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JPH1066392A - ステッピングモータ制御装置 - Google Patents

ステッピングモータ制御装置

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Publication number
JPH1066392A
JPH1066392A JP21884996A JP21884996A JPH1066392A JP H1066392 A JPH1066392 A JP H1066392A JP 21884996 A JP21884996 A JP 21884996A JP 21884996 A JP21884996 A JP 21884996A JP H1066392 A JPH1066392 A JP H1066392A
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stepping motor
drive
excitation
drive start
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JP21884996A
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Hiroaki Okuchi
弘章 奥地
Manabu Ushida
学 牛田
Hisahiro Iida
尚弘 飯田
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Asmo Co Ltd
Denso Corp
Original Assignee
Asmo Co Ltd
Denso Corp
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Publication date
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Priority to DE1997625526 priority patent/DE69725526T2/de
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    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P8/00—Arrangements for controlling dynamo-electric motors rotating step by step
    • H02P8/04—Arrangements for starting
    • H02P8/08—Determining position before starting
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ステッピングモータの停止中に全相のコイル
を無励磁状態にして省電力化、コイル発熱防止を実現し
ながら、正確な回転制御を可能にする。 【解決手段】 所定周期で目標駆動ステップ数を演算
し、その演算結果に基づき駆動信号を出力してステッピ
ングモータを目標とする位置まで駆動する。更に、ステ
ッピングモータの停止中は、通電を停止して全相のコイ
ルを無励磁状態にすることで、消費電力の節減やコイル
の発熱防止を図ると共に、停止中のロータの位置ずれを
次の駆動を開始するまでに補正するために、次の駆動開
始タイミングの所定時間前から当該駆動開始タイミング
までの期間（予備励磁期間）に、前回駆動時の最後の励
磁相と同相のコイルを予備励磁して駆動開始直前に停止
位置のずれを補正する。これにより、常に正確な停止位
置からステッピングモータを駆動できて、正確な回転制
御が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ステッピングモー
タの停止中に全相のコイルを無励磁状態（断電状態）に
して節電するようにしたステッピングモータ制御装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の一般的なステッピングモータの制
御では、停止位置でロータを保持するために、停止中も
停止直前に最後に通電した相のコイルに電流を流し続け
るようにしている。しかし、この制御方式では、停止中
に同じコイルに電流を流し続けるため、消費電力が増加
するばかりか、コイルが発熱して信頼性に悪影響を及ぼ
す等の欠点があった。
【０００３】この欠点を解消するため、特開平３−１９
８６９８号公報に示すように、ステッピングモータの停
止中に、通電を停止して全相のコイルを無励磁状態にす
ることが考えられている。しかし、通電を停止すると、
停止位置でロータを保持する電磁力が無くなるため、外
力により停止位置がずれる可能性がある。そこで、上記
公報では、停止期間中に間欠的に通電することで、停止
位置のずれを間欠的に補正するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ステッピン
グモータの停止位置がずれたまま、次の駆動を開始する
と、ステッピングモータの回転制御が狂ってしまう。従
って、ステッピングモータの回転制御を正確に行うに
は、駆動開始直前の停止位置にずれがないことが必須要
件となる。しかるに、上記公報の制御方式では、停止期
間中に間欠的に通電するようになっているため、停止期
間中の通電タイミングが駆動開始直前になるとは限ら
ず、必ずしも、駆動開始直前に位置ずれが補正されると
は限らない。このため、停止位置がずれたまま次の駆動
が開始されてしまうおそれがあり、ステッピングモータ
の回転制御が不正確になるおそれがある。
【０００５】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、駆動開始直前にロー
タの位置ずれを確実に補正できるステッピングモータ制
御装置を提供することにあり、更に、ステッピングモー
タの停止中に全相のコイルを無励磁状態にして省電力
化、コイル発熱防止を実現しながら、駆動開始直前にロ
ータの位置ずれを確実に補正できて、正確な回転制御を
行うことができるステッピングモータ制御装置を提供す
ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１のステッピングモータ制御装置に
よれば、ステッピングモータの駆動開始タイミングを駆
動開始タイミング予知手段により予知し、次の駆動開始
タイミングの所定時間前から当該駆動開始タイミングま
での期間（以下「予備励磁期間」という）に、前回駆動
時の最後の励磁相と同相のコイルを予備励磁手段により
予備励磁する。この予備励磁により、駆動開始直前に確
実に停止位置のずれを補正することができ、常に正確な
停止位置から駆動することができて、正確な回転制御が
可能となる。
【０００７】この場合、請求項２のように、前記駆動開
始タイミングからの経過時間を計時手段によって計時
し、この計時手段で計時した経過時間が前記予備励磁期
間の開始タイミングに達した時に予備励磁を開始するよ
うにしても良い。このようにすれば、予備励磁期間の開
始タイミングを計時手段で簡単且つ正確に決めることが
できる。
【０００８】ところで、前記駆動開始タイミングを周期
的に設定してその駆動開始タイミング毎に目標駆動ステ
ップ数に応じた駆動信号を駆動信号出力手段から出力す
る制御方式のものでは、駆動開始タイミングの周期が短
いと、１回の駆動で実行する駆動ステップ数が多い時
に、次の駆動開始タイミングになっても、前回の駆動信
号に基づくステッピングモータの駆動が終了しない場合
が起こり得る。
【０００９】このような場合に対処するには、請求項３
のように、予備励磁期間の開始タイミングまでにステッ
ピングモータの駆動が終了しない時に、予備励磁禁止手
段によって予備励磁を禁止するようにすれば良い。この
ようにすれば、駆動途中で予備励磁が行われることを防
止でき、予備励磁が必要な時にのみ予備励磁を行うこと
ができる。
【００１０】また、請求項４のように、ステッピングモ
ータの駆動開始タイミングを駆動開始タイミング予知手
段により予知し、予知した次の駆動開始タイミングの所
定時間前から当該駆動開始タイミングまでの期間に前記
ステッピングモータの停止位置のずれを補正するための
予備励磁を所定相のコイルに対して行うようにしても良
い。このようにしても、駆動開始直前に確実に停止位置
のずれを補正することができ、常に正確な停止位置から
駆動することができて、正確な回転制御が可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明を車両用ヘッドライ
ト光軸方向自動調整システムに適用した一実施形態を図
面に基づいて説明する。まず、車両用ヘッドライト光軸
方向自動調整システム全体の構成を図１及び図２に基づ
いて説明する。車体１１の前輪１２と後輪１３には、そ
れぞれ車高センサ１４，１５が取り付けられ、各車高セ
ンサ１４，１５によって車体１１と車軸との間の上下方
向の相対変位量（車高）が検出され、その車高信号が制
御回路１６に入力される。この制御回路１６には、スロ
ットル開度センサ１７で検出されたスロットル開度や車
速センサ１８で検出された車速の信号が入力される。
【００１２】一方、車体１１の前部には、ヘッドライト
１９が取り付けられている。このヘッドライト１９の構
造は、図２に示すように、ランプ２０を取り付けたリフ
レクタ２１の上部と下部をそれぞれ裏側から固定支持部
２２と可動支持部２３で支持し、可動支持部２３をステ
ッピングモータ２４によって前後方向（矢印Ａ方向）に
スライド変位させることで、リフレクタ２１を固定支持
部２２を支点にして揺動変位させ、ヘッドライト１９の
光軸の角度を上下方向に調整するようになっている。
尚、ステッピングモータ２４の内部には、ロータ２５
（図３参照）の回転変位を減速して可動支持部２３にス
ライド変位に変換して伝達する減速機構（図示せず）が
内蔵されている。
【００１３】このステッピングモータ２４は、固定子鉄
心（図示せず）に例えば４相のコイルＳ１〜Ｓ４（図３
参照）を巻装し、図４に示すように、同時に２相のコイ
ルに通電する２相励磁方式でロータ２５を駆動するよう
になっている。図４において、Ｔ１が１ステップ分の長
さを示す。従って、各相のコイルＳ１〜Ｓ４への通電
は、２ステップ分の通電と２ステップ分の断電とが交互
に繰り返されると共に、各相間で通電タイミングが１ス
テップ分ずつずらされる。
【００１４】このステッピングモータ２４の制御は、制
御回路１６によって行われる。この制御回路１６は、後
述するように所定周期で目標駆動ステップ数を演算し、
その演算結果に基づき駆動信号を出力してステッピング
モータ２４を目標とする位置まで駆動する。更に、ステ
ッピングモータ２４の停止期間中は、通電を停止して全
相のコイルを無励磁状態にすることで、消費電力の節減
やコイルの発熱防止を図ると共に、停止中のロータ２５
の位置ずれを次の駆動を開始するまでに補正するため
に、次の駆動開始タイミングの所定時間前から当該駆動
開始タイミングまでの期間（以下「予備励磁期間」とい
う）に、前回駆動時の最後の励磁相と同相のコイルを予
備励磁して駆動開始直前に停止位置のずれを補正する。
予備励磁期間は、ステッピングモータ２４の種類により
異なるが、一般的には数ｍｓ〜数１０ｍｓであれば良
い。
【００１５】このようなステッピングモータ２４の制御
は、制御回路１６内のＲＯＭ（図示せず）に格納されて
いる図５及び図６に示す各ルーチンによって次のように
行われる。
【００１６】図５に示すステッピングモータ駆動ルーチ
ンでは、まずステップ１０１で、ステッピングモータ２
４に対する初期化処理や制御回路１６内のＲＡＭ（図示
せず）の初期化処理等を実行し、次のステップ１０２
で、前後の車高センサ１４，１５と車速センサ１８の出
力信号を読み込む。この後、ステップ１０３で、前後の
車高センサ１４，１５の出力信号の差から車体１１の前
後の傾き角を演算し、その傾き角に基づいてヘッドライ
ト１９の光軸角度を調整するための目標駆動ステップ数
を演算する。
【００１７】この後、ステップ１０４，１０５におい
て、車速Ｖと車速変化量ΔＶに基づいて制御モードが停
車モード、加減速モード、定速モードのいずれに該当す
るかを判定する。ここで、車速Ｖが所定値Ｖo （例えば
Ｖo ＝２ｋｍ／ｈ）未満であれば、停車モードと判定さ
れ、ステップ１０６に進み、ステップ１０３で求めた目
標駆動ステップ数に“弱いフィルタ”をかけて最終的な
目標駆動ステップ数を求める。ここで、“フィルタ”
は、路面の凹凸等による外乱の影響を少なくするため
に、目標駆動ステップ数をなまし処理（一次遅れ処理）
するものであり、“弱いフィルタ”は、なまし係数を小
さくすることで、制御の遅れを少なくするものである。
このように、停車モードで“弱いフィルタ”を用いる理
由は、停車モードでは、路面の凹凸等による外乱の影響
が相対的に少なくなるためである。
【００１８】また、Ｖ≧Ｖo で、且つ｜ΔＶ｜＞α（例
えばα＝２ｍ／ｓ2 ）の場合には、加減速モードと判定
され、ステップ１０７に進み、ステップ１０３で求めた
目標駆動ステップ数に“弱いフィルタ”をかけて最終的
な目標駆動ステップ数を求め、制御の遅れを少なくす
る。加減速モードでは、スロットル開度が変化してエン
ジントルクが変動し、それに応じて車体１１の前後の傾
き角が比較的大きく変化するので、“弱いフィルタ”を
かけることで、車体１１の前後の傾き角の変化に追従し
てヘッドライト１９の光軸角度の調整を応答性良く行う
ようにしたものである。
【００１９】また、Ｖ≧Ｖo で、且つ｜ΔＶ｜≦αの場
合には、定速モードと判定され、ステップ１０８に進
み、ステップ１０３で求めた目標駆動ステップ数に“強
いフィルタ”をかけて目標駆動ステップ数の変化を緩や
かにする。定速モードでは、車体１１の前後の傾き角の
変化が相対的に少なくなるため、“強いフィルタ”をか
けることで、路面の凹凸等による外乱の影響を少なくす
るものである。
【００２０】上述したステップ１０６，１０７，１０８
のいずれかで、最終的な目標駆動ステップ数を求めた
後、ステップ１０９に進み、駆動信号（駆動パルス）を
出力してステッピングモータ２４を駆動し、その駆動終
了時の最後の励磁相を記憶する（ステップ１１０）。以
上説明したステップ１０２〜１１０の処理を一定時間毎
（例えば５０ｍｓ毎）に繰り返し実行し、一定時間毎に
目標駆動ステップ数に応じた駆動信号を出力して、ステ
ッピングモータ２４を目標とする位置まで駆動する。従
って、上記ステップ１０９の処理は、特許請求の範囲で
いう駆動信号出力手段としての役割を果たす。
【００２１】一方、図６に示す予備励磁実行ルーチン
は、図５のステッピングモータ駆動ルーチンと並行して
処理され、停止中のロータの位置ずれを次の駆動を開始
するまでに補正するために、次の駆動開始タイミング直
前の予備励磁期間に、前回駆動時の最後の励磁相と同相
のコイルを予備励磁して駆動開始直前に停止位置のずれ
を補正するルーチンである。
【００２２】本ルーチンでは、まずステップ２０１で、
駆動開始タイミングであるか否か、つまり図５のステッ
プ１０９で最初の駆動信号が出力されたか否かを判定
し、駆動開始タイミングであれば、ステップ２０２に進
み、計時手段であるタイマをスタートさせて、駆動開始
タイミングからの経過時間を計時する。このタイマは、
予備励磁期間の開始タイミングを判定するために用いら
れる。
【００２３】そして、次のステップ２０３で、タイマ値
が予備励磁期間の開始タイミングに相当する所定時間
（例えば３０ｍｓ）に達するまで待機し、その所定時間
になった時点で、ステップ２０４に進み、ステッピング
モータ２４の駆動中であるか否かを判定する。このよう
な判定を行う理由は、１回の駆動で実行する駆動ステッ
プ数が多い時に、次の駆動開始タイミングになっても、
前回の駆動信号に基づくステッピングモータ２４の駆動
が終了しない場合が起こり得るためである。
【００２４】予備励磁期間の開始タイミングまでにステ
ッピングモータ２４の駆動が終了しない時には、ステッ
プ２０４で「Ｙｅｓ」と判定され、ステップ２０５（予
備励磁）を飛び越してステップ２０６に進み、タイマを
リセットしてステップ２０１に戻る。従って、上記ステ
ップ２０４の処理が、予備励磁期間の開始タイミングま
でにステッピングモータ２４の駆動が終了しない時に予
備励磁を禁止する予備励磁禁止手段として機能する。
【００２５】一方、上記ステップ２０４で、ステッピン
グモータ２４の駆動が終了していると判断された時に
は、ステップ２０５に進み、図４に示すように前回駆動
時の最後の励磁相と同相のコイルに通電してこれを予備
励磁する（この処理が特許請求の範囲でいう予備励磁手
段として機能する）。この予備励磁を予備励磁期間中
（例えば２０ｍｓ）に連続して行う。これにより、駆動
開始直前の予備励磁期間に確実に停止位置のずれが補正
される。予備励磁終了後は、タイマをリセットし（ステ
ップ２０６）、ステップ２０１に戻る。
【００２６】以後、ステップ２０１〜２０６の処理を繰
り返し実行することで、ステッピングモータ２４の停止
中に全相のコイルを無励磁状態にして省電力化、コイル
発熱防止を実現しながら、駆動開始直前に確実に停止位
置のずれを補正することができて、常に正確な停止位置
からステッピングモータ２４を駆動することができ、正
確な回転制御が可能となる。
【００２７】以上説明した実施形態では、図５のステッ
プ１０２〜１１０の処理を一定時間毎（例えば５０ｍｓ
毎）に繰り返し実行することで、駆動開始タイミング
（つまりステップ１０９で最初の駆動信号を出力するタ
イミング）が一定時間毎（例えば５０ｍｓ毎）に固定さ
れる。従って、制御回路１６は、図５の処理を実行する
ことで、次の駆動開始タイミングを自動的に予知でき、
特許請求の範囲でいう駆動開始タイミング予知手段とし
て機能する。
【００２８】このように、駆動開始タイミングが一定時
間毎に固定されると、ステッピングモータ２４を停止さ
せ続ける場合でも、一定時間毎に駆動開始タイミングが
自動的にやってくるが、ステッピングモータ２４を停止
させ続ける間は、駆動開始タイミングになっても、実際
には駆動信号が出力されず、ステッピングモータ２４は
駆動されない。この場合でも、図７に示すように、駆動
開始タイミング毎にその直前に予備励磁期間を設定して
予備励磁を行い、停止位置のずれを補正する（この際、
予備励磁する相は、前回の予備励磁で通電した相とな
る）。このようにすれば、ステッピングモータ２４の停
止時間が長くなる場合に、停止中に停止位置のずれを定
期的に補正することができ、停止位置のずれが補正不能
な領域まで大きくなることを未然に防ぐことができる。
【００２９】以上説明した実施形態では、駆動開始タイ
ミングが一定周期に固定されているが、例えば定速モー
ドで駆動開始タイミングの周期を長くしたり、加減速モ
ードで駆動開始タイミングの周期を短くする等、駆動開
始タイミングの周期を状況に応じて可変するようにして
も良い。
【００３０】或は、駆動開始タイミングを不定期として
も良く、制御回路１６が実際にステッピングモータ２４
の駆動が必要と判断した時に駆動開始タイミングを設定
しても良い。この場合には、制御回路１６に読み込んだ
センサ情報からステッピングモータ２４の駆動が必要と
判断したら、目標駆動ステップ数を算出し終えるまでの
時間を予想して駆動開始タイミングを予想し、目標駆動
ステップ数を算出する処理と並行して、駆動開始タイミ
ングの直前に予備励磁を行って停止位置のずれを補正
し、目標駆動ステップ数の算出後に直ちに駆動信号を出
力してステッピングモータ２４を駆動するようにすれば
良い。
【００３１】尚、上記実施形態では、４相ステッピング
モータを２相励磁方式で駆動する場合について説明した
が、１相励磁方式にも本発明を適用できる。また、４相
ステッピングモータに限らず、３相ステッピングモータ
等、他の型式のステッピングモータの制御にも本発明を
適用できることは言うまでもない。
【００３２】その他、本発明は、車両用ヘッドライト光
軸方向自動調整システムに限定されず、ステッピングモ
ータを駆動源とする種々のシステムに適用して実施でき
る等、要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す車両用ヘッドライト
光軸方向自動調整システムの概略構成図
【図２】ヘッドライトの構造を概略的に示す縦断面図
【図３】ステッピングモータの等価回路図
【図４】各相のコイルの通電パターンの一例を示すタイ
ムチャート
【図５】ステッピングモータ駆動ルーチンの処理の流れ
を示すフローチャート
【図６】予備励磁実行ルーチンの処理の流れを示すフロ
ーチャート
【図７】予備励磁終了後にステッピングモータが駆動さ
れない場合のコイルの通電パターンの一例を示すタイム
チャート
【符号の説明】
１１…車体、１２…前輪、１３…後輪、１４，１５…車
高センサ、１６…制御回路（駆動開始タイミング予知手
段，予備励磁手段，予備励磁禁止手段，駆動信号出力手
段）、１８…車速センサ、１９…ヘッドライト、２０…
ランプ、２１…リフレクタ、２２…固定支持部、２３…
可動支持部、２４…ステッピングモータ、２５…ロー
タ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯田 尚弘 静岡県湖西市梅田390番地 アスモ株式会 社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ステッピングモータの停止中に全相のコ
    イルを断電して無励磁状態にするステッピングモータ制
    御装置において、 前記ステッピングモータの駆動開始タイミングを予知す
    る駆動開始タイミング予知手段と、 前記駆動開始タイミング予知手段で予知された次の駆動
    開始タイミングの所定時間前から当該駆動開始タイミン
    グまでの期間（以下「予備励磁期間」という）に前回駆
    動時の最後の励磁相と同相のコイルを予備励磁する予備
    励磁手段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。
  2. 【請求項２】 前記駆動開始タイミングからの経過時間
    を計時する計時手段を備え、 前記予備励磁手段は、前記計時手段で計時した経過時間
    に基づいて前記予備励磁期間の開始タイミングに達した
    か否かを判断して予備励磁を開始す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。
  3. 【請求項３】 前記駆動開始タイミングを周期的に設定
    してその駆動開始タイミング毎に目標駆動ステップ数に
    応じた駆動信号を出力する駆動信号出力手段と、 前記予備励磁期間の開始タイミングまでに前記ステッピ
    ングモータの駆動が終了しない時に予備励磁を禁止する
    予備励磁禁止手段とを備えていることを特徴とする請求
    項１又は２に記載のステッピングモータ制御装置。
  4. 【請求項４】 ステッピングモータの駆動開始タイミン
    グを予知する駆動開始タイミング予知手段と、 前記駆動開始タイミング予知手段で予知された次の駆動
    開始タイミングの所定時間前から当該駆動開始タイミン
    グまでの期間に前記ステッピングモータの停止位置のず
    れを補正するための予備励磁を所定相のコイルに対して
    行う予備励磁手段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。
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