JP5152847B2 - モータ制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、リレーに関し、特に車載用などとして使用されるモータ制御方法に関する。

従来、リレーは、自動車の電装部品などに用いられている。これらの車載用として一般的なリレー駆動によるモータ制御方法について説明する。

図３は、ＥＭＦ対策のためのコンデンサが並列に接続されたモータを制御する従来のリレー駆動によるモータ制御方法の構成を示した回路図、図４は、従来のリレー駆動によるモータ制御方法を説明するためのタイムチャートを示す。

図３、図４において、制御回路１６からの第１の駆動信号Ｖ１をトランジスタＴＲ１のベースに与えると、第１のリレーＲＹ１の第１のコイル１に電圧が印加され、励磁状態となり、第１のコモン接点５は、第１のブレーク接点７から離れ、第１のメーク接点３と接続し、モータＭが起動する。制御回路１６からトランジスタＴＲ１のベースに与えている第１の駆動信号Ｖ１を止めると、第１のコイル１の電圧は除去され、無励磁状態となり、第１のコモン接点５は、第１のメーク接点３と離れ、第１のブレーク接点７と接続し、第１のコモン接点５−第１のブレーク接点７−モータＭの回路が短絡され、モータユニット１７が蓄えているエネルギーが電流として、急激に放電され、消費されるため、モータＭは急停止する。

コンデンサＣが、モータＭと並列に接続されていると、第１のコイル１の電圧除去時、第１のコモン接点５と第１のブレーク接点７が接続された際に、第１のコモン接点５−第１のブレーク接点７−モータＭ間を通って、非常に大きな電流が流れる。このとき、第１のコモン接点５が第１のブレーク接点７と接触する際に生じる接点バウンスが、第１のリレーＲＹ１の接点寿命に大きく影響を与える。

大きな電流が流れている状態で、接点バウンスが発生すると、アークが発生し、接点表面での突起や穴の形成によるロッキング、接点接触抵抗の増大、開離不能などの故障が発生し、寿命が短くなるという問題が生じる。

車載搭載用のリレーは、小型化されているため、コイル部は小さく、コモン接点を吸引する力も小さい。このため、接触力は小さくなる。特にブレーク側は、メーク側と比較して、接触力は小さいため、接点バウンス時間は長くなる。

コイル電圧除去時のブレーク接点のバウンスの影響を回避させる手段としては、半導体スイッチを用いて、ブレーク接点のバウンスが発生している間は、電流を流さないように半導体スイッチで制御する方法があり、例えば、特許文献１に開示されている。

特開２０００−１３９０９４公報

前述のようにコイル電圧除去時のブレーク接点のバウンスによるアークの発生を回避するために、特許文献１では、半導体スイッチを用いた構成にしているが、半導体スイッチを使用すると高価になってしまう。また、接点バウンスが発生し難いブレーク接点の接触力の大きいリレーを使用する場合には、リレーサイズが大きくなってしまい、新たな問題が生じる。

したがって、本発明の課題は、小型でかつ安価で、ブレーク接点のバウンスによるアークの発生の影響をなくしたリレー駆動によるモータ制御方法を提供することにある。

本発明は、ツインリレーの構造を採用して、ツインリレーの第１のコイル電圧除去の際、第１のブレーク接点のバウンスが終了後、第２のコイルに電圧を印加し、第２のコモン接点と第２のメーク接点が接続されることで、第１のコモン端子−第１のブレーク端子−モータ−第２のコモン端子−第２のメーク端子間が短絡され、モータユニットに蓄えられていたエネルギ−を電流として、通電させ、急激に消費させるので、ブレーク接点のバウンスの影響をなくして、モータを急停止させることができ、リレー接点の長寿命化を実現するものである。

本発明によれば、コイルと接点を２セット有するツインリレーと前記ツインリレーの第１のリレーの第１のコイルと第２のリレーの第２のコイルにそれぞれ接続する第１のスイッチ、第２のスイッチと、前記第１と第２のスイッチを制御する制御用回路を用いてコンデンサが並列に接続されたモータを制御するモータ制御方法であって、前記第１のリレーの第１のメーク端子を直流電源の一方の出力端子に接続し、前記直流電源の他方の出力端子は接地し、前記第１のリレーの第１のコモン端子と前記第２のリレーの第２のコモン端子をモータに接続し、前記第２のコモン端子とモータは接地し、前記第１のリレーの第１のブレーク端子と前記第２のリレーの第２のメーク端子を接続し、前記制御回路は、前記第１のスイッチをオフし、前記第１のブレーク接点のバウンスが終了後、前記第２のスイッチをオンし、前記モータ停止後、前記第２のスイッチをオフとしてツインリレーを駆動することを特徴とするモータ制御方法が得られる。

また本発明によれば、前記第１のコイルの電圧を除去し、第１のブレーク接点のバウンスが終了後、前記第２のコイルの電圧を印加し、前記モータ停止後、前記第２のコイルの電圧を除去することを特徴とするモータ制御方法が得られる。

本発明により、コイルの電圧を除去する際、リレーのブレーク側は、一般的にメーク側と比較して、接触力は小さいため、接点バウンス時間は長くなるので、接点バウンス時間の短いメーク接点で電流を流すことにより、ブレーク接点のバウンスによるアークの発生の影響をなくすことができ、接点寿命が長いリレーの駆動によるモータ制御方法の提供が可能となった。

以下、本発明について実施の形態を、図１及び図２を参照しながら説明する。

図１は、本発明のツインリレー駆動によるモータ制御方法の構成を示した回路図、図２は、本発明のツインリレー駆動によるモータ制御方法を説明するためのタイムチャートである。ツインリレーＴＷＲの第１のリレーＲＹ１の第１のコイル１、及び第２のリレーＲＹ２の第２のコイル８の一端は、直流電源１８の出力端子の一端に接続され、第１のコイル１の他端は、トランジスタＴＲ１とツエナーダイオードＤ１を介して、接地され、第２のコイル８の他端は、トランジスタＴＲ２とツエナーダイオードＤ２を介して、接地される。直流電源１８の出力は、制御回路１５からの第１の駆動信号Ｖ１、第２の駆動信号Ｖ２が各トランジスタＴＲ１、ＴＲ２のベースに与えられることにより、第１のコイル１、第２のコイル８に電圧が印加される。ツインリレーＴＷＲの第１のリレーＲＹ１の第１のメーク端子２は、直流電源１８の一方の出力端子と接続され、直流電源１８の他方の出力端子は接地され、第１のコモン端子４と第２のコモン端子１１は、モータの両端子にそれぞれに接続され、第２のコモン端子１１とモータＭの一方の端子は接地され、第１のブレーク端子７と第２のメーク端子９は接続される。

制御回路１５からの第１の駆動信号Ｖ１がトランジスタＴＲ１のベースに与えられると、第１のコイル１に電圧が印加され、励磁状態となり、第１のコモン接点５は、第１のブレーク接点７と離れ、第１のメーク接点３と接続され、モータＭが起動する。制御回路１５からトランジスタＴＲ１のベースに与えている第１の駆動信号Ｖ１を止めると、第１のコイル１の電圧が除去され、無励磁状態となり、第１のコモン接点５は、第１のメーク接点３と離れ、第１のブレーク接点７と接続される。図２に示すように、第１のコイル１の電流を除去してから、第１のブレーク接点７のバウンスが終了した後、制御回路１５からの第２の駆動信号Ｖ２がトランジスタＴＲ２のベースに与えられ、第２のコイル８に電圧が印加され、励磁状態となり、第２のコモン接点１２と第２のブレーク接点１４が離れ、第２のメーク接点１０と接続される。そこで、モータユニット１７に蓄えられていた電流は、第１のコモン接点５−第１のブレーク接点７−第２のメーク接点１０−第２のコモン接点１２−モータＭを通って、放電され、モータＭは、急停止する、モータＭに流れる電流が終了した後、制御回路１５からトランジスタＴＲ２のベースに与えている第２の駆動信号Ｖ２を止め、第２のコイル８の電圧が除去され、第２のコモン接点１２は、第２のメーク接点１０と離れ、第２のブレーク接点１４と接続される。

つまり、本発明の実施の最良の形態としては、ツインリレーを用いて第１のリレーＲＹ１の第１のコイル１電圧除去後、第１のリレーＲＹ１の第１のブレーク接点７のバウンスが終了した後、第２のリレーＲＹ２の第２のコイル８に電圧を印加し、モータＭに流れる電流が完全になくなった後、第２のリレーＲＹ２の第２のコイル８電圧を除去するのがよい。

そこで、以下に示す試験条件で、電気的寿命試験を実施した。また、比較のため、図３に示す従来の駆動方式での電気的寿命試験も実施した。

試験条件
従来のリレー：ＮＥＣトーキン製 ミニチュアリレー ＥＸ１−２ Ｕ１Ｓ
本発明のツインリレー：ＮＥＣトーキン製 ミニチュアリレー ＥＸ２−２ Ｕ１Ｓ
第１側ブレーク接点のバウンスが終了する時間：Ｔ１＝１０ｍｓ
モータが停止するまでの時間：Ｔ２＝５００ｍｓ
開閉頻度：０．２ｓ ＯＮ、９．８ｓ ＯＦＦ、０．１Ｈｚ
第１のコイル印加電圧：ＶＣ１＝１２Ｖ
第２のコイル印加電圧：ＶＣ２＝１２Ｖ
接点負荷：１４Ｖｄｃ−２５Ａ、Ｐ／Ｗ モータ、アンロック状態
実験温度：常温（２４℃）
試験数：各１０個

その結果、従来のリレーを用いたモータ制御方法では、平均寿命が約４万回だったのに対し、本発明のツインリレーを用いたモータ制御方法では、平均寿命約２０万回であった。従来は、第１のメーク接点でモータを駆動させて、第１のブレーク接点で停止させていたが、本発明は、第１のメーク接点でモータを駆動させて、第２のメーク接点で停止させている。特にブレーク側は、メーク側と比較して接触力が小さいため、接点バウンス時間は長くなる。本試験で使用したリレー接点時間（バウンスを含まない）のカタログ値を見ると、ブレーク側３ｍｓ、メーク側２．５ｍｓとなっている。よって、接点バウンス時間の短いメーク接点で、電流を流すため、アークの発生を抑え、長寿命化を実現する。

以上、この発明の実施の形態を説明したが、この発明は、これらの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更であっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた発明に含まれる。

本発明のツインリレー駆動によるモータ制御方法を用いることにより、自動車部品や電装部品の信頼性を高めることが可能となる。

本発明のツインリレー駆動によるモータ制御方法の構成を示した回路図。 本発明のツインリレー駆動によるモータ制御方法を説明するためのタイムチャート。 従来のリレー駆動によるモータ制御方法の構成を示した回路図。 従来のリレー駆動によるモータ制御方法を説明するためのタイムチャート。

符号の説明

１ 第１のコイル
２ 第１のメーク端子
３ 第１のメーク接点
４ 第１のコモン端子
５ 第１のコモン接点
６ 第１のブレーク端子
７ 第１のブレーク接点
８ 第２のコイル
９ 第２のメーク端子
１０ 第２のメーク接点
１１ 第２のコモン端子
１２ 第２のコモン接点
１３ 第２のブレーク端子
１４ 第２のブレーク接点
１５、１６ 制御回路
１７ モータユニット
１８ 直流電源
Ｃ コンデンサ
Ｍ モータ
ＴＲ１、ＴＲ２ トランジスタ
Ｄ１、Ｄ２ ツエナーダイオード
Ｖ１ 第１の駆動信号
Ｖ２ 第２の駆動信号
ＴＷＲ ツインリレー
ＲＹ１ 第１のリレー
ＲＹ２ 第２のリレー
Ｔ１ 第１のブレーク接点のバウンスが終了する時間
Ｔ２ モータが停止するまでの時間

Claims (2)

1. コイルと接点を２セット有するツインリレーと前記ツインリレーの第１のリレーの第１のコイルと第２のリレーの第２のコイルにそれぞれ接続する第１のスイッチ、第２のスイッチと、前記第１と第２のスイッチを制御する制御用回路を用いてコンデンサが並列に接続されたモータを制御するモータ制御方法であって、前記第１のリレーの第１のメーク端子を直流電源の一方の出力端子に接続し、前記直流電源の他方の出力端子は接地し、前記第１のリレーの第１のコモン端子と前記第２のリレーの第２のコモン端子をモータに接続し、前記第２のコモン端子とモータは接地し、前記第１のリレーの第１のブレーク端子と前記第２のリレーの第２のメーク端子を接続し、前記制御回路は、前記第１のスイッチをオフし、前記第１のブレーク接点のバウンスが終了後、前記第２のスイッチをオンし、前記モータ停止後、前記第２のスイッチをオフとしてツインリレーを駆動することを特徴とするモータ制御方法。
2. 前記第１のコイルの電圧を除去し、前記第１のブレーク接点のバウンスが終了後、前記第２のコイルの電圧を印加し、前記モータ停止後、前記第２のコイルの電圧を除去することを特徴とする請求項１記載のモータ制御方法。

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