JP2004350408A - サーボモータ制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】自動車用相互通信方式サーボモータ制御ＩＣにおいて、コントローラ（ＥＣＵ）側に制御対象の位置データ、モータの運転状態に関する情報を供給できるようにすることで、コントローラ（ＥＣＵ）側でサーボモータ制御装置の診断および異常予測を行なえるようにする。
【解決手段】電動モータ式アクチュエータ３０Ａの制御回路４０は、ポテンショメータ３１で検出したアクチュエータの回動位置（例えばカーエアコンのミックスドアの開度）の８ビットデータやモータ３０の動作／停止情報、回転方向情報等を、ＬＩＮ規格等のシリアル通信方式でデータ（ＢＵＳ）線を介してコントローラ１００側に送信する。エアコン制御装置１０１は、制御回路４０側から供給された動作状態に関する情報に基づいて制御回路４０の動作を診断し、また、異常を予測する。
【選択図】 図３
【解決手段】電動モータ式アクチュエータ３０Ａの制御回路４０は、ポテンショメータ３１で検出したアクチュエータの回動位置（例えばカーエアコンのミックスドアの開度）の８ビットデータやモータ３０の動作／停止情報、回転方向情報等を、ＬＩＮ規格等のシリアル通信方式でデータ（ＢＵＳ）線を介してコントローラ１００側に送信する。エアコン制御装置１０１は、制御回路４０側から供給された動作状態に関する情報に基づいて制御回路４０の動作を診断し、また、異常を予測する。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動モータを有するアクチュエータを駆動するサーボモータ制御装置に係り、詳しくは、上位装置（コントロールユニット等）とシリアルデータ通信を行なうことのできるサーボモータ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリアルデータ通信部を備え、コントロールユニットから送信された目標値データを受信し、回転角検出部の出力が目標値と一致するようにモータの回転を制御するアクチュエータは、従来から知られている。コントロールユニットは、アクチュエータに対して目標値データを供給するだけであり、モータの制御はアクチュエータ側でなされるために、コントロールユニットはモータが正常に動作しているかどうかを認識できない。
【０００３】
そこで、コントロールユニットからアクチュエータに診断命令を送信する。診断命令を受信したアクチュエータは、回転角検出部の出力をＡ／Ｄコンバータによりデジタル値に変換し、エンコーダにより符号化した後、送信回路を介して所定のフォーマットにて送信する。コントロールユニットのデータ処理部は受信回路およびデコーダを介してこのデータを取り込むことにより、モータの回転角の現在値を知ることができる。診断時に診断命令という特殊な命令を送信するのではなく、コントロールユニットが通常の目標値データを送信する度に、それを受信したアクチュエータが現在値データを返信するようにしても構わない。
【０００４】
しかしながら、故障診断を行なうためには、アクチュエータに回転角検出部の出力をデジタル値に変換するためのＡ／Ｄコンバータとその出力を符号化するエンコーダが必要となり、コントロールユニットにはアクチュエータからの診断データを復号化するデコーダが必要となり、回路規模が大きくなる。
【０００５】
そこで、アクチュエータ側に、モータ回転角の現在値が略目標値になったとき、モータ回転角の制御終了を検出する制御終了検出手段と、受信手段がコントロールユニットからの制御データを受信したとき、その制御データの制御終了データを付加して通信線上に出力する送信手段とを備える構成にする。これにより、自己診断に必要な回路の規模が小さくなり、また、送信フレームも短くなり、送信データだけで自己診断を行なっているので、単位時間当りの通信回数を増すことが可能となり、応答性が良好になる（特許文献１参照）。
【０００６】
空調ユニット内に配設された各種のドアに対し、ドアを駆動するモータと、ドアの現在位置を電圧として検出する位置検出手段と、与えられた目標位置データと位置検出手段の出力とに基づいてモータを制御する制御回路とを備えた同種の複数のアクチュエータを設け、これら同種複数のアクチュエータを双方向シリアル通信を使って制御手段によって総合制御するようにした自動車用空調システムにおいて、制御手段は、複数のアクチュエータの中の１つの対象アクチュエータに所定の点検用ドア位置情報を送信した後、その対象アクチュエータから目標位置到達信号を受信したかどうかを検出して、その結果を表示部に表示させるようにした自動車用空調システムは、知られている（特許文献２参照）。
【０００７】
また、１線式のシリアル通信を使って各アクチュエータを制御する自動車用空調装置において、通信線上を送受信される通信信号（シリアル信号）は、オートアンプ（制御手段）から各アクチュエータへの情報として、アクチュエータの識別情報（アドレス）、モータの作動・停止信号、目標停止位置信号（目標位置データ）、およびエラー検知情報（パリティデータ）、また、各アクチュエータからオートアンプ（制御手段）への情報として、目標位置到達情報からなるものが、知られている（特許文献３参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平８−１０２９７９号公報
【特許文献２】
特開平９−９９７２９号公報
【特許文献３】
特開平９−１０９６６２号公報（段落番号００３０）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
アクチュエータ側から上位装置であるコントロールユニットへ目標位置到達情報を送信する方式は、シリアル通信のデータ量が少なくてよいが、当然のことながら自己診断として目標位置に達したか否かしかチェックできない。このため、コントロールユニット側からアクチュエータ側の異常を予測することは困難である。例えばアクチュエータが過負荷状態になっていても、それを予測したり検出したりすることはできない。
【００１０】
特許文献１に記載されているように、コントロールユニットからアクチュエータに診断命令を送信し、診断命令を受信したアクチュエータは現在位置データを返信するようにすれば、コントロールユニット側でアクチュエータ側の動作を把握し、各種の診断を行なうことが可能となる。しかしながら、診断命令に対応していない既存のシステムに診断命令を新たに追加するには、診断命令をデコードしそれを実行する回路やプログラムを新たに追加しなければならない。このため、アクチュエータの主要部を構成するカスタムＩＣ等を新規に作成する必要が生ずることもあり、容易に対応することが困難な場合が多い。
【００１１】
コントロールユニットが通常の目標値データを送信する度に、それを受信したアクチュエータが現在位置データを返信するようにした場合、現在位置データの取得に際して目標値データを送信しなければならず、通信データ量が増加することになり望ましくない。
【００１２】
また、コントロールユニット側でアクチュエータ側の動作を診断するためには、現在位置データだけではなく、モータの回転方向やモータの駆動／停止状態の情報も入手できれば、診断内容の充実を図ることができる。
【００１３】
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、上位装置（コントロールユニット）とアクチュエータ側装置との間での１回の通信データ量を増加させることなく、または、１回の通信データ量を常に一定としたままで、現在位置データを上位装置（コントロールユニット）側へ供給できるようにしたサーボモータ制御装置を提供することを目的とする。また、本発明は、モータの回転方向やモータの駆動／停止状態の情報を上位装置（コントロールユニット）側へ供給できるようにしたサーボモータ制御装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【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モータ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、受信した情報の中に含まれる送信要求に対応して目標値データと同一ビット数（ｎビット）の現在位置データをシリアルデータ通信部を介して送信させる送信処理部とを備えることを特徴とする。
【００１５】
これによりこの発明に係るサーボモータ制御装置は、上位装置から供給される送信要求に対応して、制御対象の現在位置データを上位装置へ供給することができる。現在位置データと目標値データとは同一ビット数としているので、目標値データを受信する替わりに現在位置データを送信することで、１回の通信データ量を一定にできる。上位装置は、現在位置データの時系列的な変化特性等を把握することで、サーボモータ制御装置の動作を詳細に診断することが可能となる。また、上位装置は、サーボモータ制御装置の過負荷を予測し、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、サーボモータ制御装置やモータアクチュエータの破損を防止することも可能となる。
【００１６】
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目標値データと現在位置データとの偏差に基づいてモータの回転方向およびモータ駆動／停止を判断し、その判断結果に基づいて制御対象の位置が制御目標値になるようモータ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、受信した情報の中に含まれる送信要求に対応して現在のモータの回転方向情報およびモータ駆動／停止情報をシリアルデータ通信部を介して送信させる送信処理部とを備えることを特徴とする。
【００１７】
これによりこの発明に係るサーボモータ制御装置は、上位装置から供給される送信要求に対応して、現在のモータの回転方向情報およびモータ駆動／停止情報を上位装置へ供給することができる。上位装置は、それらの情報に基づいてサーボモータ制御装置の動作を診断することが可能となる。
【００１８】
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ビットの制御目標値データと前記ｎビットの現在位置データとの偏差に基づいてモータの回転方向およびモータ駆動／停止を判断し、その判断結果に基づいて制御対象の位置が制御目標値になるようモータ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、受信した情報の中に含まれる送信要求に対応して制御目標値データと同一ビット数（ｎビット）の現在位置データならびに現在のモータの回転方向情報およびモータ駆動／停止情報をシリアルデータ通信部を介して送信させる送信処理部とを備えることを特徴とする。
【００１９】
これによりこの発明に係るサーボモータ制御装置は、現在位置データ、現在のモータの回転方向情報およびモータ駆動／停止情報を上位装置へ供給することができる。
【００２０】
【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形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
コントローラ１００を構成するエアコン制御装置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。エアコン制御装置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、エアコン制御装置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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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（ＩＤ６，ＩＤ７）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。
【００３６】
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。
【００３７】
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、診断フラグクリア要求、モータＰＷＭ運転条件設定要求、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。
【００３８】
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。
【００３９】
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素子とを形成することのできるＢｉ−ＣＭＯＳプロセスを用いて製造されている。
【００４０】
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。
【００４１】
ＶＤＤはＨブリッジ回路５６用のバッテリ電源Ｖａａｃ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Ｖａａｃ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５５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い、この電源Ｖ１２ＶはＬＩＮ入力回路５３に供給される。
【００４２】
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、既に新指示データラッチ回路６１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。
【００４３】
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。
【００４４】
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、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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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（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。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って、モータ起動時の騒音を軽減させるようにしてもよい。また、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せるソフトストップ制御を行なって、モータ停止時の騒音を軽減させるようにしてもよい。
【００４９】
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。
【００５０】
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Ｅｃ、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。
【００５１】
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ｄ３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ｄ８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。
【００５２】
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を上位装置（マスター側）であるコントローラ１００に供給される。
【００５３】
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。
【００５４】
図１０はドア開度のフィードバックデータに基づくサーボモータ制御装置の診断動作を示すフローチャートである。自動車用空気調和装置の全体動作を制御するＥＣＵ等のコントローラ１００は、サーボモータ制御回路４０から供給される実開度フィードバックデータ（現在位置データ）を受信し（ステップＳ１）、指示値（目標値）と実開度との比較を行なう（ステップＳ２）。指示値と実開度とが一致していればサーボモータ制御回路４０側の動作が正常であると判定し（ステップＳ３）、一致していない場合は異常であると判定する（ステップＳ４）。
【００５５】
図１１はサーボモータ制御装置の保護動作を示すフローチャートである。コントローラ１００は、実開度フィードバックデータ（現在位置データ）を受信し（ステップＳ１１）、所定時間での実開度の変化からドア開閉の動作スピードを算出する（ステップＳ１２）。そして、算出した動作スピードに基づいて負荷の大きさを判定する（ステップＳ１３）。コントローラ１００は、動作スピードが予め設定した判定しきい値よりも遅い場合、または、過去に算出した動作スピードよりも遅い場合は、負荷が大であると判定し、ステップＳ１４でサーボモータ制御回路４０の動作を一定時間停止させる。これにより、サーボモータ制御ＩＣ５０や電動モータ式アクチュエータ３０Ａが過負荷により破損するのを防止することができる。
【００５６】
図１２はドア開度が目標指示値に達するまでの動作時間に基づくサーボモータ制御装置の診断動作を示すフローチャートである。コントローラ１００は、サーボモータ制御回路４０に指示目標値を送信するとともに指示目標値に達するまでの目標時間を推定する（ステップＳ２１）。そして、モータの回転方向を示すＣＷ信号およびＣＣＷ信号ならびにモータの動作停止を示すＨＯＬＤ信号を受信する（ステップＳ２２）。コントローラ１００は、ステップＳ２３でＨＯＬＤ判定を行なって、動作中であればステップＳ２４でタイマカウント（計時）を継続する。ステップＳ２３でＨＯＬＤ状態になったことが判定されると、ステップＳ２５でタイマを停止させる。次に、コントローラ１００はステップＳ２６で、目標時間と実時間（実際の動作時間）とを比較し、実時間が目標時間よりも遅い場合はサーボモータ制御回路４０に異常があると判定し（ステップＳ２７）、実時間が目標時間よりも遅くない場合は、正常と判定する（ステップＳ２８）。さらに、コントローラ１００は、ステップＳ２９で目標回転方向と実方向（実際の回転方向）とを比較し、目標回転方向と実方向が不一致の場合は異常と判定し（ステップＳ３０）、一致している場合は正常と判定する（ステップＳ３１）。そして、ステップＳ３２でタイマをクリアーする（計時を停止する）。
【００５７】
図１３はドア開度が目標指示値に達するまでの動作時間に基づくサーボモータ制御装置の保護動作を示すフローチャートである。コントローラ１００は、サーボモータ制御回路４０に指示目標値を送信するとともに目標指示値に達するまでの目標時間を推定する（ステップＳ４１）。そして、モータの回転方向を示すＣＷ信号およびＣＣＷ信号ならびにモータの動作停止を示すＨＯＬＤ信号を受信する（ステップＳ４２）。コントローラ１００は、ステップＳ４３でＨＯＬＤ判定を行なって、動作中であればステップＳ４４でタイマカウント（計時）を行なう。そして、コントローラ１００は、ステップＳ４５で目標時間と実時間（実際の動作時間）とを比較し、実時間が目標時間よりも遅い場合はサーボモータ制御回路４０の動作を一定時間停止させる（ステップＳ４６）。コントローラ１００は、ステップＳ４３でＨＯＬＤ状態（ドア開度が目標指示値に達してサーボモータ制御回路４０が動作を停止した状態）になったことが判定されると、ステップＳ４７でタイマをクリアする（計時を停止する）。
【００５８】
図１４はこの発明に係るサーボモータ制御装置用のサーボモータ制御ＩＣの他の用途への応用例を示す図であり、図１４（ａ）は温度センサを構成した例を示す図、図１４（ｂ）は照度（明るさ）センサを構成した例を示す図である。
【００５９】
サーボモータ制御ＩＣ４０は、Ａ／Ｄ変換機能とＡ／Ｄ変換結果を送信する機能とを備えているので、このサーボモータ制御ＩＣ４０を用いて各種のセンサを構成することができる。例えば、図１４（ａ）に示すように、安定化電源Ｖｒｅｆの出力端子ＶＲとグランド電位との間に、抵抗ＲＡとサーミスタＴＨとを直列に接続し、サーミスタＴＨに発生した電圧をアナログ電圧入力端子Ｖｐｂｒに供給することで、温度センサを構成することができる。また、図１４（ｂ）に示すように、安定化電源Ｖｒｅｆの出力端子ＶＲとグランド電位との間に、抵抗ＲＢとフォトダイオードＰＤとを直列に接続し、フォトダイオードＰＤに発生した電圧をアナログ電圧入力端子Ｖｐｂｒに供給することで、照度（明るさ）センサを構成することができる。センサ出力は、シリアル通信信号の入出力端子Ｖｂｕｓを介してシリアルデータとして取り出す。同様に、感圧抵抗素子等を用いることで圧力センサを構成することができ、磁気抵抗素子等を用いることで磁気センサを構成することができる。
【００６０】
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。
【００６１】
【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、上位装置から供給される送信要求に対応して、制御対象の現在位置データを上位装置へ供給することができる。現在位置データと目標値データとは同一ビット数としているので、目標値データを受信する替わりに現在位置データを送信することで、１回の通信データ量を一定にできる。上位装置は、現在位置データの時系列的な変化特性等を把握することで、サーボモータ制御装置の動作を詳細にかつ定量的に診断することが可能となる。また、上位装置は、サーボモータ制御装置の過負荷を予測し、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、サーボモータ制御装置やモータアクチュエータの破損を防止することも可能となる。
【００６２】
また、この発明に係るサーボモータ制御装置は、上位装置から供給される送信要求に対応して、現在のモータの回転方向情報およびモータ駆動／停止情報を上位装置へ供給することができる。上位装置は、それらの情報に基づいてサーボモータ制御装置の動作を診断することが可能となる。さらに、上位装置は、サーボモータ制御装置の過負荷を予測し、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、サーボモータ制御装置やモータアクチュエータの破損を防止することも可能となる。
【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】ドア開度のフィードバックデータに基づくサーボモータ制御装置の診断動作を示すフローチャートである。
【図１１】サーボモータ制御装置の保護動作を示すフローチャートである。
【図１２】ドア開度が目標指示値に達するまでの動作時間に基づくサーボモータ制御装置の診断動作を示すフローチャートである。
【図１３】ドア開度が目標指示値に達するまでの動作時間に基づくサーボモータ制御装置の保護動作を示すフローチャートである。
【図１４】この発明に係るサーボモータ制御装置用のサーボモータ制御ＩＣの他の用途への応用例を示す図であり、図１４（ａ）は温度センサを構成した例を示す図、図１４（ｂ）は照度（明るさ）センサを構成した例を示す図である。
【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
１００ コントローラ
１０１ エアコン制御装置
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
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動モータを有するアクチュエータを駆動するサーボモータ制御装置に係り、詳しくは、上位装置（コントロールユニット等）とシリアルデータ通信を行なうことのできるサーボモータ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリアルデータ通信部を備え、コントロールユニットから送信された目標値データを受信し、回転角検出部の出力が目標値と一致するようにモータの回転を制御するアクチュエータは、従来から知られている。コントロールユニットは、アクチュエータに対して目標値データを供給するだけであり、モータの制御はアクチュエータ側でなされるために、コントロールユニットはモータが正常に動作しているかどうかを認識できない。
【０００３】
そこで、コントロールユニットからアクチュエータに診断命令を送信する。診断命令を受信したアクチュエータは、回転角検出部の出力をＡ／Ｄコンバータによりデジタル値に変換し、エンコーダにより符号化した後、送信回路を介して所定のフォーマットにて送信する。コントロールユニットのデータ処理部は受信回路およびデコーダを介してこのデータを取り込むことにより、モータの回転角の現在値を知ることができる。診断時に診断命令という特殊な命令を送信するのではなく、コントロールユニットが通常の目標値データを送信する度に、それを受信したアクチュエータが現在値データを返信するようにしても構わない。
【０００４】
しかしながら、故障診断を行なうためには、アクチュエータに回転角検出部の出力をデジタル値に変換するためのＡ／Ｄコンバータとその出力を符号化するエンコーダが必要となり、コントロールユニットにはアクチュエータからの診断データを復号化するデコーダが必要となり、回路規模が大きくなる。
【０００５】
そこで、アクチュエータ側に、モータ回転角の現在値が略目標値になったとき、モータ回転角の制御終了を検出する制御終了検出手段と、受信手段がコントロールユニットからの制御データを受信したとき、その制御データの制御終了データを付加して通信線上に出力する送信手段とを備える構成にする。これにより、自己診断に必要な回路の規模が小さくなり、また、送信フレームも短くなり、送信データだけで自己診断を行なっているので、単位時間当りの通信回数を増すことが可能となり、応答性が良好になる（特許文献１参照）。
【０００６】
空調ユニット内に配設された各種のドアに対し、ドアを駆動するモータと、ドアの現在位置を電圧として検出する位置検出手段と、与えられた目標位置データと位置検出手段の出力とに基づいてモータを制御する制御回路とを備えた同種の複数のアクチュエータを設け、これら同種複数のアクチュエータを双方向シリアル通信を使って制御手段によって総合制御するようにした自動車用空調システムにおいて、制御手段は、複数のアクチュエータの中の１つの対象アクチュエータに所定の点検用ドア位置情報を送信した後、その対象アクチュエータから目標位置到達信号を受信したかどうかを検出して、その結果を表示部に表示させるようにした自動車用空調システムは、知られている（特許文献２参照）。
【０００７】
また、１線式のシリアル通信を使って各アクチュエータを制御する自動車用空調装置において、通信線上を送受信される通信信号（シリアル信号）は、オートアンプ（制御手段）から各アクチュエータへの情報として、アクチュエータの識別情報（アドレス）、モータの作動・停止信号、目標停止位置信号（目標位置データ）、およびエラー検知情報（パリティデータ）、また、各アクチュエータからオートアンプ（制御手段）への情報として、目標位置到達情報からなるものが、知られている（特許文献３参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平８−１０２９７９号公報
【特許文献２】
特開平９−９９７２９号公報
【特許文献３】
特開平９−１０９６６２号公報（段落番号００３０）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
アクチュエータ側から上位装置であるコントロールユニットへ目標位置到達情報を送信する方式は、シリアル通信のデータ量が少なくてよいが、当然のことながら自己診断として目標位置に達したか否かしかチェックできない。このため、コントロールユニット側からアクチュエータ側の異常を予測することは困難である。例えばアクチュエータが過負荷状態になっていても、それを予測したり検出したりすることはできない。
【００１０】
特許文献１に記載されているように、コントロールユニットからアクチュエータに診断命令を送信し、診断命令を受信したアクチュエータは現在位置データを返信するようにすれば、コントロールユニット側でアクチュエータ側の動作を把握し、各種の診断を行なうことが可能となる。しかしながら、診断命令に対応していない既存のシステムに診断命令を新たに追加するには、診断命令をデコードしそれを実行する回路やプログラムを新たに追加しなければならない。このため、アクチュエータの主要部を構成するカスタムＩＣ等を新規に作成する必要が生ずることもあり、容易に対応することが困難な場合が多い。
【００１１】
コントロールユニットが通常の目標値データを送信する度に、それを受信したアクチュエータが現在位置データを返信するようにした場合、現在位置データの取得に際して目標値データを送信しなければならず、通信データ量が増加することになり望ましくない。
【００１２】
また、コントロールユニット側でアクチュエータ側の動作を診断するためには、現在位置データだけではなく、モータの回転方向やモータの駆動／停止状態の情報も入手できれば、診断内容の充実を図ることができる。
【００１３】
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、上位装置（コントロールユニット）とアクチュエータ側装置との間での１回の通信データ量を増加させることなく、または、１回の通信データ量を常に一定としたままで、現在位置データを上位装置（コントロールユニット）側へ供給できるようにしたサーボモータ制御装置を提供することを目的とする。また、本発明は、モータの回転方向やモータの駆動／停止状態の情報を上位装置（コントロールユニット）側へ供給できるようにしたサーボモータ制御装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【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モータ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、受信した情報の中に含まれる送信要求に対応して目標値データと同一ビット数（ｎビット）の現在位置データをシリアルデータ通信部を介して送信させる送信処理部とを備えることを特徴とする。
【００１５】
これによりこの発明に係るサーボモータ制御装置は、上位装置から供給される送信要求に対応して、制御対象の現在位置データを上位装置へ供給することができる。現在位置データと目標値データとは同一ビット数としているので、目標値データを受信する替わりに現在位置データを送信することで、１回の通信データ量を一定にできる。上位装置は、現在位置データの時系列的な変化特性等を把握することで、サーボモータ制御装置の動作を詳細に診断することが可能となる。また、上位装置は、サーボモータ制御装置の過負荷を予測し、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、サーボモータ制御装置やモータアクチュエータの破損を防止することも可能となる。
【００１６】
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目標値データと現在位置データとの偏差に基づいてモータの回転方向およびモータ駆動／停止を判断し、その判断結果に基づいて制御対象の位置が制御目標値になるようモータ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、受信した情報の中に含まれる送信要求に対応して現在のモータの回転方向情報およびモータ駆動／停止情報をシリアルデータ通信部を介して送信させる送信処理部とを備えることを特徴とする。
【００１７】
これによりこの発明に係るサーボモータ制御装置は、上位装置から供給される送信要求に対応して、現在のモータの回転方向情報およびモータ駆動／停止情報を上位装置へ供給することができる。上位装置は、それらの情報に基づいてサーボモータ制御装置の動作を診断することが可能となる。
【００１８】
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ビットの制御目標値データと前記ｎビットの現在位置データとの偏差に基づいてモータの回転方向およびモータ駆動／停止を判断し、その判断結果に基づいて制御対象の位置が制御目標値になるようモータ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、受信した情報の中に含まれる送信要求に対応して制御目標値データと同一ビット数（ｎビット）の現在位置データならびに現在のモータの回転方向情報およびモータ駆動／停止情報をシリアルデータ通信部を介して送信させる送信処理部とを備えることを特徴とする。
【００１９】
これによりこの発明に係るサーボモータ制御装置は、現在位置データ、現在のモータの回転方向情報およびモータ駆動／停止情報を上位装置へ供給することができる。
【００２０】
【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形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
コントローラ１００を構成するエアコン制御装置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。エアコン制御装置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、エアコン制御装置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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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（ＩＤ６，ＩＤ７）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。
【００３６】
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。
【００３７】
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、診断フラグクリア要求、モータＰＷＭ運転条件設定要求、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。
【００３８】
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。
【００３９】
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素子とを形成することのできるＢｉ−ＣＭＯＳプロセスを用いて製造されている。
【００４０】
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。
【００４１】
ＶＤＤはＨブリッジ回路５６用のバッテリ電源Ｖａａｃ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Ｖａａｃ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５５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い、この電源Ｖ１２ＶはＬＩＮ入力回路５３に供給される。
【００４２】
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、既に新指示データラッチ回路６１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。
【００４３】
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。
【００４４】
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、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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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（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。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って、モータ起動時の騒音を軽減させるようにしてもよい。また、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せるソフトストップ制御を行なって、モータ停止時の騒音を軽減させるようにしてもよい。
【００４９】
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。
【００５０】
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Ｅｃ、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。
【００５１】
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ｄ３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ｄ８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。
【００５２】
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を上位装置（マスター側）であるコントローラ１００に供給される。
【００５３】
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。
【００５４】
図１０はドア開度のフィードバックデータに基づくサーボモータ制御装置の診断動作を示すフローチャートである。自動車用空気調和装置の全体動作を制御するＥＣＵ等のコントローラ１００は、サーボモータ制御回路４０から供給される実開度フィードバックデータ（現在位置データ）を受信し（ステップＳ１）、指示値（目標値）と実開度との比較を行なう（ステップＳ２）。指示値と実開度とが一致していればサーボモータ制御回路４０側の動作が正常であると判定し（ステップＳ３）、一致していない場合は異常であると判定する（ステップＳ４）。
【００５５】
図１１はサーボモータ制御装置の保護動作を示すフローチャートである。コントローラ１００は、実開度フィードバックデータ（現在位置データ）を受信し（ステップＳ１１）、所定時間での実開度の変化からドア開閉の動作スピードを算出する（ステップＳ１２）。そして、算出した動作スピードに基づいて負荷の大きさを判定する（ステップＳ１３）。コントローラ１００は、動作スピードが予め設定した判定しきい値よりも遅い場合、または、過去に算出した動作スピードよりも遅い場合は、負荷が大であると判定し、ステップＳ１４でサーボモータ制御回路４０の動作を一定時間停止させる。これにより、サーボモータ制御ＩＣ５０や電動モータ式アクチュエータ３０Ａが過負荷により破損するのを防止することができる。
【００５６】
図１２はドア開度が目標指示値に達するまでの動作時間に基づくサーボモータ制御装置の診断動作を示すフローチャートである。コントローラ１００は、サーボモータ制御回路４０に指示目標値を送信するとともに指示目標値に達するまでの目標時間を推定する（ステップＳ２１）。そして、モータの回転方向を示すＣＷ信号およびＣＣＷ信号ならびにモータの動作停止を示すＨＯＬＤ信号を受信する（ステップＳ２２）。コントローラ１００は、ステップＳ２３でＨＯＬＤ判定を行なって、動作中であればステップＳ２４でタイマカウント（計時）を継続する。ステップＳ２３でＨＯＬＤ状態になったことが判定されると、ステップＳ２５でタイマを停止させる。次に、コントローラ１００はステップＳ２６で、目標時間と実時間（実際の動作時間）とを比較し、実時間が目標時間よりも遅い場合はサーボモータ制御回路４０に異常があると判定し（ステップＳ２７）、実時間が目標時間よりも遅くない場合は、正常と判定する（ステップＳ２８）。さらに、コントローラ１００は、ステップＳ２９で目標回転方向と実方向（実際の回転方向）とを比較し、目標回転方向と実方向が不一致の場合は異常と判定し（ステップＳ３０）、一致している場合は正常と判定する（ステップＳ３１）。そして、ステップＳ３２でタイマをクリアーする（計時を停止する）。
【００５７】
図１３はドア開度が目標指示値に達するまでの動作時間に基づくサーボモータ制御装置の保護動作を示すフローチャートである。コントローラ１００は、サーボモータ制御回路４０に指示目標値を送信するとともに目標指示値に達するまでの目標時間を推定する（ステップＳ４１）。そして、モータの回転方向を示すＣＷ信号およびＣＣＷ信号ならびにモータの動作停止を示すＨＯＬＤ信号を受信する（ステップＳ４２）。コントローラ１００は、ステップＳ４３でＨＯＬＤ判定を行なって、動作中であればステップＳ４４でタイマカウント（計時）を行なう。そして、コントローラ１００は、ステップＳ４５で目標時間と実時間（実際の動作時間）とを比較し、実時間が目標時間よりも遅い場合はサーボモータ制御回路４０の動作を一定時間停止させる（ステップＳ４６）。コントローラ１００は、ステップＳ４３でＨＯＬＤ状態（ドア開度が目標指示値に達してサーボモータ制御回路４０が動作を停止した状態）になったことが判定されると、ステップＳ４７でタイマをクリアする（計時を停止する）。
【００５８】
図１４はこの発明に係るサーボモータ制御装置用のサーボモータ制御ＩＣの他の用途への応用例を示す図であり、図１４（ａ）は温度センサを構成した例を示す図、図１４（ｂ）は照度（明るさ）センサを構成した例を示す図である。
【００５９】
サーボモータ制御ＩＣ４０は、Ａ／Ｄ変換機能とＡ／Ｄ変換結果を送信する機能とを備えているので、このサーボモータ制御ＩＣ４０を用いて各種のセンサを構成することができる。例えば、図１４（ａ）に示すように、安定化電源Ｖｒｅｆの出力端子ＶＲとグランド電位との間に、抵抗ＲＡとサーミスタＴＨとを直列に接続し、サーミスタＴＨに発生した電圧をアナログ電圧入力端子Ｖｐｂｒに供給することで、温度センサを構成することができる。また、図１４（ｂ）に示すように、安定化電源Ｖｒｅｆの出力端子ＶＲとグランド電位との間に、抵抗ＲＢとフォトダイオードＰＤとを直列に接続し、フォトダイオードＰＤに発生した電圧をアナログ電圧入力端子Ｖｐｂｒに供給することで、照度（明るさ）センサを構成することができる。センサ出力は、シリアル通信信号の入出力端子Ｖｂｕｓを介してシリアルデータとして取り出す。同様に、感圧抵抗素子等を用いることで圧力センサを構成することができ、磁気抵抗素子等を用いることで磁気センサを構成することができる。
【００６０】
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。
【００６１】
【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、上位装置から供給される送信要求に対応して、制御対象の現在位置データを上位装置へ供給することができる。現在位置データと目標値データとは同一ビット数としているので、目標値データを受信する替わりに現在位置データを送信することで、１回の通信データ量を一定にできる。上位装置は、現在位置データの時系列的な変化特性等を把握することで、サーボモータ制御装置の動作を詳細にかつ定量的に診断することが可能となる。また、上位装置は、サーボモータ制御装置の過負荷を予測し、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、サーボモータ制御装置やモータアクチュエータの破損を防止することも可能となる。
【００６２】
また、この発明に係るサーボモータ制御装置は、上位装置から供給される送信要求に対応して、現在のモータの回転方向情報およびモータ駆動／停止情報を上位装置へ供給することができる。上位装置は、それらの情報に基づいてサーボモータ制御装置の動作を診断することが可能となる。さらに、上位装置は、サーボモータ制御装置の過負荷を予測し、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、サーボモータ制御装置やモータアクチュエータの破損を防止することも可能となる。
【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】ドア開度のフィードバックデータに基づくサーボモータ制御装置の診断動作を示すフローチャートである。
【図１１】サーボモータ制御装置の保護動作を示すフローチャートである。
【図１２】ドア開度が目標指示値に達するまでの動作時間に基づくサーボモータ制御装置の診断動作を示すフローチャートである。
【図１３】ドア開度が目標指示値に達するまでの動作時間に基づくサーボモータ制御装置の保護動作を示すフローチャートである。
【図１４】この発明に係るサーボモータ制御装置用のサーボモータ制御ＩＣの他の用途への応用例を示す図であり、図１４（ａ）は温度センサを構成した例を示す図、図１４（ｂ）は照度（明るさ）センサを構成した例を示す図である。
【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
１００ コントローラ
１０１ エアコン制御装置
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
Claims (3)
- シリアルデータ通信部と、
前記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前記ｎビットの現在位置データとの偏差に基づいて前記制御対象の位置が前記目標値になるようモータ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、
受信した情報の中に含まれる送信要求に対応して、前記目標値データと同一ビット数（ｎビット）の現在位置データを前記シリアルデータ通信部を介して送信させる送信処理部とを備えることを特徴とするサーボモータ制御装置。 - シリアルデータ通信部と、
前記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目標値データと前記現在位置データとの偏差に基づいてモータの回転方向およびモータ駆動／停止を判断し、その判断結果に基づいて前記制御対象の位置が前記制御目標値になるようモータ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、
受信した情報の中に含まれる送信要求に対応して、現在のモータの回転方向情報およびモータ駆動／停止情報を前記シリアルデータ通信部を介して送信させる送信処理部とを備えることを特徴とするサーボモータ制御装置。 - シリアルデータ通信部と、
前記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ビットの制御目標値と前記ｎビットの現在位置データとの偏差に基づいてモータの回転方向およびモータ駆動／停止を判断し、その判断結果に基づいて前記制御対象の位置が前記制御目標値になるようモータ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、
受信した情報の中に含まれる送信要求に対応して、前記制御目標値と同一ビット数（ｎビット）の現在位置データならびに現在のモータの回転方向情報およびモータ駆動／停止情報を前記シリアルデータ通信部を介して送信させる送信処理部とを備えることを特徴とするサーボモータ制御装置。
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