(57)【要約】【課題】回路変更することなく、スイッチング素子の動作を補正制御する際の補正基準となる基準値を変更できるモータ制御装置を提供する。【解決手段】直流モータ２０を制御するモータ制御装置１００を、直流電源１０から直流モータ２０に電流を流すために動作するスイッチング素子１１０と、直流モータ２０の動作状態に対応して変化する信号を検出する検出手段１２０，１３０と、信号の基準値が記憶された、書き換え可能な記憶素子１５１と、検出された信号と基準値とを比較する比較手段１５２と、比較結果に基づいて、スイッチング素子１１０の動作を補正制御する駆動制御手段１５３とを含む構成とした。【選択図】図１
2007312578.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源から直流モータに電流を流すために動作するスイッチング素子と、
前記直流モータの動作状態に対応して変化する信号を検出する検出手段と、
前記信号の基準値が記憶された、書き換え可能な記憶素子と、
検出された前記信号と前記基準値とを比較する比較手段と、
前記比較結果に基づいて、前記スイッチング素子の動作を補正制御する駆動制御手段と、を備えることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記検出手段として、前記信号として前記直流モータに印加される電圧を検出する電圧検出手段を含み、
前記記憶素子には、前記基準値として、前記直流モータに印加される電圧の、目標値に対応する基準値が、記憶されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記検出手段として、前記信号として前記直流モータに流れる電流を検出する電流検出手段を含み、
前記記憶素子には、前記基準値として、前記電流検出手段により検出される電流が、所定レベル以上であるか否かの基準となる過電流閾値が記憶されていることを特徴とする請求項１又は請求項２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、直流モータを制御するモータ制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、直流モータを制御するモータ制御装置として、特許文献１に示すように、スイッチング素子の動作を制御することにより、直流モータを制御するように構成されたものが知られている。
【０００３】
この種のモータ制御装置では、例えば図２に示すように、直流電源１０から直流モータ２０への通電経路途中にスイッチング素子２１０が設けられ、電子制御装置３０（以下ＥＣＵ３０と示す）からの入力信号を受けた制御回路２５０によって、スイッチング素子２１０の動作が制御される。また、スイッチング素子２１０の動作は、直流モータ２０の動作状態に対応して変化する信号によって、補正制御される。図２に示すモータ制御装置２００は、スイッチング素子２１０の動作を補正制御するために、直流モータ２０へ印加される電圧を検出するオペアンプ２２０、過電流を検出する過電流検出用コンパレータ２３０、及び過電圧を検出する過電圧検出用コンパレータ２４０を備えている。なお、図２は、従来のモータ制御装置の概略構成を示す回路図である。
【０００４】
オペアンプ２２０は、一方の入力端子に、直流モータ２０のプラス端子側の電圧を可変抵抗２２１，２２２により分圧した電圧が入力され、他方の入力端子に、直流モータ２０のマイナス端子側の電圧が入力される。そして、可変抵抗２２１，２２２によって、オペアンプ２２０からの出力電圧（直流モータ２０への印加電圧）のレベルを補正し、その補正信号を制御回路２５０にフィードバックすることで、目標駆動電圧が直流モータ２０に供給されるようにスイッチング素子２１０の動作が制御される。
【０００５】
過電流検出用コンパレータ２３０は、一方の入力端子に、オペアンプ２２０の出力電圧を可変抵抗２３１，２３２により分圧した電圧（過電流判定の基準電圧）が入力され、他方の入力端子に、直流モータ２０のマイナス端子側の電圧が入力される。そして、直流モータ２０のマイナス端子側の電圧が、一定時間に亘って過電流判定の基準電圧以上の場合、制御回路２５０は、例えば直流モータ２０がロックしたとして、スイッチング素子２１０を連続したオフ状態に制御する。
【０００６】
過電圧検出用コンパレータ２４０は、一方の入力端子に、直流電源電圧が入力され、他方の入力端子に、過電圧判定の閾値となる基準電圧が入力される。そして、直流電源電圧が基準電圧以上の場合、制御回路２５０は、ノイズの重畳等により過電圧が印加されたとして、スイッチング素子２１０を連続したオン状態に制御する。
【特許文献１】特開２００４−４８９１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図２に示すように従来のモータ制御装置２００においては、スイッチング素子２１０の動作を補正制御する際の補正基準となる基準値が、抵抗等の素子を組み合わせてなる回路によって設定されている。したがって、モータ負荷の変更や製品要求仕様の変更等、基準値を変更する場合には、回路変更しなければならず、開発納期の増加やコストの増加という問題がある。
【０００８】
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、回路変更することなく、スイッチング素子の動作を補正制御する際の補正基準となる基準値を変更できるモータ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】
【０００９】
上記目的を達成する為に、請求項１に記載のモータ制御装置は、直流電源から直流モータに電流を流すために動作するスイッチング素子と、直流モータの動作状態に対応して変化する信号を検出する検出手段と、信号の基準値が記憶された、書き換え可能な記憶素子と、検出された信号と基準値とを比較する比較手段と、比較結果に基づいて、スイッチング素子の動作を補正制御する駆動制御手段とを、備えることを特徴とする。
【００１０】
このように本発明によれば、スイッチング素子の動作を補正制御する際の補正基準となる基準値を、書き換え可能な記憶素子にデジタル値として記憶するようにしている。したがって、モータ負荷の変更や製品要求仕様の変更等、基準値を変更する場合であっても、回路変更することなく、基準値を変更することができる。
【００１１】
例えば請求項２に記載のように、検出手段として、信号として直流モータに印加される電圧を検出する電圧検出手段を含み、記憶素子には、基準値として、直流モータに印加される電圧の、目標値に対応する基準値が記憶された構成としても良い。これにより、直流モータに印加される電圧（印加電圧）に対応する信号と、目標値（目標駆動電圧）に対応する基準値とを比較し、印加電圧と目標駆動電圧とのズレを補正するように、スイッチング素子の動作を補正制御することができる。
【００１２】
また、請求項３に記載のように、検出手段として、信号として直流モータに流れる電流を検出する電流検出手段を含み、記憶素子には、基準値として、電流検出手段により検出される電流が、所定レベル以上であるか否かの基準となる過電流閾値が記憶された構成としても良い。これにより、過電流による装置や直流モータの破壊を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を図１に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るモータ制御装置の概略構成を示す回路図である。なお、本実施形態においては、自動車用空調装置のブロアモータを制御する装置に適用した例について説明する。
【００１４】
図１に示すように、モータ制御装置１００は、スイッチング素子１１０、出力補正用オペアンプ１２０、過電流検出用オペアンプ１３０、過電圧検出用コンパレータ１４０、及び制御回路１５０を備えている。
【００１５】
スイッチング素子１１０は、直流電源１０としてのバッテリから直流モータ２０としてのブロアモータ（電動モータ）への通電経路途中に設けられ、制御回路１５０からの信号に基づいて、直流モータ２０に流れる電流を変化させるように駆動することのできるものであれば採用することができる。本実施形態においては、スイッチング素子１１０として、ｎチャネルＭＯＳトランジスタを採用しており、直流モータ２０のマイナス端子が接続されているＴＭ端子にドレインが、ＧＮＤが接続されているＴＧ端子にソースが、それぞれ電気的に接続されている。したがって、ゲートに入力される制御回路１５０からのパルス幅変調信号によって、ドレイン−ソース間の導通状態が制御（スイッチング素子１１０がオンオフ制御）され、これにより直流モータ２０がパルス幅変調（ＰＷＭ）制御される。
【００１６】
出力補正用オペアンプ１２０は、直流モータ２０の動作状態に対応して変化する信号として、直流モータ２０に印加される電圧を検出するものであり、特許請求の範囲に記載の電圧検出手段に相当する。本実施形態においては、直流電源１０が接続されているＴＢ端子に一方の入力端子が電気的に接続され、直流モータ２０のマイナス端子が接続されているＴＭ端子に他方の入力端子が電気的に接続されている。そして、出力端子は、制御回路１５０に電気的に接続されている。
【００１７】
過電流検出用オペアンプ１３０は、直流モータ２０の動作状態に対応して変化する信号として、直流モータ２０に流れる電流を検出するものであり、特許請求の範囲に記載の電流検出手段に相当する。本実施形態においては、直流モータ２０のマイナス端子が接続されているＴＭ端子に一方の入力端子が電気的に接続され、ＧＮＤが接続されているＴＧ端子に他方の入力端子が電気的に接続されている。すなわち、スイッチング素子１１０のドレイン−ソース間電圧を検出（換言すれば直流モータ２０に流れる電流を検出）するように接続されている。また、出力端子は、制御回路１５０に電気的に接続されている。なお、本実施形態においては、直流モータ２０がロック状態となることにより生じる過電流（ロック電流）を検出するように構成されている。
【００１８】
過電圧検出用コンパレータ１４０は、直流電源１０が接続されているＴＢ端子に一方の入力端子が電気的に接続され、他方の入力端子は過電圧判定の閾値となる基準電圧に固定されている。そして、出力端子は、制御回路１５０に電気的に接続されている。
【００１９】
制御回路１５０は、記憶部１５１、比較部１５２、及び駆動制御部１５３から構成される。記憶部１５１は特許請求の範囲に記載の書き換え可能な記憶素子に相当し、検出手段によって検出される、直流モータ２０の動作状態に対応して変化する信号の、基準値が記憶されている。本実施形態においては、記憶部１５１がＥＥＰＲＯＭからなり、基準値として、ＴＥ端子を介して入力されるＥＣＵ３０からの制御信号に応じた電圧レベルの信号（目標駆動電圧）を出力補正用オペアンプ１２０から制御回路１５０にフィードバックするための目標駆動電圧に対応する基準値が、予め書き込まれている。また、基準値として、過電流検出用オペアンプ１３０により検出された電圧が所定レベル以上であるか否かの基準となる過電流閾値が、予め書き込まれている。比較部１５２は、検出手段によって検出される、直流モータ２０の動作状態に対応して変化する信号と当該信号に対応する記憶部１５１に記憶された基準値とを比較するように構成されている。駆動制御部１５３は、比較部１５２の比較結果に基づいて、スイッチング素子１１０の動作を補正制御するように構成されている。
【００２０】
ここで、図１を用いて、上記構成の制御回路１５０によるスイッチング素子１１０の制御について説明する。先ず、制御回路１５０にＴＥ端子を介してＥＣＵ３０から制御信号が入力されると、駆動制御部１５３は、上述の制御信号に基づいて、所定デューティ比のパルス幅変調信号を生成し、スイッチング素子１１０をオンオフ制御する。これにより、直流モータ２０に電流が流れ、直流モータ２０が動作することとなる。
【００２１】
次に、ＥＣＵ３０からの制御信号が制御回路１５０に入力された状態で、出力補正用オペアンプ１２０の出力信号がＡ／Ｄ変換され、制御回路１５０にフィードバックされると、比較部１５２は、フィードバック信号と記憶部１５１に記憶された基準値とを比較する。そして、駆動制御部１５３は、この比較結果と、上述したＥＣＵ３０からの制御信号とに基づき、必要に応じて基準値とフィードバック信号とのズレを補正するように、パルス幅変調信号を補正する。これにより、出力補正用オペアンプ１２０の出力信号を、ＥＣＵ３０からの制御信号に応じた電圧レベルにすることができる。換言すれば、直流モータ２０に対して目標駆動電圧を印加することができる。過電流や過電圧が生じない場合には、ＥＣＵ３０から直流モータ２０を駆動させる制御信号が入力される間、上述の制御が実行される。
【００２２】
また、ＥＣＵ３０からの制御信号が制御回路１５０に入力された状態で、過電流検出用オペアンプ１３０の出力信号（電圧）がＡ／Ｄ変換され、制御回路１５０にフィードバックされると、比較部１５２は、フィードバック信号と記憶部１５１に記憶された過電流判定閾値とを比較する。そして、比較部１５２により、フィードバック信号が一定時間に亘って過電流判定閾値以上であると判定された場合（すなわち、直流モータ２０がロックしたと判定された場合）、駆動制御部１５３は、この比較結果に基づいて、ＥＣＵ３０からの制御信号に係わらず、フィードバック信号が過電流判定閾値を下回るまで、スイッチング素子１１０を連続したオフ状態に制御する。これにより、過電流（ロック電流）によるモータ制御装置１００や直流モータ２０の破壊を防ぐことができる。
【００２３】
また、過電圧検出用コンパレータ１４０は、直流電源電圧が基準電圧以上である場合に、過電圧であることを示す信号を出力し、直流電源電圧が基準電圧未満である場合に、過電圧でないことを示す信号を出力する。そして、駆動制御部１５３は、この出力結果に基づいて、直流電源電圧が基準電圧以上である場合には、ＥＣＵ３０からの制御信号に係わらず、スイッチング素子１１０を連続したオン状態に制御する。これにより、ノイズ重畳等による過電圧によるモータ制御装置１００や直流モータ２０の破壊を防ぐことができる。
【００２４】
さらに、本実施形態に係るモータ制御装置１００は、制御回路１５０の処理モードを切り替える信号を入力するための外部接続用端子として、ＴＲ端子を含んでおり、例えば以下の手順に沿って、記憶部１５１に記憶された基準値を書き換えることができる。記憶部１５１を構成するＥＥＰＲＯＭのＶＰＰ端子に、内部基準電源よりも高電圧が印加された状態（例えばＶＰＰ端子がＴＢ端子に電気的に接続された状態）で、ＴＲ端子に書き換えモード切替信号を入力する。これにより、制御回路１５０の処理モードが通常モードから書き換えモードに切り替えられて、比較部１５２が記憶部１５１に書き換えアクセス可能となり、ＴＥ端子を介してＥＣＵ３０から入力された書き換えデータによって、記憶部１５１の基準値が書き換えられる。そして、書き換え処理完了後、ＴＲ端子に通常モード切替信号を入力し、制御回路１５０の処理モードを通常モードとする。
【００２５】
このように、本実施形態に係るモータ制御装置１００によれば、スイッチング素子１１０の動作を補正制御する際の補正基準となる基準値を、書き換え可能に構成された記憶部１５１にデジタル値として記憶するようにしている。したがって、モータ負荷の変更や製品要求仕様の変更等、基準値を変更する場合であっても、回路変更することなく、基準値を変更することができる。
【００２６】
また、モータ制御装置１００は、制御回路１５０の処理モードを切り替える信号を入力するための外部接続用端子としてＴＲ端子を含むので、モータ制御装置１００を封止（例えば筐体内に収容）してなるＡＳＳＹ状態（製品状態）でも、ＴＲ端子を介して、基準値の書き換えを実行することができる。
【００２７】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。本発明の特徴は、直流モータ２０の動作状態に対応して変化する信号を検出する検出手段と、検出信号の基準値が記憶された、書き換え可能な記憶素子とを備え、検出信号と基準値との比較結果により、スイッチング素子１１０のオンオフが補正制御される点にある。それ以外の構成については、特に限定されるものではない。
【００２８】
本実施形態においては、スイッチング素子１１０として、ｎチャネルＭＯＳトランジスタの例を示した。しかしながら、スイッチング素子１１０は上記例に限定されるものではない。ｎチャネルに限定されるものでもないし、ＭＯＳトランジスタに限定されるものでもない。
【００２９】
本実施形態においては、直流モータ２０の動作状態に対応して変化する信号を検出する検出手段として、電圧検出手段である出力補正用オペアンプ１２０と電流検出手段である過電流検出用コンパレータ１３０を含み、それぞれに対応する基準値が記憶部１５１に書き込まれた例を示した。しかしながら、検出手段は上記例に限定されるものではない。例えば、図１に示す、過電圧検出用コンパレータ１４０の基準電圧を記憶部１５１に書き込んだ構成としても良い。また、モータ制御装置１００が温度検出手段を含み、例えばモータ制御装置１００や直流モータ２０が熱破壊しない上限温度を基準値として記憶部１５１に書き込んだ構成としても良い。これにより、例えば過電流検出用コンパレータ１３０が故障した状態で過電流が流れた場合でも、モータ制御装置１００や直流モータ２０の破壊を防ぐことができる。また、過電流、過電圧を検出する手段だけでなく、低電流や低電圧を検出する手段を含み、判定閾値を基準値として記憶部１５１に書き込んだ構成としても良い。これにより、制御回路１５０の誤動作を低減することができる。
【００３０】
本実施形態においては、過電流検出用コンパレータ１３０が直流モータ２０のロック状態におけるロック電流を検出する例を示した。しかしながら、ロック電流に限定されず、直流モータ２０に流れる過電流（例えばハーネスのショートによる）を検出することを目的とするものでも良い。また、過電流検出用コンパレータ１３０として、ロック電流検出用とショートによる過電流検出用とをそれぞれ備え、記憶部１５１にそれぞれの基準値が書き込まれた構成とすることもできる。
【００３１】
本実施形態においては、出力補正用オペアンプ１２０の出力信号、すなわち、直流モータ２０の出力電圧（実効電圧）がＡ／Ｄ変換され、制御回路１５０にフィードバックされる例を示した。しかしながら、直流モータ２０の出力電圧の平均値がＡ／Ｄ変換され、制御回路１５０にフィードバックされても良い。
【００３２】
本実施形態においては、記憶部１５１がＥＥＰＲＯＭからなる例を示した。しかしながら、ＥＥＰＲＯＭに限定されるものではない。ＥＥＰＲＯＭ以外にも、ＩＣ製造後に書き換え可能な記憶素子（例えばＥＰＲＯＭやＦＬＡＳＨ）であれば採用することができる。
【００３３】
本実施形態においては、直流モータ２０が自動車用空調装置のブロアモータであり、モータ制御装置１００がブロアモータを制御する装置として適用される例を示した。しかしながら、直流モータ２０は、ブロアモータに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る入力処理回路の概略構成を示す図である。
【図２】従来のモータ制御装置の概略構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０・・・直流電源
２０・・・直流モータ
１００・・・モータ制御装置
１１０・・・スイッチング素子
１２０・・・出力補正用オペアンプ
１３０・・・過電流検出用オペアンプ
１４０・・・過電圧検出用コンパレータ
１５０・・・制御回路
１５１・・・記憶部
１５２・・・比較部
１５３・・・制御部
【図１】
2007312578.tif 000003
【図２】
2007312578.tif 000004