JP2017135821A

JP2017135821A - モータ駆動装置

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Publication number: JP2017135821A
Application number: JP2016013032A
Authority: JP
Inventors: 村田　健二; Kenji Murata; 健二村田
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2016-01-27
Filing date: 2016-01-27
Publication date: 2017-08-03
Anticipated expiration: 2036-01-27
Also published as: EP3200339A1; US20170214350A1; US10014809B2; CN107026597A; JP6117389B1; CN107026597B

Abstract

【課題】電流指令値が切り替わっても切り替わった電流指令値に応じたモータ電流をモータに供給することができるモータ駆動装置を提供する。
【解決手段】モータ駆動装置１は、第１の状態の駆動指示信号Ｓ_１に基づいてモータ９を駆動する駆動回路２と、モータ９に流れるモータ電流値Ｉ_ｍと、入力する電流指令信号Ｓ_２に基づく電流指令値Ｉ_１と、を比較してモータ電流値Ｉ_ｍが電流指令値Ｉ_１を超えた場合、第３の状態をラッチし、駆動指示信号Ｓ_１が第２の状態となると第３の状態のラッチを解除して第４の状態となるラッチ回路４を有する電流フィードバック回路３と、駆動指示信号Ｓ_１及び電流指令信号Ｓ_２を出力し、電流指令値Ｉ_１を変化させた電流指令信号Ｓ_２を出力する場合、電流指令信号Ｓ_２と共に第２の状態となる駆動指示信号Ｓ_１を出力してラッチ回路４のラッチを解除させるマイコン５と、を備えて概略構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、モータ駆動装置に関する。

従来の技術として、電流指令と電流検出器より出力される電流フィードバック信号との比較結果に基づいてモータの電流制御を行う電力変換装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００８−２０６３１９号公報

上述のような電流制御の一例として、電流指令値とモータに流れている電流値とを比較し、当該電流値が電流指令値を超えると、モータを間欠駆動して定電流でモータを駆動する電流制御装置が知られている。この電流制御装置は、当該電流値が電流指令値を超えるとＬｏからＨｉに切り替わってＨｉ状態をラッチするラッチ回路を有している。電流制御装置は、電流指令値が間を置かず他の電流指令値に切り替わった場合、ラッチ回路がＨｉからＬｏに切り替わらないでＨｉで固定され、モータに電流が流れない問題が存在している。

従って本発明の目的は、電流指令値が切り替わっても切り替わった電流指令値に応じたモータ電流をモータに供給することができるモータ駆動装置を提供することにある。

本発明の一態様は、二値化された第１の状態及び第２の状態のうち、第１の状態の駆動指示信号に基づいてモータを駆動する駆動回路と、モータに流れるモータ電流値と、入力する電流指令信号に基づく電流指令値と、を比較してモータ電流値が電流指令値を超えた場合、二値化された第３の状態及び第４の状態のうち、第３の状態をラッチし、駆動指示信号が第２の状態となると第３の状態のラッチを解除して第４の状態となるラッチ回路を有する電流フィードバック回路と、駆動指示信号及び電流指令信号を出力し、電流指令値を変化させた電流指令信号を出力する場合、電流指令信号と共に第２の状態となる駆動指示信号を出力してラッチ回路のラッチを解除させる制御部と、を備えたモータ駆動装置を提供する。

本発明によれば、電流指令値が切り替わっても切り替わった電流指令値に応じたモータ電流をモータに供給することができる。

図１は、実施の形態に係るモータ駆動装置の一例を示すブロック図である。図２は、実施の形態に係るモータ駆動装置の動作の一例における信号などの波形の概略図である。

（実施の形態の要約）
実施の形態に係るモータ駆動装置は、二値化された第１の状態及び第２の状態のうち、第１の状態の駆動指示信号に基づいてモータを駆動する駆動回路と、モータに流れるモータ電流値と、入力する電流指令信号に基づく電流指令値と、を比較してモータ電流値が電流指令値を超えた場合、二値化された第３の状態及び第４の状態のうち、第３の状態をラッチし、駆動指示信号が第２の状態となると第３の状態のラッチを解除して第４の状態となるラッチ回路を有する電流フィードバック回路と、駆動指示信号及び電流指令信号を出力し、電流指令値を変化させた電流指令信号を出力する場合、電流指令信号と共に第２の状態となる駆動指示信号を出力してラッチ回路のラッチを解除させる制御部と、を備えて概略構成されている。

このモータ駆動装置は、先に入力した電流指令信号の電流指令値を変化させた電流指令信号が連続して入力しても第２の状態となる駆動指示信号を出力してラッチ回路のラッチを解除させるので、この構成を採用しない場合と比べて、第３の状態がラッチされ続けることがないので、電流指令値が切り替わっても切り替わった電流指令値に応じたモータ電流をモータに供給することができる。

[実施の形態]
（モータ駆動装置１の概要）
図１は、実施の形態に係るモータ駆動装置の一例を示すブロック図である。図１では、主な信号の流れを矢印で示している。

モータ駆動装置１は、電流指令信号Ｓ_１に応じたモータ電流Ｉ_Ａをモータ９に供給するように構成されている。

このモータ駆動装置１は、図１に示すように、二値化された第１の状態及び第２の状態のうち、第１の状態の駆動指示信号Ｓ_１に基づいてモータ９を駆動する駆動回路２と、モータ９に流れるモータ電流値Ｉ_ｍと、入力する電流指令信号Ｓ_２に基づく電流指令値Ｉ_１と、を比較してモータ電流値Ｉ_ｍが電流指令値Ｉ_１を超えた場合、二値化された第３の状態及び第４の状態のうち、第３の状態をラッチ（保持）し、駆動指示信号Ｓ_１が第２の状態となると第３の状態のラッチを解除して第４の状態となるラッチ回路４を有する電流フィードバック回路３と、駆動指示信号Ｓ_１及び電流指令信号Ｓ_２を出力し、電流指令値Ｉ_１を変化させた電流指令信号Ｓ_２を出力する場合、電流指令信号Ｓ_２と共に第２の状態となる駆動指示信号Ｓ_１を出力してラッチ回路４のラッチを解除させる制御部としてのマイコン５と、を備えて概略構成されている。

本実施の形態の第１の状態は、Ｈｉである。第２の状態は、Ｌｏである。また第３の状態は、Ｈｉである。そして第４の状態は、Ｌｏである。駆動回路１００は、Ｈｉを示す駆動指示信号Ｓ_１が入力するとモータ９の駆動を開始する。ラッチ回路４は、モータ電流値Ｉ_ｍが電流指令値Ｉ_１を超えた場合、Ｈｉの状態をラッチする。

（駆動回路２の構成）
駆動回路２は、例えば、図１に示すように、ゲート回路部２０と、ドライブ回路部２１と、を備えて概略構成されている。

ゲート回路部２０は、２つのＡＮＤ回路２００を有している。このゲート回路部２０は、例えば、駆動指示信号Ｓ_１とラッチ回路４から出力されるラッチ出力信号Ｓ_３とに基づいて駆動信号Ｖ_ＣＷ及び駆動信号Ｖ_ＣＣＷを出力する。

本実施の形態では、モータ９の回転方向を制御するので、駆動指示信号Ｓ_１と、ラッチ出力信号Ｓ_３、駆動方向制御信号Ｓ_ＣＷ又は駆動方向制御信号Ｓ_ＣＣＷとの論理積として、ＡＮＤ回路２００から駆動信号Ｖ_ＣＷ又は駆動信号Ｖ_ＣＣＷが出力される。この駆動信号Ｖ_ＣＷ又は駆動信号Ｖ_ＣＣＷによりドライブ回路部２１が駆動され、ドライブ回路部２１の電源２２から生成されたモータ電流Ｉ_Ａがモータ９に供給される。なお駆動方向制御信号Ｓ_ＣＷは、モータ９を正回転させる信号である。駆動方向制御信号Ｓ_ＣＣＷは、モータ９を逆回転させる信号である。

（電流フィードバック回路３の構成）
電流フィードバック回路３は、ラッチ回路４と、比較器３０と、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）３１及びＬＰＦ３２と、シャント抵抗３３と、を備えて概略構成されている。

ラッチ回路４は、マイコン５からの駆動指示信号Ｓ_１と比較器３０からの比較出力信号Ｖ_Ｃとが入力され、この駆動指示信号Ｓ_１と比較出力信号Ｖ_Ｃとに基づいてラッチ出力信号Ｓ_３を出力し、出力状態をラッチする。ラッチ出力信号Ｓ_３は、マイコン５に入力されると共に、Ｔｒ（トランジスタ）３５を介してゲート回路部２０に入力される。

比較器３０は、モータ電流値Ｉ_ｍと電流指令値Ｉ_１との比較により比較出力信号Ｖ_Ｃを出力する。この比較出力信号Ｖ_Ｃは、ラッチ回路４に入力する。モータ電流値Ｉ_ｍは、ＬＰＦ３１を介して比較器３０の非反転入力端子に入力する。電流指令値Ｉ_１は、ＬＰＦ３２を介して比較器３０の反転入力端子に入力する。

シャント抵抗３３は、ドライブ回路部２１に接続されている。またシャント抵抗３３は、ＬＰＦ３１を介して比較器３０に接続されている。電流フィードバック回路３は、ノイズや電圧リップルなどによる不安定な動作を抑制するため、ＬＰＦ３１及びＬＰＦ３２を有している。

（マイコン５の構成）
マイコン５は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）などを備えている。このマイコン５は、その内部にクロック信号を生成する手段を有し、このクロック信号に基づいて動作を行う。またマイコン５は、駆動指示信号Ｓ_１、駆動方向制御信号Ｓ_ＣＷ、駆動方向制御信号Ｓ_ＣＣＷ、電流指令信号Ｓ_２を生成する。

この駆動指示信号Ｓ_１は、ＰＷＭ(Pulse Width Modulation)信号であり、ゲート回路部２０及びラッチ回路４に出力される。駆動方向制御信号Ｓ_ＣＷ及び駆動方向制御信号Ｓ_ＣＣＷは、上述のように、モータ９の回転方向を制御する信号であり、ゲート回路部２０に出力される。

電流指令信号Ｓ_２は、モータ９に流すモータ電流Ｉ_Ａの目標値である電流指令値Ｉ_１を指示する信号であり、ＬＰＦ３２を介して比較器３０に入力して基準電圧となる。マイコン５は、電流指令信号Ｓ_２を調整することにより、モータ電流値Ｉ_ｍを制御してモータ９の回転速度を調節する。

以下に、本実施の形態のモータ駆動装置１の動作の一例について図２を参照しながら説明する。

（動作）
図２は、実施の形態に係るモータ駆動装置の動作の一例における信号などの波形の概略図である。

時間ｔ_１からのＯＮ期間において、マイコン５は、外部からのモータ９の駆動指示（第１の駆動指示）により、Ｈｉ（Ｄｕｔｙ：１００％）となる駆動指示信号Ｓ_１を出力すると共に、モータ９の回転方向に応じた駆動方向制御信号を駆動回路２に出力する。この駆動指示信号Ｓ_１及び駆動方向制御信号により、ゲート回路部２０は、駆動方向に応じた駆動信号をドライブ回路部２１に出力し、モータ９にモータ電流Ｉ_Ａが流れる。このモータ電流Ｉ_Ａのモータ電流値Ｉ_ｍは、ＬＰＦ３１を介して比較器３０に入力する。このＯＮ期間は、図２に示すように、駆動指示信号Ｓ_１がＨｉからＬｏに切り替わるまでの期間である。

時間ｔ_２において、比較器３０は、モータ電流値Ｉ_ｍが電流指令値Ｉ_１を超えたことを示す比較出力信号Ｖ_Ｃをラッチ回路４に出力する。ラッチ回路４は、駆動指示信号Ｓ_１がＨｉであり、当該比較出力信号Ｖ_Ｃが入力したことによって、ラッチ出力信号Ｓ_３をＬｏからＨｉに切り替える。

マイコン５は、駆動指示信号Ｓ_１を出力後、時間ｔ_２において初めてラッチ出力信号Ｓ_３がＬｏからＨｉに切り替わるエッジを検出すると、駆動指示信号Ｓ_１のＤｕｔｙを１００％から８５％に変更して間欠期間に移行する。この間欠期間は、第１の駆動指示による電流指令値Ｉ_１が、第２の駆動指示による新たな電流指令値Ｉ_１に切り替わるまでの時間ｔ_３〜時間ｔ_６までの期間ある。

この際（時間ｔ_３）、ラッチ回路４は、駆動指示信号Ｓ_１がＨｉからＬｏに切り替わったので、ラッチ出力信号Ｓ_３をＨｉからＬｏに切り替えてラッチクリアを行う。

なおマイコン５は、時間ｔ_４などにおける間欠期間のラッチ出力信号Ｓ_３のＬｏからＨｉの切り替わりを無視する。つまりマイコン５は、間欠期間において駆動指示信号Ｓ_１のＤｕｔｙを８０％に継続する。

間欠期間において、駆動指示信号Ｓ_１がＨｉ期間中にラッチ出力信号Ｓ_３がＨｉからＬｏに切り替わった場合、駆動指示信号Ｓ_１がＨｉからＬｏに切り替わるのに同期してラッチ出力信号Ｓ_３がＨｉからＬｏに切り替わってラッチクリアがなされる（時間ｔ_５）。この間欠期間は、モータ電流値Ｉ_ｍが電流指令値Ｉ_１前後となるモータ電流Ｉ_Ａがモータ９に流れる。

マイコン５は、時間ｔ_６において電流指令値Ｉ_１が異なる電流指令値Ｉ_１に切り替えられた場合、そのまま駆動指示信号Ｓ_１をＨｉに保持すると、駆動指示信号Ｓ_１のＨｉからＬｏの切り替えがないので、ラッチ出力信号Ｓ_３がラッチクリアされずＨｉのままになってしまう。

本実施の形態のマイコン５は、電流指令値Ｉ_１が切り替わると、ラッチクリアを行わせるため、時間ｔ_６〜時間ｔ_１１までのラッチクリア期間、駆動指示信号Ｓ_１をＨｉからＬｏに切り替えて、ラッチ回路４にラッチクリアを行わせる。このラッチクリア期間は、クロック信号の周期の整数倍（例えば、２倍以上）の時間であり、一例として、１００ｍｓであるがこれに限定されない。このラッチクリア期間は、マイコン５の仕様に応じて変更される。

第２の駆動指示がなされた時間ｔ_１１〜時間ｔ_１５は、上述の時間ｔ_１〜時間ｔ_５と同様の制御が行われる。

（実施の形態の効果）
本実施の形態に係るモータ駆動装置１は、電流指令値Ｉ_１が切り替わっても切り替わった電流指令信号Ｓ_１に応じたモータ電流Ｉ_Ａをモータ９に供給することができる。具体的には、モータ駆動装置１は、先に入力した電流指令信号Ｓ_２の電流指令値Ｉ_１が間を置かずに新たな電流指令値Ｉ_１に切り替えられても、Ｌｏとなる駆動指示信号Ｓ_１を出力してラッチ回路４のラッチを解除させることができる。従ってモータ駆動装置１は、この構成を採用しない場合と比べて、ラッチ回路４がＨｉをラッチし続けることがないので、電流指令値Ｉ_１が切り替わっても切り替わった電流指令値Ｉ_１に応じたモータ電流Ｉ_Ａをモータ９に供給することができる。

上述の実施の形態及び変形例に係るモータ駆動装置１は、例えば、用途に応じて、その一部が、コンピュータが実行するプログラム、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）及びＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などによって実現されても良い。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、この実施の形態は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。この新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。また、この実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、この実施の形態は、発明の範囲及び要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…モータ駆動装置、２…駆動回路、３…電流フィードバック回路、４…ラッチ回路、５…マイコン、９…モータ、２０…ゲート回路部、２１…ドライブ回路部、２２…電源、３０…比較器、３３…シャント抵抗、３５…Ｔｒ、１００…駆動回路、２００…ＡＮＤ回路

Claims

二値化された第１の状態及び第２の状態のうち、前記第１の状態の駆動指示信号に基づいてモータを駆動する駆動回路と、
前記モータに流れるモータ電流値と、入力する電流指令信号に基づく電流指令値と、を比較して前記モータ電流値が前記電流指令値を超えた場合、二値化された第３の状態及び第４の状態のうち、前記第３の状態をラッチし、前記駆動指示信号が前記第２の状態となると前記第３の状態のラッチを解除して前記第４の状態となるラッチ回路を有する電流フィードバック回路と、
前記駆動指示信号及び前記電流指令信号を出力し、前記電流指令値を変化させた前記電流指令信号を出力する場合、前記電流指令信号と共に前記第２の状態となる前記駆動指示信号を出力して前記ラッチ回路のラッチを解除させる制御部と、
を備えたモータ駆動装置。
前記制御部は、前記電流指令値を変化させた前記電流指令信号を出力する場合、前記第２の状態となる前記駆動指示信号を予め定められた期間出力した後、前記駆動指示信号を前記第２の状態から前記第１の状態に切り替えて出力する、
請求項１に記載のモータ駆動装置。