(57)【要約】【課題】異常を正確に判定するバルブタイミング調整装置のモータ駆動回路を提供すること。【解決手段】ブリッジ部において上段スイッチング素子がオンするアーム及び下段スイッチング素子がオンするアームが各別となるように上段スイッチング素子及び下段スイッチング素子をオンオフする駆動信号を、各アームへ与える通電処理部は、上段スイッチング素子をオンする駆動信号が与えられたアーム（Ｓ１０１）において、中点電圧を上段オン時電圧として検出し（Ｓ１０３）、上段オン時電圧が検出されたアームについて、当該検出電圧に基づいて異常を判定する（Ｓ１０４，Ｓ１０５，Ｓ１０７）。【選択図】図１
2008286076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータの回転を利用して内燃機関のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置に設けられて、前記電動モータを通電駆動するモータ駆動回路であって、
電源に対して上段スイッチング素子及び下段スイッチング素子が直列に接続されてなるアームを複数有し、高圧側の前記上段スイッチング素子及び低圧側の下段スイッチング素子の間となる各前記アームの中点に前記電動モータが接続されるブリッジ部と、
前記上段スイッチング素子がオンする前記アーム及び前記下段スイッチング素子がオンする前記アームが各別となるように前記上段スイッチング素子及び前記下段スイッチング素子をオンオフする駆動信号を、各前記アームへ与えるオンオフ駆動手段と、
前記上段スイッチング素子をオンする前記駆動信号が与えられた前記アームにおいて、前記中点の電圧を上段オン時電圧として検出する電圧検出手段と、
前記上段オン時電圧が検出された前記アームについて、当該検出電圧に基づき異常を判定する異常判定手段と、
を備えることを特徴とするモータ駆動回路。
【請求項２】
前記異常判定手段は、前記上段オン時電圧が検出された前記アームについて、当該検出電圧が正常値以下に低下したときに前記上段スイッチング素子のオープン異常又は前記下段スイッチング素子のショート異常であると判定することを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動回路。
【請求項３】
前記電圧検出手段は、前記下段スイッチング素子をオンする前記駆動信号が与えられた前記アームにおいて、前記中点の電圧を下段オン時電圧として検出し、
前記異常判定手段は、前記下段オン時電圧が検出された前記アームについて、当該検出電圧が正常値以上に上昇したときに前記上段スイッチング素子のショート異常又は前記下段スイッチング素子のオープン異常であると判定することを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ駆動回路。
【請求項４】
前記オンオフ駆動手段は、各前記アームの前記上段スイッチング素子をオンオフする前記駆動信号及び各前記アームの前記下段スイッチングをオンオフする前記駆動信号のうち少なくとも一方をパルス幅変調し、
前記異常判定手段は、前記上段スイッチング素子をオンする前記駆動信号及び前記下段スイッチング素子をオンする前記駆動信号が各別の前記アームへ与えられるときに異常の判定を行う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回路。
【請求項５】
前記異常判定手段は、前記電源の電圧が閾値を超えているときに異常の判定を行うことを特徴する請求項１〜４のいずれか一項に記載のモータ駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータの回転を利用して内燃機関のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置（以下、「電動バルブタイミング調整装置」という）に設けられて、当該電動モータを通電駆動するモータ駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動バルブタイミング調整装置のモータ駆動回路としては、電源電圧に対して上段スイッチング素子及び下段スイッチング素子が直列に接続されてなるアームを複数設けたブリッジ部により、電動モータを通電するようにしたものが知られている。
【０００３】
こうしたモータ駆動回路の一種として特許文献１には、ブリッジ部の各アームにおいて高圧側の上段スイッチング素子及び低圧側の下段スイッチング素子の間となる中点に、電動モータと電圧モニタ部とを接続したものが開示されている。この特許文献１に開示のモータ駆動回路によれば、各アームの中点電圧からブリッジ部の異常を判定することができる。
【特許文献１】特開２００５−１４０１０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した中点電圧からスイッチング素子のオープン異常及びショート異常を判定する技術としては、各アームの上段及び下段スイッチング素子が共にオフされるときに異常判定を行う方法が考えられる。しかし、この方法を本発明者が鋭意検討をしたところ、電動バルブタイミング調整装置のモータ駆動回路に適用する上では、未だ改善の余地があることが判明したのである。以下、この点について、図１７を参照しつつ説明する。
【０００５】
図１７は、三相のブリッジ部を構成する上段スイッチング素子ＦＵ，ＦＶ，ＦＷ及び下段スイッチング素子ＧＵ，ＧＶ，ＧＷのオンオフ状態の時間変化例を示している。ここで、上段スイッチング素子ＦＵ，ＦＶ，ＦＷと下段スイッチング素子ＧＵ，ＧＶ，ＧＷとは、符号の末尾が同じもの同士で同一アームを構成しているものとする。また、各スイッチング素子ＦＵ，ＦＶ，ＦＷ，ＧＵ，ＧＶ，ＧＷは、個別に与えられる駆動信号に応じてオンオフ駆動されるものとする。
【０００６】
例えば、図１７に太実線で囲んで示すように、同一アームのスイッチング素子ＦＷ，ＧＷが共にオフされるときには、残りの二アームにおいて対角に位置するスイッチング素子の組ＦＶ，ＧＵ又はＦＵ，ＧＶがオンされる。故に、特許文献１に開示の如くコイルがスター結線されてなる電動モータにブリッジ部が接続されるような場合、スイッチング素子ＦＷ，ＧＷからなるアームの中点電圧は、残りの二アームに接続されるコイル間の中間電圧となる。そのため、内燃機関の回転数に応じて電動モータの回転数を高めることが必要となる電動バルブタイミング調整装置では、電動モータの回転数と共に増大する誘起電圧が発生することにより中点電圧が変動して、異常の誤判定を招くおそれがあった。
【０００７】
また例えば、図１７に太実線にて囲んで示されるスイッチング素子ＦＷ，ＧＷのオフ時には、スイッチング素子の組ＦＶ，ＧＵ又はＦＵ，ＧＶがオンされることから、それら組をなすスイッチング素子のうち上段側ＦＵ，ＦＶについては、オープン異常の判定が可能となる。このとき、上段スイッチング素子ＦＵ，ＦＶのうちいずれのオープン異常であるかまで正確に判定するには、オンされるスイッチング素子の組ＦＶ，ＧＵ又はＦＵ，ＧＶを駆動信号のパターンに基づいて特定する必要がある。しかし、電動モータの回転方向を反転するとき等には、実際にオンされるスイッチング素子の組と、駆動信号のパターンに基づき特定されるスイッチング素子の組とにずれが生じて、異常の誤判定を招くおそれもあったのである。
【０００８】
本発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、異常を正確に判定するバルブタイミング調整装置のモータ駆動回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、電動モータの回転を利用して内燃機関のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置に設けられて、電動モータを通電駆動するモータ駆動回路であって、電源に対して上段スイッチング素子及び下段スイッチング素子が直列に接続されてなるアームを複数有し、高圧側の上段スイッチング素子及び低圧側の下段スイッチング素子の間となる各アームの中点に電動モータが接続されるブリッジ部と、上段スイッチング素子がオンするアーム及び下段スイッチング素子がオンするアームが各別となるように上段スイッチング素子及び下段スイッチング素子をオンオフする駆動信号を、各アームへ与えるオンオフ駆動手段と、上段スイッチング素子をオンする駆動信号が与えられたアームにおいて、中点の電圧を上段オン時電圧として検出する電圧検出手段と、上段オン時電圧が検出されたアームについて、当該検出電圧に基づき異常を判定する異常判定手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
この発明によると、高圧側の上段スイッチング素子をオンする駆動信号が与えられたアームにおいて、上段オン時電圧として検出される中点の電圧は、当該アームが正常であれば、電動モータに発生する誘起電圧によらず高圧側に維持される。故に、電動モータの回転数と共に誘起電圧が増大したとしても、上段オン時電圧としての中点電圧に基づくことで正確な異常判定が可能となる。
【００１１】
さらに、上段及び下段スイッチング素子のオンするアームが各別となるように駆動信号が与えられることによれば、上段スイッチング素子をオンする駆動信号を与えられたアームが正常であれば、当該アームの上段及び下段スイッチング素子はそれぞれオン及びオフとなる。故に、上段スイッチング素子をオンする駆動信号を与えられたアームにおいて上段スイッチング素子がオフ、又は下段スイッチング素子がオンとなっている場合には、駆動信号のパターンによらず異常と判定することができる。ここで、上段スイッチング素子がオフ、又は下段スイッチング素子がオンとなった場合には、上段オン時電圧として検出される中点電圧が正常時の高圧側から低下することになる。したがって、上段オン時電圧である中点電圧に基づくことで、異常を正確に判定することができるのである。
【００１２】
請求項２に記載の発明によると、異常判定手段は、上段オン時電圧が検出されたアームについて、当該検出電圧が正常値以下に低下したときに上段スイッチング素子のオープン異常又は下段スイッチング素子のショート異常であると判定する。これによれば、上段スイッチング素子をオンする駆動信号を与えられたアームにおいて、オープン異常により高圧側の上段スイッチング素子がオフとなることで、上段オン時電圧としての中点電圧が正常値以下に低下したときには、当該オープン異常を正しく判定することができる。また、上段スイッチング素子をオンする駆動信号を与えられたアームにおいて、ショート異常により低圧側の下段スイッチング素子がオンとなることで、上段オン時電圧としての中点電圧が正常値以下に低下したときには、当該ショート異常を正しく判定することができる。
【００１３】
低圧側の上段スイッチング素子をオンする駆動信号が与えられたアームの中点電圧は、当該アームが正常であれば、電動モータに発生する誘起電圧によらず低圧側に維持される。また、上段及び下段スイッチング素子のオンするアームが各別となるように駆動信号が与えられることによれば、下段スイッチング素子をオンする駆動信号を与えられたアームが正常であれば、当該アームの上段及び下段スイッチング素子はそれぞれオフ及びオンとなる。
【００１４】
そこで、請求項３に記載の発明によると、電圧検出手段は、下段スイッチング素子をオンする駆動信号が与えられたアームにおいて、中点の電圧を下段オン時電圧として検出し、異常判定手段は、下段オン時電圧が検出されたアームについて、当該検出電圧が正常値以上に上昇したときに上段スイッチング素子のショート異常又は下段スイッチング素子のオープン異常であると判定する。これによれば、下段スイッチング素子をオンする駆動信号を与えられたアームにおいて、ショート異常により高圧側の上段スイッチング素子がオンとなることで、下段オン時電圧としての中点電圧が正常値以上に上昇したときには、誘起電圧及び駆動信号のパターンによらず当該ショート異常を正しく判定することができる。また、下段スイッチング素子をオンする駆動信号を与えられたアームにおいて、オープン異常により低圧側の下段スイッチング素子がオフとなることで、下段オン時電圧としての中点電圧が正常値以上に上昇したときには、誘起電圧及び駆動信号のパターンによらず当該オープン異常を正しく判定することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明によると、オンオフ駆動手段は、各アームの上段スイッチング素子をオンオフする駆動信号及び各アームの下段スイッチングをオンオフする駆動信号のうち少なくとも一方をパルス幅変調し、異常判定手段は、上段スイッチング素子をオンする駆動信号及び下段スイッチング素子をオンする駆動信号が各別のアームへ与えられるときに異常の判定を行う。これによれば、各アームの上段及び下段スイッチング素子のうち少なくとも一方が駆動信号のパルス幅変調によりオンからオフになることで、各アームの中点電圧が正常値からずれて異常の誤判定を招く事態を、防止することができるのである。
【００１６】
請求項５に記載の発明によると、異常判定手段は、電源の電圧が閾値を超えているときに異常の判定を行う。これによれば、ブリッジ部の各アームの上段及び下段スイッチング素子に接続された電源が電圧低下することにより、各アームの中点電圧が低下して異常の誤判定を招く事態を、防止することができるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図２は、本発明の一実施形態による電動バルブタイミング調整装置１を示している。電動バルブタイミング調整装置１は車両に搭載され、内燃機関のクランク軸（図示しない）からカム軸２へ機関トルクを伝達する伝達系に設置されている。
【００１９】
（基本構成）
まず、電動バルブタイミング調整装置１の基本構成について説明する。電動バルブタイミング調整装置１は、電動モータ４、通電制御系６及び位相調整機構８を組み合わせてなり、クランク軸とカム軸２との間の相対位相（以下、「機関位相」という）によって決まるバルブタイミングを調整する。尚、本実施形態においてカム軸２は内燃機関の吸気弁を開閉するものであり、電動バルブタイミング調整装置１は当該吸気弁のバルブタイミングを調整する。
【００２０】
図２，３に示すように電動モータ４は、埋設磁石型ブラシレスモータである。具体的に電動モータ４は、ハウジング１０、軸受１２、モータ軸１４、永久磁石１８及びモータステータ１６を備えている。ハウジング１０は、チェーンケース等の内燃機関の固定節９に固定される。ハウジング１０内には、二つの軸受１２及びモータステータ１６が収容固定されている。各軸受１２は、モータ軸１４の軸本体１４ａを正逆回転自在に支持している。モータ軸１４において軸本体１４ａから外周側へ突出するロータ部１４ｂの内部には、その回転方向に等間隔に並ぶ形態で複数の永久磁石１８が埋設されている。回転方向において隣り合う永久磁石１８同士は、相反する極性の磁極をロータ部１４ｂの外周壁側に形成している。モータステータ１６はロータ部１４ｂの外周側に同心的に配置されており、コア１６ａ及びコイル１６ｂを有している。コア１６ａは鉄片を積層して形成され、モータ軸１４の回転方向に等間隔に複数設けられている。各コア１６ａには、それぞれ個別にコイル１６ｂが巻装されている。
【００２１】
図２，７に示すように電動モータ４は、さらに三つの回転角センサＳＵ，ＳＶ，ＳＷを備えている。各回転角センサＳＵ，ＳＶ，ＳＷは例えばホール素子等からなり、モータ軸１４の回転方向に所定間隔をあけて位置決めされている。回転角センサＳＵ，ＳＶ，ＳＷは、それぞれモータ軸１４に装着されたセンサ磁石２０が磁極により形成する磁界を感知することで、モータ軸１４の実回転位置θを表す検出信号を出力する。
【００２２】
図２に示すように通電制御系６は、電動モータ４の各コイル１６ｂと電気的に接続されており、それらコイル１６ｂへの通電を内燃機関の運転状況等に応じて制御する。この通電制御を受けて電動モータ４は、各永久磁石１８へ作用する回転磁界をコイル１６ｂの励磁により形成することで、当該形成磁界に応じた方向の制御トルクをロータ部１４ｂに作用させてモータ軸１４を回転させる。ここで本実施形態では、モータ軸１４に関して、図３の時計方向及び反時計方向をそれぞれ正転方向及び逆転方向と定義している。
【００２３】
図２に示すように位相調整機構８は、駆動側回転体２２、従動側回転体２４、遊星歯車ユニット３０及びリンクユニット５０を備えている。
【００２４】
駆動側回転体２２は、内燃機関のクランク軸との間にタイミングチェーンが巻き掛けられるタイミングスプロケットである。クランク軸の出力トルクが駆動側回転体２２へ入力されるときには、駆動側回転体２２はクランク軸と連動して、当該クランク軸に対する相対位相を保ちつつ図５の時計方向へ回転する。従動側回転体２４は内燃機関のカム軸２に同軸上に固定されており、カム軸２と共に図５の時計方向へ回転する。以上より本実施形態では、モータ軸１４の正転方向が内燃機関の回転方向と同一方向に、またモータ軸１４の逆転方向が内燃機関の回転方向と反対方向に設定されている。
【００２５】
図２，４に示すように遊星歯車ユニット３０は、太陽歯車３１、遊星キャリア３２、遊星歯車３３及び伝達回転体３４等から構成されている。内歯車からなる太陽歯車３１は駆動側回転体２２に同軸上に螺子止めされており、クランク軸の出力トルクの伝達によって駆動側回転体２２と一体に回転する。遊星キャリア３２は継手３５を介してモータ軸１４の軸本体１４ａに連結されており、モータ軸１４から伝達される制御トルクに応じて回転する。遊星キャリア３２は、駆動側回転体２２に対して偏心する円筒面状の外周面部により偏心部３６を形成している。外歯車からなる遊星歯車３３はベアリング３７を介して偏心部３６に嵌合しており、太陽歯車３１に対し偏心して配置されている。遊星歯車３３は太陽歯車３１に内周側から噛合しており、駆動側回転体２２に対するモータ軸１４の相対回転に応じて遊星運動する。伝達回転体３４は、従動側回転体２４の外周側に同心的に嵌合している。伝達回転体３４には、回転方向に等間隔に並ぶ複数の係合孔３８が設けられている。また、遊星歯車３３には、各係合孔３８内に突出する複数の係合突起３９が設けられている。そして、それら各係合突起３９が係合孔３８に係合することにより、遊星歯車３３の自転運動が抽出されて伝達回転体３４の回転運動へ変換されるようになっている。
【００２６】
図２，５，６に示すようにリンクユニット５０は、リンク５２，５３、案内部５４及び可動体５６等から構成されている。尚、図５，６では、断面を表すハッチングを省略している。第一リンク５２は、駆動側回転体２２に回り対偶によって連繋している。第二リンク５３は、従動側回転体２４に回り対偶によって連繋していると共に、可動体５６を介した回り対偶によって第一リンク５２に連繋している。図２，６に示すように案内部５４は、伝達回転体３４において遊星歯車３３とは反対側の端面を含む部分により形成されている。案内部５４には、可動体５６が滑動自在に嵌合する案内溝５８が形成されている。案内溝５８は、案内部５４の回転中心からの距離が長手方向で変化する渦巻溝状に形成されている。
【００２７】
以上の構成により位相調整機構８では、制御トルクの保持等によりモータ軸１４が駆動側回転体２２に対して相対回転しないときには、遊星歯車３３が遊星運動せずに駆動側回転体２２及び伝達回転体３４と共に回転する。その結果、可動体５６が案内溝５８内を案内されず、リンク５２，５３の相対位置関係が変化しないので、モータ軸１４とカム軸２とが連れ回りするようにして、駆動側回転体２２と従動側回転体２４との間の相対位相、ひいてはバルブタイミングを決める機関位相が保持される。一方、制御トルクの正転方向への増大等によりモータ軸１４が駆動側回転体２２に対して正転方向へ相対回転するときには、遊星歯車３３の遊星運動により伝達回転体３４が駆動側回転体２２に対して図６の反時計方向へ相対回転する。その結果、可動体５６が案内溝５８内を案内されてリンク５２，５３の相対位置関係が変化することにより、従動側回転体２４と共にカム軸２が駆動側回転体２２に対して図５の時計方向へと相対回転駆動されるため、機関位相が進角する。また一方、制御トルクの逆転方向への増大等によりモータ軸１４が駆動側回転体２２に対して逆転方向へ相対回転するときには、その正転方向への相対回転時とは逆の原理により、従動側回転体２４と共にカム軸２が駆動側回転体２２に対して図５の反時計方向へと相対回転駆動されるため、機関位相が遅角する。
【００２８】
（特徴的構成）
次に、通電制御系６の特徴的構成について説明する。図２に示すように通電制御系６は、制御回路６０及びモータ駆動回路７０を備えている。本実施形態において制御回路６０は電動モータ４の外部に、またモータ駆動回路７０は電動モータ４の内部に配置されているが、それら回路６０，７０の双方を電動モータ４の外部又は内部に纏めて配置するようにしてもよい。
【００２９】
制御回路６０はマイクロコンピュータを主体に構成されており、図７に示すようにモータ駆動回路７０と電気的に接続されている。制御回路６０は、内燃機関を制御する機能と共に、電動モータ４への通電を制御する機能を備えている。
【００３０】
制御回路６０は、モータ駆動回路７０から与えられる電動モータ４の実回転方向Ｄｒ及び実回転数Ｓｒ等に基づいて機関位相の実バルブタイミングを算出すると共に、内燃機関の運転状況等に基づいて目標バルブタイミングを算出する。さらに制御回路６０は、算出した実バルブタイミングと目標バルブタイミングとの間の位相差に基づいて電動モータ４の目標回転方向Ｄｔ及び目標回転数Ｓｔをそれぞれ設定し、それらの設定結果を表す制御信号をモータ駆動回路７０へ出力する。
【００３１】
モータ駆動回路７０には、信号生成ブロック７２及び通電ブロック７４が設けられている。尚、本実施形態において各ブロック７２，７４は、専用の電気回路要素によってハード的に構成されている。
【００３２】
信号生成ブロック７２は、電動モータ４の各回転角センサＳＵ，ＳＶ，ＳＷ、制御回路６０及び通電ブロック７４と電気的に接続されている。信号生成ブロック７２は、モータ軸１４の実回転位置θを表す各回転角センサＳＵ，ＳＶ，ＳＷの検出信号に基づいて電動モータ４の実回転方向Ｄｒ及び実回転数Ｓｒをそれぞれ算出し、それらの算出結果を表すモータ回転信号を制御回路６０及び通電ブロック７４へ出力する。
【００３３】
図８に示すように通電ブロック７４は、ブリッジ部７６及び通電処理部７８を備えている。
【００３４】
ブリッジ部７６は、三つのアームＡＵ，ＡＶ，ＡＷを有する三相ブリッジ回路である。各アームＡＵ，ＡＶ，ＡＷは、上段スイッチング素子ＦＵ，ＦＶ，ＦＷと下段スイッチング素子ＧＵ，ＧＶ，ＧＷとを、符号の末尾が同じもの同士で電気的に接続してなる。各アームＡＵ，ＡＶ，ＡＷにおいて、上段スイッチング素子ＦＵ，ＦＶ，ＦＷ側の端部は高圧側電源ラインＬＨを介して車両のバッテリ８０と電気的に接続されている一方、下段スイッチング素子ＧＵ，ＧＶ，ＧＷ側の端部はシャント抵抗Ｒ及び低圧側電源ラインＬＬを介して接地されている。これによりアームＡＵ，ＡＶ，ＡＷは、それぞれ対応する上段スイッチング素子ＦＵ，ＦＶ，ＦＷと下段スイッチング素子ＧＵ，ＧＶ，ＧＷとがバッテリ８０に対して直列に接続された形となっており、バッテリ８０から電圧Ｖｂ（以下、「バッテリ電圧Ｖｂ」という）を受けて作動する。
【００３５】
各アームＡＵ，ＡＶ，ＡＷを構成する上段及び下段スイッチング素子ＦＵ，ＦＶ，ＦＷ，ＧＵ，ＧＶ，ＧWは、本実施形態ではいずれも電界効果トランジスタであり、電圧レベルがハイの駆動信号によりオン且つ電圧レベルがローの駆動信号によりオフする。また、各アームＡＵ，ＡＶ，ＡＷにおいて、高圧側の上段スイッチング素子ＦＵ，ＦＶ，ＦＷと低側の下段スイッチング素子ＧＵ，ＧＶ，ＧWとの間となる中点ＭＵ，ＭＶ，ＭＷには、本実施形態においてスター結線されている複数のコイル１６ｂのうち対応するものが電気的に接続されている。
【００３６】
通電処理部７８はＩＣからなり、制御回路６０、信号生成ブロック７２及びブリッジ部７６の各スイッチング素子ＦＵ，ＦＶ，ＦＷ，ＧＵ，ＧＶ，ＧＷと電気的に接続されている。通電処理部７８は、制御回路６０から制御信号によって与えられる目標回転方向Ｄｔ及び目標回転数Ｓｔと、信号生成ブロック７２からモータ回転信号によって与えられる実回転方向Ｄｒ及び実回転数Ｓｒとに基づき、各スイッチング素子ＦＵ，ＦＶ，ＦＷ，ＧＵ，ＧＶ，ＧＷを個別にオンオフ駆動する。その結果、各コイル１６ｂが所定順序で励磁して制御トルクがロータ部１４ｂに作用することにより、モータ軸１４が回転駆動されることとなる。
【００３７】
ここで、図９，１０に示すように本実施形態の通電処理部７８は、各スイッチング素子ＦＵ，ＦＶ，ＦＷ，ＧＵ，ＧＶ，ＧＷへ与える駆動信号の電圧レベルの組み合わせパターンｉ〜ｖｉ（以下、「駆動信号パターン」という）を切換制御することにより、モータ軸１４に作用する制御トルクを調整する。尚、図９，１０では、各駆動信号パターンｉ〜ｖｉにおいて、駆動信号の電圧レベルをハイにする場合をＨ、駆動信号の電圧レベルをローにする場合をＬ、駆動信号の電圧レベルをパルス幅変調させる場合をＰとして、表している。
【００３８】
具体的には、目標及び実回転方向Ｄｔ，Ｄｒが共に正転方向の場合に通電処理部７８は、図９に示す駆動信号パターンｉ〜ｖｉの順方向への切換により、正転中のモータ軸１４へ作用する当該正転方向の制御トルクを調整する。目標及び実回転方向Ｄｔ，Ｄｒが共に逆転方向の場合に通電処理部７８は、図１０に示す駆動信号パターンｉ〜ｖｉの逆方向への切換により、逆転中のモータ軸１４に作用する当該逆転方向の制御トルクを調整する。目標及び実回転方向Ｄｔ，Ｄｒがそれぞれ正転及び逆転方向の場合に通電処理部７８は、図９に示す駆動信号パターンｉ〜ｖｉの逆方向への切換により、逆転中のモータ軸１４に正転方向のブレーキをかけるように制御トルクを調整する。目標及び実回転方向Ｄｔ，Ｄｒがそれぞれ逆転及び正転方向の場合に通電処理部７８は、図１０に示す駆動信号パターンｉ〜ｖｉの順方向への切換により、正転中のモータ軸１４に逆転方向のブレーキをかけるように制御トルクを調整する。そして、これらいずれの場合にも通電処理部７８は、各駆動信号パターンｉ〜ｖｉにおいて駆動信号のパルス幅変調により下段スイッチング素子ＧＵ，ＧＶ，ＧＷをオンする期間Ｔｏｎ（以下、「オン期間Ｔｏｎ」という）を、回転数Ｓｔ，Ｓｒの差に基づき設定することとなる。
【００３９】
以上の駆動信号パターンｉ〜ｖｉの切換制御により本実施形態では、アームＡＵ，ＡＶ，ＡＷのうち、上段スイッチング素子ＦＵ，ＦＶ，ＦＷのいずれかがオンするアームと、下段スイッチング素子ＧＵ，ＧＶ，ＧＷのいずれかがオンするアームとは、常に各別となる。即ち、スイッチング素子ＦＵ，ＦＶ，ＦＷ，ＧＵ，ＧＶ，ＧＷのうち同一アームに属するもの同士は同時にオンすることがないのであり、それによってスイッチング素子ＦＵ，ＦＶ，ＦＷ，ＧＵ，ＧＶ，ＧＷの電気的破壊が回避されている。
【００４０】
図８に示すように通電処理部７８は、ブリッジ部７６の各アームＡＵ，ＡＶ，ＡＷの中点ＭＵ，ＭＶ，ＭＷ及び高圧側電源ラインＬＨにも電気的に接続されていると共に、接地によって零電位が確保された形となっている。通電処理部７８は各アームＡＵ，ＡＶ，ＡＷにおける中点ＭＵ，ＭＶ，ＭＷの電圧Ｖｍ（以下、「中点電圧Ｖｍ」という）を検出し、当該検出電圧に基づいて各スイッチング素子ＦＵ，ＦＶ，ＦＷ，ＧＵ，ＧＶ，ＧＷのオープン異常Ａｏ及びショート異常Ａｓを判定する。また、通電処理部７８は高圧側電源ラインＬＨの電圧、即ちバッテリ電圧Ｖｂを検出し、当該検出電圧Ｖｂが閾値Ｖｔｈ以下となる電源電圧異常Ａｂを判定する。そして、通電処理部７８は、これらの異常Ａｏ，Ａｓ，Ａｂの判定結果を表すモニタ信号を制御回路６０へ出力する。したがって、異常ありの判定結果をモニタ信号によって受けた場合に制御回路６０は、当該異常の状態に応じて適切な処理を実施することができるのである。
【００４１】
尚、本実施形態においてオープン異常とは、各スイッチング素子ＦＵ，ＦＶ，ＦＷ，ＧＵ，ＧＶ，ＧＷがハイレベルの駆動信号にも拘らずオープンドレン状態となる異常を意味している。また、本実施形態においてショート異常とは、各スイッチング素子ＦＵ，ＦＶ，ＦＷ，ＧＵ，ＧＶ，ＧＷがローレベルの駆動信号にも拘らずソース及びドレン間において短絡する異常を意味している。さらに、本実施形態において閾値Ｖｔｈは、スイッチング素子での電圧ドロップを考慮して、例えば１２Ｖのバッテリ電圧Ｖｂに対しては１０Ｖ程度に設定される。
【００４２】
（特徴的作動）
次に、通電処理部７８の特徴的作動について説明する。通電処理部７８は、制御回路６０から制御信号を受ける内燃機関の運転中においてバッテリ電圧Ｖｂが閾値Ｖｔｈを超えている場合には、図１に示す如き異常判定処理を実施する。この異常判定処理は、各アームＡＵ，ＡＶ，ＡＷ毎に並列的に且つ相補的に実施される。したがって、各アームＡＵ，ＡＶ，ＡＷについての異常判定処理は、判定対象が各アームＡＵ，ＡＶ，ＡＷ及びその構成素子である点を除いて、実質的に同一となっている。そこで、以下における異常判定処理の説明はアームＡＷについてのみとし、他のアームＡＵ，ＡＶについては説明を省略する。
【００４３】
まず、異常判定処理のステップＳ１０１では、アームＡＷの上段スイッチング素子ＦＷへ現在与えている駆動信号の電圧レベルが、当該素子ＦＷをオンするハイレベルであるか否かを判定する。
【００４４】
ステップＳ１０１において肯定判定がなされた場合には、ステップＳ１０２へ移行し、現在のパルス幅変調に関してオン期間Ｔｏｎが設定されるのを待つ。そして、オン期間Ｔｏｎが設定されると、ステップＳ１０３へ移行して、アームＡＷの中点電圧Ｖｍを検出する。また、続くステップＳ１０４では、直前のステップＳ１０３で検出した中点電圧Ｖｍが正常値Ｖｈ以下であるか否かを、判定する。
【００４５】
ここで、ステップＳ１０４の判定原理について、図１１〜図１３を参照しつつ説明する。尚、図１１〜図１３は、図９に示す駆動信号パターンｉ〜ｖｉの順方向への切換時において、各スイッチング素子ＦＵ，ＦＶ，ＦＷ，ＧＵ，ＧＶ，ＧＷのオンオフ状態の時間変化例を示している。
【００４６】
図１１に太実線で囲んで示すように、正常なアームＡＷにおいてハイレベルの駆動信号が上段スイッチング素子ＦＷへ与えられているときには、当該アームＡＷの上段スイッチング素子ＦＷ及び下段スイッチング素子ＧＷはそれぞれオン状態及びオフ状態となる。またこのとき、オン期間Ｔｏｎが設定されている場合には、残りのアームＡＵ，ＡＶの下段スイッチング素子ＧＵ，ＧＶのうちパルス幅変調の対象となっている素子がオン状態となる。したがって、正常なアームＡＷの中点電圧Ｖｍは、モータ軸１４の回転により各コイル１６ｂに発生する誘起電圧に拘らず、高圧側の値Ｖｈに強制されることになる。
【００４７】
一方、アームＡＷの上段スイッチング素子ＦＷにオープン異常Ａｏが発生すると、図１２に太実線で囲んで示すように当該素子ＦＷは、ハイレベルの駆動信号が与えられているにも拘らずオフ状態となる。そのため、オン期間Ｔｏｎの設定状態下においてアームＡＷの中点電圧Ｖｍは、正常値Ｖｈから低下することになる。
【００４８】
また一方、アームＡＷの下段スイッチング素子ＧＷにショート異常Ａｓが発生すると、図１３に太実線で囲んで示すように当該素子ＧＷは、ローレベルの駆動信号が与えられているにも拘らずオン状態となる。そのため、オン期間Ｔｏｎの設定状態下においてアームＡＷの中点電圧Ｖｍは、正常値Ｖｈから低下することになる。
【００４９】
これらのことからステップＳ１０４では、駆動信号パターンｉ〜ｖｉを特定しなくても上段スイッチング素子ＦＷのオープン異常Ａｏ又は下段スイッチング素子ＧＷのショート異常Ａｓを判定可能な事象として、正常値Ｖｈ以下への中点電圧Ｖｍの低下を、判定条件に用いている。尚、ここで本実施形態では、上段スイッチング素子ＦＷでの電圧ドロップを考慮して設定される係数Ｃｈ（例えば０．９）を、バッテリ電圧Ｖｂに乗算することによって、正常値Ｖｈが設定されるようになっている。
【００５０】
以上より、ステップＳ１０４において肯定判定がなされると、図１に示すようにステップＳ１０５へ移行して、上段スイッチング素子ＦＷのオープン異常Ａｏ又は下段スイッチング素子ＧＷのショート異常Ａｓが発生したと断定する。また、続くステップＳ１０６では、断定した異常状態を表すモニタ信号を制御回路６０へ出力した後、ステップＳ１０１へと戻る。
【００５１】
一方、ステップＳ１０４において否定判定がなされた場合には、ステップＳ１０７へ移行して、異常なしとの判定を下す。また、続くステップＳ１０８では、正常状態を表すモニタ信号を制御回路６０へ出力した後、ステップＳ１０１へと戻る。
【００５２】
さて、ステップＳ１０１において肯定判定がなされた場合の後続ステップについては以上の通りであるが、ステップＳ１０１において否定判定がなされた場合には、ステップＳ１０９へ移行する。このステップＳ１０９では、アームＡＷの下段スイッチング素子ＧＷへ現在与えている駆動信号の電圧レベルが、当該素子ＧＷをオンするハイレベルであるか否かを判定する。
【００５３】
ステップＳ１０９において肯定判定がなされた場合には、ステップＳ１０２，Ｓ１０３と実質的に同一内容のステップＳ１１０，Ｓ１１１を実施する。そして、この後、ステップＳ１１２では、現在のパルス幅変調に関してオン期間Ｔｏｎが設定された状態下、検出したアームＡＷの中点電圧Ｖｍが正常値Ｖｌ以上であるか否かを、判定する。
【００５４】
ここで、ステップＳ１１２の判定原理について、図１４〜図１６を参照しつつ説明する。尚、図１４〜図１６は、図９に示す駆動信号パターンｉ〜ｖｉの順方向への切換時において、各スイッチング素子ＦＵ，ＦＶ，ＦＷ，ＧＵ，ＧＶ，ＧＷのオンオフ状態の時間変化例を示している。
【００５５】
図１４に太実線で囲んで示すように、正常なアームＡＷにおいてオン期間Ｔｏｎの設定によりハイレベルの駆動信号が下段スイッチング素子ＧＷへ与えられているときには、当該アームＡＷの上段スイッチング素子ＦＷ及び下段スイッチング素子ＧＷはそれぞれオフ状態及びオン状態となる。またこのとき、残りのアームＡＵ，ＡＶでは、上段スイッチング素子ＦＵ，ＦＶのうちの一方がオン状態となる。したがって、正常なアームＡＷの中点電圧Ｖｍは、各コイル１６ｂに発生する誘起電圧に拘らず、低圧側の値Ｖｌに強制されることになる。
【００５６】
一方、アームＡＷの上段スイッチング素子ＦＷにショート異常Ａｓが発生すると、図１５に太実線で囲んで示すように当該素子ＦＷは、ローレベルの駆動信号が与えられているにも拘らずオン状態となる。そのため、オン期間Ｔｏｎの設定状態下においてアームＡＷの中点電圧Ｖｍは、正常値Ｖｌから上昇することになる。
【００５７】
また一方、アームＡＷの下段スイッチング素子ＧＷにオープン異常Ａｏが発生すると、図１６に太実線で囲んで示すように当該素子ＧＷは、ハイレベルの駆動信号が与えられているにも拘らずオフ状態となる。そのため、オン期間Ｔｏｎの設定状態下においてアームＡＷの中点電圧Ｖｍは、正常値Ｖｌから上昇することになる。
【００５８】
これらのことからステップＳ１１２では、駆動信号パターンｉ〜ｖｉを特定しなくても上段スイッチング素子ＦＷのショート異常Ａｓ又は下段スイッチング素子ＧＷのオープン異常Ａｏを判定可能な事象として、正常値Ｖｌ以上への中点電圧Ｖｍの上昇を、判定条件に用いている。尚、ここで本実施形態では、シャント抵抗Ｒ及び下段スイッチング素子ＧＷでの電圧ドロップを考慮して上記係数Ｃｈよりも小さく設定される係数Ｃｌ（例えば０．２）を、バッテリ電圧Ｖｂに乗算することによって、正常値Ｖｌが設定されるようになっている。
【００５９】
以上より、ステップＳ１１２において肯定判定がなされると、図１に示すようにステップＳ１１３へ移行して、上段スイッチング素子ＦＷのショート異常Ａｓ又は下段スイッチング素子ＧＷのオープン異常Ａｏが発生したと断定する。また、続くステップＳ１１４では、断定した異常状態を表すモニタ信号を制御回路６０へ出力した後、ステップＳ１０１へと戻る。
【００６０】
尚、ステップＳ１１２において否定判定がなされた場合には、上述のステップＳ１０７，Ｓ１０８を実施して、ステップＳ１０１へと戻る。また、ステップＳ１０１，Ｓ１０９の双方において否定判定がなされた場合には、そのままステップＳ１０１へと戻ることとなる。
【００６１】
以上説明した本実施形態によれば、電動モータ４に発生の誘起電圧や駆動信号パターンｉ〜ｖｉに拘らず、各スイッチング素子ＦＵ，ＦＶ，ＦＷ，ＧＵ，ＧＶ，ＧＷのオープン異常Ａｏ及びショート異常Ａｓを逐次且つ正確に判定することが可能となる。故に、本実施形態は、内燃機関と共に電動モータ４が高回転状態となることにより電動モータ４の誘起電圧やモータ駆動回路７０の処理量が増大する電動バルブタイミング調整装置１にとって、好適であるといえるのである。
【００６２】
尚、本実施形態では、バッテリ８０が特許請求の範囲に記載の「電源」に相当し、通電処理部７８が特許請求の範囲に記載の「オンオフ駆動手段」と「電圧検出手段」と「異常判定手段」とに相当すると考えることができる。また、本実施形態では、ステップＳ１０３において検出される中点電圧Ｖｍが特許請求の範囲に記載の「上段オン時電圧」に相当し、ステップＳ１１１において検出される中点電圧Ｖｍが特許請求の範囲に記載の「下段オン時電圧」に相当すると考えることができる。
【００６３】
（他の実施形態）
さて、ここまで本発明の一実施形態について説明してきたが、本発明は当該実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。
【００６４】
例えば、上述したように下段スイッチング素子ＧＵ，ＧＶ，ＧＷへ与える駆動信号をパルス幅変調するのに代えて又は加えて、上段スイッチング素子ＦＵ，ＦＶ，ＦＷへ与える駆動信号をパルス幅変調してもよい。あるいは、下段スイッチング素子ＧＵ，ＧＶ，ＧＷへ与える駆動信号をパルス幅変調しないようにしてもよく、この場合には、図１の異常判定処理においてステップＳ１０２，Ｓ１１０が不要となる。
【００６５】
オープン異常Ａｏ及びショート異常Ａｓの判定については、駆動パターンｉ〜ｖｉが保持される期間内において複数回仮判定を行い、それら複数回の仮判定結果から多数決等により最終判定を下すようにしてもよい。
【００６６】
モータ駆動回路７０においてブリッジ部７６は、採用する電動モータの相数に応じた数のアームを有するものであってもよいし、電界効果トランジスタ以外のスイッチング素子、例えばバイポーラトランジスタによってアームが構成されるものであってもよい。また、モータ駆動回路７０は、その一部（例えば通電処理部７８）の機能をマイクロコンピュータによって実現するものであってもよい。
【００６７】
電動モータ４は、本発明の作用効果を得られるものであれば、上述した３相の埋設磁石型ブラシレスモータ以外のモータであってもよく、そのコイルの結線方式についても、上述したスター結線以外の例えばデルタ結線であってもよい。また、電動モータ４により駆動される位相調整機構８は、機関位相を調整可能な構成であれば、上述した遊星歯車ユニット３０を備える構成以外であってもよい。具体的には、クランク軸及びカム軸２とそれぞれ連動して回転する二つの回転体の双方に、遊星歯車と噛合する太陽歯車を設けて、当該遊星歯車の遊星運動により機関位相を変化させる構成の位相調整機構等を用いてもよいのである。
【００６８】
そして、本発明は、上述した吸気弁のバルブタイミングを調整する装置以外の、例えば排気弁のバルブタイミングを調整する装置や、吸気弁及び排気弁の双方のバルブタイミングを調整する装置のモータ駆動回路として、適宜用いることができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の一実施形態の特徴的作動を説明するためのフローチャートである。
【図２】本発明の一実施形態による電動バルブタイミング調整装置を示す構成図であって、図５のＩＩ−ＩＩ線断面図に相当する。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】図２のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】図２のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】図２の通電制御系を示すブロック図である。
【図８】図７の通電ブロックの詳細構成を示すブロック図である。
【図９】図８の通電処理部について説明するための模式図である。
【図１０】図８の通電処理部について説明するための模式図である。
【図１１】本発明の一実施形態の特徴的作動を説明するためのタイムチャートである。
【図１２】本発明の一実施形態の特徴的作動を説明するためのタイムチャートである。
【図１３】本発明の一実施形態の特徴的作動を説明するためのタイムチャートである。
【図１４】本発明の一実施形態の特徴的作動を説明するためのタイムチャートである。
【図１５】本発明の一実施形態の特徴的作動を説明するためのタイムチャートである。
【図１６】本発明の一実施形態の特徴的作動を説明するためのタイムチャートである。
【図１７】本発明により解決する課題について説明するためのタイムチャートである。
【符号の説明】
【００７０】
１  電動バルブタイミング調整装置、４  電動モータ、６  通電制御系、８  位相調整機構、１４  モータ軸、１６ｂ  コイル、１８  永久磁石、６０  制御回路、７０  モータ駆動回路、７２  信号生成ブロック、７４  通電ブロック、７６  ブリッジ部、７８  通電処理部（オンオフ駆動手段・電圧検出手段・異常判定手段）、８０  バッテリ（電源）、Ａｏ  オープン異常、Ａｓ  ショート異常、Ａｂ  電源電圧異常、ＡＵ，ＡＶ，ＡＷ  アーム、ＦＵ，ＦＶ，ＦＷ  上段スイッチング素子、ＧＵ，ＧＶ，ＧW  下段スイッチング素子、ｉ，ｉｉ，ｉｉｉ，ｉｖ，ｖ，ｖｉ  駆動信号パターン、ＬＨ  高圧側電源ライン、ＬＬ  低圧側電源ライン、ＭＵ，ＭＶ，ＭＷ  中点、Ｒ  シャント抵抗、Ｔｏｎ  オン期間、Ｖｂ  バッテリ電圧、Ｖｈ，Ｖｌ  正常値、Ｖｍ  中点電圧、Ｖｔｈ  閾値
【図１】
2008286076.tif 000003
【図２】
2008286076.tif 000004
【図３】
2008286076.tif 000005
【図４】
2008286076.tif 000006
【図５】
2008286076.tif 000007
【図６】
2008286076.tif 000008
【図７】
2008286076.tif 000009
【図８】
2008286076.tif 000010
【図９】
2008286076.tif 000011
【図１０】
2008286076.tif 000012
【図１１】
2008286076.tif 000013
【図１２】
2008286076.tif 000014
【図１３】
2008286076.tif 000015
【図１４】
2008286076.tif 000016
【図１５】
2008286076.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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