(57)【要約】【課題】誘起電圧の作用により流れる電流から回路を構成する素子を保護する。【解決手段】モータ駆動装置１は、車両に搭載されたモータ２を駆動するＨブリッジ回路３、駆動制御部４、電流制限抵抗Ｒ３、Ｒ４および切替部１０を備えている。駆動制御部４は、Ｈブリッジ回路３の動作を制御することにより、電源線Ｌｂからモータ２に対する通電を制御する。電流制限抵抗Ｒ３、Ｒ４は、電源線Ｌｂからモータ２に対する通電が停止される期間である非通電期間にモータ２を通じて流れる電流を制限するためのものである。切替部１０は、電流制限抵抗Ｒ３、Ｒ４を上記電流が流れる電流経路に介在させる制限状態と、電流制限抵抗Ｒ３、Ｒ４を上記電流経路に介在させない通常状態と、を切り替える。【選択図】図１
2018182797.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されたモータを駆動するＨブリッジ回路（３）と、
前記Ｈブリッジ回路の動作を制御することにより、直流電源からモータ（２）に対する通電を制御する駆動制御部（４）と、
前記直流電源から前記モータに対する通電が停止される期間である非通電期間に前記モータを通じて流れる電流を制限するための電流制限抵抗（Ｒ３、Ｒ４、Ｒ３１）と、
前記電流制限抵抗を前記電流が流れる電流経路に介在させる制限状態と、前記電流制限抵抗を前記電流経路に介在させない通常状態と、を切り替える切替部（１０、２３、３３）と、
を備える電子制御装置。
【請求項２】
前記切替部（１０）は、
前記電流制限抵抗に対して直列接続されたスイッチ（Ｔｒ５、Ｔｒ６）を備え、
前記電流制限抵抗および前記スイッチの直列回路は、前記Ｈブリッジ回路の下流側に設けられたスイッチング素子である下流側スイッチング素子（Ｔｒ３、Ｔｒ４）に対して並列接続されている請求項１に記載の電子制御装置。
【請求項３】
前記切替部は、前記Ｈブリッジ回路の上流側に設けられたスイッチング素子である上流側スイッチング素子（Ｔｒ１、Ｔｒ２）がオンからオフに遷移する際に、前記スイッチをオンすることにより前記制限状態への切り替えを行う請求項２に記載の電子制御装置。
【請求項４】
前記切替部（２３）は、
前記電流制限抵抗に対して直列接続されたスイッチ（Ｔｒ５、Ｔｒ６）を備え、
前記電流制限抵抗および前記スイッチの直列回路は、前記Ｈブリッジ回路の上流側に設けられたスイッチング素子である上流側スイッチング素子（Ｔｒ１、Ｔｒ２）に対して並列接続されている請求項１に記載の電子制御装置。
【請求項５】
前記切替部は、前記Ｈブリッジ回路の下流側に設けられたスイッチング素子である下流側スイッチング素子（Ｔｒ３、Ｔｒ４）がオンからオフに遷移する際に、前記スイッチをオンすることにより前記制限状態への切り替えを行う請求項４に記載の電子制御装置。
【請求項６】
前記電流制限抵抗（Ｒ３１）は、前記Ｈブリッジ回路の出力端子と前記モータの端子の間に直列接続されており、
前記切替部（３３）は、前記電流制限抵抗と並列接続されたスイッチ（ＳＷ３１）を備えている請求項１に記載の電子制御装置。
【請求項７】
前記切替部は、前記スイッチをオフすることにより前記制限状態への切り替えを行う請求項６に記載の電子制御装置。
【請求項８】
前記切替部は、前記モータの回転数が所定の閾値回転数以上であることを条件として前記制限状態への切り替えを行う請求項１から７のいずれか一項に記載の電子制御装置。
【請求項９】
前記切替部は、前記モータの誘起電圧が所定の閾値電圧以上であることを条件として前記制限状態への切り替えを行う請求項１から７のいずれか一項に記載の電子制御装置。
【請求項１０】
前記モータは、車両に搭載された内燃機関用のバルブを駆動するものである請求項１から９のいずれか一項に記載の電子制御装置。
【請求項１１】
前記切替部は、前記バルブの開度を検出する開度センサから出力される開度検出信号の傾きが所定の閾値傾き以上であることを条件として前記制限状態への切り替えを行う請求項１０に記載の電子制御装置。
【請求項１２】
さらに、前記電流制限抵抗の抵抗値は可変となっている請求項１から１１のいずれか一項に記載の電子制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されたモータを駆動するＨブリッジ回路を備えた電子制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、モータは、その回転数に比例するとともに通電方向と逆向きの誘起電圧が発生することが知られている。例えば、車両に搭載される内燃機関用バルブ（例えば、給排気用のバルブなど）は、直流モータであるモータを動力源として開閉動作が行われる。直流モータを駆動する駆動回路としては、４つのスイッチング素子から構成されるＨブリッジ回路が一般的である（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１６２７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
モータを動力源として内燃機関用バルブの開弁動作を行う構成において、そのモータへの通電は、ＰＷＭ制御されることが多い。上記構成において、バルブの開閉動作が行われる際、その動作の開始直後はモータへの通電期間が長くなるように高いデューティ（オンデューティ）に設定され、これにより弁体が高速に動作する。そして、目標開度に近付くにつれ、モータへの通電期間が徐々に短くなるようにデューティが漸減される。
【０００５】
ここで、モータへの通電が停止されるオフデューティの期間、つまり非通電期間には、モータで生じる誘起電圧の作用により、制御している通電方向とは逆向きの電流が流れる。誘起電圧の大きさは、モータの仕様などにより様々なものとなるが、誘起電圧が大きいモータの場合、この非通電期間中に回路（例えば、モータの電流を検出する電流検出回路、Ｈブリッジ回路など）を構成する素子の電流定格を超える電流が流れ、回路素子の故障を招くおそれがあった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、誘起電圧の作用により流れる電流から回路を構成する素子を保護することができる電子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】
【０００７】
請求項１に記載の電子制御装置（１、２１、３１）は、車両に搭載されたモータ（２）を駆動するＨブリッジ回路（３）、駆動制御部（４）、電流制限抵抗（Ｒ３、Ｒ４、Ｒ３１）および切替部（１０、２３、３３）を備えている。駆動制御部は、Ｈブリッジ回路の動作を制御することにより、直流電源からモータに対する通電を制御する。電流制限抵抗は、直流電源からモータに対する通電が停止される期間である非通電期間にモータを通じて流れる電流を制限するためのものである。切替部は、電流制限抵抗を上記電流が流れる電流経路に介在させる制限状態と、電流制限抵抗を上記電流経路に介在させない通常状態と、を切り替える。
【０００８】
前述したように、モータに対する通電が停止される非通電期間には、モータで生じる誘起電圧の作用により制御している通電方向とは逆向きの電流が流れる。このような逆向きの電流は、モータの仕様によっては過大な電流となる可能性がある。そこで、上記構成において、切替部が制限状態への切り替えを行うことにより、上記逆向きの電流は、Ｈブリッジ回路とは別に設けられた電流制限抵抗を流れることで制限される。そのため、上記構成では、Ｈブリッジ回路などの回路を構成する各回路素子に対し、それらの電流定格を超えるような過大な電流が流れることがなくなる。したがって、上記構成によれば、誘起電圧の作用により流れる電流から回路を構成する素子を保護することができるという優れた効果が得られる。
【０００９】
また、誘起電圧の作用により流れる電流の大きさは、モータの仕様などにより異なる。そのため、上記電流の大きさが回路素子の電流定格未満に抑えられるような場合には、切替部は、電流制限抵抗を電流経路に介在させない通常状態への切り替えを行えばよい。このようにすれば、電流制限抵抗による電流制限の動作がむやみに行われることがなくなり、その結果、電流制限抵抗、切替部を構成するスイッチなどの寿命が向上するといった効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係るモータ駆動装置の構成を模式的に示す図
【図２】第１実施形態に係るＨブリッジ回路および電流制限回路の回路動作を説明するための図
【図３】第１実施形態に係るＨブリッジ回路および電流制限回路の回路動作をまとめた図
【図４】第１実施形態に係るモータを正方向に回転させる際における各部の動作状態を説明するためのタイミングチャート
【図５】第１実施形態に係るモータを逆方向に回転させる際における各部の動作状態を説明するためのタイミングチャート
【図６】第２実施形態に係るモータ駆動装置の構成を模式的に示す図
【図７】第３実施形態に係るモータ駆動装置の構成を模式的に示す図
【図８】第３実施形態に係るＨブリッジ回路および電流制限回路の回路動作をまとめた図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の複数の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図５を参照して説明する。
【００１２】
図１に示すモータ駆動装置１は、車両に搭載される電子制御装置（ＥＣＵ）に設けられている。モータ駆動装置１は、車両に搭載されるモータ２を駆動するものであり、Ｈブリッジ回路３、駆動制御部４および電流制限回路５を備えている。本実施形態では、モータ２は、直流モータであり、例えばスロットルバルブなど、内燃機関用のバルブを駆動するものである。モータ駆動装置１には、図示しない車載バッテリから出力されるバッテリ電圧ＶＢが供給されている。なお、上記車載バッテリは、直流電源に相当する。
【００１３】
駆動制御部４は、Ｈブリッジ回路３の動作を制御することにより、直流電源からモータ２に対する通電を制御する。駆動制御部４は、マイコン６、ドライバ７および電流検出回路８、９を備えている。マイコン６は、装置の動作全般を制御する。マイコン６には、開度検出信号Ｓａおよび電流検出信号Ｓｂが入力されている。
【００１４】
開度検出信号Ｓａは、図示しないバルブの開度を検出する開度センサから出力されるものであり、モータ２により駆動されるバルブの開度に対応した電圧信号である。また、電流検出信号Ｓｂは、電流検出回路８から出力されるものであり、モータ２に流れる電流に対応した電圧信号である。
【００１５】
マイコン６は、各検出信号Ｓａ、Ｓｂなどに基づいて、図示しないバルブの開度が所望する開度となるように、モータ２に対する通電をＰＷＭ制御（ＤＵＴＹ制御）する。マイコン６は、モータ２に対する通電が所望する状態となるように、駆動指令を生成し、その駆動指令をドライバ７に出力する。ドライバ７は、マイコン６から与えられる駆動指令に従い、Ｈブリッジ回路３および電流制限回路５の動作を制御する。
【００１６】
Ｈブリッジ回路３は、直流モータであるモータ２を駆動するためのモータ駆動回路であり、４つのトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４を備えた一般的な構成である。本実施形態では、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４は、いずれもＮチャネル型のＭＯＳトランジスタであり、それらのソース・ドレイン間には、ソース側をアノードとしたボディダイオードが接続されている。
【００１７】
トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２の各ドレインは、バッテリ電圧ＶＢが与えられる電源線Ｌｂに接続されている。トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２の各ソースは、トランジスタＴｒ３、Ｔｒ４の各ドレインにそれぞれ接続されている。トランジスタＴｒ３、Ｔｒ４の各ソースは、回路の基準電位であるグランド電位ＧＮＤ（＝０Ｖ）が与えられるグランド線Ｌｇに接続されている。
【００１８】
トランジスタＴｒ１、Ｔｒ３の相互接続ノードＮ１は、モータ２に流れる電流を検出するための検出抵抗Ｒ１を介してモータ２の一方の端子Ｍ１に接続されている。トランジスタＴｒ２、Ｔｒ４の相互接続ノードＮ２は、モータ２の他方の端子Ｍ２に接続されている。なお、モータ２は、端子Ｍ１から端子Ｍ２に向けて電流が流れると正方向に回転し、端子Ｍ２から端子Ｍ１に向けて電流が流れると逆方向に回転するようになっている。トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４の各ゲートには、ドライバ７から出力される駆動信号が与えられている。
【００１９】
上記構成において、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２は、Ｈブリッジ回路３の上流側に設けられたスイッチング素子である上流側スイッチング素子に相当する。また、トランジスタＴｒ３、Ｔｒ４は、Ｈブリッジ回路３の下流側に設けられたスイッチング素子である下流側スイッチング素子に相当する。
【００２０】
電流検出回路８は、モータ２に流れる電流を検出するものであり、その電流に対応した電流検出信号Ｓｂを出力する。この場合、電流検出回路８は、ノードＮ１とモータ２の端子Ｍ１の間に設けられた検出抵抗Ｒ１の端子間電圧を増幅した電圧信号を、電流検出信号Ｓｂとして出力する。
【００２１】
電流制限回路５は、電流制限抵抗Ｒ３、Ｒ４およびトランジスタＴｒ５、Ｔｒ６を備えている。電流制限抵抗Ｒ３、Ｒ４は、モータ２に対する通電が停止される期間である非通電期間にモータ２を通じて流れる電流（以下、還流電流とも呼ぶ）を制限するための抵抗である。トランジスタＴｒ５、Ｔｒ６は、いずれもＮチャネル型のＭＯＳトランジスタであり、それらのソース・ドレイン間には、ソース側をアノードとしたボディダイオードが接続されている。
【００２２】
電流制限抵抗Ｒ３は、ノードＮ１とトランジスタＴｒ５のドレインの間に接続されている。トランジスタＴｒ５のソースは、グランド線Ｌｇに接続されている。つまり、電流制限抵抗Ｒ３およびトランジスタＴｒ５の直列回路は、Ｈブリッジ回路３のトランジスタＴｒ３に対して並列接続されている。
【００２３】
電流制限抵抗Ｒ４は、ノードＮ２とトランジスタＴｒ６のドレインの間に接続されている。トランジスタＴｒ６のソースは、グランド線Ｌｇに接続されている。つまり、電流制限抵抗Ｒ４およびトランジスタＴｒ６の直列回路は、Ｈブリッジ回路３のトランジスタＴｒ４に対して並列接続されている。
【００２４】
トランジスタＴｒ５、Ｔｒ６の各ゲートには、ドライバ７から出力される駆動信号が与えられている。ドライバ７は、マイコン６から与えられる駆動指令に基づいて、トランジスタＴｒ５、Ｔｒ６を駆動する。したがって、トランジスタＴｒ５、Ｔｒ６の駆動は、マイコン６により制御される。
【００２５】
上記構成において、トランジスタＴｒ５は、電流制限抵抗Ｒ３に対して直列接続されたスイッチに相当する。また、トランジスタＴｒ６は、電流制限抵抗Ｒ４に対して直列接続されたスイッチに相当する。そして、それらトランジスタＴｒ５、Ｔｒ６、マイコン６およびドライバ７により、切替部１０が構成されている。
【００２６】
切替部１０は、電流制限抵抗Ｒ３、Ｒ４を還流電流が流れる経路に介在させる制限状態と、電流制限抵抗Ｒ３、Ｒ４を還流電流が流れる経路に介在させない通常状態とを切り替える。この場合、トランジスタＴｒ５、Ｔｒ６がオンされることにより制限状態へと切り替わり、トランジスタＴｒ５、Ｔｒ６がオフされることにより通常状態へと切り替わる。なお、このような切替動作は、マイコン６により制御される。
【００２７】
本実施形態では、切替部１０は、Ｈブリッジ回路３のトランジスタＴｒ１がオンからオフに遷移する際に、トランジスタＴｒ５をオンすることにより制限状態への切り替えを行う。また、切替部１０は、Ｈブリッジ回路３のトランジスタＴｒ２がオンからオフに遷移する際に、トランジスタＴｒ６をオンすることにより制限状態への切り替えを行う。
【００２８】
ただし、切替部１０は、モータ２の回転数が所定の閾値回転数以上であることを条件として制限状態への切り替えを行うようになっている。モータ２の回転数は、開度検出信号Ｓａの傾き（微分値）から推定することが可能である。なお、閾値回転数は、モータ２の仕様、各回路を構成する回路素子の定格などに基づいて、後述する本実施形態による効果が確実に得られるような値に設定すればよい。本実施形態では、例えば、閾値回転数は、還流電流が流れる経路に設けられた回路素子の電流定格と同程度の大きさの還流電流が流れる際におけるモータ２の回転数に対し所定のマージン分だけ低い値に設定されている。
【００２９】
次に、上記構成の作用について説明する。
モータ駆動装置１では、直流電源からモータ２に対する通電が行われる通電期間（以下、ＯＮ  ＤＵＴＹ期間とも呼ぶ）と、直流電源からモータ２に対する通電が停止される非通電期間（以下、ＯＦＦ  ＤＵＴＹ期間とも呼ぶ）と、が交互に繰り返される。また、これら通電期間および非通電期間の間には、貫通電流の発生を抑制するための貫通抑制期間が設けられている。
【００３０】
以下、これら各期間における回路動作について、図２を参照しながら説明する。なお、この場合、モータ２を正方向に回転させる場合を想定している。また、図２では、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４を、それらのオン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）が明確となるように単なるスイッチのシンボルで表している。さらに、図２では、モータ２を、抵抗Ｒａ、インダクタンスＬａおよび誘起電圧Ｅｃとして等価的に表している。
【００３１】
［１］ＯＮ  ＤＵＴＹ期間
図２（ａ）に示すように、ＯＮ  ＤＵＴＹ期間では、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ４がＯＮされるとともに、トランジスタＴｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ５、Ｔｒ６がＯＦＦされる。これにより、図２（ａ）に実線の矢印で示す経路、つまり「電源線Ｌｂ→Ｔｒ１→端子Ｍ１→端子Ｍ２→Ｔｒ４→グランド線Ｌｇ」という経路で電流が流れ、モータ２が正方向に回転する。
【００３２】
［２］貫通抑制期間（ＯＮからＯＦＦへの遷移時）
図２（ｂ）に示すように、ＯＮ  ＤＵＴＹ期間からＯＦＦ  ＤＵＴＹ期間への遷移期間に設けられる貫通抑制期間では、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ３、Ｔｒ５、Ｔｒ６がＯＦＦされるとともに、トランジスタＴｒ４がＯＮされる。これにより、図２（ｂ）に実線の矢印で示す経路、つまり「グランド線Ｌｇ→Ｔｒ３のボディダイオード→端子Ｍ１→端子Ｍ２→Ｔｒ４→グランド線Ｌｇ」という経路で電流が流れる。
【００３３】
［３］ＯＦＦ  ＤＵＴＹ期間（通常状態）
制限状態への切り替えを行うための条件を満たしていない場合、つまりモータ２の回転数が閾値回転数未満である場合、図２（ｃ）に示すような回路動作となる。すなわち、この場合、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ５、Ｔｒ６がＯＦＦされるとともに、トランジスタＴｒ３、Ｔｒ４がＯＮされる。
【００３４】
これにより、当該期間への切り替わり当初は、「グランド線Ｌｇ→Ｔｒ３→端子Ｍ１→端子Ｍ２→Ｔｒ４→グランド線Ｌｇ」という経路で電流が流れる。ただし、その後は、誘起電圧Ｅｃの作用により、上記経路とは逆向きの経路に電流が流れ始める。すなわち、図２（ｃ）に実線の矢印で示すように「グランド線Ｌｇ→Ｔｒ４→端子Ｍ２→端子Ｍ１→Ｔｒ３→グランド線Ｌｇ」という経路で電流が流れる。このように、本実施形態では、Ｈブリッジ回路３を構成する下流側のトランジスタをＯＮすることで還流を行う、いわゆるロウサイド還流方式を採用している。
【００３５】
［４］ＯＦＦ  ＤＵＴＹ期間（制限状態）
制限状態への切り替えを行うための条件を満たしている場合、つまりモータ２の回転数が閾値回転数以上である場合、図２（ｄ）に示すような回路動作となる。すなわち、この場合、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ３、Ｔｒ６がＯＦＦされるとともに、トランジスタＴｒ４、Ｔｒ５がＯＮされる。
【００３６】
これにより、当該期間への切り替わり当初は、「グランド線Ｌｇ→Ｔｒ５→電流制限抵抗Ｒ３→端子Ｍ１→端子Ｍ２→Ｔｒ４→グランド線Ｌｇ」という経路で電流が流れる。ただし、その後は、誘起電圧Ｅｃの作用により、上記経路とは逆向きの経路に電流が流れ始める。すなわち、図２（ｄ）に実線の矢印で示すように「グランド線Ｌｇ→Ｔｒ４→端子Ｍ２→端子Ｍ１→電流制限抵抗Ｒ３→Ｔｒ５→グランド線Ｌｇ」という経路で電流が流れる。この期間、モータ２を通じて流れる電流は、電流制限抵抗Ｒ３を流れることにより制限される。
【００３７】
［５］貫通抑制期間（ＯＦＦからＯＮへの遷移時）
図２（ｂ）に示すように、ＯＦＦ  ＤＵＴＹ期間からＯＮ  ＤＵＴＹ期間への遷移期間に設けられる貫通抑制期間では、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ３、Ｔｒ５、Ｔｒ６がＯＦＦされるとともに、トランジスタＴｒ４がＯＮされる。これにより、図２（ｂ）に破線の矢印で示す経路、つまり「グランド線Ｌｇ→Ｔｒ４→端子Ｍ２→端子Ｍ１→Ｔｒ１のボディダイオード→電源線Ｌｂ」という経路で電流が流れる。
【００３８】
図３は、このような回路動作をまとめた表である。なお、図３の最上段の項目は、各期間を表すものであり、「ＯＮ」はＯＮ  ＤＵＴＹ期間、「→」は貫通抑制期間、「ＯＦＦ」はＯＦＦ  ＤＵＴＹ期間を表している。また、図３の最下段の項目は、制限状態への切り替えを行うための条件を満たしているか否かを表す項目であり、条件を満たしている場合には「１」と記載され、条件を満たしていない場合には「０」と記載されている。
【００３９】
図３に示すように、モータ制御装置１では、ＯＮ  ＤＵＴＹ期間とＯＦＦ  ＤＵＴＹ期間とが交互に繰り返され、これによりモータ２に流れる電流、ひいてはバルブの開度が制御される。また、制限状態への切り替え条件を満たす場合のＯＦＦ  ＤＵＴＹ期間では、トランジスタＴｒ５がＯＮされて電流制限抵抗Ｒ３による電流の制限動作が有効となっている。
【００４０】
続いて、モータ２を正方向に回転させる場合の各部の動作波形について、図４を参照しながら説明する。なお、図４および後述する図５では、モータ２に流れる電流について、端子Ｍ１から端子Ｍ２に向けて流れる方向を正（＋）とし、端子Ｍ２から端子Ｍ１に向けて流れる方向を負（−）としている。また、開度検出信号Ｓａが０［Ｖ］のときは開度が最小値である状態、つまりバルブが閉じた状態であり、開度検出信号Ｓａが５［Ｖ］のときは開度が最大値である状態、つまりバルブが開いた状態である。
【００４１】
時刻ｔ１以前の期間は、モータ２への通電が行われていない期間である。時刻ｔ１において、正回転を行う旨の指示があり、モータ２への通電が開始される。従来技術でも説明したように、動作開始直後はＯＮ  ＤＵＴＹ期間が長くなるようにして速やかに弁体を動作させ、目標開度に近付くにつれてＯＮ  ＤＵＴＹ期間が漸減されるようになっている。
【００４２】
時刻ｔ１〜ｔ２の期間はＯＮ  ＤＵＴＹ期間である。このＯＮ  ＤＵＴＹ期間では、モータ２の電流は、最初は正方向に急激に増加するが、その後は、誘起電圧の作用により、モータ２の回転数の増加に比例して徐々に減少する。時刻ｔ２〜ｔ３の期間はＯＦＦ  ＤＵＴＹ期間である。このＯＦＦ  ＤＵＴＹ期間では、誘起電圧の作用により、モータ２の電流は、負方向に増加する、つまり制御している通電方向（＋）とは逆向き（−）の電流が流れる。続く時刻ｔ３〜ｔ４の期間はＯＮ  ＤＵＴＹ期間である。このＯＮ  ＤＵＴＹ期間では、モータ２の電流は、正方向に増加する。
【００４３】
時刻ｔ４〜ｔ１２では、時刻ｔ２〜ｔ４と同様の動作が繰り返される。この場合、後半に進むにつれ、ＯＦＦ  ＤＵＴＹ期間の割合が増えるようになっている。そのため、モータ２の電流は、後半に進むにつれて負方向に大きくなり、目標開度に近付いた時刻ｔ１１の時点において最大の負電流となる。
【００４４】
時刻ｔ１２〜ｔ１３はＯＦＦ  ＤＵＴＹ期間である。ただし、このとき、モータ２の回転数が減少していることから、誘起電圧も同様に減少するため、モータ２の電流は正方向に増加する、つまり負電流が減少する。時刻ｔ１３〜ｔ１４はＯＮ  ＤＵＴＹ期間であり、モータ２の電流は正方向に増加する。そして、時刻ｔ１４の時点において通電停止の指示があり、モータ２への通電が停止される。
【００４５】
続いて、モータ２を逆方向に回転させる場合の各部の動作波形について、図５を参照しながら説明する。時刻ｔ１以前の期間は、モータ２への通電が行われていない期間である。時刻ｔ１において、逆回転を行う旨の指示があり、モータ２への通電が開始される。時刻ｔ１〜ｔ２の期間はＯＮ  ＤＵＴＹ期間である。このＯＮ  ＤＵＴＹ期間では、モータ２の電流は、最初は負方向に急激に増加するが、その後は、誘起電圧の作用により、モータ２の回転数の増加に比例して徐々に減少する。時刻ｔ２〜ｔ３の期間はＯＦＦ  ＤＵＴＹ期間である。このＯＦＦ  ＤＵＴＹ期間では、誘起電圧の作用により、モータ２の電流は、正方向に増加する、つまり制御している通電方向（−）とは逆向き（＋）の電流が流れる。続く時刻ｔ３〜ｔ４の期間はＯＮ  ＤＵＴＹ期間である。このＯＮ  ＤＵＴＹ期間では、モータ２の電流は、負方向に増加する。
【００４６】
時刻ｔ４〜ｔ１２では、時刻ｔ２〜ｔ４と同様の動作が繰り返される。この場合、後半に進むにつれ、ＯＦＦ  ＤＵＴＹ期間の割合が増えるようになっている。そのため、モータ２の電流は、後半に進むにつれて正方向に大きくなり、目標開度に近付いた時刻ｔ１１の時点において最大の正電流となる。
【００４７】
時刻ｔ１２〜ｔ１３はＯＦＦ  ＤＵＴＹ期間である。ただし、このとき、モータ２の回転数が減少していることから、誘起電圧も同様に減少するため、モータ２の電流は負方向に増加する、つまり正電流が減少する。時刻ｔ１３〜ｔ１４はＯＮ  ＤＵＴＹ期間であり、モータ２の電流は負方向に増加する。そして、時刻ｔ１４の時点において通電停止の指示があり、モータ２への通電が停止される。
【００４８】
以上説明した本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
本実施形態のモータ駆動装置１のように、Ｈブリッジ回路３を用いてモータ２を駆動する構成において、モータ２に対する通電が停止されるＯＦＦ  ＤＵＴＹ期間には、モータ２で生じる誘起電圧の作用により制御している通電方向とは逆向きの電流が流れる。このような逆向きの電流は、モータ２の仕様によっては過大な電流となる可能性がある。
【００４９】
そこで、上記構成において、切替部１０が制限状態への切り替えを行うことにより、上記逆向きの電流は、Ｈブリッジ回路３とは別に設けられた電流制限抵抗Ｒ３、Ｒ４を流れることで制限される。そのため、上記構成では、上記逆向きの電流が流れる経路に設けられた回路を構成する各回路素子に対し、それらの電流定格を超えるような過大な電流が流れることがなくなる。したがって、上記構成によれば、誘起電圧の作用により流れる電流から回路を構成する素子を保護することができるという優れた効果が得られる。
【００５０】
なお、上記構成において、逆向きの電流が過大な電流となった場合に故障するおそれがある回路としては、電流検出回路８、Ｈブリッジ回路３などが考えられる。特に、電流検出回路８は、モータ２の電流が流れる経路に直列に設けられた検出抵抗Ｒ１の端子間電圧を入力する増幅器（アンプ）を備えており、過大な電流が流れると、そのアンプが誤動作、もしくは故障するおそれがある。
【００５１】
また、誘起電圧の電圧値がバッテリ電圧ＶＢの電圧値を大幅に上回るような場合には、その誘起電圧の作用により流れる上記逆向きの電流が、Ｈブリッジ回路３を構成するトランジスタＴｒ３、Ｔｒ４の定格電流を超える可能性もあり、そうすると、Ｈブリッジ回路３が故障するおそれもある。本実施形態によれば、上述したように逆向きの電流が過大となることが抑制されるため、このような故障の発生を未然に防止することができる。
【００５２】
また、誘起電圧の作用により流れる電流の大きさは、モータ２の仕様、回転数などにより異なる。そのため、上記電流の大きさが回路素子の電流定格未満に抑えられるような場合には、切替部１０は、電流制限抵抗Ｒ３、Ｒ４を電流経路に介在させない通常状態への切り替えを行えばよい。具体的には、本実施形態では、切替部１０は、モータ２の回転数が閾値回転数以上であることを条件として制限状態への切り替えを行う、言い換えれば、モータ２の回転数が閾値回転数未満である場合には通常状態への切り替えを行うようになっている。このようにすれば、電流制限抵抗Ｒ３、Ｒ４による電流制限の動作がむやみに行われることがなくなり、その結果、電流制限抵抗Ｒ３、Ｒ４、切替部１０を構成するスイッチ（トランジスタＴｒ５、Ｔｒ６）などの寿命が向上するといった効果が得られる。
【００５３】
誘起電圧の作用により流れる電流の大きさは、図４および図５に示したように、バルブの開度が目標開度に近付いた際に最大となる。そこで、上述した制限状態への切り替え期間は、少なくとも、バルブの開度が目標開度に近付いたタイミング（図４および図５の時刻ｔ１１）を含む期間に設定すればよい。このようにすれば、上述した寿命向上の効果を一層高めることができる。なお、上記したタイミングは、開度検出信号Ｓａに基づいて検出することが可能である。
【００５４】
電流制限回路５を構成する電流制限抵抗Ｒ３およびトランジスタＴｒ５の直列回路と、電流制限抵抗Ｒ４およびトランジスタＴｒ６の直列回路とは、Ｈブリッジ回路３のトランジスタＴｒ３およびＴｒ４に対してそれぞれ並列接続されている。このような構成によれば、トランジスタＴｒ５、Ｔｒ６がオフされることにより、電流制限回路５の各回路素子をモータ２の通電経路から完全に切り離すことが可能となる。そのため、上記構成の電流制限回路５は、通常のモータ制御に影響を与えることなく、還流電流を制限する作用を奏することができる。
【００５５】
（第２実施形態）
以下、第２実施形態について図６を参照して説明する。
図６に示すように、本実施形態のモータ駆動装置２１は、第１実施形態のモータ駆動装置１に対し、電流制限回路５に代えて電流制限回路２２を備えている点などが異なる。また、モータ駆動装置２１は、Ｈブリッジ回路３を構成する上流側のトランジスタをＯＮすることで還流を行う、いわゆるハイサイド還流方式を採用している。
【００５６】
電流制限回路２２は、電流制限回路５と同様の回路素子を備えている。ただし、この場合、各回路素子の接続形態が異なっている。すなわち、電流制限抵抗Ｒ３は、電源線ＬｂとトランジスタＴｒ５のドレインの間に接続されている。トランジスタＴｒ５のソースは、ノードＮ１に接続されている。つまり、電流制限抵抗Ｒ３およびトランジスタＴｒ５の直列回路は、Ｈブリッジ回路３のトランジスタＴｒ１に対して並列接続されている。
【００５７】
また、電流制限抵抗Ｒ４は、電源線ＬｂとトランジスタＴｒ６のドレインの間に接続されている。トランジスタＴｒ６のソースは、ノードＮ２に接続されている。つまり、電流制限抵抗Ｒ４およびトランジスタＴｒ６の直列回路は、Ｈブリッジ回路３のトランジスタＴｒ２に対して並列接続されている。
【００５８】
上記構成において、トランジスタＴｒ５、Ｔｒ６、マイコン６およびドライバ７により、切替部２３が構成されている。この場合、切替部２３は、Ｈブリッジ回路３のトランジスタＴｒ４がオンからオフに遷移する際に、トランジスタＴｒ５をオンすることにより制限状態への切り替えを行う。また、切替部２３は、Ｈブリッジ回路３のトランジスタＴｒ３がオンからオフに遷移する際に、トランジスタＴｒ６をオンすることにより制限状態への切り替えを行う。
【００５９】
以上説明した本実施形態のように、ハイサイド還流方式を採用したモータ駆動装置２１であっても、第１実施形態のモータ駆動装置１と同様、切替部２３が制限状態への切り替えを行うことにより、ＯＦＦ  ＤＵＴＹ期間に誘起電圧の作用により生じる逆向きの電流は、電流制限抵抗Ｒ３、Ｒ４を流れることで制限される。したがって、本実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
（第３実施形態）
以下、第３実施形態について図７および図８を参照して説明する。
図７に示すように、本実施形態のモータ駆動装置３１は、第１実施形態のモータ駆動装置１に対し、電流制限回路５に代えて電流制限回路３２を備えている点などが異なる。電流制限回路３２は、還流電流を制限するための抵抗である電流制限抵抗Ｒ３１と、スイッチＳＷ３１とを備えている。
【００６１】
電流制限抵抗Ｒ３１は、Ｈブリッジ回路３の一方の出力端子であるノードＮ１とモータ２の端子Ｍ１との間に、検出抵抗Ｒ１とともに直列接続されている。スイッチＳＷ３１は、例えばＭＯＳトランジスタなどの半導体スイッチング素子から構成されるものであり、電流制限抵抗Ｒ３１と並列接続されている。スイッチＳＷ３１のオン／オフは、ドライバ７から与えられる切替信号により切り替えられる。ドライバ７は、マイコン６から与えられる切替指令に基づいて、スイッチＳＷ３１をオン／オフする。したがって、スイッチＳＷ３１のオン／オフは、マイコン６により制御される。
【００６２】
上記構成において、スイッチＳＷ３１、マイコン６およびドライバ７により、切替部３３が構成されている。この場合、スイッチＳＷ３１がオフされることにより制限状態へと切り替わり、スイッチＳＷ３１がオンされることにより通常状態へと切り替わる。なお、このような切替動作は、マイコン６により制御される。
【００６３】
本実施形態のモータ駆動装置３１の各期間における回路動作は、図８に示すような内容となる。なお、この場合、第１実施形態と同様、ロウサイド還流を行うとともに、モータ２を正方向に回転させる場合を想定している。
【００６４】
以上説明したように、本実施形態のモータ駆動装置３１は、第１実施形態のモータ駆動装置１と同様、切替部３３が制限状態への切り替えを行うことにより、ＯＦＦ  ＤＵＴＹ期間に誘起電圧の作用により生じる逆向きの電流は、電流制限抵抗Ｒ３１を流れることで制限される。したがって、本実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６５】
さらに、本実施形態の構成によれば、還流方式として、ロウサイド還流方式だけでなく、ハイサイド還流方式にも対応することが可能となるため、汎用性が高まるという効果が得られる。また、電流制限回路３２は、２つの回路素子、つまり電流制限抵抗Ｒ３１およびスイッチＳＷ３１により構成されている。そのため、本実施形態によれば、前述した各実施形態に比べ、還流電流を制限するための追加の回路素子を少なく抑えることができるという効果が得られる。
【００６６】
（その他の実施形態）
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で任意に変形、組み合わせ、あるいは拡張することができる。
Ｈブリッジ回路３が駆動するモータとしては、内燃機関用のバルブを駆動するモータ２に限らずともよく、車両に搭載されるモータ全般を対象とすることができる。
Ｈブリッジ回路３および電流制限回路５などを構成するスイッチング素子としては、Ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタに限らずともよく、Ｐチャネル型のＭＯＳトランジスタ、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴなど、種々のスイッチング素子を用いることができる。
【００６７】
制限状態への切り替えを行うための条件としては、誘起電圧の作用で流れる逆向きの電流が回路素子の定格電流を超えないようにできる条件であれば、適宜変更可能である。例えば、開度センサから出力される開度検出信号Ｓａの傾き（微分値）が所定の閾値傾き以上であるという条件でもよい。また、モータ２の回転数を検出するエンコーダなどのセンサ（回転数検出部）を設け、それにより検出される回転数が閾値回転数以上であるという条件でもよい。また、モータ２の各端子Ｍ１、Ｍ２の電圧から誘起電圧を検出する電圧検出部を設け、それにより検出される誘起電圧が所定の閾値電圧以上であるという条件でもよい。
【００６８】
上記各実施形態では、電流制限抵抗Ｒ３、Ｒ４、Ｒ３１の抵抗値は、固定となっていたが、それら抵抗値を可変とする構成であってもよい。このようにすれば、誘起電圧の作用で生じる逆向きの電流を制限する効果について、モータ２の仕様などに応じて最適なものに調整することが可能となる。
【００６９】
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
【符号の説明】
【００７０】
１、２１、３１…モータ駆動装置、２…モータ、３…Ｈブリッジ回路、４…駆動制御部、１０、２３、３３…切替部、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ３１…電流制限抵抗、Ｔｒ１〜Ｔｒ６…トランジスタ。
【図１】
2018182797.tif 000003
【図２】
2018182797.tif 000004
【図３】
2018182797.tif 000005
【図４】
2018182797.tif 000006
【図５】
2018182797.tif 000007
【図６】
2018182797.tif 000008
【図７】
2018182797.tif 000009
【図８】
2018182797.tif 000010