(57)【要約】【課題】構成の大型化やコストの上昇を抑制して、ＰＷＭ制御によりモータ負荷を高精度に駆動制御することを課題とする。【解決手段】ＣＰＵ１０から与えられるＰＷＭ信号に基づいて負荷駆動電圧が負荷駆動回路１２からモータ２に供給されてモータ２がＰＷＭ制御により駆動され、モータ２に供給されるモータ駆動電圧のパルス信号がパルス検出回路１３で検出され、パルス検出回路１３で検出されたモータ駆動電圧のパルス信号とＣＰＵ１０から負荷駆動回路１２に与えられるＰＷＭ信号とのパルス幅の差分がＣＰＵ１０で算出され、この差分に基づいてＣＰＵ１０から負荷駆動回路１２に与えられるＰＷＭ信号のパルス幅が補正され、補正されてＣＰＵ１０から負荷駆動回路１２に与えられたＰＷＭ信号に基づいてモータ２が駆動制御されて構成される。【選択図】図１
2008029083.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御により負荷を駆動制御する負荷駆動装置において、
パルス信号のＰＷＭ信号を受けて、このＰＷＭ信号のパルス幅に応じた負荷駆動電圧を前記負荷に供給して前記負荷を駆動する負荷駆動手段と、
前記負荷駆動手段から前記負荷に供給される負荷駆動電圧のパルス信号を検出するパルス検出手段と、
前記パルス検出手段で検出された負荷駆動電圧のパルス信号と、前記負荷駆動手段に与えるパルス信号のＰＷＭ信号とを比較し、比較結果に基づいて前記負荷駆動手段に与えるＰＷＭ信号のパルス幅を補正する補正値を算出し、この補正値に基づいて前記負荷駆動手段に与えるＰＷＭ信号のパルス幅を補正し、補正したパルス幅のＰＷＭ信号を前記負荷駆動手段に与え、前記負荷駆動手段が前記負荷に前記ＰＷＭ信号に応じた負荷電流を供給するように前記負荷駆動手段を制御する制御手段と
を有することを特徴とする負荷駆動装置。
【請求項２】
前記補正値を記憶する記憶手段を備え、
前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された補正値を用いて前記ＰＷＭ信号のパルス幅を補正する
ことを特徴とする請求項１記載の負荷駆動装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記比較結果において両信号のパルス幅の差分を補正値として算出し、算出した補正値に基づいて前記ＰＷＭ信号のデューティ比を補正する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の負荷駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御により負荷電流を供給制御する負荷駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術としては、例えば以下に示す文献に記載されたものが知られている（特許文献１参照）。この文献には、車両用の電動パワーステアリング装置において、操向ハンドルの操舵力を補助するモータを駆動制御するモータ駆動回路の構成が開示されている。このモータ駆動回路は、従来公知のＰＷＭ制御によりＨブリッジ回路を構成するＦＥＴ（電界効果トランジスタ）をオン／オフ制御して、モータ（負荷）に供給される駆動電流（負荷電流）を制御している。
【０００３】
このようなモータ駆動回路では、Ｈブリッジ回路に電流検出用抵抗を接続し、この電流検出用抵抗の電圧降下を検出し、検出した電圧降下に基づいてモータに供給されている実際の負荷電流を求め、求めた負荷電流に基づいて負荷電流が目標負荷電流となるようにフィードバック制御が行われている。これにより、負荷電流の精度が高められ、精度よくモータを駆動制御することが可能となる。
【特許文献１】特開平８−１５０９４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上説明したように、従来の負荷（モータ）駆動装置においては、負荷電流を高精度に制御するために、電流検出用抵抗の両端の電圧を検出し、検出した電圧を増幅器で増幅し、増幅された検出電圧に基づいて負荷電流を求めていた。このため、電流検出用の耐電力性に優れた抵抗や増幅器が必要になり、構成の大型化やコストの上昇といった不具合を招いていた。
【０００５】
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、構成の大型化やコストの上昇を抑制して、負荷を高精度に駆動制御することを可能にした負荷駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御により負荷を駆動制御する負荷駆動装置において、パルス信号のＰＷＭ信号を受けて、このＰＷＭ信号のパルス幅に応じた負荷駆動電圧を前記負荷に供給して前記負荷を駆動する負荷駆動手段と、前記負荷駆動手段から前記負荷に供給される負荷駆動電圧のパルス信号を検出するパルス検出手段と、前記パルス検出手段で検出された負荷駆動電圧のパルス信号と、前記負荷駆動手段に与えるパルス信号のＰＷＭ信号とを比較し、比較結果に基づいて前記負荷駆動手段に与えるＰＷＭ信号のパルス幅を補正する補正値を算出し、この補正値に基づいて前記負荷駆動手段に与えるＰＷＭ信号のパルス幅を補正し、補正したパルス幅のＰＷＭ信号を前記負荷駆動手段に与え、前記負荷駆動手段が前記負荷に前記ＰＷＭ信号に応じた負荷電流を供給するように前記負荷駆動手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【０００７】
上記特徴の請求項１記載の発明によれば、構成の大型化やコストの上昇を招くことなく負荷に負荷電流を高精度に供給制御することが可能となる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の負荷駆動装置において、前記補正値を記憶する記憶手段を備え、前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された補正値を用いて前記ＰＷＭ信号のパルス幅を補正することを特徴とする。
【０００９】
上記特徴の請求項２記載の発明によれば、毎回補正値を算出する必要はなくなり、演算負荷を軽減することができ、かつ補正値の算出時間も不要となり、速やかに補正動作を行うことが可能となる。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の負荷駆動装置において、前記制御手段は、前記比較結果において両信号のパルス幅の差分を補正値として算出し、算出した補正値に基づいて前記ＰＷＭ信号のデューティ比を補正することを特徴とする。
【００１１】
上記特徴の請求項３記載の発明によれば、構成の大型化やコストの上昇を招くことなく負荷に負荷電流を高精度に供給制御することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は本発明の実施例１に係る負荷駆動装置の構成を示す図である。図１に示す実施例１の負荷駆動装置は、エンジンで得られた駆動力で主駆動輪が駆動される車両の従駆動輪を駆動するモータ２を負荷とし、車両に搭載されたバッテリ３を電源とするコントローラ１でモータ２を駆動制御する装置として構成されている。
【００１４】
コントローラ１は、ＣＰＵ１０、電源電圧モニタ回路１１、負荷駆動回路１２、パルス検出回路１３ならびに記憶装置１４を備え、前述したＰＷＭ制御によりモータ２に供給される負荷電流を制御している。
【００１５】
ＣＰＵ１０は、モータ２を駆動制御する制御中枢として機能し、プログラムに基づいて各種動作処理を制御するコンピュータに必要な資源を備え、検出された信号を読み込み、読み込んだ信号ならびに予め内部に保有する制御ロジック（プログラム）に基づいて、負荷駆動回路１２に指令を送り、以下に説明する本実施例の特徴的な駆動制御動作を統括管理して制御する。このＣＰＵ１０は、指示信号部１００、演算部１０１、信号出力部１０２ならびにＲＡＭ部１０３を備えている。
【００１６】
指示信号部１００は、電源電圧モニタ回路１１でモニタされたバッテリ３の電圧とモータ２に供給する目標負荷電流とに対応したデューティ比の指示ＰＷＭ信号（パルス信号）を出力する。なお、バッテリ３の電圧ならびにモータ２の目標負荷電流と指示ＰＷＭ信号のデューティ比との関係は、予め実験や机上検討により求め、それらの関係をＣＰＵ１０が備えた記憶回路（図示せず）に記憶される。
【００１７】
演算部１０１は、パルス検出回路１３で検出されたパルス信号と、指示信号部１００の出力の指示ＰＷＭ信号とを比較し、比較結果として両者の差分（補正値）を演算する。すなわち、演算部１０１は、指示信号部１００から出力された指示ＰＷＭ信号のデューティ比とパルス検出回路１３で検出されたパルス信号のデューティ比との差分を算出する。
【００１８】
信号出力部１０２は、指示信号部１００の出力の指示ＰＷＭ信号と演算部１０１で得られた差分とに基づいて、指示ＰＷＭ信号を補正し、補正して得られたＰＷＭ信号を負荷駆動回路１２に与える。
【００１９】
ＲＡＭ部１０３は、演算部１０１で求められた比較結果の差分を一時的に記憶し、記憶された比較結果は演算部１０１ならび記憶装置１４との間で転送される。
【００２０】
電源電圧モニタ回路１１は、バッテリ３の電圧をモニタし、モニタした電圧をＣＰＵ１０の指示信号部１００に与える。
【００２１】
負荷駆動回路１２は、ドライバ回路１２０と、Ｈブリッジ回路を構成するＦＥＴ１２１〜ＦＥＴ１２４を備えている。ドライバ回路１２０は、ＣＰＵ１０の信号出力部１０２から与えられるＰＷＭ信号（ＰＷＭ１信号〜ＰＷＭ４信号）を受けて、これらのＰＷＭ信号でＦＥＴ１２１〜１２４をスイッチング（オン／オフ）制御する。
【００２２】
ＦＥＴ１２１はＰチャネルの電界効果トランジスタで構成され、ＰＷＭ１信号でスイッチング制御され、ＦＥＴ１２２はＮチャネルの電界効果トランジスタで構成され、ＰＷＭ２信号でスイッチング制御され、ＦＥＴ１２１とＦＥＴ１２２とは、バッテリ３と接地電位との間に直列接続され、その直列接続点がモータ２の一方の接続端子ＭＡに接続されている。
【００２３】
ＦＥＴ１２３はＰチャネルの電界効果トランジスタで構成され、ＰＷＭ３信号でスイッチング制御され、ＦＥＴ１２４はＮチャネルの電界効果トランジスタで構成され、ＰＷＭ４信号でスイッチング制御され、ＦＥＴ１２３とＦＥＴ１２４とは、バッテリ３と接地電位との間に直列接続され、その直列接続点がモータ２の他方の接続端子ＭＢに接続されている。
【００２４】
パルス検出回路１３は、２つのパルス検出回路１３１と１３２とを有し、パルス検出回路１３１は、ＦＥＴ１２１とＦＥＴ１２２との直列接続点、すなわちモータ２の一方の接続端子ＭＡに与えられるモータ駆動電圧のパルス信号を検出し、検出したパルス信号をＣＰＵ１０の演算部１０１に与える。パルス検出回路１３２は、ＦＥＴ１２３とＦＥＴ１２４との直列接続点、すなわちモータ２の他方の接続端子ＭＢに与えられるモータ駆動電圧のパルス信号を検出し、検出したパルス信号をＣＰＵ１０の演算部１０１に与える。
【００２５】
記憶装置１４は、ＣＰＵ１０のＲＡＭ部１０３に記憶された演算部１０１の比較結果を不揮発に記憶し、記憶された比較結果は必要に応じて適宜ＲＡＭ部１０３に与えられてＲＡＭ部１０３で記憶される。
【００２６】
このような構成において、先ずモータ２の接続端子ＭＡ側から接続端子ＭＢ側に負荷電流を流してモータ２を駆動制御する場合（この場合のモータ２の回転方向を例えば正転とする）について説明する。このような場合には、ドライバ回路１２０を介して信号出力部１０２からバッテリ３の電圧と目標負荷電流に応じたデューティ比のＰＷＭ１信号がＦＥＴ１２１に与えられ、ロウレベルのＰＷＭ２信号がＦＥＴ１２２に与えられ、ハイレベルのＰＷＭ３信号がＦＥＴ１２３に与えられ、ハイレベルのＰＷＭ４信号がＦＥＴ１２４に与えられる。これにより、ＦＥＴ１２１はＰＷＭ１信号に基づいてスイッチング制御され、ＦＥＴ１２２，ＦＥＴ１２３はオフ状態となり、ＦＥＴ１２４はオン状態となり、図１の破線矢印で示すようにバッテリ３→ＦＥＴ１２１→モータ２→ＦＥＴ１２４→接地電位の経路でモータ２に負荷電流が流れる。
【００２７】
このような状態においては、モータ２の接続端子ＭＡにＦＥＴ１２１のスイッチングに対応してパルス信号のモータ駆動電圧が生じる。このパルス信号はパルス検出回路１３１で検出され、検出されたパルス信号はＣＰＵ１０の演算部１０１に与えられる。
【００２８】
ここで、図２（ａ）に示すように、ＣＰＵ１０の信号出力部１０２から出力されてＦＥＴ１２１に与えられるＰＷＭ１信号におけるハイレベルのパルス幅をＴａとし、パルス検出回路１３１で検出されたパルス信号におけるハイレベルのパルス幅をＴｂとすると、両者のパルス幅Ｔａ，Ｔｂが演算部１０１で比較される。
【００２９】
比較結果において、パルス幅Ｔａ＝Ｔｂである場合は、ＣＰＵ１０の信号出力部１０２から出力されたＰＷＭ１信号のデューティ比に応じた目標負荷電流がモータ２に供給されることになり、ＰＷＭ１信号のデューティ比を補正する必要はない。一方、比較結果において、図２（ａ）に示すように、ドライバ回路１２０やＦＥＴ１２１の応答遅れ等により検出されたパルス信号のパルス幅ＴｂがＴｂ＜Ｔａである場合には、その差分Ｔｃ（＝Ｔａ−Ｔｂ）がＰＷＭ１信号のパルス幅（デューティ比）を補正する補正値として演算部１０１で算出される。
【００３０】
その後、図２（ｂ）に示すように、ＰＷＭ１信号のパルス幅はそれまでのパルス幅Ｔａに算出された差分Ｔｃが加わり、ＰＷＭ１信号の新たなパルス幅Ｔａ’は（Ｔａ＋Ｔｃ）に補正されてＣＰＵ１０の信号出力部１０２から出力される。これにより、パルス検出回路１３１で検出されるパルス信号は、それまでのパルス幅Ｔｂが図２（ｂ）に示すようにパルス幅Ｔｂ’（＝Ｔｂ＋Ｔｃ）に変化する。
【００３１】
したがって、モータ２の接続端子ＭＡに印加されるモータ駆動電圧のパルス信号のパルス幅は、図２（ａ）に示すパルス幅がＴａのＰＷＭ１信号と同等となり、目標負荷電流に対応して設定された補正前のＰＷＭ１信号のデューティ比に応じた負荷電流がモータ２に供給されることになる。すなわち、目標負荷電流がモータ２に供給されてモータ２が駆動制御される。一方、パルス信号のパルス幅ＴｂがＴｂ＞Ｔａである場合でも両者の差分Ｔｃを求めその差分に基づいて上述したと同様な手法でＰＷＭ１信号を補正することにより、同様に目標負荷電流がモータ２に供給される。
【００３２】
これにより、モータ２に供給される負荷電流を精度よく制御することが可能となり、要求された所望のトルクを得ることができ、安定して車両を運転することができる。
【００３３】
一方、ＰＷＭ１信号のパルス幅Ｔａとパルス検出回路１３１で検出されたパルス信号のパルス幅Ｔｂとの間に差分Ｔｃが生じるのは、上述したようにドライバ回路１２０やＦＥＴ１２１〜１２４の応答遅れが主な要因と考えられ、これらの要因は温度やバッテリ３の電圧（電源電圧）によって変動するものと考えられる。しかし、応答遅れの変動をもたらす温度や電源電圧は、コントローラ１の動作時、すなわち車両のエンジンが運転中においては極端に変化することはなく、したがって上記差分Ｔｃの変動も少ないものと想定される。
【００３４】
そこで、上記ＰＷＭ１信号におけるパルス幅の補正動作において、演算部１０１で上記差分Ｔｃが算出された際に、算出された差分ＴｃをＲＡＭ部１０３に格納して記憶させる。そして、次回ＰＷＭ１信号を補正する際にこの記憶された差分Ｔｃを用いる。このような手法を採用することで、補正の際に毎回差分Ｔｃを算出する必要はなくなり、演算部１０１の演算負荷を軽減することができる。
【００３５】
また、バッテリ３からＣＰＵ１０への給電が停止すると、ＲＡＭ部１０３に記憶されていた上記差分Ｔｃの情報が消去されてしまう。そこで、ＲＡＭ部１０３に記憶された情報をＣＰＵ１０外の記憶装置１４に一時的に退避させて不揮発に記憶するようにする。これにより、ＣＰＵ１０への給電が再開されてＣＰＵ１０が動作状態になった際に、前回算出されて記憶装置１４に記憶された上記差分ＴｃをＲＡＭ部１０３に転送することで、ＰＷＭ１信号を補正する際に差分Ｔｃを算出する必要はなくなる。したがって、演算負荷を軽減できることに加えて、迅速にＰＷＭ１信号を補正することが可能になるので、エンジンの始動後、速やかかつ的確にモータ２が駆動制御されて安定して車両を運転することができる。
【００３６】
一方、上述した図１の破線矢印に示す経路でモータ２に負荷電流を供給した際のモータ２の回転方向と逆の回転方向でモータ２を駆動制御する場合、すなわちＦＥＴ１２１をオフ状態とし、ＦＥＴ１２２をオン状態とし、ＦＥＴ１２３にＰＷＭ３信号を与えてスイッチング制御し、ＦＥＴ１２４をオフ状態として、バッテリ３→ＦＥＴ１２３→モータ２→ＦＥＴ１２２→接地電位の経路でモータ２の接続端子ＭＢ側から接続端子ＭＡ側へ負荷電流を流した場合であっても、接続端子ＭＢに与えられるモータ駆動電圧のパルス信号をパルス検出回路１３２で検出することで、モータ２の正転時のＰＷＭ１信号と同様にＰＷＭ３信号を補正することができる。また、このモータ２の逆転時の差分Ｔｃを正転時と区別してＲＡＭ部１０３や記憶装置１４に記憶することで、逆転時においても正転時と同様の効果を得ることができる。
【００３７】
なお、本発明の負荷駆動装置が駆動制御する負荷は、車両を駆動するモータに限ることはなく、ＰＷＭ制御によって電流制御される例えばソレノイド等の他の様々な負荷に対しても適用できることは、当業者であれば上記の説明から容易に理解できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施例１に係る負荷駆動装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示す装置のＰＷＭ制御に係わる信号のタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００３９】
１…コントローラ
２…モータ
３…バッテリ
１０…ＣＰＵ
１１…電源電圧モニタ回路
１２…負荷駆動回路
１３，１３１，１３２…パルス検出回路
１４…記憶装置
１００…指示信号部
１０１…演算部
１０２…信号出力部
１０３…ＲＡＭ部
１２０…ドライバ回路
１２１〜１２４…ＦＥＴ
【図１】
2008029083.tif 000003
【図２】
2008029083.tif 000004