(57)【要約】【課題】本発明の目的は、モータを駆動する際に発生するスイッチングによるノイズを低減し、ＥＳＲが低いコンデンサを使用しても、電源投入時の突入電流を抑制するモータ制御装置を提供することにある。【解決手段】電源と直列に大容量コンデンサのＥＳＲと比較して十分に抵抗値の高い抵抗を挿入する。これにより、大容量コンデンサからモータ駆動電流が供給され、電源側からの放射ノイズは低減される。大容量コンデンサの容量が低くなった場合には抵抗と平行に具備されるスイッチング素子をオンにして、電源から大容量コンデンサに対して電荷を供給する。【選択図】図１
2016052153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源電流をモータに供給することにより前記モータの回転を制御するモータ制御装置において、前記電源電流が流れる配線上に電源電流を制限する抵抗を配置し、前記抵抗と並列にスイッチング素子を配置したことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
請求項１において、前記モータ制御装置上に前記電源電流が流れる配線に接続される大容量の蓄電素子を具備することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
請求項２において、前記蓄電素子の蓄電状態によって前記スイッチング素子のオン・オフ切り替えを行うことを特徴とするモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータやＬＥＤ素子、Ｌ負荷などをスイッチング素子により駆動するモータ制御装置に係わり、特にノイズ低減に有効なモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スイッチングによる駆動回路を構成する場合、駆動回路から発生する電磁放射ノイズを低減するために、駆動回路の直近に容量が大きく、ＥＳＲの小さいコンデンサを具備する装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
このような従来の装置においても、コンデンサのＥＳＲの低減には限界があり、電源側からの電荷の供給が発生する。この場合、電源が駆動回路から遠い位置にあるため、電源から負荷に至るまでの電線全般から放射ノイズが発生し、また電源のループが大きくなることにより、低周波の伝導ノイズが発生するという問題がある。またＥＳＲを低く抑えたコンデンサには、電源投入時に瞬間的に大電流が流れ込む。このような大電流により、電源からの途中経路にリレー素子がある場合、リレー固着などが発生し、信頼性の悪化を招く。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2006-352059号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の目的は、モータを駆動する際に発生するスイッチングによるノイズを低減し、ＥＳＲが低いコンデンサを使用しても、電源投入時の突入電流を抑制するモータ制御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】
モータ制御装置は、電源電流をモータに供給することにより前記モータの回転を制御するモータ制御装置において、前記電源電流が流れる配線上に電源電流を制限する抵抗を配置し、前記抵抗と並列にスイッチング素子を配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、モータを駆動する際に発生するスイッチングによるノイズを低減し、ＥＳＲが低いコンデンサを使用しても、電源投入時の突入電流を抑制する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】
【０００８】
【図１】本発明を適用した実施の形態を示した回路図である。
【図２】本発明を適用した実施によりノイズの放射が低減されている様子を表した図である。
【図３】本発明を適用した実施により突入電流が低減されている様子を表した図である。
【図４】本実施の形態に係るシートベルトリトラクタ装置を備えた車両の衝突安全機構を示す全体構成図である。
【図５】シートベルトの巻き取りシステムを示す概略構成図である。
【図６】本実施の形態によるモータ制御装置の外部との電子結線を示した図である。
【図７】本実施の形態によるモータ制御装置の内部回路を示す図である。
【図８】図７の変形例である、大容量コンデンサの電圧をモニタするモータ駆動回路を示す図である。
【図９】図８の変形例である、大容量コンデンサの電圧をハードでモニタするモータ駆動回路を示す図である。
【図１０】図７の変形例である、リレーを電源との間に配したモータ駆動回路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１０】
本発明に係るモータ制御装置は、電源と駆動回路間にコンデンサのＥＳＲより十分に大きな抵抗を直列に挿入し、それと並列にスイッチング素子を用意する（図１）。
【００１１】
上記構成により、スイッチング素子をオフすることにより、電源からのインピーダンスはコンデンサのＥＳＲに対して十分大きく、駆動回路への電化の供給は大部分がコンデンサから供給されるようになり、ノイズが低減される（図２）。ノイズの低減が必要でない状態になった場合、またはコンデンサ容量に蓄えられた電荷が消費され、駆動回路の動作状態が維持できなくなった場合、スイッチング素子をオンすることにより、再び電源側からの電荷の供給を可能とする。また、電源投入時にはスイッチング素子がオフになっており、電源投入後にスイッチング素子をオンさせることにより、電源投入時は抵抗を介してコンデンサに電流が充電されるため、この突入電流を抑制することができる（図３）。
【００１２】
図４は、本実施の形態に係るシートベルトリトラクタ装置を備えた車両の衝突安全機構を示す全体構成図である。車両１１２の前方部には、障害物との距離に応じた信号を出力する障害物センサ１０２が取り付けられている。障害物センサ１０２の出力信号は、障害物センサ１０２と電気的に接続された衝突判断コントローラ１０６に伝達される。また、車両の速度に応じた信号を出力する車輪速度センサ１０４の信号も、車輪速度センサ１０４と電気的に接続された衝突判断コントローラ１０６に伝達される。
【００１３】
衝突判断コントローラ１０６は、障害物センサ１０２と車輪速度センサ１０４の信号に基づき、車両１１２が障害物と衝突するか否かを判断する。例えば、障害物センサ１０２の出力信号から得られた障害物との距離が所定の値より短く、かつ、車輪速度センサ１０４の出力信号から得られた車両速度が所定の値より速い場合には、衝突判断コントローラ１０６は車両１１２が障害物と衝突すると判断する。衝突判断コントローラ１０６が障害物と衝突すると判断すると、車両１１２が障害物と衝突する前に、ブレーキアシスト装置１０８と機電一体型シートベルトリトラクタ１００に指令信号を出力する。
【００１４】
ブレーキアシスト装置１０８と機電一体型シートベルトリトラクタ１００は、衝突判断コントローラ１０６と電気的に接続されている。ブレーキアシスト装置１０８は、衝突判断コントローラ１０６の指令信号に基づき、例えば、ブレーキを掛ける。また、機電一体型シートベルトリトラクタ１００は、衝突判断コントローラ１０６の指令信号に基づき、例えば、シートベルト２２０を巻き取る。
【００１５】
図５は、シートベルトの巻き取りシステムを示す概略構成図である。
【００１６】
本システムにおいてモータ制御装置２２２はモータ２２１を駆動制御し、シートベルト２２０の巻き取りを行う。シートベルトの巻き取り動作には、（ａ）乗員２２３の安全を図るために緊急時における拘束力増大を目的とした巻き取り（これをエマージェンシーモードと呼ぶ）と、（ｂ）乗員２２３の快適性向上を目的としたバックル２２５への装着時自動フィッティングやバックル２２５からの脱着時シートベルト２２０のリトラクタ２２４への自動格納を目的とした巻き取り（これをコンフォートモードと呼ぶ）と、がある。
【００１７】
図６は、モータ制御装置２２２と車両１１２に具備される電機系のシステムとの接続を示す図である。バッテリ４１０はリレー４１１を介してモータ制御装置２２２に接続され、モータ制御装置２２２はリレー４１１がＯＮになると電源が投入される。モータ制御装置２２２にはこの他、ＣＡＮＢＵＳ３５１やシートベルトバックルスイッチ３４１、ブレーキストロークセンサ３４２などが接続されている。
【００１８】
図７は、モータ制御装置２２２の内部回路構成を示す図である。この回路の動作の様子は原理回路である図１の動作と同じである。モータ制御装置２２２は、バックルスイッチ３４１やブレーキストロークセンサ３４２などの各種アクチュエータまたはＣＡＮＢＵＳ通信３５１から送信されるデータなどに基づいて、必要に応じてモータ２２１を駆動してシートベルト２２０の巻き取り動作を行う。モータ制御装置２２２の電源には大容量コンデンサ３６０のＥＳＲよりも十分に大きな抵抗値、たとえば１Ωなどの抵抗３６２を直列に挿入する。リレー４１１がＯＮになり、モータ制御装置２２２に電源が投入される場合、スイッチング素子３６１は初期状態としてオフであり、抵抗３６２を介して大容量コンデンサ３６０に電荷が充電される。バッテリ４１０の電圧１２Ｖ、大容量コンデンサの初期電圧０Ｖ、大容量コンデンサのＥＳＲを１００mΩとすると、電源投入時の突入電流は１２Ｖ÷（１Ω＋０．１Ω）で制限され、１２Ａ以下と抑えることができる。抵抗３６２が存在しない場合は１００Ａ前後の電流が流れることになり、このような突入電流の繰り返しはリレー４１１の接点部を溶着させる懸念がある。
【００１９】
モータ駆動回路３４４は、ハイサイド側トランジスタ３０５，３０６およびローサイド側トランジスタ３０７，３０８の４つのトランジスタで構成されるＨブリッジ回路であり、マイクロコンピュータ（以下、マイコンと称する）、周辺ロジックおよびＨブリッジ駆動用プリドライバを一体化したモータ制御用システムＬＳＩ３４９によって制御される。モータ駆動回路３４４に電源が供給されたあと、モータ制御用システムＬＳＩ３４９はＨブリッジ駆動信号３５３，３５４，３５５，３５６によってモータ２２１の回転を制御する。
【００２０】
モータ制御用システムＬＳＩ３４９は電源と直列に挿入された抵抗３６２と並列に具備されたスイッチング素子３６１のコントロールを行う。通常の状態においてシステムＬＳＩ３４９は抵抗３６２にかかる電力負荷を軽くするため、スイッチング素子３６１をオン状態に保つようにする。
【００２１】
コンフォートモード時は乗員快適性向上を目的としているため、ノイズ発生を低減する必要がある。コンフォートモード時にモータ２２１を駆動するときに使用する電流は少量であり、大容量コンデンサ３６０はモータ２２１の駆動に必要とする電荷をまかない切れる。システムＬＳＩ３４９はコンフォートモードによる駆動を行う際、スイッチング素子３６１をオフにする。これにより、モータ２２１の駆動に必要な電荷の大部分は大容量コンデンサ３６０から供給される。電源側からは電流がほとんど流れないため、モータ制御装置２２２への電源ハーネスなどから発生するノイズは低減されることになる。  コンフォートモードによるモータ駆動２２１が終了したのち、システムＬＳＩ３４９は再びスイッチング素子３６１をオンにする。これにより大容量コンデンサ３６０には再び電荷が充電され、次のコンフォートモードの駆動に備えることができる。
【００２２】
抵抗３６２には、コンフォートモード時に大容量コンデンサ３６０と電源電圧からのドロップにより、電流が流れる。大容量コンデンサ３６０の電圧ドロップは次のように計算される。
【００２３】
ΔＶ＝（Ｉ×ΔＴ）／Ｃ  
ここで、ΔＶは大容量コンデンサ３６０の電源電圧からの電圧ドロップ、Ｉはコンフォートモードにおけるモータ駆動電流及び制御装置２２２が消費する電流の合計、ΔＴはコンフォートモード駆動時間、Ｃは大容量コンデンサ３６０の静電容量である。コンフォートモード時のモータ駆動電流及び制御装置２２２が消費する電流を５Ａ、コンフォートモードの駆動時間を１sec、大容量コンデンサ３６０の静電容量を１０Ｆとおくと、大容量コンデンサ３６０における電圧ドロップは０．５Ｖとなる。このような大容量コンデンサには電気二重層コンデンサなどを考えるのが良い。抵抗３６２の抵抗値を１Ωとおくと、抵抗の両端に発生する電圧は０．５Ｖであるため、抵抗に必要な電力は（０．５Ｖ÷１Ω）×０．５Ｖ＝１／４Ｗと計算される。この例では抵抗３６２には１／４Ｗ以上の電力定格を持つものを適用するのが良い。
【００２４】
エマージェンシーモード時には、乗員を拘束するために素早いベルト駆動を行う必要があるため、モータ駆動には大電流が必要とされる。このような場合にはノイズの発生については許容される。システムＬＳＩ３４９はスイッチング素子３６１のオン状態を保ち、この場合、電荷の大部分は電源側から供給される。抵抗３６２には電流が流れないため、抵抗３６２の電力負荷も問題とはならない。
【００２５】
図８は図７の変形例であり、大容量コンデンサ３６０の上流電圧３６６をＡＤ値としてモニタするための信号３６３がシステムＬＳＩ３４９に入力されている。コンフォートモードであっても、大容量コンデンサ３６０の電荷を使い果たし、モータ駆動回路３４４に供給される電圧３６６が定格以上に下がった場合、モータ駆動回路３４４を構成するスイッチング素子３０５、３０６、３０７、３０８のオン抵抗が上昇し、危険な発熱量となることが考えられる。また、モータ２２１に対する電力供給が十分でなく、規定のベルト締め付けトルクが得られないといった状況が考えられる。このような状況をモニタ信号３６３によって検知し、システムＬＳＩ３４９は必要に応じてスイッチング素子３６１をオン状態とする。スイッチング素子３６１がオンした以後は、大容量コンデンサ３６０に電荷が再び充電され、モータ駆動回路３４４の危険な発熱や、モータ２２１の駆動力不足などの状態が解消される。その他の構成・動作原理については実施例と同じである。
【００２６】
図９は図８の変形例であり、大容量コンデンサ３６０上流電圧３６６低下によるスイッチング素子３６１の切り替えを、コンパレータなどのハードウェアで構成された素子により高速に実行するものである。そのほか、大容量コンデンサ３６０上流電圧３６６をモニタしながらスイッチング素子３６１のオン・オフを制御する考え方は図９の変形例と同様である。本実施例では参照電圧３６５の電圧によってスイッチング素子３６１のオン・オフを制御する。参照電圧３６５は大容量コンデンサ３６０上流電圧３６６が低下したとしても影響を受けない構成とするのが良い。具体的にはバッテリ側の電圧の分圧で構成することなどが考えられる。その他の構成・動作原理については実施例と同じである。
【００２７】
図１０は図７の変形例であり、スイッチング素子３６１の変わりにリレー素子３６７を用いたものである。その他の構成・動作原理については実施例と同じである。
【００２８】
以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上述した実施の形態および変形例に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００２９】
３Ｈ、４Ｈ  Hブリッジ回路ハイサイド側トランジスタ
３Ｌ，４Ｌ、Hブリッジ回路ローサイド側トランジスタ
８  モータ
９  大容量低ＥＳＲコンデンサ
１０  電源
３０  リレー
５１  放射ノイズ（小）
６１  突入電流（小）
１０２  障害物センサ
１０４  車輪速度センサ
１０６  衝突判断コントローラ
１０８  ブレーキアシスト装置
１１２  車両
２２０  シートベルト
２２１  シートベルト巻き取りモータ
２２２  モータ制御装置
２２３  乗員
２２４  リトラクタ
２２５  バックル
３０５，３０６  ハイサイド側トランジスタ
３０７，３０８  ローサイド側トランジスタ
３４１  バックルスイッチ
３４２  ブレーキストロークセンサ
３４４  Hブリッジモータ駆動回路
３４９  モータ制御用システムLSI
３５１  CANバス
３５３  Hブリッジモータ駆動回路ハイサイドトランジスタ制御用信号
３５４  Hブリッジモータ駆動回路ハイサイドトランジスタ制御用信号
３５５  Hブリッジモータ駆動回路ローサイドトランジスタ制御用信号
３５６  Hブリッジモータ駆動回路ローサイドトランジスタ制御用信号
３６０  大容量コンデンサ
３６１  スイッチング素子
３６２  抵抗素子
３６３  大容量コンデンサ上流電圧モニタ信号
３６４  コンパレータ
３６５  コンパレータ参照用電圧
３６６  大容量コンデンサ上流電圧
３６７  モータ制御装置内リレー
４１０  車載バッテリ
４１１  車載リレー
【図１】
2016052153.tif 000003
【図２】
2016052153.tif 000004
【図３】
2016052153.tif 000005
【図４】
2016052153.tif 000006
【図５】
2016052153.tif 000007
【図６】
2016052153.tif 000008
【図７】
2016052153.tif 000009
【図８】
2016052153.tif 000010
【図９】
2016052153.tif 000011
【図１０】
2016052153.tif 000012