JPH02114885A - 自動車のパワーウインドアクチュエーター用保護回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、比較的大きな電力を要するアクチュエーター
に使用できる自動車のパワーウィンドアクチュエーター
用保護回路に関するものである。

従来の技術 最近、自動車運転の快適性、利便性を追究するため、エ
レクトロニクス化が進み、車窓も電動式のパワーウィン
ド化がなされつつある。

このパワーウィンドは、窓ガラスの開閉動作途中におい
て、数アンペアのノーマル電流が流れ、このノーマル電
流によってモーターの異常発熱が生じることはない。

しかしながら、窓ガラスがウィンドの下死点または上死
点に達するとアクチュエーターモーターの回転は機械的
に停止し、モーター抵抗は回転時の数分の１になり、何
らかの異常で窓ガラスの開閉スイッチがオンし続けた場
合、アクチュエーターモーターには、異常電流（モータ
−ロック電流１５〜２５アンペア程度）が流れ続け、モ
ーターは過熱状態となってモーターコイルの絶縁劣化が
進み、焼損に至る。

従来技術では、このような過電流の防止のため一般にバ
イメタルスイッチまたは半導体スイッチ回路が用いられ
ていた。

発明が解決しようとする問題点 しかし、上記のような従来技術では、下記の間照点を有
していた。

（１）バイメタルスイッチは、比較的低コストであるが
有接点であり、接点の損傷、振動による誤動作があり、
また回路電流遮断までの時間精度が悪い。

（２）半導体回路を用いたものは、精度が高い特徴を有
してはいるが、電流検出、タイマー回路および大きな容
量のリレー（約５００Ｗ）を必要とし、高価となる。

問題点を解決するだめの手段 本発明は上記問題点に鑑み、信頼性が高く、かつ低コス
トで比較的大電流を要する自動車のパワーウィンドアク
チュエーターの過電流保護回路を提供するものである。

過電流保護素子として、正特性サーミスタが一般に用い
られているが、制御電流値が１〜３Ａ程度と小電流で、
自動車のパワーウィンドアクチュエーターのように１５
〜２５Ａの大電流を制御することは考えられてなく、ま
た適用できなかった。

本発明者は種々検討の結果、１１０℃〜１６０℃のキュ
ーリ点を有する複数個の正特性サーミスタを並列に配置
し、並列接続した正特性サーミスタとアクチュエーター
モーターとを直列接続し、正特性サーミスタのキューリ
点をｙ、並列合成抵抗をＸとしたとき、 １１０≦ｙ≦１６０ｙ≦３５７．１４　ｘ　＋　７５．
３６なる関係を有することにより、１５〜２５Ａの大電
流を制御し、かつ精度の高い自動車のパワーウィンドア
クチュエーター用保護回路を提供することが可能である
ことを見出したものである。

作用 第１図は本発明の基本的回路構成で、この回路構成にて
ウィンドの窓ガラスを開閉スイッチによってオンオフし
、開閉動作を行うと第３図のごとく、動作電流が流れる
。すなわち、「開」側にオンするとアクチュエーターモ
ーターには数アンペアのノーマル電流が流れ、窓ガラス
が開ききっても１秒程度スイッチをオンし続けると、そ
の間モーターは回転できないままノーマル動作電流の数
倍のロック電流が流れる。スイッチをオフして作動体止
時間０．５〜１秒の後に「閉」側にオンし、後同様な作
動を繰り返した時の動作電流の状態を示している。

次に、ウィンドをロック状態にして開閉スイッチが破損
し、オン状態になり続けたり、ウィンドの開閉時に何ら
かの原因でアクチュエーターモーターに過大な機械的負
荷がかかるという異常が生じた場合を想定し、本回路に
ロック電流を流し続けると、アクチュエーターモーター
に直列に入っている正特性サーミスタはそのロック状態
の過電流により自己発熱が促進され、該サーミスタ素子
温度が上昇し、第２図に示すようにある一定の温度すな
わち、キューリ点（Ｃ，Ｐ）温度に達し、該サーミスタ
の抵抗値が急上昇する。この抵抗値の急上昇により回路
電流は、第４図に示すように急激に抑制され、ノーマル
動作電流以下にしぼられ、過電流によるアクチュエータ
ーの加熱、焼損が防止できる。

本発明は第１図に示したように、極めて簡単な回路構成
にて無接点で高信頼性を有し、かつ安価な自動車のパワ
ーウィン１゛アクヂユエーター用の保護回路を提供する
ことができるものである。

実施例 以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明する。

使用した正特性サーミスタは主原料がチタン酸バリウム
であり、キューリ点を変えるため、キューリ点のシフタ
ー剤としてストロンチウムおよび／または鉛の含有量を
変えて添加し、さらに微量の稀土類元素（ここでは酸化
イツトリウム）を加え、キューリ点が１００℃〜１６０
℃となる組成の材料を作成し、各々２０φＸ０．７ｔ＋
ｕに成型した成型体を焼成し、両面に電極（無電解ニッ
ケルおよび電気錫メツキ）を付与し、正特性サーミスタ
素子（１６，５φＸ０．６ｔｍｍ）を作成した。得られ
た素子の抵抗は０．４６〜０．５Ωで比抵抗は１５．３
Ωｃｍ〜１４．０Ωｃｍであった。この正特性サーミス
タ素子２〜５個を並列に接続し、第１図に示すように正
特性サーミスタをアクチュエーターモーターに直列に接
続し、電源として１２Ｖ−ＤＣを与え、第３図に示す開
閉動作を行い、その時のノーマル動作電流、ロック電流
、８０°Ｃ作動繰り返し回数、作動時間を測定した結果
を第１表に示す。

なお、開閉動作は開閉動作回数が極めて少ないと考えら
れる雰囲気温度８０℃の静止気流中にて行い、ノーマル
動作（モーター回転動作）は４秒、ロック状態時間（モ
ーターロック状Ｂ）は０．５秒、作動体止時間は０．５
秒とし、アクチュエーターモーターはノーマル動作時２
．０Ω、ロック状態時０．５Ωのものを用いた。

また、作動時間は２５°Ｃ静止気流中にて、モーターロ
ック電流を流し、正特性サーミスタが発熱し、抵抗値が
上昇してノーマル電流値まで電流が減衰するまでの時間
とした。

（以下余白） 第１表の実施例において、試料Ｎｏ、１〜９．１ｌｋ１
．１１〜１３、Ｎｏ、　１６　、、陽１７、陽２１は本
発明の詳細な説明するための比較例を示したものである
。

すなわち、 ■素子のキューリ点が１００℃の場合、素子の並列合成
抵抗が０．１Ωであっても、８０℃での作動繰り返し回
数が２回未満であり、窓ガラスの開閉機能を有さない。

■素子のキューリ点が１１０℃の場合、素子の並列合成
抵抗が０．１Ωを超えると８０℃での作動繰り返し回数
が０回乃至１回で充分な開閉機能でない。

■素子のキューリ点が１２０°Ｃの場合は、素子の並列
合成抵抗が０．１６’７Ω以上、また素子のキューリ点
が１３５℃の場合は、素子の並列合成抵抗が０．２５Ω
以上、さらに素子のキューリ点が１６０℃の場合は、素
子の並列合成抵抗が０．５Ω以上のいずれの組合せも８
０℃の作動繰り返し回数が２回未満の作動で減流してし
まい、その後作動しなく、機能は実用上極めて不便であ
り、開閉機能として充分でない。

また、作動時間（モーターロック状態での電流がノーマ
ル電流までに減流するまでの時間）が長いとアクチュエ
ーターに過大な電流が長時間流れ続けてモーターが焼損
するため、作動時間は１０秒以内が好ましい。

自動車のパワーウィンドアクチュエーター用保護回路と
しては、８０°Ｃの作動繰り返し回数が多ければ多い程
、かつ作動時間が短ければ短い程好ましいが、パワーウ
ィンドの実使用動作およびモター容量から８０°Ｃでの
繰り返し回数は２回収」二、好ましくは５回以上で、作
動時間は常温で１０秒以内が好ましい。

第１表の結果より素子のキューリ点は、１１０°Ｃ以上
で、 で、８０°Ｃでの作動操り返し回数は２回以上、２５°
Ｃでの作動時間は１０秒以内で自動車のパワーウィンド
アクチユニーク−用保護回路としての機能を有している
と言える。

なお、キューリ点が１６０℃を超えるとなると、作動状
態における素子の表面温度は１９０℃となり、ドア内部
が高温となるため好ましくなく、また作動時間は１０秒
以上となり、モーターの焼損する危険性が生じる。

以上の結果より、正特性ザーミスタ素子のキューリ点を
ｙ、素子の並列合成抵抗をＸとすると、自動車のパワー
ウィンドアクチュエーターの保護機能として上記（１）
項で満足するｘ、ｙの関係は、縦軸にｙ、横軸をＸとし
、（１）項のｘ、ｙの各点を結ぶ直線を求め、その勾配
と切片を最小自乗法により計算し、得られた関係式は、 １１０≦ｙ≦１６０ｙ≦３５７．１４　ｘ　−１−７５
，３６となり、この関係を満たずｙ％Ｘの組合せで得ら
れるキューリ点と並列合成抵抗が本発明の自動車のパワ
ーウィンドアクチユニーク−用保護回路に適切な使用範
囲となる。

実施例の試料歯１９の素子のキューリ点１３５℃、並列
合成抵抗０．１．２５Ωの場合及び比較例として試料１
１に＋、　９の素子のキューリ点１１０°Ｃ１並列合成
抵抗０．１２５Ωの場合の８０℃で作動繰り返し状態を
各々第５図、第６図に示す。

発明の効果 上述のように正特性サーミスタのキューリ点および並列
合成抵抗の組合せにより、大電流が流れる自動車のパワ
ーウィンドアクチュエーター用保護回路として低コスト
でかつ信頼性の高い無接点保護回路を提供することがで
き、産業上有益なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本回路構成図、第２図は正特性サー
ミスタの温度−抵抗値特性図、第３図はパワーウィンド
開閉作動時の電流を示す図、第４図は正特性サーミスタ
に過電流を流した時の電流−時間特性図、第５図は正特
性サーミスタ素子のキューリ点１３５℃、並列合成抵抗
０．１２５Ωの場合の８０℃でのパワーウィンド開閉作
動時の電流を示す図、第６図は本発明比較例の正特性サ
ーミスタ素子のキューリ点１１０℃、並列合成抵抗０．
１．２５Ωの場合の８０℃でのパワーウィンド開閉作動
時の電流を示す図である。 １：正特性サーミスタ ２ニアクチユニーターモーター ３：パワーウィンド開閉スイッチ ４：直流電源

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　１１０℃〜１６０℃のキューリ点を有する複数個の正
   特性サーミスタを並列に配置し、並列接続した正特性サ
   ーミスタとアクチュエーターモーターとを直列接続し、
   正特性サーミスタのキューリ点をｙ、並列合成抵抗をＸ
   としたとき、 １１０≦ｙ≦１６０ｙ≦３５７．１４ｘ＋７５．３６な
   る関係を有することを特徴とする自動車のパワーウイン
   ドアクチュエーター用保護回路。