JP6109059B2 - Motor control circuit and motor control circuit short detection method - Google Patents
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Description
本発明は、モータ制御回路及びモータ制御回路のショート検出方法に関する。 The present invention relates to a motor control circuit and a motor control circuit short detection method.
アクティブフォースペダルは、アクセルペダルを戻す方向に力を発生させることで、ペダルの反力を強める動作を行う機能を有する。このアクティブフォースペダルによれば、アクセルペダルの反力をアクティブに制御することで、車の急発進、急加速の防止や、エコ運転の支援を図ることが可能である。このようなアクティブフォースペダルでは、アクセルペダルに対して反力を与えるモータが設けられ、このモータのトルクを制御することで、アクセルペダルの反力がアクティブに制御される。 The active force pedal has a function of performing an operation of increasing the reaction force of the pedal by generating a force in a direction to return the accelerator pedal. According to this active force pedal, it is possible to prevent sudden start and acceleration of the vehicle and to support eco-driving by actively controlling the reaction force of the accelerator pedal. In such an active force pedal, a motor that provides a reaction force to the accelerator pedal is provided, and the reaction force of the accelerator pedal is actively controlled by controlling the torque of the motor.
また、このようなアクティブフォースペダルに用いられるモータを制御するモータ制御回路としては、モータに流れる電流値が目標値となるように、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)等のスイッチング素子により、モータに供給する電源をPWM(Pulse Width Modulation)制御するものが用いられている。すなわち、このようなモータ制御回路では、各種の条件に応じてモータのトルクの目標値が決められ、このモータのトルクの目標値に対応する駆動電流が求められる。そして、目標となる駆動電流とモータを流れる電流とが比較され、この比較出力に応じて、スイッチング信号のデューティ比が制御される。このようなフィードバック制御により、モータが所望のトルクで駆動する。 In addition, as a motor control circuit for controlling a motor used in such an active force pedal, a switching element such as a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) is used so that a current value flowing through the motor becomes a target value. Therefore, a power supply for controlling the power supplied to the motor by PWM (Pulse Width Modulation) is used. That is, in such a motor control circuit, a target value of the motor torque is determined according to various conditions, and a driving current corresponding to the target value of the motor torque is obtained. Then, the target drive current and the current flowing through the motor are compared, and the duty ratio of the switching signal is controlled according to this comparison output. By such feedback control, the motor is driven with a desired torque.
また、特許文献1に示されるように、モータ制御回路では、電源端子からモータを経由して接地端子に流れる電源の経路中にシャント抵抗が設けられ、このシャント抵抗の両端電圧を検出してショート状態が判定される。つまり、モータの短絡が生じると、電源端子からモータを経由して接地端子に流れる電流が大電流となる。このことから、このシャント抵抗の両端電圧から、電源端子からモータを経由して接地端子に流れる経路の電流を検出し、この電流の検出値と所定の閾値とを比較し、この電流の検出値が所定の閾値を越えた場合に、ショートが発生したと判定する。この特許文献1では、半導体スイッチのオン抵抗をシャント抵抗として用いている。
Further, as disclosed in
しかしながら、モータへの電源経路中のシャント抵抗により検出された電流検出値と所定の閾値を比較することでショート状態を検出する構成では、モータがある程度の短絡抵抗をもつショート(例えばレアショート)を起こした場合、ショート状態を正確に検知することが難しい。 However, in the configuration in which the short-circuit state is detected by comparing the current detection value detected by the shunt resistance in the power supply path to the motor with a predetermined threshold value, the motor has a short circuit with a certain short-circuit resistance (for example, a rare short circuit). When it happens, it is difficult to accurately detect the short-circuit condition.
つまり、短絡抵抗が殆ど0Ωとなるような場合には、モータへの経路中の電流が大電流となり、シャント抵抗の両端電圧から検出された電流値が閾値を越え、ショート状態が検知される。そして、ショートが検知された場合には、モータの回転が停止され、回路保護が図られる。 That is, when the short-circuit resistance is almost 0Ω, the current in the path to the motor becomes a large current, the current value detected from the voltage across the shunt resistance exceeds the threshold value, and a short state is detected. When a short circuit is detected, the rotation of the motor is stopped and circuit protection is achieved.
しかしながら、ある程度の短絡抵抗があるようなショートが発生した場合、電流検出値が大きくなるため、上述のフィードバック制御により、デューティ比が下がるように、スイッチング信号のパルス幅が制御される。スイッチング信号のデューティ比が下げられると、モータへの経路を流れる電流が減少するため、検出電流値が下がり、この検出電流値が閾値を越えないような状態が続く場合がある。この場合、上述した技術では、ショート検出を行うことができない状態が続く可能性がある。ショートが検出できない状態が続くと、その制御を行っている間においても、モータに電流が流れ続けるため、モータに負担がかかってしまう。また、この場合、アクセルペダルを踏んだときの踏力が通常時とは異なるため、ユーザに違和感を与える。 However, when a short circuit having a certain short-circuit resistance occurs, the current detection value increases. Therefore, the pulse width of the switching signal is controlled so that the duty ratio is reduced by the feedback control described above. When the duty ratio of the switching signal is lowered, the current flowing through the path to the motor is reduced, so that the detected current value is lowered and a state where the detected current value does not exceed the threshold value may continue. In this case, there is a possibility that a state in which short detection cannot be performed continues with the technique described above. If a state in which a short circuit cannot be detected continues, a current continues to flow through the motor even during the control thereof, which places a burden on the motor. Also, in this case, the pedaling force when the accelerator pedal is depressed is different from the normal time, which gives the user a sense of discomfort.
上述の課題を鑑み、本発明は、ある程度の短絡抵抗があるようなショートが発生した場合でも、ショートの発生を確実に検知することができるモータ制御回路及びモータ制御回路のショート検出方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention provides a motor control circuit and a motor control circuit short detection method capable of reliably detecting the occurrence of a short even when a short circuit having a certain short circuit resistance occurs. For the purpose.
上述の課題を鑑み、本発明は、電源端子とモータとの間に設けられ第1のスイッチング素子と、接地端子と前記モータとの間に設けられた第2のスイッチング素子と、前記モータを流れる電流の検出値に応じて、前記第1及び前記第2のスイッチング素子をオン/オフ制御させるスイッチング信号のデューティ比を制御するモータ制御部と、前記電源端子と前記モータとの間の経路中を流れる電流の検出値が予め定められた第1の閾値より大きい場合に、過電流検出信号を出力すると判定するショート検出回路と、前記過電流検出信号を受信するとショート状態であると判定するショート判定部と、を備えるモータ制御回路であって、前記ショート判定部は、前記スイッチング信号のデューティ比が規定デューティ比よりも小さく、且つ、前記電源端子と前記モータとの間の経路中を流れる電流の検出値が前記第1の閾値よりも低い値に設定された第2の閾値より大きい場合にショートが発生していると判定することを特徴とする。 In view of the above-mentioned problems, the present invention flows through a first switching element provided between a power supply terminal and a motor, a second switching element provided between a ground terminal and the motor, and the motor. A motor control unit that controls a duty ratio of a switching signal that controls on / off of the first and second switching elements according to a detected value of the current, and a path between the power supply terminal and the motor. If the first larger threshold detection value reaches a predetermined current flowing determines the short detection circuit determines that you output an overcurrent detection signal, when receiving the overcurrent detection signal is short-circuited a motor control circuit comprising a short judging unit, wherein the short determination unit, the duty ratio of the switching signal is smaller than the prescribed duty ratio, and, prior to Determining that a short circuit has occurred when the detected value of the current flowing in the path between the power supply terminal and the motor is greater than a second threshold value set to a value lower than the first threshold value. Features.
また、本発明は、上述のモータ制御回路において、前記モータ制御部は、前記ショート判定部によってショートが発生していると判定されると、前記モータの動作を停止させることを特徴とする。 According to the present invention, in the motor control circuit described above, the motor control unit stops the operation of the motor when it is determined by the short determination unit that a short circuit has occurred.
また、本発明は、上述のモータ制御回路において、前記電源端子と前記モータとの間の経路中に設けられる第1のシャント抵抗と、前記第1のシャント抵抗と前記モータとの間に接続される第2のシャント抵抗とを有し、前記ショート判定部は、前記第1のシャント抵抗により検出された前記電源端子と前記モータとの間の経路中を流れる電流の検出値を用いて前記ショートが発生しているか否かの判定を行い、前記モータ制御部は、前記第2のシャント抵抗により検出された前記モータを流れる電流の検出値を用いて前記スイッチング信号のデューティ比を制御することを特徴とする。 In the motor control circuit described above, the present invention is connected to a first shunt resistor provided in a path between the power supply terminal and the motor, and between the first shunt resistor and the motor. And the short determination unit uses the detected value of the current flowing in the path between the power supply terminal and the motor detected by the first shunt resistor to detect the short circuit. The motor control unit controls the duty ratio of the switching signal using a detected value of the current flowing through the motor detected by the second shunt resistor. Features.
また、本発明は、上述のモータ制御回路において、前記第1のスイッチング素子のドレインと前記第2のスイッチング素子のドレインとの間に環流ダイオードが設けられることを特徴とする。 In the motor control circuit according to the present invention, a free-wheeling diode is provided between the drain of the first switching element and the drain of the second switching element .
また、本発明は、上述のモータ制御回路において、更に、前記スイッチング信号のデューティ比が前記規定デューティ比よりも小さく、且つ、前記電源端子と前記モータとの間の経路中を流れる電流の検出値が前記第2の閾値より大きくなる時間を計測するタイマ部を有し、前記ショート判定部は、前記スイッチング信号のデューティ比が前記規定デューティ比よりも小さく、且つ、前記電源端子と前記モータとの間の経路中を流れる電流の検出値が前記第2の閾値より大きくなる時間が予め定められた時間継続した場合に、前記ショートが発生したと判定することを特徴とする。 In the motor control circuit described above, the duty ratio of the switching signal is smaller than the specified duty ratio, and the detected value of the current flowing in the path between the power supply terminal and the motor is further provided. Has a timer unit that measures a time when the switching signal is greater than the second threshold , and the short determination unit has a duty ratio of the switching signal smaller than the specified duty ratio, and the power supply terminal and the motor when the detected value of the current flowing through the path between has duration magnitude Kunar time than the second threshold value is predetermined, and judging with the short circuit occurs.
また、本発明は、電源端子とモータとの間に設けられた第1のスイッチング素子と、接地端子と前記モータとの間に設けられた第2のスイッチング素子と、が設けられ、前記モータを流れる電流を検出し、前記モータを流れる電流の検出値に応じて、前記第1及び前記第2のスイッチング素子をオン/オフ制御させるスイッチング信号のデューティ比を制御するモータ制御回路のショート検出方法であって、前記電源端子と前記モータとの間の経路中を流れる電流を検出し、前記検出した前記電流の検出値が、予め設定された第1の閾値よりも大きい場合、又は前記スイッチング信号のデューティ比が規定デューティ比よりも小さく、且つ、前記電源端子と前記モータとの間の経路中を流れる電流の検出値が前記第1の閾値よりも低い値に設定された第2の閾値より大きい場合のいずれかの場合においてショートが発生していると判定することを特徴とする。
Further, the present invention includes a first switching element provided between the power supply terminal and the motor, a second switching element provided between the ground terminal motor, is provided before SL motor detecting a current flowing through, according to the detected value of the current flowing in the motor, the short detection of the motor control circuit for controlling the duty ratio of the first and the second switching signal to the switching element oN / oFF controlled A method of detecting a current flowing in a path between the power supply terminal and the motor, wherein the detected value of the detected current is greater than a preset first threshold, or the switching smaller than the duty ratio of the signal is defined duty ratio, and, set to a value lower than the detection value of the first threshold value of the current flowing through the path between the power supply terminal motor Shi Yoto to and determines that has occurred in the case of any of greater than a second threshold value that is.
本発明によれば、スイッチング信号のデューティ比が所定値以下で、且つ、電源とモータとの間の経路中を流れる電流の検出値が基準電流値以上であることを検出した場合にショートが発生したことを検知するようにした。これにより、ある程度の短絡抵抗があるショートが発生した場合にも、高い精度でショートの発生を検出できる。 According to the present invention, a short circuit occurs when it is detected that the duty ratio of the switching signal is equal to or less than a predetermined value and the detected value of the current flowing in the path between the power source and the motor is equal to or greater than the reference current value. Detected what happened. Thereby, even when a short circuit having a certain short circuit resistance occurs, the occurrence of the short circuit can be detected with high accuracy.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態に係るモータ制御回路1の構成を示すブロック図である。図1に示すように、本発明の第1の実施形態に係るモータ制御回路1は、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)11及び12と、抵抗13及び14と、ダイオード15と、制御回路30と、上段電流検出回路31と、ショート検出回路32と、下段電流検出回路33と、駆動回路35及び36とを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a
電源端子18とモータ端子16との間に、抵抗13、MOSFET11、抵抗14が直列に接続される。モータ端子17と接地端子19との間に、MOSFET12が接続される。電源端子18と接地端子19との間には、バッテリからの直流電源が供給される。MOSFET12のドレインにそのアノード、MOSFET11のドレインにそのカソードが接続されるように、MOSFET12のドレインとMOSFET11のドレインとの間に、ダイオード15が接続される。ダイオード15は、環流時や発電時において、抵抗14がモータ電流を検出するための閉回路を形成するためのものである。
A
MOSFET11及び12は、モータ10の駆動電源をPWM(Pulse Width Modulation)制御するスイッチング素子である。MOSFET11及び12のゲートには、制御回路30から駆動回路35及び36をそれぞれ介して、スイッチング信号が供給される。MOSFET11及び12は、このスイッチング信号により、オン/オフ制御される。なお、MOSFET11及び12と並列に接続されたダイオード21及び22は、逆流防止用のダイオードである。
The
抵抗13は、ショート検出用のシャント抵抗である。抵抗13の両端電圧が上段電流検出回路31に供給される。上段電流検出回路31により、電源端子18と接地端子19との間の経路に流れる電流値が検出される。上段電流検出回路31の出力がショート検出回路32に供給されると共に、制御回路30のAD(Analog to Digital)入力ポートに供給される。なお、抵抗41及びコンデンサ42は、上段電流検出回路31からの電流検出値を平均化する積分回路を構成する。ショート検出回路32は、上段電流検出回路31からの電流検出値と第1の閾値Vr1とを比較してショート検出を行う。ショート検出回路32の出力が制御回路30に供給される。
The
抵抗14は、モータトルクのフィードバック制御を行うためのモータ電流検出用のシャント抵抗である。抵抗14の両端電圧が下段電流検出回路33に供給される。下段電流検出回路33は、モータ10に流れる電流を検出する。下段電流検出回路33からの電流検出値は、制御回路30のAD入力ポートに供給される。なお、抵抗43及びコンデンサ44は、下段電流検出回路33からの電流検出値を平均化する積分回路を構成する。
The
上述のように、本発明の第1の実施形態に係るモータ制御回路1では、電源端子18と接地端子19との間の経路中に、抵抗13と抵抗14との2つのシャント抵抗が設けられている。抵抗13及び上段電流検出回路31は、ショート検出を行うために、電源端子18と接地端子19との間の経路に流れる電流値を検出している。抵抗14及び下段電流検出回路33は、モータ10のトルクを目標値に設定するために、モータ10を流れる電流を検出している。
As described above, in the
まず、本発明の第1の実施形態に係るモータ制御回路1におけるトルク制御について、図2の機能ブロック図を参照しながら説明する。
First, torque control in the
図2は、図1に示した本発明の第1の実施形態に係るモータ制御回路1から、その動作説明に必要な部分を、機能ブロック図として示したものである。すなわち、図2では、図1に示したモータ制御回路1の構成中、抵抗41及びコンデンサ42、抵抗43及びコンデンサ44等、動作の説明に不要な部分は削除してある。また、MOSFET11及び12は、その動作に基づいて、スイッチ回路として示してある。また、制御回路30については、その動作に基づいて、機能ブロックで示してある。
FIG. 2 is a functional block diagram showing parts necessary for the explanation of the operation from the
本発明の第1の実施形態に係るモータ制御回路1は、例えば、アクティブフォースペダルにおいて、ペダルに反力を与えるためのモータ10の制御に用いられる。制御回路30には、CPU(Central Processing Unit)、メモリ、AD(Analog to Digital)コンバータ、DA(Digital to Analog)コンバータ等が収められており、制御回路30は、プログラムに従って、各種の制御を行う。図2に示すように、制御回路30をその機能に基づいてブロック化すると、モータ制御部51と、ショート判定部52と、AD変換部53及び54とで表すことができる。
The
目標トルク値Saは、車両の上位制御回路(図示せず)から取得され、モータ制御部51に送られる。モータ制御部51は、上位制御回路から得られた目標トルク値Saを基に、モータ10に対する駆動電流の目標値を算出する。
The target torque value Sa is acquired from an upper control circuit (not shown) of the vehicle and is sent to the
前述したように、モータ10に流れる電流は、抵抗14の両端電圧から、下段電流検出回路33で検出される。この下段電流検出回路33の電流検出値Sbは、AD変換部53でディジタル化され、モータ制御部51に送られる。
As described above, the current flowing through the
モータ制御部51は、下段電流検出回路33からの電流検出値Sbと、目標トルク値Saを基に設定された駆動電流の目標値とを比較し、この比較出力に基づいて、スイッチング信号のパルス幅(デューティ比)を制御する。このスイッチング信号Sc1及びSc2は、駆動回路35及び36を介して、MOSFET11及び12のゲートに供給される。これにより、モータ10に流れる電流値が所望の電流となるようなフィードバック制御が行われ、モータ10を目標とするトルクで回転させることができる。
The
すなわち、下段電流検出回路33からの電流検出値Sbが目標値より小さい場合には、モータ制御部51は、スイッチング信号のデューティ比が大きくなるように、スイッチング信号のパルス幅を制御する。これにより、モータ10を流れる電流が増加し、モータ10のトルクが上げられる。これに対して、下段電流検出回路33からの電流検出値Sbが目標値より大きい場合には、モータ制御部51は、スイッチング信号のデューティ比が小さくなるように、スイッチング信号のパルス幅を制御する。これにより、モータ10を流れる電流が減少し、モータ10のトルクが下げられる。このようなフィードバック制御により、目標とするトルクでモータ10を回転させることができる。
That is, when the current detection value Sb from the lower-stage
次に、本発明の第1の実施形態に係るモータ制御回路1におけるショート検出制御について、図2の機能ブロック図を参照しながら説明する。
Next, short detection control in the
図2において、モータ10に短絡が生じると、モータ10の端子間の抵抗が小さくなり、電源端子18から接地端子19への経路中に過電流が流れる。これにより、上段電流検出回路31からの検出電流値が大きくなる。
In FIG. 2, when a short circuit occurs in the
前述したように、ショート検出回路32は、上段電流検出回路31からの電流検出値と第1の閾値Vr1とを比較して、ショート検出を行っている。モータ端子16とモータ端子17とが接触した場合のように、モータ端子間の抵抗が殆ど0Ωとなるような場合には、電源端子18と接地端子19との間の経路を流れる電流が大電流となり、上段電流検出回路31からの電流検出値は、第1の閾値Vr1より大きくなる。また、モータ端子16が地絡になるような場合にも、電源端子18と接地端子19との間の経路を流れる電流が大電流となり、上段電流検出回路31からの電流検出値は、第1の閾値Vr1より大きくなる。上段電流検出回路31からの検出電流値が第1の閾値Vr1より大きくなると、ショート検出回路32から、過電流検出信号Sdが出力される。
As described above, the
ショート検出回路32からの過電流検出信号Sdは、ショート判定部52に送られる。ショート判定部52は、ショート検出回路32からの過電流検出信号Sdを受信すると、ショート状態であると判定し、モータ制御部51にショート検出信号Seを送信する。モータ制御部51は、ショート判定部52からのショート検出信号Seを受信すると、駆動回路35及び36を操作し、モータ10の動作を停止させる。
The overcurrent detection signal Sd from the
このように、短絡抵抗が殆ど0Ωとなるような場合には、上段電流検出回路31からの検出電流値が第1の閾値Vr1を越える。このため、ショート検出回路32から過電流検出信号Sdが出力され、これにより、ショート状態が検知される。
Thus, when the short-circuit resistance is almost 0Ω, the detected current value from the upper stage
しかしながら、モータ10がレアショートを起こした場合のように、ある程度の短絡抵抗があるときには、ショート検出回路32でショートによる過電流が検知できない状態になることがあり得る。なお、レアショートとは、巻線の絶縁被膜が溶けて巻線同士がショートしているような状態である。
However, when there is a certain amount of short-circuit resistance as in the case where the
つまり、レアショートを起こした場合のように、モータ端子16とモータ端子17との間にある程度の短絡抵抗があるようなショートが発生した場合、下段電流検出回路33の電流検出値が大きくなる。このため、駆動電流の目標値に対して、下段電流検出回路33の電流検出値が大きくなり、モータ制御部51は、デューティ比が下がるように、スイッチング信号のパルス幅の制御を行う。スイッチング信号のデューティ比が下げられると、電源端子18から接地端子19への経路を流れる電流が減少する。このため、上段電流検出回路31からの検出電流値が下がり、上段電流検出回路31からの検出電流値が第1の閾値Vr1を越えることがなくなる。したがって、ショート検出回路32でショートが検出できない状態が続くことになる。
That is, when a short circuit having a certain amount of short circuit resistance occurs between the
このことについて、図3のグラフを用いて更に説明する。図3は、スイッチング信号のデューティ比と、上段電流検出回路31からの電流検出値との関係を示すグラフであり、横軸はスイッチング信号のデューティ比を示し、縦軸は上段電流検出回路31からの検出電流値を示す。また、図3において、曲線A1は電流値が最大となる条件での特性であり、曲線A2は標準値での特性であり、曲線A3は電流値が最小となる条件での特性である。ショート検出回路32の第1の閾値Vr1は、例えば8Aに設定される。短絡抵抗が殆ど0Ωなら、ショート発生時の上段電流検出回路31からの検出電流値は第1の閾値Vr1(例えば8A)を越えるため、ショート検出回路32により、ショートの発生が検知できる。
This will be further described with reference to the graph of FIG. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the duty ratio of the switching signal and the current detection value from the upper stage
ところが、レアショート発生時のように、ある程度の短絡抵抗があると、ショート発生時の上段電流検出回路31からの検出電流値が第1の閾値Vr1を越えないことがある。この場合、駆動電流の目標値に対して下段電流検出回路33の電流検出値が大きくなるため、パルス幅がフィードバック制御され、スイッチング信号のデューティ比が例えば40%以下となる。スイッチング信号のデューティ比が下げられると、電源端子18から接地端子19への経路を流れる電流が減少する。このため、上段電流検出回路31からの検出電流値は、第1の閾値Vr1(例えば8A)を越えなくなり、ショート検出回路32では、ショートの発生が検知できない状態が続くことになる。
However, if there is a certain amount of short-circuit resistance, such as when a rare short occurs, the detected current value from the upper stage
このように、ある程度の短絡抵抗がある場合には、スイッチング信号のデューティ比が下げられ、電源端子18から接地端子19への経路を流れる電流が減少するため、ショート検出回路32ではショートの発生が検知できなくなる。
In this way, when there is a certain short-circuit resistance, the duty ratio of the switching signal is lowered, and the current flowing through the path from the
そこで、本発明の第1の実施形態では、スイッチング信号のデューティ比が規定デューティ比(以下、所定値ともいう)以下で、且つ、上段電流検出回路31の電流検出値が基準電流値(以下、第2の閾値ともいう)以上の場合には、ショートが発生したと判定するようにしている。つまり、レアショート発生時のように、ある程度の短絡抵抗がある場合には、上述のようなフィードバック制御により、スイッチング信号のデューティ比は下げられる。通常の状態なら、スイッチング信号のデューティ比を下げることにより、図3に示した特性に従って、上段電流検出回路31の電流検出値は所定値以下まで下がっていくが、レアショート発生時のような場合には、スイッチング信号のデューティ比を下げても、上段電流検出回路31の電流検出値は所定値以下まで下がらない。したがって、スイッチング信号のデューティ比が所定値(例えば40%)以下で、且つ、上段電流検出回路31の電流検出値が第2の閾値Vr2(例えば5A)以上の場合には、ショートが発生したと判定できる。
Therefore, in the first embodiment of the present invention, the duty ratio of the switching signal is equal to or less than a specified duty ratio (hereinafter also referred to as a predetermined value), and the current detection value of the upper stage
ここで、第2の閾値Vr2は、図3のグラフを基に設定できる。すなわち、第2の閾値Vr2は、ショート検出回路32で検出できない過電流を検出するものであるから、第1の閾値Vr1(例えば8A)より低い値となる。また、第2の閾値Vr2は、デューティ比が所定値以下での正常時の上段電流検出回路31の電流検出値より大きい値にする必要がある。デューティ比が40%以下での正常時の検出電流値の最大値は、図3のグラフから、2.5A程度である。このことから、この例では、第2の閾値Vr2を、例えば、5Aに設定している。
Here, the second threshold value Vr2 can be set based on the graph of FIG. That is, since the second threshold value Vr2 detects an overcurrent that cannot be detected by the
図2において、上段電流検出回路31の電流検出値Sfは、AD変換部54でディジタル化され、ショート判定部52に供給される。また、ショート判定部52には、モータ制御部51から、スイッチング信号のデューティ比信号Sgが供給される。ショート判定部52は、スイッチング信号のデューティ比が所定値(例えば40%)以下で、且つ、電流検出値が第2の閾値Vr2(例えば5A)以上の場合には、ショート状態であると判定し、モータ制御部51にショート検出信号Seを送信する。モータ制御部51は、ショート判定部52からのショート検出信号Seを受信すると、駆動回路35及び36を操作し、モータ10の動作を停止させる。
In FIG. 2, the current detection value Sf of the upper stage
図4は、本発明の第1の実施形態に係るモータ制御回路1におけるショート検出処理を示すフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing a short detection process in the
図4において、ショート判定部52は、ショート検出回路32からの過電流検出信号Sdを受信したか否かを判定し(ステップS1)、過電流検出信号Sdを受信した場合には(ステップS1:Yes)、ショート状態であると判定し、モータ制御部51にショート検出信号Seを送信し(ステップS2)、モータ制御部51は、モータ10の動作を停止させる(ステップS3)。
In FIG. 4, the
過電流検出信号Sdを受信しない場合には(ステップS1:No)、ショート判定部52は、モータ制御部51からのデューティ比信号Sgを基に、スイッチング信号のデューティ比が所定値以下か否かを判定し(ステップS4)、デューティ比が所定値以下の場合には(ステップS4:Yes)、上段電流検出回路31からの電流検出値Sfが第2の閾値Vr2以上か否かを判定する(ステップS5)。スイッチング信号のデューティ比が所定値以下ではない(ステップS4;No)、又は、電流検出値が第2の閾値Vr2以上ではない(ステップS5:No)場合には、ショート判定部52は、ショートは発生していないと判定し、処理をステップS1にリターンする。
When the overcurrent detection signal Sd is not received (step S1: No), the
ステップS4で、スイッチング信号のデューティ比が所定値以下であると判定され(ステップS4:Yes)、且つ、ステップS4で、上段電流検出回路31からの電流検出値が第2の閾値Vr2以上であると判定された場合(ステップS5:Yes)、ショート判定部52は、ショート状態であると判定し、モータ制御部51にショート検出信号Seを送信し(ステップS2)、モータ制御部51は、モータ10の動作を停止させる(ステップS3)。
In step S4, it is determined that the duty ratio of the switching signal is equal to or less than a predetermined value (step S4: Yes), and in step S4, the current detection value from the upper stage
以上説明したように、本発明の第1の実施形態では、スイッチング信号のデューティ比が所定値以下で、且つ、上段電流検出回路31の検出電流値が第2の閾値Vr2以上であることを検出して、ショートの発生を検知している。これにより、レアショート発生時のように、ある程度の短絡抵抗がある場合でも、ショート発生を検知することができる。また、本発明の第1の実施形態に係るモータ制御回路1では、モータの回転を検出するような回路を設けることなく、レアショート発生時のように、ある程度の短絡抵抗があるようなショートの状態を検出できる。また、本発明の第1の実施形態では、スイッチング信号のデューティ比が所定値以下か否かの判定や、上段電流検出回路31の検出電流値が第2の閾値Vr2を越えたか否かの判定を制御回路30のソフトウェアで行っているため、閾値を最適化することが容易である。
As described above, in the first embodiment of the present invention, it is detected that the duty ratio of the switching signal is not more than a predetermined value and the detected current value of the upper stage
また、本発明の第1の実施形態に係るモータ制御回路1では、電源端子18と接地端子19との間の経路中に、抵抗13と抵抗14との2つのシャント抵抗を設け、ショート検出を行うための電流検出とモータのトルク制御を行うための電流検出とを別々に行っている。このため、上段電流検出回路31での電流検出値のダイナミックレンジと、下段電流検出回路33での電流検出値のダイナミックレンジとを、それぞれ、最適に設定できる。この場合、下段電流検出回路33では、正常の電流値の範囲内で電流値検出を行うように設定できるため、モータ電流を正確に検出してモータのトルク制御を行うことができる。更に、本発明の第1の実施形態に係るモータ制御回路1では、MOSFET12のドレインにそのアノード、MOSFET11のドレインにそのカソードが接続されるように、MOSFET12のドレインとMOSFET11のドレインとの間に、ダイオード15が接続されるため、環流時や発電時において、モータ電流を正確に検出することができる。
In the
<第2の実施形態>
図5は、本発明の第2の実施形態に係るモータ制御回路101の機能ブロック図である。図5において、モータ110、MOSFET111及び112、抵抗113及び114、ダイオード115、モータ端子116及び117、電源端子118、接地端子119、制御回路130、上段電流検出回路131、ショート検出回路132、下段電流検出回路133、駆動回路135及び136、モータ制御部151、ショート判定部152、AD変換部153及び154は、図2に示した第1の実施形態のおける、モータ10、MOSFET11及び12、抵抗13及び14、ダイオード15、モータ端子16及び17、電源端子18、接地端子19、制御回路30、上段電流検出回路31、ショート検出回路32、下段電流検出回路33、駆動回路35及び36、モータ制御部51、ショート判定部52、AD変換部53及び54と同様であり、その説明は省略する。
<Second Embodiment>
FIG. 5 is a functional block diagram of the
図5に示すように、本発明の第2の実施形態に係るモータ制御回路101では、ショート判定部152に対して、タイマ部155が設けられる。タイマ部155は、スイッチング信号のデューティ比が所定値以下で、且つ、上段電流検出回路131からの電流検出値が第2の閾値Vr2以上となる期間の継続時間をカウントする。そして、ショート判定部152は、スイッチング信号のデューティ比が所定値以下で、且つ、上段電流検出回路131からの電流検出値が第2の閾値Vr2以上となる期間が所定時間(例えば100m秒)継続した場合に、ショートが発生したと判定し、モータ制御部151にショート検出信号を送信して、モータ110の動作を停止させる。
As shown in FIG. 5, in the
以上説明したように、本発明の第2の実施形態では、スイッチング信号のデューティ比が所定値以下で、且つ、上段電流検出回路31の検出電流値が第2の閾値Vr2以上となる期間が所定時間継続した場合に、ショートが発生したと判定するため、ノイズによるショート発生の誤検出を防ぐことができる。
As described above, in the second embodiment of the present invention, the period during which the duty ratio of the switching signal is equal to or smaller than the predetermined value and the detected current value of the upper stage
なお、モータ制御回路1及び101の全部又は一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行っても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。更に「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、更に前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
A program for realizing all or part of the functions of the
Further, the “computer system” includes a homepage providing environment (or display environment) if a WWW system is used.
The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM and a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Further, the “computer-readable recording medium” is a program that dynamically holds a program for a short time, like a communication line when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In this case, a volatile memory in a computer system serving as a server or a client in that case, and a program that holds a program for a certain period of time are also included. The program may be a program for realizing a part of the above-described functions, or may be a program that can realize the above-described functions in combination with a program already recorded in a computer system.
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes design changes and the like without departing from the gist of the present invention.
1,101 モータ制御回路
10,110 モータ
13,14,113,114 抵抗
15 ダイオード
18,118 電源端子
19,119 接地端子
30,130 制御回路
31,131 上段電流検出回路
32,132 ショート検出回路
33,133 下段電流検出回路
35,36,135,136 駆動回路
51,151:モータ制御部
52,152:ショート判定部
53,154:AD変換部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101 Motor control circuit 10,110
Claims (6)
接地端子と前記モータとの間に設けられた第2のスイッチング素子と、
前記モータを流れる電流の検出値に応じて、前記第1及び前記第2のスイッチング素子をオン/オフ制御させるスイッチング信号のデューティ比を制御するモータ制御部と、
前記電源端子と前記モータとの間の経路中を流れる電流の検出値が予め定められた第1の閾値より大きい場合に、過電流検出信号を出力するショート検出回路と、
前記過電流検出信号を受信するとショート状態であると判定するショート判定部と、
を備えるモータ制御回路であって、
前記ショート判定部は、前記スイッチング信号のデューティ比が規定デューティ比よりも小さく、且つ、前記電源端子と前記モータとの間の経路中を流れる電流の検出値が前記第1の閾値よりも低い値に設定された第2の閾値より大きい場合にショートが発生していると判定することを特徴とするモータ制御回路。 A first switching element provided between the power supply terminal and the motor;
A second switching element provided between a ground terminal and the motor;
A motor control unit that controls a duty ratio of a switching signal that controls on / off of the first and second switching elements according to a detection value of a current flowing through the motor;
If the first is greater than the threshold detection value of the current flowing in the path is predetermined between said power supply terminal and the motor, and a short detection circuit you output an overcurrent detection signal,
A short determination unit that determines that a short state occurs when the overcurrent detection signal is received;
A motor control circuit comprising:
The short determination unit is configured such that a duty ratio of the switching signal is smaller than a specified duty ratio, and a detected value of a current flowing in a path between the power supply terminal and the motor is lower than the first threshold value. A motor control circuit, characterized in that it is determined that a short circuit has occurred when the second threshold value is greater than the second threshold value.
前記第1のシャント抵抗と前記モータとの間に接続される第2のシャント抵抗とを有し、
前記ショート判定部は、前記第1のシャント抵抗により検出された前記電源端子と前記モータとの間の経路中を流れる電流の検出値を用いて前記ショートが発生しているか否かの判定を行い、
前記モータ制御部は、前記第2のシャント抵抗により検出された前記モータを流れる電流の検出値を用いて前記スイッチング信号のデューティ比を制御する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のモータ制御回路。 A first shunt resistor provided in a path between the power supply terminal and the motor;
A second shunt resistor connected between the first shunt resistor and the motor;
The short determination unit determines whether or not the short has occurred using a detection value of a current flowing in a path between the power supply terminal and the motor detected by the first shunt resistor. ,
The motor according to claim 1, wherein the motor control unit controls a duty ratio of the switching signal using a detected value of a current flowing through the motor detected by the second shunt resistor. Control circuit.
ことを特徴とする請求項1から請求項3のうちいずれか1項に記載のモータ制御回路。 4. The motor control circuit according to claim 1, wherein a free-wheeling diode is provided between the drain of the first switching element and the drain of the second switching element. 5. .
前記ショート判定部は、前記スイッチング信号のデューティ比が前記規定デューティ比よりも小さく、且つ、前記電源端子と前記モータとの間の経路中を流れる電流の検出値が前記第2の閾値より大きくなる時間が予め定められた時間継続した場合に、前記ショートが発生したと判定する
ことを特徴とする請求項1から請求項4のうちいずれか1項に記載のモータ制御回路。 Further, it measures the time during which the duty ratio of the switching signal is smaller than the specified duty ratio and the detected value of the current flowing in the path between the power supply terminal and the motor is larger than the second threshold value. Having a timer part,
The short determination unit has a duty ratio of the switching signal smaller than the specified duty ratio, and a detected value of a current flowing in a path between the power supply terminal and the motor is larger than the second threshold value. The motor control circuit according to any one of claims 1 to 4, wherein when the time continues for a predetermined time, it is determined that the short circuit has occurred.
前記電源端子と前記モータとの間の経路中を流れる電流を検出し、
前記検出した前記電流の検出値が、予め設定された第1の閾値よりも大きい場合、又は前記スイッチング信号のデューティ比が規定デューティ比よりも小さく、且つ、前記電源端子と前記モータとの間の経路中を流れる電流の検出値が前記第1の閾値よりも低い値に設定された第2の閾値より大きい場合のいずれかの場合においてショートが発生していると判定する
ことを特徴とするモータ制御回路のショート検出方法。 A first switching element provided between the power supply terminal and the motor, and a second switching element provided between the ground terminal and the motor, and detecting a current flowing through the motor; A short detection method for a motor control circuit for controlling a duty ratio of a switching signal for controlling on / off of the first and second switching elements according to a detection value of a current flowing through the motor,
Detecting a current flowing in a path between the power supply terminal and the motor;
When the detected value of the detected current is larger than a preset first threshold value, or the duty ratio of the switching signal is smaller than a specified duty ratio, and between the power supply terminal and the motor It is determined that a short circuit has occurred in any of the cases where the detected value of the current flowing in the path is larger than the second threshold value set to a value lower than the first threshold value. Control circuit short detection method.
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