モータ制御装置
【課題】本発明は、モータを滑らかにＰＷＭ駆動可能なモータ制御装置を提供する。
【解決手段】モータ制御装置１０は、モータ１２のオンオフ切り替えを行う半導体スイッチ素子１３と、電圧センサ１７によって検知された電源ライン１５の検知電圧Ｅが電圧閾値Ｅｔｈを超えるかどうかを判断し、検知電圧Ｅが電圧閾値Ｅｔｈを超えないと判断した場合にはモータ１２をＤＣ駆動させるＤＣ駆動信号を半導体スイッチ素子１３に出力すると共に、検知電圧Ｅが閾値電圧Ｅｔｈを超えると判断した場合には、モータ１２の負荷トルクＴに基づいて設定された第１周波数Ｆ１でモータをＰＷＭ駆動させる第１ＰＷＭ信号を生成し、第１ＰＷＭ信号を半導体スイッチ素子１３に出力するＣＰＵ１４と、を備える。
【解決手段】モータ制御装置１０は、モータ１２のオンオフ切り替えを行う半導体スイッチ素子１３と、電圧センサ１７によって検知された電源ライン１５の検知電圧Ｅが電圧閾値Ｅｔｈを超えるかどうかを判断し、検知電圧Ｅが電圧閾値Ｅｔｈを超えないと判断した場合にはモータ１２をＤＣ駆動させるＤＣ駆動信号を半導体スイッチ素子１３に出力すると共に、検知電圧Ｅが閾値電圧Ｅｔｈを超えると判断した場合には、モータ１２の負荷トルクＴに基づいて設定された第１周波数Ｆ１でモータをＰＷＭ駆動させる第１ＰＷＭ信号を生成し、第１ＰＷＭ信号を半導体スイッチ素子１３に出力するＣＰＵ１４と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載された負荷を制御する制御装置として特許文献１に記載のものが知られている。負荷としては、ランプ、モータ等、種々のものを用いることができるようになっている。この制御装置は、電源と負荷との間に配された半導体スイッチ素子と、負荷をＰＷＭ駆動するＰＷＭ信号を半導体スイッチ素子に出力する制御部と、を備える。また、電源と半導体スイッチ素子とを接続する電源ラインには、電源ラインの電圧を検知する電圧センサが配されている。制御部は、電圧センサによって検知された検出電圧に基づいてデューティー比を算出するようになっている。
【０００３】
制御部は、検出電圧が電源の定格電圧を下回っている場合には、デューティー比が１００％のＰＷＭ信号を半導体スイッチ素子に出力して、負荷をＤＣ駆動する。一方、制御部は、検出電圧が電源の定格電圧を上回っている場合には、電源ラインの電圧が低格電圧と等しいときに負荷に供給される電力と実質的に同等の電力が負荷に供給されるようなデューティー比のＰＷＭ信号を半導体スイッチ素子に出力して、負荷をＰＷＭ駆動する。
【０００４】
上記の構成により、電源ラインの電圧が定格電圧以上に高くなっている場合であっても、負荷に必要以上の電力が供給されることが抑制される。この結果、エネルギーが無駄に消費されることを抑制できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−６９６８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の制御装置をモータに適用する場合、以下のような問題が生じることが懸念される。図１１に示すように、モータをＰＷＭ駆動する際に、モータの負荷トルクが比較的に大きな場合には、ＰＷＭオフ時にモータの回転数が減衰して回転ムラが発生することが懸念される。すると、モータが滑らかに作動しないおそれがある。これにより、モータから異音が発生したり、モータが振動したりする等の問題が生じるおそれがある。
【０００７】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、モータを滑らかにＰＷＭ駆動可能なモータ制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、モータ制御装置であって、電源とモータとの間に配されて前記モータのオンオフ切り替えを行う半導体スイッチ素子と、前記電源と前記半導体スイッチ素子とを接続する電源ラインの電圧を検知する電圧センサによって検知された検知電圧が電圧閾値を超えるかどうかを判断し、前記検知電圧が前記電圧閾値を超えないと判断した場合には前記モータをＤＣ駆動させるＤＣ駆動信号を前記半導体スイッチ素子に出力すると共に、前記検知電圧が前記閾値電圧を超えると判断した場合には、前記モータの負荷トルクに基づいて設定された第１周波数で前記モータをＰＷＭ駆動させる第１ＰＷＭ信号を生成し、前記第１ＰＷＭ信号を前記半導体スイッチ素子に出力する制御部と、を備える。
【０００９】
本発明によれば、電圧センサによって検出された検出電圧が電圧閾値以下の場合には、制御部は、半導体スイッチ素子をＤＣ通電させるＤＣ駆動信号を半導体スイッチ素子に出力する。一方、検出電圧が電圧閾値よりも大きな場合には、制御部は、半導体スイッチをＰＷＭ駆動する第１ＰＷＭ信号を半導体スイッチ素子に出力する。これにより、必要以上に大きな電力がモータに供給されて無駄な電力が消費されることを抑制できる。
【００１０】
また、モータは、モータの負荷トルクに基づいて設定された第１周波数でＰＷＭ駆動される。これにより、モータの負荷トルクが比較的に小さい場合には、第１周波数は比較的に小さく設定される。すると、ＰＷＭ制御時に半導体スイッチ素子がオフとなったときでも、モータの回転数はあまり減衰しないため、モータは滑らかに駆動される。
【００１１】
一方、モータの負荷トルクが比較的に大きい場合には、第１周波数は比較的に大きく設定される。すると、ＰＷＭ制御時に半導体スイッチ素子がオフとなったときでも、モータの回転数が減衰する前に半導体素子がオンとなるので、モータは、滑らかに駆動される。
【００１２】
本発明の実施態様としては以下の態様が好ましい。
前記第１周波数と前記モータの負荷トルクとの関係を表す第１情報を記憶する記憶部を有し、前記制御部は、前記第１情報と、前記モータの負荷トルクとに基づいて前記第１周波数を決定することが好ましい。
【００１３】
上記の態様によれば、モータ制御装置に任意のモータが適用された場合でも、制御部は、第１情報に基づいて、各モータのトルク負荷に対応した第１周波数の第１ＰＷＭ信号を生成できる。これにより、第１周波数を、一層緻密に算出することができる。
【００１４】
前記記憶部には、前記モータの負荷トルクと前記モータの回転数との関係を表す第２情報と、前記モータの負荷トルクに応じて、前記モータがＰＷＭ駆動されている状態におけるＰＷＭオン時の前記モータの回転数であるオン時回転数からＰＷＭオフ時の前記モータの回転数であるオフ時回転数を減じた回転ムラと前記モータをＰＷＭ駆動する際の周波数との関係を表す第３情報と、が記憶されており、前記制御部は、前記モータの回転数を検知する回転センサによって検知された前記モータの回転数に基づいて前記回転ムラを算出し、前記回転ムラが回転ムラ閾値を超えるかどうかを判断し、前記回転ムラが前記回転ムラ閾値を超えたと判断した場合には、前記第２情報と前記モータの回転数とに基づいて前記モータの負荷トルクを算出し、前記第３情報、前記モータの負荷トルク、及び前記回転ムラに基づいて前記モータをＰＷＭ駆動する際に前記回転ムラが前記回転ムラ閾値以下となる第２周波数を算出し、前記モータを前記第２周波数でＰＷＭ駆動させる第２ＰＷＭ信号を生成し、前記第２ＰＷＭ信号を前記半導体スイッチ素子に出力することが好ましい。
【００１５】
モータには、例えば、ワイパ駆動モータのように、窓ガラスが濡れているか否かによって、負荷トルクが経時的に変化するものがある。このようなモータをＰＷＭ駆動する間に、経時的に負荷トルクが大きくなると、ＰＷＭ駆動のオフ時に、増大した負荷トルクによってモータの回転が減衰されてしまい、モータの回転数が低下することが懸念される。すると、ＰＷＭ駆動のオン時と、オフ時との間のモータ回転数の差（回転ムラ）が大きくなり、滑らかにモータが回転しなくなるおそれがある。すると、ノイズや振動が発生することが懸念される。
【００１６】
上記の態様によれば、負荷トルクの変化に応じて、回転ムラが回転ムラ閾値以下となる第２周波数でモータをＰＷＭ駆動できるので、モータを滑らかにＰＷＭ駆動することができる。
【００１７】
前記制御部は、前記第１周波数、又は前記第２周波数が周波数閾値を超えるかどうかを判断し、前記第１周波数、又は前記第２周波数が周波数閾値を超えると判断した場合には、周波数が２０ｋＨｚ以上５０ｋＨｚ以下である第３周波数で前記モータをＰＷＭ駆動させる第３ＰＷＭ信号を生成し、前記第３ＰＷＭ信号を前記半導体スイッチ素子に出力することが好ましい。
【００１８】
モータをＰＷＭ駆動すると、ＰＷＭ信号の周波数が周波数閾値を超えた場合に、ＰＷＭ信号の周波数に対応したノイズが発生することが懸念される。上記の態様によれば、ＰＷＭ信号の第１周波数、又は第２周波数が周波数閾値を越えた場合であっても、モータから発生するノイズの周波数を人の可聴域よりも高くすることができる。これにより、モータからのノイズが人に不快感を与えることを抑制できる。
【００１９】
また、ＰＷＭ信号の周波数を過度に高くすると、半導体スイッチ素子のオンオフが頻繁に行われる結果、モータに供給されるべき電力が、熱となって失われてしまうおそれがある。このため、ＰＷＭ信号の周波数は、５０ｋＨｚ以下とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、モータを滑らかにＰＷＭ駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態１に係るモータ制御装置を有する制御系を示すブロック図
【図２】実施形態１に係るモータ制御の処理ルーチンを示すフローチャート
【図３】実施形態１における初期処理の処理ルーチンを示すフローチャート
【図４】モータの回転数と、モータの負荷トルクとの関係を示す説明図
【図５】モータの負荷トルクと、モータをＰＷＭ駆動する際の周波数との関係を示す説明図
【図６】実施形態１においてモータをＰＷＭ駆動する処理ルーチンを示すフローチャート
【図７】モータの回転数と、回転ムラとの関係を示す説明図
【図８】モータの回転ムラと、モータをＰＷＭ駆動する際の周波数との関係を示す説明図
【図９】実施形態２に係る初期処理の処理ルーチンを示すフローチャート
【図１０】実施形態３に係る初期処理の処理ルーチンを示すフローチャート
【図１１】従来技術におけるモータの回転数と、回転ムラとの関係を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
＜実施形態１＞
本発明を車載用のモータ制御装置１０に適用した実施形態１を図１ないし図８を参照しつつ説明する。本実施形態に係るモータ制御装置１０は、電力を供給する電源１１と、モータ１２との間に配されて、モータ１２を駆動制御する。
【００２３】
（実施例に係るモータ制御装置１０の構成）
図１は、本実施形態に係るモータ制御装置１０を含む制御系の概略的なブロック図である。図１に示すように、モータ制御装置１０は、電源１１と、モータ１２との間に配されて、モータ１２のオンオフ切り替えを実行する半導体スイッチ素子１３と、この半導体スイッチ素子１３を制御するＣＰＵ１４（特許請求の範囲に記載の制御部に相当）と、を備える。
【００２４】
電源１１と、半導体スイッチ素子１３とを接続する電源ライン１５には、モータ制御装置１０よりも電源１１寄りの位置に、電源１１と並列にオルタネータ１６が接続されている。このオルタネータ１６により発電された電力は、電源ライン１５に供給されるようになっている。このため、電源ライン１５の電圧は、オルタネータ１６の発電電圧により変動するようになっている。
【００２５】
上記の電源ライン１５には、電源１１及びオルタネータ１６と、半導体スイッチ素子１３との間の位置に、電圧センサ１７が配されている。この電圧センサ１７により、電源ライン１５の電圧Ｅ（以下、検出電圧という）が検知されるようになっている。
【００２６】
モータ１２には、回転センサ１８が配されている。この回転センサ１８により、モータ１２の回転数が検知されるようになっている。
【００２７】
モータ制御装置１０は、ＲＯＭ１９（特許請求の範囲に記載の記憶部に相当）、及びＲＡＭ２０を備える。ＲＯＭ１９には、各種のプログラムやデータが記憶されている。また、ＲＡＭ２０には、各種のデータが記憶可能とされている。ＲＯＭ１９としては、書き込み可能なＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）を含むようにしてもよい。
【００２８】
ＣＰＵ１４は、モータ１２を始動させるためのスイッチ（図示せず）がオンされたとき、又は、スイッチがオフされたときに、ＣＰＵ１４に対して出力されるモータオン・オフ指令を受信するようになっている。上記のＣＰＵ１４は、ＲＯＭ１９に記憶されたプログラムに基づいて、半導体スイッチ素子１３のオンオフ切り替えを制御する。また、ＣＰＵ１４は、電圧センサ１７により検知された電源ライン１５の検出電圧Ｅを、電圧センサ１７から取得することができるようになっている。さらにＣＰＵ１４は、回転センサ１８により検知されたモータ１２の回転数Ｒを、回転センサ１８から取得できるようになっている。
【００２９】
半導体スイッチ素子１３は、例えばＦＥＴ等、必要に応じて任意の半導体スイッチ素子を用いることができる。
【００３０】
（ＤＣ通電と、ＰＷＭ通電）
本実施形態に係るモータ制御装置１０においては、モータ１２は、ＤＣ駆動、及びＰＷＭ駆動されるようになっている。ＣＰＵ１４が半導体スイッチ素子１３をオンさせることにより、モータ１２には、電源１１、及びオルタネータ１６からの電力が供給される。これにより、モータ１２はＤＣ駆動される。
【００３１】
また、ＣＰＵ１４は、電圧センサ１７から電源ライン１５の検出電圧Ｅを取得して、この検出電圧Ｅが電源１１の定格電圧（例えば１２Ｖ）を超えた場合に、半導体スイッチ素子１３に、所定の周波数Ｆ、デューティー比Ｄを有するＰＷＭ信号を出力することにより、モータ１２を、ＰＷＭ駆動させるようになっている。上記のデューティー比は、ＰＷＭ駆動時にモータ１２に供給される電力が、定格電圧の電源１１でＤＣ駆動されたときにモータ１２に供給される電力と、実質的に同等になるように設定される。これにより、オルタネータ１６の発電電圧が、定格電圧よりも大きくなった場合でも、モータ１２に対して必要以上の電力が供給されることが抑制される。この結果、エネルギーが無駄に消費されることを抑制できる。
【００３２】
（モータ制御装置１０の制御内容）
図２は、本実施形態に係るモータ制御装置１０のメインルーチンを示すフローチャートである。車両のイグニッションスイッチ（図示せず）がオンされると、図２に記載のルーチンが起動される。操作者がモータ１２を始動させるためのスイッチをオンすると、ＥＣＵ（図示せず）はモータオン指令をＣＰＵ１４に出力する。ＣＰＵ１４は、上記のモータオン指令が出力されたことを検知するまで待機し（Ｓ１００：ＮＯ）、検知したら（Ｓ１００：ＹＥＳ）、初期処理（Ｓ２００）を実行する。
【００３３】
（初期処理）
図３は、初期処理の処理ルーチンを示すフローチャートである。まずＣＰＵ１４は、モータ１２をＤＣ駆動させるＤＣ駆動信号を半導体スイッチ素子１３に出力して、モータ１２をＤＣ駆動させる（Ｓ２１０）。続いてＣＰＵ１４は、回転センサ１８からモータ１２の回転数Ｒ１を取得する（Ｓ２００）。
【００３４】
次いで、ＣＰＵ１４は、Ｓ２３０において、モータ１２の負荷トルクＴ１を算出する。詳細には、まず、ＣＰＵ１４は、ＲＯＭ１９に記憶された第２情報を、ＲＯＭ１９から取得する。次にＣＰＵ１４は、第２情報と、回転センサ１８から得られた回数Ｒ１と、から、モータ１２の負荷トルクＴ１を算出する。この第２情報は、図４に示すように、定格電圧の電力をモータ１２に供給したときにおける、モータ１２の回転数と、負荷トルクとの関係を表すものである。
【００３５】
次に、ＣＰＵ１４は、Ｓ２４０において、モータ１２をＰＷＭ制御する際に、半導体スイッチ素子１３に出力する第１ＰＷＭ信号の周波数である、第１周波数Ｆ１を算出する。詳細には、まずＣＰＵ１４は、ＲＯＭ１９に記憶された第１情報を、ＲＯＭ１９から取得する。次に、ＣＰＵ１４は、第１情報と、Ｓ２３０で算出されたモータ１２の負荷トルクＴ１と、から、第１周波数Ｆ１を算出する。この第１情報は、図５に示すように、定格電圧の電力をモータ１２に供給したときにおける負荷トルクと、モータ１２をＰＷＭ制御する際に生成されるＰＷＭ信号の周波数と、の関係を表すものである。
【００３６】
上記のように、モータ１２の負荷トルクＴ１を実測し、この負荷トルクＴ１と、予めＲＯＭ１９に記憶させた１情報とに基づいて第１周波数Ｆ１を算出することにより、任意のモータ１２に対して、各モータ１２のトルク負荷に対応した第１周波数Ｆ１を算出することができる。この結果、第１周波数Ｆ１を、緻密に制御することができる。
【００３７】
次いで、Ｓ２５０において、ＣＰＵ１４は、ＲＡＭ２０に、出力周波数Ｆｏｕｔとして、先に算出した第１周波数Ｆ１を記憶させる。この出力周波数Ｆｏｕｔは、モータ１２がＰＷＭ駆動される際に、ＣＰＵ１４が出力するＰＷＭ信号の周波数を意味する。後述するように、ＣＰＵ１４は、モータ１２をＰＷＭ駆動する際には出力周波数ＦｏｕｔのＰＷＭ信号を生成し、出力するようになっている。このため、ＲＡＭ２０に記憶された出力周波数Ｆｏｕｔに新たな値が記憶されない限り、ＣＰＵ１４は、同じ出力周波数ＦｏｕｔのＰＷＭ信号を出力するようになっている。
【００３８】
Ｓ２５０が終了すると、処理は図２のＳ３００に進められる。
【００３９】
（電圧検知）
ＣＰＵ１４は、Ｓ３００において、電圧センサ１７によって検知された電源ライン１５の電圧である検出電圧Ｅを、電圧センサ１７から取得する。次いで、ＣＰＵ１４は、Ｓ４００において、検出電圧Ｅが、電圧閾値Ｅｔｈを超えるかどうかを判断する。本実施形態においては、電圧閾値Ｅｔｈは電源１１の定格電圧（１２Ｖ）とされる。なお、定格電圧は必要に応じて任意の電圧とすることができる。
【００４０】
（ＤＣ通電）
Ｓ４００において、ＣＰＵ１４は、検出電圧Ｅが電圧閾値Ｅｔｈを超えていないと判断した場合（Ｅ≦１２Ｖ）には（Ｓ４００：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１４はＳ６００にて、モータ１２をＤＣ駆動させるＤＣ駆動信号を生成し、半導体スイッチ素子１３にＤＣ駆動振動を出力する。これによりモータ１２は、定格電圧以下の電力によりＤＣ駆動される。なお、このとき、ＣＰＵ１４は、図示しないエンジンの回転数を上昇させてオルタネータ１６の発電電圧を増大させることで、検出電圧を定格電圧まで増大させる処理を実行させてもよい。
【００４１】
操作者がモータ１２のスイッチをオフすると、ＥＣＵ（図示せず）はＣＰＵ１４にモータオフ指令を出力する。ＣＰＵ１４は、モータオフ指令が出力されたことを検知したら（Ｓ７００：ＹＥＳ）、Ｓ８００にて、半導体スイッチ素子１３をオフさせる。これにより、モータ１２の駆動制御が終了する。
【００４２】
一方、ＣＰＵ１４は、モータオフ指令が出力されたことを検知しない場合（Ｓ７００：ＮＯ）には、Ｓ３００以降の処理を実行する。
【００４３】
（ＰＷＭ通電）
一方、Ｓ４００において、ＣＰＵ１４が、検出電圧Ｅは電圧閾値Ｅｔｈを超えている（Ｅ＞１２Ｖ）と判断した場合には（Ｓ４００：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１４はＳ５００にて、モータ１２に対してＰＷＭ通電させるための処理を実行する。
【００４４】
図６は、モータ１２に対してＰＷＭ通電させるための処理ルーチンを示すフローチャートである。まずＣＰＵ１４は、Ｓ５０１にて、取得した検出電圧Ｅに基づいて、ＰＷＭ駆動時にモータ１２に供給される電力が、定格電圧の電源１１でＤＣ駆動されたときにモータ１２に供給される電力と、実質的に同等になるようにデューティー比Ｄを算出する。
【００４５】
次に、Ｓ５０２において、ＣＰＵ１４は、ＲＡＭ２０から出力周波数Ｆｏｕｔを取得し、この出力周波数Ｆｏｕｔ、及びデューティー比Ｄを有する第１ＰＷＭ信号Ｓ１を生成し、半導体スイッチ素子１３に出力する。
【００４６】
これにより、オルタネータ１６の発電電圧が、電源１１の定格電圧を超える場合においては、モータ１２に対しては、定格電圧の電源１１から供給される電力と実質的に同等の電力が供給される。この結果、無駄なエネルギー消費を抑制できる。
【００４７】
続いて、ＣＰＵ１４は、Ｓ５０３において、回転センサ１８から、ＰＷＭ駆動時におけるモータ１２の回転数Ｒ２を取得する。図７に示すように、モータ１２の回転数は、第１ＰＷＭ信号のオン時には増大し、オフ時には、モータ１２の負荷トルクにより減衰する。このため、モータ１２には回転ムラＱが発生する。本実施形態においては、回転ムラＱは、ＰＷＭオン時における最も大きなモータ１２の回転数であるオン時回転数Ｒ２ｏｎからＰＷＭオフ時における最も小さなモータ１２の回転数であるオフ時回転数Ｒ２ｏｆｆを減じたものとされる。
【００４８】
ＣＰＵ１４は、Ｓ５０４において、モータ１２の回転数Ｒ２に基づいて、オン時回転数Ｒ２ｏｎと、オフ時回転数Ｒ２ｏｆｆとの差を計算して、回転ムラＱを算出する。
【００４９】
ＣＰＵ１４は、Ｓ５０５において、回転ムラＱが、回転ムラ閾値Ｑｔｈを超えるかどうかを判断する。ＣＰＵ１４は、回転ムラＱが、回転ムラ閾値Ｑｔｈを超えない（Ｑ≦Ｑｔｈ）場合には（Ｓ５０５：ＮＯ）、図２に示すＳ７００を実行する。
【００５０】
なお、第１情報に基づいて第１周波数Ｆ１を算出した場合、通常の使用状態においては、モータ１２の回転ムラＱは、回転ムラ閾値Ｑｔｈを超えないようになっている。
【００５１】
その後、ＣＰＵ１４は、モータオフ指令が出力されたことを検知したら（Ｓ７００：ＹＥＳ）、Ｓ８００にて、半導体スイッチ素子１３をオフさせる。これにより、モータ１２の駆動制御が終了する。
【００５２】
一方、ＣＰＵ１４は、モータオフ指令が出力されたことを検知しない場合（Ｓ７００：ＮＯ）には、Ｓ３００以降の処理を実行する。
【００５３】
（第２周波数Ｆ２の算出）
例えば、本実施形態に係るモータ１２がワイパを駆動するためのモータ１２に適用された場合、ウィンドウの外面に付着した水の量により、モータ１２の負荷トルクが変化する場合がある。このとき、モータ１２の負荷トルクが増大すると、ＰＷＭ駆動時のオフ時において、モータ１２の回転数の減衰量が増大する。すると、回転ムラＱが増大することが懸念される。
【００５４】
上記の回転ムラＱが過度に増大した場合には、モータ１２が滑らかに回転しなくなり、ワイパ等からノイズや振動が発生することが懸念される。そこで、本実施形態においては、回転ムラＱが、回転ムラ閾値Ｑｔｈを超える場合には、ＰＷＭ信号の周波数を変更する構成とした。
【００５５】
Ｓ５０５において、ＣＰＵ１４は、回転ムラＱが、回転ムラ閾値Ｑｔｈを超えた（Ｑ＞Ｑｔｈ）と判断した場合には（Ｓ５０５：ＹＥＳ）、ＰＷＭ駆動時におけるモータ１２の負荷トルクＴ２を算出する（Ｓ５０６）。詳細に説明すると、まずＣＰＵ１４は、Ｓ５０６において、ＲＯＭ１９から第２情報を取得する。この第２情報は、上述したように、定格電圧の電力をモータ１２に供給したときにおける、モータ１２の回転数と、負荷トルクとの関係を表すものである（図４参照）。
【００５６】
図４に示すように、ＣＰＵ１４は、ＰＷＭ駆動時におけるモータ１２の回転数Ｒ２と、第２情報とから、ＰＷＭ駆動時におけるモータ１２の負荷トルクＴ２を算出する。
【００５７】
次に、ＣＰＵ１４は、Ｓ５０７において、モータ１２をＰＷＭ制御する際に、半導体スイッチ素子１３に出力する第２ＰＷＭ信号の周波数である、第２周波数Ｆ２を算出する。詳細には、まずＣＰＵ１４は、ＲＯＭ１９に記憶された第３情報を、ＲＯＭ１９から取得する。次にＣＰＵ１４は、第３情報と、Ｓ５０６で算出された負荷トルクＴ２と、Ｓ５０４で算出された回転ムラＱと、から、第２周波数Ｆ２を算出する。この第３情報は、図８に示すように、回転ムラＱと、ＰＷＭ信号の周波数との関係を表すものである。上記の回転ムラＱと、ＰＷＭ信号の周波数との関係は、モータ１２の負荷トルクにより変化するようになっている。図８には、負荷トルクＴ１のときと、負荷トルクＴ２のときにおける、回転ムラＱと、ＰＷＭ信号の周波数との関係を示す。
【００５８】
具体的に説明すると、まず、モータ１２が第１周波数Ｆ１でＰＷＭ制御された状態において、例えば降雨状況の変化により、ウィンドウの外面に付着した水の量が変化すると、モータ１２の負荷トルクがＴ１からＴ２へと増大する（図４参照）。すると、モータ１２がＰＷＭ駆動されている状態において、ＰＷＭオフ時にモータ１２の回転数が一層減衰するようになる。この結果、ＰＷＭオン時の回転数と、ＰＷＭオフ時の回転数との差が増大し、回転ムラＱが、回転ムラ閾値Ｑｔｈよりも大きくなる（図８参照）。
【００５９】
本実施形態においては、ＣＰＵ１４は、図８に示すように、負荷トルクＴ２と、第３情報とに基づいて、負荷トルクＴ２における回転ムラＱが、回転ムラ閾値Ｑｔｈを超えないような第２周波数Ｆ２を算出する。
【００６０】
このように本実施形態によれば、負荷トルクＴ２の変化に応じて、回転ムラＱが回転ムラ閾値Ｑｔｈを超えない（Ｑ≦Ｑｔｈ）第２周波数Ｆ２でモータ１２をＰＷＭ駆動できるので、モータ１２を滑らかにＰＷＭ駆動することができる。
【００６１】
次にＣＰＵ１４は、Ｓ５０７で算出された第２周波数Ｆ２が周波数閾値Ｆｔｈを超えるかどうかを判断する（Ｓ５０８）。この周波数閾値Ｆｔｈについては、後に詳述する。本実施形態においては、周波数閾値は１ｋＨｚとされる。なお、周波数閾値Ｆｔｈとしては、必要に応じて任意の値を採用しうる。
【００６２】
ＣＰＵ１４は、第２周波数Ｆ２が周波数閾値Ｆｔｈを超えない（Ｆ２≦１ｋＨｚ）と判断した場合には（Ｓ５０８：ＮＯ）、ＲＡＭ２０に出力周波数Ｆｏｕｔとして第２周波数Ｆ２を記憶させる。
【００６３】
その後、Ｓ５１１において、ＣＰＵ１４は、出力周波数Ｆｏｕｔ、デューティー比Ｄの第２ＰＷＭ信号Ｓ２を生成し、半導体スイッチ素子１３に出力する。
【００６４】
その後、ＣＰＵ１４は、図２のＳ７００の処理を実行し、モータオフ指令が出力されたことを検知したら（Ｓ７００：ＹＥＳ）、Ｓ８００にて、半導体スイッチ素子１３をオフさせる。これにより、モータ１２の駆動制御が終了する。
【００６５】
一方、ＣＰＵ１４は、モータオフ指令が出力されたことを検知しない場合（Ｓ７００：ＮＯ）には、Ｓ３００以降の処理を実行する。
【００６６】
（第３周波数Ｆ３）
モータ１２をＰＷＭ駆動すると、ＰＷＭ信号の周波数が周波数閾値Ｆｔｈを超えた場合に、ＰＷＭ信号の周波数に対応したノイズが発生することが懸念される。すると、車両の搭乗者等に不快感を与えることが懸念される。なお、上記の周波数閾値Ｆｔｈは、モータ１２の種類、モータ１２の使用状態により変化しうる。上述したように、本実施形態においては、周波数閾値Ｆｔｈは１ｋＨｚとされる。
【００６７】
そこで、本実施形態においては、ＰＷＭ信号の周波数が周波数閾値Ｆｔｈを超えた場合に、ＰＷＭ信号の周波数を変化させる構成とした。具体的には、ＣＰＵ１４は、第２周波数Ｆ２が周波数閾値Ｆｔｈを超える（Ｆ２＞Ｆｔｈ）と判断した場合には（Ｓ５０８：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１４は、ＲＯＭ１９から第３周波数Ｆ３を取得し、ＲＡＭ２０に出力周波数Ｆｏｕｔとして第３周波数Ｆ３を記憶させる。
【００６８】
その後、Ｓ５１１において、ＣＰＵ１４は、出力周波数Ｆｏｕｔ、デューティー比Ｄの第３ＰＷＭ信号Ｓ３を生成し、半導体スイッチ素子１３に出力する。
【００６９】
上記の第３周波数Ｆ３は、２０ｋＨｚ以上に設定されている。そして、周波数２０ｋＨｚを超える音は、人の可聴域の範囲外なので、モータ１２から第３周波数Ｆ３のノイズが発生した場合でも、このノイズは、搭乗者等に聞こえないようになっている。これにより、モータ１２からのノイズが搭乗者等に不快感を与えることを抑制できる。
【００７０】
一方、第３周波数Ｆ３を過度に高くすると、半導体スイッチ素子１３のオンオフが頻繁に行われる結果、モータ１２に供給されるべき電力が、熱となって失われてしまうおそれがある。このため、第３周波数Ｆ３は、５０ｋＨｚ以下とすることが好ましい。
【００７１】
その後、ＣＰＵ１４は、図２のＳ７００の処理を実行し、モータオフ指令が出力されたことを検知したら（Ｓ７００：ＹＥＳ）、Ｓ８００にて、半導体スイッチ素子１３をオフさせる。これにより、モータ１２の駆動制御が終了する。
【００７２】
一方、ＣＰＵ１４は、モータオフ指令が出力されたことを検知しない場合（Ｓ７００：ＮＯ）には、Ｓ３００以降の処理を実行する。
【００７３】
（作用、効果）
本実施形態によれば、電圧センサ１７によって検出された検出電圧Ｅが電圧閾値Ｅｔｈ以下の場合には、ＣＰＵ１４は、半導体スイッチ素子１３をＤＣ通電させるＤＣ駆動信号を半導体スイッチ素子１３に出力する。一方、検出電圧Ｅが電圧閾値Ｅｔｈよりも大きな場合には、ＣＰＵ１４は、半導体スイッチ素子１３をＰＷＭ駆動する第１ＰＷＭ信号を半導体スイッチ素子１３に出力する。これにより、必要以上に大きな電力がモータ１２に供給されて無駄な電力が消費されることを抑制できる。
【００７４】
また、モータ１２は、モータ１２の負荷トルクＴ１に基づいて設定された第１周波数Ｆ１でＰＷＭ駆動される。これにより、モータ１２の負荷トルクＴ１が比較的に小さい場合には、第１周波数Ｆ１は比較的に小さく設定される。すると、ＰＷＭ制御時に半導体スイッチ素子１３がオフとなったときでも、モータ１２の回転数はあまり減衰しないため、モータ１２は滑らかに駆動される。
【００７５】
一方、モータ１２の負荷トルクＴ１が比較的に大きい場合には、第１周波数Ｆ１は比較的に大きく設定される。すると、ＰＷＭ制御時に半導体スイッチ素子１３がオフとなったときでも、モータ１２の回転数が減衰する前に半導体スイッチ素子１３がオンとなるので、モータ１２は、滑らかに駆動される。
【００７６】
また、本実施形態によれば、モータ制御装置１０に対して任意のモータ１２が適用された場合でも、ＣＰＵ１４は、第１情報に基づいて、各モータ１２のトルク負荷に対応した第１周波数の第１ＰＷＭ信号を生成できる。これにより、第１周波数Ｆ１を、一層緻密に算出することができる。
【００７７】
また、モータ１２には、例えば、ワイパ駆動モータのように、窓ガラスが濡れているか否かによって、負荷トルクが経時的に変化するものがある。このようなモータ１２をＰＷＭ駆動する間に、経時的に負荷トルクが大きくなると、ＰＷＭ駆動のオフ時に、増大した負荷トルクによってモータ１２の回転が減衰されてしまい、モータ１２の回転数が低下することが懸念される。すると、ＰＷＭ駆動のオン時と、オフ時との間のモータ１２回転数の差である回転ムラＱが大きくなり、滑らかにモータ１２が回転しなくなるおそれがある。すると、ノイズや振動が発生することが懸念される。
【００７８】
本実施形態によれば、負荷トルクの変化に応じて、回転ムラＱが回転ムラ閾値Ｑｔｈ以下となる第２周波数Ｆ２でモータ１２をＰＷＭ駆動できるので、モータ１２を滑らかにＰＷＭ駆動することができる。
【００７９】
また、モータ１２をＰＷＭ駆動すると、ＰＷＭ信号の第２周波数Ｆ２が周波数閾値Ｆｔｈを超えた場合に、第２周波数Ｆ２に対応したノイズが発生することが懸念される。本実施形態によれば、ＰＷＭ信号の第２周波数Ｆ２が周波数閾値Ｆｔｈを越えた場合には、半導体スイッチ素子１３には、第３周波数Ｆ３が出力される。この第３周波数は２０ｋＨｚ以上（本実施形態では２０ｋＨｚ）に設定されているので、モータ１２から発生するノイズの周波数を人の可聴域よりも高くすることができる。これにより、モータ１２からのノイズが人に不快感を与えることを抑制できる。
【００８０】
また、第３周波数Ｆ３を過度に高くすると、半導体スイッチ素子１３のオンオフが頻繁に行われる結果、モータ１２に供給されるべき電力が、熱となって失われてしまうおそれがある。このため、第３周波数Ｆ３は、５０ｋＨｚ以下とすることが好ましい（本実施形態では２０ｋＨｚ）。
【００８１】
＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を、図９を参照しつつ説明する。本実施形態においえては、初期処理において、ＣＰＵ１４は、どのモータ１２に対してモータオン指令が出力されたかを判断する（Ｓ２６０）。
【００８２】
次に、ＣＰＵ１４は、ＲＯＭ１９に記憶された複数の第１周波数Ｆ１の中から、モータオン指令が出力されたモータ１２に対応する第１周波数Ｆ１を選択して、ＲＯＭ１９から取得する（Ｓ２７０）。上記の第１周波数Ｆ１は、通常の使用状態において、モータ１２の回転ムラＱが回転ムラ閾値Ｑｔｈを超えないように、モータ１２の負荷トルクに基づいて予め算出されたものである。
【００８３】
次に、ＣＰＵ１４は、Ｓ２８０において、ＲＡＭ２０に、出力周波数Ｆｏｕｔとして第１周波数Ｆ１を記憶させる。
【００８４】
上記以外の構成については、実施形態１と略同様なので、同一の構成については同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００８５】
本実施形態においては、ＣＰＵ１４が、第１周波数Ｆ１を取得する工程を簡略化できる。
【００８６】
＜実施形態３＞
次に、本発明の実施形態３を、図１０を参照しつつ説明する。本実施形態においては、まずＣＰＵ１４は、初期処理について、図３におけるＳ２１０からＳ２４０までの処理を実行する。
【００８７】
次いでＣＰＵ１４は、Ｓ２４０で算出された第１周波数Ｆ１が周波数閾値Ｆｔｈを超えるかどうかを判断する（Ｓ２４１）。本実施形態においては、周波数閾値は１ｋＨｚとされる。
【００８８】
ＣＰＵ１４は、第１周波数Ｆ１が周波数閾値Ｆｔｈを超えない（Ｆ１≦１ｋＨｚ）と判断した場合には（Ｓ２４１：ＮＯ）、ＲＡＭ２０に出力周波数Ｆｏｕｔとして第１周波数Ｆ１を記憶させる（Ｓ２４２）。
【００８９】
その後、ＣＰＵ１４は、図２におけるＳ３００以降の処理を実行する。
【００９０】
一方、ＣＰＵ１４は、第１周波数Ｆ１が周波数閾値Ｆｔｈを超える（Ｆ１＞Ｆｔｈ）と判断した場合には（Ｓ２４１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１４は、ＲＯＭ１９から第３周波数Ｆ３を取得し、ＲＡＭ２０に出力周波数Ｆｏｕｔとして第３周波数Ｆ３を記憶させる（Ｓ２４３）。
【００９１】
その後、ＣＰＵ１４は、図２におけるＳ３００以降の処理を実行する。
【００９２】
上記以外の構成については、実施形態１と略同様なので、同一の構成については同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００９３】
本実施形態によれば、ＰＷＭ信号の第１周波数Ｆ１が周波数閾値Ｆｔｈを越えた場合であっても、モータ１２から発生するノイズの周波数を人の可聴域よりも高くすることができる。これにより、モータ１２からのノイズが人に不快感を与えることを抑制できる。
【００９４】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）本実施形態に係るモータ制御装置１０は、ワイパ、冷却ファン、ドアミラー、パワーステアリング、パワーウィンドウ、スライドドア、パワーシート、サンルーフ等に使用されるモータ等、必要に応じて任意のモータに適用できる。
（２）回転センサ１８は省略してもよい。
（３）回転ムラ閾値Ｑｔｈは、本発明が適用可能な全てのモータについて同じ値としてもよいし、また、個々のモータ毎に異なる値としてもよい。
（４）第１周波数Ｆ１、又は第２周波数Ｆ２が１ｋＨｚを超える場合であっても、第１周波数Ｆ１、又は第２周波数Ｆ２を含むＰＷＭ信号を半導体スイッチ素子１３に出力してもよい。この場合、モータ１２に対して防振対策や、防音対策等を施してもよい。
（５）第３周波数Ｆ３は、２０ｋＨｚよりも高く設定してもよい。
（６）本実施形態においては、記憶部としてＲＯＭ１９を用いたが、これに限られず、記憶部はハードディスクドライブ等、任意の記憶装置を用いことができる。
【符号の説明】
【００９５】
１０…モータ制御装置
１１…電源
１２…モータ
１３…半導体スイッチ素子
１４…ＣＰＵ（制御部）
１５…電源ライン
１７…電圧センサ
１８…回転センサ
１９…ＲＯＭ（記憶部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載された負荷を制御する制御装置として特許文献１に記載のものが知られている。負荷としては、ランプ、モータ等、種々のものを用いることができるようになっている。この制御装置は、電源と負荷との間に配された半導体スイッチ素子と、負荷をＰＷＭ駆動するＰＷＭ信号を半導体スイッチ素子に出力する制御部と、を備える。また、電源と半導体スイッチ素子とを接続する電源ラインには、電源ラインの電圧を検知する電圧センサが配されている。制御部は、電圧センサによって検知された検出電圧に基づいてデューティー比を算出するようになっている。
【０００３】
制御部は、検出電圧が電源の定格電圧を下回っている場合には、デューティー比が１００％のＰＷＭ信号を半導体スイッチ素子に出力して、負荷をＤＣ駆動する。一方、制御部は、検出電圧が電源の定格電圧を上回っている場合には、電源ラインの電圧が低格電圧と等しいときに負荷に供給される電力と実質的に同等の電力が負荷に供給されるようなデューティー比のＰＷＭ信号を半導体スイッチ素子に出力して、負荷をＰＷＭ駆動する。
【０００４】
上記の構成により、電源ラインの電圧が定格電圧以上に高くなっている場合であっても、負荷に必要以上の電力が供給されることが抑制される。この結果、エネルギーが無駄に消費されることを抑制できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−６９６８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の制御装置をモータに適用する場合、以下のような問題が生じることが懸念される。図１１に示すように、モータをＰＷＭ駆動する際に、モータの負荷トルクが比較的に大きな場合には、ＰＷＭオフ時にモータの回転数が減衰して回転ムラが発生することが懸念される。すると、モータが滑らかに作動しないおそれがある。これにより、モータから異音が発生したり、モータが振動したりする等の問題が生じるおそれがある。
【０００７】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、モータを滑らかにＰＷＭ駆動可能なモータ制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、モータ制御装置であって、電源とモータとの間に配されて前記モータのオンオフ切り替えを行う半導体スイッチ素子と、前記電源と前記半導体スイッチ素子とを接続する電源ラインの電圧を検知する電圧センサによって検知された検知電圧が電圧閾値を超えるかどうかを判断し、前記検知電圧が前記電圧閾値を超えないと判断した場合には前記モータをＤＣ駆動させるＤＣ駆動信号を前記半導体スイッチ素子に出力すると共に、前記検知電圧が前記閾値電圧を超えると判断した場合には、前記モータの負荷トルクに基づいて設定された第１周波数で前記モータをＰＷＭ駆動させる第１ＰＷＭ信号を生成し、前記第１ＰＷＭ信号を前記半導体スイッチ素子に出力する制御部と、を備える。
【０００９】
本発明によれば、電圧センサによって検出された検出電圧が電圧閾値以下の場合には、制御部は、半導体スイッチ素子をＤＣ通電させるＤＣ駆動信号を半導体スイッチ素子に出力する。一方、検出電圧が電圧閾値よりも大きな場合には、制御部は、半導体スイッチをＰＷＭ駆動する第１ＰＷＭ信号を半導体スイッチ素子に出力する。これにより、必要以上に大きな電力がモータに供給されて無駄な電力が消費されることを抑制できる。
【００１０】
また、モータは、モータの負荷トルクに基づいて設定された第１周波数でＰＷＭ駆動される。これにより、モータの負荷トルクが比較的に小さい場合には、第１周波数は比較的に小さく設定される。すると、ＰＷＭ制御時に半導体スイッチ素子がオフとなったときでも、モータの回転数はあまり減衰しないため、モータは滑らかに駆動される。
【００１１】
一方、モータの負荷トルクが比較的に大きい場合には、第１周波数は比較的に大きく設定される。すると、ＰＷＭ制御時に半導体スイッチ素子がオフとなったときでも、モータの回転数が減衰する前に半導体素子がオンとなるので、モータは、滑らかに駆動される。
【００１２】
本発明の実施態様としては以下の態様が好ましい。
前記第１周波数と前記モータの負荷トルクとの関係を表す第１情報を記憶する記憶部を有し、前記制御部は、前記第１情報と、前記モータの負荷トルクとに基づいて前記第１周波数を決定することが好ましい。
【００１３】
上記の態様によれば、モータ制御装置に任意のモータが適用された場合でも、制御部は、第１情報に基づいて、各モータのトルク負荷に対応した第１周波数の第１ＰＷＭ信号を生成できる。これにより、第１周波数を、一層緻密に算出することができる。
【００１４】
前記記憶部には、前記モータの負荷トルクと前記モータの回転数との関係を表す第２情報と、前記モータの負荷トルクに応じて、前記モータがＰＷＭ駆動されている状態におけるＰＷＭオン時の前記モータの回転数であるオン時回転数からＰＷＭオフ時の前記モータの回転数であるオフ時回転数を減じた回転ムラと前記モータをＰＷＭ駆動する際の周波数との関係を表す第３情報と、が記憶されており、前記制御部は、前記モータの回転数を検知する回転センサによって検知された前記モータの回転数に基づいて前記回転ムラを算出し、前記回転ムラが回転ムラ閾値を超えるかどうかを判断し、前記回転ムラが前記回転ムラ閾値を超えたと判断した場合には、前記第２情報と前記モータの回転数とに基づいて前記モータの負荷トルクを算出し、前記第３情報、前記モータの負荷トルク、及び前記回転ムラに基づいて前記モータをＰＷＭ駆動する際に前記回転ムラが前記回転ムラ閾値以下となる第２周波数を算出し、前記モータを前記第２周波数でＰＷＭ駆動させる第２ＰＷＭ信号を生成し、前記第２ＰＷＭ信号を前記半導体スイッチ素子に出力することが好ましい。
【００１５】
モータには、例えば、ワイパ駆動モータのように、窓ガラスが濡れているか否かによって、負荷トルクが経時的に変化するものがある。このようなモータをＰＷＭ駆動する間に、経時的に負荷トルクが大きくなると、ＰＷＭ駆動のオフ時に、増大した負荷トルクによってモータの回転が減衰されてしまい、モータの回転数が低下することが懸念される。すると、ＰＷＭ駆動のオン時と、オフ時との間のモータ回転数の差（回転ムラ）が大きくなり、滑らかにモータが回転しなくなるおそれがある。すると、ノイズや振動が発生することが懸念される。
【００１６】
上記の態様によれば、負荷トルクの変化に応じて、回転ムラが回転ムラ閾値以下となる第２周波数でモータをＰＷＭ駆動できるので、モータを滑らかにＰＷＭ駆動することができる。
【００１７】
前記制御部は、前記第１周波数、又は前記第２周波数が周波数閾値を超えるかどうかを判断し、前記第１周波数、又は前記第２周波数が周波数閾値を超えると判断した場合には、周波数が２０ｋＨｚ以上５０ｋＨｚ以下である第３周波数で前記モータをＰＷＭ駆動させる第３ＰＷＭ信号を生成し、前記第３ＰＷＭ信号を前記半導体スイッチ素子に出力することが好ましい。
【００１８】
モータをＰＷＭ駆動すると、ＰＷＭ信号の周波数が周波数閾値を超えた場合に、ＰＷＭ信号の周波数に対応したノイズが発生することが懸念される。上記の態様によれば、ＰＷＭ信号の第１周波数、又は第２周波数が周波数閾値を越えた場合であっても、モータから発生するノイズの周波数を人の可聴域よりも高くすることができる。これにより、モータからのノイズが人に不快感を与えることを抑制できる。
【００１９】
また、ＰＷＭ信号の周波数を過度に高くすると、半導体スイッチ素子のオンオフが頻繁に行われる結果、モータに供給されるべき電力が、熱となって失われてしまうおそれがある。このため、ＰＷＭ信号の周波数は、５０ｋＨｚ以下とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、モータを滑らかにＰＷＭ駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態１に係るモータ制御装置を有する制御系を示すブロック図
【図２】実施形態１に係るモータ制御の処理ルーチンを示すフローチャート
【図３】実施形態１における初期処理の処理ルーチンを示すフローチャート
【図４】モータの回転数と、モータの負荷トルクとの関係を示す説明図
【図５】モータの負荷トルクと、モータをＰＷＭ駆動する際の周波数との関係を示す説明図
【図６】実施形態１においてモータをＰＷＭ駆動する処理ルーチンを示すフローチャート
【図７】モータの回転数と、回転ムラとの関係を示す説明図
【図８】モータの回転ムラと、モータをＰＷＭ駆動する際の周波数との関係を示す説明図
【図９】実施形態２に係る初期処理の処理ルーチンを示すフローチャート
【図１０】実施形態３に係る初期処理の処理ルーチンを示すフローチャート
【図１１】従来技術におけるモータの回転数と、回転ムラとの関係を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
＜実施形態１＞
本発明を車載用のモータ制御装置１０に適用した実施形態１を図１ないし図８を参照しつつ説明する。本実施形態に係るモータ制御装置１０は、電力を供給する電源１１と、モータ１２との間に配されて、モータ１２を駆動制御する。
【００２３】
（実施例に係るモータ制御装置１０の構成）
図１は、本実施形態に係るモータ制御装置１０を含む制御系の概略的なブロック図である。図１に示すように、モータ制御装置１０は、電源１１と、モータ１２との間に配されて、モータ１２のオンオフ切り替えを実行する半導体スイッチ素子１３と、この半導体スイッチ素子１３を制御するＣＰＵ１４（特許請求の範囲に記載の制御部に相当）と、を備える。
【００２４】
電源１１と、半導体スイッチ素子１３とを接続する電源ライン１５には、モータ制御装置１０よりも電源１１寄りの位置に、電源１１と並列にオルタネータ１６が接続されている。このオルタネータ１６により発電された電力は、電源ライン１５に供給されるようになっている。このため、電源ライン１５の電圧は、オルタネータ１６の発電電圧により変動するようになっている。
【００２５】
上記の電源ライン１５には、電源１１及びオルタネータ１６と、半導体スイッチ素子１３との間の位置に、電圧センサ１７が配されている。この電圧センサ１７により、電源ライン１５の電圧Ｅ（以下、検出電圧という）が検知されるようになっている。
【００２６】
モータ１２には、回転センサ１８が配されている。この回転センサ１８により、モータ１２の回転数が検知されるようになっている。
【００２７】
モータ制御装置１０は、ＲＯＭ１９（特許請求の範囲に記載の記憶部に相当）、及びＲＡＭ２０を備える。ＲＯＭ１９には、各種のプログラムやデータが記憶されている。また、ＲＡＭ２０には、各種のデータが記憶可能とされている。ＲＯＭ１９としては、書き込み可能なＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）を含むようにしてもよい。
【００２８】
ＣＰＵ１４は、モータ１２を始動させるためのスイッチ（図示せず）がオンされたとき、又は、スイッチがオフされたときに、ＣＰＵ１４に対して出力されるモータオン・オフ指令を受信するようになっている。上記のＣＰＵ１４は、ＲＯＭ１９に記憶されたプログラムに基づいて、半導体スイッチ素子１３のオンオフ切り替えを制御する。また、ＣＰＵ１４は、電圧センサ１７により検知された電源ライン１５の検出電圧Ｅを、電圧センサ１７から取得することができるようになっている。さらにＣＰＵ１４は、回転センサ１８により検知されたモータ１２の回転数Ｒを、回転センサ１８から取得できるようになっている。
【００２９】
半導体スイッチ素子１３は、例えばＦＥＴ等、必要に応じて任意の半導体スイッチ素子を用いることができる。
【００３０】
（ＤＣ通電と、ＰＷＭ通電）
本実施形態に係るモータ制御装置１０においては、モータ１２は、ＤＣ駆動、及びＰＷＭ駆動されるようになっている。ＣＰＵ１４が半導体スイッチ素子１３をオンさせることにより、モータ１２には、電源１１、及びオルタネータ１６からの電力が供給される。これにより、モータ１２はＤＣ駆動される。
【００３１】
また、ＣＰＵ１４は、電圧センサ１７から電源ライン１５の検出電圧Ｅを取得して、この検出電圧Ｅが電源１１の定格電圧（例えば１２Ｖ）を超えた場合に、半導体スイッチ素子１３に、所定の周波数Ｆ、デューティー比Ｄを有するＰＷＭ信号を出力することにより、モータ１２を、ＰＷＭ駆動させるようになっている。上記のデューティー比は、ＰＷＭ駆動時にモータ１２に供給される電力が、定格電圧の電源１１でＤＣ駆動されたときにモータ１２に供給される電力と、実質的に同等になるように設定される。これにより、オルタネータ１６の発電電圧が、定格電圧よりも大きくなった場合でも、モータ１２に対して必要以上の電力が供給されることが抑制される。この結果、エネルギーが無駄に消費されることを抑制できる。
【００３２】
（モータ制御装置１０の制御内容）
図２は、本実施形態に係るモータ制御装置１０のメインルーチンを示すフローチャートである。車両のイグニッションスイッチ（図示せず）がオンされると、図２に記載のルーチンが起動される。操作者がモータ１２を始動させるためのスイッチをオンすると、ＥＣＵ（図示せず）はモータオン指令をＣＰＵ１４に出力する。ＣＰＵ１４は、上記のモータオン指令が出力されたことを検知するまで待機し（Ｓ１００：ＮＯ）、検知したら（Ｓ１００：ＹＥＳ）、初期処理（Ｓ２００）を実行する。
【００３３】
（初期処理）
図３は、初期処理の処理ルーチンを示すフローチャートである。まずＣＰＵ１４は、モータ１２をＤＣ駆動させるＤＣ駆動信号を半導体スイッチ素子１３に出力して、モータ１２をＤＣ駆動させる（Ｓ２１０）。続いてＣＰＵ１４は、回転センサ１８からモータ１２の回転数Ｒ１を取得する（Ｓ２００）。
【００３４】
次いで、ＣＰＵ１４は、Ｓ２３０において、モータ１２の負荷トルクＴ１を算出する。詳細には、まず、ＣＰＵ１４は、ＲＯＭ１９に記憶された第２情報を、ＲＯＭ１９から取得する。次にＣＰＵ１４は、第２情報と、回転センサ１８から得られた回数Ｒ１と、から、モータ１２の負荷トルクＴ１を算出する。この第２情報は、図４に示すように、定格電圧の電力をモータ１２に供給したときにおける、モータ１２の回転数と、負荷トルクとの関係を表すものである。
【００３５】
次に、ＣＰＵ１４は、Ｓ２４０において、モータ１２をＰＷＭ制御する際に、半導体スイッチ素子１３に出力する第１ＰＷＭ信号の周波数である、第１周波数Ｆ１を算出する。詳細には、まずＣＰＵ１４は、ＲＯＭ１９に記憶された第１情報を、ＲＯＭ１９から取得する。次に、ＣＰＵ１４は、第１情報と、Ｓ２３０で算出されたモータ１２の負荷トルクＴ１と、から、第１周波数Ｆ１を算出する。この第１情報は、図５に示すように、定格電圧の電力をモータ１２に供給したときにおける負荷トルクと、モータ１２をＰＷＭ制御する際に生成されるＰＷＭ信号の周波数と、の関係を表すものである。
【００３６】
上記のように、モータ１２の負荷トルクＴ１を実測し、この負荷トルクＴ１と、予めＲＯＭ１９に記憶させた１情報とに基づいて第１周波数Ｆ１を算出することにより、任意のモータ１２に対して、各モータ１２のトルク負荷に対応した第１周波数Ｆ１を算出することができる。この結果、第１周波数Ｆ１を、緻密に制御することができる。
【００３７】
次いで、Ｓ２５０において、ＣＰＵ１４は、ＲＡＭ２０に、出力周波数Ｆｏｕｔとして、先に算出した第１周波数Ｆ１を記憶させる。この出力周波数Ｆｏｕｔは、モータ１２がＰＷＭ駆動される際に、ＣＰＵ１４が出力するＰＷＭ信号の周波数を意味する。後述するように、ＣＰＵ１４は、モータ１２をＰＷＭ駆動する際には出力周波数ＦｏｕｔのＰＷＭ信号を生成し、出力するようになっている。このため、ＲＡＭ２０に記憶された出力周波数Ｆｏｕｔに新たな値が記憶されない限り、ＣＰＵ１４は、同じ出力周波数ＦｏｕｔのＰＷＭ信号を出力するようになっている。
【００３８】
Ｓ２５０が終了すると、処理は図２のＳ３００に進められる。
【００３９】
（電圧検知）
ＣＰＵ１４は、Ｓ３００において、電圧センサ１７によって検知された電源ライン１５の電圧である検出電圧Ｅを、電圧センサ１７から取得する。次いで、ＣＰＵ１４は、Ｓ４００において、検出電圧Ｅが、電圧閾値Ｅｔｈを超えるかどうかを判断する。本実施形態においては、電圧閾値Ｅｔｈは電源１１の定格電圧（１２Ｖ）とされる。なお、定格電圧は必要に応じて任意の電圧とすることができる。
【００４０】
（ＤＣ通電）
Ｓ４００において、ＣＰＵ１４は、検出電圧Ｅが電圧閾値Ｅｔｈを超えていないと判断した場合（Ｅ≦１２Ｖ）には（Ｓ４００：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１４はＳ６００にて、モータ１２をＤＣ駆動させるＤＣ駆動信号を生成し、半導体スイッチ素子１３にＤＣ駆動振動を出力する。これによりモータ１２は、定格電圧以下の電力によりＤＣ駆動される。なお、このとき、ＣＰＵ１４は、図示しないエンジンの回転数を上昇させてオルタネータ１６の発電電圧を増大させることで、検出電圧を定格電圧まで増大させる処理を実行させてもよい。
【００４１】
操作者がモータ１２のスイッチをオフすると、ＥＣＵ（図示せず）はＣＰＵ１４にモータオフ指令を出力する。ＣＰＵ１４は、モータオフ指令が出力されたことを検知したら（Ｓ７００：ＹＥＳ）、Ｓ８００にて、半導体スイッチ素子１３をオフさせる。これにより、モータ１２の駆動制御が終了する。
【００４２】
一方、ＣＰＵ１４は、モータオフ指令が出力されたことを検知しない場合（Ｓ７００：ＮＯ）には、Ｓ３００以降の処理を実行する。
【００４３】
（ＰＷＭ通電）
一方、Ｓ４００において、ＣＰＵ１４が、検出電圧Ｅは電圧閾値Ｅｔｈを超えている（Ｅ＞１２Ｖ）と判断した場合には（Ｓ４００：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１４はＳ５００にて、モータ１２に対してＰＷＭ通電させるための処理を実行する。
【００４４】
図６は、モータ１２に対してＰＷＭ通電させるための処理ルーチンを示すフローチャートである。まずＣＰＵ１４は、Ｓ５０１にて、取得した検出電圧Ｅに基づいて、ＰＷＭ駆動時にモータ１２に供給される電力が、定格電圧の電源１１でＤＣ駆動されたときにモータ１２に供給される電力と、実質的に同等になるようにデューティー比Ｄを算出する。
【００４５】
次に、Ｓ５０２において、ＣＰＵ１４は、ＲＡＭ２０から出力周波数Ｆｏｕｔを取得し、この出力周波数Ｆｏｕｔ、及びデューティー比Ｄを有する第１ＰＷＭ信号Ｓ１を生成し、半導体スイッチ素子１３に出力する。
【００４６】
これにより、オルタネータ１６の発電電圧が、電源１１の定格電圧を超える場合においては、モータ１２に対しては、定格電圧の電源１１から供給される電力と実質的に同等の電力が供給される。この結果、無駄なエネルギー消費を抑制できる。
【００４７】
続いて、ＣＰＵ１４は、Ｓ５０３において、回転センサ１８から、ＰＷＭ駆動時におけるモータ１２の回転数Ｒ２を取得する。図７に示すように、モータ１２の回転数は、第１ＰＷＭ信号のオン時には増大し、オフ時には、モータ１２の負荷トルクにより減衰する。このため、モータ１２には回転ムラＱが発生する。本実施形態においては、回転ムラＱは、ＰＷＭオン時における最も大きなモータ１２の回転数であるオン時回転数Ｒ２ｏｎからＰＷＭオフ時における最も小さなモータ１２の回転数であるオフ時回転数Ｒ２ｏｆｆを減じたものとされる。
【００４８】
ＣＰＵ１４は、Ｓ５０４において、モータ１２の回転数Ｒ２に基づいて、オン時回転数Ｒ２ｏｎと、オフ時回転数Ｒ２ｏｆｆとの差を計算して、回転ムラＱを算出する。
【００４９】
ＣＰＵ１４は、Ｓ５０５において、回転ムラＱが、回転ムラ閾値Ｑｔｈを超えるかどうかを判断する。ＣＰＵ１４は、回転ムラＱが、回転ムラ閾値Ｑｔｈを超えない（Ｑ≦Ｑｔｈ）場合には（Ｓ５０５：ＮＯ）、図２に示すＳ７００を実行する。
【００５０】
なお、第１情報に基づいて第１周波数Ｆ１を算出した場合、通常の使用状態においては、モータ１２の回転ムラＱは、回転ムラ閾値Ｑｔｈを超えないようになっている。
【００５１】
その後、ＣＰＵ１４は、モータオフ指令が出力されたことを検知したら（Ｓ７００：ＹＥＳ）、Ｓ８００にて、半導体スイッチ素子１３をオフさせる。これにより、モータ１２の駆動制御が終了する。
【００５２】
一方、ＣＰＵ１４は、モータオフ指令が出力されたことを検知しない場合（Ｓ７００：ＮＯ）には、Ｓ３００以降の処理を実行する。
【００５３】
（第２周波数Ｆ２の算出）
例えば、本実施形態に係るモータ１２がワイパを駆動するためのモータ１２に適用された場合、ウィンドウの外面に付着した水の量により、モータ１２の負荷トルクが変化する場合がある。このとき、モータ１２の負荷トルクが増大すると、ＰＷＭ駆動時のオフ時において、モータ１２の回転数の減衰量が増大する。すると、回転ムラＱが増大することが懸念される。
【００５４】
上記の回転ムラＱが過度に増大した場合には、モータ１２が滑らかに回転しなくなり、ワイパ等からノイズや振動が発生することが懸念される。そこで、本実施形態においては、回転ムラＱが、回転ムラ閾値Ｑｔｈを超える場合には、ＰＷＭ信号の周波数を変更する構成とした。
【００５５】
Ｓ５０５において、ＣＰＵ１４は、回転ムラＱが、回転ムラ閾値Ｑｔｈを超えた（Ｑ＞Ｑｔｈ）と判断した場合には（Ｓ５０５：ＹＥＳ）、ＰＷＭ駆動時におけるモータ１２の負荷トルクＴ２を算出する（Ｓ５０６）。詳細に説明すると、まずＣＰＵ１４は、Ｓ５０６において、ＲＯＭ１９から第２情報を取得する。この第２情報は、上述したように、定格電圧の電力をモータ１２に供給したときにおける、モータ１２の回転数と、負荷トルクとの関係を表すものである（図４参照）。
【００５６】
図４に示すように、ＣＰＵ１４は、ＰＷＭ駆動時におけるモータ１２の回転数Ｒ２と、第２情報とから、ＰＷＭ駆動時におけるモータ１２の負荷トルクＴ２を算出する。
【００５７】
次に、ＣＰＵ１４は、Ｓ５０７において、モータ１２をＰＷＭ制御する際に、半導体スイッチ素子１３に出力する第２ＰＷＭ信号の周波数である、第２周波数Ｆ２を算出する。詳細には、まずＣＰＵ１４は、ＲＯＭ１９に記憶された第３情報を、ＲＯＭ１９から取得する。次にＣＰＵ１４は、第３情報と、Ｓ５０６で算出された負荷トルクＴ２と、Ｓ５０４で算出された回転ムラＱと、から、第２周波数Ｆ２を算出する。この第３情報は、図８に示すように、回転ムラＱと、ＰＷＭ信号の周波数との関係を表すものである。上記の回転ムラＱと、ＰＷＭ信号の周波数との関係は、モータ１２の負荷トルクにより変化するようになっている。図８には、負荷トルクＴ１のときと、負荷トルクＴ２のときにおける、回転ムラＱと、ＰＷＭ信号の周波数との関係を示す。
【００５８】
具体的に説明すると、まず、モータ１２が第１周波数Ｆ１でＰＷＭ制御された状態において、例えば降雨状況の変化により、ウィンドウの外面に付着した水の量が変化すると、モータ１２の負荷トルクがＴ１からＴ２へと増大する（図４参照）。すると、モータ１２がＰＷＭ駆動されている状態において、ＰＷＭオフ時にモータ１２の回転数が一層減衰するようになる。この結果、ＰＷＭオン時の回転数と、ＰＷＭオフ時の回転数との差が増大し、回転ムラＱが、回転ムラ閾値Ｑｔｈよりも大きくなる（図８参照）。
【００５９】
本実施形態においては、ＣＰＵ１４は、図８に示すように、負荷トルクＴ２と、第３情報とに基づいて、負荷トルクＴ２における回転ムラＱが、回転ムラ閾値Ｑｔｈを超えないような第２周波数Ｆ２を算出する。
【００６０】
このように本実施形態によれば、負荷トルクＴ２の変化に応じて、回転ムラＱが回転ムラ閾値Ｑｔｈを超えない（Ｑ≦Ｑｔｈ）第２周波数Ｆ２でモータ１２をＰＷＭ駆動できるので、モータ１２を滑らかにＰＷＭ駆動することができる。
【００６１】
次にＣＰＵ１４は、Ｓ５０７で算出された第２周波数Ｆ２が周波数閾値Ｆｔｈを超えるかどうかを判断する（Ｓ５０８）。この周波数閾値Ｆｔｈについては、後に詳述する。本実施形態においては、周波数閾値は１ｋＨｚとされる。なお、周波数閾値Ｆｔｈとしては、必要に応じて任意の値を採用しうる。
【００６２】
ＣＰＵ１４は、第２周波数Ｆ２が周波数閾値Ｆｔｈを超えない（Ｆ２≦１ｋＨｚ）と判断した場合には（Ｓ５０８：ＮＯ）、ＲＡＭ２０に出力周波数Ｆｏｕｔとして第２周波数Ｆ２を記憶させる。
【００６３】
その後、Ｓ５１１において、ＣＰＵ１４は、出力周波数Ｆｏｕｔ、デューティー比Ｄの第２ＰＷＭ信号Ｓ２を生成し、半導体スイッチ素子１３に出力する。
【００６４】
その後、ＣＰＵ１４は、図２のＳ７００の処理を実行し、モータオフ指令が出力されたことを検知したら（Ｓ７００：ＹＥＳ）、Ｓ８００にて、半導体スイッチ素子１３をオフさせる。これにより、モータ１２の駆動制御が終了する。
【００６５】
一方、ＣＰＵ１４は、モータオフ指令が出力されたことを検知しない場合（Ｓ７００：ＮＯ）には、Ｓ３００以降の処理を実行する。
【００６６】
（第３周波数Ｆ３）
モータ１２をＰＷＭ駆動すると、ＰＷＭ信号の周波数が周波数閾値Ｆｔｈを超えた場合に、ＰＷＭ信号の周波数に対応したノイズが発生することが懸念される。すると、車両の搭乗者等に不快感を与えることが懸念される。なお、上記の周波数閾値Ｆｔｈは、モータ１２の種類、モータ１２の使用状態により変化しうる。上述したように、本実施形態においては、周波数閾値Ｆｔｈは１ｋＨｚとされる。
【００６７】
そこで、本実施形態においては、ＰＷＭ信号の周波数が周波数閾値Ｆｔｈを超えた場合に、ＰＷＭ信号の周波数を変化させる構成とした。具体的には、ＣＰＵ１４は、第２周波数Ｆ２が周波数閾値Ｆｔｈを超える（Ｆ２＞Ｆｔｈ）と判断した場合には（Ｓ５０８：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１４は、ＲＯＭ１９から第３周波数Ｆ３を取得し、ＲＡＭ２０に出力周波数Ｆｏｕｔとして第３周波数Ｆ３を記憶させる。
【００６８】
その後、Ｓ５１１において、ＣＰＵ１４は、出力周波数Ｆｏｕｔ、デューティー比Ｄの第３ＰＷＭ信号Ｓ３を生成し、半導体スイッチ素子１３に出力する。
【００６９】
上記の第３周波数Ｆ３は、２０ｋＨｚ以上に設定されている。そして、周波数２０ｋＨｚを超える音は、人の可聴域の範囲外なので、モータ１２から第３周波数Ｆ３のノイズが発生した場合でも、このノイズは、搭乗者等に聞こえないようになっている。これにより、モータ１２からのノイズが搭乗者等に不快感を与えることを抑制できる。
【００７０】
一方、第３周波数Ｆ３を過度に高くすると、半導体スイッチ素子１３のオンオフが頻繁に行われる結果、モータ１２に供給されるべき電力が、熱となって失われてしまうおそれがある。このため、第３周波数Ｆ３は、５０ｋＨｚ以下とすることが好ましい。
【００７１】
その後、ＣＰＵ１４は、図２のＳ７００の処理を実行し、モータオフ指令が出力されたことを検知したら（Ｓ７００：ＹＥＳ）、Ｓ８００にて、半導体スイッチ素子１３をオフさせる。これにより、モータ１２の駆動制御が終了する。
【００７２】
一方、ＣＰＵ１４は、モータオフ指令が出力されたことを検知しない場合（Ｓ７００：ＮＯ）には、Ｓ３００以降の処理を実行する。
【００７３】
（作用、効果）
本実施形態によれば、電圧センサ１７によって検出された検出電圧Ｅが電圧閾値Ｅｔｈ以下の場合には、ＣＰＵ１４は、半導体スイッチ素子１３をＤＣ通電させるＤＣ駆動信号を半導体スイッチ素子１３に出力する。一方、検出電圧Ｅが電圧閾値Ｅｔｈよりも大きな場合には、ＣＰＵ１４は、半導体スイッチ素子１３をＰＷＭ駆動する第１ＰＷＭ信号を半導体スイッチ素子１３に出力する。これにより、必要以上に大きな電力がモータ１２に供給されて無駄な電力が消費されることを抑制できる。
【００７４】
また、モータ１２は、モータ１２の負荷トルクＴ１に基づいて設定された第１周波数Ｆ１でＰＷＭ駆動される。これにより、モータ１２の負荷トルクＴ１が比較的に小さい場合には、第１周波数Ｆ１は比較的に小さく設定される。すると、ＰＷＭ制御時に半導体スイッチ素子１３がオフとなったときでも、モータ１２の回転数はあまり減衰しないため、モータ１２は滑らかに駆動される。
【００７５】
一方、モータ１２の負荷トルクＴ１が比較的に大きい場合には、第１周波数Ｆ１は比較的に大きく設定される。すると、ＰＷＭ制御時に半導体スイッチ素子１３がオフとなったときでも、モータ１２の回転数が減衰する前に半導体スイッチ素子１３がオンとなるので、モータ１２は、滑らかに駆動される。
【００７６】
また、本実施形態によれば、モータ制御装置１０に対して任意のモータ１２が適用された場合でも、ＣＰＵ１４は、第１情報に基づいて、各モータ１２のトルク負荷に対応した第１周波数の第１ＰＷＭ信号を生成できる。これにより、第１周波数Ｆ１を、一層緻密に算出することができる。
【００７７】
また、モータ１２には、例えば、ワイパ駆動モータのように、窓ガラスが濡れているか否かによって、負荷トルクが経時的に変化するものがある。このようなモータ１２をＰＷＭ駆動する間に、経時的に負荷トルクが大きくなると、ＰＷＭ駆動のオフ時に、増大した負荷トルクによってモータ１２の回転が減衰されてしまい、モータ１２の回転数が低下することが懸念される。すると、ＰＷＭ駆動のオン時と、オフ時との間のモータ１２回転数の差である回転ムラＱが大きくなり、滑らかにモータ１２が回転しなくなるおそれがある。すると、ノイズや振動が発生することが懸念される。
【００７８】
本実施形態によれば、負荷トルクの変化に応じて、回転ムラＱが回転ムラ閾値Ｑｔｈ以下となる第２周波数Ｆ２でモータ１２をＰＷＭ駆動できるので、モータ１２を滑らかにＰＷＭ駆動することができる。
【００７９】
また、モータ１２をＰＷＭ駆動すると、ＰＷＭ信号の第２周波数Ｆ２が周波数閾値Ｆｔｈを超えた場合に、第２周波数Ｆ２に対応したノイズが発生することが懸念される。本実施形態によれば、ＰＷＭ信号の第２周波数Ｆ２が周波数閾値Ｆｔｈを越えた場合には、半導体スイッチ素子１３には、第３周波数Ｆ３が出力される。この第３周波数は２０ｋＨｚ以上（本実施形態では２０ｋＨｚ）に設定されているので、モータ１２から発生するノイズの周波数を人の可聴域よりも高くすることができる。これにより、モータ１２からのノイズが人に不快感を与えることを抑制できる。
【００８０】
また、第３周波数Ｆ３を過度に高くすると、半導体スイッチ素子１３のオンオフが頻繁に行われる結果、モータ１２に供給されるべき電力が、熱となって失われてしまうおそれがある。このため、第３周波数Ｆ３は、５０ｋＨｚ以下とすることが好ましい（本実施形態では２０ｋＨｚ）。
【００８１】
＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を、図９を参照しつつ説明する。本実施形態においえては、初期処理において、ＣＰＵ１４は、どのモータ１２に対してモータオン指令が出力されたかを判断する（Ｓ２６０）。
【００８２】
次に、ＣＰＵ１４は、ＲＯＭ１９に記憶された複数の第１周波数Ｆ１の中から、モータオン指令が出力されたモータ１２に対応する第１周波数Ｆ１を選択して、ＲＯＭ１９から取得する（Ｓ２７０）。上記の第１周波数Ｆ１は、通常の使用状態において、モータ１２の回転ムラＱが回転ムラ閾値Ｑｔｈを超えないように、モータ１２の負荷トルクに基づいて予め算出されたものである。
【００８３】
次に、ＣＰＵ１４は、Ｓ２８０において、ＲＡＭ２０に、出力周波数Ｆｏｕｔとして第１周波数Ｆ１を記憶させる。
【００８４】
上記以外の構成については、実施形態１と略同様なので、同一の構成については同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００８５】
本実施形態においては、ＣＰＵ１４が、第１周波数Ｆ１を取得する工程を簡略化できる。
【００８６】
＜実施形態３＞
次に、本発明の実施形態３を、図１０を参照しつつ説明する。本実施形態においては、まずＣＰＵ１４は、初期処理について、図３におけるＳ２１０からＳ２４０までの処理を実行する。
【００８７】
次いでＣＰＵ１４は、Ｓ２４０で算出された第１周波数Ｆ１が周波数閾値Ｆｔｈを超えるかどうかを判断する（Ｓ２４１）。本実施形態においては、周波数閾値は１ｋＨｚとされる。
【００８８】
ＣＰＵ１４は、第１周波数Ｆ１が周波数閾値Ｆｔｈを超えない（Ｆ１≦１ｋＨｚ）と判断した場合には（Ｓ２４１：ＮＯ）、ＲＡＭ２０に出力周波数Ｆｏｕｔとして第１周波数Ｆ１を記憶させる（Ｓ２４２）。
【００８９】
その後、ＣＰＵ１４は、図２におけるＳ３００以降の処理を実行する。
【００９０】
一方、ＣＰＵ１４は、第１周波数Ｆ１が周波数閾値Ｆｔｈを超える（Ｆ１＞Ｆｔｈ）と判断した場合には（Ｓ２４１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１４は、ＲＯＭ１９から第３周波数Ｆ３を取得し、ＲＡＭ２０に出力周波数Ｆｏｕｔとして第３周波数Ｆ３を記憶させる（Ｓ２４３）。
【００９１】
その後、ＣＰＵ１４は、図２におけるＳ３００以降の処理を実行する。
【００９２】
上記以外の構成については、実施形態１と略同様なので、同一の構成については同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００９３】
本実施形態によれば、ＰＷＭ信号の第１周波数Ｆ１が周波数閾値Ｆｔｈを越えた場合であっても、モータ１２から発生するノイズの周波数を人の可聴域よりも高くすることができる。これにより、モータ１２からのノイズが人に不快感を与えることを抑制できる。
【００９４】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）本実施形態に係るモータ制御装置１０は、ワイパ、冷却ファン、ドアミラー、パワーステアリング、パワーウィンドウ、スライドドア、パワーシート、サンルーフ等に使用されるモータ等、必要に応じて任意のモータに適用できる。
（２）回転センサ１８は省略してもよい。
（３）回転ムラ閾値Ｑｔｈは、本発明が適用可能な全てのモータについて同じ値としてもよいし、また、個々のモータ毎に異なる値としてもよい。
（４）第１周波数Ｆ１、又は第２周波数Ｆ２が１ｋＨｚを超える場合であっても、第１周波数Ｆ１、又は第２周波数Ｆ２を含むＰＷＭ信号を半導体スイッチ素子１３に出力してもよい。この場合、モータ１２に対して防振対策や、防音対策等を施してもよい。
（５）第３周波数Ｆ３は、２０ｋＨｚよりも高く設定してもよい。
（６）本実施形態においては、記憶部としてＲＯＭ１９を用いたが、これに限られず、記憶部はハードディスクドライブ等、任意の記憶装置を用いことができる。
【符号の説明】
【００９５】
１０…モータ制御装置
１１…電源
１２…モータ
１３…半導体スイッチ素子
１４…ＣＰＵ（制御部）
１５…電源ライン
１７…電圧センサ
１８…回転センサ
１９…ＲＯＭ（記憶部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源とモータとの間に配されて前記モータのオンオフ切り替えを行う半導体スイッチ素子と、
前記電源と前記半導体スイッチ素子とを接続する電源ラインの電圧を検知する電圧センサによって検知された検知電圧が電圧閾値を超えるかどうかを判断し、前記検知電圧が前記電圧閾値を超えないと判断した場合には前記モータをＤＣ駆動させるＤＣ駆動信号を前記半導体スイッチ素子に出力すると共に、前記検知電圧が前記閾値電圧を超えると判断した場合には、前記モータの負荷トルクに基づいて設定された第１周波数で前記モータをＰＷＭ駆動させる第１ＰＷＭ信号を生成し、前記第１ＰＷＭ信号を前記半導体スイッチ素子に出力する制御部と、を備えたモータ制御装置。
【請求項２】
前記第１周波数と前記モータの負荷トルクとの関係を表す第１情報を記憶する記憶部を有し、
前記制御部は、前記第１情報と、前記モータの負荷トルクとに基づいて前記第１周波数を決定する請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記記憶部には、前記モータの負荷トルクと前記モータの回転数との関係を表す第２情報と、前記モータの負荷トルクに応じて、前記モータがＰＷＭ駆動されている状態におけるＰＷＭオン時の前記モータの回転数であるオン時回転数からＰＷＭオフ時の前記モータの回転数であるオフ時回転数を減じた回転ムラと前記モータをＰＷＭ駆動する際の周波数との関係を表す第３情報と、が記憶されており、
前記制御部は、前記モータの回転数を検知する回転センサによって検知された前記モータの回転数に基づいて前記回転ムラを算出し、前記回転ムラが回転ムラ閾値を超えるかどうかを判断し、前記回転ムラが前記回転ムラ閾値を超えたと判断した場合には、前記第２情報と前記モータの回転数とに基づいて前記モータの負荷トルクを算出し、前記第３情報、前記モータの負荷トルク、及び前記回転ムラに基づいて前記モータをＰＷＭ駆動する際に前記回転ムラが前記回転ムラ閾値以下となる第２周波数を算出し、前記モータを前記第２周波数でＰＷＭ駆動させる第２ＰＷＭ信号を生成し、前記第２ＰＷＭ信号を前記半導体スイッチ素子に出力する請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１周波数、又は前記第２周波数が周波数閾値を超えるかどうかを判断し、前記第１周波数、又は前記第２周波数が周波数閾値を超えると判断した場合には、周波数が２０ｋＨｚ以上５０ｋＨｚ以下である第３周波数で前記モータをＰＷＭ駆動させる第３ＰＷＭ信号を生成し、前記第３ＰＷＭ信号を前記半導体スイッチ素子に出力する請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項１】
電源とモータとの間に配されて前記モータのオンオフ切り替えを行う半導体スイッチ素子と、
前記電源と前記半導体スイッチ素子とを接続する電源ラインの電圧を検知する電圧センサによって検知された検知電圧が電圧閾値を超えるかどうかを判断し、前記検知電圧が前記電圧閾値を超えないと判断した場合には前記モータをＤＣ駆動させるＤＣ駆動信号を前記半導体スイッチ素子に出力すると共に、前記検知電圧が前記閾値電圧を超えると判断した場合には、前記モータの負荷トルクに基づいて設定された第１周波数で前記モータをＰＷＭ駆動させる第１ＰＷＭ信号を生成し、前記第１ＰＷＭ信号を前記半導体スイッチ素子に出力する制御部と、を備えたモータ制御装置。
【請求項２】
前記第１周波数と前記モータの負荷トルクとの関係を表す第１情報を記憶する記憶部を有し、
前記制御部は、前記第１情報と、前記モータの負荷トルクとに基づいて前記第１周波数を決定する請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記記憶部には、前記モータの負荷トルクと前記モータの回転数との関係を表す第２情報と、前記モータの負荷トルクに応じて、前記モータがＰＷＭ駆動されている状態におけるＰＷＭオン時の前記モータの回転数であるオン時回転数からＰＷＭオフ時の前記モータの回転数であるオフ時回転数を減じた回転ムラと前記モータをＰＷＭ駆動する際の周波数との関係を表す第３情報と、が記憶されており、
前記制御部は、前記モータの回転数を検知する回転センサによって検知された前記モータの回転数に基づいて前記回転ムラを算出し、前記回転ムラが回転ムラ閾値を超えるかどうかを判断し、前記回転ムラが前記回転ムラ閾値を超えたと判断した場合には、前記第２情報と前記モータの回転数とに基づいて前記モータの負荷トルクを算出し、前記第３情報、前記モータの負荷トルク、及び前記回転ムラに基づいて前記モータをＰＷＭ駆動する際に前記回転ムラが前記回転ムラ閾値以下となる第２周波数を算出し、前記モータを前記第２周波数でＰＷＭ駆動させる第２ＰＷＭ信号を生成し、前記第２ＰＷＭ信号を前記半導体スイッチ素子に出力する請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１周波数、又は前記第２周波数が周波数閾値を超えるかどうかを判断し、前記第１周波数、又は前記第２周波数が周波数閾値を超えると判断した場合には、周波数が２０ｋＨｚ以上５０ｋＨｚ以下である第３周波数で前記モータをＰＷＭ駆動させる第３ＰＷＭ信号を生成し、前記第３ＰＷＭ信号を前記半導体スイッチ素子に出力する請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−２３３３６６（Ｐ２０１０−２３３３６６Ａ）
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７８９９９（Ｐ２００９−７８９９９）
【出願日】平成２１年３月２７日（２００９．３．２７）
【出願人】（３９５０１１６６５）株式会社オートネットワーク技術研究所 (2,668)
【出願人】（０００１８３４０６）住友電装株式会社 (6,135)
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２７日（２００９．３．２７）
【出願人】（３９５０１１６６５）株式会社オートネットワーク技術研究所 (2,668)
【出願人】（０００１８３４０６）住友電装株式会社 (6,135)
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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