(57)【要約】【課題】正逆方向に回転する車載モータの回転スピードを制御することが可能な電源システムを提供する。【解決手段】スイッチング素子Ｓ２のオンオフ制御を行い、正逆回転するモータ１０へ電力の供給及び遮断を行う電源システムにおいて、スイッチング素子Ｓ２をＰＷＭ制御する制御部と、モータ１０に接続し、スイッチング素子Ｓ２によりパルス状となった電流によってエネルギーを蓄積及び放出する反転回路６を備える。反転回路６は、電流によりエネルギーが蓄積されるコイル６１と、コイル６１に蓄積されたエネルギーの放出時に、モータ１０へ流れる放電電流の向きを反転させるダイオード６３とにより構成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子のオンオフ制御を行い、電源から正逆回転する車載モータへ電力の供給及び遮断を行う電源システムにおいて、
前記スイッチング素子のＰＷＭ制御を行う制御手段と、
前記車載モータに接続され、前記スイッチング素子によりパルス状となった電流によってエネルギーを蓄積及び放出する、並列接続された２つの蓄積放出手段と、
２つの前記蓄積放出手段の何れか一方に電流を供給する供給切替手段と
を備え、
前記蓄積放出手段の一方は、
前記電流によりエネルギーが蓄積される蓄積部と、
前記蓄積部に蓄積されたエネルギーの放出時に、前記車載モータへ流れる放電電流の向きを反転させる反転部と
を有することを特徴とする電源システム。
【請求項２】
前記反転部は、
アノードが前記スイッチング素子に、カソードが前記車載モータにそれぞれ接続されたダイオードであり、
前記蓄積部は、
一端が前記アノードに接続され、他端が接地されたコイルであって、
前記蓄積放出手段は、
一端が前記カソードに接続され、他端が前記コイルの他端に接続されたコンデンサ
をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正逆回転する車載モータに対して電力を供給する電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の自動車は、運転者のスイッチ操作に応じて電動モータにより開閉するパワーウィンドウ及びサンルーフを備えている（例えば、特許文献１）。特許文献１における電動モータは、一定方向に電流を流した場合一定方向に回転し、逆方向に電流を流した場合逆方向に回転する。そして、電動モータに電流を流す回路構成として、２つのリレーの一方をオンすることで一方向に電流が流れ、他方をオンすることで逆方向に電流が流れるよう構成されている。これにより、運転者のスイッチ操作に応じて一方のリレーをオン、他方をオフにすることで、サンルーフ及びパワーウィンドウを作動させることができる。
【特許文献１】特開２００１−２５３２４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、電動モータを、例えばスライドドアに用いて、状況によってスライドドアの開閉速度を変化させたい場合であっても、特許文献１では、電動モータを正逆に回転させる制御、又は、電動モータの回転を停止させる制御は可能であっても、電動モータの回転速度まで制御することはできない。
【０００４】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、正逆方向に回転する車載モータの回転スピードを制御することが可能な電源システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る電源システムは、スイッチング素子のオンオフ制御を行い、電源から正逆回転する車載モータへ電力の供給及び遮断を行う電源システムにおいて、前記スイッチング素子のＰＷＭ制御を行う制御手段と、前記車載モータに接続され、前記スイッチング素子によりパルス状となった電流によってエネルギーを蓄積及び放出する、並列接続された２つの蓄積放出手段と、２つの前記蓄積放出手段の何れか一方に電流を供給する供給切替手段とを備え、前記蓄積放出手段の一方は、前記電流によりエネルギーが蓄積される蓄積部と、前記蓄積部に蓄積されたエネルギーの放出時に、前記車載モータへ流れる放電電流の向きを反転させる反転部とを有することを特徴とする。
【０００６】
本発明では、車載モータへ接続されている２つの蓄積放出手段は、パルス状にした電流によってエネルギーを蓄積及び放出し、一方は、蓄積したエネルギーの放出時に、車載モータへ流れる放電電流の向きを反転させるようにしてある。これにより、車載モータへは２つの蓄積放出手段から正負の電流が供給されるため、車載モータを正逆方向に回転させることができる。また、車載モータへの電流の供給量は、２つの蓄積放出手段にエネルギーが蓄積される時間とされない時間との比、換言すれば、スイッチング素子のオンオフのデューティ比によって制御することができる。これにより、車載モータの回転スピードを制御することができる。さらに、スイッチング素子は、電源システムにおいて、一般的に例えば電源分配器等に備えられているため、蓄積放出手段を新たに設けるだけで、車載モータの制御が可能となる。
【０００７】
本発明に係る電源システムは、前記反転部は、アノードが前記スイッチング素子に、カソードが前記車載モータにそれぞれ接続されたダイオードであり、前記蓄積部は、一端が前記アノードに接続され、他端が接地されたコイルであって、前記蓄積放出手段は、一端が前記カソードに接続され、他端が前記コイルの他端に接続されたコンデンサをさらに有することを特徴とする。
【０００８】
本発明では、スイッチング素子がオンの場合、ダイオードにより車載モータに直接電流が流れず、コイルに電流が流れてエネルギーが蓄積される。そして、スイッチング素子がオフとなった場合、コイルに蓄積された電荷が、コンデンサが充電されるとともに、車載モータに電流が供給される。このとき、ダイオードの向きから、コンデンサ及び車載モータへは、コイルへの入力電圧と逆極性の電圧が印加される。再びスイッチング素子がオンとなった場合、コイルが充電されると共に、車載モータへは、コンデンサに蓄積された電荷が車載モータに供給される。すなわち、コイルに電圧が印加される時間とされない時間との比、換言すれば、スイッチング素子のオンオフのデューティ比によって車載モータに印加する電圧を制御することができる。これにより、車載モータには極性を反転させた電圧を印加することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、車載モータへ接続されている２つの蓄積放出手段は、パルス状にした電流によってエネルギーを蓄積及び放出し、一方は、蓄積したエネルギーの放出時に、車載モータへ流れる放電電流の向きを反転させるようにしてある。これにより、車載モータへは２つの蓄積放出手段から正負の電流が供給されるため、車載モータを正逆方向に回転させることができる。また、車載モータへの電流の供給量は、２つの蓄積放出手段にエネルギーが蓄積される時間とされない時間との比、換言すれば、スイッチング素子のオンオフのデューティ比によって制御することができる。これにより、車載モータの回転スピードを制御することができる。さらに、スイッチング素子は、電源システムにおいて、一般的に例えば電源分配器等に備えられているため、蓄積放出手段を新たに設けるだけで、車載モータの制御が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明をその実施形態を示す図面に基づいて詳述する。
【００１１】
図１は、本実施形態に係る電源システムの構成を模式的に示すブロック図である。本実施形態に係る電源システムは、モータ１０及び負荷１１に電力を供給するシステムであって、エンジンルームに配設された発電機１、電力分配器２、鉛蓄電池３及び制御部４と、モータ１０及び負荷１１の近傍に配設された降圧回路５と、モータ１０のみの近傍に配設された反転回路６とを備えている。モータ１０は、例えばサンルーフ又はパワーウィンドウ用の電動モータであり、正逆方向に回転可能となっている。負荷１１は、例えば車両に搭載されるオーディオ機器及びセキュリティシステム等を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electron Control Unit）等である。モータ１０及び負荷１１は、車両の各所に点在しており、それぞれ駆動電力が１２Ｖとなっている。
【００１２】
発電機１は、図示しないレギュレータを備えた三相の交流発電機である。発電機１は、発電した交流電力を整流回路にて直流の電力に整流し、整流された電力の電圧をレギュレータにて１４Ｖの電圧に調整して出力する。発電機１は、正極端子が鉛蓄電池３の正極端子及び電力分配器２に接続され、負極端子が接地されている。発電機１は、エンジン回転中の発電電圧を、鉛蓄電池３へ供給すると共に、電力分配器２を介してモータ１０及び負荷１１に供給するようになっている。
【００１３】
鉛蓄電池３は、電圧１２Ｖで充電する蓄電容量を有しており、負極端子が接地されている。鉛蓄電池３は、エンジン回転中に発電機1から供給された発電機１の発電電力の電圧が降圧されて、充電するようになっている。また、鉛蓄電池３は、エンジン始動時に図示しないスターターに電力を供給し、また、ライト等を制御する各種コンピューター機器へのバックアップのための電力を供給する。
【００１４】
電力分配器２は、複数のスイッチング素子（ＳＷ）Ｓ１〜Ｓ３を備えている。スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ３は、例えばＮチャネルのＭＯＳＦＥＴからなり、ゲートに信号が入力されることにより、ソースとドレインの間の導通及び遮断を切り替えるスイッチング動作を行う。スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ３は、ソースがグラウンドに接続され、ゲートが発電機１及び鉛蓄電池３に接続されている。スイッチング素子Ｓ１，Ｓ３のドレインが降圧回路５に接続され、スイッチング素子Ｓ２のドレインが反転回路６に接続されている。各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ３は、後述の制御部４によりＰＷＭ制御される。
【００１５】
図２は、降圧回路５及び反転回路６の構成を示す模式図である。なお、モータ１０及び負荷１１に接続される降圧回路は何れも同じ構成であるため、モータ１０に接続された降圧回路５について説明する。
【００１６】
降圧回路５は、コイル５１、コンデンサ５２及びダイオード５３を備えている。コイル５１は、一端がスイッチング素子（供給切替手段）Ｓ３に接続され、他端がモータ１０に接続されている。コイル５１のスイッチング素子Ｓ３側の端子には、カソードが接地したダイオード５３のアノードが接続されている。また、コイル５１とモータ１０との接続部は、一端が接地したコンデンサ５２が接続されている。すなわち、コイル５１及びコンデンサ５２は、スイッチング素子Ｓ３を介して出力電圧が１４Ｖの発電機１に接続されている。
【００１７】
この降圧回路５において、スイッチング素子Ｓ３をオンオフ切り替えすることで、発電機１からの出力電圧１４Ｖを降圧することができる。降圧回路５に接続されているスイッチング素子Ｓ３がオンの場合、コイル５１に電流が流れて電荷が蓄積され、コンデンサ５２が充電されるとともに、モータ１０にも電流が供給される。そして、スイッチング素子Ｓ３がオフとなった場合、コイル５１への電流の供給が停止されるが、充電されたコイル５１から、コンデンサ５２と、モータ１０とへ電流が供給される。また、コイル５１からの電流の供給量が低下しても、コンデンサ５２に蓄積された電荷がモータ１０に供給される。すなわち、発電機１からコイル５１に電圧が印加される時間とされない時間との比、換言すれば、スイッチング素子Ｓ３のオンオフのデューティ比によってモータ１０に印加する電圧を制御することができる。これにより、発電機１からの電圧１４Ｖを１２Ｖに降圧することができるため、発電機１からモータ１０及び負荷１１までにおける電力損失を小さくすることができ、効率のよい送電が可能となる。
【００１８】
反転回路６は、発電機１の発電電力の電圧極性を反転させて、モータ１０に供給する。モータ１０は、上述のように正逆回転するモータであり、降圧回路５及び反転回路６の何れか一方を介して、発電機１の発電電力が供給される。これにより、例えば、降圧回路５を介して電力供給された場合、モータ１０は正方向に回転し、反転回路６を介して電力供給された場合、モータ１０は逆方向に回転するようになる。
【００１９】
反転回路６は、コイル６１、コンデンサ６２及びダイオード６３を備えている。ダイオード６３は、カソードが電力分配器２のスイッチング素子（供給切替手段）Ｓ２に接続され、アノードがモータ１０に接続されている。ダイオード６３とスイッチング素子Ｓ２との接続部には、一端が接地されたコイル６１が接続されている。また、ダイオード６３とモータ１０との接続部には、一端が接地されたコンデンサ６２が接続されている。
【００２０】
この反転回路６において、スイッチング素子Ｓ２をオンオフ切り替えすることで、発電機１からの出力電圧１４Ｖを降圧及び反転することができる。反転回路６に接続されているスイッチング素子Ｓ２がオンの場合、ダイオード６３によりモータ１０に直接電流が流れず、コイル６１に電流が流れて電荷が蓄積される。そして、スイッチング素子Ｓ２がオフとなった場合、コイル６１に蓄積された電荷が、コンデンサ６２に充電されるとともに、モータ１０にも電流が供給される。
【００２１】
このとき、ダイオード６３の向きから、コンデンサ６２及びモータ１０へは、コイル６１への入力電圧と逆極性の電圧が印加される。再びスイッチング素子Ｓ２がオンとなった場合、コイル６１が充電されると共に、モータ１０へは、コンデンサ６２に蓄積された電荷がモータ１０に供給される。すなわち、発電機１からコイル６１に電圧が印加される時間とされない時間との比、換言すれば、スイッチング素子Ｓ２のオンオフのデューティ比によってモータ１０に印加する電圧を制御することができる。これにより、発電機１の１４Ｖの電圧を１２Ｖに降圧すると共に極性を反転させ、モータ１０へ供給することができる。
【００２２】
制御部４は、例えばＥＣＵ(Electronic Control Unit)であって、所定の条件により電力分配器２の各スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３のＰＷＭ制御を行う。具体的には、制御部４は、モータ１０及び負荷１１の操作スイッチ（図示せず）のオンオフを検知し、操作スイッチがオンになったことを検知した場合、対応するスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ３のＰＷＭ制御を行う。操作スイッチは、例えば、モータ１０の場合ウィンドウの開閉を操作するスイッチであり、負荷１１の場合オーディオ又はライト等を操作するスイッチである。また、操作スイッチがウィンドウの開閉を操作するスイッチの場合、操作スイッチは、ウィンドウの開閉速度が調節可能なスイッチとなっている。
【００２３】
図３は、制御部４の動作を示すフローチャートである。
【００２４】
制御部４は、エンジン回転中であるか否かを判定する（Ｓ１）。エンジン回転中でない場合（Ｓ１：ＮＯ）、制御部４は、本処理を終了する。エンジン回転中である場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、制御部４は、鉛蓄電池３の充電制御を行う（Ｓ２）。次に、制御部４は、操作スイッチが操作されたか否かを判定する（Ｓ３）。操作スイッチは、モータ１０及び負荷１１を操作するためのスイッチである。操作スイッチが操作されていない場合（Ｓ３：ＮＯ）、制御部４は、処理をＳ１に戻す。操作スイッチが操作された場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、制御部４は、操作スイッチに対応するスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ３のＰＷＭ制御を行って、対応するモータ１０及び負荷１１に電圧を供給する（Ｓ４）。例えば、制御部４は、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３をＰＷＭ制御することで、モータ１０を正逆方向に回転させる。また、制御部４は、操作スイッチによりウィンドウの開閉速度が調節された場合、その調節された速度に基づいて、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３のオンオフのデューティ比を調節する。その後、制御部４は、本処理を終了する。
【００２５】
以上説明したように、本実施形態では、モータ１０へ接続されている反転回路６は、スイッチング素子Ｓ２によりパルス状にされた電流によってエネルギーを蓄積し、蓄積したエネルギーの放出時に、モータ１０へ流れる放電電流の向きを反転させるようにしてある。これにより、降圧回路５及び反転回路６からモータ１０へは正負逆の電流が供給されるため、モータ１０を正逆方向に回転させることができる。また、モータ１０への電流の供給量は、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３のオンオフのデューティ比によって制御することができるため、モータ１０の回転スピードを制御することができる。
【００２６】
以上、本発明の好適な実施形態について、具体的に説明したが、各構成及び動作等は適宜変更可能であって、上述の実施の形態に限定されることはない。例えば、降圧回路５及び反転回路６は、コイル、ダイオード及びコンデンサにより構成しているが、これ以外の構成としてもよい。例えば、コイル及びダイオードのみから構成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本実施形態に係る電源システムの構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】降圧回路及び反転回路の構成を示す模式図である。
【図３】制御部の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２８】
４  制御部（供給切替手段）
５  降圧回路（蓄積放出手段）
６  反転回路（蓄積放出手段）
１０  モータ（車載モータ）
５１，６１  コイル（蓄積部）
５２，６２  コンデンサ
５３，６３  ダイオード（反転部）
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３  スイッチング素子（供給切替手段）
【図１】
2010068649.tif 000003
【図２】
2010068649.tif 000004
【図３】
2010068649.tif 000005