JP7400306B2 - DC motor control device - Google Patents
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Description
本発明は、直流モータの供給電力をパルス幅変調により制御する直流モータ制御装置に関する。 The present invention relates to a DC motor control device that controls power supplied to a DC motor by pulse width modulation.
特許文献１には、車両の制動装置においてブレーキ液を吐出するポンプを駆動する直流モータのパルス幅変調制御を行う直流モータ制御装置が記載されている。以下の説明では、パルス幅変調制御における直流モータの駆動信号のスイッチング周波数を同直流モータの駆動周波数と記載する。特許文献１には、ポンプの吐出能力の確保や直流モータの作動音の抑制に適した駆動周波数と、直流モータの温度上昇の抑制に適した駆動周波数と、は異なる周波数となることが、すなわちパルス幅変調制御における直流モータの駆動周波数には状況に応じた最適な値が存在することが、示されている。 Patent Document 1 describes a DC motor control device that performs pulse width modulation control of a DC motor that drives a pump that discharges brake fluid in a vehicle braking system. In the following description, the switching frequency of a drive signal for a DC motor in pulse width modulation control will be referred to as the drive frequency of the DC motor. Patent Document 1 states that the drive frequency suitable for ensuring the pump's discharge capacity and suppressing the operating noise of the DC motor is different from the drive frequency suitable for suppressing the temperature rise of the DC motor. It has been shown that there is an optimal value for the drive frequency of a DC motor in pulse width modulation control depending on the situation.
ところで、直流モータ制御装置には、直流モータの電圧値や電流値からモータ回転数を検知するものがある。こうした電圧値や電流値に基づくモータ回転数の検知精度は、直流モータの駆動周波数によって変化する。そのため、直流モータの電圧値や電流値に基づきモータ回転数を検知する場合には、その検知精度が低下する駆動周波数は使用できなくなり、設定可能な駆動周波数の範囲が制限されてしまう。そしてその結果、所望とする駆動周波数での直流モータの駆動を断念せざるを得なくなることがある。例えば上述した直流モータの作動音の抑制に適した駆動周波数がモータ回転数の検知精度が低下する周波数となっていれば、モータ回転数の検知精度の低下、作動音の増大のいずれかを許容しなければならなくなる。 By the way, some DC motor control devices detect the motor rotation speed from the voltage value and current value of the DC motor. The detection accuracy of the motor rotation speed based on such voltage values and current values changes depending on the driving frequency of the DC motor. Therefore, when detecting the motor rotation speed based on the voltage value or current value of the DC motor, a drive frequency that lowers the detection accuracy cannot be used, and the range of drive frequencies that can be set is limited. As a result, it may be necessary to abandon driving the DC motor at the desired drive frequency. For example, if the driving frequency suitable for suppressing the operating noise of the DC motor described above is a frequency that reduces the detection accuracy of the motor rotation speed, either a decrease in the detection accuracy of the motor rotation speed or an increase in the operating noise is allowed. I will have to.
上記課題を解決する直流モータ制御装置は、パルス幅変調制御により直流モータを駆動するものであって、パルス幅変調制御における直流モータの駆動信号のスイッチング周波数を同直流モータの駆動周波数とし、直流モータの電圧値及び電流値のうちの少なくとも一方を同直流モータの電気状態量としたとき、第１周波数から同第１周波数とは異なる第２周波数に駆動周波数を切り替えた状態で電気状態量を取得した後、第２周波数とは異なる周波数に駆動周波数を切り替える取得部と、取得部が取得した電気状態量に基づいて前記直流モータの回転数を導出する導出部と、を備えている。そして、同制御装置は、駆動周波数を第１周波数とした状態で電気状態量を取得する場合よりも同電気状態量の取得精度が高くなる駆動周波数を第２周波数として用いている。 A DC motor control device that solves the above problems drives a DC motor by pulse width modulation control, and sets the switching frequency of the drive signal of the DC motor in the pulse width modulation control to the drive frequency of the DC motor. When at least one of the voltage value and current value is taken as the electrical state quantity of the DC motor, the electrical state quantity is obtained with the driving frequency switched from the first frequency to a second frequency different from the first frequency. and a derivation part that derives the rotational speed of the DC motor based on the electrical state quantity acquired by the acquisition part. The control device uses, as the second frequency, a drive frequency at which the acquisition accuracy of the electrical state quantity is higher than when the electrical state quantity is obtained with the drive frequency set to the first frequency.
以下の説明では、直流モータの回転数をモータ回転数と記載する。上記直流モータ制御装置では、取得部が取得した電気状態量に基づいて導出部がモータ回転数を導出することでモータ回転数を検知している。また、上記直流モータ制御装置における取得部は、直流モータの駆動周波数を第１周波数から第２周波数に切り替えた状態で電気状態量を取得し、その取得後に第２周波数と異なる周波数に駆動周波数を切り替えている。なお、以下の説明では、モータ回転数の検知のための電気状態量の取得を実施する期間をサンプリング期間と記載する。 In the following description, the rotation speed of the DC motor will be referred to as motor rotation speed. In the DC motor control device described above, the motor rotation speed is detected by the derivation section deriving the motor rotation speed based on the electrical state quantity acquired by the acquisition section. Further, the acquisition unit in the DC motor control device acquires the electric state amount while the drive frequency of the DC motor is switched from the first frequency to the second frequency, and after the acquisition, changes the drive frequency to a frequency different from the second frequency. It's switching. In addition, in the following description, the period during which the electrical state quantity is acquired for detecting the motor rotation speed will be referred to as a sampling period.
こうした直流モータ制御装置では、サンプリング期間とそれ以外の期間とでは異なる駆動周波数で直流モータが駆動される。そのため、サンプリング期間の駆動周波数、すなわち第２周波数として電気状態量の取得精度が高い周波数が設定されていれば、それ以外の期間の駆動周波数には、電気状態量の取得精度が低い周波数が設定されていても、モータ回転数の検知精度を確保できる。すなわち、サンプリング期間以外には、電気状態量の取得精度の低い駆動周波数での直流モータの駆動が許容される。したがって、上記直流モータ制御装置によれば、モータ回転数の検知精度の確保のための駆動周波数の設定の自由度の低下が抑えられる。 In such a DC motor control device, the DC motor is driven at different drive frequencies during the sampling period and during other periods. Therefore, if the driving frequency for the sampling period, that is, the second frequency, is set to a frequency with high acquisition accuracy of the electrical state quantity, the driving frequency for other periods is set to a frequency with low acquisition accuracy of the electrical state quantity. Even if the motor is rotated, the detection accuracy of the motor rotation speed can be ensured. That is, during periods other than the sampling period, the DC motor is allowed to be driven at a drive frequency with low acquisition accuracy of the electrical state quantity. Therefore, according to the above-mentioned DC motor control device, the degree of freedom in setting the drive frequency for ensuring detection accuracy of the motor rotation speed is suppressed from decreasing.
（第１実施形態）
以下、直流モータ制御装置の第１実施形態を、図１～図７を参照して詳細に説明する。
まず、図１を参照して本実施形態の直流モータ制御装置が制御の対象とする直流モータ３３を備える車両の制動装置２０の構成を説明する。図１に示す制御装置５０が直流モータ制御装置として機能する。制動装置２０は、車輪２１の回転を摩擦により減速させる制動機構４０を備えている。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the DC motor control device will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 7.
First, with reference to FIG. 1, the configuration of a braking device 20 for a vehicle including a DC motor 33 that is controlled by the DC motor control device of this embodiment will be described. The control device 50 shown in FIG. 1 functions as a DC motor control device. The braking device 20 includes a braking mechanism 40 that decelerates the rotation of the wheels 21 using friction.
制動機構４０は、各車輪２１にそれぞれ個別に設けられている。各車輪２１の制動機構４０はそれぞれ、車輪２１と一体回転する回転体２２と、その回転体２２に押し付けられる摩擦材４２と、を備えている。また、各車輪２１の制動機構４０には、液圧調整回路３０からのブレーキ液の供給を受けて作動するホイールシリンダ４１がそれぞれ設けられている。ホイールシリンダ４１は、同ホイールシリンダ４１内に導入されたブレーキ液の圧力であるＷ／Ｃ圧の増大に応じて摩擦材４２を回転体２２に押し付ける。そして、各車輪２１の制動機構４０は、回転体２２に摩擦材４２を押し付けたときの摩擦により、車輪２１の回転を減速するための制動力を発生する。 The braking mechanism 40 is provided individually for each wheel 21. The braking mechanism 40 for each wheel 21 includes a rotating body 22 that rotates integrally with the wheel 21 and a friction material 42 that is pressed against the rotating body 22. Further, the braking mechanism 40 of each wheel 21 is provided with a wheel cylinder 41 that operates in response to supply of brake fluid from the hydraulic pressure adjustment circuit 30. The wheel cylinder 41 presses the friction material 42 against the rotating body 22 in response to an increase in W/C pressure, which is the pressure of brake fluid introduced into the wheel cylinder 41 . The braking mechanism 40 of each wheel 21 generates a braking force for decelerating the rotation of the wheel 21 by friction when the friction material 42 is pressed against the rotating body 22.
また、制動装置２０は、ホイールシリンダ４１内のブレーキ液の給排を通じてＷ／Ｃ圧を調整する液圧調整回路３０を備えている。液圧調整回路３０には、ブレーキ液を貯蔵するリザーブタンク３５と、リザーブタンク３５内のブレーキ液を汲み出して吐出するポンプ３２と、が設けられている。さらに、液圧調整回路３０には、ポンプ３２を駆動する直流モータ３３が設けられている。本実施形態では、直流モータ３３として、整流子付きの直流モータが採用されている。 The braking device 20 also includes a hydraulic pressure adjustment circuit 30 that adjusts the W/C pressure by supplying and discharging brake fluid within the wheel cylinders 41. The hydraulic pressure adjustment circuit 30 is provided with a reserve tank 35 that stores brake fluid, and a pump 32 that pumps out and discharges the brake fluid from the reserve tank 35. Further, the hydraulic pressure adjustment circuit 30 is provided with a DC motor 33 that drives the pump 32. In this embodiment, a DC motor with a commutator is used as the DC motor 33.
直流モータ３３は、直流モータ制御装置としての制御装置５０により制御されている。制御装置５０には、車両が備える各種センサからの検出信号が入力される。図１には、そうしたセンサの一例として、直流モータ３３の温度、より具体的には直流モータ３３のブラシ温度を検出する温度センサ３６が示されている。また、制御装置５０には、直流モータ３３の供給電力を調整する駆動回路５５、直流モータ３３の端子間電圧であるモータ電圧値Ｅｍを検出する電圧計５６、及び直流モータ３３の電流値であるモータ電流値Ｉｍを検出する電流計５７が設けられている。 The DC motor 33 is controlled by a control device 50 as a DC motor control device. Detection signals from various sensors included in the vehicle are input to the control device 50 . FIG. 1 shows, as an example of such a sensor, a temperature sensor 36 that detects the temperature of the DC motor 33, and more specifically, the temperature of the brushes of the DC motor 33. The control device 50 also includes a drive circuit 55 that adjusts the power supplied to the DC motor 33, a voltmeter 56 that detects a motor voltage value Em that is the voltage between the terminals of the DC motor 33, and a current value of the DC motor 33. An ammeter 57 is provided to detect the motor current value Im.
駆動回路５５は、車載電源５８から入力した電力をパルス幅変調により調整して直流モータ３３に供給する。より詳しくは、駆動回路５５は、車載電源５８から入力した電力に対して一定の周期でスイッチングのオン、オフを繰り返すことで、図２（ａ）～（ｃ）に示すような電圧のパルス信号を生成して直流モータ３３に印加する。なお、図中における「Ｅ０」は、車載電源５８からの入力電圧を示している。以下の説明では、駆動回路５５が生成する電圧のパルス信号を、直流モータ３３の駆動信号と記載する。こうした駆動信号のスイッチング周期Ｔに対するスイッチングのオン時間ｔの比（ｔ／Ｔ）をデューティ比ＤＵＴＹとする。このときのモータ電圧値Ｅｍの実効値ＥＶは、デューティ比ＤＵＴＹにより変化する。駆動回路５５は、こうしたデューティ比ＤＵＴＹを変化させることで、直流モータ３３の供給電力を調整している。ちなみに、図２（ｂ）には図２（ａ）の場合よりも大きい値がデューティ比ＤＵＴＹとして設定されているときの、図２（ｃ）には図２（ａ）の場合よりも小さい値がデューティ比ＤＵＴＹとして設定されているときの、モータ電圧値Ｅｍの波形がそれぞれ示されている。なお、以下の説明では、こうした駆動信号のスイッチングの周波数、すなわち上記スイッチング周期Ｔの逆数を、直流モータ３３の駆動周波数Ｆｍと記載する。 The drive circuit 55 adjusts the electric power input from the on-vehicle power source 58 by pulse width modulation and supplies the adjusted electric power to the DC motor 33 . More specifically, the drive circuit 55 repeatedly turns on and off the power input from the on-vehicle power source 58 at a constant cycle, thereby generating voltage pulse signals as shown in FIGS. 2(a) to 2(c). is generated and applied to the DC motor 33. Note that "E0" in the figure indicates the input voltage from the on-vehicle power supply 58. In the following description, the voltage pulse signal generated by the drive circuit 55 will be referred to as a drive signal for the DC motor 33. The ratio (t/T) of the switching on time t to the switching period T of the drive signal is defined as a duty ratio DUTY. The effective value EV of the motor voltage value Em at this time changes depending on the duty ratio DUTY. The drive circuit 55 adjusts the power supplied to the DC motor 33 by changing the duty ratio DUTY. Incidentally, FIG. 2(b) shows a value larger than that in FIG. 2(a) when the duty ratio DUTY is set, and FIG. 2(c) shows a value smaller than that in FIG. 2(a). The waveforms of the motor voltage value Em when is set as the duty ratio DUTY are shown. In the following description, the switching frequency of such a drive signal, that is, the reciprocal of the switching period T, will be referred to as the drive frequency Fm of the DC motor 33.
制御装置５０には、直流モータ３３の供給電力のパルス幅変調制御を行うための機能部として、取得部５１、導出部５２、指示回転数決定部５３、デューティ比決定部５４を備えている。 The control device 50 includes an acquisition section 51, a derivation section 52, a command rotation speed determination section 53, and a duty ratio determination section 54 as functional sections for performing pulse width modulation control of the power supplied to the DC motor 33.
取得部５１は、直流モータ３３の電気状態量として、電流計５７からモータ電流値Ｉｍを取得する。そして、取得部５１は、取得したモータ電流値Ｉｍの値を導出部５２に受け渡す。こうした取得部５１によるモータ電流値Ｉｍの取得に係る処理の詳細は後述する。なお、本実施形態における取得部５１は、モータ電流値Ｉｍの取得に際して、駆動周波数Ｆｍの切替えを駆動回路５５に指示している。 The acquisition unit 51 acquires the motor current value Im from the ammeter 57 as the electrical state quantity of the DC motor 33 . The acquisition unit 51 then passes the acquired motor current value Im to the derivation unit 52. The details of the process related to the acquisition of the motor current value Im by the acquisition unit 51 will be described later. Note that the acquisition unit 51 in this embodiment instructs the drive circuit 55 to switch the drive frequency Fm when acquiring the motor current value Im.
導出部５２は、取得部５１から受け取ったモータ電流値Ｉｍの値を電流モニタ値として記憶する。また、導出部５２は、駆動信号のデューティ比ＤＵＴＹから直流モータ３３のモータ電圧値Ｅｍの実効値ＥＶを算出する。そして、導出部５２は、電流モニタ値とモータ電圧値Ｅｍの実効値ＥＶとに基づいて直流モータ３３の回転数であるモータ回転数Ｎｍを導出する。本実施形態の制御装置５０では、こうした導出部５２によるモータ回転数Ｎｍの導出を通じて同モータ回転数Ｎｍを検知している。なお、本実施形態における導出部５２は、制御装置５０に予め記憶された演算マップに基づいてモータ回転数Ｎｍを導出している。 The derivation unit 52 stores the motor current value Im received from the acquisition unit 51 as a current monitor value. Further, the derivation unit 52 calculates the effective value EV of the motor voltage value Em of the DC motor 33 from the duty ratio DUTY of the drive signal. Then, the derivation unit 52 derives the motor rotation speed Nm, which is the rotation speed of the DC motor 33, based on the current monitor value and the effective value EV of the motor voltage value Em. In the control device 50 of this embodiment, the motor rotation speed Nm is detected through the derivation of the motor rotation speed Nm by the derivation unit 52. Note that the derivation unit 52 in this embodiment derives the motor rotation speed Nm based on a calculation map stored in the control device 50 in advance.
図３に示される各曲線はそれぞれ、モータ電圧値Ｅｍの実効値ＥＶを一定とした状態で直流モータ３３を駆動したときのモータ電流値Ｉｍとモータ回転数Ｎｍとの関係を示す曲線となっている。図３のグラフにおいて図中上方に位置する曲線ほど、モータ電圧値Ｅｍの実効値ＥＶが高い電圧となった状態での上記関係を示す曲線となっている。導出部５２がモータ回転数Ｎｍの導出に用いる上述の演算マップには、こうしたモータ電圧値Ｅｍ及びモータ電流値Ｉｍとモータ回転数Ｎｍとの関係が記憶されている。そして、導出部５２は、その演算マップにおけるモータ電流値Ｉｍの値として取得部５１から受け取った電流モニタ値を、モータ電圧値Ｅｍの値としてデューティ比ＤＵＴＹから算出した同モータ電圧値Ｅｍの実効値ＥＶを、それぞれ代入することで、モータ回転数Ｎｍを導出している。 Each of the curves shown in FIG. 3 is a curve showing the relationship between the motor current value Im and the motor rotation speed Nm when the DC motor 33 is driven with the effective value EV of the motor voltage value Em kept constant. There is. In the graph of FIG. 3, the higher the curve is located in the figure, the higher the effective value EV of the motor voltage value Em is. The above-mentioned calculation map used by the derivation unit 52 to derive the motor rotation speed Nm stores the relationship between the motor voltage value Em, the motor current value Im, and the motor rotation speed Nm. Then, the derivation unit 52 uses the current monitor value received from the acquisition unit 51 as the value of the motor current value Im in the calculation map, and the effective value of the motor voltage value Em calculated from the duty ratio DUTY as the value of the motor voltage value Em. By substituting EV, the motor rotation speed Nm is derived.
一方、指示回転数決定部５３は、モータ回転数Ｎｍの指示値である指示回転数Ｎｔを決定する。具体的には、指示回転数Ｎｔの決定に際して指示回転数決定部５３はまず、制動機構４０の作動状況等に基づき、ポンプ３２がリザーブタンク３５から汲み出すブレーキ液の流量の要求値である要求吐出量を算出する。そして指示回転数決定部５３は、要求吐出量の値分のブレーキ液をポンプ３２に吐出させるために必要なモータ回転数を求めてその値を指示回転数Ｎｔの値として決定する。 On the other hand, the instructed rotation speed determination unit 53 determines the instruction rotation speed Nt, which is the instruction value of the motor rotation speed Nm. Specifically, when determining the commanded rotation speed Nt, the commanded rotation speed determination unit 53 first determines a request, which is a required value of the flow rate of brake fluid that the pump 32 pumps from the reserve tank 35, based on the operating status of the braking mechanism 40, etc. Calculate the discharge amount. Then, the instructed rotation speed determination unit 53 determines the motor rotation speed necessary for causing the pump 32 to discharge brake fluid corresponding to the required discharge amount, and determines that value as the value of the instructed rotation speed Nt.
さらに、デューティ比決定部５４は、導出部５２が導出したモータ回転数Ｎｍと指示回転数決定部５３が決定した指示回転数Ｎｔとの偏差に基づき、指示回転数Ｎｔの値が示す回転数で直流モータ３３を駆動するために必要なデューティ比ＤＵＴＹの値を算出する。そして、駆動回路５５は、取得部５１の駆動周波数Ｆｍの切替え指示と、デューティ比決定部５４が決定したデューティ比ＤＵＴＹと、に従って駆動信号を生成して直流モータ３３に印加している。なお、デューティ比決定部５４が決定したデューティ比ＤＵＴＹは導出部５２に受け渡されて、同導出部５２でのモータ電圧値Ｅｍの実効値ＥＶの算出に用いられる。 Further, the duty ratio determination unit 54 determines the rotation speed indicated by the value of the command rotation speed Nt based on the deviation between the motor rotation speed Nm derived by the derivation unit 52 and the command rotation speed Nt determined by the command rotation speed determination unit 53. The value of the duty ratio DUTY required to drive the DC motor 33 is calculated. The drive circuit 55 generates a drive signal and applies it to the DC motor 33 according to the instruction to switch the drive frequency Fm from the acquisition section 51 and the duty ratio DUTY determined by the duty ratio determination section 54 . Note that the duty ratio DUTY determined by the duty ratio determining section 54 is delivered to the deriving section 52, and used in the deriving section 52 to calculate the effective value EV of the motor voltage value Em.
続いて、図４を参照して、取得部５１によるモータ電流値Ｉｍの取得に係る処理の詳細を説明する。取得部５１は、図４のフローチャートに示される処理を、直流モータ３３の駆動開始時にステップＳ１００より開始し、駆動停止時に終了する。ちなみに、直流モータ３３の駆動は、指示回転数決定部５３が決定する指示回転数Ｎｔの値が「０」から正の値に切替わることをもって開始される。 Next, with reference to FIG. 4, details of the process related to acquisition of the motor current value Im by the acquisition unit 51 will be described. The acquisition unit 51 starts the process shown in the flowchart of FIG. 4 from step S100 when the DC motor 33 starts driving, and ends it when the drive stops. Incidentally, the driving of the DC motor 33 is started when the value of the command rotation speed Nt determined by the command rotation speed determination unit 53 changes from "0" to a positive value.
まずステップＳ１００では、指示回転数Ｎｔの値が変更されたか否かが判定される。指示回転数Ｎｔの値が変更された場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１１０において応答期間フラグＦＬＧがセットされるとともに第２カウンタＣ２の値が「０」にリセットされた後にステップＳ１２０に処理が進められる。これに対して指示回転数Ｎｔの値が変更されなかった場合（ＮＯ）には、ステップＳ１１０をスキップしてそのままステップＳ１２０に処理が進められる。なお、応答期間フラグＦＬＧは、セットされていることをもって、指示回転数Ｎｔの変更からモータ回転数Ｎｍがその変更された指示回転数Ｎｔに追従するまでの応答遅れの期間にあることを示すフラグである。また、第２カウンタＣ２は、指示回転数Ｎｔが変更されてからの経過時間を示すカウンタである。 First, in step S100, it is determined whether the value of the designated rotational speed Nt has been changed. If the value of the instructed rotation speed Nt has been changed (YES), the response period flag FLG is set in step S110, and the value of the second counter C2 is reset to "0", and then the process proceeds to step S120. It will be done. On the other hand, if the value of the designated rotational speed Nt has not been changed (NO), step S110 is skipped and the process directly proceeds to step S120. The response period flag FLG is a flag that, when set, indicates that there is a response delay period from the change in the instructed rotation speed Nt until the motor rotation speed Nm follows the changed instruction rotation speed Nt. It is. Further, the second counter C2 is a counter that indicates the elapsed time since the command rotation speed Nt was changed.
ステップＳ１２０に処理が進めると、そのステップＳ１２０において、応答期間フラグＦＬＧがクリアされているか否かが判定される。そして、応答期間フラグＦＬＧがクリアされている場合（ＹＥＳ）にはステップＳ１３０に、応答期間フラグＦＬＧがクリアされていない場合（ＮＯ）、すなわち応答期間フラグＦＬＧがセットされている場合にはステップＳ１６０に、それぞれ処理が進められる。 When the process proceeds to step S120, it is determined in step S120 whether or not the response period flag FLG is cleared. Then, if the response period flag FLG is cleared (YES), the process proceeds to step S130, and if the response period flag FLG is not cleared (NO), that is, if the response period flag FLG is set, the process proceeds to step S160. The processing proceeds accordingly.
応答期間フラグＦＬＧがクリアされており、ステップＳ１３０に処理が進められた場合には、そのステップＳ１３０において、第１カウンタＣ１の値に「１」を加算するとともに、第２カウンタＣ２の値を「０」にリセットするカウンタ操作が行われる。そして、続くステップＳ１４０において、第１カウンタＣ１の値が既定の検知周期判定値τ１以上であるか否かが判定される。このときの第１カウンタＣ１の値が検知周期判定値τ１未満の場合（ＮＯ）には、既定の制御周期Ｔ０が経過した後、ステップＳ１００に処理が戻される。これに対して、第１カウンタＣ１の値が検知周期判定値τ１以上の場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１５０において第１カウンタＣ１の値が「０」にリセットされた後、ステップＳ１９０に処理が進められる。 If the response period flag FLG is cleared and the process proceeds to step S130, in step S130, "1" is added to the value of the first counter C1, and "1" is added to the value of the second counter C2. A counter operation is performed to reset the value to 0. Then, in the subsequent step S140, it is determined whether the value of the first counter C1 is equal to or greater than a predetermined detection cycle determination value τ1. If the value of the first counter C1 at this time is less than the detection cycle determination value τ1 (NO), the process returns to step S100 after the predetermined control cycle T0 has elapsed. On the other hand, if the value of the first counter C1 is greater than or equal to the detection cycle determination value τ1 (YES), the value of the first counter C1 is reset to "0" in step S150, and then the process proceeds to step S190. You can proceed.
なお、第１カウンタＣ１は、モータ電流値Ｉｍの取得が完了してからの経過時間を示すカウンタである。よって、ステップＳ１４０では、モータ電流値Ｉｍの取得完了から一定の時間が経過しているか否かが判定されている。 Note that the first counter C1 is a counter that indicates the elapsed time after the acquisition of the motor current value Im is completed. Therefore, in step S140, it is determined whether a certain period of time has elapsed since the acquisition of the motor current value Im was completed.
ステップＳ１９０に処理が進められると、そのステップＳ１９０において、駆動回路５５に対して、第１周波数ＦＬから第２周波数ＦＨへの駆動周波数Ｆｍの切替えが指示される。なお、後述するように第２周波数ＦＨには、第１周波数ＦＬよりも高い周波数が設定されている。続いてステップＳ２００において、直流モータ３３の駆動周波数Ｆｍを第２周波数ＦＨに維持した状態で、電流計５７からのモータ電流値Ｉｍの取得が行われ、それらの取得した値が導出部５２に受け渡される。すなわち、ステップＳ２００が、第２ステップに相当する。ここでのモータ電流値Ｉｍの取得が完了すると、続くステップＳ２１０において、駆動回路５５に対して、第２周波数ＦＨから第１周波数ＦＬへの駆動周波数Ｆｍの切替えが指示される。そしてその後、上記制御周期Ｔ０が経過した後、ステップＳ１００に処理が戻される。なお、ステップＳ２００では、ステップＳ１９０における駆動周波数Ｆｍの切替え指示から既定の時間が経過した時点でモータ電流値Ｉｍを取得するようにしている。そのため、モータ電流値Ｉｍの取得に際して、駆動周波数Ｆｍは一定の時間、第２周波数ＦＨに維持される。 When the process proceeds to step S190, the drive circuit 55 is instructed to switch the drive frequency Fm from the first frequency FL to the second frequency FH. Note that, as described later, the second frequency FH is set to a higher frequency than the first frequency FL. Subsequently, in step S200, the motor current value Im is obtained from the ammeter 57 while the drive frequency Fm of the DC motor 33 is maintained at the second frequency FH, and the obtained values are received by the derivation section 52. passed on. That is, step S200 corresponds to the second step. When the acquisition of the motor current value Im is completed, in the subsequent step S210, the drive circuit 55 is instructed to switch the drive frequency Fm from the second frequency FH to the first frequency FL. Thereafter, after the control period T0 has elapsed, the process returns to step S100. Note that in step S200, the motor current value Im is acquired when a predetermined time has elapsed since the instruction to switch the driving frequency Fm in step S190. Therefore, when obtaining the motor current value Im, the drive frequency Fm is maintained at the second frequency FH for a certain period of time.
なお、本実施形態では、上記ステップＳ１９０が、第１周波数ＦＬから同第１周波数ＦＬとは異なる第２周波数ＦＨに駆動周波数Ｆｍを切り替える第１ステップに相当する。また、上記ステップＳ２００が、駆動周波数Ｆｍを第２周波数ＦＨに維持した状態で電気状態量を取得する第２ステップに相当する。さらに、上記ステップＳ２１０が、電気状態量の取得後に第２周波数ＦＨから第１周波数ＦＬに駆動周波数Ｆｍを切り替える第３ステップに相当する。 In this embodiment, step S190 corresponds to the first step of switching the driving frequency Fm from the first frequency FL to the second frequency FH different from the first frequency FL. Further, step S200 above corresponds to a second step of acquiring the electrical state quantity while maintaining the drive frequency Fm at the second frequency FH. Further, step S210 above corresponds to a third step of switching the drive frequency Fm from the second frequency FH to the first frequency FL after acquiring the electrical state quantity.
一方、応答期間フラグＦＬＧがセットされており（Ｓ１２０：ＮＯ）、ステップＳ１６０に処理が進められた場合には、そのステップＳ１６０において、第１カウンタＣ１の値を「０」にリセットするとともに第２カウンタＣ２の値に「１」を加算するカウンタ操作が行われる。そして続くステップＳ１７０において、第２カウンタＣ２の値が既定の応答完了判定値τ２以上であるか否かが判定される。このときの第２カウンタＣ２の値が応答完了判定値τ２未満である場合（ＮＯ）には、上記制御周期Ｔ０が経過した後、ステップＳ１００に処理が戻される。これに対して、第２カウンタＣ２の値が応答完了判定値τ２以上である場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１８０において応答期間フラグＦＬＧがクリアされた後、ステップＳ１９０に処理が進められる。そして、ステップＳ１９０～ステップＳ２１０において、上述の態様で、駆動周波数Ｆｍの切替え、及びモータ電流値Ｉｍの取得が行われる。 On the other hand, if the response period flag FLG is set (S120: NO) and the process proceeds to step S160, in step S160, the value of the first counter C1 is reset to "0" and the value of the second counter C1 is reset to "0". A counter operation is performed to add "1" to the value of counter C2. Then, in the subsequent step S170, it is determined whether the value of the second counter C2 is greater than or equal to a predetermined response completion determination value τ2. If the value of the second counter C2 at this time is less than the response completion determination value τ2 (NO), the process returns to step S100 after the control period T0 has elapsed. On the other hand, if the value of the second counter C2 is equal to or greater than the response completion determination value τ2 (YES), the response period flag FLG is cleared in step S180, and then the process proceeds to step S190. Then, in steps S190 to S210, the driving frequency Fm is switched and the motor current value Im is obtained in the manner described above.
なお、応答完了判定値τ２には、モータ回転数Ｎｍの応答遅れ期間の相対最大値を上記制御周期Ｔ０で割った商が値として設定されている。すなわち、ステップＳ１７０では、指示回転数Ｎｔの変更後のモータ回転数Ｎｍの応答遅れ期間が終了した状態にあるか否かが判定されている。 Note that the response completion determination value τ2 is set as the quotient of the relative maximum value of the response delay period of the motor rotation speed Nm divided by the control period T0. That is, in step S170, it is determined whether the response delay period for the motor rotation speed Nm after changing the command rotation speed Nt has ended.
続いて、本実施形態の作用及び効果を説明する。
図５に、直流モータ３３の駆動開始から同駆動の終了までの期間における本実施形態の制御態様の一例を示す。なお、図５（ａ）は指示回転数Ｎｔ、実際のモータ回転数Ｎｍ、及び導出部５２によるモータ回転数Ｎｍの導出値であるモータ回転数モニタ値Ｎｍ＊の推移を、図５（ｂ）は応答期間フラグＦＬＧの状態の推移を、図５（ｃ）は第１カウンタＣ１の値の推移を、それぞれ示している。また、図５（ｄ）は第２カウンタＣ２の値の推移を、図５（ｅ）は直流モータ３３の駆動周波数Ｆｍの推移を、図５（ｆ）は電流モニタ値の推移を、それぞれ示している。
Next, the functions and effects of this embodiment will be explained.
FIG. 5 shows an example of the control mode of this embodiment during the period from the start of driving the DC motor 33 to the end of the driving. Note that FIG. 5(a) shows the changes in the instructed rotational speed Nt, the actual motor rotational speed Nm, and the motor rotational speed monitor value Nm*, which is the derived value of the motor rotational speed Nm by the derivation unit 52, and FIG. 5(b) 5(c) shows the transition of the state of the response period flag FLG, and FIG. 5(c) shows the transition of the value of the first counter C1. Further, FIG. 5(d) shows the change in the value of the second counter C2, FIG. 5(e) shows the change in the drive frequency Fm of the DC motor 33, and FIG. 5(f) shows the change in the current monitor value. ing.
同図の時刻ｔ０には、駆動周波数Ｆｍを第１周波数ＦＬとした状態で、直流モータ３３の駆動が開始される。時刻ｔ０の直流モータ３３の駆動開始に際しては、指示回転数Ｎｔの値が「０」から正の値に変更され、これにより応答期間フラグＦＬＧがセットされる。そして、時刻ｔ０からは、第２カウンタＣ２のカウントアップが開始される。なお、このときには、第１カウンタＣ１のカウントアップは開始されず、その値は「０」に保持される。 At time t0 in the figure, driving of the DC motor 33 is started with the drive frequency Fm set to the first frequency FL. When the DC motor 33 starts driving at time t0, the value of the command rotation speed Nt is changed from "0" to a positive value, thereby setting the response period flag FLG. Then, from time t0, the second counter C2 starts counting up. Note that at this time, the first counter C1 does not start counting up, and its value is held at "0".
その後の時刻ｔ１に、第２カウンタＣ２の値が応答完了判定値τ２に達すると、すなわちモータ回転数Ｎｍの応答遅れ期間が経過すると、直流モータ３３の駆動周波数Ｆｍが第１周波数ＦＬから第２周波数ＦＨに切り替えられる。この時刻ｔ１には、応答期間フラグＦＬＧがクリアされ、第２カウンタＣ２の値が「０」にリセットされる。また、この時刻ｔ１には、第２カウンタＣ２のカウントアップが一旦停止される。そして、駆動周波数Ｆｍを第２周波数ＦＨに維持した状態で取得部５１によるモータ電流値Ｉｍの取得が行われる。 At subsequent time t1, when the value of the second counter C2 reaches the response completion determination value τ2, that is, when the response delay period of the motor rotation speed Nm has elapsed, the drive frequency Fm of the DC motor 33 changes from the first frequency FL to the second frequency. The frequency can be switched to FH. At this time t1, the response period flag FLG is cleared and the value of the second counter C2 is reset to "0". Further, at this time t1, counting up of the second counter C2 is temporarily stopped. Then, the acquisition unit 51 acquires the motor current value Im while maintaining the drive frequency Fm at the second frequency FH.
時刻ｔ２にモータ電流値Ｉｍの取得が完了すると、その取得したモータ電流値Ｉｍの値が導出部５２に受け渡されて、モータ回転数Ｎｍの導出に用いられる電流モニタ値の値が更新される。一方、モータ電流値Ｉｍの取得が完了した時刻ｔ２には、直流モータ３３の駆動周波数Ｆｍが第２周波数ＦＨから再び第１周波数ＦＬに切り替えられる。 When the acquisition of the motor current value Im is completed at time t2, the value of the acquired motor current value Im is passed to the derivation unit 52, and the value of the current monitor value used for deriving the motor rotation speed Nm is updated. . On the other hand, at time t2 when the acquisition of the motor current value Im is completed, the drive frequency Fm of the DC motor 33 is switched from the second frequency FH to the first frequency FL again.
また、時刻ｔ２には、第１カウンタＣ１のカウントアップが開始される。そして、その後の時刻ｔ３に第１カウンタＣ１の値が検知周期判定値τ１に達すると、直流モータ３３の駆動周波数Ｆｍが第１周波数ＦＬから第２周波数ＦＨに切り替えられ、駆動周波数Ｆｍを第２周波数ＦＨに維持した状態でモータ電流値Ｉｍが取得される。そして、モータ電流値Ｉｍの取得が完了した時刻ｔ４に、直流モータ３３の駆動周波数Ｆｍが第２周波数ＦＨから第１周波数ＦＬに再び切り替えられる。なお、第１カウンタＣ１の値は、時刻ｔ３の時点で「０」にリセットされており、そのカウントアップは時刻ｔ４に再開されている。 Further, at time t2, the first counter C1 starts counting up. Then, when the value of the first counter C1 reaches the detection cycle determination value τ1 at subsequent time t3, the drive frequency Fm of the DC motor 33 is switched from the first frequency FL to the second frequency FH, and the drive frequency Fm is switched to the second frequency FH. The motor current value Im is obtained while maintaining the frequency FH. Then, at time t4 when the acquisition of the motor current value Im is completed, the drive frequency Fm of the DC motor 33 is switched again from the second frequency FH to the first frequency FL. Note that the value of the first counter C1 is reset to "0" at time t3, and counting up is restarted at time t4.
なお、時刻ｔ７及び時刻ｔ１４にも、指示回転数Ｎｔが変更されている。これらのときにも同様にして、モータ回転数Ｎｍの応答遅れ期間が経過した後の時刻ｔ８、ｔ１５に直流モータ３３の駆動周波数Ｆｍが第１周波数ＦＬから第２周波数ＦＨに切り替えられる。そして、駆動周波数Ｆｍを第２周波数ＦＨに維持した状態でモータ電流値Ｉｍが取得され、その取得が完了した時刻ｔ９、ｔ１６に第２周波数ＦＨから第１周波数ＦＬに再び駆動周波数Ｆｍが切り替えられる。 Note that the designated rotation speed Nt is also changed at time t7 and time t14. Similarly at these times, the drive frequency Fm of the DC motor 33 is switched from the first frequency FL to the second frequency FH at times t8 and t15 after the response delay period of the motor rotation speed Nm has elapsed. Then, the motor current value Im is acquired while the drive frequency Fm is maintained at the second frequency FH, and the drive frequency Fm is switched again from the second frequency FH to the first frequency FL at times t9 and t16 when the acquisition is completed. .
また、指示回転数Ｎｔの変更がない期間には、第１カウンタＣ１の値が検知周期判定値τ１に達する毎に、直流モータ３３の駆動周波数Ｆｍが第１周波数ＦＬから第２周波数ＦＨに切り替えられる。そして、駆動周波数Ｆｍを第２周波数ＦＨに維持した状態でモータ電流値Ｉｍが取得した後に第２周波数ＦＨから第１周波数ＦＬに再び駆動周波数Ｆｍが切り替えられる。図５の例では、こうした指示回転数Ｎｔの変更がない期間における駆動周波数Ｆｍを第２周波数ＦＨに切り替えてのモータ電流値Ｉｍの取得が、上述の時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間の他、時刻ｔ５から時刻ｔ６までの期間、時刻ｔ１０から時刻ｔ１１までの期間、時刻ｔ１２から時刻ｔ１３までの期間、及び時刻ｔ１７から時刻ｔ１８までの期間に、それぞれ行われている。なお、図５の例では、時刻ｔ１９に、指示回転数Ｎｔが「０」とされて、直流モータ３３の駆動が終了されている。 In addition, during a period in which there is no change in the designated rotation speed Nt, the drive frequency Fm of the DC motor 33 is switched from the first frequency FL to the second frequency FH every time the value of the first counter C1 reaches the detection cycle determination value τ1. It will be done. Then, after the motor current value Im is obtained while the drive frequency Fm is maintained at the second frequency FH, the drive frequency Fm is switched again from the second frequency FH to the first frequency FL. In the example of FIG. 5, acquisition of the motor current value Im by switching the drive frequency Fm to the second frequency FH during the period in which the instructed rotation speed Nt is not changed is performed in addition to the period from time t3 to time t4 described above. This is performed during the period from time t5 to time t6, from time t10 to time t11, from time t12 to time t13, and from time t17 to time t18. In the example of FIG. 5, the commanded rotation speed Nt is set to "0" at time t19, and the driving of the DC motor 33 is ended.
以上のように、本実施形態の直流モータ制御装置における取得部５１は、指示回転数Ｎｔが変更されたときにはモータ回転数Ｎｍの応答遅れ期間の経過後に、指示回転数Ｎｔが変更されていない期間には一定の周期毎に、下記の第１～第３ステップを通じて、モータ回転数Ｎｍの導出に用いられるモータ電流値Ｉｍを取得している。すなわち、まず、第１ステップでは、第１周波数ＦＬから同第１周波数ＦＬとは異なる第２周波数ＦＨに駆動周波数Ｆｍを切り替える。次の第２ステップでは、駆動周波数Ｆｍを第２周波数ＦＨに維持した状態でモータ電流値Ｉｍを取得する。そして、第３ステップでは、モータ電流値Ｉｍの取得後に第２周波数ＦＨから第１周波数ＦＬに再び駆動周波数Ｆｍを切り替える。 As described above, when the commanded rotational speed Nt is changed, the acquisition unit 51 in the DC motor control device of the present embodiment is configured to perform a period during which the commanded rotational speed Nt is not changed after the response delay period of the motor rotational speed Nm has elapsed. At regular intervals, a motor current value Im used for deriving the motor rotation speed Nm is obtained through the first to third steps described below. That is, first, in the first step, the drive frequency Fm is switched from the first frequency FL to the second frequency FH different from the first frequency FL. In the next second step, the motor current value Im is obtained while the drive frequency Fm is maintained at the second frequency FH. Then, in the third step, after acquiring the motor current value Im, the drive frequency Fm is switched again from the second frequency FH to the first frequency FL.
図６に、駆動周波数Ｆｍが第１周波数ＦＬに設定されているときの直流モータ３３の駆動信号及びモータ電流値Ｉｍの波形の一例を示す。同図に示すように、このときのモータ電流値Ｉｍは、駆動信号のパルスのオン、オフの切替えに応じて、大きく変動してしまう。そのため、このときの電流計５７のモータ電流値Ｉｍの結果からは、十分な精度でモータ回転数Ｎｍを検知できない虞がある。 FIG. 6 shows an example of waveforms of the drive signal and motor current value Im of the DC motor 33 when the drive frequency Fm is set to the first frequency FL. As shown in the figure, the motor current value Im at this time varies greatly depending on whether the pulse of the drive signal is switched on or off. Therefore, there is a possibility that the motor rotation speed Nm cannot be detected with sufficient accuracy from the result of the motor current value Im of the ammeter 57 at this time.
図７には、デューティ比ＤＵＴＹが図６の場合と同じ値に設定され、かつ駆動周波数Ｆｍが第２周波数ＦＨに設定されているときの直流モータ３３の駆動信号及びモータ電流値Ｉｍの波形の一例を示す。上述のように、第２周波数ＦＨには、第１周波数ＦＬよりも高い周波数が設定されている。同図に示すように、このときには駆動信号のパルスのオン、オフの切替えに応じたモータ電流値Ｉｍの変動は、図６の場合よりも小さくなっている。そのため、このときの電流計５７のモータ電流値Ｉｍの結果からは、十分な精度でモータ回転数Ｎｍを検知できる。 FIG. 7 shows the waveforms of the drive signal and motor current value Im of the DC motor 33 when the duty ratio DUTY is set to the same value as in FIG. 6 and the drive frequency Fm is set to the second frequency FH. An example is shown. As described above, the second frequency FH is set to a higher frequency than the first frequency FL. As shown in the figure, at this time, the variation in the motor current value Im in response to switching between on and off of the pulse of the drive signal is smaller than in the case of FIG. Therefore, from the result of the motor current value Im of the ammeter 57 at this time, the motor rotation speed Nm can be detected with sufficient accuracy.
一方、駆動周波数Ｆｍが高いときには、駆動周波数Ｆｍが低いときよりも、直流モータ３３の発熱量が多くなる。よって、駆動周波数Ｆｍを第２周波数ＦＨとした状態で直流モータ３３の駆動を続けると、直流モータ３３の温度が上昇してしまう虞がある。このように、直流モータ３３の駆動周波数Ｆｍとして第２周波数ＦＨを設定した場合には、第１周波数ＦＬを設定した場合に比べ、モータ回転数Ｎｍの検知精度を向上できるが、直流モータ３３の温度が上昇し易くなる。 On the other hand, when the drive frequency Fm is high, the amount of heat generated by the DC motor 33 is greater than when the drive frequency Fm is low. Therefore, if the DC motor 33 continues to be driven with the drive frequency Fm set to the second frequency FH, there is a risk that the temperature of the DC motor 33 will rise. In this way, when the second frequency FH is set as the drive frequency Fm of the DC motor 33, the detection accuracy of the motor rotation speed Nm can be improved compared to the case where the first frequency FL is set. Temperature rises easily.
これに対して、本実施形態では、直流モータ３３の駆動周波数Ｆｍを第１周波数ＦＬから第２周波数ＦＨに切り替えた上でモータ電流値Ｉｍを取得するとともに、その取得後に駆動周波数Ｆｍを第１周波数ＦＬに戻している。すなわち、モータ電流値Ｉｍの取得を行う期間にはモータ回転数Ｎｍの検知精度を確保し易い第２周波数ＦＨで直流モータ３３を駆動する一方で、それ以外の期間には直流モータ３３の温度上昇を抑え易い第１周波数ＦＬで直流モータ３３を駆動している。そのため、モータ回転数Ｎｍの検知精度を確保しつつ、直流モータ３３の温度上昇を抑えられる。 In contrast, in the present embodiment, the motor current value Im is acquired after switching the drive frequency Fm of the DC motor 33 from the first frequency FL to the second frequency FH, and after the acquisition, the drive frequency Fm is changed to the first frequency FH. The frequency is returned to FL. That is, during the period when the motor current value Im is acquired, the DC motor 33 is driven at the second frequency FH, which makes it easy to ensure the detection accuracy of the motor rotation speed Nm, while during other periods, the temperature of the DC motor 33 is increased. The DC motor 33 is driven at the first frequency FL, which is easy to suppress. Therefore, the temperature rise of the DC motor 33 can be suppressed while ensuring the detection accuracy of the motor rotation speed Nm.
本実施形態の直流モータ制御装置によれば、さらに効果を奏することができる。
（１）取得部５１は、駆動周波数Ｆｍを第２周波数ＦＨに切り替えてのモータ電流値Ｉｍの取得を既定の周期毎に繰り返し実行している。そのため、モータ回転数Ｎｍを一定の周期毎に検知できる。
According to the DC motor control device of this embodiment, further effects can be achieved.
(1) The acquisition unit 51 repeatedly acquires the motor current value Im by switching the drive frequency Fm to the second frequency FH at predetermined intervals. Therefore, the motor rotation speed Nm can be detected at regular intervals.
（２）さらに取得部５１は、指示回転数Ｎｔが切り替えられた際にも、駆動周波数Ｆｍを第２周波数ＦＨに切り替えてのモータ電流値Ｉｍの取得を実施している。そのため、指示回転数Ｎｔの切替えに応じたモータ回転数Ｎｍの変化を速やかに検知できる。 (2) Further, the acquisition unit 51 acquires the motor current value Im by switching the drive frequency Fm to the second frequency FH even when the command rotation speed Nt is changed. Therefore, it is possible to quickly detect a change in the motor rotation speed Nm in response to switching of the command rotation speed Nt.
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。 Note that the above embodiment can be modified and implemented as follows. The above embodiment and the following modification examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
・上記実施形態では、第１周波数ＦＬよりも高い周波数を第２周波数ＦＨとして設定していたが、第１周波数ＦＬよりも低い周波数を第２周波数ＦＨとして設定しても良い。図８には、そうした場合の駆動信号、及びモータ電流値Ｉｍの波形の一例が示されている。このときには、駆動信号のオン期間が長くなり、そのオン期間中のある程度の間、モータ電流値Ｉｍが一定に維持されるため、電流計５７からモータ電流値Ｉｍのピーク値を取得することが可能となる。こうしたモータ電流値Ｉｍのピーク値とデューティ比ＤＵＴＹとからは、同モータ電流値Ｉｍの実効値を求められる。そして、その求めたモータ電流値Ｉｍの実効値を用いてモータ回転数Ｎｍを精度良く検知することが可能となる。 - In the above embodiment, a frequency higher than the first frequency FL was set as the second frequency FH, but a frequency lower than the first frequency FL may be set as the second frequency FH. FIG. 8 shows an example of the drive signal and the waveform of the motor current value Im in such a case. At this time, the on period of the drive signal becomes longer and the motor current value Im is maintained constant for a certain period during the on period, so it is possible to obtain the peak value of the motor current value Im from the ammeter 57. becomes. From the peak value of the motor current value Im and the duty ratio DUTY, the effective value of the motor current value Im can be determined. Then, it becomes possible to accurately detect the motor rotation speed Nm using the obtained effective value of the motor current value Im.
・上記実施形態では、直流モータ３３に印加する電圧をパルス幅変調により調整することで、同直流モータ３３の駆動制御を行っていた。これに対して、直流モータ３３に流す電流をパルス幅変調により調整することでも、同直流モータ３３の駆動制御を行うことが可能である。こうした場合には下記の態様でモータ回転数Ｎｍの検知を行うことが可能である。まず取得部５１は、電流計５７からのモータ電流値Ｉｍの取得に代えて、電圧計５６からのモータ電圧値Ｅｍを電気状態量として取得する。また、導出部５２は、デューティ比ＤＵＴＹからモータ電流値Ｉｍの実効値を算出するとともに、そのモータ電流値Ｉｍの実効値と取得部５１が取得したモータ電圧値Ｅｍとに基づき、モータ回転数Ｎｍを導出する。この場合にも、取得部５１が、直流モータ３３の駆動周波数Ｆｍを第１周波数ＦＬから第２周波数ＦＨに切り替えた状態でモータ電圧値Ｅｍを取得し、その取得後に駆動周波数Ｆｍを第１周波数ＦＬに戻すようにすれば、上記実施形態と同様の効果を奏することが可能である。 - In the above embodiment, the drive of the DC motor 33 is controlled by adjusting the voltage applied to the DC motor 33 by pulse width modulation. On the other hand, it is also possible to control the drive of the DC motor 33 by adjusting the current flowing through the DC motor 33 by pulse width modulation. In such a case, it is possible to detect the motor rotation speed Nm in the following manner. First, instead of acquiring the motor current value Im from the ammeter 57, the acquisition unit 51 acquires the motor voltage value Em from the voltmeter 56 as an electrical state quantity. Further, the derivation unit 52 calculates the effective value of the motor current value Im from the duty ratio DUTY, and based on the effective value of the motor current value Im and the motor voltage value Em acquired by the acquisition unit 51, the motor rotation speed Nm Derive. In this case as well, the acquisition unit 51 acquires the motor voltage value Em while switching the drive frequency Fm of the DC motor 33 from the first frequency FL to the second frequency FH, and after acquiring the motor voltage value Em, changes the drive frequency Fm to the first frequency By returning to FL, it is possible to achieve the same effects as in the above embodiment.
・上記実施形態における取得部５１は、直流モータ３３の駆動周波数を第１周波数ＦＬから第２周波数ＦＨに切り替えた状態で電気状態量を取得した後、同駆動周波数を第２周波数ＦＨから再び第１周波数ＦＬに戻すようにしていた。電気状態量の取得を行っていないときの駆動周波数を、直流モータ３３の温度等の同直流モータ３３の運転状況に応じて可変制御を行う場合がある。こうした場合には、電気状態量の取得中に直流モータ３３の運転状況が変化して、電気状態量の取得後の駆動周波数が取得前とは異なる値となることがある。こうした場合の取得部５１は、直流モータ３３の駆動周波数を第１周波数から第２周波数に切り替えた状態で電気状態量を取得した後、第１周波数及び第２周波数のいずれとも異なる第３周波数に駆動周波数を切り替えることになる。 - The acquisition unit 51 in the above embodiment acquires the electrical state quantity while switching the drive frequency of the DC motor 33 from the first frequency FL to the second frequency FH, and then switches the same drive frequency from the second frequency FH to the second frequency FH. I tried to return it to 1 frequency FL. The drive frequency when the electrical state quantity is not being acquired may be variably controlled depending on the operating status of the DC motor 33, such as the temperature of the DC motor 33. In such a case, the operating condition of the DC motor 33 may change during the acquisition of the electrical state quantity, and the drive frequency after acquiring the electrical state quantity may become a different value from before the acquisition. In such a case, the acquisition unit 51 acquires the electrical state quantity while switching the drive frequency of the DC motor 33 from the first frequency to the second frequency, and then changes the drive frequency to a third frequency different from both the first frequency and the second frequency. This will change the drive frequency.
・取得部５１が、電圧計５６からモータ電圧値Ｅｍを、電流計５７からモータ電流値Ｉｍを、それぞれ電気状態量として取得するとともに、それら取得したモータ電圧値Ｅｍ及びモータ電流値Ｉｍの双方の値に基づいて導出部５２がモータ回転数Ｎｍを導出するようにしても良い。 - The acquisition unit 51 acquires the motor voltage value Em from the voltmeter 56 and the motor current value Im from the ammeter 57 as electrical state quantities, and also acquires both the acquired motor voltage value Em and motor current value Im. The derivation unit 52 may derive the motor rotation speed Nm based on the value.
・取得部５１が、駆動周波数Ｆｍを第２周波数ＦＨとした状態でモータ電流値Ｉｍやモータ電圧値Ｅｍを複数回取得するとともに、導出部５２がそれらの平均値を用いてモータ回転数Ｎｍを導出するようにしても良い。 - The acquisition unit 51 acquires the motor current value Im and the motor voltage value Em multiple times with the drive frequency Fm set to the second frequency FH, and the derivation unit 52 uses the average value thereof to determine the motor rotation speed Nm. It may also be derived.
（第２実施形態）
次に、直流モータ制御装置の第２実施形態を、図９を併せ参照して説明する。なお本実施の形態にあって、上記実施の形態と共通する構成については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the DC motor control device will be described with reference to FIG. 9. Note that in this embodiment, the same components as those in the above embodiment are given the same reference numerals, and detailed explanation thereof will be omitted.
第１実施形態では、モータ電流値Ｉｍの取得に際して、一定の時間の間、駆動周波数Ｆｍを第２周波数ＦＨに維持していた。また、指示回転数Ｎｔの切替えがなされていない期間は、駆動周波数Ｆｍを第２周波数ＦＨに切り替えてのモータ電流値Ｉｍの取得を一定の周期毎に行うようにしていた。なお、以下の説明では、このときの取得部５１によるモータ電流値Ｉｍの取得の周期をサンプリング周期ＤＰと記載する。また、駆動周波数Ｆｍを第２周波数ＦＨに維持する期間をサンプリング期間ＳＴと記載する。 In the first embodiment, when obtaining the motor current value Im, the driving frequency Fm is maintained at the second frequency FH for a certain period of time. Furthermore, during a period when the designated rotational speed Nt is not changed, the drive frequency Fm is switched to the second frequency FH and the motor current value Im is obtained at regular intervals. In the following description, the period of acquisition of the motor current value Im by the acquisition unit 51 at this time will be referred to as a sampling period DP. Further, a period during which the drive frequency Fm is maintained at the second frequency FH is referred to as a sampling period ST.
上述のように、第１周波数ＦＬから第２周波数ＦＨに駆動周波数Ｆｍを切り替えることでモータ電流値Ｉｍの変動が小さくなり、モータ回転数Ｎｍの検知精度が向上する。ただし、モータ電流値Ｉｍの変動は、第２周波数ＦＨへの駆動周波数Ｆｍの切替えとともに瞬時には縮小しないため、モータ回転数Ｎｍの検知精度を高めるには、サンプリング期間ＳＴをある程度よりも長い時間とすることが望ましい。また、モータ回転数Ｎｍの検知頻度を高めるため、サンプリング周期ＤＰは短くすることが望ましい。ただし、駆動周波数Ｆｍとして高い周波数が設定されているときには、低い周波数が設定されているときよりも直流モータ３３の発熱が多くなる。そのため、サンプリング期間ＳＴを長くしたり、サンプリング周期ＤＰを短くしたりすると、直流モータ３３の温度が上昇し易くなる。 As described above, by switching the drive frequency Fm from the first frequency FL to the second frequency FH, fluctuations in the motor current value Im are reduced, and the detection accuracy of the motor rotation speed Nm is improved. However, since the fluctuation of the motor current value Im does not instantly reduce with the switching of the drive frequency Fm to the second frequency FH, in order to improve the detection accuracy of the motor rotation speed Nm, the sampling period ST must be set to a certain length. It is desirable to do so. Further, in order to increase the frequency of detection of the motor rotation speed Nm, it is desirable to shorten the sampling period DP. However, when a high frequency is set as the drive frequency Fm, the DC motor 33 generates more heat than when a low frequency is set. Therefore, when the sampling period ST is lengthened or the sampling period DP is shortened, the temperature of the DC motor 33 tends to rise.
そこで、本実施形態では、温度センサ３６による直流モータ３３のブラシ温度の検出値に応じて、サンプリング期間ＳＴ、及びサンプリング周期ＤＰを可変設定するようにしている。具体的には、直流モータ３３のブラシ温度の検出値が既定の高温判定値以上の場合には、同検出値が高温判定値未満の場合よりも短い時間をサンプリング期間ＳＴとして設定している。また、ブラシ温度の検出値が高温判定値以上の場合には、同検出値が高温判定値未満の場合よりも長い周期をサンプリング周期ＤＰとして設定している。ちなみに、サンプリング周期ＤＰは、検知周期判定値τ１の値を変えることで変更できる。 Therefore, in this embodiment, the sampling period ST and the sampling period DP are variably set according to the detected value of the brush temperature of the DC motor 33 by the temperature sensor 36. Specifically, when the detected value of the brush temperature of the DC motor 33 is equal to or higher than a predetermined high temperature determination value, a shorter time is set as the sampling period ST than when the detected value is less than the high temperature determination value. Further, when the detected value of the brush temperature is equal to or higher than the high temperature determination value, a longer period is set as the sampling period DP than when the detected value is less than the high temperature determination value. Incidentally, the sampling period DP can be changed by changing the value of the detection period determination value τ1.
なお、図９（ａ）には、直流モータ３３のブラシ温度が高温判定値未満のときの、指示回転数Ｎｔが一定となっている期間の駆動周波数Ｆｍの推移が示されている。また、図９（ｂ）には、直流モータ３３のブラシ温度が高温判定値以上のときの、指示回転数Ｎｔが一定となっている期間の駆動周波数Ｆｍの推移が示されている。 Note that FIG. 9(a) shows the transition of the drive frequency Fm during a period when the designated rotation speed Nt is constant when the brush temperature of the DC motor 33 is less than the high temperature determination value. Further, FIG. 9(b) shows a change in the driving frequency Fm during a period in which the designated rotational speed Nt is constant when the brush temperature of the DC motor 33 is equal to or higher than the high temperature determination value.
ここで、駆動周波数Ｆｍを第１周波数ＦＬとした状態で直流モータ３３を駆動している期間を低周波数駆動期間とし、駆動周波数Ｆｍを第２周波数ＦＨとした状態で直流モータ３３を駆動している期間を高周波数駆動期間とする。図９（ａ）及び図９（ｂ）の比較から明らかなように、直流モータ３３のブラシ温度が高温判定値以上の場合には、同ブラシ温度が高温判定値未満の場合よりも、低周波数駆動期間に対する高周波数駆動期間の比率が小さくなる。そしてその結果、直流モータ３３の温度上昇が抑えられる。そのため、本実施形態では、直流モータ３３の温度が低いうちは、モータ回転数Ｎｍの検知精度や検知頻度を高めつつも、直流モータ３３の温度がある限度を超えて上昇し難くすることが可能となる。 Here, a period in which the DC motor 33 is driven with the drive frequency Fm set to the first frequency FL is defined as a low frequency drive period, and a period in which the DC motor 33 is driven while the drive frequency Fm is set to the second frequency FH. The period during which the signal is applied is defined as the high frequency drive period. As is clear from the comparison between FIGS. 9(a) and 9(b), when the brush temperature of the DC motor 33 is higher than the high temperature determination value, the lower frequency The ratio of the high frequency drive period to the drive period becomes smaller. As a result, the temperature rise of the DC motor 33 is suppressed. Therefore, in this embodiment, while the temperature of the DC motor 33 is low, it is possible to increase the detection accuracy and detection frequency of the motor rotation speed Nm while making it difficult for the temperature of the DC motor 33 to rise beyond a certain limit. becomes.
なお、サンプリング期間ＳＴ及びサンプリング周期ＤＰのうちのいずれか一方のみを直流モータ３３の温度に応じて可変とするようにしても良い。また、サンプリング期間ＳＴ及びサンプリング周期ＤＰを、直流モータ３３の温度に対して２段階以上の段階に分けて切り替えるようにしても良い。 Note that only one of the sampling period ST and the sampling period DP may be made variable according to the temperature of the DC motor 33. Further, the sampling period ST and the sampling period DP may be switched in two or more stages depending on the temperature of the DC motor 33.
（他の実施形態）
上記のような整流子付きの直流モータ３３では、その回転中の整流子間を流れる電流の変動が、いわゆる電流リップルが発生する。こうした電流リップルの周期はモータ回転数Ｎｍに反比例し、電流リップルの周波数はモータ回転数Ｎｍに比例する。そのため、電流計５７によるモータ電流値Ｉｍの検知結果からそうした電流リップルの周期や周波数を求めてモータ回転数Ｎｍを検知することも可能である。
(Other embodiments)
In the DC motor 33 with a commutator as described above, a so-called current ripple occurs due to fluctuations in the current flowing between the commutators during rotation. The period of such current ripple is inversely proportional to the motor rotation speed Nm, and the frequency of the current ripple is proportional to the motor rotation speed Nm. Therefore, it is also possible to detect the motor rotation speed Nm by determining the period and frequency of the current ripple from the detection result of the motor current value Im by the ammeter 57.
図１０には、第２周波数ＦＨを駆動周波数Ｆｍとして設定した状態で直流モータ３３を駆動しているときの駆動信号及びモータ電流値Ｉｍの波形を示す。このときのモータ電流値Ｉｍは、電流リップルが明確に表れた状態となっている。 FIG. 10 shows the waveforms of the drive signal and motor current value Im when the DC motor 33 is being driven with the second frequency FH set as the drive frequency Fm. The motor current value Im at this time is in a state where current ripple clearly appears.
一方、図１１には、第２周波数ＦＨよりも低い第１周波数ＦＬを駆動周波数Ｆｍとして設定した状態で直流モータ３３を駆動しているときの駆動信号及びモータ電流値Ｉｍの波形を示す。このときには、駆動信号のパルスのオン、オフ切替えに応じてモータ電流値Ｉｍが大きく変動しており、電流リップルの周期や周波数を確認し難い状態となっている。 On the other hand, FIG. 11 shows the waveforms of the drive signal and motor current value Im when the DC motor 33 is being driven with the first frequency FL lower than the second frequency FH set as the drive frequency Fm. At this time, the motor current value Im fluctuates greatly in accordance with the on/off switching of the pulse of the drive signal, making it difficult to confirm the period and frequency of the current ripple.
このようにパルス幅変調制御により直流モータ３３を駆動する場合には、駆動周波数Ｆｍにより電流リップルの周期や周波数の確認が困難となることがある。よって、電流リップルの周期や周波数を確認するためのモータ電流値Ｉｍの取得に際して、上記実施形態と同様の態様の駆動周波数Ｆｍの切替えを行えば、モータ回転数Ｎｍの検知精度の確保が可能である。 When the DC motor 33 is driven by pulse width modulation control in this manner, it may be difficult to confirm the period and frequency of the current ripple due to the drive frequency Fm. Therefore, when acquiring the motor current value Im for checking the period and frequency of the current ripple, by switching the driving frequency Fm in the same manner as in the above embodiment, it is possible to ensure the detection accuracy of the motor rotation speed Nm. be.
さらに、上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記各実施形態及びその変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。 Furthermore, each of the above embodiments can be modified and implemented as follows. The above embodiments and their modifications can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
・上記実施形態では、直流モータ３３の温度上昇を抑制可能な周波数を第１周波数ＦＬとして設定していたが、それ以外の要求に応じて第１周波数ＦＬを設定するようにしても良い。いずれにせよ、その要求を満たす駆動周波数Ｆｍがモータ回転数Ｎｍの検知精度が低下する周波数となることがある。そうした場合にも、モータ回転数Ｎｍの検知精度が低下しない第２周波数ＦＨに駆動周波数Ｆｍを切り替えた上で、モータ回転数Ｎｍの検知のためのモータ電流値Ｉｍやモータ電圧値Ｅｍの取得を行い、その後に駆動周波数Ｆｍを第１周波数ＦＬに戻すようにすれば、モータ回転数Ｎｍの検知精度の確保が可能である。 - In the above embodiment, the first frequency FL is set as the frequency that can suppress the temperature rise of the DC motor 33, but the first frequency FL may be set in accordance with other requirements. In any case, the drive frequency Fm that satisfies the requirement may become a frequency at which the accuracy of detecting the motor rotation speed Nm decreases. Even in such a case, after switching the drive frequency Fm to the second frequency FH that does not reduce the detection accuracy of the motor rotation speed Nm, it is necessary to obtain the motor current value Im and motor voltage value Em for detecting the motor rotation speed Nm. If the driving frequency Fm is then returned to the first frequency FL, the detection accuracy of the motor rotation speed Nm can be ensured.
・第１周波数ＦＬを、車両が走行中の路面の摩擦係数等に応じて可変設定するようにしても良い。また、そうした場合には、モータ回転数Ｎｍの検知精度が低下する周波数が第１周波数ＦＬとして設定されているときにのみ、上記実施形態における駆動周波数Ｆｍを第２周波数ＦＨに切り替えてのモータ電流値Ｉｍやモータ電圧値Ｅｍの取得を実施するようにしても良い。このときの取得部５１は、モータ回転数Ｎｍの検知精度が低下しない周波数が第１周波数ＦＬとして設定されている場合には、駆動周波数Ｆｍをその第１周波数ＦＬに維持したまま、モータ電流値Ｉｍやモータ電圧値Ｅｍの取得を実施することになる。 - The first frequency FL may be variably set according to the coefficient of friction of the road surface on which the vehicle is running. In such a case, only when the first frequency FL is set as the frequency at which the detection accuracy of the motor rotation speed Nm decreases, the motor current is changed by switching the driving frequency Fm in the above embodiment to the second frequency FH. The value Im or the motor voltage value Em may also be acquired. At this time, when the first frequency FL is set to a frequency at which the detection accuracy of the motor rotation speed Nm does not decrease, the acquisition unit 51 maintains the drive frequency Fm at the first frequency FL and obtains the motor current value. Im and motor voltage value Em will be acquired.
・上記実施形態における取得部５１は、指示回転数Ｎｔの切替えに応じてモータ電流値Ｉｍやモータ電圧値Ｅｍの取得を実施していたが、指示回転数Ｎｔの切替えに拘わらず、一定の周期毎に同取得を実施するようにしても良い。 - Although the acquisition unit 51 in the above embodiment acquires the motor current value Im and the motor voltage value Em in accordance with the switching of the commanded rotation speed Nt, the acquisition unit 51 acquires the motor current value Im and the motor voltage value Em in accordance with the switching of the commanded rotation speed Nt. The same acquisition may be performed every time.
・上記実施形態における取得部５１は、指示回転数Ｎｔの切替えがない場合には一定の周期毎にモータ電流値Ｉｍやモータ電圧値Ｅｍの取得を実施していたが、そうした取得を不定期に実施するようにしても良い。例えば、モータ回転数Ｎｍが変化すると、電圧計５６によるモータ電圧値Ｅｍの検出値や電流計５７によるモータ電流値Ｉｍの検出値にも変化が生じるため、そうした検出値の変化が確認されたときに、モータ電流値Ｉｍやモータ電圧値Ｅｍを取得することが考えられる。 - The acquisition unit 51 in the above embodiment acquires the motor current value Im and the motor voltage value Em at regular intervals when the commanded rotation speed Nt is not changed, but such acquisition may be performed irregularly. It may also be implemented. For example, when the motor rotation speed Nm changes, the detected value of the motor voltage value Em by the voltmeter 56 and the detected value of the motor current value Im by the ammeter 57 also change, so when such a change in the detected value is confirmed Another possibility is to obtain the motor current value Im and the motor voltage value Em.
・直流モータ３３として無整流子直流モータを採用しても良い。
・上記実施形態ではモータ回転数Ｎｍの検知結果を、直流モータ３３の駆動信号のデューティ比ＤＵＴＹの決定に用いていたが、例えば指示回転数Ｎｔの決定や制動機構４０の作動制御などの他の用途に用いるようにしても良い。
- A non-commutator DC motor may be used as the DC motor 33.
- In the above embodiment, the detection result of the motor rotation speed Nm is used to determine the duty ratio DUTY of the drive signal of the DC motor 33, but it can also be used for other purposes such as determining the command rotation speed Nt or controlling the operation of the braking mechanism 40. It may be used for other purposes.
・上記実施形態におけるモータ回転数Ｎｍの検知に係る制御技術は、車両の制動装置２０のプレーキ液を吐出するポンプ３２を駆動するもの以外の直流モータにも同様、あるいはそれに準じた態様で適用することができる。 - The control technology related to the detection of the motor rotation speed Nm in the above embodiment can be similarly applied to DC motors other than those that drive the pump 32 that discharges the brake fluid of the vehicle braking device 20, or in a manner similar thereto. be able to.
２０…制動装置、２１…車輪、２２…回転体、３０…液圧調整回路、３２…ポンプ、３３…直流モータ、３５…リザーブタンク、３６…温度センサ、４０…制動機構、４１…ホイールシリンダ、４２…摩擦材、５０…制御装置、５１…取得部、５２…導出部、５３…指示回転数決定部、５４…デューティ比決定部、５５…駆動回路、５６…電圧計、５７…電流計、５８…車載電源。 20... Braking device, 21... Wheel, 22... Rotating body, 30... Liquid pressure adjustment circuit, 32... Pump, 33... DC motor, 35... Reserve tank, 36... Temperature sensor, 40... Braking mechanism, 41... Wheel cylinder, 42... Friction material, 50... Control device, 51... Acquisition section, 52... Derivation section, 53... Instruction rotation speed determining section, 54... Duty ratio determining section, 55... Drive circuit, 56... Voltmeter, 57... Ammeter, 58...In-vehicle power supply.
Claims (4)
前記パルス幅変調制御における前記直流モータの駆動信号のスイッチング周波数を同直流モータの駆動周波数とし、前記直流モータの電圧値及び電流値のうちの少なくとも一方を同直流モータの電気状態量としたとき、
第１周波数から同第１周波数とは異なる第２周波数に前記駆動周波数を切り替えた状態で前記電気状態量を取得した後、前記第２周波数とは異なる周波数に前記駆動周波数を切り替える取得部と、
前記取得部が取得した前記電気状態量に基づいて前記直流モータの回転数を導出する導出部と、
を備えており、かつ前記第２周波数は、前記駆動周波数を前記第１周波数とした状態で前記電気状態量を取得する場合よりも同電気状態量の取得精度が高くなる駆動周波数であり、
前記取得部は、前記電気状態量の取得を既定の周期毎に繰り返すものであって、
前記第２周波数は前記第１周波数よりも高い周波数とされており、かつ前記取得部は、前記直流モータの温度が高いときには、同温度が低いときよりも前記既定の周期を長くする直流モータ制御装置。 In a DC motor control device that drives a DC motor using pulse width modulation control,
When the switching frequency of the drive signal of the DC motor in the pulse width modulation control is the drive frequency of the DC motor, and at least one of the voltage value and current value of the DC motor is the electrical state quantity of the DC motor,
an acquisition unit that acquires the electrical state amount while switching the drive frequency from a first frequency to a second frequency different from the first frequency, and then switches the drive frequency to a frequency different from the second frequency;
a derivation unit that derives the rotation speed of the DC motor based on the electrical state quantity acquired by the acquisition unit;
, and the second frequency is a driving frequency at which the acquisition accuracy of the electrical state quantity is higher than when the electrical state quantity is obtained with the driving frequency set to the first frequency ,
The acquisition unit repeats acquisition of the electrical state quantity every predetermined period,
The second frequency is higher than the first frequency, and the acquisition unit controls the DC motor to make the predetermined period longer when the temperature of the DC motor is high than when the temperature is low. Device.
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