットの減磁を抑制し、マグネットの低価格化、薄肉化を図り、コスト低減やモータの小型軽量化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のモータ制御方法は、モータの温度又は前記モータの雰囲気温度を検出し、前記モータ温度又は前記モータ雰囲気温度が所定温度以下の場合、前記モータに供給する電流量を制限することを特徴とする。
【０００７】
本発明にあっては、モータ温度又はモータ雰囲気温度が所定温度以下となった場合には、モータへの供給電流量が制限される。このため、低温環境下において、例えば雪等の障害物により、モータがロック状態となっても電機子に流れるロック電流が抑制され、低温環境下でのロック電流によるマグネットの減磁が抑えられる。
【０００８】
前記モータ制御方法において、前記モータ温度又は前記モータ雰囲気温度が第１基準温度以下の場合に前記モータに供給する電流量を制限し、その後、前記モータ温度又は前記モータ雰囲気温度が第２基準温度を超えた場合には前記電流量の制限を解除するようにしても良い。また、前記のモータ制御方法において、前記電流量の制限を所定時間継続し、前記所定時間経過後、前記電流量の制限を解除するようにしても良い。
【０００９】
前記モータ制御方法において、前記モータを印加電圧のパルス幅のＯＮ／ＯＦＦ比率を変化させて駆動制御を行うＰＷＭ制御によって駆動し、ＰＷＭ制御におけるＯＮ期間の時比率の最大値を規制することにより前記電流量の制限を行っても良い。
【００１０】
一方、本発明のモータ制御システムは、モータの温度を検出する温度センサと、前記モータの温度と予め設定された所定の基準温度とを比較する温度比較手段と、前記温度比較手段における比較の結果、前記モータの温度が前記基準温度以下となった場合に、前記モータに供給する電流量を制限する電流制限手段とを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明にあっては、モータ温度が所定の基準温度以下となった場合には、電流制限手段によってモータへの供給電流量が制限される。このため、低温環境下において、例えば雪等の障害物により、モータがロック状態となっても電機子に流れるロック電流が抑制され、低温環境下でのロック電流によるマグネットの減磁が抑えられる。
【００１２】
また、本発明の他のモータ制御システムは、モータの雰囲気温度を検出する温度センサと、前記モータの雰囲気温度と予め設定された所定の基準温度とを比較する温度比較手段と、前記温度比較手段における比較の結果、前記モータの雰囲気温度が前記基準温度以下となった場合に、前記モータに供給する電流量を制限する電流制限手段とを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明にあっては、モータ雰囲気温度が所定の基準温度以下となった場合には、電流制限手段によってモータへの供給電流量が制限される。このため、低温環境下において、例えば雪等の障害物により、モータがロック状態となっても電機子に流れるロック電流が抑制され、低温環境下でのロック電流によるマグネットの減磁が抑えられる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のモータ制御方法によれば、モータ温度又はモータ雰囲気温度が所定温度以下となった場合にはモータへの供給電流量を制限するようにしたので、低温環境下において、例えば雪等の障害物により、モータがロック状態となっても、モータの電機子に流れるロック電流を抑えることが可能となる。このため、低温環境下でのマグネットの減磁を抑えることができ、その分、マグネットのグレードを下げたり、マグネットを薄肉化することが可能となる。従って、低価格のマグネットを使用でき、装置コストの削減が図られると共に、モータの小型軽量化を図ることが可能となる。
【００１５】
本発明のモータ制御システムによれば、モータの温度を検出する温度センサと、モータの温度と所定の基準温度とを比較する温度比較手段と、温度比較手段における比較の結果、モータの温度が基準温度以下となった場合に、モータに供給する電流量を制限する電流制限手段とを設けたので、低温環境下において、例えば雪等の障害物により、モータがロック状態となっても、モータの電機子に流れるロック電流を抑えることが可能となる。このため、低温環境下でのマグネットの減磁を抑えることができ、その分、マグネットのグレードを下げたり、マグネットを薄肉化することが可能となる。従って、低価格のマグネットを使用でき、装置コストの削減が図られると共に、モータの小型軽量化を図ることが可能となる。
【００１６】
本発明のモータ制御システムによれば、モータの雰囲気温度を検出する温度センサと、モータの雰囲気温度と所定の基準温度とを比較する温度比較手段と、温度比較手段における比較の結果、モータの雰囲気温度が基準温度以下となった場合に、モータに供給する電流量を制限する電流制限手段とを設けたので、低温環境下において、例えば雪等の障害物により、モータがロック状態となっても、モータの電機子に流れるロック電流を抑えることが可能となる。このため、低温環境下でのマグネットの減磁を抑えることができ、その分、マグネットのグレードを下げたり、マグネットを薄肉化することが可能となる。従って、低価格のマグネットを使用でき、装置コストの削減が図られると共に、モータの小型軽量化を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本発明の実施例１であるモータ制御方法が適用されるモータ制御システムの構成を示すブロック図である。図１のモータ１は、自動車のワイパシステムの駆動源として使用され、ＣＰＵ２によって駆動制御される。モータ１には、ホールＩＣ等を用いた図示しない回転数検出手段が設けられており、回転数検出手段から出力されるパルス信号によってその速度（回転数）を検出できるようになっている。
【００１９】
ＣＰＵ２は、パルス信号から算出した回転数に基づき、モータ１をフィードバック制御する。モータ１に対しては、印加電圧のパルス幅のＯＮ／ＯＦＦ比率を変化させて駆動制御を行うＰＷＭ制御（Pulse Wide Modulation：パルス幅変調）が実行され、電源電圧をＯＮ／ＯＦＦさせることにより印加電圧を実効的に変化させてモータ１への供給電流量を制御する。ＰＷＭ制御に際し、ＣＰＵ２はパルス電圧のＯＮ期間の時比率(Duty)を設定し、駆動出力回路３に制御信号を送出する。駆動出力回路３は、この制御信号を受けて、設定されたDutyのパルス電圧をモータ１に印加し、これによりモータ１の回転数が適宜制御される。
【００２０】
モータ１の内部には、モータ内の温度、特に電機子巻線の温度を検知する温度センサ４が設けられている。温度センサ４はＣＰＵ２に接続されており、温度センサ４によって検出されたモータ１内の温度は、モータ温度情報としてＣＰＵ２の温度比較手段５に送られる。ＣＰＵ２は、この温度情報を用いてモータ１内の温度を常時モニタしており、温度比較手段５ではＲＯＭ６内に格納された基準温度と現在のモータ温度が比較される。ＣＰＵ２内にはさらに、電流制限手段７が設けられている。この電流制限手段７は温度比較手段５からの信号を受け、モータ温度が所定値よりも低い場合、駆動出力回路３に対しモータ１のＰＷＭ Dutyを抑制させる。
【００２１】
図２は、本発明の実施例１であるモータ制御動作を示すフローチャートである。図２の制御は図１のシステムにて実行され、自動車のイグニッションキーがＯＮされると、図２のフローが開始される。そこではまず、ステップＳ１にて現在のモータ温度Ｔｍが検出され、温度センサ４からのモータ温度情報がＣＰＵ２に取り込まれる。次に、ステップＳ２に進み、モータ温度が第１基準温度Ｔ１（基準温度(1)）と比較される。第１基準温度Ｔ１は、モータ温度がそれ以下の場合、低温による減磁が生じ易くなる境界を示す閾値であり、極寒地での使用を想定し、例えば−２０°Ｃなどの値が設定される。
【００２２】
第１基準温度Ｔ１はＲＯＭ６内に格納されており、温度比較手段５は、ＲＯＭ６から第１基準温度Ｔ１を読み込み、それと現在のモータ温度Ｔｍとを比較する。現在のモータ温度Ｔｍが第１基準温度Ｔ１を超えている場合（Ｔｍ＞Ｔ１）には、低温による減磁発生の可能性は少ないと判断し、ＰＷＭ Dutyの抑制は行わずルーチンを抜ける。これに対し、現在のモータ温度Ｔｍが第１基準温度Ｔ１以下の場合（Ｔｍ≦Ｔ１）は、減磁発生の可能性があると判断し、ステップＳ３に進む。
【００２３】
前述のように、モータ温度が低くなると、電機子巻線の抵抗が小さくなって巻線に電流が流れやすくなるため、低温下でモータがロック状態となると、ロック電流が大きくなり界磁マグネットが減磁しやすくなる。そこで、ステップＳ３では、モータがロック状態となっても大きなロック電流が流れないようにするため、ＰＷＭ Dutyの最大値(Max Duty)を抑制する。すなわち、モータ温度がＴ１以下の場合には、温度比較手段５からその旨の情報を得た電流制限手段７は、駆動出力回路３に対しMax Dutyを、例えば、通常の７０％に抑制するよう指示する。
【００２４】
このようにMax Dutyが抑えられると、モータがロック状態となっても、電機子に流れるロック電流が所定値以下に抑えられる。このため、低温環境下でのマグネットの減磁を抑えることができ、その分、マグネットのグレードを下げたり、マグネットを薄肉化することが可能となる。従って、低価格のマグネットを使用でき、装置コストの削減が図られると共に、モータの小型軽量化を図ることが可能となる。
【００２５】
ステップＳ３にてMax Dutyを抑制しつつモータ１を作動させると、やがてモータ温度が上昇し、減磁発生が起こりにくくなってくる。そこで、Max Dutyを抑制した後、ステップＳ４に進み、現在のモータ温度Ｔｍと第２基準温度Ｔ２とを比較する。第２基準温度Ｔ２は、モータ温度がそれを超えれば、低温による減磁が生じる可能性が極めて小さくなる境界を示す閾値であり、例えば０°Ｃなどの値が設定される。
【００２６】
第２基準温度Ｔ２もまたＲＯＭ６内に格納されており、温度比較手段５は、ＲＯＭ６から第２基準温度Ｔ２を読み込み、それと現在のモータ温度Ｔｍとを比較する。現在のモータ温度Ｔｍが第２基準温度Ｔ２以下の場合（Ｔｍ≦Ｔ２）には、まだ減磁発生の可能性があると判断し、ステップＳ３に戻り、Max Dutyの抑制を継続する。これに対し、現在のモータ温度Ｔｍが第２基準温度Ｔ２を超えた場合（Ｔｍ＞Ｔ２）には、減磁発生の可能性は少なくなったと判断し、ステップＳ５に進んでMax Dutyの抑制を解除しルーチンを抜ける。
【００２７】
なお、図２の制御では、基準温度としてＴ１,Ｔ２の２つの温度を設定したが、両者を同じ温度（Ｔ１＝Ｔ２）としても良い。但し、基準温度を２個設定し、制御にヒステリシスを持たせた方が、基準温度近傍においてMax Duty抑制とその解除が頻繁に繰り返されるのを回避でき、制御形態が安定する。
【実施例２】
【００２８】
次に、本発明の実施例２であるモータ制御方法について説明する。図３は本発明の実施例２であるモータ制御方法が適用されるモータ制御システムの構成を示すブロック図、図４は図３のシステムにて実行される実施例２のモータ制御方法の制御動作を示すフローチャートである。なお、当該実施例２では、実施例１と同様の部材、部分については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００２９】
図３のシステムでは、図１の温度センサ４に代えて、モータ１が設置された環境の雰囲気温度を検知する外気温センサ１１が設けられている。外気温センサ１１は自動車の車体に取り付けられており、モータ１の周囲の気温を検出し、そのデータを外気温度情報としてＣＰＵ２の温度比較手段５に送出する。ＣＰＵ２は、この温度情報を用いて外気温を常時モニタしており、温度比較手段５ではＲＯＭ６内に格納された基準温度と現在の外気温が比較される。実施例１の場合と同様に、ＣＰＵ２内には電流制限手段７が設けられており、温度比較手段５からの信号を受け、外気温が所定値よりも低い場合、駆動出力回路３に対しモータ１のＰＷＭ Dutyを抑制させる。
【００３０】
実施例２のシステムではさらに、ＲＯＭ６内にDuty規制マップ１２が格納されている。このDuty規制マップ１２は、外気温が基準温度よりも低い場合、外気温と、その外気温下でモータ１をさせたときに、モータ１が暖まり減磁発生の可能性が少なるまでの時間（暖機時間）との関係を示すものである。また、ＣＰＵ２にはタイマ１３が接続されており、ＣＰＵ２は、低温時には、Duty規制マップ１２とこのタイマ１３を用いて、モータ１のMax Dutyの抑制してモータ１の減磁を防止する。
【００３１】
そこで、図４を参照しつつ、実施例２の制御形態を説明する。図４の制御は図３のシステムにて実行され、自動車のイグニッションキーがＯＮされると、図４のフローが開始される。そこではまず、ステップＳ１１にて現在の外気温Ｔｏが検出され、外気温センサ１１からの外気温度情報がＣＰＵ２に取り込まれる。次に、ステップＳ１２に進み、外気温が基準温度Ｔ３と比較される。この基準温度Ｔ３は、外気温が低くモータが冷態状態となりマグネットの減磁発生の可能性が高くなる温度（例えば−３０°Ｃ）が設定される。
【００３２】
基準温度Ｔ３はＲＯＭ６内に格納されており、温度比較手段５は、ＲＯＭ６から基準温度Ｔ３を読み込み、それと現在の外気温Ｔｏとを比較する。現在の外気温Ｔｏが基準温度Ｔ３を超えている場合（Ｔｏ＞Ｔ３）には、低温による減磁発生の可能性は少ないと判断し、ＰＷＭ Dutyの抑制は行わずルーチンを抜ける。これに対し、現在の外気温Ｔｏが基準温度Ｔ３以下の場合（Ｔｏ≦Ｔ３）は、減磁発生の可能性があると判断し、ステップＳ１３にてタイマ１３を作動させた後、ステップＳ１４に進む。
【００３３】
ステップＳ１４では、実施例１の場合と同様に、モータがロック状態となっても大きなロック電流が流れないようにすべく、ＰＷＭ Dutyの最大値(Max Duty)を抑制する。すなわち、外気温がＴ３以下の場合には、温度比較手段５からその旨の情報を得た電流制限手段７は、駆動出力回路３に対しMax Dutyを、例えば、通常の７０％に抑制するよう指示する。これにより、低温環境下では電機子電流が抑えられ、モータがロック状態となっても大きなロック電流が流れず、マグネットの減磁が抑えられ、前述同様、マグネットのグレードを下げたり、マグネットを薄肉化することが可能となる。従って、低価格のマグネットを使用でき、装置コストの削減が図られると共に、モータの小型軽量化を図ることが可能となる。
【００３４】
ステップＳ１４にてMax Dutyを抑制した後、ステップＳ１５に進み、Max Dutyの抑制経過時間Ｔｃが計測される。この際、電流制限手段７は、Duty規制マップ１２を参照し、ステップＳ１２にて検出した外気温Ｔｏに対応する暖機時間Ｔｗを基準として、Max Dutyの抑制経過時間Ｔｃが暖機時間Ｔｗを超えたか否かを判断する。Duty規制マップ１２には、例えば、外気温Ｔｏが−３０°Ｃの場合には、暖機時間Ｔｗが５分などと設定されており、電流制限手段７は、暖機時間ＴｗとMax Dutyの抑制経過時間Ｔｃとを比較する。
【００３５】
Max Dutyの抑制経過時間Ｔｃが所定の暖機時間Ｔｗ以下の場合（Ｔｃ≦Ｔｗ）には、まだ減磁発生の可能性があると判断し、ステップＳ１４に戻り、Max Dutyの抑制を継続する。これに対し、Max Dutyの抑制経過時間Ｔｃが暖機時間Ｔｗを超えた場合（Ｔｃ＞Ｔｗ）には、減磁発生の可能性は少なくなったと判断し、ステップＳ１６に進んでMax Dutyの抑制を解除すると共にステップＳ１７にてタイマ１３を停止させルーチンを抜ける。
【００３６】
本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の実施例では、本発明を自動車のワイパシステム用モータに適用した例を示したが、本発明の適用対象はこれには限定されず、他の車載モータや、寒冷地にて使用されるポンプ等に使用されるモータなど、種々のモータに適用可能である。また、実施例２の外気温センサ１１としては、近年、自動車への設置が増大している外気温モニタ用のセンサを使用しても良い。この外気温モニタは、車室内に外気温を表示させ、車内の人間が車外の温度を容易に把握できるように設けられた設備であり、モニタ用の信号を当該システムに流用することにより、新たなセンサを増設する必要がなくなり、システムコストも削減される。
【００３７】
また、実施例２では、Max Dutyの抑制経過時間ＴｃをDuty規制マップ１２を用いて設定する例を示したが、外気温Ｔｏから抑制経過時間Ｔｃを演算するようにしても良い。さらに、Duty規制マップ１２を用いず、外気温Ｔｏが基準温度Ｔ３以下の場合には、Ｔｃを所定値に固定し、一定時間（例えば１０分；Ｔｃ＝１０分）だけMax Dutyを抑制するようにしても良い。加えて、実施例１のようにモータ温度を直接検知する温度センサを有するシステムにて、実施例２のような制御形態を採っても良い。逆に、実施例２のようにモータ雰囲気温度を検知する温度センサを有するシステムにて、実施例１のような制御形態を採っても良く、この場合、基準温度Ｔ１,Ｔ２は、雰囲気温度と減磁発生との関係を予め実験によって求めるなどして設定される。
【００３８】
なお、本発明の制御形態は、低温下において減磁し易いフェライトマグネットを用いたモータに特に有効であるが、希土類マグネットを用いたモータにも適用可能である。この場合、希土類マグネットは高温下において減磁し易い特性を有しており、本発明の考え方を高温側での減磁防止に適用し、モータ温度や外気温が所定温度以上になったときに、Max Dutyを抑制するように制御することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施例１であるモータ制御方法が適用されるモータ制御システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１であるモータ制御方法の制御動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施例２であるモータ制御方法が適用されるモータ制御システムの構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施例２であるモータ制御方法の制御動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４０】
１    モータ
２    ＣＰＵ
３    駆動出力回路
４    温度センサ
５    温度比較手段
６    ＲＯＭ
７    電流制限手段
１１    外気温センサ
１２    Duty規制マップ
１３    タイマ
Ｔ１    第１基準温度
Ｔ２    第２基準温度
Ｔ３    基準温度
Ｔｃ    Max Duty抑制経過時間
Ｔｍ    モータ温度
Ｔｏ    外気温
Ｔｗ    暖機時間
【図１】
2006094590.tif 000003
【図２】
2006094590.tif 000004
【図３】
2006094590.tif 000005
【図４】
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