JP2001103781A

JP2001103781A - モータ用制御装置

Info

Publication number: JP2001103781A
Application number: JP27282099A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Isomura; 俊章磯村; Minoru Hasebe; 実長谷部
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 1999-09-27
Filing date: 1999-09-27
Publication date: 2001-04-13

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な回路構成によって低コストに、かつ確
実にモータ保護の制御を行う。【解決手段】モータ９，１０が駆動制御される場合、
マイクロコンピュータ１５からハイレベルのイネーブル
信号Ｅ１，Ｅ２が出力され、トランジスタ２９，３０が
ＯＮしてドライバ２０，２１が動作し、マイクロコンピ
ュータ１５がドライバ２０，２１を駆動制御する。ま
た、車輪のロックなどよってモータ９，１０のいずれか
に過電流が流れた場合、異常電流検出回路からハイレベ
ルの異常電流検出信号Ｋがモータ駆動信号制御回路２５
に出力され、サイリスタ２６をＯＮさせる。よって、マ
イクロコンピュータ１５からハイレベルのイネーブル信
号Ｅ１，Ｅ２が出力されてもトランジスタ２９，３０は
ＯＦＦとなり、ドライバ２０，２１が強制停止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータの制御技術
に関し、特に、スタンバイ時のモータ用制御装置におけ
る低消費電力化に適用して有効な技術に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】補助動力を発生するモータを備える車両
として電動車椅子がある。この電動車椅子は、手動によ
る操作力にモータによって補助力を付加している。電動
車椅子には、左右の主車輪にモータがそれぞれ設けられ
ており、乗員の手によって加えられる操作力と車速とに
基づいてモータ用制御装置がモータによる補助力を制御
している。

【０００３】本発明者が検討したところによれば、モー
タ用制御装置には、モータの保護制御を行うモータ保護
制御回路が設けられている。このモータ保護制御回路
は、モータなどに異常電流が流れた場合に異常電流検出
回路などから出力される検出信号に基づいてドライバを
ＯＦＦする制御信号をマイクロコンピュータなどの制御
部に出力する。

【０００４】そして、制御部は、モータ保護制御回路か
ら出力された制御信号に基づいてドライバをＯＦＦする
ことにより、モータやパワードライバの破壊などを防止
している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
なモータ用制御装置では、次のような問題点があること
が本発明者により見い出された。

【０００６】すなわち、２つのモータをそれぞれ独立し
て制御しているので、モータ保護制御回路の回路構成、
ならびにモータ保護の制御が複雑になり、コストの向上
や信頼性の低下などを招いてしまう恐れがある。

【０００７】また、ドライバの停止は、ソフトウェアに
よって行われているので、前述したマイクロコンピュー
タなどの制御部がノイズなどの影響により誤動作した場
合には、誤ってドライバを駆動させる信号を出力してし
まう恐れもある。

【０００８】本発明の目的は、簡単な回路構成によって
低コストに、かつ確実にモータ保護の制御を行うことの
できるモータ用制御装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のモータ用制御装
置は、２つ以上のモータを駆動する２つ以上のドライバ
を、制御信号に基づいてそれぞれ動作制御し、強制停止
信号が入力されると制御信号の状態に関わらずそれら２
つ以上のドライバを強制的に停止させるドライバ制御部
と、該２つ以上のモータのうち、少なくとも１つのモー
タに異常電流が流れた際に出力される異常電流検出信号
に基づいて、強制停止信号を生成する強制信号生成部と
からなるモータ駆動信号制御手段を備えたことを特徴と
する。

【００１０】また、本発明のモータ用制御装置は、前記
強制信号生成部に、電源が遮断されるまで強制停止信号
を出力状態に保持する信号保持部を設けたことを特徴と
する。

【００１１】さらに、本発明のモータ用制御装置は、前
記強制信号生成部が生成した強制停止信号を、２つ以上
のドライバが強制停止状態であることを認識させるモニ
タ信号として前記２つ以上のモータの制御を司る制御手
段に入力することを特徴とする。

【００１２】以上のことにより、モータ駆動信号制御手
段が、通常のモータ駆動時には制御信号に基づいてドラ
イバを個別に制御し、モータが異常の場合には、異常電
流検出信号に基づいてドライバの動作を強制的に停止さ
せるので、モータ保護の制御回路を簡単に低コストで、
かつモータ保護の制御を確実に行うことができ、モータ
用制御装置の信頼性を向上することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００１４】図１は、本発明の一実施の形態による電動
車椅子の正面図、図２は、本発明の一実施の形態による
電動車椅子に設けられたモータ用制御装置のブロック
図、図３は、本発明の一実施の形態によるモータ用制御
装置に設けられたモータ駆動信号制御回路の回路図、図
４は、本発明の一実施の形態によるモータ駆動信号制御
回路の信号タイミングチャートである。

【００１５】本実施の形態において、電動車椅子１に
は、図１に示すように、車体フレーム２に補助輪３，
４、および主車輪５，６が回転自在に取り付けられてい
る。主車輪５，６には、ハンドルリム７，８がそれぞれ
設けられている。

【００１６】この電動車椅子１は、ユーザが主車輪５，
６に設けられたハンドルリム７，８に与える操作トルク
などに応じてモータを駆動させ、ユーザの操作力の補助
を行う。

【００１７】また、主車輪５，６には、モータ９，１０
がそれぞれ内蔵されており、一方の主車輪５の主軸には
右トルクセンサ１１が設けられている。他方の主車輪６
における主軸にも、左トルクセンサ１２が設けられてい
る。

【００１８】右トルクセンサ１１は、右主車輪５のハン
ドルリムを操作した操作力の大きさ、および方向を検出
する。左トルクセンサ１２は、左主車輪６のハンドルリ
ムを操作した操作力の大きさ、ならびに方向を検出す
る。

【００１９】さらに、電動車椅子１のシート下部には、
バッテリ１３、ならびにモータ用制御装置１４が設けら
れている。モータ用制御装置１４は、ユーザがハンドル
リムに与える操作トルクに応じてモータ９，１０を駆動
制御する。

【００２０】このモータ用制御装置１４は、図２に示す
ように、マイクロコンピュータ１５、右回転センサ１
６、左回転センサ１７、定電圧回路１８、フェイルセー
フ回路１９、ドライバ部（ドライバ）２０，２１、電流
センサ２２，２３、異常電流検出回路２４、ならびにモ
ータ駆動信号制御回路（モータ駆動信号制御手段）２５
から構成されている。

【００２１】マイクロコンピュータ１５は、モータ用制
御装置１４におけるすべての制御を司る。右回転センサ
１６は、右主車輪５の回転速度、回転方向を検出して出
力する。左回転センサ１７は、左主車輪６の回転速度、
回転方向を検出して出力する。

【００２２】これら右回転センサ１６、左回転センサ１
７、右トルクセンサ１１、ならびに左トルクセンサ１２
から出力された信号は、マイクロコンピュータ１５に入
力されるように接続されている。

【００２３】定電圧回路１８は、バッテリ１３から供給
された電源をフェイルセーフ回路１９を介してドライバ
部２０，２１などに供給する電源電圧として生成する。
また、フェイルセーフ回路１９は、モータ９，１０への
通電不要時や何らかの異常が生じた場合にマイクロコン
ピュータ１５の制御により、電源電圧の出力を停止す
る。

【００２４】ドライバ部２０，２１は、プリドライバ、
ならびにドライバからそれぞれ構成されている。プリド
ライバは、マイクロコンピュータ１５の制御に基づい
て、該プリドライバの後段に接続されたドライバを駆動
させる。ドライバ部２０のドライバは、右主車輪５に設
けられたモータ９を駆動し、ドライバ部２１のドライバ
は、左主車輪６に設けられたモータ１０を駆動する。

【００２５】電流センサ２２，２３は、たとえば、ドラ
イバ部２０，２１とモータ９，１０とを結ぶ導体を強磁
性体コアに近接し、その強磁性体コアのギャップにホー
ル素子を介在させて、導体の電流により生じる強磁性体
コアの磁界に応じたホール素子からの出力を電流値とし
て検出する周知の電流センサなどからなる。

【００２６】これによってモータ９，１０に流れる電流
をそれぞれ検出し、その検出結果をマイクロコンピュー
タ１５に出力してモータ９，１０の電流を制御し、トル
ク制御を行っている。

【００２７】異常電流検出回路２４は、モータ９，１０
に流れるそれぞれの電流量を検出し、異常電流が流れた
場合に異常電流検出信号Ｋをモータ駆動信号制御回路２
５に出力する。

【００２８】モータ駆動信号制御回路２５は、マイクロ
コンピュータ１５から出力されたイネーブル信号（制御
信号）Ｅ１，Ｅ２に基づいてドライバ部２０，２１の動
作制御を行う。また、モータ駆動信号制御回路２５は、
異常電流検出回路２４から出力される異常電流検出信号
Ｋに基づいて、ドライバ部２０，２１を強制停止させ、
かつその強制停止状態をマイクロコンピュータ１５に認
識させるモニタ信号Ｍを出力する。

【００２９】次に、モータ駆動信号制御回路２５におけ
る回路構成について説明する。

【００３０】モータ駆動信号制御回路２５は、図３に示
すように、サイリスタ２６、ダイオード２７，２８、Ｎ
ＰＮ形のトランジスタ２９，３０、および抵抗３１〜３
９から構成されている。

【００３１】サイリスタ２６は、ゲート、アノード、カ
ソードの３端子が設けられたＳＣＲ（Ｓｉｌｉｃｏｎ
ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＲｅｃｔｉｆｉｅｒ）が用いら
れている。

【００３２】サイリスタ２６のゲートには、抵抗３１，
３２の一方の接続部がそれぞれ接続されている。抵抗３
１の他方の接続部には、異常電流検出回路２４の出力部
が接続されており、この抵抗３１における他方の接続部
に異常電流検出信号Ｋが入力される。

【００３３】抵抗３２の他方の接続部、およびサイリス
タ２６のカソードには、基準電位Ｖ_SSが接続されてい
る。サイリスタ２６のアノードには、抵抗（信号保持
部）３３の他方の接続部、ダイオード２７，２８のカソ
ード、ならびにマイクロコンピュータ１５におけるＩ／
Ｏポートであるモニタ信号入力ポートＭＰに接続されて
いる。このモニタ信号入力ポートＭＰに入力される信号
がモニタ信号Ｍとなる。

【００３４】抵抗３３の一方の接続部には、マイクロコ
ンピュータ１５の動作電圧である電源電圧Ｖ_CCが供給さ
れており、この抵抗３３は、プルアップ用抵抗として用
いられている。

【００３５】ダイオード２７のアノードには、抵抗３４
の他方の接続部、抵抗３６の一方の接続部がそれぞれ接
続されている。ダイオード２８のアノードには、抵抗３
５の他方の接続部、抵抗３８の一方の接続部がそれぞれ
接続されている。

【００３６】抵抗３４の一方の接続部には、マイクロコ
ンピュータ１５のＩ／Ｏポートであるイネーブル信号ポ
ートＥＰ１が接続されており、このイネーブル信号ポー
トＥＰ１からイネーブル信号Ｅ１が出力される。

【００３７】抵抗３５の一方の接続部には、同じくマイ
クロコンピュータ１５のＩ／Ｏポートであるイネーブル
信号ポートＥＰ２が接続されており、このイネーブル信
号ポートＥＰ２からイネーブル信号Ｅ２が出力される。

【００３８】抵抗３６の他方の接続部には、抵抗３７の
一方の接続部、トランジスタ２９のベースがそれぞれ接
続されており、抵抗３７の他方の接続部、トランジスタ
２９のエミッタは、それぞれ基準電位Ｖ_SSに接続されて
いる。

【００３９】また、トランジスタ２９のコレクタには、
ドライバ部２０が接続されており、このトランジスタ２
９がＯＦＦした場合にドライバ部２０が強制停止される
構成となっている。

【００４０】抵抗３８の他方の接続部には、抵抗３９の
一方の接続部、トランジスタ３０のベースがそれぞれ接
続されており、抵抗３９の他方の接続部、トランジスタ
３０のエミッタは、それぞれ基準電位Ｖ_SSに接続されて
いる。

【００４１】トランジスタ３０のコレクタには、ドライ
バ部２１が接続されており、このトランジスタ３０がＯ
ＦＦした場合にも、同様にドライバ部２１が強制停止さ
れる構成となっている。

【００４２】そして、これらトランジスタ２９，３０、
ならびに抵抗３６〜３９によってドライバ制御部ＤＣが
構成されている。また、サイリスタ２６、ダイオード２
７，２８、および抵抗３１，３２，３４，３５によって
強制信号生成部ＫＳが構成されている。

【００４３】次に、本実施の形態の作用について、図１
〜図３、および図４の信号タイミングチャートを用いて
説明する。

【００４４】図４においては、上方から下方にかけて、
異常電流検出回路２４から出力される異常電流検出信号
Ｋ、トランジスタ２９におけるコレクタ（ノードａ）の
電圧、マイクロコンピュータ１５から出力されるイネー
ブル信号Ｅ１、マイクロコンピュータ１５から出力され
るイネーブル信号Ｅ２、トランジスタ３０におけるコレ
クタ（ノードｂ）の電圧、ならびにモータ駆動信号制御
回路２５からマイクロコンピュータ１５に出力されるモ
ニタ信号Ｍの信号タイミングをそれぞれ示している。

【００４５】まず、ユーザがハンドルリム７を操作して
右主車輪５が駆動されると、マイクロコンピュータ１５
は、右回転センサ１６により右主車輪５の回転速度、回
転方向を検出する。

【００４６】モータ９が駆動制御される場合には、マイ
クロコンピュータ１５からハイレベルのイネーブル信号
Ｅ１が出力される。この時、モータ１０は停止している
のでマイクロコンピュータ１５からはローレベルのイネ
ーブル信号Ｅ２が出力される。

【００４７】このハイレベルのイネーブル信号Ｅ１によ
ってダイオード２７のアノードはハイレベルとなり、ト
ランジスタ２９がＯＮする。このトランジスタ２９がＯ
Ｎすることによってノードａ（トランジスタ２９のコレ
クタ）はローレベルとなり、ドライバ２０が活性化し、
かつマイクロコンピュータ１５からは、ドライバ２０を
駆動制御する制御信号が出力されるので、モータ９が駆
動制御されることになる。

【００４８】一方、モータ１０は、マイクロコンピュー
タ１５からローレベルのイネーブル信号Ｅ２が出力され
ているので、トランジスタ３０はＯＦＦとなっており、
ノードｂ（トランジスタ３０のコレクタ）がハイレベル
となるのでドライバ２１は不活性となり、かつマイクロ
コンピュータ１５からもドライバ２１を駆動制御する制
御信号が出力されないので、停止状態となっている。

【００４９】その後、モータ９が停止し、モータ１０が
駆動されると、マイクロコンピュータ１５からはローレ
ベルのイネーブル信号Ｅ１、ハイレベルのイネーブル信
号Ｅ２がそれぞれ出力される。

【００５０】ダイオード２７のアノードは、イネーブル
信号Ｅ１によってローレベルになり、ダイオード２８の
アノードは、イネーブル信号Ｅ２によってハイレベルに
なる。よって、トランジスタ２９がＯＦＦし、トランジ
スタ３０がＯＮするので、ノードａはハイレベル、ノー
ドｂがローレベルとなりドライバ２１が活性化し、かつ
マイクロコンピュータ１５からドライバ２１を駆動制御
する制御信号が出力され、モータ１０が駆動制御される
ことになる。

【００５１】そして、この駆動制御時に、左主車輪６の
ロックなどよってモータ１０に過電流が流れた場合、異
常電流検出回路２４はハイレベルの異常電流検出信号Ｋ
をモータ駆動信号制御回路２５に出力する。

【００５２】この異常電流検出信号Ｋがモータ駆動信号
制御回路２５に入力されることによって、モータ駆動信
号制御回路２５におけるサイリスタ２６のゲートがハイ
レベルとなり、サイリスタ２６がＯＮする。

【００５３】サイリスタ２６がＯＮになることによっ
て、サイリスタ２６のアノードがローレベル（強制停止
信号）となり、マイクロコンピュータ１５からハイレベ
ルのイネーブル信号Ｅ１，Ｅ２のいずれかが出力されて
いる場合でも、トランジスタ２９，３０はＯＦＦとな
り、ドライバ２０，２１が強制停止されることになる。

【００５４】また、マイクロコンピュータ１５のモニタ
信号入力ポートＭＰもローレベルのモニタ信号Ｍが出力
されるので、マイクロコンピュータ１５は、このモニタ
信号Ｍが入力されたことによって強制停止状態であるこ
とを認識する。

【００５５】さらに、サイリスタ２６のアノード−カソ
ード間には、サイリスタ２６がＯＮすると、プルアップ
用の抵抗３３を介して該サイリスタ２６の保持電流以上
のＯＮ電流が供給されるので、電源電圧の供給を停止し
ない限りサイリスタ２６はＯＦＦしないことになる。

【００５６】それにより、本実施の形態によれば、モー
タ９，１０の駆動時には、イネーブル信号Ｅ１，Ｅ２に
基づいてドライバ部２０，２１を個別に制御し、かつモ
ータ９，１０のいずれかが異常の場合には、ドライバ部
２０，２１の動作を強制的に停止するモータ駆動信号制
御回路２５を簡単な回路によって構成することができる
ので、モータ用制御装置１４を低コスト化することがで
きる。

【００５７】また、モータ駆動信号制御回路２５が、ド
ライバ部２０，２１の強制停止をハードウェア的に制御
し、かつ電源を遮断するまでは、そのモニタ信号Ｍをラ
ッチするので、マイクロコンピュータ１５などがノイズ
などの影響により誤動作した場合でも、確実にモータ保
護の制御を行うことのでき、モータ用制御装置１４の信
頼性を向上することができる。

【００５８】さらに、本実施の形態では、サイリスタ２
６のアノードにプルアップ用の抵抗３３を接続した構成
としたが、図５に示すように、このプルアップ用の抵抗
３３を接続しない構成としてもよい。

【００５９】この場合、ＯＮしたサイリスタ２６は、マ
イクロコンピュータ１５がイネーブル信号Ｅ１，Ｅ２を
ローレベルにすることによって保持電流が断たれること
になり、サイリスタ２６がＯＦＦとなる。

【００６０】また、サイリスタ２６の状態（ドライバ２
０，２１が強制停止か否か）は、該マイクロコンピュー
タ１５がイネーブル信号Ｅ１，Ｅ２のいずれかを出力中
にサイリスタ２６のアノードの信号レベルを検出し、こ
の信号レベルをマイクロコンピュータ１５のモニタ信号
入力ポートＭＰに入力することによって認識することが
できる。

【００６１】たとえば、モニタ信号入力ポートＭＰに入
力される信号レベルがローレベルであればサイリスタ２
６はＯＦＦであり、ハイレベルであればサイリスタ２６
がＯＮである。

【００６２】これによっても、モータ駆動信号制御回路
２５を簡単な回路によって構成できるので、モータ用制
御装置１４の信頼性を向上させながら低コスト化するこ
とができる。

【００６３】本発明は前記実施の形態に限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能で
あることはいうまでもない。

【００６４】

【発明の効果】（１）本発明によれば、モータの駆動時
に制御信号に基づいてドライバを個別に制御し、かつモ
ータが異常の場合には、ドライバの動作を強制的に停止
させるモータ駆動信号制御手段を簡単な回路によって低
コストで構成することができる。

【００６５】（２）また、本発明では、ドライバの強制
停止をモータ駆動信号制御手段によりハードウェア的に
制御し、制御手段などがノイズなどの影響により誤動作
した場合でも、確実にモータ保護の制御を行うことがで
きる。

【００６６】（３）さらに、本発明においては、上記
（１）、（２）により、モータ用制御装置を低コスト化
でき、かつモータ用制御装置の信頼性を大幅に向上する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による電動車椅子の正面
図である。

【図２】本発明の一実施の形態による電動車椅子に設け
られたモータ用制御装置のブロック図である。

【図３】本発明の一実施の形態によるモータ用制御装置
に設けられたモータ駆動信号制御回路の回路図である。

【図４】本発明の一実施の形態によるモータ駆動信号制
御回路の信号タイミングチャートである。

【図５】本発明の他の実施の形態によるモータ用制御装
置に設けられたモータ駆動信号制御回路の回路図であ
る。

【符号の説明】

１電動車椅子２車体フレーム３，４補助輪５，６主車輪７，８ハンドルリム９，１０モータ１１右トルクセンサ１２左トルクセンサ１３バッテリ１４モータ用制御装置１５マイクロコンピュータ１６右回転センサ１７左回転センサ１８定電圧回路１９フェイルセーフ回路２０，２１ドライバ部（ドライバ）２２，２３電流センサ２４異常電流検出回路２５モータ駆動信号制御回路（モータ駆動信号制御手
段）２６サイリスタ２７，２８ダイオード２９，３０トランジスタ３１，３２抵抗３３抵抗（信号保持部）３４〜３９抵抗ＤＣドライバ制御部ＫＳ強制信号生成部ＭＰモニタ信号入力ポートＥＰ１イネーブル信号ポートＥＰ２イネーブル信号ポートＥ１，Ｅ２イネーブル信号（制御信号）Ｋ異常電流検出信号Ｍモニタ信号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２つ以上のモータを駆動する２つ以上の
ドライバを、制御信号に基づいてそれぞれ動作制御し、
強制停止信号が入力されると前記制御信号の状態に関わ
らず前記２つ以上のドライバを強制的に停止させるドラ
イバ制御部と、前記２つ以上のモータのうち、少なくとも１つの前記モ
ータに異常電流が流れた際に出力される異常電流検出信
号に基づいて、前記強制停止信号を生成する強制信号生
成部とからなるモータ駆動信号制御手段を備えたことを
特徴とするモータ用制御装置。
【請求項２】請求項１記載のモータ用制御装置におい
て、前記強制信号生成部に、電源が遮断されるまで前記
強制停止信号を出力状態に保持する信号保持部を設けた
ことを特徴とするモータ用制御装置。
【請求項３】請求項１または２記載のモータ用制御装
置において、前記強制信号生成部が生成した強制停止信
号を、前記２つ以上のドライバが強制停止状態であるこ
とを認識させるモニタ信号として前記２つ以上のモータ
の制御を司る制御手段に入力することを特徴とするモー
タ用制御装置。