(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートベルトリトラクタ用モータと、複数のＭＯＳＦＥＴを有するＨブリッジ回路とを備えるシートベルトリトラクタの制御装置であって、
前記制御装置は、前記Ｈブリッジ回路を複数の駆動モードで制御することで、前記モータの駆動を制御し、
前記複数の駆動モードは、緊急時のシートベルト巻き取り時における第１の駆動モードと緊急時以外の通常時のシートベルト巻き取り時における第２の駆動モードとを備え、
前記第１の駆動モードと前記第２の駆動モードではスイッチングされるＭＯＳＦＥＴが変更され、前記第２の駆動モードでは、前記第１の駆動モードと比較して、スイッチングされるＭＯＳＦＥＴのスイッチング速度が遅くなっているシートベルトリトラクタの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のシートベルトリトラクタの制御装置であって、
前記第２の駆動モードでスイッチングされるＭＯＳＦＥＴのゲート部にフェライトビーズが設けられているシートベルトリトラクタの制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載のシートベルトリトラクタの制御装置であって、
前記第２の駆動モードでスイッチングされるＭＯＳＦＥＴのゲート部とソース部との間にコンデンサが設けられているシートベルトリトラクタの制御装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載のシートベルトリトラクタの制御装置であって、
前記複数の駆動モードは、シートベルト引き出し時における第３の駆動モードを更に備えているシートベルトリトラクタの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシートベルトリトラクタの制御装置に関し、特に、ＰＷＭ制御にて駆動制御されるモータ駆動回路を用いたシートベルトリトラクタの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両安全システムとして、車両に搭載された衝突センサが他の車両や障害物との衝突を回避できないと判断した場合にシートベルトの巻き取りを行うプリクラッシュセーフティシステムが知られている。
【０００３】
また、近年、シートベルトリトラクタにモータが取り付けられ、例えば、シートベルトが装着または脱着された場合に当該モータを回転させ、シートベルトの弛み除去等を行うことで、シートベルトを装着する乗員の快適性向上が図られている。他の車両や障害物との距離が近くなり、車両に搭載された衝突センサで衝突が予測された緊急時に、このようなモータを使用することで、衝突前に乗員を車両シートに拘束でき、衝突時の乗員の衝撃を低減することができる。
【０００４】
このように、衝突が予測された緊急時においては、シートベルトを瞬時に巻き取るために、シートベルトリトラクタ用モータに大電流を通電させる必要がある。その一方で、緊急時以外の日常的な動作においては、ラジオ等のアクセサリを含めた他の機器に対するノイズを抑制するために、通電される電流値を抑制する必要がある。
【０００５】
特許文献１には、このような緊急時の通電性能と通常時のノイズ性能を両立させるためのシートベルト制御装置が開示されている。このシートベルト制御装置は、モータ駆動回路の電源ラインにノイズフィルタが有る場合と無い場合の２系統のラインを設けると共に、緊急時と通常時とでこれらを切り替える手段を備えることで、ノイズフィルタを小型化して、シートベルト制御装置の体格の小型化が図られている。
【０００６】
図１１は、このような従来のシートベルトリトラクタの制御装置の全体構成図を示したものであり、このシートベルトリトラクタの制御装置５００'は、モータ２００'とモータ駆動回路３００'から大略構成されている。また、モータ駆動回路３００'は、車両バッテリ（不図示）から給電される電力を伝える電源部４００'、車両ＧＮＤとの接続を担うＧＮＤ部４１０'、ノイズ抑制用のノイズフィルタ回路を構成するコイル４１２'とコンデンサ４１４'、大電流時にコイル４１２'を介さずに通電可能とするＨブリッジ回路用電源ラインのノイズフィルタ切り替え用回路部品４１６'、およびＨブリッジ回路４０１'から構成されている。さらに、Ｈブリッジ回路４０１'は、第１のＭＯＳＦＥＴ４０２'、第２のＭＯＳＦＥＴ４０４'、第３のＭＯＳＦＥＴ４０６'、第４のＭＯＳＦＥＴ４０８'から構成されている。ここで、ＭＯＳＦＥＴ４０２'，４０４'，４０６'，４０８'のゲート端子（図中、Ｇと表記）は、それぞれＣＰＵ３０１'の出力端子と接続されており、ＣＰＵ３０１'の出力信号に応じて各ＭＯＳＦＥＴがオンもしくはオフすることで、Ｈブリッジ回路４０１'に接続されたモータ２００'の駆動が制御されるようになっている。ここで、ＣＰＵ３０１'は、ＭＯＳＦＥＴ４０２'，４０４'，４０６'，４０８'を駆動可能とする出力端子を有するものであるが、プリドライバー回路などの別部品で駆動能力を補完してもよい。
【０００７】
図１２は、従来のシートベルトリトラクタにおけるモータ電流制御のフィードバック系ブロック図を示したものであり、例えば、ノイズフィルタ切り替え用回路部品４１６'等の緊急時と通常時との切り替え手段によって、Ｈブリッジ回路４０１'に予め設定された駆動モードが適用された場合のフィードバック系ブロック図を示したのである。はじめに制御装置５００'（図１１参照）に備えられた駆動モード決定手段５０１'で、予め緊急時や通常時等の特定の駆動モードを決定し、その後、その緊急時や通常時等の駆動モードにしたがって目標電流決定手段５０２'で目標電流を決定する。例えば、緊急時の駆動モードが決定された場合には目標電流は２０Ａとし、通常時のベルト格納時の駆動モードが決定された場合には目標電流を１０Ａと設定することができる。次いで、現在の電流値を電流検知手段５０３'から読み込み、目標電流値との差（以下「電流偏差」という。）をＣＰＵ３０１'に実装されたプログラムのコントローラ５０４'に入力する。コントローラ５０４'では、前記電流偏差に基づいて、ＰＩＤ制御などの方式を用いてＰＷＭ制御のＤｕｔｙ比を算出し、モータ駆動回路３００'に指令信号を出力する。そして、その指令信号に基づいて、モータ駆動回路３００'のＨブリッジ回路４０１'が制御されて、モータ２００'が駆動される。このような制御装置５００'では、緊急時と通常時との切り替え手段を用いて、Ｈブリッジ回路４０１'の電源ラインのノイズフィルタを切り替えることで、Ｈブリッジ回路４０１'の駆動モードを制御することができる。なお、仮に、緊急時と通常時との切り替え手段が無い場合には、緊急時や通常時等に関わらず、モータ駆動回路３００'のＨブリッジ回路の駆動モードが予め固定されており、例えば後述するベルト巻き取り時の駆動モードが実行されることとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−６９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に開示されているシートベルト制御装置においては、Ｈブリッジ回路用電源ラインのノイズフィルタ切り替え用回路部品等が必要となり、また、当該回路部品は緊急動作時の大電流を通電する能力を備える必要があることから、シートベルト制御装置の小型化が阻害されるという問題がある。
【００１０】
本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、緊急時の通電性能と通常時のノイズ性能を両立しながら、体格の小型化を実現できるシートベルトリトラクタの制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記する課題を解決するために、本発明に係るシートベルトリトラクタの制御装置は、シートベルトリトラクタ用モータと、ＭＯＳＦＥＴを有するＨブリッジ回路とを備えるシートベルトリトラクタの制御装置であって、前記制御装置は、前記Ｈブリッジ回路を複数の駆動モードで制御することで、前記モータの駆動を制御する。
【発明の効果】
【００１２】
以上の説明から理解できるように、本発明のシートベルトリトラクタの制御装置によれば、緊急時の通電性能と通常時のノイズ性能を両立でき、かつ、ノイズフィルタやＨブリッジ回路用電源ラインのノイズフィルタ切り替え用回路部品が不要で、その体格の小型化を実現できる。
【００１３】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るシートベルトリトラクタの制御装置の一実施形態が適用される車両安全システムの基本構成図。
【図２】本発明に係るシートベルトリトラクタの制御装置の一実施形態が適用されるシートベルトリトラクタを用いた乗員の拘束状態を示した図。
【図３】図２で示す機電一体型リトラクタの分解斜視図。
【図４】本発明に係るシートベルトリトラクタの制御装置の一実施形態の全体構成図。
【図５】図４で示す制御装置を構成するＨブリッジ回路の駆動モードを説明する図であり、（Ａ）は緊急時のベルト巻き取り動作の駆動モード１を示した図、（Ｂ）は通常時のベルト巻き取り動作の駆動モード２を示した図、（Ｃ）はベルト引き出し動作の駆動モード３を示した図。
【図６】図５で示すＨブリッジ回路が有するＭＯＳＦＥＴの実施形態を示した図であり、（Ａ）はＭＯＳＦＥＴのゲート部にゲート抵抗が挿入された形態を示した図、（Ｂ）はＭＯＳＦＥＴのゲート部にフェライトビーズが挿入された形態を示した図、（Ｃ）はＭＯＳＦＥＴのゲート部とソース部との間にコンデンサが追加された形態を示した図。
【図７】ベルト巻き取り時のＭＯＳＦＥＴターンオン及びターンオフ波形を示した図であり、（Ａ）は駆動モード１のＭＯＳＦＥＴターンオン波形を示した図、（Ｂ）は駆動モード１のＭＯＳＦＥＴターンオフ波形を示した図、（Ｃ）は駆動モード２のＭＯＳＦＥＴターンオン波形を示した図、（Ｄ）は駆動モード２のＭＯＳＦＥＴターンオフ波形を示した図。
【図８】本発明に係るシートベルトリトラクタの制御装置の一実施形態が適用された場合の、シートベルトリトラクタにおけるモータ電流制御のフィードバック系ブロック図。
【図９】ベルト巻き取り動作の駆動モードを決定するフロー図。
【図１０】モータ電流と発熱量およびノイズレベルとの関係を示した図であり、（Ａ）は駆動モード１のみを適用した場合のモータ電流と発熱量およびノイズレベルとの関係を示した図、（Ｂ）は駆動モード１と駆動モード２を適用した場合のモータ電流と発熱量およびノイズレベルとの関係を示した図。
【図１１】従来のシートベルトリトラクタの制御装置の全体構成図。
【図１２】従来のシートベルトリトラクタにおけるモータ電流制御のフィードバック系ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係るシートベルトリトラクタの制御装置の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係るシートベルトリトラクタの制御装置が適用された車両安全システムの基本構成図を示したものである。図示する車両安全システム１０００の車両１１０には、障害物との距離に応じた信号を出力する障害物センサ１０２が、車両前方部に取り付けられている。障害物センサ１０２の出力信号は、障害物センサ１０２と電気的に接続された衝突判断コントローラ１０６に伝達される。また、車両の速度に応じた信号を出力する車輪速度センサ１０４の信号も、車輪速度センサ１０４と電気的に接続された衝突判断コントローラ１０６に伝達される。衝突判断コントローラ１０６は、障害物センサ１０２と車輪速度センサ１０４の信号に基づき、車両１１０が障害物と衝突するか否かを判断する。例えば、障害物センサ１０２の出力信号から得られた障害物との距離が所定の値より小さく、かつ、車輪速度センサ１０４の出力信号から得られた車両速度が所定の値より大きい場合には、衝突判断コントローラ１０６は車両１１０が障害物と衝突すると判断し、車両１１０が障害物と衝突する前に、ブレーキアシスト装置１０８と機電一体型リトラクタ１００に指令信号を出力する。
【００１７】
ブレーキアシスト装置１０８と機電一体型リトラクタ１００は、衝突判断コントローラ１０６と電気的に接続されており、衝突判断コントローラ１０６の指令信号に基づき、それぞれが予め設定された動作を実行する。
【００１８】
図２は、本発明に係るシートベルトリトラクタの制御装置が適用されるシートベルトリトラクタを用いた乗員の拘束状態を示したものである。ここで、機電一体型リトラクタ１００にはモータ２００が付設されており、モータ２００が回転駆動することによってシートベルト２０１の巻き取りが可能となっている。例えば、乗員Ａが車両１１０を運転している状態において、乗員Ａが車両１１０に対して相対的に前方方向に微小ではあるが移動し、乗員Ａとシート１１１との間に空隙が生じているような状況下で、車両１１０が障害物と衝突した場合、乗員Ａはシート１１１に拘束されていない状態であるために、その衝突によってシート１１１に強く打ちつけられてしまう。しかしながら、上記する車両安全システム１０００によれば、車両１１０が障害物と衝突する前にリトラクタ１００に付設されたモータ２００を駆動させてシートベルト２０１を巻き取ることで、乗員Ａとシート１１１との間隙をなくすことが可能となる。したがって、車両１１０と障害物が衝突する時点において、すでに乗員Ａがシート１１１に拘束された状態であるため、衝突による乗員Ａへの衝撃を緩和することができる。
【００１９】
また、車輪速度センサ１０４の出力が所定の変化量を超えた場合、つまり車両１１０が急発進あるいは急停止した場合には、シートベルト２０１の巻き取り動作を瞬間的に繰り返すことで乗員Ａへ警告を促すこともできる。
【００２０】
また、同様に、車輪速度センサ１０４の出力が所定の値を超えた場合、つまり車両１１０が所定の走行速度を超えた場合にも、シートベルト２０１の巻き取り動作を瞬間的に繰り返すことで乗員Ａへ警告を促すこともできる。
【００２１】
図３は、リトラクタの一種である機電一体型リトラクタ１００の分解斜視図を示したものである。図示する機電一体型リトラクタ１００は、シートベルト２０１を巻きとるためのスプール２０２と、スプール２０２に回転力を伝達するモータ動力伝達機構部２１１が収納されたギアボックス２１０と、ギアボックス２１０内のギアに勘合して、電気的エネルギーを回転力に変換するモータ２００と、このモータ２００に接続されたモータ端子２０３，２０４を介して、モータ２００へ電力を供給するための回路基板３１０から大略構成されている。また、回路基板３１０には、計算処理をつかさどるCentral  Processing  Unit（ＣＰＵ）３０１や、車両に搭載された他の制御装置との通信や車両バッテリから電力供給を受けるためのコネクタ３０２、ＣＰＵ３０１の指令に基づきモータ２００への電力供給を切り替えるモータ駆動回路３００等が実装されている。なお、モータ駆動回路３００には、例えば、ＤＣモータ駆動用のＨブリッジ回路やブラシレスモータ駆動用の３相駆動回路などが使用される。また、回路基板３１０上に実装されたＣＰＵ３０１にはFlashROMなどの不揮発性メモリが内包されており、この不揮発性メモリには、ＣＰＵ３０１にて実行されるプログラムが保存されている。
【００２２】
図４は、図３で示すモータ駆動回路３００とモータ２００からなるシートベルトリトラクタの制御装置５００の全体構成図を示したものである。モータ駆動回路３００は、車両バッテリ（不図示）から給電される電力を伝える電源部４００、車両ＧＮＤとの接続を担うＧＮＤ部４１０、およびＨブリッジ回路４０１から大略構成されており、Ｈブリッジ回路４０１は、第１のＭＯＳＦＥＴ４０２、第２のＭＯＳＦＥＴ４０４、第３のＭＯＳＦＥＴ４０６、第４のＭＯＳＦＥＴ４０８から構成されている。なお、ＭＯＳＦＥＴ４０２，４０４，４０６，４０８のゲート端子（図中、Ｇと表記）は、それぞれＣＰＵ３０１の出力端子と接続されており、ＣＰＵ３０１の出力信号に応じて各ＭＯＳＦＥＴがオンもしくはオフすることで、Ｈブリッジ回路４０１に接続されたモータ２００の駆動が制御されるようになっている。
【００２３】
図１１で示す従来のシートベルトリトラクタの制御装置５００'に対して、図４で示すシートベルトリトラクタの制御装置５００は、Ｈブリッジ回路４０１を構成する第１のＭＯＳＦＥＴ４０２および第２のＭＯＳＦＥＴ４０４のゲート端子（ゲート部）ＧとＣＰＵ３０１の出力端子との間に、それぞれゲート抵抗４１２，４１４が接続されていることが異なっている。これにより、第１のＭＯＳＦＥＴ４０２と第２のＭＯＳＦＥＴ４０４のスイッチング速度（オン状態からオフ状態に切り替わる速度、あるいは、オフ状態からオン状態に切り替わる速度）が、第３のＭＯＳＦＥＴ４０６と第４のＭＯＳＦＥＴ４０８と比較して相対的に遅くなり、スイッチング時に発生するスイッチングノイズが抑制される。この実施形態によれば、Ｈブリッジ回路４０１の駆動モードを適宜切り替えて、第１のＭＯＳＦＥＴ４０２や第２のＭＯＳＦＥＴ４０４をスイッチングすることで、第３のＭＯＳＦＥＴ４０６や第４のＭＯＳＦＥＴ４０８をスイッチングする場合と比較して、より一層ノイズの発生を抑制することができる。
【００２４】
図５は、モータ２００駆動のための図４で示すＨブリッジ回路４０１の駆動モードについて説明したものである。なお、ベルト巻取り時は、モータ２００への通電方向を図中において左から右方向とし、ベルトリリース（引き出し）時は、その通電方向を右から左方向とする。
【００２５】
図５（Ａ）は、例えば他の車両や障害物との衝突が予測された場合のような、緊急時におけるベルト巻き取り時の駆動モード（駆動モード１）を示したものである。このような駆動モード１では、例えばシートベルトベルトを瞬時に巻き取るために、通常時と比較してモータに大きな電流を通電させる必要がある。そこで、モータ駆動中、第１のＭＯＳＦＥＴ４０２は常時オンとし、第２のＭＯＳＦＥＴ４０４は常時オフとして、第４のＭＯＳＦＥＴ４０８を駆動Ｄｕｔｙ比に応じて高速にスイッチングさせる。なお、この場合の駆動Ｄｕｔｙ比は０％〜１００％であり、スイッチング速度は５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚの範囲で設定される。
【００２６】
例えば、スイッチング速度１０ｋＨｚで、電源部４００とＧＮＤ部４１０に発生する電力の９０％の電力をモータに供給する場合、Ｄｕｔｙ比は９０％となり、第４のＭＯＳＦＥＴ４０８は、オン時間が９０μｓｅｃ、オフ時間が１０μｓｅｃの動作を繰り返すこととなる。また、第４のＭＯＳＦＥＴ４０８がオフしている期間においても、モータ２００固有のインダクタンス成分によって、モータ２００には回生電流が通電される。そこで、第３のＭＯＳＦＥＴ４０６を第４のＭＯＳＦＥＴ４０８とは逆相でオンし、回生電流による第３のＭＯＳＦＥＴ４０６での発熱を抑制することが知られている。すなわち、第３のＭＯＳＦＥＴ４０６は、オン時間が１０μｓｅｃ、オフ時間が９０μｓｅｃの動作を繰り返すこととなる。なお、第３のＭＯＳＦＥＴ４０６と第４のＭＯＳＦＥＴ４０８が同時にオンすることが無いように、各ＭＯＳＦＥＴのオン時間とオフ時間を調整し、デッドタイムを設けることもできる。
【００２７】
ここで、図示するゲート駆動信号４０３，４０５，４０７，４０９はＣＰＵ３０１（図４参照）の出力信号であり、ゲート駆動信号４０３は第１のＭＯＳＦＥＴ４０２を駆動する信号、ゲート駆動信号４０５は第２のＭＯＳＦＥＴ４０４を駆動する信号、ゲート駆動信号４０７は第３のＭＯＳＦＥＴ４０６を駆動する信号、ゲート駆動信号４０９は第４のＭＯＳＦＥＴ４０８を駆動する信号である。既述するように、モータ駆動中、ゲート駆動信号４０３は常時オン、ゲート駆動信号４０５は常時オフ、ゲート駆動信号４０７は、オン時間が１０μｓｅｃ、オフ時間が９０μｓｅｃの逆相ＰＷＭ信号、ゲート駆動信号４０９は、オン時間が９０μｓｅｃ、オフ時間が１０μｓｅｃの正相ＰＷＭ信号を意味している。
【００２８】
図５（Ｂ）は、例えば緊急時以外の通常時におけるベルト巻き取り時の駆動モード（駆動モード２）を示したものである。このような駆動モード２では、緊急時と比較して相対的に小さい電流を通電しており、ノイズレベルの抑制が図られている。そこで、モータ駆動中、第４のＭＯＳＦＥＴ４０８を常時オンとし、第３のＭＯＳＦＥＴ４０６を常時オフとして、第１のＭＯＳＦＥＴ４０２を駆動Ｄｕｔｙ比に応じて高速にスイッチングさせる。この場合の駆動Ｄｕｔｙ比は０％〜１００％であり、スイッチング速度は５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚの範囲で設定される。
【００２９】
例えば、スイッチング速度１０ｋＨｚで、電源部４００とＧＮＤ部４１０に発生する電力の９０％の電力をモータに供給する場合、Ｄｕｔｙ比は９０％となり、第１のＭＯＳＦＥＴ４０２は、オン時間が９０μｓｅｃ、オフ時間が１０μｓｅｃの動作を繰り返すこととなる。また、第１のＭＯＳＦＥＴ４０２がオフしている期間においても、モータ２００固有のインダクタンス成分によって、モータ２００には回生電流が通電される。そこで、第２のＭＯＳＦＥＴ４０４を第１のＭＯＳＦＥＴ４０２とは逆相でオンし、回生電流による第２のＭＯＳＦＥＴ４０４での発熱を抑制することが知られている。すなわち、第２のＭＯＳＦＥＴ４０４は、オン時間が１０μｓｅｃ、オフ時間が９０μｓｅｃの動作を繰り返すこととなる。なお、第１のＭＯＳＦＥＴ４０２と第２のＭＯＳＦＥＴ４０４が同時にオンすることが無いように、各ＭＯＳＦＥＴのオン時間、オフ時間を調整し、デッドタイムを設けることもできる。
【００３０】
ここで、図示するゲート駆動信号４１３，４１５，４１７，４１９はＣＰＵ３０１（図４参照）の出力信号であり、ゲート駆動信号４１３は第１のＭＯＳＦＥＴ４０２を駆動する信号、ゲート駆動信号４１５は第２のＭＯＳＦＥＴ４０４を駆動する信号、ゲート駆動信号４１７は第３のＭＯＳＦＥＴ４０６を駆動する信号、ゲート駆動信号４１９は第４のＭＯＳＦＥＴ４０８を駆動する信号である。既述するように、モータ駆動中、ゲート駆動信号４１３は、オン時間が９０μｓｅｃ、オフ時間が１０μｓｅｃの正相ＰＷＭ信号、ゲート駆動信号４１５は、オン時間が１０μｓｅｃ、オフ時間が９０μｓｅｃの逆相ＰＷＭ信号、ゲート駆動信号４１７は常時オフ、ゲート駆動信号４１９は常時オンを意味している。
【００３１】
図５（Ｃ）は、ベルトリリース（引き出し）時の駆動モード（駆動モード３）を示したものである。ベルトリリース時はモータ２００への通電方向を図中において右から左方向とし、モータ駆動中、第３のＭＯＳＦＥＴ４０６を常時オンとし、第４のＭＯＳＦＥＴ４０８を常時オフとして、第２のＭＯＳＦＥＴ４０４を駆動Ｄｕｔｙ比に応じて高速にスイッチングさせる。この場合の駆動Ｄｕｔｙ比は０％〜１００％であり、スイッチング速度は５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚの範囲で設定される。なお、駆動モード３では、一般に、緊急時と比較して相対的に小さい電流がモータ２００に通電されているものである。
【００３２】
例えば、スイッチング速度１０ｋＨｚで、電源部４００とＧＮＤ部４１０に発生する電力の９０％の電力をモータに供給する場合、Ｄｕｔｙ比は９０％となり、第２のＭＯＳＦＥＴ４０４は、オン時間が９０μｓｅｃ、オフ時間が１０μｓｅｃの動作を繰り返すこととなる。また、第２のＭＯＳＦＥＴ４０４がオフしている期間においても、モータ２００固有のインダクタンス成分によって、モータ２００には回生電流が通電される。そこで、第１のＭＯＳＦＥＴ４０２を第２のＭＯＳＦＥＴ４０４とは逆相でオンし、回生電流による第１のＭＯＳＦＥＴ４０２での発熱を抑制することが知られている。すなわち、第１のＭＯＳＦＥＴ４０２は、オン時間が１０μｓｅｃ、オフ時間が９０μｓｅｃの動作を繰り返すこととなる。なお、第１のＭＯＳＦＥＴ４０２と第２のＭＯＳＦＥＴ４０４が同時にオンすることが無いように、各ＭＯＳＦＥＴのオン時間、オフ時間を調整し、デッドタイムを設けることもできる。
【００３３】
ここで、図示するゲート駆動信号４２３，４２５，４２７，４２９はＣＰＵ３０１（図４参照）の出力信号であり、ゲート駆動信号４２３は第１のＭＯＳＦＥＴ４０２を駆動する信号、ゲート駆動信号４２５は第２のＭＯＳＦＥＴ４０４を駆動する信号、ゲート駆動信号４２７は第３のＭＯＳＦＥＴ４０６を駆動する信号、ゲート駆動信号４２９は第４のＭＯＳＦＥＴ４０８を駆動する信号である。既述するように、モータ駆動中、ゲート駆動信号４２３は、オン時間が１０μｓｅｃ、オフ時間が９０μｓｅｃの逆相ＰＷＭ信号、ゲート駆動信号４２５は、オン時間が９０μｓｅｃ、オフ時間が１０μｓｅｃの正相ＰＷＭ信号、ゲート駆動信号４２７は常時オン、ゲート駆動信号４２９は常時オフを意味している。
【００３４】
従来の制御装置においては、緊急時や通常時等の異なるベルト巻き取り状態に関わらず、例えば予め設定された緊急時のベルト巻き取り時の駆動モード（駆動モード１）を適用してベルトの巻き取りを行っていた。そのため、スイッチングされるＭＯＳＦＥＴは常に固定されており、通常時においては、大きなノイズが発生する要因となっていた。
【００３５】
それに対して、本実施形態の制御装置においては、緊急時や通常時等の異なるベルト巻き取り状態において、それぞれ異なるベルト巻き取り時の駆動モードを適用してベルトの巻き取りを行う。すなわち、緊急時においては駆動モード１を適用し、緊急時以外の通常時においては駆動モード２を適用することができる。そのため、スイッチングされるＭＯＳＦＥＴが巻き取り状態に応じて可変となり、緊急時の通電性能を維持しながら、通常時のノイズ性能を向上させることができる。
【００３６】
図６は、Ｈブリッジ回路４０１が有する第１のＭＯＳＦＥＴ４０２の実施形態を示したものであり、かつ、第１のＭＯＳＦＥＴ４０２のスイッチング速度を調整するための手段を示したものである。なお、同様の手段を第２のＭＯＳＦＥＴ４０４にも適用することができる。
【００３７】
図６（Ａ）は、図４で示す実施形態と同様に、ＭＯＳＦＥＴ４０２のゲート部Ｇにゲート抵抗４１２を挿入した形態を示したものである。これにより、ゲート電流を制限することが可能となり、ゲート電圧の立ち上がり及び立下り速度を遅延させて、ＭＯＳＦＥＴ４０２のスイッチング速度を遅延させることができる。
【００３８】
図６（Ｂ）は、図６（Ａ）で示すゲート抵抗４１２に代えて、ＭＯＳＦＥＴ４０２のゲート部Ｇにフェライトビーズ４１２Ａを挿入した形態を示したものである。これにより、ゲート電圧における高周波成分のインピーダンスを大きく取ることが可能となり、ゲート電圧の立ち上がり及び立下り速度を遅延させて、ＭＯＳＦＥＴ４０２のスイッチング速度を遅延させることができる。
【００３９】
図６（Ｃ）は、ＭＯＳＦＥＴ４０２のゲート部Ｇとソース部Ｓとの間にコンデンサ４１２Ｂを追加した形態を示したものである。これにより、見かけ上のゲート容量が大きくなり、ゲート電圧の立ち上がり及び立下り速度を遅延させて、ＭＯＳＦＥＴ４０２のスイッチング速度を遅延させることができる。
【００４０】
なお、図４〜６においては、第１のＭＯＳＦＥＴ４０２と第２のＭＯＳＦＥＴ４０４のみにゲート抵抗等を適用しているが、第１のＭＯＳＦＥＴ４０２と第２のＭＯＳＦＥＴ４０４に接続されるゲート抵抗と異なる抵抗値を備えたゲート抵抗等を、第３のＭＯＳＦＥＴ４０６や第４のＭＯＳＦＥＴ４０８に接続することもできる。また、第１のＭＯＳＦＥＴ４０２や第２のＭＯＳＦＥＴ４０４のゲート部とソース部との間に追加されるコンデンサと容量の異なるコンデンサを、第３のＭＯＳＦＥＴ４０６や第４のＭＯＳＦＥＴ４０８のゲート部とソース部との間に追加することができる。
【００４１】
図７は、ベルト巻き取り時のＭＯＳＦＥＴターンオン及びターンオフ波形を示したものであり、図７（Ａ）は、例えば緊急時のベルト巻き取り時である駆動モード１のＭＯＳＦＥＴターンオン波形、図７（Ｂ）は、そのＭＯＳＦＥＴターンオフ波形、図７（Ｃ）は、例えば通常時のベルト巻き取り時である駆動モード２のＭＯＳＦＥＴターンオン波形、図７（Ｄ）は、そのＭＯＳＦＥＴターンオフ波形を示したものである。なお、図７（Ａ）及び図７（Ｃ）では、ゲート電圧（ＶＧＳ）が１０％電圧から９０％電圧まで到達する時間をターンオン時間（Ｔｏｎ）とし、図７（Ｂ）及び図７（Ｄ）では、ドレイン電圧（ＶＤＳ）が１０％電圧から９０％電圧まで到達する時間をターンオフ時間（Ｔｏｆｆ）としている。
【００４２】
図７（Ａ）と図７（Ｃ）を比較すると、駆動モード２の方がターンオン時間（Ｔｏｎ）が長く設定されている。これにより、駆動モード２ではより緩やかにＭＯＳＦＥＴがオンし、スイッチング時に発生するノイズをより一層低減することができる。同様に、図７（Ｂ）と図７（Ｄ）を比較すると、駆動モード２の方がターンオフ時間（Ｔｏｆｆ）が長く設定されている。これにより、駆動モード２ではより緩やかにＭＯＳＦＥＴがオフし、スイッチング時に発生するノイズをより一層低減することができる。このように、通常時のベルト巻き取り時の駆動モード２におけるスイッチングノイズが、緊急時のベルト巻き取り時の駆動モード１におけるスイッチングノイズよりも低減され、通常時のノイズ性能が向上していることが理解できる。
【００４３】
図８は、本発明に係るシートベルトリトラクタの制御装置の一実施形態が適用された場合の、シートベルトリトラクタにおけるモータ電流制御のフィードバック系ブロック図を示したものである。図１２で示す従来のシートベルトリトラクタにおけるモータ電流制御のフィードバック系ブロック図に対して、図８で示すフィードバック系ブロック図は、主として、緊急時や通常時、あるいはベルトの巻き取りや引き出しに応じてＨブリッジ回路の駆動モードを選定する駆動モード選定手段５０５が追加されていることが異なっている。
【００４４】
図示するように、はじめに制御装置５００（図４参照）に備えられた駆動モード決定手段５０１で緊急時や通常時等の駆動モードを予め決定しておき、駆動モード選定手段５０５で、緊急時や通常時、あるいはベルトの巻き取りや引き出しに応じてＨブリッジ回路の駆動モードを選定する。ここで、選定される駆動モードは、例えば、緊急時のベルト巻き取りにおいては図５（Ａ）で示す駆動モード１が選定され、緊急時以外のベルト格納時においては図５（Ｂ）で示す駆動モード２が選定され、ベルトリリース時においては図５（Ｃ）で示す駆動モード３が選定される。そして、その選定された駆動モードに応じて目標電流決定手段５０２で目標電流を決定する。次いで、現在の電流値を電流検知手段５０３から読み込み、電流偏差をＣＰＵ３０１に実装されたプログラムのコントローラ５０４に入力する。コントローラ５０４では、電流偏差に基づいて、ＰＩＤ制御などの方式を用いてＰＷＭ制御のＤｕｔｙ比を算出し、モータ駆動回路３００に指令信号を出力する。そして、その指令信号に基づいて、モータ駆動回路３００のＨブリッジ回路４０１が制御されて、モータ２００が駆動される。この実施形態によれば、駆動モードに応じてスイッチング周波数を切り替え、Ｈブリッジ回路４０１の各ＭＯＳＦＥＴの駆動を制御することが可能となる。
【００４５】
図９は、図８における駆動モード選定手段５０５で駆動モードを選定するフロー図を示したものである。駆動モード選定手段５０５では、駆動モードが緊急時か否かを判定し（Ｓ５０）、駆動モードが緊急時である場合には、図５（Ａ）で示す駆動モード１を選定する（Ｓ５１）。また、動作モードが緊急時以外である場合には、図５（Ｂ）で示す駆動モード２を選定する（Ｓ５２）。また、駆動モード選定手段５０５では、緊急時か否かを判定する前に、シートベルトの巻き取りか、あるいは引き出しかを判定することもできる。
【００４６】
図１０は、モータ電流と発熱量およびノイズレベルとの関係を示したものであり、図１０（Ａ）は、駆動モードの切り替えを実施せず、例えば図５（Ａ）で示す駆動モード１のみを適用した場合のモータ電流とノイズレベルおよび発熱量の関係を示したものである。また、図１０（Ｂ）は、駆動モードの切り替えを行い、異なる駆動モード１，２を適用した場合のモータ電流とノイズレベルおよび発熱量の関係を示したものである。同図横軸はモータ電流、縦軸はノイズレベルと発熱量を示している。なお、ここで、発熱とはＰＷＭ制御におけるスイッチングを繰り返すＭＯＳＦＥＴの発熱を意味している。
【００４７】
図１０（Ａ）に示すように、単一の駆動モード１のみを適用する場合には、モータ電流の増加にしたがってノイズレベルおよび発熱量も略線形的に増加する。なお、低電流域においては、ノイズフィルタであるコイルがその機能を発揮するため、ノイズレベルが抑制されている。それに対して、図１０（Ｂ）では、低電流域において駆動モード２が選択され、スイッチング速度が遅くなることで発熱量が増加するものの、図１０（Ａ）のノイズレベルに対してスイッチング時に発生するノイズレベルが低下している。したがって、低電流領域、すなわち通常時には効果的にノイズの発生が抑制される。その一方で、高電流域においては図１０（Ａ）で示す駆動モードと同様の駆動モード１が選定され、モータ電流に対して同様のノイズレベルおよび発熱量が示されている。しかしながら、高電流域、すなわち障害物等との衝突が予測され、瞬時にシートベルトを巻き取る必要があるような緊急時には、そのような大きなノイズの発生を許容することができ、高い通電性能を維持することができる。
【００４８】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００４９】
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
【００５０】
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１００  機電一体型リトラクタ
１０２  障害物センサ
１０４  車輪速度センサ
１０６  衝突判断コントローラ
１０８  ブレーキアシスト装置
１１０  車両
１１１  シート
２００  モータ
２０１  シートベルト
２０２  スプール
２１０  ギアボックス
２１１  モータ動力伝達機構部
３００  モータ駆動回路
３０１  Central  Processing  Unit（ＣＰＵ）
３０２  コネクタ
３１０  回路基板
４００  電源部
４０１  Ｈブリッジ回路
４０２，４０４，４０６，４０８  ＭＯＳＦＥＴ
４１０  ＧＮＤ部
４１２，４１４  ゲート抵抗
４１２Ａ  フェライトビーズ
４１２Ｂ  コンデンサ
５００  シートベルトリトラクタの制御装置
５０１  駆動モード決定手段
５０２  目標電流決定手段
５０３  電流検知手段
５０４  コントローラ
５０５  駆動モード選定手段
１０００  車両安全システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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