JPH07509117A - 電動機駆動装置 - 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】 電動機駆動装置 従来の技術 本発明は、請求の範囲第１項の上位概念に記載の電動機駆動装置に関する。電動 機駆動装置はしばしば、電動機の修理不能な熱損傷を回避するため過負荷防止手 段を有する。熱損傷は、可動部材に運動困難が突然発生したり、または調整路に 障害物が発生した場合に生じる。

熱的過負荷に対する保護は例えば、電動機巻線に熱的に結合された温度センサに より実現することができる。温度センサのスイッチ接点は電動機電流回路にある 。過負荷防止手段を実現するための別の手段は電動機の回転数または駆動要素の 回転数の監視である。所定の最小回転数を下回れば過負荷状態が存在していると 考えられる。

本発明の課題は、とくに調整移動駆動部での使用に適した過負荷防止手段を有す る電動機駆動装置を提供することであり、この調整移動駆動部は可動部材の目標 位置を設定するための入力部を有するものである。

この課題は請求の範囲第１項に記載された構成によって解決される。

発明の利点 本！！明の電動機駆動装置は、駆動装置によって可動の部材が過負荷防止手段の 応答の後、所定の休止位置へ移行することができ、電動機は休止位置に達した後 に初めて遮断することができるという利点を有する。

この手段によって、場合による発生する継起的障害が阻止される。本発明の電動 機駆動装置は、例えば自動車に配置された調整移動駆動部で使用するのに適する 。

自動車に配置されたこの種の調整移動駆動部は例えば、サンルーフ開閉装置、座 席調整装置、ミラー調整装置、パワーウィンド開閉装置等である。これらの電動 機駆動装置で過負荷防止手段が応答した後に、例えばサンルーフまたは窓は閉成 位置にもたらされる。

電動機駆動装置の有利な発痕形態および実施例は従属請求項から明らかである。

第１の実施例では、過負荷防止手段は駆動装置の回転数を評価する。

別の構成では、過負荷防止手段は電動機温度に応答する。第１の択一的構成では 、温度センサが使用される。第２の択一的構成では、電機子巻線の電気抵抗が電 動機駆動体止時に検出される。この電気抵抗は温度に依存する。とくに有利な択 一的構成では、電動機のスイッチオン中にその損失電力またはこれに比例するパ ラメータが測定された電動機データに基づき算出され、積分され、積分結果が所 定の閾値と比較される。

この構成の利点は、センサが必要な（、いずれにしろ既知の電動機データおよび 駆動データが過負荷の検出に使用されることでおる。

本発明の電動機駆動装置のさらなる有利な発展形態および構成は、以下の説明と 関連した従属請求項から明らかとなる。

図面 図１は、本！！明の電動機駆動装置のブロック回路図、図２は、電動機駆動装置 の過負荷防止手段内での信号経過を示す線図、 図３は、過負荷防止手段のブロック回路図である。

図１は電動機１０を示す。この電動機１０は、電動機駆動装置内の詳細に図示し ない可動部材を駆動する。

電動機１０は出力段１１に接続されており、出力段は詳細に図示しない切り替え 手段を有する。切り替え手段により電動機１０の右回転と左回転が可能である。

出力段１１はエネルギー源１２．Ｕ、、、、と接続されている。エネルギー源は 電動機１０を駆動するための電気エネルギーを供給する。出力段１１には制御信 号１３が供給され、この制御信号は信号処理装置１４が出力する。装置１４はさ らに遮断信号を、電動機回路に配置された遮断装置１６に出力する。

信号処理装置１４に供給されるのは、入力部１８から出力される目標位置信号１ ７、電動機電圧信号１９゜Ｕ工。１、電動機電流信号２０、回転数センサ２１か ら出力される回転数信号２２および温度センサ２３から出力される温度１３号２ ４である。

電動機電圧信号１９、電動機電流信号２０、回転数１６号２２および温度信号２ ４はそれぞれ過負荷検出手段２５に供給され、過負荷検出手段は過負荷信号２６ を目標位置設定部２７および遮断信号検出部２８に出力する。

目標位置設定部２７には目標位置信号１７が供給される。目標位置設定部２７か ら出力された目標位置信号２９は加算器３０に供給される。加算器にはさらに実 際位置１８号３１が供給される。実際位置１８号は位置検出部３２が回転数１６ 号２２に依存して検出する。制御信号１３は加算器３０から出力される。

遮断信号検出部２８は遮断信号１５を出力する。、遮断信号検出部には過負荷信 号２６の他に、制御信号１３も供給される。

本発明の電動機駆動装置を、図１に示されたブロック回路図に基づき詳細に説明 する。

本発明の電動機駆動装置には、例えば可動部材に対する調整駆動装置が設けられ ている。可動部材は有利には自動車に配置されている。エネルギー源１２として 自動車バッテリーＵ　ｓ　、　１．が設けられている。自動車の搭載電源により 駆動される電動機１０は例えば整流子電動機として構成されている。電動機は信 号処理装置１４．例えばマイクロコンピュータにより出力段１１を介して制御さ れる。可動部材の目標位置は入力部１８を介して信号処理装置１４に設定するこ とができる。入力部１８として例えば比例センサが設けられており、比例センサ は可動部材のとるべき目標位置に対する直接的参照基準を検出する。この種の比 例センサの代わりに、入力部１８にキースイッチを設けることもできる。電動機 １０は、それぞれキースイッチにより設定された方向に運動される。この運動は 一般的には、キースイッチが離されるまで維持される。本発明に重要なことは、 可動部材の目標位置が少なくとも近似的に設定可能であり、可動部材の位置は単 に開ループで調整されるだけであるか、または閉ループ制御することもできるこ とである。図１に示されたブロック回路図には、制御部内の電動機駆動ｖ４ｙｌ のおおよその構成が示されている。目標位置設定部２７から出力された目標位置 信号２９は加算器３０で、実際位置検出部３２から出力された実際位置信号３１ と比較される。

目標信号と実際信号とが偏差すれば、相応する制御信号１３が出力段１１に出力 される。この制御信号により電動機１０は可動部材を、制御偏差がゼロになるま で運動させる。実際位置検出部３２は可動部材の位置を例えば回転数センサから 出力された回転数信号２２に基づき検出する。ここで基準信号の形成に関しては 詳細には述べない。

過負荷検出手段２５は電動機１０の過負荷を例えば回転数信号２２に依存し、所 定の最小回転数との比較によって検出する。場合により付加的に設けることので きる別の構成では、過負荷検出手段２５は電動機１０の過負荷を、温度センサ２ ３から出力される温度信号２４に基づいて検出する。温度センサ２３は例えば電 動機巻線温度または少なくとも電動機１ｏに発生する温度を検出する。この温度 は電動機負荷に対する尺度である。温度信号２４は所定の限界温度と比較される 。別の構成では、電動機駆動電圧および／または電動機電流センサ２０ａにより 検出された電動機電流信号２０が電動機１０の過負荷の検出のために使用される 。この過負荷検出のとくに有利な実現例を以下、図２と図３に基づいて詳細に説 明する。

過負荷検出手段２は過負荷を検出すると、過負荷信号２６を出力する。過負荷信 号２６によりまず、電動機駆動装置の使用者によって設定された目標位置が変更 される。目標位置設定部２７により可動部材に対する休止位置が設定される。こ の休止位置は可動部材が電動機１０の最終的遮断前に取るべき位置である。パワ ーウィンドウまたはサンルーフの場合、この休止位置は開口部が閉鎖された位置 である。例えば座席調整装置、ミラー調整装置等の別の調整駆動装置の場合、こ の休止位置は有利には中央位置である。過負荷信号２６は遮断信号検出部２８に も供給され、制御信号１３によって可動部材が所定の休止位置に達したことが判 明して初めて、電動機１０は遮断装置１６を介して遮断される。図１に示した制 御の代わりに、可動部材の位置をカウンタの計数結果に基づいて識別する簡単な 実施例も考えられる。過負荷イε号２６により目標位置変更を行うのではなく、 この簡単な実施例では、カウンタ状態が休止位置に相応する所定の値、例えば値 ゼロに達するまで出力段１１が制御される。

さらに簡単な実施例では、回転数信号２２に基づく実際位置検出部も省略される 。この簡単な実施例では、休止位置が例えば可動部材が機械的ストッパを押圧す ることによって与えられる。その際に電動機電流が上昇し、これが電動機電流セ ンサ２０ａによって検出される。実際位置検出部３２はこの実施例では休止位置 に到達したことを、電動機電流信号２ｏに基づきこれを所定の限界値と比較する ことにより検出する。

電動機電流回路にある図１に図示の遮断装置１６は、単に例として示しである。

択一的構成では、出力段１１を制御信号１３を介して静止状態にもたらすことも できる。

既に説明した過負荷検出の択一的構成では、電動機１０のスイッチオン期間中に その損失電力Ｐ工、またはこれに比例するパラメータが適切な電動機データに基 づき算出され積分される。積分値が所定の閾値に達するかまたは上回るとただち に、過負荷信号２６が出力される。電動機損失電力Ｐ　Ｍｅｔを算出するために はまず回転数信号２２を利用することができる。さらに電動機電圧は電動機電圧 信号１９を介して検出される。

一般的には、印加される電動機電圧はエネルギー源１２の電圧Ｕ　＠　ｒ　＋　 ＋と一致すると考えることができる。電動機損失電力ＰＭ６１は次式に従って算 出される。

ｐ、、、＝　（ｕｎａｚ　Ｃ’Φ・ｎ）　２／ＲＡ　（１）ここでＲＡは電動機 １０の電機子巻線の抵抗、Ｃ・Φは電動機１０の電磁界に依存する誘導係数であ る。この定数は電動機特性から次式に従って算出される。

ｃ’Φ＝Ｕｏ／ｎｏ　（２） ここでｎｏは電動機１０のアイドル回転数であり、Ｕｏはアイドル運転時の電動 機１ｏの端子電圧である。

電動機損失電力ＰＭｅ＋は電、動機１０の全スイッチオン期間にわたって積分さ れる。積分値は電動機の熱負荷に対する尺度であり、これがスイッチオン期間に 依存して図２に示されている。積分値が第１の所定の閾（［Ｓ　＋に時点Ｔ１で 達するかまたは上回るとただちに、過負荷信号２６が発生される。電動機１ｏに より駆動される可動部材がその休止位置にちょうどなければ、時点Ｔ１の後、時 点Ｔ２に達するまで時間が経過し、時点Ｔ２で電動機１０は遮断信号１５によっ て遮断される。時点Ｔ２に到達することは、可動部材が所定の休止位置に到達す ることと同じ意味である。電動機１０の遮断によって冷却プロセスが開始するか ら、この冷却プロセスは、積分値を遮断時点Ｔ２から有利にはｅ関数に従って低 下させることによりシミュレートされる。ｅ関数による近似が実際の温度経過に 最も近似する。積分値が第２の所定の閾値Ｓ、に達すれば、電動機１０を（なん らかの理由で電動機を遮断したままでなければ）再びスイッチオンすることがで き、前に説明した積分プロセスが新たに開始され、第１の閾値Ｓｌに再び達する と新たに過負荷信号２６が出力される。時点Ｔ３で閾値ｓ２に到達した直後に電 動機１゜が再びスイッチオンされた場合の積分経過は図２に破線でプロットされ ている。時点Ｔ４で可動部材が再びその休止位置に達すると、電動機１ｏを新た に遮断することができる。

過負荷検出手段２５で過負荷１６号２６を検出するための個々のステップは、信 号処理装置１４に組み込まれた論理回路で実行される。この論理回路のハードウ ェアによる実施例は図３にブロック回路図で示されている。

論理回路は、乗算器３６．２つの減算素子３７．３８．２乗器３９、割算器４ｏ 、積分素子４１および比較器４２を有する。乗算器３６では回転数信号２２が一 定の係数Ｃ・Φと乗算される。これの積は第１の減算素子３７で電動機電圧Ｕ２ ゜１から減算され、その結果が２乗器３９で２乗される。差２乗値は割算器４゜ で定数ＲＡにより割算される。割算器４ｏの出力信号が電動機損失電力ｐＭ、、 である。この信号は第１のスイッチ４３を介して第２の減算素子３８に供給され る。

第２の減算素子３８の出力側は積分素子４１の入力側と接続されており、積分素 子の出力側は比較器４２の入力側と接続されている。例えばウィンドコンパレー タとして構成された比較器４２は２つの予調整された閾４１１ｓ、とＳ２を使用 する。積分素子４１の出力側は第２のスイッチ４４を介して第２の減算素子３８ の反転入力側に帰還結合されている。２つのスイッチ４３．４４は相互に同期し てスイッチングされる。すなわち、電動機１０のスイッチオンと共に第１のスイ ッチ４３が開成され、第２のスイッチ４４が開放され、遮断信号１５またはその 他の切り替え手段による電動機１０の遮断と共に第２のスイッチ４４が閉成され 、第１のスイッチ４３がゼロ電位に接続される。

電動機１０のスイッチオンと共に構成素子３６から４０は連続的に電動機損失電 力Ｐ□１を式（１）に従って計算する。電動機損失電力Ｐ２゜、は閉成されたス イッチ４３を介して直接、積分素子４１に供給される。

なぜなら第２の減算素子３８は第２のスイッチ４４が開放されているので作用し ないからである。積分素子４１では電動機損失電力Ｐｖａ＋が積分され、積分素 子４１の出力側に発生する積分値が比較器４２に供給される。積分値が上側閾値 Ｓ１を上回ると、比較器４２の出力側に過負荷信号２６が発生し、積分値が閾値 Ｓ、を下回ると、比較器４２は過負荷信号２６を取り下げる。

電動機損失電力Ｐ工、、の計算および積分の代わりに、電動機損失電力に比例す るパラメータを前記のように処理することができる。このようなパラメータは例 えば、次式にしたがって電機子抵抗ＲＡと乗算された損失電力Ｐ　Ｍｏｌである 。

（Ｐｖ、・ＲＡ）＝　（Ｕｖ＊＋　ｃ　・Φ・ｎ）　”　（３）この場合、比較 器４４の閾値Ｓ、とｓ２を相応に変化しなければならない。すなわち、電動機１ ｏが許容温度限界に達したときに比例パラメータも上側閾値Ｓ、の値に達するよ うにする。この場合、割算器４ｏを省略することができる。

論理回路はアナログ構成素子から構成することができる。しかし有利にはデジタ ル技術で実現する。この場合、算出される電動機損失電力Ｐ２．１は固定の時間 間隔でサンプリングされ、サンプリング値が加算器または和メモリで累積される 。しかし電動機損失電力Ｐ２゜１を固定の時間間隔でそれぞれ新たに算出し、計 算値を累積することもできる。両方の場合とも、閾値Ｓ１、Ｓ２と比較される積 分値が得られる。積分値は電動機１０の温度をシミュレートする。したがって上 側閾値Ｓ、に達するかまたは越える場合、電動機は可動部材が休止位置に到達し た後、熱的に過負荷になる前に遮断される。

熱的過負荷の検出は前に説明した実施例に制限されるものではない。°過負荷の 検出はハードウェア論理回路によってのみ実現されるのではなく、信号処理装置 １４に組み込まれた、個々のステップを実行する計算プログラムによっても実現 される。

電動機１０の回転数信号２２を電動機損失電力Ｐ２゜１の計算に使用することは とくに有利である。なぜなら、可動部材に対する通常の調整装置は相応の回転数 センサ、例えばホール効果上ンサを有しており、したがって回転数を付加的コス トなしに得ることができるからである。調整装置でこの種のセンサ２１が省略さ れれば、電動機損失電力Ｐ１゜、は検出された電動機電流信号２０に基づいて次 式に従い算出することもできる。

Ｐ、、、＝＋２・ＲＡ　（，１） 電動機電流■は簡単に、電動機電流センサ２０ａ、有利には誘導センサにより検 出される。

損失電力の代わりに、これに比例するパラメータを計算することもできる。この 例えばパラメータはＰＭ。

１・ＲＡである。これにより電動機温度をシミュレートするためには、単に測定 された電動機電流を２乗し、積分すればよいだけである。

フロントページの続き （５１）　Ｉｎｔ、　Ｃ１，６識別記号　庁内整理番号　］ＨＯ２Ｐ　３１０８ 　Ａ　９１７８−５Ｈ５１０６Ｕ　４２３８−５Ｈ ７１０６Ｋ　４２３８−５Ｈ Ｉ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．電動機に対する過負荷防止手段を有する電動機駆動装置において、 可動部材の目標位置を設定するための入力部（１８）が設けられており、 過負荷検出手段（２５）により出力される過負荷信号（２６）の発生時には、休 止位置への目標位置変更が行われ、 電動機（１０）は、休止位置に到達して初めて遮断信号（１５）によって遮断可 能である、ことを特徴とする電動機駆動装置。
2. ２．過負荷検出手段（２５）は、電動機（１０）の過負荷を少なくとも１つの回 転数センサ（２１）から出力される回転数信号（２２）から検出する、請求の範 囲第１項記載の電動機駆動装置。
3. ３．過負荷検出手段（２５）は、電動機（１０）の過負荷を電動機温度から検出 する、請求の範囲第１項記載の電動機駆動装置。
4. ４．電動機温度は少なくとも１つの温度センサ（２３）により検出される、請求 の範囲第３項記載の電動機駆動装置。
5. ５．電動機（１０）の温度は、損失電力（ＰＭｏｔ）またはこれに比例するパラ メータから、測定された電動機データ（ＵＭｏｔ，ｎ）に基づき電動機（１０） のスイッチオン期間中に算出され、積分され、過負荷信号（２６）を求めるため に積分値は所定の間値（Ｓｌ）と比較される、請求の範囲第３項記載の電動機駆 動装置。
6. ６．電動機損失電力（ＰＭｏｔ）は固定の時間間隔で算出され、積分値は累積さ れた計算値によって得られる、請求の範囲第５項記載の電動機駆動装置。
7. ７．直流電圧で駆動される電動機（１０）にてその回転数（ｎ）が測定され、 電動機損失電力（ＰＭｏｔ）が、 ＰＭｏｔ＝（ＵＭｏｔ−ｃ・Φ・ｎ）２／ＲＡに従って算出され、 ここでＲＡは電機子巻線の抵抗、ｃ・Φは電磁界に依存する誘導係数、ＵＭｏｔ は電動機（１０）の端子電圧である、請求の範囲第５項記載の電動機駆動装置。
8. ８．直流搭載電源で駆動される電動機（１０）にてその回転数（ｎ）が測定され 、 電動機損失電力（ＰＭｏｔ）に比例するパラメータ（ＰＭｏｔ・ＲＡ）が、 （ＰＭｏｔ・ＲＡ）＝（ＵＭｏｔ−ｃ・Φ・ｎ）２に従って算出され、 ここでＵＭｏｔは端子電圧、ｃ・Φは電磁界に依存する電動機（１０）の誘導係 数である、請求の範囲第５項記載の電動機駆動装置。
9. ９．直流搭載電源で駆動される電動機（１０）にてその回転数（ｎ）が測定され 、 電動機損失電力（ＰＭｏｔ）が、 Ｐｍｏｔ＝Ｉ２・ＲＡ に従って算出され、 ここでＲＡは電動機（１０）の電機子巻線の抵抗である、請求の範囲第５項記載 の電動機駆動装置。
10. １０．自動車の調整移動駆動部に使用される、請求の範囲第１項記載の電動機駆 動装置。