JP3803052B2

JP3803052B2 - 初期化駆動装置

Info

Publication number: JP3803052B2
Application number: JP2001346053A
Authority: JP
Inventors: 英正梅原
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2001-11-12
Filing date: 2001-11-12
Publication date: 2006-08-02
Anticipated expiration: 2021-11-12
Also published as: JP2003153591A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、初期化駆動装置に係わり、特に、車両用指示装置内に備えられた指針駆動用ステッピングモータの脱調状態をリセットする初期化駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ステッピングモータを用いた車両用指示装置として、図５に示すようなものが知られている。同図において、指示装置は、複数のステッピングモータ１と、このステッピングモータ１の回転に各々連動する複数の指針２と、ステッピングモータ１の回転を制御するステッピングモータ用駆動装置３（以下、駆動装置３と略記する）とを備えている。
【０００３】
上述したステッピングモータ１は、図６に示すように、各々２つの励磁コイル１ａ１、１ａ２と、ＮＳ極が交互に３極づつ着磁され、励磁コイル１ａ１、１ａ２の励磁状態の変化に追従して回転する回転子１ｂと、回転子１ｂの回転を指針２に伝えるギア１ｃとを備えている。
【０００４】
さらに、ステッピングモータ１は、指針２側のギア１ｃの裏側に設けられ、回転子１ｂの回転動作に連動する被駆動部材としての片１ｄと、ステッピングモータ１を収納する図示しない収納ケースに設けられ、片１ｄとの当接により、回転子１ｂの回転を機械的に停止させるストッパ１ｅとを備えている。
【０００５】
なお、片１ｄがストッパ１ｅに向かうように、ステッピングモータ１を回転させることを逆回転、逆回転中の指針２の回転方向を逆回転方向Ｙ１とする。これに対して、片１ｄがストッパ１ｅから離れるように、ステッピングモータ１を回転させることを正回転、正回転中の指針２の回転方向を正回転方向Ｙ２とする。また、ストッパ１ｅは、片１ｄと当接したとき、指針２が計測値０を指示するように設けられている。
【０００６】
上記駆動装置３は、各種センサ（図示せず）が計測した計測値に基づき、指針２の目標位置θと、現位置θ′との差である移動量θ−θ′を、角度情報として算出する。その後、駆動装置３は、算出した角度情報に応じて、位相が９０度異なる２つの駆動パルスを、ステッピングモータ１内の励磁コイル１ａ１及び１ａ２に対して、それぞれ出力する。この駆動パルスの出力により、ステッピングモータ１が回転して、指針２が、差分θ−θ′だけ移動して目標位置θを指示するようになる。
【０００７】
上記駆動装置３はまた、車載バッテリ４から供給されるバッテリ電圧ＶBをもとに、駆動電圧Ｖdを得る定電圧回路５から電源の供給を受けるとともに、電源である駆動電圧Ｖdをもとに、駆動電圧Ｖdを有する駆動パルスを生成している。
【０００８】
上記駆動装置３はまた、キーポジションがイグニッション（ＩＧ）になったときオンするＩＧスイッチＳＷを介して、車載バッテリ４に接続されている。従って、ＩＧスイッチＳＷがオンすると、駆動装置３には、バッテリ電圧ＶBを抵抗Ｒ１及びＲ２で分圧した分圧電圧がオン信号Ｓonとして供給される。駆動装置３は、このオン信号Ｓonの供給に応じて、各種センサが計測した計測値を、指針２が指示するようにステッピングモータ１を正逆回転させる通常回転処理を行う。
【０００９】
ところで、上記指示装置は、車両の振動あるいは雑音が重畳している車速情報の入力などの原因により、指針２が本来移動すべき移動量（＝差分θ−θ′）と、実際の移動量とが異なる脱調を起こしてしまうことがあった。この脱調が繰り返されると、指針２が指示する計測値と、各種センサが計測した計測値との間で差異が生じ、指示装置は正確な指示を行うことができなくなってしまう。
【００１０】
そこで、このような問題を解決するために、駆動装置３は、オン信号Ｓonの供給に応じて、上記通常回転処理を行う前に、後述する初期化動作を行う。初期化動作において、駆動装置３は、ＩＧスイッチＳＷがオンして、オン信号Ｓonが供給されると、ステッピングモータ１を強制的に逆回転させる。さらに、駆動装置３は、上記逆回転に応じて、片１ｄがストッパ１ｅに向かって移動した結果、片１ｄがストッパ１ｅに当接して指針２が計測値０を示す目盛上に機械的に停止したことを検出すると、ステッピングモータ１の逆回転を終了する。以上の初期化動作を行うことにより、指針２が指示する計測値と、各種センサが計測した計測値との間の差異をリセットすることができる。
【００１１】
ところで、上記当接検出は、例えば、回転子１ｂの近くに設けた検出コイルに発生する誘導電圧の有無に基づき行う。すなわち、検出コイルに誘導電圧が発生したときは、回転子１ｂが回転中であり、片１ｄがストッパ１ｅに当接していないと判断することができる。一方、検出コイルに誘導電圧が発生していないときは、回転子１ｂが、片１ｄとストッパ１ｅとの当接により、機械的に停止されたと判断することができる。なお、上記検出コイルとしては、無励磁状態に制御された励磁コイル１ａ１及び１ａ２を流用することも考えられている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の指示装置において、キーポジションをイグニッションにした直後に、スタータにすると、上述した初期化動作を行っている最中に、スタータ装置によるエンジンの始動を行われてしまい、以下のような問題が生じる。
【００１３】
すなわち、スタータ装置によるエンジンの始動が行われると、バッテリ電圧ＶBが低下する。このバッテリ電圧ＶBの低下が、初期化動作中であり、ステッピングモータ１を逆回転させている最中に生じると、駆動パルスの電圧である駆動電圧Ｖdも低下するため、ステッピングモータ１の回転速度が遅くなる。
【００１４】
このように、バッテリ電圧ＶBの低下に起因して、ステッピングモータ１の回転速度が遅い間は、当然、励磁コイル１ａ１及び１ａ２に生じる誘導電圧も低くなる。従って、この低い誘導電圧に基づき、上記当接検出を行うと、駆動装置３は、片１ｄがストッパ１ｅに当接して、ステッピングモータ１の回転が停止していないにも拘わらず、誘導電圧が発生していないと判断してしまう。このため、片１ｄがストッパ１ｅに当接したと誤検出して、片１ｄがストッパ１ｅに当接する前に、ステッピングモータ１の逆回転を終了させてしまい、確実に、指針２が指示する計測値と、各種センサが計測した計測値との間の差異をリセットすることができないという問題があった。
【００１５】
そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、被駆動部材の実際の位置と、被駆動部材があるべき位置との間の差異を確実にリセットすることができる初期化駆動装置を提供することを課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、図１の基本構成図に示すように、車載バッテリから供給されるバッテリ電圧をもとに得た駆動電圧を有する駆動パルスを、ステッピングモータ１に対して出力して、前記ステッピングモータの回転動作に連動する被駆動部材が、ストッパに向かうように、前記ステッピングモータを逆回転させる初期化回転手段３ａ−１１、前記ステッピングモータの逆回転に伴って生じる誘導電圧の有無に基づき、前記被駆動部材が、前記ストッパに当接したことを検出する当接検出手段３ａ−１２及び前記当接検出に応じて、前記駆動パルスの出力を終了して、前記初期化回転手段による前記逆回転を終了させる回転終了手段３ａ−１３を有し、前記被駆動部材の実際の位置と、前記被駆動部材があるべき位置との差異をリセットする初期化動作を、所定のタイミングで行う初期化手段３ａ−１を備えた初期化駆動装置において、前記駆動電圧が、予め定めた閾値以上であるか否かを判断する判断手段３ａ−２と、前記判断手段により、前記否と判断されている間、前記初期化手段による初期化動作を停止する初期化停止手段３ａ−３とをさらに備え、前記閾値は、前記ステッピングモータの回転に伴って生じる誘導電圧の有無を前記当接検出手段が判断できないような前記駆動電圧より大きい値に予め定められていることを特徴とする初期化駆動装置に存する。
【００１７】
請求項１記載の発明によれば、初期化回転手段、当接検出手段及び回転終了手段を有する初期化手段が、被駆動部材の実際の位置と、被駆動部材があるべき位置との差異をリセットする初期化動作を、所定のタイミングで行う。判断手段が、駆動電圧が予め定めた閾値以上であるか否かを判断する。初期化停止手段が、判断手段により、否と判断されている間、初期化手段による初期化動作を停止する。閾値は、ステッピングモータの回転に伴って生じる誘導電圧の有無を当接検出手段が判断できないような駆動電圧より大きい値に予め定められている。
【００１８】
スタータ装置がエンジンの始動を行うことに起因して、バッテリ電圧が低下し、駆動電圧が閾値より小さい間は、ステッピングモータの回転速度が遅くなり、このとき検出コイルの両端に発生する誘導電圧は低い。以上のことに着目し、駆動電圧が閾値より小さい間、初期化手段による初期化動作を停止させることにより、ステッピングモータの回転が遅く、低い誘導電圧が発生しているときの検出コイルの両端電圧に基づき、当接検出が行われることがない。
【００１９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の初期化駆動装置であって、前記判断手段は、前記バッテリ電圧に基づき、前記判断を行うことを特徴とする初期化駆動装置に存する。
【００２０】
請求項２記載の発明によれば、バッテリ電圧に基づき、駆動電圧が、閾値以上であるか否かの判断を行う。駆動電圧は、バッテリ電圧をもとに得られるものであり、バッテリ電圧に基づいて駆動電圧が、閾値以上であるか否かの判断を行うことができる。従って、駆動電圧を直接検出できないときは、バッテリ電圧に基づき、駆動電圧が閾値以上であるか否かの判断を行うことができる。
【００２１】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の初期化駆動装置であって、前記初期化停止手段は、前記初期化回転手段による前記ステッピングモータの逆回転を停止させて、前記初期化動作を停止することを特徴とする初期化駆動装置に存する。
【００２２】
請求項３記載の発明によれば、初期化停止手段が、初期化回転手段によるステッピングモータの逆回転を停止させて、初期化動作を停止させる。従って、初期化回転手段による逆回転を停止せず、当接検出手段による当接検出のみを停止することに比べ、初期化回転手段による逆回転自体を停止すれば、被駆動部材がストッパに当接しているにも拘わらず、ステッピングモータが逆回転し続けるという恐れがなくなる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
第１実施形態
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。図２は、第１実施形態における初期化駆動装置を組み込んだ指示装置を示す図である。同図において、図５について上述した従来の指示装置と同等の部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００２４】
上述した従来と異なる構成は、上記駆動装置３に、分圧電圧ＶB′が供給されている点である。この分圧電圧ＶB′は、バッテリ電圧ＶBを抵抗Ｒ３及びＲ４で分圧下電圧であり、バッテリ電圧ＶBに応じた電圧である。
【００２５】
また、上記駆動装置３は、マイクロコンピュータなどから構成され、プログラムに従って各種の処理を行う中央演算ユニット（ＣＰＵ）３ａ、ＣＰＵ３ａが行う処理プログラムなどを格納した読み出し専用メモリであるＲＯＭ３ｂ、ＣＰＵ３ａでの各種の処理過程で利用するワークエリア、各種データを格納するデータ格納エリアなどを有する読出書込自在のメモリであるＲＡＭ３ｃ及び上記分圧電圧ＶB′をデジタル値に変換するアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器３ｄなどを備え、これらがバスラインによって相互接続されている。
【００２６】
上述した構成の指示装置の動作を、図３のＣＰＵ３ａの処理手順を示すフローチャートを参照して以下説明する。
ＣＰＵ３ａは、例えば、図示しないバッテリ電源の投入によって動作を開始し、図示しない初期ステップにおいて、駆動装置３内のＲＡＭ３ｃに形成した各種のエリアの初期設定を行う。
【００２７】
その後、ＣＰＵ３ａは、ＩＧスイッチＳＷがオンして、オン信号Ｓonが供給されると（ステップＳ１でＹ）、判断手段として働き、分圧電圧ＶB′が所定電圧Ｖ１以上であるか否かを判断する（ステップＳ２）。分圧電圧ＶB′が、所定電圧Ｖ１以上でなければ（ステップＳ２でＮ）、ＣＰＵ３ａは、駆動電圧Ｖdが予め定めた閾値より小さく、このため、駆動電圧Ｖdを有する駆動パルスをステッピングモータ１に供給しても、ステッピングモータ１の回転に伴って励磁コイル１ａ１又は１ａ２に生じる誘導電圧が、その誘導電圧の有無が判断できないほど小さくなり、正確に片１ｄとストッパ１ｅとの当接検出を行うことができないとして、初期化停止手段として働き、ステップＳ２に戻る。
【００２８】
一方、分圧電圧ＶB′が所定電圧Ｖ１以上であれば（ステップＳ２でＹ）、ＣＰＵ３ａは、駆動電圧Ｖdが予め定めた閾値以上であり、このため、駆動電圧Ｖdを有する駆動パルスをステッピングモータ１に供給すれば、ステッピングモータ１の回転に伴って励磁コイル１ａ１又は１ａ２に生じる誘導電圧が、その誘導電圧の有無の判断が十分に行えるほど大きく、正確に片１ｄとストッパ１ｅとの当接判検出を行うことができるとして、初期化回転処理を行う（ステップＳ３）。
【００２９】
初期化回転処理において、ＣＰＵ３ａは、初期化回転手段として働き、ステッピングモータ１に対して駆動電圧Ｖdを有する駆動パルスを出力し、片１ｅがストッパ１ｆに向かって移動するように、ステッピングモータ１を逆回転させる。この初期化回転処理により、指針２は、ゼロ位置に向かうこととなる。
【００３０】
その後、ＣＰＵ３ａは、当接検出手段として働き、無励磁状態に制御されている励磁コイル１ａ１又は１ａ２の両端に発生する誘導電圧の有無に基づき、片１ｅがストッパ１ｆに当接したことを検出すると（ステップＳ４でＹ）、次に、回転終了手段として働き、駆動パルスの出力を終了して、ステッピングモータ１の逆回転を終了させる回転終了処理を行う（ステップＳ５）。
【００３１】
その後、ＣＰＵ３ａは、通常回転処理を行う（ステップＳ６）。通常回転処理とは、各種センサが計測した計測値に応じた駆動パルスを、各ステッピングモータ１に出力して、ステッピングモータ１を正逆回転させることにより、指針２に、計測値を指示させる処理である。その後、ＩＧスイッチＳＷがオフとなり、オン信号Ｓonの出力が停止されると、ＣＰＵ３ａは、通常回転処理を終了して、ステップＳ１に戻る。
【００３２】
以上の指示装置は、スタータ装置がエンジンの始動を行うことに起因して、バッテリ電圧ＶBが低下し、駆動電圧Ｖdが閾値より小さい間は、ステッピングモータ１の回転速度が遅くなり、このとき励磁コイル１ａ１及び１ａ２の両端に発生する誘導電圧は低くなることに着目したものである。すなわち、駆動電圧Ｖdが閾値より小さい間、初期化動作を停止させることにより、ステッピングモータ１の回転が遅く、低い誘導電圧が発生している励磁コイル１ａ１又は１ａ２の両端電圧に基づき、当接検出が行われることがない。このため、片１ｄがストッパ１ｅに当接する前に、ステッピングモータ１の逆回転が終了されることがなく、片１ｄの実際の位置と、片１ｄがあるべき位置との間の差異、則ち、指針２が指示している計測値と、各種センサが計測した計測値との差異を確実にリセットすることができる
【００３３】
また以上の指示装置は、初期化回転処理によるステッピングモータの逆回転を停止させて、初期化動作を停止させている。従って、初期化回転処理による逆回転を停止せず、当接検出のみを停止することに比べ、初期化回転処理による逆回転自体を停止すれば、片１ｄがストッパ１ｅに当接しているにも拘わらず、ステッピングモータ１が逆回転し続けるという恐れがなくなる。このため、片１ｄがストッパ１ｅに当接したり、当接の反動で離れたりを繰り返すことがなく、運転者に不快な思いをさせることがない。
【００３４】
第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。図４は、第２実施形態における本発明の初期化駆動装置を組み込んだ指示装置を示す図である。同図において、図２について上述した第１実施形態の指示装置と同等の部分には、同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００３５】
上述した第１実施形態と異なる構成は、ＣＰＵ３ａ自体の電源と、駆動パルスの駆動電圧とを別々の回路から得ている点である。則ち、ＣＰＵ３ａは、上述した定電圧回路５からの駆動電圧Ｖd1の供給を受けて、動作を行う。一方、ＣＰＵ３ａは、駆動用電源回路６から供給される駆動電圧Ｖd2をもとに、駆動電圧Ｖd2を有する駆動パルスを生成している。
【００３６】
また、上述した第１実施形態では、駆動装置３には、バッテリ電圧ＶBを抵抗Ｒ３及びＲ４で分圧した分圧電圧ＶB′が供給されていたが、第２実施形態では、上記駆動電圧Ｖd2を抵抗Ｒ５及びＲ６で分圧した分圧電圧Ｖd2′が供給されている。
【００３７】
上述した構成の指示装置は、第１実施形態の指示装置とほぼ同様の動作を行う。第１実施形態と異なる点は、図３中のステップＳ２の動作である。第１実施形態は、ステップＳ２において、バッテリ電圧ＶBの分圧電圧ＶB′に基づき、間接的に、駆動パルスの駆動電圧Ｖdが閾値以上であるか否かを判断していたが、第２実施形態では、駆動パルスの駆動電圧Ｖd2自身の分圧電圧Ｖd2′に基づき、直接的に、駆動電圧Ｖd2が閾値以上であるか否かを判断する。
【００３８】
以上のように、駆動電圧Ｖd2自身の分圧電圧Ｖd2′に基づき、直接的に、駆動電圧Ｖd2が閾値以上であるかを判断することより、正確に、駆動電圧Ｖd2が閾値以上であるか否かを判断することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、駆動電圧が閾値より小さい間、初期化手段による初期化動作を停止させることにより、ステッピングモータの回転が遅く、低い誘導電圧が発生しているときの検出コイルの両端電圧に基づき、当接検出が行われることがないので、被駆動部材がストッパに当接する前に、ステッピングモータの逆回転が終了されることがなく、被駆動部材の実際の位置と、被駆動部材があるべき位置との間の差異を確実にリセットすることができる初期化駆動装置を得ることができる。
【００４０】
請求項２記載の発明によれば、駆動電圧を直接検出できないときは、バッテリ電圧に基づき、駆動電圧が閾値以上であるか否かの判断を行うことができる初期化駆動装置を得ることができる。
【００４１】
請求項３記載の発明によれば、初期化回転手段による逆回転を停止せず、当接検出手段による当接検出のみを停止することに比べ、初期化回転手段による逆回転自体を停止すれば、被駆動部材がストッパに当接しているにも拘わらず、ステッピングモータが逆回転し続けるという恐れがなくなるので、被駆動部材がストッパに当接したり、当接の反動で離れたりを繰り返すことがなく、運転者に不快な思いをさせることがない初期化駆動装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の初期化駆動装置の基本構成図である。
【図２】第１実施形態における本発明の初期化駆動装置を組み込んだ指示装置を示す図である。
【図３】図２の指示装置を構成するＣＰＵ３ａの処理手順を示すフローチャートである。
【図４】第２実施形態における本発明の初期化駆動装置を組み込んだ指示装置を示す図である。
【図５】従来のステッピングモータを用いた指示装置の一例を示す図である。
【図６】ステッピングモータ１の詳細な構成を示す図である。
【符号の説明】
１ステッピングモータ
３ａ−１１初期化回転手段（ＣＰＵ）
３ａ−１２当接検出手段（ＣＰＵ）
３ａ−１３回転終了手段（ＣＰＵ）
３ａ−１初期化手段（ＣＰＵ）
３ａ−２判断手段（ＣＰＵ）
３ａ−３初期化停止手段（ＣＰＵ）

Claims

車載バッテリから供給されるバッテリ電圧をもとに得た駆動電圧を有する駆動パルスを、ステッピングモータに対して出力して、前記ステッピングモータの回転動作に連動する被駆動部材が、ストッパに向かうように、前記ステッピングモータを逆回転させる初期化回転手段、前記ステッピングモータの逆回転に伴って生じる誘導電圧の有無に基づき、前記被駆動部材が、前記ストッパに当接したことを検出する当接検出手段及び前記当接検出に応じて、前記駆動パルスの出力を終了して、前記初期化回転手段による前記逆回転を終了させる回転終了手段を有し、前記被駆動部材の実際の位置と、前記被駆動部材があるべき位置との差異をリセットする初期化動作を、所定のタイミングで行う初期化手段を備えた初期化駆動装置において、
前記駆動電圧が、予め定めた閾値以上であるか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段により、前記否と判断されている間、前記初期化手段による初期化動作を停止する初期化停止手段とをさらに備え、
前記閾値は、前記ステッピングモータの回転に伴って生じる誘導電圧の有無を前記当接検出手段が判断できないような前記駆動電圧より大きい値に予め定められている
ことを特徴とする初期化駆動装置。
請求項１記載の初期化駆動装置であって、
前記判断手段は、前記バッテリ電圧に基づき、前記判断を行う
ことを特徴とする初期化駆動装置。
請求項１又は２記載の初期化駆動装置であって、
前記初期化停止手段は、前記初期化回転手段による前記ステッピングモータの逆回転を停止させて、前記初期化動作を停止する
ことを特徴とする初期化駆動装置。