特許 7528820 アクチュエータ駆動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-29

(45)【発行日】2024-08-06

(54)【発明の名称】アクチュエータ駆動装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 5/68 20060101AFI20240730BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20240730BHJP

【ＦＩ】

H02P5/68

H02M7/48 M

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021032646

(22)【出願日】2021-03-02

(65)【公開番号】P2022133767

(43)【公開日】2022-09-14

【審査請求日】2023-12-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110000578

【氏名又は名称】名古屋国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】工藤 正善

【審査官】島倉 理

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－５６９１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２７４６５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平６－２３３４５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１２５１１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２２０４１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ５／６８

Ｈ０２Ｍ ７／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１電圧で電子制御ユニットに電源を供給するように構成された第１電源線（Ｌ１）と、
前記第１電圧より低電圧の第２電圧で前記電子制御ユニットに搭載された少なくとも一部の機器に電源を供給するように構成された第２電源線（Ｌ２）と、
前記第２電源線から電源供給を受けて作動し、それぞれがアクチュエータに接続される複数対の出力端子（Ｔ２１～Ｔ２４）のそれぞれに対して、前記第２電圧又は接地電圧を印加するように構成された複数のドライバ回路（９１～９４）と、
前記複数のドライバ回路を駆動することで前記アクチュエータの動作を制御するように構成された駆動制御部（９０，９５～９８）と、
前記複数のドライバ回路のそれぞれに設けられ、過電流の有無を検出するように構成された過電流検出部（９５１、９６１，９７１，９８１）と、
前記複数のドライバ回路のいずれかで過電流が検出された場合、前記過電流が検出された前記ドライバ回路によって駆動される前記アクチュエータを対象アクチュエータとして、前記対象アクチュエータの駆動に用いられる全ての前記ドライバ回路を停止するように構成された異常停止部（Ｓ１１０～Ｓ１３０、Ｓ１５０、Ｓ１７０～Ｓ１８０、Ｓ２００）と、
前記過電流の原因が前記出力端子の前記第１電源線への短絡異常であるか否かを判定するように構成された故障判定部（Ｓ１４０、Ｓ１９０）と、
前記故障判定部にて前記第１電源線への短絡異常であると判定された場合に、前記複数のドライバ回路の全てを停止するように構成された故障抑制部（Ｓ１６０、Ｓ２１０）と、
を備えるアクチュエータ駆動装置。

【請求項2】

請求項１に記載のアクチュエータ駆動装置であって、
前記ドライバ回路は、前記第２電源線と接地との間に直列接続された高電位側スイッチング素子と低電位側スイッチング素子とを備え、前記高電位側スイッチング素子と前記低電位側スイッチング素子との接続点が前記出力端子に接続されるハーフブリッジ回路を用いて構成され、
前記故障判定部は、前記駆動制御部からの指示に従って前記高電位側スイッチング素子がオフ、前記低電位側スイッチング素子がオンされている前記ドライバ回路において過電流が検出された場合、前記第１電源線への短絡異常であると判定するように構成された
アクチュエータ駆動装置。

【請求項3】

請求項１に記載のアクチュエータ駆動装置であって、
前記ドライバ回路は、前記第２電源線と接地との間に直列接続された高電位側スイッチング素子と低電位側スイッチング素子とを備え、前記高電位側スイッチング素子と前記低電位側スイッチング素子との接続点が、前記出力端子に接続されるハーフブリッジ回路が用いられ、
前記過電流検出部は、前記ハーフブリッジ回路の前記高電位側スイッチング素子、及び前記低電位側スイッチング素子のそれぞれについて、個別に過電流の有無を検出し、
前記故障判定部は、前記低電位側スイッチング素子にて過電流が検出された場合、前記第１電源線への短絡異常であると判定するように構成された
アクチュエータ駆動装置。

【請求項4】

請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のアクチュエータ駆動装置であって、
前記駆動制御部は、前記故障抑制部が作動することによって前記ドライバ回路の駆動が停止された場合、あらかじめ設定された再開待時間後に、前記ドライバ回路を駆動する制御を再開するように構成された、
アクチュエータ駆動装置。

【請求項5】

請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のアクチュエータ駆動装置であって、
マイクロコンピュータを更に備え、
前記異常停止部及び前記故障判定部、前記故障抑制部は、前記マイクロコンピュータが実行する処理によって実現されるように構成された
アクチュエータ駆動装置。

【請求項6】

請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のアクチュエータ駆動装置であって、
前記異常停止部及び前記故障判定部、前記故障抑制部は、集積回路によって実現されるように構成された
アクチュエータ駆動装置。

【請求項7】

請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のアクチュエータ駆動装置であって、
前記アクチュエータは、モータである
アクチュエータ駆動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、モータ等のアクチュエータを駆動制御する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、スイッチング素子を直列接続したハーフブリッジ回路を用いてモータ等のアクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動回路が記載されている。なお、ハーフブリッジ回路を構成するスイッチング素子には、該スイッチング素子がオフしたときに発生する逆起電力を逃がす還流ダイオードが並列接続される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－２２０４１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載された従来のアクチュエータ駆動回路を、バッテリ電圧の異なる普通自動車とトラックとで共通に使用するため、普通自動車のバッテリ電圧（例えば１２Ｖ）で動作するアクチュエータを採用することが考えられる。つまり、アクチュエータ駆動回路をトラックに適用した場合、トラックのバッテリ電圧（例えば、２４Ｖ）から普通乗用車のバッテリ電圧に降圧することで生成されたアクチュエータ駆動用の電源を使用する。

【0005】

しかしながら、従来のアクチュエータ駆動回路では、アクチュエータに接続される出力端子が、アクチュエータ駆動用の電源電圧より高いトラックのバッテリ電圧に短絡するバッテリショートへの対策がなされていないという課題があった。すなわち、出力端子がバッテリショートすると、ハーフブリッジ回路が有する還流ダイオードを介して電源の回り込み経路が形成され、バッテリショートした出力端子に接続されたアクチュエータ以外のアクチュエータに過電流が流れてしまう。

【0006】

本開示の１つの局面では、アクチュエータに接続される端子が、アクチュエータ駆動用の電源電圧より高い電圧を有する電源線に短絡した場合にアクチュエータを保護する技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様は、アクチュエータ駆動装置であって、第１電源線（Ｌ１）と、第２電源線（Ｌ２）と、複数のドライバ回路（９１～９４）と、駆動制御部（９０，９５～９８）と、過電流検出部（９５１、９６１，９７１，９８１）と、異常停止部（Ｓ１１０～Ｓ１３０、Ｓ１５０、Ｓ１７０～Ｓ１８０、Ｓ２００）と、故障判定部（Ｓ１４０、Ｓ１９０）と、故障抑制部（Ｓ１６０、Ｓ２１０）と、を備える。

【0008】

第１電源線は、第１電圧で電子制御ユニットに電源を供給するように構成される。第２電源線は、第１電圧より低電圧の第２電圧で電子制御ユニットに搭載された少なくとも一部の機器に電源を供給するように構成される。ドライバ回路は、第２電源線から電源供給を受けて作動し、それぞれがアクチュエータに接続される複数対の出力端子（Ｔ２１～Ｔ２４）のそれぞれに対して、第２電圧又は接地電圧を印加するように構成される。駆動制御部は、複数のドライバ回路を駆動することでアクチュエータの動作を制御するように構成される。過電流検出部は、複数のドライバ回路のそれぞれに設けられ、過電流の有無を検出するように構成される。異常停止部は、複数のドライバ回路のいずれかで過電流が検出された場合、過電流が検出されたドライバ回路によって駆動されるアクチュエータを対象アクチュエータとして、対象アクチュエータの駆動に用いられる全てのドライバ回路を停止するように構成される。故障判定部は、過電流の原因が出力端子の第１電源線への短絡異常であるか否かを判定するように構成される。故障抑制部は、故障判定部にて第１電源線への短絡異常であると判定された場合に、複数のドライバ回路の全てを停止するように構成される。

【0009】

このような構成によれば、複数のドライバ回路、ひいては出力端子に流れる過電流の原因が第１電源線への短絡異常であるか否かを判定する。そして、第１電源線への短絡異常であると判定された場合、短絡した出力端子に接続されたアクチュエータだけでなく、他のアクチュエータも強制停止する。したがって、第１電源線への短絡異常に起因する過電流が、アクチュエータに流れ込むことを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】車載エアコンアシステムの構成を示すブロック図である。

【図2】第１実施形態におけるモータ駆動Ｉ／Ｆの構成を示す回路図を含んだブロック図である。

【図3】モータ駆動Ｉ／Ｆが正常に駆動されている状態を示す説明図である。

【図4】モータ駆動Ｉ／Ｆにおいてモータ出力端子がバッテリショートした場合の状態を示す説明図である。

【図5】処理部が実行する故障抑制処理のフローチャートである。

【図6】制御部がＨＢ回路毎に実行するＨＢ駆動制御の手順を示すフローチャートである。

【図7】第２実施形態におけるモータ駆動Ｉ／Ｆの構成を示す回路図を含んだブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を説明する。
［１．第１実施形態］
［１－１．構成］
本実施形態では、車載エアコンシステム１を用いて説明する。車載エアコンシステム１は、普通自動車のバッテリより高い電圧を供給するバッテリを搭載したトラック等の車両に適用される。なお、車両は、車室内の空調を制御するために空調ダクトを備える。空調ダクトは、最も上流側に、車室内の空気（以下、内気）を取り入れる内気吸込口、及び車室外の空気（以下、外気）を取り入れる外気吸込口を有する。空調ダクトは、最も下流側に、自動車の前面窓ガラスの内面に向かって主に温風を吹き出すデフロスタ吹出口、乗員の頭胸部に向かって主に冷風を吹き出すフェイス吹出口、及び乗員の足元に向かって主に温風を吹き出すフット吹出口を有する。空調ダクト内には、エバポレータ及びヒータコアが配置される。ヒータコアはエバポレータの下流側に配置される。

【0012】

図１に示すように、車載エアコンシステム１は、センサ群２と、操作スイッチ群３と、電源４と、ブロワ５と、コンプレッサ６と、アクチュエータ群７と、エアコン電子制御ユニット（以下、エアコンＥＣＵ）８と、を備える。

【0013】

ブロワ５は、空調ダクト内に設けられるファンと、ファンを駆動するブロワモータを有し、空調ダクトの吸入口から空調ダクト内に空気を吸い込む。コンプレッサ６は、空調ダクトの吸入口より内部に吸入されたガス冷媒を圧縮して高温高圧のガス冷媒を吐出する圧縮部と、この圧縮部を駆動するモータとを有する。

【0014】

アクチュエータ群７は、エアミックスモータ７１と、吹出口切替モータ７２と、内外気切替モータ７３とを備える。各モータ７１～７３は、いずれも、ステッピングモータ及びサーボモータのいずれかであってもよい。

【0015】

エアミックスモータ７１は、エバポレータからヒータコアに流れる冷風の風量を調整するために設けられたエアミックスドアを駆動するモータである。吹出口切替モータ７２は、各吹出口（すなわち、デフロスタ吹出口、フェイス吹出口、フット吹出口）を開閉する吹出口ドアを駆動することで、吹出口モードを、デフロスタモード、フェイスモード、フットモード、及びこれらを組み合わせたモードに切り替えるモータである。内外気切替モータ７３は、内気吸込口及び外気吸込口から吸入された空気が合流する部位に設けられた内外気切替ドアを駆動することで、吸込口モードを内気循環モード、外気導入モード、内外気導入モードのいずれかに切り替えるモータである。

【0016】

センサ群２は、空調制御に必要な情報を取得するために設けられる。センサ群２には、内気温センサ２１と、外気温センサ２２と、日射センサ２３と、エバポレータ温度センサ２４と、開度センサ群２５とが含まれる。

【0017】

内気温センサ２１は、車室内の空気温度を検出する。外気温センサ２２は、車室外の外気温度を検出する。日射センサ２３は、車室内に照射される日射量を検出する。エバポレータ温度センサ２４は、エバポレータで冷却された空気温度を検出する。開度センサ群２５は、アクチュエータ群７に属する各モータ７１～７３の駆動対象となるエアミックスドア、吹出口ドア、内外気切替ドアについて、各ドアの開度を個別に検出する。

【0018】

操作スイッチ群３は、車室内前面に設けられる。操作スイッチ群３には、エアコンスイッチ、吸込口切替スイッチ、温度設定スイッチ、風量切替スイッチ、及び吹出口切替スイッチなどが含まれてもよい。エアコンスイッチは、コンプレッサ６の起動及び停止を命令するためのスイッチである。内外気切替スイッチは、吸込口モードを切り替えるためのスイッチである。温度設定スイッチは、車室内温度を設定するためのスイッチである。風量切替スイッチは、ブロワ５による車室内への送風量を切り替えるためのスイッチである。吹出口切替スイッチは、吹出口モードを切り替えるためのスイッチである。

【0019】

電源４は、当該車載エアコンシステム１が適用された車両であるトラックに搭載されたバッテリであり、第１電圧ＶＢ（例えば、２４Ｖ）の直流電源を、第１電源線Ｌ１を介して、エアコンＥＣＵ８を含む車両に搭載された各ＥＣＵに供給する。

【0020】

エアコンＥＣＵ８は、第１電源線Ｌ１から電源供給を受けて動作し、センサ群２及び操作スイッチ群３からの入力に基づいてブロワ５、及びコンプレッサ６、アクチュエータ群７の駆動することによって、車室内の空調を制御する。

【0021】

エアコンＥＣＵ８は、センサ入力インタフェース（以下、Ｉ／Ｆ）８１と、スイッチ入力Ｉ／Ｆ８２と、電源降圧回路８３と、ブロワ駆動Ｉ／Ｆ８４と、コンプレッサ駆動Ｉ／Ｆ８５と、モータ駆動Ｉ／Ｆ８６と、処理部８７とを備える。

【0022】

センサ入力Ｉ／Ｆ８１は、センサ群２に属する各センサ２１～２４から検出値を取得して処理部８７に入力する。スイッチ入力Ｉ／Ｆ８２は、操作スイッチ群３に属する各スイッチの操作状態を検出して処理部８７に入力する。

【0023】

電源降圧回路８３は、第１電源線Ｌ１を介して供給される第１電圧ＶＢを降圧して、アクチュエータ等の駆動に使用する第２電圧ＶＤの駆動用電源、及び論理回路等の駆動に使用する第３電圧ＶＤのロジック用電源を生成する。つまり、第２電圧ＶＤ及び第３電圧ＶＣは、第１電圧ＶＢより低電圧に設定される。駆動用電源は、第２電源線Ｌ２を介してエアコンＥＣＵ８に搭載された機器である各駆動Ｉ／Ｆ８４～８６等に供給される。ロジック用電源は、第３電源線Ｌ３を介してエアコンＥＣＵ８の各部に供給される。第２電圧ＶＤは、普通自動車のバッテリ電圧（例えば、１２Ｖ）に設定され、第３電圧ＶＣは、種々の集積回路の駆動に適した電圧（例えば、５Ｖ）に設定される。

【0024】

ブロワ駆動Ｉ／Ｆ８４は、処理部８７からの指示に従ってブロワモータの動作を制御することで、吹出口から吹き出す風量を制御する。コンプレッサ駆動Ｉ／Ｆ８５は、処理部８７からの指示に従って圧縮部を駆動するモータの動作を制御する。モータ駆動Ｉ／Ｆ８６は、処理部８７からの指示に従ってアクチュエータ群７に属する各モータ７１～７３の動作を制御する。

【0025】

ブロワ駆動Ｉ／Ｆ８４、及びコンプレッサ駆動Ｉ／Ｆ８５、モータ駆動Ｉ／Ｆ８６と処理部８７は、それぞれ集積回路を用いて構成される。これらの駆動Ｉ／Ｆ８４～８６と処理部８７との間のデータ転送には、ＳＰＩが用いられる。ＳＰＩは、Serial Peripheral Interfaceの略である。

【0026】

処理部８７は、ＣＰＵ８７１と、例えば、ＲＡＭ又はＲＯＭ等の半導体メモリ（以下、メモリ）８７２と、を有するマイクロコンピュータを備え、空調制御処理及び故障抑制処理を少なくとも実行する。空調制御処理は、車室内温度が操作スイッチ群３を介して設定されたユーザ設定温度になるように、各センサ２１～２４の出力に基づいて吹出温度と風量を決め、さらに開度センサ群２５の出力に基づいて、ブロワ駆動Ｉ／Ｆ８４，コンプレッサ駆動Ｉ／Ｆ８５、モータ駆動Ｉ／Ｆ８６に対する指令を生成する処理である。故障抑制処理は、アクチュエータ群７に属する各モータ７１～７３を監視し、異常時にモータを強制停止させることで、モータ７１～７３の故障を抑制するための処理である。

【0027】

［１－２．モータ駆動Ｉ／Ｆ］
図２に示すように、モータ駆動Ｉ／Ｆ８６は、アクチュエータ群７に属する各モータ７１～７３を駆動する。但し、ここでは、図面を見やすくするために、２つのモータＭ１，Ｍ２を駆動する場合の構成について示す。駆動対象となるモータの数は３つ以上であってもよい。モータＭ１，Ｍ２は、アクチュエータ群７に属する各モータ７１～７３のいずれかである。

【0028】

モータ駆動Ｉ／Ｆ８６は、駆動用電源端子Ｔ１１と、ロジック用電源端子Ｔ１２と、接地用端子Ｔ１３と、を備える。
駆動用電源端子Ｔ１１は、電源降圧回路８３にて生成される第２電圧ＶＤの駆動用電源を供給する第２電源線Ｌ２に接続される端子である。但し、駆動用電源端子Ｔ１１は、逆流防止用のダイオードＤを介して第２電源線Ｌ２に接続される。

【0029】

ロジック用電源端子Ｔ１２は、電源降圧回路８３にて生成される第３電圧ＶＣのロジック用電源を供給する第３電源線Ｌ３に接続される端子である。
接地用端子Ｔ１３は、モータ駆動Ｉ／Ｆ８６内部のフレームグランドを、外部（例えば、エアコンＥＣＵ８又は車体）の接地電位を有する部位に接続する端子である。

【0030】

モータ駆動Ｉ／Ｆ８６は、更に、４つの出力端子Ｔ２１～Ｔ２４を備える。出力端子Ｔ２１、Ｔ２２の間には、モータＭ１が接続され、出力端子Ｔ２３、Ｔ２４の間には、モータＭ２が接続される。

【0031】

モータ駆動Ｉ／Ｆ８６は、更に、ＥＮ端子Ｔ３１と、ＣＳＢ端子Ｔ３２と、ＳＣＫ端子Ｔ３３と、ＳＤＩ端子Ｔ３４と、ＳＤＯ端子Ｔ３５と、を備える。これらの端子Ｔ３１～Ｔ３５は、いずれも処理部８７に接続される。

【0032】

ＥＮ端子Ｔ３１は、モータ駆動Ｉ／Ｆ８６の動作の許可又は不許可を指示するＥＮ信号が入力される端子である。ＣＳＢ端子は、クロック同期式シリアル通信の開始／終了を表すＣＳＢ信号が入力される端子である。ＳＣＫ端子は、クロック同期式シリアル通信を行うためのクロックであるＳＣＫ信号が入力される端子である。ＳＤＩ端子は、クロック信号に同期したシリアルデータであるＳＤＩ信号が入力される端子である。ＳＤＯ端子は、クロック信号に同期したシリアルデータであるＳＤＯ信号を出力する端子である。

【0033】

モータ駆動Ｉ／Ｆ８６は、ドライバ制御部９０と、複数のハーフブリッジ（以下、ＨＢ）回路９１～９４と、複数の駆動回路９５～９８と、保護機能部９９とを備える。
ＨＢ回路９１は、駆動用電源端子Ｔ１１と接地用端子Ｔ１３との間に直列接続された、高電位側スイッチング素子（例えば、Ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴ）と低電位側スイッチング素子（例えば、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴ）とを含む。つまり、ＨＢ回路９１は、第２給電線Ｌ２を介して電源供給を受けて作動する。以下では高電位側スイッチング素子をＨサイド素子、低電位側スイッチング素子をＬサイド素子という。Ｈサイド素子及びＬサイド素子には、スイッチオフ時に発生する逆起電力を逃がす還流ダイオードが、それぞれ接続される。ＨＢ回路９１では、Ｈサイド素子とＬサイド素子との接続点が、ＨＢ回路９１の出力点とされ、出力端子Ｔ２１に接続される。

【0034】

ＨＢ回路９２～９４は、ＨＢ回路９１と同様に構成される。但し、ＨＢ回路９２の出力点は出力端子Ｔ２２に接続され、ＨＢ回路９３の出力点は出力端子Ｔ２３に接続され、ＨＢ回路９４の出力点は出力端子Ｔ２４に接続される。

【0035】

駆動回路９５は、ドライバ制御部９０からの指示に従い、ＨＢ回路９１に属するＨサイド素子及びＬサイド素子のオンオフ状態を制御する。同様に、駆動回路９６～９８は、ドライバ制御部９０からの指示に従い、それぞれに対応づけられたＨＢ回路９２～９４に属するＨサイド素子及びＬサイド素子のオンオフ状態を制御する。

【0036】

ここで、各ＨＢ回路９１～９４に属するＨサイド素子及びＬサイド素子のオンオフ状態を、（Ｈサイド素子，Ｌサイド素子）で表す。駆動回路９５～９８は、ＨＢ回路９１～９４を、（ＯＮ，ＯＦＦ）となるハイ駆動状態、（ＯＦＦ，ＯＮ）となるロー駆動状態、（ＯＦＦ，ＯＦＦ）となる非駆動状態のいずれかに設定する。ＨＢ回路９１～９４をハイ駆動状態に設定した場合、出力端子Ｔ２１～Ｔ２４には、それぞれ第２電圧ＶＤが印加される。ＨＢ回路９１～９４をロー駆動状態に設定した場合、出力端子Ｔ２１～Ｔ２４には接地電圧が印加される。

【0037】

例えば、駆動回路９５，９６によるモータＭ１の制御について説明する。モータＭ１を停止する時には、ＨＢ回路９１，９２をいずれも非駆動状態に設定する。モータＭ１を正回転で駆動する時には、ＨＢ回路９１をハイ駆動状態、ＨＢ回路９２をロー駆動状態に設定する。モータＭ１を逆回転で駆動するときには、ＨＢ回路９２をロー駆動状態、ＨＢ回路９２をハイ駆動状態に設定する。

【0038】

駆動回路９７，９８によるモータＭ２の制御についても同様である。但し、上記説明において、ＨＢ回路９１，９２をＨＢ回路９３，９４に読み替えるものとする。
駆動回路９５～９８は、それぞれ、過電流検出部９５１，９６１，９７１，９８１を備える。過電流検出部９５１，９６１，９７１，９８１は、Ｈサイド素子及びＬサイド素子のそれぞれについて個別に過電流の有無を検出する。具体的には、例えば、カレントミラー回路を用いて、検出対象のスイッチング素子に流れる電流に比例した電流を抽出し、この抽出された電流があらかじめ設定された閾値以上である場合に過電流であると判定する。判定結果は、ドライバ制御部９０に通知される。

【0039】

保護機能部９９は、過電圧、減電圧、高温等の状態を検出し、ドライバ制御部９０に通知する。保護機能部９９は、状態を通知するだけでなく、これらの状態に異常がある場合に、モータ駆動Ｉ／Ｆ８６を故障から保護する動作を行うように構成されてもよい。

【0040】

ドライバ制御部９０は、論理回路で構成され、ＳＰＩによる処理部８７との間でのデータ転送、及び駆動回路９５～９８に対する指令を出力する。なお、ドライバ制御部９０が、処理部８７に転送するデータには、駆動回路９５～９８にてスイッチング素子毎に検出された過電流の判定結果が含まれる。処理部８７へのデータ転送は、周期的に行ってもよいし、判定結果に変化があった場合だけ行ってもよい。また、ドライバ制御部９０が、処理部８７から受け取るデータには、各モータＭ１，Ｍ２の動作を制御するのに必要な情報が含まれる。

【0041】

［１－３．基本動作］
ここで、モータ駆動Ｉ／Ｆ８６における基本的な正常時動作及び異常時動作を、図３及び図４を用いて説明する。

【0042】

正常時動作として、図３に示すように、ＨＢ回路９１がハイ駆動状態、ＨＢ回路９２がロー駆動状態に設定されている場合を説明する。この場合、図３中、太線の矢印で示すように、駆動用電源端子Ｔ１１→ＨＢ回路９１のＨサイド素子→出力端子Ｔ２１→モータＭ１→出力端子Ｔ２２→ＨＢ回路９２のＬサイド素子→接地用端子Ｔ１３のように電流が流れ、モータＭ１が正回転する。

【0043】

ＨＢ回路９１をロー駆動状態、ＨＢ回路９２をハイ駆動状態に設定した場合、矢印での図示は省略するが、駆動用電源端子Ｔ１１→ＨＢ回路９２のＨサイド素子→出力端子Ｔ２２→モータＭ１→出力端子Ｔ２１→ＨＢ回路９１のＬサイド素子→接地用端子Ｔ１３のように電流が流れ、モータＭ１が逆回転する。

【0044】

なお、ＨＢ回路９３，９４を用いたモータＭ２の駆動も同様である。但し、上記説明において、ＨＢ回路９１，９２は、ＨＢ回路９３，９４に、出力端子Ｔ２１，Ｔ２２は、出力端子Ｔ２３，Ｔ２４に、モータＭ１はモータＭ２に読み替えるものとする。
次に、異常時動作として、図４に示すように、ＨＢ回路９１，９３がハイ駆動状態、ＨＢ回路９２，９４がロー駆動状態に設定されているときに、バッテリショート（すなわち、第１電源線Ｌ１への短絡異常）が発生した場合を説明する。なお、バッテリショートにより、出力端子Ｔ２２には第１電圧ＶＢが印加される。

【0045】

バッテリショートにより、出力端子には第１電圧ＶＢが印加され、駆動用電源端子Ｔ１１に印加される第２電圧ＶＤより高くなる。従って、出力端子Ｔ２２→ＨＢ回路９２のＨサイド素子の還流ダイオード→ＨＢ回路９３のＨサイド素子→出力端子Ｔ２３→モータＭ２→ＨＢ回路９４のＬサイド素子→接地用端子Ｔ１３のように電流が流れる。これと同時に、出力端子Ｔ２２→ＨＢ回路９２のＬサイド素子→接地用端子Ｔ１３のように電流が流れる。

【0046】

つまり、モータＭ２が正回転又は逆回転で駆動されているときに、モータＭ１が接続された出力端子Ｔ２１又はＴ２２でバッテリショートが発生すると、モータＭ２に過電流が流れることになる。同様に、モータＭ１が正回転又は逆回転で駆動されているときに、モータＭ２が接続された出力端子Ｔ２３又はＴ２４でバッテリショートが発生すると、モータＭ１に過電流が流れることになる。

【0047】

以下で説明する故障予防処理は、及びＨＢ駆動制御は、モータＭ１，Ｍ２に、このような過電流が流れ込むことを抑制するために実行される。
なお、ＨＢ回路９１～９４が、図３に示すように駆動されているときに、出力端子Ｔ２１がＧＮＤショート又はモータＭ１がモータショートした場合、ＨＢ回路９１のＨサイド素子で過電流が検出される。但し、この場合、出力端子Ｔ２３，Ｔ２４に接続されたモータＭ２に過電流の影響が及ぶことはない。

【0048】

［１－４．故障抑制処理］
次に、処理部８７が実行する故障抑制処理について、図５のフローチャートを用いて説明する。故障予防処理は、電源降圧回路８３を介して処理部８７にロジック用電源が供給されることで、処理部８７が起動すると、周期的に実行される。

【0049】

故障抑制処理が開始されると、Ｓ１１０では、処理部８７は、モータ駆動Ｉ／Ｆ８６から過電流の判定結果を取得する。
続くＳ１２０では、処理部８７は、出力端子Ｔ２１（すなわち、ＨＢ回路９１）で過電流が検出されているか否かを判定し、過電流が検出されていれば、処理をＳ１４０に移行し、過電流が検出されていなければ、処理をＳ１３０に移行する。

【0050】

Ｓ１３０では、処理部８７は、出力端子Ｔ２２（すなわち、ＨＢ回路９２）で過電流が検出されたか否かを判定し、過電流が検出されていれば、処理をＳ１４０に移行し、過電流が検出されていなければ、処理をＳ１７０に移行する。

【0051】

Ｓ１４０では、処理部８７は、ＨＢ回路９１又はＨＢ回路９２において過電流が検出されたのがＨサイド素子であるか否かを判定する。処理部８７は、過電流が検出されたのがＨサイド素子である場合は、過電流の原因はバッテリショートではなく、ＧＮＤショート又はモータショートであると判定して、処理をＳ１５０に移行する。また、処理部８７は、過電流が検出されたのがＨサイド素子ではない場合、即ち、Ｌサイド素子で過電流が検出された場合は、過電流の原因はバッテリショートであると判定して、処理をＳ１６０に移行する。

【0052】

Ｓ１５０では、処理部８７は、出力端子Ｔ２１，Ｔ２２に接続されたモータＭ１の駆動に関わるＨＢ回路９１，９２を強制停止する指令を、モータ駆動Ｉ／Ｆ８６に出力して、処理を終了する。

【0053】

Ｓ１６０では、処理部８７は、すべてのＨＢ回路９１～９４を強制停止する指令を、モータ駆動Ｉ／Ｆ８６に出力して処理を終了する。
Ｓ１７０では、処理部８７は、出力端子Ｔ２３（すなわち、ＨＢ回路９３）で過電流が検出されたか否かを判定し、過電流が検出されていれば、処理をＳ１９０に移行し、過電流が検出されていなければ、処理をＳ１８０に移行する。

【0054】

Ｓ１８０では、処理部８７は、出力端子Ｔ２４（すなわち、ＨＢ回路９４）で過電流が検出されたか否かを判定し、過電流が検出されていれば、処理をＳ１９０に移行し、過電流が検出されていなければ、処理を終了する。

【0055】

Ｓ１９０では、処理部８７は、ＨＢ回路９３又はＨＢ回路９４において過電流が検出されたのがＨサイド素子であるか否かを判定する。処理部８７は、過電流が検出されたのがＨサイド素子である場合は、過電流の原因はバッテリショートではなく、ＧＮＤショート又はモータショートであると判定して、処理をＳ２００に移行する。また、処理部８７は、過電流が検出されたのがＨサイド素子ではない場合、即ち、Ｌサイド素子で過電流が検出された場合は、過電流の原因はバッテリショートであると判定して、処理をＳ２１０に移行する。

【0056】

Ｓ２００では、処理部８７は、出力端子Ｔ２３，Ｔ２４に接続されたモータＭ２の駆動に関わるＨＢ回路９３，９４を強制停止する指令を、モータ駆動Ｉ／Ｆ８６に出力して、処理を終了する。

【0057】

Ｓ２１０では、処理部８７は、すべてのＨＢ回路９１～９４を強制停止する指令を、モータ駆動Ｉ／Ｆ８６に出力して処理を終了する。
［１－５．ＨＢ駆動制御］
ドライバ制御部９０が、処理部８７からの指令に従って、駆動回路９５～９８（ひいては、ＨＢ回路９１～９４）のそれぞれに対して実行するＨＢ駆動制御の手順を、図６に示すフローチャートを用いて説明する。ＨＢ駆動制御は、論理回路の組み合わせによって実現されてもよい。ＨＢ回路駆動制御は、電源降圧回路８３を介してドライバ制御部９０にロジック用電源が供給されることで、ドライバ制御部９０が起動すると、周期的に実行される。

【0058】

ここでは、制御対象がＨＢ回路９１，９２（すなわち、モータＭ１）である場合について説明する。制御対象がＨＢ回路９３、９４（すなわち、モータＭ２）である場合も同様である。

【0059】

ＨＢ回路駆動制御が開始されると、Ｓ３１０にて、ドライバ制御部９０は、ＨＢ回路９１，９２に対する駆動指令があるか否かを判定し、駆動指令がなければ処理を終了し、駆動指令があれば、処理をＳ１２０に移行する。なお、駆動指令には、制御対象となるＨＢ回路９１，９２を、ハイ駆動状態、ロー駆動状態、非駆動状態のいずれかに設定する指令の他、強制停止により非駆動状態に設定する指令も含まれる。強制停止は、処理部８７が実行する故障抑制処理によって指示される。

【0060】

Ｓ３２０では、ドライバ制御部９０は、ＨＢ回路９１，９２は、強制停止中であるか否かを判定し、強制停止中であれば、処理をＳ３３０に移行し、強制停止中でなければ、処理をＳ３４０に移行する。

【0061】

Ｓ３３０では、ドライバ制御部９０は、強制停止からの経過時間が、あらかじめ設定された再開待時間以上であるか否かを判定する。ドライバ制御部９０は、経過時間が再開待時間以上であると判定した場合は、強制停止を解除して、処理をＳ３４０に移行し、経過時間が再開待時間に達していなければ処理を終了する。

【0062】

Ｓ３４０では、ドライバ制御部９０は、駆動指令の内容に従って、ＨＢ回路９１，９２をハイ駆動状態、ロー駆動状態、非駆動状態のいずれかに設定する指令を、駆動回路９５，９６に出力して処理を終了する。但し、非駆動状態に設定する指令が強制停止による場合、動作状態を通常動作中から強制停止中の状態に遷移し、強制停止されてからの経過時間の計測を開始する。

【0063】

つまり、ＨＢ駆動制御では、強制停止された場合、再開待時間が経過した時点で、強制停止を解除し、ＨＢ回路９１，９２の駆動を再開する。その結果、異常が検出されなければ、そのまま、制御を続け、異常が検出された場合は、再度、強制停止される。

【0064】

［１－６．効果］
以上詳述した第１実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１ａ）エアコンＥＣＵ８では、出力端子Ｔ２１～Ｔ２４（すなわち、ＨＢ回路９１～９４）にて過電流が検出され、かつ、過電流が検出されたのがＨＢ回路のＬサイド素子であるか否かによって、過電流の原因がバッテリショートであるか否かを判定する。そして、バッテリショートであると判定された場合、バッテリショートした出力端子に接続されたモータだけでなく、他のモータも強制停止する。

【0065】

したがって、エアコンＥＣＵ８によれば、出力端子Ｔ２１～Ｔ２４のバッテリショートに起因する過電流が、モータＭ１，Ｍ２に回り込んで、モータＭ１，Ｍ２の動作に影響を与えることを抑制できる。

【0066】

（１ｂ）モータ駆動Ｉ／Ｆ８６では、モータＭ１，Ｍ２が強制停止された場合、再開待時間が経過した時点で強制停止を解除して、モータＭ１，Ｍ２の駆動を再開する。このため、検出された異常が一時的なものである場合は、強制停止の状態から自動的に復帰することができる。

【0067】

［１－７．用語の対応］
本開示におけるＨＢ回路９１～９４がドライバ回路に相当し、駆動回路９５～９８及び制御部９０が駆動制御部に相当する。また、本開示におけるＳ１１０～Ｓ１３０、Ｓ１５０、Ｓ１７０～Ｓ１８０、Ｓ２００が異常停止部に相当し、Ｓ１４０、Ｓ１９０が故障判定部に相当し、Ｓ１６０、Ｓ２１０が故障抑制部に相当する。

【0068】

［２．第２実施形態］
［２－１．第１実施形態との相違点］
第２実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。

【0069】

上述した第１実施形態では、故障抑制処理を、モータ駆動Ｉ／Ｆ８６から提供される過電流の判定結果を参照して、処理部８７が実行している。これに対し、第２実施形態では、故障抑制処理と同等の制御を、モータ駆動Ｉ／Ｆ８６Ａのドライバ制御部９０Ａに実行させる点で、第１実施形態と相違する。

【0070】

第２実施形態におけるモータ駆動Ｉ／Ｆ８６Ａは、図７に示すように、ドライバ制御部９０Ａが、故障抑制部９０１を備える。故障抑制部９０１は、第１実施形態にて説明した故障抑制処理と同等の制御を実現する。

【0071】

［２－３．効果］
以上詳述した第２実施形態によれば、前述した第１実施形態の効果（１ａ）を奏し、さらに、以下の効果を奏する。

【0072】

（２ａ）本実施形態では、故障抑制処理に相当する制御を、ドライバ制御部９０が実行するため、処理部８７での負荷を軽減できる。
（２ｂ）本実施形態では、モータ駆動Ｉ／Ｆ８６Ａと処理部８７との間で過電流の判定結果をやりとりする必要がないため、出力端子Ｔ２１～Ｔ２２にて発生するバッテリショーと等の異常を速やかに検出し、速やかに対処できる。

【0073】

［３．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。

【0074】

（３ａ）本開示では、駆動回路９５～９８が、ＨＢ回路９１～９４における過電流を、Ｈサイド素子及びＬサイド素子のそれぞれについて個別に判定するように構成されているが、これに限定されるものではない。例えば、駆動回路９５～９８は、ＨＢ回路９１～９４における過電流を、Ｈサイド素子及びＬサイド素子の区別なく一括して判定するように構成されてもよい。この場合、駆動回路９５～９８によるＨＢ回路９１～９４の駆動状態と、ＨＢ回路９１～９４毎の過電流の判定結果との組み合わせで、過電流の原因がバッテリショートであるか否か判定してもよい。例えば、ロー駆動状態にあるＨＢ回にて過電流が検出された場合に、バッテリショートであると判定し、ハイ駆動状態にあるＨＢ回路にて過電流が検出された場合に、ＧＮＤショート又はモータショートであると判定してもよい。

【0075】

（３ｂ）本開示では、出力端子Ｔ２１～Ｔ２４のバッテリショートを、駆動回路９５～９８が有する過電流検出機能を用いて判定しているが、出力端子Ｔ２１～Ｔ２４への印加電圧を検出する端子電圧検出部を用いて判定してもよい。この場合、端子電圧検出部にて検出される出力端子Ｔ２１～Ｔ２４の印加電圧が、第２電圧ＶＤに許容値を加えた閾値電圧より大きい場合に、バッテリショートであると判定してもよい。

【0076】

（３ｃ）本開示では、強制停止からの復帰を、ドライバ制御部９０の制御によって実現しているが、処理部８７の処理によって実現してもよい。
（３ｄ）本開示に記載の処理部８７及びドライバ制御部９０、並びにその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の処理部８７及びドライバ制御部９０、並びにその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の処理部８７及びドライバ制御部９０、並びにその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されてもよい。処理部８７及びドライバ制御部９０に含まれる各部の機能を実現する手法には、必ずしもソフトウェアが含まれている必要はなく、その全部の機能が、一つあるいは複数のハードウェアを用いて実現されてもよい。

【0077】

（３ｅ）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。

【0078】

（３ｆ）前述したアクチュエータ駆動装置としてのエアコンＥＣＵ８の他、当該アクチュエータ駆動装置を構成要素とするシステム、当該アクチュエータ駆動装置を構成する処理部８７及びドライバ制御部９０としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実体的記録媒体、アクチュエータの故障抑制方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。

【符号の説明】

【0079】

１…車載エアコンシステム、２…センサ群、３…操作スイッチ群、４…電源、７…アクチュエータ群、８…エアコンＥＣＵ、８３…電源降圧回路、８６，８６Ａ…モータ駆動Ｉ／Ｆ、８７…処理部、９０，９０Ａ…ドライバ制御部、９１～９４…ハーフブリッジ回路、９５～９８…駆動回路、８７１…ＣＰＵ、８７２…メモリ、９０１…故障抑制部、Ｌ１…第１電源線、Ｌ２…第２電源線、Ｍ１，Ｍ２…モータ、Ｔ１１…駆動用電源端子、Ｔ１３…接地用端子、Ｔ２１～Ｔ２４…出力端子。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】