JP2006335172A - 電動アクチュエータ制御装置の初期位置設定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 可動部材をストッパ部材に当接させて電動アクチュエータの初期位置設定を行う際に、電動アクチュエータに流れる過電流を抑制するとともに前記部材に加わる負荷力を低減する電動アクチュエータ制御装置の初期位置設定方法を提供する。
【解決手段】 位置信号発生部１０Ｂａからの位置信号で可動部の位置制御が行われるインテークドアアクチュエータ１０Ｂを制御する制御装置本体１は、可動部により駆動されるインテークドア１０Ａが可動部の可動範囲の一端に設けられたストッパ部材１００Ａに当接する位置から所定量α手前の第一の位置よりさらに手前の位置から第一の位置まではインテークドアアクチュエータ１０Ｂを第一のデューティ比Ｄ１で駆動し、第一の位置からインテークドア１０Ａが停止する第二の位置までは第一のデューティ比より小さい第二のデューティ比Ｄ２で駆動し、第二の位置で検出したインテークドアアクチュエータ１０Ｂの位置を初期位置として記憶する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電動アクチュエータ制御装置の初期位置設定方法に関するものである。

一般に、電動アクチュエータ制御装置においては、電動アクチュエータは回転した際に回転位置に応じて回転位置信号を発生する位置信号発生部を備え、制御装置本体はこの回転位置信号に基づいて電動アクチュエータの回転位置の制御を行うものが多い。このような電動アクチュエータ制御装置では、電動アクチュエータの回転の開始点となる初期位置を認識する必要がある。このため、例えば電動アクチュエータの回転に伴い回転するレバー等の可動部材をストッパ部材に押し当てて電動アクチュエータを停止させ、その位置を初期位置として回転位置信号を記憶する電動アクチュエータ制御装置の初期位置設定方法が提案されている。この場合、前述した可動部材がストッパ部材に当接した後さらにアクチュエータが可動部材の回転を続けると、可動部材およびストッパ部材に撓みが生じ、その撓み分オフセットした状態で可動部材が停止する場合があるため、このような場合にこのオフセット分を補正して回転位置制御を行う電動アクチュエータ制御装置の初期位置設定方法がさらに提案されている（特許文献１）。
特開２００４−２３７８００号公報

しかしながら、可動部材がストッパ部材に当接した後可動部材が停止するまで駆動力を弱めずに電動アクチュエータの駆動を続けると、可動部材がストッパ部材に当接した後から停止するまでの間電動アクチュエータはストッパ部材に抗して可動部材を駆動するため、電動アクチュエータに過大な電流が流れて、電動アクチュエータの寿命の短縮や故障を引き起こす可能性がある。また可動部材やストッパ部材にも過大な負荷力が加わり、これらの部材の損傷を発生させる可能性がある。
本発明の課題は、可動部材をストッパ部材に当接させて電動アクチュエータの初期位置設定を行う際に、電動アクチュエータに流れる過電流を抑制するとともに、可動部材およびストッパ部材に加わる負荷力を低減する電動アクチュエータ制御装置の初期位置設定方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、可動部の位置に応じた位置信号を出力する位置信号発生部を備えた電動アクチュエータと、前記位置信号を取り込み該位置信号および前記可動部の初期位置に基づいて前記電動アクチュエータの前記可動部の位置制御を行う制御装置本体とを備えた電動アクチュエータ制御装置の初期位置設定方法であって、前記制御装置本体は、前記電動アクチュエータの初期位置設定を行う場合は、前記可動部により駆動される可動部材が該可動部材の可動範囲の一端に設けられたストッパ部材に当接する位置から所定量該ストッパ部材とは反対方向に位置する第一の位置よりさらに該ストッパ部材と離れた位置から前記第一の位置までは前記電動アクチュエータを第一のデューティ比で駆動し、前記第一の位置から前記可動部材が前記ストッパ部材に当接した後に前記位置信号の変化がなくなる第二の位置までは前記電動アクチュエータを前記第一のデューティ比より小さい第二のデューティ比で駆動し、前記可動部材が前記第二の位置に位置した際は前記電動アクチュエータの駆動を停止するとともに前記位置検出部で検出した前記電動アクチュエータの前記位置を前記電動アクチュエータの初期位置として記憶することを特徴としている。

上記構成によれば、可動部材をストッパ部材に当接させて電動アクチュエータの初期位置設定を行う電動アクチュエータ制御装置において、可動部材とストッパ部材の撓みによるオフセットを補正して初期位置設定を行うため、初期位置設定後に電動アクチュエータの位置制御を適切に行うことができる。

また可動部材がストッパ部材に当接してから停止するまでの間は電動アクチュエータの駆動力が弱められて電動アクチュエータに流れる過電流が抑制されるため、過電流に起因する電動アクチュエータの寿命の短縮や故障を引き起こす可能性を低減することができる。

さらに可動部材とストッパ部材に加わる負荷力によって可動部材とストッパ部材に損傷が発生する可能性を低減することができる。

本発明によれば、可動部材をストッパ部材に当接させて電動アクチュエータの初期位置設定を行う際に、電動アクチュエータに流れる過電流を抑制するとともに、可動部材およびストッパ部材に加わる負荷力を低減する電動アクチュエータ制御装置の初期位置設定方法を実現することができる。

以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。

図１は本実施例の構成の概略図である。本実施例は、車両用空調装置において、空気取り入れ口の切り替えを行うインテークドア１０Ａを駆動するインテークドアアクチュエータ１０Ｂに本発明を適用したものである。

空調装置本体５０は、上流側から順に、空調装置本体５０内部に空気を取り入れるブロアユニット１０と、取り入れた空気を冷媒の気化熱を利用して冷却するエバポレータ２０Ａを備えたクーリングユニット２０と、取り入れた空気をエンジン（図示省略）の冷却水を用いて暖めるヒータコア３０Ａを備えたヒータユニット３０とを備えている。ブロアユニット１０とクーリングユニット２０はダクト４０Ａで連結されている。またクーリングユニット２０とヒータユニット３０はダクト４０Ｂで連結されている。ダクト４０Ｂの下流側は車内に設けられた吹出口（図示省略）に連通しており、温度、風量が制御された空気がこの吹出口を介して車内に供給される。

ブロアユニット１０は、車外の空気（以降外気と呼ぶ）の取り入れ口である外気取り入れ口１０Ｅと、車内の空気（以降内気と呼ぶ）の取り入れ口である内気取り入れ口１０Ｆと、外気取り入れ口１０Ｅと内気取り入れ口１０Ｆを切り替えるインテークドア１０Ａと、インテークドア１０Ａを駆動するインテークドアアクチュエータ１０Ｂと、空気を取り入れて下流側に送るブロアファン１０Ｃと、ブロアファン１０Ｃを駆動するブロアモータ１０Ｄとを備えている。

インテークドア１０Ａは、インストルメントパネル６０（図２参照）に設けられた空調操作部７によって選択された空気取り入れ口に応じてその位置が設定される。空調操作部７は空調制御装置本体１と電気的に接続され、空調制御装置本体１はインテークドアアクチュエータ１０Ｂを図１の矢印Ａ方向に駆動して、インテークドア１０Ａを適切な位置に設定する。

ここでインテークドア１０Ａが図１のＰ１の位置にある場合は、外気取り入れ口１０Ｅが遮蔽されて外気は導入されず、内気取り入れ口１０Ｆから内気を取り入れて再度車内に供給する内気循環状態となる。一方インテークドア１０Ａが図１のＰ２の位置にある場合は、内気取り入れ口１０Ｆが遮蔽されて内気は導入されず、外気取り入れ口１０Ｅから外気のみを取り入れる外気導入状態となる。インテークドア１０Ａが図１のＰ１とＰ２の間の位置にある場合は、インテークドア１０Ａの位置に応じて内気と外気が混合されて車内に供給される状態となる。

このようにしてブロアユニット１０により取り入れられた空気は、クーリングユニット２０を通過して冷却される。

クーリングユニット２０により冷却された空気は、エアミックスドアアクチュエータ３０Ｃで駆動されるエアミックスドア３０Ｂの位置に応じてヒータユニット３０によりさらに温度が調整された後に、吹出口を介して車内に供給される。すなわち、エアミックスドア３０Ｂが図１のＰ３の位置にある場合は、クーリングユニット２０で冷却された空気がヒータユニット３０を経由せずにそのまま車内に供給される。一方エアミックスドア３０Ｂが図１のＰ４の位置にある場合は、クーリングユニット２０で冷却された空気がヒータユニットで適宜暖められて車内に供給される。エアミックスドア３０Ｂが図１のＰ３とＰ４の間の位置にある場合は、クーリングユニット２０で冷却された空気とヒータユニットで適宜暖められた空気がエアミックスドア３０Ｂの位置に応じて混合され、車内に供給される。

空調制御装置本体１は、車内の空気の温度を検出する内気温センサ２と、車外の空気の温度を検出する外気温センサ３と、空調装置本体５０に取り入れた空気の温度を検出する吸気温センサ４と、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ５と、日射の強度を検出する日射センサ６と、車内の温度、風量、空気取り入れ口等の設定を行う空調操作部７と電気的に接続されており、空調操作部７で設定された温度、風量、空気取り入れ口等と各センサで検出された各検出値に基づいて空調装置本体５０を制御し、空調制御を行う。ここで、内気温センサ２は空調操作部７付近に設けられている（図２参照）。また外気温センサ３はフロントグリル（図示省略）付近に設けられている。また吸気温センサ４はインテークドア１０Ａとブロアファン１０Ｃとの間に設けられている（図１参照）。また水温センサ５はエンジン冷却水の冷却を行う熱交換器（図示省略）に設けられている。さらに、日射センサ６はインストルメントパネル６０上部に設けられている（図２参照）。

また空調制御装置本体１は、インテークドアアクチュエータ１０Ｂ、エアミックスドアアクチュエータ３０Ｃ、ブロアモータ１０Ｄと電気的に接続されている。

インテークドアアクチュエータ１０Ｂは空調制御装置１によって駆動され、インテークドア１０Ａの位置を可変する。またエアミックスドアアクチュエータ３０Ｃは空調制御装置１によって駆動され、エアミックスドア３０Ｂの位置を可変する。またブロアモータ１０Ｄは制御装置本体１によって駆動され、ブロアファン１０Ｃを回転させる。

ここで空調制御装置本体１は、自身が備えたスイッチング素子（図示省略）のオンオフにより発生する駆動パルスを用いてインテークドアアクチュエータ１０Ｂとエアミックスドアアクチュエータ３０Ｃの駆動を行う。駆動パルスのデューティ比を１００％とした場合は各アクチュエータを最大トルクで駆動し、駆動パルスのデューティ比を小さくした場合は、各アクチュエータの駆動トルクが小さくなる。

図３に空調制御装置本体１とインテークドアアクチュエータ１０Ｂのブロック図を示す。

インテークドアアクチュエータ１０Ｂは、回転位置をパルス信号として出力する位置信号発生部１０Ｂａを備えている。ここで、インテークドアアクチュエータ１０Ｂの回転角度と位置信号発生部１０Ｂａの出力パルス数の関係は、例えば回転角度１度毎に出力パルスを２個出力する等、所定の関係となるようにあらかじめ設定されている。

空調制御装置本体１は、インテークドアアクチュエータ１０Ｂの回転位置を検出する位置検出部１Ａを備え、この位置検出部１Ａは、位置信号発生部１０Ｂａが出力するパルス信号をカウントして、インテークドアアクチュエータ１０Ｂの回転位置の検出を行う。空調制御装置本体１は位置検出部１Ａが検出した回転位置に基づき、インテークドアアクチュエータ１０Ｂの回転位置の制御を行う。

また空調制御装置本体１は、インテークドアアクチュエータ１０Ｂの初期位置（後述）における位置信号発生部１０Ｂａの出力パルス数に応じた位置情報を記憶する記憶部１Ｂを備えている。

図４にインテークドア１０Ａ付近の概略図を示す。

インテークドア１０Ａは前述したようにインテークドアアクチュエータ１０Ｂにより図４の矢印Ｂ方向（＝図１の矢印Ａ方向）に駆動される。インテークドア１０Ａの作動範囲の両端外側には、ストッパ部材１００Ａ、１００Ｂが設けられており、インテークドア１０Ａの作動範囲が規制されている。ここでインテークドア１０Ａがストッパ部材１００Ａと当接する当接位置において、位置検出部１Ａがカウントする位置信号発生部１０Ｂａの出力パルスのカウント数が０となるように設定されている。

次に、図５に示すフローチャートと図６〜図８に示す動作説明図を用いて、本実施例の動作の詳細を説明する。

ステップS１０１では、空調制御装置本体１はインテークドアアクチュエータ１０Ｂの駆動パルスのデューティ比をＤ１％として、例えば１００％としてインテークドアアクチュエータ１０Ｂを図６の初期位置方向に駆動する。この後に、フローはステップS１０２へ移行する。

ステップS１０２では、インテークドア１０Ａの回転位置が判定される。回転位置の判定は、位置信号発生部１０Ｂａの出力パルスのカウント数に基づいて行われる。インテークドア１０Ａの回転位置が図６のデューティ制御開始位置に達した場合、すなわちインテークドア１０Ａがストッパ部材１００Ａに当接する当接位置の手前α度の位置に達した場合は、フローはステップS１０３へ移行する。一方インテークドア１０Ａの回転位置がデューティ制御開始位置より半初期位置方向にある場合は、フローはステップS１０２へ戻り、インテークドア１０Ａの回転位置がデューティ制御開始位置に達するまでデューティ比Ｄ１％でインテークドアアクチュエータ１０Ｂの駆動が継続される。

ステップS１０３では、すなわちインテークドア１０Ａの回転位置が図７のデューティ制御開始位置に達した後は、空調制御装置本体１は駆動パルスのデューティ比を前記Ｄ１％より小さい値のＤ２％として、例えばデューティ比を５０％として、インテークドアアクチュエータ１０Ｂを図７の初期位置方向にさらに駆動する。この後に、フローはステップS１０４へ移行する。

ステップＳ１０４では、図７に示すように、インテークドア１０Ａがストッパ部材１００Ａに当接した後、インテークドア１０Ａおよびストッパ部材１００Ａの撓みによりさらに初期位置方向に駆動されて停止したかどうかが判定される。ここで位置検出部１Ａにおいてカウントする位置信号発生部１０Ｂａの出力パルスのカウント数に変化が無くなった状態がインテークドアの停止した状態となる。インテークドア１０Ａが停止した場合は、フローはステップS１０５へ移行する。一方インテークドア１０Ａが停止していない状態、すなわち位置検出部１Ａにおいてカウントする位置信号発生部１０Ｂａの出力パルスのカウント数に変化がある場合は、フローはステップＳ１０４へ戻り、位置信号発生部１０Ｂａの出力パルスのカウント数に変化が無くなるまでデューティ比Ｄ２％でインテークドアアクチュエータ１０Ｂの駆動が継続される。なお、インテークドア１０Ａが停止した位置を以降初期位置と呼び、当接位置からのオフセット量をθとする。

ステップＳ１０５では、デューティ比Ｄ２％で駆動していたインテークドアアクチュエータ１０Ｂの駆動を停止する。この後に、フローはステップS１０６へ移行する。

ステップＳ１０６では、初期位置における位置信号発生部１０Ｂａのパルスカウント数に応じたインテークドア１０Ａの回転角度を記憶部１Ｂに記憶する。この後に、フローはステップS１０７へ移行する。

ステップＳ１０７では、図８に示すように、停止したインテークドア１０Ａを初期位置から所定角度β分反初期位置方向に回転させる。この動作により、インテークドア１０Ａおよびストッパ部材１００Ａに生じていた撓みを解消することができる。この後にフローはステップＳ１０８へ移行する。

ステップＳ１０８で本動作は終了する。

なお、上記のインテークドアアクチュエータ１０Ｂ、空調制御装置本体１が、それぞれ請求項における電動アクチュエータ、制御装置本体にあたる。またα度が請求項における所定量にあたる。またデューティ制御開始位置、初期位置が、それぞれ請求項における第一の位置、第二の位置にあたる。さらにデューティ比Ｄ１、Ｄ２がそれぞれ請求項における第一のデューティ比、第二のデューティ比にあたる。

以上の動作により、インテークドア１０Ａが本来停止すべき位置、すなわちインテークドア１０Ａがストッパ部材１００Ａと当接する当接位置からインテークドア１０Ａおよびストッパ部材１００Ａの撓みによりオフセットして実際に停止した初期位置までのオフセット量θ度を、初期位置におけるインテークドア１０Ａの回転角度のずれとして記憶することができる。したがって、この初期位置設定動作の後は、回転角度θ分のずれを補正することで、インテークドア１０Ａの位置制御を適切に行うことが可能となる。例えばインテークドアを３０度回転させる場合は、空調制御装置本体１は位置信号発生部１０Ｂａから３０度＋θ度に相当するパルス数を受け取るまでインテークドアアクチュエータ１０Ｂを駆動すればよい。

またインテークドア１０Ａがストッパ部材１００Ａに当接する手前のディーティ制御開始位置から初期位置に至るまでの間、インテークドアアクチュエータ１０Ｂをデューティ比Ｄ２％（Ｄ２＜１００）として駆動力を弱めて駆動する。これにより、インテークドアアクチュエータ１０Ｂがストッパ部材１００Ａに当接した後にストッパ部材１００Ａに抗して駆動されることでインテークドアアクチュエータ１０Ｂに流れる過電流を抑え、過電流に起因するインテークドアアクチュエータ１０Ｂの寿命の短縮や故障を引き起こす可能性を低減することが可能となる。

さらにインテークドアアクチュエータ１０Ｂの駆動力を弱めることでインテークドア１０Ａとストッパ部材１００Ａが撓む際に加わる負荷力も抑えられるため、負荷力によってインテークドア１０Ａとストッパ部材１００Ａの損傷が発生する可能性を低減することが可能となる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、実施例は本発明の例示にしか過ぎず、本発明は実施例の構成にのみ限定されるものではない。したがって本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれることはもちろんである。

例えば、デューティ比Ｄ１、Ｄ２は、Ｄ１＞Ｄ２の関係を満足する任意の値に設定することができる。

またデューティ制御開始位置は、インテークドア１０Ａがストッパ部材１００Ａに当接する位置付近となるように、図６のαを設定すればよい。この場合、ストッパ部材１００Ａに当接する当接位置または当接位置より反初期位置方向にデューティ制御開始位置を設置すればより高い効果が得られる。

またインテークドア１０Ａを反初期位置方向に回転させる際の回転角度βは、インテークドア１０Ａおよびストッパ部材１００Ａの撓みを軽減または解消する角度であれば良い。この場合、ストッパ部材１００Ａに当接する当接位置または当接位置より反初期位置方向となるようにβを設定すればより高い効果が得られる。

また図４のストッパ部材１００Ｂにおいて上記初期位置の設定を行っても良い。

また本実施例では車両用空調装置のインテークドアアクチュエータ１０Ｂに本発明を適用した例を説明したが、この用途に限定されるものではなく、ストッパ部材を用いて可動部材の初期位置を設定する他の用途に適用することができる。

さらにアクチュエータは可動部が回転するものに限られるものではなく、直線方向等に可動するものでも良い。

本発明の実施例の構成の概要図である。 本発明の実施例の構成要素の位置を示す図である。 本発明の実施例のブロック図である。 本発明の実施例の動作説明図である。 本発明の実施例のフローチャートである。 本発明の実施例の他の動作説明図である。 本発明の実施例の他の動作説明図である。 本発明の実施例の他の動作説明図である。

符号の説明

１ 空調制御装置本体
１Ａ 位置検出部
１Ｂ 記憶部
２ 内気温センサ
３ 外気温センサ
４ 吸気温センサ
５ 水温センサ
６ 日射センサ
７ 空調操作部
１０ ブロアユニット
１０Ａ インテークドア
１０Ｂ インテークドアアクチュエータ
１０Ｂａ 位置信号発生部
１０Ｃ ブロアファン
１０Ｄ ブロアモータ
１０Ｅ 外気取り入れ口
１０Ｆ 内気取り入れ口
２０ クーリングユニット
２０Ａ エバポレータ
３０ ヒータユニット
３０Ａ ヒータコア
３０Ｂ エアミックスドア
３０Ｃ エアミックスドアアクチュエータ
４０Ａ、４０Ｂ ダクト
５０ 空調装置本体
６０ インストルメントパネル
１００Ａ、１００Ｂ ストッパ部材

Claims (1)

1. 可動部の位置に応じた位置信号を出力する位置信号発生部を備えた電動アクチュエータと、前記位置信号を取り込み該位置信号および前記可動部の初期位置に基づいて前記電動アクチュエータの前記可動部の位置制御を行う制御装置本体とを備えた電動アクチュエータ制御装置の初期位置設定方法であって、
   前記制御装置本体は、前記電動アクチュエータの初期位置設定を行う場合は、前記可動部により駆動される可動部材が該可動部材の可動範囲の一端に設けられたストッパ部材に当接する位置から所定量該ストッパ部材とは反対方向に位置する第一の位置よりさらに該ストッパ部材と離れた位置から前記第一の位置までは前記電動アクチュエータを第一のデューティ比で駆動し、前記第一の位置から前記可動部材が前記ストッパ部材に当接した後に前記位置信号の変化がなくなる第二の位置までは前記電動アクチュエータを前記第一のデューティ比より小さい第二のデューティ比で駆動し、前記可動部材が前記第二の位置に位置した際は前記電動アクチュエータの駆動を停止するとともに前記位置検出部で検出した前記電動アクチュエータの前記位置を前記電動アクチュエータの初期位置として記憶することを特徴とする電動アクチュエータ制御装置の初期位置設定方法。
   

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