JP7204404B2 - motor driver device - Google Patents
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Description
本発明は、モータドライバ装置に関する。 The present invention relates to a motor driver device.
ブラシ付き直流モータは、整流子、ブラシ、ロータ及びステータを備えて構成され、整流子及びブラシを介してロータのコイルに電流を流すことでトルクを発生させる。この際、ブラシ付き直流モータでは、整流子とブラシが接触した状態で回転が行われるため(ロータが回転するため)ブラシが摩耗してゆく。 A brushed DC motor includes a commutator, brushes, a rotor, and a stator, and generates torque by passing current through the coils of the rotor via the commutator and brushes. At this time, in the DC motor with brushes, the brushes wear out because the commutator and the brushes are in contact with each other (the rotor rotates).
ブラシの摩耗の程度が大きくなると所望の回転を行うことができなくなるため、モータを交換する等の手当てが必要となる。 If the degree of abrasion of the brush becomes large, it becomes impossible to perform the desired rotation, so it is necessary to take measures such as replacing the motor.
しかしながら、ブラシ付き直流モータを駆動するための従来装置は、基本的にブラシの摩耗状態を知る術を持たないため、装置の管理者等がブラシの摩耗状態を頻繁に確認する必要があった。装置側でブラシの摩耗状態を判定できる技術の開発が切望される。 However, conventional devices for driving DC motors with brushes basically have no way of knowing the state of wear of the brushes, so that the administrator or the like of the device has had to frequently check the state of wear of the brushes. There is a strong demand for the development of technology that can determine the state of wear of the brush on the device side.
本発明は、ブラシ付き直流モータのブラシの摩耗状態を良好に判定することができるモータドライバ装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a motor driver device that can satisfactorily determine the state of wear of the brushes of a DC motor with brushes.
本発明に係るモータドライバ装置は、ブラシ付きの直流モータを駆動するためのモータドライバ装置において、出力トランジスタを通じて前記直流モータにモータ電流を供給している所定の通電条件下において前記モータ電流の大きさに依存する評価信号を取得する評価信号取得部と、前記評価信号に基づき前記直流モータのブラシの摩耗状態を判定する摩耗判定部と、を備えた構成(第1の構成)である。 A motor driver device according to the present invention is a motor driver device for driving a DC motor with brushes, wherein the motor current is supplied to the DC motor through an output transistor. and an abrasion determination unit that determines the abrasion state of the brush of the DC motor based on the evaluation signal (first configuration).
具体的には例えば、第1の構成に係るモータドライバ装置において、前記モータ電流は前記出力トランジスタの第1電極及び第2電極間を通じて流れ、前記評価信号取得部は、前記通電条件下での前記出力トランジスタの第1電極及び第2電極間の電圧である評価電圧を示す信号を、前記評価信号として取得する構成(第2の構成)であって良い。 Specifically, for example, in the motor driver device according to the first configuration, the motor current flows between the first electrode and the second electrode of the output transistor, and the evaluation signal acquisition section obtains the A signal indicating an evaluation voltage, which is the voltage between the first electrode and the second electrode of the output transistor, may be acquired as the evaluation signal (second configuration).
この際例えば、第2の構成に係るモータドライバ装置において、前記ブラシの摩耗状態は、前記ブラシの摩耗が相対的に小さい第1状態と、前記ブラシの摩耗が相対的に大きい第2状態とに分類され、前記摩耗判定部は、前記評価電圧の大きさが所定の判定電圧値より小さいとき、前記ブラシの摩耗状態が前記第2状態に属すると判定する構成(第3の構成)であって良い。 At this time, for example, in the motor driver device according to the second configuration, the state of wear of the brush is divided into a first state in which the wear of the brush is relatively small and a second state in which the wear of the brush is relatively large. wherein the wear determination unit determines that the wear state of the brush belongs to the second state when the magnitude of the evaluation voltage is smaller than a predetermined determination voltage value (third configuration), good.
また例えば、第2の構成に係るモータドライバ装置において、前記ブラシの摩耗状態は、前記ブラシの摩耗が相対的に小さい第1状態と、前記ブラシの摩耗が相対的に大きい第2状態とに分類され、前記摩耗判定部は、第1タイミングでの前記評価電圧の大きさに基づく基準値を保持する保持部を有し、前記第1タイミングの後の第2タイミング以降において、前記第2タイミングでの前記評価電圧の大きさを前記基準値と比較することで、前記ブラシの摩耗状態が前記第2状態に属するか否かを判定する構成(第4の構成)であっても良い。 Further, for example, in the motor driver device according to the second configuration, the wear state of the brush is classified into a first state in which the wear of the brush is relatively small and a second state in which the wear of the brush is relatively large. The wear determination unit has a holding unit that holds a reference value based on the magnitude of the evaluation voltage at a first timing, and after a second timing after the first timing, at the second timing It may be determined whether or not the state of wear of the brush belongs to the second state (fourth configuration) by comparing the magnitude of the evaluation voltage of with the reference value.
或いは例えば、第1の構成に係るモータドライバ装置において、前記評価信号取得部は、前記モータ電流を測定する電流センサを用い、前記通電条件下で測定された前記モータ電流の大きさを示す信号を、前記評価信号として取得する構成(第5の構成)であっても良い。 Alternatively, for example, in the motor driver device according to the first configuration, the evaluation signal acquisition unit uses a current sensor that measures the motor current to obtain a signal indicating the magnitude of the motor current measured under the energized condition. , may be obtained as the evaluation signal (fifth configuration).
この際例えば、第5の構成に係るモータドライバ装置において、前記ブラシの摩耗状態は、前記ブラシの摩耗が相対的に小さい第1状態と、前記ブラシの摩耗が相対的に大きい第2状態とに分類され、前記摩耗判定部は、前記評価信号により示される前記モータ電流の大きさが所定の判定電流値より小さいとき、前記ブラシの摩耗状態が前記第2状態に属すると判定する構成(第6の構成)であって良い。 At this time, for example, in the motor driver device according to the fifth configuration, the state of wear of the brush is divided into a first state in which the wear of the brush is relatively small and a second state in which the wear of the brush is relatively large. The wear determination unit determines that the brush wear state belongs to the second state when the magnitude of the motor current indicated by the evaluation signal is smaller than a predetermined determination current value. configuration).
また例えば、第5の構成に係るモータドライバ装置において、前記ブラシの摩耗状態は、前記ブラシの摩耗が相対的に小さい第1状態と、前記ブラシの摩耗が相対的に大きい第2状態とに分類され、前記摩耗判定部は、第1タイミングでの前記モータ電流の大きさに基づく基準値を保持する保持部を有し、前記第1タイミングの後の第2タイミング以降において、前記第2タイミングでの前記モータ電流の大きさを前記基準値と比較することで、前記ブラシの摩耗状態が前記第2状態に属するか否かを判定する構成(第7の構成)であっても良い。 Further, for example, in the motor driver device according to the fifth configuration, the state of wear of the brush is classified into a first state in which the wear of the brush is relatively small and a second state in which the wear of the brush is relatively large. The wear determination unit has a holding unit that holds a reference value based on the magnitude of the motor current at a first timing, and after a second timing after the first timing, at the second timing It may be determined whether or not the state of wear of the brush belongs to the second state (seventh configuration) by comparing the magnitude of the motor current with the reference value.
更に或いは例えば、第1の構成に係るモータドライバ装置において、前記評価信号取得部は、前記通電条件下での前記直流モータの両端子間の電圧である評価電圧を示す信号を、前記評価信号として取得する構成(第8の構成)であっても良い。 Further alternatively, for example, in the motor driver device according to the first configuration, the evaluation signal acquisition unit receives, as the evaluation signal, a signal indicating an evaluation voltage, which is the voltage between both terminals of the DC motor under the energized condition. A configuration (eighth configuration) for obtaining the information may be used.
この際例えば、第8の構成に係るモータドライバ装置において、前記ブラシの摩耗状態は、前記ブラシの摩耗が相対的に小さい第1状態と、前記ブラシの摩耗が相対的に大きい第2状態とに分類され、前記摩耗判定部は、前記評価電圧の大きさが所定の判定電圧値より大きいとき、前記ブラシの摩耗状態が前記第2状態に属すると判定する構成(第9の構成)であって良い。 At this time, for example, in the motor driver device according to the eighth configuration, the state of wear of the brush is divided into a first state in which the wear of the brush is relatively small and a second state in which the wear of the brush is relatively large. wherein the wear determination unit determines that the wear state of the brush belongs to the second state when the magnitude of the evaluation voltage is greater than a predetermined determination voltage value (ninth configuration), good.
また例えば、第8の構成に係るモータドライバ装置において、前記ブラシの摩耗状態は、前記ブラシの摩耗が相対的に小さい第1状態と、前記ブラシの摩耗が相対的に大きい第2状態とに分類され、前記摩耗判定部は、第1タイミングでの前記評価電圧の大きさに基づく基準値を保持する保持部を有し、前記第1タイミングの後の第2タイミング以降において、前記第2タイミングでの前記評価電圧の大きさを前記基準値と比較することで、前記ブラシの摩耗状態が前記第2状態に属するか否かを判定する構成(第10の構成)であっても良い。 Further, for example, in the motor driver device according to the eighth configuration, the wear state of the brush is classified into a first state in which the wear of the brush is relatively small and a second state in which the wear of the brush is relatively large. The wear determination unit has a holding unit that holds a reference value based on the magnitude of the evaluation voltage at a first timing, and after a second timing after the first timing, at the second timing may be determined whether or not the state of wear of the brush belongs to the second state (a tenth configuration) by comparing the magnitude of the evaluation voltage of with the reference value.
また例えば、第3、第4、第6、第7、第9又は第10の構成に係るモータドライバ装置において、前記摩耗判定部は、前記ブラシの摩耗状態が前記第2状態に属すると判定されたとき、所定の報知を報知部に行わせる構成(第11の構成)であって良い。 Further, for example, in the motor driver device according to the third, fourth, sixth, seventh, ninth, or tenth configuration, the wear determination unit determines that the wear state of the brush belongs to the second state. A configuration (eleventh configuration) may be employed in which a notification unit is caused to make a predetermined notification when the time is reached.
本発明によれば、ブラシ付き直流モータのブラシの摩耗状態を良好に判定することができるモータドライバ装置を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a motor driver device that can satisfactorily determine the state of wear of the brushes of a DC motor with brushes.
以下、本発明の実施形態の例を、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する重複する説明を原則として省略する。尚、本明細書では、記述の簡略化上、情報、信号、物理量又は部材等を参照する記号又は符号を記すことによって、該記号又は符号に対応する情報、信号、物理量又は部材等の名称を省略又は略記することがある。例えば、後述の“S[1]”によって参照されるソース接続端子は(図1参照)、ソース接続端子S[1]と表記されることもあるし、端子S[1]と略記されることもあり得るが、それらは全て同じものを指す。 Hereinafter, examples of embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. In each figure referred to, the same parts are denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions of the same parts are omitted in principle. In this specification, for simplification of description, by describing symbols or codes that refer to information, signals, physical quantities, or members, etc., the names of information, signals, physical quantities, or members, etc. corresponding to the symbols or codes are It may be omitted or abbreviated. For example, a source connection terminal referred to by "S[1]" (see FIG. 1), which will be described later, may be written as source connection terminal S[1] or abbreviated as terminal S[1]. are possible, but they all refer to the same thing.
まず、本実施形態の記述にて用いられる幾つかの用語について説明を設ける。グランドとは、0V(ゼロボルト)の基準電位を有する導電部を指す又は基準電位そのものを指す。各実施形態において、特に基準を設けずに示される電圧は、グランドから見た電位を表す。ラインは配線と同義である。レベルとは電位のレベルを指し、任意の信号又は電圧についてハイレベルはローレベルよりも高い電位を有する。周期的にレベルがローレベルとハイレベルとの間で切り替わる任意の信号又は電圧について、当該信号又は電圧の1周期分の区間の長さに対する、当該信号又は電圧のレベルがハイレベルとなる区間の長さの割合を、デューティと称する。FET(電界効果トランジスタ)として構成された任意のトランジスタについて、オン状態とは、当該トランジスタのドレイン及びソース間が導通状態となっていることを指し、オフ状態とは、当該トランジスタのドレイン及びソース間が非導通状態(遮断状態)となっていることを指す。以下、オン状態、オフ状態を、単に、オン、オフと表現することもある。 First, some terms used in the description of this embodiment will be explained. Ground refers to a conductive part having a reference potential of 0 V (zero volts) or refers to the reference potential itself. In each embodiment, voltages shown without specific references represent potentials with respect to ground. A line is synonymous with wiring. A level refers to a level of potential, and for any signal or voltage a high level has a higher potential than a low level. For any signal or voltage whose level periodically switches between low level and high level, the length of the section where the level of the signal or voltage is high with respect to the length of the section of one cycle of the signal or voltage The length ratio is called duty. For any transistor configured as a FET (Field Effect Transistor), the ON state refers to the state of conduction between the drain and the source of the transistor, and the OFF state refers to the state of conduction between the drain and the source of the transistor. is in a non-conducting state (cutoff state). Hereinafter, the ON state and OFF state may be simply expressed as ON and OFF.
<<基本実施形態>>
本発明の基本実施形態を説明する。図1は、本発明の基本実施形態に係るモータ駆動システム1の構成図である。モータ駆動システム1は、ドライバIC10、MPU(micro-processing unit)20、外部接続装置30、モータ40及び出力トランジスタM[1]~M[4]を備える。MPU20、外部接続装置30、モータ40及び出力トランジスタM[1]~M[4]は、ドライバIC10の外部に設けられる。この内、MPU20及び出力トランジスタM[1]~M[4]はドライバIC10に対し外付け接続される。外部接続装置30はMPU20に接続される。モータ40は、ドライバIC10の負荷としてのブラシ付き直流モータである。
<<Basic embodiment>>
A basic embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a configuration diagram of a
ドライバIC10は、制御ロジック11及びゲート駆動回路12を備え、更に、モータ40のブラシの摩耗状態の検出及び判定に用いられる回路も備えているが、当該回路は図1では示していない(後に詳説する)。また、これらの他にも、ドライバIC10には、必要な電圧を生成するためのチャージポンプ回路や、各出力トランジスタでの過電流の発生有無を検出する回路などが設けられるが、それらの図示は省略している。
The
図2はドライバIC10の概略的な外観図である。ドライバIC10は、半導体集積回路を、樹脂にて構成された筐体(パッケージ)内に封入することで形成された電子部品であり、ドライバIC10に設けられる各回路及び各素子は半導体にて集積化されて半導体集積回路を構成する。ドライバIC10の筐体には、ドライバIC10の外部に対して露出した外部端子が複数設けられている。尚、図2に示されるドライバIC10の外部端子の数は例示に過ぎない。
FIG. 2 is a schematic external view of the
ドライバIC10に設けられる複数の外部端子には、ゲート接続端子G[1]~G[4]と、ソース接続端子S[1]~S[2]及びSCOMと、グランドに接続されるグランド端子GNDと、直流の所定の電源電圧VCC(例えば5V)を受けるための電源入力端子VINと、通信/制御端子群TMGと、が含まれる。端子群TMGは複数の外部端子から成る。制御ロジック11を含む、ドライバIC10内の任意の回路は電源電圧VCCに基づき駆動する。但し、ドライバIC10内の幾つかの回路は、電源電圧VCCと異なる他の直流電圧を駆動電圧として駆動しうる。
The plurality of external terminals provided in the
出力トランジスタM[1]~M[4]は、夫々、Nチャネル型のMOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)として構成されている。図示されていないが、各出力トランジスタを構成するMOSFETにおいて、MOSFETのソースからドレインに向かう方向を順方向とする寄生ダイオードがMOSFETに対して並列に形成及び接続される。尚、出力トランジスタM[1]及びM[2]をPチャネル型のMOSFETにて構成する変形も可能である。 Each of the output transistors M[1] to M[4] is configured as an N-channel MOSFET (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor). Although not shown, in the MOSFETs forming each output transistor, a parasitic diode whose forward direction is the direction from the source to the drain of the MOSFET is formed and connected in parallel to the MOSFET. A modification in which the output transistors M[1] and M[2] are composed of P-channel MOSFETs is also possible.
図1の構成では、出力トランジスタM[1]~M[4]にてモータ40に対するフルブリッジ回路(Hブリッジ回路)が構成されており、この際、出力トランジスタM[1]及びM[2]がハイサイドトランジスタとして機能し、出力トランジスタM[3]及びM[4]がローサイドトランジスタとして機能する。
In the configuration of FIG. 1, the output transistors M[1] to M[4] form a full bridge circuit (H bridge circuit) for the
詳細には、出力トランジスタM[1]及びM[2]の各ドレインは所定の正の電源電圧VPWR(例えば12V)が加わる電源ラインに接続され、出力トランジスタM[3]及びM[4]の各ソースはグランドに接続される。出力トランジスタM[1]のソースと出力トランジスタM[3]のドレインはノードNDaにて共通接続され、出力トランジスタM[2]のソースと出力トランジスタM[4]のドレインはノードNDbにて共通接続される。ノードNDa及びNDb間にモータ40が接続される。
Specifically, the drains of the output transistors M[1] and M[2] are connected to a power supply line to which a predetermined positive power supply voltage VPWR (for example, 12 V) is applied, and the drains of the output transistors M[3] and M[4] are connected. Each source is connected to ground. The source of the output transistor M[1] and the drain of the output transistor M[3] are commonly connected at a node NDa, and the source of the output transistor M[2] and the drain of the output transistor M[4] are commonly connected at a node NDb. be done. A
ノードNDaからモータ40を介しノードNDbに向かう電流が流れるとき、モータ40は第1回転方向に回転し(この回転を正転と称する)、ノードNDbからモータ40を介しノードNDaに向かう電流が流れるとき、モータ40は第1回転方向とは逆の第2回転方向に回転する(この回転を逆転と称する)。モータ40に流れる電流をモータ電流と称する。モータ電流において、ノードNDaからノードNDbに向かう電流の極性を正とし、その逆を負とする。また、モータ40の両端子間の電圧をモータ電圧と称する。モータ電圧はノードNDa及びNDb間の電圧に等しい。
When the current flows from the node NDa through the
出力トランジスタM[1]~M[4]のゲートは、夫々、ドライバIC10のゲート接続端子G[1]~G[4]に接続される。出力トランジスタM[1]及びM[2]のソースは、夫々、ドライバIC10のソース接続端子S[1]及びS[2]に接続される。出力トランジスタM[3]及びM[4]のソースはソース接続端子SCOMに共通接続される。
Gates of the output transistors M[1] to M[4] are connected to gate connection terminals G[1] to G[4] of the
ゲート駆動回路12は、出力トランジスタM[1]~M[4]のゲートを駆動する回路であって、ゲート接続端子G[1]~G[4]と、ソース接続端子S[1]~S[2]及びSCOMと、グランド端子GNDとに接続される。ゲート駆動回路12は、制御ロジック11の制御の下、自身に接続された各端子を通じて出力トランジスタM[1]~M[4]のゲート電圧を個別に制御し、これによって、出力トランジスタM[1]~M[4]の状態を個別に制御する。出力トランジスタM[1]~M[4]の状態の制御には、出力トランジスタM[1]~M[4]をオン状態にする制御、出力トランジスタM[1]~M[4]をオフ状態にする制御が含まれる。出力トランジスタM[1]~M[4]のゲート電圧を、夫々、VG[1]~VG[4]にて表す。尚、ドライバIC10内において、チャージポンプ回路(不図示)等を利用し、電源電圧VPWRよりも高い電位を有する内部電源電圧が生成され、その内部電源電圧を用いることで、出力トランジスタM[1]及びM[2]をオン状態とすることができる。
The
制御ロジック11は、通信/制御端子群TMGを介しMPU20と双方向通信が可能である。制御ロジック11及びMPU20間の双方向通信は、例えばSPI(Serial Peripheral Interface)により実現される。SPIによる双方向通信をSPI通信と称する。MPU20は、SPI通信用の信号以外にPWM信号(パルス幅変調信号)をドライバIC10に供給することができ、PWM信号が供給されているとき、制御ロジック11は、当該PWM信号に従って各出力トランジスタM[1]~M[4]がスイッチングされるよう、ゲート駆動回路12を制御することができる。
The
ドライバIC10は、MPU20からの指示に従い、出力トランジスタM[1]~M[4]及びモータ40を、正転連続駆動方式、逆転連続駆動方式、正転PWM駆動方式及び逆転PWM駆動方式を含む複数の駆動方式の何れかにて駆動することができる。
In accordance with instructions from the
正転連続駆動方式では、出力トランジスタM[1]~M[4]が継続的に夫々、オン、オフ、オフ、オンに維持され(即ち、出力トランジスタM[1]及びM[4]が常時オンとされ且つ出力トランジスタM[2]及びM[3]が常時オフとされ)、モータ40を正転させるための正のモータ電流が継続的にトランジスタM[1]及びM[4]を通じてモータ40に供給される。
In the forward continuous driving method, the output transistors M[1] to M[4] are continuously maintained on, off, off, and on, respectively (that is, the output transistors M[1] and M[4] are always on). and output transistors M[2] and M[3] are always off), positive motor current to rotate
逆転連続駆動方式では、出力トランジスタM[1]~M[4]が継続的に夫々、オフ、オン、オン、オフに維持され(即ち、出力トランジスタM[2]及びM[3]が常時オンとされ且つ出力トランジスタM[1]及びM[4]が常時オフとされ)、モータ40を逆転させるための負のモータ電流が継続的にトランジスタM[2]及びM[3]を通じてモータ40に供給される。
In the continuous reverse drive method, the output transistors M[1] to M[4] are continuously kept off, on, on, off, respectively (ie, the output transistors M[2] and M[3] are always on). and output transistors M[1] and M[4] are always off), and negative motor current to reverse
正転PWM駆動方式では、出力トランジスタM[2]及びM[4]が夫々オフ及びオンに維持された状態で、MPU20から供給される第1PWM信号に基づき、出力トランジスタM[1]及びM[3]がスイッチング駆動される。第1PWM信号はハイレベル又はローレベルをとる二値信号であり、第1PWM信号がハイレベルであるときには、出力トランジスタM[1]及びM[3]が夫々オン状態及びオフ状態とされ、第1PWM信号がローレベルであるときには、出力トランジスタM[1]及びM[3]が夫々オフ状態及びオン状態とされる。故に、正転PWM駆動方式では、第1PWM信号のデューティに応じた正のモータ電流が出力トランジスタM[1]、M[3]及びM[4]を通じてモータ40に流れ、モータ40が正転することになる。
In the forward PWM driving method, the output transistors M[1] and M[4] are driven based on the first PWM signal supplied from the
逆転PWM駆動方式では、出力トランジスタM[1]及びM[3]が夫々オフ及びオンに維持された状態で、MPU20から供給される第2PWM信号に基づき、出力トランジスタM[2]及びM[4]がスイッチング駆動される。第2PWM信号はハイレベル又はローレベルをとる二値信号であり、第2PWM信号がハイレベルであるときには、出力トランジスタM[2]及びM[4]が夫々オン状態及びオフ状態とされ、第2PWM信号がローレベルであるときには、出力トランジスタM[2]及びM[4]が夫々オフ状態及びオン状態とされる。故に、逆転PWM駆動方式では、第2PWM信号のデューティに応じた負のモータ電流が出力トランジスタM[2]、M[3]及びM[4]を通じてモータ40に流れ、モータ40が逆転することになる。
In the reverse PWM driving method, the output transistors M[2] and M[4] are turned on based on the second PWM signal supplied from the
外部接続装置30は、MPU20に接続された発光素子、表示装置等から成るが、外部接続装置30の利用方法等については後述される。
The
周知如く、ブラシ付き直流モータは、整流子、ブラシ、ロータ及びステータを備えて構成され、整流子及びブラシを介してロータのコイルに電流(モータ電流)を流すことでトルクを発生させる。この際、ブラシ付き直流モータでは、整流子とブラシが接触した状態で回転が行われるため(ロータが回転するため)ブラシが摩耗してゆく。以下に述べるブラシとは、特に記述無き限り、ブラシ付き直流モータであるモータ40に設けられたブラシを指す。
As is well known, a brushed DC motor is configured with a commutator, brushes, a rotor, and a stator, and generates torque by applying current (motor current) to coils of the rotor via the commutator and brushes. At this time, in the DC motor with brushes, the brushes wear out because the commutator and the brushes are in contact with each other (the rotor rotates). The brushes described below refer to brushes provided in the
図3(a)を参照し、モータ駆動システム1には、評価信号取得部60及び摩耗判定部70が設けられ、それらを用いてブラシの摩耗状態を評価及び判定することができる。詳細な構成は後述されるが、図3(b)に示す如く、評価信号取得部60及び摩耗判定部70の双方がドライバIC10内に設けられても良いし、図3(c)に示す如く、評価信号取得部60をドライバIC10に設けつつ摩耗判定部70をマイコン20にて実現するようにしても良い。
Referring to FIG. 3A, the
出力トランジスタM[1]~M[4]の何れかを通じてモータ40にモータ電流を供給している所定の通電条件下において、ブラシの摩耗の程度が相対的に小さいときには相対的に大きなモータ電流が流れることが期待され、ブラシの摩耗の程度が相対的に大きいときにはブラシ及び整流子間の接触抵抗の増大によりモータ電流が相対的に小さくなることが予想される。この特性を利用し、評価信号取得部60は、出力トランジスタM[1]~M[4]の何れかを通じてモータ40にモータ電流を供給している所定の通電条件下においてモータ電流の大きさに依存する評価信号を取得し、摩耗判定部70は、その評価信号に基づきモータ40のブラシの摩耗状態を判定する。
Under predetermined energization conditions in which the motor current is supplied to the
上記所定の通電条件は、正転連続駆動方式によりモータ40にモータ電流が供給される正転連続通電条件、又は、逆転連続駆動方式によりモータ40にモータ電流が供給される逆転連続通電条件であると良い。但し、上記所定の通電条件は、正転PWM駆動方式によりモータ40にモータ電流が供給される正転PWM通電条件、又は、逆転PWM駆動方式によりモータ40にモータ電流が供給される逆転PWM通電条件でありうる。以下、評価信号として幾つかの種類の評価信号を挙げるが、何れの評価信号も、所定の通電条件下において取得される信号である。即ち例えば、出力トランジスタM[1]~M[4]が全てオフとなっている条件下で評価信号取得部60にて取得される信号は評価信号ではない。
The predetermined energization condition is a forward rotation continuous energization condition in which the motor current is supplied to the
ブラシの摩耗状態は、ブラシの摩耗が相対的に小さい第1状態(以下、ブラシ良好状態と称する)と、ブラシの摩耗が相対的に大きい第2状態(以下、ブラシ不良状態と称する)と、に大別される。ブラシ良好状態及びブラシ不良状態を対比したとき、ブラシ不良状態の方がブラシ良好状態よりもブラシの摩耗の程度が大きく、ブラシ及び整流子間の接触抵抗が大きいことになる。摩耗判定部70は、上記評価信号に基づき、ブラシの摩耗状態がブラシ不良状態に属するのか否か(換言すれば、ブラシ良好状態とブラシ不良状態の何れに属するのか)を判定することができる。
The state of brush wear includes a first state in which the wear of the brush is relatively small (hereinafter referred to as a good brush state), a second state in which the wear of the brush is relatively large (hereinafter referred to as a bad brush state), It is divided into When comparing the good brush state and the bad brush state, the degree of wear of the brush is greater in the bad brush state than in the good brush state, and the contact resistance between the brush and the commutator is greater. The
以下、ブラシ摩耗に関わる構成の具体例及び動作例やドライバIC10の変形技術などを説明する実施形態として、複数の実施形態を説明する。上述の基本実施形態にて述べた事項は、特に記述無き限り且つ矛盾無き限り、以下の各実施形態に適用され、後述の各実施形態において、基本実施形態で述べた事項と矛盾する事項については各実施形態での記載が優先されて良い。また矛盾無き限り、以下に示す複数の実施形態の内、任意の実施形態に記載した事項を、他の任意の実施形態に適用することもできる(即ち複数の実施形態の内の任意の2以上の実施形態を組み合わせることも可能である)。
Hereinafter, a plurality of embodiments will be described as embodiments for describing specific examples of configurations and operation examples related to brush wear, modification techniques of the
尚、以下では、1以上4以下の任意の整数iを用いて、出力トランジスタM[1]~M[4]の内の任意の出力トランジスタを記号“M[i]”にて参照することがある。出力トランジスタ以外の部品等についても同様とされうる。 In the following description, an arbitrary integer i from 1 to 4 may be used to refer to an arbitrary output transistor among the output transistors M[1] to M[4] by the symbol “M[i]”. be. Components other than the output transistor may be the same.
<<第1実施形態>>
本発明に係る第1実施形態を説明する。第1実施形態では、所定の通電条件下において、モータ電流が流れる出力トランジスタM[i]のドレイン-ソース間電圧を評価電圧として取り扱い、評価電圧を示す信号を評価信号として用いる。出力トランジスタM[i]のドレイン-ソース間電圧は、出力トランジスタM[i]のソースの電位から見たドレインの電位を指す。モータ電流が出力トランジスタM[i]に流れるとき、当該モータ電流は出力トランジスタM[i]の第1電極及び第2電極間を通じて流れる。ここで、第1電極及び第2電極の内、一方はドレインであり、他方はソースである。以下、ドレイン-ソース間電圧を電圧VDSと表記することがある。
<<First Embodiment>>
A first embodiment according to the present invention will be described. In the first embodiment, the voltage between the drain and the source of the output transistor M[i] through which the motor current flows under predetermined energization conditions is treated as the evaluation voltage, and the signal indicating the evaluation voltage is used as the evaluation signal. The drain-source voltage of the output transistor M[i] refers to the potential of the drain seen from the potential of the source of the output transistor M[i]. When the motor current flows through the output transistor M[i], the motor current flows between the first electrode and the second electrode of the output transistor M[i]. Here, one of the first electrode and the second electrode is the drain and the other is the source. Hereinafter, the voltage between the drain and the source is sometimes referred to as voltage VDS .
出力トランジスタM[i]の電圧VDSは、出力トランジスタM[i]のオン抵抗(即ちドレイン及びソース間抵抗)と出力トランジスタM[i]のドレイン電流との積で表されるので、モータ電流が出力トランジスタM[i]のドレイン電流として流れる環境下において、ブラシの摩耗の程度が大きいがためにモータ電流が小さくなると、それに連動して出力トランジスタM[i]の電圧VDSも小さくなる。第1実施形態では、この特性を注目し、電圧VDSを用いて摩耗判定を行う。 Since the voltage V DS of the output transistor M[i] is expressed by the product of the on-resistance (that is, the resistance between the drain and the source) of the output transistor M[i] and the drain current of the output transistor M[i], the motor current flows as the drain current of the output transistor M[i], the voltage VDS of the output transistor M[i] also decreases when the motor current decreases due to the large degree of brush wear. In the first embodiment, attention is paid to this characteristic, and wear determination is performed using the voltage VDS .
尚、出力トランジスタM[i]がオンとされているとき、出力トランジスタM[i]のゲート電圧は十分に高く、出力トランジスタM[i]のオン抵抗は一定であるとする。 It is assumed that when the output transistor M[i] is turned on, the gate voltage of the output transistor M[i] is sufficiently high and the ON resistance of the output transistor M[i] is constant.
第1実施形態は以下の実施例EX1_1~EX1_5を含む。実施例EX1_1~EX1_5において、電圧VDSに基づき摩耗判定を行う具体例を説明する。 The first embodiment includes the following examples EX1_1 to EX1_5. In Examples EX1_1 to EX1_5 , specific examples of performing wear determination based on the voltage VDS will be described.
[実施例EX1_1]
実施例EX1_1を説明する。図4は、実施例EX1_1に関わる動作の実現に寄与するドライバIC10の一部構成を、出力トランジスタM[1]~M[4]及びモータ40と共に示した図である。実施例EX1_1において、ドライバIC10内には、所定の判定電圧VREF1を生成する電圧源111と、比較器112とが設けられる。判定電圧VREF1は所定の正の直流電圧値を有する。
[Example EX1_1]
Example EX1_1 will be described. FIG. 4 is a diagram showing a partial configuration of the
実施例EX1_1では、逆転連続通電条件にてモータ40が駆動されている状況が想定されており、このとき、出力トランジスタM[1]~M[4]は、夫々、オフ、オン、オン、オフである。
In the embodiment EX1_1, it is assumed that the
図4の構成において、出力トランジスタM[3]のドレイン電圧が加わるソース接続端子S[1]が比較器112の反転入力端子に接続され、出力トランジスタM[3]のソース電圧が加わるソース接続端子SCOMが電圧源111の負側端子に接続され、電圧源111の正側端子が比較器112の非反転入力端子に接続されている。出力トランジスタM[3]のソース-ドレイン間電圧VDSが端子S[1]及びSCOM間に加わる。逆転連続通電条件において、出力トランジスタM[3]の電圧VDSが評価電圧として機能し、出力トランジスタM[3]の電圧VDSを示す信号が評価信号Sa1として機能する。図4の構成において、評価信号Sa1を伝搬する配線及び端子が評価信号取得部60を構成すると考えることができる。
In the configuration of FIG. 4, the source connection terminal S[1] to which the drain voltage of the output transistor M[3] is applied is connected to the inverting input terminal of the
電圧源111の挿入により比較器112の非反転入力端子には判定電圧VREF1が加わるため、比較器112では、出力トランジスタM[3]の電圧VDS(即ち評価電圧)が判定電圧VREF1と比較されることになり、その比較結果を示す判定信号Sa2が比較器112から出力される。即ち、比較器112は、出力トランジスタM[3]の電圧VDSが判定電圧VREF1よりも高いとき(換言すれば、評価電圧の大きさが判定電圧VREF1の値よりも大きいとき)ローレベルの判定信号Sa2を出力し、出力トランジスタM[3]の電圧VDSが判定電圧VREF1よりも低いとき(換言すれば、評価電圧の大きさが判定電圧VREF1の値よりも小さいとき)ハイレベルの判定信号Sa2を出力する。出力トランジスタM[3]の電圧VDSが判定電圧VREF1とちょうど一致するとき判定信号Sa2のレベルはローレベル又はハイレベルとなる。
Since the determination voltage V REF1 is applied to the non-inverting input terminal of the
図4の構成において、制御ロジック11は摩耗判定部70の機能を備える。即ち制御ロジック11は、逆転連続通電条件にてモータ40が駆動されている状況において、判定信号Sa2のレベルがローレベルであるときには、ブラシの摩耗状態がブラシ良好状態に属すると判定し、判定信号Sa2のレベルがハイレベルであるときには、ブラシの摩耗状態がブラシ不良状態に属すると判定する。
In the configuration of FIG. 4 , the
判定電圧VREF1の値が可変となるように電圧源111が形成されていても良く、この場合、SPI通信を介したMPU20からの指示に基づき電圧源111での判定電圧VREF1の値が設定されても良い。判定電圧VREF1の調整を通じてブラシ摩耗の判定閾値を調整することができ、様々な種類のモータに適応できるようになる。
The
また、ノイズによる誤判定等の抑止を図るべく、比較器112と制御ロジック11との間に判定信号Sa2の高域周波数成分を低減するローパスフィルタを設け、当該低減後の判定信号Sa2を用いてブラシの摩耗状態の判定を行っても良い。或いは、当該ローパスフィルタの機能を制御ロジック11に持たせても良い。
Further, in order to suppress erroneous determination due to noise, a low-pass filter is provided between the
また図4の構成では、出力トランジスタM[3]の電圧VDSを評価電圧として用いているが、出力トランジスタM[3]の電圧VDSの代わりに出力トランジスタM[2]の電圧VDSを評価電圧として用いても良い。 In the configuration of FIG. 4, the voltage VDS of the output transistor M[3] is used as the evaluation voltage, but the voltage VDS of the output transistor M[2] is used instead of the voltage VDS of the output transistor M[3]. It may be used as an evaluation voltage.
また、逆転PWM通電条件にてモータ40が駆動されている場合でも、実施例EX1_1の方法を適用可能である。但し、この場合には、出力トランジスタM[2]又はM[3]の電圧VDSの時間的な平均電圧を生成する平均化回路(不図示)をドライバIC10に追加し、得られた平均電圧を判定電圧VREF1と比較することで判定信号Sa2を生成すると良い。また、このときのPWM信号のデューティは或る定められたデューティとされる(判定電圧VREF1と比較される上記平均電圧はデューティに依存するため)。
Moreover, even when the
[実施例EX1_2]
実施例EX1_2を説明する。実施例EX1_1では、モータ40の逆転時のみ適応した構成を示したが、当然ながら、モータ40の正転時に適応した構成もドライバIC10に設けることができる。即ち、図5に示す構成を採用可能である。図5は、実施例EX1_2に関わる動作の実現に寄与するドライバIC10の一部構成を、出力トランジスタM[1]~M[4]及びモータ40と共に示した図である。
[Example EX1_2]
Example EX1_2 will be described. In the embodiment EX1_1, the configuration adapted only for the reverse rotation of the
実施例EX1_2において、ドライバIC10内には、モータ40の逆転時に用いられる電圧源111及び比較器112と、モータ40の正転時に用いられる電圧源113及び比較器114と、が設けられる。電圧源111及び比較器112は図4に示したものと同じであり、電圧源111及び比較器112と各端子及び出力トランジスタとの接続関係並びに電圧源111及び比較器112の動作は実施例EX1_1に示した通りである。
In the embodiment EX1_2, the
電圧源113は所定の判定電圧VREF2を生成する。判定電圧VREF2は所定の正の直流電圧値を有する。
A
図5の構成において、出力トランジスタM[4]のドレイン電圧が加わるソース接続端子S[2]が比較器114の反転入力端子に接続され、出力トランジスタM[4]のソース電圧が加わるソース接続端子SCOMが電圧源113の負側端子に接続され、電圧源113の正側端子が比較器114の非反転入力端子に接続されている。出力トランジスタM[4]のソース-ドレイン間電圧VDSが端子S[2]及びSCOM間に加わる。
In the configuration of FIG. 5, the source connection terminal S[2] to which the drain voltage of the output transistor M[4] is applied is connected to the inverting input terminal of the
実施例EX1_1にて上述したように、逆転連続通電条件においては、出力トランジスタM[3]の電圧VDSが評価電圧として機能し、出力トランジスタM[3]の電圧VDSを示す信号が評価信号Sa1として機能する。一方、正転連続通電条件においては、出力トランジスタM[4]の電圧VDSが評価電圧として機能し、出力トランジスタM[4]の電圧VDSを示す信号が評価信号Sa3として機能する。図5の構成において、評価信号Sa1及びSa3を伝搬する配線及び端子が評価信号取得部60を構成すると考えることができる。
As described above in the embodiment EX1_1 , under the reverse continuous energization condition, the voltage VDS of the output transistor M[3] functions as the evaluation voltage, and the signal indicating the voltage VDS of the output transistor M[3] is the evaluation signal. Functions as Sa1. On the other hand, under the forward continuous energization condition, the voltage VDS of the output transistor M[4] functions as the evaluation voltage, and the signal indicating the voltage VDS of the output transistor M[4] functions as the evaluation signal Sa3. In the configuration of FIG. 5, it can be considered that the wirings and terminals for propagating the evaluation signals Sa1 and Sa3 constitute the evaluation
逆転時に関わる電圧源111及び比較器112の動作は実施例EX1_1に示した通りであるので、正転時に関わる電圧源113及び比較器114の動作を説明する。電圧源113の挿入により比較器114の非反転入力端子には判定電圧VREF2が加わる。このため、比較器114では、出力トランジスタM[4]の電圧VDS(即ち評価電圧)が判定電圧VREF2と比較されることになり、その比較結果を示す判定信号Sa4が比較器114から出力される。即ち、比較器114は、出力トランジスタM[4]の電圧VDSが判定電圧VREF2よりも高いとき(換言すれば、評価電圧の大きさが判定電圧VREF2の値よりも大きいとき)ローレベルの判定信号Sa4を出力し、出力トランジスタM[4]の電圧VDSが判定電圧VREF2よりも低いとき(換言すれば、評価電圧の大きさが判定電圧VREF2の値よりも小さいとき)ハイレベルの判定信号Sa4を出力する。出力トランジスタM[4]の電圧VDSが判定電圧VREF2とちょうど一致するとき判定信号Sa4のレベルはローレベル又はハイレベルとなる。
Since the operations of the
図5の構成において、制御ロジック11は摩耗判定部70の機能を備える。即ち、逆転連続通電条件にてモータ40が駆動されている状況において、制御ロジック11は、判定信号Sa2に注目し、判定信号Sa2のレベルがローレベルであるときには、ブラシの摩耗状態がブラシ良好状態に属すると判定し、判定信号Sa2のレベルがハイレベルであるときには、ブラシの摩耗状態がブラシ不良状態に属すると判定する。同様に、正転連続通電条件にてモータ40が駆動されている状況において、制御ロジック11は、判定信号Sa4に注目し、判定信号Sa4のレベルがローレベルであるときには、ブラシの摩耗状態がブラシ良好状態に属すると判定し、判定信号Sa4のレベルがハイレベルであるときには、ブラシの摩耗状態がブラシ不良状態に属すると判定する。
In the configuration of FIG. 5 , the
電圧源111と同様に(実施例EX1_1参照)、判定電圧VREF2の値が可変となるように電圧源113が形成されていても良く、この場合、SPI通信を介したMPU20からの指示に基づき電圧源113での判定電圧VREF2の値が設定されても良い。判定電圧VREF2の調整を通じてブラシ摩耗の判定閾値を調整することができ、様々な種類のモータに適応できるようになる。
Similar to the voltage source 111 (see embodiment EX1_1), the
また、ノイズによる誤判定等の抑止を図るべく、比較器114と制御ロジック11との間に判定信号Sa4の高域周波数成分を低減するローパスフィルタを設け、当該低減後の判定信号Sa4を用いてブラシの摩耗状態の判定を行っても良い。或いは、当該ローパスフィルタの機能を制御ロジック11に持たせても良い。
Further, in order to suppress erroneous determination due to noise, a low-pass filter is provided between the
判定電圧VREF2の値は、電圧源111が生成する判定電圧VREF1と一致していても良いし、不一致でも良い。両者が一致する場合にあっては、単一の電圧源を電圧源111及び113として兼用して良い。また、単一の比較器を時分割で用いることにより単一の比較器を比較器112及び114として兼用するようにしても良い。この場合、モータ40の逆転時おいては当該単一の比較器にて出力トランジスタM[3]の電圧VDSと判定電圧VREF1とが比較されて当該単一の比較器から判定信号Sa2が出力されるように、且つ、モータ40の正転時おいては当該単一の比較器にて出力トランジスタM[4]の電圧VDSと判定電圧VREF2とが比較されて当該単一の比較器から判定信号Sa4が出力されるように、当該単一の比較器への入力を切り替えれば良い。
The value of the determination voltage V REF2 may or may not match the determination voltage V REF1 generated by the
また図5の構成では、正転時において、出力トランジスタM[4]の電圧VDSを評価電圧として用いているが、出力トランジスタM[4]の電圧VDSの代わりに出力トランジスタM[1]の電圧VDSを評価電圧として用いても良い。逆転時についての同様の変形は実施例EX1_1にて述べた通りである。 In the configuration of FIG. 5, the voltage V DS of the output transistor M[4] is used as the evaluation voltage during forward rotation. may be used as the evaluation voltage. A similar modification at the time of reverse rotation is as described in Example EX1_1.
また、正転PWM通電条件にてモータ40が駆動されている場合でも、実施例EX1_2の方法を適用可能である。但し、この場合には、出力トランジスタM[1]又はM[4]の電圧VDSの時間的な平均電圧を生成する平均化回路(不図示)をドライバIC10に追加し、得られた平均電圧を判定電圧VREF2と比較することで判定信号Sa4を生成すると良い。また、このときのPWM信号のデューティは或る定められたデューティとされる(判定電圧VREF2と比較される上記平均電圧はデューティに依存するため)。逆転時についての同様の変形は実施例EX1_1にて述べた通りである。
Further, even when the
[実施例EX1_3]
実施例EX1_3を説明する。図6は、実施例EX1_3に関わる動作の実現に寄与するドライバIC10の一部構成を、出力トランジスタM[1]~M[4]及びモータ40と共に示した図である。実施例EX1_3において、ドライバIC10内には演算増幅器121とA/D変換器122とが設けられ、ドライバIC10に対して抵抗123及び124が外付け接続される。
[Example EX1_3]
Example EX1_3 will be described. FIG. 6 is a diagram showing a partial configuration of the
実施例EX1_3では、逆転連続通電条件にてモータ40が駆動されている状況が想定されており、このとき、出力トランジスタM[1]~M[4]は、夫々、オフ、オン、オン、オフである。
In the embodiment EX1_3, it is assumed that the
図6の構成において、出力トランジスタM[3]のドレイン電圧が加わるソース接続端子S[1]が演算増幅器121の非反転入力端子に接続され、演算増幅器121の反転入力端子は抵抗123を介してグランドに接続されると共に抵抗124を介して自身の出力端子に接続される。抵抗123及び124はドライバIC10の外部に設けられているので、演算増幅器121の反転入力端子と抵抗123との間にはドライバIC10の1つの外部端子(例えば端子SCOMであって良い)が介在し、演算増幅器121の出力端子と抵抗124との間にはドライバIC10の他の1つの外部端子が介在する。
6, the source connection terminal S[1] to which the drain voltage of the output transistor M[3] is applied is connected to the non-inverting input terminal of the
演算増幅器121と抵抗123及び124とで増幅回路が形成される。出力トランジスタM[3]の電圧VDSは当該増幅回路にて増幅されて、増幅された出力トランジスタM[3]の電圧VDSが演算増幅器121の出力端子に表れる。逆転連続通電条件において、演算増幅器121の出力端子に表れる、増幅された出力トランジスタM[3]の電圧VDSが評価電圧として機能し、その評価電圧を示す信号が評価信号Sa5として機能する。図6の構成において、演算増幅器121並びに抵抗123及び124を含む評価信号Sa5を生成及び伝搬する回路が評価信号取得部60を構成すると考えることができる。
An amplifier circuit is formed by
A/D変換器122は、アナログの評価電圧を示す評価信号Sa5を、アナログ-デジタル変換することによりデジタル評価信号Sa6を生成する。デジタル評価信号Sa6は、評価信号Sa5による評価電圧の値を示すデジタル信号である。A/D変換器122も評価信号取得部60の構成要素に含まれると考えるようにしても良い。デジタル評価信号Sa6はMPU20に伝送される。この際、デジタル評価信号Sa6はSPI通信にてドライバIC10からMPU20に伝送されて良い。但し、デジタル評価信号Sa6を伝送するための専用端子を、ドライバIC10の外部端子として設けるようにしても良い。
The A/
図6の構成において、MPU20は摩耗判定部70の機能を備える。即ちMPU20は、所定の判定電圧値を保持しており、デジタル評価信号Sa6にて示される評価電圧の値(即ち評価電圧の大きさ)を判定電圧値と比較する。そして、MPU20は、逆転連続通電条件にてモータ40が駆動されている状況において、デジタル評価信号Sa6にて示される評価電圧の値が判定電圧値以上であるときには、ブラシの摩耗状態がブラシ良好状態に属すると判定し、デジタル評価信号Sa6にて示される評価電圧の値が判定電圧値より小さいときには、ブラシの摩耗状態がブラシ不良状態に属すると判定する。
In the configuration of FIG. 6 , the
また、ノイズによる誤判定等の抑止を図るべく、演算増幅器121並びに抵抗123及び124により構成される増幅回路とA/D変換器122との間に、評価信号Sa5の高域周波数成分を低減するローパスフィルタを設けても良い。或いは、当該ローパスフィルタの機能を増幅回路又はMPU20に持たせても良い。
Further, in order to suppress erroneous determination due to noise, the high frequency component of the evaluation signal Sa5 is reduced between the amplifier circuit composed of the
また図6の構成では、出力トランジスタM[3]の電圧VDSを評価電圧として用いているが、出力トランジスタM[3]の電圧VDSの代わりに出力トランジスタM[2]の電圧VDSを評価電圧として用いても良い。 In the configuration of FIG. 6, the voltage VDS of the output transistor M[3] is used as the evaluation voltage, but the voltage VDS of the output transistor M[2] is used instead of the voltage VDS of the output transistor M[3]. It may be used as an evaluation voltage.
また、逆転PWM通電条件にてモータ40が駆動されている場合でも、実施例EX1_3の方法を適用可能である。但し、この場合には、出力トランジスタM[2]又はM[3]の電圧VDSの時間的な平均電圧を生成する平均化回路(不図示)をドライバIC10に追加し、当該平均電圧を示す信号又は当該平均電圧の増幅電圧を示す信号を評価電圧Sa5としてA/D変換器122に入力すると良い。また、このときのPWM信号のデューティは或る定められたデューティとされる(判定電圧値と比較される上記平均電圧の値はデューティに依存するため)。演算増幅器121並びに抵抗123及び124により構成される増幅回路に上記平均化回路の機能を持たせても良い。
Further, even when the
また抵抗123及び124をドライバIC10内に設けるようにしても良い。演算増幅器121を含んで構成される増幅回路の増幅率は任意であり、1でも良い。増幅率が1であるとき抵抗123及び124は不要であり、演算増幅器121にてボルテージフォロアが形成されても良い。
Also, the
[実施例EX1_4]
実施例EX1_4を説明する。実施例EX1_3では、モータ40の逆転時のみ適応した構成を示したが、当然ながら、モータ40の正転時にも適応するようにドライバIC10に構成しても良い。例えば図7に示す構成を採用可能である。図7は、実施例EX1_4に関わる動作の実現に寄与するドライバIC10の一部構成を、出力トランジスタM[1]~M[4]及びモータ40と共に示した図である。
[Example EX1_4]
Example EX1_4 will be described. In the embodiment EX1_3, the configuration adapted only to the reverse rotation of the
実施例EX1_4に係るドライバIC10は、実施例EX1_3に係るドライバIC10に対しマルチプレクサ125を追加したものであり、その他の点については、特に記述無き限り且つ矛盾無き限り、実施例EX1_3の記載が実施例EX1_4にも適用される。
The
実施例EX1_4に係る図7の構成では、出力トランジスタM[3]のドレイン電圧が加わるソース接続端子S[1]又は出力トランジスタM[4]のドレイン電圧が加わるソース接続端子S[2]がマルチプレクサ125を介して選択的に演算増幅器121の非反転入力端子に接続される。制御ロジック11によりマルチプレクサ125の接続状態が制御される。即ち、モータ40を逆転させているときには演算増幅器121の非反転入力端子に対して端子S[1]が接続されるように、且つ、モータ40を正転させているときには演算増幅器121の非反転入力端子に対して端子S[2]が接続されるように、制御ロジック11はマルチプレクサ125を制御する。モータ40を逆転させているときとは、逆転連続通電条件又は逆転PWM通電条件にてモータ40を駆動するときを指し、モータ40を正転させているときとは、正転連続通電条件又は正転PWM通電条件にてモータ40を駆動するときを指す。
In the configuration of FIG. 7 according to the embodiment EX1_4, the source connection terminal S[1] to which the drain voltage of the output transistor M[3] is applied or the source connection terminal S[2] to which the drain voltage of the output transistor M[4] is applied is the multiplexer. 125 to the non-inverting input terminal of
演算増幅器121並びに抵抗123及び124にて構成される増幅回路は、出力トランジスタM[3]又はM[4]の電圧VDSを増幅し、増幅された出力トランジスタM[3]又はM[4]の電圧VDSが演算増幅器121の出力端子に表れる。モータ40を逆転させているときには、演算増幅器121の出力端子に、増幅された出力トランジスタM[3]の電圧VDSが評価電圧として表れ、その評価電圧を示す信号が評価信号Sa5として機能する。モータ40を正転させているときには、演算増幅器121の出力端子に、増幅された出力トランジスタM[4]の電圧VDSが評価電圧として表れ、その評価電圧を示す信号が評価信号Sa5として機能する。図7の構成において、演算増幅器121、抵抗123及び124並びにマルチプレクサ125を含む、評価信号Sa5を生成及び伝搬する回路が評価信号取得部60を構成すると考えることができる。
An amplifier circuit composed of
実施例EX1_3で述べたように、A/D変換器122は、アナログの評価電圧を示す評価信号Sa5を、アナログ-デジタル変換することによりデジタル評価信号Sa6を生成する。以下では、説明の便宜上、モータ40を正転させているときに得られる信号Sa5及びSa6を夫々記号“Sa5_F”及び“Sa6_F”にて参照し、モータ40を逆転させているときに得られる信号Sa5及びSa6を夫々記号“Sa5_R”及び“Sa6_R”にて参照する。
As described in the embodiment EX1_3, the A/
図7の構成において、MPU20は摩耗判定部70の機能を備える。即ちMPU20は、所定の判定電圧値を保持しており、デジタル評価信号Sa6_F又はSa6_Rにて示される評価電圧の値(即ち評価電圧の大きさ)を当該判定電圧値と比較する。そして、MPU20は、デジタル評価信号Sa6_F又はSa6_Rにて示される評価電圧の値が当該判定電圧値以上であるときには、ブラシの摩耗状態がブラシ良好状態に属すると判定し、デジタル評価信号Sa6_F又はSa6_Rにて示される評価電圧の値が当該判定電圧値より小さいときには、ブラシの摩耗状態がブラシ不良状態に属すると判定する。
In the configuration of FIG. 7 , the
また図7の構成では、正転時において、出力トランジスタM[4]の電圧VDSを評価電圧として用いているが、出力トランジスタM[4]の電圧VDSの代わりに出力トランジスタM[1]の電圧VDSを評価電圧として用いても良い。逆転時についての同様の変形は実施例EX1_3にて述べた通りである。 In the configuration of FIG. 7, the voltage V DS of the output transistor M[4] is used as the evaluation voltage during normal rotation . may be used as the evaluation voltage. A similar modification at the time of reverse rotation is as described in Example EX1_3.
また図7では、基本的に、逆転連続通電条件又は正転連続通電条件にてモータ40が駆動されるときに適応した構成が示されているが、実施例EX1_3に示したように逆転PWM通電条件でモータ40が駆動されるときにも、また正転PWM通電条件でモータ40が駆動されるときにも実施例EX1_4に示した構成を利用できる。但し、この場合には、モータ電流が流れる出力トランジスタM[i]の電圧VDSの時間的な平均電圧を生成する平均化回路(不図示)をドライバIC10に追加し、当該平均電圧を示す信号又は当該平均電圧の増幅電圧を示す信号を評価電圧Sa5としてA/D変換器122に入力すると良い。また、このときのPWM信号のデューティは或る定められたデューティとされる(判定電圧値と比較される上記平均電圧の値はデューティに依存するため)。演算増幅器121並びに抵抗123及び124により構成される増幅回路に上記平均化回路の機能を持たせても良い。
FIG. 7 basically shows a configuration adapted when the
また図7の構成では、評価信号Sa5_Fを生成するための回路と評価信号Sa5_Rを生成するための回路が共通の回路にて構成されているが、前者の回路と後者の回路を別個に設けるようにしても良い。この場合、価信号Sa5_Fを生成するための回路及び評価信号Sa5_Rを生成するための回路と、A/D変換器122との間に、マルチプレクサを配置すれば良い。
In the configuration of FIG. 7, the circuit for generating the evaluation signal Sa5_F and the circuit for generating the evaluation signal Sa5_R are configured by a common circuit. You can do it. In this case, a multiplexer may be arranged between the circuit for generating the value signal Sa5_F and the circuit for generating the evaluation signal Sa5_R and the A/
[実施例EX1_5]
実施例EX1_5を説明する。実施例EX1_5では、実施例EX1_4に示した構成(図7)が用いられる。また、図8(a)に示す如く、MPU20には不揮発性メモリであるメモリ21(保持部)が設けられているものとする。但しメモリ21はMPU20に対して外付け接続されたメモリであっても良い。
[Example EX1_5]
Example EX1_5 will be described. In Example EX1_5, the configuration (FIG. 7) shown in Example EX1_4 is used. Also, as shown in FIG. 8A, the
MPU20は、或るタイミングt1又はタイミングt1直後において、タイミングt1にて得られたデジタル評価信号Sa6に基づく基準電圧値Pa[t1]をメモリ21に書き込む。ここで書き込まれる基準電圧値Pa[t1]は、タイミングt1でのデジタル評価信号Sa6_Fである信号Sa6_F[t1]に基づく基準電圧値Pa[t1]_F、又は、タイミングt1でのデジタル評価信号Sa6_Rである信号Sa6_R[t1]に基づく基準電圧値Pa[t1]_Rである(図8(b)参照)。
The
その後、タイミングt2において、デジタル評価信号Sa6_Fが信号Sa6_F[t2]として取得される、又は、デジタル評価信号Sa6_Rが信号Sa6_R[t2]として取得される。信号Sa6_F[t2]にて示される評価電圧の値(即ち、モータ40が正転しているタイミングt2での評価電圧の値)を対比電圧値Pa[t2]_Fにて表し、信号Sa6_R[t2]にて示される評価電圧の値(即ち、モータ40が逆転しているタイミングt2での評価電圧の値)を対比電圧値Pa[t2]_Rにて表す。
After that, at timing t2, the digital evaluation signal Sa6_F is obtained as the signal Sa6_F[t2], or the digital evaluation signal Sa6_R is obtained as the signal Sa6_R[t2]. The value of the evaluation voltage indicated by the signal Sa6_F[t2] (that is, the value of the evaluation voltage at the timing t2 when the
タイミングt1は、任意のタイミングであって良いが、モータ40がモータ駆動システム1に設置された直後のタイミング(ブラシの摩耗は全く又は殆ど無いタイミング)であると良い。タイミングt2はタイミングt1の後の任意のタイミングである。尚、メモリ21に基準電圧値Pa[t1]_F及びPa[t1]_Rの双方が保持されても良い。この場合、t1は時間幅を有した概念と解され、基準電圧値Pa[t1]_F及びPa[t1]_Rの元となる信号Sa6_F[t1]及びSa6_R[t1]は別々の時刻で得られるものとする。
The timing t1 may be any timing, but it is preferable to be the timing immediately after the
基準電圧値Pa[t1]_Fは、信号Sa6_F[t1]にて示される評価電圧の値(即ち、モータ40が正転しているタイミングt1での評価電圧の値;初期値)から所定の判定電圧値だけ低い値を持つ(図8(c)参照)。MPU20は、タイミングt2にて対比電圧値Pa[t2]_F(即ち、モータ40が正転しているタイミングt2での評価電圧の値)を取得した後、対比電圧値Pa[t2]_Fを基準電圧値Pa[t1]_Fと比較し、対比電圧値Pa[t2]_Fが基準電圧値Pa[t1]_F以上であればブラシの摩耗状態がブラシ良好状態に属すると判定し、対比電圧値Pa[t2]_Fが基準電圧値Pa[t1]_Fよりも小さければブラシの摩耗状態がブラシ不良状態に属すると判定する。
The reference voltage value Pa[t1]_F is determined based on the value of the evaluation voltage indicated by the signal Sa6_F[t1] (that is, the value of the evaluation voltage at timing t1 when the
或いは、基準電圧値Pa[t1]_Fは、信号Sa6_F[t1]にて示される評価電圧の値(即ち、モータ40が正転しているタイミングt1での評価電圧の値;初期値)そのものであっても良い。この場合、MPU20は、タイミングt2にて対比電圧値Pa[t2]_F(即ち、モータ40が正転しているタイミングt2での評価電圧の値)を取得した後、対比電圧値Pa[t2]_Fを基準電圧値Pa[t1]_Fと比較し、対比電圧値Pa[t2]_Fが基準電圧値Pa[t1]_Fより所定の判定電圧値以上小さければブラシの摩耗状態がブラシ不良状態に属すると判定し、そうでなければブラシの摩耗状態がブラシ良好状態に属すると判定する。
Alternatively, the reference voltage value Pa[t1]_F is the value of the evaluation voltage indicated by the signal Sa6_F[t1] (that is, the value of the evaluation voltage at timing t1 when the
基準電圧値Pa[t1]_Rは、信号Sa6_R[t1]にて示される評価電圧の値(即ち、モータ40が逆転しているタイミングt1での評価電圧の値;初期値)から所定の判定電圧値だけ低い値を持つ。MPU20は、タイミングt2にて対比電圧値Pa[t2]_R(即ち、モータ40が逆転しているタイミングt2での評価電圧の値)を取得した後、対比電圧値Pa[t2]_Rを基準電圧値Pa[t1]_Rと比較し、対比電圧値Pa[t2]_Rが基準電圧値Pa[t1]_R以上であればブラシの摩耗状態がブラシ良好状態に属すると判定し、対比電圧値Pa[t2]_Rが基準電圧値Pa[t1]_Rよりも小さければブラシの摩耗状態がブラシ不良状態に属すると判定する。
The reference voltage value Pa[t1]_R is a predetermined judgment voltage from the value of the evaluation voltage indicated by the signal Sa6_R[t1] (that is, the value of the evaluation voltage at the timing t1 when the
或いは、基準電圧値Pa[t1]_Rは、信号Sa6_R[t1]にて示される評価電圧の値(即ち、モータ40が逆転しているタイミングt1での評価電圧の値;初期値)そのものであっても良い。この場合、MPU20は、タイミングt2にて対比電圧値Pa[t2]_R(即ち、モータ40が逆転しているタイミングt2での評価電圧の値)を取得した後、対比電圧値Pa[t2]_Rを基準電圧値Pa[t1]_Rと比較し、対比電圧値Pa[t2]_Rが基準電圧値Pa[t1]_Rより所定の判定電圧値以上小さければブラシの摩耗状態がブラシ不良状態に属すると判定し、そうでなければブラシの摩耗状態がブラシ良好状態に属すると判定する。
Alternatively, the reference voltage value Pa[t1]_R is the value of the evaluation voltage indicated by the signal Sa6_R[t1] (that is, the value of the evaluation voltage at the timing t1 when the
このように、実施例EX1_5では、評価電圧の大きさ(即ち、出力トランジスタM[i]を通じてモータ40にモータ電流が供給されているときの出力トランジスタM[i]の電圧DSの大きさ)がブラシの摩耗の進行に伴って低下してゆくことに注目し、タイミングt1での評価電圧の大きさに基づく基準電圧値(Pa[t1]_F、Pa[t1]_R)を、いわば初期値として、メモリ21に保持させておく。そして、その後のタイミングt2での評価電圧の大きさ(Pa[t2]_F、Pa[t2]_R)を基準電圧値と比較することで、ブラシの摩耗状態がブラシ不良状態に属するか否かを判定する。
Thus, in the embodiment EX1_5, the magnitude of the evaluation voltage (that is, the magnitude of the voltage DS of the output transistor M[i] when the motor current is supplied to the
<<第2実施形態>>
本発明に係る第2実施形態を説明する。第2実施形態では、モータ電流を測定するための電流センサを用い、所定の通電条件下で当該電流センサにより測定されたモータ電流の大きさを示す信号を評価信号として用いる。ブラシの摩耗の程度が大きくなるとモータ電流が相対的に小さくなるため、モータ電流の大きさから摩耗の程度の判定が可能となる。
<<Second Embodiment>>
A second embodiment according to the present invention will be described. In the second embodiment, a current sensor for measuring the motor current is used, and a signal indicating the magnitude of the motor current measured by the current sensor under predetermined energization conditions is used as the evaluation signal. As the degree of brush wear increases, the motor current relatively decreases, so the degree of wear can be determined from the magnitude of the motor current.
第2実施形態は以下の実施例EX2_1~EX2_3を含む。実施例EX2_1~EX2_3において、モータ電流に基づき摩耗判定を行う具体例を説明する。 The second embodiment includes the following examples EX2_1 to EX2_3. In Examples EX2_1 to EX2_3, specific examples of determining wear based on the motor current will be described.
[実施例EX2_1]
実施例EX2_1を説明する。図9は、実施例EX2_1に関わる動作の実現に寄与するドライバIC10の一部構成を、出力トランジスタM[1]~M[4]及びモータ40と共に示した図である。出力トランジスタM[3]及びM[4]のソースが共通接続されるノードとグランドとの間にセンス抵抗RSNSが挿入され、モータ電流はセンス抵抗RSNSを介して流れる。センス抵抗RSNSにて電流センサが構成される。但し、モータ電流が流れる電流経路上に直列にセンス抵抗RSNSが挿入される限りセンス抵抗RSNSの配置位置は任意であって良い(後述の実施例EX2_2及びEX2_3においても同様)。しかしながら、出力トランジスタM[3]及びM[4]のソース電位はノードNDa及びNDbでの電位の如く電源電圧VPWRの電位及びグランド電位間でスイッチングしないため、出力トランジスタM[3]及びM[4]のソース及びグランド間にセンス抵抗RSNSに配置することが電流検出の精度向上にとって好ましく(スイッチングノイズが混入しにくい)、後段回路を低電圧用の素子にて形成できることからも好ましい。尚、第1実施形態は、出力トランジスタM[i]のオン抵抗をセンス抵抗RSNSとして用いた実施形態であると解することもできる。
[Example EX2_1]
Example EX2_1 will be described. FIG. 9 is a diagram showing a partial configuration of the
実施例EX2_1において、ドライバIC10内には、前処理部141と、比較器142と、所定の判定電圧VREF3を生成する電圧源143とが設けられる。判定電圧VREF3は所定の正の直流電圧値を有する。
In the embodiment EX2_1, the
センス抵抗RSNSの両端間電圧(即ち、モータ電流に応じてセンス抵抗RSNSに発生する電圧降下)を示す信号Sb0は、ドライバIC10に設けられた2つの外部端子を通じて前処理部141に入力される。図9の構成において、その2つの外部端子はソース接続端子SCOM及びグランド端子GNDである。前処理部141は、信号Sb0のノイズを低減するためのフィルタ回路、信号Sb0を増幅するための増幅回路、及び、増幅後の信号Sb0の絶対値を得る絶対値回路などを含む。所定の通電条件下において、前処理部141は、信号Sb0に基づきモータ電流の大きさを示す電圧信号である評価信号Sb1を生成する。評価信号Sb1の電圧値とモータ電流の大きさとは正比例の関係にあり、モータ電流の大きさが増加するにつれて評価信号Sb1の電圧値も単調増加するものとする。図9の構成において、評価信号Sb1を生成する前処理部141が評価信号取得部60を構成すると考えることができる。センス抵抗RSNSも評価信号取得部60の構成要素に含まれると解することも可能である。
A signal Sb0 indicating the voltage across the sense resistor R SNS (that is, the voltage drop occurring across the sense resistor R SNS in accordance with the motor current) is input to the
比較器142において、反転入力端子には評価信号Sb1が入力され、非反転入力端子には判定電圧VREF3が印加される。故に、比較器142は、評価信号Sb1の電圧と判定電圧VREF3との高低関係に応じた判定信号Sb2を出力する。後の説明からも明らかとなるが、判定電圧VREF3の値は、ブラシの摩耗程度の大小を峻別するための境界の判定電流値を表すことになる。
In the
比較器142は、評価信号Sb1の電圧が判定電圧VREF3より高いとき(換言すれば、モータ電流の大きさが判定電圧VREF3にて示される判定電流値より大きいとき)、ローレベルの判定信号Sb2を出力し、評価信号Sb1の電圧が判定電圧VREF3より低いとき(換言すれば、モータ電流の大きさが判定電圧VREF3にて示される判定電流値より小さいとき)、ハイレベルの判定信号Sb2を出力する。評価信号Sb1の電圧が判定電圧VREF3とちょうど一致するとき判定信号Sb2のレベルはローレベル又はハイレベルとなる。
When the voltage of the evaluation signal Sb1 is higher than the determination voltage VREF3 (in other words, when the magnitude of the motor current is greater than the determination current value indicated by the determination voltage VREF3 ), the
図9の構成において、制御ロジック11は摩耗判定部70の機能を備える。即ち制御ロジック11は、所定の通電条件でモータ40が駆動されている状況において、判定信号Sb2のレベルがローレベルであるときには、ブラシの摩耗状態がブラシ良好状態に属すると判定し、判定信号Sb2のレベルがハイレベルであるときには、ブラシの摩耗状態がブラシ不良状態に属すると判定する。
In the configuration of FIG. 9 , the
判定電圧VREF3の値が可変となるように電圧源143が形成されていても良く、この場合、SPI通信を介したMPU20からの指示に基づき電圧源143での判定電圧VREF3の値が設定されても良い。判定電圧VREF3の調整を通じてブラシ摩耗の判定閾値を調整することができ、様々な種類のモータに適応できるようになる。
The
また、ノイズによる誤判定等の抑止を図るべく、比較器142と制御ロジック11との間に判定信号Sb2の高域周波数成分を低減するローパスフィルタを設け、当該低減後の判定信号Sb2を用いてブラシの摩耗状態の判定を行っても良い。高域周波数成分の低減機能が前処理部141にて十分に備わっている場合には、この限りではない。
In addition, in order to suppress erroneous determination due to noise, a low-pass filter that reduces the high frequency components of the determination signal Sb2 is provided between the
評価信号Sb1を得る際の通電条件及びブラシの摩耗状態の判定を行う際の通電条件は、基本的には正転連続通電条件又は逆転連続通電条件であるが、正転PWM通電条件又は逆転PWM通電条件であっても良い。但し、正転PWM通電条件又は逆転PWM通電条件にて評価信号Sb1を得る際には、センス抵抗RSNSの両端間電圧の時間的な平均電圧を生成する機能を前処理部141に設けておき、当該平均電圧に基づき評価信号Sb1を生成すると良い。また、このときのPWM信号のデューティは或る定められたデューティとされる(上記平均電圧はデューティに依存するため)。
The energization condition for obtaining the evaluation signal Sb1 and the energization condition for determining the wear state of the brush are basically the forward continuous energization condition or the reverse continuous energization condition. It may be an energized condition. However, when the evaluation signal Sb1 is obtained under the forward PWM energization condition or the reverse PWM energization condition, the
[実施例EX2_2]
実施例EX2_2を説明する。図10は、実施例EX2_2に関わる動作の実現に寄与するドライバIC10の一部構成を、出力トランジスタM[1]~M[4]及びモータ40と共に示した図である。実施例EX2_1(図9)では、前処理部141に加えて比較器142及び電圧源143がドライバIC10に設けられていたのに対し、実施例EX2_2(図10)では、前処理部141に加えて比較器142及び電圧源143の代わりにA/D変換器145がドライバIC10に設けられている。この点を除き、実施例EX2_1に係る構成と実施例EX2_2に係る構成は共通であり、共通する部分の説明を省略する。
[Example EX2_2]
Example EX2_2 will be described. FIG. 10 is a diagram showing a partial configuration of the
A/D変換器145は、モータ電流の大きさを表すアナログの評価信号Sb1を、アナログ-デジタル変換することによりデジタル評価信号Sb3を生成する。デジタル評価信号Sb3はモータ電流の値を表すデジタル信号である。実施例EX2_2においては、A/D変換器145も評価信号取得部60の構成要素に含まれると考えるようにしても良い。デジタル評価信号Sb3はMPU20に伝送される。この際、デジタル評価信号Sb3はSPI通信にてドライバIC10からMPU20に伝送されて良い。但し、デジタル評価信号Sb3を伝送するための専用端子を、ドライバIC10の外部端子として設けるようにしても良い。
The A/
図10の構成において、MPU20は摩耗判定部70の機能を備える。即ちMPU20は、所定の判定電流値を保持しており、デジタル評価信号Sb3にて示されるモータ電流の大きさを判定電流値と比較する。そして、MPU20は、所定の通電条件でモータ40が駆動されている状況において、デジタル評価信号Sb3にて示されるモータ電流の大きさが判定電流値以上であるときには、ブラシの摩耗状態がブラシ良好状態に属すると判定し、デジタル評価信号Sb3にて示されるモータ電流の大きさが判定電流値より小さいときには、ブラシの摩耗状態がブラシ不良状態に属すると判定する。ここにおける通電条件は正転連続通電条件又は逆転連続通電条件であり、また正転PWM通電条件又は逆転PWM通電条件でありうることは実施例EX2_1に示した通りである。
In the configuration of FIG. 10 , the
[実施例EX2_3]
実施例EX2_3を説明する。実施例EX2_3では、実施例EX2_2に示した構成(図10)が用いられる。また、図11(a)に示す如く、MPU20には不揮発性メモリであるメモリ21(保持部)が設けられているものとする。但しメモリ21はMPU20に対して外付け接続されたメモリであっても良い。
[Example EX2_3]
Example EX2_3 will be described. In Example EX2_3, the configuration (FIG. 10) shown in Example EX2_2 is used. Also, as shown in FIG. 11A, the
MPU20は、或るタイミングt1又はタイミングt1直後において、タイミングt1にて得られたデジタル評価信号Sb3である信号Sb3[t1]に基づく基準電流値Pb[t1]をメモリ21に書き込む(図11(b)参照)。その後、タイミングt2において、デジタル評価信号Sb3が信号Sb3[t2]として取得される。信号Sb3[t1]、Sb3[t2]は、夫々、タイミングt1、t2におけるモータ電流の大きさを表す。また信号Sb3[t2]にて示されるモータ電流の値を対比電流値Pb[t2]と称する。タイミングt1及びt2ではモータ40が共通の通電条件にて駆動されているものとする。例えば、タイミングt1及びt2ではモータ40が、共通して正転連続通電条件にて駆動されているものとする、又は、共通して逆転連続通電条件にて駆動されているものとする。
At a certain timing t1 or immediately after timing t1, the
タイミングt1は、任意のタイミングであって良いが、モータ40がモータ駆動システム1に設置された直後のタイミング(ブラシの摩耗は全く又は殆ど無いタイミング)であると良い。タイミングt2はタイミングt1の後の任意のタイミングである。
The timing t1 may be any timing, but it is preferable to be the timing immediately after the
基準電流値Pb[t1]は、信号Sb3[t1]にて示されるモータ電流の大きさ(即ちタイミングt1でのモータ電流の大きさ;初期値)から所定の判定電流値だけ低い値を持つ(図11(c)参照)。MPU20は、タイミングt2にて対比電流値Pb[t2](即ちタイミングt2でのモータ電流の大きさ)を取得した後、対比電流値Pb[t2]を基準電流値Pb[t1]と比較し、対比電流値Pb[t2]が基準電流値Pb[t1]以上であればブラシの摩耗状態がブラシ良好状態に属すると判定し、対比電流値Pb[t2]が基準電流値Pb[t1]よりも小さければブラシの摩耗状態がブラシ不良状態に属すると判定する。
The reference current value Pb[t1] has a value lower than the magnitude of the motor current indicated by the signal Sb3[t1] (that is, the magnitude of the motor current at timing t1; initial value) by a predetermined determination current value ( See FIG. 11(c)). After acquiring the relative current value Pb[t2] (that is, the magnitude of the motor current at timing t2) at timing t2, the
或いは、基準電流値Pb[t1]は、信号Sb3[t1]にて示されるモータ電流の大きさ(即ちタイミングt1でのモータ電流の大きさ;初期値)そのものであっても良い。この場合、MPU20は、タイミングt2にて対比電流値Pb[t2](即ちタイミングt2でのモータ電流の大きさ)を取得した後、対比電流値Pb[t2]を基準電流値Pb[t1]と比較し、対比電流値Pb[t2]が基準電流値Pb[t1]より所定の判定電流値以上小さければブラシの摩耗状態がブラシ不良状態に属すると判定し、そうでなければブラシの摩耗状態がブラシ良好状態に属すると判定する。
Alternatively, the reference current value Pb[t1] may be the magnitude of the motor current indicated by the signal Sb3[t1] (that is, the magnitude of the motor current at timing t1; initial value). In this case, the
このように、実施例EX2_3では、所定の通電条件下におけるモータ電流の大きさがブラシの摩耗の進行に伴って低下してゆくことに注目し、タイミングt1でのモータ電流の大きさに基づく基準電流値(Pb[t1])を、いわば初期値として、メモリ21に保持させておく。そして、その後のタイミングt2でのモータ電流の大きさ(Pb[t2])を基準電流値と比較することで、ブラシの摩耗状態がブラシ不良状態に属するか否かを判定する。
In this way, in Example EX2_3, attention is paid to the fact that the magnitude of the motor current under a predetermined energization condition decreases as the wear of the brush progresses. The current value (Pb[t1]) is stored in the
<<第3実施形態>>
本発明に係る第3実施形態を説明する。第3実施形態では、所定の通電条件でのモータ40の両端子間電圧(即ちノードNDa及びNDb間の電圧)を評価電圧として取り扱い、評価電圧を示す信号を評価信号として用いる。既に述べたように、モータ40の両端子間電圧(即ちノードNDa及びNDb間の電圧)はモータ電圧と称される。
<<Third Embodiment>>
A third embodiment according to the present invention will be described. In the third embodiment, the voltage across the terminals of the motor 40 (that is, the voltage between the nodes NDa and NDb) under predetermined energization conditions is treated as the evaluation voltage, and the signal indicating the evaluation voltage is used as the evaluation signal. As already mentioned, the voltage across motor 40 (ie, the voltage across nodes NDa and NDb) is referred to as the motor voltage.
ブラシの摩耗の程度が大きくなると、ブラシ及び整流子間の接触抵抗が大きくなり、所定の通電条件下でのモータ電圧が大きくなる。第3実施形態では、この特性を注目し、モータ電圧を用いて摩耗判定を行う。 As the degree of wear of the brushes increases, the contact resistance between the brushes and the commutator increases, and the motor voltage increases under given energization conditions. In the third embodiment, attention is paid to this characteristic, and wear determination is performed using the motor voltage.
第3実施形態は以下の実施例EX3_1~EX3_3を含む。実施例EX3_1~EX3_3において、モータ電圧に基づき摩耗判定を行う具体例を説明する。 The third embodiment includes the following Examples EX3_1 to EX3_3. In Examples EX3_1 to EX3_3, specific examples of determining wear based on motor voltage will be described.
[実施例EX3_1]
実施例EX3_1を説明する。図12は、実施例EX3_1に関わる動作の実現に寄与するドライバIC10の一部構成を、出力トランジスタM[1]~M[4]及びモータ40と共に示した図である。実施例EX3_1において、ドライバIC10内には、前処理部161と、比較器162と、所定の判定電圧VREF4を生成する電圧源163とが設けられる。判定電圧VREF4は所定の正の直流電圧値を有する。
[Example EX3_1]
Example EX3_1 will be described. FIG. 12 is a diagram showing a partial configuration of the
モータ電圧を示す信号Sc0が端子S[1]及びS[2]間が加わって前処理部161に入力される。前処理部161は、信号Sc0のノイズを低減するためのフィルタ回路、信号Sc0を増幅するための増幅回路、及び、増幅後の信号Sc0の絶対値を得る絶対値回路などを含む。所定の通電条件下において、前処理部161は、信号Sc0に基づきモータ電圧の大きさを示す電圧信号である評価信号Sc1を生成する。評価信号Sc1の電圧値とモータ電圧の大きさとは正比例の関係にあり、モータ電圧の大きさが増加するにつれて評価信号Sc1の電圧値も単調増加するものとする。図12の構成において、評価信号Sc1を生成する前処理部161が評価信号取得部60を構成すると考えることができる。
A signal Sc0 indicating the motor voltage is input to the
比較器162において、非反転入力端子には評価信号Sc1が入力され、反転入力端子には判定電圧VREF4が印加される。故に、比較器162は、評価信号Sc1の電圧と判定電圧VREF4との高低関係に応じた判定信号Sc2を出力する。後の説明からも明らかとなるが、判定電圧VREF4の値は、ブラシの摩耗程度の大小を峻別するための境界の判定電圧値を表すことになる。
In the
比較器162は、評価信号Sc1の電圧が判定電圧VREF4より低いとき(換言すれば、モータ電圧の大きさが判定電圧VREF4にて示される判定電圧値より小さいとき)、ローレベルの判定信号Sc2を出力し、評価信号Sc1の電圧が判定電圧VREF4より高いとき(換言すれば、評価電圧としてのモータ電圧の大きさが判定電圧VREF4にて示される判定電圧値より大きいとき)、ハイレベルの判定信号Sc2を出力する。評価信号Sc1の電圧が判定電圧VREF4とちょうど一致するとき判定信号Sc2のレベルはローレベル又はハイレベルとなる。
When the voltage of the evaluation signal Sc1 is lower than the determination voltage VREF4 (in other words, when the magnitude of the motor voltage is smaller than the determination voltage value indicated by the determination voltage VREF4 ), the
図12の構成において、制御ロジック11は摩耗判定部70の機能を備える。即ち制御ロジック11は、所定の通電条件でモータ40が駆動されている状況において、判定信号Sc2のレベルがローレベルであるときには、ブラシの摩耗状態がブラシ良好状態に属すると判定し、判定信号Sc2のレベルがハイレベルであるときには、ブラシの摩耗状態がブラシ不良状態に属すると判定する。
In the configuration of FIG. 12 , the
判定電圧VREF4の値が可変となるように電圧源163が形成されていても良く、この場合、SPI通信を介したMPU20からの指示に基づき電圧源163での判定電圧VREF4の値が設定されても良い。判定電圧VREF4の調整を通じてブラシ摩耗の判定閾値を調整することができ、様々な種類のモータに適応できるようになる。
The
また、ノイズによる誤判定等の抑止を図るべく、比較器162と制御ロジック11との間に判定信号Sc2の高域周波数成分を低減するローパスフィルタを設け、当該低減後の判定信号Sc2を用いてブラシの摩耗状態の判定を行っても良い。高域周波数成分の低減機能が前処理部161にて十分に備わっている場合には、この限りではない。
Further, in order to suppress erroneous determination due to noise, a low-pass filter is provided between the
評価信号Sc1を得る際の通電条件及びブラシの摩耗状態の判定を行う際の通電条件は、基本的には正転連続通電条件又は逆転連続通電条件であるが、正転PWM通電条件又は逆転PWM通電条件であっても良い。但し、正転PWM通電条件又は逆転PWM通電条件にて評価信号Sc1を得る際には、モータ電圧の時間的な平均電圧を生成する機能を前処理部161に設けておき、当該平均電圧に基づき評価信号Sc1を生成すると良い。また、このときのPWM信号のデューティは或る定められたデューティとされる(上記平均電圧はデューティに依存するため)。
The energization condition for obtaining the evaluation signal Sc1 and the energization condition for determining the wear state of the brush are basically the forward rotation continuous energization condition or the reverse rotation continuous energization condition, but the forward rotation PWM energization condition or the reverse PWM energization condition. It may be an energized condition. However, when obtaining the evaluation signal Sc1 under the forward rotation PWM energization condition or the reverse rotation PWM energization condition, the
[実施例EX3_2]
実施例EX3_2を説明する。図13は、実施例EX3_2に関わる動作の実現に寄与するドライバIC10の一部構成を、出力トランジスタM[1]~M[4]及びモータ40と共に示した図である。実施例EX3_1(図12)では、前処理部161に加えて比較器162及び電圧源163がドライバIC10に設けられていたのに対し、実施例EX3_2(図13)では、前処理部161に加えて比較器162及び電圧源163の代わりにA/D変換器165がドライバIC10に設けられている。この点を除き、実施例EX3_1に係る構成と実施例EX3_2に係る構成は共通であり、共通する部分の説明を省略する。
[Example EX3_2]
Example EX3_2 will be described. FIG. 13 is a diagram showing a partial configuration of the
A/D変換器165は、モータ電圧の大きさを表すアナログの評価信号Sc1を、アナログ-デジタル変換することによりデジタル評価信号Sc3を生成する。デジタル評価信号Sc3はモータ電圧の値を表すデジタル信号である。実施例EX3_2においては、A/D変換器165も評価信号取得部60の構成要素に含まれると考えるようにしても良い。デジタル評価信号Sc3はMPU20に伝送される。この際、デジタル評価信号Sc3はSPI通信にてドライバIC10からMPU20に伝送されて良い。但し、デジタル評価信号Sc3を伝送するための専用端子を、ドライバIC10の外部端子として設けるようにしても良い。
The A/
図13の構成において、MPU20は摩耗判定部70の機能を備える。即ちMPU20は、所定の判定電圧値を保持しており、デジタル評価信号Sc3にて示されるモータ電圧の大きさを判定電圧値と比較する。そして、MPU20は、所定の通電条件でモータ40が駆動されている状況において、デジタル評価信号Sc3にて示されるモータ電圧の大きさが判定電圧値以下であるときには、ブラシの摩耗状態がブラシ良好状態に属すると判定し、デジタル評価信号Sc3にて示されるモータ電圧の大きさが判定電圧値より大きいときには、ブラシの摩耗状態がブラシ不良状態に属すると判定する。ここにおける通電条件は正転連続通電条件又は逆転連続通電条件であり、また正転PWM通電条件又は逆転PWM通電条件でありうることは実施例EX3_1に示した通りである。
In the configuration of FIG. 13 , the
[実施例EX3_3]
実施例EX3_3を説明する。実施例EX3_3では、実施例EX3_2に示した構成(図13)が用いられる。また、図14(a)に示す如く、MPU20には不揮発性メモリであるメモリ21(保持部)が設けられているものとする。但しメモリ21はMPU20に対して外付け接続されたメモリであっても良い。
[Example EX3_3]
Example EX3_3 will be described. In Example EX3_3, the configuration (FIG. 13) shown in Example EX3_2 is used. Also, as shown in FIG. 14A, the
MPU20は、或るタイミングt1又はタイミングt1直後において、タイミングt1にて得られたデジタル評価信号Sc3である信号Sc3[t1]に基づく基準電圧値Pc[t1]をメモリ21に書き込む(図14(b)参照)。その後、タイミングt2において、デジタル評価信号Sc3が信号Sc3[t2]として取得される。信号Sc3[t1]、Sc3[t2]は、夫々、タイミングt1、t2におけるモータ電圧の大きさを表す。また信号Sc3[t2]にて示されるモータ電圧の値を対比電圧値Pc[t2]と称する。タイミングt1及びt2ではモータ40が共通の通電条件にて駆動されているものとする。例えば、タイミングt1及びt2ではモータ40が、共通して正転連続通電条件にて駆動されているものとする、又は、共通して逆転連続通電条件にて駆動されているものとする。
At a certain timing t1 or immediately after the timing t1, the
タイミングt1は、任意のタイミングであって良いが、モータ40がモータ駆動システム1に設置された直後のタイミング(ブラシの摩耗は全く又は殆ど無いタイミング)であると良い。タイミングt2はタイミングt1の後の任意のタイミングである。
The timing t1 may be any timing, but it is preferable to be the timing immediately after the
基準電圧値Pc[t1]は、信号Sc3[t1]にて示されるモータ電圧の大きさ(即ちタイミングt1でのモータ電圧の大きさ;初期値)から所定の判定電圧値だけ高い値を持つ(図14(c)参照)。MPU20は、タイミングt2にて対比電圧値Pc[t2](即ちタイミングt2でのモータ電圧の大きさ)を取得した後、対比電圧値Pc[t2]を基準電圧値Pc[t1]と比較し、対比電圧値Pc[t2]が基準電圧値Pc[t1]以下であればブラシの摩耗状態がブラシ良好状態に属すると判定し、対比電圧値Pc[t2]が基準電圧値Pc[t1]よりも大きければブラシの摩耗状態がブラシ不良状態に属すると判定する。
The reference voltage value Pc[t1] has a value higher than the magnitude of the motor voltage indicated by the signal Sc3[t1] (that is, the magnitude of the motor voltage at timing t1; initial value) by a predetermined judgment voltage value ( See FIG. 14(c)). After acquiring the comparative voltage value Pc[t2] (that is, the magnitude of the motor voltage at timing t2) at timing t2, the
或いは、基準電圧値Pc[t1]は、信号Sc3[t1]にて示されるモータ電圧の大きさ(即ちタイミングt1でのモータ電圧の大きさ;初期値)そのものであっても良い。この場合、MPU20は、タイミングt2にて対比電圧値Pc[t2](即ちタイミングt2でのモータ電圧の大きさ)を取得した後、対比電圧値Pc[t2]を基準電圧値Pc[t1]と比較し、対比電圧値Pc[t2]が基準電圧値Pc[t1]より所定の判定電圧値以上大きければブラシの摩耗状態がブラシ不良状態に属すると判定し、そうでなければブラシの摩耗状態がブラシ良好状態に属すると判定する。
Alternatively, the reference voltage value Pc[t1] may be the magnitude of the motor voltage indicated by the signal Sc3[t1] (that is, the magnitude of the motor voltage at timing t1; initial value). In this case, the
このように、実施例EX3_3では、所定の通電条件下におけるモータ電圧の大きさがブラシの摩耗の進行に伴って低下してゆくことに注目し、タイミングt1でのモータ電圧の大きさに基づく基準電圧値(Pc[t1])を、いわば初期値として、メモリ21に保持させておく。そして、その後のタイミングt2でのモータ電圧の大きさ(Pc[t2])を基準電圧値と比較することで、ブラシの摩耗状態がブラシ不良状態に属するか否かを判定する。
In this way, in Example EX3_3, attention is paid to the fact that the magnitude of the motor voltage under predetermined energization conditions decreases as the wear of the brush progresses. The voltage value (Pc[t1]) is stored in the
<<第4実施形態>>
本発明に係る第4実施形態を説明する。制御ロジック11又はMPU20により、ブラシの摩耗状態がブラシ不良状態に属すると判定されることを、ブラシ不良判定と称する。制御ロジック11にてブラシの摩耗状態がブラシ不良状態に属すると判定されたときには、その旨がMPU20にて伝達される。MPU20は、上述の任意の方法を用いてブラシ不良判定が成されたとき、報知部としての機能を有する外部接続装置30に所定の摩耗報知を行わせることができる。摩耗報知は、報知対象者に対する報知であり、報知対象者はモータ駆動システム1のユーザ及び管理者を含む。後述されるようにモータ駆動システム1が車両に搭載される場合にあっては、報知対象者は車両の搭乗者(運転者を含む)及び車両の管理者を含み、車両の管理者は車両の修理等を行う人間を含み得る。
<<Fourth Embodiment>>
A fourth embodiment according to the present invention will be described. Determination by the
ブラシ不良判定が成されたことを報知対象者が知覚できる限り、摩耗報知の態様は任意である。例えば、外部接続装置30が発光素子を含む場合、摩耗報知にて、当該発光素子を所定の発光パターンにて発光させても良い。或いは、外部接続装置30が液晶ディスプレイ等の表示装置を含む場合、摩耗報知にて、当該表示装置に所定の摩耗報知用画像を表示させても良い。
As long as the person to be notified can perceive that the brush failure determination has been made, the manner of wear notification is arbitrary. For example, when the
摩耗報知が行われることで、報知対象者はモータ40のメンテナンス時期を容易に知ることができる。
By performing the wear notification, the person to be notified can easily know the maintenance timing of the
[第5実施形態]
本発明に係る第5実施形態を説明する。直流モータをフルブリッジ回路(Hブリッジ回路)で駆動する構成例を上述したが、直流モータを駆動するための回路構成はこれに限定されない。例えば、図15に示す如く、モータ40として4つのモータ40[1]~40[4]を駆動する回路構成が採用されて良い。
[Fifth embodiment]
A fifth embodiment according to the present invention will be described. Although a configuration example in which a DC motor is driven by a full bridge circuit (H bridge circuit) has been described above, the circuit configuration for driving a DC motor is not limited to this. For example, as shown in FIG. 15, a circuit configuration for driving four motors 40[1] to 40[4] may be adopted as the
図15の構成では、1以上4以下の各整数iについて、電源電圧VPWRが加わる端子と出力トランジスタM[i]のドレインとの間にブラシ付き直流モータであるモータ40[i]が直列に挿入される。出力トランジスタM[1]~M[4]の各ソースはグランドに接続されると共にソース接続端子SCOMに接続される。 In the configuration of FIG. 15, for each integer i of 1 or more and 4 or less, a motor 40[i], which is a DC motor with a brush, is inserted in series between the terminal to which the power supply voltage VPWR is applied and the drain of the output transistor M[i]. be done. The sources of the output transistors M[1] to M[4] are grounded and connected to the source connection terminal SCOM .
ゲート駆動回路12は、制御ロジック11の制御の下で、個別にゲート電圧VG[1]~VG[4]を制御することで出力トランジスタM[1]~M[4]の状態を制御し、これによってモータ40[1]~40[4]を個別に駆動することができる。
The
モータ40[1]~40[4]に対し個別にブラシの摩耗状態の判定を行って良い。即ち、出力トランジスタM[i]を継続的にオンに維持する連続通電条件又は出力トランジスタM[i]をスイッチング駆動するPWM通電条件にてモータ電流を出力トランジスタM[i]を通じてモータ40[i]に供給し、そのときにおける出力トランジスタM[i]の電圧VDS、モータ電流(モータ40[i]に流れる電流)又はモータ電圧(モータ40[i]の両端子間電圧)に基づき、モータ40[i]のブラシの摩耗状態を判定することができ、この判定をモータごとに行うことができる。また、この判定に第1~第3実施形態にて示した任意の方法を利用できる。
The brush wear condition may be determined individually for the motors 40[1] to 40[4]. That is, the motor current is supplied to the motor 40[i] through the output transistor M[i] under the continuous energization condition in which the output transistor M[i] is continuously turned on or the PWM energization condition in which the output transistor M[i] is switchingly driven. , and based on the voltage V DS of the output transistor M[i] at that time, the motor current (the current flowing through the motor 40[i]), or the motor voltage (the voltage across the terminals of the motor 40[i]), the
図15の構成に第1実施形態の方法を適用する場合、出力トランジスタM[i]の電圧VDSを示す信号を処理する処理回路(例えば、図4の構成では電圧源111及び比較器112に相当)を、出力トランジスタごとにドライバIC10に設けても良いし、その処理回路を1つだけ設けて、単一の処理回路を時分割で用いて出力トランジスタM[1]~M[4]間で共用するようにしても良い。
同様に、図15の構成に第2実施形態の方法を適用する場合、モータ電流を示す信号を処理する処理回路(例えば、図9の構成では前処理部141、比較器142及び電圧源143に相当)を、出力トランジスタごとにドライバIC10に設けても良いし、その処理回路を1つだけ設けて、単一の処理回路を時分割で用いて出力トランジスタM[1]~M[4]間で共用するようにしても良い。
同様に、図15の構成に第3実施形態の方法を適用する場合、モータ電圧を示す信号を処理する処理回路(例えば、図12の構成では前処理部161、比較器162及び電圧源163に相当)を、出力トランジスタごとにドライバIC10に設けても良いし、その処理回路を1つだけ設けて、単一の処理回路を時分割で用いて出力トランジスタM[1]~M[4]間で共用するようにしても良い。
When the method of the first embodiment is applied to the configuration of FIG. 15, a processing circuit (for example, in the configuration of FIG. equivalent) may be provided in the
Similarly, when applying the method of the second embodiment to the configuration of FIG. equivalent) may be provided in the
Similarly, when applying the method of the third embodiment to the configuration of FIG. equivalent) may be provided in the
また、第4実施形態に示した方法をモータ40[1]~40[4]の夫々に適用し、上記摩耗報知をモータごとに行っても良い。 Further, the method shown in the fourth embodiment may be applied to each of the motors 40[1] to 40[4], and the wear notification may be performed for each motor.
[第6実施形態]
本発明に係る第6実施形態を説明する。図16に示す如く、自動車などの車両300に対して本発明の実施形態に係るモータ駆動システム310を搭載することができる。モータ駆動システム310は、図1のモータ駆動システム1と同じものであって良いし、図1のモータ駆動システム1に対し、第5実施形態(図15参照)に示した変形を適用したものであって良い。
[Sixth Embodiment]
A sixth embodiment according to the present invention will be described. As shown in FIG. 16, a
モータ駆動システム310におけるモータ40は、車両300に搭載され且つモータを必要とする任意の車両部品に用いられ、当該車両部品としては、冷却用ファン、空気調和機、パワーウィンドウ及びスライドドアなどがある。
The
例えば、パワーウィンドウをモータ40で駆動する際、パワーウィンドウの駆動開始直後及び駆動終了直前では、正転又は逆転PWM駆動方式によりモータ40への供給電力を相対的に小さくしてパワーウィンドウの動きをゆっくりとしたものとし、パワーウィンドウの駆動の中間部分では、正転又は逆転連続駆動方式によりモータ40への供給電力を相対的に大きくしてパワーウィンドウを素早く動かす、といったことがMPU20の制御の下で行われる。このような使用形態では、正転又は逆転連続駆動方式によりモータ40の駆動が行われている区間に上述の評価信号の取得及びブラシの摩耗状態の判定を行うと良い。
For example, when the power window is driven by the
また、モータ駆動システム310は、ドライバIC10、出力トランジスタM[1]~M[4]及びモータ40の組を複数備えているものであっても良く、このとき、MPU20は、複数の組に設けられた複数のモータ40のブラシの摩耗状態を一括して管理及び認識するものであって良い。これについて、上記複数のモータ40を第1~第nのモータ40と称して説明を加える。nは2以上の任意の整数である。
Also, the
モータ駆動システム310では第1~第nのモータ40に対して個別に上述してきた方法によるブラシの摩耗状態判定が行われ、MPU20は、モータ40ごとに、モータ40のブラシの摩耗状態がブラシ良好状態及びブラシ不良状態の何れに属しているのかを認識し、上記メモリ21に保持する。そして例えば、第1及び第2のモータ40のみに対してブラシ不良判定が成された場合、MPU20は、第1及び第2のモータ40を特定した摩耗報知を外部接続装置30に行わせることができる。例えば、第1及び第2のモータ40が、車両部品としての空気調和機における送風機用のモータ及び風向切り替え用のモータであるとき、文字「エアコンエラー」を外部接続装置30としての表示装置に表示させる摩耗報知を行っても良いし、より詳細に文字「エアコンの送風機エラー」及び「エアコンの風向切り替え器エラー」を上記表示装置に表示させる摩耗報知を行っても良い。
In the
この後、車両300が故障調査又は修理を担う業者に持ち込まれたとき、当該業者の故障調査者は、摩耗報知を参照することで、何れのモータに不具合が生じているのかを容易に知ることができる。また、故障調査者は、車両300に設けられた専用端子にテスターを接続してメモリ21の保持データを読み出すことで、何れのモータに不具合が生じているのかを詳細且つ確実に知ることができ、必要なモータ40の交換作業を素早く行うことが可能となる。
After that, when the
[第7実施形態]
本発明に係る第7実施形態を説明する。第7実施形態では、上述の基本実施形態及び第1~第6実施形態に適用可能な応用技術や変形技術を説明する。
[Seventh Embodiment]
A seventh embodiment according to the present invention will be described. In the seventh embodiment, applied techniques and modified techniques applicable to the basic embodiment and the first to sixth embodiments described above will be described.
出力トランジスタM[1]~M[4]はドライバIC10に内蔵されるものであっても良い。 The output transistors M[1] to M[4] may be built in the driver IC10.
上述の各実施形態では、モータ電流の大きさに依存する評価信号に基づき、モータ40のブラシの摩耗状態を2段階で分類判定しているが、当該評価信号に基づき、モータ40のブラシの摩耗状態を3段階以上で分類判定するようにしても良い。
In each of the above-described embodiments, the wear state of the brushes of the
任意の信号又は電圧に関して、上述の主旨を損なわない形で、それらのハイレベルとローレベルの関係を逆にしても良い。 For any signal or voltage, the relationship between high and low levels may be reversed without departing from the spirit of the discussion above.
出力トランジスタM[i]はMOSFET以外の種類のトランジスタであっても良く、例えば、バイポーラトランジスタ、接合型FET(電界効果トランジスタ)又はIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)として構成されていても良い。任意のトランジスタは第1電極、第2電極及び制御電極を有する。FETにおいては、第1及び第2電極の内の一方がドレインで他方がソースであり且つ制御電極がゲートである。IGBTにおいては、第1及び第2電極の内の一方がコレクタで他方がエミッタであり且つ制御電極がゲートである。IGBTに属さないバイポーラトランジスタにおいては、第1及び第2電極の内の一方がコレクタで他方がエミッタであり且つ制御電極がベースである。 The output transistors M[i] may be transistors of a type other than MOSFETs, and may be configured as, for example, bipolar transistors, junction FETs (Field Effect Transistors), or IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors). Any transistor has a first electrode, a second electrode and a control electrode. In a FET, one of the first and second electrodes is the drain and the other is the source, and the control electrode is the gate. In an IGBT, one of the first and second electrodes is the collector and the other is the emitter, and the control electrode is the gate. In a bipolar transistor not belonging to an IGBT, one of the first and second electrodes is the collector and the other is the emitter and the control electrode is the base.
[発明の考察]
上述の各実施形態にて具体化された本発明について考察する。
[Consideration of the Invention]
Consider the invention embodied in each of the above-described embodiments.
本発明に係るモータドライバ装置は、ブラシ付きの直流モータを駆動するためのモータドライバ装置において、出力トランジスタを通じて前記直流モータにモータ電流を供給している所定の通電条件下において前記モータ電流の大きさに依存する評価信号を取得する評価信号取得部と、前記評価信号に基づき前記直流モータのブラシの摩耗状態を判定する摩耗判定部と、を備えたことを特徴とする。 A motor driver device according to the present invention is a motor driver device for driving a DC motor with brushes, wherein the motor current is supplied to the DC motor through an output transistor. an evaluation signal acquisition unit that acquires an evaluation signal that depends on , and an abrasion judgment unit that judges the abrasion state of the brush of the DC motor based on the evaluation signal.
これにより、ブラシ付き直流モータのブラシの摩耗状態を良好に判定することが可能となり、当該判定結果を外部に対して報知するといったことも可能となる。結果、管理者等がブラシの摩耗状態を頻繁に確認する必要がなくなる、といったことが期待される。 As a result, it becomes possible to determine the state of wear of the brushes of the DC motor with brushes well, and it is also possible to inform the outside of the determination result. As a result, it is expected that the administrator or the like will no longer need to frequently check the state of wear of the brush.
上述の各実施形態において、本発明に係るモータドライバ装置の構成要素には、少なくともドライバIC10が含まれ、MPU20も含まれ得る。出力トランジスタM[i]又は外部接続装置30も、本発明に係るモータドライバ装置の構成要素に含まれると解することも可能である。
In each of the embodiments described above, the components of the motor driver device according to the present invention include at least the
本発明の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。以上の実施形態は、あくまでも、本発明の実施形態の例であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以上の実施形態に記載されたものに制限されるものではない。上述の説明文中に示した具体的な数値は、単なる例示であって、当然の如く、それらを様々な数値に変更することができる。 The embodiments of the present invention can be appropriately modified in various ways within the scope of the technical idea indicated in the scope of claims. The above embodiments are merely examples of the embodiments of the present invention, and the meanings of the terms of the present invention and each constituent element are not limited to those described in the above embodiments. The specific numerical values given in the above description are merely examples and can of course be changed to various numerical values.
1 モータ駆動システム
10 ドライバIC
11 制御ロジック
12 ゲート駆動回路
20 MPU
30 外部接続装置
40 モータ
60 評価信号取得部
70 摩耗判定部
M[1]~M[4] 出力トランジスタ
1
11
30
Claims (5)
前記第1トランジスタ及び前記第3トランジスタ間の第1接続ノードと、前記第2トランジスタ及び前記第4トランジスタ間の第2接続ノードとの間に前記直流モータが接続され、
前記第1トランジスタ~前記第4トランジスタの何れかを通じて前記直流モータにモータ電流を供給している所定の通電条件下において前記モータ電流の大きさに依存する評価信号を取得する評価信号取得部と、
前記評価信号に基づき前記直流モータのブラシの摩耗状態を判定する摩耗判定部と、を備え、
前記評価信号取得部は、前記第3トランジスタの第1電極及び第2電極間の電圧又は前記第2トランジスタの第1電極及び第2電極間の電圧を示す信号を第1評価信号として取得可能であり、且つ、前記第4トランジスタの第1電極及び第2電極間の電圧又は前記第1トランジスタの第1電極及び第2電極間の電圧を示す信号を第2評価信号として取得可能であり、
前記ブラシの摩耗状態は、前記ブラシの摩耗が相対的に小さい第1状態と、前記ブラシの摩耗が相対的に大きい第2状態とに分類され、
前記摩耗判定部は、前記直流モータの回転方向に応じて前記第1評価信号及び前記第2評価信号の何れか一方を評価電圧として用い、前記評価電圧の大きさが所定の判定電圧値より小さいとき、前記ブラシの摩耗状態が前記第2状態に属すると判定する
、モータドライバ装置。 Driving a brushed DC motor connected to a full bridge circuit comprising a first transistor and a third transistor connected in series with each other and a second transistor and a fourth transistor connected in series with each other In a motor driver device for
the DC motor is connected between a first connection node between the first transistor and the third transistor and a second connection node between the second transistor and the fourth transistor;
an evaluation signal acquisition unit that acquires an evaluation signal that depends on the magnitude of the motor current under a predetermined energization condition in which the DC motor is supplied with the motor current through any one of the first to fourth transistors ;
a wear determination unit that determines a wear state of the brush of the DC motor based on the evaluation signal;
The evaluation signal acquisition unit can acquire a signal indicating a voltage between the first electrode and the second electrode of the third transistor or a voltage between the first electrode and the second electrode of the second transistor as the first evaluation signal. and a signal indicating the voltage between the first electrode and the second electrode of the fourth transistor or the voltage between the first electrode and the second electrode of the first transistor can be obtained as a second evaluation signal,
The wear state of the brush is classified into a first state in which the wear of the brush is relatively small and a second state in which the wear of the brush is relatively large,
The wear determination section uses either one of the first evaluation signal and the second evaluation signal as an evaluation voltage according to the rotation direction of the DC motor, and the magnitude of the evaluation voltage is smaller than a predetermined evaluation voltage value. when the state of wear of the brush is determined to belong to the second state.
, motor driver device.
前記第2接続ノードから前記第1接続ノードに向けて前記モータ電流が流れることで前記直流モータが前記第1回転方向とは逆の第2回転方向に回転するとき、前記摩耗判定部は、前記第1評価信号を前記評価電圧として用いる When the DC motor rotates in a second rotation direction opposite to the first rotation direction due to the motor current flowing from the second connection node to the first connection node, the wear determination unit determines the using the first evaluation signal as the evaluation voltage
、請求項1に記載のモータドライバ装置。The motor driver device according to claim 1.
、請求項1又2に記載のモータドライバ装置。3. The motor driver device according to claim 1 or 2.
、請求項1又2に記載のモータドライバ装置。3. The motor driver device according to claim 1 or 2.
、請求項1~4の何れかに記載のモータドライバ装置。The motor driver device according to any one of claims 1 to 4.
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| JP2007166895A (en) | 2005-12-16 | 2007-06-28 | Robert Bosch Gmbh | Method and apparatus for measuring wear of carbon brush rectifier in rectifier DC motor |
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| JPS6082043A (en) * | 1983-10-05 | 1985-05-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Brush wear warning device for dc motor |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007166895A (en) | 2005-12-16 | 2007-06-28 | Robert Bosch Gmbh | Method and apparatus for measuring wear of carbon brush rectifier in rectifier DC motor |
| JP2008011671A (en) | 2006-06-30 | 2008-01-17 | Denso Corp | Lock determination threshold setting method and motor control device |
| JP2008301567A (en) | 2007-05-29 | 2008-12-11 | Shin Meiwa Ind Co Ltd | Fluid pressure device with brush wear detection device |
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