JP5277301B2 - モータ制御装置 - Google Patents
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Description
ところが、上記保護素子をモータ近傍に配設すると、モータ体格が大きくなって装置全体が大型化してしまう。このため、特許文献1に記載のモータ制御装置では、上記保護素子を設けることなく、モータを駆動制御する制御部によって、モータに印加している電圧の大きさおよび印加時間と、前回の推定温度値から、モータの推定温度を算出するように構成している。特許文献1に記載のモータ制御装置では、算出された推定温度が所定の過熱保護温度以上になったときにはモータ駆動が停止され、さらに推定温度が過熱保護解除温度値になるまで停止状態が維持されるようになっている。
ところが、モータの推定温度を算出しているモータ制御装置においては、モータが停止した後に、イグニッションスイッチがOFFされ、エンジン駆動による発電が停止された状態でも、再度モータを駆動したときに的確な推定温度が必要なため、推定温度の算出処理を継続して行う必要がある。このため、モータが停止中であるにもかかわらず、マイコンは推定温度を算出する処理を継続しなければならず、定常的に車載バッテリの電力を消費し続けてしまうという問題があった。
さらに、本発明では、スリープモード中には所定のスリープ時間ごとにモータの推定温度が算出されるように構成されている。これにより、モータ停止時において省電力化を図りつつ、モータの推定温度を的確に把握し続けることができる。
さらに、上記のように構成されると、推定温度の算出処理では、減算温度データに基づいて、推定温度記憶手段に記憶された推定温度に対する減算温度を補正値として算出し、該補正値で推定温度記憶手段に記憶された推定温度を補正することによって推定温度を新たに算出することになり、算出処理の負荷を軽減することができる。なお、推定温度記憶手段に記憶される推定温度は、新たに算出された推定温度に随時更新されるので、最新の推定温度を保持することができる。
また、本発明では、制御部の作動モードをスリープモードから通常作動モードに復帰させるウェイクアップ信号とは別に、CPUを所定のアクティブ時間だけアクティブ状態に復帰させるウェイクアップ信号が存在することにより、モータの推定温度を算出する上で作動モードをスリープモードから通常作動モードに復帰する必要がなく、電力消費量を更に抑えることが可能になる。さらに、推定温度の算出処理では、減算温度データに基づいて、推定温度記憶手段に記憶された推定温度に対する減算温度を補正値として算出し、該補正値で推定温度記憶手段に記憶された推定温度を補正することによって推定温度を新たに算出することになり、算出処理の負荷を軽減することができる。なお、推定温度記憶手段に記憶される推定温度は、新たに算出された推定温度に随時更新されるので、最新の推定温度を保持することができる。
図1〜図7は本発明の一実施形態に係るものであり、図1はパワーウインドウ装置の説明図、図2は図1のパワーウインドウ装置の電気構成図、図3は図2のコントローラの電気構成図、図4はモータ停止時の減算温度データを表すグラフ、図5はコントローラの動作モードを表す説明図、図6はアクティブモードでの推定温度の算出処理を表す処理フロー、図7はスリープモードでの推定温度の算出処理を表す処理フローである。
本例の昇降機構2は、ドア10に固定された減速機構を有するモータ20と、モータ20に駆動される扇形状のギヤ21aを備えた昇降アーム21と、昇降アーム21とクロスして枢支される従動アーム22と、ドア10に固定された固定チャンネル23およびウインドウガラス11と一体のガラス側チャンネル24とを主要構成要素としている。
本例のモータ20は、制御部3から電力供給を受けることにより、回転子の巻線20aに通電され、これにより回転子とマグネットを有する固定子との間で磁気吸引作用が生じて回転子が正逆回転するように構成されている。本例の昇降機構2では、モータ20の回動に応じて昇降アーム21および従動アーム22が揺動すると、これらの各端部がチャンネル23,24により摺動規制を受け、Xリンクとして駆動し、ウインドウガラス11を昇降作動させる。
制御部3は、このパルス信号によって、ウインドウガラス11の昇降位置を算出する。また、制御部3は、パルス信号の間隔によってモータ20の回転速度、またはこれに対応するウインドウガラス11の昇降速度を算出することができる。
本例のコントローラ31は、通常時、操作スイッチ4からの操作信号に基づいて駆動回路32を介してモータ20を正逆回転させて、ウインドウガラス11を開閉動作させる。また、コントローラ31には、車両のエンジン駆動状態やオルタネータの発電状態等の車両の電力状況を表す信号が入力可能に構成されている。例えば、本例では、コントローラ31には、車両の電力状況を表す信号としてイグニッション(IG)信号5が入力されるように構成されている。
なお、「車両の電力状況がON」とは、エンジン駆動に基づく発電が行われ、バッテリ6が充電されつつ車両の電装品に対して電力供給可能な状況を指す。一方、「車両の電力状況がOFF」とは、エンジン駆動に基づく発電が停止されて、バッテリ6が充電されることなく車両の電装品に対して電力供給可能な状況を指す。
コントローラ31は、温度センサ33からの周辺温度検出信号を受け取り、これに基づいて基板周辺の雰囲気温度(周辺温度)を算出している。温度センサ33およびコントローラ31は、本発明の周辺温度検出部に相当する。
また、コントローラ31は、駆動回路32を介してモータ20へ通電した印加電圧の大きさおよび通電時間をカウントしている。また、回転検出装置25からのパルス信号によってモータ20の回転速度をモニターしている。
なお、本例では、特に巻線20aの推定温度を算出しているが、これに限らず、モータ20全体の推定温度を算出するようにしてもよい。
すなわち、本例では、モータ停止中は、温度カウンタの値を減算温度ΔTに基づいて停止時間の経過にしたがって、所定の繰り返し時間ごとに減算していく。これにより、モータ停止中、最終的に温度カウンタの値は、温度センサ33からの周辺温度検出信号によって算出される周辺温度まで減算される。
アクティブモードでは、温度カウンタの更新が所定の繰り返し処理時間ごと(例えば、4msecごと)に行われる。そして、減算温度データbは、各温度カウンタの値に対して、この繰り返し処理時間の間に低下する温度低下分として設定されている。
そして、減算温度データaは、各温度カウンタの値に対して、このスリープ周期Pの間に低下する温度低下分として設定されている。したがって、減算温度データaは、更新時間の長さに比例して減算温度データbよりも傾きが大きくなっている。
なお、図4の例では、減算温度データa,bは、一次関数で近似されているが、これに限らず、複数の温度範囲ごとに高次関数で近似してもよい。
また、本例では、温度カウンタの値によって一意に減算温度ΔTが決定されるように構成されているが、これに限らず、温度カウンタの値から周辺温度を差し引いた差分温度の大きさによって減算温度が決定されるよう構成してもよい。このようにしても、最終的に温度カウンタの値を、周辺温度に等しくすることができる。
具体的には、操作スイッチ4は、一端側へ1段階操作されると開スイッチがオンされ、ウインドウガラス11を通常開動作(すなわち操作している間だけ開動作)させるための通常開指令信号をコントローラ31へ出力する。また、操作スイッチ4は、他端側へ1段階操作されると閉スイッチがオンされ、ウインドウガラス11を通常閉動作(すなわち操作している間だけ閉動作)させるための通常閉指令信号をコントローラ31へ出力する。
本例のコントローラ31は、上述のようにアクティブモード(通常作動モード)またはスリープモード(低消費電力作動モード)で作動するように構成されている。アクティブモードでは、コントローラ31は操作スイッチ4からの操作信号に基づくモータ20の駆動制御処理や、モータ20の推定温度算出処理等のプログラム処理を行う。一方、スリープモードは節電モードであり、現状維持とアクティブモードへの復帰のための必要最小限の電力のみが消費され、システムとしてはほとんど停止状態となっている。
一方、同図(B)は本例のスリープモードを模式的に示している。モード切替手段としてのCPU40は、イグニッションスイッチの状態を示す所定のIG信号5(OFF信号)を受取ると、スリープモードへ移行するように構成されている。このスリープモードでは、スリープ時間Tsとアクティブ時間Taが周期的に繰り返される。
本例では、コントローラ31に入力するIG信号5が、イグニッションスイッチがOFFであることを示すOFF信号であった場合に、コントローラ31が作動モードをアクティブモードからスリープモードへ切換可能となっている。
しかしながら、作動モードのスリープモードへの切換えは、これに限らず、モータ停止中に所定条件が満足されると行われるように構成すればよい。例えば、モータ20の作動終了から所定時間経過したことや、モータ停止中に推定温度が所定の温度に到達したこと等を所定条件とすることができる。
しかし、CPU40は、スリープ制御回路50から第1ウェイクアップ信号であるウェイクアップ信号WU1を受けとると、アクティブ時間Taの間だけアクティブ状態へ復帰(ウェイクアップ)し、所定の処理を実行後、再び自動的にスリープ状態へ移行するように構成されている。
また、CPU40は、第2ウェイクアップ信号である外部信号(WU2)を受けとると、スリープモードからアクティブモードへ復帰(ウェイクアップ)するようになっている。
レジスタ53には、スリープ時間Tsに応じたクロック信号のカウント設定値が設定されている。
CPU40は、アクティブ状態では、継続してアクティブ信号ACTを出力している。アクティブ信号ACTはHレベルの信号であり、アクティブ状態では、インバータ57の出力は、Lレベル信号となる。したがって、アクティブ状態では、ANDゲート56は無効化され、Hレベル信号であるウェイクアップ信号WU1が通過することはない。
割込信号であるウェイクアップ信号WU1は、CPU40の割込端子へ入力される。これにより、CPU40はスリープ状態からアクティブ状態へ直ちに復帰(ウェイクアップ)する。そして、アクティブ状態へ復帰後はアクティブ時間Ta経過するまでに、CPU40は後述する推定温度の算出処理を行った後、再びスリープ状態へ移行する。スリープ制御回路50とCPU40は、本発明の起動手段に相当する。
まず、ステップS1でコントローラ31は、IG信号5に基づいて、車両のイグニッションスイッチのON/OFFを判定する。すなわち、コントローラ31は、IG信号5がOFF信号である場合にイグニッションスイッチがOFFであり、IG信号5がON信号である場合にイグニッションスイッチがONであると判定する。この処理は、アクティブモードからスリープモードへ移行するか否かを判定している。IG信号5がOFF信号の場合(ステップS1;Yes)は、スリープモード(ステップS2)へ移行する。
そして、CPU40はステップS4で温度カウンタの更新処理を行う。この処理では、算出した減算温度ΔT2を、読み出した温度カウンタの値から差し引いて、再び温度カウンタに書き込む処理を行う。
温度カウンタの値の方が小さかった場合(ステップS5;Yes)は、温度カウンタの値を周辺温度に合わせるべく、ステップS6で温度カウンタの値を算出した周辺温度の値に更新して、再びステップS1へ戻る。
一方、温度カウンタの値が周辺温度の値以上であった場合(ステップS5;No)は、温度カウンタの値をステップS4で更新したままに維持して再びステップS1へ戻る。
このようにして、モータ停止後、IG信号5がOFF信号となるまでは、CPU40は、アクティブモードで温度カウンタの値を更新し続ける。
まず、ステップS11では、スリープモードで作動しているコントローラ31は、ウェイクアップ信号WU1の待機処理を行う。スリープ状態では、CPU40からアクティブ信号ACTが出力されていないので、スリープ時間Tsが経過すると比較器55から出力されたウェイクアップ信号WU1は、ANDゲート56を通過してCPU40へ入力される。
なお、本例では、スリープ状態でCPU40がウェイクアップ信号WU1を受けた場合に起動して処理を開始するように構成されているが、これに限らず、スリープ状態でCPU40は起動状態にあり、常時、ウェイクアップ信号WU1の入力があるか否かを検出し続けるようにしてもよい。
一方、CPU40にウェイクアップ信号WU1が入力された場合(ステップS11;Yes)は、ステップS12でCPU40はアクティブ状態へ復帰する。
そして、ステップS13でCPU40は補正値(減算温度ΔT1)の算出処理を行う。この処理では、そのときの温度カウンタの値を読み出し、この温度カウンタの値に対応する減算温度ΔT1を減算温度データaから算出する。
そして、CPU40はステップS14で温度カウンタの更新処理を行う。この処理では、算出した減算温度ΔT1を、読み出した温度カウンタの値から差し引いて、再び温度カウンタに書き込む処理を行う。
温度カウンタの値の方が小さかった場合(ステップS15;Yes)は、温度カウンタの値を周辺温度に合わせるべく、ステップS16で温度カウンタの値を算出した周辺温度の値に更新して、ステップS17へ移行する。
一方、温度カウンタの値が周辺温度の値以上であった場合(ステップS15;No)は、温度カウンタの値をステップS14で更新したままに維持してステップS17へ移行する。
このようにして、モータ停止中におけるスリープモードでは、所定時間経過ごとに、CPU40は、温度カウンタの値を更新し続ける。
なお、ウェイクアップ信号WU2がCPU40へ入力された場合には、割込処理によりスリープモードからアクティブモードへ強制的に復帰する。
(第2の実施形態)
上記実施形態では、スリープモードにおける推定温度の算出処理において、繰り返し処理時間ごとに補正値(ΔT1)を算出し、この補正値を差し引くことによって温度カウンタの値を逐次更新していたが、これに限らず、以下のように構成してもよい。すなわち、本例では、スリープモードでは補正値のみを算出しておき、アクティブモードへの移行時にスリープモードの作動時間分の補正値をまとめて温度カウンタの値から差し引くことによって、温度カウンタの値を更新するように構成している。このため、コントローラ31は、補正値を補正値記憶手段としてのメモリ41に記憶保持している。
本例のスリープ制御回路50には、図9に示すように、カウンタ58が付加されている。このカウンタ58は、アクティブモードからスリープモードへ移行するときにクリア信号CLRによってリセットされ、スリープモードで作動中は継続してサブクロック51からのクロック信号を受けてこれをカウントアップし続けるものである。このカウンタ58によってスリープモードの累積時間を算出することができる。
ステップS22でアクティブ状態へ復帰すると、ステップS23で補正値算出手段としてのCPU40は補正値(減算温度ΣT)の算出処理を行う。この処理では、そのときのカウンタ58の値に基づいて、減算温度データcから減算温度ΣTを算出する。
そして、CPU40はステップS24で補正値の更新処理を行う。この処理では、算出した減算温度ΣTを、補正値としてメモリ41に書き込む処理を行う。
このようにして、モータ停止中におけるスリープモードでは、所定時間経過ごとに、CPU40は、補正値の値を更新し続ける。
ステップS31でCPU40の割込端子にウェイクアップ信号WU2が入力すると割込処理に入り、ステップS32でCPU40はスリープモードからアクティブモードへ復帰する。
そして、ステップS33で推定温度算出手段としてのCPU40は、推定温度の算出処理を行う。この処理では、スリープモードに移行する前に記憶され、スリープモード中は更新されることなく保持されていた温度カウンタの値から、ステップS24で最終的に記憶された補正値を差し引く処理が行われる。
温度カウンタの値の方が小さかった場合(ステップS34;Yes)は、温度カウンタの値を周辺温度に合わせるべく、ステップS35で温度カウンタの値を算出した周辺温度の値に更新して処理を終了する。
一方、温度カウンタの値が周辺温度の値以上であった場合(ステップS34;No)は、温度カウンタの値をステップS33で更新したままに維持して処理を終了する。
また、図12に基づいて第3の実施形態について説明する。この実施形態では、アクティブモードからスリープモードへ移行するか否かを、モータ20が回動を停止してからの時間に基づいて判定するものである。
まず、ステップS41でCPU40は、メインクロック44より入力されるクロック信号に基づいて、駆動回路32を介してモータ20を駆動するための制御信号の出力から所定の時間が経過したか否かを判定する。すなわち、通常動作においてモータ20が回動を停止してから所定の時間が経過したか否かが判定される。この処理は、アクティブモードからスリープモードへ移行するか否かを判定している。動作終了から所定時間経過した場合(ステップS41;Yes)は、ステップS42でCPU40はアクティブ信号ACTの出力を停止すると共に、クリア信号CLRを出力してカウンタ52をリセットしてスリープモード(ステップS42)へ移行する。
そして、CPU40はステップS44で温度カウンタの更新処理を行う。この処理では、算出した減算温度ΔT2を、読み出した温度カウンタの値から差し引いて、再び温度カウンタに書き込む処理を行う。
温度カウンタの値の方が小さかった場合(ステップS45;Yes)は、温度カウンタの値を周辺温度に合わせるべく、ステップS46で温度カウンタの値を算出した周辺温度の値に更新して、再びステップS41へ戻る。
一方、温度カウンタの値が周辺温度の値以上であった場合(ステップS45;No)は、温度カウンタの値をステップS44で更新したままに維持して再びステップS41へ戻る。
このようにして、モータ停止後、所定時間経過するまでは、CPU40は、アクティブモードで温度カウンタの値を更新し続ける。
5‥イグニッション(IG)信号、6‥バッテリ、10‥ドア、
11‥ウインドウガラス、20‥モータ、20a‥巻線、21‥昇降アーム、
21a‥ギヤ、22‥従動アーム、23‥固定チャンネル、
24‥ガラス側チャンネル、25‥回転検出装置、25a‥ホール素子、
31‥コントローラ、32‥駆動回路、33‥温度センサ、40‥CPU、
41‥メモリ、42‥入出力回路、43‥バス、44‥メインクロック、
50‥スリープ制御回路、51‥サブクロック、52‥カウンタ、53‥レジスタ、
54‥信号生成回路、55‥比較器、56‥ANDゲート、57‥インバータ、
58‥カウンタ、a,b,c‥減算温度データ、ACT‥アクティブ信号、
CLR‥クリア信号、P‥スリープ周期、Ts‥スリープ時間、
Ta‥アクティブ時間、WU1,WU2‥ウェイクアップ信号
Claims (4)
- 車両電源から電力供給されることによって作動するモータと、該モータを駆動制御する制御部と、を備えたモータ制御装置であって、
前記制御部は、
前記モータの推定温度を算出する推定温度算出手段と、
該推定温度算出手段によって算出された前記推定温度を記憶する推定温度記憶手段と、
モータ停止中に前記制御部が車両の電力状況がOFFとなることを表す信号を受取ることを条件として、前記制御部の作動モードを、前記モータを駆動可能である通常作動モードから、該通常作動モードよりも消費電力が少ないスリープモードへ切り替えるモード切替手段と、
前記スリープモードにおいて所定のスリープ時間経過ごとに前記推定温度算出手段を所定のアクティブ時間だけ作動させる起動手段と、を備え、
前記スリープモードでは、現状維持と前記通常作動モードへの復帰のために必要な電力のみが消費され、
前記モード切替手段は、前記制御部に設けられたCPUであり、
前記起動手段は、前記スリープモードにおいて前記アクティブ時間だけ前記CPUをアクティブ状態に復帰させるために第1ウェイクアップ信号を前記所定のスリープ時間経過ごとに発生するスリープ制御回路を有し、
前記CPUは、前記スリープモードにおいて前記スリープ制御回路から前記第1ウェイクアップ信号を受けとると、前記アクティブ時間だけアクティブ状態に復帰した後に再び自動的にスリープ状態に移行する一方で、前記スリープモードにおいて前記制御装置の外部から前記第1ウェイクアップ信号とは異なる第2ウェイクアップ信号を受けとると、前記制御部の作動モードを前記スリープモードから前記通常作動モードに切り替え、
前記推定温度算出手段は、前記スリープモードにおいて、前記CPUが前記スリープ制御回路から前記第1ウェイクアップ信号を受けとることにより前記アクティブ状態に復帰する前記アクティブ時間中に、前記推定温度と所定時間当たりの減算温度との対応関係を示す減算温度データに基づいて、前記推定温度記憶手段に記憶された前記推定温度に対応する前記減算温度を補正値として算出し、該補正値で前記推定温度記憶手段に記憶された前記推定温度を補正することによって前記推定温度を新たに算出して、前記推定温度記憶手段に記憶された前記推定温度を、新たに算出した前記推定温度に更新することを特徴とするモータ制御装置。 - 前記CPUは、モータ停止中に前記制御部が車両の電力状況がOFFとなることを表す信号を受取ってから所定時間が経過するまでの間は、前記制御部の作動モードを前記通常作動モードに保持し、前記所定時間が経過した時点で前記通常作動モードから前記スリープモードに切り替えることを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。
- 前記制御部が配設された基板の周辺温度を検出する周辺温度検出部を更に備え、
前記推定温度算出手段は、前記補正値で前記推定温度記憶手段に記憶された前記推定温度を補正して得られた温度が前記周辺温度検出部により検出された前記周辺温度よりも小さい場合に、前記推定温度記憶手段に記憶された前記推定温度を、前記周辺温度と同じ値の前記推定温度に更新することを特徴とする請求項2に記載のモータ制御装置。 - 前記スリープ時間は、前記アクティブ時間よりも長く設定されたことを特徴とする請求項1又は3に記載のモータ制御装置。
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