JP2515817B2 - ステッピングモ―タの始動加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はステッピングモータの始動加熱装置、特に低
温環境下でのステッピングモータの始動を可能とする始
動加熱装置に関する。

［従来の技術］ 従来より車両には各種電動モータが使用されており、
車両を確実に始動し走行させるためには、このような車
両用電動モータを各種環境下において確実に始動するこ
とが要求される。

特に、ステッピグモータは、自動車のエンジン回転数
制御装置、オイルポンプの流量制御装置、スロットル開
度制御装置等の制御用の駆動源として幅広く用いられて
おり、通常ステッピングモータには回転センサや位置セ
ンサが設けられていないため、車両を確実に始動、制御
して運転するためには、このステッピングモータを確実
に始動することが必要とされる。

しかし、車両は各種環境下、特に低温環境下で用いら
れることが多く、このような低温環境下では、ステッピ
ングモータに用いられるグリースやオイルなどの潤滑油
の粘度が高くなり、モータ始動が困難になることが多
い。

とりわけ、車両が北米やヨーロッパ北部などの極低温
環境下で使用される場合には、潤滑油が固ってしまいス
テッピングモータが始動不可能な状態となり、またステ
ッピングモータを用いて後えばバルブ等を開閉する場合
には、バルブが氷結によってロックしたりしてステッピ
ングモータが始動できなくなることが多いという問題が
あった。

また、このような問題を考慮し、寒冷地向けに出荷さ
れる車両には低温でも固り難い潤滑油が用いられている
が、このような潤滑剤でも極低温環境下で使用される場
合にはステッピングモータの始動ができなくなることは
避けられなかった。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、このような従来の課題に鑑みなされたもの
であり、その目的は、別途加熱手段を付加せずに、低温
環境下でもステッピングモータを短時間で確実に始動で
きるようにするステッピングモータの始動加熱装置を提
供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 前記目的を達成するため本発明は、車両の制御に使用
されるステッピングモータと、車両周囲の環境温度また
はモータ温度を検出する温度センサと、この温度センサ
による検出温度が所定の低温環境温度以下であるとき、
前記ステッピングモータの加熱を指令するモータ環境判
別回路と、前記加熱指令に基づき、前記ステッピングモ
ータの駆動コイルの全てを、前記温度センサの検出温度
が所定の前記低温環境温度より高くなるまで同時に通電
する通電加熱回路と、を備えたことを特徴とする。

［作用］ 本発明は以上の構成からなり、次にその作用を説明す
る。

本発明の装置は、温度センサを用いて車両の環境温度
を検出し、ステッピングモータがモータ始動の困難な低
温環境温度にあるか否かの判別を行っている。そして、
検出温度がモータの始動の困難な低温環境温度であると
き、ステッピングモータを始動可能温度まで加熱する。

本発明の特徴的事項は、ステッピングモータの加熱手
段として、ステッピングモータを回転駆動する駆動コイ
ルを用いた点にあり、本発明によればモータ自身に特別
な加熱装置を設けることなくモータを良好に加熱しその
始動を行うことができる。

また、本発明において、ステッピングモータの加熱を
行うときには、駆動コイルの全てに同時に通電を行うの
で、ステッピングモータは回転しないようになってい
る。したがって、ステッピングモータによる確実な制御
運転を妨げることがない。

なお、前記温度センサはステッピングモータ自体に取
り付けてもよいが、これ以外に、例えば該ステッピング
モータがエンジン近傍に設けられている場合には、エン
ジンオイルの温度またはラジエータ温度検出用として既
に設置されている温度センサ等、モータ温度とセン温度
との対応がとれる信号をそのまま用いることも可能であ
る。

［実施例］ 次に本発明の好適な実施例を図面に基づき説明する。

第１図には本発明に係る車両の制御に用いるステッピ
ングモータの始動加熱装置の好適な一例が示されてお
り、本実施例においてはエンジン回転数制御装置に設け
られたステッピングモータ10を通電加熱する場合を例に
取り説明する。

このステッピングモータ10には、４個のステータコイ
ル12、14、16、18が設けられている。そして、モータ10
を回転駆動する場合には、モータ回転信号に従い、モー
タ駆動回路によりこれら各コイル12、14、16、18が第２
図に示すタイミングで通電励磁される。

しかし、ステッピングモータ10は周囲の環境温度が低
下すると、グリース等の潤滑剤の粘度が高くなり始動が
困難となる。

このような車両周囲の環境温度を検出するため、本発
明においては温度センサ20が設けられている。

この温度センサ20は、ステッピングモータ10自体の温
度を直接検出するよう形成することが好ましい。

しかし、本実施例のようにステッピングモータ10がエ
ンジン回転数制御装置に用いられている場合には、エン
ジン22とモータ10とが隣接配置されている。このため、
本実施例の装置は、エンジン22の温度検出用として既に
設置されている温度センサ、例えばエンジンオイル温度
検出用のセンサまたはラジエータ水温検出用センサを、
ステッピングモータ10の温度検出用センサ20として兼用
してもよい。

そして、モータ環境判別回路24は、モータ始動時に検
出される温度が、モータ始動の困難な低温環境温度領域
にあるか否かを判別し、低温環境温度領域にあると判別
した場合には、モータ加熱指令をモータ駆動回路26へ向
け出力する。

モータ駆動回路26は、モータ加熱指令が出力される
と、ステッピングモータ10の全コイルに同時に通電し、
モータ10を始動可能温度まで加熱する。なお、このとき
の通電電流は、必要に応じて任意に設定することがで
き、例えば極めて短時間にモータ10を通電加熱する場合
には定格を上回る電流を通電するよう構成することもで
きる。

本実施例においては、モータ10の通電加熱と始動とを
区別して行うため、前記モータ加熱指令に基づき、モー
タ10が始動しないよう全モータコイル12、14、16、18に
同時に通電し、モータ10を始動可能温度まで加熱してい
る。

すなわち、本実施例において、ステッピングモータ10
を駆動しまた停止制御する場合は、第２図に示すように
12、14、16、18のコイルの中らか任意の１または２個の
コイルを通電するが、モータ10を通電加熱する場合は、
第３図に示すように、すべてのコイル12、14、16、18に
定格電流を同時に通電する。

このようにすることにより、通電加熱時にはモータ10
が回転せず、しかもコイル12、14、16、18による発熱が
正常回転時の１〜４倍程度となり、モータ10の温度が急
激に上昇することとなる。

このようにして、本発明によれば、何ら特別の加熱装
置を必要とすることなく、モータ10の既に設けられてい
るコイル12、14、16、18をそのまま用いてモータ加熱を
行うことができる。

そして、モータ10が確実な始動ができる温度まで上昇
した後、モータ10に対する通電加熱を停止し、モータ始
動を開始する。

ここにおいて、モータ10の温度が正常な回転駆動可能
な温度まで上昇したか否かの判断は、センサ20の検出温
度Teとモータ温度Tmとの相関関係Tm＝Ｆ（Te）を予め測
定しておけば、検出温度と相関関係を示すデータとを照
合することにより簡単に行うことができる。

第４図には、モータ10の温度Tmと、エンジン冷却水の
水温Teとの実測データが示されており、両者は一定の相
関関係を示すことが同図から理解されよう。従って、例
えばセンサ20を用いてエンジン冷却水温Teを測定すれ
ば、モータ10の温度Tmを間接的に求め、モータ10の温度
が正常な回転駆動可能な温度まで上昇したか否かを判断
することができる。

第５図には実施例の装置の動作を示すフローチャート
が示されており、同図（Ａ）はメインフロー、同図
（Ｂ）は割込フローを表している。

まず、車両が第５図（Ａ）に示すフローに従い制御さ
れると、実施例の装置は、第５図（Ｂ）に示すフローに
従いモータ加熱用の割込動作を行ない、モータ温度Tmが
モータ始動可能な環境温度ＴL以上であるか否かを判断
する。

このとき、Tm≧ＴLの場合には、フロー100に従いモー
タ10を作動させる。

また、Tm＜ＴLの場合には、フロー200に従いモータ10
の全コイルに通電し、モータ10を始動可能温度まで加熱
する。

なお、実施例において、第５図（Ｂ）に示す割込フロ
ーに従って通電加熱を行なうようにしたのは、通電加熱
動作中でもその動作を抜け出して、第５図（Ａ）のメイ
ンフローに戻り、他の車両制御ができるようにするため
である。

このようにして行われる本実施例の通電加熱に対し、
従来装置は第７図に示すよう、Tm＜ＴLのときに、何等
特別なモータ加熱を行なうこと無く、始動可能温度とな
るまでモータ10を始動せずに期待している。

第６図には、始動が困難な低温環境におけるモータ温
度のデータが示されている。同図において、特性曲線Ｏ
は、本実施例の装置を用いモータ10の通電加熱したとき
の通電時間とモータ温度上昇との関係を示し、特性曲線
Ｐは、従来装置を用い車両を暖気運転したときの暖気運
転時間とモータ温度上昇との関係を示している。

このデータからも明らかなように、本発明によれば、
車両周囲の温度がモータ始動の困難な低温環境下におい
ても、モータ10を短時間で加熱し、迅速かつ確実に始動
できることが理解されよう。

なお、本実施例において、基準地T1、T2、T3は、必要
に応じて所望の値に設定することができる。

また、モータ環境判別回路等は電子回路で構成しても
よく、また既に車両に設置されているコントローラ（例
えばECU）等を用いてもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、何ら特別な加
熱装置を必要とすることなく、ステッピングモータを回
転駆動する駆動コイルの全てに通電することにより確実
に加熱し、車両周囲の温度がモータ始動の困難な低温環
境下においても、短時間でかつ確実に始動することがで
き、しかもステッピングモータを加熱させるため、この
ステッピングモータ周辺部の氷結部を解凍したり、潤滑
油の粘度を下げることができるという効果がある。

さらに、本発明によれば寒冷地出荷用の車両に用いら
れるステッピングモータに、特別に寒冷地用の潤滑剤を
用いなくても、確実に始動することができるという効果
もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る車両用モータの始動加熱装置の好
適な第１実施例を示すブロック回路図、第２図は第１図
に示すモータを回転駆動する励磁電流の説明図、第３図
は第１図に示すモータを通電加熱する励磁電流の説明
図、第４図は、モータ10の温度Tmと、エンジン冷却水の
水温Teとの関係を示すデータの説明図、第５図は第１実
施例の装置の動作を示すフローチャート図であり、同図
（Ａ）はメインフローチャート図、同図（Ｂ）は割込フ
ローチャート図、第６図は、始動が困難な低温環境にお
けるモータ温度上昇のデータ説明図、第７図は従来装置
の動作を示すフローチャート図である。 10……ステッピングモータ 12、14、16、18……駆動コイル 20……温度センサ 24……モータ環境判別回路 26……モータ駆動回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−185676（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−49149（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−108884（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両の制御に使用されるステッピングモー
   タと、 車両周囲の環境温度またはモータ温度を検出する温度セ
   ンサと、 この温度センサによる検出温度が所定の低温環境温度以
   下であるとき、前記ステッピングモータの加熱を指令す
   るモータ環境判別回路と、 前記加熱指令に基づき、前記ステッピングモータの駆動
   コイルの全てを、前記温度センサの検出温度が所定の前
   記低温環境温度より高くなるまで同時に通電する通電加
   熱回路と、 を備えたことを特徴とする車両用ステッピングモータの
   始動加熱装置。