JP2001352778A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】安価な構成で、可聴音ノイズおよび電磁波ノイ
ズの発生を抑えることができるモータ制御装置を提供す
る。 【解決手段】モータＭは、可聴周波数帯域内の所定周波
数のＰＷＭ制御信号に基づいて制御される。このとき発
生する可聴音ノイズは、ノイズ減衰波出力回路４０から
出力されるノイズ減衰波により減衰される。ノイズ減衰
波出力回路４０は、ＰＷＭ制御信号の位相を検出し、そ
の検出した位相と同位相の信号を出力するフォトカップ
ラ４１と、フォトカップラ４１の出力信号の位相を反転
するとともに増幅するアンプ４２と、アンプ４２の出力
信号に基づいて音波（ノイズ減衰波）を発生する圧電ブ
ザー４３とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、たとえば、パワ
ーステアリング装置などに備えられたモータを制御する
ためのモータ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、モータにより油圧ポンプを駆
動して、車両のステアリング機構に結合されたパワーシ
リンダに作動油を供給し、このパワーシリンダから操舵
補助力を発生させるパワーステアリング装置が知られて
いる。このようなパワーステアリング装置では、たとえ
ば、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によりモー
タの回転速度が制御され、このモータ回転速度に応じた
操舵補助力がパワーシリンダから発生される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ＰＷＭ制御の下では、
ＰＷＭ制御回路から出力されるＰＷＭ駆動信号の周波数
（ＰＷＭ周波数）の帯域に応じて２種類のノイズが発生
し得る。すなわち、ＰＷＭ周波数が可聴周波数帯域（２
０Ｈｚ〜２０ｋＨｚ）内の所定の周波数である場合に
は、ＰＷＭ駆動信号が入力されるモータドライバから可
聴音ノイズが発生する。これに対して、ＰＷＭ周波数が
可聴周波数帯域外の高周波数である場合には、ＰＷＭ駆
動信号が入力されるモータ駆動回路から、このモータ駆
動回路に備えられたスイッチング素子のスイッチングに
よる電磁波ノイズが発生する。

【０００４】したがって、ＰＷＭ周波数を可聴周波数帯
域外の高周波数に設定すれば、可聴音ノイズの発生を抑
えることができるが、電磁波ノイズが発生し、車両に搭
載された電子部品などに悪影響を及ぼすおそれがある。
電磁波による悪影響を防止するためには、電子部品内に
電磁波ノイズ除去のための回路を組み込めばよいが、こ
のような回路を各電子部品に組み込むことは、パワース
テアリング装置の大幅なコストアップを招いてしまう。

【０００５】そこで、この発明の目的は、上述の技術的
課題を解決し、安価な構成で、可聴音ノイズおよび電磁
波ノイズの発生を抑えることができるモータ制御装置を
提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段および発明の効果】上記の
目的を達成するための請求項１記載の発明は、可聴周波
数帯域内の所定周波数のパルス信号のパルス幅を変調し
て、モータ（Ｍ）を制御するための制御信号を生成する
制御信号生成手段（１０，２０）と、前記可聴周波数帯
域内の所定周波数とほぼ同じ周波数で、かつ、前記制御
信号と位相がほぼ１８０度ずれたノイズ減衰波を出力す
るノイズ減衰波出力手段（４０，５０，６０）とを含む
ことを特徴とするモータ制御装置である。

【０００７】なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態
における対応構成要素等を表す。以下、この項において
同じである。この発明によれば、ノイズ減衰波出力手段
から出力されるノイズ減衰波により、可聴周波数帯域内
の所定周波数のパルス信号のパルス幅を変調して得られ
る制御信号、すなわちＰＷＭ（Pulse Width Modulatio
n）制御信号に基づいてモータを駆動した際に生じる可
聴音ノイズを減衰させることができる。また、ＰＷＭ制
御信号の周波数が可聴周波数帯域内であるから、モータ
の制御時に電磁波が発生するおそれはなく、モータの周
囲に配置された電子部品などが電磁波の悪影響を受ける
ことを抑制できる。

【０００８】なお、前記ノイズ減衰波出力手段は、たと
えば、前記制御信号生成手段によって生成される制御信
号の位相を検出する位相検出手段（４１，５１，６１）
と、この位相検出手段によって検出された位相を反転し
て反転位相信号を生成する反転位相信号生成手段（４
２，５３，６４）と、この反転位相信号生成手段によっ
て生成された反転位相信号を音波に変換して出力する音
波出力手段（４３，５５，６６）とを含むものであって
もよい。

【０００９】さらに、前記位相検出手段は、前記制御信
号生成手段によって生成される制御信号の位相と同位相
の信号を出力するフォトカップラ（４１）であり、前記
反転位相信号生成手段は、前記フォトカップラの出力信
号の位相を反転するとともに増幅するアンプ（４２）で
あり、前記音波出力手段は、このアンプの出力信号に基
づいて音波を発生する圧電ブザー（４３）であってもよ
い。この場合、ノイズ減衰波出力手段は比較的安価な部
品で構成できるから、ＰＷＭ制御信号の周波数を可聴周
波数帯域外の高周波数に設定し、これにより発生する電
磁波ノイズを除去するための回路を各電子部品に組み込
む構成よりも、モータ制御装置のコストを低く抑えるこ
とができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下では、この発明の実施の形態
を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、この
発明の一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。このモータ制御装置は、たとえば、モ
ータＭにより油圧ポンプを作動させ、この油圧ポンプか
ら発生する油圧により操舵補助を実現する油圧ポンプ式
のパワーステアリング装置に用いられるものであり、Ｃ
ＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを含むマイクロコンピュータ
１０を備えている。マイクロコンピュータ１０は、車両
のステアリングホイールの操舵角などに基づき、可聴周
波数帯域内であってＰＷＭ（Pulse Width Modulation）
制御に使用可能な周波数帯域（２ｋＨｚ〜２０ｋＨｚ）
内の所定周波数（たとえば、４ｋＨｚ）のパルス信号の
パルス幅を変調して出力する。

【００１１】マイクロコンピュータ１０が出力するパル
ス信号は、プリドライバ回路２０に与えられて適当なレ
ベルに増幅される。具体的には、プリドライバ回路２０
は、コレクタ−エミッタ間に電圧が印加されたｎｐｎ型
のトランジスタ２１を備えている。マイクロコンピュー
タ１０から与えられるパルス信号は、トランジスタ２１
のベースにベース電流として与えられており、このベー
ス電流（パルス信号）のハイレベル／ローレベルの切り
替わりに応答してハイレベル／ローレベルに切り替わる
コレクタ電流が取り出されて、プリドライバ回路２０か
ら出力されている。

【００１２】プリドライバ回路２０から出力されるコレ
クタ電流は、ＰＷＭ制御信号として、モータＭに接続さ
れたモータドライバ３０に与えられている。モータドラ
イバ３０は、たとえば、モータＭが三相ブラシレスモー
タである場合、２個のＦＥＴ（Field-Effect Transisto
r）３１の直列回路を３つ並列に接続し、この並列回路
を電源電圧とアースとの間に直列に接続することにより
構成されていて、各直列回路は２個のＦＥＴ間の接続点
３２でモータＭの各相に接続されている。上述のプリド
ライバ回路２０は、モータドライバ３０に備えられてい
るＦＥＴ３１ごとに設けられており、ＦＥＴ３１はプリ
ドライバ回路２０から入力されるＰＷＭ制御信号のレベ
ルに応じてオン／オフする。これにより、モータＭに印
加される電圧が制御され、モータＭのＰＷＭ制御が達成
される。

【００１３】このような可聴周波数帯域内の所定周波数
のＰＷＭ制御信号に基づいてモータＭが制御される構成
では、電磁波ノイズの発生を抑えることはできるが、モ
ータドライバ３０からＦＥＴ３１のスイッチングに起因
した可聴音ノイズが発生するおそれがある。そこで、こ
のモータ制御装置には、可聴音ノイズを減衰させるため
のノイズ減衰波を生成して出力するノイズ減衰波出力回
路４０が備えられている。

【００１４】ノイズ減衰波出力回路４０は、ＰＷＭ制御
信号の位相を検出し、その検出した位相と同位相の信号
を出力するフォトカップラ４１と、フォトカップラ４１
の出力信号の位相を反転するとともに増幅するアンプ
（ＡＭＰ）４２と、アンプ４２の出力信号に基づいて音
波（ノイズ減衰波）を発生する圧電ブザー４３とを備え
ている。フォトカップラ４１は、たとえば、ＰＷＭ制御
信号のレベルに応じてオン／オフする発光ダイオード４
４と、この発光ダイオード４４からの光を受光して電気
信号に変換するフォトトランジスタ４５とで構成でき
る。また、圧電ブザー４３は、モータドライバ３０の近
傍の空間にノイズ減衰波を放出するような位置、言い換
えれば、モータドライバ３０の近傍の空気に振動を与え
ることができる位置に配置されている。

【００１５】この構成により、モータドライバ３０に向
けてＰＷＭ制御信号が出力されると、ＰＷＭ制御信号と
逆位相のノイズ減衰波（位相が１８０度ずれたノイズ減
衰波）が圧電ブザー４３から出力される。モータドライ
バ３０から発生する可聴音ノイズは、ＦＥＴ３１のスイ
ッチングに起因したノイズであり、その位相はＰＷＭ制
御信号に同期しているから、圧電ブザー４３からＰＷＭ
制御信号と逆位相のノイズ減衰波が出力されると、この
ノイズ減衰波がモータドライバ３０の近傍の空間で可聴
音ノイズと足し合わされ、これにより可聴音ノイズが減
衰される。

【００１６】以上のようにこの実施形態によれば、ノイ
ズ減衰波出力回路４０でノイズ減衰波を生成して出力す
ることにより、モータドライバ３０から発生する可聴音
ノイズを減衰させることができる。また、ＰＷＭ制御信
号の周波数（ＰＷＭ周波数）は可聴周波数帯域内である
から、モータＭの制御時に電磁波が発生するおそれはな
く、マイクロコンピュータ１０やその他に車両に搭載さ
れた電子部品が電磁波の悪影響を受けることを抑制でき
る。

【００１７】さらに、ノイズ減衰波出力回路４０は、フ
ォトカップラ４１、アンプ４２および圧電ブザー４３な
どの比較的安価な部品で構成できるから、ＰＷＭ周波数
を可聴周波数帯域外の高周波数に設定し、これにより発
生する電磁波ノイズを除去するための回路を各電子部品
に組み込む構成よりも、モータ制御装置のコストを低く
抑えることができる。なお、上述のノイズ減衰波出力回
路４０に代えて、図２に示す構成のノイズ減衰波出力回
路５０が採用されてもよい。すなわち、モータＭ（モー
タドライバ３０）に関連してマイクロフォン５１を設
け、このマイクロフォン５１で拾った可聴音ノイズをプ
リアンプ（Ｐ−ＡＭＰ）５２で適当に増幅した後、この
増幅された信号を反転回路５３に入力して位相を反転さ
せ、さらにアンプ５４で増幅した後に圧電ブザー５５に
与えることによりノイズ減衰波を出力させてもよい。こ
の場合、可聴音ノイズがノイズ減衰波によって良好に減
衰されるような位置に、圧電ブザー５５を配置すること
が好ましい。

【００１８】また、ノイズ減衰波出力回路４０に代え
て、図３に示す構成のノイズ減衰波出力回路６０が採用
されてもよい。すなわち、マイクロフォン６１で拾った
可聴音ノイズをプリアンプ６２で適当に増幅した後、こ
の増幅された信号を微分回路６３に入力して、可聴音ノ
イズのエッジ成分を取り出すことにより位相を検出す
る。そして、同期回路６４において、微分回路６３で検
出した位相を反転させ、この反転した位相にＰＷＭ周波
数と同じ周波数の信号を同期させることによりブザー駆
動信号を生成し、この生成したブザー駆動信号をアンプ
６５を介して圧電ブザー６６に与えることにより、圧電
ブザー６６からノイズ減衰波を出力させてもよい。

【００１９】さらに、この発明は、上述の実施形態に限
定されず、その他の形態で実施することも可能である。
たとえば、上述の実施形態では、油圧ポンプ式のパワー
ステアリング装置を例にとったが、この発明は、モータ
が発生するトルクを用いて操舵補助を実現する電動パワ
ーステアリング装置など、他の装置に備えられたモータ
を制御するために広く用いることができる。その他、特
許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更
を施すことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態に係るモータ制御装置の
構成を示す回路図である。

【図２】ノイズ減衰波出力回路の他の構成を示す図であ
る。

【図３】ノイズ減衰波出力回路のさらに他の構成を示す
図である。

【符号の説明】 １０ マイクロコンピュータ（制御信号生成手段） ２０ プリドライバ回路（制御信号生成手段） ３０ モータドライバ ４０ ノイズ減衰波出力回路（ノイズ減衰波出力手
段） ４１ フォトカップラ（位相検出手段） ４２ アンプ（反転位相信号生成手段） ４３ 圧電ブザー（音波出力手段） ５０ ノイズ減衰波出力回路（ノイズ減衰波出力手
段） ５１ マイクロフォン（位相検出手段） ５３ 反転回路（反転位相信号生成手段） ５５ 圧電ブザー（音波出力手段） ６０ ノイズ減衰波出力回路（ノイズ減衰波出力手
段） ６１ マイクロフォン（位相検出手段） ６４ 同期回路（反転位相信号生成手段） ６６ 圧電ブザー（音波出力手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】可聴周波数帯域内の所定周波数のパルス信
   号のパルス幅を変調して、モータを制御するための制御
   信号を生成する制御信号生成手段と、 前記可聴周波数帯域内の所定周波数とほぼ同じ周波数
   で、かつ、前記制御信号と位相がほぼ１８０度ずれたノ
   イズ減衰波を出力するノイズ減衰波出力手段とを含むこ
   とを特徴とするモータ制御装置。