JP2006333691A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電動モータの速度制御時におけるスイッチング素子の切り替えを無くして被駆動体の作動を滑らかにすることと、簡単な制御マップにより電動モータの速度制御と回転方向制御とを可能にすることである。
【解決手段】 電動モータを駆動するモータ制御装置は４つのスイッチング素子ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４を備えた駆動回路を有し、スイッチング素子ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４はマイクロコンピュータによりＰＷＭ制御される。スイッチング素子ＦＥＴ１のデューティー比ｘ１はスライドドアの移動速度等に基づいてマイクロコンピュータにより算出され、スイッチング素子ＦＥＴ３のデューティー比ｘ３は１００％からスイッチング素子ＦＥＴ１のデューティー比ｘ１を引いた値に設定される。また、スイッチング素子ＦＥＴ２，ＦＥＴ４はそれぞれスイッチング素子ＦＥＴ１，ＦＥＴ３に対して位相を反転して駆動される。
【選択図】 図５

Description

本発明は、被駆動体を駆動する電動モータを目標速度で作動させるモータ制御装置に関する。

自動車に設けられるスライドドアやバックドア等の被駆動体を電動モータにより駆動するようにした自動開閉装置では、電動モータを正逆両方向に回転制御して、ドアを開閉両方向に作動させるようにしている。例えば、特許文献１に示される自動開閉装置では、電動モータとしては一対の給電端子を備えたブラシ付きの直流モータが用いられ、電動モータの制御には所謂Ｈブリッジ回路（フルブリッジ回路）を備えたモータ制御装置が用いられている。

Ｈブリッジ回路は、一端が電動モータの一方の給電端子に接続され他端が電源に接続される第１の正転用スイッチング素子と、一端が電動モータの他方の給電端子に接続され他端が接地される第２の正転用スイッチング素子と、一端が電動モータの他方の給電端子に接続され他端が電源に接続される第１の逆転用スイッチング素子と、一端が電動モータの一方の給電端子に接続され他端が接地される第２の逆転用スイッチング素子とを有しており、これらのスイッチング素子を所定の組み合わせでオンすることにより、電動モータを正転、逆転させることができる。つまり、２つの正転用スイッチング素子をオンに切り替えることにより、これらのスイッチング素子を介して両給電端子間に電流を流して電動モータを正転させることができ、２つの逆転用スイッチング素子をオンに切り替えることにより正転時とは逆向きの電流を給電端子間に流して電動モータを逆転させることができる。また、第１の正転用スイッチング素子と第１の逆転用スイッチング素子、または第２の正転用スイッチング素子と第２の逆転用スイッチング素子とをオンに切り替えることにより、これらのスイッチング素子を介して電動モータの両給電端子を短絡させて電動モータに回生制動力を発生させることができる。

Ｈブリッジ回路に用いられるスイッチング素子としては、通常、ＦＥＴ（電解効果トランジスタ）等の半導体スイッチが用いられ、これらのスイッチング素子をオン・オフ制御するための制御手段としてはＣＰＵ（中央演算処理装置）やメモリ等を備えたマイクロコンピュータが用いられる。マイクロコンピュータのメモリ内には正転用の速度制御マップと、逆転用の速度制御マップおよび制動用制御マップが格納されており、ＣＰＵはこれらの制御マップに従って演算された指令信号により各スイッチング素子を所定の組み合わせで駆動させる。

また、このようなモータ制御装置では、同時にオンされる一対のスイッチング素子のうちのいずれか一方をＰＷＭ（Pulse Width Modulation、パルス幅変調）制御することにより、電動モータの回転速度や制動力を制御して、ドアを所望の目標速度で開閉動作させるようにしている。つまり、ドアの開閉速度が目標速度より遅い場合には、ＰＷＭ制御されるスイッチング素子のデューティー比を増加させてドアが目標速度となるまで電動モータの回転速度を増加させる。一方、外力等が加わってドアが目標速度以上となったときには、第１の正転用スイッチング素子と第１の逆転用スイッチング素子、または第２の正転用スイッチング素子と第２の逆転用スイッチング素子とをオンに切り替えて電動モータを制動状態に切り替えるとともに、ＰＷＭ制御されるスイッチング素子のデューティー比を変化させて制動力を調整するようにしている。
特開２００３−４７２７１号公報

しかしながら、このようなモータ制御装置では、ドアの開閉速度を制御するために、駆動されるスイッチング素子が切り替えられ、これにより電動モータは駆動状態から制動状態、または制動状態から駆動状態に切り替えられるので、電動モータからドアに加えられる駆動力が大きく変化し、ドアを滑らかに作動させることは困難であった。

また、電動モータの速度制御と回転方向制御を行うためには、マイクロコンピュータのメモリ内に、正転用の速度制御マップと逆転用の速度制御マップと制動用制御マップとを予め格納しておく必要があるので、このモータ制御装置のソフト的な構成が複雑となっていた。

本発明の目的は、電動モータの速度制御時におけるスイッチング素子の切り替えを無くして被駆動体の作動を滑らかにすることにある。

本発明の他の目的は、簡単な制御マップにより電動モータの速度制御と回転方向制御とを可能にすることにある。

本発明のモータ制御装置は、被駆動体を駆動する電動モータの作動を前記被駆動体が目標速度となるように制御するモータ制御装置であって、一端が前記電動モータの一方の給電端子に接続され他端が電源に接続される第１の正転用スイッチング素子と、一端が前記電動モータの他方の給電端子に接続され他端が接地される第２の正転用スイッチング素子と、一端が前記電動モータの他方の給電端子に接続され他端が前記電源に接続される第１の逆転用スイッチング素子と、一端が前記電動モータの一方の給電端子に接続され他端が接地される第２の逆転用スイッチング素子と、それぞれの前記スイッチング素子をＰＷＭ制御によりオン・オフ駆動する制御手段とを有し、それぞれの前記スイッチング素子のデューティー比を変化させることにより、前記第１の正転用スイッチング素子のオン期間と前記第２の正転用スイッチング素子のオン期間とを重畳させ、または前記第１の逆転用スイッチング素子のオン期間と前記第２の逆転用スイッチング素子のオン期間とを重畳させて、前記電動モータを正転と逆転とのいずれの方向にも回転可能としたことを特徴とする。

本発明のモータ制御装置は、前記第１の正転用スイッチング素子のデューティー比に対して前記第１の逆転用スイッチング素子のデューティー比を１００％から前記第１の正転用スイッチング素子のデューティー比を引いた値に設定するとともに、前記第２の逆転用スイッチング素子を前記第１の正転用スイッチング素子に対して位相を反転させてオン・オフ駆動し、前記第２の正転用スイッチング素子を前記第１の逆転用スイッチング素子に対して位相を反転させてオン・オフ駆動することを特徴とする。

本発明のモータ制御装置は、前記第１の正転用スイッチング素子のデューティー比が５０％以上となったときに前記電動モータが正転し、前記第１の逆転用スイッチング素子のデューティー比が５０％以上となったときに前記電動モータが逆転することを特徴とする。

本発明のモータ制御装置は、前記第１の正転用スイッチング素子のデューティー比と前記第１の逆転用スイッチング素子のデューティー比とが５０％となったときに前記電動モータが停止することを特徴とする。

本発明のモータ制御装置は、前記被駆動体は、車両に開閉自在に装着されるとともにケーブルを介して前記電動モータに接続され、前記電動モータにより開閉駆動されるスライドドアであることを特徴とする。

本発明によれば、それぞれＰＷＭ制御される各スイッチング素子のデューティー比を変化させることにより、電動モータの速度制御と回転方向制御とを行うことができるので、速度制御のために駆動されるスイッチング素子自体を切り替える必要が無く、これにより電動モータの駆動力の変動を抑制して被駆動体の作動を滑らかにすることができる。

また、本発明によれば、第１の正転用スイッチング素子のデューティー比に対して第１の逆転用スイッチング素子のデューティー比を１００％から第１の正転用スイッチング素子のデューティー比を引いた値に設定するとともに、第２の逆転用スイッチング素子を第１の正転用スイッチング素子に対して位相を反転させてオン・オフ駆動し、第２の正転用スイッチング素子を第１の逆転用スイッチング素子に対して位相を反転させてオン・オフ駆動するようにしたので、１つのスイッチング素子のデューティー比を変化させることにより電動モータの速度制御と回転方向制御とを行うことができる。したがって、制御手段に複数の制御マップを設ける必要がなく、簡単な制御マップで電動モータの速度制御と回転方向制御を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明の一実施の形態であるモータ制御装置を備えたスライドドア開閉装置の概略を示す平面図であり、図１に示す車両１１の側部には被駆動体としてのスライドドア１２が装着されており、このスライドドア１２は車両１１に固定されるガイドレール１３に案内され、図中実線で示す全開位置と一点鎖線で示す全閉位置との間で車両前後方向に移動自在つまり開閉自在となっている。

スライドドア１２を自動的に開閉するために、車両１１にはスライドドア開閉装置１４（以下、開閉装置１４とする。）が設けられており、この開閉装置１４は車両１１に固定される駆動ユニット１５を有し、駆動ユニット１５には駆動用のケーブル１６が設けられている。ケーブル１６はガイドレール１３の両端に配置された反転プーリ１７，１８に掛け渡されて車両１１の前方側と後方側とからスライドドア１２に接続されており、駆動ユニット１５によりケーブル１６のいずれか一方側が引かれると、スライドドア１２はケーブル１６に引かれながら開方向または閉方向に移動する。

図２は図１に示すスライドドア開閉装置の制御体系を示す説明図であり、図３は図２に示すモータ制御装置の詳細を示す回路図である。

図２に示すように、駆動ユニット１５には電動モータ２１が設けられており、図３に示すように、この電動モータ２１としては一対の給電端子２２，２３を備えたブラシ付き直流モータが用いられている。電動モータ２１は給電端子２２，２３間に直流電流が供給されることにより作動するとともに、給電端子２２，２３間に供給される直流電流の向きに応じてその回転方向が正転または逆転に切り替えられる。電動モータ２１の回転軸２１ａには駆動ギヤ２４が固定され、駆動ギヤ２４には大径スパーギヤ２５が噛み合わされており、大径スパーギヤ２５と一体に回転する小径スパーギヤ２６には出力軸２７に固定される従動ギヤ２８が噛み合わされている。これにより、電動モータ２１の回転は所定の減速比で減速されて出力軸２７に伝達される。

出力軸２７には外周面に図示しない螺旋状の案内溝が形成された円筒形状のドラム３１が固定されており、駆動ユニット１５に案内されたケーブル１６は案内溝に沿ってドラム３１に複数回巻き付けられている。電動モータ２１が作動するとドラム３１は電動モータ２１に駆動されて回転し、これによりケーブル１６が作動してスライドドア１２は開閉動作する。つまり、電動モータ２１が正転すると、図２中で反時計回り方向にドラム３１が回転し、これにより車両後方側のケーブル１６がドラム３１に巻き取られてスライドドア１２はケーブル１６に引かれながら開方向に移動する。反対に、電動モータ２１が逆転すると、図２中で時計回り方向にドラム３１が回転し、これにより車両前方側のケーブル１６がドラム３１に巻き取られてスライドドア１２はケーブル１６に引かれながら閉方向に移動する。このように、スライドドア１２は、ケーブル１６、ドラム３１、出力軸２７等を介して電動モータ２１に接続され、電動モータ２１により開閉駆動されるようになっている。

なお、駆動ユニット１５は電動モータ２１と出力軸２７との間にクラッチ機構が設けられないクラッチレス式となっており、電動モータ２１と出力軸２７つまりスライドドア１２との間は常に動力伝達可能な状態とされている。

ドラム３１とスライドドア１２との間におけるケーブル１６の弛みを取って、ケーブル張力を一定範囲に維持するために、ドラム３１と２つの反転プーリ１７，１８との間にはそれぞれテンショナ３２が設けられている。テンショナ３２は、それぞれ固定プーリ３２ａと可動プーリ３２ｂとを有し、可動プーリ３２ｂは固定プーリ３２ａを軸心としてばね部材３２ｃにより回転方向に付勢されており、ケーブル１６は各プーリ３２ａ，３２ｂの間に掛け渡されている。したがって、ケーブル１６に緩みが生じると、可動プーリ３２ｂにより付勢されてケーブル１６の移動経路が増加し、これによりケーブル１６の張力が維持される。

スライドドア１２を予め設定された目標速度で開閉移動させるように電動モータ２１の作動を制御するために、駆動ユニット１５にはモータ制御装置４１が設けられている。

図３に示すように、モータ制御装置４１は電動モータ２１を駆動するための駆動回路４２を有し、この駆動回路４２は電界効果トランジスタから成る４つのスイッチング素子ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４をＨ形に組んだ所謂Ｈブリッジ回路（フルブリッジ回路）となっている。図３に示すように、第１の正転用スイッチング素子としてのスイッチング素子ＦＥＴ１は一端が電動モータ２１の一方の給電端子２２に接続され他端が車両１１に搭載される電源つまりバッテリ４３に接続され、第２の逆転用スイッチング素子としてのスイッチング素子ＦＥＴ２は一端が電動モータ２１の一方の給電端子２２に接続され他端が接地されており、第１の逆転用スイッチング素子としてのスイッチング素子ＦＥＴ３は一端が電動モータ２１の他方の給電端子２３に接続され他端がバッテリ４３に接続され、第２の正転用スイッチング素子としてのスイッチング素子ＦＥＴ４は一端が電動モータ２１の他方の給電端子２３に接続され他端が接地されている。スイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ４とがオンされると、スイッチング素子ＦＥＴ１を介して給電端子２２がバッテリ４３に接続されるとともにスイッチング素子ＦＥＴ４を介して給電端子２３が接地され、給電端子２２，２３間に直流電流が流れて電動モータ２１は正転する。反対に、スイッチング素子ＦＥＴ３とスイッチング素子ＦＥＴ２とがオンされると、スイッチング素子ＦＥＴ３を介して給電端子２３がバッテリ４３に接続されるとともにスイッチング素子ＦＥＴ２を介して給電端子２２が接地され、給電端子２２，２３間に正転時とは逆向きの直流電流が流れて電動モータ２１は逆転する。また、スイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ３またはスイッチング素子ＦＥＴ２とスイッチング素子ＦＥＴ４とがオンされると、給電端子２２，２３が短絡されて電動モータ２１は回生制動状態となる。

図２に示すように、スイッチング素子ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４を駆動するために、モータ制御装置４１には制御手段としてのマイクロコンピュータ４４が設けられており、このマイクロコンピュータ４４には図示しないＣＰＵ（中央演算処理装置）や制御プログラム等が格納されるＲＯＭ、一時的にデータを格納するＲＡＭ等が設けられ、スライドドア１２に設けられた開閉スイッチ４５が乗員等により操作されると、その操作に応じた開閉指令信号がマイクロコンピュータ４４に入力される。

また、マイクロコンピュータ４４にはスライドドア１２の移動速度Ｖや位置を検出するために、回転センサ４６が接続されている。回転センサ４６は電動モータ２１の回転軸２１ａに固定される多極着磁磁石４７と多極着磁磁石４７の回転軌道近傍に互いに９０度の位相差をもって配置される２つのホールＩＣ４８ａ，４８ｂとを有し、電動モータ２１が作動すると各ホールＩＣ４８ａ，４８ｂから互いに９０度位相がずれたパルス信号がモータ回転数に応じた周期で出力される。各ホールＩＣ４８ａ，４８ｂが出力するパルス信号が入力されると、マイクロコンピュータ４４はパルス信号の周期に基づいて電動モータ２１の回転速度つまりスライドドア１２の移動速度Ｖを検出する。また、マイクロコンピュータ４４は各ホールＩＣ４８ａ，４８ｂから入力されるパルス信号の出現タイミングに基づいて電動モータ２１の回転方向つまりスライドドア１２の移動方向を検出し、また、スライドドア１２が基準位置（例えば全閉位置）となったときを起点としてパルス信号をカウント（積算）することによりスライドドア１２の位置を検出するようになっている。

なお、スライドドア１２の位置や移動速度Ｖを検出する回転センサ４６としては、多極着磁磁石４７とホールＩＣ４８ａ，４８ｂとを用いたものに限らず、レゾルバやロータリーエンコーダなどを用いたものであってもよい。

図４は各ＦＥＴに対する指令信号の状態を示すチャート図であり、図５は図４に示す指令信号の周期毎のオン・オフ状態を示すチャート図である。

図３に示すように、マイクロコンピュータ４４には所定の周期のＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ生成回路５１が接続されており、マイクロコンピュータ４４はＰＷＭ信号によりパルス状とされた指令信号により各スイッチング素子ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４を駆動するようになっている。つまり、図４に示すように、各スイッチング素子ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４は、それぞれＰＷＭ制御によりオン・オフ駆動される。なお、図４においては、ハッチング部分はＰＷＭ制御されていることを示している。また、マイクロコンピュータ４４と駆動回路４２との間にはプリドライバ５２が設けられ、マイクロコンピュータ４４から出力される指令信号は、プリドライバ５２によりＰＷＭ制御されたゲート信号に変換されて各スイッチング素子ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４に入力される。

ＰＷＭ制御においては、スイッチング素子ＦＥＴ１のデューティー比ｘ１はスライドドア１２の移動速度Ｖや位置に基づいてマイクロコンピュータ４４により演算されることにより設定され、スイッチング素子ＦＥＴ３のデューティー比ｘ３はマイクロコンピュータ４４により１００％からスイッチング素子ＦＥＴ１のデューティー比ｘ１を引いた値として設定される。また、マイクロコンピュータ４４には相補ＰＷＭ出力機能が設けられており、マイクロコンピュータ４４からスイッチング素子ＦＥＴ２に対して出力される指令信号はスイッチング素子ＦＥＴ１の指令信号をインバートつまり位相を反転させた信号として出力され、マイクロコンピュータ４４からスイッチング素子ＦＥＴ４に対して出力される指令信号はスイッチング素子ＦＥＴ３の指令信号をインバートつまり位相を反転させた信号として出力される。つまり、図５に示すように、電動モータ２１に対してバッテリ４３側にあるスイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ３はこれらのデューティ比ｘ１，ｘ３の和が１００％となるように互いに反比例して駆動され、スイッチング素子ＦＥＴ２はスイッチング素子ＦＥＴ１に対して位相を反転させてオン・オフ駆動され、スイッチング素子ＦＥＴ４はスイッチング素子ＦＥＴ３に対して位相を反転させてオン・オフ駆動される。

図６（ａ）は電動モータを停止させるときの指令信号の状態を示すチャート図であり、図６（ｂ）は電動モータを正転させるときの指令信号の状態を示すチャート図であり、図６（ｃ）は電動モータを逆転させるときの指令信号の状態を示すチャート図である。さらに、図７はデューティー比と電動モータの作動状態との関係を示す線図である。

このような構成により、このモータ制御装置４１では、スイッチング素子ＦＥＴ１のデューティー比ｘ１を変化させることにより他のスイッチング素子ＦＥＴ２〜ＦＥＴ４のデューティー比を変化させることができ、これにより、各スイッチング素子ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４のオン期間を所定の組み合わせで重畳させて、電動モータ２１を正転と逆転の両方向に回転させることができる。

例えば、図６（ａ）に示すように、スイッチング素子ＦＥＴ１のデューティー比ｘ１を５０％に設定すると、スイッチング素子ＦＥＴ３のデューティー比ｘ３も５０％に設定され、またスイッチング素子ＦＥＴ２とスイッチング素子ＦＥＴ４はそれぞれスイッチング素子ＦＥＴ１、スイッチング素子ＦＥＴ３に対して反転したタイミングで駆動されるので、電動モータ２１は、ＰＷＭ制御による周期毎にスイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ３またはスイッチング素子ＦＥＴ２とスイッチング素子ＦＥＴ４がオンされ、これにより各給電端子２２，２３が各スイッチング素子ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４を介して短絡され電動モータ２１には短絡制動が生じて電動モータ２１は停止する。

一方、図６（ｂ）に示すように、スイッチング素子ＦＥＴ１のデューティー比ｘ１が５０％以上に設定されると、スイッチング素子ＦＥＴ１のオン期間とスイッチング素子ＦＥＴ４のオン期間が重畳し、これにより給電端子２２，２３間に電位差が生じ、正転方向に直流電流が流れて電動モータ２１は正転する。また、スイッチング素子ＦＥＴ１のデューティー比ｘ１を５０％〜１００％の間で変化させることにより、スイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ４とが重畳する期間つまり電動モータ２１に給電される通電期間を、通電可能な全期間に対して０％〜１００％の間で増減させることができ、これにより電動モータ２１つまりスライドドア１２の速度制御を行うことができる。

反対に、図６（ｃ）に示すように、スイッチング素子ＦＥＴ１のデューティー比ｘ１が５０％以下に設定され、つまりスイッチング素子ＦＥＴ３のデューティー比ｘ３が５０％以上に設定されると、スイッチング素子ＦＥＴ３のオン期間とスイッチング素子ＦＥＴ２のオン期間とが重畳し、これにより給電端子２２，２３間に正転時とは逆向きの電位差が生じ、逆向きの直流電流が流れて電動モータ２１は逆転する。また、スイッチング素子ＦＥＴ３のデューティー比ｘ３を５０％〜１００％の間で変化させることにより、スイッチング素子ＦＥＴ３とスイッチング素子ＦＥＴ２とが重畳する期間つまり電動モータ２１に給電される通電期間を、通電可能な全期間に対して０％〜１００％の間で増減させることができ、これにより電動モータ２１つまりスライドドア１２の速度制御を行うことができる。つまり、このモータ制御装置４１では、図７に示すように、スイッチング素子ＦＥＴ１のデューティー比ｘ１を５０％を基準として０〜１００％の間で増減させることにより、それぞれのスイッチング素子ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４のデューティー比を変化させることができ、これにより、電動モータ２１を正転または逆転のいずれの方向にも回転させるとともに、電動モータ２１を停止させ、また、その回転速度の制御を行うことができる。したがって、電動モータ２１によりスライドドア１２を所望の目標速度で駆動するときには、スライドドア１２の速度制御のために駆動するスイッチング素子自体を切り替える必要が無く、これによりスライドドア１２の作動を滑らかにすることができる。

このように、このモータ制御装置４１によれば、それぞれＰＷＭ制御される各スイッチング素子ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４のデューティー比を変化させることにより、電動モータ２１の速度制御と回転方向制御とを行うことができるので、スライドドア１２の速度制御のために駆動するスイッチング素子自体を切り替える必要が無く、これによりスライドドア１２の作動を滑らかにすることができる。特に、スライドドア１２と電動モータ２１とをケーブル１６を介して接続するようにした開閉装置１４では、速度制御時に電動モータ２１からスライドドア１２に加えられる駆動力の変化を小さくして、速度制御時におけるテンショナ３２の作動を抑制してスライドドア１２を滑らかに作動させることができる。

図８はデューティー比の算出手順を示すフローチャート図であり、図７に示すように、このモータ制御装置４１では、スイッチング素子ＦＥＴ１のデューティー比ｘ１を設定すると、これに基づいて他のスイッチング素子ＦＥＴ２〜ＦＥＴ４のデューティー比をも設定されるので、マイクロコンピュータ４４によるデューティー比の算出はスイッチング素子ＦＥＴ１のデューティー比ｘ１についてのみ行われる。スイッチング素子ＦＥＴ１のデューティー比ｘ１は、スライドドア１２の移動速度Ｖと予め設定されてマイクロコンピュータ４４のメモリ内に格納された目標速度Ｖｃとに基づいた比例制御と積分制御とにより設定される。つまり、スイッチング素子ＦＥＴ１のデューティー比ｘ１はスライドドア１２の移動速度Ｖと目標速度Ｖｃとに基づいたＰＩ（比例積分）演算、ｘ＝ｋｐ（Ｖ−Ｖｃ）＋ｋｉΣ（Ｖ−Ｖｃ）の算出結果つまり出力ｘをマイクロコンピュータ４４のＲＯＭ内に格納された図示しないデューティー比設定用の制御マップで参照することにより設定される。ここで、ｋｐは比例ゲイン、ｋｉは積分ゲインを示している。ＰＩ制御によれば、スライドドア１２の移動速度Ｖと目標速度Ｖｃの差の累積により、移動速度Ｖと目標速度Ｖｃの差が０となっても出力ｘは０とならないので、安定した速度制御が可能となる。

このように、このモータ制御装置４１によれば、スイッチング素子ＦＥＴ１のデューティー比ｘ１を変化させることにより、電動モータ２１の速度制御と回転方向制御とを行うことができるので、ＲＯＭ内に格納されるデューティー比設定用のマップとしてスイッチング素子ＦＥＴ１のデューティー比ｘ１を設定するためのもののみを設ければよく、複数のデューティーマップを設ける必要がない。したがって、このモータ制御装置４１のＲＯＭ内に格納される制御マップは簡素化され、簡単な制御マップで電動モータ２１の速度制御と回転方向制御を行うことができる。また、１つのデューティー比を設定することで電動モータ２１の速度制御と回転方向制御が可能となるので、デューティー比の設定にＰＩ制御を用いて、スライドドア１２の速度制御を安定させることができる。

図９は図３に示すモータ制御装置の変形例を示す回路図である。

図３に示すモータ制御装置４１では、マイクロコンピュータ４４には相補ＰＷＭ出力機能が設けられ、スイッチング素子ＦＥＴ１に対する指令信号に対してインバートした指令信号をスイッチング素子ＦＥＴ２に出力し、スイッチング素子ＦＥＴ３に対する指令信号に対してインバートした指令信号をスイッチング素子ＦＥＴ４に出力して、スイッチング素子ＦＥＴ１に対してスイッチング素子ＦＥＴ２を、スイッチング素子ＦＥＴ３に対してスイッチング素子ＦＥＴ４をそれぞれ位相を反転させて駆動するようにしている。これに対して、図９に示すモータ制御回路６１では、スイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ３に対する２系統の出力しか持たないマイクロコンピュータ６２が用いられ、外部回路としてスイッチング素子ＦＥＴ１、スイッチング素子ＦＥＴ３の指令信号線とプリドライバ５２との間に接続されたインバータ６３によりスイッチング素子ＦＥＴ１、スイッチング素子ＦＥＴ３に対する指令信号をインバートしてスイッチング素子ＦＥＴ２、スイッチング素子ＦＥＴ４に入力するようにしている。この場合、プリドライバ５２には図示しない短絡防止機能が設けられており、電動モータ２１の回転方向切り替え時つまりスイッチング素子ＦＥＴ１のデューティー比ｘ１を５０％を境に切り替えるときに、スイッチング素子の駆動タイムラグ等により、スイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ２またはスイッチング素子ＦＥＴ３とスイッチング素子ＦＥＴ４が短絡することを防止するようにしている。

なお、図９においては、前述した部材に対応する部材には同一の符号が付されている。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、本実施の形態おいては、被駆動体は車両に開閉自在に装着されるスライドドア１２とされているが、これに限らず、電動モータにより駆動されるものであれば、たとえば、車両１１の後端部にヒンジを介して開閉自在に装着されるバックドアなど、他の部材であってもよい。

また、本実施の形態においては、スイッチング素子としてはＦＥＴが用いられているが、これに限らず、ＰＷＭ制御可能なスイッチング素子であればよい。

さらに、本実施の形態においては、ＦＥＴ３のデューティー比を１００％からＦＥＴ１のデューティー比を引いた値に設定し、ＦＥＴ２をＦＥＴ１に対して位相を反転させてオン・オフ駆動し、ＦＥＴ４をＦＥＴ３に対して位相を反転させてオン・オフ駆動させるようにしているが、これに限らず、それぞれのＦＥＴのデューティー比を変化させることによりＦＥＴ１とＦＥＴ４またはＦＥＴ３とＦＥＴ２とを重畳させるものであれば、各ＦＥＴの制御パターンは問わない。

さらに、本実施の形態においては、ＦＥＴ１のデューティー比を基準として他のＦＥＴのデューティー比を設定するようにしているが、これに限らず、他のＦＥＴのデューティー比を基準とするようにしてもよい。また、ＦＥＴ１の設定はＰＩ演算に限らず、他の方法により設定するようにしてもよい。

本発明の一実施の形態であるモータ制御装置を備えたスライドドア開閉装置の概略を示す平面図である。 図１に示すスライドドア開閉装置の制御体系を示す説明図である。 図２に示すモータ制御装置の詳細を示す回路図である。 各ＦＥＴに対する指令信号の状態を示すチャート図である。 図４に示す指令信号の周期毎のオン・オフ状態を示すチャート図である。 （ａ）は電動モータを停止させるときの指令信号の状態を示すチャート図であり、（ｂ）は電動モータを正転させるときの指令信号の状態を示すチャート図であり、（ｃ）は電動モータを逆転させるときの指令信号の状態を示すチャート図である。 デューティー比と電動モータの作動状態との関係を示す線図である。 デューティー比の算出手順を示すフローチャート図である。 図３に示すモータ制御装置の変形例を示す回路図である。

符号の説明

１１ 車両
１２ スライドドア
１３ ガイドレール
１４ スライドドア開閉装置
１５ 駆動ユニット
１６ ケーブル
１７，１８ 反転プーリ
２１ 電動モータ
２１ａ 回転軸
２２，２３ 給電端子
２４ 駆動ギヤ
２５ 大径スパーギヤ
２６ 小径スパーギヤ
２７ 出力軸
２８ 従動ギヤ
３１ ドラム
３２ テンショナ
３２ａ 固定プーリ
３２ｂ 可動プーリ
３２ｃ ばね部材
４１ モータ制御装置
４２ 駆動回路
４３ バッテリ
４４ マイクロコンピュータ
４５ 開閉スイッチ
４６ 回転センサ
４７ 多極着磁磁石
４８ａ，４８ｂ ホールＩＣ
５１ ＰＷＭ生成回路
５２ プリドライバ
６１ モータ制御回路
６２ マイクロコンピュータ
６３ インバータ
ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４ スイッチング素子
Ｖ 移動速度
Ｖｃ 目標速度
ｘ 出力

Claims (5)

1. 被駆動体を駆動する電動モータの作動を前記被駆動体が目標速度となるように制御するモータ制御装置であって、
   一端が前記電動モータの一方の給電端子に接続され他端が電源に接続される第１の正転用スイッチング素子と、
   一端が前記電動モータの他方の給電端子に接続され他端が接地される第２の正転用スイッチング素子と、
   一端が前記電動モータの他方の給電端子に接続され他端が前記電源に接続される第１の逆転用スイッチング素子と、
   一端が前記電動モータの一方の給電端子に接続され他端が接地される第２の逆転用スイッチング素子と、
   それぞれの前記スイッチング素子をＰＷＭ制御によりオン・オフ駆動する制御手段とを有し、
   それぞれの前記スイッチング素子のデューティー比を変化させることにより、前記第１の正転用スイッチング素子のオン期間と前記第２の正転用スイッチング素子のオン期間とを重畳させ、または前記第１の逆転用スイッチング素子のオン期間と前記第２の逆転用スイッチング素子のオン期間とを重畳させて、前記電動モータを正転と逆転とのいずれの方向にも回転可能としたことを特徴とするモータ制御装置。
2. 請求項１記載のモータ制御装置において、前記第１の正転用スイッチング素子のデューティー比に対して前記第１の逆転用スイッチング素子のデューティー比を１００％から前記第１の正転用スイッチング素子のデューティー比を引いた値に設定するとともに、前記第２の逆転用スイッチング素子を前記第１の正転用スイッチング素子に対して位相を反転させてオン・オフ駆動し、前記第２の正転用スイッチング素子を前記第１の逆転用スイッチング素子に対して位相を反転させてオン・オフ駆動することを特徴とするモータ制御装置。
3. 請求項２記載のモータ制御装置において、前記第１の正転用スイッチング素子のデューティー比が５０％以上となったときに前記電動モータが正転し、前記第１の逆転用スイッチング素子のデューティー比が５０％以上となったときに前記電動モータが逆転することを特徴とするモータ制御装置。
4. 請求項２または３記載のモータ制御装置において、前記第１の正転用スイッチング素子のデューティー比と前記第１の逆転用スイッチング素子のデューティー比とが５０％となったときに前記電動モータが停止することを特徴とするモータ制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータ制御装置において、前記被駆動体は、車両に開閉自在に装着されるとともにケーブルを介して前記電動モータに接続され、前記電動モータにより開閉駆動されるスライドドアであることを特徴とするモータ制御装置。

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