JPH04208024A - モータの過負荷保護方法およびモータ制御装置 - 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】 Ｃ産業上の利用分野〕 この発明は、モータのＩｉＱ荷状態を検出し、モータを
駆動制御して、モータ等の保護をはかるモータの、１１
５ｆ：Ｌ荷保護方法およびモータ制御装置に関する。

Ｃ従来の技術〕 たとえば、自動車等において、パワーノート、パワーウ
ィンドウ、パワー式の各種ミラー等のように、機構部等
に設けられたモータの駆動制御によって、可動部材を移
動させる構成が広く知られている。このような構成にお
いて、モータは、たとえば、マイクロコンピュータ（マ
イコン）を備えたモータ制御装置によって駆動制御され
ている。

ところで、このようなモータが、可動部材の移動時等に
おけるメカロック等により過負荷状態になると、モータ
に過電流が流れ、モータを過熱、損傷させ、安全性を低
下させる虞れがある。そこで、このようなモータを制御
するモータ制御装置においては、種々の方法により、モ
ータの過負荷状態を検出し、モータへの供給電圧を直ち
に遮断することによって、過負荷に起因する過電流から
モータを保護し、モータおよび機構部等の安全性を確保
している。

このような、モータの過負荷状態を検出する方法として
、たとえば、モータに流れる過電流からモータの過負荷
状態を判断する方法（過電流検出方法）や、トルクの上
昇に伴うモータの回転数の低下からモータの過負荷状態
を検出する方法（同転数検出方法）等が知られている。

たとえば、過電流検出方法は、モータに直列に接続した
過電流検出抵抗の端末電圧を検出し、検出抵抗端末の電
圧値の上昇から、モータの過負荷状態を検出している。

また、他方、回転数検出方法は、モータの回転に伴うパ
ルスの発生周期を監視し、パルスの発生周期の変動によ
って、モータの過負荷状態を検出している。このような
、回転数検出方法においては、通常、可動部材のポジシ
ョン検出手段を形成する回転センサからのパルスが利用
されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、たとえば、過電流検出方法においては、
自動車のバッテリー等からの供給電圧が、過電流検出抵
抗に消費された後、モータに印加されるため、供給電圧
の利用効率が低下し、モータの定格における、回転数、
トルク等の特性が十分に得られなくなる虞れがある。

また、モータに流れる電流（モータ電流）は、使用温度
条件の影響を受けやす（、周囲の温度の昇降によって、
モータ電流に変動が生じる。つまり、使用温度条件の変
化に伴うモータ電流の変動によって、過電流検出抵抗の
端末電圧が変動するため、モータの使用トルクの範囲は
、モータの過負荷状態における、モータ電流の変動範囲
の最小値に対応するトルク以下となる。そのため、モー
タの使用領域が狭くなり、この点においても、モータの
特性が有効に利用できない。

他方、回転数検出方法においては、パルスの発生周期か
らモータの回転数を監視し、回転数の低下から過負荷状
態を検出すればよいため、供給電圧の利用効率が低下す
ることもなく、はぼ定格上のモータ特性が得られる。ま
た、マイコン系との整合性もよく、マイコンを備えたモ
ータ制御装置に広く利用されている。

ところで、自動車等においては、通常、自動車のバッテ
リーがモータの電源として利用されるが、バッテリーか
らの供給電圧（モータ電圧）［わは、一定に保たれず、
第５図に示す［ｂ１〜［ｂ４のように、自動車の走行状
況等に応じて変動する。モータ電圧の変動幅は、一般に
、９〜１６Ｖ程度とされ、この変動幅内において、モー
タが駆動されている。

ここで、モータのトルクは、モータ電圧に比例するため
、第５図に示すように、同一の回転数ＮＯにおいても、
モータ電圧によってそのモータトルクは異なるため、モ
ータの過負荷時における、トルクの大きさは、■１〜Ｔ
４に示すように、モータ電圧Ｅｂｌ〜［ｂ４に応じて大
きく異なる。つまり、最大時のモータ電圧Ｅｌ）４のも
とてのモータの駆動時に、たとえば、モータが拘束され
、モータの回転数が設定値ＮＯ以下となると、モータ［
ｂ４におけるトルクが過剰に大きくなる。そのため、モ
ータの拘束状態等における過大なトルクに１ｉＦ１え得
るだけの強度が、モータの装着される機構部等に要求さ
れる。従って、機構部等が大型化、重量化するとともに
、その構成が複雑化し、設計作業および組立工程等を畑
雑化する虞れがある。

特に、可動部材の移動限度位置で可動部材を強制的に停
止さげ、モータの過負荷状態の検出によって、可動部材
の移動範囲を規定する構成においては、可動部材のため
のストッパ手段等に高い強度が要求されるため、装置全
体の大型化、重量化および構成の複雑化は避けられない
。

この発明は、モータに過大なトルクを作用させることな
く、モータの過負荷状態を検出可能なモータの過負荷保
護方法およびモータ制御装置の提供を目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するために、この発明のモータの過負荷
保護方法によれば、電圧値に対応した幅のパルスに変換
されたモータ電圧と、モータの回転に伴って出力される
パルスとを比較処理して、一致するパルスのみを過負荷
検出信号として検出すると、そのパルス数は、モータ電
圧に関係なく一定となることに着目している。そして、
過負荷検出信号のパルスの数をカウントし、過負荷検出
信号と、予め設定された設定値とを比較して、過負荷検
出信号のパルスの数が、設定値以下となったとき、モー
タの過負荷状態と判断している。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながらこの発明の実施例について詳
細に説明する。

この発明に係るモータの過負荷保護方法のためのモータ
制御装置１０は、第１図、第２図に示すように、モータ
台に設けられた回転センサ１２と、中央処理ユニット１
４とを備え、スイッチ手段１６の操作によって、モータ
を制御可能に構成されている０モータ阿として、通常、
ＤＣギャードモータが利用され、モータは、着座姿勢制
御装置、各種ミラー等の可動部材、たとえば、第２図に
示すようなンートスライド装置１８においては、シート
（ドライバーンート）２０を前後方向に移動させる駆動
源として配設されている。

回転セン号１２は、たとえば、第１図に示すように、モ
ータ台の出力軸（図示しない）に固着された円盤状の永
久磁石２２と、永久磁石の側方に隣接して設けられたリ
ートスイッチ２４とを有して構成されている。このよう
な構成においては、永久磁石２２が、モータ台の出力軸
と一体的に回転し、リードスイッチ２４の側方を通過す
る永久磁石の極性によって、リードスイッチの接点が開
閉し、接点が閉じられたとき、パルスが発生される。

第１図に示すように、回転センサ１２のリードスイッチ
２４は、たとえば、中央処理ユニット１４に接続され、
モータ台の駆動に伴って発生したパルスを中央処理ユニ
ットに出力するように構成されている。そして、たとえ
ば、中央処理ユニット１４において、回転センサ１２か
らのパルスを監視し、パルスの数を加算カウントまたは
減算カウントすることによって、シート（可動部材）２
０のボジンランが検出できるため、通常、回転センサは
、シートのポジション検出手段として利用されている。

モータＨは、たとえば、スイ・ソチ手段１６の操作によ
って駆動される。第１図、第２図に示すように、スイッ
チ手段１６は、たとえば、マニュアルスイッチ２６を有
して形成され、着座者（ドライ／イー）の操作可能な位
置、たとえば、ドライバーンート２０のンートクッンラ
ン２８のサイド等に設けられている。

第１図に示すように、マニュアルスイッチ２６として、
たとえば、操作方向によって、モータ台の回転方向を切
換え可能な、ニュートラルポジションと２ポジシヨンの
接点とを持つ自動復帰形のンーソー式スイッチが利用で
きる。そして、マニュアルスイッチ２６は、中央処理ユ
ニット１４に接続されている。

中央処理ユニット１４は、マイクロコンピュータ（マイ
コン）３０を備えて形成され、マイコンは、記憶された
プログラムに従って入力を処理し、適当な制御信号を発
生可能に構成されている。制御信号は、第１図を見ると
わかるように、たとえば、リレードライバ３２に出力さ
れる。そして、リレードライバ３２が、モータ制御リレ
ーＲＬｉ、　ＲＬ２のうちの対応する適当なリレーを付
勢し、各リレーに対応するリレー接点ＲＬ１ａ、Ｒ１−
２ａを切換えることによって、モータの駆動が制御され
る。

・たとえば、マニュアルスイッチ２６が任意の方向に操
作されると、対応する信号が中央処理ユニット１４に出
力され、モータＨの駆動を制御して、ンート２０を前後
方向に移動させ、着座者（ドライバー）の好みや体形に
応じたボジンランを任意に設定可能に構成されている。

また、たとえば、マニュアルスイッチ２６の操作によっ
て駆動されたモータ台の回転数、つまり、パルスのカウ
ント数から、ンート２０のボジンランを記憶、再生可能
に、メモリースイッチ３４が、スイッチ手段１６に設け
られている。第１図に示すように、メモリースイッチ３
４は、たとえば、セットスイッチ３６と再生スイッチ３
８とを有して形成されている。セットスイッチ３６、再
生スイッチ３８として、たとえば、自動復帰形のブツシ
ュ式スイッチがそれぞれ利用でき、各スイッチは、中央
処理ユニット１４に接続されている。そして、メモリー
スイッチ３４は、第２図に示すように、たとえば、マニ
ュアルスイノ（−２６，、！：同様に、ンートクノンラ
ン２８の号イド等に設けられている。

たとえば、ンート２０の任意のポジションにおいて、メ
モリースイッチのセットスイッチ３６を操作すると、所
定の信号が中央処理ユニット１４に出力される。そして
、たとえば、基準点から任意のボジンランまでの移動に
要したモータ阿の回転数、つまり、回転センサ１２から
のパルスのカウント数が、ンート２０のメモリーポジン
ランとして、中央処理ユニット１４のメモリーされる。

また、たとえば、ンート２０がメモリーボジンラン以外
のポジションにあるとき、メモリースイッチの再生スイ
ッチ３８を操作すると、中央処理ユニット１４は、まず
、回転センサ１２のパルスのカウント数によって、ンー
トの現ボジンランを認識スる。

そして、ンート２０の現ボジンランにおけるカウント数
（測定値）と、メモリーポジンランにおいてメモリーさ
れたカウント数（記憶値）とを比較し、測定値、記憶値
が一致するまで、モーターが駆動され、ンートがメモリ
ーボジンランに復帰される。

なお、第１図を見るとわかるように、モータＭ、中央処
理ユニット１４、リレードライバ３２は、たとえば、自
動車のバッテリー４０に接続され、バッテリーからの供
給電圧によって駆動される。通常、中央処理ユニット１
４は、安定化電源４２を介してバッテリー４０に接続さ
れている。

ここで、この発明によれば、モータ電圧［ｂをその電圧
値に対応した幅のパルスに変換し、モータ電圧に対応す
るパルスと、モータの回転に伴って出力するパルスとを
比較処理して過負荷検出信号を出力し、過負荷検出信号
を監視することによって、モータの過負荷状態を検出し
ている。

第１図、第２図に示すように、この発明のモータ制御袋
！ｆ１０においては、たとえば、三角波発生回路４４と
演算増幅器（オペアンプ）４６とが設けられている。演
算増幅器４６として、たとえば、２つの入力信号を比較
し、基準となる一方の電圧値を他方の電圧値が越えたと
き、ハイレベルの信号（パルス）を出力するコンパレー
タが利用できる。

そして、たとえば、配線４８によって引出されたモータ
電圧［ｂが、三角波発生回路４４とともに、フンパレー
タ（演算増幅器）４６に接続されている。

第３図を見るとわかるように、このような構成において
は、モータ電圧［ｂがコンパレータ４６における基準値
となり、三角波の電圧値がモータ電圧［ｂ以上となった
とき、コンパレータから対応する幅のパルスが出力され
る。このとき、コンパレータ４６からの出力パルスは、
たとえば、第３図の（ａ）、　（ｂ）、　（Ｃ）を比較
するとよくわかるように、モータ電圧［ｂのレベルに反
比例した、それぞれのモータ電圧に対応した幅に変換さ
れる。

第１図、第２図に示すように、コンパレータ４６は、回
転センサのリードスイッチ２４とともにゲート回路５０
に接続され、ゲート回路によって、コンパレータからの
出力パルスと回転センサ１２からの出力パルスとが比較
処理される。ゲート回路５０は、たとえば、ＡＮＤゲー
トとして形成され、第３図に示スように、フンパレータ
４６からの出力パルスと一致する箇所のパルスのみを出
力するように構成されている。ゲート回路５０は、中央
処理ユニット１４に接続され、ゲート回路からの出力パ
ルスが、過９荷検出信号として、中央処理ユニ、ｙ１１
４に出力される。そして、過負荷検出信号としてゲート
回路５０から出力されたパルスの数は、たとえば、中央
処理ユニット１４においてカウントされ、予め設定され
た設定値と比較される。

このような構成において、たとえば、モータ８が拘束状
態等となり、モータの回転数が低下すると、回転センサ
１２からの出力パルスの発生周期が長くなり、パルスの
発生数が減少する。すると、これに伴って、ゲート回路
５０からのパルスの数（過負荷検出信号）が減少する。

そこで、この発明においては、過負荷検出信号のパルス
の数が、設定値以下となったとき、モータＮの過負荷状
態と判断し、モータへの供給電圧を直ちに遮断するよう
に構成されている。

このような構成によれば、過負荷状態の発生に伴って、
供給電圧を停止するため、モータ門の過負荷時に発生ず
る過電流に対して、モータが１分に保護される。

ここて、第３Ｍの（ａｌ、　（ｂｌ、　（ｃｌを見ると
よくわかるように、ケート回路５０によって比較処理さ
れた過負荷検出信号としては、モータ電圧しｂのレベル
と関係な（、一定の数のパルスが出力される。

つまり、このような構成によれば、第４図に示すように
、モータ電圧［ｂのレベル（［ｂ１〜［ｂ４）に比例す
るモータＨの回転数Ｎの変動に影響されることなく、一
定のトルクＴｏ＋こおいて、モータの過負荷状態が判断
される。

そのため、モータ菖の過負荷時に生じるトルクの大きさ
が特定できるとともに、モータおよび機構部等に過剰な
負荷は作用せず、機構部等は、所定のトルクに耐え得る
だけの強度を有すれば足りる。従って、機構部等の補強
が１−分に抑制でき、機構部等の大型化、重量化が防止
できるとともに、構成を複雑化することもない。

そして、モータ阿にも過剰なトルクが作用しないため、
モータの構成が簡素化でき、モータ自体の小型化が１−
分にはかられる。

更に、モータＨが拘束されて回転数の低下が生じると、
過負荷状態の判断によりモータが直ちに停止される。そ
のため、過負荷時に生じる過電流が、拘束状態のモータ
Ｍに長時間流されることもなく、モータおよびリレー接
点ＲＬ？ａ、ＲＬ２ａ等の寿命への悪影響が防止できる
。

また、モータＭの過負荷状態の検出によって、シー１−
２０等の可動部材の移動限度位置を検出する構成におい
ては、移動限度位置への到達時でのモータの回転数の低
下によって、直ちにモータが停止されるため、可動部材
からの過大な負荷がストッパに作用することもない。そ
のため、ストッパ等に作用するシー１−２０からの負荷
が特定できることから、ストッパ等の補強が抑制でき、
ストッパの小型化、つまりは装置全体の小型化がはから
れる。

そして、モータトルクの特定化により、モータおよび機
構部等の構成の簡素化かはがられるため、設計作業およ
び組立作業が簡即化され、作業性が向上される。

更に、この発明のように、トルクの上昇に伴うモータ月
の回転数の低下からモータの過負荷状態を検出する方法
によれば、過電流検出抵抗等による供給電圧の消費がな
いため、供給電圧の利用効率が向上し、はぼ定格通りの
モータの特性が得られる。

また、モータトルクの特定により、モータＨの過負荷状
態を検出するため、周囲の温度からの影響を受けに＜＜
、所定の設定値までのモータトルクが最大限利用できる
。そのため、この点においても、モータ舛の特性が１゛
分に活用できる。

そして、この発明のモータ制御袋ｆｌｏによれば、簡単
な構成にも拘らず、上記の過負荷保護方法が適切に遂行
でき、モータ月、機構部等の安全性の確保等が−１−分
にはかられる。

ここで、実施例においては、ゲート回路５ｏがらの過負
荷検出信号が、中央処理ユニット１４で設定値と比較さ
れ、モータの過負荷状態を判断している。しかしながら
、これに限定されず、たとえば、プリセットカウンタ等
のような個別の比較回路をケート回路５０、中央処理ユ
ニット１４間に設け、プリセットカウンタ等からの出力
によって、モータ間の制御を行なう構成としてもよい。

マタ、ン−１−２０のポジンランを検出可能なホシノラ
ン検出手段としての回転センサ１２を利用して、モータ
との過負荷状態を検出している。しかし、モータ祠の回
転に伴ってノテルスを出力可能な構成であれば足り、こ
れに限定されず、たとえば、ポジション検出手段とは個
別の回転センサによって、モータの過負荷状態を検出し
てもよい。しかしながら、実施例のように、ポジション
検出手段を形成する回転センサ１２からのパルスを利用
すれば、構成の複雑化が防止できる。

なお、実施例においては、シートスライド装置１８のた
めのモータ制御装置１０として具体化している。しかし
、これに限定されず、たとえば、リクライニング装置、
シートリフター等の他の着座姿勢制御装置や可動式ヘッ
ドレスト、および、ノくワー７−トの各種ミラー等のモ
ータ制御装置に、この発明を応用してもよい。

また、この発明は、自動車に限定されず、可動部材を移
動させるためのモータ制御装置として、広く応用できる
。

丘述した実施例は、この発明を説明するためのものであ
り、この発明を回答限定するものでなく、この発明の技
術範囲内で変形、改造等の施されたものも全てこの発明
に包含されることはいうまでもない。

〔発明の効果〕

」１記のように、この発明に係るモータの過負荷保護方
法によれば、モータ電圧をその電圧値に対応した幅のパ
ルスに変換し、モータ電圧に対応するパルスと、モータ
の回転に伴って出力するパルスとを比較処理して過負荷
検出信号を出力し、ている。そして、過負荷検出信号と
、予め設定された設定値とを比較して、過負荷検出信号
のパルスの数が、設定値以下となったとき、モータの過
負荷状態と判断して、モータへの供給電圧を直ちに遮断
している。

そのため、モータ電１Ｆの変動とは無関係に、モータの
過負荷時のトルクが一定となり、トルクが特定でき、モ
ータの過負荷状態においても、モータおよび機構部等に
過剰な食前は作用せず、機構部等は、所定のトルクに耐
え得るだけの強度を有すれば足りる。従って、機構部等
の補強が１−分に抑制でき、機構部等の大型化、重量化
が防止できるとともに、構成を複雑化することもない。

そして、過負荷時のモータトルクの特定化により、モー
タおよび機構部等の構成の簡素化がはかられるため、設
計作業および組立作業が簡単化され、作業性が向上され
る。

また、過電流検出抵抗等による供給電圧の消費がないた
め、供給電圧の利用効率が向上し、はぼ定格通りのモー
タの特性が得られるとともに、モータトルクの特定によ
り、所定の設定値までのモータトルクが最大限利用でき
る。そのため、モータの特性が十分に活用できる。

そして、この発明のモータ制御装置によれば、簡単な構
成にも拘らず、上記の過負荷保護方法が適切に遂行でき
、モータ、機構部等の安全性の確保等が１“分にはから
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係るモータ制御装置のブロック図
、 第２図は、モータ制御装置の概略ブロック図、第３図は
、演算増幅器、ケート回路における出力波形図、 第４図は、この発明のモータの過負荷保護方法における
、モータのトルク−回転数（Ｔ−Ｎｌ特性図、第５図は
、公知のモータの過負荷保護方法における、モータのト
ルク−回転数（Ｔ−Ｎｌ特性図である。 １０：モータ制御装置、１２：回転センサ、１４：中央
処理ユニット、１６：スイッチ手段、１８：シートスラ
イド装置（着座姿勢制御装置）、２０：ドライバーンー
ト（可動部材）、３０：マイクロコンピュータ（マイコ
ン）、４４：三角波発生回路、４６：演算増幅器（コン
パレータ）、５０：ゲート回路（へＮＯゲ　−　ト　）
　。 第２図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）モータ電圧を電圧値に対応した幅のパルスに変換
   し、 モータ電圧に対応するパルスと、モータの回転に伴って
   発生されるパルスとを比較処理して、一致するパルスの
   みを過負荷検出信号として出力するとともに、過負荷検
   出信号のパルスの数をカウントし、 過負荷検出信号と、予め設定された設定値とを比較して
   、過負荷検出信号のパルスの数が、設定値以下となった
   とき、モータの過負荷状態と判断して、モータへの供給
   電圧を直ちに遮断する過負荷保護方法。
2. （２）可動部材を移動させるためのモータと、モータの
   回転に伴ってパルスを発生する回転センサと、 モータを任意に駆動し、可動部材のポジションを調整可
   能なスイッチ手段と、 入力された情報を所定のプログラムに従って処理して、
   モータの駆動を制御する中央処理ユニットと、 所定の三角波を発生させる三角波発生回路と、モータ電
   圧を所定の三角波と比較処理し、電圧値に対応する幅の
   パルスに変換する演算増幅器と、演算増幅器からのパル
   スを回転センサからのパルスと比較処理し、一致するパ
   ルスのみを過負荷検出信号として出力するゲート回路と
   、 を具備して構成され、 過負荷検出信号のパルスの数をカウントし、過負荷検出
   信号と、予め設定された設定値とを比較して、過負荷検
   出信号のパルスの数が、設定値以下となったとき、モー
   タの過負荷状態と判断して、モータへの供給電圧を直ち
   に遮断するモータ制御装置。