JP2006141107A - Motor control system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車のワイパシステム等に使用されるモータの制御技術に関し、特に、モータのロック検出精度の向上とモータ動作の円滑性とを両立し得るモータ制御システムに関する。 The present invention relates to a control technology for a motor used in a wiper system of an automobile, and more particularly to a motor control system capable of achieving both improvement in motor lock detection accuracy and smooth motor operation.
従来より、自動車のワイパシステム等の駆動源として使用されている電磁モータでは、ロックによる過電流防止のため、種々のロック検出方式が用いられている。例えば、特許文献1のモータ制御装置では、パワーウインド用モータにおいて、モータ通電電流が所定の閾値を超えたとき、ロック状態と判断する方式が開示されている。ここでは、モータ通電電流値として、所定時間間隔でサンプリングした電流値の平均値が用いられ、これと予め設定されたロック検出用の閾値とを比較することによりロックの有無を判断している。
2. Description of the Related Art Conventionally, electromagnetic motors used as drive sources for automobile wiper systems and the like employ various lock detection methods to prevent overcurrent due to lock. For example, the motor control device disclosed in
また、回転動作に連動してパルス信号が出力されるモータでは、出力パルスの周波数を用いてモータの速度制御やロック検出が行われる。この場合も、パルス周波数としては、所定個数のパルスによる移動平均値が使用され、この平均値が所定の閾値以下となったとき(パルス間隔が開き周波数が小さくなったとき)、モータロックと判断している。
ところが、このようなロック検出方式では、電流値やパルスのサンプリング個数を多くすると、安定した制御が可能になるものの、ロック検出精度が低下するという問題が生じる。すなわち、サンプリング個数が多いと、平均値におけるノイズ成分の影響が小さくなり、異常値による誤制御が抑えられる反面、ロック判断間隔が長くなると共に、サンプル値の変化が小さくなるため、ロック検出が遅れがちとなる。 However, in such a lock detection method, if the current value or the number of pulse samplings is increased, stable control is possible, but there is a problem that the lock detection accuracy is lowered. In other words, if the number of samples is large, the influence of noise components in the average value is reduced, and erroneous control due to abnormal values can be suppressed. On the other hand, the lock judgment interval becomes longer and the change in the sample value becomes smaller. Tend to.
一方、検出精度を上げるべく、電流値やパルスのサンプリング個数を減らすと、ロック状態をより早く検出できるようにはなるものの、ノイズ成分に反応し易くなり、モータ動作の円滑性が損なわれるという問題が生じる。すなわち、サンプリング個数が少ないと、ロック判断間隔が短く、周波数の変化が平均値に鋭敏に反映されるため、ロック検出は早くなるが、ノイズの影響を受け易くなり、モータ動作に滑らかさを欠く場合がある。 On the other hand, if the current value or the number of pulse samplings is reduced in order to increase the detection accuracy, the locked state can be detected more quickly, but it becomes easier to react to noise components and the smoothness of motor operation is impaired. Occurs. In other words, if the number of samples is small, the lock judgment interval is short and the change in frequency is reflected sharply in the average value, so lock detection is quick, but it is susceptible to noise and lacks smooth motor operation. There is a case.
つまり、ノイズの影響を抑えてモータ動作を円滑にしようとするとロック検出が遅れ、ロック検出を早めようとするとノイズの影響によりモータ動作の円滑性が損なわれる。このため、モータの特性や使用状況に応じて、二律背反的な状況にあるモータ動作とロック検出の何れかを優先させざるを得ず、その改善が求められていた。 That is, if the influence of noise is suppressed to make the motor operation smooth, the lock detection is delayed, and if the lock detection is advanced, the smoothness of the motor operation is impaired due to the influence of noise. For this reason, depending on the characteristics and usage conditions of the motor, priority must be given to either the motor operation or the lock detection in a contradictory situation, and improvement has been demanded.
本発明の目的は、モータのロック検出精度の向上とモータ動作の円滑性とを両立し得るモータ制御システムを提供する。 An object of the present invention is to provide a motor control system capable of achieving both improvement in motor lock detection accuracy and smooth motor operation.
本発明のモータ制御システムは、ON期間とOFF期間を備えたパルス状の波形を有する電圧を印加し、前記電圧のON/OFF比率を変化させることにより印加電圧を実効的に変化させるモータの回転制御を行うモータ制御システムであって、所定の第1サンプリング基準に基づいて、前記モータの回転数に関する第1回転数情報を算出する第1サンプリング手段と、前記第1サンプリング基準とは異なる所定の第2サンプリング基準に基づいて、前記モータの回転数に関する第2回転数情報を算出する第2サンプリング手段と、前記第1回転数情報に基づいて、前記モータに印加される前記電圧のON期間時比率を算出する第1制御Duty算出手段と、前記第2回転数情報に基づいて、前記モータに印加される前記電圧のON期間時比率を算出する第2制御Duty算出手段と、前記第1制御Duty算出手段によって算出された第1制御Duty値と、前記第2制御Duty算出手段によって算出された第2制御Duty値とを比較する制御Duty比較手段と、前記制御Duty比較手段における比較結果に基づいて、前記第1及び第2制御Duty値のうち何れか一方を選択して前記モータの回転制御を行う駆動制御手段とを有することを特徴とする。 The motor control system of the present invention applies a voltage having a pulse waveform having an ON period and an OFF period, and rotates the motor to effectively change the applied voltage by changing the ON / OFF ratio of the voltage. A motor control system for performing control, wherein a first sampling means for calculating first rotational speed information related to the rotational speed of the motor based on a predetermined first sampling standard, and a predetermined different from the first sampling standard Second sampling means for calculating second rotation speed information related to the rotation speed of the motor based on a second sampling standard, and an ON period of the voltage applied to the motor based on the first rotation speed information First control duty calculation means for calculating a ratio, and second control duty calculation for calculating a ratio during the ON period of the voltage applied to the motor based on the second rotation speed information Means, control duty comparison means for comparing the first control duty value calculated by the first control duty calculation means and the second control duty value calculated by the second control duty calculation means, and the control duty Drive control means for selecting one of the first and second control duty values based on the comparison result in the comparison means and controlling the rotation of the motor.
前記モータ制御システムにあっては、いわゆるPWM制御が実行されるモータにおいて、サンプリング基準を異にする2種類の回転数情報に基づいて2個のPWM Duty値を算出し、両者の比較の結果、現在のモータの状況に合ったDuty値を選択してモータの回転制御を行う。このため、モータロック時には、それをいち早く検出可能なサンプリング基準を使用してDuty値を設定し、通常動作時には、ノイズによる攪乱が少ないサンプリング基準を使用してDuty値を設定することが可能となる。従って、迅速なロック対応と安定したモータ駆動制御とを両立させることができ、モータのロック検出精度の向上と共に、滑らかなモータ動作制御が可能となる。 In the motor control system, in a motor in which so-called PWM control is executed, two PWM duty values are calculated based on two types of rotation speed information with different sampling standards, and as a result of comparison between the two, Rotation control of the motor is performed by selecting a duty value that matches the current motor status. For this reason, when the motor is locked, it is possible to set the duty value using a sampling standard that can detect it quickly, and during normal operation, it is possible to set the duty value using a sampling standard that is less disturbed by noise. . Accordingly, it is possible to achieve both quick locking and stable motor drive control, and it is possible to improve motor lock detection accuracy and to perform smooth motor operation control.
前記モータ制御システムにおいて、前記モータの回転に伴ってパルス信号を出力する回転数検出手段を設けると共に、前記第1サンプリング手段によって、前記パルス信号の少なくとも2個以上のパルスを用いて前記パルス信号の周波数を算出し、該周波数に基づいて前記第1回転数情報として第1周波数データを形成し、前記第2サンプリング手段によって、前記第1回転数情報よりも多い個数の前記パルス信号のパルスを用いて前記パルス信号の周波数を算出し、該周波数に基づいて前記第2回転数情報として第2周波数データを形成し、前記第1制御Duty算出手段によって、前記第1周波数データに基づいて前記第1制御Duty値を算出し、前記第2制御Duty算出手段によって、前記第2周波数データに基づいて前記第2制御Duty値を算出し、前記第1制御Duty値が前記第2制御Duty値より小さい場合には、前記駆動制御手段が前記第1制御Duty値を選択して前記モータの回転制御を行うようにしても良い。この場合、前記第1制御Duty値が前記第2制御Duty値以上の場合には、前記駆動制御手段は、前記第2制御Duty値を選択して前記モータの回転制御を行うようにしても良い。 In the motor control system, a rotation speed detection unit that outputs a pulse signal as the motor rotates is provided, and at least two pulses of the pulse signal are used by the first sampling unit. A frequency is calculated, first frequency data is formed as the first rotation speed information based on the frequency, and a larger number of pulses of the pulse signal than the first rotation speed information are used by the second sampling means. The frequency of the pulse signal is calculated, second frequency data is formed as the second rotation speed information based on the frequency, and the first control duty calculation means calculates the first frequency based on the first frequency data. A control duty value is calculated, and the second control duty value calculation means calculates the second control duty value based on the second frequency data; When the first control duty value is smaller than the second control duty value, the drive control means may select the first control duty value and control the rotation of the motor. In this case, when the first control duty value is greater than or equal to the second control duty value, the drive control means may select the second control duty value and perform rotation control of the motor. .
本発明の他のモータ制御システムは、ON期間とOFF期間を備えたパルス状の波形を有する電圧を印加し、前記電圧のON/OFF比率を変化させることにより印加電圧を実効的に変化させるモータの回転制御を行うモータ制御システムであって、所定の第1サンプリング基準に基づいて、前記モータの回転数に関する第1回転数情報を算出する第1サンプリング手段と、前記第1サンプリング基準とは異なる所定の第2サンプリング基準に基づいて、前記モータの回転数に関する第2回転数情報を算出する第2サンプリング手段と、前記第1回転数情報と予め設定された所定の閾値とを比較する閾値比較手段と、前記閾値比較手段における比較結果に基づいて、前記第1及び第2回転数情報のうち何れか一方を選択して前記モータに印加される前記電圧のON期間時比率を設定し、前記モータの回転制御を行う駆動制御手段とを有することを特徴とする。 Another motor control system of the present invention applies a voltage having a pulse-like waveform having an ON period and an OFF period, and changes the ON / OFF ratio of the voltage to effectively change the applied voltage. And a first sampling means for calculating first rotational speed information related to the rotational speed of the motor based on a predetermined first sampling standard, and the first sampling standard is different from the first sampling standard. Based on a predetermined second sampling standard, a second sampling means for calculating second rotational speed information related to the rotational speed of the motor, and a threshold comparison for comparing the first rotational speed information with a predetermined threshold value set in advance. And the voltage applied to the motor by selecting one of the first and second rotational speed information based on the comparison result in the threshold value comparing means and the threshold value comparing means Set the ON period time ratio, and having a drive control means for controlling the rotation of the motor.
前記モータ制御システムにあっては、いわゆるPWM制御が実行されるモータにおいて、サンプリング基準を異にする2種類の回転数情報を取得し、その一方と所定の閾値との比較の結果、現在のモータの状況に合ったDuty値を選択してモータの回転制御を行う。このため、モータロックの検出に際しては、それをいち早く検出可能なサンプリング基準を使用した回転数情報とロック判断用の閾値を比較してDuty値を設定し、通常動作時には、ノイズによる攪乱が少ないサンプリング基準を使用した回転数情報に基づいてDuty値を設定することが可能となる。従って、迅速なロック対応と安定したモータ駆動制御とを両立させることができ、モータのロック検出精度の向上と共に、滑らかなモータ動作制御が可能となる。 In the motor control system, in a motor in which so-called PWM control is executed, two types of rotation speed information with different sampling standards are acquired, and as a result of comparing one of them with a predetermined threshold, the current motor Rotation control of the motor is performed by selecting the duty value that matches the situation. For this reason, when detecting motor lock, the duty value is set by comparing the rotation speed information using the sampling standard that can detect it quickly and the threshold value for lock determination, and sampling with less disturbance due to noise during normal operation It becomes possible to set the duty value based on the rotation speed information using the reference. Accordingly, it is possible to achieve both quick locking and stable motor drive control, and it is possible to improve motor lock detection accuracy and to perform smooth motor operation control.
前記モータ制御システムにおいて、前記第1回転数情報が前記閾値より小さい場合には、前記駆動制御手段は、前記第1回転数情報を選択して前記電圧のON期間時比率を設定するようにしても良い。 In the motor control system, when the first rotation speed information is smaller than the threshold value, the drive control means selects the first rotation speed information and sets the ON period ratio of the voltage. Also good.
本発明のモータ制御システムによれば、いわゆるPWM制御が実行されるモータにおいて、サンプリング基準を異にする2種類の回転数情報に基づいて2個のPWM Duty値を算出し、両者の比較の結果、現在のモータの状況に合ったDuty値を選択してモータの回転制御を行うので、モータロック時には、それをいち早く検出可能なサンプリング基準を使用してDuty値を設定し、通常動作時には、ノイズによる攪乱が少ないサンプリング基準を使用してDuty値を設定することが可能となる。従って、迅速なロック対応と安定したモータ駆動制御とを両立させることができ、モータのロック検出精度の向上と共に、滑らかなモータ動作制御が可能となる。 According to the motor control system of the present invention, in a motor in which so-called PWM control is executed, two PWM duty values are calculated based on two types of rotation speed information with different sampling standards, and the result of comparison between the two values. Since the rotation control of the motor is performed by selecting the duty value that matches the current motor status, when the motor is locked, the duty value is set using a sampling standard that can be detected quickly, and during normal operation, the noise is set. It is possible to set the Duty value by using a sampling standard with less disturbance by. Accordingly, it is possible to achieve both quick locking and stable motor drive control, and it is possible to improve motor lock detection accuracy and to perform smooth motor operation control.
本発明の他のモータ制御システムによれば、いわゆるPWM制御が実行されるモータにおいて、サンプリング基準を異にする2種類の回転数情報を取得し、その一方と所定の閾値との比較の結果、現在のモータの状況に合ったDuty値を選択してモータの回転制御を行うので、モータロックの検出に際しては、それをいち早く検出可能なサンプリング基準を使用した回転数情報とロック判断用の閾値を比較してDuty値を設定し、通常動作時には、ノイズによる攪乱が少ないサンプリング基準を使用した回転数情報に基づいてDuty値を設定することが可能となる。従って、迅速なロック対応と安定したモータ駆動制御とを両立させることができ、モータのロック検出精度の向上と共に、滑らかなモータ動作制御が可能となる。 According to another motor control system of the present invention, in a motor in which so-called PWM control is executed, two types of rotation speed information with different sampling standards are acquired, and as a result of comparing one of them with a predetermined threshold value, Since the motor rotation control is performed by selecting the duty value that matches the current motor status, when detecting the motor lock, the rotation speed information using the sampling standard that can detect it quickly and the threshold value for lock determination In comparison, the duty value is set, and during normal operation, the duty value can be set based on rotation speed information using a sampling standard with less disturbance due to noise. Accordingly, it is possible to achieve both quick locking and stable motor drive control, and it is possible to improve motor lock detection accuracy and to perform smooth motor operation control.
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施例1であるモータ制御システムの構成を示すブロック図である。モータ1は、自動車のワイパシステムの駆動源として使用され、バッテリ2から電源が供給される。モータ1は、CPU3,回転数検出手段4及びROM11を備えた図1のモータ制御システムによって駆動制御される。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a motor control system that is
モータ1には、ホールICを用いた回転数検出手段4が設けられている。回転数検出手段4からは、モータ1の回転に伴ってパルス信号が出力されCPU3に送られる。CPU3では、送られてきたパルス信号の周波数(モータ回転周波数)を算出し、その値からモータ1の回転数や回転状態が検出される。
The
CPU3には、モータ回転周波数に基づいてモータ1をフィードバック制御するモータ駆動制御部(駆動制御手段)5が設けられている。モータ1に対しては、印加電圧のパルス幅のON/OFF比率を変化させて駆動制御を行うPWM制御(Pulse Width Modulation:パルス幅変調)が実行され、電源電圧をON/OFFさせることにより印加電圧を実効的に変化させてモータ1への供給電流量を制御する。PWM制御に際し、モータ駆動制御部5はパルス電圧のON期間の時比率(Duty)を設定し、駆動出力回路6に制御信号を送出する。駆動出力回路6は、この制御信号を受けて、設定されたDutyのパルス電圧をモータ1に印加し、これによりモータ1の回転数が適宜制御される。
The
一方、CPU3には、モータ回転周波数を所定個数サンプリングしてその移動平均値を求める周波数サンプリング部7が設けられている。周波数サンプリング部7は回転数検出手段4と接続されており、モータ1の回転に伴って、回転数検出手段4からパルス信号(モータパルス)が入力される。周波数サンプリング部7内には、ロック検出用の周波数データを作成するロック検出用データサンプリング部(第1サンプリング手段)7aと、通常制御用の周波数データを作成する回転制御用データサンプリング部(第2サンプリング手段)7bとが設けられている(以下、各データサンプリング部7a,7bは、サンプリング部7a,サンプリング部7bと略記する)。
On the other hand, the
両サンプリング部7a,7bでは、データサンプリング時のフィルタ長が異なっている。ここでは、サンプリング部7bの方がフィルタ長が長く設定されており、周波数データ作成時の使用パルス個数(パルスサンプリング数)がサンプリング部7bの方が多くなる。各サンプリング部7a,7bでは、回転数検出手段4から出力されるパルス信号から、予め設定された個数のパルスを取り(例えば、7a:2個,7b:12個)、その平均値を算出し、周波数データFa,Fbを作成する。周波数データFaは、サンプリング部7a作成のデータを意味し、第1周波数データ(第1回転数情報)となる。周波数データFbは、サンプリング部7b作成のデータを意味し、第2周波数データ(第2回転数情報)となる。なお、周波数データFa,Fbには、パルスを1個ずつずらしながら算出した移動平均値が用いられる。
Both
サンプリング部7aの後段には、ロック検出用の周波数データから、ロック検出に使用するPWM Duty値を算出する第1制御Duty算出部(第1制御Duty算出手段)8が設けられている。第1制御Duty算出部8は、サンプリング部7aから、フィルタ長の短いロック検出用の周波数データを取得し、ROM(記憶手段)11内に格納された制御マップ12を参照して、ロック検出用の第1制御Duty値D1を算出する。
A first control duty calculation unit (first control duty calculation means) 8 that calculates a PWM duty value used for lock detection from the frequency data for lock detection is provided at the subsequent stage of the
制御マップ12には、ロック時の電流量を抑えるべく、マグネットの減磁防止やスイッチング素子の電流容量などの観点から設定されたMax. Dutyマップ(図6)が設けられている。Max. Dutyマップには、モータ1がロック状態(モータ回転周波数=0)となったときのMax. Duty値(D0)と、D0に周波数をパラメータとする所定の係数を乗じて求めたMax. Dutyの周波数対応値が格納されている。第1制御Duty算出部8は、サンプリング部7aから取得した周波数データに基づき、このMax. Dutyマップを参照してD1を設定する。
The
サンプリング部7bの後段には、回転制御用の周波数データから、通常制御用のPWM Duty値を算出する第2制御Duty算出部9(第2制御Duty算出手段)が設けられている。第1制御Duty算出部9は、サンプリング部7bから、フィルタ長の長い通常制御用の周波数データを取得し、制御マップ12中に設けられた前記Max. Dutyマップを参照して、第2制御Duty値D2を算出する。
A second control duty calculation unit 9 (second control duty calculation unit) that calculates a PWM duty value for normal control from frequency data for rotation control is provided at the subsequent stage of the
第1及び第2制御Duty算出部8,9の後段には、制御Duty比較部(制御Duty比較手段)10が設けられている。制御Duty比較部10は、第1及び第2制御Duty算出部8,9から、第1及び第2制御Duty値D1,D2を取得し、両者の大小を比較する。そして、後述する判断処理の結果、ロック発生と判断した場合には、制御Duty比較部10は、モータ駆動制御部5に対し、PWM Duty値をD1以下とする旨の指示を行う。一方、ロック状態にないと判断した場合には、モータ駆動制御部5に対し、PWM Duty値をD2とする旨の指示を行う。
A control duty comparison unit (control duty comparison means) 10 is provided following the first and second control
図2は、図1の制御システムにおける制御処理手順を示すフローチャートである。図2の制御処理は、自動車のイグニッションキーがONされると開始され、そこではまず、フィルタ長の短い(サンプリング個数の少ない)サンプリング部7aにて、周波数データFaを算出する(ステップS1)。周波数データFaを算出した後、ステップS2に進み、第1制御Duty算出部8にて第1制御Duty値D1を求める。第1制御Duty算出部8は、周波数データFaに基づき、制御マップ12を参照して第1制御Duty値D1を算出する。
FIG. 2 is a flowchart showing a control processing procedure in the control system of FIG. The control process of FIG. 2 is started when the ignition key of the automobile is turned on. First, the frequency data Fa is calculated by the
D1算出の後、ステップS3に進み、フィルタ長の長い(サンプリング個数の多い)サンプリング部7bにて、周波数データFbを算出する。周波数データFbを算出した後、ステップS4に進み、第2制御Duty算出部9にて第2制御Duty値D2を求める。第2制御Duty算出部9は、周波数データFbに基づき、制御マップ12を参照して第2制御Duty値D2を算出する。なお、ステップS1,S2の処理とステップS3,S4の処理は何れを先に行っても良く、両処理を同時並行して行っても良い。
After calculating D1, the process proceeds to step S3, where the frequency data Fb is calculated by the
第1及び第2制御Duty値D1,D2を求めた後、ステップS5に進み、制御Duty比較部10により両Duty値D1,D2を比較する。ここで、モータ1がロック状態に近付くと、モータ回転周波数が急激に低下し、その影響はフィルタ長の短い周波数データにいち早く表れる。図3は時間経過と周波数データとの関係をパルスサンプリング数毎に示した表、図4は図3の表を線図にて示したグラフ図、図5はモータパルスと電流値及びモータトルクとの関係を示すグラフ図である。
After obtaining the first and second control duty values D1, D2, the process proceeds to step S5, where the control
図3,4において、例えば、モータ回転数低下の一基準として「320Hz」を閾値とし、それより小さい値のモータ回転周波数が検知される時点を見ると、パルスサンプリング数が2個の場合は、A点でモータ回転周波数が312Hzとなっており、0.2028秒の時点でそれを検知できる。これに対し、パルスサンプリング数が12個の場合は、A点ではモータ回転周波数は429Hz(閾値までの差:117Hz)であり、モータ回転数の低下は検知できない。この場合は、0.2269秒(B点)で初めてそれを検知でき、両者の間には時間的に0.0241秒の差がある。同様に、モータ回転周波数が320Hz未満となるのは、パルスサンプリング数が3,4個の場合は0.2067秒、6個の場合は0.2114秒の時点となる。つまり、周波数データは、パルスサンプリング数が少ないほどモータの回転数変化に鋭敏に反応し、サンプリング数が少ない方がモータロックをより早く検出できる。 In FIGS. 3 and 4, for example, when “320 Hz” is used as a threshold value as a reference for lowering the motor rotation speed and a motor rotation frequency with a smaller value is detected, when the number of pulse sampling is 2, At point A, the motor rotation frequency is 312 Hz, which can be detected at 0.2028 seconds. On the other hand, when the number of pulse samplings is 12, the motor rotation frequency is 429 Hz (difference to the threshold: 117 Hz) at point A, and a decrease in the motor rotation number cannot be detected. In this case, it can be detected for the first time at 0.2269 seconds (point B), and there is a time difference of 0.0241 seconds between them. Similarly, the motor rotation frequency is less than 320 Hz when the number of pulse samplings is 3 or 4 at 0.2067 seconds, and when it is 6 at 0.2114 seconds. That is, the frequency data is more sensitive to changes in the motor rotation speed as the number of pulse samplings is smaller, and the motor lock can be detected earlier when the number of samplings is smaller.
一方、図5を見ると、A→Bの0.0241秒の間もモータ電流量は増大し、A点では電流量が23A以下であるのに対し、B点では約32Aに増大する。この場合、モータ1の許容電流量を例えば30Aとすると、A点でロックを検出しDutyを抑制すれば、モータ1の電流量を30A以下に十分抑えることができる。ところが、B点でロックを検出したのでは、既に電流量は30Aを超えており、モータ電流を許容値以下に抑えることはできない。パルスサンプリング数が12個の場合、A点でロックを検出しようとすると、モータ回転周波数が430Hzの時点でロック検出と判断する必要が生じ、より高い周波数からDutyを抑制しなければならず、通常制御が可能な領域が狭くなり、制御の自由度が低下する。
On the other hand, as shown in FIG. 5, the motor current amount increases during 0.0241 seconds from A to B. The current amount is 23 A or less at point A, but increases to about 32 A at point B. In this case, if the allowable current amount of the
また、Max. Dutyマップでは、周波数が小さくなるとMax. Duty値も小さくなる。図6はMax. Dutyマップの一例を示す説明図である。図6のMax. DutyマップはROM11に格納されており、モータ1がロックしモータ回転周波数が0Hzとなったとき、電源電圧値に応じてDuty最大値を60〜80%に抑制するようになっている。例えば、電源電圧が13.5Vを超え14.0V以下の場合にモータ1がロックしたときは、Dutyの最大値は65%に絞られる。
In the Max. Duty map, the Max. Duty value decreases as the frequency decreases. FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of the Max. Duty map. The Max. Duty map of FIG. 6 is stored in the
モータ回転数が急減する場面では、モータ回転周波数の低下に伴ってMax. Duty値も小さくなり、その際、パルスサンプリング数からD1がD2より小さくなる。例えば、前述の例で言えば、電源電圧が13.5Vを超え14.0V以下とすると、A点でのD1は図6に示すように88Hz、D2は95Hzとなり、D1はD2よりも小さくなる。そこで、ステップS5では、D1がD2よりも小さくなった場合(D1<D2)、制御Duty比較部10はロック発生と判断し、ステップS6に進む。ステップS6では、モータ1のPWM Duty値を、D2の値にかかわらず、D1以下に設定する。この際、モータ駆動制御部5は、制御Duty比較部10の比較結果に基づき、ロック発生によりモータ1に過大電流が流れないようにPWM Duty値をD1以下に設定し、その旨を駆動出力回路6に指示する。
In a scene where the motor rotation speed rapidly decreases, the Max. Duty value also decreases as the motor rotation frequency decreases. At this time, D1 becomes smaller than D2 from the pulse sampling number. For example, in the above example, if the power supply voltage exceeds 13.5 V and is 14.0 V or less, D1 at point A is 88 Hz and D2 is 95 Hz as shown in FIG. 6, and D1 is smaller than D2. Therefore, in step S5, when D1 becomes smaller than D2 (D1 <D2), the control
PWM Duty値をD1以下に設定した後、ステップS8に進み、D1を最大値とするPWM Duty値を出力してルーチンを抜ける。すなわち、駆動出力回路6では前述の指示を受け、PWM Duty値をD1以下に抑えてモータ1を駆動させる。これにより、モータ1は、ロック状態に対応した制御形態で駆動される。
After setting the PWM duty value to be equal to or less than D1, the process proceeds to step S8, where the PWM duty value having D1 as the maximum value is output and the routine is exited. That is, the drive output circuit 6 receives the above instruction and drives the
一方、ステップS5にて、D1がD2以上の場合(D1≧D2)は、制御Duty比較部10はロックは発生していないと判断し、ステップS7に進んでPWM Duty値をD2に設定する。そして、ステップS8に進み、D2をPWM Duty値として出力してルーチンを抜ける。
On the other hand, if D1 is greater than or equal to D2 in step S5 (D1 ≧ D2), the control
このように、本発明のモータ制御システムでは、モータ回転周波数をフィルタ長の異なる2つのサンプリング部7a,7bにて算出し、両者で算出された周波数データを比較しつつ、モータ1の駆動制御を行う。このため、モータロック時には、それをいち早く検出可能なフィルタ長の短いサンプリング部7aの周波数データに基づき、迅速なロック対応が可能となる。一方、通常動作時には、フィルタ長の長いサンプリング部7bの周波数データに基づいて駆動制御が行われるため、周波数データがノイズによって攪乱されることが少なく、安定したモータ駆動制御が可能となる。従って、当該モータ制御システムによれば、モータのロック検出精度の向上が図られると共に、滑らかなモータ動作制御が可能となる。
Thus, in the motor control system of the present invention, the motor rotation frequency is calculated by the two
なお、ステップS5においてD1とD2の値の差を取り、その値が所定値以上になった場合は、ロック発生と判断するようにしても良い。D1とD2の差を用いて制御を行うことにより、D1がノイズ等の影響を受けて特異的に小さくなった場合でも、ロック判断が留保される。すなわち、D1に多少の乱れが生じても直ちにロック発生とは判断されず、、ノイズの影響を避けることができ、より安定した駆動制御が可能となる。 Note that the difference between the values of D1 and D2 is taken in step S5, and if the value exceeds a predetermined value, it may be determined that a lock has occurred. By performing control using the difference between D1 and D2, even when D1 is specifically reduced due to the influence of noise or the like, the lock determination is retained. That is, even if some disturbance occurs in D1, it is not immediately determined that a lock has occurred, and the influence of noise can be avoided, and more stable drive control can be achieved.
また、前述の例では、D1とD2を同じマップから求めているが、D1をロック検出用マップ、D2をD1とは別途設けた通常制御用マップから求めても良い。さらに、D1とD2を、マップではなく、演算式を用いて求めても良い。 In the above example, D1 and D2 are obtained from the same map, but D1 may be obtained from a lock detection map and D2 may be obtained from a normal control map provided separately from D1. Furthermore, D1 and D2 may be obtained using an arithmetic expression instead of a map.
図7は、本発明の実施例2であるモータ制御システムの構成を示すブロック図である。図7のシステムでは、実施例1におけるDuty値の比較に代えて、周波数データFa,Fbを直接用い、閾値との比較によりロック判断を行う。なお、以下の実施例では、実施例1と同様の部分等については同一の符号を付し、その説明は省略する。
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a motor control system that is
図7のシステムにおいては、サンプリング部7bの後段にロック検出部(閾値比較手段)13が設けられている。このロック検出部13では、ROM11に格納されたロック検出用の周波数である閾値Fsと周波数データFbとが比較される。閾値Fsとしては、周波数データFaから見てロック発生と見なし得る周波数が設定され、FaがFsとなった時点でモータロックと判断すれば、その時点でPWM Dutyを所定値以下に抑制することにより、ロック電流を最大許容電流以下に抑えることができる。
In the system of FIG. 7, a lock detection unit (threshold comparison means) 13 is provided after the
図8は、図7の制御システムにおける制御処理手順を示すフローチャートである。図7の制御処理も、自動車のイグニッションキーがONされると開始され、そこではまず、フィルタ長の短いサンプリング部7aにて、周波数データFaを算出する(ステップS11)。次に、ステップS12にて、フィルタ長の長いサンプリング部7bにて、周波数データFbを算出する。ステップS11,S12の処理は何れを先に行っても良く、両処理を同時並行して行っても良い。
FIG. 8 is a flowchart showing a control processing procedure in the control system of FIG. The control process of FIG. 7 is also started when the ignition key of the automobile is turned on. First, the frequency data Fa is calculated by the
周波数データFa,Fbを算出した後、ステップS13に進み、ロック検出部13にて周波数データFaと閾値Fsとを比較する。この際、FaがFs未満となった場合(Fa<Fs)には、ロック発生と判断し、ステップS14に進む。ステップS14では、Faに基づき、図6のMax. Dutyマップを参照してPWM Dutyを設定する。すなわち、モータ駆動制御部5は、ROM11内の制御マップ12を参照して、ロック時対応のMax. Duty値を設定する。
After calculating the frequency data Fa and Fb, the process proceeds to step S13, and the
これらの処理を実施例1の例で見ると、例えば、閾値Fsを320Hzと設定すると、Faが320Hz未満となる時点(少なくともA点)でロック発生と判断される(ステップS13)。そして、その際のFbの値にかかわらず、Faに基づいてMax. Dutyマップが参照され、Max. Dutyが88Hzに設定される(ステップS14)。この際、Fbは429Hzであり、閾値Fsには至っておらず、Fbのみではまだロック発生は検出できない。 Looking at these processes in the example of the first embodiment, for example, if the threshold value Fs is set to 320 Hz, it is determined that a lock has occurred when Fa becomes less than 320 Hz (at least point A) (step S13). Regardless of the value of Fb at that time, the Max. Duty map is referred to based on Fa, and Max. Duty is set to 88 Hz (step S14). At this time, Fb is 429 Hz, the threshold value Fs has not been reached, and the occurrence of lock cannot be detected with Fb alone.
このようにしてMax. Dutyを設定した後、ステップS15に進み、その値を最大値とするPWM Duty値を出力してルーチンを抜ける。これにより、駆動出力回路6は、PWM Duty値を設定されたMax. Duty値以下に抑え、モータ1をロック状態に対応した制御形態で駆動させる。
After setting Max. Duty in this way, the process proceeds to step S15, where a PWM Duty value having the maximum value is output and the routine is exited. As a result, the drive output circuit 6 keeps the PWM duty value below the set Max. Duty value and drives the
一方、ステップS13にて、FaがFs以上の場合(Fa≧Fs)には、ロック未発生と判断し、ステップS16に進む。ステップS14では、Fbに基づき、図6のMax. Dutyマップを参照してPWM Dutyを設定する。なお、この場合も、FbとFaとで制御マップを使い分けても良い。ステップS14にてPWM Duty値を設定した後、ステップS15に進み、その値を出力してルーチンを抜ける。 On the other hand, if Fa is greater than or equal to Fs in step S13 (Fa ≧ Fs), it is determined that no lock has occurred, and the process proceeds to step S16. In step S14, the PWM duty is set based on Fb with reference to the Max. Duty map of FIG. In this case, the control map may be properly used for Fb and Fa. After setting the PWM duty value in step S14, the process proceeds to step S15 to output the value and exit the routine.
本発明は前記実施例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言うまでもない。
例えば、前述の実施例では、本発明を自動車のワイパシステム用モータに適用した例を示したが、本発明の適用対象はこれには限定されず、窓やドアを駆動するモータ、或いは他の車載モータや、寒冷地にて使用されるポンプ等に使用されるモータなど、種々のモータに適用可能である。また、前述実施例にて挙げた数値や図6のテーブルなどはあくまでも一例であり、本発明がこれらの数値に限定されないことは言うまでもない。
It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
For example, in the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to a motor for a wiper system of an automobile has been shown. The present invention can be applied to various motors such as on-vehicle motors and motors used in pumps used in cold regions. Further, the numerical values given in the above-described embodiment and the table of FIG. 6 are merely examples, and it goes without saying that the present invention is not limited to these numerical values.
さらに、前述の実施例では、モータ回転周波数を用いてロック検出処理を行う例を示したが、モータ回転数の低下を検知できる方法であれば、例えば、回転数のアナログ値を用いることもできる。この場合、フィルタの長短はサンプリング時間の長短となり、サンプリング部7aでは短い時間でのモータ回転数の移動平均値が用いられる。
Furthermore, in the above-described embodiment, an example in which the lock detection process is performed using the motor rotation frequency is shown. However, for example, an analog value of the rotation speed can be used as long as the method can detect a decrease in the motor rotation speed. . In this case, the length of the filter is the length of the sampling time, and the
1 モータ
2 バッテリ
3 CPU
4 回転数検出手段
5 モータ駆動制御部(駆動制御手段)
6 駆動出力回路
7 周波数サンプリング部
7a ロック検出用データサンプリング部(第1サンプリング手段)
7b 回転制御用データサンプリング部(第2サンプリング手段)
8 第1制御Duty算出部(第1制御Duty算出手段)
9 第2制御Duty算出部(第2制御Duty算出手段)
10 制御Duty比較部(制御Duty比較手段)
11 ROM
12 制御マップ
13 ロック検出部(閾値比較手段)
D1 第1制御Duty値
D2 第2制御Duty値
Fa 周波数データ(第1周波数データ;第1回転数情報)
Fb 周波数データ(第2周波数データ;第2回転数情報)
Fs 閾値
1
4 Rotational speed detection means 5 Motor drive control section (drive control means)
6 Drive
7b Data sampling section for rotation control (second sampling means)
8 1st control duty calculation part (1st control duty calculation means)
9 Second control duty calculation unit (second control duty calculation means)
10 Control Duty Comparison Unit (Control Duty Comparison Unit)
11 ROM
12
D1 First control duty value D2 Second control duty value Fa Frequency data (first frequency data; first rotation speed information)
Fb frequency data (second frequency data; second rotation speed information)
Fs threshold
Claims (5)
所定の第1サンプリング基準に基づいて、前記モータの回転数に関する第1回転数情報を算出する第1サンプリング手段と、
前記第1サンプリング基準とは異なる所定の第2サンプリング基準に基づいて、前記モータの回転数に関する第2回転数情報を算出する第2サンプリング手段と、
前記第1回転数情報に基づいて、前記モータに印加される前記電圧のON期間時比率を算出する第1制御Duty算出手段と、
前記第2回転数情報に基づいて、前記モータに印加される前記電圧のON期間時比率を算出する第2制御Duty算出手段と、
前記第1制御Duty算出手段によって算出された第1制御Duty値と、前記第2制御Duty算出手段によって算出された第2制御Duty値とを比較する制御Duty比較手段と、
前記制御Duty比較手段における比較結果に基づいて、前記第1及び第2制御Duty値のうち何れか一方を選択して前記モータの回転制御を行う駆動制御手段とを有することを特徴とするモータ制御システム。 A motor control system that performs rotation control of a motor that effectively changes the applied voltage by applying a voltage having a pulsed waveform with an ON period and an OFF period and changing the ON / OFF ratio of the voltage. And
First sampling means for calculating first rotational speed information relating to the rotational speed of the motor based on a predetermined first sampling criterion;
Second sampling means for calculating second rotational speed information relating to the rotational speed of the motor based on a predetermined second sampling standard different from the first sampling standard;
First control duty calculation means for calculating an ON period ratio of the voltage applied to the motor based on the first rotation speed information;
Second control duty calculation means for calculating an ON period ratio of the voltage applied to the motor based on the second rotation speed information;
Control duty comparison means for comparing the first control duty value calculated by the first control duty calculation means with the second control duty value calculated by the second control duty calculation means;
Motor control, comprising: drive control means for selecting one of the first and second control duty values based on a comparison result in the control duty comparison means and performing rotation control of the motor. system.
前記モータの回転に伴ってパルス信号を出力する回転数検出手段を設けると共に、
前記第1サンプリング手段は、前記パルス信号の少なくとも2個以上のパルスを用いて前記パルス信号の周波数を算出し、該周波数に基づいて、前記第1回転数情報として、第1周波数データを形成し、
前記第2サンプリング手段は、前記第1回転数情報よりも多い個数の前記パルス信号のパルスを用いて前記パルス信号の周波数を算出し、該周波数に基づいて、前記第2回転数情報として、第2周波数データを形成し、
前記第1制御Duty算出手段は、前記第1周波数データに基づいて、前記第1制御Duty値を算出し、
前記第2制御Duty算出手段は、前記第2周波数データに基づいて、前記第2制御Duty値を算出し、
前記駆動制御手段は、前記第1制御Duty値が前記第2制御Duty値より小さい場合には、前記第1制御Duty値を選択して前記モータの回転制御を行うことを特徴とするモータ制御システム。 The motor control system according to claim 1,
While providing a rotation speed detection means for outputting a pulse signal with the rotation of the motor,
The first sampling means calculates a frequency of the pulse signal using at least two pulses of the pulse signal, and forms first frequency data as the first rotation speed information based on the frequency. ,
The second sampling means calculates a frequency of the pulse signal using a larger number of pulses of the pulse signal than the first rotation speed information, and based on the frequency, as the second rotation speed information, Form two frequency data,
The first control duty calculation means calculates the first control duty value based on the first frequency data,
The second control duty calculation means calculates the second control duty value based on the second frequency data,
When the first control duty value is smaller than the second control duty value, the drive control means selects the first control duty value and controls the rotation of the motor. .
所定の第1サンプリング基準に基づいて、前記モータの回転数に関する第1回転数情報を算出する第1サンプリング手段と、
前記第1サンプリング基準とは異なる所定の第2サンプリング基準に基づいて、前記モータの回転数に関する第2回転数情報を算出する第2サンプリング手段と、
前記第1回転数情報と予め設定された所定の閾値とを比較する閾値比較手段と、
前記閾値比較手段における比較結果に基づいて、前記第1及び第2回転数情報のうち何れか一方を選択して前記モータに印加される前記電圧のON期間時比率を設定し、前記モータの回転制御を行う駆動制御手段とを有することを特徴とするモータ制御システム。 A motor control system that performs rotation control of a motor that effectively changes the applied voltage by applying a voltage having a pulsed waveform with an ON period and an OFF period and changing the ON / OFF ratio of the voltage. And
First sampling means for calculating first rotational speed information relating to the rotational speed of the motor based on a predetermined first sampling criterion;
Second sampling means for calculating second rotational speed information relating to the rotational speed of the motor based on a predetermined second sampling standard different from the first sampling standard;
Threshold comparing means for comparing the first rotational speed information with a predetermined threshold set in advance;
Based on the comparison result in the threshold value comparison means, either one of the first and second rotation speed information is selected and an ON period ratio of the voltage applied to the motor is set, and the rotation of the motor A motor control system comprising drive control means for performing control.
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CN114094909A (en) * | 2020-08-06 | 2022-02-25 | 上海汽车集团股份有限公司 | Speed regulation control method and speed regulation control system for automobile windscreen wiper |
-
2004
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