複数のモータを制御するための回路

专利摘要:
簡単かつ低価格で、複数の直流モータを互いに独立して、かつ同時に制御することができる制御回路を提供する。 この制御回路は、各直流モータ（Ｍ１、Ｍ２）に対して、対応する直流モータ（Ｍ１、Ｍ２）を制御するようになっている、第１のブランチ（３）および第２のブランチ（５）を有するＨブリッジ（１Ａ、１Ｂ）を備えている。このＨブリッジ（１Ａ、１Ｂ）の第２のブランチ（５）は、全てのＨブリッジに共通のブランチを形成しており、かつ第１のブランチ（３）の各々への、対応する制御信号の印加によって、複数の直流モータ（Ｍ１、Ｍ２）を同時に、かつ互いに独立に制御することができるように、駆動電流の和に等しい電流を受けることができるような定格を有する２つのスイッチ（７、９）から成っている。
公开号:JP2011507469A
申请号:JP2010537446
申请日:2008-12-11
公开日:2011-03-03
发明作者:フランソワ；レオン ジャン
申请人:ヴァレオ セキュリテ アビタクル；
IPC主号:H02P5-68

专利说明:

[0001] 本発明は、モータ、特に直流モータの制御に関する。]
背景技術

[0002] トランクや座席を電動化するための自動車等の電動化システムにおいて、スペースの縮小という要求を満たすために、単一の大きなモータに替えて、複数の小さなモータを用いるという技術的動向が進んでいる。特に、開閉部（テールゲートやトランク）が電動化されたシステムにおいては、従来の空気圧シリンダのスペースと等しいスペースしか要しないようにするために、２つの管状の駆動アクチュエータを用いることが望ましい。これらのアクチュエータに、モータが装着されており、例えば空気圧シリンダとともに、または空気圧シリンダの替わりに配置される。]
[0003] モータの数がこのように増加しているため、これらの各モータを、信頼性高く、かつ効果的に制御しなくてはならないという要求がある。]
[0004] 通常、モータは、回転方向および回転速度の制御を必要とする。例えば特許文献１に記載されているように、この機能は、モータの極性反転および速度変化を可能にするＨブリッジによって行われる。]
[0005] 従来、Ｈブリッジは、実質的にＨ字状に配置された４つのスイッチ、および４つのスイッチの中心に配置されており、かつ４つのスイッチのオン状態、およびオフ状態の関数として制御されるモータを有している。]
[0006] 複数のモータの制御は、複数のＨブリッジを平行に配置することによって行われる。しかしながら、このような構成では、費用がかさみ、かつ体積が大きくなる。]
[0007] 例えば、平行に配置された幾つかのＨブリッジ、および各モータを制御することができるパルス制御回路を備えた多重Ｈブリッジを用いて、複数のモータを制御する方法は、例えば特許文献１に開示されている。]
[0008] しかし、この構成によると、必要な部品数が多くなるため、相当なスペースが必要になる。そのため、熱の発散も悪くなる。]
[0009] さらに、単一のＨブリッジにより、複数の直流モータを制御することは公知である。しかしながら、この構成では、各直流モータを独立に制御することはできない。例えば、トランクの開閉などのいくつかの応用面においては、トランクを効果的に作動させ、かつトランクのねじれ運動を防止するために、各直流モータを、互いに独立して、かつ同時に制御することが必要になる。]
先行技術

[0010] 米国特許公開第２００７−７５６５７号公報]
発明が解決しようとする課題

[0011] 本発明は、複数の直流モータを互いに独立に、かつ同時に制御することを可能にすることによって、従来技術の上述の欠点を、簡単かつ低価格で軽減することを目的とするものである。]
課題を解決するための手段

[0012] この目的を達成するために、本発明は、複数の直流モータを、互いに独立に制御することができる制御回路であって、各直流モータに対して、対応する直流モータを制御するように作られた、第１のブランチおよび第２のブランチを有するＨブリッジを備えた制御回路を提供するものである。Ｈブリッジの第２のブランチは、全てのＨブリッジに共通のブランチを形成しており、かつ第１の各ブランチへの、対応する制御信号の印加によって、複数の直流モータを、同時に、かつ互いに独立に制御することができるように、駆動電流の和に等しい電流を受けることができる定格を有する２つのスイッチから成っている。]
[0013] 本発明は、さらに、Ｈブリッジの全てが、同一のケース内に存在する制御回路を提供するものである。]
[0014] 好適な一実施形態によれば、Ｈブリッジの第１のブランチにおける各スイッチは、対応するパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）を受けることができるようになっている。]
[0015] この場合、各ＰＷＭ信号は、互いに独立である。]
[0016] 制御回路は、共通電源に接続される上側スイッチを有する上側部分、および接地される下側スイッチを有する下側部分を備えていると有利である。]
[0017] 制御回路は、直流モータを制御するための電流を測定する手段を有していることが好ましい。]
[0018] 本発明は、さらに、本発明による制御回路を有する、自動車内の複数の直流モータの制御装置を提供するものである。]
[0019] 本発明は、さらに、自動車の開閉部を、第１の位置から第２の位置に駆動するために、自動車の車体と開閉部、好ましくは開閉部の対向し合う２つの部分との間に取り付けられるようになっている第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータを備えている、自動車の開閉部の電動支援システムであって、各アクチュエータに、直流モータ、および直流モータの回転運動を、開閉部を変位させることができる運動に変換するメカニズムが装着されている電動支援システムを提供するものである。この電動支援システムは、上述の制御装置を備えている。]
[0020] 本発明は、さらに、直流モータを備える個々のアクチュエータによって動かすことができる複数の要素を有する、自動車の座席の作動を支援するための、上述の制御装置を備えているシステムを提供するものである。]
図面の簡単な説明

[0021] ２つの直流モータを制御するための、本発明による制御回路図である。
第１の方向において直流モータを制御するために、スイッチに印加される制御信号の時間経過のタイミング図である。
第２の方向において直流モータを制御するために、スイッチに印加される制御信号の時間経過のタイミング図である。
直流モータの制動を制御するために、スイッチに印加される制御信号の時間経過のタイミング図である。
本発明による制御回路を備える、自動車の開閉部の電動支援システムを示す図である。
本発明による制御回路を備える、座席要素の作動の電動支援システムを設けた自動車の座席を示す図である。]
実施例

[0022] 添付図面を参照して、非限定的で、単に例示のために示す好適な実施形態に関する以下の説明を読むことによって、本発明の他の特徴および利点がより明らかになると思う。]
[0023] 図１は、２つの直流モータＭ１およびＭ２を、互いに独立して制御することができる、本発明による制御回路を示している。] 図１
[0024] この制御回路は、各直流モータＭ１、Ｍ２に対して、それぞれＨブリッジ１Ａ、１Ｂを有している。各Ｈブリッジ１Ａ、１Ｂは、第１のブランチ３および第２のブランチ５を有しており、それぞれ対応する直流モータＭ１、Ｍ２を制御するようになっている。]
[0025] Ｈブリッジの第２のブランチ５は、２つのスイッチ７、９から成っており、両Ｈブリッジ１Ａ、１Ｂに共通の第２のブランチ５を形成している。]
[0026] スイッチの数を減らすことによって、発生する熱量を減らすことができ、したがって、スイッチの温度を抑制するために、寸法の小さな放熱器を用いることができる、また、プリント回路上の各スイッチの表面を、銅の表面とすることによって、放熱器を省くことができる。これにより、スペースをより小さくするという要求を満たすことができる。]
[0027] スイッチ７、９は、第１のブランチへの、対応する制御信号の印加によって、２つの直流モータＭ１、Ｍ２を、同時に、かつ互いに独立に制御することができるように、２つの駆動電流の和と等しい電流を受けることができる定格を有している。さらに、定格をこのように定めることによって、これらのスイッチ７、９のサイズや価格が２倍になることはない。したがって、簡単かつ低価格のシステムを得ることができる。]
[0028] 各直流モータＭ１、Ｍ２における電流を、その最大値までに制限することができる制御信号の最大値は、モータ特性によって知ることができ、１００％未満である。]
[0029] ２つの直流モータＭ１、Ｍ２、および対応するＨブリッジ１Ａ、１Ｂは、同一のケース１５内に収容されている。]
[0030] Ｈブリッジ１Ａの第１のブランチ３は、２つのスイッチ１１Ａ、１１Ｂによって形成されている。同様に、Ｈブリッジ１Ｂの第１のブランチ３は、２つのスイッチ１３Ａ、１３Ｂによって形成されている。]
[0031] 第１の直流モータＭ１は、スイッチ１１Ａ、１１Ｂとスイッチ７、９との間に位置しており、第２の直流モータＭ２は、スイッチ７、９とスイッチ１３Ａ、１３Ｂとの間に位置している。]
[0032] 各スイッチ１１Ａ、１１Ｂ、１３Ａおよび１３Ｂは、各直流モータの回転方向、および回転速度を制御することができるように、対応するパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）を受けることができるようになっている。ＰＷＭ技術による、対応する直流モータＭ１、Ｍ２の制御は、位相反転を用いて行うことができる。それによって、スイッチによって消費される電力を減らし、電磁両立性（互いに電磁的に障害を受けないこと）の乱れを小さくすることができる。]
[0033] この制御回路は、共通電源に接続される上側部分と、接地される下側部分とを有している。上側部分は、ともに共通電源に接続される上側のスイッチ１１Ａ、７、１３Ａを有しており、下側部分は、ともに接地される下側のスイッチ１１Ｂ、９、１３Ｂを有している。]
[0034] ２つの直流モータＭ１、Ｍ２によって作動させられる対象物に関して不均衡が生じないように、力のバランスを監視するために、２つの直流モータＭ１、Ｍ２を制御する電流を測定する手段１７、１９が搭載されている。]
[0035] 次に、本発明による制御回路の動作について説明する。]
[0036] 図２〜図４のタイミング図に示すように、ＰＷＭ信号が、各スイッチに同時に、かつ互いに独立して入力され、したがって、２つの直流モータＭ１、Ｍ２の回転方向および回転速度を制御することができる。] 図２ 図３ 図４
[0037] 図２のタイミング図に示すように、第１の方向における２つの直流モータＭ１、Ｍ２の制御は、スイッチ１１Ａ、９、１３Ａがオン状態にあり、スイッチ１１Ｂ、７、１３Ｂがオフ状態にあるという状況によって定められる第１の方向に伝播する電流によって行われる。] 図２
[0038] 具体的には、スイッチ１１Ｂ、７、１３Ｂは、第１の方向の制御の全体にわたって、「ロー」信号を受ける。]
[0039] ＰＷＭ信号の周期はＴであり、この周期Ｔの間に、スイッチ１１Ａ、９、１３Ａは、「ハイ」信号または「ロー」信号を選択的に受ける。]
[0040] この制御回路が正しく動作するためには、第１の方向の制御サイクルにおいて、各周期の開始時に、スイッチ１１Ａは「ハイ」信号を受け、スイッチ１３Ａは「ロー」信号を受ける。]
[0041] スイッチ１１Ａが受ける「ハイ」信号の期間は、時刻ｔ２によって限界を定められる。その後、スイッチ１１Ａは、周期Ｔに等しい時刻まで「ロー」信号を受ける。同様に、スイッチ１３Ａが受ける「ロー」信号の期間は、時刻ｔ１によって限界を定められる。その後、スイッチ１３Ａは、周期Ｔに等しい時刻まで「ハイ」信号を受ける。]
[0042] 次に、図３のタイミング図に示すように、第１の方向と反対の方向における２つの直流モータＭ１、Ｍ２の制御中、電流は、スイッチ１１Ｂ、７、１３Ｂがオン状態にあり、スイッチ１１Ａ、９、１３Ａがオフ状態にあるという状況によって定められる第２の方向に伝播する。] 図３
[0043] 具体的には、スイッチ１１Ａ、９、１３Ａは、第２の方向の制御の全体にわたって「ロー」信号を受け、一方、スイッチ１１Ｂ、７、１３Ｂは、選択的に「ハイ」信号または「ロー」信号を受ける。]
[0044] この制御回路が正しく動作するためには、第２の方向の制御サイクルにおいて、各周期の開始時に、スイッチ１１Ｂは「ハイ」信号を受け、スイッチ１３Ｂは「ロー」信号を受ける。]
[0045] スイッチ１１Ｂが受ける「ハイ」信号の期間は、時刻ｔ３によって限界を定められる。その後、スイッチ１１Ｂは、周期Ｔに等しい時刻まで「ロー」信号を受ける。同様に、スイッチ１３Ｂが受ける「ロー」信号の期間は、時刻ｔ４によって限界を定められる。その後、スイッチ１３Ｂは、周期Ｔに等しい時刻まで「ハイ」信号を受ける。最後に、スイッチ７が受ける「ハイ」信号の期間は、時刻ｔ５によって限界を定められる。その後、スイッチ７は、周期Ｔに等しい時刻まで「ロー」信号を受ける。]
[0046] 図４のタイミング図に示すように、直流モータの短絡によって、制動が与えられる。具体的には、スイッチ１１Ｂ、９、１３Ｂは、このサイクルの全体にわたってオン状態にあり、「ハイ」信号を受け、スイッチ１１Ａ、７、１３Ａは、このサイクルの全体にわたってオフ状態にあり、「ロー」信号を受ける。全てのスイッチが「ロー」信号を受ける待ち時間δｔが、この動作に先行する。スイッチ１１Ｂ、９、１３Ｂをオフ状態にし、かつスイッチ１１Ａ、７、１３Ａをオン状態に保つことによっても、短絡を実現することができる。] 図４
[0047] 好適な一実施形態によれば、このような制御回路は、自動車内に存在する複数の直流モータを制御するための装置に搭載される。]
[0048] 図５は、テールゲートなどの開閉部２２を有する自動車２１を示している。当然のことながら、自動車の開閉部には、自動車のトランクや側面ドアが含まれる。] 図５
[0049] この自動車２１は、開閉部２２を、第１の位置から第２の位置に駆動するための、少なくとも第１のアクチュエータ２３Ａおよび第２のアクチュエータ２３Ｂを備える、自動車の開閉部の電動支援システム２３が装着されている。したがって、第１および第２のアクチュエータ２３Ａ、２３Ｂの一端は、第1の連結部２４において自動車の車体２５に連結されており、他端は、第２の連結部２６において開閉部２２に連結されている。第１のアクチュエータ２３Ａおよび第２のアクチュエータ２３Ｂには、上述の制御回路を備えた制御装置によって制御されるそれぞれ１つの直流モータが装着されている。]
[0050] 別の一実施形態によれば、自動車の座席要素の作動を支援するための、複数の直流モータを有するシステムに、このような制御装置が利用される。]
[0051] 図６は、従来通りに、背もたれ３１、ヘッドレスト３３、座部３５を有する自動車の座席３０を示している。この座席３０には、背もたれ３１を傾けるための第１のアクチュエータ３７、ヘッドレスト３３を移動させるための第２のアクチュエータ３９、座部３５を前後に移動させるための第３のアクチュエータ４１を備える電動支援システムが装着されている。座席における各アクチュエータは、所望の運動を行うための直流モータを備えている。全ての直流モータは、上述のように、制御装置４５を有する同一のケース４３に接続されている。これによって、全ての座席要素を、互いに独立に、かつ同時に作動させることができる。] 図６
[0052] 複数の直流モータを有する座席要素の作動を支援するためのこのようなシステムを、任意の他の移動手段を有する電動座席に用いることもできる。]
[0053] このような制御装置によって、各直流モータを同時に、かつ独立的に制御することができることは、理解しうると思う。]
[0054] さらに、制御回路のスイッチの数を減らすことによって、発生する熱量を減らすことができ、したがって、スイッチの温度を制限するために、より寸法の小さな放熱器を用いることができる。これによって、スペースをより小さくするという要求を満たすことができる。また、共通のスイッチの定格を、それらのサイズや価格が２倍になるように変更する必要はない。したがって、簡単かつ低価格のシステムを得ることができる。]
[0055] １Ａ、１Ｂ Ｈブリッジ
３ 第１のブランチ
５ 第２のブランチ
７、９、１１Ａ、１１Ｂ、１３Ａ、１３Ｂ スイッチ
１５、４３ケース
１７、１９電流を測定する手段
２１自動車
２２開閉部
２３電動支援システム
２３Ａ 第１のアクチュエータ
２３Ｂ 第２のアクチュエータ
２４ 第1の連結部
２５ 自動車の車体
２６ 第２の連結部
３０座席
３１背もたれ
３３ヘッドレスト
３５座部
３７ 第１のアクチュエータ
３９ 第２のアクチュエータ
４１ 第３のアクチュエータ
４５制御装置
Ｍ１、Ｍ２直流モータ
ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５時刻
Ｔ周期
δｔ 待ち時間]

权利要求:

請求項1
互いに独立に制御することができる複数の直流モータ（Ｍ１、Ｍ２）を、制御するための制御回路であって、各直流モータ（Ｍ１、Ｍ２）に対して、対応する直流モータ（Ｍ１、Ｍ２）を制御するように作られた、第１のブランチ（３）および第２のブランチ（５）を有するＨブリッジ（１Ａ、１Ｂ）を備える制御回路において、該Ｈブリッジ（１Ａ、１Ｂ）の第２のブランチ（５）は、全てのＨブリッジに共通のブランチを形成しており、かつ前記第１のブランチ（３）の各々への、対応する制御信号の印加によって、前記複数の直流モータ（Ｍ１、Ｍ２）を同時に、かつ互いに独立に制御することができるように、駆動電流の和に等しい電流を受けることができる定格を有する２つのスイッチ（７、９）を備えることを特徴とする制御回路。
請求項2
前記Ｈブリッジ（１Ａ、１Ｂ）の全てを、同一のケース（１５）内に設けてあることを特徴とする、請求項１に記載の制御回路。
請求項3
前記Ｈブリッジ（１Ａ、１Ｂ）の第１のブランチ（３）の各スイッチ（１１Ａ、１１Ｂ、１３Ａ、１３Ｂ）は、対応するパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）を受けることができるようになっていることを特徴とする、請求項１または２に記載の制御回路。
請求項4
前記ＰＷＭ信号の各々は、互いに独立であることを特徴とする、請求項３に記載の制御回路。
請求項5
共通電源に接続される上側スイッチ（１１Ａ、７、１３Ａ）を有する上側部分、および接地される下側スイッチ（１１Ｂ、９、１３Ｂ）を有する下側部分を備えていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載の制御回路。
請求項6
前記直流モータ（Ｍ１、Ｍ２）を制御するための電流を測定する手段（１７、１９）を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１つに記載の制御回路。
請求項7
請求項１〜６のいずれか１つに記載の制御回路を有することを特徴とする、自動車内の複数の直流モータの制御装置。
請求項8
自動車（２１）の開閉部（２２）を、第１の位置から第２の位置に駆動するために、自動車の車体（２５）と前記開閉部（２２）、好ましくはこの開閉部（２２）の対向し合う２つの部分との間に取り付けられるようになっている第１のアクチュエータ（２３Ａ）および第２のアクチュエータ（２３Ｂ）を少なくとも備える、自動車（２１）の開閉部（２２）の電動支援システム（２３）であって、各アクチュエータ（２３Ａ、２３Ｂ）に直流モータ、およびこの直流モータの回転運動を、前記開閉部（２２）を変位させることができる運動に変換するメカニズムが装着されている電動支援システムにおいて、請求項７に記載の制御装置を備えていることを特徴とする電動支援システム。
請求項9
直流モータを備える個別のアクチュエータによって動かすことができる複数の座席要素（３１、３３、３５）を有する、自動車の座席（３０）の座席要素の作動を支援するためのシステムであって、請求項７に記載の制御装置を備えていることを特徴とするシステム。