JP4607012B2 - モータ制御方法及びモータ制御装置 - Google Patents
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Description
本発明は、電動モータの駆動制御に関し、特に、過負荷状態の検出及びその際の動作制御に関する。
一般に、自動車等に使用されている電動モータには、過負荷状態での連続使用によるアーマチュア焼損防止のため、バイメタル等を用いたサーキットブレーカが取り付けられている。また、モータ制御回路を備えたシステムでは、アーマチュアのみならず、ＦＥＴ等のスイッチング素子の破壊を防止する必要があるため、電流検出を行って素子の保護を行う方式も多く用いられている。この場合、電流の検知には、電流量の変化に伴う周辺磁束の変化により電流量を検知する電流センサなどが使用され、コントローラ内の電流検出回路によって過電流が検知される。
さらに、モータの回転に伴いパルス出力を得てその駆動制御を行うものでは、モータパルスの検出の有無によりモータの状態を判断する方式も知られている。このようなモータでは、回転時には常にモータパルスが検出されており、電圧を印可しているにもかかわらずパルスが検出できなくなった場合は、モータがロック状態にあると判断できる。そこで、パルス未検出状態となったときはモータの出力を停止させ、過負荷状態での連続使用を回避しモータの損傷防止を図っている。
しかしながら、サーキットブレーカや電流センサを使用する方式では、回路中にそれらの部品が必要となり、システムが高価になるという問題がある。また、電流検出回路を設けるとその分コントローラが大きくなり、自動車用など許容スペースが小さなモータでは、レイアウト上の制約を受けるという問題もある。従って、設置場所によってはコントローラに電流検出回路を設けるスペースがないという問題も生じる。
一方、モータパルスにより過負荷を判断する方式は、電流センサ等を使用しないため安価にシステムを構築できる。ところが、かかる方式では、モータがロックに至らない範囲で過負荷状態が長時間続いた場合には、低速ながらモータは作動しているためモータパルスは検出される。このため、モータが過負荷状態にありながらそれを的確に検出できず、モータが損傷を受ける恐れがあるという問題があった。
本発明の目的は、モータの過負荷状態を的確に把握し得る安価なモータ制御方法及び装置を提供することにある。
さらに、モータの回転に伴いパルス出力を得てその駆動制御を行うものでは、モータパルスの検出の有無によりモータの状態を判断する方式も知られている。このようなモータでは、回転時には常にモータパルスが検出されており、電圧を印可しているにもかかわらずパルスが検出できなくなった場合は、モータがロック状態にあると判断できる。そこで、パルス未検出状態となったときはモータの出力を停止させ、過負荷状態での連続使用を回避しモータの損傷防止を図っている。
しかしながら、サーキットブレーカや電流センサを使用する方式では、回路中にそれらの部品が必要となり、システムが高価になるという問題がある。また、電流検出回路を設けるとその分コントローラが大きくなり、自動車用など許容スペースが小さなモータでは、レイアウト上の制約を受けるという問題もある。従って、設置場所によってはコントローラに電流検出回路を設けるスペースがないという問題も生じる。
一方、モータパルスにより過負荷を判断する方式は、電流センサ等を使用しないため安価にシステムを構築できる。ところが、かかる方式では、モータがロックに至らない範囲で過負荷状態が長時間続いた場合には、低速ながらモータは作動しているためモータパルスは検出される。このため、モータが過負荷状態にありながらそれを的確に検出できず、モータが損傷を受ける恐れがあるという問題があった。
本発明の目的は、モータの過負荷状態を的確に把握し得る安価なモータ制御方法及び装置を提供することにある。
本発明のモータ制御方法は、モータに印加される電源電圧のＯＮ期間の時比率と前記モータの速度に基づいて負荷ポイント値を算出すると共に、算出した前記負荷ポイント値を累積し、前記累積ポイント値が所定の基準値を超えた場合に、前記モータに対し過負荷制御処理を実行することを特徴とする。
本発明にあっては、サーキットブレーカや電流センサを使用することなく、過負荷状態の検知とその対策を行うことができ、コストの低減を図ることが可能となる。また、サーキットブレーカや電流センサの取り付けスペースが不要なため、ユニット全体を小型化することができ、省スペース化やレイアウト性の向上が図られると共に、ブレーカ等の取り付けスペースがない場合にも過負荷検出処理を行うことが可能となる。さらに、ソフトウエア上にて基準値を適宜設定できるため、制御形態の自由度が大きく、モータの使用環境や周辺機器等に合わせた制御設定が可能となる。
前記モータ制御方法において、前記時比率と前記モータ速度をパラメータとして前記負荷ポイント値が設定された負荷マップから前記負荷ポイント値を算出するようにしても良い。この場合、前記負荷ポイント値を前記時比率が高いほど高い値に設定しても良い。また、前記負荷ポイント値を前記モータ速度が低いほど高い値に設定しても良い。
前記負荷マップにおいて、さらに前記電源電圧値をパラメータとして前記負荷ポイント値を設定するようにしても良い。この場合、前記負荷ポイント値を前記電源電圧値が高いほど高い値に設定しても良い。
また、前記負荷ポイント値を、前記時比率、前記モータ速度及び前記電源電圧値に基づいて連続的に変化させても良い。
さらに、前記負荷マップを前記モータの雰囲気温度に応じて補正するようにしても良い。この場合、前記負荷ポイント値を前記雰囲気温度が高いほど高い値に設定しても良い。
前記モータ制御方法において、前記過負荷制御処理により前記モータを停止させるようにしても良い。また、前記過負荷制御処理により前記モータの出力を低下させるようにしても良い。
加えて、前記モータ制御方法において、前記累積ポイント値が前記基準値を超えた場合、その時点における前記累積負荷ポイント値を記憶するようにしても良い。また、前記モータが停止後に再始動した場合、前記記憶された累積ポイント値を前記累積ポイント値の初期値とすることも可能である。
一方、本発明のモータ制御装置は、モータに印加される電源電圧のＯＮ期間の時比率と前記モータの速度に基づいて負荷ポイント値を算出するポイント値算出手段と、算出した前記負荷ポイント値を累積するポイント値累積手段と、前記累積ポイント値と所定の基準値とを比較するポイント値比較手段と、前記累積ポイント値が前記基準値を超えた場合に、前記モータに対し過負荷制御処理を実行する指令手段とを有することを特徴とする。
本発明にあっては、サーキットブレーカや電流センサを使用することなく、過負荷状態の検知とその対策を行うことができ、コストの低減を図ることが可能となる。また、サーキットブレーカや電流センサの取り付けスペースが不要なため、ユニット全体を小型化することができ、省スペース化やレイアウト性の向上が図られると共に、ブレーカ等の取り付けスペースがない場合にも過負荷検出処理を行うことが可能となる。さらに、ソフトウエア上にて基準値を適宜設定できるため、制御形態の自由度が大きく、モータの使用環境や周辺機器等に合わせた制御設定が可能となる。
前記モータ制御装置において、前記時比率と前記速度をパラメータとして前記負荷ポイント値が設定された負荷マップから前記負荷ポイント値を算出するようにしても良い。また、前記負荷マップにおいて、さらに前記電源電圧値をパラメータとして前記負荷ポイント値を設定するようにしても良い。加えて、前記負荷マップを前記モータの雰囲気温度に応じて補正するようにしても良い。
前記モータ制御装置において、前記過負荷制御処理により前記モータを停止させるようにしても良い。また、前記過負荷制御処理により前記モータの出力を低下させるようにしても良い。
また、前記モータ制御装置において、前記モータの停止前に、前記累積ポイント値を記憶する記憶手段を設けても良い。さらに、前記モータが停止後に再始動した場合、前記記憶手段に記憶されている前記累積ポイント値を参照し、その値を累積ポイント値の初期値としても良い。
本発明にあっては、サーキットブレーカや電流センサを使用することなく、過負荷状態の検知とその対策を行うことができ、コストの低減を図ることが可能となる。また、サーキットブレーカや電流センサの取り付けスペースが不要なため、ユニット全体を小型化することができ、省スペース化やレイアウト性の向上が図られると共に、ブレーカ等の取り付けスペースがない場合にも過負荷検出処理を行うことが可能となる。さらに、ソフトウエア上にて基準値を適宜設定できるため、制御形態の自由度が大きく、モータの使用環境や周辺機器等に合わせた制御設定が可能となる。
前記モータ制御方法において、前記時比率と前記モータ速度をパラメータとして前記負荷ポイント値が設定された負荷マップから前記負荷ポイント値を算出するようにしても良い。この場合、前記負荷ポイント値を前記時比率が高いほど高い値に設定しても良い。また、前記負荷ポイント値を前記モータ速度が低いほど高い値に設定しても良い。
前記負荷マップにおいて、さらに前記電源電圧値をパラメータとして前記負荷ポイント値を設定するようにしても良い。この場合、前記負荷ポイント値を前記電源電圧値が高いほど高い値に設定しても良い。
また、前記負荷ポイント値を、前記時比率、前記モータ速度及び前記電源電圧値に基づいて連続的に変化させても良い。
さらに、前記負荷マップを前記モータの雰囲気温度に応じて補正するようにしても良い。この場合、前記負荷ポイント値を前記雰囲気温度が高いほど高い値に設定しても良い。
前記モータ制御方法において、前記過負荷制御処理により前記モータを停止させるようにしても良い。また、前記過負荷制御処理により前記モータの出力を低下させるようにしても良い。
加えて、前記モータ制御方法において、前記累積ポイント値が前記基準値を超えた場合、その時点における前記累積負荷ポイント値を記憶するようにしても良い。また、前記モータが停止後に再始動した場合、前記記憶された累積ポイント値を前記累積ポイント値の初期値とすることも可能である。
一方、本発明のモータ制御装置は、モータに印加される電源電圧のＯＮ期間の時比率と前記モータの速度に基づいて負荷ポイント値を算出するポイント値算出手段と、算出した前記負荷ポイント値を累積するポイント値累積手段と、前記累積ポイント値と所定の基準値とを比較するポイント値比較手段と、前記累積ポイント値が前記基準値を超えた場合に、前記モータに対し過負荷制御処理を実行する指令手段とを有することを特徴とする。
本発明にあっては、サーキットブレーカや電流センサを使用することなく、過負荷状態の検知とその対策を行うことができ、コストの低減を図ることが可能となる。また、サーキットブレーカや電流センサの取り付けスペースが不要なため、ユニット全体を小型化することができ、省スペース化やレイアウト性の向上が図られると共に、ブレーカ等の取り付けスペースがない場合にも過負荷検出処理を行うことが可能となる。さらに、ソフトウエア上にて基準値を適宜設定できるため、制御形態の自由度が大きく、モータの使用環境や周辺機器等に合わせた制御設定が可能となる。
前記モータ制御装置において、前記時比率と前記速度をパラメータとして前記負荷ポイント値が設定された負荷マップから前記負荷ポイント値を算出するようにしても良い。また、前記負荷マップにおいて、さらに前記電源電圧値をパラメータとして前記負荷ポイント値を設定するようにしても良い。加えて、前記負荷マップを前記モータの雰囲気温度に応じて補正するようにしても良い。
前記モータ制御装置において、前記過負荷制御処理により前記モータを停止させるようにしても良い。また、前記過負荷制御処理により前記モータの出力を低下させるようにしても良い。
また、前記モータ制御装置において、前記モータの停止前に、前記累積ポイント値を記憶する記憶手段を設けても良い。さらに、前記モータが停止後に再始動した場合、前記記憶手段に記憶されている前記累積ポイント値を参照し、その値を累積ポイント値の初期値としても良い。
図１は、本発明のモータ制御方法が適用されるモータを備えたモータユニットの構成を示す説明図である。
図２は、図１のモータユニットにおけるマグネットとホールＩＣの関係及びホールＩＣの出力信号（モータパルス）を示す説明図である。
図３は、モータの制御系の構成を示す説明図である。
図４は、本発明のモータ制御装置における過負荷検出処理系の構成を示すブロック図である。
図５は、過負荷検出処理における制御手順を示すフローチャートである。
図６は、電源電圧が１２Ｖの場合の負荷ポイントマップの構成を示す説明図である。
図７は、電源電圧が１５Ｖの場合の負荷ポイントマップの構成を示す説明図である。
図８は、負荷ポイントマップの全体構造を示すモデルである。
図９は、１２Ｖ用の負荷ポイントマップの展開図である。
図２は、図１のモータユニットにおけるマグネットとホールＩＣの関係及びホールＩＣの出力信号（モータパルス）を示す説明図である。
図３は、モータの制御系の構成を示す説明図である。
図４は、本発明のモータ制御装置における過負荷検出処理系の構成を示すブロック図である。
図５は、過負荷検出処理における制御手順を示すフローチャートである。
図６は、電源電圧が１２Ｖの場合の負荷ポイントマップの構成を示す説明図である。
図７は、電源電圧が１５Ｖの場合の負荷ポイントマップの構成を示す説明図である。
図８は、負荷ポイントマップの全体構造を示すモデルである。
図９は、１２Ｖ用の負荷ポイントマップの展開図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明のモータ制御方法が適用されるモータを備えたモータユニットの構成を示す説明図である。図１のモータユニット１は、例えば自動車用ワイパ装置など車両用電装部品の駆動源として使用され、ワイパブレード（以下、ブレードと略記する）が上下反転位置に達すると正逆回転が切り替えられる。
モータユニット１は、モータ２とギアボックス３とから構成され、モータ２のモータ軸４の回転がギアボックス３内にて減速され、出力軸５に出力される。モータ軸４は、有底筒状のヨーク６に回動自在に軸承され、コイルが巻装されたアーマチュアコア７及びコンミテータ８が取り付けられている。ヨーク６の内面には複数の永久磁石９が固定されている。コンミテータ８には、給電用のブラシ１０が摺接している。モータ２の速度（回転数）は、ブラシ１０に対する供給電流量によって制御される。
ヨーク６の開口側端縁部には、ギアボックス３のケースフレーム１１が取り付けられている。モータ軸４の先端部は、ヨーク６から突出してケースフレーム１１内に収納される。モータ軸４の先端部には、ウォーム１２が形成されており、ウォーム１２にはケースフレーム１１に回動自在に支持されたウォーム歯車１３が噛合している。ウォーム歯車１３には、その同軸上に小径の第１ギア１４が一体的に設けられている。第１ギア１４には、大径の第２ギア１５が噛合している。第２ギア１５には、ケースフレーム１１に回動自在に軸承される出力軸５が一体に取り付けられている。なお、図示されないが、モータ軸４には前記ウォーム１２に隣接してそのねじ方向とは逆向きのもう１つのウォームが形成されており、ウォーム歯車１３、第１ギア１４と同様の減速部材により第２ギア１５に動力伝達される。
モータ２の駆動力は、ウォーム１２、ウォーム歯車１３、第１ギア１４、第２ギア１５を経て減速された状態で出力軸５に出力される。出力軸５には、ワイパ装置のクランクアーム（図示せず）が取り付けられている。モータ２が作動すると出力軸５を介してクランクアームが駆動され、クランクアームと接続されたリンク機構を介してワイパアームが作動する。
なお、出力軸５にリレープレートを取り付け、ワイパアームの位置検出を行っても良い。リレープレートは出力軸５と同期して回転し、ブレードが上下反転位置に達すると、モータ２に対する印加電圧の極性が切り換えられる。これにより、モータ２は正逆転し、ブレードが上下反転位置の間を往復動する。
モータ軸４には、多極着磁マグネット１６（以下、マグネット１６と略記する）が取り付けられている。これに対しケースフレーム１１内には、マグネット１６の外周部と対向するように、ホールＩＣ１７が設けられている。図２は、マグネット１６とホールＩＣ１７の関係及びホールＩＣ１７の出力信号（モータパルス）を示す説明図である。
ホールＩＣ１７は、図２に示すように、モータ軸４の中心に対して９０度の角度差を持った位置に２個（１７Ａ，１７Ｂ）設けられている。モータ２では、マグネット１６は６極に着磁されており、モータ軸４が１回転すると各ホールＩＣ１７からは６周期分のパルス出力が得られる。ホールＩＣ１７Ａ，１７Ｂからは、図２の右側に示すように、その位相が１／４周期ずれたパルス信号が出力される。従って、ホールＩＣ１７Ａ，１７Ｂからのパルスの出現タイミングを検出することにより、モータ軸４の回転方向が判別でき、これによりワイパ動作の往路／復路の判別を行うことができる。
ホールＩＣ１７Ａ，１７Ｂでは、その何れか一方のパルス出力の周期からモータ軸４の回転速度を検出できる。モータ軸４の回転数とブレードの速度との間には、減速比及びリンク動作比に基づく相関関係が存在しており、モータ軸４の回転数からブレードの速度も算出できる。
第２ギア１５の底面には、絶対位置検出用のマグネット１８が取り付けられている。ケースフレーム１１にはプリント基板１９が取り付けられ、その上には、マグネット１８と対向するようにホールＩＣ２０が配設されている。マグネット１８は、第２ギア１５の底面上に１個設けられており、ブレードが下反転位置に来たときホールＩＣ２０と対向する。第２ギア１５は、前述のようにクランクアームが取り付けられ、ブレードを往復動させるため１８０度回転する。第２ギア１５が回転しブレードが下反転位置に来ると、ホールＩＣ２０とマグネット１８が対向してパルス信号が出力される。なお、前述のリレープレートを用いて絶対位置信号を得ることも可能である。
ホールＩＣ１７，２０からのパルス出力は、ワイパ駆動制御装置（モータ制御装置）２１に送られる。図３は、モータ２の制御系の構成を示す説明図である。ワイパ駆動制御装置２１のＣＰＵ２２は、ホールＩＣ２０からのパルス出力を絶対位置信号として用いてブレードの位置を認識する。ホールＩＣ１７からのパルス信号は、ブレードの相対位置信号として用いられ、絶対位置信号が得られた後のパルス数をカウントすることにより、ＣＰＵ２２はブレードの現在位置を認識する。ここでは、ホールＩＣ２０からの下反転位置を示す絶対位置信号と、ホールＩＣ１７からのパルス数の組み合わせによって、ブレードの現在位置を検出する。このようにしてワイパ駆動制御装置２１はブレードの現在位置と速度を認識し、そのデータに基づいてモータ２を制御する。
モータ２は、ホールＩＣ１７のモータパルスからその速度（回転数）が検出され、フィードバック制御される。また、モータ２に対してはＰＷＭ制御が実行され、ＣＰＵ２２は、電源電圧をＯＮ／ＯＦＦさせることにより印加電圧を実効的に変化させ、ブラシ１０の電流量を変えてモータ２の速度を制御する。すなわち、ＣＰＵ２２は、ホールＩＣ１７のモータパルスに基づいてモータ速度を算出すると共に、その値に応じてＰＷＭ制御のＯＮ期間の時比率（Ｄｕｔｙ）を設定する。なお、ＣＰＵ２２ではモータパルスの周期（Ｈｚ）をそのまま速度として処理するが、パルス周期から求めた回転数（ｒｐｍ）によって制御を行っても良い。
一方、ＣＰＵ２２では、このようにして算出，設定されたモータ速度とＤｕｔｙに基づいて過負荷検出処理が行われる。この制御処理では、モータ速度とＤｕｔｙから負荷ポイント値を算出，累積し、累積ポイント値が所定の基準値を超えたとき過負荷状態と判断し、モータ停止等の処理が実行される。以下、この過負荷検出処理について説明する。
図４はＣＰＵ２２における過負荷検出処理系の構成を示すブロック図、図５は過負荷検出処理における制御手順を示すフローチャートである。図４に示すように、ＣＰＵ２２には、モータ速度とＤｕｔｙから負荷ポイント値を算出するポイント値算出手段２３がまず設けられている。ポイント値算出手段２３は、ＲＯＭ２７に予め格納された負荷ポイントマップ２８にアクセスし負荷ポイント値を算出する。
ポイント値算出手段２３の後段には、算出した負荷ポイント値を累積するポイント値累積手段２４が設けられている。また、ＣＰＵ２２には、ポイント値累積手段２４にて累積された負荷ポイント値（累積ポイント値）を、ＲＯＭ２７に格納された基準値と比較するポイント値比較手段２５が設けられている。さらに、ポイント値比較手段２５の後段には、比較結果に基づきモータ２に対し動作指令を行う指令手段２６が設けられている。
このようなＣＰＵ２２では、モータ２の作動時に次のような過負検出処理が例えば１０ｍｓ間隔で実施される。まずステップＳ１にてモータ速度が検出される。この処理はホールＩＣ１７からのパルス信号に基づいて行われ、ここではパルス信号周期をそのままモータ速度として使用する。次に、ステップＳ２にてＤｕｔｙが検出される。モータ２のＤｕｔｙは、モータパルスに基づいてフィードバック制御されており、現在のモータＤｕｔｙをここで取得する。さらに、ステップＳ３にてバッテリ（電源）電圧を検出する。
モータ速度、Ｄｕｔｙ及び電源電圧を取得した後、ステップＳ４に進み、負荷ポイントマップ２８を参照する。図６，７は、負荷ポイントマップ２８の構成を示す説明図である。負荷ポイントマップ２８は、電源電圧ごとにモータ速度（Ｈｚ）とＤｕｔｙ（％）をパラメータとして形成されており、図６は電源電圧が１２Ｖの場合（負荷ポイントマップ２８ａ）、図７は電源電圧が１５Ｖの場合（負荷ポイントマップ２８ｂ）を示している。負荷ポイントマップ２８では、モータ速度とＤｕｔｙに応じてポイント値が設定されており、高負荷によりＤｕｔｙが高い場合や回転数が低下している状況では高いポイント値となっている。
例えば、図６の負荷ポイントマップ２８ａにおいて、Ｄｕｔｙが８０％でモータ速度（モータパルス）が２５０Ｈｚのときは、「＋１０」が負荷ポイント値となる。Ｄｕｔｙが同じ８０％の場合でも、モータ速度が５００Ｈｚの場合には負荷が軽いと判断され、負荷ポイント値は「０」となるが、モータ速度が２００Ｈｚの場合には負荷が重いと判断され、その値は「＋１５」となる。また、モータ速度が同じ２５０Ｈｚの場合でも、Ｄｕｔｙが６０％ｚの場合には通常負荷と判断され「０」となるが、Ｄｕｔｙが１００％の場合には負荷が重いと判断され「＋１５」が負荷ポイント値となる。これに対し、Ｄｕｔｙが８０％の場合でもモータ速度が１０００Ｈｚになると、負荷が軽いと判断され負荷ポイント値は「−５」となる。なお、モータ停止時には、負荷ポイント値として「−２０」が設定されている。
一方、電源電圧が１５Ｖとなると、負荷ポイントマップ２８の得点分布も変化し、負荷ポイントマップ２８ｂのようになる。この場合、電源電圧の上昇により電流量が増加するため、図７に示すように、前述同様の条件（Ｄｕｔｙ：８０％，モータ速度：２５０Ｈｚ）の場合でも負荷ポイント値が「＋１５」となる。これに対し、電源電圧が低下すると電流量が減少する。このため、電源電圧が１２Ｖ未満の場合に対処すべく、同様の条件の場合でも負荷ポイント値が小さくなるよう設定された負荷ポイントマップ２８が用意されている。低電圧時の負荷ポイントマップ２８は図示しないが、１０Ｖ用や１１Ｖ用などが設けられている。
このように負荷ポイントマップ２８は電源電圧をもパラメータとして設定されており、それをまとめると図８に示すような構造となっている。図８は負荷ポイントマップ２８の全体構造を示すモデル、図９は１２Ｖ用の負荷ポイントマップ２８ａの展開図である。図８に示すように、負荷ポイントマップ２８は、図６，７のようなマップが電源電圧ごとに積み重なったような３次元構造となっている。各電圧値の負荷ポイントマップ２８は、図９に示すような形で負荷ポイント値が設定されており、図６の縦横軸に示された値以外の場合も負荷ポイント値が設定されている。例えば、モータ速度が７５０Ｈｚの場合、負荷ポイント値は、Ｄｕｔｙが８０％では「−５」、９０％では「０」となる。
負荷ポイントマップ２８はまた、電源電圧の変化に伴い得点分布が徐々にずれて行く形となっている。つまり、１２Ｖを基準として、電圧が高くなるほど＋側に、電圧が低くなるほど−側にシフトするように、各電圧間で負荷ポイント値が連続的に変化するように設定されている。例えば、電源電圧が１３．５Ｖの場合、Ｄｕｔｙ：１００％，モータ速度：３３３Ｈｚのとき、負荷ポイント値は「＋１５」に設定されている（１２Ｖ，１３Ｖのときは同条件で「＋１０」）。
ポイント値算出手段２３は、このような負荷ポイントマップ２８にアクセスし、それを参照しつつモータの現状に応じた負荷ポイント値を取得する（ステップＳ４）。負荷ポイント値を取得した後、ステップＳ５に進み、ポイント値累積手段２４によって、その値をこれまでに取得した負荷ポイント値に積算する。この積算された累積ポイント値はＲＡＭ２９に格納され、次回のステップＳ５における処理のとき、ポイント値累積手段２４から呼び出される。
累積ポイント値は、高負荷状態が続くと＋の負荷ポイント値が連続するため、正の大きな値となる。一方、通常負荷や軽負荷の状態が続くと、０や−の負荷ポイント値が連続するため、０以下となる。なお、ここでは累積ポイント値は０以下の場合は全て０としており、モータ２が通常に作動しているときには累積ポイント値は０を示す。また、一旦高負荷状態にあったが、その後、制御可能な領域まで負荷が軽減した場合には、累積負荷ポイントは徐々に減算され、やがて０又は正の小さな値に収束する。従って、累積ポイント値を見れば、現在、モータ２がどのような状況にあるかが分かり、その値が一定以上となった場合には過負荷と判断することができる。
そこで、累積ポイント値が得られると、次にステップＳ７に進み、その値を過負荷状態を判別する閾値（基準値）と比較する。この閾値は、予め実験によって、これがある値以上となると過負荷となるポイントを測定しておき、それをＲＯＭ２７に格納しておく。例えば、累積ポイント値が「１００」を超えると過負荷状態と言える場合には、閾値として「１００」を設定する。累積ポイント値が閾値を超えない場合には、過負荷状態には至っていないと判断しルーチンを抜ける。これに対し、累積ポイント値が閾値を超えた場合にはステップＳ８に進み、まず現在の累積ポイント値を不揮発性のＲＯＭ２７（記憶手段）に記憶した後、ステップＳ９にて過負荷対応処理を行う。
ステップＳ９の過負荷対応処理は指令手段２６によって行われ、過負荷状態と判断されたモータ２は直ちに停止される。この際、警告ランプの点灯や警告ブザーの鳴動等を行っても良い。これにより、モータ２が過負荷状態にて長時間運転されることが回避され、モータの損傷を未然に防止することができる。この場合、モータ２がロック直前の低回転域で作動している場合でも、＋の負荷ポイントが累積され続けるので、過負荷状態は早期に発見される。なお、過負荷対応処理としては、モータ２の停止のみならず、モータ２の出力を低下させて最低限の機能を維持させる方策も可能である。
一方、過負荷状態で強制的に停止された後、再び起動された場合には、ＲＯＭ２７に記憶されていた累積ポイント値を初期値として使用する。また、過負荷状態のまま装置がスリープモードに入ったり、電源が切られたりした場合も、再起動時にはその値を使用する。一旦過負荷状態となったが、その後、再起動時にその状態が解消していた場合には、再起動後、累積ポイント値は減算されやがて０となる。これに対し、次の動作時でも過負荷状態が解消していない場合には、直ちにステップＳ９に至りモータ２は停止状態となる。
なお、累積ポイント値のＲＯＭ２７への記憶は、累積ポイント値が閾値を超え過負荷状態と判断された後のみならず、閾値の７５％以上になったときなど、適宜条件を設定して行うことができる。勿論、最新値を常時書き換えるようにしても良い。
このように当該モータ２では、サーキットブレーカや電流センサを使用することなく、過負荷状態の検知とその対策を行うことができ、コストの低減を図ることが可能となる。また、サーキットブレーカや電流センサの取り付けスペースが不要なため、ユニット全体を小型化することができる。従って、省スペース化やレイアウト性の向上が図られると共に、ブレーカ等の取り付けスペースがない場合にも過負荷検出処理を行うことが可能となる。
さらに、サーキットブレーカでは、ブレーカの発熱特性に応じたトリップタイミングで電流をカットするため、遮断タイミングが固定されるが、当該方式によれば、閾値の設定如何によりそのタイミングを任意に設定することができる。すなわち、ソフトウエア上にて電流カットタイミングを設定できるため、制御形態の自由度が大きく、モータの使用環境や周辺機器等に合わせた制御設定が可能となる。すなわち、発熱しやすい部品の特性や、放熱が難しい部品の特性に合わせて負荷ポイント値や閾値を設定することにより、システムの最も弱い部分を保護することができる。
例えば、モータの近傍にＦＥＴやリレーなどがある場合、ＦＥＴ等はモータよりも熱に弱いのが一般的である。そこで、モータの発熱とＦＥＴ等の温度特性との間のその装置における関係を予め測定しておき、モータ発熱量がＦＥＴ等に影響を及ぼす状態となったとき閾値を超えるように設定することも可能である。ここで、雰囲気温度が上昇するとモータ自体も出力特性が低下する。つまり、出力を出しているにもかかわらず回転数が上昇しない状況となり、Ｄｕｔｙは高くなるがモータ速度は低下する。すると、負荷ポイント値はそれに伴って大きな値となり、累積ポイント値も増加する。そこで、雰囲気温度上昇によるＦＥＴ等への影響を重視して負荷ポイント値や閾値を設定すれば、モータ自身は過負荷状態ではないが、ＦＥＴとの保護のためモータ出力を低下させたり、停止させたりすることも可能である。すなわち、ここではモータ自体が温度センサ的役割を果たしており、このような設定は、ＦＥＴ等に直接センサを取り付けられない場合に特に有効である。
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の負荷ポイントマップ２８はあくまでも一例であり、そのポイント値やパラメータ値との関係は適宜変更可能である。また、前述の負荷ポイントマップ２８では３つのパラメータによって負荷ポイント値を決定しているが、さらに、雰囲気温度に応じてマップ中の負荷ポイント値を補正するようにしても良い。例えば、モータ２の近傍にサーミスタ等を配すると共に、図６〜９を雰囲気温度２５℃のときの基準値とし、温度が１０℃変化するごとに５ポイントずつ増減させるようにしても良い。すなわち、温度が３５℃の場合には＋５ポイント、温度が１５℃の場合には−５ポイントの補正を行って負荷ポイントマップ２８を使用する。これにより、さらに過負荷検出精度を向上させることができ、製品信頼性の向上が図られる。
また、前述の実施の形態では、累積ポイント値が閾値を超えた場合に現在の累積ポイント値をＲＯＭ２７に記憶する構成を示したが、累積ポイント値を常時最新値に書き換えてＲＯＭ２７に記憶するようにしても良い。この場合、過負荷状態で強制的にモータを停止させた場合や、過負荷状態のまま装置がスリープモードに入った場合のみならず、通常停止からの再始動の場合にも累積ポイント値を初期値として使用することも可能である。なお、累積ポイント値が閾値を超えた場合にのみ累積ポイント値をＲＯＭ２７に記憶し、モータ強制停止時や過負荷状態でのスリープ時にのみ記憶値を初期値とする構成も勿論可能である。
さらに、前述の実施の形態では、２個のブラシによって正逆転を行うモータを使用した場合について説明したが、３個のブラシを用いて（Ｃｏｍｍｏｎ，Ｈｉ，Ｌｏ）モータ回転数を変化させるタイプのモータにも本発明は適用可能である。
加えて、前述の実施の形態では本発明をワイパ装置用モータの制御に適用した例を示したが、その適用対象はこれには限定されず、自動車のテールゲートやスライドドア、パワーウインド、サンルーフなどに使用されるモータにも適用可能である。また、本発明の制御方法・装置は、自動車用のみならず、各種電動機器用のモータにも適用可能である。なお、前述の実施の形態では、ギアボックス３を備えたモータユニットについて述べたが、ギアボックス３を有さないモータに本発明を適用することも可能である。
このように、本発明のモータ制御方法及び装置によれば、モータに印加される電源電圧のＯＮ期間の時比率と前記モータの速度に基づいて算出された負荷ポイント値を累積し、この累積ポイント値が所定の基準値を超えた場合にモータに対し過負荷制御処理を実行するようにしたので、サーキットブレーカや電流センサを使用することなく、過負荷状態の検知とその対策を行うことができ、コストの低減を図ることが可能となる。また、サーキットブレーカや電流センサの取り付けスペースが不要なため、ユニット全体を小型化することができ、省スペース化やレイアウト性の向上が図られると共に、ブレーカ等の取り付けスペースがない場合にも過負荷検出処理を行うことが可能となる。さらに、ソフトウエア上にて基準値を適宜設定できるため、制御形態の自由度が大きく、モータの使用環境や周辺機器等に合わせた制御設定が可能となる。
モータユニット１は、モータ２とギアボックス３とから構成され、モータ２のモータ軸４の回転がギアボックス３内にて減速され、出力軸５に出力される。モータ軸４は、有底筒状のヨーク６に回動自在に軸承され、コイルが巻装されたアーマチュアコア７及びコンミテータ８が取り付けられている。ヨーク６の内面には複数の永久磁石９が固定されている。コンミテータ８には、給電用のブラシ１０が摺接している。モータ２の速度（回転数）は、ブラシ１０に対する供給電流量によって制御される。
ヨーク６の開口側端縁部には、ギアボックス３のケースフレーム１１が取り付けられている。モータ軸４の先端部は、ヨーク６から突出してケースフレーム１１内に収納される。モータ軸４の先端部には、ウォーム１２が形成されており、ウォーム１２にはケースフレーム１１に回動自在に支持されたウォーム歯車１３が噛合している。ウォーム歯車１３には、その同軸上に小径の第１ギア１４が一体的に設けられている。第１ギア１４には、大径の第２ギア１５が噛合している。第２ギア１５には、ケースフレーム１１に回動自在に軸承される出力軸５が一体に取り付けられている。なお、図示されないが、モータ軸４には前記ウォーム１２に隣接してそのねじ方向とは逆向きのもう１つのウォームが形成されており、ウォーム歯車１３、第１ギア１４と同様の減速部材により第２ギア１５に動力伝達される。
モータ２の駆動力は、ウォーム１２、ウォーム歯車１３、第１ギア１４、第２ギア１５を経て減速された状態で出力軸５に出力される。出力軸５には、ワイパ装置のクランクアーム（図示せず）が取り付けられている。モータ２が作動すると出力軸５を介してクランクアームが駆動され、クランクアームと接続されたリンク機構を介してワイパアームが作動する。
なお、出力軸５にリレープレートを取り付け、ワイパアームの位置検出を行っても良い。リレープレートは出力軸５と同期して回転し、ブレードが上下反転位置に達すると、モータ２に対する印加電圧の極性が切り換えられる。これにより、モータ２は正逆転し、ブレードが上下反転位置の間を往復動する。
モータ軸４には、多極着磁マグネット１６（以下、マグネット１６と略記する）が取り付けられている。これに対しケースフレーム１１内には、マグネット１６の外周部と対向するように、ホールＩＣ１７が設けられている。図２は、マグネット１６とホールＩＣ１７の関係及びホールＩＣ１７の出力信号（モータパルス）を示す説明図である。
ホールＩＣ１７は、図２に示すように、モータ軸４の中心に対して９０度の角度差を持った位置に２個（１７Ａ，１７Ｂ）設けられている。モータ２では、マグネット１６は６極に着磁されており、モータ軸４が１回転すると各ホールＩＣ１７からは６周期分のパルス出力が得られる。ホールＩＣ１７Ａ，１７Ｂからは、図２の右側に示すように、その位相が１／４周期ずれたパルス信号が出力される。従って、ホールＩＣ１７Ａ，１７Ｂからのパルスの出現タイミングを検出することにより、モータ軸４の回転方向が判別でき、これによりワイパ動作の往路／復路の判別を行うことができる。
ホールＩＣ１７Ａ，１７Ｂでは、その何れか一方のパルス出力の周期からモータ軸４の回転速度を検出できる。モータ軸４の回転数とブレードの速度との間には、減速比及びリンク動作比に基づく相関関係が存在しており、モータ軸４の回転数からブレードの速度も算出できる。
第２ギア１５の底面には、絶対位置検出用のマグネット１８が取り付けられている。ケースフレーム１１にはプリント基板１９が取り付けられ、その上には、マグネット１８と対向するようにホールＩＣ２０が配設されている。マグネット１８は、第２ギア１５の底面上に１個設けられており、ブレードが下反転位置に来たときホールＩＣ２０と対向する。第２ギア１５は、前述のようにクランクアームが取り付けられ、ブレードを往復動させるため１８０度回転する。第２ギア１５が回転しブレードが下反転位置に来ると、ホールＩＣ２０とマグネット１８が対向してパルス信号が出力される。なお、前述のリレープレートを用いて絶対位置信号を得ることも可能である。
ホールＩＣ１７，２０からのパルス出力は、ワイパ駆動制御装置（モータ制御装置）２１に送られる。図３は、モータ２の制御系の構成を示す説明図である。ワイパ駆動制御装置２１のＣＰＵ２２は、ホールＩＣ２０からのパルス出力を絶対位置信号として用いてブレードの位置を認識する。ホールＩＣ１７からのパルス信号は、ブレードの相対位置信号として用いられ、絶対位置信号が得られた後のパルス数をカウントすることにより、ＣＰＵ２２はブレードの現在位置を認識する。ここでは、ホールＩＣ２０からの下反転位置を示す絶対位置信号と、ホールＩＣ１７からのパルス数の組み合わせによって、ブレードの現在位置を検出する。このようにしてワイパ駆動制御装置２１はブレードの現在位置と速度を認識し、そのデータに基づいてモータ２を制御する。
モータ２は、ホールＩＣ１７のモータパルスからその速度（回転数）が検出され、フィードバック制御される。また、モータ２に対してはＰＷＭ制御が実行され、ＣＰＵ２２は、電源電圧をＯＮ／ＯＦＦさせることにより印加電圧を実効的に変化させ、ブラシ１０の電流量を変えてモータ２の速度を制御する。すなわち、ＣＰＵ２２は、ホールＩＣ１７のモータパルスに基づいてモータ速度を算出すると共に、その値に応じてＰＷＭ制御のＯＮ期間の時比率（Ｄｕｔｙ）を設定する。なお、ＣＰＵ２２ではモータパルスの周期（Ｈｚ）をそのまま速度として処理するが、パルス周期から求めた回転数（ｒｐｍ）によって制御を行っても良い。
一方、ＣＰＵ２２では、このようにして算出，設定されたモータ速度とＤｕｔｙに基づいて過負荷検出処理が行われる。この制御処理では、モータ速度とＤｕｔｙから負荷ポイント値を算出，累積し、累積ポイント値が所定の基準値を超えたとき過負荷状態と判断し、モータ停止等の処理が実行される。以下、この過負荷検出処理について説明する。
図４はＣＰＵ２２における過負荷検出処理系の構成を示すブロック図、図５は過負荷検出処理における制御手順を示すフローチャートである。図４に示すように、ＣＰＵ２２には、モータ速度とＤｕｔｙから負荷ポイント値を算出するポイント値算出手段２３がまず設けられている。ポイント値算出手段２３は、ＲＯＭ２７に予め格納された負荷ポイントマップ２８にアクセスし負荷ポイント値を算出する。
ポイント値算出手段２３の後段には、算出した負荷ポイント値を累積するポイント値累積手段２４が設けられている。また、ＣＰＵ２２には、ポイント値累積手段２４にて累積された負荷ポイント値（累積ポイント値）を、ＲＯＭ２７に格納された基準値と比較するポイント値比較手段２５が設けられている。さらに、ポイント値比較手段２５の後段には、比較結果に基づきモータ２に対し動作指令を行う指令手段２６が設けられている。
このようなＣＰＵ２２では、モータ２の作動時に次のような過負検出処理が例えば１０ｍｓ間隔で実施される。まずステップＳ１にてモータ速度が検出される。この処理はホールＩＣ１７からのパルス信号に基づいて行われ、ここではパルス信号周期をそのままモータ速度として使用する。次に、ステップＳ２にてＤｕｔｙが検出される。モータ２のＤｕｔｙは、モータパルスに基づいてフィードバック制御されており、現在のモータＤｕｔｙをここで取得する。さらに、ステップＳ３にてバッテリ（電源）電圧を検出する。
モータ速度、Ｄｕｔｙ及び電源電圧を取得した後、ステップＳ４に進み、負荷ポイントマップ２８を参照する。図６，７は、負荷ポイントマップ２８の構成を示す説明図である。負荷ポイントマップ２８は、電源電圧ごとにモータ速度（Ｈｚ）とＤｕｔｙ（％）をパラメータとして形成されており、図６は電源電圧が１２Ｖの場合（負荷ポイントマップ２８ａ）、図７は電源電圧が１５Ｖの場合（負荷ポイントマップ２８ｂ）を示している。負荷ポイントマップ２８では、モータ速度とＤｕｔｙに応じてポイント値が設定されており、高負荷によりＤｕｔｙが高い場合や回転数が低下している状況では高いポイント値となっている。
例えば、図６の負荷ポイントマップ２８ａにおいて、Ｄｕｔｙが８０％でモータ速度（モータパルス）が２５０Ｈｚのときは、「＋１０」が負荷ポイント値となる。Ｄｕｔｙが同じ８０％の場合でも、モータ速度が５００Ｈｚの場合には負荷が軽いと判断され、負荷ポイント値は「０」となるが、モータ速度が２００Ｈｚの場合には負荷が重いと判断され、その値は「＋１５」となる。また、モータ速度が同じ２５０Ｈｚの場合でも、Ｄｕｔｙが６０％ｚの場合には通常負荷と判断され「０」となるが、Ｄｕｔｙが１００％の場合には負荷が重いと判断され「＋１５」が負荷ポイント値となる。これに対し、Ｄｕｔｙが８０％の場合でもモータ速度が１０００Ｈｚになると、負荷が軽いと判断され負荷ポイント値は「−５」となる。なお、モータ停止時には、負荷ポイント値として「−２０」が設定されている。
一方、電源電圧が１５Ｖとなると、負荷ポイントマップ２８の得点分布も変化し、負荷ポイントマップ２８ｂのようになる。この場合、電源電圧の上昇により電流量が増加するため、図７に示すように、前述同様の条件（Ｄｕｔｙ：８０％，モータ速度：２５０Ｈｚ）の場合でも負荷ポイント値が「＋１５」となる。これに対し、電源電圧が低下すると電流量が減少する。このため、電源電圧が１２Ｖ未満の場合に対処すべく、同様の条件の場合でも負荷ポイント値が小さくなるよう設定された負荷ポイントマップ２８が用意されている。低電圧時の負荷ポイントマップ２８は図示しないが、１０Ｖ用や１１Ｖ用などが設けられている。
このように負荷ポイントマップ２８は電源電圧をもパラメータとして設定されており、それをまとめると図８に示すような構造となっている。図８は負荷ポイントマップ２８の全体構造を示すモデル、図９は１２Ｖ用の負荷ポイントマップ２８ａの展開図である。図８に示すように、負荷ポイントマップ２８は、図６，７のようなマップが電源電圧ごとに積み重なったような３次元構造となっている。各電圧値の負荷ポイントマップ２８は、図９に示すような形で負荷ポイント値が設定されており、図６の縦横軸に示された値以外の場合も負荷ポイント値が設定されている。例えば、モータ速度が７５０Ｈｚの場合、負荷ポイント値は、Ｄｕｔｙが８０％では「−５」、９０％では「０」となる。
負荷ポイントマップ２８はまた、電源電圧の変化に伴い得点分布が徐々にずれて行く形となっている。つまり、１２Ｖを基準として、電圧が高くなるほど＋側に、電圧が低くなるほど−側にシフトするように、各電圧間で負荷ポイント値が連続的に変化するように設定されている。例えば、電源電圧が１３．５Ｖの場合、Ｄｕｔｙ：１００％，モータ速度：３３３Ｈｚのとき、負荷ポイント値は「＋１５」に設定されている（１２Ｖ，１３Ｖのときは同条件で「＋１０」）。
ポイント値算出手段２３は、このような負荷ポイントマップ２８にアクセスし、それを参照しつつモータの現状に応じた負荷ポイント値を取得する（ステップＳ４）。負荷ポイント値を取得した後、ステップＳ５に進み、ポイント値累積手段２４によって、その値をこれまでに取得した負荷ポイント値に積算する。この積算された累積ポイント値はＲＡＭ２９に格納され、次回のステップＳ５における処理のとき、ポイント値累積手段２４から呼び出される。
累積ポイント値は、高負荷状態が続くと＋の負荷ポイント値が連続するため、正の大きな値となる。一方、通常負荷や軽負荷の状態が続くと、０や−の負荷ポイント値が連続するため、０以下となる。なお、ここでは累積ポイント値は０以下の場合は全て０としており、モータ２が通常に作動しているときには累積ポイント値は０を示す。また、一旦高負荷状態にあったが、その後、制御可能な領域まで負荷が軽減した場合には、累積負荷ポイントは徐々に減算され、やがて０又は正の小さな値に収束する。従って、累積ポイント値を見れば、現在、モータ２がどのような状況にあるかが分かり、その値が一定以上となった場合には過負荷と判断することができる。
そこで、累積ポイント値が得られると、次にステップＳ７に進み、その値を過負荷状態を判別する閾値（基準値）と比較する。この閾値は、予め実験によって、これがある値以上となると過負荷となるポイントを測定しておき、それをＲＯＭ２７に格納しておく。例えば、累積ポイント値が「１００」を超えると過負荷状態と言える場合には、閾値として「１００」を設定する。累積ポイント値が閾値を超えない場合には、過負荷状態には至っていないと判断しルーチンを抜ける。これに対し、累積ポイント値が閾値を超えた場合にはステップＳ８に進み、まず現在の累積ポイント値を不揮発性のＲＯＭ２７（記憶手段）に記憶した後、ステップＳ９にて過負荷対応処理を行う。
ステップＳ９の過負荷対応処理は指令手段２６によって行われ、過負荷状態と判断されたモータ２は直ちに停止される。この際、警告ランプの点灯や警告ブザーの鳴動等を行っても良い。これにより、モータ２が過負荷状態にて長時間運転されることが回避され、モータの損傷を未然に防止することができる。この場合、モータ２がロック直前の低回転域で作動している場合でも、＋の負荷ポイントが累積され続けるので、過負荷状態は早期に発見される。なお、過負荷対応処理としては、モータ２の停止のみならず、モータ２の出力を低下させて最低限の機能を維持させる方策も可能である。
一方、過負荷状態で強制的に停止された後、再び起動された場合には、ＲＯＭ２７に記憶されていた累積ポイント値を初期値として使用する。また、過負荷状態のまま装置がスリープモードに入ったり、電源が切られたりした場合も、再起動時にはその値を使用する。一旦過負荷状態となったが、その後、再起動時にその状態が解消していた場合には、再起動後、累積ポイント値は減算されやがて０となる。これに対し、次の動作時でも過負荷状態が解消していない場合には、直ちにステップＳ９に至りモータ２は停止状態となる。
なお、累積ポイント値のＲＯＭ２７への記憶は、累積ポイント値が閾値を超え過負荷状態と判断された後のみならず、閾値の７５％以上になったときなど、適宜条件を設定して行うことができる。勿論、最新値を常時書き換えるようにしても良い。
このように当該モータ２では、サーキットブレーカや電流センサを使用することなく、過負荷状態の検知とその対策を行うことができ、コストの低減を図ることが可能となる。また、サーキットブレーカや電流センサの取り付けスペースが不要なため、ユニット全体を小型化することができる。従って、省スペース化やレイアウト性の向上が図られると共に、ブレーカ等の取り付けスペースがない場合にも過負荷検出処理を行うことが可能となる。
さらに、サーキットブレーカでは、ブレーカの発熱特性に応じたトリップタイミングで電流をカットするため、遮断タイミングが固定されるが、当該方式によれば、閾値の設定如何によりそのタイミングを任意に設定することができる。すなわち、ソフトウエア上にて電流カットタイミングを設定できるため、制御形態の自由度が大きく、モータの使用環境や周辺機器等に合わせた制御設定が可能となる。すなわち、発熱しやすい部品の特性や、放熱が難しい部品の特性に合わせて負荷ポイント値や閾値を設定することにより、システムの最も弱い部分を保護することができる。
例えば、モータの近傍にＦＥＴやリレーなどがある場合、ＦＥＴ等はモータよりも熱に弱いのが一般的である。そこで、モータの発熱とＦＥＴ等の温度特性との間のその装置における関係を予め測定しておき、モータ発熱量がＦＥＴ等に影響を及ぼす状態となったとき閾値を超えるように設定することも可能である。ここで、雰囲気温度が上昇するとモータ自体も出力特性が低下する。つまり、出力を出しているにもかかわらず回転数が上昇しない状況となり、Ｄｕｔｙは高くなるがモータ速度は低下する。すると、負荷ポイント値はそれに伴って大きな値となり、累積ポイント値も増加する。そこで、雰囲気温度上昇によるＦＥＴ等への影響を重視して負荷ポイント値や閾値を設定すれば、モータ自身は過負荷状態ではないが、ＦＥＴとの保護のためモータ出力を低下させたり、停止させたりすることも可能である。すなわち、ここではモータ自体が温度センサ的役割を果たしており、このような設定は、ＦＥＴ等に直接センサを取り付けられない場合に特に有効である。
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の負荷ポイントマップ２８はあくまでも一例であり、そのポイント値やパラメータ値との関係は適宜変更可能である。また、前述の負荷ポイントマップ２８では３つのパラメータによって負荷ポイント値を決定しているが、さらに、雰囲気温度に応じてマップ中の負荷ポイント値を補正するようにしても良い。例えば、モータ２の近傍にサーミスタ等を配すると共に、図６〜９を雰囲気温度２５℃のときの基準値とし、温度が１０℃変化するごとに５ポイントずつ増減させるようにしても良い。すなわち、温度が３５℃の場合には＋５ポイント、温度が１５℃の場合には−５ポイントの補正を行って負荷ポイントマップ２８を使用する。これにより、さらに過負荷検出精度を向上させることができ、製品信頼性の向上が図られる。
また、前述の実施の形態では、累積ポイント値が閾値を超えた場合に現在の累積ポイント値をＲＯＭ２７に記憶する構成を示したが、累積ポイント値を常時最新値に書き換えてＲＯＭ２７に記憶するようにしても良い。この場合、過負荷状態で強制的にモータを停止させた場合や、過負荷状態のまま装置がスリープモードに入った場合のみならず、通常停止からの再始動の場合にも累積ポイント値を初期値として使用することも可能である。なお、累積ポイント値が閾値を超えた場合にのみ累積ポイント値をＲＯＭ２７に記憶し、モータ強制停止時や過負荷状態でのスリープ時にのみ記憶値を初期値とする構成も勿論可能である。
さらに、前述の実施の形態では、２個のブラシによって正逆転を行うモータを使用した場合について説明したが、３個のブラシを用いて（Ｃｏｍｍｏｎ，Ｈｉ，Ｌｏ）モータ回転数を変化させるタイプのモータにも本発明は適用可能である。
加えて、前述の実施の形態では本発明をワイパ装置用モータの制御に適用した例を示したが、その適用対象はこれには限定されず、自動車のテールゲートやスライドドア、パワーウインド、サンルーフなどに使用されるモータにも適用可能である。また、本発明の制御方法・装置は、自動車用のみならず、各種電動機器用のモータにも適用可能である。なお、前述の実施の形態では、ギアボックス３を備えたモータユニットについて述べたが、ギアボックス３を有さないモータに本発明を適用することも可能である。
このように、本発明のモータ制御方法及び装置によれば、モータに印加される電源電圧のＯＮ期間の時比率と前記モータの速度に基づいて算出された負荷ポイント値を累積し、この累積ポイント値が所定の基準値を超えた場合にモータに対し過負荷制御処理を実行するようにしたので、サーキットブレーカや電流センサを使用することなく、過負荷状態の検知とその対策を行うことができ、コストの低減を図ることが可能となる。また、サーキットブレーカや電流センサの取り付けスペースが不要なため、ユニット全体を小型化することができ、省スペース化やレイアウト性の向上が図られると共に、ブレーカ等の取り付けスペースがない場合にも過負荷検出処理を行うことが可能となる。さらに、ソフトウエア上にて基準値を適宜設定できるため、制御形態の自由度が大きく、モータの使用環境や周辺機器等に合わせた制御設定が可能となる。
Claims (21)
- モータに印加される電源電圧のＯＮ期間の時比率と前記モータの速度に基づいてモータの負荷状態を示す負荷ポイント値を算出すると共に、算出した前記負荷ポイント値を累積し、前記累積ポイント値が所定の基準値を超えた場合に、前記モータに対し過負荷制御処理を実行することを特徴とするモータ制御方法。
- 請求項１記載のモータ制御方法において、前記負荷ポイント値は、前記時比率と前記モータ速度をパラメータとして前記負荷ポイント値が設定された負荷マップから算出されることを特徴とするモータ制御方法。
- 請求項１又は２記載のモータ制御方法において、前記負荷ポイント値は、前記時比率が高いほど高い値に設定されることを特徴とするモータ制御方法。
- 請求項１〜３の何れか１項に記載のモータ制御方法において、前記負荷ポイント値は、前記モータ速度が低いほど高い値に設定されることを特徴とするモータ制御方法。
- 請求項１〜４の何れか１項に記載のモータ制御方法において、前記負荷マップではさらに、前記電源電圧値をパラメータとして前記負荷ポイント値が設定されることを特徴とするモータ制御方法。
- 請求項５記載のモータ制御方法において、前記負荷ポイント値は、前記電源電圧値が高いほど高い値に設定されることを特徴とするモータ制御方法。
- 請求項１又は２記載のモータ制御方法において、前記負荷ポイント値は、前記時比率、前記モータ速度及び前記電源電圧値に基づいて連続的に変化することを特徴とするモータ制御方法。
- 請求項１〜７の何れか１項に記載のモータ制御方法において、前記負荷マップは、前記モータの雰囲気温度に応じて補正されることを特徴とするモータ制御方法。
- 請求項８記載のモータ制御方法において、前記負荷ポイント値は、前記雰囲気温度が高いほど高い値に設定されることを特徴とするモータ制御方法。
- 請求項１〜９の何れか１項に記載のモータ制御方法において、前記過負荷制御処理により前記モータが停止することを特徴とするモータ制御方法。
- 請求項１〜９の何れか１項に記載のモータ制御方法において、前記過負荷制御処理により前記モータの出力が低下することを特徴とするモータ制御方法。
- 請求項１〜１１の何れか１項に記載のモータ制御方法において、前記累積ポイント値が前記基準値を超えた場合、その時点における前記累積負荷ポイント値が記憶されることを特徴とするモータ制御方法。
- 請求項１２記載のモータ制御方法において、前記モータが停止後に再始動した場合、前記記憶された累積ポイント値を前記累積ポイント値の初期値とすることを特徴とするモータ制御方法。
- モータに印加される電源電圧のＯＮ期間の時比率と前記モータの速度に基づいてモータの負荷状態を示す負荷ポイント値を算出するポイント値算出手段と、
算出した前記負荷ポイント値を累積するポイント値累積手段と、
前記累積ポイント値と所定の基準値とを比較するポイント値比較手段と、
前記累積ポイント値が前記基準値を超えた場合に、前記モータに対し過負荷制御処理を実行する指令手段とを有することを特徴とするモータ制御装置。 - 請求項１４記載のモータ制御装置において、前記ポイント値算出手段は、前記時比率と前記速度をパラメータとして前記負荷ポイント値が設定された負荷マップを参照して負荷ポイント値を算出することを特徴とするモータ制御装置。
- 請求項１５記載のモータ制御装置において、前記負荷マップではさらに、前記電源電圧値をパラメータとして前記負荷ポイント値が設定されることを特徴とするモータ制御装置。
- 請求項１５又は１６記載のモータ制御装置において、前記負荷マップは前記モータの雰囲気温度に応じて補正されることを特徴とするモータ制御装置。
- 請求項１４〜１７の何れか１項に記載のモータ制御装置において、前記過負荷制御処理は、前記モータを停止させる制御処理であることを特徴とするモータ制御装置。
- 請求項１４〜１７の何れか１項に記載のモータ制御装置において、前記過負荷制御処理は、前記モータの出力を低下させる制御処理であることを特徴とするモータ制御装置。
- 請求項１４〜１７の何れか１項に記載のモータ制御装置において、前記モータの停止前に、前記累積ポイント値を記憶する記憶手段を有することを特徴とするモータ制御装置。
- 請求項２０記載のモータ制御装置において、前記モータが停止後に再始動した場合、前記記憶手段に記憶されている前記累積ポイント値を参照し、その値を累積ポイント値の初期値とすることを特徴とするモータ制御装置。
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