JP2009006862A - モータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パルス電圧が印加停止状態（ＯＦＦ状態）に切り替わることに起因する影響を受けず、又は、このような影響を受けることが極めて少ない状態でモータやモータに関わるその他の装置の異常を診断できるモータ装置を得る。
【解決手段】本ウエビング巻取装置では、Ｈｉｇｈレベルの診断実行信号Ｄｅｓが異常診断部５０から出力されている状態（すなわち、サンプリング周期の範囲内で実際に異常診断信号Ｄｓ１、Ｄｓ２のサプリングを行なう状態）では、ＰＷＭ信号Ｃｓが補正されないＰＷＭ信号よりもデューティ比が高いため、サンプリング可能タイムの時間幅が大きくなる。このため、異常診断部５０にて異常診断信号Ｄｓ１、Ｄｓ２をサプリングでき、入力された（サンプリングされた）異常診断信号Ｄｓ１、Ｄｓ２に基づいてモータ２２が正常に回転しているか否かを判定できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、制御手段によりモータの制御が可能なモータ装置に関する。

下記特許文献１に開示されたウエビング巻取装置（モータ付シートベルト巻き取り装置）では、モータに電流を流すために設定されるデューティ比や、モータを制動させた状態で逆転駆動させた際に生じる回生電流に基づき電流検出回路やモータの故障等を判定している。
特開２００４−２１７１１２の公報

ところで、所謂ＰＷＭ制御等で制御されるモータには、モータに流す電流等の目標値に対応したパルス幅を有するパルス電圧が断続的に印加される。このようにモータが制御される場合には、電圧印加状態での電圧のパルス幅が故障や異常判定のために必要な診断サンプリングタイムよりも短くなることがあり、故障や異常の判定が難しい。

本発明は、上記事実を考慮して、パルス電圧が印加停止状態（ＯＦＦ状態）に切り替わることに起因する影響を受けず、又は、このような影響を受けることが極めて少ない状態でモータやモータに関わるその他の装置の異常を診断できるモータ装置を得ることが目的である。

請求項１に記載の本発明に係るモータ装置は、制御手段がモータに印加するパルス電圧のデューティ比を変化させることでモータに流れる駆動電流の電流値を変化させるモータ装置であって、前記モータ又は前記制御手段を構成する診断対象に接続され、所定の時間幅の診断サンプリングタイムの長さの診断信号が入力されることで、前記診断対象の異常の有無を診断する異常診断手段と、前記異常診断手段に前記診断信号が入力されるタイミングで、電圧印加状態での前記パルス電圧のパルス幅を前記診断サンプリングタイム以上に調整する診断時パルス幅調整手段と、を備えることを特徴としている。

請求項１に記載の本発明に係るモータ装置では、所定の時間幅を有するサンプリングタイムの長さの診断信号が異常診断手段に入力されると、この診断信号に基づいてモータ又はモータに印加するパルス電圧のパルス幅（デューティ比）を設定するための制御手段を構成する診断対象に異常があるか否かが診断される。ここで、異常診断手段が診断対象の異常の有無を診断する際には、診断時パルス幅調整手段によりモータに印加されるパルス電圧の電圧印加状態（ＯＮ状態）でのパルス幅が上記のサンプリングタイムよりも長くなるように調整される。このため、異常診断手段に診断信号が入力される際にパルス電圧が電圧印加状態（ＯＮ状態）から印加停止状態（ＯＦＦ状態）に切り替わることがなく、異常診断手段が診断対象の異常の有無を診断するにあたり、パルス電圧が印加停止状態（ＯＦＦ状態）に切り替わることに起因する影響が防止又は極めて効果的に抑制される。

請求項２に記載の本発明に係るモータ装置は、請求項１に記載の本発明において、前記診断時パルス幅調整手段は、前記異常診断手段に前記診断信号が入力される際に前記診断サンプリングタイム以上に調整された前記パルス電圧の前記パルス幅の増分に対応して、前記異常診断手段への前記診断信号の入力終了後に前記電圧印加状態での前記パルス電圧のパルス幅を短くする、ことを特徴としている。

請求項２に記載の本発明に係るモータ装置によれば、上記のように異常診断手段に診断信号が入力される際には電圧印加状態（ＯＮ状態）でのパルス電圧のパルス幅が診断サンプリングタイム以上に調整される。このため、異常診断手段に診断信号が入力される際には予め設定された電流値よりも大きな電流値の駆動電流がモータに流れる。

ここで、本発明に係るモータ装置では、異常診断手段への診断信号の入力終了後には、診断時パルス幅調整手段により異常診断手段に診断信号が入力される際に調整された電圧印加状態（ＯＮ状態）でのパルス電圧のパルス幅の増分に対応して電圧印加状態（ＯＮ状態）でのパルス電圧のパルス幅が短く調整される。これにより、異常診断手段に診断信号が入力されている状態と、異常診断手段への診断信号の入力終了後とでモータに流れる駆動電流が平均化され、予め設定された電流値の駆動電流をモータに流すことができる。

以上説明したように、本発明に係るモータ装置は、パルス電圧が印加停止状態（ＯＦＦ状態）に切り替わることに起因する影響を受けず、又は、このような影響を受けることが極めて少ない状態でモータやモータに関わるその他の装置の異常を診断できる。

＜本実施の形態の構成＞
図１には本発明の一実施の形態に係るモータ装置としてのウエビング巻取装置１０の構成の概略が断面図とブロック図との複合図により示されている。

この図に示されるように、ウエビング巻取装置１０は装置本体１２を備えている。装置本体１２はフレーム１４を備えている。フレーム１４は各々の厚さ方向に互いに対向した一対の脚板１６を備えている。この一対の脚板１６の間にはスプール１８が一対の脚板１６の対向方向を軸方向とする軸周りに回転可能に配置されている。このスプール１８の外周部には長尺帯状に形成されたウエビングベルト２０の長手方向基端部が係止されており、スプール１８が自らの軸周り方向一方である巻取方向に回転するとウエビングベルト２０が長手方向基端側からスプール１８に巻き取られて収納される。

また、一対の脚板１６の間で且つスプール１８の回転半径方向側方（図１の下方）には駆動手段としてのモータ２２が配置されている。また、一方の脚板１６（図１の左側の脚板１６）の外側には駆動力伝達機構２４のハウジング２６が配置されている。ハウジング２６の内側には駆動力伝達機構２４を構成する複数のギヤやクラッチが収容されており、モータ２２の出力軸２８とスプール１８とが駆動力伝達機構２４を介して機械的に連結可能とされている。

また、モータ２２は制御手段としてのモータ制御装置４０に電気的に接続されている。図２に示されるように、モータ制御装置４０はドライバ（ドライブ回路）を構成するＨブリッジ４２を備えている。Ｈブリッジ４２はマイコン４４に電気的に接続されている。また、Ｈブリッジ４２には演算手段としてのマイコン４４の制御信号生成部４６に接続されており、制御信号生成部４６から出力された制御信号としてのＰＷＭ信号ＣｓがＨブリッジ４２に入力される。Ｈブリッジ４２は入力されたＰＷＭ信号Ｃｓに基づいたデューティ比でモータ２２に対して電圧を印加し、これにより、デューティ比に応じた電流値の駆動電流がモータ２２に流れる。

Ｈブリッジ４２に接続されている制御信号生成部４６には基準周期信号Ｄｐｓが入力されるようになっている。さらに、制御信号生成部４６は診断時パルス幅調整手段としての指令信号補正部４８に接続されており、指令信号補正部４８から出力された補正指令信号Ｍｒｓが制御信号生成部４６に入力される。制御信号生成部４６は入力された基準周期信号Ｄｐｓと補正指令信号Ｍｒｓとに基づきＰＷＭ信号Ｃｓを生成して出力する。

制御信号生成部４６に接続されている指令信号補正部４８には指令信号Ｍｓが入力されるようになっている。さらに、指令信号補正部４８は異常診断手段としての異常診断部５０に接続されており、異常診断部５０から出力された診断実行信号Ｄｅｓが指令信号補正部４８に入力される。モータ２２に流す電流値の目標値に応じたレベルの指令信号Ｍｓが指令信号補正部４８に入力されると、指令信号補正部４８は入力された診断実行信号Ｄｅｓに基づき指令信号Ｍｓのレベルを増減して補正し、補正後の指令信号Ｍｓを補正指令信号Ｍｒｓとして出力する。

異常診断部５０はモータ２２のプラス端子（Ｍ＋）及びマイナス端子（Ｍ−）の各々に接続されており、モータ２２のプラス端子からの電気信号が異常診断信号Ｄｓ１として異常診断部５０に入力され、モータ２２のマイナス端子からの電気信号が異常診断信号Ｄｓ２として異常診断部５０に入力される。異常診断部５０では、入力された異常診断信号Ｄｓ１、Ｄｓ２に基づきモータ２２の回転方向を検出し、この検出結果とモータ２２の回転方向の設定値（すなわち、本来はモータ２２を正逆何れの向きに回転させようとしたのかを示す値）とに基づき、モータ２２が正常に回転しているか否かを判定している。異常診断部５０では、モータ２２が正常に回転していると判定すればそれまでのモータ２２の駆動制御を続行し、モータ２２が正常に回転していない判定すれば異常診断部５０はＨｉｇｈレベルの異常報知信号Ａｒｓを出力し、モータ制御装置４０にモータ２２への通電を強制的に遮断させる。

＜本実施の形態の作用、効果＞
次に、本実施の形態の作用並びに効果について説明する。

本ウエビング巻取装置１０では、車両の座席に着座した乗員がウエビングベルト２０の長手方向中間部に設けられたタングプレートを引っ張って、スプール１８に巻き取られているウエビングベルト２０を引き出し、ウエビングベルト２０を身体に掛け回した状態でバックル装置にタングプレートを装着すると、モータ制御装置４０がモータ２２の正転駆動を開始する。

モータ制御装置４０により通電されたモータ２２は出力軸２８を介して駆動力伝達機構２４にモータ２２の正転駆動力を伝える。このようにして駆動力伝達機構２４にモータ２２の正転駆動力が伝わると、駆動力伝達機構２４のクラッチが繋がり、駆動力伝達機構２４の入力側である出力軸２８の側と駆動力伝達機構２４の出力側であるスプール１８の側とが機械的に連結される。これにより、モータ２２の正転駆動力がスプール１８に伝わるとスプール１８が巻取方向に回転する。これにより、ウエビングベルト２０が長手方向基端側から巻き取られる。これにより、乗員の身体に掛け回されたウエビングベルト２０の弛みが解消される。

また、このようにウエビングベルト２０の弛みが解消されるまでモータ２２を正転駆動させた後には、モータ制御装置４０がモータ２２を一旦停止させる。次いで、モータ制御装置４０はモータ２２を逆転駆動させる。出力軸２８を介してモータ２２の逆転駆動力が駆動力伝達機構２４に伝わると、駆動力伝達機構２４のクラッチが切られ、駆動力伝達機構２４の入力側である出力軸２８の側と駆動力伝達機構２４の出力側であるスプール１８の側との機械的な連結が解消される。

一方、モータ制御装置４０では、所定の周期Ｔｓで異常診断部５０が異常診断信号Ｄｓ１、Ｄｓ２をサンプリングする。異常診断部５０はこの周期Ｔｓに応じ、異常診断信号Ｄｓ１、Ｄｓ２をサンプリングしないタイミングでＬｏｗレベルとされ、異常診断信号Ｄｓ１、Ｄｓ２をサンプリングするタイミングになるとＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに切り換わる診断実行信号Ｄｅｓを出力する。異常診断部５０から出力された診断実行信号Ｄｅｓは指令信号補正部４８に入力される。

指令信号補正部４８にはモータ２２に流す電流値の目標値に応じたレベルの指令信号Ｍｓが入力される。ここで、図３に示されるように、例えば、一定のレベルＭｖの指令信号Ｍｓが指令信号補正部４８に入力されている状態でＨｉｇｈレベルの診断実行信号Ｄｅｓが指令信号補正部４８に入力されると、診断実行信号ＤｅｓがＨｉｇｈレベルの状態にある時間に応じて指令信号Ｍｓに所定レベルの信号が重畳される。これにより、入力された指令信号Ｍｓよりもレベルが高い（すなわち、Ｍｖよりも高いレベルＭＨｖの）補正指令信号Ｍｒｓが生成される。

また、一定のレベルＭｖの指令信号Ｍｓが指令信号補正部４８に入力されている状態でＬｏｗレベルの診断実行信号Ｄｅｓが指令信号補正部４８に入力されると、診断実行信号ＤｅｓがＬｏｗレベルの状態にある時間と、Ｈｉｇｈレベルの診断実行信号Ｄｅｓが指令信号補正部４８に入力された際のレベルの増加分とに応じて指令信号Ｍｓに所定レベルの信号が重畳される。これにより、入力された指令信号Ｍｓよりもレベルが低い（すなわち、Ｍｖよりも低いレベルＭＬｖの）補正指令信号Ｍｒｓが生成される。

このようにして指令信号補正部４８にて生成された補正指令信号Ｍｒｓは制御信号生成部４６に入力される。ここで、一定レベルの指令信号Ｍｓが制御信号生成部４６に入力されれば、制御信号生成部４６では指令信号Ｍｓと基準周期信号Ｄｐｓとに基づき所定の上記の周期Ｔｓの間でデューティ比が変わらないＰＷＭ信号（以下、指令信号Ｍｓに基づいて生成されるデューティ比が変わらないＰＷＭ信号を、便宜上、「ＰＷＭ信号Ｐｓ」と称する）が出力される。

しかしながら、制御信号生成部４６には指令信号補正部４８にて生成された補正指令信号Ｍｒｓが入力される。上記のように、補正指令信号Ｍｒｓは診断実行信号ＤｅｓがＨｉｇｈレベルの状態では指令信号Ｍｓよりもレベルが高く、診断実行信号ＤｅｓがＬｏｗレベルの状態では指令信号Ｍｓよりもレベルが低い。このため、Ｈｉｇｈレベルの診断実行信号Ｄｅｓが異常診断部５０から出力されている状態では、指令信号補正部４８にて生成されるＰＷＭ信号ＣｓはＰＷＭ信号Ｐｓよりもデューティ比が高い（すなわち、モータ２２に印加する電圧のレベルが高い）。

これに対し、Ｌｏｗレベルの診断実行信号Ｄｅｓが異常診断部５０から出力されている状態では、指令信号補正部４８にて生成されるＰＷＭ信号ＣｓはＰＷＭ信号Ｐｓよりもデューティ比が低い（すなわち、モータ２２に印加する電圧のレベルが低い）。

このため、図４に示されるように、本ウエビング巻取装置１０では、一定レベルの指令信号Ｍｓが出力されていても、異常診断部５０における異常診断信号Ｄｓ１、Ｄｓ２のサンプリング周期Ｔｓに対応して、ＰＷＭ信号Ｃｓのデューティ比が変化し、この結果、本来であれば一定のデューティ比のＰＷＭ信号Ｐｓに基づき一定のデューティ比の電圧が印加されたはずのモータ２２には、ＰＷＭ信号Ｃｓに応じてデューティ比が変化する電圧が印加される。

ここで、図５（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、異常診断信号Ｄｓ１、Ｄｓ２のサプリングが可能なタイミングであるサンプリング可能タイムｄＴ１、ｄＴ２は、制御信号生成部４６から出力されたＰＷＭ信号Ｐｓ又はＰＷＭ信号ＣｓがＨｉｇｈレベルである範囲と、モータ２２の端子電圧がＨｉｇｈレベルである範囲（本実施の形態ではマイナス端子の電圧を異常診断信号としてサンプリングしているので、図５においては見かけ上Ｌｏｗレベルの範囲になる）とが重なるタイミングになる。

図５（Ａ）と図５（Ｂ）とを比べてわかるように、本実施の形態では、Ｈｉｇｈレベルの診断実行信号Ｄｅｓが異常診断部５０から出力されている状態（すなわち、サンプリング周期Ｔｓの範囲内で実際に異常診断信号Ｄｓ１、Ｄｓ２のサプリングを行なう状態）では、ＰＷＭ信号ＣｓがＰＷＭ信号Ｐｓよりもデューティ比が高いため、サンプリング可能タイムの時間幅が大きい（すなわち、ｄＴ１＜ｄＴ２）。

これにより、異常診断部５０にて要する異常診断信号Ｄｓ１、Ｄｓ２のサプリングタイムがＰＷＭ信号Ｐｓによりモータ２２が制御された際のサンプリング可能タイムｄＴ１よりも長くても、本実施の形態では、サンプリング可能タイムｄＴ２の時間幅がサンプリング可能タイムｄＴ１よりも長くなるので（還元すれば、異常診断部５０にて要する異常診断信号Ｄｓ１、Ｄｓ２のサプリングタイムよりもサンプリング可能タイムｄＴ２の時間幅が長くなるように設定しているので）、異常診断部５０にて異常診断信号Ｄｓ１、Ｄｓ２をサプリングできる。このため、入力された（サンプリングされた）異常診断信号Ｄｓ１、Ｄｓ２に基づいてモータ２２が正常に回転しているか否かを判定できる。

しかも、本実施の形態では、上記のように、Ｌｏｗレベルの診断実行信号Ｄｅｓが指令信号補正部４８に入力されている状態で指令信号補正部４８から出力される補正指令信号Ｍｒｓは、指令信号Ｍｓに所定レベルの信号を重畳したもので、この重畳する信号のレベルは、診断実行信号ＤｅｓがＬｏｗレベルの状態にある時間のみならず、Ｈｉｇｈレベルの診断実行信号Ｄｅｓが指令信号補正部４８に入力された際のレベルの増加分にも対応している。このため、サンプリング周期Ｔｓ全体でのＰＷＭ信号Ｃｓのデューティ比の平均はＰＷＭ信号Ｐｓのデューティ比と同じになるか、又は、その差が極めて小さくなる。これにより、本来の目標値の電流又は目標値に極めて近い値の電流をモータ２２に流すことができる。

本発明の一実施の形態に係るモータ装置としてのウエビング巻取装置の全体構成の概略を示す断面図とブロック図の複合図である。 本発明の一実施の形態に係るモータ装置としてのウエビング巻取装置におけるモータの制御手段の概略を示すブロック図である。 診断実行信号、指令信号、補正指令信号の関係から指令信号補正部での信号の補正の態様を示すタイムチャートである。 補正指令信号、ＰＷＭ信号、端子電圧の関係を示すタイムチャートである。 指令信号を補正しない場合と補正した場合とでサンプリング可能タイムの長さを比較するタイムチャートで、（Ａ）が指令信号を補正しない場合を示し、（Ｂ）が指令信号を補正しない場合を示す。

符号の説明

１０ ウエビング巻取装置（モータ装置）
２２ モータ
４０ モータ制御装置（制御手段）
４８ 指令信号補正部（診断時パルス幅調整手段）
５０ 異常診断部（異常診断手段）

Claims (2)

1. 制御手段がモータに印加するパルス電圧のデューティ比を変化させることでモータに流れる駆動電流の電流値を変化させるモータ装置であって、
   前記モータ又は前記制御手段を構成する診断対象に接続され、所定の時間幅の診断サンプリングタイムの長さの診断信号が入力されることで、前記診断対象の異常の有無を診断する異常診断手段と、
   前記異常診断手段に前記診断信号が入力されるタイミングで、電圧印加状態での前記パルス電圧のパルス幅を前記診断サンプリングタイム以上に調整する診断時パルス幅調整手段と、
   を備えることを特徴とするモータ装置。
2. 前記診断時パルス幅調整手段は、前記異常診断手段に前記診断信号が入力される際に前記診断サンプリングタイム以上に調整された前記パルス電圧の前記パルス幅の増分に対応して、前記異常診断手段への前記診断信号の入力終了後に前記電圧印加状態での前記パルス電圧のパルス幅を短くする、
   ことを特徴とするモータ装置。

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