JP2011188673A - モータ駆動装置、モータ駆動制御方法、及びモータ駆動制御プログラム、並びに記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成でしかもモータが正しく接続されたか否かを容易にしかも確実に検知する。
【解決手段】電流検知部１０５はモータ１０３の駆動電流に応じた電圧を検出電圧として得る。比較部１０６は検出電圧と予め規定された基準電圧とを比較して比較結果信号を得る。積分部１０７は比較結果信号が所定期間出力されるとハイレベルの計時結果信号を出力する。ＣＰＵ１０１は、モータの接続状態を判定する第１の駆動制御モード時では、所定期間を第１の期間に設定して、計時結果信号が出力されない場合にモータが異常であると判定する。また、ＣＰＵは、モータを駆動しているときの過電流を検知する第２の駆動制御モード時では、所定期間を第１の期間よりも長い第２の期間に設定して、計時結果信号が出力された場合に、モータが異常であると判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータ（例えば、ＤＣブラシモータ）を駆動制御するためのモータ駆動装置、モータ駆動制御方法、及びモータ駆動制御プログラム、並びに記録媒体に関し、特に、ＤＣブラシモータの接続状態を検知することのできるモータ駆動装置、モータ駆動制御方法、及びモータ駆動制御プログラム、並びに記録媒体に関する。

一般に、ＤＣブラシモータによって駆動される被駆動装置では、ＤＣブラシモータが正確にモータ駆動装置等に接続されているか否かを確認する必要がある。つまり、ＤＣブラシモータの接続状態を確認する必要がある。

この接続確認を行うための手法として、ＤＣブラシモータの駆動対象にフラグを装着して、当該フラグが動いているか否かをセンサによって検知するようにしたものがある。

さらに、ＤＣブラシモータの異常を検出する際、ＤＣブラシモータに流れる電流が所定の値以上又は以下である場合に、ＤＣブラシモータが異常であるとしたものがある。ここでは、ＤＣブラシモータと直列に接続された抵抗に流れる電流に比例する電圧値を所定の値と比較するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

また、ＤＣブラシモータの過電流を検出する際、保護回路の動作時間が短くならないようにするようにしたものがある。ここでは、過電流の大きさが一定値以上であると、信号積分部のキャパシタを充電するキャパシタ電流を減少させて、保護回路の動作時間の最低値を制限するようにしている（例えば。特許文献２参照）。

特開平７−２７９２１７号公報 特開平９−２３６７３号公報

ところで、特許文献１に記載の手法においては、ＤＣブラシモータに直列に接続された抵抗に流れる電流に比例する電圧値が所定値以上となると、ＤＣブラシモータに異常が生じたとしている。

ところが、特許文献１に記載の手法においては、ＤＣブラシモータが正しく接続されていなければ、直列に接続された抵抗に電流が流れることがない。また、ＤＣブラシモータの内部において断線が生じた場合においても、直列に接続された抵抗に電流が流れない。

従って、特許文献１に記載の手法においては、ＤＣブラシモータに過電流が流入した際の異常は検知できるものの、ＤＣブラシモータの接続状態を正確に検知することは困難である。

特許文献２に記載の検知装置においても、過電流によるＤＣブラシモータの異常を検知する際に、保護回路の動作時間が短くならないようにしているだけであるので、同様の問題点がある。

なお、前述のようなフラグの装着による異常検知では、異常検知のための構造が大型化するばかりでなく、コストアップという問題点がある。

従って、本発明の目的は、簡単な構成でしかもモータが正しく接続されたか否かを容易にしかも確実に検知することのできるモータ駆動装置、モータ駆動制御方法、及びモータ駆動制御プログラム、並びに記録媒体を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明によるモータ駆動装置は、モータを駆動制御するためのモータ駆動装置において、前記モータの駆動電流に応じた電圧を検出電圧として出力する電圧検出手段と、前記検出電圧が予め規定された基準電圧より大きいことに応じて比較結果信号を出力する電圧比較手段と、前記比較結果信号が所定期間出力されたことに応じて計時結果信号を出力する計時手段と、前記モータの接続状態を判定する第１の駆動制御モード時は、前記所定期間を第１の期間に設定し、前記計時結果信号が出力されない場合、前記モータが異常であると判定し、前記モータを駆動しているときの過電流を検知する第２の駆動制御モード時は、前記所定期間を前記第１の期間よりも長い第２の期間に設定し、前記計時結果信号が出力された場合、前記モータが異常であると判定する判定手段とを有することを特徴とする。

本発明によるモータ駆動制御方法は、モータを駆動制御する際に用いられるモータ駆動制御方法において、前記モータの駆動電流に応じた電圧を検出電圧として出力する電圧検出ステップと、前記検出電圧が予め規定された基準電圧より大きいことに応じて比較結果信号を出力する電圧比較ステップと、前記比較結果信号が所定期間出力されたことに応じて計時結果信号を出力する計時ステップと、前記モータの接続状態を判定する第１の駆動制御モード時は、前記所定期間を第１の期間に設定し、前記計時結果信号が出力されない場合、前記モータが異常であると判定し、前記モータを駆動しているときの過電流を検知する第２の駆動制御モード時は、前記所定期間を前記第１の期間よりも長い第２の期間に設定し、前記計時結果信号が出力された場合、前記モータが異常であると判定する判定ステップ手段とを有することを特徴とする。

本発明によるモータ駆動制御プログラムは、モータを駆動制御する際に用いられるモータ駆動制御プログラムにおいて、コンピュータに、前記モータの駆動電流に応じた電圧を検出電圧として出力する電圧検出ステップと、前記検出電圧が予め規定された基準電圧より大きいことに応じて比較結果信号を出力する電圧比較ステップと、前記比較結果信号が所定期間出力されたことに応じて計時結果信号を出力する計時ステップと、前記モータの接続状態を判定する第１の駆動制御モード時は、前記所定期間を第１の期間に設定し、前記計時結果信号が出力されない場合、前記モータが異常であると判定し、前記モータを駆動しているときの過電流を検知する第２の駆動制御モード時は、前記所定期間を前記第１の期間よりも長い第２の期間に設定し、前記計時結果信号が出力された場合、前記モータが異常であると判定する判定ステップ手段とを実行させることを特徴とする。

本発明による記録媒体は、上記のモータ駆動制御プログラムが記録されたコンピュータに読み取り可能な記録媒体である。

以上のように、本発明によれば、モータの駆動制御モードに応じて、積算時間を変更するようにしたので、モータの接続状態及びモータに流れる過電流をともに検知することができるという効果がある。そして、同一の回路構成によって容易にしかも確実にモータの接続状態及びモータに流れる過電流をともに検知することができるという効果がある。

本発明の実施の形態によるモータ駆動装置の一例を示すブロック図である。 図１に示すモータ駆動装置の構成の第１の例を示す回路図である。 図２に示すモータ駆動装置が接続検知モードである場合の信号変化を示す図である。 図２に示すモータ駆動装置が通常モードである場合の信号変化を示す図である。 図２に示すモータ駆動装置における駆動制御を説明するためのフローチャートである。 図１に示すモータ駆動装置の構成の第２の例を示す回路図である。 図６に示すＡＳＩＣの機能構成を説明するための機能ブロック図である。 図７に示すＡＳＩＣの内部動作を説明するためのタイミング図である。 図６に示すモータ駆動装置が接続検知モードである場合の信号変化を示す図である。 図６に示すモータ駆動装置が通常モードである場合の信号変化を示す図である。

以下、本発明の実施の形態によるモータ駆動装置の一例について図面を参照して説明する。なお、ここでは、モータとして、ＤＣブラシモータを例に挙げて説明するが、他の形式のモータにおいても同様にして本発明を適用することができる。

図１は本発明の実施の形態によるモータ駆動装置の一例を示すブロック図である。

図１を参照して、図示のモータ駆動装置１００には、ＤＣブラシモータ１０３が接続されている。モータ駆動装置１００は、ＣＰＵ（中央演算装置：判定手段）１０１、駆動部１０２、基準値発生部１０４、電流検出部１０５（電圧検出手段）、比較部（電圧比較手段）１０６、積分部（計時手段）１０７、及び表示部１０８を備えている。

ＣＰＵ１０１は、駆動部１０２に駆動制御信号を与え、この駆動制御信号に応じて駆動部１０２はＤＣブラシモータ１０３に駆動電流を印加する。これによって、ＤＣブラシモータ１０３が駆動する。ＤＣブラシモータ１０３に流れる電流の値は電流検出部１０５で検出され、電流検出部１０５は、検出された電流に比例する電圧値を検出電圧値として比較部１０５に与える。

一方、基準値発生部１０４からは予め規定された基準値（基準電圧）が比較部１０６に与えられ、比較部１０６は検出電圧値と基準値とを比較して、比較結果（比較結果信号）を出力する。この比較結果信号は積分部１０７に入力され、積分部１０７は、比較結果信号を積分（積算）して、積分値（積算値）を出力する。

そして、ＣＰＵ１０１は、後述するようにして、駆動制御信号を生成するとともに、積算値に応じてＤＣブラシモータ１０３の駆動状態を示すモータ駆動状態信号を生成する。表示部１０８にはモータ駆動状態信号に応じた画面が表示される。

図２は、図１に示すモータ駆動装置１００の構成の第１の例を示す回路図である。

図１及び図２を参照して、駆動部１０２は、トランジスタ２０１を有し、トランジスタ２０１のベースがＣＰＵ１０１に接続され、ＣＰＵ１０１からトランジスタ２０１のベースに駆動制御信号３０２が与えられる。

トランジスタ２０１のコレクタには電源２０２（Ｖｃｃ−１）が接続され、トランジスタ２０１のエミッタはＤＣブラシモータ１０３に接続されている。駆動制御信号３０２がハイレベル（Ｈ）の際、トランジスタ２０１がオンして、電源２０２から駆動電流がＤＣブラシモータ１０３に流れる。

図示の例では、ＤＣブラシモータ１０３の巻線コイル（以下、単にコイルと呼ぶ）２０３が示されており、駆動電流はコイル２０３に流入することになる。コイル２０３、つまり、ＤＣブラシモータ１０３を流れる電流は、コイル２０３に並列に配置された抵抗２０３に流れる結果、抵抗２０３には、この電流に比例した電圧が生じることになる。

比較部１０６は、コンパレータ２０８を有し、前述の抵抗２０３に生じた電圧がコンパレータ２０８の非反転端子に検出電圧３０３として印加される。

基準値発生部１０４は、電源２０７（Ｖｃｃ−２）と抵抗２０５及び２０６とを有し、抵抗２０５及び２０６は直列に接続され、抵抗２０６が接地されている。抵抗２０５には電源２０７が接続され、抵抗２０５及び２０６の接続点がコンパレータ２０８の反転端子に接続されている。

この結果、抵抗２０５及び２０６の抵抗値の比と電源２０７の電圧とによって決定される電圧値がコンパレータ２０８に基準値（以下、基準電圧値とも呼ぶ）３０４として印加されることになる。なお、電源２０７及び２０２を同一の電源としてもよい。

コンパレータ２０８は、検出電圧値３０３と基準電圧値３０４とを比較する。ここでは、基準電圧値３０４よりも検出電圧値３０３が大きいと、コンパレータ２０８は比較結果信号３０５として、ハイレベル（Ｈ）の比較結果信号３０５を出力する。つまり、コンパレータ２０８は検出電圧が基準電圧よりも大きいことに応じて、ハイレベル（Ｈ）である比較結果信号を出力する。

一方、検出電圧値３０３が基準電圧値３０４以下であると、コンパレータ２０８は比較結果信号３０５として、ロウレベル（Ｌ）の比較結果信号３０５を出力する。

積分部１０７は、抵抗２０９及び２１０とコンデンサ２１１及び２１２とを有し、さらにスイッチ部２１３（スイッチ手段）を備えている。コンパレータ２０８の出力端には抵抗２０９及び２１０が接続され、抵抗２０９は電源２０７（Ｖｃｃ−２）に接続されている。

コンデンサ２１１は抵抗２１０に並列に接続され、このコンデンサ２１１に並列に接続されたコンデンサ２１２がスイッチ部２１３を介してＣＰＵ１０１に接続されている。なお、スイッチ部２１３は、ＣＰＵ１０１によってオンオフ制御される。

いま、コンパレータ２０８の出力である比較結果信号３０５がハイレベル（Ｈ）であると、電源２０７から抵抗２０９及び２１０を介して電流がコンデンサ２１１及び２１２に流れ込む。そして、この電流によってコンデンサ２１１及び２１２に所定の電荷が蓄積されると、コンデンサ２１１及び２１２の両端電圧がＣＰＵ１０１に加わることになる。つまり、ＣＰＵ１０１にはハイレベル（Ｈ）を示す積分値（積算結果信号）３０６が印加されることになる。そして、積分部１０７の出力である積分値３０６がハイレベル（Ｈ）であると、ＣＰＵ１０１は、ＤＣブラシモータ１０３に、例えば、過電流が流れていると判定する。

スイッチ部２１３は、コンデンサ２１２をＣＰＵ１０１に接続するためのスイッチであり、スイッチ部２１３がオンであると、コンデンサ２１２がＣＰＵ１０１に接続される。そして、後述するように、スイッチ部２１３の動作（オンオフ）によって、初期及び通常時における異常検知が切り替えられることになる。

モータ駆動装置１００は、スイッチ部２１４（図１には示さず）を有しており、このスイッチ部２１４はコンデンサ２１１及び２１２とＣＰＵ１０１との接続線に接続されている。そして、スイッチ部２１４は抵抗２１５（放電抵抗と呼ぶ）を介して接地されている。

このスイッチ部２１４はＣＰＵ１０１によってオンオフ制御され、スイッチ部２１４がオンされると、コンデンサ２１１及び２１２に蓄積された電荷が放電抵抗２１５を介して放電電流として放電される。

図３は、図２に示すモータ駆動装置１００が接続検知モードである場合の信号変化を示す図である。なお、一点鎖線で示す枠３１０は、接続検知時における信号波形を示している。接続検知モードは、後述する通常モードに先立って行われ、装置が電源オンされた直後などに行われる。

図２及び図３を参照して、前述のしたように、スイッチ部２１３はＣＰＵ１０１によってオンオフ制御される。ＣＰＵ１０１はスイッチ部２１３に第１のスイッチング信号３０１を与え、スイッチ部２１３は第１のスイッチング信号がハイレベル（Ｈ）のときオンする。

スイッチ部２１３がオンのとき、コンデンサ２１２がＣＰＵ１０１に接続されることになる。つまり、スイッチ部２１３がオンの場合には、コンデンサ２１１及び２１２がＣＰＵ１０１に接続され、スイッチ部２１３がオフの場合には、コンデンサ２１１のみがＣＰＵ１０１に接続されることになる。従って、スイッチ部２１３のオンオフに応じて、ＣＰＵ１０１からみた容量が変化することになる。

ＣＰＵ１０１から駆動部１０２に駆動制御信号３０２が与えられ、駆動制御信号３０２がハイレベル（Ｈ）のとき、駆動制御部１０２から駆動電流がＤＣブラシモータ１０３に与えられる。

ＤＣブラシモータ１０３を流れる電流に応じて、電流検出部１０５は検出電圧値３０３を出力し、これが比較部１０６に与えられる。前述のように、比較部１０６には基準電圧値３０４が与えられており、比較部１０６は比較結果として比較結果信号３０５を出力する。

この比較結果信号３０５に応じて、積分部１０７（計時手段）では、コンデンサ２１１及び２１２に蓄えられる電荷量が変化して、積分結果（計時結果又は積分値ともいう）３０６としてハイレベル（Ｈ）又はロウレベル（Ｌ）を出力する。つまり、コンデンサ２１１及び２１２に十分な電荷が溜まると、積分値３０６はハイレベル（Ｈ）となる。

スイッチ部２１４は、ＣＰＵ１０１から出力される第２のスイッチング信号３０７によってオンオフ制御され、第２のスイッチング信号３０７がハイレベル（Ｈ）のとき、スイッチ部２１４がオンする。スイッチ部２１４のオンによって、放電抵抗２１５がコンデンサ２１１及び２１２に接続されることになる。

いま、モータ駆動装置１００の電源が投入されると（電源投入）、ＣＰＵ１０１は第１のスイッチング信号３０１をロウレベル（Ｌ）に設定する（接続検知モード：第１の駆動制御モード）。これによって、コンデンサ２１１のみがＣＰＵ１０１に接続された状態となり、抵抗２０９及び２１０とコンデンサ２１１とによって規定される時定数は小さな値となる。

時定数が小さいと、コンパレータ２０８の出力である比較結果信号３０５において、ハイレベル（Ｈ）の期間が短くても、コンデンサ２１１に十分な電荷を蓄積することができることになる。

ＤＣブラシモータ１０３がオンされた直後においては、始動電流が流れるから、ＤＣブラシモータ１０３に流れる電流は大きくなる。そして、次第にＤＣブラシモータ１０３に流れる電流は小さくなって定常電流（所定の電流）となる。

つまり、ＤＣブラシモータ１０３の起動時においては、その内部のロータを回転させるための起動エネルギーが必要であり、その起動エネルギーが起動電流として現れる。その結果、始動電流は大きくなる。そして、ＤＣブラシモータ１０３が駆動された後には、所定の回転を維持するためのエネルギーだけで済むので、ＤＣブラシモータ１０３を流れる電流の値は低下する。

積分部１０７の出力である積分値３０６（計時結果信号）は、比較結果信号３０５がハイレベル（Ｈ）である際、コンデンサ２１１へのチャージによって、徐々に大きくなる。なお、始動時には、始動電流、つまり、突入電流がＤＣブラシモータ１０３に流れるから、この突入電流に応じてコンデンサ２１１に十分な電荷が溜まるように、コンデンサ２１１の容量と抵抗２０９及び２１０の抵抗値とを選択する必要がある。

ＤＣブラシモータ１０３が定常状態となって、比較結果信号３０５がロウレベル（Ｌ）となっても、コンデンサ２１１に蓄積された電荷は放電されず、積分値３０６はハイレベル（Ｈ）のまま維持される。このように、積分部１０７は、コンパレータ２０８からハイレベルの比較結果信号が所定期間出力されたことに応じて、ハイレベルの計時結果信号を出力することになる。

このハイレベル（Ｈ）の積分値３０６を受けると、ＣＰＵ１０１はＤＣブラシモータ１０３が正常に接続されていると判定する。つまり、ＤＣブラシモータ１０３の始動の際には、起動電流（始動電流）が流れるから、この始動電流に比例する検出電値圧３０３を受けた際に、比較部１０６の出力である比較結果信号３０５がハイレベル（Ｈ）となるようにする。

そして、始動後定常状態に移行すると、ＤＣブラシモータ１０３に流れる電流は減少する。そして、定常状態移行後における検出電圧値３０３を受けた際には、比較部１０６はロウレベルの比較結果信号３０５を出力するようにする。

このようにすれば、ＤＣブラシモータ１０３が正しくモータ駆動装置１００等に接続されていれば、ＤＣブラシモータ１０３の始動後においてはＣＰＵ１０１にはハイレベル（Ｈ）の積分値３０６が与えられることになる。

言い換えると、ＣＰＵ１０１はＤＣブラシモータ始動後（つまり、接続検知モード）にハイレベル（Ｈ）の積分値３０６を受ければ、ＤＣブラシモータ１０３が正常に接続されていると判定できることになる。

一方、ＤＣブラシモータ１０３の始動電流（突入電流）が検知されなければ、積分値３０６はロウレベル（Ｌ）であるから、ＣＰＵ１０１は、例えば、ＤＣブラシモータ１０３が接続されていないか又はＤＣブラシモータ１０３に束線切れ等の異常が生じていると判定することができる。

そして、積分値３０６がロウレベル（Ｌ）である場合には、ＣＰＵ１０１は、例えば、表示部１０８に「接続されていません」等の警告を表示するか又は「エラー」表示を行う。

ＣＰＵ１０１は、駆動制御信号３０２の立下りエッジにおいて、所定の時間のハイレベル（Ｈ）となる第２のスイッチング信号３０７を出力する。そして、第２のスイッチング信号３０７のハイレベル（Ｈ）の期間、スイッチ部２１４をオンする。

これによって、コンデンサ２１１に溜まった電荷が放電抵抗２１５を介して放電電流として放電される。この結果、積分値３０６のレベルは徐々に低下して、積分値３０６はロウレベル（Ｌ）となる。

このようにして、ＣＰＵ１０１は正しくＤＣブラシモータ１０３が接続されていることを確認すると、第１のスイッチング信号３０１をロウレベル（Ｌ）からハイレベル（Ｈ）として、通常モード（第２の駆動制御モード）とする。第１のスイッチング信号３０１がハイレベル（Ｈ）となると、スイッチ部２１３がオンして、コンデンサ２１１にコンデンサ２１２が並列に接続されて、容量が増加することになる。

図４は、図２に示すモータ駆動装置１００が通常モード（第２の駆動制御モード：過電流検知モード）である場合の信号変化を示す図である。なお、一点鎖線で示す枠４０１は過電流検知時（ＯＫ）の信号波形を示し、一点鎖線で示す枠４０２は過電流検知時（ＮＧ）の信号波形を示す。

図２及び図４を参照して、通常モード（第２の駆動制御モード）においては、コンデンサ２１１及び２１２が並列にＣＰＵ１０１に接続された状態であるから、過電流がＤＣブラシモータ１０３に流れても、積分値３０６のレベルは高くならない。言い換えると、積分値３０６のレベルはハイレベル（Ｈ）の状態に至らない。

つまり、コンデンサ２１１及び２１２が並列に接続された結果、その容量が増加し、ＤＣブラシモータ１０３に突入電流等の過電流が流れても、コンデンサ２１１及び２１２に十分な電荷を蓄積することができない。

従って、ＣＰＵ１０１は、積分値３０６はロウレベル（Ｌ）であると判定して、ＤＣブラシモータ１０３には過電流は流れていないとする（過電流検知時の波形（ＯＫ）４０１）。

ところで、ＤＣブラシモータ１０３の特性として、モータ軸にかかる負荷が大きくなると、ＤＣブラシモータ１０３に流れる電流の値が大きくなる。

図示はしないが、ＤＣブラシモータ１０３は、内部ロータに組み込まれた電磁石と、電磁石の外側に配置された磁石とを有している。そして、外側の磁石と同一極になるように電磁石に電流が流れる。磁石と電磁石の反発によって内部ロータが回転して、電磁石の極が磁石の極と異なる状態に近づくと、電磁石に電流を供給する接点部が切り替わる。

これによって、電磁石の極と対向する磁石の極とが同一となる。このような動作の繰り返しによって、ＤＣブラシモータ１０３は回転するのである。この結果、モータ軸に掛かる負荷が大きくなると、内部ロータが回転しにくくなって、回転するまで電磁石に電流を流そうとすることになり、過電流が流れることになる。

従って、負荷が大きい場合には、過電流検知時の波形（ＮＧ）４０２において、検知検圧値３０３は定常状態においても大きくなる。つまり、検知電圧値３０３のレベルが大きくなるとともに、その期間も長くなる。

これによって、比較部１０６から出力される比較結果信号３０５のハイレベル（Ｈ）の期間が長くなって、コンデンサ２１１及び２１２に十分な電荷が溜まる。そして、積分値３０６がハイレベル（Ｈ）となる。通常モード（第２の駆動制御モード）において積分値３０６がハイレベル（Ｈ）となると、ＣＰＵ１０１はＤＣブラシモータ１０３に過電流が流れたと判定する。

そして、ＣＰＵ１０１はその旨表示部１０８に表示する。例えば、ＣＰＵ１０１は、「過電流です」又は「エラー」を表示部１０８に表示する。

このように、第２の駆動制御モードにおいては、コンデンサ２１１及び２１２を並列に接続する。この結果、ＤＣブラシモータ１０３の接続状態を判定する第１の駆動制御モード時において、上記の所定期間がコンデンサ２１１によって第１の期間に設定されるとすると、ＤＣ２ブラシモータ１０３を駆動しているときの過電流を検知する第２の駆動制御モード時においては、上記の所定期間を第１の期間よりも長い第２の期間に設定されることになる。そして、第１の駆動制御モード時では、計時結果信号（ここではハイレベル）が出力されない場合、ＤＣブラシモータ１０３が異常であると判定することになる。また、第２の駆動制御モード時においては、計時結果信号が出力された場合、ＤＣブラシモータ１０３が異常であると判定することになる。

さらに、第１の駆動制御モード時においては、コンデンサ２１１のみを用いているから、その容量を第１の容量とすれば、第２の駆動制御モード時においては、コンデンサ２１１及び２１２を並列に接続しているから、その容量を第２の容量とすれば、当該第２の容量は第１の容量よりも大きくなる。そして、これら第１及び第２の容量に応じてそれぞれ上記の第１及び第２の期間が規定されることになる。

図５は、図２に示すモータ駆動装置１００における駆動制御を説明するためのフローチャートである。

図２及び図５を参照して、前述したように、モータ駆動装置１００の電源が投入されると、ＣＰＵ１０１は、接続検知モード（第１の駆動制御モード）を設定する（ステップＳ５０１）。この接続検知モードにおいては、前述のように、コンデンサ２１２が切り離される。

続いて、ＣＰＵ１０１は駆動制御信号３０２をハイレベル（Ｈ）として、ＤＣブラシモータ１０３を駆動する（ステップＳ５０２）。そして、ＣＰＵ１０１は積分部１０７の出力（積分値３０６）がハイレベル（Ｈ）であるか否かを判定する（ステップＳ５０３）。

積分値３０６がロウレベル（Ｌ）であると（ステップＳ５０３において、ＮＯ）、ＣＰＵ１０１はＤＣブラシモータ１０３に接続異常があるとして、駆動制御信号３０２をロウレベルにして、ＤＣブラシモータ１０３をオフする（ステップＳ５０４）。そして、ＣＰＵ１０１は表示部１０８に、例えば、「未接続」を表示して（ステップＳ５０５）、エラー終了する。

一方、積分値３０６がハイレベルと（Ｈ）であると（ステップＳ５０３において、ＹＥＳ）、ＣＰＵ１０１は、ＤＣブラシモータ１０３の接続は正常と判定して、駆動制御信号３０２をロウレベル（Ｌ）として、ＤＣブラシモータ１０３を停止する（ステップＳ５０６）。

その後、ＣＰＵ１０１は積分値３０６をリセットする（ステップＳ５０７）。つまり、ＣＰＵ１０１は第２のスイッチング信号３０７をハイレベル（Ｈ）として、スイッチ部２１４をオンし、コンデンサ２１１に蓄えられている電荷を放電電流として放電する。

続いて、ＣＰＵ１０１は過電流検知モード（第２の駆動制御モード）を設定する（ステップＳ５０８）。ここでは、ＣＰＵ１０１は第１のスイッチング信号３０１をハイレベル（Ｈ）として、スイッチ部２１３をオンする。これによって、コンデンサ２１１にコンデンサ２１２を並列に接続する。

次に、ＣＰＵ１０１はＤＣブラシモータ１０３をオンするか否かを判定する（ステップＳ５０９）。つまり、ＤＣブラシモータをオンする指令であるオン信号が入力されたか否かを判定する。ＤＣブラシモータ１０３をオンしなければ（ステップＳ５０９において、ＮＯ）、ＣＰＵ１０１は待機する。

一方、オン信号を受けると（ステップＳ５０９において、ＹＥＳ）、ＣＰＵ１０１は駆動制御信号３０２をハイレベル（Ｈ）として、ＤＣブラシモータ１０３を駆動する（ステップＳ５１０）。そして、ＣＰＵ１０１は、積分値３０６がハイレベル（Ｈ）であるか否かについて判定する（ステップＳ５１１）。

積分値３０６がロウレベル（Ｌ）であると（ステップＳ５１１において、ＮＯ）、ＣＰＵ１０１はＤＣブラシモータ１０３をオフする指令であるオフ信号が入力されたか否かについて判定する（ステップＳ５１２）。オフ信号が入力されないと（ステップＳ５１２において、ＮＯ）、ＣＰＵ１０１はステップＳ５１１に戻って処理を続行する。

オフ信号が入力されると（ステップＳ５１２において、ＹＥＳ）、ＣＰＵ１０１は駆動制御信号３０２をロウレベル（Ｌ）として、ＤＣブラシモータ１０３をオフ（つまり、停止）する（ステップＳ５１３）。

その後、ＣＰＵ１０１は第２のスイッチング信号３０７をハイレベル（Ｈ）として、スイッチ部２１４をオンし、コンデンサ２１１及び２１２に蓄積された電荷を放電電流として放電する。これによって、ＣＰＵ１０１は積分値３０６をリセットする（ステップＳ５１４）。そして、ＣＰＵ１０１はステップＳ５０９に戻って処理を続行する。

ステップＳ５１１において、積分値３０６がハイレベル（Ｈ）であると（ステップＳ５１１において、ＹＥＳ）、ＣＰＵ１０１は、過電流による異常があると判定する。そして、ＣＰＵ１０１は駆動制御信号３０２をロウレベル（Ｌ）として、ＤＣブラシモータ１０３を停止する（ステップＳ５１５）。その後、ＣＰＵ１０１は、表示部１０８に「過電流」等を表示して、エラー告知を行って（ステップＳ５１６）、エラー終了する。

このようにして、上述の第１の例では、積分部１０７に備えられたコンデンサの容量を可変として、接続検知モード（第１の駆動制御モード）においてはコンデンサの容量を小さくする。つまり、第１の駆動制御モードに対応する積分時間（積算時間）を第２の駆動制御モードに対応する積分時間よりも短くして、この積分時間を選択積算時間とする。

一方、過電流検出モード（第２の駆動制御モード）においては、コンデンサの容量を大きくする。つまり、第２の駆動制御モードに対応する積分時間（積算時間）を第１の駆動制御モードに対応する積分時間よりも長くして、この積分時間を選択積算時間とする。

これによって、抵抗及びコンデンサで規定される時定数を切り替え、ＤＣブラシモータ１０３の接続検知を行うとともに過電流検知を行うようにしている。従って、ＤＣブラシモータ１０３の接続状態を検知できるばかりでなく、ＤＣブラシモータ１０３の過電流も検知できることなって、同一の回路構成で容易にしかも確実にＤＣブラシモータ１０３の異常検知を行うことができることになる。

図６は、図１に示すモータ駆動装置１００の構成の第２の例を示す回路図である。

図６において、図２に示す構成要素と同一の構成要素について同一の参照番号を付し、説明を省略する。図６を参照すると、図示のモータ駆動装置１００には、積分部１０７は、図２と異なり、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）６０１を有している。そして、このＡＳＩＣ６０１がＣＰＵ１０１に相互に接続されている。なお、図示のように、コンパレータ２０８の出力端には、抵抗２０９を介して電源２０７が接続されている。

図７は、図６に示すＡＳＩＣ６０１の機能構成を説明するための機能ブロック図である。

図７を参照すると、ＡＳＩＣ６０１（計時手段）は、タイマー回路７０１、エッジ検出回路７０２、レジスタ７０３、及び比較回路７０４（時間比較手段）を有している。タイマー回路７０１には入力端３０５ａを介してコンパレータ２０８の出力である比較結果信号３０５が与えられる。また、立下りエッジを検出するエッジ検出回路７０２には、入力端３０５ａを介してコンパレータ２０８の出力である比較結果信号３０５が与えられる。

タイマー回路７０１は、後述するように、比較結果信号３０５がハイレベルの期間のクロック信号をカウントして、逐次、カウント値８０２を比較回路７０４に与える。

レジスタ７０３には、入力端９０１ａを介して、ＣＰＵ１０１からレジスタ値設定データ９０１が与えられ、レジスタ７０３はレジスタ値設定データ９０１が示すレジスタ値を登録する。そして、このレジスタ値はレジスタ７０３から比較回路７０４に与えられる。

比較回路７０４は上記のカウント値とレジスタ値とを比較して、カウント値がレジスタ値よりも大きいとき、比較結果信号９０６（計時結果信号）として、出力端９０６ａからＣＰＵ１０１に与える。そして、ＣＰＵ１０１は、後述するように、比較結果信号９０６（計時結果信号）に応じてＤＣブラシモータ１０３を制御する。

図８は、図７に示すＡＳＩＣ６０１の内部動作を説明するためのタイミング図である。

図７及び図８を参照して、図６及び図７には示されていないが、ＡＳＩＣ６０１にはクロック信号８０１が与えられている。いま、ＣＰＵ１０１から出力される駆動制御信号３０２がハイレベル（Ｈ）となって、比較部１０６から出力される比較結果信号３０５がハイレベル（Ｈ）となると、タイマー回路７０１は、クロック８０１に同期してカウントアップする。つまり、タイマー回路７０１は、比較結果信号３０５がハイレベルの期間のクロック信号をカウントする。

エッジ検出回路９０７は、比較結果信号３０５の立下りエッジを検出して、カウンタクリア信号９０７をタイマー回路７０１に与える。このカウンタクリア信号９０７はクロック信号の周期で１パルス生成される。そして、このカウンタクリア信号９０７によってタイマー回路７０１はリセットされる。

レジスタ７０３には、前述のように、ＣＰＵ１０１からレジスタ値設定データ９０１がレジスタ値として書き込まれる。そして、レジスタ７０３は、前述のように、このレジスタ値を比較回路７０４に与える。

図示の例では、レジスタ値は”１１”とされ、カウント値８０２が”１２”になると、比較回路７０４は計時結果信号９０６をハイレベル（Ｈ）とする。この計時結果信号９０６は、ＤＣブラシモータ１０３の接続検知の際及び過電流検知の際にそれぞれ設定されたレジスタ値よりもカウント値が大きいとハイレベル（Ｈ）となる。

言い換えると、過電流検知モードと接続検知モードとにおいて、ＣＰＵ１０１はレジスタ７０３に記録するレジスタ値を異ならせて、同一の回路構成で接続検知及び過電流検知を行う。具体的には、過電流検知モードの際のレジスタ値は接続検知モードの際のレジスタ値よりも大きく設定される。このことは、第２の駆動制御モードにおける第２の期間は第１の駆動制御モードにおける第１の期間よりも長く設定されることを意味している。

そして、比較回路７０４は第１の期間又は第２の期間に対応する値よりもカウント値が大きいことに応じて、ハイレベルの計時結果信号を出力することになる。

図９は、図６に示すモータ駆動装置１００が接続検知モードである場合の信号変化を示す図である。なお、一点鎖線で示す枠９１０は、接続検知時の信号波形を表している。接続検知モードは、後述する通常モードに先立って行われ、装置の電源オン直後などに行われる。

図６、図７、及び図９を参照して、レジスタ７０３には、ＣＰＵ１０１から与えられるレジスタ値設定データ９０１に応じたレジスタ値が登録される。ＣＰＵ１０１から出力される駆動制御信号３０２がハイレベル（Ｈ）となると、ＤＣブラシモータ１０３が駆動される。

ＤＣブラシモータ１０３を流れる電流に比例する検出電圧値３０３がコンパレータ２０８に与えられて、基準電圧値３０４と検出電圧値３０３が比較される。そして、基準電圧値３０４よりも検出電圧値３０３が大きいと、コンパレータ２０８は、比較結果信号３０５をハイレベル（Ｈ）とする。そして、比較結果信号３０５が、前述のように、ＡＳＩＣ６０１に与えられる。

前述したように、ＡＳＩＣ６０１は比較結果信号９０６（計時結果信号）を出力するが、この比較結果信号９０６はレジスタ７０３に設定されたレジスタ値とタイマー回路７０１から出力されるカウント値８０２とに応じて変化する。つまり、レジスタ値よりもカウント値８０２が大きいと、比較結果信号９０６はハイレベル（Ｈ）となる。一方、カウント値８０２がレジスタ値以下であると、比較結果信号９０６はロウレベル（Ｌ）となる。

上記のレジスタ値は、接続検知モードでは、ＤＣブラシモータ１０３が正しく接続されている場合にはカウント値８０２がレジスタ値より大きくなるような値に設定される。図９に示す例では、”０ｘ０８”がレジスタ値として設定され、接続検知モードにおいてＤＣブラシモータ１０３が正しく接続されている場合には、カウンタ値８０２は、レジスタ値”０ｘ０８”よりも大きくなるまでリセットされない。

従って、比較結果信号９０６は、カウント値８０２がレジスタ値より大きくなると、ロウレベル（Ｌ）からハイレベル（Ｈ）に変化する。そして、エッジ検出回路７０２が駆動制御信号３０２の立下りエッジを検知して、カウンタクリア信号９０７をハイレベル（Ｈ）とすると、このカウンタクリア信号９０７によって、タイマー回路７０１がリセットされる。その結果、カウント値８０２はレジスタ値以下となり、比較結果信号９０６がハイレベル（Ｈ）からロウレベル（Ｌ）に変化する。

上述のようにして、接続検知モードで、比較結果信号９０６がハイレベル（Ｈ）となったことに応じて、ＣＰＵ１０１はＤＣブラシモータ１０３が正しく接続されていると判定する。

一方、ＤＣブラシモータ１０３が接続されていないか又は正しく接続されていないと、比較部１０６からの出力である比較結果信号３０５はロウレベル（Ｌ）のままである。この結果、タイマー回路７０１はカウントを開始せず、従って、比較回路７０４の出力である比較結果信号９０６はロウレベル（Ｌ）の状態に維持される。

このように、ＣＰＵ１０１は駆動制御信号３０２を所定の期間ハイレベル（Ｈ）としても、比較結果信号９０６がロウレベル（Ｌ）のままであれば、ＤＣブラシモータ１０３は正しく接続されていないと判定することになる。そして、ＣＰＵ１０１は表示部１０８にＤＣブラシモータ１０３が正しく接続されていない旨の表示を行う。

ＣＰＵ１０１は、正しくＤＣブラシモータ１０３が接続されていると判定すると、レジスタ値設定データ９０１を切り替えて、レジスタ９０１に登録するレジスタ値を切り替える（ここでは、レジスタ値を大きくする。つまり、計時時間を長くする）。そして、ＣＰＵ１０１は過電流検出モード（通常モード）に移行する。

図１０は、図６に示すモータ駆動装置１００が通常モードである場合の信号変化を示す図である。なお、一点鎖線で示す枠１００１は過電流検知時（ＯＫ）の信号波形を示し、一点鎖線で示す枠１００２は過電流検知時（ＮＧ）の信号波形を示す。

図６、図７、及び図１０を参照して、前述のように、接続検知モードから通常モード（過電流検知モード）に移行すると、レジスタ７０３に設定されるレジスタ値が変更される。

図１０に示す例では、レジスタ値は”０ｘ０８”から”０ｘ１０”に変更されている。通常モードにおけるレジスタ値は、接続検知モードにおけるレジスタ値よりも大きくされる。つまり、通常モードにおけるレジスタ値は、正常状態のＤＣブラシモータ１０３に突入電流が流れてもカウンタ値８０２がレジスタ値より小さくなるように設定される。

従って、突入電流程度の過電流が流れても、比較結果信号９０６はロウレベル（Ｌ）であるから、ＣＰＵ１０１はＤＣブラシモータ１０３が正常に回転していると判定することになる（過電流検知時の波形（ＯＫ）１００１）。

一方、前述したように、ＤＣブラシモータ１０３のモータ軸に掛かる負荷が大きくなると、ＤＣブラシモータ１０３に過電流が流れる状態が継続することになる。つまり、定常状態における電流が大きくなる。

このように、過電流の状態が継続すると、比較部１０６の出力である比較結果信号３０５がハイレベル（Ｈ）である期間が長くなる。その結果、タイマー回路７０１から出力されるカウント値８０２がレジスタ７０３に設定されたレジスタ値よりも大きくなって、比較回路７０４は比較結果信号９０６をハイレベル（Ｈ）とする。そして、通常モード（過電流検知モード）において、ハイレベル（Ｈ）である比較結果信号９０６を受けると、ＣＰＵ１０１はＤＣブラシモータ１０３が過電流状態であると判定する。つまり、ＣＰＵ１０１はＤＣブラシモータ１０３が異常であると判定する。

ＤＣブラシモータ１０３が過電流状態であると判定すると、ＣＰＵ１０１は表示部１０８に「過電流です」又は「エラー」を表示する。

以上のように、第２の例においては、比較部１０６からの比較結果信号３０５によってカウントを開始して、ＣＰＵ１０１によって設定されるレジスタ値とカウント値とを比較して、ＤＣブラシモータ１０３の状態を検知するようにしている。そして、接続検知モードにおけるレジスタ値を、通常モードにおけるレジスタ値よりも小さくしているから、接続検知と過電流検知とを同一の回路構成で、しかも容易に検知することができる。

なお、上述の説明から明らかなように、ＣＰＵ１０１に、ＤＣブラシモータ１０３を駆動制御するための複数の駆動制御モードが規定され、ＣＰＵ１０１が複数の駆動制御モードの一つを選択駆動制御モードとして設定することになる。

また、上記の例では、タイマー回路７０１及びエッジ検出回路７０２がカウンタ手段として機能し、比較回路７０４が時間比較手段として機能することになる。また、ＣＰＵ１０１が判定手段として機能することになる。

以上、本発明について実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。

例えば、上記の実施の形態の機能をモータ駆動制御方法として、このモータ駆動制御方法を、マイクロコンピュータ等のコンピュータに実行させるようにしてもよい。さらに、上述の実施の形態の機能を有するプログラムをモータ駆動制御プログラムとして、このモータ駆動制御プログラムを、マイクロコンピュータ等のコンピュータに実行させるようにしてもよい。

この際、モータ駆動制御方法及びモータ駆動制御プログラムは、少なくとも電圧検出ステップ、電圧比較ステップ、計時ステップ、及び判定ステップを有することになる。

また、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種のコンピュータに読み取り可能な記録媒体を介してシステム或いは装置に供給するようにしてもよい。そして、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理ようにしてもよい。

１００ モータ駆動装置
１０１ ＣＰＵ
１０２ 駆動部
１０３ ＤＣブラシモータ
１０４ 基準値発生部
１０５ 電流検出部
１０６ 比較部
１０７ 積分部
１０８ 表示部

Claims (8)

1. モータを駆動制御するためのモータ駆動装置において、
   前記モータの駆動電流に応じた電圧を検出電圧として出力する電圧検出手段と、
   前記検出電圧が予め規定された基準電圧より大きいことに応じて比較結果信号を出力する電圧比較手段と、
   前記比較結果信号が所定期間出力されたことに応じて計時結果信号を出力する計時手段と、
   前記モータの接続状態を判定する第１の駆動制御モード時は、前記所定期間を第１の期間に設定し、前記計時結果信号が出力されない場合、前記モータが異常であると判定し、前記モータを駆動しているときの過電流を検知する第２の駆動制御モード時は、前記所定期間を前記第１の期間よりも長い第２の期間に設定し、前記計時結果信号が出力された場合、前記モータが異常であると判定する判定手段とを有することを特徴とするモータ駆動装置。
2. 前記判定手段は、電源投入の際に、前記第１の駆動制御モードを選択することを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。
3. 前記計時手段は、前記比較結果信号を抵抗を介して蓄積するコンデンサを有しており、
   前記判定手段は、前記第１の駆動制御モード時は、前記コンデンサの容量を第１の容量に設定し、前記第２の駆動制御モード時は前記コンデンサの容量を前記第１の容量よりも大きい第２の容量に設定することを特徴とする請求項１又は２記載のモータ駆動装置。
4. 前記判定手段によって前記モータが異常であるか否かを判定した後、前記コンデンサに蓄積された電荷を放電させる放電手段を有することを特徴とする請求項３記載のモータ駆動装置。
5. 前記計時手段は、前記比較結果信号が出力されている期間のクロック信号をカウントしてカウント値を出力するカウンタ手段と、
   前記判定手段に設定された前記第１の期間または前記第２の期間に対応する値よりも前記カウント値が大きいことに応じて前記計時結果信号を出力する時間比較手段とを有することを特徴とする請求項１又は２記載のモータ駆動装置。
6. モータを駆動制御する際に用いられるモータ駆動制御方法において、
   前記モータの駆動電流に応じた電圧を検出電圧として出力する電圧検出ステップと、
   前記検出電圧が予め規定された基準電圧より大きいことに応じて比較結果信号を出力する電圧比較ステップと、
   前記比較結果信号が所定期間出力されたことに応じて計時結果信号を出力する計時ステップと、
   前記モータの接続状態を判定する第１の駆動制御モード時は、前記所定期間を第１の期間に設定し、前記計時結果信号が出力されない場合、前記モータが異常であると判定し、前記モータを駆動しているときの過電流を検知する第２の駆動制御モード時は、前記所定期間を前記第１の期間よりも長い第２の期間に設定し、前記計時結果信号が出力された場合、前記モータが異常であると判定する判定ステップ手段とを有することを特徴とするモータ駆動制御方法。
7. モータを駆動制御する際に用いられるモータ駆動制御プログラムにおいて、
   コンピュータに、
   前記モータの駆動電流に応じた電圧を検出電圧として出力する電圧検出ステップと、
   前記検出電圧が予め規定された基準電圧より大きいことに応じて比較結果信号を出力する電圧比較ステップと、
   前記比較結果信号が所定期間出力されたことに応じて計時結果信号を出力する計時ステップと、
   前記モータの接続状態を判定する第１の駆動制御モード時は、前記所定期間を第１の期間に設定し、前記計時結果信号が出力されない場合、前記モータが異常であると判定し、前記モータを駆動しているときの過電流を検知する第２の駆動制御モード時は、前記所定期間を前記第１の期間よりも長い第２の期間に設定し、前記計時結果信号が出力された場合、前記モータが異常であると判定する判定ステップ手段とを実行させることを特徴とするモータ駆動制御プログラム。
8. 請求項７に記載のモータ駆動制御プログラムが記録されたコンピュータに読み取り可能な記録媒体。

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