(57)【要約】【課題】ＰＷＭデューティ制御によって減速制御を行なうサーボモータ制御装置において、制御対象の停止位置精度を向上させるとともに、停止時に発生する騒音を低減する。【解決手段】目標位置と現在位置との偏差が減速制御開始判定値以下になった場合は、偏差に対応して予め設定したデューティ比で電動モータ３０を備えるアクチュエータをＰＷＭ駆動する。目標位置に近づくほどデューティ比は小さくする。ＰＷＭ周期Ｔ内のオンデューティ期間はＨ型ブリッジ回路を介して電動モータ３０を回転駆動し、ＰＷＭ周期Ｔ内のオフデューティ期間は電動モータ３０の巻線をＨ型ブリッジ回路の下アームを構成する各トランジスタ５６Ｃ，５６Ｄを介して短絡させて回生ブレーキをかける。【選択図】        図１５
2004345558.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリアルデータ通信部と、前記シリアルデータ通信部を介して上位装置から供給される自己アドレス宛ての情報を受信する受信処理部と、位置検出部から供給される制御対象の現在位置に対応した電圧をｎビットの現在位置データへ変換するＡ／Ｄ変換部と、受信した情報の中に含まれるｎビットの目標値データと前記ｎビットの現在位置データとの偏差に基づいて前記制御対象の位置が前記目標値になるよう電動モータ式アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動制御部とを備えたサーボモータ制御装置であって、
前記アクチュエータ駆動制御部は、前記ｎビットの目標値データと前記ｎビットの現在位置データとの偏差が予め設定した減速制御開始判定値以下になった場合は、前記偏差に対応して予め設定したデューティ比で前記電動モータ式アクチュエータをＰＷＭ駆動するとともに、ＰＷＭ周期内のオンデューティ期間はＨ型ブリッジ回路を介して電動モータを回転駆動し、ＰＷＭ周期内のオフデューティ期間は前記電動モータの巻線を前記Ｈ型ブリッジ回路を構成する半導体スイッチング素子を介して短絡させて回生ブレーキをかける減速制御手段を備えることを特徴とするサーボモータ制御装置。
【請求項２】
前記デューティ比は、前記偏差が小さくなるにつれて小さくなるよう設定されていることを特徴とする請求項１記載のサーボモータ制御装置。
【請求項３】
前記偏差に対応して予め設定したデューティ比は、偏差−デューティ比対応テーブルとして予め不揮発性メモリに格納されていることを特徴とする請求項１記載のサーボモータ制御装置。
【請求項４】
前記不揮発性メモリは電気的に書き換え可能なメモリであることを特徴とする請求項３記載のサーボモータ制御装置。
【請求項５】
前記アクチュエータ駆動制御部は、前記受信処理部を介してブレーキ制御要求情報が供給された場合に、前記ＰＷＭ周期内のオフデューティ期間で回生ブレーキをかけることを特徴とする請求項１記載のサーボモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＰＷＭデューティ制御によって減速制御を行なうサーボモータ制御装置に係り、詳しくは、減速時にオンデューティ比に基づく回転駆動（力行）とオフデューティ比に基づく回生ブレーキ（制動）とを繰り返すようにしたサーボモータ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用の空調ユニット内に配設された各種のドアに対して、ドアを駆動するモータと、ドアの現在位置を電圧として出力する位置検出部と、与えられた目標位置データと位置検出部の出力とに基づいてモータを制御する制御部とを備えた同種の複数のアクチュエータを設け、これら同種の複数のアクチュエータをシリアル通信を使って制御手段によって統合制御するようにした自動車用空調システムは、従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
モータの回転速度がパルスのデューティ比により変化されるようにしたデューティ制御によるモータ制御部を備える多重通信装置は、従来から知られている（特許文献２参照）。
【０００４】
Ｈ型ブリッジ回路の第１の上アームを電流供給能力が大と小の２個の能動素子を並列にして構成し、第１の下アームを電流供給能力が大の能動素子で構成し、第２の上アームを電流供給能力が大と小の２個の能動素子を並列にして構成し、第２の下アームを電流供給能力が大の能動素子で構成し、モータ等のインダクタンス負荷にＰＷＭ駆動によって電流を供給するブリッジ型駆動回路であって、負荷電流が目標値以上に達した場合には上アームを構成する能動素子をオフ状態にし、一方の下アームを構成する能動素子−インダクタンス負荷−他方の下アームを構成する能動素子という環流電流モードに切り替えるようにしたブリッジ型駆動回路は、従来から知られている（特許文献３参照）。
【０００５】
自動ドア装置の制御装置において、制御部がモータ駆動部に与える制御信号がＰＷＭ信号であり、モータ駆動部はＰＷＭ信号に応じてモータに駆動力と制動力とを交互に生じさせるように構成した自動ドア装置の制御装置は、従来から知られている。Ｈ型ブリッジ回路を用いてモータをＰＷＭ制御で駆動する構成で、ＰＷＭ信号のＬレベルの期間では、第１の下アームを構成するＦＥＴと第２の下アームを構成するＦＥＴとをともに導通状態に制御することで、モータ巻線に発生する逆起電力による電流を、一方の下アームを構成するＦＥＴ−他方の下アームを構成するＦＥＴに逆並列に接続されたダイオード−モータの経路で環流する。これにより、モータがダイナミック制動される（特許文献４参照）。
【０００６】
Ｈ型ブリッジ回路を用いてモータをＰＷＭ制御で駆動する回路であって、ＰＷＭ周期内において、モータの回転駆動に対応して回転減速作用を並行して行なう回転制御を繰り返して行なうことによって、ＰＷＭ制御信号のデューティ比により、安定した回転速度を維持することができるとともに、減速追随性の優れたモータ駆動回路が提案されている。このモータ駆動回路は、ＰＷＭ制御の１周期内でモータに電力を供給しない期間では、Ｈ型ブリッジ回路の第１の上アームおよび第２の上アームを構成する各スイッチ手段（ＭＯＳトランジスタ）をともに導通状態に制御することで、モータ巻線の両端を短絡する回生ブレーキを動作させるようにしている（特許文献５参照）。
【０００７】
第１および第２のモータ入力端子を有するモータの回転制御を行なうＰＷＭ制御方式によるモータ駆動回路であって、複数のＰＷＭ周期によって定義されるモータ動作期間において、それぞれのＰＷＭ周期内にモータを回転駆動させる回転駆動動作期間と、モータに制動をかける回生ブレーキ期間とを交互に設け、回転駆動動作期間にはモータにモータ駆動電流を流し、回生ブレーキ期間にはモータの各入力端子が短絡されて回生電流を発生させる制御回路を備え、制御回路はＰＷＭ周期内の回転駆動動作期間と回生ブレーキ期間とのデューティ比を調整することによってモータの回転速度を調整するようにしたモータ駆動回路は、従来から知られている（特許文献６参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−４８７４１号公報
【特許文献２】
特開平８−１８６８８１号公報
【特許文献３】
特許第３１９９７２２号公報
【特許文献４】
特開平９−２９１７５３号公報（特許請求の範囲、図２、図３）
【特許文献５】
特開平１１−２７９７９号公報（特許請求の範囲、図１、図２）
【特許文献６】
特開２０００−３２７９２号公報（特許請求の範囲、図１、図２）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、自動車用の空調ユニット内に配設された各種のドアを開閉駆動する電動モータ式アクチュエータのサーボモータ制御装置においては、ＰＷＭ駆動のデューティ比を減少させていくことでモータの減速を行なって、ドア開度等の制御対象位置を目標位置に停止させるとともに、停止時の騒音発生を軽減する試みがなされている。しかしながら、ドアの種類（例えば、インテークドア、エアミックスドア、モードドア等）によって負荷の大きさ（ドアを開閉駆動するために必要なトルク等）が異なること、移動量や停止位置が一定ではないこと、応答性（目標位置に到達するまでの時間）を満足させつつ十分な停止精度を得ること、および、停止時騒音を低減すること等の種々の要求を満たすのは困難であった。
【００１０】
そこで、ＰＷＭ周期内にモータを回転駆動させる回転駆動動作期間と、モータに制動をかける回生ブレーキ期間とを交互に設け、ＰＷＭ周期内の回転駆動動作期間と回生ブレーキ期間とのデューティ比を調整することによってモータの回転速度を調整する方式を採用することで、上記の種々の要求を満足させることが考えられる。しかしながら、そのような方式を採用したサーボモータ制御装置やサーボモータ制御装置の専用ＩＣを経済的に実現するためには、減速制御のためのハードウェアやソフトウェアの規模を極力コンパクトにすることが望まれる。
【００１１】
本発明はこのような課題を解決するためなされたもので、ＰＷＭデューティ制御による減速時にブレーキ制御を併用することで停止精度を向上させ、また、停止時騒音の低減を図ることのできるサーボモータ制御装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するためこの発明に係るサーボモータ制御装置は、シリアルデータ通信部を介して上位装置から供給される自己アドレス宛ての情報を受信する受信処理部と、位置検出部から供給される制御対象の現在位置に対応した電圧をｎビットの現在位置データへ変換するＡ／Ｄ変換部と、受信した情報の中に含まれるｎビットの目標値データとｎビットの現在位置データとの偏差に基づいて制御対象の位置が目標値になるよう電動モータ式アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動制御部とを備えたサーボモータ制御装置であって、アクチュエータ駆動制御部は、ｎビットの目標値データとｎビットの現在位置データとの偏差が予め設定した減速制御開始判定値以下になった場合は、偏差に対応して予め設定したデューティ比で電動モータ式アクチュエータをＰＷＭ駆動するとともに、ＰＷＭ周期内のオンデューティ期間はＨ型ブリッジ回路を介して電動モータを回転駆動し、ＰＷＭ周期内のオフデューティ期間は電動モータの巻線をＨ型ブリッジ回路を構成する半導体スイッチング素子を介して短絡させて回生ブレーキをかける減速制御手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
この発明に係るサーボモータ制御装置は、減速時にはＰＷＭ周期内で電動モータの駆動とブレーキと交互に行なうので、停止目標値に達するまでに十分減速させることができ、制御対象を目標位置に精度よく停止させることができる。また、減速が十分になされるので停止時の騒音を低減できる。また、目標値データと現在位置データとの偏差に基づいて減速制御開始時点を判定するようにしたので、減速制御開始判定のために新たにハードウェアやソフトウェアを追加する必要がない。
【００１４】
なお、デューティ比は、偏差が小さくなるにつれて小さくなるよう設定しておくことで、制御対象が目標値に近づくにつれてブレーキ期間が長くなり十分な減速がなされる。よって、停止精度の向上および停止時騒音の軽減ができる。
【００１５】
また、偏差に対応して予め設定したデューティ比は、偏差−デューティ比対応テーブルとして予め不揮発性メモリに格納しておくことで、デューティ比の設定が容易となる。
【００１６】
なお、不揮発性メモリに電気的に書き換え可能なメモリを採用することで、データ通信部を介して偏差−デューティ比の対応データを供給して、更新させることができる。これにより、ドアの種類等の制御対象が異なる場合でも、各制御対象に好適な偏差−デューティ比を設定できる。
【００１７】
さらに、アクチュエータ駆動制御部は、受信処理部を介してブレーキ制御要求情報が供給された場合に、ＰＷＭ周期内のオフデューティ期間で回生ブレーキをかけるようにすることで、ブレーキ制御を行なうか否かをデータ通信によって設定できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係るサーボモータ制御装置を適用した自動車用空気調和装置の一実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１はこの発明に係るサーボモータ制御装置を適用した自動車用空気調和装置の本体の構成を概念的に示した図である。この図１において、１は自動車用空気調和装置の本体であり、この本体１は、一般の自動車用空気調和装置と同様、外気または内気を選択的に取り入れるインテークユニット２と、取り入れ空気を冷却するクーリングユニット３と、取り入れ空気を調和して温調した後にこの調和空気を車室内に吹き出すヒータユニット４とから構成されている。
【００２０】
インテークユニット２には外気を取り入れる外気取入口５と内気を取り入れる内気取入口６とが開設されており、これら取入口５，６の接続部にはユニット内に取り入れる外気と内気の割合を調節するインテークドア（被駆動機構）７が回動自在に設けられている。このインテークドア７は、図２に示す電動モータ式アクチュエータ３０Ａによって回動される。
【００２１】
図２はこの発明に係るサーボモータ制御装置によって駆動される電動モータ式アクチュエータの一具体例を示す図である。電動モータ式アクチュエータ３０Ａは、電動モータ３０と、電動モータ３０の出力軸３０ｂに装着されたウオーム３０ｃと、ウオーム３０ｃに噛合された減速ギア列機構３０ｅと、ウオーム３０ｃおよび減速ギア列機構３０ｅを介して回動されるアクチュエータレバー３０Ｌとを備えている。そして、アクチュエータレバー３０Ｌの回動を図示しないリンク機構を介して図１に示したインテークドア７へ伝達することで、インテークドア７を回動させるようにしている。また、インテークドア７の回動位置は、ポテンショメータ３１によって検出されるようにしている。
【００２２】
図１に示すように、インテークユニット２は、ファンモータ９によって所定の速度で回転されるファン１０を備えている。このファン１０の回転によってインテークドア７の位置に応じて外気取入口５または内気取入口６からそれぞれ外気または内気が選択的に吸入され、また、ファンモータ９への印加電圧を可変してファン１０の回転速度を変えることによって車室内に吹き出される風量が調節される。インテークドア７が図中のＡ位置にあるときは外気導入（ＦＲＥ）となり、図中のＢ位置にあるときは内気循環（ＲＥＣ）となる。
【００２３】
クーリングユニット３には冷凍サイクルを構成するエバポレータ１１が内設されており、図示しないコンプレッサを動作させることによってエバポレータ１１に冷媒が供給され、この冷媒との熱交換により取り入れ空気が冷却される。
【００２４】
ヒータユニット４にはエンジン冷却水が循環されるヒータコア１２が内設されており、このヒータコア１２の上流側にはヒータコア１２を通過する空気の量とヒータコア１２を迂回する空気の量との比率を調節するためのミックスドア１３が回動自在に設けられている。このミックスドア１３もまた、上記と同様に電動モータ式アクチュエータ３０Ａによってリンク機構（図示しない）を介して回動される。このミックスドア１３の開度を変えることによって、ヒータコア１２を通過してエンジン冷却水との熱交換により加熱された温風とヒータコア１２を迂回した非加熱の冷風との混合割合が可変され、車室内に吹き出される空気の温度が調節される。ミックスドア１３の回動位置は、上記と同様にポテンショメータ３１によって検出される。
【００２５】
調節された空気はデフ吹出口１５、ベント吹出口１６、フット吹出口１７のいずれかの吹出口から車室内に供給される。これらの吹出口１５〜１７にはそれぞれデフドア１８、ベントドア１９、フットドア２０が回動自在に設けられており、図示しないリンク機構を介して電動モータ式アクチュエータ（図示しない）によって回動される。吹出モードは各吹出口１５〜１７の開閉状態を組み合わせることにより任意に設定される。
【００２６】
図３および図４はこの発明に係るサーボモータ制御装置を適用した自動車用空気調和装置のシステム構成を示す図である。図３および図４は、３つの電動モータ式アクチュエータユニット、すなわち、ミックスドア１３を開閉駆動するミックスドアアクチュエータユニットＭＩＸと、吹出口を選択するモードドアを開閉駆動するモードアクチュエータユニットＭＯＤＥと、インテークドア７を開閉駆動するインテークドアアクチュエータユニットＦ／Ｒとを用いたシステムを例示している。
【００２７】
図３および図４に示すように、各アクチュエータユニットＭＩＸ，ＭＯＤＥ，Ｆ／Ｒは、電動モータ式アクチュエータ３０Ａと、アクチュエータレバー３０Ｌの回動に連動して抵抗値が変化されるポテンショメータ３１と、サーボモータ制御回路４０とをケース（筺体）内に組み付けてなる。各アクチュエータユニットＭＩＸ，ＭＯＤＥ，Ｆ／Ｒは、３端子のコネクタを備える。各アクチュエータユニットＭＩＸ，ＭＯＤＥ，Ｆ／Ｒとコントローラ（上位装置）１００との間は、電源線とグランド（ＧＮＤ）線とデータ線（ＢＵＳ）との３芯のケーブルで接続される。
【００２８】
図４に示すように、コントローラ１００側から各アクチュエータユニットＭＩＸ，ＭＯＤＥ，Ｆ／Ｒに対して電源を供給する。コントローラ１００と各アクチュエータユニットＭＩＸ，ＭＯＤＥ，Ｆ／Ｒとの間では、データ線（ＢＵＳ）を介して双方向のシリアルデータ通信が調歩同期方式によってなされる。通信プロトコルは、ＬＩＮ（Ｌｏｃａｌ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｅｃｔ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）に準拠している。データ線（ＢＵＳ）は、コントローラ１００側のデータ入出力回路１０３内のプルアップ抵抗（例えば１キロオーム）Ｒおよび逆流防止用ダイオードＤを介して正極側電源にプルアップされている。制御回路１０２の送信データ出力端子ＴＸＯから出力される送信データ信号に基づいてエミッタ接地されたＮＰＮ型トランジスタＱをスイッチングさせることで、データの送信を行なう。データの受信は、受信データ入力端子ＲＸＩに供給されるデータ線（ＢＵＳ）の電圧を所定の電圧しきい値に基づいて２値判定することでなされる。このシリアルデータ通信は、コントローラ１００がマスター側となり、各アクチュエータユニットＭＩＸ，ＭＯＤＥ，Ｆ／Ｒがスレーブ側となってなされる。スレーブ側は、キャラクタ同期を取るためのスタートビットを検出して、ビット情報を読み込むためのビットクロックを生成する。
【００２９】
図３に示すように、コントローラ１００を構成するエアコン制御回路１０１は、操作パネル１１０からの操作入力および図示しない各種温度センサ等からの入力に基づいて空気調和装置（エアコン）の動作を制御するとともに、操作パネル１１０に設けられている各種の表示器に動作状態等を表示させる。エアコン制御回路１０１は、各アクチュエータユニットＭＩＸ，ＭＯＤＥ，Ｆ／Ｒに対してドア開度目標値データ等の指令データを送信することで各アクチュエータユニットＭＩＸ，ＭＯＤＥ，Ｆ／Ｒの動作を制御する。また、エアコン制御回路１０１は、各アクチュエータユニットＭＩＸ，ＭＯＤＥ，Ｆ／Ｒに動作状態に関する情報を送信させ、それを受信することで各アクチュエータユニットＭＩＸ，ＭＯＤＥ，Ｆ／Ｒの動作状態を監視したり診断したりする。なお、各アクチュエータユニットＭＩＸ，ＭＯＤＥ，Ｆ／Ｒには、識別（ＩＤ）コード（アドレス）がそれぞれ割り当てられている。
【００３０】
図５はＬＩＮ通信規格の１フレームのデータ構造を示す図、図６および図７はＬＩＮ通信規格の１フレーム内の各フィールドのデータ構造を示す図である。図５に示すように、ＬＩＮ通信規格の１フレームは、シンクブレークフィールド（Ｓｙｎｃｈ  Ｂｒｅａｋ）、シンクフィールド（Ｓｙｎｃｈ）、ＩＤフィールド（ＩＤ）、データ１フィールド（ＤＡＴＡ１）、データ２フィールド（ＤＡＴＡ２）、チェックサムフィールド（Ｃｈｅｃｋｓｕｍ）とからなる。
【００３１】
図６（ａ）に示すように、シンクブレークフィールドは、少なくとも１３ビット期間の間Ｌレベルが継続した後に、少なくとも１ビット期間の間Ｈレベルとなるよう構成されている。
【００３２】
図６（ｂ）に示すように、シンクフィールドは、スタートビットと、ビット同期信号として１６進表記で「５５」Ｈのデータと、少なくとも１ビット期間のストップビットとからなる。
【００３３】
図６（ｃ）に示すように、ＩＤフィールドは、スタートビットと、通信相手を選択指定するための４ビットの識別コード領域（ＩＤ０〜ＩＤ３）と、２ビットの受信要求／送信要求の指定領域（ＩＤ４，ＩＤ５）と、２ビットのパリティチェックデータ（Ｐ０，Ｐ１）と、少なくとも１ビット期間のストップビットとからなる。本実施の形態では、このＩＤフィールドによって、各ドアアクチュエータユニットＭＩＸ，ＭＯＤＥ，Ｆ／Ｒのいずれかが指定されるとともに、ＤＡＴＡ１フィールド以降の動作モード（ドアアクチュエータユニットがコントローラ１００側から各種の指令を受け取る受信動作モードとなるか、ドアアクチュエータユニット側が動作状態等をコントローラ１００側へ送信する送信動作モードとなるか）が指定される。
【００３４】
図７（ｄ）に示すように、データ１フィールドは、スタートビットと、８ビットのデータ（Ｄ０〜Ｄ７）と少なくとも１ビット期間のストップビットとからなる。本実施の形態では、ＩＤフィールドで受信要求を指定した場合には、このデータ１フィールドを用いてコントローラ１００側（マスター側）からサーボモータ制御回路４０側（スレーブ側）に、ドア開度を指定するデータ（目標値データ）を供給する。ＩＤフィールドで送信要求を指定した場合には、このデータ１フィールドを用いてサーボモータ制御回路４０側（スレーブ側）からコントローラ１００側（マスター側）に、現在のドア開度のデータ（現在位置データ）を供給する。
【００３５】
図７（ｅ）に示すように、データ２フィールドは、スタートビットと、８ビットのデータ（ｄ０〜ｄ７）と少なくとも１ビット期間のストップビットとからなる。本実施の形態では、ＩＤフィールドで受信要求を指定した場合には、このデータ２フィールドを用いてコントローラ１００側（マスター側）からサーボモータ制御回路４０側（スレーブ側）に、通信エラーフラグクリア要求、ダイアグ（診断）フラグクリア要求、出力ＰＷＭ制御要求、ＰＷＭトルク制御時間設定要求、モータ供給電力制限要求、モータ緊急停止要求、モータ強制動作要求等の各種の指令を供給する。ＩＤフィールドで送信要求を指定した場合には、このデータ２フィールドを用いてサーボモータ制御回路４０側（スレーブ側）からコントローラ１００側（マスター側）に、過電流検知フラグ、モータ停止中フラグ、モータ正転フラグ、モータ逆転フラグ、受信ＩＤパリティエラーフラグ、過温度検知フラグ、受信サムチェックエラーフラグ、過電圧検知フラグ等の運転状態や異常検知に関する情報を供給する。
【００３６】
図７（ｆ）に示すように、チェックサムフィールドは、スタートビットと、８ビットのデータ（Ｃ０〜Ｃ７）と少なくとも１ビット期間のストップビットとからなる。本実施の形態では、このチェックサムデータとして、データ１フィールドとデータ２フィールドのデータを加算し、さらに、加算結果のキャリーを加算した結果の８ビットの反転データを送信する。
【００３７】
図８はこの発明に係るサーボモータ制御装置のブロック構成を示す図である。サーボモータ制御回路４０は、サーボモータ制御ＩＣ５０を用いて構成されている。このサーボモータ制御ＩＣ５０は、直流モータの制御用として開発した専用ＩＣ（カスタムＩＣ）であり、例えば同一半導体チップ上にバイポーラ素子とＣ−ＭＯＳ素子とＤ−ＭＯＳ素子を形成することのできるＢｉＣＤＭＯＳプロセスを用いて製造されている。
【００３８】
このサーボモータ制御ＩＣ５０は、イグニッションスイッチやアクセサリスイッチ等を介して供給されるバッテリ電源Ｖａｃｃから電力の供給を受けて例えば５ボルトの安定化電源Ｖｒｅｆを生成する定電圧電源回路５１と、この定電圧電源回路５１を保護する内蔵電源保護回路５２と、ＬＩＮ信号（シリアル通信信号）の入出力を行なうＬＩＮ入出力回路５３と、識別コード（ＩＤコード）を設定するためのＩＤ入力回路５４と、通信処理やモータの運転制御等の各種処理・制御を行なうロジック回路部５５と、モータ３０に電力を供給するＨブリッジ回路５６と、バッテリ電源Ｖａｃｃの過電圧を検出する過電圧検出回路５７と、モータ電流の過電流およびＨブリッジ回路５６を構成する各電力用スイッチング素子（ＭＯＳ−ＦＥＴ）の許容範囲を越える温度上昇（過温度）を検出する過電流・過温度検出回路５８と、ポテンショメータ３１の出力電圧（ドア開度に対応した電圧）をデジタルデータへ変換するＡ／Ｄ変換部５９とを備える。
【００３９】
ＶＤＤはＨブリッジ回路５６用のバッテリ電源Ｖａｃｃの電源端子、Ｖｃｃは電流制限抵抗Ｒ１によって電流制限されたバッテリ電源Ｖａｃｃの電源端子、Ｃ１は電源安定化用コンデンサ、ＧＮＤはグランド電源端子である。ＶＩＤ０〜ＶＩＤ３は識別コード（ＩＤコード）を設定するための入力端子である。本実施の形態では、識別コード（ＩＤコード）は４ビット構成としており、最大で１６通りの識別コード（言い換えればアドレス）を設定できる。これらのＩＤ入力端子ＶＩＤ０〜ＶＩＤ３をグランドに接続することでＬレベル（論理０）を設定でき、オープン状態でＨレベル（論理１）を設定できる。Ｖｂｕｓはシリアル通信信号（具体的にはＬＩＮ通信信号）の入出力端子、すなわちデータ線（ＢＵＳ）の接続端子である。Ｍ＋およびＭ−はＨブリッジ回路５６の出力端子であり、モータ３０との接続端子である。ＶＲは安定化電源Ｖｒｅｆの出力端子であり、ポテンショメータ３１の一端側と接続される。Ｖｐｂｒはポテンショメータ３１の出力電圧（ドア開度に対応した電圧）の入力端子である。Ｖ１２Ｖは電流制限されたバッテリ電源であり、この電源Ｖ１２ＶはＬＩＮ入出力回路５３に供給される。
【００４０】
図９はサーボモータ制御装置のロジック回路部の一具体例を示す図である。ＬＩＮ通信処理部６１は、ＬＩＮ入出力回路５３から供給される受信信号ＲＸを解読し、ＩＤフィールドのパリティチェック結果が正常であり、受信したＩＤコードが自己のＩＤコードと一致しており、かつ、ＩＤフィールド内のＩＤ４，ＩＤ５の２ビットによって受信要求が指定されている場合、データ１フィールド、データ２フィールド、チェックサムフィールドの各８ビットのデータをそれぞれ仮レジスタ等に一時保存する。そして、一時保存した各データに対してサムチェックを行なって誤りがないことをチェックした後に、データ１フィールドの８ビットのドア指示開度データ（目標値データ）を新指示データラッチ回路６２に供給するとともに、通信成立トリガ信号６１ａを出力して、ドア指示開度データ（目標値データ）を新指示データラッチ回路６２にラッチさせる。この際、新指示データラッチ回路６２に格納されていた先のドア指示開度データ（目標値データ）は、旧指示データラッチ回路６３にシフトされる。
【００４１】
なお、ＬＩＮ通信処理部６１は、ＩＤフィールドのパリティチェック結果にエラーが生じた場合には、受信ＩＤパリティエラーフラグをセットする。また、ＬＩＮ通信処理部６１は、サムチェックの結果にエラーが生じた場合には、受信サムチェックエラーフラグをセットする。
【００４２】
第１の比較回路６４は、新たなドア指示開度データ（目標値データ）と旧指示開度データとを比較し、両者が異なっている場合にはその比較結果（不一致出力）を動作許可トリガ信号生成部６５に供給する。動作許可トリガ信号生成部６５は、新旧の指示開度データが異なっている場合には、動作許可トリガ信号を生成して、動作許可／禁止信号処理部６６に供給する。動作許可／禁止信号処理部６６は、動作許可トリガ信号が供給されると、Ｈブリッジ駆動処理部６７に動作許可信号を供給する。
【００４３】
ドア開度を検出するポテンショメータ３１の出力は、図８に示したＡ／Ｄ変換部５９によって予め設定したＡ／Ｄ変換周期毎に８ビットのドア実開度データ（現在値データ）ＡＤ０〜ＡＤ７に変換されている。
【００４４】
図９に示すフィルタ処理部６８は、時系列上で連続する所定個数のドア実開度データ（現在値データ）ＡＤ０〜ＡＤ７の平均値を求める等の処理を行なった結果をフィルタ処理後のドア実開度データ（現在値データ）として出力する。
【００４５】
ＣＷ、ＣＣＷ、ＨＯＬＤ指示信号生成部６９は、ドア指示開度データ（目標値データ）とフィルタ処理後のドア実開度データ（現在値データ）とを比較し、両者の偏差の極性に基づいてモータ３０の回転方向を決定する。そして、ＣＷ、ＣＣＷ、ＨＯＬＤ指示信号生成部６９は、モータ３０を正転方向（ＣＷ：時計方向）に駆動させてドアを開方向に駆動させるのか、モータ３０を逆転方向（ＣＣＷ：反時計方向）に駆動させてドアを閉方向に駆動させるのかを指示する回転方向指示信号（ＣＷ，ＣＣＷ）を生成して出力する。また、ＣＷ、ＣＣＷ、ＨＯＬＤ指示信号生成部６９はドア指示開度データ（目標値データ）とフィルタ処理後のドア実開度データ（現在値データ）とが略一致した場合には、現在位置の保持を指示するＨＯＬＤ信号を生成・出力して、モータ３０の駆動を停止させることで、ハンチング現象の発生を防止している。
【００４６】
Ｈブリッジ駆動処理部６７は、回転方向指示信号（ＣＷ，ＣＣＷ）に基づいてＨブリッジ回路５６の各アームを構成する各電力用スイッチング素子（例えばＭＯＳ−ＦＥＴ）の駆動信号Ｏｕｔ１〜Ｏｕｔ４を生成して出力する。これにより、図８に示したＨブリッジ回路５６からモータ３０に電力が供給され、モータ３０の駆動がなされる。
【００４７】
なお、Ｈブリッジ駆動処理部６７は、モータ３０の起動時にはＰＷＭ制御によってモータ３０に供給する電力を徐々に増加させるソフトスタート制御を行なうことができる。これにより、モータ起動時の騒音を軽減させることができる。また、Ｈブリッジ駆動処理部６７は、モータ３０を停止させる際にも、ＰＷＭ制御によってモータ３０に供給する電力を徐々に増低減させるソフトストップ制御を行なうことができる。これにより、モータ停止時の騒音を軽減させることができる。
【００４８】
第２の比較回路７０は、ドア指示開度データ（目標値データ）とフィルタ処理後のドア実開度データ（現在値データ）と比較し、その比較結果（一致出力）を動作禁止信号生成部７１に供給する。動作禁止信号生成部７１は、現在のドア開度が目標値に一致している場合には、動作禁止信号を生成して出力する。この動作禁止信号は、動作許可／禁止信号処理部６６に供給される。動作許可／禁止信号処理部６６は、動作禁止指令をＨブリッジ駆動処理部６７に供給して、モータ３０の駆動を禁止させる。
【００４９】
過電流・過温度・過電圧処理部７２は、過電圧検出回路５７からの過電圧検出信号Ｅｖ、過電流・過温度検出回路５８からの過電流検出信号Ｅｃおよび過温度検出信号Ｅｔのいずれかが供給されると、それらの異常に対応したフラグをセットするとともに、異常発生を示す情報を動作許可／禁止信号処理部６６に供給する。動作許可／禁止信号処理部６６は、異常発生を示す情報が供給されると、動作禁止指令をＨブリッジ駆動処理部６７に供給して、モータ３０の駆動を禁止させる。
【００５０】
ＬＩＮ通信処理部６１は、ＩＤフィールドのパリティチェック結果が正常であり、受信したＩＤコードが自己のＩＤコードと一致しており、かつ、ＩＤフィールド内のＩＤ４，ＩＤ５の２ビットによって送信要求が指定されている場合には、フィルタ処理後の８ビットのドア実開度データ（現在値データ）をデータ１フィールドで送信するデータとしてセットし、また、データ２フィールドで送信するデータとして次のものをセットする。例えば、データ２フィールドの最下位ビットｄ０に過電流検知フラグ、２番目のビットｄ１にモータ停止中フラグ、３番目のビットｄ２にモータ回転方向が正転方向（ＣＷ）であることを示すＣＷフラグ、４番目のビットｄ３にモータ回転方向が逆転方向（ＣＣＷ）であることを示すＣＣＷフラグ、５番目のビットｄ４に受信ＩＤパリティエラーフラグ、６番目のビットｄ５に過温度検知フラグ、７番目のビットｄ６に受信サムチェックエラーフラグ、最上位ビットｄ７に過電圧検知フラグをそれぞれセットする。そして例えば、データ１フィールドで送信するデータとデータ２フィールドで送信するデータとの加算結果にその加算によって生じたキャリーデータを加算した結果の反転データを求め、これをチェックサムフィールドで送信するチェックサムデータとする。
【００５１】
そして、ＬＩＮ通信処理部６１は、ＩＤフィールドが終了した時点後に速やかに（例えば２ビット期間までの間に）、データ１フィールド、データ２フィールド、チェックサムフィールドのデータを順次送信する。これにより、ドア実開度データ（現在位置データ）、モータの回転方向やモータ停止中であるかのモータ運転状態の情報、および、過電流、過電圧、過温度の異常検出情報、ならびに、データ受信時のエラー発生情報が上位装置（マスター側）であるコントローラ１００へ供給される。
【００５２】
したがって、コントローラ１００は、サーボモータ制御回路４０の動作を詳細に診断することが可能となる。また、コントローラ１００は、サーボモータ制御回路４０の過負荷を予測し、サーボモータ制御装置の動作を停止させる指令を発したりすることで、サーボモータ制御回路４０や電動式モータアクチュエータ３０Ａの破損を防止することも可能となる。
【００５３】
前述したように、ＬＩＮ通信処理部６１は、ＬＩＮ入出力回路５３から供給される受信信号ＲＸを解読し、ＩＤフィールドのパリティチェック結果が正常であり、受信したＩＤコードが自己のＩＤコードと一致しており、かつ、ＩＤフィールド内のＩＤ４，ＩＤ５の２ビットによって受信要求が指定されている場合、データ１フィールド、データ２フィールド、チェックサムフィールドの各８ビットのデータをそれぞれ仮レジスタ等に一時保存する。そして、一時保存した各データに対してサムチェックを行なって誤りがないことをチェックした後に、データ１フィールドの８ビットのドア指示開度データ（目標値データ）を新指示データラッチ回路６２に供給するとともに、通信成立トリガ信号６１ａを出力して、ドア指示開度データ（目標値データ）を新指示データラッチ回路６２にラッチさせる。この際、既に新指示データラッチ回路６２に格納されていた先のドア指示開度データ（目標値データ）は、旧指示データラッチ回路６３にシフトされる。
【００５４】
次に、ＬＩＮ通信処理部６１は、データ２フィールドの内容を解読して処理する。前述したように、ＩＤフィールドで受信要求が設定されている場合、データ２フィールドを用いてコントローラ１００側（マスター側）からサーボモータ制御回路４０側（スレーブ側）に対する各種の要求が供給される。
【００５５】
本実施の形態では、データ２フィールドの最下位ビットｄ０によって通信エラーフラグクリア要求が供給される。ＬＩＮ通信処理部６１は、最下位ビットｄ０の論理が「１」である場合には、受信ＩＤパリティエラーフラグおよび受信サムチェックエラーフラグをそれぞれクリアし、最下位ビットｄ０の論理が「０」である場合には各フラグの状態を変更しない。
【００５６】
データ２フィールドの２番目のビットｄ１によってダイアグ（診断）フラグクリア要求が供給される。ＬＩＮ通信処理部６１は、２番目のビットｄ１の論理が「１」である場合には過電流検知フラグ、過温度検知フラグ、過電圧検知フラグを全てクリアし、２番目のビットｄ１の論理が「１」である場合には各フラグの状態を変更しない。
【００５７】
データ２フィールドの３番目のビットｄ２によって出力ＰＷＭ制御要求が供給される。ここで、出力ＰＷＭ制御とは、モータの起動時にＰＷＭ制御のデューティ比を徐々に増加させることでモータをソフトスタートさせ、また、ドア指示開度データ（目標値データ）とフィルタ処理後のドア実開度データ（現在値データ）との偏差が予め設定した値以下となった場合には、ＰＷＭ制御のデューティ比を徐々に減少させることでモータをソフトストップさせることである。３番目のビットｄ２の論理が「１」である場合にはソフトスタートおよびソフトストップの制御が要求され、論理が「０」である場合にはソフトスタートおよびソフトストップの制御が不要である。
【００５８】
ＬＩＮ通信処理部６１は、ソフトスタートおよびソフトストップの制御を行なうか否かの情報（出力ＰＷＭ制御要求情報）ＳｏｆｔをＰＷＭデータマップ（デューティ比対応テーブル）７３へ供給する。この出力ＰＷＭ制御要求情報ＳｏｆｔはＰＷＭデータマップ（デューティ比対応テーブル）７３を介してＨブリッジ駆動処理部６７に供給される。なお、ＬＩＮ通信処理部６１は、この出力ＰＷＭ制御要求情報ＳｏｆｔをＨブリッジ駆動処理部６７へ直接供給するようにしてもよい。
【００５９】
データ２フィールドの４番目のビットｄ３によってＰＷＭトルク制御時間設定要求が供給される。ここで、ＰＷＭトルク制御時間とは、出力ＰＷＭ制御によってソフトスタートを行なう時間のことである。具体的には、ソフトスタートを行なう際にデューティ比を０または最小デューティ値から１００パーセントへ変化させるまでの時間のことである。なお、ソフトストップは、ドア指示開度データ（目標値データ）とフィルタ処理後のドア実開度データ（現在値データ）との偏差に基づいてデューティ比を設定するようにしている。
【００６０】
本実施の形態では、４番目のビットｄ３の論理が「１」である場合には５００ｍｓ（ミリ秒）が設定され、論理が「０」である場合には２５０ｍｓ（ミリ秒）が設定される。ＬＩＮ通信処理部６１は、出力ＰＷＭ制御（ソフトスタート制御）を行なう際の制御時間に関する情報ＴｓｏｆｔをＰＷＭデータマップ（デューティ比対応テーブル）７３へ供給する。出力ＰＷＭ制御（ソフトスタート制御）を行なう際の制御時間に関する情報（出力ＰＷＭ制御時間情報）Ｔｓｏｆｔは、ＰＷＭデータマップ（デューティ比対応テーブル）７３を介してＨブリッジ駆動処理部６７へ供給される。なお、ＬＩＮ通信処理部６１は、この出力ＰＷＭ制御時間情報ＴｓｏｆｔをＨブリッジ駆動処理部６７へ直接供給するようにしてもよい。
【００６１】
データ２フィールドの５番目のビットｄ４によってモータ供給電力制限要求が供給される。ここで、モータ供給電力制限要求とは、ＰＷＭ制御によってモータに供給する電力の上限を制限するか否かを設定するものである。なお、モータに供給する電力の制限は、ＰＷＭ制御におけるデューティ比に上限を設定することで行なう。本実施の形態では、５番目のビットｄ４の論理が「１」である場合にはデューティ比の上限値が約７０パーセントに設定され、論理が「０」である場合にはデューティ比の上限値が１００パーセントに設定される。ＬＩＮ通信処理部６１は、デューティ比上限情報ＤｍａｘをＰＷＭデータマップ（デューティ比対応テーブル）７３へ供給する。デューティ比上限情報ＤｍａｘはＰＷＭデータマップ（デューティ比対応テーブル）７３を介してＨブリッジ駆動処理部６７に供給される。なお、ＬＩＮ通信処理部６１は、このデューティ比上限情報ＤｍａｘをＨブリッジ駆動処理部６７へ直接供給するようにしてもよい。
【００６２】
データ２フィールドの６番目のビットｄ５によって減速時ブレーキ制御要求が供給される。ここで、減速時ブレーキ制御要求とは、減速制御をＰＷＭ制御だけで行なうかＰＷＭ＋回生ブレーキとするかを設定するものである。本実施の形態では、５番目のビットｄ４の論理が「１」である場合にはＰＷＭ＋回生ブレーキが設定され、論理が「０」である場合にはＰＷＭ制御のみが設定される。ＰＷＭ＋回生ブレーキが設定された場合には、目標値データと現在位置データとの偏差が予め設定した減速制御開始判定値以下になった場合は、偏差に対応して予め設定したデューティ比で電動モータ式アクチュエータをＰＷＭ駆動するとともに、ＰＷＭ周期内のオンデューティ期間はＨ型ブリッジ回路５６を介して電動モータ３０を回転駆動し、ＰＷＭ周期内のオフデューティ期間は電動モータ３０の巻線をＨ型ブリッジ回路５６を構成する半導体スイッチング素子を介して短絡させて回生ブレーキをかける減速制御がなされる。ＰＷＭ制御のみが設定された場合は、回生ブレーキの制御がなされない。ＬＩＮ通信処理部６１は、減速時ブレーキ制御要求情報ＧｂｋをＨブリッジ駆動処理部６７に供給する。
【００６３】
データ２フィールドの７番目のビットｄ６によってモータ緊急停止要求が供給される。７番目のビットｄ６の論理が「１」の場合、モータへの給電が強制的に遮断される。７番目のビットｄ６の論理が「０」の場合、モータへの給電が強制遮断されている状態が解除され、モータへの給電が可能な状態（通常の動作状態）となる。ＬＩＮ通信処理部６１は、モータ緊急停止要求情報Ｋｓｐを動作許可／禁止信号処理部６６へ供給する。モータを緊急停止させた後に、モータを再度回転させる場合は、モータ強制動作要求を用いる。なお、モータを緊急停止させた後に再度回転させる場合には、以前とは異なる指示開度データ（目標値データ）を与えるようにしてもよい。
【００６４】
データ２フィールドの最上位のビットｄ７によって、モータ強制動作要求が供給される。最上位ビットの論理が「１」の場合、モータへの給電が強制的に開始される。最上位ビットの論理が「０」の場合、通常の動作状態となる。ＬＩＮ通信処理部６１は、モータ強制動作要求情報Ｋｓｔを動作許可／禁止信号処理部６６へ供給する。
【００６５】
なお、本実施の形態では、特許請求の範囲に記載したシリアルデータ通信部を、ＬＩＮ入出力回路５３とロジック回路部５５とで構成している。特許請求の範囲に記載した受信処理部をロジック回路部５５内のＬＩＮ通信処理部６１によって構成している。また、特許請求の範囲に記載したアクチュエータ駆動制御部を、Ｈブリッジ回路５６とロジック回路部５５とで構成している。
【００６６】
図１０はＰＷＭ制御によってモータへ供給する電力を１６段階に切り替える例を示す図である。本実施の形態では、デューティ比（Ｄｕｔｙ）を１／１６〜１６／１６までの１６段階とし、括弧内に示した１６進表記のデューティ比指定データによって各デューティ比（Ｄｕｔｙ）を指定するようにしている。また、ＰＷＭ制御の１変調周期Ｔを前半・後半の２区間（Ｔ／２）に区分けし、モータへ通電する区間を前半・後半で交互に増加させていくようにしている。これにより、デューティ比（Ｄｕｔｙ）２／１６以上では、モータへの通電周期がＴ／２となる。したがって、モータ出力のトルク変動（脈動）を軽減できる。
【００６７】
図１１はモータ起動時のソフトスタート用ＰＷＭデータマップの一例を示す図である。ＰＷＭデータマップ７３には、図１１に示すように、立ち上がりカウンタのカウント値とデューティ比指定データとの対応を示すマップまたはテーブルが予め登録されている。このＰＷＭデータマップ７３には、デューティ比の上限を１００パーセントにする場合のデューティ比指定データ、およびデューティ比の上限を約７０パーセントにする場合のデューティ比指定データがそれぞれ格納されている。なお、図１１において、立ち上がりカウンタのカウント値の括弧内は１６進表記での表現である。また、出力データ（デューティ比指定データ）は１６進表記である。
【００６８】
Ｈブリッジ駆動処理部６７は、モータを起動させる場合には、ＰＷＭトルク制御時間に基づいて決定される周期毎に立ち上がりカウンタ（図示しない）のカウント値を＋１（インクリメント）し、そのカウント値に対応したデューティ値をＰＷＭデータマップ７３から読み出し、読み出したデューティ値に基づいてＰＷＭ変調された駆動信号Ｏｕｔ１〜Ｏｕｔ４を生成してＨブリッジ回路５６に供給し、Ｈブリッジ回路５６内の各アームを構成する電力用スイッチング素子（例えばＭＯＳ−ＦＥＴ）を介して電動モータ３０へ電力を供給させる。
【００６９】
Ｈブリッジ駆動処理部６７は、ソフトスタート処理を終了した時点で、ドア開度目標値（８ビットデータ）とドア実開度（現在値）（８ビット）との差が１６以上（目標値−現在値≧１６）である場合は、データ２フィールドのｄ４で指定される条件（モータ供給電力制限要求、すなわち、デューティ比上限の設定）でモータ３０への電力供給を行なう。すなわち、デューティ１００％が設定されているときは、電動モータ３０への電力供給を連続して行なう。デューティ約７０％が設定されているときは、デューティ約７０％でＰＷＭ駆動する。これにより、電動モータ３０へ供給される電力は定格電力（連続通電時の電力）の約７０％に制限される。したがって、電動モータの回転数は定格回転数よりも低くなって、騒音の周波数も低くなる。さらに、騒音レベルも低下する。
【００７０】
Ｈブリッジ駆動処理部６７は、ドア開度目標値（８ビットデータ）とドア実開度（現在値）（８ビット）との差の絶対値が１５以下（｜目標値−現在値｜≦１５）になると、ソフトストップ処理を行なう。なお、ソフトストップ処理は、出力ＰＷＭ制御要求が設定されている場合にのみ実行する。Ｈブリッジ駆動処理部６７は、出力ＰＷＭ制御要求が設定されていない場合は、ドア開度目標値（８ビットデータ）とドア実開度（現在値）（８ビット）との差がゼロになるように通常のサーボ制御を実行する。
【００７１】
図１２はソフトストップ用ＰＷＭデータマップの一例を示す図である。ＰＷＭデータマップ（デューティ比対応テーブル）７３には、目標値と現在値との差の絶対値（｜目標値−現在値｜）に対応してデューティ比設定データが予め登録されている。このＰＷＭデータマップ７３には、デューティ比の上限を１００パーセントにする場合のデューティ比指定データ、およびデューティ比の上限を約７０パーセントにする場合のデューティ比指定データがそれぞれ格納されている。なお、図１２において、目標値と現在値との差の絶対値（｜目標値−現在値｜）の欄で括弧内は１６進表記での表現である。また、出力データ（デューティ比指定データ）は１６進表記である。
【００７２】
Ｈブリッジ駆動処理部６７は、ＰＷＭデータマップ（デューティ比対応テーブル）７３から目標値と現在値との差の絶対値（｜目標値−現在値｜）に対応してデューティ比設定データを読み出して、読み出したデューティ比に基づいてＰＷＭ変調された駆動信号Ｏｕｔ１〜Ｏｕｔ４を生成してＨブリッジ回路５６に供給し、Ｈブリッジ回路５６内の各アームを構成する電力用スイッチング素子（例えばＭＯＳ−ＦＥＴ）を介して電動モータ３０へ電力を供給させる。図１２に示すように、目標値と現在値との差が小さくなるほど、デューティ比を小さくして電動モータ３０に供給する電力を小さくしていくので、目標値またはその近傍に精度良く停止させることができる。また、モータ停止時の騒音を低減することができる。
【００７３】
なお、ＰＷＭデータマップ（デューティ比対応テーブル）７３は、電気的にデータの書き換えが可能な不揮発性メモリ（例えばＥＥＰＲＯＭ等）を用いて構成している。ＬＩＮ通信処理部６１は、上位装置等から供給される偏差−デューティ比等の対応データを受信し、ＰＷＭデータマップ（デューティ比対応テーブル）７３内のデータを更新するようにしてもよい。これにより、ドアの種類等の制御対象が異なる場合でも各制御対象に好適な偏差−デューティ比を設定することができる。
【００７４】
図１３はソフトスタート・ソフトストップ制御を行なった場合のモータ起動時からモータ停止時までのデューティ比の変化特性を示すグラフである。なお、デューティ比と電動モータに供給される電力とは比例関係にあるので、図１３のグラフは電動モータに供給される電力の変化特性を示していることになる。なお、図１３（ａ）はモータ起動時からモータ停止時までのデューティ値の変化特性を示しており、図１３（ｂ）はモータ起動時のソフトスタート制御中にドア開度目標値とドア実開度（現在値）との差が所定値以下となったことによって、ソフトスタート制御の途中からソフトストップ制御に移行した場合のデューティ比の変化特性を示している。
【００７５】
図１３（ａ）に示すように、ドア開度目標値が設定されると、図１１に示したソフトスタート用のＰＷＭデータマップに基づいてモータ起動（ソフトスタート制御）がなされる。ドア開度目標値（８ビットデータ）とドア実開度（現在値）（８ビット）との差の絶対値が１６以上（｜目標値−現在値｜≧１６）である間は、データ２フィールドのｄ４で指定されたデューティ比上限でモータ３０への電力供給が継続される。具体的には、図１３（ａ）に示すように、ｄ４＝０設定時にはデューティ１００％でモータへ電力が供給され（すなわち、モータへの電力供給が制限されない）、ｄ４＝１設定時にはデューティ約７０％を上限としてモータ３０への電力供給が制限される。
【００７６】
そして、ドア開度目標値（８ビットデータ）とドア実開度（現在値）（８ビット）との差の絶対値が減速制御開始判定値である１５以下（｜目標値−現在値｜≦１５）になった時点から、図１２に示したソフトストップ用ＰＷＭデータマップに基づいてモータのソフトストップ制御がなされ、モータが停止される。
【００７７】
なお、図１３（ｂ）に示すように、ソフトスタート制御中にドア開度目標値（８ビットデータ）とドア実開度（現在値）（８ビット）との差の絶対値が１５以下（｜目標値−現在値｜≦１５）になった場合は、その時点からソフトストップ制御に移行して、ソフトストップ制御によってモータを停止させる。
【００７８】
Ｈブリッジ駆動処理部６７は、図１２に示したソフトストップ用ＰＷＭデータマップに基づいてモータのソフトストップ制御を行なうに際して、減速時ブレーキ制御要求情報Ｇｂｋに基づいて減速時に回生ブレーキをかけるか否かを判断する。
【００７９】
ここで回生ブレーキとは、ＰＷＭ周期内で電動モータ３０に電力を供給していない期間（ここでは、この期間をオフデューティ期間と表現する。また、電動モータ３０に電力を供給する期間をオンデューティ期間と表現する。）で、電動モータ３０の巻線をＨブリッジ回路５６を構成する半導体スイッチング素子を介して短絡させることによって電動モータ３０の回転にブレーキ（制動）をかけるものである。
【００８０】
図１４はＨブリッジ回路の構成図である。本実施の形態では、Ｈブリッジ回路５６は４個のＮチャネルＭＯＳ型トランジスタ（以下、単にトランジスタと記す）５６Ａ〜５６Ｄで構成している。図９に示したＨブリッジ駆動処理部６７の４つの出力Ｏｕｔ１〜Ｏｕｔ４に基づいて、図１４に示した各トランジスタ５６Ａ〜５６Ｄのゲートをそれぞれ駆動する。トランジスタ５６Ａおよびトランジスタ５６Ｄをともに導通状態に制御することで、電動モータ３０の巻線の一方の端子Ｍ＋にバッテリ電源Ｖａｃｃが供給され、電動モータ３０の巻線の一方の端子Ｍ−にグランド電源が供給される。これにより、電動モータ３０は正転駆動される。トランジスタ５６Ｂおよびトランジスタ５６Ｃをともに導通状態に制御することで、電動モータ３０は逆転駆動される。
【００８１】
本実施の形態では、下側アームのトランジスタ５６Ｄを導通状態に制御し、上側アームのトランジスタ５６Ａの導通期間を制御することで、正転時のＰＷＭ制御を行なうようにしている。下側アームのトランジスタ５６Ｃを導通状態に制御し、上側アームのトランジスタ５６Ｂの導通期間を制御することで、逆転時のＰＷＭ制御を行なうようにしている。そして、本実施の形態では、下側アームの各トランジスタ５６Ｃ，５６Ｄを共に導通状態に制御し、電動モータ３０の巻線の両端を各トランジスタ５６Ｃ，５６Ｄを介して短絡することで回生ブレーキをはたらかせるようにしている。なお、上側アームの各トランジスタ５６Ａ，５６Ｂを共に導通状態に制御することで、回生ブレーキを働かせるようにしてもよい。
【００８２】
図１５はこの発明に係るサーボモータ制御装置の減速時（ソフトストップ）の動作を示す図である。図１５は正転状態での減速制御（ソフトストップ）を示している。ここでは、説明の都合上、制御対象の現在値が目標値に近づくにつれて、デューティ比が１２／１６から４／１６へ減少するケースを例示している。なお、図中の符号ＴはＰＷＭ周期（変調周期）である。本実施の形態では、ＰＷＭ周期Ｔは５００μＳ（５００マイクロ秒）程度としている。図中の符号Ｂはブレーキ期間、符号Ｄはモータを回転駆動している期間である。
【００８３】
図１５（ｂ）に示すように上側アームのトランジスタ５６Ｂをオフ（非導通）状態とし、図１５（ｄ）に示すように下側アームのトランジスタ５６Ｄを導通状態とし、図１５（ａ）に示すように、上側アームのトランジスタ５６Ａをデューティ比に対応してオン（導通）状態／オフ（非導通）状態にスイッチング駆動する。上側アームのトランジスタ５６Ａがオフ（非導通）状態となるタイミングで、図１５（ｃ）に示すように、下側アームのトランジスタをオン（導通）状態にする。図１５（ｅ）に示すように、下側アームのトランジスタがオン（導通）状態になっている間がブレーキ期間（Ｂ）となる。上側アームのトランジスタ５６Ａがオン（導通）状態となっている間が回転駆動期間（Ｄ）となる。
【００８４】
なお、図１５では、トランジスタ５６Ａがオフするタイミングとトランジスタ５６Ｃがオンするタイミングが一致するよう示されているが、上側アームのトランジスタ５６Ａと下側アームのトランジスタ５６Ｃとが同時にオン状態になると電源間短絡となり過大な電流が流れる。このため、トランジスタ５６Ａがオフしてからトランジスタ５６Ｃがオンするようにデッドタイムが設けられている。同様の理由で、トランジスタ５６Ｃがオフ状態となってからトランジスタ５６Ａがオン状態となるようにデッドタイムが設けられている。
【００８５】
図１５（ｅ）に示すように、電動モータ３０の回転駆動とブレーキとを交互に繰り返すとともに、ＰＷＭ周期（変調周期）Ｔ内でのブレーキ期間（Ｂ）の比率を増加させていくことで、制御対象が目標位置に達するまでには減速が十分になされる。このため、停止位置精度が向上される。また、停止時の騒音を低減できる。
【００８６】
なお、高い停止精度が要求されない場合や騒音の問題が生じない場合等では、減速時ブレーキ制御要求でブレーキ制御を行なわない設定とする。
【００８７】
図１５はこの発明に係るサーボモータ制御装置で電動モータ式アクチュエータを駆動した際の騒音レベルの測定結果を示すグラフである。図１５において、実線はＰＷＭ制御なし（ソフトスタート・ソフトストップ制御なし）の従来の駆動方式の騒音特性である。従来の駆動方式は、ソフトスタート・ソフトストップ制御を行なっていないので、モータ起動時および停止時の騒音レベルが大きい。
【００８８】
点線は、ＰＷＭ制御あり（ソフトスタート・ソフトストップ制御あり、ＰＷＭ制御時間Ｔｓｏｆｔ＝２５０ｍｓ）で、デューティ１００％（モータへの供給電力を制限しない）の条件で駆動した際の騒音特性である。ソフトスタート・ソフトストップ制御を行なうことで、モータ起動時および停止時の騒音レベルは小さくなっている（従来の駆動方式よりも約４ｄＢ減）。
【００８９】
一点鎖線は、ＰＷＭ制御あり（ソフトスタート・ソフトストップ制御あり、ＰＷＭ制御時間Ｔｓｏｆｔ＝２５０ｍｓ）で、デューティ７０％（モータへの供給電力を制限する）の条件で駆動した際の騒音特性である。ソフトスタート・ソフトストップ制御を行なうことで、モータ起動時および停止時の騒音レベルは小さくなっている（従来の駆動方式よりも約４〜７ｄＢ減）。また、モータへの供給電力を制限しているので、モータ運転中の騒音レベル（定常騒音）が従来方式よりも約２ｄＢ低減されている。モータへの供給電力を制限しているので、モータの回転数が低下し、そのためモータ停止時点が電力を制限しない場合よりも約１秒遅くなっている（モータ運転時間が約１５％増加している）。
【００９０】
なお、図１５に示した騒音レベルの測定結果は、ブレーキ制御を併用したものではないが、ブレーキ制御を併用することで停止時の騒音をさらに低減できることが確認されている。
【００９１】
なお、本実施の形態では、サーボモータ制御装置を用いて自動車用空気調和機の各種ドアの開度を制御する例について説明したが、この発明に係るサーボモータ制御装置は、ドアアクチュエータだけでなく制御対象を直線的に移動させるアクチュエータ等を含めた種々の用途に適用することができる。
【００９２】
また、本実施の形態では、ロジック回路部５５をハードウェア主体の回路構成とした例を示したが、ロジック回路部５５は１チップマイクロコンピュータ等を用いてプログラム制御でその機能を実現するようにしてもよい。
【００９３】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明に係るサーボモータ制御装置は、減速時にはＰＷＭ周期内で電動モータの駆動とブレーキと交互に行なうので、停止目標値に達するまでに十分減速させることができ、制御対象を目標位置に精度よく停止させることができる。また、減速が十分になされるので停止時の騒音を低減できる。また、目標値データと現在位置データとの偏差に基づいて減速制御開始時点を判定するようにしたので、減速制御開始判定のために新たにハードウェアやソフトウェアを追加する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るサーボモータ制御装置を適用した自動車用空気調和装置の本体の構成を概念的に示した説明図である。
【図２】この発明に係るサーボモータ制御装置によって駆動される電動式モータアクチュエータの一具体例を示す図である。
【図３】この発明に係るサーボモータ制御装置を適用した自動車用空気調和装置のシステム構成を示す図である。
【図４】この発明に係るサーボモータ制御装置を適用した自動車用空気調和装置のシステムの回路ブロック構成を示す図である。
【図５】この発明に係るサーボモータ制御装置のブロック構成を示す図である。
【図６】ＬＩＮ通信規格の１フレーム内の各フィールドのデータ構造を示す図（その１）である。
【図７】ＬＩＮ通信規格の１フレーム内の各フィールドのデータ構造を示す図（その２）である。
【図８】この発明に係るサーボモータ制御装置のブロック構成を示す図である。
【図９】この発明に係るサーボモータ制御装置のロジック回路部の一具体例を示す図である。
【図１０】ＰＷＭ制御によってモータへ供給する電力を１６段階に切り替える例を示す図である。
【図１１】モータ起動時のソフトスタート用ＰＷＭデータマップの一例を示す図である。
【図１２】ソフトストップ用ＰＷＭデータマップの一例を示す図である。
【図１３】ソフトスタート・ソフトストップ制御を行なった場合のモータ起動時からモータ停止時までのデューティ比の変化特性を示すグラフである。
【図１４】Ｈブリッジ回路の構成図である。
【図１５】この発明に係るサーボモータ制御装置の減速時（ソフトストップ）の動作を示す図である。
【図１６】この発明に係るサーボモータ制御装置で電動モータ式アクチュエータを駆動した際の騒音レベルの測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１  空調機本体
７  インテークドア
１３  ミックスドア
１８  デフドア
１９  ベントドア
２０  フットドア
３０  モータ（電動モータ）
３０Ａ  電動モータ式アクチュエータ
３１  ポテンショメータ
４０  サーボモータ制御回路
５０  サーボモータ制御ＩＣ
５３  ＬＩＮ入出力回路
５４  ＩＤ入力回路
５５  ロジック回路部
５６  Ｈブリッジ回路
５７  過電圧検出回路
５８  過電流・過温度検出回路
５９  Ａ／Ｄ変換部
６１  ＬＩＮ通信処理部
６７  Ｈブリッジ駆動処理部
７３  ＰＷＭデータマップ（デューティ比対応テーブル）
１００  コントローラ
１０１  エアコン制御回路
１０２  制御回路
１１０  操作パネル
Ｆ／Ｒ  インテークドアアクチュエータユニット
ＭＩＸ  ミックスドアアクチュエータユニット
ＭＯＤＥ  モードドアアクチュエータユニット
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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