JP4384541B2 - アクチュエータ駆動装置 - Google Patents

Description

この発明は、アクチュエータ駆動装置に関するものである。

近年、自動車等の車両にはエンジンの振動を低減するアクティブコントロールエンジンマウント（ＡＣＭ）を搭載したものがある。（例えば、特許文献１参照）
このアクティブコントロールエンジンマウントはソレノイド式等のアクチュエータで駆動されるものであり、アクチュエータ駆動装置を用いてエンジンの振動と逆位相の変位が発生するように制御されている。前記アクチュエータにはエンジンを支持しつつ前記エンジンの振動に追従可能な駆動力と応答速度が要求されるため、通常は車載バッテリの電圧を昇圧した昇圧後電圧を用いることで上記要求を満足させている。
特開平０６−２９１３７９号公報

この従来のアクチュエータ駆動回路の一例を図４に基づいて説明すると、アクチュエータ駆動装置３０は図示しないバッテリの電圧を昇圧する昇圧回路３１と、この昇圧回路３１の昇圧後電圧を分圧する分圧回路３２とから構成されている。前記アクチュエータ駆動装置３０には昇圧ＩＣ３３が内蔵されており、この昇圧ＩＣ３３には前記分圧回路３２が接続されている。前記分圧回路３２は、前記昇圧回路３１の出力側とアース３４との間に直列接続された抵抗３５と抵抗３６とから構成されており、これら抵抗３５，３６の接続点３７に前述した昇圧ＩＣ３３が接続されている。そして、前記昇圧回路３１の出力側に電磁アクチュエータ３８が接続されている。つまり、前記昇圧ＩＣ３３は前記分圧回路３２を介して前記昇圧後電圧を監視制御し前記昇圧後電圧を所定の電圧で保持しているのである。

しかしながら、上記のアクチュエータ駆動装置３０では、前記昇圧回路３１の出力電圧を所定の電圧で保持しようとするため、例えば電源であるバッテリの電圧が低下して前記アクチュエータ駆動装置３０の入力電圧が低下した場合には、前記アクチュエータ駆動装置３０の入力電流が増加して前記アクチュエータ駆動装置３０が過熱するため、昇圧回路３１の出力又は昇圧を停止しなければならないという問題がある。
また、前記入力電流の増加を防止又は緩和する方法として、予め前記アクチュエータ駆動装置３０にセッティングデータとして過熱防止処理を記憶させ、前記入力電圧が低下した場合に前記昇圧回路３１の出力電流を低下させる方法も考えられるが、前記電磁アクチュエータ３８の駆動制御の処理が複雑化するという問題がある。

そこで、本発明は、昇圧回路の出力又は昇圧を停止することなく昇圧回路の過熱を防止することができるアクチュエータ駆動装置を提供するものである。

上記課題を解決するために、第１の発明は、電磁アクチュエータ（例えば、実施の形態における電磁アクチュエータ２）を駆動するアクチュエータ駆動装置において、電源電圧（例えば、実施の形態における電圧Ｖ１）を昇圧する昇圧回路（例えば、実施の形態における昇圧回路４）を設け、この昇圧回路の下流側に昇圧後電圧制御手段（例えば、実施の形態における分圧電圧制限回路２３）を設けたことを特徴とする。
このように構成することで、常時運転を行っている電磁アクチュエータが駆動を継続できる程度の昇圧後電圧を保持することができるため、前記電源電圧が低下した場合であっても必要最小限だけ前記昇圧後電圧を低下させて前記昇圧回路の入力電流増加による過熱を防止することができる。

第２の発明は、前記昇圧回路の下流側に昇圧後電圧（例えば、実施の形態における昇圧後電圧Ｖ２）を分圧する分圧回路（例えば、実施の形態における分圧回路１６）を設け、前記分圧回路を介して前記昇圧回路の昇圧後電圧を監視制御する昇圧ＩＣ（例えば、実施の形態における昇圧ＩＣ１５）を設け、前記昇圧後電圧制御手段は前記昇圧回路の出力側と前記昇圧ＩＣの入力側との間に設けられていることを特徴とする。
このように構成することで、電源電圧が低下した場合に前記昇圧回路の昇圧後電圧を前記昇圧ＩＣが監視して前記昇圧後電圧を適正レベルまで確実に低下させるため、前記昇圧回路の過熱を防止しつつ前記昇圧回路の出力を継続させることができる。

第３の発明は、前記昇圧電圧制御手段は抵抗（例えば、実施の形態における抵抗Ｒ３）とスイッチ（例えば、実施の形態におけるスイッチＳ１）で構成されていることを特徴とする。
このように構成することで、前記電源電圧の低下時の制御をハード的な構成のみで完結することができる。

第１の発明によれば、常時運転を行っている電磁アクチュエータが駆動を継続できる程度の昇圧後電圧を保持することができるため、前記電源電圧が低下した場合であっても必要最小限だけ前記昇圧後電圧を低下させて前記昇圧回路の入力電流増加による過熱を防止することができ、したがって、信頼性の向上を図ることができる効果がある。

第２の発明によれば、第１の発明の効果に加え、前記電源電圧が低下した場合に前記昇圧回路の昇圧後電圧を前記昇圧ＩＣが監視して前記昇圧後電圧を適正レベルまで確実に低下させるため、前記昇圧回路の過熱を防止しつつ前記昇圧回路の出力を継続させることができ、したがって、商品性の向上を図ることができる効果がある。

第３の発明によれば、上述の効果に加え、前記電源電圧の低下時の制御をハード的な構成のみで完結することができ、したがって、ソフト的な駆動制御の処理の負担を軽減することができる効果がある。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１において、１は自動車等の車両のアクチュエータ駆動装置を示している。この実施形態の車両は、例えば低回転時に部分気筒休止をすることでさらに燃費を向上させることができるハイブリッド車両である。前記アクチュエータ駆動装置１はエンジンを支持するアクティブコントロールエンジンマウント（ＡＣＭ）の電磁アクチュエータ２を駆動するものである。前記アクチュエータ駆動装置１は電源電圧であるバッテリ３の電圧Ｖ１（例えば、１２Ｖ）を昇圧する昇圧回路４を有している。この昇圧回路４は昇圧した昇圧後電圧Ｖ２（例えば、２４Ｖ）を前記電磁アクチュエータ２に供給してこれを駆動するものである。

前記アクティブコントロールエンジンマウントは油等の液体を封入したエンジンマウント部を備えており、前記電磁アクチュエータ２のピストンによって前記エンジンマウント部の隔壁に対して前記エンジンの振動と逆位相の圧力を印加することで前記エンジンの振動と緩衝させて車体への振動の伝達を低減するものである。

図２に示すように、前記昇圧回路４には前記バッテリ３が接続される入力端子５と前記昇圧後電圧Ｖ２を出力する出力端子６とが設けられている。前記入力端子５には昇圧回路４を構成する昇圧コイル７が接続されている。この昇圧コイル７と前記出力端子６との間には前記昇圧コイル７と直列に整流用ダイオード８が接続され、この整流用ダイオード８は、前記入力端子５から出力端子６に向けて順方向になるように接続されている。前記整流用ダイオード８と前記出力端子６の間とアース９との間には平滑コンデンサ１０が接続されている。

前記昇圧コイル７と前記整流用ダイオード８との間には電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）１１のソース１２が接続されている。一方、前記電界効果トランジスタ１１のドレイン１３にはアース９が接続され、ゲート１４に昇圧ＩＣ１５が接続されている。この昇圧ＩＣ１５には後述する分圧回路１６の出力電圧Ｖ４が入力されるモニタ端子１７が接続されている。

図３に示すように、前記昇圧ＩＣ１５は前記昇圧回路４のフィードバック制御を行うものであり、この昇圧ＩＣ１５内には前記モニタ端子１７に接続された比較器１８が設けられている。例えば、前記比較器１８の−側に前記モニタ端子１７が接続され、＋側端子には分圧回路１９が接続されている。この分圧回路１９は電源２０の電圧を所定の分圧比で分圧する抵抗２１と抵抗２２とから構成されている。

つまり、前記昇圧ＩＣ１５では前記分圧回路１９で生成される基準電圧Ｖ３（例えば、１．２５Ｖ程度）と、前記昇圧後電圧Ｖ２を分圧するものである分圧回路１６の出力電圧Ｖ４とを比較して、例えば前記分圧回路１６の出力電圧Ｖ４が基準電圧Ｖ３を上回った場合には図示しないスイッチング制御回路によって前記電界効果トランジスタ１１のスイッチング周期を長くする制御を行い前記昇圧後電圧Ｖ２を一定の電圧に保持している。
ここで、前記昇圧回路４の入力電力と出力電力は以下の式１の関係が成り立つ。尚、入力電流をＩ１、出力電流をＩ２，昇圧効率をＫ（Ｋ＜１の定数）とする。また、上述したように前記昇圧後電圧Ｖ２はハードつまり昇圧回路４により必ず一定な電圧であり、前記出力電流Ｉ２は前記電磁アクチュエータ２の制御により可変な電流である。

ところで、図１に示すように、前記昇圧回路４の下流側つまり前記昇圧回路４の出力側とアース９との間には前記分圧回路１６が接続されている。この分圧回路１６は抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とが直列に接続されたものであり、前述したように昇圧後電圧Ｖ２を分圧したものを前記昇圧ＩＣ１５に対して出力している。前記抵抗Ｒ１は前記電磁アクチュエータ２よりも十分に高い抵抗値（例えば数十ｋΩ程度）を有したものであり、前記抵抗Ｒ２は前記電磁アクチュエータ２よりも高い抵抗値で且つ前記抵抗Ｒ１よりも十分に低い抵抗値（例えば、数ｋΩ程度）を有している。

前記抵抗Ｒ１には分圧電圧制限回路（昇圧後電圧制限手段）２３が並列接続されている。この分圧電圧制限回路２３は抵抗Ｒ３とスイッチＳ１とを直列に接続して構成されたものであり、前記昇圧回路４と前記昇圧ＩＣ１５との間に配置されている。前述した分圧回路１６と同様に、抵抗Ｒ３の抵抗値は前記電磁アクチュエータ２よりも十分に高い抵抗値を有したものであり、前述した抵抗Ｒ１よりも高い抵抗値（例えば、抵抗Ｒ１の３倍程度）を有している。具体的には、前記抵抗Ｒ３に抵抗Ｒ１よりも大きい抵抗値を採用しているため、前記分圧回路１６と前記分圧電圧制限回路２３との合成抵抗が低下するのを最小限に抑え、無駄な電力消費を抑制している。尚、前記スイッチＳ１はトランジスタ等の半導体スイッチング素子やリレーを用いても良い。

前記スイッチＳ１は通常オープン状態にあるものであり、電子制御ユニット（ＥＣＵ）内のＣＰＵに接続されている。前記電子制御ユニットには前記バッテリ３の電圧Ｖ１を検出するセンサが接続されている。このセンサにより前記バッテリ３で電圧Ｖ１の低下が検出された場合には、前記電子制御ユニットは前記ＣＰＵにより前記スイッチＳ１をクローズに制御するものである。
ここで、前記スイッチＳ１がＯＦＦである場合、前記昇圧後電圧Ｖ２は以下の式２で算出することができる。

そして、前記スイッチＳ１がＯＮである場合には、前記昇圧後電圧Ｖ２は以下の式３で算出することができる。尚、並列接続された前記抵抗Ｒ１とＲ３との合成抵抗をＲｔとしている。

つまり、上記式２を用いることで、前記電磁アクチュエータ２の駆動が継続可能な最低限の昇圧後電圧Ｖ２を設定して、前記抵抗Ｒ３の抵抗値を逆算して求めることもできるのである。

すなわち、前記アクティブコントロールエンジンマウントが駆動中に、バッテリ３の電圧Ｖ１である前記昇圧回路の入力電圧が低下（例えば、１１Ｖ以下）すると前述したフィードバック制御によって前記昇圧回路４は現在の昇圧後電圧Ｖ２を維持しようとする。このまま昇圧後電圧Ｖ２を維持し続けると前記昇圧回路４の入力端子５に通電される電流が増加してしまうが、前記バッテリ３の電圧低下をトリガにして前記電子制御ユニットが前記分圧電圧制限回路２３のスイッチＳ１をクローズ状態に制御するため、前記分圧回路１６の分圧比が当初の分圧比から抵抗Ｒ３で決定される分圧比に変化して前記昇圧回路４の昇圧ＩＣ１５に印加されるフィードバック電圧が上昇することになる。

次いで、前記昇圧ＩＣ１５が前記昇圧回路４の電界効果トランジスタ１１のスイッチング周期を長くするように制御するため、前記昇圧後電圧Ｖ２の低下つまり前記昇圧回路４の出力電力を低減させて前記昇圧回路４の通電電流を抑制することとなる。この結果、前記電磁アクチュエータ２の駆動を停止することなく前記昇圧回路４の過熱を防止することができるのである。

したがって、上記実施の形態によれば、前記分圧電圧制限回路２３を抵抗Ｒ１と並列接続したことで、常時運転を行っている電磁アクチュエータ２が駆動を継続できる程度の昇圧後電圧Ｖ２を保持することができるため、前記バッテリ３の電圧Ｖ１が低下した場合であっても前記昇圧後電圧Ｖ２を最小限低下させて前記昇圧回路４の通電電流増加による過熱を防止することができ、その結果、アクティブコントロールエンジンマウントの信頼性の向上を図ることができる。

特に前記アクティブコントロールエンジンマウントに採用した場合には、近年の電装部品の発達により前記バッテリ３の電力消費が高まっているにも関わらず、前記バッテリ３の電圧が低下しても前記アクティブコントロールエンジンマウントの耐震性能を維持することができ、例えば、アイドリング時でエンジンの回転数が低く発電機の発電量が低下したような場合で且つエンジンの振動が大きくなり前記アクティブコントロールエンジンマウントの消費電力が高い場合であっても、前記エンジンの振動が車体に伝達するのを低減することができるため有利である。

そして、同様に前記バッテリ３の電圧Ｖ１が低下した場合であっても、前記昇圧後電圧Ｖ２を前記昇圧ＩＣ１５が監視して、前記昇圧後電圧Ｖ２を適正レベルまで確実に低下させるため、前記昇圧回路４の過熱を防止しつつ前記昇圧回路４の出力を継続させると共に商品性の向上を図ることができる。

さらに、前記バッテリ３の電圧Ｖ１が低下した時の制御をハード的な構成のみで完結することができ、ソフト的な駆動制御の処理の負担を軽減することができる。

尚、この発明は上記各実施の形態に限られるものではなく、アクティブコントロールエンジンマウント以外に、昇圧回路を必要とするソレノイドタイプのアクチュエータを用いたものであれば良く、例えば、インジェクタや電磁弁等に適用しても良い。また、分圧電圧制御回路は分圧回路の分圧比を変化させるものであれば良く、抵抗以外にツェナーダイオード等を用いても良い。

本発明の実施の形態におけるブロック図である。 本発明の実施の形態における昇圧回路の回路図である。 本発明の実施の形態における昇圧ＩＣの回路図である。 従来のアクチュエータ駆動装置の図１に相当するブロック図である。

符号の説明

２ 電磁アクチュエータ
４ 昇圧回路
１５ 昇圧ＩＣ
１６ 分圧回路
２３ 分圧電圧制限回路（昇圧後電圧制限手段）
Ｖ１ 電圧（電源電圧）
Ｖ２ 昇圧後電圧
Ｒ３ 抵抗
Ｓ１ スイッチ

Claims (2)

1. 電磁アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動装置であって、
   電源電圧を昇圧する昇圧回路と、
   前記昇圧回路から出力される昇圧後電圧を分圧する分圧回路と、
   前記分圧回路によって前記昇圧後電圧が分圧されて得られる電圧をフィードバック電圧として入力し、前記フィードバック電圧に応じて前記昇圧回路をフィードバック制御することで前記昇圧回路から出力される昇圧後電圧が一定電圧となるように保持する昇圧ＩＣと、
   前記電源電圧が低下した場合に、前記フィードバック電圧が上昇するように前記分圧回路の分圧比を調整する昇圧後電圧制御手段と、
   を備えることを特徴とするアクチュエータ駆動装置。
2. 前記分圧回路は、第１の抵抗及び第２の抵抗で構成され、
   前記昇圧電圧制御手段は、第３の抵抗及びスイッチで構成され、
   前記第１の抵抗の一端は前記昇圧回路の出力端と接続され、前記第１の抵抗の他端は前記第２の抵抗の一端及び前記昇圧ＩＣの入力端と接続され、前記第２の抵抗の他端はアースされており、
   前記第３の抵抗と前記スイッチとは直列接続されていると共に、前記第３の抵抗と前記スイッチとの直列接続体は前記第１の抵抗に対して並列接続されており、
   前記電源電圧が低下した場合に、外部の電子制御ユニットによって前記スイッチがオン状態に制御されることにより、前記分圧回路の分圧比が調整される、
   ことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ駆動装置。

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