JP2008067428A - 正逆回転駆動回路の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リレーを用いた正逆回転駆動回路においてモータの正逆回転の切り替わりをできるだけ早くする。
【解決手段】モータに接続された一対のリレーの励磁状態の一方に対する上昇指令信号をオンからオフにするタイミングＴ１から、そのリレーのタイムラグＴｏｆｆの経過前に他方のリレーに対する下降指令信号をオフからオンにする。励磁状態のリレーの接点がそのタイムラグにより実際に切り換わる前に他方のリレーの接点が切り換わり、モータに制動がかかって減速し、タイムラグ経過後に下降指令状態となって速やかに逆回転状態にすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、正転用及び逆転用リレーの励磁・非励磁によりモータの正逆回転を切り換えるようにした正逆回転駆動回路の制御方法に関するものである。

従来、電動モータを正逆回転させる駆動回路において、２つのリレーを用いて交互にスイッチングすることでモータを正逆回転させるようにした駆動回路があり、その一例として自動車用パワーウィンドウ装置に用いるものを図２に示す。図示されない操作スイッチなどの入力に応じて窓の上昇下降の制御を行うＣＰＵ１に、パワー素子に指令信号を出力するための第１出力端子Ｏ１と第２出力端子Ｏ２とが設けられており、それぞれハイまたはローレベルの各信号が出力され、それら指令信号のハイ・ローの組み合わせによりモータ２が正逆回転するようになっている。

第１出力端子Ｏ１にはそのハイレベル信号の出力によりオンする第１トランジスタＱ１が接続され、第２出力端子Ｏ２にはハイレベル信号の出力によりオンする第２トランジスタＱ２が接続されている。また、第１トランジスタＱ１のオンにより第１リレーＲＬ１が励磁状態になり、第２トランジスタＱ２のオンにより第２リレーＲＬ２が励磁状態になり、各リレーＲＬ１・ＲＬ２を介してモータ２が接続されている。

リレーＲＬ１・ＲＬ２は、それぞれコイルＬ１・Ｌ２と対応する２位置選択接点Ｓ１・Ｓ２とを有する公知の構造であって良い。図では、定電圧端子Ｖｃと第１トランジスタＱ１との間に第１リレーＲＬ１のコイルＬ１が接続され、対応する第１接点Ｓ１の常開接点Ｓ１ａが駆動電圧端子Ｖｍに接続され、常閉接点Ｓ１ｂが接地され、可動接点Ｓ１ｃがモータ２の両端子の一方と接続されている。同様に、定電圧端子Ｖｃと第２トランジスタＱ２との間に第２リレーＲＬ２のコイルＬ２が接続され、対応する第２接点Ｓ２の常開接点Ｓ２ａが駆動電圧端子Ｖｍに接続され、常閉接点Ｓ２ｂが接地され、可動接点Ｓ２ｃがモータ２の他方の端子と接続されている。なお、各コイルＬ１・Ｌ２には還流ダイオードＤ１・Ｄ２がそれぞれ接続されている。（例えば特許文献１参照）

上記したような正逆回転駆動回路において例えばモータ２の正回転を窓の上昇側とし、逆回転を窓の下降側として説明する。正回転させる場合には図の状態に対して第１出力端子Ｏ１から第１トランジスタＱ１にオン信号を出力し、図３のタイミングＴ１までの状態となる。すなわち、第１接点Ｓ１は電圧Ｖｍ供給状態であり、第２接点Ｓ２は接地状態であり、電流が第１接点Ｓ１からモータ２を介して第２接点Ｓ２に流れて、モータ２が正回転する。

図示されない操作スイッチの操作によりモータ２を逆回転させる場合には、第１出力端子Ｏ１からオフ信号（ロー）を出力する（タイミングＴ１）。この時、第１リレーＲＬ１のコイルＬ１が励磁状態から非励磁状態に切り換わるが、コイルＬ１に発生する起電力による電流が還流ダイオードＤ１を介して流れるため、実際に可動接点Ｓ１ｃが常閉接点Ｓ１ｂ側に切り換わるまでに比較的長いタイムラグ（Ｔｏｆｆ）が発生する。なお、非励磁状態から励磁する場合には、上記したような長いタイムラグはないが、ほぼ可動接点Ｓ１ｃの空走時間（Ｔｏn）がかかる。

上記タイムラグＴｏｆｆはリレーの種類によって予め判明しているので、モータ２を逆回転させる場合には、第１出力端子Ｏ１からの上昇指令信号をオンからオフにするタイミングＴ１から所定時間(Ｔｏｆｆ−Ｔｏｎ)経過したタイミングＴ２で第２出力端子Ｏ２から第２リレーＲＬ２のコイルＬ２を励磁するための下降指令（オン）信号を出力することで、第１リレーＲＬ１の可動接点Ｓ１ｃの常閉接点Ｓ１ｂ側への切り換わりの動作タイミングに合わせて第２リレーＲＬ２の可動接点Ｓ２ｃを切り換えて、モータ２の回転方向が切り換わるように制御している。
特開平８−３０３１１１号公報

しかしながら、コイルへの通電切り換え式のリレーを用いた上記文献１に開示される正逆回転駆動回路にあっては、一方のリレー（正転用リレー）を上記励磁状態から非励磁状態に切り換える際に、上述した理由からその動作時間（タイムラグＴｏｆｆ）が経過するまでは接点（Ｓ１）が切り換わることができず、さらに図３に示されるように、接点（Ｓ１）が切り換わった後、他方のリレー（逆転用リレー）を非励磁状態から励磁状態に切り換える際にも空走時間（Ｔｏｎ）がかかり、さらに、接点（Ｓ２）が切り換わってからモータ２の回転速度が除々に減速して反転を経て徐々に回転速度を増して、所定の逆転速度となるまでの時間Ｔｒ３も必要なことから、正回転側の指令信号が指令された時（Ｔ１）から実際に設定速度で逆転するようになるまでの時間Ｔｒ２が長くなるという問題があった。特に、パワーウィンドウ装置のような挟み込み時に反転動作させる装置の制御方法として適用する場合には、できるだけ早い反転が望まれる。

このような課題を解決して、リレーを用いた正逆回転駆動回路においてモータの正逆回転の切り替わりをできるだけ早くすることを実現するために本発明に於いては、正転及び逆転指令信号を選択的に出力する正逆転指令信号出力手段と、前記正転指令信号により励磁される正転時励磁リレーと、前記逆転指令信号により励磁される逆転時励磁リレーと、前記両励磁リレーのいずれか一方の励磁状態により正逆回転するように設けられたモータとを有する正逆回転駆動回路の制御方法であって、前記正逆転指令信号出力手段により、前記正転及び逆転指令信号のいずれか一方を出力したら、前記正転及び逆転指令信号の他方を、前記励磁リレーの接点が励磁状態から非励磁状態になって切り換わるまでのタイムラグの経過前に出力するものとした。

特に、前記正転指令信号と前記逆転指令信号とを同時に出力すると良く、また、前記モータが自動車の窓を開閉駆動するアクチュエータの駆動源であり、前記正転指令信号と前記逆転指令信号とが前記窓を開閉制御するものであると良い。

このように本発明によれば、一方のリレーコイルを励磁から非励磁に切り換えるためにその一方のリレーに非励磁指令信号を出力したら、その励磁状態から非励磁状態になって接点が実際に切り換わるまでのタイムラグの経過前に、他方のリレーに対する励磁指令信号を出力することから、ほとんどタイムラグの無い非励磁から励磁状態に切り換わる他方のリレーの接点の切り替わり時からモータを逆回転させる制御に移ることができる。モータが正回転から逆回転に移るためには正回転時の回転速度が０回転となってから逆回転し始めるため、その所定の正回転速度から０回転になるまでにはある程度の時間（制動時間）を要し、その間に上記タイムラグによる励磁状態から非励磁状態に切り換わる方のリレーの接点が実際に切り換わることができ、それ以降は両リレーの接点が逆回転駆動状態になり、素早い逆回転切り換えを行うことができる。

特に、正転指令信号と逆転指令信号とを同時に出力することにより、制御のプログラムを簡単に組み立てることができる。また、自動車のパワーウィンドウ装置に適用することにより、挟み込み時の逆回転動作を速やかに行うことができ、好適である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明に基づく制御要領を示す上記した図３に対応する図である。なお、本発明が適用される正逆回転駆動回路にあっては、背景技術で示した図２の回路と同じであって良いため、図２の回路に適用した場合について、また具体的な適用として自動車のパワーウィンドウ装置における窓の開（下降）閉（上昇）に適用した例として以下に示す。

図１において、正逆転指令信号出力手段としてのＣＰＵ１の第１出力端子Ｏ１から図示されない窓を閉じるための上昇指令信号が出力され（オン）、第２出力端子Ｏ２からは下降指令信号が出力されない（オフ）場合には、上記図２において第１リレーＲＬ１のコイルＬ１が励磁され、第２リレーＲＬ２のコイルＬ２が非励磁状態であることから、第１リレーＲＬ１の可動接点Ｓ１ｃが図の二点鎖線で示されるように常開接点Ｓ１ａ側に切り換わって、電流が第１リレーＲＬ１からモータ２を介して第２リレーＲＬ２に向けて流れ、モータ２が所定の正回転速度（＋Ｎ）で正回転する。

例えば図示されない操作スイッチの操作や挟み込み検出処理として、正回転状態から逆回転させる場合には、第１出力端子Ｏ１からの上昇指令信号の出力を停止し（オフ）、第２出力端子Ｏ２からの下降指令信号を出力する（オン）。それらのオフ・オンのタイミングを、図示例ではタイミングＴ１で同時に行う。

上昇指令信号のオフにより励磁状態のコイルＬ１に対する電流供給を停止した場合に、上記したように還流ダイオードＤ１を介してコイルＬ１に電流が流れるため、可動接点Ｓ１ｃは直ぐには常閉接点Ｓ１ｂ側に切り換わらず、第１接点Ｓ１の出力状態は駆動電圧Ｖｍの供給状態が動作時間（Ｔｏｆｆ）の間継続する。

ここで、図示例では下降指令信号によるオン出力を上昇指令信号をオフにするのと同時に行うようにしているため、第２接点Ｓ２の出力は接地状態から空走時間Ｔｏｎ経過後に駆動電圧Ｖｍ供給状態に切り換わる。リレーを非励磁状態から励磁するときの空走時間Ｔｏｎは上記動作時間Ｔｏｆｆよりも短いため、第１接点Ｓ１が実際にオフする前に第２接点Ｓ２がオンし、双方の接点Ｓ１，Ｓ２に同時に駆動電圧Ｖｍがかかった状態となる。

このように、下降指令信号がオンになってから実際に第２接点Ｓ２が切り換わった時（Ｔ１からＴｏｎ後）から、上昇指令信号がオフしてから実際に第１接点Ｓ１の切り換わるタイミングＴ２までの間にあっては、両接点Ｓ１・Ｓ２が共に電源端子Ｖｍに接続されている状態となり、モータ２の両端子間には閉回路が構成されるため、モータ２には回生制動力が働く。これにより、モータ２は急速に減速され、モータ２が停止状態（０回転）となる時点にタイミングＴ２を合わせれば、第１接点Ｓ１の切り換わりにより両リレーＲＬ１・ＲＬ２が逆回転駆動状態となり、その後、モータ２には逆回転用の電流が供給されて所定時間経過後に逆回転速度（−Ｎ）に達する。

このように、上昇指令信号がオフされてから、実際にモータ２が正回転から逆回転に切り換わる時までの所要時間Ｔｒ１は、図に示されるようになり、背景技術で述べた従来方法による所要時間Ｔｒ２よりも短くすることができる。なお、図示例では下降指令信号によるオン出力を、上昇指令信号をオフにするのと同時に行ったが、同時でなくても良く、タイミングＴ１からタイムラグＴｏｆｆ内であれば良い。

これにより、コイルを励磁から非励磁にする時に接点が実際に切り換わるまでにタイムラグＴｏｆｆを有するリレーをモータの正逆回転駆動回路に用いた場合であっても、本発明の制御方法を用いることでモータが実際に逆回転するまでの時間を短縮することができ、逆回転時のモータの回転方向の切り換えを速やかに行うことができる。

なお、本発明が適用可能な正逆回転駆動回路にあっては図示例の回路（図２）に限られるものではなく、モータの正逆回転の切り換えをリレーの励磁・非励磁の切り換えで行うようにした回路であれば良い。

本発明にかかる正逆回転駆動回路の制御方法は、一方のリレーの指令信号を励磁状態から非励磁状態としてから接点が実際に切り換わるまでのタイムラグの経過前に、他方のリレーに対する励磁指令信号を出力することにより、リレーの切り換えに応じて回転方向が切り換わるモータの切り換えを速やかにする効果を有し、リレーに接続されたモータを正逆回転させるための正逆回転駆動回路として有用である。

本発明に基づく制御要領を示すタイムチャートである。 正逆回転駆動回路の一例を示す回路図である。 従来の回転切り換え要領を示すタイムチャートである。

符号の説明

１ ＣＰＵ
２ モータ
ＲＬ１・ＲＬ２ リレー

Claims (3)

1. 正転及び逆転指令信号を選択的に出力する正逆転指令信号出力手段と、前記正転指令信号により励磁される正転時励磁リレーと、前記逆転指令信号により励磁される逆転時励磁リレーと、前記両励磁リレーのいずれか一方の励磁状態により正逆回転するように設けられたモータとを有する正逆回転駆動回路の制御方法であって、
   前記正逆転指令信号出力手段により、前記正転及び逆転指令信号のいずれか一方を出力したら、前記正転及び逆転指令信号の他方を、前記励磁リレーの接点が励磁状態から非励磁状態になって切り換わるまでのタイムラグの経過前に出力することを特徴とする正逆回転駆動回路の制御方法。
2. 前記正転指令信号と前記逆転指令信号とを同時に出力することを特徴とする請求項１に記載の正逆回転駆動回路の制御方法。
3. 前記モータが自動車の窓を開閉駆動するアクチュエータの駆動源であり、
   前記正転指令信号と前記逆転指令信号とが前記窓を開閉制御するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の正逆回転駆動回路の制御方法。
   

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