JPH0858349A - 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】 実用上必要とされる精度を確保しつつ安価に
システムを構築しう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」を提供する。 【構成】 モータ１３に装着されるバリスタ素子１８ａ
〜ｃの特性（バリスタ電圧）に差異を設けてパルスカウ
ントの電圧をそれらの中間値に設定することによって、
モータ１回転あたりにカウントするパルスカウント数を
減少させる。

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システムがある
（たとえば、特開平５−５０２９６３号公報参照）。

【０００３】このようなシステムでは、たとえば、３つ
のコイルを３つの整流子片（コミュテータ片）によって
直列に接続してなる三相直流モータを例にとると、パル
スはブラシと整流子とによる転流または整流（コイルの
電流の切換え）の終了時に発生するので、モータ１回転
あたり６個のパルスが発生する。したがって、目標のパ
ルス数ｘは、下記の式１で与えられる。 ｘ＝（θ／３６０）×Ｇ×６ …式１ ただし、 θ ：モータアクチュエータの回転角度 １／Ｇ：ギア比

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のシステムにあっては、要求される停止精度に
対してパルスのカウントを過剰に行っている。すなわ
ち、自動車用空調装置の場合、アクチュエータの停止精
度としては、通常、±２°程度が実用上の要求精度であ
り、たとえばギヤ比を１／１０００とすると、上記の式
１により、約６７パルスをカウントすることができる。
また、逆に言えば、同じギア比だとして、１パルスは、
モータ出力軸の０．０６°に相当する。これは、明らか
に必要以上であり、不要な精度といえる。したがって、
システムの構築に際し、カウンタは必要以上の高精度を
維持するのに見合うだけの大きなメモリ容量を必要と
し、また、マイコンはカウント周期が短くなるために処
理速度の速いものが必要とされるので、コストの上昇を
もたらす。

【０００５】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、実用上必要とされる精度を
確保しつつ安価にシステムを構築しうるパルスカウント
式モータアクチュエータの駆動制御装置を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【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は、
少なくとも１つのバリスタ特性が他のそれと異なる複数
のバリスタ素子を装着し自動車用空調ドアを駆動するモ
ータと、当該モータに駆動信号を供給するモータ駆動手
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、前記パルスの電圧を設定値と比
較し、前記パルスをカウントするカウント手段と、前記
パルスの現在カウント数を目標値と比較し、正転信号、
逆転信号、停止信号を発生する比較手段とを有して構成
されている。

【０００７】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。

【０００８】モータが三相直流モータである場合は、３
つのバリスタ素子が装着されており、当該３つのバリス
タ素子の中の１つは他の２つよりもバリスタ電圧が大き
いことが好ましい。

【０００９】

【作用】上記のように構成された本発明にあっては、モ
ータの回転に際しブラシと整流子とによる転流の終了時
にパルスが発生するが、そのパルスの電圧はバリスタに
よって所定の値（バリスタ電圧）に制限されるので、モ
ータに装着されるバリスタ素子のうち少なくとも１つの
バリスタ素子の特性（バリスタ電圧）を他のそれと違え
ることによって、モータの回転に伴って発生するパルス
の電圧値に規則的に差異が生じる。たとえば、三相直流
モータに３つのバリスタ素子を装着した場合において、
３つのバリスタ素子の中の１つのバリスタ電圧を他の２
つのそれよりも大きくすれば（たとえば、前者を２５
Ｖ、後者を１７Ｖとする）、モータ１回転で６個のパル
スが発生し、そのとき３個に１個の割でパルスの電圧が
他の２個よりも大きくなる。こうして発生したパルス
は、パルス検出手段（トロイダルコイル）で検出され、
カウント手段に送られる。カウント手段は、入力したパ
ルスの電圧を設定値と比較することによってパルスをカ
ウントするが、その際、たとえば、上記例において、前
記設定値を発生する２種類の大小のパルス電圧の中間値
に設定すれば、モータ１回転あたりにカウントするパル
ス数は従来の６個から２個に低減される、つまり従来の
１／３で済むことになる。カウント手段でカウントされ
たパルス数は、モータの位置情報として比較手段に送ら
れる。比較手段は、入力したパルスの現在カウント数を
別途入力した目標値と比較し、正転信号、逆転信号、停
止信号を発生し、モータ駆動手段に送る。モータ駆動手
段は、入力した信号（正転信号、逆転信号、停止信号）
に応じてモータを駆動（正転、逆転、停止）する。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。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１
０を例にとって説明する。エアミックスドア１０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は外部入力信号１２によって提供される指令
に従って前記ドア１０の位置決めを行うようになってい
る。

【００１１】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、
たとえば、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（Ｆ
Ｃ）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１３の位置を検出するようにしている。

【００１２】図２はモータ１３の内部に含まれる要素を
示す模式図である。同図に示すように、モータ１３は好
ましくは三相直流モータであり、３つの対応する整流子
片１５を有している。整流子片１５はスロット１６によ
って互いに物理的に離間されている。三相の巻線（コイ
ル）１７ａ、１７ｂ、１７ｃのそれぞれは２つの整流子
片１５からなる各組の間に接続されている。また、各コ
イル１７ａ〜ｃには、これと並列にバリスタ素子１８
ａ、１８ｂ、１８ｃがそれぞれ接続されている。実際に
は、これら３つのバリスタ素子１８ａ〜ｃは一体化され
てリング状のバリスタ（図示せず）を構成しており、モ
ータ１３の図示しない回転子に装着されている。

【００１３】バリスタ（またはバリスタ素子）は、周知
のように、電圧−電流特性が非直線的に変化する抵抗素
子であって、特性値として、電流が急激に増大する電圧
（バリスタ電圧）を具備している。つまり、バリスタ電
圧を超えると急に抵抗値が小さくなる非直線性抵抗素子
である。このようなバリスタはノイズを吸収する作用を
有するため、一般に、モータにとってノイズ防止に寄与
することになる。すなわち、図２の例でいえば、コイル
１７にバリスタ電圧を超える逆起電力が誘起された場合
（たとえば、ブラシ１９と接触する整流子が一方の整流
子片から次の整流子片へ移動する瞬間）、バリスタはそ
の電圧に感応して逆起電力をバイパスさせるので、整流
子１５間（またはブラシ１９間）に現れる電圧はバリス
タ電圧の値に制限されることになり、火花放電エネルギ
ーが小さくなり、ノイズレベルが大幅に低減される。

【００１４】このように、モータ１３にバリスタを装着
した場合には、バリスタが不要な電圧に対して感応し異
常電圧を吸収するので、モータ１３の回転に伴って発生
するパルスの電圧はバリスタ電圧に制限されることにな
るが、本実施例では、３つのバリスタ素子１８ａ〜ｃの
うち、たとえば、１つのバリスタ素子１８ｃの特性を他
の２つのバリスタ素子１８ａ、ｂの特性と違えている。
具体的には、バリスタ素子１８ｃのバリスタ電圧を２５
Ｖに設定し、他のバリスタ素子１８ａ、ｂのバリスタ電
圧は１７Ｖに設定してある（図３参照）。したがって、
モータ１３の回転に伴って発生するパルスの電圧値に規
則的に差異が生じることになる。より具体的には、この
場合、モータ１回転で６個のパルスが発生するが、その
とき３個に１個の割でパルスの電圧が他の２個よりも大
きくなる（図４参照）。

【００１５】前記入力信号１２は、エアミックスドア１
０の目標位置を規定するための信号であって、図示しな
いマイクロコンピュータなどからなる信号生成回路によ
って生成される。すなわち、かかる信号生成回路は、た
とえば、所定のプログラムに基づいて、外部に配設され
た各種センサ（たとえば、内気センサ、外気センサ、日
射センサ、温度設定スイッチなど）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、
入力信号１２として出力する。

【００１６】この入力信号１２は基準カウンタ２０に入
力される。基準カウンタ２０は、入力信号１２によって
提供される目標位置データを基準カウント数に変換する
ものである。この基準カウント数は、原点位置に対する
目標位置の相対位置をパルス数で表現したものであっ
て、後述するようにディジタルコンパレータにおいて現
在カウント数と比較される。つまり、基準カウント数
は、エアミックスドア１０が目標位置に到達した時に後
述するモータパルスカウンタによって到達されるカウン
ト数を表わしている。なお、このようにパルス数をカウ
ントする際に基準となる原点位置の設定は、たとえば、
適当な方法により、電源が投入されるたびごとに実行さ
れる。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からである。

【００１７】トロイダルコイル２１は、モータ１３の位
置情報を得るためのものであって、パルス検出手段とし
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１９と整流子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（または整流）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。上記し
たように、本実施例では、発生するパルスの電圧は３個
に１個の割で大きくなっている。

【００１８】図示しないが、より詳しくは、トロイダル
コイル２１は、フェライトなどの磁性材料でできたリン
グ形のコアに一次コイルと二次コイルとを巻いて構成さ
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、一次コイルはモータ１３に直列に接続され、二
次コイルは後述するパルスアンプに接続されている。こ
の場合、モータ１３の回転に伴って発生したパルス電流
は一次コイルを流れるので、コア内に磁束が発生し、二
次コイルに電圧が誘起され、そして二次コイルに一次電
流と同様の波形をもつ二次電流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２１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、
上記パルスアンプに出力することになる。

【００１９】パルスアンプ２２は、トロイダルコイル２
１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２２の増幅率は、次のモータパ
ルスカウンタにおけるカウント用の設定値との関係で、
適当に設定すればよい。本実施例では、簡単化のため、
増幅率を１として説明することにする。つまり、トロイ
ダルコイル２１で検出されたパルスの電圧は、そのまま
のレベルでモータパルスカウンタに入力されることにな
る。

【００２０】パルスアンプ２２の出力信号（矩形パル
ス）は、カウント手段としてのモータパルスカウンタ２
３に入力される。モータパルスカウンタ２３は、トロイ
ダルコイル２１で検出されパルスアンプ２２で整形増幅
されたパルスの電圧を設定値と比較し、設定値以上のパ
ルスの数をカウントするものであり、原点位置設定処理
以後のモータ１３の回転数を反映するカウント数の値を
維持するようになっている。そして、このカウンタ２３
のカウント数は、モータ１３が反時計回り方向（たとえ
ば、正転方向）に回転するときは増加し、逆に、モータ
１３が時計回り方向（たとえば、逆転方向）に回転する
ときは減少するようになっている。本実施例では、上記
設定値は、トロイダルコイル２１で検出される２種類の
パルスの電圧２５Ｖと１７Ｖの中間値、たとえば２１Ｖ
に設定されている（図４参照）。これにより、モータパ
ルスカウンタ２３は、２１Ｖ以上の電圧をもつパルス
（つまり、２５Ｖのパルス）のみをカウントすることに
なり、結局、モータ１回転あたり２個のパルスをカウン
トすることになる。したがって、モータ１回転あたりに
カウントするパルス数は従来の６個から２個に低減さ
れ、従来の１／３で済むことになる。

【００２１】上記したように、自動車用空調装置の場
合、アクチュエータの停止精度としては、通常、±２°
程度が実用上の要求精度である。これを仮に幅で１°
（±０．５°）と厳し目に考えても、これに対するカウ
ント数は、たとえば、ギヤ比を１／３００〜１／１５０
０とすると、本実施例では５〜２５パルスをカウントす
ることができ、アクチュエータの停止精度は実用上確保
されている。

【００２２】モータパルスカウンタ２３の現在カウント
数は、比較手段としてのディジタルコンパレータ２４に
送られる。ディジタルコンパレータ２４は、基準カウン
タ２０から入力された基準カウント数と、モータパルス
カウンタ２３から入力された現在カウント数とを比較し
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後述する
モータドライバに出力する。たとえば、モータ１３が反
時計回り方向（ＣＣＷ）に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、時計回り方向
（ＣＷ）に逆転するとフルクール（ＦＣ）側に移動する
ものとし、また、上記のようにモータ１３が正転すると
カウント数は加算され、逆転すると減算されるものとす
ると、上記コンパレータ２４は、基準カウント数が現在
カウント数よりも大きいときはモータ１３を正転させ、
基準カウント数が現在カウント数よりも小さいときはモ
ータ１３を逆転させ、基準カウント数が現在カウント数
と等しいときはモータ１３を停止させる信号（ＳＴＯ
Ｐ）を発生する。好ましくは、モータ１３の慣性力を考
慮して、基準カウント数と現在カウント数との差が所定
値以内のときは、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。

【００２３】モータドライバ２５には車載のバッテリ２
６（ＤＣ１４Ｖ）が接続されており、モータ駆動手段と
してディジタルコンパレータ２４からの信号に基づいて
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（ＣＣＷ）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２６とを接続させ、モータ１
３を逆転させる信号（ＣＷ）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２
６とを接続させ、また、モータ１３を停止させる信号
（ＳＴＯＰ）を入力したときは、モータ１３とバッテリ
２６とを非接続状態に切り替える。

【００２４】したがって、本実施例によれば、モータ１
３に装着されるバリスタ素子１８ａ〜ｃの特性（バリス
タ電圧）に差異を設けてモータ１回転あたりにカウント
するパルスカウント数を従来の１／３に低減するように
したので、カウンタ２３のメモリ容量を下げることがで
きる。また、カウント周期が長くなるので、マイコンの
処理が楽になり、システムのコスト低減を図ることがで
きる。しかも、パルスカウント数を従来の１／３に低減
したとしても、実用上要求されるアクチュエータの停止
精度は確保される。

【００２５】また、本実施例では、安価で構造が簡単な
トロイダルコイル２１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。

【００２６】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。

【００２７】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、実用上必要と
される精度を確保しつつ安価にシステムを構築すること
ができる。

【００２８】請求項２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。請求項３の発明によ
れば、実用上必要とされる精度を確保しつつ安価にシス
テムを構築することができる。

【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】 図１のモータの内部に含まれる要素を示す模
式図

【図３】 バリスタ素子の特性図

【図４】 パルス列の一例を示す図

【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 １３…三相直流モータ １５…整流子片 １７…コイル １８…バリスタ素子 １９…ブラシ ２０…基準カウンタ ２１…トロイダルコイル（パルス検出手段） ２２…パルスアンプ ２３…モータパルスカウンタ（カウント手段） ２４…ディジタルコンパレータ（比較手段） ２５…モータドライバ（モータ駆動手段）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１つのバリスタ特性が他のそ
   れと異なる複数のバリスタ素子を装着し自動車用空調ド
   アを駆動するモータと、 当該モータに駆動信号を供給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、 前記パルスの電圧を設定値と比較し、前記パルスをカウ
   ントするカウント手段と、 前記パルスの現在カウント数を目標値と比較し、正転信
   号、逆転信号、停止信号を発生する比較手段と、 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】 パルス検出手段はトロイダルコイルから
   な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】 モータは三相直流モータであり、３つの
   バリスタ素子が装着されており、当該３つのバリスタ素
   子の中の１つは他の２つよりもバリスタ電圧が大きいこ
   とを特徴とする請求項１または２記載のモータアクチュ
   エータの駆動制御装置。