JP2001254570A - 自動ドアの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は，自動ドア開閉制御装置においてモー
タやモータ駆動回路にサーマルプロテクタを使わずに両
者の温度を測定，または推定して，コストや配線の手間
を低減することと，過熱によるドア開閉動作の強制停止
を未然に回避して開閉動作の続行を確保することを課題
とする。 【解決手段】ドアの開閉動作を制御する開閉動作制御回
路，開閉動作制御回路からの指令によりモータを駆動す
るモータ駆動回路，ならびにモータ巻線への接続を温度
算出回路に切り替える切替回路，および抵抗法を応用し
てモータ巻線とモータ駆動回路の温度を算出，または推
測する温度算出回路，ならびに温度推定回路，そしてモ
ータから成るように回路を構成し，課題を解決する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，自動ドア開閉制御装置
に使用されるモータとモータ駆動回路の過熱防止に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】図５〜７は従来の自動ドア開閉制御装置
の構成図であり，１は自動ドアコントローラ，２はドア
開閉動作制御回路，３はモータ駆動回路、１２はモー
タ、１００はサーマルプロテクタ，１０１は過熱検出信
号である。自動ドア開閉装置の動作頻度が異常に多い場
合や，装置自体に何らかの異常が生じた場合に，モータ
１２やモータ駆動回路３の過熱防止のため，サーマルプ
ロテクタ１００をモータ１２の外皮やモータ駆動回路３
に装着したり，モータ巻線部に巻き込んだりして温度を
検出し，過熱を検出した場合はドアの開閉動作を強制的
に停止するなどの安全策を設けている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述の如き従来の構成
は，温度検出のためのサーマルプロテクタ１００をモー
タ１２やモータ駆動回路３に装着する必要があるのでコ
スト的に不利な上，センサへの配線も煩雑である。ま
た，モータ１２の外皮やモータ巻線にサーマルプロテク
タ１００を巻き込む方式ではモータ寸法や製造上の制約
が大きくなるばかりか，モータ１２の振動が温度センサ
に直接伝わるので故障が懸念される。

【０００４】

【課題を解決するための手段】モータ巻線への接続をモ
ータ駆動回路，または抵抗値算出回路に切り替えられる
ようにしておき，モータを駆動していないときにはモー
タ巻線への接続をモータ駆動回路から抵抗値算出回路に
切り替える。

【０００５】抵抗値算出回路では，モータ巻線のインダ
クタンスによる時定数，またはモータ外部に接続した分
圧抵抗による分圧を測定し，これらから巻線の抵抗値を
算出する。

【０００６】算出したモータ巻線の抵抗値から抵抗法に
よりモータ巻線の温度を温度算出回路にて算出，更にこ
の値からモータ駆動回路の温度を温度推定回路にて推定
する。

【０００７】算出したモータ巻線の温度と推定したモー
タ駆動回路の温度により，ドア開閉動作制御回路はドア
の運転パターンを制御するほか，温度上昇アラーム信号
を出力する。

【実施例】以下図面によって本発明の実施例を説明す
る。

【０００８】図１〜３は本発明に係る自動ドアの開閉制
御装置の構成説明図である。図４はモータ巻線２０のイ
ンダクタンスによる時定数τと電圧Ｖ_１との関係のの説
明図である。図１に示すように自動ドアコントローラ１
内のドア開閉動作制御回路２は，モータ駆動回路３に
正，逆，停止指令を出力してモータ１２を駆動，停止せ
しめドアの開閉動作を制御する。

【０００９】ドア開閉動作制御回路２からの駆動／測定
切替信号８により切替回路４は，モータ駆動時にはモー
タ駆動回路３とモータ巻線２０とを接続し，モータ停止
時には抵抗値算出回路５とモータ巻線２０とを接続す
る。

【００１０】なお，図２，３に示すようにモータ巻線抵
抗値Ｒ_Ｃを算出する簡便な方式として以下に説明する２
通りの方式がある。

【００１１】まず，モータ巻線２０のインダクタンスＬ
による時定数τを測定し，これからモータ巻線抵抗値Ｒ
_Ｃを算出する方式について説明する。この方式では図２
に示す回路構成とし，Ｒ_Ｃの算出精度を向上するため，
定電圧回路２１とモータ巻線２０とを接続する電線は極
力太く短くして電線の抵抗値とインダクタンスの影響を
無視できる程度に小さくするほか，切替回路４はＯＮ抵
抗の小さい物を使う。また，抵抗Ｒ_１は高精度かつ温度
係数が小さい物を使う。モータ巻線２０と抵抗値算出回
路５とが接続時に，スイッチＳＷ_１を閉じて定電圧回路
２１の出力電圧Ｖをモータ巻線２０に供給すると，モー
タ巻線２０は抵抗成分Ｒ_Ｃとインダクタンス成分Ｌから
なるので，図４に示す時定数τ（s）後に0.632・Ｖ
_１（V）に達する。ここで，τ，Ｌ，Ｒ_Ｃ，Ｒ_１には以
下の関係がある。 τ＝Ｌ／（Ｒ_Ｃ＋Ｒ_１） （ｓ）………数式１ 数式１を変形すると数式２が得られるので，演算回路２
３は予め記憶されている抵抗Ｒ_１の抵抗値とインダクタ
ンスＬ，ならびに時定数測定回路２２で測定したτを数
式２に代入してモータ巻線抵抗値Ｒ_Ｃを算出する。 Ｒ_Ｃ＝Ｌ／τ−Ｒ_１ （Ω）………数式２

【００１２】以下，時定数τの具体的な測定方法を説明
する。切替回路４は駆動／測定切替信号８によりモータ
巻線２０への接続を抵抗値算出回路５に切り替える。次
に予備測定開始信号９がＯＮとなり，測定順序制御回路
２４がスイッチＳＷ_１を閉じると，定電圧回路２１の出
力電圧Ｖがモータ巻線２０を経て抵抗Ｒ_１に供給され，
電圧測定比較回路２５は抵抗Ｒ_１による電圧Ｖ_１の測定
を開始し，演算回路２３に出力する。一方，測定順序制
御回路２４はスイッチＳＷ_１を閉じてからの時間を計測
しており，電圧Ｖ_１が定常状態になるに十分な時間が経
過後，演算回路２３に定常時の電圧Ｖ_１を記憶させる。
演算回路２３はこの電位差Ｖ_１から0.632・Ｖ_１（V）を
算出し，これを電圧測定比較回路２５に出力，記憶させ
る。以上の処理を完了するのに十分な時間が経過後に，
予備測定開始信号９がＯＦＦとなり，測定順序制御回路
２４がスイッチＳＷ_１を開き，モータ巻線２０への給電
が停止する。

【００１３】次に測定開始信号１０がＯＮになり，測定
順序制御回路２４はスイッチＳＷ_１を閉じ，経過時間の
計測を開始するとともに，電圧測定比較回路２５に指令
を与え，抵抗Ｒ_１による電圧Ｖ_１と予備測定で同回路内
に記憶されている0.632・Ｖ _１（V）との比較を開始させ
る。電圧測定比較回路２５は，電圧Ｖ_１が0.632・Ｖ _１
（V）に達した時点で時定数測定回路２２に指令を与
え，経過時間の計測を終了させ，そのときの時間すなわ
ち時定数τ（s）を演算回路２３に出力，記憶させる。

【００１４】以上の処理を完了するのに十分な時間が経
過後に，測定開始信号１０がＯＦＦとなり，測定順序制
御回路２４がスイッチＳＷ_１を開き，モータ巻線２０へ
の給電が停止する。以上で時定数τの測定が完了したの
で演算回路２３は，予め記憶されているモータ巻線２０
のインダクタンスＬと抵抗Ｒ_１の抵抗値，ならびにτを
数式２に代入してモータ巻線抵抗値Ｒ_Ｃを算出し，温度
算出回路６に出力する。以後継続して行う，モータ巻線
温度の算出などの処理については後に説明する。

【００１５】次に定電圧回路２１の出力電圧Ｖと，この
電圧Ｖがモータ巻線２０の抵抗成分Ｒ_Ｃと抵抗Ｒ_２とに
より分圧された電圧Ｖ_２を測定し，これらからモータ巻
線抵抗値Ｒ_Ｃを算出する方式について説明する。この方
式では図３に示す回路構成とし，Ｒ_Ｃの算出精度を向上
するため，定電圧回路２１とモータ巻線２０とを接続す
る電線は極力太く短くして電線の抵抗値の影響を無視で
きる程度に小さくするほか，切替回路４はＯＮ抵抗の小
さい物を使う。また，抵抗Ｒ_２は高精度かつ温度係数が
小さい物を使う。ここで，Ｖ，Ｖ_２，Ｒ_２，Ｒ_Ｃ，には
以下の関係がある。 Ｖ_２＝Ｒ_２／（Ｒ_Ｃ＋Ｒ_２）＊Ｖ （Ｖ）………数式３ 数式３を変形すると数式４が得られるので，演算回路２
３は電圧測定回路３０で測定したＶとＶ_２，ならびに予
め記憶されているＲ_２の抵抗値を数式４に代入してモー
タ巻線抵抗値Ｒ_Ｃを算出し，温度算出回路６に出力す
る。 Ｒ_Ｃ＝Ｒ_２＊Ｖ／Ｖ_２−Ｒ_２ （Ω）………数式４ なお，定電圧回路２１の出力電圧Ｖを上記のように測定
せず，固定値として演算回路２３に記憶しておくことも
できるが，電圧Ｖ_２を測定する都度にＶを測定した方が
Ｒ_Ｃの算出精度を向上できる。

【００１６】以下，電圧ＶとＶ_２との具体的な測定方法
を説明する。切替回路４が駆動／測定切替信号８により
モータ巻線２０への接続を抵抗値算出回路５に切り替え
ると，モータ巻線２０には定電圧回路２１の出力電圧Ｖ
が印加される。このとき予備測定開始信号９がＯＮにな
り，測定順序制御回路２４は電圧測定回路３０に指令を
あたえ，定電圧回路２１の出力電圧Ｖを測定し，演算回
路２３に出力，記憶させる。以上の処理を完了するのに
十分な時間が経過後に，予備測定開始信号９がＯＦＦと
なり，測定順序制御回路２４は電圧測定回路３０に指令
をあたえて待機状態にさせる。次に電圧Ｖ_２の測定を行
うが，このＶ_２は先述のようにインダクタンスＬによる
時定数をともなっているので，切替回路４がモータ巻線
２０への接続を抵抗値算出回路５に切り替えてからＶ_２
が定常状態となるに十分な時間が経過後に測定開始信号
１０がＯＮとなる。測定開始信号１０がＯＮになると測
定順序制御回路２４は電圧測定回路３０に指令をあた
え，電圧Ｖ_２を測定し，演算回路２３に出力，記憶させ
る。

【００１７】以上の処理を完了するのに十分な時間が経
過後に，測定開始信号１０がＯＦＦとなり，測定順序制
御回路２４は電圧測定回路３０に指令をあたえて待機状
態にさせる。以上で電圧ＶとＶ_２との測定が完了したの
で演算回路２３は，予め記憶されている抵抗Ｒ_２の抵抗
値，ならびにＶとＶ_２を数式４に代入してモータ巻線抵
抗値Ｒ_Ｃを算出し，温度算出回路６に出力する。

【００１８】以上でモータ巻線抵抗値Ｒ_Ｃを算出できた
ので，引き続き行うモータ巻線温度の算出などの処理に
ついて以下に説明する。温度算出回路６は予め記憶され
ているＴとＲ，ならびに入力されたモータ巻線抵抗値Ｒ
_Ｃを抵抗法による数式５に代入してモータ巻線温度Ｔ_Ｃ
を算出，これをドア開閉動作制御回路２と温度推定回路
７に出力する。 Ｔ_Ｃ＝Ｒ_Ｃ＊（２３４．５＋Ｔ）／Ｒ−２３４．５ （℃）…数式５ ここで Ｒ_Ｃ モータ巻線抵抗値 Ｔ_Ｃ モータ巻線温度 Ｔ 基準温度（一般に室温） Ｒ Ｔ（℃）のときのモータ巻線抵抗値

【００１９】温度推定回路７にはモータ巻線温度Ｔ_Ｃと
モータ駆動回路温度Ｔ_Ｄとの関係が経験値として記憶さ
れており，これによりモータ巻線温度Ｔ_Ｃからモータ駆
動回路温度Ｔ_Ｄを推定し，ドア開閉動作制御回路２に出
力する。

【００２０】ドア開閉動作制御回路２は，入力されたモ
ータ巻線温度Ｔ_Ｃ，ならびにモータ駆動回路温度Ｔ_Ｄの
温度上昇にともないドア最高開閉速度や加速度を強制的
に制限したり，ホールドタイマを延長することにより以
後の温度上昇を低減し，過熱によるドア開閉動作の強制
停止を未然に回避する。また，モータ巻線温度Ｔ_Ｃとモ
ータ駆動回路温度Ｔ_Ｄが許容値を越えた場合は強制的に
モータ１２を停止，ドアの開閉動作を中断してモータ１
２とモータ駆動回路３の焼損を未然に回避する。一方，
モータ巻線温度Ｔ_Ｃとモータ駆動回路温度Ｔ_Ｄが低下す
るにともない，上記のドア最高開閉速度や加速度の制限
を緩和するとともに，ホールドタイマの延長を減少す
る。また，モータ巻線温度Ｔ_Ｃとモータ駆動回路温度Ｔ
_Ｄが正常な範囲になった場合は，上記のドア最高開閉速
度や加速度の制限とホールドタイマの延長をやめて通常
動作に復旧する。

【００２１】さらに，ドア開閉動作制御回路２は入力さ
れたモータ巻線温度Ｔ_Ｃとモータ駆動回路温度Ｔ_Ｄによ
り，これらの温度が正常，過熱検出，許容温度超過の状
態別にアラーム信号１１を外部に通報してユーザの注意
を喚起する。

【００２２】

【発明の効果】モータやモータ駆動回路にサーマルプロ
テクタ等の特別なセンサを使わずにモータやモータ駆動
回路の過熱防止機能を実現できるので，コストやスペー
ス面で有利，かつ配線の手間も低減できる。また，モー
タやモータ駆動回路の温度上昇にともないドアの最高開
閉速度や加速度を強制的に制限したり，ホールドタイマ
を強制的に延長することにより以後の温度上昇を低減
し，過熱によるドア開閉動作の強制停止を未然に回避，
開閉動作の続行を確保することができる。また，モータ
やモータ駆動回路の温度が許容値を超えた場合には強制
的にモータを停止，ドアの開閉動作を中断してモータと
モータ駆動回路の焼損を未然に回避することができる。
さらに，モータとモータ駆動回路の過熱異常を外部に通
報できるので，ユーザの注意を喚起し，過熱時にはドア
を開放停止させるなどの過熱防止策をユーザに促した
り，保守業者への点検依頼を促すなどして，重大な故障
を未然に回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係わる自動ドアの開閉制御装置
の構成説明図である。

【図２】図２は本発明に係わる時定数検出式のモータ巻
線抵抗値算出回路の構成説明図である。

【図３】図３は本発明に係わる電圧検出式のモータ巻線
抵抗値算出回路の構成説明図である。

【図４】図４はモータ巻線のインダクタンスによる時定
数τとＶ_１との関係の説明図である。

【図５】図５は従来の自動ドアの開閉制御装置の構成説
明図である。

【図６】図６は従来の自動ドアの開閉制御装置の構成説
明図である。

【図７】図７は従来の自動ドアの開閉制御装置の構成説
明図である。

【符号の説明】

１ 自動ドアコントローラ ２ ドア開閉動作制御回路 ３ モータ駆動回路 ４ 切替回路 ５ 抵抗値算出回路 ６ 温度算出回路 ７ 温度推定回路 ８ 駆動／測定切替信号 ９ 予備測定開始信号 １０ 測定開始信号 １１ アラーム信号 １２ モータ ２０ モータ巻線 ２１ 定電圧回路 ２２ 時定数測定回路 ２３ 演算回路 ２４ 測定順序制御回路 ２５ 電圧測定比較回路 ３０ 電圧測定回路 １００ サーマルプロテクタ １０１ 過熱検出信号 Ｖ 定電圧回路出力電圧 Ｖ_１ 電圧 Ｖ_２ 電圧 Ｒ_Ｃ モータ巻線抵抗値 Ｒ_１ 抵抗 Ｒ_２ 抵抗 Ｌ モータ巻線インダクタンス ＳＷ_１ スイッチ Ｔ_Ｃ モータ巻線温度 Ｔ_Ｄ モータ駆動回路温度

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モータを駆動源とし，該モータの駆動回路
   と制御回路等から構成され，温度センサを使わずにモー
   タ巻線の温度を定期的に測定する手段と，モータ駆動回
   路の温度を推定する手段と，ドアの運転パターンを制御
   する手段と，温度上昇アラーム信号出力手段を具備した
   ことを特徴とする自動ドア開閉制御装置。
2. 【請求項２】請求項１において，測定したモータ巻線の
   温度，ならびに推定したモータ駆動回路の温度の上昇に
   ともない，ドアの最高開閉速度や加速度を制限したり，
   一般にホールドタイマと呼ばれる開動作を終了した後に
   閉動作を開始するまでの待ち合わせ時間を延長すること
   と，モータ巻線とモータ駆動回路の温度が許容値を越え
   た場合は強制的にモータを停止してドアの開閉動作を中
   断することと，モータ巻線とモータ駆動回路の温度が低
   下するにともない，上記の最高速度と加速度の制限の緩
   和とホールドタイマの延長を減少することと，モータ巻
   線とモータ駆動回路の温度が正常な範囲になった場合
   は，上記の最高速度と加速度の制限とホールドタイマの
   延長をやめて通常動作に復旧することにより，ドアの運
   転パターンを制御する手段を具備したことを特徴とする
   自動ドア開閉制御装置。
3. 【請求項３】請求項１において，測定したモータ巻線の
   温度，ならびに推定したモータ駆動回路の温度が正常な
   範囲内の場合と，正常な範囲を超えた場合と，許容値を
   超えた場合とではそれぞれ異なる信号を出力する温度上
   昇アラーム信号出力手段を具備したことを特徴とする自
   動ドア開閉制御装置。