JP2008220101A - モータドライバ並びにバルブタイミング調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性の高いモータドライバの提供。
【解決手段】電源電圧としての外部電源電圧Ｖｏが閾値Ｖｔｈを下回ることを条件に、電動モータへの通電をオフし、外部電源電圧Ｖｏが閾値Ｖｔｈを上回ることを条件に、電動モータへの通電をオンするモータドライバにおいて、外部電源電圧Ｖｏが閾値Ｖｔｈを上回ってから所定のオン側設定時間Ｔｏｎが経過するまで電動モータへの通電のオンを禁止することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータドライバ並びにそれを備えたバルブタイミング調整装置に関する。

従来、例えば特許文献１に開示されるように電動モータの回転により内燃機関のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置等の分野においては、電源電圧を利用して電動モータを通電駆動するモータドライバが用いられている。そして、このようなモータドライバの一種として、電源電圧が閾値を下回った場合に電動モータへの通電（以下、「モータ通電」という）をオフすることによりモータドライバを保護するするようにしたものが、特許文献２に開示されている。
特開２００６−３７８３７号公報 特開２００４−２２９４１０号公報

ところで、電源電圧が閾値を下回ることによりモータ通電がオフする場合、電源電圧の戻りに応じてモータ通電をオン状態へと復帰させる必要がある。そこで、本発明者は、一旦閾値を下回った電源電圧が当該閾値を上回ることによりモータ通電をオンさせる技術について、鋭意研究を行ってきた。そして、本発明者の研究の結果、外部電源からモータドライバへ電源電圧を供給する信号線が長くなること等により、当該信号線に発生する電圧ドロップが大きくなるような場合には、次の問題が生じることが判明したのである。

その問題とは、モータ通電のオン状態においてモータドライバには、外部電源からの電源電圧に対して電圧ドロップ分を差し引いた電圧が印加されることになるが、当該印加電圧が閾値を下回ると、モータ通電のオフに伴って電圧ドロップが消滅する。これにより、外部電源の電源電圧がそのままモータドライバへと印加されることになるため、当該印加電圧が閾値を上回ってモータ通電がオンする。すると、電圧ドロップが再度発生してモータ通電がオフになるので、それ以降は、電圧ドロップの消滅・発生に応じてモータ通電がオン・オフを繰り返す状態、即ちチャタリング状態となってしまう。こうした通電チャタリングは、モータドライバを保護するどころか、故障を招来して耐久性を低下させる要因となるため、望ましくない。

本発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、耐久性の高いモータドライバ並びにそれを備えたバルブタイミング調整装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、電源電圧が閾値を下回ることを条件に、モータ通電をオフする通電オフ手段と、電源電圧が閾値を上回ることを条件に、モータ通電をオンする通電オン手段とを備えたモータドライバにおいて、通電オン手段は、電源電圧が閾値を上回ってから所定のオン側設定時間が経過するまでモータ通電のオンを禁止することを特徴とする。

このような請求項１に記載の発明によると、電源電圧が閾値を下回ることを条件にモータ通電がオフされて電源電圧に関する電圧ドロップ（以下、解決手段の欄では単に「電圧ドロップ」という））が消滅した後、電源電圧が閾値を上回ったとしても、当該上回りからオン側設定時間が経過するまでは、モータ通電のオンが禁止される。これによれば、電源電圧が閾値を上回った直後にモータ通電がオンして電圧ドロップが再度発生する事態を回避できるので、電圧ドロップの消滅・発生に応じたモータ通電のオン・オフの繰り返し、即ち通電チャタリングが抑制され得る。したがって、通電チャタリングに起因するモータドライバの故障を防止して、その耐久性を高めることができるのである。

請求項２に記載の発明によると、通電オン手段は、電源電圧が閾値を上回ってからオン側設定時間が経過した時点において電源電圧が閾値を上回っていることによりモータ通電をオンし、当該オン側設定時間の経過時点において電源電圧が閾値を下回っていることによりモータ通電をオフに保持する。これによれば、電源電圧自体がチャタリングして、一旦閾値を上回ったにも拘らずオン側設定時間の経過前に閾値を下回ったとしても、モータ通電をオフのまま保持して通電チャタリングを抑制することができる。また一方、オン側設定時間が経過するまで電源電圧が閾値を上回った状態となる正常時には、当該経過後にモータ通電をオンして確実に復帰させることができるのである。

請求項３に記載の発明は、外部電源電圧をフィルタリングして内部電源電圧を出力するフィルタ回路と、内部電源電圧が印加されてモータ通電を実現する通電回路とを備え、通電オン手段は、電源電圧としての外部電源電圧又は内部電源電圧が閾値を上回ってからオン側設定時間が経過するまでモータ通電のオンを禁止する。このように、外部電源電圧をフィルタリングするフィルタ回路から出力の内部電源電圧が通電回路へ印加される構成では、それら電源電圧の各々の挙動に応じてモータ通電をオン・オフすることが望ましい。そこで、外部又は内部電源電圧が閾値を上回ってからオン側設定時間が経過するまでモータ通電のオンを禁止することによれば、それら電源電圧の各々の挙動に個別に対応して通電チャタリングの抑制効果を発揮することができるのである。

外部電源電圧をフィルタリングするフィルタ回路から出力の内部電源電圧が通電回路へ印加される構成では、外部電源電圧と内部電源電圧とが連動して変化する場合に、フィルタ回路の時定数に応じて、内部電源電圧の変化速度が外部電源電圧の変化速度よりも遅くなる。そこで、請求項４に記載の発明によると、外部電源電圧が閾値を上回ってからオン側設定時間が経過するまでに内部電源電圧が閾値を上回ることにより、外部電源電圧が閾値を上回ってから内部電源電圧が閾値を上回るまでの間並びに内部電源電圧が閾値を上回ってからオン側設定時間が経過するまでの間、モータ通電のオンを禁止する。これによれば、連動して変化はするが、その変化速度の相異なる外部及び内部電源電圧の双方に適確に対応して通電チャタリングの抑制効果を発揮することができるのである。

請求項５に記載の発明によると、通電オフ手段は、電源電圧が閾値を下回ってから所定のオフ側設定時間が経過するまでモータ通電のオフを禁止する。これにより、電源電圧が閾値を上回ってからオン側設定時間後にモータ通電がオンされて電圧ドロップが発生した後、電源電圧が閾値を下回ったとしても、当該下回りからオフ側設定時間が経過するまでは、モータ通電のオフが禁止される。これによれば、電源電圧が閾値を下回った直後にモータ通電がオフして電圧ドロップが消滅する事態を回避できるので、通電チャタリングの抑制効果が高くなる。

請求項６に記載の発明は、電源電圧が閾値を下回ることを条件に、モータ通電をオフする通電オフ手段と、電源電圧が閾値を上回ることを条件に、モータ通電をオンする通電オン手段とを備えたモータドライバにおいて、通電オフ手段は、電源電圧が閾値を下回ってから所定のオフ側設定時間が経過するまでモータ通電のオフを禁止することを特徴とする。

このような請求項６に記載の発明によると、電源電圧が閾値を上回ることを条件にモータ通電がオンされて電圧ドロップが発生した後、電源電圧が閾値を下回ったとしても、当該下回りからオフ側設定時間が経過するまでは、モータ通電のオフが禁止される。これによれば、電源電圧が閾値を下回った直後にモータ通電がオフして電圧ドロップが消滅する事態を回避できるので、電圧ドロップの発生・消滅に応じたモータ通電のオフ・オンの繰り返し、即ち通電チャタリングが抑制され得る。したがって、通電チャタリングに起因するモータドライバの故障を防止して、その耐久性を高めることができるのである。

請求項７に記載の発明によると、通電オフ手段は、電源電圧が閾値を下回ってからオフ側設定時間が経過した時点において電源電圧が閾値を下回っていることによりモータ通電をオフし、当該オフ側設定時間の経過時点において電源電圧が閾値を上回っていることによりモータ通電をオンに保持する。これによれば、電源電圧自体が瞬断して、一旦閾値を下回ったにも拘らずオフ側設定時間の経過前に閾値を上回ったとしても、モータ通電をオンのまま保持して通電チャタリングを抑制することができる。また一方、オフ側設定時間が経過するまで電源電圧が閾値を下回った状態となる正常時には、当該経過後にモータ通電をオフして確実にモータドライバを保護することができるのである。

請求項８に記載の発明は、外部電源電圧をフィルタリングして内部電源電圧を生成するフィルタ回路と、内部電源電圧が印加されてモータ通電を実現する通電回路とを備え、通電オフ手段は、電源電圧としての外部電源電圧及び内部電源電圧のうち外部電源電圧が閾値を下回ってからオフ側設定時間が経過するまでモータ通電のオフを禁止する。このように、外部電源電圧をフィルタリングするフィルタ回路から出力の内部電源電圧が通電回路へ印加される構成では、外部電源電圧は瞬断するおそれがあるが、内部電源電圧の瞬断はフィルタ回路の時定数に応じて抑制され得る。そこで、外部及び内部電源電圧のうち瞬断の可能性の高い外部電源電圧が閾値を下回ってからオフ側設定時間が経過するまでモータ通電のオフを禁止することによれば、当該瞬断に対する通電チャタリングの抑制効果を高めることができる。

外部電源電圧をフィルタリングするフィルタ回路から出力の内部電源電圧が通電回路へ印加される構成では、上述したように、内部電源電圧の瞬断の可能性は低い。そこで、請求項９に記載の発明によると、通電オフ手段は、内部電源電圧が閾値を下回った時点においてモータ通電をオフする。これによれば、例えば電動モータの消費電流が増大することで内部電源電圧が閾値を下回るような場合に、即座にモータ通電をオフすることができるので、当該電流増大に起因するモータドライバ及び電動モータの故障が抑制され得る。

外部電源電圧をフィルタリングするフィルタ回路から出力の内部電源電圧が通電回路へ印加される構成では、上述したように外部及び内部電源電圧が連動して変化する場合に、内部電源電圧の変化速度が外部電源電圧の変化速度よりも遅くなる。また、そのような構成において、モータ通電のオン・オフの基準となる電源電圧としては、外部電源電圧の方が内部電源電圧よりも信頼性が高くなる。そこで、請求項１０に記載の発明によると、オフ側設定時間は、内部電源電圧が下降を開始してから閾値を下回るまでの下降期間内に設定される。これよれば、外部電源電圧と連動して変化する内部電源電圧について、外部電源電圧の閾値に対する下回りからオフ側設定時間の経過によりモータ通電がオフした後において、閾値を下回らせることができる。したがって、外部及び内部電源電圧が連動して変化する場合には、信頼性の高い外部電源電圧に基づく適時にモータ通電をオフし得るのみならず、当該オフ後において内部電源電圧の下降にも対応した通電オフ状態を実現可能となる。

請求項１１に記載の発明は、電動モータと、電源電圧を利用して電動モータを通電駆動する請求項１〜１０のいずれか一項に記載のモータドライバと、電動モータの回転により内燃機関のバルブタイミングを調整する調整機構とを備えることを特徴とする。このような請求項１１に記載の発明によれば、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の発明であるモータドライバにより通電チャタリングの抑制効果を発揮して、モータドライバの故障を防止することができるので、長期に亘って安定したバルブタイミングの調整が可能となる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図２〜６は、本発明の一実施形態によるバルブタイミング調整装置１を示している。バルブタイミング調整装置１は車両に搭載され、内燃機関の吸気弁又は排気弁のバルブタイミングを調整する。

（電動ユニットの基本構成）
まず、図２に示すバルブタイミング調整装置１の電動ユニット１０の基本構成について説明する。電動ユニット１０は、電動モータ１２及びモータドライバ６０を備えている。

電動モータ１２はブラシレスモータであり、モータケース１３、モータ軸１４及びモータコイル１５（図３参照）を備えている。モータケース１３は、内燃機関にステーを介して固定される。モータケース１３は、モータ軸１４を正逆回転自在に支持していると共に、各モータコイル１５を固定している。電動モータ１２では、図４の時計方向となる正転方向の回転磁界が各モータコイル１５への通電によって形成されるときには、当該正転方向へモータ軸１４が回転駆動される。一方、図４の反時計方向となる逆転方向の回転磁界が各モータコイル１５への通電によって形成されるときには、当該逆転方向へモータ軸１４が回転駆動される。

図２に示すようにモータドライバ６０は、モータケース１３内に収容されている。モータドライバ６０は、図３に示すように電動モータ１２の各モータコイル１５と電気接続されている。モータドライバ６０は、各モータコイル１５への通電によってモータ軸１４を回転駆動する。

（調整機構の基本構成）
次に、図２に示すバルブタイミング調整装置１の調整機構２０の基本構成について説明する。調整機構２０は、駆動側回転体２２、従動側回転体２４、差動歯車機構部３０及びリンク機構部５０を備えている。

駆動側回転体２２は、内燃機関のクランク軸との間にタイミングチェーンが巻き掛けられるタイミングスプロケットである。クランク軸の出力トルクが駆動側回転体２２へ入力されるときには、駆動側回転体２２はクランク軸と連動して、当該クランク軸に対する相対位相を保ちつつ図５の時計方向へ回転する。従動側回転体２４は内燃機関のカム軸２に同軸上に固定されており、カム軸２と一体に図５の時計方向へ回転する。

図２，４に示すように差動歯車機構部３０は、太陽歯車３１、遊星キャリア３２、遊星歯車３３及び伝達回転体３４等から構成されている。内歯車からなる太陽歯車３１は駆動側回転体２２に同軸上に螺子止めされており、クランク軸の出力トルクの伝達によって駆動側回転体２２と一体に回転する。遊星キャリア３２は継手３５を介してモータ軸１４に連結されており、モータ軸１４からの回転トルクの伝達によってモータ軸１４と一体に回転する。遊星キャリア３２は、駆動側回転体２２に対して偏心する円筒面状の外周面部により偏心部３６を形成している。外歯車からなる遊星歯車３３はベアリング３７を介して偏心部３６に嵌合しており、太陽歯車３１に対し偏心して配置されている。遊星歯車３３は太陽歯車３１に内周側から噛合しており、駆動側回転体２２に対するモータ軸１４の相対回転に応じて遊星運動する。伝達回転体３４は、従動側回転体２４の外周側に同心的に嵌合している。伝達回転体３４には、回転方向に等間隔に並ぶ複数の係合孔３８が設けられている。また、遊星歯車３３には、各係合孔３８内に突出する複数の係合突起３９が設けられている。そして、それら各係合突起３９が係合孔３８に係合することにより、遊星歯車３３の自転運動が抽出されて伝達回転体３４の回転運動へ変換されるようになっている。

図２，５，６に示すようにリンク機構部５０は、リンク５２，５３、案内部５４及び可動体５６等から構成されている。尚、図５，６では、説明を判り易くするため、断面を表すハッチングを省略している。第一リンク５２は、駆動側回転体２２に回り対偶によって連繋している。第二リンク５３は、従動側回転体２４に回り対偶によって連繋していると共に、可動体５６を介した回り対偶によって第一リンク５２に連繋している。案内部５４は、伝達回転体３４において遊星歯車３３とは反対側の端面を含む部分により形成されている。案内部５４には、可動体５６が滑動自在に嵌合する案内溝５８が形成されている。案内溝５８は、案内部５４の回転中心からの距離が長手方向で変化する螺旋溝状に形成されている。

このような構成の調整機構２０において、モータ軸１４が駆動側回転体２２に対して相対回転しないときには、遊星歯車３３が遊星運動せずに駆動側回転体２２及び伝達回転体３４と一体に回転する。その結果、可動体５６が案内溝５８内を案内されず、リンク５２，５３の相対位置関係が変化しないので、駆動側回転体２２及び従動側回転体２４の間の相対位相、ひいてはバルブタイミングが保持される。モータ軸１４が駆動側回転体２２に対して正転方向へ相対回転駆動されるときには、遊星歯車３３の遊星運動により伝達回転体３４が駆動側回転体２２に対して図６の反時計方向へ相対回転する。その結果、可動体５６が案内溝５８内を案内されてリンク５２，５３の相対位置関係が変化することにより、従動側回転体２４が駆動側回転体２２に対して図５の時計方向へ相対回転するため、バルブタイミングが進角する。モータ軸１４が駆動側回転体２２に対して逆転方向へ相対回転駆動されるときには、正転方向への相対回転駆動時とは逆の原理によって、バルブタイミングが遅角する。

（モータドライバの特徴的構成）
次に、本実施形態によるモータドライバ６０の特徴的構成について説明する。図３に示すようにモータドライバ６０は、外部端子６２、フィルタ回路７０及びインバータ部８０を備えている。

外部端子６２は、車両においてモータドライバ６０の外部に配置された外部電源としてのバッテリ６４に信号線６６を介して電気接続されている。この接続により外部端子６２には、バッテリ６４から信号線６６を通じて供給される外部電源電圧Ｖｏが印加されるようになっている。ここで外部端子６２には、後述するように電動モータ１２の通電回路８２がフィルタ回路７０を介して電気接続されている。この接続により、電動モータ１２への通電がオンされるときには、信号線６６に電圧ドロップΔＶｄが発生するので、バッテリ６４の電圧（以下、「バッテリ電圧」という）Ｖｂから電圧ドロップΔＶｄを差し引いた分の電圧が外部電源電圧Ｖｏとして外部端子６２へ印加される。また一方、電動モータ１２への通電がオフされるときには、電圧ドロップΔＶｄが消滅するので、バッテリ電圧Ｖｂがそのまま外部電源電圧Ｖｏとして外部端子６２へ印加される。

フィルタ回路７０は、インダクタ７２及びコンデンサ７４，７６を組み合わせてなる。インダクタ７２の両端は、外部端子６２及びインバータ部８０の間に電気接続されている。第一コンデンサ７４の一端はインダクタ７２の一端及び外部端子６２に電気接続され、第一コンデンサ７４の他端は接地されている。第二コンデンサ７６の一端はインダクタ７２の他端及びインバータ部８０に電気接続され、第二コンデンサ７６の他端は接地されている。以上の形態によりインバータ部８０の上流側には、π型のフィルタ回路７０が形成されており、当該回路７０は、外部端子６２に印加されている外部電源電圧Ｖｏをフィルタリングして内部電源電圧Ｖｉをインバータ部８０側へ出力する。したがって、モータドライバ６０では、外部電源電圧Ｖｏの瞬断等による変動ノイズがインバータ部８０側へ伝播して誤作動を招来する事態が抑制されるようになっている。

インバータ部８０は、通電回路８２及び切換回路８４等から構成されている。通電回路８２はブリッジ回路であり、フィルタ回路７０に電気接続されている。この接続により通電回路８２には、フィルタ回路７０から出力の内部電源電圧Ｖｉが印加されるようになっており、またフィルタ回路７０により、電動モータ１２の消費電流に起因する変動ノイズのバッテリ６４側への伝播が抑制されるようになっている。

通電回路８２は、それぞれ対応するモータコイル１５に電気接続されている複数のアーム８６ｕ，８６ｖ，８６ｗを有する。各アーム８６ｕ，８６ｖ，８６ｗにおいてモータコイル１５との接続点を挟む上段側と下段側とには、それぞれスイッチング素子８８が設けられている。各スイッチング素子８８は例えばＭＯＳ型の電界効果トランジスタであり、駆動信号によってオン・オフ駆動される。

切換回路８４は、通電回路８２の制御用ＩＣとしてメモリ８９を備えており、フィルタ回路７０に電気接続されている。この接続により切換回路８４にも、フィルタ回路７０から出力の内部電源電圧Ｖｉが印加されるようになっており、また切換回路８４により、内部電源電圧Ｖｉを検出可能となっている。さらに切換回路８４は、外部端子６２に電気接続されることにより、外部電源電圧Ｖｏを検出可能となっている。またさらに切換回路８４は、各スイッチング素子８８のゲートに電気接続されており、各スイッチング素子８８へ与える駆動信号の電圧レベルを変化させることによってそれら素子８８のオン・オフを切り換える。その結果、各スイッチング素子８８のオン・オフに応じて各モータコイル１５への通電状態が変化し、電動モータ１２が回転又は停止することとなる。

そして、本実施形態による切換回路８４は、検出した外部電源電圧Ｖｏ及び内部電源電圧Ｖｉに基づいて、電動モータ１２の各モータコイル１５への通電（以下、あらためて「モータ通電」という）のオン・オフを制御する。

（モータ通電のオン・オフ制御）
次に、切換回路８４によるモータ通電のオン・オフ制御のフローについて、図７，８に基づき説明する。尚、このオン・オフ制御は、車両のイグニッションスイッチがオンされることによってスタートし、当該イグニッションスイッチがオフされることによって終了する。

図７に示すように、オン・オフ制御のステップＳ１０１では、外部電源電圧Ｖｏが閾値Ｖｔｈを下回っているか否かを判定する。

ここで閾値Ｖｔｈは、インバータ部８０を保護する上でモータ通電のオフが必要な電圧値の上限値となるものであり、次の閾値条件を満たすように予め設定されて切換回路８４のメモリ８９に記憶されている。
閾値条件：バッテリ電圧Ｖｂの正常値から電圧ドロップΔＶｄの予測最大値を差し引いた値よりも小（図１，９参照）
例えば、バッテリ電圧Ｖｂの正常値が１２Ｖ、電圧ドロップΔＶｄの予測最大値が２〜３Ｖの場合には、閾値Ｖｔｈは７．７Ｖ程度とされる。

ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ移行して、タイマＴをスタートし、続くステップＳ１０３では、モータ通電をオンに保持する。この後、ステップＳ１０４では、タイマＴのスタートから所定のオフ側設定時間Ｔｏｆｆが経過したか否かを判定する。その結果、否定判定がなされた場合には、ステップＳ１０３へ戻ることになるため、オフ側設定時間Ｔｏｆｆが経過するまでモータ通電のオフが禁止されるのである。

ここでオフ側設定時間Ｔｏｆｆは、次のオフ時間条件１，２を満たすように予め設定されてメモリ８９に記憶されている。
オフ時間条件１：インバータ部８０を保護する上ではモータ通電のオフが不要となる電圧瞬断時間Ｔｍ以上（図１１参照）
オフ時間条件２：内部電源電圧Ｖｉが下降を開始してから閾値Ｖｔｈを下回るまでの下降期間Ｔｉ内（図１０参照）
例えば、瞬断時間Ｔｍが１００μｓ、下降期間Ｔｉが１７６μｓの場合には、オフ側設定時間Ｔｏｆｆは１３０±２０μｓ程度とされる。

ステップＳ１０４において肯定判定がなされた場合、即ちタイマＴのスタートからオフ側設定時間Ｔｏｆｆが経過した場合には、ステップＳ１０５へ移行して、タイマＴをストップ且つリセットする。この後、ステップＳ１０６では、外部電源電圧Ｖｏが閾値Ｖｔｈを下回っているか否かを再度判定する。その結果、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０７へ移行して、モータ通電をオンに保持した後、ステップＳ１０１へと戻る。したがって、バッテリ電圧Ｖｂの瞬断により、一旦閾値Ｖｔｈを下回った外部電源電圧Ｖｏがオフ側設定時間Ｔｏｆｆ内に閾値Ｖｔｈを上回って復帰するような場合には、モータ通電をオフしてインバータ部８０を保護する必要がなくなるので、モータ通電のオン状態が継続されることとなる。一方、ステップＳ１０６において肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０８へ移行して、モータ通電をオンからオフへと切り換えてインバータ部８０を保護する。

ここまで、ステップＳ１０１において肯定判定がなされた場合の後続ステップについて説明してきたが、以下では、ステップＳ１０１において否定判定がなされた場合の後続ステップについて説明する。

ステップＳ１０１において否定判定がなされた場合にはステップＳ１０９へ移行して、内部電源電圧ＶｉがステップＳ１０１と同じ閾値Ｖｔｈを下回っているか否かを判定する。その結果、否定判定がなされた場合には、今回はモータ通電をオフにする必要はないとして、ステップＳ１０１へと戻る。一方、肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０８へ移行することで、モータ通電をオンからオフへと切り換えてインバータ部８０を保護する。

このように本実施形態では、外部電源電圧Ｖｏが閾値Ｖｔｈを下回った場合には、オフ側設定時間Ｔｏｆｆの経過を待ってモータ通電をオフするが、内部電源電圧Ｖｉが閾値Ｖｔｈを下回った場合には、それと略同時にモータ通電をオフするのである。

さて、ステップＳ１０８においてモータ通電がオフへ切り換えられた後には、図８に示すステップＳ１１０へ移行して、外部電源電圧ＶｏがステップＳ１０１と同じ閾値Ｖｔｈを上回っているか否かを判定する。その結果、肯定判定がなされた場合にはステップＳ１１１へ移行して、タイマＴをスタートし、続くステップＳ１１２では、モータ通電をオフに保持する。この後、ステップＳ１１３では、内部電源電圧ＶｉがステップＳ１１０と同じ閾値Ｖｔｈを上回っているか否かを判定し、否定判定がなされた場合にはステップＳ１１４へ移行して、タイマＴのスタートから所定のオン側設定時間Ｔｏｎが経過したか否かを判定する。その結果、否定判定がなされた場合には、ステップＳ１１２へ戻ることになるため、内部電源電圧Ｖｉが閾値Ｖｔｈを上回らない限り、オン側設定時間Ｔｏｎが経過するまでモータ通電のオンが禁止される。

ここでオン側設定時間Ｔｏｎは、次のオン時間条件を満たすように予め設定されてメモリ８９に記憶されている。
オン時間条件：各電源電圧Ｖｏ，Ｖｉ及びバッテリ電圧Ｖｂに予測されるチャタリング周期の最大値の半値以上
例えば、チャタリング周期の予測最大値の半値が１６０ｍｓの場合には、オン側設定時間Ｔｏｎは２００±１０ｍｓ程度に設定される。

ステップＳ１１４において肯定判定がなされた場合、即ちタイマＴのスタートからオン側設定時間Ｔｏｎが経過した場合には、ステップＳ１１５へ移行して、タイマＴをストップ且つリセットする。この後、ステップＳ１１６では、外部電源電圧Ｖｏが閾値Ｖｔｈを上回っているか否かを再度判定する。その結果、否定判定がなされた場合にはステップＳ１１７へ移行して、モータ通電をオフに保持した後、ステップＳ１１０へと戻る。したがって、外部電源電圧Ｖｏ又はバッテリ電圧Ｖｂのチャタリングにより、一旦閾値Ｖｔｈを上回った外部電源電圧Ｖｏがオン側設定時間Ｔｏｎ内に閾値Ｖｔｈを下回って戻るような場合には、モータ通電がオンするとインバータ部８０を保護し得なくなるので、モータ通電のオフ状態が継続されることとなる。一方、ステップＳ１１６において肯定判定がなされた場合にはステップＳ１１８へ移行して、モータ通電をオフからオンへと切り換えて復帰させた後、ステップＳ１０１へ戻る。

外部電源電圧Ｖｏの閾値Ｖｔｈに対する上回りからオン側設定時間Ｔｏｎ内に内部電源電圧Ｖｉが閾値Ｖｔｈを上回らない場合は、以上説明した通りであるが、その逆の場合にはステップＳ１１９へ移行して、タイマＴをリセット且つリスタートさせる。続くステップＳ１２０では、モータ通電をオフに保持し、さらに続くステップＳ１２１では、タイマＴのリスタートからステップＳ１１４と同じオン側設定時間Ｔｏｎが経過したか否かを判定する。その結果、否定判定がなされた場合には、ステップＳ１２０へ戻ることとなる。したがって、外部電源電圧Ｖｏが閾値Ｖｔｈを上回った後においては、内部電源電圧Ｖｉが閾値Ｖｔｈを上回るまでの間並びに内部電源電圧Ｖｉの当該上回りからオン側設定時間Ｔｏｎが経過するまでの間は、モータ通電のオンが禁止されるのである。

ステップＳ１２１において肯定判定がなされた場合、即ちタイマＴのリスタートからオン側設定時間Ｔｏｎが経過した場合には、ステップＳ１２２へ移行して、タイマＴをストップ且つリセットする。この後、ステップＳ１２３では、内部電源電圧Ｖｉが閾値Ｖｔｈを上回っているか否かを再度判定する。その結果、否定判定がなされた場合にはステップＳ１２４へ移行して、モータ通電をオフに保持した後、ステップＳ１１０へと戻る。したがって、内部電源電圧Ｖｉ又はバッテリ電圧Ｖｂのチャタリングにより、一旦閾値Ｖｔｈを上回った内部電源電圧Ｖｉがオン側設定時間Ｔｏｎ内に閾値Ｖｔｈを下回って戻るような場合には、モータ通電がオンするとインバータ部８０を保護し得なくなるので、モータ通電のオフ状態が継続されることとなる。一方、ステップＳ１２３において肯定判定がなされた場合にはステップＳ１２５へ移行して、モータ通電をオフからオンへと切り換えて復帰させた後、ステップＳ１０１へ戻る。

ここまで、ステップＳ１１０において肯定判定がなされた場合の後続ステップについて説明してきたが、次に、ステップＳ１１０において否定判定がなされた場合の後続ステップについて説明する。

ステップＳ１１０において否定判定がなされた場合にはステップＳ１２６へ移行して、内部電源電圧ＶｉがステップＳ１１０と同じ閾値Ｖｔｈを上回っているか否かを判定する。その結果、否定判定がなされた場合には、今回はモータ通電をオンにする必要はないとして、ステップＳ１１０へと戻る。一方、肯定判定がなされた場合にはステップＳ１２７へ移行してタイマＴをスタートした後、ステップＳ１２０へ移行する。したがって、この場合には、タイマＴのスタートからオン側設定時間Ｔｏｎが経過するまでモータ通電のオンが禁止され、当該経過後には、内部電源電圧Ｖｉと閾値Ｖｔｈとの関係に応じてモータ通電がオフに保持又はオンへ切り換えられるのである。

（切換回路の作動）
次に、図７，８のオン・オフ制御によって実現される切換回路８４の作動例１〜５について説明する。

（作動例１）
図１は、例えばバッテリ電圧Ｖｂの低下又は信号線６６の異常な電圧ドロップと略同時に電動モータ１２が発電する等して内部電源電圧Ｖｉが保持されることにより、外部電源電圧Ｖｏのみが閾値Ｖｔｈを下回った後、復帰する場合の作動例１を示している。

具体的に作動例１では、まず、外部電源電圧Ｖｏが下降して閾値Ｖｔｈを下回ると、オフ側設定時間Ｔｏｆｆが経過するまでモータ通電のオフが禁止される。そして、オフ側設定時間Ｔｏｆｆが経過すると、モータ通電がオフされて信号線６６の電圧ドロップΔＶｄが消滅するが、作動例１では、外部電源電圧Ｖｏが閾値Ｖｔｈを上回らないことによりモータ通電がオフ状態に維持される。

この後、外部電源電圧Ｖｏが上昇して閾値Ｖｔｈを上回ると、オン側設定時間Ｔｏｎが経過するまでモータ通電のオンが禁止される。そして、オン側設定時間Ｔｏｎが経過すると、モータ通電がオンされて信号線６６に電圧ドロップΔＶｄが発生するが、作動例１では、外部電源電圧Ｖｏが閾値Ｖｔｈを下回らないことによりモータ通電がオン状態に維持される。

このように本実施形態によれば、外部電源電圧Ｖｏの閾値Ｖｔｈに対する下回り直後にはモータ通電のオフが禁止され、また当該電源電圧Ｖｏの閾値Ｖｔｈからの上回り直後にはモータ通電のオンが禁止されるので、通電チャタリングを抑制することができる。

（作動例２）
図９は、電動モータ１２の消費電流が急増することにより、内部電源電圧Ｖｉのみが閾値Ｖｔｈを下回った後、復帰する場合の作動例２を示している。

具体的に作動例２では、まず、内部電源電圧Ｖｉが下降して閾値Ｖｔｈを下回ると、オフ側設定時間Ｔｏｆｆを待つことなく即座にモータ通電がオフされるので、インバータ部８０及び電動モータ１２が保護される。

さらに作動例２では、モータ通電のオフにより電圧ドロップΔＶｄが消滅して内部電源電圧Ｖｉが一旦上昇して閾値Ｖｔｈを上回る。しかし、上記オン時間条件により、内部電源電圧Ｖｉの閾値Ｖｔｈに対する上回りからオン側設定時間Ｔｏｎが経過するまでには、当該電圧Ｖｉが再度下降して閾値Ｖｔｈを下回るので、モータ通電のオンが禁止されて通電オフ状態が維持される。

この後、内部電源電圧Ｖｉが上昇して閾値Ｖｔｈを上回ると、オン側設定時間Ｔｏｎが経過するまでモータ通電のオンが禁止される。そして、オン側設定時間Ｔｏｎが経過すると、モータ通電がオンされて信号線６６に電圧ドロップΔＶｄが発生するが、作動例２では、内部電源電圧Ｖｉが閾値Ｖｔｈを下回らないことによりモータ通電がオン状態に維持される。

このように本実施形態によれば、電圧ドロップΔＶｄの消滅による内部電源電圧Ｖｉのチャタリング時にも、また当該電源電圧Ｖｉの閾値Ｖｔｈに対する上回り直後にもモータ通電のオンが禁止されるので、通電チャタリングを抑制することができる。

（作動例３）
図１０は、バッテリ電圧Ｖｂの低下又は信号線６６の異常な電圧ドロップにより、若しくはそれに加えて電動モータ１２の消費電流が急増することにより、外部及び内部電源電圧Ｖｏ，Ｖｉが連動して閾値Ｖｔｈを下回った後、復帰する場合の作動例３を示している。

本実施形態では、フィルタ回路７０の働きにより、外部電源電圧Ｖｏの下降速度よりも内部電源電圧Ｖｉの下降速度が遅くなる。故に作動例３では、まず、外部電源電圧Ｖｏが下降して閾値Ｖｔｈを下回ると、モータ通電のオフが禁止される。

また、本実施形態において内部電源電圧Ｖｉは、上記オフ時間条件２により、オフ側設定時間Ｔｏｆｆ内では閾値Ｖｔｈを下回ることがない。故に作動例３では、オフ側設定時間Ｔｏｆｆが経過すると、モータ通電がオフされることにより電圧ドロップΔＶｄが消滅するが、上記作動例２の場合と同様の原理により内部電源電圧Ｖｉが閾値Ｖｔｈを下回るようになるため、当該下回りにも対応する形でモータ通電がオフ状態に維持される。

さらに本実施形態では、フィルタ回路７０の働きにより、外部電源電圧Ｖｏの上昇速度よりも内部電源電圧Ｖｉの上昇速度が遅くなる。故に作動例３では、外部電源電圧Ｖｏが上昇して閾値Ｖｔｈを上回ることによりモータ通電のオフが禁止された後、外部電源電圧Ｖｏの当該上回りからオン側設定時間Ｔｏｎ内に内部電源電圧Ｖｉが上昇して閾値Ｖｔｈを上回ると、内部電源電圧Ｖｉの当該上回りからさらにオン側設定時間Ｔｏｎが経過するまで、モータ通電のオフが禁止され続ける。そして、内部電源電圧Ｖｉの閾値Ｖｔｈに対する上回り後にオン側設定時間Ｔｏｎが経過すると、モータ通電がオンされることにより電圧ドロップΔＶｄが発生するが、上記作動例２の場合と同様の原理により内部電源電圧Ｖｉが閾値Ｖｔｈを下回らないため、モータ通電がオン状態に維持される。

このように本実施形態によれば、外部電源電圧Ｖｏの閾値Ｖｔｈに対する下回り直後にはモータ通電のオフが禁止され、また電圧ドロップΔＶｄの消滅による内部電源電圧Ｖｉのチャタリング時にも、それら電源電圧Ｖｏ，Ｖｉの閾値Ｖｔｈに対する上回り直後にもモータ通電のオンが禁止される。したがって、通電チャタリングを抑制することができるのである。

（作動例４）
図１１は、バッテリ電圧Ｖｂの瞬断により、外部電源電圧Ｖｏのみが閾値Ｖｔｈを下回った後、復帰する場合の作動例４を示している。

本実施形態では、フィルタ回路７０の働きにより、バッテリ電圧Ｖｂが瞬断しても内部電源電圧Ｖｉは変化し難い。故に作動例４では、まず、バッテリ電圧Ｖｂの瞬断に応じて外部電源電圧Ｖｏが閾値Ｖｔｈを下回ると、モータ通電のオフが禁止されるが、上記オフ時間条件１により外部電源電圧Ｖｏは、当該下回りからオフ側設定時間Ｔｏｆｆが経過するまでの間に復帰する。これにより外部電源電圧Ｖｏは、オフ側設定時間Ｔｏｆｆの経過時点において閾値Ｖｔｈを上回ることになるので、モータ通電はオンに保持されたままとなる。したがって、バッテリ電圧Ｖｂの瞬断に拘らずモータ通電がオン状態に維持されるので、通電チャタリングを抑制することができる。

以上説明したように本実施形態によれば、通電チャタリングが十分且つ確実に抑制され得るので、インバータ部８０の故障を防止して、その耐久性を高めることができる。そして、その結果として、長期に亘って安定したバルブタイミング調整の実現が可能となる。

尚、ここまで説明した実施形態では、オン・オフ制御のステップＳ１０１〜Ｓ１０９を実行する切換回路８４が特許請求の範囲に記載の「通電オフ手段」に相当し、オン・オフ制御のステップＳ１１０〜Ｓ１２７を実行する切換回路８４が特許請求の範囲に記載の「通電オン手段」に相当する。

（他の実施形態）
さて、上述においては本発明の一実施形態について説明したが、本発明は当該実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の実施形態に適用することができる。

例えば、内部電源電圧Ｖｉに基づいてモータ通電をオフする場合には、外部電源電圧Ｖｏに基づく場合に準じて、内部電源電圧Ｖｉが閾値Ｖｔｈを下回ってからオフ側設定時間Ｔｏｆｆが経過した後に、当該通電オフを実現するようにしてもよい。

電動モータ１２としては、上述したブラシレスモータ以外であっても、各種構成の電動モータを採用することができる。また、フィルタ回路７０としては、上述したπ型のフィルタ回路以外であっても、本発明の作用効果が得られる限りにおいて、各種構成のフィルタ回路を採用することができる。さらに、調整機構２０としては、上述した差動歯車機構部３０及びリンク機構部５０を備えたもの以外であっても、電動モータの回転により内燃機関のバルブタイミングを調整し得る限りにおいて、各種構成の機構を採用することができる。

そして、本発明は、バルブタイミング調整装置のモータドライバ以外にも、電源電圧を利用して電動モータを通電駆動する各種のモータドライバに適用することができる。

本発明の一実施形態によるモータドライバの切換回路の作動例１を示す模式図である。 本発明の一実施形態によるバルブタイミング調整装置を示す構成図であって、図５のII−II線断面図に相当するものである。 図２の電動ユニットを示すブロック図である。 図２のIV−IV線断面図である。 図２のV−V線断面図である。 図２のVI−VI線断面図である。 本発明の一実施形態によるモータドライバの切換回路が実現するモータ通電のオン・オフ制御フローを示すフローチャートである。 本発明の一実施形態によるモータドライバの切換回路が実現するモータ通電のオン・オフ制御フローを示すフローチャートであって、図７のVIIIに連続するものである。 本発明の一実施形態によるモータドライバの切換回路の作動例２を示す模式図である。 本発明の一実施形態によるモータドライバの切換回路の作動例３を示す模式図である。 本発明の一実施形態によるモータドライバの切換回路の作動例４を示す模式図である。

符号の説明

１ バルブタイミング調整装置、２ カム、１０ 電動ユニット、１２ 電動モータ、１４ モータ軸、１５ モータコイル、２０ 調整機構、３０ 差動歯車機構部、５０ リンク機構部、６０ モータドライバ、６２ 外部端子、６４ バッテリ、６６ 信号線、７０ フィルタ回路、７２ インダクタ、７４ 第一コンデンサ、７６ 第二コンデンサ、８０ インバータ部、８２ 通電回路、８４ 切換回路（通電オフ手段、通電オン手段）、８６ｕ，８６ｖ，８６ｗ アーム、８８ スイッチング素子、８９ メモリ、Ｔ タイマ、Ｔｏｆｆ オフ側設定時間、Ｔｏｎ オン側設定時間、Ｔｉ 下降期間、Ｔｍ 瞬断時間、Ｔｃ チャタリング周期、Ｖｂ バッテリ電圧、Ｖｏ 外部電源電圧、Ｖｉ 内部電源電圧、Ｖｔｈ 閾値

Claims (11)

1. 電源電圧が閾値を下回ることを条件に、電動モータへの通電をオフする通電オフ手段と、前記電源電圧が前記閾値を上回ることを条件に、前記通電をオンする通電オン手段とを備えたモータドライバにおいて、
   前記通電オン手段は、前記電源電圧が前記閾値を上回ってから所定のオン側設定時間が経過するまで前記通電のオンを禁止することを特徴とするモータドライバ。
2. 前記通電オン手段は、前記電源電圧が前記閾値を上回ってから前記オン側設定時間が経過した時点において前記電源電圧が前記閾値を上回っていることにより前記通電をオンし、当該オン側設定時間の経過時点において前記電源電圧が前記閾値を下回っていることにより前記通電をオフに保持することを特徴とする請求項１に記載のモータドライバ。
3. 外部電源電圧をフィルタリングして内部電源電圧を出力するフィルタ回路と、前記内部電源電圧が印加されて前記通電を実現する通電回路とを備え、
   前記通電オン手段は、前記電源電圧としての前記外部電源電圧又は前記内部電源電圧が前記閾値を上回ってから前記オン側設定時間が経過するまで前記通電のオンを禁止することを特徴とする請求項１又は２に記載のモータドライバ。
4. 前記通電オン手段は、前記外部電源電圧が前記閾値を上回ってから前記オン側設定時間が経過するまでに前記内部電源電圧が前記閾値を上回ることにより、前記外部電源電圧が前記閾値を上回ってから前記内部電源電圧が前記閾値を上回るまでの間並びに前記内部電源電圧が前記閾値を上回ってから前記オン側設定時間が経過するまでの間、前記通電のオンを禁止することを特徴とする請求項３に記載のモータドライバ。
5. 前記通電オフ手段は、前記電源電圧が前記閾値を下回ってから所定のオフ側設定時間が経過するまで前記通電のオフを禁止することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のモータドライバ。
6. 電源電圧が閾値を下回ることを条件に、電動モータへの通電をオフする通電オフ手段と、前記電源電圧が前記閾値を上回ることを条件に、前記通電をオンする通電オン手段とを備えたモータドライバにおいて、
   前記通電オフ手段は、前記電源電圧が前記閾値を下回ってから所定のオフ側設定時間が経過するまで前記通電のオフを禁止することを特徴とするモータドライバ。
7. 前記通電オフ手段は、前記電源電圧が前記閾値を下回ってから前記オフ側設定時間が経過した時点において前記電源電圧が前記閾値を下回っていることにより前記通電をオフし、当該オフ側設定時間の経過時点において前記電源電圧が前記閾値を上回っていることにより前記通電をオンに保持することを特徴とする請求項５又は６に記載のモータドライバ。
8. 外部電源電圧をフィルタリングして内部電源電圧を出力するフィルタ回路と、前記内部電源電圧が印加されて前記通電を実現する通電回路とを備え、
   前記通電オフ手段は、前記電源電圧としての前記外部電源電圧及び前記内部電源電圧のうち前記外部電源電圧が前記閾値を下回ってから前記オフ側設定時間が経過するまで前記通電のオフを禁止することを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載のモータドライバ。
9. 前記通電オフ手段は、前記内部電源電圧が前記閾値を下回った時点において前記通電をオフすることを特徴とする請求項８に記載のモータドライバ。
10. 前記オフ側設定時間は、前記内部電源電圧が下降を開始してから前記閾値を下回るまでの下降期間内に設定されることを特徴とする請求項９に記載のモータドライバ。
11. 電動モータと、
    電源電圧を利用して前記電動モータを通電駆動する請求項１〜１０のいずれか一項に記載のモータドライバと、
    前記電動モータの回転により内燃機関のバルブタイミングを調整する調整機構とを備えることを特徴とするバルブタイミング調整装置。

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