(57)【要約】【課題】小型化および低コスト化を可能としたモータアクチュエータの制御駆動装置を提供すること。【解決手段】モータアクチュエータの回転位置を検出するパルス検出回路において、モータ２に流れる電流を電流検出抵抗Ｒで検出し、モータ２の回転に伴ってブラシおよび整流子から発生するパルスを電流検出抵抗Ｒに接続した微分コンデンサＣで検出するようにした。検出された微分信号は、演算増幅器ＯＡでパルス増幅され、比較器Ｃｏｍｐで所定のしきい値と比較し、回転パルスとして出力する。回転位置の検出を小型化が可能な微分コンデンサＣにしたことで、コンパクトかつ低コストのモータアクチュエータを構成できる。【選択図】        図１
2004297861.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力軸が外部から設定された停止位置まで回転されるモータアクチュエータの制御駆動装置において、
直流モータの回転に伴ってブラシおよび整流子から発生する回転パルスを前記直流モータに流れる電流から微分コンデンサを介して直接取得するようにしたパルス検出回路を備えていることを特徴とするモータアクチュエータの制御駆動装置。
【請求項２】
前記パルス検出回路は、モータドライバを貫通する電流を検出する電流検出抵抗から前記微分コンデンサを介して得られたパルスを増幅するパルス増幅回路と、前記パルス増幅回路で増幅されたパルスを所定のしきい値と比較する比較回路とを有してい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制御駆動装置。
【請求項３】
前記パルス検出回路は、前記直流モータに直列に配置された電流検出抵抗から前記微分コンデンサを介して得られたパルスを増幅するパルス増幅回路と、前記パルス増幅回路で増幅されたパルスを所定のしきい値と比較する比較回路とを有してい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制御駆動装置。
【請求項４】
前記比較回路は、前記パルス増幅回路で増幅されたパルスを異なる２つの所定のしきい値と比較して前記直流モータの正転時の回転パルスと逆転時の回転パルスとを独立して出力する２つの比較器を有していることを特徴とする請求項３記載のモータアクチュエータの制御駆動装置。
【請求項５】
前記パルス検出回路は、前記直流モータの両端子に直列にそれぞれ配置された第１および第２の電流検出抵抗からそれぞれ第１および第２の微分コンデンサを介して得られたパルスを増幅する第１および第２のパルス増幅回路と、前記第１のパルス増幅回路で増幅されたパルスを第１のしきい値と比較して前記直流モータの正転時の回転パルスを出力する第１および第２の比較器と、前記第２のパルス増幅回路で増幅されたパルスを第２のしきい値と比較して前記直流モータの逆転時の回転パルスを出力する第３および第４の比較器と、前記第１の比較器の出力パルスと前記第４の比較器の出力パルスを反転したパルスとの論理積を取って前記正転時の回転パルスのみを出力する第１のゲート回路と、前記第２の比較器の出力パルスを反転したパルスと前記第３の比較器の出力パルスとの論理積を取って前記逆転時の回転パルスのみを出力する第２のゲート回路とを有してい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制御駆動装置。
【請求項６】
マスタ機とバスを介して通信を行うトランシーバ回路と、前記直流モータを駆動するモータドライバと、前記パルス検出回路で検出した回転パルスから算出した前記出力軸の回転位置を前記停止位置と比較しながら前記停止位置まで前記直流モータを回転させるよう前記モータドライバを制御するプロセッサとを備えてい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制御駆動装置。
【請求項７】
前記停止位置の信号を受ける入力回路と、前記トランシーバ回路および前記入力回路が受けた前記停止位置の信号を選択的に切り換える入力切換回路とを備えていることを特徴とする請求項６記載のモータアクチュエータの制御駆動装置。
【請求項８】
出力軸が外部より設定された停止位置まで回転されるモータアクチュエータの制御方法において、
直流モータを第１の方向に回転させて停止するまでに検出した、前記直流モータの回転に伴ってブラシおよび整流子から発生する回転パルスの数から被駆動体のフルストローク時のパルス数と被駆動体の原点とを求め、
前記停止位置に相当する前記原点からのパルス数を求め、
前記回転パルスの数が前記停止位置に相当するパルス数になるまで前記直流モータを前記第１の方向と逆方向の第２の方向に回転させ、
制御を終了するときは、前記直流モータを前記第２の方向に回転させて前記出力軸をフルストロークさせる、
ようにしたことを特徴とするモータアクチュエータの制御方法。
【請求項９】
外部より設定される前記停止位置は、前記被駆動体のフルストロークに対する百分率で与えられることを特徴とする請求項８記載のモータアクチュエータの制御方法。
【請求項１０】
前記停止位置に相当する前記原点からのパルス数を位置カウンタに保持し、
次の停止位置の設定時には、外部より設定された停止位置に相当する前記原点からの目標パルス数を求め、
前記目標パルス数と前記位置カウンタのパルス数と比較し、
前記目標パルス数が前記位置カウンタのパルス数より大きいとき、前記直流モータを前記第２の方向に、小さいときは前記第１の方向に回転させ、
前記目標パルス数が前記位置カウンタのパルス数に等しくなったときに前記直流モータを停止させる、
ようにしたことを特徴とする請求項８記載のモータアクチュエータの制御方法。
【請求項１１】
前記直流モータを停止させるステップの後に、前記直流モータを停止させる制御を行った後に実際に停止するまで回転したことにより得られた回転パルスをオーバーランパルスとしてオーバーランカウンタに保持するようにしたことを特徴とする請求項１０記載のモータアクチュエータの制御方法。
【請求項１２】
前記目標パルス数は、前記位置カウンタのパルス数より大きいとき、前記オーバーランパルスの数が減算され、小さいときは加算されるようにしたことを特徴とする請求項１１記載のモータアクチュエータの制御方法。
【請求項１３】
出力軸が外部から設定された停止位置まで回転されるモータアクチュエータの回転位置検出方法において、
直流モータの回転に伴ってブラシおよび整流子から発生するパルスを前記直流モータに流れる電流の微分波形として検出し、
検出したパルスを計数することで前記出力軸の回転位置を算出する、
ようにしたことを特徴とするモータアクチュエータの回転位置検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はモータアクチュエータに関し、特に自動車用空調装置内に設けられたエアミックスドアなどのドアの開閉作動角度を制御するモータアクチュエータの制御駆動装置および制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用空調装置のドアの開閉を制御駆動するモータアクチュエータは、一般にモータと、ギヤボックスと、出力軸の回転位置を検出するセンサとを備えている。センサとしては、このモータアクチュエータの出力軸に設けられた摺動子が抵抗膜を摺動することによって変化する抵抗比で出力軸の回転位置を検出するようにしたポテンショメータが知られており、それ以外に、出力軸がどの回転範囲の位置にあるかをスイッチパターンにて検出するもの、出力軸の回転位置を直接検出するロータリエンコーダ、あるいは直流モータの極切り替わりパルスをトロイダルコイルにより検出してパルス数によりカウントするもの（たとえば、特許文献１参照。）、漏洩磁束の変化を検出するインダクタおよびコンデンサからなる共振回路を用いるもの（たとえば、特許文献２参照。）が知られている。
【０００３】
このようなセンサは、検出した出力軸の回転位置を制御装置にフィードバックさせることによって出力軸が目標の回転位置にて停止させるようにしている。そのため、モータアクチュエータは、モータに給電するための２本の電源端子とセンサの検出信号を制御装置にフィードバックするための出力端子が少なくとも２〜３本必要になる。自動車用空調装置には多くのドアが設けられており、それぞれにモータアクチュエータが付いている。そのため、ドアの数が多くなると、モータアクチュエータとその制御装置とを個々に配線するハーネスも、多くの本数が必要になってくる。
【０００４】
そこで、モータにステッピングモータを使用してオープンループ制御すれば、ハーネスの本数を減らすことができる。しかし、ステッピングモータは、回転位置を高精度に制御できる反面、駆動トルクが直流モータに比べて小さいことから、大型のステッピングモータを使用しなければならず、そのため、小型化および低コストが要求される自動車用のモータアクチュエータには向いていない。
【０００５】
また、ハーネスの本数を減らすには、制御装置と複数のモータアクチュエータとをＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）で結ぶことが有効である（たとえば、特許文献３参照。）。制御装置とモータアクチュエータとの間をＬＡＮ化したものは、モータアクチュエータを増やしたことによるハーネス本数の増加はないため、ハーネスの引き回しを簡素化することができる。
【０００６】
したがって、自動車用のモータアクチュエータには直流モータを使い、ＬＡＮ化することで、モータアクチュエータを小型化でき、ハーネスの本数を軽減できるので、軽量・コンパクト化が可能になる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−２９８６８９号公報（図１）
【特許文献２】
特開平６−３３９２５２号公報（段落番号〔００２１〕，図６）
【特許文献３】
特開平１０−２３０７３６号公報（段落番号〔００２６〕〜〔００２７〕，図３）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、直流モータは、回転位置を検出するセンサが必要になり、精度よく回転位置を検出するには、モータの回転に伴って発生するパルスを検出することになるが、従来のモータアクチュエータでセンサとして用いられているトロイダルコイルまたは共振回路のインダクタは、形状が大きく高価であるため、小型化および低コスト化が難しいという問題点があった。
【０００９】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、小型化および低コスト化を可能としたモータアクチュエータの制御駆動装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記問題を解決するために、出力軸が外部から設定された停止位置まで回転されるモータアクチュエータの制御駆動装置において、直流モータの回転に伴ってブラシおよび整流子から発生する回転パルスを前記直流モータに流れる電流から微分コンデンサを介して直接取得するようにしたパルス検出回路を備えていることを特徴とするモータアクチュエータの制御駆動装置が提供される。
【００１１】
このようなモータアクチュエータによれば、モータアクチュエータの出力軸の回転位置を微分コンデンサで検出するようにしたことで、高価で形状の大きなトロイダルコイルまたは共振回路のインダクタを用いる必要がないため、コンパクトかつ低コストのモータアクチュエータを構成することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、モータアクチュエータ側にモータの回転位置検出を含む制御駆動装置を備えた構成にしてＬＡＮ化を可能にした自動車用空調装置のドア開閉用モータアクチュエータを例に図面を参照して詳細に説明する。まず、モータアクチュエータの出力軸の回転位置を算出するのに必要な、モータの回転に伴って発生する回転パルスを検出するためのパルス検出回路について説明する。
【００１３】
図１はパルス検出回路の第１の実施の形態を示す回路図、図２はパルス検出回路の要部波形を示す図、図３はパルス増幅回路の周波数特性を示す図である。
このパルス検出回路は、モータドライバ１のグランド側に接続された電流検出抵抗Ｒからモータ２に流れる貫通電流を検出し、その貫通電流に含まれる、モータ２の回転に伴って発生するパルスを検出するものである。
【００１４】
パルス検出回路は、微分コンデンサＣおよび反転増幅回路からなるパルス増幅回路および比較判定回路から構成されている。モータドライバ１と電流検出抵抗Ｒとの接続点は微分コンデンサＣの一方の端子が接続され、この微分コンデンサＣの他方の端子は抵抗Ｒ１を介して演算増幅器ＯＡの反転入力に接続されている。この演算増幅器ＯＡの非反転入力は電源電圧Ｖｃｃの電源端子とグランドとの間に直列に接続された２つの抵抗Ｒ２，Ｒ３からなる分圧器の中点に接続されている。この分圧器は、電源電圧Ｖｃｃを１／２に分圧して演算増幅器ＯＡの非反転入力に供給する。演算増幅器ＯＡの反転入力と出力との間には、積分コンデンサＣ１および抵抗Ｒ４の並列接続回路が接続されている。
【００１５】
演算増幅器ＯＡの出力は、比較器Ｃｏｍｐの非反転入力に接続され、その反転入力は、電源端子とグランドとの間に直列に接続された２つの抵抗Ｒ５，Ｒ６からなる分圧器の中点に接続されている。この分圧器は、電源電圧Ｖｃｃをパルス増幅回路の分圧器の分圧比よりも高いたとえば２／３に分圧して比較器Ｃｏｍｐの非反転入力に基準電圧として供給する。比較器Ｃｏｍｐの出力が、このパルス検出回路の出力ＯＵＴを構成する。
【００１６】
この構成のパルス検出回路において、モータ２が正転または逆転するとき、モータ２の回転に伴ってそのブラシと整流子とにより整流の終了時に発生するパルスが電流検出抵抗Ｒを流れる。このパルスは、微分コンデンサＣおよび抵抗Ｒ１を介して演算増幅器ＯＡに入力され、パルス増幅される。このとき、演算増幅器ＯＡの出力には、電流検出抵抗Ｒに現れたパルス電圧の時間微分に比例した出力電圧が得られる。すなわち、演算増幅器ＯＡの出力のａ点には、図２に示したように、抵抗Ｒ２，Ｒ３による電源電圧Ｖｃｃの中点電位によってバイアスされた微分信号が得られる。なお、このパルス増幅回路において、微分コンデンサＣ、演算増幅器ＯＡおよび帰還抵抗Ｒ４からなる微分回路では、交流利得が周波数に比例して増加する特性を有しているので、帰還抵抗Ｒ４に並列に積分コンデンサＣ１を接続し、抵抗Ｒ１と積分コンデンサＣ１とによりこの演算増幅器ＯＡに積分特性を持たせて、微分特性が必要な周波数よりも高い周波数帯域のノイズはカットするようにしている。したがって、このパルス増幅回路は、図３に示したように、バンドパスフィルタの特性を有している。この図３によれば、モータ２が定常回転数で回転しているときに発生するパルスが約３．４ＫＨｚ〜４ＫＨｚの周波数を有しているので、この周波数帯域で最も減衰がないようにしている。
【００１７】
パルス増幅回路を出力したパルス信号は、比較器Ｃｏｍｐに入力される。この比較器Ｃｏｍｐは、その反転入力に電源電圧Ｖｃｃの２／３の電圧がしきい値として入力されているので、入力されたパルス信号の電圧がしきい値を超えたときに、図２に示したパルスを出力する。このパルスは、モータ２のブラシと整流子とによる整流の終了時に発生したパルスに対応するもので、モータ２がたとえば三相直流モータの場合、モータ２が１回転するごとに６個のパルスが発生するので、これに対応して６個のパルスがパルス検出回路から出力されることになる。
【００１８】
なお、パルス検出回路は、モータが正転している場合または逆転している場合のいずれにおいても、同じ比較器Ｃｏｍｐの出力ＯＵＴからモータ２の回転数に相当する数のパルスが出力されるが、モータ２が正転しているか逆転しているかは、モータドライバ１に供給される回転方向指定信号から分かるので、比較器Ｃｏｍｐから出力されたパルスが正転時のものか逆転時のもにかは区別することができる。
【００１９】
図４はパルス検出回路の第２の実施の形態を示す回路図、図５はパルス検出回路の要部波形を示す図、図６はモータ停止時に発生するパルスを示す図である。なお、図４において、図１に示した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付してある。
【００２０】
このパルス検出回路は、モータドライバ１とモータ２の一方の端子に接続された電流検出抵抗Ｒからモータ２に流れる電流を検出し、その電流に含まれる、モータ２の回転に伴って発生するパルスを回転方向別に検出するものである。
【００２１】
パルス検出回路は、微分コンデンサＣおよび反転増幅回路からなるパルス増幅回路および２つの比較判定回路から構成されている。モータ２と電流検出抵抗Ｒとの接続点ａには微分コンデンサＣの一方の端子が接続され、この微分コンデンサＣの他方の端子は抵抗Ｒ１を介して演算増幅器ＯＡの反転入力に接続されている。この演算増幅器ＯＡの非反転入力は電源電圧Ｖｃｃの電源端子とグランドとの間に直列に接続された２つの抵抗Ｒ２，Ｒ３からなる分圧器の中点に接続されている。この分圧器は、電源電圧Ｖｃｃを１／２に分圧して演算増幅器ＯＡの非反転入力に供給する。演算増幅器ＯＡの反転入力と出力との間には、積分コンデンサＣ１および抵抗Ｒ４の並列接続回路が接続されている。
【００２２】
演算増幅器ＯＡの出力は、比較器Ｃｏｍｐ１，Ｃｏｍｐ２の非反転入力にそれぞれ接続され、それらの反転入力は、電源端子とグランドとの間に直列に接続された３つの抵抗Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９からなる分圧器のそれぞれの接続点に接続されている。この分圧器は、電源電圧Ｖｃｃを３等分した電圧を作るもので、比較器Ｃｏｍｐ１の反転入力、比較器Ｃｏｍｐ２の非反転入力のにそれぞれに電源電圧Ｖｃｃの２／３および１／３の電圧を基準電圧として供給する。比較器Ｃｏｍｐ１，Ｃｏｍｐ２の各出力ＯＵＴ１，ＯＵＴ２が、このパルス検出回路の出力を構成している。
【００２３】
この構成のパルス検出回路において、モータ２がたとえば逆転方向に回転するとき、モータ２から発生するパルスが電流検出抵抗Ｒを流れ、ａ点には、図５に示したように、パルスが重畳した信号が現れる。この信号は、微分コンデンサＣおよび抵抗Ｒ１を介してパルス成分が取り出され、演算増幅器ＯＡに入力されて、反転増幅される。このとき、演算増幅器ＯＡの出力のｂ点には、図５に示したように、抵抗Ｒ２，Ｒ３による電源電圧Ｖｃｃの中点電位によってバイアスされたパルス信号が得られる。
【００２４】
パルス増幅回路を出力したパルス信号は、比較器Ｃｏｍｐ１，Ｃｏｍｐ２に入力される。ここで、比較器Ｃｏｍｐ１は、その反転入力に電源電圧Ｖｃｃの２／３の電圧がしきい値として入力され、比較器Ｃｏｍｐ２は、その非反転入力に電源電圧Ｖｃｃの１／３の電圧がしきい値として入力されている。したがって、モータ２が逆転方向に回転しているときは、パルス増幅回路から出力されるパルス信号は、電源電圧Ｖｃｃの中点電位より低い電位のパルス信号が出力されているので、比較器Ｃｏｍｐ１は、何も出力せず、比較器Ｃｏｍｐ２は、入力されたパルス信号の電圧が電源電圧Ｖｃｃの１／３のしきい値を超えたときに、その出力ＯＵＴ２にパルスを出力する。
【００２５】
モータが正転方向に回転しているときは、パルス増幅回路から出力されるパルス信号は、電源電圧Ｖｃｃの中点電位より高い電位のパルス信号が出力されているので、比較器Ｃｏｍｐ１は、入力されたパルス信号の電圧が電源電圧Ｖｃｃの２／３のしきい値を超えたときに、その出力ＯＵＴ１にパルス信号を出力し、比較器Ｃｏｍｐ２は、何も出力しない。
【００２６】
モータ２がある回転方向に回転駆動されていて停止するとき、モータ２は、その慣性により回り続けようとする。その停止すべき位置からオーバーランしている間、モータ２は発電機として働き、モータドライバ１は、発電された電力を消費させるブレーキモードに入る。このとき、電流検出抵抗Ｒには、駆動電流と逆向きの発電電流が流れる。
【００２７】
たとえば、モータ２が逆転方向に回転しているときに停止の指示があったとすると、図６に示したように、電流検出抵抗Ｒのａ点に現れる信号の波形は、その時点から逆転し、正転方向に回転していたときの波形に相似した波形の信号になる。このため、パルス検出回路は、停止前まで出力のなかった出力ＯＵＴ１に、モータ２がオーバーランした回転数に相当する数のパルスが出力されることになる。逆に、モータ２が正転方向に回転しているときに停止の指示があった場合には、出力ＯＵＴ２に、オーバーラン量に相当する数のパルスが出力される。
【００２８】
図７はパルス検出回路の第３の実施の形態を示す回路図、図８はパルス検出回路の要部波形を示す図、図９はモータ起動時におけるパルス増幅回路の出力波形を示す図である。なお、図７において、図４に示した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付してある。
【００２９】
このパルス検出回路は、モータ２の回転に伴って発生するパルスを回転方向別に検出する際に、モータ２の起動時に発生する突入電流のパルスをキャンセルして回転に関わるパルスのみを出力するようにした機能を有するものである。
【００３０】
パルス検出回路は、微分コンデンサＣ，Ｃ０および反転増幅回路からなる２組のパルス増幅回路および４つの比較判定回路から構成されている。モータドライバ１とモータ２の両端子との間には、それぞれ電流検出抵抗Ｒ，Ｒ０が接続されている。モータ２と電流検出抵抗Ｒとの接続点ａには微分コンデンサＣの一方の端子が接続され、この微分コンデンサＣの他方の端子は抵抗Ｒ１を介して演算増幅器ＯＡの反転入力に接続されている。この演算増幅器ＯＡの非反転入力は電源電圧Ｖｃｃの電源端子とグランドとの間に直列に接続された２つの抵抗Ｒ２，Ｒ３からなる分圧器の中点に接続されている。この分圧器は、電源電圧Ｖｃｃを１／２に分圧して演算増幅器ＯＡの非反転入力に供給する。演算増幅器ＯＡの反転入力と出力との間には、積分コンデンサＣ１および抵抗Ｒ４の並列接続回路が接続されている。同様に、モータ２と電流検出抵抗Ｒ０との接続点ｂには微分コンデンサＣ０の一方の端子が接続され、この微分コンデンサＣ０の他方の端子は抵抗Ｒ１０を介して演算増幅器ＯＡ０の反転入力に接続されている。この演算増幅器ＯＡ０の非反転入力は、抵抗Ｒ２，Ｒ３からなる分圧器の中点に接続されている。演算増幅器ＯＡ０の反転入力と出力との間には、積分コンデンサＣ２および抵抗Ｒ１１の並列接続回路が接続されている。
【００３１】
これらパルス増幅回路の後段には、４つの比較器Ｃｏｍｐ３，Ｃｏｍｐ４，Ｃｏｍｐ５，Ｃｏｍｐ６と２つのインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２および２つのＮＡＮＤゲートＮＡＮＤ１，ＮＡＮＤ２からなる比較判定回路が設けられている。演算増幅器ＯＡの出力は、比較器Ｃｏｍｐ３，Ｃｏｍｐ５の非反転入力にそれぞれ接続され、それらの反転入力は、電源電圧Ｖｃｃの２／３の電圧を基準電圧として受けるよう抵抗Ｒ７と抵抗Ｒ８との接続点に接続されている。演算増幅器ＯＡ０の出力は、比較器Ｃｏｍｐ４，Ｃｏｍｐ６の非反転入力にそれぞれ接続され、それらの反転入力は、電源電圧Ｖｃｃの１／３の電圧を基準電圧として受けるよう抵抗Ｒ８と抵抗Ｒ９との接続点に接続されている。比較器Ｃｏｍｐ３の出力は、ＮＡＮＤゲートＮＡＮＤ１の一方の入力に接続され、比較器Ｃｏｍｐ４の出力は、インバータＩＮＶ１を介してＮＡＮＤゲートＮＡＮＤ１の他方の入力に接続され、このＮＡＮＤゲートＮＡＮＤ１の出力は、このパルス検出回路の正転時回転パルス出力用の出力ＯＵＴ１を構成している。比較器Ｃｏｍｐ５の出力は、インバータＩＮＶ２を介してＮＡＮＤゲートＮＡＮＤ２の一方の入力に接続され、比較器Ｃｏｍｐ６の出力は、ＮＡＮＤゲートＮＡＮＤ２の他方の入力に接続され、このＮＡＮＤゲートＮＡＮＤ２の出力は、このパルス検出回路の逆転時回転パルス出力用の出力ＯＵＴ２を構成している。
【００３２】
この構成のパルス検出回路において、モータ２がたとえば正転方向に回転するとき、モータ２の駆動電流が電流検出抵抗Ｒ０、モータ２および電流検出抵抗Ｒを通って流れる。そのとき、モータ２と電流検出抵抗Ｒとの接続点ａおよびモータ２と電流検出抵抗Ｒ０との接続点ｂには、図８に示したように、互いに反転された信号が現れる。これらの信号は、それぞれ微分コンデンサＣ，抵抗Ｒ１および微分コンデンサＣ０，抵抗Ｒ１０を介して演算増幅器ＯＡ，ＯＡ０に入力され、反転増幅される。演算増幅器ＯＡの出力のｄ点には、増幅された下向きのパルスが現れ、演算増幅器ＯＡ０の出力のｃ点には、上向きのパルスが出力される。
【００３３】
演算増幅器ＯＡから出力されたパルスは、比較器Ｃｏｍｐ３，Ｃｏｍｐ５によって電源電圧Ｖｃｃの２／３のしきい値と比較され、演算増幅器ＯＡ０から出力されたパルスは、比較器Ｃｏｍｐ４，Ｃｏｍｐ６によって電源電圧Ｖｃｃの１／３のしきい値と比較される。
【００３４】
次に、電流検出抵抗Ｒから得た比較器Ｃｏｍｐ３の出力パルスと電流検出抵抗Ｒ０から得た比較器Ｃｏｍｐ４の出力パルスをインバータＩＮＶ１で反転したものとをＮＡＮＤゲートＮＡＮＤ１で論理積を取って出力ＯＵＴ１に出力する。同様に、電流検出抵抗Ｒから得た比較器Ｃｏｍｐ５の出力パルスインバータＩＮＶ２で反転したものと電流検出抵抗Ｒ０から得た比較器Ｃｏｍｐ６の出力パルスとをＮＡＮＤゲートＮＡＮＤ２で論理積を取って出力ＯＵＴ１に出力する。これは、モータ２が起動したときに発生する突入電流のパルスをキャンセルして回転に関わるパルスのみを出力するためのものである。
【００３５】
モータ２が起動したときに電流検出抵抗Ｒ，Ｒ０で検出され、パルス増幅回路でパルス増幅された信号は、図９に示したように、起動直後に、演算増幅器ＯＡ，ＯＡ０のいずれの出力も立下りの特性を示し、その後は、モータ２の回転に伴うパルスが出力されていることが分かる。ここで、演算増幅器ＯＡの出力の点ｄに現れる突入パルスは、回転パルスと逆向きに出力されており、演算増幅器ＯＡ０の出力の点ｃに現れる突入パルスは、回転パルスと同じ向きに出力されている。このため、点ｄに現れる突入パルスは、比較器Ｃｏｍｐ３，Ｃｏｍｐ５によって検出されないが、点ｃに現れる突入パルスは、比較器Ｃｏｍｐ４，Ｃｏｍｐ６によって検出されてしまう。
【００３６】
そこで、一方の電流検出抵抗Ｒから得られた比較器Ｃｏｍｐ３の出力パルスと他方の電流検出抵抗Ｒ０から得られた比較器Ｃｏｍｐ４の出力パルスとを比較し、比較器Ｃｏｍｐ３，Ｃｏｍｐ４が同時にパルスを検出したとき、そのパルスを回転パルスとして出力するようにしている。この実施の形態では、比較器Ｃｏｍｐ３，Ｃｏｍｐ４から出力される点ｅおよび点ｆの検出パルスの向きが反対であるため、比較器Ｃｏｍｐ４の出力パルスをインバータＩＮＶ１で反転し、ＮＡＮＤゲートＮＡＮＤ１で比較している。この結果、パルス検出回路の出力ＯＵＴ１には、回転パルスだけが出力されることになる。これにより、モータ２が起動したときの突入電流による突入パルスが回転パルスとして検出されないので、突入パルスが回転パルスとしてカウントすることにより求められるモータアクチュエータの出力軸の回転位置に誤差が生じことはない。
【００３７】
このとき、比較器Ｃｏｍｐ５は、回転パルスだけを検出し、比較器Ｃｏｍｐ６が突入パルスを含めた回転パルスを検出するが、比較器Ｃｏｍｐ５からの回転パルスはインバータＩＮＶ２で反転されてＮＡＮＤゲートＮＡＮＤ２に入力されるので、ＮＡＮＤゲートＮＡＮＤ２の２入力が同時にハイレベルになることはない。したがって、ＮＡＮＤゲートＮＡＮＤ２の出力ＯＵＴ２は、ハイレベルのままで回転パルスは出力しない。
【００３８】
同様に、モータ２が逆転方向に駆動されるときは、モータ２の駆動電流が電流検出抵抗Ｒ、モータ２および電流検出抵抗Ｒ０を通って流れる。そのとき、モータ２と電流検出抵抗Ｒとの接続点ａおよびモータ２と電流検出抵抗Ｒ０との接続点ｂに現れる信号は、図８に示したａ点出力とｂ点出力の波形が逆になり、パルス検出回路の出力パルスも、図９に示したｃ点出力とｄ点出力の波形が逆になる。この場合は、比較器Ｃｏｍｐ３の出力をインバータＩＮＶ１で反転した出力パルスと比較器Ｃｏｍｐ６の出力パルスとをＮＡＮＤゲートＮＡＮＤ２で比較し、パルス検出回路の出力ＯＵＴ２に回転パルスだけを出力するようにしている。この場合、他方の出力ＯＵＴ１には、何も出力されない。
【００３９】
次に、異所説明したパルス検出回路を備えたモータアクチュエータの制御駆動装置について説明する。
図１０は本発明によるモータアクチュエータの制御駆動装置の構成を示すブロック図である。
【００４０】
このモータアクチュエータの制御駆動装置１０は、空調装置の主制御装置であるＬＩＮ（Ｌｏｃａｌ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）マスタとの間でＬＩＮバスを介して通信を行うＬＩＮトランシーバ１１を備え、複数のモータアクチュエータを少ない本数のハーネスで接続できるようにしている。制御駆動装置１０はまた、全体の制御を行うマイクロコントローラ（ＣＰＵ）１２、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ），ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などのメモリ１３、モータドライバ１４、前述のパルス検出回路１５、分周回路１６、パルスカウンタ１７を備え、さらに、このモータアクチュエータをＬＡＮ構成ではなく、単独もしくは少ない数の組み合わせで用いるときのためのデューティ入力回路１８、入力をＬＩＮバスにするかデューティ入力にするかを切り換える入力切換回路１９および各回路へ安定化された電圧を供給する定電圧電源２０を備えている。
【００４１】
モータドライバ１４は、直流モータ２１に接続され、このモータドライバ１４と直流モータ２１との間には、パルス検出回路１５のための電流検出抵抗Ｒ０，Ｒが接続されている。この電流検出抵抗Ｒ０、Ｒは、微分コンデンサＣ０，Ｃを介して制御駆動装置１０のパルス検出回路１５に接続されている。
【００４２】
マイクロコントローラ１２は、メモリ１３に格納されたプログラムに従ってこの制御駆動装置１０の全体を制御する。
モータドライバ１４は、制御回路１４ａと４つの出力トランジスタからなり、出力トランジスタは、Ｈブリッジ回路を構成し、マイクロコントローラ１２からの指示により、直流モータ２１に流れる電流の方向を切り換え、正転方向の回転、逆転方向の回転および停止ができるようになっている。
【００４３】
パルス検出回路１５は、前述の第１ないし第３の実施の形態のパルス検出回路を使用できるが、好ましくは、第２または第３の実施の形態のパルス検出回路が用いられる。分周回路１６は、パルス検出回路１５にて検出されるパルス数が多い場合に、マイクロコントローラ１２の処理時間、メモリ１３およびパルスカウンタ１７の規模が大きくなる場合に必要に応じて使用される。パルスカウンタ１７は、後述するように、モータアクチュエータの出力軸の位置を表すパルス数を計数する位置カウンタ、出力軸の旋回範囲を表すパルス数を保持するフルストロークカウンタ、停止指示があった後に直流モータ２１が回転してしまうことによる過回転分のパルス数を保持しておくオーバーランカウンタを有している。
【００４４】
以上の構成の制御駆動装置１０は、集積回路化され、直流モータ２１、ギヤボックスおよびコネクタと一体にすることにより、モータアクチュエータの小型化と各種仕様のモータアクチュエータの共通化を計っている。
【００４５】
次に、制御駆動装置１０の制御の詳細について説明する。
図１１は制御駆動装置の全体処理の流れを示すフローチャートである。
まず、自動車用空調装置の電源が投入されると、モータアクチュエータが駆動するドアの旋回範囲を回転させるのに必要なフルストロークのパルス数および原点を検出する（ステップＳ１）。次に、ＬＩＮトランシーバ１１またはデューティ入力回路１８を介して入力された回転指示信号に基づいて直流モータ２１を目標位置まで回転させて停止させ（ステップＳ２）、直流モータ２１が実際に停止するまでに回転したオーバーラン量に相当するパルス数を検出する（ステップＳ３）。次に、自動車用空調装置の制御を終了するかどうかが判断され（ステップＳ４）、制御終了でなければ、ステップＳ２に戻って次の回転指示に備える。自動車用空調装置の制御を終了する指示がＬＩＮマスタからあったなら、制御終了処理をし（ステップＳ５）、この制御駆動装置１０の制御を終了する。
【００４６】
次に、以上の処理の詳細について説明するが、ここでは、外部から指示される停止位置は、フルストロークの百分率で与えられ、自動車用空調装置の電源が投入される前、駆動されるドアが直流モータ２１の逆転方向にフルストロークした位置、つまり１００％の位置で待機しているものとする。
【００４７】
図１２はフルストローク原点検出処理の流れを示すフローチャートである。
まず、自動車用空調装置の電源が投入されると、パルスカウンタ１７にある位置カウンタ、フルストロークカウンタ、オーバーランカウンタをリセットして、位置カウンタの値ｘ、フルストロークカウンタの値ｍ、オーバーランカウンタの値ＯＰをクリアする（ステップＳ１１）。次に、モータドライバ１４に正転方向の回転指示を与えて直流モータ２１をフルストロークの１００％の位置から正転方向へ回転させる（ステップＳ１２）。次に、直流モータ２１が正転方向へ回転することによりパルス検出回路１５によって検出された正転時回転パルス出力用の出力ＯＵＴ１のパルス数を計数し（ステップＳ１３）、フルストロークカウンタにその値ｍを加算する（ステップＳ１４）。次に、パルス検出回路１５が回転パルスを検出しているかどうかを判断する（ステップＳ１５）。ここで、パルス検出回路１５が回転パルスを検出している場合は、ステップＳ１２に戻り、引き続き直流モータ２１を正転方向へ回転させる。もし、モータドライバ１４に正転方向の回転指示を与えているにも拘わらず、パルス検出回路１５が回転パルスを検出しなくなり、最後に回転パルスを検出した時点から所定時間経過した場合には、ドアはストローク原点、つまり０％の位置に到達したと判断して、このフルストローク原点検出処理から抜ける。以上のようにして加算されたフルストロークカウンタの値ｍは、図１１に示した処理が終了するまで保持される。
【００４８】
図１３は設定位置停止処理の流れを示すフローチャートである。
まず、ＬＩＮマスタから停止位置を表す信号がフルストロークの百分率で入力されると（ステップＳ２１）、直流モータ２１を原点から停止位置まで回転するときに検出されなければならない目標パルス数ｎを算出する（ステップＳ２２）。目標パルス数ｎは、フルストロークカウンタに保持された値ｍに入力された停止位置の百分率を掛けることで求められる。
【００４９】
次に、目標パルス数ｎと位置カウンタの値ｘを比較し（ステップＳ２３）、目標パルス数ｎと値ｘとが等しいかどうかを判断する（ステップＳ２４）。自動車用空調装置の電源を投入してから最初の停止位置信号の入力があったときは、値ｘ＝０であって目標パルス数ｎと等しくないので、次に、その目標パルス数ｎが位置カウンタの値ｘより大きいかどうかを判断する（ステップＳ２５）。最初の停止位置信号の入力があったときは、目標パルス数ｎが位置カウンタの値ｘより大きいので、ステップＳ２６の処理に進む。ステップＳ２６では、目標パルス数ｎからオーバーランカウンタの値ＯＰを減算し、新たな目標パルス数ｎとし、目標パルス数ｎを前回の停止位置信号の入力で直流モータ２１が回転したときに発生したオーバーランパルス数分だけ手前に設定する。次に、直流モータ２１を逆転方向へ回転させ（ステップＳ２７）、そのときにパルス検出回路１５の逆転時回転パルス出力用の出力ＯＵＴ２に出力されたパルス数を検出し（ステップＳ２８）、位置カウンタの値ｘに１を加算し（ステップＳ２９）、ステップＳ２３に戻る。このようにして、直流モータが回転するのに伴って位置カウンタの値ｘが増えていき、ステップＳ２４で、目標パルス数ｎと等しいと判断されると、直流モータ２１を停止させ（ステップＳ３０）、この設定位置停止処理から抜ける。
【００５０】
ステップＳ２５にて、目標パルス数ｎが位置カウンタの値ｘより大きくないと判断されると、目標パルス数ｎにオーバーランカウンタの値ＯＰを加算して新たな目標パルス数ｎとし、目標パルス数ｎを前回の停止位置信号の入力で直流モータ２１が回転したときに発生したオーバーランパルス数分だけ先に設定する（ステップＳ３１）。次に、直流モータ２１を正転方向へ回転させ（ステップＳ３２）、そのときにパルス検出回路１５の正転時回転パルス出力用の出力ＯＵＴ１に出力されたパルス数を検出し（ステップＳ３３）、位置カウンタの値ｘから１を減算し（ステップＳ３４）、ステップＳ２３に戻る。このようにして、直流モータが回転するのに伴って位置カウンタの値ｘが減っていき、ステップＳ２４で、目標パルス数ｎと等しいと判断されると、直流モータ２１を停止させ（ステップＳ３０）、この設定位置停止処理から抜ける。
【００５１】
図１４はオーバーラン量検出処理の流れを示すフローチャートである。
オーバーラン量検出処理は、設定位置停止処理のステップＳ３０にて直流モータ２１を停止させた直後から開始される。まず、パルス検出回路１５から出力されたオーバーランパルスを計数する（ステップＳ４１）。この処理では、パルス検出回路１５が直流モータ２１の回転方向に対応して回転パルスを出力していた出力とは別の出力に現れるパルスをオーバーランパルスとして計数する。たとえば、直流モータ２１を正転方向へ回転させたときの回転パルスは、パルス検出回路１５の正転時回転パルス出力用の出力ＯＵＴ１に出力されるが、直流モータ２１を停止した直後、直流モータ２１は発電機として働くので、オーバーランパルスは、逆転時回転パルス出力用の出力ＯＵＴ２から出力される。次に、このオーバーランパルスを計数していって、モータドライバ１４が停止の指示を受けてから所定時間、たとえば０．２秒経過したかどうかを判断し（ステップＳ４２）、この所定時間を計数していたタイマがタイムアウトした場合は、そこでオーバーランパルスの計数を終了し、オーバーランカウンタを計数したオーバーランパルスの値ＯＰに更新して（ステップＳ４３）、この処理から抜ける。
【００５２】
図１５は制御終了処理の流れを示すフローチャートである。
自動車用空調装置の電源を切るときは、まず、直流モータ２１を逆転方向へ回転させ、直流モータ２１をフルストロークの１００％の位置に戻す（ステップＳ５１）。次に、パルス検出回路１５が回転パルスを検出しているかどうかを判断する（ステップＳ５２）。ここで、パルス検出回路１５が回転パルスを検出している場合は、ステップＳ５１に戻り、引き続き直流モータ２１を逆転方向へ回転させる。もし、モータドライバ１４に逆転方向の回転指示を与えているにも拘わらず、パルス検出回路１５が回転パルスを検出しなくなり、最後に回転パルスを検出した時点から所定時間経過した場合、ドアはフルストローク位置、つまり１００％の位置に到達したと判断し、ここで電源を切る（ステップＳ５３）。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、モータアクチュエータの出力軸の回転位置を直流モータの回転に伴って発生されるパルスを微分回路で検出し、これをカウントすることで求めるよう構成した。これにより、モータアクチュエータの出力軸の回転位置検出をトロイダルコアやインダクタとコンデンサによる共振回路を用いた誘導検出センサではなく、コイルよりも小型の微分コンデンサで行うようにしたことで、小型化が可能になり、誘導ノイズによる誤検出もない。
【００５４】
また、モータアクチュエータの制御駆動装置として、ＬＩＮトランシーバ、マイクロコントローラ、モータドライバ、微分回路によるパルス検出回路、などを一体に備え、これらを集積回路化することで、モータアクチュエータの小型化と共通化が計れ、さらに、ＬＡＮ化のためのＬＩＮトランシーバ以外に、停止位置を直接入力できる回路を備えることで、少数のモータアクチュエータしか必要としない機器への適用もできるため、汎用性のあるモータアクチュエータを構成することができる。
【００５５】
また、電源を切っているときは、モータアクチュエータをフルストローク位置にしておき、電源投入時に、フルストロークさせて原点位置に戻すことで、原点を１回のフルストローク操作で得るようにした。これにより、従来は、往復動作により原点を求めていたのに対し、モータアクチュエータを半分の動作で原点に持っていくことができるので、目標の停止位置までの制御時間を短縮することができる。
【００５６】
さらに、停止位置信号をドアのような被駆動体の回転範囲に対する百分率で入力し、回転位置をフルストロークに対する百分率で制御することで、同一回転範囲を有する被駆動体の製品ばらつきを吸収することができる。しかも、モータアクチュエータの出力軸に連結されるレバーの組み立て初期値が自由となるので、組み立て性を向上させることができる。
【００５７】
また、電源の投入ごとに、パルスカウンタの内容をクリアするようにしたことで、誤差が累積することがなく、検出精度を維持することができる。
さらに、モータがたとえば三相直流モータの場合、モータが１回転するごとに６個のパルスが発生するので、たとえばギヤ比が３００のギヤボックスと組み合わせた場合、出力軸が１回転したときに、１８００個の回転パルスを得ることができるので、分解能が高く、高精度の回転位置の検出が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】パルス検出回路の第１の実施の形態を示す回路図である。
【図２】パルス検出回路の要部波形を示す図である。
【図３】パルス増幅回路の周波数特性を示す図である。
【図４】パルス検出回路の第２の実施の形態を示す回路図である。
【図５】パルス検出回路の要部波形を示す図である。
【図６】モータ停止時に発生するパルスを示す図である。
【図７】パルス検出回路の第３の実施の形態を示す回路図である。
【図８】パルス検出回路の要部波形を示す図である。
【図９】モータ起動時におけるパルス増幅回路の出力波形を示す図である。
【図１０】本発明によるモータアクチュエータの制御駆動装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】制御駆動装置の全体処理の流れを示すフローチャートである。
【図１２】フルストローク原点検出処理の流れを示すフローチャートである。
【図１３】設定位置停止処理の流れを示すフローチャートである。
【図１４】オーバーラン量検出処理の流れを示すフローチャートである。
【図１５】制御終了処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  モータドライバ
２  モータ
１０  制御駆動装置
１１  ＬＩＮトランシーバ
１２  マイクロコントローラ
１３  メモリ
１４  モータドライバ
１４ａ  制御回路
１５  パルス検出回路
１６  分周回路
１７  パルスカウンタ
１８  デューティ入力回路
１９  入力切換回路
２０  定電圧電源
２１  直流モータ
Ｃ，Ｃ０  微分コンデンサ
ＯＡ，ＯＡ０  演算増幅器
ＯＵＴ１  正転時回転パルス出力用の出力
ＯＵＴ２  逆転時回転パルス出力用の出力
【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】
2004297861.tif 000011
【図１０】
2004297861.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2004297861.tif 000014
【図１３】
2004297861.tif 000015
【図１４】
2004297861.tif 000016
【図１５】
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