JP2020137326A - 制御装置および充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの回転速度を容易に変化させる技術を提供する。【解決手段】記憶部５２０は、モータをマイクロステップ駆動させるための駆動波形として、第１マイクロステップ数に分割された第１駆動波形のデータと、第２マイクロステップ数に分割された第２駆動波形のデータとを記憶する。出力部５３０は、記憶部５２０に記憶した第１駆動波形のデータあるいは第２駆動波形のデータのうちの１つに対して、各マイクロステップのデータを順に取得して出力する。第１マイクロステップ数と第２マイクロステップ数とは互いに倍数の関係ではない。【選択図】図９

Description

本開示は、制御技術に関し、特にモータの動作を制御する制御装置および充電装置に関する。

ステッピングモータにおけるマイクロステップ駆動では、テーブルに書かれた値を順番にモータに励磁させることによって、モータが回転する。そのテーブルの値はアドレスを１つ進める毎にモータの回転する角度が常に等しくなるように設定されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平３−２７０６９６号公報

ステッピングモータを固定している剛体は固有の共振周波数を複数有しており、モータ駆動時に発生する振動周波数が共振周波数と一致する場合、剛体が共鳴板となって音が増幅されるので、不快な騒音となる。一方、テーブルを使用してモータの回転速度を変えることは、テーブルから値を順番に出力する際の時間間隔を変えることによって実現される。コストの向上を抑制するために汎用マイコンを使ったシステムにおいて、時間間隔を細かく変えることは困難である。そのような状況下において、騒音の発生を抑制するためには、共振周波数とずれた振動周波数となるようにモータの回転速度を設定しなければならない。

本開示はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、モータの回転速度を容易に変化させる技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本開示のある態様の制御装置は、モータをマイクロステップ駆動させるための駆動波形として、互いに異なったマイクロステップ数に分割された複数の駆動波形のデータを記憶する記憶部と、記憶部に記憶した複数の駆動波形のデータを切りかえながら、各マイクロステップのデータを順に取得して出力する出力部とを備える。記憶部に記憶された複数の駆動波形のデータは、第１マイクロステップ数に分割された第１駆動波形のデータと、第２マイクロステップ数に分割された第２駆動波形のデータとを含み、第１マイクロステップ数と第２マイクロステップ数とは互いに倍数の関係ではない。

本開示の別の態様は、充電装置である。この装置は、充電用コイルの位置を移動させるモータと、モータの駆動を制御する制御装置とを備える。制御装置は、モータをマイクロステップ駆動させるための駆動波形として、互いに異なったマイクロステップ数に分割された複数の駆動波形のデータを記憶する記憶部と、記憶部に記憶した複数の駆動波形のデータを切りかえながら、各マイクロステップのデータを順に取得して出力する出力部とを備える。記憶部に記憶された複数の駆動波形のデータは、第１マイクロステップ数に分割された第１駆動波形のデータと、第２マイクロステップ数に分割された第２駆動波形のデータとを含み、第１マイクロステップ数と第２マイクロステップ数とは互いに倍数の関係ではない。

本開示によれば、モータの回転速度を容易に変化させることができる。

実施例に係る車両の車内を示す斜視図である。 図１の充電装置の構造を示す斜視図である。 図２の充電装置に電子機器を設置した状態を示す斜視図である。 図２の充電装置の一部を取り除いた状態を示す斜視図である。 図４の充電装置の構造を示す上面図である。 図２の充電装置の構造を示す断面図である。 図２の充電装置の支持板の構造を示す断面図である。 図２の充電装置の支持板の構造を示す平面図である。 図２の充電装置の構成を示す図である。 図９のＸＡ相用コイルとＸＢ相用コイルにおける駆動波形を示す図である。 図９の記憶部に記憶されるテーブルのデータ構造を示す図である。 図９の記憶部に記憶されるテーブルにより出力される駆動波形を示す図である。 図９の記憶部に記憶されるテーブルにより出力される別の駆動波形を示す図である。 図９の制御装置により実現される移動速度を示す図である。 図２の充電装置における振動レベルを示す図である。 図９の記憶部に記憶されるテーブルにより出力されるさらに別の駆動波形を示す図である。 図１７（ａ）−（ｄ）は、図９のＸＡ相用コイル、ＸＢ相用コイル、ＹＡ相用コイル、ＹＢ相用コイルにおける駆動波形を示す図である。

本開示を具体的に説明する前に、概要を述べる。本開示の実施例は、非接触式の充電、つまりワイヤレス充電を実行可能な充電装置に関する。充電装置の上面側に載置された電子機器に対して充電装置はワイヤレス充電を実行する。電子機器の一例は、スマートフォン等の携帯型端末装置である。ワイヤレス充電の国際標準規格として、ＷＰＣ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）において策定されたＱｉがある。このようなワイヤレス充電においては、充電装置の充電用コイルと電子機器のコイルとが対向すると、充電が効率的になされる。そのため、実施例に係る充電装置は、電子機器のコイルに対向するように充電用コイルを移動させる。充電用コイルの移動は、マイクロステップ駆動によるステッピングモータの回転によってなされる。

マイクロステップ駆動では、疑似正弦波を例えば６４分割した値のテーブルを予め用意し、テーブルの値を順番にＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）あるいはＤＡ（Ｄｉｇｉｔａｌ−ｔｏ−Ａｎａｌｏｇ）により出力する。このような出力に応じてステッピングモータが動作する。ステッピングモータの動作により、充電用コイルを停止している状態から速度を上げて移動させるために、ステッピングモータの回転速度を変えていく必要がある。その際、ステッピングモータの回転による周波数が充電装置のケースの固有振動数に一致すると、ケースが共鳴して音が大きくなる。このような状況の発生を防止するためには、固有振動数とずれた周波数となるような回転速度を使用すればよい。回転速度を変えるためには、テーブルの値を出力する時間間隔が変えられる。しかしながら、マイクロステップ駆動のために汎用マイコンを使用する場合、時間間隔は離散的にしか設定できない。そのため、離散的な周波数となるので、固有振動数とずれるような所望の周波数にすることができず、静音化が困難になる。

汎用マイコンを使用する場合であっても、モータの回転速度の変化を容易に実現することが求められる。また、モータの回転速度の変化を容易に実現することによって、充電用コイルを動かす際の動作音を小さくすることが求められる。本実施例では、疑似正弦波の分割数の異なる複数のテーブルを予め用意して、テーブルを切りかえながら値を出力する。これにより、汎用マイコンが一定の時間間隔でテーブルから値を出力しても、モータの回転速度が容易に変化する。以下の説明において、「平行」、「直交」は、完全な平行、直交だけではなく、誤差の範囲で平行、直交からずれている場合も含むものとする。また、「略」は、おおよその範囲で同一であるという意味である。

図１は、車両１０の車室１２を示す斜視図である。車両１０の車室１２内の前方における右側にはステアリングホイール１４が設置される。ステアリングホイール１４は左側に設置されてもよい。また、ステアリングホイール１４の側方、つまり車両１０の車室１２内の前方における中央にはセンタコンソール１６が配置される。さらに、車室１２内のセンタコンソール１６の後方には、充電装置１００が設置される。

図２は、充電装置１００の構造を示す斜視図である。図３は、充電装置１００に電子機器３００を設置した状態を示す斜視図である。図２、３に示すように、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸からなる直交座標系が規定される。ｘ軸、ｙ軸は互いに直交する。ｚ軸は、ｘ軸およびｙ軸に垂直であり、充電装置１００の厚み方向に延びる。また、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のそれぞれの正の方向は、図２、３における矢印の方向に規定され、負の方向は、矢印と逆向きの方向に規定される。ここでは、ｚ軸の正方向を「上方」、「上側」、「上面側」ということもあり、ｚ軸の負方向を「下方」、「下側」、「下面側」ということもある。

充電装置１００は、支持板１１０、本体ケース１２０を含む。支持板１１０、本体ケース１２０との組合せは、箱形形状を有する。支持板１１０は本体ケース１２０の上側に配置される。電子機器３００は、充電装置１００による充電の対象となる装置であり、前述のごとく、例えば、スマートフォン等の携帯型端末装置である。電子機器３００が支持板１１０上に載置されると、充電装置１００は電子機器３００を充電する。

図４は、充電装置１００の一部を取り除いた状態を示す斜視図である。これは、図２の充電装置１００から支持板１１０を取り除いた状態に相当する。図５は、図４における充電装置１００の構造を示す上面図である。図６は、充電装置１００の構造を示す断面図であり、図２のＡ−Ａ’線による断面図である。図７は、充電装置１００の支持板１１０の構造を示す断面図である。図８は、充電装置１００の支持板１１０の構造を示す平面図である。本体ケース１２０内において、充電用コイル１３０は、図２の支持板１１０の下面側に対向した状態で水平方向に可動自在に設けられる。また、本体ケース１２０内には、充電用コイル１３０を支持板１１０の下面側に対向して水平方向に移動させる駆動部１４０と、駆動部１４０と充電用コイル１３０に接続した制御装置（図示せず）も備えられる。

図６に示されるように、支持板１１０では、表面板１１２、中板１１４、裏面板１１６が上下方向に重ね合わされている。表面板１１２と裏面板１１６は合成樹脂により形成され、中板１１４はセラミックにより形成される。これにより、後述する充電用コイル１３０からの磁束は、支持板１１０を電子機器３００方向へ通過可能である。また、中板１１４の表裏面には、図７、図８に示されるように、複数の検出用コイル１３２が中板１１４のｘ−ｙ平面内に分散されるように設けられる。例えば、ｘ軸方向に延びる複数の検出用コイル１３２と、ｙ軸方向に延びる複数の検出用コイル１３２とが重複してマトリクス状に配置される。このような複数の検出用コイル１３２の配置は一例であり、複数の検出用コイル１３２は重複しないようにマトリクス状に配置されてもよい。検出用コイル１３２は、支持板１１０上に電子機器３００が置かれたか否かを検出するとともに、支持板１１０のどの位置に電子機器３００が置かれたかを検出する。検出結果をもとに、駆動部１４０は、電子機器３００のコイルに対向する位置にまで充電用コイル１３０を移動させる。

図４、図５に示されるように、充電用コイル１３０は、線材をスパイラル状に巻きつけた環状形状を有する。充電用コイル１３０の外周側と下面側は、合成樹脂製の保持体１５０によって保持される。保持体１５０の下面には、図６のごとく、充電用コイル１３０の下方に向けて延長された支持脚１５２が、合成樹脂にて一体形成されている。支持脚１５２の下面と、支持脚１５２の下方に配置した金属製の支持板１５４の上面との間には、０・３ミリの隙間が設けられる。この隙間により、充電用コイル１３０の移動時に支持脚１５２の下面が支持板１５４の上面に接触しない。支持板１５４の下方には、制御基板１５６、本体ケース１２０の下面板１５８が配置される。制御基板１５６には、例えば、前述の制御装置が設置される。支持板１５４の下面と、下面板１５８の上面との間には、制御基板１５６を貫通した支持体１６０が設けられる。つまり、過重に対する強度を高めるために、支持板１５４の下面側が、支持体１６０を介して本体ケース１２０の下面板１５８で支持される。

図４、図５に示されるように、駆動部１４０は、Ｙ軸方向駆動軸２００と、Ｘ軸方向駆動軸２０２を有する。Ｙ軸方向駆動軸２００とＸ軸方向駆動軸２０２のそれぞれの中間部分は、保持体１５０のうち、充電用コイル１３０が保持される部分以外の部分に接触する。そのため、保持体１５０には、Ｙ軸方向駆動軸２００が貫通する貫通孔（図示せず）と、Ｘ軸方向駆動軸２０２が貫通する貫通孔２０４とが、上下に所定間隔をおきながら、交差した状態で設けられる。その貫通孔２０４にＹ軸方向駆動軸２００と、Ｘ軸方向駆動軸２０２とが接触する。

Ｙ軸方向駆動軸２００の一端側にウォームホイール２０６が設けられ、ウォームホイール２０６にギア２０８が設けられる。また、Ｙ軸方向駆動軸２００においてウォームホイール２０６が設けられていない他端側にもギア２０８が設けられる。ウォームホイール２０６はウォーム２１０と係合し、ウォーム２１０はＹ軸用モータ２１２に連結される。両側のギア２０８は、それぞれ歯車板２１４と係合する。このような構造により、Ｙ軸用モータ２１２が駆動すれば、ウォーム２１０が回転し、それによってウォームホイール２０６がＹ軸方向駆動軸２００とともに、ｙ軸方向に移動する。さらに、Ｙ軸方向駆動軸２００と一体となった充電用コイル１３０もｙ軸方向に移動する。

Ｘ軸方向駆動軸２０２の一端側にはウォームホイール２１６が設けられ、ウォームホイール２１６にギア２１８が設けられる。また、Ｘ軸方向駆動軸２０２においてウォームホイール２１６が設けられていない他端側にもギア２１８が設けられる。ウォームホイール２１６はウォーム２２０に係合し、ウォーム２２０はＸ軸用モータ２２２に連結される。両側のギア２１８は、それぞれ歯車板２２４に係合する。このような構造により、Ｘ軸用モータ２２２が駆動すれば、ウォーム２２０が回転し、それによってウォームホイール２１６がＸ軸方向駆動軸２０２とともに、ｘ軸方向に移動する。さらに、Ｘ軸方向駆動軸２０２と一体となった充電用コイル１３０がｘ軸方向に移動する。図４に示すフレキシブル配線２２６によって、充電用コイル１３０への通電がなされる。フレキシブル配線２２６の端部は、支持脚１５２の側面に固定される。

図９は、充電装置１００の構成を示す。充電装置１００は、充電用コイル１３０、検出用コイル１３２、Ｙ軸用モータ２１２、Ｘ軸用モータ２２２、制御装置５００、ＬＰＦ（Ｌｏｗ−Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）６００と総称される第１ＬＰＦ６００ａ、第２ＬＰＦ６００ｂ、第３ＬＰＦ６００ｃ、第４ＬＰＦ６００ｄ、モータ駆動装置６２０、ＹＡ相用コイル６３０、ＹＢ相用コイル６４０、ＸＡ相用コイル６５０、ＸＢ相用コイル６６０、充電用コイル制御部７００、検出用コイル制御部７１０を含む。制御装置５００は、処理部５１０、記憶部５２０、出力部５３０を含む。

検出用コイル１３２は前述のごとく複数設けられるが、ここではそれらをまとめて示す。検出用コイル１３２には検出用コイル制御部７１０が接続される。検出用コイル制御部７１０は、検出用コイル１３２の動作を制御することによって、支持板１１０上において制御装置５００のコイルが配置される位置を特定する。検出用コイル制御部７１０は、特定した位置に関する情報（以下、「位置情報」という）を制御装置５００に出力する。位置情報は、ｘ軸の座標とｙ軸の座標とによって示される。

制御装置５００は、検出用コイル制御部７１０から位置情報を受けつける。制御装置５００は、位置情報によって示された位置に充電用コイル１３０が配置されるように、Ｙ軸用モータ２１２とＸ軸用モータ２２２を回転させることによって充電用コイル１３０を移動させる。特に、制御装置５００は、Ｘ軸用モータ２２２を回転させることによって、充電用コイル１３０をｘ軸方向に移動させ、Ｙ軸用モータ２１２を回転させることによって、充電用コイル１３０をｙ軸方向に移動させる。つまり、Ｙ軸用モータ２１２あるいはＸ軸用モータ２２２は、充電用コイル１３０の位置を移動させ、制御装置５００は、Ｙ軸用モータ２１２あるいはＸ軸用モータ２２２の駆動を制御する。制御装置５００は、充電用コイル１３０を移動させた後、充電開始を充電用コイル制御部７００に指示する。充電用コイル制御部７００は、制御装置５００からの指示に応じて、充電用コイル１３０の動作を制御することによって、電子機器３００を充電する。

Ｙ軸用モータ２１２およびＸ軸用モータ２２２を回転させるために、前述のごとく、マイクロステップ駆動が実行される。マイクロステップ駆動の概要を説明するために、ここでは図１０を使用する。図１０は、ＸＡ相用コイル６５０とＸＢ相用コイル６６０における駆動波形を示す。ＸＡ相用コイル６５０での駆動波形がＡ相と示され、ＸＢ相用コイル６６０での駆動波形がＢ相と示される。図示のごとく、Ａ相の駆動波形とＢ相の駆動波形は、位相が９０度ずれた関係となる。そのため、マイクロステップ駆動では、ＸＡ相用コイル６５０とＸＢ相用コイル６６０とに対して、位相が９０度ずれた駆動波形を出力することによって、Ｘ軸用モータ２２２を回転させる。

Ａ相の駆動波形とＢ相の駆動波形を疑似正弦波の１／４周期(９０ｄｅｇ)変化させると、Ｘ軸用モータ２２２が１ステップ分回転する。また、Ｘ軸用モータ２２２が１ステップ分回転することによって、例えば、充電用コイル１３０が０．１ｍｍ移動する。１ステップの期間を短くすると、Ｘ軸用モータ２２２の回転が速くなるので、充電用コイル１３０が０．１ｍｍ移動するまでの期間が短くなる。これは、充電用コイル１３０の移動が速くなることに相当する。一方、１ステップの期間を長くすると、Ｘ軸用モータ２２２の回転が遅くなるので、充電用コイル１３０が０．１ｍｍ移動するまでの期間が長くなる。これは、充電用コイル１３０の移動が遅くなることに相当する。ＹＡ相用コイル６３０、ＹＢ相用コイル６４０、Ｙ軸用モータ２１２についても同様であるので、ここでは説明を省略する。図９に戻る。

このマイクロステップ駆動を実現するために、疑似正弦波１周期を６４個に分割したテーブルが記憶部５２０に記憶される。図１１は、記憶部５２０に記憶されるテーブルのデータ構造を示す。テーブルの最も左側の欄が、１ステップあたりの分割数（以下、「マイクロステップ分割数」ともいう）を示し、「１６」と示された行が、疑似正弦波１周期を６４個に分割した場合の値を示す。このような値は、Ｙ軸用モータ２１２あるいはＸ軸用モータ２２２をマイクロステップ駆動させるための駆動波形の値といえる。マイクロステップ数が「０」、「１６」、「３２」、「４８」、「６４」の場合に、値が「１．０００」、「０．０００」、「−１．０００」のいずれかを示す。そのため、マイクロステップ数「０」、「１６」、「３２」、「４８」、「６４」は、１ステップのタイミングであり、駆動波形の位相が「０度」、「９０度」、「１８０度」、「２７０度」になるタイミングである。ここで、「０」と「６４」は同一である。他の値は後述し、図９に戻る。

処理部５１０は、テーブルの値を一定時間間隔で読み出し、疑似正弦波形状の駆動波形を生成する。例えば、テーブルの値を１６回読み出すことによって、１ステップ分の駆動波形が生成される。図１２は、記憶部５２０に記憶されるテーブルにより出力される駆動波形を示す。ここでは、図１１におけるマイクロステップ数が「０」から「１６」までの１ステップ分を読み出した場合の駆動波形を示す。図示のごとく、駆動波形は階段状の波形である。図９に戻る。処理部５１０において生成された駆動波形、例えば、ｘ軸方向のＡ相の駆動波形は、出力部５３０から第３ＬＰＦ６００ｃに出力される。第３ＬＰＦ６００ｃは、階段状の駆動波形を滑らかにすることによって、駆動波形の形状を正弦波に近づける。

図１３は、記憶部５２０に記憶されるテーブルにより出力される別の駆動波形を示す。１６分割データ８００が、第３ＬＰＦ６００ｃから出力された駆動波形であって、かつ１周期分（４ステップ分）の駆動波形を示す。図９に戻る。第３ＬＰＦ６００ｃは、駆動波形をモータ駆動装置６２０に出力する。モータ駆動装置６２０は、受けつけた駆動波形をもとに、駆動電流を生成して、駆動電流をＸＡ相用コイル６５０に流す。ＸＡ相用コイル６５０に流される駆動電流の波形は、図１０に示される通りである。

ｘ軸方向のＢ相に対して、これまでの駆動波形を９０度ずらすだけであり、処理部５１０、出力部５３０、第４ＬＰＦ６００ｄ、モータ駆動装置６２０、ＸＢ相用コイル６６０は、これまでの説明と同様に動作する。また、ｙ軸方向に対しても、処理部５１０、出力部５３０、第１ＬＰＦ６００ａ、第２ＬＰＦ６００ｂ、モータ駆動装置６２０、ＹＡ相用コイル６３０、ＹＢ相用コイル６４０は、これまでの説明と同様に動作する。

図１４は、制御装置５００により実現される移動速度を示す。制御装置５００が汎用マイコンである場合、テーブルの値を読み出し可能な時間間隔（読み出し周期）は、タイマ割り込みの能力より最小１００μｓ（ｍｉｎ）となる。そのため、充電用コイル１３０の最高移動速度は、１［Ｓｔｅｐ］／（１６×１００[μｓ］）＝６２５［Ｓｔｅｐ／ｓ］＝６２．５［ｍｍ／ｓ］となる。Ｙ軸用モータ２１２およびＸ軸用モータ２２２において発生する振動は、１Ｓｔｅｐ毎に発生するので、この場合は６２５［Ｈｚ］の振動となる。このような汎用マイコンは、読み出し可能な時間間隔を１００μｓ単位で変更できるので、次のような周波数の振動が発生しうる。

１００μｓ周期：１／（１６×１００μｓ）＝６２５．００［Ｈｚ］
２００μｓ周期：１／（１６×２００μｓ）＝３１２．５０［Ｈｚ］
３００μｓ周期：１／（１６×３００μｓ）＝２０８．３３［Ｈｚ］
４００μｓ周期：１／（１６×４００μｓ）＝１５６．２５［Ｈｚ］
５００μｓ周期：１／（１６×５００μｓ）＝１２５．００［Ｈｚ］
６００μｓ周期：１／（１６×６００μｓ）＝１０４．１７［Ｈｚ］
これらの値は、図１４において、マイクロステップ分割数が「１６」である場合に対して示される。マイクロステップ分割数が「１６」である場合、３１８〜６２５［Ｈｚ］の間には選択可能な周波数が存在しない。

図１５は、充電装置１００における振動レベルを示す。横軸に充電用コイル１３０の移動速度が示され、縦軸に振動レベル（相対値）が示される。図１５における移動速度と振動レベルとの関係は一例であり、充電装置１００の筐体の構造が変わった場合、この関係も変わる。ここでは、１５０［Ｈｚ］近傍と３１０［Ｈｚ］近傍において振動レベルが大きくなる。そのため、１５０［Ｈｚ］近傍と３１０［Ｈｚ］近傍は、充電装置１００の筐体が有する固有振動数である。１５０［Ｈｚ］近傍と３１０［Ｈｚ］近傍とにならない速度で充電用コイル１３０を移動させることが、充電装置１００の静音化につながる。

充電用コイル１３０を移動させるときに、停止している状態から徐々に移動速度を高くする場合、処理部５１０は、例えば、読み出しの時間間隔を６００μｓ、５００μｓ、４００μｓ、３００μｓ、２００μｓ、１００μｓの順に段階的に変えていく。しかしながら、図１４に示すように、時間間隔を２００μｓと４００μｓとに設定した場合において、固有振動数に近い振動数の振動が発生するので、振動による騒音が大きくなる。これを避けるために、時間間隔を２００μｓと４００μｓをとばしながら読み出しの時間間隔を段階的に変えていくと、周波数を急激に大きく変化させることになるので、Ｙ軸用モータ２１２あるいはＸ軸用モータ２２２において脱調が発生する。脱調は、Ｙ軸用モータ２１２あるいはＸ軸用モータ２２２において電気位相と機械位相とがずれてしまう状態であり、脱調によりＹ軸用モータ２１２あるいはＸ軸用モータ２２２が空回りして、動作できない。

これに対応するために、記憶部５２０は、図１１に示すように、「マイクロステップ分割数」が「１６」以外に対しても、駆動波形の値を記憶する。例えば、「マイクロステップ分割数」が「８」から「１５」のそれぞれに対しても駆動波形の値が記憶される。各マイクロステップ分割数に対応する駆動波形の値は、疑似正弦波を示すとともに、疑似正弦波における９０度の位相毎に規定される複数のステップを含む。また、マイクロステップ分割数「１６」は、マイクロステップ分割数「９」から「１５」よりも大きく、マイクロステップ分割数「１６」とマイクロステップ分割数「９」から「１５」とは互いに倍数の関係ではない。「マイクロステップ分割数」は、図１１に示された値に限定されない。図９に戻る。

図１６は、記憶部５２０に記憶されるテーブルにより出力されるさらに別の駆動波形を示す。ここでは、図１２と同様に、マイクロステップ数が「０」から「１６」までの１ステップ分を読み出した場合の駆動波形が示される。１６分割データ８００は、マイクロステップ分割数「１６」の駆動波形の値を一定時間間隔で読み出すことによって生成された疑似正弦波形状の駆動波形であり、図１２と同一である。また、１５分割データ８０２は、マイクロステップ分割数「１５」の駆動波形の値を一定時間間隔で読み出すことによって生成された疑似正弦波形状の駆動波形である。１４分割データ８０４から１０分割データ８１２も同様である。マイクロステップ分割数が小さくなるほど、１ステップに達するまでのマイクロステップ数が小さくなる。

図１３には、１５分割データ８０２から８分割データ８１６のそれぞれに対する１周期分（４ステップ分）の駆動波形も示される。マイクロステップ分割数が小さくなるほど、１周期（４ステップ）に達するまでのマイクロステップ数が小さくなる。これらにより、記憶部５２０から値を同一の時間間隔で読み出しても、マイクロステップ分割数が変わることによって、駆動波形が１周期になるまでの時間が変わることが示される。駆動波形が１周期になるまでの時間が変わることによって、Ｙ軸用モータ２１２あるいはＸ軸用モータ２２２の移動速度が変わる。

図１４には、１５分割データ８０２から８分割データ８１６のそれぞれに対する移動速度、振動周波数も示される。このようにマイクロステップ分割数および読み出し周期を変えることによって、さまざまな移動速度、振動周波数が実現される。そのため、マイクロステップ分割数および読み出し周期の組合せを変えることによって、充電装置１００の筐体が有する固有振動数を変えながら、充電用コイル１３０の移動速度を徐々に変えることが可能になる。図９に戻る。

処理部５１０は、記憶部５２０に記憶したいずれかのマイクロステップ分割数における駆動波形の値を順に取得する。これは、当該駆動波形における各マイクロステップのデータを順に取得することに相当する。また、処理部５１０は、移動速度を変化させるために、異なったマイクロステップ分割数における駆動波形の値を切りかえて取得する。具体的に説明するために、ここでは、切替前後のマイクロステップ分割数のうち、大きい方のマイクロステップ分割数における駆動波形の値を「第１マイクロステップ数に分割された第１駆動波形のデータ」と呼ぶ。また、切替前後のマイクロステップ分割数のうち、小さい方のマイクロステップ分割数における駆動波形の値は「第２マイクロステップ数に分割された第２駆動波形のデータ」と呼ばれる。

第１のケースとして、処理部５１０は、記憶部５２０に記憶した第１駆動波形のデータにおける各マイクロステップのデータを順に取得して出力してから、記憶部５２０に記憶した第２駆動波形のデータにおける各マイクロステップのデータを順に取得する。その際、処理部５１０は、第１駆動波形のデータから取得したマイクロステップのデータが複数のステップのうちの１つのステップのデータに対応する場合に、記憶部５２０からの取得対象を第１駆動波形のデータから第２駆動波形のデータに切りかえる。切りかえた後、処理部５１０は、第２駆動波形のデータのうち、１つのステップに対応するマイクロステップのデータから取得を開始する。例えば、第１駆動波形の位相が「０度」である場合に、第１駆動波形のデータから第２駆動波形のデータへの切替がなされ、位相が「０度」となる第２駆動波形のデータから取得が開始される。これにより、切替前後において駆動波形の位相が連続する。

第２のケースとして、処理部５１０は、記憶部５２０に記憶した第２駆動波形のデータにおける各マイクロステップのデータを順に取得して出力してから、記憶部５２０に記憶した第１駆動波形のデータにおける各マイクロステップのデータを順に取得する。その際、処理部５１０は、第２駆動波形のデータから取得したマイクロステップのデータが複数のステップのうちの１つのステップのデータに対応する場合に、記憶部５２０からの取得対象を第２駆動波形のデータから第１駆動波形のデータに切りかえる。切りかえた後、処理部５１０は、第１駆動波形のデータのうち、１つのステップに対応するマイクロステップのデータから取得を開始する。このような処理は第１のケースと同じである。

この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、メモリ、その他のＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）で実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ハードウエアとソフトウエアの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。

図１７（ａ）−（ｄ）は、ＸＡ相用コイル６５０、ＸＢ相用コイル６６０、ＹＡ相用コイル６３０、ＹＢ相用コイル６４０における駆動波形を示す。図１７（ａ）は、ＸＡ相用コイル６５０における駆動波形を示し、図１７（ｂ）は、ＸＢ相用コイル６６０における駆動波形を示す。図示のごとく、これらの駆動波形において、位相が９０度ずれている。記憶部５２０に記憶された異なったマイクロステップ分割数を切りかえながら、駆動波形が出力されるので、駆動波形の周期が段階的に短くなった後に、段階的に長くなる。これは、充電用コイル１３０の移動速度が段階的に速くなった後に、段階的に遅くなることに相当する。前述のごとく、駆動波形を切りかえる際に、「０度」、「９０度」、「１８０度」、「２７０度」の位相のうち、同一の位相において切りかえるので、駆動波形の周期が変わっても駆動波形は連続する。駆動波形の周期を変えるために、読み出しの時間間隔も変更されてもよい。

図１７（ｃ）は、ＹＡ相用コイル６３０における駆動波形を示し、図１７（ｄ）は、ＹＢ相用コイル６４０における駆動波形を示す。Ｙ軸用モータ２１２とＸ軸用モータ２２２は独立に動作可能であるが、ＹＢ相用コイル６４０の駆動波形とＸＡ相用コイル６５０の駆動波形との関係は、ＹＡ相用コイル６３０の駆動波形とＹＢ相用コイル６４０の駆動波形との関係と同様である。

本実施例によれば、互いに倍数の関係ではない第１マイクロステップ数と第２マイクロステップ数のいずれかに対応した駆動波形のデータを出力するので、駆動波形の周期を容易に変化させることができる。また、駆動波形の周期を容易に変化するので、モータの回転速度を容易に変化させることができる。また、モータの回転速度が変化するので、充電用コイル１３０の移動速度を変化させることができる。

また、第１駆動波形のデータにおける各マイクロステップのデータを順に取得して出力してから、第２駆動波形のデータにおける各マイクロステップのデータを順に取得して出力するので、モータの回転速度を変えることができる。また、同一のステップのデータにおいて、第１駆動波形のデータから第２駆動波形のデータへの切替がなされるので、駆動波形の周期が変わっても駆動波形を連続にできる。また、駆動波形の周期が変わっても駆動波形が連続するので、モータの回転速度が変わってもモータの回転を連続にできる。

また、第２駆動波形のデータにおける各マイクロステップのデータを順に取得して出力してから、第１駆動波形のデータにおける各マイクロステップのデータを順に取得して出力するので、モータの回転速度を変えることができる。また、同一のステップのデータにおいて、第２駆動波形のデータから第１駆動波形のデータへの切替がなされるので、駆動波形の周期が変わっても駆動波形を連続にできる。

また、マイクロステップ分割数が１つだけであれば、モータの回転速度を変えるために読み出し周期を変えるしかないが、マイクロステップ分割数が複数であれば、異なったマイクロステップ分割数の駆動波形を使用すればモータの回転速度を変えることができる。また、異なったマイクロステップ分割数の駆動波形を使用すれば、読み出し周期を変えるなくても、モータの回転速度が変わるので、汎用マイコンを使用する場合でも、回転速度のバリエーションを細かく設定できる。また、回転速度のバリエーションが細かく設定されるので、筐体の共振周波数を避けて徐々に回転速度を変えることができる。

本開示の一態様の概要は、次の通りである。本開示のある態様の制御装置５００は、モータをマイクロステップ駆動させるための駆動波形として、互いに異なったマイクロステップ数に分割された複数の駆動波形のデータを記憶する記憶部５２０と、記憶部５２０に記憶した複数の駆動波形のデータを切りかえながら、各マイクロステップのデータを順に取得して出力する出力部５３０とを備える。記憶部５２０に記憶された複数の駆動波形のデータは、第１マイクロステップ数に分割された第１駆動波形のデータと、第２マイクロステップ数に分割された第２駆動波形のデータとを含み、第１マイクロステップ数と第２マイクロステップ数とは互いに倍数の関係ではない。

この態様によると、互いに倍数の関係ではない第１マイクロステップ数と第２マイクロステップ数のいずれかに対応した駆動波形のデータを出力するので、モータの回転速度を容易に変化させることができる。

第１マイクロステップ数は第２マイクロステップ数よりも大きく、出力部５３０は、記憶部５２０に記憶した第１駆動波形のデータにおける各マイクロステップのデータを順に取得して出力してから、記憶部５２０に記憶した第２駆動波形のデータにおける各マイクロステップのデータを順に取得して出力してもよい。この場合、第１駆動波形のデータにおける各マイクロステップのデータを順に取得して出力してから、第２駆動波形のデータにおける各マイクロステップのデータを順に取得して出力するので、モータの回転速度を変えることができる。

記憶部５２０に記憶した第１駆動波形のデータと第２駆動波形のデータは、疑似正弦波を示すとともに、疑似正弦波における９０度の位相毎に規定される複数のステップを有してもよい。出力部５３０は、記憶部５２０に記憶した第１駆動波形のデータから取得したマイクロステップのデータが複数のステップのうちの１つのステップのデータに対応する場合に、記憶部５２０からの取得対象を第１駆動波形のデータから第２駆動波形のデータに切りかえ、出力部５３０は、記憶部５２０に記憶した第２駆動波形のデータのうち、１つのステップに対応するマイクロステップのデータから取得を開始してもよい。この場合、同一のステップのデータにおいて、第１駆動波形のデータから第２駆動波形のデータへの切替がなされるので、駆動波形を連続にできる。

第１マイクロステップ数は第２マイクロステップ数よりも大きく、出力部５３０は、記憶部５２０に記憶した第２駆動波形のデータにおける各マイクロステップのデータを順に取得して出力してから、記憶部５２０に記憶した第１駆動波形のデータにおける各マイクロステップのデータを順に取得して出力してもよい。この場合、第２駆動波形のデータにおける各マイクロステップのデータを順に取得して出力してから、第１駆動波形のデータにおける各マイクロステップのデータを順に取得して出力するので、モータの回転速度を変えることができる。

記憶部５２０に記憶した第１駆動波形のデータと第２駆動波形のデータは、疑似正弦波を示すとともに、疑似正弦波における９０度の位相毎に規定される複数のステップを有してもよい。出力部５３０は、記憶部５２０に記憶した第２駆動波形のデータから取得したマイクロステップのデータが複数のステップのうちの１つのステップのデータに対応する場合に、記憶部５２０からの取得対象を第２駆動波形のデータから第１駆動波形のデータに切りかえ、出力部５３０は、記憶部５２０に記憶した第１駆動波形のデータのうち、１つのステップに対応するマイクロステップのデータから取得を開始してもよい。この場合、同一のステップのデータにおいて、第２駆動波形のデータから第１駆動波形のデータへの切替がなされるので、駆動波形を連続にできる。

本開示の別の態様は、充電装置１００である。この装置は、充電用コイル１３０の位置を移動させるモータと、モータの駆動を制御する制御装置５００とを備える。制御装置５００は、モータをマイクロステップ駆動させるための駆動波形として、互いに異なったマイクロステップ数に分割された複数の駆動波形のデータを記憶する記憶部５２０と、記憶部５２０に記憶した複数の駆動波形のデータを切りかえながら、各マイクロステップのデータを順に取得して出力する出力部５３０とを備える。記憶部５２０に記憶された複数の駆動波形のデータは、第１マイクロステップ数に分割された第１駆動波形のデータと、第２マイクロステップ数に分割された第２駆動波形のデータとを含み、第１マイクロステップ数と第２マイクロステップ数とは互いに倍数の関係ではない。

この態様によると、互いに倍数の関係ではない第１マイクロステップ数と第２マイクロステップ数のいずれかに対応した駆動波形のデータを出力するので、モータの回転速度を容易に変化させることができる。

以上、本開示を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本開示の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

本実施例において、充電装置１００は、車両１０に搭載される。しかしながらこれに限らず例えば、充電装置１００は、車両１０に搭載されず、台等の上に置かれてもよい。本変形例によれば、適用範囲を拡大できる。

１０ 車両、 １２ 車室、 １４ ステアリングホイール、 １６ センタコンソール、 １００ 充電装置、 １１０ 支持板、 １１２ 表面板、 １１４ 中板、 １１６ 裏面板、 １２０ 本体ケース、 １３０ 充電用コイル、 １３２ 検出用コイル、 １４０ 駆動部、 １５０ 保持体、 １５２ 支持脚、 １５４ 支持板、 １５６ 制御基板、 １５８ 下面板、 １６０ 支持体、 ２００ Ｙ軸方向駆動軸、 ２０２ Ｘ軸方向駆動軸、 ２０４ 貫通孔、 ２０６ ウォームホイール、 ２０８ ギア、 ２１０ ウォーム、 ２１２ Ｙ軸用モータ、 ２１４ 歯車板、 ２１６ ウォームホイール、 ２１８ ギア、 ２２０ ウォーム、 ２２２ Ｘ軸用モータ、 ２２４ 歯車板、 ２２６ フレキシブル配線、 ３００ 電子機器、 ５００ 制御装置、 ５１０ 処理部、 ５２０ 記憶部、 ５３０ 出力部、 ６００ ＬＰＦ、 ６２０ モータ駆動装置、 ６３０ ＹＡ相用コイル、 ６４０ ＹＢ相用コイル、 ６５０ ＸＡ相用コイル、 ６６０ ＸＢ相用コイル、 ７００ 充電用コイル制御部、 ７１０ 検出用コイル制御部。

Claims (6)

1. モータをマイクロステップ駆動させるための駆動波形として、互いに異なったマイクロステップ数に分割された複数の駆動波形のデータを記憶する記憶部と、
   前記記憶部に記憶した複数の駆動波形のデータを切りかえながら、各マイクロステップのデータを順に取得して出力する出力部とを備え、
   前記記憶部に記憶された複数の駆動波形のデータは、第１マイクロステップ数に分割された第１駆動波形のデータと、第２マイクロステップ数に分割された第２駆動波形のデータとを含み、
   前記第１マイクロステップ数と前記第２マイクロステップ数とは互いに倍数の関係ではないことを特徴とする制御装置。
2. 前記第１マイクロステップ数は前記第２マイクロステップ数よりも大きく、
   前記出力部は、前記記憶部に記憶した前記第１駆動波形のデータにおける各マイクロステップのデータを順に取得して出力してから、前記記憶部に記憶した前記第２駆動波形のデータにおける各マイクロステップのデータを順に取得して出力することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記記憶部に記憶した前記第１駆動波形のデータと前記第２駆動波形のデータは、疑似正弦波を示すとともに、前記疑似正弦波における９０度の位相毎に規定される複数のステップを有し、
   前記出力部は、前記記憶部に記憶した前記第１駆動波形のデータから取得したマイクロステップのデータが複数のステップのうちの１つのステップのデータに対応する場合に、前記記憶部からの取得対象を前記第１駆動波形のデータから前記第２駆動波形のデータに切りかえ、
   前記出力部は、前記記憶部に記憶した前記第２駆動波形のデータのうち、前記１つのステップに対応するマイクロステップのデータから取得を開始することを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
4. 前記第１マイクロステップ数は前記第２マイクロステップ数よりも大きく、
   前記出力部は、前記記憶部に記憶した前記第２駆動波形のデータにおける各マイクロステップのデータを順に取得して出力してから、前記記憶部に記憶した前記第１駆動波形のデータにおける各マイクロステップのデータを順に取得して出力することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
5. 前記記憶部に記憶した前記第１駆動波形のデータと前記第２駆動波形のデータは、疑似正弦波を示すとともに、前記疑似正弦波における９０度の位相毎に規定される複数のステップを有し、
   前記出力部は、前記記憶部に記憶した前記第２駆動波形のデータから取得したマイクロステップのデータが複数のステップのうちの１つのステップのデータに対応する場合に、前記記憶部からの取得対象を前記第２駆動波形のデータから前記第１駆動波形のデータに切りかえ、
   前記出力部は、前記記憶部に記憶した前記第１駆動波形のデータのうち、前記１つのステップに対応するマイクロステップのデータから取得を開始することを特徴とする請求項４に記載の制御装置。
6. 充電用コイルの位置を移動させるモータと、
   前記モータの駆動を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記モータをマイクロステップ駆動させるための駆動波形として、互いに異なったマイクロステップ数に分割された複数の駆動波形のデータを記憶する記憶部と、
   前記記憶部に記憶した複数の駆動波形のデータを切りかえながら、各マイクロステップのデータを順に取得して出力する出力部とを備え、
   前記記憶部に記憶された複数の駆動波形のデータは、第１マイクロステップ数に分割された第１駆動波形のデータと、第２マイクロステップ数に分割された第２駆動波形のデータとを含み、
   前記第１マイクロステップ数と前記第２マイクロステップ数とは互いに倍数の関係ではないことを特徴とする充電装置。

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