JP2019135896A - モータ制御装置及びモータ - Google Patents

Abstract

【課題】焼損防止制御が実行されている旨の報知を簡易に行うことができるモータ制御装置を提供する。【解決手段】モータ制御装置１１は、モータ１０に供給する駆動電力をＰＷＭ制御により調整するＰＷＭ制御部１１ａと、モータ１０の駆動情報に基づいてモータ１０の推定温度を算出し、その推定温度に基づいてモータ１０への電力供給を制限する焼損防止制御を実行する焼損防止制御部１１ｃとを備える。そして、ＰＷＭ制御部１１ａは、焼損防止制御が実行されている状況下において、ＰＷＭ制御の制御周波数を可聴域の周波数としてモータ１０から可聴域の音を生じさせる制限時発音動作を実行する。【選択図】図１

Description

本発明は、モータ制御装置及びモータに関するものである。

従来、モータ制御装置において、モータの駆動情報（印加電圧や回転速度など）に基づいてモータの推定温度を算出し、その推定温度に基づきモータへの通電を制御することでモータの焼損を防止する焼損防止制御機能を備えた制御装置が開示されている（例えば特許文献１参照）。この制御装置によれば、バイメタルやＰＴＣなどの焼損保護素子を省略してモータの小型化しつつも、モータの焼損防止を図ることができる。

特開２０１７−２６３８号公報

上記の焼損防止制御が実行されているときには、使用者がモータを回転駆動させるべくスイッチ操作などを行ってもモータが回転駆動されない。このため、使用者に状況を把握してもらうために、焼損防止制御が実行されているときには音による報知を行いたいが、そのためにスピーカなどの報知装置を設けると構成が煩雑になってしまう。

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、焼損防止制御が実行されている旨の報知を簡易に行うことができるモータ制御装置及びモータを提供することにある。

上記課題を解決するモータ制御装置は、モータに供給する駆動電力をＰＷＭ制御により調整するＰＷＭ制御部と、前記モータの駆動情報に基づいて前記モータの推定温度を算出し、その推定温度に基づいて前記モータへの電力供給を制限する焼損防止制御を実行する焼損防止制御部とを備え、前記ＰＷＭ制御部は、前記焼損防止制御が実行されている状況下において、ＰＷＭ制御の制御周波数を可聴域の周波数として前記モータから可聴域の音を生じさせる制限時発音動作を実行する。

上記態様によれば、焼損防止制御が実行されている状況下において、ＰＷＭ制御の制御周波数が可聴域の周波数とされることでモータから可聴域の音が生じる。これにより、焼損防止制御が実行されている旨の報知を、モータ自身からの発音によって簡易に行うことができる。

上記モータ制御装置において、前記ＰＷＭ制御部は、前記焼損防止制御の実行状態から非実行状態への切り替りに基づいて、ＰＷＭ制御の制御周波数を可聴域の周波数として前記モータから可聴域の音を生じさせる制限解除時発音動作を実行する。

上記態様によれば、焼損防止制御がオフに切り替わった旨の報知（すなわちモータへの電力供給の制限が解除された旨の報知）を、モータ自身からの発音によって簡易に行うことができる。

上記モータ制御装置において、前記制限時発音動作と前記制限解除時発音動作とで発音態様が異なる。
上記態様によれば、モータへの電力供給が制限中であるか否かを使用者が容易に把握でき、それぞれの発音動作（報知）をより効果的に実行することができる。

上記モータ制御装置において、前記ＰＷＭ制御部は、前記焼損防止制御が実行されていない状況下における操作スイッチの操作による駆動指令信号の入力に基づいて前記モータを回転駆動させ、前記焼損防止制御が実行されている状況下における前記操作スイッチの操作による駆動指令信号の入力に基づいて前記制限時発音動作を実行する。

上記態様によれば、焼損防止制御が実行されている状況下で、使用者がモータを回転駆動させようと操作スイッチを操作したときに、焼損防止制御が実行されている旨の報知を行うことができる。

上記モータ制御装置において、前記ＰＷＭ制御部は、前記焼損防止制御の開始から終了までの間、前記制限時発音動作を連続的又は間欠的に実行する。
上記態様によれば、前記焼損防止制御の開始から終了までの間、モータから連続的な報知音（又は間欠的な報知音）が発生し続ける。このため、モータ自身からの発音によって焼損防止制御が実行されている旨の報知を行いつつ、その報知音が止まったときにモータへの電力供給の制限が解除されたことを使用者に知らせることができる。

上記課題を解決するモータは、上記モータ制御装置を一体に備える。
上記態様によれば、焼損防止制御が実行されている旨の報知を簡易に行うことができる、制御装置一体のモータを提供できる。

本発明のモータ制御装置及びモータによれば、焼損防止制御が実行されている旨の報知を簡易に行うことができる。

実施形態のモータ制御装置を含むパワーウインドシステムの概略構成図。 同形態のモータ制御装置の制御態様を説明するためのタイムチャート。 （ａ）（ｂ）変更例のモータ制御装置の制御態様を説明するためのタイムチャート。

以下、モータ制御装置及びモータの一実施形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態のモータ１０は、車両ドアＤＲのウインドガラスＷＧの自動開閉を行うために車両ドアＤＲ内に取り付けられるパワーウインドモータである。モータ１０を制御するモータ制御装置１１（パワーウインドＥＣＵ）、及びモータ制御装置１１にて駆動制御される駆動回路１２は、モータ１０に一体に備えられている。

モータ制御装置１１は、車両ドアＤＲに設けられた開閉スイッチ１３の操作に基づき、駆動回路１２を介してモータ１０の回転駆動を制御する。そして、モータ１０の回転駆動は、ウインドレギュレータ（図示略）を介してウインドガラスＷＧに伝達され、それにより、ウインドガラスＷＧが上下方向に開閉作動される。

駆動回路１２は、リレー回路１２ａと、ＦＥＴ（Field effect transistor）１２ｂとを備える。リレー回路１２ａは、車両搭載のバッテリＢＴからの電力供給を受けてモータ１０に対する正逆転駆動のための駆動電力の供給及び停止を行う回路である。また、半導体スイッチング素子であるＦＥＴ１２ｂは、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御が行われ、リレー回路１２ａから出力する駆動電力の調整を行う。つまり、リレー回路１２ａは、モータ１０の正転又は逆転駆動とその駆動停止、即ちウインドガラスＷＧの開又は閉方向への作動とその作動停止を行い、ＦＥＴ１２ｂは、モータ１０の回転速度の変更、即ちウインドガラスＷＧの動作速度の変更を行う。リレー回路１２ａ及びＦＥＴ１２ｂは、モータ制御装置１１にて制御される。

モータ制御装置１１は、ＰＷＭ制御部１１ａと、位置速度検出部１１ｂと、焼損防止制御部１１ｃとを備える。モータ制御装置１１は、これらＰＷＭ制御部１１ａ、位置速度検出部１１ｂ、及び焼損防止制御部１１ｃ等を用い、ウインドガラスＷＧの開閉作動に係る各種制御を行う。ここで、各種制御を行うに際し、モータ制御装置１１には、モータ１０の回転に同期した回転パルス信号が回転センサ１４から入力される。また、モータ制御装置１１には、車両ドアＤＲ等に備えられる開閉スイッチ１３からの駆動指令信号（開又は閉指令信号）が入力される。

モータ制御装置１１は、開指令信号の入力の場合にはリレー回路１２ａに対してモータ１０を例えば正転させるための給電方向で、閉指令信号の入力の場合にはモータ１０を例えば逆転させるための給電方向で、それぞれ給電可能な状態（オン）に切り替える。またこの場合、モータ制御装置１１のＰＷＭ制御部１１ａは、ＦＥＴ１２ｂの制御端子にＰＷＭ制御信号を出力し、ＦＥＴ１２ｂがオン固定（デューティ１００％）、若しくは所定周波数でオンオフ駆動（デューティ可変）するように切り替える。駆動指令信号の入力が無くなると、モータ制御装置１１は、リレー回路１２ａに対してモータ１０への給電を停止（オフ）し、ＰＷＭ制御部１１ａは、ＰＷＭ制御信号を通じてＦＥＴ１２ｂをオフに切り替える。

位置速度検出部１１ｂは、モータ１０の回転に同期した回転パルス信号に基づいて、具体的にはパルス信号のエッジのカウントに基づいて、モータ１０の回転位置、即ちウインドガラスＷＧの位置検出を行う。ウインドガラスＷＧの位置情報は、モータ制御装置１１内のメモリ（図示略）に都度記憶される。また、同じく回転パルス信号に基づいて、具体的にはパルス信号の周期の長短に基づいて、位置速度検出部１１ｂは、モータ１０の回転速度（ウインドガラスＷＧの作動速度）の検出を行う。モータ１０の回転速度が遅くなる程、回転パルス信号の周期は長くなる。

焼損防止制御部１１ｃは、モータ１０に印加する印加電圧やモータ１０の回転速度などのモータ駆動情報に基づいて、モータ１０の推定温度（モータ推定温度）を算出する。そして、モータ推定温度が予め設定された所定温度に達したとき、焼損防止制御部１１ｃは、モータ１０への電力供給を制限する。これにより、モータ１０の発熱が抑制され、焼損の発生が抑制されている。

モータ制御装置１１は、上位ＥＣＵであるボディＥＣＵ１５と車両通信システムを介して通信可能に接続されている。車両通信システムとしては、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）通信や、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信等がある。モータ制御装置１１は、必要な各種の車両情報をボディＥＣＵ１５から取得する。

次に、モータ制御装置１１を含むパワーウインドシステムの動作及び作用について説明する。
図２に示すように、開閉スイッチ１３がオンされてモータ制御装置１１に駆動指令信号が入力されると、ＰＷＭ制御部１１ａは、モータ１０への印加電圧（モータ印加電圧）を回転駆動電圧Ｖ１（例えば、バッテリ電圧（約１２［Ｖ］））として、モータ１０を回転駆動させる（ウインドガラスＷＧを作動させる）。このとき、ＰＷＭ制御部１１ａは、ＰＷＭ制御の制御周波数（ＰＷＭ周波数）を、非可聴域の周波数である第１の周波数（例えば約２０［ｋＨｚ］）とする。

回転駆動による発熱によってモータ１０が昇温されて、焼損防止制御部１１ｃが算出するモータ推定温度が予め設定された閾値Ｔｘに達すると、焼損防止制御部１１ｃは焼損防止制御を実行する。すなわち、焼損防止制御部１１ｃは、開閉スイッチ１３がオンであっても（駆動指令信号が入力されても）、モータ１０への回転駆動電圧Ｖ１の供給を停止し、モータ１０を回転駆動させないようになっている。これにより、モータ１０の温度上昇が抑制される。その後、焼損防止制御部１１ｃが算出するモータ推定温度が下降していく。

ここで、ＰＷＭ制御部１１ａは、焼損防止制御が実行されている状況下における開閉スイッチ１３からの駆動指令信号の入力に基づいて、モータ１０自身から可聴域の音を発生させる制限時発音動作を実行する。

モータ１０の制限時発音動作では、モータ制御装置１１はリレー回路１２ａをオンとし、ＰＷＭ制御部１１ａは、モータ印加電圧が前記回転駆動電圧Ｖ１よりも小さい発音駆動電圧Ｖ２となるようにＰＷＭ制御する。なお、発音駆動電圧Ｖ２は、モータ１０に給電してもウインドガラスＷＧ側から負荷によってモータ１０が回転できない電圧値（例えば０．５［Ｖ］）に設定されている。また、ＰＷＭ制御部１１ａは、ＰＷＭ周波数を、前記第１の周波数（非可聴域の周波数）から、可聴域の周波数である第２の周波数（例えば約１０［ｋＨｚ］）に切り替える。これにより、モータ１０（具体的にはコイルを含むアーマチャ）が第２の周波数（可聴域の周波数）に準じた周波数で振動し、モータ１０から第２の周波数に準じた可聴域の音が発生される。このように本実施形態では、モータ１０自身での発音動作にて、焼損防止制御が実行されている旨の報知が簡易に行われるものとなっている。

上記の制限時発音動作中において、開閉スイッチ１３がオフされる（駆動指令信号の入力が無くなる）と、ＰＷＭ制御部１１ａはモータ１０の制限時発音動作を停止させる。具体的には、ＰＷＭ制御部１１ａは、ＰＷＭ周波数を、前記第２の周波数（可聴域の周波数）から前記第１の周波数（非可聴域の周波数）に切り替える。

焼損防止制御による電力供給制限により、焼損防止制御部１１ｃが算出するモータ推定温度が下降し、モータ推定温度が閾値Ｔｘ未満となると、焼損防止制御部１１ｃによる焼損防止制御がオフ（電力供給制限が解除）される。

このとき、ＰＷＭ制御部１１ａは、焼損防止制御をオフした旨の信号を受け取り、その信号に基づいて制限解除時発音動作を実行する。当該発音動作では、ＰＷＭ制御部１１ａは、モータ印加電圧を前記発音駆動電圧Ｖ２とする。また、ＰＷＭ周波数を、可聴域の周波数である第３の周波数（例えば約１［ｋＨｚ］）と前記第１の周波数（非可聴域の周波数）とで交互に複数回切り替える。このとき、ＰＷＭ周波数が第３の周波数（約１［ｋＨｚ］）の期間では人の可聴域内の音が生じ、非可聴域の第１の周波数（約２０［ｋＨｚ］）の期間では人に音として聞こえない。従って、ＰＷＭ周波数が第３の周波数の期間となる度（本実施形態では３回）にモータ１０が発音し、この発音の繰り返しが、使用者に対する焼損防止制御がオフされた旨の報知となる。

上記の制限解除時発音動作が終了すると、モータ制御装置１１はモータ１０への電圧の印加をオフする（モータ印加電圧をゼロとする）。
本実施形態の効果について説明する。

（１）ＰＷＭ制御部１１ａは、焼損防止制御部１１ｃによる焼損防止制御が実行されている状況下において、ＰＷＭ制御の制御周波数（ＰＷＭ周波数）を可聴域の周波数としてモータ１０から可聴域の音を生じさせる制限時発音動作を実行する。これにより、焼損防止制御が実行されている旨の報知（すなわち、モータ１０への電力供給が制限されている旨の報知）を、モータ１０自身からの発音によって簡易に行うことができる。

（２）ＰＷＭ制御部１１ａは、焼損防止制御の実行状態（オン）から非実行状態（オフ）への切り替りに基づいて、ＰＷＭ制御の制御周波数を可聴域の周波数としてモータ１０から可聴域の音を生じさせる制限解除時発音動作を実行する。これにより、焼損防止制御がオフに切り替わった旨の報知（すなわち、モータ１０への電力供給の制限が解除された旨の報知）を、モータ１０自身からの発音によって簡易に行うことができる。

（３）ＰＷＭ制御部１１ａは、制限時発音動作と制限解除時発音動作とで発音態様を異ならせるため、モータ１０への電力供給が制限中であるか否かを使用者が容易に把握でき、その結果、それぞれの発音動作（報知）をより効果的に実行することができる。本実施形態では、制限時発音動作と制限解除時発音動作とでＰＷＭ周波数を異ならせているため、それぞれの発音動作でモータ１０から発生する音の高さが異なる（具体的には制限解除時発音動作の音の方が低い）。さらに、制限時発音動作では、開閉スイッチ１３がオンされている間（駆動指令信号が入力されている間）は連続的に音が発生される一方、制限解除時発音動作では音が間欠的に発せされる。

（４）ＰＷＭ制御部１１ａは、焼損防止制御が実行されていない状況下における開閉スイッチ１３の操作による駆動指令信号の入力に基づいてモータ１０を回転駆動させ、焼損防止制御が実行されている状況下における開閉スイッチ１３の操作による駆動指令信号の入力に基づいて制限時発音動作を実行する。これによれば、焼損防止制御が実行されている状況下で、使用者がモータ１０を回転駆動させようと（ウインドガラスＷＧを作動させようと）開閉スイッチ１３を操作したときに、焼損防止制御が実行されている旨の報知を行うことができる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、ＰＷＭ制御部１１ａは、焼損防止制御が実行されている状況下における駆動指令信号の入力に基づいて制限時発音動作を実行するが、これに特に限定されるものではない。例えば、ＰＷＭ制御部１１ａは、焼損防止制御の開始から終了までの間、制限時発音動作を連続的又は間欠的に実行してもよい。なお、図３（ａ）には、焼損防止制御の開始から終了までの間、連続的に制限時発音動作を実行する例を示し、図３（ｂ）には、焼損防止制御の開始から終了までの間、間欠的に制限時発音動作を実行する例を示している。

このような態様によれば、焼損防止制御の開始から終了までの間、モータ１０から連続的な報知音（又は間欠的な報知音）が発生し続ける。このため、モータ１０自身からの発音によって焼損防止制御が実行されている旨の報知を行いつつ、その報知音が止まったときにモータ１０への電力供給の制限が解除されてウインドガラスＷＧの作動が可能であることを使用者に知らせることができる。

・上記実施形態では、制限時発音動作と制限解除時発音動作とで、音の高さ（ＰＷＭ周波数）を異ならせるとともに、制限時発音動作を連続的な発音とし、制限解除時発音動作を間欠的な発音としているが、これに限らず、いずれか一方のみの違いを有する発音態様としてもよい。

・ＰＷＭ制御の制御周波数、及びモータ印加電圧で設定した数値は一例であり、適宜変更してもよい。
・上記実施形態において、制限時発音動作及び制限解除時発音動作の少なくとも一方と同時に、開閉スイッチ１３が備えるＬＥＤなどの表示灯を点滅させる制御を行ってもよい。

・駆動回路１２をリレー回路１２ａとＦＥＴ１２ｂとで構成したが、駆動回路の構成はこれに限らず、例えばＦＥＴ等の半導体スイッチング素子を４個用いたフルブリッジ型駆動回路、半導体スイッチング素子を２個用いたハーフブリッジ型駆動回路を用いてもよい。

・上記実施形態では特に言及しなかったが、モータ１０はブラシ付きモータ及びブラシレスモータのいずれであってもよい。
・上記実施形態では、モータ１０にモータ制御装置１１を一体に設ける構成としたが、モータ制御装置１１を例えば開閉スイッチ側や、車両ドアＤＲに関する電装品を統合制御するドア統合ＥＣＵ側に設けてもよい。

・上記実施形態では、車両のパワーウインドモータを制御するモータ制御装置１１に適用したが、車両に搭載される他のモータ（例えばスライドルーフ、スライドドア、ワイパ装置、電動シート、空調装置のファン、パワーステアリング装置、ドアクローザなどにおける駆動用モータ）を制御するモータ制御装置に適用してもよい。また、車両用モータに限らず、それ以外のモータを制御するモータ制御装置に適用してもよい。

１０…モータ、１１…モータ制御装置、１１ａ…ＰＷＭ制御部、１１ｃ…焼損防止制御部、１３…開閉スイッチ（操作スイッチ）。

Claims (6)

1. モータに供給する駆動電力をＰＷＭ制御により調整するＰＷＭ制御部と、
   前記モータの駆動情報に基づいて前記モータの推定温度を算出し、その推定温度に基づいて前記モータへの電力供給を制限する焼損防止制御を実行する焼損防止制御部と
   を備え、
   前記ＰＷＭ制御部は、前記焼損防止制御が実行されている状況下において、ＰＷＭ制御の制御周波数を可聴域の周波数として前記モータから可聴域の音を生じさせる制限時発音動作を実行することを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記ＰＷＭ制御部は、前記焼損防止制御の実行状態から非実行状態への切り替りに基づいて、ＰＷＭ制御の制御周波数を可聴域の周波数として前記モータから可聴域の音を生じさせる制限解除時発音動作を実行することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記制限時発音動作と前記制限解除時発音動作とで発音態様が異なることを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。
4. 前記ＰＷＭ制御部は、
   前記焼損防止制御が実行されていない状況下における操作スイッチの操作による駆動指令信号の入力に基づいて前記モータを回転駆動させ、
   前記焼損防止制御が実行されている状況下における前記操作スイッチの操作による駆動指令信号の入力に基づいて前記制限時発音動作を実行することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
5. 前記ＰＷＭ制御部は、前記焼損防止制御の開始から終了までの間、前記制限時発音動作を連続的又は間欠的に実行することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のモータ制御装置を一体に備えたことを特徴とするモータ。