JPH07298689A - モータアクチュエータの駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造が簡単でかつ安価に製造できるというパ
ルスカウント式モータアクチュエータの利点を享受しつ
つ、耐久性を損なうことなく原点位置を設定しうる「モ
ータアクチュエータの駆動制御装置」を提供する。 【構成】 トロイダルコイル１９を利用したパルスカウ
ント式のモータアクチュエータの駆動制御装置におい
て、電源が投入されたときに、モータ１３をパルスが発
生しなくなるまで所定の方向に回転させた後、反対方向
に所定のパルス数だけ回転させ、この位置を原点位置と
して設定、記憶する制御プログラムをマイクロコンピュ
ータ１６内に格納する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車用空調ドアを駆
動するパルスカウント式モータアクチュエータの駆動制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車用空調ドアを駆動するパル
スカウント式のモータアクチュエータとして、たとえ
ば、モータの回転に伴ってモータのブラシに発生するパ
ルスをトロイダルコイルで検出し、それを目標数までカ
ウントしたらモータを停止させるようにしたものがある
（たとえば、特開平５−５０２９６３号公報参照）。

【０００３】ところが、このようなパルスカウント式モ
ータアクチュエータにあっては、バッテリをはずすなど
して電源を切ったときには、メモリが消えてしまうた
め、改めて原点位置を設定して、カウントのやり直しを
行う必要がある。

【０００４】原点位置を設定する方法としては、モータ
を所定の方向に回転させ、ドアが限界位置に到達したこ
とを保証するのに十分な時間が経過した時のモータの位
置を原点位置とする方法が考えられる（たとえば、特開
平５−５０２９６３号公報、実開昭６４−１４５０７号
公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような原
点位置設定方法にあっては、モータに所定時間駆動電流
を供給するため、ドアがすでに限界位置に到達し、モー
タがロック停止しているにもかかわらず、ロックしたモ
ータに駆動電流が供給されることがある。この場合、空
調ドアの軸やモータアクチュエータ内に応力（負荷）が
かかるためこれらに機械的なガタが生じたり、あるい
は、ロックしたモータに長時間通電することによりモー
タの破損などを引き起こすおそれがあり、寿命ないし耐
久性の点で問題があった。

【０００６】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、構造が簡単でかつ安価に製
造できるというパルスカウント式モータアクチュエータ
の利点を享受しつつ、耐久性を損なうことなく原点位置
を設定しうるモータアクチュエータの駆動制御装置を提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のモータアクチュエータの駆動制御装置にお
いては、自動車用空調ドアを駆動するモータと、前記モ
ータを駆動するモータ駆動手段と、前記モータの回転に
伴って発生するパルスを検出するパルス検出手段と、前
記パルスの数をカウントするカウント手段と、電源が投
入されたときに、前記モータを前記パルスが発生しなく
なるまで所定の方向に回転させた後、反対方向に所定の
パルス数だけ回転させるよう、前記モータ駆動手段を制
御する制御手段と、前記所定のパルス数をカウントした
位置を原点位置として設定する設定手段とを有して構成
されている。

【０００８】パルス検出手段を配設する場所は、モータ
アクチュエータに内蔵させることも可能であるが、モー
タアクチュエータの構造を簡単化するという点からは、
モータアクチュエータの外部に配設することが好まし
い。

【０００９】また、製造および保守にコストがかからな
いようにするために、パルス検出手段はトロイダルコイ
ルで構成することが好ましい。

【００１０】

【作用】上記のように構成された本発明にあっては、電
源が切られた後、再度電源が投入されると、制御手段
は、モータ駆動手段を介してモータを所定の方向に回転
させながらパルス検出手段からの信号を受信する。そし
て、パルスが検出されなくなると、モータはロックした
ものと判断して、ただちにモータ駆動手段を介してモー
タを反対方向に回転させ、カウント手段により所定のパ
ルス数だけカウントされた位置にモータを停止させる。
設定手段は、その位置を原点位置として設定し、メモリ
に記憶する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明の一実施例によるモータアクチュエ
ータの駆動制御装置の構成を示すブロック図である。こ
こでは、自動車用空調ドアとして、ヒータユニット内に
配設され冷風と温風の割合を調節するためのエアミック
スドア１０を例にとって説明する。エアミックスドア１
０はエアミックスドアアクチュエータとして機能するモ
ータアクチュエータ１１によって駆動され、このモータ
アクチュエータ１１はコントロールユニット１２によっ
て制御されるようになっている。

【００１２】モータアクチュエータ１１は、直流モータ
１３と、このモータ１３の出力軸に連結された減速機構
１４とからなっている。減速機構１４は複数の歯車を組
み合わせて構成されている。エアミックスドア１０は、
減速機構１４の最終歯車に取り付けられた駆動軸に取り
付けられており、モータ１３の回転力によって所定の範
囲内で回動自在となっている。エアミックスドア１０の
回動範囲は、フルホット位置（ＦＨ）とフルクール位置
（ＦＣ）という２つの限界位置によって規制されてい
る。エアミックスドア１０がフルホット位置（ＦＨ）に
あるとき、エアミックスドア１０の開度は最大で、温風
の割合が最大となり、最大暖房能力が発揮され、また、
エアミックスドア１０がフルクール位置（ＦＣ）にある
ときには、エアミックスドア１０の開度は最小で、温風
の割合が最小となり、最大冷房能力が発揮される。本実
施例では、モータ１３の回動位置を検出するためにモー
タアクチュエータ１１内に位置検出スイッチや位置検出
用の可変抵抗器（ＰＢＲ）などを組み込むことなく、後
述するトロイダルコイルを設けることによってモータ１
３の位置を検出するようにしている。

【００１３】コントロールユニット１２は、車室内への
吹出し風の温度を自動制御するためのユニットであり、
あらかじめ設定された制御プログラムに従って、各種の
入力信号を演算処理してモータアクチュエータ１１の作
動を制御する。このコントロールユニット１２は、入力
信号処理部１５、マイクロコンピュータ（マイコン）１
６、シフトレジスタ１７、コンパレータ１８、トロイダ
ルコイル１９、パルスアンプ２０、分周器２１、シフト
レジスタ２２、およびモータドライバ２３から構成され
ている。なお、モータ駆動手段はモータドライバ２３、
パルス検出手段はトロイダルコイル１９、カウント手段
はパルスアンプ２０と分周器２１とシフトレジスタ２
２、制御手段と設定手段はマイクロコンピュータ１６に
よってそれぞれ構成されている。

【００１４】入力信号処理部１５はＡ／Ｄ変換器や温度
設定部などからなり、コントロールユニット１２の外部
に配設された各種センサ（たとえば、内気センサ２４、
外気センサ２５、日射センサ２６、温度設定スイッチ２
７など）からの信号を入力処理してマイクロコンピュー
タ１６（ＣＰＵ）に送る。マイクロコンピュータ１６に
は、メモリ領域として、各種の制御プログラムなどを格
納したＲＯＭ１６ａと、後述する原点位置情報などの各
種データを格納するＲＡＭ１６ｂとが内蔵されており、
制御プログラムに基づいて、各種センサ２４〜２７から
の入力信号を演算処理してエアミックスドア１０の目標
開度を算出し、このデータをたとえば８ビットのシリア
ル伝送によりシフトレジスタ１７（たとえば、ＭＢ７４
ＨＣ１６４）に送る。前記目標開度のデータは、たとえ
ば、原点位置からのパルス数として付与される。シフト
レジスタ１７は、入力した直列データを並列８ビットの
データに変換し、このデータを８ビットのパラレル伝送
により８ビットのコンパレータ１８（たとえば、Ｔ６８
４０１ＳＡ）に送る。コンパレータ１８では、後述する
ようにエアミックスドア１０の目標開度と現在位置との
比較が行われる。また、マイクロコンピュータ１６のＲ
ＯＭ１６ａには、後述するように原点位置を設定する処
理を制御するプログラムが格納されている。

【００１５】トロイダルコイル１９は、モータ１３の位
置情報を得るためのものであって、モータ１３の回転に
伴って発生するパルスを検出する機能を有している。前
記パルスは、モータ１３の回転中ブラシとコミュテータ
との相対位置に応じて発生するものであって、前記パル
スの発生は、いわばモータ１３の転流（整流ともいう）
の結果として当然に起こるものである。したがって、こ
のパルスをカウントすることによってモータ１３の位置
を正確に知ることができる。

【００１６】図２はトロイダルコイル１９の一例を示し
ており、同図（Ａ）はトロイダルコイル１９の平面図、
同図（Ｂ）は側面図、同図（Ｃ）は回路構成図である。
トロイダルコイル１９は、フェライトなどの磁性材料で
できたリング形のコア３０に１次コイル３１と２次コイ
ル３２とを巻いて構成され、検出トランスとして機能す
るようになっている。たとえば、好ましい仕様は次のと
おりである。トロイダルコイル１９の寸法は、直径１２
ｍｍ、厚さ６ｍｍで、定格電圧はＤＣ１４Ｖ、１次コイ
ル３１の自己インダクタンスＬ1 は０．１７ｍＨ、２次
コイル３２の自己インダクタンスＬ2 は１ｍＨ、１次巻
数Ｔ1 は１０回、２次巻数Ｔ2 は２５回、定格電流は
０．５Ａである。後述する図３に示されているように、
１次コイル３１はモータ１３に直列に接続され、２次コ
イル３２はパルスアンプ２０に接続されている。この場
合、モータ１３の回転に伴って発生したパルス電流Ｉ1
は１次コイル３１を流れるので、コア３０内に磁束が発
生し、２次コイル３２に電圧が誘起され、そして２次コ
イル３２に１次電流Ｉ1 と同様の波形をもつ２次電流Ｉ
2 が増幅された形で生成される。すなわち、トロイダル
コイル１９は、モータ１３の回転に伴って発生したパル
スを１転流ごとに検出し、パルスアンプ２０に出力する
ことになる。

【００１７】パルスアンプ２０は、トロイダルコイル１
９によって検出されたパルスを矩形に整形し増幅する回
路である。パルスアンプ２０の具体的な回路図は、たと
えば図３に示すとおりである。この回路において、トロ
イダルコイル１９からのパルス電圧は、演算増幅器４０
（たとえば、ＬＰ−３５１）によりＡ点で増幅された
後、Ｂ点で波形が整形される（周期Ｔ）。その後、増幅
・整形された信号はＩＣ回路４１（たとえば、ＩＣ４０
１３）に入力され、ハイ（Ｈ）（たとえば１５Ｖで持続
時間Ｔ）とロー（Ｌ）（たとえば０Ｖ）の矩形パルス信
号として出力される。

【００１８】パルスアンプ２０の出力信号（矩形パル
ス）は分周器２１（たとえば、ＩＣ４０２４）に入力さ
れ、この分周器２１は、入力信号周波数の１／８の周波
数の出力信号を発生し、これをモータ１３の現在位置情
報としてシフトレジスタ２２（たとえば、ＭＢ７４ＨＣ
１６４）に送る。シフトレジスタ２２は、入力した位置
データを一時的に記憶するとともに並列８ビットのデー
タに変換し、このデータを８ビットのパラレル伝送によ
って上記の８ビットコンパレータ１８に送る。また、分
周器２１からの現在位置情報は、原点位置の設定に備え
てマイクロコンピュータ１６にも入力されるようになっ
ている。

【００１９】コンパレータ１８は、マイクロコンピュー
タ１６からシフトレジスタ１７を介して入力された目標
開度と、分周器２１からシフトレジスタ２２を介して入
力された現在位置とを比較して、モータ１３を正転させ
るか、逆転させるか、あるいは停止させるかを決定し、
その旨の制御信号をモータドライバ２３に出力する。た
とえば、モータ１３が正転するとエアミックスドア１０
はフルホット（ＦＨ）側に移動し、逆転するとフルクー
ル（ＦＣ）側に移動するものと仮定し、また、モータ１
３が正転するとパルス数は加算され、逆転すると減算さ
れるものと仮定すると、コンパレータ１８は、目標開度
のパルス数が現在位置のパルス数よりも大きいときはモ
ータ１３を正転させ、目標開度のパルス数が現在位置の
パルス数よりも小さいときはモータ１３を逆転させ、目
標開度のパルス数が現在位置のパルス数と等しいときは
モータ１３を停止させる信号を発生する。好ましくは、
モータ１３の慣性力を考慮して、目標開度のパルス数と
現在位置のパルス数との差が所定値（たとえば数十パル
ス）以内のときは、モータ１３を停止させる信号を発生
するようになっている。

【００２０】モータドライバ２３には車載のバッテリ２
８（ＤＣ１４Ｖ）が接続されており、コンパレータ１８
からの制御信号に基づいて内部のスイッチを切り替えて
モータ１３への給電のオンオフとその方向を切り替える
機能を有している。すなわち、モータ１３を正転させる
信号を入力したときは、モータ１３を正転させる方向に
電流が流れるようにモータ１３とバッテリ２８とを接続
させ、モータ１３を逆転させる信号を入力したときは、
上記と逆の方向に電流が流れるようにモータ１３とバッ
テリ２８とを接続させ、また、モータ１３を停止させる
信号を入力したときは、モータ１３とバッテリ２８とを
非接続状態に切り替える。

【００２１】以上のように構成された本装置において、
パルス数のカウントを行う際に基準となる原点位置の設
定は、図４のフローチャートに従って実行される。この
ときの制御プログラムは、前述したように、マイクロコ
ンピュータ１６のＲＯＭ１６ａ内に格納されており、電
源が投入されるたびごとに実行される。これは、前述し
たように、電源が切られるとメモリが消えるため原点位
置を設定し直す必要があるためである。

【００２２】まず、マイクロコンピュータ１６は、電源
が投入されたことを検知すると（Ｓ１）、エアミックス
ドア１０をある一定の方向、たとえばフルホット位置
（ＦＨ）（またはフルクール位置（ＦＣ））の方向に駆
動させる（Ｓ２）。具体的には、目標開度をエアミック
スドア１０がフルホット位置（ＦＨ）（またはフルクー
ル位置（ＦＣ））に到達するに十分な値に設定し、この
データをシフトレジスタ１７を介してコンパレータ１８
に送る。すると、コンパレータ１８は、モータ１３を正
転（または逆転）させる信号をモータドライバ２３に送
り、その信号を入力したモータドライバ２３は、内部の
スイッチを切り替えて、モータ１３を正転（または逆
転）させるべくモータ１３に給電し、エアミックスドア
１０をフルホット位置（ＦＨ）（またはフルクール位置
（ＦＣ））の方向に駆動する。

【００２３】モータ１３が回転している間、これに伴っ
て発生するパルスはトロイダルコイル１９によって検出
され、その信号はパルスアンプ２０と分周器２１を介し
てマイクロコンピュータ１６に入力される。マイクロコ
ンピュータ１６は、パルス信号の入力がなくなると（Ｓ
３）、エアミックスドア１０が限界位置であるフルホッ
ト位置（ＦＨ）（またはフルクール位置（ＦＣ））に到
達し、モータ１３がロックしたものと判断して、この位
置からエアミックスドア１０を反対方向、つまりフルク
ール位置（ＦＣ）（またはフルホット位置（ＦＨ））の
方向に、あらかじめ設定されたパルス数（たとえば、１
０パルス）だけ駆動させる（Ｓ４）。具体的には、現在
位置のカウント数よりも所定パルス数（１０パルス）だ
け少ない（または多い）パルス数を目標開度として設定
し、このデータをシフトレジスタ１７を介してコンパレ
ータ１８に送る。このように、エアミックスドア１０が
限界位置に到達すると同時にモータ１３を逆方向に回転
させることによって、モータ１３がロックしたときにエ
アミックスドア１０の軸やモータアクチュエータ１１内
にかかる応力（負荷）は一時的にしか生じず、また、ロ
ックしたモータへの通電も短時間で済むことになる。な
お、Ｓ４における所定のパルス数は、エアミックスドア
１０の軸やモータアクチュエータ１１内に応力（負荷）
がかからない位置にエアミックスドア１０またはモータ
１３がくるよう、適当に設定すればよい。

【００２４】Ｓ４の処理においてモータ１４が停止する
と、マイクロコンピュータ１６は、Ｓ４で停止した位置
を原点位置として設定し、そのデータをＲＡＭ１６ｂに
記憶する（Ｓ５）。具体的には、Ｓ４で停止した位置に
対応する現在カウント数を原点位置情報として登録す
る。

【００２５】したがって、本実施例によれば、原点位置
を設定する際に、エアミックスドア１０を所定の方向に
駆動し、限界位置に到達すると同時にモータ１３を所定
パルス数だけ逆方向に回転させるようにしたので、モー
タ１３がロックした時にエアミックスドア１０の軸やモ
ータアクチュエータ１１内には一時的にしか応力（負
荷）がかからないばかりか、ロックしたモータ１３への
通電も短時間で済むことになり、ガタやモータ破損など
のおそれが大幅に低減され、寿命ないし耐久性の向上が
図られる。

【００２６】また、本実施例では、モータ１３の位置を
検出するためのトロイダルコイル１９をモータアクチュ
エータ１１の外部に配設し、より具体的にはコントロー
ルユニット１２内に組み入れたので、位置検出スイッチ
や位置検出用の可変抵抗器、エンコーダなどをモータア
クチュエータ１１に内蔵しなくてよく、モータアクチュ
エータ１１のハーネスも２本で済むことになり、モータ
アクチュエータ１１の構造を簡単化できる。そして、モ
ータアクチュエータ１１を単にモータ１３と減速機構１
４とで構成できることによって、モータアクチュエータ
１１の小形化と製造コストの低減も図られる。

【００２７】さらに、本実施例では、安価で構造が簡単
なトロイダルコイル１９を用いてモータ１３の位置検出
を行うようにしたので、製造および保守にかかるコスト
の低減が図られる。

【００２８】なお、本実施例では、自動車用空調ドアと
してエアミックスドア１０を例にとって説明したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、その他の空調ド
ア（たとえば、インテークドア、モードドアなど）の原
点位置を設定する際にも適用可能である。

【００２９】また、トロイダルコイル１９を用いてモー
タ位置検出および位置決め制御を行うための構成は図１
のものに限定されるものではなく、トロイダルコイル１
９からの位置信号を記憶する手段と、入力された目標位
置信号を記憶する手段と、現在位置信号と目標位置信号
とを比較してモータドライバ２３に出力する手段とを有
してさえいればどのような構成であってもよい。

【００３０】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、原点位置を設
定する際に自動車用空調ドアの軸やモータアクチュエー
タには一時的にしか応力（負荷）がかからず、またロッ
クしたモータへの通電も短時間で済むようになるので、
寿命ないし耐久性の向上が図られる。

【００３１】請求項２の発明によれば、モータアクチュ
エータの構造の簡単化、小形化、ならびに製造コストの
低減が図られる。

【００３２】請求項３の発明によれば、製造および保守
にかかるコストの低減が図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例によるモータアクチュエー
タの駆動制御装置の構成を示すブロック図

【図２】 トロイダルコイルの一例を示す図

【図３】 パルスアンプの回路構成図

【図４】 原点位置設定処理のフローチャート

【符号の説明】

１０…エアミックスドア（自動車用空調ドア） １１…モータアクチュエータ １２…コントロールユニット １３…直流モータ １６…マイクロコンピュータ（制御手段、設定手段） １９…トロイダルコイル（パルス検出手段） ２０…パルスアンプ（カウント手段） ２１…分周器（カウント手段） ２２…シフトレジスタ（カウント手段） ２３…モータドライバ（モータ駆動手段）

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【手続補正書】

【提出日】平成６年５月１６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自動車用空調ドア（１０）を駆動するモ
   ータ（１３）と、 前記モータ（１３）を駆動するモータ駆動手段（２３）
   と、 前記モータ（１３）の回転に伴って発生するパルスを検
   出するパルス検出手段（１９）と、 前記パルスの数をカウントするカウント手段（２０，２
   １，２２）と、 電源が投入されたときに、前記モータ（１３）を前記パ
   ルスが発生しなくなるまで所定の方向に回転させた後、
   反対方向に所定のパルス数だけ回転させるよう、前記モ
   ータ駆動手段（２３）を制御する制御手段（１６）と、 前記所定のパルス数をカウントした位置を原点位置とし
   て設定する設定手段（１６）と、 を有することを特徴とするモータアクチュエータの駆動
   制御装置。
2. 【請求項２】 パルス検出手段（１９）はモータアクチ
   ュエータ（１１）の外部に配設されていることを特徴と
   する請求項１記載のモータアクチュエータの駆動制御装
   置。
3. 【請求項３】 パルス検出手段（１９）はトロイダルコ
   イルからなることを特徴とする請求項２記載のモータア
   クチュエータの駆動制御装置。