JP2023180771A - Motor control device and motor control method - Google Patents

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Satoshi Tamura
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Abstract

To provide a motor control device and a motor control method that can reduce the cost of control performed by detecting current flowing through a brush motor.SOLUTION: A motor control device includes: a current detection unit that detects a current value of current flowing through a brush motor; a current ripple extraction unit that extracts a current ripple included in the current based on the detected current value; a frequency analysis unit that obtains a frequency spectrum of the current ripple by frequency analysis of the extracted current ripple; an average current value calculation unit that calculates an average current value of the current based on the obtained frequency spectrum; and a drive control unit that controls driving of the brush motor based on the calculated average current value.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、モータ制御装置及びモータ制御方法に関する。 The present invention relates to a motor control device and a motor control method.

ブラシモータは、一般的にブラシとコンミテータを有し、ブラシとコンミテータとが接触することで通電する。コンミテータは複数のセグメントで構成されており、セグメント間には隙間が設けられているため、この隙間部分でブラシとコンミテータは離接する。通電した状態でブラシとコンミテータが離接すると、火花が生じてしまう。この火花は、ブラシを摩耗する要因となっている。 A brush motor generally has a brush and a commutator, and is energized by contact between the brush and the commutator. The commutator is made up of a plurality of segments, and gaps are provided between the segments, so the brush and the commutator come into contact with each other at these gaps. If the brush and commutator come into contact with each other while energized, sparks will occur. This spark causes the brush to wear out.

そこで、火花の発生を抑制することでブラシの摩耗を低減するための技術が各種提案されている。例えば、下記特許文献1には、ブラシとコンミテータが離接するタイミングでPWM(Pulse Width Modulation)制御によって通電を遮断する技術が開示されている。当該技術では、光センサによって検出されたロータの回転数に基づきブラシとコンミテータが離接するタイミングを算出し、当該タイミングで通電を遮断することで火花の発生を抑制している。 Therefore, various techniques have been proposed for reducing brush wear by suppressing the generation of sparks. For example, Patent Document 1 listed below discloses a technique of cutting off current through PWM (Pulse Width Modulation) control at the timing when a brush and a commutator come into contact with each other and separate from each other. In this technique, the timing at which the brush and the commutator come into contact with each other is calculated based on the rotational speed of the rotor detected by an optical sensor, and the generation of sparks is suppressed by cutting off the current supply at the timing.

特開2020-61924号公報JP2020-61924A

ブラシモータにおいて火花の発生を抑制する制御などの各種制御を行う際に、ブラシモータを流れる電流の電流値を検出することがある。さらに、検出した電流値を平均化した平均電流値を制御に用いる場合もある。制御の精度を向上するためには、電流値や平均電流値の検出精度を向上する必要がある。しかしながら、電流値や平均電流値の検出精度を向上するためには、電流値を平滑化するフィルタなどの追加部品や、サンプリングデータや平均化のためのプログラムを保存するためのメモリなどが必要であり、コストが増大してしまう。 When performing various controls such as control to suppress generation of sparks in a brush motor, the current value of the current flowing through the brush motor may be detected. Furthermore, an average current value obtained by averaging the detected current values may be used for control. In order to improve control accuracy, it is necessary to improve the detection accuracy of current values and average current values. However, in order to improve the detection accuracy of current values and average current values, additional components such as filters to smooth current values and memory to store sampling data and averaging programs are required. Yes, the cost will increase.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、ブラシモータに流れる電流を検出して行う制御にかかるコストを低減することが可能なモータ制御装置及びモータ制御方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to provide a motor control device and a motor control method that can reduce the cost of control performed by detecting the current flowing through the brush motor. It's about doing.

本発明の一態様に係るモータ制御装置は、ブラシモータに流れる電流の電流値を検出する電流検出部と、検出された前記電流値に基づき、前記電流に含まれる電流リップルを抽出する電流リップル抽出部と、抽出された前記電流リップルに対する周波数解析により、前記電流リップルの周波数スペクトルを取得する周波数解析部と、取得された前記周波数スペクトルに基づき、前記電流の平均電流値を算出する平均電流値算出部と、算出された前記平均電流値に基づき、前記ブラシモータの駆動を制御する駆動制御部と、を備える。 A motor control device according to one aspect of the present invention includes a current detection unit that detects a current value of a current flowing through a brush motor, and a current ripple extraction unit that extracts a current ripple included in the current based on the detected current value. a frequency analysis unit that obtains a frequency spectrum of the current ripple by frequency analysis of the extracted current ripple; and an average current value calculation unit that calculates an average current value of the current based on the obtained frequency spectrum. and a drive control unit that controls driving of the brush motor based on the calculated average current value.

本発明の一態様に係るモータ制御方法は、電流検出部が、ブラシモータに流れる電流の電流値を検出する電流検出過程と、電流リップル抽出部が、検出された前記電流値に基づき、前記電流に含まれる電流リップルを抽出する電流リップル抽出過程と、周波数解析部が、抽出された前記電流リップルに対する周波数解析により、前記電流リップルの周波数スペクトルを取得する周波数解析過程と、平均電流値算出部が、取得された前記周波数スペクトルに基づき、前記電流の平均電流値を算出する平均電流値算出過程と、駆動制御部が、算出された前記平均電流値に基づき、前記ブラシモータの駆動を制御する駆動制御過程と、を含む。 The motor control method according to one aspect of the present invention includes a current detection step in which a current detection section detects a current value of a current flowing through a brush motor, and a current ripple extraction section in which a current ripple extraction section detects the current value based on the detected current value. a current ripple extraction step for extracting current ripples included in the current ripple; a frequency analysis step for a frequency analysis section to obtain a frequency spectrum of the current ripple by frequency analysis of the extracted current ripple; and an average current value calculation section. , an average current value calculation step of calculating an average current value of the current based on the acquired frequency spectrum; and a drive in which a drive control unit controls driving of the brush motor based on the calculated average current value. A control process.

以上説明したように、この発明によれば、ブラシモータに流れる電流を検出して行う制御にかかるコストを低減することが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the cost of control performed by detecting the current flowing through the brush motor.

本実施形態に係るモータ制御装置の概略構成の一例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a motor control device according to the present embodiment. 本実施形態に係るブラシモータをPWM制御した場合に検出される電流の時間変化を示す波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the waveform which shows the time change of the electric current detected when the brush motor based on this embodiment is PWM-controlled. 本実施形態に係るブラシモータをPWM制御した場合に取得される周波数スペクトルの一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a frequency spectrum obtained when the brush motor according to the present embodiment is subjected to PWM control. 本実施形態に係る駆動状態に関するマップ情報のデータ構成の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a data structure of map information regarding driving states according to the present embodiment. 本実施形態に係る回転状態に関するマップ情報のデータ構成の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a data structure of map information regarding a rotational state according to the present embodiment. 本実施形態に係るブラシモータの駆動実績とマップ情報との関係を示す図である。It is a figure showing the relationship between the drive record of the brush motor concerning this embodiment, and map information. 本実施形態に係る処理の流れの一例を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating an example of the flow of processing according to the present embodiment.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

<1.モータ制御装置の概略構成>
図1及び図2を参照して、本実施形態に係るモータ制御装置の概略構成について説明する。図1は、本実施形態に係るモータ制御装置の概略構成の一例を示すブロック図である。
図1に示すように、モータ制御装置1は、ブラシモータ11と、ダイオード12と、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)13と、ダイオード14と、電源15と、電流検出部20と、制御部30と、記憶部40とを備える。
<1. Schematic configuration of motor control device>
A schematic configuration of a motor control device according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a motor control device according to this embodiment.
As shown in FIG. 1, the motor control device 1 includes a brush motor 11, a diode 12, a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) 13, a diode 14, a power supply 15, and a current detection section 20. , a control section 30, and a storage section 40.

ブラシモータ11は、ブラシとコンミテータ(整流子)を備えたモータである。ブラシモータ11では、ブラシとコンミテータとが接触することで、ロータに巻回されたコイルに通電し、ロータが回転する。ブラシモータ11のコンミテータは、複数のセグメントで構成されている。コンミテータは、各セグメント間に隙間が生じるように設けられる。このため、ブラシモータ11が電源15から供給される電力によって回転すると、隙間部分にてブラシとコンミテータとが離接するタイミングが生じる。これにより、ブラシモータ11に流れる電流には、ブラシモータ11の回転に伴う電流リップルが生じる。 The brush motor 11 is a motor equipped with brushes and a commutator. In the brush motor 11, the contact between the brush and the commutator energizes the coil wound around the rotor, causing the rotor to rotate. The commutator of the brush motor 11 is composed of a plurality of segments. The commutator is provided so that a gap is created between each segment. Therefore, when the brush motor 11 is rotated by the power supplied from the power source 15, there is a timing when the brush and the commutator come into contact with each other in the gap portion. As a result, a current ripple occurs in the current flowing through the brush motor 11 as the brush motor 11 rotates.

なお、通電した状態でブラシとコンミテータが離接すると、火花が発生してしまう。この火花はブラシが摩耗する原因となるため、ブラシの摩耗を抑制するためには火花の発生を抑制する必要がある。火花の発生を抑制するためには、ブラシとコンミテータが離接するタイミングで通電していなければよい。即ち、ブラシとコンミテータが離接するタイミングで電圧をオフにし、ブラシとコンミテータが再度接触するタイミングで電圧をオンにする制御ができればよい。当該制御は、PWM(Pulse Width Modulation)制御によって実現可能である。よって、本実施形態では、ブラシモータ11は、PWM制御によって駆動が制御される。 Note that if the brush and commutator come into contact with each other while energized, sparks will be generated. These sparks cause brush wear, so in order to suppress brush wear, it is necessary to suppress the generation of sparks. In order to suppress the generation of sparks, it is sufficient that the brush and the commutator are not energized at the timing when they come into contact with each other. That is, it is sufficient if the voltage can be controlled to be turned off at the timing when the brush and the commutator come into contact with each other and turned on at the timing when the brush and the commutator come into contact again. This control can be realized by PWM (Pulse Width Modulation) control. Therefore, in this embodiment, the drive of the brush motor 11 is controlled by PWM control.

ダイオード12は、還流ダイオードである。MOSFET13は、ブラシモータ11の駆動回路を構成する。ダイオード14は、逆流防止ダイオードである。
電源15は、ブラシモータ11を駆動するための電源である。ブラシモータ11を回転させる場合には、MOSFET13のゲートに駆動信号が供給される。これにより、MOSFET13がオンされ、電源15からブラシモータ11に電力が供給される。
Diode 12 is a free wheel diode. MOSFET 13 constitutes a drive circuit for brush motor 11. Diode 14 is a backflow prevention diode.
The power source 15 is a power source for driving the brush motor 11. When rotating the brush motor 11, a drive signal is supplied to the gate of the MOSFET 13. As a result, MOSFET 13 is turned on, and power is supplied from power supply 15 to brush motor 11 .

電流検出部20は、ブラシモータ11に流れる電流の電流値を検出する機能を有する。電流検出部20は、検出した電流値を制御部30へ出力する。
ここで、図2を参照して、電流検出部20によって検出される電流値について説明する。図2は、本実施形態に係るブラシモータ11をPWM制御した場合に検出される電流の時間変化を示す波形の一例を示す図である。図2に示す波形の縦軸は電流の電流値を示し、横軸は時間を示している。電流検出部20がPWM制御されたブラシモータ11に流れる電流値を検出し、その電流値の時間変化を波形に示すと、例えば図2に示す波形のようになる。
The current detection unit 20 has a function of detecting the current value of the current flowing through the brush motor 11. The current detection section 20 outputs the detected current value to the control section 30.
Here, with reference to FIG. 2, the current value detected by the current detection section 20 will be explained. FIG. 2 is a diagram showing an example of a waveform showing a temporal change in current detected when the brush motor 11 according to the present embodiment is subjected to PWM control. The vertical axis of the waveform shown in FIG. 2 indicates the current value, and the horizontal axis indicates time. When the current detection unit 20 detects the current value flowing through the PWM-controlled brush motor 11 and shows the time change of the current value in a waveform, the waveform is as shown in FIG. 2, for example.

制御部30は、モータ制御装置1の動作全般を制御する機能を有する。制御部30は、例えば、モータ制御装置1がハードウェアとして備えるCPU(Central Processing Unit)にプログラムを実行させることによって実現される。
制御部30は、ブラシモータ11を駆動させるための駆動信号を生成してMOSFET13へ出力する。具体的に、制御部30は、ブラシモータ11のブラシとコンミテータが接触又は離接するタイミングに合わせてブラシモータ11をPWM制御によって駆動するための信号(以下、「PWM信号」とも称される)を駆動信号として生成し、MOSFET13のゲートへ出力する。即ち、PWM信号は、ブラシモータ11のブラシとコンミテータが接触又は離接するタイミングに合わせて、MOSFET13をオン又はオフに制御するための信号である。
The control unit 30 has a function of controlling the overall operation of the motor control device 1. The control unit 30 is realized, for example, by causing a CPU (Central Processing Unit) included in the motor control device 1 as hardware to execute a program.
The control unit 30 generates a drive signal for driving the brush motor 11 and outputs it to the MOSFET 13. Specifically, the control unit 30 generates a signal (hereinafter also referred to as a "PWM signal") for driving the brush motor 11 by PWM control in accordance with the timing when the brush of the brush motor 11 and the commutator contact or separate. It is generated as a drive signal and output to the gate of MOSFET 13. That is, the PWM signal is a signal for controlling the MOSFET 13 to be turned on or off in accordance with the timing when the brush of the brush motor 11 and the commutator come into contact with each other or separate from each other.

制御部30は、電流検出部20によって検出される電流値に基づき、ブラシモータ11の駆動を制御する。具体的に、制御部30は、電流値に基づき、ブラシモータ11の駆動状態又は回転状態を推定し、推定した状態に応じた制御を行う。
例えば、制御部30は、ブラシモータ11の駆動状態として、ブラシモータ11の駆動が正常な状態又は異常な状態であるかを推定する。駆動状態の推定結果に応じて、制御部30は、ブラシモータ11の駆動の制御(以下、「駆動制御」とも称される)を行う。駆動制御では、例えば、ブラシモータ11への電力供給を維持する制御又は遮断する制御が行われる。
また、制御部30は、ブラシモータ11の回転状態として、ブラシモータ11の回転が低速な状態、通常な状態、又は高速な状態のいずれであるかを推定する。回転状態の推定結果に応じて、制御部30は、ブラシモータ11の回転数の制御(以下、「回転数制御」とも称される)が行われる。回転数制御では、例えば、ブラシモータ11の回転数を維持する制御、上げる制御、又は下げる制御が行われる。
なお、制御部30の機能の詳細については後述する。
The control unit 30 controls the drive of the brush motor 11 based on the current value detected by the current detection unit 20. Specifically, the control unit 30 estimates the driving state or rotational state of the brush motor 11 based on the current value, and performs control according to the estimated state.
For example, the control unit 30 estimates whether the driving state of the brush motor 11 is a normal state or an abnormal state. According to the estimation result of the drive state, the control unit 30 controls the drive of the brush motor 11 (hereinafter also referred to as "drive control"). In the drive control, for example, control to maintain or cut off power supply to the brush motor 11 is performed.
Further, the control unit 30 estimates whether the rotation state of the brush motor 11 is a low speed state, a normal state, or a high speed state. According to the estimation result of the rotation state, the control unit 30 controls the rotation speed of the brush motor 11 (hereinafter also referred to as "rotation speed control"). In the rotation speed control, for example, control is performed to maintain, increase, or decrease the rotation speed of the brush motor 11.
Note that the details of the functions of the control unit 30 will be described later.

記憶部40は、各種情報を記憶する機能を有する。記憶部40は、例えば図1に示すようにマップ情報41を記憶する。マップ情報41は、制御部30がブラシモータ11の駆動状態及び回転状態を推定するために用いる情報である。
なお、マップ情報41の詳細については後述する。
The storage unit 40 has a function of storing various information. The storage unit 40 stores map information 41 as shown in FIG. 1, for example. The map information 41 is information used by the control unit 30 to estimate the driving state and rotational state of the brush motor 11.
Note that details of the map information 41 will be described later.

<2.制御部の機能構成>
以上、本実施形態に係るモータ制御装置1の概略構成について説明した。続いて、図1から図6を参照して、本実施形態に係る制御部30の機能構成について説明する。図1に示すように、制御部30は、電流リップル抽出部31と、周波数解析部32と、平均電流値算出部33と、最大次数検出部34と、状態推定部35と、駆動制御部36とを備える。
<2. Functional configuration of control section>
The schematic configuration of the motor control device 1 according to the present embodiment has been described above. Next, the functional configuration of the control unit 30 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 6. As shown in FIG. 1, the control section 30 includes a current ripple extraction section 31, a frequency analysis section 32, an average current value calculation section 33, a maximum order detection section 34, a state estimation section 35, and a drive control section 36. Equipped with.

(1)電流リップル抽出部31
電流リップル抽出部31は、ブラシモータ11に流れる電流から電流リップルを抽出する機能を有する。例えば、電流リップル抽出部31は、電流検出部20によって検出された電流値に基づき、電流に含まれる電流リップルを抽出する。一例として、電流リップル抽出部31は、図2に示すように検出された電流値をバンドパスフィルタに通すことで、電流値から電流リップルを抽出する。
(1) Current ripple extraction section 31
The current ripple extraction unit 31 has a function of extracting current ripple from the current flowing through the brush motor 11. For example, the current ripple extraction section 31 extracts a current ripple included in the current based on the current value detected by the current detection section 20. As an example, the current ripple extraction unit 31 extracts the current ripple from the current value by passing the detected current value through a band pass filter as shown in FIG.

(2)周波数解析部32
周波数解析部32は、周波数解析によって周波数スペクトルを取得する機能を有する。例えば、周波数解析部32は、電流リップル抽出部31によって抽出された電流リップルに対する周波数解析により、電流リップルの周波数スペクトルを取得する。周波数解析部32は、例えば、フーリエ変換(FT:Fourier Transform)によって周波数解析を行う。フーリエ変換は、高速フーリエ変換(FFT:Fast Fourier Transform)又は離散フーリエ変換(DFT:Discrete Fourier Transform)のいずれであってもよい。
(2) Frequency analysis section 32
The frequency analysis unit 32 has a function of acquiring a frequency spectrum by frequency analysis. For example, the frequency analysis unit 32 acquires the frequency spectrum of the current ripple by frequency analysis of the current ripple extracted by the current ripple extraction unit 31. The frequency analysis unit 32 performs frequency analysis using, for example, Fourier transform (FT). The Fourier transform may be Fast Fourier Transform (FFT) or Discrete Fourier Transform (DFT).

ここで、図3を参照して、周波数解析部32によって取得される周波数スペクトルについて説明する。図3は、本実施形態に係るブラシモータ11をPWM制御した場合に取得される周波数スペクトルの一例を示す図である。図3に示す周波数スペクトルの縦軸は強度を示し、横軸は次数を示している。なお、図3では、グラフの見やすさを考慮し、取得された周波数スペクトルのうち0次成分を除く周波数スペクトルを示している。
図3に示す周波数スペクトルでは、0次成分を除く周波数スペクトルのうち強度が最大となるのは次数が10次の成分である。この10次の成分は、ブラシモータ11の回転に伴う周波数成分のスペクトルであると考えられる。このように、周波数スペクトルの信号強度が最大となる次数は、以下では「最大次数」とも称される。
また、図3に示す周波数スペクトルでは、11次以降から徐々に強度が弱まっていくが、19次にて再び強度が強くなっている。この19次の成分は、ブラシモータ11をPWM制御することによって生じるノイズが含まれていると考えられる。
Here, with reference to FIG. 3, the frequency spectrum acquired by the frequency analysis section 32 will be explained. FIG. 3 is a diagram showing an example of a frequency spectrum obtained when the brush motor 11 according to the present embodiment is subjected to PWM control. The vertical axis of the frequency spectrum shown in FIG. 3 indicates intensity, and the horizontal axis indicates order. Note that, in consideration of the ease of viewing the graph, FIG. 3 shows the frequency spectrum excluding the zero-order component from among the acquired frequency spectra.
In the frequency spectrum shown in FIG. 3, among the frequency spectra excluding the zero-order component, the component with the highest intensity is the tenth-order component. This tenth-order component is considered to be a spectrum of frequency components accompanying the rotation of the brush motor 11. In this way, the order at which the signal strength of the frequency spectrum is maximum is hereinafter also referred to as the "maximum order."
Further, in the frequency spectrum shown in FIG. 3, the intensity gradually weakens from the 11th order onward, but the intensity increases again at the 19th order. This 19th order component is considered to include noise generated by PWM control of the brush motor 11.

(3)平均電流値算出部33
平均電流値算出部33は、平均電流値を算出する機能を有する。具体的に、平均電流値算出部33は、周波数解析部32によって取得された周波数スペクトルに基づき、電流の平均電流値を算出する。例えば、平均電流値算出部33は、周波数スペクトルの0次成分から平均電流値を算出する。一般的に、周波数スペクトルの0次成分の振幅は、平均電流値の2倍の振幅になるとされている。よって、平均電流値算出部33は、周波数スペクトルの0次成分を2分の1にした値を、平均電流値として算出する。
このように、平均電流値算出部33は、周波数スペクトルの0次成分から単純な計算処理によって平均電流値を算出することができる。これにより、モータ制御装置1では、複雑な計算処理によって平均電流値を算出するためのプログラムを省くことができるため、処理速度を向上することやメモリへの負担を低減することができる。
(3) Average current value calculation unit 33
The average current value calculation unit 33 has a function of calculating an average current value. Specifically, the average current value calculation unit 33 calculates the average current value of the current based on the frequency spectrum acquired by the frequency analysis unit 32. For example, the average current value calculation unit 33 calculates the average current value from the zero-order component of the frequency spectrum. Generally, the amplitude of the zero-order component of the frequency spectrum is said to be twice the amplitude of the average current value. Therefore, the average current value calculation unit 33 calculates a value obtained by halving the zero-order component of the frequency spectrum as the average current value.
In this way, the average current value calculation unit 33 can calculate the average current value from the zero-order component of the frequency spectrum by simple calculation processing. As a result, the motor control device 1 can omit a program for calculating the average current value through complicated calculation processing, so that the processing speed can be improved and the load on the memory can be reduced.

(4)最大次数検出部34
最大次数検出部34は、周波数スペクトルから最大次数を検出する機能を有する。例えば、最大次数検出部34は、周波数解析部32によって取得された周波数スペクトルのうち0次成分を除く周波数スペクトルから、周波数スペクトルの信号強度が最大となる次数を最大次数として検出する。
(4) Maximum order detection unit 34
The maximum order detection unit 34 has a function of detecting the maximum order from the frequency spectrum. For example, the maximum order detection section 34 detects the order at which the signal strength of the frequency spectrum is maximum as the maximum order from the frequency spectrum obtained by the frequency analysis section 32 excluding the zero-order component.

(5)状態推定部35
状態推定部35は、ブラシモータ11の駆動状態及び回転状態を推定する機能を有する。例えば、状態推定部35は、平均電流値算出部33によって算出された平均電流値に基づき、ブラシモータ11の駆動状態を推定する。具体的に、状態推定部35は、駆動状態の推定において、平均電流値が目標電流値の範囲内の状態であるか否かを推定する。
本実施形態では、状態推定部35は、平均電流値と駆動状態との対応関係を示すマップ情報41を用いて、ブラシモータ11の駆動状態を推定する。当該マップ情報41は、ブラシモータ11の駆動実績に基づき予め用意される情報である。
(5) State estimation unit 35
The state estimation unit 35 has a function of estimating the driving state and rotation state of the brush motor 11. For example, the state estimation unit 35 estimates the driving state of the brush motor 11 based on the average current value calculated by the average current value calculation unit 33. Specifically, in estimating the driving state, the state estimation unit 35 estimates whether the average current value is within the range of the target current value.
In this embodiment, the state estimating unit 35 estimates the driving state of the brush motor 11 using map information 41 indicating the correspondence between the average current value and the driving state. The map information 41 is information prepared in advance based on the driving performance of the brush motor 11.

ここで、図4を参照して、状態推定部35がブラシモータ11の駆動状態の推定に用いるマップ情報41について説明する。図4は、本実施形態に係る駆動状態に関するマップ情報41のデータ構成の一例を示す図である。 Here, with reference to FIG. 4, the map information 41 used by the state estimation unit 35 to estimate the driving state of the brush motor 11 will be explained. FIG. 4 is a diagram showing an example of the data structure of map information 41 regarding the driving state according to the present embodiment.

図4に示すように、駆動状態の推定に用いるマップ情報41のデータ項目は、平均電流値と駆動状態の項目を有する。平均電流値には、ブラシモータ11の駆動実績に基づき、正常な平均電流値の範囲と、異常な平均電流値の範囲が設定される。駆動状態には、例えば、駆動状態が正常な状態であることを示す「正常」又は駆動状態が異常な状態であることを示す「異常」のいずれかの状態が設定される。即ち、ブラシモータ11の駆動制御では、マップ情報41において駆動状態が「正常」である平均電流値が目標電流値として設定される。 As shown in FIG. 4, the data items of the map information 41 used for estimating the driving state include items for average current value and driving state. For the average current value, a range of normal average current values and a range of abnormal average current values are set based on the driving performance of the brush motor 11. The drive state is set to, for example, either "normal" indicating that the drive state is normal or "abnormal" indicating that the drive state is abnormal. That is, in the drive control of the brush motor 11, the average current value for which the drive state is "normal" in the map information 41 is set as the target current value.

一例として、1レコード目には、平均電流値が「~4.5A」、駆動状態が「異常」であるデータが示されている。これは、算出された平均電流値が「~4.5A」の範囲内の値であった場合、ブラシモータ11の駆動状態が「異常」であることを示している。この場合、後述する駆動制御部36は、ブラシモータ11への電力供給を遮断するよう制御する。
また、2レコード目には、平均電流値が「4.5A~5.5A」、駆動状態が「正常」であるデータが示されている。これは、算出された平均電流値が「4.5A~5.5A」の範囲内の値であった場合、ブラシモータ11の駆動状態が「正常」であることを示している。この場合、後述する駆動制御部36は、ブラシモータ11への電力供給を維持するよう制御する。
また、3レコード目には、平均電流値が「5.5A~」、駆動状態が「異常」であるデータが示されている。これは、算出された平均電流値が「5.5A~」の範囲内の値であった場合、ブラシモータ11の駆動状態が「異常」であることを示している。この場合、後述する駆動制御部36は、ブラシモータ11への電力供給を遮断するよう制御する。
As an example, the first record shows data in which the average current value is "~4.5 A" and the driving state is "abnormal." This indicates that the driving state of the brush motor 11 is "abnormal" when the calculated average current value is within the range of "~4.5 A". In this case, the drive control unit 36, which will be described later, controls the brush motor 11 to cut off the power supply.
Furthermore, the second record shows data in which the average current value is "4.5A to 5.5A" and the drive state is "normal". This indicates that the driving state of the brush motor 11 is "normal" when the calculated average current value is within the range of "4.5A to 5.5A". In this case, the drive control unit 36, which will be described later, performs control to maintain power supply to the brush motor 11.
Further, the third record shows data in which the average current value is "5.5 A~" and the driving state is "abnormal." This indicates that the driving state of the brush motor 11 is "abnormal" when the calculated average current value is within the range of "5.5 A". In this case, the drive control unit 36, which will be described later, controls the brush motor 11 to cut off the power supply.

状態推定部35は、図4に示したようなマップ情報41に基づき、ブラシモータ11の駆動状態が正常又は異常であると推定する。算出された平均電流値が含まれる範囲に対して「正常」の駆動状態が対応付けられている場合、状態推定部35は、平均電流値が目標電流値の範囲内の状態であると推定する。一方、算出された平均電流値が含まれる範囲に対して「異常」の駆動状態が対応付けられている場合、状態推定部35は、平均電流値が目標電流値の範囲内の状態でないと推定する。 The state estimating unit 35 estimates that the driving state of the brush motor 11 is normal or abnormal based on map information 41 as shown in FIG. If the range that includes the calculated average current value is associated with a "normal" driving state, the state estimation unit 35 estimates that the average current value is within the range of the target current value. . On the other hand, if the drive state of "abnormal" is associated with the range that includes the calculated average current value, the state estimation unit 35 estimates that the average current value is not within the range of the target current value. do.

また、状態推定部35は、最大次数検出部34によって検出された最大次数に基づき、ブラシモータ11の回転状態を推定する。具体的に、状態推定部35は、最大次数におけるブラシモータ11の回転状態が、目標回転数の範囲内の状態であるか否かを推定する。
本実施形態では、状態推定部35は、電流リップルの周波数スペクトルにおける次数とブラシモータ11の回転状態との対応関係を示すマップ情報41を用いて、ブラシモータ11の回転状態を推定する。当該マップ情報41は、ブラシモータ11の駆動実績に基づき予め用意される情報である。
Further, the state estimating unit 35 estimates the rotational state of the brush motor 11 based on the maximum order detected by the maximum order detecting unit 34. Specifically, the state estimation unit 35 estimates whether the rotation state of the brush motor 11 at the maximum order is within the range of the target rotation speed.
In the present embodiment, the state estimation unit 35 estimates the rotational state of the brush motor 11 using map information 41 indicating the correspondence between the order in the frequency spectrum of the current ripple and the rotational state of the brush motor 11. The map information 41 is information prepared in advance based on the driving performance of the brush motor 11.

ここで、図5を参照して、状態推定部35が回転状態の推定に用いるマップ情報41について説明する。図5は、本実施形態に係る回転状態に関するマップ情報41のデータ構成の一例を示す図である。 Here, with reference to FIG. 5, the map information 41 used by the state estimation unit 35 to estimate the rotation state will be described. FIG. 5 is a diagram showing an example of the data structure of the map information 41 regarding the rotation state according to the present embodiment.

図5に示すように、回転状態の推定に用いるマップ情報41のデータ項目は、次数と回転状態の項目を有する。次数には、ブラシモータ11の駆動実績に基づき、最大次数とその前後の次数が設定される。回転状態には、例えば、回転状態が低速の状態であることを示す「低速」、回転状態が通常の状態であることを示す「通常」、又は回転状態が高速の状態であることを示す「高速」のいずれかの状態が設定される。なお、次数と回転状態は、最大次数が「通常」となるように対応付けられる。即ち、ブラシモータ11の回転数制御では、マップ情報41において回転状態が「通常」である次数が目標次数として設定され、当該次数と対応する回転数が目標回転数として設定される。 As shown in FIG. 5, the data items of the map information 41 used for estimating the rotational state include items for order and rotational state. The maximum order and the orders before and after the maximum order are set as the order based on the driving performance of the brush motor 11. The rotation state includes, for example, "low speed" indicating that the rotation state is a low speed state, "normal" indicating that the rotation state is a normal state, or "" indicating that the rotation state is a high speed state. One of the states "high speed" is set. Note that the order and the rotation state are associated so that the maximum order is "normal". That is, in controlling the rotational speed of the brush motor 11, the order whose rotational state is "normal" in the map information 41 is set as the target order, and the rotational speed corresponding to the order is set as the target rotational speed.

一例として、1レコード目には、次数が「9次」、回転状態が「低速」であるデータが示されている。これは、検出された最大次数が「9次」であった場合、ブラシモータ11の回転状態が「低速」であることを示している。この場合、後述する駆動制御部36は、ブラシモータ11の回転数を上げて、回転状態が「通常」となるよう制御する。
また、2レコード目には、次数が「10次」、回転状態が「通常」であるデータが示されている。これは、検出された最大次数が「10次」であった場合、ブラシモータ11の回転状態が「通常」であることを示している。この場合、駆動制御部36は、ブラシモータ11の回転数を維持して、回転状態が「通常」を維持するよう制御する。
また、3レコード目には、次数が「11次」、回転状態が「高速」であるデータが示されている。これは、検出された最大次数が「11次」であった場合、ブラシモータ11の回転状態が「高速」であることを示している。この場合、駆動制御部36は、ブラシモータ11の回転数を下げて、回転状態が「通常」となるよう制御する。
As an example, the first record shows data in which the order is "9th order" and the rotation state is "low speed." This indicates that when the detected maximum order is "9th order", the rotational state of the brush motor 11 is "low speed". In this case, the drive control unit 36, which will be described later, increases the rotation speed of the brush motor 11 and controls the rotation state to be "normal".
Further, the second record shows data in which the order is "10th order" and the rotation state is "normal". This indicates that the rotational state of the brush motor 11 is "normal" when the detected maximum order is "10th order". In this case, the drive control unit 36 maintains the rotation speed of the brush motor 11 and controls the rotation state to maintain the "normal" rotation state.
Further, the third record shows data in which the order is "11th order" and the rotation state is "high speed." This indicates that when the detected maximum order is "11th order", the rotational state of the brush motor 11 is "high speed". In this case, the drive control unit 36 lowers the rotation speed of the brush motor 11 to control the rotation state to be "normal".

状態推定部35は、図5に示したようなマップ情報41に基づき、検出された最大次数と同一の次数に対応付けられた回転状態が、最大次数における回転状態であると推定する。検出された最大次数と同一の次数に対して「通常」の回転状態が対応付けられている場合、状態推定部35は、最大次数におけるブラシモータ11の回転状態が目標回転数の範囲内の状態であると推定する。一方、検出された最大次数と同一の次数に対して「低速」又は「高速」の回転状態が対応付けられている場合、状態推定部35は、最大次数におけるブラシモータ11の回転状態が目標回転数の範囲内の状態ではないと推定する。 The state estimating unit 35 estimates, based on the map information 41 as shown in FIG. 5, that the rotational state associated with the same order as the detected maximum order is the rotational state at the maximum order. If the “normal” rotational state is associated with the same order as the detected maximum order, the state estimation unit 35 determines that the rotational state of the brush motor 11 at the maximum order is within the range of the target rotational speed. It is estimated that On the other hand, if the rotation state of "low speed" or "high speed" is associated with the same order as the detected maximum order, the state estimation unit 35 determines that the rotation state of the brush motor 11 at the maximum order is the target rotation state. It is estimated that the state is not within the numerical range.

ここで、図6を参照して、ブラシモータ11の駆動実績とマップ情報41との関係について説明する。図6は、本実施形態に係るブラシモータ11の駆動実績とマップ情報41との関係を示す図である。 Here, with reference to FIG. 6, the relationship between the driving performance of the brush motor 11 and the map information 41 will be explained. FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the driving record of the brush motor 11 and the map information 41 according to the present embodiment.

ブラシモータ11の駆動実績より、ブラシモータ11の回転数を変化させると、ブラシモータ11のトルクや電流値が変化するとともに、ブラシモータ11を流れるリップル電流の周波数スペクトルにおける最大次数も変化することが分かっている。
例えば、図6には、ブラシモータ11の回転数を変化させたときの各特性の変化を実測した例が示されている。図6において、特性A1はトルクの特性を示し、特性A2は電流の特性を示している。図6に示すように、ブラシモータ11のトルクの特性A1は、回転数が上昇するほど、トルクが低下することを示している。また、ブラシモータ11を流れる電流の特性A2も同様に、回転数が上昇するほど、電流値が低下することを示している。このような実測結果から、マップ情報41が作成される。
Based on the driving experience of the brush motor 11, when the rotation speed of the brush motor 11 is changed, the torque and current value of the brush motor 11 change, and the maximum order in the frequency spectrum of the ripple current flowing through the brush motor 11 also changes. I know it.
For example, FIG. 6 shows an example in which changes in each characteristic were actually measured when the number of rotations of the brush motor 11 was changed. In FIG. 6, characteristic A1 indicates the torque characteristic, and characteristic A2 indicates the current characteristic. As shown in FIG. 6, the torque characteristic A1 of the brush motor 11 indicates that the torque decreases as the rotation speed increases. Similarly, the characteristic A2 of the current flowing through the brush motor 11 indicates that the current value decreases as the rotation speed increases. Map information 41 is created from such actual measurement results.

図6に示すように駆動状態の推定に用いられるマップ情報41は、「正常」な状態は、平均電流値が「4.5~5.5A」の範囲に対して設定される。また、「異常」な状態は、平均電流値が「~4.5A」又は「5.5A~」の範囲に対して設定される。即ち、図6に示す例では、「4.5~5.5A」が目標電流値の範囲である。
また、回転状態の推定に用いられるマップ情報41は、「9次」の「低速」な状態は、回転数が2700±150r/minの範囲に対して設定される。また、「10次」の「通常」な状態は、回転数が3000±150r/minの範囲に対して設定される。また、「11次」の「高速」な状態は、回転数が3300±150r/minの範囲に対して設定される。即ち、図6に示す例では、「10次」が目標次数であり、「3000±150r/min」が目標回転数の範囲である。
As shown in FIG. 6, in the map information 41 used for estimating the driving state, a "normal" state is set for an average current value in the range of "4.5 to 5.5 A". Further, the "abnormal" state is set for a range in which the average current value is "~4.5A" or "5.5A~". That is, in the example shown in FIG. 6, the target current value range is "4.5 to 5.5 A".
Further, in the map information 41 used for estimating the rotational state, the "9th order" and "low speed" state is set for a rotation speed range of 2700±150 r/min. Further, the "normal" state of "10th order" is set for a rotation speed range of 3000±150 r/min. Further, the "11th order""highspeed" state is set for a rotation speed range of 3300±150 r/min. That is, in the example shown in FIG. 6, "10th order" is the target order, and "3000±150 r/min" is the range of the target rotation speed.

図6に示す関係より、状態推定部35は、ブラシモータ11の駆動状態をより詳細に診断することも可能である。例えば、ブラシモータ11を流れる電流の電流値が低く、ブラシモータ11の回転数も低い場合、状態推定部35は、ブラシモータ11の動作不良又は電流検出部20の不良が生じていると判定できる。また、ブラシモータ11を流れる電流の電流値が高く、ブラシモータ11の回転数が低い場合、状態推定部35は、ブラシモータ11が拘束された状態にあると判定できる。また、ブラシモータ11を流れる電流値が低く、ブラシモータ11の回転数が正常である場合、状態推定部35は、ブラシモータ11の内部抵抗の上昇や火花の発生などがあると判定できる。
これにより、ブラシモータ11の駆動時における異常状態を早期に検知することができる。
Based on the relationship shown in FIG. 6, the state estimation unit 35 can also diagnose the driving state of the brush motor 11 in more detail. For example, if the current value of the current flowing through the brush motor 11 is low and the rotation speed of the brush motor 11 is also low, the state estimation unit 35 can determine that the brush motor 11 is malfunctioning or the current detection unit 20 is malfunctioning. . Further, when the current value of the current flowing through the brush motor 11 is high and the rotation speed of the brush motor 11 is low, the state estimation unit 35 can determine that the brush motor 11 is in a restrained state. Further, when the current value flowing through the brush motor 11 is low and the rotation speed of the brush motor 11 is normal, the state estimation unit 35 can determine that there is an increase in the internal resistance of the brush motor 11, generation of sparks, etc.
Thereby, an abnormal state when the brush motor 11 is driven can be detected early.

なお、マップ情報41は、図4及び図5に示したようにテーブルであってもよいし、図6に示したようにマップ化された情報であってもよい。 Note that the map information 41 may be a table as shown in FIGS. 4 and 5, or may be mapped information as shown in FIG. 6.

(6)駆動制御部36
駆動制御部36は、ブラシモータ11の駆動を制御する機能を有する。例えば、駆動制御部36は、平均電流値算出部33によって算出された平均電流値に基づき、ブラシモータ11の駆動制御を行う。具体的に、駆動制御部36は、平均電流値算出部33によって算出された平均電流値に基づき状態推定部35によって推定された駆動状態に基づき、ブラシモータへの電力供給を制御する。
状態推定部35によってブラシモータ11の駆動状態が「正常」であると推定された場合、駆動制御部36は、ブラシモータ11への電力供給を維持する制御を行う。
一方、状態推定部35によってブラシモータ11の駆動状態が「異常」であると推定された場合、駆動制御部36は、ブラシモータ11への電力供給を遮断する制御を行う。
(6) Drive control section 36
The drive control section 36 has a function of controlling the drive of the brush motor 11. For example, the drive control section 36 performs drive control of the brush motor 11 based on the average current value calculated by the average current value calculation section 33. Specifically, the drive control unit 36 controls the power supply to the brush motor based on the drive state estimated by the state estimation unit 35 based on the average current value calculated by the average current value calculation unit 33.
When the state estimation unit 35 estimates that the drive state of the brush motor 11 is “normal,” the drive control unit 36 performs control to maintain power supply to the brush motor 11.
On the other hand, when the state estimation unit 35 estimates that the drive state of the brush motor 11 is “abnormal”, the drive control unit 36 performs control to cut off power supply to the brush motor 11.

また、駆動制御部36は、状態推定部35によって推定された回転状態に基づき、ブラシモータ11の回転数が目標回転数となるよう、ブラシモータ11の回転数制御を行う。この制御において、駆動制御部36は、ブラシモータ11の回転数を目標回転数となるデューティ比のPWM信号を生成し、MOSFET13へ出力する。MOSFET13は、このPWM信号によりオン又はオフに制御される。これにより、ブラシモータ11は、所望の回転数で回転される。 Further, the drive control section 36 controls the rotation speed of the brush motor 11 based on the rotation state estimated by the state estimation section 35 so that the rotation speed of the brush motor 11 becomes the target rotation speed. In this control, the drive control unit 36 generates a PWM signal with a duty ratio that makes the rotation speed of the brush motor 11 a target rotation speed, and outputs it to the MOSFET 13. MOSFET 13 is controlled to be turned on or off by this PWM signal. Thereby, the brush motor 11 is rotated at a desired number of rotations.

具体的に、駆動制御部36は、状態推定部35による推定結果に応じて、最大次数におけるブラシモータ11の回転状態が目標回転数の範囲内の状態となるよう、ブラシモータ11の回転数を制御する。
状態推定部35によってブラシモータ11の回転状態が「通常」であると推定された場合、駆動制御部36は、回転数を維持して回転状態が「通常」のまま維持されるよう、PWM信号のデューティ比を制御する。また、状態推定部35によってブラシモータ11の回転状態が「低速」であると推定された場合、駆動制御部36は、回転数を上げて回転状態が「通常」となるよう、PWM信号のデューティ比を制御する。また、状態推定部35によってブラシモータ11の回転状態が「高速」であると推定された場合、駆動制御部36は、回転数を下げて回転状態が「通常」となるよう、PWM信号のデューティ比を制御する。
Specifically, the drive control unit 36 controls the rotation speed of the brush motor 11 so that the rotation state of the brush motor 11 at the maximum order is within the range of the target rotation speed, according to the estimation result by the state estimation unit 35. Control.
When the state estimation unit 35 estimates that the rotational state of the brush motor 11 is “normal”, the drive control unit 36 sends a PWM signal to maintain the rotational speed and maintain the rotational state as “normal”. control the duty ratio of Further, when the state estimating unit 35 estimates that the rotational state of the brush motor 11 is “low speed”, the drive control unit 36 increases the duty of the PWM signal so that the rotational speed becomes “normal” by increasing the rotational speed. Control the ratio. Further, when the state estimation unit 35 estimates that the rotational state of the brush motor 11 is “high speed”, the drive control unit 36 sets the duty of the PWM signal so that the rotational speed becomes “normal” by lowering the rotational speed. Control the ratio.

なお、本実施形態では、駆動制御部36は、状態推定部35によってブラシモータ11の駆動状態が「正常」であると推定された場合に、状態推定部35によって最大次数から推定された回転状態に基づき、ブラシモータ11の回転数制御を行う。このように、モータ制御装置1は、平均電流値に基づく駆動制御と最大次数に基づく回転数制御とを組み合わせることで、ブラシモータ11の制御をより繊細に行うことができる。 In the present embodiment, when the state estimation section 35 estimates that the drive state of the brush motor 11 is "normal", the drive control section 36 controls the rotation state estimated from the maximum order by the state estimation section 35. Based on this, the rotation speed of the brush motor 11 is controlled. In this way, the motor control device 1 can control the brush motor 11 more delicately by combining the drive control based on the average current value and the rotation speed control based on the maximum order.

<3.処理の流れ>
以上、本実施形態に係る制御部30の機能構成について説明した。続いて、図7を参照して、本実施形態に係る処理の流れについて説明する。図7は、本実施形態に係る処理の流れの一例を示すフローチャートである。
<3. Processing flow>
The functional configuration of the control unit 30 according to the present embodiment has been described above. Next, the flow of processing according to this embodiment will be described with reference to FIG. 7. FIG. 7 is a flowchart showing an example of the flow of processing according to this embodiment.

図7に示すように、まず、状態推定部35は、記憶部40に記憶されたマップ情報41を参照して、ブラシモータ11の駆動制御おける目標電流値と回転数制御における目標次数を設定する(ステップS101)。
次いで、電流検出部20は、ブラシモータ11を流れる電流の電流値を検出する(ステップS102)。
次いで、電流リップル抽出部31は、電流検出部20によって検出された電流値に基づき、ブラシモータ11を流れる電流に含まれる電流リップルを抽出する(ステップS103)。
次いで、周波数解析部32は、電流リップル抽出部31によって抽出された電流リップルに対するフーリエ変換によって、電流リップルの周波数スペクトルを取得する(ステップS104)。
次いで、平均電流値算出部33は、周波数解析部32によって取得された周波数スペクトルに基づき、電流の平均電流値を算出する(ステップS105)。
As shown in FIG. 7, first, the state estimation unit 35 refers to the map information 41 stored in the storage unit 40 and sets a target current value in drive control of the brush motor 11 and a target order in rotation speed control. (Step S101).
Next, the current detection unit 20 detects the current value of the current flowing through the brush motor 11 (step S102).
Next, the current ripple extraction unit 31 extracts the current ripple included in the current flowing through the brush motor 11 based on the current value detected by the current detection unit 20 (step S103).
Next, the frequency analysis unit 32 obtains a frequency spectrum of the current ripple by performing Fourier transform on the current ripple extracted by the current ripple extraction unit 31 (step S104).
Next, the average current value calculation unit 33 calculates the average current value of the current based on the frequency spectrum acquired by the frequency analysis unit 32 (step S105).

次いで、状態推定部35は、平均電流値算出部33によって算出された平均電流値が正常であるか否かを判定する(ステップS106)。具体的に、状態推定部35は、駆動状態の推定に用いるマップ情報41を参照して、算出された平均電流値が目標電流値の範囲内であるか否かを確認する。平均電流値が目標電流値の範囲内である場合、状態推定部35は、平均電流値が正常であると判定する。一方、平均電流値が目標電流値の範囲外である場合、状態推定部35は、平均電流値が異常であると判定する。
平均電流値が正常でないと判定した場合(ステップS106/NO)、状態推定部35は、処理をステップS107へ進める。一方、平均電流値が正常であると判定した場合(ステップS106/YES)、状態推定部35は、処理をステップS108へ進める。
Next, the state estimation unit 35 determines whether the average current value calculated by the average current value calculation unit 33 is normal (step S106). Specifically, the state estimating unit 35 refers to the map information 41 used for estimating the driving state and checks whether the calculated average current value is within the range of the target current value. If the average current value is within the range of the target current value, the state estimation unit 35 determines that the average current value is normal. On the other hand, if the average current value is outside the range of the target current value, the state estimation unit 35 determines that the average current value is abnormal.
If it is determined that the average current value is not normal (step S106/NO), the state estimation unit 35 advances the process to step S107. On the other hand, if it is determined that the average current value is normal (step S106/YES), the state estimation unit 35 advances the process to step S108.

処理がステップS107へ進んだ場合、ブラシモータ11の駆動状態は、状態推定部35によって「異常」であると推定されたことになる。この場合、駆動制御部36は、ブラシモータ11への電力供給を遮断する(ステップS107)。 If the process proceeds to step S107, the driving state of the brush motor 11 is estimated to be "abnormal" by the state estimation unit 35. In this case, the drive control unit 36 cuts off the power supply to the brush motor 11 (step S107).

処理がステップS108へ進んだ場合、ブラシモータ11の駆動状態は、状態推定部35によって「異常」であると推定されたことになる。この場合、最大次数検出部34は、周波数解析部32によって取得された周波数スペクトルのうち0次成分を除く周波数スペクトルから、強度が最大となる次数を最大次数として検出する(ステップS108)。
次いで、状態推定部35は、最大次数検出部34によって検出された最大次数が目標次数と一致するか否かを判定する(ステップS109)。具体的に、状態推定部35は、回転状態の推定に用いるマップ情報41を参照して、検出された最大次数が目標次数と一致するか否かを確認する。
最大次数と目標次数が一致すると判定した場合(ステップS109/YES)、状態推定部35は、処理をステップS110へ進める。一方、最大次数と目標次数が一致しないと判定した場合(ステップS109/NO)、状態推定部35は、処理をステップS111へ進める。
If the process proceeds to step S108, the driving state of the brush motor 11 is estimated to be "abnormal" by the state estimation unit 35. In this case, the maximum order detection unit 34 detects the order with the maximum intensity as the maximum order from the frequency spectrum obtained by the frequency analysis unit 32 excluding the zero-order component (step S108).
Next, the state estimation unit 35 determines whether the maximum degree detected by the maximum degree detection unit 34 matches the target degree (step S109). Specifically, the state estimating unit 35 refers to the map information 41 used for estimating the rotational state and checks whether the detected maximum order matches the target order.
If it is determined that the maximum degree and the target degree match (step S109/YES), the state estimation unit 35 advances the process to step S110. On the other hand, if it is determined that the maximum degree and the target degree do not match (step S109/NO), the state estimation unit 35 advances the process to step S111.

処理がステップS110へ進んだ場合、ブラシモータ11の回転状態は、状態推定部35によって「通常」であると推定されたことになる。この場合、駆動制御部36は、回転数を維持して回転状態が「通常」のまま維持されるよう、PWM信号のデューティ比を制御する(ステップS110)。 When the process proceeds to step S110, the rotational state of the brush motor 11 is estimated to be "normal" by the state estimation unit 35. In this case, the drive control unit 36 controls the duty ratio of the PWM signal so that the rotational speed is maintained and the rotational state remains "normal" (step S110).

処理がステップS111へ進んだ場合、状態推定部35は、最大次数検出部34によって検出された最大次数が目標次数+1又は目標次数-1のいずれであるかを判定する(ステップS111)。最大次数が目標次数+1である場合(ステップS111/+1)、状態推定部35は、処理をステップS112へ進める。一方、最大次数が目標次数-1である場合(ステップS111/-1)、状態推定部35は、処理をステップS113へ進める。 When the process proceeds to step S111, the state estimation unit 35 determines whether the maximum degree detected by the maximum degree detection unit 34 is the target degree +1 or the target degree −1 (step S111). When the maximum degree is the target degree +1 (step S111/+1), the state estimation unit 35 advances the process to step S112. On the other hand, if the maximum degree is the target degree -1 (step S111/-1), the state estimation unit 35 advances the process to step S113.

処理がステップS112へ進んだ場合、ブラシモータ11の回転状態は、状態推定部35によって「高速」であると推定されたことになる。この場合、駆動制御部36は、回転数を下げて回転状態が「通常」となるよう、PWM信号のデューティ比を制御する(ステップS112)。 When the process proceeds to step S112, the rotational state of the brush motor 11 is estimated to be "high speed" by the state estimation unit 35. In this case, the drive control unit 36 controls the duty ratio of the PWM signal so that the rotational speed is lowered and the rotational state becomes "normal" (step S112).

処理がステップS113へ進んだ場合、ブラシモータ11の回転状態は、状態推定部35によって「低速」であると推定されたことになる。この場合、駆動制御部36は、回転数を上げて回転状態が「通常」となるよう、PWM信号のデューティ比を制御する(ステップS113)。
なお、ステップS107、ステップS110、ステップS112、及びステップS113の後、処理はステップS106から繰り返される。
If the process proceeds to step S113, the rotational state of the brush motor 11 is estimated to be "low speed" by the state estimation unit 35. In this case, the drive control unit 36 controls the duty ratio of the PWM signal so that the rotational speed is increased and the rotational state becomes "normal" (step S113).
Note that after step S107, step S110, step S112, and step S113, the process is repeated from step S106.

以上説明したように、本実施形態に係るモータ制御装置1は、ブラシモータ11に流れる電流の電流値を検出し、検出された電流値に基づき電流に含まれる電流リップルを抽出し、抽出された電流リップルに対する周波数解析により電流リップルの周波数スペクトルを取得し、取得された周波数スペクトルに基づき電流の平均電流値を算出し、算出された平均電流値に基づきブラシモータの駆動を制御する。 As explained above, the motor control device 1 according to the present embodiment detects the current value of the current flowing through the brush motor 11, extracts the current ripple included in the current based on the detected current value, and extracts the current ripple contained in the current based on the detected current value. The frequency spectrum of the current ripple is acquired by frequency analysis of the current ripple, the average current value of the current is calculated based on the acquired frequency spectrum, and the drive of the brush motor is controlled based on the calculated average current value.

かかる構成により、本実施形態に係るモータ制御装置1は、検出した電流値を平均化した平均電流値を用いた制御(駆動制御)を行うために、追加部品を用いることなく平均電流値を算出することができるため、部品数の増加によるコスト増加を防ぐことができる。
よって、本実施形態に係るモータ制御装置1は、ブラシモータ11に流れる電流を検出して行う制御にかかるコストを低減することを可能とする。
With this configuration, the motor control device 1 according to the present embodiment calculates the average current value without using additional parts in order to perform control (drive control) using the average current value obtained by averaging the detected current values. Therefore, it is possible to prevent an increase in cost due to an increase in the number of parts.
Therefore, the motor control device 1 according to the present embodiment makes it possible to reduce the cost of control performed by detecting the current flowing through the brush motor 11.

また、本実施形態に係るモータ制御装置1は、ブラシモータ11の回転数に基づく制御(回転数制御)をマップ情報41に基づき行う。これにより、モータ制御装置1は、回転数を検出するためのセンサ装置(例えばセンサマグネットやホールセンサなど)を用いることなく回転数制御を行うことができるため、部品数の増加によるコスト増加を防ぐことができる。また、モータ制御装置1は、回転数検出のためのセンサ装置を用いないため、センサ精度の影響を受けないことにより精度よく回転数制御を行うことができる。 Further, the motor control device 1 according to the present embodiment performs control based on the rotation speed of the brush motor 11 (rotation speed control) based on the map information 41. As a result, the motor control device 1 can control the rotation speed without using a sensor device (for example, a sensor magnet or a Hall sensor) for detecting the rotation speed, thereby preventing an increase in cost due to an increase in the number of parts. be able to. Further, since the motor control device 1 does not use a sensor device for detecting the rotation speed, the rotation speed can be controlled with high accuracy without being affected by sensor accuracy.

また、ブラシモータ11では、外乱などの影響によって回転数が変動し、最大次数も変動することがある。例えば、外乱の影響によって回転数が低下した場合、回転数の低下に応じて最大次数も下がる場合がある。例えば、最大次数検出部34によって検出される最大次数が10次から9次に下がる場合がある。
このように回転数が変動した場合であっても、本実施形態に係るモータ制御装置1は、回転数の変動に応じて変動した最大次数に基づき回転状態を推定するため、回転数の変動に追従した回転状態を推定することができる。これにより、本実施形態に係るモータ制御装置1は、安定した火花抑制制御を行うことができる。
Further, in the brush motor 11, the rotation speed may vary due to the influence of external disturbances, and the maximum order may also vary. For example, when the number of rotations decreases due to the influence of disturbance, the maximum order may also decrease in accordance with the decrease in the number of rotations. For example, the maximum order detected by the maximum order detection unit 34 may decrease from the 10th order to the 9th order.
Even when the rotational speed fluctuates in this way, the motor control device 1 according to the present embodiment estimates the rotational state based on the maximum order that fluctuates in accordance with the rotational speed fluctuation. The tracked rotational state can be estimated. Thereby, the motor control device 1 according to the present embodiment can perform stable spark suppression control.

また、本実施形態によれば、モータ制御装置1では、平均電流値を算出するための追加部品を用いることなくブラシモータ11における火花発生抑制を可能とし、部品数とコストを低減することができる。これにより、当該モータ制御装置1を備えた装置における資源使用量のミニマム化に寄与することができるので、国連が主導する持続可能な開発目標(SDGs)の目標9「強靭(レジリエント)なインフラ構築、包摂的かつ持続可能な産業化の促進及びイノベーションの促進を図る」に貢献することが可能となる。 Further, according to the present embodiment, the motor control device 1 can suppress spark generation in the brush motor 11 without using additional parts for calculating the average current value, and can reduce the number of parts and cost. . This can contribute to minimizing the amount of resources used in devices equipped with the motor control device 1, so it is possible to achieve goal 9 of the Sustainable Development Goals (SDGs) led by the United Nations by building resilient infrastructure. , promote inclusive and sustainable industrialization, and promote innovation.

以上、本発明の実施形態について説明した。なお、上述した実施形態におけるモータ制御装置1の全部又は一部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、こ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、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。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、CD-ROM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。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や電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバや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のように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、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く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすで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であってもよく、FPGA(Field Programmable Gate Array)等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。 The embodiments of the present invention have been described above. Note that all or part of the motor control device 1 in the embodiment described above may be realized by a computer. In that case, a program for realizing this function may be recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium may be read into a computer system and executed. Note that the "computer system" herein includes hardware such as an OS and peripheral devices. Furthermore, the term "computer-readable recording medium" refers to portable media such as flexible disks, magneto-optical disks, ROMs, and CD-ROMs, and storage devices such as hard disks built into computer systems. Furthermore, a "computer-readable recording medium" refers to a storage medium that dynamically stores a program for a short period of time, such as a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. It may also include a device that retains a program for a certain period of time, such as a volatile memory inside a computer system that is a server or client in that case. Further, the above-mentioned program may be one for realizing a part of the above-mentioned functions, or may be one that can realize the above-mentioned functions in combination with a program already recorded in the computer system. It may be realized using a programmable logic device such as an FPGA (Field Programmable Gate Array).

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described above in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to these embodiments, and includes designs within the scope of the gist of the present invention.

1…モータ制御装置、11…ブラシモータ、12…ダイオード、13…MOSFET、14…ダイオード、15…電源、20…電流検出部、30…制御部、31…電流リップル抽出部、32…周波数解析部、33…平均電流値算出部、34…最大次数検出部、35…状態推定部、36…駆動制御部、40…記憶部、41…マップ情報 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Motor control device, 11... Brush motor, 12... Diode, 13... MOSFET, 14... Diode, 15... Power supply, 20... Current detection part, 30... Control part, 31... Current ripple extraction part, 32... Frequency analysis part , 33... Average current value calculation section, 34... Maximum order detection section, 35... State estimation section, 36... Drive control section, 40... Storage section, 41... Map information

Claims (8)

ブラシモータに流れる電流の電流値を検出する電流検出部と、
検出された前記電流値に基づき、前記電流に含まれる電流リップルを抽出する電流リップル抽出部と、
抽出された前記電流リップルに対する周波数解析により、前記電流リップルの周波数スペクトルを取得する周波数解析部と、
取得された前記周波数スペクトルに基づき、前記電流の平均電流値を算出する平均電流値算出部と、
算出された前記平均電流値に基づき、前記ブラシモータの駆動を制御する駆動制御部と、
を備えるモータ制御装置。
a current detection unit that detects the current value of the current flowing through the brush motor;
a current ripple extractor that extracts a current ripple included in the current based on the detected current value;
a frequency analysis unit that obtains a frequency spectrum of the current ripple by frequency analysis of the extracted current ripple;
an average current value calculation unit that calculates an average current value of the current based on the acquired frequency spectrum;
a drive control unit that controls driving of the brush motor based on the calculated average current value;
A motor control device comprising:
前記平均電流値算出部は、前記周波数スペクトルの0次成分から前記平均電流値を算出する、
請求項1に記載のモータ制御装置。
The average current value calculation unit calculates the average current value from the zero-order component of the frequency spectrum.
The motor control device according to claim 1.
前記平均電流値に基づき、前記ブラシモータの駆動状態を推定する状態推定部、
をさらに備え、
前記駆動制御部は、推定された前記駆動状態に基づき、前記ブラシモータへの電力供給を制御する、
請求項1又は請求項2に記載のモータ制御装置。
a state estimation unit that estimates a driving state of the brush motor based on the average current value;
Furthermore,
The drive control unit controls power supply to the brush motor based on the estimated drive state.
The motor control device according to claim 1 or claim 2.
前記状態推定部は、前記平均電流値と前記駆動状態との対応関係を示すマップ情報に基づき、前記ブラシモータの駆動状態が正常又は異常であると推定し、
前記駆動制御部は、前記ブラシモータの駆動状態が正常である場合に前記ブラシモータへの電力供給を維持するよう制御し、前記ブラシモータの駆動状態が異常である場合に前記ブラシモータへの電力供給を遮断するよう制御する、
請求項3に記載のモータ制御装置。
The state estimation unit estimates that the drive state of the brush motor is normal or abnormal based on map information indicating a correspondence between the average current value and the drive state,
The drive control unit controls to maintain power supply to the brush motor when the brush motor is in a normal driving state, and controls to maintain power supply to the brush motor when the brush motor is in an abnormal driving state. control to cut off the supply;
The motor control device according to claim 3.
取得された前記周波数スペクトルのうち0次成分を除く前記周波数スペクトルから、前記周波数スペクトルの信号強度が最大となる次数を最大次数として検出する最大次数検出部、
をさらに備え、
前記状態推定部は、検出された前記最大次数に基づき、前記ブラシモータの回転状態を推定し、
前記駆動制御部は、推定された前記回転状態に基づき、前記ブラシモータの回転数が目標回転数となるよう、前記ブラシモータの回転数を制御する、
請求項3に記載のモータ制御装置。
a maximum order detection unit that detects, as the maximum order, an order in which the signal strength of the frequency spectrum is maximum from the frequency spectrum excluding the zero-order component of the obtained frequency spectrum;
Furthermore,
The state estimation unit estimates a rotational state of the brush motor based on the detected maximum order,
The drive control unit controls the rotational speed of the brush motor based on the estimated rotational state so that the rotational speed of the brush motor becomes a target rotational speed.
The motor control device according to claim 3.
前記状態推定部は、前記最大次数における前記ブラシモータの回転状態が、前記目標回転数の範囲内の状態であるか否かを推定し、
前記駆動制御部は、前記状態推定部による推定結果に応じて、前記最大次数における前記ブラシモータの回転状態が前記目標回転数の範囲内の状態となるよう、前記ブラシモータの回転数を制御する、
請求項5に記載のモータ制御装置。
The state estimation unit estimates whether a rotational state of the brush motor at the maximum order is within a range of the target rotational speed,
The drive control unit controls the rotation speed of the brush motor so that the rotation state of the brush motor at the maximum order is within the range of the target rotation speed, according to the estimation result by the state estimation unit. ,
The motor control device according to claim 5.
前記状態推定部は、前記次数と前記回転状態との対応関係を示すマップ情報に基づき、前記最大次数と同一の前記次数に対応付けられた前記回転状態が、前記最大次数における前記回転状態であると推定する、
請求項6に記載のモータ制御装置。
The state estimation unit is configured to determine, based on map information indicating a correspondence relationship between the order and the rotational state, that the rotational state associated with the same order as the maximum order is the rotational state in the maximum order. It is estimated that
The motor control device according to claim 6.
電流検出部が、ブラシモータに流れる電流の電流値を検出する電流検出過程と、
電流リップル抽出部が、検出された前記電流値に基づき、前記電流に含まれる電流リップルを抽出する電流リップル抽出過程と、
周波数解析部が、抽出された前記電流リップルに対する周波数解析により、前記電流リップルの周波数スペクトルを取得する周波数解析過程と、
平均電流値算出部が、取得された前記周波数スペクトルに基づき、前記電流の平均電流値を算出する平均電流値算出過程と、
駆動制御部が、算出された前記平均電流値に基づき、前記ブラシモータの駆動を制御する駆動制御過程と、
を含むモータ制御方法。
a current detection step in which the current detection section detects the current value of the current flowing through the brush motor;
a current ripple extraction step in which a current ripple extraction section extracts a current ripple included in the current based on the detected current value;
a frequency analysis step in which a frequency analysis unit obtains a frequency spectrum of the current ripple by frequency analysis of the extracted current ripple;
an average current value calculation step in which an average current value calculation unit calculates an average current value of the current based on the acquired frequency spectrum;
a drive control step in which a drive control unit controls the drive of the brush motor based on the calculated average current value;
A motor control method including:
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