(57)【要約】【課題】２個のＦＥＴを並列接続してモータを駆動させる際に、各ＦＥＴに流れる電流値の均一性を保持することのできる負荷制御装置を提供する。【解決手段】バッテリ＋ＢとモータＭ１とを接続する回路に設けられ、モータＭ１の駆動を制御する負荷制御装置であり、バッテリ＋ＢとモータＭ１とを接続する回路に並列配置された２個のＦＥＴ（Ｔ１），（Ｔ２）と、各ＦＥＴ（Ｔ１），（Ｔ２）に所望のデューティ比となるデューティ信号を出力するＰＷＭ制御部１を備える。そして、ＰＷＭ制御部１は、各ＦＥＴ（Ｔ１），（Ｔ２）に出力するデューティ信号のオン時間が重複しないように制御する。【選択図】      図１
2006211836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と負荷とを接続する回路に設けられ、前記負荷の駆動を制御する負荷制御装置において、
前記直流電源と前記負荷とを接続する回路に並列配置された複数の電子スイッチと、
前記各電子スイッチに所望のデューティ比となるデューティ信号を出力するＰＷＭ制御手段と、を備え、
前記ＰＷＭ制御手段は、前記各電子スイッチに出力するデューティ信号のオン時間が重複しないように制御することを特徴とする負荷制御装置。
【請求項２】
前記ＰＷＭ制御手段は、前記各電子スイッチに対して、同一のデューティ比となるデューティ信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の負荷制御装置。
【請求項３】
前記ＰＷＭ制御手段は、前記各電子スイッチに出力するデューティ信号の間隔が均一となるように制御することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の負荷制御装置。
【請求項４】
前記直流電源は、車両に搭載されるバッテリであり、前記負荷は、車両に搭載されるモータ負荷であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の負荷制御装置。
【請求項５】
前記電子スイッチは、ＭＯＳＦＥＴであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の負荷制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電源と負荷との間に複数の電子スイッチを設けてオン、オフの切り換えを操作する負荷制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車両に設けられる冷却用のファン等に用いられるモータは、該モータとバッテリ（直流電源）との間にＭＯＳＦＥＴ等の電子スイッチを設け、該電子スイッチをＰＷＭ制御することにより回転速度を制御する方式のものが提案されている。
【０００３】
図５は、従来における負荷制御装置の構成を示す回路図であり、同図に示すように、モータＭ１０１のプラス側端子は、リレーＲ１０１を介してバッテリ電源＋Ｂに接続され、マイナス側端子はＦＥＴ（Ｔ１０１）を介してグランドに接地されている。また、リレーＲ１０１のコイルは、車両のイグニッション（＋ＩＧ）がオンとされた際に導通するようになっている。
【０００４】
そして、ＦＥＴ（Ｔ１０１）のゲートは制御回路（図示せず）に接続され、該制御回路より出力されるデューティ信号により、ＦＥＴ（Ｔ１０１）はこのデューティ信号に基づくデューティ比で駆動するので、モータＭ１０１を所望する回転数で回転させることができる。
【０００５】
また、車両に搭載される冷却ファン用モータ等の各種モータは、負荷容量が大きいものが用いられる場合があり、このような場合には負荷回路に大電流が流れるので、図５に示したように電子スイッチとして１個のＦＥＴ（Ｔ１０１）を用いた場合には、大容量のＦＥＴを用いなければならず、装置規模の大型化、及びコストアップを招いてしまう。
【０００６】
そこで、従来より図６に示すように、複数のＦＥＴ（図では２個）を並列接続して負荷電流を分流することにより、一つのＦＥＴに流れる電流を低減する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
即ち、図６に示すように、モータＭ１０１のマイナス側端子に２個のＦＥＴ（Ｔ１０２，Ｔ１０３）を並列配置し、各ＦＥＴ（Ｔ１０２，Ｔ１０３）のゲートに同一のデューティ信号を供給して該ＦＥＴ（Ｔ１０２，Ｔ１０３）を駆動させることにより、各ＦＥＴ（Ｔ１０２，Ｔ１０３）に流れる電流を、全負荷電流の半分に低減している。
【特許文献１】特開２００２−３１５３９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記した従来技術では、同一規格である２つのＦＥＴ（Ｔ１０２，Ｔ１０３）を用い、これらを同一のデューティ信号で駆動させるものの、実際にはＦＥＴのオン抵抗、スイッチング速度、或いは回路、配線パターンにばらつきが存在するので、２つのＦＥＴ（Ｔ１０２，Ｔ１０３）に均一に電流が流れるとは限らず、一方のＦＥＴに偏って電流が流れてしまう場合が多々発生する。
【０００９】
このような場合には、多くの電流が流れてしまう方のＦＥＴの発熱量が大きくなり、寿命低下の原因となってしまい、２つのＦＥＴ（Ｔ１０２，Ｔ１０３）に均一な電流を流す対策の考案が望まれていた。
【００１０】
本発明は、このような従来の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、複数の電子スイッチを並列接続して負荷を駆動させる際に、各電子スイッチに流れる電流値の均一性を保持することのできる負荷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】
上記目的を達成するため、本願請求項１に記載の発明は、直流電源と負荷とを接続する回路に設けられ、前記負荷の駆動を制御する負荷制御装置において、前記直流電源と前記負荷とを接続する回路に並列配置された複数の電子スイッチと、前記各電子スイッチに所望のデューティ比となるデューティ信号を出力するＰＷＭ制御手段と、を備え、前記ＰＷＭ制御手段は、前記各電子スイッチに出力するデューティ信号のオン時間が重複しないように制御することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、前記ＰＷＭ制御手段は、前記各電子スイッチに対して、同一のデューティ比となるデューティ信号を出力することを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記ＰＷＭ制御手段は、前記各電子スイッチに出力するデューティ信号の間隔が均一となるように制御することを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、前記直流電源は、車両に搭載されるバッテリであり、前記負荷は、車両に搭載されるモータ負荷であることを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、前記電子スイッチは、ＭＯＳＦＥＴであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明では、複数の電子スイッチを並列配置して負荷を駆動させる際に、各電子スイッチのオン時間が重複しないように制御されるので、負荷に流れる全体の電流を略均一に各電子スイッチに分担させることができ、電流が一つの電子スイッチに偏って流れるという問題を回避することができる。これにより、一つの電子スイッチのみが多く発熱することや寿命が短くなるというトラブルの発生を防止することができる。
【００１７】
請求項２の発明では、各電子スイッチに出力するデューティ比が同一となるように制御されるので、負荷を安定に駆動させることができる。
【００１８】
請求項３の発明では、各電子スイッチに出力するデューティ信号の間隔が均一となるように制御されるので、負荷を安定に駆動させることができる。
【００１９】
請求項４の発明では、負荷として車両に搭載されるモータ負荷を用い、直流電源として車両に搭載されるバッテリを用いるので、車両に搭載される大容量負荷であるモータを複数の電子スイッチを用いて安定に制御することができる。
【００２０】
請求項５の発明では、電子スイッチとしてＭＯＳ型のＦＥＴを用いるので、特定のＭＯＳＦＥＴに過大な電流が流れるというトラブルを回避し、負荷を安定に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る負荷制御装置を含む負荷駆動回路の構成図である。同図に示すように、この負荷制御装置は、車両に搭載されるバッテリ（直流電源）＋Ｂと、冷却ファン駆動用等に用いられる大容量のモータＭ１とを接続する負荷駆動回路を制御するものであり、負荷駆動回路に対して並列的に設けられた２個のＭＯＳ型のＦＥＴ（Ｔ１，Ｔ２；電子スイッチ）と、各ＦＥＴ（Ｔ１），（Ｔ２）のゲートに接続され、各ゲートにデューティ信号を出力するＰＷＭ制御部１とを備えている。
【００２２】
また、モータＭ１とバッテリ＋Ｂとの間にはリレーＲ１が設けられており、該リレーＲ１のコイルは、車両のイグニッション＋ＩＧがオンとなったときに導通するようになっている。更に、各ＦＥＴ（Ｔ１），（Ｔ２）には、それぞれサージ吸収用のダイオードＤ１，Ｄ２が接続されている。
【００２３】
図２は、ＰＷＭ制御部１の詳細な構成を示すブロック図である。同図に示すように、ＰＷＭ制御部１は、他のＥＣＵとの間のＣＡＮ通信を制御するＣＡＮ通信制御部１１と、モータＭ１のオン、オフ信号を発生するオン・オフ信号発生部１２と、基本クロックを発生する基本クロック発生部１３と、基本クロックに同期した所望のデューティ比となるデューティ信号を生成するデューティ信号発生部１４とを備えている。
【００２４】
また、基本クロック発生部１３より出力される基本クロック及びデューティ信号発生部１４より出力されるデューティ信号に基づいて、ＦＥＴ（Ｔ１）を駆動するための第１基準信号を生成する第１基準信号発生部１５と、基本クロック発生部１３より出力される基本クロック及びデューティ信号発生部１４より出力されるデューティ信号に基づいて、ＦＥＴ（Ｔ２）を駆動するための第２基準信号を生成する第２基準信号発生部１６とを備えている。
【００２５】
更に、第１基準信号に基づいてＦＥＴ（Ｔ１）へ出力する第１駆動信号を生成する第１駆動信号発生部１７と、第２基準信号に基づいてＦＥＴ（Ｔ２）へ出力する第２駆動信号を生成する第２駆動信号発生部１８とを備えている。また、電源部１９を備えている。
【００２６】
次に、上記のように構成された本実施形態に係る負荷制御回路の動作について説明する。図１に示すイグニッション＋ＩＧがオンとされると、リレーＲ１のコイルが導通して該リレーＲ１がオンとなり、バッテリ電圧＋Ｂが印加される。更に、モータＭ１の駆動指令信号がＣＡＮ通信を介してＰＷＭ制御部１に供給されると、オン・オフ信号発生回路１２より、モータＭ１をオンとするべくオン指令信号が出力される。
【００２７】
オン指令信号が出力されると、図２に示した各発生部１３〜１８より、図３に示す如くの各信号が出力される。図３は、ＰＷＭ制御部１における各発生部より出力される信号を示すタイミングチャートであり、同図（ａ）は基本クロック発生部１３より出力される基本クロック、（ｂ）はデューティ信号発生部１４より出力されるデューティ信号、（ｃ）は第１基準信号発生部１５より出力される第１基準信号、（ｄ）は第２基準信号発生部１６より出力される第２基準信号、（ｅ）は第１駆動信号発生部１７より出力される第１駆動信号、（ｆ）は第２駆動信号発生部１８より出力される第２駆動信号、そして（ｇ）は第１駆動信号と第２駆動信号を合計した駆動信号を示している。
【００２８】
同図（ｂ）に示すように、デューティ信号発生部１４は、基本クロック発生部１３より出力される基本クロックに同期した所望のデューティ比となるデューティ信号を生成する。
【００２９】
また、第１基準信号発生部１５及び第２基準信号発生部１６は、同図（ｃ）、（ｄ）に示すように、基本クロックに対して交互にそれぞれの基準信号を生成する。即ち、第１基準信号発生部１５は、基本クロックの奇数回目に同期した第１基準信号を生成し、第２基準信号発生部１６は、基本クロックの偶数回目に同期した第２基準信号を生成する。
【００３０】
更に、第１駆動信号発生部１７は、第１基準信号に同期し、且つデューティ信号発生部１４より出力されるデューティ信号のデューティ比となる第１駆動信号を生成し、これをＦＥＴ（Ｔ１）のゲートに出力する。同様に、第２駆動信号発生部１８は、第２基準信号に同期し、且つデューティ信号発生部より出力されるデューティ信号のデューティ比となる第２駆動信号を生成し、これをＦＥＴ（Ｔ２）のゲートに出力する。
【００３１】
つまり、モータＭ１駆動時には、ＦＥＴ（Ｔ１）は図３（ｅ）に示す第１駆動信号に同期してオン、オフ動作し、ＦＥＴ（Ｔ２）は、同図（ｆ）に示す第２駆動信号に同期してオン、オフ動作するので、モータＭ１には２つの駆動信号を合計したデューティ比となる電流が流れることになる。
【００３２】
この際、ＦＥＴ（Ｔ１）のオン時間と、ＦＥＴ（Ｔ２）のオン時間は完全に分離しており、双方のＦＥＴ（Ｔ１），（Ｔ２）が共にオンとなることがない。従って、ＦＥＴ（Ｔ１）がオンとされている時間帯には全ての負荷電流がＦＥＴ（Ｔ１）に流れ、ＦＥＴ（Ｔ２）がオンとされている時間帯には全ての負荷電流がＦＥＴ（Ｔ２）に流れ、且つ、各ＦＥＴ（Ｔ１），（Ｔ２）のオン時間は全体のデューティ信号のうちの半分となる。
【００３３】
よって、各ＦＥＴ（Ｔ１），（Ｔ２）の発熱量は、１個のＦＥＴのみでデューティ制御する場合と比較して約半分程度となり、且つ、各ＦＥＴには完全に分離して電流が流れるので、ＦＥＴにばらつきが発生した場合でもこれに影響されることがなく、２つのＦＥＴ（Ｔ１），（Ｔ２）に流れる電流の分担を半分とすることができ、発熱量を略同一とすることができる。
【００３４】
図４は、各サージ吸収ダイオードＤ１，Ｄ２に流れる電流Ｉ１，Ｉ２を示す説明図であり、各サージ吸収ダイオードＤ１，Ｄ２とモータＭ１とを接続する配線には、配線抵抗ｒが存在するので、サージ電流が一方のダイオードに偏って流れることがなく、２つのサージ吸収ダイオードＤ１，Ｄ２に略均一に電流が流れるので、一方のダイオードのみが劣化することを防止することができる。
【００３５】
このようにして、本実施形態に係る負荷制御装置では、大容量負荷である冷却ファン用のモータＭ１を回転駆動する際に、２つのＦＥＴ（Ｔ１），（Ｔ２）を並列的に配置し、それぞれのＦＥＴ（Ｔ１），（Ｔ２）のオン時間が重複しないように、各ＦＥＴ（Ｔ１），（Ｔ２）に供給するデューティ信号が制御されるので、各ＦＥＴ（Ｔ１），（Ｔ２）にばらつきが存在する場合であっても、これに影響されることなく、確実に２つのＦＥＴ（Ｔ１），（Ｔ２）に分担して電流を流すことができる。
【００３６】
従って、一方のＦＥＴに偏って電流が流れるという従来の問題を回避することができ、一方のＦＥＴの負担が大きくなり寿命が短くなるというトラブルの発生を防止することができる。
【００３７】
また、図３（ｅ），（ｆ）に示したように、第１の駆動信号と第２の駆動信号は位相が１８０度ずれた同一のデューティ比のデューティ信号となるので、これらを合計した駆動信号の波形を同図（ｇ）に示すように、オン時間が一定となる波形とすることができ、モータＭ１を安定に駆動させることができる。
【００３８】
更に、合計した駆動信号の波形はオフ時間が一定、即ちデューティ信号の間隔が均一となるので、モータＭ１に対して時間的に均一に電流を流すことができ、モータＭ１を安定に駆動させることができる。
【００３９】
また、制御対象とする負荷を車両に搭載されるファン駆動用用のモータとし、直流電源を車両に搭載されるバッテリとしているので、車両に搭載される大容量負荷であるファン駆動用のモータを安定に制御することができる。
【００４０】
更に、１００％オン時には、２つのＦＥＴ（Ｔ１），（Ｔ２）を共にオンとすれば良いので制御が容易である。
【００４１】
また、設計変更などにより、大容量のモータＭ１を小容量の２つのモータとする場合には、２つのＦＥＴ（Ｔ１），（Ｔ２）を用いて２つのモータを駆動させることができ、回路の自由度が増す。
【００４２】
以上、本発明の負荷制御装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
【００４３】
例えば、上記した実施形態では、電子スイッチとして、ＭＯＳ型のＦＥＴを用いる例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、並列接続して負荷電流を分流可能なタイプの電子スイッチとしてのＩＰＳ（インテリジェントパワースイッチ）を用いることも可能である。
【００４４】
また、上記した実施形態では、２つのＦＥＴ（Ｔ１），（Ｔ２）を並列配置して負荷電流を２つに分流する場合の例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、３以上のＦＥＴ（電子スイッチ）を設けて３以上に分流する場合についても採用することができる。
【００４５】
更に、上記した実施形態では、直流電源として車両に搭載されるバッテリを例に挙げ、負荷として冷却ファン駆動用のモータＭ１を用いる場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の直流電源、及び負荷についても適用することができる。
【００４６】
また、互いに容量の異なる電子スイッチを用い、それぞれの電子スイッチのデューティ比が異なるように設定して、各電子スイッチの容量に応じた発熱量となるように制御することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
複数の電子スイッチを並列駆動させる際に、電流の分担を均一化する上で極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態に係る負荷制御装置が採用された負荷駆動回路の構成を示す説明図である。
【図２】ＰＷＭ制御部の詳細構成を示すブロック図である。
【図３】ＰＷＭ制御部内の各発生部より出力される信号波形を示す説明図である。
【図４】サージ吸収ダイオードに流れる電流を示す説明図である。
【図５】従来における負荷回路を示す説明図である。
【図６】従来における負荷回路に、２つのＦＥＴを並列接続した場合の例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  ＰＷＭ制御部
１１  ＣＡＮ通信制御部
１２  オン・オフ信号発生部
１３  基本クロック発生部
１４  デューティ信号発生部
１５  第１基準信号発生部
１６  第２基準信号発生部
１７  第１駆動信号発生部
１８  第２駆動信号発生部
１９  電源部
Ｔ１，Ｔ２  ＦＥＴ（電子スイッチ）
＋Ｂ  バッテリ（直流電源）
Ｒ１  リレー
Ｍ１  モータ
Ｄ１，Ｄ２  サージ吸収ダイオード
【図１】
2006211836.tif 000003
【図２】
2006211836.tif 000004
【図３】
2006211836.tif 000005
【図４】
2006211836.tif 000006
【図５】
2006211836.tif 000007
【図６】
2006211836.tif 000008