JP2001241971A - モータの回転パルス生成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータの回転状態の変化に追従しフィルタ遮
断周波数を変化させて正確なパルス信号を生成し、しか
もパルス信号生成前のモータ起動初期でも正確にパルス
信号を生成する。 【解決手段】 回転パルス生成回路２は、直流モータ１
からモータ回転数に比例する周波数のリップルの乗った
信号を入力してリップルパルスを生成する。フィルタ３
はＰＬＬ回路６からのクロック信号を基に遮断周波数が
可変である。ＶＣＯ１０の発振周波数は、リップルパル
スと、回路１２〜１６を介して入力されるモータ回転状
態信号を基に決まる。マイコン２０はモータ起動時にＶ
ＣＯ１０を作動してクロック信号を予備発振させ、その
クロック信号を基に発振周波数を測定し、フィルタ３の
初期遮断周波数が適正であるか否かを判定する。初期遮
断周波数が適正でなければ、スイッチ回路１７を切替制
御してアッテネータ１６の減衰度を変更することにより
初期遮断周波数を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば直流モータ
のブラシ等に起因してモータ回転数（回転速度）に比例
する周波数のリップルが乗った信号をモータから取得
し、モータの回転数に比例した周波数のパルス信号（リ
ップルパルス）を生成するモータの回転パルス生成装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の回路は、直流モータを用いてモ
ータの位置制御またはモータにより駆動される部材の位
置制御を行う様々な分野に用いられる。例えば車両にお
いてはモータの回転によって駆動されるシート状態（シ
ートクッション、シートバック、ヘッドレスト等の状
態）を着座者の体型に合わせ、その位置をメモリに記憶
させた後、再度記憶させた位置を読み出してシートの位
置調整を容易とするメモリシートや、パワーウィンドや
サンルーフ等で採用される挟み込み検知装置等に応用が
ある。

【０００３】例えばメモリシートはモータの回転状態を
常に記憶している必要があり、シートを動かすモータの
回転状態を検出するために位置センサ等を用いる方法が
採用されている。例えばモータ回転軸（アマーチャー
軸）上に設けた磁石の回転状態をホール素子等のセンサ
で検出し、センサから出力されるパルス信号を基に制御
装置（コントローラ）がモータやモータにより駆動され
る部材の位置制御を行う。このようにモータに取付けら
れたホール素子からの回転パルス信号をコントローラに
より読み込み位置制御を行っていることから、そのパル
スを基にシートの位置制御が行える。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来構成は、
ホール素子および磁石が必要であり、部品点数の増加、
構造複雑化、組立効率低下、製品コスト上昇などの問題
を招くことになっていた。このため、ホール素子等のセ
ンサを用いず、モータ電流やモータ電圧などモータから
直接得ることができる検出信号（アナログ信号）を電気
回路により処理し、モータ回転数に比例する周波数のパ
ルス信号を生成する方法が望まれる。

【０００５】例えば直流モータではブラシの存在によっ
てモータ電流にモータ回転数に比例する周波数のリップ
ルが乗るため、モータ電流信号（アナログ信号）を電気
回路を使って処理することでモータ回転数に比例する周
波数のリップルパルスを生成することが可能と考えられ
る。

【０００６】この方法でリップルパルスを生成する場
合、モータ電流信号に乗るリップル以外のノイズをフィ
ルタを通して除去する必要があるが、リップルの周波数
がモータ回転数に比例することから、フィルタの遮断周
波数をモータ回転数に応じて変更可能に電気回路を構成
する必要がある。例えば生成されたリップルパルスをフ
ィードバックしてフィルタの遮断周波数をモータ回転数
に応じて変更する回路構成が考えられる。しかし、モー
タ起動時においてリップルパルスが生成される前はリッ
プルパルスのフィードバックがなされずフィルタの遮断
周波数が適正である保証がないので、フィルタを通ると
きに誤ってリップルが除去されてパルスが無くなったり
残ったノイズによりパルスが増えるパルスエラーが心配
される。ここで、モータ回転数はモータ電流やモータ電
圧などの情報から間接的に予測できるため、モータ起動
時においてモータ電流やモータ電圧などの信号を基にフ
ィルタの遮断周波数を決める制御も可能ではある。しか
し、電気回路は設計値に対し製品個々のばらつきもをも
つため、この種のハード上のばらつきが原因でフィルタ
の遮断周波数が適正値（適正許容範囲）から外れる場合
があり、この場合もパルスエラーが発生する。また回路
はハード上のばらつきにより製品固有の温度特性をもつ
ため、温度変化もフィルタの遮断周波数を左右しパルス
エラーの原因となる。よって、センサを使うことなくモ
ータから直接取出した信号を基に位置制御などのための
パルス信号を生成するパルス生成装置を実現するために
は、上記各種問題を解決する必要があった。

【０００７】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものでその目的は、モータの回転状態の変化に追従し
フィルタの遮断周波数が変化して正確なパルス信号を生
成でき、しかもパルス信号生成前の段階であるモータ起
動初期であっても正確なパルス信号を生成できるモータ
の回転パルス生成装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載の発明では、モータからモータ回転数
に応じた周波数のリップルを有する信号を入力し、該入
力信号のノイズを除去するとともに外部からの信号によ
り遮断周波数が可変となるフィルタ手段と、前記フィル
タ手段の出力信号を前記モータ回転数に応じた周波数の
パルス信号に変換するパルス形成手段と、前記パルス信
号と前記モータの回転状態信号を基にクロック信号を生
成し、該クロック信号を前記フィルタ手段に与え前記フ
ィルタ手段の遮断周波数を可変するクロック発生手段
と、前記モータの起動前に前記クロック発生手段に前記
クロック信号を予備発振させ、予備発振されたクロック
信号を基に初期遮断周波数が適正か否かを判定し、適正
でない場合に適正な初期遮断周波数となるよう補正をす
る補正手段とを備える。

【０００９】この発明によれば、パルス信号とモータの
回転状態信号を基に生成したクロック信号をフィルタ手
段に与え、フィルタ手段の遮断周波数を可変するように
したので、モータの回転状態が変化（モータの負荷、回
転、モータ駆動電圧および環境による回転状態等が変
化）しても、それに追従して正確なリップルパルスを生
成することが可能となる。また、モータ起動前において
クロック発生手段にクロック信号を予備発振させ、その
クロック信号を基に初期遮断周波数が適正であるか否か
が判定される。そして、適正でない場合には適正となる
よう初期遮断周波数が補正される。このため、回転パル
ス生成装置が製品個々のばらつきをもつものの、モータ
起動時には適正な初期遮断周波数が設定される。この結
果、モータ起動初期でクロック発生手段にパルス信号が
入力される前の段階（時期）であっても、回転状態信号
を基に設定される遮断周波数が適正なものとなる。よっ
て、モータ起動初期にも正確なパルス信号が生成され
る。

【００１０】請求項２に記載の発明では、請求項１の発
明において、前記回転状態信号はモータ回転信号および
モータ駆動電圧信号に基づく信号であり、前記補正手段
は、前記初期遮断周波数の適正値をモータ駆動電圧に応
じて複数記憶しており、前記判定時には外部から入力し
たモータ駆動電圧信号を基にモータ駆動電圧に応じて適
正値を求め、予備発振された初期遮断周波数と前記適正
値とを比較して初期遮断周波数が適正であるか否かを判
定することを要旨とする。なお、適正値は幅をもっても
よい。

【００１１】この発明によれば、判定時にはモータ駆動
電圧に応じた適正値が求められ、予備発振されたクロッ
ク信号を基に得た遮断周波数と適正値との比較から初期
遮断周波数が適正であるか否かが判定される。このた
め、モータ駆動電圧が考慮された適切な初期遮断周波数
が設定される。例えばバッテリをモータ電源とするなど
モータ駆動電圧が変化する状況下で使用される場合で
も、正確なパルス信号が生成される。

【００１２】請求項３に記載の発明では、請求項２の発
明において、前記補正手段は、前記クロック発生手段の
入力側前段に前記回転状態信号の減衰度を変更可能に設
けられたアッテネータと、前記アッテネータの減衰度を
切替制御する制御手段とを備える。

【００１３】この発明によれば、初期遮断周波数が適正
でないと判定された場合、クロック発生手段の入力側前
段に設けられたアッテネータが切替制御され、回転状態
信号の減衰度が変更されることで初期遮断周波数が補正
される。減衰度を切替可能なアッテネータを使用する比
較的簡単な回路構成で実現可能である。

【００１４】請求項４に記載の発明では、請求項１〜３
のいずれか一項の発明において、前記補正手段は、前記
モータの起動の度に前記判定処理を毎回実行することを
要旨とする。

【００１５】この発明によれば、モータの起動の度に補
正手段による判定が毎回実行されるので、モータ起動時
には常に適正な初期遮断周波数が設定される。例えば温
度変化（回転パルス生成装置（回路）の温度特性変化や
バッテリ電圧の温度依存性を含む）の影響が考慮された
初期遮断周波数が設定され、一層正確なパルス信号の生
成が可能となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態を図１〜図７に従って説明する。図１は、モータと
しての直流モータ１の回転数に応じてパルス（リップル
パルス）出力を行う回転パルス生成回路２の接続構成を
示している。この回路２は、外部からの信号（ここで
は、クロック信号）によりフィルタ定数が変化すること
によりフィルタ遮断周波数が変化するフィルタ手段とし
てのフィルタ（ここでは、スイッチド・キャパシタ・フ
ィルタＳＣＦ）３、フィルタ３からの信号に基づきリッ
プルパルスを生成するパルス形成手段としてのリップル
パルス成形回路４、リップルパルス成形回路４から出力
されるリップルパルスおよびモータ回転状態（モータ回
転信号、モータ駆動電圧Ｖｂ）を基にしてフィルタ３の
遮断周波数を可変するクロック信号（周波数：ｆCLK）
を出力するクロック発生手段としてのクロック発生回路
５を備えている。回路２に入力されるモータ回転信号
は、直流モータ１とシャント抵抗Ｒsとの接続点（ａ
点）の電位を取り出した信号で、直流モータ１を流れる
モータ電流の値に比例した電圧値Ｖｉを有する。モータ
回転信号には直流モータ１のブラシの存在によりモータ
回転数に比例する周波数のリップルが乗っている。

【００１７】クロック発生回路５は、ＰＬＬ（フェーズ
・ロックド・ループ）回路６と、ＰＬＬ回路６の発振周
波数をモータ回転状態信号に応じて補正するための信号
を生成する周波数補正回路７とを備える。ＰＬＬ回路６
は、入力した２信号の位相を比較して比較結果に応じた
値の信号を出力する位相比較回路８、位相比較回路８か
らの信号を平滑化するＬＰＦ（ローパスフィルタ）９、
周波数補正回路７からのモータ回転状態信号とＬＰＦ９
の出力との差分電圧に応じた発振周波数でクロック信号
（周波数：ｆCLK）を出力する発振回路（ＶＣＯ）１０
を備えている。ＰＬＬ回路６にはＶＣＯ１０からの発振
周波数（ここでは、リップル周波数をｆとした場合、１
００ｆとする）を基に、その信号を分周して周波数ｆを
出力する分周回路１１が接続され、分周回路１１の出力
はＰＬＬ回路６の位相比較回路８に入力される。

【００１８】周波数補正回路７は、モータ１からのモー
タ電流に比例した信号を増幅する増幅回路１２、モータ
駆動電圧ＶｂをモニタするＶｂモニタ回路１３を介して
入力されるモータ駆動電圧信号を増幅する増幅回路１
４、並びに両増幅回路１２，１４の出力値を加算する加
算回路１５、加算回路１５からの出力信号を所定減衰度
で減衰させるアッテネータ１６から構成される。アッテ
ネータ１６から出力されたモータ回転状態信号がＶＣＯ
１０に入力される。アッテネータ１６は減衰度を複数段
階に切替可能な回路構成で、アッテネータ１６に接続さ
れたスイッチ回路１７が切替えられることによりアッテ
ネータ１６の減衰度が切替えられるようになっている。
スイッチ回路１７はマイクロコンピュータ（以下、マイ
コンと称す）２０により切替制御される。

【００１９】マイコン２０には直流モータ１の駆動を指
令するモータ駆動指令信号が入力されるようになってお
り、マイコン２０はモータ駆動指令信号を入力するとＶ
ＣＯ１０を作動させてクロック信号を予備発振させ、Ｖ
ＣＯ１０から入力されるクロック信号の周波数をみるこ
とでフィルタ３の初期遮断周波数が適正（適正許容範囲
内）であるか否かをモータ起動前に判定する。そして、
初期遮断周波数が適正でないと判定すればスイッチ回路
１７を切替制御してアッテネータ１６の減衰度を切替
え、フィルタ３の初期遮断周波数を補正するようになっ
ている。この補正方法の詳細については後述する。な
お、アッテネータ１６、スイッチ回路１７およびマイコ
ン２０により補正手段が構成され、このうちスイッチ回
路１７およびマイコン２０により制御手段が構成され
る。また、回転パルス生成装置は、回路２およびマイコ
ン２０等から構成される。

【００２０】ここで、初期遮断周波数の補正が必要にな
るのは、回路２は設計値に対し製品個々に固有のばらつ
きをもち、実際の初期遮断周波数が設計値からずれる誤
差が生じるからである。モータ起動時のパルスエラーの
原因の一つに、直流モータ１の製品ばらつきに起因する
リップル周波数のばらつきと、回路２の製品ばらつきに
起因する遮断周波数のばらつきが挙げられる。両者のば
らつき幅によって、全製品のうちパルスエラーを発生す
る製品不良率が決まるため、この不良率を生産上許容で
きるレベル（０％に極めて近いレベル）に下げるため、
この実施形態では、回路２のハード上のばらつきを考慮
して初期遮断周波数を補正する構成を採用している。

【００２１】次に各回路ブロックについて詳細に説明す
る。スイッチド・キャパシタ・フィルタ（ＳＣＦ）３
は、基本的には図２（ａ）の右上側に示されるように２
個のアナログスイッチＳ１，Ｓ２とコンデンサＣ１で構
成された回路（スイッチド・キャパシタ回路）をフィル
タに応用したものである。スイッチド・キャパシタ回路
は、図２（ａ）の動作説明図に示すようにスイッチＳ
１，Ｓ２を周期Ｔで交互にオン／オフすることで電流が
ｉ＝Ｖ／（１／ｆＣ）（但し、ｆ＝１／Ｔ）で流れるこ
とから、抵抗Ｒと等価回路であるとみなせる。

【００２２】スイッチド・キャパシタ・フィルタ（ＳＣ
Ｆ）３は、これを応用した抵抗とコンデンサよりなる図
２（ｂ）に示すＣＲフィルタより構成されている。この
回路の遮断周波数ｆｃは２つのスイッチＳ１，Ｓ２をオ
ン／オフする周波数により可変となり、遮断周波数ｆｃ
は図２（ｂ）に示された式で表される。スイッチド・キ
ャパシタ・フィルタ３は、スイッチＳ１，Ｓ２のオン／
オフ周波数をクロック入力周波数に基づき制御する回路
である。なお、本例ではノイズを除去するスイッチド・
キャパシタ・フィルタには市販のＩＣ（ＭＦ６−５０）
を使用しており、このＩＣの遮断周波数ｆｃはｆｃ＝ｆ
CLK／Ｎ（但し、ｆCLKはクロック入力周波数、Ｎは定数
（例えば１００））で表されることから、ｆCLK＝１０
０ｆとすれば、遮断周波数ｆｃをｆにできる。

【００２３】リップルパルス成形回路４は、図３に示さ
れる回路構成から成り立っている。この回路は内部にロ
ーパスフィルタＬＰＦ、第１および第２微分回路ＤＣ
１，ＤＣ２、増幅器ＡＰ、比較器（電圧比較器）ＣＭを
備えている。

【００２４】ローパスフィルタＬＰＦは高周波アクティ
ブフィルタであって、例えば抵抗Ｒ３，Ｒ４、コンデン
サＣ２，Ｃ３、オペアンプＯＰ１が図のように接続され
て構成されている。このフィルタＬＰＦは高周波成分の
除去を行うもので、例えばモータの最高回転数（例えば
６０００ｒｐｍ）以上の高周波数のノイズ成分として除
去し、直流モータ１の電流信号に乗るリップル以外のノ
イズを除去する。

【００２５】第１微分回路ＤＣ１は、ローパスフィルタ
ＬＰＦの出力（ｂ）に接続されており、入力信号を微分
して直流成分の減衰を行うものである。第１微分回路Ｄ
Ｃ１は、例えばオペアンプＯＰ２、抵抗Ｒ５，Ｒ６，Ｒ
７、バイパスコンデンサＣ４、カップリングコンデンサ
Ｃ５、コンデンサＣ６が図のように接続されて構成され
ている。

【００２６】増幅器ＡＰは、第１微分回路ＤＣ１の出力
（ｃ）を増幅するものである。増幅器ＡＰは例えばオペ
アンプＯＰ３、抵抗Ｒ９，Ｒ１０，Ｒ１１，Ｒ１２、コ
ンデンサＣ７，Ｃ８，Ｃ９が図のように接続されて構成
されている。

【００２７】第２微分回路ＤＣ２は、増幅器ＡＰ１の出
力（ｄ）を微分して位相を９０゜シフトさせるものであ
り、例えばオペアンプＯＰ４、抵抗Ｒ１３，Ｒ１４，Ｒ
１５、コンデンサＣ１０，Ｃ１１，Ｃ１２が図のように
接続されて構成されている。

【００２８】比較器ＣＭは、第２微分回路ＤＣ２の出力
（ｅ）と増幅器ＡＰ１の出力（ｄ）を比較するものであ
り、例えばオペアンプＯＰ５、抵抗Ｒ１６，Ｒ１７，Ｒ
１８が図のように接続されて構成されている。オペアン
プＯＰ５の非反転入力端子には抵抗Ｒ１６を介して第２
微分回路ＤＣ２の出力（ｅ）が接続されており、比較器
ＣＭからはリップル周波数に合致した矩形状のパルス
（リップルパルス）が出力される。

【００２９】回転パルス生成回路２の各部における出力
波形を示すと、図４のようになる。直流モータ１を流れ
るモータ電流に比例する電圧値のモータ回転信号には直
流モータ特有のリップルがノイズと共に乗っている（Ａ
波形）。リップルは直流モータ１を用いた場合に発生す
るもので、その原因は整流子の複数あるセグメントがブ
ラシを通過する際に接続されるコイルの数が回転に伴い
変化するため、並列に繋がるコイルの数が変化し、モー
タ回転時の抵抗値の変化によってコイルに流れる電流が
変化することで発生する。

【００３０】このリップルが乗ったモータ回転信号をフ
ィルタ（ＳＣＦ）３に通すことによりノイズは除去され
るが、フィルタ３のクロック入力（クロック周波数ｆCL
K）に乗るノイズが出力に現れる。その後、リップルパ
ルス成形回路４内のローパスフィルタＬＰＦを通すこと
によりノイズ成分が除去され、ローパスフィルタＬＰＦ
からはＢ波形の信号が出力される。次に、ローパスフィ
ルタＬＰＦを通過した信号（Ｂ波形）を第１微分回路Ｄ
Ｃ１に通すと、信号は微分されて直流成分が減衰しリプ
ル成分のみのＣ波形になる。さらにＣ波形の信号が増幅
器ＡＰを通ると、Ｃ波形の振幅が増幅されてＤ波形にな
り、Ｄ波形の信号が第２微分回路ＤＣ２を通ると、Ｄ波
形に対して位相が９０゜遅れたＥ波形となる。次に、増
幅器ＡＰの出力（Ｄ波形）と、第２微分回路ＤＣ２の出
力（Ｅ波形）を比較器ＣＭで比較することによって、リ
ップルパルス（Ｆ波形）が得られる。

【００３１】次にクロック発生回路について説明する。
クロック発生回路５は、このリップルパルスを基にリッ
プルパルスの周波数ｆを整数倍で周波数変換してフィル
タ（ＳＣＦ）３のクロック入力に与えるクロック信号を
発生させるものである。本実施形態ではリップルパルス
をモータ回転状態信号と合わせてＰＬＬ回路６にフィー
ドバックし、フィルタ３の遮断周波数ｆｃがリップルパ
ルスの周波数ｆ（モータ回転状態）に追従するようにし
ている。つまり、ＰＬＬ回路６に入力されるリップルパ
ルス（Ｆ波形）の周波数ｆに対し、フィルタ３の遮断周
波数ｆｃを決める関係式ｆｃ＝ｆCLK／Ｎの定数Ｎ（＝
１００）倍の周波数（ｆの１００倍の周波数：１００
ｆ）を有するクロック信号をＰＬＬ回路６のＶＣＯ１０
は出力する。ＰＬＬ回路６は分周回路１１をフィードバ
ックループに用いることにより、ＰＬＬ回路６から分周
回路１１への入力信号（周波数：１００ｆ）を分周回路
１１は１００分周し、ＰＬＬ回路６の位相比較回路８の
２入力のうちの一方に対して信号（周波数：ｆ）を出力
する。ＰＬＬ回路６ではもう一方の入力にリップルパル
スが入力されている。そして、ＰＬＬ回路６への２つの
入力信号の位相が常に周波数ｆに一致するよう、ＶＣＯ
１０で発振周波数が制御されることにより発振がなさ
れ、クロック信号の出力を定常域で安定化させている。
なお、分周回路１１の分周比を変えることにより、遮断
周波数ｆｃをｆｃ＝ｆCLK／Ｎ×Ｋ（Ｎ：整数，Ｋ：定
数）としてもよい。

【００３２】また、モータ起動時にＶＣＯ回路１０から
の発振を安定化させるために、ＶＣＯ１０にはモータ回
転状態信号（モータ電流に比例した信号およびモータ駆
動電圧に基づく信号）が入力されている。リップルパル
ス成形回路４でリップルパルスの１パルス目が生成され
る前（リップルパルスのフィードバック前）であって
も、ＶＣＯ回路１０の発振周波数がモータ回転状態信号
を基に適正に決まるようになっている。

【００３３】図５は、直流モータの特性を示すグラフで
ある。モータ電流（Ａ）とモータ回転数（Ｈｚ）との関
係は、所定の傾きをもつ特性ラインＬで示される。この
特性ラインＬはモータ駆動電圧（バッテリ電圧）Ｖｂを
パラメータとして平行シフトする。この図では一例とし
てモータ駆動電圧Ｖｂが９〜１６Ｖまでの特性を示し、
モータ駆動電圧が高くなるほどモータ電流およびモータ
回転数が高側に平行シフトする。この特性からモータ回
転数はモータ駆動電圧とモータ電流を基に予測でき、例
えばモータ駆動電圧Ｖｂが９Ｖの場合、その電圧（９
Ｖ）に応じて決まる特性ライン（傾き）を基にモータ電
流がｉｘであれば、その時のモータ回転数がｆｘとして
予測できる。周波数補正回路７はこの特性を利用して回
路設計されており、モータ回転信号とモータ駆動電圧信
号との２入力を基に、両信号値から予測されるモータ回
転数に応じたリップル周波数ｆの定数倍の周波数（例え
ば１００ｆ）のクロック信号をＶＣＯ１０が発振し得る
ようなモータ回転状態信号を出力可能に設計されてい
る。モータ起動時は、モータ回転信号とモータ駆動電圧
信号に基づくクロック信号ｆCLKがＶＣＯ１０から出力
されることで遮断周波数ｆｃが可変され、直流モータ１
の回転状態に基づくリップルパルスが生成される。

【００３４】その後、モータ電流が安定し、リップルパ
ルス成形回路４からリップルパルスが生成され始めると
フィードバック制御が働き、リップルパルス（周波数：
ｆ）と分周回路１１から出力される信号の位相が一致す
るようにＰＬＬ回路６によりクロック信号の位相制御が
なされ、フィルタ３に発振が安定したクロック信号が入
力される。よって、フィルタ３の遮断周波数ｆｃはモー
タ起動後においても直流モータ１の回転状態に基づいて
遮断周波数ｆｃが可変された状態の基でリップルパルス
が生成され、遮断周波数ｆｃはリニアに変化するものと
なる。

【００３５】クロック発生回路５において、図１におけ
る各位置（ａ点，ｇ点，ｈ点，ｆ点）でのモータ起動時
の信号波形は図６のようになる。この図ではモータ電流
に比例したモータ回転信号（Ａ波形）、位相比較回路８
の出力（Ｇ波形）、分周回路１１の出力（Ｈ波形）、リ
ップルパルス（Ｆ波形）のタイミングチャートを示して
いる。この図の最下段に示した波形（Ｉ波形）が、マイ
コン２０に入力されるモータ駆動指令信号である。

【００３６】マイコン２０は駆動指令信号がＨレベルに
なると、ＶＣＯ１０を作動させ、モータ起動開始前の所
定時間（例えば５０〜３００ミリ秒）の間、モータ停止
状態でＶＣＯ１０にクロック信号を予備発振させる。マ
イコン２０はＶＣＯ１０から予備発振されたクロック信
号をモニタし、クロック信号のパルス時間間隔を計時す
ることによりクロック信号の発振周波数ｆclkを測定す
る。マイコン２０が予備発振時に測定したクロック信号
の発振周波数ｆclkは、図５の特性グラフから分かるよ
うに、モータ電流が「０Ａ」にある時のモータ回転数、
つまり最高回転数（例えば６０００ｒｐｍ）で直流モー
タ１が回転する際に設定されるべき遮断周波数を設定す
るための発振周波数に相当する。マイコン２０は、この
測定周波数ｆclkから決まるフィルタ３の遮断周波数ｆ
ｃが、その時のモータ駆動電圧Ｖｂから定まるモータ最
高回転数に応じたリップル周波数ｆmaxにとって適正値
であるか否かを判定する。この判定処理をするためにマ
イコン２０は図７に示すマップをメモリに記憶してい
る。

【００３７】図７はマイコンが判定処理に使用するマッ
プであり、判定処理により発振周波数の測定値（観測
値）が不適切であると判断したときは、マップがアッテ
ネータ１６の減衰度を決めるためにも使用される。図５
のグラフにおいて、モータ電流が「０Ａ」のときの切片
の値は、直流モータ１が最高回転数で回転する時の最大
周波数ｆmax（Ｈｚ）を示し、この最大周波数ｆmaxはモ
ータ駆動電圧Ｖｂから決まる。リップルパルスのノイズ
を効果的に除去するには、最大周波数ｆmaxより高い周
波成分を除去し、かつ高調波を取り除くために２ｆmax
より低い周波成分を除去できるよう遮断周波数ｆｃを設
定する必要がある。このため、遮断周波数ｆｃの適正範
囲を、１．０ｆmax＜ｆｃ＜２．０ｆmaxの範囲（設定範
囲）（図７のハッチング領域）に設定している。回路２
は上記範囲の中心値である１．５ｆmaxを初期遮断周波
数（モータ電流０Ａのときの遮断周波数）とするよう設
計（本例ではアッテネータ１６のＳＷ１のときの減衰度
において初期遮断周波数が１．５ｆmaxになるよう設計
（図１参照）されている。そして１．２ｆmax＜ｆｃ＜
１．８ｆmaxの範囲を、アッテネータ１６の減衰度をそ
のまま維持してよい許容範囲（図７では破線で挟まれた
範囲）として定め、測定周波数ｆclkを遮断周波数に換
算した観測遮断周波数ｆｃobs（例えば１００ｆclk）が
許容範囲内にあるか否かをマイコン２０が判定する。マ
イコン２０は観測遮断周波数ｆｃobsが許容範囲から外
れる場合は、スイッチ回路１７を切替え、アッテネータ
１６の減衰度を切り替えるようにしている。なお、図７
のマップは、モータ駆動電圧（図５を参照）ごとに設定
されている。また図７には横軸（モータ電流）を参考ま
でに示しているが、メモリに記憶されるマップ情報は縦
軸（ｆｃ初期値）の成分のみの情報である。

【００３８】図１に示すアッテネータ１６は減衰度をｎ
段階に変更可能な回路構成で、スイッチ回路１７にはア
ッテネータ１６の減衰度を変更するｎ段階に切替可能な
スイッチＳＷ１〜ＳＷｎが内蔵されている。本例では、
アッテネータ１６の減衰度は３段階で、スイッチ回路１
７には３段階に切替可能なスイッチＳＷ１〜ＳＷ３が内
蔵されている。アッテネータ１６に設定された３段階の
減衰度は、ＳＷ１の選択下でｆｃ初期値が１．５ｆmax
となるよう「０．７５」に、ＳＷ２の選択下でｆｃ初期
値が１．２ｆmaxとなるよう「０．５０」に、ＳＷ３の
選択下でｆｃ初期値が１．８ｆmaxとなるよう「０．８
９」に設定されている。なお、これらの設定値はあくま
で一例であって、他の設定値を適宜設定することができ
る。

【００３９】ＳＷ１が選択された状態（減衰度「０．７
５」）が初期設定状態であり、マイコン２０は減衰度
「０．７５」の下でＶＣＯ１０を予備発振させ、ＶＣＯ
１０から入力するクロック信号の発振周波数ｆclkから
決まる観測遮断周波数ｆｃobsが、１．２ｆmax＜ｆｃob
s＜１．８ｆmaxの許容範囲に入るか否かを判断する判定
処理をする。そして、この判定処理結果からｆｃobs値
が許容範囲内にあることが確認された場合はＳＷ１が選
択されたままとし、ｆｃobs値が許容範囲から外れる場
合は、スイッチ回路１７をＳＷ１から他のスイッチへ切
り替え、アッテネータ１６の減衰度を変更するようにし
ている。例えば観測遮断周波数ｆｃobsが図７に示すｆ
ｙ値をとり許容範囲を高周波数側に外れた場合は、ＳＷ
１からＳＷ２へ切替え、アッテネータ１６の減衰度を
「０．７５」から「０．５０」へ小側に変更する。ま
た、観測遮断周波数ｆｃobsが図７に示すｆｚ値をとり
許容範囲を低周波数側に外れた場合は、ＳＷ１からＳＷ
３へ切替え、アッテネータ１６の減衰度を「０．７５」
から「０．８９」へ大側に変更する。

【００４０】このため、回転パルス生成回路２の製品個
々のばらつきにより、ＳＷ１の選択下で観測遮断周波数
ｆｃobsがｆｃ初期値の許容範囲から外れると、アッテ
ネータ１６の減衰度を変更することで、ｆｃの設定範囲
（ｆmax＜ｆｃ＜２ｆmax）内に遮断周波数ｆｃが定まる
ようになる。つまり、回転パルス生成回路２の製品個々
のばらつきによる設計値からの誤差が補正され、適正な
ｆｃ初期値を設定できる。このため、初期設定（減衰度
「０．７５」）のままでは初期遮断周波数ｆｃが設定範
囲から外れることになる製品も、減衰度の変更が行われ
ることにより、初期遮断周波数ｆｃが設定範囲内に入る
ことになる。この結果、例えば初期遮断周波数ｆｃが設
定範囲内に定まる製品を合格品と仮定すると、合格品の
分布範囲が図７で鎖線で挟まれた範囲に実質的に広がる
ことになる。

【００４１】また、観測遮断周波数ｆｃobsが設定範囲
内にあるものの許容範囲から外れる場合にも、アッテネ
ータ１６の減衰度が変更されるため、設定範囲のなるべ
く中心値（＝１．５ｆmax）寄りに初期遮断周波数ｆｃ
が設定される。このため、直流モータ１の製品個々のば
らつきが原因でリップル周波数ｆが設計値に対しばらつ
く場合でも、回路２側の遮断周波数のばらつきを実質的
に狭くできることから、ほとんどの製品において正確に
リップルパルスが生成される。

【００４２】マイコン２０は直流モータ１が起動される
度に判定処理を毎回実行する。例えば回転パルス生成回
路２の製品個々のばらつきにより製品固有の温度特性を
もっても、直流モータ１が起動される際の回路温度に応
じて固有の温度特性が考慮された初期遮断周波数ｆｃが
設定される。もちろん、この初期遮断周波数ｆｃにはモ
ータ駆動電圧Ｖｂのバッテリ温度依存性も考慮される。
このため、直流モータ１の起動の際はその時々の環境な
どに応じた適正な初期遮断周波数ｆｃが設定され、モー
タ起動時のパルスエラーの発生が一層確実に回避され
る。なお、直流モータ１の駆動中にモータロック等が生
じてモータ回転が抑制された場合においても、遮断周波
数ｆｃをモータ回転信号およびモータ駆動電圧から決め
ているため、遮断周波数ｆｃを常にモータ回転変化に追
従させることができ、直流モータ１の回転状態に応じた
正確なパルス生成が行える。

【００４３】以上詳述したように本実施形態によれば以
下の効果を得ることができる。 （１）モータ起動前にＰＬＬ回路６を予備発振させ、予
備発振されたクロック信号の発振周波数から決まる遮断
周波数ｆｃobsが許容範囲内にあるか否かを判定し、そ
の遮断周波数ｆｃobsが許容範囲から外れるときには、
アッテネータ１６の減衰度を変更して初期遮断周波数ｆ
ｃが設定範囲内に設定されるようにした。よって回転パ
ルス生成回路２が製品固有のばらつきをもっても初期遮
断周波数ｆｃが製品固有値を考慮して補正されるので、
直流モータ１の起動初期でモータ回転状態信号を基に遮
断周波数ｆｃを決めるリップルパルス生成前の段階でも
パルスエラーが起こらない。従って、リップルパルスの
パルス数をカウントしてモータにより駆動される可動部
材の位置を正確に把握できるので、可動部材を一層正確
に位置制御することができる。また遮断周波数を適正範
囲に収めるために直流モータや回転パルス生成回路の製
品ばらつきを狭くするため部品や組立精度を厳格に管理
する対策を採らずに済むため、そのような製造管理上の
対策を採ることによる生産性の低下を避けることができ
る。

【００４４】（２）初期遮断周波数ｆｃが適正であるか
否かの判定の際にモータ駆動電圧（バッテリ電圧）Ｖｂ
が考慮されるので、バッテリ電源を使用する車載用の直
流モータ１においてもパルスエラーが発生しない。

【００４５】（３）減衰度の変更が可能なアッテネータ
１６を採用し、アッテネータ１６の減衰度を切替えるこ
とで初期遮断周波数ｆｃを補正する構成なので、回転パ
ルス生成回路２の回路構成が比較的簡単で済む。

【００４６】（４）直流モータ１を起動させる度にマイ
コン２０による判定処理を毎回実行するので、温度変化
などの環境変化を考慮し、回路の温度特性やモータ駆動
電圧Ｖｂの温度依存性が考慮された適切な初期遮断周波
数ｆｃをその都度設定でき、モータ起動時のパルスエラ
ーを一層確実に回避できる。

【００４７】（５）マイコン２０はモータ駆動指令信号
の入力を基に予備発振および判定処理を実行するので、
モータ起動時である必要時にのみ処理を実行すればよ
く、マイコン２０の処理能力を無駄なく有効活用でき
る。

【００４８】なお、実施形態は、上記の構成に限定され
ず次の態様でも実施できる。 ・ モータは直流モータに限定されない。要するにモー
タ回転数（Ｈｚ）に比例する周波数のリップルをもつ信
号を取出すことができるモータであれば足りる。例えば
交流モータに適用してもよい。

【００４９】・ ｆｃの設計値は設定範囲の中心値に限
定されない。例えば製品のばらつき分布に応じて設定範
囲の中心値からどちらか片側に外れた値を設定すること
ができる。また、判定処理に使用する許容範囲もｆｃの
設計値が中心となる範囲に限定されず、適宜な範囲を設
定できる。また、設定範囲と許容範囲の関係は適宜設定
でき、例えば両者が同範囲であってもよい。

【００５０】・ スイッチ回路１７のＳＷ１が選択され
た状態をモータ起動時の初期状態としたが、前回起動時
に設定されたスイッチ回路１７のスイッチ状態を初期状
態とすることもできる。例えばＳＷ２の選択下で初期遮
断周波数が適正でないと判定された場合、ＳＷ１に戻す
切替をする。この場合、許容範囲や設定範囲は、各減衰
度毎に異なる範囲を設定する。

【００５１】・ 異なる二種類以上のＳＷ１，…，ＳＷ
ｍ（ｍ≧２）についてそれぞれの選択下で各発振周波数
を測定し、初期遮断周波数ｆobzがｆｃの設計値により
近い値をとるものを採用する方法とすることもできる。
この場合、用意された複数の減衰度のうち常に最適な減
衰度を採用できる。

【００５２】・ アッテネータ１６は加算回路１５とＶ
ＣＯ１０との間に設けることに限定されない。例えばア
ッテネータ１６を増幅回路１２，１４と加算回路１５と
の間に設けてもよい。要するにモータ回転状態信号の減
衰度を複数段階に変更可能であれば足りる。

【００５３】・ アッテネータ１６の減衰度の切替数は
適宜設定できる。例えば減衰度の切替数を２段階、４段
階以上としてもよい。 ・ 判定処理はモータ起動時の度に毎回実行することに
限定されない。前回と今回のモータ起動時刻が近い場合
は、判定処理を省くことができる。例えば前回のモータ
起動時から所定時間（例えば１０分〜１００分の範囲内
の値）経過後、最初のモータ起動時に判定処理を実行す
るようにすればよい。

【００５４】・ 予備発振およびこれに伴う判定処理
は、モータ駆動指令信号の入力時に実行することに限定
されない。モータが停止状態にある状態であればいつも
でよい。例えばモータ起動時期に関係なく所定時間間隔
で予備発振および判定処理を実行してアッテネータ１６
の減衰度を必要に応じて適宜切替え、モータ駆動指令信
号入力時には予備発振および判定処理を実行しない構成
でもよい。この場合、モータ駆動指令信号の入力と共に
直ちにモータを起動させることができ、判定処理のため
の遅れを伴わないので、モータ起動の応答性を高めるこ
とができる。

【００５５】・ 初期遮断周波数を補正するための構成
は、アッテネータを用いる構成に限定されない。要する
に初期遮断周波数を段階的または連続的に変更可能な構
成であれば足りる。例えばマイコンがモータ回転信号
（モータ電流信号）およびモータ駆動電圧信号を入力
し、マイコンが両信号値に基づき計算した出力値をＶＣ
Ｏに対し出力してＶＣＯの発信周波数を制御する構成と
し、アッテネータを使用しない構成とすることもでき
る。例えばマイコンにより制御されるスイッチング素子
のみでも構成できる。

【００５６】前記実施形態から把握される請求項以外の
技術的思想を以下に記載する。請求項１において、前記
補正手段は、モータ駆動指令信号の入力に基づき前記ク
ロック発生手段にクロック信号を予備発振させて前記判
定処理を実行する。この場合、モータ起動の度に予備発
振を伴う判定をするので、パルスエラーが起き難く、し
かも無断な処理を省ける。

【００５７】

【発明の効果】請求項１〜４に記載の発明によれば、モ
ータの回転状態の変化に追従し遮断周波数が変化して正
確なパルス信号を生成でき、しかも前もって初期遮断周
波数が適正であるか否かを判定して適正でないときには
初期遮断周波数を補正するので、製品個々のばらつき等
があっても、パルス信号生成前のモータ起動初期におい
て正確なパルス信号を生成できる。

【００５８】請求項２〜４に記載の発明によれば、上記
効果に加え、モータ駆動電圧が考慮された適正な初期遮
断周波数が設定されるので、バッテリをモータ電源とす
るなどモータ駆動電圧の変化を伴う使用でも、正確なパ
ルス信号を生成できる。

【００５９】請求項３、４に記載の発明によれば、上記
効果に加え、初期遮断周波数の補正にアッテネータを使
用するので、装置が比較的簡単な回路構成で済む。請求
項４に記載の発明によれば、上記効果に加え、モータの
起動の度に補正手段が毎回判定を実行するので、モータ
起動時には常に適正な初期遮断周波数を設定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態におけるパルス生成回路を示す電気
回路図。

【図２】スイッチド・キャパシタ・フィルタの説明図。

【図３】リップルパルス形成回路の電気回路図。

【図４】信号波形図

【図５】特性マップ図。

【図６】信号波形図。

【図７】マイコンのメモリに記憶されたマップ図。

【符号の説明】

１…モータとしての直流モータ、２…回転パルス生成装
置を構成する回転パルス生成回路、３…フィルタ手段と
してのスイッチド・キャパシタ・フィルタ、４…パルス
形成手段としてのリップルパルス成形回路、５…クロッ
ク発生手段としてのクロック発生回路、１６…補正手段
を構成するアッテネータ、１７…補正手段及び制御手段
を構成するスイッチ回路、２０…回転パルス生成装置、
補正手段及び制御手段を構成するマイコン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 蟹江 英之 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機 株式会社内 (72)発明者 石川 仁司 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機 株式会社内 Ｆターム(参考） 2F077 AA43 CC02 TT00 TT65 5H571 BB07 CC01 GG01 JJ02 JJ03 JJ15 JJ25 JJ26 LL14 LL23 LL32

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータからモータ回転数に応じた周波数
   のリップルを有する信号を入力し、該入力信号のノイズ
   を除去するとともに外部からの信号により遮断周波数が
   可変となるフィルタ手段と、 前記フィルタ手段の出力信号を前記モータ回転数に応じ
   た周波数のパルス信号に変換するパルス形成手段と、 前記パルス信号と前記モータの回転状態信号を基にクロ
   ック信号を生成し、該クロック信号を前記フィルタ手段
   に与え前記フィルタ手段の遮断周波数を可変するクロッ
   ク発生手段と、 前記モータの起動前に前記クロック発生手段に前記クロ
   ック信号を予備発振させ、予備発振されたクロック信号
   を基に初期遮断周波数が適正か否かを判定し、適正でな
   い場合に適正な初期遮断周波数となるよう補正をする補
   正手段とを備えるモータの回転パルス生成装置。
2. 【請求項２】 前記回転状態信号はモータ回転信号およ
   びモータ駆動電圧信号に基づく信号であり、 前記補正手段は、前記初期遮断周波数の適正値をモータ
   駆動電圧に応じて複数記憶しており、前記判定時には外
   部から入力したモータ駆動電圧信号を基にモータ駆動電
   圧に応じて適正値を求め、予備発振された初期遮断周波
   数と前記適正値とを比較して初期遮断周波数が適正であ
   るか否かを判定する請求項１に記載のモータの回転パル
   ス生成装置。
3. 【請求項３】 前記補正手段は、前記クロック発生手段
   の入力側前段に前記回転状態信号の減衰度を変更可能に
   設けられたアッテネータと、前記アッテネータの減衰度
   を切替制御する制御手段とを備える請求項２に記載のモ
   ータの回転パルス生成装置。
4. 【請求項４】 前記補正手段は、前記モータの起動の度
   に前記判定処理を毎回実行する請求項１〜３のいずれか
   一項に記載のモータの回転パルス生成装置。