JP2007274817A

JP2007274817A - モータ電流検出装置

Info

Publication number: JP2007274817A
Application number: JP2006097666A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Ando; 芳之安藤; Akio Ozawa; 明生小澤
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2007-10-18

Abstract

【課題】半導体スイッチング素子をＰＷＭ駆動させてモータを駆動させた場合であっても、実際のモータ電流値を算出できるモータ電流検出装置を提供する。
【解決手段】数のＦＥＴ３Ａ〜ＦＥＴ３Ｄをオンオフ駆動して、電源電流をモータ４に供給するマイクロコンピュータ１であって、モータ４に直列接続されたシャント抵抗６に流れる電流値を電圧値として検出する電圧値検出部１１と、電圧値検出部１１により検出された電圧値を電流値に変換する電流値検出機能と、電流値検出機能によって検出されたシャント抵抗６に流れる電流値をＦＥＴ３Ａ〜ＦＥＴ３Ｄをオンオフ駆動するデューティ比で除算して、モータ４に流れる電流値を求める電流値補正機能とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータをＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）駆動して駆動させるモータ駆動回路におけるモータ電流検出装置に関する。

従来より、車両などに搭載されたモータをＰＷＭ制御によって駆動するモータ駆動回路が、下記の特許文献１などにて知られている。このモータ駆動回路は、モータの駆動力を検知するために、ＰＷＭ制御している半導体スイッチング素子からモータに供給されているモータ電流を検知するために、モータと直列にシャント抵抗を設けている。そして、モータ駆動回路は、図３に示すように、当該シャント抵抗に流れている電流値を電圧値としてシャント抵抗から検出し、当該電圧値を増幅させると共に平均化して、マイコンで取り込むようにしている。その後、モータ駆動回路は、ソフトウェア処理によって電圧値を電流値に変換することによって、モータ電流を算出していた。

特開２００５−２０８７７号公報

しかしながら、上述したモータ電流を算出する構成では、図４に示すように、モータを正転、停止、反転のみで制御した場合には所定電流を検知できるものの、モータに電流供給をするために半導体スイッチング素子をＰＷＭ制御する場合には、半導体スイッチング素子がオンの期間には電源から電流が供給されるとともに、半導体スイッチング素子には通常ダイオードが付設されていることから、半導体スイッチング素子がオフの期間にもモータには実際は還流電流が流れているが流れている。しかし、半導体スイッチング素子がオフ期間にあるため、この還流電流はシャント抵抗に流れない。

このように、半導体スイッチング素子のオフ期間にはシャント抵抗に電流がながれないことから、図５に示すようにモータ駆動回路で平均化されて算出されるモータ電流は、デューティ比によって平均化された値となってしまい、実際のモータ電流値とマイコンで認識できるモータ電流値が異なったものとなってしまう。

そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、半導体スイッチング素子をＰＷＭ駆動させてモータを駆動させた場合であっても、実際のモータ電流値を算出できるモータ電流検出装置を提供することを目的とする。

本発明では、複数の半導体スイッチング素子をオンオフ駆動して、電源電流をモータに供給するモータ駆動回路におけるモータ電流検出装置であって、前記モータに直列接続された電流検出抵抗に流れる電流値を、平均化した電圧値として検出する電圧値検出手段と、前記電圧値検出手段により検出された電圧値を電流値に変換する電流値検出手段と、前記電流値検出手段によって検出された前記電流検出抵抗に流れる電流値を前記モータ駆動回路において前記半導体スイッチング素子をオンオフ駆動するデューティ比で除算して、前記モータに流れる電流値を求めるモータ電流算出手段とを備える。

本発明に係るモータ電流検出装置によれば、電流検出抵抗に流れている電流値をデューティ比で補正してモータ電流値を求めるので、半導体スイッチング素子をＰＷＭ駆動させてモータを駆動させた場合であっても、モータ電流値を算出でき、当該モータ電流値によってモータの駆動力制御などを実現できる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

本発明は、例えば図１に示すように構成されたモータ駆動装置に適用され、当該モータ駆動装置によって図２に示すような処理（ステップＳ１〜ステップＳ５）を行う。

このモータ駆動装置は、マイクロコンピュータ１に、ドライバ回路２を介して、複数の半導体スイッチング素子であるＦＥＴ（ＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）３Ａ〜３Ｄが接続され、ドライバ回路２に駆動デューティ比を示す信号を与えて、ＦＥＴ３Ａ〜３ＤをＰＷＭ制御することにより、モータ４に電源５からの電流を供給して、モータ４の駆動力を制御するものである。モータ４は、例えばマイクロコンピュータ１によってドライバ回路２が駆動してＦＥＴ３Ａ及びＦＥＴ３Ｄをオンにして、どちらか一方のＦＥＴをＰＷＭ制御させ、ＦＥＴ３Ｂ及びＦＥＴ３Ｃがオフ（遮断）状態とされることによって正転方向に回転する駆動力を発生させ、マイクロコンピュータ１によってドライバ回路２が駆動してＦＥＴ３Ｂ及びＦＥＴ３Ｃをオンにして、どちらか一方のＦＥＴをＰＷＭ制御させ、ＦＥＴ３Ａ及びＦＥＴ３Ｄがオフ状態とされることによって反転方向に回転する駆動力を発生せる。

このモータ４に流れる電流は、ＦＥＴ３Ｃ又はＦＥＴ３Ｄを介してシャント抵抗（電流検出抵抗）６に供給され、当該シャント抵抗６に流れる電流値を電圧値に変換した状態で平均化回路７、増幅回路８、平均化回路９で検出される（図２のステップＳ１，ステップＳ２）。このようなモータ４に流れる電流は、シャント抵抗６の検出値としては、図１中の電流波形Ａのようになり、平均化回路７で平均化されることによって、電流波形Ｂのようになる。この平均化回路７は、シャント抵抗６で検知された電流波形Ａを電流波形Ｂに変換することで、検知した電流値のノイズを増幅回路８で増幅してしまうことを防ぐ。また、平均化回路９は、増幅回路８で増幅された電流波形Ｂを、電流波形Ｃのように変換する。これによって、電流波形Ｃは、マイクロコンピュータ１に入る検出値は平均化された値となる。

マイクロコンピュータ１は、モータ４に流れる電流値を監視し、現在のモータ４の駆動力を検出することによって、現在のモータ４の駆動力が目標駆動力となるようにＰＷＭ制御におけるデューティ比を制御する。このＰＷＭ制御は、マイクロコンピュータ１におけるデューティ比制御機能（図示せず）によって行われる。

このデューティ比制御機能は、例えばモータ４が空調器機の駆動用モータである場合、空調器機の駆動量を大きくする場合には、大きいデューティ比でＦＥＴ３Ａ〜ＦＥＴ３Ｄを駆動させる。

このため、マイクロコンピュータ１は、平均化回路７，増幅回路８，平均化回路９で検出された電圧値を検出する電圧値検出機能と電流値検出機能とを備え、平均化回路７，増幅回路８，平均化回路９で検出されたアナログ値である電圧値をデジタル値に変換するため、Ａ／Ｄ変換機能をもつ電圧値検出機能で読み込んで平均化する（ステップＳ３）。そして、電流値検出機能は、電圧値検出機能で算出した電圧値を、電流値に変換することによって、モータ４に供給されている電流値を算出する（ステップＳ４）。

ここで、ＦＥＴ３Ｃ又はＦＥＴ３Ｄを介してシャント抵抗６に供給された電流値であるために、ＦＥＴ３Ｃ又はＦＥＴ３ＤがＰＷＭ制御におけるオフ時には、モータ４には正転方向に回転しているときにはＦＥＴ３Ａ、逆転方向に回転しているときはＦＥＴ３Ｂに付設されたダイオードを介して還流電流が流れているが、シャント抵抗６には電流が流れない。したがって、電流値検出機能で検出される電流値は、実際にモータ４に流れている電流値ではなく、間欠的にシャント抵抗６に供給された電圧値を平均化して求めた電流値となり、実際のモータ４に供給している電流値とは異なる。

この電流値検出機能で求められた電流値は、シャント抵抗６に供給されている電流値を平均化したものであり、当該シャント抵抗６に供給されている電流値は、実際のモータ電流値にデューティ比を乗算した値となる。

これに対し、マイクロコンピュータ１は、デューティ比制御機能におけるＦＥＴ３Ａ〜ＦＥＴ３Ｄのデューティ比と、電流値検出機能における電流値とに基づいて、電流値補正機能によって、シャント抵抗６に供給されている電流値をモータ電流値に補正する処理を行う。この補正処理において、電流値補正機能は、現在のデューティ比と、当該デューティ比でＦＥＴ３Ａ〜ＦＥＴ３Ｄを駆動した時に電流値検出機能で検出した電流値とを入力し、当該シャント抵抗６に供給されている電流値を現在のデューティ比で除算する（ステップＳ５）。

このことにより、ＦＥＴ３Ｃ又はＦＥＴ３Ｄがオフ時に還流電流の流れないシャント抵抗６を介して検出されデューティ比を乗算したように平均化されたモータの電流値が、現在のデューティ比を除算すること、すなわちデューティ比の逆数を乗算することで補正され、還流電流を含む実際のモータの電流値として求めることが出来る。

以上のように、本発明を適用したモータ駆動装置は、モータ４の駆動力を制御するために、実際のモータ電流値を求める場合に、シャント抵抗６に供給されている電流値ではなく、シャント抵抗６に供給されている電流値をデューティ比によって補正してモータ電流値を求めることができる。したがって、このモータ駆動装置によれば、当該シャント抵抗６に供給されている電流値をデューティ比で補正したモータ電流値を参照して、目標とするモータ４の駆動力を実現するためのデューティ比を決定することができ、正確なモータ４の駆動力制御を実現できる。例えば、デューティ比が低くモータ電流値が高い場合と、デューティ比が高くモータ電流値が低い場合とでは、単にシャント抵抗６に供給された電流値を平均するのみでは同じ電流値となってしまうが、本発明を適用したモータ駆動装置によれば、デューティ比によって電流値を補正して、正確な実際のモータ電流値を求めることができる。

また、このモータ駆動装置によれば、シャント抵抗６に供給された電流値を平均化して、当該電流値をデューティ比で除算するという簡単な構成を追加するのみで、実際のモータ電流値を求めることができる。

なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

すなわち、上述した図１の例では、ＦＥＴ３Ａ〜ＦＥＴ３Ｄの下流側にシャント抵抗６を配置した構成を示したが、モータ４の両端にシャント抵抗を挿入しても、当該シャント抵抗に流れる電流値をデューティ比で補正することによって、実際のモータ電流値を算出することができる。

本発明を適用したモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。本発明を適用したモータ駆動装置の動作を示すフローチャートである。従来におけるモータ電流値の算出手順を示すフローチャートである。モータをオンとオフのみで駆動した場合のモータの動作とモータ電流値との関係を示す図である。モータをＰＷＭ駆動した場合のモータの動作とモータ電流値との関係を示す図である。

符号の説明

１マイクロコンピュータ
２ドライバ回路
３Ａ〜３ＤＦＥＴ
４モータ
５電源
６シャント抵抗
７，９平均化回路
８増幅回路

Claims

複数の半導体スイッチング素子をオンオフ駆動して、電源電流をモータに供給するモータ駆動回路におけるモータ電流検出装置であって、
前記モータに直列接続された電流検出抵抗に流れる電流値を、平均化した電圧値として検出する電圧値検出手段と、
前記電圧値検出手段により検出された電圧値を電流値に変換する電流値検出手段と、
前記電流値検出手段によって検出された前記電流検出抵抗に流れる電流値を前記モータ駆動回路において前記半導体スイッチング素子をオンオフ駆動するデューティ比で除算して、前記モータに流れる電流値を求めるモータ電流算出手段と
を備えることを特徴とするモータ電流検出装置。