JP6052028B2 - モータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数のモータの駆動を制御するモータ制御装置に関する。

特許文献１には、空調装置のドアを駆動するための電動モータ駆動回路を簡素化した構成が開示されている。

また特許文献２には、サーボモータ制御装置において、目標値と現在値との偏差が減速開始判定値以下になった場合には減速するように制御する構成が開示されている。具体的には、減速開始判定値以下になった場合、偏差に応じて設定したデューティ比で電動モータのハイサイド金属酸化膜半導体（Metal-Oxide Semiconductor：略称ＭＯＳ）またはローサイドＭＯＳをパルス幅変調（Pulse-Width Modulation：略称ＰＷＭ）で駆動することで減速している。これによって停止精度の向上および停止時の騒音を低減している。

特開２０１２−１２１５１７号公報 特開２００４−３４５５５８号公報

特許文献２のように減速開始判定値以下でデューティ比を下げた場合、モータに供給される電圧が低下する。この場合、トルク変動の大きいモータおよび閉切りにトルクが必要なモードドア用のモータにおいて供給電力が不足し、目標到達前に止まってしまうという問題がある。

また前述の特許文献１の簡素化された回路に、特許文献２の減速するＰＷＭ駆動を行なった場合に、対となっているモータを同時に駆動すると、一方のモータを停止または減速すると、他方のモータも同様に停止または減速される。これによって一方のモータだけでなく他方のモータが停止することによって他方のモータの目標値への到着時間が増加するという問題がある。また一方のモータだけでなく他方のモータまでが停止すると他方のモータの停止回数が増加するので、停止時に発生する音の発生回数が多くなる。停止時に発生する音は、たとえばモータによって動作されるドアなどが筐体などに接触する際の音である。このような音は騒音の原因となるので、発生回数を減らしたいという問題がある。

そこで、本発明は前述の問題点を鑑みてなされたものであり、複数のモータを駆動する駆動回路を簡素化し、各モータの停止回数を減らしつつ、パルス幅変調方式を用いて安定して動作させることができるモータ制御装置を提供することを目的とする。

本発明は前述の目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。

本発明は、バッテリの電圧を取得する電圧取得手段（６７）と、少なくとも第２ハーフブリッジ回路の各スイッチ素子をパルス幅変調方式で制御する制御手段（６７）と、を含む。そして、第１、第２ハーフブリッジ回路との間には第１モータが接続され、第２、第３ハーフブリッジ回路との間には第２モータが接続される。制御手段は、第１、第２ハーフブリッジ回路を構成する４つのスイッチ素子を制御して第１、第２ハーフブリッジ回路の間で第１モータに電流を流す。また制御手段は、第２、第３ハーフブリッジ回路を構成する４つのスイッチ素子を制御して第２、第３ハーフブリッジ回路の間で第２モータに電流を流す。さらに制御手段は、電圧取得手段によって取得された電圧に応じて、第２ハーフブリッジ回路の各スイッチ素子をパルス幅変調方式で制御するためのデューティ比を変化させる。さらに制御手段は、第１モータおよび第２モータの少なくともいずれか一方が駆動中におけるデューティ比の最小値を、第１モータおよび第２モータが駆動する最低のデューティ比以上となるように設定し、第１モータおよび第２モータのいずれか一方のモータについて現在値が目標値となるように制御する場合には、目標値と現在値との差の絶対値が減速開始判定値よりも小さくなると、デューティ比を１００％よりも小さく、かつ駆動する最低のデューティ比以上となるように制御し、現在値が目標値になると停止するように制御する。

このような本発明に従えば、制御手段は、第１、第２ハーフブリッジ回路を構成する４つのスイッチ素子を制御することにより、第１モータを回転させることができる。制御手段は、同様に、第２、第３ハーフブリッジ回路を構成する４つのスイッチ素子を制御することにより、第２モータを回転させることができる。したがって第１、第２モータを回転させる際に、第２ハーフブリッジ回路を共用している。これによって１つのモータ毎に１つのフルブリッジ回路（すなわち、２つのハーフブリッジ回路）を用いる場合に比べて、回路構成を簡素化することができる。

また制御手段は、共用する第２ハーフブリッジ回路の各スイッチ素子をパルス幅変調方式で制御する。したがって共用する第２ハーフブリッジ回路の各スイッチ素子のデューティ比を変化させることによって、第１モータと第２モータの駆動を高精度に制御することができる。そして制御手段は、電圧取得手段によって取得された電圧に応じてデューティ比を変化させる。これによってバッテリの電圧の大小によってモータの動作が異なることを防ぐことができる。たとえば取得された電圧が所定値よりも低ければ、デューティ比を大きくして各モータを動作させるための電圧を確保することができる。また、たとえば取得された電圧が所定値よりも高ければ、デューティ比を小さくして各モータが設定以上に高速で動作することを防ぐことができる。したがってデューティ比を制御することによって、各モータを安定して動作させることができる。
さらに制御手段は、第１モータまたは第２モータを所定の目標値で停止するときには、目標値に近づくにつれて、デューティ比が小さくなるように制御する。これによって目標値に近づくにつれて、各モータを減速することができる。したがって各モータの目標値の位置決め精度の向上することができる。また各モータの目標値が筐体などに接触する位置である場合には、その停止時の接触による衝撃音などの騒音を低減することができる。

なお、前述の各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

第１実施形態の車両用空調装置１０を簡略化して示す図である。 車両用空調装置１０の電気的構成を簡略化して示す図である。 パルス偏差とモータ駆動電圧との関係を示す電圧指令マップである。 制御部６７の演算方法を説明するための制御ブロック図である。 制御部６７のモータ制御処理を示すフローチャートである。 第１直流モータ２１の動作を示す図である。 第１直流モータ２１の他の動作を示す図である。 第２直流モータ２２の動作を示す図である。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に関して、図１〜図８を用いて説明する。車両用空調装置１０は、図１に示すように、室内エアコンユニット１１を備えている。室内エアコンユニット１１は、内気導入口１２および外気導入口１３を有する空調ケース１４を備えている。内気導入口１２は、車室内の空気（内気）を導入する。外気導入口１３は、車室外の空気（外気）を導入する。空調ケース１４は、各導入口１２，１３から導入した空気が通過し、車室内に向けて送風する空気通路を内部に形成する。空調ケース１４には、各導入口１２，１３を選択的に開閉する内外気切替ドア１５が設けられている。内外気切替ドア１５には、リンク機構（図示せず）を介して第１直流モータ２１が接続されている。したがって第１直流モータ（第１モータ）２１は空気が流れる各導入口（第１通路）１２，１３を開閉する内外気切替ドア（第１ドア）１５を駆動する。

空調ケース１４内のうち各導入口１２，１３の空気下流側には、遠心式送風機１６が設けられている。空調ケース１４内のうち遠心式送風機１６の空気下流側には、遠心式送風機１６から吹き出される空気を冷却するエバポレータ１７が設けられている。エバポレータ１７は、コンプレッサなどとともに周知の冷凍サイクルを構成するもので、空調ケース１４内を流れる空気を冷却する熱交換器である。エバポレータ１７の空気下流側には、エバポレータ１７からの冷風を加熱するヒータコア１８が設けられている。ヒータコア１８は、エンジン冷却水（温水）を熱源とする熱交換機であって、エバポレータ１７からの冷風を加熱する。

空調ケース１４内のうちエバポレータ１７の空気下流側には仕切り板１９が設けられている。仕切り板１９は、空調ケース１４内を運転席側通路３４および助手席側通路３５に仕切っている。運転席側通路３４および助手席側通路３５のうちヒータコア１８の側方には、バイパス通路２０がそれぞれ設けられている。バイパス通路２０は、エバポレータ１７からの冷風をヒータコア１８に対してバイパスさせる。

運転席側通路３４および助手席側通路３５のヒータコア１８の空気上流側には、エアミックスドア３１ａ，３１ｂがそれぞれ設けられている。エアミックスドア３１ａ，３１ｂは、その開度によって、運転席側通路３４および助手席側通路３５を流れる冷風のうちヒータコア１８を流れる風量とバイパス通路２０を流れる風量との比を調整する。

運転席側通路３４および助手席側通路３５のうちヒータコア１８の下流側には、ヒータコア１８からの温風とバイパス通路２０からの冷風とを混合する運転席側混合室３２および助手席側混合室３３が設けられている。ヒータコア１８からの温風とバイパス通路２０からの冷風とが混合されることにより、運転席側混合室３２および助手席側混合室３３から車室内の運転席側および助手席側に吹き出される空気温度（すなわち、空調風の温度）が調整されることになる。

運転席側通路３４のエアミックスドア３１ａには、リンク機構（図示せず）を介して第３直流モータ２３が接続されている。運転席側通路３４のエアミックスドア３１ａの開度は、第３直流モータ２３によって調整される。また助手席側通路３５のエアミックスドア３１ｂには、リンク機構（図示せず）を介して第４直流モータ２４が接続されている。助手席側通路３５のエアミックスドア３１ｂの開度は第４直流モータ２４によって調整される。

空調ケース１４の運転席側通路３４のうちヒータコア１８の空気下流側には、運転席側フェイス吹出口４１、運転席側フット吹出口４２、および運転席側デフロスタ吹出口４３が設けられている。運転席側フェイス吹出口４１は、運転席側混合室３２からの空気を運転者上半身に向けて吹き出す。運転席側フット吹出口４２は、運転席側混合室３２から運転者の下半身に空気を吹き出す。運転席側デフロスタ吹出口４３は、運転席側混合室３２からフロントガラスの内表面のうち運転席側領域に空気を吹き出す。

空調ケース１４のうち運転席側フェイス吹出口４１の空気上流側には、運転席側フェイス吹出口４１を開閉する運転席側フェイス吹出口切替ドア４１ａが設けられている。空調ケース１４のうち運転席側フット吹出口４２の空気上流側には、運転席側フット吹出口４２を開閉する運転席側フット吹出口切替ドア４２ａが設けられている。空調ケース１４のうち運転席側デフロスタ吹出口４３の空気上流側には、運転席側デフロスタ吹出口４３を開閉する運転席側デフロスタ吹出口切替ドア４３ａが設けられている。

同様に、助手席側においても、空調ケース１４には、助手席側フェイス吹出口４４、助手席側フット吹出口４５、助手席側デフロスタ吹出口４６が設けられている。空調ケース１４には、助手席側フェイス吹出口４４、助手席側フット吹出口４５および助手席側デフロスタ吹出口４６をそれぞれ開閉するための吹出口切替ドア４４ａ〜４６ａが設けられている。

各吹出口切替ドア４１ａ〜４６ａは、リンク機構（図示せず）を介して第２直流モータ２２に接続されている。各吹出口切替ドア４１ａ〜４６ａは、リンク機構を介する第２直流モータ２２の駆動よりそれぞれ独立して開閉される。したがって第２直流モータ（第２モータ）２２は空気が流れる各吹出口（第２通路）４１〜４６を開閉する各吹出口切替ドア（第２ドア）を駆動する。

次に、車両用空調装置１０の電気的構成について説明する。車両用空調装置１０は、図２に示すように、モータ制御装置６０および電子制御装置（図１中Ａ／ＣＥＣＵと記す）７０を備える。モータ制御装置６０は、空調装置用制御装置を構成するもので、第１直流モータ２１、第２直流モータ２２、第３直流モータ２３、第４直流モータ２４、第１ハーフブリッジ回路６１、第２ハーフブリッジ回路６２、第３ハーフブリッジ回路６３、第４ハーフブリッジ回路６４、第５ハーフブリッジ回路６５、第６ハーフブリッジ回路６６、制御部６７、ＬＩＮドライバ６８およびレギュレータ６９を備える。以下、第１ハーフブリッジ回路６１〜第６ハーフブリッジ回路６６を、それぞれ省略して第１回路６１〜第６回路６６ということがある。

第１回路６１は、一対のスイッチング素子として、プラス端子側スイッチ素子であるハイサイドトランジスタ６１ａとマイナス端子側スイッチ素子であるローサイドトランジスタ６１ｂを備える。ハイサイドトランジスタ６１ａおよびローサイドトランジスタ６１ｂは、バッテリ２５のプラス電極（図１中Ｖｃｃと記す）とバッテリ２５のマイナス電極（図中グランドの記号を示す）との間で直列接続されている。本実施形態では、ハイサイドトランジスタ６１ａおよびローサイドトランジスタ６１ｂとして電界効果型トランジスタが用いられている。第２回路６２〜第６回路６６は、第１回路６１と同様に、バッテリ２５のプラス電極とバッテリ２５のマイナス電極との間で直列接続されている一対のハイサイドトランジスタ６２ａ〜６６ａおよびローサイドトランジスタ６２ｂ〜６６ｂを備える。以下、ハイサイドトランジスタ６１ａ〜６６ａを省略してハイトラ６１ａ〜６６ａということがある。またローサイドトランジスタ６１ｂ〜６６ｂを省略して、ロートラ６１ｂ〜６６ｂということがある。

第１回路６１のハイトラ６１ａとロートラ６１ｂとは、第１共通接続点６１ｃで接続される。第１共通接続点６１ｃは、第１回路６１においてハイトラ６１ａのソース端子とロートラ６１ｂのドレイン端子とが接続されている部位である。同様に、第２回路６２〜第６回路６６のハイトラ６２ａ〜６６ａとロートラ６２ｂ〜６６ｂとは、第２共通接続点６２ｃ〜第６共通接続点６６ｃでそれぞれ接続される。そして第１共通接続点６１ｃと第２共通接続点６２ｃとの間には、第１モータとしての第１直流モータ２１が接続されている。第１回路６１は、第２回路６２とともに、後述するように、第１直流モータ２１の回転方向の切り替えを実施する。

第２回路６２の第２共通接続点６２ｃと第３回路６３の第３共通接続点６３ｃとの間には、第２モータとしての第２直流モータ２２が接続されている。第２回路６２は、第３回路６３とともに、後述するように、第２直流モータ２２の回転方向の切り替えを実施する。

第４回路６４〜第６回路６６は、第１回路６１〜第３回路６３と同様に構成され、第１直流モータ２１および第２直流モータ２２に代わる第３直流モータ２３および第４直流モータ２４の回転方向の切り替えを実施する。

制御部６７は、電子制御装置７０から出力される制御信号に基づいて第１回路６１〜第６回路６６を制御するとともに、各モータ２１〜２４に対応したポテンショメータ２１ａ〜２４ａの出力信号をＬＩＮドライバ６８を介して電子制御装置７０に出力する。

第１ポテンショメータ２１ａは、第１直流モータ２１の回転軸の回転角度を検出するセンサである。第２ポテンショメータ２２ａ〜第４ポテンショメータ２４ａは、それぞれ、対応する各モータ２１〜２４の回転軸の回転角度を検出するセンサである。第２ポテンショメータ２２ａは第２直流モータ２２に対応し、第３ポテンショメータ２３ａは第３直流モータ２３に対応し、第４ポテンショメータ２４ａは第４直流モータ２４に対応している。

ＬＩＮドライバ６８は、車載ＬＡＮを介して電子制御装置７０との間で通信し、電子制御装置７０と制御部６７との間のインターフェイス回路を構成する。本実施形態の車載ＬＡＮの通信プロトコルとしては、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）が用いられている。レギュレータ６９は、制御部６７等に電力供給するために、バッテリ２５のプラス電極とマイナス電極との間の電圧に基づいて一定の電源電圧（例えば５Ｖ）を制御部６７等に出力する。

電子制御装置７０は、メモリおよびマイクロコンピュータなどから構成されている周知の制御装置である。電子制御装置７０は、スイッチの出力信号、複数のセンサ（図示略）の出力信号、および第１〜第４ポテンショメータ２１ａ〜２４ａの出力信号に基づいて、第１〜第４直流モータ２１〜２４を制御するための制御処理を実行する。複数のセンサは、たとえば車室外の空気温度を検出する外気温センサ、車室内の日射強度を検出する日射センサ、およびエンジン冷却水の温度を検出する温度センサである。

また車両用空調装置１０は各部を操作するスイッチ（図示せず）を備える。スイッチは、たとえば車室内に吹き出される空気温度を自動的に制御する自動空調モードを設定するためのスイッチである。またスイッチは、たとえば吹出モードおよび独立温度コントロールモードを設定するためのスイッチである。独立温度コントロールモードは、運転席側吹出口４１〜４３からの吹き出し空気温度と助手席側吹出口４４〜４６からの吹き出し空気温度とをそれぞれ独立に制御するモードである。

次に、第１回路６１〜第６回路６６の作動について説明する。第１回路６１〜第６回路６６は、制御部６７によって制御される。まず、制御部６７が内気モードから外気モードへ切り替えるときの制御に関して説明する。内気モードは、内外気切替ドア１５により外気導入口１３を閉鎖し、内気導入口１２を開口して車室内の空気を導入するモードである。外気モードは内外気切替ドア１５により内気導入口１２を閉鎖し、外気導入口１３を開口して車室外の空気を導入するモードである。

この場合、制御部６７が第１回路６１のハイトラ６１ａをオンおよびロートラ６１ｂをオフし、第２回路６２のハイトラ６２ａをオフおよびロートラ６２ｂをオンし、第３回路６３のハイトラ６３ａおよびロートラ６３ｂをオフする。これに伴い、バッテリ２５のプラス電極とマイナス電極との間で、第１回路６１のハイトラ６１ａから電流が図２中矢印Ａのように第１直流モータ２１を通して第２回路６２のロートラ６２ｂに流れる。このとき、第２直流モータ２２が停止した状態で、第１直流モータ２１の回転軸が一方向に回転する。回転軸の回転力はリンク機構を介して内外気切替ドア１５に伝わり、内外気切替ドア１５が回転して内気モードから外気モードに切り替わる。

次に、制御部６７が外気モードから内気モードへ切り替えるときの制御に関して説明する。この場合、制御部６７が第２回路６２のハイトラ６２ａをオンおよびロートラ６２ｂをオフし、第１回路６１のハイトラ６１ａをオフおよびロートラ６１ｂをオンし、第３回路６３のハイトラ６３ａおよびロートラ６３ｂをオフする。

これに伴い、バッテリ２５のプラス電極とマイナス電極との間で、第２回路６２のハイトラ６２ａから図２中矢印Ｂのように第１直流モータ２１を通して第１回路６１のロートラ６１ｂに流れる。このとき、第１直流モータ２１の回転軸の回転方向が逆向きになり回転軸が他方向に回転する。回転軸の回転力はリンク機構を介して内外気切替ドア１５に伝わり、内外気切替ドア１５が回転して外気モードから内気モードに切り替わる。

次に、吹出口モードの切り替えるときの制御に関して説明する。吹出口モードは、第２直流モータ２２を制御することによって切り替わる。第２直流モータ２２およびリンク機構は、第２直流モータ２２の回転軸が一方向に回転する際に、フェイスモード→バイレベルモード→フットモード→フット／デフモード→デフモードの順に吹出口モードが切り替わる。また第２直流モータ２２の回転軸が他方向に回転する際には、デフモード→フット／デフモード→フットモード→バイレベルモード→フェイスモードの順に吹出口モードが切り替わる。

なおフェイスモードは、フェイス吹出口４１，４４を開口し、フット吹出口４２，４５を閉鎖し、かつデフロスタ吹出口４３，４６を閉鎖するモードである。バイレベルモードは、フェイス吹出口４１，４４を開口し、フット吹出口４２，４５を開口し、かつデフロスタ吹出口４３，４６を閉鎖するモードである。フットモードは、フェイス吹出口４１，４４を閉鎖し、フット吹出口４２，４５を開口し、かつデフロスタ吹出口４３，４６を若干開口するモードである。フット／デフモードは、フェイス吹出口４１，４４を閉鎖し、フット吹出口４２，４５を開口し、かつデフロスタ吹出口４３，４６を開口するモードである。デフモードは、フェイス吹出口４１，４４を閉鎖し、フット吹出口４２，４５を閉鎖し、かつデフロスタ吹出口４３，４６を開口するモードである。

制御部６７が第１回路６１のハイトラ６１ａおよびロートラ６１ｂをオフし、第３回路６３のハイトラ６３ａをオンおよびロートラ６３ｂをオフし、第２回路６２のハイトラ６２ａをオフおよびロートラ６２ｂをオンする。これに伴い、バッテリ２５のプラス電極とマイナス電極との間で、第３回路６３のハイトラ６３ａから電流が図２中矢印Ｄのように第２直流モータ２２を通して第２回路６２のロートラ６２ｂに流れる。このとき、第１直流モータ２１が停止した状態で、第２直流モータ２２の回転軸が一方向に回転する。回転軸の回転力はリンク機構を介して吹出口切替ドア４１ａ〜４６ａに伝わる。これに伴い、吹出口切替ドア４１ａ〜４６ａが作動して正順に切り替えて、フェイスモード、バイレベルモード、フットモード、フット／デフモードおよびデフモードのうちいずれかの吹出口モードが実施される。

同様に、制御部６７が第１回路６１のハイトラ６１ａおよびロートラ６１ｂをオフし、第２回路６２のハイトラ６２ａをオンおよびロートラ６２ｂをオフし、第３回路６３のハイトラ６３ａをオフおよびロートラ６３ｂをオンする。これに伴い、バッテリ２５のプラス電極とマイナス電極との間で、第２回路６２のハイトラ６２ａからの電流が図２中矢印Ｃのように第２直流モータ２２を通過して第３回路６３のロートラ６３ｂに流れる。このとき、第２直流モータ２２の回転軸の回転方向が逆向きになり回転軸が他方向に回転する。これに伴い吹出口切替ドア４１ａ〜４６ａが作動して、吹出口モードが逆順で切り替わる。

次に、制御部６７が内気モードから外気モードへ切り替え、同時に、吹出口モードを切替える制御に関して説明する。この場合、制御部６７が、第１回路６１のハイトラ６１ａをオンおよびロートラ６１ｂをオフし、第２回路６２のハイトラ６２ａをオフおよびロートラ６２ｂをオンし、第３回路６３のハイトラ６３ａをオンおよびロートラ６３ｂをオフする。

これに伴い、バッテリ２５のプラス電極とマイナス電極との間で、第１回路６１のハイトラ６１ａからの電流が図２中矢印Ａのように第１直流モータ２１を通して第２回路６２のロートラ６２ｂに流れる。このため、第１直流モータ２１がリンク機構を介して内外気切替ドア１５を駆動し、外気モードに移行する。さらにバッテリ２５のプラス電極とマイナス電極との間で、第３回路６３のハイトラ６３ａからの電流が図２中矢印Ｄのように第２直流モータ２２を通して第２回路６２のロートラ６２ｂに流れる。このため、第２直流モータ２２がリンク機構を介して前述のように吹出口切替ドア４１ａ〜４６ａを駆動し、正順に吹出モードを移行する。

次に、制御部６７が外気モードから内気モードへ切り替え、同時に、吹出口モードを切替える制御に関して説明する。この場合、制御部６７が第１回路６１のハイトラ６１ａをオフおよびロートラ６１ｂをオンし、第２回路６２のハイトラ６２ａをオンおよびロートラ６２ｂをオフし、第３回路６３のハイトラ６３ａをオフおよびロートラ６３ｂをオンする。

これに伴い、バッテリ２５のプラス電極とマイナス電極との間で、第２回路６２のハイトラ６２ａから電流が図２中矢印Ｂのように第１直流モータ２１を通して第１回路６１のロートラ６１ｂに流れる。このため、第１直流モータ２１がリンク機構を介して内外気切替ドア１５を駆動し、内気モードへ移行する。さらにバッテリ２５のプラス電極とマイナス電極との間で、第２回路６２のハイトラ６２ａから電流が図２中矢印Ｃのように第２直流モータ２２を通して第３回路６３のロートラ６３ｂに流れる。このため、第２直流モータ２２がリンク機構を介して吹出口切替ドア４１ａ〜４６ａを駆動し、逆順に吹出モードを移行する。

次に、エアミックスドア３１ａ，３１ｂの制御に関して説明する。エアミックスドア３１ａ，３１ｂは、マックスクール側からマックスホット側への動作と、その逆に、マックスホット側からマックスクール側への動作とがある。マックスクールの位置は、エアミックスドア３１ａ，３１ｂがヒータコア１８の空気取り入れ口を全閉し、かつバイパス通路２０を全開するときのエアミックスドア３１ａ，３１ｂの位置である。マックスホットの位置は、エアミックスドア３１ａ，３１ｂがヒータコア１８の空気取り入れ口を全開し、かつバイパス通路２０を全閉するときのエアミックスドア３１ａ，３１ｂの位置である。

第４回路６４、第５回路６５および第６回路６６は、上述のように、第１回路６１、第２回路６２および第３回路６３と同様に構成され、第１直流モータ２１および第２直流モータ２２に代わる第３直流モータ２３および第４直流モータ２４を駆動する。

まず、第３直流モータ２３の制御に関して説明する。第３直流モータ２３を制御することによって、運転席側通路３４のエアミックスドア３１ａを制御する。制御部６７が、前述のようにバッテリ２５のプラス電極とマイナス電極との間で第３直流モータ２３に電流を図２中矢印Ａのように流すように第４回路６４〜第６回路６６を制御する。この場合、第４直流モータ２４を停止した状態で、第３直流モータ２３の回転軸が一方向に回転する。回転軸の回転力はリンク機構を介してエアミックスドア３１ａに伝わる。そして運転席側通路３４のエアミックスドア３１ａがマックスクール側からマックスホット側に移行する。

また制御部６７が、バッテリ２５のプラス電極とマイナス電極との間で第３直流モータ２３に対して電流を図２中矢印Ｂのように流すように第４回路６４〜第６回路６６を制御する。この場合、第４直流モータ２４を停止した状態で、第３直流モータ２３の回転軸が他方向に回転する。これに伴い、運転席側通路３４のエアミックスドア３１ａがマックスホット側からマックスクール側に移行する。

次に、第４直流モータ２４の制御に関して説明する。第４直流モータ２４を制御することによって、助手席側通路３５のエアミックスドア３１ｂを制御する。制御部６７が、バッテリ２５のプラス電極とマイナス電極との間で第４直流モータ２４に対して電流を図２中Ｄ方向に流すように第４回路６４〜第６回路６６を制御する。この場合、第３直流モータ２３を停止した状態で、第４直流モータ２４の回転軸が一方向に回転する。このため、助手席側通路３５のエアミックスドア３１ｂがマックスクール側からマックスホット側に移行する。

また制御部６７が、バッテリ２５のプラス電極とマイナス電極との間で第４直流モータ２４に対して電流を図２矢印Ｃのように流すように第４回路６４〜第６回路６６を制御する。この場合、第３直流モータ２３を停止した状態で、第４直流モータ２４の回転軸が他方向に回転する。これに伴い、助手席側通路３５のエアミックスドア３１ｂがマックスホット側からマックスクール側に移行する。

次に、制御部６７が各エアミックスドア３１ａ，３１ｂを同時にする場合に関して説明する。制御部６７が、バッテリ２５のプラス電極とマイナス電極との間で第３直流モータ２３に対してＡ方向に電流を流し、かつ第４直流モータ２４に対してＤ方向に電流を流すように第４回路６４〜第６回路６６を制御する。すると第３直流モータ２３および第４直流モータ２４が同時に一方向に回転して各エアミックスドア３１ａ，３１ｂを同時に回転させる。このため、各エアミックスドア３１ａ，３１ｂが同時にマックスクール側からマックスホット側に移行する。

また制御部６７が、バッテリ２５のプラス電極とマイナス電極との間で第３直流モータ２３に対してＢ方向に電流を流し、かつ第４直流モータ２４に対してＣ方向に電流を流すように第４回路６４〜第６回路６６を制御する。すると第３直流モータ２３および第４直流モータ２４が同時に他方向に各エアミックスドア３１ａ，３１ｂを回転させる。このため、各エアミックスドア３１ａ，３１ｂが同時にマックスホット側からマックスクール側に移行する。

次に、本実施形態の電子制御装置７０の制御処理について説明する。まず、スイッチにより自動空調モードが設定されている場合には、電子制御装置７０は、各吹出口４１〜４６から車室内に吹き出される空気温度を目標温度に近づける自動空調制御処理を実行する。自動空調制御処理の実行に際して、電子制御装置７０は、第１直流モータ２１〜第４直流モータ２４を制御するための制御信号をＬＩＮドライバ６８を介して制御部６７に出力する。

これに伴い、制御部６７は、第１回路６１〜第３回路６３を制御する。これによって第１直流モータ２１が内外気切替ドア１５を駆動し、第２直流モータ２２が吹出口切替ドア４１ａ〜４６ａを駆動する。このため、内外気切替ドア１５によりいずれかの内外気モードが実施される。また吹出口切替ドア４１ａ〜４６ａによりいずれかの吹出口モードが実施される。

また、スイッチによりデフロスタモードを設定された場合には、制御部６７は、第１回路６１〜第３回路６３を制御することにより、第１直流モータ２１および第２直流モータ２２を同時に一方向に駆動させる。これに伴い、内外気切替ドア１５により外気モードが実施され、吹出口切替ドア４１ａ〜４６ａによりデフロスタモードが実施される。

その後、スイッチにより自動空調モードが設定された場合には、デフロスタモードが解除され、制御部６７は、第１回路６１〜第３回路６３を制御して第１直流モータ２１および第２直流モータ２２を回転させる。このため、内外気切替ドア１５により内気モードを実施し、かつ吹出口切替ドア４１ａ〜４６ａにより、フェイスモード、バイレベルモード、フットモード、およびフット／デフモードのうちいずれかを実施する。

ここで、スイッチにより独立温度コントロールモードが設定されていない場合には、第４回路６４〜第６回路６６を制御して第３直流モータ２３および第４直流モータ２４を回転させる。このため、第３直流モータ２３および第４直流モータ２４がリンク機構を介して各エアミックスドア３１ａ，３１ｂを連動して回転させる。

その後、スイッチにより独立温度コントロールモードが設定された場合には、第４回路６４〜第６回路６６を制御して第３直流モータ２３および第４直流モータ２４を回転させる。このため、第３直流モータ２３がリンク機構を介して運転席側通路３４のエアミックスドア３１ａを回転させ、第４直流モータ２４がリンク機構を介して助手席側通路３５のエアミックスドア３１ｂを回転させる。

次に、制御部６７のさらに具体的な制御に関して図３〜図８を用いて説明する。制御部６７は、第２回路６２および第５回路６５のハイトラ６２ａ，６５ａおよびロートラ６２ｂ，６５ｂをパルス幅変調方式（ＰＷＭ）で制御する。第２回路６２および第５回路６５は共用される回路であるので、制御部６７が第２回路６２および第５回路６５をＰＷＭ駆動することによって、第１直流モータ２１〜第４直流モータ２４までをＰＷＭ駆動することができる。そして各直流モータ２１〜２４は、最低作動電圧があり、供給される電圧がこの最低作動電圧以下になると動作が保証できない。換言すると、各直流モータ２１〜２４は、供給電圧が最低作動電圧以下になると、停止するおそれがある。

そこで制御部６７は、図１に示すように、バッテリ２５の電圧を取得する電圧取得手段として機能を有し、バッテリ電圧に応じて第２回路６２および第５回路６５を制御するためのデューティ比を決定する。以下、第１回路６１〜第３回路６３の制御と第４回路６４〜第６回路６６の制御は同様であるので、第１回路６１〜第３回路６３の制御を中心に説明する。

制御部６７は、内外気切替ドア１５または各吹出口切替ドア４１ａ〜４６ａを所定の停止位置で停止するときには、停止位置に近づくにつれて、デューティ比が小さくなるように制御する。内外気切替ドア１５の所定の停止位置は、たとえば内気導入口１２を閉鎖する位置、および外気導入口１３を閉鎖する位置である。また吹出口切替ドア４１ａ〜４６ａの所定の停止位置は、各吹出モードに対応する位置である。このような位置に各ドアを配置する場合、停止位置に近づくと減速することによって、停止位置の位置決め精度の向上することができる。また各ドアの停止位置が空調ケース１４に接触する位置である場合には、その停止時の接触による衝撃音などの騒音を低減することができる。

デューティ比は、図３に示す電圧指令マップによって決定される。電圧指令マップでは、偏差が小さくなるにつれて、減速するためにモータ駆動電圧を段階的に小さくしている。そして電圧指令マップでは、偏差が所定の下限値以下（図３では５以下）になると、モータ駆動電圧を最低作動電圧（図３では８Ｖ）未満にならないようにモータ駆動電圧が維持される。デューティ比は、図３に示す電圧指令マップによって決定されたモータ駆動電圧に基づいて決定される。

制御部６７は、図４に示すように、目標値と現在値との偏差とバッテリ電圧と入力値として、図３に示す電圧指令マップを用いてＰＷＭのためのデューティ比を決定する。そして決定したデューティ比を用いて各直流モータ２１〜２４を制御する。また各直流モータ２１〜２４に対応した各ポテンショメータ２１ａ〜２４ａの出力信号から現在値を演算し、現在値をフィードバックする。

次に、制御部６７の処理について図５を用いて説明する。図５に示す処理は、制御部６７の電源投入状態において実行される。ステップＳ１では、目標値と現在値との差の絶対値（偏差）が減速開始判定値よりも小さいか否かを判断し、小さい場合にはステップＳ２に移り、小さくなるまでステップＳ１の処理を繰り返す。

ステップＳ２では、偏差が減速開始判定値よりも小さいので、ＰＷＭ駆動するためのデューティ比を演算し、ステップＳ３に移る。デューティ比の演算は、予め制御部６７のメモリに記憶されている電圧指令マップが用いられる。偏差が小さくなるにつれて、モータ駆動電圧が小さくなるように、デューティ比が決定される。そして電圧指令マップでは、偏差が所定の下限値以下（図３で５以下）になると、モータ駆動電圧を最低作動電圧（図３では８Ｖ）未満にならないようにモータ駆動電圧が維持される。

ステップＳ３では、デューティ比が決定されたので、決定されたデューティ比でＰＷＭ駆動し、ステップＳ４に移る。

ステップＳ４では、目標値と現在値が一致したか否かが判断され、一致した場合には本フローを終了し、一致していない場合には、ステップＳ２に戻る。これによって一致するまでステップＳ２およびステップＳ３の処理が繰り返されることになる。

このように制御部６７は、偏差が減速開始判定値より小さくなると、ＰＷＭ駆動を行って徐々に目標値に近づくように制御する。そして第１直流モータ２１の最低作動電圧未満とならないように、デューティ比が決定されているので、第１直流モータ２１の動作が不安定になることを防ぎつつ、停止精度の向上および騒音防止を達成することができる。

次に、第１直流モータ２１の挙動に関して図６を用いて説明する。第１直流モータ２１の偏差が減速開始判定値よりも小さくなる時刻ｔ１からＰＷＭ駆動をする（図６参照）。そして最低作動電圧以上で徐々にデューティ比を小さくして、時刻ｔ２にて目標値に到達する。時刻ｔ２にて第１回路６１のハイトラ６１ａおよびロートラ６１ｂをオフにすることによって、第１直流モータ２１は停止する。

デューティ比の変化は、バッテリ電圧によって異なり、バッテリ電圧が大きいとデューティ比は大きく変化し、バッテリ電圧が小さいとデューティ比は小さく変化する。たとえばバッテリ電圧が１６Ｖの場合は、デューティ比の最低値は５０％となり、バッテリ電圧が１０Ｖのときはデューティ比の最低値は８０％となり、バッテリ電圧が１２Ｖのときはデューティ比の最低値は６６％となる。

次に、第１直流モータ２１と第２直流モータ２２とが同時に動作させる場合の各モータの挙動に関して図７および図８を用いて説明する。図７に示すように、第１直流モータ２１の目標位置は、第２直流モータ２２の目標位置よりも近い。したがってまず、第１直流モータ２１の目標位置に到達するように２つのモータ２１，２２を同時に駆動し、第１直流モータ２１を目標位置に到達させた後、第１直流モータ２１を停止する。その後、第２直流モータ２２だけを駆動して、第２直流モータ２２の目標位置に到達するように制御する。

この場合、第１直流モータ２１の偏差が減速開始判定値よりも小さくなる時刻Ｔ１からＰＷＭ駆動をする（図７参照）。第２回路６２をＰＷＭ駆動するので、第２直流モータ２２もＰＷＭ駆動されて減速する。そして最低作動電圧以上で徐々にデューティ比を小さくして、時刻Ｔ３にて目標値に到達する。そして時刻Ｔ３にて第１回路６１のハイトラ６１ａおよびロートラ６１ｂをオフにすることによって、第１直流モータ２１は停止する。その後、第２直流モータ２２の目標位置と現在位置から離れているので、１００％のデューティ比となるように第２回路６２を駆動する。

従来ように最低作動電圧にかかわらず、単に減速する制御であると、図７および図８にて破線で示したように、時刻Ｔ２にて最低作動電圧を下回り、斜線で示した時間の動作が不安定になる。しかし本実施形態の制御部６７は、前述のように第１直流モータ２１と第２直流モータ２２の最低作動電圧以上となるようにデューティ比が制御されているので、２つのモータ２１，２２の動作が不安定になることを防止することができる。

以上説明したように本実施形態のモータ制御装置６０の制御部６７が第１回路６１、第２回路６２および第３回路６３を制御して第１直流モータ２１および第２直流モータ２２を同時に回転させる際に、第２回路６２を共用している。また制御部６７が第４回路６４、第５回路６５および第６回路６６を制御して第３直流モータ２３および第４直流モータ２４を同時に回転させる際に、第５回路６５を共用している。このため、４つのモータを回転させるために、６つのハーフブリッジ回路を用いることになる。

１つの電動モータ毎に２つのハーフブリッジ回路（つまり、１つのフルブリッジ回路）を用いる場合には、４つの電動モータを回転させるために、８つのハーフブリッジ回路が必要になる。このため、本実施形態では、１つの電動モータ毎に２つのハーフブリッジ回路を用いる場合に比べて、ハーフブリッジ回路の使用個数を減らして、モータ制御装置６０の回路構成を簡素化することができる。このため、モータ制御装置６０のコストの低減を図ることができる。

また制御部（制御手段）６７は、共用する第２回路６２の各スイッチ素子６２ａ，６２ｂをパルス幅変調方式で制御する。したがって共用する第２回路６２の各スイッチ素子６２ａ，６２ｂのデューティ比を変化させることによって、第１直流モータ２１と第２直流モータ２２の駆動を高精度に制御することができる。そして制御部６７は、取得した電圧に応じてデューティ比を変化させる。これによってバッテリ２５の電圧の大小によってモータの動作が異なることを防ぐことができる。たとえば取得された電圧が所定値よりも低ければ、デューティ比を大きくして各モータを動作させるための電圧を確保することができる。また、たとえば取得された電圧が所定値よりも高ければ、デューティ比を小さくして各モータが設定以上に高速で動作することを防ぐことができる。したがってデューティ比を制御することによって、各モータを安定して動作させることができる。

また本実施形態では、制御部６７は、第１直流モータ２１および第２直流モータ２２の少なくともいずれか一方が駆動中におけるデューティ比の最小値を、各直流モータ２１，２２が動作する最低のデューティ比以上となるように設定する。このようにバッテリ電圧を考慮した電圧指令に基づきＰＷＭデューティを決定することで、各モータ２１，２２の最低作動電圧を下回ることが無くなり、目標値前でモータ２１，２２が停止することを防ぐことができる。また対となってるモータ２２も停止または過度な減速をすることなく駆動が可能となる。

さらに本実施形態では、制御部６７は、内外気切替ドア１５または吹出口切替ドア４１ａ〜４６ａを所定の停止位置で停止するときには、停止位置に近づくにつれて、デューティ比が小さくなるように制御する。これによって停止位置に近づくにつれて、各ドアを減速することができる。したがって各ドアの停止位置の位置決め精度の向上することができる。また各ドアの停止位置が空調ケース１４に接触する位置である場合には、その停止時の接触による衝撃音などの騒音を低減することができる。

このように本実施形態の制御部６７は、バッテリ電圧を制御に用いて最低動作電圧相当のＰＷＭデューティを下回らないようにＰＷＭ制御を行うことで、減速による効果と動作の安定化の効果を達成することができる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。

前述の第１実施形態では、バッテリ電圧値は、バッテリ２５から直接取得しているがバッテリ２５から直接取得する構成に限るものではない。たとえば、制御部６７は、電子制御装置７０からＬＩＮ通信でバッテリ電圧値を取得してもよい。また制御部６７は、センサ信号からモータ駆動速度を算出して、モータ駆動速度に基づいてバッテリ電圧値を算出してもよい。

前述の第１実施形態では、電圧指令マップは１つであったが、１つに限るものではない。たとえば電子制御装置７０でバッテリ電圧を監視し、バッテリ電圧に応じて電圧指令マップを適宜変更してもよい。

前述の第１実施形態では、第１ドアおよび第２ドアとして、エアミックスドア３１ａ，３１ｂとを用いる例、および内外気切替ドア１５と吹出口切替ドア４１ａ〜４６ａとを用いる例を示したが、これに限るものではない。運転席側通路３４のエアミックスドア３１ａおよび助手席側通路３５のエアミックスドア３１ｂ以外の２つのエアミックスドアを用いた車両用空調装置１０において、２つのエアミックスドアを第１、第２のドアとしてもよい。

具体的には、空調ケース１４内にてヒータコア１８の上側に上側エアミックスドアを配置し、ヒータコア１８の下側に下側エアミックスドアを配置して、各エアミックスドアを独立に駆動可能に構成された車両用空調装置１０に適用してもよい。この場合、たとえば上側エアミックスドアを第１ドアとして、下側エアミックスドアを第２ドアとする。上側エアミックスドアは、例えば車室内前席側を空調するために用いられ、下側エアミックスドアは、例えば、車室内後席側を空調するために用いられる。

また車室内の運転席側の吹出口切替ドア４１ａ〜４６ａを駆動する第１モータと助手席側の吹出口切替ドア４１ａ〜４６ａを駆動する第２モータとを備える車両用空調装置１０に適用してもよい。この場合、たとえば運転席側の吹出口切替ドア４１ａ〜４３ａを第１ドアとして、助手席側の吹出口切替ドア４４ａ〜４６ａを第２ドアとする。

さらに車室内の前席側を空調するための前席用吹出口切替ドアを駆動する第１モータと車室内の後席側を空調するための後席用吹出口切替ドアを駆動する第２モータとを備える室内エアコンユニット１１に適用してもよい。この場合、前席用吹出口切替ドアを第１ドアとして、後席用吹出口切替ドアを第２ドアとする。

また前述の第１実施形態では、第１直流モータ２１と第２直流モータ２２の回転軸が同時に一方向に回転したときに、内気モードから外気モードに内外気モードが移行し、フェイスモードから順次、デフモードに吹出口モードが切り替わるようにした例を示した。しかしこれに限らず、第１直流モータ２１と第２直流モータ２２の回転軸が同時に一方向に回転したときに、外気モードから内気モードに移行し、フェイスモードから順次、デフモードの順に吹出口モードが切り替わるようにしてもよい。

前述の第１実施形態では、空調装置として車両用空調装置１０を用いた例を示したが、車両用に限るものではなく、住宅用空調装置、事務所用空調装置等の設置用空調装置を用いてもよい。また空調装置に限るものではなく、少なくとも２つのモータの駆動を制御するモータ制御装置であればよい。

１２…内気導入口（第１通路） １３…外気導入口（第１通路） １５…内外気切替ドア（第１ドア） ２１〜２４…第１〜第４直流モータ（第１〜第４モータ） ２５…バッテリ ３１ａ…運転席側通路のエアミックスドア（第１ドア） ３１ｂ…助手席側通路のエアミックスドア（第２ドア） ３４…運転席側通路（第１通路） ３５…助手席側通路（第２通路） ４１〜４３…運転席側吹出口（第２通路） ４１ａ〜４３ａ…運転席側吹出口切換ドア（第２ドア） ４４〜４６…助手席側吹出口（第２通路） ４４ａ〜４６ａ…助手席側吹出口切換ドア（第２ドア） ６０…モータ制御装置 ６１〜６３…第１〜第３ハーフブリッジ回路 ６１ａ〜６６ａ…ハイサイドトランジスタ（一対のスイッチ素子） ６１ｂ〜６６ｂ…ローサイドトランジスタ（一対のスイッチ素子） ６４〜６６…第４〜第６ハーフブリッジ回路（第１〜第３ハーフブリッジ回路） ６７…制御部（制御手段、電圧取得手段）

Claims (3)

1. 第１モータ（２１，２３）および第２モータ（２２，２４）の駆動を制御するモータ制御装置（６０）であって、
   バッテリ（２５）のプラス端子とマイナス端子との間に直列接続される一対のスイッチ素子（６１ａ〜６６ａ，６１ｂ〜６６ｂ）をそれぞれ有している第１ハーフブリッジ回路（６１，６４）、第２ハーフブリッジ回路（６２，６５）および第３ハーフブリッジ回路（６３，６６）と、
   前記バッテリの電圧を取得する電圧取得手段（６７）と、
   前記各ハーフブリッジ回路の前記各スイッチ素子を制御する制御手段であって、少なくとも前記第２ハーフブリッジ回路の各スイッチ素子をパルス幅変調方式で制御する制御手段（６７）と、を含み、
   前記第１ハーフブリッジ回路と前記第２ハーフブリッジ回路との間には前記第１モータが接続され、前記第２ハーフブリッジ回路と前記第３ハーフブリッジ回路との間には前記第２モータが接続され、
   前記制御手段は、前記第１ハーフブリッジ回路および前記第２ハーフブリッジ回路を構成する４つのスイッチ素子を制御して前記第１ハーフブリッジ回路および前記第２ハーフブリッジ回路の間で前記第１モータに電流を流し、前記第２ハーフブリッジ回路および前記第３ハーフブリッジ回路を構成する４つのスイッチ素子を制御して前記第２ハーフブリッジ回路および前記第３ハーフブリッジ回路の間で前記第２モータに電流を流し、前記電圧取得手段によって取得された電圧に応じて、前記第２ハーフブリッジ回路の各スイッチ素子をパルス幅変調方式で制御するためのデューティ比を変化させ、
   前記制御手段は、前記第１モータおよび前記第２モータの少なくともいずれか一方が駆動中における前記デューティ比の最小値を、前記第１モータおよび前記第２モータが駆動する最低のデューティ比以上となるように設定し、
   前記制御手段は、前記第１モータおよび前記第２モータのいずれか一方のモータについて現在値が目標値となるように制御する場合には、前記目標値と前記現在値との差の絶対値が減速開始判定値よりも小さくなると、前記デューティ比を１００％よりも小さく、かつ駆動する最低の前記デューティ比以上となるように制御し、前記現在値が前記目標値になると停止するように制御することを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記制御手段は、前記第１モータおよび前記第２モータを同時に駆動して前記目標値に到達させる場合、いずれか一方のモータが先に前記目標値に到達したときは、到達した一方のモータを停止させ、その後、前記目標値に到達していない他方のモータを１００％の前記デューティ比となるように駆動することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記第１モータは空気が流れる第１通路（１２，１３，３４）を開閉する第１ドア（１５，３１ａ）を駆動し、
   前記第２モータは空気が流れる第２通路（３５，４１〜４６）を開閉する第２ドア（３１ｂ，４１ａ〜４６ａ）を駆動し、
   前記制御手段は、前記第１ドアまたは前記第２ドアを所定の停止位置で停止するときには、前記停止位置に近づくにつれて、前記デューティ比が小さくなるように制御することを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。

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