JP2008017611A - In-vehicle motor drive unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両に搭載され、モータにより被駆動部が駆動されるよう構成された車載用モータ駆動装置に関する。 The present invention relates to a vehicle-mounted motor drive device that is mounted on a vehicle and configured such that a driven part is driven by a motor.
従来より、例えば図16(a)に示すような、自動車の内燃機関に設けられた二つの吸気ポート(詳細は後述。図1参照。)のうち一方の第1吸気ポート5aを開閉するためのスワールコントロールバルブ(swirl control valve ;以下「SCV」と略す)10を、モータ(図示略)で通電駆動する場合、一般に、モータの回転駆動力を減速ギア等を介してSCV10の回動軸20へ伝達するようなシステムが構成される。このSCV10は、図16(a)の左側に示す第1吸気ポート5aを全閉した状態か、若しくは図16(a)の右側に示す第1吸気ポート5aを全開した状態のいずれか一方に駆動される。そのため、このSCV10の動作範囲は、全閉状態(閉位置)から全開状態(開位置)の間に限定される。
Conventionally, for example, as shown in FIG. 16 (a), one of the two intake ports (details will be described later, see FIG. 1) provided in an automobile internal combustion engine for opening and closing one
つまり、図16(a)に示すように、SCV10が全閉状態(図16(a)の左側の状態)にあるとき、モータを制御するマイコン(図示略)から駆動回路(図示略)への開指令により駆動回路がモータへの通電を開始すると、モータが回転し、その回転駆動力が減速ギア等を介してSCV10に伝達される。そのため、SCV10は、回動軸20を中心に回動して開き始める(図16(a)の中央の状態)。そして、SCV10が全開状態(図16(a)の右側の状態)に達すると、SCV10は第1吸気ポート5aの内壁に当接してそれ以上動かなくなる。これにより、モータへの通電が継続中であっても回転は停止される。この状態をロック状態ともいう。モータの回転中は、その回転によって生じる逆起電力のために通電電流が抑制されるが、ロック状態になると、モータはその回転が強制的に停止されるため、逆起電力を失い、通電電流が急激に上昇して過大な電流(以下「ロック電流」ともいう)が流れる。
That is, as shown in FIG. 16 (a), when the
SCV10が全開状態から全閉状態に向けて駆動される場合についても、モータへの通電によってSCV10は徐々に閉位置へと近づいていき、やがてSCV10の先端部が第1吸気ポート5aの内壁に設けられた規制突起21に当接する。これにより、SCV10は全閉状態となってそれ以上は動かなくなる。このときもやはり、モータはロック状態となってロック電流が流れる。
Even when the SCV 10 is driven from the fully open state to the fully closed state, the
モータに長時間ロック電流を流すことは、所定の位置までモータを回転させてSCV10を開閉駆動するという本来の目的からは意味のない動作と言える。また、ロック電流が長時間流れるとモータおよびその駆動回路は発熱して最大定格を超えるおそれがある。そこで、定格を超えないようにする方法として、次の3つの方法が考えられる。
Applying a lock current to the motor for a long time can be said to be a meaningless operation from the original purpose of opening and closing the
第1の方法は、モータおよびその駆動回路を発熱に耐えうるものにすることである。しかしこの場合、駆動回路において、導通抵抗を小さくするためにチップサイズの大きな半導体を使用しなければならないため、半導体が高価なものとなってしまう。或いは、過大な発熱に耐えうる、放熱性の高い体格の大きな構造のモータや駆動回路を使用しなければならない。そのため、コスト的に不利となって現実的ではない。 The first method is to make the motor and its drive circuit resistant to heat generation. However, in this case, a semiconductor having a large chip size must be used in the drive circuit in order to reduce the conduction resistance, so that the semiconductor becomes expensive. Alternatively, it is necessary to use a motor or a drive circuit having a large structure with high heat dissipation that can withstand excessive heat generation. Therefore, it is disadvantageous in terms of cost and is not realistic.
第2の方法は、SCV10に角度センサを設け、所定の開度(開位置或いは閉位置に相当する開度)に達したところで、通電を停止或いは低減することである。このように角度センサを設けることにより、駆動回路の発熱を低減することが可能となり、駆動回路を必要最小限のサイズに留めることができる。しかしながら、角度センサを設ける必要があることから、当然ながらその分のコストがかかるため、システム全体としては高価なものとなってしまう。
The second method is to provide an angle sensor in the
第3の方法は、通電電流の上限値を設定してそれを超えないように制限しつつモータへの通電を行い、通電電流がその上限値に達した状態が一定時間継続した場合に、モータがロックしたものと判断する方法である(例えば、特許文献1参照)。 The third method is to set the upper limit value of the energization current and limit the current to not exceed it. When the state where the energization current reaches the upper limit value continues for a certain period of time, Is a method of determining that the lock has occurred (see, for example, Patent Document 1).
即ち、通電電流が上限値に達した後、SCV10が完全に開閉したかどうかわらないがおよそ全開または全閉(即ちモータがロック)したであろうと思われる十分な時間、その上限値での通電が継続したならば、モータがロック、つまりSCV10が全閉或いは全開したものと判断するのである。この方法は、全開又は全閉の判断をあくまでも通電電流およびその通電時間に基づいて行うものであり、開閉状態を検出するための上記角度センサはコストダウンのために用いない。この方法だと、SCV10の開閉動作を確保しつつ、駆動回路等の小型化をはかることができ、上記第1及び第2の方法と比べてコスト的にも最も有利である。
That is, after the energization current reaches the upper limit value, it does not matter whether the
図17に基づいて具体的に説明すると、SCV10が閉状態のときにマイコンからSCV10を開状態にすべき旨の開指令が出力されると、その開指令を受けて駆動回路がモータへの通電を開始する。このとき、モータへの通電はDUTY100%で行われ、回転開始直後は突入電流が流れるもののその後の回転中は、回転速度に応じた値の電流が流れる。そのため、駆動回路の温度上昇も少ない。
Specifically, based on FIG. 17, when the open command indicating that the
この間、SCV10は徐々に開いていくが、開位置に達して全開状態となると、既述の如くSCV10が第1吸気ポート5aの内壁に当接し、モータの回転も強制的に停止する(ロックする)。これにより通電電流は急上昇するが、電流制限値に達するとそこで電流上昇は制限される。
During this time, the SCV 10 gradually opens. However, when the
この電流制限は、駆動回路自身の自己保護機能により行われる。即ち、それまでDUTY100%での通電だったものが、電流制限値に達すると、その電流制限値を超えないようにDUTY比100%未満での通電(デューティ駆動)に切り替わる。 This current limitation is performed by the self-protection function of the drive circuit itself. That is, when the current limit value reaches the current limit value until the current limit value is reached, the current is switched to the current supply (duty drive) with a duty ratio less than 100% so as not to exceed the current limit value.
なお、図17では、SCV10の開動作中はモータの通電電流が電流制限値より低く、全開状態になってモータがロックしたときに電流制限値を超える場合について説明したが、SCV10やその駆動系の状態によっては、後述する図18のように、開動作中であってもモータの通電電流が電流制限値に達する場合もある。そのため、電流制限値に制限された状態がロック判定時間T1継続したときに、モータがロック、即ちSCV10が全開状態になったものとして、マイコンからの開指令出力を停止してモータへの通電を停止させるようにしている。
In FIG. 17, the case where the energization current of the motor is lower than the current limit value during the opening operation of the
つまり、角度センサを持たないため、全開又は全閉したことが直接的にはわからないものの、全開又は全閉するであろう十分長い時間モータへの通電を行うことによってSCV10を確実に開閉させようとする方法であり、「突き当て制御」とも呼ばれる。
しかしながら、上記の突き当て制御は、全開又は全閉するであろう十分な長時間をロック判定時間T1として設定する必要があるため、制限電流値での通電が長時間継続することになる。そのため、図17に示すように、モータがロックしてから通電が停止されるまでの間、駆動回路やモータの温度が上昇していく。しかも、この上昇した温度が元のレベル(通電開始前のレベル)に戻らないうちに再び通電が開始されるということが繰り返されると、駆動回路やモータの温度は上昇の一途をたどることになる。 However, in the above-described abutting control, it is necessary to set a sufficiently long time that will be fully opened or fully closed as the lock determination time T1, and thus energization with the limited current value continues for a long time. Therefore, as shown in FIG. 17, the temperature of the drive circuit and the motor rises from when the motor is locked until the energization is stopped. In addition, if the energization is repeated before the increased temperature returns to the original level (the level before the energization is started), the temperature of the drive circuit and the motor will continue to rise. .
この温度上昇は、当然ながらモータやその駆動回路にとっては好ましいものではない。そのため、温度が過度に上昇しないよう、ロック判定時間T1をできるだけ短く設定するのが望ましい。 This temperature rise is naturally not preferable for the motor and its drive circuit. For this reason, it is desirable to set the lock determination time T1 as short as possible so that the temperature does not rise excessively.
しかし、SCV10は内燃機関の吸気系に用いられるバルブであるため、長期間の使用に伴ってデポジットが蓄積されていき、使用年数の経過と共に回転速度(開閉速度)も遅くなる。そのため、上記ロック判定時間T1は、長期使用後(耐久後)であっても確実に全閉又は全開させることができるよう、耐久後のSCV10の状態を想定して十分長く設定する必要がある。
However, since the
即ち、どのようなシステムであれ長時間使用していることにより、バルブ等の開閉部分には、吸気ポート(吸気管)内に浮遊する埃や水分、油分等が溜まったり、またその埃が水分や油分を吸着して粘性を帯びたりすることが一般に知られている。上記のSCV10についても同様であり、図16(b)に示すように、これらの粘性を帯びた物質であるデポジット23が、SCV10の回動軸20等に付着して、SCV10の回動を妨げる粘性抵抗になる。水分を含むことから低温ではこの粘性抵抗は増大し、場合によって非常に大きな抵抗となり、SCV10の回動には大きなトルクかまたは長時間通電して開閉を完全なものとする必要が生じる。そして、使用環境にもよるものの、粘性抵抗は、製品寿命の最後、すなわち耐久後に最も増大するのが一般的である。
In other words, any system that has been in use for a long time may cause dust, moisture, oil, etc. floating in the intake port (intake pipe) to accumulate in the opening and closing parts of the valve, etc. It is generally known that it absorbs and oils and becomes viscous. The same applies to the
そして、使用年数が長くなるほど、デポジットによる粘性抵抗が増大して、モータの回転速度も低下する。このようにモータの回転速度が低下すると、モータの逆起電力も低下して、回転中であってもその通電電流の値はロック電流近くまで上昇していき、図18に示すように電流制限値に到達してしまう。つまり、回転速度が遅いために、回転開始後すぐに通電電流が上昇していって、まだ回転中であっても電流制限値での通電状態となる。そのため、ロック判定時間T1は、耐久後のデポジットを考慮して十分に長く設定する必要があるのである。 As the service life becomes longer, the viscous resistance due to deposit increases and the rotational speed of the motor also decreases. When the rotational speed of the motor is reduced in this way, the back electromotive force of the motor is also reduced, and even when the motor is rotating, the value of the energizing current rises to near the lock current. As shown in FIG. The value is reached. In other words, since the rotation speed is slow, the energization current increases immediately after the start of rotation, and the energization state with the current limit value is obtained even during rotation. Therefore, it is necessary to set the lock determination time T1 sufficiently long in consideration of the post-endurance deposit.
ところが、製品の初期状態では、逆にこれらの粘性抵抗によるデポジットは全くない(或いはほとんどない)ため、SCV10はスムーズに開閉し、最短の時間で開閉が可能である。即ち、耐久後の場合は図16(b)に示すようにデポジット23の付着によってSCV10は低速回動するが、初期状態の場合は図16(a)に示すようにデポジットはないためSCV10は高速回動可能である。にもかかわらず、ロック判定時間T1は耐久後を見越した長時間に固定設定されているため、上限一杯の電流制限値での通電が長時間継続し、モータや駆動回路の発熱が増大してしまう。
However, in the initial state of the product, there is no (or almost no) deposit due to these viscous resistances, so the
具体例を挙げると、例えば、耐久後の最悪の状態を見越してロック判定時間T1が2秒に設定されている場合、耐久後は粘性抵抗が大きく回転速度も遅いため、1.8秒程度で開閉が完了し、残り0.2秒はロック電流(電流制限値)が流れることになるが、初期状態では、粘性抵抗は全くないため0.1秒程度で開閉が完了し、残り1.9秒はロック電流(電流制限値)が流れ続けることになる。このように、開閉が完了しているにも拘わらずロック電流が長時間流れ続けると、モータやその駆動回路は大きく発熱することになるのである。 As a specific example, for example, when the lock determination time T1 is set to 2 seconds in anticipation of the worst state after endurance, the viscosity resistance is large and the rotation speed is slow after endurance. The opening and closing is completed, and the lock current (current limit value) flows for the remaining 0.2 seconds. However, in the initial state, since there is no viscous resistance, the opening and closing are completed in about 0.1 seconds, and the remaining 1.9 For a second, the lock current (current limit value) continues to flow. Thus, if the lock current continues to flow for a long time despite the completion of opening and closing, the motor and its drive circuit generate a large amount of heat.
モータや駆動回路の発熱を低減するためには、ロック判定時間T1をできる限り短くして制限電流値での通電時間を短くするのが望ましいのだが、あまり短くしすぎると、まだ回転中で完全に開閉していないにも拘わらずロック判定時間T1が経過して全閉或いは全開と誤判定されてしまうおそれがある(特に耐久後)。そのため、ロック判定時間T1の短縮には限度があり、耐久後を見越して長く設定する必要がある以上、初期状態に近ければ近いほど必然的に発熱量が増大してしまう。 In order to reduce the heat generation of the motor and the drive circuit, it is desirable to shorten the lock judgment time T1 as much as possible to shorten the energization time at the limit current value. In spite of not being opened or closed, there is a possibility that the lock determination time T1 elapses and erroneously determined to be fully closed or fully opened (particularly after endurance). Therefore, there is a limit to shortening the lock determination time T1, and as long as it needs to be set longer in anticipation of endurance, the closer to the initial state, the greater the amount of heat generated.
また、耐久後についても、回転中の早い段階から通電電流が電流制限値に達し、それ以上の電流上昇は制限されるため、回転中であってもそれ以上のトルク上昇は制限されてしまう。つまり、耐久後はただでさえデポジットによって回転速度が遅く、より大きな回転トルクが必要となるにもかかわらず、回転中に電流制限がかかってそれ以上のトルクは加わらなくなる。そのため、モータ回転速度の低下がより助長され、SCV10の駆動応答性は悪化してしまう。
Further, even after the endurance, the energization current reaches the current limit value from an early stage during rotation, and further increase in current is limited. Therefore, further increase in torque is limited even during rotation. That is, even after the endurance, the rotational speed is slow due to the deposit, and even though a larger rotational torque is required, a current limit is applied during the rotation and no further torque is applied. For this reason, a decrease in the motor rotation speed is further promoted, and the drive response of the
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、モータにより被駆動部を駆動する車載用モータ駆動装置において、被駆動部の駆動応答性を良好に維持しつつ、モータやその駆動回路の発熱を低減して、装置の耐久性や信頼性を向上することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and in an in-vehicle motor drive device that drives a driven part by a motor, the motor and its drive circuit generate heat while maintaining the drive response of the driven part well. It aims to reduce and improve the durability and reliability of the device.
上記課題を解決するためになされた請求項1記載の発明は、外的要因により予め定められている位置に強制的に位置決めされるようにモータによって駆動される被駆動部の駆動を制御する車載用モータ駆動装置であって、入力される駆動指令に基づいてモータへ通電を行うことにより該モータを駆動する駆動手段と、被駆動部の駆動を制御するための駆動指令を駆動手段へ出力する制御手段と、モータの通電電流を検出する電流検出手段と、被駆動部が外的要因により強制的に位置決めされた際にモータに流れるロック流を判別するための値に設定された電流閾値が、被駆動部の駆動完了を判定するための判定基準として設定された第1の閾値設定手段と、電流検出手段により検出された通電電流が第1の閾値設定手段に設定された電流閾値を超えたときに被駆動部の駆動が完了したものと判定する第1の駆動完了判定手段とを備える。
The invention according to
そして特に、制御手段は、被駆動部の駆動開始から少なくともその被駆動部の駆動が上記外的要因により強制的に位置決めされることで完了するまでの間は、モータを連続的に通電させるための駆動指令である連続通電指令を駆動手段へ出力する。この連続通電指令に基づくモータへの通電開始後(即ち被駆動部の駆動開始後)、第1の駆動完了判定手段にて被駆動部の駆動が完了したと判定されたとき、駆動手段は、モータへの通電を停止又は低減する。 In particular, the control means continuously energizes the motor from the start of driving of the driven part until at least the driving of the driven part is completed by being forcedly positioned by the external factor. Is output to the driving means. After the start of energization to the motor based on this continuous energization command (that is, after the drive of the driven part), when the first drive completion determination means determines that the drive of the driven part is completed, the drive means Stop or reduce power to the motor.
つまり、被駆動部をモータにより駆動するにあたり、駆動開始からその駆動が完了するまでは、上述の従来技術のような、通電電流の上限値を設けてそれを超えないように制限するといった電流制限を行うことなく、モータへの通電を連続的に行う。これにより、駆動手段が供給可能な最大限の電流がモータへ通電されることになる。但し、モータ回転中(被駆動部の駆動中)はモータ自身の逆起電力により通電電流はある程度抑制される。そして、被駆動部の駆動が完了してモータがそれ以上回転できないロック状態になると、逆起電力が失われて通電電流が急激に増加する(既述の図17,図18参照)。 In other words, when the driven part is driven by the motor, the current limit is set such that the upper limit value of the energization current is set and limited so as not to exceed the drive current until the drive is completed from the start of the drive. Without energizing, the motor is continuously energized. As a result, the maximum current that can be supplied by the driving means is supplied to the motor. However, the energization current is suppressed to some extent by the counter electromotive force of the motor itself while the motor is rotating (while the driven part is being driven). When the drive of the driven part is completed and the motor is in a locked state where the motor cannot rotate any more, the back electromotive force is lost and the energization current increases rapidly (see FIGS. 17 and 18 described above).
そこで、所定の電流閾値を設定し、この電流閾値を超えた場合に、被駆動部の駆動が完了してモータもロック状態になったものと判定するようにした。尚、このときの電流閾値は、ロック状態になったときに流れるロック電流であるかどうかが判別できる値に設定されている。更に、駆動完了と判定されたときは、駆動手段によるモータへの通電を停止又は低減するようにしたのである。 Therefore, a predetermined current threshold value is set, and when this current threshold value is exceeded, it is determined that driving of the driven part is completed and the motor is also locked. Note that the current threshold value at this time is set to a value by which it can be determined whether or not it is a lock current that flows when the lock state is entered. Further, when it is determined that the driving is completed, the energization of the motor by the driving means is stopped or reduced.
このように構成された請求項1記載の車載用モータ駆動装置によれば、被駆動部の駆動中はモータへの通電が連続的に(従来技術のような通電制限をすることなく)行われるため、被駆動部の駆動応答性が良好となる。また、通電電流が電流閾値を超えたとき、即ち被駆動部の駆動完了が判定されたときはモータへの通電が停止又は低減されるため、駆動完了後(ロック後)もロック電流が流れるといった従来の問題が解消され、モータや駆動手段の発熱を低減することができる。しかも、電流閾値がロック電流であるかどうかがその値でもって判別できるようになっているので、従来のように電流制限値に通電電流が達し、かつ所定時間流れたことでロックと判定するというやり方に対して、より確実にかつ短時間で検出することができる。従って、被駆動部の駆動完了の判定のために既述の角度センサ等の装置を別途設ける必要がない。そのため、コストの上昇を抑えつつ、車載用モータ駆動装置の耐久性や信頼性を向上することが可能となる。
According to the vehicle-mounted motor drive device according to
なお、被駆動部の駆動完了とは、被駆動部が予め決められた状態まで駆動されたときに何らかの外的要因で停止させられることをいい、この駆動完了によってモータはそれ以上は回転できなくなる。つまり、被駆動部の駆動が完了すると、引き続き駆動させるべくモータへの通電を継続しても被駆動部は動かないため、必然的にモータの回転も強制停止される(ロックする)ことになる。そのため、以下の説明においてモータの「ロック」とは、被駆動部の駆動完了によってモータの回転が強制的に停止させられることを意味し、モータがロックすることと被駆動部の駆動が完了することとは同義として扱う。 The drive completion of the driven part means that the driven part is stopped by some external factor when it is driven to a predetermined state, and the motor can no longer rotate by this drive completion. . In other words, when the drive of the driven part is completed, the driven part does not move even if energization of the motor is continued to continue driving, and therefore the rotation of the motor is inevitably stopped (locked). . Therefore, in the following description, “locking” a motor means that the rotation of the motor is forcibly stopped upon completion of driving of the driven part, and that the motor is locked and driving of the driven part is completed. Is treated as a synonym.
電流閾値は、例えば、モータ回転中には達することはない値であって、且つ、モータがロックして通電電流が増加した場合には十分に達するような値とするなど、モータのロック・被駆動部の駆動完了をモータが回転する際に流れる通電電流値と判別可能な値を適宜設定する。 For example, the current threshold is a value that does not reach during motor rotation and that it reaches a sufficient value when the motor is locked and the energization current increases. A value that can be discriminated from an energization current value that flows when the motor rotates is set as appropriate for the completion of driving of the driving unit.
第1の駆動完了判定手段による駆動完了の判定結果に基づく、駆動手段によるモータへの通電の停止又は低減は、具体的には、例えば後述する請求項20又は21に記載の構成で実現することができるが、駆動完了の判定後できる限り速やかに通電を停止又は低減できる限り、その具体的構成は特に限定されない。 Specifically, the stop or reduction of the energization of the motor by the drive unit based on the determination result of the drive completion by the first drive completion determination unit is specifically realized by, for example, the configuration according to claim 20 or 21 described later. However, the specific configuration is not particularly limited as long as the energization can be stopped or reduced as soon as possible after the completion of driving is determined.
また、被駆動部の駆動完了後に通電を低減する場合、具体的にどの程度まで低減するかは適宜決めることができ、例えば、駆動完了状態の被駆動部がバネ等で付勢されていてモータへの通電を停止するとその付勢力で被駆動部が元の状態へ戻ってしまうような場合は、その付勢力に対抗できる程度の電流(保持電流)を流して駆動完了状態を保持するようにしてもよい。また例えば、上記のようなバネ等による付勢はないものの、被駆動部が置かれている環境等によっては外部から荷重(例えば流体による圧力)を受けて動いてしまうおそれがあるような場合も、その荷重を受けても被駆動部が駆動完了状態から動かない程度の保持電流を流すようにしてもよい。 In addition, when the energization is reduced after the driving of the driven part is completed, it is possible to appropriately determine how much the power is reduced, for example, the driven part in the driving completed state is biased by a spring or the like and the motor If the energized power is stopped and the driven part returns to its original state due to the urging force, a current (holding current) that can counter the urging force is supplied to maintain the driving completion state. May be. In addition, for example, there is a case where there is a possibility that the actuator may move due to an external load (for example, pressure due to fluid) depending on the environment where the driven part is placed, although there is no bias by the spring as described above. The holding current may be supplied to such an extent that the driven portion does not move from the driving completion state even when the load is received.
逆に、一旦駆動完了した後は被駆動部が動いても構わないような場合、或いは、駆動完了状態を保持する必要はあるもののモータへの通電を停止しても駆動完了状態が保持されるよう構成されている場合などは、モータへの通電を完全に停止するようにしてもよい。つまり、被駆動部の駆動完了後に通電を停止するか低減するか、低減する場合は具体的にどの程度低減するかについては、車載用モータ駆動装置全体の構成、被駆動部への荷重の有無、周囲環境、駆動完了状態の保持の必要性などの諸条件を考慮して、適宜決めればよい。 Conversely, once the drive is complete, the driven part may move, or the drive complete state is maintained even if the motor is de-energized although it is necessary to maintain the drive complete state. In such a case, energization of the motor may be completely stopped. In other words, whether the energization is stopped or reduced after the drive of the driven part is completed, or how much it is specifically reduced, depends on the overall configuration of the on-vehicle motor drive device and whether there is a load on the driven part. Further, it may be determined as appropriate in consideration of various conditions such as the surrounding environment and the necessity of maintaining the driving completion state.
上記請求項1に記載の車載用モータ駆動装置は、モータへの通電電流が電流閾値を超えたことをもって被駆動部の駆動完了を判定する構成であったが、モータが、整流子及びこの整流子に摺接するブラシを有するブラシ付き直流モータ(以下単に「直流モータ」という)である場合は、例えば請求項2に記載のように、直流モータならではの通電特性を利用して被駆動部の駆動完了を判定することができる。直流モータならではの通電特性とは、モータの回転によって、ブラシに接触中の整流子がそのブラシから離れる一方で次の整流子がそのブラシへ接触するまでの整流子切り替わり過程において、双方の整流子が共に一つのブラシに接触する二重接触期間が存在し、この二重接触期間中は他の期間(一つのブラシに一つの整流子が接触している期間)よりも通電電流値が増大することである。
The on-vehicle motor drive device according to
この結果、モータ回転中はその通電電流はリップルを含むリップル電流となる。逆に、モータ回転が停止すると、当然ながらこのリップルは発生しないことになる。そこで、このリップルの有無を検出すれば、モータが回転しているか否か、延いては被駆動部の駆動が完了したか否かを判定することができる。 As a result, during the motor rotation, the energization current becomes a ripple current including a ripple. On the contrary, when the motor rotation is stopped, this ripple naturally does not occur. Therefore, if the presence or absence of this ripple is detected, it can be determined whether or not the motor is rotating, and thus whether or not driving of the driven part is completed.
即ち、請求項2記載の車載用モータ駆動装置は、被駆動部と駆動手段と制御手段と電流検出手段とを備えていることに関しては請求項1と同様であるが、モータは、整流子及び該整流子に摺接するブラシを有し、このブラシを介して外部から供給される直流電源により駆動されるモータ(直流モータ)である。
That is, the in-vehicle motor drive device according to
更に、被駆動部の駆動完了を判定するための判定基準としてのリップル周期閾値が設定された第2の閾値設定手段と、電流検出手段により検出された通電電流に含まれるリップルの周期が第2の閾値設定手段に設定されたリップル周期閾値を超えたときに被駆動部の駆動が完了したものと判定する第2の駆動完了判定手段とを備える。 Furthermore, a second threshold setting unit in which a ripple cycle threshold is set as a criterion for determining completion of driving of the driven unit, and a cycle of the ripple included in the energization current detected by the current detection unit is the second. Second drive completion determination means for determining that driving of the driven part is completed when the ripple cycle threshold set in the threshold setting means is exceeded.
そして、駆動手段は、制御手段からの連続通電指令に基づくモータへの通電開始後、第2の駆動完了判定手段にて被駆動部の駆動が完了したと判定されたときに、モータへの通電を停止又は低減する。 The drive means energizes the motor when the second drive completion judging means determines that the drive of the driven part is completed after the start of energization of the motor based on the continuous energization command from the control means. Stop or reduce.
つまり、直流モータの場合、回転している限りその回転速度に応じた周期でリップルが発生するが、回転が停止すると、以後はリップルが発生しなくなる。そこで、リップル周期閾値を適宜設定し、リップルの周期がこのリップル周期閾値よりも大きくなったとき(換言すれば、前回リップルが検出された後、リップル周期閾値が経過しても次のリップルが検出されないとき)に、被駆動部の駆動が停止してモータも回転停止(ロック)したものと判定するのである。この判定後は、請求項1と同様、モータへの通電電流を停止又は低減する。 That is, in the case of a DC motor, as long as the motor is rotating, ripples are generated at a period corresponding to the rotation speed. However, when the rotation is stopped, ripples are not generated thereafter. Therefore, the ripple cycle threshold is set appropriately, and when the ripple cycle becomes larger than this ripple cycle threshold (in other words, the next ripple is detected even if the ripple cycle threshold elapses after the previous ripple was detected. If not, the drive of the driven part is stopped and the motor is also determined to have stopped rotating (locked). After this determination, as in the first aspect, the energization current to the motor is stopped or reduced.
このように構成された請求項2記載の車載用モータ駆動装置によっても、被駆動部の駆動中はモータへの通電が連続的に(従来技術のような通電制限をすることなく)行われるため、被駆動部の駆動応答性が良好となる。また、リップルの周期がリップル周期閾値を超えたとき、即ち被駆動部の駆動完了が判定されたときはモータへの通電が停止又は低減されるため、駆動完了後(ロック後)もロック電流が流れるといった従来の問題が解消され、モータや駆動手段の発熱を低減することができる。そのため、上記請求項1と同様、コストの上昇を抑えつつ、車載用モータ駆動装置の耐久性や信頼性を向上することが可能となる。
Even with the on-vehicle motor drive device according to
上記請求項2記載の車載用モータ駆動装置における、第2の駆動完了判定手段による被駆動部の駆動完了の判定は、より具体的には、例えば請求項3記載の構成により実現することができる。即ち、電流検出手段により検出された通電電流から直流成分を除去する直流成分除去手段と、リップルの発生を判定するための判定基準としてのリップル検出閾値が設定された第3の閾値設定手段と、直流成分除去手段による直流成分除去後の通電電流が第3の閾値設定手段に設定されたリップル検出閾値を超えた場合にリップルが発生したと判定するリップル発生判定手段と、このリップル発生判定手段によってリップルが発生したと判定される毎に、該判定された後の経過時間をリップルの周期として計測する計測手段とを備える。そして、第2の駆動完了判定手段は、計測手段により計測される経過時間がリップル周期閾値を超えたときに、被駆動部の駆動が完了したものと判定する。 In the in-vehicle motor drive device according to the second aspect, the determination of the completion of driving of the driven part by the second drive completion determination means can be more specifically realized by the configuration according to the third aspect, for example. . That is, a direct current component removing unit that removes a direct current component from the energization current detected by the current detecting unit, a third threshold setting unit in which a ripple detection threshold is set as a criterion for determining the occurrence of ripple, A ripple generation determination unit that determines that a ripple has occurred when the energization current after the DC component removal by the DC component removal unit exceeds the ripple detection threshold set in the third threshold setting unit, and the ripple generation determination unit Measurement means for measuring the elapsed time after the determination as a ripple period each time it is determined that a ripple has occurred. Then, the second drive completion determination unit determines that the drive of the driven unit is completed when the elapsed time measured by the measurement unit exceeds the ripple cycle threshold.
上記のように車載用モータ駆動装置を構成することで、リップルの検出やそれに基づくリップル周期の計測を確実に行うことができ、その計測結果に基づいて被駆動部の駆動完了を確実に判定することができる。 By configuring the in-vehicle motor drive device as described above, it is possible to reliably detect the ripple and measure the ripple period based on it, and reliably determine the completion of driving of the driven part based on the measurement result. be able to.
なお、直流成分除去手段による直流成分除去後の通電電流そのものを用いてリップル発生判定手段がリップルの発生を判定するようにしてもよいが、直流モータの回転時にその通電電流に含有されるリップル分は、一般に微小な値である。そのため、直流成分除去後の通電電流を適度な増幅率にて増幅し、その増幅後の通電電流に基づいてリップル検出閾値を設定して、リップル発生を判定するようにしてもよい。 The ripple generation determination unit may determine the occurrence of ripple using the energization current itself after the DC component removal by the DC component removal unit, but the ripple component contained in the energization current when the DC motor rotates. Is generally a minute value. For this reason, the occurrence of ripple may be determined by amplifying the energized current after removal of the DC component at an appropriate amplification factor and setting a ripple detection threshold based on the energized current after the amplification.
上記請求項2又は3記載のように通電電流のリップルに基づいて被駆動部の駆動完了を判定するよう構成された車載用モータ駆動装置は、例えば請求項4記載のように、更に、通電電流値に基づいて被駆動部の駆動完了を判定する手段(即ち請求項1記載の構成)を兼ね備えたものとして構成することもできる。
The in-vehicle motor drive device configured to determine the completion of driving of the driven part based on the ripple of the energization current as described in
即ち、請求項2又は3記載の車載用モータ駆動装置において更に、請求項1と同様、電流閾値が設定された第1の閾値設定手段と、第1の駆動完了判定手段とを備える。そして、駆動手段によるモータへの通電が停止又は低減されるタイミングの決定基準として第1の駆動完了判定手段による判定結果又は第2の駆動完了判定手段による判定結果のうちいずれか一方を選択する判定選択手段を備え、この判定選択手段により選択されたいずれかの駆動完了判定手段によって被駆動部の駆動完了が判定されたときに、駆動手段によるモータへの通電が停止又は低減される。
That is, the vehicle-mounted motor drive device according to
このように構成された車載用モータ駆動装置によれば、被駆動部の駆動完了を判定するための駆動完了判定手段を二種類備え、何れか一方によって駆動完了の判定がなされるため、駆動完了の判定方法の選択自由度が広がる。 According to the on-vehicle motor drive apparatus configured as described above, the drive completion determination means for determining the drive completion of the driven part is provided, and the drive completion is determined by one of the two units. The degree of freedom of selection of the determination method is expanded.
なお、判定選択手段が上記二つの駆動完了判定手段のうちどちらを選択するかについては、例えば、通常はどちらか一方に固定しておいてそれが正常動作しなくなった場合に他方に切り替える、といった方法をとることができるなど、その選択方法や選択基準は多種多様に考えられるが、モータや被駆動部の状態に応じて、より確実に駆動完了を判定できる方を選択するようにすることも可能である。 As to which of the above two driving completion determination means is selected by the determination selection means, for example, it is usually fixed to one of them and switched to the other when it does not operate normally. The selection method and selection criteria can be considered variously, such as a method can be taken, but depending on the state of the motor and driven part, it is also possible to select the one that can determine the completion of driving more reliably Is possible.
即ち、被駆動部が初期状態(製造されたばかりの新品状態)である初期品の場合は、通常、既述のデポジットのような被駆動部の駆動を阻害する要因がなく(少なく)、モータの回転は速いため、整流子の二重接触期間が短く、リップルも小さくなる。そのため、回転速度が速いほどリップルの検出(リップル発生判定手段によるリップル発生の判定)もしにくくなる。その反面、通電電流値については、初期品の場合は回転速度が速いため、回転中は逆起電力が大きく通電電流値は低い。そして、被駆動部の駆動が完了してモータがロックすると、通電電流は急上昇する。つまり、回転中の通電電流と回転停止(ロック)中の通電電流との差が大きい。そのため、電流閾値に基づく駆動完了判定の方が比較的容易かつ正確に判定を行うことができる。 In other words, in the case of an initial product in which the driven part is in an initial state (new state just manufactured), there is usually no factor (less) that hinders the driving of the driven part, such as the deposit described above. Since the rotation is fast, the double contact period of the commutator is short and the ripple is also small. Therefore, the higher the rotation speed, the more difficult it is to detect ripples (determination of ripple generation by the ripple generation determination means). On the other hand, with respect to the energization current value, the rotation speed is fast in the case of the initial product. Then, when the drive of the driven part is completed and the motor is locked, the energization current increases rapidly. That is, the difference between the energization current during rotation and the energization current during rotation stop (lock) is large. For this reason, the drive completion determination based on the current threshold can be performed relatively easily and accurately.
一方、被駆動部が耐久後の耐久品である場合は、通常、デポジットのような被駆動部の駆動を阻害する要因が多くなり、モータの回転速度は遅くなるため、整流子の二重接触期間が長く、リップルも大きくなる。そのため、リップルの検出を容易かつ正確に行うことができる。その反面、通電電流値については、モータの回転速度が遅いため、図18に示したように回転中であっても通電電流は大きくなり、回転中の電流値とロック時の電流値との差が初期品の場合よりも小さくなる。 On the other hand, when the driven part is a durable product after endurance, there are usually many factors that hinder the driving of the driven part such as deposit, and the rotational speed of the motor becomes slow, so the double contact of the commutator The period is long and the ripple is large. Therefore, the ripple can be detected easily and accurately. On the other hand, with regard to the energization current value, since the rotation speed of the motor is slow, the energization current increases even during rotation as shown in FIG. 18, and the difference between the current value during rotation and the current value during locking is large. Is smaller than the initial product.
つまり、初期品の場合は通電電流に基づく駆動完了判定の方が容易かつ正確にでき、耐久品の場合はリップル周期に基づく駆動完了判定の方が容易かつ正確にできる。更に、上記の通り初期品よりも耐久品の方がリップル周期は長いため、リップル周期に基づいて、初期品か耐久品かをおおよそ区別することが可能である。 That is, in the case of the initial product, the drive completion determination based on the energized current can be performed more easily and accurately, and in the case of the durable product, the drive completion determination based on the ripple cycle can be performed easily and accurately. Further, as described above, since the durable product has a longer ripple cycle than the initial product, it is possible to roughly distinguish the initial product or the durable product based on the ripple cycle.
そこで、請求項4記載の車載用モータ駆動装置における判定選択手段は、例えば請求項5に記載のように、リップルの周期と予め設定した選択閾値とを比較し、その比較の結果、リップルの周期が選択閾値より大きい場合は第2の駆動完了判定手段による判定結果を選択し、リップルの周期が選択閾値以下の場合は第1の駆動完了判定手段による判定結果を選択するものとして構成することができる。
Therefore, the determination and selection means in the in-vehicle motor drive device according to claim 4 compares the ripple period and a preset selection threshold as described in
つまり、リップルの周期が選択閾値より大きい場合(回転が遅い場合)は耐久品或いはそれに近い状態と判断して、リップルの周期に基づく駆動完了判定を選択するようにし、リップルの周期が選択閾値以下の場合(回転が速い場合)は初期品或いはそれに近い状態と判断して、電流閾値に基づく駆動完了判定を選択するのである。 In other words, if the ripple period is larger than the selection threshold (when the rotation is slow), it is judged as a durable product or a state close thereto, and the drive completion determination based on the ripple period is selected, and the ripple period is equal to or less than the selection threshold. In this case (when the rotation is fast), it is determined that the product is an initial product or a state close thereto, and the drive completion determination based on the current threshold is selected.
このように構成することで、第1又は第2の駆動完了判定手段のうち、被駆動部の状態に応じた適切な駆動完了判定手段によって被駆動部の駆動完了が判定されるため、被駆動部の状態(初期品か耐久品か)に拘わらずその駆動完了を正確に判定することが可能となる。 With this configuration, the drive completion of the driven unit is determined by the appropriate drive completion determination unit corresponding to the state of the driven unit, out of the first or second drive completion determination unit. Regardless of the state of the part (initial product or durable product), it is possible to accurately determine the completion of the drive.
ところで、モータに流れる電流は、モータの電源電圧やモータ周囲の環境等の影響を受ける。例えば、電源電圧が大きいほどモータに流れる電流も大きくなり、回転速度が速くなる。また例えば、電源電圧が一定であってもモータ周囲の温度が高くなると、モータの抵抗値(正確にはモータ巻線の電気抵抗値)が大きくなってモータに流れる電流は小さくなり、回転速度は遅くなる。そのため、例えば自動車のエンジンの周辺といった、温度変化や電源電圧の変化が激しいような環境でモータが駆動される場合は、その変化レベルによっては、上記各閾値を一定値に固定したままでは正確に被駆動部の駆動完了(モータロック)を検出できなくなるおそれがある。 By the way, the current flowing through the motor is affected by the power supply voltage of the motor, the environment around the motor, and the like. For example, the greater the power supply voltage, the greater the current flowing through the motor, and the faster the rotational speed. For example, even if the power supply voltage is constant, if the temperature around the motor increases, the resistance value of the motor (more precisely, the electrical resistance value of the motor winding) increases, the current flowing through the motor decreases, and the rotational speed becomes Become slow. Therefore, when the motor is driven in an environment where the temperature change and the power supply voltage change are severe, for example, around the engine of an automobile, depending on the change level, the above threshold values may not be fixed and fixed accurately. There is a possibility that the drive completion (motor lock) of the driven part cannot be detected.
そこで、上述した各請求項に記載の車載用モータ駆動装置における、電流閾値、リップル周閾値、リップル検出閾値、の各閾値は、それぞれ、上述したモータの電源電圧や周囲温度等のような、モータの負荷とは別にモータに直接又は間接的に作用してそのモータの通電電流特性に影響を及ぼすパラメータである環境パラメータに応じて適宜設定変更できるようにするとよい。 Therefore, in the in-vehicle motor driving device according to each of the above-described claims, the threshold values of the current threshold value, the ripple circumference threshold value, and the ripple detection threshold value are motors such as the above-described motor power supply voltage and ambient temperature, respectively. It is preferable that the setting can be appropriately changed according to an environmental parameter that is a parameter that affects the current-carrying current characteristics of the motor by acting directly or indirectly on the motor separately from the load.
即ち、まず請求項6記載の発明は、請求項1,4,5のいずれかに記載の車載用モータ駆動装置であって、上記環境パラメータを検出する環境パラメータ検出手段と、環境パラメータ検出手段により検出された環境パラメータに基づいて、被駆動部の駆動完了が正確に判断されるよう電流閾値を演算し、その演算結果に応じた第1の閾値指令を第1の閾値設定手段へ出力する第1の閾値指令出力手段とを備えている。そして、第1の閾値設定手段は、第1の閾値指令出力手段からの第1の閾値指令に従って電流閾値を設定する。
Specifically, the invention according to
このように構成された車載用モータ駆動装置によれば、環境パラメータに応じた適切な値の電流閾値が演算・設定されるため、環境パラメータに変動があっても被駆動部の駆動停止を正確に判定することができ、駆動停止後速やかにモータへの通電を停止又は低減することが可能となる。 According to the on-vehicle motor drive device configured as described above, an appropriate current threshold value corresponding to the environmental parameter is calculated and set, so that the driven part can be accurately stopped even if the environmental parameter varies. It is possible to stop or reduce the energization of the motor immediately after the drive is stopped.
そして、より具体的には、例えば請求項7記載のように、環境パラメータ検出手段は、環境パラメータとしての、モータの温度を直接又は間接的に検出し、第1の閾値指令出力手段は、環境パラメータ検出手段により検出されたモータの温度が高いほど電流閾値の値が低くなるよう、該電流閾値の演算を行うようにするとよい。 More specifically, for example, as described in claim 7, the environmental parameter detection means directly or indirectly detects the temperature of the motor as the environmental parameter, and the first threshold command output means The current threshold value may be calculated so that the current threshold value decreases as the motor temperature detected by the parameter detection means increases.
たとえ電源電圧が一定であっても、モータの温度が高くなるとモータ巻線の抵抗値が大きくなって通電電流が低くなる。そこで、モータの温度が高いほど電流閾値が低くなるようにすれば、温度上昇によって通電電流が全体的に低くなってもそれに応じて電流閾値も低く設定されることになるため、モータの温度によらず被駆動部の駆動完了を正確に判定することができる。 Even if the power supply voltage is constant, when the motor temperature increases, the resistance value of the motor winding increases and the energization current decreases. Therefore, if the current threshold is made lower as the motor temperature is higher, the current threshold will be set lower accordingly even if the energization current becomes lower overall due to temperature rise. Regardless, it is possible to accurately determine the completion of driving of the driven part.
特に、例えば自動車の内燃機関近傍のように、温度変化が激しいような環境にモータが晒される場合に本請求項7記載の発明を適用するとより効果的である。このことは、後述する請求項10及び請求項13においても同様である。
In particular, it is more effective to apply the invention according to claim 7 when the motor is exposed to an environment where the temperature change is severe, for example, in the vicinity of an internal combustion engine of an automobile. The same applies to
なお、モータの温度の検出は、例えば、温度センサをモータ本体に直接取り付けたり或いはモータ内部においてできる限りモータ巻線に近い部分に取り付けたりして、その温度を直接的に検出するようにしてもよいのはもちろんだが、例えば、モータ近傍の何らかの温度を検出し、それをもってモータの温度とする(或いはモータの温度を推定する)ようにしてもよい。後述する請求項10及び請求項13においても同様である。
The temperature of the motor can be detected by, for example, directly detecting the temperature by attaching a temperature sensor directly to the motor body or by attaching it as close to the motor winding as possible inside the motor. Needless to say, for example, any temperature in the vicinity of the motor may be detected and used as the motor temperature (or the motor temperature is estimated). The same applies to
また、例えば請求項8に記載のように、環境パラメータ検出手段は、環境パラメータとしての、モータに供給される電源電圧を検出し、第1の閾値指令出力手段は、環境パラメータ検出手段により検出された電源電圧が低いほど電流閾値の値が低くなるよう、該電流閾値の演算を行うようにしてもよい。 Further, for example, as described in claim 8, the environmental parameter detection means detects the power supply voltage supplied to the motor as the environmental parameter, and the first threshold command output means is detected by the environmental parameter detection means. The current threshold value may be calculated so that the value of the current threshold value decreases as the power supply voltage decreases.
電源電圧が低くなるとモータの通電電流も低くなるが、上記のように電源電圧の低下に応じて電流閾値も低くなるよう構成すれば、電源電圧の変動によらず被駆動部の駆動完了を正確に判定することができる。 When the power supply voltage is lowered, the motor energization current is also lowered. However, as described above, if the current threshold value is also lowered as the power supply voltage is lowered, the driven part can be accurately driven regardless of fluctuations in the power supply voltage. Can be determined.
特に、例えば自動車のバッテリのように電圧変動が比較的大きい電源の供給を受けてモータを駆動する必要がある場合に、本請求項8記載の発明を適用すると、より効果的である。このことは、後述する請求項11及び請求項14においても同様である。
In particular, it is more effective to apply the invention according to claim 8 when it is necessary to drive a motor by receiving a power supply having a relatively large voltage fluctuation, such as a battery of an automobile. The same applies to
次に、請求項9記載の発明は、請求項2〜5のいずれかに記載の車載用モータ駆動装置であって、環境パラメータ検出手段(請求項6と同じ)と、この環境パラメータ検出手段により検出された環境パラメータに基づいて、被駆動部の駆動完了が正確に判断されるようリップル周期閾値を演算し、その演算結果に応じた第2の閾値指令を第2の閾値設定手段へ出力する第2の閾値指令出力手段とを備えている。そして、第2の閾値設定手段は、第2の閾値指令出力手段からの第2の閾値指令に従ってリップル周期閾値を設定する。
Next, the invention according to
このように構成された車載用モータ駆動装置によれば、環境パラメータに応じた適切な値のリップル周期閾値が演算・設定されるため、環境パラメータに変動があっても被駆動部の駆動停止を正確に判定することができ、駆動停止後速やかにモータへの通電を停止又は低減することが可能となる。 According to the on-vehicle motor drive device configured as described above, an appropriate value of the ripple period threshold value according to the environmental parameter is calculated and set, so that the driven unit is stopped even if the environmental parameter varies. It is possible to make an accurate determination, and it is possible to stop or reduce the energization of the motor immediately after the drive is stopped.
そして、より具体的には、例えば請求項10記載のように、環境パラメータ検出手段は、環境パラメータとしての、モータの温度を直接又は間接的に検出し、第2の閾値指令出力手段は、環境パラメータ検出手段により検出されたモータの温度が高いほどリップル周期閾値の値が大きくなるよう、該リップル周期閾値の演算を行うようにするとよい。
More specifically, for example, as described in
たとえ電源電圧が一定であっても、モータの温度が高くなると、通電電流は低くなってモータの回転速度が低下し、リップルの周期が長くなる。そこで、モータの温度が高いほどリップル周期閾値が大きくなるようにすれば、温度上昇によってリップル周期が全体的に長くなってもそれに応じてリップル周期閾値も大きい値に設定されることになるため、モータの温度によらず被駆動部の駆動完了を正確に判定することができる。 Even if the power supply voltage is constant, when the motor temperature increases, the energization current decreases, the motor rotation speed decreases, and the ripple period increases. Therefore, if the ripple cycle threshold is increased as the motor temperature is higher, the ripple cycle threshold is set to a larger value in accordance with the increase in the ripple cycle as a whole. Completion of driving of the driven part can be accurately determined regardless of the temperature of the motor.
また例えば、請求項11に記載のように、環境パラメータ検出手段は、環境パラメータとしての、モータに供給される電源電圧を検出し、第2の閾値指令出力手段は、環境パラメータ検出手段により検出された電源電圧が低いほどリップル周期閾値の値が大きくなるよう、該リップル周期閾値の演算を行うようにしてもよい。
Further, for example, as described in
電源電圧が低くなるとモータの通電電流も低くなって回転速度が低下し、リップルの周期が長くなるが、上記のように電源電圧の低下に応じてリップル周期閾値も大きくなるよう構成すれば、電源電圧の変動によらず被駆動部の駆動完了を正確に判定することができる。 When the power supply voltage is lowered, the motor energization current is also lowered and the rotation speed is lowered, and the ripple cycle is lengthened. However, if the ripple cycle threshold is increased as the power supply voltage is lowered as described above, Completion of driving of the driven part can be accurately determined regardless of voltage fluctuation.
次に、請求項12記載の発明は、請求項3記載の車載用モータ駆動装置であって、環境パラメータ検出手段(請求項6と同じ)と、この環境パラメータ検出手段により検出された環境パラメータに基づいて、リップルの周期が正確に検出されるようリップル検出閾値を演算し、その演算結果に応じた第3の閾値指令を第3の閾値設定手段へ出力する第3の閾値指令出力手段とを備えている。そして、第3の閾値設定手段は、第3の閾値指令出力手段からの第3の閾値指令に従ってリップル検出閾値を設定する。
Next, the invention described in
このように構成された車載用モータ駆動装置によれば、環境パラメータに応じた適切な値のリップル検出閾値が演算・設定されるため、環境パラメータに変動があってもリップルの発生を正確に検出でき、それに基づくリップル周期の計測も正確にできて、被駆動部の駆動停止を正確に判定することができる。そのため、駆動停止後速やかにモータへの通電を停止又は低減することが可能となる。 According to the on-vehicle motor drive device configured in this way, an appropriate value for the ripple detection threshold corresponding to the environmental parameter is calculated and set, so that the occurrence of ripple can be accurately detected even if the environmental parameter varies. It is also possible to accurately measure the ripple period based on this, and to accurately determine the drive stop of the driven part. Therefore, it becomes possible to stop or reduce the energization to the motor immediately after the drive is stopped.
なお、請求項12記載の発明が備える構成は、請求項3に従属する請求項4記載の発明、更にそれに従属する請求項5記載の発明においても同様に備えることができ、そのようにすることで、上述した請求項12記載の発明の効果を得ることができる。
The configuration of the invention described in
請求項12記載の発明の具体的な構成としては、例えば請求項13記載のように、環境パラメータ検出手段は、環境パラメータとしてのモータの温度を直接又は間接的に検出し、第3の閾値指令出力手段は、環境パラメータ検出手段により検出されたモータの温度が高いほどリップル検出閾値の値が低くなるよう、該リップル検出閾値の演算を行うようにするとよい。
As a specific configuration of the invention described in
たとえ電源電圧が一定であっても、モータの温度が高くなると、モータ巻線の抵抗値増加により通電電流は小さくなり、リップルの波高値も小さくなる。そこで、モータの温度が高いほどリップル検出閾値が低くなるようにすれば、温度上昇(通電電流低下)によってリップルの波高値が低くなってもそれに応じてリップル検出閾値も低い値に設定されることになるため、モータの温度によらずリップルの周期を正確に判定することができるようになる。 Even if the power supply voltage is constant, if the motor temperature rises, the resistance value of the motor winding increases and the energization current decreases, and the ripple peak value also decreases. Therefore, if the ripple detection threshold is lowered as the motor temperature is higher, the ripple detection threshold is set to a lower value accordingly even if the ripple peak value is lowered due to a temperature rise (decreasing energization current). Therefore, the ripple period can be accurately determined regardless of the motor temperature.
また例えば、請求項14に記載のように、環境パラメータ検出手段は、環境パラメータとしての、モータに供給される電源電圧を検出し、第3の閾値指令出力手段は、環境パラメータ検出手段により検出された電源電圧が低いほどリップル検出閾値の値も低くなるよう、該リップル検出閾値の演算を行うようにしてもよい。 Further, for example, as described in claim 14, the environmental parameter detection means detects the power supply voltage supplied to the motor as the environmental parameter, and the third threshold command output means is detected by the environmental parameter detection means. The ripple detection threshold value may be calculated such that the lower the power supply voltage, the lower the ripple detection threshold value.
電源電圧が低くなるとモータの通電電流は小さくなるため、リップルの波高値も低くなる。そこで、上記のように電源電圧の低下に応じてリップル検出閾値も低くなるよう構成すれば、電源電圧の変動によらずリップルの周期を正確に判定することができるようになる。 When the power supply voltage is lowered, the energization current of the motor is reduced, so that the ripple peak value is also reduced. Thus, if the ripple detection threshold is also lowered as the power supply voltage decreases as described above, the ripple cycle can be accurately determined regardless of fluctuations in the power supply voltage.
ところで、環境パラメータが同じであっても、モータ自身の個体差によってはその特性に違いが生じる可能性もある。例えば、設計上は同じモータであっても、製造公差やその他各種の微妙な個体差(電気的或いはメカ的な個体差)によって、全く同じ環境・同じ電源で回転させても通電電流や回転速度が異なることも考えられる。また、各閾値指令出力手段に異常が生じると、環境パラメータに応じた各閾値の演算が正確に行われなくなる可能性もある。そうなると、閾値設定手段にて設定される閾値も、個々のモータ特性に応じた適切な値或いは環境パラメータに応じた適切な値とはならず、被駆動部の駆動完了が正確に判定されなくなる可能性がある。 By the way, even if the environmental parameters are the same, there may be a difference in characteristics depending on individual differences of the motors themselves. For example, even if the same motor is designed, even if it is rotated in exactly the same environment and the same power supply due to manufacturing tolerances and various other subtle individual differences (electrical or mechanical individual differences) May be different. Further, if an abnormality occurs in each threshold command output means, there is a possibility that the calculation of each threshold according to the environmental parameter may not be accurately performed. In this case, the threshold value set by the threshold value setting means is not an appropriate value according to the individual motor characteristics or an appropriate value according to the environmental parameter, and the drive completion of the driven part may not be accurately determined. There is sex.
そこで、環境パラメータに応じた閾値演算を行うよう構成された上記請求項6〜14のいずれかに記載の車載用モータ駆動装置は、更に、例えば請求項15に記載のように、上記閾値指令出力手段(第1〜第3の閾値指令出力手段のいずれか)による閾値(対応する電流閾値、リップル周期閾値、又はリップル検出閾値)の演算結果を、電流検出手段により検出されたモータの通電電流の値に基づいて補正する閾値補正手段を備えるとよい。そして、閾値指令出力手段は、閾値補正手段による補正後の閾値に応じた閾値指令(対応する第1〜第3の閾値指令のいずれか)を、対応する閾値設定手段へ出力するようにするとよい。
Therefore, the on-vehicle motor drive device according to any one of
ここでいう補正とは、電流閾値又はリップル周期閾値に対しては、被駆動部の駆動完了が正確に判断されるような値に補正することをいい、リップル検出閾値に対しては、リップルの周期が正確に検出されるような値に補正することをいう。 The term “correction” used herein refers to correction for a current threshold value or a ripple cycle threshold value so that the drive completion of the driven unit can be accurately determined, and for the ripple detection threshold value, It means that the value is corrected so that the period is accurately detected.
この構成により、例えば、電源電圧は正常であって環境パラメータ検出手段により検出された温度が高い場合に、その温度に応じて第1の閾値指令出力手段が電流閾値を低めに演算したにも拘わらず、実際に検出された通電電流が設計上想定される値よりも大きい場合は、そのモータの巻線抵抗値が設計値よりも低いこと等が予想されるため、演算された電流閾値を閾値補正手段が高い値に補正する、といったことが可能となる。 With this configuration, for example, when the power supply voltage is normal and the temperature detected by the environmental parameter detection means is high, the first threshold value command output means calculates the current threshold value to be lower according to the temperature. If the actually detected energization current is larger than the value assumed in the design, the motor winding resistance value is expected to be lower than the design value. The correction means can correct the value to a high value.
また例えば、環境パラメータ検出手段にて電源電圧が低いと検出された(つまりモータの回転速度は遅くなるはず)にも拘わらず、第2の閾値指令出力手段の異常によってリップル周期閾値が小さい値に演算されてしまうおそれがあるが、そのような場合も、電流検出手段により検出された通電電流(電源電圧に応じた小さな値)に基づいてリップル周期閾値を大きい値に補正する、といったことが可能となる。 Also, for example, the ripple cycle threshold is reduced to a small value due to an abnormality in the second threshold command output means, even though the environmental parameter detection means detects that the power supply voltage is low (that is, the rotational speed of the motor should be slow). In such a case, it is possible to correct the ripple period threshold value to a large value based on the energization current (small value corresponding to the power supply voltage) detected by the current detection means. It becomes.
更に例えば、環境パラメータ検出手段にてモータの温度が低いと検出された(つまり通電電流が大きくなってリップルの波高値も大きくなるはず)にも拘わらず、第3の閾値指令出力手段の異常によってリップル検出閾値が低めに演算されてしまうおそれがあるが、そのような場合も、電流検出手段により検出された通電電流(モータ温度に応じた大きな値)に基づいてリップル検出閾値を大きな値に補正する、といったことが可能となる。 Further, for example, although the environmental parameter detection means detects that the temperature of the motor is low (that is, the energization current should increase and the peak value of the ripple should also increase), the abnormality is caused by the third threshold command output means. The ripple detection threshold may be calculated to a low value, but in such a case, the ripple detection threshold is corrected to a large value based on the energization current detected by the current detection means (a large value corresponding to the motor temperature). It is possible to do.
なお、閾値補正手段による各閾値の補正は、例えば、通電電流開始時の突入電流の値に基づいて行ってもよいし、或いは回転中の通電電流の値に基づいて行ってもよく、具体的にどのタイミングでの通電電流に基づいて行うかは適宜決めることができる。 The correction of each threshold by the threshold correction means may be performed based on the value of the inrush current at the start of the energization current, or may be performed based on the value of the energization current during rotation. The timing at which the current is applied can be determined as appropriate.
請求項1〜15のいずれかに記載の車載用モータ駆動装置は、例えば請求項16に記載のように、駆動手段、閾値設定手段、及び駆動完了判定手段をいずれも同一の半導体集積回路内に形成するようにしてもよい。このようにすることで、モータの駆動およびそのロック検出機能を内蔵した半導体集積回路を安価に提供することが可能となる。
The in-vehicle motor drive device according to any one of
請求項6〜15のいずれかに記載の車載用モータ駆動装置においては、特に、請求項17に記載のように、駆動手段、閾値設定手段、及び駆動完了判定手段をいずれも同一の半導体集積回路内に形成するだけでなく、更にその半導体集積回路内に、外部と相互にシリアル通信を行うためのシリアル通信手段を備えるようにし、閾値設定手段は、対応する閾値指令出力手段からシリアルデータ形式にて送信された閾値指令を、シリアル通信手段を介して受信するようにするとよい。
In the vehicle-mounted motor drive device according to any one of
このように、半導体集積回路外部からの各閾値指令をシリアル通信にて受信するようにすれば、例えば一つの伝送線で複数種類のデータ(複数種類の閾値指令)を受信することができ、省配線およびそれによる装置全体の低コスト化が可能となる。 As described above, if each threshold command from the outside of the semiconductor integrated circuit is received by serial communication, for example, a plurality of types of data (a plurality of types of threshold commands) can be received by one transmission line. Wiring and the overall cost of the apparatus can be reduced.
また、請求項15記載の車載用モータ駆動装置においては、特に、請求項18記載のように、駆動手段、閾値設定手段、駆動完了判定手段に加えて電流検出手段までも同一の半導体集積回路内に形成するようにし、電流検出手段により検出されたモータの通電電流はアナログ値として当該半導体集積回路の外部へ出力できるようにするとよい。そして更に、この半導体集積回路から出力された通電電流の値を受信してデジタルデータに変換するA/D変換手段を備え、閾値補正手段は、A/D変換手段による変換後の通電電流の値に基づいて上記補正を行うようにするとよい。 Further, in the in-vehicle motor drive device according to the fifteenth aspect, in particular, as in the eighteenth aspect, in addition to the drive means, the threshold setting means, and the drive completion determination means, the current detection means is also within the same semiconductor integrated circuit. The motor energization current detected by the current detection means may be output as an analog value to the outside of the semiconductor integrated circuit. In addition, A / D conversion means for receiving the value of the energization current output from the semiconductor integrated circuit and converting it into digital data is provided, and the threshold correction means is a value of the energization current after conversion by the A / D conversion means. The above correction may be performed based on the above.
このように構成された車載用モータ駆動装置によれば、モータの駆動とそのロック検出機能及び通電電流検出・出力機能を内蔵した半導体集積回路を安価に提供することが可能となり、且つ、この半導体集積回路から出力される通電電流に基づいて閾値補正手段が閾値の補正を確実に行うことができる。 According to the on-vehicle motor drive device configured as described above, it is possible to provide a semiconductor integrated circuit incorporating a motor drive, its lock detection function, and a conduction current detection / output function at low cost, and this semiconductor Based on the energization current output from the integrated circuit, the threshold correction means can reliably correct the threshold.
なお、本請求項18に記載の車載用モータ駆動装置は、更に、上記請求項17に記載の構成(シリアル通信手段の具備及びそれを用いた閾値指令の受信機能)を備えるようにしてもよい。また、上述の請求項16,17に記載の各車載用モータ駆動装置においても、請求項18と同様、電流検出手段まで同一半導体集積回路内に形成するようにしてもよい。
The in-vehicle motor drive device according to the eighteenth aspect of the present invention may further include the configuration according to the seventeenth aspect (provided with serial communication means and a threshold command receiving function using the same). . Also, in each of the vehicle-mounted motor drive devices described in
そして、上記請求項17又は18記載の車載用モータ駆動装置においては、例えば請求項19記載のように、半導体集積回路を複数種類備えるようにしてもよい。その場合、閾値指令出力手段は、その複数種類の半導体集積回路毎に個々に、対応する閾値の演算及びその演算結果に応じた閾値指令の送信を行い、閾値指令出力手段から各半導体集積回路への閾値指令の送信は、シリアルデータ形式により共通の伝送路を用いて行うようにするとよい。 In the in-vehicle motor drive device according to the seventeenth or eighteenth aspect, for example, as described in the nineteenth aspect, a plurality of types of semiconductor integrated circuits may be provided. In that case, the threshold value command output means individually calculates a corresponding threshold value for each of the plurality of types of semiconductor integrated circuits and transmits a threshold value command according to the calculation result, and from the threshold value command output means to each semiconductor integrated circuit. The threshold command is preferably transmitted using a common transmission line in the serial data format.
このようにすることで、複数の半導体集積回路に対する閾値指令の送信を省配線で行うことが可能となり、装置全体の低コスト化、軽量化、省スペース化が可能となる。
ここで、第1の駆動完了判定手段による駆動完了の判定結果に基づく、駆動手段によるモータへの通電の停止又は低減は、具体的には、例えば請求項20又は21に記載のように実現することができる。
By doing so, it is possible to transmit threshold commands to a plurality of semiconductor integrated circuits with reduced wiring, and it is possible to reduce the cost, weight, and space of the entire apparatus.
Here, the stop or reduction of the energization of the motor by the drive unit based on the determination result of the drive completion by the first drive completion determination unit is specifically realized as described in, for example, claim 20 or 21. be able to.
まず請求項20記載の発明は、請求項1〜19のいずれかに記載の車載用モータ駆動装置であって、駆動完了判定手段により被駆動部の駆動完了が判定されたとき、通電抑制要求手段が、駆動手段に対してモータの通電を停止又は低減するよう要求する。そして駆動手段は、通電抑制要求手段から上記要求があったとき、制御手段からの駆動指令の内容に拘わらず、モータへの通電を停止又は低減する。
First, the invention according to
この場合において、駆動完了判定手段を二種類(第1の駆動完了判定手段及び第2の駆動完了判定手段)備えると共に判定選択手段を備えている場合(つまり請求項4記載の構成を有している場合)は、通電抑制要求手段は、判定選択手段により選択されたいずれか一方の駆動完了判定手段によって駆動完了が判定されたときに、駆動手段に対して上記要求を行うこととなる。 In this case, there are two types of drive completion determination means (first drive completion determination means and second drive completion determination means) and determination selection means (that is, the configuration according to claim 4 is provided). When the drive completion is determined by any one of the drive completion determination units selected by the determination selection unit, the energization suppression request unit makes the request to the drive unit.
一方、請求項21記載の発明は、請求項1〜19のいずれかに記載の車載用モータ駆動装置であって、駆動完了判定手段により被駆動部の駆動完了が判定されたとき、駆動完了通知手段がその旨を制御手段へ通知する。この通知を受けた制御手段は、モータへの通電を停止又は低減させるための駆動指令である通電抑制指令を駆動手段へ出力する。そして駆動手段は、制御手段から上記通電抑制指令が入力されたとき、その通電抑制指令に従ってモータへの通電を停止又は低減させる。
On the other hand, the invention according to
この場合において、駆動完了判定手段を二種類(第1の駆動完了判定手段及び第2の駆動完了判定手段)備えると共に判定選択手段を備えている場合は、制御手段は、駆動完了通知手段からの通知が、判定選択手段により選択されたいずれか一方の駆動完了判定手段によって駆動完了が判定されたことによりなされたものであるときに、通電抑制指令を出力するようにするとよい。或いは、駆動完了通知手段が、判定選択手段により選択されたいずれか一方の駆動完了判定手段によって駆動完了が判定されたときにのみ、制御手段へ上記通知を行うようにしてもよい。 In this case, when the drive completion determination unit includes two types (first drive completion determination unit and second drive completion determination unit) and determination selection unit, the control unit receives the drive completion notification unit from the drive completion notification unit. When the notification is made when the drive completion is determined by any one of the drive completion determination units selected by the determination selection unit, an energization suppression command may be output. Alternatively, the drive completion notification means may notify the control means only when drive completion is determined by any one of the drive completion determination means selected by the determination selection means.
つまり、前者(請求項20)の場合は、被駆動部の駆動完了により通電停止又は低減の要求があったならば、制御手段による駆動指令がたとえ通電を継続すべき旨の内容であっても上記要求を優先して通電が停止又は低減されるのであり、後者(請求項21)の場合は、駆動手段の動作はあくまでも制御手段からの駆動指令に基づいて行われることを基本とし、被駆動部が駆動完了した場合はその旨が制御手段へ通知され、制御手段から通電停止又は低減の指令(通電抑制指令)が出力されてはじめて駆動手段が通電を停止又は低減するのである。 That is, in the case of the former (claim 20), if there is a request for stopping or reducing energization upon completion of driving of the driven part, even if the drive command by the control means has the content that energization should be continued. The energization is stopped or reduced in preference to the above request. In the latter case (claim 21), the operation of the drive means is basically performed based on the drive command from the control means. When the driving of the unit is completed, this is notified to the control means, and the drive means stops or reduces the energization only after the energization stop or reduction command (energization suppression command) is output from the control means.
そのため、上記いずれの場合も、被駆動部の駆動が完了したとき、駆動手段は確実にモータへの通電を停止又は低減することができる。但し、後者(請求項21)の場合は、駆動完了の旨が一旦制御手段に通知され、それを受けた制御手段が通電抑制指令を出力するという処理が必要となるため、前者(請求項20)に比べると、駆動完了から通電停止又は低減までの時間が長くなるおそれがある。そのため、駆動完了後少しでも早く通電を停止又は低減する必要があるならば、前者(請求項20)の構成が好ましい。 Therefore, in any of the above cases, when the driving of the driven part is completed, the driving unit can reliably stop or reduce the energization of the motor. However, in the latter case (Claim 21), it is necessary to notify the control means once the drive is completed, and the control means receiving it outputs a current-suppression instruction, so the former (Claim 20). ), There is a possibility that the time from the completion of driving to the stoppage or reduction of energization becomes longer. Therefore, if it is necessary to stop or reduce energization as soon as possible after the completion of driving, the former configuration (claim 20) is preferable.
ところで、上記のように被駆動部の良好な駆動応答性と発熱の低減、耐久性や信頼性の向上が実現された請求項1〜21の車載用モータ駆動装置は、例えば、開閉動作する被駆動部を開位置又は閉位置のいずれか一方に駆動する装置であるとより効果的である。
By the way, the on-vehicle motor drive device according to
特に、その被駆動部が、車両の内燃機関においてその内燃機関への空気吸入経路又はその内燃機関からの排気経路に設けられた車載用バルブであると、さらに効果的である。車両の内燃機関において空気が吸入或いは排出される経路に設けられた車載用バルブは、既述の通り、デポジット等による粘性抵抗の影響を受けるが、それらの影響に拘わらず(初期状態であろうが耐久後であろうが)確実にその駆動完了(開閉完了)を検出して通電を停止又は低減することができるからである。 In particular, it is more effective if the driven portion is a vehicle-mounted valve provided in an air intake path to the internal combustion engine or an exhaust path from the internal combustion engine in the internal combustion engine of the vehicle. A vehicle-mounted valve provided in a path through which air is drawn or discharged in an internal combustion engine of a vehicle is affected by viscous resistance due to deposits or the like as described above. This is because the energization can be stopped or reduced by detecting the driving completion (opening / closing completion) with certainty.
以下に、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
[第1実施形態]
図1は、本発明が適用された実施形態のSCV(スワールコントロールバルブ)駆動システムの概略構成図である。本実施形態のSCV駆動システムは車両に搭載されるものであり、図1に示す如く、主として内燃機関2と、その内燃機関2における第1吸気ポート5aを開閉するSCV(スワールコントロールバルブ)10と、このSCV10を開閉駆動するモータ11と、このモータ11への通電を制御することによりSCV10を制御する電子制御装置1とを備える。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an SCV (swirl control valve) drive system according to an embodiment to which the present invention is applied. The SCV drive system of this embodiment is mounted on a vehicle. As shown in FIG. 1, an
内燃機関2は、シリンダー3とピストン4を備え、空気と燃料との混合気を燃焼室6内で燃焼させることにより車両の駆動力を得る周知のものである。燃焼室6への吸気は、空気吸入経路としての吸気管5を介して行われるが、この吸気管5は、燃焼室6近傍にて第1吸気ポート5a及び第2吸気ポート5bの二つのポートに分かれる。
The
また、吸気管5には、スロットルバルブ8が設けられているほか、内燃機関の回転数に応じて吸気管5の長さを切り替え制御するACIS(Acoustic Control Induction System )において用いられる吸気管長切替バルブ9及び補助吸気管5cが設けられており、この吸気管長切替バルブ9を開閉することで吸気管長を切り換え、吸入空気量や吸気タイミング等を切り換えることができるよう構成されている。そのため、吸気管5へ流入した空気は、スロットルバルブ8及び吸気管長切替バルブ9(或いは補助吸気管5c)を介して二つの吸気ポート5a,5bへ流れ込む。
The
第1吸気ポート5aに設けられているSCV10は、燃焼室6内の空気に過流を発生させて内燃機関の低・中回転域での燃焼効率を高めるための周知のバルブである。このSCV10は、モータ11の駆動力により、図16で説明したように開閉駆動(開動作又は閉動作)する。即ち、モータ11の回転軸とSCV10の回動軸20とは減速ギア等を介して機械的に連結されており、モータ11が回転するとその回転駆動力が減速ギア等を介してSCV10の回動軸20に伝達され、SCV10が開閉駆動する。そして、SCV10が第1吸気ポート5aの内壁に当接してその開動作が完了したとき、或いはSCV10が規制突起21に当接してその閉動作が完了したとき、SCV10はそれ以上は回動できなくなり、必然的にモータ11もその回転が強制的に終了される。SCV10の開閉駆動の詳細は図16を用いて既に説明した通りであるため、ここではその説明を省略する。
The
なお、このSCV10は、実際には、回動軸20の位置や開動作が完了した状態、閉動作が完了した状態等は図16とは異なり、規制突起21もない。実際には、モータ11とSCV10との間に介在する減速ギアがSCV10の開位置及び閉位置に相当する各位置で規制されることにより、結果的にSCV10の動きが規制される。即ち、開動作中のSCV10が開位置に到達するとそれ以上は減速ギアが動かなくなって必然的にSCV10も回転しなくなる。閉動作についても、閉動作中のSCV10が閉位置まで到達したときに減速ギアがそれ以上は動かずにSCV10も停止するよう構成されている。ただ、本実施形態においては、SCV10が開位置や閉位置に到達するとそれ以上は動けない状態になってモータ11もロックする(即ち、外的要因によって強制的に位置決めされる)、ということをわかりやすく説明するために、SCV10を図16のような概念的な構成に置き換えて説明している。
Note that the
燃焼後の排気を排出するための、排気経路としての排気管7には、EGR(Exhaust Gas Recirculation)システム用のEGR管12を開閉するためのEGRバルブ13が設けられており、このEGR13を開くことで燃焼後の排気を再び燃焼室6へ戻すことができるようになっている。
An exhaust pipe 7 as an exhaust path for discharging exhaust gas after combustion is provided with an
電子制御装置1は、SCV10駆動用のモータ11を含む内燃機関2全体を制御するためのものであり、各種制御の中枢を担う制御手段としてのマイコン15や、モータ11を駆動するモータ駆動用IC16、モータ11の電源でもある車載バッテリ(図示略)の電圧(以下単に「電源電圧」という)を検出する電源電圧検出回路17などを備える。そして、マイコン15からモータ駆動用IC16へ駆動指令が出力されると、モータ駆動用IC16はその駆動指令に応じてモータ11への通電を行い、モータ11を駆動する。これにより、SCV10が開位置又は閉位置へ駆動されることとなる。
The
モータ駆動用IC16は、後述するように、モータ11の通電電流を検出してその値(Id)をマイコン15へ出力したり、SCV10の駆動状態に応じた各種の出力データSDOをマイコン15へ出力する。また、モータ駆動用IC16には、マイコン15からのクロック信号SCKや各種の入力データSDI等が入力される。なお、出力データSDO及び入力データSDIはいずれも、シリアルデータ形式にて入・出力される。
また、本実施形態のSCV駆動システムは、内燃機関2の冷却水の温度(以下単に「水温」という)を検出する水温センサ18を備えている。電源電圧検出回路17にて検出された電源電圧や水温センサ18にて検出された水温は、マイコン15に入力される。そして、マイコン15は、これら入力された電源電圧や水温に基づいて、後述するようにモータ11の通電駆動に必要な各種演算等を実行する。また、モータ駆動用IC16には、後述するようにモータ11の通電電流を検出する電流検出回路36(図2参照)が設けられているが、この電流検出回路36にて検出された通電電流Idは、マイコン15にも出力される。
As will be described later, the
Further, the SCV drive system of the present embodiment includes a
次に、電子制御装置1の具体的な構成について、図2に基づいて説明する。図2は、電子制御装置1の構成を示す説明図である。尚、後で詳述するが、電子制御装置1が備えるモータ駆動用IC16は、モータ11への通電を制御する駆動回路として、4つのスイッチング素子からなるHブリッジ駆動回路を備えている。そして、マイコン15からの駆動指令は、Hブリッジ駆動回路を構成する各スイッチング素子を各々オン/オフさせるための指令信号となっている。
Next, a specific configuration of the
そして、マイコン15は、SCV10を開動作又は閉動作させるべき所定の条件(詳細は省略)が成立したときに、モータ11をDUTY100%で通電させるための駆動指令(本発明の連続通電指令)をモータ駆動用IC16へ出力する。その後、SCV10の駆動が完了したとき、DUTY100%での駆動を停止して、モータ11への通電を停止させるための駆動指令(本発明の通電抑制指令)を出力する。
Then, the
また、マイコン15は、電源電圧検出回路17により検出された電源電圧及び水温センサ18により検出された水温に基づいて、モータ駆動用IC16がSCV10の駆動完了(開動作又は閉動作の完了)を検出するために用いる各種閾値を演算し、モータ駆動用IC16へ出力する。この演算結果は、入力データSDIの一つとして、シリアル入力ライン82を介してモータ駆動用IC16へ入力される。なお、モータ駆動用IC16は、一つの半導体集積回路の内部に図示の各回路が形成されてなるものである。
Further, the
次に、図2に示す如く、モータ駆動用IC16は、4つのスイッチング素子としてのNチャネルMOSFET(以下単に「FET」という)31〜34からなるHブリッジ駆動回路を備えている。
Next, as shown in FIG. 2, the
詳しく説明すると、Hブリッジ駆動回路は、ドレインが車載バッテリの+端子の電位である電源電圧Vbに接続され、ソースがモータ11の+端子に接続されたFET31と、ドレインが電源電圧Vbに接続され、ソースがモータ11の−端子に接続されたFET32と、ドレインがモータ11の−端子に接続され、ソースが車載バッテリの−端子の電位(以下「接地電位」という)に接続されたFET33と、ドレインがモータ11の+端子に接続され、ソースが接地電位に接続されたFET34とから構成されている。つまり、FET31とFET33とが、モータ11に+端子から−端子への正転方向の電流を流すためのスイッチング素子対になっており、FET32とFET34とが、モータ11に−端子から+端子への逆転方向の電流を流すためのスイッチング素子対になっている。なお、本実施形態では、モータ11に正転方向の電流が流れたときにSCV10が開位置側へ駆動され、逆転方向の電流が流れたときにSCV10が閉位置側へ駆動されるものとする。また、各FET31〜14のドレイン−ソース間には、ソース側からドレイン側を順方向にしてダイオード(寄生ダイオード)が夫々並設されているが、図2では図示を省略している。
More specifically, in the H-bridge drive circuit, the drain is connected to the power supply voltage Vb that is the potential of the + terminal of the in-vehicle battery, the source is connected to the + terminal of the
また、モータ駆動用IC16は、FET31をオンすべき旨の駆動指令が入力された時に、FET31をオンさせるためのオン駆動電圧を出力してFET31をオンさせ、FET31をオフすべき旨の駆動指令が入力された時には、FET31をオフさせるためのオフ駆動電圧を出力してFET31をオフさせるプリドライブ回路41と、FET32をオンすべき旨の駆動指令が入力された時に、FET32をオンさせるためのオン駆動電圧を出力してFET32をオンさせ、FET32をオフすべき旨の駆動指令が入力された時には、FET32をオフさせるためのオフ駆動電圧を出力してFET32をオフさせるプリドライブ回路42と、FET33をオンすべき旨の駆動指令が入力された時に、FET33をオンさせるためのオン駆動電圧を出力してFET33をオンさせ、FET33をオフすべき旨の駆動指令が入力された時には、FET33をオフさせるためのオフ駆動電圧を出力してFET33をオフさせるプリドライブ回路43と、FET34をオンすべき旨の駆動指令が入力された時に、FET34をオンさせるためのオン駆動電圧を出力してFET34をオンさせ、FET34をオフすべき旨の駆動指令が入力された時には、FET34をオフさせるためのオフ駆動電圧を出力してFET34をオフさせるプリドライブ回路44とを備えている。
Further, when a drive command for turning on the
そして、上述した各オン駆動電圧及び各オフ駆動電圧は、駆動ロジック生成回路37からの指令信号に応じて出力される。駆動ロジック生成回路37は、マイコン15からの駆動指令に基づき、その駆動指令に応じた通電(モータ11への通電)がなされるよう、上記各指令信号を出力する。
Each of the on-drive voltage and the off-drive voltage described above is output in response to a command signal from the drive
即ち、モータ11に正転方向の電流を流すべき旨の駆動指令が駆動ロジック生成回路37へ入力された時は、FET31及びFET33に対応した各プリドライブ回路41,43へハイレベルの指令信号を出力すると共に、他の二つのプリドライブ回路42,44へローレベルの指令信号を出力する。これにより、FET31及びFET33がオンし、正転方向の電流が流れることとなる。
That is, when a drive command indicating that a current in the forward direction should flow through the
一方、モータ11に逆転方向の電流を流すべき旨の駆動指令が駆動ロジック生成回路37へ入力された時は、FET32及びFET34に対応した各プリドライブ回路42,44へハイレベルの指令信号を出力すると共に、他の二つのプリドライブ回路41,43へローレベルの指令信号を出力する。これにより、FET32及びFET34がオンし、逆転方向の電流が流れることとなる。
On the other hand, when a drive command indicating that a current in the reverse direction should flow through the
なお、モータ11への通電中にその通電を停止すべき旨の駆動指令が駆動ロジック生成回路37へ入力された時、駆動ロジック生成回路37は、モータ11の巻線に残留したエネルギーを環流させるための指令信号を出力する。例えば、正転方向の通電を停止する際は、FET33をオフさせると共にFET32をオンさせて(つまりFET31,32がオン)、モータ11の残留エネルギーを環流させる。
When a drive command indicating that energization should be stopped while the
更に、Hブリッジ駆動回路を構成する4つのFET31〜34は、電流検出機能付きのいわゆるセンスFETとして構成されている。そして、ハイサイド側の二つのFET31,32における電流検出用FET(FET全体を構成する複数の小容量FETのうちごく一部からなる)を流れる電流が、電流検出回路36に取り込まれる。電流検出回路36は、その取り込まれた電流に基づいてモータ11の通電電流を検出し、検出結果に応じた電圧(電流値に比例した電圧)が出力される。尚、FET31〜34は電流検出機能付きでなくても良く、例えば電流検出回路36がFET33及びFET34のソース側の接続点とグランド端子との間に流れる電流を検出するようにしても良い。
Further, the four
この電流検出回路36にて検出された通電電流Id(アナログ値。実際には通電電流値に応じた電圧、以下同様。)は、マイコン15へ出力されると共に、モータ駆動用IC16内部において、通電電流モニタ回路51及びハイパスフィルタ(HPF)48へ出力される。
An energization current Id (analog value; actually, a voltage corresponding to the energization current value, the same applies hereinafter) detected by the
HPF48は、通電電流Idに含まれる高周波成分を除去するものであり、本実施形態では、通電電流Idに含まれるリップル(詳細は後述)の検出が正確に行えるよう、リップル分以外の高周波成分を除去する。
The
HPF48による高周波成分除去後の通電電流Idは、更に、ACカップリング52にて直流成分が除去される。そして、その直流成分除去後の通電電流Idは、リップル増幅回路53にて所定の増幅率にて増幅され、リップルモニタ回路54へ入力される。
The direct current component is further removed by the
ACカップリング52は、直流成分を除去して交流成分のみを出力する周知の回路であり、一端がHPF48の出力側と接続されて他端が抵抗67と接続されたカップリングコンデンサ66を備える。カップリングコンデンサ66に接続された抵抗67の他端側は、次段のリップル増幅回路53へ接続されると共に、抵抗68及びコンデンサ69を介して接地電位に接続される。
The
また、リップル増幅回路53は、ACカップリング52からの出力、即ち通電電流Idに含まれていたリップルを、所定の増幅率にて増幅する周知の回路であり、オペアンプ73と、入力抵抗71と、帰還抵抗72とを備えている。ACカップリング52から出力されたリップルは入力抵抗71を介してオペアンプ73の反転入力端子に入力され、増幅されてリップルモニタ回路54へ出力される。オペアンプ73の非反転入力端子は接地電位に接続されている。
The
なお、リップル増幅回路53の増幅率は、マイコン15からシリアル入力ライン82を介して入力される増幅率設定指令によって設定変更可能に構成されている。具体的には、帰還抵抗72が、増幅率設定指令に応じてその抵抗値が設定変更されるよう構成されており、この抵抗値の設定変更により、リップル増幅回路53の増幅率が設定変更される。
The amplification factor of the
ここで、モータ11の通電電流にリップルが含まれることについて説明する。本実施形態のモータ11は、直流電源である電源電圧Vbによって駆動される直流モータである。即ち、図3に示すように、モータ11の回転軸29の一端側に、この回転軸29の外周部に沿って複数(本実施形態では三つ)の整流子27a,27b,27cが形成されると共に、モータ11の筐体における回転軸29の両側にブラシ25,26が固定設置された、周知の構成の直流モータである。そして、モータ11への電源電圧Vbの供給は、各ブラシ25,26を介して行われる。
Here, the fact that ripples are included in the energization current of the
このような構成のモータ11において、図3(a)に示すように、電源電圧Vbに接続されたブラシ25が一つの整流子27cに接触(摺接)すると共に、接地電位に接続されたブラシ26も一つの整流子27aに接触している状態では、同図から明らかなように、三つのモータ巻線28ab,28bc,28caのいずれにも電流が流れる。
In the
一方、一つのブラシに二つの整流子が接触した状態になると、三つのモータ巻線28ab,28bc,28caの全てには電流は流れなくなる。即ち、図3(b)に示すように、電源電圧Vbに接続されたブラシ25に二つの整流子27c,27bが共に接触した状態になると、これら二つの整流子27c,27bと接続されたモータ巻線28bcには電流が流れなくなる。そのため、モータ11の通電電流は、全体として、図3(a)に示した状態のときよりも大きくなる。
On the other hand, when two commutators are in contact with one brush, no current flows through all of the three motor windings 28ab, 28bc, 28ca. That is, as shown in FIG. 3B, when the two
モータ11の回転中は、図3(b)に示したような、一つのブラシに二つの整流子が接触する期間(二重接触期間)が生じる。そのため、モータ11の回転中の通電電流は、図4に示すように、リップルを含む電流となるのである。図4に示す如く、モータ11への通電を開始すると、その開始直後は突入電流が流れるものの、その後回転中は巨視的にみればほぼ一定の通電電流となる。しかし、微視的にみれば、回転している限り、二重接触期間の発生によりリップルが生じている。このリップルは、モータ11の回転速度に応じた周期T2で生じることになる。なお、モータ11の回転中は、逆起電力により通電電流がある程度は抑制される。
While the
そして、SCV10の駆動(例えば閉位置から開位置への駆動)が完了することによりモータ11の回転が強制的に停止(ロック)すると、逆起電力を失って通電電流は急上昇する。そして、回転していないため、当然ながらリップルも生じず、通電電流(ロック電流)は一定となる。このように、モータ11の回転中は通電電流にリップルが含まれ、ロックしたときはリップルが含まれないという通電特性は、ブラシと整流子を有する直流モータならではの特性である。なお、本実施形態では、SCV10の駆動が完了後、その駆動完了がマイコン15にて判断されると、図4に示すように、モータ11への通電は停止される。この駆動完了の判断処理については後述する。
When the driving of the SCV 10 (for example, driving from the closed position to the open position) is completed and the rotation of the
そして、本実施形態のSCV駆動システムでは、SCV10の開動作完了或いは閉動作完了を、モータ11の通電電流Idに基づいて判断する。詳しくは、通電電流Idの値、及び通電電流Idに含まれるリップルに基づいて判断する。そこで本実施形態では、モータ駆動用IC16内に、通電電流Idの値に基づいてSCV10の駆動完了を判断するための通電電流モニタ回路51と、通電電流Idに含まれるリップルに基づいてSCV10の駆動完了を判断するためのリップルモニタ回路54とを備える。
In the SCV drive system of the present embodiment, the completion of the opening operation or the closing operation of the
通電電流モニタ回路51は、電流検出回路36にて検出された通電電流Idと開閉完了電流閾値とを比較するコンパレータ63を備え、通電電流Idはコンパレータ63の非反転入力端子に入力される。開閉完了電流閾値は、モータ駆動用IC16内部における図示しない電源回路にて生成された内部駆動電圧Vcを二つの抵抗61,62にて分圧することにより生成される。即ち、通電電流モニタ回路51は、一端が内部駆動電圧Vcに接続され、他端が抵抗62に接続された電流閾値設定用抵抗61と、一端がこの電流閾値設定用抵抗61に接続され、他端が接地電位に接続された抵抗62とを備え、これら各抵抗61,62の接続点の電圧(内部駆動電圧Vcの分圧値)が、開閉完了電流閾値としてコンパレータ63の反転入力端子へ入力される。
The energization
電流閾値設定用抵抗61は、マイコン15からシリアル入力ライン82を介して入力される電流閾値設定指令(本発明の第1の閾値指令に相当)に応じてその抵抗値が設定変更されるよう構成されており、この抵抗値の設定変更により、コンパレータ63へ入力される開閉完了電流閾値が設定変更される。
The current
このような構成により、電流検出回路36からの通電電流Idは、コンパレータ63にて開閉完了電流閾値と比較される。そして、通電電流Idが開閉完了電流閾値よりも小さい時はコンパレータ63の出力はローレベルであるが、通電電流Idが開閉完了電流閾値以上の時は、コンパレータ63の出力はハイレベルとなる。
With such a configuration, the energization current Id from the
開閉完了電流閾値は、SCV10の駆動完了を判定するための判定基準となるものであり、モータ11への通電開始後、モータ11の回転中(SCV10の駆動中)は到達することのない値であって、且つ、モータ11がロック(SCV10が駆動完了)したときには到達或いは超えるような通電電流値(詳しくはこの通電電流値に応じた電圧値)が、開閉完了電流閾値として設定されるよう、マイコン15から電流閾値設定用抵抗61へ電流閾値設定指令が出力される。つまり、設定される開閉完了電流閾値は、モータが回転する際に流れる通電電流と、モータがロック状態となり回転しない状態のときに流れる通電電流とを区別できる値に設定される。このような値に設定することで、角度センサなどSCV10などモータによって駆動される部材の位置を検出するセンサ等を必要とすることなく、全開状態および全閉状態の少なくとも一方を確実に検出することができる。
The open / close completion current threshold value is a determination criterion for determining the completion of driving of the
そのため、モータ11への通電開始によるSCV10の駆動開始後、コンパレータ63からの出力がローレベルの間は、SCV10が駆動中(回動中)ということであり、出力がハイレベルに転じた時は、SCV10の駆動が停止してモータ11がロックしたということになる。このコンパレータ63の出力である開閉完了検出信号は、シリアル出力ライン83を介してマイコン15へ送出される。そして、マイコン15は、このコンパレータ63からの開閉完了検出信号に基づいて、SCV10の駆動状態を判断する。
Therefore, after the start of driving of the
リップルモニタ回路54は、リップル増幅回路53からの出力とリップル検出閾値とを比較するコンパレータ78を備え、リップル増幅回路53からの出力はコンパレータ78の非反転入力端子に入力される。リップル検出閾値は、内部駆動電圧Vcを二つの抵抗76,77にて分圧することにより生成される。即ち、リップルモニタ回路54は、一端が内部駆動電圧Vcに接続され、他端が抵抗77に接続されたリップル検出閾値設定用抵抗76と、一端がこのリップル検出閾値設定用抵抗76に接続され、他端が接地電位に接続された抵抗77とを備え、これら各抵抗76,77の接続点の電圧(内部駆動電圧Vcの分圧値)が、リップル検出閾値としてコンパレータ78の反転入力端子へ入力される。
The
リップル検出閾値設定用抵抗76は、マイコン15からシリアル入力ライン82を介して入力されるリップル検出閾値設定指令(本発明の第3の閾値指令に相当)に応じてその抵抗値が設定変更されるよう構成されており、この抵抗値の設定変更により、コンパレータ78へ入力されるリップル検出閾値が設定変更される。
The resistance value of the ripple detection threshold
このような構成により、リップル増幅回路53からの入力信号は、コンパレータ78にてリップル検出閾値と比較される。そして、入力信号がリップル検出閾値よりも小さい時はコンパレータ78の出力はローレベルであるが、入力信号がリップル検出閾値以上の時は、コンパレータ78の出力はハイレベルとなる。
With such a configuration, the input signal from the
リップル検出閾値は、リップルの発生を判定するための判定基準となるものであり、モータ11への通電開始後、リップルが発生していない時は到達することのない値であって、且つ、リップルが発生した時は到達或いは超えるような値(詳しくはこの値に応じた電圧値)が、リップル検出閾値として設定されるよう、マイコン15からリップル検出閾値設定用抵抗76へリップル検出閾値設定指令が出力される。図4を用いて説明すると、リップル検出閾値は、モータ11の回転中に生じるリップルの波高値よりも小さい値となるよう設定される。そのため、モータ11への通電開始によるSCV10の駆動開始後、コンパレータ78からの出力がハイレベルに転じる毎に、リップルが発生したということになる。
The ripple detection threshold value is a determination criterion for determining the occurrence of ripple, and is a value that does not reach when no ripple has occurred after the start of energization of the
このコンパレータ78の出力は、タイマ79へ入力される。タイマ79は、コンパレータ78の出力がローレベルからハイレベルへ転じる毎(立ち上がりエッジ検出毎)に、そのハイレベルに転じた時点からの経過時間を計測する。即ち、リップルの発生が検出される毎に、その発生時点からの経過時間を計測する。そして、計測開始後、コンパレータ78の出力が一旦ローレベルに転じた後に再びハイレベルに転じると(次のリップルが生じると)、それまでの計測結果がクリアされて新たに計測が開始される。つまり、タイマ79では、リップルの周期T2が計測されるわけである。このタイマ79による計測結果(経過時間)は、随時、シリアル出力ライン83を介してマイコン15へ出力される。
The output of the
加えて、タイマ79には開閉完了リップル周期閾値が設定されており、計測結果がその開閉完了リップル周期閾値より小さい間はローレベル、開閉完了リップル周期閾値以上となったときにハイレベルの開閉完了検出信号が、タイマ79から出力される。開閉完了リップル周期閾値は、マイコン15からシリアル入力ライン82を介して入力されるリップル周期閾値設定指令(本発明の第2の閾値指令に相当)に応じてその値が設定変更されるよう構成されている。
In addition, the opening / closing completion ripple cycle threshold is set in the
このような構成により、コンパレータ78からの出力がハイレベルに転じる毎に(つまり通電電流Idに含まれるリップルが検出される毎に)、その時点からの経過時間が計測される。計測開始後、開閉完了リップル周期閾値に達する前にコンパレータ78の出力が再びローレベルからハイレベルに転じると、タイマ79の計測値はクリアされてタイマ79からの開閉完了検出信号もローレベルのままとなるが、計測開始後、コンパレータ78の出力が再びローレベルからハイレベルへ転じることなく(つまり再び次のリップルが検出されることなく)経過時間が開閉完了リップル周期閾値以上になると、タイマ79からの開閉完了検出信号がハイレベルとなる。
With such a configuration, every time the output from the
開閉完了リップル周期閾値は、既述の開閉完了電流閾値と同様、SCV10の駆動完了を判定するための判定基準となるものであり、モータ11の回転中(SCV10の駆動中)に発生するリップルの周期T2より十分に大きい値となるように設定される。そのため、モータ11の回転中はタイマ79の計時がこの開閉完了リップル周期閾値を超えることはない。一方、SCV10の駆動完了によりモータ11がロックすると、リップルは発生しなくなるため、タイマ79はやがて開閉完了リップル周期閾値を超えてハイレベルの開閉完了検出信号を出力することとなる。マイコン15は、開閉完了リップル周期閾値を上記のような値に設定すべく、タイマ79へリップル周期閾値設定指令を出力する。
The open / close completion ripple cycle threshold value is a determination criterion for determining the completion of driving of the
従って、モータ11への通電開始によるSCV10の駆動開始後、タイマ79からの出力がローレベルの間は、SCV10が駆動中(回動中)ということであり、タイマ79からの出力がハイレベルに転じた時は、SCV10の駆動が停止してモータ11がロックしたということになる。このタイマ79の出力である開閉完了検出信号は、通電電流モニタ回路51からの開閉完了検出信号と同様、シリアル出力ライン83を介してマイコン15へ送出される。そして、マイコン15は、このタイマ79からの開閉完了検出信号に基づいて、SCV10の駆動状態を判断する。
Therefore, after the start of driving of the
モータ駆動用IC16は、マイコン15との間でシリアル通信を行うためのシリアルインターフェイス(以下「シリアルI/F」という)46を有している。マイコン15もまた、図示は省略したもののシリアルI/Fを有している。これにより、マイコン15からシリアルデータ形式にて送信される各種の入力データSDIは、シリアル入力ライン82及びシリアルI/F46を介してモータ駆動用IC16の内部に入力される。
The
このシリアル入力ライン82を介して入力されるシリアルデータとしては、既述の通り、通電電流モニタ回路51へ入力される電流閾値設定指令、リップルモニタ回路54へ入力されるリップル検出閾値設定指令及びリップル周期閾値設定指令、リップル増幅回路53へ入力される増幅率設定指令などがある。なお、マイコン15からクロックライン81を介して入力されるクロック信号SCKも、シリアルI/F46を介してモータ駆動用IC16内部へ入力される。
As described above, the serial data input via the
また、モータ駆動用IC16内部からマイコン15へ出力される各種データも、シリアルI/F46にてシリアルデータ形式にされた後、シリアル出力ライン83を介してマイコン15へ送信される。このシリアル出力ライン83を介して送信されるシリアルデータとしては、既述の通り、通電電流モニタ回路51からの開閉完了検出信号(即ちコンパレータ63の出力)や、リップルモニタ回路54からの開閉完了検出信号(即ちタイマ79の出力)などがある。
Various data output from the
マイコン15は、外部から入力される各種アナログデータをデジタルデータに変換するA/D変換回路30を備えており、マイコン15へ入力される通電電流IdはこのA/D変換回路30にてA/D変換される。電源電圧検出回路17にて検出された電源電圧Vbや水温センサ18にて検出された水温もA/D変換回路30にてA/D変換される。マイコン15は、このA/D変換後の通電電流Id、電源電圧Vb、水温等に基づいて、上述した各種閾値を演算・補正し、その演算・補正結果に応じた各種閾値設定指令を、入力データSDIとしてシリアル入力ライン82を介してモータ駆動用IC16へ入力する。
The
また、マイコン15には、通電電流モニタ回路51からの開閉完了検出信号とリップルモニタ回路54からの駆動完了信号の双方が入力されるが、本実施形態では、これら二つの開閉完了検出信号のうち予め選択されたいずれか一方のみに基づいてSCV10の駆動完了が判断される。より具体的には、SCV10が初期状態(新品)或いはそれに近い状態であるときは通電電流モニタ回路51からの開閉完了検出信号を採用し、SCV10が耐久後或いはそれに近い状態であるときはリップルモニタ回路54からの開閉完了検出信号を採用する。
Further, both the open / close completion detection signal from the energization
即ち、SCV10が初期状態である場合は、通常、既述のデポジットのようなSCV10の駆動を阻害する要因がなく(少なく)、モータ11は速く回転できるため、整流子の二重接触期間が短く、リップルの波高値も小さくなる。そのため、回転速度が速いほどリップルの波高値とリップル検出閾値との差が小さくなって、リップルモニタ回路54におけるリップルの検出(コンパレータ78による比較)が正確に行われなくなるおそれがある。その反面、通電電流Idの値については、初期状態の場合はモータ11の回転速度が速いため、回転中は逆起電力が大きく通電電流Idの値は低い。そして、SCV10の駆動が完了してモータ11がロックすると、図4に示したように通電電流Idは急上昇する。つまり、回転中の通電電流と回転停止(ロック)中の通電電流との差が大きい。そのため、初期状態においては開閉完了電流閾値に基づく駆動完了判定の方が比較的容易かつ正確に判定を行うことができ、通電電流モニタ回路51の出力結果の方がより信頼性が高くなる。
That is, when the
一方、SCV10が耐久後の耐久品である場合は、通常、デポジットのようなSCV10の駆動を阻害する要因が多くなり、モータ11の回転速度は遅くなるため、整流子の二重接触期間が長く、リップルも大きくなる。そのため、リップルの検出を容易かつ正確に行うことができる。その反面、通電電流Idの値については、モータ11の回転速度が遅いため、図18に示したように回転中であっても通電電流Idの値は大きくなり、回転中の通電電流値とロック時の通電電流値との差が初期状態の場合よりも小さくなる。
On the other hand, when the
つまり、初期状態の場合は通電電流Idに基づく駆動完了判定の方が容易かつ正確にでき、耐久品の場合はリップルの周期T2に基づく駆動完了判定の方が容易かつ正確にできるのである。更に、上記の通り初期品よりも耐久品の方がリップル周期T2は長いため、リップル周期T2に基づいて、初期品か耐久品かをおおよそ区別することが可能である。 That is, in the initial state, the drive completion determination based on the energization current Id can be performed more easily and accurately, and in the case of a durable product, the drive completion determination based on the ripple period T2 can be performed more easily and accurately. Furthermore, as described above, since the durable product has a longer ripple cycle T2 than the initial product, it is possible to roughly distinguish the initial product or the durable product based on the ripple cycle T2.
そこで本実施形態のSCV駆動システムでは、マイコン15において、モータ駆動用IC16内のタイマ79から出力される計測値に基づいてリップルの周期T2が検出されると共に、その検出された周期T2に基づいて、初期品か耐久品かが判断(延いては、通電電流モニタ回路51又はリップルモニタ回路54のどちらの開閉完了検出信号を採用するかが選択)される。
Therefore, in the SCV drive system of this embodiment, the
そして、リップルの周期T2が所定の選択閾値T2cより大きければ耐久品或いはそれに近い状態と判断されてリップルモニタ回路54からの開閉完了検出信号が選択される。この場合、通電電流モニタ回路51にてSCV10の駆動完了が判定されてその旨の開閉完了検出信号がマイコン15へ入力されても、マイコン15ではその開閉完了検出信号は無効とされる。一方、リップルの周期T2が所定の選択閾値T2c以上であれば初期品或いはそれに近い状態と判断されて通電電流モニタ回路51からの開閉完了検出信号が選択される。この場合、リップルモニタ回路54にてSCV10の駆動完了が判定されてその旨の開閉完了検出信号がマイコン15へ入力されても、マイコン15ではその開閉完了検出信号は無効とされる。
If the ripple period T2 is greater than the predetermined selection threshold T2c, it is determined that the product is a durable product or a state close thereto, and the open / close completion detection signal from the
次に、上記のように構成された本実施形態のSCV駆動システムの動作について、図5〜7を用いて説明する。図5は、SCV10が初期品或いはそれに近い状態であって開閉完了検出信号として通電電流モニタ回路51からの出力が選択されているときの、SCV10の動作を説明するタイムチャートである。図6は、図5との比較のために示したものであって、耐久後のSCV10の駆動完了を通電電流モニタ回路51からの開閉完了検出信号に基づいて行う場合の動作を説明するタイムチャートである。図7は、SCV10が耐久品或いはそれに近い状態であって開閉完了検出信号としてリップルモニタ回路54からの出力が選択されているときの、SCV10の動作を説明するタイムチャートである。
Next, the operation of the SCV drive system of the present embodiment configured as described above will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a time chart for explaining the operation of the
まず、初期品或いはそれに近い状態におけるSCV10の動作について、図5に基づいて説明する。図示の如く、例えば閉位置にあるSCV10を開位置へと駆動するための駆動指令(ハイレベルのバルブ開指令)がマイコン15から出力されると、モータ駆動用IC16内の駆動ロジック生成回路37がモータ11への通電をDUTY100%で行うべく、各プリドライブ回路41〜44へ指令信号を出力する。これにより、モータ11の+端子に接続されたハイサイド側のFET31とモータ11の−端子に接続されたローサイド側のFET33が共にオンし、モータ11に正転方向の電流がDUTY100%で流れる。
First, the operation of the
この通電開始により、SCV10は徐々に開いていく。モータ11は、通電開始直後に突入電流が流れるものの、その後の回転中はほぼ一定値(ただし既述の通りリップルが含まれている)となる。このときの通電電流値Idは、逆起電力によってある程度抑制されている。また、通電中はモータ11の温度も徐々に上昇していく。
With this energization start, the
そして、SCV10が全開(開位置に到達)してその駆動が停止し、モータ11がロックすると、モータ11の通電電流は急上昇する。このとき、図17,図18で説明した従来のシステムでは、通電電流が電流制限値を超えないように制限されていたが(図中の一点鎖線部参照)、本実施形態では、そのような電流制限は設けずにDUTY100%での通電を継続する。そのため、ロック後の通電電流Idは従来の電流制限値を超えてさらに上昇していくこととなる。そして、通電電流Idが開閉完了電流閾値以上となって通電電流モニタ回路51のコンパレータ63の出力がハイレベルとなることにより、SCV10の開動作完了が検出される。本実施形態では、角度センサを用いてSCV10の開度を検出していないため、全開位置に達するまでに通電電流を制御するようにはしていない。つまり、SCV10の駆動が開始されてからその駆動が完了するまでの、SCV10が通常駆動される駆動期間は、何ら通電電流の制御を行なわずに通電電流を供給するような駆動システムとなっている。
Then, when the
このコンパレータ63からのハイレベル出力は、開閉完了検出信号としてマイコン15へ出力される。そして、マイコン15は、モータ駆動用IC16からの上記開閉完了検出信号を受信すると、開動作完了である旨を判断して、モータ11への通電を停止すべき旨の駆動指令(ローレベル信号)を出力する。これにより、モータ11への通電が停止されることになる。但し詳細には、急に通電電流が0になるわけではなく、モータ11の残留エネルギーを放出させるための環流電流が短時間流れる。
The high level output from the
なお、モータ11がロックすると、通電電流の急上昇に伴ってモータ11の温度も急上昇していくが、上記のように開動作完了の検出によってその通電はやがて停止されるため、その通電停止以後は温度も徐々に低下していく。そのため、仮に、従来のように電流制限値に制限された状態での通電をロック判定期間T1継続させると、その通電継続中は温度が上昇し続けることになるが、本実施形態では、開動作完了が検出されるとモータ11への通電が迅速に停止されるため、発熱が低減される。
When the
次に、耐久品或いはそれに近い状態におけるSCV10の駆動について説明する。耐久品或いはそれに近い状態の場合、本実施形態では、リップルモニタ回路54からの開閉完了検出信号に基づいてSCV10の開閉完了が判断されるが、その説明の前に、耐久品に対して仮に図5と同様に通電電流モニタ回路51からの開閉完了検出信号に基づいて開閉完了を判断するようにした場合の動作について、図6に基づいて説明する。
Next, driving of the
耐久品の場合は、既述の通り、デポジット等によってモータ11は比較的低速で回転する。そのため、図6に示す如く、通電開始後は回転中でも通電電流Idが大きくなる。図6は、回転中の通電電流Idが従来の電流制限値よりも大きい場合を示している。このように、モータ11が回転している限り(つまりSCV10が駆動中である限り)、通電電流に制限を設けることなくDUTY100%での通電が継続される。これにより、SCV10が開く速度は、図18に示した従来のシステムよりも速くなる(図6の一点鎖線部参照)。
In the case of a durable product, as described above, the
そして、SCV10が全開(開位置に到達)してその駆動が停止し、モータ11がロックすると、モータ11の通電電流Idはさらに上昇する。そして、通電電流Idが開閉完了電流閾値以上になると、コンパレータ63の出力がハイレベルとなり、SCV10の開動作完了が検出される。これにより、図5の場合と同様、マイコン15から通電を停止すべき旨の駆動指令(ローレベル信号)が出力され、モータ11への通電が停止される。
Then, when the
なお、モータ11がロックすると、通電電流の急上昇に伴ってモータ11の温度も急上昇していくが、上記のように開動作完了の検出によってその通電はやがて停止されるため、その通電停止以後は温度も徐々に低下していく。そのため、耐久品の場合であっても、従来のように一定のロック判定期間T1は通電を継続するといったことはせずに、開動作完了が検出されると迅速に通電が停止されるため、発熱が低減される。尚、一転鎖線で示す従来のやり方、つまり電流制限を行うと共に所定時間T1を判定基準とする場合には、温度上昇を表す模式的なグラフに表されるように、発熱が本実施形態のものに比べて大きくなっている。一方、本実施形態ではロックしたか否かをその通電電流自体で判別できる開閉完了電流閾値を設定しており、その開閉完了電流閾値を超えた状態が所定時間続くかどうかという時間までは判定項目としていない。そのため、ロック状態のときに早い段階で確実に検出でき、発熱を従来の方法に比べて低減させることができる。さらに言えば、本実施形態では開閉完了電流閾値のみによってロック判定を行うようにしているのである。
When the
但し、図5と図6を比較して明らかなように、モータ11の回転中の通電電流Idと開閉完了電流閾値との差は、初期品或いはそれに近い状態である図5の場合は大きいが、耐久品或いはそれに近い状態である図6の場合はその差は小さい。そのため、耐久品或いはそれに近い状態の場合、モータ11の回転速度や開閉完了電流閾値の設定値によっては、回転中の通電電流Idと開閉完了電流閾値との差が非常に小さくなってSCV10の駆動完了を正確に判断できなくなるおそれがある。
However, as apparent from comparison between FIG. 5 and FIG. 6, the difference between the energization current Id during rotation of the
そこで本実施形態では、耐久品或いはそれに近い状態の場合は、通電電流Idに含まれるリップルの有無に基づいてSCV10の駆動完了を判断するようにしている。即ち、リップルモニタ回路54からの開閉完了検出信号に基づいてSCV10の駆動完了を判断するようにしている。これについて、図7に基づいて説明する。
Therefore, in the present embodiment, in the case of a durable product or a state close thereto, the completion of driving of the
図7に示す如く、モータ11への通電開始によりモータ11が回転を開始(SCV10が開動作開始)すると、リップルモニタ回路54において、通電電流Idに含まれるリップルが検出されると共に、そのリップルの周期T2の計測がタイマ79にて行われる。このとき、モータ11の回転中は、その回転速度に応じた周期T2でリップルが発生するため、リップル発生毎にタイマ79の計測値はクリアされる。そのため、回転中はタイマ79の計測値が開閉完了リップル閾値を超えることはない。
As shown in FIG. 7, when energization of the
そして、SCV10が開位置に到達してその駆動が完了し、モータ11がロックすると、リップルは検出されなくなる。そのため、タイマ79の計測値はどんどんカウントアップされていき、ついには開閉完了リップル周期閾値以上となる。そうなると、タイマ79からはハイレベルの開閉完了検出信号が出力され、マイコン15へ送信される。
When the
これにより、マイコン15はSCV10の駆動完了(開動作完了)を判断して、モータ11への通電を停止すべき旨の駆動指令(ローレベル信号)を出力する。そのため、モータ11への通電は停止されることになる。
Thereby, the
ここまでは、モータ11に正転方向の電流を流してSCV10を開位置へ駆動する場合について説明したが、SCV10を閉位置へ駆動する場合についても、モータ11への通電方向が逆転方向であること以外は、SCV10の駆動特性やモータ11の通電特性は上述した開位置への駆動の場合と全く同様である。
Up to this point, the case where the current in the forward rotation direction is supplied to the
ところで、モータ11の通電特性は、モータ11の電源電圧Vbやモータ11の温度(詳しくはモータ巻線の温度)の影響を受ける。具体的には、電源電圧Vbが大きいほどモータ11に流れる電流も大きくなり、回転速度が速くなる。また、電源電圧Vbが一定であってもモータ11の温度が高くなると、モータ巻線の抵抗値が大きくなってモータ11に流れる電流は小さくなり、回転速度は遅くなる。特に本実施形態のSCV駆動システムは、車両の内燃機関2に設けられたSCV10を駆動するためのシステムであってモータ11もその内燃機関2の近傍に設けられているため、電源電圧Vbの変化や温度変化も激しい。そのため、場合によっては、例えば温度が非常に高くなってモータ11の抵抗が増大して通電電流Idが小さくなり、モータ11がロックしても通電電流Idが開閉完了電流閾値を超えなくなるおそれがある。つまり、上記各閾値を一定値に固定したままだと、電源電圧Vbや温度の変化によっては、SCV10の駆動完了(モータ11のロック)を正確に検出できなくなるおそれがある。
By the way, the energization characteristics of the
そこで、本実施形態のSCV駆動システムでは、開閉完了電流閾値、開閉完了リップル周期閾値、リップル検出閾値の各閾値と、リップル増幅回路53における増幅率とが、一定値に固定されず、電源電圧Vbやモータ11の温度に応じて適宜設定変更される。即ち、マイコン15において、電源電圧検出回路17及び水温センサ18からの各検出結果に基づいて、上記各閾値、増幅率がそれぞれ適切な値に演算されるのである。そして、その演算結果が、既述の電流閾値設定指令、リップル周期閾値設定指令、リップル検出閾値設定指令、増幅率設定指令として、マイコン15からシリアル入力ライン82を介してモータ駆動用IC16へ入力される。なお、本実施形態では、モータ11の温度と内燃機関2の冷却水の温度はほぼ同等であるため、モータ11の温度を直接検出する代わりに、冷却水の温度をもってモータ11の温度を推定している。
Therefore, in the SCV drive system of the present embodiment, the switching completion current threshold, the switching completion ripple cycle threshold, and the ripple detection threshold, and the amplification factor in the
上記各閾値・増幅率が具体的にどのように演算されるかについて、図8を用いて説明する。まず、電源電圧Vbが一定であっても、モータ11の温度が高いほど、モータ巻線の抵抗値は大きくなるため通電電流Idは小さくなり、その分、リップルの波高値も小さくなる。そして、通電電流Idが小さいと、モータ11のトルクも小さくなって回転速度も低下するため、リップルの周期T2は長くなる。
How the respective threshold values and amplification factors are specifically calculated will be described with reference to FIG. First, even if the power supply voltage Vb is constant, the higher the temperature of the
そこで、本実施形態では、図8(a)に示すように、水温センサ18にて検出された水温が高いほど(即ち、モータ11の温度が高いほど)、開閉完了電流閾値及びリップル検出閾値は低く、開閉完了リップル周期閾値及び増幅率は高くなるように設定される。 Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 8A, the higher the water temperature detected by the water temperature sensor 18 (that is, the higher the temperature of the motor 11), the higher the switching completion current threshold and the ripple detection threshold. The opening / closing completion ripple cycle threshold and the amplification factor are set to be low.
一方、モータ11の温度が一定であっても、電源電圧Vbが高いほど、モータ11の通電電流Idは大きくなり、リップルの波高値も高くなる。そして、通電電流Idが大きいとモータ11のトルクも大きくなって回転速度も上昇するため、リップルの周期T2は短くなる。
On the other hand, even if the temperature of the
そこで、本実施形態では、図8(b)に示すように、電源電圧検出回路17にて検出された電源電圧Vbが高いほど、開閉完了電流閾値及びリップル検出閾値は高く、開閉完了リップル周期閾値及び増幅率は低くなるように設定される。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 8B, the higher the power supply voltage Vb detected by the power supply
なお、図8では、各閾値や増幅率を、水温や電源電圧に対して線形変化させる例を示したが、これは一例であって、非線形的に変化させるようにしてもよい。また、マイコン15による上記各閾値や増幅率の演算は、具体的には、水温や電源電圧に対して図8に示した傾向となるような数値演算を実行することにより行うようにしてもよいし、或いは、水温や電源電圧の値に対応した適切な閾値・増幅率を予め実験等で得ておいて、それをメモリに記憶(マップ化)しておき、その時々の水温や電源電圧に応じた値を使用するようにしてもよい。
Although FIG. 8 shows an example in which each threshold value and amplification factor are linearly changed with respect to the water temperature and the power supply voltage, this is only an example and may be changed nonlinearly. In addition, the calculation of each threshold value and amplification factor by the
要するに、開閉完了電流閾値であれば通電電流モニタ回路51にてSCV10の開閉完了が正確に検出できるよう、その時々の水温や電源電圧に応じた適切な値が演算され、開閉完了リップル周期閾値であればリップルモニタ回路54(詳しくはタイマ79)にてSCV10の開閉完了が正確に検出できるよう、その時々の水温や電源電圧に応じた適切な値が演算され、リップル検出閾値であればリップルモニタ回路54(詳しくはコンパレータ78)にてリップルの検出が正確に行われるよう、その時々の水温や電源電圧に応じた適切な値が演算され、増幅率であればリップル増幅回路53にてリップルが適切なレベル(後段のリップルモニタ回路54でリップルの検出を確実に行える程度の値)に増幅されるよう、その時々の水温や電源電圧に応じた適切な値が演算されるよう、マイコン15を構成するようにするとよい。
In short, an appropriate value corresponding to the water temperature and power supply voltage at that time is calculated so that the energization
更に、本実施形態では、上記のように演算された各種閾値・増幅率が、通電電流Idに基づいて補正演算される。仮に水温や電源電圧Vbが一定であっても、モータ11の個体差によってはその通電特性に違いが生じる可能性もあるからである。例えば、設計上は同じモータ11であっても、製造公差やその他各種の微妙な個体差(電気的或いはメカ的な個体差)によって、全く同じ環境・同じ電源で回転させても通電電流や回転速度が異なることも考えられる。また、マイコン15における上記各閾値の演算にエラーが生じると、水温や電源電圧Vbに応じた適切な閾値等の演算が行われなくなる可能性もある。
Furthermore, in the present embodiment, various threshold values and amplification factors calculated as described above are corrected and calculated based on the energization current Id. This is because even if the water temperature and the power supply voltage Vb are constant, there may be a difference in energization characteristics depending on individual differences of the
そこで本実施形態では、マイコン15において、水温及び電源電圧Vbに基づいて演算された各閾値や増幅率について、更に、モータ駆動用IC16にて検出された実際の通電電流Idに基づいて、補正演算を行うようにしている。この補正演算は、モータ11への通電が開始される毎に毎回行われるが、補正する必要がない場合、即ち、演算された閾値或いは増幅率が適切な値であれば、実際の補正は行わず演算結果をそのまま使用する。つまり、演算結果と実際の通電電流Idの値とを比較し、補正する必要がある場合にのみ実際に補正を行うのである。
Therefore, in the present embodiment, the
この補正演算は、上記各閾値や増幅率が適切な値に設定され、延いてはSCV10の駆動完了、モータ11のロックが正確に検出できるようにするために行われるものであり、具体的には、以下のような演算が行われる。
This correction calculation is performed so that each of the threshold values and the amplification factor is set to appropriate values, and further, the completion of driving of the
例えば、水温が高い場合に、その水温に応じて開閉完了電流閾値が低めの値に演算されたにも拘わらず、実際に検出された通電電流Idが設計上想定される値よりも大きかった場合は、モータ巻線の抵抗値が設計値よりも低いこと等が予想される。その場合は、その演算された開閉完了電流閾値がより高い値に補正される。 For example, when the water temperature is high, the actually detected energization current Id is larger than the value assumed in the design even though the switching completion current threshold is calculated to a lower value according to the water temperature. It is expected that the resistance value of the motor winding is lower than the design value. In that case, the calculated switching completion current threshold value is corrected to a higher value.
また、電源電圧Vbが高い場合に、その電源電圧Vbに応じて開閉完了電流閾値が高めの値に演算されたにも拘わらず、実際に検出された通電電流Idが設計上想定される値よりも小さかった場合は、モータ巻線の抵抗値が設計値よりも大きい、或いは電源電圧検出回路17の異常等が予想される。その場合は、その演算された開閉完了電流閾値がより低い値に補正される。
Further, when the power supply voltage Vb is high, the actually detected energization current Id is higher than the value assumed in the design even though the switching completion current threshold is calculated to a higher value according to the power supply voltage Vb. If it is smaller, the resistance value of the motor winding is larger than the design value, or an abnormality of the power supply
また、電源電圧Vbが低い(つまりモータ11の回転速度は遅くなるはず)にも拘わらず、マイコン15における演算プログラムのエラー等によって開閉完了リップル周期閾値の値が小さい値に演算されてしまった場合は、実際の通電電流Idの値(電源電圧Vbに応じた小さな値)に基づいて、その演算された開閉完了リップル周期閾値がより大きい値に補正される。
Further, when the power supply voltage Vb is low (that is, the rotation speed of the
次に、マイコン15にて実行される各種処理について説明する。図9は、SCV10の開閉完了の判断を通電電流モニタ回路51からの開閉完了検出信号に基づいて行うか、或いはリップルモニタ回路54からの開閉完了検出信号に基づいて行うかを選択するための判定選択処理を表すフローチャートである。この処理は、モータ11がDUTY100%で駆動される毎に毎回(或いは定期的)に実行される。
Next, various processes executed by the
モータ11の駆動が開始されることによりこの判定選択処理が開始されると、まず、リップルモニタ回路54のタイマ79から出力される計測値に基づき、リップルの周期T2が取得される(S110)。既述の通り、タイマ79による計測結果(経過時間)は随時マイコン15へ入力される。
When this determination / selection process is started by starting the driving of the
なお、通電開始後、どのタイミングでの周期T2を取得するかは適宜決めればよく、例えば、突入電流が流れた後のほぼ一定状態に落ち着いた状態におけるリップル周期T2を取得してもよいし、通電開始後に複数のタイミングで周期T2を取得してそれらの平均値をとるようにしてもよい。 Note that it is only necessary to appropriately determine at which timing the period T2 is acquired after the start of energization. For example, the ripple period T2 in a state where the period T2 has settled in a substantially constant state after the inrush current flows may be acquired. The period T2 may be acquired at a plurality of timings after the start of energization, and the average value thereof may be taken.
リップルの周期T2の取得後は、その周期T2が、予め設定した選択閾値T2c以下か否かが判断される(S120)。そして、選択閾値T2c以下であれば(S120:YES)、初期品或いはそれに近い状態であるものとして、通電電流値Idに基づくバルブ開閉検出モードに設定される(S130)。つまり、通電電流モニタ回路51からの開閉完了検出信号に基づいてSCV10の開閉完了の判断がなされるようになる。
After the ripple period T2 is acquired, it is determined whether the period T2 is equal to or less than a preset selection threshold T2c (S120). If it is equal to or less than the selection threshold T2c (S120: YES), it is set to the valve open / closed detection mode based on the energization current value Id as being an initial product or a state close thereto (S130). That is, based on the opening / closing completion detection signal from the energization
一方、リップルの周期T2が選択閾値T2cより大きい場合は(S120:NO)、耐久品或いはそれに近い状態であるものとして、リップルの周期T2に基づくバルブ開閉検出モードに設定される(S140)。つまり、リップルモニタ回路54からの開閉完了検出信号に基づいてSCV10の開閉完了の判断がなされるようになる。
On the other hand, when the ripple period T2 is larger than the selection threshold T2c (S120: NO), the valve opening / closing detection mode based on the ripple period T2 is set as a durable product or a state close thereto (S140). That is, the completion of opening / closing of the
次に、SCV10の開動作又は閉動作の開始条件(詳細は省略)が成立してモータ11への通電が開始される際に実行される通電駆動処理について、図10に基づいて説明する。SCV10の駆動が開始される際は、まず、電源電圧Vb及び水温に基づき、上述したように各種閾値及び増幅率が演算される(S210)。そして、その演算結果に応じた各種設定指令(電流閾値設定指令、リップル周期閾値設定指令、リップル検出閾値設定指令、増幅率設定指令)がモータ駆動用IC16へ出力される(S220)。その後、DUTY100%の駆動指令(バルブ開指令。図5,図6参照。)がモータ駆動用IC16へ出力され、これによりモータ11へのDUTY100%での通電が開始されてSCV10の駆動が開始される(S230)。
Next, the energization drive process executed when the start condition (details are omitted) of the opening operation or the closing operation of the
モータ11への通電が開始されると、モータ駆動用ICから入力される実際の通電電流値Idに基づき、S210にて設定された各種閾値や増幅率が適切な値であるか否かが判断される(S240)。このとき、適切でなければ、上述のような補正演算が行われると共にその補正後の新たな値に対応した設定指令がモータ駆動用IC16へ出力されることとなるが、適切であれば補正は行われない。
When energization to the
そして、通電開始後、モータ駆動用IC16から開閉完了検出信号を受信したか否かが判断される(S250)。ここでは、通電電流モニタ回路51からの開閉完了検出信号又はリップルモニタ回路54からの開閉完了検出信号のうち、図9の判定選択処理にて選択されたいずれか一方の開閉完了検出信号が受信された場合に(S250:YES)、SCV10の開閉駆動が完了してモータ11がロックしたものと判断して、モータ11への通電を停止させる(S260)。つまり、駆動指令をローレベルとする。
Then, after energization is started, it is determined whether an open / close completion detection signal has been received from the motor driving IC 16 (S250). Here, either the open / close completion detection signal from the energization
なお、図10の処理では、モータ11への通電開始後、開閉完了が検出されるまで定期的に補正演算(S240)が行われるようにしたが、この補正演算は、通電開始後に1回だけ行うようにしてもよい。或いは、数回のみ行うようにしてもよい。
In the process of FIG. 10, the correction calculation (S240) is periodically performed after the start of energization of the
以上詳述した本実施形態のSCV駆動システムでは、SCV10を開位置又は閉位置へ駆動させる際、その駆動が完了するまではモータ11への通電をDUTY100%にて行う。つまり、従来技術のような、通電電流の上限値を設けてそれを超えないように制限するといった電流制限を行うことなく、モータ11への通電を連続的に行うのである。そして、SCV10の駆動完了によりモータ11がロックすると、通電電流Idが急上昇すると共に、通電電流Idのリップルもなくなる。
In the SCV drive system of this embodiment described in detail above, when the
そこで、モータ駆動用IC16において、通電電流モニタ回路51では、通電電流Idが開閉完了電流閾値以上となったときにモータ11のロック(即ちSCV10の駆動完了)を検出して開閉完了検出信号を出力する。一方、リップルモニタ回路54では、リップルが検出されなくなったとき、つまりタイマ79の計測結果が開閉完了リップル周期閾値以上となったときに、モータ11のロックを検出して開閉完了検出信号を出力する。そして、マイコン15は、これら各開閉完了検出信号のいずれか一方が受信されたときに、SCV10の駆動完了を判断して、モータ11への通電を停止させる。
Therefore, in the
従って、本実施形態のSCV駆動システムによれば、SCV10の駆動中はモータ11への通電がDUTY100%で行われるため、SCV10の駆動応答性が良好となる。また、SCV10の駆動完了が判定されたときはモータ11への通電が停止されるため、駆動完了後(モータロック後)も引き続きロック電流が流れるといった従来の問題が解消され、モータ11やモータ駆動用IC16の発熱を低減することができる。しかも、SCV10の駆動完了の判定のために角度センサ等の装置を別途設ける必要がないため、コストの上昇を抑えつつ、モータ駆動用IC16やモータ11の耐久性、信頼性を向上することが可能となる。
Therefore, according to the SCV drive system of the present embodiment, since the
また、SCV10が初期品或いはそれに近い状態の場合は通電電流モニタ回路51からの開閉完了検出信号に基づいてSCV10の駆動完了を判断し、SCV10が耐久品或いはそれに近い状態の場合はリップルモニタ回路54からの開閉完了検出信号に基づいてSCV10の駆動完了を判断するようにしているため、SCV10の状態(初期品か耐久品か)に拘わらずその駆動完了を正確に判定することができる。
Further, when the
更に、各種閾値や増幅率を一定値に固定せず、電源電圧Vbや水温に応じた適切な値を演算により求めている。加えて、その演算結果に対し、実際の通電電流Idに基づいて必要に応じて補正演算を行うようにしている。そのため、モータ駆動用IC16において各種閾値や増幅率がより適切な値に設定されることとなるため、モータ11のロック判断、SCV10の駆動完了の判断をより正確に行うことができる。
Furthermore, various threshold values and amplification factors are not fixed to constant values, and appropriate values corresponding to the power supply voltage Vb and the water temperature are obtained by calculation. In addition, a correction calculation is performed on the calculation result as necessary based on the actual energization current Id. Therefore, various threshold values and amplification factors are set to more appropriate values in the
更にまた、マイコン15からモータ駆動用IC16への上記各閾値及び増幅率に対応した各種設定指令を、共通の伝送路としてのシリアル入力ライン82によってシリアルデータ形式で入力するようにしているため、マイコン15とモータ駆動用IC16との間の省配線化及びマイコン15のポート数削減が実現され、システム全体の小型化、低コスト化が可能となる。
Furthermore, since various setting commands corresponding to the above threshold values and amplification factors from the
なお、本実施形態において、マイコン15は、本発明の制御手段、判定選択手段、及び各閾値指令出力手段に相当し、電源電圧検出回路17及び水温センサ18はいずれも本発明の環境パラメータ検出手段に相当し、通電電流モニタ回路51におけるコンパレータ63は本発明の第1の駆動完了判定手段に相当し、リップルモニタ回路54におけるタイマ79は本発明の計測手段、第2の駆動完了判定手段、及び第2の閾値設定手段に相当し、リップルモニタ回路54におけるコンパレータ78は本発明のリップル発生判定手段に相当し、ACカップリング52は本発明の直流成分除去手段に相当する。通電電流モニタ回路51におけるコンパレータ63とリップルモニタ回路54におけるタイマ79は、シリアルI/F46と共に本発明の駆動完了通知手段を構成する。また、駆動ロジック生成回路37,各プリドライブ回路41〜44,及び各FET31〜34により本発明の駆動手段が構成され、通電電流モニタ回路51における電流閾値設定用抵抗61と抵抗62とにより本発明の第1の閾値設定手段が構成され、リップルモニタ回路54におけるリップル検出閾値設定用抵抗76と抵抗77とにより本発明の第3の閾値設定手段が構成される。
In the present embodiment, the
また、図9の判定選択処理は本発明の判定選択手段が実行する処理に相当する。また、図10の通電駆動処理におけるS210〜S220の処理は、本発明の各閾値指令出力手段が実行する処理に相当する。 Moreover, the determination selection process of FIG. 9 is equivalent to the process which the determination selection means of this invention performs. Further, the processing of S210 to S220 in the energization driving processing of FIG. 10 corresponds to the processing executed by each threshold command output means of the present invention.
[第2実施形態]
次に、第2実施形態のSCV駆動システムについて説明する。本実施形態のSCV駆動システムが上記第1実施形態のSCV駆動システムと異なる点は、モータ駆動用ICにおいてSCV10の駆動完了(モータ11のロック)が検出されてからモータ11への通電が停止されるまでの動作であり、それ以外のハード構成・システムの動作については上記第1実施形態と全く同じである。そのため、以下、第1実施形態と異なる点に絞って説明する。
[Second Embodiment]
Next, the SCV drive system of the second embodiment will be described. The SCV drive system of this embodiment is different from the SCV drive system of the first embodiment in that the motor drive IC is stopped after the drive completion of the SCV 10 (lock of the motor 11) is detected in the motor drive IC. The other hardware configurations and system operations are exactly the same as those in the first embodiment. Therefore, the following description will be focused on differences from the first embodiment.
図2に、本実施形態のSCV駆動システムにおける電子制御装置100の構成を示す。本実施形態の電子制御装置100は、モータ駆動用IC91内に、開閉完了検出部87及び停止要求生成部86を備えている。
FIG. 2 shows a configuration of the
開閉完了検出部87には、通電電流モニタ回路51からの開閉完了検出信号及びリップルモニタ回路54からの開閉完了検出信号の双方が入力される。そして、開閉完了検出部87では、これら各開閉完了検出信号のうち、マイコン90からの指令により設定された何れか一方のみを有効な信号として、停止要求生成部86へ出力する。
Both the opening / closing completion detection signal from the energization
即ち、マイコン90では、上記第1実施形態と同様、図9に示した判定選択処理が実行される。そして、その判定選択処理による処理結果(選択結果)が、シリアル入力ライン82及びシリアルI/F93を介して開閉完了検出部87に入力される。そのため、開閉完了検出部87は、マイコン90から入力された選択結果に従い、その選択されたいずれか一方の開閉完了検出信号のみを有効信号として扱う。
That is, in the
従って、例えばSCV10が初期品であって通電電流モニタ回路51からの開閉完了検出信号を選択するようマイコン90から指示を受けた場合は、通電電流モニタ回路51におけるコンパレータ63の出力がハイレベルとなったときに、そのハイレベル信号である開閉完了検出信号を停止要求生成部86へ出力する。逆に、SCV10が耐久品であってリップルモニタ回路54からの開閉完了検出信号を選択するようマイコン90から指示を受けた場合は、リップルモニタ回路54におけるタイマ79からハイレベルの開閉完了検出信号が出力されたときに、その開閉完了検出信号を停止要求生成部86へ出力する。
Therefore, for example, when the
通電抑制要求手段としての停止要求生成部86は、開閉完了検出部87から開閉完了検出信号が入力された時、駆動ロジック生成回路92に対して、モータ11への通電を停止すべき旨の停止要求を出力する。駆動ロジック生成回路92は、停止要求生成部86から停止要求があった時は、マイコン90からの駆動指令の有無に拘わらずモータ11への通電を停止させる。つまり、本実施形態では、SCV10の駆動完了後、モータ11への通電停止が、マイコン90からの駆動指令に基づいて行われるのではなく、あくまでも、モータ駆動用IC91内部の停止要求生成部86からの停止要求によってハード的に行われるのである。
The stop
マイコン90は、SCV10の駆動開始時には、上記第1実施形態のマイコン15と同様、DUTY100%で通電させるための駆動指令を出力するが、その駆動指令は、一定期間T1(従来のロック判定期間T1相当。図17等参照。)は出力し続ける。つまり、SCV10の駆動が完了してモータ11がロックしても、上記期間T1が経過するまではハイレベルの駆動指令を出力し続ける。これは、モータ駆動用IC91において、SCV10の駆動が完了したにも拘わらず何らかの異常等で停止要求生成部86から停止要求が出力されない状態になってしまっても、モータ11への通電を停止させることができるようにするためである。このように、一定期間T1経過後に駆動指令をローレベルにすることで、停止要求が出力されないといった異常時にも、確実にSCV10を駆動完了させると共に通電を停止させることができる。
At the start of driving the
次に、本実施形態のSCV10の動作について、図12及び図13を用いて説明する。まず、図12は、SCV10が初期品或いはそれに近い状態であって、通電電流モニタ回路51からの開閉完了検出信号を選択するようマイコン90から指示を受けている場合の動作を示すフローチャートである。本図において、通電開始後、SCV10の駆動が完了して通電電流Idが開閉完了電流閾値以上となるまでの動作は、第1実施形態で説明した図5の動作と同じである。
Next, the operation of the
本実施形態では、通電電流が開閉完了電流閾値以上になると、通電電流モニタ回路51から開閉完了検出信号(コンパレータ63からのハイレベル信号)が出力され、これにより停止要求生成部86から停止要求(ハイレベル信号)が出力される。この停止要求により、モータ11への通電は停止されることとなる。
In the present embodiment, when the energization current becomes equal to or higher than the open / close completion current threshold, the energization
そのため、本実施形態においても、第1実施形態における図5と同様、SCV10の駆動が完了すると速やかにモータ11への通電が停止され、モータ11やモータ駆動用IC91の発熱が最小限に抑制されることとなる。
Therefore, also in this embodiment, as in FIG. 5 in the first embodiment, when the driving of the
図13は、SCV10が耐久品或いはそれに近い状態であって、リップルモニタ回路54からの開閉完了検出信号を選択するようマイコン90から指示を受けている場合の動作を示すフローチャートである。本図において、通電開始後、SCV10の駆動が完了してタイマ79の計測値が開閉完了リップル周期閾値以上となるまでの動作は、第1実施形態で説明した図7の動作と同じである。尚、一転鎖線部は、図6と同様、従来のやり方の電流制限を行いつつ判定時間T1を用いてロック判定を行う場合を示すものである。
FIG. 13 is a flowchart showing an operation when the
本実施形態では、タイマ79の計測値が開閉完了リップル周期閾値以上になると、リップルモニタ回路54から開閉完了検出信号(タイマ79からのハイレベル信号)が出力され、これにより停止要求生成部86から停止要求(ハイレベル信号)が出力される。この停止要求により、モータ11への通電は停止されることとなる。
In the present embodiment, when the measured value of the
そのため、耐久後においても、第1実施形態における図7と同様、SCV10の駆動が完了すると速やかにモータ11への通電が停止され、モータ11やモータ駆動用IC91の発熱が最小限に抑制されることとなる。
Therefore, even after endurance, as in FIG. 7 in the first embodiment, when the driving of the
このように、本実施形態においても、SCV10の駆動が完了すると、モータ11への通電は速やか且つ確実に停止される。但し、上記第1実施形態の場合、SCV10の駆動が完了していずれかのモニタ回路から開閉完了検出信号が出力されると、それが一旦マイコン15へ送信されてマイコン15にて駆動完了の旨が判断される。その後、マイコン15から通電を停止すべき旨の駆動指令(ローレベル信号)が出力され、これを受けてはじめて、モータ駆動用IC16ではモータ11への通電が停止される。つまり、駆動完了の旨がモータ駆動用IC16から一旦マイコン15へ通知され、その通知を受けたマイコン15がモータ駆動用IC16へ通電停止の指令を出す、というのが上記第1実施形態の動作である。
Thus, also in this embodiment, when the drive of the
これに対し、本実施形態では、モータ駆動用IC91にてSCV10の駆動完了(モータ11のロック)が検出されると、モータ駆動用IC91内にて停止要求が生成され、マイコン90からハイレベルの駆動指令が出力されていてもその停止要求によってモータ11への通電が停止される。そのため、上記第1実施形態に比べ、本実施形態の方がより迅速にモータ11への通電を停止することができ、その分、モータ11やモータ駆動用IC16の発熱をより低く抑えることができる。
On the other hand, in this embodiment, when the
次に、本実施形態のマイコン90にて実行される通電駆動処理について、図14に基づいて説明する。図14の通電駆動処理において、S310〜S340の処理は、図10に示した第1実施形態の通電駆動処理におけるS210〜S240と全く同じであり、図14のS360の処理は図10のS260と同じである。そして、図14の通電駆動処理が図10と異なるのは、S350の処理である。
Next, the energization drive process executed by the
即ち、上記第1実施形態では、DUTY100%での通電開始後、モータ駆動用IC16から開閉完了検出信号が入力されたときに、通電を停止させるべく駆動指令をローレベルにしていたが、本実施形態では、図14に示す如く、DUTY100%での通電開始後は、SCV10の駆動状態に関係なく、一定期間T1が経過するまでハイレベルの駆動指令を出力し続ける(S350)。そして、一定期間T1経過後に、駆動指令をローレベルとする(S360)。
That is, in the first embodiment, after the start of energization at
[変形例]
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、全開位置、全閉位置など外的要因によって、バルブなどモータにより駆動される物体が強制的に位置決めされて駆動完了となるものを検出するようにしたモータ駆動装置に特徴を有するものである。そして、上記実施形態では、通電電流によってロック状態を判別可能な閾値(開閉完了電流閾値、開閉完了リップル周期閾値など)を用いることで、回転角度センサなどの被駆動部の動作位置を検出するセンサ等を用いずに、全開位置、全閉位置といった、強制的に位置決めされた駆動完了状態を検出できるようにしたことを特徴とするものである。また、こうしたセンサ等を用いないため、バルブなどの被駆動部材の駆動を開始してから完了するまでの駆動期間において通電電流の制御を何ら行わないようにした点、即ちオープンループ制御である点も、本実施形態の特徴ということができる。
[Modification]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is such that an object driven by a motor such as a valve is forcibly positioned and driven by an external factor such as a fully open position or a fully closed position. The present invention is characterized by the motor drive device that is to be detected. In the above embodiment, a sensor that detects the operating position of a driven part such as a rotation angle sensor by using threshold values (open / close completion current threshold value, open / close completion ripple cycle threshold value, etc.) that can determine the lock state based on the energization current For example, a forcibly positioned drive completion state such as a fully open position or a fully closed position can be detected without using the above. In addition, since such a sensor is not used, the control of the energized current is not performed at all during the driving period from the start of driving of a driven member such as a valve to the completion, that is, the open loop control. It can be said that this is a feature of this embodiment.
そして本発明の実施の形態は、上記各実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。
例えば、上記実施形態では、SCV10の駆動完了後はモータ11への通電を停止するようにしたが、駆動完了状態を保持すべく、低い電流値にて通電を継続するようにしてもよい。即ち、SCV10の駆動完了によってモータ11への通電を停止した後、SCV10の構造によっては、外部からの振動や荷重を受けてその駆動完了状態が保持されなくなる場合もある。特に、SCV10のように車両の内燃機関における空気吸入経路に設けられるバルブは、流入する空気から圧力を受けるため、バルブの開閉機構によっては、通電を停止するとバルブの開閉状態が保持されなくなるおそれがある。そのような場合は、駆動完了後、モータへの通電を完全に停止するのではなく、駆動完了状態が保持されるよう、通電を継続するとよい。もちろん、駆動完了状態の保持のために最低限必要な電流値にて通電するのが望ましい。
And embodiment of this invention is not limited to each said embodiment at all, and it cannot be overemphasized that various forms can be taken as long as it belongs to the technical scope of this invention.
For example, in the above embodiment, the energization to the
つまり、SCV10等の駆動対象の駆動が完了した後にモータへの通電を停止するのか或いは状態保持のための電流を流すようにするのかについては、システムの構成や要求される仕様等に応じて適宜決めればよい。
In other words, whether to stop energization of the motor after the driving of the driving target such as the
また、上記実施形態では、通電電流モニタ回路51からの開閉完了検出信号(つまり通電電流値Idに基づくSCV10の開閉完了検出結果)とリップルモニタ回路54からの開閉完了検出信号(つまりリップルの有無・周期に基づくSCV10の開閉完了検出結果)のうち、SCV10の状態に応じたいずれか一方に基づいてSCV10の駆動完了を判断するようにしたが、両者を共に用いるようにしてもよい。例えば、いずれか一方の開閉完了検出信号が出力されたら、即、SCV10が駆動完了したものと判断するようにしてもよい。また例えば、双方の開閉完了検出信号が共に出力されたときにはじめて、SCV10の駆動完了を判断するようにしてもよい。
In the above embodiment, the switching completion detection signal from the energization current monitor circuit 51 (that is, the switching completion detection result of the
さらに、上記各開閉完了検出信号のうちどちらを選択するかについても、上記実施形態のように初期品であるか耐久品であるかによって決めるのはあくまでも一例であり、種々の基準にて選択することができる。 Further, as to which of the above open / close completion detection signals is selected, it is only an example to determine whether it is an initial product or a durable product as in the above embodiment, and it is selected based on various criteria. be able to.
また、上記第1実施形態では、マイコン15が一つのモータ駆動用IC16を制御するシステムについて説明したが、図15に示すように、一つのマイコンが複数のモータ駆動用IC(モータ駆動回路)を制御するようにしてもよい。
In the first embodiment, the system in which the
即ち、図15に示すように、マイコン120は、モータ駆動用IC16の他、他の異なる駆動対象を駆動するための複数のモータ駆動回路130,140,・・・も制御する。そして、マイコン120とモータ駆動用IC16及び各モータ駆動回路130,140,・・・とは、共通のシリアル通信線により接続されている。具体的には、マイコン120からモータ駆動用IC16及び各モータ駆動回路130,140,・・・へのクロック信号SCKの伝送用としてクロックライン81が接続され、同じくマイコン120からのシリアルデータ(入力データSDI)伝送用としてシリアル入力ライン82が接続され、モータ駆動用IC16及び各モータ駆動回路130,140,・・・からマイコン120へのシリアルデータ(出力データSDO)伝送用としてシリアル出力ライン83が接続されている。
That is, as shown in FIG. 15, the
このように、一つのマイコンで複数のモータ駆動用IC(モータ駆動回路)を上記各実施形態と同様に制御することも可能であり、その場合、図15に示したように、各種情報をシリアルデータ形式にて送受信すると共にその伝送路を共通化することとで、システム全体の小型化、低コスト化が可能となる。 As described above, it is possible to control a plurality of motor drive ICs (motor drive circuits) with a single microcomputer in the same manner as in the above embodiments. In this case, as shown in FIG. By transmitting and receiving in a data format and sharing the transmission path, the entire system can be reduced in size and cost.
また、上記実施形態では、モータ11の温度を直接検出する代わりに、内燃機関2の冷却水の水温を検出してこれをモータ11の温度に代用したが、可能であれば、モータ11の筐体に直接温度センサを取り付けたり、或いはモータ内部におけるモータ巻線近傍に温度センサを取り付けたりして、モータ11の温度を直接検出するようにしてもよい。
In the above embodiment, instead of directly detecting the temperature of the
また、上記実施形態では、環境パラメータとしての電源電圧Vbや水温に基づいて各種閾値や増幅率を演算するようにしたが、電源電圧Vbや水温はあくまでも環境パラメータの一例であって、それ以外のパラメータ(モータ負荷とは別にモータに直接又は間接的に作用してその通電電流特性に影響を及ぼすようなパラメータ)に基づいて各種閾値や増幅率の演算を行うようにしてもよい。 In the above embodiment, various threshold values and amplification factors are calculated based on the power supply voltage Vb and the water temperature as environmental parameters. However, the power supply voltage Vb and the water temperature are merely examples of environmental parameters, Various threshold values and amplification factors may be calculated based on parameters (parameters that act directly or indirectly on the motor separately from the motor load and affect the current-carrying current characteristics).
また、上記実施形態では、SCV駆動システムに対して本発明を適用した場合を例に挙げて説明したが、SCV10の駆動以外にも、例えば吸気管長切替バルブ9の開閉駆動、或いはEGRバルブ13の開閉駆動に対して、上記各実施形態と同様に本発明を適用してもよい。つまり、モータによって駆動対象を所定の位置・状態まで駆動させ、駆動が完了するとモータの回転も強制的にロックするよう構成されたシステムであれば、本発明を適用可能である。
Further, in the above embodiment, the case where the present invention is applied to the SCV drive system has been described as an example. However, in addition to the drive of the
1,100…電子制御装置、2…内燃機関、5…吸気管、5a…第1吸気ポート、5b…第2吸気ポート、5c…補助吸気管、7…排気管、8…スロットルバルブ、9…吸気管長切替バルブ、10…SCV(スワールコントロールバルブ)、11…モータ、12…EGR管、13…EGRバルブ、15,90,120…マイコン、16,91…モータ駆動用IC、17…電源電圧検出回路、18…水温センサ、20…回動軸、21…規制突起、23…デポジット、25,26…ブラシ、27a,27b,27c…整流子、28ab,28bc,28ca…モータ巻線、29…回転軸、30…A/D変換回路、31〜34…FET、36…電流検出回路、37,92…駆動ロジック生成回路、41〜44…プリドライブ回路、46,93…シリアルI/F、51…通電電流モニタ回路、52…ACカップリング、53…リップル増幅回路、54…リップルモニタ回路、61…電流閾値設定用抵抗、62,77…抵抗、63,78…コンパレータ、66…カップリングコンデンサ、71…入力抵抗、72…帰還抵抗、73…オペアンプ、76…リップル検出閾値設定用抵抗、79…タイマ、81…クロックライン、82…シリアル入力ライン、83…シリアル出力ライン、86…停止要求生成部、87…開閉完了検出部、92…駆動ロジック生成回路、130,140…モータ駆動回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,100 ... Electronic control unit, 2 ... Internal combustion engine, 5 ... Intake pipe, 5a ... 1st intake port, 5b ... 2nd intake port, 5c ... Auxiliary intake pipe, 7 ... Exhaust pipe, 8 ... Throttle valve, 9 ... Intake pipe length switching valve, 10 ... SCV (swirl control valve), 11 ... motor, 12 ... EGR pipe, 13 ... EGR valve, 15, 90, 120 ... microcomputer, 16, 91 ... IC for motor drive, 17 ... power supply voltage detection Circuit, 18 ... Water temperature sensor, 20 ... Rotating shaft, 21 ... Regulating protrusion, 23 ... Deposit, 25,26 ... Brush, 27a, 27b, 27c ... Commutator, 28ab, 28bc, 28ca ... Motor winding, 29 ... Rotation Axis, 30 ... A / D conversion circuit, 31-34 ... FET, 36 ... Current detection circuit, 37,92 ... Drive logic generation circuit, 41-44 ... Pre-drive circuit, 46,93 ... 51 ... energization current monitor circuit, 52 ... AC coupling, 53 ... ripple amplifier circuit, 54 ... ripple monitor circuit, 61 ... current threshold setting resistor, 62, 77 ... resistor, 63, 78 ... comparator, 66 ... Coupling capacitor, 71 ... Input resistance, 72 ... Feedback resistor, 73 ... Operational amplifier, 76 ... Ripple detection threshold setting resistor, 79 ... Timer, 81 ... Clock line, 82 ... Serial input line, 83 ... Serial output line, 86 ... Stop request generation unit, 87 ... Opening / closing completion detection unit, 92 ... Drive logic generation circuit, 130, 140 ... Motor drive circuit
Claims (23)
入力される駆動指令に基づいて前記モータへ通電を行うことにより該モータを駆動する駆動手段と、
前記被駆動部の駆動を制御するための前記駆動指令を前記駆動手段へ出力する制御手段と、
前記モータの通電電流を検出する電流検出手段と、
前記被駆動部が前記外的要因により強制的に位置決めされた際に前記モータに流れるロック電流を判別するための値に設定された電流閾値が、前記被駆動部の駆動完了を判定するための判定基準として設定された第1の閾値設定手段と、
前記電流検出手段により検出された通電電流が前記第1の閾値設定手段に設定された電流閾値を超えたときに前記被駆動部の駆動が完了したものと判定する第1の駆動完了判定手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記被駆動部の駆動開始から少なくともその被駆動部の駆動が前記外的要因により強制的に位置決めされることで完了するまでの間は、前記モータを連続的に通電させるための前記駆動指令である連続通電指令を前記駆動手段へ出力し、
前記駆動手段は、前記制御手段からの前記連続通電指令に基づく前記モータへの通電開始後、前記第1の駆動完了判定手段にて前記被駆動部の駆動が完了したと判定されたとき、前記モータへの通電を停止又は低減する
ことを特徴とする車載用モータ駆動装置。 An in-vehicle motor drive device for controlling the drive of a driven part driven by a motor so as to be forcibly positioned at a predetermined position due to an external factor,
Drive means for driving the motor by energizing the motor based on an input drive command;
Control means for outputting the drive command for controlling the drive of the driven part to the drive means;
Current detection means for detecting an energization current of the motor;
A current threshold set to a value for discriminating a lock current flowing through the motor when the driven unit is forcibly positioned by the external factor is used to determine the completion of driving of the driven unit. First threshold value setting means set as a determination criterion;
First driving completion determination means for determining that driving of the driven part is completed when an energization current detected by the current detection means exceeds a current threshold set in the first threshold setting means; ,
With
The control means continuously energizes the motor from the start of driving of the driven part until at least the driving of the driven part is completed by being forcedly positioned by the external factor. The continuous energization command that is the drive command is output to the drive means,
When the driving means determines that the driving of the driven part is completed by the first driving completion determination means after the start of energization to the motor based on the continuous energization command from the control means, An on-vehicle motor drive device characterized in that energization to a motor is stopped or reduced.
前記モータは、整流子及び該整流子に摺接するブラシを有し、このブラシを介して外部から供給される直流電源により駆動されるものであり、
前記モータにより駆動される被駆動部と、
入力される駆動指令に基づいて前記モータへ通電を行うことにより該モータを駆動する駆動手段と、
前記被駆動部の駆動を制御するための前記駆動指令を前記駆動手段へ出力する制御手段と、
前記モータの通電電流を検出する電流検出手段と、
前記被駆動部の駆動完了を判定するための判定基準としてのリップル周期閾値が設定された第2の閾値設定手段と、
前記電流検出手段により検出された通電電流に含まれるリップルの周期が前記第2の閾値設定手段に設定されたリップル周期閾値を超えたときに前記被駆動部の駆動が完了したものと判定する第2の駆動完了判定手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記被駆動部の駆動開始から少なくともその被駆動部の駆動が前記外的要因により強制的に位置決めされることで完了するまでの間は、前記モータを連続的に通電させるための前記駆動指令である連続通電指令を前記駆動手段へ出力し、
前記駆動手段は、前記制御手段からの前記連続通電指令に基づく前記モータへの通電開始後、前記第2の駆動完了判定手段にて前記被駆動部の駆動が完了したと判定されたとき、前記モータへの通電を停止又は低減する
ことを特徴とする車載用モータ駆動装置。 An in-vehicle motor drive device for controlling the drive of a driven part driven by a motor so as to be forcibly positioned at a predetermined position due to an external factor,
The motor has a commutator and a brush that is in sliding contact with the commutator, and is driven by a DC power source supplied from the outside through the brush,
A driven part driven by the motor;
Drive means for driving the motor by energizing the motor based on an input drive command;
Control means for outputting the drive command for controlling the drive of the driven part to the drive means;
Current detection means for detecting an energization current of the motor;
A second threshold value setting means in which a ripple cycle threshold value is set as a criterion for determining completion of driving of the driven part;
When the period of the ripple included in the energization current detected by the current detection unit exceeds the ripple cycle threshold set in the second threshold setting unit, it is determined that the driving of the driven part is completed. 2 driving completion judging means;
With
The control means continuously energizes the motor from the start of driving of the driven part until at least the driving of the driven part is completed by being forcedly positioned by the external factor. The continuous energization command that is the drive command is output to the drive means,
When the driving means determines that the driving of the driven part is completed by the second driving completion determining means after the start of energization of the motor based on the continuous energization command from the control means, An on-vehicle motor drive device characterized in that energization to a motor is stopped or reduced.
前記電流検出手段により検出された通電電流から直流成分を除去する直流成分除去手段と、
前記リップルの発生を判定するための判定基準としてのリップル検出閾値が設定された第3の閾値設定手段と、
前記直流成分除去手段による直流成分除去後の前記通電電流が前記第3の閾値設定手段に設定された前記リップル検出閾値を超えた場合に前記リップルが発生したと判定するリップル発生判定手段と、
前記リップル発生判定手段によって前記リップルが発生したと判定される毎に、該判定された後の経過時間を前記リップルの周期として計測する計測手段と、
を備え、
前記第2の駆動完了判定手段は、前記計測手段により計測される前記経過時間が前記リップル周期閾値を超えたときに、前記被駆動部の駆動が完了したものと判定する
ことを特徴とする車載用モータ駆動装置。 The in-vehicle motor drive device according to claim 2,
DC component removing means for removing a DC component from the energized current detected by the current detecting means;
A third threshold setting means in which a ripple detection threshold is set as a criterion for determining the occurrence of the ripple;
A ripple generation determination unit that determines that the ripple has occurred when the energization current after the DC component removal by the DC component removal unit exceeds the ripple detection threshold set in the third threshold setting unit;
Each time the ripple occurrence determination means determines that the ripple has occurred, a measurement means that measures the elapsed time after the determination as the period of the ripple;
With
The second drive completion determination unit determines that the drive of the driven unit is completed when the elapsed time measured by the measurement unit exceeds the ripple cycle threshold. Motor drive device.
前記被駆動部が前記外的要因により強制的に位置決めされた際に前記モータに流れるロック電流を判別するための値に設定された電流閾値が、前記被駆動部の駆動完了を判定するための判定基準として設定された第1の閾値設定手段と、
前記電流検出手段により検出された通電電流が前記第1の閾値設定手段に設定された電流閾値を超えたときに前記被駆動部の駆動が完了したものと判定する第1の駆動完了判定手段と、
前記駆動手段による前記モータへの通電が停止又は低減されるタイミングの決定基準として、前記第1の駆動完了判定手段による判定結果又は前記第2の駆動完了判定手段による判定結果のうちいずれか一方を選択する判定選択手段と、
を備え、
前記駆動手段は、前記判定選択手段により選択された前記いずれかの駆動完了判定手段によって前記被駆動部の駆動完了が判定されたとき、前記モータへの通電を停止又は低減する
ことを特徴とする車載用モータ駆動装置。 The in-vehicle motor drive device according to claim 2, further comprising:
A current threshold set to a value for discriminating a lock current flowing through the motor when the driven unit is forcibly positioned by the external factor is used to determine the completion of driving of the driven unit. First threshold value setting means set as a determination criterion;
First driving completion determination means for determining that driving of the driven part is completed when an energization current detected by the current detection means exceeds a current threshold set in the first threshold setting means; ,
As a determination criterion for the timing at which energization of the motor by the driving unit is stopped or reduced, either the determination result by the first drive completion determination unit or the determination result by the second drive completion determination unit is used. Determination selection means to select;
With
The driving means stops or reduces the energization of the motor when the driving completion judging means selected by the judgment selecting means determines that the driven part has been driven. In-vehicle motor drive device.
前記判定選択手段は、前記リップルの周期と予め設定した選択閾値とを比較し、その比較の結果、前記リップルの周期が前記選択閾値より大きい場合は前記第2の駆動完了判定手段による判定結果を選択し、前記リップルの周期が前記選択閾値以下の場合は前記第1の駆動完了判定手段による判定結果を選択する
ことを特徴とする車載用モータ駆動装置。 The on-vehicle motor drive device according to claim 4,
The determination selection unit compares the ripple period with a preset selection threshold value. If the comparison result shows that the ripple period is larger than the selection threshold value, the determination result by the second drive completion determination unit is obtained. The vehicle-mounted motor drive device characterized by selecting and selecting a determination result by the first drive completion determination means when the period of the ripple is equal to or less than the selection threshold.
前記モータの負荷とは別に前記モータに直接又は間接的に作用してそのモータの通電電流特性に影響を及ぼす環境パラメータを検出する環境パラメータ検出手段と、
前記環境パラメータ検出手段により検出された環境パラメータに基づいて、前記被駆動部の駆動完了が正確に判断されるよう前記電流閾値を演算し、その演算結果に応じた第1の閾値指令を前記第1の閾値設定手段へ出力する第1の閾値指令出力手段と、
を備え、
前記第1の閾値設定手段は、前記第1の閾値指令出力手段からの前記第1の閾値指令に従って前記電流閾値を設定する
ことを特徴とする車載用モータ駆動装置。 The on-vehicle motor drive device according to any one of claims 1, 4 and 5,
Environmental parameter detection means for detecting environmental parameters that act directly or indirectly on the motor separately from the load of the motor and affect the current-carrying current characteristics of the motor;
Based on the environmental parameter detected by the environmental parameter detecting means, the current threshold value is calculated so that the driving completion of the driven part is accurately determined, and a first threshold value command corresponding to the calculation result is calculated. First threshold value command output means for outputting to one threshold value setting means;
With
The on-vehicle motor drive device characterized in that the first threshold value setting means sets the current threshold value in accordance with the first threshold value command from the first threshold value command output means.
前記環境パラメータ検出手段は、前記環境パラメータとしての前記モータの温度を直接又は間接的に検出し、
前記第1の閾値指令出力手段は、前記環境パラメータ検出手段により検出された前記モータの温度が高いほど前記電流閾値の値が低くなるよう、該電流閾値の演算を行う
ことを特徴とする車載用モータ駆動装置。 The in-vehicle motor drive device according to claim 6,
The environmental parameter detection means detects the temperature of the motor as the environmental parameter directly or indirectly,
The first threshold command output means calculates the current threshold so that the value of the current threshold decreases as the temperature of the motor detected by the environmental parameter detection means increases. Motor drive device.
前記環境パラメータ検出手段は、前記環境パラメータとしての、前記モータに供給される電源電圧を検出し、
前記第1の閾値指令出力手段は、前記環境パラメータ検出手段により検出された前記電源電圧が低いほど前記電流閾値の値が低くなるよう、該電流閾値の演算を行う
ことを特徴とする車載用モータ駆動装置。 The in-vehicle motor drive device according to claim 6,
The environmental parameter detection means detects a power supply voltage supplied to the motor as the environmental parameter,
The in-vehicle motor characterized in that the first threshold command output means calculates the current threshold so that the value of the current threshold decreases as the power supply voltage detected by the environmental parameter detection means decreases. Drive device.
前記モータの負荷とは別に前記モータに直接又は間接的に作用してそのモータの通電電流特性に影響を及ぼす環境パラメータを検出する環境パラメータ検出手段と、
前記環境パラメータ検出手段により検出された環境パラメータに基づいて、前記被駆動部の駆動完了が正確に判断されるよう前記リップル周期閾値を演算し、その演算結果に応じた第2の閾値指令を前記第2の閾値設定手段へ出力する第2の閾値指令出力手段と、
を備え、
前記第2の閾値設定手段は、前記第2の閾値指令出力手段からの前記第2の閾値指令に従って前記リップル周期閾値を設定する
ことを特徴とする車載用モータ駆動装置。 An in-vehicle motor drive device according to any one of claims 2 to 5,
Environmental parameter detection means for detecting environmental parameters that act directly or indirectly on the motor separately from the load of the motor and affect the current-carrying current characteristics of the motor;
Based on the environmental parameter detected by the environmental parameter detecting means, the ripple period threshold value is calculated so that the driving completion of the driven part is accurately determined, and a second threshold value command according to the calculation result is calculated. Second threshold command output means for outputting to the second threshold setting means;
With
The on-vehicle motor drive device, wherein the second threshold value setting means sets the ripple cycle threshold value according to the second threshold value command from the second threshold value command output means.
前記環境パラメータ検出手段は、前記環境パラメータとしての前記モータの温度を直接又は間接的に検出し、
前記第2の閾値指令出力手段は、前記環境パラメータ検出手段により検出された前記モータの温度が高いほど前記リップル周期閾値の値が大きくなるよう、該リップル周期閾値の演算を行う
ことを特徴とする車載用モータ駆動装置。 The in-vehicle motor drive device according to claim 9,
The environmental parameter detection means detects the temperature of the motor as the environmental parameter directly or indirectly,
The second threshold value command output means calculates the ripple period threshold value so that the value of the ripple period threshold value increases as the motor temperature detected by the environmental parameter detection means increases. In-vehicle motor drive device.
前記環境パラメータ検出手段は、前記環境パラメータとしての、前記モータに供給される電源電圧を検出し、
前記第2の閾値指令出力手段は、前記環境パラメータ検出手段により検出された前記電源電圧が低いほど前記リップル周期閾値の値が大きくなるよう、該リップル周期閾値の演算を行う
ことを特徴とする車載用モータ駆動装置。 The in-vehicle motor drive device according to claim 9,
The environmental parameter detection means detects a power supply voltage supplied to the motor as the environmental parameter,
The second threshold command output means calculates the ripple period threshold value so that the value of the ripple period threshold value increases as the power supply voltage detected by the environmental parameter detection means decreases. Motor drive device.
前記モータの負荷とは別に前記モータに直接又は間接的に作用してそのモータの通電電流特性に影響を及ぼす環境パラメータを検出する環境パラメータ検出手段と、
前記環境パラメータ検出手段により検出された環境パラメータに基づいて、前記リップルの周期が正確に検出されるよう前記リップル検出閾値を演算し、その演算結果に応じた第3の閾値指令を前記第3の閾値設定手段へ出力する第3の閾値指令出力手段と、
を備え、
前記第3の閾値設定手段は、前記第3の閾値指令出力手段からの前記第3の閾値指令に従って前記リップル検出閾値を設定する
ことを特徴とする車載用モータ駆動装置。 The in-vehicle motor drive device according to claim 3,
Environmental parameter detection means for detecting environmental parameters that act directly or indirectly on the motor separately from the load of the motor and affect the current-carrying current characteristics of the motor;
Based on the environmental parameter detected by the environmental parameter detecting means, the ripple detection threshold value is calculated so that the period of the ripple is accurately detected, and a third threshold value command corresponding to the calculation result is calculated. Third threshold command output means for outputting to the threshold setting means;
With
The on-vehicle motor drive device characterized in that the third threshold setting means sets the ripple detection threshold according to the third threshold command from the third threshold command output means.
前記環境パラメータ検出手段は、前記環境パラメータとしての前記モータの温度を直接又は間接的に検出し、
前記第3の閾値指令出力手段は、前記環境パラメータ検出手段により検出された前記モータの温度が高いほど前記リップル検出閾値の値が低くなるよう、該リップル検出閾値の演算を行う
ことを特徴とする車載用モータ駆動装置。 The in-vehicle motor drive device according to claim 12,
The environmental parameter detection means detects the temperature of the motor as the environmental parameter directly or indirectly,
The third threshold value command output means calculates the ripple detection threshold value so that the value of the ripple detection threshold value decreases as the temperature of the motor detected by the environmental parameter detection means increases. In-vehicle motor drive device.
前記環境パラメータ検出手段は、前記環境パラメータとしての、前記モータに供給される電源電圧を検出し、
前記第3の閾値指令出力手段は、前記環境パラメータ検出手段により検出された前記電源電圧が低いほど前記リップル検出閾値の値が低くなるよう、該リップル検出閾値の演算を行う
ことを特徴とする車載用モータ駆動装置。 The in-vehicle motor drive device according to claim 12,
The environmental parameter detection means detects a power supply voltage supplied to the motor as the environmental parameter,
The third threshold value command output means calculates the ripple detection threshold value so that the value of the ripple detection threshold value decreases as the power supply voltage detected by the environmental parameter detection means decreases. Motor drive device.
前記閾値指令出力手段による前記閾値の演算結果を、前記電流検出手段により検出された前記モータの通電電流の値に基づいて補正する閾値補正手段を備え、
前記閾値指令出力手段は、前記閾値補正手段による補正後の前記閾値に応じた前記閾値指令を、対応する前記閾値設定手段へ出力する
ことを特徴とする車載用モータ駆動装置。 It is a vehicle-mounted motor drive device in any one of Claims 6-14,
A threshold correction unit that corrects the calculation result of the threshold by the threshold command output unit based on the value of the energization current of the motor detected by the current detection unit;
The on-vehicle motor drive device characterized in that the threshold command output means outputs the threshold command corresponding to the threshold value corrected by the threshold correction means to the corresponding threshold setting means.
前記駆動手段、前記閾値設定手段、及び前記駆動完了判定手段は、いずれも同一の半導体集積回路内に形成されている
ことを特徴とする車載用モータ駆動装置。 The in-vehicle motor drive device according to any one of claims 1 to 15,
The drive unit, the threshold setting unit, and the drive completion determination unit are all formed in the same semiconductor integrated circuit.
前記駆動手段、前記閾値設定手段、及び前記駆動完了判定手段は、いずれも同一の半導体集積回路内に形成され、
前記半導体集積回路内には、更に、外部と相互にシリアル通信を行うためのシリアル通信手段が備えられ、
前記閾値設定手段は、対応する前記閾値指令出力手段からシリアルデータ形式にて送信された前記閾値指令を、前記シリアル通信手段を介して受信する
ことを特徴とする車載用モータ駆動装置。 It is a vehicle-mounted motor drive device in any one of Claims 6-15,
The drive means, the threshold value setting means, and the drive completion determination means are all formed in the same semiconductor integrated circuit,
The semiconductor integrated circuit further includes serial communication means for performing serial communication with the outside.
The on-vehicle motor drive device, wherein the threshold setting unit receives the threshold command transmitted from the corresponding threshold command output unit in a serial data format via the serial communication unit.
前記駆動手段、前記電流検出手段、前記閾値設定手段、及び前記駆動完了判定手段は、いずれも同一の半導体集積回路内に形成され、前記電流検出手段により検出された前記モータの通電電流がアナログ値として当該半導体集積回路の外部へ出力可能に構成されており、
更に、前記半導体集積回路から出力された前記通電電流の値を受信してデジタルデータに変換するA/D変換手段を備え、
前記閾値補正手段は、前記A/D変換手段による変換後の前記通電電流の値に基づいて前記補正を行う
ことを特徴とする車載用モータ駆動装置。 The in-vehicle motor drive device according to claim 15,
The drive means, the current detection means, the threshold value setting means, and the drive completion determination means are all formed in the same semiconductor integrated circuit, and the energization current of the motor detected by the current detection means is an analog value. Is configured to be output to the outside of the semiconductor integrated circuit,
Furthermore, A / D conversion means for receiving the value of the energization current output from the semiconductor integrated circuit and converting it into digital data is provided,
The on-vehicle motor drive device, wherein the threshold correction unit performs the correction based on the value of the energized current after conversion by the A / D conversion unit.
前記半導体集積回路を複数種類備え、
前記閾値指令出力手段は、前記半導体集積回路毎に個々に、対応する前記閾値の演算及びその演算結果に応じた前記閾値指令の送信を行い、
前記閾値指令出力手段から前記各半導体集積回路への前記閾値指令の送信は、シリアルデータ形式により共通の伝送路を用いて行われる
ことを特徴とする車載用モータ駆動装置。 The in-vehicle motor drive device according to claim 17 or 18,
A plurality of types of the semiconductor integrated circuit are provided,
The threshold command output means individually transmits the threshold command according to the calculation of the corresponding threshold value and the calculation result for each semiconductor integrated circuit,
Transmission of the threshold command from the threshold command output means to each semiconductor integrated circuit is performed using a common transmission line in a serial data format.
前記駆動完了判定手段により前記被駆動部の駆動完了が判定されたとき、前記駆動手段に対して前記モータの通電を停止又は低減するよう要求する通電抑制要求手段を備え、
前記駆動手段は、前記通電抑制要求手段から前記要求があったとき、前記制御手段からの前記駆動指令の内容に拘わらず、前記モータへの通電を停止又は低減する
ことを特徴とする車載用モータ駆動装置。 The vehicle-mounted motor drive device according to any one of claims 1 to 19,
An energization suppression requesting unit that requests the driving unit to stop or reduce energization of the motor when the driving completion determining unit determines that the driving of the driven unit is completed;
The drive unit stops or reduces the energization to the motor regardless of the content of the drive command from the control unit when the request is made from the energization suppression request unit. Drive device.
前記駆動完了判定手段により前記被駆動部の駆動完了が判定されたときにその旨を前記制御手段へ通知する駆動完了通知手段を備え、
前記制御手段は、前記駆動完了通知手段から前記通知があったとき、前記モータへの通電を停止又は低減させるための前記駆動指令である通電抑制指令を前記駆動手段へ出力し、
前記駆動手段は、前記制御手段から前記通電抑制指令が入力されたとき、その通電抑制指令に従って前記モータへの通電を停止又は低減させる
ことを特徴とする車載用モータ駆動装置。 The vehicle-mounted motor drive device according to any one of claims 1 to 19,
Drive completion notifying means for notifying the control means to that effect when the drive completion determination means determines the drive completion of the driven part;
When the notification is received from the drive completion notification unit, the control unit outputs an energization suppression command that is the drive command for stopping or reducing energization to the motor to the drive unit,
When the energization suppression command is input from the control unit, the driving unit stops or reduces energization to the motor according to the energization suppression command.
当該車載用モータ駆動装置は、開閉動作する前記被駆動部を開位置又は閉位置のいずれか一方に駆動する装置である
ことを特徴とする車載用モータ駆動装置。 The vehicle-mounted motor drive device according to any one of claims 1 to 21,
The on-vehicle motor drive device is a device that drives the driven part that opens and closes to either an open position or a closed position.
前記被駆動部は、車両の内燃機関において、その内燃機関への空気吸入経路又はその内燃機関からの排気経路に設けられた車載用バルブであること
を特徴とする車載用モータ駆動装置。 The in-vehicle motor drive device according to claim 22,
The in-vehicle motor drive device according to claim 1, wherein the driven portion is an in-vehicle valve provided in an air intake path to the internal combustion engine or an exhaust path from the internal combustion engine in an internal combustion engine of a vehicle.
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