(57)【要約】    【課題】  小型かつ低コストなモータ用の電流測定装置を提供する。    【解決手段】  モータ１に流れる電流を測定するための電流測定装置４であって、モータ１及びモータ１に電力を供給するバッテリ３を含む回路のモータ１の低電位側にモータ１と直列かつバッテリ３からモータ１へと流れる電流に対して順方向に接続されたダイオードＤ１と、ダイオードＤ１に並列に接続され、ダイオードＤ１に加わる電圧を測定し、当該測定された電圧からモータ１に流れる電流を算出する電流演算手段６とを有するようにした。【選択図】    図１
2008215949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータに流れる電流を測定するための電流測定装置であって、
前記モータ及び前記モータに電力を供給するバッテリを含む回路の前記モータの低電位側に前記モータと直列かつ前記バッテリから前記モータへと流れる電流に対して順方向に接続されたダイオードと、
前記ダイオードに並列に接続され、前記ダイオードに加わる電圧を測定し、当該測定された電圧から前記モータに流れる電流を算出する電流演算手段とを有することを特徴とする電流測定装置。
【請求項２】
前記ダイオードに並列かつ前記電流演算手段に直列に接続され、前記電流演算手段に入力される電圧を増幅する増幅手段を更に有することを特徴とする請求項１に記載の電流測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータに流れる電流の測定を行う電流測定装置に関するものであり、特に自動車の窓及びスライドドア等の開閉体を開閉駆動させるモータに流れる電流の測定を行う電流測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータの駆動制御において、モータを流れる電流を測定することは、モータの状態を把握し、適切な制御がなされるようフィードバックを行うために重要である。
【０００３】
モータに流れる電流を測定する方法としては、モータと当該モータに電力を供給するバッテリとからなる回路にモータと直列にシャント抵抗を接続し、当該シャント抵抗の両端に加わる電圧を測定し、オームの式に基づいて電流を算出する方法が用いられている。これらの方法を用いた装置では、シャント抵抗の両端に加わる微小な電圧をオペアンプによって増幅して測定する電圧測定回路を有する電流測定装置が提案されている（例えば特許文献１、２）。また、電源からモータへの方向に流れる電流のみを測定する電流測定装置において、電源接続時にプラスとマイナスを逆に接続したときの誤動作を防止するための逆接防止素子が設けられているものもある（例えば特許文献３）。
【特許文献１】特開平０７−９５７９６
【特許文献２】特開平０４−２５１１５９６
【特許文献３】特開平０３−２８５６２７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
自動車の窓及びスライドドア等の開閉体を駆動させるモータに流れる電流を測定することを目的とした場合、電流測定装置を取り付けるための空間を大きく確保することは難しいため、できる限り小さな装置構成とすることが望ましい。そのため、従来の電流測定装置のように構成すると複数個のオペアンプを使用する等、部品点数が多いことから装置が大きくなるという課題がある。また、部品点数に応じてコストも上昇するという課題がある。
【０００５】
本発明はこれらの課題を鑑みなされたものであって、電流測定装置としての機能を保持しつつ、部品数の削減及び部品サイズの縮小を行うことによって、小型かつ低コストな電流測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、モータに流れる電流を測定するための電流測定装置であって、前記モータ及び前記モータに電力を供給するバッテリを含む回路の前記モータの低電位側に前記モータと直列かつ前記バッテリから前記モータへと流れる電流に対して順方向に接続されたダイオードと、前記ダイオードに並列に接続され、前記ダイオードに加わる電圧を測定し、当該測定された電圧から前記モータに流れる電流を算出する電流演算手段とを有することを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は請求項１の発明であって、前記ダイオードに並列かつ前記電流演算手段に直列に接続され、前記電流演算手段に入力される電圧を増幅する増幅手段を更に有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１のように構成することで、電流測定装置を小型化することができる。公知技術の電流測定装置に用いられているシャント抵抗は当該シャント抵抗の抵抗値と同程度の電圧降下を発生させるダイオードより一般的に部品サイズが大きいため、シャント抵抗からダイオードへと変更することで部品サイズ分だけの縮小化が図れる。また、電流検出用のダイオードに従来技術においては別の素子として存在していた逆接防止素子の機能を兼用させることができるため、部品点数を１個削減することができ小型化を図ることができる。またダイオードは抵抗器に比べて同じ大きさの電流が流れた際の発熱量が小さいことから電流測定装置での不要な発熱を低減し、エネルギの損失を小さくすることができる。更にダイオードはシャント抵抗に比べ廉価であるため電流測定装置のコストダウンが図れる。また請求項２によっては、電流演算手段に入力される電圧値が小さい時に増幅手段により電圧を増幅し、電流演算手段の測定範囲を有効に使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の第１実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施形態に係る車両開閉体の駆動モータの電流測定装置及びモータとの接続を示す回路図である。
【００１０】
第１実施形態はパワースライドドアやパワーウィンドウ等の車両開閉体を自動開閉させる駆動モータに流れる電流を測定するための電流測定装置である。図１に示すように、車両開閉体を開閉させるための駆動モータ１は、モータ１を駆動制御するためのＨブリッジ回路２を介してバッテリ３の正電極に接続されている。またＨブリッジ回路２には、Ｈブリッジ回路２を制御するための信号を発生するＰＷＭ信号制御回路７が接続され、更にモータ１と直列になるようにＨブリッジ回路２の端子Ｂに電流測定装置４が接続されている。ＰＷＭ信号制御回路７は後述の電流値演算回路６と共に制御部５を形成する。
【００１１】
モータ１は直流モータであり、Ｈブリッジ回路２は、４個のスイッチングトランジスタＳＴ１乃至ＳＴ４及び４個のダイオードＤ３乃至Ｄ６からなる。ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号制御回路７からの信号を受けてバッテリ３からモータ１へと供給される電力を調整し、モータの回転方向及びモータの回転速度を制御する。これらＨブリッジ回路及びＰＷＭ信号による制御方法は公知のものであって良い。
【００１２】
バッテリ３は負電極が接地されており正電極がＨブリッジ回路２の端子Ａに接続し、Ｈブリッジ回路２を介してモータ１に接続している。バッテリ３は公知の一般的な車載バッテリで良い。
【００１３】
電流測定装置４は、Ｈブリッジ回路２の端子Ｂを介してモータ１及びバッテリ３と直列に接続されたダイオードＤ１と、ダイオードＤ１と並列になるように端子Ｂに接続された増幅手段としての増幅回路８と、増幅回路８に直列に接続された電流演算手段としての電流値演算回路６とからなる。ダイオードＤ１はアノード側でＨブリッジ回路２の端子Ｂに接続し、カソード側は接地されている。また増幅回路８はオペアンプＯＰ１を含む。オペアンプＯＰ１の負入力は抵抗Ｒ２に接続され、かつ抵抗Ｒ１を介して端子Ｂに接続され、正入力は接地されており、出力端子は電流値演算回路６及び抵抗Ｒ２に接続している。
【００１４】
電流値演算回路６は、ダイオードＤ１の両端に加わる電圧を測定することによってモータ１に流れる電流を測定する。増幅回路から入力される増幅された電圧値を測定することによってダイオードＤ１の両端に加わる電圧を測定し、測定された電圧からダイオードＤ１の順方向特性に従ってダイオードＤ１を流れる電流を算出し、モータ１を流れる電流を決定する。このとき、増幅回路によって電圧は反転増幅されているため、電流値演算回路６は電圧が負の値になっていることを考慮してダイオードＤ１に加わる電圧を決定する。そして、算出した電流値をＰＷＭ信号制御回路７に送る。
【００１５】
ＰＷＭ信号制御回路７は、電流値演算回路６により測定された電流値を受け、電流値の値を考慮しつつＨブリッジ回路２を制御するＰＷＭ信号を生成する。電流値を考慮したＰＷＭ信号の生成方法は公知の方法で良いため、ここでは詳細については記載を省略する。
【００１６】
ダイオードＤ１、抵抗Ｒ１及びＲ２の値は測定の対象とする電流値及び電流値演算回路６の可能電圧測定幅との関係で決定される。電流値演算回路６の可能電圧測定幅を広く使えるようにダイオードＤ１の抵抗値及び増幅回路の増幅率が決定されることが望ましい。図１に示すように増幅回路のオペアンプＯＰ１及び抵抗Ｒ１及びＲ２は反転増幅回路を構成するよう配置されており、増幅率の絶対値は（Ｒ２／Ｒ１）となるが、増幅率が大きくなると増幅された電圧にノイズが発生し電流値演算回路で測定される電圧の測定精度が低下するため増幅率の絶対値は５倍以下となるように設定することが望ましい。そのため、これらの条件を満たすようにダイオードＤ１の値が決定されることが望ましい。第１実施形態に係る各構成要素の数値を例示すると、測定対象の電流の最大値は４０Ａであり、電流値演算回路６の可能電圧測定幅は０乃至５Ｖであり、ダイオードＤ１は平均整流電流が２０Ａでありかつ順電圧特性が温度２５℃で電流が４０Ａ流れる時に電圧は１．５Ｖであり、増幅率の絶対値は３．３である。
【００１７】
以上のように本実施形態を構成することで電流測定装置に使用される部品点数を可能な限り少なくすることができ、また各部品のサイズにおいても縮小化を図ることができる。
【００１８】
次に、本発明の第２実施形態を、図面を参照しながら説明する。図２は本発明の第２実施形態に係る車両開閉体の駆動モータの電流測定装置及びモータとの接続を示す回路図である。図２に示すようにモータ１、バッテリ３、Ｈブリッジ回路２、制御部５の構成は第１実施形態と同様であり、電流測定装置４の回路構成のみが異なる。
【００１９】
電流測定装置４は、Ｈブリッジ回路２の端子Ｂを介してモータ１及びバッテリ３と直列に接続されたダイオードＤ１と、ダイオードＤ１と並列になるように端子Ｂに接続されたダイオードＤ２及び増幅回路８と、増幅回路８に直列に接続された電流値演算回路６とからなる。ダイオードＤ１はアノード側でＨブリッジ回路２の端子Ｂに接続し、カソード側は接地されている。ダイオードＤ２はアノード側でＨブリッジ回路２の端子Ｂに接続し、カソード側は増幅装置８に接続されている。また増幅回路８はオペアンプＯＰ１を含む。オペアンプＯＰ１の負入力は抵抗Ｒ２に接続され、かつ抵抗Ｒ１を介してダイオードＤ２のカソードに接続され、かつ抵抗Ｒ３を介して接地されている。またオペアンプＯＰ１の正入力は抵抗Ｒ４を介して接地されており、出力端子は電流値演算回路６及び抵抗Ｒ２に接続している。
【００２０】
オペアンプＯＰ１の負入力を抵抗Ｒ３を介して接地し、また正入力を抵抗Ｒ４を介して接地することでオペアンプＯＰ１により増幅された電圧のノイズを低減することができる。しかし、抵抗Ｒ３を介して接地したことにより、接地個所から抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ１を通過してモータへと電流が流れる虞がある。そのため、ダイオードＤ２を接地してバッテリ３からモータ１方向への電流と逆向きに電流が流れることを防止する必要がある。
【００２１】
第２実施形態では第１実施形態に比べて部品点数が増加するが、測定される電流値の誤差は小さくなるため、装置の最小化に加え測定精度も要求されるような場面での使用に適している。各実施形態は使用個所及び使用目的に応じて使い分けるようにすると良い。
なお、本発明は、第１実施形態および、第２実施形態に限られず、様々な変更が可能である。例えば図３に示すように、図１におけるダイオードＤ１をＮチャネルＦＥＴに含まれる寄生ダイオードＤ７を用いても構わない。また、図示しないが図２の第２実施形態におけるダイオードＤ１についても同様である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車両開閉体の駆動モータの電流測定装置及びモータとの接続を示す回路図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る車両開閉体の駆動モータの電流測定装置及びモータとの接続を示す回路図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る車両開閉体の駆動モータの電流測定装置及びモータとの接続を示す回路図である。
【符号の説明】
【００２３】
１      モータ
２      Ｈブリッジ回路
３      バッテリ
４      電流測定装置
５      制御部
６      電流値演算回路
７      ＰＷＭ信号制御回路
８      増幅回路
Ｄ    ダイオード
Ｒ    抵抗
ＯＰ  オペアンプ
ＳＴ  スイッチングトランジスタ
【図１】
2008215949.tif 000003
【図２】
2008215949.tif 000004
【図３】
2008215949.tif 000005