JP2008253085A - Motor controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一対の被駆動対象物を駆動する一対の電動モータを、独立して制御可能なモータ制御装置に関する。 The present invention relates to a motor control device that can independently control a pair of electric motors that drive a pair of driven objects.
従来、複数の電動モータを駆動することにより複数の被駆動対象物を駆動できるようにしたモータ制御装置としては、例えば、特許文献1に記載された技術が知られている。このモータ制御装置は電動ベッドに適用され、傾斜角度または高さを無段階で調整することができる背部および膝部を有するとともに、ベッド全体の高さを無段階で調整することができるようになっている。
Conventionally, for example, a technique described in
この電動ベッドは、3つの電動モータと各電動モータに対応して複数のホールICよりなる3つの回転検出センサとを備えている。これにより、各被駆動対象物の位置を無段階で調整可能とし、その調整位置をEEPROMに記憶できるようになっている。また、3つの回転センサの検出信号を監視することにより各電動モータの回転状態を検出し得るようになっている。
ところで、このようなモータ制御装置は、上述の電動ベッド以外にも多種多様の製品に適用することが可能であり、構成が簡素化された比較的低廉な製品に適用するような場合には、モータ制御装置の低廉化も必須の要件となる。 By the way, such a motor control device can be applied to a wide variety of products other than the above-described electric bed. In the case of applying to a relatively inexpensive product with a simplified configuration, Lowering the cost of motor control devices is also an essential requirement.
しかしながら、上述した特許文献1に記載されたモータ制御装置を、低廉な製品にそのまま適用する場合には、各電動モータに対応してそれぞれ回転検出センサを設けているため、1.電動モータの構成が複雑となる。2.コントローラへの配線数が多くなる。3.制御ロジックが複雑となる。等の理由から、当該モータ制御装置を適用する製品の低廉化が困難になるという問題がある。
However, when the motor control device described in
そこで、回転検出センサを減らす等してモータ制御装置の構成を簡素化し、ひいては、製品の低廉化を図るようにすることが考えられるが、単に回転検出センサを減らした場合には、回転検出センサを省略した電動モータの回転状態を検出することができなくなりフェイルセーフ上問題となる。 Therefore, it is conceivable to simplify the configuration of the motor control device by reducing the number of rotation detection sensors and thus to reduce the cost of the product. However, if the number of rotation detection sensors is simply reduced, the rotation detection sensor It becomes impossible to detect the rotation state of the electric motor in which is omitted, which causes a problem in fail-safe.
本発明の目的は、フェイルセーフ機能を損なうことなく比較的低廉な製品に適用することができるモータ制御装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a motor control device that can be applied to a relatively inexpensive product without impairing the fail-safe function.
本発明のモータ制御装置は、一対の被駆動対象物を駆動する一対の電動モータを、独立して制御可能なモータ制御装置であって、前記各電動モータへの駆動電流の供給・非供給を切り替えるスイッチング手段と、前記スイッチング手段と前記各電動モータとの間に設けられ、前記スイッチング手段から前記各電動モータへの駆動電流の供給・非供給を個別に切り替える一対のリレーと、前記各電動モータに流れる駆動電流を検出する単一の電流検出手段と、前記各電動モータのうちの一方側に設けられ、当該電動モータの回転状態を検出する回転センサとを備え、システム電源の投入時に前記各リレーの双方をオフ制御するとともに、前記スイッチング手段を所定時間オン制御し、当該所定時間内に前記電流検出手段の検出信号のみが得られた場合に、前記各電動モータのうちの他方側に対応する前記リレーがオン故障していると判定することを特徴とする。 The motor control device of the present invention is a motor control device capable of independently controlling a pair of electric motors for driving a pair of driven objects, and supplying / non-supplying a drive current to each of the electric motors. A switching means for switching, a pair of relays provided between the switching means and the electric motors for individually switching supply / non-supply of drive current from the switching means to the electric motors, and the electric motors Each of the electric motors and a rotation sensor that detects the rotation state of the electric motor, and each of the electric motors is turned on when the system power is turned on. Both the relays are turned off and the switching means is turned on for a predetermined time, and only the detection signal of the current detection means is obtained within the predetermined time. If the relay corresponding the the other side of the respective electric motor and judging that the ON failure.
本発明のモータ制御装置によれば、システム電源の投入時に各リレーの双方をオフ制御するとともに、スイッチング手段を所定時間オン制御し、当該所定時間内に電流検出手段の検出信号のみが得られた場合に、各電動モータのうちの他方側に対応するリレーがオン故障していると判定するので、一方側の電動モータに設けた回転検出センサの検出信号が無いことを利用して、回転検出センサを省略した他方側の電動モータの回転状態を検出することができる。したがって、フェイルセーフ機能を低下させることなく、電動モータの部品点数削減、配線の取り回しや制御ロジックの簡素化を図ることができ、比較的低廉な製品に適用することが可能となる。 According to the motor control device of the present invention, both the relays are turned off when the system power is turned on, the switching means is turned on for a predetermined time, and only the detection signal of the current detection means is obtained within the predetermined time. In this case, since it is determined that the relay corresponding to the other side of each electric motor is on-failed, rotation detection is performed using the absence of a detection signal from a rotation detection sensor provided on the one electric motor. It is possible to detect the rotation state of the other electric motor from which the sensor is omitted. Therefore, the number of parts of the electric motor can be reduced, wiring can be simplified, and the control logic can be simplified without deteriorating the fail-safe function, which can be applied to a relatively inexpensive product.
以下、本発明の一実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明のモータ制御装置を有する車両用電動シートのシステム構成図を、図2は図1のシステムに適用されるモータ制御装置のブロック図を、図3は図2のモータ制御装置の故障判定動作を説明するフローチャートを、図4は故障判定動作のタイミングチャートをそれぞれ表している。 1 is a system configuration diagram of an electric vehicle seat having a motor control device of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a motor control device applied to the system of FIG. 1, and FIG. 3 is a block diagram of the motor control device of FIG. FIG. 4 is a flowchart illustrating the failure determination operation, and FIG. 4 is a timing chart of the failure determination operation.
図1に示すように、車両用電動シート10は、図示しない車体のフロアにシートレール等を介して固定される座部11と、座部11に対してリクライニング可能(傾斜可能)な背部12と、乗員等の頭部を支持するとともに低位置Lおよび高位置Hの2位置に保持可能なヘッドレスト13とを備えている。
As shown in FIG. 1, an
座部11の側部、つまり、乗員等が座部11に着座した状態で手が届く位置には操作スイッチ14が設けられており、この操作スイッチ14を乗員等が好みに応じて適宜操作することにより、図中矢印に示すように背部12の傾斜角度を無段階で任意に調整したり、ヘッドレスト13を低位置Lまたは高位置Hのいずれかに調整したりすることができる。
An
座部11と背部12との間には、回転軸(図示せず)が設けられており、この回転軸には、図中破線矢印に示すように第1電動モータM1が接続されている。そして、第1電動モータM1の回転駆動により回転軸が回転され、これにより、背部12が座部11に対して相対的に傾斜動作するようになっている。
A rotating shaft (not shown) is provided between the seat portion 11 and the
第1電動モータM1には、当該電動モータM1の回転状態を検出する回転センサS1が一体的に設けられている。この回転センサS1は、例えば、電気抵抗値の変化を出力するポテンショメータによって構成されており、当該ポテンショメータからの抵抗値信号を検出することにより、第1電動モータM1の回転状態(回転数や回転位置等)を検出できるようになっている。ただし、回転センサS1としては、上記ポテンショメータの他に永久磁石と複数のホールICとからなる回転センサを用いることもでき、この場合、各ホールICのスイッチング信号(パルス信号)を検出することにより、第1電動モータM1の回転状態を検出することができる。 The first electric motor M1 is integrally provided with a rotation sensor S1 that detects the rotation state of the electric motor M1. The rotation sensor S1 is composed of, for example, a potentiometer that outputs a change in electric resistance value. By detecting a resistance value signal from the potentiometer, the rotation state (the number of rotations and the rotation position) of the first electric motor M1 is detected. Etc.) can be detected. However, as the rotation sensor S1, a rotation sensor composed of a permanent magnet and a plurality of Hall ICs can be used in addition to the potentiometer. In this case, by detecting a switching signal (pulse signal) of each Hall IC, The rotation state of the first electric motor M1 can be detected.
背部12とヘッドレスト13との間には、例えば、ラックアンドピニオン機構(図示せず)が設けられており、ラックアンドピニオン機構のピニオンには、図中破線矢印で示すように第2電動モータM2が接続されている。そして、第2電動モータM2の回転駆動によりピニオンが回転され、これにより、ピニオンに噛み合うラックが図中上下方向に移動し、その結果、ヘッドレスト13が背部12に対して相対的に移動するようになっている。ただし、第2電動モータM2は、回転センサを備えておらず、したがって、第2電動モータM2としては、一般に使用されるセンサレスの汎用電動モータを利用することができる。
For example, a rack and pinion mechanism (not shown) is provided between the
操作スイッチ14,第1電動モータM1,回転センサS1および第2電動モータM2は、モータ制御装置としてのコントローラ15の所定のインターフェースにそれぞれ接続されている。コントローラ15には、操作スイッチ14の操作信号および回転センサS1の検出信号がそれぞれ入力されるようになっている。また、コントローラ15は、当該コントローラ15に接続された車載用バッテリ等の電源16からの駆動電流を、第1,第2電動モータM1,M2にそれぞれ供給するようになっている。
The
図2に示すように、コントローラ15は、CPU17と、スイッチング手段としてのFET18と、第1,第2リレー19,20と、プラス端子22aおよびマイナス端子22b間に抵抗21を有する電流検出手段としてのオペアンプ22とを備えている。
As shown in FIG. 2, the
CPU17には、FET18にPWM信号を供給してFET18をスイッチングするPWM駆動回路23と、第1,第2リレー19,20をそれぞれ個別にオン制御またはオフ制御するリレードライブ回路24と、回転センサS1の検出信号Sが入力されるとともに、オペアンプ22からの電流信号Iが入力される故障検出回路25とが設けられている。
The
FET18の一端側は第1電線26を介して電源16に接続され、FET18の他端側は第2電線27の一端側に接続されている。第2電線27の他端側は分岐され、第1,第2リレー19,20の正転端子19a,20aに接続されるとともに、第1,第2リレー19,20の逆転端子19b,20bに接続されている。
One end side of the FET 18 is connected to the
第1リレー19の第1,第2接地端子19c,19dと、第2リレー20の第1,第2接地端子20c,20dとは、それぞれ第3電線28の分岐された一端側に接続されており、第3電線28の他端側は、プラス端子22a,抵抗21およびマイナス端子22bを介して接地、つまり、ボディアースされている。
The first and
第1リレー19の第1,第2モータ端子19e,19fは、第1電動モータM1にそれぞれ接続され、第2リレー20の第1,第2モータ端子20e,20fは、第2電動モータM2にそれぞれ接続されている。
The first and
第1,第2電動モータM1,M2は、リレードライブ回路24による第1,第2リレー19,20の切り替え制御により、正方向または逆方向に回転するようになっている。第1電動モータM1を正転駆動させる場合には、図2の停止状態から、第1リレー19を正転端子19a側および第2接地端子19d側に切り替え制御する。また、第1電動モータM1を逆転駆動させる場合には、第1リレー19を第1接地端子19c側および逆転端子19b側に切り替え制御する。第2電動モータM2の正転駆動および逆転駆動を行う場合についても上記第1リレー19と同様に第2リレー20を切り替え制御するようにする。
The first and second electric motors M <b> 1 and M <b> 2 rotate in the forward direction or the reverse direction by switching control of the first and
次に、以上のように構成したコントローラ15の動作について、図3および図4を用いて説明する。
Next, the operation of the
図3に示すフローチャートは、コントローラ15に電源を投入した際に、最初に実行される故障判定動作を示しており、車両のエンジンを始動またはACC電源をオンすることにより故障判定動作が開始(ステップS1)される。
The flowchart shown in FIG. 3 shows the failure determination operation that is executed first when the
続くステップS2では、コントローラ15をリセット(図示しないRAM等をクリア)するとともに、第1,第2リレー19,20を図2に示す状態、つまり、第1リレー19を第1接地端子19c側および第2接地端子19d側に切り替え制御(オフ制御)し、第2リレー20を第1接地端子20c側および第2接地端子20d側に切り替え制御(オフ制御)する。
In the subsequent step S2, the
ステップS3では、乗員等によって車両用電動シート10の操作スイッチ14が操作されたこと、つまり、操作スイッチ14の操作信号を検出する。ここで、ステップS1からステップS3が実行される迄の時間をタイムチャートで表すと、図4に示す時間t0〜時間t1となる。
In step S3, it is detected that the
ステップS4では、ステップS3における操作スイッチ14の操作信号を受けてCPU17のPWM駆動回路23がオン制御され、これにより、FET18がPWM駆動されて、駆動電流が電源16から第2電線27に供給(PWM通電)される。
In step S4, the
続くステップS5では、CPU17の故障検出回路25によりオペアンプ22からの電流信号(駆動電流)Iを検出するとともに、検出された電流信号IをCPU17のRAM(図示せず)に保存する。また、ステップS6では、故障検出回路25により回転センサS1からのセンサ信号(検出信号)Sを検出するとともに、検出されたセンサ信号SをCPU17のRAMに保存する。
In subsequent step S5, the failure detection circuit 25 of the
ステップS7では、予め設定された所定時間tが経過したか否かを判定し、未だ所定時間tに達していないと判定した場合(no)には、ステップS5に戻って、再び電流信号Iおよびセンサ信号Sを検出するとともにそれぞれの信号をCPU17のRAMに保存する。ステップS7において、所定時間tが経過したと判定した場合(yes)にはステップS8に進む。
In step S7, it is determined whether or not a predetermined time t set in advance has elapsed. If it is determined that the predetermined time t has not yet been reached (no), the process returns to step S5, and the current signal I and The sensor signal S is detected and each signal is stored in the RAM of the
ここで、ステップS4ないしステップS7において実行される処理の動作時間をタイムチャートで表すと、図4に示す時間t1〜時間t2となる。 Here, when the operation time of the processing executed in step S4 to step S7 is represented by a time chart, the time t1 to the time t2 shown in FIG. 4 are obtained.
ステップS8では、CPU17のRAMに保存して蓄積された電流信号Iの積算値が所定値以上に達したか否かを判定し、noと判定した場合にはステップS9に進み、yesと判定した場合にはステップS10に進む。
In step S8, it is determined whether or not the integrated value of the current signal I stored and accumulated in the RAM of the
ステップS9では、オペアンプ22による電流信号Iが検出されないかまたは検出されたとしても微少電流であることから、第1,第2リレー19,20は、何れも正常に動作(図2に示す状態)していると判定(正常判定)する。
In step S9, the current signal I from the
ステップS11では、ステップS9による正常判定を受けて、乗員等による操作スイッチ14の操作待機処理を実行し、続くステップS12において故障判定動作を終了する。
In step S11, in response to normality determination in step S9, an operation standby process for the
ここで、ステップS9,ステップS11およびステップS12を含む処理内容をタイムチャートで表すと、図4(a)に示すようになる。つまり、時間t2以降が操作待機状態を表しており、例えば、時間t3において第1リレー19をオン制御することにより、それ以降、正常動作が行われる。 Here, if the processing content including step S9, step S11, and step S12 is represented by a time chart, it is as shown in FIG. That is, after the time t2, the operation standby state is represented. For example, when the first relay 19 is turned on at the time t3, the normal operation is performed thereafter.
ステップS10では、CPU17のRAMに保存して蓄積されたセンサ信号Sの積算値が所定値以上に達したか否かを判定し、noと判定した場合にはステップS13に進み、yesと判定した場合にはステップS14に進む。
In step S10, it is determined whether or not the integrated value of the sensor signal S stored and accumulated in the RAM of the
ステップS13では、電流信号Iのみが検出されたこと、つまり、電流信号Iが検出されてセンサ信号Sが検出されないこと(図4(b)参照)から、故障検出回路25は、第2電動モータM2が回転していると判定し、これにより、第2電動モータM2に対応する第2リレー20が、オン故障していると判定することができる。
In step S13, since only the current signal I has been detected, that is, the current signal I has been detected and the sensor signal S has not been detected (see FIG. 4B), the failure detection circuit 25 has the second electric motor. It can be determined that M2 is rotating, and accordingly, it can be determined that the
ステップS15では、例えば、車両のメータパネル近傍に設けたブザーや警告灯等(何れも図示せず)を動作させて乗員等への故障報知を実行するとともに、ステップS16に進む。ステップS16では、車両用電動シート10の誤作動を防止するために車両用電動シート10のシステム電源を落とすとともに、故障判定動作を終了する。その後、乗員等により車両のエンジンが停止されるかACC電源がオフされた場合には、ステップS16における故障報知動作等がクリアされて、車両用電動シート10のシステムが故障判定動作から復帰される。
In step S15, for example, a buzzer or warning light (not shown) provided in the vicinity of the meter panel of the vehicle is operated to notify a passenger or the like of a failure, and the process proceeds to step S16. In step S16, the system power of the vehicle
ここで、ステップS13,ステップS15およびステップS16を含む処理内容をタイムチャートで表すと、図4(b)に示すようになる。 Here, when the processing content including step S13, step S15, and step S16 is represented by a time chart, it is as shown in FIG. 4B.
ステップS14では、電流信号Iおよびセンサ信号Sの何れもが検出されたこと(図4(c)参照)から、故障検出回路25は、第1電動モータM1または第2電動モータM2が回転していることを判定し、これにより、第1電動モータM1または第2電動モータM2に対応する第1リレー19または第2リレー20が、オン故障していると判定することができる。
In step S14, since both the current signal I and the sensor signal S are detected (see FIG. 4C), the failure detection circuit 25 causes the first electric motor M1 or the second electric motor M2 to rotate. Accordingly, it can be determined that the first relay 19 or the
ステップS17では、ステップS15と同様に故障報知を実行し、ステップS18では、ステップS16と同様に車両用電動シート10のシステム電源を落とすとともに、故障判定動作を終了する。その後、乗員等により車両のエンジンが停止されるかACC電源がオフされた場合には、ステップS18における故障報知動作等がクリアされて、車両用電動シート10のシステムが故障判定動作から復帰される。
In step S17, failure notification is executed in the same manner as in step S15, and in step S18, the system power of the vehicle
ここで、ステップS14,ステップS17およびステップS18を含む処理内容をタイムチャートで表すと、図4(c)に示すようになる。 Here, when the processing content including step S14, step S17, and step S18 is represented by a time chart, it is as shown in FIG.
以上のように構成した本実施の形態に係るコントローラ15によれば、車両用電動シート10のシステム電源の投入時に、第1,第2リレー19,20の双方をオフ制御するとともに、FET18を所定時間tの間オン制御し、当該所定時間t内に電流信号Iのみが得られた場合に、第2電動モータM2に対応する第2リレー20がオン故障していると判定するので、第1電動モータM1に設けた回転センサS1のセンサ信号Sが検出されないことを利用して、回転センサを省略した第2電動モータM2の回転状態を検出することができる。
According to the
したがって、フェイルセーフ機能を低下させることなく、第2電動モータM2をセンサレスの汎用電動モータとすることができ、部品点数削減、配線の取り回しや制御ロジックの簡素化を図ることができ、比較的低廉な製品に適用することが可能となる。 Therefore, the second electric motor M2 can be a sensorless general-purpose electric motor without deteriorating the fail-safe function, and the number of parts can be reduced, wiring can be simplified, and control logic can be simplified. Can be applied to various products.
なお、本発明は上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言うまでもない。例えば、上記実施の形態においては、FET18の駆動を、PWM駆動回路23によって高周波のパルス信号で駆動、つまり、PWM駆動するものを示したが、本発明はこれに限らず、例えば、単にFET18をオンまたはオフ制御(スイッチング制御)する駆動方式を用いることもできる。
Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, in the above-described embodiment, the
また、上記実施の形態においては、コントローラ15を、被駆動対象物としての背部12およびヘッドレスト13を有する車両用電動シート10に適用したものを示したが、本発明はこれに限らず、被駆動対象物として背部およびオットマン(足のせ台)を有する家庭用電動椅子等にも適用することもできる。
Moreover, in the said embodiment, although what applied the
10 車両用電動シート
11 座部
12 背部(被駆動対象物)
13 ヘッドレスト(被駆動対象物)
14 操作スイッチ
15 コントローラ(モータ制御装置)
16 電源
17 CPU
18 FET(スイッチング手段)
19 第1リレー(リレー)
19a 正転端子
19b 逆転端子
19c 第1接地端子
19d 第2接地端子、
19e 第1モータ端子
19f 第2モータ端子
20 第2リレー(リレー)
20a 正転端子
20b 逆転端子
20c 第1接地端子
20d 第2接地端子
20e 第1モータ端子
20f 第2モータ端子
21 抵抗
22 オペアンプ(電流検出手段)
22a プラス端子
22b マイナス端子
23 PWM駆動回路
24 リレードライブ回路
25 故障検出回路
26 第1電線
27 第2電線
28 第3電線
L 低位置
H 高位置、
I 電流信号(駆動電流)
M1 第1電動モータ(電動モータ)
M2 第2電動モータ(電動モータ)
S1 回転センサ
S センサ信号
t 所定時間
DESCRIPTION OF
13 Headrest (driven object)
14
16
18 FET (switching means)
19 First relay (relay)
19a Forward rotation terminal 19b
19e
20a
22a plus terminal 22b minus terminal 23
I Current signal (drive current)
M1 first electric motor (electric motor)
M2 Second electric motor (electric motor)
S1 Rotation sensor S Sensor signal t Predetermined time
Claims (1)
前記各電動モータへの駆動電流の供給・非供給を切り替えるスイッチング手段と、
前記スイッチング手段と前記各電動モータとの間に設けられ、前記スイッチング手段から前記各電動モータへの駆動電流の供給・非供給を個別に切り替える一対のリレーと、
前記各電動モータに流れる駆動電流を検出する単一の電流検出手段と、
前記各電動モータのうちの一方側に設けられ、当該電動モータの回転状態を検出する回転センサとを備え、
システム電源の投入時に前記各リレーの双方をオフ制御するとともに、前記スイッチング手段を所定時間オン制御し、当該所定時間内に前記電流検出手段の検出信号のみが得られた場合に、前記各電動モータのうちの他方側に対応する前記リレーがオン故障していると判定することを特徴とするモータ制御装置。 A motor control device capable of independently controlling a pair of electric motors for driving a pair of driven objects,
Switching means for switching supply / non-supply of drive current to each electric motor;
A pair of relays provided between the switching means and each electric motor, and individually switching supply / non-supply of drive current from the switching means to each electric motor;
A single current detection means for detecting a drive current flowing through each electric motor;
A rotation sensor that is provided on one side of each of the electric motors and detects a rotation state of the electric motor;
When the system power is turned on, both the relays are turned off, the switching unit is turned on for a predetermined time, and only the detection signal of the current detection unit is obtained within the predetermined time. And determining that the relay corresponding to the other side is on-failed.
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