JP2666341B2 - モータ駆動回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は例えば自動車における燃料ポンプモータ，
ウインドウワイパモータ等のモータ駆動回路に係り、詳
しくは電子制御装置からの指令信号に応じてモータの回
転数を最適な値に変化させるモータ駆動回路に関するも
のである。

［従来の技術］ 従来、例えば自動車における燃料ポンプを作動させる
モータの駆動回路として特開昭58−117351号公報や実開
昭61−137879号公報に示すように、電子制御装置が燃料
要求パルスを出力し、その燃料要求パルスをＦ−Ｖ変換
回路を介して積分し、その積分値と所定周波数の三角波
とを比較して、モータを駆動するためのデューティ信号
を得るようにしたものや、特開昭61−116994号公報に示
すように電子制御装置より出力された８ビットのパラレ
ル信号を処理し、モータを駆動するためのデューティ信
号を得てモータ回転数を変化させるようにしたものが提
案されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、特開昭58−117351号公報や実開昭61−1378
79号公報に示すモータの駆動回路では電子制御装置から
のパルス信号を積分回路を介してＦ−Ｖ変換し、その積
分値と所定周波数の三角波とを比較してデューティ信号
を得る構成であるため、デューティ信号を無段階とする
ことができるが、Ｆ−Ｖ変換に要する積分時間により電
子制御装置からの燃料要求パルスに対しモータの応答性
が低下する。特に自動車においては、燃料ポンプの応答
性が悪くなると加速性能、ドライブフィーリング等に悪
影響をもたらす。又、応答性を良くするために、電子制
御装置が出力するパルス数を増やすと電子制御装置に負
担がかかる。又、通常燃料ポンプの切換数は2,3段程度
で充分であり、モータ回転数の切換数を無段階にする必
要はない。

又、特開昭61−116994号公報に示すモータの駆動回路
ではモータの応答性は良好となるが、CMOSよりなるロジ
ック部を備えているため、トランジスタをオンさせるた
めに出力レベルを高くするバッファが必要となって部品
点数が増加するという問題があるとともに、８ビットの
パラレル信号を転送するための信号線が多数必要となる
という問題がある。

又、従来技術において、電子制御装置からのデューテ
ィ信号を平滑回路で平滑化し、三角波発信器から出力さ
れた三角波の閾値として、その平滑化された信号を使用
し、三角波のレベルが平滑化された信号よりも大きけれ
ばパルスを発生させてモータの速度制御信号とし、すな
わち、電子制御装置からのデューティ信号の周波数より
も可聴域外に周波数を変換したデューティ信号に変換す
るモータ駆動装置も提案されている。しかし、この従来
技術は、平滑化回路を使用しているため、平滑化回路は
その時定数により、閾値の設定が遅くなる問題がある。

この発明は、上記問題点を解決するためになされたも
のであって、その目的は、電子制御装置に負担をかけ
ず、又、電子制御装置電子制御装置の駆動信号に対して
拘束応答性を備えたモータの駆動回路を提供することに
ある。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、本発明は、バッテリに
接続されたモータと、前記モータを通電駆動する駆動手
段と、電子制御装置から出力される異なる２種の電圧レ
ベル信号に基いて充電・駆動を行い、かつ、充電量が放
電量よりも大きい第１の充放電回路と、同じく前記異な
る２種の電圧レベル信号に基いて充電・放電を行い、か
つ、充電量が放電量よりも小さい第２の充放電回路と、
両充放電回路の電圧をそれぞれ所定のレベル比較値と比
較する複数の比較手段と、各比較手段による比較結果の
組み合わせに応じて３種のレベル信号を出力するレベル
信号出力手段と、所定周波数の三角波電圧を発生する三
角波発生回路と、前記レベル信号出力手段から出力され
る３種のうちの何れかのレベル信号と三角波発生回路の
三角波電圧とを比較し、その比較結果に基づいて異なる
２種のデューティ信号を前記駆動手段に出力するデュー
ティ信号発生手段とを備えるモータ駆動回路をその要旨
としている。

［作用］ 上記の構成により、第１及び第２の充放電回路は、電
子制御装置から出力される異なる２種の電圧レベル信号
に基いて充電・駆動を行う。このとき、第１の充放電回
路は、充電量が放電量よりも大きいため、その出力電圧
が大きくなり、第２の充放電回路は充電量が放電量より
も小さいため、その出力電圧が小さくなる。

複数の比較手段は、両充放電回路の電圧をそれぞれ所
定のレベル比較値と比較する。レベル信号出力手段は、
前記各比較手段による比較結果の組み合わせに応じて３
種のレベル信号を出力する。又、三角波発生回路は、所
定周波数の三角波電圧を発生する。デューティ信号発生
手段は、前記レベル信号出力手段から出力される３種の
うちの何れかのレベル信号と、三角波発生回路の三角波
電圧とを比較し、その比較結果に基づいて異なる２種の
デューティ信号を駆動手段に出力しもモータは同駆動手
段により通電駆動される。

［実施例］ 以下、この発明を自動車における燃料ポンプのモータ
駆動回路に具体化した一実施例を第１〜３図に従って説
明する。

第１図に示すように電子制御装置（以下、ECUとい
う）１の入力側には図示しないスロットルバルブの開度
を検出するスロットルセンサ２、エンジン冷却水温を検
出する水温センサ３、エンジン回転数を検出する回転数
センサ４等の各種センサが接続され、出力側には燃料ポ
ンプ（図示略）を駆動するためのモータ７を含むモータ
駆動回路５が接続されている。

そして、ECU1はスロットルセンサ２の検出信号に基い
てエンジン必要燃料に応じた回転数にて燃料ポンプを駆
動させるべく、第２図（ａ）に示すようなデューティ10
0％、50％、０％の駆動信号SG1を出力するようになって
いる。又、ECU1は水温センサ3,回転数センサ４等の検出
信号に基いてエンジンの運転状態を算出し、その運転状
態に適合した燃料噴射信号，点火信号をそれぞれ図示し
ないインジェクタ、イグナイタに出力するようになって
いる。

次に前記モータ駆動回路５について詳細に説明する
と、バッテリ６には燃料ポンプモータ７と、駆動手段と
してのトランジスタ８とが直列に接続され、モータ７に
はトランジスタ８のオフ時にフライホイール電流を流す
ためのダイオード９が並列に接続されている。

又、バッテリ６にはそれぞれ電流値3I,Iの定電流を流
し込む定電流源10,11が並列に接続されている。定電流
源10には前記ECU1からの駆動信号SG1に基いてオンオフ
するスイッチ12を介してコンデンサ13が接続されるとと
もに、このスイチ12にはコンデンサ13と並列に電流値Ｉ
の定電流を流し出す定電流源14が接続されている。そし
て、この実施例では定電流源10,14、スイッチ12及びコ
ンデンサ13により第１の充放電回路が構成されている。

又、定電流源11にはコンデンサ15が接続されるととも
に、前記駆動信号SG1を反転するインバータ16の出力に
基いてオンオフするスイッチ17を介して電流値3Iの定電
流を流し出す定電流源18が前記コンデンサ15と並列に接
続されている。そして、この実施例では定電流源11,1
8、スイッチ17及びコンデンサ15により第２の充放電回
路が構成されている。

従って、ECU1からの駆動信号SG1がハイレベルの時に
はスイッチ12は閉成され、定電流源10より流れ込む電流
が定電流源14から流れ出す電流よりも大きいため、コン
デンサ13は電流値2Iの定電流にて充電される。又、駆動
信号SG1がローレベルの時にはスイッチ12は開放される
ため、コンデンサ13より定電流源14を介して電流値Ｉの
定電流が流れ出し、コンデンサ13が放電される。これに
より、コンデンサ13の電圧V₁は第２図（ｂ）に実線で示
すように変化する。

又、EUC1からの駆動信号SG1がハイレベルの時にはス
イッチ17は開放されるため、コンデンサ15は定電流源11
より流れ込む電流値Ｉの定電流にて充電される。又、駆
動信号SG1がローレベルの時にはスイッチ17は閉成さ
れ、定電流源18から流れ出す電流が定電流源11より流れ
込む電流よりも大きいため、コンデンサ15より定電流源
18を介して電流値2Iの定電流が流れ出し、コンデンサ15
が放電される。これにより、コンデンサ15の電圧V₂は第
２図（ｃ）に実線で示すように変化する。

コンバレータ19の一方の入力端子19aは前記スイッチ1
2と定電流源14との間の接続点Ａに接続されてコンデン
サ13の電圧V₁が入力されるとともに、他方の入力端子19
bには第２図（ｂ）に示す基準電圧Vref₁が入力されてお
り、コンパレータ19は電圧V₁が基準電圧Vref₁以上であ
ると出力端子19cより第２図（ｄ）に示すようにハイレ
ベルの判定信号SG2を出力するようになっている。

コンパレータ20の一方の入力端子20aは前記定電流源1
0とコンデンサ15との間の接続点Ｂに接続されてコンデ
ンサ15の電圧V₂が入力されるとともに、他方の入力端子
20bには第２図（ｃ）に示す基準電圧Vref₂が入力されて
おり、コンパレータ20は電圧V₂が基準電圧Vref₂以上で
あると出力端子20cより第２図（ｅ）に示すようにハイ
レベルの判定信号SG3を出力するようになっている。

前記コンパレータ19の出力端子は各アンド回路21〜23
の一方の入力端子に接続されるとともに、コンパレータ
20の出力端子は各アンド回路21〜23の他方の入力端子に
接続されている。そして、アンド回路21は両判定信号SG
2,SG3が入力されているとき、次段の基準電圧発生回路2
4に第２図（ｆ）に示すようなハイレベルの出力信号SG4
を出力し、アンド回路22は判定信号SG2のみが入力され
ているとき、基準電圧発生回路24に第２図（ｇ）に示す
ようなハイレベルの出力信号SG5を出力し、又、アンド
回路23は両判定信号SG2,SG3が入力されていないとき、
基準電圧発生回路24に第２図（ｉ）に示すようなハイレ
ベルの出力信号SG6を出力するようになっている。

基準電圧発生回路24は前記各出力信号SG4〜SG6に基づ
いて第３図に示すように第１〜第３基準電圧V₃〜V₅のい
ずれかをデューティ信号発生手段としてのコンパレータ
26の一方の入力端子26aに出力するようになっている。
又、バッテリ６に接続された三角波発生回路25はコンパ
レータ26の他方の入力端子26bに接続され、第３図に実
線で示すような所定周波数の出力信号SG7を出力するよ
うになっている。コンパレータ26の出力端子26cは前記
トランジスタ８のベース端子に接続されている。そし
て、コンパレータ26は基準電圧発生回路24より出力され
る第１〜第３基準電圧V₃〜V₅と三角波発生回路25の出力
信号SG7とを比較して、基準電圧発生回路24の出力電圧
が出力信号SG7以上のとき、出力端子26cよりオン信号SG
8を出力し、前記トランジスタ８をオンさせてモータ７
を通電駆動するようになっている。

次に前記のように構成したモータ駆動回路５の作用に
ついて説明する。

エンジンの運転状態において、ECU1はスロットルセン
サ２からのスロットルバルブ開度の検出信号に基いてエ
ンジンの必要燃料量を算出し、その算出した必要燃料量
に対応して第２図（ａ）に示すようにデューティ100％,
50％,0％の駆動信号SG1を出力する。

そして、第２図（ａ）に示すようにECU1から出力され
る駆動信号SG1が（１）で示すデューティ100％の領域で
はスイッチ12は閉成され、コンデンサ13は第２図（ｂ）
に示すように電流値2Iの定電流にて充電され、ほぼバッ
テリ６の電圧にて飽和する。又、この領域ではスイッチ
17は開放され、コンデンサ15は第２図（ｃ）に示すよう
に電流値Ｉの定電流にて充電され、ほぼバッテリ６の電
圧にて飽和する。

次に、ECU1から出力される駆動信号SG1が（２）で示
すデューティ０％の領域ではスイッチ12は開放され、コ
ンデンサ13は第２図（ｂ）に示すように電流値Ｉの定電
流にてグランドレベルまで放電される。又、この領域で
はスイッチ17は閉成され、コンデンサ15は第２図（ｃ）
に示すように電流値2Iの定電流にてグランドレベルまで
放電される。

さらに、駆動信号SG1が（３）で示すデューティ50％
の領域ではコンデンサ13の充電電流は放電電流よりも大
きいため、コンデンサ13の電圧V₁はバッテリ６の電圧付
近にて変化する。一方、この領域ではコンデンサ15の充
電電流は放電電流よりも小さいため、コンデンサ15の電
圧V₂はクランドレベル付近にて変化する。

又、ECU1から出力される駆動信号SG1が（４）で示す
デューティ０％の領域ではスイッチ12が開放され、コン
デンサ13は第２図（ｂ）に示すように電流値Ｉの定電流
にてグランドレベルまで放電されるとともに、スイッチ
17が閉成されてコンデンサ15は第２図（ｃ）に示すよう
に電流値2Iの定電流にてグランドレベルまで放電され
る。

このとき、コンパレータ19の一方の入力端子19bには
基準電圧Vref₁が印加され、コンパレータ20の一方の入
力端子20bには基準電圧Vref₂が印加されているので、コ
ンデンサ13の電圧V₁が基準電圧Vref₁以上になると、コ
ンパレータ19の出力端子19cから第２図（ｄ）に示すよ
うにT₀〜T₃の期間及びT₄〜T₅の期間、ハイレベルの判定
信号SG2が出力される。又、コンデンサ15の電圧V₂が基
準電圧Vref₂以上になると、コンパレータ20の出力端子2
0cから第２図（ｅ）に示すようにT₁〜T₂の期間、ハイレ
ベルの判定信号SG3が出力される。

従って、T₀以前にはコンバレータ19,20より判定信号S
G2,SG3が出力されないので、アンド回路23が動作して基
準電圧発生回路24に第２図（ｉ）に示すような出力信号
SG6が出力され、基準電圧発生回路24からコンパレータ2
6に第３図に示す基準電圧V₅が出力される。この基準電
圧V₅は三角波発生回路25の出力信号SG7より下方に位置
するため、モータ７の駆動デューティは０％となり、コ
ンパレータ26からはオン信号SG8は出力されない。

又、T₀〜T₁,T₂〜T₃,T₄〜T₅の期間ではコンパレータ19
より判定信号SG2のみが出力されるので、アンド回路22
が動作して基準電圧発生回路24に第２図（ｇ）で示すよ
うな出力信号SG5が出力され、基準電圧発生回路24から
コンパレータ26に第３図に示す基準電圧V₄が出力され
る。この基準電圧V₄は三角波発生回路25の出力信号SG7
の上部に位置するため、コンパレータ26からはこの基準
電圧V₄が出力信号SG7以上となる部分においてモータ７
の駆動デューティが約80％となるオン信号SG8が出力さ
れる。

さらに、T₁〜T₂の期間では両コンパレータ19,20より
判定信号SG2,SG3が出力されるので、アンド回路21が動
作して基準電圧発生回路24に第２図（ｆ）に示すような
出力信号SG4が出力され、基準電圧発生回路24からコン
パレータ26に第３図に示す基準電圧V₃が出力される。こ
の基準電圧V₃は三角波発生回路25の出力信号SG7の上方
に位置するため、コンパレータ26からはデューティ100
％のオン信号SG8が出力される。

上記関係をECU1の出力とコンパレータ26の出力とにつ
いて整理すると、以下の表のようになる。

即ち、ECU1より出力される駆動信号SG1に対して若干
の応答遅れはあるが、ECU1から出力される駆動信号SG1
のデューティが100％の場合にはコンパレータ26より出
力されるオン信号SG8がデューティ100％となり、駆動信
号SG1のデューティが50％の場合にはオン信号SG8がデュ
ーティ80％となり、さらに駆動信号SG1のデューティが
０％の場合にはオン信号SG8がデューティ０％となる。

従って、この実施例によれば、ECU1からの入力信号線
１本にて、モータ７を３種のデューティにてパルス幅制
御することが可能となり、特開昭58−117351号公報や実
開昭61−137879号公報に示すモータの駆動回路と比較し
てECU1の駆動信号SG1に対するモータ７の応答性を数倍
良好にすることができ、加速性能、ドライブフィーリン
グ等を向上することができる。

又、第１図に示すモータ駆動回路５は全てバイポーラ
ICによって集積可能であるため、１チップにて構成で
き、特開昭61−116994号公報に示すようにCMOSよりなる
ロジック部を備えたモータの駆動回路のようにバッファ
を設けたりする必要がなく、小型化及びコストダウンを
図ることができる。

なお、前記実施例では燃料ポンプのモータ駆動回路に
実施したが、例えば、回転数の切換段数が少なくてよい
ウインドワイパー、エアコンのブロワ、ラジエータファ
ン等を回転駆動するモータの駆動回路に実施してもよ
い。

又、前記実施例ではECU1より出力される駆動信号SG1
の中間のデューティを50％としたが、この中間のデュー
ティを40％あるいは60％としたり、コンパレータ19,20
に印加する基準電圧Vref₁,Vref₂を変更したりして、モ
ータ７を駆動するデューティを任意に設定してもよい。

［発明の効果］ 以上詳述したように、この発明のモータ駆動回路は、
一対の充放電回路と、複数の比較手段、及びレベル信号
出力手段を備え、これらの回路及び手段により電子制御
装置装置から出力された異なる２種の電圧レベル信号に
基づいて３種のレベル信号に変換し、このレベル信号を
三角波の閾値として利用することができる。この結果、
電子制御装置からの２値信号を平滑化して閾値を形成す
る場合とは異なり、三角波の閾値の設定を速く行うこと
ができる。すなわち、２値信号を平滑化する場合には、
平滑化するための平滑化回路はその時定数により、閾値
の設定は遅くなるが、この発明は、２値化された信号を
平滑化することなく、３種のレベル信号を得ることがで
きるため、閾値の設定が平滑化する場合に比較して、閾
値の設定が遅くなることはなく、速く３種のレベル信号
を出力することができる。

この結果、電子制御装置に負担をかけないばかりでな
く、電子制御装置からの駆動信号に無対してモータの応
答性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を自動車における燃料ポンプのモータ
駆動回路に具体化した一実施例を示す電気回路図、第２
図は作用を説明するための各波形図、第３図は同じく作
用を説明するための波形図である。 図中、１は電子制御装置、６はバッテリ、７はモータ、
８は駆動手段としてのトランジスタ、13,15は充放電回
路を構成するコンデンサ、25は三角波発生回路、26はデ
ューティ信号発生手段としてのコンパレータである。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バッテリに接続されたモータと、 前記モータを通電駆動する駆動手段と、 電子制御装置から出力される異なる２種の電圧レベル信
   号に基いて充電・駆動を行い、かつ、充電量が放電量よ
   りも大きい第１の充放電回路と、 同じく前記異なる２種の電圧レベル信号に基いて充電・
   放電を行い、かつ、充電量が放電量よりも小さい第２の
   充放電回路と、 両充放電回路の電圧をそれぞれ所定のレベル比較値と比
   較する複数の比較手段と、 各比較手段による比較結果の組み合わせに応じて３種の
   レベル信号を出力するレベル信号出力手段と、 所定周波数の三角波電圧を発生する三角波発生回路と、 前記レベル信号出力手段から出力される３種のうちの何
   れかのレベル信号と三角波発生回路の三角波電圧とを比
   較し、その比較結果に基づいて異なる２種のデューティ
   信号を前記駆動手段に出力するデューティ信号発生手段
   と を備えることを特徴とするモータ駆動回路。