(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、長期駐車において電池が完全に放電すると、車両ドアのモータ駆動装置に電力が供給されなくなる。また、省エネのため、車両ドアのモータ駆動装置への電力供給が抑制されることもある。また、車両の製造工程においては、モータ駆動装置に電力線が接続されない工程があるため、この工程では、モータ駆動装置に電力が供給されない。これらの場合、モータ駆動装置が動作しないまたその動作が制限されるため、車両ドアの移動が制御されない。物が車両ドアに接触することなどにより車両ドアが動き出すと、その動きが制御されないため、車両ドアが勢いよく移動し、その付近の人または物に損傷を与えるおそれがある。このような事情から、モータ駆動回路に通常動作時の電力が供給されないときにおいて、車両ドアの移動を抑制することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【0006】
(1)上記課題を解決するモータ駆動装置は、車両ドアを移動させるモータと、上側スイッチを有して前記モータと第1電線とを接続する複数の上側アームと、下側スイッチを有して前記モータと第1電線よりも低電位の第2電線とを接続する複数の下側アームと、前記第1電線の電位が基準電位以上になることに基づいて、前記上側スイッチ群及び前記下側スイッチ群の一方のスイッチ群について複数のスイッチをオン状態にする起動回路とを備える。
【0007】
この構成によれば、駆動電圧が第1電線に加えられていないとき、車両ドアの移動に起因してモータが回転すると、モータの発電により第1電線の電位が高くなる。そして、第1電線の電位が基準電位以上になると、起動回路の動作により、複数の上側スイッチまたは複数の下側スイッチがオン状態になり、上側アームまたは下側アームとモータとにより閉ループ回路が形成される。そうすると、モータにショートブレーキ(短絡制動)が作用して、モータの回転動作が制限されるようになり、車両ドアが停止する。このように、車両ドアの移動を抑制できる。
【0008】
(2)上記モータ駆動装置において、前記第1電線の電位を維持する電位維持回路を備える。
第1電線の電位が上昇した後、第1電線の電位が瞬時に低下すると、車両ドアの移動を有効に抑制できないおそれがある。この点で、上記構成によれば、第1電線の電位が上昇した後、第1電線の電位を維持できるため、車両ドアの移動を適切に抑制できる。
【0009】
(3)上記モータ駆動装置において、前記第1電線の電位を初期電位に復帰させる電位初期化回路を備える。
第1電線の電位が長期にわたって維持され続けると、車両ドアの移動の抑制が長期にわたって維持され続けるおそれがある。一方、モータ駆動装置により車両ドアの急な移動が阻止された後、任意に車両ドアを移動させたいときには、このような移動の抑制が邪魔になる。この点、上記構成によれば、電位初期化回路により電位が初期電位に復帰されるため、車両ドアの移動の抑制の長期間維持を抑制できる。
【0010】
(4)上記モータ駆動装置において、前記電位維持回路は、前記第1電線と前記第2電線との間に配置されるコンデンサを備え、前記電位初期化回路は、前記起動回路から出力される信号に基づいて前記コンデンサを放電する放電回路である。この構成によれば、電位維持回路及び電位初期化回路が簡潔である。
【0011】
(5)上記モータ駆動装置において、前記起動回路は、前記複数のスイッチそれぞれに対応する複数のスイッチ起動回路を備え、前記スイッチ起動回路は、第1電極と第2電極とを有し前記基準電位以上の電圧印加で前記第2電極から前記第1電極に導通するツェナー回路と、アノード、カソード及びゲートを有するサイリスタ回路とを備え、前記ツェナー回路の前記第2電極は、前記第1電線に接続され、前記ツェナー回路の前記第1電極は、前記サイリスタ回路の前記ゲートに接続され、前記サイリスタ回路の前記アノードは、前記第1電線に接続され、前記サイリスタ回路の前記カソードは、対応する前記スイッチに接続される。この構成によれば、スイッチ起動回路は、ツェナー回路とサイリスタ回路とにより構成されており、スイッチ起動回路の構成が簡潔である。
【0012】
(6)上記モータ駆動装置において、前記起動回路は、前記複数のスイッチを起動させる1つのスイッチ起動回路を備え、前記スイッチ起動回路は、第1電極と第2電極とを有し前記基準電位以上の電圧印加で前記第2電極から前記第1電極に導通するツェナー回路と、アノード、カソード及びゲートを有するサイリスタ回路とを備え、前記ツェナー回路の前記第2電極は、前記第1電線に接続され、前記ツェナー回路の前記第1電極は、前記サイリスタ回路の前記ゲートに接続され、前記サイリスタ回路の前記アノードは、前記第1電線に接続され、前記サイリスタ回路の前記カソードは、対応する前記スイッチに接続される。この構成によれば、スイッチ起動回路は、ツェナー回路とサイリスタ回路とにより構成されており、スイッチ起動回路の構成が簡潔である。また、1つのスイッチ起動回路で複数のスイッチを起動させるため、スイッチ起動回路の構成がさらに簡潔である。
【発明の効果】
【0013】
上記モータ駆動装置によれば、通常動作時の電力が供給されていないとき、車両ドアの移動を抑制できる。
【発明を実施するための形態】
【0015】
図1及び
図2を参照して、モータ駆動装置を説明する。
モータ駆動装置5は、車両1の車両ドア3または車体に装着される。モータ駆動装置5は、車両ドア3を移動させる。
【0016】
モータ駆動装置5は、モータ制御装置8により制御される。
モータ制御装置8は、車両1の車両制御装置からの指令(例えば、ドア開閉指令)に基づいて駆動信号を形成し、モータ駆動装置5に出力する。具体的には、モータ制御装置8の4つの出力端子は、モータ駆動装置5の4つのスイッチ(後述の2つの上側スイッチ12,12及び2つの下側スイッチ22,22)に接続される。
【0017】
図2を参照してモータ駆動装置5を説明する。
モータ駆動装置5は、Hブリッジ回路をベースとして構成される。
モータ駆動装置5は、モータ6と、モータ6を駆動する回路部7とを備える。回路部7は、モータ6と第1電線9とを接続する2つの上側アーム11A,11Bと、モータ6と第2電線10とを接続する2つの下側アーム21A,21Bと、起動回路29とを備える。起動回路29は、複数のスイッチ起動回路30により構成される。第1電線9は、電源電圧に接続される。第2電線10は、第1電線9よりも低電位である。本実施形態では、第2電線10はグランドに接続される。
【0018】
モータ6は、回路部7で形成される制御電圧により駆動する。制御電圧は、後述の2つの上側スイッチ12,12及び2つの下側スイッチ22,22のオン及びオフ動作により形成される。モータ6は、制御電圧に基づいてモータ出力軸6pを駆動し、車両ドア3を移動させる。なお、本実施形態では、モータ6は直流モータである。
【0019】
上側アーム11A,11Bは、上側スイッチ12,12を有する。下側アーム21A,21Bは、下側スイッチ22,22を有する。
上側スイッチ12及び下側スイッチ22は、例えば、MOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)である。MOSFETには寄生ダイオード16が内蔵されるが、さらにMOSFETには保護ダイオードが並列接続されることが好ましい。本実施形態では、各スイッチ12,22は、n型のMOSFETである。
【0020】
第1の上側アーム11Aの上側スイッチ12において、ドレイン14は第1電線9に接続され、ソース15は、モータ6の第1端子6aに接続にされ、ゲート13は、モータ制御装置8に接続される。
第2の上側アーム11Bの上側スイッチ12において、ドレイン14は第1電線9に接続され、ソース15は、モータ6の第2端子6bに接続にされ、ゲート13は、モータ制御装置8に接続される。
【0021】
第1の下側アーム21Aの下側スイッチ22において、ドレイン24はモータ6の第1端子6aに接続され、ソース25は、第2電線10に接続にされ、ゲート23は、モータ制御装置8に接続される。
第2の下側アーム21Bの下側スイッチ22において、ドレイン24はモータ6の第2端子6bに接続され、ソース25は、第2電線10に接続にされ、ゲート23は、モータ制御装置8に接続される。
【0022】
また、モータ駆動装置5は、電位維持回路26を備える。電位維持回路26は、第1電線9の電位を維持する。電位維持回路26は、第1電線9と第2電線10との間に接続される。電位維持回路26は、コンデンサ26aにより構成される。電位維持回路26が設けられることにより、第1電線9の電位が上昇したとき、第1電線9の電位が上昇時の電位に維持される。
【0023】
また、好ましくは、電位維持回路26には電位初期化回路27が並列に接続される。電位初期化回路27は、トリガー信号に基づいて電位維持回路26を初期化する。電位維持回路26の初期化とは、第1電線9の電位を、上昇する前の電位に復帰させることを示す。
【0024】
例えば、電位初期化回路27は、抵抗27aと、トランジスタ27bとの直列回路として構成されて、電位初期化回路27は、電位維持回路26としてのコンデンサ26aに並列接続される。トランジスタ27bのゲート27gは、後述のサイリスタ回路35のカソード35bに接続される。この場合、サイリスタ回路35のカソード35bの電位が高くなること自体がトリガー信号である。サイリスタ回路35のカソード35bの電位が高くなると(すなわち、トリガー信号が形成されると)、トランジスタ27bがオン状態になり、コンデンサ26aが短絡し、コンデンサ26aが放電する。このようにして、電位維持回路26が初期化される。
【0025】
スイッチ起動回路30は、第1電線9の電位が基準電位以上になることに基づいて、複数の下側スイッチ22,22をオン状態にする。
スイッチ起動回路30は、ツェナー回路31と、サイリスタ回路35と、を備える。
ツェナー回路31は、第1電極31aと第2電極31bとを有する。ツェナー回路31は、第2電極31bから第1電極31aへの印加電圧が基準電位未満であるとき、第2電極31bから第1電極31aへの導通を禁止し、印加電圧が基準電位以上になるとき、第2電極31bから第1電極31aへの導通を許容する。基準電位は、第1電線9に電源が接続されているときの第1電線9の電位よりも高い。これは、電源電圧でモータ6が駆動するときに、ツェナー回路31に電流が流れることを防止するためである。ツェナー回路31は、例えば、ツェナーダイオードで構成される。ツェナーダイオードのカソード(第2電極31b)は、第1電線9に接続される。ツェナーダイオードのアノード(第1電極31a)は、サイリスタ回路35のゲート35cに接続される。なお、ツェナーダイオードは、上述の基準電位に相当する降伏電圧を有するものが使用される。
【0026】
サイリスタ回路35は、アノード35aと、カソード35bと、ゲート35cとを有する。サイリスタ回路35は、ゲート35cに電圧が印加されることによりアノード35aからカソード35bへの導通を許容する。サイリスタ回路35は、例えば、サイリスタ素子、またはn型トランジスタとp型トランジスタとの組により構成される。サイリスタ回路35のアノード35aは、第1電線9に接続される。カソード35bは、下側スイッチ22のゲート23に接続される。サイリスタ回路35のゲート35cは、上述したようにツェナー回路31の第1電極31aに接続される。
【0027】
回路部7には、上記構成の2つのスイッチ起動回路30が設けられている。2つのスイッチ起動回路30のサイリスタ回路35のカソード35bは、2つの下側スイッチ22のゲート23のそれぞれに接続されている。
【0028】
モータ駆動装置5の作用を説明する。
モータ駆動装置5と電源とが接続されているときは、Hブリッジ回路の動作と同様である。ここでは、モータ駆動装置5に通常動作時と同等の電力(以下、「通常電力」という。)が加えられていないときの、モータ駆動装置5について説明する。なお、
図2においては、「モータ駆動装置5に通常電力が加えられていないとき」の状態を模式的にオープン状態のスイッチ60として示されている。
【0029】
モータ駆動装置5に通常電力が加えられていないときとは、モータ駆動装置5と電源とが接続されていないとき(以下、「前者の例」)、またはモータ制御装置8の駆動信号の電位が低いとき(以下、「後者の例」)、である。前者の例として、例えば、車両1の組み立て中である。具体的には、車体に車両ドア3が組み付けられるとき、モータ駆動装置5には電源が接続されていない、または、電源が接続されていても電源電池には車両ドア3を制御するだけの電力が蓄えられていない。このため、組み立てにおける車体の搬送中に車体が傾くと、車両ドア3が自重で移動する。特に、車体が大きく傾くと、車両ドア3が急に動き出すことがあり、乗降口2と車両ドア3との間に物が挟まれる虞がある。後者の例としては、車両1が長期にわたって駐車するときである。このような場合、電源電圧の電位が低下し、モータ駆動装置5に十分な電力が加えられないことが予想される。
【0030】
このようにモータ駆動装置5に通常電力が加えられていないとき、車両ドア3は自由に移動し得る。モータ駆動装置5に通常電力が加えられていない状態で、車両1が傾くなどにより車両ドア3が移動すると、モータ駆動装置5は次のように動作する。
【0031】
車両ドア3が移動すると、伝達部材を介して車両ドア3の移動に基づく力がモータ出力軸6pに伝達されるため、モータ出力軸6pが回転する。そうすると、モータ6が発電するため、第1電線9の電位が高くなる。モータ出力軸6pの回転速度が大きいことにより、第1電線9の電位が基準電位以上になると、ツェナー回路31に電流が流れてサイリスタ回路35のゲート35cに電圧が加わる。そうすると、サイリスタ回路35においてアノード35aとカソード35bとが導通し、第1電線9の電位付近までカソード35bの電位が上昇する。カソード35bは、下側スイッチ22のゲート23に接続されているため、カソード35bの電位上昇に基づいて下側スイッチ22がオン状態になる。下側スイッチ22がオン状態になると、2つの下側アーム21A,21Bとモータ6とにより閉ループ回路が形成される。そうすると、モータ6にショートブレーキが加わるため、モータ出力軸6pの回転が制限される。これより、車両ドア3が停止する。
【0032】
また、車両ドア3が移動に基づいて第1電線9の電位が高くなると、電位維持回路26のコンデンサ26aが充電されるため、上昇時の電位で第1電線9の電位が維持される。第1電線9が高い電位で維持されている間、2つの下側スイッチ22のオン状態が維持され続けるため、モータ出力軸6pの回転が制限され続ける。
【0033】
一方、サイリスタ回路35のカソード35bが電位上昇するとき、上述したように下側スイッチ22がオン状態になるとともに、電位初期化回路27が動作して、上述の作用により、電位維持回路26の初期化が開始される。具他的には、電位維持回路26のコンデンサ26aが放電して、第1電線9の電位が徐々に低下する。このため、下側スイッチ22がオン状態になった時から暫くして、下側スイッチ22のオン状態が解消される。そうすると、モータ出力軸6pの回転制限が解除され、車両ドア3の停止状態が解除される。
【0034】
モータ駆動装置5の効果を説明する。
(1)モータ駆動装置5は、起動回路29を備える。起動回路29は、第1電線9の電位が基準電位以上になることに基づいて、上側スイッチ群及び下側スイッチ群の一方の群である下側スイッチ群について2個の下側スイッチ22,22をオン状態にする。
【0035】
この構成によれば、駆動電圧が第1電線9に加えられていないとき、車両ドア3の移動に起因してモータ6が回転すると、モータ6の発電により第1電線9の電位が高くなる。そして、第1電線9の電位が基準電位以上になると、起動回路29の動作により、複数の下側スイッチ22,22がオン状態になり、2つの下側アーム21A,21Bとモータ6とにより閉ループ回路が形成される。そうすると、モータ6にショートブレーキが作用して、モータ6の回転動作が制限されるようになり、車両ドア3が停止する。このように、車両ドア3の移動を抑制できる。
【0036】
(2)モータ駆動装置5は電位維持回路26を備えることが好ましい。電位維持回路26は、第1電線9の電位を維持する。
第1電線9の電位が上昇した後、第1電線9の電位が瞬時に低下すると、車両ドア3の移動を有効に抑制できないおそれがある。この点で、上記構成によれば、第1電線9の電位が上昇した後、第1電線9の電位を維持できるため、車両ドア3の移動を適切に抑制できる。
【0037】
(3)さらに、モータ駆動装置5は、電位初期化回路27を備えることが好ましい。電位初期化回路27は、第1電線9の電位を初期電位に復帰させる。
第1電線9の電位が長期にわたって維持され続けると、車両ドア3の移動の抑制が長期にわたって維持され続けるおそれがある。一方、モータ駆動装置5により車両ドア3の急な移動が阻止された後、任意に車両ドア3を移動させたいときには、このような移動の抑制が邪魔になる。この点、上記構成によれば、電位初期化回路27により電位が初期電位に復帰されるため、車両ドア3の移動の抑制の長期間維持を抑制できる。
【0038】
(4)例えば、電位維持回路26は、第1電線9と第2電線10との間に配置されるコンデンサ26aを備える。電位初期化回路27は、起動回路29から出力される信号(上述のトリガー信号)に基づいてコンデンサ26aを放電する。この構成によれば、電位維持回路26及び電位初期化回路27が簡潔である。
【0039】
(5)スイッチ起動回路30は、ツェナー回路31と、サイリスタ回路35とを備える。ツェナー回路31の第2電極31bは、第1電線9に接続される。ツェナー回路31の第1電極31aは、サイリスタ回路35のゲート35cに接続される。サイリスタ回路35のアノード35aは、第1電線9に接続される。サイリスタ回路35のカソード35bは、下側スイッチ22のゲート23に接続される。この構成によれば、スイッチ起動回路30の構成が簡潔である。
【0040】
<その他の実施形態>
・
図3を参照して、モータ駆動装置について別の実施形態について説明する。
本実施形態に係るモータ駆動装置5xは、3相交流モータを駆動する。モータ駆動装置5xは、Hブリッジ回路を拡張したものをベースとして構成される。
回路部7xは、3つの上側アーム51と、3つの下側アーム52とを備える。3つの上側アーム51の構成及び3つの下側アーム52の構成は、それぞれ、上述の実施形態の上側アーム11A及び下側アーム21Aの構成に準ずる。また、回路部7xの起動回路29は、3つのスイッチ起動回路53を備える。スイッチ起動回路53は、上述の実施形態のスイッチ起動回路30の構成に準ずる。このような構成においても、モータ駆動装置5xに通常電力が加えられていないとき、モータ出力軸6pの回転に基づいて、上記実施形態と同様にモータ6といずれか2つの下側アーム52とにより閉ループ回路を形成できる。これによって、上記の実施形態と同様の効果が得られる。
【0041】
・上記
図2に示される実施形態において、起動回路29を構成するスイッチ起動回路30の個数は限定されない。例えば、上記実施形態において、スイッチ起動回路30は1つでもよい。この場合、スイッチ起動回路30のサイリスタ回路35のカソード35bは分岐されて、分岐されたそれぞれ端部は各下側スイッチ22に接続される(以下、「起動回路29の簡略化された実施形態」という。)。なお、この変更に係る構成は、上記
図3に係る実施形態にも適用され得る。
【0042】
・起動回路29は、上側スイッチ群及び下側スイッチ群の一方の群である上側スイッチ群のいずれか2個をオン状態にしてもよい。
例えば、
図2に示される実施形態において、スイッチ起動回路30のサイリスタ回路35のカソード35bは、下側スイッチ22ではなく、上側スイッチ12に接続され得る。具体的には、サイリスタ回路35のカソード35bのそれぞれが上側スイッチ12のゲート13に一対一で接続される。この場合、モータ駆動装置5に通常電力が加えられていないとき、モータ出力軸6pの回転に基づいて、モータ6と2つの上側アーム11A,11Bとにより閉ループ回路が形成される。なお、このような変形は、
図3に示される実施形態にも適用され得る。また、この例は、上述の「起動回路29の簡略化された実施形態」にも適用され得る。
【0043】
・上記
図2及び
図3に示された各実施形態において、上側スイッチ12及び下側スイッチ22は、バイポーラトランジスタ、IGBTに変更され得る。これらの場合、これら素子の保護のため、これらに保護ダイオードが並列接続される。