JP2009171831A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータ作動音の品質を容易に向上することができるモータ制御装置を提供する。
【解決手段】制御装置１０は、可聴帯域内の所定周波数の交流成分を直流電圧に加重して駆動電圧Ｖを生成し、この駆動電圧Ｖの印加に基づいて直流モータＭを回転駆動させる。これにより、駆動電圧Ｖに加重された交流成分がモータＭのトルク変動となり、これが振動となって、同周波数の作動音が他より相対的に強調されて生じるようになる。従って、この周波数を好適に調整することで作動音の品質向上が図られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、直流モータの作動音品質を向上させるのに好適なモータ制御装置に関するものである。

モータは作動音を伴って回転駆動するが、従来、モータ作動音そのものを低減したり、モータ作動音を可聴帯域外とする低騒音化が図られるのが一般である。その際、モータ構成部品の素材や形状（各部品の共振周波数）、磁極数等のモータの構成といった様々な要素から低騒音化に好適な組み合わせを探る手法があるが、このような機械的要素のみの対応は困難であり煩わしい。

これに対し、例えば特許文献１では、モータの回転速度を一定、又はモータの回転方向に応じて電圧を異ならせる等、モータに供給する直流電圧を調整する制御的（電気的）な対応で低騒音化を図る技術が開示されている。
特開２００７−１３６６号公報

ところで、上記の特許文献１も含め、モータ作動音を低騒音化することは従来から一般に行われているが、本発明者らは、このような低騒音化を図るのではなく、モータ作動音の音色を操作し、モータ作動音の品質を向上させようという検討を行っている。この場合も、制御的（電気的）に対応するのが容易で好ましいが、どのような対応が好適かが検討課題となっていた。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、モータ作動音の品質を容易に向上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。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、駆動電圧の印加に基づいて直流モータを回転駆動させるモータ制御装置であって、人の可聴帯域内の所定周波数の交流成分を直流電圧に加重して前記駆動電圧を生成する電圧生成手段を備えたことをその要旨とする。

この発明では、電圧生成手段は、人の可聴帯域内の所定周波数の交流成分を直流電圧に加重して駆動電圧を生成し、この駆動電圧の印加に基づいて直流モータが回転駆動される。これにより、駆動電圧に加重された交流成分がモータのトルク変動となり、これが振動となって、同周波数の作動音が他より相対的に強調されて生じるようになる。つまり、モータ作動音の音色が可聴帯域内の所定周波数となることから、この周波数を好適に調整することで作動音の品質が容易に向上可能となる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のモータ制御装置において、前記電圧生成手段は、ＰＷＭ制御が行われるスイッチング素子を有してなり、そのＰＷＭ制御の際のデューティ又はキャリア周波数を変更させて、前記直流電圧に対して前記所定周波数の交流成分を加重した前記駆動電圧を生成することをその要旨とする。

この発明では、電圧生成手段は、スイッチング素子のＰＷＭ制御の際のデューティ又はキャリア周波数を変更させて、直流電圧に所定周波数の交流成分を加重した駆動電圧を生成する。これにより、ＰＷＭ制御のデューティ又はキャリア周波数を例えば周期的に変更させるだけで、容易に所定周波数の交流成分を加重した駆動電圧の生成が可能となる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のモータ制御装置において、前記電圧生成手段は、スイッチング素子を有してなり、該スイッチング素子のオン抵抗を変化させて、前記直流電圧に対して前記所定周波数の交流成分を加重した前記駆動電圧を生成することをその要旨とする。

この発明では、電圧生成手段は、スイッチング素子のオン抵抗を変化させて、直流電圧に所定周波数の交流成分を加重した駆動電圧を生成する。これにより、スイッチング素子のオン抵抗を変化させるだけで、容易に所定周波数の交流成分を加重した駆動電圧の生成が可能となる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータ制御装置において、前記電圧生成手段は、前記可聴帯域内で更に１００［Ｈｚ］〜３［ｋＨｚ］内の前記所定周波数の交流成分を加重した前記駆動電圧を生成することをその要旨とする。

この発明では、電圧生成手段は、人の可聴帯域内で更に１００［Ｈｚ］〜３［ｋＨｚ］内の所定周波数の交流成分を加重した駆動電圧を生成する。これにより、モータ作動音も可聴帯域内でも不快なく聞き取り易いとされる１００［Ｈｚ］〜３［ｋＨｚ］内となることから、作動音の音色が良好となる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータ制御装置において、車両の開閉体を開閉作動させる直流モータを制御対象とするものであることをその要旨とする。

この発明では、請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータ制御装置にて車両の開閉体を開閉作動させる直流モータが制御されることから、良好なモータ作動音を伴ってその開閉体の開閉作動が行われる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載のモータ制御装置において、ブラシ付き直流モータを制御対象とするものであることをその要旨とする。
この発明では、請求項１〜５のいずれか１項に記載のモータ制御装置にてブラシ付き直流モータが制御されることから、良好なモータ作動音を伴ってその回転駆動が行われる。

本発明によれば、モータ作動音の品質を容易に向上することができるモータ制御装置を提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施形態のモータ制御装置１０である。モータ制御装置１０は、車両のパワーウインド装置の駆動用の直流モータＭを制御対象としている。直流モータＭは、給電ブラシＢを有するブラシ付き直流モータにて構成されている。モータ制御装置１０は、モータＭを回転駆動させる駆動回路１１と、その駆動回路１１を制御するウインドＥＣＵ１２とを備えてなる。ウインドＥＣＵ１２は、開閉スイッチ１３からの開閉操作信号の入力に基づいて駆動回路１１を通じてモータＭを正転又は逆転駆動させ、ウインドガラスＷＧを開閉作動させる。また、ウインドＥＣＵ１２は、回転センサ１４からの回転検出信号の入力に基づいてモータＭの回転方向や回転速度を検出し、モータＭの制御に反映している。

本実施形態の駆動回路１１は、複数個のスイッチング素子ＴｒでＨブリッジ回路が構成され、スイッチング素子Ｔｒは、正転駆動用と逆転駆動用の組毎にウインドＥＣＵ１２の制御に基づいてオンオフされる。駆動回路１１は、各スイッチング素子Ｔｒのオンオフ動作に基づいて、バッテリ１５の供給に基づく直流電圧ＶDC（図２参照）からモータＭを回転駆動させるための駆動電圧Ｖを生成し、該モータＭに印加する。

ここで、本実施形態のウインドＥＣＵ１２は、駆動回路１１の各スイッチング素子Ｔｒに対してＰＷＭ制御を行っている。ウインドＥＣＵ１２は、そのＰＷＭ制御のデューティを周期的に変更して（キャリア周波数は一定）、図２に示すように、例えば１２［Ｖ］の直流電圧ＶDCに対して２［Ｖ］幅で１００［Ｈｚ］〜３［ｋＨｚ］内の所定単一周波数の交流成分ＶACを加重した駆動電圧Ｖを生成する。

モータＭは、この駆動電圧Ｖの印加に基づき若干ながら回転速度が変化するが、ウインドガラスＷＧの作動速度は体感的に定速で開閉される。同時に、モータＭは、駆動電圧Ｖに加重された交流成分ＶACと略同じ単一周波数のトルク変動が生じるため、これが振動となり、同周波数の作動音が他より相対的に強調されて生じる。この周波数の作動音は、人の可聴帯域（約２０［Ｈｚ］〜２０［ｋＨｚ］範囲）内でも不快なく聞き取り易いとされる１００［Ｈｚ］〜３［ｋＨｚ］内となることから、ウインドガラスＷＧを開閉作動させる際、モータＭの作動音も伴うようになっている。そして、本実施形態では、作動音の音色に繋がる駆動電圧Ｖに加重された交流成分ＶACの周波数は、作動音の音色が良好な１００［Ｈｚ］〜３［ｋＨｚ］の中でもよりウインドガラスＷＧの作動に合った音色となるように予めシミュレーション等により決定されている。

次に、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）本実施形態では、人の可聴帯域内の所定周波数の交流成分ＶACを直流電圧ＶDCに加重して駆動電圧Ｖが生成され、この駆動電圧Ｖの印加に基づいて直流モータＭが回転駆動される。これにより、駆動電圧Ｖに加重された交流成分ＶACがモータＭのトルク変動となり、これが振動となって、同周波数の作動音が他より相対的に強調されて生じるようになる。つまり、モータ作動音の音色が可聴帯域内の所定周波数となることから、この周波数を好適に調整することで作動音の品質を容易に向上することができる。従って、本実施形態では、ウインドガラスＷＧの開閉作動がこの良好なモータ作動音を伴って行われ、また車種毎によって高級感を持たせた作動音としたり、軽快感を持たせた作動音とすることもできる。

（２）本実施形態では、スイッチング素子ＴｒのＰＷＭ制御の際のデューティを周期的に変更させて、直流電圧ＶDCに所定周波数の交流成分ＶACを加重した駆動電圧Ｖが生成される。これにより、ＰＷＭ制御のデューティを周期的に変更させるだけで、容易に所定周波数の交流成分ＶACを加重した駆動電圧Ｖを生成することができる。

（３）本実施形態では、人の可聴帯域内で更に１００［Ｈｚ］〜３［ｋＨｚ］内の所定周波数の交流成分を加重した駆動電圧が生成される。これにより、モータ作動音も可聴帯域内でも不快なく聞き取り易いとされる１００［Ｈｚ］〜３［ｋＨｚ］内となることから、作動音の音色が良好となる。

尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、ＰＷＭ制御のキャリア周波数を一定としデューティを周期的に変更させて加重する交流成分ＶACを生成したが、デューティを一定としキャリア周波数を周期的に変更させて加重する交流成分ＶACを生成してもよい。また、スイッチング素子Ｔｒのオン抵抗を周期的に変化させても、加重する交流成分ＶACを容易に生成することができる。また、スイッチング素子Ｔｒとは別に交流成分を生成する手段を備えていてもよい。

・上記実施形態では、単一周波数の交流成分ＶACを加重しモータ作動音を単一音色（周波数）としたが、複数周波数の交流成分を加重させてもよい。これにより、複数の音色が混合したモータ作動音となる。また、ウインドガラスＷＧの開閉位置に応じて加重する交流成分ＶACの周波数を変化させ、モータ作動音をその開閉位置で変化させてもよい。また、上記実施形態では、加重する交流成分ＶACの周波数を１００［Ｈｚ］〜３［ｋＨｚ］内としたが、これ以外の可聴帯域（２０［Ｈｚ］〜２０［ｋＨｚ］）内を使用してもよい。

・上記実施形態では、ウインドガラスＷＧの開閉速度を略定速に制御したが、例えばウインドガラスＷＧの開閉位置に応じて速度変更を行わせる制御としてもよい。
・上記実施形態では、ウインドガラスＷＧを開閉作動させるモータＭを制御対象としたが、車両の開閉体としてスライドルーフやスライドドア、バックドア等を開閉作動させるモータをその制御対象としてもよい。また、その他の装置のモータであってもよい。

・上記実施形態では、給電ブラシＢを有するブラシ付き直流モータＭを制御対象としたが、例えばブラシレスモータ等のその他のモータをその制御対象としてもよい。

本実施形態におけるモータ制御装置の電気ブロック図である。 モータに印加する駆動電圧を示す波形図である。

符号の説明

１０…モータ制御装置、１１…電圧生成手段を構成する駆動回路、１２…電圧生成手段を構成するウインドＥＣＵ、Ｍ…直流モータ、Ｂ…給電ブラシ（ブラシ）、Ｔｒ…スイッチング素子、Ｖ…駆動電圧、ＶAC…交流成分、ＶDC…直流電圧、ＷＧ…開閉体としてのウインドガラス。

Claims (6)

1. 駆動電圧の印加に基づいて直流モータを回転駆動させるモータ制御装置であって、
   人の可聴帯域内の所定周波数の交流成分を直流電圧に加重して前記駆動電圧を生成する電圧生成手段を備えたことを特徴とするモータ制御装置。
2. 請求項１に記載のモータ制御装置において、
   前記電圧生成手段は、ＰＷＭ制御が行われるスイッチング素子を有してなり、そのＰＷＭ制御の際のデューティ又はキャリア周波数を変更させて、前記直流電圧に対して前記所定周波数の交流成分を加重した前記駆動電圧を生成することを特徴とするモータ制御装置。
3. 請求項１に記載のモータ制御装置において、
   前記電圧生成手段は、スイッチング素子を有してなり、該スイッチング素子のオン抵抗を変化させて、前記直流電圧に対して前記所定周波数の交流成分を加重した前記駆動電圧を生成することを特徴とするモータ制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータ制御装置において、
   前記電圧生成手段は、前記可聴帯域内で更に１００［Ｈｚ］〜３［ｋＨｚ］内の前記所定周波数の交流成分を加重した前記駆動電圧を生成することを特徴とするモータ制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータ制御装置において、
   車両の開閉体を開閉作動させる直流モータを制御対象とするものであることを特徴とするモータ制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のモータ制御装置において、
   ブラシ付き直流モータを制御対象とするものであることを特徴とするモータ制御装置。

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