JP7127429B2

JP7127429B2 - 電動バルブシステム

Info

Publication number: JP7127429B2
Application number: JP2018159698A
Authority: JP
Inventors: 崇明萩原; 真人野中
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-08-28
Filing date: 2018-08-28
Publication date: 2022-08-30
Anticipated expiration: 2038-08-28
Also published as: CN110864152A; US20200072374A1; US10907747B2; CN110864152B; JP2020036420A; DE102019113801A1

Description

本明細書が開示する技術は、コイルに通電することでバルブを開閉することが可能な電動バルブシステムに関する。

コイルに電流を流すことでバルブを開閉する電動バルブシステムが知られている。特許文献１には、Ｈブリッジ回路を用いた電動バルブシステムが開示されている。Ｈブリッジ回路は、コイルに流す電流の方向を切り換えるのに用いられる。コイルに一方向の電流を流すとバルブが開き、逆方向の電流を流すとバルブが閉じる。Ｈブリッジ回路は、第１－第４スイッチング素子と、各スイッチング素子に逆並列に接続されているダイオードを備えている。第１、第２スイッチング素子は電源の正極と負極の間に直列に接続されている。第３、第４スイッチング素子も電源の正極と負極の間に直列に接続されている。第１スイッチング素子の負極側に第２スイッチング素子が接続されており、第３スイッチング素子の負極側に第４スイッチング素子が接続されている。なお、第１－第４スイッチング素子の呼称は、単純に４個のスイッチング素子を区別するための便宜上の呼称である。

第１スイッチング素子と第２スイッチング素子の中点と、第３スイッチング素子と第４スイッチング素子の中点との間にコイルが接続されている。第２、第３スイッチング素子を開き、第１、第４スイッチング素子を閉じると、第１スイッチング素子、コイル、第４スイッチング素子の順に電流が流れ、バルブが開く。第１、第４スイッチング素子を開き、第２、第３スイッチング素子を閉じるとコイルに逆方向の電流が流れ、バルブが閉じる。

特開２００６－７４９２８号公報

低温度環境などで用いられる場合、バルブが氷結し、通常の駆動力ではバルブが開かなくなることがある。あるいは、バルブに加わる荷重（水圧など）が過大となった場合にも、通常の駆動力ではバルブが開かなくなることがある。本明細書が開示する技術は、Ｈ回路の構造に幾つかの部品を加えることで、通常時よりも大きい駆動力をバルブのアクチュエータに発生させることのできる電動バルブシステムを実現する。

本明細書が開示する電動バルブシステムは、従来のＨ回路に遮断スイッチとキャパシタを追加する。従来の電動バルブシステムでは、電流の脈動抑制用にキャパシタを備えているタイプがある。そのようなタイプの場合には、遮断スイッチを追加するだけでよい。Ｈ回路の一部を昇圧コンバータとして活用し、電源電圧以上の電圧でキャパシタを充電する。キャパシタの電力を放出すると、コイルに電源電圧以上の電圧を加えることができる。即ち、電源電圧による通常の駆動力より大きい駆動力を、コイルを含むアクチュエータに発生させることができる。

本明細書が開示する電動バルブシステムは、第１－第４スイッチング素子と、４個のダイオードと、バルブを開閉するアクチュエータのコイルと、遮断スイッチと、キャパシタを備えている。第１、第２スイッチング素子は、電源の正極と負極の間に直列に接続されており、第３、第４スイッチング素子も、電源の正極と負極の間に直列に接続されている。第２スイッチング素子が第１スイッチング素子の低電位側に位置し、第４スイッチング素子が第３スイッチング素子の低電位側に位置する。それぞれのダイオードは、それぞれのスイッチング素子に逆並列に接続されている。ダイオードは、スイッチング素子の負極側から正極側へ電流を流すバイパス路を形成する。そのようなダイオードは還流ダイオードと呼ばれることがある。本明細書が開示する技術は、ＲＣ－ＩＧＢＴなど、ワンチップでスイッチング素子とダイオードの逆並列回路が実現されているものを採用してもよい。

バルブを開閉するアクチュエータのコイルは、第１及び第２スイッチング素子の直列接続の中点と、第３及び第４スイッチング素子の直列接続の中点との間に接続されている。アクチュエータのコイルと第１－第４スイッチング素子は、第２、第３スイッチング素子を開くとともに第１、第４スイッチング素子を閉じるとバルブが開くように結線されている。遮断スイッチは、第１スイッチング素子の正極と電源との間を遮断するように配置されている。キャパシタは、一端が遮断スイッチと第１スイッチング素子の間に接続されており、他端が電源の負極に接続されている。

電動バルブシステムのコントローラは、遮断スイッチと第１、第４スイッチング素子を開状態（オフ状態）に保持するとともに前記第３スイッチング素子を閉状態（オン状態）に保持したまま、第２スイッチング素子の開閉を繰り返す。第２スイッチング素子を閉じると電源からコイルへ電流が流れ、コイルに電気エネルギが蓄えられる。コイルには、バルブを閉じる方向に電流が流れる。しかしながら、上記の処理は、バルブが閉じたままのときに実行されるので、バルブを閉じる方向に電流が流れてもバルブの状態に変化はない。

コントローラが第２スイッチング素子を開くとコイルと電源の負極の間が遮断される。このときコイルの誘導起電力によって、第１スイッチング素子の還流ダイオードを通じてキャパシタに電流が流れる。コイルの誘導起電力によって、電源の出力電圧よりも高い電圧がキャパシタに印加される。即ち、電源の出力電圧が昇圧されてキャパシタに印加される。第２スイッチング素子の開閉を繰り返すうち、キャパシタの両端電圧が電源の出力電圧を超える。コントローラは、キャパシタの電圧が電源の出力電圧よりも高い閾値電圧を超えたら、第２、第３スイッチング素子を開く（オフする）とともに、第１、第４スイッチング素子を閉じる（オンする）。なお、遮断スイッチは開状態に保持されたままである。キャパシタの電力が第１、第４スイッチング素子を通じてコイルに流れる。このとき、電源の出力電圧よりも高い電圧でコイルに電流が流れる。前述したように、このときの電流はバルブを開く方向に流れる。バルブを開く方向に電源電圧よりも高い電圧で電流が流れる。即ち、電源電圧による通常の駆動力より大きい駆動力を、コイルを含むアクチュエータに発生させることができる。

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

実施例のバルブシステムの回路図である。バルブの構造を示す模式図である（バルブが閉じた状態）。バルブの構造を示す模式図である（バルブが開いた状態）。昇圧バルブ駆動処理のフローチャートである。昇圧時の電流の流れを示した回路図である（第２スイッチング素子を閉じたとき）。昇圧時の電流の流れを示した回路図である（第２スイッチング素子を開いたとき）。キャパシタからコイルへの電流の流れを示した回路図である。実施例のバルブシステムが採用されている燃料電池システムのブロック図である。燃料電池システムにおけるコントローラの処理のフローチャートである。

図面を参照して実施例の電動バルブシステム２を説明する。図１に、電動バルブシステム２の回路図を示す。コイル５を含むモータ６が、バルブを開閉するアクチュエータである。図１は回路図であるので、バルブ本体は図示されていない。バルブ本体については、後に図２、図３を参照して説明する。以下、説明の便宜上、電動バルブシステム２を単純にバルブシステム２と称する。

バルブシステム２は、４個のスイッチング素子１１－１４、４個のダイオード２１－２４、遮断スイッチ４、キャパシタ７、電圧センサ８、コントローラ９、コイル５を含むモータ６を備えている。バルブシステム２は、電源３に接続されている。電源３は、直流電源である。

スイッチング素子１１－１４は、典型的にはトランジスタである。第１スイッチング素子１１と第２スイッチング素子１２は、直列に接続されている。第３スイッチング素子１３と第４スイッチング素子１４も直列に接続されている。第１スイッチング素子１１が第２スイッチング素子１２の正極側に接続されており、第３スイッチング素子１３が第４スイッチング素子１４の正極側に接続されている。「スイッチング素子の正極側」とは、ｎ型トランジスタの場合、コレクタあるいはドレインに相当する。

第１スイッチング素子１１と第２スイッチング素子１２の直列接続は、電源３の正極３ａと負極３ｂの間に接続されている。第３スイッチング素子１３と第４スイッチング素子１４の直列接続も、正極３ａと負極３ｂの間に接続されている。第１スイッチング素子１１の正極と電源３の正極３ａの間には、遮断スイッチ４が接続されている。遮断スイッチ４は、電源３の正極３ａと第１スイッチング素子１１の電気的接続を遮断するスイッチである。遮断スイッチ４には、トランジスタが使われていてもよいが、ノーマルクローズタイプであることが望ましい。ノーマルクローズタイプとは、電力供給がないときに両端を導通させるスイッチである。すなわち、遮断スイッチ４は、通常は閉じられていることが望ましい。遮断スイッチ４の開閉は、電源３と第３スイッチング素子１３との接続には影響を与えない。

モータ６のコイル５の一端は、第１スイッチング素子１１と第２スイッチング素子１２の直列接続の中点に接続されている。コイル５の他端は、第３スイッチング素子１３と第４スイッチング素子１４の直列接続の中点に接続されている。スイッチング素子１１－１４とコイル５がＨ回路を構成する。Ｈ回路は、コイル５に流れる電流の向きを反転させるのに用いられる。コイル５は、第２、第３スイッチング素子１２、１３を開き、第１、第４スイッチング素子１１、１４を閉じるとバルブが開くように結線されている。別言すれば、コイル５は、第１、第４スイッチング素子１１、１４を開き、第２、第３スイッチング素子１２、１３を閉じるとバルブが閉じるように結線されている。図１の太矢印線Ａ１が、バルブを開くときの電流経路を示している。太矢印破線Ａ２は、バルブを閉じるときの電流経路を示している。

キャパシタ７の一端は、遮断スイッチ４と第１スイッチング素子１１の間に接続されている。キャパシタ７の他端は、電源３の負極３ｂに接続されている。キャパシタ７の容量は、例えば数十マイクロファラドから数百マイクロファラドである。キャパシタ７は、遮断スイッチ４が閉じられているときには、第１スイッチング素子１１に流れる電流の脈動を抑える平滑コンデンサとして機能する。

コントローラ９は、スイッチング素子１１－１４と遮断スイッチ４を制御する。遮断スイッチ４は通常時は閉じられている。コントローラ９は、不図示のホストコントローラからの指令に応じてモータ６を制御する。すなわち、コントローラ９は、不図示のホストコントローラからの指令に応じてバルブを制御する。

図２と図３を参照してバルブ本体３０を説明する。図２と図３はバルブ本体３０の構造を説明する模式図である。図２は、バルブ３２が閉じた状態を示しており、第３はバルブ３２が開いた状態を示している。

バルブ本体３０は、流体が流れる筐体３１とバルブ３２とモータ６と保持バネ３４を備えている。バルブ３２は、回転軸ＣＬを中心として、筐体３１の内部で回転可能に支持されている。バルブ３２は、筐体３１の内部を塞ぐ状態（即ち閉じた状態）と、筐体３１の内部を連通する状態（即ち開いた状態）を切り換えることができる。バルブ３２は、モータ６によって駆動される。バルブ３２の回転範囲は、筐体３１の内部に設けられているストッパ３３で制限される。バルブ３２がストッパ３３に当接した状態が、バルブ３２が閉じた状態である（図２）。バルブ３２がストッパ３３から離間した状態が、バルブ３２が開いた状態である（図３）。図３の太矢印線が、バルブ３２を通過する流体の流れを示している。

バルブ３２には、保持バネ３４が取り付けられている。バルブ３２が閉じた状態では、保持バネ３４の引っ張り力により、モータ６に通電されていなくとも、バルブ３２が閉じた状態が保持される。バルブ３２が開いた状態でモータ６に通電されていない場合は、モータ６の摩擦力により、保持バネ３４の引っ張り力だけではバルブ３２は閉じない。先に述べたように、図１の回路図において、第１、第４スイッチング素子１１、１４を閉じ、第２、第３スイッチング素子１２、１３を開かないと、バルブ３２は閉じない。

バルブ３２と筐体３１にわたって氷塊Ｐが付着していると、モータ６の通常の駆動力ではバルブ３２が開かないことが起こり得る。ここで、モータ６の通常の駆動力とは、電源３の出力電圧で得られる駆動力である。バルブシステム２は、そのような場合、通常よりも大きな駆動力でバルブ３２を動かすことができる。バルブシステム２は、モータ６のコイル５と第２スイッチング素子１２とダイオード２１を昇圧コンバータとして利用し、キャパシタ７に電力を蓄える。キャパシタ７の電圧が電源３の出力電圧を超えたら、キャパシタ７の電力をコイル５に供給する。キャパシタ７からコイル５へ、電源３の出力電圧を超える電圧で電流が供給される。それゆえ、モータ６は、通常の駆動力を超える駆動力を出すことができる。なお、先に述べたように、キャパシタ７は、通常は平滑コンデンサとして機能する。その容量は、数十マイクロファラドから数百マイクロファラドである。その程度の容量は、わずかな時間（数ミリ秒）だけバルブ３２を駆動するための電力を蓄えるには十分である。

通常の駆動力では氷塊Ｐを除去できない場合でも、通常の駆動力を超える駆動力でバルブ３２を動かすことで、氷塊Ｐを除去することができる場合がある。氷塊の場合にかぎらず、バルブ３２と筐体３１の内壁の間に塵埃が噛み込んでしまった場合などにも、通常の駆動力ではバルブ３２が開かないことが起こり得る。あるいは、流体圧が過大な場合にも、通常の駆動力ではバルブ３２が開かないことが起こり得る。そのような場合も、通常の駆動力を超える駆動力によってバルブ３２を開くことができる可能性がある。以下では、電源３の出力電圧を超える電圧でバルブ３２を開く処理を昇圧バルブ駆動処理と称する。

図４に、昇圧バルブ駆動処理のフローチャートを示す。コントローラ９は、電源３の出力電圧による駆動力ではバルブ３２が開かなかった場合に昇圧バルブ駆動処理を実行する。バルブ本体３０にはバルブ３２の開閉状態を検知するセンサが取り付けてある。センサ情報により、コントローラ９はバルブ３２の開閉状態を知ることができる。図４の記号「ＳＷ」は、「スイッチング素子」を意味する。

昇圧バルブ駆動処理では、コントローラ９は、まず、遮断スイッチ４を開く（ステップＳ２）。遮断スイッチ４を開くことで、第１スイッチング素子１１の正極が電源３の正極３ａから電気的に切断される。遮断スイッチ４を開く前、キャパシタ７は正極３ａと接続されているので、キャパシタ７の電圧は、電源３の出力電圧に等しくなっている。

次にコントローラ９は、第１、第４スイッチング素子１１、１４を開くとともに、第３スイッチング素子１３を閉じる（ステップＳ３）。次のステップＳ４とＳ５の繰り返しの間、コントローラ９は、第１、第４スイッチング素子１１、１４を開状態に保持するとともに、第３スイッチング素子１３を閉状態に保持する。コントローラ９は、上記の状態を保持したまま、第２スイッチング素子１２を開閉する（ステップＳ４）。

図５は、第２スイッチング素子１２を閉じたときの電流の流れを示した回路図である。図６は、第２スイッチング素子１２を開いたときの電流の流れを示した回路図である。太矢印線Ａ３、Ａ４が電流の流れを示している。図５、図６のいずれにおいても、遮断スイッチ４、第１、第４スイッチング素子１１、１４は開状態に保持されている。また、第３スイッチング素子１３は閉状態に保持されている。

第３スイッチング素子１３が閉じているので、コイル５の一端は電源３の正極３ａと接続されている。図５に示すように、第２スイッチング素子１２を閉じると、コイル５の他端が負極３ｂと接続され、コイル５に電流が流れる（太矢印線Ａ３）。太矢印線Ａ３は、図１の太矢印破線Ａ２と同じである。すなわり、第２スイッチング素子１２を閉じると、コイル５に、バルブ３２を閉じる方向の電流が流れる。バルブ３２は閉じているのでバルブ３２は動かない。コイル５に電流が流れることで、コイル５に電気エネルギが蓄えられる。

次に、第２スイッチング素子１２を開くと、コイル５の他端が負極３ｂから遮断され、コイル５から負極３ｂへの電流の流れが消失する。コイル５には、電流の消失を補うように誘導起電力が生じる。この誘導起電力により、電源３の出力電圧が昇圧される。誘導起電力によって生じる電流は、ダイオード２１を通じてキャパシタ７へと流れる。図６の太矢印線Ａ４が、コイル５からキャパシタ７への電流の流れを示している。誘導起電力に起因する電流によりキャパシタ７が充電される。キャパシタ７の電圧は電源３の出力電圧よりも高くなる。第２スイッチング素子１２の開閉を繰り返す毎に、図５と図６のように電流が流れ、キャパシタ７の電圧が高くなっていく。

図４に戻って昇圧バルブ駆動処理の説明に戻る。コントローラ９は、電圧センサ８によって、キャパシタ７の電圧をモニタしている。コントローラ９は、キャパシタ７の電圧が所定の閾値電圧よりも高くなるまで、第２スイッチング素子１２の開閉を繰り返す（ステップＳ５：ＮＯ、Ｓ４）。閾値電圧には、電源３の出力電圧よりも高い値が設定されている。

コントローラ９は、キャパシタ７の電圧が閾値電圧を超えたら、第２、第３スイッチング素子１２、１３を開くとともに、第１、第４スイッチング素子１１、１４を閉じる（ステップＳ５：ＹＥＳ、Ｓ６）。キャパシタ７にチャージされた電力は、第１スイッチング素子１１を通じてコイル５に流れる。コイル５を流れた電流は、第４スイッチング素子１４を通じて負極３ｂへと流れる。図７の太矢印線Ａ５が、このときの電流の流れを示している。太矢印線Ａ５の向きは、図１の太矢印線Ａ１の向きと同じである。コイル５には、電源３の出力電圧よりも高い電圧で、バルブ３２を開く方向の電流が流れる。こうして、通常の駆動力よりも高い駆動力がバルブ３２を開く方向に加わる。

以上のとおり、バルブシステム２は、コイル５に流れる電流の方向を変えるスイッチング素子１１－１４とキャパシタ７を使って、通常よりも大きい駆動力でバルブを動かすことができる。バルブシステム２は、Ｈ回路に遮断スイッチ４とキャパシタ７を追加するだけで、通常よりも大きい駆動力を出すことが可能になる。

コントローラ９は、昇圧バルブ駆動処理でバルブ３２が開いたら、通常のバルブ制御に戻る。１回の昇圧バルブ駆動処理でバルブ３２が開かない場合、コントローラ９は、昇圧バルブ駆動処理を繰り返す。所定回数だけ繰り返してもバルブ３２が開かない場合、コントローラ９は、バルブ制御不能を示す信号を上位のホストコントローラに送信する。

実施例のバルブシステム２は、例えば燃料電池システム４０に採用されている。図８に燃料電池システム４０のブロック図を示す。燃料電池システム４０は、燃料電池スタック４１により発電する。説明を簡単にするため、以下では、燃料電池スタック４１をＦＣスタック４１と称する。

ＦＣスタック４１と水素タンク４２は燃料管４３で接続されている。燃料管４３には、主止バルブ５１と、インジェクタ５２が備えられている。主止バルブ５１を開くと水素タンク４２から水素ガスが供給される。水素タンク４２から供給される水素ガスは、インジェクタ５２によって圧力が調整されたのち、ＦＣスタック４１へ送られる。

ＦＣスタック４１には、空気管４６を介して空気（酸素）が送られる。エアコンプレッサ４５が、大気圧の空気を圧縮し、空気管４６を通じて空気をＦＣスタック４１へ供給する。空気管４６には、ＦＣスタック４１をバイパスするバイパス管４７が接続されている。空気管４６には、エアバルブ２ａ、２ｂが備えられている。エアバルブ２ａはＦＣスタック４１の上流に配置されており、エアバルブ２ｂはＦＣスタック４１の下流に配置されている。バイパス管４７にはエアバルブ２ｃが備えられている。図８の太矢印線が、水素ガスあるいは空気の流れを示している。図示は省略しているが、空気管４６には、管を流れる空気の流量を計測する流量センサが備えられている。

エアバルブ２ａ－２ｃ、主止バルブ５１、インジェクタ５２は、ホストコントローラ４９によって制御される。エアバルブ２ａ、２ｂ、２ｃには、実施例のバルブシステム２が採用されている。したがって、エアバルブ２ａ－２ｃのそれぞれは、コントローラ９を備えている。必要に応じてホストコントローラ４９からエアバルブ２ａ－２ｃへ指令が送られる。エアバルブ２ａ－２ｃのコントローラ９は、ホストコントローラ４９からの指令に応じてバルブ３２（図２、図３参照）を駆動する。

図９に、バルブを開く指令（バルブ開指令）を受けたコントローラ９が実行する処理のフローチャートを示す。図９においても、記号「ＳＷ」はスイッチング素子を意味する。バルブ開指令を受けたコントローラ９は、第１、第４スイッチング素子１１、１４を開き、第２、第３スイッチング素子１２、１３を閉じる（ステップＳ１２）。コントローラ９は、バルブ３２の開閉の状態を検知するセンサからの信号に基づいて、バルブ３２が開いたか否かを判定する（ステップＳ１３）。バルブ３２が開いたことが検知された場合は、処理を終了する（ステップＳ１３：ＹＥＳ）。バルブ３２が開いたことが検知できなかった場合、コントローラ９は、先に述べた流量センサから空気供給量のデータを受け取り、空気供給量をチェックする。ステップＳ１３の処理でバルブ３２が開いていないと判定されたにも関わらずに空気供給量が正値の場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、バルブの開放を検知するセンサあるいは流量センサのいずれかが故障していると判定できる。その場合、コントローラ９は、故障を知らせる信号（故障通知信号）を上位のホストコントローラ４９へ送信する（ステップＳ１５）。

ステップＳ１４の判断結果がＮＯの場合、すなわち、空気供給量がゼロの場合、バルブ３２は開いていないと判断できるので、コントローラ９は、昇圧バルブ駆動処理を実行する（ステップＳ１４：ＮＯ、Ｓ１６）。昇圧バルブ駆動処理は、図４を参照して説明したとおりであり、バルブシステム２（エアバルブ２ａ－２ｃ）は、通常の駆動力を上回る駆動力でバルブ３２の開放を試行する。

昇圧バルブ駆動処理（ステップＳ１６）を実行したのち、コントローラ９は、ステップＳ１７を経て再度、バルブ３２が開いたか否かを確認する（ステップＳ１６、Ｓ１７：ＮＯ、Ｓ１３）。バルブ３２が開いていれば、コントローラ９は処理を終了する（ステップＳ１３：ＹＥＳ）。バルブ３２が開いたことが検知できなかった場合、コントローラ９は、ステップＳ１４、Ｓ１６の処理を繰り返す。昇圧バルブ駆動処理をＮ回繰り返してもバルブが開かなかった場合には、バルブ３２を開くことができないとして、故障を知らせる信号（故障通知信号）をホストコントローラ４９へ送信する（ステップＳ１７：ＹＥＳ、Ｓ１５）。こうして、エアバルブ２ａ－２ｃは、通常の駆動力ではバルブを開くことができない場合、通常の駆動力を上回る駆動力でバルブ３２の開放を試行する。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。実施例では、バルブを動かすアクチュエータは、コイル５を含むモータ６であった。バルブを動かすアクチュエータは、モータに限られない。例えば、バルブのアクチュエータは、コイルを含むソレノイドであってもよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：電動バルブシステム
２ａ－２ｃ：エアバルブ（電動バルブシステム）
３：電源
３ａ：正極
３ｂ：負極
４：遮断スイッチ
５：コイル
６：モータ
７：キャパシタ
８：電圧センサ
９：コントローラ
１１－１４：スイッチング素子
２１－２４：ダイオード
３０：バルブ本体
３１：筐体
３２：バルブ
３３：ストッパ
３４：保持バネ
４０：燃料電池システム

Claims

電源の正極と負極の間で直列に接続されている第１スイッチング素子および第２スイッチング素子と、
前記正極と前記負極の間で直列に接続されている第３スイッチング素子および第４スイッチング素子と、
前記第１－第４スイッチング素子の夫々に逆並列に接続されているダイオードと、
バルブを開閉するアクチュエータのコイルであって、前記第１および前記第２スイッチング素子の直列接続の中点と、前記第３および前記第４スイッチング素子の直列接続の中点との間に接続されており、前記第２、第３スイッチング素子を開くとともに前記第１、第４スイッチング素子を閉じると前記バルブが開くように結線されている前記コイルと、
前記第１スイッチング素子の正極と前記電源との間を遮断する遮断スイッチと、
一端が前記遮断スイッチと前記第１スイッチング素子の間に接続されており、他端が前記電源の前記負極に接続されているキャパシタと、
前記第１－第４スイッチング素子と前記遮断スイッチを制御するコントローラと、
を備えており、
前記コントローラは、
前記遮断スイッチと前記第１、第４スイッチング素子を開状態に保持するとともに前記第３スイッチング素子を閉状態に保持したまま、前記キャパシタの電圧が前記電源の出力電圧よりも高い閾値電圧を超えるまで、前記第２スイッチング素子の開閉を繰り返し、
前記キャパシタの電圧が前記閾値電圧を超えたら、前記第２、第３スイッチング素子を開くとともに前記第１、第４スイッチング素子を閉じる、
電動バルブシステム。
前記コントローラは、前記電源の出力電圧で前記バルブを開くことができない場合に、
前記遮断スイッチと前記第１、第４スイッチング素子を開状態に保持するとともに前記第３スイッチング素子を閉状態に保持したまま、前記キャパシタの電圧が前記電源の出力電圧よりも高い閾値電圧を超えるまで、前記第２スイッチング素子の開閉を繰り返し、
前記キャパシタの電圧が前記閾値電圧を超えたら、前記第２、第３スイッチング素子を開くとともに前記第１、第４スイッチング素子を閉じる、
請求項１に記載の電動バルブシステム。