JP2004501598A - 直流モータの駆動軸の回転位置を特定する方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】この発明は、電機子電流信号に含まれる電流のリップルを評価することにより直流モータの駆動軸の回転位置を特定する方法に関する。
【解決手段】この発明にもとづく方法は、直流モータと評価回路との間の電気的接続が遮断された場合における直流モータの電機子が接続遮断後に動く間にその駆動軸が動く回転角度を、電機子が接続遮断後に動く間の電流リップルを予測し、その見込み値を計算することにより、近似的に特定することを特徴とする。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電機子電流信号に含まれる電流のリップルを評価することにより直流モータの駆動軸の回転位置を特定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
直流モータの電機子電流信号は、いわゆる直流成分と直流成分に重畳した交流成分から成る。交流成分は、直流モータの動作に際し、直流モータの磁石（磁場）、電機子コイル、整流子が総合して作用する結果、発生するものである。これは、誘導電圧の短時間の変化として現れ、その変化から電機子電流信号のリップルが発生する。電機子電流信号に含まれる電流のピークは、電機子の回転に際し、整流子片の数に対応する頻度で発生する。例えば、電機子が１０個の整流子片を持つ場合、電機子電流信号には、それに対応して１０個の電流のピークが識別されることになる。そのため、電流のピークを数えることにより、直流モータの電機子のその時点の回転位置に関する情報、およびその情報にもとづきこのモータによって駆動される部品に関する予め決められた動作範囲内における情報も得られる。この目的のために、アナログの電機子電流信号は、対応する計数を行うことができるように、デジタル化される。
【０００３】
このような方法は、例えば自動車分野においては、位置調整用動力を制御するために用いられ、ウインドウ昇降装置および／またはサンルーフなどに組み込まれている。例えば、ウインドウの位置を認識するために重要な部品は、まさに閉める際において挟み込み保護装置のスイッチを切ることができるものである。負荷の増加によりモータを停止させるのではなく、ウインドウを上部に、しかもそこにあるパッキン内に完全に入れ込むためには、そのような遮断装置が必要である。ウインドウの位置を特定するための電流リップルの計数を誤った場合、遅かれ早かれ挟み込み保護装置のスイッチが切られることになる。
【０００４】
このような位置認識機能を有する幾つかの電気ウインドウ昇降装置には、直流モータと評価回路または電源との間の電気的接続中に温度スイッチが配備されている。これは、制御を誤った場合などにおいて直流モータの過熱を避け、そのような熱上昇により発生する危険を低減するものである。温度スイッチが作動した場合には、直流モータと評価回路との間の電気的接続がすべて遮断される。温度スイッチが作動するということは、直ちに直流モータへの電流の流れが遮断されるということになる。それでも、直流モータは、接続遮断後もまだ一定の時間作動し、直ぐには停止状態にはならない。これは、直流モータの電機子およびそれに対応して直流モータにより駆動されるウインドウ面も実際にある程度更に動くということを意味する。しかし、この接続遮断後の動きを考慮した位置特定を行う場合、直流モータと評価回路との間の電気的接続が遮断されているので、電流リップルを検出する方法では位置を識別できない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そのため、この発明の課題は、従来の技術のこの論点から出発して、最初に述べた部類にもとづく方法を更に発展させ、直流モータと評価回路との間の電気的接続が突然遮断された場合でも、電気モータの電機子の位置に関して十分正確に位置を特定できるようにすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題は、この発明にもとづき、直流モータと評価回路との間の電気的接続が遮断された場合における直流モータの電機子が接続遮断後に動く間に駆動軸が動く回転角度を、電機子が接続遮断後に動く間の電流リップルを予測し、その見込み値を計算することにより、近似的に特定することにより解決される。
【０００７】
この発明にもとづく方法は、直流モータと評価回路との間の電気的接続が遮断された場合において、そのようなモータの接続遮断後の動きの際に見込まれる電流リップルの値を考慮して、近似的な特定（見積もり）を行うことを特徴とする。その際、この特定において、接続遮断前の直流モータの稼動状況を特徴付ける特性値を利用するのは、目的に適ったものである。この近似的な特定における特性値としては、例えば参照電流リップルの周期および／または電機子電流を利用することができる。見積もり負荷の軽減のために、例えば直流モータの電機子の回転数は、停止状態まで線形的に減少するということを前提とするなどの一定の簡略化を行うことができる。
【０００８】
接続が遮断された場合、特にその温度スイッチが作動した場合においても、直流モータの電機子が接続遮断後に動く距離は、以下に示す式により表すことができる。
【０００９】
ここで、モータの駆動モーメントＯは、
【００１０】
【外１】
Figure 2004501598
【００１１】
となる。
【００１２】
この場合、Ｊは直流モータの慣性モーメント、ｎは直流モータの回転数、ｔは時間、そしてＭは荷重を示す。
【００１３】
回転数が線形的に減少するとの前提、および荷重モーメントが最後に残っていたモータのモーメントと等しく、またこのモーメントが電機子電流に比例するとの前提のもとに、モータの接続遮断後の動きのある段階において電機子が接続遮断後に動く量は、以下の式により見積もることができる。
【００１４】
最後に捕捉された電機子電流データに関連して、
【００１５】
【外２】
Figure 2004501598
【００１６】
ここで、
【００１７】
【外３】
Figure 2004501598
【００１８】
および
【００１９】
【外４】
Figure 2004501598
【００２０】
として、
【００２１】
【外５】
Figure 2004501598
【００２２】
あるいは、最後に検出された電流リップルの周期に関連して、
【００２３】
【外６】
Figure 2004501598
【００２４】
となる。
【００２５】
この場合、Ｔは参照電流リップルの周期、γは電機子の接続遮断後に動く回転角度を示す。
【００２６】
この発明にもとづく方法によって、直流モータと評価回路との間の電気的接続が突然遮断された場合でも十分な確度をもって、接続遮断後の動きのある段階における電機子の接続遮断後に動く回転角度を考慮して、電機子の位置およびそれに対応して直流モータにより駆動される部品の位置に関して十分正確に位置を特定することができる。周知の従来の技術においては、このような突然の遮断が発生した場合、全システムを再起動しなければならず、その結果自動ウインドウ昇降装置は、その再起動が実行されるまで、長い間接続が遮断された状態にある。この発明にもとづく装置においては、基本的にこのようなことは、もやは避けられないことではない。

Claims (3)

  1. 電機子電流信号に含まれる電流リップルを評価することにより、直流モータの駆動軸の回転位置を特定する方法において、
    直流モータと評価回路との間の電気的接続が遮断された場合における直流モータの電機子が接続遮断後に動く間にその駆動軸が動く回転角度を、電機子が接続遮断後に動く間の電流リップルを予測し、その見込み値を計算することにより、近似的に特定することを特徴とする方法。
  2. 前記の近似的に特定する場合において、参照電流リップルおよび／または電機子電流の接続遮断前に捕捉した特性値を計算値として利用することを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 前記の近似的に特定する場合において、電機子が接続遮断後に動く間は、その回転数が線形的に減少することを前提とすることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
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