JPH06501368A - サーボモータ制御回路構成 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 サーボモータ制御回路構成 本発明はサーボモータを制御する回路構成に関し、特に自動車用制御システムに おいて電流を制御する最終段から供給される電流パルスを使用してサーボモータ を制御する回路に関し、サーボモータは例えばトラクション滑り制御システムの スロットルバルブ用のサーボモータである。

例えば自動車の電源供給システムなどの電圧源に接続されるタイプのサーボモー タの短絡状態は、電流制御最終段を介してモータ動作を制御している場合、区別 するのが難しい。

なぜなら、制御の結果として、短絡したモータによる実際の電流値は電流の通常 動作値に一致するからである。短絡状態を認識するために、電流を測定する変わ りに、例えば最終段の電圧をモニタしてもよい。通常のモータ場合、トランジス タによって動作が開始したとき、最終段の電圧はトランジスタの飽和電圧に降下 する。モータが短絡回路、即ち短絡状態のとき、その降下電圧は通常動作に比べ かなり高い。このような飽和電圧の検出に関する追加の努力は決して無意味では ない。

ドイツで発行された特許　ＤＥ　３３　１８　９０９　Ｃ２はモータ制御回路の エラー検出装置を開示している。この装置は、電流源に並列に接続される分圧器 、及びコンパレータ回路を具備する。このコンパレータ回路は分圧器の分圧点て の電圧を測定し、エラー（接点の溶融、または電気回路内の短絡）の結果として 、その電圧が所定範囲を越える値に低化あるいは上昇したとき、エラー信号を発 生する。

発行済みの出願　ＤＥ　３８　１９　１６６　Ａｌは、手動操作の電気機器を駆 動するトルク遮断装置を有する、直列に巻かれたモータの回転数を制御するため の回路構成を開示している。この回路は特定の逆トルク（ｃｏｕｎｔｅｒ−ｔｏ ｒｑｕｅ）が発生したときにモータをスイッチオフする。モータ電流はその発生 したトルクを示すものとして測定及び評価される。

発行済みの出願　ＤＥ　３０　４２　１３８　Ａｌに開示されるような保護回路 は、所定時間より長く継続するモータの過電流か検出され、直流モータが妨害さ れているとき、過負荷保護として機能する。

更に、電気モータへのバッテリー電流を調節する装置が、発行済みの出願　ＤＥ 　２７　３６　３０４　ＡＩで開示されている。この装置は制御ユニットの制御 パルスがないときに、モータの電流パルスが発生した場合、その電気モータへの 電流供給を遮断する。

最後に、短絡状態をモニタする装置を具備する、消費電力制御装置か、発行済み の出願　ＤＥ　３７　２７　４９８に説明されている。この目的のため、短絡が 発生したときに所定値を超える半導体スイッチの飽和電圧がモニタされる。

従って本発明の目的は、自動車の電源システムを介してサーボモータあるいはそ の供給ライン内で生じた短絡回路即ち短絡状態を確実に認識する簡単な構成の回 路を提供することである。

この問題は請求項に記載したタイプの回路構成によって解決できることが判明し た。その特徴は、最終段が動作した後、面記最終段を介してサーボモータを流れ る電流の増加パターンが評価され、前記電源供給システムを介した短絡回路即ち 短絡状態が認識されることである。

本発明は、一般的なエンジンのモータ巻線内の電流増加はサーボモータの高い誘 導性によって決定されることに基づいている。従って短絡状態あるいは短絡時、 誘導性負荷を流れる電流の減少は比較的少な（、従って前記最終段の動作開始後 に前記最終段を介して流れる電流は瞬時に上昇する。

例えば電流制御用の最終段のように、幅変調された電流パルスによる制御では、 どのような用途でも電流測定器が提供され、電流の上昇パターン測定とその評価 に基づいて、短絡状態の検出は、実質的な努力あるいは作業も伴うことなく実現 できる。

本発明の一実施例の効果的形式によれば、最終段は飽和状態で使用されるパワー トランジスタ、及び電流測定抵抗を具備する。

本発明の一実施例の他の効果的形式によれば、パワートランジスタを流れる電流 のピーク値、及び前記パワートランジスタが飽和状態になってから短い所定時間 の後あるいはその所定時間内のピーク値が評価され、短絡回路即ち短絡状態か認 識される。好適に前記所定時間は、１０乃至１００／μＳの間の範囲である。

ある用途では、回路の短絡をモニタするために、サーボモータの電気機械的時定 数に比べて短い幅で、サーボモータが応答しないような幅のテストパルスによっ て最終段を規則的に動作させることで、回路の永久短絡の検出及び存在するエラ ーの瞬時表示を達成する短絡回路検出が提供される。

本発明の他の特徴、効果及び用途は、図面を参照して行われる一実施例の説明に よって明らかになる。

図１は本発明による回路構成の基本構造を示す略ブロック図。

図２は通常動作時及び短絡時に生じる電流のパターンを示す図。

複数図面の中で、図１ではサーボモータ（Ｍ）か示され、このモータは例えばト ラクション滑り制御システムの一部分であって、スロットルバルブ（図示されず ）を制御する自動車用モータとして機能する。電流供給に関して、サーボモータ Ｍは記号子ＵＢにより示される自動車バッテリーのプラス端子に接続される一方 で、制御システムの最終段１にも接続される。一般にフリーホイールクランプ回 路（ｆｒｅｅｗｈｅｅｌ　ｃｌａｍｐｉｎｇ　ｃｉｒｃｕｉｔ）　２はサーボモ ータの動作が停止するときに発生する過渡的な過電圧の発生を防止し、それによ り最終段１が保護される。

本実施例でトラクション滑り制御システムのスロットルバルブ用サーボモータと して説明されるサーボモータＭは、幅変調電流パルスによって制御される。この 目的のため、最終段１には飽和パワートランジスタＬＴ、及び低抵抗の電流測定 用抵抗Ｒか設けられる。この最終段トランジスタＬＴはマイクロコントローラ３ によって制御され、コントローラ３はセンサから得られる情報を基にスロットル バルブの位置を計算し、このセンサからは対応するコマンドか得られる。モータ 制ＪＩＣ（〜ＩＣＩ　Ｃ）として示されるインターフェース４を介してマイクロ コントローラ３は最終段１と接続される。

破線で区別される回路４の部分はアナログ／デジタル変換器Ａ／Ｄを示す。この 回路４によって、測定用抵抗Ｒから分岐し実際の電流に比例するアナログ信号は 、対応するデジタル信号に変換される。次にデジタル信号がマイクロコントロー ラ３に格納され分析される。

図２は一般のサーボモータＰＶ１の作動時及び通常動作時（ＮＢとして示す）に 発生する電流パターンと、短絡時（ＫＳとして示す）即ち直結時の電流パターン とのを比較を示している。

本発明によれば、サーボモータＭが動作したとき、及び最終段１のトランジスタ ＬＴが飽和した後、発生する電流のパターンは、所定時間ＴＶの経過後に判断さ れる。時点ｔ１で、電流は値ＩＩに増加する。これは正常なシステムを示す。し かし、所定時間Ｔ！１１の後、つまり時点ｔ１で電流ＩＫか測定されると、これ はサーボモータＭの供給ライン間、及び最終段１の出力と電源供給システム＋Ｕ Ｂ間の短絡を示す。通常動作であれば、サーボモータＭの誘導成分によって、測 定時間ＴＭの間に、電流はＩＫまでの上昇することができない。

通常動作時ＮＢに比べ著しく大きな電流を発生する短絡、即ち直結は、電流の上 昇パターンの分析によって明白に区別される。前述したように、電流測定用抵抗 Ｒ及びＡ／Ｄ変換器による電流測定は、ここで説明したようなタイプの制御シス テムにはどのような場合でも必要となるので、本発明による短絡検出は何ら特別 な努力を用いずに実現できる。

補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の７第１項）平成５年４月３０日

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．電流を制御する最終段から供給される電流パルスを用いて、自動車制御シス テム用サーボモータを制御する回路構成において、 前記最終段（１）が駆動された後、前記最終段を介して前記サーボモータ（Ｍ） を流れる電流（Ｉ）の増加パターンが検出され、前記サーボモータ（Ｍ）内ある いはその電源供給ラインの短絡状態を認識することを特徴とする回路構成。
2. ２．請求項１記載の回路構成において、前記最終段（１）は、飽和状態で使用す るパワートランジスタ（ＬＴ）及び電流測定器（Ｒ，５）を具備することを特徴 とする回路構成。
3. ３．請求項２記載の回路構成において、前記パワートランジスタ（ＬＴ）が飽和 状態に駆動された後、所定時間（ＴＭ）経過したときに、前記パワートランジス タ（ＬＴ）を流れる電流を検出することで回路の短絡を認識することを特徴とす る回路構成。
4. ４．請求項３記載の回路構成において、前記パワートランジスタ（ＬＴ）が飽和 状態に駆動された後、短い所定時間（ＴＭ）に前記パワートランジスタ（ＴＭ） を流れる電流（Ｉ）のピーク値を検出することで回路の短絡を認識することを特 徴とする回路構成。
5. ５．請求項３又は４記載の回路構成において、前記所定時間（ＴＭ）は１０乃至 １００マイクロ秒の範囲内の時間であることを特徴とする回路構成。
6. ６．請求項１乃至５記載の回路構成において、短絡状態を検出するために、前記 最終段（１）は、前記サーボモータ（Ｍ）の電気機械的時定数に比べ短く前記サ ーボモータ（Ｍ）が応答しない幅のテストパルスによって、定期的に駆動される ことを特徴とする回路構成。