(57)【要約】【課題】  高効率で充電し、安定化した電源として所定の駆動単位を実行でき、計量、小型化、環境負荷を小さくしたシステムを提供する。【解決手段】  駆動指令にしたがってモータ６による所定の駆動単位を実行するモータ駆動制御装置５と、直並列接続された複数の電気二重層キャパシタからなり充電電源３から充電されて蓄電しモータ駆動制御装置５及びモータ６に給電するキャパシタ電源装置１と、給電する電力を変換する電力変換手段４と、充電を制御する充電制御手段２と、複数の電気二重層キャパシタの各充電電圧が所定値に達すると充電電流をバイパスする充電制限手段７と、キャパシタ電源装置１の端子電圧を検出して蓄電量を算出する蓄電量算出手段８と、蓄電量が所定の駆動単位を実行可能か否かを判定し該判定情報を出力する駆動判定手段９とを備え、キャパシタ電源装置１を電源としてモータ６を駆動する。【選択図】      図１
2005224005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電された電気二重層キャパシタによりモータを駆動するモータ駆動システムであって、
モータによる所定の駆動単位が予め設定され、駆動指令にしたがって前記所定の駆動単位を実行するモータ駆動制御装置と、
直並列接続された複数の電気二重層キャパシタからなり充電電源から充電されて蓄電し前記モータ駆動制御装置及びモータに給電するキャパシタ電源装置と、
前記キャパシタ電源装置から前記モータ駆動制御装置に給電する電力を変換する電力変換手段と、
前記充電電源から前記キャパシタ電源装置への充電を制御する充電制御手段と、
前記複数の電気二重層キャパシタの各充電電圧が所定値に達すると充電電流をバイパスする充電制限手段と、
前記キャパシタ電源装置の端子電圧を検出して蓄電量を算出する蓄電量算出手段と、
前記所定の駆動単位を実行するのに必要な電力量を保持し、前記蓄電量算出手段により算出された蓄電量が前記所定の駆動単位を実行可能か否かを判定し該判定情報を出力する駆動判定手段と
を備えたことを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項２】
前記所定の駆動単位は、開閉機構の開又は閉を完了するまでの駆動であることを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動システム。
【請求項３】
前記開閉機構は、自動開閉のドア、門扉、窓、又はブラインドであることを特徴とする請求項２に記載のモータ駆動システム。
【請求項４】
前記充電電源は、太陽電池又は燃料電池であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のモータ駆動システム。
【請求項５】
前記充電制御手段は、充電電流を定電流に制御して前記充電電源を定電流源として前記キャパシタ電源装置に充電を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のモータ駆動システム。
【請求項６】
前記充電制御手段は、前記キャパシタ電源装置の端子電圧が所定値に達したことを条件に定電流充電から定電圧充電に充電モードを切り換えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のモータ駆動システム。
【請求項７】
前記電力変換装置は、キャパシタ電源装置の出力を所定の出力に変換するものであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のモータ駆動システム。
【請求項８】
前記電力変換装置は、キャパシタ電源装置の出力を所定の出力に変換して前記駆動指令を監視し、前記駆動指令により前記モータ駆動制御装置に給電する電力の変換を開始させ、前記所定の駆動単位を実行後に停止させて待機状態とする待機応答装置を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のモータ駆動システム。
【請求項９】
前記電力変換装置は、前記モータ駆動制御装置に給電する出力側に電圧を検出して、所定の電圧に達したことを条件として前記モータ駆動制御装置との接続をオンにする電圧スイッチ手段を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のモータ駆動システム。
【請求項１０】
前記駆動判定手段は、前記蓄電量が前記必要な電力を有しないと判定されたことを条件にモータ駆動制御装置による前記所定の駆動単位の実行を禁止することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のモータ駆動システム。
【請求項１１】
前記駆動判定手段は、前記蓄電量が前記必要な電力を有するか否かを表示又は報知することを特徴とする請求項１０に記載のモータ駆動システム。
【請求項１２】
前記駆動判定手段は、前記モータ駆動制御装置が前記所定の駆動単位を実行したときに要した駆動電力を保持して、前回の前記駆動電力又は複数回の平均駆動電力を前記必要な電力とすることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載のモータ駆動システム。
【請求項１３】
前記駆動判定手段は、前記駆動電力として、前記所定の駆動単位の実行前後に前記蓄電量算出手段により算出される蓄電量の変化により求めて保持することを特徴とする請求項１２に記載のモータ駆動システム。
【請求項１４】
前記駆動判定手段は、前記モータ駆動制御装置により駆動可能な前記キャパシタ電源装置の下限電圧と前記駆動電力の合計を前記必要な電力とすることを特徴とする請求項１２に記載のモータ駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電された電気二重層キャパシタによりモータを駆動するモータ駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
敷地の出入口や車庫の出入口に設けられる門扉において、モータで駆動する電動開閉の場合の駆動電源には、家庭用の商用電源やバッテリ等が考えられる。これらのうち、家庭用の商用電源は、電力配線が必要でありしかも長期使用において配線の劣化、損傷などによる漏電など種々の問題があることから、バッテリを使用すに方式、さらには、太陽電池を組み合わせて太陽電池により充電しながら使用する方式のものなどが簡便かつ安全性、メンテナンスの面から有利な方式として提案されている（例えば、特許文献１、２、３、４参照）。
【特許文献１】特開平９−２４２４５１号公報
【特許文献２】特開２００２−８９１６０号公報
【特許文献１】特開２００３−６４９７２号公報
【特許文献１】特開２００３−２３９６６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、化学電池の二次電池は、電動開閉門扉の電源として使用する場合、寿命が比較的短くメンテナンスを定期的に行う必要があるだけでなく、近年においては、廃棄物となった場合の環境への影響など種々の問題を有している。また、駆動電源として、燃料電池も考えられるが、燃料電池は、過渡応答が遅いため、負荷であるモータの電流（トルク）が急峻に立ち上げる起動時に対応できなかったり、効率が悪くなるなどの問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するものであって、太陽電池や燃料電池などの不安定電源、過渡応答の遅い電源を用いても高効率で充電し、安定化した電源として所定の駆動単位を実行でき、計量、小型化、環境負荷を小さくしたシステムを提供するものである。
【０００５】
そのために本発明は、蓄電された電気二重層キャパシタによりモータを駆動するモータ駆動システムであって、モータによる所定の駆動単位が予め設定され、駆動指令にしたがって前記所定の駆動単位を実行するモータ駆動制御装置と、直並列接続された複数の電気二重層キャパシタからなり充電電源から充電されて蓄電し前記モータ駆動制御装置及びモータに給電するキャパシタ電源装置と、前記キャパシタ電源装置から前記モータ駆動制御装置に給電する電力を変換する電力変換手段と、前記充電電源から前記キャパシタ電源装置への充電を制御する充電制御手段と、前記複数の電気二重層キャパシタの各充電電圧が所定値に達すると充電電流をバイパスする充電制限手段と、前記キャパシタ電源装置の端子電圧を検出して蓄電量を算出する蓄電量算出手段と、前記所定の駆動単位を実行するのに必要な電力量を保持し、前記蓄電量算出手段により算出された蓄電量が前記所定の駆動単位を実行可能か否かを判定し該判定情報を出力する駆動判定手段とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
前記所定の駆動単位は、開閉機構の開又は閉を完了するまでの駆動であり、前記開閉機構は、自動開閉のドア、門扉、窓、又はブラインドであることを特徴とする。
【０００７】
前記充電電源は、太陽電池又は燃料電池であり、前記充電制御手段は、充電電流を定電流に制御して前記充電電源を定電流源として前記キャパシタ電源装置に充電を行い、前記キャパシタ電源装置の端子電圧が所定値に達したことを条件に定電流充電から定電圧充電に充電モードを切り換えることを特徴とする。
【０００８】
前記電力変換装置は、キャパシタ電源装置の出力を所定の出力に変換するものであり、前記電力変換装置は、キャパシタ電源装置の出力を所定の出力に変換して前記駆動指令を監視し、前記駆動指令により前記モータ駆動制御装置に給電する電力の変換を開始させ、前記所定の駆動単位を実行後に停止させて待機状態とする待機応答装置を有し、前記モータ駆動制御装置に給電する出力側に電圧を検出して、所定の電圧に達したことを条件として前記モータ駆動制御装置との接続をオンにする電圧スイッチ手段を有することを特徴とする。
【０００９】
前記駆動判定手段は、前記蓄電量が前記必要な電力を有しないと判定されたことを条件にモータ駆動制御装置による前記所定の駆動単位の実行を禁止し、前記蓄電量が前記必要な電力を有するか否かを表示又は報知し、前記モータ駆動制御装置が前記所定の駆動単位を実行したときに要した駆動電力を保持して、前回の前記駆動電力又は複数回の平均駆動電力を前記必要な電力とし、前記駆動電力として、前記所定の駆動単位の実行前後に前記蓄電量算出手段により算出される蓄電量の変化により求めて保持し、前記モータ駆動制御装置により駆動可能な前記キャパシタ電源装置の下限電圧と前記駆動電力の合計を前記必要な電力とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、蓄電された電気二重層キャパシタによりモータを駆動するモータ駆動システムであって、モータによる所定の駆動単位が予め設定され、駆動指令にしたがって前記所定の駆動単位を実行するモータ駆動制御装置と、直並列接続された複数の電気二重層キャパシタからなり充電電源から充電されて蓄電し前記モータ駆動制御装置及びモータに給電するキャパシタ電源装置と、前記キャパシタ電源装置から前記モータ駆動制御装置に給電する電力を変換する電力変換手段と、前記充電電源から前記キャパシタ電源装置への充電を制御する充電制御手段と、前記複数の電気二重層キャパシタの各充電電圧が所定値に達すると充電電流をバイパスする充電制限手段と、前記キャパシタ電源装置の端子電圧を検出して蓄電量を算出する蓄電量算出手段と、前記所定の駆動単位を実行するのに必要な電力量を保持し、前記蓄電量算出手段により算出された蓄電量が前記所定の駆動単位を実行可能か否かを判定し該判定情報を出力する駆動判定手段とを備えたので、太陽電池や燃料電池などの不安定電源、過渡応答の遅い電源を用いてもキャパシタ電源装置に高効率で充電して蓄電し、安定化した電源として所定の駆動単位を実行でき、計量、小型化、環境負荷を小さくしたシステムを提供することができる。
【００１１】
前記所定の駆動単位は、開閉機構の開又は閉を完了するまでの駆動であり、前記開閉機構は、自動開閉のドア、門扉、窓、又はブラインドであり、前記充電電源は、太陽電池又は燃料電池であり、前記充電制御手段は、充電電流を定電流に制御して前記充電電源を定電流源として前記キャパシタ電源装置に充電を行い、前記キャパシタ電源装置の端子電圧が所定値に達したことを条件に定電流充電から定電圧充電に充電モードを切り換えるので、キャパシタ電源装置に所定の駆動単位に見合った必要な電力を高効率で充電して蓄電し、環境負荷の少ない安定した電源によりモータ駆動を実現できる。
【００１２】
前記電力変換装置は、キャパシタ電源装置の出力を所定の出力に変換するものであり、前記電力変換装置は、キャパシタ電源装置の出力を所定の出力に変換して前記駆動指令を監視し、前記駆動指令により前記モータ駆動制御装置に給電する電力の変換を開始させ、前記所定の駆動単位を実行後に停止させて待機状態とする待機応答装置を有し、前記モータ駆動制御装置に給電する出力側に電圧を検出して、所定の電圧に達したことを条件として前記モータ駆動制御装置との接続をオンにする電圧スイッチ手段を有するので、待機状態においてエネルギー損失を最小限にして無駄なエネルギーの消費をなくすことができる。
【００１３】
前記駆動判定手段は、前記蓄電量が前記必要な電力を有しないと判定されたことを条件にモータ駆動制御装置による前記所定の駆動単位の実行を禁止し、前記蓄電量が前記必要な電力を有するか否かを表示又は報知し、前記モータ駆動制御装置が前記所定の駆動単位を実行したときに要した駆動電力を保持して、前回の前記駆動電力又は複数回の平均駆動電力を前記必要な電力とし、前記駆動電力として、前記所定の駆動単位の実行前後に前記蓄電量算出手段により算出される蓄電量の変化により求めて保持し、前記モータ駆動制御装置により駆動可能な前記キャパシタ電源装置の下限電圧と前記駆動電力の合計を前記必要な電力とするので、所定の駆動単位の実行が可能かどうかを確認の上、門扉の開閉動作の場合にも、開放又は閉鎖の途中で電力不足により動作が停止してしまうのを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明に係るモータ駆動システムの実施の形態を示す図、図２は充電装置による定電流−定電圧の切り換え制御を説明するための図である。図中、１はキャパシタ電源装置、２は充電装置、３は充電電源、４は電力変換装置、５はモータ駆動制御装置、６はモータ、７は並列モニタ、８は蓄電量算出装置、９は駆動能力判定装置を示す。
【００１５】
図１において、キャパシタ電源装置１は、直並列接続された複数の電気二重層キャパシタからなり、充電電源３により充電して蓄電し給電するものである。充電装置２は、キャパシタ電源装置１の複数の電気二重層キャパシタに充電電源３から定電流充電を行うものであり、充電電源３は、例えば太陽電池や燃料電池などである。電力変換装置４は、キャパシタ電源装置１からモータ駆動制御装置５に給電するために電力を変換するものであり、モータ駆動制御装置５は、モータ６による所定の駆動単位、例えば自動開閉のドア、門扉、窓、又はブラインドからなる開閉機構の開又は閉の駆動単位が予め設定されて、駆動指令にしたがいその駆動単位を実行するものである。
【００１６】
並列モニタ７は、キャパシタ電源装置１の複数の電気二重層キャパシタ（キャパシタバンク）の各充電電圧が充電により所定値に達すると充電電流をバイパスすることにより充電電圧を所定値に制限する充電制限手段である。蓄電量算出装置８は、キャパシタ電源装置１の端子電圧を検出して端子電圧Ｖ〔Ｖ〕とキャパシタ容量Ｃ〔Ｆ〕から蓄電量Ｕ〔Ｊ〕を算出するものである。駆動能力判定装置９は、蓄電量算出装置８により算出した蓄電量Ｕ〔Ｊ〕が駆動に必要な電力量Ｐ〔Ｊ〕以上あるか否かを比較判定し、その判定情報を出力するものである。駆動に必要な電力量Ｐ〔Ｊ〕は、モータ駆動制御装置５がモータ６による所定の駆動単位を実行するのに必要な電力量である。
【００１７】
モータ駆動制御装置５によりモータ６が駆動可能なキャパシタ電源装置１の電圧の下限値Ｖl （蓄電量Ｕl ）、所定の駆動単位が実行可能な蓄電量Ｕmin （＝Ｐ＋Ｕl ）は、システムの設計値として決まるものである。したがって、これら設計から求められた固定値を予めメモリに保持しておくことにより、蓄電量算出装置８により算出された蓄電量Ｕが所定の駆動単位が実行可能な蓄電量Ｕmin 以上あるか否かを判定することができる。
【００１８】
しかし、所定の駆動単位を実行するのに必要な電力量Ｐは、実際の使用状態におかれると、常に一定ではなく、使用環境や経年変化により変動する。例えば使用により磨耗し、潤滑不良になると負荷は増大し、メンテナンスにより回転機構部の潤滑状態が良好になると負荷は軽減する。このような駆動負荷の変動を考えると、駆動能力を判定する基準の値をメモリに保持しておく場合、大きめの値を設定しなければならないが、この値を学習機能により更新すれば、より無駄のない値を設定することができる。このような学習機能を使う場合、例えば所定の駆動単位を実行する毎に使った電力量を求めてメモリに保持し、直前の値、あるいは数回前までの値を平均した値により適宜更新すればよい。
【００１９】
駆動能力判定装置９から出力する判定情報は、例えばＬＥＤや液晶表示器により残量表示や、所定の駆動が実行可能か否かの表示、所定の駆動が実行できない場合の電力変換装置４やモータ駆動制御装置５の動作禁止の制御などに使用される。このことにより、例えば門扉の開閉駆動において、開放又は閉鎖の途中で電力不足により動作が停止してしまうのを防ぐことができる。
【００２０】
キャパシタ電源装置１は、化学２次電池と比較すると、様々なメリットを有している。例えばキャパシタ電源装置１は、軽量・長寿命、高効率、低インピーダンスであり、体積当たり、重量当たりの電力容量が低く、大電流の充放電にも対応でき、大きなエネルギーを短時間利用するのにも好適である。しかも、キャパシタは、蓄電量によって電圧が変化し、電圧から高い精度で蓄電量を算出することができる。大きい電圧変動幅を許容すれば、効率よくエネルギーを蓄電し、利用することもできる。
【００２１】
キャパシタにおいて、蓄電量Ｕと電圧Ｖとは、キャパシタ容量Ｃの場合、Ｕ＝ＣＶ2 ／２であるから、電圧Ｖが１／２に低下すると蓄電量Ｕは７５％減少し、電圧Ｖが１／４まで低下すると、９３．７５％減少したことになる。つまり、充電装置２が充電電源３に対し、また、電力変換装置５がモータ駆動制御装置５、モータ６に対して、キャパシタ電源装置１との間で１／２の電圧Ｖまで制御できるようにすればキャパシタ電源装置１の満充電容量の７５％を充放電することができる。さらに、キャパシタ電源装置１の１／４の電圧Ｖまで制御できるようにすればキャパシタ電源装置１の満充電容量の約９４％を充放電することができる。
【００２２】
直並列接続された複数の電気二重層キャパシタからなる本実施形態のキャパシタ電源装置１では、充電電源３から充電装置２により定電流充電を行うが、その充電の際に、キャパシタにばらつきがあって充電電圧がばらきが生じる場合でも、充電電圧が所定値（例えば満充電電圧）になると、並列モニタ７により、充電電流をバイパスして充電電圧を所定値に制限する。このことにより、各キャパシタの充電電圧が所定の電圧以上にならないため、各電気二重層キャパシタを過充電から保護し破損させることなくほぼ均等に充電を行うことができ、しかも高効率での充電を行うことができる。
【００２３】
一方、並列モニタ７では、早く所定値まで充電されたキャパシタから順次充電電流をバイパスするので、バイパス動作している間にその所定値とバイパスしている充電電流との積の損失が生じ、熱として消費されてしまう。そのため、全てのキャパシタの並列モニタ７が動作するまで定電流による充電を続けると損失が大きくなる。そこで、充電装置２では、定電流源（充電電流ＩＣ＝一定）による充電を行って、所定の電圧で定電圧源（充電電圧ＶＣ＝一定）による充電に切り換える。すなわち、図２（Ａ）に示すように各キャパシタＣ１、Ｃ２に並列接続された全ての並列モニタ７１、７２の動作電圧の和（ＶＣ１＋ＶＣ２）より小さい電圧Ｖmax （＜ＶＣ１＋ＶＣ２）まで図２（Ｂ）に示すように充電装置２を定電流源Ｉmax として充電を行い、電圧Ｖmax で定電圧源による充電に切り換える（○１〜○４）。充電装置２として、例えば定電流出力型スイッチング・レギュレータを採用し、全ての並列モニタ７の動作電圧の和より小さい電圧で定電圧制御している。
【００２４】
太陽電池において、出力電流は大凡太陽光の照射量に比例して変動するが、出力電圧は温度に依存するものの変動範囲が電流変動に比べて小さい。そして、太陽電池が本来出力可能である電力は、最大電力点電圧Ｖmpと最大電力点電流Ｉmpの積となる。しかし、太陽電池を充電電源としてキャパシタ電源装置１に直接接続し充電する場合には、キャパシタ電源装置１の電圧とその電圧での太陽電池の出力電流の積の電力でキャパシタ電源装置１が充電され、本来の出力可能である電力より小さい電力で充電されることにより、太陽電池の利用効率の低下につながる。また、太陽電池の最大電圧がキャパシタ電源装置１の最大電圧より低い場合には、太陽電池の最大電圧以上の充電ができなくなってしまい、キャパシタ電源装置１が満充電電圧まで充電できないことになる。
【００２５】
そこで、太陽電池を充電電源３として、その電圧を入力電圧とする充電装置２により、太陽電池の最大電力点電圧Ｖmp付近にてキャパシタ電源装置１の充電ができるように制御すると、キャパシタ電源装置１の電圧に関わらず太陽電池の最大電力付近にて太陽電池から充電を行うことができる。したがって、太陽電池にキャパシタ電源装置１を直接接続して充電するよりも大きな電力を太陽電池から取り出しキャパシタ電源装置１に充電することが可能となる。このことにより、太陽電池の出力を効率よくキャパシタ電源装置１に充電して蓄電することができる。また、キャパシタ電源装置１を定電流充電するように充電装置２を定電流制御すると、過渡応答の遅い燃料電池を充電電源３としても、急速に効率よく充電を行うことができる。
【００２６】
図３は電動の自動開閉門扉の構成概要を示す図であり、１５は駆動部、２０は蓄電部、２１は制御部、２２は受信部、２２ａはアンテナ、２７は太陽電池、２８は充電ライン、３３は安全センサ、３４は電気錠、３４ａは錠、３５は門扉、３６は錠受け、Ｄは内扉、Ｗａ、Ｗｂは車輪を示す。
【００２７】
上記モータ駆動システムを門扉の自動開閉システムに適用すると、例えば図３に示す実施の形態になる。図３において、太陽電池２７が図１に示す充電電源３に、同様に蓄電部２０がキャパシタ電源装置１、充電装置２、並列モニタ７、蓄電量算出装置８、駆動能力判定装置９に、電圧変換部３７が電力変換装置４にそれぞれ相当し、制御部２１、駆動部１５、安全センサ３３、電気錠３４などがモータ駆動制御装置５、モータ６に相当している。
【００２８】
制御部２１は、例えばアンテナ２２ａを通して受信部２２でリモコンからの開閉指令を受信すると、内扉Ｄが開いている時には閉まるまで、閉じている時には開くまで駆動部１５のモータを駆動する。安全センサ３３に全開位置、全閉位置でそれぞれ動作するリミットスイッチや近接センサを用いると、門扉３５側（図示左側）の安全センサ３３が動作しているときには全閉状態と認識し、反対側の安全センサ３３が動作しているときには全開状態を認識することができる。したがってこの場合の駆動制御では、門扉３５側（図示左側）の安全センサ３３が動作している全閉状態で開閉指令を受信すると、開く方向にモータを駆動して、反対側の安全センサ３３が動作することにより全開状態を認識してモータを停止させる。同様に、門扉３５側（図示左側）と反対側の安全センサ３３が動作している全開状態で開閉指令を受信すると、閉める方向にモータを駆動して安全センサ３３の動作から全閉状態を認識してモータを停止させる。
【００２９】
門扉３５の開又は閉動作を実行するとき、実行前の蓄電部２０の電圧Ｖ１、そして実行後の蓄電部２０の電圧Ｖ２を測定すると、蓄電部２０の容量ＣからＣ（Ｖ１2 −Ｖ２2 ）／２により所定の駆動、つまり１回の開又は閉動作を実行するのに必要な電力量データＰmin が算出できる。また、駆動に必要な蓄電部２０の最低電圧をＶmin とすると、Ｃ（Ｖ１2 −Ｖmin 2 ）／２が駆動に使える蓄電量Ｕのデータとなる。したがって、これらを比較することにより、Ｐmin ≦Ｕであれば、蓄電部２０は、駆動に必要な蓄電量を有することが判定できる。また、門扉３５の開又は閉動作の実行後の蓄電部２０の電圧Ｖ２として駆動に必要な蓄電部２０の最低電圧をＶmin 以上を確保できる電圧Ｖ１であれば、駆動に必要な蓄電量を有すると判定することもできる。
【００３０】
図４は本発明に係るモータ駆動システムの他の実施の形態を示す図である。門扉の開閉は、通常、１日にして数回であり、それ以外の時間は待機状態として動作していない。図１において、待機状態の間、モータ６の電源は電磁接触器Ｃｔｔで遮断しておくとしても、電源変換装置４、モータ駆動制御装置５において、中には常時電力を消費する回路があり、１日数回の動作に備えてその間、少しではあるが電力を消費する。このような僅かな電力の消費でも、太陽電池を充電電源３とし、キャパシタ電源装置１に蓄電して給電するシステムにとっては無視できず、天候が悪く日照の少ない場合には、必要な電力が確保できなくなったり、そのようなことのないように太陽電池、キャパシタ電源装置１の容量を大きくすることが必要になる。
【００３１】
図４において、電力変換装置４は、門扉の開閉動作を実行するときのみ動作させる大容量の装置であり、電力変換装置４１は、待機状態において開閉指示の信号を監視する信号処理装置５１の電源、さらには開閉指示の信号により門扉の開閉動作の実行に際して電力変換装置４を立ち上げる起動用制御回路の電源、内部回路の補助電源として給電するものである。電圧リレー（ＶＲｙ）１０は、電力変換装置４の出力が所定の電圧に立ち上がったことを条件に接点をオンにして電力変換装置４の出力をモータ駆動制御装置５、モータ６に接続し、電力変換装置４の出力が所定の電圧に立ち上がる前の低電圧での無駄なエネルギー損失をなくすものである。
【００３２】
この実施形態によれば、電力変換装置４１が常時動作して信号処理装置５１において、例えばリモコンからの門扉の開閉指示の信号を監視し、開閉指示の信号を受信すると、電力変換装置４１の出力の一部を使って電力変換装置４を動作させる。同時に、モータ駆動制御装置５に開閉指示を送る。電力変換装置４の出力が所定の電圧に立ち上がると、電圧リレー（ＶＲｙ）１０により出力をモータ駆動制御装置５、モータ６に接続することにより、モータ駆動制御装置５が開閉指示に従ってモータ６を駆動制御し、門扉の開閉を行う。安全センサ３３の動作により門扉の開閉動作が終了すると、モータ駆動制御装置５から信号処理装置５１がその信号を確認して電力変換装置４の動作を停止させる。
【００３３】
図５は本発明に係るモータ駆動システムのさらに他の実施の形態を示す図であり、図４に示す実施の形態の変形例である。図５に示す実施の形態において、キャパシタ電源装置１の各電気二重層キャパシタは、充電電源３から充電装置２を介して適宜充電され、静止状態において、受信装置５１ａは、電力変換装置４１より常時電圧が供給されて、待機状態となっている。電力変換装置４１は、低出力電力の装置であって、非常に少ない消費電力であり、従って待機状態では省電力となる。
【００３４】
次に、動作を簡単に説明する。コントローラ５１ｃあるいは発信器５１ｄから開又は閉の指令信号が送出されると、受信装置５１ａはそれを受信してモータ駆動制御装置５やラッチ回路に出力する。ラッチ回路５１ｂは、開又は閉の信号を保持し、蓄電量算出装置８によりエネルギー残量が十分あると判断されると、リレーＲＬＹ１の接点がオンになる。電力変換装置４は、リレーＲＬＹ１がオンになると起動し、その出力電圧が所定の電圧、例えば２４Ｖに達すると、電圧リレーＶＲｙがこれを検出してリレーＲＬＹ２の接点をオンにする。モータ駆動制御装置５は、リレーＲＬＹ２の接点がオンになったことにより起動し、開又は閉の指令にしたがって門扉の開門又は閉門の所定の動作を行う。
【００３５】
開門又は閉門の所定の動作は、まず電磁接触器Ｃｔｔ２を制御してモータ６２により電子錠を開錠し（ステップＳ１）、電磁接触器Ｃｔｔ１とＰＷＭコントローラＱ１を制御してモータ６１により開門又は閉門の所定の動作を低速スタートさせ（ステップＳ２）、その後に高速動作に切り換える（ステップＳ３）。位置センサ（図示省略）により位置検知を行い、開門又は閉門の終端から数メートルの位置を検知すると（ステップＳ４）、低速動作に戻し（ステップＳ５）、さらに開門又は閉門の終端の位置を検知すると（ステップＳ６）、電磁接触器Ｃｔｔ１とＰＷＭコントローラＱ１、電磁接触器Ｃｔｔ３を制御してモータ６３により制動をかけて停止させる（ステップＳ７）。その後、電磁接触器Ｃｔｔ２を制御してモータ６２により電子錠を施錠して（ステップＳ８）、電源断の信号を送出する（ステップＳ９）。
【００３６】
また、モータ駆動制御装置５は、上記所定動作中に安全センサ（図示省略）により人などを検知した場合、電磁接触器Ｃｔｔ１とＰＷＭコントローラＱ１、電磁接触器Ｃｔｔ３を制御してモータ６３により制動をかけて非常停止させ、電源断の信号を送出する。同様に所定動作中に停止信号を受けた場合にも、電磁接触器Ｃｔｔ１とＰＷＭコントローラＱ１、電磁接触器Ｃｔｔ３を制御してモータ６３により制動をかけて非常停止させ、電源断の信号を送出した後、動作を終了する。
【００３７】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態では、門扉の開閉指示をリモコンで行う例で説明したが、門扉に開閉のボタンスイッチ、タッチスイッチ等を取り付けて開閉指示を直接スイッチのオン信号で受けるようにするものであってもよいことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係るモータ駆動システムの実施の形態を示す図である。
【図２】充電装置による定電流−定電圧の切り換え制御を説明するための図である。
【図３】電動の自動開閉門扉の構成概要を示す図である。
【図４】本発明に係るモータ駆動システムの他の実施の形態を示す図である。
【図５】本発明に係るモータ駆動システムのさらに他の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１…キャパシタ電源装置、２…充電装置、３…充電電源、４…電力変換装置、５…モータ駆動制御装置、６…モータ、７…並列モニタ、８…蓄電量算出装置、９…駆動能力判定装置
【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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