ステッピングモータ制御装置
【課題】実効電力を減少させつつ、ユーザに違和感の少ないアクチュエータ機能を実現するステッピングモータ制御装置を提供すること。
【解決手段】ステッピングモータ３１〜３３の駆動を制御する制御装置１０と、制御装置１０に含まれ、電源電圧検出部２２が検出する電源電圧に基づいて、ステッピングモータ３１〜３３の駆動モードを、低トルク高速駆動させる通常モードと高トルク低速駆動させる低電圧モードとに切り換えるモード切換制御部１１と、モード切換制御部１１に含まれ、電源保護条件の成立時には、ステッピングモータ３１〜３３を同時に複数駆動させる場合、駆動モードを低電圧モードとするとともに、低電圧モードによる低周波の出力信号の少なくとも一部をＰＷＭ波形の出力信号とする出力抑制処理を実行する出力抑制制御部１２と、を備えていることを特徴とするステッピングモータ制御装置とした。
【解決手段】ステッピングモータ３１〜３３の駆動を制御する制御装置１０と、制御装置１０に含まれ、電源電圧検出部２２が検出する電源電圧に基づいて、ステッピングモータ３１〜３３の駆動モードを、低トルク高速駆動させる通常モードと高トルク低速駆動させる低電圧モードとに切り換えるモード切換制御部１１と、モード切換制御部１１に含まれ、電源保護条件の成立時には、ステッピングモータ３１〜３３を同時に複数駆動させる場合、駆動モードを低電圧モードとするとともに、低電圧モードによる低周波の出力信号の少なくとも一部をＰＷＭ波形の出力信号とする出力抑制処理を実行する出力抑制制御部１２と、を備えていることを特徴とするステッピングモータ制御装置とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステッピングモータの駆動を制御するステッピングモータ制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のステッピングモータの駆動を制御するステッピングモータ制御装置において、電源電圧に応じてステッピングモータの駆動モードを切り換えて、低電圧によるトルク不足を防止する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この従来のステッピングモータ制御装置は、電源電圧が所定の電圧以上の通常時は、ステッピングモータを低トルク高速駆動させ、所定の電圧以下の低電圧時は、ステッピングモータを高トルク低速駆動させて低電圧時のトルク不足を防止している。
さらに、従来技術では、複数のステッピングモータを同時に駆動させる場合に、駆動速度の低下による弊害を防止するため、複数のアクチュエータを一端停止させた後、優先順位の高いものから順に、ステッピングモータを、１つずつ駆動させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４６６０８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、複数のステッピングモータを同時に駆動させると電源に対する負荷が大きくなり、電源保護性能が低下する。
そこで、このように複数のステッピングモータを同時に駆動させる際の電源保護のために、上述の技術を適用して、全てのステッピングモータを一旦停止させ、優先順位の高いステッピングモータから順に駆動させた場合、以下のような問題が生じる。
すなわち、複数のステッピングモータを優先度の高いものから１つずつ順に駆動させた場合、この優先度の高いステッピングモータが動き終わるまでは他のステッピングモータは停止したままである。したがって、停止させているステッピングモータによる機能が発揮されないことによりユーザに違和感を与える。
加えて、一旦停止させたステッピングモータに関しては、再起動時に大きな起動力が必要となり、その分、電源に対する負荷が増加するとともに動作時間も増加し、電源保護性能の悪化を招く。
【０００５】
そこで、本発明では、電源保護を図りつつ、ユーザに違和感を与えにくいステッピングモータの駆動状態を実現するステッピングモータ制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するために、本発明は、複数のステッピングモータと、これらステッピングモータの駆動電源と、この駆動電源の電圧を検出する電圧検出部を含む駆動条件検出部と、この駆動条件検出部からの入力に基づいて前記ステッピングモータに対し、設定された周波数のＯＮ／ＯＦＦの駆動信号を出力して前記ステッピングモータの駆動を制御する駆動制御部と、前記駆動制御部に含まれ、あらかじめ設定された電源保護条件の成立時には、前記ステッピングモータを同時に複数駆動させる場合、前記駆動信号のＯＮ波形を、その一部に前記周波数よりも高周波のＰＷＭ波形を形成するとともに、残りの波形部分に速度低下を抑制するための非ＰＷＭ波形を形成する出力抑制処理を実行する出力抑制制御部と、を備えていることを特徴とするステッピングモータ制御装置とした。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のステッピングモータ制御装置では、電源負荷条件の成立時にステッピングモータを同時に複数駆動させるときには、出力抑制制御部が出力抑制処理を実行し、駆動信号のＯＮ波形を、その一部に高周波のＰＷＭ波形を形成するとともに、速度低下を抑制するための非ＰＷＭ波形を形成する。
したがって、ステッピングモータは、複数が同時に駆動するため、一旦、全てを停止させた後に順に駆動させるものと比較して、ユーザに違和感を与えにくい。
そして、ステッピングモータへの駆動信号のＯＮ波形の一部をＰＷＭ波形としてＯＮ時間を間引いているため、ＯＮ波形をフルにＯＮ出力した場合と比較して、電源負荷を軽減でき、かつ、停止状態から起動させた場合と比較しても、電源負荷を軽減でき、電源保護を図ることができる。
しかも、このとき、ＯＮ波形には、ＰＷＭ波形化による速度低下を抑制する非ＰＷＭ波形を形成するため、ＯＮ波形の全てをＰＷＭ波形とするものと比較して、速度低下や停止による脱調を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態のステッピングモータ制御装置を示すブロック図である。
【図２】実施の形態のステッピングモータ制御装置での通常モードにおける出力信号の波形と低電圧モードにおける出力信号の波形とを示すタイムチャートである。
【図３】実施の形態のステッピングモータ制御装置において出力信号停止時の負荷による慣性駆動を説明するタイムチャートである。
【図４】実施の形態のステッピングモータ制御装置において出力抑制処理を実行したときの出力信号の波形を示すタイムチャートである。
【図５】実施の形態のステッピングモータ制御装置において出力信号の波形を形成する部分の構成を示す回路構成図である。
【図６】実施の形態のステッピングモータ制御装置におけるモード切換処理および出力抑制処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】実施の形態のステッピングモータ制御装置の駆動モード特性と閾値との関係を示す特性図である。
【図８】実施の形態のステッピングモータ制御装置において出力抑制処理の実行時の出力信号の波形を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図８に基づいて、実施の形態のステッピングモータ制御装置を説明する。
【００１０】
制御装置（駆動制御部）１０は、複数のステッピングモータ３１，３２，３３および他のアクチュエータ群３４の駆動を制御する。
【００１１】
ステッピングモータ３１〜３３は、車両に搭載された空調装置においてインテークドアやモードドアなどのドア４１，４２，４３の開度を変更するために駆動する。なお、図示する上でステッピングモータ３１〜３３およびドア４１〜４３として、３個示しているが、制御対象のステッピングモータおよびドアの数は、２以上の複数であれば、「３」に限定されるものではない。
また、他のアクチュエータ群３４は、空調装置のファンやコンプレッサなどを含む空調装置におけるステッピングモータ３１〜３３以外のアクチュエータである。
【００１２】
制御装置１０は、センサ群２１、電源電圧検出部２２、操作部２３から信号が入力される。センサ群２１は、空調装置の制御に必要な車室の温度環境に関するための、車室温度センサや車外温度センサや日射量センサなどが含まれる。
電源電圧検出部２２は、ステッピングモータ３１〜３３などを駆動させる駆動電源５０の電圧である電源電圧Ｖｄｅを検出する。
操作部２３は、空調装置の制御のために乗員が温度や風量などの設定操作を行う部分である。
【００１３】
制御装置１０は、センサ群２１、電源電圧検出部２２、操作部２３からの入力信号に基づいて、空調装置の風量や吹出空気温度の制御を行なうために、各ステッピングモータ３１〜３３およびアクチュエータ群３４を駆動させて、各ドア４１〜４３の開度を含む空調装置の作動を制御する。
【００１４】
さらに、制御装置１０は、複数のステッピングモータ３１〜３３の駆動を制御するのにあたり、電源電圧検出部２２が検出する電源電圧Ｖｄｅに基づいて、複数のステッピングモータ３１〜３３の駆動モードを切り換えるモード切換制御部１１を備えている。
このモード切換制御部１１は、電源電圧Ｖｄｅが低下した場合に、実効電力を減少させるべく、ステッピングモータ３１〜３３の駆動モードを切り換える制御を行なうものであり、以下、このモード切換制御について説明する。
【００１５】
本実施の形態では、各ステッピングモータ３１〜３３の駆動モードとして、通常モードと低電圧モードが設定されている。
通常モードは、ステッピングモータ３１〜３３を、低トルク高速駆動させるモードである。この通常モードでは、モード切換制御部１１は、ステッピングモータ３１〜３３を低トルク高速駆動させるのにあたり、図２に示す、ｘ，ｙの二相のＯＮ／ＯＦＦのパルス信号を出力するもので、このときの周波数を第１の周波数ｆ１とする。なお、図２に示すように、通常モードにおける１パルスのＯＮ信号の出力時間をｔｐ１とする。
【００１６】
一方、低電圧モードでは、モード切換制御部１１は、ステッピングモータ３１〜３３を、高トルク低速駆動させる。この低電圧モードでは、モード切換制御部１１は、図２に示すように、ｘ，ｙの二相のＯＮ／ＯＦＦのパルス信号を、第１の周波数ｆ１よりも低周波の第２の周波数ｆ２で出力する。この低電圧モードで駆動した場合、ステッピングモータ３１〜３３の電力消費量が、通常モードと比較して低減される。また、図２に示すように、低電圧モードでは、出力信号における１パルスのＯＮ信号の出力時間（波長）ｔｐ２は、通常モードにおけるＯＮ信号の出力時間ｔｐ１よりも長くなる。
なお、各ステッピングモータ３１〜３３への出力信号は、図示のような二相のものに限定されるものではなく、ステッピングモータの巻き線構造に応じ、３相、５相などの出力信号を用いてもよい。
【００１７】
次に、各ステッピングモータ３１〜３３の負荷について説明を加える。
図１に示すように、各ステッピングモータ３１〜３３には、それぞれドア４１〜４３を含む負荷が取り付けられている。したがって、図３に示すように、ステッピングモータ３１〜３３に対する出力信号を、図示の時点Ｔｓで停止した場合、ステッピングモータ３１〜３３は、慣性駆動を行い、完全に停止するまでには時間Ｔｉｎａを要する。よって、通常モードおよび低電圧モードにおいて、ＯＮ／ＯＦＦの出力信号のＯＦＦ時間は、この時間Ｔｉｎａよりも短い時間に設定しており、ステッピングモータ３１〜３３が停止することはない。
【００１８】
次に、図１に示す出力抑制制御部１２について説明する。
この出力抑制制御部１２は、上述した低電圧モードにおいて、ステッピングモータ３１〜３３を同時に複数駆動させる場合には、出力抑制処理を実行する。
【００１９】
この出力抑制処理では、低電圧モードにおけるＯＮ出力信号の一部を、図４に示すように、第２の周波数ｆ２よりも高周波のＰＷＭ波形として、ＯＮ出力時間を間引いて短くしている。さらに、本実施の形態では、低電圧モードにおけるＯＮ出力の全体の出力時間ｔｐ２はそのままとし、上記のように一部をＰＷＭ波形とし、かつ、そのＯＮ出力信号の終端には、ステッピングモータ３１〜３３の速度低下を抑制するための非ＰＷＭ波形部分Ｐａを形成している。言い換えると、低電圧モードにおける１周期のＯＮ出力信号において、始端からあらかじめ設定された中間までの時間ｔｐ３をＰＷＭ波形とし、その残りの時間（ｔｐ２−ｔｐ３）を非ＰＷＭ波形部分Ｐａとして残すようにしている。
すなわち、実施の形態では、ＯＮ出力信号のＰＷＭ波形化によりステッピングモータ３１〜３３がトルク不足となって脱調したり停止したりしないように、この非ＰＷＭ波形部分Ｐａを形成することで、ＰＷＭ波形化する前の速度に戻すようにしている。
これを図４により説明すると、ＯＮ出力信号を時間ｔｐ３だけＰＷＭ波形化して間引くと、ステッピングモータ３１〜３３の駆動速度が徐々に低下する。そこで、非ＰＷＭ波形部分Ｐａの出力によりステッピングモータ３１〜３３の速度を、ＰＷＭ波形とする前の速度に戻している。この非ＰＷＭ波形部分Ｐａの出力時間（ｔｐ２−ｔｐ３）は、このように駆動速度を元に戻すことができる時間に、あらかじめ設定されている。
【００２０】
上述のモード切換制御および出力抑制処理を行う回路構成を、図５により説明する。
図５に示す制御装置１０のモード切換制御部１１からステッピングモータ３１，３２へ信号を出力する部分には、それぞれ、ステッピングモータ３１，３２に対してｘ，ｙの２相の出力を行う出力回路１０ａ，１０ｂが設けられている。さらに、この出力回路１０ａ，１０ｂに、モード切換制御部１１から、出力回路１０ａ，１０ｂの出力をＯＦＦとする割り込み信号（ＩＮＴ１，ＩＮＴ２）を出力するとともに、このＯＦＦ信号の割り込み時間を切り換えることにより、図２に示す低トルク高速駆動の出力信号と、高トルク低速駆動の出力信号とが形成される。
【００２１】
図５に戻り、各出力回路１０ａ，１０ｂには、スイッチ素子１０ｃが接続されている。このスイッチ素子１０ｃに、制御装置１０の出力抑制制御部１２から高周波の波形が回路１０ｄを介して与えられた際に、各出力回路１０ａ，１０ｂのＯＮ出力信号が、図４に示すように間引かれてＰＷＭ波形が形成される。また、図５に示すように、スイッチ素子１０ｃによる低電圧モードでのＯＮ出力信号におけるＰＷＭ波形の形成は、回路１０ｆからのＨｉ出力が停止されてスイッチ素子１０ｅがＯＦＦ状態となっている間実行される。なお、回路１０ｆにＨｉ出力されてスイッチ素子１０ｅがＯＮ状態となっているときには、スイッチ素子１０ｃはＯＦＦとなり、ＯＮ出力信号におけるＰＷＭ波形は形成されず、非ＰＷＭ波形部分Ｐａを形成することができる。
ここで、スイッチ素子１０ｅへの出力は、前述の割り込み信号（ＩＮＴ１，ＩＮＴ２）の立ち上がりあるいは立ち下がりをトリガとして行われる。
また、図５では、スイッチ素子１０ｃ，１０ｅは、ｘ相の出力回路１０ａのみに接続して表示しているが、ｙ相の出力回路１０ｂにも同様の構成が接続されることで、ｙ相のＯＮ出力信号にもＰＷＭ波形が形成される。
【００２２】
次に、上述のモード切換制御部１１によるモード切換および出力抑制制御部１２による出力抑制処理の流れを、図６のフローチャートにより説明する。
まず、ステップＳ１では、電源電圧検出部２２にて検出されている電源電圧Ｖｄｅを読み込み、次のステップＳ２に進む。
【００２３】
ステップＳ２では、ステップＳ１にて読み込んだ電源電圧Ｖｄｅと、あらかじめ設定された図７に示す駆動モード特性と、に基づいて駆動モード判定を行った後、ステップＳ３に進む。駆動モード特性は、図７に示すように、ヒステリシスが与えられた２つの閾値Ｖｓ１，Ｖｓ２が設定されている。すなわち、駆動モード特性は、電源電圧Ｖｄｅが低下して閾値Ｖｓ１以下となると駆動モードが通常モードから低電圧モードに変更されるように設定されている。また、駆動モード特性は、電源電圧Ｖｄｅが上昇して閾値Ｖｓ２以上となると駆動モードが低電圧モードから通常モードに変更されるように設定されている。なお、駆動モード特性は、従来技術と同様に、電源電圧Ｖｄｅが閾値Ｖｓ１よりも低電圧の閾値よりも低下した場合に、各ステッピングモータ３１〜３３を、停止させる停止モードを設定してもよい。
【００２４】
ステップＳ３では、ステップＳ２における駆動モード判定結果が通常モードと低電圧モードの何れであるか判定し、通常モードの場合はステップＳ４に進み、低電圧モードの場合はステップＳ５に進む。
そして、通常モードの場合に進むステップＳ４では、各ステッピングモータ３１〜３３を駆動させる場合には、低トルク高速駆動（図２参照）させ、１回の処理を終了する。
【００２５】
一方、低電圧モードで進むステップＳ５では、制御装置１０の制御状態が、各ステッピングモータ３１〜３３を２個以上（複数）同時に駆動させる制御状態であるか否か判定し、単独駆動の場合はステップＳ６に進み、複数同時駆動の場合はステップＳ７に進む。
【００２６】
ステップＳ６では、ステッピングモータ３１〜３３のいずれかを単独で高トルク低速駆動（図２参照）させた後、１回の処理を終了する。
ステップＳ７では、ステッピングモータ３１〜３３のうちの複数を同時駆動させるのにあたり、出力抑制処理を行った後、１回の処理を終了する。すなわち、前述したように、出力抑制処理では、各ステッピングモータ３１〜３３への高トルク低速駆動させるＯＮ出力信号に対し、図４に示すように、ＰＷＭ波形による間引きを行うとともに、ＯＮ出力信号の終端に非ＰＷＭ波形部分Ｐａを残す処理を行う。
さらに、本実施の形態では、この出力抑制処理では、各ステッピングモータ３１〜３３への出力信号の波形の頭出しタイミングをずらしている。これにより、非ＰＷＭ波形部分Ｐａの出力タイミングが、各ステッピングモータ３１〜３３により異なるタイミングとなって同時出力されない。この出力タイミングの制御は、制御装置１０において出力回路１０ａ，１０ｂに対する割り込み信号（ＩＮＴ１，ＩＮＴ２）の付与タイミングをずらすことにより行っている。
【００２７】
なお、上述のように、本実施の形態では、出力抑制処理を行う条件は、電源電圧Ｖｄｅが閾値Ｖｓ１，Ｖｓ２のいずれかよりも低くなって、低電圧モードに設定され、かつ、ステッピングモータ３１〜３３の複数を同時駆動させる場合である。よって、本実施の形態では、低電圧モードに設定されていることが、あらかじめ設定された電源保護条件の成立時となる。
【００２８】
次に、実施の形態の作用を説明する。
（通常モード）
実施の形態のステッピングモータ制御装置では、電源電圧Ｖｄｅが閾値Ｖｓ１よりも大きいか、あるいは電源電圧Ｖｄｅが閾値Ｖｓ１よりも低下した状態から閾値Ｖｓ２以上に上昇すると、ステップＳ２の駆動モード判定において通常モードと判定される。
【００２９】
この通常モードと判定された場合、ステップＳ３→Ｓ４の処理の流れに基づいて、ステッピングモータ３１〜３３は、駆動時に、図２に示す第１の周波数ｆ１の周波数のＯＮ／ＯＦＦの出力信号により低トルク高速駆動を行う。
【００３０】
（低電圧モード）
電源電圧Ｖｄｅが閾値Ｖｓ１未満であるか、これよりも低電圧状態から上昇した際に閾値Ｖｓ２未満の場合は、ステップＳ２の駆動モード判定において低電圧モードと判定される。
【００３１】
この低電圧モードでは、ステッピングモータ３１〜３３は、図２に示す第２の周波数ｆ２の周波数のＯＮ／ＯＦＦの出力信号により高トルク低速駆動を行う。したがって、低電圧によるトルク不足を防止し、トルク不足に起因した脱調の発生を防止できる。
さらに、実施の形態では、この低電圧モードでは、ステッピングモータ３１〜３３を単独で駆動させる場合と複数駆動させる場合とで、出力信号の波形を異ならせるようにしている。
すなわち、ステッピングモータ３１〜３３を単独で駆動させる場合は、図２に示した波長（出力時間ｔｐ２）のＯＮ出力信号を有した低電圧モードの信号を出力する。この場合、駆動するステッピングモータ３１〜３３は、１個であるので消費電力を抑えることができる。
一方、ステッピングモータ３１〜３３を同時に複数駆動させる場合は、図８に示すように、低電圧モードでの第２の周波数ｆ２によるＯＮ出力信号の波形の一部をＰＷＭ波形として間引いて出力する。これにより、ステッピングモータ３１〜３３を同時に駆動させることで、全てのステッピングモータ３１〜３３を一旦停止させた後、順に駆動するものと比較して、ユーザに与える違和感を抑えることができるとともに、ＰＷＭ波形としないものと比較して電源負荷を軽減することができる。
【００３２】
以上説明したように、実施の形態のステッピングモータ制御装置は、以下に列挙する効果を有する。
ａ）本実施の形態では、
複数のステッピングモータ３１〜３３と、
これらステッピングモータ３１〜３３の駆動電源５０と、
この駆動電源５０の電圧を検出する電源電圧検出部２２を含む駆動条件検出部（２１，２２，２３）と、
この駆動条件検出部（２１，２２，２３）からの入力に基づいてステッピングモータ３１〜３３に対し、設定された周波数のＯＮ／ＯＦＦの駆動信号を出力してステッピングモータ３１〜３３の駆動を制御する制御装置１０と、
制御装置１０に含まれ、あらかじめ設定された電源保護条件の成立時には、ステッピングモータ３１〜３３を同時に複数駆動させる場合、駆動信号のＯＮ波形を、その一部に前記周波数よりも高周波のＰＷＭ波形を形成するとともに、残りの波形部分に速度低下を抑制するための非ＰＷＭ波形部分Ｐａを形成する出力抑制処理を実行する出力抑制制御部１２と、
を備えた構成とした。
したがって、実施の形態では、電源負荷条件の成立時にステッピングモータ３１〜３３を同時に複数駆動させるときには、出力抑制制御部１２が出力抑制処理を実行し、駆動信号のＯＮ波形を、その一部に高周波のＰＷＭ波形を形成するとともに、速度低下を抑制するための非ＰＷＭ波形を形成する。
このように、ステッピングモータ３１〜３３は、複数が同時に駆動するため、一旦、全てを停止させた後に順に駆動させるものと比較して、ユーザに違和感を与えにくい。
そして、ステッピングモータ３１〜３３への駆動信号のＯＮ波形の一部をＰＷＭ波形としてＯＮ時間を間引いているため、ＯＮ波形をフルにＯＮ出力した場合と比較して、電源負荷を軽減でき、かつ、停止状態から起動させた場合と比較しても、電源負荷を軽減でき、駆動電源５０の保護を図ることができる。
しかも、このとき、ＯＮ波形には、ＰＷＭ波形化による速度低下を抑制する非ＰＷＭ波形を形成するため、ＯＮ波形の全てをＰＷＭ波形とするものと比較して、速度低下や停止による脱調を抑制できる。
【００３３】
ｂ）実施の形態では、制御装置１０は、電源電圧検出部２２が検出する電源電圧Ｖｄｅに基づいて、ステッピングモータ３１〜３３の駆動モードを、第１の周波数ｆ１の信号出力により低トルク高速駆動させる通常モードと、第１の周波数ｆ１よりも低周波の第２の周波数ｆ２の信号出力により高トルク低速駆動させる低電圧モードとに切り換えるモード切換制御部１１を備え、
出力抑制制御部１２は、電源保護条件の成立時を、駆動モードを低電圧モードとしたときとした。
したがって、出力抑制制御部１２は、電源電圧Ｖｄｅが低下して駆動モードを低電圧モードとしたときに、複数のステッピングモータ３１〜３３を駆動させる場合に、出力抑制処理を実行し、駆動電源５０の保護を図ることができる。
【００３４】
ｃ）出力抑制制御部１２は、複数のステッピングモータ３１〜３３に対する出力信号における非ＰＷＭ波形部分Ｐａが、同時出力されないようタイミング制御を行うようにした。
したがって、非ＰＷＭ波形部分Ｐａが同時に出力されるのと比較して、電源負荷をより軽減して、駆動電源５０の保護を図ることができる。
【００３５】
ｄ）出力抑制制御部１２では、ＰＷＭ波形部分を形成するのにあたり、元となる高トルク低速駆動のＯＮ出力波形の出力時間ｔｐ２をそのままに、そのＯＮ出力波形の一部をＰＷＭ波形とするようにした。
このため、出力回路１０ａ，１０ｂへの出力周波数を、出力抑制処理時と非出力抑制処理時とで異ならせる必要が無く、制御を単純化して制御装置１０の構成を簡略化することができる。
【００３６】
ｅ）本実施の形態では、ＰＷＭ波形部分を形成するのにあたり、ステッピングモータ３１〜３３への所定周期の出力波形を形成するために、ＯＦＦ状態を形成する割り込み信号のタイミングを利用して形成するようにした。
このため、新に異なる周期の信号を形成して、その一部をＰＷＭ波形とするものと比較して、出力信号の形成が容易で、制御装置１０、モード切換制御部１１、出力抑制制御部１２の構成を簡略化することができる。
【００３７】
ｆ）本実施の形態では、非ＰＷＭ波形部分Ｐａを、ＯＮ出力信号の末尾に設定した。このようなＯＮ／ＯＦＦの切り換わりでは、ステッピングモータ３１〜３３のトルクが低下する。このため、この非ＰＷＭ波形部分Ｐａを、ＯＮ出力信号の始点や中間に設定したものと比較して、ＯＮ出力信号の出力中のトルク変動を抑えることができ、駆動特性がより好ましいものとなる。
【００３８】
以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【００３９】
例えば、実施の形態では、ステッピングモータを、空調装置に適用した例を示したが、本発明の適用範囲は、ステッピングモータを使用する装置であれば、空調装置に限られない。
【００４０】
また、実施の形態では、非ＰＷＭ波形部分を形成するにあたって、ＯＮ出力信号において非ＰＷＭ波形部分を形成する位置は、末端に限定されず、ＯＮ出力信号の始端や中間に形成してもよい。
【００４１】
また、出力抑制制御部において、あらかじめ設定された電源保護条件とは、低電圧モードであることとしたが、電源保護条件は、これに限定されない。
例えば、電源保護条件は、電源電圧Ｖｄｅが、低電圧モードと通常モードとを切り換える閾値Ｖｓ１よりも低い電圧に設定された第２の閾値以下となった場合や、第２の閾値以下となることが推定される場合としてもよい。この場合、実施の形態と同様に、高トルク低速駆動の出力信号に、ＰＷＭ波形および非ＰＷＭ波形を形成する。
また、電源保護条件は、電源電圧Ｖｄｅが、閾値Ｖｓ１と閾値Ｖｓ２の間や、閾値Ｖｓ２以上で、通常モードにおいて複数のステッピングモータを同時駆動する状況において、複数のステッピングモータを駆動させた場合や、さらに、他のアクチュエータを駆動させることにより、電源電圧Ｖｄｅが、あらかじめ設定された閾値よりも低下することが予測される場合としてもよい。この場合、実施の形態と同様に、高トルク低速駆動のＯＮ出力信号に、ＰＷＭ波形および非ＰＷＭ波形を形成するようにしてもよいが、実施の形態とは異なり、低トルク高速駆動のＯＮ出力信号に、ＰＷＭ波形および非ＰＷＭ波形を形成するようにしてもよい。あるいは、高トルク低速駆動、低トルク高速駆動とは異なる中間トルク中間速駆動などのＯＮ出力信号の波形に、ＰＷＭ波形および非ＰＷＭ波形を形成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１０ 制御装置（駆動制御部）
１１ モード切換制御部
１２ 出力抑制制御部
２１ センサ群（駆動条件検出部）
２２ 電源電圧検出部（駆動条件検出部）
２３ 操作部（駆動条件検出部）
３１ ステッピングモータ
３２ ステッピングモータ
３３ ステッピングモータ
５０ 駆動電源
ｆ１ 第１の周波数
ｆ２ 第２の周波数
Ｐａ 非ＰＷＭ波形部分
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステッピングモータの駆動を制御するステッピングモータ制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のステッピングモータの駆動を制御するステッピングモータ制御装置において、電源電圧に応じてステッピングモータの駆動モードを切り換えて、低電圧によるトルク不足を防止する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この従来のステッピングモータ制御装置は、電源電圧が所定の電圧以上の通常時は、ステッピングモータを低トルク高速駆動させ、所定の電圧以下の低電圧時は、ステッピングモータを高トルク低速駆動させて低電圧時のトルク不足を防止している。
さらに、従来技術では、複数のステッピングモータを同時に駆動させる場合に、駆動速度の低下による弊害を防止するため、複数のアクチュエータを一端停止させた後、優先順位の高いものから順に、ステッピングモータを、１つずつ駆動させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４６６０８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、複数のステッピングモータを同時に駆動させると電源に対する負荷が大きくなり、電源保護性能が低下する。
そこで、このように複数のステッピングモータを同時に駆動させる際の電源保護のために、上述の技術を適用して、全てのステッピングモータを一旦停止させ、優先順位の高いステッピングモータから順に駆動させた場合、以下のような問題が生じる。
すなわち、複数のステッピングモータを優先度の高いものから１つずつ順に駆動させた場合、この優先度の高いステッピングモータが動き終わるまでは他のステッピングモータは停止したままである。したがって、停止させているステッピングモータによる機能が発揮されないことによりユーザに違和感を与える。
加えて、一旦停止させたステッピングモータに関しては、再起動時に大きな起動力が必要となり、その分、電源に対する負荷が増加するとともに動作時間も増加し、電源保護性能の悪化を招く。
【０００５】
そこで、本発明では、電源保護を図りつつ、ユーザに違和感を与えにくいステッピングモータの駆動状態を実現するステッピングモータ制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するために、本発明は、複数のステッピングモータと、これらステッピングモータの駆動電源と、この駆動電源の電圧を検出する電圧検出部を含む駆動条件検出部と、この駆動条件検出部からの入力に基づいて前記ステッピングモータに対し、設定された周波数のＯＮ／ＯＦＦの駆動信号を出力して前記ステッピングモータの駆動を制御する駆動制御部と、前記駆動制御部に含まれ、あらかじめ設定された電源保護条件の成立時には、前記ステッピングモータを同時に複数駆動させる場合、前記駆動信号のＯＮ波形を、その一部に前記周波数よりも高周波のＰＷＭ波形を形成するとともに、残りの波形部分に速度低下を抑制するための非ＰＷＭ波形を形成する出力抑制処理を実行する出力抑制制御部と、を備えていることを特徴とするステッピングモータ制御装置とした。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のステッピングモータ制御装置では、電源負荷条件の成立時にステッピングモータを同時に複数駆動させるときには、出力抑制制御部が出力抑制処理を実行し、駆動信号のＯＮ波形を、その一部に高周波のＰＷＭ波形を形成するとともに、速度低下を抑制するための非ＰＷＭ波形を形成する。
したがって、ステッピングモータは、複数が同時に駆動するため、一旦、全てを停止させた後に順に駆動させるものと比較して、ユーザに違和感を与えにくい。
そして、ステッピングモータへの駆動信号のＯＮ波形の一部をＰＷＭ波形としてＯＮ時間を間引いているため、ＯＮ波形をフルにＯＮ出力した場合と比較して、電源負荷を軽減でき、かつ、停止状態から起動させた場合と比較しても、電源負荷を軽減でき、電源保護を図ることができる。
しかも、このとき、ＯＮ波形には、ＰＷＭ波形化による速度低下を抑制する非ＰＷＭ波形を形成するため、ＯＮ波形の全てをＰＷＭ波形とするものと比較して、速度低下や停止による脱調を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態のステッピングモータ制御装置を示すブロック図である。
【図２】実施の形態のステッピングモータ制御装置での通常モードにおける出力信号の波形と低電圧モードにおける出力信号の波形とを示すタイムチャートである。
【図３】実施の形態のステッピングモータ制御装置において出力信号停止時の負荷による慣性駆動を説明するタイムチャートである。
【図４】実施の形態のステッピングモータ制御装置において出力抑制処理を実行したときの出力信号の波形を示すタイムチャートである。
【図５】実施の形態のステッピングモータ制御装置において出力信号の波形を形成する部分の構成を示す回路構成図である。
【図６】実施の形態のステッピングモータ制御装置におけるモード切換処理および出力抑制処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】実施の形態のステッピングモータ制御装置の駆動モード特性と閾値との関係を示す特性図である。
【図８】実施の形態のステッピングモータ制御装置において出力抑制処理の実行時の出力信号の波形を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図８に基づいて、実施の形態のステッピングモータ制御装置を説明する。
【００１０】
制御装置（駆動制御部）１０は、複数のステッピングモータ３１，３２，３３および他のアクチュエータ群３４の駆動を制御する。
【００１１】
ステッピングモータ３１〜３３は、車両に搭載された空調装置においてインテークドアやモードドアなどのドア４１，４２，４３の開度を変更するために駆動する。なお、図示する上でステッピングモータ３１〜３３およびドア４１〜４３として、３個示しているが、制御対象のステッピングモータおよびドアの数は、２以上の複数であれば、「３」に限定されるものではない。
また、他のアクチュエータ群３４は、空調装置のファンやコンプレッサなどを含む空調装置におけるステッピングモータ３１〜３３以外のアクチュエータである。
【００１２】
制御装置１０は、センサ群２１、電源電圧検出部２２、操作部２３から信号が入力される。センサ群２１は、空調装置の制御に必要な車室の温度環境に関するための、車室温度センサや車外温度センサや日射量センサなどが含まれる。
電源電圧検出部２２は、ステッピングモータ３１〜３３などを駆動させる駆動電源５０の電圧である電源電圧Ｖｄｅを検出する。
操作部２３は、空調装置の制御のために乗員が温度や風量などの設定操作を行う部分である。
【００１３】
制御装置１０は、センサ群２１、電源電圧検出部２２、操作部２３からの入力信号に基づいて、空調装置の風量や吹出空気温度の制御を行なうために、各ステッピングモータ３１〜３３およびアクチュエータ群３４を駆動させて、各ドア４１〜４３の開度を含む空調装置の作動を制御する。
【００１４】
さらに、制御装置１０は、複数のステッピングモータ３１〜３３の駆動を制御するのにあたり、電源電圧検出部２２が検出する電源電圧Ｖｄｅに基づいて、複数のステッピングモータ３１〜３３の駆動モードを切り換えるモード切換制御部１１を備えている。
このモード切換制御部１１は、電源電圧Ｖｄｅが低下した場合に、実効電力を減少させるべく、ステッピングモータ３１〜３３の駆動モードを切り換える制御を行なうものであり、以下、このモード切換制御について説明する。
【００１５】
本実施の形態では、各ステッピングモータ３１〜３３の駆動モードとして、通常モードと低電圧モードが設定されている。
通常モードは、ステッピングモータ３１〜３３を、低トルク高速駆動させるモードである。この通常モードでは、モード切換制御部１１は、ステッピングモータ３１〜３３を低トルク高速駆動させるのにあたり、図２に示す、ｘ，ｙの二相のＯＮ／ＯＦＦのパルス信号を出力するもので、このときの周波数を第１の周波数ｆ１とする。なお、図２に示すように、通常モードにおける１パルスのＯＮ信号の出力時間をｔｐ１とする。
【００１６】
一方、低電圧モードでは、モード切換制御部１１は、ステッピングモータ３１〜３３を、高トルク低速駆動させる。この低電圧モードでは、モード切換制御部１１は、図２に示すように、ｘ，ｙの二相のＯＮ／ＯＦＦのパルス信号を、第１の周波数ｆ１よりも低周波の第２の周波数ｆ２で出力する。この低電圧モードで駆動した場合、ステッピングモータ３１〜３３の電力消費量が、通常モードと比較して低減される。また、図２に示すように、低電圧モードでは、出力信号における１パルスのＯＮ信号の出力時間（波長）ｔｐ２は、通常モードにおけるＯＮ信号の出力時間ｔｐ１よりも長くなる。
なお、各ステッピングモータ３１〜３３への出力信号は、図示のような二相のものに限定されるものではなく、ステッピングモータの巻き線構造に応じ、３相、５相などの出力信号を用いてもよい。
【００１７】
次に、各ステッピングモータ３１〜３３の負荷について説明を加える。
図１に示すように、各ステッピングモータ３１〜３３には、それぞれドア４１〜４３を含む負荷が取り付けられている。したがって、図３に示すように、ステッピングモータ３１〜３３に対する出力信号を、図示の時点Ｔｓで停止した場合、ステッピングモータ３１〜３３は、慣性駆動を行い、完全に停止するまでには時間Ｔｉｎａを要する。よって、通常モードおよび低電圧モードにおいて、ＯＮ／ＯＦＦの出力信号のＯＦＦ時間は、この時間Ｔｉｎａよりも短い時間に設定しており、ステッピングモータ３１〜３３が停止することはない。
【００１８】
次に、図１に示す出力抑制制御部１２について説明する。
この出力抑制制御部１２は、上述した低電圧モードにおいて、ステッピングモータ３１〜３３を同時に複数駆動させる場合には、出力抑制処理を実行する。
【００１９】
この出力抑制処理では、低電圧モードにおけるＯＮ出力信号の一部を、図４に示すように、第２の周波数ｆ２よりも高周波のＰＷＭ波形として、ＯＮ出力時間を間引いて短くしている。さらに、本実施の形態では、低電圧モードにおけるＯＮ出力の全体の出力時間ｔｐ２はそのままとし、上記のように一部をＰＷＭ波形とし、かつ、そのＯＮ出力信号の終端には、ステッピングモータ３１〜３３の速度低下を抑制するための非ＰＷＭ波形部分Ｐａを形成している。言い換えると、低電圧モードにおける１周期のＯＮ出力信号において、始端からあらかじめ設定された中間までの時間ｔｐ３をＰＷＭ波形とし、その残りの時間（ｔｐ２−ｔｐ３）を非ＰＷＭ波形部分Ｐａとして残すようにしている。
すなわち、実施の形態では、ＯＮ出力信号のＰＷＭ波形化によりステッピングモータ３１〜３３がトルク不足となって脱調したり停止したりしないように、この非ＰＷＭ波形部分Ｐａを形成することで、ＰＷＭ波形化する前の速度に戻すようにしている。
これを図４により説明すると、ＯＮ出力信号を時間ｔｐ３だけＰＷＭ波形化して間引くと、ステッピングモータ３１〜３３の駆動速度が徐々に低下する。そこで、非ＰＷＭ波形部分Ｐａの出力によりステッピングモータ３１〜３３の速度を、ＰＷＭ波形とする前の速度に戻している。この非ＰＷＭ波形部分Ｐａの出力時間（ｔｐ２−ｔｐ３）は、このように駆動速度を元に戻すことができる時間に、あらかじめ設定されている。
【００２０】
上述のモード切換制御および出力抑制処理を行う回路構成を、図５により説明する。
図５に示す制御装置１０のモード切換制御部１１からステッピングモータ３１，３２へ信号を出力する部分には、それぞれ、ステッピングモータ３１，３２に対してｘ，ｙの２相の出力を行う出力回路１０ａ，１０ｂが設けられている。さらに、この出力回路１０ａ，１０ｂに、モード切換制御部１１から、出力回路１０ａ，１０ｂの出力をＯＦＦとする割り込み信号（ＩＮＴ１，ＩＮＴ２）を出力するとともに、このＯＦＦ信号の割り込み時間を切り換えることにより、図２に示す低トルク高速駆動の出力信号と、高トルク低速駆動の出力信号とが形成される。
【００２１】
図５に戻り、各出力回路１０ａ，１０ｂには、スイッチ素子１０ｃが接続されている。このスイッチ素子１０ｃに、制御装置１０の出力抑制制御部１２から高周波の波形が回路１０ｄを介して与えられた際に、各出力回路１０ａ，１０ｂのＯＮ出力信号が、図４に示すように間引かれてＰＷＭ波形が形成される。また、図５に示すように、スイッチ素子１０ｃによる低電圧モードでのＯＮ出力信号におけるＰＷＭ波形の形成は、回路１０ｆからのＨｉ出力が停止されてスイッチ素子１０ｅがＯＦＦ状態となっている間実行される。なお、回路１０ｆにＨｉ出力されてスイッチ素子１０ｅがＯＮ状態となっているときには、スイッチ素子１０ｃはＯＦＦとなり、ＯＮ出力信号におけるＰＷＭ波形は形成されず、非ＰＷＭ波形部分Ｐａを形成することができる。
ここで、スイッチ素子１０ｅへの出力は、前述の割り込み信号（ＩＮＴ１，ＩＮＴ２）の立ち上がりあるいは立ち下がりをトリガとして行われる。
また、図５では、スイッチ素子１０ｃ，１０ｅは、ｘ相の出力回路１０ａのみに接続して表示しているが、ｙ相の出力回路１０ｂにも同様の構成が接続されることで、ｙ相のＯＮ出力信号にもＰＷＭ波形が形成される。
【００２２】
次に、上述のモード切換制御部１１によるモード切換および出力抑制制御部１２による出力抑制処理の流れを、図６のフローチャートにより説明する。
まず、ステップＳ１では、電源電圧検出部２２にて検出されている電源電圧Ｖｄｅを読み込み、次のステップＳ２に進む。
【００２３】
ステップＳ２では、ステップＳ１にて読み込んだ電源電圧Ｖｄｅと、あらかじめ設定された図７に示す駆動モード特性と、に基づいて駆動モード判定を行った後、ステップＳ３に進む。駆動モード特性は、図７に示すように、ヒステリシスが与えられた２つの閾値Ｖｓ１，Ｖｓ２が設定されている。すなわち、駆動モード特性は、電源電圧Ｖｄｅが低下して閾値Ｖｓ１以下となると駆動モードが通常モードから低電圧モードに変更されるように設定されている。また、駆動モード特性は、電源電圧Ｖｄｅが上昇して閾値Ｖｓ２以上となると駆動モードが低電圧モードから通常モードに変更されるように設定されている。なお、駆動モード特性は、従来技術と同様に、電源電圧Ｖｄｅが閾値Ｖｓ１よりも低電圧の閾値よりも低下した場合に、各ステッピングモータ３１〜３３を、停止させる停止モードを設定してもよい。
【００２４】
ステップＳ３では、ステップＳ２における駆動モード判定結果が通常モードと低電圧モードの何れであるか判定し、通常モードの場合はステップＳ４に進み、低電圧モードの場合はステップＳ５に進む。
そして、通常モードの場合に進むステップＳ４では、各ステッピングモータ３１〜３３を駆動させる場合には、低トルク高速駆動（図２参照）させ、１回の処理を終了する。
【００２５】
一方、低電圧モードで進むステップＳ５では、制御装置１０の制御状態が、各ステッピングモータ３１〜３３を２個以上（複数）同時に駆動させる制御状態であるか否か判定し、単独駆動の場合はステップＳ６に進み、複数同時駆動の場合はステップＳ７に進む。
【００２６】
ステップＳ６では、ステッピングモータ３１〜３３のいずれかを単独で高トルク低速駆動（図２参照）させた後、１回の処理を終了する。
ステップＳ７では、ステッピングモータ３１〜３３のうちの複数を同時駆動させるのにあたり、出力抑制処理を行った後、１回の処理を終了する。すなわち、前述したように、出力抑制処理では、各ステッピングモータ３１〜３３への高トルク低速駆動させるＯＮ出力信号に対し、図４に示すように、ＰＷＭ波形による間引きを行うとともに、ＯＮ出力信号の終端に非ＰＷＭ波形部分Ｐａを残す処理を行う。
さらに、本実施の形態では、この出力抑制処理では、各ステッピングモータ３１〜３３への出力信号の波形の頭出しタイミングをずらしている。これにより、非ＰＷＭ波形部分Ｐａの出力タイミングが、各ステッピングモータ３１〜３３により異なるタイミングとなって同時出力されない。この出力タイミングの制御は、制御装置１０において出力回路１０ａ，１０ｂに対する割り込み信号（ＩＮＴ１，ＩＮＴ２）の付与タイミングをずらすことにより行っている。
【００２７】
なお、上述のように、本実施の形態では、出力抑制処理を行う条件は、電源電圧Ｖｄｅが閾値Ｖｓ１，Ｖｓ２のいずれかよりも低くなって、低電圧モードに設定され、かつ、ステッピングモータ３１〜３３の複数を同時駆動させる場合である。よって、本実施の形態では、低電圧モードに設定されていることが、あらかじめ設定された電源保護条件の成立時となる。
【００２８】
次に、実施の形態の作用を説明する。
（通常モード）
実施の形態のステッピングモータ制御装置では、電源電圧Ｖｄｅが閾値Ｖｓ１よりも大きいか、あるいは電源電圧Ｖｄｅが閾値Ｖｓ１よりも低下した状態から閾値Ｖｓ２以上に上昇すると、ステップＳ２の駆動モード判定において通常モードと判定される。
【００２９】
この通常モードと判定された場合、ステップＳ３→Ｓ４の処理の流れに基づいて、ステッピングモータ３１〜３３は、駆動時に、図２に示す第１の周波数ｆ１の周波数のＯＮ／ＯＦＦの出力信号により低トルク高速駆動を行う。
【００３０】
（低電圧モード）
電源電圧Ｖｄｅが閾値Ｖｓ１未満であるか、これよりも低電圧状態から上昇した際に閾値Ｖｓ２未満の場合は、ステップＳ２の駆動モード判定において低電圧モードと判定される。
【００３１】
この低電圧モードでは、ステッピングモータ３１〜３３は、図２に示す第２の周波数ｆ２の周波数のＯＮ／ＯＦＦの出力信号により高トルク低速駆動を行う。したがって、低電圧によるトルク不足を防止し、トルク不足に起因した脱調の発生を防止できる。
さらに、実施の形態では、この低電圧モードでは、ステッピングモータ３１〜３３を単独で駆動させる場合と複数駆動させる場合とで、出力信号の波形を異ならせるようにしている。
すなわち、ステッピングモータ３１〜３３を単独で駆動させる場合は、図２に示した波長（出力時間ｔｐ２）のＯＮ出力信号を有した低電圧モードの信号を出力する。この場合、駆動するステッピングモータ３１〜３３は、１個であるので消費電力を抑えることができる。
一方、ステッピングモータ３１〜３３を同時に複数駆動させる場合は、図８に示すように、低電圧モードでの第２の周波数ｆ２によるＯＮ出力信号の波形の一部をＰＷＭ波形として間引いて出力する。これにより、ステッピングモータ３１〜３３を同時に駆動させることで、全てのステッピングモータ３１〜３３を一旦停止させた後、順に駆動するものと比較して、ユーザに与える違和感を抑えることができるとともに、ＰＷＭ波形としないものと比較して電源負荷を軽減することができる。
【００３２】
以上説明したように、実施の形態のステッピングモータ制御装置は、以下に列挙する効果を有する。
ａ）本実施の形態では、
複数のステッピングモータ３１〜３３と、
これらステッピングモータ３１〜３３の駆動電源５０と、
この駆動電源５０の電圧を検出する電源電圧検出部２２を含む駆動条件検出部（２１，２２，２３）と、
この駆動条件検出部（２１，２２，２３）からの入力に基づいてステッピングモータ３１〜３３に対し、設定された周波数のＯＮ／ＯＦＦの駆動信号を出力してステッピングモータ３１〜３３の駆動を制御する制御装置１０と、
制御装置１０に含まれ、あらかじめ設定された電源保護条件の成立時には、ステッピングモータ３１〜３３を同時に複数駆動させる場合、駆動信号のＯＮ波形を、その一部に前記周波数よりも高周波のＰＷＭ波形を形成するとともに、残りの波形部分に速度低下を抑制するための非ＰＷＭ波形部分Ｐａを形成する出力抑制処理を実行する出力抑制制御部１２と、
を備えた構成とした。
したがって、実施の形態では、電源負荷条件の成立時にステッピングモータ３１〜３３を同時に複数駆動させるときには、出力抑制制御部１２が出力抑制処理を実行し、駆動信号のＯＮ波形を、その一部に高周波のＰＷＭ波形を形成するとともに、速度低下を抑制するための非ＰＷＭ波形を形成する。
このように、ステッピングモータ３１〜３３は、複数が同時に駆動するため、一旦、全てを停止させた後に順に駆動させるものと比較して、ユーザに違和感を与えにくい。
そして、ステッピングモータ３１〜３３への駆動信号のＯＮ波形の一部をＰＷＭ波形としてＯＮ時間を間引いているため、ＯＮ波形をフルにＯＮ出力した場合と比較して、電源負荷を軽減でき、かつ、停止状態から起動させた場合と比較しても、電源負荷を軽減でき、駆動電源５０の保護を図ることができる。
しかも、このとき、ＯＮ波形には、ＰＷＭ波形化による速度低下を抑制する非ＰＷＭ波形を形成するため、ＯＮ波形の全てをＰＷＭ波形とするものと比較して、速度低下や停止による脱調を抑制できる。
【００３３】
ｂ）実施の形態では、制御装置１０は、電源電圧検出部２２が検出する電源電圧Ｖｄｅに基づいて、ステッピングモータ３１〜３３の駆動モードを、第１の周波数ｆ１の信号出力により低トルク高速駆動させる通常モードと、第１の周波数ｆ１よりも低周波の第２の周波数ｆ２の信号出力により高トルク低速駆動させる低電圧モードとに切り換えるモード切換制御部１１を備え、
出力抑制制御部１２は、電源保護条件の成立時を、駆動モードを低電圧モードとしたときとした。
したがって、出力抑制制御部１２は、電源電圧Ｖｄｅが低下して駆動モードを低電圧モードとしたときに、複数のステッピングモータ３１〜３３を駆動させる場合に、出力抑制処理を実行し、駆動電源５０の保護を図ることができる。
【００３４】
ｃ）出力抑制制御部１２は、複数のステッピングモータ３１〜３３に対する出力信号における非ＰＷＭ波形部分Ｐａが、同時出力されないようタイミング制御を行うようにした。
したがって、非ＰＷＭ波形部分Ｐａが同時に出力されるのと比較して、電源負荷をより軽減して、駆動電源５０の保護を図ることができる。
【００３５】
ｄ）出力抑制制御部１２では、ＰＷＭ波形部分を形成するのにあたり、元となる高トルク低速駆動のＯＮ出力波形の出力時間ｔｐ２をそのままに、そのＯＮ出力波形の一部をＰＷＭ波形とするようにした。
このため、出力回路１０ａ，１０ｂへの出力周波数を、出力抑制処理時と非出力抑制処理時とで異ならせる必要が無く、制御を単純化して制御装置１０の構成を簡略化することができる。
【００３６】
ｅ）本実施の形態では、ＰＷＭ波形部分を形成するのにあたり、ステッピングモータ３１〜３３への所定周期の出力波形を形成するために、ＯＦＦ状態を形成する割り込み信号のタイミングを利用して形成するようにした。
このため、新に異なる周期の信号を形成して、その一部をＰＷＭ波形とするものと比較して、出力信号の形成が容易で、制御装置１０、モード切換制御部１１、出力抑制制御部１２の構成を簡略化することができる。
【００３７】
ｆ）本実施の形態では、非ＰＷＭ波形部分Ｐａを、ＯＮ出力信号の末尾に設定した。このようなＯＮ／ＯＦＦの切り換わりでは、ステッピングモータ３１〜３３のトルクが低下する。このため、この非ＰＷＭ波形部分Ｐａを、ＯＮ出力信号の始点や中間に設定したものと比較して、ＯＮ出力信号の出力中のトルク変動を抑えることができ、駆動特性がより好ましいものとなる。
【００３８】
以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【００３９】
例えば、実施の形態では、ステッピングモータを、空調装置に適用した例を示したが、本発明の適用範囲は、ステッピングモータを使用する装置であれば、空調装置に限られない。
【００４０】
また、実施の形態では、非ＰＷＭ波形部分を形成するにあたって、ＯＮ出力信号において非ＰＷＭ波形部分を形成する位置は、末端に限定されず、ＯＮ出力信号の始端や中間に形成してもよい。
【００４１】
また、出力抑制制御部において、あらかじめ設定された電源保護条件とは、低電圧モードであることとしたが、電源保護条件は、これに限定されない。
例えば、電源保護条件は、電源電圧Ｖｄｅが、低電圧モードと通常モードとを切り換える閾値Ｖｓ１よりも低い電圧に設定された第２の閾値以下となった場合や、第２の閾値以下となることが推定される場合としてもよい。この場合、実施の形態と同様に、高トルク低速駆動の出力信号に、ＰＷＭ波形および非ＰＷＭ波形を形成する。
また、電源保護条件は、電源電圧Ｖｄｅが、閾値Ｖｓ１と閾値Ｖｓ２の間や、閾値Ｖｓ２以上で、通常モードにおいて複数のステッピングモータを同時駆動する状況において、複数のステッピングモータを駆動させた場合や、さらに、他のアクチュエータを駆動させることにより、電源電圧Ｖｄｅが、あらかじめ設定された閾値よりも低下することが予測される場合としてもよい。この場合、実施の形態と同様に、高トルク低速駆動のＯＮ出力信号に、ＰＷＭ波形および非ＰＷＭ波形を形成するようにしてもよいが、実施の形態とは異なり、低トルク高速駆動のＯＮ出力信号に、ＰＷＭ波形および非ＰＷＭ波形を形成するようにしてもよい。あるいは、高トルク低速駆動、低トルク高速駆動とは異なる中間トルク中間速駆動などのＯＮ出力信号の波形に、ＰＷＭ波形および非ＰＷＭ波形を形成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１０ 制御装置（駆動制御部）
１１ モード切換制御部
１２ 出力抑制制御部
２１ センサ群（駆動条件検出部）
２２ 電源電圧検出部（駆動条件検出部）
２３ 操作部（駆動条件検出部）
３１ ステッピングモータ
３２ ステッピングモータ
３３ ステッピングモータ
５０ 駆動電源
ｆ１ 第１の周波数
ｆ２ 第２の周波数
Ｐａ 非ＰＷＭ波形部分
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のステッピングモータと、
これらステッピングモータの駆動電源と、
この駆動電源の電圧を検出する電圧検出部を含む駆動条件検出部と、
この駆動条件検出部からの入力に基づいて前記ステッピングモータに対し、設定された周波数のＯＮ／ＯＦＦの駆動信号を出力して前記ステッピングモータの駆動を制御する駆動制御部と、
前記駆動制御部に含まれ、あらかじめ設定された電源保護条件の成立時には、前記ステッピングモータを同時に複数駆動させる場合、前記駆動信号のＯＮ波形を、その一部に前記周波数よりも高周波のＰＷＭ波形を形成するとともに、残りの波形部分に速度低下を抑制するための非ＰＷＭ波形を形成する出力抑制処理を実行する出力抑制制御部と、
を備えていることを特徴とするステッピングモータ制御装置。
【請求項２】
前記駆動制御部は、前記電圧検出部が検出する電源電圧に基づいて、前記ステッピングモータの駆動モードを、第１の周波数の信号出力により低トルク高速駆動させる通常モードと、前記第１の周波数よりも低周波の信号出力により高トルク低速駆動させる低電圧モードとに切り換えるモード切換制御部を備え、
前記出力抑制制御部は、前記あらかじめ設定された電源保護条件の成立時が、前記駆動モードを前記低電圧モードとしたときであることを特徴とする請求項１に記載のステッピングモータ制御装置。
【請求項３】
前記出力抑制制御部は、前記出力信号における前記非ＰＷＭ波形部分が、同時に駆動させる前記ステッピングモータに対して同時出力されないようタイミング制御を行っていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のステッピングモータ制御装置。
【請求項１】
複数のステッピングモータと、
これらステッピングモータの駆動電源と、
この駆動電源の電圧を検出する電圧検出部を含む駆動条件検出部と、
この駆動条件検出部からの入力に基づいて前記ステッピングモータに対し、設定された周波数のＯＮ／ＯＦＦの駆動信号を出力して前記ステッピングモータの駆動を制御する駆動制御部と、
前記駆動制御部に含まれ、あらかじめ設定された電源保護条件の成立時には、前記ステッピングモータを同時に複数駆動させる場合、前記駆動信号のＯＮ波形を、その一部に前記周波数よりも高周波のＰＷＭ波形を形成するとともに、残りの波形部分に速度低下を抑制するための非ＰＷＭ波形を形成する出力抑制処理を実行する出力抑制制御部と、
を備えていることを特徴とするステッピングモータ制御装置。
【請求項２】
前記駆動制御部は、前記電圧検出部が検出する電源電圧に基づいて、前記ステッピングモータの駆動モードを、第１の周波数の信号出力により低トルク高速駆動させる通常モードと、前記第１の周波数よりも低周波の信号出力により高トルク低速駆動させる低電圧モードとに切り換えるモード切換制御部を備え、
前記出力抑制制御部は、前記あらかじめ設定された電源保護条件の成立時が、前記駆動モードを前記低電圧モードとしたときであることを特徴とする請求項１に記載のステッピングモータ制御装置。
【請求項３】
前記出力抑制制御部は、前記出力信号における前記非ＰＷＭ波形部分が、同時に駆動させる前記ステッピングモータに対して同時出力されないようタイミング制御を行っていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のステッピングモータ制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−９０４６６（Ｐ２０１３−９０４６６Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２９４８７（Ｐ２０１１−２２９４８７）
【出願日】平成２３年１０月１９日（２０１１．１０．１９）
【出願人】（０００００４７６５）カルソニックカンセイ株式会社 (3,404)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１９日（２０１１．１０．１９）
【出願人】（０００００４７６５）カルソニックカンセイ株式会社 (3,404)
【Ｆターム（参考）】
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