JP2022094458A - Position detection device for mobile body and rotation amount detection device for motor - Google Patents
Position detection device for mobile body and rotation amount detection device for motor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022094458A JP2022094458A JP2020207354A JP2020207354A JP2022094458A JP 2022094458 A JP2022094458 A JP 2022094458A JP 2020207354 A JP2020207354 A JP 2020207354A JP 2020207354 A JP2020207354 A JP 2020207354A JP 2022094458 A JP2022094458 A JP 2022094458A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- motor
- rotation amount
- current
- moving body
- detection unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 127
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 6
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 5
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 239000005357 flat glass Substances 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Seats For Vehicles (AREA)
- Control Of Direct Current Motors (AREA)
Abstract
Description
本発明は、モータにより駆動される移動体の位置を検出する装置、およびモータの回転量を検出する装置に関する。 The present invention relates to a device for detecting the position of a moving body driven by a motor and a device for detecting the amount of rotation of the motor.
たとえば、車両に備わる電動シート(移動体)は、スイッチ操作によって回転するモータで駆動され、車室の床面に対して平行に、前後方向や左右方向に移動するようになっている。電動シートの移動量は、モータの回転量により決まるので、シートを所定の位置で停止させる停止制御を行うためには、モータの回転量を算出する必要がある。 For example, an electric seat (moving body) provided in a vehicle is driven by a motor that is rotated by a switch operation, and moves in the front-rear direction and the left-right direction in parallel with the floor surface of the vehicle interior. Since the amount of movement of the electric seat is determined by the amount of rotation of the motor, it is necessary to calculate the amount of rotation of the motor in order to perform stop control for stopping the seat at a predetermined position.
モータ回転量の算出にあたっては、ロータリエンコーダなどの回転センサを用いる方法が従来から知られている。一方、回転センサを用いずに、モータの巻線に流れるリプル電流を検出することで、モータ回転量を算出する方法がある。この方法は、検出したリプル電流を2値化してパルス信号に変換し、そのパルス信号の立ち上がりや立ち下がりの数を計数することで、モータ回転量を算出するものである。特許文献1~6には、このようなリプル電流に基づくモータ回転量の算出方法が示されている。リプル電流は、モータ電流を検出するために設けられたシャント抵抗を利用して検出することができる(特許文献1~4参照)。
A method using a rotation sensor such as a rotary encoder has been conventionally known for calculating a motor rotation amount. On the other hand, there is a method of calculating the motor rotation amount by detecting the ripple current flowing through the winding of the motor without using the rotation sensor. In this method, the detected ripple current is binarized and converted into a pulse signal, and the number of rising and falling edges of the pulse signal is counted to calculate the motor rotation amount.
リプル電流に基づいてモータの回転量を算出する場合、モータが回転状態であるにもかかわらず、リプル電流を正常に検出できないことがある。たとえば、車両用の電動シートを例に挙げると、モータの停止制御が行われて移動中のシートがストッパに当たると、ストッパから受ける反力により、シートが移動方向と反対の方向へ逆戻りする現象が生じる。このため、モータは、停止制御が行われたにもかかわらず、シートの逆戻りに付随して逆回転し、これにより巻線に誘起電圧が発生する。その結果、誘起電圧に基づいて過渡的にモータ電流が流れるが、このモータ電流に含まれるリプル電流は、通常のリプル電流に比べて振幅が非常に小さく、また波形も崩れていることから、正常なリプル電流として検出することは困難である。したがって、上記のような反力発生時に、モータの逆回転によって流れるリプル電流は、モータの回転量(この場合は逆回転量)の算出に用いることができない。 When calculating the amount of rotation of the motor based on the ripple current, the ripple current may not be detected normally even though the motor is in a rotating state. For example, taking an electric seat for a vehicle as an example, when the motor stop control is performed and the moving seat hits the stopper, the reaction force received from the stopper causes the seat to return in the direction opposite to the moving direction. Occurs. Therefore, even though the stop control is performed, the motor rotates in the reverse direction accompanying the reverse rotation of the seat, which causes an induced voltage in the winding. As a result, the motor current flows transiently based on the induced voltage, but the ripple current included in this motor current has a very small amplitude compared to the normal ripple current, and the waveform is also distorted, so it is normal. It is difficult to detect it as a ripple current. Therefore, when the reaction force is generated as described above, the ripple current flowing due to the reverse rotation of the motor cannot be used for calculating the rotation amount of the motor (in this case, the reverse rotation amount).
同様のことは、電動シートをストッパ位置より手前で停止させる場合にも起こりうる。この場合、モータを停止制御しても、電動シートは所定位置で直ちに停止せず、慣性によって所定位置を越えてから停止する(オーバーラン)。このため、電動シートが所定位置を越えてから停止するまでの間、モータはシートの移動に付随して回転を続ける。その結果、巻線に発生する誘起電圧に基づいて、過渡的にモータ電流が流れるが、このモータ電流に含まれるリプル電流も振幅が小さく、波形も崩れているので、これをモータの回転量の算出に用いることはできない。 The same thing can happen when the electric seat is stopped before the stopper position. In this case, even if the motor is stopped and controlled, the electric seat does not stop immediately at the predetermined position, but stops after exceeding the predetermined position due to inertia (overrun). Therefore, the motor continues to rotate with the movement of the seat from the time when the electric seat exceeds the predetermined position until it stops. As a result, the motor current flows transiently based on the induced voltage generated in the winding, but the ripple current included in this motor current also has a small amplitude and the waveform is distorted. It cannot be used for calculation.
さらには、電動シートの移動が開始されたモータの起動直後においても、モータに流れるリプル電流は過渡的な変化を示し、振幅が小さく波形も崩れているので、上述した各場合と同様に、リプル電流を用いてモータ回転量を算出することはできない。 Furthermore, even immediately after the start of the motor when the movement of the electric seat is started, the ripple current flowing through the motor shows a transient change, the amplitude is small and the waveform is distorted. It is not possible to calculate the amount of motor rotation using the current.
以上のように、移動体に反力や慣性が作用した場合や、モータを起動した直後においては、モータに流れるリプル電流が正常に検出されないので、リプル電流を用いてモータの回転量を算出することができない。このため、モータの回転量に基づいて移動体の位置を検出することが不可能となり、位置検出の信頼性が低下する。 As described above, when a reaction force or inertia acts on the moving body, or immediately after the motor is started, the ripple current flowing through the motor is not detected normally, so the amount of rotation of the motor is calculated using the ripple current. I can't. Therefore, it becomes impossible to detect the position of the moving body based on the amount of rotation of the motor, and the reliability of the position detection is lowered.
本発明の課題は、モータに流れるリプル電流を正常に検出できない場合であっても、モータの回転量や移動体の位置の検出を可能とすることにある。 An object of the present invention is to make it possible to detect the amount of rotation of a motor and the position of a moving body even when the ripple current flowing through the motor cannot be detected normally.
本発明に係る移動体の位置検出装置は、移動体を移動させるためのモータを駆動するモータ駆動部と、モータの端子間の電圧であるモータ電圧を検出する電圧検出部と、モータに流れるモータ電流を検出する電流検出部と、モータ電流に含まれるリプル電流を検出するリプル検出部と、リプル電流に基づいてモータの回転量を算出し、当該回転量に基づいて移動体の位置を検出する第1の位置検出部と、モータ電圧およびモータ電流を用いた所定の演算式に基づいてモータの回転量を算出し、当該回転量に基づいて移動体の位置を検出する第2の位置検出部とを備えている。そして、リプル電流が定常的な変化を示す、移動体の第1の移動期間においては、第1の位置検出部により検出した移動体の位置を出力し、リプル電流が過渡的な変化を示す、移動体の第2の移動期間においては、第2の位置検出部により検出した移動体の位置を出力する。 The position detecting device for a moving body according to the present invention includes a motor driving unit that drives a motor for moving the moving body, a voltage detecting unit that detects a motor voltage that is a voltage between terminals of the motor, and a motor that flows through the motor. A current detection unit that detects the current, a ripple detection unit that detects the ripple current contained in the motor current, and a rotation amount of the motor are calculated based on the ripple current, and the position of the moving body is detected based on the rotation amount. The first position detection unit and the second position detection unit that calculates the rotation amount of the motor based on a predetermined calculation formula using the motor voltage and the motor current and detects the position of the moving body based on the rotation amount. And have. Then, in the first movement period of the moving body in which the ripple current shows a steady change, the position of the moving body detected by the first position detection unit is output, and the ripple current shows a transient change. In the second movement period of the moving body, the position of the moving body detected by the second position detecting unit is output.
また、本発明に係るモータの回転量検出装置は、モータを駆動するモータ駆動部と、モータの端子間の電圧であるモータ電圧を検出する電圧検出部と、モータに流れるモータ電流を検出する電流検出部と、モータ電流に含まれるリプル電流を検出するリプル検出部と、リプル電流に基づいてモータの回転量を検出する第1の回転量検出部と、モータ電圧およびモータ電流を用いた所定の演算式に基づいてモータの回転量を検出する第2の回転量検出部とを備えている。そして、リプル電流が定常的な変化を示す第1の期間においては、第1の回転量検出部により検出した回転量を出力し、リプル電流が過渡的な変化を示す第2の期間においては、第2の回転量検出部により検出した回転量を出力する。 Further, the motor rotation amount detection device according to the present invention includes a motor drive unit that drives the motor, a voltage detection unit that detects the motor voltage that is the voltage between the terminals of the motor, and a current that detects the motor current flowing through the motor. A detection unit, a ripple detection unit that detects the ripple current included in the motor current, a first rotation amount detection unit that detects the rotation amount of the motor based on the ripple current, and a predetermined unit using the motor voltage and the motor current. It is provided with a second rotation amount detecting unit that detects the rotation amount of the motor based on the calculation formula. Then, in the first period in which the ripple current shows a steady change, the rotation amount detected by the first rotation amount detection unit is output, and in the second period in which the ripple current shows a transient change, the rotation amount is output. The rotation amount detected by the second rotation amount detection unit is output.
このようにすると、たとえば移動体に反力が作用してモータが逆回転した場合のように、モータに流れるリプル電流を正常に検出できない場合であっても、所定の演算式を用いてモータの回転量を算出することができる。このため、算出された回転量に基づいて移動体の位置を検出することが可能となり、位置検出の信頼性が向上する。 By doing so, even when the ripple current flowing through the motor cannot be detected normally, for example, when a reaction force acts on the moving body and the motor rotates in the reverse direction, the motor can be driven using a predetermined calculation formula. The amount of rotation can be calculated. Therefore, it becomes possible to detect the position of the moving body based on the calculated rotation amount, and the reliability of the position detection is improved.
本発明では、第2の位置検出部は、モータ電圧、モータ電流、モータの抵抗値、およびモータの誘起電圧定数の各パラメータを用いた後記の演算式により、モータの回転量を算出するモータ回転量算出部と、このモータ回転量算出部で算出されたモータの回転量に基づいて、移動体の位置を算出する位置算出部とを有していてもよい。 In the present invention, the second position detection unit calculates the rotation amount of the motor by the calculation formula described later using each parameter of the motor voltage, the motor current, the resistance value of the motor, and the induced voltage constant of the motor. It may have an amount calculation unit and a position calculation unit that calculates the position of the moving body based on the rotation amount of the motor calculated by the motor rotation amount calculation unit.
本発明では、電流検出部によりモータ電流を検出するためのシャント抵抗が備わっていてもよい。第2の移動期間におけるモータの回転により、当該モータの端子間に誘起電圧が発生するとともに、シャント抵抗にブレーキ電流が流れる。第2の位置検出部は、上記の誘起電圧をモータ電圧とし、上記のブレーキ電流をモータ電流として、モータの回転量を算出し、当該回転量に基づいて移動体の位置を検出する。 In the present invention, a shunt resistor for detecting the motor current by the current detecting unit may be provided. Due to the rotation of the motor during the second movement period, an induced voltage is generated between the terminals of the motor, and a brake current flows through the shunt resistor. The second position detection unit calculates the amount of rotation of the motor by using the above-mentioned induced voltage as the motor voltage and the above-mentioned brake current as the motor current, and detects the position of the moving body based on the amount of rotation.
本発明では、第2の移動期間は、移動体がストッパに衝突した後、反力により移動方向と逆の方向へ移動する期間であってもよい。また、第2の移動期間は、移動体が慣性により停止位置を越えて停止するまでの期間であってもよい。さらに、第2の移動期間は、モータが起動された直後の所定期間であってもよい。 In the present invention, the second moving period may be a period in which the moving body collides with the stopper and then moves in the direction opposite to the moving direction due to the reaction force. Further, the second moving period may be a period until the moving body stops beyond the stop position due to inertia. Further, the second moving period may be a predetermined period immediately after the motor is started.
本発明によれば、モータに流れるリプル電流を正常に検出できない場合であっても、モータの回転量や移動体の位置を検出することが可能となる。 According to the present invention, even when the ripple current flowing through the motor cannot be detected normally, it is possible to detect the amount of rotation of the motor and the position of the moving body.
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。各図において、同一の部分または対応する部分には、同一の符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each figure, the same part or the corresponding part is designated by the same reference numeral.
図1は、本発明による移動体の位置検出装置の一例を示している。ここでは、移動体として、図5に示すような車両用の電動シート30を例に挙げる。電動シート30は、スイッチの操作により、車室の床面に対して平行に、前後方向(図5では左右方向)に移動するようになっている。
FIG. 1 shows an example of a moving body position detecting device according to the present invention. Here, as a moving body, an
図1において、移動体の位置検出装置100は、電動シート30の位置を検出する位置検出部1と、電動シート30を移動させるためのモータMを駆動するモータ駆動部2と、モータMの端子T1、T2間の電圧であるモータ電圧を検出する電圧検出部3と、モータMに流れるモータ電流を検出する電流検出部4と、モータ電流Iに含まれるリプル電流を検出するリプル検出部5と、電流検出部4によりモータ電流を検出するためのシャント抵抗Rsとを備えている。
In FIG. 1, the
モータ駆動部2は、電源BとグランドGとの間に設けられており、4個のスイッチング素子を有するHブリッジ回路(図示省略)と、各スイッチング素子をオン・オフさせるスイッチング回路(図示省略)などから構成される。モータ駆動部2は、位置検出部1から与えられるモータ駆動指令に基づいて、モータMを駆動する。
The
シャント抵抗Rsは、モータ駆動部2とモータMとの間に設けられており、その一端はモータMの端子T2に接続され、他端はモータ駆動部2に接続されている。モータMが駆動されている定常状態では、シャント抵抗Rsに太線矢印で示すようなモータ電流Ia(駆動電流)が流れる。また、モータ駆動部2が端子T1、T2間を短絡してモータMにブレーキがかかった状態や、モータMの非駆動時に反力や慣性などによりモータMが回転する過渡状態では、シャント抵抗Rsに点線矢印で示すようなモータ電流Ib(ブレーキ電流)が流れる。これらの電流の方向は、逆方向となっている。
The shunt resistors Rs are provided between the
電圧検出部3は、端子T1、T2間の電圧を検出し、その電圧値をモータ電圧Vとして位置検出部1へ出力する。電流検出部4は、シャント抵抗Rsの両端に接続されていて、シャント抵抗Rsに生じる電圧降下に基づいてモータ電流を検出し、その電流値をモータ電流Iとして位置検出部1へ出力する。
The
リプル検出部5は、電流検出部4の出力側に設けられていて、電流検出部4で検出されたモータ電流に含まれるリプル(脈動)を検出し、その振幅値をリプル電流Irとして位置検出部1へ出力する。
The
位置検出部1は、電圧検出部3で検出されたモータ電圧V、電流検出部4で検出されたモータ電流I、およびリプル検出部5で検出されたリプル電流Irに基づいて、モータMの回転量を算出し、当該回転量に基づいて移動体である電動シート30の位置を検出する。
The
図2は、位置検出部1の具体的構成を示したブロック図である。位置検出部1は、第1検出部1Aと第2検出部1Bとを有している。第1検出部1Aは、リプル抽出フィルタ11、2値化回路12、位置算出部13、高速フーリエ変換回路14、リプル周波数算出部15、およびリプル周波数推定部16を備えている。また、第2検出部1Bは、モータ回転量算出部17と、位置算出部18とを備えている。第1検出部1Aは、本発明における「第1の位置検出部」に相当し、第2検出部1Bは、本発明における「第2の位置検出部」に相当する。
FIG. 2 is a block diagram showing a specific configuration of the
なお、図2では便宜上、第1検出部1Aと第2検出部1Bをハードウェアのブロックで表してあるが、各ブロックの機能は、実際にはソフトウェアによって実現される。もちろん、第1検出部1Aと第2検出部1Bをハードウェアから構成してもよい。
In FIG. 2, for convenience, the
第1検出部1Aにおいて、リプル抽出フィルタ11は、本実施形態ではFIR(Finite Impulse Response:有限インパルス応答)型のバンドパスフィルタから構成されている。このリプル抽出フィルタ11は、図1のリプル検出部5より入力されるリプル電流Irからノイズを除去して、所定帯域に含まれるリプルを抽出する。2値化回路12は、抽出されたリプルを、所定の閾値により「0」と「1」に2値化して、リプルパルスに変換する(図3(c)参照)。位置算出部13は、2値化回路12から出力されたリプルパルスの立上りと立下りの数を計数して、その計数値からモータMの回転量を算出する。そして、この回転量からさらに電動シート30の位置を算出し、これを位置情報として出力する。
In the
高速フーリエ変換回路14は、リプル電流Irの周波数を解析して、周波数スペクトルを作成する。リプル周波数算出部15は、図1の電圧検出部3から入力されるモータ電圧Vと、電流検出部4から入力されるモータ電流Iと、モータMの抵抗値Rmと、モータMの誘起電圧定数Keとに基づき、公知の手法を用いてリプル周波数(計算値)を算出する。抵抗値Rmと誘起電圧定数Keは、図示しないメモリに記憶されている。なお、抵抗値Rmと誘起電圧定数Keは、モータ電圧Vとモータ電流Iに基づいて定期的に更新してもよい。この場合、学習値としてのパラメータRm、Keを用いるので、モータMの特性のばらつきの影響を受けずに、リプル周波数を算出することができる。
The fast
リプル周波数推定部16は、高速フーリエ変換回路14で作成された周波数スペクトルと、リプル周波数算出部15で算出されたリプル周波数(計算値)とに基づき、公知の手法を用いてリプル周波数の推定を行い、リプル周波数の推定値をリプル抽出フィルタ11へ与える。これにより、リプル抽出フィルタ11の周波数特性が、リプル周波数に応じて更新されるので、モータMの速度変動にかかわらず、リプル電流から所定帯域のリプルを抽出することができる。
The ripple
次に、第2検出部1Bは、所定の演算式に基づいてモータMの回転量を算出するモータ回転量算出部17と、このモータ回転量算出部17で算出されたモータMの回転量に基づいて、電動シート30の位置を算出する位置算出部18とを備えている。
Next, the
モータ回転量算出部17は、モータ電圧V、モータ電流I、モータMの抵抗値Rm、およびモータMの誘起電圧定数Keを用いて、次式によりモータの回転量Pを算出する。
図3は、モータMの通常の駆動状態、すなわちモータMが起動して一定時間が経過した時点t1から、モータMの停止制御が開始される時点t2までの期間Xにおける、モータ電流、リプル電流、およびリプルパルスの波形を示している。図3からわかるように、期間Xにおいては、それぞれの波形が定常的な変化を示している。この期間Xは、本発明における「第1の移動期間」に相当し、この間、電動シート30は、モータMの回転により移動を続ける。
FIG. 3 shows the motor current and ripple current in the normal drive state of the motor M, that is, the period X from the time t1 when the motor M starts and a certain time elapses to the time t2 when the stop control of the motor M starts. , And the waveform of the ripple pulse are shown. As can be seen from FIG. 3, in the period X, each waveform shows a steady change. This period X corresponds to the "first movement period" in the present invention, during which the
上述した期間Xにおいては、図4に太枠で示したように、第1検出部1Aのみによって電動シート30の位置が検出され、破線で示した第2検出部1Bはシート位置の検出に関与しない。したがって、通常状態では、第1検出部1Aにより従来と同じ方法で電動シート30の位置検出が行われる。
In the above-mentioned period X, as shown by the thick frame in FIG. 4, the position of the
次に、モータ電流が過渡的な変化を示す場合の位置検出について説明する。 Next, position detection when the motor current shows a transient change will be described.
図5は、電動シート30の停止時に反力が作用する様子を示している。位置検出部1が、シート位置の検出結果(位置情報)に基づいて、モータ駆動部2へモータ停止指令を出力すると、モータ駆動部2は、モータMの端子T1、T2間を短絡状態にする。これによってモータMにブレーキがかかるので、移動中の電動シート30はストッパ31に当たって停止しようとするが、ストッパ31から反力を受けて、移動方向と反対の方向へ若干逆戻りする。このため、モータMは電動シート30の逆戻りに付随して逆回転する。
FIG. 5 shows how the reaction force acts when the
図6は、モータMが逆回転した場合のモータ電圧とモータ電流の変化の様子を示している。t3は、電動シート30がストッパ31に当たった時点であり、この時点から電動シート30に反力が作用して、モータMは逆回転し、t4の時点で停止する。t3~t4の期間Yは、本発明における「第2の移動期間」に相当し、この間、電動シート30は逆戻りを続ける。
FIG. 6 shows changes in the motor voltage and the motor current when the motor M rotates in the reverse direction. t3 is the time when the
上述した期間Yでは、モータMの逆回転によって、モータ巻線に誘起電圧が発生し、この誘起電圧に基づいて、モータMに過渡的にモータ電流(図1のブレーキ電流Ib)が流れる。このため、モータ電流に含まれるリプル電流は過渡的な変化を示す。しかるに、このときのモータ電流は微少であるため、モータ電流に含まれるリプル電流の振幅はきわめて小さく、また波形も崩れている。したがって、このリプル電流をモータMの逆回転量の算出に用いることはできない。 In the period Y described above, an induced voltage is generated in the motor winding due to the reverse rotation of the motor M, and a motor current (brake current Ib in FIG. 1) transiently flows in the motor M based on this induced voltage. Therefore, the ripple current included in the motor current shows a transient change. However, since the motor current at this time is very small, the amplitude of the ripple current included in the motor current is extremely small, and the waveform is also distorted. Therefore, this ripple current cannot be used to calculate the amount of reverse rotation of the motor M.
そこで本発明では、期間Yにおいては、図7に太枠で示したように、第2検出部1Bによって電動シート30の位置を検出し、破線で示した第1検出部1Aによってシート位置を検出しないようにしている。このため、リプル電流を用いなくても、電圧検出部3で検出されたモータ電圧(誘起電圧)Vと、電流検出部4で検出されたモータ電流(ブレーキ電流)Iと、モータMの抵抗値Rmと、モータMの誘起電圧定数Keとを用いて、前記の演算式(1)によりモータMの回転量Pを算出し、この回転量Pから電動シート30の位置を検出することができる。その結果、位置検出の信頼性が向上するとともに、反力により生じた電動シート30の位置ずれ(逆戻り)を、モータMの逆回転量に基づいて補正することができる。
Therefore, in the present invention, in the period Y, as shown by the thick frame in FIG. 7, the position of the
上述した実施形態においては、電動シート30に反力が作用する場合を例に挙げたが、図8のように、電動シート30が慣性により停止位置を越えて停止(オーバーラン)する場合にも、本発明は有効である。
In the above-described embodiment, the case where the reaction force acts on the
図9は、この場合のモータ電流とリプル電流の変化の様子を示している。モータ駆動指令がONからOFFになった後、t5の時点からt6の時点までの間、モータMは、電動シート30のオーバーランによって回転を継続し、t6の時点で停止する。t5~t6の期間Zは、本発明における「第2の移動期間」に相当し、この間、モータMには、モータ巻線に発生する誘起電圧に基づくモータ電流(図1のブレーキ電流Ib)が、過渡的に流れる。このため、モータ電流に含まれるリプル電流も過渡的な変化を示すが、この場合も、リプル電流は振幅が小さく波形も歪んでいる。したがって、第1検出部1Aでは、このリプル電流を用いたモータ回転量の算出は不可能であるが、第2検出部1Bにより、前記の演算式(1)を用いてモータ回転量を算出できるので、電動シート30の位置検出が可能となる。
FIG. 9 shows changes in the motor current and the ripple current in this case. After the motor drive command is turned from ON to OFF, the motor M continues to rotate due to the overrun of the
さらに、本発明は、モータMが起動した直後のモータ回転量の算出にも有効である。モータMが起動を開始した後、一定時間が経過するまでは、モータ電流は不安定で過渡的な変化を示し、一定時間が経過すると安定した定常的な変化を示す。したがって、図10に示すように、モータMが起動してから電動シート30が一定距離Wだけ移動するまでの期間(本発明における「第2の移動期間」に相当)は、第2検出部1BによりモータMの回転量を算出すればよい。
Further, the present invention is also effective in calculating the motor rotation amount immediately after the motor M is started. After the motor M starts to start, the motor current shows an unstable and transient change until a certain time elapses, and shows a stable steady change after a certain time elapses. Therefore, as shown in FIG. 10, the period from the start of the motor M to the movement of the
上述した実施形態においては、期間Xでは第1検出部1Aのみによって位置検出を行い、期間Y、Zでは第2検出部1Bのみによって位置検出を行ったが、第1検出部1Aと第2検出部1Bの双方が常時、並行して位置検出を継続し、期間Xと期間Y、Zとで検出出力を切り換えてもよい。すなわち本発明では、リプル電流が定常的な変化を示す期間Xでは、第1検出部1Aが検出した位置を出力し、リプル電流が過渡的な変化を示す期間Y、Zでは、第2検出部1Bが検出した位置を出力するようにすればよい。
In the above-described embodiment, the position is detected only by the
また、上述した実施形態においては、移動体として車両の電動シート30を例に挙げたが、本発明は、車両の窓ガラス、スライドドア、サンルーフなどの移動体の位置を検出する場合にも適用することができる。また、車両以外の分野で用いられる移動体の位置を検出する場合にも、本発明は適用が可能である。
Further, in the above-described embodiment, the
さらに、上述した実施形態においては、モータMの回転量に基づいて移動体の位置を検出する位置検出装置100について説明したが、本発明は、モータMの回転量それ自体を検出する回転量検出装置としても利用することができる。
Further, in the above-described embodiment, the
図11は、本発明によるモータの回転量検出装置200の一例を示している。図11において、図1と異なる点は、図1の移動体の位置を検出する位置検出部1が、モータの回転量を検出する回転量検出部10に置き換わっていることである。その他については図1と同じであるので、図1と同一の部分に同一の符号を付して、重複説明は省略する。
FIG. 11 shows an example of the rotation
図12は、回転量検出部10の具体的構成を示したブロック図である。図12において、図2と異なる点は、図2の位置算出部13がモータ回転量算出部23に置き換わり、図2の位置算出部18が省略されていること、および、図2の第1検出部1Aが第1検出部10Aに置き換わり、図2の第2検出部1Bが第2検出部10Bに置き換っていることである。その他については図2と同じであるので、図2と同一の部分に同一の符号を付して、重複説明は省略する。
FIG. 12 is a block diagram showing a specific configuration of the rotation
図12の回転量検出部10の動作は、検出対象がモータMの回転量である点を除いて、図2の位置検出部1の動作と基本的に同じである。すなわち、第1検出部10Aは、リプル電流Irに基づいて、リプルパルスからモータMの回転量を検出する。また、第2検出部10Bは、モータ電流I、モータ電圧V、モータMの抵抗値Rm、およびモータMの誘起電圧定数Keを用いた前記の式(1)に基づいて、演算によりモータMの回転量を検出する。そして、リプル電流が定常的な変化を示す期間(第1の期間)においては、第1検出部10A(第1の回転量検出部)により検出した回転量を出力し、リプル電流が過渡的な変化を示す期間(第2の期間)においては、第2検出部10B(第2の回転量検出部)により検出した回転量を出力する。
The operation of the rotation
以上のようなモータの回転量検出装置200は、電動シート30などの移動体の位置の検出だけでなく、モータMにより回転する回転体の回転量や回転角の検出にも利用することができる。
The motor rotation
1 位置検出部
1A 第1検出部(第1の位置検出部)
1B 第2検出部(第2の位置検出部)
2 モータ駆動部
3 電圧検出部
4 電流検出部
5 リプル検出部
10 回転量検出部
10A 第1検出部(第1の回転量検出部)
10B 第2検出部(第2の回転量検出部)
11 リプル抽出フィルタ
12 2値化回路
13 位置算出部
14 高速フーリエ変換回路
15 リプル周波数算出部
16 リプル周波数推定部
17 モータ回転量算出部
18 位置算出部
23 モータ回転量算出部
30 電動シート(移動体)
100 移動体の位置検出装置
200 モータの回転量検出装置
M モータ
Rs シャント抵抗
T1、T2 モータの端子
X 第1の移動期間
Y、Z 第2の移動期間
1
1B 2nd detection unit (2nd position detection unit)
2
10B 2nd detection unit (2nd rotation amount detection unit)
11
100 Position detection device for moving
Claims (7)
前記モータの端子間の電圧であるモータ電圧を検出する電圧検出部と、
前記モータに流れるモータ電流を検出する電流検出部と、
前記モータ電流に含まれるリプル電流を検出するリプル検出部と、
前記リプル電流に基づいて前記モータの回転量を算出し、当該回転量に基づいて前記移動体の位置を検出する第1の位置検出部と、
前記モータ電圧および前記モータ電流を用いた所定の演算式に基づいて前記モータの回転量を算出し、当該回転量に基づいて前記移動体の位置を検出する第2の位置検出部と、を備え、
前記リプル電流が定常的な変化を示す、前記移動体の第1の移動期間においては、前記第1の位置検出部により検出した移動体の位置を出力し、
前記リプル電流が過渡的な変化を示す、前記移動体の第2の移動期間においては、前記第2の位置検出部により検出した移動体の位置を出力する、ことを特徴とする移動体の位置検出装置。 A motor drive unit that drives a motor to move a moving body,
A voltage detector that detects the motor voltage, which is the voltage between the terminals of the motor,
A current detector that detects the motor current flowing through the motor,
A ripple detection unit that detects the ripple current included in the motor current, and
A first position detection unit that calculates the amount of rotation of the motor based on the ripple current and detects the position of the moving body based on the amount of rotation.
A second position detection unit that calculates the rotation amount of the motor based on a predetermined calculation formula using the motor voltage and the motor current and detects the position of the moving body based on the rotation amount is provided. ,
In the first movement period of the moving body in which the ripple current shows a steady change, the position of the moving body detected by the first position detecting unit is output.
The position of the moving body, characterized in that the position of the moving body detected by the second position detecting unit is output during the second moving period of the moving body in which the ripple current shows a transient change. Detection device.
前記モータ電圧をV、前記モータ電流をI、前記モータの抵抗値をRm、前記モータの誘起電圧定数をKeとしたとき、
前記第2の位置検出部は、
前記モータの回転量Pを次式により算出するモータ回転量算出部と、
When the motor voltage is V, the motor current is I, the resistance value of the motor is Rm, and the induced voltage constant of the motor is Ke.
The second position detection unit is
A motor rotation amount calculation unit that calculates the rotation amount P of the motor by the following equation,
前記電流検出部により前記モータ電流を検出するためのシャント抵抗をさらに備え、
前記第2の移動期間における前記モータの回転により、当該モータの端子間に誘起電圧が発生するとともに、前記シャント抵抗にブレーキ電流が流れ、
前記第2の位置検出部は、前記誘起電圧を前記モータ電圧とし、前記ブレーキ電流を前記モータ電流として、前記モータの回転量を算出し、当該回転量に基づいて前記移動体の位置を検出する、ことを特徴とする移動体の位置検出装置。 In the position detecting device for a moving body according to claim 1 or 2.
Further provided with a shunt resistor for detecting the motor current by the current detecting unit,
Due to the rotation of the motor during the second movement period, an induced voltage is generated between the terminals of the motor, and a brake current flows through the shunt resistor.
The second position detection unit calculates the rotation amount of the motor using the induced voltage as the motor voltage and the brake current as the motor current, and detects the position of the moving body based on the rotation amount. , A moving object position detector.
前記第2の移動期間は、前記移動体がストッパに衝突した後、反力により移動方向と逆の方向へ移動する期間である、ことを特徴とする移動体の位置検出装置。 In the position detecting device for a moving body according to any one of claims 1 to 3.
The second moving period is a period in which the moving body moves in the direction opposite to the moving direction due to a reaction force after the moving body collides with the stopper.
前記第2の移動期間は、前記移動体が慣性により停止位置を越えて停止するまでの期間である、ことを特徴とする移動体の位置検出装置。 In the position detecting device for a moving body according to any one of claims 1 to 3.
The second moving period is a period until the moving body stops beyond the stop position due to inertia, which is a position detecting device for the moving body.
前記第2の移動期間は、前記モータが起動された直後の所定期間である、ことを特徴とする移動体の位置検出装置。 In the position detecting device for a moving body according to any one of claims 1 to 3.
The second moving period is a predetermined period immediately after the motor is started, which is a position detecting device for a moving body.
前記モータの端子間の電圧であるモータ電圧を検出する電圧検出部と、
前記モータに流れるモータ電流を検出する電流検出部と、
前記モータ電流に含まれるリプル電流を検出するリプル検出部と、
前記リプル電流に基づいて前記モータの回転量を検出する第1の回転量検出部と、
前記モータ電圧および前記モータ電流を用いた所定の演算式に基づいて前記モータの回転量を検出する第2の回転量検出部と、を備え、
前記リプル電流が定常的な変化を示す第1の期間においては、前記第1の回転量検出部により検出した回転量を出力し、
前記リプル電流が過渡的な変化を示す第2の期間においては、前記第2の回転量検出部により検出した回転量を出力する、ことを特徴とするモータの回転量検出装置。 The motor drive unit that drives the motor and
A voltage detector that detects the motor voltage, which is the voltage between the terminals of the motor,
A current detector that detects the motor current flowing through the motor,
A ripple detection unit that detects the ripple current included in the motor current, and
A first rotation amount detecting unit that detects the rotation amount of the motor based on the ripple current, and
A second rotation amount detecting unit for detecting the rotation amount of the motor based on a predetermined arithmetic expression using the motor voltage and the motor current is provided.
In the first period in which the ripple current shows a steady change, the rotation amount detected by the first rotation amount detection unit is output.
A motor rotation amount detecting device, characterized in that, in the second period in which the ripple current shows a transient change, the rotation amount detected by the second rotation amount detecting unit is output.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020207354A JP2022094458A (en) | 2020-12-15 | 2020-12-15 | Position detection device for mobile body and rotation amount detection device for motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020207354A JP2022094458A (en) | 2020-12-15 | 2020-12-15 | Position detection device for mobile body and rotation amount detection device for motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022094458A true JP2022094458A (en) | 2022-06-27 |
Family
ID=82162500
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020207354A Pending JP2022094458A (en) | 2020-12-15 | 2020-12-15 | Position detection device for mobile body and rotation amount detection device for motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2022094458A (en) |
-
2020
- 2020-12-15 JP JP2020207354A patent/JP2022094458A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8310185B2 (en) | Correction of counting errors in the evaluation of current ripples in a DC motor | |
KR101382552B1 (en) | Method and device for determining the position of the rotor of a brushless and sensorless electric motor | |
EP2109211A1 (en) | System and method for determining position or speed of a commutaded DC motor with error correction | |
US8513909B2 (en) | Processing a motor variable of a DC motor and actuating device for a motor vehicle | |
US11655661B2 (en) | Anti-pinch method for an apparatus for automatic movement of sliding windows in a motor vehicle, in particular a power-window apparatus, and corresponding device | |
US6222362B1 (en) | Method for detecting the position and direction of motion of a moving part mounted on an electric motor | |
US20180002969A1 (en) | Opening/closing control device | |
US6545439B2 (en) | Method and circuit arrangement for detecting motion, direction and position of a part driven by an electric motor | |
JP4434000B2 (en) | Motor rotation information detection method and motor rotation information detection device | |
US9397594B2 (en) | BLDC motor sinusoidal PWM with single phase BEMF slot detection | |
US8222843B2 (en) | Method for determining the angular position of the rotor of a mechanically commutated d.c. servo motor | |
US9574876B2 (en) | Angle detector | |
US6657407B2 (en) | Method for determining the rotational position of the drive shaft of a direct current motor | |
JP6734714B2 (en) | Switching control device | |
JP2022094458A (en) | Position detection device for mobile body and rotation amount detection device for motor | |
US8836269B2 (en) | Method for detecting blockages of electrically commutated electric motors | |
US10962346B2 (en) | Apparatus and method for obtaining information on rotation of DC commutator motor | |
KR102163437B1 (en) | Method for controlling motor in power seat system | |
CN110637412B (en) | Motor with rotation angle detector, rotation angle detector for motor, and method for detecting failure of rotation angle detector | |
CN114687639B (en) | Opening/closing control device and opening/closing control method | |
JPWO2018207680A1 (en) | Motor with rotation angle detector, rotation angle detector for motor, and method for detecting rotation angle of motor with commutator | |
JP7383493B2 (en) | Motor control device and motor control method | |
JPH07224576A (en) | Power window drive control device | |
JP2005328635A (en) | Controller of switched reluctance motor | |
CN107422258B (en) | Apparatus and method for controlling ripple current sensing motor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20231107 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20240612 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240801 |