JP2015126291A

JP2015126291A - 誘導性負荷駆動装置

Info

Publication number: JP2015126291A
Application number: JP2013267927A
Authority: JP
Inventors: 優頼阿蘓; Masayori Aso
Original assignee: Keihin Corp
Current assignee: Keihin Corp
Priority date: 2013-12-25
Filing date: 2013-12-25
Publication date: 2015-07-06

Abstract

【課題】昇圧コンデンサへの蓄電及び昇圧コンデンサからの放電による電力損失や、余剰な逆起電力をアースに破棄することによる電力損失を抑制することを目的とする。【解決手段】一方の誘導性負荷への電力供給時に、第１切替手段及び第２切替手段をオン状態にし、一方の誘導性負荷への電力供給時であって、他方の誘導性負荷への供給電流が立ち下る際に、第３切替手段及び第４切替手段をオフ状態にすることによって他方の誘導性負荷で発生した逆起電力を一方の誘導性負荷に供給し、他方の誘導性負荷への電力供給時に、第３切替手段及び第４切替手段をオン状態にし、他方の誘導性負荷への電力供給時であって、一方の誘導性負荷への供給電流が立ち下る際に、第１切替手段及び第２切替手段をオフ状態にすることによって一方の誘導性負荷で発生した逆起電力を他方の誘導性負荷に供給する。【選択図】図１

Description

本発明は、誘導性負荷駆動装置に関する。

下記特許文献１には、昇圧回路における回路素子の破壊を防止することが可能な誘導性負荷駆動装置が開示されている。この誘導性負荷駆動装置は、電源からの電力を昇圧して出力端子から出力する昇圧回路と、該昇圧回路の出力端子と誘導性負荷の一端との間に介挿された第１のスイッチング素子と、誘導性負荷の他端とアースとの間に介挿された第２のスイッチング素子と、第１及び第２のスイッチング素子の両方がオフの時に誘導性負荷の他端から出力される逆起電力を昇圧回路に設けられた昇圧コンデンサに回生する逆起電流回生回路と、昇圧回路の出力電圧が予め設定された閾値以上となった場合に、第２のスイッチング素子をオンにすることによって誘導性負荷で発生した逆起電力をアースに出力する回路素子保護回路と、を備える。

特開２０１２−７０５３４号公報

ところで、上記従来技術では、誘導性負荷で発生した逆起電力を昇圧回路の昇圧コンデンサに回生して蓄電し、昇圧コンデンサに蓄電された電力を放電して誘導性負荷の駆動に利用しているが、昇圧コンデンサへの充電及び昇圧コンデンサからの放電によって電力損失が生じてしまうという問題があった。また、上記従来技術では、昇圧回路の出力電圧が予め設定された閾値以上となった場合、つまり、昇圧コンデンサへ印加される逆起電力の電圧が予め設定された閾値以上となった場合、誘導性負荷で発生した逆起電力をアースに破棄しているが、破棄分の電力損失が発生するという問題もあった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、昇圧コンデンサへの蓄電及び昇圧コンデンサからの放電による電力損失や、余剰な逆起電力をアースに破棄することによる電力損失を抑制することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、第１の解決手段として、出力端が２つの誘導性負荷に接続され、該２つの誘導性負荷に電力を供給する電源回路と、前記電源回路の出力端と一方の誘導性負荷の一端との間に介挿され、一端が前記出力端及び他方の誘導性負荷の一端に、他端が前記一方の誘導性負荷の一端にそれぞれ接続される第１切替手段と、一端が前記一方の誘導性負荷の他端に、他端がアースにそれぞれ接続される第２切替手段と、一端が前記出力端及び前記一方の誘導性負荷の一端に、他端が前記他方の誘導性負荷の一端にそれぞれ接続される第３切替手段と、一端が前記他方の誘導性負荷の他端に、他端がアースにそれぞれ接続される第４切替手段と、アノード端子が前記一方の誘導性負荷の他端に、カソード端子が前記第３切替手段の一端にそれぞれ接続される第１ダイオードと、アノード端子が前記他方の誘導性負荷の他端に、カソード端子が前記第１切替手段の一端にそれぞれ接続される第２ダイオードとを具備し、前記一方の誘導性負荷への電力供給時に、前記第１切替手段及び前記第２切替手段をオン状態にし、該一方の誘導性負荷への電力供給時であって、前記他方の誘導性負荷への供給電流が立ち下る際に、前記第３切替手段及び前記第４切替手段をオフ状態にすることによって該他方の誘導性負荷で発生した逆起電力を該一方の誘導性負荷に供給し、前記他方の誘導性負荷への電力供給時に、前記第３切替手段及び前記第４切替手段をオン状態にし、該他方の誘導性負荷への電力供給時であって、該一方の誘導性負荷への供給電流が立ち下る際に、前記第１切替手段及び前記第２切替手段をオフ状態にすることによって該一方の誘導性負荷で発生した逆起電力を該他方の誘導性負荷に供給する、という手段を採用する。

本発明では、第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記電源回路は、電源からの電力を昇圧する昇圧回路であり、前記電源回路から前記誘導性負荷に電力を供給する経路と前記電源から電力を前記誘導性負荷に直接供給する経路とを切り替える第５切替手段をさらに具備する、という手段を採用する。

本発明では、第３の解決手段として、上記第２の解決手段において、前記第５切替手段が、一端が前記電源回路の出力端、前記第１ダイオードのカソード端子及び前記第２ダイオードのカソード端子に、他端が前記第１切替手段の一端、前記第３切替手段の一端及び前記電源にそれぞれ接続されるスイッチング素子からなり、アノード端子が前記電源に、カソード端子が前記第１切替手段の一端、前記第３切替手段の一端及び前記スイッチング素子の他端に接続される第３ダイオードをさらに具備する、という手段を採用する。

本発明では、第４の解決手段として、上記第２の解決手段において、前記第５切替手段は、一端が前記電源回路の出力端及び前記第１ダイオードのカソード端子に、他端が前記第１切替手段の一端及び前記電源にそれぞれ接続される一方のスイッチング素子と、一端が前記電源回路の出力端及び前記第２ダイオードのカソード端子に、他端が前記第３切替手段の一端及び前記電源にそれぞれ接続される他方のスイッチング素子とからなり、アノード端子が前記電源に、カソード端子が前記第１切替手段の一端、前記第３切替手段の一端及び２つの前記スイッチング素子の他端に接続される第３ダイオードをさらに具備する、という手段を採用する。

本発明によれば、一方の誘導性負荷への電力供給時に、第１切替手段及び第２切替手段をオン状態にし、一方の誘導性負荷への電力供給時であって、他方の誘導性負荷への供給電流が立ち下る際に、第３切替手段及び第４切替手段をオフ状態にすることによって他方の誘導性負荷で発生した逆起電力を一方の誘導性負荷に供給し、他方の誘導性負荷への電力供給時に、第３切替手段及び第４切替手段をオン状態にし、他方の誘導性負荷への電力供給時であって、一方の誘導性負荷への供給電流が立ち下る際に、第１切替手段及び第２切替手段をオフ状態にすることによって一方の誘導性負荷で発生した逆起電力を他方の誘導性負荷に供給することによって、昇圧コンデンサへの蓄電及び昇圧コンデンサからの放電による電力損失や、余剰な逆起電力をアースに破棄することによる電力損失を抑制できる。

本発明の第１実施形態に係る誘導性負荷駆動装置の回路図である。本発明の第１実施形態に係る誘導性負荷駆動装置のスイッチング動作を示すタイミングチャートである。本発明の第２実施形態に係る誘導性負荷駆動装置の回路図である。本発明の第２実施形態に係る誘導性負荷駆動装置のスイッチング動作を示すタイミングチャートである。

〔第1実施形態〕
初めに第１実施形態について説明する。本第１実施形態に係る誘導性負荷駆動装置は、第１誘導性負荷Ｙ１及び第２誘導性負荷Ｙ２に電力（駆動電力）を供給して駆動するものである。

この誘導性負荷駆動装置は、図１に示すように、昇圧回路Ｇ、第１スイッチング素子Ｓ１（第１切替手段）、第２スイッチング素子Ｓ２（第２切替手段）、第３スイッチング素子Ｓ３（第３切替手段）、第４スイッチング素子Ｓ４（第４切替手段）、第５スイッチング素子Ｓ５（第５切替手段）、第６スイッチング素子Ｓ６、第７スイッチング素子Ｓ７、第１ダイオードＤ１、第２ダイオードＤ２、第３ダイオードＤ３及びスイッチ制御部Ｍから構成されている。なお、上記第１誘導性負荷Ｙ１及び第２誘導性負荷Ｙ２は、例えば、エンジンの振動を吸収するためのアクティブコントロールマウントを構成するものであり、一方が車両のフロント側に設けられ、他方がリア側に設けられている。

昇圧回路Ｇは、電源Ｅ（例えば、複数の電池セルからなるバッテリ）から供給される電力を昇圧して第１誘導性負荷Ｙ１及び第２誘導性負荷Ｙ２に供給するものである。昇圧回路Ｇは、電源Ｅに接続された入力端１と、第１誘導性負荷Ｙ１の一端及び第２誘導性負荷Ｙ２の一端に接続された出力端２と、一端が入力端１に接続されたコイル３と、アノード端子がコイル３の他端に接続され、カソード端子が出力端２に接続されたダイオード４と、出力端２とアースとの間に介挿された分圧回路５と、ダイオード４のアノード端子とアースとの間に介挿されたスイッチング素子６と、分圧回路５の出力値を参照しつつ、出力電圧を一定にするようにスイッチング素子６のオン／オフ動作をＰＷＭ制御する制御ＩＣ７と、出力端２とアースとの間に介挿された昇圧コンデンサ８とを備えている。なお、昇圧回路Ｇの回路構成は、これに限定されるものではない。

第１スイッチング素子Ｓ１は、昇圧回路Ｇの出力端２と第１誘導性負荷Ｙ１の一端との間に介挿され、一端が昇圧回路Ｇの出力端２及び第２誘導性負荷Ｙ２の一端に、他端が第１誘導性負荷Ｙ１の一端にそれぞれ接続される。
第２スイッチング素子Ｓ２は、一端が第１誘導性負荷Ｙ１の他端に、他端がアースにそれぞれ接続される。

第３スイッチング素子Ｓ３は、一端が昇圧回路Ｇの出力端２及び第１誘導性負荷Ｙ１の一端に、他端が第２誘導性負荷Ｙ２の一端にそれぞれ接続される。
第４スイッチング素子Ｓ４は、一端が第２誘導性負荷Ｙ２の他端に、他端がアースにそれぞれ接続される。

第５スイッチング素子Ｓ５は、一端が昇圧回路Ｇの出力端２、第１ダイオードＤ１のカソード端子及び第２ダイオードＤ２のカソード端子に、他端が第１スイッチング素子Ｓ１の一端、第３スイッチング素子Ｓ３の一端及び電源Ｅにそれぞれ接続される。
第６スイッチング素子Ｓ６は、一端が第１誘導性負荷Ｙ１の一端に、他端がアースにそれぞれ接続される。
第７スイッチング素子Ｓ７は、一端が第２誘導性負荷Ｙ２の一端に、他端がアースにそれぞれ接続される。

上述した第１〜第７スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ７は、例えば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）であり、ゲート端子がスイッチ制御部Ｍに接続され、スイッチ制御部Ｍから電圧値がハイレベルである制御信号がゲート端子に入力されるとオン状態となり、電圧値がローレベルである制御信号がゲート端子に入力されるとオフ状態となる。本実施形態は、第１〜第７スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ７としてＦＥＴを用いることで、安価で実現可能である。

また、第１〜第７スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ７は、ＦＥＴ以外にも、例えばバイポーラトランジスタやＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）であってもよい。また、各第１〜第７スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ７には、カソード端子が一端に、アノード端子が他端にそれぞれ接続されるダイオードＳＤ１〜ＳＤ７が設けられている。

第１ダイオードＤ１は、アノード端子が第１誘導性負荷Ｙ１の他端に、カソード端子が第３スイッチング素子Ｓ３の一端にそれぞれ接続される。
第２ダイオードＤ２は、アノード端子が第２誘導性負荷Ｙ２の他端に、カソード端子が第１スイッチング素子Ｓ１の一端にそれぞれ接続される。
第３ダイオードＤ３は、アノード端子が電源Ｅに、カソード端子が第１スイッチング素子Ｓ１の一端、第３スイッチング素子Ｓ３の一端及び第５スイッチング素子Ｓ５の他端に接続される。

スイッチ制御部Ｍは、第１〜第７スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ７のスイッチング制御を行うマイクロコントローラであり、内部に記憶するプログラムに基づいて第１〜第７スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ７のゲート端子それぞれに、上述した制御信号を出力する。

次に、このように構成された本誘導性負荷駆動装置の動作について図２を参照して説明する。
本誘導性負荷駆動装置は、第１誘導性負荷Ｙ１及び第２誘導性負荷Ｙ２に駆動電力を供給するために、第１〜第７スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ７を制御する。つまり、本誘導性負荷駆動装置において、スイッチ制御部Ｍは、以下に説明する動作を実行する。

まず、スイッチ制御部Ｍは、図２に示す時間Ｔ１から時間Ｔ２までの間、第３、第４、第７スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４，Ｓ７をオフ状態のまま、第１、第２、第６、第５スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ６，Ｓ５のオン状態とオフ状態とを制御することによって、第１誘導性負荷Ｙ１に駆動電力を供給する。

つまり、スイッチ制御部Ｍは、図２に示す時間Ｔ１から時間Ｔ２まで（第１誘導性負荷Ｙ１への駆動電力の供給を開始して停止するまで）の間、第１、第６スイッチング素子Ｓ１，Ｓ６を交互にオン/オフ状態を切り替えると共に、第２スイッチング素子Ｓ２をオン状態とする。また、スイッチ制御部Ｍは、図２に示す時間Ｔ１を始点に、第５スイッチング素子Ｓ５をオン状態とし、図２に示す時間Ｔ２より所定時間前に第５スイッチング素子Ｓ５をオフ状態とする。

第５スイッチング素子Ｓ５は、昇圧回路Ｇから第１誘導性負荷Ｙ１に電力を供給する経路と電源Ｅから電力を第１誘導性負荷Ｙ１に直接供給する経路とを切り替えるものである。つまり、第５スイッチング素子Ｓ５がオン状態の間、昇圧回路Ｇが第１誘導性負荷Ｙ１に電力を供給する供給源となり、一方、第５スイッチング素子Ｓ５がオフ状態の間、電源Ｅが第１誘導性負荷Ｙ１に電力を供給する供給源となる。供給源が昇圧回路Ｇであれば、大電流及び高応答性を必要とする場合にも対応することができる。供給源が電源Ｅであれば、昇圧回路Ｇの出力は消費されることがないため、無駄な電力消費を抑制することができる。そして、これらの効果は、スイッチング素子を一つ設けるだけで実現できるため、安価である。

また、第１、第６スイッチング素子Ｓ１，Ｓ６は交互にオン/オフ状態を切り替えられるが、第１スイッチング素子Ｓ１がオン状態であり、かつ第６スイッチング素子Ｓ６がオフ状態である場合には、昇圧回路Ｇあるいは電源Ｅから第１誘導性負荷Ｙ１に電力が供給される。ここで、図２に示す駆動電流Ｋ１（第１誘導性負荷Ｙ１に供給される駆動電流）は、例えば、時間Ｔ１から時間Ｔ１１までの間のように、急激に上昇する。

一方、第１スイッチング素子Ｓ１がオフ状態であり、かつ第６スイッチング素子Ｓ６がオン状態である場合には、第１誘導性負荷Ｙ１の他端から、第２スイッチング素子Ｓ２を介してアースに流入し、第６スイッチング素子Ｓ６を順に介して第１誘導性負荷Ｙ１の一端に至る循環経路を介して逆起電流が還流する。ここで、図２に示す駆動電流Ｋ１は、例えば、時間Ｔ１１から時間Ｔ１２までの間のように、一定に推移する。そして、第１、第６スイッチング素子Ｓ１，Ｓ６が交互にオン/オフ状態を切り替えられることによって、図２に示すように駆動電流Ｋ１が立ち上がる。

続いて、スイッチ制御部Ｍは、図２に示す時間Ｔ２になると、時間Ｔ２から時間Ｔ３までの間、第１スイッチング素子Ｓ１をオフ状態、第２スイッチング素子Ｓ２をオン/オフ状態を交互に繰り返し、第５スイッチング素子Ｓ５をオフ状態、第６スイッチング素子Ｓ６をオン状態とすることによって、第１誘導性負荷Ｙ１への駆動電力の供給を停止する。

上述したように、時間Ｔ２から時間Ｔ３までの間、第２スイッチング素子Ｓ２はオン/オフ状態を交互に繰り返すが、第２スイッチング素子Ｓ２がオフ状態である場合には、第１誘導性負荷Ｙ１で発生した逆起電力が昇圧回路Ｇにおける昇圧コンデンサ８に給電され、蓄電される。ここで、図２に示す駆動電流Ｋ１は、例えば、時間Ｔ２から時間Ｔ１３までの間のように、急激に下降する。なお、昇圧コンデンサ８に蓄電された電力は、次回、昇圧回路Ｇから電力を出力する際に、放電される。

一方、第２スイッチング素子Ｓ２がオン状態である場合には、第１誘導性負荷Ｙ１の他端から、第２スイッチング素子Ｓ２を介してアースに流入し、第６スイッチング素子Ｓ６を順に介して第１誘導性負荷Ｙ１の一端に至る循環経路を介して逆起電流が還流する。ここで、図２に示す駆動電流Ｋ１は、例えば、時間Ｔ１３から時間Ｔ１４までの間のように、一定に推移する。そして、第２スイッチング素子Ｓ２はオン/オフ状態を交互に繰り返すことによって、図２に示すように駆動電流Ｋ１が立ち下がる。

続いて、スイッチ制御部Ｍは、図２に示す時間Ｔ３になると、時間Ｔ３から時間Ｔ４までの間、第３、第４、第７、第５スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４，Ｓ７，Ｓ５のオン状態とオフ状態とを制御することによって、第２誘導性負荷Ｙ２に駆動電力を供給する。

つまり、スイッチ制御部Ｍは、図２に示す時間Ｔ３から時間Ｔ４まで（第２誘導性負荷Ｙ２への駆動電力の供給を開始して停止するまで）の間、第３、第７スイッチング素子Ｓ３，Ｓ７を交互にオン/オフ状態を切り替えると共に、第４スイッチング素子Ｓ４をオン状態とする。また、スイッチ制御部Ｍは、図２に示す時間Ｔ３を始点に、第５スイッチング素子Ｓ５をオン状態とし、図２に示す時間Ｔ４より所定時間前に第５スイッチング素子Ｓ５をオフ状態とする。

さらに、スイッチ制御部Ｍは、図２に示す時間Ｔ３から時間Ｔ４までの間、時間Ｔ２から時間Ｔ３までの間と同様に、第１スイッチング素子Ｓ１をオフ状態、第２スイッチング素子Ｓ２をオン/オフ状態を交互に繰り返し、第６スイッチング素子Ｓ６をオン状態とすることによって、第１誘導性負荷Ｙ１への駆動電力の供給を停止する。

上述したように、時間Ｔ３から時間Ｔ４までの間、第２スイッチング素子Ｓ２はオン/オフ状態を交互に繰り返すが、第２スイッチング素子Ｓ２がオフ状態である場合には、第１誘導性負荷Ｙ１で発生した逆起電力が第２誘導性負荷Ｙ２に向けて出力される。ここで、図２に示す駆動電流Ｋ１は、例えば、時間Ｔ３から時間Ｔ１５までの間のように、急激に下降する。

一方、第２スイッチング素子Ｓ２がオン状態である場合には、第１誘導性負荷Ｙ１の他端から、第２スイッチング素子Ｓ２を介してアースに流入し、第６スイッチング素子Ｓ６を順に介して第１誘導性負荷Ｙ１の一端に至る循環経路を介して逆起電流が還流する。ここで、図２に示す駆動電流Ｋ１は、例えば、時間Ｔ１５から時間Ｔ１６までの間のように、一定に推移する。そして、第２スイッチング素子Ｓ２はオン/オフ状態を交互に繰り返すことによって、図２に示すように駆動電流Ｋ１が立ち下がる。

また、第５スイッチング素子Ｓ５がオン状態の間、第１誘導性負荷Ｙ１あるいは昇圧回路Ｇが第２誘導性負荷Ｙ２に電力を供給する供給源となり、一方、第５スイッチング素子Ｓ５がオフ状態の間、電源Ｅが第２誘導性負荷Ｙ２に電力を供給する供給源となる。つまり、第５スイッチング素子Ｓ５がオン状態の間では、第１誘導性負荷Ｙ１と昇圧回路Ｇとの電圧の高い方から第２誘導性負荷Ｙ２に電力が供給される。一方、第５スイッチング素子Ｓ５がオフ状態の間では、電源Ｅから第２誘導性負荷Ｙ２に電力が供給される。

また、第３、第７スイッチング素子Ｓ３，Ｓ７は交互にオン/オフ状態を切り替えられるが、第３スイッチング素子Ｓ３がオン状態であり、かつ第７スイッチング素子Ｓ７がオフ状態である場合には、上述したように、第１誘導性負荷Ｙ１、昇圧回路Ｇあるいは電源Ｅから第２誘導性負荷Ｙ２に電力が供給される。ここで、図２に示す駆動電流Ｋ２（第２誘導性負荷Ｙ２に供給される駆動電流）は、例えば、時間Ｔ３から時間Ｔ１５までの間のように、急激に上昇する。

一方、第３スイッチング素子Ｓ３がオフ状態であり、かつ第７スイッチング素子Ｓ７がオン状態である場合には、第２誘導性負荷Ｙ２の他端から、第４スイッチング素子Ｓ４を介してアースに流入し、第７スイッチング素子Ｓ７を順に介して第２誘導性負荷Ｙ２の一端に至る循環経路を介して逆起電流が還流する。ここで、図２に示す駆動電流Ｋ２は、例えば、時間Ｔ１５から時間Ｔ１６までの間のように、一定に推移する。そして、第３、第７スイッチング素子Ｓ３，Ｓ７が交互にオン/オフ状態を切り替えられることによって、図２に示すように駆動電流Ｋ２が立ち上がる。

続いて、スイッチ制御部Ｍは、図２に示す時間Ｔ４になると、時間Ｔ４から時間Ｔ５までの間、第３スイッチング素子Ｓ３をオフ状態、第４スイッチング素子Ｓ４をオン/オフ状態を交互に繰り返し、第５スイッチング素子Ｓ５をオフ状態、第７スイッチング素子Ｓ７をオン状態とすることによって、第２誘導性負荷Ｙ２への駆動電力の供給を停止する。

上述したように、時間Ｔ４から時間Ｔ５までの間、第４スイッチング素子Ｓ４はオン/オフ状態を交互に繰り返すが、第４スイッチング素子Ｓ４がオフ状態である場合には、第２誘導性負荷Ｙ２で発生した逆起電力が昇圧回路Ｇにおける昇圧コンデンサ８に給電され、蓄電される。ここで、図２に示す駆動電流Ｋ２は、例えば、時間Ｔ４から時間Ｔ１７までの間のように、急激に下降する。また、昇圧コンデンサ８に蓄電された電力は、次回、昇圧回路Ｇから電力を出力する際に、放電される。

一方、第４スイッチング素子Ｓ４がオン状態である場合には、第２誘導性負荷Ｙ２の他端から、第４スイッチング素子Ｓ４を介してアースに流入し、第７スイッチング素子Ｓ７を順に介して第２誘導性負荷Ｙ２の一端に至る循環経路を介して電力が還流する。ここで、図２に示す駆動電流Ｋ２は、例えば、時間Ｔ１７から時間Ｔ１８までの間のように、一定に推移する。そして、第４スイッチング素子Ｓ４はオン/オフ状態を交互に繰り返すことによって、図２に示すように駆動電流Ｋ２が立ち下がる。

続いて、スイッチ制御部Ｍは、図２に示す時間Ｔ５になると、時間Ｔ５から時間Ｔ６までの間、第１、第２、第６、第５スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ６，Ｓ５のオン状態とオフ状態とを制御することによって、第２誘導性負荷Ｙ２に駆動電力を供給する。

つまり、スイッチ制御部Ｍは、図２に示す時間Ｔ５から時間Ｔ６まで（第１誘導性負荷Ｙ１への駆動電力の供給を開始して停止するまで）の間、第１、第６スイッチング素子Ｓ１，Ｓ６を交互にオン/オフ状態を切り替えると共に、第２スイッチング素子Ｓ２をオン状態とする。また、スイッチ制御部Ｍは、図２に示す時間Ｔ５を始点に、第５スイッチング素子Ｓ５をオン状態とし、図２に示す時間Ｔ６より所定時間前に第５スイッチング素子Ｓ５をオフ状態とする。

さらに、スイッチ制御部Ｍは、図２に示す時間Ｔ５から時間Ｔ６までの間、時間Ｔ４から時間Ｔ５までの間と同様に、第３スイッチング素子Ｓ３をオフ状態、第４スイッチング素子Ｓ４をオン/オフ状態を交互に繰り返し、第７スイッチング素子Ｓ７をオン状態とすることによって、第２誘導性負荷Ｙ２への駆動電力の供給を停止する。

上述したように、時間Ｔ５から時間Ｔ６までの間、第４スイッチング素子Ｓ４はオン/オフ状態を交互に繰り返すが、第４スイッチング素子Ｓ４がオフ状態である場合には、第２誘導性負荷Ｙ２で発生した逆起電力が第１誘導性負荷Ｙ１に向けて出力される。

一方、第４スイッチング素子Ｓ４がオン状態である場合には、第２誘導性負荷Ｙ２の他端から、第４スイッチング素子Ｓ４を介してアースに流入し、第７スイッチング素子Ｓ７を順に介して第２誘導性負荷Ｙ２の一端に至る循環経路を介して逆起電流が還流する。そして、第２スイッチング素子Ｓ２はオン/オフ状態を交互に繰り返すことによって、図２に示すように駆動電流Ｋ２が立ち下がる。

また、第５スイッチング素子Ｓ５がオン状態の間、第２誘導性負荷Ｙ２あるいは昇圧回路Ｇが第１誘導性負荷Ｙ１に電力を供給する供給源となり、一方、第５スイッチング素子Ｓ５がオフ状態の間、電源Ｅが第１誘導性負荷Ｙ１に電力を供給する供給源となる。つまり、第５スイッチング素子Ｓ５がオン状態の間では、第２誘導性負荷Ｙ２と昇圧回路Ｇとの電圧の高い方から第１誘導性負荷Ｙ１に電力が供給される。一方、第５スイッチング素子Ｓ５がオフ状態の間では、電源Ｅから第１誘導性負荷Ｙ１に電力が供給される。

また、第１、第６スイッチング素子Ｓ１，Ｓ６は交互にオン/オフ状態を切り替えられるが、第１スイッチング素子Ｓ１がオン状態であり、かつ第６スイッチング素子Ｓ６がオフ状態である場合には、上述したように、第２誘導性負荷Ｙ２、昇圧回路Ｇあるいは電源Ｅから第１誘導性負荷Ｙ１に電力が供給される。

一方、第１スイッチング素子Ｓ１がオフ状態であり、かつ第６スイッチング素子Ｓ６がオン状態である場合には、第１誘導性負荷Ｙ１の他端から、第２スイッチング素子Ｓ２を介してアースに流入し、第６スイッチング素子Ｓ６を順に介して第１誘導性負荷Ｙ１の一端に至る循環経路を介して逆起電流が還流する。そして、第１、第６スイッチング素子Ｓ１，Ｓ６が交互にオン/オフ状態を切り替えられることによって、図２に示すように駆動電流Ｋ１が立ち上がる。

本誘導性負荷駆動装置は、上述した動作を繰り返すことによって、第２誘導性負荷Ｙ２で発生した逆起電力を第１誘導性負荷Ｙ１に供給し、また、第１誘導性負荷Ｙ１で発生した逆起電力を第２誘導性負荷Ｙ２に供給する。

このような本実施形態によれば、第２誘導性負荷Ｙ２で発生した逆起電力を第１誘導性負荷Ｙ１に供給し、また、第１誘導性負荷Ｙ１で発生した逆起電力を第２誘導性負荷Ｙ２に供給することによって、昇圧コンデンサへの蓄電及び昇圧コンデンサからの放電による電力損失や、余剰な逆起電力をアースに破棄することによる電力損失を抑制することができる。

〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態に係る誘導性負荷駆動装置について説明する。
本第２実施形態に係る誘導性負荷駆動装置は、以下の点において、上記第１実施形態と相違する。つまり、本実施形態に係る誘導性負荷駆動装置は、図３に示すように、第５スイッチング素子Ｓ５に代えて、第５スイッチング素子Ｓ１５及び第５スイッチング素子Ｓ２５を備える点において、上記第１実施形態と相違する。これ以外の構成要素については第１実施形態と同様である。よって、第２実施形態において第１実施形態と同様の構成要素については説明を省略する。

第５スイッチング素子Ｓ１５は、一端が昇圧回路Ｇの出力端２、第１ダイオードのカソード端子に、他端が第１スイッチング素子Ｓ１の一端及び電源Ｅにそれぞれ接続される。
第５スイッチング素子Ｓ５は、一端が昇圧回路Ｇの出力端２及び第２ダイオードのカソード端子に、他端が第３スイッチング素子Ｓ３の一端及び電源Ｅにそれぞれ接続される。

次に、このように構成された本誘導性負荷駆動装置の動作について図４を参照して説明する。
本誘導性負荷駆動装置は、第１誘導性負荷Ｙ１及び第２誘導性負荷Ｙ２に駆動電力を供給するために、第１〜第７スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ７を制御する。つまり、本誘導性負荷駆動装置において、スイッチ制御部Ｍは、以下に説明する動作を実行する。

まず、スイッチ制御部Ｍは、図４に示す時間Ｔ１から時間Ｔ２までの間、第３、第４、第７、第５スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４，Ｓ７，Ｓ２５をオフ状態のまま、第１、第２、第６、第５スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ６，Ｓ１５のオン状態とオフ状態とを制御することによって、第１誘導性負荷Ｙ１に駆動電力を供給する。

つまり、スイッチ制御部Ｍは、図４に示す時間Ｔ１から時間Ｔ２まで（第１誘導性負荷Ｙ１への駆動電力の供給を開始して停止するまで）の間、第１、第６スイッチング素子Ｓ１，Ｓ６を交互にオン/オフ状態を切り替えると共に、第２スイッチング素子Ｓ２をオン状態とする。また、スイッチ制御部Ｍは、図４に示す時間Ｔ１を始点に、第５スイッチング素子Ｓ１５をオン状態とし、図４に示す時間Ｔ２より所定時間前に第５スイッチング素子Ｓ１５をオフ状態とする。

第５スイッチング素子Ｓ１５は、昇圧回路Ｇから第１誘導性負荷Ｙ１に電力を供給する経路と電源Ｅから電力を第１誘導性負荷Ｙ１に直接供給する経路とを切り替えるものである。つまり、第５スイッチング素子Ｓ１５がオン状態の間、昇圧回路Ｇが第１誘導性負荷Ｙ１に電力を供給する供給源となり、一方、第５スイッチング素子Ｓ１５がオフ状態の間、電源Ｅが第１誘導性負荷Ｙ１に電力を供給する供給源となる。

また、第１、第６スイッチング素子Ｓ１，Ｓ６は交互にオン/オフ状態を切り替えられるが、第１スイッチング素子Ｓ１がオン状態であり、かつ第６スイッチング素子Ｓ６がオフ状態である場合には、昇圧回路Ｇあるいは電源Ｅから第１誘導性負荷Ｙ１に電力が供給される。ここで、図４に示す駆動電流Ｋ１（第１誘導性負荷Ｙ１に供給される駆動電流）は、例えば、時間Ｔ１から時間Ｔ１１までの間のように、急激に上昇する。

一方、第１スイッチング素子Ｓ１がオフ状態であり、かつ第６スイッチング素子Ｓ６がオン状態である場合には、第１誘導性負荷Ｙ１の他端から、第２スイッチング素子Ｓ２を介してアースに流入し、第６スイッチング素子Ｓ６を順に介して第１誘導性負荷Ｙ１の一端に至る循環経路を介して逆起電流が還流する。ここで、図４に示す駆動電流Ｋ１は、例えば、時間Ｔ１１から時間Ｔ１２までの間のように、一定に推移する。そして、第１、第６スイッチング素子Ｓ１，Ｓ６が交互にオン/オフ状態を切り替えられることによって、図４に示すように駆動電流Ｋ１が立ち上がる。

続いて、スイッチ制御部Ｍは、図４に示す時間Ｔ２になると、時間Ｔ２から時間Ｔ３までの間、第１スイッチング素子Ｓ１をオフ状態、第２スイッチング素子Ｓ２をオン/オフ状態を交互に繰り返し、第５スイッチング素子ＳＳ１５をオフ状態、第６スイッチング素子Ｓ６をオン状態とすることによって、第１誘導性負荷Ｙ１への駆動電力の供給を停止する。

上述したように、時間Ｔ２から時間Ｔ３までの間、第２スイッチング素子Ｓ２はオン/オフ状態を交互に繰り返すが、第２スイッチング素子Ｓ２がオフ状態である場合には、第１誘導性負荷Ｙ１で発生した逆起電力が昇圧回路Ｇにおける昇圧コンデンサ８に給電され、蓄電される。ここで、図４に示す駆動電流Ｋ１は、例えば、時間Ｔ２から時間Ｔ１３までの間のように、急激に下降する。なお、昇圧コンデンサ８に蓄電された電力は、次回、昇圧回路Ｇから電力を出力する際に、放電される。

一方、第２スイッチング素子Ｓ２がオン状態である場合には、第１誘導性負荷Ｙ１の他端から、第２スイッチング素子Ｓ２を介してアースに流入し、第６スイッチング素子Ｓ６を順に介して第１誘導性負荷Ｙ１の一端に至る循環経路を介して逆起電流が還流する。ここで、図４に示す駆動電流Ｋ１は、例えば、時間Ｔ１３から時間Ｔ１４までの間のように、一定に推移する。そして、第２スイッチング素子Ｓ２はオン/オフ状態を交互に繰り返すことによって、図４に示すように駆動電流Ｋ１が立ち下がる。

続いて、スイッチ制御部Ｍは、図４に示す時間Ｔ３になると、時間Ｔ３から時間Ｔ４までの間、第３、第４、第７、第５スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４，Ｓ７，Ｓ２５のオン状態とオフ状態とを制御することによって、第２誘導性負荷Ｙ２に駆動電力を供給する。

つまり、スイッチ制御部Ｍは、図４に示す時間Ｔ３から時間Ｔ４まで（第２誘導性負荷Ｙ２への駆動電力の供給を開始して停止するまで）の間、第３、第７スイッチング素子Ｓ３，Ｓ７を交互にオン/オフ状態を切り替えると共に、第４スイッチング素子Ｓ４をオン状態とする。また、スイッチ制御部Ｍは、図４に示す時間Ｔ３を始点に、第５スイッチング素子Ｓ２５をオン状態とし、図４に示す時間Ｔ４より所定時間前に第５スイッチング素子Ｓ２５をオフ状態とする。

さらに、スイッチ制御部Ｍは、図４に示す時間Ｔ３から時間Ｔ４までの間、時間Ｔ２から時間Ｔ３までの間と同様に、第１スイッチング素子Ｓ１をオフ状態、第２スイッチング素子Ｓ２をオン/オフ状態を交互に繰り返し、第５スイッチング素子Ｓ１５をオフ状態、第６スイッチング素子Ｓ６をオン状態とすることによって、第１誘導性負荷Ｙ１への駆動電力の供給を停止する。

上述したように、時間Ｔ３から時間Ｔ４までの間、第２スイッチング素子Ｓ２はオン/オフ状態を交互に繰り返すが、第２スイッチング素子Ｓ２がオフ状態である場合には、第１誘導性負荷Ｙ１で発生した逆起電力が第２誘導性負荷Ｙ２に向けて出力される。ここで、図４に示す駆動電流Ｋ１は、例えば、時間Ｔ３から時間Ｔ１５までの間のように、急激に下降する。

一方、第２スイッチング素子Ｓ２がオン状態である場合には、第１誘導性負荷Ｙ１の他端から、第２スイッチング素子Ｓ２を介してアースに流入し、第６スイッチング素子Ｓ６を順に介して第１誘導性負荷Ｙ１の一端に至る循環経路を介して逆起電流が還流する。ここで、図４に示す駆動電流Ｋ１は、例えば、時間Ｔ１５から時間Ｔ１６までの間のように、一定に推移する。そして、第２スイッチング素子Ｓ２はオン/オフ状態を交互に繰り返すことによって、図４に示すように駆動電流Ｋ１が立ち下がる。

また、第５スイッチング素子Ｓ２５がオン状態の間、第１誘導性負荷Ｙ１あるいは昇圧回路Ｇが第２誘導性負荷Ｙ２に電力を供給する供給源となり、一方、第５スイッチング素子Ｓ２５がオフ状態の間、電源Ｅが第２誘導性負荷Ｙ２に電力を供給する供給源となる。つまり、第５スイッチング素子Ｓ２５がオン状態の間では、第１誘導性負荷Ｙ１と昇圧回路Ｇとの電圧の高い方から第２誘導性負荷Ｙ２に電力が供給される。一方、第５スイッチング素子Ｓ２５がオフ状態の間では、電源Ｅから第２誘導性負荷Ｙ２に電力が供給される。

また、第３、第７スイッチング素子Ｓ３，Ｓ７は交互にオン/オフ状態を切り替えられるが、第３スイッチング素子Ｓ３がオン状態であり、かつ第７スイッチング素子Ｓ７がオフ状態である場合には、上述したように、第１誘導性負荷Ｙ１、昇圧回路Ｇあるいは電源Ｅから第２誘導性負荷Ｙ２に電力が供給される。ここで、図４に示す駆動電流Ｋ２（第２誘導性負荷Ｙ２に供給される駆動電流）は、例えば、時間Ｔ３から時間Ｔ１５までの間のように、急激に上昇する。

一方、第３スイッチング素子Ｓ３がオフ状態であり、かつ第７スイッチング素子Ｓ７がオン状態である場合には、第２誘導性負荷Ｙ２の他端から、第４スイッチング素子Ｓ４を介してアースに流入し、第７スイッチング素子Ｓ７を順に介して第２誘導性負荷Ｙ２の一端に至る循環経路を介して逆起電流が還流する。ここで、図４に示す駆動電流Ｋ２は、例えば、時間Ｔ１５から時間Ｔ１６までの間のように、一定に推移する。そして、第３、第７スイッチング素子Ｓ３，Ｓ７が交互にオン/オフ状態を切り替えられることによって、図４に示すように駆動電流Ｋ２が立ち上がる。

続いて、スイッチ制御部Ｍは、図４に示す時間Ｔ４になると、時間Ｔ４から時間Ｔ５までの間、第３スイッチング素子Ｓ３をオフ状態、第４スイッチング素子Ｓ４をオン/オフ状態を交互に繰り返し、第５スイッチング素子Ｓ２５をオフ状態、第７スイッチング素子Ｓ７をオン状態とすることによって、第２誘導性負荷Ｙ２への駆動電力の供給を停止する。

上述したように、時間Ｔ４から時間Ｔ５までの間、第４スイッチング素子Ｓ４はオン/オフ状態を交互に繰り返すが、第４スイッチング素子Ｓ４がオフ状態である場合には、第２誘導性負荷Ｙ２で発生した逆起電力が昇圧回路Ｇにおける昇圧コンデンサ８に給電され、蓄電される。ここで、図４に示す駆動電流Ｋ２は、例えば、時間Ｔ４から時間Ｔ１７までの間のように、急激に下降する。また、昇圧コンデンサ８に蓄電された電力は、次回、昇圧回路Ｇから電力を出力する際に、放電される。

一方、第４スイッチング素子Ｓ４がオン状態である場合には、第２誘導性負荷Ｙ２の他端から、第４スイッチング素子Ｓ４を介してアースに流入し、第７スイッチング素子Ｓ７を順に介して第２誘導性負荷Ｙ２の一端に至る循環経路を介して逆起電流が還流する。ここで、図４に示す駆動電流Ｋ２は、例えば、時間Ｔ１７から時間Ｔ１８までの間のように、一定に推移する。そして、第４スイッチング素子Ｓ４はオン/オフ状態を交互に繰り返すことによって、図４に示すように駆動電流Ｋ２が立ち下がる。

続いて、スイッチ制御部Ｍは、図４に示す時間Ｔ５になると、時間Ｔ５から時間Ｔ６までの間、第１、第２、第６、第５スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ６，Ｓ１５のオン状態とオフ状態とを制御することによって、第２誘導性負荷Ｙ２に駆動電力を供給する。

つまり、スイッチ制御部Ｍは、図４に示す時間Ｔ５から時間Ｔ６まで（第１誘導性負荷Ｙ１への駆動電力の供給を開始して停止するまで）の間、第１、第６スイッチング素子Ｓ１，Ｓ６を交互にオン/オフ状態を切り替えると共に、第２スイッチング素子Ｓ２をオン状態とする。また、スイッチ制御部Ｍは、図４に示す時間Ｔ５を始点に、第５スイッチング素子Ｓ１５をオン状態とし、図４に示す時間Ｔ６より所定時間前に第５スイッチング素子Ｓ１５をオフ状態とする。

さらに、スイッチ制御部Ｍは、図４に示す時間Ｔ５から時間Ｔ６までの間、時間Ｔ４から時間Ｔ５までの間と同様に、第３スイッチング素子Ｓ３をオフ状態、第４スイッチング素子Ｓ４をオン/オフ状態を交互に繰り返し、第５スイッチング素子Ｓ２５をオフ状態、第７スイッチング素子Ｓ７をオン状態とすることによって、第２誘導性負荷Ｙ２への駆動電力の供給を停止する。

一方、第４スイッチング素子Ｓ４がオン状態である場合には、第２誘導性負荷Ｙ２の他端から、第４スイッチング素子Ｓ４を介してアースに流入し、第７スイッチング素子Ｓ７を順に介して第２誘導性負荷Ｙ２の一端に至る循環経路を介して電力が還流する。そして、第４スイッチング素子Ｓ４はオン/オフ状態を交互に繰り返すことによって、図４に示すように駆動電流Ｋ２が立ち下がる。

また、第５スイッチング素子Ｓ１５がオン状態の間、第２誘導性負荷Ｙ２あるいは昇圧回路Ｇが第１誘導性負荷Ｙ１に電力を供給する供給源となり、一方、第５スイッチング素子Ｓ１５がオフ状態の間、電源Ｅが第１誘導性負荷Ｙ１に電力を供給する供給源となる。つまり、第５スイッチング素子Ｓ１５がオン状態の間では、第２誘導性負荷Ｙ２と昇圧回路Ｇとの電圧の高い方から第１誘導性負荷Ｙ１に電力が供給される。一方、第５スイッチング素子Ｓ１５がオフ状態の間では、電源Ｅから第１誘導性負荷Ｙ１に電力が供給される。

このような本実施形態によれば、第２誘導性負荷Ｙ２で発生した逆起電力を第１誘導性負荷Ｙ１に供給し、また、第１誘導性負荷Ｙ１で発生した逆起電力を第２誘導性負荷Ｙ２に供給することによって、昇圧コンデンサへの蓄電及び昇圧コンデンサからの放電による電力損失や、余剰な逆起電力をアースに破棄することによる電力損失を抑制することができる。また、本実施形態によれば、第１誘導性負荷Ｙ１及び第２誘導性負荷Ｙ２それぞれに応じて第５スイッチング素子Ｓ１５，Ｓ２５を設けているので、精密な制御を実行することが可能である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）上記実施形態では、第１誘導性負荷Ｙ１及び第２誘導性負荷Ｙ２から発生した逆起電力を還流させるための循環経路を形成するために、第６スイッチング素子Ｓ６及び第７スイッチング素子Ｓ７を設けているが、第１誘導性負荷Ｙ１や第２誘導性負荷Ｙ２で発生した逆起電力を還流させる必要がない場合には、第６スイッチング素子Ｓ６及び第７スイッチング素子Ｓ７を設けなくてもよい。

（２）上記実施形態では、誘導性負荷駆動装置に電源電圧を供給する電源回路として昇圧回路Ｇを例示したが、出力端とアースとの間にコンデンサが介挿された構成を少なくとも有するものであれば電源回路として採用してもよい。

Ｇ…昇圧回路、Ｓ１…第１スイッチング素子（第１切替手段）、Ｓ２…第２スイッチング素子（第２切替手段）、Ｓ３…第３スイッチング素子（第３切替手段）、Ｓ４…第４スイッチング素子（第４切替手段）、Ｓ５, Ｓ１５, Ｓ２５…第５スイッチング素子（第５切替手段）、Ｓ６…第６スイッチング素子、Ｓ７…第７スイッチング素子、Ｄ１…第１ダイオード、Ｄ２…第２ダイオード、Ｄ３…第３ダイオード、Ｍ…スイッチ制御部

Claims

出力端が２つの誘導性負荷に接続され、該２つの誘導性負荷に電力を供給する電源回路と、
前記電源回路の出力端と一方の誘導性負荷の一端との間に介挿され、一端が前記出力端及び他方の誘導性負荷の一端に、他端が前記一方の誘導性負荷の一端にそれぞれ接続される第１切替手段と、
一端が前記一方の誘導性負荷の他端に、他端がアースにそれぞれ接続される第２切替手段と、
一端が前記出力端及び前記一方の誘導性負荷の一端に、他端が前記他方の誘導性負荷の一端にそれぞれ接続される第３切替手段と、
一端が前記他方の誘導性負荷の他端に、他端がアースにそれぞれ接続される第４切替手段と、
アノード端子が前記一方の誘導性負荷の他端に、カソード端子が前記第３切替手段の一端にそれぞれ接続される第１ダイオードと、
アノード端子が前記他方の誘導性負荷の他端に、カソード端子が前記第１切替手段の一端にそれぞれ接続される第２ダイオードと
を具備し、
前記一方の誘導性負荷への電力供給時に、前記第１切替手段及び前記第２切替手段をオン状態にし、該一方の誘導性負荷への電力供給時であって、前記他方の誘導性負荷への供給電流が立ち下る際に、前記第３切替手段及び前記第４切替手段をオフ状態にすることによって該他方の誘導性負荷で発生した逆起電力を該一方の誘導性負荷に供給し、
前記他方の誘導性負荷への電力供給時に、前記第３切替手段及び前記第４切替手段をオン状態にし、該他方の誘導性負荷への電力供給時であって、前記一方の誘導性負荷への供給電流が立ち下る際に、前記第１切替手段及び前記第２切替手段をオフ状態にすることによって該一方の誘導性負荷で発生した逆起電力を該他方の誘導性負荷に供給することを特徴とする誘導性負荷駆動装置。
前記電源回路は、電源からの電力を昇圧する昇圧回路であり、
前記電源回路から前記誘導性負荷に電力を供給する経路と前記電源から電力を前記誘導性負荷に直接供給する経路とを切り替える第５切替手段をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の誘導性負荷駆動装置。
前記第５切替手段が、一端が前記電源回路の出力端、前記第１ダイオードのカソード端子及び前記第２ダイオードのカソード端子に、他端が前記第１切替手段の一端、前記第３切替手段の一端及び前記電源にそれぞれ接続されるスイッチング素子からなり、
アノード端子が前記電源に、カソード端子が前記第１切替手段の一端、前記第３切替手段の一端及び前記スイッチング素子の他端に接続される第３ダイオードをさらに具備することを特徴とする請求項２に記載の誘導性負荷駆動装置。
前記第５切替手段は、一端が前記電源回路の出力端及び前記第１ダイオードのカソード端子に、他端が前記第１切替手段の一端及び前記電源にそれぞれ接続される一方のスイッチング素子と、一端が前記電源回路の出力端及び前記第２ダイオードのカソード端子に、他端が前記第３切替手段の一端及び前記電源にそれぞれ接続される他方のスイッチング素子とからなり、
アノード端子が前記電源に、カソード端子が前記第１切替手段の一端、前記第３切替手段の一端及び２つの前記スイッチング素子の他端に接続される第３ダイオードをさらに具備することを特徴とする請求項２に記載の誘導性負荷駆動装置。