(57)【要約】【課題】ＰＷＭ制御が行われるモータ制御装置において、より効果的に過電流を検出して電流を制限すること。【解決手段】ＰＷＭ信号により制御され、モータに電流を供給する電流供給回路（１１０）と、電流供給回路を流れる電流に基づいて、過電流状態であるか否かを示す信号を出力する過電流検出回路（１７０）と、過電流検出回路から入力された信号を所定のフィルタ期間だけ遅延させて出力するフィルタ回路（１６０）と、電流供給回路を流れる電流の経路内に接続される可変抵抗回路（１３０）と、フィルタ回路から入力された、過電流状態であることを示す信号に基づいて、可変抵抗回路の抵抗を増加させる抵抗制御回路（１５０）とを備える。【選択図】図１
2016158443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＷＭ信号により制御され、モータに電流を供給する電流供給回路と、
前記電流供給回路を流れる電流に基づいて、過電流状態であるか否かを示す信号を出力する過電流検出回路と、
前記過電流検出回路から入力された信号を所定のフィルタ期間だけ遅延させて出力するフィルタ回路と、
前記電流供給回路を流れる電流の経路内に接続される可変抵抗回路と、
前記フィルタ回路から入力された、過電流状態であることを示す信号に基づいて、前記可変抵抗回路の抵抗を増加させる抵抗制御回路と
を備える、モータ制御装置。
【請求項２】
前記過電流検出回路は、前記電流供給回路を流れる電流が第１の閾値以上である場合に過電流状態であることを示す信号を出力する、請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記抵抗制御回路が前記可変抵抗回路の抵抗を増加させた後、前記フィルタ回路から入力された、過電流状態でないことを示す信号に基づいて、前記抵抗制御回路は、前記可変抵抗回路の抵抗を減少させる、請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記抵抗制御回路が前記可変抵抗回路の抵抗を増加させた後、前記フィルタ回路から入力された、過電流状態でないことを示す信号が所定の時間以上継続して入力された場合に、前記抵抗制御回路は前記可変抵抗回路の抵抗を減少させる、請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記抵抗制御回路が前記可変抵抗回路の抵抗を増加させた後、前記フィルタ回路から入力された、電流が前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値未満となったことを示す信号に基づいて、前記抵抗制御回路は前記可変抵抗回路の抵抗を減少させる、請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記可変抵抗回路は、少なくとも２つの抵抗値の中から１つの抵抗値を選択可能に構成されている、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記可変抵抗回路は、
少なくとも１つの抵抗素子と、
前記抵抗素子の接続関係を切り替える少なくとも１つのスイッチと
を備え、
前記抵抗制御回路は、前記少なくとも１つのスイッチの各々を切り替えることにより、前記可変抵抗回路の抵抗を制御する、請求項１乃至６のいずれか１項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、モータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、モータの制御装置に設けられる過電流検出回路が開示されている。過電流検出回路は、過電流を検出する抵抗器と、抵抗器の両端に接続されるフィルタ回路と、フィルタ回路の出力電圧が基準値を超えたときにモータの駆動を停止するための信号を出力する比較回路とを備える。抵抗器は、抵抗器の抵抗値及び漏れインダクタンスより定まる時定数を有する。この時定数は、抵抗器を流れる電流波形を変化させるため、過電流の検出精度に影響を与える。特許文献１の過電流検出回路は、抵抗器の時定数をフィルタ回路の時定数で補償することで、抵抗器を流れる電流の波形とフィルタ回路の出力電圧の波形を近似させ、過電流の検出精度を高めることができる。
【０００３】
特許文献２には、ＰＴＣ(Positive Temperature Coefficient)素子等の抵抗素子を過電流検出手段とする電動格納式ドアミラーの制御装置が開示されている。過電流の発生によりＰＴＣ素子を流れる電流が増加するとＰＴＣ素子の抵抗値が増加し、ＰＴＣ素子の接続点の電位が上昇する。この電位上昇が検出されると、電子スイッチによりドアミラーのモータの駆動電流が遮断される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３１２９５５号公報
【特許文献２】特開２００２−３４７５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
モータの制御方法としてＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御が広く行われている。特許文献１及び特許文献２には、ＰＷＭ制御が行われるモータ制御装置において、過電流を検出する手法及びその際の課題については開示されていない。一方、ＰＷＭ制御が行われるモータ制御装置においても過電流検出をより効果的に行うことが求められている。
【０００６】
本発明は、より効果的に過電流を検出して電流を制限することが可能な、ＰＷＭ制御によ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】
【０００７】
本発明の一実施形態によれば、ＰＷＭ信号により制御され、モータに電流を供給する電流供給回路と、前記電流供給回路を流れる電流に基づいて、過電流状態であるか否かを示す信号を出力する過電流検出回路と、前記過電流検出回路から入力された信号を所定のフィルタ期間だけ遅延させて出力するフィルタ回路と、前記電流供給回路を流れる電流の経路内に接続される可変抵抗回路と、前記フィルタ回路から入力された、過電流状態であることを示す信号に基づいて、前記可変抵抗回路の抵抗を増加させる抵抗制御回路とを備える、モータ制御装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、より効果的に過電流を検出して電流を制限することが可能な、ＰＷＭ制御によるモータ制御装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係るモータの駆動タイミング図である。
【図３】低抵抗状態の場合と高抵抗状態の場合の電流の時間変化を示すグラフである。
【図４】比較例に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】比較例のモータ制御装置における過電流制限の動作を説明する図である。
【図６】本実施形態のモータ制御装置における過電流制限の動作を説明する図である。
【図７】第２の実施形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図８】第３の実施形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図９】第４の実施形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】第５の実施形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための例示的な実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。ただし、特別な記載がない限り、本発明の範囲は、以下に説明される実施形態で具体的に記載された形態に限定されるものではない。なお、以下で説明する図面で、同機能を有するものは同一符号を付し、その繰り返しの説明は省略することもある。
【００１１】
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。本実施形態のモータ制御装置は、モータ１２０のＯＮ／ＯＦＦ、回転速度、回転方向等を制御するための制御装置である。本実施形態では、モータ１２０は、一例として三相ブラシレスＤＣモータであるものとするが、本発明はＰＷＭ制御が行われるあらゆるモータに適用可能である。
【００１２】
モータ制御装置は、電流供給回路１１０、ＰＷＭ信号生成回路１４０、抵抗制御回路１５０、フィルタ回路１６０及び過電流検出回路１７０を有する。電流供給回路１１０は、モータ１２０を動作させる駆動電流を供給する回路であり、ＰＭＯＳトランジスタＰ１、Ｐ２、Ｐ３、ＮＭＯＳトランジスタＮ１、Ｎ２、Ｎ３及び３個の可変抵抗回路１３０を有する。
【００１３】
ＰＭＯＳトランジスタＰ１、Ｐ２、Ｐ３の各々のソースには電源電圧Ｖｄｄが入力される。ＰＭＯＳトランジスタＰ１、Ｐ２、Ｐ３の各々のゲートにはＰＷＭ信号生成回路１４０からＰＷＭ信号が入力される。ＰＭＯＳトランジスタＰ１、Ｐ２、Ｐ３の各々のドレインには可変抵抗回路１３０の入力端が接続される。
【００１４】
各可変抵抗回路１３０は、抵抗素子Ｒｘ１、Ｒｘ２及びスイッチＳＷ１、ＳＷ２を有する。以下、各抵抗素子等に付された符号はその抵抗素子の抵抗値を示すものとする。すなわち、抵抗素子Ｒｘ１、Ｒｘ２の抵抗は、それぞれＲｘ１、Ｒｘ２とする。スイッチＳＷ１、ＳＷ２の一端は、共通接続されており、可変抵抗回路１３０の入力端を構成する。スイッチＳＷ１、ＳＷ２の他端は、抵抗素子Ｒｘ１、Ｒｘ２の一端とそれぞれ接続される。抵抗素子Ｒｘ１、Ｒｘ２の他端は、共通接続されており、可変抵抗回路１３０の出力端を構成する。スイッチＳＷ１、ＳＷ２は抵抗制御回路１５０からの制御信号により制御される。スイッチＳＷ１、ＳＷ２は、例えばＭＯＳトランジスタで構成される。
【００１５】
スイッチＳＷ１をオン、スイッチＳＷ２をオフにすると、可変抵抗回路１３０の抵抗はＲｘ１となる。スイッチＳＷ１をオフ、スイッチＳＷ２をオンにすると、可変抵抗回路１３０の抵抗はＲｘ２となる。スイッチＳＷ１、ＳＷ２の両方をオンにすると、可変抵抗回路１３０の抵抗は（Ｒｘ１×Ｒｘ２）／（Ｒｘ１＋Ｒｘ２）となる。このように、スイッチＳＷ１、ＳＷ２のオン又はオフを制御して接続関係を切り替えることにより、可変抵抗回路１３０の抵抗を複数の抵抗値の中から１つの抵抗値を選択可能である。なお、抵抗素子及びスイッチの個数は２つに限定されず、１つであってもよく、３つ以上であってもよい。
【００１６】
ＮＭＯＳトランジスタＮ１、Ｎ２、Ｎ３のドレインは可変抵抗回路１３０の出力端とそれぞれ接続され、さらにモータ１２０の入出力端子とも接続される。
【００１７】
ＮＭＯＳトランジスタＮ１、Ｎ２、Ｎ３のゲートにはＰＷＭ信号生成回路１４０からＰＷＭ信号が入力される。ＮＭＯＳトランジスタＮ１、Ｎ２、Ｎ３のドレインは過電流検出回路１７０に接続される。また、ＮＭＯＳトランジスタＮ１、Ｎ２、Ｎ３のドレインには接地された抵抗素子Ｒ１が接続される。
【００１８】
図１に示されるようにモータ１２０は、デルタ結線された３つの等価インダクタンスＬｍ及び３つの等価抵抗Ｒｍを用いて等価回路として表すことができる。以下、各等価インダクタンスに付された符号はインダクタンスの値を示すものとする。ＮＭＯＳトランジスタＮ１、Ｎ２、Ｎ３が接続されるノードをそれぞれノードＵ、Ｖ、Ｗとすると、ノードＵとノードＶの間には等価インダクタンスＬｍ及び等価抵抗Ｒｍが直列接続された構成となる。ノードＶとノードＷの間、ノードＷとノードＵの間にも、同様に他の等価インダクタンスＬｍ及び等価抵抗Ｒｍが直列接続される。なお、本実施形態では、モータ１２０の等価回路としてデルタ結線の回路を示しているが、スター結線の回路であってもよい。
【００１９】
過電流検出回路１７０は、ＮＭＯＳトランジスタＮ１、Ｎ２、Ｎ３のドレインのノードの電圧を計測し、電流が所定の閾値以上であるか否かを示す信号として出力する回路である。過電流検出回路１７０は、例えば、入力電圧と閾値電圧の大小関係を比較するコンパレータ回路等により構成され得る。電流供給回路１１０がモータ１２０に供給する電流をＩ１とした場合、過電流検出回路１７０によって計測される電圧Ｖ１は、抵抗素子Ｒ１による電圧降下（Ｉ１×Ｒ１）となる。このため、過電流検出回路１７０は、電圧Ｖ１を計測することによりモータ１２０に過電流が流れていないかどうかを検出することができる。過電流検出回路１７０は、計測される電圧Ｖ１が所定の閾値以上であるか否かを判定する。過電流検出回路１７０は、閾値以上の場合には過電流状態であることを示すハイレベルの信号を、閾値未満の場合には過電流状態でないことを示すローレベルの信号をフィルタ回路１６０に出力する。
【００２０】
フィルタ回路１６０は、リンギング等のノイズによって瞬間的に電流が閾値を超えた場合に過電流が誤検出されないように、短時間の電流変動をフィルタリングするための回路である。フィルタ回路１６０は、過電流検出回路１７０から入力された信号を所定のフィルタ期間Ｔｆだけ遅延させて出力させることでこの機能を実現する。具体的な構成の一例としては、フィルタ回路１６０は、所定のフィルタ時間に対応する時定数を有する遅延回路、入力信号に対し所定の遅延時間だけ遅れて信号を出力させるオンディレイタイマ回路等により構成され得る。フィルタ回路１６０からの出力信号は、ＰＷＭ信号生成回路１４０及び抵抗制御回路１５０に入力される。
【００２１】
ＰＷＭ信号生成回路１４０は、ＰＭＯＳトランジスタＰ１、Ｐ２、Ｐ３及びＮＭＯＳトランジスタＮ１、Ｎ２、Ｎ３のゲートにＰＷＭ信号を出力することにより、モータ１２０に供給する電流を制御する。過電流検出回路１７０からフィルタ回路１６０を介して過電流が検出されたことを示す信号がＰＷＭ信号生成回路１４０に入力されると、ＰＷＭ信号生成回路１４０は、モータ１２０への電流の供給を停止又は減少させるように各トランジスタを制御する。
【００２２】
抵抗制御回路１５０は、過電流検出回路１７０からフィルタ回路１６０を介して過電流が検出されたことを示す信号が入力されると、各可変抵抗回路１３０のスイッチＳＷ１、ＳＷ２を切り替えることで各可変抵抗回路１３０の抵抗を増加させる。一例としては、Ｒｘ１＜Ｒｘ２としておいて、通常の動作時にはスイッチＳＷ１のみをオンとする低抵抗状態にしておき、過電流が検出されると、スイッチＳＷ１をオフ、スイッチＳＷ２をオンに切り替えて高抵抗状態にすることにより抵抗を増加させてもよい。他の例としては、通常の動作時にはスイッチＳＷ１、ＳＷ２の両方をオンとする低抵抗状態にしておき、過電流が検出されると、スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２のいずれか一方をオフとする高抵抗状態にすることにより抵抗を増加させることができる。
【００２３】
次に、電流供給回路１１０によるモータ１２０の駆動方法と電流供給回路１１０を流れる電流について、図１乃至図３を用いて説明する。
【００２４】
図２は、第１の実施形態に係るモータ１２０の駆動タイミング図である。本駆動タイミング図は、ＰＷＭ信号生成回路１４０からＰＭＯＳトランジスタＰ１、Ｐ２、Ｐ３及びＮＭＯＳトランジスタＮ１、Ｎ２、Ｎ３のゲートに入力される制御信号のレベルとモータ１２０を流れる電流とを模式的に示したものである。なお、理解を容易にするためにＰＭＯＳトランジスタＰ１、Ｐ２、Ｐ３に入力される制御信号は、ハイレベルとローレベルを実際に入力される電圧と反転させて図示している。すなわち、各制御信号に関し、いずれもハイレベルがトランジスタのオンに対応しており、ローレベルがトランジスタのオフに対応するように図示されている。図中のＩ（Ｕ−Ｖ）、Ｉ（Ｕ−Ｗ）、Ｉ（Ｖ−Ｗ）は、それぞれ、モータ１２０のノードＵからＶ、ノードＵからＷ、ノードＶからＷに向かう電流を示す。
【００２５】
期間Ｔ１において、ＰＭＯＳトランジスタＰ１とＮＭＯＳトランジスタＮ２がオンである。これにより、モータ１２０のノードＵからＶに向かう電流が流れる。各トランジスタの制御信号は、所定のＰＷＭ周波数及びデューティー比でオンとオフとを繰り返すＰＷＭ信号となっている。
【００２６】
期間Ｔ２において、ＮＭＯＳトランジスタＮ２がオフになり、ＮＭＯＳトランジスタＮ３がオンになる。これにより、モータ１２０を流れる電流はノードＵからＷの向きに変化する。以下、期間Ｔ３からＴ６の期間において、オンになるトランジスタが順次切り替わり、モータ１２０を流れる電流も順次変化する。時刻Ｔ６の後は時刻Ｔ１と同じ状態に戻る。このようにモータ１２０は６つの状態を１周期として動作する。
【００２７】
次にモータ１２０を流れる電流について説明する。期間Ｔ１から期間Ｔ６の各期間においては電流の向きは変化するが、電流の大きさはほぼ一定であるため、期間Ｔ１の場合について述べる。
【００２８】
ＰＭＯＳトランジスタＰ１とＮＭＯＳトランジスタＮ２のオン抵抗をそれぞれ、Ｒｐ、Ｒｎとする。モータの合成抵抗Ｒｍａは、Ｒｍａ＝２／３Ｒｍとなる。同様に、モータの合成インダクタンスＬｍａは、Ｌｍａ＝２／３Ｌｍとなる。また、以下の説明では、過電流が検出されてない通常状態においてはスイッチＳＷ１のみがオンであり、過電流が検出された状態ではスイッチＳＷ２のみがオンであるものとする。また、Ｒｘ１＜Ｒｘ２とする。
【００２９】
過電流が検出されてない通常状態において、電流が流れる全経路の合成抵抗Ｒａ１は、Ｒａ１＝（Ｒｐ＋Ｒｘ１＋Ｒｍａ＋Ｒｎ＋Ｒ１）となる。このとき、電流供給回路１１０がモータ１２０の供給する電流Ｉｎ（ｔ）は、下式で表される。なお、ｔは電圧が印加されてからの時間であり、Ｉｎ（ｔ）は電圧が印加されてからの電流の時間変化を示している。
【００３０】
【数１】
2016158443.tif 000003
【００３１】
ここで、過電流が検出され、スイッチＳＷ２のみがオンになった場合、電流が流れる全経路の合成抵抗Ｒａ２は、Ｒａ２＝（Ｒｐ＋Ｒｘ２＋Ｒｍａ＋Ｒｎ＋Ｒ１）となる。このとき、電流供給回路１１０がモータ１２０の供給する電流Ｉｏ（ｔ）は、下式で表される。
【００３２】
【数２】
2016158443.tif 000004
【００３３】
図３は、低抵抗状態の場合と高抵抗状態の場合の電流の時間変化を示すグラフである。一点鎖線で示されている曲線が低抵抗状態に対応する電流Ｉｎ（ｔ）であり、実線で示されている曲線が高抵抗状態に対応する電流Ｉｏ（ｔ）である。グラフより、電流の立ち上がり時及び電流が飽和した時点のいずれにおいても電流Ｉｏ（ｔ）は電流Ｉｎ（ｔ）よりも低減されている。
【００３４】
以上のように、電流が所定の閾値以上であることを示す信号が入力されると、抵抗制御回路１５０は可変抵抗回路１３０の抵抗値をＲｘ１からＲｘ２に増加させる。これにより、過電流の発生時にモータ１２０に供給される電流を低減させることができる。
【００３５】
次に、図４乃至図６を参照して、本実施形態の構成による過電流の検出及び制限の効果について、本実施形態と比較例とを対比して説明する。
【００３６】
図４は、比較例に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。図４のモータ制御装置が図１に示したモータ制御装置と相違する点は、可変抵抗回路１３０と抵抗制御回路１５０が設けられていない点である。比較例のモータ制御装置においては、ＰＷＭ信号のみにより、モータ１２０への電流の供給の制限が行われる。すなわち、過電流検出回路１７０からフィルタ回路１６０を介して過電流が検出されたことを示す信号がＰＷＭ信号生成回路１４０に入力されると、ＰＷＭ信号生成回路１４０は、モータ１２０への電流の供給を停止又は減少させるように各トランジスタを制御する。一方、比較例に係るモータ制御装置は可変抵抗回路１３０及び抵抗制御回路１５０を有しないため、抵抗を増加させることによる電流の制限は行われない。
【００３７】
図５は、比較例のモータ制御装置における過電流制限の動作を説明する図である。図５には、モータ１２０を流れる駆動電流と、過電流検出回路１７０の出力電圧と、フィルタ回路１６０の出力電圧と、ＰＷＭ信号生成回路１４０からの出力電圧とが図示されている。図５を参照して、各トランジスタにＰＷＭ信号が入力される際に、モータ１２０に印加される駆動電流が増加し、過電流検出閾値を超える際の駆動電流の変化を説明する。なお、ＰＷＭ信号のデューティー比は５０％として図示しているが異なる値であっても同様である。
【００３８】
時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間において、ＰＷＭ信号はハイレベルであり、電流供給回路１１０からモータ１２０に電流が供給される。これにより、時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間では、駆動電流は増加する。時刻ｔ２から時刻ｔ３の期間において、ＰＷＭ信号はローレベルであり、電流供給回路１１０からモータ１２０への電流供給が停止される。そのため、時刻ｔ２から時刻ｔ３では駆動電流は低下する。時刻ｔ３において、ＰＷＭ信号は再びハイレベルになり駆動電流は増加し始める。このようにＰＷＭ信号により、電流のオン、オフが繰り返され、モータ１２０はＰＷＭ制御される。時刻ｔ１から時刻ｔ３の期間において、駆動電流は過電流検出回路１７０に設定された過電流検出閾値を超えていないので、過電流検出回路１７０の出力はローレベルであり、過電流の制限のための動作は行われない。
【００３９】
時刻ｔ４において、駆動電流は過電流検出閾値を超える。これにより、過電流検出回路１７０の出力はハイレベルになる。しかしながら、フィルタ回路１６０はフィルタ期間Ｔｆを有しているため、フィルタ回路１６０の出力は時刻ｔ４の時点ではローレベルのままである。したがって、ＰＷＭ信号も時刻ｔ４の時点では変化しない。
【００４０】
時刻ｔ４からフィルタ期間Ｔｆが経過した後の時刻ｔ５において、フィルタ回路１６０の出力はハイレベルになる。これにより、ＰＷＭ信号がローレベルになり、駆動電流は低下し始める。なお、図中のＰＷＭ信号において破線で示した部分は、過電流検出がない場合に出力されるデューティー比５０％に相当するＰＷＭ信号波形を参考のために示したものである。
【００４１】
時刻ｔ６において、過電流検出回路１７０の出力がローレベルになる。この動作は、通常動作時に過電流検出回路１７０に起因してＰＷＭ信号生成回路１４０が誤動作することを防ぐためのものである。この動作が必要となる理由について説明する。ＰＷＭ信号がローレベルからハイレベルに立ち上がる際には回路に瞬間的に大きな突入電流が流れる場合がある。この突入電流は、上述の過電流とは異なり、通常動作の範囲内で起こりうるものとして考慮されているため、必ずしも検出を要しない。一方、ＰＷＭ信号の立ち上がり時に過電流検出回路１７０が動作していると、ＰＷＭ信号がハイレベルになるたびに過電流が検出され、電流の供給が停止される場合もあるため、駆動電流の供給に影響を与え得る。このような背景から、ＰＷＭ制御を行うモータ制御装置は、通常動作時にＰＷＭ信号生成回路１４０が誤動作することを防ぐため、ＰＷＭ信号がハイレベルになる前後は過電流検出回路１７０の検出を停止するように構成されている。時刻ｔ６は、この過電流検出回路１７０の検出停止に相当する時刻である。なお、ＰＷＭ信号がハイレベルになる時刻ｔ７に過電流検出を停止しておく必要があるため、時刻ｔ６のタイミングは、時刻ｔ７よりもフィルタ回路１６０のフィルタ期間Ｔｆ程度前になるように設定される。
【００４２】
時刻ｔ７において、ＰＷＭ信号がハイレベルになる。また、上述の理由により、過電流検出回路１７０の出力が時刻ｔ６にローレベルになったことにより、フィルタ回路１６０の出力は時刻ｔ７にローレベルになる。これにより、電流供給回路１１０からモータ１２０に電流が再び供給され始める。すなわち、駆動電流が過電流検出閾値を超えているにもかかわらず、フィルタ期間Ｔｆに相当する時刻ｔ７から時刻ｔ８の期間には、駆動電流が増加する。
【００４３】
時刻ｔ７のＰＷＭ信号がハイレベルになった直後に、過電流検出回路１７０の検出は再開される。駆動電流は過電流検出閾値を超えているため、過電流検出回路１７０の出力はハイレベルになる。
【００４４】
時刻ｔ７からフィルタ期間Ｔｆが経過した後の時刻ｔ８において、フィルタ回路１６０の出力はハイレベルになる。これにより、ＰＷＭ信号がローレベルになり、次のＰＷＭ信号の立ち上がり時刻である時刻ｔ９までの間、駆動電流は低下する。図５に示されているように、時刻ｔ７から時刻ｔ８の期間における駆動電流の増加量は時刻ｔ８から時刻ｔ９の期間における駆動電流の低下量よりも大きい。以降、ＰＷＭ信号の周期ごとに同様の駆動が繰り返されるため、駆動電流は時間とともに増加し続ける。
【００４５】
比較例のモータ制御装置においては、ＰＷＭ信号の立ち上がり時に過電流検出が停止すること、及びフィルタ回路１６０によりフィルタ期間Ｔｆが設定されていることにより、駆動電流が過電流検出閾値を超えていても駆動電流が増加する現象が生じうる。特に、図５のように駆動電流の増加量が減少量よりも大きくなる場合、過電流検出閾値を超えた後も駆動電流が継続的に増加することになる。したがって、可変抵抗回路１３０及び抵抗制御回路１５０を有しない比較例のモータ制御装置は、過電流の抑制が困難となる場合がある。
【００４６】
本実施形態のモータ制御装置は上述の比較例のような問題の発生を低減させることができる。図６は、本実施形態のモータ制御装置における過電流制限の動作を説明する図である。図６には、モータ１２０を流れる駆動電流、過電流検出回路１７０の出力、フィルタ回路１６０の出力電圧及びＰＷＭ信号生成回路１４０からの出力電圧に加えて抵抗制御回路１５０の出力電圧が図示されている。ここで、抵抗制御回路１５０の出力電圧がローレベルのとき、スイッチＳＷ１はオン、スイッチＳＷ２はオフであり、このとき抵抗はＲｘ１となるものとする。また、抵抗制御回路１５０の出力電圧がハイレベルのとき、スイッチＳＷ１はオフ、スイッチＳＷ２はオンであり、このとき抵抗はＲｘ２となるものとする。また、Ｒｘ１＜Ｒｘ２とする。以下、図５の比較例と同様に本実施形態のモータ制御装置の動作を説明するが、重複する部分については説明を簡略化、あるいは省略する。
【００４７】
時刻ｔ１から時刻ｔ５の期間の動作は比較例と同様である。この期間において、抵抗制御回路１５０の出力はローレベルである。よって、可変抵抗回路１３０の抵抗はＲｘ１である。
【００４８】
時刻ｔ５において、フィルタ回路１６０の出力はハイレベルになる。これにより、ＰＷＭ信号がローレベルになり、駆動電流は低下し始める。この出力信号に応じて抵抗制御回路１５０の出力もハイレベルになる。これにより、可変抵抗回路１３０の抵抗はＲｘ１からＲｘ２に増加する。
【００４９】
時刻ｔ７において、ＰＷＭ信号がハイレベルになる。これにより、電流供給回路１１０からモータ１２０に電流が再び供給され始める。時刻ｔ７から時刻ｔ８の期間において、可変抵抗回路１３０の抵抗が増加しているため、駆動電流の増加率（図６では時刻ｔ７から時刻ｔ８の期間の駆動電流の傾き）が比較例の場合よりも低減されている。この期間における駆動電流の増加率は、駆動電流の増加量が減少量よりも大きくならないように設定される。したがって、本実施形態の構成では、駆動電流が過電流検出閾値を一時的に超えた場合に、過電流検出閾値を超えた後も駆動電流が継続的に増加する問題は抑制される。
【００５０】
時刻ｔ１０において、駆動電流が過電流検出閾値未満となる。これにより、過電流検出回路１７０の出力がローレベルになる。時刻ｔ１０からフィルタ期間Ｔｆが経過した後の時刻ｔ１１において、フィルタ回路１６０の出力がローレベルになり、これに応じて抵抗制御回路１５０の出力もローレベルになる。これにより、可変抵抗回路１３０の抵抗はＲｘ２からＲｘ１に戻る。
【００５１】
上述の本実施形態の構成において、可変抵抗回路１３０の抵抗がＲｘ２からＲｘ１に戻る条件はフィルタ回路１６０の出力がＰＷＭ信号の立ち上がり以外のタイミングでローレベルになったときとしている。しかしながら、この条件は上記条件に限定されるものではなく適宜変形可能である。
【００５２】
例えば、フィルタ回路１６０の出力がローレベルである時間が所定の時間以上継続した場合に可変抵抗回路１３０の抵抗がＲｘ２からＲｘ１に戻るように構成してもよい。これにより、さらに確実に電流を制限することができる。
【００５３】
別の例では、過電流検出閾値よりも小さい復帰条件閾値を別途設定し、駆動電流が復帰条件閾値未満となった場合に可変抵抗回路１３０の抵抗がＲｘ２からＲｘ１に戻るように構成してもよい。これにより、さらに確実に電流を制限することができる。
【００５４】
以上、述べたように本実施形態のモータ制御装置によれば、比較例の構成で問題となり得る、駆動電流が過電流検出閾値を超えた後も継続的に増加する問題が抑制される。また、駆動電流が過電流検出閾値を超えていない場合には抵抗値は低く設定されるので、通常動作には影響を与えない。したがって、より効果的に過電流を検出して電流を制限することができるモータ制御装置が提供される。
【００５５】
＜第２の実施形態＞
図７は、第２の実施形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。本実施形態では可変抵抗回路７３０の回路構成が第１の実施形態と異なっている。可変抵抗回路７３０は抵抗素子Ｒｘ１及びスイッチＳＷ１を有する。すなわち、可変抵抗回路７３０に含まれる抵抗素子及びスイッチの個数は第１の実施形態の場合よりも削減されている。可変抵抗回路７３０のスイッチＳＷ１がオンの場合、可変抵抗回路７３０の抵抗は、配線抵抗及びスイッチＳＷ１のオン抵抗のみとなるため、十分に小さな値となる。可変抵抗回路７３０のスイッチＳＷ１がオフの場合、可変抵抗回路７３０の抵抗はＲｘ１となる。よって、本実施形態の構成においても可変抵抗回路７３０の抵抗は２つの値から１つの値を選択するように切り替え可能であり、第１の実施形態と同様の制御が可能となる。
【００５６】
したがって、本実施形態によれば第１の実施形態と同様の効果が得られるモータ制御装置が提供される。これに加え、本実施形態は、スイッチ及び抵抗素子の個数が削減されているため、小型化、低コスト化及び制御方法の簡略化に有効である。
【００５７】
＜第３の実施形態＞
図８は、第３の実施形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。本実施形態では可変抵抗回路１３０がＮＭＯＳトランジスタＮ１、Ｎ２、Ｎ３のソースと抵抗素子Ｒ１の間に１つ設けられている点が第１の実施形態と異なっている。可変抵抗回路１３０の回路構成は第１の実施形態と同様である。すなわち、可変抵抗回路１３０の個数は第１の実施形態の場合よりも削減されている。本実施形態の構成においても、第１の実施形態と同様に抵抗値の制御を行うことができる。
【００５８】
したがって、本実施形態によれば第１の実施形態と同様の効果が得られるモータ制御装置が提供される。これに加え、本実施形態は、スイッチ及び抵抗素子の個数が削減されているため、小型化、低コスト化及び制御方法の簡略化に有効である。
【００５９】
＜第４の実施形態＞
図９は、第４の実施形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。本実施形態では可変抵抗回路１３０がＰＭＯＳトランジスタＰ１、Ｐ２、Ｐ３のソースと電源電圧Ｖｄｄの間に１つ設けられている点が第１又は第３の実施形態と異なっている。可変抵抗回路１３０の回路構成は第１又は第３の実施形態と同様である。すなわち、可変抵抗回路１３０の個数は第１の実施形態の場合よりも削減されている。本実施形態の構成においても、第１の実施形態と同様に抵抗値の制御を行うことができる。
【００６０】
したがって、本実施形態によれば第１の実施形態と同様の効果が得られるモータ制御装置が提供される。これに加え、本実施形態は、スイッチ及び抵抗素子の個数を削減することができるため、小型化、低コスト化、制御方法の簡略化等に有効である。
【００６１】
＜第５の実施形態＞
第１乃至第４の実施形態においては、モータ１２０として三相ブラシレスＤＣモータが例示されているが、例えば、モータ１２０は、単相モータであってもよく、四相以上のモータであってもよい。以下、第５の実施形態として、単相モータをＨブリッジ回路により駆動する場合における本発明の適用例を示す。
【００６２】
図１０は、第５の実施形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。本実施形態のモータ制御装置は、第１乃至第４の実施形態の三相モータに代えて単相のモータ１０２０を制御するものである。電流供給回路１０１０は、ＰＭＯＳトランジスタＰ１、Ｐ２、ＮＭＯＳトランジスタＮ１、Ｎ２及び２個の可変抵抗回路１３０を有する。本実施形態の電流供給回路１０１０は、第１乃至第４の実施形態の構成から、１相分のトランジスタ及ぶ可変抵抗回路１３０を削除したものであるため、回路構成の詳細な説明は省略する。
【００６３】
したがって、本実施形態によれば第１の実施形態と同様の効果が得られる単相のモータ制御装置が提供される。すなわち、本発明は三相ブラシレスＤＣモータ以外のモータにも適用可能である。
【００６４】
＜その他の実施形態＞
上述の第１乃至第５の実施形態に係るモータ制御装置は、大きな電流が入力され得る車載用モータの制御に好適に用いることができる。このような車載用モータの例としてはウォータポンプの駆動用モータが挙げられる。ウォータポンプの駆動用モータを流れる駆動電流は約２０Ａと大きい。このような用途において、過電流の検出が確実に行われない場合、トランジスタの故障等の問題が生じうる。本発明は、このような大きな電流が入力され得るモータの制御においてより好適に用いることができる。
【００６５】
しかしながら、本発明は、このような用途に限定されるものではなく、あらゆるモータの制御に適用可能である。例えば、車両用開閉体、スライドシート等の駆動用モータに本発明を適用してもよい。これらの用途に本発明を適用することにより、駆動部に挟み込みが生じたとき、モータの始動時等のようにモータに大きな電流が流れ得る状況において、より確実に過電流の検出を行うことができる。
【００６６】
上述の第１乃至第５の実施形態に係るモータ制御装置において、可変抵抗回路により可変とする抵抗値の個数は２個又は３個であったが、より多くの個数の抵抗値の設定が可能となるように多くの個数の抵抗素子を配置してもよい。これにより、電流の制限を複数段階で行うことができ、過電流の検出がより確実となる。さらに、モータの性能に応じて抵抗を変えることにより１つの電源供給回路の設計を共用することもできる。また、設計段階でモータを変更した場合でもモータ制御装置の再設計が不要となる。したがって、設計コストが低減される。
【００６７】
本発明は、上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。例えば、第１乃至第５の実施形態に示した構成を任意に２つ以上選択して組み合わせてもよい。また、上記実施形態は、本発明を適用しうるいくつかの態様を例示したものに過ぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜修正や変形を行うことを妨げるものではない。
【符号の説明】
【００６８】
１１０  電流供給回路
１２０  モータ
１３０  可変抵抗回路
１４０  ＰＷＭ信号生成回路
１５０  抵抗制御回路
１６０  フィルタ回路
１７０  過電流検出回路
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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