JP2004208442A - Driver-controller for actuator - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば自動車用空気調和装置のミックスドアを開閉するアクチュエータを駆動制御するアクチュエータ用駆動制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、ミックスドア用のアクチュエータを駆動制御するアクチュエータ用駆動制御装置が知られている。
【0003】
かかるアクチュエータ用駆動制御装置は、直流電動モータを有するアクチュエータを駆動する駆動回路と、この駆動回路を制御して前記電動モータの回転を制御する駆動制御回路とを備えている。駆動制御回路は、ミックスドアの回動位置を検出する検知手段の検知信号と目標値とを比較して、ミックスドアが目標位置に位置するように駆動回路を制御している。
【0004】
そして、アクチュエータ用駆動制御装置の駆動回路は、直流電動モータを正逆転させるために4つのMOS型トランジスタ等からなるHブリッジ回路で構成されている。例えば図9に示すように、Hブリッジ回路100は、4つのトランジスタT1〜T4から構成されている(例えば特許文献1号参照)。なお、30は電動モータである。
【0005】
【特許文献1】
特開平10−266691号公報(段落33,34、図2)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなアクチュエータ用駆動制御装置にあっては、モータの起動時や停止時において、Hブリッジ回路100のトランジスタT1〜T4がオン・オフ動作することによりモータの出力が急激に変化する。このため、ギアのバックラッシュにより騒音が発生し、特に近年車室内が静かになっていることによりその騒音が耳障りになってしまう問題があった。
【0007】
この発明の目的は、モータの起動時や停止時に騒音の発生を防止することのできるアクチュエータ用駆動制御装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1の発明は、電動モータを有するアクチュエータを駆動する駆動手段と、この駆動手段を制御して前記電動モータの回転を制御する駆動制御手段とを備え、前記駆動手段はスイッチング半導体素子で構成されたHブリッジ回路を有するアクチュエータ用駆動制御装置であって、
前記Hブリッジ回路の下側アームの一方の第1スイッチング半導体素子を並列接続された複数の第1並列スイッチング半導体素子で構成するとともに、第1並列スイッチング半導体素子の各能力の合計を第1スイッチング半導体素子の能力とし、
前記下側アームの他方の第2スイッチング半導体素子を並列接続された複数の第2並列スイッチング半導体素子で構成するとともに、第2並列スイッチング半導体素子の各能力の合計を第2スイッチング半導体素子の能力とし、
各第1,第2並列スイッチング半導体素子を個別にスイッチング制御することを特徴とする。
【0009】
請求項2の発明は、前記Hブリッジ回路は1つの半導体チップに形成され、第1,第2スイッチング半導体素子が形成される半導体チップ上の面積内で並列接続された複数の第1,第2並列スイッチング半導体素子をそれぞれ形成したことを特徴とする。
【0010】
請求項3の発明は、前記駆動制御手段は、各第1,第2並列スイッチング半導体素子の合計の能力が段階的に増加するような組み合わせで、またはその合計の能力が段階的に減少するような組み合わせで各第1,第2並列スイッチング半導体素子をスイッチング制御することを特徴とする。
【0011】
【実施の形態】
以下、この発明に係るアクチュエータ用駆動制御装置を適用した自動車用空気調和装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【0012】
図1において、1は自動車用空気調和装置の本体であり、この本体1は、一般の自動車用空気調和装置と同様、外気または内気を選択的に取り入れるインテークユニット2と、取り入れ空気を冷却するクーリングユニット3と、取り入れ空気を調和して温調した後にこの調和空気を車室内に吹き出すヒータユニット4とから構成されている。
【0013】
インテークユニット2には外気を取り入れる外気取入口5と内気を取り入れる内気取入口6とが開設されており、これら取入口5,6の接続部にはユニット内に取り入れる外気と内気の割合を調節するインテークドア(被駆動機構)7が回動自在に設けられている。このインテークドア7は、図2に示す電動モータ式アクチュエータ30Aによって回動される。
【0014】
図2はこの発明に係る電動モータ式アクチュエータの一具体例を示す図である。電動モータ式アクチュエータ30Aは、電動モータ30と、電動モータ30の出力軸30bに装着されたウオーム30cと、ウオーム30cに噛合された減速ギア列機構30eと、ウオーム30cおよび減速ギア列機構30eを介して回動されるアクチュエータレバー30Lとを備えている。そして、アクチュエータレバー30Lの回動を図示しないリンク機構を介して図1に示したインテークドア7へ伝達することで、インテークドア7を回動させるようにしている。また、インテークドア7の回動位置は、ポテンショメータ31によって検出されるようにしている。
【0015】
図1に示すように、インテークユニット2は、ファンモータ9によって所定の速度で回転されるファン10を備えている。このファン10の回転によってインテークドア7の位置に応じて外気取入口5または内気取入口6からそれぞれ外気または内気が選択的に吸入され、また、ファンモータ9への印加電圧を可変してファン10の回転速度を変えることによって車室内に吹き出される風量が調節される。インテークドア7が図中のA位置にあるときは外気導入(FRE)となり、図中のB位置にあるときは内気循環(REC)となる。
【0016】
クーリングユニット3には冷凍サイクルを構成するエバポレータ11が内設されており、図示しないコンプレッサを動作させることによってエバポレータ11に冷媒が供給され、この冷媒との熱交換により取り入れ空気が冷却される。
【0017】
ヒータユニット4にはエンジン冷却水が循環されるヒータコア12が内設されており、このヒータコア12の上流側にはヒータコア12を通過する空気の量とヒータコア12を迂回する空気の量との比率を調節するためのミックスドア13が回動自在に設けられている。このミックスドア13もまた、上記と同様に電動モータ式アクチュエータ30Aによってリンク機構(図示しない)を介して回動される。このミックスドア13の開度を変えることによって、ヒータコア12を通過してエンジン冷却水との熱交換により加熱された温風とヒータコア12を迂回した非加熱の冷風との混合割合が可変され、車室内に吹き出される空気の温度が調節される。ミックスドア13の回動位置は、上記と同様にポテンショメータ31によって検出される。
【0018】
調節された空気はデフ吹出口15、ベント吹出口16、フット吹出口17のいずれかの吹出口から車室内に供給される。これらの吹出口15〜17にはそれぞれデフドア18、ベントドア19、フットドア20が回動自在に設けられており、図示しないリンク機構を介して電動モータ式アクチュエータ(図示しない)によって回動される。吹出モードは各吹出口15〜17の開閉状態を組み合わせることにより任意に設定される。
【0019】
図3はアクチュエータ30A等を制御するコントロールユニット(アクチュエータ用駆動制御装置)40の構成を示したブロック図である。このコントロールユニット40は、バッテリ電源+Bから電力の供給を受けて5Vの電源を生成する5V電源回路41と、この5V電源回路41を保護する内蔵電源保護回路42と、図示しないメインコントロールユニットからのデータを受信するLAN入力回路43と、図示しないメインコントロールユニットへデータを送信するLAN出力回路44と、各コントロールユニット40を識別するためのIDコードを設定する通信ID入力設定回路80と、LAN入力回路43で受信したデータの中で通信ID入力設定回路80で設定されたIDコードと同一のIDコードを有するデータを抽出したり、必要なデータに通信ID入力設定回路80で設定されたIDコードを付加してLAN出力回路44へ出力するLAN通信処理回路45とを備える。
【0020】
さらに、コントロールユニット40は、LAN通信処理回路45が抽出したデータを保持するデータラッチ回路46と、データラッチ回路46が保持したデータをD/A変換するD/A変換器47と、ミックスドア13の開度を検出するポテンショメータ31の出力電圧を入力する入力回路48と、この入力回路48を介して供給されるポテンショメータ31の出力電圧とD/A変換器47から出力された電圧とを比較してそれらの差に応じた出力信号を出力する比較器49と、この比較器49の出力信号に基づいて電動モータ30を制御する制御信号を生成して出力するアクチュエータ駆動出力制御回路(駆動制御手段)50と、このアクチュエータ駆動出力制御回路50から出力される制御信号に基づいて電動モータ30を駆動するHブリッジ回路(駆動手段)51とを備える。
【0021】
また、コントロールユニット40は、Hブリッジ回路51を介して電動モータ30に供給する電流が予め設定した許容値を越えた場合に過電流検出出力を発生する過電流検出回路53と、電動モータ30に印加する電圧(バッテリ電源+Bの電圧)が予め設定した許容値を越えた場合に過電圧検出出力を発生する過電圧検出回路54と、電動モータ30の取り付けられたサーミスタ等の温度検出素子(図示しない)の検出出力に基づいて電動モータ30の温度を監視し、電動モータ30の温度が予め設定した許容温度を越えた場合に過温度検出出力を発生する過温度検出回路55とを備える。これらの検出回路53,54,55の各検出出力はアクチュエータ駆動出力制御回路50に供給される。アクチュエータ駆動出力制御回路50は、これらの検出回路53,54,55によって過電流、過電圧、過温度が検出された場合には、電動モータ30の駆動を停止させることで、Hブリッジ回路51および電動モータ30を保護するようにしている。
【0022】
図4はHブリッジ回路およびその周辺回路の回路構成図である。Hブリッジ回路51は、上側アームを構成する第1および第2のMOS型電界効果トランジスタ(以下、トランジスタと記す)T1,T2と、下側アームの一方を構成する並列接続された2個のトランジスタ(第1並列スイッチング半導体素子)T3A,T3Bと、下側アームの他方を構成する並列接続された2個のトランジスタ(第1並列スイッチング半導体素子)T4A,T4Bとから構成されている。そして、トランジスタT3AとトランジスタT3Bとで第1スイッチング半導体素子が構成され、トランジスタT4AとトランジスタT4Bとで第2スイッチング半導体素子が構成される。
【0023】
アクチュエータ駆動出力制御回路50およびHブリッジ回路51は図8に示すように1つの半導体チップ90に集積されている。
【0024】
Hブリッジ回路51のトランジスタT3A,T4Aは上側アームのトランジスタT1,T2の下側(図8において)に形成され、このトランジスタT3A,T4Aを形成した半導体チップ90上の面積は、トランジスタT1,T2を形成した面積の1/3に設定され、そのトランジスタT3A,T4Aの能力はトランジスタT1,T2の能力の1/3となっている。また、トランジスタT3B,T4BはトランジスタT3A,T4Aの下側(図8において)に形成され、このトランジスタT3B,T4Bを形成した半導体チップ90上の面積は、トランジスタT1,T2を形成した面積の2/3に設定され、そのトランジスタT3B,T4Bの能力はトランジスタT1,T2の能力の2/3となっている。
【0025】
このように、トランジスタT3A,T4Aの面積とトランジスタT3B,T4Bの面積を加算した値がトランジスタT1,T2の面積となるようにものであるから、半導体チップ90はそのサイズを大きくせずに済み、従来の半導体チップの同一サイズとなる。
【0026】
アクチュエータ駆動出力制御回路50は、比較器49の出力電圧に基づいて電動モータ30を駆動する必要があるか否かの判断する。具体的には、アクチュエータ駆動出力制御回路50は、比較器49の出力電圧が基準電圧よりも所定値以上高い場合には、電動モータ30を正転駆動させてドアを開方向に駆動する必要があると判断する。アクチュエータ駆動出力制御回路50は、比較器49の出力電圧が基準電圧よりも所定値以上低い場合には、電動モータ30を逆転駆動させてドアを閉方向に駆動する必要があると判断する。アクチュエータ駆動出力制御回路50は、比較器49の出力電圧が基準電圧に対して所定値の範囲にある場合には、電動モータ30を停止状態にする必要があると判断する。
【0027】
アクチュエータ駆動出力制御回路50は、電動モータ30を正転方向に駆動させる場合、ゲート駆動信号出力端子Q1からトランジスタT1のゲート駆動信号を出力するとともに、ゲート駆動信号出力端子Q4AからトランジスタT4Aのゲート駆動信号を出力する。アクチュエータ駆動出力制御回路50は、ゲート駆動信号出力端子Q4AからトランジスタT4Aのゲート駆動信号を出力した時点から所定の時間が経過した時点で、ゲート駆動信号出力端子Q4BからトランジスタT4Bのゲート駆動信号を出力する。
【0028】
アクチュエータ駆動出力制御回路50は、電動モータ30を正転方向に駆動している状態から停止させる場合、まずトランジスタT4Bのゲート駆動信号を出力し、所定時間が経過した時点でトランジスタT1のゲート駆動信号の出力を停止する。
【0029】
アクチュエータ駆動出力制御回路50は、電動モータ30を逆転方向に起動させる場合、ゲート駆動信号出力端子Q2からトランジスタT2のゲート駆動信号を出力するとともに、ゲート駆動信号出力端子Q3AからトランジスタT3Aのゲート駆動信号を出力する。アクチュエータ駆動出力制御回路50は、ゲート駆動信号出力端子Q3AからトランジスタT3Aのゲート駆動信号を出力した時点から所定の時間が経過した時点で、ゲート駆動信号出力端子Q3BからトランジスタT3Bのゲート駆動信号を出力する。
【0030】
アクチュエータ駆動出力制御回路50は、電動モータ30を逆転方向に駆動している状態から停止させる場合、まずトランジスタT3Bのゲート駆動信号を出力し、所定時間が経過した時点でトランジスタT2のゲート駆動信号の出力を停止する。
【0031】
アクチュエータ駆動出力制御回路50は、電動モータ30に回生制動をかける場合には、トランジスタT1およびT2に対するゲート駆動信号の出力を停止させた状態で、トランジスタT3AおよびT4Aの双方に対してゲート駆動信号を供給する。
【0032】
図5は電動モータのソフトスタート、ソフトストップおよび回生制動の一具体例を示す図である。図5(a)は電動モータ30に供給される電流の大きさとその方向を示している。図5(b)〜図5(g)各トランジスタの動作状態を示している。
【0033】
時点t1でトランジスタT1およびトランジスタT4Aが導通状態に制御される。トランジスタT4Aはその駆動能力がトランジスタT1の1/3であるため、モータに流れる電流は定格電流を1としたときその1/3になる。
【0034】
時点t2でトランジスタT4Bが導通状態に制御され、これにより並列接続された2個のトランジスタT4A,T4Bがともに導通状態になる。トランジスタT4Bの駆動能力はトランジスタT1の2/3であるので、2個のトランジスタT4A,T4Bがともに導通状態なったことで、モータ電流は定格電流となる。このように、起動には並列接続された2個のトランジスタT4A,T4Bの一方をまず導通状態にし、次いで他方を導通状態にすることで、モータ電流を段階的に増加させることができ、ソフトスタートを行うことができる。
【0035】
正転状態にあるモータを停止させる場合には、トランジスタT4Bを非導通(オフ)状態にし(時点t3)、次ぎに上側アームのトランジスタT1を非導通(オフ)状態にする(時点t4)。これにより、モータ電流を段階的に低減させることができ、ソフトストップを行うことができる。時点t1から時点t4までが正転駆動期間となる。
【0036】
時点t4でトランジスタT3Aを導通状態にし、下側アームのトランジスタT3AとトランジスタT4Aをともに導通状態にすることで、電動モータ30に回生制動をかけることができる。
【0037】
ここで導通状態に駆動されている各トランジスタT3A,T4Aの駆動能力は1/3と小さいので回生制動力は小さい。トランジスタT3A,T4Aの替りに、トランジスタT3B,T4Bを共に導通状態に駆動することで回生制動力を大きくできる。下側アームの各トランジスタT3A,T3B,T4A,T4Bを全て導通状態に駆動することで、回生制動力をさらに大きくできる。したがって、各トランジスタT3A,T4Aを共に導通状態にし、次に各トランジスタT3B,T4Bを共に導通状態にし、最後に4個のトランジスタT3A,T3B,T4A,T4Bを全て導通状態にすることで、回生制動力を3段階に変化させるようにしてもよい。回生制動力を段階的に大きくすることで、回生制動時に電動モータの回転数が急激に変化するのを防止したり、モータが急停止するのを防止することができる。これにより、回生ブレーキ時に減速ギア機構等の動力伝達機構のバックラッシュやドア開閉機構等の被駆動機構で発生する騒音を低減させることができる。
【0038】
時点t5でトランジスタT3AとトランジスタT4Aをともに非導通状態にすることで、回生制動状態が解除される。
【0039】
次に、電動モータ30を逆転駆動する場合の動作を説明する。時点t6でトランジスタT2およびトランジスタT3Aを導通状態に駆動する。トランジスタT4Aはその駆動能力がトランジスタT2の1/3であるため、モータに流れる電流は定格電流を1としたときその1/3になる。
【0040】
時点t7でトランジスタT3Bを導通状態にすることにより、並列接続された2個のトランジスタT3A,T3Bがともに導通状態になる。トランジスタT3Bの駆動能力はトランジスタT2の2/3であるので、2個のトランジスタT3A,T3Bがともに導通状態なったことで、モータ電流は定格電流となる。このように、起動には並列接続された2個のトランジスタT3A,T3Bの一方をまず導通状態にし、次いで他方を導通状態にすることで、モータ電流を段階的に増加させることができ、ソフトスタートを行うことができる。
【0041】
逆転駆動状態にある電動モータ30を停止させる場合には、トランジスタT3Bを先ず非導通状態にし(時点t8)、次いで、時点t9でトランジスタT2を非導通状態にする。これにより、モータ電流を段階的に低減させることができ、ソフトストップが実現される。時点t9以降は、トランジスタT3AとトランジスタT4Aを共に導通状態にしておくことで、電動モータ30を回生制動状態にすることができる。
【0042】
図6は電動モータのソフトスタート、ソフトストップの他の動作例を示す図である。図5では起動時および停止時にモータ電流を1/3にする段階を設けた例について示したが、図6は起動時および停止時にモータ電流を2/3にする段階を設けるようにしたものである。モータを正転回転で起動する際には、トランジスタT4Bを導通させ、次いでトランジスタT4Aを導通させることで、モータ電流を0→+2/3→+1へ段階的に増加させることができる。モータを停止させる際には、トランジスタT4Aを先に非導通状態にし、次いでトランジスタT4Bを非導通状態にすることで、モータ電流を+1→+2/3→0へ段階的に減少させることができる。モータを逆転回転で起動する際には、トランジスタT3Bを導通させ、次いでトランジスタT3Aを導通させることで、モータ電流を0→−2/3→−1へ段階的に増加させることができる。モータを停止させる際には、トランジスタT3Aを先に非導通状態にし、次いでトランジスタT3Bを非導通状態にすることで、モータ電流を−1→−2/3→0へ段階的に減少させることができる。
【0043】
図7は電動モータのソフトスタート、ソフトストップのさらに他の動作例を示す図である。図5および図6ではモータ電流を2段階に変化させる例を示したが、図7ではモータ電流を3段階に変化させるようにしたものである。モータを正転回転で起動する際には、先ずトランジスタT4Aのみを導通させ、次にトランジスタT4Bのみを導通させ、最後にトランジスタT4AとトランジスタT4Bの双方を導通させる。これにより、モータ電流を0→+1/3→+2/3→+1と3段階に増加させることができる。モータを停止させる際には、トランジスタT4Bのみを導通状態にし、次いでトランジスタT4Aのみを導通状態し、最後に各トランジスタT4A,T4Bを共に非導通状態にする。これにより、モータ電流を+1→+2/3→+1/3→0と3段階に減少させることができる。モータを逆転駆動する場合も、各トランジスタT3A,3Bを上記と同様な条件で駆動することで、モータ電流を3段階に変化させることができる。
【0044】
本実施の形態では、Hブリッジ回路51の下側アームを構成するトランジスタを2個に分割して並列接続し、それぞれの駆動能力を1/3,2/3とする例を示したが、それぞれの駆動能力を1/2,1/2としてもよい。この場合は、モータの駆動能力を1/2,2/2の2段階に切り換えることができる。
【0045】
なお、Hブリッジ回路51の下側アームを構成するトランジスタを3個に分割して並列接続するようにしてもよい。例えば3個に分割し、それぞれの駆動能力を1/4,1/4,2/4とすることで、モータの駆動能力を1/4,2/4,3/4,4/4の4段階に切り換えることができる。
【0046】
また、本実施の形態ではHブリッジ回路51を構成する各トランジスタにnチャンネルMOS型電界効果トランジスタを用いる例を示したが、上側アームを構成するトランジスタをpチャネルMOS型電界効果トランジスタとし、下側アームを構成するトランジスタをnチャネルMOS型電界効果トランジスタとしてもよい。また、各トランジスタT1,T2,T3A,T4A,T3B,T4Bを半導体チップ90に集積しているが、必ずしも集積する必要はなく、個々のトランジスタ部品で構成してもよい。さらに、電界効果トランジスタ以外のトランジスタを用いてもよい。
【0047】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明によれば、電動モータをソフトスタートさせたりソフトストップさせることができるので、電動モータの起動時や停止時に減速ギア機構等の動力伝達機構やドア開閉機構等の被駆動機構で発生する騒音を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る電動モータ式アクチュエータの駆動制御装置を適用した自動車用空気調和装置の本体の構成を概念的に示した説明図である。
【図2】この発明に係る電動モータ式アクチュエータの一具体例を示す図である。
【図3】電動モータ式アクチュエータの駆動制御装置のブロック構成図である。
【図4】Hブリッジ回路およびその周辺回路の回路構成図である。
【図5】電動モータのソフトスタート、ソフトストップおよび回生制動の一具体例を示す図である。
【図6】電動モータのソフトスタート、ソフトストップの他の動作例を示す図である。
【図7】電動モータのソフトスタート、ソフトストップのさらに他の動作例を示す図である。
【図8】Hブリッジ回路を内蔵した半導体チップの模式図である。
【図9】従来のHブリッジ構成のモータ駆動回路の回路図である。
【符号の説明】
30 電動モータ
30A 電動モータ式アクチュエータ
40 コントロールユニット(アクチュエータ用駆動制御装置)
50 アクチュエータ駆動出力制御回路(駆動制御手段)
51 Hブリッジ回路(駆動手段)
T1 電界効果トランジスタ(トランジスタ)
T2 電界効果トランジスタ(トランジスタ)
T3A 電界効果トランジスタ(第1並列スイッチング半導体素子)
T3B 電界効果トランジスタ(第1並列スイッチング半導体素子)
T4A 電界効果トランジスタ(第2並列スイッチング半導体素子)
T4B 電界効果トランジスタ(第2並列スイッチング半導体素子)[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a drive control device for an actuator that drives and controls an actuator that opens and closes a mix door of, for example, an air conditioner for a vehicle.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an actuator drive control device that drives and controls a mix door actuator has been known.
[0003]
Such an actuator drive control device includes a drive circuit that drives an actuator having a DC electric motor, and a drive control circuit that controls the drive circuit to control the rotation of the electric motor. The drive control circuit controls a drive circuit so that the mix door is positioned at the target position by comparing the detection signal of the detection means for detecting the rotational position of the mix door with a target value.
[0004]
The drive circuit of the actuator drive control device is configured by an H-bridge circuit including four MOS transistors and the like for rotating the DC electric motor forward and backward. For example, as shown in FIG. 9, the H-
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-10-266691 (paragraphs 33 and 34, FIG. 2)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such an actuator drive control device, when the motor is started or stopped, the transistors T1 to T4 of the H-
[0007]
An object of the present invention is to provide a drive control device for an actuator that can prevent generation of noise when the motor is started or stopped.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to
One of the first switching semiconductor elements of the lower arm of the H-bridge circuit is composed of a plurality of first parallel switching semiconductor elements connected in parallel, and the sum of the respective capabilities of the first parallel switching semiconductor elements is determined by the first switching semiconductor element. The ability of the element
The other second switching semiconductor element of the lower arm is composed of a plurality of second parallel switching semiconductor elements connected in parallel, and the sum of the respective capabilities of the second parallel switching semiconductor element is defined as the capability of the second switching semiconductor element. ,
The first and second parallel switching semiconductor elements are individually switched and controlled.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, the H-bridge circuit is formed on one semiconductor chip, and the first and second switching devices are connected in parallel within an area on the semiconductor chip on which the first and second switching semiconductor elements are formed. A parallel switching semiconductor element is formed.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, the drive control means may be configured such that the total capability of each of the first and second parallel switching semiconductor elements increases stepwise, or the total capability decreases stepwise. The switching control of each of the first and second parallel switching semiconductor elements is performed by a suitable combination.
[0011]
Embodiment
Hereinafter, an embodiment of an automotive air conditioner to which an actuator drive control device according to the present invention is applied will be described with reference to the drawings.
[0012]
In FIG. 1,
[0013]
The
[0014]
FIG. 2 is a view showing a specific example of the electric motor type actuator according to the present invention. The electric
[0015]
As shown in FIG. 1, the
[0016]
An
[0017]
A
[0018]
The adjusted air is supplied into the vehicle cabin from one of the
[0019]
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a control unit (actuator drive control device) 40 that controls the
[0020]
Further, the
[0021]
The
[0022]
FIG. 4 is a circuit diagram of the H-bridge circuit and its peripheral circuits. The H-
[0023]
The actuator drive
[0024]
The transistors T3A and T4A of the H-
[0025]
As described above, since the value obtained by adding the area of the transistors T3A and T4A and the area of the transistors T3B and T4B becomes the area of the transistors T1 and T2, the size of the
[0026]
The actuator drive
[0027]
When driving the
[0028]
When stopping the
[0029]
When starting the
[0030]
To stop the
[0031]
When regenerative braking is applied to the
[0032]
FIG. 5 is a diagram showing a specific example of soft start, soft stop, and regenerative braking of the electric motor. FIG. 5A shows the magnitude and direction of the current supplied to the
[0033]
At time t1, transistors T1 and T4A are controlled to be conductive. Since the driving capability of the transistor T4A is 1/3 of that of the transistor T1, the current flowing through the motor is 1/3 of the rated current of 1.
[0034]
At time t2, the transistor T4B is controlled to be conductive, whereby the two transistors T4A and T4B connected in parallel are both conductive. Since the driving capability of the transistor T4B is 2/3 of that of the transistor T1, the motor current becomes the rated current when both the transistors T4A and T4B are turned on. As described above, when starting, one of the two transistors T4A and T4B connected in parallel is turned on first, and then the other is turned on, so that the motor current can be increased stepwise, and the soft start can be performed. It can be performed.
[0035]
When stopping the motor in the normal rotation state, the transistor T4B is turned off (time t3), and then the transistor T1 of the upper arm is turned off (time t4). As a result, the motor current can be gradually reduced, and a soft stop can be performed. The normal rotation drive period is from time t1 to time t4.
[0036]
The regenerative braking can be applied to the
[0037]
Here, the driving capability of each of the transistors T3A and T4A that are driven in the conductive state is as small as 1/3, so that the regenerative braking force is small. The regenerative braking force can be increased by driving both the transistors T3B and T4B in a conductive state instead of the transistors T3A and T4A. By driving all the transistors T3A, T3B, T4A, and T4B of the lower arm in a conductive state, the regenerative braking force can be further increased. Therefore, the regenerative braking system is achieved by bringing the transistors T3A and T4A into a conducting state, then bringing the transistors T3B and T4B into a conducting state, and finally putting all four transistors T3A, T3B, T4A and T4B into a conducting state. The power may be changed in three stages. By increasing the regenerative braking force in a stepwise manner, it is possible to prevent a sudden change in the rotation speed of the electric motor during regenerative braking and to prevent the motor from suddenly stopping. As a result, it is possible to reduce the backlash of the power transmission mechanism such as the reduction gear mechanism and the noise generated by the driven mechanism such as the door opening / closing mechanism during the regenerative braking.
[0038]
At time t5, both the transistors T3A and T4A are turned off to release the regenerative braking state.
[0039]
Next, the operation when the
[0040]
By turning on the transistor T3B at time t7, the two transistors T3A and T3B connected in parallel are both turned on. Since the driving capability of the transistor T3B is 2/3 of that of the transistor T2, the motor current becomes the rated current when both the transistors T3A and T3B are turned on. As described above, when starting, one of the two transistors T3A and T3B connected in parallel is turned on first, and then the other is turned on, so that the motor current can be increased stepwise, and the soft start can be performed. It can be performed.
[0041]
When stopping the
[0042]
FIG. 6 is a diagram illustrating another operation example of the soft start and the soft stop of the electric motor. FIG. 5 shows an example in which a step of reducing the motor current to 1/3 at the time of starting and stopping is shown. However, FIG. 6 shows a step of reducing the motor current to 2/3 at the time of starting and stopping. is there. When the motor is started in the normal rotation, the transistor T4B is turned on, and then the transistor T4A is turned on, so that the motor current can be increased stepwise from 0 → + 2/3 → + 1. When the motor is stopped, the transistor T4A is turned off first, and then the transistor T4B is turned off, whereby the motor current can be reduced stepwise from +1 to +2/3 to 0. When the motor is started in reverse rotation, the transistor T3B is turned on and then the transistor T3A is turned on, so that the motor current can be increased stepwise from 0 → −2 / 3 → −1. When the motor is stopped, the transistor T3A is turned off first, and then the transistor T3B is turned off, so that the motor current can be reduced stepwise from -1 to -2/3 to 0. it can.
[0043]
FIG. 7 is a diagram showing still another example of the operation of soft start and soft stop of the electric motor. Although FIGS. 5 and 6 show an example in which the motor current is changed in two stages, FIG. 7 shows an example in which the motor current is changed in three stages. When the motor is started by normal rotation, only the transistor T4A is turned on first, only the transistor T4B is turned on, and finally both the transistor T4A and the transistor T4B are turned on. Thus, the motor current can be increased in three stages from 0 → + 1/3 → + 2/3 → + 1. When the motor is stopped, only the transistor T4B is turned on, then only the transistor T4A is turned on, and finally both the transistors T4A and T4B are turned off. As a result, the motor current can be reduced in three stages: + 1 → + 2 → + / → 0. When the motor is driven in reverse, the motor current can be changed in three stages by driving the transistors T3A and 3B under the same conditions as described above.
[0044]
In the present embodiment, the transistors constituting the lower arm of the H-
[0045]
The transistors forming the lower arm of the H-
[0046]
Further, in this embodiment, an example is shown in which an n-channel MOS field-effect transistor is used for each transistor constituting the H-
[0047]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the electric motor can be soft-started or soft-stopped, so that when the electric motor is started or stopped, a power transmission mechanism such as a reduction gear mechanism and a driven mechanism such as a door opening / closing mechanism are driven. Noise generated by the mechanism can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram conceptually showing a configuration of a main body of an automotive air conditioner to which a drive control device for an electric motor type actuator according to the present invention is applied.
FIG. 2 is a view showing a specific example of an electric motor type actuator according to the present invention.
FIG. 3 is a block diagram of a drive control device for an electric motor type actuator.
FIG. 4 is a circuit configuration diagram of an H-bridge circuit and its peripheral circuits.
FIG. 5 is a diagram showing a specific example of soft start, soft stop, and regenerative braking of the electric motor.
FIG. 6 is a diagram illustrating another operation example of soft start and soft stop of the electric motor.
FIG. 7 is a diagram showing still another operation example of soft start and soft stop of the electric motor.
FIG. 8 is a schematic diagram of a semiconductor chip having a built-in H-bridge circuit.
FIG. 9 is a circuit diagram of a conventional motor drive circuit having an H-bridge configuration.
[Explanation of symbols]
30
50 Actuator drive output control circuit (drive control means)
51 H bridge circuit (driving means)
T1 Field Effect Transistor (Transistor)
T2 Field Effect Transistor (Transistor)
T3A field effect transistor (first parallel switching semiconductor device)
T3B field effect transistor (first parallel switching semiconductor device)
T4A field effect transistor (second parallel switching semiconductor device)
T4B field effect transistor (second parallel switching semiconductor device)
Claims (3)
前記Hブリッジ回路の下側アームの一方の第1スイッチング半導体素子を並列接続された複数の第1並列スイッチング半導体素子で構成するとともに、第1並列スイッチング半導体素子の各能力の合計を第1スイッチング半導体素子の能力とし、
前記下側アームの他方の第2スイッチング半導体素子を並列接続された複数の第2並列スイッチング半導体素子で構成するとともに、第2並列スイッチング半導体素子の各能力の合計を第2スイッチング半導体素子の能力とし、
各第1,第2並列スイッチング半導体素子を個別にスイッチング制御することを特徴とするアクチュエータ用駆動制御装置。Driving means for driving an actuator having an electric motor, and driving control means for controlling the driving means to control the rotation of the electric motor, wherein the driving means has an H-bridge circuit composed of a switching semiconductor element. A drive control device for an actuator,
One of the first switching semiconductor elements of the lower arm of the H-bridge circuit is composed of a plurality of first parallel switching semiconductor elements connected in parallel, and the sum of the respective capabilities of the first parallel switching semiconductor elements is determined by the first switching semiconductor element. The ability of the element
The other second switching semiconductor element of the lower arm is composed of a plurality of second parallel switching semiconductor elements connected in parallel, and the sum of the respective capabilities of the second parallel switching semiconductor element is defined as the capability of the second switching semiconductor element. ,
A drive control device for an actuator, wherein switching control of each of the first and second parallel switching semiconductor elements is individually performed.
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- 2002-12-26 JP JP2002376143A patent/JP2004208442A/en active Pending
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