(57)【要約】【課題】  直流ブラシモータ１の制御精度を保ちつつ、イニシャライズ処理の実施回数を抑えることが可能にする。【解決手段】  車両空調装置用アクチュエータシステムにおいて、カウント数ＳＫが動作回数Ｘに到達する毎に、イニシャライズ処理が実施される（ステップ１４０）。動作回数Ｘは、直流ブラシモータ１を繰り返し駆動させることによりイニシャライズ処理が必要になってくる動作回数であって、電子制御装置４がサージ成分（回転信号）を誤検出する確率に基づいて予め決められた動作回数である。このような動作回数Ｘに基づいてイニシャライズ処理を実施するタイミングを決めているので、直流ブラシモータ１の制御精度を保ちつつ、イニシャライズ処理の実施回数を抑えることが可能になる。【選択図】        図３
2007069755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流ブラシモータと、
前記直流ブラシモータを駆動するために前記直流ブラシモータに電圧を出力する出力手段と、
前記直流ブラシモータに出力された電圧に重畳される前記直流ブラシモータの回転信号を検出する検出手段と、
前記直流ブラシモータにより駆動されて回転する回転部材と、
前記回転部材が突き当てられて前記直流ブラシモータを原点位置で停止させるための停止部材と、
前記回転部材が前記停止部材に突き当たり前記直流ブラシモータが停止した位置を前記原点位置として設定して、前記検出された回転信号に基づいて前記出力手段を制御して前記直流ブラシモータを目標角度まで回転させる制御手段とを備える車両用のアクチュエータシステムであって、
前記制御手段は、前記直流ブラシモータの動作回数をカウントしてこのカウントされた動作回数が所定回数になったとき、前記原点位置を設定するようになっていることを特徴とする車両用のアクチュエータシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流ブラシモータを制御する車両用のアクチュエータシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両空調装置用のアクチュエータシステムでは、図５に示すように、直流ブラシモータ１と、直流ブラシモータ１の出力軸１ａに固定されてドアを回転させるためのリンクレバー２と、リンクレバー２を原点位置で停止させるための停止部材３とを備えたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このものにおいては、電子制御装置４は、イニシャライズ処理として、リンクレバー２が停止部材３に突き当たり直流ブラシモータ１が停止した位置を原点位置（イニシャライズポジション）として設定し、さらにリンクレバー２を原点位置から数パルス分反対側に戻した位置を作動基準とする。その後、電子制御装置４は、直流ブラシモータ１を制御してドアを目標角度まで回転させる。
【０００４】
ここで、電子制御装置４が直流ブラシモータ１を制御する際には、角度センサ１ｂを用いて、出力軸１ａの回転角度を求めているものの、何らかの原因で、回転角度の算出に誤差が生じる可能性がある。そこで、電子制御装置４が、例えばイグニッションスイッチＩＧのオフ毎に、イニシャライズ処理を実施して、直流ブラシモータ１の回転角度の誤差を解消するようにしている。
【０００５】
また、車両空調装置用のアクチュエータシステムにおいて、角度センサを用いないで、直流ブラシモータ１の回転角度を制御するものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２のアクチュエータシステムの制御回路は、後述する本発明に係る実施形態の制御回路と基本的に同様であるため、以下に、特許文献２のアクチュエータシステムの制御回路の構成について図１を参照して説明する。
【０００６】
アクチュエータシステムは、電子制御装置４、Ｈブリッジ５、および回転信号検出部６を備えている。Ｈブリッジ５は、４つのトランジスタ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄから構成されるものであって、電子制御装置４によって制御されて、直流ブラシモータ１に流す電流の向きを変更することにより直流ブラシモータ１の回転方向を制御する。
【０００７】
回転信号検出部６は、モータ電圧検出部６ａ、サージ抽出部６ｂ、および回転パルス生成部６ｃから構成されている。モータ電圧検出部６ａは、直流ブラシモータ１の電源端子１ｃ、１ｄ間に接続される抵抗素子から構成されて、Ｈブリッジ５から直流ブラシモータ１の両電源端子１ｃ、１ｄ間に出力された電圧を検出する。なお、以下、Ｈブリッジ５から直流ブラシモータ１の両電源端子１ｃ、１ｄ間に出力される電圧をモータ電圧という。
【０００８】
ここで、モータ電圧には、図６（ａ）に示すように、サージ成分としての回転信号が重畳される。回転信号は、直流ブラシモータ１を構成するブラシと整流子の各セグメントとが切り替わる際に発生するものであって、回転子が一定角度回転する毎に１つずつ発生する。回転信号は、直流ブラシモータ１の角度検出に用いられる。
【０００９】
サージ抽出部６ｂは、バンドパスフィルタなどから構成されて、モータ電圧に重畳される回転信号を抽出する。回転パルス生成部６ｃは、コンパレータなどから構成されて、サージ抽出部６ｂにより抽出される回転信号を閾値Ｖｔｈに基づいて二値化して図６（ｃ）に示すようにパルス信号を出力する。
【００１０】
電子制御装置４は、回転パルス生成部６ｃから出力されるパルス信号のパルス数をカウントして、カウント数が目標パルス数に到達するとＨブリッジ５を制御して直流ブラシモータ１への電力供給を停止させる。このことにより、直流ブラシモータ１を目標位置まで回転させることができる。
【００１１】
以上によれば、直流ブラシモータ１に出力されるモータ電圧から回転信号（サージ成分）を抽出し、この回転信号に基づいて直流ブラシモータ１の回転角度を求めるので、角度センサなどを用いることなく、直流ブラシモータ１を制御することができる。
【特許文献１】特開２００４−２６００５号公報
【特許文献２】特開２００４−９８８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明者は、特許文献１、２のそれぞれに記載のアクチュエータシステムを組み合わせて、角度センサなどを用いることなく、直流ブラシモータ１を制御する車両空調装置用のアクチュエータシステムについて検討したところ、次のような問題点があることが分かった。
【００１３】
特許文献２に記載のアクチュエータシステムにおいて、回転信号の波高値は小さなものであり、直流ブラシモータ１の起動時などの過度期に発生する急激な電圧変動により、回転信号が隠れてしまうことがある。したがって、電子制御装置４による回転信号の誤検出が生じて、直流ブラシモータ１の理論上の回転角度と実際の回転角度との間にずれが生じる場合がある。
【００１４】
この場合、特許文献１に記載のアクチュエータシステムの如く、電子制御装置４が、イニシャライズ処理を実施すれば直流ブラシモータ１の回転角度の誤差を解消することができる。
【００１５】
しかし、上述のイニシャライズ処理を実施するためには、リンクレバー２を停止部材３に突き当てることが必要となる。このため、イニシャライズ処理の実施回数を増やせば、回転角度の誤差が解消されて、直流ブラシモータ１を適切に制御することができるものの、リンクレバー２、停止部材３を破損する可能性がある。
【００１６】
本発明は、上記点に鑑み、角度センサを用いないで、直流ブラシモータを制御する車両用のアクチュエータシステムにおいて、直流ブラシモータの制御精度を保ちつつ、原点位置を設定する回数を抑えることを可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明では、角度センサを用いないで、直流ブラシモータを制御する車両用のアクチュエータシステムにおいて、制御手段は、直流ブラシモータの動作回数をカウントしてこのカウントされた動作回数が所定回数になったとき、原点位置を設定するようになっていることを特徴とする。
【００１８】
したがって、直流ブラシモータの制御精度を保ちつつ、原点位置を設定する回数を抑えることを可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１、図２に本発明に係る車両空調装置用のアクチュエータシステムの一実施形態を示す。なお、実際の車両空調装置では、複数個の直流ブラシモータをそれぞれ制御するようにしているものの、本実施形態では、説明の簡素化のために１つの直流ブラシモータを制御する例を示している。
【００２０】
具体的には、本実施形態のアクチュエータシステムは、図１に示すように、直流ブラシモータ１、電子制御装置（制御手段）４、Ｈブリッジ（出力手段）５、および回転信号検出部（検出手段）６を備える。
【００２１】
電子制御装置４は、マイクロコンピュータ、フラッシュメモリ、カウンタなどから構成され、車室内の空気温度、日射強度、設定温度などに基づいて、車室内に吹き出す目標吹出空気温度ＴＡＯを算出する。そして、電子制御装置４は、目標吹出空気温度ＴＡＯに基づいて直流ブラシモータ１の目標角度を算出し、回転信号検出部６から出力されるパルス信号に応じて、目標角度まで直流ブラシモータ１を回転させるようにＨブリッジ５を制御する。なお、電子制御装置４、Ｈブリッジ５、および回転信号検出部６により、請求項に記載のモータ制御手段を構成している。
【００２２】
また、アクチュエータシステムには、図２に示すように、直流ブラシモータ１の回転に伴って室内空調ユニットのドアを回転させるためのリンクレバー２（回転部材）と、リンクレバー２を原点位置で停止させるための停止部材３とが設けられている。
【００２３】
さらに、アクチュエータシステムには、停止部材３とともに、リンクレバー２の通常作動範囲を設定するための停止部材３ａが設けられている。なお、図１、図２において、上記した特許文献１、２と同一部分および実質的同一部分には、同一符号を付して説明を簡素化する。
【００２４】
次に、本実施形態の電子制御装置４による直流ブラシモータ１の制御処理について図３を参照して説明する。なお、図３は、直流ブラシモータ１の制御処理をフローチャートである。電子制御装置４は、図３のフローチャートにしたがって、コンピュータプログラムを実行する。
【００２５】
まず、自動車組立工場などで自動車に電子制御装置４が組み付けられて電子制御装置４（イグニッションスイッチＩＧを介さないで直接的）に車載バッテリＢａの正極端子Ｂ＋が接続されると、電子制御装置４は、フラッシュメモリ内のフラグＦをセット状態にする。
【００２６】
ここで、フラグＦのセット状態は、「電子制御装置４が車載バッテリＢａの正極端子Ｂ＋に接続されて、かつイグニッションスイッチＩＧがオンされていない旨」を示している。
【００２７】
その後、コンピュータプログラムは、一定期間毎に実行される。まずステップ１００において、フラグＦがセット状態であるときには、ＹＥＳと判定する。その後、イグニッションスイッチＩＧがオンされると、ステップ１１０でＹＥＳと判定して、フラグＦをリセット状態にする。
【００２８】
これに伴い、ステップ１２０に移行してイニシャライズ処理を実行する。具体的には、図４のステップ１２１に移行して、直流ブラシモータ１の指令値として初期値ＸＳを設定する。初期値ＸＳは、通常作動範囲に相当するパルス数に比べて大きなパルス数が用いられる。
【００２９】
その後、図１のＨブリッジ５のトランジスタ５ａ、５ｃをオンし、トランジスタ５ｂ、５ｄをオフする。これに伴い、車載バッテリＢａから電流がトランジスタ５ａ→直流ブラシモータ１→トランジスタ５ｃ→グランドの経路で流れる。このため、直流ブラシモータ１は、リンクレバー２を負方向（反時計回り）に回転させる。その後、リンクレバー２が通常作動範囲を逸脱して停止部材３に突き当たると、直流ブラシモータ１がロック状態になり、リンクレバー２が原点位置にて停止する。
【００３０】
また、電子制御装置４は、イニシャライズ処理の実行開始後一定期間経過すると、リンクレバー２が原点位置にて停止したと仮定して、Ｈブリッジ５のトランジスタ５ａ、５ｃをオフする。したがって、車載バッテリＢａから直流ブラシモータ１に電流が流れなくなる。
【００３１】
その後、直流ブラシモータ１の指令値として、基準位置を決めるためのパルスＫｊを設定する。その後、図１のＨブリッジ５のトランジスタ５ｂ、５ｄをオンする。これに伴い、車載バッテリＢａから電流がトランジスタ５ｂ→直流ブラシモータ１→トランジスタ５ｄ→グランドの経路で流れる。したがって、直流ブラシモータ１は、リンクレバー２を正方向に回転させる。
【００３２】
これに伴い、電子制御装置４は、回転パルス生成部６ｃから出力されるパルス信号のパルス数をカウントして、カウント数ＫがパルスＫｊに到達するとＨブリッジ５のトランジスタ５ｂ、５ｄをオフする（ステップ１２２）。これに伴い、車載バッテリＢａから直流ブラシモータ１に電流が流れなくなり、直流ブラシモータ１が停止する。ここで、直流ブラシモータ１が停止した位置を作動基準として設定するために、上述のパルス数のカウント数Ｋをリセットする。
【００３３】
その後、ステップ１３０をスキップした後、ステップ１００に戻ると、フラグＦがリセット状態になっているため、ステップ１００でＮＯと判定する。そして、イグニッションスイッチＩＧがオンされると、ステップ１４０でＹＥＳと判定して、ステップ１５０に移行して、直流ブラシモータ１の動作回数がＸ回数に等しいか否かを判定する。このとき、直流ブラシモータ１の動作回数は零であるため、ステップ１５０でＮＯと判定する。なお、動作回数Ｘについては後述する。
【００３４】
その後、直流ブラシモータ１の指令値として、上述の目標吹出空気温度ＴＡＯに基づいて算出されるパルス数Ｐａを設定する。さらにＨブリッジ５のトランジスタ５ｂ、５ｄをオンするので、直流ブラシモータ１は、リンクレバー２を正方向に回転させる。
【００３５】
これに伴い、電子制御装置４は、回転パルス生成部６ｃから出力されるパルス数のカウント数Ｋがパルス数Ｐａに到達するまで、回転パルス生成部６ｃから出力されるパルス信号のパルス数をカウントし続ける（ステップ１７０、ステップ１８０）。その後、パルス数のカウント数Ｋがパルス数Ｐａに等しくなると、Ｈブリッジ５のトランジスタ５ｂ、５ｄをオフするので（ステップ１９０）、車載バッテリＢａから直流ブラシモータ１に電流が流れなくなり、直流ブラシモータ１が停止する。
【００３６】
これに伴い、直流ブラシモータ１の動作回数のカウント数ＳＫをインクリメントしてカウント数ＳＫ＝１とする（ステップ２００）。その後、ステップ１００に戻り、直流ブラシモータ１の動作回数のカウント数ＳＫが動作回数Ｘに到達するまで、ＩＧスイッチの判定処理（ステップ１４０）、動作回数判定処理（ステップ１５０）、モータ駆動処理（ステップ１６０）、パルス数カウント処理（ステップ１７０）、カウント数判定処理（ステップ１８０）、モータ駆動停止処理（ステップ１９０）、および、動作回数インクリメント処理（ステップ２００）を繰り返す。
【００３７】
このような制御処理が実行されると、動作回数のカウント数ＳＫが動作回数Ｘに到達する以前では、イニシャライズ処理が行われないので、直流ブラシモータ１（すなわち、リンクレバー２）の回転角度の制御が複数回繰り返されることになる。
【００３８】
その後、カウント数ＳＫが動作回数Ｘに到達すると、ステップ１５０で、ＹＥＳと判定して、ステップＳ１２０に移行して、上述と同様にイニシャライズ処理を実施して、動作回数のカウント数ＳＫをリセットする（ステップ１３０）。
【００３９】
以上のような制御処理が繰り返されて、直流ブラシモータ１が繰り返し駆動されるので、カウント数ＳＫが動作回数Ｘに到達する毎に、イニシャライズ処理が実施されることになる。
【００４０】
ここで、動作回数Ｘは、直流ブラシモータ１を繰り返し駆動させることにより直流ブラシモータ１の検出角度と実際の角度との間にずれが生じて、イニシャライズ処理が必要になってくる動作回数である。そして、動作回数Ｘは、回転信号の誤検出率によって予め決められた回数である。「回転信号の誤検出率」とは、「電子制御装置４、Ｈブリッジ５、および回転信号検出部６」によって回転信号の誤検出する確率のことである。なお、具体的な動作回数Ｘの算出については後述する。
【００４１】
このような動作回数Ｘに基づいてイニシャライズ処理を実施するタイミングを決めているので、直流ブラシモータ１の制御精度を保ちつつ、イニシャライズ処理の実施回数を抑えることが可能になる。
【００４２】
以下に、本実施形態の車両空調装置のイニシャライズ処理の実施回数と、従来の車両空調装置のイニシャライズ処理の実施回数との比較について説明する。
【００４３】
例えば、自動車の寿命を１５年とし、一日あたり、イグニッションスイッチＩＧがオフされる回数を３回とする。
【００４４】
従来の車両空調装置において、自動車の一生涯の間に、イグニッションスイッチＩＧがオフされる回数は、１５（年）×３６５（日）×３（回）＝１６４２５回となる。そして、イグニッションスイッチＩＧのオフ毎にイニシャライズ処理が実施されるとする。
【００４５】
さらに、イニシャライズ処理は、直流ブラシモータ１の端部作動時にも実施されると仮定し、自動車の一生涯の間に、「端部作動」が行われる回数をα回とすると、自動車の一生涯の間のイニシャライズ処理の実施回数は、（１６４２５＋α）回となる。「端部作動」とは、停止部材３（３ａ）付近に直流ブラシモータ１の目標角度を設定して直流ブラシモータ１を制御することである。
【００４６】
また、本実施形態の車両空調装置において、直流ブラシモータの生涯動作回数を１０万回とし、回転信号の誤検出率を３５％とし、イニシャライズ必要ずれ角度を２°とする。
ここで、「イニシャライズ必要ずれ角度」とは、直流ブラシモータ１を繰り返し動作させるため、直流ブラシモータ１の検出角度と実際の角度との間にずれが生じてイニシャライズ処理が必要となってくる直流ブラシモータ１の“ずれ角度”である。動作回数Ｘは、回転信号の誤検出率、イニシャライズ必要ずれ角度等に予め決められており、２÷０．０８９×１００÷３５＝６４（回）となる。
【００４７】
そして、本実施形態において一生涯のイニシャライズ処理の実施回数は、１０万回÷６４（回）＝１５６２回となる。このため、本実施形態の実施回数（１５６２）は、従来技術の実施回数（１６４２５＋α）に対して、約１０分の一の回数になる。なお、１６４２５＞αとする。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車両空調装置用のアクチュエータシステムの電気回路構成を示す模式図である。
【図２】上述の第１実施形態に係る直流ブラシモータの外観図である。
【図３】上述の第１実施形態に係る電子制御装置の制御処理を示すフローチャートである。
【図４】上述の第１実施形態に係る電子制御装置の制御処理を示すフローチャートである。
【図５】従来の車両空調装置用のアクチュエータシステムの構成を示す模式図である。
【図６】直流ブラシモータの回転信号（サージ成分）を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１…直流ブラシモータ、４…電子制御装置。
【図１】
2007069755.tif 000003
【図２】
2007069755.tif 000004
【図３】
2007069755.tif 000005
【図４】
2007069755.tif 000006
【図５】
2007069755.tif 000007
【図６】
2007069755.tif 000008