JP2005098065A - 車両用ドア駆動制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】連結された車両用ドア7を開閉するリニアモータ6と、リニアモータ6を駆動するインバータ5と、直流電源1の電圧を昇圧してインバータ5に供給し、かつ、リニアモータ6の減速時にインバータ5を介して供給される電力を直流電源1に回生するコンバータ2と、ドア開閉指令に従ってコンバータ2及びインバータ5の運転を制御する駆動制御部10と、を備える。
【選択図】 図1
Description
佐藤芳彦、外3名,「通勤電車用リニアモータ駆動ドアシステムの開発」,平成11年電気学会産業応用部門大会論文集,社団法人電気学会,平成11年,p.359〜362
そこで本発明は、電源電圧をコンバータにより昇圧してインバータに供給することにより、電源電圧の変動の影響を受けずにインバータの最大出力電圧を電動機に供給可能とし、モータの定格電流を小さく抑制しながらも所定のモータ出力を確保して給電用の電線の径を減少させ、電線重量の低減、車両の軽量化を図ると共に、消費電力の低減をも可能にした車両用ドア駆動制御装置を提供することを目的とする。
連結された車両用ドアに駆動力を与えてこのドアを開閉する電動機と、
この電動機に電力を供給するためのインバータと、
直流電源電圧を昇圧して前記インバータに供給し、かつ、前記電動機から前記インバータを介して供給される電力を前記直流電源に回生する機能を有するコンバータと、
ドア開閉指令に従って前記コンバータ及びインバータの運転を制御する駆動制御部と、
を備えたものである。
また、請求項2記載の発明は、請求項1において、
ドアを閉状態で機械的に固定するための施錠装置と、ドアの閉位置を検知するための戸閉め位置検知器と、ドアの位置を検出する位置演算手段とを備え、
前記施錠装置及び戸閉め位置検知器または位置演算手段の出力により、ドアが全閉状態または全開状態であることを検出した時に、前記インバータ及びコンバータの運転を停止させ、
前記インバータ及びコンバータの運転が停止した状態で、ドアの開閉指令が変化し、かつ、ドアが全閉状態または全開状態ではないことを検出した時に、前記コンバータ及びインバータの運転を再開し、ドアを開閉指令に従って駆動するものである。
ドアが全閉状態または全開状態であることを検出した時に、インバータの運転を停止させてから所定時間経過後にコンバータの運転を停止させるものである。
また、ドアの減速時に発生するドアの運動エネルギーを、インバータを介してコンバータにより直流電源に回生するので、消費電力の低減に効果的である。
請求項2の発明によれば、インバータ及びコンバータをドアの開閉動作時にのみ運転することで、電力の浪費を防止することができる。
図1は、本発明の第1実施形態を示す構成図である。図1において、1はバッテリー等の直流電源、2は直流電源1の電圧を直流−直流変換して所定値に昇圧する電流可逆昇圧コンバータ、3はコンバータ2の出力電圧を検出する電圧検出器、4はコンバータ2の出力電圧を平滑する電解コンデンサ、5は電解コンデンサ4の直流電圧を所定の交流電圧に変換してリニアモータに供給するインバータ、6は車両用ドア7を駆動するリニアモータ、5aはインバータ5からリニアモータ6に給電するための電線、8はドア7にリニアモータ6の推力を伝えてリニアモータ6の可動部とドア7とを連動させるための連結部、9はリニアモータ6の可動部の位置を検出するエンコーダである。
また、10はコンバータ2及びインバータ5を制御する駆動制御部であり、この駆動制御部10は、ドア開閉指令に従ってドア7を動かすためにコンバータ2とインバータ5とに動作指令を与えるドア駆動演算器11と、ドア駆動演算器11及び電圧検出器3の出力からコンバータ2を運転するための演算を行うコンバータ駆動演算器12と、エンコーダ9の出力からリニアモータ5の可動部及びドア7の位置を演算する位置演算器13と、ドア駆動演算器11、電圧検出器3及び位置演算器13の出力からインバータ5を運転するための演算を行うインバータ駆動演算器14とから構成されている。
ここでは、ドア7が閉位置から開位置に移動して停止する場合の動作を考える。ドア7の開閉指令がドア閉指令からドア開指令になり、ドア駆動演算器11が、コンバータ駆動演算器12及びインバータ駆動演算器14に動作指令を与える。
コンバータ駆動演算器12は、電圧検出器3の出力を用いて直流電源1の電圧を所望の電圧値まで昇圧するようにコンバータ2を動作させる。また、インバータ駆動演算器14は、位置演算器13の出力であるドア7の位置を開位置まで変化させるべく、リニアモータ6の可動部を開方向に動かすようにインバータ5を動作させる。
ドア7が開位置付近に到達したことを位置演算器13の出力を用いてインバータ駆動演算器14が検知した場合、インバータ駆動演算器14は、ドア7を停止させるためにリニアモータ6の可動部速度を減速させるようにインバータ5を制御する。
一般的に、ドアの開閉動作の駆動力として電動機を用いることで、制動時に電力を回生することが可能となる。
なお、電動機としてリニアモータを用いた場合には、回転型モータを使用していた時に比べると機構部分における損失が少ない。このため、減速時の運動エネルギーは機構部分の損失によりほとんど消費されることなく、電源に回生することが可能になる。
また、昇圧コンバータ2により直流電源1の電圧変動に影響されずにインバータ5にほぼ一定の直流電圧を供給し、常にインバータ5の最大出力電圧をリニアモータ6に供給することができるから、リニアモータ6の定格電圧を高くして所定の定格出力を得るための定格電流を減少させることができる。このため、インバータ5からリニアモータ6に給電する電線5aの径を減少させることができ、電線重量ひいては車両の軽量化を図ることができる。
この実施形態では、図1の第1実施形態に対し、ドア7を機械的かつ自動的に施錠する施錠装置15と、ドア7が全閉状態にあることを検知する戸閉め位置検知器16とがドア7の近傍に追加されている。なお、10Aは駆動制御部を示す。
図3は、この第2実施形態におけるドア駆動演算器11の動作を示すフローチャートである。
ドア閉指令が入力されていて、ドア7が全閉状態になっている時には、施錠装置15及び戸閉め位置検知器16の両方に出力がある(S1 Yes,S2 Yes)。
ドア7の閉指令に代わり開指令が入ると(S1 No)、ドア駆動演算器11は、位置
演算器13の出力からドア7が全開位置にないことを判断し(S14 No)、コンバー
タ駆動演算器12によりコンバータ2をオンして昇圧動作を行うと共にオフタイマをクリアし(S19〜S21)、コンバータ2の出力電圧がインバータ5を動作させるのに必要な基準値に達してから(S22 Yes)、インバータ駆動演算器14によりインバータ
5をオンしてリニアモータ6を駆動し、ドア7の開動作を行う(S23〜S25)。
S15)、オフタイマ値が第2の設定時間を経過した後にコンバータ2を停止させる(S16 Yes,S17)。ここで、ドア7が全開状態の時に車両の傾斜やイタズラ等によ
りドア7が閉方向に動いた時に直ぐにドア7を駆動するために、第2の設定時間を十分長い時間とし、インバータ5の停止後でもコンバータ2の運転を停止させないようにすることが可能である。なお、オフタイマ値が第2の設定時間に達していない場合には、オフタイマ値を加算してこの制御周期を終了する(S18)。
次に、ドア7が全開状態からドア閉指令に従って全閉状態になるまでの動作を説明する。
ドア開指令に代わりドア閉指令が入ると(S1 Yes)、施錠装置15と戸閉め位置
検知器16の両方の出力がないことからドアが全閉状態になっていないことを判断し(S2 No)、コンバータ駆動演算器12によりコンバータ2をオンさせて昇圧動作を行う
と共にオフタイマをクリアする(S7〜S9)。
ニアモータ6を駆動し、ドア7の閉動作を行う(S11〜S13)。
施錠装置15と戸閉め位置検知器16の両方の出力が発生したことを検知して全閉状態と判断すると共に、インバータ駆動演算器14によりインバータ5をオフさせ(S2 Y
es,S3)、コンバータ2も第1の設定時間経過後に停止させる(S4 Yes,S5
)。なお、オフタイマ値が第1の設定時間に達していない場合には、オフタイマ値を加算してこの制御周期を終了する(S6)。
このように本実施形態では、リニアモータ6によってドア7の開閉動作をしない時にはインバータ5及びコンバータ2の運転を停止させており(S2 Yes,S3〜S5、及
び、S14 Yes,S15〜S17)、これによって消費電力の低減を可能にしている
。
2:電流可逆昇圧コンバータ
3:電圧検出器
4:電解コンデンサ
5:インバータ
5a:電線
6:リニアモータ
7:車両用ドア
8:連結部
9:エンコーダ
10,10A:駆動制御部
11:ドア駆動演算器
12:コンバータ駆動演算器
13:位置演算器
14:インバータ駆動演算器
15:施錠装置
16:戸閉め位置検知器
Claims (3)
- 連結された車両用ドアに駆動力を与えてこのドアを開閉する電動機と、
この電動機に電力を供給するためのインバータと、
直流電源電圧を昇圧して前記インバータに供給し、かつ、前記電動機から前記インバータを介して供給される電力を前記直流電源に回生する機能を有するコンバータと、
ドア開閉指令に従って前記コンバータ及びインバータの運転を制御する駆動制御部と、
を備えたことを特徴とする車両用ドア駆動制御装置。 - 請求項1に記載した車両用ドア駆動制御装置において、
ドアを閉状態で機械的に固定するための施錠装置と、ドアの閉位置を検知するための戸閉め位置検知器と、ドアの位置を検出する位置演算手段とを備え、
前記施錠装置及び戸閉め位置検知器または位置演算手段の出力により、ドアが全閉状態または全開状態であることを検出した時に、前記インバータ及びコンバータの運転を停止させ、
前記インバータ及びコンバータの運転が停止した状態で、ドアの開閉指令が変化し、かつ、ドアが全閉状態または全開状態ではないことを検出した時に、前記コンバータ及びインバータの運転を再開し、ドアを開閉指令に従って駆動することを特徴とする車両用ドア駆動制御装置。 - 請求項2に記載した車両用ドア駆動制御装置において、
ドアが全閉状態または全開状態であることを検出した時に、前記インバータの運転を停止させてから所定時間経過後に前記コンバータの運転を停止させることを特徴とする車両用ドア駆動制御装置。
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