(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オン期間とオフ期間を備えたパルス状の波形を有する電圧を印加し、前記電圧のオン／オフ比率を変化させることにより印加電圧を実効的に変化させるモータの制御方法であって、
前記モータの許容電流量に基づいて、前記モータがロック状態となったときに前記モータに印加し得る前記電圧のオン期間時比率の最大値を示す許容Duty値を、電源電圧を変数として設定し、
前記モータの回転数と前記電源電圧を検出し、
前記モータの回転数が第１基準値以下となったとき、検出された電源電圧に基づいて、前記印加電圧のオン期間時比率を前記許容Duty値以下に抑制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、前記モータの回転数が前記第１基準値を超えている場合、前記モータの回転数に基づいて前記許容Duty値を補正し、検出された電源電圧に基づいて、前記印加電圧のオン期間時比率を前記補正された許容Duty値以下に抑制することを特徴とするモータ制御方法。
【請求項３】
請求項２記載のモータ制御方法において、前記モータ回転数に基づく前記許容Duty値の補正は、前記モータの回転数が第２基準値以下となったとき実行され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、前記モータの温度又は前記モータの雰囲気温度を検出し、検出された温度値に基づいて前記許容Duty値を補正することを特徴とするモータ制御方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載のモータ制御方法において、前記印加電圧のオン期間時比率の抑制は、前記モータが加速中のときには実行しないことを特徴とするモータ制御方法。
【請求項６】
オン期間とオフ期間を備えたパルス状の波形を有する電圧を印加し、前記電圧のオン／オフ比率を変化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の駆動制御を行うモータ制御システムであって、
モータの回転に伴ってパルス信号を出力する回転数検出手段と、
電源電圧を検出する電圧センサと、
前記モータの許容電流量に基づいて、前記電源電圧を変数として設定され、前記モータがロック状態となったときに前記モータに印加し得る前記電圧のオン期間時比率の最大値を示す許容Duty値を格納する記憶手段と、
前記パルス信号の周波数が第１基準周波数以下となったとき、検出された電源電圧に基づいて、前記印加電圧のオン期間時比率を前記許容Duty値以下に抑制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７】
請求項６記載のモータ制御システムにおいて、前記システムは、前記モータの温度又は前記モータの雰囲気温度を検出する温度センサをさらに有し、前記電流制限手段は、検出された温度値に基づいて前記許容Duty値を補正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、低温環境下でのロック電流による界磁マグネットの減磁を抑制可能なモータ制御方法及びモータ制御システムに関する。
【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過負荷状態となりモータがロックすると、巻線電流（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、低温下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付近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】
また、巻線電流が大きくなると、モータ駆動回路においても、モータのロック電流に合わせて電流容量の大きい高価なスイッチング素子を使用する必要がある。特に、高トルク、高回転のモータを駆動する場合には、より電流容量の大きいスイッチング素子が必要となることから、素子価格がさらに嵩み、製品コストが増大するという問題もあった。【０００６】
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。また、本発明の他の目的は、ロック電流の抑制により、モータ駆動回路に使用するスイッチング素子の負担を低減し、より低価格の素子を使用可能とし、製品コストの低減を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のモータ制御方法は、オン期間とオフ期間を備えたパルス状の波形を有する電圧を印加し、前記電圧のオン／オフ比率を変化させることにより印加電圧を実効的に変化させるモータの制御方法であって、前記モータの許容電流量に基づいて、前記モータがロック状態となったときに前記モータに印加し得る前記電圧のオン期間時比率の最大値を示す許容Duty値を、電源電圧を変数として設定し、前記モータの回転数と前記電源電圧を検出し、前記モータの回転数が第１基準値以下となったとき、検出された電源電圧に基づいて、前記印加電圧のオン期間時比率を前記許容Duty値以下に抑制することを特徴とする。【０００８】
本発明にあっては、いわゆるＰＷＭ制御が実行されるモータにおいて、モータ回転数が第１基準値以下となり、モータがロック状態又はそれと見なし得る状態となると、電源電圧に基づいて、印加電圧のDutyが所定の許容Duty値以下に抑制される。この場合、許容Duty値は、許容される最大ロック電流値に基づき、各モータの特性に応じて設定され、電源電圧の大小によって変化する。そこで、許容最大ロック電流値として、マグネットの減磁が許容範囲内に抑えられる値を設定すれば、ロック状態又はそれと見なし得る状態となりDuty値が許容Duty値以下に抑制されると、ロック時の電流量が減磁許容範囲内に抑制され、マグネットの減磁が抑えられる。【０００９】
前記モータ制御方法において、前記モータの回転数が前記第１基準値を超えている場合、前記モータの回転数に基づいて前記許容Duty値を補正し、検出された電源電圧に基づいて、前記印加電圧のオン期間時比率を前記補正された許容Duty値以下に抑制しても良い。これにより、モータ回転数の幅広い範囲で許容Duty値が抑制され、ロック時に至る過大電流をより効果的に抑制できる。この場合、前記モータ回転数に基づく前記許容Duty値の補正を、前記モータの回転数が第２基準値以下となったとき実行しても良い。【００１０】
前記モータ制御方法において、前記モータの温度又は前記モータの雰囲気温度を検出し、検出された温度値に基づいて前記許容Duty値を補正しても良い。これにより、モータ温度等の実態に応じてDuty値が抑制でき、より的確なモータ駆動制御が可能となる。【００１１】
前記モータ制御方法において、前記モータが加速中のときには前記印加電圧のオン期間時比率の抑制を実行しない設定としても良く、これにより、モータ加速中にはDuty値が抑制されず、スムーズな加速動作が実現できる。【００１２】
一方、本発明のモータ制御システムは、オン期間とオフ期間を備えたパルス状の波形を有する電圧を印加し、前記電圧のオン／オフ比率を変化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の駆動制御を行うモータ制御システムであって、モータの回転に伴ってパルス信号を出力する回転数検出手段と、電源電圧を検出する電圧センサと、前記モータの許容電流量に基づいて、前記電源電圧を変数として設定され、前記モータがロック状態となったときに前記モータに印加し得る前記電圧のオン期間時比率の最大値を示す許容Duty値を格納する記憶手段と、前記パルス信号の周波数が第１基準周波数以下となったとき、検出された電源電圧に基づいて、前記印加電圧のオン期間時比率を前記許容Duty値以下に抑制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、いわゆるＰＷＭ制御が実行されるモータにおいて、回転数検出手段からの出力パルス信号の周波数が第１基準値以下となり、モータがロック状態又はそれと見なし得る状態となると、電源電圧に基づいて、印加電圧のDutyが所定の許容Duty値以下に抑制される。この場合、許容Duty値は、許容される最大ロック電流値に基づき、各モータの特性に応じて設定され、電源電圧の大小によって変化する。そこで、許容最大ロック電流値として、マグネットの減磁が許容範囲内に抑えられる値を設定すれば、ロック状態又はそれと見なし得る状態となりDuty値が許容Duty値以下に抑制されると、ロック時の電流量が減磁許容範囲内に抑制され、マグネットの減磁が抑えられる。【００１４】
前記モータ制御システムにおいて、前記システムに、前記モータの温度又は前記モータの雰囲気温度を検出する温度センサをさらに設け、前記電流制限手段によって、検出された温度値に基づいて前記許容Duty値を補正しても良い。これにより、モータ温度等の実態に応じてDuty値が抑制でき、より的確なモータ駆動制御が可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のモータ制御方法によれば、いわゆるＰＷＭ制御が実行されるモータにて、モータの許容電流量に基づきモータロック時に印加可能なＰＷＭ Dutyの最大値を示す許容Duty値を電源電圧を変数として設定し、モータの回転数が第１基準値以下となったとき、電源電圧に基づいて、ＰＷＭ Dutyを許容Duty値以下に抑制するので、モータがロック状態又はそれと見なし得る状態となると、電源電圧に応じて、印加電圧のDutyを最適な許容Duty値以下に抑制でき、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。また、制御回路や駆動回路等にも過大なロック電流が流れないため、そこで使用されるスイッチング素子に過大な負荷がかかるのを防止できる。このため、電流容量の小さい安価なスイッチング素子の使用が可能となり、回路コストの削減が図られる。【００１６】
本発明のモータ制御システムによれば、いわゆるＰＷＭ制御が実行されるモータにて、モータの回転に伴ってパルス信号を出力する回転数検出手段と、電源電圧を検出する電圧センサとを配すると共に、モータの許容電流量に基づいて、電源電圧を変数として設定され、モータロック時に印加可能なＰＷＭ Dutyの最大値を示す許容Duty値を格納する記憶手段と、パルス信号の周波数が第１基準周波数以下となったとき、電源電圧に基づいて、ＰＷＭ Dutyを許容Duty値以下に抑制する電流制限手段とを設けたので、モータがロック状態又はそれと見なし得る状態となると、電源電圧に応じて、印加電圧のDutyを最適な許容Duty値以下に抑制でき、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。また、制御回路や駆動回路等にも過大なロック電流が流れないため、そこで使用されるスイッチング素子に過大な負荷がかかるのを防止できる。このため、電流容量の小さい安価なスイッチング素子の使用が可能となり、回路コストの削減が図られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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であるモータ駆動制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】ＥとＤ０との関係を示すグラフ図であり、式２において、ａ＝１３.５,ｂ＝−５とした場合に相当する。
【図４】Max. Duty値を示す制御マップの一例であり、ａ＝１３.５,ｂ＝−５,ｃ＝８６０,ｄ＝０とした場合に相当する。
【図５】モータ温度と温度補正係数Ｋｔとの関係を示す説明図である。
【図６】本発明の実施例３であるモータ駆動制御の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００１８】
１    モータ
２    バッテリ
３    ＣＰＵ
４    回転数検出手段
５    駆動出力回路
６    電圧センサ
７    温度センサ
８    電流制限手段
９    ＲＯＭ
１０    制御マップ
Ｄ０    許容Duty値
Ｋｆ    周波数調整係数
Ｋｔ    温度補正係数
Ｅ      電源電圧
ａ      固定Duty値
ｂ      Duty特性係数
ｃ      制限開始周波数
ｄ      ロック判断周波数
ｆ      モータ回転周波数
ｇ      温度基点値
ｈ      温度係数
ｊ      モータ温度
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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】
【００２０】
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、バッテリ２から電源が供給され、ＣＰＵ３によって駆動制御される。モータ１には、ホールＩＣを用いた回転数検出手段４が設けられており、回転数検出手段４から出力されるパルス信号の周波数（モータ回転周波数）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。【００２１】
ＣＰＵ３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オン／オフ比率を変化させて駆動制御を行うＰＷＭ制御（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）が実行され、電源電圧をオン／オフ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、ＣＰＵ３はパルス電圧のオン期間の時比率（Duty）を設定し、駆動出力回路５に制御信号を送出する。駆動出力回路５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。【００２２】
バッテリ２には、電圧センサ６が接続されている。電圧センサ６は、モータ１に印加される電源電圧を検出し、その値をＣＰＵ３に送出する。また、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７が設けられている。温度センサ７もまたＣＰＵ３に接続されており、温度センサ７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ＣＰＵ３に送られる。ＣＰＵ３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いる。【００２３】
ＣＰＵ３内には、電流制限手段８が設けられている。この電流制限手段８は、電源電圧やモータ回転周波数，モータ温度情報等に基づいて、モータロック時に電流値が所定値以上とならないように駆動出力回路５に働きかける。この際、電流制限手段８は、ＲＯＭ（記憶手段）９内に格納された制御マップ１０等を参照し、モータ１のＰＷＭ Max Dutyを制限し、モータ供給電流を抑制する。【００２４】
図２は、本発明の実施例１であるモータ駆動制御の処理手順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オンされると、図２の処理が開始される。【００２５】
図２に示すように、ここではまず、ステップＳ１にてモータ回転周波数ｆが検出される。モータ回転周波数ｆとしては、回転数検出手段４の出力パルス信号の周波数が使用される。出力パルス信号は、モータ１の回転に伴って出力され、これにより、現在のモータ１の回転数や回転状態を把握することができる。回転数検出手段４では、モータ１回転当たり１２パルスが出力され、例えば、出力パルスが２００Ｈｚの場合、モータ回転数は約１０００ｒｐｍとなる。出力パルスの周波数とモータ回転数とは１対１の関係にあるため、本実施例では、出力パルスの周波数をモータ回転数として捉え、モータ回転周波数ｆを直接使用してモータ１の駆動制御を行う。【００２６】
次に、ステップＳ２では、ロック判断周波数ｄ（第１基準周波数；モータ回転数との関係では第１基準回転数に相当）が取得される。このロック判断周波数ｄはＲＯＭ９内に格納されており、モータ回転周波数が何Ｈｚとなったときに「ロック状態」と判断するかを決定する数値である。例えば、ロック判断周波数をｄ＝２００に設定すると、２００Ｈｚにてモータ１がロック状態と判断される。このｄの値は、モータ特性や負荷の程度・種類等によって０〜４００程度の範囲で適宜設定される。【００２７】
ステップＳ３では電源電圧Ｅが検出される。電源電圧Ｅは、電圧センサ６によって検出され、バッテリ２によって現時点でモータ１に印加されている電圧が検出される。電源電圧が高ければ、その分、ある許容電流値に対応するモータDutyは小さくなる。このため、当該制御方法でもバッテリ２の電圧値を検出し、それを制御上のパラメータの一つとして用いている。なお、ステップＳ１〜Ｓ３は、何れのステップを先に実行しても良く、上述の順序には限定されない。【００２８】
ステップＳ１〜Ｓ３にて前記ｆ,ｄ,Ｅを設定・検出した後、ステップＳ４に進み、ｄとｆを比較する。ｆがｄ以上の場合、すなわち、モータ回転周波数がロック判断周波数以上である場合には、ステップＳ５に進み、モータ１のDutyの最大値（Max.Duty）を次式に基づいて算出した後、ステップＳ６にてMax.Dutyを設定してルーチンを抜ける。【００２９】
Max. Duty ＝ Ｄ０＊Ｋｆ           （式１）【００３０】
前式において、Ｄ０は許容Duty値、Ｋｆは周波数調整係数である。Ｄ０は、モータ１がロック状態（ｆ＝０）となったとき、マグネットの減磁やスイッチング素子の電流容量などの観点から、モータ１に印可することが許されるDutyの最大値である。Ｄ０は電源電圧Ｅに依存する値であり、ＣＰＵ３は、ステップＳ３にて取得した電源電圧Ｅをパラメータとして、次式によってＤ０を求める。【００３１】
Ｄ０＝ａ−ｂＥ                    （式２）【００３２】
式２のａ,ｂはモータ毎（あるいはモータ機種毎等）に予め設定される固定値であり、ａはロック時の許容電流量から求められる固定Duty値、ｂはモータ特性に応じて決まるDuty特性係数である。これらの値は、予めＲＯＭ９内に格納されている。図３は、式２において、ａ＝１３.５,ｂ＝−５とした場合のＥとＤ０との関係を示すグラフ図である。【００３３】
固定Duty値ａは、ロック電流を何アンペアに固定したいかによって決まり、図３のグラフでは、Ｅを変数とした一次関数で表現されるＤ０の切片値となる。ａの値は、許容電流量が大きければ大きくなり、図３で言えば、グラフ上の線図が右方向に移動する。これに対し、許容電流量が小さければａの値は小さくなり、グラフ上の線図は左方向に移動する。なお、図３のグラフ（ａ＝１３.５）は、許容電流量が３０Ａの場合を示している。【００３４】
Duty特性係数ｂは、モータの巻線抵抗等に応じて、各モータの特性に基づいて決定され、図３のグラフでは、Ｅを変数とした一次関数で表現されるＤ０の傾きとなる。前述のように、電源電圧Ｅが高いときは許容Duty値Ｄ０を低く抑える必要があり、ここではｂは正の値となり、グラフは右下がりとなる。【００３５】
このように、許容Duty値Ｄ０は、許容される最大ロック電流値に基づき、各モータの特性に応じて設定され、電源電圧Ｅの大小によって変化する。この場合、許容最大ロック電流値は、マグネットの減磁が許容範囲内に抑えられる値が設定され、ロックを検知した場合には、電源電圧Ｅに応じてDuty値を強制的にＤ０以下に抑制すれば、低温ロック時の過大電流が防止でき、マグネットの減磁は抑制される。【００３６】
一方、このような制御形態では、過負荷によって徐々にモータ回転数が低減し、巻線電流値が増大している状態でも、モータが停止しない限りDuty値は強制設定されない。そこで、当該制御方法では、モータ回転周波数ｆに応じて許容Duty値を補正し、その時点でのモータ回転数で許される最大Duty値を個々に設定し、モータの状態に合わせた過電流防止対策を実施している。そのためのＤ０調整用の係数が式１のＫｆである。【００３７】
すなわち、周波数調整係数Ｋｆは、モータ回転周波数ｆに依存する係数であり、現在のモータ回転周波数ｆではMax. Dutyをいくつにすべきかを、Ｄ０に基づいて求めるための調整値である。ＣＰＵ３は、ステップＳ１,Ｓ２にて取得したモータ回転周波数ｆとロック判断周波数ｄを用いて、次式によってＫｆを求める。【００３８】
Ｋｆ＝１＋（ｆ−ｄ）／ｃ            （式３）【００３９】
式３のｃは制限開始周波数であり、モータ回転周波数が何Ｈｚとなった時点からDuty値の制限を開始するかを定める固定値であって（第２基準周波数；モータ回転数との関係では第２基準回転数に相当）、予めＲＯＭ９内に格納されている。モータ１は、通常はｆが９００Ｈｚ以上で作動していることから、ｃの値としては、例えば、８６０（Ｈｚ）が設定される。また、ｆ−ｄは、モータ回転周波数ｆがロック判断周波数ｄに達したとき０となり、このときＫｆ＝１となる。この際、許容Duty値Ｄ０は×１、すなわち、Ｄ０そのものとなり、ｆがｄに達すると、ｆ＝０とならなくともMax. Duty値がＤ０となる。【００４０】
図４は、ａ＝１３.５,ｂ＝−５,ｃ＝８６０,ｄ＝０とした場合のMax. Duty値を示す制御マップ１０の一例であり、ＲＯＭ９内に格納されている。ここでは、ｄは０（ｆ＝０Ｈｚでロックと判断）となっており、周波数が０Ｈｚとなったとき、図３のような設定のＤ０が適用される。つまり、式１は、図４のマップでは、Max. Duty ＝ Ｄ０＊（１＋ｆ／８６０）：（式４）で表され、ｆ＝０ＨｚではMax. Duty＝Ｄ０となる。なお、例えば、ｄ＝２００と設定すると、ｆ＝２００のときＤ０が適用されるように図４のテーブルが読み替えられる。【００４１】
Ｄ０は、電源電圧Ｅに応じて図３に示した値を取り、例えば、電源電圧Ｅが１３.５Ｖを超え１４.０Ｖ以下の場合には、Ｄ０＝６５％となる。すなわち、図４において、Ｅ＝１４.０（Ｖ）以下，周波数０（Ｈｚ）の値は６５％となる。これは、Ｅが１３.５Ｖ超１４.０Ｖ以下の際にモータ１がロックした場合は、Dutyの最大値を６５％に絞ることを意味している。【００４２】
また、図４に示すように、電源電圧が前記同様１３.５Ｖ〜１４.０Ｖの場合、ｆ＝１００ＨｚではMax. Duty＝７３％、ｆ＝２００ＨｚではMax. Duty＝８０％などとDuty値が制限される。ｆ＝５００Ｈｚでは、Max. Dutyの計算値は１０３％となり、この場合はDuty値１００％も可能であるため、Duty制限は行われない。なお、式４では、ｆ＝４６３ＨｚにてMax. Duty＝１００となり、モータ１では、Ｅが１３.５Ｖ超１４.０Ｖ以下のとき、ｆが４６３Ｈｚ未満になるとMax. Dutyが制限される。また、図４の網掛け部のようにMax. Dutyの計算値が１００％以上の場合については、Duty値を１００％として計算を行う。【００４３】
このように、式１に基づいてMax. Dutyの制限を行うと、モータ１の回転数が低下するのに伴い、Duty最大値が徐々に制限される。そして、モータロック時には、Duty最大値は、マグネットの減磁やスイッチング素子の電流容量を考慮した値であるＤ０に抑制される。従って、低温時にモータ１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。【００４４】
また、制御回路や駆動回路等にも過大なロック電流が流れないため、そこで使用されるスイッチング素子に過大な負荷がかかるのを防止できる。このため、従来のように電流容量の大きな高価なスイッチング素子を用いる必要がなくなり、電流容量の小さい安価なスイッチング素子の使用が可能となる。従って、回路コストの削減が図られると共に、回路スペースの縮減や発熱量の低減を図ることが可能となる。【００４５】
一方、ステップＳ４にて、モータ回転周波数ｆがロック判断周波数ｄ未満の場合には、ステップＳ７に進む。この場合は、既にモータ１はロック状態にあると判断されるので、Max.Dutyは前述のＤ０に設定され、ステップＳ６に進み、ルーチンを抜ける。従って、モータ１が始動直後からロック状態となっても、Max. DutyはＤ０に抑えられ、マグネットの減磁やスイッチング素子の過大負荷が防止される。
【実施例２】
【００４６】
次に、実施例２として、モータ温度を考慮した制御形態について説明する。実施例２の制御形態は、実施例１の式１にモータ温度に依存する係数Ｋｔを乗じたものであり、Max. Dutyは次式によって求められる。なお、以下の実施例では、実施例１と同様の係数等については同一の符号を付し、その説明は省略する。【００４７】
Max. Duty ＝ Ｄ０＊Ｋｆ＊Ｋｔ      （式５）【００４８】
本発明の制御方法は、専ら低温環境下におけるマグネットの減磁対策として適用されるものであり、モータ温度が高い場合には、Max. DutyをＤ０＊Ｋｆよりも高くすることも可能である。そこで、実施例２の制御方法では、モータ温度の上昇に応じて値が大きくなる温度補正係数Ｋｔを乗じ、Max. Duty値の温度補正を行う。温度補正係数Ｋｔは次式のように表される。【００４９】
Ｋｔ＝ｇ＋ｈｊ                     （式６）【００５０】
式６はモータ温度ｊを変数とした一次関数で表現され、図５のように表される。式６においてｈは温度係数であり、モータ温度ｊに対するＫｔの変化量を示している。ｈは、図５のグラフではＫｔ線図の傾きとなり、例えば、ｈ＝０.０２５などの値が設定される。ｇは温度基点値であり、例えば−８０°Ｃなど、極低温のためモータの正常動作が確保できない場合にMax. Duty＝０、すなわち、Ｋｔ＝０となる値が設定される。これは、図５のグラフにおけるＫｔ線図の切片値となり、ｈ＝０.０２５のとき、−８０°ＣにおいてＫｔ＝０とすると、ｇ＝２となる。【００５１】
図５のグラフは、温度補正係数をＫｔ＝２＋０.０２５ｊとした場合の線図であり、図４のテーブルが適用される基準温度を、例えば−４０°Ｃ（ｊ＝−４０）とすると、このとき、温度補正係数はＫｔ＝１となる。すなわち、モータ温度が−４０°Ｃの場合は、実施例１と同様に、Max. Duty＝Ｄ０＊Ｋｆとなる。これに対し、モータ温度が０°Ｃになった場合は、Ｋｔ＝２となり、Max. Duty ＝２Ｄ０＊Ｋｆとなる。なお、モータ温度が０°Ｃを超えた場合には、当該制御によるDuty値の抑制は解除される。【００５２】
このように、実施例２では、実施例１の制御形態に温度補正を加えたので、モータ温度の実態に応じたDuty値の抑制が可能となる。従って、より効率良くモータの駆動制御を行うことができ、モータ特性や回路条件をより最適化するすることができる。なお、実施例２では、モータ温度を用いて温度補正を行う例を示したが、他の部位や部品（例えば、スイッチング素子やマグネット等）の温度を検出して温度補正を行っても良い。
【実施例３】
【００５３】
ところで、前述の制御形態は、モータロック時の過電流によるマグネット減磁を防止するために採られるものであり、例えば、モータが加速中にモータ回転周波数ｆが０→２００→４００などと増加している場合にはDuty値を抑制する必要なはい。この場合、Duty値を抑制すると加速が鈍り、却ってモータ動作の妨げとなる。そこで、実施例３の制御では、モータの加減速状況に応じて当該制御の適否を判断し、必要時のみDuty値の抑制する。【００５４】
図６は、本発明の実施例３であるモータ駆動制御の処理手順を示すフローチャートである。図６の制御処理においては、処理が開始されるとまず、ステップＳ１０にてモータ１が加速中であるか否かが判断される。モータ１が加速中かどうかは、モータ回転周波数ｆの増減によって判断され、現時点のｆデータが直前のｆデータよりも大きい場合、モータ１が加速中であると判断する。【００５５】
モータ１が加速中の場合には、Duty値の抑制は不要と判断し、そのままルーチンを抜ける。このように、Duty値の抑制処理に先立ってモータの状態（加減速）を判断することにより、モータ加速中にはDuty値が抑制されず、スムーズな加速動作が可能となる。一方、モータ１が加速中でない場合、すなわち、モータ速度が変化しない場合やモータ速度が低下している場合には、ステップＳ１１に進み、Duty値の抑制処理を行う。ステップＳ１１以下の処理は実施例１の図２の処理と同様である。【００５６】
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、窓やドアを駆動するモータ、或いは他の車載モータや、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、前述実施例にて挙げた数値や図３のテーブルなどはあくまでも一例であり、本発明がこれらの数値に限定されないことは言うまでもない。
【図１】
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【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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