JPH01311883A - モータの拘束トルク制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明はモータの拘束トルク制御゛回跨に関し、特に自
動車のパワーウィンド等において精密に密閉力を設定す
る回路に用いて好適なものである。

〔発明の概要〕

モータの駆動用トランジスタを周期的に瞬時オフにして
給電を遮断させ、このときのモータの誘導起電圧と基準
電圧とを比較した比較出力で駆動トランジスタのオン／
オフを決定することにより、拘束され更に給電遮断に至
るときの誘導起電圧の値（即ち基準電圧値）で拘束電流
値、即ち拘束時に発生するトルクを設定できるようにし
た拘束トルク制御回路である。

〔従来の技術〕

モータを拘束すると、拘束トルクを発生した状態で拘束
電流が流れ、モータを組込んだ装置の破損、対人傷害、
発熱発火の危険がある。このため従来ではモータと直列
に電流検出抵抗を挿入し、拘束時の電流増大を抵抗両端
の電圧降下により検出し、一定値を越えたら、電流制限
又は電流遮断を行うようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

特に直流機の場合、非常に大きな拘束電流が流れるので
、定格容量の大きい電流検出抵抗を使用する必要があり
、また常時無駄な電力消費がある上、発熱による発火の
危険性がある。

また上述のような電流検出抵抗を備えた過電流検出・タ
イマー回路又は過電流検出リミッタ回路は本質的には拘
束電流に基きトルクの増大を検出するものである。従っ
て完全拘束状態に至るまでに或いは拘束に至った後も過
大なトルクが発生し、即座に応答（停止）しない問題が
ある。

また電流検出であるために、電源電圧の変動の影響を受
ＬＪ易く、従って確実に回路遮断又はトルク制限を行う
ことができない問題もある。特に低電圧時に、検出し・
ベルに達しないような拘束電流が流れ続けることがある
。

゛本発明はこの問題にかんがみ、簡単な回路構成で且つ
少ない電力消費、即ぢ低発熱で拘束トルクの制御ができ
るようにし、また減電圧時にも正常に動作させることを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕 本発明のモータ５の拘束ｌ−ルク制御回路は、モータの
端子に生じる誘導起電圧と基準電圧Ｖ　Ｐｏｆとを比較
するコンパレータ６と、上記コンパレータの出力でオン
となって上記モータに駆動電圧を与える駆動トランジス
タＱ３と、」上記駆動トランジスタ３を周期的に瞬間オ
フにする遮断用トランジスタＱ２きを備え、上記基準電
圧Ｖ　ｒｅｆにより、モータ５の拘束トルクを設定し得
るようにしたものである。

〔作用〕

駆動トランジスタＱ３を周期的に瞬間オフにすることに
より、モータ５が拘束されて回転数が一定以下に低下し
たか否かが誘導起電圧を検出しているコンパレータ６に
より弁別される。誘導起電圧が低下したときには、拘束
と判定し、駆動トランジスタをコンパレータ出力により
オフとする。

この時点での回転数に対応した拘束電流値、即ち拘束ト
ルクはコンパレータ６の基（＄電圧Ｖ　Ｐｏｆで定まる
ので、所望の拘束トルクが発生した時点で給電遮断とす
ることができる。

実施例 第１図は本発明による拘束トルク制御回路の実施例を示
ず。モータ５は直流モータで、直流電源Ｅから電流供給
を受ける。モータ５の端子８と接地との間に接続された
ＦＥＴＱ３は駆動スイッチング用で２、そのゲーｉ・に
接続されたトランジスタＱ１は起動用である。このｌ・
ランジスタＱ１のベースに負の起動パルスＰ１が端子９
から抵抗Ｒ１を介して与えられると、Ｑｌがオンし、こ
れによりＱ３のゲートに正パルスが与えられるのでＱ３
がオンする。従ってモータ５が回転する。

このとき、モータ５の端子電圧と、可変抵抗ＶＲ及び抵
抗Ｒ４の分圧回路で設定された基準電圧Ｖ　ｒａｆとが
コンパレーク６で比較される。モータ５の端子電圧がほ
ぼ接地電位であるため、コンパレータ６の出力が高Ｉノ
ベルとなり、抵抗Ｒ３を介してトランジスタＱ３のゲー
トに与えられるので、Ｑ３のオンが維持される。

トランジスタＱ３のゲートと接地間に接続されたトラン
ジスタＱ２は、駆動トランジスタＱ３の瞬時オフ用であ
る。端子１０から抵抗Ｒ２を介して周期的な短い正の遮
断パルスＰ２が０２のペースに与えられるごとに、Ｑ２
が瞬間的にオンし、Ｑ３がオフする。このとき、モータ
５の端子８の電圧Ｅ−Ｅ、、ｔ　　（Ｅは電源電圧、Ｅ
８はモータの誘導起電圧）が、 Ｅ　　ＥＨ＜Ｖ、、１ｃ であれば、コンパ１ノータロの出力が高レベルとなり、
駆動トランジスタＱ３が再びオンとなる。即ち、モータ
が拘束されていなければ、給電が瞬時遮断されても、誘
導起電圧があるので、これがコンパレータ６に検知され
て再び給電状態となる。

モータ５が拘束されたとき又は拘束に近い状態のとき、
起電力ＥＨがほぼ零で、モータ５の端子８にはほぼ電源
電圧Ｅが生じ、 Ｅ　　ＥＭ　＞Ｖｒ＊ｔ であるから、コンパレータ６の出力が低レベルになり、
遮断パルスＰ２により瞬時Ｑ２がオンでＱ３がオフにな
ると、それ以後はＱ３のオフが保たれる。即ち、給電遮
断状態になる。

モータ５が回転を持続できるか或いは給電遮断されるか
の境界のモータ駆動電流Ｉ、は、Ｒ，ＲＭ （Ｒ，はモータの内部抵抗） である。モータ５のトルクは１．に依存するので、Ｖ　
Ｆ４ｆを可変抵抗ＶＲで制御することにより、モータ拘
束時の発生トルクを制御することができる。

このように電流検出用の直列抵抗を用いてないので、発
熱発火の危険が無い。なお電源Ｅとしてバッテリー等を
用いた場合、その減電圧時にモータ駆動電流が可変抵抗
ＶＲで設定されたトルク以下の電流しか流せなくなるこ
とがある。しかしこの場合でも、モータ５が拘束停止さ
れれば、起電力Ｅ１．ｌが無くなり、確実に給電遮断と
なる。即ち、設定値より弱い拘束トルクを発生したまま
モータ５が拘束停止するようなことは生じない。従来の
ようなモータの電流値の上昇に基づいて拘束電流を検出
する方式でなく、モータの誘導起電力（回転数）の変化
に着目して拘束トルクを間接検出するので、このような
拘束検出及び給電遮断が可能となる。

次に第２図は本発明の拘束トルク制御回路を適用した自
動車のパワーウィンド回路で゛ある。第３図（Ａ）は自
動車のドアの要部側面図で、同図（Ｂ）は上側窓フレー
ム部分の断面図である。

窓ガラス２は第２図のモータ５によって昇降される。ド
アの上側窓フレーム１の下縁に沿って感圧導電ゴム等で
形成された感圧センサ３が取付けられている。この感圧
センサ３は窓ガラス２が窓フレーム１に当たる部分より
も幾分車内側に設けられて、窓ガラス２の閉上昇時に窓
ガラス２と窓フレーム１との間の異物挾み込みを検出す
る。感圧センサ３として幅広い感度のものが入手できる
が、感圧センサで窓ガラス２の上昇端を検出する方式で
はないので、非常に低い接触圧で差動する鋭敏なものを
使用することができる。

第２図において、モータ５はウィンド昇降機構に組込ま
れていて、その両端子に連なるスイッチＳ１、Ｓ２はウ
ィンドガラスの上昇／下降の操作スイッチにより、互い
に連動して動作され、上昇と下降とでは駆動電源Ｅに対
してモータ１０の両端子が反転接続される。なおスイッ
チＳ１、Ｓ２には給電を断つ停止ポジションＰを設けで
ある。

このポジションＰはスイッチのニュートラル位置であり
、操作しないときにはスイッチは常にこの位置にある。

スイッチＳ１を介してモータ５の端子に連なるトランジ
スタＱ３は駆動電圧のスイッチング用である。この駆動
トランジスタＱ３のベースは給電遮断用のトランジスタ
Ｑ２のコレクタに接続されると共に、コンパレータ６の
出力に抵抗Ｒ６、Ｒ７から成る分圧回路を通じて接続さ
れている。コンパレータ６はモータ５の端子８に生じて
いる誘電起電力Ｅ１．ｌと、可変抵抗ＶＲ，砥抗Ｒ４、
トランジスタＱ４から成る分圧回路による基準電圧Ｖ　
ｒｅｆとを比較している。トランジスタＱ４は通常はオ
ンに保たれている。

電源ＥとスイッチＳ１との間に駆動トランジスタＱ３と
並列になっているスイッチＳ３は、スイッチＳ１、Ｓ２
と連動していて、スイッチＳ１、Ｓ２を操作したときに
閉じ、モータ５を起動させる電流を一時的に供給する。

起動時にはモータ５の端子電圧が電源電圧Ｅになるので
、コンパレータ６の出力が低レベルとなり、駆動トラン
ジスタＱ３のベース電位が下がってＱ３がオンとなって
、モータ５が回転する。Ｑ３がオンであれば、コンパレ
ータ６の出力が低レベルに固定されるので、オンが持続
される。

トランジスタＱ２のベースには、端子９から抵抗Ｒ２を
介して周期的な瞬時負の遮断パルスＰ２が供給され、ト
ランジスタＱ２が周期的にオフにされる。これによって
トランジスタＱ３がオフになり、モータ５への給電が遮
断される。しかしこのときモータ５が回転していれば、
コンパレータ６による誘導起電圧ＥＭの検出結果（低レ
ベル出力）がフィー　ドパツクされ、トランジスタＱ、
　３　Ｏオンが持続される。

トランジスタＱ３が遮断された時点で、モータ５がウィ
ンド２の上昇端又は下降端で拘束されるか又は拘束に近
い状態になっていると、誘導起電力Ｅが略零になり、Ｅ
　Ｈ〈Ｖ　ｒ　ａ　ｒであるから、コンパレータ６の出
力が高レベルに反転する。従って以後はトランジスタＱ
３が再びオンにならないので、給電遮断となる。

モータ５が回転を持続できるか或いは給電遮断されるか
の境界では、Ｅ、＝Ｖ、、、であり、このときの誘導起
電圧Ｅ１４に相当する回転数でのモータの準拘束電流Ｉ
Ｉｌを間接的に検出していることになる。このときのモ
ータ電流ばｖｒ−ｔ／ＲＭ（ＲＭはモータの内部抵抗）
であり、モータのトルクはＩ５に依存するので、Ｖ　ｒ
ａｔを可変抵抗ＶＲで制御することにより、モータ拘束
時の発生トルクを制御することができる。

第２図に示すように、感圧センサ３の電極が感圧回路４
に接続されていて、異物挾み込みによる接触圧が電気信
号に変換される。感圧回路４はスイッチＳ１、Ｓ２と連
動したスイッチＳ４から正及び負（接地）の信号を上昇
／下降の方向信号として受４Ｊ、上昇時には高レベルの
出力信号を抵抗Ｒ４を介し７てトランジスタＱ４のベー
スに与え、Ｑ４をオンにしてコンパレータ６の出力を低
レベルに保っている。窓ガラス２が異物を挾み込んで感
圧センサ３が作動すると、感圧検出回路４は低レベルの
検出出力を導出し、トランジスタＱ４をオフにする。す
るとコンパＬ・−夕６の出力が高ｌノベルになり、駆動
トランジスタＱ３がオフになるので、モータ５への給電
が遮断され、窓ガラス２の上昇は停止される。

停止状態でスイッチＳ１、Ｓ２を反転させると、感圧回
路４は感圧センサ３が異物を検出していても、高レベル
の信号を出力し、トランジスタＱ４をオンにする。従っ
てスイッチＳ１、Ｓ２の反転動作に連動してスイッチＳ
３が一瞬閉じると、駆動トランジスタＱ３がオンとなっ
て、モータ５が逆転し、窓ガラス２が下降する。

〔発明の効果〕

本発明は」二連のように、駆動トランジスタＱ３を周期
的に強制オフにしたときのモータ５の誘導起電圧（回転
数に比例する）の大きさでもって拘束状態をコンパレー
タ６で判定し、そのときの回転数と拘束電流値（拘束ト
ルク）とが対応することにより、コンパレータ６の基準
電圧Ｖｒ＊ｆでもって拘束トルクを設定できるようにし
たので、従来のように電流検出抵抗をモータと直列に挿
入する必要が無く、発熱に１よる発木の危険や電力ロス
が無い。

また過電流リミッタのように拘束電流の増大を検出する
方式でないので、電池等の減電圧時にトルク制限値に達
しないまま拘束電流が流れ統りろような危険が無く、特
に誘導起電力が設定値よりも低ければ、つまり拘束され
れば必らず給電遮断となるのでフヱイルセーフ型の回路
になっている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるモータ拘束トルク制御回路の図、
第２図は自動車パワーウィンド回路に適用した実施例の
回路図、第３図Ａ、Ｂは夫々自動車のドアの側面図及び
要部断面図である。 なお図面に用いた符号において、 ５−・・−・−・・−・−・・モータ ６−・−・−ｍ−−−−・〜・・・−一−−−・・コン
パレータＱ３−・−・・・−・・−・−駆動トランジス
タＱ、　２−一−−−−−−・−一−−−−・−遮断ト
ランジスタＰ２−〜−−−一一一一−−−−一一一一一
一遮断パルスＶＲ・−一一一一一−−・−・−・−・可
変抵抗Ｖ　ｒａｔ・・−・・・・−−一一一−−−基準
電圧ＥＨ−・・−・−一一一−−−−・・誘導起電圧で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 モータの端子に生じる誘導起電圧と基準電圧とを比較す
   るコンパレータと、 上記コンパレータの出力でオンとなって上記モータに駆
   動電圧を与える駆動トランジスタと、上記駆動トランジ
   スタを周期的に瞬間オフにする遮断用トランジスタとを
   備え、 上記基準電圧により、モータの拘束トルクを設定し得る
   ようにしたモータの拘束トルク制御回路。