JP2015051718A - Motor controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両用のモータ制御装置に関する。 The present invention relates to a motor control device for a vehicle.
車両に搭載されたシートベルトリトラクタ用モータの制御装置がある。 There is a control device for a motor for a seat belt retractor mounted on a vehicle.
従来技術においては、車両の運転席側と、助手席側とのそれぞれにシートベルトリトラクタ用モータと、そのコントロールユニットとが備えられていた。 In the prior art, a motor for a seat belt retractor and a control unit thereof are provided on each of a driver seat side and a passenger seat side of the vehicle.
このため、運転席側のモータと、助手席側のモータとの2つのモータそれぞれに、モータ駆動回路が必要であり、それらモータ駆動回路それぞれにスイッチング素子が必要であり、コストアップの原因となっていた。 For this reason, a motor drive circuit is required for each of the two motors, the motor on the driver's seat side and the motor on the passenger's seat side, and a switching element is required for each of the motor drive circuits, resulting in an increase in cost. It was.
そこで、特許文献1には、一つのコントロールユニットおよび一つのモータ駆動回路を運転席側モータ及び助手席側モータ共通として、スイッチング素子の個数を減少する技術が記載されている。 Therefore, Patent Document 1 describes a technique for reducing the number of switching elements by using one control unit and one motor drive circuit as a common driver side motor and passenger side motor.
特許文献1には、1つのCPU、6つのスイッチング素子から構成されるモータ駆動装置が開示されている。 Patent Document 1 discloses a motor driving device including one CPU and six switching elements.
しかしながら、上記特許文献1に記載の技術では、運転席側モータ及び助手席側モータで一つのコントロールユニットおよび一つのモータ駆動回路を共通としているため、運転席側と助手席側とで同時に独立した制御が困難であった。 However, in the technique described in Patent Document 1, since the driver seat side motor and the passenger seat side motor share one control unit and one motor drive circuit, the driver seat side and the passenger seat side are independent at the same time. It was difficult to control.
また、特許文献1に記載の技術では、上記モータ駆動電流をベルトリールの回転速度から推定して制御しているため、電流検出精度を向上することが困難であり、モータ駆動精度の向上化が困難であるという問題があった。 In the technique described in Patent Document 1, since the motor drive current is estimated and controlled from the rotation speed of the belt reel, it is difficult to improve the current detection accuracy, and the motor drive accuracy is improved. There was a problem that it was difficult.
電流検出精度を向上するためには、運転席側モータ及び助手席側モータのそれぞれに電流検出抵抗を設ければよいが、電流検出抵抗が2つ必要となるばかりか、CPU側にも、電流値入力用ポートを2つ設けなければならず、コストアップとなってしまう。 In order to improve current detection accuracy, it is only necessary to provide a current detection resistor for each of the driver side motor and the passenger side motor. However, not only two current detection resistors are required, but also the CPU side has a current detection resistor. Two value input ports must be provided, which increases the cost.
本発明の目的は、一つのモータ駆動部で、2つのモータを同時に独立制御可能でありながら、モータの電流検出精度を大幅なコストアップなしに向上可能な車両のシートベルトリトラクタ用モータ制御装置を実現することである。 An object of the present invention is to provide a motor controller for a seat belt retractor for a vehicle that can improve the current detection accuracy of a motor without significantly increasing the cost while simultaneously controlling two motors independently by a single motor drive unit. Is to realize.
上記目的を達成するため、本発明は次のように構成される。 In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
本発明の車両のシートベルトリトラクタ用のモータ制御装置は、4つのスイッチング素子を有するHブリッジ回路と、2つのスイッチング素子を有するハーフブリッジ回路と、上記Hブリッジ回路に接続された電流検出抵抗とを有し、上記Hブリッジ回路とハーフブリッジ回路との間に第1電動モータ及び第2電動モータが接続され、これら第1電動モータ及び第2電動モータを駆動するモータ駆動部と、上記モータ駆動部のHブリッジ回路及びハーフブリッジ回路のスイッチング素子をオンオフする信号を上記モータ駆動部に供給するモータ駆動ドライバ部と、上記スイッチング素子を制御するための指令を生成する制御指令部と、を備える。 A motor control device for a seat belt retractor for a vehicle according to the present invention includes an H bridge circuit having four switching elements, a half bridge circuit having two switching elements, and a current detection resistor connected to the H bridge circuit. A first electric motor and a second electric motor are connected between the H-bridge circuit and the half-bridge circuit, and a motor driving unit that drives the first electric motor and the second electric motor, and the motor driving unit. A motor drive driver section that supplies a signal for turning on and off the switching elements of the H bridge circuit and the half bridge circuit to the motor drive section, and a control command section that generates a command for controlling the switching elements.
上記制御指令部は、上記電流検出抵抗に流れる電流と上記ハーフブリッジ回路に流れる電流とに基づいて、上記第1電動モータ及び第2電動モータに流れる電流を演算するとともに、上記Hブリッジ回路及びハーフブリッジ回路のスイッチング素子を制御するための指令を生成する。 The control command unit calculates a current flowing through the first electric motor and the second electric motor based on a current flowing through the current detection resistor and a current flowing through the half bridge circuit, and also includes the H bridge circuit and the half bridge circuit. A command for controlling the switching element of the bridge circuit is generated.
本発明によれば、一つのモータ駆動部で、2つのモータを同時に独立制御可能でありながら、モータの電流検出精度を大幅なコストアップなしに向上可能な車両のシートベルトリトラクタ用モータ制御装置を実現することができる。 According to the present invention, there is provided a motor control device for a seat belt retractor of a vehicle that can improve the current detection accuracy of the motor without significantly increasing the cost, while the two motors can be independently controlled simultaneously by one motor driving unit. Can be realized.
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明が適用される車両における一般的な衝突安全装置とシートベルト装置の概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a general collision safety device and a seat belt device in a vehicle to which the present invention is applied.
図1において、車両112には、障害物との距離に応じた信号を出力する障害物センサ102が、車両前方部に取り付けられている。障害物センサ102の出力信号は、障害物センサ102と電気的に接続された衝突判断コントローラ106に伝達される。
In FIG. 1, an
また、車両112の速度に応じた信号を出力する車輪速度センサ104の信号も、車輪速度センサ104と電気的に接続された衝突判断コントローラ106に伝達される。
A signal from the
衝突判断コントローラ106は、障害物センサ102と車輪速度センサ104との信号に基づき、車両112が障害物と衝突するか否かを判断する。例えば、障害物センサ102の出力信号から得られた障害物との距離が所定の値より短く、かつ、車輪速度センサ104の出力信号から得られた車両速度が所定の値より速い場合には、衝突判断コントローラ106は車両112が障害物と衝突すると判断し、車両112が障害物と衝突する前に、ブレーキアシスト装置108とシートベルト駆動コントローラ110(運転席側)、114(助手席側)に指令信号を出力する。
The
ブレーキアシスト装置108とシートベルト駆動コントローラ110、114は、衝突判断コントローラ106と電気的に接続されており、衝突判断コントローラ106の指令信号に基づき、それぞれ、あらかじめ定められた動作を実行する。
The
シートベルト駆動コントローラ110はリトラクタ100と電気的に接続されており、リトラクタ100への給電を制御している。また、シートベルト駆動コントローラ114はリトラクタ116と電気的に接続されており、リトラクタ116への給電を制御している。
The seat
図2は、運転席側のシートベルト装置の説明図であり、乗員がシートベルトにより拘束されている状態を示す図である。 FIG. 2 is an explanatory diagram of the seat belt device on the driver's seat side, and shows a state where an occupant is restrained by the seat belt.
図2において、リトラクタ100にはモータ200が付設されており、電動モータ200が回転することによりシートベルトの巻き取りが可能となっている。例えば、乗員202が車両112を運転している状態において、乗員202が車両前方方向に微小ではあるが移動し、乗員202とシート204との間に空隙が生じている場合を考える。
In FIG. 2, the
このような状況において、車両112が障害物と衝突した場合、乗員202はシート204に拘束されていない状態であるため、シート204に強く打ちつけられてしまう。
In such a situation, when the
しかし、シートベルト装置は、リトラクタ100に付設されたモータ200を動作させ、車両112と障害物が衝突する前にシートベルト206を巻き取ることにより、乗員202とシート204との間隙をなくすことが可能である。従って、車両112と障害物が衝突する時点では、すでに乗員202をシート204に拘束した状態であるため、乗員202への衝撃を緩和することができる。
However, the seat belt device can eliminate the gap between the
図3に、本発明の一実施例に用いられるシートベルトリトラクタ用モータ駆動装置302を示す図である。このモータ駆動装置302は、シートベルトリトラクタ100又は116の筐体内部に実装されてもよく、またシートベルトリトラクタ100とは物理的に離れた位置の車両内部に設置されてもよい。
FIG. 3 is a view showing a seat belt retractor
また、図3に示したモータ駆動装置302は、図1に示したシートベルト駆動コントローラ110及び114の2つのコントローラに置き換えられるものであり、一つのモータ駆動装置302により、運転席側のモータと、助手席側のモータとの2つのモータの動作を制御する。
Further, the
モータ駆動装置302は、カスタムIC304と、モータ駆動部600とを備えている。
The
カスタムIC304は、信号処理を司るCPU(制御指令部)308と、電源300に接続された電源回路306と、モータ駆動ドライバ部312と、A/D変換部316とを備える。
The
また、モータ駆動部600は、2つのモータ200、201への給電状態を切替えるスイッチング素子400、401、402、403、電流検出機能を有するハーフブリッジ回路IPD404(ハイサイド側ブリッジのスイッチング素子4041と、ローサイド側ブリッジのスイッチング素子4042とを有する)と、1つの電流検出抵抗500とを備える。
In addition, the
なお、電流検出機能を有したハーフブリッジIPD404の代わりに、2つのスイッチング素子と1つの電流検出抵抗から構成することも可能である。 Note that, instead of the half-bridge IPD 404 having a current detection function, it is also possible to configure with two switching elements and one current detection resistor.
モータ駆動部600のスイッチング素子400〜403はMOSFETであり、MOSFET400のソースは、電源300に接続され、MOSFET400のドレインは、MOSFET402のドレインに接続される。
The
そして、MOSFET402のソースは、電流検出抵抗500を介して接地されている。
The source of the
また、MOSFET401のソースは、電源300に接続され、MOSFET401のドレインは、MOSFET403のドレインに接続される。
The source of the
そして、MOSFET403のソースは接地されている。
The source of the
また、ハーフブリッジIPD404のスイッチング素子4041、4042はMOSFETであり、MOSFET4041のソースは、電源300に接続され、MOSFET4041のドレインは、MOSFET4042のドレインに接続される。そして、MOSFET4042のソースは接地されている。
The
また、MOSFET400及び402のドレインは、モータ200を介してMOSFET4041及び4042のドレインに接続される。また、MOSFET401及び403のドレインは、電動モータ201を介してMOSFET4041及び4042のドレインに接続される。
The drains of the
CPU308は、モータ駆動ドライバ部312に、モータ駆動部600のMOSFET400〜403、4041、4042のオンオフを指令する。モータ駆動ドライバ部312は、CPU308からのMOSFET400〜403、4041、4042のオンオフ指令に従ってMOSFET400〜403、4041、4042をオンオフ動作させる。
The
モータ駆動ドライバ部312のDO2端子は、PWM信号(B)をMOSFET4041のゲートにPWM信号(B)を出力することでMOSFET4041のオンオフをPWM信号(B)に同期してスイッチングする。
The DO2 terminal of the
また、モータ駆動ドライバ部312のD04端子は、ハイ信号(D)をMOSFET402のゲートに出力することでMOSFET402はオンとなる。これにより、ハーフブリッジIPDのMOSFET4041からMOSFET402に電流I402が流れることによりモータ200は正転方向に回転する。
Further, the D04 terminal of the motor
同時に、モータ駆動ドライバ部312のDO6端子がハイ信号(F)をMOSFET4023のゲートに出力することでMOSFET403はオンとなり、ハーフブリッジIPD404のMOSFET4041からMOSFET403に電流が流れることにより電動モータ201は正転方向に回転する。
At the same time, the DO6 terminal of the motor
ハーフブリッジIPD404には、このハーフブリッジIPD404に流れる電流についての電流検出情報出力端子が備えられ、この電流検出情報出力端子からの電流検出情報GはA/D変換部316を介してCPU308に入力される。
The
これにより、CPU308はMOSFET4041に流れる電流値I404aを検出する。また、MOSFET402のソースと接地間に接続された電流検出抵抗500の電位差が、A/D変換部316を介してCPU308に入力されることによって、CPU308はMOSFET402に流れる電流値I402を検出することができる。
As a result, the
また、MOSFET403に流れる電流値は、CPU308が、I404a−I402を演算することにより検出することが可能である。
Further, the value of the current flowing through the MOSFET 403 can be detected by the
モータ駆動ドライバ部312のD05端子は、PWM信号(E)をMOSFET4042のゲートに出力することでMOSFET4042のオンオフをPWM信号(E)に同期してスイッチングする。そして、モータ駆動ドライバ部312のD01端子がハイ信号(A)をMOSFET400のゲートに出力することでMOSFET400はオンとなり、MOSFET400からハーフブリッジIPD404のMOSFET4042に電流が流れることによりモータ200は逆転方向に回転する。同時に、モータ駆動ドライバ部312のDO3端子がハイ信号(C)をMOSFET401のゲートに出力することでMOSFET401はオンとなり、MOSFET401からハーフブリッジIPD404のMOSFET4042に電流が流れることによりモータ201は逆転方向に回転する。
The D05 terminal of the
ここで、MOSFET400とハーフブリッジIPD404との間と、MOSFET401とハーフブリッジIPD404との間とに、それぞれ電流検出抵抗を接続することで逆回転方向における電流検出をおこなうことも可能である。
Here, it is also possible to perform current detection in the reverse rotation direction by connecting current detection resistors between the
以上のように、本発明の一実施例によれば、4つのスイッチング素子であるMOSFET400、401、402、403からなるHブリッジ回路と、電流検知機能を有するMOSFET4041とMOSFET4042とからなり、Hブリッジ回路に並列に接続されるIPD(スイッチング回路)と、一つの電流検出抵抗とを備えている。
As described above, according to one embodiment of the present invention, an H bridge circuit including the
そして、第1のモータ200を、Hブリッジ回路を形成する互いに直列接続された2つのMOSFET400、402の互いの接続点と、ハーフブリッジIPD404を形成する互いに直列接続された2つのMOSFET4041、4042の互いの接続点との間に接続し、第2のモータ201を、Hブリッジ回路を形成する互いに直列接続された他の2つのMOSFET401、403の互いの接続点と、ハーフブリッジIPD404を形成する互いに直列接続された2つのMOSFET4041、4042の互いの接続点との間に接続している。
Then, the
また、Hブリッジ回路のMOSFET402と接地との間に電流検出抵抗500を接続し、この電流検出抵抗500の両端電圧をCPU308に入力する。また、ハーフブリッジIPD404に流れる電流情報がCPU308に入力される。
Further, the
そして、MOSEFT400〜403、4041、4042のオンオフがCPU(制御指令部)308からの指令により制御される構成となっている。
The
したがって、一つのモータ駆動部600で、2つのモータ200、201を同時に独立制御可能でありながら、モータ200、201の電流検出精度を大幅なコストアップなしに向上可能な車両のシートベルトリトラクタ用モータ制御装置302を実現することができる。
Therefore, a motor for a seat belt retractor for a vehicle that can improve the current detection accuracy of the
なお、MOSFET400〜403、4041、4042は、トランジスタ当の他のスイッチング素子で構成することが可能である。
The
100、116・・・リトラクタ、 102・・・障害物センサ、 104・・・車輪速度センサ、 106・・・衝突判断コントローラ、 108・・・ブレーキアシスト装置、 112・・・車両、 200、201・・・モータ、 202・・・乗員、 204・・・シート、 206・・・シートベルト、 300・・・電源、 302・・・シートベルトリトラクタ用モータ制御装置、 304・・・ カスタムIC、 306・・・電源回路、 308・・・CPU(制御指令部)、 312・・・モータ駆動ドライバ部、 316・・・A/D変換部、 400、401、402、403、4041、4042d・・・MOSFET、 500・・・電流検出抵抗、 600・・・モータ駆動部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100,116 ... Retractor, 102 ... Obstacle sensor, 104 ... Wheel speed sensor, 106 ... Collision judgment controller, 108 ... Brake assist device, 112 ... Vehicle, 200, 201 ..Motor, 202 ... occupant, 204 ... Seat, 206 ... Seat belt, 300 ... Power supply, 302 ... Motor controller for seat belt retractor, 304 ... Custom IC, 306 ..Power supply circuit, 308... CPU (control command unit), 312... Motor drive driver unit, 316... A / D conversion unit, 400, 401, 402, 403, 4041, 4042d. 500 ... Current detection resistor, 600 ... Motor drive unit
Claims (4)
上記モータ駆動部のHブリッジ回路及びハーフブリッジ回路のスイッチング素子をオンオフする信号を上記モータ駆動部に供給するモータ駆動ドライバ部と、
上記電流検出抵抗に流れる電流と上記ハーフブリッジ回路に流れる電流とに基づいて、上記第1電動モータ及び第2電動モータに流れる電流を演算するとともに、上記Hブリッジ回路及びハーフブリッジ回路のスイッチング素子を制御するための指令を生成する制御指令部と、
を備えることを特徴とする車両のシートベルトリトラクタ用のモータ制御装置。 An H-bridge circuit having four switching elements, a half-bridge circuit having two switching elements, and a current detection resistor connected to the H-bridge circuit, and between the H-bridge circuit and the half-bridge circuit A motor drive unit connected to the first electric motor and the second electric motor, and driving the first electric motor and the second electric motor;
A motor drive driver for supplying a signal for turning on and off the switching elements of the H bridge circuit and the half bridge circuit of the motor drive to the motor drive;
Based on the current flowing through the current detection resistor and the current flowing through the half bridge circuit, the current flowing through the first electric motor and the second electric motor is calculated, and switching elements of the H bridge circuit and the half bridge circuit are provided. A control command unit that generates a command to control;
A motor control device for a seat belt retractor of a vehicle.
上記モータ駆動部のHブリッジ回路は、互いに直列に接続された第1スイッチング素子、第2スイッチング素子及び電流検出抵抗を有する第1直列回路と、互いに直列に接続された第3スイッチング素子及び第4スイッチング素を有する第2直列回路とを有し、
上記ハーフブリッジ回路は、互いに直列に接続された第5スイッチング素子及び第6スイッチング素子を有する第3直列回路を有し、
上記第1直列回路、上記第2直列回路及び上記第3直列回路は、互いに並列に接続され、上記第1スイッチング素子と第2スイッチング素子との接続点と上記第5スイッチング素子及び第6スイッチング素子との間に第1の電動モータが接続され、上記第3スイッチング素子と第4スイッチング素子との接続点と上記第5スイッチング素子及び第6スイッチング素子との間に第2の電動モータが接続されることを特徴とする車両のシートベルトリトラクタ用のモータ制御装置。 The motor control device for a seat belt retractor for a vehicle according to claim 1,
The H bridge circuit of the motor driving unit includes a first switching element, a second switching element and a first series circuit having a current detection resistor connected in series with each other, a third switching element and a fourth switching element connected in series with each other. A second series circuit having a switching element,
The half-bridge circuit includes a third series circuit having a fifth switching element and a sixth switching element connected in series with each other,
The first series circuit, the second series circuit, and the third series circuit are connected in parallel to each other, the connection point between the first switching element and the second switching element, the fifth switching element, and the sixth switching element. The first electric motor is connected between the third switching element and the fourth switching element and the second electric motor is connected between the fifth switching element and the sixth switching element. A motor control device for a seat belt retractor of a vehicle.
上記ハーフブリッジ回路は、このハーフブリッジ回路に流れる電流の情報を出力する電流検出情報出力端子を有し、上記制御指令部は、上記電流検出抵抗に流れる電流と上記電流検出情報出力端子からの電流情報とに基づいて、上記第1電動モータ及び第2電動モータに流れる電流を演算することを特徴とする車両のシートベルトリトラクタ用のモータ制御装置。 In the motor control device for a seat belt retractor for a vehicle according to claim 2,
The half-bridge circuit has a current detection information output terminal that outputs information on a current flowing through the half-bridge circuit, and the control command unit includes a current flowing through the current detection resistor and a current from the current detection information output terminal. A motor control device for a seat belt retractor for a vehicle, wherein currents flowing through the first electric motor and the second electric motor are calculated based on the information.
上記第1スイッチング素子、第2スイッチング素子、第3スイッチング素子、第4スイッチング素子、第5スイッチング素子、及び第6スイッチング素子は、MOSFETであることを特徴とする車両のシートベルトリトラクタ用のモータ制御装置。 The motor control device for a seat belt retractor for a vehicle according to claim 3,
The motor control for a vehicle seat belt retractor, wherein the first switching element, the second switching element, the third switching element, the fourth switching element, the fifth switching element, and the sixth switching element are MOSFETs. apparatus.
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