(57)【要約】【課題】小型にして、大電流供給時におけるモータへの供給電流値を制御可能なモータ制御装置を提供する。【解決手段】電源１０と、電源１０の電源電圧をパルス状の電圧に変更してモータ８に供給する小電流供給回路１１と、小電流供給回路１１と並列に接続され、電源電圧を直接的にモータ８に供給する大電流供給回路１２とをもってモータ制御装置を構成する。小電流供給回路１１は、Ｈブリッジ回路を構成する４個のＦＥＴ３Ｈ、３Ｌ、４Ｈ、４Ｌと、ノイズ低減用のコンデンサ９とから構成する。大電流供給回路１２は、電源１０からモータ８に供給される電流を断続するリレー素子１、２と、電源１０からモータ８に供給される電流の電流値を調整する抵抗器７とから構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源と、電源電圧をパルス状の電圧に変更してモータに供給する小電流供給回路と、前記電源を前記モータに直結する大電流供給回路とを備え、前記大電流供給回路には、前記電源から前記モータへの電流の供給を断続するスイッチング手段と、前記電源から前記モータに供給される電流の電流値を調整する電流値調整手段と、を備えることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記スイッチング手段は機械的接点を持つリレー素子であり、前記電流値調整手段は前記リレー素子とアースとの間に接続された抵抗器であることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記小電流供給回路は、複数個のスイッチング素子によって構成されるＨブリッジ回路を有し、前記大電流供給回路は、前記モータを介してその電源側に配置され、前記Ｈブリッジ回路に並列接続される電源側リレー素子と、前記モータを介してそのアース側に配置され、前記Ｈブリッジ回路に並列接続されるアース側リレー素子と、前記アース側リレー素子とアースとの間に接続された抵抗器とからなることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記小電流供給回路は、複数個のスイッチング素子によって構成されるＨブリッジ回路を有し、前記大電流供給回路は、前記モータを介してそのアース側に配置され、前記Ｈブリッジ回路に並列接続されるリレー素子と、前記リレー素子とアースとの間に接続された抵抗器とからなることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記小電流供給回路は、複数個のスイッチング素子によって構成されるＨブリッジ回路を有し、前記大電流供給回路は、前記モータを介してその電源側に配置され、前記Ｈブリッジ回路に並列接続されるリレー素子と、前記電源と前記リレー素子との間に接続された抵抗器とからなることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記モータは、シートベルト駆動装置に備えられるシートベルト巻取り用のスプールを回転駆動するものであり、シートベルトの強制巻き取り時には、前記大電流供給回路を介して前記電源から前記モータに所定の大電流を供給し、通常巻き取り時には、前記小電流供給回路を介して前記電源から前記モータに所定の小電流を供給することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばシートベルトリトラクタ用モータ制御装置などのモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シートベルトの巻き取りをモータの回転力により行う電動型のシートベルト駆動装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この種のシートベルト駆動装置には、電源から供給される電源電圧をパルス状の電圧に代えてモータに供給するスイッチング回路を備えたシートベルトリトラクタ用モータ制御装置が備えられる。
【０００３】
シートベルトリトラクタ用モータ制御装置は、例えば衝突が予知された場合のような緊急時には、モータに大電流を供給して、シートベルトを急速に巻き取り、人体を通常時よりも強い力で拘束する（この巻き取り動作を本明細書では「強制巻き取り」という。）。また、シートベルトを人体に装着するフィッティング時や、人間が降車した後にシートベルトを所要の格納庫に自動的に格納する自動格納時などの通常時には、モータに緊急時よりも小さな電流を供給して、シートベルトを強制巻き取り時よりも緩やかに巻き取る（この巻き取り動作を本明細書では「通常巻き取り」という。）。さらに、シートベルトを緩める場合には、通常時と同程度の小電流を、通常時とは逆向きにモータに供給して、格納庫よりシートベルトを繰り出す。
【０００４】
シートベルトリトラクタ用モータ制御装置のスイッチング回路は、半導体スイッチング素子を用いて構成されるが、強制巻き取り時にモータに供給される直流電流値に適合する大型の半導体スイッチング素子を用いると、回路が必然的に大型化する。そこで、特許文献１に記載の発明では、通常巻き取り時にモータに供給される直流電流値に適合する比較的小型の半導体スイッチング素子（スイッチングトランジスタＱ１〜Ｑ４）を用いると共に、スイッチング回路を通さずに強制巻き取り時の直流電流をモータに供給するリレー回路を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−０９７１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の発明は、強制巻き取り時にモータと電源とをリレー回路を介して直結する構成であるので、モータに供給される電流値の制御が不可能であり、モータに供給される電流値がモータの個体差、温度、電源電圧に左右されるという問題がある。
【０００７】
なお、上述の問題は、シートベルトリトラクタ用モータ制御装置に固有の問題ではなく、大電流を供給してモータを駆動するモードと、小電流を供給してモータを駆動するモードとを有する全てのモータ制御装置に共通の問題である。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、小型にして、大電流供給時におけるモータへの供給電流値を制御可能なモータ制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の課題を達成するため、本発明は、電源と、電源電圧をパルス状の電圧に変更してモータに供給する小電流供給回路と、前記電源を前記モータに直結する大電流供給回路とを備え、前記大電流供給回路には、前記電源から前記モータへの電流の供給を断続するスイッチング手段と、前記電源から前記モータに供給される電流の電流値を調整する電流値調整手段とを備えるという構成にした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電源電圧をパルス状の電圧に変更してモータに供給する小電流供給回路に加えて、電源をモータに直結する大電流供給回路を備えたので、小電流供給回路を構成するスイッチング素子の小型化を図ることができる。また本発明によれば、大電流供給回路に、電源からモータに供給される電流の電流値を調整する電流値調整手段を備えるので、モータの個体差、温度、電源電圧に左右されずに、モータを大電流駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態に係るモータ制御装置の基本構成を示す回路図である。
【図２】実施の形態に係るモータ制御装置の大電流駆動時におけるモータ電流の流れを示す図である。
【図３】実施の形態に係るモータ制御装置の小電流駆動時におけるモータ電流の流れの第１例を示す図である。
【図４】実施の形態に係るモータ制御装置の小電流駆動時におけるモータ電流の流れの第２例を示す図である。
【図５】実施の形態に係るモータ制御装置のスケールメリットを示す図である。
【図６】実施の形態に係るモータ制御装置の第１変形例を示す回路図である。
【図７】実施の形態に係るモータ制御装置の第２変形例を示す回路図である。
【図８】実施の形態に係るモータ制御装置の第３変形例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、シートベルトリトラクタ用モータ制御装置を例にとり、実施の形態に係るモータ制御装置について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１に示すように、本発明の実施の形態に係るモータ制御装置は、電源１０と、該電源１０の電源電圧をパルス状の電圧に変更してモータ８に供給する小電流供給回路１１と、該小電流供給回路１１と並列に接続され、電源電圧を直接的にモータ８に供給する大電流供給回路１２とを備えている。
【００１４】
モータ８は、図１に示すように、シートベルト駆動装置に備えられるシートベルト巻取り用のスプール１３に連結され、シートベルト１４の巻き取り及び巻き戻しを行う。なお、シートベルト１４の巻き取りには、上述したように、モータ８に大電流を供給して、シートベルト１４を急速に巻き取る強制巻き取りと、モータ８に緊急時よりも小さな電流を供給して、シートベルト１４を強制巻き取り時よりも緩やかに巻き取る通常巻き取りとがある。また、これに加えて、モータ８に逆向きの小電流を供給して、シートベルト１４を格納庫から繰り出す動作もある。
【００１５】
モータ制御装置が、シートベルトリトラクタ用モータ制御装置などの車載モータ制御装置である場合、電源１０としては、車載バッテリが用いられる。
【００１６】
小電流供給回路１１は、図１から明らかなように、Ｈブリッジ回路を構成する４個の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）３Ｈ、３Ｌ、４Ｈ、４Ｌと、ノイズ低減用のコンデンサ９を備えている。なお、電界効果トランジスタは、小電流を制御する用途に向いているため、実施の形態に係るモータ制御装置に好適に用いられるが、これに代えて、バイポーラトランジスタやＩＧＢＴを用いることもできる。
【００１７】
大電流供給回路１２は、電源１０からモータ８に供給される電流を断続するスイッチング手段１、２と、電源１０からモータ８に供給される電流の電流値を調整する電流値調整手段７とから構成される。スイッチング手段１，２としては、機械的接点を持つリレー素子を用いることができ、これらのスイッチング手段１、２は、図１に示すように、モータの電源側及びアース側において、Ｈブリッジ回路と並列に接続される。また、電流値調整手段７としては、抵抗器を用いることができ、当該電流値調整手段７は、図１に示すように、アース側のスイッチング素子２とアースＧＮＤとの間に接続される。かかる構成によると、スイッチング手段１、２及び電流値調整手段７として、汎用のスイッチング素子及び抵抗器を用いることができるので、モータ制御装置を安価に実施することができる。なお、抵抗器７の抵抗値は、モータ８に可能な限り大電流を供給するため、数Ω以下とすることが望ましい。
【００１８】
上述の小電流供給回路１１及び大電流供給回路１２の動作は、図示しないＣＰＵなどのコントローラにより制御される。該コントローラは、シートベルト１４に作用する張力や加速度などの外部情報に基づいて、モータの回転方向、回転速度、回転トルクなどを制御する。
【００１９】
以下、実施の形態に係るシートベルトリトラクタ用モータ制御装置の動作を、図２〜図４を用いて説明する。
【００２０】
強制巻き取り時においては、図示しないコントローラからの信号により、図２に示すように、リレー素子１が電源１０側に切り換えられると共に、リレー素子２がアースＧＮＤ側に切り換えられる。これにより、電源１０からの電流がリレー素子１→モータ８→リレー素子２→抵抗器７→アースＧＮＤと流れ、モータ８が抵抗器７で規制される大電流値にてシートベルト１４の巻き取り方向に回転駆動される。したがって、シートベルト１４がスプール１３に急速に巻き取られると共に、人体が通常時よりも強い力で拘束され、衝突などの緊急事態に対処することができる。
【００２１】
これに対して、人体へのフィッティング時や格納庫への自動格納時などの通常通常巻き取り時においては、図示しないコントローラからの信号により、リレー素子１及びリレー素子２の接点が、図３及び図４に示すように、スイッチング素子３Ｈ、３Ｌ、４Ｈ、４Ｌによって構成されるＨブリッジ回路側に切り換えられる。また、図示しないコントローラからの信号により、スイッチング素子４Ｈが定常的にＯＮ動作されると共に、スイッチング素子３Ｈ及び３Ｌが相補的にスイッチング動作される。これにより、図３に示す電流経路３１又は図４に示す電流経路４１に電流が流れ、モータ８がシートベルト１４の巻き取り方向に駆動される。モータ８に流れる電流値は、スイッチング素子３Ｈ、３Ｌのスイッチングの割合によって調整され、その電流値は、強制巻き取り時における電流値よりも小電流となる。したがって、シートベルト１４は、強制巻き取り時よりも緩やかにスプール１３に巻き取られる。なお、Ｈブリッジ回路を構成する各スイッチング素子をスイッチング動作すると、電流経路の切り換えに伴い、電磁放射をともなうノイズが発生する。このノイズを抑えるためにコンデンサ９が必要とされる。コンデンサ９の容量は、スイッチング動作を行っているときの電流値に応じて大きいものが必要とされる。
【００２２】
巻き戻し時においても、通常通常巻き取り時と同様に、図示しないコントローラからの信号により、リレー素子１及びリレー素子２の接点が、Ｈブリッジ回路側に切り換えられる。また、このときには、図示しないコントローラからの信号により、スイッチング素子３Ｈが定常的にＯＮ動作されると共に、スイッチング素子４Ｈ及び４Ｌが相補的にスイッチング動作される。これにより、通常巻き取り時とは逆向きの電流がモータ８に供給され、モータ８がシートベルト１４の繰り出し方向に駆動される。モータ８に流れる電流値は、スイッチング素子４Ｈ、４Ｌのスイッチングの割合によって調整され、その電流値は、強制巻き取り時における電流値よりも小電流となる。したがって、シートベルト１４は、通常巻き取り時と同程度の緩やかさでスプール１３から繰り出される。
【００２３】
実施の形態に係るシートベルトリトラクタ用モータ制御装置は、リレー素子１、２を用いて大電流供給回路１２を構成したので、Ｈブリッジ回路を用いてモータ８に大電流を供給する場合に比べて、Ｈブリッジ回路を構成する４個のスイッチング素子３Ｈ、３Ｌ、４Ｈ、４Ｌの小型化を図ることができる。また、スイッチング素子３Ｈ、３Ｌ、４Ｈ、４Ｌの小型化に伴い、コンデンサ９の小型化も図ることができる。したがって、リレー素子１、２を追加しても、全体としてモータ制御装置の基板の小型化を図ることができる。
【００２４】
図５を用いてより詳細に説明すると、図５（ａ）は従来例に係るモータ制御装置の構成図、図５（ｂ）は実施の形態に係るモータ制御装置の構成図、図５（ｃ）は従来例に係るモータ制御装置の基板配置図、図５（ｄ）は実施の形態に係るモータ制御装置の基板配置図である。従来例に係るモータ制御装置は、４個のスイッチング素子３Ｈ、３Ｌ、４Ｈ、４Ｌで強制巻き取り時の大電流を生成するので、大型のスイッチング素子３Ｈ、３Ｌ、４Ｈ、４Ｌを用いざるを得ず、コンデンサ９についても大型のものを用いざるを得ない。これに対して、実施の形態に係るモータ制御装置は、強制巻き取り時の大電流をリレー素子１，２及び抵抗器７を用いてモータ８に供給するので、Ｈブリッジ回路を構成する４個のスイッチング素子３Ｈ、３Ｌ、４Ｈ、４Ｌは、通常巻き取り時又は巻き戻し時の小電流に対応可能な小型品を用いれば足り、コンデンサ９についても小型品の使用が可能となる。よって、図５（ｃ）と図５（ｄ）の比較から明らかなように、実施の形態に係るモータ制御装置は、従来例に係るモータ制御装置に比べて、基板１５の実装面積を小型化することができる。即ち、リレー素子は電界効果トランジスタに比べて大電流を流す用途に向いているため、大電流時のスケールメリットがある。また、電界効果トランジスタは小電流を制御する用途に向いているため、小電流時のスケールメリットが大きい。これによりリレー素子を追加することによる実装面積の増加分を相殺することができ、実装基板の小型化を実現することが可能となる。
【００２５】
次に、実施の形態に係るモータ制御装置の変形例を、図６〜図９を用いて説明する。
【００２６】
〈第１変形例〉
図６に、実施の形態に係るモータ制御装置の第１変形例を示す。本例のモータ制御装置は、図６から明らかなように、モータ８とＨブリッジ回路を接続する回路のＧＮＤ側にのみリレー素子２を挿入したことを特徴とする。強制巻き取り時においては、図示しないコントローラからの信号により、リレー素子２をアースＧＮＤ側に切り換える。これにより、電源１０からの電流が、電界効果トランジスタ４Ｈ→モータ８→リレー素子２→抵抗器７→アースＧＮＤの電流経路７１で流れ、モータ８が抵抗器７で規制される大電流値にてシートベルト１４の巻き取り方向に回転駆動される。本例のモータ制御装置は、強制巻き取り時において、スイッチング素子４Ｈに大電流が流れるため、スイッチング素子４Ｈは小型化できないが、スイッチング素子３Ｌ、３Ｈは小型化が可能である。
【００２７】
〈第２変形例〉
図７に、実施の形態に係るモータ制御装置の第２変形例を示す。本例のモータ制御装置は、図７から明らかなように、モータ８とＨブリッジ回路を接続する回路の電源１０側に電流調整用の抵抗器９７とリレー素子１を挿入したことを特徴とする。本例のモータ制御装置は、図６に記載した電流経路７１に沿って流れる電流をモータ８の正転方向の電流とした場合、正転側よりも逆転側の電流量が多い場合に適する。また、図３、図４及び図６の例では、いずれもスイッチング動作によって発生するフライホイール電流を電源側から環流させる場合について説明したが、ＧＮＤ側から環流させる場合には、本変形例のモータ制御装置を用いてスイッチング素子４Ｈ、４Ｌの小型化を図ることができる。
【００２８】
〈第３変形例〉
図８に、実施の形態に係るモータ制御装置の第３変形例を示す。本例のモータ制御装置は、モータ８に対する電流の制御が一方向のみであり、逆転の必要がない場合に適する。本例のモータ制御装置は、逆転動作に必要な素子を省略できるので、基板サイズの更なる小型化が図れる。
【００２９】
なお、上述した実施の形態及びその変形例は、本発明の実施の形態を例示するものであり、本発明の要旨が上述した実施の形態及び変形例に限定されるものではない。例えば、実施の形態と変形例の１つとを組み合わせること、もしくは、実施の形態と変形例の複数とを組み合わせることも可能である。また、変形例同士をどのように組み合わせることも可能である。さらに、本発明の技術的思想の範囲内で考えられる他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
【００３０】
また、本実施の形態においては、シートベルトリトラクタ用モータ制御装置を例にとって説明したが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、モータを大電流モード及び小電流モードで駆動する全てのモータ制御装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１、２  スイッチング手段（リレー素子）
３Ｈ、３Ｌ、４Ｈ、４Ｌ  スイッチング素子
７  抵抗器
８  モータ
９  コンデンサ
１０  電源
１１  小電流供給回路
１２  大電流供給回路
１３  スプール
１４  シートベルト
１５  基板
２１  モータ駆動用大電流
３１  モータ駆動用小電流
４１  モータ駆動用小電流
７１  モータ駆動用大電流
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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