(57)【要約】【課題】モータの制動時に急激なバッテリ電圧の上昇を抑制することができるモータ駆動制御装置を提供する。【解決手段】回転数低下検出部１２によってモータの回転数と所定の低下幅とを比較し、モータの回転数が所定の低下幅よりも低下した場合、制御モード切替部１６によって第２駆動制御部１５による第２制御モードから第１駆動制御部１４による第１制御モードに切り替え、駆動回路２を駆動して、モータ３を駆動する。第１制御モードは、駆動回路２により、電源端子からモータ３を介して接地端子にモータ電流を供給する状態と、電源端子とモータ３との間でモータ電流を環流する状態とを繰り返して切替制御することによって、大きな回生電力がモータ３からバッテリに供給されることを抑制して、バッテリ電圧の上昇を抑制する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータをＰＷＭ制御によってモータの駆動と制動とを交互に繰り返して駆動制御するモータ駆動制御装置において、
前記モータの回転数を検出するモータ回転数検出手段と、
前記モータ回転数検出手段によって検出されたモータの回転数が所定値より高いときは前記モータの駆動と前記モータの端子の開放とを交互に繰り返して前記モータを駆動する切替手段と
を備えることを特徴とするモータ駆動制御装置。
【請求項２】
モータをＰＷＭ制御によって駆動制御するモータ駆動制御装置において、
前記モータの回転数を検出するモータ回転数検出手段と、
前記モータ回転数検出手段によって検出されたモータの回転数を所定値と比較する回転数低下検出手段と、
ＰＷＭ制御により前記モータの駆動と制動とを交互に繰り返して制御する第１制御モードと、
ＰＷＭ制御により前記モータの駆動とモータの端子の開放とを交互に繰り返す第２制御モードとを有し、
前記回転数低下検出手段によってモータの回転数が低下していないことを検出した場合は第２制御モードで前記モータを駆動し、前記回転数低下検出手段によってモータの回転数が低下したことを検出した場合は第１制御モードで前記モータを駆動する制御モード切替手段と
を備えることを特徴とするモータ駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの駆動状態を制御して、当該モータの駆動状態を制御するモータ駆動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来よりモータの駆動力を制御するＰＷＭ制御において、モータを駆動状態と制動状態とで交互に繰り返し駆動する制御方法が知られている。このような技術としては、下記の特許文献１や特許文献２に関わるものが知られている。
【０００３】
このようなモータの制御方法において、図１０（ａ）に示す正転時において矢印方向にモータ電流が流れている状態から、モータの電源側に設けられたＦＥＴをオン状態にして制動をかける図１０（ｂ）に示すような制動（ブレーキ）時には、図中点線で示すようにモータが起電力を発生する状態となり、モータに回生電流が流れることになる。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２９１７５３号公報
【０００５】
【特許文献２】特開２００４−３４５５５８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、上述のモータをＰＷＭ制御により駆動と制動を繰り返す場合、図１１に示すようにＰＷＭ制御におけるデューティ比が急激に減少した場合、当該デューティ比の減少度合いが大きいほど、モータの起電力によりバッテリの電圧が昇圧してしまうことになる。これはバッテリの内部抵抗が大きいほど顕著なものとなる。このようにバッテリ電圧が上昇すると、バッテリ電圧に基づいて動作している機器に影響を及ぼす可能性がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、モータの制動時に急激なバッテリ電圧の上昇を抑制することができるモータ駆動制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、モータをＰＷＭ制御によってモータの駆動と制動とを交互に繰り返して駆動制御するモータ駆動制御装置において、前記モータの回転数を検出するモータ回転数検出手段を有し、前記回転数検出手段からの回転数が所定値より高いときはモータの駆動とモータの端子の開放とを交互に繰り返してモータを駆動する切替手段とを備える。または、モータをＰＷＭ制御によって駆動制御するモータ駆動制御装置において、前記モータの回転数を検出するモータ回転数検出手段と、前記モータ回転数検出手段によって検出されたモータの回転数を所定値と比較する回転数低下検出手段と、ＰＷＭ制御によりモータの駆動と制動とを交互に繰り返して制御する第１制御モードと、ＰＷＭ制御によりモータの駆動とモータの端子の開放とを交互に繰り返す第２制御モードとを有し、前記回転数低下検出手段によってモータの回転数が低下していないことを検出した場合は第２制御モードでモータを駆動し、前記回転数低下検出手段によってモータの回転数が低下したことを検出した場合は第１制御モードでモータを駆動する制御モード切替手段とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るモータ駆動制御装置によれば、モータの回転数が高い状態では、モータを駆動とモータの端子の開放とを繰り返してモータを駆動するので、モータに起電力が発生することがなく、バッテリの電圧を上昇することを防止できる。または、モータの回転数が高い状態では、電源端子からモータを介して接地端子にモータ電流を供給する状態とモータの端子の開放とを交互に繰り返して切替制御する第２制御モードし、モータの回転数が低い場合には、第１制御モードに切り替える。この第１制御モード時には、モータの駆動と制動とを繰り返しても回転数が低下しているのでモータに発生する起電力は小さくなっており、バッテリの電圧が昇圧されることを回避することができる。したがって、このモータ駆動装置によれば、急激にバッテリ電圧が上昇することを抑制して、当該バッテリ電圧に基づいて動作している他の機器に及ぼす影響を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【００１１】
本発明は、例えば図１に示すように構成されたモータ駆動装置において、モータを制御する処理を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１に適用される。このモータ駆動装置は、ＣＰＵ１に、駆動回路２及び回転センサ４が接続されている。
【００１２】
駆動回路は、図２及び図３に示すように、複数の半導体スイッチング素子からなり、モータ３及び電源端子と接続された上側スイッチング素子Ｈ１、Ｈ２と、モータ３及び接地端子と接続された下側スイッチング素子Ｌ１、Ｌ２とからなる。この上側スイッチング素子Ｈ１、Ｈ２及び下側スイッチング素子Ｌ１、Ｌ２は、例えばモータ３に電力供給を行うために、電力供給型のＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）からなる。この駆動回路２は、上側スイッチング素子Ｈ１と下側スイッチング素子Ｌ２、または上側スイッチング素子Ｈ２と下側スイッチング素子Ｌ１とがオンされることによって、電源端子からモータ３、モータ３から接地端子へと電流を流して、モータ３の駆動状態を制御する。また、駆動回路２は、ＣＰＵ１によって決定されたＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御のデューティ比に基づいて、スイッチング素子をオンオフ制御する。
【００１３】
モータ３は、図２及び図３に示すように、上側スイッチング素子Ｈ１，Ｈ２を介して電源端子（＋Ｂ）と接続され、下側スイッチング素子Ｌ１，Ｌ２を介して接地端子と接続されている。このモータ３は、ＣＰＵ１による制御モードの切り替えによって第１制御モード又は第２制御モードで駆動される。また、このモータ３には、図示しないモータ出力軸の回転速度を検知する回転センサ４が一体化されて接続されている。この回転センサ４は、モータ３の回転速度に比例するパルスを生成して、ＣＰＵ１に供給する。
【００１４】
ＣＰＵ１は、各種演算処理を行う集積回路及びメモリ等からなり、回転センサ４と接続されたモータ回転検出部１１と、回転数低下検出部１２と、ＰＷＭ制御部１３と、第１駆動制御部１４と、第２駆動制御部１５と、駆動回路２と接続された制御モード切替部１６とを有する。ＣＰＵ１は、通常、ＰＷＭ制御部１３にモータ３の駆動命令が供給される。そして、ＰＷＭ制御部１３は、モータ回転検出部１１によって検出されたモータ３の現在の回転数と、モータ３の駆動命令とを比較して、現在のモータ３の角度をモータ３の駆動命令と同じ角度となるように制御するためにデューティ比を決定する。
【００１５】
回転数低下検出部１２は、モータ回転検出部１１で検出された現在のモータ３の回転数を監視して、モータ３の回転数が低下したか否かを検出する。この回転数低下検出部１２は、モータ３の回転数が低下したと判定される所定値を用意しておき、当該所定値と現在のモータ３の回転数とを比較して、現在のモータ３の回転数が所定値よりも低下した場合に、実際にモータ３の回転数が低下したことを検出する。
【００１６】
制御モード切替部１６は、回転数低下検出部１２によってモータ３の回転数低下を検知していない時には、ＰＷＭ制御部１３で決定されたデューティ比に従って、駆動回路２の上側スイッチング素子及び下側スイッチング素子をオンオフ制御する第２制御モードで駆動回路２を動作させて、モータ３を駆動させる。また、制御モード切替部１６は、回転数低下検出部１２によってモータ３の回転数低下を検知している時には、第２制御モードとは異なる第１制御モードで駆動回路２の上側スイッチング素子及び下側スイッチング素子をオンオフ動作させる。
【００１７】
第１制御モードは、図２（ｃ）に示すように上側スイッチング素子及び下側スイッチング素子をオンオフ動作させることによって、図２（ａ）に示す状態と、図２（ｂ）に示す状態とを交互に繰り返して、バッテリからの電力をモータ３に供給する制御モードである。この駆動状態では、図２（ａ）の状態の時にスイッチング素子Ｈ２とスイッチング素子Ｌ１がオンしてバッテリからの電力をモータ３に供給する。その後、図２（ｂ）の状態になるとスイッチング素子Ｌ１がオフするとともに、上側スイッチング素子Ｈ１がオンするので、モータ３の両端子はバッテリの電圧が印加される状態、すなわち制動状態となる。この際、モータ３には起電力が発生し、この起電力がスイッチング素子Ｈ２を介してバッテリの電圧を昇圧しようとすることになる。このモータ３に発生する起電力は、モータ３の回転数が高くデューティ比が低い状態に高くなる。
【００１８】
これに対して、第２制御モードは、図３（ｃ）に示すように上側スイッチング素子及び下側スイッチング素子をオンオフ動作させることによって、図３（ａ）に示す状態と、図３（ｂ）に示す状態とを交互に繰り返すことによって、断続的にバッテリからの電力をモータ３に供給する制御モードである。これによって、モータ３は、正転方向にモータ電流が供給されて駆動力を増減させることができる状態となる。この駆動状態では、図３（ｂ）に示す状態のように、第１制御モードと違ってスイッチング素子Ｈ１及びスイッチング素子Ｌ１がともにオフとなる。したがって、モータ３の端子は開放状態となるため起電力は発生せず、バッテリ電圧が昇圧されることはない。
【００１９】
このように、モータ３の急激な回転数低下に応じてモータ３の制御モードを第１制御モードと第２制御モードとで切り替える時のＣＰＵ１の処理手順について説明する。
【００２０】
この処理は、図４に示すように、先ずステップＳ１において、ＣＰＵ１自身の初期設定を行い、ステップＳ２において、ＣＰＵ１自身の制御周期となったと判定した場合に、ステップＳ３において、ＰＷＭ制御部１３によりモータ３の駆動命令に応じたＰＷＭ制御のデューティ比を算出する。
【００２１】
このステップＳ３のデューティ比算出処理は、ＰＷＭ制御部１３によって図５に示すような処理を行うことによって実行される。ＰＷＭ制御部１３は、先ずステップＳ１１において、目標とするモータ回転角度ｔａｒｇｅｔ＿ｐｏｓが０ではないか否かを判定し、０である場合にはステップＳ１４においてデューティ比を０にして、図４のステップＳ４に移行する。一方、目標とするモータ回転角度ｔａｒｇｅｔ＿ｐｏｓが０ではないと判定した場合には、ステップＳ１２において、当該モータ回転角度ｔａｒｇｅｔ＿ｐｏｓと現在のモータ回転角度ｐｏｓとの差分値ｄｅｆを演算し、ステップＳ１３において、当該差分値ｄｅｆに基づく演算式ｆの演算によって、実際の駆動回路２のデューティ比を決定して、ステップＳ４に処理を進める。
【００２２】
ステップＳ４において、ＣＰＵ１は、モータ回転検出部１１及び回転数低下検出部１２によって、モータ３の回転数が急激に低下したか否かを判定する。このとき、ＣＰＵ１は、図６に示すようなモータ３の回転数検出処理を行い、その後に、図７に示すモータ３の回転数判定処理を行う。
【００２３】
回転数検出処理は、図６に示すように、回転センサ４から発生されるパルスのエッジを検出して、割り込み処理を行う。回転センサ４は回転数並びにモータ３の回転方向を検出するので、発生するパルスは図８に示すように所定の位相差をもったパルスＡとパルスＢとからなる。モータ回転検出部１１によって、パルスＡとパルスＢとを入力し、ステップＳ２１〜ステップＳ２４の処理でパルスＡ及びパルスＢの立ち上がり又は立ち下りを検出する。例えば、ステップＳ２１でパルスＡの立ち上がりが検出されると、ステップＳ２６において前回のパルス変化から今回のパルス変化の経過時間Ｔ４をＣＰＵにより測定し、経過時間Ｔ４として保存される。同じく、ステップＳ２６〜ステップ２８においてそれぞれ経過時間Ｔ１，Ｔ２、Ｔ３を同様に測定して保存される。
【００２４】
そして、さらに回転数検出処理はステップ２９によりパルスＢが、Ｈ状態（高い状態）かＬ状態（低い状態）かを判定する。ステップＳ２９でパルスＢがＨ状態であれば、ステップＳ３３に進む。ステップＳ３３では、パルスＡが立ち上がり状態で、パルスＢがＨ状態であるのでモータ３は逆方向回転なので、モータ回転角度を減算として−１する。また、ステップＳ２９でパルスＢがＨ状態でないときはステップＳ３４に進む。ステップＳ３４では、パルスＡが立ち上がり状態で、パルスＢがＬ状態であるのでモータ３は正方向回転であるので、モータ回転角度を加算として＋１する。同じくステップＳ３０、Ｓ３１，Ｓ３２以降でも同様の作業を行う。
【００２５】
さらに、回転数検出処理はステップＳ４１で、ステップ２５〜Ｓ２８で計測された経過時間Ｔ１，Ｔ２、Ｔ３，Ｔ４を加算して、ステップＳ４２にてそれらの加算値Ｔｃからモータ３の回転速度ωを求める。
【００２６】
この回転数検出処理は、モータ回転検出部１１によって、図８に示すように位相が異なる回転センサ４の検知パルスＡと検知パルスＢとを入力し、検知パルスＡ及び検知パルスＢの立ち上がり及び立ち下がりを検知したことに応じてステップＳ２１〜ステップＳ２４の何れかから処理を開始し、当該検知パルスＡ、検知パルスＢの変化に応じてＴ１〜Ｔ４の何れかを求めると共に（ステップＳ２５〜ステップＳ２８）、ステップＳ２１〜ステップＳ２４で検知した検知パルスＡ、検知パルスＢとは異なる検知パルスの状態を検知する（ステップＳ２９〜ステップＳ３２）。そして、検知パルスの状態に応じて、モータ回転角度を減少（ステップＳ３３，３５，３７，３９）、又は、増加して（ステップＳ３４，３６，３８，４０）、検知パルスＡの周期Ｔｃを求め（ステップＳ４１）、当該周期Ｔｃからモータ回転速度ωを求める。
【００２７】
このようにモータ回転速度ωを求めると、モータ回転検出部１１は、図７に示すように、ステップＳ５１において、モータ３の回転数が低下したと判定できる所定値として予め設定しておいた速度低下判定値ωｒｅｆよりも図６の処理で求めたモータ回転速度ωが小さいか否かを判定する。その結果、速度低下判定値ωｒｅｆがモータ回転速度ωより小さい場合にはモータ３の制御モードを第１制御モードとする判定結果ｌｏｗｒｅｖ＿ｆの値を「１」に設定し（ステップＳ５２）、速度低下判定値ωｒｅｆがモータ回転速度ωより小さくない場合にはモータ３の制御モードを第１制御モードとする判定結果ｌｏｗｒｅｖ＿ｆの値を「０」に設定して（ステップＳ５３）、図４のステップＳ５に処理を進める。
【００２８】
ステップＳ５において、制御モード切替部１６は、図７の処理で求められた判定結果ｌｏｗｒｅｖ＿ｆの値が「１」であるか否かを判定し、「１」である場合にはステップＳ６に処理を進めて第１制御モードで駆動回路２を動作させ、「１」ではなく「０」である場合にはステップＳ７に処理を進めて第２制御モードで駆動回路２を動作させる。
【００２９】
本実施形態は、モータ３の通常作動時は第１制御モードで駆動と制動を交互に繰り返してＰＷＭ制御により制御されている。そしてモータ３の回転角度が所定位置に近づいた際にＰＷＭ制御のデューティ比を減少させる。この状態でモータ３を駆動と制動を繰り返す第１制御モードで制御するとモータ３の回転数が高いため起電力が大きくバッテリの電圧を昇圧させることになる。このとき、回転数低下検出部１２からモータ３の回転数が所定値より低下していないことが検出されるので、駆動回路２はモータ３の駆動とモータ３の端子の開放を繰り返す第２制御モードでモータ３を駆動する。従って、モータ３の回転数が高くてデューティ比が低い場合でも、モータ３に起電力が発生せず、バッテリの電圧が昇圧されることがない。
【００３０】
そして、第２制御モードで駆動されているモータ３の回転数が低下し、回転数低下検出部１２でモータ３の回転数が所定値より低下したことが検出されると、駆動回路２はモータ３の駆動と制動とを繰り返す第１制御モードでモータ３を駆動する。このときは、モータ３の回転数が低下していることから、制動時のモータの起電力が小さく、バッテリの電圧を昇圧することが防止できる。
【００３１】
上述したように、本発明を適用したモータ駆動装置によれば、モータ３を駆動するデューティ比を減少させても、モータ３の回転数が低下しない状態では第２制御モードとすることによって、図９に示すようにモータ３の駆動とモータ３の端子の開放とを繰り返してモータ３に電流を供給し、モータ３の回転数が低下したときは、第１制御モードに切り替える。この第１制御モード時には、モータ３の駆動と制動とを繰り返しても回転数が低下しているのでモータ３に発生する起電力は小さくなっており、バッテリの電圧が昇圧されることを回避することができる。したがって、このモータ駆動装置によれば、急激にバッテリ電圧が上昇することを抑制して、当該バッテリ電圧に基づいて動作している他の機器に及ぼす影響を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明を適用したＣＰＵを含むモータ駆動装置のブロック図である。
【図２】第１制御モード時の駆動回路の動作を示す図であり、（ａ）は駆動させる状態、（ｂ）は制動状態、（ｃ）は上側スイッチング素子及び下側スイッチング素子のオンオフ状態である。
【図３】第２制御モード時の駆動回路の動作を示す図であり、（ａ）は駆動させる状態、（ｂ）は制動状態、（ｃ）は上側スイッチング素子及び下側スイッチング素子のオンオフ状態である。
【図４】本発明を適用したＣＰＵの制御手順を示すフローチャートである。
【図５】デューティ比を算出する処理手順を示すフローチャートである。
【図６】モータの回転数を検出する処理手順を示すフローチャートである。
【図７】モータの回転数低下を判定する処理手順を示すフローチャートである。
【図８】モータの回転センサによって検知されるパルスを示すタイムチャートである。
【図９】モータの回転数が低下した場合のモータに印加する電圧の変化を示すタイムチャートである。
【図１０】従来のモータの制御方法を説明する図であり、（ａ）は正転時、（ｂ）は制動時である。
【図１１】従来のモータの制御方法における課題を説明する図であって、モータへの供給電圧のタイムチャートである。
【符号の説明】
【００３３】
１  ＣＰＵ
２  駆動回路
３  モータ
４  回転センサ
１１  モータ回転検出部
１２  回転数低下検出部
１３  ＰＷＭ制御部
１４  第１駆動制御部
１５  第２駆動制御部
１  制御モード切替部
【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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【図７】
2007306742.tif 000009
【図８】
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【図９】
2007306742.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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