(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンバータ部からの直流電圧出力をインバータ部によってパルス幅変調することにより、ドア体を開閉させるモータの駆動制御を行うための入力電圧を生成する自動ドア用モータ駆動制御装置であって、
前記ドア体の所定の動作パターンに対応する速度指令と検出された前記ドア体の開閉速度を示す検出速度信号とが入力され、入力された前記速度指令と前記検出速度信号とに基づいて電圧指令を作成する電圧指令作成部と、
前記直流電圧出力の電圧レベルを検出する電圧レベル検出部と、
前記電圧レベル検出部に接続されるとともに、前記電圧指令作成部と前記インバータ部との間に介在され、前記電圧レベル検出部によって検出された検出電圧レベルと予め記憶している基準電圧レベルとの比に基づいて、前記電圧指令作成部からの電圧指令を調節して前記コンバータ部に入力される交流電圧の電圧レベルと設計基準電圧レベルとの間のずれを補償する電圧指令調節部と
を備え、
前記電圧指令調節部からの調節後電圧指令が前記インバータ部に入力されて、該調節後電圧指令に基づいて前記直流電圧出力がパルス幅変調されることを特徴とする自動ドア用モータ駆動制御装置。
【請求項２】
前記電圧指令調節部は、
前記電圧レベル検出部によって検出された電圧レベルと前記基準電圧レベルとの比を演算する比演算部と、
前記比演算部の出力を前記電圧指令に乗算する第１乗算部と、
前記電圧指令と前記乗算部の出力の差を求める減算部と、
前記減算部の出力に所定の調節ゲインを乗算する第２乗算部と、
前記第２乗算部の出力を前記電圧指令に加算して前記調節後電圧指令を作成する加算部と
を含むことを特徴とする請求項１記載の自動ドア用モータ駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動ドアのドア体を開閉させるモータの駆動制御を行う自動ドア用モータ駆動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、下記の特許文献１等では、通行人等を検知した場合にドア体を開閉させる自動ドア装置において、ドア体の開閉に、減速機構を持たないＤＣブラシレスモータを用いることが提案されている。このようなドア体の開閉を行うモータの駆動制御装置としては、例えば下記の特許文献２等で提案されている構成が挙げられる。
【０００３】
図５は、従来の自動ドア用モータ駆動制御装置の構成を示すブロック図である。図において、自動ドアのドア体を開閉させるモータ１００には、モータ１００の駆動制御を行う自動ドア用モータ駆動制御装置１１０と、モータ１００によって開閉されるドア体の開閉速度を検出する速度検出装置１２０とが接続されている。
【０００４】
自動ドア用モータ駆動制御装置１１０には、コンバータ部１１１、電圧指令作成部１１２、及びインバータ部１１３が設けられている。コンバータ部１１１は、例えばダイオードブリッジ及び平滑コンデンサ等から構成されたものであり、交流電源１３０からの交流電圧１３０ａを直流電圧に変換するものである。コンバータ部１１１が出力する直流電圧出力１１１ａは、インバータ部１１３に入力される。なお、直流電圧出力１１１ａは、コンバータ部１１１に含まれる平滑コンデンサの両端電圧であり、母線電圧とも呼ばれる。
【０００５】
電圧指令作成部１１２は、例えばマイクロコンピュータ等により構成されたものであり、この電圧指令作成部１１２には、図示しない上位制御装置からの速度指令１３１ａと、速度検出装置１２０からの検出速度信号１２０ａとが入力されている。速度指令１３１ａは、ドア体の所定の動作パターンに応じて作成されたものであり、ドア体を開閉すべき速度を示す信号である。検出速度信号１２０ａは、速度検出装置１２０によって検出されたドア体の開閉速度を示す信号である。
【０００６】
なお、速度検出装置１２０は、位置検出器１２１（ＰＬＧ）と微分器１２２とから構成されている。位置検出器１２１は、モータ１００の回転軸に取付けられた例えばロータリエンコーダ等により構成されており、ドア体の位置に対応するパルス信号を微分器１２２に入力する。微分器１２２は、位置検出器１２１からの信号を微分することで検出速度信号１２０ａを生成する。
【０００７】
電圧指令作成部１１２は、入力された速度指令１３１ａと検出速度信号１２０ａとに基づいて、モータ１００のＰＷＭ制御に用いられる電圧指令１１２ａを作成する。具体的に説明すると、電圧指令作成部１１２は、モータ１００の駆動制御におけるフィードバック信号である検出速度信号１２０ａが、速度指令１３１ａによって示される開閉速度に追従するように、電圧指令１１２ａを作成する。
【０００８】
インバータ部１１３は、パルス幅変調回路を含むものであり、コンバータ部１１１からの直流電圧出力１１１ａを電圧指令作成部１１２からの電圧指令１１２ａに基づいてパルス幅変調することで、モータ１００を駆動するための入力電圧１１３ａを生成する。モータ１００は、入力電圧１１３ａにより駆動されることで、上述したドア体の動作パターンに対応してドア体を開閉させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３８４４６８９号公報
【特許文献２】特許第３５４５２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のような従来の自動ドア用モータ駆動制御装置では、交流電圧１３０ａから変換された直流電圧出力１１１ａをパルス幅変調することで入力電圧１１３ａを生成するので、交流電圧１３０ａの電圧レベルと設計基準電圧レベルとの間にずれが生じると、直流電圧出力１１１ａの電圧レベルが意図した電圧レベルからずれてしまい、モータ１００の駆動制御に用いられる入力電圧１１３ａにも誤差が生じる。すなわち、従来の自動ドア用モータ駆動制御装置では、交流電圧１３０ａの電圧レベルと設計基準電圧レベルとの間にずれが生じることにより、モータ１００の駆動制御の精度が低下して、自動ドアの動作不良が発生する可能性がある。
【００１１】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、交流電圧の電圧レベルと設計基準電圧レベルとの間にずれが生じる場合でも、より精度の高いモータの駆動制御を実現でき、自動ドアの動作不良が発生する可能性を低くすることができる自動ドア用モータ駆動制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る自動ドア用モータ駆動制御装置は、コンバータ部からの直流電圧出力をインバータ部によってパルス幅変調することにより、ドア体を開閉させるモータの駆動制御を行うための入力電圧を生成する自動ドア用モータ駆動制御装置であって、ドア体の所定の動作パターンに対応する速度指令と検出されたドア体の開閉速度を示す検出速度信号とが入力され、入力された速度指令と検出速度信号とに基づいて電圧指令を作成する電圧指令作成部と、直流電圧出力の電圧レベルを検出する電圧レベル検出部と、電圧レベル検出部に接続されるとともに、電圧指令作成部とインバータ部との間に介在され、電圧レベル検出部によって検出された検出電圧レベルと予め記憶している基準電圧レベルとの比に基づいて、電圧指令作成部からの電圧指令を調節して前記コンバータ部に入力される交流電圧の電圧レベルと設計基準電圧レベルとの間のずれを補償する電圧指令調節部とを備え、電圧指令調節部からの調節後電圧指令がインバータ部に入力されて、該調節後電圧指令に基づいて直流電圧出力がパルス幅変調される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の自動ドア用モータ駆動制御装置によれば、電圧レベル検出部によって検出された検出電圧レベルと予め記憶している基準電圧レベルとの比に基づいて、電圧指令作成部からの電圧指令が電圧指令調節部によって調節されて、調節後電圧指令に基づいて直流電圧出力がパルス幅変調されるので、交流電圧の電圧レベルと設計基準電圧レベルとの間にずれが生じる場合でも、誤差の少ない入力電圧を生成できる。これにより、より精度の高いモータの駆動制御を実現でき、自動ドアの動作不良が発生する可能性を低くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１による自動ドア用モータ駆動制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の電圧指令調節部の構成を示すブロック図である。
【図３】図１の直流電圧出力の電圧レベルとインバータ部への電圧指令の電圧レベルとの関係を示すグラフである。
【図４】図１の直流電圧出力の電圧レベルとモータへの入力電圧との関係を示すグラフである。
【図５】従来の自動ドア用モータ駆動制御装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による自動ドア用モータ駆動制御装置の構成を示すブロック図である。なお、従来の自動ドア用モータ駆動制御装置と同一又は同等部分については同一の符号を用いて説明する。図において、自動ドアのドア体を開閉させるモータ１００には、モータ１００の駆動制御を行う自動ドア用モータ駆動制御装置２１０と、モータ１００によって開閉されるドア体の開閉速度を検出する速度検出装置１２０とが接続されている。
【００１６】
自動ドア用モータ駆動制御装置２１０には、コンバータ部１１１、電圧指令作成部１１２、電圧レベル検出部２１１、電圧指令調節部２１２、及びインバータ部２１３が設けられている。コンバータ部１１１は、例えばダイオードブリッジ及び平滑コンデンサ等から構成されたものであり、交流電源１３０からの交流電圧１３０ａを直流電圧に変換するものである。コンバータ部１１１が出力する直流電圧出力１１１ａは、インバータ部２１３に入力される。なお、直流電圧出力１１１ａは、コンバータ部１１１に含まれる平滑コンデンサの両端電圧であり、母線電圧とも呼ばれる。
【００１７】
電圧指令作成部１１２は、例えばマイクロコンピュータ等により構成されたものであり、この電圧指令作成部１１２には、図示しない上位制御装置からの速度指令１３１ａと、速度検出装置１２０からの検出速度信号１２０ａとが入力されている。速度指令１３１ａは、ドア体の所定の動作パターンに応じて作成されたものであり、ドア体を開閉すべき速度を示す信号である。検出速度信号１２０ａは、速度検出装置１２０によって検出されたドア体の開閉速度を示す信号である。
【００１８】
なお、速度検出装置１２０は、位置検出器１２１（ＰＬＧ）と微分器１２２とから構成されている。位置検出器１２１は、モータ１００の回転軸に取付けられた例えばロータリエンコーダ等により構成されており、ドア体の位置に対応するパルス信号を微分器１２２に入力する。微分器１２２は、位置検出器１２１からの信号を微分することで検出速度信号１２０ａを生成する。
【００１９】
電圧指令作成部１１２は、入力された速度指令１３１ａと検出速度信号１２０ａとに基づいて、モータ１００のＰＷＭ制御に用いられる電圧指令１１２ａを作成する。具体的に説明すると、電圧指令作成部１１２は、モータ１００の駆動制御におけるフィードバック信号である検出速度信号１２０ａが、速度指令１３１ａによって示される開閉速度に追従するように、電圧指令１１２ａを作成する。
【００２０】
電圧レベル検出部２１１は、コンバータ部１１１が出力する直流電圧出力１１１ａの電圧レベルを検出するものである。上述のように直流電圧出力１１１ａは、コンバータ部１１１によって交流電圧１３０ａから変換されたものであり、直流電圧出力１１１ａの電圧レベルは、交流電圧１３０ａの電圧レベルに対応する。
【００２１】
電圧指令調節部２１２は、例えばマイクロコンピュータ等により構成されたものであり、電圧レベル検出部２１１に接続されるとともに、電圧指令作成部１１２とインバータ部２１３との間に介在されている。電圧指令調節部２１２は、電圧レベル検出部２１１によって検出された検出電圧レベルと予め記憶している基準電圧レベルとの比に基づいて、電圧指令作成部１１２からの電圧指令１１２ａを調節する。基準電圧レベルは、自動ドア用モータ駆動制御装置２１０の設計時に決められた直流電圧出力１１１ａ（交流電圧１３０ａ）の設計基準電圧の電圧レベルである。
【００２２】
インバータ部２１３は、パルス幅変調回路を含むものである。インバータ部２１３には、コンバータ部１１１からの直流電圧出力１１１ａと、電圧指令調節部２１２からの調節後電圧指令２１２ａとが入力されている。この実施の形態のインバータ部２１３は、電圧指令調節部２１２からの調節後電圧指令２１２ａに基づいて直流電圧出力１１１ａをパルス幅変調することで、モータ１００を駆動するための入力電圧２１３ａを生成する。モータ１００は、入力電圧２１３ａにより駆動されることで、上述したドア体の動作パターンに対応してドア体を開閉させる。
【００２３】
このように、電圧レベル検出部２１１によって検出された検出電圧レベルと予め記憶している基準電圧レベルとの比に基づいて、電圧指令作成部１１２からの電圧指令１１２ａが電圧指令調節部２１２によって調節された上で、入力電圧２１３ａが生成されるようにすることで、交流電圧１３０ａの電圧レベルと設計基準電圧レベルとの間にずれが生じる場合でも、誤差の少ない入力電圧２１３ａを生成できる。すなわち、交流電圧１３０ａの電圧レベルと設計基準電圧との間にずれが生じる場合でも、設計時に意図した入力電圧２１３ａを生成できる。
【００２４】
次に、図２は、図１の電圧指令調節部２１２の構成を示すブロック図である。図において、電圧指令調節部２１２には、比演算部２２０、第１乗算部２２１、減算部２２２、第２乗算部２２３、加算部２２４、及び制限処理部２２５が設けられている。
【００２５】
比演算部２２０は、電圧レベル検出部２１１によって検出された検出電圧レベル２１１ａと、電圧指令調節部２１２に予め記憶されている基準電圧レベル２１２ｂとの比を演算して、電圧レベル比を作成する。具体的には、比演算部２２０は、（基準電圧レベル２１２ｂ）÷（検出電圧レベル２１１ａ）の演算を行うことで、電圧レベル比を作成する。比演算部２２０は、作成した電圧レベル比を第１乗算部２２１に対して出力する。
【００２６】
第１乗算部２２１は、比演算部２２０からの電圧レベル比を電圧指令作成部１１２からの電圧指令１１２ａに乗算して、減算部２２２に対して乗算値を出力する。減算部２２２は、第１乗算部２２１からの乗算値と電圧指令１１２ａとの差を求めて、第２乗算部２２３に対して差分値を出力する。第２乗算部２２３は、減算部２２２からの差分値に所定の調節ゲイン２１２ｃを乗算して、加算部２２４に対して調節後差分値を出力する。加算部２２４は、第２乗算部２２３からの調節後差分値を電圧指令１１２ａに加算することで、調節後電圧指令２１２ａを作成する。
【００２７】
制限処理部２２５は、加算部２２４からの調節後電圧指令２１２ａと所定の制限レベルとを比較して、調節後電圧指令２１２ａが制限値を超える場合に、調節後電圧指令２１２ａの電圧レベルを制限レベルに制限する。
【００２８】
ここで、電圧指令調節部２１２で行っている演算式を具体的に示すと、以下の（１）式となる。
Ｖｒｅｆ＊＝Ｖｒｅｆ＋Ｖｒｅｆ×Ｋ×（（Ｖｄｃ＊／Ｖｄｃ）−１）・・・・（１）
但し、
Ｖｒｅｆ＊は制限処理部２２５の制限値以下の場合の調節後電圧指令２１２ａ、
Ｖｒｅｆは電圧指令１１２ａ、
Ｋは調節ゲイン２１２ｃ、
Ｖｄｃ＊は基準電圧レベル２１２ｂ、
Ｖｄｃは検出電圧レベル２１１ａ
である。
【００２９】
上記の（１）式から分かるように、Ｖｄｃ＊＝Ｖｄｃの場合、すなわち検出電圧レベル２１１ａが基準電圧レベル２１２ｂと一致している場合には、（１）式の第２項が０となる為、調節後電圧指令２１２ａは、調節ゲイン２１２ｃの影響を受けないで、入力された電圧指令１１２ａとなる。一方で、Ｖｄｃ＊≠Ｖｄｃの場合、すなわち検出電圧レベル２１１ａが基準電圧レベル２１２ｂと一致していない場合には、（１）式の第２項が０とならない為、調節後電圧指令２１２ａは、検出電圧レベル２１１ａと基準電圧レベル２１２ｂとの比から１を引き、それに調節ゲイン２１２ｃ及び電圧指令１１２ａを乗算して、更に電圧指令１１２ａに増減した値となる。
【００３０】
調節後電圧指令２１２ａは、以上の様に演算されているので、直流電圧１１１ａのずれとモータ入力電圧２１３ａのずれとが正比例の関係になくても、すなわち、基準電圧レベル２１２ｂ（Ｖｄｃ＊）と検出電圧レベル２１１ａ（Ｖｄｃ）との比と、直流電圧１１１ａが基準電圧レベルの時のモータ入力電圧（Ｖｍ＊とする）と検出電圧レベルの時のモータ入力電圧（Ｖｍとする）との比とが正比例の関係（（Ｖｄｃ＊／Ｖｄｃ）＝（Ｖｍ＊／Ｖｍ））になくても、意図された入力電圧２１３ａをより確実に生成できる。
【００３１】
次に、図３は、図１の直流電圧出力１１１ａの電圧レベルとインバータ部２１３への電圧指令の電圧レベルとの関係を示すグラフである。図において破線で示すように、従来のインバータ部２１３への電圧指令１１２ａ（図５参照）は、直流電圧出力１１１ａの電圧レベルに拘わらず一定となる。これに対して、本実施の形態の調節後電圧指令２１２ａは、上述の調節処理が電圧指令１１２ａに対して行われることで、直流電圧出力１１１ａの電圧レベルが基準電圧レベル２１２ｂよりも低いときは大きくされ、直流電圧出力１１１ａの電圧レベルが基準電圧レベル２１２ｂよりも高いときは小さくされる。すなわち、調節後電圧指令２１２ａは、直流電圧出力１１１ａの電圧レベルと基準電圧レベル２１２ｂとの間のずれを打ち消すように（交流電圧１３０ａの電圧レベルと設計基準電圧レベルとの間のずれを打ち消すように）、基準電圧レベル２１２ｂを基準として直流電圧出力１１１ａに対して反比例の関係となるように調節されている。
【００３２】
次に、図４は、図１の直流電圧出力１１１ａの電圧レベルとモータ１００への入力電圧との関係を示すグラフである。図において破線で示すように、従来のモータ１００への入力電圧１１３ａ（図５参照）は、直流電圧出力１１１ａの電圧レベルに比例して増減される。これは、従来のモータ１００への入力電圧１１３ａが、図３に示すように直流電圧出力１１１ａの電圧レベルに拘わらず一定の電圧指令１１２ａに基づいて生成されるものであるためである。一方で、本実施の形態のモータ１００への入力電圧２１３ａは、直流電圧出力１１１ａの電圧レベルに拘わらず一定のレベルとなる。換言すると、本実施の形態のモータ１００への入力電圧２１３ａは、直流電圧出力１１１ａの電圧レベル（交流電圧１３０ａの電圧レベル）の変動に影響を受けない。これは、本実施の形態のモータ１００への入力電圧２１３ａが、上述のようにずれを打ち消すように調節された調節後電圧指令２１２ａに基づいて生成されるためである。
【００３３】
このような自動ドア用モータ駆動制御装置２１０では、電圧レベル検出部２１１によって検出された検出電圧レベル２１１ａと予め記憶している基準電圧レベル２１２ｂとの比に基づいて、電圧指令作成部１１２からの電圧指令１１２ａが電圧指令調節部２１２によって調節されて、調節後電圧指令２１２ａに基づいて直流電圧出力１１１ａがパルス幅変調されるので、交流電圧１３０ａの電圧レベルと設計基準電圧レベルとの間にずれが生じる場合でも、誤差の少ない入力電圧２１３ａを生成できる。これにより、より精度の高いモータの駆動制御を実現でき、自動ドアの動作不良が発生する可能性を低くすることができる。
また、従来の自動ドア用モータ駆動制御装置１１０では、交流電圧１３０ａの電圧レベルが設計基準電圧レベルより低い場合には、ドア体を閉じるときの閉鎖端押付け動作におけるトルクが低くなり、ドア体が閉鎖端まで開閉移動されないという閉め残し現象が発生するが、本実施の形態の構成を用いると、そのような現象を回避できる。同様に、従来の自動ドア用モータ駆動制御装置１１０では、交流電圧１３０ａの電圧レベルが設計基準電圧レベルより高い場合には、モータ巻き線電流が不必要に上昇されて、モータ１００やインバータ部１１３の温度が必要以上に上昇する現象が発生していたが、本実施の形態の構成を用いると、そのような現象を回避できる。
さらに、従来の自動ドア用モータ駆動制御装置１１０では、交流電圧１３０ａの電圧レベルが変動した場合に、速度指令１３１ａによって示される開閉速度に検出速度信号１２０ａを追従させる速度制御ループの影響を受けて、電圧指令１１２ａにも誤差が生じるため、電圧指令１１２ａに基づいて異常を検出する機能、例えば、電圧指令１１２ａが基準値より大きなときにはドア体の挟み込みが発生したことを検知する機能の異常検知精度が低減している。これに対して、本実施の形態の構成を用いると、そのような機能の異常検知精度の低下を回避でき、自動ドアの動作不良が発生する可能性を低くすることができる。
【００３４】
また、電圧指令調節部２１２は、電圧レベル検出部２１１によって検出された検出電圧レベル２１１ａと基準電圧レベル２１２ｂとの比を演算する比演算部２２０と、比演算部２２０の出力を電圧指令１１２ａに乗算する第１乗算部２２１と、電圧指令１１２ａと乗算部２２１の出力の差を求める減算部２２２と、減算部２２２の出力に所定の調節ゲイン２１２ｃを乗算する第２乗算部２２３と、第２乗算部２２３の出力を電圧指令１１２ａに加算して調節後電圧指令２１２ａを作成する加算部２２４とを含むので、上記の（１）式に示す様に、直流電圧１１１ａのずれとモータ入力電圧２１３ａのずれとが正比例の関係になくても、すなわち、基準電圧レベル２１２ｂ（Ｖｄｃ＊）と検出電圧レベル２１１ａ（Ｖｄｃ）との比と、直流電圧１１１ａが基準電圧レベルの時のモータ入力電圧（Ｖｍ＊とする）と検出電圧レベルの時のモータ入力電圧（Ｖｍとする）との比が正比例の関係（（Ｖｄｃ＊／Ｖｄｃ）＝（Ｖｍ＊／Ｖｍ））になくても、意図された入力電圧２１３ａをより確実に生成できる。
【符号の説明】
【００３５】
１００  モータ、１１２  電圧指令作成部、１１２ａ  電圧指令、１２０ａ  検出速度信号、１３１ａ  速度指令、２１０  自動ドア用モータ駆動制御装置、２１１  電圧レベル検出部、２１１ａ  検出電圧レベル、２１２  電圧指令調節部、２１２ａ  調節後電圧指令、２１２ｂ  基準電圧レベル、２１２ｃ  調節ゲイン、２１３  インバータ部、２１３ａ  入力電圧、２２０  比演算部、２２１  第１乗算部、２２２  減算部、２２３  第２乗算部、２２４  加算部
【図１】
0005518560.tif 000002
【図２】
0005518560.tif 000003
【図３】
0005518560.tif 000004
【図４】
0005518560.tif 000005
【図５】
0005518560.tif 000006