JPH08109945A - アクチュエータ駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】振動周波数の高次成分を減少させることがで
き、歪みが少なくより正弦波に近い振動を実現できるア
クチュエータ駆動回路を実現する。 【構成】エンジン１５の回転数に応じた制御信号を生成
する回路（１０，１１）と、エンジン１５の回転数に応
じた進相補正信号Ｓ２０を生成する進相補正信号生成回
路２０と、アクチュエータ１４に流れ回転数に応じて位
相が遅れた駆動電流を検出してフィードバック信号Ｓ１
４を得る抵抗素子１６と、進相補正信号Ｓ２０に基づい
て位相遅れ分を補正するように進相値が調整され、調整
された進相値をもってフィードバック信号Ｓ１４の位相
を進め、進相信号Ｓ１７ａとして出力する進相回路１７
ａと、回路１１による制御信号Ｓ１１と進相信号Ｓ１７
ａとを比較して比較結果に応じた駆動電流Ｉ_DVを生成し
アクチュエータ１４に供給する制御信号ＰＷＭ変換回路
１２，電圧／電流変換回路１３とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車のエンジン等の
振動を減衰させるための、いわゆるアクティブマウント
等のアクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動回路
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車等の車両においては、エ
ンジンの高周波数振動が車体へ伝達することを防止し、
車体の低周波数振動を減衰させるために、エンジンと車
体との間に防振装置としてのアクティブマウントが配設
される。このアクティブマウントは、たとえば電磁石と
永久磁石等を備えたアクチュエータを有し、このアクチ
ュエータに駆動回路により制御された駆動電流を供給
し、電磁石と永久磁石の協働により板部材を微振動させ
て液室内の液圧を変化させ、これにより、液室内の流体
にエンジン等の振動により生じる脈動と逆位相の脈動を
生じさせて振動の伝達を防止する。

【０００３】図７は、従来のこの種のアクチュエータ駆
動回路の構成例を示すブロック図である。図７におい
て、１０はコントローラ、１１は制御信号入力部、１２
は制御信号パルス幅変調（ＰＷＭ変換）回路、１３は電
圧・電流変換回路、１４はアクチュエータ、１５はエン
ジン、１６は電流検出用基準抵抗素子、１７は進相回路
をそれぞれ示している。

【０００４】このような構成において、コントローラ１
０にエンジン１５の回転数を示す回転数信号Ｓ１５が入
力されると、たとえば周波数が２０Ｈｚ〜２００Ｈｚの
制御信号Ｓ１０が生成され、制御信号入力部１１に出力
される。そして、制御信号入力部１１でこの制御信号Ｓ
１０が全波整流され、制御信号Ｓ１１として制御信号Ｐ
ＷＭ変換回路１２に出力される。制御信号ＰＷＭ変換回
路１２では、入力信号Ｓ１１と、アクチュエータ１４か
らの電流フィードバック信号Ｓ１４を進相回路１７で位
相を進めた信号Ｓ１７とが比較され、適切な信号に変換
されて信号Ｓ１２として電圧／電流変換回路１３に供給
される。これにより、電圧／電流変換回路１３からアク
チュエータ１４に所定量の駆動電流Ｉ_DVが流れ、エンジ
ン１５に対する所定の制御動作が行われる。このアクチ
ュエータ１４に流れる駆動電流Ｉ_DVが、基準抵抗素子１
６でセンシングされ、フィードバック信号Ｓ１４として
進相回路１７に帰還される。なお、フィードバック信号
Ｓ１４は、アクチュエータ１４に流れることにより制御
信号Ｓ１０より位相が遅れるために、進相回路１７によ
り位相を進めて使用している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の駆動回路における進相回路１７は、図８に示すよう
に、フィードバック信号Ｓ１４を、オペアンプ１７１の
反転入力（−）に抵抗素子１７２を介して入力させると
ともに、非反転入力（＋）にキャパシタ１７３および抵
抗素子１７４に基づく時定数に応じた信号を入力させ
て、所定量だけ位相を進めた信号を信号Ｓ１７として得
る構成を有している。この回路特性は、図９に示すよう
に、キャパシタ１７３の容量Ｃ、抵抗素子１７４の抵抗
値Ｒ、および角周波数ω（２πｆ）で表され、これらの
積（ωＲＣ）の値で進相の量が決定される。

【０００６】しかし、この回路では、図９に示すよう
に、一定周波数のときに効果があり、周波数が増加する
と、進相値が小さくなる特性となっている。このため、
要求される低周波で進相小、高周波で進相大という特性
とは逆の傾向にあり、このままでは特定の周波数でしか
使用できない。

【０００７】このような進相回路１７を備えた駆動回路
にあっては、制御信号Ｓ１１とフィードバック信号Ｓ１
４との位相の違いにより、制御信号ＰＷＭ変換回路１２
の出力信号Ｓ１２の波形が、歪んだ波形となる。その結
果、図１０および図１１に示すように、回転周波数の高
次成分の割合が高くなり、アクチュエータ１４に正弦波
的な電流が流れなくなる。この高次成分を含んだ電流
は、アクチュエータ１４の振動に影響を与えるばかりで
なく、消費電力の増加や、共振点での高次成分の励起に
もつながり、問題となる。

【０００８】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、振動周波数の高次成分を減少さ
せることができ、歪みが少なくより正弦波に近い振動を
実現でき、また、消費電力を削減でき、共振点以外にお
ける共振を防止できるアクチュエータ駆動回路を提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のアクチュエータ駆動回路は、振動体の回転
数に応じた駆動用制御信号を生成する制御信号生成手段
と、上記振動体の回転数に応じた進相補正信号を生成す
る進相補正信号生成手段と、上記アクチュエータに流れ
回転数に応じて位相が遅れた駆動電流を検出してフィー
ドバック信号を得る駆動電流検出手段と、上記進相補正
信号生成手段による進相補正信号に基づいて上記位相遅
れ分を補正するように進相値が調整され、調整された進
相値をもって上記フィードバック信号の位相を進め、進
相信号として出力する進相手段と、上記制御信号生成手
段による制御信号と上記進相手段による進相信号とを比
較して、比較結果に応じた駆動電流を生成し、上記アク
チュエータに供給する駆動電流供給手段とを有する。

【００１０】

【作用】本発明のアクチュエータ駆動回路によれば、制
御信号生成手段において振動体の回転数に応じた駆動用
の制御信号が生成されて駆動電流供給手段に出力され
る。また、進相補正信号生成手段において振動体の回転
数に応じた進相補正信号が生成されて進相手段に出力さ
れる。また、駆動電流供給手段から制御信号に応じた駆
動電流が生成されてアクチュエータに供給される。これ
により、振動体の振動が回転数に応じて制御される。こ
のとき、アクチュエータに流れる駆動電流は回転数に応
じた位相遅れが生じる。この位相が遅れた駆動電流は、
駆動電流検出手段で検出されフィードバック信号として
進相手段に入力される。進相手段においては、進相補正
信号生成手段による進相補正信号に基づいて上記位相遅
れ分を補正するように進相値が調整され、調整された進
相値をもってフィードバック信号の位相が進められ、進
相信号として駆動電流供給手段に出力される。そして、
駆動電流供給手段では、制御信号生成手段による制御信
号と進相手段による進相信号とが比較され、比較結果に
応じた駆動電流が生成されてアクチュエータに供給され
る。これにより、周波数の２次成分以外の高次成分を減
少させることができ、また、アクチュエータの振動の歪
みを減少させることができ、より正弦波に近い振動を実
現できる。

【００１１】

【実施例】図１は、本発明に係るアクチュエータ駆動回
路の一実施例を示す回路図であって、従来例を示す図７
と同一構成部分は同一符号をもって表す。すなわち、１
０ａはコントローラ、１１は制御信号入力部、１２は制
御信号ＰＷＭ変換回路、１３は電圧／電流変換回路、１
４はアクチュエータ、１５はエンジン、１６は基準抵抗
素子、１７ａは進相回路、１８はコントローラ補正信号
生成回路、１９は周波数／電圧（Ｆ／Ｖ）変換回路、２
０は進相補正回路をそれぞれ示している。

【００１２】コントローラ１０ａは、エンジン１５から
出力される回転数信号Ｓ１５に応じて、たとえば４気筒
エンジン１５の回転数６００ｒｐｍ〜６０００ｒｐｍに
対応する周波数２０Ｈｚ〜２００Ｈｚの制御信号Ｓ１０
ａを生成して制御信号入力部１１に出力するとともに、
図示しないメモリに記憶されている回転数に応じた補正
データＳ１０ｂをコントローラ補正信号生成回路１８に
出力する。

【００１３】制御信号入力部１１は、コントローラ１０
ａによる制御信号Ｓ１０を、図２に示すように全波整流
し、制御信号Ｓ１１として制御信号ＰＷＭ変換回路１２
に出力する。

【００１４】制御信号ＰＷＭ変換回路１２は、制御信号
入力部１１による全波整流された制御信号Ｓ１１と進相
回路１７ａによる進相信号Ｓ１７ａとを比較し、パルス
幅変調を行い信号Ｓ１２として電圧／電流変換回路１３
に出力する。

【００１５】電圧／電流変換回路１３は、制御信号ＰＷ
Ｍ変換回路１２の出力信号Ｓ１２を受けて電圧から電流
に変換し、制御信号Ｓ１０に応じた駆動電流Ｉ_DVをアク
チュエータ１４に供給する。この電圧／電流変換回路１
３は、たとえば図３に示すように、直列に接続された電
界効果トランジスタ１３１および１３２、並びに電界効
果トランジスタ１３３および１３４を電源電圧Ｖ_CCの供
給ラインとグランドラインとの間に並列に接続して構成
される。このような構成にあっては、電界効果トランジ
スタ１３１および１３４、または電界効果トランジスタ
１３２および１３３が同様の状態（オン／オフ）となる
ように制御されて、駆動電流Ｉ_DVを供給する。

【００１６】アクチュエータ１４は、この供給電流Ｉ_DV
に応じて、たとえば図示しない電磁石と永久磁石との協
働により板部材を微振動させて液室内の液圧を変化さ
せ、これにより、液室内の流体にエンジン１５の振動に
より生じる脈動と逆位相の脈動を生じさせて振動の伝達
を防止する。なお、アクチュエータ１４に流れる電流
は、その位相が制御信号Ｓ１０の位相より遅れるが、こ
の遅延量はエンジン１５の回転数に応じて変化する。具
体的には、回転数が大きい程、遅延量が大きい。

【００１７】基準抵抗素子１６は、アクチュエータ１４
に流れた駆動電流Ｉ_DVをグランドＧＮＤに流して電圧レ
ベルとして検出し、フィードバック信号Ｓ１４として進
相回路１７ａに供給する。

【００１８】進相回路１７ａは、フィードバック信号Ｓ
１４の位相を、進相補正回路２０からの進相補正信号Ｓ
２０に基づいて調整された進相値をもって進め、進相信
号Ｓ１７ａとして制御信号ＰＷＭ変換回路１２に出力す
る。図４に、進相回路１７ａの具体的な回路例を示す。
この回路は、従来の進相回路例を示す図８の構成のう
ち、抵抗素子１７４の代わりに電界効果トランジスタ１
７６を設けた構成となっている。電界効果トランジスタ
１７６は、ドレインがオペアンプ１７１の非反転入力
（＋）とキャパシタ１７３との接続点に接続され、ソー
スがアナロググランド（ＡＧ）に接続され、ゲートが進
相補正回路２０による進相補正信号Ｓ２０の入力端に接
続されている。このような構成を有する進相回路１７ａ
は、ゲートへの信号Ｓ２０の矩形波に応じて流れる電流
が制御されることにより、オペアンプ１７１の非反転入
力（＋）およびアナロググランド間の抵抗値ＲＶを調整
する。これにより、時定数Ｃ・ＲＶ・ωに応じた進相量
をもってフィードバック信号Ｓ１４の位相を進める。

【００１９】コントロール補正信号生成回路１８は、コ
ントローラ１０ａからの補正データを受けて、コントロ
ーラ補正信号Ｓ１８を生成して進相補正回路２０に出力
する。

【００２０】Ｆ／Ｖ変換回路１９は、エンジン１５によ
る回転数信号Ｓ１５を受けて周波数／電圧変換を行い、
アナログ信号である補正信号Ｓ１９を進相補正回路２０
に出力する。

【００２１】進相補正回路２０は、コントロール補正信
号Ｓ１８および補正信号Ｓ１９を受けて、両信号を合成
し進相補正信号Ｓ２０として進相回路１７ａに出力す
る。この進相補正信号Ｓ２０は矩形波であり、エンジン
１５の回転数に応じてその間隔が異なる。具体的には、
エンジン１５の回転数が大きい程、矩形波の間隔が密と
なるように生成され、回転数が小さい程、矩形波の間隔
が疎となるように生成される。すなわち、エンジン１５
の回転数が大きい程、アクチュエータ１４に流れる駆動
電流Ｉ_DVの位相の遅れは大きくなることから、矩形波の
間隔を密にし、進相回路１７ａの電界効果トランジスタ
１７６に流れる電流量を多くして抵抗値ＲＶが小さくな
るような補正を行い、エンジン１５の回転数が小さい
程、アクチュエータ１４に流れる駆動電流Ｉ_DVの位相の
遅れは小さくなることから、矩形波の間隔を疎にし、進
相回路１７ａの電界効果トランジスタ１７６に流れる電
流量を少なくて抵抗値ＲＶが大きくなるような補正を行
う。

【００２２】次に、上記構成による動作を説明する。コ
ントローラ１０ａに、エンジン１５の回転数を示す回転
数信号Ｓ１５が入力されると、エンジン１５の回転数６
００ｒｐｍ〜６０００ｒｐｍに対応する周波数２０Ｈｚ
〜２００Ｈｚの制御信号Ｓ１０ａが生成されて制御信号
入力部１１に出力され、図示しないメモリに記憶されて
いる回転数に応じた補正データＳ１０ｂがコントローラ
補正信号生成回路１８に出力される。制御信号入力部１
１では、制御信号Ｓ１０に対する全波整流が行われ、こ
の全波整流された制御信号Ｓ１１が制御信号ＰＷＭ変換
回路１２に出力される。

【００２３】制御信号ＰＷＭ変換回路１２においては、
制御信号入力部１１による全波整流波形信号Ｓ１１と進
相回路１７ａによる進相信号Ｓ１７ａとが比較され、パ
ルス幅変調された制御信号Ｓ１２が電圧／電流変換回路
１３に出力される。これにより、電圧／電流変換回路１
３から制御信号Ｓ１０に応じた駆動電流Ｉ _DVがアクチュ
エータ１４に供給される。そして、アクチュエータ１４
では、この駆動電流Ｉ_DVに応じて、たとえば図示しない
電磁石と永久磁石との協働により板部材を微振動させて
液室内の液圧を変化させ、これにより、液室内の流体に
エンジン１５の振動により生じる脈動と逆位相の脈動を
生じさせて振動の伝達が防止される。

【００２４】アクチュエータ１４に流れた駆動電流Ｉ_DV
は、基準抵抗素子１６により電圧レベルで検出され、フ
ィードバック信号Ｓ１４として進相回路１７ａに帰還さ
れる。

【００２５】また、コントロール補正信号生成回路１８
では、コントローラ１０ａからの補正データを受けて、
コントローラ補正信号Ｓ１８が生成され、進相補正回路
２０に出力される。そして、Ｆ／Ｖ変換回路１９には、
エンジン１５による回転数信号Ｓ１５が入力され、この
回転数信号Ｓ１５に対する周波数／電圧変換が行われ、
アナログ信号である補正信号Ｓ１９が生成されて進相補
正回路２０に出力される。進相補正回路２０では、コン
トロール補正信号Ｓ１８および補正信号Ｓ１９が合成さ
れ、矩形波である進相補正信号Ｓ２０が進相回路１７ａ
に出力される。この進相補正信号Ｓ２０は、エンジン１
５の回転数が大きい程、矩形波の間隔が密となるように
生成され、回転数が小さい程、矩形波の間隔が疎となる
ように生成される。

【００２６】進相回路１７ａにおいては、進相補正信号
Ｓ２０が電界効果トランジスタ１７６のゲートに供給さ
れ、信号Ｓ２０の矩形波の入力間隔に応じて流れる電流
が制御される。これにより、オペアンプ１７１の非反転
入力（＋）およびアナロググランド間の抵抗値ＲＶが調
整される。具体的には、エンジン１５の回転数が大きい
程、アクチュエータ１４に流れる駆動電流Ｉ_DVの位相の
遅れは大きくなることから、電界効果トランジスタ１７
６に流れる電流量が多くなるように制御されて抵抗値Ｒ
Ｖが小さくなるように調整される。これに対して、エン
ジン１５の回転数が小さい程、アクチュエータ１４に流
れる駆動電流Ｉ_DVの位相の遅れは小さくなることから、
電界効果トランジスタ１７６に流れる電流量が少なくる
ように制御されて、抵抗値ＲＶが大きくなるように調整
が行われる。そして、この回転数に応じて調整された抵
抗値ＲＶとキャパシタ１７２の容量Ｃによる時定数Ｃ・
ＲＶ・ωに応じた進相量をもってフィードバック信号Ｓ
１４の位相が進めれ、進相信号Ｓ１７ａとして制御信号
ＰＷＭ変換回路１２に出力される。これにより、アクチ
ュエータ１４に対して、回転数に応じて位相が調整され
た駆動電流Ｉ_DVが供給されることになる。

【００２７】図５および図６は、図１の回路に基づいて
周波数が２０Ｈｚの場合に駆動制御されたアクチュエー
タ１４の振動波形の周波数分析を行った結果を示すもの
であり、図５はスペクトル表示を、図６は振動波形をそ
れぞれ示している。両図からわかるように、本駆動回路
を用いることにより、周波数の２次成分以外の高次成分
が減少し、また、アクチュエータ１４の振動は、歪みが
減少し、より正弦波に近い振動を行うようになる。

【００２８】以上説明したように、本実施例によれば、
エンジン１５の回転数に応じて進相回路１７ａの進相値
を調整するためのコントローラ補正信号生成回路１８、
Ｆ／Ｖ変換回路１９および進相補正回路２０を設けたの
で、周波数の２次成分以外の高次成分を減少させること
ができ、また、アクチュエータ１４の振動の歪みを減少
させることができ、より正弦波に近い振動を実現でき
る。その結果、無駄なエネルギーを消費することがな
く、消費電力の低減を図ることができる。また、共振周
波数による影響で高次成分が励起され、共振点以外での
共振も抑えることができ、理想的なアクチュエータ駆動
を実現できる。

【００２９】なお、本実施例においては、進相回路１７
ａの進相値調整用素子として電界効果トランジスタを用
いた例を説明したが、これに限定されるものではなく、
進相補正信号Ｓ２０をアナログ値に変更することで、他
のトランジスタ等を適用できることはいうまでもない。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
周波数の２次成分以外の高次成分を減少させることがで
き、また、アクチュエータの振動の歪みを減少させるこ
とができ、より正弦波に近い振動を実現できる。その結
果、無駄なエネルギーを消費することがなく、消費電力
の低減を図ることができる。また、共振周波数による影
響で高次成分が励起され、共振点以外での共振も抑える
ことができ、理想的なアクチュエータ駆動を実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るアクチュエータ駆動回路の一実施
例を示す回路図である。

【図２】本発明に係る制御信号入力部の出力波形例を示
す図である。

【図３】本発明に係る電圧／電流変換回路の構成例を示
すブロック図である。

【図４】本発明に係る進相回路の構成例を示す回路図で
ある。

【図５】図１の回路の２０Ｈｚにおける効果を説明する
ためのスペクトル表示を示す図である。

【図６】図１の回路の２０Ｈｚにおける効果を説明する
ための振動波形を示す図である。

【図７】従来のアクチュエータ駆動回路の構成例を示す
ブロック図である。

【図８】図７の回路における進相回路の構成例を示す回
路図である。

【図９】図８の進相回路の進相特性を示す図である。

【図１０】図７の回路の２０Ｈｚにおけるスペクトル表
示を示す図である。

【図１１】図７の回路の２０Ｈｚにおける振動波形を示
す図である。

【符号の説明】

１０ａ…コントローラ １１…制御信号入力部 １２…制御信号ＰＷＭ変換回路 １３…電圧／電流変換回路 １４…アクチュエータ １５…エンジン １６…基準抵抗素子 １７ａ…進相回路 １８…コントローラ補正信号生成回路 １９…周波数／電圧（Ｆ／Ｖ）変換回路 ２０…進相補正回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｄ 19/02 Ｄ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転数に応じて振動する振動体の振動
   を、当該回転数に応じて制御された駆動電流に基づいて
   制御するアクチュエータの駆動回路であって、 上記振動体の回転数に応じた駆動用制御信号を生成する
   制御信号生成手段と、 上記振動体の回転数に応じた進相補正信号を生成する進
   相補正信号生成手段と、 上記アクチュエータに流れ回転数に応じて位相が遅れた
   駆動電流を検出してフィードバック信号を得る駆動電流
   検出手段と、 上記進相補正信号生成手段による進相補正信号に基づい
   て上記位相遅れ分を補正するように進相値が調整され、
   調整された進相値をもって上記フィードバック信号の位
   相を進め、進相信号として出力する進相手段と、 上記制御信号生成手段による制御信号と上記進相手段に
   よる進相信号とを比較して、比較結果に応じた駆動電流
   を生成し、上記アクチュエータに供給する駆動電流供給
   手段とを有するアクチュエータ駆動回路。