JP2021023037A - モータ制御装置、モータ制御方法およびプログラム - Google Patents

モータ制御装置、モータ制御方法およびプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】低コストおよび広い安全動作領域の確保を実現することができるモータ制御装置などを提供する。【解決手段】モータを動作させる電流の検出結果を取得する電流検出結果取得部と、前記電流検出結果取得部によって取得された前記電流が所定の閾値以上であるか否かを判定する電流判定部と、前記電流判定部によって前記電流が前記所定の閾値以上であると判定された場合に、前記電流に対応する動作時間を設定する動作時間設定部と、前記モータを、前記動作時間設定部によって設定された前記動作時間、継続して動作させる制御を行う動作制御部と、を備える、モータ制御装置。【選択図】図1

Description

本発明は、モータ制御装置、モータ制御方法およびプログラムに関する。
モータを制御するモータ制御装置が知られている。なお、モータは、電動機あるいは電気モータなどと呼ばれてもよい。
モータ制御装置では、モータからの伝導熱および輻射熱を受けることで、何も対策が施されないと、許容温度を超えることが考えられる。例えば、モータ制御装置では、何も対策が施されないと、負荷変動が発生した場合に、温度上昇し続けて、製品保証外の高い温度に到達することが考えられる。
このため、モータ制御装置では、過熱保護を行う機能が採用される。過熱保護を行う機能では、例えば、モータ制御装置の温度が製品保証外の高い温度に到達することを防ぐことが図られる。
特許文献1には、モータの焼損保護の停止後にできるだけ早い駆動再開が可能であり製造コストを低廉化するモータ焼損保護装置が記載されている(特許文献1参照。)。
特許文献1に記載されたモータ焼損保護装置では、モータを駆動制御する操作信号の継続する出力時間を検出する操作時間検出手段と、当該操作信号が出力された回数をカウントする操作回数カウンタと、当該モータが所定温度以上に過熱した状態の上限値を当該出力時間と当該回数とに基づいて設定した上限値設定部と、当該出力時間と当該回数とによる過熱判定値を算出しかつ当該過熱判定値が当該上限値に達したら当該モータを停止する信号を出力する焼損保護制御手段を有する(特許文献1の請求項1など参照。)。
特許文献2には、温度センサを用いることなく制御部の過熱状態を判定することができる回転電機一体型制御装置が記載されている(特許文献2参照。)。
特許文献2に記載された回転電機一体型制御装置では、ステータとロータとシャフトを有する回転電機と、当該回転電機の駆動を制御する制御部と、磁石および磁電変換素子を有し当該ロータの回転位置を検出する回転位置検出部と、当該磁電変換素子が外乱電磁場を検出することを抑制する磁気シールドを備え、当該磁気シールドは透磁率に温度特性を有する磁性材料を用いて形成されるとともに当該制御部の温度に追従して温度変化するように配置され、当該制御部は当該磁電変換素子の検出信号に基づいて当該制御部が過熱状態にあるか否かを判定する判定部を有する(特許文献2の請求項1など参照。)。
特許文献3には、駆動電源停止後の電源自己保持時間を、次回起動時に要求される性能を確保可能な最小限の時間とするモータ制御装置が記載されている(特許文献3参照。)。
特許文献3に記載されたモータ制御装置では、モータを駆動する駆動回路と、当該駆動回路へ供給される駆動電源の停止後に制御用の電源を自己保持可能な電源自己保持部を有する電源回路と、当該モータ、当該駆動回路または当該電源回路を流れる電流に基づいて一つ以上の上昇温度を推定する上昇温度推定部と、過熱保護の対象となる一つ以上の保護部位などの検出温度を取得する検出温度取得部と、当該検出温度と当該上昇温度の和とを加算し、当該保護部位の推定温度を算出する推定温度算出部と、当該推定温度に基づいて電流指令値を制限する電流制限値を演算する電流制限演算部と、電源自己保持の終了を判定する自己保持終了判定部と、を備える。また、当該モータ制御装置では、当該上昇温度推定部は、当該電源自己保持部による電源の自己保持中、当該上昇温度の推定を継続し、当該自己保持終了判定部は、電流値と、その電流値を通電可能な当該保護部位の最高温度との関係を規定した過熱保護マップを有しており、当該過熱保護マップに基づき次回起動時の要求電流値に対応する制限温度を設定し、次回起動時の当該モータの出力性能を保証する上限温度である性能保証上限温度と当該上昇温度の和とを加算した温度を評価温度として算出する。そして、当該モータ制御装置では、当該評価温度と当該制限温度とを比較する次回性能判定処理において、全ての当該保護部位についての当該評価温度が当該制限温度を下回ったとき、性能保証条件が成立したと判定し、少なくとも当該性能保証条件が成立したことに基づいて電源自己保持を終了する(特許文献3の請求項1など参照。)。
特開2007−195328号公報 特開2015−116115号公報 特開2018−98876号公報
しかしながら、上述したような特許文献1−3に記載されたような従来技術におけるモータ制御装置では、コスト低減および広い安全動作領域の確保といった面において、未だに不十分な点があった。
例えば、モータ制御装置に、過熱保護を行うための温度センサなどの回路を追加する技術では、コストが高くなる場合があった。また、モータ制御装置において、過熱保護を行うための温度センサの代わりに、他の手法によって過熱状態が検出される構成においても、広い安全動作領域を確保することが不十分である場合があった。
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、低コストおよび広い安全動作領域の確保を実現することができるモータ制御装置、モータ制御方法およびプログラムを提供することを課題とする。
本発明の概要を容易に理解するために、本発明の態様例を示す。ここで示す本発明の態様例では、説明の便宜上、図1および図2に示される参照符号をカッコ内に例示するが、これによって本発明は限定されない。
一態様として、モータ(11)を動作させる電流の検出結果を取得する電流検出結果取得部(111)と、前記電流検出結果取得部(111)によって取得された前記電流が所定の閾値(説明の便宜上、過電流閾値C1とも呼ぶ。)以上であるか否かを判定する電流判定部(112)と、前記電流判定部(112)によって前記電流が前記所定の閾値以上であると判定された場合に、前記電流に対応する動作時間を設定する動作時間設定部(113)と、前記モータ(11)を、前記動作時間設定部(113)によって設定された前記動作時間、継続して動作させる制御を行う動作制御部(114)と、を備える、モータ制御装置(12)である。
この構成により、モータ制御装置(12)では、低コストおよび広い安全動作領域の確保を実現することができる。
一態様として、モータ(11)を動作させる電流の検出結果を取得する電流検出結果取得部(111)と、前記電流検出結果取得部(111)によって取得された前記電流が所定の閾値(説明の便宜上、過電流閾値D1とも呼ぶ。)を超えるか否かを判定する電流判定部(112)と、前記電流判定部(112)によって前記電流が前記所定の閾値を超えると判定された場合に、前記電流に対応する動作時間を設定する動作時間設定部(113)と、前記モータ(11)を、前記動作時間設定部(113)によって設定された前記動作時間、継続して動作させる制御を行う動作制御部(114)と、を備える、モータ制御装置(12)である。
この構成により、モータ制御装置(12)では、低コストおよび広い安全動作領域の確保を実現することができる。
ここで、一例として、電流判定部(112)は、電流検出結果取得部(111)によって取得された電流が所定の閾値(ここで、説明の便宜上、閾値E1と呼ぶ。)以上であるか否かを判定する構成が用いられ、他の例として、電流判定部(112)は、電流検出結果取得部(111)によって取得された電流が所定の閾値(ここで、説明の便宜上、閾値F1と呼ぶ。)を超えるか否かを判定する構成が用いられる。
この場合、例えば、閾値E1と閾値F1とは、異なる値であってもよい。なお、例えば、閾値E1と閾値F1とを調整することによって、実質的に、両者の構成によって同じ判定結果を得ることが可能な場合がある。
また、例えば、閾値E1と閾値F1とが同じ値であるとして、電流が閾値E1以上であるか否かを判定するプログラムと、電流が閾値F1を超えるか否かを判定するプログラムとのうちの任意のプログラムが採用されてもよいと捉えられてもよい。
一態様として、モータ制御装置(12)において、前記電流判定部(112)は、前記動作制御部(114)によって前記制御が行われた後、前記電流検出結果取得部(111)によって取得された前記電流について、所定の判定を行う。
この構成により、モータ制御装置(12)では、例えば、モータ(11)の動作を停止させることなく、モータ(11)を動作させる電流が過電流閾値C1未満(または、過電流閾値D1以下)になったか否かを確認することができる。
一態様として、モータ制御装置(12)において、前記電流判定部(112)は、前記動作制御部(114)によって前記制御が行われた後、前記電流検出結果取得部(111)によって取得された前記電流について、前記所定の判定として、前回に前記電流検出結果取得部(111)によって取得された前記電流以上であるか否かを判定し、前記動作制御部(114)は、前記電流判定部(112)によって、前記電流検出結果取得部(111)によって取得された前記電流について、前回に前記電流検出結果取得部(111)によって取得された前記電流以上であると判定された場合には、前記モータの動作を停止させる制御を行う。
なお、上記の代わりに、電流判定部(112)は、動作制御部(114)によって制御が行われた後、電流検出結果取得部(111)によって取得された電流について、所定の判定として、前回に電流検出結果取得部(111)によって取得された電流を超えるか否かを判定してもよい。この場合、動作制御部(114)は、電流判定部(112)によって、電流検出結果取得部(111)によって取得された電流について、前回に電流検出結果取得部(111)によって取得された電流を超えると判定された場合には、モータの動作を停止させる制御を行う。
この構成により、モータ制御装置(12)では、モータ(11)を動作させる電流について、今回の検出結果が前回の検出結果以上である(または、今回の検出結果が前回の検出結果を超える)場合には、モータ(11)の動作を停止させることができる。
ここで、一例として、電流判定部(112)は、電流検出結果取得部(111)によって取得された電流について、前回に電流検出結果取得部(111)によって取得された電流(ここで、説明の便宜上、電流G1と呼ぶ。)以上であるか否かを判定する構成が用いられ、他の例として、電流判定部(112)は、電流検出結果取得部(111)によって取得された電流について、前回に電流検出結果取得部(111)によって取得された電流(ここで、説明の便宜上、電流H1と呼ぶ。)を超えるか否かを判定する構成が用いられる。
この場合、例えば、電流G1と電流H1とは同じ値であるが、電流G1の代わりに少しずれた値を用いること、または、電流H1の代わりに少しずれた値を用いることによって、実質的に、両者の構成によって同じ判定結果を得ることが可能な場合がある。
また、例えば、電流G1と電流H1とが同じ値であるとして、今回の電流が前回の電流G1以上であるか否かを判定するプログラムと、今回の電流が前回の電流H1を超えるか否かを判定するプログラムとのうちの任意のプログラムが採用されてもよいと捉えられてもよい。
一態様として、モータ制御装置(12)において、前記電流判定部(112)は、前記電流検出結果取得部(111)によって取得された前記電流について、前回に前記電流検出結果取得部(111)によって取得された前記電流未満であると判定された場合には、前記電流検出結果取得部(111)によって取得された前記電流が前記所定の閾値以上であるか否かを判定し、前記動作時間設定部(113)は、前記電流判定部(112)によって前記電流が前記所定の閾値以上であると判定された場合には、前記電流に対応する動作時間を設定し、前記動作制御部(114)は、前記モータ(11)を、前記動作時間設定部(113)によって設定された前記動作時間、継続して動作させる制御を行う。
なお、上記の代わりに、電流判定部(112)は、電流検出結果取得部(111)によって取得された電流について、前回に電流検出結果取得部(111)によって取得された電流以下であると判定された場合に、その後の判定を行ってもよい。
また、上記の代わりに、電流判定部(112)は、電流検出結果取得部(111)によって取得された電流が所定の閾値を超えるか否かを判定してもよい。この場合、動作時間設定部(113)は、電流判定部(112)によって前記電流が前記所定の閾値を超えると判定された場合には、前記電流に対応する動作時間を設定する。
この構成により、モータ制御装置(12)では、モータ(11)を動作させる電流について、今回の検出結果が前回の検出結果未満である(または、今回の検出結果が前回の検出結果以下である)場合には、モータ(11)の動作を継続させることができる。
一態様として、モータ制御装置(12)において、前記電流判定部(112)は、前記動作制御部(114)によって前記制御が行われた後、前記電流検出結果取得部(111)によって取得された前記電流について、前記所定の判定として、前回に前記電流検出結果取得部(111)によって取得された前記電流以上であるか否かを判定し、前記動作制御部(114)は、前記電流判定部(112)によって、前記電流検出結果取得部(111)によって取得された前記電流について、前回に前記電流検出結果取得部(111)によって取得された前記電流以上であると判定された場合には、前記電流に対応する動作時間を設定し、前記動作制御部(114)は、前記モータ(11)を、前記動作時間設定部(113)によって設定された前記動作時間、継続して動作させる制御を行う。
なお、上記の代わりに、電流判定部(112)は、動作制御部(114)によって制御が行われた後、電流検出結果取得部(111)によって取得された電流について、所定の判定として、前回に電流検出結果取得部(111)によって取得された電流を超えるか否かを判定してもよい。この場合、動作制御部(114)は、電流判定部(112)によって、電流検出結果取得部(111)によって取得された電流について、前回に電流検出結果取得部(111)によって取得された電流を超えると判定された場合には、電流に対応する動作時間を設定し、動作制御部(114)は、モータ(11)を、動作時間設定部(113)によって設定された動作時間、継続して動作させる制御を行う。
この構成により、モータ制御装置(12)では、モータ(11)を動作させる電流について、今回の検出結果が前回の検出結果以上である(または、今回の検出結果が前回の検出結果を超える)場合には、モータ(11)の動作を継続させることができる。
一態様として、モータ制御装置(12)において、前記電流判定部(112)によって前記電流が前記所定の閾値未満であると判定された場合には、前記モータ(11)の動作を所定の通常の動作とする。
なお、上記の代わりに、モータ制御装置(12)において、電流判定部(112)によって電流が所定の閾値以下であると判定された場合には、モータ(11)の動作を所定の通常の動作としてもよい。
この構成により、モータ制御装置(12)では、モータ(11)を動作させる電流が過電流閾値C1未満である(または、モータ(11)を動作させる電流が過電流閾値D1以下である)場合には、通常の動作を行うことができる。
一態様として、モータ制御装置(12)において、前記動作時間設定部(113)は、前記モータ(11)を動作させる前記電流と前記動作時間との対応関係をあらかじめ有しており、前記対応関係に基づいて前記動作時間を設定する。
この構成により、モータ制御装置(12)では、モータ(11)を動作させる電流と動作時間との対応関係として、例えば、あらかじめ実験等によって得られた対応関係を用いることができる。
一態様として、モータ制御装置(12)において、前記電流判定部(112)は、前記電流検出結果取得部(111)によって取得された前記電流が所定の上限値以上であるか否かを判定し、前記動作制御部(114)は、前記電流判定部(112)によって前記電流検出結果取得部(111)によって取得された前記電流が前記所定の上限値以上であると判定された場合には、前記モータ(11)の動作を停止させる制御を行う。
なお、上記の代わりに、モータ制御装置(12)において、電流判定部(112)は、電流検出結果取得部(111)によって取得された電流が所定の上限値を超えるか否かを判定してもよい。この場合、動作制御部(114)は、電流判定部(112)によって電流検出結果取得部(111)によって取得された電流が所定の上限値を超えると判定された場合には、モータ(11)の動作を停止させる制御を行う。
この構成により、モータ制御装置(12)では、モータ(11)を動作させる電流が上限値以上である(または、モータ(11)を動作させる電流が上限値を超える)場合には、モータ(11)の動作を停止させることができる。
ここで、一例として、電流判定部(112)は、電流検出結果取得部(111)によって取得された電流が所定の上限値(ここで、説明の便宜上、上限値I1と呼ぶ。)以上であるか否かを判定する構成が用いられ、他の例として、電流判定部(112)は、電流検出結果取得部(111)によって取得された電流が所定の上限値(ここで、説明の便宜上、上限値J1と呼ぶ。)を超えるか否かを判定する構成が用いられる。
この場合、例えば、上限値I1と上限値J1とは同じ値であるが、上限値I1の代わりに少しずれた値を用いること、または、上限値J1の代わりに少しずれた値を用いることによって、実質的に、両者の構成によって同じ判定結果を得ることが可能な場合がある。
また、例えば、上限値I1と上限値J1とが同じ値であるとして、電流が上限値I1以上であるか否かを判定するプログラムと、電流が上限値J1を超えるか否かを判定するプログラムとのうちの任意のプログラムが採用されてもよいと捉えられてもよい。
一態様として、モータ制御装置(12)において、前記所定の上限値として、前記電流が許容される最大の値と比べて、マージンの分だけ小さい値が設定されている。
この構成により、モータ制御装置(12)では、マージンが考慮されて上限値が設定されているため、高い電流によってモータ(11)に支障が生じることを確実に防止することができる。
一態様として、電流検出結果取得部(111)が、モータを動作させる電流の検出結果を取得し、電流判定部(112)が、前記電流検出結果取得部(111)によって取得された前記電流が所定の閾値以上であるかを判定し、動作時間設定部(113)が、前記電流判定部(112)によって前記電流が前記所定の閾値以上であると判定された場合に、前記電流に対応する動作時間を設定し、動作制御部(114)が、前記モータ(11)を、前記動作時間設定部(113)によって設定された前記動作時間、継続して動作させる制御を行う、モータ制御方法である。
この構成により、モータ制御方法では、低コストおよび広い安全動作領域の確保を実現することができる。
一態様として、電流検出結果取得部(111)が、モータを動作させる電流の検出結果を取得し、電流判定部(112)が、前記電流検出結果取得部(111)によって取得された前記電流が所定の閾値を超えるか否かを判定し、動作時間設定部(113)が、前記電流判定部(112)によって前記電流が前記所定の閾値を超えると判定された場合に、前記電流に対応する動作時間を設定し、動作制御部(114)が、前記モータ(11)を、前記動作時間設定部(113)によって設定された前記動作時間、継続して動作させる制御を行う、モータ制御方法である。
この構成により、モータ制御方法では、低コストおよび広い安全動作領域の確保を実現することができる。
ここで、一例として、電流判定部(112)は、電流検出結果取得部(111)によって取得された電流が所定の閾値(ここで、説明の便宜上、閾値E2と呼ぶ。)以上であるか否かを判定する構成が用いられ、他の例として、電流判定部(112)は、電流検出結果取得部(111)によって取得された電流が所定の閾値(ここで、説明の便宜上、閾値F2と呼ぶ。)を超えるか否かを判定する構成が用いられる。
この場合、例えば、閾値E2と閾値F2とは、異なる値であってもよい。なお、例えば、閾値E2と閾値F2とを調整することによって、実質的に、両者の構成によって同じ判定結果を得ることが可能な場合がある。
また、例えば、閾値E2と閾値F2とが同じ値であるとして、電流が閾値E2以上であるか否かを判定するプログラムと、電流が閾値F2を超えるか否かを判定するプログラムとのうちの任意のプログラムが採用されてもよいと捉えられてもよい。
一態様として、コンピュータに、モータ(11)を動作させる電流の検出結果を取得する機能と、取得された前記電流が所定の閾値以上であるか否かを判定する機能と、前記電流が前記所定の閾値以上であると判定された場合に、前記電流に対応する動作時間を設定する機能と、前記モータ(11)を、設定された前記動作時間、継続して動作させる制御を行う機能と、を実現させるためのプログラムである。
この構成により、プログラムでは、低コストおよび広い安全動作領域の確保を実現することができる。
一態様として、コンピュータに、モータ(11)を動作させる電流の検出結果を取得する機能と、取得された前記電流が所定の閾値を超えるか否かを判定する機能と、前記電流が前記所定の閾値を超えると判定された場合に、前記電流に対応する動作時間を設定する機能と、前記モータ(11)を、設定された前記動作時間、継続して動作させる制御を行う機能と、を実現させるためのプログラムである。
この構成により、プログラムでは、低コストおよび広い安全動作領域の確保を実現することができる。
ここで、一例として、電流が所定の閾値(ここで、説明の便宜上、閾値E3と呼ぶ。)以上であるか否かを判定する構成が用いられ、他の例として、電流が所定の閾値(ここで、説明の便宜上、閾値F3と呼ぶ。)以上であるか否かを判定する構成が用いられる。
この場合、例えば、閾値E3と閾値F3とは、異なる値であってもよい。なお、例えば、閾値E3と閾値F3とを調整することによって、実質的に、両者の構成によって同じ判定結果を得ることが可能な場合がある。
また、例えば、閾値E3と閾値F3とが同じ値であるとして、電流が閾値E3以上であるか否かを判定するプログラムと、電流が閾値F3を超えるか否かを判定するプログラムとのうちの任意のプログラムが採用されてもよいと捉えられてもよい。
本発明によれば、モータ制御装置、モータ制御方法およびプログラムにおいて、低コストおよび広い安全動作領域の確保を実現することができる。
本発明の一実施形態に係るモータ制御装置を含む車両の概略的な構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係るモータ制御部の概略的な機能ブロック構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る電流と動作時間との関係の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るモータ制御部によって行われる処理の手順の一例を示す図である。 過熱保護回路がある場合における安全動作領域の一例を示す図である。 過熱保護回路がない場合における安全動作領域の一例を示す図である。
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
[モータ制御装置を含む車両]
図1は、本発明の一実施形態に係るモータ制御装置12を含む車両1の概略的な構成を示す図である。
車両1は、モータ11と、モータ制御装置12と、ECU(Electronic Control Unit)13を備える。
また、車両1は、DCDCコンバータ31と、ヒューズ32と、イグニッションリレー33と、ヒューズ34と、ポンプリレー35を備える。また、車両1は、電流検出部14−1〜14−3を備える。
モータ制御装置12は、モータ制御部36を備える。
他の例として、モータ制御装置12は、さらに、他の構成部を含んでもよい。例えば、モータ制御装置12は、イグニッションリレー33とポンプリレー35のうちの任意の1以上を含んでもよい。
また、本実施形態では、説明の便宜上、モータ11とモータ制御装置12とを区別して説明するが、例えば、モータ制御装置12は、モータ11も含んだ装置であると捉えられてもよい。また、例えば、モータ制御装置12は、電流検出部14−1〜14−3も含んだ装置であると捉えられてもよい。
イグニッションリレー33は、概略的には、スイッチ51と、コイル部52を備える。そして、イグニッションリレー33では、コイル部52に電流が流されることで、電磁作用によって、スイッチ51の開閉が制御される。本実施形態では、イグニッションリレー33において、コイル部52に電流が流される場合に、スイッチ51がオン(閉状態)となって導通する。
ポンプリレー35は、概略的には、スイッチ71と、コイル部72を備える。そして、ポンプリレー35では、コイル部72に電流が流されることで、電磁作用によって、スイッチ71の開閉が制御される。本実施形態では、ポンプリレー35において、コイル部72に電流が流される場合に、スイッチ71がオン(閉状態)となって導通する。
なお、イグニッションリレー33の構成およびポンプリレー35の構成としては、それぞれ、任意の構成が用いられてもよい。
ECU13の所定端子と、DCDCコンバータ31の所定端子と、モータ制御部36の所定端子と、イグニッションリレー33の所定端子(図1の例では、コイル部52の一端)と、ポンプリレー35の所定端子(図1の例では、コイル部72の一端)は、それぞれ、グラウンド(GND)に接地されている。
モータ11は、本実施形態では、ポンプ駆動部のポンプ(図示せず)を駆動する。当該ポンプ駆動部は、例えば、空気調和機の一部として構成されてもよい。
モータ11は、例えば、三相誘導モータである。モータ11の回転速度は、モータ制御装置12からモータ11に供給される電流の大きさによって調整される。
本実施形態では、モータ11として、ブラシレスモータが用いられているが、他の例として、ブラシ付きモータが用いられてもよい。
なお、本実施形態では、モータ制御装置12がポンプ駆動部のモータ11を制御する場合を示すが、モータ制御装置12は、他の様々なモータを制御する場合に適用されてもよい。
ECU13は、CPU(Central Processing Unit)などのプロセッサーを含んで構成される。
ECU13は、操作部(図示せず)が受け付けた操作に基づいて、車両1の各部を制御する。当該操作部は、車両1の運転手などによって操作される。当該操作部としては、例えば、イグニッションスイッチ、アクセルペダル、ブレーキペダル、空気調和機の操作入力部などがある。
具体例として、ECU13は、イグニッションスイッチの操作に応じて、イグニッションリレー33のコイル部52に所定の電流を流すことでスイッチ51を導通状態にして、これによりポンプリレー35のスイッチ71を導通状態にして、モータ制御部36などに所定電圧の電力を供給するように制御する。
また、具体例として、ECU13は、車両駆動部(図示せず)を制御して、車両1を所望の速度で移動させる。
また、ECU13は、モータ制御部36に信号a1を送信することで、モータ制御部36を制御する。
また、ECU13は、モータ制御部36から送信される信号a2を受信することで、受信された信号a2に含まれる情報を取得する。
DCDCコンバータ31は、本実施形態では、電源(図示せず)から供給される電力を入力して、入力された電力をDCDC変換して出力する。当該電源は、例えば、2次電池であるが、他の例として、外部の電源であってもよい。
本実施形態では、当該電源から供給される電力によって車両1の各部が動作を行う。
DCDCコンバータ31から出力された電力は、ヒューズ32を介して、イグニッションリレー33のスイッチ51に入力される。
また、イグニッションリレー33のスイッチ51がオン(閉状態)である場合には、イグニッションリレー33に入力された電力は、ポンプリレー35のコイル部72に出力される。この場合、ポンプリレー35のスイッチ71がオン(閉状態)となる。
なお、イグニッションリレー33のスイッチ51がオフ(開状態)である場合には、ポンプリレー35のコイル部72には電力は供給されない。この場合、ポンプリレー35のスイッチ71がオフ(開状態)となる。
DCDCコンバータ31から出力された電力は、ヒューズ32およびヒューズ34を介して、ポンプリレー35のスイッチ71に入力される。
また、ポンプリレー35のスイッチ71がオン(閉状態)である場合には、ポンプリレー35に入力された電力は、モータ制御部36に出力されて供給される。
なお、ポンプリレー35のスイッチ71がオフ(開状態)である場合には、モータ制御部36には電力は供給されない。
モータ制御部36は、DCDCコンバータ31からポンプリレー35を介して供給される電力によって駆動し、モータ11に所定の電流(説明の便宜上、モータ制御電流とも呼ぶ。)を出力することで、モータ11の動作を制御する。
また、モータ制御部36は、ECU13によって制御される。具体的には、モータ制御部36は、ECU13から送信される信号a1を受信し、受信された信号a1に応じた動作を行う。
また、モータ制御部36は、所定の情報を含む信号a2をECU13に送信する。当該情報は、例えば、通信におけるAckあるいはNackなどの情報であってもよく、あるいは、モータ制御部36の状況あるいはモータ11の状況を表す情報などであってもよい。当該状況は、例えば、正常、あるいは、異常であることを表す状況であってもよい。
ここで、本実施形態では、モータ制御部36は、モータ11にモータ制御電流を出力するためのインバータ回路(図示せず)を備えている。当該インバータ回路は、例えば、Hブリッジ型の3相インバータとして構成されてもよく、あるいは、6個のトランジスタによってHブリッジが構成されてもよい。
また、本実施形態では、モータ制御部36は、ステータおよびロータを有するモータ11の当該ロータの回転を、モータ11の回転時に発生する逆起電圧に基づいて検出して、当該ロータの位置を検出する位置検出回路(図示せず)を備えている。
例えば、モータ制御部36は、このようなインバータ回路および位置検出回路を用いて、当該位置検出回路によって検出された位置に基づいて、当該インバータ回路からモータ11に供給されるモータ制御電流を制御する。
一例として、モータ制御部36は、ECU13からモータ制御部36に送信される信号a1によって指定される目標回転速度になるように、モータ11の回転速度を調整するように制御する。
なお、モータ制御部36によってモータ制御電流を制御する手法としては、様々な手法が用いられてもよい。このような手法としては、例えば、モータ制御部36によって、モータ制御電流の量を連続的に変化させることで、電流の量を調整する制御を行う手法が用いられてもよく、あるいは、モータ制御部36によって、モータ制御電流のオンとオフとを切り替えることで、電流の量を調整する制御を行ってもよい。ここで、モータ制御電流のオンとは当該モータ制御電流が流れる状態を表しており、モータ制御電流のオフとは当該モータ制御電流が流れない状態を表している。
また、本実施形態では、車両1において、モータ制御部36からモータ11に出力されるモータ制御電流を検出する電流検出部14−1〜14−3を備えている。当該電流検出部14−1〜14−3は、例えば、モータ制御電流として、グラウンド(GND)と前記したインバータ回路とを含んで形成される閉回路に流れるモータ11の実際駆動電流を検出する。
本実施形態では、モータ制御電流が、モータ11を動作させる電流として用いられている。
ここで、本実施形態では、モータ制御部36とモータ11とは、三相に対応する3本の配線で接続されている。そして、本実施形態では、3本の配線のそれぞれごとに、3個の電流検出部14−1〜14−3のそれぞれが設けられている。
それぞれの電流検出部14−1〜14−3は、それぞれが設けられた配線を流れる電流を検出し、その検出結果の情報をモータ制御部36に出力する。モータ制御部36は、電流検出部14−1〜14−3から出力される情報を入力し、入力された情報に基づいて電流の大きさを検出する。
なお、本実施形態では、それぞれの配線ごとに電流検出部(電流検出部14−1〜14−3のそれぞれ)が設けられる場合を示したが、他の例として、1本の配線のみに電流検出部が備えられてもよく、あるいは、2本の配線に電流検出部が備えられてもよい。
モータ制御部36は、例えば、いずれか1本の配線に設けられた電流検出部から入力される情報に基づいて電流の大きさを検出してもよく、あるいは、2本または3本の配線に設けられた電流検出部から入力される情報に基づいて、これら2以上の電流の平均値などを電流の大きさとして検出してもよい。
電流検出部14−1〜14−3の回路構成としては、任意の構成が用いられてもよい。
[モータの制御の概略]
本実施形態では、モータ制御部36は、前記した電流検出回路(図示せず)から入力される電流検出信号に基づいて、モータ11に流れるモータ制御電流が所定の閾値(過電流閾値)を超えるか否かを監視する。この監視は、例えば、常時行われてもよい。
そして、モータ制御部36は、モータ11に流れるモータ制御電流が過電流閾値を超えると判定した場合には、過電流時に対応した制御の態様により、モータ11に流れるモータ制御電流を制御して、モータ11の動作を制御する。
さらに、本実施形態では、モータ制御部36は、モータ11に流れるモータ制御電流が、過電流閾値よりも大きい所定の閾値(説明の便宜上、上限値とも呼ぶ。)を超えるか否かを監視する。この監視は、例えば、常時行われてもよい。
そして、モータ制御部36は、モータ11に流れるモータ制御電流が上限値を超えると判定した場合には、上限値を超えたときに対応した制御の態様により、モータ11に流れるモータ制御電流を制御して、モータ11の動作を停止させる。
一方、モータ制御部36は、モータ11に流れるモータ制御電流が過電流閾値以下であると判定した場合には、モータ11に通常の動作を行わせるように、モータ11の動作を制御する。
ここで、モータ11の通常の動作としては、例えば、あらかじめ定められた任意の動作が用いられてもよい。
本実施形態では、モータ11の通常の動作として、定格動作が用いられる。
なお、ここでは、モータ11の制御の概略を例示したが、モータ11を制御する態様としては、他の様々な態様が用いられてもよい。
一例として、モータ11を制御する態様として、ここで例示されたモータ11の制御の概略において、さらに一部の制御の態様を追加あるいは省略などした態様が用いられてもよい。
[モータ制御部の概略]
図2は、本発明の一実施形態に係るモータ制御部36の概略的な機能ブロック構成を示す図である。
モータ制御部36は、電流検出結果取得部111と、電流判定部112と、動作時間設定部113と、動作制御部114を備える。
電流検出結果取得部111は、モータ11を動作させる電流(モータ制御電流)の検出結果を取得する。本実施形態では、電流検出結果取得部111は、電流の検出結果として、前記した電流検出回路(図示せず)による検出結果を取得する。
電流判定部112は、電流検出結果取得部111によって取得された電流の検出結果が表す電流の大きさについて、所定の判定を行う。
動作時間設定部113は、電流判定部112によって行われた判定の結果に基づいて、動作時間を設定する。
動作制御部114は、モータ11の動作を制御する。本実施形態では、動作制御部114は、モータ11に出力されるモータ制御電流を制御することで、モータ11の動作を制御する。
[電流と動作時間との関係]
図3は、本発明の一実施形態に係る電流と動作時間との関係の一例を示す図である。
図3に示されるグラフにおいて、横軸は電流[A]を表しており、縦軸は動作時間[ms]を表している。
ここで、横軸の電流は、モータ11を駆動させる電流であり、本実施形態では、電流検出結果取得部111によって取得された電流の検出結果が表す電流に相当する。
また、縦軸の動作時間は、動作時間設定部113によって設定される動作時間に相当する。
図3に示される電流P0〜P5および動作時間Q1〜Q4について説明する。
なお、図3の例では、小さい方から大きい方へ、電流P0、電流P1、電流P2、電流P3、電流P4、電流P5の順となっている。また、図3の例では、大きい方から小さい方へ、動作時間Q1、動作時間Q2、動作時間Q3、動作時間Q4の順となっている。
電流P0は、モータ11の定格電流である。
電流P1は、過電流閾値として設定されている。本実施形態では、電流P0よりも大きい(例えば、少し大きい)電流P1が過電流閾値として設定されているが、他の例として、電流P0の値が過電流閾値として設定されてもよく、あるいは、電流P0よりも小さい(例えば、少し小さい)電流が過電流閾値として設定されてもよい。
なお、過電流閾値は、例えば、当該過電流閾値が設定される装置が製品として出荷される前に、モータ11の動作に起因して当該製品の性能が劣化しない条件をシミュレーションなどによって確認した結果に基づいて、設定される。この場合、同種の製品において、例えば、個々の製品ごとに設定される過電流閾値が異なる場合があってもよく、あるいは、誤差が許容されるときには、同種の製品については、個体が異なっても、同じ値を有する過電流閾値が設定されてもよい。
電流P1に対して、動作時間Q1が対応付けられている。本実施形態では、電流P1がモータ11に動作時間Q1だけ継続して流れても、モータ11等に支障が生じないということが、あらかじめシミュレーション等によって確認されている。
同様に、電流P2に対して、動作時間Q2が対応付けられている。本実施形態では、電流P2がモータ11に動作時間Q2だけ継続して流れても、モータ11等に支障が生じないということが、あらかじめシミュレーション等によって確認されている。
同様に、電流P3に対して、動作時間Q3が対応付けられている。本実施形態では、電流P3がモータ11に動作時間Q3だけ継続して流れても、モータ11等に支障が生じないということが、あらかじめシミュレーション等によって確認されている。
電流P4は、上限の閾値(上限値)として設定されている。
電流P4に対して、動作時間Q4が対応付けられている。本実施形態では、電流P4がモータ11に動作時間Q4だけ継続して流れても、モータ11等に支障が生じないということが、あらかじめシミュレーション等によって確認されている。
なお、上限値は、例えば、当該上限値が設定される装置が製品として出荷される前に、モータ11の動作に起因して当該製品の性能が劣化しない条件をシミュレーションなどによって確認した結果に基づいて、設定される。この場合、同種の製品において、例えば、個々の製品ごとに設定される上限値が異なる場合があってもよく、あるいは、誤差が許容されるときには、同種の製品については、個体が異なっても、同じ値を有する上限値が設定されてもよい。
電流P5は、モータ11に流れるとモータ11に支障が生じる可能性がある大きさの電流である。本実施形態では、電流P5よりも小さい(例えば、少し小さい)電流P4が上限値として設定されている。つまり、電流P5と電流P4との差に相当するマージンW1が確保されることで、モータ11に支障が生じる可能性を低下させている。
ここで、図3の例では、上限値に相当する電流P4を超える電流については、動作時間として0が設定されている。
一例として、このような動作時間0の設定は明示的に行われてもよく、この場合、上限値に相当する電流P4を超える電流については、動作時間設定部113によって0の動作時間が設定される。
他の例として、このような動作時間0の設定は行われずに、モータ11を動作させる電流に対応する動作時間が規定されていない場合には、0の動作時間であると扱われてもよい。具体例として、モータ11を動作させる電流が上限値を超える場合にモータ11の動作が停止させられる構成では、モータ11を動作させる電流が上限値を超える場合に、必ずしも動作時間設定部113によって動作時間が設定されなくてもよい。
図3の例では、概略的には、モータ11に流れる電流が電流P1以下である場合には、例えば、通常の動作が行われる。また、モータ11に流れる電流が電流P1を超えて電流P4以下である場合には、例えば、動作時間を用いた制御が行われる。また、モータ11に流れる電流が電流P4を超える場合には、例えば、モータ11を停止させる制御が行われる。
ここで、図3の例では、モータ11に流れる電流と動作時間との対応関係が連続的なグラフ(あるいは、式でもよい。)によって表される場合を示したが、他の例として、離散的な複数の異なる電流と、それぞれの電流ごとに対応する動作時間とを対応付けるテーブルが用いられてもよい。この場合、動作時間設定部113は、当該テーブルの内容を参照して、電流の測定値に対応する動作時間を設定する。この際、動作時間設定部113は、例えば、電流の測定値に相当する電流に関する動作時間の情報が当該テーブルに存在しないときには、電流の測定値に近い他の電流に対応する動作時間を設定してもよく、または、電流の測定値に近い他の2以上の電流に対応する動作時間を補間した結果を動作時間として設定してもよい。
なお、測定値は、例えば、検出値、あるいは、実測値などと呼ばれてもよい。
[モータを制御する態様の例]
図4は、本発明の一実施形態に係るモータ制御部36によって行われる処理の手順の一例を示す図である。
(ステップS1)
モータ制御部36は、モータ11の駆動制御に関して初期化を行う。そして、ステップS2の処理へ移行する。
ここで、初期化は、例えば、モータ制御部36およびモータ11などのうちの一部または全部について行われる。
(ステップS2)
モータ制御部36は、モータ11を停止させた状態とする。そして、ステップS3の処理へ移行する。
(ステップS3)
モータ制御部36は、所定の異常の有無を判定する。
この判定の結果、モータ制御部36は、所定の異常が無いことを判定した場合には(ステップS3:NO)、ステップS4の処理へ移行する。
一方、この判定の結果、モータ制御部36は、所定の異常があることを判定した場合には(ステップS3:YES)、ステップS2の処理へ移行して、モータ11を停止させた状態を維持する。
ここで、所定の異常としては、1つ以上の任意の異常が用いられてもよい。
(ステップS4)
モータ制御部36は、動作指令を入力する。そして、ステップS5の処理へ移行する。
ここで、本実施形態では、モータ制御部36において扱われる動作指令として、ECU13からモータ制御部36に与えられる動作指令が用いられる場合を示す。モータ制御部36では、ECU13からモータ制御部36に送信される信号a1によって、動作指令が与えられる。
(ステップS5)
モータ制御部36は、入力された動作指令に基づいて所定の計算を行う。そして、ステップS6の処理へ移行する。
(ステップS6)
モータ制御部36は、所定の計算によって得られた動作指令に応じたモータ制御電流をモータ11に出力する。そして、ステップS7の処理へ移行する。
(ステップS7)
モータ制御部36は、電流検出結果取得部111によって、電流の検出結果を取得する。そして、ステップS8の処理へ移行する。
ここで、当該電流は、モータ11に動作指令が出力された後に測定されたものである。本実施形態では、前記した電流検出回路(図示せず)によって検出されるモータ制御電流が、電流の測定値として用いられる。
(ステップS8)
モータ制御部36は、電流判定部112によって、電流の測定値が所定の上限値以下であるか否かを判定する。
この判定の結果、モータ制御部36は、電流判定部112によって、電流の測定値が所定の上限値以下であると判定された場合には(ステップS8:YES)、ステップS9の処理へ移行する。
一方、この判定の結果、モータ制御部36は、電流判定部112によって、電流の測定値が所定の上限値を超えると判定された場合には(ステップS8:NO)、ステップS2の処理へ移行する。
(ステップS9)
モータ制御部36は、電流判定部112によって、電流の測定値が所定の過電流閾値以下であるか否かを判定する。
この判定の結果、モータ制御部36は、電流判定部112によって、電流の測定値が所定の過電流閾値以下であると判定された場合には(ステップS9:YES)、ステップS15の処理へ移行する。
一方、この判定の結果、モータ制御部36は、電流判定部112によって、電流の測定値が所定の過電流閾値を超えると判定された場合には(ステップS9:NO)、ステップS10の処理へ移行する。
(ステップS10)
モータ制御部36は、動作時間設定部113によって、電流の測定値に応じた動作時間を設定する。そして、ステップS11の処理へ移行する。
(ステップS11)
モータ制御部36は、動作時間設定部113によって動作時間が設定されてから、当該動作時間が経過した後の所定のタイミングに、電流検出結果取得部111によって、電流の検出結果を取得する。そして、ステップS12の処理へ移行する。
ここで、当該所定のタイミングとしては、例えば、当該動作時間が経過したときのタイミングが用いられるが、他のタイミングが用いられてもよい。
(ステップS12)
モータ制御部36は、電流判定部112によって、電流の測定値が所定の上限値以下であるか否かを判定する。
この判定の結果、モータ制御部36は、電流判定部112によって、電流の測定値が所定の上限値以下であると判定された場合には(ステップS12:YES)、ステップS13の処理へ移行する。
一方、この判定の結果、モータ制御部36は、電流判定部112によって、電流の測定値が所定の上限値を超えると判定された場合には(ステップS12:NO)、ステップS2の処理へ移行する。
(ステップS13)
モータ制御部36は、電流判定部112によって、今回の電流の測定値が前回の電流の測定値以下であるか否かを判定する。
この判定の結果、モータ制御部36は、電流判定部112によって今回の電流の測定値が前回の電流の測定値以下であると判定された場合には(ステップS13:YES)、ステップS14の処理へ移行する。
一方、この判定の結果、モータ制御部36は、電流判定部112によって今回の電流の測定値が前回の電流の測定値を超えると判定された場合には(ステップS13:NO)、ステップS2の処理へ移行する。
(ステップS14)
モータ制御部36は、電流判定部112によって、今回の電流の測定値が所定の過電流閾値以下であるか否かを判定する。
この判定の結果、モータ制御部36は、電流判定部112によって、今回の電流の測定値が所定の過電流閾値以下であると判定された場合には(ステップS14:YES)、ステップS15の処理へ移行する。
一方、この判定の結果、モータ制御部36は、電流判定部112によって、今回の電流の測定値が所定の過電流閾値を超えると判定された場合には(ステップS14:NO)、ステップS10の処理へ移行する。
(ステップS15)
モータ制御部36は、動作制御部114によって、モータ11に通常の動作(本実施形態では、定格動作)を行わせる制御を行う。そして、ステップS16の処理へ移行する。
(ステップS16)
モータ制御部36は、停止指令を入力する。そして、ステップS17の処理へ移行する。
ここで、本実施形態では、モータ制御部36において扱われる停止指令として、ECU13からモータ制御部36に与えられる停止指令が用いられる場合を示す。モータ制御部36は、ECU13からモータ制御部36に送信される信号a1によって、停止指令が与えられる。
なお、本実施形態では、動作指令と停止指令とを区別したが、他の例として、停止指令は、動作指令の一種と捉えられてもよい。
(ステップS17)
モータ制御部36は、モータ11を停止させる。
そして、本処理フローが終了する。
ここで、図4の例では、ステップS8〜ステップS14の処理を含む処理ブロックA1の部分が、過電流に対処する処理である。なお、図4の例では、処理ブロックA1にステップS9の処理が含まれるが、他の例として、処理ブロックA1にステップS8の処理が含まれなくてもよく、つまり、処理ブロックA1がステップS9〜ステップS14の処理を含んでもよい。
また、図4の例では、ステップS13の処理において、モータ制御部36は、電流判定部112によって今回の電流の測定値が前回の電流の測定値を超えると判定された場合には(ステップS13:NO)、ステップS2の処理へ移行するが、他の態様が用いられてもよい。
他の態様の例としては、ステップS13の処理において、モータ制御部36は、電流判定部112によって今回の電流の測定値が前回の電流の測定値を超えると判定された場合には(ステップS13:NO)、ステップS10の処理へ移行する、態様が用いられてもよい。
なお、ステップS8の処理として、モータ制御部36は、電流判定部112によって、電流の測定値が所定の上限値以下であるか否かを判定する処理の代わりに、電流の測定値が所定の上限値未満であるか否かを判定する処理が用いられてもよい。
また、ステップS9の処理として、モータ制御部36は、電流判定部112によって、電流の測定値が所定の過電流閾値以下であるか否かを判定する処理の代わりに、電流の測定値が所定の過電流閾値未満であるか否かを判定する処理が用いられてもよい。
また、ステップS12の処理として、モータ制御部36は、電流判定部112によって、電流の測定値が所定の上限値以下であるか否かを判定する処理の代わりに、電流の測定値が所定の上限値未満であるか否かを判定する処理が用いられてもよい。
また、ステップS13の処理として、モータ制御部36は、電流判定部112によって、今回の電流の測定値が前回の電流の測定値以下であるか否かを判定する処理の代わりに、今回の電流の測定値が前回の電流の測定値未満であるか否かを判定する処理が用いられてもよい。
また、ステップS14の処理として、モータ制御部36は、電流判定部112によって、今回の電流の測定値が所定の過電流閾値以下であるか否かを判定する処理の代わりに、今回の電流の測定値が所定の過電流閾値未満であるか否かを判定する処理が用いられてもよい。
他の処理フローの例として、図4の例では、ステップS13の処理において、今回の電流の測定値が前回の電流の測定値以下であるか否かを判定する処理が行われるが、このような処理が行われなくてもよい。当該他の処理フローでは、図4の例において、ステップS12における判定において電流の測定値が上限値以下である場合には(ステップS12:YES)、ステップS14の処理へ移行する。
また、他の処理フローの例として、図4の例では、ステップS12の処理において、電流の測定値が上限値以下であるか否かを判定する処理が行われるが、このような処理が行われなくてもよい。当該他の処理フローでは、図4の例において、ステップS11の処理の後に、ステップS13の処理へ移行する。
また、他の処理フローの例として、図4の例において、ステップS12の処理およびステップS13の処理が行われなくてもよい。当該他の処理フローでは、図4の例において、ステップS11の処理の後に、ステップS14の処理へ移行する。
また、他の処理フローの例として、図4の例では、ステップS8の処理において、電流の測定値が上限値以下であるか否かを判定する処理が行われるが、このような処理が行われなくてもよい。当該他の処理フローでは、図4の例において、ステップS7の処理の後に、ステップS9の処理へ移行する。
また、他の処理フローの例として、図4の例において、ステップS7の処理とステップS8の処理との間に、減磁電流に関する処理のステップが設けられてもよい。ここで、説明の便宜上、当該ステップをステップS7aと呼んで説明する。
この場合、ステップS7の処理からステップS8の処理へ移行するまでの処理部分において、次のような処理が行われる。
すなわち、モータ制御部36は、ステップS7の処理の後に、ステップS7aの処理へ移行する。
(ステップS7a)
モータ制御部36は、電流判定部112によって、電流の測定値が所定の減磁電流閾値以下であるか否かを判定する。
この判定の結果、モータ制御部36は、電流判定部112によって、電流の測定値が所定の減磁電流閾値以下であると判定された場合には(ステップS7a:YES)、ステップS8の処理へ移行する。
一方、この判定の結果、モータ制御部36は、電流判定部112によって、電流の測定値が所定の減磁電流閾値を超えると判定された場合には(ステップS7a:NO)、ステップS2の処理へ移行する。
なお、本実施形態では、図3の例において、過電流閾値を超える電流に対して、モータ11の性能劣化を伴わない許容される最大の動作時間が対応付けられており、これにより、ステップS9〜ステップS10の処理のところで、電流の測定値を再び取得するまでの時間間隔(動作時間)を許容される最大の時間間隔(動作時間)とすることができる。この場合、モータ11の停止が発生する頻度を抑制することができ、モータ11の動作が効率的になる。
他の例として、過電流閾値を超える電流に対して、モータ11の性能劣化を伴わない許容される最大の動作時間よりも小さく0よりも大きい任意の動作時間が設定されてもよい。つまり、過電流閾値を超える電流であっても、モータ11の性能劣化を伴わない許容される最大の動作時間以下の時間であれば、当該電流がモータ11に流れても、モータ11に支障は生じない。
[過熱保護回路の有無による状況の違い]
過熱保護回路の有無による状況の違いについて説明する。
ここでは、過熱保護回路は、モータ11およびモータ制御装置12の過熱を防止して保護するための回路であるとし、ソフトウェアの処理だけでは実現されず、ハードウェアの回路を必要とする回路であって、配置スペースを必要とし、コストがかかる回路であるとする。
また、ここでは、このような過熱保護回路以外には、過熱保護の機能が備えられない場合を想定して説明するが、本実施形態では、これに限定されない。
図5は、過熱保護回路がある場合における安全動作領域R1の一例を示す図である。
図5に示されるグラフにおいて、横軸は時間[s]を表しており、縦軸は電流[A]を表している。
図5の例において、電流P11は定格電流に相当し、また、電流P12は停止閾値に相当する大きさの電流である。当該停止閾値は、モータの動作を停止させるための閾値に相当する。つまり、モータを動作させる電流が停止閾値を超えた場合に、モータの動作が停止させられる。
図5の例では、停止閾値に相当する電流P12の大きさに相当する幅を有する領域が、モータを安全に動作させることができる領域(安全動作領域R1)となる。
図6は、過熱保護回路がない場合における安全動作領域R2の一例を示す図である。
図6に示されるグラフにおいて、横軸は時間[s]を表しており、縦軸は電流[A]を表している。
図6の例において、電流P21は定格電流に相当し、また、電流P22は停止閾値に相当する大きさの電流である。当該停止閾値は、モータの動作を停止させるための閾値に相当する。つまり、モータを動作させる電流が停止閾値を超えた場合に、モータの動作が停止させられる。
図6の例では、停止閾値に相当する電流P22の大きさに相当する幅を有する領域が、モータを安全に動作させることができる領域(安全動作領域R2)となる。
ここで、図5の例と図6の例とを比較すると、定格電流である電流P11と電流P21とは例えば同じ値である。一方、停止閾値については、過熱保護回路がある場合の停止閾値に相当する電流P12の方が、過熱保護回路がない場合の停止閾値に相当する電流P22よりも、大きくすることができる。この理由は、過熱保護回路がある場合の方が、停止閾値を大きくしても、過熱保護回路によって安全性を高めることができるためである。
このため、過熱保護回路がある場合の安全動作領域R1よりも、過熱保護回路がない場合の安全動作領域R2の方が、狭くなる。
ただし、過熱保護回路がある場合の方が、過熱保護回路がない場合よりも、例えば、回路あるいは装置の規模が大きくなり、コストが高くなる。
これに関して、本実施形態に係るモータ制御装置12では、過熱保護回路がない場合においても、動作時間を用いた制御を行うことによって、実質的に、安全動作領域を広くすることができる。
[以上の実施形態について]
以上のように、本実施形態に係るモータ制御装置12では、モータ11を動作させる電流が過電流閾値を超えた場合においても、当該電流に対応して設定される動作時間だけ当該電流がモータ11に流される。このため、本実施形態に係るモータ制御装置12では、モータ11の動作が停止させられることを抑制することができ、実質的に、安全動作領域を拡大することができる。
また、本実施形態に係るモータ制御装置12では、過熱保護回路(あるいは、過熱保護回路に相当する電子部品)が搭載されなくてもよいことから、このような回路が搭載される場合と比べて、配置スペースの低減およびコストの低減が図られる。
このように、本実施形態に係るモータ制御装置12では、低コストおよび広い安全動作領域の確保を実現することができる。本実施形態に係るモータ制御装置12では、例えば、広い安全動作領域の確保によって、耐負荷変動性を向上させることができる。
例えば、モータ制御装置において、温度センサなどの過熱保護回路が備えられる場合には、広い安全動作領域を確保することができるが、過熱保護回路が配置されるスペースの確保が必要であり、また、温度センサなどの回路に要するコストが高くなる場合があった。一方、モータ制御装置において、このような加熱保護回路が備えられない場合には、省スペース化、および、コストの抑制が可能であるが、安全動作領域が狭くなる場合があった。
そこで、本実施形態に係るモータ制御装置12では、過熱保護回路が備えられなくても、製品を保証することができ、低コストおよび広い安全動作領域の確保を実現することができ、耐負荷変動性を向上させることができる。
なお、本実施形態では、車両1における電動式のウォーターポンプのモータ11を制御するモータ制御装置12を示したが、本実施形態に係るモータ制御装置12のような装置は様々な装置の様々なモータに適用されてもよい。
具体例として、本実施形態に係るモータ制御装置12では、次のような動作を行う。
すなわち、電流検出結果取得部111は、モータ11を動作させる電流(モータ制御電流)の検出結果を取得する。電流判定部112は、電流検出結果取得部111によって取得された電流が所定の閾値(過電流閾値)を超えるか否かを判定する。動作時間設定部113は、電流判定部112によって当該電流が所定の閾値を超えると判定された場合に、当該電流に対応する動作時間を設定する。動作制御部114は、モータ11を、動作時間設定部113によって設定された動作時間、継続して動作させる制御を行う。
したがって、モータ制御装置12では、低コストおよび広い安全動作領域の確保を実現することができる。
また、本実施形態に係るモータ制御装置12では、次のような動作を行う。
すなわち、電流判定部112は、動作制御部114によって制御が行われた後、電流検出結果取得部111によって取得された電流(前回に判定された検出結果に対して新たに得られた検出結果)について、所定の判定を行う。
したがって、モータ制御装置12では、例えば、モータ11の動作を停止させることなく、モータ11を動作させる電流が過電流閾値以下になったか否かを確認することができる。
また、本実施形態に係るモータ制御装置12では、次のような動作を行う。
すなわち、電流判定部112は、動作制御部114によって制御が行われた後、電流検出結果取得部111によって取得された電流(前回に判定された検出結果に対して新たに得られた検出結果)について、所定の判定として、前回に電流検出結果取得部111によって取得された電流を超えるか否かを判定する。動作制御部114は、電流判定部112によって、電流検出結果取得部111によって取得された電流について、前回に電流検出結果取得部111によって取得された電流を超えると判定された場合には、モータ11の動作を停止させる制御を行う。
したがって、モータ制御装置12では、モータ11を動作させる電流について、今回の検出結果が前回の検出結果を超える場合には、モータ11の動作を停止させることができる。この場合、モータ11を動作させる電流が、過電流閾値を超えていて、増加していることから、モータ11の動作を停止させることとしている。
また、本実施形態に係るモータ制御装置12では、次のような動作を行う。
すなわち、電流判定部112は、電流検出結果取得部111によって取得された電流(前回に判定された検出結果に対して新たに得られた検出結果)について、前回に電流検出結果取得部111によって取得された電流を超えないと判定された場合には、電流検出結果取得部111によって取得された電流が所定の閾値(過電流閾値)を超えるか否かを判定する。動作時間設定部113は、電流判定部112によって当該電流が所定の閾値を超えると判定された場合には、当該電流に対応する動作時間を設定する。動作制御部114は、モータ11を、動作時間設定部113によって設定された動作時間、継続して動作させる制御を行う。
したがって、モータ制御装置12では、モータ11を動作させる電流について、今回の検出結果が前回の検出結果以下である場合には、モータ11の動作を継続させることができる。この場合、モータ11を動作させる電流が、減少していることから、モータ11の動作を継続させることとしている。
また、本実施形態に係るモータ制御装置12では、次のような動作を行う。
すなわち、電流判定部112は、動作制御部114によって制御が行われた後、電流検出結果取得部111によって取得された電流(前回に判定された検出結果に対して新たに得られた検出結果)について、所定の判定として、前回に電流検出結果取得部111によって取得された電流を超えるか否かを判定する。動作制御部114は、電流判定部112によって、電流検出結果取得部111によって取得された電流について、前回に電流検出結果取得部111によって取得された電流を超えると判定された場合には、電流に対応する動作時間を設定し、動作制御部114は、モータ11を、動作時間設定部113によって設定された動作時間、継続して動作させる制御を行う。
したがって、モータ制御装置12では、モータ11を動作させる電流について、今回の検出結果が前回の検出結果を超える場合には、モータ11の動作を継続させることができる。この場合、モータ11を動作させる電流は、増加しているが、モータ11の動作を継続させることとしている。
また、本実施形態に係るモータ制御装置12では、次のような動作を行う。
すなわち、モータ制御装置12では、電流判定部112によって電流が所定の閾値を超えないと判定された場合には、モータ11の動作を所定の通常の動作とする。
したがって、モータ制御装置12では、モータ11を動作させる電流が過電流閾値以下である場合には、通常の動作を行うことができる。
また、本実施形態に係るモータ制御装置12では、次のような動作を行う。
すなわち、動作時間設定部113は、モータ11を動作させる電流と動作時間との対応関係をあらかじめ有しており、当該対応関係に基づいて動作時間を設定する。
したがって、モータ制御装置12では、モータ11を動作させる電流と動作時間との対応関係として、例えば、あらかじめ実験等によって得られた対応関係を用いることができる。
また、本実施形態に係るモータ制御装置12では、次のような動作を行う。
すなわち、電流判定部112は、電流検出結果取得部111によって取得された電流が所定の上限値(過電流閾値よりも大きい値)を超えるか否かを判定する。動作制御部114は、電流判定部112によって電流検出結果取得部111によって取得された電流が所定の上限値を超えると判定された場合には、モータ11の動作を停止させる制御を行う。
したがって、モータ制御装置12では、モータ11を動作させる電流が上限値を超えた場合には、モータ11の動作を停止させることができる。
また、本実施形態に係るモータ制御装置12では、次のような動作を行う。
すなわち、所定の上限値として、前記した電流が許容される最大の値と比べて、マージンの分だけ小さい値が設定されている。
したがって、モータ制御装置12では、マージンが考慮されて上限値が設定されているため、高い電流によってモータ11に支障が生じることを確実に防止することができる。
また、本実施形態に係るモータ制御装置12によって行われるモータ制御方法では、次のような動作を行う。
すなわち、電流検出結果取得部111が、モータ11を動作させる電流の検出結果を取得する。電流判定部112が、電流検出結果取得部111によって取得された電流が所定の閾値(過電流閾値)を超えるか否かを判定する。動作時間設定部113が、電流判定部112によって当該電流が所定の閾値を超えると判定された場合に、当該電流に対応する動作時間を設定する。動作制御部114が、モータ11を、動作時間設定部113によって設定された動作時間、継続して動作させる制御を行う。
したがって、モータ制御方法では、低コストおよび広い安全動作領域の確保を実現することができる。
また、本実施形態に係るモータ制御装置12を構成するコンピュータに適用されるプログラムでは、次のような動作を行う。
すなわち、当該プログラムは、コンピュータに、モータ11を動作させる電流の検出結果を取得する機能と、取得された電流が所定の閾値(過電流閾値)を超えるか否かを判定する機能と、当該電流が所定の閾値を超えると判定された場合に、当該電流に対応する動作時間を設定する機能と、モータ11を、設定された動作時間、継続して動作させる制御を行う機能と、を実現させるためのプログラムである。
したがって、プログラムでは、低コストおよび広い安全動作領域の確保を実現することができる。
ここで、ある値(ここでは、説明の便宜上、値A1と呼ぶ。)と所定の値(ここでは、説明の便宜上、値TH1と呼ぶ。)との大小の関係の判定としては、例えば、値A1が所定の値TH1を超えるか否かという判定が行われてもよく、あるいは、値A1が所定の値TH1以上であるか否かという判定が行われてもよい。
また、ある値(ここでは、説明の便宜上、値A2と呼ぶ。)と所定の値(ここでは、説明の便宜上、値TH2と呼ぶ。)との大小の関係の判定としては、例えば、値A2が所定の値TH2以下であるか否か(すなわち、値A2が所定の値TH2を超えないか否か)という判定が行われてもよく、あるいは、値A2が所定の値TH2未満であるか否かという判定が行われてもよい。
なお、他の実施の態様として、プログラムの記録媒体、車両などとして構成されてもよい。
ここで、以上に示した実施形態に係る各装置(例えば、モータ制御装置12など)の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録(記憶)して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、処理を行ってもよい。
なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、オペレーティング・システム(OS:Operating System)あるいは周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、DVD(Digital Versatile Disc)等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
また、コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、例えば、非一時的記録媒体である。
さらに、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークあるいは電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバあるいはクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(例えばDRAM(Dynamic Random Access Memory))のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記のプログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)あるいは電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記のプログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上記のプログラムは、前述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。
以上に説明した任意の装置における任意の構成部の機能は、プロセッサーにより実現されてもよい。例えば、本実施形態における各処理は、プログラム等の情報に基づき動作するプロセッサーと、プログラム等の情報を記憶するコンピュータ読み取り可能な記録媒体により実現されてもよい。ここで、プロセッサーは、例えば、各部の機能が個別のハードウェアで実現されてもよく、あるいは、各部の機能が一体のハードウェアで実現されてもよい。例えば、プロセッサーはハードウェアを含み、当該ハードウェアは、デジタル信号を処理する回路およびアナログ信号を処理する回路のうちの少なくとも一方を含んでもよい。例えば、プロセッサーは、回路基板に実装された1または複数の回路装置、あるいは、1または複数の回路素子のうちの一方または両方を用いて、構成されてもよい。回路装置としてはIC(Integrated Circuit)などが用いられてもよく、回路素子としては抵抗あるいはキャパシターなどが用いられてもよい。
ここで、プロセッサーは、例えば、CPUであってもよい。ただし、プロセッサーは、CPUに限定されるものではなく、例えば、GPU(Graphics Processing Unit)、あるいは、DSP(Digital Signal Processor)等のような、各種のプロセッサーが用いられてもよい。また、プロセッサーは、例えば、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)によるハードウェア回路であってもよい。また、プロセッサーは、例えば、複数のCPUにより構成されていてもよく、あるいは、複数のASICによるハードウェア回路により構成されていてもよい。また、プロセッサーは、例えば、複数のCPUと、複数のASICによるハードウェア回路と、の組み合わせにより構成されていてもよい。また、プロセッサーは、例えば、アナログ信号を処理するアンプ回路あるいはフィルター回路等のうちの1以上を含んでもよい。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
1…車両、11…モータ、12…モータ制御装置、13…ECU、14−1〜14−3…電流検出部、31…DCDCコンバータ、32、34…ヒューズ、33…イグニッションリレー、35…ポンプリレー、36…モータ制御部、51、71…スイッチ、52、72…コイル部、111…電流検出結果取得部、112…電流判定部、113…動作時間設定部、114…動作制御部

Claims (14)

  1. モータを動作させる電流の検出結果を取得する電流検出結果取得部と、
    前記電流検出結果取得部によって取得された前記電流が所定の閾値以上であるか否かを判定する電流判定部と、
    前記電流判定部によって前記電流が前記所定の閾値以上であると判定された場合に、前記電流に対応する動作時間を設定する動作時間設定部と、
    前記モータを、前記動作時間設定部によって設定された前記動作時間、継続して動作させる制御を行う動作制御部と、
    を備える、モータ制御装置。
  2. モータを動作させる電流の検出結果を取得する電流検出結果取得部と、
    前記電流検出結果取得部によって取得された前記電流が所定の閾値を超えるか否かを判定する電流判定部と、
    前記電流判定部によって前記電流が前記所定の閾値を超えると判定された場合に、前記電流に対応する動作時間を設定する動作時間設定部と、
    前記モータを、前記動作時間設定部によって設定された前記動作時間、継続して動作させる制御を行う動作制御部と、
    を備える、モータ制御装置。
  3. 前記電流判定部は、前記動作制御部によって前記制御が行われた後、前記電流検出結果取得部によって取得された前記電流について、所定の判定を行う、
    請求項1または請求項2に記載のモータ制御装置。
  4. 前記電流判定部は、前記動作制御部によって前記制御が行われた後、前記電流検出結果取得部によって取得された前記電流について、前記所定の判定として、前回に前記電流検出結果取得部によって取得された前記電流以上であるか否かを判定し、
    前記動作制御部は、前記電流判定部によって、前記電流検出結果取得部によって取得された前記電流について、前回に前記電流検出結果取得部によって取得された前記電流以上であると判定された場合には、前記モータの動作を停止させる制御を行う、
    請求項3に記載のモータ制御装置。
  5. 前記電流判定部は、前記電流検出結果取得部によって取得された前記電流について、前回に前記電流検出結果取得部によって取得された前記電流未満であると判定された場合には、前記電流検出結果取得部によって取得された前記電流が前記所定の閾値以上であるか否かを判定し、
    前記動作時間設定部は、前記電流判定部によって前記電流が前記所定の閾値以上であると判定された場合には、前記電流に対応する動作時間を設定し、
    前記動作制御部は、前記モータを、前記動作時間設定部によって設定された前記動作時間、継続して動作させる制御を行う、
    請求項4に記載のモータ制御装置。
  6. 前記電流判定部は、前記動作制御部によって前記制御が行われた後、前記電流検出結果取得部によって取得された前記電流について、前記所定の判定として、前回に前記電流検出結果取得部によって取得された前記電流以上であるか否かを判定し、
    前記動作制御部は、前記電流判定部によって、前記電流検出結果取得部によって取得された前記電流について、前回に前記電流検出結果取得部によって取得された前記電流以上であると判定された場合には、前記電流に対応する動作時間を設定し、
    前記動作制御部は、前記モータを、前記動作時間設定部によって設定された前記動作時間、継続して動作させる制御を行う、
    請求項3に記載のモータ制御装置。
  7. 前記電流が前記所定の閾値未満であると判定された場合には、前記モータの動作を所定の通常の動作とする、
    請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のモータ制御装置。
  8. 前記動作時間設定部は、前記モータを動作させる前記電流と前記動作時間との対応関係をあらかじめ有しており、前記対応関係に基づいて前記動作時間を設定する、
    請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のモータ制御装置。
  9. 前記電流判定部は、前記電流検出結果取得部によって取得された前記電流が前記所定の上限値以上であるか否かを判定し、
    前記動作制御部は、前記電流判定部によって前記電流検出結果取得部によって取得された前記電流が前記所定の上限値以上であると判定された場合には、前記モータの動作を停止させる制御を行う、
    請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のモータ制御装置。
  10. 前記所定の上限値として、前記電流が許容される最大の値と比べて、マージンの分だけ小さい値が設定されている、
    請求項9に記載のモータ制御装置。
  11. 電流検出結果取得部が、モータを動作させる電流の検出結果を取得し、
    電流判定部が、前記電流が所定の閾値以上であるか否かを判定し、
    動作時間設定部が、前記電流が前記所定の閾値以上であると判定された場合に、前記電流に対応する動作時間を設定し、
    動作制御部が、前記モータを、前記動作時間設定部によって設定された前記動作時間、継続して動作させる制御を行う、
    モータ制御方法。
  12. 電流検出結果取得部が、モータを動作させる電流の検出結果を取得し、
    電流判定部が、前記電流検出結果取得部によって取得された前記電流が所定の閾値を超えるか否かを判定し、
    動作時間設定部が、前記電流判定部によって前記電流が前記所定の閾値を超えると判定された場合に、前記電流に対応する動作時間を設定し、
    動作制御部が、前記モータを、前記動作時間設定部によって設定された前記動作時間、継続して動作させる制御を行う、
    モータ制御方法。
  13. コンピュータに、
    モータを動作させる電流の検出結果を取得する機能と、
    取得された前記電流が所定の閾値以上であるか否かを判定する機能と、
    前記電流が前記所定の閾値以上であると判定された場合に、前記電流に対応する動作時間を設定する機能と、
    前記モータを、設定された前記動作時間、継続して動作させる制御を行う機能と、
    を実現させるためのプログラム。
  14. コンピュータに、
    モータを動作させる電流の検出結果を取得する機能と、
    取得された前記電流が所定の閾値を超えるか否かを判定する機能と、
    前記電流が前記所定の閾値を超えると判定された場合に、前記電流に対応する動作時間を設定する機能と、
    前記モータを、設定された前記動作時間、継続して動作させる制御を行う機能と、
    を実現させるためのプログラム。
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