JP5710321B2 - リプル抽出装置、制御装置、車両用シート及びリプル抽出方法 - Google Patents

Description

本発明は、リプル抽出装置、車両用シート及びリプル抽出方法に関する。

車両用シート、電動ドアミラー、パワーウィンドウ等には可動部が設けられ、可動部がモータによって駆動される。可動部の位置や速度を制御装置によって正確に制御するためには、動作中のモータの回転位置を検出する必要がある。モータの回転位置を検出するべく、センサが用いられる。つまり、センサ（例えば、ホール素子、エンコーダ、リードスイッチセンサ）がモータ等に設けられ、動作中のモータの回転に同期した信号がセンサによって出力され、センサの出力信号が検出回路（例えば、コンパレータやＡＤ変換器）を介して制御装置に入力される。

ところが、センサを用いると、コストアップの要因になってしまう。そこで、センサを用いずに、モータの電流信号を利用して、モータの後段回路によってモータの回転位置を検出する技術が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。モータが動作している際には、モータの電流信号には直流成分、低周波成分及び高周波ノイズ等が含まれており、更に、モータの回転に同期した脈動（以下、リプル（ripple）という。）成分も含まれている。特許文献１、特許文献２に記載の技術では、モータの電流信号を後段回路によって処理することによってリプル成分を抽出する。具体的には、後段回路のフィルタによってモータの電流信号のうち直流成分、低周波成分及び高周波ノイズを除去し、リプル成分を通過させる。モータの電流信号の各成分の周波数が環境変化によって変動するため、後段回路のフィルタには、カットオフ周波数を可変することができるスイッチト・キャパシタ・フィルタを用いる。具体的には、スイッチト・キャパシタ・フィルタを通過した信号が演算回路にフィードバックされ、演算回路がフィードバック信号からカットオフ周波数を演算して、スイッチト・キャパシタ・フィルタのカットオフ周波数を設定する。

特開２００３−９５８５号公報 特開２００８−２８３７６２号公報

ところが、スイッチト・キャパシタ・フィルタは高価である。
また、従来の技術では、フィードバック制御によってスイッチト・キャパシタ・フィルタのカットオフ周波数が設定されるから、モータの電流信号の各成分の周波数が過渡的に又は急激に変化すると、カットオフ周波数の設定が遅れてしまい、リプル成分を正確に検出できない虞がある。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、モータの電流信号の各成分の周波数が環境変化によって変動したものとしても、カットオフ周波数可変型のフィルタを用いずに、モータの電流信号に含まれるリプル成分を正確に検出できるようにすることである。

以上の課題を解決するための請求項１に係る発明は、駆動されることによって電流信号に周期的なリプルを発生させる直流モータの電流信号に含まれるリプル成分を抽出するリプル抽出装置であって、前記直流モータの電流信号を電圧信号に変換する電流電圧変換器と、前記電流電圧変換器によって変換された電圧信号を濾波することによって、前記電流電圧変換器によって変換された電圧信号のうちリプル成分を減衰させるフィルタと、前記電流電圧変換器によって変換された電圧信号と、前記フィルタの出力信号との差分を取る差動増幅器と、を備えるリプル抽出装置である。

請求項２に係る発明は、前記フィルタは、前記電流電圧変換器によって変換された電圧信号に含まれる成分の周波数が低いほど減衰率がより低くなるように、前記電流電圧変換器によって変換された電圧信号を減衰させるローパスフィルタである、請求項１に記載のリプル抽出装置である。

請求項３に係る発明は、前記フィルタのカットオフ周波数が前記リプル成分の周波数よりも低く設定された、請求項２に記載のリプル抽出装置である。

請求項４に係る発明は、前記フィルタは、前記電流電圧変換器によって変換された電圧信号に含まれる成分の周波数が低いほど減衰率がより高くなるように、前記電流電圧変換器によって変換された電圧信号を減衰させるハイパスフィルタである、請求項１に記載のリプル抽出装置である。

請求項５に係る発明は、前記フィルタのカットオフ周波数が前記リプル成分の周波数よりも高く設定された、請求項４に記載のリプル抽出装置である。

請求項６に係る発明は、前記フィルタは、低カットオフ周波数を下回る低周波域において前記電流電圧変換器によって変換された電圧信号に含まれる成分の周波数が低いほど減衰率がより高くなるように、前記電流電圧変換器によって変換された電圧信号を減衰させ、前記低カットオフ周波数よりも高い高カットオフ周波数を超える高周波域において前記電流電圧変換器によって変換された電圧信号に含まれる成分の周波数が低いほど減衰率がより低くなるように、前記電流電圧変換器によって変換された電圧信号を減衰させ、前記低カットオフ周波数と前記高カットオフ周波数の間の周波数帯域において前記電流電圧変換器によって変換された電圧信号を通過させるバンドパスフィルタである、請求項１に記載のリプル抽出装置である。

請求項７に係る発明は、前記フィルタの前記低カットオフ周波数が前記リプル成分の周波数よりも高く設定された、請求項６に記載のリプル抽出装置である。

請求項８に係る発明は、前記フィルタの前記高カットオフ周波数が前記リプル成分の周波数よりも低く設定された、請求項６に記載のリプル抽出装置である。

請求項９に係る発明は、前記フィルタが一又は複数の抵抗器及びキャパシタからなるフィルタである、請求項１から８の何れか一項に記載のリプル抽出装置である。
請求項１０に係る発明は、請求項１から９の何れか一項に記載のリプル抽出装置と、前記リプル抽出装置によって抽出されたリプル成分の立ち上がり回数を計数することによって前記モータの回転数を求めるコンピュータと、を備える制御装置である。

請求項１１に係る発明は、可動部を有するシート本体と、請求項１から９の何れか一項に記載のリプル抽出装置と、前記直流モータと、を備え、前記可動部が前記直流モータによって駆動される、車両用シートである。

請求項１２に係る発明は、駆動されることによって電流信号に周期的なリプルを発生させる直流モータの電流信号に含まれるリプル成分を抽出するリプル抽出方法であって、前記直流モータの電流信号を電圧信号に変換し、前記変換された電圧信号を濾波することによって、前記変換された電圧信号のうちリプル成分を減衰させ、前記変換された電圧信号と、前記濾波された電圧信号との差分を取る、リプル抽出方法である。

請求項１，２，１２に係る発明によれば、電流電圧変換器によって変換された電圧信号がフィルタによって濾波される際には、リプル成分が減衰される。電流電圧変換器の電圧信号とフィルタの出力信号との差分が差動増幅器によって得られるから、その差分はリプル成分となる。モータの電流信号の各成分の周波数が環境変化によって変動しても、得られたリプル成分が電流電圧変換器の電圧信号とフィルタの出力信号との差分であるから、モータの電流信号に含まれるリプル成分を高精度に検出することができる。
しかも、フィルタと差動増幅器を用いてリプル成分を抽出したため、フィルタにカットオフ周波数可変型フィルタを用いずとも済む。そのため、フィルタのコストを削減することができる。
このリプル抽出装置がフィードバック制御回路のような閉ループ回路でないから、モータの電流信号の各成分の周波数が過渡的に又は急激に変化したものとしても、リプル成分を正確に検出することができる。

請求項３，４に係る発明によれば、電流電圧変換器によって変換された電圧信号が、リプル成分とそのリプル成分よりも周波数が低い低周波成分とを重畳したものであれば、モータの電流信号の各成分の周波数が環境変化によって変化しても、リプル成分が差動増幅器による差分として正確に検出される。

請求項５，６に係る発明によれば、電流電圧変換器によって変換された電圧信号が、リプル成分とそのリプル成分よりも周波数が高い高周波成分とを重畳したものであれば、モータの電流信号の各成分の周波数が環境変化によって変化しても、リプル成分が差動増幅器による差分として正確に検出される。

請求項７，８に係る発明によれば、電流電圧変換器によって変換された電圧信号が、リプル成分とそのリプル成分よりも周波数が低い低周波成分とを重畳したものであれば、モータの電流信号の各成分の周波数が環境変化によって変化しても、リプル成分が差動増幅器による差分として正確に検出される。

請求項７，９に係る発明によれば、電流電圧変換器によって変換された電圧信号が、リプル成分とそのリプル成分よりも周波数が高い高周波成分とを重畳したものであれば、モータの電流信号の各成分の周波数が環境変化によって変化しても、リプル成分が差動増幅器による差分として正確に検出される。

請求項１０に係る発明によれば、フィルタが抵抗器とキャパシタからなるフィルタであるので、フィルタの構成がシンプルであり、フィルタのコストを低くすることができる。

請求項１１に係る発明によれば、モータの電流信号に含まれるリプル成分を高精度に検出することができるとともに、フィルタや車両用シートのコストを削減することができる。

本発明を適用した実施形態に係るモータ制御装置を示したブロック図である。 モータの電流信号の波形を示したタイミングチャートである。 モータの電流信号の波形を示したタイミングチャートである。 電流電圧変換器、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタ、フィルタと差動増幅器、増幅器及び波形整形部の入力信号及び出力信号の波形を示した図である。 フィルタの周波数特性を示したグラフである。 フィルタと差動増幅器を示した回路図である。 フィルタと差動増幅器の入力信号及び出力信号の波形を示したタイミングチャートである。 車両用シートのシート本体を示した側面図である。 フィルタの周波数特性を示したグラフである。 フィルタの周波数特性を示したグラフである。

以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

図１は、モータ制御装置１のブロック図である。
モータ制御装置１は、モータ２、リプル抽出装置３、コンピュータ４、記憶部５及びモータドライバ６等を備える。

モータ２は、直流モータである。電流がモータ２に流れると、モータ２が回転するとともに、モータ２が周期的なリプル（ripple）を電流に発生させる。モータ２の電流信号について図２及び図３を参照して説明する。図２は、モータ２が駆動される際にモータ２に流れる電流のレベルの変化を示したチャートである。図３は、図２に示されたＡ部における時間及び電流のスケールを大きくして示したチャートである。

図２において、時刻Ｔ１はモータ２が起動したタイミングであり、時刻Ｔ２はモータ２が安定的に動作し始めるタイミングである。時刻Ｔ３は、モータ２によって駆動される可動部がストッパ等に当接して、モータ２の動力を可動部に伝える伝動機構が拘束され始めるタイミングである。時刻Ｔ４は、モータ２が停止するタイミングである。
図２及び図３に示すように、モータ２の電流信号は直流成分、リプル成分及び一又は複数の周波成分（交流成分）を含み、周波成分及びリプル成分が直流成分に重畳している。モータ２の電流信号のうち、電流のレベルが急激に変化した高周波成分はノイズである（例えば、符号ｎ参照）。なお、図３は、高周波ノイズ成分がないものとして図示されている。

時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの期間Ｐ１では、リプル成分ｒ１と、リプル成分ｒ１よりも周波数が低い低周波成分とが直流成分に重畳している。期間Ｐ１のうちモータ２の起動直後では、慣性力の影響により低周波成分の電流レベルが大きく、その後、低周波成分の電流レベルが時間の経過に伴って緩やかに減少する。また、モータ２の起動直後では、低周波成分よりも周波数が高いリプル成分ｒ１の振幅が大きく、その後、リプル成分ｒ１の周波数が時間の経過に伴って漸増するとともに、リプル成分ｒ１の振幅が時間の経過に伴って漸減する。
時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの期間Ｐ２では、リプル成分ｒ２と、リプル成分ｒ２よりも周波数が低い低周波成分とが直流成分に重畳し、直流成分がほぼ一定で安定し、低周波成分の周波数及び振幅が安定し、リプル成分ｒ２の周波数及び振幅が安定している。リプル成分ｒ２の周波数が低周波成分の周波数よりも高くなるのは、モータ２に内蔵された複数のコイルが巻き線抵抗に差を有するためである。
時刻Ｔ３から時刻Ｔ４までの期間Ｐ３では、モータの電流信号のうち低周波成分の周波数が低くなり、低周波成分の電流レベルが時間の経過とともに漸増する。期間Ｐ３では、モータの電流信号のうちリプル成分ｒ３の周波数が時間の経過に伴って漸減し、リプル成分ｒ３の振幅が時間の経過に伴って漸増する。

モータ２の電流信号のうち低周波成分及びリプル成分の周波数及び振幅は、様々な環境（例えば、モータ２に対する負荷、環境温度、モータ２の電源電圧等）の影響を受ける。そのため、環境が変化すれば、低周波成分及びリプル成分の周波数及び振幅が変化する。

リプル抽出装置３は、モータ２の電流信号からリプル成分を抽出して、リプル成分をパルス化し、リプル成分がパルス化されてなるパルス信号をコンピュータ４に出力する。リプル抽出装置３及びリプル抽出装置３を用いたリプル抽出方法について具体的に説明する。

図１に示すように、リプル抽出装置３は、電流電圧変換器１０、ハイパスフィルタ（High-pass Filter）２０、バンドパスフィルタ（Band-pass Filter）３０、フィルタ４０、差動増幅器５０、増幅器６０及び波形整形部７０を備える。図４は、電流電圧変換器１０、ハイパスフィルタ２０、バンドパスフィルタ３０、フィルタ４０と差動増幅器５０、増幅器６０及び波形整形部７０の入力信号及び出力信号を説明するための図である。図４において、電流電圧変換器１０、ハイパスフィルタ２０及びバンドパスフィルタ３０の入力信号と出力信号が示されている期間は、図２における時刻Ｔ１から期間Ｐ２の初期にかけてである。フィルタ４０と差動増幅器５０、増幅器６０及び波形整形部７０の入力信号及び出力信号が示されている期間は、図２における期間Ｐ２の一部である。

電流電圧変換器１０は、モータ２の電流信号を入力する。電流電圧変換器１０は、入力したモータ２の電流信号を電圧信号に変換する。具体的には、電流電圧変換器１０が抵抗器１１を有し、抵抗器１１がグランドとモータ２の間に接続され、モータ２の電流信号が抵抗器１１とモータ２の間における電圧信号に変換される。電流電圧変換器１０は、変換した電圧信号をハイパスフィルタ２０及びバンドパスフィルタ３０を介してフィルタ４０及び差動増幅器５０に出力する。なお、電流電圧変換器１０は、オペアンプを用いたもの（例えば、負帰還型電流電圧変換器）でもよい。

ハイパスフィルタ２０は、電流電圧変換器１０によって変換された電圧信号（電流電圧変換器１０の出力信号）を入力する。ハイパスフィルタ２０は、電流電圧変換器１０によって変換された電圧信号（電流電圧変換器１０の出力信号）のうち高周波成分を通過させ、低周波成分を減衰させる。つまり、ハイパスフィルタ２０は、電流電圧変換器１０によって変換された電圧信号のうち直流成分を除去する。ハイパスフィルタ２０は、バンドパスフィルタ３０を介して、低周波成分が減衰した信号をフィルタ４０及び差動増幅器５０に出力する。
ハイパスフィルタ２０は、オペアンプを用いたもの（例えば、負帰還型ハイパスフィルタ、正帰還型ハイパスフィルタ）又は抵抗器・キャパシタを用いたもの（例えば、ＣＲハイパスフィルタ）である。

バンドパスフィルタ３０は、電流電圧変換器１０によって変換された電圧信号をハイパスフィルタ２０を介して入力する。バンドパスフィルタ３０は、電流電圧変換器１０によって変換された電圧信号（ハイパスフィルタ２０の出力信号）のうち所定周波数帯域の成分を通過させ、その所定周波数帯域外の成分を減衰させる。つまり、バンドパスフィルタ３０は、電流電圧変換器１０によって変換された電圧信号（ハイパスフィルタ２０の出力信号）のうち高周波ノイズ成分を除去するとともに、ハイパスフィルタ２０によって除去しきれなかった低周波成分を除去する。バンドパスフィルタ３０は、所定周波数帯域外の成分を減衰させた信号をフィルタ４０及び差動増幅器５０に出力する。
バンドパスフィルタ３０は、オペアンプを用いたもの（例えば、多重負帰還型バンドパスフィルタ、多重正帰還型バンドパスフィルタ）又は抵抗器・キャパシタを用いたものである。

フィルタ４０は、電流電圧変換器１０によって変換された電圧信号をハイパスフィルタ２０及びバンドパスフィルタ３０を介して入力し、その信号を濾波する。フィルタ４０は、濾波した信号を差動増幅器５０に出力する。

図５は、フィルタ４０の周波数特性を示したグラフである。
図５に示すように、フィルタ４０は、バンドパスフィルタである。フィルタ４０は、電流電圧変換器１０によって変換された電圧信号（バンドパスフィルタ３０の出力信号）のうち、低カットオフ周波数ｆｃ１から高カットオフ周波数ｆｃ２までの間の中間周波数帯域の成分を通過させる。低カットオフ周波数ｆｃ１＜高カットオフ周波数ｆｃ２である。なお、カットオフ周波数とは、出力電力が入力電力の1/2となる周波数を指す。つまり、ゲインＧが−3dbとなる周波数がカットオフ周波数である。
また、フィルタ４０は、電流電圧変換器１０によって変換された電圧信号（バンドパスフィルタ３０の出力信号）のうち、低カットオフ周波数ｆｃ１を下回る低周波域の成分を減衰させる。具体的には、低カットオフ周波数ｆｃ１を下回る低周波域において、フィルタ４０は、電流電圧変換器１０によって変換された電圧信号（バンドパスフィルタ３０の出力信号）に含まれる成分の周波数が低いほど減衰率がより高くなるように、電流電圧変換器１０によって変換された電圧信号（バンドパスフィルタ３０の出力信号）の低周波域成分を減衰させる。
また、フィルタ４０は、電流電圧変換器１０によって変換された電圧信号（バンドパスフィルタ３０の出力信号）のうち、高カットオフ周波数ｆｃ２を超える高周波域の成分を減衰させる。具体的には、高カットオフ周波数ｆｃ２を超える高周波域において、フィルタ４０は、電流電圧変換器１０によって変換された電圧信号（バンドパスフィルタ３０の出力信号）に含まれる成分の周波数が低いほど減衰率がより低くなるように、電流電圧変換器１０によって変換された電圧信号（バンドパスフィルタ３０の出力信号）の高周波域成分を減衰させる。

図２及び図３に示したように、モータ２の電流信号は、リプル成分と、そのリプル成分よりも周波数が低い低周波成分とを重畳したものである。リプル成分の周波数は実験・測定等によって予め調べられ、フィルタ４０の回路設計において、温度変化によるリプル成分の周波数の変動も考慮しつつ、フィルタ４０の高カットオフ周波数ｆｃ２がリプル成分の周波数（例えば、常温時の周波数）よりも低く設定されている。従って、フィルタ４０は、電流電圧変換器１０によって変換された電圧信号（バンドパスフィルタ３０の出力信号）のうちリプル成分を低周波成分（低周波成分はリプル成分よりも周波数が低い。）よりも高い減衰率で減衰させる。つまり、フィルタ４０は、リプル成分を低周波成分よりも効率的に除去する。従って、フィルタ４０は、リプル成分を除去した信号を差動増幅器５０に出力する。

差動増幅器５０は、電流電圧変換器１０によって変換された電圧信号をハイパスフィルタ２０及びバンドパスフィルタ３０を介して入力するとともに、フィルタ４０の出力信号を入力する。差動増幅器５０は、入力したフィルタ４０の出力信号と、電流電圧変換器１０によって変換された電圧信号（バンドパスフィルタ３０の出力信号）の差分を取って、その差分を増幅する。差動増幅器５０は、その差分を表す差分信号を増幅器６０に出力する。

図６は、フィルタ４０と差動増幅器５０の一例を示した回路図である。図７（ａ）は図６に示されたＡ部における電圧信号の波形を示したタイミングチャートであり、図７（ｂ）は図６に示されたＢ部における電圧信号の波形を示したタイミングチャートであり、図７（ｃ）は図６に示されたＣ部における電圧信号の波形を示したタイミングチャートである。

図６に示すように、フィルタ４０は、ハイパスフィルタ４１、ローパスフィルタ４２及びハイパスフィルタ４３を有する。バンドパスフィルタ３０の出力がハイパスフィルタ４１の入力に接続され、ハイパスフィルタ４１の出力がローパスフィルタ４２の入力に接続され、ローパスフィルタ４２の出力がハイパスフィルタ４３の出力に接続される。

ハイパスフィルタ４１は、二次のＣＲハイパスフィルタである。つまり、ハイパスフィルタ４１は、キャパシタ４１ａ、抵抗器４１ｂ、キャパシタ４１ｃ及び抵抗器４１ｄを有する。なお、ハイパスフィルタ４１が一つのキャパシタ及び抵抗器からなる一次のＣＲハイパスフィルタであってもよい。また、ハイパスフィルタ４１が三次以上のＣＲハイパスフィルタでもよい。
ローパスフィルタ４２は、二次のＲＣローパスフィルタである。つまり、ローパスフィルタ４２は、抵抗器４２ａ、キャパシタ４２ｂ、抵抗器４２ｃ及びキャパシタ４２ｄを有する。なお、ローパスフィルタ４２が一つの抵抗器及びキャパシタからなる一次のＲＣローパスフィルタであってもよい。また、ローパスフィルタ４２が三次以上のＲＣローパスフィルタでもよい。
ハイパスフィルタ４３は、キャパシタ４３ａからなる。

差動増幅器５０は抵抗器５１，５２、オペアンプ５３、カップリングコンデンサ５４及びバイアス回路５５等を有する。オペアンプ５３の出力端子が抵抗器５２を介してオペアンプ５３の反転入力端子に接続され、負帰還がオペアンプ５３にかけられている。フィルタ４０の出力信号（ハイパスフィルタ４３の出力信号）が抵抗器５１を介してオペアンプ５３の反転入力端子に入力され、バンドパスフィルタ３０の出力信号がカップリングコンデンサ５４及びバイアス回路５５を介してオペアンプ５３の非反転入力端子に入力される。カップリングコンデンサ５４は、バンドパスフィルタ３０の出力信号の直流成分を除去する。バイアス回路５５は、電源電圧とグランドの間に直列された抵抗器５６，５７を有する。バイアス回路５５は、カップリングコンデンサ５４によって直流成分を除去されたバンドパスフィルタ３０の出力信号にバイアス電圧をかけて、バンドパスフィルタ３０の出力信号の基準レベルを引き上げる。なお、カップリングコンデンサ５４及びバイアス回路５５を省略してもよい。

差動増幅器５０によって出力された差分信号は、電流電圧変換器１０によって変換された電圧信号のうちリプル成分である。差動増幅器５０によって出力された差分信号が、バンドパスフィルタ３０の出力信号とフィルタ４０の出力信号との差分を表すからこそ、モータ２の電流信号の各成分の周波数が環境変化によって変化しても、モータ２の電流信号に含まれるリプルを高精度に検出することができる。

図１、図６に示すように、増幅器６０は、差動増幅器５０によって出力された差分信号（オペアンプ５３の出力信号）を入力する。増幅器６０は、差動増幅器５０によって出力された差分信号を増幅して、それを波形整形部７０に出力する。増幅器６０は、例えば負帰還型増幅器である。

波形整形部７０は、差動増幅器５０によって出力された差分信号（オペアンプ５３の出力信号）を増幅器６０を介して入力する。波形整形部７０は、差動増幅器５０によって出力された差分信号（増幅器６０の出力信号）の波形を矩形波に整形する。具体的には、波形整形部７０がコンパレータを有し、該コンパレータが、差動増幅器５０によって出力された差分信号（増幅器６０の出力信号）を基準電圧と比較することによって、差動増幅器５０によって出力された差分信号（増幅器６０の出力信号）をパルス信号に変換する。波形整形部７０は、矩形波に整形されたパルス信号をコンピュータ４に出力する。

コンピュータ４は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等を有する。ＲＯＭには、コンピュータ４によって読み取り可能なプログラムが格納されている。ＲＡＭは、コンピュータ４に作業領域を提供する。コンピュータ４は、ＲＯＭに格納されたプログラムを読み込んでそのプログラムに従った処理を行ったり、そのプログラムによって各種機能を実現したりする。例えば、コンピュータ４は、プログラムによって以下のような手段として機能する。

コンピュータ４は、回転向きに関する指令及び起動指令をモータドライバ６に出す起動手段として機能する。コンピュータ４は、波形整形部７０の出力信号を入力する入力手段として機能する。コンピュータ４は、波形整形部７０の出力信号のパルス数を計数するカウンタとして機能する。コンピュータ４は、波形整形部７０の出力信号のパルス間の時間を計測することによってモータ２の回転速度（単位時間当たりの回転数）を算出する速度算出手段として機能する。コンピュータ４は、カウンタにより計数したパルス数に基づきモータ２の回転量（モータ２によって駆動される可動部の移動量や位置に相当する）を算出する回転量算出手段として機能する。コンピュータ４は、計数したパルス数、算出した回転速度又は算出した回転量等に基づいて設定速度を算出し、その設定速度の指令をモータドライバ６に出す速度設定手段として機能する。コンピュータ４は、計数したパルス数、算出した回転速度又は算出した回転量等に基づいて停止タイミングを決定し、その停止タイミングで停止指令をモータドライバ６に出す停止手段として機能する。コンピュータ４は、計数したパルス数、算出した回転速度、算出した回転量、設定速度及び停止タイミング等をＲＡＭに一時記憶したり、記憶部５に記録したりする記録手段として機能する。

記憶部５は、不揮発性メモリ、ハードディスクといった読み書き可能な記憶媒体である。

モータドライバ６は、コンピュータ４からの指令に従ってモータ２を駆動する。つまり、モータドライバ６は、コンピュータ４から起動指令及び回転向き指令を受けたら、モータ２をその回転向きに起動させる。モータドライバ６は、コンピュータ４から受けた設定速度指令に従ってその設定速度でモータ２を駆動する。モータドライバ６は、コンピュータ４から停止指令を受けたら、モータ２を停止する。

図１に示されたモータ制御装置１は、車両用シートに用いられる。その車両用シートは、図１に示されたモータ制御装置１と、図７に示されたシート本体９０を備え、シート本体９０の可動部がモータ２によって駆動される。なお、シート本体９０の可動部の数とモータ２の数が同数であることが好ましく、モータ２の数が複数である場合、モータドライバ６及びリプル抽出装置３がモータ２ごとに設けられ、コンピュータ４及び記憶部５が全てのモータ２に共通している。

シート本体９０について具体的に説明する。シート本体９０はレール９１、シートボトム９２、バックレスト９３、ヘッドレスト９４、アームレスト９５及びレッグレスト９６等を備える。

シートボトム９２がレール９１の上に搭載され、シートボトム９２がレール９１よって前後方向に移動可能に設けられており、モータ２がシートボトム９２を前後方向に駆動する。シートボトム９２の前部が昇降可能に設けられ、別のモータ２がシートボトム９２の前部を上下方向に駆動する。シートボトム９２の後部が昇降可能に設けられ、別のモータ２がシートボトム９２の後部を上下方向に駆動する。バックレスト９３がリクライニング機構によってシートボトム９２の後端部に回転可能に連結され、別のモータ２がバックレスト９３をシートボトム９２に対して起伏させる。ヘッドレスト９４がバックレスト９３の上端部に昇降可能・回転可能に連結され、別のモータ２がヘッドレスト９４を上下方向に駆動し、更に別のモータ２がヘッドレスト９４を前後に起伏させる。アームレスト９５がバックレスト９３の側面に回転可能に連結され、別のモータ２がアームレスト９５を水平状態から垂直状態に及びその逆に駆動する。レッグレスト９６がシートボトム９２の前端部に回転可能に連結され、別のモータ２がレッグレスト９６を跳ね上げ状態から垂下状態又はその逆に駆動する。

以上のようなリプル抽出装置３、モータ制御装置１及び車両用シートは次のような効果を生じる。
(1) フィルタ４０の回路設計においてフィルタ４０の高カットオフ周波数ｆｃ２がリプル成分の周波数よりも低く設定されているから、フィルタ４０によってリプル成分を除去することができる。
(2) 差動増幅器５０が、バンドパスフィルタ３０の出力信号（電流電圧変換器１０によって変換された電圧信号のうち直流成分及び高周波ノイズ成分等が除去されたもの）と、フィルタ４０の出力信号（電流電圧変換器１０によって変換された電圧信号のうち直流成分、高周波ノイズ成分及びリプル成分等が除去されたもの）の差分を取って、それを差分信号として出力する。そのため、差動増幅器５０の出力信号は、電流電圧変換器１０によって変換された電圧信号のうちリプル成分である。差動増幅器５０の出力信号が差分信号であるからこそ、モータ２の電流信号の各成分の周波数が環境変化によって変動しても、リプル成分が正確に抽出されて、モータ２の電流信号中のリプルを高精度に検出することができる。
(3) 図５に示す周波数特性のうち、高カットオフ周波数ｆｃ２よりも高い領域の傾斜部分を利用したからこそ、リプル成分の周波数が温度変化により変動したものとしても、差動増幅器５０の出力信号がリプル成分として正確に抽出される。
(4) フィルタ４０の周波数特性を利用して、フィルタ４０と差動増幅器５０によってリプル成分を抽出したから、フィルタ４０にカットオフ周波数可変型フィルタを用いなくても済む。そのため、フィルタ４０のコストを削減することができる。
(5) リプル抽出装置３がフィードバック制御回路のような閉ループ回路でないから、モータ２の電流信号の各成分の周波数が過渡的に又は急激に変化したものとしても、リプルを正確に検出することができる。
(6) フィルタ４０が抵抗器４１ｂ，４１ｄ，４１ａ，４１ｃ及びキャパシタ４１ａ，４１ｃ，４１ｂ，４１ｄ，４３ａからなるフィルタであるから、フィルタ４０の構成がシンプルであり、フィルタ４０のコストアップを抑えることができる。
(7) フィルタ４０の周波数特性を利用して、フィルタ４０と差動増幅器５０によってリプル成分を抽出したから、ハイパスフィルタ２０やバンドパスフィルタ３０にカットオフ周波数可変型フィルタを用いなくても済む。そのため、ハイパスフィルタ２０やバンドパスフィルタ３０のコストアップを抑えることができる。
(8) 電流電圧変換器１０によって変換された電圧信号のうち直流成分がハイパスフィルタ２０によって除去されるから、そのハイパスフィルタ２０の後段のバンドパスフィルタ３０、フィルタ４０及び差動増幅器５０の処理が正確に行われる。
(9) 電流電圧変換器１０によって変換された電圧信号のうち所定周波数帯域外の成分がバンドパスフィルタ３０によって減衰するから、そのバンドパスフィルタ３０の後段のフィルタ４０や差動増幅器５０の処理が正確に行われる。

〔変形例〕
なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。以下、変形例について説明する。以下に挙げる変形例は可能な限り組み合わせてもよい。

〔変形例１〕
フィルタ４０の回路設計において、温度変化によるリプル成分の周波数の変動も考慮しつつ、図５に示すフィルタ４０の低カットオフ周波数ｆｃ１がリプル成分の周波数（例えば、常温時の周波数）よりも高く設定されている。従って、フィルタ４０は、電流電圧変換器１０によって変換された電圧信号（バンドパスフィルタ３０の出力信号）のうちリプル成分を高周波成分（高周波成分はリプル成分よりも周波数が高い。）よりも高い減衰率で減衰させる。つまり、フィルタ４０は、リプル成分を高周波成分よりも効率的に除去する。従って、フィルタ４０は、リプル成分を除去した信号を差動増幅器５０に出力する。

この場合、モータ２の電流信号やフィルタ４０及び差動増幅器５０の入力信号は、リプル成分と、そのリプル成分よりも周波数が高い高周波成分とを重畳したものである。

〔変形例２〕
フィルタ４０がバンドパスフィルタではなく、図９に示すような周波数特性を有したローパスフィルタであってもよい。フィルタ４０は、電流電圧変換器１０によって変換された電圧信号（バンドパスフィルタ３０の出力信号）のうちカットオフ周波数ｆｃ３以下の成分を通過させ、カットオフ周波数ｆｃ３を超える成分を減衰させる。具体的には、カットオフ周波数ｆｃ３を超える高周波域において、フィルタ４０は、電流電圧変換器１０によって変換された電圧信号（バンドパスフィルタ３０の出力信号）に含まれる成分の周波数が低いほど減衰率がより低くなるように、電流電圧変換器１０によって変換された電圧信号（バンドパスフィルタ３０の出力信号）を減衰させる。

フィルタ４０の回路設計において、温度変化によるリプル成分の周波数の変動も考慮しつつ、図９に示すフィルタ４０のカットオフ周波数ｆｃ３がリプル成分の周波数（例えば、常温時の周波数）よりも低く設定されている。従って、フィルタ４０は、電流電圧変換器１０によって変換された電圧信号（バンドパスフィルタ３０の出力信号）のうちリプル成分を低周波成分（低周波成分はリプル成分よりも周波数が低い。）よりも高い減衰率で減衰させる。つまり、フィルタ４０は、リプル成分を低周波成分よりも効率的に除去する。従って、フィルタ４０は、リプル成分を除去した信号を差動増幅器５０に出力する。

この場合、モータ２の電流信号やフィルタ４０及び差動増幅器５０の入力信号は、リプル成分と、そのリプル成分よりも周波数が低い低周波成分とを重畳したものである。

フィルタ４０がローパスフィルタである場合、図６に示すハイパスフィルタ４１，４３が省略され、バンドパスフィルタ３０の出力がローパスフィルタ４２の入力に接続され、ローパスフィルタ４２の出力が抵抗器５１を介してオペアンプ５３の反転入力端子に接続される。

〔変形例３〕
フィルタ４０がバンドパスフィルタではなく、図１０に示すような周波数特性を有したハイパスフィルタであってもよい。フィルタ４０は、電流電圧変換器１０によって変換された電圧信号（バンドパスフィルタ３０の出力信号）のうちカットオフ周波数ｆｃ４以上の成分を通過させ、カットオフ周波数ｆｃ４を下回る成分を減衰させる。具体的には、カットオフ周波数ｆｃ４を下回る低周波域において、フィルタ４０は、電流電圧変換器１０によって変換された電圧信号（バンドパスフィルタ３０の出力信号）に含まれる成分の周波数が低いほど減衰率がより高くなるように、電流電圧変換器１０によって変換された電圧信号（バンドパスフィルタ３０の出力信号）を減衰させる。

フィルタ４０の回路設計において、温度変化によるリプル成分の周波数の変動も考慮しつつ、図１０に示すフィルタ４０のカットオフ周波数ｆｃ４がリプル成分の周波数（例えば、常温時の周波数）よりも高く設定されている。従って、フィルタ４０は、電流電圧変換器１０によって変換された電圧信号（バンドパスフィルタ３０の出力信号）のうちリプル成分を高周波成分（高周波成分はリプル成分よりも周波数が高い。）よりも高い減衰率で減衰させる。つまり、フィルタ４０は、リプル成分を高周波成分よりも効率的に除去する。従って、フィルタ４０は、リプル成分を除去した信号を差動増幅器５０に出力する。

フィルタ４０がハイパスフィルタである場合、図６に示すローパスフィルタ４２が省略され、バンドパスフィルタ３０の出力がハイパスフィルタ４１の入力に接続されている。

〔変形例４〕
フィルタ４０がバンドパスフィルタではなく、バンドストップフィルタであってもよい。

〔変形例５〕
ハイパスフィルタ２０とバンドパスフィルタ３０の一方又は両方を省略してもよい。ハイパスフィルタ２０を省略した場合には、電流電圧変換器１０の出力がバンドパスフィルタ３０の入力に接続される。バンドパスフィルタ３０を省略した場合には、ハイパスフィルタ２０の出力がフィルタ４０の入力及び差動増幅器５０の入力に接続される。ハイパスフィルタ２０とバンドパスフィルタ３０の両方が省略されている場合には、電流電圧変換器１０の出力がフィルタ４０の入力及び差動増幅器５０の入力に接続される。

〔変形例６〕
モータ制御装置１が電動ドアミラー装置に組み込まれ、電動ドアミラー装置の可動部（例えば、ドアに対してミラーハウジングの格納及び展開をする格納機構、ミラーハウジングに対してミラーを上下に振るチルト機構、ミラーハウジングに対してミラーを左右に振るパン機構）がモータ制御装置１のモータ２によって駆動されてもよい。モータ制御装置１がパワーウィンドウ装置に組み込まれ、パワーウィンドウ装置の可動部（例えば、ウィンドウレギュレター）がモータ２によって駆動されてもよい。

〔変形例７〕
フィルタ４０がオペアンプを用いたもの（例えば、負帰還型ローパスフィルタ、正帰還型ローパスフィルタ、多重負帰還型バンドパスフィルタ、多重正帰還型バンドパスフィルタ）でもよい。

〔変形例８〕
上述の実施の形態では、波形整形部７０が差動増幅器５０によって出力された差分信号をパルス信号に変換したから、波形整形部７０が１ビットのＡＤコンバータである。それに対して、波形整形部７０の分解能が２ビット以上であり、波形整形部７０が差動増幅器５０によって出力された差分信号をデジタル信号に変換してもよい。

２ モータ
３ リプル抽出装置
４ コンピュータ
１０ 電流電圧変換器
２０ ハイパスフィルタ
３０ バンドパスフィルタ
４０ フィルタ
５０ 差動増幅器
６０ 増幅器
７０ 波形整形部
９０ シート本体

Claims (12)

1. 駆動されることによって電流信号に周期的なリプルを発生させる直流モータの電流信号に含まれるリプル成分を抽出するリプル抽出装置であって、
   前記直流モータの電流信号を電圧信号に変換する電流電圧変換器と、
   前記電流電圧変換器によって変換された電圧信号を濾波することによって、前記電流電圧変換器によって変換された電圧信号のうちリプル成分を減衰させるフィルタと、
   前記電流電圧変換器によって変換された電圧信号と、前記フィルタの出力信号との差分を取る差動増幅器と、を備えるリプル抽出装置。
2. 前記フィルタは、前記電流電圧変換器によって変換された電圧信号に含まれる成分の周波数が低いほど減衰率がより低くなるように、前記電流電圧変換器によって変換された電圧信号を減衰させるローパスフィルタである、請求項１に記載のリプル抽出装置。
3. 前記フィルタのカットオフ周波数が前記リプル成分の周波数よりも低く設定された、請求項２に記載のリプル抽出装置。
4. 前記フィルタは、前記電流電圧変換器によって変換された電圧信号に含まれる成分の周波数が低いほど減衰率がより高くなるように、前記電流電圧変換器によって変換された電圧信号を減衰させるハイパスフィルタである、請求項１に記載のリプル抽出装置。
5. 前記フィルタのカットオフ周波数が前記リプル成分の周波数よりも高く設定された、請求項４に記載のリプル抽出装置。
6. 前記フィルタは、低カットオフ周波数を下回る低周波域において前記電流電圧変換器によって変換された電圧信号に含まれる成分の周波数が低いほど減衰率がより高くなるように、前記電流電圧変換器によって変換された電圧信号を減衰させ、前記低カットオフ周波数よりも高い高カットオフ周波数を超える高周波域において前記電流電圧変換器によって変換された電圧信号に含まれる成分の周波数が低いほど減衰率がより低くなるように、前記電流電圧変換器によって変換された電圧信号を減衰させ、前記低カットオフ周波数と前記高カットオフ周波数の間の周波数帯域において前記電流電圧変換器によって変換された電圧信号を通過させるバンドパスフィルタである、請求項１に記載のリプル抽出装置。
7. 前記フィルタの前記低カットオフ周波数が前記リプル成分の周波数よりも高く設定された、請求項６に記載のリプル抽出装置。
8. 前記フィルタの前記高カットオフ周波数が前記リプル成分の周波数よりも低く設定された、請求項６に記載のリプル抽出装置。
9. 前記フィルタが一又は複数の抵抗器及びキャパシタからなるフィルタである、請求項１から８の何れか一項に記載のリプル抽出装置。
10. 請求項１から９の何れか一項に記載のリプル抽出装置と、
    前記リプル抽出装置によって抽出されたリプル成分の立ち上がり回数を計数することによって前記モータの回転数を求めるコンピュータと、を備える制御装置。
11. 可動部を有するシート本体と、
    請求項１から９の何れか一項に記載のリプル抽出装置と、
    前記直流モータと、を備え、
    前記可動部が前記直流モータによって駆動される、車両用シート。
12. 駆動されることによって電流信号に周期的なリプルを発生させる直流モータの電流信号に含まれるリプル成分を抽出するリプル抽出方法であって、
    前記直流モータの電流信号を電圧信号に変換し、
    前記変換された電圧信号を濾波することによって、前記変換された電圧信号のうちリプル成分を減衰させ、
    前記変換された電圧信号と、前記濾波された電圧信号との差分を取る、リプル抽出方法。

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