特開2023-178840扉用モータ制御装置、扉用モータ制御方法、扉用モータ制御プログラム、鉄道用扉制御装置、モータ制御装置
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023178840
(43)【公開日】2023-12-18
(54)【発明の名称】扉用モータ制御装置、扉用モータ制御方法、扉用モータ制御プログラム、鉄道用扉制御装置、モータ制御装置
(51)【国際特許分類】
H02P 29/00 20160101AFI20231211BHJP
【ＦＩ】
H02P29/00
【審査請求】有
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022091777
(22)【出願日】2022-06-06
(71)【出願人】
【識別番号】503405689
【氏名又は名称】ナブテスコ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100105924
【弁理士】
【氏名又は名称】森下 賢樹
(72)【発明者】
【氏名】宇野 博生
【テーマコード（参考）】
5H501
【Ｆターム（参考）】
5H501AA30
5H501CC01
5H501DD06
5H501DD08
5H501EE01
5H501HA07
5H501HA08
5H501HB16
5H501JJ03
5H501JJ04
5H501JJ17
5H501JJ22
5H501JJ25
5H501KK06
5H501LL16
5H501LL22
5H501LL23
5H501LL36
5H501LL51
5H501MM02
5H501PP02
5H501PP04
(57)【要約】
【課題】効果的にモータを制御できる扉用モータ制御装置等を提供する。
【解決手段】扉用モータ制御装置２は、扉１００の駆動力を供給するモータ１３１と、モータ１３１が有するコイルのコイル抵抗と、逆起電力定数と、を記憶する記憶部３２と、モータ１３１を駆動するために印加される駆動電圧と、当該駆動電圧が印加された際にモータ１３１のコイルに流れたコイル電流と、を取得する取得部３１と、記憶部３２によって記憶されたコイル抵抗と、取得部３１によって取得された駆動電圧およびコイル電流とからコイルに生じる逆起電力を算出し、記憶部３２によって記憶された逆起電力定数で除算することでモータ１３１の回転速度を推定する推定部３３と、を備える。
【選択図】図８
【解決手段】扉用モータ制御装置２は、扉１００の駆動力を供給するモータ１３１と、モータ１３１が有するコイルのコイル抵抗と、逆起電力定数と、を記憶する記憶部３２と、モータ１３１を駆動するために印加される駆動電圧と、当該駆動電圧が印加された際にモータ１３１のコイルに流れたコイル電流と、を取得する取得部３１と、記憶部３２によって記憶されたコイル抵抗と、取得部３１によって取得された駆動電圧およびコイル電流とからコイルに生じる逆起電力を算出し、記憶部３２によって記憶された逆起電力定数で除算することでモータ１３１の回転速度を推定する推定部３３と、を備える。
【選択図】図８
【特許請求の範囲】
【請求項1】
扉の駆動力を供給するモータと、
前記モータが有するコイルのコイル抵抗と、逆起電力定数と、を記憶する記憶部と、
前記モータを駆動するために印加される駆動電圧と、前記駆動電圧が印加された際に前記コイルに流れたコイル電流と、を取得する取得部と、
前記駆動電圧と前記コイル抵抗と前記コイル電流とから前記コイルに生じる逆起電力を算出し、前記逆起電力定数で除算することで前記モータの回転速度を推定する推定部と、
を備える扉用モータ制御装置。
前記モータが有するコイルのコイル抵抗と、逆起電力定数と、を記憶する記憶部と、
前記モータを駆動するために印加される駆動電圧と、前記駆動電圧が印加された際に前記コイルに流れたコイル電流と、を取得する取得部と、
前記駆動電圧と前記コイル抵抗と前記コイル電流とから前記コイルに生じる逆起電力を算出し、前記逆起電力定数で除算することで前記モータの回転速度を推定する推定部と、
を備える扉用モータ制御装置。
【請求項2】
前記記憶部は、前記モータの駆動力を前記扉に伝達する伝達機構の変速比を更に記憶し、
前記変速比と前記推定部によって推定された前記回転速度とから算出した前記扉の速度を積分し、その積分期間に亘る前記扉のストローク量を算出するストローク量算出部を更に備える、
請求項１に記載の扉用モータ制御装置。
前記変速比と前記推定部によって推定された前記回転速度とから算出した前記扉の速度を積分し、その積分期間に亘る前記扉のストローク量を算出するストローク量算出部を更に備える、
請求項１に記載の扉用モータ制御装置。
【請求項3】
前記記憶部は、前記扉の全開位置と全閉位置との間の距離を示す基準ストローク量を記憶し、
前記回転速度から前記扉の位置を算出する位置算出部と、
前記扉が前記全開位置から前記全閉位置に移動した場合、または、前記全閉位置から前記全開位置に移動した場合、前記ストローク量算出部によって算出された前記扉のストローク量と前記記憶部によって記憶された前記基準ストローク量を比較し、その比較結果に基づいて前記記憶部によって記憶された前記コイル抵抗および前記逆起電力定数の少なくともいずれかを補正する補正部と、
を更に備える、
請求項２に記載の扉用モータ制御装置。
前記回転速度から前記扉の位置を算出する位置算出部と、
前記扉が前記全開位置から前記全閉位置に移動した場合、または、前記全閉位置から前記全開位置に移動した場合、前記ストローク量算出部によって算出された前記扉のストローク量と前記記憶部によって記憶された前記基準ストローク量を比較し、その比較結果に基づいて前記記憶部によって記憶された前記コイル抵抗および前記逆起電力定数の少なくともいずれかを補正する補正部と、
を更に備える、
請求項２に記載の扉用モータ制御装置。
【請求項4】
前記モータは、三相交流によって駆動される三相モータであり、
前記取得部は、前記三相モータを駆動するために相間に印加される前記駆動電圧としての相間電圧と、前記相間電圧が印加された際に各相のコイル間に流れた前記コイル電流としての相間電流と、を取得し、
前記推定部は、前記各相間電圧と前記コイル抵抗と前記各相間電流とから算出される各相間の逆起電力を前記逆起電力定数で除算することで前記三相モータの回転速度を推定する、
請求項１から３のいずれかに記載の扉用モータ制御装置。
前記取得部は、前記三相モータを駆動するために相間に印加される前記駆動電圧としての相間電圧と、前記相間電圧が印加された際に各相のコイル間に流れた前記コイル電流としての相間電流と、を取得し、
前記推定部は、前記各相間電圧と前記コイル抵抗と前記各相間電流とから算出される各相間の逆起電力を前記逆起電力定数で除算することで前記三相モータの回転速度を推定する、
請求項１から３のいずれかに記載の扉用モータ制御装置。
【請求項5】
前記モータは、前記駆動電圧としての直流の開駆動電圧によって駆動されて前記扉の開駆動力を供給し、前記開駆動電圧と逆方向の前記駆動電圧としての直流の閉駆動電圧によって駆動されて前記扉の閉駆動力を供給する直流モータである、請求項１から３のいずれかに記載の扉用モータ制御装置。
【請求項6】
前記取得部は、前記駆動電圧が印加されていない時の電圧を零として、正方向および負方向の前記駆動電圧を取得する、請求項１から３のいずれかに記載の扉用モータ制御装置。
【請求項7】
前記取得部によって取得された前記コイル電流の大きさに基づいて、前記扉に物体が挟まる戸挟みおよび過電流の少なくともいずれかを検知する異常検知部を更に備える、請求項１から３のいずれかに記載の扉用モータ制御装置。
【請求項8】
デューティ比が変化されたパルス幅変調信号が制御電極に印加され、直流電源電圧と前記デューティ比の積に比例する前記駆動電圧を生成する駆動トランジスタを更に備える、請求項１から３のいずれかに記載の扉用モータ制御装置。
【請求項9】
扉の駆動力を供給するモータが有するコイルのコイル抵抗と、逆起電力定数と、を記憶する記憶ステップと、
前記モータを駆動するために印加される駆動電圧と、前記駆動電圧が印加された際に前記コイルに流れたコイル電流と、を取得する取得ステップと、
前記駆動電圧と前記コイル抵抗と前記コイル電流とから前記コイルに生じる逆起電力を算出し、前記逆起電力定数で除算することで前記モータの回転速度を推定する推定ステップと、
を備える扉用モータ制御方法。
前記モータを駆動するために印加される駆動電圧と、前記駆動電圧が印加された際に前記コイルに流れたコイル電流と、を取得する取得ステップと、
前記駆動電圧と前記コイル抵抗と前記コイル電流とから前記コイルに生じる逆起電力を算出し、前記逆起電力定数で除算することで前記モータの回転速度を推定する推定ステップと、
を備える扉用モータ制御方法。
【請求項10】
扉の駆動力を供給するモータが有するコイルのコイル抵抗と、逆起電力定数と、を記憶する記憶ステップと、
前記モータを駆動するために印加される駆動電圧と、前記駆動電圧が印加された際に前記コイルに流れたコイル電流と、を取得する取得ステップと、
前記駆動電圧と前記コイル抵抗と前記コイル電流とから前記コイルに生じる逆起電力を算出し、前記逆起電力定数で除算することで前記モータの回転速度を推定する推定ステップと、
をコンピュータに実行させる扉用モータ制御プログラム。
前記モータを駆動するために印加される駆動電圧と、前記駆動電圧が印加された際に前記コイルに流れたコイル電流と、を取得する取得ステップと、
前記駆動電圧と前記コイル抵抗と前記コイル電流とから前記コイルに生じる逆起電力を算出し、前記逆起電力定数で除算することで前記モータの回転速度を推定する推定ステップと、
をコンピュータに実行させる扉用モータ制御プログラム。
【請求項11】
鉄道車両の乗降口を開閉する扉部と、
前記扉部を開閉駆動する駆動機構と、
前記駆動機構に動力を供給するモータと、
前記モータが有するコイルのコイル抵抗と、逆起電力定数と、を記憶する記憶部と、
前記モータを駆動するために印加される駆動電圧と、前記駆動電圧が印加された際に前記コイルに流れたコイル電流と、を取得する取得部と、
前記駆動電圧と前記コイル抵抗と前記コイル電流とから前記コイルに生じる逆起電力を算出し、前記逆起電力定数で除算することで前記モータの回転速度を推定する推定部と、
を備える鉄道用扉制御装置。
前記扉部を開閉駆動する駆動機構と、
前記駆動機構に動力を供給するモータと、
前記モータが有するコイルのコイル抵抗と、逆起電力定数と、を記憶する記憶部と、
前記モータを駆動するために印加される駆動電圧と、前記駆動電圧が印加された際に前記コイルに流れたコイル電流と、を取得する取得部と、
前記駆動電圧と前記コイル抵抗と前記コイル電流とから前記コイルに生じる逆起電力を算出し、前記逆起電力定数で除算することで前記モータの回転速度を推定する推定部と、
を備える鉄道用扉制御装置。
【請求項12】
駆動力を供給するモータが有するコイルのコイル抵抗と、逆起電力定数と、を記憶する記憶部と、
前記モータを駆動するために印加される駆動電圧と、前記駆動電圧が印加された際に前記コイルに流れたコイル電流と、を取得する取得部と、
前記駆動電圧と前記コイル抵抗と前記コイル電流とから前記コイルに生じる逆起電力を算出し、前記逆起電力定数で除算することで前記モータの回転速度を推定する推定部と、
を備えるモータ制御装置。
前記モータを駆動するために印加される駆動電圧と、前記駆動電圧が印加された際に前記コイルに流れたコイル電流と、を取得する取得部と、
前記駆動電圧と前記コイル抵抗と前記コイル電流とから前記コイルに生じる逆起電力を算出し、前記逆起電力定数で除算することで前記モータの回転速度を推定する推定部と、
を備えるモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はモータ制御技術に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、センサレスの三相ブラシレスモータが開示されている。三相ブラシレスモータの各相のコイルで発生する逆起電圧と中点電圧を比較することで、センサレスで三相ブラシレスモータの回転位置が検知される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平１１－２９９２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１の技術では、十分な逆起電圧が発生していない起動時や低速回転時には、逆起電圧および中点電圧のそれぞれがばらつくため、三相ブラシレスモータの回転位置の検知精度が低下してしまう。このため、十分な逆起電圧が発生するまでの期間は位相非同期制御（例えば強制駆動）を継続して行う必要があり、この期間に異音や脱調が発生する可能性がある。
【0005】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、効果的にモータを制御できる扉用モータ制御装置等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の扉用モータ制御装置は、扉の駆動力を供給するモータと、モータが有するコイルのコイル抵抗と、逆起電力定数と、を記憶する記憶部と、モータを駆動するために印加される駆動電圧と、駆動電圧が印加された際にコイルに流れたコイル電流と、を取得する取得部と、駆動電圧とコイル抵抗とコイル電流とからコイルに生じる逆起電力を算出し、逆起電力定数で除算することでモータの回転速度を推定する推定部と、を備える。
【0007】
この態様では、記憶部によって記憶されるコイル抵抗および逆起電力定数と、取得部によって取得される駆動電圧およびコイル電流に基づいて、推定部によってモータの回転速度が推定される。特許文献１のように逆起電力（逆起電圧）を直接的に測定するものではないため、十分な逆起電力が発生していない起動時や低速回転時でも高精度にモータの回転速度を算出できる。
【0008】
本発明の別の態様は、モータ制御方法である。この方法は、扉の駆動力を供給するモータが有するコイルのコイル抵抗と、逆起電力定数と、を記憶する記憶ステップと、モータを駆動するために印加される駆動電圧と、駆動電圧が印加された際にコイルに流れたコイル電流と、を取得する取得ステップと、駆動電圧とコイル抵抗とコイル電流とからコイルに生じる逆起電力を算出し、逆起電力定数で除算することでモータの回転速度を推定する推定ステップと、を備える。
【0009】
本発明の更に別の態様は、鉄道用扉制御装置である。この装置は、鉄道車両の乗降口を開閉する扉部と、扉部を開閉駆動する駆動機構と、駆動機構に動力を供給するモータと、モータが有するコイルのコイル抵抗と、逆起電力定数と、を記憶する記憶部と、モータを駆動するために印加される駆動電圧と、駆動電圧が印加された際にコイルに流れたコイル電流と、を取得する取得部と、駆動電圧とコイル抵抗とコイル電流とからコイルに生じる逆起電力を算出し、逆起電力定数で除算することでモータの回転速度を推定する推定部と、を備える。
【0010】
本発明の更に別の態様は、モータ制御装置である。この装置は、駆動力を供給するモータが有するコイルのコイル抵抗と、逆起電力定数と、を記憶する記憶部と、モータを駆動するために印加される駆動電圧と、駆動電圧が印加された際にコイルに流れたコイル電流と、を取得する取得部と、駆動電圧とコイル抵抗とコイル電流とからコイルに生じる逆起電力を算出し、逆起電力定数で除算することでモータの回転速度を推定する推定部と、を備える。
【0011】
なお、以上の構成要素の任意の組合せや、これらの表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラム等に変換したものも、本発明に包含される。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、効果的にモータを制御できる扉用モータ制御装置等を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】鉄道車両用の扉を概略的に示す正面図である。
【図2】第１実施例に係る扉用モータ制御装置の回路構成を模式的に示す。
【図3】第１実施例に係る扉用モータ制御装置のモータ電圧検知回路およびモータ電流検知回路の模式的な機能ブロック図である。
【図4】直流モータの端子間に現れる電圧を模式的に示す。
【図6】増幅回路が出力する直流モータのコイル電流を模式的に示す。
【図7】整流回路によって正方向に整流されたコイル電流を模式的に示す。
【図8】扉用モータ制御装置の機能ブロック図である。
【図9】駆動電圧、コイル電流、扉速度、ストローク量の例を示す。
【図10】扉用モータ制御装置によるモータ制御処理のフローチャートである。
【図11】第２実施例に係る扉用モータ制御装置の回路構成を模式的に示す。
【図12】第２実施例に係る扉用モータ制御装置のモータ電圧検知回路およびモータ電流検知回路の模式的な機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
図１は、本発明の実施形態に係る扉用モータ制御装置を含む扉駆動装置１が適用される鉄道車両用の扉１００を概略的に示す正面図である。扉１００は、開閉駆動される扉部１１０と、扉駆動装置１の主要部が設けられて扉１００全体を制御するコントローラ１２０と、扉用モータ制御装置の主要部が設けられて動力を発生させる扉エンジン１３０と、動力を扉部１１０に伝達する伝達機構１４０とを主に備える。なお、以下の説明では、図１における左右方向を水平方向とし、図１における上下方向を鉛直方向とするが、扉１００は任意の姿勢で設置することができ、その設置方向が以下の例に限定されるものではない。また、図示される扉１００は左右に開閉する引き戸式だが、開き戸式や折り戸式といった他の形式の扉にも本実施形態の扉駆動装置１および／または扉用モータ制御装置は適用できる。また、本発明に係る扉用モータ制御装置は、鉄道車両等の車両用の扉の駆動力を供給するモータの制御に限らず、鉄道駅等に設置されるホーム扉や一般の建物等に設置される自動扉の駆動力を供給するモータの制御にも利用できる。以下の本実施形態では、人や物を輸送する車両として鉄道車両の扉１００を例に取って説明するが、自動車等の他の車両の扉にも本実施形態の扉駆動装置１および／または扉用モータ制御装置は適用できる。
【0015】
扉部１１０は、それぞれ水平方向に可動に設けられる第１の可動扉１１１Ｌと第２の可動扉１１１Ｒと、第１の可動扉１１１Ｌおよび第２の可動扉１１１Ｒが開状態のときにそれぞれを収容する扉収容部１１２Ｌ、１１２Ｒと、第１の可動扉１１１Ｌと第２の可動扉１１１Ｒの水平方向の動作をガイドするガイド機構１１３を備える。第１の可動扉１１１Ｌ、第２の可動扉１１１Ｒは、鉛直方向の寸法が水平方向の寸法よりも大きい縦長の矩形状に構成される。扉部１１０の開駆動時には、図１で左側に示される第１の可動扉１１１Ｌが左方向に駆動され、図１で右側に示される第２の可動扉１１１Ｒが右側に駆動される。また、扉部１１０の閉駆動時には、開駆動時とは逆に、第１の可動扉１１１Ｌが右方向に駆動され、第２の可動扉１１１Ｒが左方向に駆動される。なお、扉部１１０を構成する扉の数や形状は上記に限られず、設置場所のニーズに合わせて適宜設計可能である。また、同様に、扉部１１０の可動方向も水平方向に限られず、水平方向から傾斜した方向としてもよい。
【0016】
ガイド機構１１３は、走行レール１１３１と、戸車１１３２と、ガイドレール１１３３と、振れ止め部１１３４を備える。走行レール１１３１は、可動扉１１１Ｌ、１１１Ｒの上方において、その可動域の全体に亘って水平方向に延伸する柱状のレール部材である。戸車１１３２は、可動扉１１１Ｌ、１１１Ｒの上部にそれぞれ二つずつ設けられ、各可動扉１１１Ｌ、１１１Ｒを走行レール１１３１に懸架する。各可動扉１１１Ｌ、１１１Ｒが水平方向に開閉駆動される際、戸車１１３２が走行レール１１３１を転動するため、円滑な開閉動作が可能となる。ガイドレール１１３３は、可動扉１１１Ｌ、１１１Ｒの下方において、その可動域の全体に亘って水平方向に延伸する溝状のレール部材である。振れ止め部１１３４は、可動扉１１１Ｌ、１１１Ｒの下部から張り出して溝状のガイドレール１１３３に収まる。各可動扉１１１Ｌ、１１１Ｒが水平方向に開閉駆動される際、振れ止め部１１３４がガイドレール１１３３に沿って動くため、各可動扉１１１Ｌ、１１１Ｒの見込み方向（図１の紙面に垂直な方向）の振動を抑制できる。
【0017】
コントローラ１２０は、扉１００における各種の情報処理と制御を司る。後述するように本実施形態の扉駆動装置１の主要部は、コントローラ１２０および／または以下の扉エンジン１３０内に実装される。
【0018】
扉エンジン１３０は、モータ１３１と、駆動プーリ１３２を備える。モータ１３１は、扉駆動装置１の扉用モータ制御装置で生成される駆動電圧が印加されて、コイル電流としての駆動電流が流される一相または多相のコイルを有する。本実施形態ではモータ１３１の例として、三相交流によって駆動される三相ブラシレスモータと、直流によって駆動される直流モータについて具体的に後述するが、ここでのモータ１３１はＵ相、Ｖ相、Ｗ相の三相のコイルを有する三相ブラシレスモータとする。詳細は後述するが、本実施形態に係る三相ブラシレスモータでは、予め記憶されるコイル抵抗および逆起電力定数と、測定される駆動電圧およびコイル電流に基づいて、モータ１３１の回転速度および／または回転位置が算出される。従って本実施形態では、モータ１３１の回転位置を検出するためのホール素子等のセンサを設ける必要がない。換言すれば、本実施形態におけるモータ１３１は簡素なセンサレスモータとして構成できる。本実施形態に係る扉用モータ制御装置は、算出した回転速度および／または回転位置に応じてモータ１３１の各相の駆動電圧および／またはコイル電流を変化させることで、正回転（扉部１１０の開駆動に対応）または逆回転（扉部１１０の閉駆動に対応）の回転磁界を発生させ、モータ１３１の回転子を回転させる。モータ１３１によって回転駆動される駆動プーリ１３２は、図示しない歯車機構等を介してモータ１３１の回転子と連結され、連動して回転する。
【0019】
伝達機構１４０は、扉エンジン１３０で発生された動力を扉部１１０に伝達し、可動扉１１１Ｌ、１１１Ｒを開閉駆動する。伝達機構１４０は、動力伝達ベルト１４１、従動プーリ１４２、連結部材１４３を備える。動力伝達ベルト１４１は、内周面に多数の歯が形成された環状のタイミングベルトであり、図１の右側において駆動プーリ１３２に巻き付けられ、図１の左側において従動プーリ１４２に巻き付けられる。この状態において動力伝達ベルト１４１の水平方向の寸法は、駆動プーリ１３２と従動プーリ１４２の水平方向の距離に等しく、また可動扉１１１Ｌ、１１１Ｒの可動域の水平方向の寸法と同程度である。モータ１３１により駆動プーリ１３２が回転すると、動力伝達ベルト１４１を介して従動プーリ１４２が連動して回転する。
【0020】
連結部材１４３は、可動扉１１１Ｌ、１１１Ｒをそれぞれ動力伝達ベルト１４１に連結して、開閉駆動する。ここで、一方の可動扉は動力伝達ベルト１４１の上側に連結され、他方の可動扉は動力伝達ベルト１４１の下側に連結される。図１の例では、動力伝達ベルト１４１が時計回りに回転（正回転）すると、第１の可動扉１１１Ｌが左側に移動し第２の可動扉１１１Ｒが右側に移動する開動作となり、動力伝達ベルト１４１が反時計回りに回転（逆回転）すると、第１の可動扉１１１Ｌが右側に移動し第２の可動扉１１１Ｒが左側に移動する閉動作となる。
【0021】
扉部１１０は、可動扉１１１Ｌ、１１１Ｒが全開位置または全閉位置にあることを検知する全開閉位置検知部としての全開スイッチまたは全閉スイッチを備えてもよい。図１では可動扉１１１Ｒが全開位置にあることを検知する全開位置検知部としての全開スイッチ１１４のみを例示的に示す。全開スイッチ１１４は、ガイド機構１１３の走行レール１１３１における第２の（右側の）可動扉１１１Ｒ側の端（右端）に設けられる。第２の可動扉１１１Ｒが第１の可動扉１１１Ｌと連動して全開位置（右端）に到達すると、第２の可動扉１１１Ｒの右側の戸車１１３２が全開スイッチ１１４を押すため、可動扉１１１Ｌ、１１１Ｒが全開位置に到達したことを検知できる。図示は省略するが、全開スイッチ１１４と同様の全開スイッチが、第１の（左側の）可動扉１１１Ｌの全開検知のために走行レール１１３１における対応する端（左端）に設けられてもよい。また、可動扉１１１Ｌ、１１１Ｒが全閉位置にあることを検知する全閉位置検知部としての全閉スイッチが、走行レール１１３１の中央部等に設けられてもよい。
【0022】
図２は、第１実施例に係る扉用モータ制御装置２の回路構成を模式的に示す。前述のように扉用モータ制御装置２は、扉１００（不図示）を駆動する扉駆動装置１の主要部であり、扉１００の駆動力を供給するモータ１３１を制御する。第１実施例におけるモータ１３１は、直流の駆動電圧（開駆動電圧および閉駆動電圧）によって駆動される直流モータである。直流モータ１３１は、そのコイルに流れる直流電流としてのコイル電流の方向に応じて開方向および閉方向の駆動力を扉１００に供給する。図示の例では、開駆動電圧によって点線の矢印で示されるように右から左にコイル電流が流された直流モータ１３１は、開方向の駆動力すなわち開駆動力を扉１００に供給し、閉駆動電圧によって実線の矢印で示されるように左から右にコイル電流が流された直流モータ１３１は、閉方向の駆動力すなわち閉駆動力を扉１００に供給する。このように、左向きのコイル電流を流す開駆動電圧と、右向きのコイル電流を流す閉駆動電圧は互いに逆方向である。
【0023】
以上のような直流モータ１３１の開駆動および閉駆動は、高電位ライン２２と低電位ライン２３の間に接続された複数の駆動トランジスタ２１によって行われる。図示の例における駆動トランジスタ２１は、直流モータ１３１の第１端子Ｍ１側（左側）に設けられる二つの駆動トランジスタ２１ＬＨ、２１ＬＬと、直流モータ１３１の第２端子Ｍ２側（右側）に設けられる二つの駆動トランジスタ２１ＲＨ、２１ＲＬを含む。
【0024】
第１端子Ｍ１側の二つの駆動トランジスタ２１ＬＨ、２１ＬＬは、高電位ライン２２と低電位ライン２３の間に直列に接続されている。具体的には、駆動トランジスタ２１ＬＨが高電位ライン２２側に設けられ、駆動トランジスタ２１ＬＬが低電位ライン２３側に設けられる。また、これらの二つの駆動トランジスタ２１ＬＨ、２１ＬＬの接続点が直流モータ１３１の第１端子Ｍ１に接続されている。
【0025】
第２端子Ｍ２側の二つの駆動トランジスタ２１ＲＨ、２１ＲＬは、高電位ライン２２と低電位ライン２３の間に直列に接続されている。具体的には、駆動トランジスタ２１ＲＨが高電位ライン２２側に設けられ、駆動トランジスタ２１ＲＬが低電位ライン２３側に設けられる。また、これらの二つの駆動トランジスタ２１ＲＨ、２１ＲＬの接続点が直流モータ１３１の第２端子Ｍ２に接続されている。
【0026】
各駆動トランジスタ２１は、コントローラ１２０（図１）からの制御信号によってスイッチング制御される。具体的には、コントローラ１２０は、デューティ比を変化させたパルス幅変調信号（PWM信号）を各駆動トランジスタ２１の制御電極（MOSFET（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）の場合はゲート、バイポーラトランジスタの場合はベース）に印加する。また、各駆動トランジスタ２１には、制御電極ではない二つの電極（MOSFETの場合はソースおよびドレイン、バイポーラトランジスタの場合はエミッタおよびコレクタ）を短絡する経路上に、実質的に低電位ライン２３側から高電位ライン２２側のみに電流を流すことが可能なダイオード２４が併設されている。
【0027】
扉１００の開駆動時には、図示の点線の矢印の開側電流を直流モータ１３１のコイルに流すために、第２端子Ｍ２側かつ高電位側の駆動トランジスタ２１ＲＨと、第１端子Ｍ１側かつ低電位側の駆動トランジスタ２１ＬＬの制御電極に実質的に同じPWM信号が印加される。この時、駆動トランジスタ２１ＲＨを介して高電位ライン２２に導通する高電位の第２端子Ｍ２と、駆動トランジスタ２１ＬＬを介して低電位ライン２３に導通する低電位の第１端子Ｍ１の間に、高電位ライン２２と低電位ライン２３の間の直流電源電圧ＶＤＣとPWM信号のデューティ比の積に比例する開駆動電圧（以下では便宜的に「M2-M1」とも表記する）が直流モータ１３１に印加される。なお、扉１００の開駆動時には、第１端子Ｍ１側かつ高電位側の駆動トランジスタ２１ＬＨと、第２端子Ｍ２側かつ低電位側の駆動トランジスタ２１ＲＬの制御電極にはPWM信号が印加されない。
【0028】
扉１００の閉駆動時には、図示の実線の矢印の閉側電流を直流モータ１３１のコイルに流すために、第１端子Ｍ１側かつ高電位側の駆動トランジスタ２１ＬＨと、第２端子Ｍ２側かつ低電位側の駆動トランジスタ２１ＲＬの制御電極に実質的に同じPWM信号が印加される。この時、駆動トランジスタ２１ＬＨを介して高電位ライン２２に導通する高電位の第１端子Ｍ１と、駆動トランジスタ２１ＲＬを介して低電位ライン２３に導通する低電位の第２端子Ｍ２の間に、高電位ライン２２と低電位ライン２３の間の直流電源電圧ＶＤＣとPWM信号のデューティ比の積に比例する閉駆動電圧（以下では便宜的に「M1-M2」とも表記する）が直流モータ１３１に印加される。なお、扉１００の閉駆動時には、第２端子Ｍ２側かつ高電位側の駆動トランジスタ２１ＲＨと、第１端子Ｍ１側かつ低電位側の駆動トランジスタ２１ＬＬの制御電極にはPWM信号が印加されない。
【0029】
扉用モータ制御装置２は、後述する直流モータ１３１の回転速度および／または回転位置の算出のために、駆動電圧を取得する駆動電圧取得部としてのモータ電圧検知回路２５と、コイル電流を取得するコイル電流取得部としてのモータ電流検知回路２６を備える。
【0030】
モータ電圧検知回路２５は、直流モータ１３１に対して並列に接続され、第１端子Ｍ１および第２端子Ｍ２の間の開駆動電圧「M2-M1」および閉駆動電圧「M1-M2」を検知する。モータ電流検知回路２６は、二つの低電位側の駆動トランジスタ２１ＬＬ、２１ＲＬと低電位ライン２３の間にそれぞれ直列に接続される二つのシャント抵抗２７を流れるコイル電流（開側電流および閉側電流）を電圧の形で検知する。なお、図２では便宜的にモータ電流検知回路２６を第２端子Ｍ２側のシャント抵抗２７のみに並列に示しているが、このモータ電流検知回路２６は第１端子Ｍ１側のシャント抵抗２７を流れるコイル電流（開側電流）も検知できる。前述のように、開側電流と閉側電流は実質的に同時に流れることはないため、一つのモータ電流検知回路２６を開側電流と閉側電流の検知のために時分割で共用できる。
【0031】
図３は、扉用モータ制御装置２のモータ電圧検知回路２５およびモータ電流検知回路２６の模式的な機能ブロック図である。モータ電圧検知回路２５は、実質的に積分回路２５１によって構成される。積分回路２５１は、直流モータ１３１の第１端子Ｍ１および第２端子Ｍ２の間の電圧を積分することで、開駆動電圧「M2-M1」および閉駆動電圧「M1-M2」を検知する。積分回路２５１で得られた直流モータ１３１の駆動電圧は、後述する扉用モータ制御装置２の他の機能ブロックを備えるコントローラ１２０にフィードバックされる。
【0032】
図４は、直流モータ１３１の第１端子Ｍ１および第２端子Ｍ２の間に現れる電圧を模式的に示す。以下では便宜的に、第２端子Ｍ２が第１端子Ｍ１より高電位となる場合の端子間電圧「M2-M1」を「正」の電圧といい、第１端子Ｍ１が第２端子Ｍ２より高電位となる場合の端子間電圧「M1-M2」を「負」の電圧という。また、第１端子Ｍ１と第２端子Ｍ２が同電位である場合の電圧を「零」として扱い、以下では中性点ともいう。前述のように、直流モータ１３１に正の端子間電圧「M2-M1」が印加される場合は扉１００が開駆動され、直流モータ１３１に負の端子間電圧「M1-M2」が印加される場合は扉１００が閉駆動される。従って、本図の左側は正の端子間電圧「M2-M1」が印加される扉１００の開駆動期間を模式的に表し、本図の右側は負の端子間電圧「M1-M2」が印加される扉１００の閉駆動期間を模式的に表す。
【0033】
前述のように、扉１００の開駆動期間では駆動トランジスタ２１ＲＨ、２１ＬＬの制御電極に実質的に同じPWM信号が印加される。このため、直流電源電圧ＶＤＣと絶対値が略等しい正の振幅Ｅのパルス波がデューティ期間に断続的に現れる。同様に、扉１００の閉駆動期間では駆動トランジスタ２１ＬＨ、２１ＲＬの制御電極に実質的に同じPWM信号が印加される。このため、直流電源電圧ＶＤＣと絶対値が略等しい負の振幅－Ｅのパルス波がデューティ期間に断続的に現れる。
【0034】
図５は、図４の端子間電圧（PWM信号によって生成されるパルス波）を積分回路２５１が積分することで得られる駆動電圧を模式的に示す。図５の左側における扉１００の開駆動期間では、直流電源電圧ＶＤＣと絶対値が略等しい正の振幅ＥとPMW信号のデューティ比の積に比例する（正の）開駆動電圧が得られる。図５の右側における扉１００の閉駆動期間では、直流電源電圧ＶＤＣと絶対値が略等しい負の振幅－ＥとPMW信号のデューティ比の積に比例する（負の）閉駆動電圧が得られる。なお、積分回路２５１に含まれる不図示のコンデンサの影響によって、開駆動期間および閉駆動期間の開始時に駆動電圧が開駆動電圧および閉駆動電圧に達するまでに僅かな時間を要する。このように、駆動電圧取得部としてのモータ電圧検知回路２５は、直流モータ１３１に駆動電圧が印加されていない時の電圧を零（中性点）として、正方向（開方向）および負方向（閉方向）の駆動電圧を取得できる。一つのモータ電圧検知回路２５または積分回路２５１によって正負両方の駆動電圧を検知できるため、扉用モータ制御装置２の大型化を防止できる。
【0035】
図３におけるモータ電流検知回路２６は、増幅回路２６１と、整流回路２６２と、戸挟検知回路２６３と、過電流検知回路２６４を備える。増幅回路２６１は、シャント抵抗２７を流れるコイル電流を電圧の形で検知して増幅する。増幅回路２６１で得られた直流モータ１３１のコイル電流は、後述する扉用モータ制御装置２の他の機能ブロックを備えるコントローラ１２０にフィードバックされる。
【0036】
また、増幅回路２６１で得られた直流モータ１３１のコイル電流は、整流回路２６２にも提供される。整流回路２６２は、正方向の開側電流と負方向の閉側電流を同じ方向（例えば正方向）に整流する。図６は、増幅回路２６１が出力する直流モータ１３１のコイル電流を模式的に示す。図４における直流モータ１３１の端子間電圧と同様に、第２端子Ｍ２が第１端子Ｍ１より高電位となって開方向に流れるコイル電流（開側電流）を「正」のコイル電流といい、第１端子Ｍ１が第２端子Ｍ２より高電位となって閉方向に流れるコイル電流（閉側電流）を「負」のコイル電流という。また、第１端子Ｍ１と第２端子Ｍ２が同電位となる中性点におけるコイル電流は「零」である。図４と同様に、本図の左側は正のコイル電流が流れる扉１００の開駆動期間を模式的に表し、本図の右側は負のコイル電流が流れる扉１００の閉駆動期間を模式的に表す。
【0037】
コイル電流（モータ電流）は、開駆動期間および閉駆動期間において、同様の波形を示す。開駆動期間および閉駆動期間の開始時には扉１００を静止状態から加速する必要があるため、コイル電流の絶対値が極大値またはピークを取る。扉１００の加速が完了した後の定速区間では、コイル電流の絶対値が略一定となる。扉１００が全開位置または全閉位置に到達すると、戸当り、全開スイッチ１１４、全閉スイッチ、他方の扉等に当接するため、コイル電流の絶対値が一時的に増加する。
【0038】
図７は、整流回路２６２によって正方向に整流されたコイル電流を模式的に示す。整流回路２６２の後段には、コイル電流の大きさ（絶対値）に基づいて、扉１００に物体（人や物）が挟まる戸挟みを検知する異常検知部としての戸挟検知回路２６３と、過電流を検知する異常検知部としての過電流検知回路２６４が並列に設けられる。戸挟検知回路２６３は、整流回路２６２から提供されるコイル電流の絶対値と、図７に模式的に示される戸挟検知閾値を比較するコンパレータを備える。戸挟みが発生するとコイル電流の絶対値が増加して戸挟検知閾値を超えるため、戸挟検知回路２６３は戸挟みを検知できる。戸挟検知回路２６３は、戸挟みが発生した旨をコントローラ１２０に報知する。過電流検知回路２６４は、整流回路２６２から提供されるコイル電流の絶対値と、図７に模式的に示される過電流検知閾値（典型的に戸挟検知閾値より大きい）を比較するコンパレータを備える。過電流が発生するとコイル電流の絶対値が増加して過電流検知閾値を超えるため、過電流検知回路２６４は過電流を検知できる。過電流検知回路２６４は、過電流が発生した旨をコントローラ１２０に報知する。なお、過電流の発生を検知した過電流検知回路２６４は迅速な安全確保のため、コントローラ１２０を介さずに直流モータ１３１を強制的に停止または遮断させてもよい。
【0039】
図８は、本実施形態に係る扉用モータ制御装置２の機能ブロック図である。扉用モータ制御装置２は、コントローラ１２０で実現するのが好ましい機能ブロックとして、取得部３１と、記憶部３２と、推定部３３と、ストローク量算出部３４と、位置算出部３５と、全開閉位置検知部３６と、補正部３７を備える。これらの機能ブロックは、コンピュータの中央演算処理装置、メモリ、入力装置、出力装置、コンピュータに接続される周辺機器等のハードウェア資源と、それらを用いて実行されるソフトウェアの協働により実現される。コンピュータの種類や設置場所は問わず、上記の各機能ブロックは、単一のコンピュータのハードウェア資源で実現してもよいし、複数のコンピュータに分散したハードウェア資源を組み合わせて実現してもよい。
【0040】
取得部３１は、直流モータ１３１を駆動するために印加される駆動電圧ｅ（ｔ）［V］を前述のモータ電圧検知回路２５から取得し、この駆動電圧が印加された際に直流モータ１３１のコイルに流れたコイル電流ｉ（ｔ）［A］を前述のモータ電流検知回路２６から取得する。ここで「ｔ」は時間を表す。
【0041】
記憶部３２は、直流モータ１３１のコイルのコイル抵抗Ｒ［Ω］と、逆起電力定数Ｋｅ［V/krpm］を予め記憶する。また、記憶部３２は、直流モータ１３１の駆動力を扉１００に伝達する伝達機構１４０の変速比を更に記憶する。例えば、直流モータ１３１の回転動力を扉１００の直線動力に変換するための伝達機構１４０としてスクリュー軸が設けられる場合、記憶部３２は当該スクリュー軸のリードｌ［mm］（スクリュー軸が１回転した時に扉１００が移動する距離）を変速比として記憶する。また、記憶部３２は、扉１００の全開位置と全閉位置との間の距離を示す基準ストローク量も記憶する。
【0042】
推定部３３は、取得部３１によって取得された駆動電圧ｅ（ｔ）およびコイル電流ｉ（ｔ）と、記憶部３２によって記憶されたコイル抵抗Ｒからコイルに生じる逆起電力「ｅ（ｔ）－Ｒｉ（ｔ）」を算出し、記憶部３２によって記憶された逆起電力定数Ｋｅで除算することで直流モータ１３１の回転速度または回転数Ω（ｔ）［rpm］を推定する。すなわち「Ω（ｔ）＝（ｅ（ｔ）－Ｒｉ（ｔ））／Ｋｅ」である。
【0043】
ストローク量算出部３４は、記憶部３２によって記憶された変速比ｌと推定部３３によって推定された回転速度Ω（ｔ）とから算出した扉１００の速度「ｖ（ｔ）＝Ω（ｔ）／６０×ｌ」を積分し、その積分期間に亘る扉１００のストローク量（移動量）ｘ（ｔ）を算出する。図９は、取得部３１によって取得された駆動電圧ｅ（ｔ）およびコイル電流ｉ（ｔ）と、推定部３３およびストローク量算出部３４によって算出された扉速度ｖ（ｔ）およびストローク量ｘ（ｔ）の例を示す。本図は図４～図７の左側に示される扉１００の開駆動期間を表す。本図の駆動電圧ｅ（ｔ）は図５の左側と同様であるが、扉１００が全開位置に近づくと減速のために弱められている点が異なる。また、本図のコイル電流ｉ（ｔ）は図６の左側と同様であるが、扉１００の減速時に直流モータ１３１で発生する回生電力によって一時的に逆方向に流れる点が異なる。
【0044】
位置算出部３５は、推定部３３によって推定された回転速度Ω（ｔ）から扉１００の位置を算出する。位置算出部３５は、ストローク量算出部３４によって算出されたストローク量ｘ（ｔ）に基づいて扉１００の位置を算出してもよい。一方、全開閉位置検知部３６は、扉１００が全開位置または全閉位置にあることを、前述の全開スイッチ１１４または全閉スイッチ（以下では総称して全開閉スイッチ１１４ともいう）によって検知する。なお、全開閉位置検知部３６は、全開閉スイッチ１１４によらずに、扉１００が全開位置または全閉位置に到達した際に発生するコイル電流の絶対値の一時的な増加をモータ電流検知回路２６によって検知し、扉１００が全開位置または全閉位置にあることを認識してもよい。また、全開閉位置検知部３６は、全開閉スイッチ１１４によらずに、推定部３３および／またはストローク量算出部３４によって算出される扉速度ｖ（ｔ）が零になったことを検知し、扉１００が全開位置または全閉位置にあることを認識してもよい。
【0045】
補正部３７は、扉１００が全開位置から全閉位置に移動した場合、または、扉１００が全閉位置から全開位置に移動した場合、ストローク量算出部３４によって算出された扉１００のストローク量と記憶部３２によって記憶された基準ストローク量を比較し、その比較結果に基づいて記憶部３２によって記憶されたコイル抵抗Ｒ、逆起電力定数Ｋｅ、変速比ｌの少なくともいずれかを補正する。理想的な状況ではストローク量算出部３４が算出するストローク量は設計上の基準ストローク量と一致するが、実際には戸挟検知回路２６３で検知される戸挟みの繰返しに伴う扉１００の各部の特性の変化または劣化や、扉１００の戸先や戸尻に取り付けられるゴム等の弾性材の劣化等によって、推定部３３、ストローク量算出部３４、位置算出部３５等における演算精度が悪化するために差が生じる可能性がある。この差が小さくなるように、補正部３７は記憶部３２によって記憶されたパラメータを補正する。
【0046】
図１０は、扉用モータ制御装置２によるモータ制御処理のフローチャートである。フローチャートにおける「Ｓ」はステップまたは処理を意味する。Ｓ１では、全閉スイッチが「ON」になっており、扉１００が全閉位置にある。Ｓ２では、コントローラ１２０が扉１００の開指令を発する。Ｓ３では、コントローラ１２０が、Ｓ２の扉開指令に応じて、各駆動トランジスタ２１（具体的には２１ＲＨおよび２１ＬＬ）の制御電極にPWM信号を印加して、直流モータ１３１に開方向のコイル電流（図２における開側電流）を流して扉１００を開駆動する。Ｓ４では、推定部３３、ストローク量算出部３４、位置算出部３５が、取得部３１によって取得された駆動電圧およびコイル電流と、記憶部３２によって記憶されたコイル抵抗、逆起電力定数、変速比に基づいて、扉１００のストローク量および／または扉１００の位置を算出する。
【0047】
Ｓ５では、全開閉位置検知部３６が、Ｓ４において算出された扉１００の速度が零であるか否かを判定する。Ｓ５で「No」と判定された場合は扉１００が開動作状態にあり、Ｓ４に戻って例えば10msec毎に扉ストローク量等が更新される。Ｓ５で「Yes」と判定された場合は扉１００が全開位置に到達しておりＳ６に進む。Ｓ６では、補正部３７が、扉１００の全閉位置（Ｓ１）から全開位置（Ｓ５）への移動に関して、Ｓ４で算出された扉１００のストローク量と記憶部３２によって記憶された基準ストローク量を比較し、その比較結果に基づいて記憶部３２によって記憶されたコイル抵抗Ｒ、逆起電力定数Ｋｅ、変速比ｌの少なくともいずれかを補正する。例えば、Ｓ４で算出されたストローク量と記憶された基準ストローク量の差が10%を超える場合、補正部３７が記憶部３２によって記憶されたパラメータを補正する。
【0048】
Ｓ７では、コントローラ１２０が扉１００の閉指令を発する。Ｓ８では、コントローラ１２０が、Ｓ７の扉閉指令に応じて、各駆動トランジスタ２１（具体的には２１ＬＨおよび２１ＲＬ）の制御電極にPWM信号を印加して、直流モータ１３１に閉方向のコイル電流（図２における閉側電流）を流して扉１００を閉駆動する。Ｓ９では、Ｓ４と同様に、推定部３３、ストローク量算出部３４、位置算出部３５が、取得部３１によって取得された駆動電圧およびコイル電流と、記憶部３２によって記憶されたコイル抵抗、逆起電力定数、変速比に基づいて、扉１００のストローク量および／または扉１００の位置を算出する。Ｓ６における補正によって、Ｓ９における演算精度はＳ４における演算精度より向上することが期待される。Ｓ１０では、扉１００が全閉位置に到達することで全閉スイッチが「ON」となり、Ｓ１の状態に戻る。
【0049】
以上の第１実施例によれば、記憶部３２によって記憶されるコイル抵抗Ｒおよび逆起電力定数Ｋｅと、取得部３１によって取得される駆動電圧ｅ（ｔ）およびコイル電流ｉ（ｔ）に基づいて、推定部３３によって直流モータ１３１の回転速度「Ω（ｔ）＝（ｅ（ｔ）－Ｒｉ（ｔ））／Ｋｅ」が推定される。特許文献１のように逆起電力「ＫｅΩ（ｔ）」を直接的に測定するものではないため、十分な逆起電力が発生していない起動時や低速回転時でも高精度に直流モータ１３１の回転速度を算出できる。
【0050】
図１１は、第２実施例に係る扉用モータ制御装置２の回路構成を模式的に示す。図２～図１０の第１実施例と同様の構成や処理には同一の符号を付して重複する説明を省略する。第２実施例におけるモータ１３１は、三相交流の駆動電圧によって駆動される三相ブラシレスモータである。三相ブラシレスモータ１３１は、Ｕ相コイル１３１Ｕと、Ｖ相コイル１３１Ｖと、Ｗ相コイル１３１Ｗを備える。
【0051】
三相ブラシレスモータ１３１の開駆動（例えば時計回り方向の回転駆動）および閉駆動（例えば反時計回り方向の回転駆動）は、コントローラ１２０の制御の下で、Ｕ相ドライブ回路１２１Ｕ、Ｖ相ドライブ回路１２１Ｖ、Ｗ相ドライブ回路１２１Ｗによって行われる。
【0052】
Ｕ相ドライブ回路１２１Ｕは、高電位ライン２２と低電位ライン２３の間に直列に接続された高電位側のＵ相駆動トランジスタ２１ＵＨと低電位側のＵ相駆動トランジスタＵＬの制御電極にPWM信号を印加する。また、これらの二つのＵ相駆動トランジスタ２１ＵＨ、２１ＵＬの接続点が三相ブラシレスモータ１３１のＵ相コイル１３１Ｕに接続されている。二つのＵ相駆動トランジスタ２１ＵＨ、２１ＵＬの制御電極には、原則として同時にPWM信号がＵ相ドライブ回路１２１Ｕから印加されることはない。高電位側のＵ相駆動トランジスタ２１ＵＨの制御電極にPWM信号がＵ相ドライブ回路１２１Ｕから印加される場合は、PWM信号のデューティ期間に間欠的に導通する高電位側のＵ相駆動トランジスタ２１ＵＨを通じて、Ｕ相コイル１３１Ｕに高電位ライン２２の高電位が間欠的に印加される。低電位側のＵ相駆動トランジスタ２１ＵＬの制御電極にPWM信号がＵ相ドライブ回路１２１Ｕから印加される場合は、PWM信号のデューティ期間に間欠的に導通する低電位側のＵ相駆動トランジスタ２１ＵＬを通じて、Ｕ相コイル１３１Ｕに低電位ライン２３の低電位が間欠的に印加される。
【0053】
Ｖ相ドライブ回路１２１Ｖは、高電位ライン２２と低電位ライン２３の間に直列に接続された高電位側のＶ相駆動トランジスタ２１ＶＨと低電位側のＶ相駆動トランジスタＶＬの制御電極にPWM信号を印加する。また、これらの二つのＶ相駆動トランジスタ２１ＶＨ、２１ＶＬの接続点が三相ブラシレスモータ１３１のＶ相コイル１３１Ｖに接続されている。二つのＶ相駆動トランジスタ２１ＶＨ、２１ＶＬの制御電極には、原則として同時にPWM信号がＶ相ドライブ回路１２１Ｖから印加されることはない。高電位側のＶ相駆動トランジスタ２１ＶＨの制御電極にPWM信号がＶ相ドライブ回路１２１Ｖから印加される場合は、PWM信号のデューティ期間に間欠的に導通する高電位側のＶ相駆動トランジスタ２１ＶＨを通じて、Ｖ相コイル１３１Ｖに高電位ライン２２の高電位が間欠的に印加される。低電位側のＶ相駆動トランジスタ２１ＶＬの制御電極にPWM信号がＶ相ドライブ回路１２１Ｖから印加される場合は、PWM信号のデューティ期間に間欠的に導通する低電位側のＶ相駆動トランジスタ２１ＶＬを通じて、Ｖ相コイル１３１Ｖに低電位ライン２３の低電位が間欠的に印加される。
【0054】
Ｗ相ドライブ回路１２１Ｗは、高電位ライン２２と低電位ライン２３の間に直列に接続された高電位側のＷ相駆動トランジスタ２１ＷＨと低電位側のＷ相駆動トランジスタＷＬの制御電極にPWM信号を印加する。また、これらの二つのＷ相駆動トランジスタ２１ＷＨ、２１ＷＬの接続点が三相ブラシレスモータ１３１のＷ相コイル１３１Ｗに接続されている。二つのＷ相駆動トランジスタ２１ＷＨ、２１ＷＬの制御電極には、原則として同時にPWM信号がＷ相ドライブ回路１２１Ｗから印加されることはない。高電位側のＷ相駆動トランジスタ２１ＷＨの制御電極にPWM信号がＷ相ドライブ回路１２１Ｗから印加される場合は、PWM信号のデューティ期間に間欠的に導通する高電位側のＷ相駆動トランジスタ２１ＷＨを通じて、Ｗ相コイル１３１Ｗに高電位ライン２２の高電位が間欠的に印加される。低電位側のＷ相駆動トランジスタ２１ＷＬの制御電極にPWM信号がＷ相ドライブ回路１２１Ｗから印加される場合は、PWM信号のデューティ期間に間欠的に導通する低電位側のＷ相駆動トランジスタ２１ＷＬを通じて、Ｗ相コイル１３１Ｗに低電位ライン２３の低電位が間欠的に印加される。
【0055】
扉用モータ制御装置２は、後述する三相ブラシレスモータ１３１の回転速度および／または回転位置の算出のために、駆動電圧を取得する駆動電圧取得部としてのモータ電圧検知回路２５と、コイル電流を取得するコイル電流取得部としてのモータ電流検知回路２６を備える。
【0056】
モータ電圧検知回路２５は、三相ブラシレスモータ１３１を駆動するために相間に印加される駆動電圧としての相間電圧を検知する三つの相間電圧検知回路を備える。具体的には、Ｕ相コイル１３１ＵおよびＶ相コイル１３１Ｖの間のＵＶ相間電圧を検知するＵＶ相モータ電圧検知回路２５ＵＶと、Ｖ相コイル１３１ＶおよびＷ相コイル１３１Ｗの間のＶＷ相間電圧を検知するＶＷ相モータ電圧検知回路２５ＶＷと、Ｗ相コイル１３１ＷおよびＵ相コイル１３１Ｕの間のＷＵ相間電圧を検知するＷＵ相モータ電圧検知回路２５ＷＵが設けられる。詳細については後述するが、各相間電圧検知回路２５ＵＶ、２５ＶＷ、２５ＷＵは、それぞれ図３におけるモータ電圧検知回路２５と同様に構成できる。
【0057】
モータ電流検知回路２６は、各相の低電位側の駆動トランジスタ２１ＵＬ、２１ＶＬ、２１ＷＬと低電位ライン２３の間にそれぞれ直列に接続される各相のシャント抵抗２７Ｕ、２７Ｖ、２７Ｗを流れる各相のコイル電流を電圧の形で検知する三つのコイル電流検知回路を備える。具体的には、Ｕ相の低電位側の駆動トランジスタ２１ＵＬと低電位ライン２３の間に直列に接続されるＵ相のシャント抵抗２７Ｕを流れるＵ相のコイル電流を電圧の形で検知するＵ相モータ電流検知回路２６Ｕと、Ｖ相の低電位側の駆動トランジスタ２１ＶＬと低電位ライン２３の間に直列に接続されるＶ相のシャント抵抗２７Ｖを流れるＶ相のコイル電流を電圧の形で検知するＶ相モータ電流検知回路２６Ｖと、Ｗ相の低電位側の駆動トランジスタ２１ＷＬと低電位ライン２３の間に直列に接続されるＷ相のシャント抵抗２７Ｗを流れるＷ相のコイル電流を電圧の形で検知するＷ相モータ電流検知回路２６Ｗが設けられる。詳細については後述するが、各相のコイル電流検知回路２６Ｕ、２６Ｖ、２６Ｗは、それぞれ図３におけるモータ電流検知回路２６と同様に構成できる。
【0058】
図１２は、扉用モータ制御装置２のモータ電圧検知回路２５（２５ＵＶ、２５ＶＷ、２５ＷＵ）およびモータ電流検知回路２６（２６Ｕ、２６Ｖ、２６Ｗ）の模式的な機能ブロック図である。
【0059】
各相間電圧検知回路２５ＵＶ、２５ＶＷ、２５ＷＵは、それぞれ実質的に積分回路２５１ＵＶ、２５１ＶＷ、２５１ＷＵによって構成される。ＵＶ相間積分回路２５１ＵＶは、三相ブラシレスモータ１３１のＵ相コイル１３１ＵおよびＶ相コイル１３１Ｖの間の電圧を積分することで、ＵＶ相間電圧Ｅｕｖを検知する。ＶＷ相間積分回路２５１ＶＷは、三相ブラシレスモータ１３１のＶ相コイル１３１ＶおよびＷ相コイル１３１Ｗの間の電圧を積分することで、ＶＷ相間電圧Ｅｖｗを検知する。ＷＵ相間積分回路２５１ＷＵは、三相ブラシレスモータ１３１のＷ相コイル１３１ＷおよびＵ相コイル１３１Ｕの間の電圧を積分することで、ＷＵ相間電圧Ｅｗｕを検知する。各積分回路２５１ＵＶ、２５１ＶＷ、２５１ＷＵで得られた三相ブラシレスモータ１３１の駆動電圧Ｅｕｖ、Ｅｖｗ、Ｅｗｕは、後述する扉用モータ制御装置２の他の機能ブロックを備えるコントローラ１２０にフィードバックされる。
【0060】
各相のコイル電流検知回路２６Ｕ、２６Ｖ、２６Ｗは、それぞれ増幅回路２６１Ｕ、２６１Ｖ、２６１Ｗと、整流回路２６２Ｕ、２６２Ｖ、２６２Ｗを備える。各増幅回路２６１Ｕ、２６１Ｖ、２６１Ｗは、それぞれ各相のシャント抵抗２７Ｕ、２７Ｖ、２７Ｗを流れるコイル電流を電圧の形で検知して増幅する。各増幅回路２６１Ｕ、２６１Ｖ、２６１Ｗで得られた三相ブラシレスモータ１３１の各相のコイル電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは、後述する扉用モータ制御装置２の他の機能ブロックを備えるコントローラ１２０にフィードバックされる。
【0061】
また、各増幅回路２６１Ｕ、２６１Ｖ、２６１Ｗで得られた各相のコイル電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは、それぞれ整流回路２６２Ｕ、２６２Ｖ、２６２Ｗにも提供される。各整流回路２６２Ｕ、２６２Ｖ、２６２Ｗは各相のコイル電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを整流し、それぞれの絶対値および／または三相分の総コイル電流Ｉをコントローラ１２０に対して出力する。また、各整流回路２６２Ｕ、２６２Ｖ、２６２Ｗで得られた総コイル電流Ｉは、戸挟検知回路２６３および過電流検知回路２６４にも提供される。
【0062】
戸挟検知回路２６３は、各整流回路２６２Ｕ、２６２Ｖ、２６２Ｗから提供される総コイル電流Ｉと、図７で示したような戸挟検知閾値を比較するコンパレータを備える。戸挟みが発生すると総コイル電流Ｉが増加して戸挟検知閾値を超えるため、戸挟検知回路２６３は戸挟みを検知できる。戸挟検知回路２６３は、戸挟みが発生した旨をコントローラ１２０に報知する。過電流検知回路２６４は、各整流回路２６２Ｕ、２６２Ｖ、２６２Ｗから提供される総コイル電流Ｉと、図７で示したような過電流検知閾値（典型的に戸挟検知閾値より大きい）を比較するコンパレータを備える。過電流が発生すると総コイル電流Ｉが増加して過電流検知閾値を超えるため、過電流検知回路２６４は過電流を検知できる。過電流検知回路２６４は、過電流が発生した旨をコントローラ１２０に報知する。なお、過電流の発生を検知した過電流検知回路２６４は迅速な安全確保のため、コントローラ１２０を介さずに三相ブラシレスモータ１３１を強制的に停止または遮断させてもよい。
【0063】
本実施例に係る扉用モータ制御装置２は、図８の機能ブロック図と同様に構成できる。取得部３１は、三相ブラシレスモータ１３１を駆動するために印加される駆動電圧としての各相間電圧Ｅｕｖ、Ｅｖｗ、Ｅｗｕを前述の各相間電圧検知回路２５ＵＶ、２５ＶＷ、２５ＷＵ（モータ電圧検知回路２５）から取得し、これらの相間電圧Ｅｕｖ、Ｅｖｗ、Ｅｗｕが印加された際に三相ブラシレスモータ１３１の各相のコイル間に流れた相間電流Ｉｕｖ、Ｉｖｗ、Ｉｗｕを前述の各相のコイル電流検知回路２６Ｕ、２６Ｖ、２６Ｗ（モータ電流検知回路２６）から取得する。
【0064】
記憶部３２は、三相ブラシレスモータ１３１のコイルのコイル抵抗Ｒと、逆起電力定数Ｋｅを予め記憶する。なお、標準的な三相ブラシレスモータ１３１ではコイル抵抗Ｒおよび逆起電力定数Ｋｅは各相に共通の値となるが、そうでない多相モータにおいては相毎のコイル抵抗Ｒおよび逆起電力定数Ｋｅを記憶部３２が記憶してもよい。以下の説明ではコイル抵抗Ｒおよび逆起電力定数Ｋｅは各相に共通の値であるものとする。記憶部３２は、三相ブラシレスモータ１３１の駆動力を扉１００に伝達する伝達機構１４０の変速比ｌ（スクリュー軸のリード等）を更に記憶する。また、記憶部３２は、扉１００の全開位置と全閉位置との間の距離を示す基準ストローク量も記憶する。
【0065】
推定部３３は、取得部３１によって取得された各相間電圧Ｅｕｖ、Ｅｖｗ、Ｅｗｕおよび各相間電流Ｉｕｖ、Ｉｖｗ、Ｉｗｕと、記憶部３２によって記憶されたコイル抵抗Ｒから算出される各相間の逆起電力「Ｅｕｖ－ＲＩｕｖ」「Ｅｖｗ－ＲＩｖｗ」「Ｅｗｕ－ＲＩｗｕ」を、記憶部３２によって記憶された逆起電力定数Ｋｅで除算することで、三相ブラシレスモータ１３１の回転速度および／または扉１００の速度Ｖ（ｔ）を構成する相間速度Ｖｕｖ、Ｖｖｗ、Ｖｗｕを推定する。具体的には、「Ｖｕｖ＝（Ｅｕｖ－ＲＩｕｖ）／Ｋｅ」「Ｖｖｗ＝（Ｅｖｗ－ＲＩｖｗ）／Ｋｅ」「Ｖｗｕ＝（Ｅｗｕ－ＲＩｗｕ）／Ｋｅ」である。また、扉１００の速度Ｖ（ｔ）は、相間速度Ｖｕｖ、Ｖｖｗ、Ｖｗｕのそれぞれの絶対値の和である（Ｖ（ｔ）＝｜Ｖｕｖ｜＋｜Ｖｖｗ｜＋｜Ｖｗｕ｜）。
【0066】
ストローク量算出部３４は、推定部３３によって推定された扉１００の速度Ｖ（ｔ）を積分し、その積分期間に亘る扉１００のストローク量（移動量）Ｘ（ｔ）を算出する。位置算出部３５は、ストローク量算出部３４によって算出されたストローク量Ｘ（ｔ）に基づいて扉１００の位置を算出する。一方、全開閉位置検知部３６は、扉１００が全開位置または全閉位置にあることを、前述の全開閉スイッチ１１４等によって検知する。
【0067】
補正部３７は、扉１００が全開位置から全閉位置に移動した場合、または、扉１００が全閉位置から全開位置に移動した場合、ストローク量算出部３４によって算出された扉１００のストローク量と記憶部３２によって記憶された基準ストローク量を比較し、その比較結果に基づいて記憶部３２によって記憶されたコイル抵抗Ｒ、逆起電力定数Ｋｅ、変速比ｌの少なくともいずれかを補正する。
【0068】
以上の第２実施例によれば、記憶部３２によって記憶されるコイル抵抗Ｒおよび逆起電力定数Ｋｅと、取得部３１によって取得される各相間電圧Ｅｕｖ、Ｅｖｗ、Ｅｗｕおよび各相間電流Ｉｕｖ、Ｉｖｗ、Ｉｗｕに基づいて、推定部３３によって三相ブラシレスモータ１３１の回転速度および／または扉１００の速度Ｖ（ｔ）が推定される。特許文献１のように各相間の逆起電力を直接的に測定するものではないため、十分な逆起電力が発生していない起動時や低速回転時でも高精度に三相ブラシレスモータ１３１の回転速度を算出できる。
【0069】
以上、本発明を実施形態に基づいて説明した。例示としての実施形態における各構成要素や各処理の組合せには様々な変形例が可能であり、そのような変形例が本発明の範囲に含まれることは当業者にとって自明である。
【0070】
本発明は鉄道車両の扉１００の駆動力を供給するモータの制御に限らず、鉄道車両の乗降口を開閉する扉部を開閉駆動する駆動機構に動力を供給するモータの制御にも適用できる。また、本発明は扉に限らない任意の物の駆動力を供給するモータの制御にも適用できる。
【0071】
なお、実施形態で説明した各装置や各方法の構成、作用、機能は、ハードウェア資源またはソフトウェア資源によって、あるいは、ハードウェア資源とソフトウェア資源の協働によって実現できる。ハードウェア資源としては、例えば、プロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種の集積回路を利用できる。ソフトウェア資源としては、例えば、オペレーティングシステム、アプリケーション等のプログラムを利用できる。
【0072】
本明細書で開示した実施形態のうち、複数の機能が分散して設けられているものは、当該複数の機能の一部又は全部を集約して設けても良く、逆に複数の機能が集約して設けられているものを、当該複数の機能の一部又は全部が分散するように設けることができる。機能が集約されているか分散されているかにかかわらず、発明の目的を達成できるように構成されていればよい。
【符号の説明】
【0073】
１ 扉駆動装置、２ 扉用モータ制御装置、２１ 駆動トランジスタ、２４ ダイオード、２５ モータ電圧検知回路、２６ モータ電流検知回路、２７ シャント抵抗、３１ 取得部、３２ 記憶部、３３ 推定部、３４ ストローク量算出部、３５ 位置算出部、３６ 全開閉位置検知部、３７ 補正部、１００ 扉、１２０ コントローラ、１３１ モータ、２６３ 戸挟検知回路、２６４ 過電流検知回路。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】