JP4582466B2 - モータ制御装置 - Google Patents
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Description
本発明は、制御対象となるモータへの給電を管理してモータを駆動状態又は非駆動状態のいずれかに切り換えるモータ駆動回路と、モータに発生させるトルクの指示値に応じたパルス幅でトルク指示信号が入力されると、このトルク指示信号に基づいてモータを駆動状態に保持する期間を示すパルス幅の駆動信号をモータ駆動回路に出力する制御回路とを備えたモータ制御装置であって、その制御回路が以下の特徴を有している。
(1)モータの駆動電流の値が最大値に達しなくても、モータの駆動電圧に依存して指示値のトルクが得られる低トルク領域では定電圧制御フェーズを実行する。
(2)上記の低トルク領域では指示値のトルクが得られず、モータの駆動電流の値を最大値にまで上昇させることで指示値のトルクが得られる高トルク領域では定電流制御フェーズを実行する。
モータ駆動回路12は、モータ14に対する給電を管理することで、モータ14を駆動状態又は非駆動状態に切り換える。ここでは単にブロック要素として示されているが、モータ駆動回路12は、例えば図示しない4つのMOSFETを用いたH型ブリッジを有しており、これらMOSFETをスイッチングしてモータ14を正転方向又は逆転方向に駆動することができる。例えば、モータ駆動回路12において正転方向に対応する2つのMOSFETを同時にオン状態に切り換えて給電路を形成すると、駆動電圧(図中VM)が印加されてモータ14が駆動状態となる。この状態から、給電路上で上流位置のMOSFETをオフ状態にすると、駆動電圧の印加を停止してモータ14が非駆動状態となる。このときモータ駆動回路12内には回生路が形成されてモータ14にブレーキがかかる。なお、H型ブリッジを用いたスイッチング動作は公知のものを適用できるため、ここでは詳細な説明を省略する。
制御回路16は、上記のモータ駆動回路12に対して駆動信号を出力し、モータ駆動回路12によるMOSFETのスイッチング動作を制御するものである。モータ駆動回路12は、制御回路16から入力される駆動信号(オン/オフ)に基づいて上記のスイッチング動作を実行する。
制御回路16は、例えばPWM(パルス幅変調)ジェネレータ18を備えており、このPWMジェネレータ18は、高周波パルス波形でトルク指示信号(図中(A))を発生させる。PWMジェネレータ18には、例えば図示しないコントローラからトルクの指示値(例えばデジタル信号)が入力されており、PWMジェネレータ18は入力された指示値をパルス幅変調してトルク指示信号を出力する。このときトルク指示信号のパルス幅は、トルクの指示値に応じたデューティ比で設定される。
また制御回路16は、PWMジェネレータ18の後段に例えばLPF(ローパスフィルタ)20を備えている。このLPF20は、入力されたトルク指示信号をフィルタリングして最大値信号(図中(B))を発生させる。この最大値信号は、モータ14に供給する駆動電流の最大値に対応した電圧値を示すものであり、一般にはトルク指示信号のパルス幅(デューティ比)に比例した値となる。したがって、元々のトルクの指示値が大きければ、この最大値信号のレベルも高くなり、逆にトルクの指示値が小さければ、最大値信号のレベルは低くなる。
さらに制御回路16は、LPF20の後段に比較器22を備えている。この比較器22は、上記の最大値信号が例えばその非反転端子に入力されている。また上記のモータ駆動回路12には駆動電流の検出用抵抗24が接続されており、この検出用抵抗24で検出された駆動電流は、電流帰還信号(図中(C))として比較器22の反転入力端子に入力されている。なお図示していないが、電流帰還信号の線路上にはノイズ除去用のフィルタ(バイパスコンデンサ)が設けられている。
また制御回路16はエッジ抽出部26を備えており、このエッジ抽出部26もまたPWMジェネレータ18の後段に配置されている。エッジ抽出部26はPWMジェネレータ18からトルク指示信号(パルス波形)が入力されると、その立ち上がりエッジがあったことを表すエッジ抽出信号としてON信号(図中(D))を出力する。
上記のエッジ抽出部26と比較器22の後段にはラッチ回路28が設けられている。このラッチ回路28はエッジ抽出部26からON信号が出力されると、ラッチ信号(図中(F))をオン状態に保持して出力し、比較器22からOFF信号が出力されると、ラッチ信号をオフ状態に保持する。
そして制御回路16は、駆動信号の出力ゲートとなるANDゲート30を備えている。このANDゲート30には、PWMジェネレータ18からトルク指示信号が入力されるとともに、ラッチ回路28からはラッチ信号が入力されている。なおトルク指示信号は元のままのパルス波形でANDゲート30に入力されるが、ANDゲート30においては論理値を表すゲート入力信号(図中(G))として扱われる。
次に本実施形態のモータ駆動回路12について、具体的な動作例を挙げて説明する。
図2は、比較的低いトルク域でモータ14を駆動する場合に発生する各種信号の波形例を示したタイミングチャートである。以下、それぞれについて説明する。
図2中(A):比較的低いトルク域(>0)でモータ14を駆動する場合、トルク指示信号によるトルクの指示値が小さいことから、それに比例してトルク指示信号のパルス幅Pw1も小さく設定されている(例えばデューティ比として10%以下を参考値とすることができる。)。
図2中(B):また、トルク指示信号をフィルタリングすると、そのパルス幅に応じて最大値信号の電圧値も低いレベルに抑えられている。
図2中(C):低トルク域の制御では、電流帰還信号の電圧は最大値信号の電圧レベルにまで到達しない。これは、モータ14の駆動電流ではなく、駆動電圧だけに依存して所望(指示値)のトルクが得られることを意味している。
図2中(D):このときON信号は、トルク指示信号のパルス周期で発生する。なおON信号は瞬間的に発生し、ラッチ回路28にトリガを与えるだけでオフになる。
図2中(E):また低トルク域の制御では、電流帰還信号の電圧が最大値信号の電圧に達することがないので、OFF信号は常に最大電圧レベルのままとなっている。
図2中(F):上記のように、低トルク域の制御ではOFF信号が最小電圧に低下せず、ON信号がトルク指示信号のパルス周期で発生するだけであるため、ラッチ信号は常にオン状態に保持されている。
図2中(G):また上記のようにANDゲート30に対するゲート入力信号は、トルク指示信号と同じパルス波形を示す。
図2中(H),(I):その結果、駆動信号のパルス幅はトルク指示信号(ゲート入力信号)のパルス幅(図中W1)と同一に規定される。またモータ駆動波形も駆動信号の波形と同一となる。
次に図3は、比較的高いトルク域でモータ14を駆動する場合に発生する各種信号の波形例を示したタイミングチャートである。以下、それぞれについて説明する。
図3中(A):比較的高いトルク域でモータ14を駆動する場合、先の低トルク域と比較してトルクの指示値が大きいことから、トルク指示信号のパルス幅Pw2もまた大きく設定されている(例えばデューティ比として10%以上を参考値とすることができる。)。
図3中(B):また、トルク指示信号をフィルタリングすると、そのパルス幅に応じて最大値信号の電圧値も高いレベルにまで上昇する。
図3中(C):高トルク域の制御では、電流帰還信号の電圧は給電開始とともに線形的に上昇し、やがて最大値信号の電圧レベルにまで到達する。これは、モータ14の駆動電流を最大値以下(目標値付近)に維持することで所望(指示値)のトルクが得られることを意味している。
図3中(D):なおON信号は、低トルク域の場合と同様にトルク指示信号のパルス周期で発生する。
図3中(E):高トルク域の制御では、電流帰還信号の電圧が最大値信号の電圧に達することで、瞬間的にOFF信号が最小電圧レベルに変化することがわかる。
図3中(F):そして高トルク域の制御では、OFF信号が最小電圧レベルに変化するたびにラッチ信号がそれまでのオン状態から変化し、オフ状態に保持される。
図3中(G):高トルク域の制御においても、ANDゲート30に対するゲート入力信号は、トルク指示信号と同じパルス波形を示す。
図3中(H),(I):この場合、駆動信号のパルス幅(図中W2)は、トルク指示信号(ゲート入力信号)が立ち上がってON信号が発生するタイミングから、OFF信号が立ち下がるタイミングまでの期間として規定される。これを全体の動作に即してみると、駆動信号のパルス幅(図中W2)は、モータ14への給電が開始されてから電流帰還信号の電圧が最大値信号の電圧に達するまでの期間として規定されていることが理解される。さらに換言すれば、モータ14への給電を開始してから実際の駆動電流の値が制御上の最大値に達するまでの期間である。ここでいう制御上の最大値は、トルク指示信号をLPF20でフィルタリングして得られた最大値に対応する駆動電流の値と等価である。
上述した制御回路16が有する2つの制御フェーズは、これらが特段のスイッチング動作を伴うことなく、与えられるトルク指示信号のパルス幅と回路全体の特性に基づいて自然にどちらかが選択される。すなわち図1の回路構成から明らかなように、制御回路16には何らのスイッチ回路は設けられておらず、制御フェーズの移行はアナログ的に行われていることがわかる。
図4は、モータ14の駆動電流又は駆動電圧と発生するトルクとの関係を示す特性図である。図4中、原点を通るV−T曲線は駆動電圧とトルクとの関係を示す特性曲線であり、縦軸に切片を有するI−T曲線は駆動電流とトルクとの関係を示す特性曲線である。以下、この特性図に基づいて本実施形態の有用性について検証する。
本実施形態のモータ制御装置10は、例えば操作感覚付与型入力装置への利用に好適である。すなわち、回転可能な操作軸をユーザが弱い力で回転させる場合、操作軸に連結したモータ14に極低トルクを発生させて微細なクリック感触を付与することができる。これは、本実施形態が有する低トルク域での優れた制御性能を利用した好例である。さらに、モータに比較的高いトルクを発生させる場合は自然に定電流制御フェーズが実行され、駆動電圧や相切り換え等で生じるダイナミックな負荷の変動に追従して一定のトルクを保つことができるので、それだけ好感触をユーザに実感させることができる。
12 モータ駆動回路
14 モータ
16 制御回路
18 PWMジェネレータ
20 LPF(ローパスフィルタ)
22 比較器
24 検出用抵抗
26 エッジ抽出部
28 ラッチ回路
30 ANDゲート
Claims (3)
- 制御対象となるモータへの給電を管理して前記モータを駆動状態又は非駆動状態のいずれかに切り換えるモータ駆動回路と、
前記モータに発生させるトルクの指示値に応じたパルス幅でトルク指示信号が入力されると、このトルク指示信号に基づいて前記モータを駆動状態に保持する期間を示すパルス幅の駆動信号を前記モータ駆動回路に出力する制御回路とを備えたモータ制御装置であって、
前記制御回路は、前記トルク指示信号に基づいて前記モータに供給する駆動電流の最大値を設定するとともに、
前記モータへの給電が開始されてから実際の駆動電流の値が前記最大値に達するまでの期間として前記駆動信号のパルス幅を規定する定電流制御フェーズと、
前記モータの実際の駆動電流が前記最大値に達しない範囲内で前記駆動信号のパルス幅を前記トルク指示信号のパルス幅と同一に規定する定電圧制御フェーズとを有することを特徴とするモータ制御装置。 - 請求項1に記載のモータ制御装置において、
前記制御回路は、
前記モータの駆動電流の値が前記最大値に達しなくても、前記モータの駆動電圧に依存して前記指示値のトルクが得られる低トルク領域では前記定電圧制御フェーズを実行し、この低トルク領域では前記指示値のトルクが得られず、前記モータの駆動電流の値を前記最大値にまで上昇させることで前記指示値のトルクが得られる高トルク領域では前記定電流制御フェーズを実行することを特徴とするモータ制御装置。 - 請求項1又は2に記載のモータ制御装置において、
前記制御回路は、
前記トルク指示信号をフィルタリングすることで前記最大値に対応した電圧値を示す最大値信号を発生させるフィルタと、
前記フィルタから出力された最大値信号と前記モータの実際の駆動電流に比例した電圧値を示す電流帰還信号とを比較し、その比較結果に応じた電圧値を示す結果信号を出力する比較器と、
前記トルク指示信号が入力されると、その立ち上がりエッジがあったことを表すエッジ抽出信号を出力するエッジ抽出部と、
前記エッジ抽出信号が入力されるとオン状態に保持したラッチ信号を出力し、前記比較結果として前記電流帰還信号が前記最大値に達した場合の電圧値を示す前記結果信号が入力されるとオフ状態に保持したラッチ信号を出力するラッチ回路と、
前記トルク指示信号及び前記ラッチ信号がいずれもオン状態となっている期間に前記駆動信号をオン状態で出力する論理ゲートと
を有することを特徴とするモータ制御装置。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109209966A (zh) * | 2018-09-17 | 2019-01-15 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 一种风机的恒流系统以及方法 |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5653976B2 (ja) * | 2012-08-27 | 2015-01-14 | 株式会社東海理化電機製作所 | モータ制御装置 |
JP5653975B2 (ja) * | 2012-08-27 | 2015-01-14 | 株式会社東海理化電機製作所 | モータ制御装置 |
KR102136804B1 (ko) * | 2013-01-23 | 2020-07-22 | 엘지전자 주식회사 | 모터 제어 장치 및 그 제어 방법 |
JP5756501B2 (ja) * | 2013-09-03 | 2015-07-29 | 株式会社東海理化電機製作所 | モータ駆動装置 |
JP6277796B2 (ja) * | 2014-03-14 | 2018-02-14 | アイシン精機株式会社 | 電動ポンプ |
DE102014225876A1 (de) * | 2014-12-15 | 2016-07-28 | Ziehl-Abegg Se | Eingangsstufe für eine Motorsteuerung sowie Motorsteuerung, insbesondere für einen Elektromotor |
JP6117389B1 (ja) * | 2016-01-27 | 2017-04-19 | 株式会社東海理化電機製作所 | モータ駆動装置 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000358397A (ja) * | 1999-06-10 | 2000-12-26 | Denso Corp | 負荷駆動装置 |
JP2002357858A (ja) * | 2001-05-31 | 2002-12-13 | Nidec Copal Corp | カメラ用モータ駆動装置 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56155423A (en) * | 1980-04-02 | 1981-12-01 | Sharp Corp | Control system for electric power converter |
DE4129086C1 (ja) * | 1991-09-02 | 1992-10-22 | Gesellschaft Fuer Fahrzeugklimaregelung Mbh, 7141 Schwieberdingen, De | |
DE19645310A1 (de) * | 1996-11-04 | 1998-05-14 | Braun Ag | Steuerschaltung |
JP4801905B2 (ja) | 2005-01-11 | 2011-10-26 | アルプス電気株式会社 | モータ駆動制御装置 |
US7208893B2 (en) * | 2005-01-11 | 2007-04-24 | Alps Electric Co., Ltd. | Motor driving control device to be driven at interval of constant time |
GB2446830B (en) | 2007-02-22 | 2009-08-26 | Toshiba Res Europ Ltd | Controller for processing apparatus |
-
2008
- 2008-09-12 JP JP2008234638A patent/JP4582466B2/ja active Active
-
2009
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- 2009-09-02 US US12/552,795 patent/US20100066286A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000358397A (ja) * | 1999-06-10 | 2000-12-26 | Denso Corp | 負荷駆動装置 |
JP2002357858A (ja) * | 2001-05-31 | 2002-12-13 | Nidec Copal Corp | カメラ用モータ駆動装置 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109209966A (zh) * | 2018-09-17 | 2019-01-15 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 一种风机的恒流系统以及方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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