(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの駆動を制御するモータ制御装置であって、
上段及び下段のスイッチング素子でブリッジ接続されたインバータと、
電源電圧を昇圧して出力する昇圧回路と、
前記昇圧回路の昇圧を制御する昇圧制御部と、
前記昇圧回路が出力する昇圧電圧により生成される第１駆動信号に基づいて前記上段のスイッチング素子をオン状態又はオフ状態に制御し、前記電源電圧により生成される第２駆動信号に基づいて前記下段のスイッチング素子をオン状態又はオフ状態に制御するモータ制御部と、
を備え、
前記モータ制御部は、前記モータの制動制御時において、前記上段のスイッチング素子をオフ状態とし、前記下段のスイッチング素子をオン状態とし、
前記昇圧制御部は、前記モータの制動制御時において、前記昇圧回路の昇圧を停止するモータ制御装置。
【請求項２】
前記モータは、車両のウインドウを拭くワイパアームを駆動するモータであり、
前記モータ制御部は、前記モータの制動制御を間欠的に行い、前記制動制御時において、前記上段のスイッチング素子をオフ状態とし、前記下段のスイッチング素子をオン状態とし、前記昇圧制御部は、前記モータの制動制御時において、前記昇圧回路の昇圧を停止する請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記モータは、車両に設けられる開閉体の開閉を行うモータであり、
前記モータ制御部は、前記開閉体を所定の位置に保持する場合に前記モータの制動制御を行い、前記制動制御時において、前記上段のスイッチング素子をオフ状態とし、前記下段のスイッチング素子をオン状態とし、前記昇圧制御部は、前記モータの制動制御時において、前記昇圧回路の昇圧を停止する請求項１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】
従来、モータ制御装置は、インバータを構成するスイッチング素子をオン状態又はオフ状態に切り換えることで、モータの駆動制御を行っている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のモータ制御装置は、チャージポンプを用いてバッテリ電圧を昇圧し倍電圧を生成し、生成した倍電圧でスイッチング素子を駆動している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−２７７１９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のモータ制御装置では、チャージポンプにおいて生成した倍電圧でスイッチング素子を駆動する必要がある。そのため、チャージポンプを常に駆動させることになり、チャージポンプにおいてバッテリ電圧を昇圧する際に生じる変換ロスや漏れ電流によるロスが発生することになる。したがって、モータ制御装置では、チャージポンプにおいて所定の倍電圧を生成させるためには、上記昇圧におけるロスを考慮した一定の電力が必要となり、消費電力の悪化を招いていた。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、従来と比較して、より消費電力を低減可能なモータ制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、モータの駆動を制御するモータ制御装置であって、上段及び下段のスイッチング素子でブリッジ接続されたインバータと、電源電圧を昇圧して出力する昇圧回路と、前記昇圧回路の昇圧を制御する昇圧制御部と、前記昇圧回路が出力する昇圧電圧により生成される第１駆動信号に基づいて前記上段のスイッチング素子をオン状態又はオフ状態に制御し、前記電源電圧により生成される第２駆動信号に基づいて前記下段のスイッチング素子をオン状態又はオフ状態に制御するモータ制御部と、を備え、前記モータ制御部は、前記モータの制動制御時において、前記上段のスイッチング素子をオフ状態とし、前記下段のスイッチング素子をオン状態とし、前記昇圧制御部は、前記モータの制動制御時において、前記昇圧回路の昇圧を停止するモータ制御装置である。
【０００７】
本発明の一態様は、上述のモータ制御装置であって、前記モータは、車両のウインドウを拭くワイパアームを駆動するモータであり、前記モータ制御部は、前記モータの制動制御を間欠的に行い、前記制動制御時において、前記上段のスイッチング素子をオフ状態とし、前記下段のスイッチング素子をオン状態とし、前記昇圧制御部は、前記モータの制動制御時において、前記昇圧回路の昇圧を停止する。
【０００８】
本発明の一態様は、上述のモータ制御装置であって、前記モータは、車両に設けられる開閉体の開閉を行うモータであり、前記モータ制御部は、前記開閉体を所定の位置に保持する場合に前記モータの制動制御を行い、前記制動制御時において、前記上段のスイッチング素子をオフ状態とし、前記下段のスイッチング素子をオン状態とし、前記昇圧制御部は、前記モータの制動制御時において、前記昇圧回路の昇圧を停止する。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように、本発明によれば、従来と比較して、より消費電力を低減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】
【００１０】
【図１】本実施形態におけるモータ制御装置１０の概略構成を説明する図である。
【図２】本実施形態におけるモータ制御装置の制動制御の処理の流れを説明する図である。
【図３】従来のモータ制御装置１００の概略構成の一例を示す図である。
【図４】本実施形態におけるモータ制御装置１０と、従来のモータ制御装置１００との制御方法を比較する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、図面において、同一又は類似の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省く場合がある。また、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。
【００１２】
以下、本実施形態のモータ制御装置を、図面を用いて説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態におけるモータ制御装置１０の概略構成を説明する図である。
図１に示すように、モータ制御装置１０は、インバータ２０、昇圧回路３０、昇圧制御部１１及びモータ制御部１２を備える。
インバータ２０は、電源装置５０から供給される直流電圧を交流電圧に変換してモータ４０に印加する。インバータ２０は、４つのスイッチング素子２１〜２４を備える。インバータ２０は、モータ制御部１２から供給される第１駆動信号及び第２駆動信号に基づいて、スイッチング素子２１〜２５の各々のオンとオフとを切り替えて直流電圧を交流電圧に変換する。
【００１４】
インバータ２０は、上段のスイッチング素子２１、２２及び下段のスイッチング素子２３、２４を備える。本実施形態では、インバータ２０は、上段のスイッチング素子２１、２２及び下段のスイッチング素子２３、２４がＨブリッジ接続されて構成されている。具体的には、直列に接続されたスイッチング素子２１、２３と、直列に接続されたスイッチング素子２２、２４とは、電源装置５０の高電位側と接地電位との間に並列に接続されている。また、スイッチング素子２１とスイッチング素子２３との接続点には、モータ４０の電源端子の一端が接続されている。スイッチング素子２３とスイッチング素子２４との接続点には、モータ４０の電源端子の他端が接続されている。例えば、スイッチング素子２１〜２４は、ＦＥＴ（ＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔｉｖｅＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ；電界効果トランジスタ）、又はＩＧＢＴ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ；絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）である。なお、図１に示すように、各スイッチング素子２１〜２４は、還流ダイオードと並列に接続された構成を備えていてもよい。
【００１５】
昇圧回路３０は、電源装置５０（例えば、バッテリ）からの電圧（以下、「電源電圧」という。）Ｖｂが供給される。
昇圧回路３０は、昇圧制御部１１から供給される昇圧駆動信号に基づいて電源電圧Ｖｂを昇圧し、昇圧した電圧（以下、「昇圧電圧」という。）Ｖｓをモータ制御部１２に供給する。ただし、昇圧回路３０は、昇圧制御部１１からの昇圧駆動信号が供給されない場合には、電源電圧Ｖｂを昇圧しない。この昇圧回路３０は、上段のスイッチング素子２１、２２を駆動するために、電源電圧Ｖｂよりも高い電圧を生成するものである。本実施形態では、昇圧回路３０は、チャージポンプである場合について説明する。
【００１６】
昇圧回路３０は、ダイオードＤ２、Ｄ３及びコンデンサＣ１、Ｃ２を備える。
昇圧回路３０は、昇圧制御部１１から昇圧駆動信号（例えば、パルス信号）が供給されると、ダイオードＤ２を経由してコンデンサＣ１に電源電圧Ｖｂを充電する。また、昇圧回路３０は、電源装置５０から供給された電源電圧ＶｂをダイオードＤ２、ダイオードＤ３を経由させてコンデンサＣ２から出力する。ただし、コンデンサＣ１に電源電圧Ｖｂが充電されているため、電源電圧Ｖｂの２倍の電圧が昇圧回路３０から出力される。すなわち、本実施形態では、昇圧電圧Ｖｓは、電源電圧Ｖｂの２倍の電圧となる。昇圧回路３０は、昇圧電圧Ｖｓをモータ制御部１２に出力する。
【００１７】
昇圧制御部１１は、モータ４０が回転制御されていることを示す回転制御信号がモータ制御部１２から供給されている場合、昇圧回路３０に昇圧駆動信号を出力する。一方、昇圧制御部１１は、モータ４０が制動制御されていることを示す制動制御信号がモータ制御部１２から供給されている場合、昇圧回路３０に対する昇圧駆動信号の出力を停止する。
【００１８】
モータ制御部１２は、モータ駆動部１２０及び制御部１２３を備える。
モータ駆動部１２０は、第１駆動部１２１及び第２駆動部１２２を備える。
第１駆動部１２１は、制御部１２３から出力される第１指令信号に基づいて、上段のスイッチング素子２１、２２をオン又はオフを切り替える。具体的には、第１駆動部１２１には、昇圧回路３０で電源電圧Ｖｂを昇圧することで生成された昇圧電圧Ｖｓが印加される。したがって、第１駆動部１２１は、その印加された昇圧電圧Ｖｓに基づいて第１指令信号を増幅した第１駆動信号を生成する。そして、第１駆動部１２１は、生成した第１駆動信号をスイッチング素子２１、２２のゲートに出力する。ここで、第１駆動信号は、昇圧電圧Ｖｓから生成された信号であることを示すものであって、スイッチング素子２１、２２に対してそれぞれ同一の位相を有した信号ではない。すなわち、スイッチング素子２１とスイッチング素子２２とは、同時にオン状態となることがないため、スイッチング素子２１のゲートと、スイッチング素子２２のゲートとに出力される第１駆動信号は、それぞれが位相が異なる波形となる。
【００１９】
第２駆動部１２２は、制御部１２３から出力される第２指令信号に基づいて、下段のスイッチング素子２３、２４をオン又はオフを切り替える。具体的には、第２駆動部１２２には、電源装置５０から供給される電源電圧Ｖｂが印加される。したがって、第２駆動部１２２は、その印加された電源電圧Ｖｂに基づいて第２指令信号を増幅した第２駆動信号を生成する。そして、第２駆動部１２２は、生成した第２駆動信号をスイッチング素子２３、２４のゲートに出力する。ここで、第１駆動信号は、電源電圧Ｖｂから生成された信号であることを示すものであって、必ずしもスイッチング素子２３、２４に対してそれぞれ同一の位相を有した信号ではない。
【００２０】
制御部１２３は、外部から入力される制御指令に基づいて、モータ４０の駆動を制御する。例えば、制御部１２３は、外部から入力される制御指令に基づいて、第１指令信号及び第２指令信号を生成し、第１駆動部１２１及び第２駆動部１２２に出力する。例えば、第１指令信号及び第２指令信号は、ＰＷＭ（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）信号である。
【００２１】
これにより、制御部１２３は、モータ４０を正回転させる場合には、スイッチング素子２１とスイッチング素子２２とをそれぞれＯＮ状態にするようにインバータ２０をＰＷＭ制御することで、モータ４０を正回転させる。また、制御部１２３は、モータ４０を逆回転させる場合には、スイッチング素子２２とスイッチング素子２３とをそれぞれＯＮ状態にするようにインバータ２０をＰＷＭ制御することで、モータ４０を逆回転させる。制御部１２３は、モータ４０を正回転及び逆回転させる場合には、昇圧制御部１１に回転制御信号を出力する。昇圧制御部１１は、制御部１２３から回転制御信号が供給されると、昇圧駆動信号を昇圧回路３０に供給することで、昇圧回路３０による電源電圧Ｖｂの昇圧を開始させる。そして、昇圧回路３０は、昇圧した昇圧電圧Ｖｓを第１駆動部１２１に印加する。すなわち、第１駆動部１２１には、昇圧電圧Ｖｓが印加され、第２駆動部１２２には、電源電圧Ｖｂが印加される。
【００２２】
一方、モータ４０の制動制御する際に、制御部１２３は、スイッチング素子２３及びスイッチング素子２４をＯＮ状態とすることで、スイッチング素子２３、スイッチング素子２４及びモータ４０で閉ループを形成する。これにより、制御部１２３は、モータ４０に逆起電力を発生させ、モータ４０を制動させる。制御部１２３は、モータ４０を制動制御する場合には、昇圧制御部１１に制動制御信号を出力する。昇圧制御部１１は、制御部１２３から制動制御信号が供給されると、昇圧回路３０に対する昇圧駆動信号の供給を停止し、昇圧回路３０による電源電圧Ｖｂの昇圧を停止させる。これにより、昇圧回路３０は、第１駆動部１２１は、昇圧電圧Ｖｓが印加されない。すなわち、第１駆動部１２１には、昇圧電圧Ｖｓが印加されず、第２駆動部１２２にのみ、電源電圧Ｖｂが印加される。したがって、モータ４０の制動制御時において、昇圧制御部１１の駆動が停止されるため、モータ４０の制動制御時における昇圧制御部１１で消費される電力損失を削減することができる。このように、本実施形態では、上段のスイッチング素子２１、２２を昇圧電圧Ｖｓでスイッチング駆動し、下段のスイッチング素子２３、２４を電源電圧Ｖｂで駆動する構成とした。そして、モータ制御装置１０は、モータ４０の制動制御時において、上段のスイッチング素子２１、２２ではなく、下段のスイッチング素子２３、２４をオン状態に制御する。これにより、モータ制御装置１０は、昇圧電圧Ｖｓを使用せずに、電源電圧Ｖｂのみでモータ４０の制動制御を行うことができる。したがって、モータ制御装置１０は、モータ４０の制動制御時において、昇圧制御部１１の駆動を停止させることで、モータ４０の制動制御を実施しながら、昇圧制御部１１で消費される電力損失分を削減することができる。
【００２３】
以下に、本実施形態におけるモータ制御装置の制動制御の処理の流れについて、説明する。図２は、本実施形態におけるモータ制御装置の制動制御の処理の流れを説明する図である。
制御部１２３は、外部からモータ４０の制動制御を指示する制御指令を取得すると、モータ４０の制動制御を開始する（ステップＳ１０１）。制御部１２３は、下段のスイッチング素子であるスイッチング素子２３及びスイッチング素子２４をＯＮ状態とし、上段のスイッチング素子であるスイッチング素子２１、２２をオフ状態とする（ステップＳ１０２）。これにより、スイッチング素子２３、スイッチング素子２４及びモータ４０で閉ループが形成され、制御部１２３は、モータ４０に逆起電力を発生させ、モータ４０を制動させることができる。
【００２４】
制御部１２３は、昇圧制御部１１に制動制御信号を出力する（ステップＳ１０３）。昇圧制御部１１は、制御部１２３から制動制御信号が供給されると、昇圧回路３０に対する昇圧駆動信号の供給を停止する（ステップＳ１０４）。これにより、昇圧回路３０は、昇圧制御部１１からの昇圧駆動信号の供給が停止されると、電源電圧Ｖｂの昇圧を停止する（ステップＳ１０５）。これにより、モータ４０の制動制御時において、昇圧制御部１１の駆動が停止されるため、モータ４０の制動制御時における昇圧制御部１１で消費される電力損失を削減することができる。なお、制御部１２３は、制動制御を指示する制御指示を取得した場合に、ステップＳ１０２の処理と、ステップＳ１０３〜ステップＳ１０５の処理を実行してもよい。すなわち、制御部１２３は、制動制御を行う場合に、下段のスイッチング素子であるスイッチング素子２３及びスイッチング素子２４をＯＮ状態とする処理と、昇圧制御部１１の駆動を停止する処理とを同時に行ってもよい。
【００２５】
以下に、本実施形態におけるモータ制御装置１０と、従来のモータ制御装置１００とを比較し、本実施形態におけるモータ制御装置１０の効果について、説明する。
図３は、従来のモータ制御装置１００の概略構成の一例を示す図である。
モータ制御装置１００は、昇圧制御部１１、昇圧回路３０、ゲート駆動部１３０及びインバータ２０を備える。
【００２６】
昇圧回路３０は、昇圧制御部１１からの信号に基づいて、電源装置５０が出力する電源電圧を昇圧し、ゲート駆動部１３０に出力する。したがって、ゲート駆動部１３０には、昇圧回路３０により昇圧された昇圧電圧が印加される。そして、ゲート駆動部１３０は、その印加された昇圧電圧に基づきインバータ２０を構成するスイッチング素子２１〜２４に駆動信号を出力する。そして、インバータ２０は、このゲート駆動信号に基づき各スイッチング素子がオン・オフすることにより、印加された電源電圧に基づいて、モータ４０を回転駆動する。一方、モータ４０の制動制御する場合には、ゲート駆動部１３０は、スイッチング素子２１、２２又はスイッチング素子２３、２４のいずれかをオン状態にすること、モータ４０を制動制御する。しかしながら、モータ制御装置１００では、スイッチング素子２１〜２４を昇圧電圧に基づいて制御するため、モータ４０を制動制御する場合においても、昇圧制御部１１を停止させることができない。図４は、本実施形態におけるモータ制御装置１０と、従来のモータ制御装置１００との制御方法を比較する図である。図４（ａ）は、本実施形態におけるモータ制御装置１０の制御方法を示し、図４（ｂ）は、従来のモータ制御装置１００との制御方法を示す。図４に示すように、モータ制御装置１０では、スイッチング素子２１、２２を昇圧電圧に基づいて制御するため、モータ４０の制動制御を行う場合には昇圧制御部１１を停止させることが可能である。一方、モータ制御装置１００では、スイッチング素子２１〜２４を昇圧電圧に基づいて制御するため、モータ４０を制動制御する場合においても、昇圧制御部１１を停止させることができない。したがって、モータ制御装置１０は、従来のモータ制御装置１００と比較して、モータ４０を制動制御する場合に、昇圧制御部１１で消費される電力損失分を削減することができる。
【００２７】
上述したように、本実施形態におけるモータ制御装置１０は、昇圧回路３０が出力する昇圧電圧Ｖｓにより生成される第１駆動信号に基づいて上段のスイッチング素子２１、２２をオン状態又はオフ状態に制御し、電源電圧Ｖｂにより生成される第２駆動信号に基づいて下段のスイッチング素子２３、２４をオン状態又はオフ状態に制御する。そして、モータ制御装置１０は、モータ４０の制動制御時において、上段のスイッチング素子２１，２２をオフ状態、下段のスイッチング素子２３、２４をオン状態とし、昇圧制御部１１の駆動を停止することで、昇圧回路３０の昇圧を停止させる。これにより、モータ制御装置１０は、モータ４０を制動制御する場合に、昇圧制御部１１で消費される電力損失分を削減することができる。
【００２８】
また、本実施形態におけるモータ制御装置１０を、車両に搭載し、ワイパモータ（車両のウインドウを拭くワイパアームを駆動するモータ）の制御装置やパワースライドドアなどの開閉体を開閉させるモータの制御装置として適用してもよい。その場合に、本実施形態におけるモータ制御装置１０の制動制御時における動作を、ワイパアームの間欠駆動を行う場合や開閉体を所定の位置に保持する場合に適用することができる。これにより、制動待機時の車両の電費を向上させることができる。
【００２９】
また、本実施形態におけるモータ制御装置１０は、制動制御を行うことで発生したモータ４０の回生電流を電源装置５０に供給することで、電源装置５０を充電する回生制御を行ってもよい。
【００３０】
上述した実施形態におけるモータ制御部１２をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。
【００３１】
なお、本実施形態におけるモータ４０は、２相モータを示しているが、２相モータに限らず、例えば、３相ブラシレスモータにおいても提供可能である。
【００３２】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【００３３】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００３４】
１０  モータ制御装置
１１  昇圧制御部
１２  モータ制御部
２０  インバータ
３０  昇圧回路
４０  モータ
５０  電源装置
１２０  モータ駆動部
１２１  第１駆動部
１２２  第２駆動部
１２３  制御部
【図１】
0006510964.tif 000002
【図２】
0006510964.tif 000003
【図３】
0006510964.tif 000004
【図４】
0006510964.tif 000005