JP4878598B2

JP4878598B2 - モータ制御方法及びモータ制御システム

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Publication number: JP4878598B2
Application number: JP2007524680A
Authority: JP
Inventors: 俊之天笠
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 2005-07-13
Filing date: 2006-07-12
Publication date: 2012-02-15
Anticipated expiration: 2026-07-12
Also published as: WO2007007794A1; DE112006001839T5; JPWO2007007794A1

Description

本発明は、自動車のワイパシステム等に使用されるモータの制御方法に関し、特に、過負荷時やモータロック時の電流量を抑えつつ、モータの加速特性を改善可能なモータ制御方法及びモータ制御システムに関する。

従来より、自動車のワイパシステム等では、その駆動源として、界磁マグネット（永久磁石）を備えた電磁モータが多用されている。このようなモータは、自動車等の使用条件に合わせ、−４０°Ｃ程度の低温域の使用に耐え、かつ、かかる低温環境下でも支障なく作動する必要がある。すなわち、モータが冷え切っているような低温状態からでも問題なく始動し、ワイパ等を常温時と同様に作動させることが求められる。

ところが、モータが低温環境下に置かれると、電機子巻線として使用されている銅線の抵抗が小さくなり、巻線に電流が流れやすくなる。このため、低温下にてモータが過負荷状態となりモータがロックすると、巻線電流（ロック電流）が著しく大きくなり、その影響により界磁マグネットが減磁しやすくなる。例えば、低温化において、モータを作動させた直後に、揺動したワイパアームが下反転位置にある雪等の障害物に当接してモータがロック状態になると、ロック電流が増大し、界磁マグネットが減磁するおそれがある。特に、フェライト系のマグネットでは、マグネット自体の保磁力が低温時に低下し易いため、低温環境下における減磁がより顕著になる。マグネットが減磁すると、モータ出力が低下するのみならず、雰囲気温度が常温に戻っても所望のモータ特性を得ることができなくなるおそれがある。

このため、低温環境で使用される可能性のあるモータでは、マグネットの減磁を防止すべく、保磁力の高いマグネットを使用したり、マグネットの肉厚を大きくしたりする必要がある。しかしながら、高保磁力のマグネットは価格が高く、その分、製品コストが増大するという問題がある。また、マグネットの肉厚を増加させると、その分、モータが大型化し、重量も大きくなるという問題がある。また、巻線電流が大きくなると、モータ駆動回路においても、モータのロック電流に合わせて電流容量の大きい高価なスイッチング素子を使用する必要が生じる。特に、高トルク、高回転のモータを駆動する場合には、より電流容量の大きいスイッチング素子が必要となることから、素子価格がさらに嵩み製品コストが増大するという問題もあった。
特開平7-39062号公報特開平11-122703号公報特願2004-327299号公報

そこで、低温時のマグネット減磁対策として、モータ回転数とPWM Dutyから現在モータに流れている電流値を予測し、過負荷時の電流を適宜制限する制御形態が考えられる。しかしながら、単純にモータ回転数とPWM Dutyから電流の上限値を設定してモータ電流量を抑制するという制御方式では、やや負荷が高い場合、加速が求められる状況においても電流制限が掛かりPWM Dutyが所定値以下に抑えられる場合がある。かかる場合、ロック状態に至らない程度の中負荷であるにもかかわらず所望の加速性能が得られず、モータ回転数がなかなか上がらないという問題があった。

本発明の目的は、過負荷時やモータロック時の電流量を抑えつつ、モータの加速特性を改善可能なモータ制御方法及びモータ制御システムを提供することにある。

本発明のモータ制御方法は、ON期間とOFF期間を備えたパルス状の波形を有する電圧を印加し、前記電圧のON/OFF比率を変化させることにより印加電圧を実効的に変化させるモータの制御方法であって、前記モータの許容電流量に基づいて、前記モータがロック状態となったときに前記モータに印加可能な前記電圧のON期間時比率を示す許容Duty値を設定し、前記モータの回転数が所定値以下となったとき、前記印加電圧のON期間時比率を前記許容Duty値以下に抑制する一方、前記モータが加速中の場合には、前記許容Duty値を該許容Duty値よりも高い値に設定された加速時用Duty値に補正することを特徴とする。

本発明にあっては、いわゆるＰＷＭ制御が実行されるモータにおいて、回転数が上がると電流値が下がるというモータの特性に鑑み、モータ加速時には許容Duty値をより高い値に補正する。このため、許容Duty値を用いて過負荷〜ロック時の電流値を抑えつつ、Duty値の補正により加速時に必要なトルクが確保される。

本発明の他のモータ制御方法は、ON期間とOFF期間を備えたパルス状の波形を有する電圧を印加し、前記電圧のON/OFF比率を変化させることにより印加電圧を実効的に変化させるモータの制御方法であって、前記モータの許容電流量に基づいて、前記モータがロック状態となったときに前記モータに印加可能な前記電圧のON期間時比率を示す許容Duty値を、前記モータが加速中の場合と減速中の場合とで異なる値に設定し、前記モータの回転数が所定値以下となったとき、前記モータの加減速状況に基づいて前記許容Duty値を適宜選択し、前記印加電圧のON期間時比率を選択した前記許容Duty値以下に抑制することを特徴とする。この場合、前記モータが加速中の場合の前記許容Duty値を、前記モータが減速中の場合の前記許容Duty値よりも高い値が設定するようにしても良い。

本発明にあっては、いわゆるＰＷＭ制御が実行されるモータにおいて、許容Duty値を加速中と減速中とで異なる値に設定し、モータの加減速状況に基づいて許容Duty値を適宜選択するので、モータ減速時や加速時にその状態に合った許容Duty値を選択できる。このため、過負荷〜ロック時の電流値を抑えつつ、加速時に必要なトルクが確保される。

本発明のモータ制御システムは、ON期間とOFF期間を備えたパルス状の波形を有する電圧を印加し、前記電圧のON/OFF比率を変化させることにより印加電圧を実効的に変化させてモータの駆動制御を行うモータ制御システムであって、モータの回転に伴って信号を出力する回転検出手段と、前記モータの許容電流量に基づいて設定され前記モータがロック状態となったときに前記モータに印加可能な前記電圧のON期間時比率を示す許容Duty値を格納する記憶手段と、前記回転検出手段から出力される信号に基づいて前記許容Duty値を算出する許容Duty値算出手段と、前記回転検出手段から出力される信号に基づいて前記モータの加減速状況を検出するモータ駆動状態検出手段と、前記モータ駆動状態検出手段にて前記モータが加速中と検出された場合、前記許容Duty値を補正する許容Duty値補正手段とを有することを特徴とする。

本発明にあっては、いわゆるＰＷＭ制御が実行されるモータの制御システムにおいて、モータが加速中の場合、許容Duty値補正手段にて許容Duty値を補正するので、許容Duty値を用いて過負荷〜ロック時の電流値を抑えつつ、Duty値の補正により加速時に必要なトルクが確保される。

前記モータ制御システムにおいて、前記許容Duty値補正手段により、前記モータが加速中の場合、前記許容Duty値に対して所定の補正係数を乗じ、前記許容Duty値をより高い値に補正するようにしても良い。また、前記モータ制御システムにおいて、前記記憶手段に、前記モータが加速中の場合に使用する加速時用Duty値と、前記モータが減速中に使用する減速時用Duty値とを格納し、前記許容Duty値補正手段により、前記モータが加速中の場合、前記加速時用Duty値を用いて前記許容Duty値を補正するようにしても良い。

本発明のモータ制御方法によれば、いわゆるＰＷＭ制御が実行されるモータにて、モータの許容電流量に基づいてモータロック時に印加可能なＰＷＭ Duty値を示す許容Duty値を設定し、モータの回転数が所定値以下となったときＰＷＭ Duty値を許容Duty値以下に抑制する一方、モータが加速中の場合には、許容Duty値を該許容Duty値よりも高い値に設定された加速時用Duty値に補正するようにしたので、許容Duty値を用いて過負荷〜ロック時の電流値を抑えつつ、加速時のDuty値補正により加速に必要なトルクを確保することが可能となる。従って、減磁抑制によりマグネットやスイッチング素子のコスト低減やモータ重量の軽減を図りつつ、モータの加速性能の向上を図ることが可能となる。

本発明の他のモータ制御方法によれば、いわゆるＰＷＭ制御が実行されるモータにて、モータの許容電流量に基づいてモータロック時に印加可能なＰＷＭ Duty値を示す許容Duty値をモータが加速中の場合と減速中の場合とで異なる値に設定し、モータの回転数が所定値以下となったとき、モータの加減速状況に基づいて許容Duty値を適宜選択し、ＰＷＭ Duty値をこの選択した許容Duty値以下に抑制するようにしたので、モータ減速時や加速時にその状態に合った許容Duty値にてモータを駆動するでき、減速時用の許容Duty値を用いて過負荷〜ロック時の電流値を抑えつつ、加速時用の許容Duty値を用いて加速時に必要なトルクを確保することが可能となる。従って、減磁抑制によりマグネットやスイッチング素子のコスト低減やモータ重量の軽減を図りつつ、モータの加速性能の向上を図ることが可能となる。

本発明のモータ制御システムによれば、いわゆるＰＷＭ制御が実行されるモータの制御システムに、回転検出手段と、前記モータの許容電流量に基づいて設定されモータロック時に印加可能なＰＷＭ Duty値を示す許容Duty値を格納する記憶手段と、回転検出手段からの出力信号に基づいて許容Duty値を算出する許容Duty値算出手段と、回転検出手段からの出力信号に基づいてモータの加減速状況を検出するモータ駆動状態検出手段と、モータが加速中の場合、許容Duty値を補正する許容Duty値補正手段とを設けたので、モータが加速中の場合、許容Duty値補正手段にて許容Duty値を補正することができ、許容Duty値を用いて過負荷〜ロック時の電流値を抑えつつ、加速時に必要なトルクを確保することが可能となる。従って、減磁抑制によりマグネットやスイッチング素子のコスト低減やモータ重量の軽減を図りつつ、モータの加速性能の向上を図ることが可能となる。

本発明の一実施例であるモータ制御方法が適用されるモータ制御システムの構成を示すブロック図である。本発明の一実施例であるモータ制御方法の処理手順を示すフローチャートである。図２のステップＳ３におけるMax.Duty算出処理手順を示すフローチャートである。式２において、ａ＝124,ｂ＝4.7とした場合のＥとＤ０との関係を示すグラフ図である。減速時対応のMax.Duty値（減速時用Duty値）を示すマップである。減速時対応のMax.Duty値にＫｐ＝1.2を乗じた補正値（加速時用Duty値）を示すマップである。電流値と回転数からMax.Duty値を求める場合のモータ制御方法の処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１モータ
２バッテリ
３ＣＰＵ
４回転検出手段
５モータ駆動装置
６電圧センサ
７温度センサ
８ＲＯＭ
９制御マップ
１０Ｈブリッジ回路
１１制御Duty算出手段
１２ Max.Duty算出手段（許容Duty値算出手段）
１３モータ状態検出手段
１４ Max.Duty補正手段（許容Duty値補正手段）
１５ Duty値出力手段
Ｄ０許容Duty値
Ｋｆ周波数調整係数
Ｋｐ加速補正係数
Ｅ電源電圧
ａ固定Duty値
ｂ Duty特性係数
ｃ制限開始周波数
ｄロック判断周波数
ｆモータ回転周波数

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例であるモータ制御方法が適用されるモータ制御システムの構成を示すブロック図である。図１のモータ１は、自動車のワイパシステムの駆動源として使用され、バッテリ２から電源が供給され、ＣＰＵ３によって駆動制御される。モータ１は、４個のＦＥＴを用いたＨブリッジ回路１０によって正逆転駆動される。モータ１には、ホールＩＣを用いた回転検出手段４が設けられており、回転検出手段４から出力されるパルス信号の周波数（モータ回転周波数）によってその速度（回転数）を検出できるようになっている。

ＣＰＵ３は、パルス信号から算出した回転数に基づき、モータ１をＰＩＤ制御する。モータ１に対しては、印加電圧のパルス幅のＯＮ／ＯＦＦ比率を変化させて駆動制御を行うＰＷＭ制御（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）が実行され、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てモータ１への供給電流量を制御する。ＰＷＭ制御に際し、ＣＰＵ３はパルス電圧のＯＮ期間の時比率(Duty)を設定し、モータ駆動装置５に制御信号を送出する。モータ駆動装置５は、この制御信号を受けて、設定されたDutyのパルス電圧をモータ１に印加し、これによりモータ１の回転数が適宜制御される。

バッテリ２には、電圧センサ６が接続されている。電圧センサ６は、モータ１に印加される電源電圧を検出し、その値をＣＰＵ３に送出する。また、モータ１の内部には、モータ内の温度、特に電機子巻線の温度を検知する温度センサ７が設けられている。温度センサ７もまたＣＰＵ３に接続されており、温度センサ７によって検出されたモータ１内の温度は、モータ温度情報としてＣＰＵ３に送られる。ＣＰＵ３は、この温度情報を用いてモータ１内の温度を常時モニタしている。ＣＰＵ３は、電源電圧やモータ回転周波数，モータ温度情報等に基づいて、モータロック時に電流値が所定値以上とならないようにモータ駆動装置５を制御する。この際、ＣＰＵ３は、ＲＯＭ（記憶手段）８内に格納された制御マップ９等を参照し、モータ１のＰＷＭ Dutyの最大値を制限し、モータ供給電流を抑制する。

ＣＰＵ３内には、制御Duty算出手段１１、Max.Duty算出手段（許容Duty値算出手段）１２、モータ状態検出手段１３、Max.Duty補正手段（許容Duty値補正手段）１４、Duty値出力手段１５が設けられている。制御Duty算出手段１１は、バッテリ電圧やモータ回転周波数、モータ温度情報等に基づいて、モータ１の現在の状態を検出し、その負荷状態に合った制御Duty値を算出する。モータ１は、通常時はこの制御Duty算出手段１１にて求めたDuty値によってＰＩＤ制御される。

このように、モータ１は、通常時はＰＩＤ制御による制御Duty値によって駆動制御されているが、当該システムでは、ロック電流による減磁防止のため、ロック時に印加可能なＰＷＭ Dutyの許容値（Max.Duty）が設定される。Max.Duty算出手段１２は、この許容Duty値を、バッテリ電圧やモータ回転周波数、モータ温度情報に基づいて設定する。許容Duty値はＲＯＭ８内に制御マップ９として格納されており、Max.Duty算出手段１２は、各検出値に基づき制御マップ９を参照して許容Duty値を算出する。

モータ状態検出手段１３は、モータ１の加減速状態を検出する。モータ状態検出手段１３には、回転検出手段４からモータ回転周波数が入力されており、そこでは、直前の検出値と現在の検出値とを比較して、モータの加減速状態を判断している。例えば、直前よりも現在の方が回転数が速い（回転周波数が高い）場合には、モータ状態検出手段１３は、モータ１は加速状態にあると判断する。

Max.Duty補正手段１４は、モータの加減速状態に合わせて、Max.Duty算出手段１２にて算出した許容Duty値を適宜補正する。前述のように、単純にDuty上限値を設定してモータ電流量を抑制するという制御方式では所望の加速性能が得られない。そこで、当該システムでは、回転数が増加するとその分、電流値が低下するというモータの特性を考慮して、モータ加速時には前述の許容Duty値をやや高めに補正する。Max.Duty補正手段１４では、モータ状態検出手段１３にてモータが加速状態と判断されると、制御マップ９の値に所定の係数を乗じて補正Duty値を作成する。

このようにして制御Duty算出手段１１にて算出された制御Duty値や、Max.Duty算出手段１２にて算出された許容Duty値、Max.Duty補正手段１４にて補正された補正Duty値は、Duty値出力手段１５から制御信号として送出される。この制御信号はモータ駆動装置５に送られ、ＣＰＵ３にて設定されたDuty値に従ってモータ１が駆動される。

図２は、本発明の一実施例であるモータ駆動制御の処理手順を示すフローチャートである。図２の制御は図１のシステムにて実行され、自動車のイグニッションキーがＯＮされると、図２の処理が開始される。

図２に示すように、ここではまず、ステップＳ１にてモータ回転周波数ｆが検出される。モータ回転周波数ｆとしては、回転検出手段４の出力パルス信号の周波数が使用される。出力パルス信号は、モータ１の回転に伴って出力され、これにより、現在のモータ１の回転数や回転状態を把握することができる。回転検出手段４では、モータ１回転当たり１２パルスが出力され、例えば、出力パルスが200Hzの場合、モータ回転数は約1000rpmとなる。出力パルスの周波数とモータ回転数とは１対１の関係にあるため、本実施例では、出力パルスの周波数をモータ回転数として捉え、モータ回転周波数ｆを直接使用してモータ１の駆動制御を行う。

次に、Ｓ１にて検出したモータ回転数に基づき、制御Duty算出手段１１にてＰＩＤ制御方式に基づき制御Duty値（Duty(1)）を算出する。Duty(1)を算出した後、ステップＳ３に進み、Max.Duty算出手段１２にてMax.Duty値を算出する。図３は、ステップＳ３におけるMax.Duty算出処理手順を示すフローチャートである。そこでは、まず、ＲＯＭ８からロック判断周波数ｄを取得する（ステップＳ１１）。ロック判断周波数ｄは、モータ回転周波数が何Hzとなったときに「ロック状態」と判断するかを決定する数値である。例えば、ロック判断周波数をｄ=300に設定すると、300Hzにてモータ１がロック状態と判断される。このｄの値は、モータ特性や負荷の程度・種類等によって0〜400程度の範囲で適宜設定される。

次に、ステップＳ１２にて電源電圧Ｅが検出される。電源電圧Ｅは、電圧センサ６によって検出され、バッテリ２によって現時点でモータ１に印加されている電圧が検出される。電源電圧が高ければ、その分、ある許容電流値に対応するモータDutyは小さくなる。このため、当該制御方法でもバッテリ２の電圧値を検出し、それを制御上のパラメータの一つとして用いている。なお、ロック判断周波数ｄや電源電圧Ｅは何れを先に設定・検出しても良く、上述の順序には限定されない。

前記ｄ,Ｅを検出等した後、ｄとｆを比較する。ｆがｄ以上の場合、すなわち、モータ回転周波数がロック判断周波数以上である場合には、モータ１のDutyの最大値(Max.Duty)を次式に基づいて算出した後、ステップＳ１５にてMax.Duty値を設定して当該ルーチンを抜ける。

Max.Duty ＝Ｄ０＊Ｋｆ（式１）

前式において、Ｄ０は許容Duty値、Ｋｆは周波数調整係数である。Ｄ０は、モータ１がロック状態（ｆ＝０）となったとき、マグネットの減磁やスイッチング素子の電流容量などの観点から、モータ１に印可可能なDuty値である。Ｄ０は電源電圧Ｅに依存する値であり、ＣＰＵ３は、ステップＳ１２にて取得した電源電圧Ｅをパラメータとして、次式によってＤ０を求める。

Ｄ０＝ａ−ｂＥ（式２）

式２のａ,ｂはモータ毎（あるいはモータ機種毎等）に予め設定される固定値であり、ａはロック時の許容電流量から求められる固定Duty値、ｂはモータ特性に応じて決まるDuty特性係数である。これらの値は、予めＲＯＭ８内に格納されている。図４は、式２において、ａ＝124,ｂ＝4.7とした場合のＥとＤ０との関係を示すグラフ図である。

固定Duty値ａは、ロック電流を何アンペアに固定したいかによって決まり、Ｅを変数とした一次関数で表現されるＤ０の切片値となる。ａの値は、許容電流量が大きければ大きくなり、許容電流量が小さければａの値は小さくなる。Duty特性係数ｂは、モータの巻線抵抗等に応じて、各モータの特性に基づいて決定され、Ｅを変数とした一次関数で表現されるＤ０の傾きとなる。前述のように、電源電圧Ｅが高いときは許容Duty値Ｄ０を低く抑える必要があり、ここではｂは正の値となり、Ｄ０を示すグラフは右下がりとなる。

このように、許容Duty値Ｄ０は、許容される最大ロック電流値に基づき、各モータの特性に応じて設定され、電源電圧Ｅの大小によって変化する。この場合、許容最大ロック電流値は、マグネットの減磁が許容範囲内に抑えられる値が設定され、ロックを検知した場合には、電源電圧Ｅに応じてDuty値を強制的にＤ０以下に抑制すれば、低温ロック時の過大電流が防止でき、マグネットの減磁は抑制される。

一方、このような制御形態では、過負荷によって徐々にモータ回転数が低減し、巻線電流値が増大している状態でも、モータが停止しない限りDuty値は強制設定されない。そこで、ステップＳ３の処理では、モータ回転周波数ｆに応じて許容Duty値を補正し、その時点でのモータ回転数で許されるDuty値を個々に設定し、モータの状態に合わせた過電流防止対策を実施している。そのためのＤ０調整用の係数が式１のＫｆである。

すなわち、周波数調整係数Ｋｆは、モータ回転周波数ｆに依存する係数であり、現在のモータ回転周波数ｆではMax.Duty値をいくつにすべきかを、Ｄ０に基づいて求めるための調整値である。従って、式１にて求められるMax.Duty値もまた許容Duty値の一種であり、ここでは、許容Duty値Ｄ０をモータ回転周波数に応じて補正した値を使用する。ＣＰＵ３は、先に取得したモータ回転周波数ｆとロック判断周波数ｄを用いて、次式によってＫｆを求める。

Ｋｆ＝１＋(ｆ−ｄ)／ｃ（式３）

式３のｃは制限開始周波数であり、モータ回転周波数が何Hzとなった時点からDuty値の制限を開始するかを定める固定値であって、予めＲＯＭ８内に格納されている。ｃの値としては、例えば、ロック判断周波数をｄ=300とした場合、それに対応してc=420(Hz)が設定される。また、ｆ−ｄは、モータ回転周波数ｆがロック判断周波数ｄに達したとき０となり、このときＫｆ＝１となる。この際、許容Duty値Ｄ０は×１、すなわち、Ｄ０そのものとなり、ｆがｄに達すると、ｆ＝０とならなくともMax.Duty値がＤ０となる。

図５は、ａ＝124,ｂ＝4.7,ｃ＝420,ｄ＝300とした場合のMax.Duty値（減速時用Duty値）を示す制御マップ９の一例であり、ＲＯＭ８内に格納されている。ここでは、ｄは300（ｆ＝300Hzでロックと判断）となっており、モータが減速し周波数が300Hzとなったとき、図４のような設定のＤ０が適用される。つまり、式１は、図５のマップでは、Max.Duty ＝Ｄ０＊(１＋(ｆ−300)／420)：（式４）で表され、ｆ＝300HzではMax.Duty＝Ｄ０となる。なお、例えば、ｄ＝400と設定すると、ｆ＝400のときＤ０が適用されるように図５のテーブルが読み替えられる。

Ｄ０は、電源電圧Ｅに応じて図４に示した値を取り、例えば、電源電圧Ｅが13.5Ｖを超え14.0Ｖ以下の場合には、Ｄ０＝58％となる。すなわち、図５において、Ｅ＝14.0(V)以下，周波数300(Hz)以下の場合の値は58％となる。これは、Ｅが13.5Ｖ超14.0Ｖ以下の際にモータ１がロックした場合は、Dutyの最大値を58％に絞ることを意味している。

また、図５に示すように、電源電圧が前記同様13.5Ｖ〜14.0Ｖの場合、ｆ＝400HzではMax.Duty＝72％、ｆ＝500HzではMax.Duty＝86％などとDuty値が制限される。ｆ＝600Hzでは、Max.Dutyの計算値が100%を超え、この場合はDuty値100％が可能であるため、Duty制限は行われない。また、図５の網掛け部のようにMax.Dutyの計算値が100％以上の場合については、計算値に関わらずMax.Duty＝100(％)となる。

このように、式１に基づいてMax.Duty値の制限を行うと、モータ１の回転数が低下するのに伴い、Duty最大値が徐々に制限される。そして、モータロック時には、Duty最大値は、マグネットの減磁やスイッチング素子の電流容量を考慮した値であるＤ０に抑制される。一方、ステップＳ１３にて、モータ回転周波数ｆがロック判断周波数ｄ未満の場合には、ステップＳ１６に進む。この場合は、既にモータ１はロック状態にあると判断されるので、Max.Duty値は前述のＤ０に設定され、ステップＳ１５に進み、ルーチンを抜ける。これにより、モータ１が始動直後からロック状態となっても、Max.Duty値はＤ０に抑えられる。

このようにステップＳ３にてMax.Duty値を算出した後、ステップＳ４に進み、モータ状態検出手段１３にてモータの駆動状態が検出される。ここでは、回転数の変化からモータの加減速状態を判定し、当該処理の一つ前の処理（前回処理）におけるモータ回転数（ｆ）と最新（今回処理）のモータ回転数とが比較される。前回処理時の回転数が今回以上の場合には、モータ１は同回転数か減速状態にあると判断され、ステップＳ５に進み、ステップＳ３にて算出したMax.Duty値をそのまま使用し、ステップＳ７に進む。これに対し、前回処理時の回転数が今回よりも小さい場合には、モータ１は加速状態にあると判断され、ステップＳ６に進み、Max.Duty補正手段１４にてステップＳ３にて算出したMax.Duty値に加速補正係数Ｋｐが乗じられる。

ステップＳ６では、例えば、Max.Duty値にＫｐ＝1.2が乗じられ、その値は通常制御時の1.2倍に高められる。図６は、減速時対応のMax.Duty値（図５）に1.2を乗じた補正値（加速時用Duty値）を示すマップである。ＲＯＭ８内にはこのような加速時対応の補正マップが予め格納されており、ステップＳ６では、それを参照してMax.Duty値を補正する。図６のマップでは、例えば、13.5Ｖ〜14.0Ｖの場合、ｆ＝300Hz以下ではMax.Duty＝70％、ｆ＝400HzではMax.Duty＝86％などとDuty値が制限される。ｆ＝500Hz以上では、Max.Duty値は100%となる。この場合、加速により回転数が増大すれば、電流値は相対的に減少するため、許容Duty値をその減少分だけ高く設定しても、マグネット減磁などの不都合は生じない。

このように当該制御方法では、モータ加速時には、減速時に比してMax.Duty値が高く設定される。前述のように、図５のような減速時対応マップによる制御では、やや負荷が高く回転数が減少している状態で加速を行いたい場合には、必要以上にDuty値が抑制され、所望の加速特性が得られなかった。これに対し、本発明による制御方法では、モータの加減速状態を検出し、加速時にはMax.Duty値を高めに補正するので、過負荷〜ロック時の電流値を抑えつつ、加速時に必要なトルクを確保できる。このため、減磁抑制によりマグネットやスイッチング素子のコスト低減やモータ重量の軽減を図りつつ、加速性能の向上を図ることが可能となる。

ステップＳ５,６にてMax.Duty値を設定・補正した後、ステップＳ７に進み、ステップＳ２にて求めた制御Duty値（Duty(1)）と、Max.Duty値とを比較する。Duty(1)がMax.Duty値以下の場合には、Duty値を抑制する必要はなく、ステップＳ８に進みそのままDuty(1)を出力Duty値に設定し、ステップＳ１０にてその値をDuty値出力手段１５からモータ駆動装置５に出力してルーチンを抜ける。これに対し、Duty(1)がMax.Duty値を超えている場合には、このDuty(1)をそのまま出力すると、電流値が過剰となり減磁が生じるおそれがある。このため、ステップＳ９に進み、Max.Duty値を出力Duty値として設定し、Duty値を抑制する。その後、ステップＳ１０に進み、Max.Duty値を出力しルーチンを抜ける。そして、減速時にはPWM Dutyが一定（Max.Duty値）に保持され、その状態が所定時間経過するとモータの出力が停止される。これにより、モータロック時の過剰電流が抑えられ、マグネットの減磁防止が図られる。一方、加速時には、Max.Duty値が高めに補正され、加速性能向上が図られる。

本発明は前記実施例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、前述の実施例では、Max.Duty値を式１を用いて算出する制御形態を示したが、Max.Duty値の算出方法はこれには限定されず、例えば、電流値と回転数からMax.Duty値を求めても良い。図７は、その場合の処理手順を示すフローチャートである。ここでは、図２のステップＳ３の処理に代えて、ステップＳ３１,３３にて検出した回転数と電流値を用いて、ステップＳ３４にてMax.Duty値を算出している。その他の処理は図２と同様である。なお、電流値の検出方法は、電流センサやシャント抵抗、回転数とDutyの関係等、種々の方法にて検出可能である。

また、前述の実施例では、ＲＯＭ８内に減速時用Duty値と加速時用Duty値の両マップを格納し、加減速状況に応じてそれら適宜参照する制御形態を示したが、ＲＯＭ８内には減速時用Duty値のマップのみを格納し、加速時にはその値にＫｐを乗じるようにしても良い。勿論、減速時用Duty値もマップではなく、式１を用いてその場で演算するようにしても良い。さらに、モータ温度を考慮し、温度センサ７から得たモータ温度情報に基づいてMax.Duty値を補正しても良く、例えば、Ｄ１＝100−(100−Max.Duty)＊Ｔ（Ｔ：温度）のような形でMax.Duty値を補正し、これにＫｐを乗じて加速時のMax.Duty値としても良い。

加えて、前述の実施例では、本発明を自動車のワイパシステム用モータに適用した例を示したが、本発明の適用対象はこれには限定されず、窓やドアを駆動するモータ、或いは他の車載モータや、寒冷地にて使用されるポンプ等に使用されるモータなど、種々のモータに適用可能である。また、モータ１として、駆動回路１０によって正逆転駆動されるものを示したが、一方向にのみ回転するモータの制御に本発明を適用することも可能である。なお、前述実施例にて挙げた数値や図４,６のマップなどはあくまでも一例であり、本発明がこれらの数値に限定されないことは言うまでもない。

Claims

ON期間とOFF期間を備えたパルス状の波形を有する電圧を印加し、前記電圧のON/OFF比率を変化させることにより印加電圧を実効的に変化させるモータの制御方法であって、
前記モータの許容電流量に基づいて、前記モータがロック状態となったときに前記モータに印加可能な前記電圧のON期間時比率を示す許容Duty値を設定し、
前記モータの回転数が所定値以下となったとき、前記印加電圧のON期間時比率を前記許容Duty値以下に抑制する一方、
前記モータが加速中の場合には、前記許容Duty値を該許容Duty値よりも高い値に設定された加速時用Duty値に補正することを特徴とするモータ制御方法。
ON期間とOFF期間を備えたパルス状の波形を有する電圧を印加し、前記電圧のON/OFF比率を変化させることにより印加電圧を実効的に変化させるモータの制御方法であって、
前記モータの許容電流量に基づいて、前記モータがロック状態となったときに前記モータに印加可能な前記電圧のON期間時比率を示す許容Duty値を、前記モータが加速中の場合と減速中の場合とで異なる値に設定し、
前記モータの回転数が所定値以下となったとき、前記モータの加減速状況に基づいて前記許容Duty値を適宜選択し、前記印加電圧のON期間時比率を選択した前記許容Duty値以下に抑制することを特徴とするモータ制御方法。
請求項２記載のモータ制御方法において、前記モータが加速中の場合の前記許容Duty値は、前記モータが減速中の場合の前記許容Duty値よりも高い値が設定されることを特徴とするモータ制御方法。
ON期間とOFF期間を備えたパルス状の波形を有する電圧を印加し、前記電圧のON/OFF比率を変化させることにより印加電圧を実効的に変化させてモータの駆動制御を行うモータ制御システムであって、
モータの回転に伴って信号を出力する回転検出手段と、
前記モータの許容電流量に基づいて設定され前記モータがロック状態となったときに前記モータに印加可能な前記電圧のON期間時比率を示す許容Duty値を格納する記憶手段と、
前記回転検出手段から出力される信号に基づいて前記許容Duty値を算出する許容Duty値算出手段と、
前記回転検出手段から出力される信号に基づいて前記モータの加減速状況を検出するモータ駆動状態検出手段と、
前記モータ駆動状態検出手段にて前記モータが加速中と検出された場合、前記許容Duty値を補正する許容Duty値補正手段とを有することを特徴とするモータ制御システム。
請求項５記載のモータ制御システムにおいて、前記許容Duty値補正手段は、前記モータが加速中の場合、前記許容Duty値に対して所定の補正係数を乗じ、前記許容Duty値をより高い値に補正することを特徴とするモータ制御システム。
請求項５記載のモータ制御システムにおいて、前記記憶手段は、前記モータが加速中の場合に使用する加速時用Duty値と、前記モータが減速中に使用する減速時用Duty値とを備え、前記許容Duty値補正手段は、前記モータが加速中の場合、前記加速時用Duty値を用いて前記許容Duty値を補正することを特徴とするモータ制御システム。