JP2008220047A - アクチュエータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アクチュエータの断線検出を行うことができ、アクチュエータ両端電圧を精度良く検出できるアクチュエータ駆動装置を提供する。
【解決手段】スイッチング素子５およびモータ１１の間と参照電源１４との間を抵抗７、８を介して接続し、抵抗７、８の間の電位を第１電圧モニタ値としてＣＰＵ２に入力すると共に、スイッチング素子６およびモータ１１の間と参照電源１４との間を抵抗９、１０を介して接続し、抵抗９、１０の間の電位を第２電圧モニタ値としてＣＰＵ２に入力する。これにより、モータ１１を作動させたときにも、ＣＰＵ２にてモータ１１の両端電圧を表す第１、第２電圧モニタ値Ｖ１、Ｖ２に基づいて、領域Ａ〜Ｃのいずれで断線故障が発生したかを検出することが可能であると共に、モータ１１の両端電圧を精度良く検出することが可能なモータ駆動装置にできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ブレーキ液圧制御等に用いられるモータ等のアクチュエータの電源供給ラインに断線故障が発生していることを検出する断線検出機能を備えたアクチュエータ駆動装置に関するものである。

従来、例えば、特許文献１において、断線検出機能を備えたアクチュエータ駆動回路が提案されている。この駆動回路では、アクチュエータの両端それぞれに１つずつのスイッチング素子を備えると共に、アクチュエータの上流側の電位をモニタし、２つのスイッチング素子のいずれか一方のみをＯＮしたときのモニタ電位に基づいてアクチュエータの断線故障を検出している。このような構成によれば、イニシャルチェック時にアクチュエータに対して駆動用電流が流れないため、アクチュエータを作動させることなくイニシャルチェックを行うことが可能となる。
特開２００６−１２３６８８号公報

しかしながら、従来の駆動回路では、アクチュエータに対して電流を流さないときの断線故障は検出できるが、アクチュエータを作動させたときの電圧検出の精度向上が困難である。すなわち、アクチュエータの上流のみで電流をモニタしているため、アクチュエータの下流側のスイッチング素子のオン電圧分やモータ電流によるＧＮＤ電位の変動が含まれる。そして、モニタ電位に基づいて断線検出を行うＣＰＵ（中央演算処理装置：central processing unit）からＣＰＵが備えられるＥＣＵ（電子制御装置：Electric control unit）が接続されるＧＮＤ（接地部）までの距離と、アクチュエータとアクチュエータが接続されるＧＮＤまでの距離との相違等により、アクチュエータが接続されるＧＮＤとＣＰＵが接続されるＧＮＤとの間に電位差が生じる。このため、モニタ電位がその影響を受けてしまい、精度良くアクチュエータへの印加電圧をモニタできない。

本発明は上記点に鑑みて、アクチュエータの作動中にもモータの電圧検出を精度良く行うことが可能なアクチュエータ駆動装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、第１電圧状態検出手段（２、７、８）にて、第１スイッチ手段（５）とアクチュエータ（１１）との間の電位を第１電圧モニタ値（Ｖ１）として検出すると共に、第２電圧状態検出手段（２、９、１０）にて、アクチュエータ（１１）と第２スイッチ手段（６）との間の電位を第２電圧モニタ値（Ｖ２）として検出し、異常検出手段（２）により、第１、第２スイッチ手段（５、６）の双方をＯＦＦしているときと、第１スイッチ手段（５）をＯＮしつつ第２スイッチ手段（６）をＯＦＦしたときと、第１スイッチ手段（５）をＯＦＦしつつ第２スイッチ手段（６）をＯＮしたときと、第１、第２スイッチ手段（５、６）を共にＯＮにしたとき、それぞれのときの第１、第２電圧モニタ値（Ｖ１、Ｖ２）に基づいて電流供給ラインの断線検出を行うことを特徴としている。

このように、アクチュエータ（１１）を作動させたときにも、異常検出手段（２）にてアクチュエータ（１１）の両端電圧を表す第１、第２電圧モニタ値（Ｖ１、Ｖ２）に基づいて、電源供給ラインのいずかの領域で断線故障が発生したことを検出することが可能となる。

具体的には、請求項２に示すように、第１電圧状態検出手段（２、７、８）は、第１スイッチ手段（５）とアクチュエータ（１１）との間と、主電源（１２）よりも電圧値が低い参照電源（１４）とを接続する第１抵抗（７）および第２抵抗（８）を備え、該第１、第２抵抗（７、８）の間の電位を第１電圧モニタ値とし、第２電圧状態検出手段（２、９、１０）は、アクチュエータ（１１）と第２スイッチ手段（６）との間と、参照電源（１４）とを接続する第３抵抗（９）および第４抵抗（１０）であり、該第３、第４抵抗（９、１０）の間の電位を第２電圧モニタ値とすることができる。

また、請求項３に示すように、アクチュエータ（１１）と第１スイッチ手段（５）との間に接続された第５抵抗（２０）および第６抵抗（２１）を有し、第５抵抗（２０）と第６抵抗（２１）との間の電位が第３電圧モニタ値（Ｖ３）として、異常検出手段（２）に入力されるようにすることもできる。

また、請求項４に示すように、アクチュエータとしてモータ（１１）を適用することができ、異常検出手段（２）は、第２、第３電圧モニタ値（Ｖ２、Ｖ３）に基づいて、モータ（１１）をＯＮした後にＯＦＦしたときに発生するフライバックエネルギーの推定を行うことができる。この場合、フライバックエネルギーの推定結果と第１、第２スイッチ手段（５、６）の耐量との関係から、第１、第２スイッチ手段（５、６）のＯＦＦタイミングを設定することも可能となる。このようにすれば、第１、第２スイッチ手段（５、６）の保護を図りつつ、高速のデューティ制御を行うことが可能となる。

例えば、請求項５に示すように、アクチュエータとしてモータ（１１）を適用した場合、異常検出手段（２）は、第１、第２電圧モニタ値（Ｖ１、Ｖ２）に基づいて、モータ（１１）の駆動停止時の回転数の推定を精度良く行うことも可能である。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。本実施形態では、断線検出機能を備えたアクチュエータ駆動装置として、モータ駆動装置を例に挙げて説明する。図１は、本実施形態にかかるモータ駆動装置の概略図である。このモータ駆動装置は、例えば、油圧式のブレーキ装置におけるブレーキ液圧の制御に用いられる。

図１に示すように、例えばブレーキ装置用のＥＣＵ１には、ＣＰＵ２、駆動部３、４、スイッチング素子５、６、抵抗７〜１０が備えられている。

駆動部３、４は、スイッチング素子５、６を駆動することによって、モータ１１の電源供給ラインの断線故障、例えば電源供給ライン中の配線部が断線したり、スイッチング素子５、６が故障してモータ１１を駆動できなくなっている状態を検出するものである。この駆動部３、４によるスイッチング素子５、６の駆動方法の詳細については後述する。

スイッチング素子５およびスイッチング素子６は、共に、モータ１１の駆動用の主電源１２とモータ１１のＧＮＤ１３との間を繋ぐ電源供給ラインにおいて、モータ１１に対して直列接続されたものである。これらスイッチング素子５、６をＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、図１中のＡ、Ｂ、Ｃの領域の断線検出を行う。これらスイッチング素子５、６は、本発明の第１、第２スイッチ手段に相当するものである。

スイッチング素子５は、モータ１１のハイサイドに配置されている。そして、スイッチング素子５とモータ１１との間と、モータ１１の駆動用の主電源１２よりも電圧値が低い参照電源１４とが、抵抗７、８を介して接続され、抵抗７と抵抗８の間の電位が第１電圧モニタ値Ｖ１としてＣＰＵ２のＡＤ端子に入力されている。したがって、抵抗７および抵抗８は、第１電圧モニタ値Ｖ１を得るための第１電圧状態検出手段として機能する。

また、スイッチング素子６は、モータ１１のローサイドに配置されている。そして、モータ１１とスイッチング素子６との間と参照電源１４とが、抵抗９、１０を介して接続され、抵抗９と抵抗１０の間の電位が第２電圧モニタ値Ｖ２としてＣＰＵ２のもう一方のＡＤ端子に入力されている。したがって、抵抗９および抵抗１０は、第２電圧モニタ値Ｖ２を得るための第２電圧状態検出手段として機能する。

ＣＰＵ２は、駆動部３、４に対してスイッチング素子５、６を駆動させるための制御信号を出力し、駆動部３、４への出力内容、つまりスイッチング素子５、６のＯＮ／ＯＦＦの組み合わせと、２つのＡＤ端子から入力される第１電圧モニタ値Ｖ１および第２電圧モニタ値Ｖ２に基づいて、図１中の領域Ａ〜Ｃの断線検出を行う検出手段として機能する。具体的には、ＣＰＵ２は、第１、第２モニタ値Ｖ１、Ｖ２がハイレベル、ミドルレベル、ローレベルのいずれであるかを判定し、スイッチング素子５、６のＯＮ／ＯＦＦの組み合わせと、第１、第２モニタ値Ｖ１、Ｖ２のレベルから領域Ａ〜Ｃのいずれで断線故障が発生しているかを検出する。例えば、参照電源１４の電圧が３Ｖである場合、ＣＰＵ２は、２．２５Ｖ〜３Ｖの間にミドルレベルとローレベルとのスレッシュレベルを設定しており、３Ｖ〜５Ｖの間にハイレベルとミドルレベルとのスレッシュレベルを設定している。このＣＰＵ２は、モータ１１の電源供給ラインが接続されるＧＮＤ１３とは異なるＥＣＵ１内のＧＮＤ１５に接続されている。なお、第１、第２電圧モニタ値Ｖ１、Ｖ２に基づく断線検出手法に関しては、駆動部３、４によるスイッチング素子５、６の駆動方法と共に後で詳細に説明する。

抵抗７および抵抗８と、抵抗９および抵抗１０は、断線検出のための第１、第２電圧モニタ値を形成する分圧抵抗である。抵抗７および抵抗８と、抵抗９および抵抗１０は、それぞれ互いに直列接続されており、モータ１１に接続されているが、各抵抗値が十分に大きな値とされているため、抵抗７〜１０を通じてモータ１１への電流がほとんど流れないようになっている。このため、参照電源１４から各抵抗７〜１０を通じてモータ１１に電流が流れたとしても、非常に微小なものであり、それによってモータ１１が駆動されることはない。

なお、参照電源１４は、例えば３Ｖ電源とされ、ＣＰＵ２のＡＤ端子への入力範囲が０〜５Ｖとなるようにしているが、仮にＣＰＵ２のＡＤ端子への入力電圧が５Ｖを超えるような場合には、各ＡＤ端子の前段にクランプ回路を設け、ＡＤ端子への入力電圧の上限が５Ｖでクランプされるようにすることも可能である。

このように構成されるモータ駆動装置により、モータ１１の電源供給ラインに生じる断線故障の検出を行う。以下、具体的な断線検出手法の詳細について説明する。

断線検出は、駆動部３、４によるスイッチング素子５、６のＯＮ／ＯＦＦの組み合わせを変えることで第１、第２電圧モニタ値Ｖ１、Ｖ２を変化させ、ＣＰＵ２にて変化した第１、第２モニタ電圧Ｖ１、Ｖ２に基づいて図１中のＡ〜Ｃの領域の断線検出を行う。以下、モータ１１の電源供給ラインが接続されるＧＮＤ１３とＥＣＵ１が接続されるＧＮＤ１５との電位差が０Ｖの場合と−１．５Ｖの場合および１．５Ｖの場合それぞれについて、各スイッチング素子５、６の状態と正常時および断線時の第１、第２電圧モニタ値Ｖ１、Ｖ２と断線箇所の関係を図２〜図４を参照して説明する。

図２は、上記電位差が０Ｖの場合の各スイッチング素子５、６の状態と正常時および断線時の第１、第２電圧モニタ値Ｖ１、Ｖ２と断線箇所の関係を示した図表である。

まず、スイッチング素子５、６が共にＯＦＦの状態のときの第１、第２電圧モニタ値Ｖ１、Ｖ２をＣＰＵ２でモニタすると、次のようになる。すなわち、領域Ａ〜Ｃのいずれも断線していない正常状態であれば、スイッチング素子５、６が共にＯＦＦになっていてモータ１１に電流が流れないため、第１、第２電圧モニタ値Ｖ１、Ｖ２は共に参照電源１４の電圧であるミドルレベル（３Ｖ）となる。このとき、領域Ａ〜Ｃのいずれか一つもしくは複数が断線していた場合にも、第１、第２電圧モニタ値Ｖ１、Ｖ２はミドルレベルとなる。

また、スイッチング素子５のみがＯＮでスイッチング素子６がＯＦＦのときには、領域Ａ〜Ｃのいずれも断線していない正常状態であれば、スイッチング素子５がＯＮになることで第１、第２電圧モニタ値Ｖ１、Ｖ２は主電源１２の電圧（５Ｖ）により、ハイレベルとなる。領域Ａが断線していた場合には、スイッチング素子５がＯＦＦのときと同様に、第１、第２電圧モニタ値Ｖ１、Ｖ２がミドルレベルとなる。領域Ｂが断線していた場合には、第１電圧モニタ値Ｖ１がハイレベル、第２電圧モニタ値Ｖ２がミドルレベルとなる。領域Ｃが断線していた場合には、影響を受けず、第１、第２電圧モニタ値Ｖ１、Ｖ２はハイレベルとなる。領域Ａ、Ｂが断線していた場合には、スイッチング素子５がＯＦＦのときと同様に、第１、第２電圧モニタ値Ｖ１、Ｖ２がミドルレベルとなる。領域Ｂ、Ｃが断線していた場合には、第１電圧モニタ値Ｖ１がハイレベル、第２電圧モニタ値Ｖ２がミドルレベルとなる。領域Ａ、Ｃもしくは領域Ａ〜Ｃが断線していた場合には、第１、第２電圧モニタ値Ｖ１、Ｖ２がミドルレベルとなる。

また、スイッチング素子５がＯＦＦでスイッチング素子６のみがＯＮのときには、領域Ａ〜Ｃのいずれも断線していない正常状態であれば、スイッチング素子６がＯＮになることで第１、第２電圧モニタ値Ｖ１、Ｖ２は参照電源１４の電圧（３Ｖ）を抵抗７および抵抗８もしくは抵抗９および抵抗１０で分圧した値（１．５Ｖ）となり、ローレベルとなる。領域Ａが断線していた場合にも、第１、第２電圧モニタ値Ｖ１、Ｖ２がローレベルとなる。領域Ｂが断線していた場合には、第１電圧モニタ値Ｖ１がミドルレベル、第２電圧モニタ値Ｖ２がローレベルとなる。領域Ｃが断線していた場合には、第１、第２電圧モニタ値Ｖ１、Ｖ２はミドルレベルとなる。領域Ａ、Ｂが断線していた場合には、第１電圧モニタ値Ｖ１がミドルレベル、第２電圧モニタ値Ｖ２はローレベルとなる。領域Ｂ、Ｃが断線していた場合には、第１、第２電圧モニタ値Ｖ１、Ｖ２がミドルレベルとなる。領域Ａ、Ｃもしくは領域Ａ〜Ｃが断線していた場合には、第１、第２電圧モニタ値Ｖ１、Ｖ２がミドルレベルとなる。

そして、スイッチング素子５、６を共にＯＮさせたときには、モータ１１が駆動されることになるため、モータ１１での電圧降下分が発生し、領域Ａ〜Ｃのいずれも断線していない正常状態であれば、第１電圧モニタ値Ｖ１はハイレベル、第２電圧モニタ値Ｖ２はローレベルとなる。領域Ａが断線していた場合には、第１、第２電圧モニタ値Ｖ１、Ｖ２がローレベルとなる。領域Ｂが断線していた場合には、第１電圧モニタ値Ｖ１がハイレベル、第２電圧モニタ値Ｖ２がローレベルとなる。領域Ｃが断線していた場合には、第１、第２電圧モニタ値Ｖ１、Ｖ２はハイレベルとなる。領域Ａ、Ｂが断線していた場合には、第１電圧モニタ値Ｖ１がミドルレベル、第２電圧モニタ値Ｖ２はローレベルとなる。領域Ｂ、Ｃが断線していた場合には、第１電圧モニタ値Ｖ１がハイレベル、第２電圧モニタ値Ｖ２がミドルレベルとなる。領域Ａ、Ｃもしくは領域Ａ〜Ｃが断線していた場合には、第１、第２電圧モニタ値Ｖ１、Ｖ２がミドルレベルとなる。

このように、スイッチング素子５、６のＯＮ／ＯＦＦの組み合わせを変更すると、第１、第２電圧モニタ値Ｖ１、Ｖ２が様々に変化し、スイッチング素子５、６のＯＮ／ＯＦＦの組み合わせを一通りすべて変更したときの第１、第２電圧モニタ値Ｖ１、Ｖ２のレベルパターンが領域Ａ〜Ｃのいずれで断線故障が発生しているかにより異なったものとなる。このため、スイッチング素子５、６のＯＮ／ＯＦＦの組み合わせを一通りすべて変更することで、そのときの第１、第２電圧モニタ値Ｖ１、Ｖ２に基づいて領域Ａ〜Ｃのいずれで断線故障が発生しているかを検出することが可能となる。

図３は、モータ１１の電源供給ラインが接続されるＧＮＤ１３とＥＣＵ１が接続されるＧＮＤ１５との電位差が−１．５Ｖの場合の各スイッチング素子５、６の状態と正常時および断線時の第１、第２電圧モニタ値Ｖ１、Ｖ２と断線箇所の関係を示した図表である。

上記電位差が−１．５Ｖの場合、スイッチング素子６をＯＮしたときに、抵抗７および抵抗８、もしくは、抵抗９および抵抗１０での分圧値が変わるため、第１、第２電圧モニタ値Ｖ１、Ｖ２が変わる可能性がある。

例えば、スイッチング素子５がＯＦＦ、スイッチング素子６がＯＮの場合には、参照電源１４の電圧３ＶとＧＮＤ１３の電圧−１．５Ｖの電位差を抵抗７〜１０で分圧することになるため、例えば抵抗７、８および抵抗９、１０のそれぞれの分圧比を１：１とすると、第１、第２電圧モニタ値Ｖ１、Ｖ２は０．７５Ｖ（＝（３−１．５）／２）となる。上記電位差が０Ｖのときには、第１、第２電圧モニタ値Ｖ１、Ｖ２は１．５Ｖでローレベルであったため、それが０．７５Ｖに減少したことになる。しかしながら、上述したように、ＣＰＵ２でのミドルレベルとローレベルのスレッシュレベルを２．２５〜３Ｖの間に設定しているため、第１、第２電圧モニタ値Ｖ１、Ｖ２が変動しても、ＣＰＵ２ではローレベルと判定され、ＣＰＵ２が誤検出してしまうことはない。なお、上記電位差に基づき、第１、第２電圧モニタ値Ｖ１、Ｖ２が変わるパターン（図中太線で囲んだ箇所参照）があるが、すべて０．７５Ｖに変動するだけであり、ＣＰＵ２ではローレベルと判定されるため、ＣＰＵ２が誤検出してしまうことはない。

図４は、モータ１１の電源供給ラインが接続されるＧＮＤ１３とＥＣＵ１が接続されるＧＮＤ１５との電位差が１．５Ｖの場合の各スイッチング素子５、６の状態と正常時および断線時の第１、第２電圧モニタ値Ｖ１、Ｖ２と断線箇所の関係を示した図表である。

上記電位差が１．５Ｖの場合も、スイッチング素子６をＯＮしたときに、抵抗７および抵抗８、もしくは、抵抗９および抵抗１０での分圧値が変わるため、第１、第２電圧モニタ値Ｖ１、Ｖ２が変わる可能性がある。

例えば、スイッチング素子５がＯＦＦ、スイッチング素子６がＯＮの場合には、参照電源１４の電圧３ＶとＧＮＤ１３の電圧１．５Ｖの電位差を抵抗７〜１０で分圧することになるため、例えば抵抗７、８および抵抗９、１０のそれぞれの分圧比を１：１とすると、第１、第２電圧モニタ値Ｖ１、Ｖ２は２．２５Ｖ（＝（３＋１．５）／２）となる。上記電位差が０Ｖのときには、第１、第２電圧モニタ値Ｖ１、Ｖ２は１．５Ｖでローレベルであったため、それが２．２５Ｖに増加したことになる。しかしながら、上述したように、ＣＰＵ２でのミドルレベルとローレベルのスレッシュレベルを２．２５〜３Ｖの間に設定しているため、第１、第２電圧モニタ値Ｖ１、Ｖ２が変動しても、ＣＰＵ２ではローレベルと判定され、ＣＰＵ２が誤検出してしまうことはない。なお、上記電位差に基づき、第１、第２電圧モニタ値Ｖ１、Ｖ２が変わるパターン（図中太線で囲んだ箇所参照）があるが、すべて２．２５Ｖに変動するだけであり、ＣＰＵ２ではローレベルと判定されるため、ＣＰＵ２が誤検出してしまうことはない。

以上説明したように、本実施形態のモータ駆動装置によれば、モータ１１を作動させたときにも、ＣＰＵ２にてモータ１１の両端電圧を表す第１、第２電圧モニタ値Ｖ１、Ｖ２に基づいて、領域Ａ〜Ｃのいずれで断線故障が発生したかを検出することが可能となる。特に、モータ１１の下流側のスイッチング素子６のオン電圧分やモータ電流によるＧＮＤ電位の変動が含まれたとしても、ＣＰＵ２にて第１、第２電圧モニタ値Ｖ１、Ｖ２のレベルを正確に認識することが可能となるため、モータ１１の駆動停止時のモータ回転数を精度良く推定することが可能なモータ駆動装置にできる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。図８は、本実施形態にかかるモータ駆動装置の概略構成を示している。この図に示すように、本実施形態は、モータ１１とスイッチング素子５との間とＥＣＵ１のＧＮＤ１５との間に抵抗２０、２１を備え、この抵抗２０、２１の間の電位を第３電圧モニタ値Ｖ３としてＣＰＵ２に入力することが第１実施形態と相違している。その他の構成に関しては、第１実施形態のモータ駆動装置と同様である。抵抗２０および抵抗２１は、第３電圧モニタ値Ｖ３を得るための第３電圧状態検出回路として機能する。

このような構成では、基本的には、第２電圧モニタ値Ｖ２と第３電圧モニタ値Ｖ３を利用してモータ１１の駆動時のモニタ電圧検出を行い、第１、第２電圧モニタ値Ｖ１、Ｖ２を利用して断線検出と、モータ１１の駆動停止時の慣性による回転数（以下、モータ回転数という）とを精度良く推定できる。

また、第２電圧モニタ値Ｖ２と第３電圧モニタ値Ｖ３を利用してモータオン時のモータ電圧をモニタすることにより、モータ１１の駆動停止時に発生するフライバックエネルギーを推定し、それに基づいてデューティ制御しているスイッチング素子５、６のＯＦＦタイミングを制御することも可能となる。以下、スイッチング素子５を用いてデューティ制御を行うと共に、スイッチング素子６をフェイルセーフ用に制御（常時ＯＮで異常発生時のみＯＦＦ）した場合について述べる。

モータ１１の駆動を停止する際にスイッチング素子５をＯＮからＯＦＦに切り替える際には、そのときに発生するフライバックエネルギーをスイッチング素子５で消費することになる。

ここで、モータ１１をデューティ駆動する場合のモータ１１の両端電圧およびモータ電流とスイッチング素子５での消費電力の関係について説明する。図５は、モータ１１をデューティ駆動したときのタイミングチャートを示している。

駆動部３からの駆動信号により、スイッチング素子５がディーティ制御された場合、スイッチング素子５がＯＮになるとモータ１１の駆動電圧が立上り、スイッチング素子５がＯＦＦになるとモータ１１の駆動電圧が立ち下がる。このとき、フライバック電圧が生じたのち、モータ１１の慣性回転数に応じた電圧がモータ１１の両端に掛かる。一方、モータ電流（モータ１１に流れる電流）は、スイッチング素子５をＯＮした瞬間突入電流が流れるため大きくなり、その後、徐々に小さくなる。このときの突入電流の大きさは基本的にモータ両端電圧に依存しており、上述したように第２、第３電圧モニタ値Ｖ２、Ｖ３から推定できる。

図６は、図５の点Ａ、Ｂに示すときにモータ１１の駆動を停止した場合のモータ１１の両端電圧およびモータ電流の波形を拡大した図である。モータ１１の両端電圧は点Ａ、Ｂ共に変わらないが、モータ電流に関しては点Ａよりも点Ｂの方が大きくなる。

従来では、モータ電流の推定に基づいてスイッチング素子５のＯＦＦタイミングを制御するということは行っておらず、基本的にスイッチング素子５の保護を図るべく、モータ電流が十分に小さくなったと想定される時間が経過した後にスイッチング素子５をＯＦＦしている（図５中の点Ａ）。しかしながら、この場合、モータ電流が十分に小さくなったと想定される時間まで必ず待たなければならず、高速のデューティ駆動が行えない。一方、スイッチング素子５のＯＦＦタイミングを早めれば、高速のデューティ駆動が可能となるが、モータ電流が大きい分、フライバックエネルギーも大きくなり、スイッチング素子５で消費しなければならないエネルギーが大きくなる。

これに対して、本実施形態では、第２電圧モニタ値Ｖ２と、第３電圧モニタ値Ｖ３から分かるモータ１１の両端電圧からフライバックエネルギーを推定することが可能となる。このため、ＣＰＵ２に予めスイッチング素子５の耐量を記憶させておき、ＣＰＵ２にてフライバックエネルギーがスイッチング素子５の耐量から許容できる程度か否かを判定できるため、許容できるタイミングとなったときをスイッチング素子５のＯＦＦタイミングとして設定できる。

例えば、フライバックエネルギーを決めるモータ１１の両端電圧とモータ電流の関係およびスイッチング素子５の耐量の関係が図７のグラフで表された場合、モータ１１の両端電圧が比較的大きくない場合には、突入電流もあまり大きくならないため、モータ電流がより早くスイッチング素子５の耐量相当と想定される値まで低下する。このため、図７のグラフに示される関係を関数式もしくはマップにてＣＰＵ２に記憶させておけば、第２、第３電圧モニタ値Ｖ２、Ｖ３から分かるモータ１１の両端電圧から、スイッチング素子５の耐量で許容できるスイッチング素子５のＯＦＦタイミングを設定できる。

このように、本実施形態のモータ駆動装置によれば、第１電圧モニタ値Ｖ１と第２電圧モニタ値Ｖ２を利用して断線検出やモータ１１の駆動停止時のモータ回転数の精度良い推定や、第２電圧モニタ値Ｖ２と第３電圧モニタ値Ｖ３からモータ１１の駆動停止時に発生するフライバックエネルギーを推定することが可能なる。そして、それに基づいてデューティ制御しているスイッチング素子５のＯＦＦタイミングを制御することも可能となり、スイッチング素子５の保護を図りつつ、高速のデューティ制御が可能となる。

本発明の第１実施形態にかかるモータ駆動装置の概略図である。 電位差が０Ｖの場合の各スイッチング素子の状態と正常時および断線時の第１、第２電圧モニタ値Ｖ１、Ｖ２と断線箇所の関係を示した図表である。 電位差が−１．５Ｖの場合の各スイッチング素子の状態と正常時および断線時の第１、第２電圧モニタ値Ｖ１、Ｖ２と断線箇所の関係を示した図表である。 電位差が１．５Ｖの場合の各スイッチング素子の状態と正常時および断線時の第１、第２電圧モニタ値Ｖ１、Ｖ２と断線箇所の関係を示した図表である。 モータをデューティ駆動したときのタイミングチャートである。 図５の点Ａ、Ｂに示すときにモータの駆動を停止した場合のモータの両端電圧およびモータ電流の波形を拡大した図である。 電源電圧とモータ電流の関係およびスイッチング素子の耐量の関係を示すグラフである。 本発明の第２実施形態にかかるモータ駆動装置の概略図である。

符号の説明

１…ＥＣＵ、２…ＣＰＵ、３、４…駆動部、５、６…スイッチング素子、７〜１０…抵抗、１１…モータ、１２…主電源、１４…参照電源、２０…抵抗、２１…抵抗、１３、１５…ＧＮＤ

Claims (5)

1. 主電源（１２）からアクチュエータ（１１）を介して第１接地部（１３）に至る電源供給ラインに備えられ、前記アクチュエータ（１１）のハイサイド側に直列接続された第１スイッチ手段（５）およびローサイド側に直列接続された第２スイッチ手段（６）と、
   前記第１、第２スイッチ手段（５、６）を作動させることにより、前記アクチュエータ（１１）を駆動させる駆動部（３、４）と、
   前記第１スイッチ手段（５）と前記アクチュエータ（１１）のと間の電位を第１電圧モニタ値（Ｖ１）として検出する第１電圧状態検出手段（２、７、８）と、
   前記アクチュエータ（１１）と前記第２スイッチ手段（６）との間の電位を第２電圧モニタ値（Ｖ２）として検出する第２電圧状態検出手段（２、９、１０）と、
   前記駆動部（３、４）に前記第１、第２スイッチ手段（５、６）の駆動を指示する信号を出力すると共に、前記第１、第２電圧モニタ値（Ｖ１、Ｖ２）に基づいて、前記電流供給ラインの断線検出を行い、第２接地部（１５）に接続される異常検出手段（２）と、を備え、
   前記異常検出手段（２）は、前記第１、第２スイッチ手段（５、６）の双方をＯＦＦしているときと、前記第１スイッチ手段（５）をＯＮしつつ前記第２スイッチ手段（６）をＯＦＦしたときと、前記第１スイッチ手段（５）をＯＦＦしつつ前記第２スイッチ手段（６）をＯＮしたときと、前記第１、第２スイッチ手段（５、６）を共にＯＮにしたとき、それぞれのときの前記第１、第２電圧モニタ値（Ｖ１、Ｖ２）に基づいて前記電流供給ラインの断線検出を行うことを特徴とするアクチュエータ駆動装置。
2. 前記第１電圧状態検出手段（２、７、８）は、前記第１スイッチ手段（５）と前記アクチュエータ（１１）との間と、前記主電源（１２）よりも電圧値が低い参照電源（１４）とを接続する第１抵抗（７）および第２抵抗（８）を備え、該第１、第２抵抗（７、８）の間の電位を前記第１電圧モニタ値とし、
   前記第２電圧状態検出手段（２、９、１０）は、前記アクチュエータ（１１）と前記第２スイッチ手段（６）との間と、前記参照電源（１４）とを接続する第３抵抗（９）および第４抵抗（１０）を備え、該第３、第４抵抗（９、１０）の間の電位を前記第２電圧モニタ値としていることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ駆動装置。
3. 前記アクチュエータ（１１）と前記第１スイッチ手段（５）との間に接続された第５抵抗（２０）および第６抵抗（２１）を有し、前記第５抵抗（２０）と前記第６抵抗（２１）との間の電位が第３電圧モニタ値（Ｖ３）として、前記異常検出手段（２）に入力されていることを特徴とする請求項２に記載のアクチュエータ駆動装置。
4. 前記アクチュエータとしてモータ（１１）が適用され、前記異常検出手段（２）が、前記第２、第３電圧モニタ値（Ｖ２、Ｖ３）に基づいて、前記モータ（１１）をＯＮした後にＯＦＦしたときに発生するフライバックエネルギーの推定を行うことを特徴とする請求項３に記載のアクチュエータ駆動装置。
5. 前記アクチュエータとしてモータ（１１）が適用され、
   前記異常検出手段（２）が、前記第１、第２電圧モニタ値（Ｖ１、Ｖ２）に基づいて、前記モータ（１１）の駆動停止時の回転数の推定を行うことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のアクチュエータ駆動装置。

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