(57)【要約】【解決手段】  本発明は、ＤＣモータ制御回路に関する。また、本発明は、ＤＣモータ制御回路を備える車両の風防ガラスワイパ装置に関する。アンチパラレルダイオードを有するＭＯＳＦＥＴ型のトランジスタ（Ｍ３）が、制御回路（Ｍ２）と直列接続されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＣモータの正端子に接続された少なくとも１つの制御可能な断続回路（Ｍ１）と、ＤＣモータを制動するために制動短絡回路となる制動回路（Ｍ２）とを備え、バイアスがかけられたＤＣ電源によりＤＣモータを制御する制御回路において、
制動回路（Ｍ２）と直列接続され、極性が反転している場合には、高インピーダンスとなり、正しい極性の場合には、低インピーダンスとなる低電力部材（Ｍ３）を備えていることを特徴とする制御回路。
【請求項２】
低電力部材（Ｍ３）は二極型であり、制動回路のアーマチャに接続された少なくとも１つの電極（２６）により低インピーダンスとされるようになっていることを特徴とする、請求項１記載のＤＣモータの制御回路。
【請求項３】
低電力部材（Ｍ３）は、カーソードがアースに接続されたダイオードを備えていることを特徴とする、請求項１記載のＤＣモータの制御回路。
【請求項４】
ダイオードは、低電力部材（Ｍ３）のアンチパラレルダイオード（Ｄ３）であることを特徴とする、請求項３記載のＤＣモータの制御回路。
【請求項５】
低電力部材は、リカバリーダイオードにより選択的に給電されるサイリスタを備えていることを特徴とする、請求項２記載のＤＣモータの制御回路。
【請求項６】
低電力部材は、制動回路（Ｍ２）と同じ支持体に一体化されていることを特徴とする、請求項１記載のＤＣモータの制御回路。
【請求項７】
低電力部材は、断続回路（Ｍ１）及び制動回路（Ｍ２）と同じ支持体に一体化されていることを特徴とする、請求項１記載のＤＣモータの制御回路。
【請求項８】
少なくとも１つの電気モータと、請求項１〜７のいずれか１つに記載されている少なくとも１つの制御回路と、制御回路をオン状態または制動状態とする駆動回路とを備えている車両の風防ガラスワイパ装置。
【請求項９】
駆動回路は、パルスコマンドまたはパルス幅変調（ＰＷＭ）コマンドにより、制御回路の低電力部材（Ｍ３）を駆動する手段を備えていることを特徴とする、請求項８記載の風防ガラスワイパ装置。
【請求項１０】
駆動回路は、ＰＷＭコマンドにより制御回路の制動回路を駆動する手段を備え、低電力部材（Ｍ３）は、電源の極性が正しい時に、駆動回路の調節電圧のような別の電圧コマンドにより駆動されるようになっている、請求項８記載の風防ガラスワイパ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流（ＤＣ）モータの制御回路に関する。
【０００２】
また、本発明は、このような制御回路を備える車両の風防ガラスワイパ装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
従来、ＤＣモータを「半ブリッジ」制御回路により駆動しうることは、よく知られている。この制御回路では、ＤＣモータの電源端子は、第１の金属酸化物半導体（ＭＯＳ）型トランジスタにより、車両のバッテリの正端子に接続されている。
【０００４】
ＤＣモータの他方の端子は、バッテリの負端子に接続されている。
【０００５】
従来、このような制御回路には、一般に、第２のＭＯＳ型トランジスタが設けられ、第２のＭＯＳ型トランジスタは、バッテリの負端子に接続されたアースと、第１のＭＯＳ型トランジスタに接続されたＤＣモータの端子との間に接続されている。
【０００６】
第２のＭＯＳ型トランジスタは、通常、低電流用であり、ＤＣモータの制動時のみに、導通して作動するようになっている。
【０００７】
その他の作動時間においては、第２のＭＯＳ型トランジスタは、ハイインピーダンス状態となり、ドレイン−ソース間の漏れ電流以外の電流は流れない。
【０００８】
このような制御回路は、信頼性が高くでなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特に、車両のメンテナンス作業中に、ＤＣモータの制御回路が逆極性となると、制御回路が破損することがある。これは、制御回路のコストを削減するために、制動時に作動する第２のＭＯＳ型トランジスタを、低電力トランジスタとしてあるためである。
【００１０】
本発明の目的は、逆極性に対して、前記のような制御回路を保護できる手段を提案することにある。
【００１１】
従来、偶発的に逆極性となった場合に、部材が破損されるという問題は、既に解決されている。
【００１２】
米国特許第5,519,557号には、保護すべき回路と直列接続されたパワーＭＯＳ型トランジスタにより、回路を保護することが記載されている。
【００１３】
また、国際公開第ＷＯ00/24107号公報には、直列接続されたパワーＭＯＳ型トランジスタにより、回路を保護することが記載されている。
【００１４】
さらに、ヨーロッパ特許公開第1,045,501号公報には、負荷と並列接続されたパワーＭＯＳ型トランジスタにより構成された保護回路が記載されている。
【００１５】
しかし、上述した保護回路には、本発明により解決しようとする２つの本質的な欠点がある。
【００１６】
第１の欠点は、極性が適切な場合でも、保護回路が故障すると、保護すべき回路が動作しなくなることである。
【００１７】
第２の欠点は、保護回路が、保護すべき回路の外部に設けられているので、常に追加的な部品となり、逆極性に対して保護される回路の製造及び組み立てのコストが増加することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、従来技術における上記の欠点を解消するものであり、バイアスがかけられたＤＣ電源からＤＣモータを制御する制御回路を提供し、この制御回路は、ＤＣモータの正端子に接続された少なくとも１つの制御可能な安全回路と、ＤＣモータを制動するための制動短絡回路となる制動回路とを備えている。
【００１９】
本発明による制御回路は、制動回路と直列接続され、極性が反転している場合には、高インピーダンスとなり、正しい極性の場合には、低インピーダンスとなる低電力部材を備えていることを特徴としている。
【００２０】
また、本発明は、このような制御回路を備える車両の風防ガラス用ワイパ装置を提供するものである。
【００２１】
本発明の他の利点及び特徴は、図面を用いて行う以下の説明から、明らかになると思う。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、車両の風防ガラスワイパ装置に用いられるＤＣモータの公知の制御回路である。
【００２３】
制御回路は、その正端子（１）と、車両のボディからなるアースとの間に直列接続された２つの酸化金属半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、すなわち断続回路である第１のトランジスタ（Ｍ１）と、制動回路である第２のトランジスタ（Ｍ２）とを備えている。
【００２４】
バッテリまたはオンボードネットワークの正端子は、前記制御回路が動作している時に、電源の正端子（１）に接続される。
【００２５】
２つのＭＯＳトランジスタは、同種のものである。
【００２６】
上方にある第１のトランジスタ（Ｍ１）のソースは、下方にある第２のトランジスタ（Ｍ２）のドレインが接続されている。
【００２７】
第１のトランジスタ（Ｍ１）のドレインは、制御回路の正端子（１）に直列接続され、第１及び第２のトランジスタ（Ｍ１）（Ｍ２）の交点には、ＤＣモータ（Ｍ）の第１の端子が接続されている。
【００２８】
ＤＣモータ（Ｍ）の第２の端子は、アースである車両のボディに接続されている。
【００２９】
トランジスタ（Ｍ１）（Ｍ２）の各ゲート（２）（３）は、車両の運転席からのコマンドをデコードする駆動回路（図示しない）に接続されている。
【００３０】
通常の動作モードにおいて、駆動回路の一方の端子は、トランジスタ（Ｍ１）のゲート（２）に接続され、モータ（Ｍ）をオンさせたい時に通電させる。
【００３１】
モータの通常動作モードでは、電流ｉ1が、第１のトランジスタ（Ｍ１）のドレイン−ソース間を流れ、次いでモータ（Ｍ）からアースへ流れる。
【００３２】
第２のトランジスタ（Ｍ２）には、電流は流れない。
【００３３】
逆に、駆動回路の他方の端子は、第２のトランジスタ（Ｍ２）のゲート（３）に接続され、例えばワイパ装置の拭き取り方向を変えるために、モータ（Ｍ）を制動したい時に通電する。
【００３４】
制動動作モードでは、電流ｉ1は流れなくなり、モータ（Ｍ）が発生する電流ｉ2は、第２のトランジスタ（Ｍ２）のドレイン−ソース間を流れる。電流ｉ2が流れる時間は短く、トランジスタ（Ｍ２）のエネルギーは、トランジスタ（Ｍ１）のエネルギーよりも低い。そのため、トランジスタ（Ｍ２）は低電力用の小型のものとしてある。
【００３５】
公知のように、トランジスタ（Ｍ１）（Ｍ２）のようなＭＯＳＦＥＴ型トランジスタは、ドレイン−ソース間に内在的なダイオードを有している。ＭＯＳＦＥＴ型トランジスタのこのアンチパラレルダイオードは、トランジスタの製造時に形成される。現在のＭＯＳＦＥＴ型トランジスタは、寄生ダイオードを有しており、寄生ダイオードを有しないトランジスタは、コストがかかる特別の方法で製造される。
【００３６】
図２は、トランジスタの詳細を示す図である。
【００３７】
図２において、ＭＯＳＦＥＴ型のトランジスタ（４）は、ゲート（５）、ドレイン（６）及びソース（７）を有している。
【００３８】
トランジスタ（４）は、Ｎ型チャネルを有するＭＯＳ型トランジスタである。アンチパラレルダイオード（８）は、トランジスタ（４）の製造時に形成され、アノードはソースに、カソードはドレインに、それぞれ接続されている。ゲート（５）からのコマンドに対して、アンチパラレルダイオード（８）は、寄生ダイオードとして動作する。特に、ゲート（５）にコマンドがない場合、アンチパラレルダイオード（８）により、電流の通常の方向とは逆方向に、ソース−ドレイン間に電流が流れる。
【００３９】
このような状況において、逆電流がある閾値を超えると、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ（４）は簡単に壊れる。
【００４０】
図３は、間違って逆極性で接続された、アンチパラレルダイオード（Ｄ１）（Ｄ２）を有する、図１のトランジスタ（Ｍ１）（Ｍ２）の図である。
【００４１】
トランジスタ（Ｍ１）（Ｍ２）及びモータ（Ｍ）は、図１のように接続されている。
【００４２】
しかし、正端子とアース端子は反対となっており、トランジスタ（Ｍ１）のドレインがアースに、トランジスタ（Ｍ２）のソースが正端子（１）に接続されている。
【００４３】
そのため、間違って配線された場合、駆動回路も逆バイアスとなり、動作しない。トランジスタ（Ｍ１）（Ｍ２）のアンチパラレルダイオード（Ｄ１）（Ｄ２）が導通し、負荷がかかると、無制限に高電流が流れ、破壊されることとなる。
【００４４】
一般的に、トランジスタ（Ｍ２）は、トランジスタ（Ｍ１）より低電力型であるので壊れやすい。しかし、トランジスタ（Ｍ２）が壊れて、短絡回路となっている場合には、トランジスタ（Ｍ１）も壊れる。
【００４５】
そのため、トランジスタ（Ｍ２）のドレイン−ソース間には、通常の流れ方向とは逆方向の電流が流れ、通常のように、寸法が、モータ（Ｍ）のロータのアーマチャを制動するだけのためとされている場合には壊れることとなる。
【００４６】
図４は、上述した従来例に、第１の逆極性保護手段を設けた場合の回路図である。
【００４７】
バイアスがかけられた電源の正端子（１１）は、保護ダイオード（１２）のアノードに接続され、そのカソードは、保護されるべき電子ユニット（１３）の入力端子である正端子に接続されている。
【００４８】
電子ユニット（１３）の他方の端子は、アース（１４）に接続されている。
【００４９】
この構成において、逆極性に対して保護を行う保護ダイオード（１２）は、適切な動作に好ましくない電圧降下を発生し、保護ダイオード（１２）が壊れた場合には、電源と電子ユニット（１３）とは切断される。
【００５０】
図５は、従来技術のものに、本発明の逆極性保護手段の別の実施例を適用した回路図である。
【００５１】
この従来技術では、電源の正端子（１１）は、アンチパラレルダイオード（１６）が形成されたＮ型チャネルを有するＭＯＳＦＥＴ型のトランジスタ（１７）のドレイン−ソースを介して、電子ユニット（１３）の正端子に接続されている。
【００５２】
トランジスタ（１７）のゲート（１５）には、保護される電子ユニット（１３）が接続され、コマンドが送られる。
【００５３】
このような回路によると、トランジスタ（１７）のゲート（１５）におけるコマンドによって、通常動作モードでの電圧降下を低くすることができる。   
【００５４】
しかし、トランジスタ（１７）が壊れた場合、電子ユニット（１３）と電源とはオープンとなり、損傷する。
【００５５】
また、保護される電子ユニット（１３）を変更して、トランジスタ（１７）を導通させる適切なコマンドを発生できるようにする必要がある。
【００５６】
図６は、従来技術における逆極性保護手段を設けた場合の回路図である。
【００５７】
保護ダイオード（１８）は、保護される電子ユニット（１３）の負端子と、アース（１４）との間に接続されている。
【００５８】
この回路には、２つの欠点がある。１つ目の欠点は、通常動作時において、電子ユニット（１３）の負端子に接続された保護ダイオード（１８）による電圧降下が、回路のアース電位より僅かに高いことである。
【００５９】
２つ目の欠点は、サージ電流が発生した場合、保護ダイオード（１８）が偶発的に壊れ、電子ユニット（１３）には給電されなくなることである。
【００６０】
図７は、従来技術における逆極性保護手段を有する他の回路例を示している。
【００６１】
この従来技術では、ＭＯＳＦＥＴ型のトランジスタ（２１）は、電子ユニット（１３）の負端子とアース（１４）との間に、逆極性で設けられている。
【００６２】
トランジスタ（２１）のアンチパラレルダイオード（２０）は、図６に示した保護ダイオード（１８）と同じように作用する。
【００６３】
しかし、通常動作時には、トランジスタ（２１）のゲート（２２）により通電されるので、電圧降下は小さい。
【００６４】
従来技術の上述した欠点を解消し、かつ、新規な利点を提供する本発明の第１の実施例を図８に、第２の実施例を図９に示す。
【００６５】
図８及び図９におけるトランジスタ（Ｍ１）（Ｍ２）は、図１及び図３の回路のトランジスタ（Ｍ１）（Ｍ２）とおおむね同等である。
【００６６】
本発明の制御回路は、制動回路と直列接続された低電力部材であるトランジスタ（Ｍ３）またはダイオード（Ｄ３）を備えている。この部材は、制御回路の電源が逆極性の時には高インピーダンスとなり、正しい極性の時には低インピーダンスとなる。
【００６７】
本発明の１つの実施例において、トランジスタ（Ｍ３）は、二極型であり、制動回路のアーマチャに接続された少なくとも１つのゲート（２６）により、低インピーダンスとされる。
【００６８】
高電力ＭＯＳＦＥＴ型のトランジスタ（Ｍ１）のゲート（２３）は、直接制御され、モータ（Ｍ）をオンする時に導通する。
【００６９】
低電力型のＭＯＳＦＥＴトランジスタ（Ｍ２）は、ＤＣモータ（Ｍ）とトランジスタ（Ｍ１）のソースとの交点に接続され、そのソースには、逆極性に対して保護を行う低インピーダンスの保護ダイオード（Ｄ２）が接続されている。
【００７０】
制御回路は、トランジスタ（Ｍ１）とトランジスタ（Ｍ２）とを同時に駆動しない。
【００７１】
しかし、制動回路がトランジスタ（Ｍ２）のゲート（２４）からのパルス信号により駆動されると、低電力部材であるトランジスタ（Ｍ３）は、低インピーダンスとなり、制動電流は、トランジスタ（Ｍ３）を介してアースへ流れる。
【００７２】
図８に示す本発明の第１の実施例である、ＤＣモータを制御する制御回路では、低電力部材であるトランジスタ（Ｍ３）は、アンチパラレルダイオード（Ｄ３）を備えている。トランジスタ（Ｍ３）のソースはトランジスタ（Ｍ２）のソース及びアンチパラレルダイオード（Ｄ３）のアノードに接続されており、ドレインは、ダイオード（Ｄ３）のカソード及びアースに接続されている。
【００７３】
トランジスタ（Ｍ３）のゲートは、制動回路であるトランジスタ（Ｍ２）のゲート（２４）に直接接続されており、極性が適切で回路が駆動している場合、トランジスタ（Ｍ３）は、トランジスタ（Ｍ２）からの電流を流す。
【００７４】
本発明では、トランジスタ（Ｍ３）は、低インピーダンスとなる。図８に示す第１の実施例の構成では、逆極性の場合、トランジスタ（Ｍ３）は、ハイインピーダンスとなる。この場合、アンチパラレルダイオードのカーソードは、電源の正端子に接続されるので導通せず、また、駆動回路は逆バイアスで動作しないので、トランジスタ（Ｍ３）は駆動しない。
【００７５】
図９に示す第２の実施例において、図８と同じ部材には同一符号を付し、詳述しない。ＤＣモータの制御回路において、低電力部材であるダイオード（Ｄ４）は、カソードがアースに接続され、アノードが制動回路であるトランジスタ（Ｍ２）のソースに接続されている。
【００７６】
第２の実施例には図示していないが、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ（Ｍ３）を用いた場合、そのゲートを、トランジスタ（Ｍ２）のゲートに接続する必要はない。その場合、トランジスタ（Ｍ３）（のゲート）は、調節電圧のような駆動回路からの一定電圧により駆動される。従って、電源の極性が適切である限り、トランジスタ（Ｍ３）は連続的に導通する。
【００７７】
トランジスタ（Ｍ２）により、トランジスタ（Ｍ２）とトランジスタ（Ｍ３）との間に電流が流れる。このような構成によると、図８に示す第１の実施例に比べて利、大きい利点が得られる。負荷が誘導性である場合、すなわち、電気モータである場合、トランジスタ（Ｍ２）のアンチパラレルダイオードはリカバリダイオードとして用いられないという利点がある。
【００７８】
このような構成では、図８に示す第１の実施例のＭＯＳＦＥＴトランジスタ（Ｍ２）（Ｍ３）のゲートを、別々に制御する必要がある。
【００７９】
上述した構成では、トランジスタ（Ｍ３）のゲートを、制動回路であるトランジスタ（Ｍ２）のゲート（２４）に接続する必要はない。トランジスタ（Ｍ３）を、そのゲートに入力される駆動回路からの一定のＤＣ電圧により駆動できる。しかし、極性が適切で回路が駆動中の場合、トランジスタ（Ｍ３）には、トランジスタ（Ｍ２）からの電流が流れる。
【００８０】
一方、制御回路の極性が逆の場合、トランジスタ（Ｍ１）のアンチパラレルダイオード（Ｄ１）が導通する。
【００８１】
従って、トランジスタ（Ｍ３）のアンチパラレルダイオード（Ｄ３）に電流が流れず、回路は動作しなくなる。
【００８２】
トランジスタ（Ｍ３）が偶発的に壊れた場合、制動機能のみが中断される。
【００８３】
特に、トランジスタ（Ｍ２）（Ｍ３）のゲートは、本発明の制御回路の駆動回路（図示しない）用の外部制御端子に接続されるので、２つのトランジスタ（Ｍ２）（Ｍ３）を、共通の支持体、例えば制動回路の支持体に容易に取り付けることができる。
【００８４】
この実施例のように、トランジスタ（Ｍ２）（Ｍ３）のゲートが接続されていない場合でも、共通の支持体に取り付けることが行われる。しかし、同等の２つのトランジスタが組み込まれたパッケージを用い、支持体、すなわちプリント基板の空間を節約することもできる。各トランジスタのゲートは、別個にアクセス可能のままとされ、それにより、異なる電圧を各ゲートに印加することができる。
【００８５】
公知のように、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ（Ｍ２）を、高電力型のトランジスタ（Ｍ１）とともに、半ブリッジとして、単一の共通支持体、例えば、ヒートシンクや集積回路を有するプリント基板に設けることができる。
【００８６】
本発明によると、トランジスタ（Ｍ１）（Ｍ２）と逆極性保護用のトランジスタ（Ｍ３）とを、プリント基板や集積回路のような単一の支持体に設けることができる。
【００８７】
図８に示す本発明による制御回路を、ワイパ装置に設けることができる。その場合には、ワイパモータに直接接続される。
【００８８】
駆動回路を付加し、制動回路であるトランジスタ（Ｍ２）のゲートとトランジスタ（Ｍ３）のゲートとを制動制御端子に接続し、トランジスタ（Ｍ１）のゲートを、電気モータをオンするための制御端子に接続する。電気モータは、パルス状のコマンド、または、周期的なコマンド電圧（パルス幅変調（ＰＷＭ）モード）によりオンされる。コマンド電圧は、セットポイントの関数として、駆動回路により調節されるパルス幅をもって、電圧制御により電気モータを駆動する。
【００８９】
上述した実施例には図示していないが、トランジスタ（Ｍ２）（Ｍ３）のゲートを接続する必要はなく、制御回路の制御端子に接続することができる。
【００９０】
ある実施例では、制御回路は、図８の構造により、パルスコマンドまたはＰＷＭコマンドを発生する。パルスコマンドのためにサイリスタを用いることができ、また、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ（Ｍ２）（Ｍ３）と置き換えることができる。しかし、その場合には、リカバリーダイオードがないので不利である。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】公知の制御回路の回路図である。
【図２】トランジスタの詳細な回路図である。
【図３】逆極性の制御回路の回路図である。
【図４】逆極性保護手段を有する制御回路の第１の回路図である。
【図５】逆極性保護手段を有する制御回路の第２の回路図である。
【図６】逆極性保護手段を有する制御回路の第３の回路図である。
【図７】逆極性保護手段を有する制御回路の第４の回路図である。
【図８】本発明の第１の実施例を示す制御回路の回路図である。
【図９】本発明の第２の実施例を示す制御回路の回路図である。
【符号の説明】
【００９２】
１      正端子
２、３  ゲート
４      トランジスタ
５      ゲート
６      ドレイン
７      ソース
８      アンチパラレルダイオード
１１    正端子
１２    保護ダイオード
１３    電子ユニット
１４    アース
１５    ゲート
１６    アンチパラレルダイオード
１７    トランジスタ
１８    保護ダイオード
２０    アンチパラレルダイオード
２１    トランジスタ
２２    ゲート
２３、２４、２６  ゲート
Ｍ１、Ｍ２  トランジスタ
Ｍ３    トランジスタ
Ｄ４    ダイオード
【図１】
2006518980.tif 000003
【図２】
2006518980.tif 000004
【図３】
2006518980.tif 000005
【図４】
2006518980.tif 000006
【図５】
2006518980.tif 000007
【図６】
2006518980.tif 000008
【図７】
2006518980.tif 000009
【図８】
2006518980.tif 000010
【図９】
2006518980.tif 000011
【国際調査報告】
2006518980.tif 000012
2006518980.tif 000013
2006518980.tif 000014
2006518980.tif 000015