JP2011111035A - モータ駆動回路 - Google Patents

Abstract

【課題】モータを駆動させる際に利用されるモータ駆動回路において、モータからの逆起電力による悪影響を防止できるようにする。
【解決手段】モータ駆動回路２１ａはスプールに加えられる外力によってモータ１１に逆起電力が発生したときに、モータ１１自身に逆起電力を逃がすよう構成されている。即ち、モータ１１端子同士を短絡させる正転ＦＥＴ２３ｂと、モータ１１における一端子の電位が予め設定された第１基準電位を超えると、正転ＦＥＴ２３ｂを作動させるツェナーダイオード５１と、を備えている。このようなモータ駆動回路２１ａによれば、モータ１１に逆起電力が発生し、モータ１１における一端子の電位が第１基準電位を超えると、モータ１１端子同士を短絡させることができる。この結果、モータ１１に逆起電力が発生したとしてもこの逆起電力をモータ１１に逃がすことができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、モータを駆動させる際に利用されるモータ駆動回路に関する。

上記のモータ駆動回路を搭載した装置として、車両が衝突する可能性が高まったときにシートベルトを巻き上げるシートベルト巻取装置が知られている。この装置には、シートベルトを巻き上げるモータが作動するときのみにモータの動力をシートベルトに伝えるクラッチ機構が備えられており、モータが作動しないときには軽い力でシートベルトを引き出すことができるようにしている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２００６／０４３５９０号パンフレット

しかしながら、モータ駆動回路においては、モータが外力によって駆動されると、モータに逆起電力が発生し、モータ駆動回路を構成する素子や、モータ駆動回路に接続された機器を損傷する虞がある。上記のクラッチ機構を有するシートベルト巻取装置では、クラッチ機構が噛み合ったままの状態になると、車両の乗員がシートベルトを引き出したときにモータに逆起電力が発生することになる。

そこで、このような問題点を鑑み、シートベルト巻取装置にてモータを駆動させる際に利用されるモータ駆動回路において、モータからの逆起電力による悪影響を防止できるようにすることを本発明の目的とする。

かかる目的を達成するために成されたシートベルト巻取装置に利用されるモータ駆動回路において、退避手段は被駆動部材に加えられる外力によってモータに逆起電力が発生したときに、モータを駆動するための電源または当該モータ自身に前記逆起電力を逃がすよう構成されている（請求項１）。

このようなモータ駆動回路によれば、モータに逆起電力が発生したとしてもこの逆起電力を電源またはモータに逃がすことができる。つまり、逆起電力を電源（例えば、車載バッテリ等）に逃がす場合には、一時的にモータを駆動させる回路（リレーやトランジスタ等のスイッチ）をＯＮ状態とし、電源を大容量のコンデンサとして利用する。このとき、モータ端子（モータに電力を供給するための端子）の電位は電源の電位と一致させられる。したがって、電源の電位以上の電位となる逆起電力が発生したとしても、モータ駆動回路を構成する素子や、モータ駆動回路に接続された他の機器の耐圧を越える電圧が加えられることを防止することができる。

一方で、逆起電力をモータ自身に逃がす場合には、一時的にモータ端子同士を短絡させる。このようにすると、モータによって発生した逆起電力はモータに還流し、モータにブレーキを掛けるよう作用する。すると、逆起電力を発生しにくくすることができる。また、モータによって発生した逆起電力をモータ自身が消費するため、逆起電力が他の素子や機器に影響を与えにくくすることもできる。

つまり、本発明によれば、モータからの逆起電力による悪影響を防止することができる。
ところで、逆起電力をモータ自身に逃がす場合の具体的な構成としては、退避手段は、モータ端子同士を短絡させる短絡手段と、モータにおける一端子の電位が予め設定された第１基準電位を超えると、短絡手段を作動させる短絡作動手段と、を備えていてもよい（請求項２）。

このようなモータ駆動回路によれば、モータに逆起電力が発生し、モータにおける一端子の電位が第１基準電位を超えると、モータ端子同士を短絡させることができる。よって、上記に説明したように、モータによる逆起電力による悪影響を防止できる。

さらに、モータ駆動回路においては、モータをある一方向に回転させる際にスイッチングされる一組のトランジスタから成る第１スイッチング手段と、モータを前記一方向とは反対方向に回転させる際にスイッチングされる第１スイッチング手段とは異なる一組のトランジスタから成る第２スイッチング手段と、を備え、短絡手段は、第１スイッチング手段および第２スイッチング手段を構成するトランジスタのうちの少なくとも１つとして構成されていてもよい（請求項３）。

このようなモータ駆動回路によれば、スイッチング手段を構成するトランジスタを短絡手段として利用することができるので、部品点数を削減することができる。
また、モータ駆動回路においては、モータの作動中に、短絡作動手段が短絡手段を作動させることを禁止する短絡禁止手段、を備えていてもよい（請求項４）。

このようなモータ駆動回路によれば、モータ作動中には短絡手段が作動しないようにすることができる。特に、請求項３の構成においては、モータ作動中に短絡手段が作動した結果、第１スイッチング手段と第２スイッチング手段とが同時にＯＮ状態になると、モータを作動させる電源とグランドとがショートする虞が生じるが、本発明を請求項３の構成に適用すれば、モータを作動させる電源とグランドとがショートしないようにすることができる。

さらに、モータ駆動回路において、第１基準電位は、モータを駆動させる電源の電位よりも高い電位に設定されていてもよい（請求項５）。
このようなモータ駆動回路によれば、モータの電源の電位によっては、短絡手段が作動しないようにすることができる。よって、短絡手段の誤作動を防止することができる。

また、モータ駆動回路において、短絡作動手段は、短絡手段側をアノードとし、モータにおける一端子側をカソードとするツェナーダイオードを備えていてもよい（請求項６）。

このようなモータ駆動回路によれば、短絡作動手段を、ツェナーダイオードを備えた構成としているので、コンピュータによる処理を利用することなく短絡手段を作動させる構成を実現することができる。よって、短絡手段を作動させる構成を簡素化することができる。

また、モータ駆動回路において退避手段は、モータにおける一端子を電源に電気的に接続させる接続手段と、モータにおける一端子の電位が予め設定された第２基準電位を超えると、接続手段を作動させる接続作動手段と、を備えていてもよい（請求項７）。

このようなモータ駆動回路によれば、上述したように、電源の電位以上の電位となる逆起電力が発生したとしても、モータ駆動回路を構成する素子や、モータ駆動回路に接続された他の機器の耐圧を越える電圧が加えられることを防止することができる。よって、モータからの逆起電力による悪影響を防止することができる。

さらに、モータ駆動回路において、接続作動手段は、モータの一端子における電位が第２基準電位を超えると、予め設定された継続時間だけ接続手段の作動を継続させるよう構成されていてもよい（請求項８）。

このようなモータ駆動回路によれば、設定された継続時間だけは接続手段の作動が継続されるので、接続手段の作動・非作動が頻繁に繰り返されることを防止することができる。よって、接続手段の寿命を向上させることができる。

加えて、モータ駆動回路においては、接続作動手段は、接続手段の作動を継続させる構成として、単安定マルチバイブレータを備えていてもよい（請求項９）。この構成において、単安定マルチバイブレータは、第２基準電位を超える電位をトリガとして入力し、このトリガから設定された継続時間だけ接続手段を作動させる信号を出力する。

このようなモータ駆動回路によれば、接続手段を作動させる構成をコンピュータによる処理を利用することなく実現することができる。
また、単安定マルチバイブレータの電源には、当該モータ駆動回路に備えられ、モータの逆起電力で充電されるコンデンサによる電力を利用するようにしてもよい。

このようにすれば、モータを駆動しないときにおいて、単安定マルチバイブレータによってモータの電源から電力が消費されることを防止することができる。

プリクラッシュセーフティシステムの概略構成を示すブロック図である。 第１実施形態のシートベルトＥＣＵ２０ａの概略構成を示す回路図（ａ）、およびモータ１１における反転ＦＥＴ２２ａのソース側に接続された端子の電位、正転ＦＥＴ２３ｂのゲートの電位のそれぞれの変化を示すグラフ（ｂ）である。 第２実施形態のシートベルトＥＣＵ２０ｂの回路図である。 第３実施形態のシートベルトＥＣＵ２０ｃの回路図である。 第４実施形態のシードベルトＥＣＵ２０ｄの回路図である。 第５実施形態のシードベルトＥＣＵ２０ｅの回路図である。

以下に本発明にかかる実施の形態を図面と共に説明する。
［第１実施形態］
［プリクラッシュセーフティシステム］
ここで、図１は、本発明が適用されたモータ駆動回路を備えたプリクラッシュセーフティシステムの概略構成を示すブロック図である。なお、以下では、プリクラッシュセーフティシステムが搭載された自動車を自車両と称す。

このプリクラッシュセーフティシステム１は、進行路上に存在する障害物と自車両との衝突の可能性（以下、衝突可能性とする）が高い場合には、自車両の制動力を増加したり、シートベルトの拘束力を強化したりするものである。

これを実現するために、図１に示すように、プリクラッシュセーフティシステム１は、自車両の進行路上を監視する前方監視装置５と、自車両に備えられたブレーキ機構を制御するブレーキ制御装置７と、自車両に備えられたシートベルトそれぞれを巻き取るための少なくとも１つのシートベルト巻取装置１０と、前方監視装置５からの出力に従って、衝突可能性が設定閾値以上である否かを判定する共に、その判定結果に従ってブレーキ制御装置７を制御するプリクラッシュ制御装置（いわゆる、電子制御装置（ＥＣＵ））６と、プリクラッシュ制御装置６にて、衝突可能性が設定閾値以上であるものと判定されると、シートベルトの拘束力を強化するようにシートベルト巻取装置１０それぞれを制御するシートベルト制御装置（以下、シートベルトＥＣＵとも称す）２０（第１実施形態では２０ａ）とを備えている。

このうち、前方監視装置５は、レーダ波を送受信することで、先行車両等の物標を検出し、その物標と自車両との位置、および速度を含む物標情報を取得するミリ波レーダ装置等を中心に構成され、取得した物標情報をプリクラッシュ制御装置６に出力するようにされている。なお、前方監視装置５は、自車両の進行方向を撮影するように配置され、撮影画像に基づいて物標情報を取得する車載カメラや、レーザ光を送受信することで、先行車両等の物標を検出し、物標情報を取得するレーザレーダ装置を中心に構成されていてもよいし、これら（即ち、ミリ波レーダ装置、車載カメラ、およびレーザレーダ装置）を、組み合わせて構成されていてもよい。

また、プリクラッシュ制御装置６は、少なくともＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、およびこれらを接続するバスからなる周知のマイクロコンピュータを中心に構成されたものである。そして、プリクラッシュ制御装置６では、前方監視装置５から取得した物標情報に従って、衝突可能性を算出し、その算出した衝突可能性を自車両内に報知すると共に、その算出された衝突可能性が、設定閾値の１つとして予め規定された第一設定閾値以上であるか否かを判定して、判定の結果、衝突可能性が第一設定閾値以上であれば、ブレーキ制御装置７を動作させて、自車両の制動力を増加させる処理を実行する。これに加えて、プリクラッシュ制御装置６では、衝突可能性が、設定閾値の１つとして予め規定された第二設定閾値以上であるか否かを判定し、その判定の結果、衝突可能性が第二設定閾値以上であれば、シートベルト制御装置２０がシートベルトの拘束力の制御を開始するための起動指令をシートベルト制御装置２０に出力するようにされている。

［シートベルト巻取装置の構成］
次に、シートベルト巻取装置１０について説明する。
シートベルト巻取装置１０それぞれは、自車両に設けられた座席に着座した人物（例えば、運転者等、以下、乗員とも称す）を、座席に拘束するシートベルト機構の一部を構成する周知のものであり、シートベルトの帯（以下、ウェビングと称す）１２を引き出しおよび巻き取り可能に構成されたものである。

即ち、各シートベルト巻取装置１０は、ウェビング１２の一端が固定されたスプール１３と、スプール１３を駆動するための駆動力を発生するモータ１１と、モータ１１で発生した駆動力をスプール１３に伝達するギア群（図示せず）およびクラッチ１４と、スプール１３を回動自在に保持すると共に、モータ１１、ギア群およびクラッチ１４を支持して、当該シートベルト巻取装置１０を自車両に固定するための保持部材（図示せず）とを備えている。

また、モータ１１は、電気エネルギーを回転運動（即ち、運動ネルギー）に変換する周知の直流モータ（ＤＣモータ）として構成されており、通電方向に応じた駆動力を発生する。

さらに、クラッチ１４は、モータ１１で発生した駆動力が伝達される（一般的に言う、駆動側に固定された）第一部材（図示せず）と、第一部材と係合してスプール１３に駆動力を伝達する（一般的に言う、従動側に固定された）第二部材（図示せず）とを備えている。ただし、クラッチ１４は、予め規定された一方向（以下、順方向と称す）の駆動力が第一部材に伝達されると、第一部材が、第二部材とは非係合である初期位置から回動して第二部材と係合し、順方向とは異なる方向（以下、反転方向と称す）の駆動力が第一部材に伝達されると、第一部材と第二部材との係合が解除され、第一部材が初期位置へと戻るように構成されている。

即ち、クラッチ１４は、順方向の駆動力が第一部材に伝達されてから、第二部材と係合するまでに、所定の「遊び」を有するように構成されており、順方向の駆動力が第一部材に伝達されてから、第一部材が第二部材と係合して、スプール１３が回動するまでに所定時間を要するものである。

従って、シートベルト巻取装置１０では、モータ１１にて順方向の駆動力を発生すると、その駆動力が伝達された第一部材が、初期位置から回動を開始してから所定時間の経過後に、第一部材と第二部材とが係合する（即ち、クラッチ１４が接続される）。すると、保持部材に回動自在に支持されているスプール１３が、順方向に対応する方向に回転して、ウェビング１２をスプール１３自体に巻き取る。

また、シートベルト巻取装置１０では、モータ１１にて反転方向の駆動力が発生すると、その駆動力が伝達された第一部材が、第二部材との係合を解除し、初期位置まで戻り、クラッチ１４が有する「遊び」が最大となる。

［シートベルト制御装置の構成］
次に、シートベルト制御装置について説明する。ここで、図２（ａ）は、第１実施形態のシートベルトＥＣＵ２０ａの概略構成を示した回路図である。

図２（ａ）に示すように、シートベルトＥＣＵ２０ａは、このＥＣＵ２０ａの外部に配置された前述のモータ１１、バッテリ４１、イグニッションスイッチ４２にそれぞれ接続されている。そして、シートベルトＥＣＵ２０ａは、コントローラ３０ａとモータ駆動回路２１ａと備えている。バッテリ４１による電力は、イグニッションスイッチ４２がＯＮ状態のときに、シートベルトＥＣＵ２０ａに供給され、ＯＦＦ状態のときには通電が遮断される。

コントローラ３０ａは、図示しないＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備えた周知のマイコンとして構成されており、モータ駆動回路２１ａに対してモータ１１を制御するためのモータ制御信号を生成して出力する。なお、コントローラ３０ａのＲＯＭには、プリクラッシュ制御装置６等の自車両に搭載された他の電子制御装置（即ち、シートベルトＥＣＵ２０以外のＥＣＵ）との間で情報を送受信する情報取得処理や、モータ１１を流れる電流値が予め規定された目標値となるように、モータ制御信号のデューティ比（即ち、パルス幅）を制御するモータ制御処理をＣＰＵが実行するための処理プログラムが格納されている。

モータ駆動回路２１ａは、以下に説明する多数の素子を備えて構成されており、モータ１１への通電の実施およびその通電の遮断、或いは、モータ１１に逆起電力が発生したときに、その逆起電力をモータ１１自身に還流させる機能を有している。

なお、モータ制御信号とは、信号レベルがハイレベルであれば、モータ１１への通電を実行して、信号レベルがローレベルであれば、モータ１１への通電を遮断するものである。即ち、モータ制御信号は、デューティ比（即ち、ハイレベルである期間とローレベルである期間との比）を制御することで、モータ１１で発生するトルク、換言すれば、モータ１１を流れる電流値を調整するものである。

モータ駆動回路２１ａは、４個のＮチャネル型ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）を有したいわゆるＨブリッジ回路を備えており、４個のＮチャネル型ＦＥＴのうち、２つのＦＥＴ２２ａ，２２ｂは、ゲートに抵抗２６ａ，２６ｂを介してコントローラ３０ａが接続されている。そして、ドレインにリレー２８を介してバッテリ４１が接続され、ソースにモータ１１が接続されている。

また、２つのＦＥＴ２３ａ，２３ｂは、ゲートに抵抗２６ｃ，２６ｄを介してコントローラ３０ａが接続されている。そして、ドレインにモータ１１が接続され、ソースが図示しないシャント抵抗を介して接地されている。

ここで、シャント抵抗は、モータ１１を流れる電流値を検出するために配置されており、シャント抵抗にて検出した電流値は、増幅器にて増幅された後、Ａ／Ｄ変換してコントローラ３０ａに入力される。コントローラ３０ａは、入力された電流値に応じて各ＦＥＴ２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂに出力するモータ制御信号のデューティ比を制御するフィードバック制御を実施するよう構成されている。

このようなモータ駆動回路２１ａにおいては、コントローラ３０ａから各ＦＥＴ２２，２３に入力されるモータ制御信号がハイレベルであれば、そのモータ制御信号が入力されたＦＥＴ２２，２３がＯＮとなり、モータ制御信号がローレベルであれば、そのモータ制御信号が入力されたＦＥＴ２２，２３がオフとなるものである。ただし、本実施形態におけるモータ駆動回路２１ａとモータ１１とは、ＦＥＴ２２ａ，２３ａがＯＮされると、モータ１１にて反転方向の駆動力が発生し、ＦＥＴ２２ｂ，２３ｂがＯＮされると、モータ１１にて順方向の駆動力が発生するように配線されている。

つまり、モータ駆動回路２１ａは、ドレイン，ソース間が通電可能となるＦＥＴ２２，２３を切り替えることで、モータ１１の駆動方向を切り替え可能なものである。
なお、以下では、ＦＥＴ２２ａ，２３ａを反転ＦＥＴ２２ａ，２３ａと称し、ＦＥＴ２２ｂ，２３ｂを正転ＦＥＴ２２ｂ，２３ｂと称す。

また、モータ駆動回路２１ａにおいては、各ＦＥＴ２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂのソースをアノードとし、ドレインをカソードとするダイオード２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂが配置されおり、ＦＥＴ２２ａ，２２ｂのドレイン（電源）とＦＥＴ２３ａ，２３ｂのソース（グランド）との間には、電源安定化およびノイズ除去のためにコンデンサ２７が配置されている。また、バッテリ４１とＦＥＴ２２ａ，２２ｂとの経路には、リレー２８が配置されている。このリレー２８は、コントローラ３０ａによりＯＮ・ＯＦＦが切り換えられる。また、ＦＥＴ２２ａ，２２ｂのドレイン（電源）の電位はコントローラ３０ａにて検出可能にされている。つまり、コントローラ３０ａは、リレー２８の作動状態を認識することができる。

ここで、モータ駆動回路２１ａでは、クラッチ機構が噛み合った状態の場合において、スプール１３に加えられる外力によってモータ１１に逆起電力が発生したときに発生する電圧を検出するツェナーダイオード５１を備えている。このツェナーダイオード５１は、モータ１１の２つの端子のうちの、乗員によってウェビング１２が引き出されたときにモータ１１が駆動された場合、高電位となる端子、つまり、本実施形態では、反転ＦＥＴ２２ａのソース側の端子（図２（ａ）中のａ点）をカソードとし、正転ＦＥＴ２３ｂのゲート（図２（ａ）中のｂ点）をアノードとして配置されている。

この位置にツェナーダイオード５１を配置するのは、ロードダンプ等による電源電圧変動の影響を受け難くするためである。なお、ツェナーダイオード５１と正転ＦＥＴ２３ｂのゲートとの間には、コントローラ３０ａからの駆動信号との干渉を避ける為の抵抗５２が配置されている。

［シートベルト制御装置の作動］
次に、シートベルトＥＣＵ２０ａの作動について図２（ａ）および図２（ｂ）を用いて説明する。図２（ｂ）は、モータ１１における反転ＦＥＴ２２ａのソース側に接続された端子の電位、正転ＦＥＴ２３ｂのゲートの電位のそれぞれの変化を示すグラフである。

まず、モータ１１が駆動される際には、図２（ａ）に示すように、イグニッションスイッチ４２の接点が閉じられ、コントローラ３０ａにバッテリ４１からの電力が供給される。その後、コントローラ３０ａがリレー２８の接点を閉じることによりモータ駆動回路２１ａにバッテリ４１からの電力が供給可能な状態となる。

そして、コントローラ３０ａは、外部から通信等によりモータ１１を駆動させる指令を受けると、反転ＦＥＴ２２ａ，２３ａまたは正転ＦＥＴ２２ｂ，２３ｂのゲートに対してフィードバック制御によって設定したデューティ比のモータ制御信号を送り、モータ１１を駆動させる。

ここで、リレー２８の接点が開いている時（イグニッションスイッチ４２の状態は問わない。）において、スプール１３に加えられる外力によってモータ１１に逆起電力が発生すると、図２（ｂ）に示すように、図２（ａ）に示すａ点の電位が上昇する。そして、ａ点の電位と正転ＦＥＴ２３ｂのゲートとの電位差がツェナーダイオード５１の降伏電圧（いわゆるツェナー電圧）を超えると、ツェナーダイオード５１を介してｂ点に電流が流れ、ｂ点の電位がある電位よりも高くなると、正転ＦＥＴ２３ｂのゲートがＯＮ状態となる。なお、正転ＦＥＴ２３ｂのゲートがＯＮ状態となるときのａ点の電位（第１基準電位）は、モータ１１を駆動させるバッテリ４１の電位（高電圧側の電位）よりも高い電位に設定されている。

正転ＦＥＴ２３ｂのゲートがＯＮ状態となると、ａ点から、正転ＦＥＴ２３ｂ、ダイオード２５ａ、モータ１１の順に電流が還流し、ａ点の電位が下がることになる。その後、ａ点の電位が下がると、正転ＦＥＴ２３ｂはＯＦＦ状態となる。

［第１実施形態による効果］
以上のように構成されたプリクラッシュセーフティシステム１において、モータ駆動回路２１ａはスプール１３に加えられる外力によってモータ１１に逆起電力が発生したときに、モータ１１自身に逆起電力を逃がすよう構成されている。逆起電力をモータ１１自身に逃がす場合の具体的な構成としては、モータ１１端子同士を短絡させる正転ＦＥＴ２３ｂと、モータ１１における一端子の電位が予め設定された第１基準電位を超えると、正転ＦＥＴ２３ｂを作動させるツェナーダイオード５１と、を備えている。

このようなプリクラッシュセーフティシステム１によれば、このようなモータ駆動回路２１ａによれば、モータ１１に逆起電力が発生し、モータ１１における一端子の電位が第１基準電位を超えると、モータ１１端子同士を短絡させることができる。この結果、モータ１１に逆起電力が発生したとしてもこの逆起電力をモータ１１に逃がすことができる。つまり、モータ１１によって発生した逆起電力はモータ１１に還流し、モータ１１にブレーキを掛けるよう作用する。すると、逆起電力を発生しにくくすることができる。また、モータ１１によって発生した逆起電力をモータ１１自身が消費するため、逆起電力が他の素子や機器に影響を与えにくくすることもできる。よって、プリクラッシュセーフティシステム１によれば、モータ１１からの逆起電力による悪影響を防止することができる。

さらに、プリクラッシュセーフティシステム１においてモータ駆動回路２１ａは、モータ１１をある一方向に回転させる際にスイッチングされる一組のトランジスタから成る正転ＦＥＴ２２ａ，２３ａと、モータ１１を一方向とは反対方向に回転させる際にスイッチングされる正転ＦＥＴ２２ａ，２３ａとは異なる一組のトランジスタから成る反転ＦＥＴ２２ｂ，２３ｂと、を備え、このうちの正転ＦＥＴ２３ｂを利用してモータ１１端子同士を短絡させる構成を実現している。

このようなプリクラッシュセーフティシステム１によれば、正転ＦＥＴ２３ｂを利用してモータ１１を短絡させる構成を実現することができるので、部品点数を削減することができる。

また、モータ駆動回路２１ａによれば、正転ＦＥＴ２３ｂのゲートがＯＮ状態となる電位は、モータ１１を駆動させるバッテリ４１の電位（高電圧側の電位）よりも高い電位に設定されているので、正転ＦＥＴ２３ｂがバッテリ４１によって誤作動することを防止することができる。

また、モータ駆動回路２１ａにおいて、ツェナーダイオード５１は、正転ＦＥＴ２３ｂ側をアノードとし、モータ１１における一端子側をカソードとして配置されている。
このようなプリクラッシュセーフティシステム１によれば、モータ駆動回路２１ａを構成するツェナーダイオード５１を備えた構成としているので、コンピュータによる処理を利用することなく正転ＦＥＴ２３ｂを作動させる構成を実現することができる。よって、正転ＦＥＴ２３ｂを作動させる構成を簡素化することができる。

［第２実施形態］
次に、別形態のプリクラッシュセーフティシステムについて説明する。本実施形態（第２実施形態）では、第１実施形態のプリクラッシュセーフティシステム１と異なる箇所のみを詳述し、第１実施形態のプリクラッシュセーフティシステム１と同様の箇所については、同一の符号を付して説明を省略する。

以下の実施形態においては、シートベルトＥＣＵ２０の構成のみが異なる。第２実施形態のシートベルトＥＣＵ２０ｂの回路図を図３に示す。第２実施形態のシートベルトＥＣＵ２０ｂでは、モータ駆動回路２１ｂとコントローラ３０ｂとを備えている。

モータ駆動回路２１ｂは、第１実施形態のモータ駆動回路２１ａの構成に加えて、モータ１１の作動中に、ツェナーダイオード５１が正転ＦＥＴ２３ｂを作動させることを禁止する回路素子を備えている。具体的には、ツェナーダイオード５１と正転ＦＥＴ２３ｂのゲートとの間にＰチャネル型ＦＥＴ５３（以下、「禁止ＦＥＴ５３」という。）を配置している。他に、禁止ＦＥＴ５３を作動するためのＮＰＮ型トランジスタ６１、ＰＮＰ型トランジスタ５７も配置している。

より詳細には、禁止ＦＥＴ５３のソースがツェナーダイオード５１のアノードに接続され、ドレインが正転ＦＥＴ２３ｂのゲートに接続されている。そして、禁止ＦＥＴ５３のゲートがＰＮＰ型トランジスタ５７のコレクタに接続され、この端子は抵抗５８を介して接地されている。

ＰＮＰ型トランジスタ５７は、エミッタが抵抗５４を介してツェナーダイオード５１のカソードに接続されており、ベースが抵抗５６を介してＮＰＮ型トランジスタ６１のコレクタに接続されている。ＮＰＮ型トランジスタ６１は、エミッタが接地されており、ベースが抵抗５９を介してコントローラ３０ｂに接続されている。

なお、ＰＮＰ型トランジスタ５７およびＮＰＮ型トランジスタ６１のベース・エミッタ間には、抵抗５５，６０がそれぞれ配置されている。また、これらの各抵抗は、各ＦＥＴやバイポーラトランジスタに流れる電流や電圧を調整するためのものである。

コントローラ３０ｂは、第１実施形態のコントローラ３０ａの作動に加えて、モータ１１の作動時に、ツェナーダイオード５１が正転ＦＥＴ２３ｂを作動することを禁止する作動を行う。即ち、コントローラ３０ｂは、モータ１１の作動時にＮＰＮ型トランジスタ６１のベースに対してハイレベルの信号を送出し、モータ１１の非作動時にＮＰＮ型トランジスタ６１のベースに対してローレベルの信号を送出する。

コントローラ３０ｂが、ＮＰＮ型トランジスタ６１のベースに対してハイレベルの信号を送出すると、ＮＰＮ型トランジスタ６１はＯＮ状態となり、これに伴いＰＮＰ型トランジスタ５７のベースはローレベルとなり、ＰＮＰ型トランジスタ５７もＯＮ状態となる。そして、この場合、禁止ＦＥＴ５３のゲートはハイレベルとなり、禁止ＦＥＴ５３はＯＦＦ状態となる。この結果、ツェナーダイオード５１の作動によって正転ＦＥＴ２３ｂが作動されることはなくなる。

一方、コントローラ３０ｂが、ＮＰＮ型トランジスタ６１のベースに対してローレベルの信号を送出すると、禁止ＦＥＴ５３はＯＮ状態となり、ツェナーダイオード５１の作動によって正転ＦＥＴ２３ｂが作動可能な状態となる。

このようなモータ駆動回路２１ｂによれば、コントローラ３０ａからの信号によるモータ１１作動中には、モータ１１の端子電圧上昇により正転ＦＥＴ２３ｂが作動しないようにすることができる。つまり、モータ１１作動中に正転ＦＥＴ２３ｂが作動されたとしても、正転ＦＥＴ２２ａ，２３ａと反転ＦＥＴ２２ｂ，２３ｂとが同時にＯＮ状態にならないようにすることができるので、モータ１１を作動させる電源とグランドとがショートすることがないようにすることができる。

［第３実施形態］
第３実施形態のシートベルトＥＣＵ２０ｃの回路図を図４に示す。
第３実施形態のプリクラッシュセーフティシステムでは、図４に示すように、バッテリ４１とイグニッションスイッチ４２との間、およびバッテリ４１とリレー２８との間にフューズ７１，７２を配置している。なお、このフューズ７１，７２は、第１実施形態、第２実施形態において同様に配置されていてもよい。

また、第３実施形態のモータ駆動回路２１ｃにおいては、ツェナーダイオード５１のアノードがコントローラ３０ｃに入力されており、さらにこのアノードは抵抗５２を介して接地されている。つまり、ツェナーダイオード５１によって正転ＦＥＴ２３ｂが作動される構成にはされていない。その代わりに、モータ１１に逆起電力が発生したときに、リレー２８をＯＮ状態にするための構成を備えている。

具体的には、コントローラ３０ｃは、ツェナーダイオード５１のアノードの電位が所定の電位（第２基準電位）を超えたことをトリガとして、一定時間（例えば１〜２秒間）ハイレベルを出力し、コントローラ３０ｃ内に設けられた２つのＮＰＮ型トランジスタ３４，３５をＯＮ状態とするワンショットマルチバイブレータ３３ｃ（単安定マルチバイブレータ）を備えている。これらのＮＰＮ型トランジスタ３４，３５は、エミッタが接地されており、ＯＮ状態とされるとコレクタ側からローレベルが出力されることになる。なお、ワンショットマルチバイブレータ３３ｃのトリガは、モータ端子電圧を直接コントローラ３０ａに入力し、コントローラ３０ａ内の電圧比較器等で発生させても良い（第４実施形態、第５実施形態においても同様）
一方でモータ駆動回路２１ｃにおいては、イグニッションスイッチ４２とリレー２８との間に、バッテリ４１側をアノードとし、リレー２８側をカソードとする逆流防止用ダイオード６４を備えている。また、ＦＥＴ２２ａ，２２ｂのドレイン側をエミッタに接続し、逆流防止用ダイオード６４のカソード側をコレクタに接続したＰＮＰ型トランジスタ６６を備えている。

なお、ＰＮＰ型トランジスタ６６のコレクタは、逆流防止用ダイオード６５を介してリレー２８のコイル側に接続されている。また、リレー２８のコイルにおける両端子間には、リレー２８のコイル電流放電用のダイオード６９が配置されている。また、ＦＥＴ２２ａ，２２ｂのドレイン側とＰＮＰ型トランジスタ６６のベースとの間、このベースとＮＰＮ型トランジスタ３４との間には、それぞれ抵抗６８，６７が配置されている。さらに、リレー２８のコイルは、ＮＰＮ型トランジスタ３５のコレクタに接続されている。

なお、ＮＰＮ型トランジスタ３５は、ワンショットマルチバイブレータによる作動時に限らず、モータ作動時にはコントローラ３０ｃによってＯＮ状態とされる。
このようなモータ駆動回路２１ｃにおいては、イグニッションスイッチ４２がＯＦＦ状態のとき（つまり、リレー２８もＯＦＦ状態のとき）にモータ１１に逆起電力が発生すると、リレー２８を一時的にＯＮ状態にすることができる。詳細には、モータ１１に逆起電力が発生すると、この逆起電力によってダイオード２４ａを介してコンデンサ２７が充電され、これとともにツェナーダイオード５１のアノード側の電位が上昇する。そして、このアノード側の電位が、ある電位（第２基準電位）を超えるとコントローラ３０ｃのワンショットマルチバイブレータ３３ｃにトリガとして入力がされる。すると、ワンショットマルチバイブレータ３３ｃ固有の時間だけ所定の出力がなされ、ＮＰＮ型トランジスタ３４，３５がＯＮ状態となる。

なお、このとき、ワンショットマルチバイブレータ３３ｃの電源は、コンデンサ２７となる。そして、ＮＰＮ型トランジスタ３４，３５がＯＮ状態のとき、ＰＮＰ型トランジスタ６６のベースがローレベルとなり、ＰＮＰトランジスタ６６がＯＮ状態となる。

すると、コンデンサ２７に充電された電荷がＰＮＰ型トランジスタ６６を介してリレー２８のコイルに移動し、リレー２８をＯＮ状態とする。このようにリレー２８がＯＮ状態にされると、モータ１１によって発生した逆起電力は、ダイオード２４、リレー２８を介してバッテリ４１に逃げることができるようになる。

また、リレー２８がＯＮ状態となると、その後、バッテリ４１からの電力によってワンショットマルチバイブレータ３３ｃおよびリレー２８のコイルに電力が供給されるようになり、所定の時間が経過し、ＮＰＮ型トランジスタ３４，３５がＯＦＦ状態にされると、リレー２８もＯＦＦ状態となる。

このようなシートベルトＥＣＵ２０ｃでは、逆起電力を電源に逃がすことができる。即ち、一時的にモータ１１を駆動させる回路（リレーやトランジスタ等のスイッチ）をＯＮ状態とし、バッテリ４１を大容量のコンデンサとして利用する。このとき、モータ１１端子（モータ１１に電力を供給するための端子）の電位をバッテリ４１の電位と一致させることができる。したがって、バッテリ４１の電位以上の電位となる逆起電力が発生したとしても、モータ駆動回路２１ｃを構成する素子や、モータ駆動回路２１ｃに接続された他の機器の耐圧を越える電圧が加えられることを防止することができる。

また、シートベルトＥＣＵ２０ｃでは、ワンショットマルチバイブレータ３３ｃにて設定された継続時間だけはリレー２８の作動が継続されるので、リレー２８の作動・非作動が頻繁に繰り返されることを防止することができる。よって、リレー２８の寿命を向上させることができる。

また、シートベルトＥＣＵ２０ｃでは、ワンショットマルチバイブレータ３３ｃの電源に、当該モータ駆動回路２１ｃに備えられ、モータ１１の逆起電力で充電されるコンデンサ２７による電力を利用している。

このようにすれば、モータ１１を駆動しないときにおいて、ワンショットマルチバイブレータ３３ｃによってモータ１１の電源から電力が消費されることを防止することができる。

［第４実施形態］
第４実施形態のシードベルトＥＣＵ２０ｄの回路図を図５に示す。
第４実施形態のシートベルトＥＣＵ２０ｄにおいては、第３実施形態のシートベルトＥＣＵ２０ｃと比較して、構成を簡素化している。即ち、図５に示すように、第３実施形態のシートベルトＥＣＵ２０ｃにて配置されていた、各ダイオード６４，６５，６９や、トランジスタ３４，６６、抵抗６７，６８の配置を省略している。そして、リレー２８のコイルへは、イグニッションスイッチ４２を介することなく、バッテリ４１の電力を供給するようにしている。

このようにすれば、より簡素な構成でモータ１１による逆起電力を電源に逃がす構成を実現することができる。
［第５実施形態］
第５実施形態のシードベルトＥＣＵ２０ｅの回路図を図６に示す。

第５実施形態のシードベルトＥＣＵ２０ｅにおいては、第１実施形態や第２実施形態に示したように、モータ１１の端子間を短絡させる構成であるが、この際、ワンショットマルチバイブレータ３３ｅを利用して正転ＦＥＴ２３ｂをＯＮ状態にする。また、この際、バッテリ４１電位（コンデンサ２７の電位）を利用して正転ＦＥＴ２３ｂをＯＮ状態にする。

具体的には、図６に示すように、ワンショットマルチバイブレータ３３ｅの出力は、ＮＰＮ型トランジスタ３７のベースに入力される。このＮＰＮ型トランジスタ３７は、コレクタがＦＥＴ２２ａ，２２ｂのドレインに接続され、エミッタが正転ＦＥＴ２３ｂのゲートに接続されている。

なお、コントローラ３０ｅにおいては、ワンショットマルチバイブレータ３３ｅとは別に、モータ１１を作動させる通常時駆動回路３９（プリドライバ回路）を備えており（第１実施形態〜第４実施形態においても同様）、本実施形態では、この通常時駆動回路３９が作動する際には、通常時駆動回路３９からワンショットマルチバイブレータ３３ｅが作動しないように作動禁止信号が出力される。この作動禁止信号は、ワンショットマルチバイブレータ３３ｅの作動自体を禁止してもよいし、ワンショットマルチバイブレータ３３ｅからＮＰＮトランジスタ３７がＯＮ状態にならないようにハイレベルの出力を禁止するものであってもよい。

このようなシードベルトＥＣＵ２０ｅでは、モータ１１の非作動時において、モータ１１に逆起電力が発生すると、ワンショットマルチバイブレータ３３ｅが作動し、ワンショットマルチバイブレータ３３ｅからハイレベルの出力がされる。この間、ＮＰＮ型トランジスタ３７がＯＮ状態とされ、正転ＦＥＴ２３ｂが継続してＯＮ状態とされる。

このようなモータ駆動回路２１ｅによれば、ワンショットマルチバイブレータ３３ｅを駆動させる電源となる電位を利用してＦＥＴ２３ｂを作動することができるので、ＦＥＴ２３ｂを確実にＯＮ状態にすることができ、ＦＥＴ２３ｂが過渡状態となることによるＦＥＴ２３ｂよる電力消費を抑制することができる。

［その他の実施形態］
本発明の実施の形態は、上記の実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。

例えば、上記実施形態においては、プリクラッシュセーフティシステムに本発明のモータ駆動回路を採用したが、本発明は、外力によって逆起電力が発生する一般的なモータ駆動回路にも採用することができる。

［発明と具体的構成要素との対応関係］
本発明でいう退避手段には、上記実施形態のツェナーダイオード５１，正転ＦＥＴ２３ｂ、リレー２８、ワンショットマルチバイブレータ３３ｃ〜３３ｅ、トランジスタ３４〜３７等が該当する。また、短絡手段には正転ＦＥＴ２３ｂが該当し、短絡作動手段にはツェナーダイオード５１が該当する。さらに、第１スイッチング手段には反転ＦＥＴ２２ａ，２３ａが該当し、第２スイッチング手段には正転ＦＥＴ２２ｂ，２３ｂが該当する。

また、短絡禁止手段には、モータ駆動回路を構成する素子５３〜６１が該当する。さらに、接続手段には、リレー２８が該当し、接続作動手段にはツェナーダイオード５１，ワンショットマルチバイブレータ３３ｃ等が該当する。

１…プリクラッシュセーフティシステム、５…前方監視装置、６…プリクラッシュ制御装置、７…ブレーキ制御装置、１０…シートベルト巻取装置、１１…モータ、１２…ウェビング、１３…スプール、１４…クラッチ、２０，２０ａ〜２０ｅ…シートベルトＥＣＵ、２１ａ〜２１ｅ…モータ駆動回路、２２ａ，２３ａ…反転ＦＥＴ、２２ｂ，２３ｂ…正転ＦＥＴ、２４ａ，２４ｂ…ダイオード、２５ａ，２５ｂ…ダイオード、２７…コンデンサ、２８…リレー、３０ａ〜３０ｅ…コントローラ、３３ｃ〜３３ｅ…ワンショットマルチバイブレータ、３４…ＮＰＮ型トランジスタ、３５…ＮＰＮ型トランジスタ、３７…ＮＰＮ型トランジスタ、３９…通常時駆動回路、４１…バッテリ、４２…イグニッションスイッチ、５１…ツェナーダイオード、５３…禁止ＦＥＴ、５７…ＰＮＰ型トランジスタ、５８…抵抗、５９…抵抗、６１…ＮＰＮ型トランジスタ、６４…逆流防止用ダイオード、６５…逆流防止用ダイオード、６６…ＰＮＰトランジスタ、６６…ＰＮＰ型トランジスタ、６７…抵抗、６８…抵抗、６９…ダイオード、７１，７２…フューズ。

Claims (9)

1. シートベルトの帯を巻回した状態で保持し、回動自在に支持された被駆動部材と、前記被駆動部材を駆動するための駆動力を発生するモータと、を備えたシートベルト巻取装置にて前記モータを駆動するためのモータ駆動回路であって、
   前記被駆動部材に加えられる外力によって前記モータに逆起電力が発生したときに、前記モータを駆動するための電源または当該モータ自身に前記逆起電力を逃がす退避手段を備えたこと
   を特徴とするモータ駆動回路。
2. 請求項１に記載のモータ駆動回路において、
   前記退避手段は、
   モータ端子同士を短絡させる短絡手段と、
   前記モータにおける一端子の電位が予め設定された第１基準電位を超えると、前記短絡手段を作動させる短絡作動手段と、
   を備えたことを特徴とするモータ駆動回路。
3. 請求項２に記載のモータ駆動回路において、
   前記モータをある一方向に回転させる際にスイッチングされる一組のトランジスタから成る第１スイッチング手段と、
   前記モータを前記一方向とは反対方向に回転させる際にスイッチングされる前記第１スイッチング手段とは異なる一組のトランジスタから成る第２スイッチング手段と、
   を備え、
   前記短絡手段は、前記第１スイッチング手段および前記第２スイッチング手段を構成するトランジスタのうちの少なくとも１つとして構成されていること
   を特徴とするモータ駆動回路。
4. 請求項２または請求項３に記載のモータ駆動回路において、
   前記モータの作動中に、前記短絡作動手段が前記短絡手段を作動させることを禁止する短絡禁止手段、
   を備えたことを特徴とするモータ駆動回路。
5. 請求項２〜請求項４の何れかに１項に記載のモータ駆動回路において、
   前記第１基準電位は、モータを駆動させる電源の電位よりも高い電位に設定されていること
   を特徴とするモータ駆動回路。
6. 請求項２〜請求項５の何れか１項に記載のモータ駆動回路において、
   前記短絡作動手段は、前記短絡手段側をアノードとし、前記モータにおける一端子側をカソードとするツェナーダイオードを備えていること
   を特徴とするモータ駆動回路。
7. 請求項１〜請求項６の何れかに１項に記載のモータ駆動回路において、
   前記退避手段は、
   前記モータにおける一端子を電源に電気的に接続させる接続手段と、
   前記モータにおける一端子の電位が予め設定された第２基準電位を超えると、前記接続手段を作動させる接続作動手段と、
   を備えたことを特徴とするモータ駆動回路。
8. 請求項７に記載のモータ駆動回路において、
   前記接続作動手段は、前記モータの一端子における電位が前記第２基準電位を超えると、予め設定された継続時間だけ前記接続手段の作動を継続させること
   を特徴とするモータ駆動回路。
9. 請求項８に記載のモータ駆動回路において、
   前記接続作動手段は、前記接続手段の作動を継続させる構成として、単安定マルチバイブレータを備えていること
   を特徴とするモータ駆動回路。