JP2009194962A

JP2009194962A - 自己過熱保護機能を備えた電動モータおよびこの電動モータを使用した車両用ブレーキ制御装置

Info

Publication number: JP2009194962A
Application number: JP2008030690A
Authority: JP
Inventors: Nagayoshi Otake; 永芳大竹; Hiroyuki Matsumori; 弘之松森
Original assignee: Advics Co Ltd
Current assignee: Advics Co Ltd
Priority date: 2008-02-12
Filing date: 2008-02-12
Publication date: 2009-08-27

Abstract

【課題】過熱保護機能を備えた電動モータにおいて、外部への配線および外部モニタ装置を不要とするとともに、過熱保護機能を電動モータの内部で自立的に作動させる。
【解決手段】電子制御ユニット７０に設けられた第１スイッチング素子７４を介して電源７８に接続される電動モータ３０のモータケーシング３０ａ内に第１抵抗７６と第２抵抗７７を設ける。第２スイッチング素子は電動モータおよび電源と直列に接続され、モータケーシング３０ａ内の温度が所定温度よりも高くなれば遮断されて電動モータを停止させ、所定温度よりも低くなれば導通されて電動モータを作動させる。電源は直流電源とし、第２スイッチング素子は電界効果トランジスタよりなるものとし、第１抵抗７６はサーミスタとするのがよい。
【選択図】図２

Description

本発明は、温度が所定値以上となれば自立的に作動を停止する自己過熱保護機能を備えた電動モータおよびこの電動モータを使用した車両用ブレーキ制御装置に関する。

例えば車両用ブレーキ制御装置で油圧を生成するポンプを駆動する電動モータでは、車両の使用条件によっては長時間連続して運転されることがあり、また電動モータを駆動するスイッチング素子が導通したままとなる故障が生じた場合にも電動モータが停止しなくなることがあり、そのような事態が生じると電動モータが過熱されて悪影響を与えるおそれが生じる。このような問題を回避する技術としては、例えば特許文献１（特開平１１−２３４９６４号公報）に示す技術がある。この特許文献１では、電動モータの過熱を防ぐために、電動モータの発熱部位付近であるケース本体の一端側に設けられた絶縁基板にサーミスタを取り付け、サーミスタにより検出した温度をリード線を介して外部の制御装置に送信し、検出温度が予め設定されている設定温度を越えれば電動モータの駆動を停止するようにしている。
特開平１１−２３４９６４号公報（段落〔０００２〕〜〔０００３〕、段落〔００２０〕、段落〔００２９〕〜〔００３０〕、図１〜図４）。

上述した特許文献１では、サーミスタにより検出した温度をリード線（配線）を介して外部の制御装置（外部モニタ装置）に送信して、検出温度が予め設定されている設定温度を越えれば電動モータの駆動を停止するようにしており、送信のための配線および外部モニタ装置を必要とするので、構造が複雑化し、製造コストが上昇するという問題がある。

本発明はこのような配線および外部モニタ装置を不要とし、電動モータの過熱保護装置の構造を簡略化して製造コストを低下させることを目的とする。

上記問題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、電子制御ユニットに設けられた第１スイッチング素子を介して直流電源に接続されて給電される電動モータにおいて、電動モータのモータケーシングに設けられ、電動モータおよび直流電源と直列に接続された電界効果トランジスタよりなり、電動モータへの導通、遮断を切り替える第２スイッチング素子と、モータケーシング内に設けられ、互いに直列接続された電動モータと第２スイッチング素子に対し並列に接続され、該モータケーシング内の温度に応じて抵抗値が変化する第１抵抗と、モータケーシングに設けられ、第１抵抗と直列に接続されかつ互いに直列接続された電動モータと第２スイッチング素子に対し並列に接続された第２抵抗と、を備え、第１抵抗と第２抵抗の中間部を第２スイッチング素子のゲートに接続し、第１スイッチング素子が導通された状態では、モータケーシング内の温度が所定温度よりも高くなれば第２スイッチング素子が遮断され、所定温度よりも低くなれば導通されることである。

請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、第１抵抗はモータケーシングの給電側となるカバー内に設けたことである。

請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項１または請求項２において、第２スイッチング素子および第２抵抗はモータケーシング内に設けたことである。

請求項４に係る発明の構成上の特徴は、請求項１乃至請求項３の何れか一項において、第１抵抗は所定温度を越える温度−抵抗値勾配が所定温度未満の温度−抵抗値勾配より大きいものであり、第２スイッチング素子は中間部の電圧であるゲート電圧が正の所定電圧しきい値より小さいと遮断され、正の所定電圧しきい値より大きいと導通されることである。

請求項５に係る発明の構成上の特徴は、請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の自己過熱保護機能を備えた電動モータにより、車両用ブレーキ制御装置で油圧を生成するポンプを駆動する過熱保護装置を備えた電動モータを使用した車両用ブレーキ制御装置である。

上記のように構成した請求項１に係る発明においては、モータケーシング内に設けられて温度に応じて抵抗値が変化する第１抵抗が、電動モータと直列に接続された電界効果トランジスタである第２スイッチング素子のゲート電圧を変化させている。モータケーシングに設けられて電動モータと直列に接続された第２スイッチング素子は、モータケーシング内の温度が所定温度よりも高くなれば遮断されて電動モータを停止させ、所定温度よりも低くなれば導通されて電動モータを作動させるので、第１スイッチング素子が導通された状態でも、電動モータは自立的に間欠作動され、過熱されることはない。また送信のための配線や外部モニタ装置を必要としないので、この電動モータを使用する機器の構造が簡略化され、製造コストを低下させることができる。電界効果トランジスタのゲート電圧を変化させる回路はきわめて簡単なものとなるので電動モータの過熱保護装置の構造はさらに一層簡略化され、製造コストをさらに一層低下させることができる。

上記のように構成した請求項２に係る発明においては、電動モータの発熱部となるブラシが収められているモータケーシングの給電側となるカバー内に第１抵抗を設けたことで、温度検出部である第１抵抗がブラシの近傍に配置されかつ電気的にも接続されるので、モータケーシング内の高温部分となるブラシの温度を検出することができる。

上記のように構成した請求項３に係る発明においては、第２スイッチング素子および第２抵抗は、第１抵抗と同じくモータケーシング内に設けたので、これら部品を予めユニットとして製造し、さらにモータケーシング内に一辺に容易に取り付けることができる。

上記のように構成した請求項４に係る発明においては、第１抵抗は所定温度を越える温度−抵抗値勾配が所定温度未満の温度−抵抗値勾配より大きいものであり、第２スイッチング素子は中間部の電圧であるゲート電圧が正の所定電圧しきい値より小さいと遮断され、正の所定電圧しきい値より大きいと導通されるので、第２スイッチング素子のゲート電圧−ドレイン電流特性と第１抵抗の温度特性を適切に利用して簡単な回路構成で自立した電流遮断機能を得ることができる。

車両用ブレーキ制御装置で油圧を生成するポンプを駆動する電動モータは、車両の使用条件によっては長時間連続して作動されることがあり、また電動モータを駆動するスイッチング素子が導通したままとなる故障が生じた場合にも電動モータが停止しなくなることがあり、そのような事態が生じると電動モータが過熱されてモータ不作動といった悪影響を与えるおそれが生じる。しかし上記のように構成した請求項５に係る発明においては、そのような事態が生じても、車両用ブレーキ制御装置のポンプを駆動する電動モータのモータケーシングに設けられた第２スイッチング素子は、同じくモータケーシング内に設けられた第１抵抗によってモータケーシング内の温度が所定温度よりも高くなれば遮断されて電動モータを停止させ、所定温度よりも低くなれば導通されて電動モータを作動させるので、電動モータは自立的に間欠作動し、モータは停止することもなく過熱されることもない。また送信のための配線や外部モニタ装置を必要としないので、この電動モータを使用したブレーキ制御装置の構造が簡略化され、製造コストを低下させることができる。

以下、本発明による自己過熱保護機能を備えた電動モータおよびこの電動モータを使用した車両用ブレーキ制御装置Ａの一実施形態について図面を参照して説明する。

図１に示すブレーキ制御装置Ａは、いわゆる液圧式の車両用ブレーキ制御装置において、液圧供給源からの液圧によってマスタシリンダ内のブレーキ油を昇圧させる液圧ブースタタイプのものである。ブレーキ制御装置Ａは、ブレーキペダル１１の踏み込み操作に応じて第１および第２出力ポート１０ａ，１０ｂからブレーキ油を圧送する液圧ブースタ付きのマスタシリンダ１０を備えている。マスタシリンダ１０の第１出力ポート１０ａは、電磁弁１２，１３が非通電状態（図示状態）にあるときは第１油路Ｌ１および電磁弁１２，１３を介し左前輪ＦＬ用のホイールシリンダＷＣｆｌに連通しているとともに、電磁弁１４，１５が非通電状態（図示状態）にあるときは第１油路Ｌ１および電磁弁１４，１５を介して右前輪ＦＲ用のホイールシリンダＷＣｆｒに連通している。電磁弁１２，１４は、後述するＥＣＵ（電子制御ユニット）７０からの指令に基づく通電により状態を切り換え制御されて、ホイールシリンダＷＣｆｌ，ＷＣｆｒに連通する油路を第１油路Ｌ１と後述する高圧油路ＬＨとの間で切り換えるものである。また電磁弁１３，１５は、同様の通電により状態を切り換え制御されて、ホイールシリンダＷＣｆｌ，ＷＣｆｒに対して第１油路Ｌ１又は高圧油路ＬＨを連通および遮断するものである。

マスタシリンダ１０の第２出力ポート１０ｂは、電磁弁１６，１７が非通電状態（図示状態）にあるときは第２油路Ｌ２および電磁弁１６，１７を介して左後輪ＲＬ用のホイールシリンダＷＣｒｌに連通しているとともに、電磁弁１６，１８が非通電状態（図示状態）にあるときは第２油路Ｌ２および電磁弁１６，１８を介して右後輪ＲＲ用のホイールシリンダＷＣｒｒに連通している。電磁弁１６は、ＥＣＵ７０からの指令に基づく通電により状態を切り換え制御されて、ホイールシリンダＷＣｒｌ，ＷＣｒｒに対して第２油路Ｌ２を連通および遮断するためのものである。また電磁弁１７，１８は、同様の通電により状態を切り換え制御されて、ホイールシリンダＷＣｒｌ，ＷＣｒｒに対して第２油路Ｌ２又は高圧油路ＬＨを連通および遮断するものである。

また、ブレーキ制御装置Ａは、電動モータ３０により駆動されるポンプ１９を備えている。ポンプ１９は、リザーバタンク２０内のブレーキ油を吸入してアキュムレータ２１に圧送し、液圧供給源としてのアキュムレータ２１内は常に一定の油圧に保たれている。。アキュムレータ２１は、高圧油路ＬＨを介して電磁弁２２に接続されている。電磁弁２２は、非通電状態（図示状態）にあるときは高圧油路ＬＨを閉止するとともに通電状態にあるときは高圧油路ＬＨを電磁弁１２，１４，１７，１８に連通させるものである。アキュムレータ２１は、電磁弁２２，１２が通電状態となりかつ電磁弁１３が非通電状態にあるときは高圧油路ＬＨおよび電磁弁２２，１２，１３を介して左前輪ＦＬ用のホイールシリンダＷＣｆｌに連通し、電磁弁２２，１４が通電状態となりかつ電磁弁１５が非通電状態にあるときは高圧油路ＬＨおよび電磁弁２２，１４，１５を介して右前輪ＦＲ用のホイールシリンダＷＣｆｒに連通し、電磁弁２２が通電状態となりかつ電磁弁１７が非通電状態にあるときは高圧油路ＬＨおよび電磁弁２２，１７を介して左後輪ＲＬ用のホイールシリンダＷＣｒｌに連通し、電磁弁２２が通電状態となりかつ電磁弁１８が非通電状態にあるときは高圧油路ＬＨおよび電磁弁２２，１８を介して右後輪ＲＲ用のホイールシリンダＷＣｒｒに連通する。

また、アキュムレータ２１は、高圧油路ＬＨを介して、マスタシリンダ１０の入力ポート１０ｃに連通している。入力ポート１０ｃから導入された高圧ブレーキ油はマスタシリンダ１０に内蔵のレギュレータ１０ｄおよびブースタ室１０ｅを通って第２出力ポート１０ｂから導出される。ブースタ室１０ｅに圧力が導入されるとブレーキペダル１１の踏力が助勢される。

各電磁弁１３，１５，１７，１８とホイールシリンダＷＣｆｌ〜ＷＣｒｒの間からは、電磁弁２３〜２６を介して、リザーバタンク２０に接続された低圧油路ＬＬが分流している。電磁弁２３〜２６は、ＥＣＵ７０からの指令に基づく通電により状態を切り換え制御されて、ホイールシリンダＷＣｆｌ〜ＷＣｒｒに対して低圧油路ＬＬを連通および遮断するものである。

また、ブレーキ制御装置Ａは、第１油路Ｌ１、第２油路Ｌ２および高圧油路ＬＨの油圧をそれぞれ検出する液圧計２７，２８，２９を備えている。なお、電磁弁１３，１５，１７，１８は各ホイールシリンダＷＣｆｌ〜ＷＣｒｒに対する増圧手段であり、電磁弁２３〜２６は同じく減圧手段であり、電磁弁１２，１４は切換手段であり、電磁弁２２は高圧開閉弁手段であり、電磁弁１６は後輪切換手段である。また、切換手段、後輪切換手段、高圧開閉手段は、増圧手段および減圧手段とマスタシリンダ１０との間に設けられて、ホイールシリンダＷＣｆｌ〜ＷＣｒｒとマスタシリンダ１０とを連通しホイールシリンダＷＣｆｌ〜ＷＣｒｒとアキュムレータ２１とを遮断する状態と、ホイールシリンダＷＣｆｌ〜ＷＣｒｒとマスタシリンダ１０とを遮断しホイールシリンダＷＣｆｌ〜ＷＣｒｒとアキュムレータ２１とを連通する状態とに切り換えるものである。また、本実施の形態においては減圧手段である電磁弁２３〜２４が排出手段である。

さらに、ブレーキ制御装置Ａは車輪速度センサＳfl，Ｓfr，Ｓrl，Ｓrrを備えている。車輪速度センサＳfl，Ｓfr，Ｓrl，Ｓrrは、車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲに付設されており、各車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲの回転速度を検出して制御装置７０に送信している。

さらに、ブレーキ制御装置Ａは、例えば車両のダウンヒルアシスト制御をオン・オフするためのスイッチであるダウンヒルアシスト制御スイッチ８１を備えている。ダウンヒルアシスト制御スイッチ８１のオン・オフ信号は制御装置７０に送信されるようになっている。ダウンヒルアシスト制御は、ダウンヒルアシスト制御スイッチ８１がオン状態にある時、ブレーキ制御を実施して降坂時の車速を一定速度（例えば５ｋｍ／ｈ）にコントロールする制御である。

そして、ブレーキ制御装置Ａは、上述した電動モータ２１、各電磁弁１２〜１８，２２〜２６、油圧計２８〜２９、および車輪速度センサＳfl，Ｓfr，Ｓrl，Ｓrrに接続された制御装置７０を備えている。制御装置７０には、車両の操舵角を検出するステアリングセンサ、アクセルペダルに組み付けられて車両のアクセル開度を検出するアクセルセンサ、および車両の実際のヨーレートＹを検出するヨーレートセンサも接続されている（いずれも図示省略）。制御装置７０は、これら各センサからの検出信号に基づき、電動モータ２１、ブレーキ制御装置Ａの各電磁弁１２〜１８，２２〜２６を制御し、ホイールシリンダＷＣfl〜ＷＣrrに付与する油圧ひいては各車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲに付与する制動力を制御する。なお、本実施の形態においては液圧計２７がブレーキペダル１１の踏込状態としてのマスタシリンダ圧を検出するもの（踏込状態検出手段）である。

ＥＣＵ（電子制御ユニット）７０は、図２に示すように、マイクロプロセッサ７１、モータ制御部７２およびモータ駆動回路７３を備えている。モータ制御部７２は、マイクロプロセッサ７１からの制御指令信号（駆動要求）を入力し、その制御指令信号に応じて制御対象の電動モータ３０に供給する駆動電流（駆動電圧）をオン・オフ制御するものである。モータ制御部７２は、マイクロプロセッサ７１からの駆動要求に応じたオン・オフ信号（所定のデューティ比のＰＷＭ信号でもよい。）を第１スイッチング素子７４に送信して電動モータ３０への通電・非通電を制御する。電動モータ３０については後述する。

モータ駆動回路７３は、電動モータ３０を回転・停止させる回路である。この実施形態の電動モータ３０はブラシを有する直流モータであり、モータ駆動回路７３は電動モータ３０の正極端子ａと直流電源（例えば＋１２Ｖのバッテリ）７８の正極の間に設けられ、モータ制御部７２から供給されるオン・オフ信号に応じて導通および遮断される第１スイッチング素子７４よりなるものである。電動モータ３０の負極端子ｃとバッテリ７８の負極の間には、第２スイッチング素子７５が設けられている。

第１スイッチング素子７４はＭＯＳ型電界効果トランジスタよりなる第１スイッチング部７４ａと、これと並列接続された第１寄生ダイオード７４ｂにより構成されている。第１ＭＯＳ型電界効果トランジスタ７４ａのドレインはバッテリ７８の正極に接続され、ソースは電動モータ３０の正極端子ａに接続され、ゲートにはモータ制御部７２からのオン・オフ信号が入力される。第１寄生ダイオード７４ｂのカソードおよびアノードは、それぞれ第１電界効果トランジスタ７４ａのドレインおよびソースに接続となるように形成されている。

第２スイッチング素子７５は、第１スイッチング素子７４と同様、ＭＯＳ型電界効果トランジスタよりなる第２スイッチング部７５ａと、これと並列接続された第２寄生ダイオード７５ｂにより構成されている。第２ＭＯＳ型電界効果トランジスタ７５ａのソースはバッテリ７８の負極に接続されるとともに接地され、ドレインは電動モータ３０の負極端子ｃに接続されている。第１抵抗７６と第２抵抗７７は互いに直列接続されて、互いに直列接続された電動モータ３０と電界効果トランジスタ７５ａに対し並列に接続され、第１抵抗７６と第２抵抗７７の中間部ｄは第２電界効果トランジスタ７５ａのゲートに接続形成されている。この実施形態の第１抵抗７６は、図３に示すように温度がある一定温度を越えると急激に抵抗値が増大する特性を有するものであり、電動モータ３０の正極端子ａと第２電界効果トランジスタ７５ａのゲートとの間に接続されている。第２寄生ダイオード７５ｂのカソードおよびアノードは、それぞれ第２電界効果トランジスタ７５ａのドレインおよびソースに接続されている。第１抵抗７６はその置かれた雰囲気温度を検出する温度検出器として機能する。この第１抵抗７６はサーミスタで構成されるのが好ましい。

なお第１電界効果トランジスタ７４ａのソースと電動モータ３０の端子ａの間のＥＣＵ７０内に位置する部分の電圧は、電圧検出回路８０を介してマイクロプロセッサ７１により検出されるようになっている。

この実施形態の電動モータ３０は、図４および図５に示すように、略円筒状のモータケーシング３０ａと、このモータケーシング３０ａに同軸的に回転自在に支持されたシャフト３０ｂと、このシャフト３０ｂに同軸的に固定されたロータ（図示省略）と、このロータを囲んでモータケーシング３０ａ内に固定されたステータ（図示省略）を備えている。モータケーシング３０ａは、有底円筒状で金属製の本体ハウジング３０ａ１と、その解放側となる端部を覆う合成樹脂製のリアカバー３０ａ２により構成され、シャフト３０ｂの一端はリアカバー３０ａ２と反対側となる本体ハウジング３０ａ１の底面から外部に突出されている。

リアカバー３０ａ２の仕切板３０ａ３は本体ハウジング３０ａ１側に寄せて形成され、従ってキャップ３０ｃにより閉じられるリアカバー３０ａ２の後端側には相当な深さの凹部が形成され、この凹部内に突出するシャフト３０ｂの後端部の外周には、ロータの整流子３０ｈが絶縁体を介して設けられている。この仕切板３０ａ３には、整流子３０ｈを囲むボス部３０ｄと、それから半径方向に互いに逆向きに突出する１対のブラシホルダ支え３０ｅが一体的に立設され、各ブラシホルダ支え３０ｅに半径方向に形成された孔にはそれぞれブラシホルダ３０ｆ，３０ｇが保持されている。各ブラシホルダ３０ｆ，３０ｇ内に摺動自在に保持されたブラシは、スプリングにより整流子３０ｈに押圧されている。この整流子３０ｈおよびブラシホルダ３０ｆ，３０ｇが設けられる側が、モータケーシング３０ａの給電側である。

リアカバー３０ａ２には、リアカバー３０ａ２に形成した導入筒部３０ａ４を通してバッテリ７８から電動モータ３０に給電する給電線７９ａ，７９ｂが連結される端子ａおよび端子ｂと、２つの端子ｃおよび端子ｄが設けられている。第１スイッチング素子７４は給電線７９ａの途中に設けられている。図５に示すように、端子ａと端子ｃはそれぞれブラシホルダ３０ｆおよび３０ｇに接続されている。第２スイッチング素子７５のソース、ドレインおよびゲートはそれぞれ端子ｂ、端子ｃおよび端子ｄに接続し、第１抵抗７６は端子ａと端子ｄの間に接続し、第２抵抗７７は端子ｂと端子ｄの間に接続することにより、各部材７５，７６，７７はリアカバー３０ａ２内に支持されるとともに、図２の二点鎖線３０ａ内に示す配線が完成される。第１抵抗７６は、リアカバー３０ａ２の内部で最も発熱する整流子３０ｈとブラシの接触部に接近させて設けている。リアカバー３０ａ２の後端側の凹部内に配置されるこれらの各部材は、ボルト３０ｃ１によりリアカバー３０ａ２に取り付けられるキャップ３０ｃにより覆われる。

図２に示す回路において、マイクロプロセッサ７１からの制御指令信号により第１電界効果トランジスタ７４ａが導通された状態では、接地された端子ｂの電位は０であり、端子ａの電位はバッテリ７８の電圧とほぼ同じであり、端子ｄの電位は端子ａの電位を第１抵抗７６と第２抵抗７７の各抵抗値で分圧した電位となる。第１抵抗７６は温度がある一定温度（図３に示すｔ０）を越えると急激に抵抗値が増大する特性を有するもの、すなわち所定温度を越えると温度−抵抗値勾配が所定温度未満の温度−抵抗値勾配より大きいものであるので、第１抵抗７６が設けられるモータケーシング３０ａの給電側となるリアカバー３０ａ２内の温度の上昇につれて端子ｄの電位が分圧した電位になる結果、第２電界効果トランジスタ７５ａのソースに対するゲート電位は低くなる。そしてリアカバー３０ａ２内の温度が、第１スイッチング素子７４、電動モータ３０、第２スイッチング素子７５、第１抵抗７６、第２抵抗７７、バッテリ７８などの特性により定められる所定温度よりも高くなれば、ソースに対するゲート電位は第２電界効果トランジスタ７５ａが遮断される所定電位（正の所定電圧）よりも低くなり、第２電界効果トランジスタ７５ａは遮断される。またその後にリアカバー３０ａ２内の温度が低下して前述した所定温度よりも低くなれば第２電界効果トランジスタ７５ａは導通される。
図３に、温度に対する第１抵抗器７６の抵抗値、温度に対して分圧した第２電界効果型トランジスタ７５ａのゲート電位とその遮断される電位の特性を示す。また、図３はＭＯＳＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）の特性として遮断される所定電位のしきい値は温度に対してやや右下がり曲線となり、ゲート電位がその所定電位を下回るとトランジスタ７５ａが遮断されることを示している。

図２から、第２スイッチング素子７５、第１抵抗７６および第２抵抗７７を取り除いた回路において、図６(a) の実線に示すように、モータ制御部７２からの制御信号により第１スイッチング素子７４を導通された状態に維持すれば、電動モータ３０はバッテリ７８から連続して給電されて図６(b) の実線に示すように回転駆動され、この給電により電動モータ３０は発熱してリアカバー３０ａ２内の温度は図６(c) の実線に示すように上昇する。この温度上昇中で電動モータ３０のリアカバー３０ａ２内の温度がＨ0 に達した時点Ｔ0 において、モータ制御部７２からの制御信号により第１スイッチング素子７４を、図６(a) の二点鎖線に示すように遮断すれば、電動モータ３０は、図６(b) の二点鎖線に示すように停止され、電動モータ３０のリアカバー３０ａ２内の温度は、図６(c) の二点鎖線に示すように、周囲の高温部からの熱伝導により一時的に多少上方にオーバシュートした後に下降する。

次に、第２スイッチング素子７５、第１抵抗７６および第２抵抗７７を備えた図２の回路における電動モータ３０の自己過熱保護機能を、図７により説明する。図７(a) に示すように、モータ制御部７２からの制御信号により第１スイッチング素子７４を導通させてその状態を維持すれば、電動モータ３０はそれまで停止されていて低温であり、従って第１抵抗７６も低温で抵抗値も低く、第２スイッチング素子７５はゲート電圧が高くなっているので、図７(b) に示すように導通される。これにより電動モータ３０はバッテリ７８から給電されて図７(c) に示すように回転駆動され、この給電により電動モータ３０は発熱してリアカバー３０ａ２内の温度は図７(d) に示すように上昇する。この上昇部分のカーブは図６(c) の実線の上昇開始部分と同じである。

そしてリアカバー３０ａ２内の温度が、前述のようにして定められる所定温度Ｈ1 よりも高くなる時点Ｔ1 に達すれば、第２電界効果トランジスタ７５ａのソースに対するゲート電位は第２電界効果トランジスタ７５ａが遮断される所定電位よりも低くなるので、第２電界効果トランジスタ７５ａは、図７(b) に示すように遮断され、電動モータ３０は図７(c) に示すように停止される。電動モータ３０が停止されれば、リアカバー３０ａ２内の温度は一旦は上方にオーバシュートされるがすぐに低下し始め、所定温度Ｈ1 よりも低くなる時点Ｔ2 に達すれば、第２電界効果トランジスタ７５ａのソースに対するゲート電位は第２電界効果トランジスタ７５ａが遮断される所定電位よりも高くなるので、第２電界効果トランジスタ７５ａは、図７(b) に示すように導通され、電動モータ３０は給電されて図７(c) に示すように再び回転駆動される。これによりリアカバー３０ａ２内の温度は一旦は下方にオーバシュートされるがすぐに上昇し始め、所定温度Ｈ1 よりも高くなる時点Ｔ3 に達すれば電動モータ３０は停止される。第１スイッチング素子７４が導通されている間は以上の作動を繰り返して、リアカバー３０ａ２内の温度は所定温度Ｈ1 を中心とする狭い温度範囲内に維持される。

ＥＣＵ７０は、車両の作動状態によっては、マイクロプロセッサ７１およびモータ制御部７２を介して、第１スイッチング素子７４に対し長時間にわたり導通された状態を維持するよう指令することがあり、そのような場合にはブレーキ制御装置Ａで油圧を生成するポンプ１９を駆動する電動モータ３０が長時間にわたり連続運転されるので、電動モータ３０が過熱されてモータ不作動といった悪影響を生じるおそれがある。しかし上述した実施形態によれば、ブレーキ制御装置のポンプ１９を駆動する電動モータ３０のモータケーシング３０ａ内に設けられた第２スイッチング素子７５は、同じくモータケーシング３０ａ内に設けられた第１抵抗７６により検出される温度が予め設定された所定温度よりも高くなれば遮断されて電動モータ３０を停止させ、予め設定された所定温度よりも低くなれば導通されて電動モータ３０を作動させるので、電動モータ３０は自立的に間欠作動されて、過熱されることはなくなる。また、電動モータ３０が長時間停止されることもないので、一部の機能が低下することはあっても、失われることはない。

また場合によっては、電動モータ３０の作動を制御する第１スイッチング素子７４が導通したままとなる故障が生じて、電動モータ３０が停止しなくなるおそれもあるが、上述した実施形態によればそのような場合でも電動モータ３０は自立的に間欠作動されて、過熱されるおそれはなくなる。なお上記実施形態では、第１電界効果トランジスタ７４ａのソースと電動モータ３０の端子ａの間のＥＣＵ７０内に位置する部分の電圧は、電圧検出回路８０を介してマイクロプロセッサ７１により検出されるようになっているので、この電圧の検出結果と、第１スイッチング素子７４に対するモータ制御部７２からの指令を対比することにより、第１スイッチング素子７４が導通したままとなる故障は検出される。またこの実施形態では、電動モータ３０の間欠作動はモータケーシング３０ａのリアカバー３０ａ２内で自立的に処理され、第１抵抗７６による温度検出結果を外部に送信するための配線や外部モニタ装置を必要としないので、電動モータを使用したブレーキ制御装置の構造が簡略化され、製造コストを低下させることができる。

上述した実施形態では、電動モータ３０を間欠作動させる第２電界効果トランジスタ７５ａのゲート電圧を変化させる回路は、第１抵抗７６と第２抵抗７７よりなるきわめて簡単なものであるので電動モータ３０の過熱保護装置の構造はきわめて簡略化され、製造コストを大幅に低下させることができる。また第１抵抗７６は温度に対する抵抗値の変化率が大きいので、第２電界効果トランジスタ７５ａが遮断および導通される際の温度の精度を高めることができる。

また上述した実施形態では、リアカバー３０ａ２の内部で最も発熱する整流子３０ｈとブラシの接触部に接近させて温度を検出する第１抵抗７６を設けているので、検出の必要性が高い高温部分の温度を検出することができる。しかしながら本発明はこれに限られるものではなく、第１抵抗７６と第２抵抗７７は電動モータ３０のモータケーシング３０ａ内の適当な場所に設ければよく、それにより電動モータ３０は自立的に間欠作動されて、過熱されることはなくなり、また温度検出結果を外部に送信するための配線や外部モニタ装置を必要としないのでブレーキ制御装置の構造が簡略化され、製造コストを低下させることができるという各効果を得ることができる。

また上述した実施形態では、第２スイッチング素子７５および第２抵抗７７は、第１抵抗７６と同じくモータケーシング３０ａ内に設けたので、これら部品を予めユニットとして製造し、さらにモータケーシング３０ａ内に一辺に容易に取り付けることができる。

また上述した実施形態では、第１抵抗７６はその抵抗値は温度がある一定温度を越えると急激に大きくなるものであり、第２スイッチング素子７５はゲート電圧が正の所定電圧より小さいと遮断され、正の所定電圧より大きいと導通されるので、第２スイッチング素子７５のゲート電圧−ドレイン電流特性と第１抵抗７６の温度特性を適切に利用して簡単な回路構成で自立した電流遮断機能を得ることができる。

さらに上述した実施形態では、本発明をブレーキ制御装置Ａで油圧を生成するポンプ１９を駆動する電動モータ３０に適用した例につき説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、種々の用途に使用される電動モータに適用することができる。

なお、第２スイッチング素子７５および第２抵抗７７は、モータケーシング３０ａ内でなく、それ以外のモータケーシング３０ａの場所（例えばモータケーシング３０ａの外壁面）に設けるようにしてもよい。

本発明による自己過熱保護機能を備えた電動モータを使用した車両用ブレーキ制御装置の一実施形態の概要を示す流体回路図である。図１に示す実施形態の要部を示す電気回路図である。図２に示す電気回路図に使用する第１抵抗器（サーミスタ）の温度に対する抵抗値および第２電界効果型トランジスタのゲート電圧とその遮断される所定電位の変化特性を示す図である。図１に示す実施形態の電動モータの外形を示す側面図である。図４に示す電動モータのキャップを除いた状態の右側面図である。図２に示す実施形態の作動を予備的に説明するタイムチャートである。図２に示す実施形態の作動を説明するタイムチャートである。

符号の説明

１９…ポンプ、３０…電動モータ、３０ａ…モータケーシング、３０ａ２…カバー（リアカバー）、７０…電子制御ユニット（ＥＣＵ）、７４…第１スイッチング素子、７５…第２スイッチング素子、７５ａ…電界効果トランジスタ（第２電界効果トランジスタ）、７６…第１抵抗（サーミスタ）、７７…第２抵抗、７８…直流電源（バッテリ）、Ａ…車両用ブレーキ制御装置。

Claims

電子制御ユニット（７０）に設けられた第１スイッチング素子（７４）を介して直流電源（７８）に接続されて給電される電動モータ（３０）において、
前記電動モータのモータケーシング（３０ａ）に設けられ、前記電動モータおよび直流電源と直列に接続された電界効果トランジスタよりなり、前記電動モータへの導通、遮断を切り替える第２スイッチング素子（７５）と、
前記モータケーシング内に設けられ、互いに直列接続された前記電動モータと前記第２スイッチング素子に対し並列に接続され、該モータケーシング内の温度に応じて抵抗値が変化する第１抵抗（７６）と、
前記モータケーシングに設けられ、前記第１抵抗と直列に接続されかつ互いに直列接続された前記電動モータと前記第２スイッチング素子に対し並列に接続された第２抵抗（７７）と、を備え、
前記第１抵抗と前記第２抵抗の中間部を前記第２スイッチング素子のゲートに接続し、
前記第１スイッチング素子が導通された状態では、前記モータケーシング内の温度が所定温度よりも高くなれば前記第２スイッチング素子が遮断され、前記所定温度よりも低くなれば導通されることを特徴とする自己過熱保護機能を備えた電動モータ。
請求項１において、前記第１抵抗は前記モータケーシングの給電側となるカバー（３０ａ２）内に設けたことを特徴とする自己過熱保護機能を備えた電動モータ。
請求項１または請求項２において、前記第２スイッチング素子および前記第２抵抗は前記モータケーシング内に設けたことを特徴とする自己過熱保護機能を備えた電動モータ。
請求項１乃至請求項３の何れか一項において、前記第１抵抗は所定温度を越える温度−抵抗値勾配が前記所定温度未満の温度−抵抗値勾配より大きいものであり、前記第２スイッチング素子は前記中間部の電圧であるゲート電圧が正の所定電圧しきい値より小さいと遮断され、前記正の所定電圧しきい値より大きいと導通されることを特徴とする自己過熱保護機能を備えた電動モータ。
請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の自己過熱保護機能を備えた電動モータにより、車両用ブレーキ制御装置（Ａ）で油圧を生成するポンプ（１９）を駆動することを特徴とする過熱保護装置を備えた電動モータを使用した車両用ブレーキ制御装置。