CN103702870B - 电动机控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明的电动机控制装置为了使控制对象物进行往复运动，通过切换正转与反转来对电动机的旋转进行控制，该电动机控制装置包括：提前角度映射存储单元，该提前角度映射存储单元对于正转与反转分别存储将电动机转速与应当设定的提前角度相关联的提前角度映射；目标转速设定单元，该目标转速设定单元基于来自外部的输入信号设定电动机的目标转速；提前角度设定单元，该提前角度设定单元参照提前角度映射来求出与所设定的目标转速相关联的提前角度，并将该提前角度设定为电动机的提前角度；以及驱动控制单元，该驱动控制单元对电动机的旋转进行控制，使其满足所设定的目标转速、以及所设定的提前角度。

Description

电动机控制装置

技术领域

本发明涉及对使车辆所具备的雨刷装置等动作的电动机的旋转进行控制的电动机控制装置。

本申请基于2011年7月26日于日本提出的申请特愿2011-163082号主张优先权，并在此援引其内容。

背景技术

在车辆上设置有雨刷装置，所述雨刷装置擦除附着于挡风玻璃的雨水或前车的飞沫等，以确保驾驶员的视野。雨刷装置具有由雨刷驱动装置进行摆动控制的雨刷臂，在雨刷臂的前端安装有与挡风玻璃相抵接的刮水片。安装有刮水片的雨刷臂通过往复运动，对挡风玻璃进行擦拭。雨刷臂通过连杆机构来将电动机的旋转运动改变为往复运动，从而进行擦拭动作。

由于雨刷臂需要进行往复运动，因此产生用于使其进行往复运动的驱动力的电动机一边切换正转与反转一边进行旋转，该方式与使电动机仅向一个方向旋转，并利用连杆机构来进行往复运动的方式相比，省去用于使雨刷臂进行往复运动的连杆机构，并能实现更高效且功能较优的雨刷装置。因此，近年来，通过对电动机的旋转进行正转与反转的切换，从而使雨刷臂进行往复运动的雨刷装置趋于增加(例如参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2010－228527号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，在使用电刷电动机的情况下，通过对提前角度进行最优设计，能使电动机在特性良好的状态下进行旋转。但是，在为了使雨刷臂进行往复运动而一边切换正转与反转，一边使电动机旋转时，若在正转时对提前角度进行最优设计，则在反转时会产生特性变差的问题。为了避免这样的问题，在使用了正反转电动机的雨刷装置中，为了使正转时与反转时的电动机特性没有差异，需要在无提前角度的状态下使用电刷的位置。

然而，当在无提前角度的状态下使用时，在高速旋转区域效率变差，从而需要流过较多的电流，产生发热增多的问题。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种电动机控制装置，该电动机控制装置能通过使电动机始终在效率良好的状态下进行旋转，来抑制功耗与发热。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明涉及一种电动机控制装置，该电动机控制装置为了使控制对象物进行往复运动，通过切换正转与反转来对电动机的旋转进行控制，该电动机控制装置的特征在于，包括：信号输入单元，该信号输入单元从外部输入信号；参数存储单元，该参数存储单元预先将所述信号输入单元所输入的输入信号模式与所述电动机的控制所需的参数相关联并进行存储，该所述电动机的控制所需的参数由所述控制对象物的动作开始位置和动作结束位置的信息、以及所述电动机的最大转速信息构成；位置检测单元，该位置检测单元对所述控制对象物的位置进行检测；提前角度映射存储单元，该提前角度映射存储单元对于所述正转与所述反转分别存储将电动机转数与应当设定的提前角度相关联的提前角度映射；以及驱动控制单元，该驱动控制单元进行如下动作：从所述参数存储单元读取出与所述信号输入单元所输入的输入信号模式相关联的、且所述电动机的控制所需的参数；根据所述动作开始位置和所述动作结束位置的信息计算减速开始位置；在使所述控制对象物从所述动作开始位置动作到所述动作结束位置时，通过将当前时刻的所述电动机转数与规定的加运算量相加来求出新的电动机转数，利用所述提前角度映射存储单元求出与所述新的电动机转数相对应的提前角度，在利用所述位置检测单元检测出所述控制对象物到达所述减速开始位置之前，边对所述电动机进行加速边对所述电动机进行驱动，以使得所述电动机以所述新的电动机转数进行旋转；在检测出所述控制对象物到达所述减速开始位置的时刻，通过从当前时刻的所述电动机转数减去规定的减运算量来求出新的电动机转数，利用所述提前角度映射存储单元求出与所述新的电动机转数相对应的提前角度，在利用所述位置检测单元检测出所述控制对象物到达所述动作结束位置之前，边对所述电动机进行减速边对所述电动机进行驱动，以使得所述电动机以所述新的电动机转数进行旋转。

本发明的特征在于，所述控制对象物是车辆所具备的雨刷装置。

发明效果

根据本发明，预先对正反转分别存储将电动机转速(转数)与应当设定的提前角度相关联的提前角度映射，并根据目标转速的变化来改变与新求出的目标转速相对应的提前角度，由此，能使电动机始终在电动机特性良好的状态下进行旋转，从而能得到抑制功耗与发热的效果。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的结构的框图。

图2是表示图1所示的参数存储部43的表格结构的说明图。

图3是表示图1所示的电动机2的动作的说明图。

图4是表示存储在图1所示的提前角度映射存储部44中的定义了电动机转数与提前角度的关系的提前角度映射的结构的说明图。

图5是表示图1所示的控制部4的动作的流程图。

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的一个实施方式的电动机控制装置进行说明。图1是表示该实施方式的结构的框图。这里，作为由电动机的旋转所控制的控制对象物，以车辆所具备的雨刷装置为例来进行说明，其中该电动机的旋转由电动机控制装置来控制。该图中，标号1是擦拭挡风玻璃的雨刷臂。标号2是用于使雨刷臂1进行擦拭动作的无刷电动机，通过改变所流过的电流的模式，能改变提前角度。雨刷臂1通过连杆机构与电动机2的转轴相连接，通过将转轴的旋转方向在正转与反转之间进行切换来使雨刷臂1进行往复运动，从而进行擦拭动作。标号21是检测并输出电动机转轴的旋转角度的角度传感器。这里，为了简化说明，将电动机2的转轴的旋转角度设为与雨刷臂1的动作角度相一致来进行说明。即，若雨刷臂1的动作角度为0度～150度，则电动机2的转轴的旋转角度也在0度～150度之间进行正反转，由此进行往复运动。标号3是根据驱动指令来控制所提供的电力并驱动电动机2的电动机驱动部。

标号4是为了控制电动机2的旋转而向电动机驱动部3输出驱动指令的控制部，由微型计算机所构成。标号41是通过车内所具备的车内LAN、例如CAN(ControllerAreaNetwork：控制器局域网络)、LIN(LocalInterconnectNetwork：本地互联网络)来输入车内所收发的信号的信号输入部。由信号输入部41所输入的信号中包含表示对雨刷装置发出开始/停止擦拭动作的指示的雨刷开关的状态的信号、表示擦拭动作的速度(低速、高速、断续等)的信号。

标号42是基于信号输入部41中所输入的信号来对电动机2的动作进行控制、从而对雨刷臂1的擦拭动作进行控制的驱动控制部。标号43是预先将信号输入部41中所输入的输入信号的模式、与用于控制电动机2的参数相关联并进行存储的参数存储部。标号44是对定义了电动机转速与提前角度的关系的提前角度映射数据进行存储的提前角度映射存储部。

接着，参照图2，对图1所示的参数存储部43的表格结构进行说明。

图2是表示图1所示的参数存储部43的表格结构的图。参数存储部43存储与每个输入信号模式相关联的控制参数。

所谓的输入信号模式是指对输入信号进行情况的区分。在所输入的信号为雨刷开关信号的情况下，分别对各个信号值(例如，低速、高速、断续)进行情况的区分。对于这样的情况区分，根据输入到信号输入部41的信号，预先相关联地存储需要对雨刷装置的动作进行控制的所有情况。

控制参数中包括“最大转速”、“动作开始位置”、“动作结束位置”这3个参数。所谓“最大转速”是指在雨刷臂1从当前位置或规定位置移动到目标位置时，电动机2的转速的最大值。这里，用转数[rpm]来表示转速。所谓“动作开始位置”是指开始规定动作时刻的雨刷臂1的位置。这里，用角度来表示雨刷臂1的位置，将雨刷臂1的存放位置设为0度，将最大的擦拭范围内的雨刷臂1的折回位置设为150度。所谓“动作结束位置”是指结束规定动作时的雨刷臂1的位置。例如，当雨刷臂在最大擦拭范围内进行擦拭时“动作开始位置”为0度，“动作结束位置”为150度。

接下来，参照图3，对电动机2的动作进行说明。图3是表示使雨刷臂1从动作开始位置移动到动作结束位置的情况下的电动机2的转速变化的图。驱动控制部42在根据输入信号模式来确定3个控制参数(最大转速、动作开始位置、动作结束位置)时，首先根据动作开始位置和动作结束位置通过计算来求出减速开始位置。然后，使转速加快，使得在减速开始位置的角度下电动机2的转速达到最大转速。

接着，在达到减速开始位置的时刻(达到最大转速的时刻)，将转速转换为减速，使转速变慢，使得在动作结束位置的角度下转速变为0。此时，如图3所示的曲线那样，通过使转速平滑地变化，能实现无不协调感的雨刷臂1的动作。通过使雨刷臂1的动作在图3所示的动作的动作开始位置与动作结束位置之间进行调换，能使雨刷臂1进行往复运动，从而进行擦拭动作。

接下来，参照图4，对存储在图1所示的提前角度映射存储部44中的定义了电动机转数与提前角度的关系的提前角度映射的结构进行说明。图4是表示存储在图1所示的提前角度映射存储部44中的定义了电动机转数与提前角度的关系的提前角度映射的结构的说明图。提前角度映射预先定义了电动机转速(rpm)与提前角度(deg)之间的关系，定义为，若正转时的转数变大，则正的提前角度就变大。另外，还定义为，若反转时的转数变大(负的转速的绝对值变大)，则负的提前角度就变大(负的提前角度的绝对值变大)。若确定了电动机的转数(正或负的转数)，则能确定应当设定的提前角度。

接着，参照图5，对图1所示的控制部4控制电动机2的旋转的动作进行说明。首先，信号输入部41读取输入信号，并向驱动控制部42输出所读取到的输入信号(步骤S1)。驱动控制部42确定从信号输入部41所输出的输入信号的模式，而后从参数存储部43读取出与所确定的输入信号模式相一致的输入信号模式所关联的控制参数(步骤S2)。这里，作为控制参数，以读取出最大转速“65”、动作开始位置“0”、动作结束位置“150”的情况为例进行说明。

接着，驱动控制部42根据动作开始位置“0”和动作结束位置“150”来计算减速开始位置(步骤S3)。例如将减速开始位置设为动作开始位置与动作结束位置的中间点((0+150)/2＝75)。然后，驱动控制部42向电动机驱动部3输出将预先决定的初始速度值设为目标转速的指令(步骤S4)。由此，使电动机2开始旋转。

接着，驱动控制部42读取作为角度传感器21的输出的角度值(步骤S5)。角度传感器21所输出的角度值相当于表示雨刷臂1的位置的值。

然后，驱动控制部42判定所读取到的角度值是否到达减速开始位置(步骤S6)。若该判定的结果是未到达减速开始位置，则驱动控制部42一边判定控制周期的触发是否被输入，一边进行待机直至控制周期的触发被输入(步骤S7、S8)。

然后，在控制周期的触发被输入的时刻，驱动控制部42通过将规定的加运算量加上当前时刻的目标转速(转数)，从而求出新的目标转速(转数)(步骤S9)。然后，驱动控制部42参照存储在提前角度映射存储部44中的提前角度映射，来求出与新计算出的转数相对应的提前角度(步骤S10)。接下来，驱动控制部42向电动机驱动部3输出将所求出的目标转速值及提前角度设为新的目标转速及提前角度的指令(步骤S11)。在到达减速开始位置之前，驱动控制部42重复进行步骤S5～S11的处理动作。由此，如图3所示，电动机2从动作开始位置开始提升转速，并到达减速开始位置。此时，电动机2设定了与转数相对应的最佳的提前角度，因而能高效地进行旋转。

接着，在到达减速开始位置的时刻，驱动控制部42读取作为角度传感器21的输出的角度值(步骤S12)。然后，驱动控制部42判定所读取到的角度值是否到达动作结束位置(步骤S13)。若该判定的结果是未到达动作结束位置，则驱动控制部42一边判定控制周期的触发是否被输入，一边进行待机直至控制周期的触发被输入(步骤S14、S15)。

然后，在控制周期的触发被输入的时刻，通过从当前时刻的目标转速(转数)减去规定的减运算量，从而求出新的目标转速(转数)(步骤S16)。然后，驱动控制部42参照存储在提前角度映射存储部44中的提前角度映射，来求出与新计算出的转数相对应的提前角度(步骤S17)。接下来，驱动控制部42向电动机驱动部3输出将所求出的目标转速值及提前角度设为新的目标转速及提前角度的指令(步骤S18)。在到达动作结束位置之前，驱动控制部42重复进行步骤S12～S18的处理动作，并在到达动作结束位置的时刻使电动机2停止旋转。由此，如图3所示，电动机2降低转速，并到达动作结束位置。此时，电动机2设定了与转数相对应的最佳的提前角度，因而能高效地进行旋转。

此外，在上述说明中，控制部4内设置有用于存储与每个输入信号模式相关联的5个控制参数的参数存储部43，根据所输入的信号，来选择5个控制参数，基于该所选出的控制参数，对电动机2进行旋转控制，但也可以从控制部4的外部(例如，总体控制车辆动作的计算机等)输入5个控制参数，驱动控制部42基于所输入的5个控制参数来对电动机2的旋转进行控制。这是由于在驱动控制部42内部通过计算来求出目标转速，所以才能进行上述控制。另外，在上述说明中，通过加上或减去规定量来求出新的目标转速，但也可以基于角度传感器21的输出来使用预先由每个角度确定的目标转速的值。

另外，图4所示的提前角度映射示出了分别对于正转、反转，将电动机转数与应当设定的提前角度相关联的示例，但在仅进行一个方向的旋转的情况下，若使用将正转的电动机转数与正的提前角度相关联的提前角度映射，也能使电动机始终在电动机特性良好的状态下进行旋转，从而能抑制功耗与发热。

如上述说明的那样，预先在控制部4内对正反转分别存储将电动机转速(转数)与应当设定的提前角度相关联的提前角度映射，并根据目标转速的变化来改变与新求出的目标转速相对应的提前角度，由此，能使电动机始终在电动机特性良好的状态下进行旋转，从而能抑制功耗与发热。

另外，也可将用于实现图1中的控制部4的功能的程序记录在计算机可读取的记录介质中，通过使计算机系统读取并执行记录在该记录介质中的程序，来进行雨刷的控制处理。此外，这里所谓“计算机系统”，是指包含OS和周边设备等硬件的系统，另外，所谓“计算机可读取的记录介质”，是指软盘、光磁盘、ROM、CD－ROM等可移动介质、内置于计算机系统的硬盘等存储装置。而且，所谓“计算机可读取的记录介质”，还包含像成为经由互联网等网络或电话线路等通信线路来发送程序时的服务器或客户端的计算机系统内部的易失性存储器(RAM)那样的、将程序保存一定时间的介质。

此外，上述程序也可以从在存储装置等中存放有该程序的计算机系统经由传输介质、或通过传输介质中的传输波传输到其他计算机系统。此处，传输程序的“传输介质”是指像互联网等网络(通信网)或电话线路等通信线路(通信线)那样具有传输信息的功能的介质。另外，上述程序也可以是用于实现上述功能的一部分的程序。此外，也可以是能通过与已记录在计算机系统中的程序进行组合来实现上述功能的程序，即所谓的差分文件(差分程序)。

工业上的实用性

本发明能适用于对于经由与电动机的转轴相连接的连杆机构对控制对象物的动作进行控制的情况来说是不可或缺的用途，还能适用于例如，车辆所具备的电动后挡板、滑门、自动开闭式车窗等的动作的控制。

标号说明

1···雨刷臂、2···电动机、21···角度传感器、3···电动机驱动部、4···控制部、41···信号输入部、42···驱动控制部、43···参数存储部、44···提前角度映射存储部。

Claims (2)

1.一种电动机控制装置，该电动机控制装置为了使控制对象物进行往复运动，通过切换正转与反转来对电动机的旋转进行控制，其特征在于，包括：

信号输入单元，该信号输入单元从外部输入信号；

参数存储单元，该参数存储单元预先将所述信号输入单元所输入的输入信号模式与所述电动机的控制所需的参数相关联并进行存储，该所述电动机的控制所需的参数由所述控制对象物的动作开始位置和动作结束位置的信息、以及所述电动机的最大转速信息构成；

位置检测单元，该位置检测单元对所述控制对象物的位置进行检测；

提前角度映射存储单元，该提前角度映射存储单元对于所述正转与所述反转分别存储将电动机转数与应当设定的提前角度相关联的提前角度映射；以及

驱动控制单元，该驱动控制单元进行如下动作：

从所述参数存储单元读取出与所述信号输入单元所输入的输入信号模式相关联的、且所述电动机的控制所需的参数；

根据所述动作开始位置和所述动作结束位置的信息计算减速开始位置；

在使所述控制对象物从所述动作开始位置动作到所述动作结束位置时，通过将当前时刻的所述电动机转数与规定的加运算量相加来求出新的电动机转数，利用所述提前角度映射存储单元求出与所述新的电动机转数相对应的提前角度，在利用所述位置检测单元检测出所述控制对象物到达所述减速开始位置之前，边对所述电动机进行加速边对所述电动机进行驱动，以使得所述电动机以所述新的电动机转数进行旋转；

在检测出所述控制对象物到达所述减速开始位置的时刻，通过从当前时刻的所述电动机转数减去规定的减运算量来求出新的电动机转数，利用所述提前角度映射存储单元求出与所述新的电动机转数相对应的提前角度，在利用所述位置检测单元检测出所述控制对象物到达所述动作结束位置之前，边对所述电动机进行减速边对所述电动机进行驱动，以使得所述电动机以所述新的电动机转数进行旋转。

2.如权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述控制对象物是车辆所具备的雨刷装置。