(57)【要約】【課題】  ２系統のＰＷＭ信号を生成して２つの電動ファンをそれぞれＰＷＭ運転するＰＷＭ駆動装置において、２系統のＰＷＭ信号の位相差を変動させることで、電動ファンのＰＷＭ運転に伴って発生する電磁ノイズの周波数スペクトルを分散させ、電磁ノイズのピークレベルを低減させる。【解決手段】  ＰＷＭ信号発生部１２は、ＰＷＭ信号の周期よりも短い周期で歩進するカウンタ部１３のカウンタ値に基づいて第１のＰＷＭ信号１０ａを発生する第１のＰＷＭ信号発生部１４と、位相差を指定する位相差指定データを順次生成して出力することで第１のＰＷＭ信号１０ａと第２のＰＷＭ信号１０ｂとの位相差を変動させる位相差変動部１５と、カウンタ部１３のカウンタ値と位相差変動部１５から供給される位相差指定データとに基づいて第２のＰＷＭ信号１０ｂを発生する第２のＰＷＭ信号発生部１６とを備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２のＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、前記第１のＰＷＭ信号に基づいて第１の負荷への電力供給をスイッチングする第１の負荷駆動回路と、前記第２のＰＷＭ信号に基づいて第２の負荷への電力供給をスイッチングする第２の負荷駆動回路とを備えるＰＷＭ駆動装置であって、
前記ＰＷＭ信号生成部は、前記第１のＰＷＭ信号と前記第２のＰＷＭ信号との位相差を変動させる手段を備えることを特徴とするＰＷＭ駆動装置。
【請求項２】
第１及び第２のＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、前記第１のＰＷＭ信号に基づいて第１の負荷への電力供給をスイッチングする第１の負荷駆動回路と、前記第２のＰＷＭ信号に基づいて第２の負荷への電力供給をスイッチングする第２の負荷駆動回路とを備えるＰＷＭ駆動装置であって、
前記ＰＷＭ信号生成部は、第１の変調周波数でパルス幅変調された前記第１のＰＷＭ信号を生成するとともに、前記第１の変調周波数とは異なる第２の変調周波数でパルス幅変調された前記第２のＰＷＭ信号を生成することを特徴とするＰＷＭ駆動装置。
【請求項３】
前記負荷は車載用電動ファンであることを特徴とする請求項１または２に記載のＰＷＭ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源に対して並列接続された複数の負荷をＰＷＭ（パルス幅変調）制御で駆動するＰＷＭ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電源に接続された第１及び第２の負荷をＰＷＭ制御で駆動する際に、第１のパルス幅変調信号と第２のパルス幅変調信号とを互いに位相を異ならせた状態で出力することで、全体の負荷電流の変化量を小さくし、電磁ノイズを低減するようにした負荷制御装置は知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、２つの電動ファンにそれぞれ別々のスイッチ素子を用意し、それら各スイッチ素子のオンオフ動作を互いに半周期ずらしてＰＷＭ制御することによって、電源の出力電流のリップルに起因して生ずる伝導ノイズを低減するようにした車載用電動ファン装置は知られている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−４３９１０号公報
【特許文献２】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】
【０００４】
２つのＰＷＭ信号の位相をずらして各負荷の通電タイミングをずらすことで、ノイズの発生を抑制することができる。しかしながら、２つのＰＷＭ信号の周波数が同一であり位相差が一定であるため、ノイズのスペクトル分布にはいくつかの周波数でピークが生ずる。ピークレベルが高い場合には、車載ラジオ等の受信動作に影響を与えることがある。ＰＷＭ信号の周波数（スイッチング周波数）をランダムに変化させることでノイズスペクトルのピークを低下させることができるが、回路構成が複雑になる。
【０００５】
本発明はこのような課題を解決するためなされたもので、２つのＰＷＭ信号の位相差を変動させることでノイズスペクトルのピークを低下させるようにしたＰＷＭ駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため本発明に係るＰＷＭ駆動装置は、第１及び第２のＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、第１のＰＷＭ信号に基づいて第１の負荷への電力供給をスイッチングする第１の負荷駆動回路と、第２のＰＷＭ信号に基づいて第２の負荷への電力供給をスイッチングする第２の負荷駆動回路とを備えるＰＷＭ駆動装置であって、ＰＷＭ信号生成部は、第１のＰＷＭ信号と第２のＰＷＭ信号との位相差を変動させる手段を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る他のＰＷＭ駆動装置は、第１及び第２のＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、第１のＰＷＭ信号に基づいて第１の負荷への電力供給をスイッチングする第１の負荷駆動回路と、第２のＰＷＭ信号に基づいて第２の負荷への電力供給をスイッチングする第２の負荷駆動回路とを備えるＰＷＭ駆動装置であって、ＰＷＭ信号生成部は、第１の変調周波数でパルス幅変調された第１のＰＷＭ信号を生成するとともに、第１の変調周波数とは異なる第２の変調周波数でパルス幅変調された第２のＰＷＭ信号を生成することを特徴とする。
【０００８】
なお、負荷は車載用電動ファンであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るＰＷＭ駆動装置は、第１のＰＷＭ信号と第２のＰＷＭ信号との位相差を変動させる手段を備えているので、高調波のスペクトルが分散され、ノイズスペクトルのピークが低下する。
【００１０】
本発明に係る他のＰＷＭ駆動装置は、各ＰＷＭ信号の変調周波数が異なっているので、第１のＰＷＭ信号と第２のＰＷＭ信号との位相差が変動する。したがって、高調波のスペクトルが分散され、ノイズスペクトルのピークが低下する。
【００１１】
なお、負荷が車載用電動ファンである場合には、電動ファンのＰＷＭ運転に伴って発生する放射ノイズ（ラジオノイズ）を低減させることができるので、車載ラジオ装置等に混入するノイズも低減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、発明を実施するための最良の形態を実施例に基づいて説明する。
【実施例】
【００１３】
図１は本発明に係るＰＷＭ駆動装置のブロック構成図である。図１に示すＰＷＭ駆動装置１は、車載のバッテリ２から電力の供給を受けて第１及び第２の負荷である２つの電動ファン３，４（例えばラジエータやコンデンサを冷却するための左右一対のファンＦ１，Ｆ２、または、ラジエータファンＦ１とコンデンサファンＦ２）をそれぞれＰＷＭ制御で運転するものである。なお、符号５はバッテリ給電ケーブル、符号６及び符号７は電動ファン給電ケーブル、符号＋Ｂはバッテリ２の正極側電源、符号ＧＮＤはバッテリ２の負極側電源（グランド）である。
【００１４】
このＰＷＭ駆動装置１は、指令信号１０ｃに基づいて第１のＰＷＭ信号１０ａ及び第２のＰＷＭ信号１０ｂを生成するＰＷＭ信号生成部１０と、第１のＰＷＭ信号１０ａに基づいて第１の電動ファン３に供給する電力をスイッチングする第１の負荷駆動回路２１と、第２のＰＷＭ信号１０ｂに基づいて第２の電動ファン４に供給する電力をスイッチングする第２の負荷駆動回路２２とからなる。各負荷駆動回路２１，２２は、ＭＯＳ−ＦＥＴ等の電力用半導体スイッチング素子を用いて構成している。
【００１５】
ＰＷＭ信号生成部１０は、マイクロコンピュータを用いソフトウェア制御によって各ＰＷＭ信号１０ａ，１０ｂを生成する構成としている。このＰＷＭ信号生成部１０は、指令信号１０ｃに基づいて各ＰＷＭ信号１０ａ，１０ｂのデューティＤを設定するデューティ設定部１１と、設定されたデューティＤに基づいて各ＰＷＭ信号１０ａ，１０ｂを発生するＰＷＭ信号発生部１２とを備える。
【００１６】
ＰＷＭ信号発生部１２は、ＰＷＭ信号の周期よりも短い周期で歩進するカウンタ部１３と、カウンタ部１３のカウンタ値に基づいて指定されたデューティＤの第１のＰＷＭ信号１０ａを発生する第１のＰＷＭ信号発生部１４と、第１のＰＷＭ信号１０ａと第２のＰＷＭ信号１０ｂとの位相差を指定するデータを順次生成して出力することで第１のＰＷＭ信号１０ａと第２のＰＷＭ信号１０ｂとの位相差を変動させる位相差変動部１５と、カウンタ部１３のカウンタ値と位相差変動部１５から供給される位相差を指定するデータとに基づいて第２のＰＷＭ信号１０ｂを発生する第２のＰＷＭ信号発生部１６とを備える。
【００１７】
ここで、カウンタ部１３は、例えば０〜９９の範囲を繰り返し歩進する１００進のカウンタであるとする。この場合、デューティＤを１パーセント単位で設定することができる。第１のＰＷＭ信号発生部１４は、カウンタ部１３のカウント値が０になった時点からデューティＤによって設定された値になるまでの間をＨレベルとする第１のＰＷＭ信号１０ａを発生する。
【００１８】
位相差変動部１５は、位相差を指定するデータとして先ず１を出力し、第２のＰＷＭ信号１０ｂが生成されるたびに、位相差を指定するデータを＋１（インクリメント）するものとする。なお、位相差変動部１５は、第２のＰＷＭ信号１０ｂが生成されるたびに、位相差を指定するデータを−１（デクリメント）するようにしてもよい。
【００１９】
そして、第２のＰＷＭ信号発生部１６は、カウンタ部１３のカウント値が位相差を指定するデータと一致した時点から位相差を指定するデータにデューティＤによって設定された値を加算した値になるまでの間をＨレベルとする第２のＰＷＭ信号１０ｂを発生する。すなわち、第２のＰＷＭ信号発生部１６は、カウンタ部１３のカウント値が位相差を指定するデータに一致した時点から第２のＰＷＭ信号１０ｂを発生する。これにより、第１のＰＷＭ信号１０ａと第２のＰＷＭ信号１０ｂとの間に位相差が生ずる。そして、位相差変動部１５は、第２のＰＷＭ信号１０ｂが生成されるたびに、位相差を指定するデータを＋１（インクリメント）する。したがって、第１のＰＷＭ信号１０ａと第２のＰＷＭ信号１０ｂとの位相差は常に変動することになる。
【００２０】
なお、位相差変動部１５は、位相差を指定するデータを１よりも大きい任意の値（例えば＋２，＋５など）毎に増加させるようにしてもよい。これにより、位相差の変動量を大きくできる。また、位相差変動部１５は、乱数発生機能を備え、発生させた乱数を位相差を指定するデータとして出力するようにしてもよい。これにより、位相差の変動量をランダムにすることができる。
【００２１】
さらに、位相差変動部１５は値の異なる２つの乱数を発生させ、一方の乱数を第１のＰＷＭ信号発生部１４へ供給し、他方の乱数を第２のＰＷＭ信号発生部１６へ供給するようにしてもよい。これにより、各ＰＷＭ信号１０ａ，１０ｂの出力周期がともに変動されることになる。
【００２２】
このように、第１のＰＷＭ信号１０ａと第２のＰＷＭ信号１０ｂとの位相差を変動させることで、各電動モータ３，４をＰＷＭ制御によって運転した際に発生する高調波成分（ノイズ成分）を時系列的に所定の周波数範囲に分散させることができ、ノイズスペクトルのピークレベルを低減させることができる。
【００２３】
なお、位相差変動部１５は、カウンタ部１３のカウント値に対して位相差を指定するデータを加算または減算して得たカウント補正値を第２のＰＷＭ信号発生部１６へ供給し、第２のＰＷＭ信号発生部１６は、カウント補正値が０になった時点からデューティＤによって設定された値になるまでの間をＨレベルとする第２のＰＷＭ信号１０ｂを発生するようにしてもよい。
【００２４】
図２は本発明に係る他のＰＷＭ駆動装置のブロック構成図である。図２に示すＰＷＭ駆動装置１Ａは、第１の変調周波数でパルス幅変調された第１のＰＷＭ信号３０ａを生成して出力するとともに、第１の変調周波数とは異なる第２の変調周波数でパルス幅変調された第２のＰＷＭ信号３０ｂを生成して出力するＰＷＭ信号生成部３０を備える。
【００２５】
ＰＷＭ信号生成部３０は、デューティ設定部１１とＰＷＭ信号発生部３２とからなる。ＰＷＭ信号発生部３２は、第１の周期で歩進する例えば５ビット構成の第１のカウンタ３３と、この第１のカウンタ３３のカウント値を参照して指定されたデューティＤの第１のＰＷＭ信号３０ａを発生する第１のＰＷＭ信号発生部３４と、第１の周期とは僅かに異なる第２の周期で歩進する例えば５ビット構成の第２のカウンタ３５と、この第２のカウンタ３５のカウント値を参照して指定されたデューティＤの第２のＰＷＭ信号３０ｂを発生する第２のＰＷＭ信号発生部３６とを備える。
【００２６】
各カウンタ３３，３５の歩進周期（言い換えればカウンタクロック周波数）を異なる値に設定することで、各ＰＷＭ信号３０ａ，３０ｂの変調周波数（スイッチング周波数）を異なる値としている。各ＰＷＭ信号３０ａ，３０ｂの変調周波数が異なっているので、第１のＰＷＭ信号３０ａと第２のＰＷＭ信号３０ｂとの位相差が各変調周波数の差に対応した周期で変動する。したがって、各電動モータ３，４をＰＷＭ制御によって運転する際に発生する高調波ノイズのスペクトルが拡散され、ノイズスペクトルのピークレベルが低減される。
【００２７】
図３は本発明に係るさらに他のＰＷＭ駆動装置のブロック構成図である。図３に示すＰＷＭ駆動装置１Ｂは、アナログ回路構成のＰＷＭ信号生成部４０を備える。ＰＷＭ信号生成部４０は、三角波形または鋸歯状波形の第１のキャリア信号４１ａを発生する第１のキャリア信号発生器４１と、指令信号１０ｃと第１のキャリア信号４１ａと比較して第１のＰＷＭ信号４０ａを生成する第１の比較器４２と、三角波形または鋸歯状波形の第２のキャリア信号４３ａを発生する第２のキャリア信号発生器４３と、指令信号１０ｃと第２のキャリア信号４３ａと比較して第２のＰＷＭ信号４０ｂを生成する第２の比較器４４とを備える。
【００２８】
第１のキャリア信号発生器４１は第１の周波数のキャリア信号４１ａを発生し、第２のキャリア信号発生器４３は第１の周波数とは異なる第２の周波数のキャリア信号４３ａを発生する。したがって、第１のＰＷＭ信号４０ａの変調周波数（スイッチング周波数）は第１の周波数となり、第２のＰＷＭ信号４０ｂの変調周波数（スイッチング周波数）は第２の周波数となる。各ＰＷＭ信号４０ａ，４０ｂの変調周波数が異なっているので、第１のＰＷＭ信号４０ａと第２のＰＷＭ信号４０ｂとの位相差が各変調周波数の差に対応した周期で変動する。したがって、各電動モータ３，４をＰＷＭ制御によって運転した際に発生する高調波ノイズのスペクトルが拡散され、ノイズスペクトルのピークレベルが低減される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係るＰＷＭ駆動装置のブロック構成図である。
【図２】本発明に係る他のＰＷＭ駆動装置のブロック構成図である。
【図３】本発明に係るさらに他のＰＷＭ駆動装置のブロック構成図である。
【符号の説明】
【００３０】
１，１Ａ，１Ｂ  ＰＷＭ駆動装置
２  バッテリ
３，４  電動ファン（負荷）
１０，３０，４０  ＰＷＭ信号生成部
１０ａ，３０ａ，４０ａ  第１のＰＷＭ信号
１０ｂ，３０ｂ，４０ｂ  第２のＰＷＭ信号
１０ｃ  指令信号
１２，３２  ＰＷＭ信号発生部
１３  カウンタ部
１４，３４  第１のＰＷＭ信号発生部
１５  位相差変動部
１６，３６  第２のＰＷＭ信号発生部
３３  第１のカウンタ部
３５  第２のカウンタ部
４１  第１のキャリア信号発生器
４２  第１の比較器
４３  第２のキャリア信号発生器
４４  第２の比較器
【図１】
2005176472.tif 000003
【図２】
2005176472.tif 000004
【図３】
2005176472.tif 000005