【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＰＷＭデューティ制御によって減速制御を行なうサーボモータ制御装置に係り、詳しくは、減速時にオンデューティ比に基づく回転駆動（力行）とオフデューティ比に基づく回生ブレーキ（制動）とを繰り返すようにしたサーボモータ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用の空調ユニット内に配設された各種のドアに対して、ドアを駆動するモータと、ドアの現在位置を電圧として出力する位置検出部と、与えられた目標位置データと位置検出部の出力とに基づいてモータを制御する制御部とを備えた同種の複数のアクチュエータを設け、これら同種の複数のアクチュエータをシリアル通信を使って制御手段によって統合制御するようにした自動車用空調システムは、従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
モータの回転速度がパルスのデューティ比により変化されるようにしたデューティ制御によるモータ制御部を備える多重通信装置は、従来から知られている（特許文献２参照）。
【０００４】
Ｈ型ブリッジ回路の第１の上アームを電流供給能力が大と小の２個の能動素子を並列にして構成し、第１の下アームを電流供給能力が大の能動素子で構成し、第２の上アームを電流供給能力が大と小の２個の能動素子を並列にして構成し、第２の下アームを電流供給能力が大の能動素子で構成し、モータ等のインダクタンス負荷にＰＷＭ駆動によって電流を供給するブリッジ型駆動回路であって、負荷電流が目標値以上に達した場合には上アームを構成する能動素子をオフ状態にし、一方の下アームを構成する能動素子−インダクタンス負荷−他方の下アームを構成する能動素子という環流電流モードに切り替えるようにしたブリッジ型駆動回路は、従来から知られている（特許文献３参照）。
【０００５】
自動ドア装置の制御装置において、制御部がモータ駆動部に与える制御信号がＰＷＭ信号であり、モータ駆動部はＰＷＭ信号に応じてモータに駆動力と制動力とを交互に生じさせるように構成した自動ドア装置の制御装置は、従来から知られている。Ｈ型ブリッジ回路を用いてモータをＰＷＭ制御で駆動する構成で、ＰＷＭ信号のＬレベルの期間では、第１の下アームを構成するＦＥＴと第２の下アームを構成するＦＥＴとをともに導通状態に制御することで、モータ巻線に発生する逆起電力による電流を、一方の下アームを構成するＦＥＴ−他方の下アームを構成するＦＥＴに逆並列に接続されたダイオード−モータの経路で環流する。これにより、モータがダイナミック制動される（特許文献４参照）。
【０００６】
Ｈ型ブリッジ回路を用いてモータをＰＷＭ制御で駆動する回路であって、ＰＷＭ周期内において、モータの回転駆動に対応して回転減速作用を並行して行なう回転制御を繰り返して行なうことによって、ＰＷＭ制御信号のデューティ比により、安定した回転速度を維持することができるとともに、減速追随性の優れたモータ駆動回路が提案されている。このモータ駆動回路は、ＰＷＭ制御の１周期内でモータに電力を供給しない期間では、Ｈ型ブリッジ回路の第１の上アームおよび第２の上アームを構成する各スイッチ手段（ＭＯＳトランジスタ）をともに導通状態に制御することで、モータ巻線の両端を短絡する回生ブレーキを動作させるようにしている（特許文献５参照）。
【０００７】
第１および第２のモータ入力端子を有するモータの回転制御を行なうＰＷＭ制御方式によるモータ駆動回路であって、複数のＰＷＭ周期によって定義されるモータ動作期間において、それぞれのＰＷＭ周期内にモータを回転駆動させる回転駆動動作期間と、モータに制動をかける回生ブレーキ期間とを交互に設け、回転駆動動作期間にはモータにモータ駆動電流を流し、回生ブレーキ期間にはモータの各入力端子が短絡されて回生電流を発生させる制御回路を備え、制御回路はＰＷＭ周期内の回転駆動動作期間と回生ブレーキ期間とのデューティ比を調整することによってモータの回転速度を調整するようにしたモータ駆動回路は、従来から知られている（特許文献６参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−４８７４１号公報
【特許文献２】
特開平８−１８６８８１号公報
【特許文献３】
特許第３１９９７２２号公報
【特許文献４】
特開平９−２９１７５３号公報（特許請求の範囲、図２、図３）
【特許文献５】
特開平１１−２７９７９号公報（特許請求の範囲、図１、図２）
【特許文献６】
特開２０００−３２７９２号公報（特許請求の範囲、図１、図２）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、自動車用の空調ユニット内に配設された各種のドアを開閉駆動する電動モータ式アクチュエータのサーボモータ制御装置においては、ＰＷＭ駆動のデューティ比を減少させていくことでモータの減速を行なって、ドア開度等の制御対象位置を目標位置に停止させるとともに、停止時の騒音発生を軽減する試みがなされている。しかしながら、ドアの種類（例えば、インテークドア、エアミックスドア、モードドア等）によって負荷の大きさ（ドアを開閉駆動するために必要なトルク等）が異なること、移動量や停止位置が一定ではないこと、応答性（目標位置に到達するまでの時間）を満足させつつ十分な停止精度を得ること、および、停止時騒音を低減すること等の種々の要求を満たすのは困難であった。
【００１０】
そこで、ＰＷＭ周期内にモータを回転駆動させる回転駆動動作期間と、モータに制動をかける回生ブレーキ期間とを交互に設け、ＰＷＭ周期内の回転駆動動作期間と回生ブレーキ期間とのデューティ比を調整することによってモータの回転速度を調整する方式を採用することで、上記の種々の要求を満足させることが考えられる。しかしながら、そのような方式を採用したサーボモータ制御装置やサーボモータ制御装置の専用ＩＣを経済的に実現するためには、減速制御のためのハードウェアやソフトウェアの規模を極力コンパクトにすることが望まれる。
【００１１】
本発明はこのような課題を解決するためなされたもので、ＰＷＭデューティ制御による減速時にブレーキ制御を併用することで停止精度を向上させ、また、停止時騒音の低減を図ることのできるサーボモータ制御装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するためこの発明に係るサーボモータ制御装置は、シリアルデータ通信部を介して上位装置から供給される自己アドレス宛ての情報を受信する受信処理部と、位置検出部から供給される制御対象の現在位置に対応した電圧をｎビットの現在位置データへ変換するＡ／Ｄ変換部と、受信した情報の中に含まれるｎビットの目標値データとｎビットの現在位置データとの偏差に基づいて制御対象の位置が目標値になるよう電動モータ式アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動制御部とを備えたサーボモータ制御装置であって、アクチュエータ駆動制御部は、ｎビットの目標値データとｎビットの現在位置データとの偏差が予め設定した減速制御開始判定値以下になった場合は、偏差に対応して予め設定したデューティ比で電動モータ式アクチュエータをＰＷＭ駆動するとともに、ＰＷＭ周期内のオンデューティ期間はＨ型ブリッジ回路を介して電動モータを回転駆動し、ＰＷＭ周期内のオフデューティ期間は電動モータの巻線をＨ型ブリッジ回路を構成する半導体スイッチング素子を介して短絡させて回生ブレーキをかける減速制御手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
この発明に係るサーボモータ制御装置は、減速時にはＰＷＭ周期内で電動モータの駆動とブレーキと交互に行なうので、停止目標値に達するまでに十分減速させることができ、制御対象を目標位置に精度よく停止させることができる。また、減速が十分になされるので停止時の騒音を低減できる。また、目標値データと現在位置データとの偏差に基づいて減速制御開始時点を判定するようにしたので、減速制御開始判定のために新たにハードウェアやソフトウェアを追加する必要がない。
【００１４】
なお、デューティ比は、偏差が小さくなるにつれて小さくなるよう設定しておくことで、制御対象が目標値に近づくにつれてブレーキ期間が長くなり十分な減速がなされる。よって、停止精度の向上および停止時騒音の軽減ができる。
【００１５】
また、偏差に対応して予め設定したデューティ比は、偏差−デューティ比対応テーブルとして予め不揮発性メモリに格納しておくことで、デューティ比の設定が容易となる。
【００１６】
なお、不揮発性メモリに電気的に書き換え可能なメモリを採用することで、データ通信部を介して偏差−デューティ比の対応データを供給して、更新させることができる。これにより、ドアの種類等の制御対象が異なる場合でも、各制御対象に好適な偏差−デューティ比を設定できる。
【００１７】
さらに、アクチュエータ駆動制御部は、受信処理部を介してブレーキ制御要求情報が供給された場合に、ＰＷＭ周期内のオフデューティ期間で回生ブレーキをかけるようにすることで、ブレーキ制御を行なうか否かをデータ通信によって設定できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係るサーボモータ制御装置を適用した自動車用空気調和装置の一実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１はこの発明に係るサーボモータ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図である。この図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。
【００２０】
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。
【００２１】
図２はこの発明に係るサーボモータ制御装置によって駆動され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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
図３および図４はこの発明に係るサーボモータ制御装置を適用した自動車用空気調和装置のシステム構成を示す図である。図３および図４は、３つの電動モータ式アクチュエータユニット、すなわち、ミックスドア１３を開閉駆動するミックスドアアクチュエータユニットＭＩＸと、吹出口を選択するモードドアを開閉駆動するモードアクチュエータユニットＭＯＤＥと、インテークドア７を開閉駆動するインテークドアアクチュエータユニットＦ／Ｒとを用いたシステムを例示している。
【００２７】
図３および図４に示すように、各アクチュエータユニットＭＩＸ，ＭＯＤＥ，Ｆ／Ｒは、電動モータ式アクチュエータ３０Ａと、アクチュエータレバー３０Ｌの回動に連動して抵抗値が変化されるポテンショメータ３１と、サーボモータ制御回路４０とをケース（筺体）内に組み付けてなる。各アクチュエータユニットＭＩＸ，ＭＯＤＥ，Ｆ／Ｒは、３端子のコネクタを備える。各アクチュエータユニットＭＩＸ，ＭＯＤＥ，Ｆ／Ｒとコントローラ（上位装置）１００との間は、電源線とグランド（ＧＮＤ）線とデータ線（ＢＵＳ）との３芯のケーブルで接続される。
【００２８】
図４に示すように、コントローラ１００側から各アクチュエータユニットＭＩＸ，ＭＯＤＥ，Ｆ／Ｒに対して電源を供給する。コントローラ１００と各アクチュエータユニットＭＩＸ，ＭＯＤＥ，Ｆ／Ｒとの間では、データ線（ＢＵＳ）を介して双方向のシリアルデータ通信が調歩同期方式によってなされる。通信プロトコルは、ＬＩＮ（Ｌｏｃａｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｅｃｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ）に準拠している。データ線（ＢＵＳ）は、コントローラ１００側のデータ入出力回路１０３内のプルアップ抵抗（例えば１キロオーム）Ｒおよび逆流防止用ダイオードＤを介して正極側電源にプルアップされている。制御回路１０２の送信データ出力端子ＴＸＯから出力される送信データ信号に基づいてエミッタ接地されたＮＰＮ型トランジスタＱをスイッチングさせることで、データの送信を行なう。データの受信は、受信データ入力端子ＲＸＩに供給されるデータ線（ＢＵＳ）の電圧を所定の電圧しきい値に基づいて２値判定することでなされる。このシリアルデータ通信は、コントローラ１００がマスター側となり、各アクチュエータユニットＭＩＸ，ＭＯＤＥ，Ｆ／Ｒがスレーブ側となってなされる。スレーブ側は、キャラクタ同期を取るためのスタートビットを検出して、ビット情報を読み込むためのビットクロックを生成する。
【００２９】
図３に示すように、コントローラ１００を構成するエアコン制御回路１０１は、操作パネル１１０からの操作入力および図示しない各種温度センサ等からの入力に基づいて空気調和装置（エアコン）の動作を制御するとともに、操作パネル１１０に設けられている各種の表示器に動作状態等を表示させる。エアコン制御回路１０１は、各アクチュエータユニットＭＩＸ，ＭＯＤＥ，Ｆ／Ｒに対してドア開度目標値データ等の指令データを送信することで各アクチュエータユニットＭＩＸ，ＭＯＤＥ，Ｆ／Ｒの動作を制御する。また、エアコン制御回路１０１は、各アクチュエータユニットＭＩＸ，ＭＯＤＥ，Ｆ／Ｒに動作状態に関する情報を送信させ、それを受信することで各アクチュエータユニットＭＩＸ，ＭＯＤＥ，Ｆ／Ｒの動作状態を監視したり診断したりする。なお、各アクチュエータユニットＭＩＸ，ＭＯＤＥ，Ｆ／Ｒには、識別（ＩＤ）コード（アドレス）がそれぞれ割り当てられている。
【００３０】
図５はＬＩＮ通信規格の１フレームのデータ構造を示す図、図６および図７はＬＩＮ通信規格の１フレーム内の各フィールドのデータ構造を示す図である。図５に示すように、ＬＩＮ通信規格の１フレームは、シンクブレークフィールド（Ｓｙｎｃｈ Ｂｒｅａｋ）、シンクフィールド（Ｓｙｎｃｈ）、ＩＤフィールド（ＩＤ）、データ１フィールド（ＤＡＴＡ１）、データ２フィールド（ＤＡＴＡ２）、チェックサムフィールド（Ｃｈｅｃｋｓｕｍ）とからなる。
【００３１】
図６（ａ）に示すように、シンクブレークフィールドは、少なくとも１３ビット期間の間Ｌレベルが継続した後に、少なくとも１ビット期間の間Ｈレベルとなるよう構成されている。
【００３２】
図６（ｂ）に示すように、シンクフィールドは、スタートビットと、ビット同期信号として１６進表記で「５５」Ｈのデータと、少なくとも１ビット期間のストップビットとからなる。
【００３３】
図６（ｃ）に示すように、ＩＤフィールドは、スタートビットと、通信相手を選択指定するための４ビットの識別コード領域（ＩＤ０〜ＩＤ３）と、２ビットの受信要求／送信要求の指定領域（ＩＤ４，ＩＤ５）と、２ビットのパリティチェックデータ（Ｐ０，Ｐ１）と、少なくとも１ビット期間のストップビットとからなる。本実施の形態では、このＩＤフィールドによって、各ドアアクチュエータユニットＭＩＸ，ＭＯＤＥ，Ｆ／Ｒのいずれかが指定されるとともに、ＤＡＴＡ１フィールド以降の動作モード（ドアアクチュエータユニットがコントローラ１００側から各種の指令を受け取る受信動作モードとなるか、ドアアクチュエータユニット側が動作状態等をコントローラ１００側へ送信する送信動作モードとなるか）が指定される。
【００３４】
図７（ｄ）に示すように、データ１フィールドは、スタートビットと、８ビットのデータ（Ｄ０〜Ｄ７）と少なくとも１ビット期間のストップビットとからなる。本実施の形態では、ＩＤフィールドで受信要求を指定した場合には、このデータ１フィールドを用いてコントローラ１００側（マスター側）からサーボモータ制御回路４０側（スレーブ側）に、ドア開度を指定するデータ（目標値データ）を供給する。ＩＤフィールドで送信要求を指定した場合には、このデータ１フィールドを用いてサーボモータ制御回路４０側（スレーブ側）からコントローラ１００側（マスター側）に、現在のドア開度のデータ（現在位置データ）を供給する。
【００３５】
図７（ｅ）に示すように、データ２フィールドは、スタートビットと、８ビットのデータ（ｄ０〜ｄ７）と少なくとも１ビット期間のストップビットとからなる。本実施の形態では、ＩＤフィールドで受信要求を指定した場合には、このデータ２フィールドを用いてコントローラ１００側（マスター側）からサーボモータ制御回路４０側（スレーブ側）に、通信エラーフラグクリア要求、ダイアグ（診断）フラグクリア要求、出力ＰＷＭ制御要求、ＰＷＭトルク制御時間設定要求、モータ供給電力制限要求、モータ緊急停止要求、モータ強制動作要求等の各種の指令を供給する。ＩＤフィールドで送信要求を指定した場合には、このデータ２フィールドを用いてサーボモータ制御回路４０側（スレーブ側）からコントローラ１００側（マスター側）に、過電流検知フラグ、モータ停止中フラグ、モータ正転フラグ、モータ逆転フラグ、受信ＩＤパリティエラーフラグ、過温度検知フラグ、受信サムチェックエラーフラグ、過電圧検知フラグ等の運転状態や異常検知に関する情報を供給する。
【００３６】
図７（ｆ）に示すように、チェックサムフィールドは、スタートビットと、８ビットのデータ（Ｃ０〜Ｃ７）と少なくとも１ビット期間のストップビットとからなる。本実施の形態では、このチェックサムデータとして、データ１フィールドとデータ２フィールドのデータを加算し、さらに、加算結果のキャリーを加算した結果の８ビットの反転データを送信する。
【００３７】
図８はこの発明に係るサーボモータ制御装置のブロック構成を示す図である。サーボモータ制御回路４０は、サーボモータ制御ＩＣ５０を用いて構成されている。このサーボモータ制御ＩＣ５０は、直流モータの制御用として開発した専用ＩＣ（カスタムＩＣ）であり、例えば同一半導体チップ上にバイポーラ素子とＣ−ＭＯＳ素子とＤ−ＭＯＳ素子を形成することのできるＢｉＣＤＭＯＳプロセスを用いて製造されている。
【００３８】
このサーボモータ制御ＩＣ５０は、イグニッションスイッチやアクセサリスイッチ等を介して供給されるバッテリ電源Ｖａｃｃから電力の供給を受けて例えば５ボルトの安定化電源Ｖｒｅｆを生成する定電圧電源回路５１と、この定電圧電源回路５１を保護する内蔵電源保護回路５２と、ＬＩＮ信号（シリアル通信信号）の入出力を行なうＬＩＮ入出力回路５３と、識別コード（ＩＤコード）を設定するためのＩＤ入力回路５４と、通信処理やモータの運転制御等の各種処理・制御を行なうロジック回路部５５と、モータ３０に電力を供給するＨブリッジ回路５６と、バッテリ電源Ｖａｃｃの過電圧を検出する過電圧検出回路５７と、モータ電流の過電流およびＨブリッジ回路５６を構成する各電力用スイッチング素子（ＭＯＳ−ＦＥＴ）の許容範囲を越える温度上昇（過温度）を検出する過電流・過温度検出回路５８と、ポテンショメータ３１の出力電圧（ドア開度に対応した電圧）をデジタルデータへ変換するＡ／Ｄ変換部５９とを備える。
【００３９】
ＶＤＤはＨブリッジ回路５６用のバッテリ電源Ｖａｃｃの電源端子、Ｖｃｃは電流制限抵抗Ｒ１によって電流制限されたバッテリ電源Ｖａｃｃの電源端子、Ｃ１は電源安定化用コンデンサ、ＧＮＤはグランド電源端子である。ＶＩＤ０〜ＶＩＤ３は識別コード（ＩＤコード）を設定するための入力端子である。本実施の形態では、識別コード（ＩＤコード）は４ビット構成としており、最大で１６通りの識別コード（言い換えればアドレス）を設定できる。これらのＩＤ入力端子ＶＩＤ０〜ＶＩＤ３をグランドに接続することでＬレベル（論理０）を設定でき、オープン状態でＨレベル（論理１）を設定できる。Ｖｂｕｓはシリアル通信信号（具体的にはＬＩＮ通信信号）の入出力端子、すなわちデータ線（ＢＵＳ）の接続端子である。Ｍ＋およびＭ−はＨブリッジ回路５６の出力端子であり、モータ３０との接続端子である。ＶＲは安定化電源Ｖｒｅｆの出力端子であり、ポテンショメータ３１の一端側と接続される。Ｖｐｂｒはポテンショメータ３１の出力電圧（ドア開度に対応した電圧）の入力端子である。Ｖ１２Ｖは電流制限されたバッテリ電源であり、この電源Ｖ１２ＶはＬＩＮ入出力回路５３に供給される。
【００４０】
図９はサーボモータ制御装置のロジック回路部の一具体例を示す図である。ＬＩＮ通信処理部６１は、ＬＩＮ入出力回路５３から供給される受信信号ＲＸを解読し、ＩＤフィールドのパリティチェック結果が正常であり、受信したＩＤコードが自己のＩＤコードと一致しており、かつ、ＩＤフィールド内のＩＤ４，ＩＤ５の２ビットによって受信要求が指定されている場合、データ１フィールド、データ２フィールド、チェックサムフィールドの各８ビットのデータをそれぞれ仮レジスタ等に一時保存する。そして、一時保存した各データに対してサムチェックを行なって誤りがないことをチェックした後に、データ１フィールドの８ビットのドア指示開度データ（目標値データ）を新指示データラッチ回路６２に供給するとともに、通信成立トリガ信号６１ａを出力して、ドア指示開度データ（目標値データ）を新指示データラッチ回路６２にラッチさせる。この際、新指示データラッチ回路６２に格納されていた先のドア指示開度データ（目標値データ）は、旧指示データラッチ回路６３にシフトされる。
【００４１】
なお、ＬＩＮ通信処理部６１は、ＩＤフィールドのパリティチェック結果にエラーが生じた場合には、受信ＩＤパリティエラーフラグをセットする。また、ＬＩＮ通信処理部６１は、サムチェックの結果にエラーが生じた場合には、受信サムチェックエラーフラグをセットする。
【００４２】
第１の比較回路６４は、新たなドア指示開度データ（目標値データ）と旧指示開度データとを比較し、両者が異なっている場合にはその比較結果（不一致出力）を動作許可トリガ信号生成部６５に供給する。動作許可トリガ信号生成部６５は、新旧の指示開度データが異なっている場合には、動作許可トリガ信号を生成して、動作許可／禁止信号処理部６６に供給する。動作許可／禁止信号処理部６６は、動作許可トリガ信号が供給されると、Ｈブリッジ駆動処理部６７に動作許可信号を供給する。
【００４３】
ドア開度を検出するポテンショメータ３１の出力は、図８に示したＡ／Ｄ変換部５９によって予め設定したＡ／Ｄ変換周期毎に８ビットのドア実開度データ（現在値データ）ＡＤ０〜ＡＤ７に変換されている。
【００４４】
図９に示すフィルタ処理部６８は、時系列上で連続する所定個数のドア実開度データ（現在値データ）ＡＤ０〜ＡＤ７の平均値を求める等の処理を行なった結果をフィルタ処理後のドア実開度データ（現在値データ）として出力する。
【００４５】
ＣＷ、ＣＣＷ、ＨＯＬＤ指示信号生成部６９は、ドア指示開度データ（目標値データ）とフィルタ処理後のドア実開度データ（現在値データ）とを比較し、両者の偏差の極性に基づいてモータ３０の回転方向を決定する。そして、ＣＷ、ＣＣＷ、ＨＯＬＤ指示信号生成部６９は、モータ３０を正転方向（ＣＷ：時計方向）に駆動させてドアを開方向に駆動させるのか、モータ３０を逆転方向（ＣＣＷ：反時計方向）に駆動させてドアを閉方向に駆動させるのかを指示する回転方向指示信号（ＣＷ，ＣＣＷ）を生成して出力する。また、ＣＷ、ＣＣＷ、ＨＯＬＤ指示信号生成部６９はドア指示開度データ（目標値データ）とフィルタ処理後のドア実開度データ（現在値データ）とが略一致した場合には、現在位置の保持を指示するＨＯＬＤ信号を生成・出力して、モータ３０の駆動を停止させることで、ハンチング現象の発生を防止している。
【００４６】
Ｈブリッジ駆動処理部６７は、回転方向指示信号（ＣＷ，ＣＣＷ）に基づいてＨブリッジ回路５６の各アームを構成する各電力用スイッチング素子（例えばＭＯＳ−ＦＥＴ）の駆動信号Ｏｕｔ１〜Ｏｕｔ４を生成して出力する。これにより、図８に示したＨブリッジ回路５６からモータ３０に電力が供給され、モータ３０の駆動がなされる。
【００４７】
なお、Ｈブリッジ駆動処理部６７は、モータ３０の起動時にはＰＷＭ制御によってモータ３０に供給する電力を徐々に増加させるソフトスタート制御を行なうことができる。これにより、モータ起動時の騒音を軽減させることができる。また、Ｈブリッジ駆動処理部６７は、モータ３０を停止させる際にも、ＰＷＭ制御によってモータ３０に供給する電力を徐々に増低減させるソフトストップ制御を行なうことができる。これにより、モータ停止時の騒音を軽減させることができる。
【００４８】
第２の比較回路７０は、ドア指示開度データ（目標値データ）とフィルタ処理後のドア実開度データ（現在値データ）と比較し、その比較結果（一致出力）を動作禁止信号生成部７１に供給する。動作禁止信号生成部７１は、現在のドア開度が目標値に一致している場合には、動作禁止信号を生成して出力する。この動作禁止信号は、動作許可／禁止信号処理部６６に供給される。動作許可／禁止信号処理部６６は、動作禁止指令をＨブリッジ駆動処理部６７に供給して、モータ３０の駆動を禁止させる。
【００４９】
過電流・過温度・過電圧処理部７２は、過電圧検出回路５７からの過電圧検出信号Ｅｖ、過電流・過温度検出回路５８からの過電流検出信号Ｅｃおよび過温度検出信号Ｅｔのいずれかが供給されると、それらの異常に対応したフラグをセットするとともに、異常発生を示す情報を動作許可／禁止信号処理部６６に供給する。動作許可／禁止信号処理部６６は、異常発生を示す情報が供給されると、動作禁止指令をＨブリッジ駆動処理部６７に供給して、モータ３０の駆動を禁止させる。
【００５０】
ＬＩＮ通信処理部６１は、ＩＤフィールドのパリティチェック結果が正常であり、受信したＩＤコードが自己のＩＤコードと一致しており、かつ、ＩＤフィールド内のＩＤ４，ＩＤ５の２ビットによって送信要求が指定されている場合には、フィルタ処理後の８ビットのドア実開度データ（現在値データ）をデータ１フィールドで送信するデータとしてセットし、また、データ２フィールドで送信するデータとして次のものをセットする。例えば、データ２フィールドの最下位ビットｄ０に過電流検知フラグ、２番目のビットｄ１にモータ停止中フラグ、３番目のビットｄ２にモータ回転方向が正転方向（ＣＷ）であることを示すＣＷフラグ、４番目のビットｄ３にモータ回転方向が逆転方向（ＣＣＷ）であることを示すＣＣＷフラグ、５番目のビットｄ４に受信ＩＤパリティエラーフラグ、６番目のビットｄ５に過温度検知フラグ、７番目のビットｄ６に受信サムチェックエラーフラグ、最上位ビットｄ７に過電圧検知フラグをそれぞれセットする。そして例えば、データ１フィールドで送信するデータとデータ２フィールドで送信するデータとの加算結果にその加算によって生じたキャリーデータを加算した結果の反転データを求め、これをチェックサムフィールドで送信するチェックサムデータとする。
【００５１】
そして、ＬＩＮ通信処理部６１は、ＩＤフィールドが終了した時点後に速やかに（例えば２ビット期間までの間に）、データ１フィールド、データ２フィールド、チェックサムフィールドのデータを順次送信する。これにより、ドア実開度データ（現在位置データ）、モータの回転方向やモータ停止中であるかのモータ運転状態の情報、および、過電流、過電圧、過温度の異常検出情報、ならびに、データ受信時のエラー発生情報が上位装置（マスター側）であるコントローラ１００へ供給される。
【００５２】
したがって、コントローラ１００は、サーボモータ制御回路４０の動作を詳細に診断することが可能となる。また、コントローラ１００は、サーボモータ制御回路４０の過負荷を予測し、サーボモータ制御装置の動作を停止させる指令を発したりすることで、サーボモータ制御回路４０や電動式モータアクチュエータ３０Ａの破損を防止することも可能となる。
【００５３】
前述したように、ＬＩＮ通信処理部６１は、ＬＩＮ入出力回路５３から供給される受信信号ＲＸを解読し、ＩＤフィールドのパリティチェック結果が正常であり、受信したＩＤコードが自己のＩＤコードと一致しており、かつ、ＩＤフィールド内のＩＤ４，ＩＤ５の２ビットによって受信要求が指定されている場合、データ１フィールド、データ２フィールド、チェックサムフィールドの各８ビットのデータをそれぞれ仮レジスタ等に一時保存する。そして、一時保存した各データに対してサムチェックを行なって誤りがないことをチェックした後に、データ１フィールドの８ビットのドア指示開度データ（目標値データ）を新指示データラッチ回路６２に供給するとともに、通信成立トリガ信号６１ａを出力して、ドア指示開度データ（目標値データ）を新指示データラッチ回路６２にラッチさせる。この際、既に新指示データラッチ回路６２に格納されていた先のドア指示開度データ（目標値データ）は、旧指示データラッチ回路６３にシフトされる。
【００５４】
次に、ＬＩＮ通信処理部６１は、データ２フィールドの内容を解読して処理する。前述したように、ＩＤフィールドで受信要求が設定されている場合、データ２フィールドを用いてコントローラ１００側（マスター側）からサーボモータ制御回路４０側（スレーブ側）に対する各種の要求が供給される。
【００５５】
本実施の形態では、データ２フィールドの最下位ビットｄ０によって通信エラーフラグクリア要求が供給される。ＬＩＮ通信処理部６１は、最下位ビットｄ０の論理が「１」である場合には、受信ＩＤパリティエラーフラグおよび受信サムチェックエラーフラグをそれぞれクリアし、最下位ビットｄ０の論理が「０」である場合には各フラグの状態を変更しない。
【００５６】
データ２フィールドの２番目のビットｄ１によってダイアグ（診断）フラグクリア要求が供給される。ＬＩＮ通信処理部６１は、２番目のビットｄ１の論理が「１」である場合には過電流検知フラグ、過温度検知フラグ、過電圧検知フラグを全てクリアし、２番目のビットｄ１の論理が「１」である場合には各フラグの状態を変更しない。
【００５７】
データ２フィールドの３番目のビットｄ２によって出力ＰＷＭ制御要求が供給される。ここで、出力ＰＷＭ制御とは、モータの起動時にＰＷＭ制御のデューティ比を徐々に増加させることでモータをソフトスタートさせ、また、ドア指示開度データ（目標値データ）とフィルタ処理後のドア実開度データ（現在値データ）との偏差が予め設定した値以下となった場合には、ＰＷＭ制御のデューティ比を徐々に減少させることでモータをソフトストップさせることである。３番目のビットｄ２の論理が「１」である場合にはソフトスタートおよびソフトストップの制御が要求され、論理が「０」である場合にはソフトスタートおよびソフトストップの制御が不要である。
【００５８】
ＬＩＮ通信処理部６１は、ソフトスタートおよびソフトストップの制御を行なうか否かの情報（出力ＰＷＭ制御要求情報）ＳｏｆｔをＰＷＭデータマップ（デューティ比対応テーブル）７３へ供給する。この出力ＰＷＭ制御要求情報ＳｏｆｔはＰＷＭデータマップ（デューティ比対応テーブル）７３を介してＨブリッジ駆動処理部６７に供給される。なお、ＬＩＮ通信処理部６１は、この出力ＰＷＭ制御要求情報ＳｏｆｔをＨブリッジ駆動処理部６７へ直接供給するようにしてもよい。
【００５９】
データ２フィールドの４番目のビットｄ３によってＰＷＭトルク制御時間設定要求が供給される。ここで、ＰＷＭトルク制御時間とは、出力ＰＷＭ制御によってソフトスタートを行なう時間のことである。具体的には、ソフトスタートを行なう際にデューティ比を０または最小デューティ値から１００パーセントへ変化させるまでの時間のことである。なお、ソフトストップは、ドア指示開度データ（目標値データ）とフィルタ処理後のドア実開度データ（現在値データ）との偏差に基づいてデューティ比を設定するようにしている。
【００６０】
本実施の形態では、４番目のビットｄ３の論理が「１」である場合には５００ｍｓ（ミリ秒）が設定され、論理が「０」である場合には２５０ｍｓ（ミリ秒）が設定される。ＬＩＮ通信処理部６１は、出力ＰＷＭ制御（ソフトスタート制御）を行なう際の制御時間に関する情報ＴｓｏｆｔをＰＷＭデータマップ（デューティ比対応テーブル）７３へ供給する。出力ＰＷＭ制御（ソフトスタート制御）を行なう際の制御時間に関する情報（出力ＰＷＭ制御時間情報）Ｔｓｏｆｔは、ＰＷＭデータマップ（デューティ比対応テーブル）７３を介してＨブリッジ駆動処理部６７へ供給される。なお、ＬＩＮ通信処理部６１は、この出力ＰＷＭ制御時間情報ＴｓｏｆｔをＨブリッジ駆動処理部６７へ直接供給するようにしてもよい。
【００６１】
データ２フィールドの５番目のビットｄ４によってモータ供給電力制限要求が供給される。ここで、モータ供給電力制限要求とは、ＰＷＭ制御によってモータに供給する電力の上限を制限するか否かを設定するものである。なお、モータに供給する電力の制限は、ＰＷＭ制御におけるデューティ比に上限を設定することで行なう。本実施の形態では、５番目のビットｄ４の論理が「１」である場合にはデューティ比の上限値が約７０パーセントに設定され、論理が「０」である場合にはデューティ比の上限値が１００パーセントに設定される。ＬＩＮ通信処理部６１は、デューティ比上限情報ＤｍａｘをＰＷＭデータマップ（デューティ比対応テーブル）７３へ供給する。デューティ比上限情報ＤｍａｘはＰＷＭデータマップ（デューティ比対応テーブル）７３を介してＨブリッジ駆動処理部６７に供給される。なお、ＬＩＮ通信処理部６１は、このデューティ比上限情報ＤｍａｘをＨブリッジ駆動処理部６７へ直接供給するようにしてもよい。
【００６２】
データ２フィールドの６番目のビットｄ５によって減速時ブレーキ制御要求が供給される。ここで、減速時ブレーキ制御要求とは、減速制御をＰＷＭ制御だけで行なうかＰＷＭ＋回生ブレーキとするかを設定するものである。本実施の形態では、５番目のビットｄ４の論理が「１」である場合にはＰＷＭ＋回生ブレーキが設定され、論理が「０」である場合にはＰＷＭ制御のみが設定される。ＰＷＭ＋回生ブレーキが設定された場合には、目標値データと現在位置データとの偏差が予め設定した減速制御開始判定値以下になった場合は、偏差に対応して予め設定したデューティ比で電動モータ式アクチュエータをＰＷＭ駆動するとともに、ＰＷＭ周期内のオンデューティ期間はＨ型ブリッジ回路５６を介して電動モータ３０を回転駆動し、ＰＷＭ周期内のオフデューティ期間は電動モータ３０の巻線をＨ型ブリッジ回路５６を構成する半導体スイッチング素子を介して短絡させて回生ブレーキをかける減速制御がなされる。ＰＷＭ制御のみが設定された場合は、回生ブレーキの制御がなされない。ＬＩＮ通信処理部６１は、減速時ブレーキ制御要求情報ＧｂｋをＨブリッジ駆動処理部６７に供給する。
【００６３】
データ２フィールドの７番目のビットｄ６によってモータ緊急停止要求が供給される。７番目のビットｄ６の論理が「１」の場合、モータへの給電が強制的に遮断される。７番目のビットｄ６の論理が「０」の場合、モータへの給電が強制遮断されている状態が解除され、モータへの給電が可能な状態（通常の動作状態）となる。ＬＩＮ通信処理部６１は、モータ緊急停止要求情報Ｋｓｐを動作許可／禁止信号処理部６６へ供給する。モータを緊急停止させた後に、モータを再度回転させる場合は、モータ強制動作要求を用いる。なお、モータを緊急停止させた後に再度回転させる場合には、以前とは異なる指示開度データ（目標値データ）を与えるようにしてもよい。
【００６４】
データ２フィールドの最上位のビットｄ７によって、モータ強制動作要求が供給される。最上位ビットの論理が「１」の場合、モータへの給電が強制的に開始される。最上位ビットの論理が「０」の場合、通常の動作状態となる。ＬＩＮ通信処理部６１は、モータ強制動作要求情報Ｋｓｔを動作許可／禁止信号処理部６６へ供給する。
【００６５】
なお、本実施の形態では、特許請求の範囲に記載したシリアルデータ通信部を、ＬＩＮ入出力回路５３とロジック回路部５５とで構成している。特許請求の範囲に記載した受信処理部をロジック回路部５５内のＬＩＮ通信処理部６１によって構成している。また、特許請求の範囲に記載したアクチュエータ駆動制御部を、Ｈブリッジ回路５６とロジック回路部５５とで構成している。
【００６６】
図１０はＰＷＭ制御によってモータへ供給する電力を１６段階に切り替える例を示す図である。本実施の形態では、デューティ比（Ｄｕｔｙ）を１／１６〜１６／１６までの１６段階とし、括弧内に示した１６進表記のデューティ比指定データによって各デューティ比（Ｄｕｔｙ）を指定するようにしている。また、ＰＷＭ制御の１変調周期Ｔを前半・後半の２区間（Ｔ／２）に区分けし、モータへ通電する区間を前半・後半で交互に増加させていくようにしている。これにより、デューティ比（Ｄｕｔｙ）２／１６以上では、モータへの通電周期がＴ／２となる。したがって、モータ出力のトルク変動（脈動）を軽減できる。
【００６７】
図１１はモータ起動時のソフトスタート用ＰＷＭデータマップの一例を示す図である。ＰＷＭデータマップ７３には、図１１に示すように、立ち上がりカウンタのカウント値とデューティ比指定データとの対応を示すマップまたはテーブルが予め登録されている。このＰＷＭデータマップ７３には、デューティ比の上限を１００パーセントにする場合のデューティ比指定データ、およびデューティ比の上限を約７０パーセントにする場合のデューティ比指定データがそれぞれ格納されている。なお、図１１において、立ち上がりカウンタのカウント値の括弧内は１６進表記での表現である。また、出力データ（デューティ比指定データ）は１６進表記である。
【００６８】
Ｈブリッジ駆動処理部６７は、モータを起動させる場合には、ＰＷＭトルク制御時間に基づいて決定される周期毎に立ち上がりカウンタ（図示しない）のカウント値を＋１（インクリメント）し、そのカウント値に対応したデューティ値をＰＷＭデータマップ７３から読み出し、読み出したデューティ値に基づいてＰＷＭ変調された駆動信号Ｏｕｔ１〜Ｏｕｔ４を生成してＨブリッジ回路５６に供給し、Ｈブリッジ回路５６内の各アームを構成する電力用スイッチング素子（例えばＭＯＳ−ＦＥＴ）を介して電動モータ３０へ電力を供給させる。
【００６９】
Ｈブリッジ駆動処理部６７は、ソフトスタート処理を終了した時点で、ドア開度目標値（８ビットデータ）とドア実開度（現在値）（８ビット）との差が１６以上（目標値−現在値≧１６）である場合は、データ２フィールドのｄ４で指定される条件（モータ供給電力制限要求、すなわち、デューティ比上限の設定）でモータ３０への電力供給を行なう。すなわち、デューティ１００％が設定されているときは、電動モータ３０への電力供給を連続して行なう。デューティ約７０％が設定されているときは、デューティ約７０％でＰＷＭ駆動する。これにより、電動モータ３０へ供給される電力は定格電力（連続通電時の電力）の約７０％に制限される。したがって、電動モータの回転数は定格回転数よりも低くなって、騒音の周波数も低くなる。さらに、騒音レベルも低下する。
【００７０】
Ｈブリッジ駆動処理部６７は、ドア開度目標値（８ビットデータ）とドア実開度（現在値）（８ビット）との差の絶対値が１５以下（｜目標値−現在値｜≦１５）になると、ソフトストップ処理を行なう。なお、ソフトストップ処理は、出力ＰＷＭ制御要求が設定されている場合にのみ実行する。Ｈブリッジ駆動処理部６７は、出力ＰＷＭ制御要求が設定されていない場合は、ドア開度目標値（８ビットデータ）とドア実開度（現在値）（８ビット）との差がゼロになるように通常のサーボ制御を実行する。
【００７１】
図１２はソフトストップ用ＰＷＭデータマップの一例を示す図である。ＰＷＭデータマップ（デューティ比対応テーブル）７３には、目標値と現在値との差の絶対値（｜目標値−現在値｜）に対応してデューティ比設定データが予め登録されている。このＰＷＭデータマップ７３には、デューティ比の上限を１００パーセントにする場合のデューティ比指定データ、およびデューティ比の上限を約７０パーセントにする場合のデューティ比指定データがそれぞれ格納されている。なお、図１２において、目標値と現在値との差の絶対値（｜目標値−現在値｜）の欄で括弧内は１６進表記での表現である。また、出力データ（デューティ比指定データ）は１６進表記である。
【００７２】
Ｈブリッジ駆動処理部６７は、ＰＷＭデータマップ（デューティ比対応テーブル）７３から目標値と現在値との差の絶対値（｜目標値−現在値｜）に対応してデューティ比設定データを読み出して、読み出したデューティ比に基づいてＰＷＭ変調された駆動信号Ｏｕｔ１〜Ｏｕｔ４を生成してＨブリッジ回路５６に供給し、Ｈブリッジ回路５６内の各アームを構成する電力用スイッチング素子（例えばＭＯＳ−ＦＥＴ）を介して電動モータ３０へ電力を供給させる。図１２に示すように、目標値と現在値との差が小さくなるほど、デューティ比を小さくして電動モータ３０に供給する電力を小さくしていくので、目標値またはその近傍に精度良く停止させることができる。また、モータ停止時の騒音を低減することができる。
【００７３】
なお、ＰＷＭデータマップ（デューティ比対応テーブル）７３は、電気的にデータの書き換えが可能な不揮発性メモリ（例えばＥＥＰＲＯＭ等）を用いて構成している。ＬＩＮ通信処理部６１は、上位装置等から供給される偏差−デューティ比等の対応データを受信し、ＰＷＭデータマップ（デューティ比対応テーブル）７３内のデータを更新するようにしてもよい。これにより、ドアの種類等の制御対象が異なる場合でも各制御対象に好適な偏差−デューティ比を設定することができる。
【００７４】
図１３はソフトスタート・ソフトストップ制御を行なった場合のモータ起動時からモータ停止時までのデューティ比の変化特性を示すグラフである。なお、デューティ比と電動モータに供給される電力とは比例関係にあるので、図１３のグラフは電動モータに供給される電力の変化特性を示していることになる。なお、図１３（ａ）はモータ起動時からモータ停止時までのデューティ値の変化特性を示しており、図１３（ｂ）はモータ起動時のソフトスタート制御中にドア開度目標値とドア実開度（現在値）との差が所定値以下となったことによって、ソフトスタート制御の途中からソフトストップ制御に移行した場合のデューティ比の変化特性を示している。
【００７５】
図１３（ａ）に示すように、ドア開度目標値が設定されると、図１１に示したソフトスタート用のＰＷＭデータマップに基づいてモータ起動（ソフトスタート制御）がなされる。ドア開度目標値（８ビットデータ）とドア実開度（現在値）（８ビット）との差の絶対値が１６以上（｜目標値−現在値｜≧１６）である間は、データ２フィールドのｄ４で指定されたデューティ比上限でモータ３０への電力供給が継続される。具体的には、図１３（ａ）に示すように、ｄ４＝０設定時にはデューティ１００％でモータへ電力が供給され（すなわち、モータへの電力供給が制限されない）、ｄ４＝１設定時にはデューティ約７０％を上限としてモータ３０への電力供給が制限される。
【００７６】
そして、ドア開度目標値（８ビットデータ）とドア実開度（現在値）（８ビット）との差の絶対値が減速制御開始判定値である１５以下（｜目標値−現在値｜≦１５）になった時点から、図１２に示したソフトストップ用ＰＷＭデータマップに基づいてモータのソフトストップ制御がなされ、モータが停止される。
【００７７】
なお、図１３（ｂ）に示すように、ソフトスタート制御中にドア開度目標値（８ビットデータ）とドア実開度（現在値）（８ビット）との差の絶対値が１５以下（｜目標値−現在値｜≦１５）になった場合は、その時点からソフトストップ制御に移行して、ソフトストップ制御によってモータを停止させる。
【００７８】
Ｈブリッジ駆動処理部６７は、図１２に示したソフトストップ用ＰＷＭデータマップに基づいてモータのソフトストップ制御を行なうに際して、減速時ブレーキ制御要求情報Ｇｂｋに基づいて減速時に回生ブレーキをかけるか否かを判断する。
【００７９】
ここで回生ブレーキとは、ＰＷＭ周期内で電動モータ３０に電力を供給していない期間（ここでは、この期間をオフデューティ期間と表現する。また、電動モータ３０に電力を供給する期間をオンデューティ期間と表現する。）で、電動モータ３０の巻線をＨブリッジ回路５６を構成する半導体スイッチング素子を介して短絡させることによって電動モータ３０の回転にブレーキ（制動）をかけるものである。
【００８０】
図１４はＨブリッジ回路の構成図である。本実施の形態では、Ｈブリッジ回路５６は４個のＮチャネルＭＯＳ型トランジスタ（以下、単にトランジスタと記す）５６Ａ〜５６Ｄで構成している。図９に示したＨブリッジ駆動処理部６７の４つの出力Ｏｕｔ１〜Ｏｕｔ４に基づいて、図１４に示した各トランジスタ５６Ａ〜５６Ｄのゲートをそれぞれ駆動する。トランジスタ５６Ａおよびトランジスタ５６Ｄをともに導通状態に制御することで、電動モータ３０の巻線の一方の端子Ｍ＋にバッテリ電源Ｖａｃｃが供給され、電動モータ３０の巻線の一方の端子Ｍ−にグランド電源が供給される。これにより、電動モータ３０は正転駆動される。トランジスタ５６Ｂおよびトランジスタ５６Ｃをともに導通状態に制御することで、電動モータ３０は逆転駆動される。
【００８１】
本実施の形態では、下側アームのトランジスタ５６Ｄを導通状態に制御し、上側アームのトランジスタ５６Ａの導通期間を制御することで、正転時のＰＷＭ制御を行なうようにしている。下側アームのトランジスタ５６Ｃを導通状態に制御し、上側アームのトランジスタ５６Ｂの導通期間を制御することで、逆転時のＰＷＭ制御を行なうようにしている。そして、本実施の形態では、下側アームの各トランジスタ５６Ｃ，５６Ｄを共に導通状態に制御し、電動モータ３０の巻線の両端を各トランジスタ５６Ｃ，５６Ｄを介して短絡することで回生ブレーキをはたらかせるようにしている。なお、上側アームの各トランジスタ５６Ａ，５６Ｂを共に導通状態に制御することで、回生ブレーキを働かせるようにしてもよい。
【００８２】
図１５はこの発明に係るサーボモータ制御装置の減速時（ソフトストップ）の動作を示す図である。図１５は正転状態での減速制御（ソフトストップ）を示している。ここでは、説明の都合上、制御対象の現在値が目標値に近づくにつれて、デューティ比が１２／１６から４／１６へ減少するケースを例示している。なお、図中の符号ＴはＰＷＭ周期（変調周期）である。本実施の形態では、ＰＷＭ周期Ｔは５００μＳ（５００マイクロ秒）程度としている。図中の符号Ｂはブレーキ期間、符号Ｄはモータを回転駆動している期間である。
【００８３】
図１５（ｂ）に示すように上側アームのトランジスタ５６Ｂをオフ（非導通）状態とし、図１５（ｄ）に示すように下側アームのトランジスタ５６Ｄを導通状態とし、図１５（ａ）に示すように、上側アームのトランジスタ５６Ａをデューティ比に対応してオン（導通）状態／オフ（非導通）状態にスイッチング駆動する。上側アームのトランジスタ５６Ａがオフ（非導通）状態となるタイミングで、図１５（ｃ）に示すように、下側アームのトランジスタをオン（導通）状態にする。図１５（ｅ）に示すように、下側アームのトランジスタがオン（導通）状態になっている間がブレーキ期間（Ｂ）となる。上側アームのトランジスタ５６Ａがオン（導通）状態となっている間が回転駆動期間（Ｄ）となる。
【００８４】
なお、図１５では、トランジスタ５６Ａがオフするタイミングとトランジスタ５６Ｃがオンするタイミングが一致するよう示されているが、上側アームのトランジスタ５６Ａと下側アームのトランジスタ５６Ｃとが同時にオン状態になると電源間短絡となり過大な電流が流れる。このため、トランジスタ５６Ａがオフしてからトランジスタ５６Ｃがオンするようにデッドタイムが設けられている。同様の理由で、トランジスタ５６Ｃがオフ状態となってからトランジスタ５６Ａがオン状態となるようにデッドタイムが設けられている。
【００８５】
図１５（ｅ）に示すように、電動モータ３０の回転駆動とブレーキとを交互に繰り返すとともに、ＰＷＭ周期（変調周期）Ｔ内でのブレーキ期間（Ｂ）の比率を増加させていくことで、制御対象が目標位置に達するまでには減速が十分になされる。このため、停止位置精度が向上される。また、停止時の騒音を低減できる。
【００８６】
なお、高い停止精度が要求されない場合や騒音の問題が生じない場合等では、減速時ブレーキ制御要求でブレーキ制御を行なわない設定とする。
【００８７】
図１５はこの発明に係るサーボモータ制御装置で電動モータ式アクチュエータを駆動した際の騒音レベルの測定結果を示すグラフである。図１５において、実線はＰＷＭ制御なし（ソフトスタート・ソフトストップ制御なし）の従来の駆動方式の騒音特性である。従来の駆動方式は、ソフトスタート・ソフトストップ制御を行なっていないので、モータ起動時および停止時の騒音レベルが大きい。
【００８８】
点線は、ＰＷＭ制御あり（ソフトスタート・ソフトストップ制御あり、ＰＷＭ制御時間Ｔｓｏｆｔ＝２５０ｍｓ）で、デューティ１００％（モータへの供給電力を制限しない）の条件で駆動した際の騒音特性である。ソフトスタート・ソフトストップ制御を行なうことで、モータ起動時および停止時の騒音レベルは小さくなっている（従来の駆動方式よりも約４ｄＢ減）。
【００８９】
一点鎖線は、ＰＷＭ制御あり（ソフトスタート・ソフトストップ制御あり、ＰＷＭ制御時間Ｔｓｏｆｔ＝２５０ｍｓ）で、デューティ７０％（モータへの供給電力を制限する）の条件で駆動した際の騒音特性である。ソフトスタート・ソフトストップ制御を行なうことで、モータ起動時および停止時の騒音レベルは小さくなっている（従来の駆動方式よりも約４〜７ｄＢ減）。また、モータへの供給電力を制限しているので、モータ運転中の騒音レベル（定常騒音）が従来方式よりも約２ｄＢ低減されている。モータへの供給電力を制限しているので、モータの回転数が低下し、そのためモータ停止時点が電力を制限しない場合よりも約１秒遅くなっている（モータ運転時間が約１５％増加している）。
【００９０】
なお、図１５に示した騒音レベルの測定結果は、ブレーキ制御を併用したものではないが、ブレーキ制御を併用することで停止時の騒音をさらに低減できることが確認されている。
【００９１】
なお、本実施の形態では、サーボモータ制御装置を用いて自動車用空気調和機の各種ドアの開度を制御する例について説明したが、この発明に係るサーボモータ制御装置は、ドアアクチュエータだけでなく制御対象を直線的に移動させるアクチュエータ等を含めた種々の用途に適用することができる。
【００９２】
また、本実施の形態では、ロジック回路部５５をハードウェア主体の回路構成とした例を示したが、ロジック回路部５５は１チップマイクロコンピュータ等を用いてプログラム制御でその機能を実現するようにしてもよい。
【００９３】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明に係るサーボモータ制御装置は、減速時にはＰＷＭ周期内で電動モータの駆動とブレーキと交互に行なうので、停止目標値に達するまでに十分減速させることができ、制御対象を目標位置に精度よく停止させることができる。また、減速が十分になされるので停止時の騒音を低減できる。また、目標値データと現在位置データとの偏差に基づいて減速制御開始時点を判定するようにしたので、減速制御開始判定のために新たにハードウェアやソフトウェアを追加する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るサーボモータ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】この発明に係るサーボモータ制御装置によって駆動される電動式モータアクチュエータの一具体例を示す図である。
【図３】この発明に係るサーボモータ制御装置を適用した自動車用空気調和装置のシステム構成を示す図である。
【図４】この発明に係るサーボモータ制御装置を適用した自動車用空気調和装置のシステムの回路ブロック構成を示す図である。
【図５】この発明に係るサーボモータ制御装置のブロック構成を示す図である。
【図６】ＬＩＮ通信規格の１フレーム内の各フィールドのデータ構造を示す図（その１）である。
【図７】ＬＩＮ通信規格の１フレーム内の各フィールドのデータ構造を示す図（その２）である。
【図８】この発明に係るサーボモータ制御装置のブロック構成を示す図である。
【図９】この発明に係るサーボモータ制御装置のロジック回路部の一具体例を示す図である。
【図１０】ＰＷＭ制御によってモータへ供給する電力を１６段階に切り替える例を示す図である。
【図１１】モータ起動時のソフトスタート用ＰＷＭデータマップの一例を示す図である。
【図１２】ソフトストップ用ＰＷＭデータマップの一例を示す図である。
【図１３】ソフトスタート・ソフトストップ制御を行なった場合のモータ起動時からモータ停止時までのデューティ比の変化特性を示すグラフである。
【図１４】Ｈブリッジ回路の構成図である。
【図１５】この発明に係るサーボモータ制御装置の減速時（ソフトストップ）の動作を示す図である。
【図１６】この発明に係るサーボモータ制御装置で電動モータ式アクチュエータを駆動した際の騒音レベルの測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 空調機本体
７ インテークドア
１３ ミックスドア
１８ デフドア
１９ ベントドア
２０ フットドア
３０ モータ（電動モータ）
３０Ａ 電動モータ式アクチュエータ
３１ ポテンショメータ
４０ サーボモータ制御回路
５０ サーボモータ制御ＩＣ
５３ ＬＩＮ入出力回路
５４ ＩＤ入力回路
５５ ロジック回路部
５６ Ｈブリッジ回路
５７ 過電圧検出回路
５８ 過電流・過温度検出回路
５９ Ａ／Ｄ変換部
６１ ＬＩＮ通信処理部
６７ Ｈブリッジ駆動処理部
７３ ＰＷＭデータマップ（デューティ比対応テーブル）
１００ コントローラ
１０１ エアコン制御回路
１０２ 制御回路
１１０ 操作パネル
Ｆ／Ｒ インテークドアアクチュエータユニット
ＭＩＸ ミックスドアアクチュエータユニット
ＭＯＤＥ モードドアアクチュエータユニット[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a servomotor control device that performs deceleration control by PWM duty control, and more specifically, to repeat rotation driving (power running) based on an on-duty ratio and regenerative braking (braking) based on an off-duty ratio during deceleration. To a servomotor control device.
[0002]
[Prior art]
For various doors disposed in an air conditioning unit for an automobile, a motor for driving the door, a position detection unit that outputs the current position of the door as a voltage, and a given target position data and position detection unit are provided. An air-conditioning system for an automobile, in which a plurality of actuators of the same type including a control unit that controls the motor based on the output and a plurality of actuators of the same type are provided, and the plurality of actuators of the same type are integrally controlled by control means using serial communication, It is conventionally known (for example, see Patent Document 1).
[0003]
A multiplex communication device including a motor control unit based on duty control in which the rotation speed of a motor is changed by a duty ratio of a pulse has been conventionally known (see Patent Document 2).
[0004]
The first upper arm of the H-type bridge circuit is constituted by two active elements having large and small current supply capabilities in parallel, the first lower arm is constituted by active elements having large current supply ability, The upper arm 2 is composed of two active elements having large and small current supply capacities in parallel, the second lower arm is composed of active elements having large current supply ability, and the PWM is applied to an inductance load such as a motor. A bridge-type drive circuit for supplying a current by driving, wherein when a load current reaches a target value or more, an active element constituting an upper arm is turned off, and an active element constituting one lower arm-an inductance load. -A bridge-type drive circuit that switches to a free-wheel current mode of an active element constituting the other lower arm is conventionally known (see Patent Document 3).
[0005]
In the control device of the automatic door device, the control signal given to the motor driving unit by the control unit is a PWM signal, and the motor driving unit is configured to alternately generate a driving force and a braking force on the motor according to the PWM signal. A control device for an automatic door device has been conventionally known. In a configuration in which the motor is driven by PWM control using an H-type bridge circuit, during the L level of the PWM signal, both the FET constituting the first lower arm and the FET constituting the second lower arm are conductive. In this way, the current generated by the back electromotive force generated in the motor winding is circulated through the path of the FET constituting one lower arm, the diode connected in anti-parallel to the FET constituting the other lower arm, and the motor. I do. As a result, the motor is dynamically braked (see Patent Document 4).
[0006]
A circuit for driving a motor by PWM control using an H-type bridge circuit. The PWM control is performed by repeatedly performing rotation control for performing rotation deceleration in parallel with the rotation of the motor within a PWM cycle. A motor drive circuit that can maintain a stable rotation speed by a duty ratio of a control signal and has excellent deceleration followability has been proposed. In this motor drive circuit, during a period in which power is not supplied to the motor within one cycle of the PWM control, both switch means (MOS transistors) forming the first upper arm and the second upper arm of the H-type bridge circuit are connected together. By controlling the conductive state, a regenerative brake that short-circuits both ends of the motor winding is operated (see Patent Document 5).
[0007]
A motor drive circuit according to a PWM control method for performing rotation control of a motor having first and second motor input terminals, wherein the motor is rotated within each PWM cycle during a motor operation period defined by a plurality of PWM cycles. A rotation drive operation period to be driven and a regenerative brake period for applying a brake to the motor are alternately provided.A motor drive current is supplied to the motor during the rotation drive operation period, and each input terminal of the motor is short-circuited during the regenerative brake period. A motor drive circuit including a control circuit for generating a regenerative current, wherein the control circuit adjusts the rotation speed of the motor by adjusting a duty ratio between a rotation drive operation period and a regenerative brake period within a PWM cycle, is a conventional motor drive circuit. (See Patent Document 6).
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-11-48741
[Patent Document 2]
JP-A-8-186881
[Patent Document 3]
Japanese Patent No. 3199722
[Patent Document 4]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-291753 (Claims, FIGS. 2 and 3)
[Patent Document 5]
JP-A-11-27979 (Claims, FIGS. 1 and 2)
[Patent Document 6]
JP-A-2000-32792 (Claims, FIGS. 1 and 2)
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
For example, in a servo motor control device of an electric motor type actuator that opens and closes various doors disposed in an air conditioning unit for an automobile, the motor is decelerated by decreasing a duty ratio of the PWM drive. Attempts have been made to stop a position to be controlled such as a door opening at a target position and to reduce noise generation at the time of stopping. However, the magnitude of the load (torque required for opening and closing the door, etc.) differs depending on the type of the door (for example, an intake door, an air mix door, a mode door, etc.), and the amount of movement and the stop position are not constant. It has been difficult to satisfy various requirements such as obtaining sufficient stopping accuracy while satisfying responsiveness (time required to reach a target position) and reducing noise at the time of stopping.
[0010]
Therefore, a rotation driving operation period in which the motor is rotationally driven in the PWM cycle and a regenerative braking period in which the motor is braked are alternately provided, and the duty ratio between the rotation driving operation period and the regenerative braking period in the PWM cycle is adjusted. By adopting a method of adjusting the rotation speed of the motor, it is possible to satisfy the above various requirements. However, in order to economically realize a servo motor control device and a dedicated IC for the servo motor control device employing such a method, it is desirable to reduce the scale of hardware and software for deceleration control as much as possible. It is.
[0011]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and a servo motor control capable of improving stop accuracy and reducing stop noise by using brake control together with deceleration by PWM duty control. It is intended to provide a device.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a servo motor control device according to the present invention includes a reception processing unit that receives information addressed to a self address supplied from a higher-level device via a serial data communication unit, and a control supplied from a position detection unit. An A / D converter for converting a voltage corresponding to the current position of the object into n-bit current position data; and a deviation between n-bit target value data and n-bit current position data included in the received information. An actuator drive control unit that drives an electric motor type actuator such that the position of the control target becomes a target value based on the target value data and the n-bit target value data. If the deviation from the current position data is less than or equal to the preset deceleration control start determination value, the power is supplied at the duty ratio preset according to the deviation. The motor type actuator is driven by PWM, and the on-duty period in the PWM cycle is driven to rotate the electric motor via the H-type bridge circuit, and the off-duty period in the PWM cycle is changed by turning the winding of the electric motor through the H-type bridge circuit. It is characterized by comprising deceleration control means for applying a regenerative brake by short-circuiting via a semiconductor switching element to be constituted.
[0013]
Since the servo motor control device according to the present invention alternately drives and brakes the electric motor during the PWM cycle during deceleration, the deceleration can be sufficiently reduced until the stop target value is reached, and the control target can be accurately positioned at the target position. Can be stopped. In addition, since deceleration is sufficiently performed, noise at the time of stopping can be reduced. Further, since the deceleration control start time is determined based on the deviation between the target value data and the current position data, it is not necessary to add new hardware or software for deceleration control start determination.
[0014]
By setting the duty ratio to be smaller as the deviation becomes smaller, the brake period becomes longer as the controlled object approaches the target value, and sufficient deceleration is performed. Therefore, it is possible to improve stopping accuracy and reduce noise at the time of stopping.
[0015]
The duty ratio set in advance corresponding to the deviation is stored in a nonvolatile memory in advance as a deviation-duty ratio correspondence table, so that the duty ratio can be easily set.
[0016]
By using an electrically rewritable memory as the nonvolatile memory, the deviation-duty ratio correspondence data can be supplied and updated via the data communication unit. Thereby, even if the control target such as the type of the door is different, a suitable deviation-duty ratio can be set for each control target.
[0017]
Further, when the brake control request information is supplied via the reception processing unit, the actuator drive control unit applies the regenerative brake during the off-duty period within the PWM cycle, thereby determining whether to perform the brake control. Can be set by data communication.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of an air conditioner for a vehicle to which a servomotor control device according to the present invention is applied will be described with reference to the accompanying drawings.
[0019]
FIG. 1 is a diagram conceptually showing a configuration of a main body of a vehicle air conditioner to which a servomotor control device according to the present invention is applied. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a main body of an air conditioner for an automobile. This main body 1 cools intake air and an intake unit 2 for selectively taking in outside air or inside air, similarly to a general air conditioner for an automobile. The cooling unit 3 comprises a cooling unit 3 and a heater unit 4 for adjusting the temperature of intake air in harmony and then blowing the conditioned air into the vehicle interior.
[0020]
The intake unit 2 is provided with an outside air intake 5 for taking in outside air and an inside air intake 6 for taking in inside air, and a connection portion between these intakes 5 and 6 regulates a ratio of outside air and inside air taken into the unit. An intake door (driven mechanism) 7 is provided rotatably. The intake door 7 is rotated by an electric motor type actuator 30A shown in FIG.
[0021]
FIG. 2 is a diagram showing a specific example of an electric motor type actuator driven by the servo motor control device according to the present invention. The electric motor type actuator 30A includes an electric motor 30, a worm 30c mounted on an output shaft 30b of the electric motor 30, a reduction gear train mechanism 30e meshed with the worm 30c, and a worm 30c and a reduction gear train mechanism 30e. And an actuator lever 30L that is turned. The rotation of the actuator lever 30L is transmitted to the intake door 7 shown in FIG. 1 via a link mechanism (not shown), so that the intake door 7 is rotated. Further, the rotation position of the intake door 7 is detected by a potentiometer 31.
[0022]
As shown in FIG. 1, the intake unit 2 includes a fan 10 rotated at a predetermined speed by a fan motor 9. By the rotation of the fan 10, the outside air or the inside air is selectively sucked from the outside air intake 5 or the inside air intake 6 depending on the position of the intake door 7, and the voltage applied to the fan motor 9 is varied to change the fan 10. By changing the rotation speed of the vehicle, the amount of air blown into the vehicle interior is adjusted. When the intake door 7 is at the position A in the drawing, the outside air is introduced (FRE), and when the intake door 7 is at the position B in the drawing, the inside air circulation (REC) is performed.
[0023]
An evaporator 11 constituting a refrigeration cycle is provided in the cooling unit 3, and a refrigerant is supplied to the evaporator 11 by operating a compressor (not shown), and the intake air is cooled by heat exchange with the refrigerant.
[0024]
A heater core 12 through which engine cooling water is circulated is provided in the heater unit 4, and the ratio of the amount of air passing through the heater core 12 to the amount of air bypassing the heater core 12 is provided upstream of the heater core 12. A mix door 13 for adjustment is provided rotatably. The mix door 13 is also rotated via a link mechanism (not shown) by the electric motor type actuator 30A in the same manner as described above. By changing the opening degree of the mix door 13, the mixing ratio of the warm air heated by the heat exchange with the engine cooling water through the heater core 12 and the unheated cool air bypassing the heater core 12 is varied. The temperature of the air blown into the room is adjusted. The turning position of the mix door 13 is detected by the potentiometer 31 as described above.
[0025]
The adjusted air is supplied into the vehicle cabin from one of the differential outlet 15, vent outlet 16, and foot outlet 17. A differential door 18, a vent door 19, and a foot door 20 are rotatably provided at these air outlets 15 to 17, respectively, and are rotated by an electric motor type actuator (not shown) via a link mechanism (not shown). The blowing mode is arbitrarily set by combining the open / close states of the outlets 15 to 17.
[0026]
3 and 4 are diagrams showing a system configuration of an air conditioner for a vehicle to which the servo motor control device according to the present invention is applied. 3 and 4 show three electric motor type actuator units, that is, a mix door actuator unit MIX for opening and closing the mix door 13, a mode actuator unit MODE for opening and closing the mode door for selecting the outlet, and an intake door. 7 illustrates an example of a system that uses an intake door actuator unit F / R that drives the opening and closing of the actuator 7.
[0027]
As shown in FIGS. 3 and 4, each of the actuator units MIX, MODE, F / R includes an electric motor type actuator 30A, a potentiometer 31 whose resistance value changes in conjunction with rotation of an actuator lever 30L, and a servo unit. The motor control circuit 40 is assembled in a case (housing). Each of the actuator units MIX, MODE, and F / R has a three-terminal connector. Each actuator unit MIX, MODE, F / R and the controller (upper device) 100 are connected by a three-core cable of a power supply line, a ground (GND) line, and a data line (BUS).
[0028]
As shown in FIG. 4, power is supplied from the controller 100 to each of the actuator units MIX, MODE, and F / R. Bidirectional serial data communication is performed between the controller 100 and each of the actuator units MIX, MODE, and F / R via a data line (BUS) by a start-stop synchronization method. The communication protocol is based on LIN (Local Interconnect Network). The data line (BUS) is pulled up to a positive power supply via a pull-up resistor (for example, 1 kohm) R and a backflow prevention diode D in the data input / output circuit 103 on the controller 100 side. Data is transmitted by switching the NPN transistor Q whose emitter is grounded based on the transmission data signal output from the transmission data output terminal TXO of the control circuit 102. The data is received by performing a binary decision on the voltage of the data line (BUS) supplied to the reception data input terminal RXI based on a predetermined voltage threshold. In this serial data communication, the controller 100 is on the master side, and each of the actuator units MIX, MODE, F / R is on the slave side. The slave detects a start bit for synchronizing characters and generates a bit clock for reading bit information.
[0029]
As shown in FIG. 3, the air conditioner control circuit 101 constituting the controller 100 controls the operation of the air conditioner (air conditioner) based on an operation input from the operation panel 110 and an input from various temperature sensors (not shown). The operation status is displayed on various displays provided on the operation panel 110. The air conditioner control circuit 101 controls operation of each actuator unit MIX, MODE, F / R by transmitting command data such as door opening target value data to each actuator unit MIX, MODE, F / R. Further, the air conditioner control circuit 101 causes each of the actuator units MIX, MODE, F / R to transmit information on the operation state, and by receiving the information, monitors the operation state of each of the actuator units MIX, MODE, F / R. Diagnose. An identification (ID) code (address) is assigned to each of the actuator units MIX, MODE, and F / R.
[0030]
FIG. 5 is a diagram showing a data structure of one frame of the LIN communication standard, and FIGS. 6 and 7 are diagrams showing a data structure of each field in one frame of the LIN communication standard. As shown in FIG. 5, one frame of the LIN communication standard includes a sync break field (Sync Break), a sync field (Synch), an ID field (ID), a data 1 field (DATA1), a data 2 field (DATA2), and a check. And a sum field (Checksum).
[0031]
As shown in FIG. 6A, the sync break field is configured so that it stays at L level for at least 13 bit periods and then goes to H level for at least one bit period.
[0032]
As shown in FIG. 6B, the sync field includes a start bit, data of “55” H in hexadecimal notation as a bit synchronization signal, and a stop bit of at least one bit period.
[0033]
As shown in FIG. 6C, the ID field includes a start bit, a 4-bit identification code area (ID0 to ID3) for selecting and specifying a communication partner, and a 2-bit reception request / transmission request specification area. (ID4, ID5), 2-bit parity check data (P0, P1), and stop bits for at least one bit period. In this embodiment, any one of the door actuator units MIX, MODE, and F / R is designated by the ID field, and the operation mode after the DATA1 field (the door actuator unit issues various commands from the controller 100 side). (Reception operation mode, or a transmission operation mode in which the door actuator unit transmits an operation state or the like to the controller 100).
[0034]
As shown in FIG. 7D, one data field includes a start bit, 8-bit data (D0 to D7), and a stop bit for at least one bit period. In the present embodiment, when a reception request is specified in the ID field, the door opening is specified from the controller 100 (master side) to the servo motor control circuit 40 (slave side) using this data 1 field. Data (target value data) to be supplied. When a transmission request is specified in the ID field, data of the current door opening (current position data) is transmitted from the servo motor control circuit 40 (slave side) to the controller 100 (master side) using this data 1 field. Supply).
[0035]
As shown in FIG. 7E, the data 2 field includes a start bit, 8-bit data (d0 to d7), and a stop bit for at least one bit period. In the present embodiment, when a reception request is specified in the ID field, a communication error flag clear request is sent from the controller 100 side (master side) to the servo motor control circuit 40 side (slave side) using this data 2 field. , A request for clearing a diagnostic (diagnosis) flag, a request for output PWM control, a request for setting a PWM torque control time, a request for limiting motor supply power, a request for emergency stop of the motor, a request for forced operation of the motor, and the like. When the transmission request is specified in the ID field, the overcurrent detection flag, the motor stop flag, and the motor stop signal are transmitted from the servo motor control circuit 40 (slave side) to the controller 100 (master side) using the data 2 field. It supplies information on the operation state and abnormality detection, such as a normal rotation flag, a motor reverse rotation flag, a reception ID parity error flag, an over temperature detection flag, a reception sum check error flag, and an over voltage detection flag.
[0036]
As shown in FIG. 7F, the checksum field includes a start bit, 8-bit data (C0 to C7), and a stop bit for at least one bit period. In this embodiment, data of the data 1 field and the data 2 field are added as the checksum data, and 8-bit inverted data obtained by adding the carry of the addition result is transmitted.
[0037]
FIG. 8 is a diagram showing a block configuration of a servo motor control device according to the present invention. The servo motor control circuit 40 is configured using a servo motor control IC 50. The servo motor control IC 50 is a dedicated IC (custom IC) developed for controlling a DC motor, for example, a BiCDMOS process capable of forming a bipolar element, a C-MOS element, and a D-MOS element on the same semiconductor chip. It is manufactured using.
[0038]
The servo motor control IC 50 receives a supply of power from a battery power supply Vacc supplied through an ignition switch, an accessory switch, or the like, and generates a stabilized power supply Vref of, for example, 5 volts. A built-in power supply protection circuit 52 for protecting the power supply circuit 51; a LIN input / output circuit 53 for inputting / outputting a LIN signal (serial communication signal); an ID input circuit 54 for setting an identification code (ID code); A logic circuit unit 55 that performs various processes and controls such as processes and motor operation control; an H-bridge circuit 56 that supplies power to the motor 30; an overvoltage detection circuit 57 that detects an overvoltage of the battery power supply Vacc; Overcurrent and power switching elements (MOS-FETs) constituting the H-bridge circuit 56 An overcurrent / overtemperature detection circuit 58 for detecting a temperature rise (overtemperature) exceeding the allowable range; an A / D converter 59 for converting the output voltage of the potentiometer 31 (voltage corresponding to the door opening) into digital data; Is provided.
[0039]
VDD is a power supply terminal of the battery power supply Vacc for the H-bridge circuit 56, Vcc is a power supply terminal of the battery power supply Vacc whose current is limited by the current limiting resistor R1, C1 is a power supply stabilizing capacitor, and GND is a ground power supply terminal. VID0 to VID3 are input terminals for setting an identification code (ID code). In the present embodiment, the identification code (ID code) has a 4-bit configuration, and up to 16 identification codes (in other words, addresses) can be set. The L level (logic 0) can be set by connecting these ID input terminals VID0 to VID3 to the ground, and the H level (logic 1) can be set in the open state. Vbus is an input / output terminal of a serial communication signal (specifically, a LIN communication signal), that is, a connection terminal of a data line (BUS). M + and M− are output terminals of the H-bridge circuit 56 and are connection terminals with the motor 30. VR is an output terminal of the stabilized power supply Vref, and is connected to one end of the potentiometer 31. Vpbr is an input terminal for the output voltage of the potentiometer 31 (voltage corresponding to the door opening). V12V is a current-limited battery power supply, and this power supply V12V is supplied to the LIN input / output circuit 53.
[0040]
FIG. 9 is a diagram showing a specific example of the logic circuit unit of the servo motor control device. The LIN communication processing unit 61 decodes the reception signal RX supplied from the LIN input / output circuit 53, the parity check result of the ID field is normal, the received ID code matches its own ID code, and If the reception request is specified by two bits of ID4 and ID5 in the ID field, the 8-bit data of each of the data 1 field, the data 2 field, and the checksum field is temporarily stored in a temporary register or the like. Then, a sum check is performed on each of the temporarily stored data to check that there is no error, and then the 8-bit door indication opening data (target value data) of 1 data field is supplied to the new indication data latch circuit 62. At the same time, the communication establishment trigger signal 61a is output, and the new instruction data latch circuit 62 latches the door instruction opening degree data (target value data). At this time, the previous door instruction opening data (target value data) stored in the new instruction data latch circuit 62 is shifted to the old instruction data latch circuit 63.
[0041]
When an error occurs in the parity check result of the ID field, the LIN communication processing unit 61 sets a reception ID parity error flag. When an error occurs in the result of the sum check, the LIN communication processing unit 61 sets a reception sum check error flag.
[0042]
The first comparing circuit 64 compares the new door instruction opening data (target value data) with the old instruction opening data, and when the two are different, uses the comparison result (mismatch output) as an operation permission trigger. The signal is supplied to the signal generator 65. When the new and old instruction opening data are different, the operation permission trigger signal generation unit 65 generates an operation permission trigger signal and supplies it to the operation permission / prohibition signal processing unit 66. When the operation permission trigger signal is supplied, the operation permission / prohibition signal processing unit 66 supplies the H bridge drive processing unit 67 with the operation permission signal.
[0043]
The output of the potentiometer 31 for detecting the door opening is 8-bit door actual opening data (current value data) AD0 to AD7 for each A / D conversion cycle set in advance by the A / D converter 59 shown in FIG. Has been converted to.
[0044]
The filter processing unit 68 shown in FIG. 9 calculates the average value of a predetermined number of door actual opening degree data (current value data) AD0 to AD7 that are continuous in time series, and obtains the result of the filter processing. Output as actual opening data (current value data).
[0045]
The CW, CCW, and HOLD instruction signal generation unit 69 compares the door instruction opening data (target value data) with the door actual opening data (current value data) after the filter processing, and based on the polarity of the deviation between the two. The rotation direction of the motor 30 is determined. Then, the CW, CCW, and HOLD instruction signal generation unit 69 drives the motor 30 in the normal direction (CW: clockwise) to drive the door in the opening direction, or drives the motor 30 in the reverse direction (CCW: counterclockwise). ) To generate and output a rotation direction instruction signal (CW, CCW) for instructing whether to drive the door in the closing direction. When the CW, CCW, and HOLD instruction signal generation unit 69 substantially matches the door instruction opening degree data (target value data) and the filtered door actual opening degree data (current value data), the current position of the current position is determined. By generating and outputting a HOLD signal for instructing the holding and stopping the driving of the motor 30, the occurrence of the hunting phenomenon is prevented.
[0046]
The H-bridge drive processing unit 67 generates drive signals Out1 to Out4 for the power switching elements (for example, MOS-FETs) constituting each arm of the H-bridge circuit 56 based on the rotation direction instruction signals (CW, CCW). Output. As a result, electric power is supplied from the H-bridge circuit 56 shown in FIG. 8 to the motor 30, and the motor 30 is driven.
[0047]
Note that the H-bridge drive processing unit 67 can perform soft start control for gradually increasing the power supplied to the motor 30 by PWM control when the motor 30 is started. Thereby, noise at the time of starting the motor can be reduced. Further, even when the motor 30 is stopped, the H-bridge drive processing unit 67 can perform soft stop control for gradually increasing and decreasing the power supplied to the motor 30 by PWM control. Thereby, noise at the time of stopping the motor can be reduced.
[0048]
The second comparison circuit 70 compares the door instruction opening data (target value data) with the door actual opening data (current value data) after the filtering process, and compares the comparison result (coincidence output) with the operation inhibition signal generation unit. 71. The operation prohibition signal generation unit 71 generates and outputs an operation prohibition signal when the current door opening matches the target value. This operation prohibition signal is supplied to the operation permission / prohibition signal processing unit 66. The operation permission / prohibition signal processing unit 66 supplies an operation prohibition command to the H-bridge drive processing unit 67 to prohibit the driving of the motor 30.
[0049]
The overcurrent / overtemperature / overvoltage processing unit 72 is supplied with one of the overvoltage detection signal Ev from the overvoltage detection circuit 57, the overcurrent detection signal Ec from the overcurrent / overtemperature detection circuit 58, and the overtemperature detection signal Et. Then, a flag corresponding to the abnormality is set, and information indicating the occurrence of the abnormality is supplied to the operation permission / prohibition signal processing unit 66. When the information indicating the occurrence of the abnormality is supplied, the operation permission / prohibition signal processing unit 66 supplies an operation prohibition command to the H-bridge drive processing unit 67 to prohibit the driving of the motor 30.
[0050]
The LIN communication processing unit 61 determines that the parity check result of the ID field is normal, the received ID code matches its own ID code, and the transmission request is specified by two bits of ID4 and ID5 in the ID field. If the data has been set, the 8-bit door actual opening data (current value data) after filtering is set as data to be transmitted in the data 1 field, and the following data is transmitted as data in the data 2 field. set. For example, an overcurrent detection flag is set in the least significant bit d0 of the data 2 field, a motor stop flag is set in the second bit d1, and a CW flag indicating that the motor rotation direction is the normal rotation direction (CW) is set in the third bit d2. The fourth bit d3 is a CCW flag indicating that the motor rotation direction is the reverse direction (CCW), the fifth bit d4 is a reception ID parity error flag, the sixth bit d5 is an over temperature detection flag, and the seventh bit d5 is an overtemperature detection flag. A reception sum check error flag is set in bit d6, and an overvoltage detection flag is set in the most significant bit d7. For example, a check sum is obtained by adding the carry data generated by the addition to the addition result of the data to be transmitted in the data 1 field and the data to be transmitted in the data 2 field, and transmitting this in the checksum field. Data.
[0051]
Then, the LIN communication processing unit 61 immediately transmits the data of the data 1 field, the data 2 field, and the checksum field immediately after the end of the ID field (for example, within a 2-bit period). As a result, the actual door opening data (current position data), information on the rotational direction of the motor and information on the motor operating state whether the motor is stopped, information on abnormal detection of overcurrent, overvoltage, and overtemperature, and data reception Error occurrence information at the time is supplied to the controller 100 which is a higher-level device (master side).
[0052]
Therefore, the controller 100 can diagnose the operation of the servo motor control circuit 40 in detail. Further, the controller 100 prevents the servo motor control circuit 40 and the electric motor actuator 30A from being damaged by estimating an overload of the servo motor control circuit 40 and issuing a command to stop the operation of the servo motor control device. It is also possible to do.
[0053]
As described above, the LIN communication processing unit 61 decodes the reception signal RX supplied from the LIN input / output circuit 53, determines that the parity check result of the ID field is normal, and that the received ID code matches with its own ID code. If the reception request is specified by 2 bits of ID4 and ID5 in the ID field, the data of 8 bits each of the data 1 field, the data 2 field, and the checksum field is temporarily stored in a temporary register or the like. save. Then, a sum check is performed on each of the temporarily stored data to check that there is no error, and then the 8-bit door indication opening data (target value data) of 1 data field is supplied to the new indication data latch circuit 62. At the same time, the communication establishment trigger signal 61a is output, and the new instruction data latch circuit 62 latches the door instruction opening degree data (target value data). At this time, the previous door instruction opening data (target value data) already stored in the new instruction data latch circuit 62 is shifted to the old instruction data latch circuit 63.
[0054]
Next, the LIN communication processing unit 61 decodes and processes the contents of the data 2 field. As described above, when a reception request is set in the ID field, various requests are supplied from the controller 100 side (master side) to the servo motor control circuit 40 side (slave side) using the data 2 field.
[0055]
In the present embodiment, the communication error flag clear request is supplied by the least significant bit d0 of the data 2 field. When the logic of the least significant bit d0 is “1”, the LIN communication processing unit 61 clears the reception ID parity error flag and the reception sum check error flag, and sets the logic of the least significant bit d0 to “0”. In some cases, the state of each flag is not changed.
[0056]
A request for clearing a diagnostic (diagnosis) flag is supplied by the second bit d1 of the data 2 field. When the logic of the second bit d1 is “1”, the LIN communication processing unit 61 clears all of the overcurrent detection flag, the overtemperature detection flag, and the overvoltage detection flag, and sets the logic of the second bit d1 to “1”. If it is "1", the state of each flag is not changed.
[0057]
The output PWM control request is supplied by the third bit d2 of the data 2 field. Here, the output PWM control means that the motor is soft-started by gradually increasing the duty ratio of the PWM control when the motor is started, and the door instruction opening degree data (target value data) and the door actual value after the filtering process are performed. When the deviation from the opening degree data (current value data) becomes equal to or less than a preset value, the motor is soft-stopped by gradually reducing the duty ratio of the PWM control. When the logic of the third bit d2 is "1", control of soft start and soft stop is required, and when the logic is "0", control of soft start and soft stop is unnecessary.
[0058]
The LIN communication processing unit 61 supplies information (output PWM control request information) Soft as to whether or not to control soft start and soft stop to a PWM data map (duty ratio correspondence table) 73. The output PWM control request information Soft is supplied to the H-bridge drive processing unit 67 via a PWM data map (duty ratio correspondence table) 73. Note that the LIN communication processing unit 61 may directly supply the output PWM control request information Soft to the H-bridge drive processing unit 67.
[0059]
The request for setting the PWM torque control time is supplied by the fourth bit d3 of the data 2 field. Here, the PWM torque control time is a time during which the soft start is performed by the output PWM control. Specifically, it is the time required to change the duty ratio from 0 or the minimum duty value to 100% when performing a soft start. In the soft stop, the duty ratio is set based on the deviation between the door instruction opening data (target value data) and the filtered door actual opening data (current value data).
[0060]
In the present embodiment, when the logic of the fourth bit d3 is "1", 500 ms (millisecond) is set, and when the logic is "0", 250 ms (millisecond) is set. . The LIN communication processing unit 61 supplies information Tsoft relating to the control time when performing the output PWM control (soft start control) to the PWM data map (duty ratio correspondence table) 73. Information (output PWM control time information) Tsoft relating to the control time when performing the output PWM control (soft start control) is supplied to the H-bridge drive processing unit 67 via a PWM data map (duty ratio correspondence table) 73. Note that the LIN communication processing unit 61 may directly supply the output PWM control time information Tsoft to the H-bridge drive processing unit 67.
[0061]
The motor supply power limitation request is supplied by the fifth bit d4 of the data 2 field. Here, the motor supply power restriction request sets whether or not to limit the upper limit of the power supplied to the motor by the PWM control. The power supply to the motor is limited by setting an upper limit on the duty ratio in the PWM control. In the present embodiment, when the logic of the fifth bit d4 is "1", the upper limit of the duty ratio is set to about 70%, and when the logic is "0", the upper limit of the duty ratio is set. Is set to 100 percent. The LIN communication processing unit 61 supplies the duty ratio upper limit information Dmax to the PWM data map (duty ratio correspondence table) 73. The duty ratio upper limit information Dmax is supplied to the H-bridge drive processing unit 67 via a PWM data map (duty ratio correspondence table) 73. Note that the LIN communication processing unit 61 may directly supply the duty ratio upper limit information Dmax to the H-bridge drive processing unit 67.
[0062]
The deceleration brake control request is supplied by the sixth bit d5 of the data 2 field. Here, the deceleration-time brake control request is for setting whether to perform deceleration control only by PWM control or to perform PWM + regenerative braking. In the present embodiment, when the logic of the fifth bit d4 is "1", PWM + regenerative braking is set, and when the logic is "0", only PWM control is set. When the PWM + regenerative braking is set, when the deviation between the target value data and the current position data becomes equal to or smaller than a predetermined deceleration control start determination value, the electric motor is driven at a preset duty ratio corresponding to the deviation. The PWM type actuator is driven, and the electric motor 30 is rotationally driven through the H-type bridge circuit 56 during the on-duty period in the PWM cycle, and the winding of the electric motor 30 is changed into the H-type bridge during the off-duty period in the PWM cycle. A deceleration control for applying a regenerative brake by short-circuiting through a semiconductor switching element constituting the circuit 56 is performed. When only PWM control is set, regenerative braking control is not performed. The LIN communication processing unit 61 supplies the deceleration-time brake control request information Gbk to the H-bridge drive processing unit 67.
[0063]
The motor emergency stop request is supplied by the seventh bit d6 of the data 2 field. When the logic of the seventh bit d6 is "1", the power supply to the motor is forcibly shut off. When the logic of the seventh bit d6 is "0", the state in which the power supply to the motor is forcibly cut off is released, and the power supply to the motor becomes possible (normal operation state). The LIN communication processing unit 61 supplies the motor emergency stop request information Ksp to the operation permission / prohibition signal processing unit 66. If the motor is to be stopped again after an emergency stop, the motor forced operation request is used. When the motor is rotated again after an emergency stop, command opening data (target value data) different from before may be given.
[0064]
The request for forced motor operation is supplied by the most significant bit d7 of the data 2 field. When the logic of the most significant bit is “1”, power supply to the motor is forcibly started. When the logic of the most significant bit is “0”, a normal operation state is set. The LIN communication processing unit 61 supplies the motor forced operation request information Kst to the operation permission / prohibition signal processing unit 66.
[0065]
In the present embodiment, the serial data communication unit described in the claims is composed of the LIN input / output circuit 53 and the logic circuit unit 55. The reception processing unit described in the claims is constituted by the LIN communication processing unit 61 in the logic circuit unit 55. Further, the actuator drive control unit described in the claims comprises an H-bridge circuit 56 and a logic circuit unit 55.
[0066]
FIG. 10 is a diagram showing an example in which the power supplied to the motor is switched to 16 levels by PWM control. In the present embodiment, the duty ratio (Duty) is set to 16 steps from 1/16 to 16/16, and each duty ratio (Duty) is specified by the duty ratio specification data in hexadecimal notation shown in parentheses. ing. Further, one modulation cycle T of the PWM control is divided into two sections (T / 2) of the first half and the second half, and the section for energizing the motor is alternately increased in the first half and the second half. Thus, when the duty ratio (Duty) is 2/16 or more, the energization cycle to the motor is T / 2. Therefore, torque fluctuation (pulsation) of the motor output can be reduced.
[0067]
FIG. 11 is a diagram showing an example of a PWM data map for soft start at the time of starting the motor. As shown in FIG. 11, a map or a table indicating the correspondence between the count value of the rising counter and the duty ratio designation data is registered in the PWM data map 73 in advance. The PWM data map 73 stores duty ratio designation data for setting the upper limit of the duty ratio to 100% and duty ratio designation data for setting the upper limit of the duty ratio to approximately 70%. In FIG. 11, the value in parentheses of the count value of the rising counter is expressed in hexadecimal notation. The output data (duty ratio designation data) is in hexadecimal notation.
[0068]
When starting the motor, the H-bridge drive processing unit 67 increments the count value of a rising counter (not shown) by +1 (increment) every cycle determined based on the PWM torque control time, and corresponds to the count value. The read duty value is read from the PWM data map 73, and the PWM-modulated drive signals Out1 to Out4 are generated based on the read duty value and supplied to the H-bridge circuit 56 to configure each arm in the H-bridge circuit 56. Power is supplied to the electric motor 30 via a power switching element (for example, a MOS-FET).
[0069]
The H-bridge drive processing unit 67 determines that the difference between the door opening target value (8-bit data) and the actual door opening (current value) (8 bits) is 16 or more (the target value− If (current value ≧ 16), the power supply to the motor 30 is performed under the condition specified by d4 of the data 2 field (motor supply power restriction request, that is, setting of the upper limit of the duty ratio). That is, when the duty is set to 100%, the power supply to the electric motor 30 is continuously performed. When a duty of about 70% is set, PWM driving is performed at a duty of about 70%. As a result, the power supplied to the electric motor 30 is limited to about 70% of the rated power (power during continuous energization). Therefore, the rotation speed of the electric motor is lower than the rated rotation speed, and the frequency of the noise is also lower. Furthermore, the noise level is reduced.
[0070]
The H-bridge drive processing unit 67 determines that the absolute value of the difference between the door opening target value (8-bit data) and the actual door opening (current value) (8 bits) is 15 or less (| target value−current value | ≦ 15). ), A soft stop process is performed. The soft stop process is executed only when the output PWM control request is set. If the output PWM control request is not set, the H-bridge drive processing unit 67 sets the difference between the door opening target value (8-bit data) and the actual door opening (current value) (8 bits) to zero. The normal servo control is executed as described above.
[0071]
FIG. 12 is a diagram showing an example of the PWM data map for soft stop. In the PWM data map (duty ratio correspondence table) 73, duty ratio setting data is registered in advance corresponding to the absolute value of the difference between the target value and the current value (| target value−current value |). The PWM data map 73 stores duty ratio designation data for setting the upper limit of the duty ratio to 100% and duty ratio designation data for setting the upper limit of the duty ratio to approximately 70%. In FIG. 12, in the column of the absolute value (| target value−current value |) of the difference between the target value and the current value, the expression in parentheses is expressed in hexadecimal. The output data (duty ratio designation data) is in hexadecimal notation.
[0072]
The H-bridge drive processing unit 67 reads the duty ratio setting data from the PWM data map (duty ratio correspondence table) 73 corresponding to the absolute value of the difference between the target value and the current value (| target value−current value |). , Generating PWM-modulated drive signals Out1 to Out4 based on the read duty ratio and supplying the generated drive signals to the H-bridge circuit 56, and a power switching element (for example, a MOS-FET) constituting each arm in the H-bridge circuit 56 The electric power is supplied to the electric motor 30 via the. As shown in FIG. 12, the smaller the difference between the target value and the current value, the smaller the duty ratio and the smaller the power supplied to the electric motor 30. Can be. Further, noise when the motor is stopped can be reduced.
[0073]
The PWM data map (duty ratio correspondence table) 73 is configured using an electrically rewritable nonvolatile memory (for example, an EEPROM or the like). The LIN communication processing unit 61 may receive the correspondence data such as the deviation-duty ratio supplied from the host device or the like, and update the data in the PWM data map (duty ratio correspondence table) 73. This makes it possible to set a deviation-duty ratio suitable for each control target even when the control target such as the type of door is different.
[0074]
FIG. 13 is a graph showing a change characteristic of the duty ratio from the time of starting the motor to the time of stopping the motor when the soft start / soft stop control is performed. Since the duty ratio and the electric power supplied to the electric motor are in a proportional relationship, the graph of FIG. 13 shows a change characteristic of the electric power supplied to the electric motor. FIG. 13A shows a change characteristic of the duty value from the time of starting the motor to the time of stopping the motor, and FIG. 13B shows the target value of the door opening degree and the actual value of the door during the soft start control at the time of starting the motor. The graph shows a change characteristic of the duty ratio when the shift to the soft stop control is performed in the middle of the soft start control because the difference from the opening (current value) becomes equal to or less than the predetermined value.
[0075]
As shown in FIG. 13A, when the door opening target value is set, the motor is started (soft start control) based on the PWM data map for soft start shown in FIG. While the absolute value of the difference between the door opening target value (8-bit data) and the actual door opening (current value) (8 bits) is 16 or more (| target value−current value | ≧ 16), data 2 Power supply to the motor 30 is continued at the duty ratio upper limit specified by d4 in the field. Specifically, as shown in FIG. 13A, power is supplied to the motor at a duty of 100% when d4 = 0 is set (that is, power supply to the motor is not limited), and when d4 = 1, the duty is reduced. The power supply to the motor 30 is limited up to 70%.
[0076]
The absolute value of the difference between the door opening target value (8-bit data) and the actual door opening (current value) (8 bits) is 15 or less, which is the deceleration control start determination value (| target value−current value | ≦). From the point of time 15), the soft stop control of the motor is performed based on the PWM data map for soft stop shown in FIG. 12, and the motor is stopped.
[0077]
As shown in FIG. 13B, during the soft start control, the absolute value of the difference between the door opening target value (8-bit data) and the actual door opening (current value) (8 bits) is 15 or less ( When | target value−current value | ≦ 15), the process shifts to the soft stop control from that point and the motor is stopped by the soft stop control.
[0078]
When performing the motor soft stop control based on the soft stop PWM data map shown in FIG. 12, the H bridge drive processing unit 67 determines whether to apply the regenerative braking during deceleration based on the deceleration brake control request information Gbk. Judge.
[0079]
Here, the regenerative braking refers to a period during which power is not supplied to the electric motor 30 within the PWM cycle (here, this period is referred to as an off-duty period. A period during which power is supplied to the electric motor 30 is referred to as an on-duty period). In this case, the rotation of the electric motor 30 is braked by short-circuiting the windings of the electric motor 30 via the semiconductor switching elements constituting the H-bridge circuit 56.
[0080]
FIG. 14 is a configuration diagram of the H-bridge circuit. In this embodiment, the H-bridge circuit 56 includes four N-channel MOS transistors (hereinafter simply referred to as transistors) 56A to 56D. The gates of the transistors 56A to 56D shown in FIG. 14 are respectively driven based on the four outputs Out1 to Out4 of the H-bridge drive processing unit 67 shown in FIG. By controlling both transistors 56A and 56D to be conductive, battery power Vacc is supplied to one terminal M + of the winding of electric motor 30 and ground power is supplied to one terminal M− of the winding of electric motor 30. Supplied. Thus, the electric motor 30 is driven to rotate forward. By controlling both the transistor 56B and the transistor 56C to be conductive, the electric motor 30 is driven to rotate in the reverse direction.
[0081]
In the present embodiment, by controlling the transistor 56D of the lower arm to a conductive state and controlling the conduction period of the transistor 56A of the upper arm, PWM control during normal rotation is performed. By controlling the transistor 56C of the lower arm to be conductive and controlling the conductive period of the transistor 56B of the upper arm, PWM control at the time of reverse rotation is performed. In the present embodiment, both the transistors 56C and 56D of the lower arm are controlled to be in a conductive state, and both ends of the winding of the electric motor 30 are short-circuited via the transistors 56C and 56D, so that the regenerative braking is applied. I am trying to. The regenerative brake may be activated by controlling both the transistors 56A and 56B of the upper arm to conduct.
[0082]
FIG. 15 is a diagram showing the operation of the servo motor control device according to the present invention at the time of deceleration (soft stop). FIG. 15 shows deceleration control (soft stop) in the normal rotation state. Here, for convenience of explanation, an example is shown in which the duty ratio decreases from 12/16 to 4/16 as the current value of the control object approaches the target value. The symbol T in the drawing is a PWM cycle (modulation cycle). In the present embodiment, the PWM cycle T is about 500 μS (500 microseconds). The symbol B in the figure is a braking period, and the symbol D is a period during which the motor is rotationally driven.
[0083]
The transistor 56B of the upper arm is turned off (non-conducting) as shown in FIG. 15B, and the transistor 56D of the lower arm is turned on as shown in FIG. 15D. Thus, switching drive of transistor 56A of the upper arm is turned on (conducting) state / off (non-conducting) state according to the duty ratio. At the timing when the transistor 56A of the upper arm is turned off (non-conducting), the transistor of the lower arm is turned on (conducting) as shown in FIG. As shown in FIG. 15E, a period during which the transistor of the lower arm is in the ON (conductive) state is a brake period (B). A period during which the transistor 56A of the upper arm is on (conducting) is a rotation driving period (D).
[0084]
Note that FIG. 15 shows that the timing at which the transistor 56A is turned off coincides with the timing at which the transistor 56C is turned on. However, if the upper-arm transistor 56A and the lower-arm transistor 56C are simultaneously turned on, a power supply A short circuit occurs and an excessive current flows. For this reason, a dead time is provided so that the transistor 56A turns off and then the transistor 56C turns on. For the same reason, a dead time is provided such that the transistor 56A is turned on after the transistor 56C is turned off.
[0085]
As shown in FIG. 15 (e), the rotational drive of the electric motor 30 and the brake are alternately repeated, and the ratio of the brake period (B) within the PWM cycle (modulation cycle) T is increased, The deceleration is sufficiently performed until the control target reaches the target position. For this reason, the stop position accuracy is improved. Further, noise at the time of stop can be reduced.
[0086]
In a case where a high stopping accuracy is not required or a problem of noise does not occur, the brake control is not performed by the deceleration-time brake control request.
[0087]
FIG. 15 is a graph showing a measurement result of a noise level when the electric motor type actuator is driven by the servo motor control device according to the present invention. In FIG. 15, the solid line shows the noise characteristics of the conventional drive system without PWM control (no soft start / soft stop control). Since the conventional drive system does not perform the soft start / soft stop control, the noise level at the time of starting and stopping the motor is large.
[0088]
The dotted line indicates the noise characteristics when the motor is driven under the condition of PWM control (soft start / soft stop control is performed, PWM control time Tsoft = 250 ms) and a duty of 100% (power supplied to the motor is not limited). By performing the soft start / soft stop control, the noise level at the time of starting and stopping the motor is reduced (about 4 dB less than the conventional driving method).
[0089]
The dashed line indicates the noise characteristics when the motor is driven under the condition of PWM control (soft start / soft stop control is performed, PWM control time Tsoft = 250 ms) and a duty of 70% (restricts the power supplied to the motor). By performing the soft start / soft stop control, the noise level at the time of starting and stopping the motor is reduced (about 4 to 7 dB lower than the conventional driving method). In addition, since the power supplied to the motor is limited, the noise level (steady-state noise) during operation of the motor is reduced by about 2 dB as compared with the conventional method. Since the power supplied to the motor is limited, the number of revolutions of the motor is reduced, so that the time at which the motor is stopped is about one second slower than when the power is not limited (motor operation time is increased by about 15%. There).
[0090]
The measurement result of the noise level shown in FIG. 15 does not use the brake control together, but it has been confirmed that the noise at the stop can be further reduced by using the brake control together.
[0091]
In the present embodiment, an example has been described in which the degree of opening of various doors of an air conditioner for an automobile is controlled using a servo motor control device.However, the servo motor control device according to the present invention is not only a door actuator but also a door actuator. The present invention can be applied to various uses including an actuator for linearly moving a control target.
[0092]
Further, in the present embodiment, an example has been described in which the logic circuit unit 55 has a circuit configuration mainly composed of hardware. However, the logic circuit unit 55 is configured to realize its function by program control using a one-chip microcomputer or the like. May be.
[0093]
【The invention's effect】
As described above, the servo motor control device according to the present invention alternately drives and brakes the electric motor within the PWM cycle during deceleration. Therefore, the servo motor control device can sufficiently decelerate before reaching the stop target value. It can be accurately stopped at the target position. In addition, since deceleration is sufficiently performed, noise at the time of stopping can be reduced. Further, since the deceleration control start time is determined based on the deviation between the target value data and the current position data, it is not necessary to add new hardware or software for deceleration control start determination.
[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 servomotor control device according to the present invention is applied.
FIG. 2 is a diagram showing a specific example of an electric motor actuator driven by a servo motor control device according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a system configuration of an automotive air conditioner to which the servomotor control device according to the present invention is applied.
FIG. 4 is a diagram showing a circuit block configuration of a system of an air conditioner for a vehicle to which a servo motor control device according to the present invention is applied.
FIG. 5 is a diagram showing a block configuration of a servo motor control device according to the present invention.
FIG. 6 is a diagram (part 1) illustrating a data structure of each field in one frame of the LIN communication standard.
FIG. 7 is a diagram (part 2) illustrating a data structure of each field in one frame of the LIN communication standard.
FIG. 8 is a diagram showing a block configuration of a servo motor control device according to the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing a specific example of a logic circuit unit of the servo motor control device according to the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating an example in which power supplied to a motor is switched to 16 levels by PWM control.
FIG. 11 is a diagram showing an example of a PWM data map for soft start when the motor is started.
FIG. 12 is a diagram showing an example of a PWM data map for soft stop.
FIG. 13 is a graph showing a change characteristic of a duty ratio from a motor start to a motor stop when soft start / soft stop control is performed.
FIG. 14 is a configuration diagram of an H-bridge circuit.
FIG. 15 is a diagram showing an operation of the servo motor control device according to the present invention at the time of deceleration (soft stop).
FIG. 16 is a graph showing a measurement result of a noise level when an electric motor type actuator is driven by the servo motor control device according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Air conditioner body
7 Intake door
13 Mixed door
18 differential door
19 Bent door
20 foot door
30 motor (electric motor)
30A Electric motor type actuator
31 Potentiometer
40 Servo motor control circuit
50 Servo motor control IC
53 LIN input / output circuit
54 ID input circuit
55 Logic circuit section
56 H-bridge circuit
57 Overvoltage detection circuit
58 Overcurrent / overtemperature detection circuit
59 A / D converter
61 LIN communication processing unit
67 H bridge drive processing unit
73 PWM data map (duty ratio correspondence table)
100 controller
101 Air conditioner control circuit
102 control circuit
110 Operation panel
F / R intake door actuator unit
MIX mixed door actuator unit
MODE mode actuator unit
