(57)【要約】【課題】  必要以上のマージンを持った設計をすることなく、回路規模の小型・軽量化を図ることができ、しかもモータの拘束を正確に検知できるモータ拘束検出回路およびモータ制御回路を提供すること。【解決手段】  パワーＦＥＴ２１を用いてモータファン１１のＰＷＭ制御を行なう際、ＰＷＭ制御信号のＯＮ区間の一部に、検知区間を設定し、この検知区間におけるパワーＦＥＴ２１のゲート−ソース間電圧ＶＧＳを低い電圧に制限する。モータの拘束電流が流れた場合、検知区間ではパワーＦＥＴのＯＮ抵抗が高くなるので、そのドレイン端子の電圧をしきい値電圧と比較することで、モータファンの拘束を検知する。モータファンの拘束が検知されると、ＥＣＵ１８はモータ駆動回路１５へのＰＷＭ制御信号の供給を停止し、モータの拘束電流を即座に遮断する。【選択図】      図１
2005151766.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの拘束を検出するモータ拘束検出回路であって、
入力される制御信号の電圧の増加につれて動作抵抗が減少する特性を有し、前記モータに直列に接続され、該モータに供給される負荷電流を制御する電流制御手段と、
前記電流制御手段に入力され、該電流制御手段を導通状態／遮断状態に駆動する前記制御信号の、導通区間の一部に検知区間を設定し、該検知区間における前記制御信号の電圧をそれ以外の導通区間における電圧より低い値に制限する電圧制限手段と、
前記検知区間内で、前記電流制御手段の前記モータ側の電圧を検知し、該検知されたモータ側の電圧を基に、前記モータの拘束を検知する拘束検知手段と、
を備えていることを特徴とするモータ拘束検出回路。
【請求項２】
前記制御信号がＰＷＭ制御信号である場合、前記電圧制限手段が、一周期毎に前記ＰＷＭ制御信号のオン区間の一部に前記検知区間を設定することを特徴とする請求項１に記載したモータ拘束検出回路。
【請求項３】
前記拘束検知手段が、前記検知された前記モータ側の電圧が所定しきい値電圧を連続して所定回数越えた場合、前記モータの拘束を検知することを特徴とする請求項１に記載したモータ拘束検出回路。
【請求項４】
前記検知区間が、前記モータの最低回転数に相当するＰＷＭ信号のデューティ比に合わせて設定されていることを特徴とする請求項２に記載したモータ拘束検出回路。
【請求項５】
前記所定しきい値電圧が可変自在であることを特徴とする請求項３に記載したモータ拘束検出回路。
【請求項６】
請求項１記載のモータ拘束検出回路によって、前記モータの拘束が検出された場合、前記負荷電流が少なくなるように、前記制御信号を切り替える制御信号切替手段を備えたことを特徴とするモータ制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの拘束を検出するモータ拘束検出回路およびモータ制御回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のラジエータファンは、水温に応じてＯＮ／ＯＦＦ（オン／オフ）動作を行なうように、モータファンとして電動化されている。モータファンは車両に搭載されるため、車両の水没時にモータファンに負荷がかかってしまった場合の保護（いわゆる、冠水ロック保護）が要求される。また、モータファンに異物が挟まった場合、モータファンは完全にロックしてしまう。こうした場合であっても、ロックが解除された後、モータファンの正常動作を保証する必要がある。このため、従来では、モータファンを駆動する駆動回路、制御回路、等といったモータファンに関係する全ての回路がロック時にダウンしないように、マージンを十分に取り過ぎた設計となっていた。
【０００３】
例えば、通常時、最大１０Ａの駆動電流が流れるモータファンの場合、ロック時に３０〜４０Ａ程度の拘束電流が流れることになり、この状態が持続しても、復帰後には、正常に動作しなければならない。このため、モータファンの上流側には、４０Ａのヒュージブルリンクが設けられ、下流側の電線サイズは２ｓｑ（即ち、２平方ミリメーター）となっている。また、駆動リレーも、拘束持続中、ＯＦＦ可能な大容量のものを使わざるを得なかった。このように、マージンを十分に取り過ぎた設計は、全体の回路規模を大きくし、小型・軽量化に逆行するものであった。
【０００４】
これに対し、現在、駆動リレーの近傍に温度検知用素子としてサーミスタを設け、モータ拘束時の過大電流によるリレーの発熱を検知すると、リレーをＯＦＦにする対策が採られている。このような回路構成を有するモータ駆動回路の一例の回路図を図４に示す。このモータ駆動回路は、リレー（ＲＬＹ）１０１、ＦＥＴ（即ち、Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：電界効果トランジスタ）１０２、トランジスタ（ＴＲ）１０３、およびＰＴＣ（即ち、Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ：正温度係数）サーミスタ１０４から主に構成されている。リレー１０１は、モータファン１０６の通電をＯＮ／ＯＦＦに切り替えるものであり、その一方のリレー接点１０１ａには、モータファン１０６が接続され、他方のリレー接点１０１ｂは接地されている。また、リレー１０１の電磁コイル１０１ｃの一端はバッテリ電源端子に接続され、そしてリレー１０１の電磁コイル１０１ｃの他端はＦＥＴ１０２のドレイン端子に接続されている。
【０００５】
ＦＥＴ１０２は、リレー１０１を駆動するものであり、そのゲート端子には、制御回路（不図示）からの駆動信号が供給され、そのソース端子は接地されている。ＰＴＣサーミスタ１０４は、所定温度以上で電気抵抗が急激に増加する、正の温度係数をもつ抵抗素子であり、リレー１０１の近傍に設けられ、リレー１０１の温度を検知する。ＰＴＣサーミスタ１０４の一端は、接地され、他端はトランジスタ１０３のベース端子側に接続されている。
【０００６】
トランジスタ１０３は、ＦＥＴ１０２をＯＮ／ＯＦＦに駆動するバイポーラ型のスイッチングトランジスタであり、そのコレクタ端子はＦＥＴ１０２のゲート端子に接続され、そのエミッタ端子は接地されている。また、トランジスタ１０３のベース端子は、前述したように、ＰＴＣサーミスタ１０４の一端に接続されるとともに、イグニッション系の電源電圧（５Ｖ）端子に接続されている。
【０００７】
上記構成を有するモータ駆動回路では、モータファン１０６が正常に回転している場合、ＰＴＣサーミスタ１０４の抵抗値は小さいので、トランジスタ１０３はＯＦＦである。これにより、制御回路からの制御信号によってＦＥＴ１０２がＯＮとなり、リレー１０１もＯＮとなる。
【０００８】
一方、モータファン１０６がロックして、モータの拘束電流が発生すると、リレー１０１が発熱し、この熱によってＰＴＣサーミスタ１０４が加温される。そして、ＰＴＣサーミスタ１０４の温度が上昇して所定温度を越えると、その抵抗値が急激に変化し、トランジスタ１０３がＯＮとなる。これにより、ＦＥＴ１０２がＯＦＦとなり、リレー１０１もオフとなる。この結果、モータの拘束電流が流れなくなる。
【０００９】
また、電動ファンのモータに直列にＦＥＴが接続され、このＦＥＴがＰＷＭ（即ち、Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）制御によりオン／オフ駆動されることにより、モータに流れる駆動電流を制御するモータ駆動回路が従来から知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。このモータ駆動回路では、ＦＥＴのドレイン電圧がしきい値電圧を越える場合、モータの拘束（ロック）が検出される。
【特許文献１】特開平１０−８９５９号公報
【特許文献２】特開平１１−１８２２４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した図４のモータ駆動回路では、ＰＴＣサーミスタの温度が所定温度を越えるまでの時間、拘束電流が流れ続けることになり、拘束から開放された後、正常に復帰させるためには、モータ駆動回路はそのマージン分、余裕を持った設計にしなければならず、依然として回路規模の小型・軽量化が困難であった。
【００１１】
また、上述した特許文献１および特許文献２のモータ駆動回路では、単にＦＥＴのドレイン電圧を基に、モータの拘束（ロック）を検知しているので、ＦＥＴの動作抵抗が低く、ロック状態を検知するためのしきい値電圧の設定が難しく、正確にロック検知を行なうことができなくなるおそれがあった。
【００１２】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、必要以上のマージンを持った設計をすることなく、回路規模の小型・軽量化を図ることができ、しかもモータの拘束を正確に検知できるモータ拘束検出回路およびモータ制御回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
１）本発明に係るモータ拘束検出回路は、
モータの拘束を検出するモータ拘束検出回路であって、
入力される制御信号の電圧の増加につれて動作抵抗が減少する特性を有し、前記モータに直列に接続され、該モータに供給される負荷電流を制御する電流制御手段と、
前記電流制御手段に入力され、該電流制御手段を導通状態／遮断状態に駆動する前記制御信号の、導通区間の一部に検知区間を設定し、該検知区間における前記制御信号の電圧をそれ以外の導通区間における電圧より低い値に制限する電圧制限手段と、
前記検知区間内で、前記電流制御手段の前記モータ側の電圧を検知し、該検知されたモータ側の電圧を基に、前記モータの拘束を検知する拘束検知手段と、
を備えていることを特徴としている。
【００１４】
１）に記載の発明によれば、必要以上のマージンを持った設計をすることなく、回路規模の小型・軽量化を図ることができ、しかもモータの拘束を正確に検知できる。
【００１５】
２）本発明に係るモータ拘束検出回路は、１）に記載のモータ拘束検出回路において、前記制御信号がＰＷＭ制御信号である場合、前記電圧制限手段が、一周期毎に前記ＰＷＭ制御信号のオン区間の一部に前記検知区間を設定することを特徴としている。
【００１６】
２）に記載の発明によれば、周期的に電流制御手段のモータ側の電圧を検知することができ、モータの拘束が発生した場合、即座にその拘束を検知できる。
【００１７】
３）本発明に係るモータ拘束検出回路は、１）に記載のモータ拘束検出回路において、前記拘束検知手段が、前記検知された前記モータ側の電圧が所定しきい値電圧を連続して所定回数越えた場合、前記モータの拘束を検知することを特徴としている。
【００１８】
３）に記載の発明によれば、瞬間的に生じるモータの拘束を排除できる。
【００１９】
４）本発明に係るモータ拘束検出回路は、２）に記載のモータ拘束検出回路において、前記検知区間が、前記モータの最低回転数に相当するＰＷＭ信号のデューティ比に合わせて設定されていることを特徴としている。
【００２０】
４）に記載の発明によれば、モータの全回転域に亘って、モータの拘束を検知できる。
【００２１】
５）本発明に係るモータ拘束検出回路は、３）に記載のモータ拘束検出回路において、前記所定しきい値電圧が可変自在であることを特徴としている。
【００２２】
５）に記載の発明によれば、水没時にモータに負荷がかかった状態や、異物が挟まって完全にモータが停止した場合等、拘束の状態に応じた検知が可能となる。
【００２３】
６）本発明に係るモータ制御回路は、１）に記載のモータ拘束検出回路によって、前記モータの拘束が検出された場合、前記負荷電流が少なくなるように、前記制御信号を切り替える制御信号切替手段を備えたことを特徴としている。
【００２４】
６）に記載の発明によれば、過大な拘束電流が持続することを防止でき、過大な拘束電流の持続に合わせるような、必要以上のマージンを持った設計をすることなく、回路規模の小型・軽量化を図ることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、必要以上のマージンを持った設計をすることなく、回路規模の小型・軽量化を図ることができ、しかもモータの拘束を正確に検知できるモータ拘束検出回路およびモータ制御回路を提供することができる。
【００２６】
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための最良の形態を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明に係るモータ拘束検出回路およびモータ制御回路の一実施形態について図１〜図３を参照しながら説明する。
【００２８】
図１は本発明に係るモータ拘束検出回路およびモータ制御回路の一実施形態であるモータ制御装置の構成を示す回路図、図２はモータ駆動回路の各部の信号の変化を示すタイミングチャート、そして図３はＥＣＵによるモータ制御処理手順を示すフローチャートである。
【００２９】
本実施形態のモータ拘束検出回路およびモータ制御回路は、図１に示されるように、車両に搭載される電動ラジエータファン（モータファン）のモータ制御装置に適用される。図１に示されるモータ制御装置は、モータファン１１と、モータ駆動回路１５と、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）１８と、を備える。
【００３０】
モータファン１１は、冷却ファン１１ａおよび直流モータ１１ｂからなり、直流モータ１１ｂの一方の電線はバッテリ（ＢＡＴＴ）端子に接続され、そして直流モータ１１ｂの他方の電線はモータ駆動回路１５に電気的に接続されている。電子制御ユニット１８は、周知のＣＰＵ（即ち、Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（即ち、Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、およびＲＡＭ（即ち、Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等を有するマイクロコンピュータユニットから構成され、各種の電動機器を制御する。
【００３１】
電子制御ユニット１８は、水温センサ１８ａ、気温センサ１８ｂ、およびエンジン回転数（ＮＥ）センサ１８ｃ等の各種センサ情報を基に、ＰＷＭ制御を行ない、要求されるエンジンの冷却に見合ったファン駆動信号（ＰＷＭ制御信号）をモータ駆動回路１５に出力する。また、後述するように、電子制御ユニット１８は、ＰＷＭ制御信号とともに、検知区間信号をモータ駆動回路１５に出力し、モータ駆動回路１５から出力されるロック検知信号を基に、ＰＷＭ制御信号を遮断したり、そのデューティ比を変更する。
【００３２】
モータ駆動回路１５は、パワーＭＯＳＦＥＴ（即ち、Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ＦＥＴ）２１、電流制限回路２２、信号入力回路２３およびロック検知回路２４から主に構成される。パワーＭＯＳＦＥＴ２１（以後、単に『パワーＦＥＴ２１』と記述する。）は、ゲート−ソース間の電圧ＶＧＳの増加に応じてドレイン−ソース間の動作抵抗が減少する特性を有するものであり、直流モータ１１ｂに流れる負荷電流（駆動電流）ＩＬＯＡＤを制御する。パワーＦＥＴ２１のドレイン端子には、直流モータ１１ｂの一方の電線が接続され、そのソース端子は接地されている。
【００３３】
電流制限回路２２は、ツェナーダイオードＺＤ１、ツェナーダイオードＺＤ２およびＦＥＴ３３から主に構成されている。ツェナーダイオードＺＤ２は、通常時におけるパワーＦＥＴ２１の負荷電流の最大値（通常最大値）を規定するものであり、そのカソード側はパワーＦＥＴ２１のゲート端子に接続され、そのアノード側は接地されている。ツェナーダイオードＺＤ１は、検知区間におけるパワーＦＥＴ２１の負荷電流の最大値（以後、『検知最大値』と記述する。）を規定するものであり、そのツェナー電圧ＶＺＤ１はツェナーダイオードＺＤ２のツェナー電圧ＶＺＤ２に比べて低い電圧（例えば、ツェナーダイオードＺＤ２のツェナー電圧の１／３）に設定されている。
【００３４】
ツェナーダイオードＺＤ１のカソード側は、パワーＦＥＴ２１のゲート端子に接続され、そのアノード側はＦＥＴ３３のドレイン端子に接続されている。ＦＥＴ３３は、そのゲート端子に検知区間信号（検知区間信号のＨレベル）が入力されると、オンとなり、ツェナーダイオードＺＤ１のアノード側を接地側に接続し、パワーＦＥＴ２１のゲート−ソース間電圧ＶＧＳをツェナー電圧ＶＺＤ１に制限し、負荷電流の最大値を検知最大値に設定する。一方、検知区間信号がＬレベルになると、ＦＥＴ３３はオフとなり、ツェナーダイオードＺＤ１のアノード側はフローティング状態となる。
【００３５】
信号入力回路２３は、トランジスタ４１およびＦＥＴ４２から主に構成されている。ＦＥＴ４２およびトランジスタ４１は、電子制御ユニット１８から入力されるＰＷＭ制御信号によってオン／オフ動作を行ない、ＰＷＭ信号がＨレベルになると、ＦＥＴ４２およびトランジスタ４１がオンとなり、トランジスタ４１のコレクタ電圧は、ほぼバッテリ電圧（例えば、一般乗用車等の場合は約１２Ｖ、大型車等の場合は約２４Ｖ、そして近年開発が進められている高電圧自動車等の場合は約４２Ｖ）のＨレベルとなり、パワーＦＥＴ２１をオンにする。一方、ＰＷＭ信号がＬレベルになると、ＦＥＴ４２はオフとなり、コレクタ電圧は接地電位のＬレベルとなり、パワーＦＥＴ２１をオフにする。
【００３６】
ロック検知回路２４は、コンパレータ５１、抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２から主に構成されている。コンパレータ５１のプラス（＋）端子には、バッテリ端子および接地間に直列に接続された抵抗Ｒ１、Ｒ２の中点が接続されており、抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧された電圧がしきい値電圧Ｖｒｅｆとして入力される。一方、そのマイナス（−）端子には、パワーＦＥＴ２１のドレイン端子が接続されている。ドレイン端子の電圧ＶＳＥＮＳＥが抵抗Ｒ１、Ｒ２から定まるしきい値電圧Ｖｒｅｆより小さい場合、つまりマイナス（−）端子電圧がプラス（＋）端子電圧より小さい場合、コンパレータ５１は、Ｈレベルのロック検知信号を電子制御ユニット１８に出力する。
【００３７】
一方、ドレイン端子の電圧ＶＳＥＮＳＥがしきい値電圧Ｖｒｅｆより大きい場合、つまりマイナス（−）端子電圧がプラス（＋）端子電圧より大きい場合、コンパレータ５１は、Ｌレベルのロック検知信号をＥＣＵ１８に出力する。そして、ＥＣＵ１８は、後述する所定のタイミングでロック検知信号をサンプリングし、サンプリングしたロック検知信号がＬレベルである場合、モータの拘束を検知する。尚、本実施形態では、コンパレータを用いているが、ドレイン端子の電圧ＶＳＥＮＳＥの値によっては、コンパレータを用いることなく、ＥＣＵ１８に直接出力するようにしてもよい。この場合、ＥＣＵ１８側で、その電圧値を基にロック検知の有無を判断することになる。
【００３８】
次に、上記構成を有するモータ制御装置におけるモータの拘束検知動作を図２に基づき説明する。
【００３９】
モータファン１１が通常の回転状態にある場合、モータ駆動回路１５の信号入力回路２３内のＦＥＴ４２のゲート端子に、ＥＣＵ１８から矩形のオン／オフ信号からなるＰＷＭ制御信号が入力する（図２中、符号ａ参照）。また、このＰＷＭ制御信号の立ち上がりに同期して立ち上がる、矩形のオン／オフ信号からなる検知区間信号が電流制限回路２２内のＦＥＴ３３のゲート端子に入力する（図２中、符号ｂ参照）。この検知区間信号のＨレベル区間は、一周期毎にＰＷＭ制御信号のＨレベル区間内に含まれている。尚、本実施形態では、検知区間信号の区間開始タイミングがＰＷＭ制御信号の立ち上がりに同期しているが、検知区間信号の区間終了タイミングがＰＷＭ制御信号の立ち下がりに同期するように、検知区間信号のＨレベル区間がＰＷＭ制御信号のＨレベル区間内に含まれるようにしてもよい。
【００４０】
ＰＷＭ制御信号がオンになると、信号入力回路２３内のＦＥＴ４２がオンとなり、パワーＦＥＴ２１がオンとなる。ここで、検知区間中、パワーＦＥＴ２１のゲート−ソース間電圧ＶＧＳは、ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧ＶＺＤ１となるので（図２中、符号ｃ参照）、パワーＦＥＴ２１のドレイン−ソース間の動作抵抗は高い状態にあり、直流モータ１１ｂに流れる駆動電流ＩＬＯＡＤは、検知最大値内に制限される。一方、検知区間から外れたＰＷＭ制御信号のＨレベル区間中、パワーＦＥＴ２１のゲート−ソース間電圧ＶＧＳは、ツェナーダイオードＺＤ２のツェナー電圧ＶＺＤ２となり（図２中、符号ｄ参照）、パワーＦＥＴ２１のドレイン−ソース間が完全なオン状態（即ち、導通状態）となり、モータファン１１の直流モータ１１ｂには、通常最大値まで駆動電流ＩＬＯＡＤを流すことが可能である。
【００４１】
モータファン１１が通常の回転状態にある場合、バッテリの電源電圧ＶＢＡＴＴは、主に直流モータ１１ｂ間の電圧降下によって消費されるので、パワーＦＥＴ２１のドレイン−ソース間の電圧は、検知区間でもそれ以外の区間でもほぼ０レベルにある（図２中、符号ｅ参照）。つまり、パワーＦＥＴ２１のドレイン電圧ＶＳＥＮＳＥはほぼ接地電圧となる。従って、コンパレータ５１の出力信号は、Ｈレベルとなる。ＥＣＵ１８は、検知区間内の所定の検知タイミング（図２中、符号ｆ参照）で、パワーＦＥＴ２１のドレイン端子の電圧ＶＳＥＮＳＥを検知し、Ｈレベルであることを検知すると、モータファン１１が正常に回転している状態にあると判断する。
【００４２】
一方、車両が水没して冠水した場合や異物が挟まった場合等、モータファン１１が拘束状態になった場合、直流モータ１１ｂには、ＰＷＭ信号のオン区間、過大な拘束電流が負荷電流ＩＬＯＡＤとして流れる（図２中、符号ｋ参照）。この拘束電流は、完全に拘束された場合、通常の負荷電流の約５倍以上となる。こうした場合、検知区間では、パワーＦＥＴ２１のゲート−ソース間電圧ＶＧＳは、ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧ＶＺＤ１によって制限されるので、パワーＦＥＴ２１の動作抵抗（ＯＮ抵抗）は大きくなって、負荷電流も抑えられる。
【００４３】
この結果、バッテリ電源電圧ＶＢＡＴＴは、直流モータ１１ｂとパワーＦＥＴ２１のドレイン−ソース間で主に消費され、パワーＦＥＴ２１のドレイン−ソース間電圧、つまりドレイン端子の電圧ＶＳＥＮＳＥが大きくなる（図２中、符号ｍ参照）。そして、パワーＦＥＴ２１のドレイン端子の電圧ＶＳＥＮＳＥがしきい値電圧Ｖｒｅｆを越えるので、検知区間では、コンパレータ５１からＬレベルのロック検知信号が出力される（図２中、符号ｎ参照）。ＥＣＵ１８は、検知区間内の所定のタイミング（図２中、符号ｏ参照）で、ロック検知信号を検知すると、モータファン１１が拘束状態にあることを検知する。
【００４４】
そして、ＥＣＵ１８は、Ｌレベルのロック検知信号を連続して所定回数（ここでは、３回）検知すると、モータ駆動回路１５へのＰＷＭ制御信号の供給を停止する。このとき、本実施形態では、モータ駆動回路１５へのＰＷＭ制御信号の供給する前、即ち、Ｌレベルのロック検知信号を連続して２回検出された段階で、モータファン１１が最低回転数に相当するデューティ比に、ＰＷＭ制御信号を変更し（図２中、符号ｐ参照）、直流モータ１１ｂに流れる負荷電流を制限している。尚、ロック検知信号が連続して所定回数検知された場合、ＰＷＭ制御信号のデューティ比を変更することなく、いきなりＰＷＭ制御信号を停止してもよいことは勿論である。
【００４５】
図３はＥＣＵ１８によるモータ制御処理手順を示すフローチャートである。このモータ制御処理プログラムは、ＥＣＵ１８内のＲＯＭ（不図示）に格納されており、タイマ割込によって、所定時間毎にＣＰＵ（不図示）によって実行される。まず、モータ駆動回路１５から出力されるロック検知信号がＬレベルであるか否かを判別する（即ち、ステップＳ１）。ロック検知信号がＬレベルである場合、ロック検知回数を値１カウントアップする（即ち、ステップＳ２）。一方、ステップＳ１でロック検知信号がＨレベルである場合、ロック検知回数を値０にクリアし（即ち、ステップＳ３）、後述するステップＳ５の処理に移行する。
【００４６】
ステップＳ２の処理後、ロック検知回数を判別する（即ち、ステップＳ４）。ロック検知回数が１回以下である場合、ＰＷＭ制御信号の供給を継続する（即ち、ステップＳ５）。また、ロック検知回数が２回である場合、ＰＷＭ制御信号のデューティ比を、最低回転数に相当する値に変更し、モータの拘束電流を下げるようにする（即ち、ステップＳ６）。また、ロック検知回数が３回に達した場合、モータファン１１が拘束状態にあると判断し、モータ駆動回路１５へのＰＷＭ制御信号の供給を停止する（即ち、ステップＳ７）。ステップＳ５、ステップＳ６またはステップＳ７の処理後、本処理を終了し、割込処理からメインの処理に復帰する。尚、本実施形態では、ロック検知回路と比較される所定回数は、２回、３回であったが、特に限定されるものではなく、任意の回数でよい。
【００４７】
そして、ステップＳ７でＰＷＭ制御信号の供給が停止された後、モータの拘束が解除された場合、所定時間毎に実行される本割込処理によって、モータは正常の回転動作に復帰する。即ち、モータファン１１の拘束状態が解除された場合、ステップＳ１でロック検知信号がＨレベルであると判定されると、ステップＳ５で、ＥＣＵ１８は、ＰＷＭ制御信号のデューティ比を、他の運転パラメータから決定される値に設定し直し、ＰＷＭ制御信号の供給を再開する。
【００４８】
このように、本実施形態のモータロック検知回路およびモータ制御装置によれば、パワーＦＥＴを用いてモータファンのＰＷＭ制御を行なう際、ＰＷＭ制御信号のＯＮ区間の一部に、検知区間を設定し、この検知区間におけるパワーＦＥＴのゲート−ソース電圧ＶＧＳを制限する。モータの拘束電流が流れた場合、検知区間ではパワーＦＥＴのＯＮ抵抗が高くなるので、そのドレイン端子の電圧ＶＳＥＮＳＥをしきい値電圧Ｖｒｅｆと比較することで、モータファンの拘束を正確に検知できる。モータファンの拘束が検知されると、ＥＣＵはＰＷＭ制御信号のデューティ比を最低回転数のデューティ比に設定したり、モータ駆動回路１５への供給を停止することで、モータの拘束電流を即座に遮断する。
【００４９】
従って、モータファンが拘束状態にある場合、その過大負荷電流の通電時間が極めて短くなるので、モータ駆動回路における電線、保護部材、ＦＥＴ、等の部品を小型化することができる。また、ＰＷＭ制御信号のオン信号の一部の区間だけ負荷電流を制限するので、パワーＦＥＴの発熱を極力抑えることができる。
【００５０】
また、完全に拘束（ロック）された場合と、水没により負荷がかかった状態で回転している場合とでは、モータファンの拘束電流は異なるので、拘束状態に応じて、ロック検知回路２４の抵抗Ｒ１、Ｒ２で決定されるしきい値電圧を変更することで、要求仕様に合わせた対応をとることができる。
【００５１】
また、検知区間を、モータファンの最低回転数のデューティ比に相当する値に設定することで、デューティ比１００％の最高回転数のモータ駆動時から最低回転数のモータ駆動時まで、全駆動領域でロック検知を行なうことができる。
【００５２】
また、ロック検知を、極めて短時間で検知できるので、モータ駆動回路を小型・軽量化することができる。ここで、ロック検知期間中、パワーＦＥＴのＯＮ抵抗が若干大きくなるので、発熱するが、このロック検知時間は、全体の駆動時間に比べて１０％程度の時間であるので、その温度上昇は、完全にＯＮ状態である場合に比べ、１０％程度増加するに過ぎない。また、モータが正常に回転している場合、検知区間でも、それ以外の区間でも、見かけ上の変化はなく、スムーズな回転動作を行なうことができる。
【００５３】
ここで、１）に記載の電流制御手段はパワーＭＯＳＦＥＴ２１に相当し、電圧制限手段はツェナーダイオードＺＤ１およびＦＥＴ３３に相当し、そして拘束検知手段はロック検知回路２４に相当する。また、６）に記載の制御信号切替手段はＥＣＵ１８に相当する。
【００５４】
以上が本発明の一実施形態の説明であるが、本発明は、当該実施形態の構成に限られるものではなく、特許請求の範囲で示した機能、または実施形態の構成が持つ機能が達成できる構成であればどのようなものであっても適用可能である。
【００５５】
例えば、上記実施形態では、ロック検知回路内の抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２は固定抵抗器であったが、少なくとも一方を可変抵抗器としてもよく、可変抵抗器によって変更されるしきい値電圧をモータの拘束状態（例えば、水没により負荷のかかった状態や、異物が挟まって完全に停止した状態等）に合わせて簡単に設定・変更することが可能となる。
【００５６】
また、図１におけるパワーＦＥＴ２１と直流モータ１１ｂとの間にリレーを設け、このリレーの電磁コイルをＦＥＴによるローサイド制御（グランド基準での制御）で駆動するとともに、電磁コイルに直列にダイオードを設けるようにしてもよい。これにより、誤って電源（バッテリ）を逆に接続した場合であっても、ダイオードが電磁コイルに電流が流れるのを阻止し、ＦＥＴの寄生ダイオードによるモータファンの異常動作を防止できる。従って、バッテリを逆に接続した場合であっても、作業者の危険は回避される。
【００５７】
また、上記実施形態では、モータ駆動回路から出力されるＬレベルのロック検知信号が所定回数連続した場合、ＥＣＵがモータの拘束を検知していたが、モータ駆動回路内で、コンパレータから出力されるＬレベルのロック検知信号の連続回数を計数し、この連続回数が所定回数に達した場合、ロック検知であると判断として、ＥＣＵ側にロック検知判断信号を出力するようにしてもよい。例えば、Ｌレベルのロック検知信号が２回連続して計数された場合、ロック検知初期信号として、３回連続して計数された場合、ロック検知判断信号としてＥＣＵ側に出力してもよい。
【００５８】
また、上記実施形態では、モータの拘束が検出された場合、ＰＷＭ制御信号のデューティ比をモータの最低回転数に設定し、負荷電流が少なくなるようにしていたが、検知区間におけるＰＷＭ制御信号のデューティ比をモータの最低回転数とは関係なく設定してもよいことは勿論である。
【００５９】
また、上記実施形態では、電子制御ユニット１８に電気的に接続されるセンサとして、水温センサ１８ａ、気温センサ１８ｂ、およびエンジン回転数（ＮＥ）センサ１８ｃを用いたが、これらセンサは例であって、センサの種類およびセンサの数は適宜選定される。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明に係るモータ拘束検出回路およびモータ制御回路の一実施形態であるモータ制御装置の構成を示す回路図である。
【図２】モータ駆動回路１５の各部の信号の変化を示すタイミングチャートである。
【図３】ＥＣＵ１８によるモータ制御処理手順を示すフローチャートである。
【図４】モータ駆動回路の構成の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００６１】
１１  モータファン
１１ｂ  直流モータ
１５  モータ駆動回路
１８  ＥＣＵ（制御信号切替手段）
２１  パワーＦＥＴ（電流制御手段）
２２  電流制限回路
２４  ロック検知回路（拘束検知手段）
３３  ＦＥＴ（電圧制限手段）
５１  コンパレータ
ＺＤ１  ツェナーダイオード（電圧制限手段）
ＺＤ２  ツェナーダイオード
Ｒ１、Ｒ２  抵抗
【図１】
2005151766.tif 000003
【図２】
2005151766.tif 000004
【図３】
2005151766.tif 000005
【図４】
2005151766.tif 000006