JP5478535B2

JP5478535B2 - モータ制御装置

Info

Publication number: JP5478535B2
Application number: JP2011036236A
Authority: JP
Inventors: 正太郎大舘
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2011-02-22
Filing date: 2011-02-22
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2031-02-22
Also published as: JP2012175831A

Description

本発明は、選局したラジオの周波数に応じて、モータを制御するパルス信号の特性を変更するモータ制御装置に関する。

近年、通常走行時において、ラジオに対するノイズの影響を低減する、モータ制御装置の開発が進められている。例えば、ラジオノイズを除去するフィルタを備えたシートベルト制御装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１に示すシートベルト制御装置は、フィルタを介する系統と、フィルタを介さない系統とからなる２系統の電源ラインを設けている。車両衝突が予測される危険状態である場合にはフィルタを介さない系統を使用し、車両衝突が予測されない安全状態である場合にはフィルタを介する系統を使用するというものである。

しかしながら、上記構成では、２系統の電源ラインを設ける必要がある為、制御装置を構成する部品数が多くなり、製造コストが嵩んでしまう。更に、回路基板上のスペースには制約があるため、その構成は複雑にならざるを得ない。

特開２００８−６９９８公報

本発明は、ラジオノイズを確実に低減することができるとともに、モータの制御装置の製造コストを低減することができる技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、ラジオ受信機からラジオ局の周波数に関する情報を受けて、モータを駆動するパルス信号を制御する制御部を備えたモータ制御装置において、
前記モータは、乗員を拘束するためのベルトを巻回する、ベルトリールを駆動するモータであり、
前記制御部は、前記ベルトの装着状態を検知するベルト装着状態検知部から、ベルトの装着状態に関する情報を受けて、ベルト装着あり状態からベルト装着無し状態に切り替わったと判断し、且つ、前記パルス信号の第１の固定の周波数を整数倍した所定周波数が、前記ラジオ局の周波数を含む所定の周波数帯域内に含まれていると判断した場合には、前記パルス信号の周波数を所定の第２の固定の周波数に直接変更するとともに、前記パルス信号のデューティ比を一定に保つように、前記モータを制御して、前記ベルトを収納することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、前記制御部は、前記ベルト装着状態検知部から、前記ベルトの前記装着状態に関する情報を受けて、前記ベルト装着あり状態であると判断し、且つ、車両の走行状態を検知する走行状態検知部から、走行状態に関する情報を受けて、前記走行状態が緊急状態であると判断した場合には、前記パルス信号の前記第１の固定の周波数をそのまま一定に保つように、前記モータを制御することを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、乗員がシートベルトを取り外した場合には、ベルトを収納するように、速やかにモータを制御する。このとき、必要に応じて、ラジオノイズとなるパルス信号の周波数を変更することで、ラジオノイズを低減することができる。
また、請求項１に係る発明によれば、比較的簡単な構成とすることができるため、モータ制御装置の製造コストを低減することができる。

請求項２に係る発明によれば、車両が緊急状態である場合には、ラジオノイズが発生していたとしても、パルス信号の周波数をそのまま一定に保つ。即ち、パルス信号の周波数を変更しない。このため、緊急時におけるシートベルトの巻き取り動作を円滑に行うことができる。

本発明に係る第１実施例のモータ制御装置を示すブロック図である。パルス信号の周波数スペクトルを示すグラフである。パルス信号の制御を説明する第１説明図である。パルス信号の制御を説明する第２説明図である。本発明に係る第２実施例のモータ制御装置を示すブロック図である。本発明に係るモータ制御装置の第１フローチャートである。本発明に係るモータ制御装置の第２フローチャートである。パルス信号の制御を説明する第３説明図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

まず、実施例１に係るモータ制御装置を、図１に基づいて説明する。
図１に示すように、モータ制御装置１０は、乗員が選局したラジオ局の周波数を検知するとともに、モータ１１をパルス信号に基づいて制御する制御部１２を備える。

制御部１２は、選局しているラジオ局の周波数に関する情報（以下、ラジオ周波数信号Ｓ_Ｒという。）を、ラジオ受信機１３に要求すると、例えば、車内ネットワークの１つであるＣＡＮ１４を介してラジオ周波数信号Ｓ_Ｒを受信する。このラジオ周波数信号Ｓ_Ｒに基づいて、制御部１２は、選局しているラジオ局の周波数を判断することができる。

なお、ラジオ周波数信号Ｓ_Ｒは、選局しているラジオ局の周波数だけでなく、ラジオを選局しているか否かを示す情報を含む。例えば、ある特定のラジオ局を選局している場合には、そのラジオ局の周波数と、ラジオを選局していることを示す「１」というフラグ情報が含まれる。一方、ラジオを選局していない場合には、ラジオを選局していないことを示す「０」というフラグ情報のみが含まれるが、「ＮＵＬＬ」を示すラジオ局の周波数が含まれていても良い。

制御部１２は、ラジオ周波数信号Ｓ_Ｒに基づいて、モータ１１を制御するものであるが、制御部１２は、モータ１１の動作モードに応じて、出力電圧であるパルス信号のパルス幅や振幅、周波数を自由に変更することができ、ＰＷＭ（パルス幅変調）制御であれば、出力電圧のパルス幅のデューティ比（パルス幅／周期）を変更して、モータ１１をオンオフ制御することができる。また、ＰＡＭ（パルス振幅変調）制御であれば、出力電圧の値（パルス振幅）を変更して、モータ１１をオンオフ制御することができる。なお、設定するパルス信号のパルス幅、振幅及び周波数の値は、例えば、制御部１２内の内蔵ＲＡＭ等の記憶部（図示しない）に予め保存することができる（初期設定）。

受信したラジオ周波数信号Ｓ_Ｒのフラグ情報が「１」である場合には、制御部１２は、選局しているラジオ周波数と、予め設定されているパルス信号の周波数を比較検討する。そして、制御部１２は、パルス信号の周波数の整数倍である所定周波数が、ラジオ周波数を含む所定の周波数帯域内に含まれているか否かを判断する。

所定周波数がラジオ周波数を含む所定の周波数帯域内に含まれていると判断した場合には、パルス信号の周波数を変更するとともに、パルス信号のデューティ比を一定に保つように、モータを制御する。具体的な制御内容については、後述する。

このような構成によれば、モータの回転速度を一定にすることができるとともに、パルス信号によるラジオノイズの発生を低減することができる。また、モータ制御装置を少ない部品で、かつ比較的簡単な構成とすることができるため、モータ制御装置の製造コストを低減することができる。

次に、図２を参照しながら、モータを制御するパルス信号の波形（以下、パルス波という。）の高調波成分について説明する。ここで、ｎは整数であるとする。

図２に示す、パルス波の周波数スペクトルから明らかなように、パルス波は、正弦波と異なり、多くの高調波成分を含んでいる。例えば、基本周波数をｆ_１とするパルス波の場合には、ｎｆ_１、（ｎ＋１）ｆ_１、（ｎ＋２）ｆ_１、（ｎ＋３）ｆ_１で示される高調波成分を含む。この高調波成分は、ノイズとして他の周辺回路に悪影響を与える場合がある。

具体的には、例えばノイズの耐性が弱い、ＡＭラジオ放送を選局しているときに、基本周波数が数ｋＨｚのパルス信号によってモータを制御する場合を考える。このとき、パルス信号の高調波成分がラジオノイズとなって、雑音を発生させてしまう可能性がある。従って、雑音発生の原因となる高調波成分を考慮する必要がある。

高調波成分を考慮したパルス信号の制御を、図３及び図４を用いて説明する。
図３は、選局しているラジオ局のラジオ周波数と、モータを制御するパルス信号の高調波成分を比較したグラフである。ここで、ｎ及びｍは整数であるとする。

ラジオ周波数ｆ_０を１２４２ｋＨｚとし、帯域幅を８ｋＨｚとすると、ラジオ周波数ｆ_０を含む所定の周波数帯域は、例えば１２３８ｋＨｚ〜１２４６ｋＨｚで定められる。なお、帯域幅は、ラジオ受信機１３の受信感度に応じて、決定することができる。

ここで、予め設定されているパルス信号（以下、第１のパルス信号という。）Ｓ_１の基本周波数ｆ_１を、例えば２０ｋＨｚとする。このとき、高調波成分ｎｆ_１（６２×２０ｋＨｚ＝１２４０ｋＨｚ）は、一定の周波数帯域内（１２３８ｋＨｚ〜１２４６ｋＨｚ）に含まれる。ラジオの受信環境にもよるが、このように高調波が一定の周波数帯域内に含まれると、ラジオノイズとなって雑音を発生させてしまう場合がある。

そこで、第１のパルス信号Ｓ_１から、基本周波数ｆ_２（例えば、１３ｋＨｚ）からなるパルス信号（以下、第２のパルス信号という。）Ｓ_２に変更する。このとき、第２のパルス信号Ｓ_２の高調波成分である、ｍｆ_２（９６×１３ｋＨｚ＝１２４８ｋＨｚ）と、（ｍ−１）ｆ_２（９５×１３ｋＨｚ＝１２３５ｋＨｚ）はともに、所定の周波数帯域内（１２３８ｋＨｚ〜１２４６ｋＨｚ）に含まれない。この結果、高調波によるラジオノイズの発生を回避することができる。なお、基本周波数ｆ_２は、ラジオノイズが低減するように、予め、実験的に又は理論的に決定することができる。

更に、図４に示すように、パルス信号の基本周波数をｆ_１からｆ_２に変更しても、デューティ比Ｄ_１が一定となるように制御する。すなわち、第１のパルス信号Ｓ_１の周期をＴ_１（＝１／ｆ_１）、オン時間をＴ_ＯＮ、第２のパルス信号Ｓ_２の周期をＴ_２（＝１／ｆ_２）、オン時間をＴ’_ＯＮとすると、Ｄ１＝Ｔ_ＯＮ／Ｔ_１＝Ｔ’_ＯＮ／Ｔ_２を満たすように制御する。

デューティ比Ｄ_１が一定であれば、単位時間当たりのモータ電流は常に一定となるため、モータの回転速度が変化することはない。従って、例え周波数が変わったとしても、モータを安定して作動させることができる。なお、デューティ比は、モータの動作モードに基づき、変更することができる。

また、例えば、図５に示すように、モータ制御装置１０は、加速度検知部１６、衝突検知部１７、及びベルト装着状態検知部１９からの各信号に基づいて、モータ１１を制御するパルス信号の周波数を変更するか否かを判断することもできる。

ベルトリール１５は、ハウジング（図示しない）内に回転可能に支持されており、モータ１１の回転によって、巻回されたベルトを巻き取ることができるものである。
モータ１１は、ベルトリール１５を巻き取るモータとして説明するが、例えば、ハンドルを作動させるモータであっても良く、パワーウインドウを作動させるモータであっても良く、ワイパーを作動させるモータであっても良く、シートの移動を作動させるモータであっても良い。

加速度検知部１６及び衝突検知部１７はともに、車両の走行状態を検知するものなので、走行状態検知部１８の一種である。なお、走行状態検知部１８は、加速度検知部１６だけであっても良く、衝突検知部１７だけであっても良い。

加速度検知部１６は、車両に発生した前後方向の加速度及び横方向（車幅方向）の加速度を検知するものである。このような加速度検知部１６は、各方向の加速度信号Ｓ_Ａを送信する。

衝突検知部１７は、車両が他の物体に衝突する可能性を予知するものであり、例えば、車速センサとレーダとの組み合わせの構成からなる。このような衝突検知部１７は、衝突する可能性を予知したときに、衝突予知信号Ｓ_Ｃを送信する。

ベルト装着状態検知部１９は、乗員がシートベルトを装着しているか否かを検知するものである。このようなベルト装着状態検知部１９は、例えば、シートベルトに個別に対応するバックル内に備えられている。ベルト装着状態検知部１９は、乗員がシートベルトを装着したと検知したとき、又はシートベルトを取り外したと検知したときに、ベルト装着状態信号Ｓ_Ｂを送信する。

次に、制御部１２の制御フローを、図５を参照しながら、図６及び図７に基づいて説明する。
まず、図６を用いてシートベルトの取り外し動作（ここでは、便宜上「第１の動作モード」と呼ぶ）における制御を説明する。

ステップＳＴ０１において、制御部１２は、ベルト装着状態検知部１９から、ベルト装着状態信号Ｓ_Ｂを受信する。受信が完了するとステップＳＴ０２に進む。

ステップＳＴ０２において、制御部１２は、ベルト装着状態信号Ｓ_Ｂに基づいて、乗員がシートベルトを装着している否かを判断することができる。もしシートベルト装着あり状態からシートベルト装着無し状態に切り替わった（つまり、「第１の動作モード」）と判断した場合には、シートベルトの巻き取り動作を開始するために、ステップＳＴ０３に進む。

ステップＳＴ０３において、制御部１２は、ラジオ受信機１３に対してラジオ周波数に関する要求信号を送信した結果、その応答信号としてラジオ周波数信号Ｓ_Ｒを受信する。受信が完了すると、ステップＳＴ０４に進む。

ステップＳＴ０４において、制御部１２は、受信したラジオ周波数信号Ｓ_Ｒに基づいて、選局しているラジオ局の周波数ｆ_０を判断することができる。ここで、例えば基本周波数ｆ_１の高調波成分が、ラジオ局の周波数ｆ_０を含む所定の周波数帯域内に含まれているか否かと判断することができる。高調波成分が所定の周波数帯域内に含まれていると判断した場合にはステップＳＴ０５に進む。一方、高調波成分が所定の周波数帯域内に含まれていないと判断した場合にはステップＳＴ０６に進む。

ステップＳＴ０５において、制御部１２は、パルス信号のデューティ比Ｄ_１を一定にしたまま、パルス信号の高調波成分が所定の周波数帯域内に含まれないように、基本周波数をｆ_１からｆ_２に変更する。このように周波数を変更することでラジオノイズの発生を低減することができる。また、デューティ比を一定にすることでモータの回転速度を一定にすることができるため、例えばシートベルトの締め付けによる違和感を無くすことができる。

ステップＳＴ０６において、制御部１２は、パルス信号のデューティ比Ｄ_１を一定にするとともに、パルス信号の周波数ｆ_１も一定にする。このとき、パルス信号の高調波成分は所定の周波数帯域内に含まれていないため、周波数を変更する必要はない。

ステップＳＴ０７において、制御部１２は、ステップＳＴ０５又はステップＳＴ０６で決定したパルス信号をモータ１１に出力する。以上の制御によれば、ラジオノイズを発生させることも乗員に違和感を与えることもなく、円滑にシートベルトを取り外すことができる。

次に、図７を用いて緊急状態（ここでは、便宜上「第２の動作モード」と呼ぶ）における制御について説明する。
ステップＳＴ１１において、制御部１２は、加速度検知部１６から加速度信号Ｓ_Ａを受信する。なお、加速度信号Ｓ_Ａだけでなく、衝突検知部１７から衝突予知信号Ｓ_Ｃを受信しても良い。受信が完了したらステップＳＴ１２に進む。

ステップＳＴ１２において、制御部１２は、加速度信号Ｓ_Ａ（又は衝突予知信号Ｓ_Ｃ）に基づいて、例えば急ブレーキをかけた又は衝突の可能性がある等の緊急状態（つまり、「第２の動作モード」）であるか否かを判断することができる。「第２の動作モード」であると判断した場合には、ステップＳＴ１３に進む。

ステップＳＴ１３において、制御部１２は、パルス信号の基本周波数ｆ_１をそのまま一定に保つ。「第２の動作モード」であれば、仮にラジオノイズが発生していたとしても、急ブレーキ音等が発生するため、ラジオノイズを低減する必要はないからである。

ステップＳＴ１４において、制御部１２は、基本周波数ｆ_１のパルス信号Ｓ_１のまま、モータ１１に出力する。「第２の動作モード」であるときは、ラジオ周波数信号Ｓ_Ｒを受信し、このラジオ周波数信号Ｓ_Ｒに基づいて、選局しているラジオ局の周波数ｆ_０とパルス信号の基本周波数ｆ_１の高調波成分とを比較するというステップ（図６のＳＴ０３及びＳＴ０４に相当する。）が必要ない。このため、緊急時におけるシートベルトの巻き取り動作を円滑に行うことができる。

なお、上記実施例では、ラジオノイズの発生の有無を判断する際に、ラジオ周波数を含む所定の周波数帯域を基準として判断したが、例えば信号の利得を基準として判断しても差し支えない。

図８に示すように、ラジオノイズの基準である基準利得をＧ_０とする。ここで、パルス信号Ｓ_１でモータを制御すると、ラジオ周波数ｆ_０での第１のパルス信号Ｓ_１の利得Ｇ_１は基準利得Ｇ_０より大きいため（Ｇ_１＞Ｇ_０）、ラジオノイズが発生してしまう。一方、第２のパルス信号Ｓ_２でモータを制御すると、ラジオ周波数ｆ_０での第２のパルス信号Ｓ_２の利得Ｇ_２は基準利得Ｇ_０より小さいため（Ｇ_２＜Ｇ_０）、ラジオノイズが発生しない。この結果、モータを制御するパルス信号によるラジオノイズの発生を回避することができる。

本発明のモータ制御装置は、パルス信号の周波数を変更することによって、簡単な構成でありながら、ラジオノイズの発生を低減させるのに好適である。

１０…モータ制御装置、１１…モータ、１２…制御部、１３…ラジオ受信機、１５…ベルトリール、１８…走行状態検知部、１９…ベルト装着状態検知部。

Claims

ラジオ受信機からラジオ局の周波数に関する情報を受けて、モータを駆動するパルス信号を制御する制御部を備えたモータ制御装置において、
前記モータは、乗員を拘束するためのベルトを巻回する、ベルトリールを駆動するモータであり、
前記制御部は、前記ベルトの装着状態を検知するベルト装着状態検知部から、ベルトの装着状態に関する情報を受けて、ベルト装着あり状態からベルト装着無し状態に切り替わったと判断し、且つ、前記パルス信号の第１の固定の周波数を整数倍した所定周波数が、前記ラジオ局の周波数を含む所定の周波数帯域内に含まれていると判断した場合には、前記パルス信号の周波数を所定の第２の固定の周波数に直接変更するとともに、前記パルス信号のデューティ比を一定に保つように、前記モータを制御して、前記ベルトを収納することを特徴とするモータ制御装置。
前記制御部は、前記ベルト装着状態検知部から、前記ベルトの前記装着状態に関する情報を受けて、前記ベルト装着あり状態であると判断し、且つ、車両の走行状態を検知する走行状態検知部から、走行状態に関する情報を受けて、前記走行状態が緊急状態であると判断した場合には、前記パルス信号の前記第１の固定の周波数をそのまま一定に保つように、前記モータを制御することを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。