JP3939642B2 - アクチュエータ用駆動制御装置 - Google Patents
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- Control Of Direct Current Motors (AREA)
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- Stopping Of Electric Motors (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、自動車用の空気調和装置のエアミックスドアを開閉するアクチュエータを駆動制御するアクチュエータ用駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、インテークドア用のアクチュエータを駆動制御するアクチュエータ用駆動制御装置が知られている。
【０００３】
かかるアクチュエータ用駆動制御装置は、直流電動モータを駆動する駆動回路と、この駆動回路を制御して電動モータの回転を制御する駆動制御回路とを備えている。
【０００４】
この駆動制御回路は、インテークドアの回動位置を検出する検知手段の検知信号と目標値とを比較して、インテークドアが目標位置に位置するように駆動回路を制御している。
【０００５】
そして、アクチュエータ用駆動制御装置の駆動回路は、直流電動モータを正逆転させるためにＨブリッジ回路で構成されている。
【０００６】
このＨブリッジ回路１００は、例えば、図６に示すように４つのＭＯＳ型トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４から構成されている。
【０００７】
また、Ｈブリッジ回路では、４つのトランジスタのうち少なくとも２つをＰＷＭ制御により駆動するものも知られている（例えば特許文献１参照。）。
【０００８】
【特許文献１】
特許第３１９９７２２号公報（第（２）頁第４欄、第（３）頁第５欄、図１２）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種のアクチュエータ用駆動制御装置にあっては、モータの起動時や停止時に、Ｈブリッジ回路１００のＭＯＳ型トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４がオン・オフ作動することにより電動モータの出力が急激に変化する。
【００１０】
このため、ギヤのバックラッシュにより騒音が発生し、特に近年車内が静かになっていることから、この騒音が耳障りに感じることがある。
【００１１】
本発明の目的は、電動モータの起動時や停止時に騒音の発生を防止することのできるアクチュエータ用駆動制御装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のアクチュエータ用駆動制御装置は、電動モータを有するアクチュエータを駆動する駆動手段と、この駆動手段を制御して前記電動モータの回転を制御する駆動制御手段とを備え、前記駆動手段は４個のスイッチング半導体素子で構成されたＨブリッジ回路を有し、前記スイッチング半導体素子のオン・オフにより前記電動モータを正逆転するアクチュエータ用駆動制御装置であって、
前記駆動制御手段は、前記Ｈブリッジ回路の上側アームを構成する一対の上側スイッチング半導体素子の一方をオンさせて前記電動モータを正回転させるための駆動パルス信号を前記一方の上側スイッチング半導体素子に向けて出力する駆動信号出力端子と、前記Ｈブリッジ回路の上側アームを構成する一対の上側スイッチング半導体素子の他方をオンさせて前記電動モータを逆回転させるための駆動パルス信号を前記他方の上側スイッチング半導体素子に向けて出力する駆動信号出力端子と、
前記電動モータの回転停止中は前記Ｈブリッジ回路の下側アームを構成する一対の下側スイッチング半導体素子の一方をオンさせる駆動パルスを出力しかつ前記電動モータの正回転起動を行う際に一旦オフされた一方の下側スイッチング半導体素子に向けて前記電動モータの回転数が徐々に目標値に近づくようにデューティ比が０％から１００％に向かって徐々に上昇するＰＷＭ信号を出力ししかも前記電動モータの回転停止を行う際に前記電動モータの回転数が徐々に減少するようにデューティ比が１００％から０％に向かって徐々に減少するＰＷＭ信号を前記一方の下側スイッチング半導体素子に向けて出力する駆動信号出力端子と、
前記電動モータの回転停止中は前記Ｈブリッジ回路の下側アームを構成する一対の下側スイッチング半導体素子の他方をオンさせる駆動パルスを出力しかつ前記電動モータの逆回転起動を行う際に一旦オフされた他方の下側スイッチング半導体素子に向けて前記電動モータの回転数が徐々に目標値に近づくようにデューティ比が０％から１００％に向かって徐々に上昇するＰＷＭ信号を出力ししかも前記電動モータの回転停止を行う際に前記電動モータの回転数が徐々に減少するようにデューティ比が１００％から０％に向かって徐々に減少するＰＷＭ信号を前記他方の下側スイッチング半導体素子に向けて出力する駆動信号出力端子とを備えていることを特徴とする。
請求項２に記載のアクチュエータ用駆動制御装置は、前記下側アームを構成する一対のスイッチング半導体素子に前記ＰＷＭ信号を印加して前記電動モータに回生制動を加えることを特徴とする。
請求項３に記載のアクチュエータ用駆動制御装置は、前記駆動制御手段は、ラジオをオンしているとき駆動パルスを印加しかつ前記ラジオがオフしているときはＰＷＭ信号を印加する切り替え機能を備えていることを特徴とする。
請求項４に記載のアクチュエータ用駆動制御装置は、前記駆動制御手段は、ＰＷＭ信号を印加してもモータの目標トルクが得られないときに駆動パルスを印加するモードに切り替えることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わるアクチュエータ用駆動制御装置を適用した自動車用空気調和装置の一実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
図１において、１は自動車用空気調和装置の本体であり、この本体１は、一般の自動車用空気調和装置と同様に、外気又は内気を選択的に取り入れるインテークユニット２と、取り入れ空気を冷却するクーリングユニット３と、取り入れ空気を調和して温調した後にこの調和空気を車室内に吹き出すヒータユニット４とから構成されている。
【００１９】
インテークユニット２には、外気を取り入れる外気取り入れ口５と内気を取り入れる内気取り入れ口６とが開設されており、これら取り入れ口５，６の接続部にはユニット内に取り入れる外気と内気の割合を調節するインテークドア（被駆動機構）７が回動自在に設けられている。このインテークドア７は、図示を略す電動モータ式アクチュエータによって回動される。
【００２０】
そして、アクチュエータレバー３０Ｌの回動を図示しないリンク機構を介して図１に示すインテークドア７に伝達することにより、インテークドア７を回動させるようにしている。また、インテークドア７の回動位置は、後述するポテンションメータ３１によって検出されるようになっている。
【００２１】
図１に示すように、インテークユニット２は、ファンモータ９によって所定の速度で回転されるファン１０を備えている。このファン１０の回転によってインテークドア７の位置に応じて外気取り入れ口５又は内気取り入れ口６からそれぞれ外気又は内気が選択的に吸入され、また、ファンモータ９への印加電圧を可変してファン１０の回転速度を変えることによって車室内に吹き出される風量が調節される。インテークドア７が図中のＡ位置にあるときは外気導入（ＦＲＥ）となり、図中のＢ位置にあるときは内気循環（ＲＥＣ）となる。
【００２２】
クーリングユニット３には冷凍サイクルを構成するエバポレータ１１が内設され、図示を略すコンプレッサを動作させることによってエバポレータ１１に冷媒が供給され、この冷媒との熱交換により取り入れ空気が冷却される。
【００２３】
ヒータユニット４には、エンジン冷却水が循環されるヒートコア１２が内設され、このヒートコア１２の上流側にはヒートコア１２を通過する空気の量とヒートコア１２を迂回する空気の量との比率を調節するためのエアミックスドア１３が回動自在に設けられている。
【００２４】
このエアミックスドア１３は、図２に示す電動モータ式アクチュエータ３０Ａによってリンク機構（図示を略す）を介して回動される。このエアミックスドア１３の開度を変えることによって、ヒートコア１２を通過してエンジン冷却水との熱交換により加熱された温風とヒートコア１２を迂回した非加熱の冷風との混合割合が可変され、車室内に吹き出される空気の温度が調節される。
【００２５】
調節された空気は、デフ吹き出し口１５、ベント吹き出し口１６、フット吹き出し口１７のいずれかの吹き出し口から車室内に供給される。これらの吹き出し口１５〜１７にはそれぞれデフドア１８、ベントドア１９、フットドア２０が回動自在に設けられ、図示を略すリンク機構を介して電動モータ式アクチュエータ（図示を略す）によって回動される。吹き出しモードは各吹き出し口１５〜１７の開閉状態を組み合わせることにより任意に設定される。
【００２６】
図２は本発明に係わる電動モータ式アクチュエータの一具体例を示す図であり、この電動モータ式アクチュエータ３０Ａは、電動モータ３０と、電動モータ３０の出力軸３０ｂに装着されたウオーム３０ｃと、ウオーム３０ｃに噛合された減速ギヤ列機構３０ｅと、ウオーム３０ｃ及び減速ギヤ列機構３０ｅを介して回動されるアクチュエータレバー３０Ｌとを備えている。
【００２７】
図３はアクチュエータ３０Ａ等を制御するコントロールユニット（アクチュエータ用駆動制御装置）４０の構成を示したブロック図である。
【００２８】
このコントロールユニット４０は、バッテリ電源＋Ｂからの電力の供給を受けて５Ｖの電源を生成する５Ｖ電源回路４１と、この５Ｖ電源回路４１を保護する内蔵電源保護回路４２と、図示を略すメインコントロールユニットからのデータを受信するＬＩＮ入力回路と、図示を略すメインコントロールユニットへデータを送信するＬＩＮ出力回路と、各コントロールユニット４０を識別するためのＩＤコードを設定する通信ＩＤ入力設定回路８０と、ＬＩＮ入力回路４３で受信したデータの中で通信ＩＤ入力設定回路８０で設定されたＩＤコードと同一のＩＤコードを有するデータを抽出したり、必要なデータに通信ＩＤ入力設定回路８０で設定されたＩＤコードを付加してＬＩＮ出力回路４４へ出力するＬＩＮ通信処理回路４５とを備える。ここで、ＬＩＮ通信処理とは、ＩＳＯ９１４１規格にのっとった通信であり、通信方式はＵＡＲＴである。
【００２９】
さらに、コントロールユニット４０は、ＬＩＮ通信処理回路４５が抽出したデータを保持するデータラッチ回路４６と、データラッチ回路４６が保持したデータをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器４７と、インテークドア７の開度を検出するポテンションメータ３１の出力電圧を入力する入力回路４８と、この入力回路４８を介して供給されるポテンションメータ３１の出力電圧とＤ／Ａ変換器４７から出力された電圧とを比較してそれらの差に応じた出力信号を出力する比較器４９と、この比較器４９の出力信号に基づいて電動モータを制御するＰＷＭ信号を生成して出力するアクチュエータ駆動出力制御回路（駆動制御手段）５０と、このアクチュエータ駆動出力制御回路５０から出力されるＰＷＭ信号に基づいて電動モータ３０を駆動するＨブリッジ回路（駆動手段）５１とを備える。
【００３０】
また、コントロールユニット４０は、Ｈブリッジ回路５１を介して電動モータ３０に供給する電流が予め設定した許容値を超えた場合に過電流検出出力を発生する過電流検出回路５３と、電動モータ３０に印加する電圧（バッテリ電源＋Ｂの電圧）が予め設定した許容値を超えた場合に過電圧検出出力を発生する過電圧検出回路５４と、電動モータ３０に取り付けられたサーミスタ等の温度検出素子（図示を略す）の検出出力に基づいて電動モータ３０の温度を監視し、電動モータ３０の温度が予め設定した許容温度を超えた場合に過温度検出出力を発生する過温度検出回路５５とを備える。
【００３１】
これらの検出回路５３、５４、５５によって過電流、過電圧、過温度が検出された場合には、電動モータ３０の駆動を停止させることで、Ｈブリッジ回路５１及び電動モータ３０を保護するようにしている。
【００３２】
図４はそのＨブリッジ回路とアクチュエータ駆動制御回路の部分拡大図である。Ｈブリッジ回路５１は、上側アームを構成する第１及び第２のトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２と、下側アームの一方を構成するトランジスタＴｒ３と、下側アームの他方を構成するトランジスタＴｒ４とから構成されている。
【００３３】
アクチュエータ駆動出力制御回路５０は、比較器４９の出力電圧に基づいて電動モータ３０を駆動する必要があるか否かを判断する。すなわち、アクチュエータ駆動出力制御回路５０は、比較器４９の出力電圧が基準電圧よりも所定値以上高い場合には、電動モータ３０を正転駆動させてドアを開成方向に駆動する必要があると判断する。また、アクチュエータ駆動出力制御回路５０は、比較器４９の出力電圧が基準電圧よりも所定値以上低い場合には、電動モータ３０を逆転駆動させてドアを閉成方向に駆動する必要があると判断する。アクチュエータ駆動出力制御回路５０は、比較器４９の出力電圧が基準電圧に対して所定値の範囲にある場合には、電動モータ３０を停止状態にする必要があると判断する。
【００３４】
アクチュエータ駆動出力制御回路５０は、電動モータ３０の駆動停止中は、トランジスタＴｒ３の出力がオン、トランジスタＴｒ４の出力がオンとなるように、トランジスタＴｒ３、Ｔｒ４に対し駆動パルスを出力している。その図５において、符号ＴはそのトランジスタＴｒ３、Ｔｒ４に駆動パルスが入力されている区間を示している。
【００３５】
電動モータ３０を正転方向に駆動させる場合、駆動信号出力端子Ｑ１からトランジスタＴｒ１に、図５に示すように、駆動パルスＰ１を出力する。また、トランジスタＴｒ４、Ｔｒ３の出力はいったんオフされ、次いで、駆動信号出力端子Ｑ４からトランジスタＴｒ４にＰＷＭ信号を出力する。このＰＷＭ信号は回転数目標値を１００％として０％から１００％まで、時間ｔａの間、ＰＷＭ信号のデューティ比が８％／秒で上昇されるように制御されている。
【００３６】
トランジスタＴｒ４がオンすると、電動モータ３０には、図４に矢印Ａ１に示す電流が流れ、時間ｔａの間、徐々に電動モータ３０の回転数が上昇し、その後、電動モータ３０は一定回転数で回転する。
【００３７】
次いで、アクチュエータ駆動出力制御回路５０は、電動モータ３０を停止する必要があると判断すると、駆動信号出力端子Ｑ４からデューティ比が８％／秒で１００％から０％に減少するＰＷＭ信号を時間ｔｂの間、トランジスタＴｒ４のに向けて出力する。これにより電動モータ３０の回転数が減少する。このとき、電動モータ３０の＋端子に流れる電流は図５の符号Ｇ１に示すようなものとなる。
【００３８】
そして、アクチュエータ駆動出力制御回路５０は、電動モータ３０にソフトに回生ブレーキをかけるためにトランジスタＴｒ１の出力をオフする一方、駆動信号出力端子Ｑ３、Ｑ４からデューティ比が０％から１００％まで上昇するＰＷＭ信号を時間ｔｂの間、トランジスタＴｒ３、Ｔｒ４に向けて出力する。
【００３９】
すると、電動モータ３０にはその慣性回転に伴う起電力に基づいて図４の矢印Ａ２方向の電流が流れ、電動モータ３０に回生ブレーキがソフトにかけられて、その回転が停止する。
【００４０】
電動モータ３０を逆転方向に駆動させる場合、駆動信号出力端子Ｑ２からトランジスタＴｒ２に、図５に示すように、駆動パルスＰ２を出力する。また、トランジスタＴｒ４、Ｔｒ３の出力はいったんオフされ、次いで、駆動信号出力端子Ｑ３からトランジスタＴｒ３に対しＰＷＭ信号を出力する。このＰＷＭ信号は回転数目標値を１００％として０％から１００％まで、時間ｔａの間、ＰＷＭ信号のデューティ比が８％／秒で上昇されるように制御されている。
【００４１】
トランジスタＴｒ３がオンすると、電動モータ３０には、矢印Ｂ１に示す電流が流れ、時間ｔａの間、徐々に電動モータ３０の回転数が上昇し、その後、電動モータ３０は一定回転数で逆方向に回転する。
【００４２】
次いで、アクチュエータ駆動出力制御回路５０は、電動モータ３０を停止する必要があると判断すると、駆動信号出力端子Ｑ３からデューティ比が８％／秒で１００％から０％に減少するＰＷＭ信号を時間ｔｂの間、トランジスタＴｒ３のに向けて出力する。これにより電動モータ３０の回転数が減少する。このとき、電動モータ３０の−端子に流れる電流は図５の符号Ｇ２に示すようなものとなる。
【００４３】
そして、アクチュエータ駆動出力制御回路５０は、電動モータ３０にソフトに回生ブレーキをかけるためにトランジスタＴｒ２の出力をオフする一方、駆動信号出力端子Ｑ３、Ｑ４からデューティ比が０％から１００％まで上昇するＰＷＭ信号を時間ｔｂの間、トランジスタＴｒ３、Ｔｒ４のに向けて出力する。
【００４４】
すると、電動モータ３０にはその慣性回転に伴う起電力に基づいて図４の矢印Ｂ２方向の電流が流れ、電動モータ３０に回生ブレーキがソフトにかけられて、その回転が停止する。
【００４５】
この発明の実施の形態では、起動時には電動モータ３０の回転数を０％から１００％まで立ち上げ、停止時には電動モータ３０の回転数を１００％から０％まで立ち下げることにし、ＰＷＭ信号を用いてギヤのバックラッシュによる騒音低減を図るようにしたが、ギヤのバックラッシュによる騒音低減よりもＰＷＭ信号に起因して生じるラジオノイズの発生を避けたい場合には、ＬＩＮ通信信号にＰＷＭ信号の入り・切りを制御するビットを設けて、アクチュエータ駆動出力制御回路５０にＰＷＭ信号の入り・切りを判断させ、アクチュエータ駆動出力制御回路５０はＰＷＭ信号が入りの場合にはＰＷＭ信号を印加するモードとなり、ＰＷＭ信号を切りの場合には、アクチュエータ駆動出力制御回路５０はトランジスタＴｒ３、Ｔｒ４の出力が時間遅れなく立ち上がり、立ち下がるモードとなるように駆動パルスを印加するようにしても良い。
【００４６】
例えば、ラジオをオンしているとき駆動パルスを印加しかつ前記ラジオがオフしているときはＰＷＭ信号を印加する切り替え機能をアクチュエータ駆動出力制御回路５０に持たせても良い。
【００４７】
また、ＰＷＭ信号を印加してもモータの目標トルクが得られないときに駆動パルスを印加するモードに切り替える機能をアクチュエータ駆動出力制御回路５０に持たせても良い。
【００４８】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように、ＰＷＭ信号を用いて、電動モータをソフトスタートさせたり、ソフトストップさせることができるので、回路構成を大幅に変更することなく、電動モータの起動時や停止時に減速機構等の動力伝達機構やドア開閉機構等の被駆動機構で発生する騒音を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係わる電動モータ式アクチュエータの駆動制御装置を適用した自動車用空気調和装置の構成を概念的に示した図である。
【図２】 本発明に係わる電動モータ式アクチュエータの一例を示す図である。
【図３】 電動モータ式アクチュエータの駆動制御装置のブロック図である。
【図４】 本発明に係わるＨブリッジ回路とアクチュエータ駆動制御回路とを拡大して示す回路図である。
【図５】 電動モータのソフトスタート、ソフトストップを説明するためのタイミングチャートである。
【図６】 従来のＨブリッジ回路の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
３０…電動モータ
５０…アクチュエータ駆動制御回路（駆動制御手段）
５１…Ｈブリッジ回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、自動車用の空気調和装置のエアミックスドアを開閉するアクチュエータを駆動制御するアクチュエータ用駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、インテークドア用のアクチュエータを駆動制御するアクチュエータ用駆動制御装置が知られている。
【０００３】
かかるアクチュエータ用駆動制御装置は、直流電動モータを駆動する駆動回路と、この駆動回路を制御して電動モータの回転を制御する駆動制御回路とを備えている。
【０００４】
この駆動制御回路は、インテークドアの回動位置を検出する検知手段の検知信号と目標値とを比較して、インテークドアが目標位置に位置するように駆動回路を制御している。
【０００５】
そして、アクチュエータ用駆動制御装置の駆動回路は、直流電動モータを正逆転させるためにＨブリッジ回路で構成されている。
【０００６】
このＨブリッジ回路１００は、例えば、図６に示すように４つのＭＯＳ型トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４から構成されている。
【０００７】
また、Ｈブリッジ回路では、４つのトランジスタのうち少なくとも２つをＰＷＭ制御により駆動するものも知られている（例えば特許文献１参照。）。
【０００８】
【特許文献１】
特許第３１９９７２２号公報（第（２）頁第４欄、第（３）頁第５欄、図１２）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種のアクチュエータ用駆動制御装置にあっては、モータの起動時や停止時に、Ｈブリッジ回路１００のＭＯＳ型トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４がオン・オフ作動することにより電動モータの出力が急激に変化する。
【００１０】
このため、ギヤのバックラッシュにより騒音が発生し、特に近年車内が静かになっていることから、この騒音が耳障りに感じることがある。
【００１１】
本発明の目的は、電動モータの起動時や停止時に騒音の発生を防止することのできるアクチュエータ用駆動制御装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のアクチュエータ用駆動制御装置は、電動モータを有するアクチュエータを駆動する駆動手段と、この駆動手段を制御して前記電動モータの回転を制御する駆動制御手段とを備え、前記駆動手段は４個のスイッチング半導体素子で構成されたＨブリッジ回路を有し、前記スイッチング半導体素子のオン・オフにより前記電動モータを正逆転するアクチュエータ用駆動制御装置であって、
前記駆動制御手段は、前記Ｈブリッジ回路の上側アームを構成する一対の上側スイッチング半導体素子の一方をオンさせて前記電動モータを正回転させるための駆動パルス信号を前記一方の上側スイッチング半導体素子に向けて出力する駆動信号出力端子と、前記Ｈブリッジ回路の上側アームを構成する一対の上側スイッチング半導体素子の他方をオンさせて前記電動モータを逆回転させるための駆動パルス信号を前記他方の上側スイッチング半導体素子に向けて出力する駆動信号出力端子と、
前記電動モータの回転停止中は前記Ｈブリッジ回路の下側アームを構成する一対の下側スイッチング半導体素子の一方をオンさせる駆動パルスを出力しかつ前記電動モータの正回転起動を行う際に一旦オフされた一方の下側スイッチング半導体素子に向けて前記電動モータの回転数が徐々に目標値に近づくようにデューティ比が０％から１００％に向かって徐々に上昇するＰＷＭ信号を出力ししかも前記電動モータの回転停止を行う際に前記電動モータの回転数が徐々に減少するようにデューティ比が１００％から０％に向かって徐々に減少するＰＷＭ信号を前記一方の下側スイッチング半導体素子に向けて出力する駆動信号出力端子と、
前記電動モータの回転停止中は前記Ｈブリッジ回路の下側アームを構成する一対の下側スイッチング半導体素子の他方をオンさせる駆動パルスを出力しかつ前記電動モータの逆回転起動を行う際に一旦オフされた他方の下側スイッチング半導体素子に向けて前記電動モータの回転数が徐々に目標値に近づくようにデューティ比が０％から１００％に向かって徐々に上昇するＰＷＭ信号を出力ししかも前記電動モータの回転停止を行う際に前記電動モータの回転数が徐々に減少するようにデューティ比が１００％から０％に向かって徐々に減少するＰＷＭ信号を前記他方の下側スイッチング半導体素子に向けて出力する駆動信号出力端子とを備えていることを特徴とする。
請求項２に記載のアクチュエータ用駆動制御装置は、前記下側アームを構成する一対のスイッチング半導体素子に前記ＰＷＭ信号を印加して前記電動モータに回生制動を加えることを特徴とする。
請求項３に記載のアクチュエータ用駆動制御装置は、前記駆動制御手段は、ラジオをオンしているとき駆動パルスを印加しかつ前記ラジオがオフしているときはＰＷＭ信号を印加する切り替え機能を備えていることを特徴とする。
請求項４に記載のアクチュエータ用駆動制御装置は、前記駆動制御手段は、ＰＷＭ信号を印加してもモータの目標トルクが得られないときに駆動パルスを印加するモードに切り替えることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わるアクチュエータ用駆動制御装置を適用した自動車用空気調和装置の一実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
図１において、１は自動車用空気調和装置の本体であり、この本体１は、一般の自動車用空気調和装置と同様に、外気又は内気を選択的に取り入れるインテークユニット２と、取り入れ空気を冷却するクーリングユニット３と、取り入れ空気を調和して温調した後にこの調和空気を車室内に吹き出すヒータユニット４とから構成されている。
【００１９】
インテークユニット２には、外気を取り入れる外気取り入れ口５と内気を取り入れる内気取り入れ口６とが開設されており、これら取り入れ口５，６の接続部にはユニット内に取り入れる外気と内気の割合を調節するインテークドア（被駆動機構）７が回動自在に設けられている。このインテークドア７は、図示を略す電動モータ式アクチュエータによって回動される。
【００２０】
そして、アクチュエータレバー３０Ｌの回動を図示しないリンク機構を介して図１に示すインテークドア７に伝達することにより、インテークドア７を回動させるようにしている。また、インテークドア７の回動位置は、後述するポテンションメータ３１によって検出されるようになっている。
【００２１】
図１に示すように、インテークユニット２は、ファンモータ９によって所定の速度で回転されるファン１０を備えている。このファン１０の回転によってインテークドア７の位置に応じて外気取り入れ口５又は内気取り入れ口６からそれぞれ外気又は内気が選択的に吸入され、また、ファンモータ９への印加電圧を可変してファン１０の回転速度を変えることによって車室内に吹き出される風量が調節される。インテークドア７が図中のＡ位置にあるときは外気導入（ＦＲＥ）となり、図中のＢ位置にあるときは内気循環（ＲＥＣ）となる。
【００２２】
クーリングユニット３には冷凍サイクルを構成するエバポレータ１１が内設され、図示を略すコンプレッサを動作させることによってエバポレータ１１に冷媒が供給され、この冷媒との熱交換により取り入れ空気が冷却される。
【００２３】
ヒータユニット４には、エンジン冷却水が循環されるヒートコア１２が内設され、このヒートコア１２の上流側にはヒートコア１２を通過する空気の量とヒートコア１２を迂回する空気の量との比率を調節するためのエアミックスドア１３が回動自在に設けられている。
【００２４】
このエアミックスドア１３は、図２に示す電動モータ式アクチュエータ３０Ａによってリンク機構（図示を略す）を介して回動される。このエアミックスドア１３の開度を変えることによって、ヒートコア１２を通過してエンジン冷却水との熱交換により加熱された温風とヒートコア１２を迂回した非加熱の冷風との混合割合が可変され、車室内に吹き出される空気の温度が調節される。
【００２５】
調節された空気は、デフ吹き出し口１５、ベント吹き出し口１６、フット吹き出し口１７のいずれかの吹き出し口から車室内に供給される。これらの吹き出し口１５〜１７にはそれぞれデフドア１８、ベントドア１９、フットドア２０が回動自在に設けられ、図示を略すリンク機構を介して電動モータ式アクチュエータ（図示を略す）によって回動される。吹き出しモードは各吹き出し口１５〜１７の開閉状態を組み合わせることにより任意に設定される。
【００２６】
図２は本発明に係わる電動モータ式アクチュエータの一具体例を示す図であり、この電動モータ式アクチュエータ３０Ａは、電動モータ３０と、電動モータ３０の出力軸３０ｂに装着されたウオーム３０ｃと、ウオーム３０ｃに噛合された減速ギヤ列機構３０ｅと、ウオーム３０ｃ及び減速ギヤ列機構３０ｅを介して回動されるアクチュエータレバー３０Ｌとを備えている。
【００２７】
図３はアクチュエータ３０Ａ等を制御するコントロールユニット（アクチュエータ用駆動制御装置）４０の構成を示したブロック図である。
【００２８】
このコントロールユニット４０は、バッテリ電源＋Ｂからの電力の供給を受けて５Ｖの電源を生成する５Ｖ電源回路４１と、この５Ｖ電源回路４１を保護する内蔵電源保護回路４２と、図示を略すメインコントロールユニットからのデータを受信するＬＩＮ入力回路と、図示を略すメインコントロールユニットへデータを送信するＬＩＮ出力回路と、各コントロールユニット４０を識別するためのＩＤコードを設定する通信ＩＤ入力設定回路８０と、ＬＩＮ入力回路４３で受信したデータの中で通信ＩＤ入力設定回路８０で設定されたＩＤコードと同一のＩＤコードを有するデータを抽出したり、必要なデータに通信ＩＤ入力設定回路８０で設定されたＩＤコードを付加してＬＩＮ出力回路４４へ出力するＬＩＮ通信処理回路４５とを備える。ここで、ＬＩＮ通信処理とは、ＩＳＯ９１４１規格にのっとった通信であり、通信方式はＵＡＲＴである。
【００２９】
さらに、コントロールユニット４０は、ＬＩＮ通信処理回路４５が抽出したデータを保持するデータラッチ回路４６と、データラッチ回路４６が保持したデータをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器４７と、インテークドア７の開度を検出するポテンションメータ３１の出力電圧を入力する入力回路４８と、この入力回路４８を介して供給されるポテンションメータ３１の出力電圧とＤ／Ａ変換器４７から出力された電圧とを比較してそれらの差に応じた出力信号を出力する比較器４９と、この比較器４９の出力信号に基づいて電動モータを制御するＰＷＭ信号を生成して出力するアクチュエータ駆動出力制御回路（駆動制御手段）５０と、このアクチュエータ駆動出力制御回路５０から出力されるＰＷＭ信号に基づいて電動モータ３０を駆動するＨブリッジ回路（駆動手段）５１とを備える。
【００３０】
また、コントロールユニット４０は、Ｈブリッジ回路５１を介して電動モータ３０に供給する電流が予め設定した許容値を超えた場合に過電流検出出力を発生する過電流検出回路５３と、電動モータ３０に印加する電圧（バッテリ電源＋Ｂの電圧）が予め設定した許容値を超えた場合に過電圧検出出力を発生する過電圧検出回路５４と、電動モータ３０に取り付けられたサーミスタ等の温度検出素子（図示を略す）の検出出力に基づいて電動モータ３０の温度を監視し、電動モータ３０の温度が予め設定した許容温度を超えた場合に過温度検出出力を発生する過温度検出回路５５とを備える。
【００３１】
これらの検出回路５３、５４、５５によって過電流、過電圧、過温度が検出された場合には、電動モータ３０の駆動を停止させることで、Ｈブリッジ回路５１及び電動モータ３０を保護するようにしている。
【００３２】
図４はそのＨブリッジ回路とアクチュエータ駆動制御回路の部分拡大図である。Ｈブリッジ回路５１は、上側アームを構成する第１及び第２のトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２と、下側アームの一方を構成するトランジスタＴｒ３と、下側アームの他方を構成するトランジスタＴｒ４とから構成されている。
【００３３】
アクチュエータ駆動出力制御回路５０は、比較器４９の出力電圧に基づいて電動モータ３０を駆動する必要があるか否かを判断する。すなわち、アクチュエータ駆動出力制御回路５０は、比較器４９の出力電圧が基準電圧よりも所定値以上高い場合には、電動モータ３０を正転駆動させてドアを開成方向に駆動する必要があると判断する。また、アクチュエータ駆動出力制御回路５０は、比較器４９の出力電圧が基準電圧よりも所定値以上低い場合には、電動モータ３０を逆転駆動させてドアを閉成方向に駆動する必要があると判断する。アクチュエータ駆動出力制御回路５０は、比較器４９の出力電圧が基準電圧に対して所定値の範囲にある場合には、電動モータ３０を停止状態にする必要があると判断する。
【００３４】
アクチュエータ駆動出力制御回路５０は、電動モータ３０の駆動停止中は、トランジスタＴｒ３の出力がオン、トランジスタＴｒ４の出力がオンとなるように、トランジスタＴｒ３、Ｔｒ４に対し駆動パルスを出力している。その図５において、符号ＴはそのトランジスタＴｒ３、Ｔｒ４に駆動パルスが入力されている区間を示している。
【００３５】
電動モータ３０を正転方向に駆動させる場合、駆動信号出力端子Ｑ１からトランジスタＴｒ１に、図５に示すように、駆動パルスＰ１を出力する。また、トランジスタＴｒ４、Ｔｒ３の出力はいったんオフされ、次いで、駆動信号出力端子Ｑ４からトランジスタＴｒ４にＰＷＭ信号を出力する。このＰＷＭ信号は回転数目標値を１００％として０％から１００％まで、時間ｔａの間、ＰＷＭ信号のデューティ比が８％／秒で上昇されるように制御されている。
【００３６】
トランジスタＴｒ４がオンすると、電動モータ３０には、図４に矢印Ａ１に示す電流が流れ、時間ｔａの間、徐々に電動モータ３０の回転数が上昇し、その後、電動モータ３０は一定回転数で回転する。
【００３７】
次いで、アクチュエータ駆動出力制御回路５０は、電動モータ３０を停止する必要があると判断すると、駆動信号出力端子Ｑ４からデューティ比が８％／秒で１００％から０％に減少するＰＷＭ信号を時間ｔｂの間、トランジスタＴｒ４のに向けて出力する。これにより電動モータ３０の回転数が減少する。このとき、電動モータ３０の＋端子に流れる電流は図５の符号Ｇ１に示すようなものとなる。
【００３８】
そして、アクチュエータ駆動出力制御回路５０は、電動モータ３０にソフトに回生ブレーキをかけるためにトランジスタＴｒ１の出力をオフする一方、駆動信号出力端子Ｑ３、Ｑ４からデューティ比が０％から１００％まで上昇するＰＷＭ信号を時間ｔｂの間、トランジスタＴｒ３、Ｔｒ４に向けて出力する。
【００３９】
すると、電動モータ３０にはその慣性回転に伴う起電力に基づいて図４の矢印Ａ２方向の電流が流れ、電動モータ３０に回生ブレーキがソフトにかけられて、その回転が停止する。
【００４０】
電動モータ３０を逆転方向に駆動させる場合、駆動信号出力端子Ｑ２からトランジスタＴｒ２に、図５に示すように、駆動パルスＰ２を出力する。また、トランジスタＴｒ４、Ｔｒ３の出力はいったんオフされ、次いで、駆動信号出力端子Ｑ３からトランジスタＴｒ３に対しＰＷＭ信号を出力する。このＰＷＭ信号は回転数目標値を１００％として０％から１００％まで、時間ｔａの間、ＰＷＭ信号のデューティ比が８％／秒で上昇されるように制御されている。
【００４１】
トランジスタＴｒ３がオンすると、電動モータ３０には、矢印Ｂ１に示す電流が流れ、時間ｔａの間、徐々に電動モータ３０の回転数が上昇し、その後、電動モータ３０は一定回転数で逆方向に回転する。
【００４２】
次いで、アクチュエータ駆動出力制御回路５０は、電動モータ３０を停止する必要があると判断すると、駆動信号出力端子Ｑ３からデューティ比が８％／秒で１００％から０％に減少するＰＷＭ信号を時間ｔｂの間、トランジスタＴｒ３のに向けて出力する。これにより電動モータ３０の回転数が減少する。このとき、電動モータ３０の−端子に流れる電流は図５の符号Ｇ２に示すようなものとなる。
【００４３】
そして、アクチュエータ駆動出力制御回路５０は、電動モータ３０にソフトに回生ブレーキをかけるためにトランジスタＴｒ２の出力をオフする一方、駆動信号出力端子Ｑ３、Ｑ４からデューティ比が０％から１００％まで上昇するＰＷＭ信号を時間ｔｂの間、トランジスタＴｒ３、Ｔｒ４のに向けて出力する。
【００４４】
すると、電動モータ３０にはその慣性回転に伴う起電力に基づいて図４の矢印Ｂ２方向の電流が流れ、電動モータ３０に回生ブレーキがソフトにかけられて、その回転が停止する。
【００４５】
この発明の実施の形態では、起動時には電動モータ３０の回転数を０％から１００％まで立ち上げ、停止時には電動モータ３０の回転数を１００％から０％まで立ち下げることにし、ＰＷＭ信号を用いてギヤのバックラッシュによる騒音低減を図るようにしたが、ギヤのバックラッシュによる騒音低減よりもＰＷＭ信号に起因して生じるラジオノイズの発生を避けたい場合には、ＬＩＮ通信信号にＰＷＭ信号の入り・切りを制御するビットを設けて、アクチュエータ駆動出力制御回路５０にＰＷＭ信号の入り・切りを判断させ、アクチュエータ駆動出力制御回路５０はＰＷＭ信号が入りの場合にはＰＷＭ信号を印加するモードとなり、ＰＷＭ信号を切りの場合には、アクチュエータ駆動出力制御回路５０はトランジスタＴｒ３、Ｔｒ４の出力が時間遅れなく立ち上がり、立ち下がるモードとなるように駆動パルスを印加するようにしても良い。
【００４６】
例えば、ラジオをオンしているとき駆動パルスを印加しかつ前記ラジオがオフしているときはＰＷＭ信号を印加する切り替え機能をアクチュエータ駆動出力制御回路５０に持たせても良い。
【００４７】
また、ＰＷＭ信号を印加してもモータの目標トルクが得られないときに駆動パルスを印加するモードに切り替える機能をアクチュエータ駆動出力制御回路５０に持たせても良い。
【００４８】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように、ＰＷＭ信号を用いて、電動モータをソフトスタートさせたり、ソフトストップさせることができるので、回路構成を大幅に変更することなく、電動モータの起動時や停止時に減速機構等の動力伝達機構やドア開閉機構等の被駆動機構で発生する騒音を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係わる電動モータ式アクチュエータの駆動制御装置を適用した自動車用空気調和装置の構成を概念的に示した図である。
【図２】 本発明に係わる電動モータ式アクチュエータの一例を示す図である。
【図３】 電動モータ式アクチュエータの駆動制御装置のブロック図である。
【図４】 本発明に係わるＨブリッジ回路とアクチュエータ駆動制御回路とを拡大して示す回路図である。
【図５】 電動モータのソフトスタート、ソフトストップを説明するためのタイミングチャートである。
【図６】 従来のＨブリッジ回路の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
３０…電動モータ
５０…アクチュエータ駆動制御回路（駆動制御手段）
５１…Ｈブリッジ回路
Claims (4)
- 電動モータを有するアクチュエータを駆動する駆動手段と、この駆動手段を制御して前記電動モータの回転を制御する駆動制御手段とを備え、前記駆動手段は４個のスイッチング半導体素子で構成されたＨブリッジ回路を有し、前記スイッチング半導体素子のオン・オフにより前記電動モータを正逆転するアクチュエータ用駆動制御装置であって、
前記駆動制御手段は、前記Ｈブリッジ回路の上側アームを構成する一対の上側スイッチング半導体素子の一方をオンさせて前記電動モータを正回転させるための駆動パルス信号を前記一方の上側スイッチング半導体素子に向けて出力する駆動信号出力端子と、前記Ｈブリッジ回路の上側アームを構成する一対の上側スイッチング半導体素子の他方をオンさせて前記電動モータを逆回転させるための駆動パルス信号を前記他方の上側スイッチング半導体素子に向けて出力する駆動信号出力端子と、
前記電動モータの回転停止中は前記Ｈブリッジ回路の下側アームを構成する一対の下側スイッチング半導体素子の一方をオンさせる駆動パルスを出力しかつ前記電動モータの正回転起動を行う際に一旦オフされた一方の下側スイッチング半導体素子に向けて前記電動モータの回転数が徐々に目標値に近づくようにデューティ比が０％から１００％に向かって徐々に上昇するＰＷＭ信号を出力ししかも前記電動モータの回転停止を行う際に前記電動モータの回転数が徐々に減少するようにデューティ比が１００％から０％に向かって徐々に減少するＰＷＭ信号を前記一方の下側スイッチング半導体素子に向けて出力する駆動信号出力端子と、
前記電動モータの回転停止中は前記Ｈブリッジ回路の下側アームを構成する一対の下側スイッチング半導体素子の他方をオンさせる駆動パルスを出力しかつ前記電動モータの逆回転起動を行う際に一旦オフされた他方の下側スイッチング半導体素子に向けて前記電動モータの回転数が徐々に目標値に近づくようにデューティ比が０％から１００％に向かって徐々に上昇するＰＷＭ信号を出力ししかも前記電動モータの回転停止を行う際に前記電動モータの回転数が徐々に減少するようにデューティ比が１００％から０％に向かって徐々に減少するＰＷＭ信号を前記他方の下側スイッチング半導体素子に向けて出力する駆動信号出力端子とを備えていることを特徴とするアクチュエータ用駆動制御装置。 - 前記下側アームを構成する一対のスイッチング半導体素子に前記ＰＷＭ信号を印加して前記電動モータに回生制動を加えることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ用駆動制御装置。
- 前記駆動制御手段は、ラジオをオンしているとき駆動パルスを印加しかつ前記ラジオがオフしているときはＰＷＭ信号を印加する切り替え機能を備えていることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ用駆動制御装置。
- 前記駆動制御手段は、ＰＷＭ信号を印加してもモータの目標トルクが得られないときに駆動パルスを印加するモードに切り替えることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ用駆動制御装置。
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