CN108258969B - 马达控制装置 - Google Patents

马达控制装置 Download PDF

Info

Publication number
CN108258969B
CN108258969B CN201711426672.9A CN201711426672A CN108258969B CN 108258969 B CN108258969 B CN 108258969B CN 201711426672 A CN201711426672 A CN 201711426672A CN 108258969 B CN108258969 B CN 108258969B
Authority
CN
China
Prior art keywords
command value
switching elements
electric motor
control unit
duty ratio
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201711426672.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108258969A (zh
Inventor
门屋辉
平野健一
贾斯汀·瓦伦西亚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsuba Corp
Original Assignee
Mitsuba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsuba Corp filed Critical Mitsuba Corp
Publication of CN108258969A publication Critical patent/CN108258969A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108258969B publication Critical patent/CN108258969B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/0004—Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control
    • H02P23/0027—Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control using different modes of control depending on a parameter, e.g. the speed
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P3/00—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
    • H02P3/06—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
    • H02P3/08—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing a dc motor
    • H02P3/12—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing a dc motor by short-circuit or resistive braking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60J—WINDOWS, WINDSCREENS, NON-FIXED ROOFS, DOORS, OR SIMILAR DEVICES FOR VEHICLES; REMOVABLE EXTERNAL PROTECTIVE COVERINGS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES
    • B60J5/00—Doors
    • B60J5/04—Doors arranged at the vehicle sides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60J—WINDOWS, WINDSCREENS, NON-FIXED ROOFS, DOORS, OR SIMILAR DEVICES FOR VEHICLES; REMOVABLE EXTERNAL PROTECTIVE COVERINGS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES
    • B60J5/00—Doors
    • B60J5/04—Doors arranged at the vehicle sides
    • B60J5/06—Doors arranged at the vehicle sides slidable; foldable
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05F—DEVICES FOR MOVING WINGS INTO OPEN OR CLOSED POSITION; CHECKS FOR WINGS; WING FITTINGS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, CONCERNED WITH THE FUNCTIONING OF THE WING
    • E05F15/00—Power-operated mechanisms for wings
    • E05F15/60—Power-operated mechanisms for wings using electrical actuators
    • E05F15/603—Power-operated mechanisms for wings using electrical actuators using rotary electromotors
    • E05F15/632—Power-operated mechanisms for wings using electrical actuators using rotary electromotors for horizontally-sliding wings
    • E05F15/635—Power-operated mechanisms for wings using electrical actuators using rotary electromotors for horizontally-sliding wings operated by push-pull mechanisms, e.g. flexible or rigid rack-and-pinion arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/24—Controlling the direction, e.g. clockwise or counterclockwise
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/06—Arrangements for speed regulation of a single motor wherein the motor speed is measured and compared with a given physical value so as to adjust the motor speed
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/17—Circuit arrangements for detecting position and for generating speed information

Abstract

本发明提供一种能够精度良好地进行滑动门的速度控制的马达控制装置。本发明的马达控制装置具有控制部，所述控制部在对开闭车辆的滑动门的电动马达进行驱动控制时，以在滑动门的开闭过程中，滑动门的移动速度追随于预先设定的目标速度的方式，来决定从电源对电动马达的通电时间在规定的控制周期中所占的比例即占空比的指令值，并基于所决定的指令值来执行电动马达的通电控制，由此来控制滑动门的移动速度，所述马达控制装置包括：多个上段开关元件，连接于电动马达的绕组的各端子与电源之间；以及多个下段开关元件，连接于各端子与接地电位之间，控制部根据指令值来将所有的上段开关元件或所有的下段开关元件设为导通状态。

Description

马达控制装置
技术领域
本发明涉及一种马达控制装置。
背景技术
以往，如专利文献1所记载那样，在利用电动马达来进行车辆的滑动门 (slidedoor)的开闭的情况下，是利用脉宽调制(Pulse Width Modulation， PWM)控制来进行电动马达的驱动控制。
专利文献1：日本专利特开2014-194151号公报
设想：在滑动门通过外力而加速的状况，例如在陡坡上，处于全开位置与全闭位置之间的滑动门的中途停止控制等状况时，在滑动门的重量重的情况等时，仅依靠以往的PWM控制，无法完全控制滑动门的速度(例如滑动门将以超过目标速度的速度而移动)。
发明内容
本发明是有鉴于所述情况而完成，其目的在于提供一种即使在有外力影响到滑动门移动的状况下，也能够精度良好地进行滑动门的速度控制的马达控制装置。
本发明的一实施方式是一种马达控制装置，其具有控制部，所述控制部在对开闭车辆的滑动门的电动马达进行驱动控制时，以在所述滑动门的开闭过程中，所述滑动门的移动速度追随于预先设定的目标速度的方式，来决定从电源对所述电动马达的通电时间在规定的控制周期中所占的比例即占空比的指令值，并基于所决定的所述指令值来执行所述电动马达的通电控制，由此来控制所述滑动门的移动速度。所述马达控制装置包括：多个上段开关元件，连接于所述电动马达的绕组的各端子与所述电源之间；以及多个下段开关元件，连接于所述各端子与接地电位之间。所述控制部根据所述指令值来将所有的所述上段开关元件或所有的所述下段开关元件设为导通状态。
而且，本发明的一实施方式是根据所述马达控制装置，其中，所述控制部在根据所述指令值来将所有的所述上段开关元件或所有的所述下段开关元件设为导通状态的情况下，执行占空控制。
而且，本发明的一实施方式是根据所述马达控制装置，其中，所述控制部根据所述指令值，将所述多个上段开关元件及所述多个下段开关元件的驱动方式切换为下述驱动方式中的任一种，即：基于脉宽调制而非互补脉宽调制的驱动方式；基于互补脉宽调制的驱动方式；或者在将所有的所述上段开关元件或所有的所述下段开关元件设为导通状态的情况下进行占空控制的驱动方式。
根据本发明，即使在有外力影响到滑动门移动的状况下，也能够精度良好地进行滑动门的速度控制。
附图说明
图1是表示具备由本发明的马达控制装置所驱动的电动马达的门开闭装置的概略的平面图。
图2是表示图1所示的门开闭装置的控制体系的说明图。
图3是表示图2所示的马达控制装置及电动马达的详细的电路图。
图4是表示图3所示的旋转控制部所执行的处理的主例程的流程图。
图5是表示本实施方式的动作例的时间图。
图6是用于说明本实施方式的动作例的示意图。
图7是表示本实施方式的动作例的时间图。
图8是用于说明本实施方式的动作例的示意图。
图9是表示本实施方式的动作例的时间图。
图10是用于说明本实施方式的动作例的示意图。
图11是表示图3所示的旋转控制部所执行的处理的一例的流程图。
图12是示意性地表示本实施方式的占空比的指令值与电动马达的制动力的关系的图。
[符号的说明]
11：车辆
12：滑动门
13：导轨
14：门开闭装置
15：驱动单元
16：缆线
17、18：反转滑轮
21：电动马达
21a：旋转轴
21u、21v、21w：定子绕组(绕组)
22u、22v、22w：输入端子
24：驱动齿轮
25：大直径正齿轮
26：小直径正齿轮
27：输出轴
28：从动齿轮
31：滚筒
32：张紧轮
32a：固定滑轮
32b：可动滑轮
32c：弹簧构件
41：马达控制装置
42：驱动电路部
42a～42f：晶体管
43a～43f：寄生二极管
44：直流电源
45：开闭开关
46：全闭检测开关
47：转子
48u、48v、48w：霍尔IC
50：控制系统电路部
51：驱动器电路
52：门开闭信息生成部
53：控制部
54：旋转控制部
57：存储部
D：方向信号
G1～G6：驱动信号(栅极信号)
P：位置信号
S1～S3、S101～S124：步骤
Su、Sv、Sw：脉冲信号
V：速度信号
Vu、Vv、Vw.施加电压
具体实施方式
(车辆的门开闭装置的结构)
图1是表示具备由本发明的马达控制装置所驱动的电动马达的门开闭装置14的概略的平面图。如图1所示，在车辆11的侧部，安装有作为被驱动体的滑动门12。所述滑动门12由固定于车辆11的导轨(guide rail)13予以引导，在图1中实线所示的全开位置、与点划线所示的全闭位置之间，沿车辆前后方向移动自如即开闭自如。
在车辆11中设有门开闭装置14。门开闭装置14自动开闭滑动门12。所述门开闭装置14具有固定于车辆11的驱动单元15。在驱动单元15中，设有驱动用的缆线(cable)16。缆线16架设于配置在导轨13两端的反转滑轮 (pulley)17及反转滑轮18，并从车辆11的前方侧与后方侧连接于滑动门 12。在由驱动单元15拉动缆线16的其中任一侧时，滑动门12一边被缆线 16拉动一边朝开方向或闭方向移动。
图2是表示图1所示的门开闭装置14的控制体系的说明图。如图2所示，在驱动单元15中设有电动马达21。本实施方式中，使用三相(U相、V相及 W相)的无刷(brushless)马达作为此电动马达21。但是，电动马达21并不限于三相的无刷马达，例如也可为直流马达等。电动马达21在从马达控制装置41按照规定的通电图形(pattern)对三相的各相分别供给施加电压Vu、施加电压Vv及施加电压Vw时运行。电动马达21根据所供给的施加电压的正负而其旋转方向切换为正转或反转。
而且，在电动马达21的旋转轴21a上，固定有转子47(永磁铁)。在此转子47的旋转轨道附近，作为对转子47的旋转位置进行检测的位置传感器 (sensor)的三个霍尔(Hall)集成电路(Integrated Circuit，IC)48u、霍尔 IC 48v及霍尔IC 48w设置在以旋转轴21a为中心而彼此具有120度相位差的位置。在电动马达21的旋转轴21a旋转时，这三个霍尔IC48u、霍尔IC 48v 及霍尔IC 48w分别对马达控制装置41输出彼此相差120度相位的脉冲信号 Su、脉冲信号Sv及脉冲信号Sw。
而且，在电动马达21的旋转轴21a上，固定有驱动齿轮24。在驱动齿轮 24上，啮合有大直径正齿轮(spur gear)25。在与大直径正齿轮25一体地旋转的小直径正齿轮26上，啮合有固定于输出轴27的从动齿轮28。由此，电动马达21的旋转以规定的减速比经减速后传递至输出轴27。
在输出轴27上，固定有外周面形成有未图示的螺旋状引导槽的圆筒形状的滚筒(drum)31。由驱动单元15所引导的缆线16沿着引导槽而多次卷绕于滚筒31上。当电动马达21运行时，滚筒31受电动马达21驱动而旋转，由此，缆线16运行而滑动门12进行开闭动作。即，通过电动马达21，使滚筒31朝图2中的逆时针方向旋转，由此，车辆后方侧的缆线16被卷绕至滚筒31上，从而滑动门12一边被缆线16拉着一边朝开方向移动。相反地，通过电动马达21，使滚筒31朝图2中的顺时针方向旋转，由此，车辆前方侧的缆线16被卷绕至滚筒31上，从而滑动门12一边被缆线16拉着一边朝闭方向移动。如此，滑动门12经由缆线16、滚筒31、输出轴27等而连接于电动马达21，由电动马达21进行开闭驱动。
在滚筒31与两个反转滑轮17及反转滑轮18之间，分别设有张紧轮 (tensioner)32。张紧轮32调节滚筒31与滑动门12之间的缆线16的松弛度而将缆线张力维持为固定范围。张紧轮32分别具有固定滑轮32a与可动滑轮 32b，可动滑轮32b以固定滑轮32a为轴心而通过弹簧构件32c朝旋转方向施力，缆线16被架设在各滑轮32a、32b之间。因此，当缆线16产生松弛时，通过可动滑轮32b来施力而使缆线16的移动路径增加，由此，缆线16的张力得以维持。
另外，驱动单元15是在电动马达21与输出轴27之间未设置离合器 (clutch)机构的无离合器式。即，设为可从电动马达21始终对输出轴27即滑动门12传递动力的状态。因此，如后所述，当由电动马达21产生再生制动力时，由于在电动马达21的定子(stator)与连接于滚筒31的转子47(磁转子(magnet rotor))之间存在气隙(air gap)而未直接机械接触，因此使电动马达21产生再生制动力时所产生的振动少于因离合器机构的间歇控制而产生的振动(冲击)。
所述驱动单元15内的电动马达21是由马达控制装置41进行驱动。此马达控制装置41控制电动马达21的运行，以使滑动门12以预先设定的目标速度进行开闭移动。而且，马达控制装置41使电动马达21的输入端子22u、输入端子22v及输入端子22w(各端子)短路而产生再生制动力。
(马达控制装置的结构)
图3是表示图2所示的马达控制装置41及电动马达21的详细的电路图。电动马达21为三相直流(Direct Current，DC)无刷马达。电动马达21为内转子(inner rotor)型，包括将包含一对N极及S极的永磁铁(磁体)嵌入而构成的转子47(磁转子)。而且，电动马达21包含经星型(star)接线的U 相、V相及W相的定子绕组21u、定子绕组21v及定子绕组21w。而且，靠近转子47而每隔120度配置旋转位置检测元件(霍尔IC 48u、霍尔IC 48v 及霍尔IC48w)。这些霍尔IC检测转子47的旋转位置。
用于控制电动马达21的马达控制装置41是包含驱动电路部42、直流电源44及控制系统电路部50而构成。
驱动电路部42包含三相桥(bridge)接的六个作为开关元件的n沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)42a～42f(以下称作晶体管42a～42f)。所述晶体管42a～ 42f包含逆并联连接于各漏极(drain)-源极(source)间的寄生二极管43a～ 43f。经桥接的六个晶体管42a～42f的各栅极(gate)连接于控制系统电路部 50。
而且，六个晶体管42a～42f的漏极或源极经由电动马达21的输入端子 22u、输入端子22v及输入端子22w而连接于经星型接线的定子绕组21u、定子绕组21v及定子绕组21w。六个晶体管42a～42f中的三个上段晶体管42a～ 42c(多个上段开关元件)的各漏极连接于直流电源44的正极端子，并且各源极连接于电动马达21的输入端子22u、输入端子22v及输入端子22w。而且，三个下段晶体管42d～42f(多个下段开关元件)的各漏极连接于电动马达21的输入端子22u、输入端子22v及输入端子22w，并且各源极连接于直流电源44的接地电位。由此，六个晶体管42a～42f通过从控制系统电路部 50输入的驱动信号(栅极信号)G1～G6来进行开关动作，将施加至驱动电路部42的直流电源44的电源电压作为三相(U相、V相、W相)的施加电压Vu、施加电压Vv、施加电压Vw而供给至定子绕组21u、定子绕组21v、定子绕组21w。另外，在驱动信号(栅极信号)G1为高(High)信号(H信号)的情况下，对应的晶体管42a导通(ON)，在驱动信号(栅极信号)G1 为低(Low)信号(L信号)的情况下，对应的晶体管42a断开(OFF)。对于驱动信号(栅极信号)G2～G6也同样。
为了对施加至电动马达21的施加电压Vu、施加电压Vv、施加电压Vw (更准确而言为电压与频率)进行可变控制，控制系统电路部50将对驱动电路部42的晶体管42a～42f的各栅极进行驱动的驱动信号G1～G6形成为脉宽调制信号(PWM信号)。控制系统电路部50通过使晶体管42a～42f高速开关，对从直流电源44供给至各定子绕组21u、定子绕组21v及定子绕组21w 的施加电压进行控制。
控制系统电路部50是包含驱动器电路51、门开闭信息生成部52及控制部53而构成。
控制部53具有旋转控制部54与存储部57。控制部53例如为微型计算机(microcomputer)(以下称作微计算机)，包含中央处理器(Central Processing Unit，CPU)(中央处理装置)、存储装置、周边装置等，通过执行存储在存储装置中的程序(program)来动作。而且，本实施方式中，控制部 53具有与互补PWM(互补脉宽调制)对应的PWM指令信号(与驱动信号 G1～G6对应的信号)的产生功能。所谓互补PWM，是指使经桥接的晶体管 42a～42f中的串联连接的各晶体管以反相来驱动的动作模式。例如，在经串联连接的晶体管42a与晶体管42d中，在PWM的1周期中的导通期间内，使晶体管42a导通并且使晶体管42d断开，在断开期间内，使晶体管42a断开并且使晶体管42d导通。但是，若晶体管42a与晶体管42d同时导通，则直流电源44会成为短路状态，因此自动插入防短路期间(死区时间(dead time))。控制部53在规定的寄存器(register)中，通过设定PWM周期、是否设为互补PWM、PWM控制的占空比等，从而产生与非互补PWM(通常的PWM)或互补PWM对应的PWM指令信号。
旋转控制部54基于从门开闭信息生成部52输入的脉冲信号Su、脉冲信号Sv及脉冲信号Sw、速度信号V、位置信号P及方向信号D，对驱动器电路51输出用于使电动马达21正转驱动或反转驱动的PWM指令信号(正转旋转指令或反转旋转指令)。驱动器电路51基于所输入的PWM指令信号，生成用于使晶体管42a～42f以规定的通电图形而开关的驱动信号G1～G6，并输出至驱动电路部42。由此，驱动电路部42(驱动电路)将使定子绕组 21u、21v及21w以规定的通电图形而通电的施加电压Vu、施加电压Vv、施加电压Vw施加至各定子绕组，使转子47朝旋转控制部54所指示的旋转方向旋转。
更具体而言，在控制部53上连接有开闭开关45。当操作者操作开闭开关45而对控制部53输入对门的开闭开始进行指令的信号时，旋转控制部54 根据从门开闭信息生成部52输入的速度信号V、位置信号P及方向信号D 来生成PWM指令信号，并对驱动器电路51输出。此处，PWM指令信号是以规定的控制周期进行各驱动信号G1～G6的导通或断开、或以规定的占空比进行导通及断开的信号。此处，占空比是导通期间相对于PWM控制的1 周期的比率，对应于从直流电源44对电动马达21的通电时间在规定的控制周期中所占的比例。此处，规定的控制周期为PWM周期。
另外，门开闭信息生成部52根据霍尔IC 48u、霍尔IC 48v、霍尔IC 48w 分别输出的脉冲信号Su、脉冲信号Sv，及脉冲信号Sw，而生成控制部53用于PWM指令信号生成的速度信号V、位置信号P及方向信号D。门开闭信息生成部52在输入霍尔IC 48u、霍尔IC 48v、霍尔IC 48w分别输出的脉冲信号Su、脉冲信号Sv及脉冲信号Sw时，基于脉冲信号的产生间隔来算出电动马达21的旋转速度(即滑动门12的移动速度V)。而且，门开闭信息生成部52基于脉冲信号Su、脉冲信号Sv及脉冲信号Sw的出现时机(timing) (出现的顺序)来检测电动马达21的旋转方向(即滑动门12的移动方向)，并输出方向信号D。
而且，门开闭信息生成部52以滑动门12达到基准位置(例如全闭位置) 时作为起点来对脉冲信号的切换进行计数(累计)，由此来检测滑动门12的位置，并输出位置信号P。另外，滑动门12的基准位置例如是由全闭检测开关46予以检测。所述全闭检测开关46是用于检测滑动门12的门位置位于“全闭位置”的开关，例如是在门位置为“全闭位置”时导通的限位开关(1imit switch)。
旋转控制部54在对开闭滑动门12的电动马达21进行驱动控制时，以在滑动门12的开闭过程中，滑动门12的移动速度追随于预先设定的目标速度的方式，来决定占空比的指令值，并基于所决定的指令值来执行电动马达21 的通电控制，由此来控制滑动门12的移动速度。旋转控制部54对占空比的指令值的计算是如下所述那样执行。即，旋转控制部54通过基于滑动门12 的移动速度(速度信号V的速度)、与预先在实验或设计中设定并保存在存储部57内的目标速度Vc的比例控制和积分控制，来算出占空比的指令值。旋转控制部54通过基于滑动门12的移动速度V与目标速度Vc的PI(比例积分)运算x＝kp(V-Vc)+ki∑(V-Vc)，来算出驱动信号G1～G6的占空比的指令值x。此处，kp表示比例增益(gain)，ki表示积分增益。根据所述 PI控制，通过滑动门12的移动速度V与目标速度Vc的偏差累积，即使移动速度V与目标速度Vc之差为0，指令值x也不会为0，因此能够实现稳定的速度控制。而且，在未特别设置限制的情况下，占空比的指令值x为0％以下 (即负的值)或者为100％以上。但是，以下，设占空比的指令值x的上限被限制为100％来进行说明。另外，占空比的指令值x为0％以下，例如是在滑动门12的移动速度超过目标速度的状态下经过了固定时间的情况。旋转控制部 54基于方向信号D所示的旋转方向，对驱动器电路51输出与同方向对应的 PWM指令信号。另外，存储部57将关联于位置信号P所示滑动门12位置及方向信号D所示滑动门12移动方向的目标速度Vc进行存储。
接下来，参照图4～图12与表1来说明旋转控制部54的动作例。图4 是表示旋转控制部54所执行的处理的主例程的流程图。图4所示的处理例如是在旋转控制部54对电动马达21进行驱动控制的期间，例如以比5ms充分短的周期而反复执行。旋转控制部54首先判定是否为5ms控制的时机(步骤S1)。是否为5ms控制的时机，亦即是否为开始每隔5ms执行的处理的时机。在从前次的执行时机经过5ms时，旋转控制部54判定为5ms控制的时机(步骤S1中为是(Yes))，执行步骤S2与步骤S3的处理。若旋转控制部54判定为并非5ms控制的时机(步骤S1中为否(No))，则不执行步骤S2与步骤S3的处理而结束处理。
在步骤S2的速度控制处理中，旋转控制部54如上所述，以在滑动门12 的开闭过程中，滑动门12的移动速度追随于预先设定的目标速度的方式来决定占空比的指令值。
接下来，在步骤S3的马达驱动处理中，基于门开闭信息生成部52的输出信号、开闭开关45的输出信号、及在步骤S2中所决定的占空比的指令值，旋转控制部54执行电动马达21的驱动处理。旋转控制部54例如执行开始电动马达21的驱动，或者使驱动暂时停止，或者解除暂时停止的处理。
而且，旋转控制部54进行下述处理，此处理是用于基于在图4所示的步骤S2的速度控制处理中所决定的占空比的指令值与方向信号D，来生成对驱动器电路51输出的PWM指令信号(与驱动信号G1～G6对应的信号)并予以输出。此时，旋转控制部54如表1所示那样，进行下述处理，即，根据占空比的指令值，将驱动电路部42中的各晶体管42a～42f的驱动方式选择性地切换为制动力不同的多个驱动方式。通过此驱动方式的切换，在本实施方式中实现制动力控制性能的提高(制动力的增大、精度的提高等)。此时，旋转控制部54根据占空比的指令值来将驱动电路部42的驱动方式切换为下述驱动方式中的任一种，即：基于PWM而非互补PWM的驱动方式；基于互补PWM的驱动方式；或者在将所有的上段晶体管42a～42c或所有的下段晶体管42d～42f设为导通状态时进行占空控制的驱动方式。
表1是表示本实施方式中的占空比的指令值与驱动方式的对应关系的图表。
Figure BDA0001522560090000101
表1是表示旋转控制部54生成PWM指令信号并予以输出时的占空比的指令值、与驱动方式的对应关系的图表。
如表1所示，在占空比的指令值为互补PWM最大占空～100％的情况下，选择通过无互补PWM的驱动输出的驱动方式来将电动马达21设为驱动状态。互补PWM最大占空是占空比的指令值，成为在无互补PWM与有互补 PWM之间切换的阈值。在无互补PWM的驱动输出中，例如如图5所示，根据脉冲信号Su、脉冲信号Sv及脉冲信号Sw发生变化的时机，将上段晶体管42a～42c(驱动信号G1～G3)控制为导通(H)或断开(L)，并且下段晶体管42d～42f(驱动信号G4～G6)通过PWM控制而导通(H)或断开(L)。图5是表示脉冲信号Su、脉冲信号Sv及脉冲信号Sw与驱动信号G1～G6 的变化的时间图。横轴是以电角度来表示转子47的旋转位置。此时，通电图形每隔电角度60°而变化。图6表示左端的60°区域的通电图形中的驱动电路部42与电动马达21的动作状态。此时，电流以直流电源44(正极)→晶体管42a→电动马达21→晶体管42e→接地(ground)而通电。PWM的导通时间越长(与来自直流电源44的通电比例对应的占空比越大)，驱动输出越强。
接下来，如表1所示，在占空比的指令值为1％～互补PWM最大占空的情况下，选择通过基于互补PWM的驱动输出或制动输出的驱动方式来将电动马达21设为驱动状态或制动状态。在有互补PWM的驱动输出或制动输出中，例如如图7所示，根据脉冲信号Su、脉冲信号Sv及脉冲信号Sw发生变化的时机，上段晶体管42a～42c(驱动信号G1～G3)导通(H)、断开(L) 或者通过PWM控制而导通(H)或断开(L)，并且下段晶体管42d～42f(驱动信号G4～G6)通过PWM控制而导通(H)或断开(L)。此时，上段晶体管42a～42c的基于PWM控制的导通(H)或断开(L)、与下段晶体管42d～ 42f的基于PWM控制的导通(H)或断开(L)被控制为，在同一期间内处于反相关系。图7是表示脉冲信号Su、脉冲信号Sv及脉冲信号Sw与驱动信号G1～G6的变化的时间图。横轴是以电角度来表示转子47的旋转位置。此时，通电图形每隔电角度60°而变化。图8表示图7的时刻t2时的通电图形中的驱动电路部42与电动马达21的动作状态。此时，电流流经电动马达21 与晶体管42a及晶体管42b所形成的电路。由于有电流再生，因此电动马达 21成为制动状态。而且，由于电动马达21未接地连接，因此来自直流电源 44的电流不会流经。另一方面，图7的时刻t1时的通电图形中的驱动电路部 42与电动马达21的动作状态与参照图6所说明的所述情况相同。在基于互补PWM的驱动输出或制动输出中，图8所示的制动输出中的PWM的导通时间越长(与来自直流电源44的通电比例对应的占空比越小)，则制动力越强。
接下来，如表1所示，当占空比的指令值为0％时，选择通过使所有的晶体管42a～42f断开而将电动马达21设为制动状态的驱动方式。
接下来，如表1所示，在占空比的指令值小于0％的情况下，选择下述驱动方式，即，使下段(或上段)的晶体管全部同时导通且通过PWM输出来控制导通时间，由此来将电动马达21设为制动状态。此驱动方式中，例如如图9所示，始终使上段晶体管42a～42c(驱动信号G1～G3)全部断开(L)，并且通过PWM控制来使下段晶体管42d～42f(驱动信号G4～G6)导通(H) 或断开(L)。此时，下段晶体管42d～42f的基于PWM控制的导通(H)或断开(L)是连续地以同相来执行。图9是表示脉冲信号Su、脉冲信号Sv及脉冲信号Sw与驱动信号G1～G6的变化的时间图。横轴是以电角度来表示转子47的旋转位置。此时，通电图形每隔电角度60°而相同，但也可不同。图10表示图9所示的各通电图形中的驱动电路部42与电动马达21的动作状态。此时，电流流经电动马达21与晶体管42d～42f所形成的电路。由于有电流再生，因此电动马达21成为制动状态。而且，由于电动马达21未连接直流电源44，因此来自直流电源44的电流不会流经。在基于此驱动方式的制动输出中，图9所示的PWM的导通时间越长，则制动力越强。而且，在图7所示的互补PWM中，必须设定死区时间，以免在驱动输出与制动输出之间的切换时，上段晶体管42a～42c与下段晶体管42d～42f同时导通。与此相对，在此驱动方式中，通过仅将下段晶体管42d～42f(或上段晶体管42a～ 42c)设为导通状态而将电动马达21设为制动输出的状态，因此能够将与死区时间相应的输出时间分配给制动输出。因而，能够获得比互补PWM大的制动输出。
接下来，参照图11来说明旋转控制部54生成PWM指令信号并予以输出时的处理。图11是表示旋转控制部54生成PWM指令信号并予以输出时的处理的一例的流程图。旋转控制部54例如是与脉冲信号Su、脉冲信号Sv 及脉冲信号Sw的信号的上升及下降同步地执行图11所示的处理。
在图11所示的流程图中，旋转控制部54判定在图4的速度控制处理(步骤S2)中所算出的占空比的指令值是否为0％以上(J1)(步骤S101)。当占空比的指令值并非0％以上时(步骤S101中为否时)，旋转控制部54将驱动方式设定为使下段晶体管42d～42f全部导通的模式(步骤S102)。继而，基于占空比的指令值，算出使下段晶体管42d～42f全部导通的驱动方式中的输出占空(图9的导通时间比)(步骤S103)。另一方面，当占空比的指令值为 0％以上时(步骤S101中为是时)，旋转控制部54判定占空比的指令值是否为互补PWM的最大占空以下(J2)(步骤S104)。
当占空比的指令值为互补PWM的最大占空以下时(步骤S104中为是时)，旋转控制部54将驱动方式设定为有互补PWM的模式(步骤S105)。另一方面，当占空比的指令值并非互补PWM的最大占空以下时(步骤S104中为否时)，旋转控制部54将驱动方式设定为无互补PWM的模式(步骤S106)。
在步骤S103、S105或S106之后，旋转控制部54判定驱动方式是否被设定为下段晶体管全导通模式(J3)(步骤S107)。若被设定为下段晶体管全导通模式(步骤S107中为是时)，旋转控制部54对微计算机(控制部53)进行设定，以使下段晶体管42d～42f全部同步导通(步骤S108)。在步骤S108 中，旋转控制部54对微计算机(控制部53)进行设定，以使得不论后述的步骤S113～S118的输出设定如何，均使上段晶体管42a～42c始终断开，并且对于下段晶体管42d～42f，在任一晶体管导通的情况下，使其他晶体管也同时导通。
另一方面，若未被设定为下段晶体管全导通模式(步骤S107中为否时)，旋转控制部54判定驱动方式是否被设定为有互补PWM的模式(J4)(步骤 S109)。若驱动方式被设定为有互补PWM的模式(步骤S109中为是时)，旋转控制部54对微计算机(控制部53)进行设定，从而以互补PWM生成PWM 指令信号(步骤S110)。另一方面，若驱动方式未被设定为有互补PWM的模式(步骤S109中为否时)，则旋转控制部54对微计算机(控制部53)进行设定，从而无互补PWM地生成PWM指令信号(步骤S111)。
在步骤S108、S110或S111之后，旋转控制部54基于脉冲信号Su、脉冲信号Sv及脉冲信号Sw来判定通电图形(J5)(步骤S112)。在步骤S112 中，旋转控制部54基于脉冲信号Su、脉冲信号Sv及脉冲信号Sw，来判定应选择与电角度360°中的哪个角度范围(例如哪个60°区域)对应的通电图形。
接下来，旋转控制部54基于通电图形的判定结果(步骤S112)来进行每个通电图形的输出设定(步骤S113～S118)，并设定输出占空(步骤S119～ S124)。此处，作为一例，设步骤S113对应于图5、图7或图9所示的左端 60°区间的通电图形，步骤S114对应于图5、图7或图9所示的左端60°区间的右侧相邻的下个60°区间的通电图形。此时，旋转控制部54在步骤S113 中，将与驱动信号G1对应的PWM指令信号(以下称作驱动信号G1(其他信号也同样))设定为导通，将驱动信号G2设定为断开，将驱动信号G3设定为断开，将驱动信号G4设定为断开，将驱动信号G5设定为PWM输出，且将驱动信号G6设定为断开。继而，旋转控制部54在步骤S119中，将PWM 控制的占空比设定为在图4的步骤S2中算出的占空比的指令值或在步骤S103中算出的输出占空。在以上的处理中，旋转控制部54可将驱动信号G1～ G6设为与图5、图7或图9所示的各驱动方式对应的信号。而且，本例中，旋转控制部54在步骤S114中，将驱动信号G1设定为导通，将驱动信号G2 设定为断开，将驱动信号G3设定为断开，将驱动信号G4设定为断开，将驱动信号G5设定为断开，且将驱动信号G6设定为PWM输出。继而，旋转控制部54在步骤S120中，将PWM控制的占空比设定为在图4的步骤S2中算出的占空比的指令值或在步骤S103中算出的输出占空。在以上的处理中，旋转控制部54可将驱动信号G1～G6设为与图5、图7或图9所示的各驱动方式对应的信号。
而且，在占空比的指令值为0％的情况下，在步骤S101为是，步骤S104 中为是，步骤S105中将驱动方式设定为有互补PWM，步骤S107中为否，步骤S109中为是，步骤S110中有互补PWM地进行微计算机设定，步骤 S113～S118中进行通电图形设定后，在步骤S119～S124中将输出占空设定为0％。因此，驱动信号G1～G6成为断开(L)。
如上所述，控制部53例如图12所示，可基于速度控制中的占空比的指令值来控制制动力。图12是示意性地表示速度控制中的占空比的指令值与电动马达21的制动力的关系的图。另外，变更驱动方式的占空比的指令值不限于图12所示的关系，例如也可使驱动停止位置对应于0％以外的值。
另外，所述结构及动作例为一例，例如在图5、图7或图9所示的示例中，是将通电角设为120°，但并不限定于此。而且，可变更进角的值。而且，开关元件并不限于场效应晶体管(Field Effect Transistor，FET)，也可使用绝缘栅双极型晶体管(Insulated GateBipolar Transistor，IGBT)等。而且，图9及图10所示的示例中，是将下段晶体管42d～42f全部设为导通状态，但亦可将上段晶体管42a～42c全部设为导通状态。
如上所述，根据本实施方式的马达控制装置41，在由控制部53根据基于速度控制的占空比的指令值，来将所有的上段晶体管42a～42c或所有的下段晶体管42d～42f设为导通状态而对电动马达21进行驱动控制，因此能够产生比基于互补PWM的制动输出大的制动力。因而，即使在开闭体较重等的情况下，也能够防止比目标速度快，从而能够精度良好地进行滑动门的速度控制。
而且，根据本实施方式的马达控制装置41，在由控制部53根据基于速度控制的占空比的指令值来将所有的上段晶体管42a～42c或所有的下段晶体管42d～42f设为导通状态时，由于执行占空控制，因此能够提高对目标速度的追随性。
而且，根据本实施方式的马达控制装置41，由控制部53根据基于速度控制的占空比的指令值来将上段晶体管42a～42c及下段晶体管42d～42f的驱动方式切换为下述驱动方式中的任一种，即：基于PWM而非互补PWM 的驱动方式；基于互补PWM的驱动方式；或者在将所有的上段晶体管42a～ 42c或所有的下段晶体管42d～42f设为导通状态的情况下进行占空控制的驱动方式，因此与不进行切换的情况相比，能够精度良好地进行滑动门的速度控制。
以往，存在下述问题：在滑动门因外力而加速的状况、例如陡坡处的门停止控制等的状况时，在滑动门的重量重等的情况下，仅依靠以往的PWM 控制，无法完全控制滑动门的速度(超过目标速度)。作为此问题的一个原因，在互补PWM中，有时会设有死区时间，以免上段FET与下段FET同时导通。即，存与死区时间相应的时间内，由动马达成为自由(free)状态，驱动输出、制动输出均无法实施，因此，例如在滑动门的重量重等的情况下，有可能产生无法完全控制滑动门的速度的问题。与此相对，本实施方式中，在速度控制中的控制运算中，当作出驱动输出的占空的指令值小于0％的运算结果时，停止互补PWM输出，仅使用上段或下段的任一方的晶体管来进行PWM输出，由此，能够发挥比互补PWM强的制动力。此驱动方式中，成为仅实施制动输出而不实施驱动输出的状态。在互补PWM中，制动输出的极限为“输出1周期-死区时间”，因此无法仅实施完全的制动输出。与此相对，本实施方式中，当速度控制运算结果仅为制动输出时，停止互补PWM而设为下段 (或上段)晶体管的全导通状态，进而对导通时间进行PWM控制，由此，能够实现更强的制动输出。即，能够将与死区时间相应的输出时间分配给制动输出。
根据本实施方式，例如无须变更电动马达的结构，通过变更输出方法便能够限制控制对象的因外力引起的加速。而且，通过基于内部的输出值的运算结果来动态地变更电动马达的输出方式，能够控制驱动/制动力，因此能够容易地采用现有的结构。
以上，对本发明的实施方式及其变形例进行了说明，但本发明的马达控制装置当然不仅限定于所述的附图示例，可在不脱离本发明主旨的范围内追加各种变更。

Claims (3)

1.一种马达控制装置，其具有控制部，所述控制部在对开闭车辆的滑动门的电动马达进行驱动控制时，以在所述滑动门的开闭过程中，所述滑动门的移动速度追随于预先设定的目标速度的方式，来决定从电源对所述电动马达的通电时间在规定的控制周期中所占的比例即占空比的指令值，并基于所决定的所述指令值来执行所述电动马达的通电控制，由此来控制所述滑动门的移动速度，所述马达控制装置的特征在于包括：
多个上段开关元件，连接于所述电动马达的绕组的各端子与所述电源之间；以及
多个下段开关元件，连接于所述各端子与接地电位之间，
当所述指令值指示在所述滑动门的移动速度超过所述目标速度的状态下经过了固定时间，所述控制部将所有的所述上段开关元件或所有的所述下段开关元件在导通状态与断开状态之间同步地切换，
当所述占空比的所述指令值为0％以下，所述控制部将所有的所述上段开关元件或所有的所述下段开关元件设为导通状态，
所述控制部具有旋转控制部，当所述占空比的所述指令值为0％以上时，所述旋转控制部判定所述占空比的所述指令值是否为互补脉宽调制的最大占空以下，当所述占空比的所述指令值为互补脉宽调制的最大占空以下时，所述旋转控制部将驱动方式设定为有互补脉宽调制的模式，当所述占空比的所述指令值并非互补脉宽调制的最大占空以下时，所述旋转控制部将驱动方式设定为无互补脉宽调制的模式。
2.根据权利要求1所述的马达控制装置，其特征在于，所述控制部在根据所述指令值来将所有的所述上段开关元件或所有的所述下段开关元件设为导通状态的情况下，执行占空控制。
3.根据权利要求2所述的马达控制装置，其特征在于，所述控制部根据所述指令值，将所述多个上段开关元件及所述多个下段开关元件的驱动方式切换为下述驱动方式中的任一种，即：
基于脉宽调制而非互补脉宽调制的驱动方式；
基于互补脉宽调制的驱动方式；或者
在将所有的所述上段开关元件或所有的所述下段开关元件设为导通状态的情况下进行所述占空控制的驱动方式。
CN201711426672.9A 2016-12-27 2017-12-25 马达控制装置 Active CN108258969B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016254015A JP6711746B2 (ja) 2016-12-27 2016-12-27 モータ制御装置
JP2016-254015 2016-12-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108258969A CN108258969A (zh) 2018-07-06
CN108258969B true CN108258969B (zh) 2021-11-02

Family

ID=62630579

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711426672.9A Active CN108258969B (zh) 2016-12-27 2017-12-25 马达控制装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11233467B2 (zh)
JP (1) JP6711746B2 (zh)
CN (1) CN108258969B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017201955A1 (de) * 2017-02-08 2018-08-09 Geze Gmbh Bremsvorrichtung
JP7197426B2 (ja) * 2019-04-18 2022-12-27 株式会社ミツバ モータ制御装置
WO2021059741A1 (ja) * 2019-09-24 2021-04-01 愛三工業株式会社 モータ制御装置
CN112576134B (zh) * 2019-09-30 2022-03-18 比亚迪股份有限公司 车门障碍物的预警方法、装置、设备及存储介质
JP7452027B2 (ja) 2020-01-23 2024-03-19 株式会社アイシン 車両用開閉体制御装置
JP2022138592A (ja) * 2021-03-10 2022-09-26 株式会社東芝 ブラシレスモータ駆動装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014194151A (ja) * 2013-02-28 2014-10-09 Mitsuba Corp モータ制御装置
CN104221275A (zh) * 2012-04-18 2014-12-17 株式会社美姿把 电动机控制装置
CN105579322A (zh) * 2013-09-26 2016-05-11 纳博特斯克有限公司 车辆用门开闭控制装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005080444A (ja) * 2003-09-02 2005-03-24 Omron Corp 制御装置
JP4205046B2 (ja) * 2004-11-24 2009-01-07 三井金属鉱業株式会社 車両用スライドドアの開閉制御装置
JP2006333691A (ja) * 2005-05-30 2006-12-07 Mitsuba Corp モータ制御装置
JP6409212B2 (ja) * 2014-06-05 2018-10-24 三井金属アクト株式会社 パワードア開閉装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104221275A (zh) * 2012-04-18 2014-12-17 株式会社美姿把 电动机控制装置
JP2014194151A (ja) * 2013-02-28 2014-10-09 Mitsuba Corp モータ制御装置
CN105579322A (zh) * 2013-09-26 2016-05-11 纳博特斯克有限公司 车辆用门开闭控制装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN108258969A (zh) 2018-07-06
US20180183361A1 (en) 2018-06-28
US11233467B2 (en) 2022-01-25
JP6711746B2 (ja) 2020-06-17
JP2018107960A (ja) 2018-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108258969B (zh) 马达控制装置
US10122303B2 (en) Motor control device
JP6132784B2 (ja) モータ制御装置
US6528968B2 (en) Brushless-motor driver in PWM mode
EP2148425B1 (en) Single-phase brushless DC motor drive circuit
US11226037B2 (en) Shift range control device
JP2008005656A (ja) 車両用自動開閉装置
JP6544173B2 (ja) 車両用開閉体制御装置
CN108625712B (zh) 车辆用开闭体控制装置
JP2019118241A (ja) モータ制御装置
US20190379315A1 (en) Brushless dc motor control method and control device
JP6939447B2 (ja) 車両用開閉体制御装置
JP7197650B2 (ja) モータ制御装置およびドア開閉装置
JP6928156B2 (ja) モータ制御装置およびドア開閉装置
JP6741606B2 (ja) モータ制御装置
US20220329194A1 (en) Motor control device
JP2006333691A (ja) モータ制御装置
JP2017082421A (ja) モータ制御装置
EP3672066A1 (en) Control circuit for electric tool
JP2021083271A (ja) モータ駆動装置、モータ駆動システムおよびモータ駆動方法
WO2020213664A1 (ja) モータ制御装置
US20190379309A1 (en) Brushless dc motor control method and control device
KR101639511B1 (ko) 3상 bldc 모터 구동소자의 보호회로
JP2022180245A (ja) スライドドア用駆動装置
CN113153062A (zh) 车辆用开闭体控制装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant