(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
双方向ＤＣモータ（１２）を作動するための逆転回路であって、
Ｈブリッジリレー回路が設けられており、
該Ｈブリッジリレー回路は、第１と第２のリレー（１８，２０）を有し、
該第１のリレー（１８）は、第１の接点（４０）を動作的に第１の期間で接続し、前記モータと電力源との第１の接続を形成し、前記モータ（１２）を第１のモードで作動させ、
前記第２のリレー（２０）は、第２の接点（４０）を動作的に第２の期間で接続し、前記モータ（１２）と電力源との第２の接続を形成し、前記モータ（１２）を第２のモードで作動させ、
スイッチ（２６）が設けられており、
該スイッチは少なくとも１つの接点を有し、
該接点は前記第１または第２のリレーを第１または第２の接続を形成するためにそれぞれ作動し、
第３のリレー（１６）が前記スイッチ（２６）と関連して設けられており、
該第３のリレーは、前記少なくとも１つの接点（４０）が前記第１または第２のリレー（１８，２０）を作動させるときに、前記モータ（１２）の前記電力源への第３の接点を形成し、
前記第３の接続を解除する手段（６０，６２，６４）が設けられており、
該手段は、前記少なくとも１つの接点（４０）が前記第１または第２のリレー（１８，２０）を不活性化するとき、前記第１または第２の接続の解除に先行して前記第３の接続を解除する、形式の逆転回路において、
前記接続解除手段は、前記第１のリレー（１８）に並列に接続された第１のサージ抑圧器（６０）と、前記第２のリレー（２０）に並列に接続された第２のサージ抑圧器（６４）と、前記第３のリレー（１６）に並列に接続された別のサージ抑圧器（６２）であり、
前記別のサージ抑圧器（６２）は、前記第１および第２のサージ抑圧器（６０，６４）よりも大きなインピーダンスを有する、
ことを特徴とする逆転回路。
【請求項２】
第１の阻止ダイオード（６８）が、第１および第２のリレー（１８，２０）の間に直列に接続されており、第２の阻止ダイオード（６６）が第２と第３のリレー（２０，１６）の間に直列に接続されている、請求項１記載の逆転回路。
【請求項３】
さらに磁石が第３のリレー（１６）の近傍に設けられており、
該磁石の極は、前記第３の接続が解除される際に当該第３の接続を流れる電流によって形成される磁界に対抗する、請求項１または２記載の逆転回路。
【請求項４】
双方向ＤＣモータ（１２）が当該逆転回路により制御される、請求項１から３までのいずれか１項記載の逆転回路。
【請求項５】
第３のリレー（１６）は、前記第１または第２のリレーが前記モータを電気的に不活性化する前に前記モータに対する電力を遮断する手段を有する、請求項１から４までのいずれか１項記載の逆転回路。
【請求項６】
前記モータ（１２）は、２０〜３５０Ｖの範囲の電圧レベルで動作する、請求項５記載の逆転回路。
【請求項７】
前記第１のサージ抑圧器（６０）と第２のサージ抑圧器（６４）はダイオードである、請求項１から６までのいずれか１項記載の逆転回路。
【請求項８】
前記別のサージ抑圧器（６２）はレジスタである、請求項１から７までのいずれか１項記載の逆転回路。
【発明の詳細な説明】
背景
１．技術分野
本発明はモータ逆転回路に関する。より詳細には本発明は、１２Ｖ以上の電圧レベルで動作するＤＣシステムに対するモータ逆転回路に関する。
２．関連する分野の背景
Ｈブリッジモータ逆転リレー装置は一般に、双方向のＤＣモータ動作を必要とするシステムに使用される。例えばＨブリッジ回路は、パワードアロック、パワーシート、パワーウィンドウ等のために双方向モータを有する自動車装置に使用される。典型的には双方向性は、２つのシングルポールダブルスロー（ＳＰＤＴ）リレーを使用するＨブリッジ回路により実現される。このリレーは、前進および逆進シングルポールダブルスロー・センターオフスイッチにより制御され、モータへの入力電圧の極性が変化され、前進運動および逆進運動が得られる。
各ＳＰＤＴリレーは通常開放（Ｎ．Ｏ．）位置と通常閉鎖（Ｎ．Ｃ．）位置との間でモータへの電力を供給および遮断するために動作する。負荷は各ＳＰＤＴリレーの可動接点の間に配置されており、電圧源の負極性が両方のＮ．Ｃ．定置接点に、正極性が両方のＮ．Ｏ．定置接点にかかる。アースはＮ．Ｃ．接点に接続され、リレーがＨブリッジ回路で動作しないときにモータ巻線の両側がアースされる。
Ｈブリッジ回路のリレーの１つに電圧が印加されると、このリレーは正の電圧をＳＰＤＴスイッチ（リレー接点）を介してモータの片側に供給し、他方の側は別のＳＰＤＴスイッチ（リレー接点）のＮ．Ｃ．定置接点を介してアースされたままである。このことによりモータは特定の方向に回転する。リレーが電圧遮断されると、モータは動作を中断し、モータ巻線は再びアースに接続される。他方のリレーに電圧が印加されると、このリレーは正の電圧をモータの他方の側に他方のＳＰＤＴスイッチを介して供給し、モータを反対の方向に回転させる。
従来のＨブリッジ回路は上記のように、１２Ｖ−ＤＣシステムで良好に動作する。しかし高電圧のシステム、例えば２４Ｖ−ＤＣシステムでは、典型的には３２Ｖ−ＤＣまでの動作が必要であり、Ｈブリッジリレー回路は可動接点とスイッチのＮ．Ｏ．定置接点との間でこれが開放するときにアークを発生させる。このアークは比較的大きい電流のためと、可動接点とＮ．Ｏ．定置接点との間の大きな電位差があるために形成される。さらにＮ．Ｏ．定置接点は正のバッテリー電圧を有し、Ｎ．Ｃ．定置接点はアース電位にあるから、短絡がアークによって形成され、アークを流れる電流はますます大きくなる。この電流は回路インピーダンスによってしかし制限されない。アークは接点材料を溶解し、アークを消滅させるのに十分なギャップが形成されるまで維持される。
従って高電圧レベルで双方向モータを動作させるためのモータ逆転回路に対する必要性が存在し、この回路はアークを形成せず、かつ負荷の双方向動作を可能にしなければならない。
発明の要点
本発明によれば、上記の問題を解決したモータ逆転回路が得られる。本発明の回路は、電子制御回路の他の部分に対しては透明であり、従って同じ回路と標準Ｈブリッジとして接続されて動作する。
とりわけ、双方向モータ動作に対するモータ逆転回路は標準Ｈブリッジ回路を有し、このＨブリッジ回路は第１と第２のリレーを有している。第１のリレーは第１の接点を第１の期間で作動させることができ、モータの第１の接点を電力源に接続してモータを第１のモードで作動させる。第２のリレーは第２の接点を第２の期間で作動させることができ、モータの第２の接点を電力源に接続して、モータを第２のモードで作動させる。モータ逆転回路はさらにスイッチを有し、このスイッチは少なくとも１つの接点を有しており、この接点は第１のリレーまたは第２のリレーを第１または第２の接続を実行するためにそれぞれ作動する。第３のリレーは動作的に前記スイッチに関連しており、モータの第３の接点を、少なくとも１つの接点により第１または第２のリレーが作動させるときに電力源に接続する。第３の接続を遮断するための手段が設けられており、少なくとも１つの接点が第１または第２のリレーを非作動にするときに第３の接点を遮断する。この第３の接続は第１または第２の接続の遮断に先行して遮断される。これによりアーク発生が阻止される。
本発明はさらに第１および第２のモードで装置を作動させるためのリレー回路を提供する。リレー回路はＨブリッジリレー回をを有し、このＨブリッジリレー回路は第１と第２のリレーを有し、これらのリレーは装置を動作的に作動させ、電力源の第１の端子を装置の第１または第２のモードでの動作のために接続する。さらに第３のリレーが動作的に装置と関連し、第１の端子を電力源に対して、第１または第２のリレーが第１の端子から遮断されることに基づいて遮断する。これに先行して、第１または第２のリレーは装置から遮断される。
本発明のモータ逆転回路は、しばしば１２Ｖ以上の電圧レベルで動作するＤＣシステムを使用するオフロード車両および大型トラックに適する。しかし本発明の回路はまた乗用車および軽量トラックにも、これらの車両が高電圧電力システムに移行しているので使用することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明によるモータ逆転回路の概略図、
図２は、負荷を前進動作させている図１のモータ逆転回路の概略図、
図３は、負荷から電力を除去している図１のモータ逆転回路の概略図、
図４は、負荷を逆転動作させている図１のモータ逆転回路の概略図である。
有利な実施例の詳細な説明
本発明のモータ逆転回路の有利な実施例を図１から図４を参照して詳細に説明する。本発明のモータ逆転回路の有利な実施例は、パワードアロック、パワーシート、およびパワーウィンドウのような自動車での適用に対して設計されたものであるが、本発明のモータ逆転回路は、負荷（図示せず）を前進方向および逆進方向で動作せせる双方向ＤＣモータを使用するすべての分野に適用できる。
モータ逆転回路１０はモータ１２、Ｈブリッジ構成体１４，およびオン／オフリレー１６を有する。Ｈブリッジ構成体１４は、フォワードリレー１８と、リバースリレー２０と、作動スイッチ２６を有する。フォワードリレー１８はシングルポールダブルスロー（ＳＰＤＴ）接点２２の第１のセットを備えている。またリバースリレー２０はシングルポールダブルスロー（ＳＰＤＴ）接点２４の第２のセットを備えている。
モータ１２はＳＰＤＴリレー接点２２，２４と接続されており、作動スイッチ２６がフォワード接点２８またはリバース接点３０に接続されるとき負荷を前進または逆進運動させる。これについては下で説明する。作動スイッチ２６は可動接点３２を有し、この接点は前進位置３４から中央位置３６，そして逆進位置３８へ移動することができる。前進位置３４では可動接点３２は前進接点２８と接続する。逆進位置３８では、可動接点３２は逆進接点３０と接続する。中央位置３６では、可動接点３２は前進接点２８にも逆進接点３０にも接続しない。
各ＳＰＤＴリレー接点セット２２，２４は可動接点４０を有し、この可動接点は通常閉鎖（Ｎ．Ｃ．）定置接点４２から通常開放（Ｎ．Ｏ．）定置接点４４へ、作動スイッチ２６が前進位置３４から中央位置３６，そして逆進位置３８へ移動するときに揺動する。
オン／オフリレー１６はリレー接点セット４６を制御する。このリレー接点セットは可動接点４８と定置接点５０を有する。可動接点４８は、非接続位置５２から定置接点５０への接続位置５４へ揺動し、その際に負荷とモータ逆転回路１０との間の電気接続を行う。オン／オフリレー１６のコイルは両方のＨブリッジリレーコイルと並列に接続されており、このコイルにはＨブリッジリレー１８，２０の片方にエネルギーが供給されると、エネルギーが供給される。
モータ逆転回路１０の動作を以下、図２から図４を参照して詳細に説明する。図２は、負荷の前進動作を示す。負荷の前進動作は作動スイッチ２６を中央位置３６から前進位置３４へ、すなわち矢印Ａにより示すように可動接点３２を前進接点２８に接続することにより開始される。可動接点３２が前進接点２８に接続すると、電流が同時に電力源（図示せず）からフォワードリレー１８へ、そしてオン／オフリレー１６へ供給される。電力源により供給された電流により電磁力がフォワードリレー１８とオン／オフリレー１６形成される。
フォワードリレー１８に形成された電磁力は、第１のＳＰＤＴスイッチ２２の可動接点４０を、Ｎ．Ｃ．位置５６からＮ．Ｏ．位置５８へ電磁的に吸着してＮ．Ｏ．定置接点４４に接続し（矢印Ｂにより示されている）、正の電圧をモータ１２の一方の側に供給する。モータ１２の他方の側は第２のＳＰＤＴスイッチ２４のＮ．Ｃ．位置５６を介してアースされたままである。
さらに図２を参照すると、オン／オフリレー１６に形成された電磁力はスイッチ４６の可動接点４８を非接続位置５２から、矢印Ｃにより示すように接続位置５４へ吸着し、負荷電流をモータ１２に第１のＳＰＤＴスイッチ２２の可動接点４０を介して供給する。フォワードリレー１８とオン／オフリレー１６のコイルには、可動接点３２が前進接点２８に接続されている間、エネルギーが供給される。
フォワードリレー１８とオン／オフリレー１６のコイルの不活性化は、可動接点３２を前進位置３４から中央位置３６へ図３に示すように移動することによって行われる。可動接点３２が中央位置３６へもたらされると、フォワードリレー１８とオン／オフリレー１６に電力源から供給されている電流が遮断される。なぜなら回路が遮断されるからである。これは矢印Ｄにより示されている。
モータ逆転回路１０に供給される電流が遮断されると、フォワードリレー１８が不活性化される。不活性化された時点で、フォワードリレー１８に並列に接続された第１の抑圧ダイオード６０により再循環すべき電流がリレーコイルを通って流れる。第１の抑圧ダイオード６０は実際には、フォワードリレー１８の抑圧を行うダイオードである。これは磁界の崩壊を緩慢にし、反対に第１のＳＰＤＴスイッチ２２の可動接点４０がＮ．Ｏ．位置５８からＮ．Ｃ．位置５６へドロップアウトするのを遅延する。これは矢印Ｅにより示されている。
フォワードリレー１８の不活性化の間、オン／オフリレー１６はレジスタ６２または他のサージ抑圧器により抑圧される。レジスタ６２またはサージ抑圧器はオン／オフリレー１６に並列に接続されており、第１の抑圧ダイオード６０よりも大きなインピーダンスを有している。このことにより、オン／オフリレー１６が不活性化に基づいてドロップアウトするのは、フォワードリレー１８よりも明らかに早期になる。これは矢印Ｆにより示されている。スイッチ４６は、スイッチ２２がＮ．Ｏ．位置５８へ開放するより早期に開放する。従ってオン／オフリレー１６は負荷電流を、第１のＳＰＤＴスイッチ２２がＮ．Ｃ．定置接点４２への切り替えを開始する前に遮断する。このことにより、Ｈブリッジリレーの可動接点４０とＮ．Ｏ．定置接点４４との間のギャップを通るアークが阻止される。
次に図４を参照すると、そこにはモータ逆転回路１０の逆進動作が示されている。負荷の逆進動作は、作動スイッチ２６を中央位置３６から逆進位置３８へ、矢印Ｇにより示すように可動接点３２が逆進接点３０に接続するよう位置することにより行われる。可動接点３２が逆進接点３０と接続すると、電流が同時に電力源からリバースリレー２０へ、そしてオン／オフリレー１６へ供給される。電力源から供給される電流は再び電磁力を形成できるようになる。しかしこのときは、電磁力はリバースリレー２０とオン／オフリレー１６に形成される。
リバースリレー２０に形成された電磁力は、第２のＳＰＤＴスイッチ２４の可動接点４０をＮ．Ｃ．位置５６からＮ．Ｏ．位置５８へ電磁的に吸着し、定置接点４４に接続して、正の電圧をモータ１２の一方の側に印加する。これは矢印Ｈにより示されている。モータ１２の他方の側は、第１のＳＰＤＴスイッチ２２のＮ．Ｃ．位置５６を介してアースされたままである。
図４をさらに参照する。オン／オフリレー１６に形成された電磁力はスイッチ４６の可動接点４８を非接続位置５２から接続位置５４へ、矢印Ｉの示すように吸着し、負荷電流をモータ１２へ第２のＳＰＤＴスイッチ２４の可動接点４０を介して供給する。リバースリレー２０とオン／オフリレー１６のコイルには、可動接点３２が逆進接点３０に接続している限りエネルギーが供給される。
リバースリレー２０とオン／オフリレー１６のコイルの不活性化は、可動接点３２を逆進位置３８から中央位置３６へもたらすことにより行われる。可動接点３２が中央位置３６へもたらされると、電力源によりリバースリレー２０とオン／オフリレー１６に供給されていた電流が回路遮断により遮断される。
フォワードリレー１８の動作と同じように、モータ逆転回路１０に供給されていた電流が遮断されると、リバースリレー２０は不活性化される。不活性化の時点で、リバースリレー２０に並列に接続されている第２の抑圧ダイオード６４により再循環すべき電流がリレーコイルを流れることができる。第２の抑圧ダイオード６４はリバースリレー２０を抑圧するダイオードであり、磁界の崩壊を緩慢にし、反対に第２のＳＰＤＴスイッチ２４の可動接点４０がＮ．Ｏ．位置５８からＮ．Ｃ．位置５６へドロップアウトするのを遅延にする。
リバースリレー２０の不活性化の間も、オン／オフリレー１６はレジスタ６２により抑圧される。このレジスタ６２はオン／オフリレー１６に並列に接続されており、第２の抑圧ダイオード６４よりも大きなインピーダンスを有している。これにより、オン／オフリレー１６はリバースリレー２０よりも明らかに早期に、不活性化に基づいてドロップオフする。従ってオン／オフリレー１６は、第２のＳＰＤＴスイッチ２４が開放する前に負荷電流を遮断する。このこともまた、Ｈブリッジ回路でのアーク発生を阻止する。
フォワードおよびリバースリレー１８，２０は、阻止ダイオードペア６６により相互に絶縁されている。付加ダイオード６８がモータ逆転回路１０に設けられており、アースからのオン／オフリレー１６へ、すなわち第１の抑圧ダイオード６０または第２の抑圧ダイオード６４を介し、オン／オフリレー１６の正の側に戻る経路を除去する。
ＶＫＰまたは他の“Ａ”形態のリレーを使用することも考えられる。このリレーは、オン／オフリレー機能において磁気的吹き消し作用を有している。このリレーによりモータ逆転回路はさらに高いシステム電圧でも、４８ＶＤＣ−システムまで動作する。当業者であれば公知のように、電流がアークのイオン化ガスまたは他の導体を通るとき、この導体の周囲に磁界が形成される。磁気的吹き消しシステムでは、永久磁石が電流方向に対して、磁石の適当な極を以て垂直に配置され、アークを流れる電流により形成される磁界に対抗する。磁石は力を導体（イオン化ガス）に及ぼし、これを磁石から離す。このことにより接点ギャップが増大する。そしてアークは強制的にますます長い経路を通らなければならなくなり、結局はアークを維持することができなくなる。
しかし磁気的吹き消し作用は従来のＨブリッジ回路のリレーに組み込むことはできない。なぜならこの作用は即時のものではなく、またアークはＨブリッジリレーのギャップに発生するからである。なぜなら、正の供給電圧が一方の定置接点に、負の供給電圧が他方の定置接点に供給されるからである。従ってアークの電流は数百Ａまで急速に増大する。高電流レベルでは磁気的吹き消し装置によってもアークを消滅させることはできない。磁気的吹き消し作用は、本明細書のモータ逆転回路１０のオン／オフリレー１６には適する。なぜなら、スイッチ４６のアークを流れる電流が負荷電流に制限されているからである。これは正および負の供給電圧が反対側の定置接点には存在しない（Ｎ．Ｃ．定置接点が存在しないから）という事実によるものである。従ってアークを通した短絡を形成することはできない。磁気的服消し作用によってモータは２０〜３５０Ｖの範囲で動作することができる。
ここに示された実施例の種々の変形が可能であることは明らかであり、実施例は制限的なものではなく単なる例示である。
【図１】
0003874807.tif 000002
【図２】
0003874807.tif 000003
【図３】
0003874807.tif 000004
【図４】
0003874807.tif 000005