JP6973012B2 - モータ制御装置 - Google Patents

Description

この明細書における開示は、直流モータの駆動を制御するモータ制御装置に関する。

特許文献１には、直流モータの駆動を制御するモータ制御装置が開示されている。このモータ制御装置では、入力された電流指令に対して検出電流が追従するように、スイッチング素子へ出力する信号のデューティ比がフィードバック制御される。

特開２０１７−１３５８５６号公報

指令に対して高い応答性を実現するために、フィードフォワード制御がフィードバック制御に付加される。しかしながら、直流モータを含む通電経路の抵抗値は、温度や経年劣化によって変化する。このように、フィードフォワード制御のロバスト性が低いという問題がある。

本開示はこのような課題に鑑みてなされたものであり、フィードフォワード制御のロバスト性を向上できるモータ制御装置を提供することを目的とする。

本開示は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、技術的範囲を限定するものではない。

本開示のひとつは、
直流モータ（１００）の駆動を制御するモータ制御装置であって、
直流電源から直流モータに電流を流すために動作するスイッチング素子（２１〜２４）と
直流モータに流れる電流を検出する電流検出部（３０）と、
通電状態において、直流モータの回転が停止したか否かを判定する停止判定部（４１）と、
回転停止と判定されると、直流モータを含む通電経路の抵抗値を算出する抵抗値算出部（４２）と、
入力された電流指令に対して電流検出部による検出電流が追従するようにフィードバック項を設定するとともに、算出された抵抗値に応じたフィードフォワード項を設定し、フィードバック項及びフィードフォワード項に基づいてスイッチング素子に出力する信号のデューティ比を設定するデューティ比設定部（４３）と、を備え、
直流モータは、車両に搭載されたバルブの開度を調整する電動アクチュエータの直流モータであり、
車両には、バルブの開度に応じた電圧を出力する開度センサ（１０３）が搭載され、
バルブは直流モータへの通電開始前の状態で全開状態であり、バルブの開度は通電開始による直流モータの回転にともなって小さくなり、バルブの開度が所定開度になると通電状態で直流モータの回転を停止させて所定開度で保持し、
開度センサの出力電圧は、直流モータの回転によりバルブの開度が小さくなることにともなって上昇し、バルブが所定開度に到達すると一定となり、
停止判定部は、開度センサの出力電圧に基づいて、直流モータの回転停止を判定する。

直流モータの場合、回転数に比例して直流モータのコイルに誘起電圧が発生する。このモータ制御装置では、停止判定部により、通電状態における直流モータの回転停止を判定することができる。回転停止時には誘起電圧の影響がないため、抵抗値算出部により、直流モータを含む通電経路の抵抗値を算出することができる。そして、デューティ比設定部は、算出された抵抗値に応じたフィードフォワード項を設定する。したがって、フィードフォワード制御のロバスト性を向上することができる。

第１実施形態に係るモータ制御装置の概略構成を示す図である。 デューティ比設定部の概略構成を示す図である。 マイコンが実行する処理を示すフローチャートである。 フィードフォワード項設定の一例を示す図である。 回転停止を説明するためのタイミングチャートである。 第２実施形態に係るモータ制御装置の概略構成を示す図である。

図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的に及び／又は構造的に対応する部分には同一の参照符号を付与する。

（第１実施形態）
先ず、図１に基づき、モータ制御装置の概略構成について説明する。図１に示すモータ制御装置１０は、直流モータ１００に流れる電流、すなわち直流モータ１００の駆動を制御する。本実施形態では、車両に搭載されたバルブの開度を調整する電動アクチュエータの直流モータ１００を制御する。モータ制御装置１０は、Ｈブリッジ回路２０と、電流検出部３０と、マイコン４０と、プリドライバ５０を備えている。

Ｈブリッジ回路２０は、スイッチング素子２１〜２４を含んで構成されている。スイッチング素子２１，２２は、スイッチング素子２１を高電位（直流電源）側、スイッチング素子２２を低電位（グランド）側として直列に接続されている。同様に、スイッチング素子２３，２４は、スイッチング素子２３を高電位（直流電源）側、スイッチング素子２４を低電位（グランド）側として直列に接続されている。本実施形態では、スイッチング素子２１〜２４として、ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴを採用している。また、図１では、寄生ダイオードを示している。

スイッチング素子２１，２２の接続点２５は、電流検出抵抗３１ｂを介して、直流モータ１００の正極側の端子１０１に接続されている。スイッチング素子２３，２４の接続点２６は、電流検出抵抗３１ａを介して、直流モータ１００の負極側の端子１０２に接続されている。

電流検出部３０は、電流検出抵抗３１ａ，３１ｂと、差動増幅器３２ａ，３２ｂと、出力用抵抗３３ａ，３３ｂと、ローパスフィルタ３４ａ，３４ｂを有している。電流検出抵抗３１ａ，３１ｂは、直流モータ１００に流れる電流を検出するための抵抗である。電流検出抵抗３１ａ，３１ｂそれぞれの両端電圧は、直流モータ１００に流れる電流値に応じた電圧値を示す。電流検出抵抗３１ａは、接続点２６と負極側の端子１０２との間に配置されている。接続点２６は、電流検出抵抗３１ａを介して端子１０２に接続されている。同様に、電流検出抵抗３１ｂは、接続点２５と正極側の端子１０１との間に配置されている。接続点２５は、電流検出抵抗３１ｂを介して端子１０１に接続されている。

直流モータ１００の正転時には、実線矢印で示すように、端子１０１から端子１０２の向きに電流が流れる。このとき、直流モータ１００の下流側に位置する電流検出抵抗３１ａにより、直流モータ１００に流れる電流が検出される。一方、直流モータ１００の逆転時には、破線矢印で示すように、端子１０２から端子１０１の向きに電流が流れる。このとき、直流モータ１００の下流側に位置する電流検出抵抗３１ｂにより、直流モータ１００に流れる電流が検出される。

差動増幅器３２ａは、オペアンプ３２０ａと、オペアンプ３２０ａのゲインを設定するためのゲイン抵抗３２１ａ，３２２ａ，３２３ａ，３２４ａ，３２５ａ，３２６ａ，３２７ａを有している。オペアンプ３２０ａの非反転入力端子は、ゲイン抵抗３２１ａを介して、電流検出抵抗３１ａと端子１０２とを繋ぐ配線に接続されている。一方、反転入力端子は、ゲイン抵抗３２２ａを介して、電流検出抵抗３１ａと接続点２６とを繋ぐ配線に接続されている。オペアンプ３２０ａの出力端子は、出力用抵抗３３ａを介してグランドに接続されている。これにより、差動増幅器３２ａが吸い込みとなる場合において、差動増幅器３２ａの出力が浮くのを抑制することができる。

ゲイン抵抗３２３ａ，３２４ａは、参照電圧Ｖｒ１を生成する電源とグランド（ＧＮＤ）との間で、ゲイン抵抗３２３ａを電源側として直列に接続されている。そして、ゲイン抵抗３２３ａ，３２４ａの接続点が、オペアンプ３２０ａの非反転入力端子に接続されている。同様に、ゲイン抵抗３２５ａ，３２６ａは、参照電圧Ｖｒ１を生成する電源とグランドとの間で、ゲイン抵抗３２５ａを電源側として直列に接続されている。そして、ゲイン抵抗３２５ａ，３２６ａの接続点が、オペアンプ３２０ａの反転入力端子に接続されている。ゲイン抵抗３２７ａは、オペアンプ３２０ａの反転入力端子と出力端子との間に配置されている。

オペアンプ３２０ａの出力は、ローパスフィルタ３４ａを介してマイコン４０に入力される。正転時の電流検出値として、マイコン４０には、電圧Ｖ１が入力される。ローパスフィルタ３４ａは、抵抗３４０ａと、コンデンサ３４１ａを有している。抵抗３４０ａの一端は、オペアンプ３２０ａの出力端子と出力用抵抗３３ａとの接続点に接続されている。抵抗３４０ａの他端は、マイコン４０の図示しない入力端子に接続されている。コンデンサ３４１ａは、抵抗３４０ａの他端とグランドとの間に配置されている。

差動増幅器３２ｂは、差動増幅器３２ａと同様に構成されている。差動増幅器３２ｂは、オペアンプ３２０ｂと、オペアンプ３２０ｂのゲインを設定するためのゲイン抵抗３２１ｂ，３２２ｂ，３２３ｂ，３２４ｂ，３２５ｂ，３２６ｂ，３２７ｂを有している。オペアンプ３２０ｂの非反転入力端子は、ゲイン抵抗３２１ｂを介して、電流検出抵抗３１ｂと接続点２５とを繋ぐ配線に接続されている。一方、反転入力端子は、ゲイン抵抗３２２ｂを介して、電流検出抵抗３１ｂと端子１０１とを繋ぐ配線に接続されている。オペアンプ３２０ｂの出力端子は、出力用抵抗３３ｂを介してグランドに接続されている。これにより、差動増幅器３２ｂが吸い込みとなる場合において、差動増幅器３２ｂの出力が浮くのを抑制することができる。

ゲイン抵抗３２３ｂ，３２４ｂは、参照電圧Ｖｒ１を生成する電源とグランド（ＧＮＤ）との間で、ゲイン抵抗３２３ｂを電源側として直列に接続されている。そして、ゲイン抵抗３２３ｂ，３２４ｂの接続点が、オペアンプ３２０ｂの非反転入力端子に接続されている。同様に、ゲイン抵抗３２５ｂ，３２６ｂは、参照電圧Ｖｒ１を生成する電源とグランドとの間で、ゲイン抵抗３２５ｂを電源側として直列に接続されている。そして、ゲイン抵抗３２５ｂ，３２６ｂの接続点が、オペアンプ３２０ｂの反転入力端子に接続されている。ゲイン抵抗３２７ｂは、オペアンプ３２０ｂの反転入力端子と出力端子との間に配置されている。

オペアンプ３２０ｂの出力は、ローパスフィルタ３４ｂを介してマイコン４０に入力される。逆転時の電流検出値として、マイコン４０には、電圧Ｖ２が入力される。ローパスフィルタ３４ｂは、抵抗３４０ｂと、コンデンサ３４１ｂを有している。抵抗３４０ｂの一端は、オペアンプ３２０ｂの出力端子と出力用抵抗３３ｂとの接続点に接続されている。抵抗３４０ｂの他端は、マイコン４０の図示しない入力端子に接続されている。コンデンサ３４１ｂは、抵抗３４０ｂの他端とグランドとの間に配置されている。

マイコン４０及びプリドライバ５０は、スイッチング素子２１〜２４のオンオフ、ひいては直流モータ１００の駆動を制御する制御部を構成している。マイコン４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＡＤ変換器、及びＩ／Ｏポートなどを備えて構成されたマイクロコンピュータである。マイコン４０は、入力信号をデジタル信号に変換し、所定の処理を実行する。マイコン４０は、たとえば図示しない吸気圧センサから実過給圧を取得し、実過給圧が目標過給圧との差異に基づいて、直流モータ１００への回転方向指令と、直流モータ１００に流す指示電流を生成する。指示電流は、電流指令、目標電流値とも称される。

正転制御する場合、マイコン４０は、電圧Ｖ１に基づいて直流モータ１００に流れる電流を検出する。そして、検出電流が上記した指示電流に一致するように、ＰＷＭ信号のデューティ比をフィードバック制御する。逆転制御する場合、マイコン４０は、電圧Ｖ２に基づいて直流モータ１００に流れる電流を検出する。そして、検出電流が上記した指示電流に一致するように、ＰＷＭ信号のデューティ比をフィードバック制御する。また、マイコン４０は、指示電流に基づいてデューティ比をフィードフォワード制御する。以下、フィードバックをＦＢ、フィードフォワードをＦＦと示す。マイコン４０は、ＦＢ制御により設定されるＦＢ項とＦＦ制御により設定されるＦＦ項とを加算してデューティ比を設定し、ＰＷＭ信号を出力する。

プリドライバ５０は、マイコン４０から出力されたＰＷＭ信号に基づき、スイッチング素子２１〜２４のそれぞれをオンオフ制御するための駆動信号を生成し、スイッチング素子２１〜２４へ出力する。

正転時には、スイッチング素子２４が常時オン（デューティ比１００％）とされ、スイッチング素子２３が常時オフ（デューティ比０％）される。スイッチング素子２１，２２については、互いに位相が逆のＰＷＭ信号が入力される。スイッチング素子２１がオン、スイッチング素子２２がオフされると、一点鎖線の矢印で示すように、直流電源から直流モータ１００を介してグランドに電流が流れる。一方、スイッチング素子２１がオフ、スイッチング素子２２がオンされると、直流モータ１００に蓄積されたエネルギにより、下アーム側に形成される閉回路（還流回路）に電流が流れる。このとき、直流モータ１００には、スイッチング素子２１がオンの場合と同じ向きの電流が流れる。

逆転時には、スイッチング素子２２が常時オンとされ、スイッチング素子２１が常時オフされる。スイッチング素子２３，２４については、互いに位相が逆のＰＷＭ信号が入力される。スイッチング素子２３がオン、スイッチング素子２４がオフされると、直流電源から直流モータ１００を介してグランドに電流が流れる。一方、スイッチング素子２３がオフ、スイッチング素子２４がオンされると、直流モータ１００に蓄積されたエネルギ（消弧エネルギ）により、下アーム側に形成される閉回路（還流回路）に電流が流れる。このとき、直流モータ１００には、スイッチング素子２３がオンの場合と同じ向きの電流が流れる。

次に、図１及び図２に基づき、マイコン４０について詳細に説明する。

マイコン４０は、停止判定部４１と、抵抗値算出部４２と、デューティ比設定部４３を有している。

停止判定部４１は、直流モータ１００への通電状態において、直流モータ１００の回転が停止したか否かを判定する。通電により直流モータ１００を回転させて、バルブを所定の開度にし、この開度で保持する場合に、通電状態において直流モータ１００の回転が停止した状態となる。

本実施形態では、開度センサ１０３が、バルブの開度に応じた電圧Ｖ３をマイコン４０に出力する。そして、停止判定部４１が、電圧Ｖ３に基づいて直流モータ１００の回転停止を判定する。より詳しくは、電圧Ｖ３の微分値に基づいて、直流モータ１００の回転停止を判定する。電圧Ｖ３が、出力電圧に相当する。

抵抗値算出部４２は、直流モータ１００の通電経路（電流経路）の抵抗値を算出する機能を有している。通電経路の抵抗成分としては、直流モータ１００の端子１０１，１０２間の抵抗（モータ抵抗）と、直流電源と直流モータ１００、直流モータ１００とグランドをそれぞれ繋ぐ配線の抵抗（配線抵抗）と、電流検出抵抗３１ａ，３１ｂがある。配線抵抗は、電流検出抵抗３１ａ，３１ｂを除く配線部分の抵抗である。上記した抵抗成分においては、モータ抵抗が支配的であるため、少なくとも直流モータ１００を含むようにして抵抗値を算出する。

直流モータ１００のコイルには、回転数に比例し、通電方向とは逆向きに誘起電圧が発生する。誘起電圧の影響により、直流モータ１００の回転中には、通電経路の抵抗値を算出することができない。一方、通電状態において直流モータ１００の回転が停止していれば、誘起電圧の影響がないため、オームの法則にしたがって通電経路の抵抗値を算出することができる。停止判定部４１により直流モータ１００の回転停止が判定されると、抵抗値算出部４２は通電経路の抵抗値を算出する。

ここで、通電経路の抵抗値をＲ、直流電源の電圧をＶＢ、マイコン４０から出力されるＰＷＭ信号のデューティ比を出力ＤＵＴＹ、及び直流モータ１００に流れる電流（検出電流）をＩとすると、これらの関係は、下記式で示される。

（式１）検出電流Ｉ＝（電圧ＶＢ×出力ＤＵＴＹ／１００）／抵抗値Ｒ
抵抗値算出部４２は、式１に示される関係から、通電経路の抵抗値を算出する。なお、マイコン４０には、電圧ＶＢの抵抗分圧値が入力される。電流Ｉは、たとえば正転時において、電圧Ｖ１より検出される。

さらに抵抗値算出部４２は、抵抗値を記憶する機能を有している。抵抗値算出部４２は、新たに算出した抵抗値を記憶する。抵抗値算出部４２は、抵抗値を算出する度に更新する。なお、出荷時には、初期値が記憶されている。

デューティ比設定部４３は、図２に示すように、ＦＢ（フィードバック）制御部４３０と、ＦＦ（フィードフォワード）制御部４３１と、加算部４３２を有している。ＦＢ制御部４３０は、偏差算出部４３０ａと、乗算部４３０ｂ，４３０ｃと、遅延部４３０ｄと、加算部４３０ｅ，４３０ｆを有している。

偏差算出部４３０ａは、比例演算部を構成している。偏差算出部４３０ａは、目標電流値である上記した指示電流と、電流検出部３０にて検出され、ＡＤ変換された実電流値である検出電流との偏差、すなわち電流偏差を算出する。乗算部４３０ｂは、算出された電流偏差を比例定数Ｋｐ倍する。

一方、乗算部４３０ｃは、遅延部４３０ｄ及び加算部４３０ｅとともに積分演算部を構成している。乗算部４３０ｃは、算出された電流偏差を積分定数Ｋｉ倍する。遅延部４３０ｄは、積分演算部のひとつ前の出力を取得し、加算部４３０ｅは、乗算部４３０ｃと遅延部４３０ｄの出力を加算する。加算部４３０ｆは、比例演算部と積分演算部の出力を加算してＦＢ項（ＦＢ出力）を設定する。このように、ＦＢ制御部４３０は、ＰＩ制御を実行するように構成されている。しかしながら、この構成に限定されない。たとえばＰＩＤ制御を実行するように構成されてもよい。

ＦＦ制御部４３１は、指示電流に基づいてＦＦ項（ＦＦ出力）を設定する。本実施形態では、ＦＦ制御部４３１が、指示電流に基づくとともに、記憶されている抵抗値に応じたＦＦ項を設定する。抵抗値算出部４２が新たに抵抗値を算出した場合、算出した抵抗値に応じたＦＦ項を設定する。詳細については後述する。

加算部４３２は、ＦＢ制御部４３０にて設定されたＦＢ項と、ＦＦ制御部４３１にて設定されたＦＦ項を加算して、ＰＷＭ信号のデューティ比（出力ＤＵＴＹ）を設定する。マイコン４０は、デューティ比設定部４３にて設定されたデューティ比のＰＷＭ信号を生成し、プリドライバ５０に出力する。

次に、図３〜図５に基づき、マイコン４０が実行する処理について説明する。図４及び図５では、正転の例を示している。マイコン４０は、直流モータ１００への通電が開始されると、以下に示す処理を実行する。マイコン４０は、電圧Ｖ１，Ｖ２、すなわち直流モータ１００に流れる電流に基づいて、通電開始を判断する。

通電が開始されると、図３に示すように、マイコン４０の停止判定部４１が、電圧Ｖ３を取得し（ステップＳ１０）、取得した電圧Ｖ３を微分処理する（ステップＳ１２）。

次いで、停止判定部４１は、電圧Ｖ３の微分値に基づいて、直流モータ１００の回転が停止しているか否かを判定する（ステップＳ１４）。通電中であり、微分値が０（ゼロ）を示すと、停止判定部４１は直流モータ１００が回転停止していると判定する。

回転停止と判定した場合、マイコン４０はカウンタのカウント値Ｎをインクリメントする（ステップＳ１６）。通電開始後、１回目の処理の場合、カウント値は１になる。次いで、マイコン４０は、カウント値Ｎ＝１であるか否かを判定する（ステップＳ１８）。

Ｎ＝１と判定した場合、マイコン４０の抵抗値算出部４２が、通電経路の抵抗値を算出するとともに、記憶される抵抗値を更新する（ステップＳ２０）。本実施形態では、上記した式１の関係から、通電経路の抵抗値を算出する。したがって、通電経路の抵抗値は、モータ抵抗と、配線抵抗と、電流検出抵抗３１ａ，３１ｂを加算した値、すなわち直流電源から直流モータ１００を介してグランドまでの抵抗値となる。抵抗値算出部４２は、記憶される抵抗値を、算出した抵抗値に更新し、ステップＳ２４に移行する。

一方、ステップＳ１４において回転停止していないと判定した場合、マイコン４０はカウンタのカウント値Ｎを０（ゼロ）にクリアし（ステップＳ２２）、ステップＳ２４に移行する。また、ステップＳ１８において、Ｎ＝１ではないと判定した場合にも、ステップＳ２０の処理を実行せずに、ステップＳ２４に移行する。

ステップＳ２４では、マイコン４０のＦＦ制御部４３１が、ＦＦ項を設定する。ＦＦ制御部４３１は、メモリに記憶されている抵抗値を読み出してＦＦ項を設定する。ステップＳ２０において抵抗値を算出した場合、算出した抵抗値を用いてＦＦ項を設定する。

たとえばＦＦ制御部４３１は、図４に示すように、指示電流に関連付けられて記憶されたＭＡＰに基づいて、ＦＦ項を設定してもよい。図４は、指示電流が１．５［Ａ］の場合の、抵抗値とＦＦ項との関係を示すＭＡＰである。メモリには、このようなＭＡＰが
指示電流の値ごとに記憶されている。ＦＦ項は、指示電流に応じた値である基準ＤＵＴＹと、抵抗値に応じた値である抵抗変動分とを加算した値である。図４では、基準ＤＵＴＹが１０％に設定されている。たとえば温度が高いほど、抵抗値は大きくなる。抵抗値は、４．５〜５Ωが基準とされ、抵抗変動分は、４．５〜５Ωで０％、４〜４．５Ωで−１％、５〜５．５Ωで１％とされている。したがって、抵抗値が４．８Ωの場合、ＦＦ制御部４３１は、ＦＦ項として１０％を設定する。

また、ＦＦ制御部４３１は、所定の演算を実行することにより、ＦＦ項を設定してもよい。ＦＦ制御部４３１は、オームの法則に従い、下記式によってＦＦ項を算出する。

（式２）ＦＦ項＝指示電流×抵抗値Ｒ×１００／電圧ＶＢ
次いで、マイコン４０のＦＢ制御部４３０が、ＦＢ項を設定する（ステップＳ２６）。本実施形態のＦＢ制御部４３０は、上記したＰＩ制御によってＦＢ項を算出し、設定する。

次いでマイコン４０の加算部４３２は、ステップＳ２４で設定されたＦＦ項とステップＳ２６で設定されたＦＢ項を加算して、デューティ比（出力ＤＵＴＹ）を設定する（ステップＳ２８）。

次いで、マイコン４０は、通電が停止したか否かを判定する（ステップＳ３０）。通電停止と判定した場合、マイコン４０は、カウンタのカウント値Ｎを０（ゼロ）にクリアして（ステップＳ３２）、一連の処理を終了する。一方、ステップＳ３０において、通電停止していないと判定した場合、ステップＳ１０に戻り、以降の処理を再び実行する。

一例として図５に示すタイミングチャートは、通電開始から回転停止までを含んでいる。図５では、直流モータ１００の端子１０１の電圧Ｖｍ１、端子１０２の電圧Ｖｍ２、直流モータ１００に流れる電流、電圧Ｖ３、電圧Ｖ３の微分値をそれぞれ示している。図５では、波形を簡素化して図示している。

時刻ｔ１は、通電開始前であり、開度センサ１０３の電圧Ｖ３もほぼ０（ゼロ）を示している。このとき、バルブは、全開状態（開度１００％）とされている。そして、時刻ｔ２で通電開始となる。時刻ｔ２では、直流モータ１００を正回転させるべく、スイッチング素子２１，２４がオンされる。これにより、電圧Ｖｍ１が、０［Ｖ］からほぼ電源電圧ＶＢ［Ｖ］になり、直流モータ１００に電流が流れる。直流モータ１００の正転により、電圧Ｖ３が上昇を開始し、微分値が０（ゼロ）から増加を開始する。

通電により直流モータ１００が回転し、直流モータ１００のコイルに誘起電圧が発生する。誘起電圧は回転数に比例する。このため、回転数に比例して電流が減少する。微分値は、電圧Ｖ３の傾きが時刻ｔ２，ｔ３の途中で一定となるため、上昇後に一定となる。

時刻ｔ２〜時刻ｔ３まで、スイッチング素子２１はデューティ比１００％でオンされる。時刻ｔ３以降は、デューティ比１００％ではなく、ＰＷＭ信号がオフデューティとオンデューティを有する。たとえば時刻ｔ３〜時刻ｔ５がＰＷＭ一周期であり、時刻ｔ３〜時刻ｔ４がオフデューティ、時刻ｔ４〜時刻ｔ５がオンデューティである。時刻ｔ３以降は、オフデューティとオンデューティ交互に繰り返す。オフデューティでは、スイッチング素子２１がオフされ、誘起電圧により負電流が増加する。オンデューティでは、スイッチング素子２１がオンされる。

時刻ｔ３以降において電圧Ｖ３の傾きは小さくなる。そして、時刻ｔ６で電圧Ｖ３が一定、すなわち目標開度になると、微分値は０（ゼロ）を示す。本実施形態では、微分値が０を示すと回転停止と判定する。そして、通電経路の抵抗値を算出して、算出した抵抗値に応じたＦＦ項を設定する。なお、時刻ｔ６以降は、バルブを所定開度で保持するために、回転停止状態が維持されている。なお、回転停止の判断は微分値が０（ゼロ）に限定されない。微分値が所定の基準値以下になると回転停止と判定してもよい。

次に、本実施形態に示したモータ制御装置１０の効果について説明する。

上記したように、直流モータの場合、回転数に比例した誘起電圧がコイルに発生する。このため、誘起電圧が発生している間は、直流モータに流れる電流が誘起電圧の影響を受けてしまう。

これに対し、本実施形態では、停止判定部４１により、通電状態における直流モータ１００の回転停止を判定することができる。回転停止時には誘起電圧の影響がないため、抵抗値算出部４２により、直流モータ１００を含む通電経路の抵抗値を算出することができる。そして、デューティ比設定部４３により、算出された抵抗値に応じたＦＦ項を設定することができる。したがって、直流モータ１００を含む通電経路の抵抗値が、温度や経年劣化によって変化しても、ＦＦ制御部４３１は、変化した抵抗値に応じたＦＦ制御を実施することができる。このため、ＦＦ制御のロバスト性を向上することができる。

特に本実施形態では、抵抗値算出部４２が、直流電源の電圧ＶＢと直流モータ１００に流れる電流（検出電流）に基づいて、直流モータ１００を含む通電経路の抵抗値を算出する。電圧ＶＢに応じた電圧と検出電流（電圧Ｖ１，Ｖ２）は、マイコン４０に入力される。したがって、構成を簡素化することができる。

また、本実施形態では、デューティ比設定部４３のＦＦ制御部４３１が、式２にしたがい、抵抗値と、直流電源の電圧ＶＢと、電流指令である指示電流に基づいて、ＦＦ項を算出する。したがって、構成を簡素化することができる。

また、本実施形態では、電圧Ｖ３の微分値に基づいて、回転停止を判定する。したがって、回転停止を精度良く判定（検出）することができる。しかしながら、通電状態での回転停止時には、電圧Ｖ３が０（ゼロ）ではない所定値で一定となる。したがって、電圧Ｖ３そのものから、回転停止を判定することもできる。

（第２実施形態）
本実施形態は、先行実施形態を参照できる。このため、先行実施形態に示したモータ制御装置１０と共通する部分についての説明は省略する。

本実施形態のモータ制御装置１０は、図６に示すように、直流モータ１００の端子１０１，１０２間の電圧を検出する端子間電圧検出部６０をさらに備えている。抵抗値算出部４２は、電圧ＶＢに代えて端子間電圧Ｖｍを用いることにより、抵抗値を算出する。そして、ＦＦ制御部４３１により、算出された抵抗値に応じたＦＦ項が設定される。

端子間電圧Ｖｍを用いて算出される抵抗値は、配線抵抗の一部とモータ抵抗を含む。上記したように、通電経路の抵抗成分においては、モータ抵抗が支配的である。したがって、端子間電圧に基づいて算出される抵抗値は、通電経路の抵抗値とみなすことができる。

これによれば、直流モータ１００を含む通電経路の電圧を直接的に検出するため、通電経路の電圧をより精度良く検出することができる。これにより、抵抗値の精度を高めすことができる。

この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。たとえば、開示は、実施形態において示された要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものと解されるべきである。

デューティ比（出力ＤＵＴＹ）を設定する処理フローは、図３に示した例に限定されない。図３では、カウンタのカウント値Ｎが１の場合にのみ抵抗値を算出して更新したが、所定回数ごとに抵抗値を算出して更新するようにしてもよい。また、カウント値ではなく、所定時間経過するごとに抵抗値を算出して更新するようにしてもよい。

１０…モータ制御装置、２０…Ｈブリッジ回路、２１〜２４…スイッチング素子、２５，２６…接続点、３０…電流検出部、３１ａ，３１ｂ…電流検出抵抗、３２ａ，３２ｂ…差動増幅器、３２０ａ，３２０ｂ…オペアンプ、３２１ａ，３２１ｂ，３２２ａ，３２２ｂ，３２３ａ，３２３ｂ，３２４ａ，３２４ｂ，３２５ａ，３２５ｂ，３２６ａ，３２６ｂ，３２７ａ，３２７ｂ…ゲイン抵抗、３３ａ，３３ｂ…出力用抵抗、３４ａ，３４ｂ…ローパスフィルタ、３４０ａ，３４０ｂ…抵抗、３４１ａ，３４１ｂ…コンデンサ、４０…マイコン、４１…停止判定部、４２…抵抗値算出部、４３…デューティ比設定部、４３０…ＦＢ制御部、４３０ａ…偏差算出部、４３０ｂ…乗算部、４３０ｃ…乗算部、４３０ｄ…遅延部、４３０ｅ…加算部、４３０ｆ…加算部、４３１…ＦＦ制御部、４３２…加算部、５０…プリドライバ、６０…端子間電圧検出部、１００…直流モータ、１０１，１０２…端子、１０３…開度センサ

Claims (6)

1. 直流モータ（１００）の駆動を制御するモータ制御装置であって、
   直流電源から前記直流モータに電流を流すために動作するスイッチング素子（２１〜２４）と
   前記直流モータに流れる電流を検出する電流検出部（３０）と、
   通電状態において、前記直流モータの回転が停止したか否かを判定する停止判定部（４１）と、
   回転停止と判定されると、前記直流モータを含む通電経路の抵抗値を算出する抵抗値算出部（４２）と、
   入力された電流指令に対して前記電流検出部による検出電流が追従するようにフィードバック項を設定するとともに、算出された前記抵抗値に応じたフィードフォワード項を設定し、前記フィードバック項及び前記フィードフォワード項に基づいて前記スイッチング素子に出力する信号のデューティ比を設定するデューティ比設定部（４３）と、を備え、
   前記直流モータは、車両に搭載されたバルブの開度を調整する電動アクチュエータの直流モータであり、
   前記車両には、前記バルブの開度に応じた電圧を出力する開度センサ（１０３）が搭載され、
   前記バルブは前記直流モータへの通電開始前の状態で全開状態であり、前記バルブの開度は通電開始による前記直流モータの回転にともなって小さくなり、前記バルブの開度が所定開度になると通電状態で前記直流モータの回転を停止させて前記所定開度で保持し、
   前記開度センサの出力電圧は、前記直流モータの回転により前記バルブの開度が小さくなることにともなって上昇し、前記バルブが所定開度に到達すると一定となり、
   前記停止判定部は、前記開度センサの出力電圧に基づいて、前記直流モータの回転停止を判定するモータ制御装置。
2. 直流モータは、過給圧調整用のバルブの開度を調整する請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記停止判定部は、前記出力電圧の微分値に基づいて、前記直流モータの回転停止を判定する請求項１又は請求項２に記載のモータ制御装置。
4. 前記直流モータの端子間の電圧を検出する端子間電圧検出部（６０）をさらに備え、
   前記抵抗値算出部は、前記端子間の電圧及び前記検出電流に基づいて、前記抵抗値を算出する請求項１〜３いずれか１項に記載のモータ制御装置。
5. 前記抵抗値算出部は、前記直流電源の電圧及び前記検出電流に基づいて、前記抵抗値を算出する請求項１〜３いずれか１項に記載のモータ制御装置。
6. 前記デューティ比設定部は、算出された前記抵抗値、前記直流電源の電圧、及び前記電流指令に基づいて前記フィードフォワード項を算出により設定する請求項４又は請求項５に記載のモータ制御装置。

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