WO2009104713A1 - モータ負荷制御装置 - Google Patents

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WO2009104713A1
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俊藏 大島
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矢崎総業株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/06—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
    • H02P7/18—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
    • H02P7/24—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P7/28—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
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    • H02P7/29—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using pulse modulation
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    • H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/03—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for controlling the direction of rotation of DC motors
    • H02P7/05—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for controlling the direction of rotation of DC motors by means of electronic switching

Definitions

  • the present invention relates to a motor load control device that operates an electronic switch composed of semiconductor elements by PWM control and drives a load connected to the electronic switch, and particularly suppresses generation of heat, vibration, and noise. Regarding technology.
  • a radiator fan mounted on a vehicle has its rotational speed controlled according to the temperature of engine cooling water.
  • the rotational speed is reduced to reduce noise, and the cooling water temperature is high. Then, in order to enhance the cooling effect, control is performed to increase the rotational speed (for example, Patent Document 1).
  • FIG. 7 is a circuit diagram showing a conventional example of a load control circuit for driving the motor M1 for driving the radiator fan.
  • the motor M1 and the battery VB are connected via an electronic switch (T101) such as a MOSFET.
  • T101 electronic switch
  • the engine computer 101, the pulse generator 102, and the driver 103 are provided.
  • the pulse generator 102 generates a PWM signal having a desired duty ratio.
  • a PWM signal with a short on time ie, a low duty ratio
  • a PWM signal with a long on time ie, a high duty ratio
  • the driver 103 outputs the PWM signal generated by the pulse generator 102 to the control terminal (gate in the case of MOSFET) of the electronic switch (T101).
  • the electronic switch (T101) is turned on / off by the supplied PWM signal, supplies electric power to the motor M1, and rotates the motor M1 at a desired rotational speed. That is, the motor M1 is rotationally driven at a rotational speed corresponding to the temperature of the engine coolant.
  • the frequency of the PWM signal output from the pulse generator 102 is set to a high frequency of about 19 [KHz], which exceeds the human audible frequency. Also, if the frequency of the PWM signal is set high, the amount of heat generated during the transition period when the electronic switch (T101) is turned on / off increases, so the electronic switch (T101) is a unit having a radiation fin. In addition, the heat radiating fins are installed in a place having good air permeability. JP 2005-80384 A
  • the electronic switch (T101) is PWM-controlled at a frequency exceeding the audible frequency, the heat generation amount of the electronic switch (T101) is increased. For this reason, it is necessary to use an electronic switch with excellent heat resistance, and since a cooling structure for cooling the electronic switch is required, the entire apparatus is enlarged, resulting in an increase in cost associated with the increase in size. Furthermore, there arises a problem that the ground location is limited.
  • the PWM control frequency may be reduced. However, if the frequency is reduced, vibration and noise may occur due to uneven rotation of the fan.
  • the present invention has been made in order to solve such a conventional problem.
  • the object of the present invention is to suppress the heat generation of the electronic switch, and further, the vibration of the fan and the noise accompanying the rotation of the fan.
  • An object of the present invention is to provide a motor load control device capable of suppressing the occurrence of the above.
  • the motor load control device is a motor load control device that drives the motor load by supplying electric power output from the power source to the motor load by PWM control, and connects the power source and the motor load.
  • Switch means provided on a circuit for performing the above operation, and PWM control means for driving the switch means by a PWM signal.
  • the switch means includes a first electronic switch and a second electronic switch connected in parallel.
  • the PWM control means drives the first electronic switch with the PWM signal, and drives the second electronic switch with a signal obtained by delaying the PWM signal by a predetermined delay time.
  • the PWM control means is preferably means for changing the delay time for each period.
  • the PWM control means is preferably means for stopping the driving of the first electronic switch and driving only the second electronic switch when the rotational speed of the motor load is reduced.
  • the frequency at which each electronic switch is driven is determined by the electronic switch. Compared with the case of one, the frequency can be made lower and the duty ratio can be made lower. For this reason, the emitted-heat amount of each electronic switch can be reduced, and a heat dissipation structure can be simplified compared with the past.
  • the PWM control means changes the delay time for each cycle, the frequency of the PWM signal that controls the motor load changes randomly, so the resonance point of vibration and noise can be shifted, and the generation of vibration and noise Can be suppressed.
  • 6 is a timing chart showing changes of signals when a motor current having a duty ratio of 100% is supplied in the motor load control device according to the first embodiment of the present invention. It is a timing chart which shows the change of each signal in the motor load control apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention, and flows the motor current of 50% of duty ratio.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a motor load control device according to a first embodiment of the present invention.
  • a radiator fan driving motor mounted on a vehicle is taken as an example of a motor load
  • a battery mounted on a vehicle will be described as an example of a power source.
  • the motor load control device has a switch means 17 provided between the motor M1 and the battery VB. Further, the motor load control device includes an engine computer 11, a pulse generator 12 connected to the engine computer 11, a delay circuit 13 provided on the output side of the pulse generator 12, a first driver 14, A second driver 15.
  • the switch means 17 has a first electronic switch (T1) and a second electronic switch (T2) made of, for example, MOSFETs connected in parallel to each other. That is, when at least one of the first electronic switch (T1) and the second electronic switch (T2) is turned on, the electric power output from the battery VB is supplied to the motor M1.
  • the engine computer 11 controls an engine mounted on the vehicle, and receives a temperature detection signal from a thermometer (not shown) that detects the temperature of engine cooling water, and the motor M1 is based on the temperature detection signal.
  • the rotation command signal is output to the pulse generator 12.
  • the pulse generator 12 When the rotation command signal is input, the pulse generator 12 generates a PWM signal based on the rotation command signal. At this time, the pulse generator 12 generates a PWM signal having a duty ratio that is 1 ⁇ 2 of a duty ratio necessary for rotationally driving the motor M1 at a desired rotational speed. Then, the generated PWM signal is output to the first driver 14 and the delay circuit 13.
  • the delay circuit 13 delays the PWM signal output from the pulse generator 12 by a predetermined delay time td, and outputs the delayed PWM signal to the second driver 15.
  • the first driver 14 drives the first electronic switch (T1) by the PWM signal output from the pulse generator 12, and the second driver 15 is output from the pulse generator 12 and is predetermined by the delay circuit 13.
  • the second electronic switch (T2) is driven by the PWM signal delayed by the delay time td.
  • FIG. 2 is a timing chart showing changes in each signal when the motor M1 is driven at a duty ratio of 100%.
  • FIG. 2A shows a PWM signal output from the pulse generator 12, and
  • FIG. (B) shows the output signal of the first driver 14,
  • FIG. 2 (c) shows the output signal of the second driver 15, and
  • FIG. 2 (d) shows the current flowing through the motor M1.
  • the output signal of the first driver 14 is the same signal as the PWM signal output from the pulse generator 12, and as shown in FIG.
  • the output signal is a signal obtained by delaying the PWM signal output from the pulse generator 12 by a predetermined delay time td.
  • the electric power output from the battery VB is always supplied to the motor M1.
  • the current flowing through M1 is a current having a duty ratio of 100% as shown in FIG.
  • FIG. 3 is a timing chart showing changes in each signal when the motor M1 is driven at a duty ratio of 50%.
  • FIG. 3A shows a PWM signal output from the pulse generator 12, and
  • FIG. (B) shows the output signal of the first driver 14,
  • FIG. 3 (c) shows the output signal of the second driver 15, and
  • FIG. 3 (d) shows the current flowing through the motor M1.
  • the first electronic switch (T1) is driven by a PWM signal having a duty ratio of 25%
  • the second electronic switch (T2) is also driven by a PWM signal having a duty ratio of 25%
  • each electronic switch (T1) ) And (T2) do not coincide with each other, so when the current flowing through the electronic switch (T1) and the current flowing through the electronic switch (T2) are combined, a current having a total duty ratio of 50% flows to the motor M1. It will be.
  • the cycle of each electronic switch (T1), (T2) is t1, that is, the drive frequency is (1 / t1), and the cycle of the current flowing in the motor current Since t1 / 2, that is, the frequency is (2 / t1), the motor M1 is driven at a frequency twice as high as the frequency for driving the electronic switches (T1) and (T2).
  • the electronic switches (T1) and (T2) may be driven at a frequency of 9.5 [KHz], which is 1/2 of the motor current.
  • the electronic switches (T1) and (T2) may be driven at a duty ratio of 25%, which is 1/2 of the motor current.
  • each electronic switch (T1), (T2) is 1 ⁇ 2 compared to the conventional electronic switch (T101) shown in FIG. Therefore, although the total heat generation amount of the electronic switches (T1) and (T2) is the same as that of the conventional electronic switch (T101), since the heat generation can be dispersed, the heat dissipation structure can be simplified as a whole. Thus, the entire apparatus can be reduced in size and space.
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing the configuration of the motor load control device according to the second embodiment. As shown in the figure, the second embodiment is different from the first embodiment shown in FIG. 1 in that a random signal generator 16 is provided. Since the other configuration is the same as the configuration shown in FIG. 1, the same reference numerals are given and the description of the configuration is omitted.
  • the random signal generator 16 outputs a change amount setting signal for determining the delay time td in the delay circuit 13 for each period of the pulse signal output from the pulse generator 12. Specifically, a change width ⁇ (“ ⁇ ” may be positive or negative) with respect to (1/2) the period t1 is randomly determined, and the change width ⁇ is set as a change amount setting signal. To the delay circuit 13.
  • the delay circuit 13 determines the delay time td based on the change width ⁇ output from the random signal generator 16. That is, if the change width ⁇ determined for each period is ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 3,..., The delay time td is (t1 / 2) + ⁇ 1, (t1 / 2) + ⁇ 2, (t1 / 2) + ⁇ 3. It will change randomly like.
  • the change widths ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 3,... Are set so that the average value of the delay times td is 1/2 of the period t1, that is, (t1 / 2).
  • FIG. 5 is a timing chart showing changes in each signal when the motor M1 is driven at a duty ratio of 100%.
  • FIG. 5A shows a PWM signal output from the pulse generator 12, and
  • FIG. (B) shows the output signal of the first driver 14,
  • FIG. 5 (c) shows the output signal of the second driver 15, and
  • FIG. 5 (d) shows the current flowing through the motor M1.
  • the output signal of the second driver 15 is a signal obtained by delaying the PWM signal output from the pulse generator 12 by a predetermined delay time td.
  • the delay time td is set to be different for each period. Therefore, as shown in FIG. 5C, the generation timing of the ON time t2 of the PWM signal output from the second driver 15 is different for each period.
  • FIG. 6 is a timing chart showing changes in each signal when the motor M1 is driven at a duty ratio of 50%.
  • FIG. 6A shows a PWM signal output from the pulse generator 12, and
  • FIG. (B) shows the output signal of the first driver 14,
  • FIG. 6 (c) shows the output signal of the second driver 15, and
  • FIG. 6 (d) shows the current flowing through the motor M1.
  • the output signal of the first driver 14 becomes the same signal as the PWM signal output from the pulse generator 12, and the output of the second driver 15 as shown in FIG. 6C.
  • the signal is a signal obtained by delaying the PWM signal output from the pulse generator 12 by a predetermined delay time td. At this time, as described above, the delay time td is set to be different for each period. Therefore, as shown in FIG.
  • the generation timing of the ON time t2 of the PWM signal output from the second driver 15 is different for each period.
  • the on-time t2 of the second driver 15 occurs within the period t1, and is set so as not to overlap with the on-time t2 of the first driver 14.
  • the first electronic switch (T1) is driven by a PWM signal having a duty ratio of 25%, but one second electronic switch (T2) has a constant on-time t2 and a delay time td that changes. The period becomes different from the above t1, and the duty ratio changes every time.
  • the ON timings of the electronic switches (T1) and (T2) do not overlap, when the current flowing through the first electronic switch (T1) and the current flowing through the second electronic switch (T2) are combined, FIG. ), A current having a duty ratio of 50% in total flows to the motor M1.
  • the timing at which the motor current is turned on changes at random every cycle. For this reason, the cycle of the motor current waveform does not become (t1 / 2), but varies on the plus side and the minus side with (t1 / 2) as an average value.
  • the period (frequency) is not a constant value and varies with time, the resonance point of vibration and noise can be shifted, and the generation of vibration and noise can be reduced. Therefore, in addition to the effect of the first embodiment described above, even when the frequency of the PWM signal is set to a low frequency (even when the period t1 is increased), the effect of suppressing the generation of vibration and noise is achieved. it can.
  • the duty ratio is reduced to 1/2 (ie, half).
  • the time t21 may be halved.
  • the duty ratio can be reduced to 1 ⁇ 2, and the rotation speed of the motor M1 can be reduced.
  • the first driver 14 or the second driver 15 is stopped, the total number of on / off times of the electronic switches (T1) and (T2) in one cycle (t1 cycle) is halved. This is advantageous for reduction.
  • the OFF duration during the period t1 becomes longer, so that the rotational fluctuation of the motor M1 becomes larger.
  • the second driver 15 is stopped and only the first driver 14 is driven, the rotational fluctuation of the motor M1 has periodicity, but the first driver 14 is stopped and only the second driver 15 is turned on.
  • the delay time td changes randomly, so that the periodicity of rotational fluctuation can be disturbed, and generation of natural vibration and natural noise can be prevented.

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Abstract

　電子スイッチの発熱を抑制し、ファンの振動、及びファンの回転に伴う騒音の発生を抑制することが可能なモータ負荷制御装置を提供する。 　第１の電子スイッチ（Ｔ１）と第２の電子スイッチ（Ｔ２）を並列接続したスイッチ手段１７を備え、第１の電子スイッチ（Ｔ１）を所定の周波数、及び所定のデューティ比からなるＰＷＭ信号で駆動し、第２の電子スイッチを第１の電子スイッチ（Ｔ１）を駆動するＰＷＭ信号を所定時間だけ遅延して駆動する。これにより、各電子スイッチの発熱量を、電子スイッチが１個の場合と比較して低減することができ、装置全体の放熱対策を軽減することができる。更に、遅延時間をランダムに変化させることにより、ＰＷＭ制御により発生する振動、騒音を低減することができる。

Description

モータ負荷制御装置
　本発明は、ＰＷＭ制御により半導体素子で構成される電子スイッチを作動させて
、該電子スイッチに接続された負荷を駆動するモータ負荷制御装置に係り、特に、発熱、振動、騒音の発生を抑制する技術に関する。
　例えば、車両に搭載されるラジエータファンは、エンジン冷却水の温度に応じて回転数が制御され、冷却水の温度が低いときには騒音を低減するために回転数を低下させ、冷却水の温度が高くなると冷却効果を高めるために回転数を高くするように制御している（例えば、特許文献１）。
　図７は、ラジエータファン駆動用のモータＭ１を駆動する負荷制御回路の従来例を示す回路図である。同図に示すように、モータＭ１とバッテリＶＢは、ＭＯＳＦＥＴ等の電子スイッチ（Ｔ１０１）を介して接続されている。また、エンジンコンピュータ１０１と、パルス発生器１０２と、ドライバ１０３を備えており、エンジンコンピュータ１０１よりエンジン冷却水の温度に応じたモータＭ１の回転指令信号がパルス発生器１０２に出力されると、該パルス発生器１０２により所望のデューティ比となるＰＷＭ信号が生成される。即ち、冷却水の温度が低いときには、オン時間が短い（即ち、デューティ比が低い）ＰＷＭ信号が生成され、冷却水の温度が高いときには、オン時間が長い（即ち、デューティ比が高い）ＰＷＭ信号が生成される。
　そして、ドライバ１０３は、パルス発生器１０２で生成されたＰＷＭ信号を電子スイッチ（Ｔ１０１）の制御端子（ＭＯＳＦＥＴの場合はゲート）に出力する。
　その結果、電子スイッチ（Ｔ１０１）は供給されたＰＷＭ信号によりオン、オフ動作を行い、モータＭ１に電力を供給して、該モータＭ１を所望する回転数で回転させる。即ち、モータＭ１は、エンジン冷却水の温度に応じた回転数で回転駆動することになる。
　ここで、パルス発生器１０２より出力されるＰＷＭ信号の周波数は、人間の可聴周波数を超える１９［ＫＨｚ］程度の高い周波数に設定される。また、ＰＷＭ信号の周波数が高く設定されると、電子スイッチ（Ｔ１０１）がオン、オフ動作するときの過渡期間に発生する発熱量が大きくなるので、電子スイッチ（Ｔ１０１）は放熱フィンを備えたユニット内に格納され、更に、放熱フィンは通気性の良好な場所に設置されることとなる。
特開２００５－８０３８４号公報
　上述したように、従来におけるモータ負荷制御装置では、電子スイッチ（Ｔ１０１）を可聴周波数を超える周波数でＰＷＭ制御するので、電子スイッチ（Ｔ１０１）の発熱量が大きくなる。このため、耐熱性に優れた電子スイッチを使用する必要があり、また、電子スイッチを冷却するための冷却構造が必要となるので、装置全体が大型化し、大型化に伴うコストアップが発生し、更に、接地場所の制限が生じるという問題が発生する。
　上記の問題を解決するために、ＰＷＭ制御の周波数を低下させれば良いことになるが、周波数を低下させるとファンの回転ムラにより振動、騒音が発生する場合がある。
　本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、電子スイッチの発熱を抑制し、更には、ファンの振動、及びファンの回転に伴う騒音の発生を抑制することが可能なモータ負荷制御装置を提供することにある。
　本発明に係るモータ負荷制御装置は、電源より出力される電力をＰＷＭ制御によりモータ負荷に供給して、該モータ負荷を駆動するモータ負荷制御装置であって、前記電源と前記モータ負荷とを接続する回路上に設けられるスイッチ手段と、前記スイッチ手段をＰＷＭ信号により駆動するＰＷＭ制御手段と、を有し、前記スイッチ手段は、並列接続された第１の電子スイッチ、及び第２の電子スイッチを備え、前記ＰＷＭ制御手段は、前記第１の電子スイッチを前記ＰＷＭ信号で駆動し、前記第２の電子スイッチを前記ＰＷＭ信号を所定の遅延時間だけ遅延させた信号で駆動する。
　前記ＰＷＭ制御手段は、前記遅延時間を各周期毎に変化させる手段であることが好ましい。
　前記ＰＷＭ制御手段は、前記モータ負荷の回転数を低下させる場合には、前記第１の電子スイッチの駆動を停止し、前記第２の電子スイッチのみを駆動する手段であることが好ましい。
　本発明に係るモータ負荷制御装置では、複数の電子スイッチを並列に接続したスイッチ手段を用いて、モータ負荷を所定のデューティ比でＰＷＭ制御するので、各電子スイッチを駆動する周波数を、電子スイッチが１個の場合と比較して低い周波数とすることができ、且つ低いデューティ比とすることができる。このため、各電子スイッチの発熱量を低減することができ、従来と比較して放熱構造を簡素化することができる。
　また、ＰＷＭ制御手段が遅延時間を各周期毎に変化させる場合、モータ負荷を制御するＰＷＭ信号の周波数がランダムに変化するので、振動、騒音の共振点をずらすことができ、振動、騒音の発生を抑制することができる。
　また、モータ負荷の回転数を低下させる場合、第１のスイッチの駆動を停止するので、振動、騒音の発生を制御することができる。
本発明の第１実施形態に係るモータ負荷制御装置の構成を示す回路図である。 本発明の第１実施形態に係るモータ負荷制御装置に係り、デューティ比１００％のモータ電流を流す場合の各信号の変化を示すタイミングチャートである。 本発明の第１実施形態に係るモータ負荷制御装置に係り、デューティ比５０％のモータ電流を流す場合の各信号の変化を示すタイミングチャートである。 本発明の第２実施形態に係るモータ負荷制御装置の構成を示す回路図である。 本発明の第２実施形態に係るモータ負荷制御装置に係り、デューティ比１００％のモータ電流を流す場合の各信号の変化を示すタイミングチャートである。 本発明の第２実施形態に係るモータ負荷制御装置に係り、デューティ比５０％のモータ電流を流す場合の各信号の変化を示すタイミングチャートである。 従来におけるモータ負荷制御装置の構成を示す回路図である。
符号の説明
　１１　エンジンコンピュータ
　１２　パルス発生器
　１３　遅延回路
　１４　第１ドライバ
　１５　第２ドライバ
　１６　ランダム信号発生器
　１７　スイッチ手段
　Ｍ１　モータ
　Ｔ１　第１電子スイッチ
　Ｔ２　第２電子スイッチ
　ＶＢ　バッテリ
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るモータ負荷制御装置の構成を示す回路図であり、以下では、モータ負荷の一例として車両に搭載されるラジエータファン駆動用のモータを例に挙げ、電源の一例として車両に搭載されるバッテリを例に挙げて説明する。
　図１に示すように、第１実施形態に係るモータ負荷制御装置は、モータＭ１とバッテリＶＢの間に設けられるスイッチ手段１７を有している。更に、該モータ負荷制御装置は、エンジンコンピュータ１１と、該エンジンコンピュータ１１と接続されたパルス発生器１２と、このパルス発生器１２の出力側に設けられる遅延回路１３と、第１ドライバ１４と、第２ドライバ１５と、を備えている。
　スイッチ手段１７は、互いに並列接続された例えばＭＯＳＦＥＴ等からなる第１電子スイッチ（Ｔ１）、及び第２電子スイッチ（Ｔ２）を有している。即ち、第１電子スイッチ（Ｔ１）、及び第２電子スイッチ（Ｔ２）のうちの少なくとも一方がオンとなれば、バッテリＶＢより出力される電力がモータＭ１に供給されることとなる。
　エンジンコンピュータ１１は、車両に搭載されるエンジンを制御するものであり、エンジン冷却水の温度を検出する温度計（図示省略）による温度検出信号が入力され、該温度検出信号に基づいて、モータＭ１の回転指令信号をパルス発生器１２に出力する。
　パルス発生器１２は、回転指令信号が入力されると、該回転指令信号に基づくＰＷＭ信号を生成する。この際、パルス発生器１２は、モータＭ１を所望する回転数で回転駆動するために必要なデューティ比の、１／２のデューティ比となるＰＷＭ信号を生成する。そして、生成されたＰＷＭ信号を第１ドライバ１４、及び遅延回路１３に出力する。
　遅延回路１３は、パルス発生器１２より出力されるＰＷＭ信号を所定の遅延時間ｔｄだけ遅延させ、遅延させたＰＷＭ信号を第２ドライバ１５に出力する。
　そして、第１ドライバ１４はパルス発生器１２より出力されたＰＷＭ信号により、第１電子スイッチ（Ｔ１）を駆動し、第２ドライバ１５はパルス発生器１２より出力され、且つ遅延回路１３により所定の遅延時間ｔｄだけ遅延したＰＷＭ信号により、第２電子スイッチ（Ｔ２）を駆動する。
　次に、上記の構成を備える第１実施形態に係るモータ負荷制御装置の動作について、図２，図３に示すタイミングチャートを参照して説明する。
　図２は、モータＭ１を１００％のデューティ比で駆動させるときの、各信号の変化を示すタイミングチャートであり、図２（ａ）はパルス発生器１２より出力されるＰＷＭ信号を示し、図２（ｂ）は第１ドライバ１４の出力信号を示し、図２（ｃ）は第２ドライバ１５の出力信号を示し、図２（ｄ）はモータＭ１に流れる電流を示している。
　そして、図２（ａ）に示すように、パルス発生器１２より周期ｔ１（周波数１／ｔ１）で、オン時間がｔ２（ｔ２＞ｔ１／２）となるデューティ比のＰＷＭ信号が出力されると、図２（ｂ）に示すように第１ドライバ１４の出力信号はパルス発生器１２より出力されたＰＷＭ信号と同一の信号となり、また、図２（ｃ）に示すように第２ドライバ１５の出力信号はパルス発生器１２より出力されたＰＷＭ信号を所定の遅延時間ｔｄだけ遅延した信号となる。
　従って、常に第１電子スイッチ（Ｔ１）及び第２電子スイッチ（Ｔ２）のうちの少なくとも一方がオン状態となるので、モータＭ１には常にバッテリＶＢより出力される電力が供給されることとなり、モータＭ１に流れる電流は図２（ｄ）に示すように、デューティ比１００％の電流となる。
　図３は、モータＭ１を５０％のデューティ比で駆動させるときの、各信号の変化を示すタイミングチャートであり、図３（ａ）はパルス発生器１２より出力されるＰＷＭ信号を示し、図３（ｂ）は第１ドライバ１４の出力信号を示し、図３（ｃ）は第２ドライバ１５の出力信号を示し、図３（ｄ）はモータＭ１に流れる電流を示している。
　そして、図３（ａ）に示すように、パルス発生器１２より周期ｔ１（周波数１／ｔ１）で、オン時間がｔ２（ｔ２＝ｔ１／４）となるデューティ比のＰＷＭ信号が出力されると、図３（ｂ）に示すように第１ドライバ１４の出力信号はパルス発生器１２より出力されたＰＷＭ信号と同一の信号となり、図３（ｃ）に示すように第２ドライバ１５の出力信号はパルス発生器１２より出力されたＰＷＭ信号を所定の遅延時間ｔｄ（ｔｄ＝２＊ｔ２）だけ遅延した信号となる。
　従って、第１電子スイッチ（Ｔ１）は、２５％のデューティ比のＰＷＭ信号により駆動され、第２電子スイッチ（Ｔ２）もやはり２５％のデューティ比のＰＷＭ信号により駆動され、且つ各電子スイッチ（Ｔ１），（Ｔ２）のオンのタイミングは一致しないので、電子スイッチ（Ｔ１）を流れる電流と、電子スイッチ（Ｔ２）を流れる電流を合わせると、合計で５０％のデューティ比の電流がモータＭ１に流れることとなる。
　そして、図３に示すタイミングチャートから理解されるように、各電子スイッチ（Ｔ１），（Ｔ２）の周期はｔ１、即ち、駆動周波数は（１／ｔ１）であり、モータ電流に流れる電流の周期はｔ１／２、即ち周波数は（２／ｔ１）であるので、各電子スイッチ（Ｔ１），（Ｔ２）を駆動する周波数の２倍の周波数でモータＭ１が駆動することとなる。
　従って、モータ電流を１９［ＫＨｚ］の周波数で駆動させる場合には、その１／２の９．５［ＫＨｚ］の周波数で各電子スイッチ（Ｔ１），（Ｔ２）を駆動すれば良く、また、モータ電流を５０％のデューティ比で駆動させる場合には、その１／２の２５％のデューティ比で各電子スイッチ（Ｔ１），（Ｔ２）を駆動すれば良いことになる。
　従って、各電子スイッチ（Ｔ１），（Ｔ２）の発熱量は、図７に示した従来の電子スイッチ（Ｔ１０１）と対比して１／２となる。このため、電子スイッチ（Ｔ１），（Ｔ２）の合計の発熱量は、従来の電子スイッチ（Ｔ１０１）と同一になるものの、発熱を分散させることができるので、全体として放熱構造を簡素化することができ、装置全体の小型化、省スペース化を図ることができる。
　次に、本発明の第２実施形態について説明する。図４は、第２実施形態に係るモータ負荷制御装置の構成を示す回路図である。同図に示すように、第２実施形態では、図１に示した第１実施形態と対比して、ランダム信号発生器１６を備えている点で相違する。それ以外の構成は、図１に示す構成と同一であるので、同一符号を付してその構成説明を省略する。
　ランダム信号発生器１６は、遅延回路１３における遅延時間ｔｄを決定する変化量設定信号を、パルス発生器１２より出力されるパルス信号の各周期毎に出力する。具体的には、周期ｔ１の１／２となる（ｔ１／２）に対する変化幅α（「α」はプラス、マイナスの場合がある）をランダムに決定し、この変化幅αを変化量設定信号として遅延回路１３に出力する。
　遅延回路１３は、ランダム信号発生器１６より出力される変化幅αに基づき、遅延時間ｔｄを決定する。即ち、各周期毎に決定される変化幅αを、α１，α２，α３，・・とすると、遅延時間ｔｄは、（ｔ１／２）＋α１，（ｔ１／２）＋α２，（ｔ１／２）＋α３，・・のように、ランダムに変化することとなる。なお、各変化幅α１，α２，α３，・・は、遅延時間ｔｄの平均値が周期ｔ１の１／２、即ち、（ｔ１／２）となるように設定される。
　次に、第２実施形態に係るモータ負荷制御装置の動作について、図５，図６に示すタイミングチャートを参照して説明する。
　図５は、モータＭ１を１００％のデューティ比で駆動させるときの、各信号の変化を示すタイミングチャートであり、図５（ａ）はパルス発生器１２より出力されるＰＷＭ信号を示し、図５（ｂ）は第１ドライバ１４の出力信号を示し、図５（ｃ）は第２ドライバ１５の出力信号を示し、図５（ｄ）はモータＭ１に流れる電流を示している。
　そして、図５（ａ）に示すように、パルス発生器１２より周期ｔ１（周波数１／ｔ１）で、オン時間がｔ２（ｔ２＞ｔ１／２＋α）となるデューティ比のＰＷＭ信号が出力されると、図５（ｂ）に示すように第１ドライバ１４の出力信号はパルス発生器１２より出力されたＰＷＭ信号と同一の信号となる。
　また、図５（ｃ）に示すように第２ドライバ１５の出力信号はパルス発生器１２より出力されたＰＷＭ信号を所定の遅延時間ｔｄだけ遅延した信号となる。この際、上述したように遅延時間ｔｄは、各周期毎に異なるように設定されている。従って、図５（ｃ）に示すように、第２ドライバ１５より出力されるＰＷＭ信号のオン時間ｔ２の発生タイミングは、各周期毎に異なる。
　また、ｔ２＞ｔ１／２＋αとなるように設定されているので、第１ドライバ１４、及び第２ドライバ１５より出力されるＰＷＭ信号うちの少なくとも一方はオンとなっており、常に第１電子スイッチ（Ｔ１）、及び第２電子スイッチ（Ｔ２）のうちの少なくとも一方がオン状態となる。このため、モータＭ１には常にバッテリＶＢより出力される電力が供給されることとなり、モータＭ１に流れる電流は図５（ｄ）に示すように、デューティ比１００％の電流となる。
　図６は、モータＭ１を５０％のデューティ比で駆動させるときの、各信号の変化を示すタイミングチャートであり、図６（ａ）はパルス発生器１２より出力されるＰＷＭ信号を示し、図６（ｂ）は第１ドライバ１４の出力信号を示し、図６（ｃ）は第２ドライバ１５の出力信号を示し、図６（ｄ）はモータＭ１に流れる電流を示している。
　そして、図６（ａ）に示すように、パルス発生器１２より周期ｔ１（周波数１／ｔ１）で、オン時間がｔ２（ｔ２＝ｔ１／４）となるデューティ比のＰＷＭ信号が出力されると、図６（ｂ）に示すように、第１ドライバ１４の出力信号はパルス発生器１２より出力されたＰＷＭ信号と同一の信号となり、図６（ｃ）に示すように第２ドライバ１５の出力信号はパルス発生器１２より出力されたＰＷＭ信号を所定の遅延時間ｔｄだけ遅延した信号となる。この際、上述したように遅延時間ｔｄは、各周期毎に異なるように設定されている。従って、図６（ｃ）に示すように、第２ドライバ１５より出力されるＰＷＭ信号のオン時間ｔ２の発生タイミングは、各周期毎に異なる。但し、第２ドライバ１５のオン時間ｔ２は、周期ｔ１内に発生し、且つ第１ドライバ１４のオン時間ｔ２と重複しないように設定される。
　従って、第１電子スイッチ（Ｔ１）は、２５％のデューティ比のＰＷＭ信号により駆動されるが、一方の第２電子スイッチ（Ｔ２）は、オン時間ｔ２が一定で、遅延時間ｔｄが変化するために周期が上記のｔ１と異なるものになり、デューティ比が毎回変化する。しかし、各電子スイッチ（Ｔ１）、（Ｔ２）のオンタイミングは重複しないので、第１電子スイッチ（Ｔ１）を流れる電流と、第２電子スイッチ（Ｔ２）を流れる電流を合わせると、図６（ｄ）に示すように、合計で５０％のデューティ比の電流がモータＭ１に流れることとなる。
　また、図６（ｄ）から理解されるように、モータ電流がオンとなるタイミングは各周期毎にランダムに変化することになる。このため、モータ電流波形の周期は（ｔ１／２）とはならず、（ｔ１／２）を平均値としてプラス側、及びマイナス側にばらつくことになる。その結果、周期（周波数）が一定値ではなく、時間経過に伴って変動することになるので、振動、騒音の共振点をずらすことができ、振動、騒音の発生を低減することができる。従って、上述した第１実施形態の効果に加え、ＰＷＭ信号の周波数を低い周波数に設定した場合でも（周期ｔ１を長くした場合でも）、振動、騒音の発生を抑制することができるという効果を達成できる。
　次に、前述した第２実施形態の変形例について説明する。前述した第２実施形態では、モータＭ１の回転数を低下させる必要がある場合には、１周期（ｔ１）の中のオン時間（ｔ２）を短くして対応することになる。即ち、２個の電子スイッチ（Ｔ１）、（Ｔ２）を駆動する際の合計のデューティ比を低下させることになる。
　いま、２個の電子スイッチ（Ｔ１）、（Ｔ２）をあるデューティ比で駆動しているときのオン時間をｔ２１とすると、このデューティ比を１／２（即ち、半分）にするには、オン時間ｔ２１を１／２にすれば良い。
　ここで、オン時間ｔ２１を維持し、第１ドライバ１４または第２ドライバ１５を停止してもデューティ比を１／２に低下させることが可能であり、モータＭ１の回転数を低下させることができる。更に、第１ドライバ１４または第２ドライバ１５を停止すれば、１周期（ｔ１周期）中の、各電子スイッチ（Ｔ１）、（Ｔ２）の合計のオン、オフ回数が半分になるので、ラジオノイズ低減のために有利となる。
　しかし、第１ドライバ１４または第２ドライバ１５を停止させると、ｔ１期間中のオフ継続時間が長くなるので、モータＭ１の回転変動が大きくなる。このとき、第２ドライバ１５を停止し、第１ドライバ１４のみを駆動させると、モータＭ１の回転変動は周期性を持つことになるが、第１ドライバ１４を停止し、第２ドライバ１５のみを駆動させると、遅延時間ｔｄがランダムに変化するので回転変動の周期性を乱すことができ、固有振動、固有騒音の発生を防止することができる。
　即ち、第２実施形態の変形例では、モータＭ１の回転数を低下させる場合には、周期性を持つ第１ドライバ１４を停止し、遅延時間ｔｄがランダムに変化する第２ドライバ１５を駆動することにより、モータＭ１に生じる振動、騒音を抑制することができる。
　以上、本発明のモータ負荷制御装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
　本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
　本出願は、2008年2月20日出願の日本特許出願（特願2008－039080）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　発熱を抑制し、且つ振動、騒音の発生を抑制する上で極めて有用である。

Claims (3)

  1. 　電源より出力される電力をＰＷＭ制御によりモータ負荷に供給して、該モータ負荷を駆動するモータ負荷制御装置であって、
    　前記電源と前記モータ負荷とを接続する回路上に設けられるスイッチ手段と、
    　前記スイッチ手段をＰＷＭ信号により駆動するＰＷＭ制御手段と、を有し、
    　前記スイッチ手段は、並列接続された第１の電子スイッチ、及び第２の電子スイッチを備え、
    　前記ＰＷＭ制御手段は、前記第１の電子スイッチを前記ＰＷＭ信号で駆動し、前記第２の電子スイッチを前記ＰＷＭ信号を所定の遅延時間だけ遅延させた信号で駆動するモータ負荷制御装置。
  2. 　前記ＰＷＭ制御手段は、前記遅延時間を各周期毎に変化させる請求項１に記載のモータ負荷制御装置。
  3. 　前記ＰＷＭ制御手段は、前記モータ負荷の回転数を低下させる場合には、前記第１の電子スイッチの駆動を停止し、前記第２の電子スイッチのみを駆動する請求項２に記載のモータ負荷制御装置。
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