JP4326260B2 - サーボモータ制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、データ通信機能を備えたサーボモータ制御装置に係り、詳しくは、ハンチング防止のためにフィードバック制御を停止している状態を上位装置等からの指令を解除できるようにしたサーボモータ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用の空調ユニット内に配設された各種のドアに対して、ドアを駆動するモータと、ドアの現在位置を電圧として出力する位置検出部と、与えられた目標位置データと位置検出部の出力とに基づいてモータを制御する制御部とを備えた同種の複数のアクチュエータを設け、これら同種の複数のアクチュエータをシリアル通信を使って制御手段によって統合制御するようにした自動車用空調システムにおいて、制御手段は、アクチュエータから受信した目標位置到達信号の状態変化の回数をカウントし、そのカウント値が所定値以上になったときにアクチュエータを停止させる信号を送信することで、アクチュエータが長時間ハンチングするのを防止するようにした自動車用空調システムは、従来から知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
目標位置と現在位置が一致したところでモータの駆動を終了しても、慣性によるオーバーランで目標位置を越えるため、制御回路はモータを逆転させて目標位置に一致させようとする。この繰り返しにより、いわゆるハンチングと呼ばれる振動現象が発生し、適用システムによって異音発生の原因となる。このハンチングを防ぐために、従来は目標位置に対してオーバーラン以上の幅をヒステリシスとして設定し、現在位置がそのヒステリシス内に入っているときは、モータの回転を停止するという方法を採っている（特許文献２参照）。
【０００４】
制御対象を目標位置に停止させるようにモータをフィードバック制御する位置決め装置において、停止範囲外信号が所定時間以上継続したときに駆動回路へ駆動許可信号を出力し、また、駆動許可信号の出力開始から所定時間の間はその出力を継続するものとすることにより、現在位置信号等に外来ノイズが入っても駆動回路がオン／オフを繰り返さないようにした位置決め装置は、従来から知られている（特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−３３２８３２号公報
【特許文献２】
特開平８−１８６８８１号公報（段落番号０００８）
【特許文献３】
特開平９−１３４２１８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
アクチュエータから受信した目標位置到達信号の状態変化を監視してハンチングを防止する方式は、制御手段側の負荷（処理量）が多い。また、ハンチングが生じた場合、アクチュエータは制御手段側から停止信号が供給されるまで、不要な動作および不要な電力消費を継続することがある。
【０００７】
現在位置が目標範囲内に到達した後はモータの回転を停止させるようにしたものでは、位置検出信号にノイズが混入する等によって目標位置よりも手前に停止したり行き過ぎたりした場合、上位装置（コントローラ等）はアクチュエータを再起動させるために目標値から大きく外れたダミー目標値を送信し、再度適正な目標値を送信するといった複雑な対処方法をとらなければならない。
【０００８】
外来ノイズの影響を受けないようにするために、停止範囲外信号が所定時間以上継続したときに駆動許可信号を出力するようにすると目標値を変更したときの応答が遅くなり、また、駆動許可信号の出力を所定時間は継続するようにするとオーバーランが生じやすくなる虞れがある。
【０００９】
この発明はこのような課題を解決するためなされたもので、現在位置が目標範囲内に到達した後は動作を禁止するようにしたものにおいて、外部からの指令によって動作禁止状態を強制的に解除できるようにしたサーボモータ制御装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するためこの発明に係るサーボモータ制御装置は、電動モータを有する電動モータ式アクチュエータを駆動するサーボモータ制御装置であって、シリアルデータ通信部を介して上位装置から供給される自己アドレス宛ての情報を受信する受信処理部と、受信した情報の中に含まれる制御対象の目標値と位置検出部によって検出された現在位置とに基づいて制御対象の位置が目標値になるよう電動モータ式アクチュエータを駆動して制御対象の位置をフィードバック制御するアクチュエータ駆動制御部と、目標値と現在値との偏差が予め設定した許容範囲内であることを検出した後はアクチュエータ駆動制御部の動作を禁止する動作禁止手段と、該動作禁止手段による前記アクチュエータ駆動制御部の動作の禁止後に、前記上位装置が、供給した前記目標値に対して前記現在値にずれが生じていることを検出した時に、上位装置が強制動作要求を与えるように構成すると共に、前記上位装置から受信した情報の中に含まれる強制動作要求に基づいてアクチュエータ駆動制御部の動作が禁止されている状態を解除する動作許可手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
この発明に係るサーボモータ制御装置は、動作禁止手段によるアクチュエータ駆動制御部の動作の禁止後に、上位装置が、供給した目標値に対して現在値にずれが生じていることを検出した時に、上位装置は強制動作要求を与えると共に、動作許可手段は上位装置から強制動作要求が供給されると動作禁止状態を解除する。これにより、先に供給された目標値に対して現在値にずれが生じている場合には、制御対象の位置が目標値になるようフィードバック制御がなされる。したがって、現在値が目標値からずれている場合でも、上位装置は新たな目標値を送信することなくそのずれを解消させることができる。
【００１２】
なお、強制動作要求は、少なくとも１ビットのデータ、または、２ビット以上の複合データで設定するようにすることで、上位装置側での制御が簡単になり、サーボモータ制御装置側の動作禁止状態を解除するための処理（制御負荷）が軽減される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係るサーボモータ制御装置を適用した自動車用空気調和装置の一実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１はこの発明に係るサーボモータ制御装置を適用した自動車用空気調和装置の本体の構成を概念的に示した図である。この図１において、１は自動車用空気調和装置の本体であり、この本体１は、一般の自動車用空気調和装置と同様、外気または内気を選択的に取り入れるインテークユニット２と、取り入れ空気を冷却するクーリングユニット３と、取り入れ空気を調和して温調した後にこの調和空気を車室内に吹き出すヒータユニット４とから構成されている。
【００１５】
インテークユニット２には外気を取り入れる外気取入口５と内気を取り入れる内気取入口６とが開設されており、これら取入口５，６の接続部にはユニット内に取り入れる外気と内気の割合を調節するインテークドア（被駆動機構）７が回動自在に設けられている。このインテークドア７は、図２に示す電動モータ式アクチュエータ３０Ａによって回動される。
【００１６】
図２はこの発明に係るサーボモータ制御装置によって駆動される電動モータ式アクチュエータの一具体例を示す図である。電動モータ式アクチュエータ３０Ａは、電動モータ３０と、電動モータ３０の出力軸３０ｂに装着されたウオーム３０ｃと、ウオーム３０ｃに噛合された減速ギア列機構３０ｅと、ウオーム３０ｃおよび減速ギア列機構３０ｅを介して回動されるアクチュエータレバー３０Ｌとを備えている。そして、アクチュエータレバー３０Ｌの回動を図示しないリンク機構を介して図１に示したインテークドア７へ伝達することで、インテークドア７を回動させるようにしている。また、インテークドア７の回動位置は、ポテンショメータ３１によって検出されるようにしている。
【００１７】
図１に示すように、インテークユニット２は、ファンモータ９によって所定の速度で回転されるファン１０を備えている。このファン１０の回転によってインテークドア７の位置に応じて外気取入口５または内気取入口６からそれぞれ外気または内気が選択的に吸入され、また、ファンモータ９への印加電圧を可変してファン１０の回転速度を変えることによって車室内に吹き出される風量が調節される。インテークドア７が図中のＡ位置にあるときは外気導入（ＦＲＥ）となり、図中のＢ位置にあるときは内気循環（ＲＥＣ）となる。
【００１８】
クーリングユニット３には冷凍サイクルを構成するエバポレータ１１が内設されており、図示しないコンプレッサを動作させることによってエバポレータ１１に冷媒が供給され、この冷媒との熱交換により取り入れ空気が冷却される。
【００１９】
ヒータユニット４にはエンジン冷却水が循環されるヒータコア１２が内設されており、このヒータコア１２の上流側にはヒータコア１２を通過する空気の量とヒータコア１２を迂回する空気の量との比率を調節するためのミックスドア１３が回動自在に設けられている。このミックスドア１３もまた、上記と同様に電動モータ式アクチュエータ３０Ａによってリンク機構（図示しない）を介して回動される。このミックスドア１３の開度を変えることによって、ヒータコア１２を通過してエンジン冷却水との熱交換により加熱された温風とヒータコア１２を迂回した非加熱の冷風との混合割合が可変され、車室内に吹き出される空気の温度が調節される。ミックスドア１３の回動位置は、上記と同様にポテンショメータ３１によって検出される。
【００２０】
調節された空気はデフ吹出口１５、ベント吹出口１６、フット吹出口１７のいずれかの吹出口から車室内に供給される。これらの吹出口１５〜１７にはそれぞれデフドア１８、ベントドア１９、フットドア２０が回動自在に設けられており、図示しないリンク機構を介して電動モータ式アクチュエータ（図示しない）によって回動される。吹出モードは各吹出口１５〜１７の開閉状態を組み合わせることにより任意に設定される。
【００２１】
図３および図４はこの発明に係るサーボモータ制御装置を適用した自動車用空気調和装置のシステム構成を示す図である。図３および図４は、３つの電動モータ式アクチュエータユニット、すなわち、ミックスドア１３を開閉駆動するミックスドアアクチュエータユニットＭＩＸと、吹出口を選択するモードドアを開閉駆動するモードアクチュエータユニットＭＯＤＥと、インテークドア７を開閉駆動するインテークドアアクチュエータユニットＦ／Ｒとを用いたシステムを例示している。
【００２２】
図３および図４に示すように、各アクチュエータユニットＭＩＸ，ＭＯＤＥ，Ｆ／Ｒは、電動モータ式アクチュエータ３０Ａと、アクチュエータレバー３０Ｌの回動に連動して抵抗値が変化されるポテンショメータ３１と、サーボモータ制御回路４０とをケース（筺体）内に組み付けてなる。各アクチュエータユニットＭＩＸ，ＭＯＤＥ，Ｆ／Ｒは、３端子のコネクタを備える。各アクチュエータユニットＭＩＸ，ＭＯＤＥ，Ｆ／Ｒとコントローラ（上位装置）１００との間は、電源線とグランド（ＧＮＤ）線とデータ線（ＢＵＳ）との３芯のケーブルで接続される。
【００２３】
図４に示すように、コントローラ１００側から各アクチュエータユニットＭＩＸ，ＭＯＤＥ，Ｆ／Ｒに対して電源を供給する。コントローラ１００と各アクチュエータユニットＭＩＸ，ＭＯＤＥ，Ｆ／Ｒとの間では、データ線（ＢＵＳ）を介して双方向のシリアルデータ通信が調歩同期方式によってなされる。通信プロトコルは、ＬＩＮ（Ｌｏｃａｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｅｃｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ）に準拠している。データ線（ＢＵＳ）は、コントローラ１００側のデータ入出力回路１０３内のプルアップ抵抗（例えば１キロオーム）Ｒおよび逆流防止用ダイオードＤを介して正極側電源にプルアップされている。制御回路１０２の送信データ出力端子ＴＸＯから出力される送信データ信号に基づいてエミッタ接地されたＮＰＮ型トランジスタＱをスイッチングさせることで、データの送信を行なう。データの受信は、受信データ入力端子ＲＸＩに供給されるデータ線（ＢＵＳ）の電圧を所定の電圧しきい値に基づいて２値判定することでなされる。このシリアルデータ通信は、コントローラ１００がマスター側となり、各アクチュエータユニットＭＩＸ，ＭＯＤＥ，Ｆ／Ｒがスレーブ側となってなされる。スレーブ側は、キャラクタ同期を取るためのスタートビットを検出して、ビット情報を読み込むためのビットクロックを生成する。
【００２４】
図３に示すように、コントローラ１００を構成するエアコン制御回路１０１は、操作パネル１１０からの操作入力および図示しない各種温度センサ等からの入力に基づいて空気調和装置（エアコン）の動作を制御するとともに、操作パネル１１０に設けられている各種の表示器に動作状態等を表示させる。エアコン制御回路１０１は、各アクチュエータユニットＭＩＸ，ＭＯＤＥ，Ｆ／Ｒに対してドア開度目標値データ等の指令データを送信することで各アクチュエータユニットＭＩＸ，ＭＯＤＥ，Ｆ／Ｒの動作を制御する。また、エアコン制御回路１０１は、各アクチュエータユニットＭＩＸ，ＭＯＤＥ，Ｆ／Ｒに動作状態に関する情報を送信させ、それを受信することで各アクチュエータユニットＭＩＸ，ＭＯＤＥ，Ｆ／Ｒの動作状態を監視したり診断したりする。なお、各アクチュエータユニットＭＩＸ，ＭＯＤＥ，Ｆ／Ｒには、識別（ＩＤ）コード（アドレス）がそれぞれ割り当てられている。
【００２５】
図５はＬＩＮ通信規格の１フレームのデータ構造を示す図、図６および図７はＬＩＮ通信規格の１フレーム内の各フィールドのデータ構造を示す図である。図５に示すように、ＬＩＮ通信規格の１フレームは、シンクブレークフィールド（Ｓｙｎｃｈ Ｂｒｅａｋ）、シンクフィールド（Ｓｙｎｃｈ）、ＩＤフィールド（ＩＤ）、データ１フィールド（ＤＡＴＡ１）、データ２フィールド（ＤＡＴＡ２）、チェックサムフィールド（Ｃｈｅｃｋｓｕｍ）とからなる。
【００２６】
図６（ａ）に示すように、シンクブレークフィールドは、少なくとも１３ビット期間の間Ｌレベルが継続した後に、少なくとも１ビット期間の間Ｈレベルとなるよう構成されている。
【００２７】
図６（ｂ）に示すように、シンクフィールドは、スタートビットと、ビット同期信号として１６進表記で「５５」Ｈのデータと、少なくとも１ビット期間のストップビットとからなる。
【００２８】
図６（ｃ）に示すように、ＩＤフィールドは、スタートビットと、通信相手を選択指定するための４ビットの識別コード領域（ＩＤ０〜ＩＤ３）と、２ビットの受信要求／送信要求の指定領域（ＩＤ４，ＩＤ５）と、２ビットのパリティチェックデータ（Ｐ０，Ｐ１）と、少なくとも１ビット期間のストップビットとからなる。本実施の形態では、このＩＤフィールドによって、各ドアアクチュエータユニットＭＩＸ，ＭＯＤＥ，Ｆ／Ｒのいずれかが指定されるとともに、ＤＡＴＡ１フィールド以降の動作モード（ドアアクチュエータユニットがコントローラ１００側から各種の指令を受け取る受信動作モードとなるか、ドアアクチュエータユニット側が動作状態等をコントローラ１００側へ送信する送信動作モードとなるか）が指定される。
【００２９】
図７（ｄ）に示すように、データ１フィールドは、スタートビットと、８ビットのデータ（Ｄ０〜Ｄ７）と少なくとも１ビット期間のストップビットとからなる。本実施の形態では、ＩＤフィールドで受信要求を指定した場合には、このデータ１フィールドを用いてコントローラ１００側（マスター側）からサーボモータ制御回路４０側（スレーブ側）に、ドア開度を指定するデータ（目標値データ）を供給する。ＩＤフィールドで送信要求を指定した場合には、このデータ１フィールドを用いてサーボモータ制御回路４０側（スレーブ側）からコントローラ１００側（マスター側）に、現在のドア開度のデータ（現在位置データ）を供給する。
【００３０】
図７（ｅ）に示すように、データ２フィールドは、スタートビットと、８ビットのデータ（ｄ０〜ｄ７）と少なくとも１ビット期間のストップビットとからなる。本実施の形態では、ＩＤフィールドで受信要求を指定した場合には、このデータ２フィールドを用いてコントローラ１００側（マスター側）からサーボモータ制御回路４０側（スレーブ側）に、通信エラーフラグクリア要求、ダイアグ（診断）フラグクリア要求、モータＰＷＭ運転条件設定要求（モータのソフトスタート・ソフトストップ制御を行なうか否か、ソフトスタート制御を行なうときのトルク制御時間、モータへ供給する電力の上限を制限するか否か）、緊急停止要求、強制動作要求（リカバリー要求）等の各種の指令を供給する。
【００３１】
ＩＤフィールドで送信要求を指定した場合には、このデータ２フィールドを用いてサーボモータ制御回路４０側（スレーブ側）からコントローラ１００側（マスター側）に、過電流検知フラグ、モータ停止中フラグ、モータ正転フラグ、モータ逆転フラグ、受信ＩＤパリティエラーフラグ、過温度検知フラグ、受信サムチェックエラーフラグ、過電圧検知フラグ等の運転状態や異常検知に関する情報を供給する。
【００３２】
図７（ｆ）に示すように、チェックサムフィールドは、スタートビットと、８ビットのデータ（Ｃ０〜Ｃ７）と少なくとも１ビット期間のストップビットとからなる。本実施の形態では、このチェックサムデータとして、データ１フィールドとデータ２フィールドのデータを加算し、さらに、加算結果のキャリーを加算した結果の８ビットの反転データを送信する。
【００３３】
図８はこの発明に係るサーボモータ制御装置のブロック構成を示す図である。サーボモータ制御回路４０は、サーボモータ制御ＩＣ５０を用いて構成されている。このサーボモータ制御ＩＣ５０は、直流モータの制御用として開発した専用ＩＣ（カスタムＩＣ）であり、例えば同一半導体チップ上にバイポーラ素子とＣ−ＭＯＳ素子とＤ−ＭＯＳとを形成することのできるＢｉＣＤＭＯＳプロセスを用いて製造されている。
【００３４】
このサーボモータ制御ＩＣ５０は、イグニッションスイッチやアクセサリスイッチ等を介して供給されるバッテリ電源Ｖａｃｃから電力の供給を受けて例えば５ボルトの安定化電源Ｖｒｅｆを生成する定電圧電源回路５１と、この定電圧電源回路５１を保護する内蔵電源保護回路５２と、ＬＩＮ信号（シリアル通信信号）の入出力を行なうＬＩＮ入出力回路５３と、識別コード（ＩＤコード）を設定するためのＩＤ入力回路５４と、通信処理やモータの運転制御等の各種処理・制御を行なうロジック回路部５５と、モータ３０に電力を供給するＨブリッジ回路５６と、バッテリ電源Ｖａｃｃの過電圧を検出する過電圧検出回路５７と、モータ電流の過電流およびＨブリッジ回路５６を構成する各電力用スイッチング素子（ＭＯＳ−ＦＥＴ）の許容範囲を越える温度上昇（過温度）を検出する過電流・過温度検出回路５８と、ポテンショメータ３１の出力電圧（ドア開度に対応した電圧）をデジタルデータへ変換するＡ／Ｄ変換部５９とを備える。
【００３５】
ＶＤＤはＨブリッジ回路５６用のバッテリ電源Ｖａｃｃの電源端子、Ｖｃｃは電流制限抵抗Ｒ１によって電流制限されたバッテリ電源Ｖａｃｃの電源端子、Ｃ１は電源安定化用コンデンサ、ＧＮＤはグランド電源端子である。
【００３６】
ＶＩＤ０〜ＶＩＤ３は識別コード（ＩＤコード）を設定するための入力端子である。本実施の形態では、識別コード（ＩＤコード）は４ビット構成としており、最大で１６通りの識別コード（言い換えればアドレス）を設定できる。これらのＩＤ入力端子ＶＩＤ０〜ＶＩＤ３をグランドに接続することでＬレベル（論理０）を設定でき、オープン状態でＨレベル（論理１）を設定できる。
【００３７】
Ｖｂｕｓはシリアル通信信号（具体的にはＬＩＮ通信信号）の入出力端子、すなわちデータ線（ＢＵＳ）の接続端子である。Ｍ＋およびＭ−はＨブリッジ回路５６の出力端子であり、モータ３０との接続端子である。
【００３８】
ＶＲは安定化電源Ｖｒｅｆの出力端子であり、ポテンショメータ３１の一端側と接続される。Ｖｐｂｒはポテンショメータ３１の出力電圧（ドア開度に対応した電圧）の入力端子である。Ｖ１２Ｖは電流制限されたバッテリ電源であり、この電源Ｖ１２ＶはＬＩＮ入出力回路５３に供給される。
【００３９】
図９はサーボモータ制御装置のロジック回路部５５の一具体例を示す図である。ＬＩＮ通信処理部６１は、ＬＩＮ入出力回路５３から供給される受信信号ＲＸを解読し、ＩＤフィールドのパリティチェック結果が正常であり、受信したＩＤコードが自己のＩＤコードと一致しており、かつ、ＩＤフィールド内のＩＤ４，ＩＤ５の２ビットによって受信要求が指定されている場合、データ１フィールド、データ２フィールド、チェックサムフィールドの各８ビットのデータをそれぞれ仮レジスタ等に一時保存する。
【００４０】
そして、ＬＩＮ通信処理部６１は、一時保存した各データに対してサムチェックを行なって誤りがないことをチェックした後に、データ１フィールドの８ビットのドア指示開度データ（目標値データ）を新指示データラッチ回路６２に供給するとともに、通信成立トリガ信号６１ａを出力して、ドア指示開度データ（目標値データ）を新指示データラッチ回路６２にラッチさせる。この際、新指示データラッチ回路６２に格納されていた先のドア指示開度データ（目標値データ）は、旧指示データラッチ回路６３にシフトされる。
【００４１】
また、ＬＩＮ通信処理部６１は、データ２フィールド内の強制動作要求（リカバリー要求）が強制動作を要求する例えば論理「１」である場合には、強制動作要求信号（リカバリー要求信号）６１Ｒを生成して出力する。ＬＩＮ通信処理部６１は、データ２フィールド内の緊急停止要求が例えば緊急停止を要求する論理「１」である場合には、緊急停止要求信号Ｋｓｐを生成して出力する。
【００４２】
さらに、ＬＩＮ通信処理部６１は、ＩＤフィールドのパリティチェック結果にエラーが生じた場合には、受信ＩＤパリティエラーフラグをセットする。また、ＬＩＮ通信処理部６１は、サムチェックの結果にエラーが生じた場合には、受信サムチェックエラーフラグをセットする。
【００４３】
第１の比較回路６４は、新たなドア指示開度データ（目標値データ）と旧指示開度データとを比較し、両者が異なっている場合にはその比較結果（不一致出力）を動作許可トリガ信号生成部６５に供給する。
【００４４】
動作許可トリガ信号生成部６５は、新旧の指示開度データが異なっている場合には、動作許可トリガ信号６５ａを生成して、動作許可／禁止信号処理部６６に供給する。また、この動作許可／禁止信号処理部６６は、ＬＩＮ通信処理部６１から強制動作要求信号（リカバリー信号）６１Ｒが供給された場合にも、動作許可トリガ信号６５ａを生成して、動作許可／禁止信号処理部６６に供給する。
【００４５】
動作許可／禁止信号処理部６６は、動作許可トリガ信号６５ａが供給されると、Ｈブリッジ駆動処理部６７に動作許可信号を供給する。
【００４６】
ドア開度を検出するポテンショメータ３１の出力は、図８に示したＡ／Ｄ変換部５９によって予め設定したＡ／Ｄ変換周期毎に８ビットのドア実開度データ（現在値データ）ＡＤ０〜ＡＤ７に変換されている。
【００４７】
図９に示すフィルタ処理部６８は、時系列上で連続する所定個数のドア実開度データ（現在値データ）ＡＤ０〜ＡＤ７の平均値を求める等の処理を行なった結果をフィルタ処理後のドア実開度データ（現在値データ）として出力する。
【００４８】
ＣＷ、ＣＣＷ、ＨＯＬＤ指示信号生成部６９は、ドア指示開度データ（目標値データ）とフィルタ処理後のドア実開度データ（現在値データ）とを比較し、両者の偏差に基づいてモータ３０の回転方向を決定する。そして、ＣＷ、ＣＣＷ、ＨＯＬＤ指示信号生成部６９は、モータ３０を正転方向（ＣＷ：時計方向）に駆動させてドアを開方向に駆動させるのか、モータ３０を逆転方向（ＣＣＷ：反時計方向）に駆動させてドアを閉方向に駆動させるのかを指示する回転方向指示信号（ＣＷ，ＣＣＷ）を生成して出力する。また、ＣＷ、ＣＣＷ、ＨＯＬＤ指示信号生成部６９はドア指示開度データ（目標値データ）とフィルタ処理後のドア実開度データ（現在値データ）とが略一致した場合には、現在位置の保持を指示するＨＯＬＤ信号を生成・出力して、モータ３０の駆動を停止させることで、ハンチング現象の発生を防止している。
【００４９】
Ｈブリッジ駆動処理部６７は、動作許可／禁止信号処理部６６から動作許可信号が供給されているときには、回転方向指示信号（ＣＷ，ＣＣＷ）に基づいてＨブリッジ回路５６の各アームを構成する各電力用スイッチング素子（例えばＭＯＳ−ＦＥＴ）の駆動信号Ｏｕｔ１〜Ｏｕｔ４を生成して出力する。これにより、図８に示したＨブリッジ回路５６からモータ３０に電力が供給され、モータ３０の駆動がなされる。
【００５０】
なお、Ｈブリッジ駆動処理部６７は、データ２フィールド内のモータＰＷＭ運転条件設定要求によってモータのソフトスタートやソフトストップを行なうことが設定されている場合には、モータ３０の起動時にはＰＷＭ制御によってモータ３０に供給する電力を徐々に増加させるソフトスタート制御を行なって、モータ起動時の騒音を軽減させ、また、制御対象であるドア等の現在値（ドア実開度）が目標値（ドア指示開度）に近くなった時点からＰＷＭ制御によってモータ３０に供給する電力を徐々に低減させるソフトストップ制御を行なって、モータ停止時の騒音を軽減させるようにしている。なお、ＰＷＭ運転条件設定要求はＬＩＮ通信処理部６１からＨブリッジ駆動処理部６７に対して供給されるが、図９ではそのための信号線の記載を省略している。
【００５１】
第２の比較回路７０は、ドア指示開度データ（目標値データ）とフィルタ処理後のドア実開度データ（現在値データ）と比較し、両者が一致した場合にはその比較結果（一致出力）を動作禁止信号生成部７１に供給する。
【００５２】
動作禁止信号生成部７１は、現在のドア開度が目標値に一致している場合には、動作禁止信号７１ａを生成して出力する。この動作禁止信号７１ａは、動作許可／禁止信号処理部６６に供給される。
【００５３】
動作許可／禁止信号処理部６６は、動作禁止信号生成部７１から動作禁止信号７１ａが供給されると、動作許可信号の出力を停止させるともに、動作禁止信号をＨブリッジ駆動処理部６７に供給して、モータ３０の駆動を禁止させる。
【００５４】
過電流・過温度・過電圧処理部７２は、過電圧検出回路５７からの過電圧検出信号Ｅｖ、過電流・過温度検出回路５８からの過電流検出信号Ｅｃおよび過温度検出信号Ｅｔのいずれかが供給されると、それらの異常に対応したフラグをセットするとともに、異常発生を示す情報を動作許可／禁止信号処理部６６に供給する。動作許可／禁止信号処理部６６は、異常発生を示す情報が供給されると、動作許可信号の出力を停止させるともに、動作禁止信号をＨブリッジ駆動処理部６７に供給して、モータ３０の駆動を禁止させる。
【００５５】
ＬＩＮ通信処理部６１は、ＩＤフィールドのパリティチェック結果が正常であり、受信したＩＤコードが自己のＩＤコードと一致しており、かつ、ＩＤフィールド内のＩＤ４，ＩＤ５の２ビットによって送信要求が指定されている場合には、フィルタ処理後の８ビットのドア実開度データ（現在値データ）をデータ１フィールドで送信するデータとしてセットし、また、データ２フィールドで送信するデータとして次のものをセットする。
【００５６】
例えば、データ２フィールドの最下位ビットｄ０に過電流検知フラグ、２番目のビットｄ１にモータ停止中フラグ、３番目のビットｄ３にモータ回転方向が正転方向（ＣＷ）であることを示すＣＷフラグ、４番目のビットｄ３にモータ回転方向が逆転方向（ＣＣＷ）であることを示すＣＣＷフラグ、５番目のビットｄ４に受信ＩＤパリティエラーフラグ、６番目のビットｄ５に過温度検知フラグ、７番目のビットｄ６に受信サムチェックエラーフラグ、最上位ビットｄ７に過電圧検知フラグをそれぞれセットする。そして例えば、データ１フィールドで送信するデータとデータ２フィールドで送信するデータとの加算結果にその加算によって生じたキャリーデータを加算した結果の反転データを求め、これをチェックサムフィールドで送信するチェックサムデータとする。
【００５７】
そして、ＬＩＮ通信処理部６１は、ＩＤフィールドが終了した時点後に速やかに（例えば２ビット期間までの間に）、データ１フィールド、データ２フィールド、チェックサムフィールドのデータを順次送信する。これにより、ドア実開度データ（現在位置データ）、モータの回転方向やモータ停止中であるかのモータ運転状態の情報、および、過電流、過電圧、過温度の異常検出情報、ならびに、データ受信時のエラー発生情報が上位装置（マスター側）であるコントローラ１００へ供給される。
【００５８】
したがって、コントローラ１００は、サーボモータ制御回路４０の動作を詳細に診断することが可能となる。また、コントローラ１００は、サーボモータ制御回路４０の過負荷を予測し、サーボモータ制御装置の動作を停止させる指令（緊急停止要求）を発したりすることで、サーボモータ制御回路４０や電動式モータアクチュエータ３０Ａの破損を防止することも可能となる。
【００５９】
前述したように、ＬＩＮ通信処理部６１は、ＬＩＮ入出力回路５３から供給される受信信号ＲＸを解読し、ＩＤフィールドのパリティチェック結果が正常であり、受信したＩＤコードが自己のＩＤコードと一致しており、かつ、ＩＤフィールド内のＩＤ４，ＩＤ５の２ビットによって受信要求が指定されている場合、データ１フィールド、データ２フィールド、チェックサムフィールドの各８ビットのデータを受信する。そして、受信したデータに誤りがないことをチェックした後に、データ１フィールドの８ビットのドア指示開度データ（目標値データ）を新指示データラッチ回路６２に供給するとともに、通信成立トリガ信号６１ａを出力して、ドア指示開度データ（目標値データ）を新指示データラッチ回路６２にラッチさせる。
【００６０】
次に、ＬＩＮ通信処理部６１は、データ２フィールドの内容を解読して処理する。ＩＤフィールドで受信要求が設定されている場合、データ２フィールドを用いてコントローラ１００側（マスター側）からサーボモータ制御回路４０側（スレーブ側）に対する各種の要求が供給される。
【００６１】
本実施の形態では、データ２フィールドの最下位ビットｄ０によって通信エラーフラグクリア要求が供給される。ＬＩＮ通信処理部６１は、最下位ビットｄ０の論理が「１」である場合には、受信ＩＤパリティエラーフラグおよび受信サムチェックエラーフラグをそれぞれクリアし、最下位ビットｄ０の論理が「０」である場合には各フラグの状態を変更しない。
【００６２】
データ２フィールドの２番目のビットｄ１によってダイアグフラグクリア要求が供給される。ＬＩＮ通信処理部６１は、２番目のビットｄ１の論理が「１」である場合には過電流検知フラグ、過温度検知フラグ、過電圧検知フラグを全てクリアし、２番目のビットｄ１の論理が「１」である場合には各フラグの状態を変更しない。
【００６３】
データ２フィールドの３番目のビットｄ２によって出力ＰＷＭ制御要求が供給される。ここで、出力ＰＷＭ制御とは、モータの起動時にＰＷＭ制御のデューティ比を徐々に増加させることでモータをソフトスタートさせ、また、ドア指示開度データ（目標値データ）とフィルタ処理後のドア実開度データ（現在値データ）との偏差が予め設定した値以下となった場合には、ＰＷＭ制御のデューティ比を徐々に減少させることでモータをソフトストップさせることである。３番目のビットｄ２の論理が「１」である場合にはソフトスタートおよびソフトストップの制御が要求され、論理が「０」である場合にはソフトスタートおよびソフトストップの制御が不要である。ＬＩＮ通信処理部６１は、ソフトスタートおよびソフトストップの制御を行なうか否かの情報をＨブリッジ駆動処理部６７へ供給する。
【００６４】
データ２フィールドの４番目のビットｄ３によってＰＷＭトルク制御時間設定要求が供給される。ここで、ＰＷＭトルク制御時間とは、出力ＰＷＭ制御によってソフトスタートを行なう時間のことである。具体的には、ソフトスタートを行なう際にデューティ比を０または最小デューティ値から１００パーセントへ変化させるまでの時間のことである。本実施の形態では、４番目のビットｄ３の論理が「１」である場合には５００ｍｓ（ミリ秒）が設定され、論理が「０」である場合には２５０ｍｓ（ミリ秒）が設定される。ＬＩＮ通信処理部６１は、出力ＰＷＭ制御（ソフトスタート制御）を行なう際の制御時間に関する情報をＨブリッジ駆動処理部６７へ供給する。なお、図９では制御時間に関する情報をＨブリッジ駆動処理部６７へ供給するための信号経路の記載を省略している。なお、ソフトストップは、ドア指示開度データ（目標値データ）とフィルタ処理後のドア実開度データ（現在値データ）との偏差に基づいてデューティ比を設定するようにしている。
【００６５】
データ２フィールドの５番目のビットｄ４および６番目のビットｄ５によってモータ供給電力制限要求が供給される。ここで、モータ供給電力制限とは、ＰＷＭ制御によってモータに供給する電力の上限を制限するか否か、また、出力ＰＷＭ制御（ソフトスタート・ソフトストップ制御）を行なう場合にのみモータに供給する電力の上限を制限するか、または、出力ＰＷＭ制御（ソフトスタート・ソフトストップ制御）を行なわない場合でもモータに供給する電力の上限を制限するかを設定するものである。モータに供給する電力の制限は、ＰＷＭ制御におけるデューティ比に上限を設定することで行なう。
【００６６】
本実施の形態では、５番目のビットｄ４の論理が「１」である場合にはデューティ比の上限値が約７０パーセントに設定され、論理が「０」である場合にはデューティ比の上限値が１００パーセントに設定される。また、６番目のビットｄ５の論理が「１」である場合には出力ＰＷＭ制御（ソフトスタート・ソフトストップ制御）を行なう場合にのみモータに供給する電力の上限を制限することが設定され、論理が「０」である場合には常に（出力ＰＷＭ制御（ソフトスタート・ソフトストップ制御）を行なわない場合でも）モータに供給する電力の上限を制限することが設定される。
【００６７】
なお、出力ＰＷＭ制御（ソフトスタート・ソフトストップ制御）を行なう場合にのみモータに供給する電力の上限を制限するものとし、ビットｄ４とビットｄ５の２ビットを用いて、デューティ比の上限値を例えば１００，約９４，約８８，約７５パーセントの４段階に切り替えるようにしてもよい。また、常に（出力ＰＷＭ制御（ソフトスタート・ソフトストップ制御）を行なわない場合でも）モータに供給する電力の上限を制限するものとし、ビットｄ４とビットｄ５の２ビットを用いて、デューティ比の上限値を例えば１００，約９４，約８８，約７５パーセントの４段階に切り替えるようにしてもよい。
【００６８】
ＬＩＮ通信処理部６１は、モータ供給電力制限要求に関する情報をＨブリッジ駆動処理部６７に供給する。なお、図９ではそのための信号線の記載を省略している。
【００６９】
データ２フィールドの７番目のビットｄ６によって緊急停止要求が供給される。７番目のビットｄ６の論理が「１」の場合、モータへの給電が強制的に遮断される。７番目のビットｄ６の論理が「０」の場合、モータへの給電が強制遮断されている状態が解除され、モータへの給電が可能な状態（通常の動作状態）となる。ＬＩＮ通信処理部６１は、緊急停止要求信号Ｋｓｐを動作許可／禁止信号処理部６６へ供給する。モータを緊急停止させた後に、モータを再度回転させる場合は、強制動作要求（リカバリー要求）を用いる。なお、モータを緊急停止させた後に再度回転させる場合には、以前とは異なる指示開度データを与えるようにしてもよい。
【００７０】
動作許可／禁止信号処理部６６は、緊急停止要求信号Ｋｓｐが供給されると動作許可信号の出力を停止して、動作禁止信号をＨブリッジ駆動処理部６７へ供給する。
【００７１】
データ２フィールドの最上位のビットｄ７によって、強制動作要求が供給される。最上位ビットの論理が「１」の場合、モータへの給電が強制的に開始される。最上位ビットの論理が「０」の場合、通常の動作状態となる。ＬＩＮ通信処理部６１は、強制動作要求信号６１Ｒを動作許可／禁止信号処理部６６へ供給する。
【００７２】
なお、本実施の形態では、特許請求の範囲に記載したシリアルデータ通信部を、ＬＩＮ入出力回路５３とロジック回路部５５とで構成している。特許請求の範囲に記載した受信処理部をロジック回路部５５内のＬＩＮ通信処理部６１によって構成している。特許請求の範囲に記載したアクチュエータ駆動制御部を、Ｈブリッジ駆動処理部６７、フィルタ処理部６８、ＣＷ、ＣＣＷ、ＨＯＬＤ指示信号生成部６９およびＡ／Ｄ変換部５９によって構成している。特許請求の範囲に記載した動作禁止手段を、第２の比較回路７０、動作禁止信号生成部および動作許可／禁止信号処理部６６によって構成している。また、特許請求の範囲に記載した動作許可手段を、動作許可トリガ信号生成部６５と動作許可／禁止信号処理部６６とによって構成している。
【００７３】
サーボモータ制御回路４０は、コントローラ１００側から目標値（ドア指示開度）が供給されると、ポテンショメータ３１によって検出される現在値（ドア実開度）と目標値とに基づいて電動モータ３０を駆動し、制御対象であるドアの開度が目標値となるようにフィードバック制御を行なう。そして、目標値と現在値とが一致（または略一致）した時点で、動作許可／禁止信号処理部６６から動作禁止信号を出力して、電動モータ３０を停止させ、フィードバック制御を停止させる。動作を停止させることで、ドア開度が目標値の前後で変動するいわゆるハンチング現象をなくすことができる。
【００７４】
ここで、ポテンショメータ３１で検出した現在値に係る信号にノイズが混入すると、ノイズの影響で目標値とは異なる位置で動作が停止されてしまう。一方、コントローラ１００は、サーボモータ制御回路４０へ送信要求を与えることで、サーボモータ制御回路４０側から現在値、モータの回転方向、モータ停止状態、受信データのエラーチェック結果、過電流・過電圧・過温度等の異常検出結果を得ることができる。したがって、コントローラ１００は、サーボモータ制御回路４０へ供給した目標値に対して現在値にずれが生じていることを検出することができる。この場合、コントローラ１００は、強制動作要求（リカバリー要求）をサーボモータ制御回路４０へ与えるだけでよい。
【００７５】
サーボモータ制御回路４０は、強制動作要求（リカバリー要求）が供給されると、動作禁止状態を解除し、Ｈブリッジ駆動処理部６７に動作許可信号を供給して、目標値と現在値と偏差に基づくフィードバック制御を再開させる。これにより、目標値に対する現在値のずれが解消される。
【００７６】
従来と同様にコントローラ１００からサーボモータ制御回路４０へ新たな目標値を与えることで、目標値と現在値と偏差に基づくフィードバック制御を再開させることもできる。しかし、その場合には前回与えた目標値とは異なるダミー目標値を与えた後に、再度本来の目標値を与えなければならず、コントローラ１００側の処理量が多くなる。強制動作要求（リカバリー要求）を用いることで、コントローラ１００側の制御が簡単になり、サーボモータ制御回路４０側の動作禁止状態を解除するための処理（制御負荷）が軽減される。
【００７７】
なお、本実施の形態では、データ２フィールド内の特定の１ビットに強制動作要求（リカバリー要求）を割り当てて例を示したが、強制動作要求（リカバリー要求）を２ビット以上の複合データで設定することで、強制動作要求（リカバリー要求）と他の要求とを同時に行なわせるようにしてもよい。また、例えば通信エラーフラグクリア要求やダイアグ（診断）フラグクリア要求に強制動作要求（リカバリー要求）の機能を併合して、これらのクリア要求を受信したときには各種フラグをクリアするとともに動作禁止状態を解除して、フィードバック動作を再開するようにしてもよい。
【００７８】
また、本実施の形態では、サーボモータ制御装置を用いて自動車用空気調和機の各種ドアの開度を制御する例について説明したが、この発明に係るサーボモータ制御装置は、ドアアクチュエータだけでなく制御対象を直線的に移動させるアクチュエータ等を含めた種々の用途に適用することができる。
【００７９】
また、本実施の形態では、ロジック回路部５５をハードウェァ主体の回路構成とした例を示したが、ロジック回路部５５は１チップマイクロコンピュータ等を用いてプログラム制御でその機能を実現するようにしてもよい。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明に係るサーボモータ制御装置は、ハンチング防止のための動作禁止状態に対し、上位装置が、供給した目標値に対して現在値にずれが生じていることを検出した時に、上位装置は強制動作要求を与えると共に、動作許可手段は上位装置から強制動作要求が供給されると動作禁止状態を解除するので、先に供給された目標値に対して現在値にずれが生じている場合には、制御対象の位置が目標値になるようフィードバック制御がなされる。したがって、現在値が目標値からずれている場合でも、上位装置は新たな目標値を送信することなくそのずれを解消させることができる。なお、強制動作要求は、少なくとも１ビットのデータ、または、２ビット以上の複合データで設定するようにすることで、上位装置側での制御が簡単になり、サーボモータ制御装置側の動作禁止状態を解除するための処理（制御負荷）が軽減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るサーボモータ制御装置を適用した自動車用空気調和装置の本体の構成を概念的に示した説明図である。
【図２】この発明に係るサーボモータ制御装置によって駆動される電動式モータアクチュエータの一具体例を示す図である。
【図３】この発明に係るサーボモータ制御装置を適用した自動車用空気調和装置のシステム構成を示す図である。
【図４】この発明に係るサーボモータ制御装置を適用した自動車用空気調和装置のシステムの回路ブロック構成を示す図である。
【図５】この発明に係るサーボモータ制御装置のブロック構成を示す図である。
【図６】ＬＩＮ通信規格の１フレーム内の各フィールドのデータ構造を示す図（その１）である。
【図７】ＬＩＮ通信規格の１フレーム内の各フィールドのデータ構造を示す図（その２）である。
【図８】この発明に係るサーボモータ制御装置のブロック構成を示す図である。
【図９】この発明に係るサーボモータ制御装置のロジック回路部の一具体例を示す図である。
【符号の説明】
１ 空調機本体
７ インテークドア
１３ ミックスドア
１８ デフドア
１９ ベントドア
２０ フットドア
３０ モータ（電動モータ）
３０Ａ 電動モータ式アクチュエータ
３１ ポテンショメータ
４０ サーボモータ制御回路
５０ サーボモータ制御ＩＣ
５３ ＬＩＮ入出力回路
５４ ＩＤ入力回路
５５ ロジック回路部
５６ Ｈブリッジ回路
５７ 過電圧検出回路
５８ 過電流・過温度検出回路
５９ Ａ／Ｄ変換部
６１ ＬＩＮ通信処理部
６２ 新指示データラッチ回路
６３ 旧指示データラッチ回路
６４ 第１の比較回路
６５ 動作許可トリガ信号生成部
６６ 動作許可／禁止信号処理部
６７ Ｈブリッジ駆動処理部
６８ フィルタ処理部
６９ ＣＷ、ＣＣＷ、ＨＯＬＤ指示信号生成部
７０ 第２の比較回路
７１ 動作禁止信号生成部
７２ 過電流・過温度・過電圧処理部
１００ コントローラ
１０１ エアコン制御回路
１０２ 制御回路
１１０ 操作パネル
Ｆ／Ｒ インテークドアアクチュエータユニット
ＭＩＸ ミックスドアアクチュエータユニット
ＭＯＤＥ モードドアアクチュエータユニット

Claims (2)

1. 電動モータを有する電動モータ式アクチュエータを駆動するサーボモータ制御装置であって、
   シリアルデータ通信部と、
   前記シリアルデータ通信部を介して上位装置から供給される自己アドレス宛ての情報を受信する受信処理部と、
   受信した情報の中に含まれる制御対象の目標値と位置検出部によって検出された現在位置とに基づいて制御対象の位置が前記目標値になるよう前記電動モータ式アクチュエータを駆動して制御対象の位置をフィードバック制御するアクチュエータ駆動制御部と、
   前記目標値と前記現在値との偏差が予め設定した許容範囲内であることを検出した後は前記アクチュエータ駆動制御部の動作を禁止する動作禁止手段と、
   該動作禁止手段による前記アクチュエータ駆動制御部の動作の禁止後に、前記上位装置が、供給した前記目標値に対して前記現在値にずれが生じていることを検出した時に、上位装置が強制動作要求を与えるように構成すると共に、
   前記上位装置から受信した情報の中に含まれる強制動作要求に基づいて前記アクチュエータ駆動制御部の動作が禁止されている状態を解除する動作許可手段とを備えることを特徴とするサーボモータ制御装置。
2. 前記強制動作要求は、少なくとも１ビットのデータ、または、２ビット以上の複合データで設定されることを特徴とする請求項１記載のサーボモータ制御装置。

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