JPH08251982A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成で直流モータのロック電流を的確
に設定してロック状態の判定を確実に行えるようにす
る。 【構成】 自動車のウインドガラス駆動用の直流モータ
１は、駆動回路２に接続される。直流モータ１の通電電
流は電流検出抵抗５により検出し、増幅回路１０を介し
て制御回路１５に入力する。制御回路１５は、トランジ
スタ６，７のいずれかに駆動信号を出力して直流モータ
１に通電すると、一定時間Ｔ１後の時点から突入電流が
流れている期間中に所定時間間隔Ｔ２で例えば６回モー
タ電流をサンプリングし、その平均値Ｉave に基づいて
ロック電流判定のしきい値Ｉｓを演算して設定する。こ
れにより、直流電源電圧ＶＢや周囲温度Ｔａの変動要素
を含んだしきい値を設定することができ、簡単且つ確実
に検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、負荷駆動用の直流モー
タに対して、操作スイッチのオン操作に応じて通電し、
その電流値がロック電流判定のしきい値を超えたときに
ロック状態を判定して停止制御するようにしたモータ制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、自動車のパワーウインドにおい
ては、ウインドガラスの昇降動作を直流モータの正転あ
るいは逆転動作させてその回転力を利用して行なわせる
ものがある。この場合、スイッチを操作している期間中
に直流モータに通電して回転させてウインドガラスの昇
降動作を行うマニュアルモードと、操作スイッチをワン
タッチ操作することで、ウインドガラスを全開状態ある
いは全閉状態になるまで直流モータに通電し続けて駆動
するオートモードとを設けたものがある。

【０００３】そして、このオートモードにおいては、ウ
インドガラスが全開状態あるいは全閉状態となったこと
を検出する構成として、直流モータのロック電流を検出
することで判定している。つまり、ウインドガラスが全
開状態あるいは全閉状態となって停止すると、直流モー
タの回転も停止し、これによって電流が急激に増大して
ロック電流が流れるようになる。

【０００４】このロック電流を電流検出手段により検出
し、そのロック電流が所定時間以上継続したときに直流
モータへの通電を停止制御することでウインドガラスが
停止する位置にあることを確実に検出してオートモード
の動作を停止するように構成されている。これによっ
て、使用者は、ウインドガラスを全開あるいは全閉する
場合にワンタッチ動作で実施することができ、スイッチ
を操作した状態を保持する必要をなくして操作性の向上
を図ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来構成のものでは、直流モータのロック電流を
検出する場合に、次のような不具合がある。すなわち、
ロック電流を判定するための判定電流値の値は、あらか
じめロック電流と判定可能なレベルを設定した場合に、
確実にロック電流を検出できなくなる場合が発生するの
である。

【０００６】これは、例えば、直流モータの駆動源であ
るバッテリの端子電圧が充電状態に応じて変動したり、
あるいは周囲温度の変動に応じて、図８（ａ），（ｂ）
に示すように、直流モータのロック電流の値が変動する
ことがあり、これによって、ロック電流の検出レベルを
一定にすると、確実に検出できなくなる場合が生ずるの
である。

【０００７】そこで、従来では、最適なロック電流のし
きい値を設定するために、例えば、バッテリの端子電圧
を検出する検出回路を設けたり、温度を検出する温度検
出回路を設けてロック電流を検出するためのしきい値を
そのときの状態に応じて最適な値に設定する構成として
いる。

【０００８】ところが、上述のようにしきい値を最適な
値に設定するために電圧検出回路や温度検出回路を設け
るために、電気的構成が非常に複雑になり、コスト的に
も高くなってしまう不具合がある。

【０００９】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、電源電圧や周囲温度の検出回路等を設
けない簡単な構成としながら、直流モータのロック電流
判定用のしきい値を的確に設定してロック状態の判定を
確実に行えるようにしたモータ制御装置を提供すること
にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、負荷駆動用の
直流モータに対して、操作スイッチのオン操作に応じて
通電し、その電流値がロック電流判定のしきい値を超え
たときにロック状態を判定して停止制御するようにした
モータ制御装置を対象とするものであり、前記直流モー
タの通電電流を検出する電流検出手段と、前記直流モー
タの始動時の突入電流を前記電流検出手段により検出し
て前記ロック電流を判定するためのしきい値を演算によ
り求める演算手段と、前記電流検出手段による前記直流
モータの通電電流が前記演算手段により求められたしき
い値を超えたときに前記ロック状態を判定する制御手段
とを設けて構成したところに特徴を有する（請求項１の
発明）。

【００１１】また、前記演算手段を、前記直流モータの
突入電流を所定時間間隔でサンプリングした値の平均値
を演算することにより前記しきい値を求めるように構成
することが好ましい（請求項２の発明）。

【００１２】

【作用および発明の効果】請求項１記載のモータ制御装
置によれば、直流モータが始動されると、その始動時に
突入電流が流れるようになり、その突入電流は電流検出
手段により検出されるようになる。演算手段は、その検
出電流に基づいてロック電流を判定するためのしきい値
を演算により求めて設定するようになる。これにより、
制御手段は、直流モータがロック状態となったときにそ
のロック電流が前記しきい値を所定時間以上に渡って超
えるか否かを判定することにより確実にロック状態を検
出して直流モータの停止制御を行うことができるように
なる。

【００１３】この場合、直流モータの始動時の突入電流
は、ロック時のロック電流と同様に、給電している直流
電源の電圧変動や周囲温度の変動に伴って変動するため
に、その突入電流を検出することでそのような変動要因
を含んだしきい値を設定することができるようになり、
直流電源の端子電圧を検出する手段や、周囲温度を検出
する手段を設ける必要がなくなると共に、それらの検出
結果から複雑な演算を行う必要がなくなり、簡単且つ安
価な構成として確実にロック状態の検出を行うことがで
きるようになる。

【００１４】請求項２記載のモータ制御装置によれば、
演算手段により、直流モータの突入電流をサンプリング
した値を平均することで求めるので、突入電流が時間と
共に変動する場合でもそれらの平均値から正確なしきい
値を求めることができるようになる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を自動車のパワーウインドの駆
動源としての直流モータに設けられたモータ制御装置に
適用した場合の一実施例について図面を参照しながら説
明する。電気的構成を示す図１において、直流モータ１
はウインドガラスを上下動させるための負荷としての駆
動機構を駆動するもので、その両端子は駆動回路２の出
力端子間に接続されている。

【００１６】駆動回路２は直流モータ１への通電を切り
換えるための２個のリレー３，４からなる。リレー３，
４の接点部３ａ，４ａの可動接点は直流モータ１の両端
子間に接続され、接点部３ａ，４ａの常開接点は共に電
源ラインＬを介して直流電源としての図示しない車載バ
ッテリに接続され、さらに、接点部３ａ，４ａの常閉接
点は共に電流検出手段としての電流検出抵抗５を介して
アースされている。リレーコイル３ｂ，４ｂの各一端子
は共通にして電源ラインＬに接続され、各他端子は通電
制御用のｎｐｎ形トランジスタ６，７をそれぞれ介して
アースされている。また、リレーコイル３ｂ，４ｂには
それぞれフライホイールダイオード８，９が並列に接続
されている。

【００１７】増幅回路１０は、電流検出抵抗５の検出出
力を増幅して電圧信号として出力する差動増幅回路で、
その非反転入力端子は抵抗１１を介して電流検出抵抗５
とリレー３，４との共通接続点に接続され、反転入力端
子は可変抵抗器１２を介して電流検出抵抗５のアース側
端子に接続されている。増幅回路１０の出力端子は抵抗
１３およびコンデンサ１４からなる並列回路を介して反
転入力端子に接続されている。

【００１８】演算手段および判定手段としての機能を兼
ね備えた制御回路１５は、マイクロコンピュータ，ＲＯ
Ｍ，ＲＡＭなどから構成されるもので、後述するしきい
値設定プログラムを実行してロック電流判定のしきい値
を演算設定するようになっている。制御回路１５の入力
端子Ａは増幅回路１０の出力端子に接続され、入力端子
Ｂは操作スイッチ１６に接続され、出力端子ＣおよびＤ
はそれぞれ抵抗１７，１８を介して上述のトランジスタ
６，７のベースに接続されている。

【００１９】操作スイッチ１６は、各ウインドの上下の
動作に応じて操作可能なスイッチで、操作状態で上下動
させるマニュアルモードと、ワンタッチで全開あるいは
全閉動作を行なわせるオートモードとの２種類の動作に
対応した操作が行なえるようになっている。そして、こ
のオートモードにおいては、ウインドが全開あるいは全
閉状態になったことを、その状態で直流モータ１に流れ
るロック電流を検出して判定し、通電を停止するように
なっている。

【００２０】次に、本実施例の作用について図２ないし
図７をも参照して説明するに、操作スイッチ１６がマニ
ュアルモードで操作された場合には、その操作状態で直
流モータ１に対して通常の通電動作を行ってウインドの
上下動を行なわせるようになっており、以下の説明にお
いては、ロック電流を検出して停止制御を行う場合のオ
ートモード操作時の動作について説明する。

【００２１】まず、操作スイッチ１６によりオートモー
ド操作が行われると、制御回路１５は、ウインドを全開
あるいは全閉に駆動すべく直流モータ１を正回転あるい
は逆回転のいずれかに駆動させるために、トランジスタ
６あるいは７に駆動信号を出力するようになる。これに
より、トランジスタ６あるいは７がオンすると、リレー
コイル３ｂあるいは４ｂのいずれかに通電されるように
なり、リレー３あるいは４のいずれかが切換わるように
なる。

【００２２】直流モータ１は、直流電源ラインＬからリ
レー３および４を介していずれかの方向に通電されるよ
うになり、正回転あるいは逆回転駆動されるようにな
る。このとき、直流モータ１に流れる電流Ｉの値は、直
列に介在された電流検出抵抗５に流れる電流で端子間に
発生する電圧として検出されるようになり、増幅回路１
０は、直流モータ１の電流Ｉを電圧信号Ｖamp として制
御回路１５の入力端子Ａに入力するようになる。

【００２３】さて制御回路１５は、上述のように駆動信
号を出力した直後に図２に示すしきい値設定プログラム
を実行して直流モータ１のロック電流判定のためのしき
い値を設定するようになる。すなわち、制御回路１５
は、まず駆動信号の出力（時刻ｔ０）後モータ電流Ｉが
上昇するまでの一定時間Ｔ１（例えば５ｍｓ）だけ待機
し（ステップＳ１）、この後、所定のサンプリング時間
間隔（例えば３ｍｓ）をもって時刻ｔ１〜ｔ６にてモー
タ電流Ｉｘ（ｘ＝１，２，…，ｎ）を電圧信号Ｖamp と
して検出するようになる（ステップＳ２）。この場合、
モータ電流Ｉｘは、サンプリング回数ｎとして６回検出
するようになっており、これにより直流モータ１の始動
時に流れる突入電流を検出することになる（図３参
照）。

【００２４】次に、制御回路１５は、サンプリングした
６個の電流値Ｉｘ（ｘ＝１〜６）の平均値を電流平均値
Ｉave として次式（１）にしたがって演算し、この後、
得られた電流平均値Ｉave を用いて式（２）に代入して
ロック電流判定用のしきい値Ｉｓを演算するようになる
（ステップＳ３）。制御回路１５は、このようにして得
られたしきい値Ｉｓを判定値として設定し（ステップＳ
４）、このプログラムを終了するようになる。

【００２５】

【数１】

【数２】

【００２６】制御回路１５は、この後、増幅回路１０か
ら入力される検出電圧Ｖamp に基づいて、直流モータ１
に流れているモータ電流Ｉが、上述のように設定したし
きい値Ｉｓを超えるか否かを判定して直流モータ１のロ
ック状態を判定するようになる。そして、制御回路１５
は、モータ電流Ｉが所定時間（例えば０．７秒）以上に
渡ってしきい値Ｉｓを超えている場合に、直流モータ１
のロック状態を判定すると、トランジスタ６あるいは７
に出力していた駆動信号を停止して断電するようにな
る。これにより、ウインドガラスが全開あるいは全閉位
置まで駆動されて直流モータ１がロック状態となってい
るのを検出して通電を停止させることができるようにな
る。

【００２７】さて、上述の場合に、直流モータ１のロッ
ク電流の値は、バッテリの端子電圧ＶＢや周囲温度Ｔａ
に応じて変動するが、本実施例のように、直流モータ１
への通電時に流れる突入電流からロック電流判定のため
のしきい値Ｉｓを演算して設定するので、そのような変
動要素がある場合でも、その時点での状況に応じた適切
なしきい値をもってロック状態の判定を行うことができ
る。

【００２８】そこで、直流モータ１の始動時の突入電流
を検出することでロック状態を判定するしきい値Ｉｓを
設定することについて、発明者らが行った実験結果につ
いて説明する。すなわち、図４は、直流モータ１の始動
時からロック電流が流れて停止制御を行うまでの電流の
変化を示すもので、例えば、バッテリの電圧ＶＢが同じ
１０Ｖであっても、周囲温度Ｔａが−３０℃の場合と８
０℃の場合とで、突入電流およびロック電流が図示のよ
うに異なることがわかる。

【００２９】この場合に、突入電流のレベルとロック電
流のレベルとは、略比例して変化しているので、このこ
とから、突入電流を検出することによりロック電流を判
定するしきい値を設定することができるのである。そし
て、このように、突入電流を検出してロック電流判定の
しきい値を設定することで、電源電圧ＶＢの変動や周囲
温度Ｔａの変動にも自動的に対応させることができるの
である。

【００３０】図５は、種々の条件下での直流モータ１の
突入電流のピーク値をプロットしたもので、例えば、常
温でのロック電流値（図中△でプロット）に対して、常
温でスタートした場合およびホットスタートした場合に
ついて様々なモータ印加電圧にて突入電流のピーク値を
測定した結果を示している。

【００３１】また、突入電流の波形は、始動時における
ロータの位置によって、例えば、図６のようにピークが
二つ発生する場合と、図７のようにピークが一つだけの
場合とがある。そこで、これらのいずれの場合において
も、実質的に同等の突入電流を検出できるように突入電
流の平均値を演算することで両者の間の格差を緩和する
ようにしている。そして、この場合に、具体的には、電
流をサンプリングすることにより実質的な平均値を得る
ようにしている。

【００３２】実際には、直流モータ１を駆動するための
駆動信号が出力されてから一定の遅れ時間を存した後に
電流が流れるので、プログラムでも示したように、所定
の待機時間Ｔ１（例えば５ｍｓ）を存した時点ｔ１から
サンプリング間隔Ｔ２毎（例えば３ｍｓ）の電流値を６
回検出してそれらの平均値を演算することにより突入電
流Ｉave を得るようにしているのである。

【００３３】このような本実施例によれば、直流モータ
１の起動時にモータに流れる突入電流を電流検出抵抗５
および増幅回路１０によりサンプリング入力し、制御回
路１５により、その平均を演算することで求めると共
に、その突入電流の演算結果に基づいてロック電流のし
きい値Ｉｓを求めて設定するようにしたので、ロック電
流値の変動要素となる直流電源電圧ＶＢや周囲温度Ｔａ
を別途に検出してそれらからしきい値Ｉｓを設定する必
要がなくなり、検出構成が簡単になると共に直流モータ
１のロック状態の判定を確実に行うことができるように
なる。

【００３４】なお、上述の実施例において、しきい値設
定のための演算式を、式（２）を用いた場合について説
明したが、次に示すように、式（３）のような演算式を
用いてしきい値を設定するようにしても良い。そして、
式（３）にて示す演算内容は、前述同様にして突入電流
の実測データに基づいて対応するロック電流のしきい値
を求めたものである。

【００３５】

【数３】

【００３６】本発明は、上記実施例にのみ限定されるも
のではなく、次のように変形または拡張できる。突入電
流は、サンプリング以外に、積分処理などによるアナロ
グ処理で検出する構成としても良い。ウインドガラスの
駆動用モータ以外にも、ロック電流検出により停止制御
する一般的な構成の直流モータの制御装置に適用でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す電気的構成図

【図２】しきい値設定プログラムのフローチャート

【図３】モータ電流のサンプリングを示す作用説明図

【図４】異なる周囲温度での駆動開始からのモータ電流
のタイムチャート

【図５】モータ電源電圧と突入電流のピーク値との相関
図

【図６】モータ突入電流の検出出力波形図（その１）

【図７】モータ突入電流の検出出力波形図（その２）

【図８】異なる周囲温度およびバッテリ電圧におけるモ
ータのロック電流特性図

【符号の説明】

１は直流モータ、２は駆動回路、３，４はリレー、５は
電流検出抵抗（電流検出手段）、６，７はｎｐｎ形トラ
ンジスタ、８，９はフライホイールダイオード、１０は
増幅回路、１５は制御回路（演算手段，判定手段）、１
６は操作スイッチである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 負荷駆動用の直流モータに対して、操作
   スイッチのオン操作に応じて通電し、その電流値がロッ
   ク電流判定のしきい値を超えたときにロック状態を判定
   して停止制御するようにしたモータ制御装置において、 前記直流モータの通電電流を検出する電流検出手段と、 前記直流モータの始動時の突入電流を前記電流検出手段
   により検出して前記ロック電流を判定するためのしきい
   値を演算により求める演算手段と、 前記電流検出手段による前記直流モータの通電電流が前
   記演算手段により求められたしきい値を超えたときに前
   記ロック状態を判定する停止する判定手段とを具備した
   ことを特徴とするモータ制御装置。
2. 【請求項２】 前記演算手段は、前記直流モータの突入
   電流を所定時間間隔でサンプリングした値の平均値を演
   算することにより前記しきい値を求めるように構成され
   ていることを特徴とする請求項１記載のモータ制御装
   置。