(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続された複数の直流モータと、
隣接する直流モータ間の各ノード及び直列接続の両端のノードを、それぞれ高電位及び低電位のいずれか一方に個別に接続するスイッチ手段と、
前記スイッチ手段を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記直流モータの各々の駆動状態を組合せた駆動パターンが、全ての前記直流モータを同時に駆動可能な同時駆動パターンである場合には時分割制御を行わず、全ての前記直流モータを同時には駆動不可能な非同時駆動パターンである場合に時分割制御を行うように、前記スイッチ手段を制御し、
前記制御手段は、前記直流モータの駆動パターンが非同時駆動パターンである場合、当該非同時駆動パターンを実現する最小の時分割数で時分割制御を行うように、前記スイッチ手段を制御し、
前記制御手段は、前記直流モータごとの正転、逆転又は停止の駆動状態を組合せた全駆動パターンのうち、同時駆動パターンと、当該同時駆動パターンを実現するための、前記ノードごとの高電位又は低電位との接続状態を組合せた接続パターンとを対応づけて登録した第１テーブルと、
前記全駆動パターンのうち、非同時駆動パターンと、当該非同時駆動パターンを実現する時分割制御時の分割期間ごとに停止すべきモータの組合せパターンとを対応づけて登録した第２テーブルと、を備え、
前記第１テーブルに登録された同時駆動パターンで前記直流モータを駆動させる場合、当該同時駆動パターンに対応する接続パターンを実現するように、前記スイッチ手段を制御し、
前記第２テーブルに登録された非同時駆動パターンで前記直流モータを駆動させる場合、当該非同時駆動パターンに対応する組合せパターンで時分割制御を行うように、前記スイッチ手段を制御する、
ことを特徴とする直流モータ駆動システム。
【請求項２】
前記第２テーブルには、前記組合せパターンとして、時分割制御時に非同時駆動パターンを分解すべき複数の同時駆動パターンの組合せが登録され、
前記制御手段は、前記第２テーブルに登録された非同時駆動パターンで前記直流モータを駆動させる場合、当該非同時駆動パターンと対応する複数の同時駆動パターンを順次に実現するように、前記スイッチ手段を制御する、
ことを特徴とする請求項１記載の直流モータ駆動システム。
【請求項３】
前記制御手段は、非同時駆動パターンを複数の同時駆動パターンに分解して時分割制御を行う場合に、時分割された各期間のうち、特定のモータを正転又は逆転させる同時駆動パターンにより駆動する時分割期間を、他の同時駆動パターンにより駆動する時分割期間よりも長くするように、前記スイッチ手段を制御する、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の直流モータ駆動システム。
【請求項４】
直列に接続された複数の直流モータと、隣接する直流モータ間の各ノード及び直列接続の両端のノードを、それぞれ高電位及び低電位のいずれか一方に個別に接続するスイッチ手段と、を備えた直流モータ駆動システムを制御するにあたり、
前記直流モータの各々の駆動状態を組合せた駆動パターンが、全ての前記直流モータを同時に駆動可能な同時駆動パターンである場合には時分割制御を行わず、全ての前記直流モータを同時には駆動不可能な非同時駆動パターンである場合に時分割制御を行うように、前記スイッチ手段を制御し、
前記直流モータの駆動パターンが非同時駆動パターンである場合、当該非同時駆動パターンを実現する最小の時分割数で時分割制御を行うように、前記スイッチ手段を制御し、
前記直流モータごとの正転、逆転又は停止の駆動状態を組合せた全駆動パターンのうち、同時駆動パターンと、当該同時駆動パターンを実現するための、前記ノードごとの高電位又は低電位との接続状態を組合せた接続パターンとを対応づけて登録した第１テーブルと、
前記全駆動パターンのうち、非同時駆動パターンと、当該非同時駆動パターンを実現する時分割制御時の分割期間ごとに停止すべきモータの組合せパターンとを対応づけて登録した第２テーブルと、を備え、
前記第１テーブルに登録された同時駆動パターンで前記直流モータを駆動させる場合、当該同時駆動パターンに対応する接続パターンを実現するように、前記スイッチ手段を制御し、
前記第２テーブルに登録された非同時駆動パターンで前記直流モータを駆動させる場合、当該非同時駆動パターンに対応する組合せパターンで時分割制御を行うように、前記スイッチ手段を制御する、
ことを特徴とする直流モータ駆動システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流モータ駆動システム及びその制御方法に関し、より詳細には、複数の直流モータの正逆転をモータごとに制御する直流モータ駆動システム及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の直流モータを個別に正転、逆転又は停止させる直流モータ駆動システムの従来技術が、下記の特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載の直流モータ駆動システムは、直列に接続された複数の直流モータと、隣接する直流モータ間の各ノード及び直列接続の両端のノードを、それぞれ高電位及び低電位のいずれか一方に個別に接続するスイッチ素子とを備えている。その結果、ｎ個（「ｎ」は２以上の整数）の直流モータが、（ｎ＋１）個のスイッチング素子で個別に駆動される。このように少数のスイッチング素子で複数のモータが駆動されるため、コストダウンが図られる。
【０００３】
【特許文献１】実開平５−５１０００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記の特許文献１に記載の直流モータ駆動システムでは、隣接するモータが一つのスイッチング素子を共有する。このため、各直流モータの正転、逆転又は停止の３駆動状態の組合せからなる全ての駆動パターンを実現するためには、時分割制御を行う必要がある。
【０００５】
ところが、時分割制御を行うと、個々のモータの駆動時間が短くなり、その結果、各モータの制御応答速度が低下してしまうという問題が生じる。例えば、３つのモータを時分割制御する場合、個々のモータの回転速度の時間平均値は、個々のモータに連続して駆動電圧を印加した場合に比べて、約１／３となってしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、隣接するモータどうしでスイッチング素子を共有するため時分割制御が必要な直流モータの駆動システムの各モータの平均駆動率を向上させることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明の直流モータの駆動システムは、直列に接続された複数の直流モータと、隣接する直流モータ間の各ノード及び直列接続の両端のノードを、それぞれ高電位及び低電位のいずれか一方に個別に接続するスイッチ手段と、前記スイッチ手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記直流モータの各々の駆動状態を組合せた駆動パターンが、全ての前記直流モータを同時に駆動可能な同時駆動パターンである場合には時分割制御を行わず、全ての前記直流モータを同時には駆動不可能な非同時駆動パターンである場合に時分割制御を行うように、前記スイッチ手段を制御する、ことを特徴としている。
【０００８】
このように、本発明の直流モータの駆動システムは、各モータの全駆動パターンを、時分割制御を行わない同時駆動パターンと、時分割制御を行う非同時駆動パターンとに分けて各モータの駆動を制御する。これにより、隣接するモータどうしでスイッチング素子を共有するため時分割制御が必要な直流モータの駆動システムの各モータの平均駆動率を向上させることができる。
【０００９】
また、本発明において好ましくは、前記制御手段は、前記直流モータの駆動パターンが非同時駆動パターンである場合、当該非同時駆動パターンを実現する最小の時分割数で時分割制御を行うように、前記スイッチ手段を制御する。
【００１０】
時分割数を最小とすれば、時分割制御を行って非同時駆動パターンの駆動を実現させる場合であっても、各モータの平均駆動率が更に向上する。
【００１１】
また、本発明において好ましくは、前記制御手段は、前記直流モータごとの正転、逆転又は停止の駆動状態を組合せた全駆動パターンのうち、同時駆動パターンと、当該同時駆動パターンを実現するための、前記ノードごとの高電位又は低電位との接続状態を組合せた接続パターンとを対応づけて登録した第１テーブルと、前記全駆動パターンのうち、非同時駆動パターンと、当該非同時駆動パターンを実現する時分割制御時の分割期間ごとに停止すべきモータの組合せパターンとを対応づけて登録した第２テーブルと、を備え、前記第１テーブルに登録された同時駆動パターンで前記直流モータを駆動させる場合、当該同時駆動パターンに対応する接続パターンを実現するように、前記スイッチ手段を制御し、前記第２テーブルに登録された非同時駆動パターンで前記直流モータを駆動させる場合、当該非同時駆動パターンに対応する組合せパターンで時分割制御を行うように、前記スイッチ手段を制御する。
【００１２】
これにより、第１テーブルによって、時分割制御の必要のない同時駆動パターンを実現するための接続パターンを容易に得られる。また、第２テーブルによって、非同時駆動パターンを分解して時分割制御する際の停止すべきモータの組合せパターンを容易に得られる。
【００１３】
また、本発明において好ましくは、前記第２テーブルには、前記組合せパターンとして、時分割制御時に非同時駆動パターンを分解すべき複数の同時駆動パターンの組合せが登録され、前記制御手段は、前記第２テーブルに登録された非同時駆動パターンで前記直流モータを駆動させる場合、当該非同時駆動パターンと対応する複数の同時駆動パターンを順次に実現するように、前記スイッチ手段を制御する。
【００１４】
これにより、非同時駆動パターンを分解して時分割制御する場合の複数の同時駆動パターンを容易に得ることができる。
【００１５】
また、本発明において好ましくは、前記制御手段は、非同時駆動パターンを複数の同時駆動パターンに分解して時分割制御を行う場合に、時分割された各期間のうち、特定のモータを正転又は逆転させる同時駆動パターンにより駆動する時分割期間を、他の同時駆動パターンにより駆動する時分割期間よりも長くするように、前記スイッチ手段を制御する。
【００１６】
これにより、時分割制御時の特定のモータへの通電期間が、他のモータへの通電期間よりも長くなり、その特定モータの応答速度の向上を図ることができる。
【００１７】
また、本発明の直流モータの駆動方法は、直列に接続された複数の直流モータと、隣接する直流モータ間の各ノード及び直列接続の両端のノードを、それぞれ高電位及び低電位のいずれか一方に個別に接続するスイッチ手段と、を備えた直流モータ駆動システムを制御するにあたり、前記直流モータの各々の駆動状態を組合せた駆動パターンが、全ての前記直流モータを同時に駆動可能な同時駆動パターンである場合には時分割制御を行わず、全ての前記直流モータを同時には駆動不可能な非同時駆動パターンである場合に時分割制御を行うように、前記スイッチ手段を制御する。
【発明の効果】
【００１８】
このように、本発明によれば、隣接するモータどうしでスイッチング素子を共有するこため時分割制御が必要な直流モータの駆動システムの各モータの平均駆動率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付の図面を参照して、本発明の直流モータの駆動システム及びその方法の第１実施形態を説明する。
まず、図１を参照して、第１実施形態の直流モータ駆動システムの基本構成について説明する。図１は、本発明の直流モータ駆動システムの回路図である。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態の直流モータ駆動システムは、直列に接続された３つの直流モータ、即ち、第１モータ１１、第２モータ１２及び第３モータ１３と、隣接する直流モータ間の各ノードｂ及びｃ、並びに直列接続の両端のノードａ及びｄを、それぞれ高電位端子ＴＢ及び接地電位である低電位端子ＴＧのいずれか一方に個別に接続する４つのスイッチ手段、即ち、第１スイッチ手段２１、第２スイッチ手段２２、第３スイッチ手段２３及び第４スイッチ手段２４と、これら第１〜第４スイッチ手段２１〜２４を制御する制御手段３０とを備えている。制御手段３０は、例えば、コンピュータに所定のプログラムを実行させることにより実現される。また、ＩＣチップとして実現することもできる。
【００２１】
また、モータの駆動状態には、「正転」、「逆転」及び「停止」の３駆動状態がある。これら３駆動状態は、モータの＋端子及び−端子の電位によって制御される。具体的には、モータの＋端子が高電位Ｈ、かつ、−端子が低電位Ｌのときに、モータは正転する。また、モータの＋端子が低電位Ｌ、かつ、−端子が高電位Ｈのときに、モータは逆転する。さらに、モータの＋端子及び−端子の電位が等しい場合、すなわち、両端子の電位が共に高電位Ｈの場合、又は、共に低電位Ｌの場合に、モータは停止する。
【００２２】
ノードｂに接続された第２スイッチ手段２２は、第１モータ１１と第２モータ１２との共有スイッチとなっている。すなわち、第１モータ１１の−端子と、第２モータ１２の＋端子は、いずれもノードｂに接続されている。また、ノードｃに接続された第３スイッチ手段２３は、第２モータ１２と第３モータ１３との共有となっている。すなわち、第２モータ１２の−端子と、第３モータ１３の＋端子は、いずれもノードｃに接続されている。また、第１スイッチ手段２１は、第１モータ１１の＋端子、すなわち、直列の端のノードａに接続されている。また、第４スイッチ手段２４は、第３モータ１３の−端子、すなわち、直列の端のノードｄに接続されている。
【００２３】
各スイッチ手段２１〜２４は、それぞれ一対のｎｐｎトランジスタとｐｎｐトランジスタとから構成されており、ｎｐｎトランジスタのコレクタが高電位（Ｈ）端子ＴＢに接続され、ｐｎｐトランジスタのコレクタが低電位（Ｌ）端子ＴＧに接続され、両トランジスタのエミッタがノードに接続されている。
なお、スイッチ手段はこれに限定されず、例えば、ＣＭＯＳＦＥＴで構成してもよい。
【００２４】
各トランジスタのゲートには、制御部３０から制御電圧が印加される。ベース電圧が高くなると、ｎｐｎトランジスタがＯＦＦになり、かつ、ｐｎｐトランジスタがＯＮとなる。その結果、ノードは、低電位端子ＴＢに接続される。これに対して、ベース電圧が低くなると、ｎｐｎトランジスタがＯＮになり、かつ、ｐｎｐトランジスタがＯＦＦとなる。その結果、ノードは、低電位端子ＴＧに接続される。各ノードａ〜ｄは、常に、高電位端子ＴＢ及び低電位端子ＴＧのうちのいずれか一方に接続されている。すなわち、各ノードａ〜ｄの電位は、常に、高電位Ｈ又は低電位Ｌの何れか一方である。
【００２５】
そして、３つの直流モータ１１〜１３の各々の駆動状態を組合せた駆動パターンが、全ての直流モータ１１〜１３を同時に駆動可能な同時駆動パターンである場合、制御手段３０は時分割制御を行わず、その同時駆動パターンを実現すように、各スイッチ手段２１〜２４を制御する。
【００２６】
例えば、第１〜第３モータ１１〜１３の駆動パターンが、図２に示すように、順に「正転＋逆転＋停止」の場合には、同時駆動パターンである。
なお、図２では、各モータを円で模式的に示し、その円の中にモータの駆動状態を、「正転」の場合には「正」の文字で、「逆転」の場合には「逆」の文字で、「停止」の場合には「停」の文字でそれぞれ示す。
【００２７】
この場合、制御手段３０は、ノードａが電位Ｈ、ノードｂが電位Ｌ、ノードｃが電位Ｈ、かつ、ノードｄが電位Ｌとなるように、スイッチ手段２１〜２４をそれぞれ制御する。このような同時駆動パターンの場合には、時分割制御を行う必要はなく、個々のモータ１１〜１３には、連続して駆動電圧が印加される。この場合の平均駆動率は１００％である。
【００２８】
一方、駆動パターンが、全ての直流モータ１１〜１３を同時には駆動不可能な非同時駆動パターンである場合、制御手段３０は、時分割制御を行うように、各スイッチ手段２１〜２４を制御する。時分割制御においては、非同時駆動パターンは、複数の同時駆動パターンに分解されて順次に実行される。
【００２９】
例えば、第１〜第３モータの駆動パターンが、図３（ａ）に示すように、順に「正転＋正転＋正転」の場合には、非同時駆動パターンである。この場合、制御手段３０は、当該非同時駆動パターンは３つの同時駆動パターンに分解され、各同時駆動パターンは、３つの時分割期間に一つずつ実行される。各時分割期間の長さは、互いに等しく、任意好適な時間とすることができるが、例えば、０．５秒程度である。
【００３０】
図３（ｂ）の時分割制御時のタイムチャートに示すように、この時分割制御では、３つの時分割期間ｔ１〜ｔ３が繰り返される。時分割期間ｔ１においては、第１モータ１１のみが正転し、第２及び第３モータ１２及び１３が停止する。すなわち、図３（ｃ）に示すように、ノードａが電位Ｈ、かつ、ノードｂ〜ｄが電位Ｌとなるように、各スイッチ手段２１〜２４が制御される。
【００３１】
次いで、時分割期間ｔ２においては、第２モータ１２のみが正転し、第１及び第３モータ１１及び１３が停止する。すなわち、図３（ｄ）に示すように、ノードａ及びｂが電位Ｈ、かつ、ノードｃ及びｄが電位Ｌとなるように、各スイッチ手段２１〜２４が制御される。
【００３２】
次いで、時分割期間ｔ３においては、第３モータ１３のみが正転し、第１及び第２モータ１１及び１２が停止する。すなわち、図３（ｅ）に示すように、ノードａ〜ｃが電位Ｈ、かつ、ノードｄが電位Ｌとなるように、各スイッチ手段２１〜２４が制御される。
【００３３】
このように、１つの非同時駆動パターンを３つの同時駆動パターンに分解して時分割制御を行う場合、各モータの平均駆動率は、約３３．３％である。
【００３４】
ところで、本実施形態では、制御手段３０は、直流モータ１１〜１３の駆動パターンが非同時駆動パターンである場合、時分割数は、モータの個数の「３」には限定されない。すなわち、非同時駆動パターンを実現する最小の時分割数で時分割制御が行われる。非同時駆動パターンを実現する最小の時分割数は、非同時駆動パターンにおいて、「停止」モータを除いて、同一回転方向のモータの最大連続数で与えられる。
【００３５】
例えば、第１〜第３モータの駆動パターンが、図４（ａ）に示すように、順に「正転＋正転＋逆転」の場合には、「正転」のモータが２つ連続しているので、最小の時分割数は「２」となる。その場合、図４（ｂ）の時分割制御時のタイムチャートに示すように、２つの期間ｔ１及びｔ２が繰り返される。
【００３６】
期間ｔ１においては、例えば、図４（ｃ）に示すように、第１モータ１１のみを正転させ、第２及び第３モータを停止させる。すなわち、ノードａが電位Ｈ、かつ、ノードｂ〜ｄが電位Ｌとなるように、各スイッチ手段２１〜２４が制御される。次いで、期間ｔ２においては、図４（ｄ）に示すように、第１モータ１１を停止させ、第２モータを正転させ、かつ第３モータを逆転させる。すなわち、ノードａ及びｂが電位Ｈ、ノードｃが電位Ｌ、かつ、ノードｄが電位Ｈとなるように、各スイッチ手段２１〜２４が制御される。
【００３７】
このように、１つの非同時駆動パターンを２つの同時駆動パターンに分解して時分割制御を行う場合、各モータの平均駆動率は、約５０％であり、時分割数が「３」の場合よりも高くなる。
【００３８】
さらに、図５を参照して、ｎ個（「ｎ」は２以上の整数）のモータの駆動パターンと、最小の時分割数の一般的な関係について説明する。図５では、各モータを円で模式的に示し、その円の中にモータの駆動状態を、「正転」の場合には「正」の文字で、「逆転」の場合には「逆」の文字で、「停止」の場合には「停」の文字でそれぞれ示す。
【００３９】
図５（ａ）に、ｎ分割する場合の駆動パターンの例を示す。ここでは、同じ回転方向である「正転」のモータがｎ個連続している。したがって、この場合の最小の時分割数は、「ｎ」となる。
【００４０】
また、図５（ｂ）に、２分割する場合の駆動パターンの例を示す。ここでは、左から２及び３番目のモータが２つ連続して「逆転」しており、また、左から５及び６番目のモータも２つ連続して「逆転」している。直列に接続されたｎ個のモータのうち、連続箇所は、同時に何カ所存在してもよい。そして、連続箇所のうちの最大連続数が最小の時分割数となる。したがって、この場合の最小の時分割数は「２」となる。
【００４１】
また、図５（ｃ）に、３分割する場合の駆動パターンの例を示す。ここでは、左から１〜３番目のモータが３つ連続して「正転」しており、かつ、左から５〜７番目のモータも３つ連続して「正転」している。したがって、この場合の最小の時分割数は「３」となる。
【００４２】
また、図５（ｄ）に、４分割する場合の駆動パターンの例を示す。ここでは、襞入りから１〜４番目のモータが４つ連続して「正転」しており、また、左から６及び７番目のモータが２つ連続して「正転」している。この場合の最大連続数は「４」であるので、最小の時分割数は「４」となる。
【００４３】
また、図５（ｅ）に、３分割する場合の駆動パターンの例を示す。ここでは、左から１及び２番目のモータが２つ連続して「正転」し、３番目のモータが「停止」し、かつ、４番目のモータが「正転」している。このように、間に「停止」を含む場合は、「停止」モータを除いて、その両側を隣接とみなす。すなわち、左から１、２及び４番目のモータが３つ連続して「正転」していることになる。したがって、この場合の最初の時分割数は「３」となる。
【００４４】
本実施形態では、下記のテーブル１及びテーブル２に示すように、直流モータごとの正転、逆転又は停止の駆動状態を組合せた全駆動パターンを、全ての前記直流モータを同時に駆動可能な同時駆動パターンと、全ての前記直流モータを同時には駆動不可能な非同時駆動パターンとに分けてそれぞれ登録している。
【００４５】
【表１】
0005099426.tif 000002
【００４６】
【表２】
0005099426.tif 000003
【００４７】
上記のテーブル１には、全駆動パターンのうちの同時駆動パターンＡ１〜Ａ１５と、これら同時駆動パターンをそれぞれ実現するための、ノードごとの高電位Ｈ又は低電位Ｌとの接続状態を組合せた接続パターンとが対応づけて登録されている。
なお、テーブル１、テーブル２及び図面中、第１〜第３モータを、モータ１〜モータ３、又は、Ｍ１１〜Ｍ１３と表記することがある。
【００４８】
例えば、テーブル１に示すように、同時駆動パターンＡ１では、第１〜第３モータは、順に、「正転＋逆転＋正転」の駆動パターンであり、この駆動パターンを実現するために、ノードａ〜ｄについて、順に、「Ｈ、Ｌ、Ｈ、Ｌ」という接続パターンが対応づけられて登録されている。
なお、全てのモータを停止させる同時駆動パターンＡ１５の場合、全てのノードの電位を「Ｌ」としてもよいし、全てのノードの電位を「Ｈ」としてもよい。
【００４９】
また、上記のテーブル２には、全駆動パターンのうち非同時駆動パターンＢ１〜Ｂ１２と、これら非同時駆動パターンをそれぞれ実現する時分割制御時の分割期間ごとに停止すべきモータの組合せパターンとが対応づけて登録されている。テーブル２に示すように、ここでは、（１）〜（４）の４種類の組合せパターンが対応づけられている。これらの組合せパターンのうち、組合せパターン（１）の時分割数は「３」であり、残りの組合せパターン（２）〜（４）の時分割数は「２」である。なお、組合せパターン（１）〜（４）の詳細な内容は後述する。
【００５０】
ここで、モータ数が「３」の場合、全駆動パターンは「２７」通りであり、そのうち、時分割制御が必要ない同時駆動パターンは、テーブル１に示した「１５」通りであり、時分割制御が必要な非同時駆動パターンは、テーブル２に示した「１２」通りである。さらに、非同時駆動パターンのうち、時分割数が「３」である組合せパターン（１）は、「２」通りであり、時分割数が「２」である組合せパターン（２）〜（４）は、残りの「１０」通りである。
【００５１】
時分割制御せずに連続駆動する場合の各モータの平均駆動率は、１００％である。また、３時分割制御する場合の各モータの平均駆動率は、約３３．３％であり、２時分割制御する場合の各モータの平均駆動率は、５０％である。したがって、駆動パターンがランダムに発生するとすれば、本実施形態において、３つの直流モータの駆動システム全体の平均駆動率は、下記の式（１）で与えられる。
（１００×１５＋５０×１０＋３３．３×２）÷２７＝７６．５％    ・・・（１）
【００５２】
したがって、３つのモータを３時分割期間に分解して時分割制御する場合の平均駆動率約３３．３％に比べて、本実施形態では、平均駆動率が約７６．５％と大幅に向上することが分かる。その結果、直流モータの駆動システムの応答性が大幅に改善されることが分かる。
【００５３】
なお、本発明は、以下に説明するように、モータ数が「３」以外の場合にも適用される。まず、各モータは「正転」、「逆転」及び「停止」の３つの駆動状態をとり得るから、モータ数が「ｎ」個の場合の全駆動パターン数は、「３のｎ乗」通りとなる。次に、各スイッチ手段は、「高電位」又は「低電位」の２つの接続状態をとり、モータ数が「ｎ」の場合のスイッチ手段の数は（ｎ＋１）個である。したがって、（ｎ＋１）個のスイッチ手段で実現可能な接続パターン数は、「２の（ｎ＋１）乗」通りとなる。ただし、ノードａ〜ｄの電位が全て「Ｈ」の場合と全て「Ｌ」の場合は、いずれも全モータが停止する同じ駆動パターンとなる。このため、全同時駆動パターン数は、「２の（ｎ＋１）乗−１」通りとなる。
【００５４】
したがって、モータ数が「ｎ」の場合、
全駆動パターン数：（３n）通り、
同時駆動パターン数：（２(n+1)−１）通り、
非同時駆動パターン数：｛３n−（２(n-1)−１）｝通りとなる。
このように、本発明は、モータ数が「３」以外の場合にも適用され得ることが分かる。
【００５５】
次に、図６のフローチャートを参照して、本実施形態の直流モータの駆動システムの制御方法について説明する。
【００５６】
直流モータの駆動システムの制御にあたり、各モータの駆動パターンが指示される（図６のＳ１）。駆動パターンは、例えば、自動車用空調制御装置のアプリケーションプログラムから算出される。
【００５７】
次いで、指示された駆動パターンが、非同時駆動パターンであるか否かが、テーブル２を参照して判断される（Ｓ２）。
指示された駆動パターンが、例えば、テーブル２に登録された非同時駆動パターンではなく、テーブル１に登録された同時駆動パターンＡ１の場合（ステップＳ２で「Ｎｏ」の場合）、テーブル１が参照される（Ｓ３）。
【００５８】
そして、テーブル１において、同時駆動パターンＡ１と対応づけられて登録された接続パターンを実現するように、第１〜第４スイッチ手段２１〜２４が操作される。具体的には、ノードａ〜ｄの電位をそれぞれ、「Ｈ」、「Ｌ」、「Ｈ」及び「Ｌ」とするように、各スイッチ手段２１〜２４が制御される。
【００５９】
一方、指示された駆動パターンが、非同時駆動パターンである場合（ステップＳ２で「Ｙｅｓ」の場合）、当該非同時駆動パターンを実現する時分割制御時の分割期間ごとに停止すべきモータの組合せパターンで時分割制御を行うように、各スイッチ手段２１〜２４が制御される（Ｓ５）。テーブル２では、非同時駆動パターンＢ１〜Ｂ１２は、４つの組合せパターン（１）〜（４）に分類されている。
【００６０】
まず、図７のフローチャートを参照して、組合せパターン（１）の時分割制御について説明する。
ここでは、指示された駆動パターンが、図３（ａ）に示したように、全てのモータが「正転」である非同時駆動パターンＢ１である場合について説明する。テーブル２に示すように、非同時駆動パターンＢ１は、組合せパターン（１）に対応する。組合せパターン（１）では、図３（ｂ）のタイムチャートに示したように、非同時駆動パターンを３つの同時駆動パターンに分解して分割制御を行う。
【００６１】
第１の時分割期間ｔ１では、第２及び第３モータ１２及び１３が停止し、第１モータ１１のみが指示された駆動パターンにおける駆動状態で正規駆動する（Ｓ５７１）。第１の時分割期間ｔ１における第１〜第３モータ１１〜１３の駆動パターンは、順に「正転＋停止＋停止」となる。この駆動パターンは、テーブル１を参照すると、同時駆動パターンＡ９に該当する（Ｓ５７２）。
【００６２】
したがって、第１の時分割期間ｔ１では、同時駆動パターンＡ９に対応する接続パターン「Ｈ、Ｌ、Ｌ、Ｌ」となるように、各スイッチ手段２１〜２４を制御されて、第１モータ１１が正転する（Ｓ５７３）。
【００６３】
続いて、第２の時分割期間ｔ２では、第１及び第３モータ１１及び１３が停止し、第２モータ１２のみが指示された駆動パターンにおける駆動状態で正規駆動する（Ｓ５７４）。第２の時分割期間ｔ２における第１〜第３モータ１１〜１３の駆動パターンは、順に「停止＋正転＋停止」となる。この駆動パターンは、テーブル１を参照すると、同時駆動パターンＡ１１に該当する（Ｓ５７５）。
【００６４】
したがって、第２の時分割期間ｔ２では、同時駆動パターンＡ１１に対応する接続パターン「Ｈ、Ｈ、Ｌ、Ｌ」となるように、各スイッチ手段２１〜２４が制御されて、第２モータ１２が正転する（Ｓ５７６）。
【００６５】
続いて、第３の時分割期間ｔ３では、第１及び第２モータ１１及び１２が停止し、第３モータ１３のみが指示された駆動パターンにおける駆動状態で正規駆動する（Ｓ５７７）。第３の時分割期間ｔ３における第１〜第３モータ１１〜１３の駆動パターンは、順に「停止＋停止＋正転」となる。この駆動パターンは、テーブル１を参照すると、同時駆動パターンＡ１３に該当する（Ｓ５７８）。
【００６６】
したがって、第３の時分割期間ｔ３では、同時駆動パターンＡ１３に対応する接続パターン「Ｈ、Ｈ、Ｈ、Ｌ」となるように、各スイッチ手段２１〜２４が制御されて、第３モータ１３が正転する（Ｓ５７９）。
【００６７】
このようにして、組合せパターン（１）では、非同時駆動パターンＢ１は、３つの同時駆動パターンＡ９、Ａ１１及びＡ１３に分解されて、時分割制御される。
【００６８】
次に、図８（ａ）のフローチャートを参照して、組合せパターン（２）の時分割制御について説明する。
ここでは、指示された駆動パターンが、「正転＋正転＋停止」である非同時駆動パターンＢ３である場合について説明する。テーブル２に示すように、非同時駆動パターンＢ３は、組合せパターン（２）に対応する。組合せパターン（２）では、図８（ｂ）のタイムチャートに示すように、非同時駆動パターンを２つの同時駆動パターンに分解して分割制御を行う。
【００６９】
第１の時分割期間ｔ１では、第２モータ１２が停止し、第１及び第３モータ１１及び１３が指示された駆動パターンにおける駆動状態で正規駆動する（Ｓ５８１）。第１の時分割期間ｔ１における第１〜第３モータ１１〜１３の駆動パターンは、順に「正転＋停止＋停止」となる。この駆動パターンは、テーブル１を参照すると、同時駆動パターンＡ９に該当する（Ｓ５８２）。
【００７０】
したがって、第１の時分割期間ｔ１では、同時駆動パターンＡ９に対応する接続パターン「Ｈ、Ｌ、Ｌ、Ｌ」となるように、各スイッチ手段２１〜２４を制御されて、第１モータ１１が正転する（Ｓ５８３）。
【００７１】
続いて、第２の時分割期間ｔ２では、第１モータ１１が停止し、第２及び第３モータ１２及び１３が指示された駆動パターンにおける駆動状態で正規駆動する（Ｓ５８４）。第２の時分割期間ｔ２における第１〜第３モータ１１〜１３の駆動パターンは、順に「停止＋正転＋停止」となる。この駆動パターンは、テーブル１を参照すると、同時駆動パターンＡ１１に該当する（Ｓ５８５）。
【００７２】
したがって、第２の時分割期間ｔ２では、同時駆動パターンＡ１１に対応する接続パターン「Ｈ、Ｈ、Ｌ、Ｌ」となるように、各スイッチ手段２１〜２４が制御されて、第２モータ１２が正転する（Ｓ５８６）。
【００７３】
このようにして、組合せパターン（２）では、非同時駆動パターンＢ３は、２つの同時駆動パターンＡ９及びＡ１１に分解されて、時分割制御される。
【００７４】
次に、図９（ａ）のフローチャートを参照して、組合せパターン（３）の時分割制御について説明する。
ここでは、指示された駆動パターンが、「正転＋停止＋正転」である非同時駆動パターンＢ７である場合について説明する。テーブル２に示すように、非同時駆動パターンＢ７は、組合せパターン（３）に対応する。組合せパターン（３）では、図９（ｂ）のタイムチャートに示すように、非同時駆動パターンを２つの同時駆動パターンに分解して分割制御を行う。
【００７５】
第１の時分割期間ｔ１では、第１モータ１１が停止し、第２及び第３モータ１２及び１３が指示された駆動パターンにおける駆動状態で正規駆動する（Ｓ５９１）。第１の時分割期間ｔ１における第１〜第３モータ１１〜１３の駆動パターンは、順に「停止＋停止＋正転」となる。この駆動パターンは、テーブル１を参照すると、同時駆動パターンＡ１３に該当する（Ｓ５９２）。
【００７６】
したがって、第１の時分割期間ｔ１では、同時駆動パターンＡ１３に対応する接続パターン「Ｈ、Ｈ、Ｈ、Ｌ」となるように、各スイッチ手段２１〜２４を制御されて、第３モータ１３が正転する（Ｓ５９３）。
【００７７】
続いて、第２の時分割期間ｔ２では、第３モータ１３が停止し、第１及び第２モータ１１及び１２が指示された駆動パターンにおける駆動状態で正規駆動する（Ｓ５９４）。第２の時分割期間ｔ２における第１〜第３モータ１１〜１３の駆動パターンは、順に「正転＋停止＋停止」となる。この駆動パターンは、テーブル１を参照すると、同時駆動パターンＡ９に該当する（Ｓ５９５）。
【００７８】
したがって、第２の時分割期間ｔ２では、同時駆動パターンＡ９に対応する接続パターン「Ｈ、Ｌ、Ｌ、Ｌ」となるように、各スイッチ手段２１〜２４が制御されて、第１モータ１２が正転する（Ｓ５９６）。
【００７９】
このようにして、組合せパターン（３）では、非同時駆動パターンＢ７は、２つの同時駆動パターンＡ１３及びＡ９に分解されて、時分割制御される。
【００８０】
次に、図１０（ａ）のフローチャートを参照して、組合せパターン（４）の時分割制御について説明する。
ここでは、指示された駆動パターンが、「停止＋正転＋正転」である非同時駆動パターンＢ９である場合について説明する。テーブル２に示すように、非同時駆動パターンＢ９は、組合せパターン（４）に対応する。組合せパターン（４）では、図１０（ｂ）のタイムチャートに示すように、非同時駆動パターンを２つの同時駆動パターンに分解して分割制御を行う。
【００８１】
第１の時分割期間ｔ１では、第３モータ１３が停止し、第１及び第２モータ１１及び１２が指示された駆動パターンにおける駆動状態で正規駆動する（Ｓ５１１）。第１の時分割期間ｔ１における第１〜第３モータ１１〜１３の駆動パターンは、順に「停止＋正転＋停止」となる。この駆動パターンは、テーブル１を参照すると、同時駆動パターンＡ１１に該当する（Ｓ５１２）。
【００８２】
したがって、第１の時分割期間ｔ１では、同時駆動パターンＡ１１に対応する接続パターン「Ｈ、Ｈ、Ｌ、Ｌ」となるように、各スイッチ手段２１〜２４を制御されて、第２モータ１２が正転する（Ｓ５１３）。
【００８３】
続いて、第２の時分割期間ｔ２では、第２モータ１２が停止し、第１及び第３モータ１１及び１３が指示された駆動パターンにおける駆動状態で正規駆動する（Ｓ５１４）。第２の時分割期間ｔ２における第１〜第３モータ１１〜１３の駆動パターンは、順に「停止＋停止＋正転」となる。この駆動パターンは、テーブル１を参照すると、同時駆動パターンＡ１３に該当する（Ｓ５１５）。
【００８４】
したがって、第２の時分割期間ｔ２では、同時駆動パターンＡ１３に対応する接続パターン「Ｈ、Ｈ、Ｈ、Ｌ」となるように、各スイッチ手段２１〜２４が制御されて、第１モータ１３が正転する（Ｓ５１６）。
【００８５】
このようにして、組合せパターン（４）では、非同時駆動パターンＢ９は、２つの同時駆動パターンＡ１１及びＡ１３に分解されて、時分割制御される。
【００８６】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
第２実施形態では、直流モータの駆動システムの回路構成及び制御順序は、上述の第１実施形態と同一である。
ただし、第２実施形態では、制御手段３０は、非同時駆動パターンを複数の同時駆動パターンに分解して時分割制御を行う場合に、時分割された各期間のうち、特定のモータを正転又は逆転させる同時駆動パターンにより駆動する時分割期間を、他の同時駆動パターンにより駆動する時分割期間よりも長くするように、スイッチ手段２１〜２４を制御する。
【００８７】
第１実施形態では、図３（ｂ）、図８（ｂ）及び図９（ｂ）に示したように、時分割制御時の各時分割期間の長さは互いに等しくていた。これに対して、第２実施形態では、例えば、第１モータを正転又は逆転させる期間を、他のモータを正転又は逆転させ期間よりも長く設定する。
【００８８】
図１１（ａ）〜（ｃ）に、それぞれ上記の組合せパターン（１）〜（３）における時分割制御時に、第１モータ１１が正規駆動する第１の時分割期間ｔ１を、第２及び第３の時分割期間ｔ２及びｔ３よりも長くした例を示す。これにより、第１モータ１１の平均駆動率を一層向上させることができる。
なお、モータが３つ以上の場合、２つ以上のモータについて、正規駆動させる時分割期間の長さを、その２つのモータが停止している時分割期間の長さよりも長くするようにしてもよい。
【００８９】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
第３実施形態では、直流モータの駆動システムの回路構成は、上述の第１実施形態と同一である。
ただし、第３実施形態では、第１実施形態において参照したテーブル２の代わりに、下記のテーブル３を参照する。
【００９０】
【表３】
0005099426.tif 000004
【００９１】
上記のテーブル３には、全駆動パターンのうちの非同時駆動パターンと、時分割制御時に非同時駆動パターンを分解すべき複数の同時駆動パターンの組合せが登録されている。例えば、非同時道時駆動パターンＢ１は、３つの同時駆動パターンＡ９、Ａ１１及びＡ１３の組合せと対応づけられている。
【００９２】
以下、図１２のフローチャートを参照して、第３実施形態の直流モータの駆動システムの制御方法について説明する。
直流モータの駆動システムの制御にあたり、まず、第１実施形態と同様に、各モータの駆動パターンが指示される（図１２のＳ１）。
【００９３】
次いで、指示された駆動パターンが、同時駆動パターンであるか否かが、テーブル１を参照して判断される（Ｓ２）。
なお、テーブル３を参照して、指示された駆動パターンが、同時駆動パターンであるか、非同時駆動パターンであるかを判断してもよい。
【００９４】
指示された駆動パターンが、例えば、テーブル１に登録された同時駆動パターンの何れかである場合（ステップＳ２で「Ｙｅｓ」の場合）、テーブル１において、その同時駆動パターンで連続駆動される（Ｓ３）。例えば、指示された駆動パターンが同時駆動パターンＡ１である場合、ノードａ〜ｄの電位をそれぞれ、「Ｈ」、「Ｌ」、「Ｈ」及び「Ｌ」とするように、各スイッチ手段２１〜２４が制御される。
【００９５】
一方、指示された駆動パターンが、テーブル１に登録された同時駆動パターンでない場合（ステップＳ２で「Ｎｏ」の場合）、テーブル３が参照される（Ｓ４）。テーブル３では、各非同時駆動パターンが、それぞれ時分割制御時に非同時駆動パターンを分解すべき複数の同時駆動パターンの組合せと対応づけられて登録されている。例えば、指示された駆動パターンが非同時駆動パターンＢ１である場合、テーブル３から、その非同時駆動パターンＢ１が、３つの同時駆動パターンＡ９、Ａ１１及びＡ１３の組合せに分解されることが分かる。
【００９６】
続いて、対応する各同時駆動パターンＡ９、Ａ１１及びＡ１３について、テーブル１を参照し（Ｓ５）、これら３つの同時駆動パターンを順次に実現するように、スイッチ手段２１〜２４が時分割制御される（Ｓ６）。
【００９７】
なお、第３実施形態においても、第２実施形態のように、非同時駆動パターンを複数の同時駆動パターンに分解して時分割制御を行う場合に、時分割された各期間のうち、特定のモータを正転又は逆転させる同時駆動パターンにより駆動する時分割期間を、他の同時駆動パターンにより駆動する時分割期間よりも長くするように、スイッチ手段２１〜２４を制御してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明の直流モータの駆動システム及びその方法は、例えば、自動車用空調制御装置の送風切替機構において、エアーミックスドア・噴出口モード・内外気等の切替機構に採用されている複数の直流モータの駆動に用いて好適である。
【００９９】
上述した実施形態においては、本発明を所定の条件で構成した例について説明したが、本発明は種々の変更及び変形を行うことができる。例えば、上述の実施形態では、３つのモータを駆動する例について説明したが、本発明は、モータの数は３つに限定されず、２又は４つ以上でもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の実施形態の直流モータの駆動システムの回路図である。
【図２】モータの同時駆動パターン及び各ノードの印加電圧の一例を示す模式図である。
【図３】（ａ）は、３時分割が必要な非同時駆動パターンの一例であり、（ｂ）は、時分割制御時のタイムチャートであり、（ｃ）は、第１の時分割期間のモータの駆動パターン及び各ノードの印加電圧を示し、（ｄ）は、第２の時分割期間のモータの駆動パターン及び各ノードの印加電圧を示し、（ｅ）は、第３の時分割期間のモータの駆動パターン及び各ノードの印加電圧を示す。
【図４】（ａ）は、２時分割が必要な非同時駆動パターンの一例であり、（ｂ）は、時分割制御時のタイムチャートであり、（ｃ）は、第１の時分割期間のモータの駆動パターン及び各ノードの印加電圧を示し、（ｄ）は、第２の時分割期間のモータの駆動パターン及び各ノードの印加電圧を示す。
【図５】（ａ）〜（ｅ）は、ｎ個のモータの駆動パターンと最小の時分割数との関係を説明するための模式図である。
【図６】本発明の第１実施形態の直流モータの駆動システムの制御方法を説明するフローチャートである。
【図７】組合せパターン（１）による時分割処理を説明するフローチャートである。
【図８】（ａ）は、組合せパターン（２）による時分割処理を説明するフローチャートであり、（ｂ）は、組合せパターン（２）による時分割制御時のタイムチャートである。
【図９】（ａ）は、組合せパターン（３）による時分割処理を説明するフローチャートであり、（ｂ）は、組合せパターン（３）による時分割制御時のタイムチャートである。
【図１０】（ａ）は、組合せパターン（４）による時分割処理を説明するフローチャートであり、（ｂ）は、組合せパターン（４）による時分割制御時のタイムチャートである。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第２実施形態における時分割制御時のタイムチャートである。
【図１２】本発明の第３実施形態の直流モータの駆動システムの制御方法を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０１】
１１  第１モータ
１２  第２モータ
１３  第３モータ
２１  第１スイッチ
２２  第２スイッチ
２３  第３スイッチ
３０  制御手段
【図１】
0005099426.tif 000005
【図２】
0005099426.tif 000006
【図３】
0005099426.tif 000007
【図４】
0005099426.tif 000008
【図５】
0005099426.tif 000009
【図６】
0005099426.tif 000010
【図７】
0005099426.tif 000011
【図８】
0005099426.tif 000012
【図９】
0005099426.tif 000013
【図１０】
0005099426.tif 000014
【図１１】
0005099426.tif 000015
【図１２】
0005099426.tif 000016