(57)【要約】【課題】  サージ電圧の発生による直流モータの回転低下や出力トルク不足を抑制し得るモータ駆動装置を提供する。【解決手段】  本モータ駆動装置では、電動モータ４０に並列に接続されるフライホイールダイオードＤ等による逆電流経路４５が遮断された場合、その遮断によりトランジスタＱのオフ期間に電動モータ４０の両端に発生し得るサージ電圧をダイオードオープン検出回路２４によって検出してダイオードオープン検出信号をＥＣＵ３０に出力する。そして、このダイオードオープン検出信号が出力されると、ＥＣＵ３０により電動モータ４０の目標駆動電圧を増加させる制御信号を制御用ＩＣ２２に出力し、制御用ＩＣ２２により、パルス幅変調信号のデューティ比によって電動モータ４０の目標駆動電圧を増加させるようにトランジスタＱを制御する。【選択図】  図１
2006020419.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源から直流モータへの通電経路途中に設けられるスイッチング素子と、
前記直流モータに印加される実効または平均電圧を検出して前記直流モータに目標駆動電圧を供給可能に前記スイッチング素子をパルス幅変調信号によりオンオフ制御する制御手段と、
前記直流モータに並列に接続されて前記直流モータに流れる駆動電流の方向と逆向きの電流を許容する逆電流経路を形成し前記スイッチング素子のオフ期間に前記直流モータの両端に発生し得る逆起電圧の発生を抑制する逆起電圧抑制手段と、
前記逆電流経路が遮断された場合に発生し得る前記逆起電圧を検出し逆電流経路遮断検出信号を出力する遮断検出手段と、
前記遮断検出手段により逆電流経路遮断検出信号が出力された場合には前記直流モータの目標駆動電圧を増加させる駆動電圧増加手段と、
を備えることを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
前記遮断検出手段は、前記直流モータの供給電圧を超えて設定される閾値電圧以上の前記逆起電圧が検出された期間を積算し、この積算時間が所定時間を超えた場合に前記逆電流経路遮断検出信号を出力することを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記遮断検出手段は、前記直流モータの供給電圧を超えて設定される閾値電圧以上の前記逆起電圧が検出された回数を加算し、この加算結果が所定回数を超えた場合に前記逆電流経路遮断検出信号を出力することを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
前記駆動電圧増加手段は、前記パルス幅変調信号のデューティ比によって前記直流モータの目標駆動電圧を増加させるように前記スイッチング素子を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
前記駆動電圧増加手段は、直接的に、前記スイッチング素子を連続したオン状態に制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電源から直流モータへの通電経路途中に設けられるスイッチング素子をパルス幅変調信号によりオンオフ制御することで、当該直流モータの駆動制御を可能にしているモータ駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スイッチング素子をパルス幅変調信号によりオンオフ制御して直流モータの駆動制御を行うモータ駆動装置として、例えば、下記特許文献１に開示される「モータ制御回路の異常検出方法及びその装置」がある。この種のモータ駆動装置では、一般に、直流モータに印加される実効電圧や電流を検出しその情報を制御装置にフィードバックすることにより、目標とする駆動電圧や電流が当該モータに供給されるように、当該制御装置によりスイッチング素子に対するパルス幅変調信号のデューティ比を制御する。これにより、フィードバック制御による直流モータのチョッパ制御を可能にしている（特許文献１；段落番号０００５〜段落番号００１０）。
【０００３】
その一方で、このような直流モータの両端には、例えばフライホイールダイオードを接続することによって、当該直流モータに流れる駆動電流の方向と逆向きの電流を許容する逆電流経路を形成している。これにより、駆動電流の方向と逆向きの電流方向に対しては当該逆電流経路によって直流モータの両端を電気的に短絡させることが可能になるため、スイッチング素子がオン状態からオフ状態に移行する際に当該直流モータの自己インダクタンス成分により発生し得るサージ電圧（逆起電圧）の出力を抑制可能にしている（特許文献１；段落番号０００６等）。なお「サージ」とは、インダクタンス（誘導負荷）を含む電気回路系統の過渡現象により発生する、いわゆる開閉サージのことで、自然現象による雷サージ（直撃雷サージ、誘導雷サージ）を除く概念である（以下同じ）。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−６７３８７号公報（第２頁〜第６頁、図１〜５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、例えば特許文献１に開示されるような従来のモータ駆動装置によると、前述したように、当該直流モータのフィードバック制御は、当該モータに供給される駆動電圧や電流を検出しその情報に基づいて目標駆動電圧等との差がゼロに近づくようにスイッチング素子のオン時間／オフ時間あるいはデューティ比を設定している。そのため、例えば、直流モータの両端に接続されたフライホイールダイオード（駆動電流の方向と逆向きの電流を許容する逆電流経路）が開放状態の破壊（以下「オープン破壊」という。）に至った場合や当該モータとフライホイールダイオードとを接続する配線が断線した場合には、当該逆電流経路が遮断される。すると、スイッチング素子がオン状態からオフ状態に移行する際に当該モータの両端間に前述のサージ電圧が発生し得るため、このようなサージ電圧がフィードバック制御のために検出される情報に影響を与えるという技術的な課題がある。
【０００６】
具体的には、このようなサージ電圧は、供給される電圧よりも高い電圧（供給電圧の数倍以上）となってモータ等のコイルの両端に発生する。このため、フィードバック制御の回路は正常に動作していても、デューティオフ時のサージ電圧（逆起電圧）分、モータに印加される電圧が低下するので、必要とするモータトルクや回転が得られないという問題が生ずる。つまり、フライホイールダイオード等による逆電流経路が遮断されると、当該モータの回転数低下や出力トルク不足を招くという問題がある。
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、サージ電圧（逆起電圧）の発生による直流モータの回転低下や出力トルク不足を抑制し得るモータ駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、特許請求の範囲に記載の請求項１記載の手段を採用する。この手段によると、直流モータに並列に接続される逆電流経路が遮断された場合、その遮断によりスイッチング素子のオフ期間に直流モータの両端に発生し得る逆起電圧を遮断検出手段によって検出して逆電流経路遮断検出信号を出力する。そして、駆動電圧増加手段では、この逆電流経路遮断検出信号が出力された場合、直流モータの目標駆動電圧を増加させる。これにより、例えば、逆起電圧抑制手段の障害により逆電流経路が遮断され逆起電圧が発生しても、駆動電圧増加手段により直流モータの目標駆動電圧を強制的に増加させるので、たとえ直流モータに印加される実効または平均電圧が逆起電圧によって目標駆動電圧よりも低くなるとしても、目標駆動電圧の低下を回避することができる。
【０００９】
特許請求の範囲に記載の請求項２記載の手段を採用することによって、遮断検出手段は、直流モータの供給電圧を超えて設定される閾値電圧以上の逆起電圧が検出された期間を積算しこの積算時間が所定時間を超えた場合に逆電流経路遮断検出信号を出力する。当該閾値電圧は、例えば、供給電圧と逆起電圧抑制手段による逆電流経路方向の電圧との和（例えば、逆起電圧抑制手段がダイオードの場合、供給電圧＋ダイオード順方向電圧ＶＦ  ）以上に設定される。これにより、当該閾値電圧以上の逆起電圧が検出されてもこの検出された期間の積算時間が所定時間を超えない限り遮断検出手段により逆電流経路遮断検出信号が出力されないので、当該所定時間以内の逆起電圧の検出を無視することができる。そのため、例えば、ノイズ等により当該閾値電圧以上の電圧が検出されても、逆電流経路遮断検出信号が出力されないため、誤検出を防止することができる。
【００１０】
特許請求の範囲に記載の請求項３記載の手段を採用することによって、遮断検出手段は、直流モータの供給電圧を超えて設定される閾値電圧以上の逆起電圧が検出された回数を加算しこの加算結果が所定回数を超えた場合に逆電流経路遮断検出信号を出力する。当該閾値電圧は、例えば、供給電圧と逆起電圧抑制手段による逆電流経路方向の電圧との和（例えば、逆起電圧抑制手段がダイオードの場合、供給電圧＋ダイオード順方向電圧ＶＦ  ）以上に設定される。これにより、当該閾値電圧以上の逆起電圧が検出されてもこの検出された回数の加算結果が所定回数を超えない限り遮断検出手段により逆電流経路遮断検出信号が出力されないので、当該所定回数以内の逆起電圧の検出を無視することができる。そのため、例えば、ノイズ等により当該閾値電圧以上の電圧が検出されても、逆電流経路遮断検出信号が出力されないため、誤検出を防止することができる。
【００１１】
特許請求の範囲に記載の請求項４記載の手段を採用することによって、駆動電圧増加手段は、パルス幅変調信号のデューティ比によって直流モータの目標駆動電圧を増加させるようにスイッチング素子を制御する。これにより、通常、スイッチング素子をパルス幅変調信号によりオンオフ制御する制御手段を用いて当該駆動電圧増加手段として機能させることができるので、当該スイッチング素子を制御する付加回路等を別途設けることなく、駆動電圧増加手段を具現化することができる。
【００１２】
特許請求の範囲に記載の請求項５記載の手段を採用することによって、駆動電圧増加手段は、直接的に、スイッチング素子を連続したオン状態に制御する。これにより、スイッチング素子をパルス幅変調信号によりオンオフ制御する制御手段を用いることなく、例えば、NAND回路やNOR 回路等の標準的な論理ゲート回路の組合せにより、当該制御手段とは独立したハードウェアによって駆動電圧増幅手段を実現することができる。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明では、例えば、逆起電圧抑制手段の障害により逆電流経路が遮断され逆起電圧が発生しても、駆動電圧増加手段により直流モータの目標駆動電圧を強制的に増加させるので、たとえ直流モータに印加される実効または平均電圧が逆起電圧によって目標駆動電圧よりも低下したとしても、目標駆動電圧の低下を回避することができる。したがって、駆動電流の方向と逆向きの電流を許容する逆電流経路が遮断されても目標駆動電圧が低下しないので、逆起電圧の発生による直流モータの回転低下や出力トルク不足を抑制することができる。
【００１４】
請求項２の発明では、当該閾値電圧以上の逆起電圧が検出されてもこの検出された期間の積算時間が所定時間を超えない限り遮断検出手段により逆電流経路遮断検出信号が出力されないので、当該所定時間以内の逆起電圧の検出を無視することができる。そのため、例えば、ノイズ等により当該閾値電圧以上の電圧が検出されても、逆電流経路遮断検出信号が出力されないため、誤検出を防止することができる。
【００１５】
請求項３の発明では、当該閾値電圧以上の逆起電圧が検出されてもこの検出された回数の加算結果が所定回数を超えない限り遮断検出手段により逆電流経路遮断検出信号が出力されないので、当該所定回数以内の逆起電圧の検出を無視することができる。そのため、例えば、ノイズ等により当該閾値電圧以上の電圧が検出されても、逆電流経路遮断検出信号が出力されないため、誤検出を防止することができる。
【００１６】
請求項４の発明では、通常、スイッチング素子をパルス幅変調信号によりオンオフ制御する制御手段を用いて当該駆動電圧増加手段として機能させることができるので、当該スイッチング素子を制御する付加回路等を別途設けることなく、駆動電圧増加手段を具現化することができる。したがって、比較的簡素な構成により、逆起電圧の発生による直流モータの回転低下や出力トルク不足を抑制することができる。
【００１７】
請求項５の発明では、スイッチング素子をパルス幅変調信号によりオンオフ制御する制御手段を用いることなく、例えば、NAND回路やNOR 回路等の標準的な論理ゲート回路の組合せにより、当該制御手段とは独立したハードウェアによって駆動電圧増幅手段を実現することができる。したがって、制御手段による演算処理の負担を増加させることなく、逆起電圧の発生による直流モータの回転低下や出力トルク不足を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明のモータ駆動装置の実施形態について図を参照して説明する。ここでは、本発明のモータ駆動装置を、車両に搭載される燃料ポンプの電動モータを駆動制御する制御装置（以下「ＦＰＣ」という。）２０およびこのＦＰＣ２０を制御する電子制御装置（以下「ＥＣＵ」という。）３０に適用した例について説明する。まず、ＦＰＣ２０およびＥＣＵ３０の構成を図１に基づいて説明する。
【００１９】
図１に示すように、ＦＰＣ２０は、主に、制御用ＩＣ２２、ダイオードオープン検出回路２４、トランジスタＱ、フライホイールダイオードＤ、コンデンサＣ0 からなり、後述するようにＥＣＵ３０とともに、車両の燃料ポンプの動力源となる電動モータ４０を駆動制御可能に構成されている。このＦＰＣ２０には、ＴE1，ＴE2，ＴM1，ＴM2，ＴB ，ＴG 等の各端子が設けられており、これらの端子を介してＥＣＵ３０や電動モータ４０等に電気的に接続されている。
【００２０】
即ち、ＴE1端子およびＴE2端子にＥＣＵ３０、ＴM1端子およびＴM2端子に電動モータ４０、ＴB 端子にバッテリ等の直流電源＋Ｂ、そのアースGND がＴG 端子に、それぞれ電気的に接続されている。これにより、ＦＰＣ２０は、直流電源＋Ｂから印加される駆動電圧を後述するＰＷＭ制御によって電動モータ４０に供給可能にしている。なお、このＦＰＣ２０およびＥＣＵ３０は、特許請求の範囲に記載の「制御手段」に、また電動モータ４０は、特許請求の範囲に記載の「直流モータ」に、それぞれ相当し得るものである。
【００２１】
ＦＰＣ２０を構成する制御用ＩＣ２２は、ＥＣＵ３０から送られてくる制御情報等に従って設定されたデューティ比のパルス幅変調信号によってトランジスタＱをオンオフ制御、つまりＰＷＭ制御し得るものである。このため、この制御用ＩＣ２２は、ＦＰＣ２０のＴE1端子およびＴE2端子を介してＥＣＵ３０に、またそのパルス幅変調信号をトランジスタＱのゲートに入力可能にトランジスタＱに、さらにＦＰＣ２０のＴM1端子およびＴM2端子を介して電動モータ４０の両端子に、それぞれ電気的に接続されている。また電動モータ４０は、そのプラス端子がＴM1端子およびＴB 端子を介して直流電源＋Ｂに、そのマイナス端子がＴM2端子に、それぞれ電気的に接続されている。
【００２２】
一方、トランジスタＱは、例えば、ｎチャネルＭＯＳ型の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）で、直流電源＋Ｂから電動モータ４０への通電経路途中に設けられている。即ち、電動モータ４０のマイナス端子が接続されているＴM2端子にドレインを、またアースGND が接続されているＴG 端子にソースを、それぞれ電気的に接続することで、トランジスタＱのゲートに入力されるパルス幅変調信号によってドレイン−ソース間の導通および遮断、つまりオン状態およびオフ状態からなるスイッチング動作を可能にしている。なお、このトランジスタＱは、特許請求の範囲に記載の「スイッチング素子」に相当し得るものである。
【００２３】
フライホイールダイオードＤは、電動モータ４０に並列に接続されて電動モータ４０に流れる駆動電流ＩM の方向と逆向きの電流を許容する逆電流経路４５を形成してトランジスタＱのオフ期間に電動モータ４０の両端に発生し得るサージ電圧Ｖsgの発生を抑制するものである。例えば、図１に示すように、シリコンダイオードのアノードをＴM2端子に、また同シリコンダイオードのカソードをＴM1端子に、それぞれ電気的に接続することで、逆電流経路４５を形成している。なおこのフライホイールダイオードＤは、特許請求の範囲に記載の「逆起電圧抑制手段」に相当し得るものである。
【００２４】
コンデンサＣ0 は、例えば電解コンデンサで、電動モータ４０に流れる駆動電流ＩM のリップル成分を吸収させる等の目的のために設けられている。そのため、このコンデンサＣ0 は、ＴM1端子とＴG 端子との間、即ち直流電源＋ＢとアースGND との間に電気的に接続されている。
【００２５】
なお、ＥＣＵ３０は、図略の、ＣＰＵ、半導体メモリ装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）、入出力インタフェース等から構成されるマイクロコンピュータで、予めＲＯＭに書き込まれた所定の制御プログラムに従って制御信号を生成してＦＰＣ２０に出力する。これにより、当該ＦＰＣ２０に対する制御を可能にしている。
【００２６】
このように制御用ＩＣ２２、トランジスタＱ、フライホイールダイオードＤ、コンデンサＣ0 をそれぞれ接続してＦＰＣ２０を構成し、当該ＦＰＣ２０にＥＣＵ３０や電動モータ４０を接続することで、制御用ＩＣ２２によって、「ＴE1端子を介してＥＣＵ３０から入力される制御信号としての指令値」と「ＴM2端子を介して入力される電動モータ４０の実効電圧ＶMeとしてのフィードバック入力値」とに基づいた目標駆動電圧ＶMoを供給可能なパルス幅変調信号を生成しトランジスタＱに出力することができる。これにより、電動モータ４０に対するＰＷＭ制御を可能にしたり、またトランジスタＱを連続的にオン状態にする電動モータ４０の常時オン制御を可能にしている。なお、ＴM2端子を介して入力されるフィードバック入力値は、電動モータ４０の平均電圧でも良い。
【００２７】
また、フライホイールダイオードＤにより形成される逆電流経路４５によって、駆動電流ＩM の方向と逆向きの電流方向に対しては電動モータ４０の両端を電気的に短絡させることが可能になるため、トランジスタＱがオン状態からオフ状態に移行する際に当該電動モータ４０の自己インダクタンス成分により発生し得るサージ電圧Ｖsg（逆起電圧）の出力を抑制にしている。なお、制御用ＩＣ２２では、このほか、制御用ＩＣ２２の電源投入時や所定周期ごと等に自己診断処理を実行する機能も有するので、その診断結果であるダイアグノスティック信号（以下「ダイアグ信号」という。）をＴE2端子を介してＥＣＵ３０に出力可能にしている。
【００２８】
ＦＰＣ２０では、フライホイールダイオードＤ等による逆電流経路４５により、電動モータ４０の両端に発生し得るサージ電圧Ｖsgを抑制しているが、フライホイールダイオードＤのオープン破壊やフライホイールダイオードＤと電動モータ４０とを接続する配線等が断線した場合においては、当該逆電流経路４５が遮断されてしまう。そして、このような場合には、トランジスタＱがオン状態からオフ状態に移行する際に電動モータ４０の両端間にサージ電圧Ｖsgが発生し得るため、このようなサージ電圧Ｖsgが実効電圧ＶMeとしてのフィードバック入力値に影響を与え、［発明が解決しようとする課題］の欄で述べたようなフィードバック制御上の問題を招く。
【００２９】
そこで、本実施形態に係るＦＰＣ２０では、次に説明するダイオードオープン検出回路２４を備え、その出力をダイアグ信号の一種としてＴE2端子を介してＥＣＵ３０に出力可能に構成することにより、このような問題を解決している。なおこのダイオードオープン検出回路２４は、特許請求の範囲に記載の「遮断検出手段」に相当し得るもので、その構成例等は、図２〜図５に示されている。このため、ここからは図２〜図５を参照してダイオードオープン検出回路２４の構成および動作を説明する。
【００３０】
図２に示すように、ダイオードオープン検出回路２４は、コンパレータＣＰ1,ＣＰ2 による第１、第２比較回路とコンデンサＣ1 および抵抗Ｒc1からなる積分回路とから構成されており、電動モータ４０の供給電圧＋ダイオード順方向電圧ＶＦ  を超えて設定される所定の閾値電圧Ｖth1 以上の入力電圧Ｖin1 が検出された期間を積算し、この積算時間Ｔsum が所定時間ＴDLY を超えた場合にダイオードオープン検出信号Ｖout2を出力する。そして、ダイオードオープン検出信号Ｖout2がダイオードオープン検出回路２４から出力された場合には、電動モータ４０の目標駆動電圧ＶMoを増加させる制御信号（電圧指令値）を制御用ＩＣ２２に出力する制御をＥＣＵ３０により行う。これにより、上述したようなフィードバック制御上の問題を解決することが可能となる。
【００３１】
具体的には、コンパレータＣＰ1 による第１比較回路は、電動モータ４０のマイナス端子側に現れるパルス状の駆動電圧を抵抗Ｒa1と抵抗Ｒa2とにより分圧した入力電圧Ｖin1 をコンパレータＣＰ1 の反転入力端子に入力可能に構成される一方で、電源電圧＋Ｖａを抵抗Ｒb1と抵抗Ｒb2とにより分圧することで設定される所定の閾値電圧Ｖth1 を当該コンパレータＣＰ1 の非反転入力端子に入力可能に構成されている。これにより、図３に示す上から２つ目の波形のように、例えば、所定の閾値電圧Ｖth1 以上の入力電圧Ｖin1 がコンパレータＣＰ1 に入力された場合には、コンパレータＣＰ1 からＬレベルの出力信号Ｖout1が出力され、所定の閾値電圧Ｖth1 未満の入力電圧Ｖin1 がコンパレータＣＰ1 に入力された場合には、コンパレータＣＰ1 からＨレベルの出力信号Ｖout1が出力される。
【００３２】
この第１比較回路の出力には、コンデンサＣ1 および抵抗Ｒc1からなる積分回路、即ちコンパレータＣＰ1 の出力に対し直列に一端側が接続される抵抗Ｒc1と、この抵抗Ｒc1の他端側とアースGND との間に接続されるコンデンサＣ1 とからなるＣＲ型の積分回路が接続されている。そして、この積分回路の出力側には、電源電圧＋Ｖｂにプルアップされている抵抗Ｒd1とコンパレータＣＰ2 による第２比較回路とがそれぞれ接続されている。なお、このプルアップ抵抗Ｒd1は、積分回路を構成する抵抗Ｒc1よりも十分に大きな値に設定されている。このため、当該積分回路のコンデンサＣ1 は、通常、電源電圧＋Ｖｂにより充電されているものの、コンパレータＣＰ1 からＬレベルの出力信号Ｖout1が出力されると、抵抗Ｒc1を介してアースGND に放電される。これにより、サージ電圧Ｖsgの発生時間を積算（積分）することができる。
【００３３】
つまり、所定の閾値電圧Ｖth1 を超えるサージ電圧ＶsgがコンパレータＣＰ1 に入力されている期間ＴH は、コンパレータＣＰ1 からＬレベルの出力信号Ｖout1が出力され、コンデンサＣ1 の放電が進むことから、サージ電圧Ｖsgが入力されている期間ＴH とサージ電圧Ｖsgが入力されていない期間ＴL との比（ＴL ／ＴH ）、サージ電圧Ｖsgが入力される回数ｎおよび時定数Ｔc の積によって、サージ電圧ＶsgによるコンデンサＣ1 の放電の積算時間Ｔsum （＝（ＴL ／ＴH ）×ｎ×Ｔc ）を求めることが可能となる。これにより、例えば、図３の上から３つ目に示すような波形が当該積分回路から出力され入力電圧Ｖin2 として第２比較回路に入力される。なお、サージ電圧Ｖsgが入力されている期間ＴH とサージ電圧Ｖsgが入力されていない期間ＴL との和は、パルス周期ＴW になる。
【００３４】
一方、コンパレータＣＰ2 による第２比較回路は、積分回路から出力される入力電圧Ｖin2 をコンパレータＣＰ2 の非反転入力端子に入力可能に構成され、また電源電圧＋Ｖｂを抵抗Ｒe1と抵抗Ｒe2とにより分圧することで設定される所定の閾値電圧Ｖth2 を当該コンパレータＣＰ2 の反転入力端子に入力可能に構成されている。これにより、例えば、所定の閾値電圧Ｖth2 を下回る入力電圧Ｖin2 、つまりサージ電圧ＶsgによるコンデンサＣ1 の放電の積算時間Ｔsum が所定時間ＴDLY を超えた場合に、当該コンパレータＣＰ2 からＬレベルの出力信号（ダイオードオープン検出信号）Ｖout2が出力され、所定の閾値電圧Ｖth2 以上の入力電圧Ｖin2 、つまりサージ電圧ＶsgによるコンデンサＣ1 の放電の積算時間Ｔsum が所定時間ＴDLY 以下の場合に、当該コンパレータＣＰ2 からＨレベルの出力信号Ｖout2が出力される。
【００３５】
このようにダイオードオープン検出回路２４では、電動モータ４０の供給電圧＋ダイオード順方向電圧ＶＦ  を超えて設定される所定の閾値電圧Ｖth1 以上のサージ電圧Ｖsgが検出された期間を積算しこの積算時間Ｔsum が所定時間ＴDLY を超えた場合にダイオードオープン検出信号Ｖout2を出力する。これにより、所定の閾値電圧Ｖth1 以上のサージ電圧Ｖsgが検出されてもこの検出された期間の積算時間Ｔsum が所定時間ＴDLY を超えない限りダイオードオープン検出回路２４によりダイオードオープン検出信号Ｖout2が出力されないので、当該所定時間ＴDLY 以内のサージ電圧Ｖsgの検出を無視することができる。そのため、例えば、ノイズ等により所定の閾値電圧Ｖth1 以上の電圧が検出されても、ダイオードオープン検出信号Ｖout2が出力されないため、誤検出を防止することができる。
【００３６】
ダイオードオープン検出回路２４のコンパレータＣＰ2 からＬレベルの出力信号、つまりダイオードオープン検出信号Ｖout2が出力されると、それをダイアグ信号として受けたＥＣＵ３０では、電動モータ４０の目標駆動電圧ＶMoを増加させる制御信号（電圧指令値）を制御用ＩＣ２２に出力する。例えば、パルス幅変調信号のデューティ比によって電動モータ４０の目標駆動電圧ＶMoを増加させるようにトランジスタＱを制御する。これにより、例えば、フライホイールダイオードＤのオープン破壊により逆電流経路４５が遮断され、モータ４０の両端間にサージ電圧Ｖsgが発生したとしても、このようなサージ電圧Ｖsgを含んだ実効電圧ＶMeに影響を受けることなく、目標駆動電圧ＶMoを強制的に増加させるので、当該目標駆動電圧ＶMoの低下による電動モータ４０の出力回転や出力トルクの低下を防止することができる。なお、この場合、ＥＣＵ３０および制御用ＩＣ２２は、特許請求の範囲に記載の「駆動電圧増加手段」に相当し得る。
【００３７】
また、このようなダイアグ信号（ダイオードオープン検出信号Ｖout2）を受けたＥＣＵ３０は、同時に「電動モータ４０の実効電圧ＶMeの低下」が発生していることも検出するので、ＣＡＮ（Controller Area Network)を介して、インパネ制御ＥＣＵに計器パネルの警告灯を点灯させる旨の通知を行ったり、制御ＥＣＵに加速を禁止する旨の通知を行う。これにより、当該車両の運転者等は、警告灯の点灯や意思に反して加速できないこと等を通じて、当該車両のエンジン制御系（ＦＰＣ２０等）に異常が発生していることを把握することが可能となる。
【００３８】
ここで、ダイオードオープン検出回路２４の他の構成例を図４および図５に基づいて説明する。このダイオードオープン検出回路２４’は、積分回路の代わりにカウンタ回路を備えている点が図２および図３を参照して説明したダイオードオープン検出回路２４と異なる。なお、図４に示すように、コンパレータＣＰ1 による第１比較回路は、図２および図３を参照して説明したものと異なるところがないので、それらの説明を省略する。
【００３９】
図４に示すように、ダイオードオープン検出回路２４’では、コンパレータＣＰ1 の出力信号Ｖout1の立ち下がりエッジをトリガにして当該出力信号Ｖout1の出力回数を数えるカウンタ回路ＣＮＴを備えている。このカウンタ回路ＣＮＴは、例えば、Ｔ型フリップフロップをＮ個従属に接続して構成されたＮ段カウンタで、出力信号Ｖout1の出力回数が２のＮ乗を超えた場合にカウンタ回路ＣＮＴからＬレベルの出力信号Ｖout2、つまりダイオードオープン検出信号Ｖout2が出力される。したがって、例えば、カウンタ回路ＣＮＴを４個のＴ型フリップフロップで構成した４段カウンタに設定した場合には、出力信号Ｖout1が１６（＝２４  ）回を超えて出力されたとき、つまり１７回目に出力された出力信号Ｖout1の立ち下がりエッジをトリガにしてダイオードオープン検出信号Ｖout2が出力される。
【００４０】
なお、当該カウンタ回路ＣＮＴには、各フリップフロップを初期状態に設定するリセット端子が設けられている。そのため、例えば、ダイオードオープン検出回路２４’の初期化処理時やダイオードオープン検出信号Ｖout2が出力された後、あるいはカウント開始のきっかけとなった第１番目の出力信号Ｖout1が出力されてから所定時間経過後に、リセット信号をカウンタ回路ＣＮＴに与えることで、当該カウンタ回路ＣＮＴによるカウント値の初期化を行うことができる。
【００４１】
以上説明したように、ＦＰＣ２０およびＥＣＵ３０を構成することにより、電動モータ４０に並列に接続されるフライホイールダイオードＤ等による逆電流経路４５が遮断された場合、その遮断によりトランジスタＱのオフ期間に電動モータ４０の両端に発生し得るサージ電圧Ｖsgをダイオードオープン検出回路２４によって検出してダイオードオープン検出信号Ｖout2を出力する。そして、ＥＣＵ３０では、このダイオードオープン検出信号Ｖout2が出力された場合、例えば、電動モータ４０の目標駆動電圧ＶMoを増加させる制御信号（電圧指令値）を制御用ＩＣ２２に出力し、制御用ＩＣ２２により、パルス幅変調信号のデューティ比によって電動モータ４０の目標駆動電圧ＶMoを増加させるようにトランジスタＱを制御する。これにより、例えば、逆電流経路４５が遮断されサージ電圧Ｖsgが発生しても、ＥＣＵ３０および制御用ＩＣ２２により電動モータ４０の目標駆動電圧ＶMoを強制的に増加させるので、たとえ電動モータ４０に印加される実効電圧ＶMe（または平均電圧）がサージ電圧Ｖsgによって目標駆動電圧ＶMoよりも低くなるとしても、目標駆動電圧ＶMoの低下を回避することができる。したがって、フライホイールダイオードＤ等のオープン破壊により逆電流経路４５が遮断されても目標駆動電圧ＶMoが低下しないので、サージ電圧Ｖsgの発生による電動モータ４０の回転低下や出力トルク不足を抑制することができる。
【００４２】
また、上述の構成では、ＥＣＵ３０および制御用ＩＣ２２により、パルス幅変調信号のデューティ比によって電動モータ４０の目標駆動電圧ＶMoがを増加させるようにトランジスタＱを制御する。これにより、通常、トランジスタＱをパルス幅変調信号によりオンオフ制御するＥＣＵ３０および制御用ＩＣ２２を駆動電圧増加手段として機能させることができるので、当該トランジスタＱを制御する付加回路等を別途設けることなく、駆動電圧増加手段を具現化することができる。したがって、比較的簡素な構成により、サージ電圧Ｖsgの発生による電動モータ４０の回転低下や出力トルク不足を抑制することができる。
【００４３】
さらに、上述のようにＦＰＣ２０およびＥＣＵ３０を構成することにより、ダイオードオープン検出回路２４は、電動モータ４０の目標駆動電圧ＶMoを超えて設定される所定の閾値電圧Ｖth1 以上のサージ電圧Ｖsgが検出された期間を積算しこの積算時間Ｔsum が所定時間ＴDLY を超えた場合にダイオードオープン検出信号Ｖout2を出力する。これにより、所定の閾値電圧以上Ｖth1 のサージ電圧Ｖsgが検出されてもこの検出された期間の積算時間Ｔsum が所定時間ＴDLY を超えない限りダイオードオープン検出回路２４によりダイオードオープン検出信号Ｖout2が出力されないので、当該所定時間ＴDLY 以内のサージ電圧Ｖsgの検出を無視することができる。そのため、例えば、ノイズ等により所定の閾値電圧Ｖth1 以上の電圧が検出されても、ダイオードオープン検出信号Ｖout2が出力されないため、誤検出を防止することができる。
【００４４】
さらにまた、ＦＰＣ２０のダイオードオープン検出回路２４に代えてダイオードオープン検出回路２４’により構成にする。これにより、ダイオードオープン検出回路２４’は、電動モータ４０の目標駆動電圧ＶMoを超えて設定される所定の閾値電圧Ｖth1 以上のサージ電圧Ｖsgが検出された回数を加算しこの加算結果が所定回数ｎを超えた場合にダイオードオープン検出信号Ｖout2を出力する。これにより、所定の閾値電圧Ｖth1 以上のサージ電圧Ｖsgが検出されてもこの検出された回数の加算結果が所定回数ｎを超えない限りダイオードオープン検出回路２４’によりダイオードオープン検出信号Ｖout2が出力されないので、当該所定回数ｎ以内のサージ電圧Ｖsgの検出を無視することができる。そのため、例えば、ノイズ等により所定の閾値電圧Ｖth1 以上の電圧が検出されても、ダイオードオープン検出信号Ｖout2が出力されないため、誤検出を防止することができる。
【００４５】
続いて、ＦＰＣ２０の他の構成例を図６に基づいて説明する。これまで説明してきたＦＰＣ２０では、ダイオードオープン検出回路２４から出力されるダイオードオープン検出信号Ｖout2をダイアグ信号としてＥＣＵ３０に出力し、ＥＣＵ３０および制御用ＩＣ２２によりパルス幅変調信号のデューティ比によって電動モータ４０の目標駆動電圧ＶMoを増加させるようにトランジスタＱを制御する構成を採っているが、図６に示すＦＰＣ２０’では、このダイオードオープン検出信号Ｖout2をＥＣＵ３０に出力することなく、スイッチング素子制御ゲート回路２８を介してトランジスタＱを連続したオン状態に制御する構成を採る。この点において両者は異なる。
【００４６】
即ち、図６に示すように、ＦＰＣ２０’では、ダイオードオープン検出回路２４からのダイオードオープン検出信号Ｖout2によりトランジスタＱを強制的にオン状態に移行可能にするとともに、トランジスタＱのゲートを直接制御するスイッチング素子制御ゲート回路２８を新たに設けている。そして、制御用ＩＣ２２から出力されるゲート制御信号の方がダイオードオープン検出回路２４から出力されるゲート制御信号よりも優先して出力される機能を持つように、例えば、NAND回路やNOR 回路等の標準的な論理ゲート回路の組合せによってこのスイッチング素子制御ゲート回路２８を構成している。
【００４７】
これにより、「ダイオードオープン検出回路２４によりダイオードオープン検出信号Ｖout2が出力された場合の強制的なトランジスタＱのオン制御」と「制御用ＩＣ２２によるトランジスタＱのオンオフ制御」とが競合しても、ダイオードオープン検出回路２４からのオン制御を優先してトランジスタＱのゲート制御に適用することが可能となるので、ダイオードオープン検出回路２４からダイオードオープン検出信号Ｖout2が出力されると、制御用ＩＣ２２によるオンオフ制御にかかわらず、トランジスタＱを強制的に連続したオン状態（フルオン状態）に制御することができる。
【００４８】
つまり、トランジスタＱをパルス幅変調信号によりオンオフ制御するＥＣＵ３０や制御用ＩＣ２２を用いることなく、例えば標準的な論理ゲート回路の組合せにより、ＥＣＵ３０や制御用ＩＣ２２とは独立したハードウェアによって、直接的にトランジスタＱを連続したオン状態に制御し得る駆動電圧増幅手段を実現できる。したがって、ＥＣＵ３０による演算処理の負担を増加させることなく、サージ電圧Ｖsgの発生による電動モータ４０の回転低下や出力トルク不足を抑制することができる。
【００４９】
なお、上述したＦＰＣ２０、２０’では、スイッチング素子として、ｎチャネルＭＯＳ型のＦＥＴを用いたが、オン制御をＨレベルとしオフ制御をＬレベルとするゲート制御信号の仕様に設定すれば、ｐチャネルＭＯＳ型のＦＥＴを用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態に係るモータ駆動装置の回路図である。
【図２】図１に示すダイオードオープン検出回路の構成例を示す回路図である。
【図３】図２に示す各部の電圧波形の例を示す特性図である。
【図４】図１に示すダイオードオープン検出回路の他の構成例を示す回路図である。
【図５】図４に示す各部の電圧波形の例を示す特性図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るモータ駆動装置の回路図の他の例である。
【符号の説明】
【００５１】
２０、２０’…ＦＰＣ
２２…制御用ＩＣ（制御手段、駆動電圧増加手段）
２４、２４’…ダイオードオープン検出回路（遮断検出手段）
２８…スイッチング素子制御ゲート回路（駆動電圧増加手段）
３０…ＥＣＵ（制御手段、駆動電圧増加手段）
４０…電動モータ（直流モータ）
４５…逆電流経路
＋Ｂ…直流電源
ＣＮＴ…カウンタ回路
Ｃ0 …コンデンサ
Ｃ1 …コンデンサ
Ｄ…フライホイールダイオード（逆起電圧抑制手段）
GND …アース（基準電位）
ＣＰ1 …コンパレータ
ＣＰ2 …コンパレータ
Ｑ…トランジスタ（スイッチング素子）
Ｒc1…抵抗
ＴDLY …所定時間
Ｔsum …積算時間
ｎ…所定回数
ＶMe…実効電圧
ＶMo…目標駆動電圧
Ｖsg…サージ電圧（逆起電圧）
Ｖth1 …閾値電圧（所定の閾値電圧）
Ｖout2…ダイオードオープン検出信号（逆電流経路遮断検出信号）
ＩM …駆動電流
【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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