(57)【要約】【課題】電源電流のリップルを抑制しつつ、ＰＷＭ信号による負荷の駆動制御範囲を拡張することができる負荷駆動装置を提供する。【解決手段】２つのモータを駆動する際に使用するＰＷＭ信号の標準デューティ比を５０％に設定し、駆動指令のレベルが標準デューティ比に相当する場合は、各モータに対して、標準デューティ比のＰＷＭ信号を通電期間が重複しない逆相関系となるように出力する。また、駆動指令のレベルが標準未満レベルの場合は連続的なＯＦＦ期間と標準ＰＷＭ信号とを、標準超レベルの場合は連続的なＯＮ期間と標準ＰＷＭ信号とを、駆動指令のレベルに応じた比で切り替えて出力する。【選択図】図２
2008253122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源に接続された複数の負荷を、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御方式により夫々独立して駆動する負荷駆動装置において、
前記複数の負荷を駆動する際に使用するＰＷＭ信号の標準デューティ比を、前記負荷の数をｎとすると、（１００／ｎ）％以下の範囲で設定し、
前記負荷の駆動指令のレベルが、
前記標準デューティ比に相当する場合は、前記複数の負荷に対して、前記標準デューティ比のＰＷＭ信号を、各負荷の通電期間が重複しない位相によって出力し（以下、標準ＰＷＭ信号と称す）、
前記標準デューティ比未満（標準未満レベル）に相当する場合は、連続的な非通電期間と前記標準ＰＷＭ信号とを、前記駆動指令のレベルに応じた比で切り替えて出力し、
前記標準デューティ比を超えるもの（標準超レベル）に相当する場合は、連続的な通電期間と前記標準ＰＷＭ信号とを、前記駆動指令のレベルに応じた比で切り替えて出力する制御手段を備えたことを特徴とする負荷駆動装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記標準デューティ比を、（１００／ｍ）％に設定した場合（ｍ≧ｎ）、
前記電源電圧をＶ（Ｂ），前記駆動指令の出力レベルをＶ（ＩＮ），前記標準ＰＷＭ信号の出力期間をｔ１，前記連続的な非通電期間をｔ２，前記連続的な通電期間をｔ３とすると、
前記負荷の駆動指令の出力レベルが前記標準未満レベルの場合は、
Ｖ（ＩＮ）＝ｔ１／（ｔ１＋ｔ２）×Ｖ（Ｂ）／ｍ
となるように期間ｔ１，ｔ２の比を設定し、
前記負荷の駆動指令の出力レベルが前記標準超レベルの場合は、
Ｖ（ＩＮ）＝（ｔ１／ｍ＋ｔ３）／（ｔ１＋ｔ３）×Ｖ（Ｂ）
となるように期間ｔ１，ｔ３の比を設定することを特徴とする請求項１記載の負荷駆動装置。
【請求項３】
前記期間ｔ１，ｔ２の比に応じて、制御周期（ｔ１＋ｔ２）内において前記標準ＰＷＭ信号の出力期間と前記連続的な非通電期間とを所定のパターンで交互に繰り返すと共に、前記期間ｔ１，ｔ３の比に応じて、制御周期（ｔ１＋ｔ３）内において前記標準ＰＷＭ信号の出力期間と前記連続的な通電期間とを所定のパターンで交互に繰り返すことを特徴とする請求項２記載の負荷駆動装置。
【請求項４】
前記期間ｔ１，ｔ２の比に応じて、制御周期（ｔ１＋ｔ２）内において前記標準ＰＷＭ信号の出力期間と前記連続的な非通電期間とをランダムに分散させると共に、前記期間ｔ１，ｔ３の比に応じて、制御周期（ｔ１＋ｔ３）内において前記標準ＰＷＭ信号の出力期間と前記連続的な通電期間とをランダムに分散させることを特徴とする請求項２記載の負荷駆動装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記標準デューティ比を（１００／ｎ）％に設定することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の負荷駆動装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記駆動指令に応じて前記複数の負荷に対する信号出力パターンを決定すると、前記標準ＰＷＭ信号の出力期間を、「０」から決定した期間まで徐々に長くするようにスタートアップ制御を行うことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の負荷駆動装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記連続的な非通電期間と前記標準ＰＷＭ信号の出力期間との和で決まる信号出力周期，又は前記連続的な通電期間と前記標準ＰＷＭ信号の出力期間との和で決まる信号出力周期をランダムに変動させて、それらの所定期間内での平均が、前記駆動指令に応じた出力レベルとなるように制御することを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の負荷駆動装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記標準ＰＷＭ信号を台形波状として、波形の立上り期間と立下がり期間とが重複しない位相で出力することを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の負荷駆動装置。
【請求項９】
電源に接続された複数の負荷を、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御方式により夫々独立して駆動する方法において、
前記複数の負荷を駆動する際に使用するＰＷＭ信号の標準デューティ比を、前記負荷の数をｎとすると、（１００／ｎ）％以下の範囲で設定し、
前記負荷の駆動指令のレベルが、
前記標準デューティ比に相当する場合は、前記複数の負荷に対して、前記標準デューティ比のＰＷＭ信号を、各負荷の通電期間が重複しない位相によって出力し（以下、標準ＰＷＭ信号と称す）、
前記標準デューティ比未満（標準未満レベル）に相当する場合は、連続的な非通電期間と前記標準ＰＷＭ信号とを、前記駆動指令のレベルに応じた比で切り替えて出力し、
前記標準デューティ比を超えるもの（標準超レベル）に相当する場合は、連続的な通電期間と前記標準ＰＷＭ信号とを、前記駆動指令のレベルに応じた比で切り替えて出力することを特徴とする負荷駆動方法。
【請求項１０】
前記標準デューティ比を、（１００／ｍ）％に設定した場合（ｍ≧ｎ）、
前記電源電圧をＶ（Ｂ），前記駆動指令の出力レベルをＶ（ＩＮ），前記標準ＰＷＭ信号の出力期間をｔ１，前記連続的な非通電期間をｔ２，前記連続的な通電期間をｔ３とすると、
前記負荷の駆動指令の出力レベルが前記標準未満レベルの場合は、
Ｖ（ＩＮ）＝ｔ１／（ｔ１＋ｔ２）×Ｖ（Ｂ）／ｍ
となるように期間ｔ１，ｔ２の比を設定し、
前記負荷の駆動指令の出力レベルが前記標準超レベルの場合は、
Ｖ（ＩＮ）＝（ｔ１／ｍ＋ｔ３）／（ｔ１＋ｔ３）×Ｖ（Ｂ）
となるように期間ｔ１，ｔ３の比を設定することを特徴とする請求項９記載の負荷駆動方法。
【請求項１１】
前記期間ｔ１，ｔ２の比に応じて、制御周期（ｔ１＋ｔ２）内において前記標準ＰＷＭ信号の出力期間と前記連続的な非通電期間とを所定のパターンで交互に繰り返すと共に、前記期間ｔ１，ｔ３の比に応じて、制御周期（ｔ１＋ｔ３）内において前記標準ＰＷＭ信号の出力期間と前記連続的な通電期間とを所定のパターンで交互に繰り返すことを特徴とする請求項１０記載の負荷駆動方法。
【請求項１２】
前記期間ｔ１，ｔ２の比に応じて、制御周期（ｔ１＋ｔ２）内において前記標準ＰＷＭ信号の出力期間と前記連続的な非通電期間とをランダムに分散させると共に、前記期間ｔ１，ｔ３の比に応じて、制御周期（ｔ１＋ｔ３）内において前記標準ＰＷＭ信号の出力期間と前記連続的な通電期間とをランダムに分散させることを特徴とする請求項１０記載の負荷駆動方法。
【請求項１３】
前記標準デューティ比を、（１００／ｎ）％に設定することを特徴とする請求項９乃至１２の何れかに記載の負荷駆動方法。
【請求項１４】
前記駆動指令に応じて前記複数の負荷に対する信号出力パターンを決定すると、前記標準ＰＷＭ信号の出力期間を、「０」から決定した期間まで徐々に長くするようにスタートアップ制御を行うことを特徴とする請求項９乃至１３の何れかに記載の負荷駆動方法。
【請求項１５】
前記連続的な非通電期間と前記標準ＰＷＭ信号の出力期間との和で決まる信号出力周期，又は前記連続的な通電期間と前記標準ＰＷＭ信号の出力期間との和で決まる信号出力周期をランダムに変動させて、それらの所定期間内での平均が、前記駆動指令に応じた出力レベルとなるように制御することを特徴とする請求項９乃至１４の何れかに記載の負荷駆動方法。
【請求項１６】
前記標準ＰＷＭ信号を台形波状として、波形の立上り期間と立下がり期間とが重複しない位相で出力することを特徴とする請求項９乃至１５の何れかに記載の負荷駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源に接続された複数の負荷を、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御方式により夫々独立して駆動する負荷駆動装置及び負荷駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば２つのモータなどの負荷に、夫々独立したＰＷＭ信号を与えて駆動する場合、負荷への通電期間に重複が生じると電源電流の高周波リップルが大きくなる。斯様な問題を解決する技術として、例えば、特許文献１や２などに開示されているように、２つの負荷の通電期間が互いに重複することがないように、２つのＰＷＭ信号が逆相の関係となるように出力するものがある。
【特許文献１】特開平６−１８９５９３号公報
【特許文献２】特開２００２−４３９１０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、上記のような従来技術によって電源電流のリップルを抑制できるのは、ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％の場合だけであり、例えば、電源電圧が１２Ｖであるとすると、夫々の負荷には、その１／２である６Ｖの電圧しか印加することができない。従って、負荷の駆動制御範囲が限定されてしまうという問題があった。
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、その目的は、電源電流のリップルを抑制しつつ、ＰＷＭ信号による負荷の駆動制御範囲を拡張することができる負荷駆動装置及び負荷駆動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１記載の負荷駆動装置によれば、制御手段は、複数の負荷を駆動する際に使用するＰＷＭ信号の標準デューティ比を、負荷の数をｎとすると（１００／ｎ）％以下の範囲で設定する。そして、負荷の駆動指令のレベルが標準デューティ比に相当する場合は、複数の負荷に対して、標準デューティ比のＰＷＭ信号を各負荷の通電期間が重複しない位相によって出力する（標準ＰＷＭ信号）。また、駆動指令のレベルが標準未満レベルの場合は連続的な非通電期間と標準ＰＷＭ信号とを、標準超レベルの場合は連続的な通電期間と標準ＰＷＭ信号とを、駆動指令のレベルに応じた比で切り替えて出力する。尚、「連続的な通電期間」または「連続的な非通電期間」とは、標準ＰＷＭ信号のオンオフ期間を超える長さで継続する非通電または通電期間を意味する。
【０００５】
即ち、標準ＰＷＭ信号を出力している期間に負荷に印加される電圧は電源電圧の１／ｎとなるので、その期間に、負荷に連続的に通電しない期間を加えれば、印加電圧の合計は電源電圧の１／ｎよりも小さくなり、逆に、負荷に連続的に通電する期間を加えれば、印加電圧の合計は電源電圧の１／ｎよりも大きくなる。そして、標準ＰＷＭ信号を出力する場合、各負荷の通電期間が重複しないので電源の電流リップルは抑制され、連続的な非通電期間及び通電期間も、電流リップルは発生しない。従って、電流リップルの発生を抑制しつつ、負荷の印加電圧範囲をより拡げてＰＷＭ制御を行うことができる。
【０００６】
請求項２記載の負荷駆動装置によれば、制御手段は、標準デューティ比を（１００／ｍ）％に設定した場合（ｍ≧ｎ）、電源電圧をＶ（Ｂ），駆動指令の出力レベルをＶ（ＩＮ），標準ＰＷＭ信号の出力期間をｔ１，連続的な非通電期間をｔ２，連続的な通電期間をｔ３とすると、負荷の駆動指令の出力レベルが標準未満レベルの場合は、
Ｖ（ＩＮ）＝ｔ１／（ｔ１＋ｔ２）×Ｖ（Ｂ）／ｍ
となるように期間ｔ１，ｔ２の比を設定し、負荷の駆動指令の出力レベルが標準超レベルの場合は、
Ｖ（ＩＮ）＝（ｔ１／ｍ＋ｔ３）／（ｔ１＋ｔ３）×Ｖ（Ｂ）
となるように期間ｔ１，ｔ３の比を設定する。
即ち、制御周期を（ｔ１＋ｔ２），又は（ｔ１＋ｔ３）として定め、請求項１で説明した原理に基づき上記各式との連立方程式を解けば、期間ｔ１，ｔ２の比又は期間ｔ１，ｔ３の比を設定することができる。
【０００７】
請求項３記載の負荷駆動装置によれば、期間ｔ１，ｔ２の比に応じて、制御周期（ｔ１＋ｔ２）内で標準ＰＷＭ信号の出力期間と連続的な非通電期間とを所定のパターンで交互に繰り返す。また、期間ｔ１，ｔ３の比に応じて、制御周期（ｔ１＋ｔ３）内で標準ＰＷＭ信号の出力期間と連続的な通電期間とを所定のパターンで交互に繰り返す。斯様に構成した場合も、請求項２と同様の効果が得られる。
【０００８】
請求項４記載の負荷駆動装置によれば、期間ｔ１，ｔ２の比に応じて、制御周期（ｔ１＋ｔ２）内で標準ＰＷＭ信号の出力期間と連続的な非通電期間とをランダムに分散させる。また、期間ｔ１，ｔ３の比に応じて、制御周期（ｔ１＋ｔ３）内で標準ＰＷＭ信号の出力期間と連続的な通電期間とをランダムに分散させる。したがって、標準ＰＷＭ信号の出力期間と、連続的な非通電期間又は通電期間との出力状態について現れる周期性を緩和することができ、ノイズの発生レベルを抑制することができる。
【０００９】
請求項５記載の負荷駆動装置によれば、制御手段は、標準デューティ比を（１００／ｎ）％に設定する。即ち、この場合の標準デューティ比は負荷数で等分された比となるので、標準ＰＷＭ信号の出力期間に、各負荷の通電期間が均一に配置されるようになり、電流リップルの発生を抑制しながら、当該期間における負荷の出力を最大にすることができる。
【００１０】
請求項６記載の負荷駆動装置によれば、制御手段は、駆動指令に応じて複数の負荷に対する信号出力パターンを決定すると、標準ＰＷＭ信号の出力期間を、「０」から決定した期間まで徐々に長くするようにスタートアップ制御を行う。即ち、請求項１〜３のようにして決定した信号出力パターンによって直ちに負荷に通電を行うと、突入電流が大きくなることが想定される。従って、上記のようにスタートアップ制御を行えば、通電電流を徐々に増加させて突入電流を緩和することができる。
【００１１】
請求項７記載の負荷駆動装置によれば、制御手段は、連続的な非通電期間と標準ＰＷＭ信号の出力期間との和で決まる信号出力周期，又は連続的な通電期間と標準ＰＷＭ信号の出力期間との和で決まる信号出力周期をランダムに変動させて、それらの所定期間内での平均が駆動指令に応じた出力レベルとなるように制御する。
即ち、駆動指令の出力レベルが標準未満レベルの場合，又は標準超レベルの場合に、決定された信号出力パターンを繰り返すと、その周期性に応じて振動や騒音が発生することも想定される。従って、信号出力周期をランダムに変動させれば、出力パターンの周期性を極力低下させて振動や騒音の発生を抑制することができる。
【００１２】
請求項８記載の負荷駆動装置によれば、制御手段は、標準ＰＷＭ信号を台形波状として、波形の立上り期間と立下がり期間とが重複しない位相で出力する。即ち、ＰＷＭ信号を台形波状にすると信号波形の立上り，立下りが緩やかになるため、ノイズの発生を抑制することができる。それに加えて、立上り期間と立下がり期間とが重複しない位相で標準ＰＷＭ信号を出力すれば、通電電流が変動する期間の重複も回避できるので、台形波状のＰＷＭ信号を採用した場合のリップルの発生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】
【００１３】
（第１実施例）
以下、本発明を、車両用エンジンのラジエータ及びエアコンディショナのコンデンサを冷却する冷却ファンを駆動する装置に適用した場合の第１実施例について、図１乃至図５を参照して説明する。車両のバッテリ（電源）１とグランドとの間には、モータ（負荷）２Ａ及びＮチャネルＭＯＳＦＥＴ３Ａ（Ｔｒ１，スイッチング素子），モータ２Ｂ及びＮチャネルＭＯＳＦＥＴ３Ｂ（Ｔｒ２）の直列回路が並列接続されている。ＦＥＴ３Ａ，３Ｂのドレインは、順方向のダイオード４Ａ，４Ｂ及びπ型フィルタ５を介してバッテリ１に接続されている。
ダイオード４Ａ，４Ｂは、ＦＥＴ３Ａ，３Ｂがオンからオフに切替わった場合に流れる遅れ電流をバッテリ１側に回生させるものである。また、コンデンサ６，７とコイル８とで構成されるπ型フィルタ５は、回生電流を吸収して電源を平滑させるものである。
【００１４】
演算回路（制御手段）９が出力するＰＷＭ制御信号は、駆動回路１０Ａ，１０Ｂを介してＦＥＴ３Ａ，３Ｂのゲートに出力される。ＦＥＴ３がオンすると、バッテリ１からモータ２，ＦＥＴ３，グランドの経路で電流が流れてモータ２が通電される。そして、ＦＥＴ３がオフすると、遅れ電流がダイオード４及びπ型フィルタ５を介してバッテリ１側に回生される。この時回生電流は、π型フィルタ５のコンデンサ６によって平滑される。逆側のコンデンサ７は、バッテリ１の電源平滑用である。
【００１５】
入力回路１１は、図示しない冷却ファン−モータ２の駆動指令を出力するＥＣＵ（Electronic Control Unit）であり、演算回路９に対して、上記駆動指令を比較的低速のＰＷＭ信号によって出力する。演算回路９は、上記ＰＷＭ信号のデューティ比に応じた指令電圧Ｖ（ＩＮ）を生成するように変換する（ＤＵＴＹ／Ｖ変換）と、その指令電圧Ｖ（ＩＮ）とバッテリ１の電源電圧Ｖ（Ｂ）とを比較して、ＦＥＴ３Ａ，３Ｂに駆動信号を出力する。
【００１６】
演算回路９により出力される駆動信号は、詳細は後述するが、指令電圧Ｖ（ＩＮ）のレベルに応じて、デューティ比５０％で互いに逆相の関係となるＰＷＭ信号（これを、標準ＰＷＭ信号と称す）と、連続的な非通電期間（連続ＯＦＦ期間），連続的な通電期間（連続ＯＮ期間）とを組み合わせたものとなる。
以上において、バッテリ１，モータ２，入力回路１１を除いたものが、負荷駆動装置３０を構成している。
【００１７】
次に、本実施例の作用について図２乃至図５も参照して説明する。図２は、演算回路９が指令電圧Ｖ（ＩＮ）のレベルに応じて出力する駆動信号の形態を示すものである。尚、バッテリ１の電源電圧Ｖ（Ｂ）が１２Ｖである場合、入力回路１１によって出力される駆動指令（入力信号の）デューティ比と、変換される指令電圧Ｖ（ＩＮ）との関係は、図３に示す通り直線となっている。
【００１８】
演算回路９は、指令電圧Ｖ（ＩＮ）と、バッテリ１の電源電圧Ｖ（Ｂ）の１／２となる電圧Ｖ（Ｂ）／２とを比較する。そして、Ｖ（ＩＮ）＝Ｖ（Ｂ）／２の場合は、標準ＰＷＭ信号を出力する。すると、電源電圧Ｖ（Ｂ）＝１２Ｖに対して、各モータ２Ａ，２Ｂの印加電圧は、夫々６Ｖとなる。
【００１９】
また、Ｖ（ＩＮ）＜Ｖ（Ｂ）／２（標準未満レベル）の場合は、標準ＰＷＭ信号と、連続ＯＦＦ期間との組み合わせを出力する。夫々の出力期間をｔ１，ｔ２とすると、両者の時間比を、一定に定められる制御周期（ｔ１＋ｔ２）と（１）式とに基づいて定める。
Ｖ（ＩＮ）＝ｔ１／（ｔ１＋ｔ２）×Ｖ（Ｂ）／２    …（１）
即ち、標準ＰＷＭ信号が出力される期間ｔ１の印加電圧はＶ（Ｂ）／２となるから、制御周期（ｔ１＋ｔ２）に対する期間ｔ１の比に、Ｖ（Ｂ）／２を乗じたものが指令電圧Ｖ（ＩＮ）に相当するように調整する。例えば、Ｖ（ＩＮ）＝Ｖ（Ｂ）／４（通常のＰＷＭ制御では、デューティ比２５％に相当）の場合は、ｔ１＝ｔ２に設定すれば良い。
【００２０】
また、Ｖ（ＩＮ）＞Ｖ（Ｂ）／２（標準超レベル）の場合は、標準ＰＷＭ信号と、連続ＯＮ期間との組み合わせを出力する。夫々の出力期間をｔ１，ｔ３とすると、両者の時間比を、一定に定められる制御周期（ｔ１＋ｔ３）と（２）式とに基づいて定める。
Ｖ（ＩＮ）＝（ｔ１／２＋ｔ３）／（ｔ１＋ｔ３）×Ｖ（Ｂ）    …（２）
即ち、期間ｔ３の印加電圧はＶ（Ｂ）となるから、（１）式のｔ２をｔ３に，Ｖ（Ｂ）／２をＶ（Ｂ）に置き換えた、
ｔ３／（ｔ１＋ｔ３）×Ｖ（Ｂ）
を加えたものが、（２）式となる。例えば、Ｖ（ＩＮ）＝Ｖ（Ｂ）×３／４（デューティ比７５％に相当）の場合は、ｔ１＝ｔ３に設定すれば良い。以上の原理に従い、演算回路９は駆動信号を生成する。
【００２１】
次に、演算回路９が、上記形態の駆動信号を生成出力する方式について図４及び図５を参照して説明する。図４は、演算回路９の処理内容を示すブロック図であり、図５は、同じ処理内容をフローチャートにより示すものである。図４において、演算回路９は、ＰＷＭ信号生成部１２において、キャリア周波数２０ｋＨｚでデューティ比５０％のＰＷＭ信号を生成し、バッファ１３及び１４を介して駆動回路１１Ａに出力すると共に、反転バッファ（ＮＯＴゲート）１５及びバッファ１６を介して駆動回路１１Ｂに出力する。
【００２２】
そして、制御用電源ＶCCとグランドとの間には、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１７及び１８の直列回路と、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１９及び２０の直列回路とが接続されており、夫々の共通接続点は、バッファ１４，１６の入力端子に接続されている。ゲート信号生成部２１は、図５のフローチャートに従い演算処理を行い、ＦＥＴ１７〜２０の各ゲートにゲート信号を出力する。即ち、ＦＥＴ１７〜２０が何れもＯＦＦであれば、バッファ１３，１５より出力されるＰＷＭ信号がそのまま出力され、グランド側のＦＥＴ１８，２０だけがＯＮすると、ロウレベル信号が出力され続ける。また、電源側のＦＥＴ１７，１９だけがＯＮすると、ハイレベル信号が出力され続ける。
【００２３】
次に、図５に沿って説明する。前提条件として、制御周期：ｔ１＋ｔ２＝ｔ１＋ｔ３＝２０ｍｓとする。先ず、入力回路１１より出力される駆動指令をＤＵＴＹ／Ｖ変換すると（ステップＳ０，ＤＵＴＹ／Ｖ変換部２２）、指令電圧Ｖ（ＩＮ）と電圧Ｖ（Ｂ）／２とを比較し（ステップＳ１，比較部２３）、（１）Ｖ（ＩＮ）＜Ｖ（Ｂ）／２，（２）Ｖ（ＩＮ）＝Ｖ（Ｂ）／２，（３）Ｖ（ＩＮ）＞Ｖ（Ｂ）／２の各ケースに応じて処理が分岐する（ステップＳ２）。（１）の標準未満レベルの場合は、制御周期条件と（１）式に基づいて、（３）式によりｔ２を演算する（ステップＳ３）。
ｔ２＝２０ｍｓ−４０ｍｓ×Ｖ（ＩＮ）／Ｖ（Ｂ）    …（３）
また、ｔ１＝２０ｍｓ−ｔ２であり、ｔ３＝０である。
【００２４】
（２）の標準レベルの場合は、標準ＰＷＭ信号を出力するだけであるから、ｔ２＝ｔ３＝０である（ステップＳ４）。また、（３）の標準超レベルの場合は、制御周期条件と（２）式に基づいて、（４）式によりｔ３を演算する（ステップＳ５）。
ｔ３＝−２０ｍｓ＋４０ｍｓ×Ｖ（ＩＮ）／Ｖ（Ｂ）    …（４）
また、ｔ１＝２０ｍｓ−ｔ３であり、ｔ２＝０である。
尚、ステップＳ３〜Ｓ５の処理は、図４では演算部２４に対応するものである。
【００２５】
ステップＳ３の実行後は、ステップＳ６に移行し、グランド側のＦＥＴ１８，２０に対してゲート信号Ｖ１，Ｖ２を出力する。尚、ＰＷＭ制御周期は５０μｓであるから、正相側のゲート信号Ｖ１をハイレベルにしてから２５μｓ後に、逆相側のゲート信号Ｖ２をハイレベルにする。
【００２６】
一方、ステップＳ５の実行後は、ステップＳ７に移行し、電源側のＦＥＴ１７，１９に対してゲート信号Ｖ３，Ｖ４を出力する。尚、ゲート信号Ｖ３，Ｖ４については、昇圧回路などを用いて、制御用電源ＶCCを超えるハイレベルを印加する。この場合も、正相側のゲート信号Ｖ３をハイレベルにしてから２５μｓ後に、逆相側のゲート信号Ｖ４をハイレベルにする。尚、ステップＳ６，Ｓ７の処理は、図４ではタイマ部２５，出力部２６に対応するものである。タイマ部２５は、演算回路９に与えられる「クロック」によって計時動作を行なう。以上のように処理する結果、図２に示す形態で駆動信号が出力される。
【００２７】
以上のように本実施例によれば、２つのモータ２Ａ，２Ｂを駆動する際に使用するＰＷＭ信号の標準デューティ比を５０％に設定し（ｍ＝２）、駆動指令のレベルが標準デューティ比に相当する場合は、モータ２Ａ，２Ｂに対して、標準デューティ比のＰＷＭ信号を各モータ２Ａ，２Ｂの通電期間が重複しない位相（逆相関係）によって出力する。また、駆動指令のレベルが標準未満レベルの場合は連続的なＯＦＦ期間と標準ＰＷＭ信号とを、標準超レベルの場合は連続的なＯＮ期間と標準ＰＷＭ信号とを、駆動指令のレベルに応じた比で切り替えて出力する。具体的には、標準未満レベルの場合は（１）式によって期間ｔ１，ｔ２の比を設定し、標準超レベルの場合は（２）式によって期間ｔ１，ｔ３の比を設定するようにした。従って、バッテリ１における電流リップルの発生を抑制しつつ、モータ２の印加電圧範囲をより拡げてＰＷＭ制御を行うことができる。
【００２８】
そして、標準デューティ比を、１００％をモータ２の数で等分した５０％に設定するので、標準ＰＷＭ信号の出力期間に、各モータ２Ａ，２Ｂの通電期間が均一に配置されるようになり、電流リップルの発生を抑制しながら、当該期間におけるモータ２Ａ，２Ｂの出力を最大にすることができる。
尚、駆動指令のレベルが標準未満レベルの場合，または標準超レベルの場合には、標準レベルの場合に比較して、モータ２の回転駆動に伴う振動や騒音が若干増加することも想定される。しかしながら、車両に配置される冷却ファンを駆動する場合などにはモータの駆動音がそれ程問題にならないため、実用上支障を来たすことは無い。
【００２９】
（第２実施例）
図６及び図７は本発明の第２実施例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。第２実施例は、駆動対象とするモータ２の数を「３」に拡張した場合を示す。即ち、第２実施例の負荷駆動装置３１では、３台目のモータ２Ｃを加えたことに伴い、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ３Ｃ，ダイオード４Ｃ，駆動回路１０Ｃが配置されている。
【００３０】
そして、演算回路９に替わる演算回路（制御手段）３２は、図７に示す形態で各モータ２Ａ，２Ｂ，２Ｃに駆動信号を出力する。この場合、標準デューティ比は、１００％を負荷数「３」で除した３３．３％として、演算回路３２は、指令電圧Ｖ（ＩＮ）と電圧Ｖ（Ｂ）／３とを比較する。
Ｖ（ＩＮ）＝Ｖ（Ｂ）／３の場合は、標準ＰＷＭ信号を出力するが、各モータ２Ａ，２Ｂ，２Ｃに与える標準ＰＷＭ信号の位相差は１２０度ずつとして、ＰＷＭ信号によるＯＮ期間が互いに重複しないようにする。この時、電源電圧Ｖ（Ｂ）＝１２Ｖに対して、各モータ２Ａ，２Ｂ，２Ｃの印加電圧は、夫々４Ｖとなる。
【００３１】
また、Ｖ（ＩＮ）＜Ｖ（Ｂ）／３（標準未満レベル）の場合は、第１実施例と同様に、標準ＰＷＭ信号と連続ＯＦＦ期間との組み合わせを出力するが、夫々の出力期間ｔ１，ｔ２は、制御周期と（５）式とに基づいて定める。
Ｖ（ＩＮ）＝ｔ１／（ｔ１＋ｔ２）×Ｖ（Ｂ）／３    …（５）
また、Ｖ（ＩＮ）＞Ｖ（Ｂ）／３（標準超レベル）の場合は、やはり標準ＰＷＭ信号と連続ＯＮ期間との組み合わせを出力するが、夫々の出力期間をｔ１，ｔ３は、制御周期と（６）式とに基づいて定める。
Ｖ（ＩＮ）＝（ｔ１／３＋ｔ３）／（ｔ１＋ｔ３）×Ｖ（Ｂ）    …（６）
以上のように第２実施例によれば、同時に駆動するモータ２の数が「３」の場合でも、請求項１と同様の効果を得ることができる。
【００３２】
（第３実施例）
図８は本発明の第３実施例を示すものであり、第１実施例の構成について、標準デューティ比を、第２実施例と同様の３３．３％とした場合の駆動信号形態を示す。この時、Ｖ（ＩＮ）＝Ｖ（Ｂ）／３の場合に、各モータ２Ａ，２Ｂに与える標準ＰＷＭ信号の位相差は、１２０度とする。従って、ＰＷＭ周期の１／３の期間は、モータ２Ａ，２Ｂの双方に通電が行われなくなる。
【００３３】
そして、Ｖ（ＩＮ）＜Ｖ（Ｂ）／３（標準未満レベル）の場合と、Ｖ（ＩＮ）＞Ｖ（Ｂ）／３（標準超レベル）の場合も、第２実施例と同様の信号形態を、２つのモータ２Ａ，２Ｂに応じて出力する。
以上のように第３実施例によれば、モータ２の数が「２」の場合に、標準ＰＷＭ信号のデューティ比を３３．３％に設定しても、請求項１と略同様の効果を得ることができる。
【００３４】
（第４実施例）
図９は本発明の第４実施例を示すものである。第４実施例では、例えば、図５のステップＳ３〜Ｓ５において各出力期間ｔ１，ｔ２，ｔ３を演算して決定すると、各ケースに応じて図２のような形態の駆動信号を直ちに出力するのではなく、標準ＰＷＭ信号の出力パルス数を、図９に示すように徐々に増加させるスタートアップ制御を行う。
例えば、Ｖ（ＩＮ）＝Ｖ（Ｂ）／４の場合、期間ｔ１は１０ｍｓとなり、その間におけるＰＷＭ信号の出力パルス数は「２００」となる。この時、各制御周期における期間ｔ１内に出力するパルス数を、例えば１，３，５，７，９，…と増加させたり、２，４，８，１６，３２，…と増加させて、所定時間の経過後に「２００」に到達させるようにする。
【００３５】
また、Ｖ（ＩＮ）＝Ｖ（Ｂ）／２の場合も、例えば制御周期を２０ｍｓで区切ることで、その周期内に出力するパルス数を、上記と同様にして「４００」に達するまで漸増させる。更に、Ｖ（ＩＮ）＝Ｖ（Ｂ）３／４の場合は、上記Ｖ（ＩＮ）＝Ｖ（Ｂ）／２の場合のパターンを経由した後、連続ＯＮ期間を次第に長くすれば良い。
このようにスタートアップ制御を行うことで、モータ２を起動する場合の印加電圧を徐々に増加させることができる。
【００３６】
以上のように第４実施例によれば、駆動指令に応じてモータ２に対する信号出力パターンを決定すると、標準ＰＷＭ信号の出力期間を、「０」から決定した期間まで徐々に長くするようにスタートアップ制御を行うようにしたので、通電電流を徐々に増加させて突入電流を緩和することができる。
【００３７】
（第５実施例）
図１０は本発明の第５実施例を示すものである。第５実施例では、図５のステップＳ３〜Ｓ５において各出力期間ｔ１，ｔ２，ｔ３を演算して決定すると、指令電圧Ｖ（ＩＮ）が標準未満レベルの場合、又は標準超レベルの場合の制御周期（ｔ１＋ｔ２），（ｔ１＋ｔ３）を、図１０に示すようにランダムに変化させる。但し、所定期間内の平均を採ると、制御周期が一定値（例えば、２０ｍｓ）となるように制限を加える。
【００３８】
以上のように第５実施例によれば、連続的なＯＦＦ期間と標準ＰＷＭ信号の出力期間との和で決まる信号出力周期，又は連続的なＯＮ通電期間と標準ＰＷＭ信号の出力期間との和で決まる信号出力周期をランダムに変動させて、それらの所定期間内での平均が駆動指令に応じた出力レベルとなるように制御するので、出力パターンの周期性を極力低下させて振動や騒音の発生を抑制することができる。
【００３９】
（第６実施例）
図１１は、本発明の第６実施例を示すものである。第６実施例では、標準ＰＷＭ信号を、図１１に示すように台形波状に成形して出力させると共に、信号（Ｂ）の立下り開始タイミングと、信号（Ａ）の立上がり終了タイミングとが一致するような位相関係を持たせることで、一方のターンオン期間と他方のターンオフ期間とが重複しないようにする。尚、斯様な技術の詳細については、例えば、特開２００４−７２５９２号公報などに開示されている。
【００４０】
即ち、ＰＷＭ信号を台形波状にすると信号波形の立上り，立下りが緩やかになるため、ノイズの発生を抑制することができる。それに加えて、立上り期間と立下がり期間とが重複しない位相で標準ＰＷＭ信号を出力すれば、通電電流が変化する期間の重複も回避できる。
以上のように第６実施例によれば、標準ＰＷＭ信号を台形波状として、波形の立上り期間（ターンオン期間）と立下がり期間（ターンオフ期間）とが重複しない位相で出力するので、ノイズの発生を抑制すると共に、台形波状のＰＷＭ信号を採用した場合のリップルの発生を抑制することができる。
【００４１】
（第７実施例）
図１２は、本発明の第７実施例を示すものである。第７実施例では、例えば第１実施例のように、Ｖ（ＩＮ）＜Ｖ（Ｂ）／２（標準未満レベル）の場合に、標準ＰＷＭ信号，連続ＯＦＦ期間夫々の出力期間ｔ１，ｔ２について、両者の時間比を、一定に定められる制御周期（ｔ１＋ｔ２）と（１）式とに基づいて定める。そして、標準ＰＷＭ信号と連続ＯＦＦ期間とを、制御周期（ｔ１＋ｔ２）内で両者の時間比を満たした上で、所定のパターンで交互に繰り返すように設定する。
【００４２】
また、Ｖ（ＩＮ）＞Ｖ（Ｂ）／２（標準超レベル）の場合も同様に、標準ＰＷＭ信号，連続ＯＮ期間夫々の出力期間をｔ１，ｔ３について、両者の時間比を、一定に定められる制御周期（ｔ１＋ｔ３）と（２）式とに基づいて定めると、標準ＰＷＭ信号と連続ＯＮ期間とを、制御周期（ｔ１＋ｔ３）内で両者の時間比を満たした上で、所定のパターンで交互に繰り返すように設定する。
【００４３】
図１２に示すケースでは、標準ＰＷＭ信号を２パルス分出力した後に、連続ＯＦＦ期間又は連続ＯＮ期間を配置するパターンを繰り返している。例えばＶ（ＩＮ）＜Ｖ（Ｂ）／２の場合、標準ＰＷＭ信号を２パルス分出力する期間をΔｔ１，連続ＯＦＦ期間の分割期間をΔｔ２とすると、制御周期（ｔ１＋ｔ２）内におけるΔｔ１の総和がｔ１に、Δｔ２の総和がｔ２となっている。
同様に、Ｖ（ＩＮ）＞Ｖ（Ｂ）／２の場合も、標準ＰＷＭ信号を２パルス分出力する期間をΔｔ１，連続ＯＮ期間の分割期間をΔｔ３とすると、制御周期（ｔ１＋ｔ３）内におけるΔｔ１の総和がｔ１に、Δｔ３の総和がｔ３となる。
【００４４】
尚、この処理は、第１実施例の図５のフローチャートに沿って説明すると、例えばＶ（ＩＮ）＜Ｖ（Ｂ）／２の場合、ステップＳ３においてｔ１，ｔ２の時間比を決定した後に、Δｔ１，Δｔ２の配置パターン、すなわちゲート信号Ｖ１をハイレベルにするパターンを決定することで実行する。同様に、Ｖ（ＩＮ）＞Ｖ（Ｂ）／２の場合は、ステップＳ５でｔ１，ｔ３の時間比を決定した後に、Δｔ１，Δｔ３の配置パターン（ゲート信号Ｖ３をハイレベルにするパターン）を決定すれば良い。
【００４５】
以上のように第７実施例によれば、駆動指令のレベルが標準未満レベルの場合は、期間ｔ１，ｔ２の比に応じて制御周期内で標準ＰＷＭ信号の出力期間と連続ＯＦＦ期間とを所定のパターンで交互に繰り返し、駆動指令のレベルが標準超レベルの場合は、期間ｔ１，ｔ３の比に応じて、制御周期内で標準ＰＷＭ信号の出力期間と連続ＯＮ期間とを所定のパターンで交互に繰り返すようにした。斯様に構成した場合も、第１実施例と同様の効果が得られる。
【００４６】
（第８実施例）
図１３は、本発明の第８実施例を示すものである。第８実施例では、第７実施例のように、Ｖ（ＩＮ）＜Ｖ（Ｂ）／２（標準未満レベル）の場合に、出力期間ｔ１，ｔ２について両者の時間比を定めると、標準ＰＷＭ信号と連続ＯＦＦ期間とを、制御周期（ｔ１＋ｔ２）内で両者の時間比を満たした上でランダムに分散させる。Ｖ（ＩＮ）＞Ｖ（Ｂ）／２（標準超レベル）の場合も同様に、出力期間をｔ１，ｔ３について両者の時間比を定めると、標準ＰＷＭ信号と連続ＯＮ期間とを、制御周期（ｔ１＋ｔ３）内で両者の時間比を満たした上でランダムに分散させる。
【００４７】
図１３に示すように、例えばＶ（ＩＮ）＜Ｖ（Ｂ）／２の場合、標準ＰＷＭ信号のパルスを出力する各期間をｔ１ａ，ｔ１ｂ，ｔ１ｃ，ｔ１ｄ，連続ＯＦＦ期間の分割期間をｔ２ａ，ｔ２ｂ，ｔ２ｃ，ｔ２ｄとすると、制御周期（ｔ１＋ｔ２）内における期間ｔ１ａ〜ｔ１ｄの総和がｔ１に、ｔ２ａ〜ｔ２ｄの総和がｔ２となっている。同様に、Ｖ（ＩＮ）＞Ｖ（Ｂ）／２の場合も、標準ＰＷＭ信号のパルスを出力する各期間をｔ１ａ，ｔ１ｂ，ｔ１ｃ，ｔ１ｄ，連続ＯＮ期間の分割期間をｔ３ａ，ｔ３ｂ，ｔ３ｃ，ｔ３ｄとすると、制御周期（ｔ１＋ｔ３）内における期間ｔ１ａ〜ｔ１ｄの総和がｔ１に、ｔ３ａ〜ｔ３ｄの総和がｔ３となっている。
【００４８】
尚、この処理も、第７実施例と同様に図５のフローチャートでは、Ｖ（ＩＮ）＜Ｖ（Ｂ）／２の場合、ステップＳ３の後にｔ１ａ〜ｔ１ｄ，ｔ２ａ〜ｔ２ｄのどちらか一群の各時間と配置パターンを決定した後、他方の一群の各時間と配置パターンを決定することで行う。同様に、Ｖ（ＩＮ）＞Ｖ（Ｂ）／２の場合は、ステップＳ５でｔ１，ｔ３の時間比を決定した後に、ｔ１ａ〜ｔ１ｄ，ｔ３ａ〜ｔ３ｄの各時間と配置パターンを決定する。但しこの場合、「ランダム」と言っても数値の選択に条件が付されるため、実質的には疑似「ランダム」的に決定することになる。
【００４９】
以上のように第８実施例によれば、駆動指令のレベルが標準未満レベルの場合は、期間ｔ１，ｔ２の比に応じて、制御周期内で標準ＰＷＭ信号の出力期間と連続ＯＦＦ期間とをランダムに分散させ．駆動指令のレベルが標準超レベルの場合は、期間ｔ１，ｔ３の比に応じて、制御周期内で標準ＰＷＭ信号の出力期間と連続ＯＮ期間とをランダムに分散させるようにした。したがって、標準ＰＷＭ信号の出力期間と、連続ＯＦＦ期間又は連続ＯＮ期間との出力状態について現れる周期性を緩和することができ、ノイズの発生レベルを抑制することができる。
【００５０】
本発明は上記し且つ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形または拡張が可能である。
負荷数は、「４」以上であっても良い。
ロウサイド駆動に限ることなく、ハイサイド駆動を行っても良い。
スイッチング素子は、ＭＯＳＦＥＴに限ることなく、パワートランジスタやＩＧＢＴを使用しても良い。
負荷は、モータ２に限ることなく、ソレノイドやランプ，ヒータなどの抵抗体であっても良い。
ＰＷＭ制御のキャリア周波数は、２０ｋＨｚに限ることなく適宜変更して実施すれば良い。
【００５１】
第７実施例の出力パターンはあくまでも一例であり、適宜パターンを変更して実施すれば良い。
第７，第８実施例の構成を、第２実施例の構成に適用しても良い。
車両用の冷却ファンを駆動する装置に適用するものに限らず、ＰＷＭ信号を使用して複数の負荷を駆動するものであれば広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１実施例であり、負荷駆動装置の構成を示す図
【図２】演算回路が指令電圧のレベルに応じて出力する駆動信号の形態を示す図
【図３】駆動指令のデューティ比と、指令電圧との関係を示す図
【図４】演算回路の処理内容を示すブロック図
【図５】図４の処理内容を示すフローチャート
【図６】本発明の第２実施例を示す図１相当図
【図７】図２相当図
【図８】本発明の第３実施例を示す図２相当図
【図９】本発明の第４実施例を示す標準ＰＷＭ信号の出力パターンを示す図
【図１０】本発明の第５実施例を示す図９相当図
【図１１】本発明の第６実施例を示す標準ＰＷＭ信号の波形図
【図１２】本発明の第７実施例を示す図２相当図
【図１３】本発明の第８実施例を示す図２相当図
【符号の説明】
【００５３】
図面中、１はバッテリ（電源）、２はモータ（負荷）、３はＭＯＳＦＥＴ（スイッチング素子）、９は演算回路（制御手段）、３０，３１は負荷駆動装置、３２は演算回路（制御手段）を示す。
【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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【図１３】
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