WO2020170564A1 - モータアクチュエータ - Google Patents

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WO2020170564A1
WO2020170564A1 PCT/JP2019/048412 JP2019048412W WO2020170564A1 WO 2020170564 A1 WO2020170564 A1 WO 2020170564A1 JP 2019048412 W JP2019048412 W JP 2019048412W WO 2020170564 A1 WO2020170564 A1 WO 2020170564A1
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WO
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relay
motor
power supply
inverter
control unit
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Application number
PCT/JP2019/048412
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English (en)
French (fr)
Inventor
栄一郎 伊藤
木村　誠
Original Assignee
日立オートモティブシステムズ株式会社
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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
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • 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
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply

Definitions

  • the present invention relates to a motor actuator used for a device mounted on a vehicle.
  • Patent Document 1 As a conventional motor actuator, for example, as described in Patent Document 1, one in which two semiconductor relays are connected in series to a power supply line that supplies power from an in-vehicle battery to an inverter is known.
  • the two semiconductor relays include a first semiconductor relay in which the forward direction of the parasitic diode goes from the inverter to the vehicle battery and a second semiconductor relay in which the forward direction of the parasitic diode goes from the vehicle battery to the inverter.
  • the second semiconductor relay may be turned off, for example, when an abnormal condition process is performed after the abnormality of the motor actuator is detected, or when the ignition switch is turned off to perform vehicle maintenance.
  • the second semiconductor relay when the second semiconductor relay is off, the counter electromotive force generated in the stator coil by the motor rotation due to inertia or external force is blocked by the second semiconductor relay and is not regenerated to the vehicle battery. For this reason, the back electromotive force may exceed the breakdown voltage of the circuit elements in the motor actuator, and the durability of these circuit elements may be affected.
  • the present invention regenerates the back electromotive force generated in the motor to the vehicle-mounted battery even when the second semiconductor relay is in the OFF state, and the circuit element of the motor actuator.
  • the purpose is to protect.
  • the motor actuator of the present invention is supplied to a motor including a stator coil and a rotor, and a power supply voltage from a battery of the vehicle, and energizes the stator coil on the assumption that the motor actuator is used in a device mounted on the vehicle.
  • Controlled including an inverter and a first semiconductor relay and a second semiconductor relay, the first semiconductor relay including a first diode is provided between the battery and the inverter, the first diode, The direction from the inverter to the battery is the forward direction, and the second semiconductor relay is provided between the battery and the inverter including the second diode, and the second diode is the forward direction from the battery to the inverter.
  • a semiconductor relay, and a drive control unit and a relay control unit are examples of the motor actuator of the present invention.
  • the drive control unit generates a drive command signal for controlling the drive of the inverter, and the relay control unit controls the first semiconductor relay and the second semiconductor relay.
  • the back electromotive force generated in the motor can be regenerated to the vehicle battery to protect the circuit element of the motor actuator. it can.
  • FIG. 1 shows an example of an electric power steering (EPS) system to which a motor actuator according to an embodiment is applied.
  • the EPS system 100 is a system that assists the steering torque when the pair of steering wheels 1002 is steered by the steering torque of the steering wheel 1001 in the normal operation in which the driver of the vehicle 1000 performs a steering operation.
  • the steering torque generated by the operation of the steering wheel 1001 is transmitted to the pinion gear 1005 connected to the pinion shaft 1004 via the steering shaft 1003 and the like.
  • the rotational movement of the pinion gear 1005 due to the transmitted steering torque is converted into a linear movement in the vehicle width direction by the rack gear 1006 meshing with the pinion gear 1005.
  • a pair of steering mechanisms 1007 such as tie rods connected to the rack gear 1006 actuate, and steering wheels 1002 respectively connected to the pair of steering mechanisms 1007 steer.
  • the EPS system 100 is configured to apply an assist torque that assists the steering torque to the transmission path of the steering torque from the steering wheel 1001 to the steering mechanism 1007.
  • the EPS system 100 includes a motor 1 and an EPS control device 2 including a computer, and the motor 1 and the EPS control device 2 configure a motor actuator 3.
  • the EPS system 100 also includes a speed reducer 4 that reduces the output of the motor 1 and transmits the output to the rack gear 1006.
  • the EPS system 100 includes a steering torque sensor 5, a steering angle sensor 6, and a vehicle speed sensor 7.
  • the EPS control device 2 receives a steering torque signal ST, a steering angle signal SA, and a vehicle speed signal SV from each sensor. To be done. Power is supplied to the EPS control device 2 from a vehicle-mounted battery 8 mounted on the vehicle 1000.
  • the EPS control device 2 acquires physical quantities such as steering angle, steering torque, and vehicle speed from various input signals, and calculates a target value (target torque) of assist torque based on these physical quantities. Then, the EPS control device 2 controls the energization amount to the motor 1 so that the torque generated by the motor 1 approaches the target torque. The torque generated by the motor 1 is transmitted to the rack gear 1006 via the speed reducer 4, so that the steering torque is assisted by the assist torque according to the operating state of the vehicle 1000.
  • target torque target torque
  • FIG. 2 shows an example of a redundant configuration of the EPS system 100.
  • the motor 1 is a three-phase brushless motor, and has a cylindrical stator (not shown) including two independent winding sets, a first winding set 1A and a second winding set 1B, and a center of the stator. And a rotor 1R as a permanent magnet rotor rotatably provided in the section.
  • the first winding set 1A includes a three-phase winding (stator coil) in which the U-phase coil UA, the V-phase coil VA, and the W-phase coil WA are collectively connected (Y connection) at the neutral point NA.
  • the second winding set 1B is composed of a three-phase winding in which the U-phase coil UB, the V-phase coil VB, and the W-phase coil WB are collectively connected (Y connection) at the neutral point NB.
  • the first winding set 1A and the second winding set 1B are wound around the stator while being insulated from each other, and share a magnetic circuit.
  • the EPS system 100 includes a first energization system that energizes the first winding set 1A from the on-vehicle battery 8 and a second energization system that energizes the second winding set 1B from the on-vehicle battery 8, thereby providing redundancy of the energization system. Is being promoted.
  • the EPS control device 2 includes a first energization control unit 2A that controls energization to the first winding set 1A as a first energization system and a second energization control that controls energization to the second winding set 1B as a second energization system. And a portion 2B.
  • the first energization control unit 2A is supplied with power from the vehicle-mounted battery 8 by the power supply line L1A connected to the positive electrode of the vehicle-mounted battery 8 and the power supply line L2A connected to the negative electrode of the vehicle-mounted battery 8.
  • the second energization control unit 2B is supplied with power from the vehicle-mounted battery 8 by a power supply line L1B connected to the positive electrode of the vehicle-mounted battery 8 and a power supply line L2B connected to the negative electrode of the vehicle-mounted battery 8.
  • the first energization control unit 2A and the second energization control unit 2B each include computers independent of each other (specifically, a control IC (Integral Circuit) described later), and each computer has a communication line L3. It is configured to be able to communicate via.
  • the ratio of the amount of electricity supplied from the first energization control unit 2A to the first winding set 1A and the amount of electricity supplied from the second energization control unit 2B to the second winding set 1B is a predetermined energization ratio (for example, 50% 50%).
  • the first energization control unit 2A and the second energization control unit 2B control the energization amount for each winding group 1A, 1B so that the motor 1 generates the above target torque by the total energization amount for the motor 1 from these.
  • the steering torque sensor 5 is the first and second steering torque sensors 5A and 5B
  • the steering angle sensor 6 is the first and second steering angle sensors 6A and 6B
  • the vehicle speed sensor 7 is Is redundantly provided in each of the first and second vehicle speed sensors 7A and 7B.
  • the first steering torque sensor 5A, the first steering angle sensor 6A, and the first vehicle speed sensor 7A are each supplied with power from the first energization control unit 2A, and the steering torque signal ST, the steering angle signal SA, and the vehicle speed signal SV are first supplied.
  • the second steering torque sensor 5B, the second steering angle sensor 6B, and the second vehicle speed sensor 7B are each supplied with power from the second energization control unit 2B, and the steering torque signal ST, the steering angle signal SA, and the vehicle speed signal SV are supplied. Is output to the second energization control unit 2B.
  • the motor actuator 3 has the magnetic pole position sensors 9A and 9B such as Hall ICs for detecting the magnetic pole position of the rotor 1R of the motor 1, thereby making the magnetic pole position sensor redundant.
  • the magnetic pole position sensor 9A is supplied with power from a built-in power supply circuit (not shown) of the first energization control unit 2A, which will be described later, and sends a magnetic pole position signal indicating magnetic pole position information to the first and second energization control units 2A and 2B. Output.
  • the magnetic pole position sensor 9B is supplied with power from a built-in power supply circuit of the second energization control unit 2B, which will be described later, and outputs a position detection signal to the first and second energization control units 2A and 2B.
  • the first winding set 1A and the second winding set 1B have the same configuration as each other, and the first energization control unit 2A and the second energization control unit 2B have the same configuration as each other.
  • the internal configuration and circuit operation of the motor actuator 3 will be described using the first energization system as a typical example.
  • FIG. 3 shows an example of the internal configuration of the motor actuator 3 according to the first embodiment.
  • the first energization system of the motor actuator 3 will be described.
  • the first energization control unit 2A includes an inverter 10, a pre-driver 20, a smoothing circuit 30, a current detection circuit 40, and a power relay 50, and the first winding group 1A includes , A motor relay 60.
  • the first energization control unit 2A includes the relay driver 70 and the control IC 80.
  • the inverter 10 is provided between the power supply line L1A connected to the positive electrode of the vehicle battery 8 and the power supply line L2A connected to the negative electrode of the vehicle battery 8 and body ground.
  • U-phase arm, V-phase arm, and W-phase arm are connected in parallel between positive electrode bus 10a connected to power supply line L1A and negative electrode bus 10b connected to power supply line L2A.
  • the U-phase arm is composed of an upper arm switching element 11 and a lower arm switching element 12 connected in series.
  • the V-phase arm is configured by connecting the upper arm switching element 13 and the lower arm switching element 14 in series.
  • the W-phase arm is configured by connecting the upper arm switching element 15 and the lower arm switching element 16 in series.
  • the inverter 10 includes a three-phase bridge circuit configured by connecting between two switching elements of each phase arm to the coil of the corresponding phase in the first winding set 1A of the motor 1.
  • each of the switching elements 11 to 16 has an antiparallel diode 11d to 16d and an externally controllable control electrode, and switches between an on state and an off state according to a control signal input to the control electrode. Take action.
  • the switching elements 11 to 16 are arranged such that the forward direction of the diodes 11d to 16d is the direction from the negative bus 10b to the positive bus 10a.
  • a MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
  • IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor
  • N-channel MOSFETs are used as the switching elements 11 to 16 and parasitic diodes are used as the diodes 11d to 16d.
  • the ON state of the switching elements 11 to 16 refers to a state in which current can be continuously supplied through the switching elements 11 to 16 (channel regions excluding the diodes 11d to 16d).
  • the OFF state of the switching elements 11 to 16 refers to a state in which continuous energization via the switching elements 11 to 16 (channel regions excluding the diodes 11d to 16d) is cut off. The same applies to the switching element of the pre-driver 20, the power relay 50, and the motor relay 60, which will be described later.
  • the pre-driver 20 is a circuit that outputs a switching signal to the switching elements 11 to 16 of the inverter 10.
  • the pre-driver 20 individually has an upper arm push-pull circuit for each phase for switching the switching elements 11, 13, 15 of the upper arm of each phase of the inverter 10 between the on state and the off state. Further, the pre-driver 20 individually has a lower arm push-pull circuit for each phase for switching the lower arm switching elements 12, 14, 16 of each phase of the inverter 10 between the on state and the off state. ..
  • the output of each push-pull circuit is input to the control electrode (gate electrode in the illustrated example) of the corresponding switching element.
  • the push-pull circuit for the upper arm has a high-side switching element 21 and a low-side switching element 22 connected in series in a branch feed line L4A extending from the feed line L1A to between the switching elements 11 and 12 of the inverter 10.
  • the lower arm push-pull circuit includes a high-side switching element 23 and a low-side switching element 24 connected in series in a branch feed line L5A extending from the feed line L1A to between the switching element 12 of the inverter 10 and the negative bus bar 10b.
  • the control electrode of the U-phase upper arm switching element 11 is connected between the high-side switching element 21 and the low-side switching element 22.
  • the control electrode of the U-phase lower arm switching element 12 is connected between the high side switching element 23 and the low side switching element 24.
  • each of the switching elements 21 to 24 has an antiparallel diode 21d to 24d and an externally controllable control electrode, and switches between an on state and an off state according to a control signal input to the control electrode. Performs switching operation.
  • the switching elements 21 to 24 are arranged such that the forward direction of the diodes 21d to 24d is the direction from the inverter 10 to the power supply line L1A.
  • P-channel MOSFETs are used as the high-side switching elements 21 and 23
  • N-channel MOSFETs are used as the low-side switching elements 22 and 24
  • parasitic diodes are used as the diodes 21d to 24d.
  • the pre-driver 20 has a booster circuit 25 that boosts the power supply voltage Vb of the in-vehicle battery 8 and outputs a voltage higher than the power supply voltage Vb in the branch power supply line L4A.
  • the booster circuit 25 is, for example, a charge pump including a capacitor, a diode, and a switch (see the description of G11C5/14, 400 of FI classification).
  • the source electrode of the high-side switching element 21 is connected to the booster circuit 25.
  • both gate electrodes of the switching elements 21 and 22 of the upper arm push-pull circuit are connected to the drive circuit 26, and both gate electrodes of the switching elements 23 and 24 of the lower arm push-pull circuit are connected to the drive circuit 27.
  • the drive circuits 26 and 27 are connected to the logic circuit 28, and the logic circuit 28 controls the drive circuits 26 and 27 based on the drive command signal output from the control IC 80. To generate.
  • the drive circuit 26 alternately turns on the switching elements 21 and 22 of the upper arm push-pull circuit based on the control signal output from the logic circuit 28.
  • the drive circuit 27 alternately turns on the switching elements 23 and 24 of the lower arm push-pull circuit based on the control signal output from the logic circuit 28.
  • the switching element 23 is on
  • the switching element 12 is on, while when the low-side switching element 24 is on, the switching element 12 is off.
  • the smoothing circuit 30 is a circuit for removing the ripple voltage in the waveform of the power supply voltage Vb supplied from the positive electrode of the vehicle-mounted battery 8 to the inverter 10, and is provided on the power supply line L1A.
  • the smoothing circuit 30 includes a choke coil 31 that connects the inverter 10 and the vehicle-mounted battery 8, and two capacitors 32 and 33 that connect both ends of the choke coil 31 and the common ground of the first energization control unit 2A, respectively. ..
  • the common ground of the first energization control unit 2A is connected to the body ground via the power supply line L2A.
  • the current detection circuit 40 is a circuit for detecting the energization amount of the first winding set 1A, and is provided on the power supply line L2A.
  • the current detection circuit 40 includes a shunt resistor 41, one end of which is connected to the inverter 10 and the other end of which is connected to the negative electrode of the vehicle-mounted battery 8, and an amplifier 42 which inputs a potential difference across the shunt resistor 41 and amplifies and outputs the potential difference.
  • the output voltage of the amplifier 42 is output to the control IC 80.
  • the power supply relay 50 is composed of a first power supply relay 51 and a second power supply relay 52, which are connected in series in the power supply line L1A, and the first power supply relay 51 and the second power supply relay 52 are semiconductor relays.
  • Each of the first and second power supply relays 51 and 52 has a control electrode capable of external control, and switches between an on state and an off state according to a control signal input to the control electrode.
  • the first and second power supply relays 51, 52 enable energization between the positive electrode of the vehicle battery 8 and the inverter 10 when in the on state, and the positive electrode of the vehicle battery 8 and the inverter 10 when in the off state. The energization is cut off during the period.
  • the first and second power supply relays 51 and 52 have anti-parallel diodes 51d and 52d, respectively.
  • the first power supply relay 51 is arranged such that the forward direction of the diode 51d is the direction from the inverter 10 to the positive electrode of the vehicle-mounted battery 8. As a result, even when the first power supply relay 51 is off, the counter electromotive force generated in the motor 1 is regenerated to the positive electrode of the vehicle-mounted battery 8 via the diode 51d.
  • the second power supply relay 52 is arranged such that the forward direction of the diode 52d is from the positive electrode of the vehicle-mounted battery 8 toward the inverter 10.
  • the second power supply relay 52 is formed by the power supply line L2A, the inverter 10 (diodes 11d to 16d) and the power supply line L1A (diode 51d) when the polarity of the on-vehicle battery 8 is mistakenly reversed and connected to the inverter 10. It is provided to break the current path.
  • the first power supply relay 51 and the second power supply relay 52 are N-channel MOSFETs, and MOSFET parasitic diodes are used as the diodes 51d and 52d. Further, the drain electrode of the first power supply relay 51 is connected to the positive electrode of the in-vehicle battery 8, the drain electrode of the second power supply relay 52 is connected to the smoothing circuit 30, and both the first power supply relay 51 and the second power supply relay 52 are connected. The source electrodes are connected to each other.
  • the motor relay 60 includes a first motor relay 61, a second motor relay 62, and a third motor relay 63, which are provided between the inverter 10 and the neutral point NA in the first winding set 1A.
  • the first to third motor relays 61 to 63 are semiconductor relays.
  • the first to third motor relays 61 to 63 have control electrodes that can be externally controlled, and switch between an on state and an off state according to a control signal input to the control electrodes.
  • the first to third motor relays 61 to 63 enable energization between the inverter 10 and the neutral point NA when in the on state, and between the inverter 10 and the neutral point NA in the off state. Is turned off.
  • the first to third motor relays 61 to 63 have diodes 61d to 63d in anti-parallel, respectively.
  • the first to third motor relays 61 to 63 are arranged such that the forward directions of the diodes 61d to 63d are from the neutral point NA to the inverter 10.
  • the first motor relay 61 is arranged between the neutral point NA and the U-phase coil UA, and the second motor relay 62 is arranged between the neutral point NA and the V-phase coil VA.
  • the 3-motor relay 63 is arranged between the neutral point NA and the W-phase coil WA.
  • N-channel MOSFETs are used as the first to third motor relays 61 to 63, and parasitic diodes are used as the diodes 61d to 63d.
  • the relay driver 70 is a circuit that drives the power relay 50 and the motor relay 60.
  • the relay driver 70 collectively drives the first relay driver (RD1) 71 that drives the first power supply relay 51, the second relay driver (RD2) 72 that drives the second power supply relay 52, and the motor relay 60. It is composed of a third relay driver (RD3) 73.
  • the output signal of the first relay driver 71 is input to the control electrode of the first power supply relay 51
  • the output signal of the second relay driver 72 is input to the control electrode of the second power supply relay 52
  • the output signal of the third relay driver 73 Is input to each control electrode of the first to third motor relays 61 to 63.
  • the control IC 80 includes a microprocessor such as a CPU (Central Processing Unit), a volatile memory such as a RAM (Random Access Memory), a nonvolatile memory such as a ROM (Read Only memory), and an input/output interface.
  • the control IC 80 has a drive control unit 81, an abnormality diagnosis unit 82, and a relay control unit 83 as functions that are implemented by the microprocessor reading and executing a program stored in the nonvolatile memory.
  • the drive control unit 81 calculates the target torque calculated based on various output signals from the first steering torque sensor 5A, the first steering angle sensor 6A, and the first vehicle speed sensor 7A, and the above predetermined energization ratio. Based on the above, the target value (target energization amount) of the energization amount of the first winding group 1A is determined. In addition, the drive controller 81 performs A/D (Analog/Digital) conversion of the output voltage of the current detection circuit 40 (amplifier 42) by an A/D converter (not shown) built in the control IC 80, so that the first winding. The energization amount of the wire set 1A is detected.
  • A/D Analog/Digital
  • the drive control unit 81 generates a drive command signal such as a PWM (Pulse Width Modulation) signal so that the energization amount detection value approaches the target energization amount while considering the magnetic pole position signal from the magnetic pole position sensor 9A. Then, this is output to the pre-driver 20. As a result, the drive control unit 81 controls the drive of the inverter 10 to control the amount of electricity supplied to the first winding group 1A, and drives the motor 1 to generate the target torque.
  • a drive command signal such as a PWM (Pulse Width Modulation) signal so that the energization amount detection value approaches the target energization amount while considering the magnetic pole position signal from the magnetic pole position sensor 9A. Then, this is output to the pre-driver 20.
  • the drive control unit 81 controls the drive of the inverter 10 to control the amount of electricity supplied to the first winding group 1A, and drives the motor 1 to generate the target torque.
  • the drive controller 81 requests the relay controller 83 to output to the relay driver 70 a control signal for turning on both the power relay 50 and the motor relay 60.
  • the drive control unit 81 stops the drive command signal according to the request from the abnormality diagnosis unit 82, and turns off the switching elements 11 to 16 of the inverter 10.
  • the abnormality diagnosis unit 82 diagnoses whether an abnormality has occurred in the first energization system. For example, the abnormality diagnosis unit 82 diagnoses whether or not an abnormality has occurred in the first energization system by determining whether or not the target energization amount and the energization amount detection value continuously deviate. Further, when the abnormality diagnosis unit 82 detects the occurrence of an abnormality in the first energization system, it requests the relay control unit 83 as follows to shut off the power supply to the inverter 10 as an abnormal time process. .. That is, the abnormality diagnosis unit 82 requests the relay control unit 83 to output to the relay driver 70 a control signal forcibly turning off both the first power supply relay 51 and the second power supply relay 52. .. Further, the abnormality diagnosis unit 82 requests the drive control unit 81 to stop the drive command signal to the pre-driver 20 in order to stop the driving of the inverter 10 as the abnormal time process.
  • the abnormality diagnosis unit 82 transmits the diagnosis information of the first energization system to the control IC (not shown) of the second energization control unit 2B via the communication line L3 every time the diagnosis is completed. Further, the abnormality diagnosis unit 82 receives the diagnosis information of the second energization system from the control IC of the second energization control unit 2B via the communication line L3. As a result, the control ICs of each energization system share diagnostic information.
  • the relay control unit 83 outputs a control signal for turning on or off the power supply relay 50 and the motor relay 60 to the relay driver 70 in accordance with a request from the drive control unit 81 and the abnormality diagnosis unit 82.
  • the control power is supplied to each part of the first energization control unit 2A including the control IC 80 by the power supply circuit PC connected to the positive electrode of the in-vehicle battery 8 via the ignition switch IGN.
  • the counter electromotive force generated in the first winding group 1A by the rotation of the rotor 1R (see FIG. 2) of the motor 1 when the second power relay 52 is in the on state is as follows. It is regenerated to the in-vehicle battery 8. That is, when the first power supply relay 51 is also in the ON state, the counter electromotive force generated in the first winding set 1A is generated by the diodes 11d, 13d, 15d of the inverter 10 and the first and second power supply relays 51. , 52 to be regenerated to the in-vehicle battery 8.
  • the counter electromotive force generated in the first winding set 1A is generated by the diodes 11d, 13d, 15d of the inverter 10 and the diode 51d of the first power supply relay 51. And is regenerated to the in-vehicle battery 8 via the second power relay 52.
  • the counter electromotive force generated in the first winding group 1A is the second power supply relay 52 (the diode 52d. Is included in the vehicle-mounted battery 8 and the vehicle-mounted battery 8 is not regenerated. Therefore, the counter electromotive force of the first winding set 1A may exceed the withstand voltage of the circuit elements of the motor actuator 3 and affect the durability of these circuit elements.
  • the counter electromotive force may be applied to the second power relay 52, the diodes 12d, 14d, 16d of the inverter 10 and the circuit elements of the smoothing circuit 30 to affect the durability of these circuit elements. Further, the counter electromotive force may be applied to the circuit elements of the booster circuit 25 via the diodes 21d and 22d of the pre-driver 20 to affect the durability of these circuit elements.
  • the first energization control unit 2A protects the circuit elements of the first energization control unit 2A from the back electromotive force generated in the first winding group 1A when the second power supply relay 52 is in the off state.
  • a circuit 90 is provided.
  • the protection circuit 90 is provided between the inverter 10 and the control electrode (gate electrode) of the second power supply relay 52.
  • the protection circuit 90 is a signal that inputs the output signal of the power supply line L1A between the inverter 10 and the smoothing circuit 30 and the second relay driver 72 to the control electrode (gate electrode) of the second power supply relay 52. It is provided on a connection line L7A that connects the line L6A with the line L6A.
  • the connection line L7A is connected to the power supply line L1A at a connection node P1 and connected to the signal line L6A at a connection node P2.
  • a diode D1 having a forward direction from the second relay driver 72 to the connection node P2 is provided between the protection circuit 90 and the connection node P2 on the connection line L7A.
  • the input voltage Vin of the protection circuit 90 is the potential of the connection node P1 and corresponds to the counter electromotive force generated in the first winding set 1A when the second power supply relay 52 is in the off state.
  • the output voltage Vout of the protection circuit 90 is the potential of the connection node P2 when the forward voltage of the diode D2 is ignored, and the control electrode of the second power relay 52 when the second relay driver 72 is not outputting a control signal. Corresponds to the voltage (gate voltage).
  • FIG. 4 shows an example of the internal configuration of the protection circuit 90.
  • the illustrated protection circuit 90 includes an unstable multivibrator 91 that performs an oscillating operation and a charge pump 92 that performs a boosting operation.
  • the multivibrator 91 has NPN transistors 910 and 911, resistors 912 to 915, and capacitors 916 and 917.
  • the collector electrode is connected to the connection node P1 via the resistor 912
  • the base electrode is connected to the connection node P1 via the resistor 913
  • the emitter electrode is connected to the common ground.
  • the NPN transistor 911 the collector electrode is connected to the connection node P1 via the resistor 914
  • the base electrode is connected to the connection node P1 via the resistor 915
  • the emitter electrode is connected to the common ground.
  • the resistor 912 and the collector electrode of the NPN transistor 910 are connected via the capacitor 916 to the resistor 915 and the base electrode of the NPN transistor 911. Further, the resistor 914 and the collector electrode of the NPN transistor 911 are connected via the capacitor 917 to the resistor 913 and the base electrode of the NPN transistor 910.
  • the charge pump 92 has diodes 920 and 921, an NPN transistor 922, resistors 923 to 926, a Zener diode 927, and capacitors 928 and 929.
  • the diode 920 and the diode 921 connect the connection node P1 and the connection node P2 in series.
  • the diode 920 and the diode 921 have the forward direction from the connection node P1 to the connection node P2.
  • the NPN transistor 922 the collector electrode is connected between the connection node P1 and the diode 920 via the resistor 923, and the emitter electrode is connected to the common ground.
  • the base electrode of the NPN transistor 922 is connected between the resistor 914 and the collector electrode of the NPN transistor 911 via the Zener diode 927, and the resistor 924 as the base resistor and the resistor 925 as the base-emitter resistor are connected. Are placed.
  • the direction of the Zener diode 927 from the base electrode of the NPN transistor 922 to the multivibrator 91 is the forward direction.
  • the diode 920 and the diode 921 are connected via a capacitor 928 between the collector electrode of the NPN transistor 922 and the resistor 923.
  • Each of the capacitor 929 and the resistor 926 has one end connected between the diode 921 and the connection node P2 and the other end connected to the common ground.
  • the protection circuit 90 having the above-mentioned internal configuration autonomously starts boosting the input voltage Vin according to the value of the input voltage Vin, and uses the voltage obtained by boosting the input voltage Vin as the output voltage Vout of the second power supply relay 52. Output to the gate electrode.
  • the electrical characteristics of each circuit element of the protection circuit 90 are selected so that the protection circuit 90 performs the following circuit operations. First, the multivibrator 91 starts an oscillating operation when the input voltage Vin of the protection circuit 90 rises to a predetermined potential V1. Secondly, when the input voltage Vin of the protection circuit 90 rises to a predetermined potential V2 (>V1), the charge pump 92 starts the boosting operation.
  • the second power supply relay 52 when the input voltage Vin of the protection circuit 90 rises to a predetermined potential V3 (>V2), the second power supply relay 52 outputs the output voltage Vout that is turned on.
  • the predetermined potential V3 is a value of the counter electromotive force that does not affect the durability of the circuit elements of the first energization control unit 2A, and is preset as a value higher than the power supply voltage Vb.
  • the predetermined potentials V1 and V2 are such that the assumed rising speed of the input voltage Vin is such that the second power supply relay 52 outputs the output voltage Vout that is turned on when the input voltage Vin rises to the predetermined potential V3. Is set in consideration of. Next, the circuit operation of the protection circuit 90 will be described with reference to FIG.
  • FIG. 5 schematically shows the circuit operation of the protection circuit 90.
  • 5A shows a time change of the input voltage Vin of the protection circuit 90
  • FIG. 5B shows a time change of the cathode voltage V ZDC of the Zener diode 927
  • FIG. 5C shows an output of the protection circuit 90.
  • FIG. 5D shows the time change of the voltage Vout
  • FIG. 5D shows the time change of the operating state of the second power supply relay 52.
  • the input voltage Vin of the protection circuit 90 reaches the predetermined potential V1.
  • the base voltage of any of the NPN transistors 910 and 911 of the multivibrator 91 reaches the junction saturation voltage, and the multivibrator 91 starts an oscillating operation.
  • the NPN transistors 910 and 911 are alternately turned on, in other words, alternately turned off.
  • the ratio of the time T1 in the off state to the time T2 in the on state is the value obtained by multiplying the resistance value of the resistor 915 by the electrostatic capacitance of the capacitor 916 and the resistance value of the resistor 913 to the capacitor 917.
  • the cathode voltage V ZDC of the Zener diode 927 corresponding to the output voltage of the multivibrator 91 has a high potential state at time T1 and a low potential state at time T2 after time t1. Are alternately repeated to change into a pulse shape.
  • the potential of the cathode voltage V ZDC in the high potential state changes according to the input voltage Vin of the protection circuit 90.
  • the input voltage Vin of the protection circuit 90 reaches the predetermined potential V2.
  • the cathode voltage V ZDC of the Zener diode 927 reaches the breakdown voltage V BD .
  • a current flows through the Zener diode 927 so as to keep its anode voltage at the breakdown voltage V BD .
  • the base voltage of the NPN transistor 922 becomes equal to or higher than the junction saturation voltage, and the charge pump 92 starts the boosting operation as shown in FIG. 5C.
  • the predetermined potential V2 is set as follows so that the charge pump 92 does not perform the boosting operation when the first and second power supply relays 51 and 52 are in the ON state.
  • the predetermined potential V2 is set to a voltage higher than the input voltage Vin (for example, the power supply voltage Vb) when the motor 1 is driven with both the first and second power supply relays 51 and 52 in the ON state. .. This is to suppress wasteful power consumption due to the boosting operation of the charge pump 92 when the protection circuit 90 does not need to operate.
  • the boosting operation of the charge pump 92 will be described with reference to FIG. 4 as follows.
  • the cathode voltage V ZDC of the Zener diode 927 becomes the high potential state and becomes equal to or higher than the breakdown voltage V BD .
  • the NPN transistor 922 is turned on.
  • a current flows from the connection node P1 through the diode 920 and the capacitor 928 to the NPN transistor 922.
  • the capacitor 928 corresponds to the input voltage Vin of the protection circuit 90 if the forward voltage of the diode 920 is ignored.
  • the input voltage Vin of the protection circuit 90 reaches the predetermined potential V3.
  • the source voltage of the second power supply relay 52 is a voltage before the second power supply relay 52 is in the off state and the input voltage Vin is increased by the counter electromotive force, so that the predetermined potential V3 that is the input voltage Vin at the time t3. Is lower than.
  • the gate-source voltage of the second power supply relay 52 becomes equal to or higher than the gate threshold voltage Vth, and therefore, as shown in FIG.
  • the operating state of the dual power supply relay 52 changes from the off state to the on state.
  • the source voltage of the second power relay 52 becomes the predetermined potential V3.
  • the gate-source voltage becomes less than the gate threshold voltage Vth.
  • the charge pump 92 boosts the input voltage Vin of the protection circuit 90 so that the output voltage Vout of the protection circuit 90 becomes the added value (V3+Vth) when the input voltage Vin reaches the predetermined potential V3.
  • the second power supply relay 52 When the second power supply relay 52 is turned on at time t3 in FIG. 5D, the second power supply relay 52 and the diode 51d of the first power supply relay 51 are connected between the inverter 10 and the positive electrode of the vehicle-mounted battery 8. Conducts through. As a result, the counter electromotive force generated in the first winding group 1A can be regenerated to the vehicle-mounted battery 8, so that the potential increase at the connection node P1 is suppressed as shown in FIG. 5(a).
  • the first energization control unit 2A does not include the protection circuit 90, the second power relay 52 does not turn on, and as shown by the broken line DL in FIG. The voltage at the connection node P1 rises. This means that the possibility of affecting the durability of the circuit elements of the first energization control unit 2A is increased.
  • FIG. 6 shows the energization control process of the first energization system performed in the control IC 80 when the ignition switch IGN is turned on and the power supply to the control IC 80 is started.
  • step S11 (abbreviated as “S11” in the figure. The same applies hereinafter), the relay control unit 83 turns on the power relay 50 and the motor relay 60 to the relay driver 70 based on the request from the drive control unit 81. Output a control signal. As a result, the first and second power supply relays 51 and 52 and the first to third motor relays 61 to 63 are turned on.
  • step S12 the drive control unit 81 generates a drive command signal and outputs the drive command signal to the pre-driver 20 to control the energization amount of the first winding set 1A to generate the target torque. To drive.
  • step S13 the abnormality diagnosis unit 82 diagnoses whether an abnormality has occurred in the first energization system at a predetermined timing. Then, if the abnormality diagnosis unit 82 detects the occurrence of an abnormality in the first energization system (YES), the process proceeds to step S14, while if it does not detect the occurrence of an abnormality in the first energization system (NO). ), and the process returns to step S12.
  • step S14 the relay control unit 83 outputs a control signal for turning off the power relay 50 to the relay driver 70 in accordance with the request from the abnormality diagnosis unit 82.
  • the first and second power supply relays 51 and 52 are turned off, but the motor relay 60 is not turned off. This is because the back electromotive force generated in the first winding group 1A is promptly reduced by generating a braking force in the motor 1 to reduce the rotation speed.
  • the motor actuator 3 includes the protection circuit 90 in the first energization control unit 2A.
  • the protection circuit 90 autonomously starts boosting the input voltage Vin according to the value of the input voltage Vin so that the second power supply relay 52 is turned on when the input voltage Vin rises to a predetermined potential V3. To do. Then, the protection circuit 90 outputs the voltage obtained by boosting the input voltage Vin as the output voltage Vout to the gate electrode of the second power supply relay 52.
  • the second power supply relay 52 is turned off after the occurrence of the abnormality is detected, the counter electromotive force is generated in the first winding group 1A due to the inertial rotation of the motor 1.
  • the second power relay 52 When it occurs, the second power relay 52 can be forcibly turned on.
  • the ignition switch IGN when the ignition switch IGN is turned off to perform vehicle maintenance (that is, when the second power relay 52 is turned off), the steering wheel 1001 is rotated to cause the counter electromotive force in the first winding group 1A. Even when occurs, the second power relay 52 can be forcibly turned on.
  • the forced turn-on of these second power supply relays 52 is due to the autonomous circuit operation of the protection circuit 90. Therefore, even when the second power supply relay 52 is turned off, the counter electromotive force generated in the first winding group 1A is regenerated to the in-vehicle battery 8, and the counter electromotive force causes the first energization control unit 2A to regenerate.
  • the circuit element can be protected.
  • FIG. 7 shows an example of the internal configuration of the motor actuator 3 according to the second embodiment.
  • the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted or simplified.
  • the motor actuator 3 includes the first winding group 1A and the first energization control unit 2A in the first energization system, but the first energization control unit 2A includes the control IC 80 ant in place of the control IC 80, and the protection circuit 90. It differs from the first embodiment in that a protection circuit 90 ant is provided instead. Compared to the control IC 80, the control IC 80 ant further includes a protection circuit control unit 84 that controls the operation of the protection circuit 90 ant .
  • Protection circuit control unit 84 based on a request from the driving control unit 81 or the abnormality diagnosing section 82, and outputs the operation control signal for controlling the operating state of the protection circuit 90 ant to the protection circuit 90 ant, the protection circuit 90 ant.
  • the output of the operation control signal to is stopped.
  • the protection circuit 90 ant stops its operation when the operation control signal is input, and operates when it does not input the operation control signal.
  • FIG. 8 shows an example of the internal configuration of the protection circuit 90 ant .
  • the protection circuit 90 ant includes a multivibrator 91 ant and a charge pump 92.
  • the multivibrator 91 ant is different from the multivibrator 91 in that it further includes an operation stop circuit 918 that stops the operation of the protection circuit 90 ant in response to the input of the operation control signal output from the control IC 80 ant. ..
  • the deactivation circuit 918 is connected to at least one of the base electrodes of the NPN transistors 910 and 911, and limits the base voltage of the connected NPN transistor to less than the junction saturation voltage to maintain the off state. This is a circuit for stopping the operation of the circuit 90 ant .
  • the protection circuit 90 ant is in a state in which the operation is stopped.
  • the operation stop circuit 918 includes an NPN transistor 918a, a resistor 918b as a base resistor, and a resistor 918c as a base-emitter resistor.
  • NPN transistor 918a the collector electrode is connected to the base electrode of NPN transistor 910, the emitter electrode is connected to common ground, and the base electrode is connected (via resistor 918b) to control IC 80 ant .
  • the operation control signal output from the control IC 80 ant (protection circuit control unit 84) is a potential level signal at which the base voltage of the NPN transistor 918a becomes equal to or higher than the junction saturation voltage when the operation stop circuit 918 inputs the operation control signal. Is.
  • the base voltage of the NPN transistor 910 becomes substantially the same as the common ground potential. This limits the base voltage of the NPN transistor 910 to less than the junction saturation voltage and maintains the off state.
  • FIG. 9 shows the energization control process of the first energization system which is performed in the control IC 80 ant when the ignition switch IGN is turned on and the power supply to the control IC 80 ant is started.
  • step S21 as in step S11, the relay control unit 83 outputs a control signal for turning on the power relay 50 and the motor relay 60 to the relay driver 70 based on the request from the drive control unit 81.
  • step S22 the protection circuit control unit 84 outputs an operation control signal to the protection circuit 90 ant based on the request from the drive control unit 81. As a result, the operation of the protection circuit 90 ant is stopped. That is, by inhibiting the oscillation operation of the multivibrator 91 ant , the boosting of the input voltage Vin by the charge pump 92 is stopped.
  • step S23 as in step S12, the drive control unit 81 generates a drive command signal and outputs the drive command signal to the pre-driver 20 to control the energization amount of the first winding set 1A to set the target torque.
  • Drive motor 1 to generate.
  • step S24 as in step S13, the abnormality diagnosis unit 82 diagnoses whether or not an abnormality has occurred in the first energization system at a predetermined timing. Then, if the abnormality diagnosis unit 82 detects the occurrence of an abnormality in the first energization system (YES), the process proceeds to step S25, while if it does not detect the occurrence of an abnormality in the first energization system (NO). ), and the process returns to step S23.
  • step S25 similarly to step S14, the relay control unit 83 outputs a control signal for turning off the power relay 50 to the relay driver 70 in accordance with the request from the abnormality diagnosis unit 82.
  • the first and second power supply relays 51 and 52 are turned off, but the motor relay 60 is not turned off for the same reason as in step S14.
  • step S26 the protection circuit control unit 84 stops the output of the operation control signal to the protection circuit 90 ant according to the request from the abnormality diagnosis unit 82. As a result, the operation of the protection circuit 90 is started. In other words, the restriction on the oscillation operation of the multivibrator 91 ant is released, and the charge pump 92 can raise the input voltage Vin.
  • the protection circuit 90 ant is provided in the first energization control unit 2A. Similar to the protection circuit 90, the protection circuit 90 ant regenerates the counter electromotive force of the motor 1 to the vehicle-mounted battery 8 even when the second power supply relay 52 is in the OFF state, so that the back electromotive force is removed from the back electromotive force.
  • the circuit element of the 1-energization control unit 2A can be protected.
  • the control IC 80 ant includes the protection circuit control unit 84, and the protection circuit 90 ant includes the operation stop circuit 918.
  • the protection circuit control unit 84 operates the protection circuit 90 ant , for example, when the relay control unit 83 outputs a control signal for turning on the first and second power supply relays 51 and 52 to the relay driver 70. When it is not necessary, the operation control signal is output to the protection circuit 90 ant .
  • the operation stop circuit 918 hinders the oscillation operation of the multivibrator 91 ant and stops the boosting operation of the charge pump 92. That is, the protection circuit 90 ant is in a state of deactivating. Therefore, in a situation where the protection circuit 90 ant does not need to operate, it is possible to suppress unnecessary power consumption due to the operation of the protection circuit 90 ant .
  • the predetermined potential V1 may be the same as the predetermined potential V2. That is, in the protection circuits 90 and 90 ant , the oscillation operations of the multivibrators 91 and 91 ant and the boosting operation of the charge pump 92 may be simultaneously started. In this case, when the input voltage Vin becomes the potential V2, the base voltage of the NPN transistors 910, 911, 920 reaches the junction saturation voltage and the cathode voltage of the Zener diode 927 reaches the breakdown voltage V BD . The circuit elements of the protection circuits 90 and 90 ant are selected.
  • the Zener diode 927 is omitted, and the protection circuits 90, 90 are configured so that the base voltage of the NPN transistors 910, 911, 920 reaches the junction saturation voltage when the input voltage Vin reaches the predetermined potential V2. Select the ant circuit element.
  • the predetermined potential V2 is set to a value higher than the input voltage Vin when the motor 1 is driven with both the first and second power supply relays 51 and 52 in the ON state. I explained that it is done. Instead, both the predetermined potentials V1 and V2 are set to a value higher than the input voltage Vin when the motor 1 is driven with both the first and second power supply relays 51 and 52 in the ON state. Good. With this configuration, when the first and second power supply relays 51 and 52 are in the ON state, not only the boosting operation of the charge pump 92 but also the oscillating operation of the multivibrator 91, 91 ant is disturbed. Therefore, in a situation where the protection circuits 90 and 90 ant do not need to be operated, it is possible to further suppress unnecessary power consumption due to the operation of the protection circuits 90 and 90 ant .
  • both the predetermined potentials V1 and V2 may be set to be equal to or lower than the input voltage Vin when the motor 1 is driven with both the first and second power supply relays 51 and 52 in the ON state. This protects the circuit element of the first energization control unit 2A, which has a relatively low breakdown voltage, from the counter electromotive force generated in the first winding group 1A when the second power relay 52 is turned off. It becomes possible to do.
  • the circuit configurations of the protection circuits 90 and 90 ant shown in FIGS. 4 and 8 are merely examples, and for example, MOSFETs can be used instead of the NPN transistors 910, 911, 918 a, and 920.
  • the protection circuits 90 and 90 ant autonomously operate in accordance with the value of the input voltage Vin so that the second power supply relay 52 is turned on when the input voltage Vin rises to the predetermined potential V3. It suffices that the output voltage Vout is generated by starting boosting of.
  • the motor relay 60 is provided between the three-phase coils UA, VA, WA and the neutral point NA.
  • a motor relay 60 ant may be provided between the inverter 10 and the three-phase coils UA, VA, WA in the first winding set 1A.
  • the first motor relay 61 is arranged between the inverter 10 and the U-phase coil UA and the inverter
  • the second motor relay 62 is arranged between the inverter 10 and the V-phase coil VA
  • the third motor relay 63 is arranged. It is arranged between inverter 10 and W-phase coil WA.
  • the protection circuit control unit 84 may stop outputting the operation control signal on condition that the rotation speed of the motor 1 is equal to or higher than the predetermined rotation speed.
  • the predetermined rotation speed is the lower limit of the rotation speed of the motor 1 in which the back electromotive force of the motor 1 affects the durability of the circuit elements of the first conduction controller 2A.
  • the rotation speed of the motor 1 (rotor 1R) can be obtained by detecting the time change of the magnetic pole position from the magnetic pole position signals of the magnetic pole position sensors 9A and 9B.
  • the positions of the first power supply relay 51 and the second power supply relay 52 may be interchanged.
  • the source electrode of the first power supply relay 51 is connected to the smoothing circuit 30
  • the source electrode of the second power supply relay 52 is connected to the positive electrode of the vehicle-mounted battery 8
  • both the first power supply relay 51 and the second power supply relay 52 are connected. Drain electrodes are connected to each other.
  • the control ICs 80 and 80 ant may be configured to drive the switching elements 11 to 16 of the inverter 10 without going through the pre-driver 20.
  • the EPS system 100 includes a first energization system that energizes the first winding set 1A from the on-vehicle battery 8 and a second energization system that energizes the second winding set 1B from the on-vehicle battery 8.
  • the energization system was made redundant.
  • the EPS system 100 is not limited to a redundant configuration with two energizing systems, but may have a redundant configuration with three or more energizing systems, or a non-redundant configuration having only one energizing system. Even in this case, by providing the protection circuit 90 in each energization system, it is possible to achieve the same effect as that of the first and second embodiments.
  • the motor actuator 3 has been described as being applied to the EPS system 100, but if the device is mounted in the vehicle 1000 (vehicle mounted device), it has a redundant configuration or a non-redundant configuration. It can be applied to any system regardless of the configuration.
  • the motor actuator 3 may be applied to a compression ratio variable mechanism, a variable valve timing mechanism, or the like.

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Abstract

車載バッテリ(8)からインバータ(10)へ電源を供給する給電線(L1A)に第１電源リレー(51)及び第２電源リレー(52)が直列に接続されて設けられる。第１電源リレー(51)はインバータ(10)から車載バッテリ(8)に向かう方向を順方向とするダイオード(51d)を有し、第２電源リレー(52)は車載バッテリ(8)からインバータ(10)に向かう方向を順方向とするダイオード(52d)を有する。インバータ(10)と第２電源リレー(52)の制御電極との間には、第２電源リレー(52)がオフ状態であるときに第１巻線組(1A)に発生した逆起電力からモータアクチュエータ(3)の回路素子を保護するための保護回路(90)が設けられる。保護回路(90)は、逆起電力の値に応じて逆起電力の昇圧を自律的に開始し、昇圧された電圧が第２電源リレー(52)の制御電極に出力されることで第２電源リレー(52)をオン状態にする。

Description

モータアクチュエータ
　本発明は、車両に搭載される機器に用いられるモータアクチュエータに関する。
　従来のモータアクチュエータには、例えば、特許文献１に記載されるように、車載バッテリからインバータへ電源を供給する給電線に２つの半導体リレーを直列接続して設けたものが知られている。この２つの半導体リレーには、寄生ダイオードの順方向がインバータから車載バッテリに向かう第１の半導体リレーと、寄生ダイオードの順方向が車載バッテリからインバータに向かう第２の半導体リレーと、が含まれている。
特開２０１３－２１５０４０号公報
　ところで、例えば、モータアクチュエータの異常検知後に異常時処理を行ったときや、車両整備を行うためにイグニッションスイッチをオフ状態にするとき等において、第２の半導体リレーがオフ状態となる場合がある。
　しかし、第２の半導体リレーがオフ状態であるときには、慣性や外力によるモータ回転でステータコイルに発生した逆起電力は、第２の半導体リレーによって阻まれて車載バッテリへ回生されない。このため、逆起電力がモータアクチュエータにおける回路素子の耐圧を超えて、これらの回路素子の耐久性に影響を与えるおそれがある。
　そこで、本発明は以上のような問題点に鑑み、第２の半導体リレーをオフ状態にしたときであっても、モータで発生した逆起電力を車載バッテリへ回生して、モータアクチュエータの回路素子を保護することを目的とする。
　このため、本発明のモータアクチュエータは、車両に搭載される機器に用いられることを前提として、ステータコイル及びロータを含む、モータと、車両のバッテリから電源電圧が供給され、ステータコイルへの通電を制御する、インバータと、第１の半導体リレー及び第２の半導体リレーを含み、第１の半導体リレーは、第１のダイオードを含んでバッテリとインバータとの間に設けられ、第１のダイオードは、インバータからバッテリに向かう方向を順方向とし、第２の半導体リレーは、第２のダイオードを含んでバッテリとインバータとの間に設けられ、第２のダイオードは、バッテリからインバータに向かう方向を順方向とする、半導体リレーと、駆動制御部及びリレー制御部を含み、駆動制御部は、インバータを駆動制御するための駆動指令信号を生成し、リレー制御部は、第１の半導体リレー及び第２の半導体リレーのオン状態とオフ状態とを切り替える、マイクロプロセッサと、インバータと第２の半導体リレーの制御電極との間に設けられ、第２の半導体リレーがオフ状態であるときにモータに発生する逆起電力を入力電圧として、入力電圧の値に応じて入力電圧の昇圧を自律的に開始し、入力電圧を昇圧して生成された出力電圧が第２の半導体リレーの制御電極に出力されて第２の半導体リレーをオン状態にする、保護回路と、を有している。
　本発明のモータアクチュエータによれば、第２の半導体リレーをオフ状態にしたときであっても、モータで発生した逆起電力を車載バッテリへ回生して、モータアクチュエータの回路素子を保護することができる。
電動パワーステアリングシステムの一例を示す概略図である。 同電動パワーステアリングシステムの冗長構成の一例を示す概略図である。 第１実施形態に係るアクチュエータの内部構成の一例を示す回路図である。 同アクチュエータの保護回路の内部構成の一例を示す回路図である。 同保護回路の回路動作を模式的に示すタイムチャートである。 同アクチュエータの通電制御処理の一例を示すフローチャートである。 第２実施形態に係るアクチュエータの内部構成の一例を示す回路図である。 同アクチュエータの保護回路の内部構成の一例を示す回路図である。 同アクチュエータの通電制御処理の一例を示すフローチャートである。 モータリレーの変形例を示す回路図である。
　以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
（電動パワーステアリングシステムの概要）
　図１は、実施形態に係るモータアクチュエータを適用した電動パワーステアリング（ＥＰＳ：Electric Power Steering）システムの一例を示す。ＥＰＳシステム１００は、車両１０００の運転者がステアリング操作を行う通常運転において、ステアリングホイール１００１による操舵トルクで一対の操向輪１００２を転舵させる際に、操舵トルクをアシストするシステムである。
　ステアリングホイール１００１の操作によって発生する操舵トルクは、ステアリングシャフト１００３等を介して、ピニオンシャフト１００４に接続されたピニオンギア１００５に伝達される。伝達された操舵トルクによるピニオンギア１００５の回転運動は、ピニオンギア１００５と噛合するラックギア１００６によって車幅方向の直線運動に変換される。この直線運動によって、ラックギア１００６に接続されたタイロッド等の一対の操舵機構１００７が作動して、一対の操舵機構１００７にそれぞれ接続された操向輪１００２が転舵する。ＥＰＳシステム１００は、ステアリングホイール１００１から操舵機構１００７への操舵トルクの伝達経路に対して、操舵トルクをアシストするアシストトルクを加えるように構成される。
　図示の例では、ＥＰＳシステム１００は、モータ１、及び、コンピュータを内蔵するＥＰＳ制御装置２を備え、モータ１及びＥＰＳ制御装置２によってモータアクチュエータ３が構成される。また、ＥＰＳシステム１００は、モータ１の出力を減速してラックギア１００６に伝達する減速機４を備える。さらに、ＥＰＳシステム１００は、操舵トルクセンサ５、操舵角センサ６及び車速センサ７を備え、ＥＰＳ制御装置２には、各センサからそれぞれ、操舵トルク信号ＳＴ、操舵角信号ＳＡ及び車速信号ＳＶが入力される。ＥＰＳ制御装置２には、車両１０００に搭載された車載バッテリ８から電源が供給される。
　ＥＰＳ制御装置２は、入力された各種信号から、操舵角、操舵トルク及び車速等の物理量を取得し、これらの物理量に基づいてアシストトルクの目標値（目標トルク）を算出する。そして、ＥＰＳ制御装置２は、モータ１が発生するトルクが目標トルクに近づくように、モータ１への通電量を制御する。モータ１が発生するトルクが減速機４を介してラックギア１００６へ伝達されることで、車両１０００の運転状態に応じたアシストトルクで操舵トルクがアシストされる。
（ＥＰＳシステムの冗長構成）
　図２は、ＥＰＳシステム１００の冗長構成の一例を示す。モータ１は、３相ブラシレスモータであり、第１巻線組１Ａ及び第２巻線組１Ｂの互いに独立した２組の巻線組を含む筒状のステータ（図示省略）と、このステータの中央部に回転可能に備えられた永久磁石回転子としてのロータ１Ｒと、を有する。第１巻線組１Ａは、Ｕ相コイルＵＡ、Ｖ相コイルＶＡ及びＷ相コイルＷＡが中性点ＮＡで一括接続（Ｙ結線）された３相巻線（ステータコイル）からなる。また、第２巻線組１Ｂは、Ｕ相コイルＵＢ、Ｖ相コイルＶＢ及びＷ相コイルＷＢが中性点ＮＢで一括接続（Ｙ結線）された３相巻線からなる。第１巻線組１Ａ及び第２巻線組１Ｂは、互いに絶縁された状態でステータに巻き回され、磁気回路を共有する。ＥＰＳシステム１００では、車載バッテリ８から第１巻線組１Ａに通電する第１通電系統と車載バッテリ８から第２巻線組１Ｂに通電する第２通電系統とを有することで、通電系統の冗長化が図られている。
　ＥＰＳ制御装置２は、第１通電系統として第１巻線組１Ａに対する通電を制御する第１通電制御部２Ａと、第２通電系統として第２巻線組１Ｂに対する通電を制御する第２通電制御部２Ｂと、を有する。第１通電制御部２Ａは、車載バッテリ８の正極に接続された給電線Ｌ１Ａと車載バッテリ８の負極に接続された給電線Ｌ２Ａとによって、車載バッテリ８から電源が供給される。第２通電制御部２Ｂは、車載バッテリ８の正極に接続された給電線Ｌ１Ｂと車載バッテリ８の負極に接続された給電線Ｌ２Ｂとによって、車載バッテリ８から電源が供給される。第１通電制御部２Ａ及び第２通電制御部２Ｂは、図示省略するが、相互に独立したコンピュータ（具体的には後述の制御ＩＣ（Integral Circuit））をそれぞれ有し、各コンピュータは通信線Ｌ３を介して通信可能に構成される。
　ＥＰＳ制御装置２では、第１通電制御部２Ａから第１巻線組１Ａに対する通電量と第２通電制御部２Ｂから第２巻線組１Ｂに対する通電量との比率が所定通電比率（例えば５０％対５０％）に予め設定されている。第１通電制御部２Ａ及び第２通電制御部２Ｂは、これらからモータ１に対する合計通電量によってモータ１が上記の目標トルクを発生するように、各巻線組１Ａ，１Ｂに対する通電量を制御する。
　ＥＰＳシステム１００では、ＥＰＳ制御装置２に接続される各種センサについても、第１通電系統と第２通電系統とにそれぞれ備えられることで冗長化が図られている。図示の例では、操舵トルクセンサ５が第１及び第２操舵トルクセンサ５Ａ，５Ｂの２つに、操舵角センサ６が第１及び第２操舵角センサ６Ａ，６Ｂの２つに、車速センサ７が第１及び第２車速センサ７Ａ，７Ｂの２つに、それぞれ冗長化されている。第１操舵トルクセンサ５Ａ、第１操舵角センサ６Ａ及び第１車速センサ７Ａはそれぞれ、第１通電制御部２Ａから電源を供給され、操舵トルク信号ＳＴ、操舵角信号ＳＡ及び車速信号ＳＶを第１通電制御部２Ａへ出力する。同様に、第２操舵トルクセンサ５Ｂ、第２操舵角センサ６Ｂ及び第２車速センサ７Ｂはそれぞれ、第２通電制御部２Ｂから電源を供給され、操舵トルク信号ＳＴ、操舵角信号ＳＡ及び車速信号ＳＶを第２通電制御部２Ｂへ出力する。
　また、ＥＰＳシステム１００では、モータアクチュエータ３がモータ１のロータ１Ｒの磁極位置を検出するホールＩＣ等の磁極位置センサ９Ａ，９Ｂを有することで、磁極位置センサについても冗長化が図られている。磁極位置センサ９Ａは、第１通電制御部２Ａの後述する内蔵の電源回路（図示省略）から電源を供給され、磁極位置情報を示す磁極位置信号を第１及び第２通電制御部２Ａ，２Ｂへ出力する。磁極位置センサ９Ｂは、第２通電制御部２Ｂの後述する内蔵の電源回路から電源を供給され、位置検出信号を第１及び第２通電制御部２Ａ，２Ｂへ出力する。
　第１巻線組１Ａ及び第２巻線組１Ｂは互いに同様の構成を有し、また、第１通電制御部２Ａ及び第２通電制御部２Ｂは互いに同様の構成を有しているので、以下、モータアクチュエータ３の内部構成及び回路動作については、第１通電系統を代表例として説明する。
［第１実施形態］
　図３は、第１実施形態に係るモータアクチュエータ３の内部構成の一例を示す。モータアクチュエータ３のうち第１通電系統について説明すると、第１通電制御部２Ａは、インバータ１０、プリドライバ２０、平滑回路３０、電流検出回路４０及び電源リレー５０を備え、第１巻線組１Ａは、モータリレー６０を備える。そして、第１通電制御部２Ａは、リレードライバ７０及び制御ＩＣ８０を備える。
　インバータ１０は、車載バッテリ８の正極に接続された給電線Ｌ１Ａと車載バッテリ８の負極及びボディアースに接続された給電線Ｌ２Ａとの間に設けられる。インバータ１０では、給電線Ｌ１Ａに接続される正極母線１０ａと給電線Ｌ２Ａに接続される負極母線１０ｂとの間に、Ｕ相アーム、Ｖ相アーム及びＷ相アームが並列に接続される。Ｕ相アームは上アームのスイッチング素子１１と下アームのスイッチング素子１２とが直列接続されて構成される。Ｖ相アームは上アームのスイッチング素子１３と下アームのスイッチング素子１４とが直列接続されて構成される。Ｗ相アームは上アームのスイッチング素子１５と下アームのスイッチング素子１６とが直列接続されて構成される。そして、Ｕ相アームの２つのスイッチング素子１１，１２間がＵ相コイルＵＡに接続され、Ｖ相アームの２つのスイッチング素子１３，１４間がＶ相コイルＶＡに接続され、Ｗ相アームの２つのスイッチング素子１５，１６間がＷ相コイルＷＡに接続される。すなわち、インバータ１０は、各位相アームの２つのスイッチング素子間がモータ１の第１巻線組１Ａのうち対応する位相のコイルに接続されて構成された３相ブリッジ回路を備える。
　インバータ１０において、スイッチング素子１１～１６はそれぞれ、逆並列のダイオード１１ｄ～１６ｄと外部制御可能な制御電極とを有し、制御電極に入力された制御信号に従ってオン状態とオフ状態との間でスイッチング動作を行う。スイッチング素子１１～１６は、ダイオード１１ｄ～１６ｄの順方向が負極母線１０ｂから正極母線１０ａに向かう方向となるように配置される。スイッチング素子１１～１６には、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等を用い得る。図示の例では、スイッチング素子１１～１６としてＮチャネル型ＭＯＳＦＥＴを用い、ダイオード１１ｄ～１６ｄとして寄生ダイオードを利用している。
　なお、スイッチング素子１１～１６のオン状態とは、スイッチング素子１１～１６（ダイオード１１ｄ～１６ｄを除くチャネル領域）を介して継続的に通電可能な状態をいう。一方、スイッチング素子１１～１６のオフ状態とは、スイッチング素子１１～１６（ダイオード１１ｄ～１６ｄを除くチャネル領域）を介した継続的な通電が遮断された状態をいう。後述する、プリドライバ２０のスイッチング素子、電源リレー５０及びモータリレー６０についても同様である。
　プリドライバ２０は、インバータ１０のスイッチング素子１１～１６にスイッチング信号を出力する回路である。プリドライバ２０は、インバータ１０の各位相の上アームのスイッチング素子１１，１３，１５を、オン状態とオフ状態との間でスイッチング動作させる上アーム用プッシュプル回路を各位相について個々に有する。また、プリドライバ２０は、インバータ１０の各位相の下アームのスイッチング素子１２，１４，１６を、オン状態とオフ状態との間でスイッチング動作させる下アーム用プッシュプル回路を各位相について個々に有する。各プッシュプル回路の出力は、対応するスイッチング素子の制御電極（図示の例ではゲート電極）に入力される。以下、プリドライバ２０について、Ｕ相の上アームのスイッチング素子１１をスイッチング動作させる上アーム用プッシュプル回路、及び、Ｕ相の下アームのスイッチング素子１２をスイッチング動作させる下アーム用プッシュプル回路を例に説明する。
　上アーム用プッシュプル回路は、給電線Ｌ１Ａからインバータ１０のスイッチング素子１１，１２間まで延びる分岐給電線Ｌ４Ａにおいて、直列接続されたハイサイドのスイッチング素子２１及びローサイドのスイッチング素子２２を有する。下アーム用プッシュプル回路は、給電線Ｌ１Ａからインバータ１０のスイッチング素子１２と負極母線１０ｂとの間まで延びる分岐給電線Ｌ５Ａにおいて、直列接続されたハイサイドのスイッチング素子２３及びローサイドのスイッチング素子２４を有する。上アーム用プッシュプル回路では、ハイサイドのスイッチング素子２１とローサイドのスイッチング素子２２との間にＵ相の上アームのスイッチング素子１１の制御電極が接続される。また、下アーム用プッシュプル回路では、ハイサイドのスイッチング素子２３とローサイドのスイッチング素子２４との間にＵ相の下アームのスイッチング素子１２の制御電極が接続される。
　プリドライバ２０において、スイッチング素子２１～２４はそれぞれ、逆並列のダイオード２１ｄ～２４ｄと外部制御可能な制御電極とを有し、制御電極に入力された制御信号に従ってオン状態とオフ状態との間でスイッチング動作を行う。スイッチング素子２１～２４は、ダイオード２１ｄ～２４ｄの順方向がインバータ１０から給電線Ｌ１Ａに向かう方向となるように配置される。図示の例では、ハイサイドのスイッチング素子２１，２３としてＰチャネル型ＭＯＳＦＥＴを用いるとともに、ローサイドのスイッチング素子２２，２４としてＮチャネル型ＭＯＳＦＥＴを用い、ダイオード２１ｄ～２４ｄとして寄生ダイオードを利用している。
　プリドライバ２０は、分岐給電線Ｌ４Ａにおいて、車載バッテリ８の電源電圧Ｖｂを昇圧して、電源電圧Ｖｂよりも高い電圧を出力する昇圧回路２５を有する。昇圧回路２５は、例えば、コンデンサ、ダイオード及びスイッチで構成されるチャージポンプ（ＦＩ分類のＧ１１Ｃ５／１４，４００の記載参照）である。図示の例では、上アーム用プッシュプル回路において、ハイサイドのスイッチング素子２１のソース電極が昇圧回路２５と接続される。
　プリドライバ２０において、上アーム用プッシュプル回路のスイッチング素子２１，２２の両ゲート電極は駆動回路２６と接続され、下アーム用プッシュプル回路のスイッチング素子２３，２４の両ゲート電極は駆動回路２７と接続される。また、プリドライバ２０において、駆動回路２６，２７は論理回路２８と接続され、論理回路２８は、制御ＩＣ８０から出力された駆動指令信号に基づいて、駆動回路２６，２７を制御するための制御信号を生成する。
　駆動回路２６は、論理回路２８から出力される制御信号に基づいて、上アーム用プッシュプル回路のスイッチング素子２１，２２を交互にオン状態にする。ハイサイドのスイッチング素子２１がオン状態であるときにはスイッチング素子１１がオン状態となる一方、ローサイドのスイッチング素子２２がオン状態であるときにはスイッチング素子１１がオフ状態となる。同様に、駆動回路２７は、論理回路２８から出力される制御信号に基づいて、下アーム用プッシュプル回路のスイッチング素子２３，２４を交互にオン状態にする。ハイサイドのスイッチング素子２３がオン状態であるときにはスイッチング素子１２がオン状態となる一方、ローサイドのスイッチング素子２４がオン状態であるときにはスイッチング素子１２がオフ状態となる。
　平滑回路３０は、車載バッテリ８の正極からインバータ１０へ供給される電源電圧Ｖｂの波形中のリップル電圧を除去するための回路であり、給電線Ｌ１Ａに設けられる。平滑回路３０は、インバータ１０と車載バッテリ８とを接続するチョークコイル３１と、チョークコイル３１の両端と第１通電制御部２Ａの共通グランドとをそれぞれ接続する２つのコンデンサ３２，３３と、を有する。なお、第１通電制御部２Ａの共通グランドは給電線Ｌ２Ａを介してボディアースと接続される。
　電流検出回路４０は、第１巻線組１Ａの通電量を検出するための回路であり、給電線Ｌ２Ａに設けられる。電流検出回路４０は、一端がインバータ１０に接続され他端が車載バッテリ８の負極に接続されるシャント抵抗４１と、シャント抵抗４１の両端電位差を入力して増幅出力する増幅器４２と、を有する。増幅器４２の出力電圧は制御ＩＣ８０へ出力される。
　電源リレー５０は、給電線Ｌ１Ａにおいて直列に接続された、第１電源リレー５１及び第２電源リレー５２で構成され、第１電源リレー５１及び第２電源リレー５２は半導体リレーである。第１及び第２電源リレー５１，５２はそれぞれ、外部制御可能な制御電極を有し、制御電極に入力された制御信号に従ってオン状態とオフ状態との間で切り替わる。第１及び第２電源リレー５１，５２は、オン状態であるときに車載バッテリ８の正極とインバータ１０との間における通電が可能となり、オフ状態であるときに車載バッテリ８の正極とインバータ１０との間における通電が遮断される。また、第１及び第２電源リレー５１，５２はそれぞれ、逆並列のダイオード５１ｄ，５２ｄを有する。第１電源リレー５１は、ダイオード５１ｄの順方向がインバータ１０から車載バッテリ８の正極へ向かう方向となるように配置される。これにより、第１電源リレー５１がオフ状態でも、モータ１で発生した逆起電力がダイオード５１ｄを介して車載バッテリ８の正極へ回生されるようにしている。一方、第２電源リレー５２は、ダイオード５２ｄの順方向が車載バッテリ８の正極からインバータ１０へ向かう方向となるように配置される。第２電源リレー５２は、車載バッテリ８の極性を誤って逆にしてインバータ１０に接続したときに、給電線Ｌ２Ａ、インバータ１０（ダイオード１１ｄ～１６ｄ）及び給電線Ｌ１Ａ（ダイオード５１ｄ）で形成される電流経路を遮断するために設けられる。
　図示の例では、第１電源リレー５１及び第２電源リレー５２はＮチャネル型ＭＯＳＦＥＴであり、ダイオード５１ｄ，５２ｄとしてＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードを利用している。また、第１電源リレー５１のドレイン電極が車載バッテリ８の正極と接続され、第２電源リレー５２のドレイン電極が平滑回路３０と接続され、第１電源リレー５１及び第２電源リレー５２の両方のソース電極が互いに接続されている。
　モータリレー６０は、第１巻線組１Ａにおいて、インバータ１０と中性点ＮＡとの間に設けられた、第１モータリレー６１、第２モータリレー６２及び第３モータリレー６３で構成され、第１～第３モータリレー６１～６３は半導体リレーである。第１～第３モータリレー６１～６３は外部制御可能な制御電極を有し、制御電極に入力された制御信号に従ってオン状態とオフ状態との間で切り替わる。第１～第３モータリレー６１～６３は、オン状態であるときにインバータ１０と中性点ＮＡとの間の通電が可能となり、オフ状態であるときにインバータ１０と中性点ＮＡとの間の通電が遮断される。また、第１～第３モータリレー６１～６３はそれぞれ、逆並列のダイオード６１ｄ～６３ｄを有する。第１～第３モータリレー６１～６３は、ダイオード６１ｄ～６３ｄの順方向が中性点ＮＡからインバータ１０に向かう方向となるように配置される。
　図示の例では、第１モータリレー６１は中性点ＮＡとＵ相コイルＵＡとの間に配置され、第２モータリレー６２は中性点ＮＡとＶ相コイルＶＡとの間に配置され、第３モータリレー６３は中性点ＮＡとＷ相コイルＷＡとの間に配置される。また、第１～第３モータリレー６１～６３としてＮチャネル型ＭＯＳＦＥＴを用い、ダイオード６１ｄ～６３ｄとして寄生ダイオードを利用している。
　リレードライバ７０は、電源リレー５０及びモータリレー６０を駆動する回路である。リレードライバ７０は、第１電源リレー５１を駆動する第１リレードライバ（ＲＤ１）７１、第２電源リレー５２を駆動する第２リレードライバ（ＲＤ２）７２、及び、モータリレー６０を一括して駆動する第３リレードライバ（ＲＤ３）７３で構成される。第１リレードライバ７１の出力信号は第１電源リレー５１の制御電極に入力され、第２リレードライバ７２の出力信号は第２電源リレー５２の制御電極に入力され、第３リレードライバ７３の出力信号は第１～第３モータリレー６１～６３の各制御電極に入力される。
　制御ＩＣ８０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のマイクロプロセッサ、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性メモリ、ＲＯＭ（Read Only memory）等の不揮発性メモリ、入出力インタフェースを備えている。制御ＩＣ８０は、マイクロプロセッサが不揮発性メモリに格納されたプログラムを読み出して実行することで具現化される機能として、駆動制御部８１、異常診断部８２及びリレー制御部８３を有する。
　駆動制御部８１は、上記のように、第１操舵トルクセンサ５Ａ、第１操舵角センサ６Ａ及び第１車速センサ７Ａからの各種出力信号に基づいて算出した目標トルクと、上記の所定通電比率とに基づいて、第１巻線組１Ａの通電量の目標値（目標通電量）を決定する。また、駆動制御部８１は、制御ＩＣ８０に内蔵のＡ／Ｄ変換器（図示省略）によって電流検出回路４０（増幅器４２）の出力電圧をＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換することで第１巻線組１Ａの通電量を検出する。そして、駆動制御部８１は、磁極位置センサ９Ａからの磁極位置信号を考慮しつつ、通電量検出値が目標通電量へ近づくように、例えばＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号等の駆動指令信号を生成し、これをプリドライバ２０へ出力する。これにより、駆動制御部８１は、インバータ１０を駆動制御して第１巻線組１Ａの通電量を制御し、目標トルクを発生するようにモータ１を駆動する。
　駆動制御部８１は、モータ１を駆動するときに、リレー制御部８３に対して、電源リレー５０及びモータリレー６０のいずれもオン状態とする制御信号をリレードライバ７０へ出力するように要求する。一方、駆動制御部８１は、異常診断部８２からの要求に従って駆動指令信号を停止し、インバータ１０のスイッチング素子１１～１６をオフ状態にする。
　異常診断部８２は、第１通電系統に異常が発生しているか否かを診断する。例えば、異常診断部８２は、目標通電量と通電量検出値とが継続的に乖離しているか否かを判定することで第１通電系統に異常が発生しているか否かを診断する。また、異常診断部８２は、第１通電系統の異常発生を検知した場合には、異常時処理としてインバータ１０への電源供給を遮断すべく、リレー制御部８３に対して以下のように要求する。すなわち、異常診断部８２は、リレー制御部８３に対して、第１電源リレー５１及び第２電源リレー５２のいずれも強制的にオフ状態とする制御信号をリレードライバ７０へ出力するように要求する。また、異常診断部８２は、異常時処理としてインバータ１０の駆動を停止すべく、駆動制御部８１に対して、プリドライバ２０への駆動指令信号を停止するように駆動制御部８１へ要求する。
　異常診断部８２は、診断が終了するたびに、通信線Ｌ３を介して第２通電制御部２Ｂの制御ＩＣ（図示省略）へ第１通電系統の診断情報を送信する。また、異常診断部８２は、通信線Ｌ３を介して第２通電制御部２Ｂの制御ＩＣから第２通電系統の診断情報を受信する。これにより、各通電系統の制御ＩＣは診断情報を共有する。
　リレー制御部８３は、駆動制御部８１及び異常診断部８２からの要求に従って、電源リレー５０及びモータリレー６０をオン状態又はオフ状態とする制御信号をリレードライバ７０に出力する。
　なお、制御ＩＣ８０をはじめ第１通電制御部２Ａの各部には、イグニッションスイッチＩＧＮを介して車載バッテリ８の正極と接続された電源回路ＰＣによって、制御用電源が供給される。
　モータアクチュエータ３では、第２電源リレー５２がオン状態であるときに、モータ１のロータ１Ｒ（図２参照）の回転によって第１巻線組１Ａに発生した逆起電力は、以下のようにして車載バッテリ８へ回生される。すなわち、第１電源リレー５１もオン状態である場合には、第１巻線組１Ａに発生した逆起電力は、インバータ１０のダイオード１１ｄ，１３ｄ，１５ｄ、並びに、第１及び第２電源リレー５１，５２を介して車載バッテリ８へ回生される。また、第１電源リレー５１がオフ状態である場合には、第１巻線組１Ａに発生した逆起電力は、インバータ１０のダイオード１１ｄ，１３ｄ，１５ｄ、並びに、第１電源リレー５１のダイオード５１ｄ及び第２電源リレー５２を介して車載バッテリ８へ回生される。
　ところで、異常時処理後におけるモータ１の慣性回転が高速である場合や、車両１０００の整備を行うためにイグニッションスイッチＩＧＮをオフ状態にしてステアリングホイール１００１を急激に回転させた場合には、第１巻線組１Ａには大きな逆起電力が発生する。しかし、異常時処理後やイグニッションスイッチＩＧＮのオフ状態では、第２電源リレー５２がオフ状態となっているため、第１巻線組１Ａに発生した逆起電力は第２電源リレー５２（ダイオード５２ｄを含む）によって阻まれて車載バッテリ８へ回生されない。したがって、第１巻線組１Ａの逆起電力は、モータアクチュエータ３の回路素子の耐圧を超えて、これらの回路素子の耐久性に影響を与えるおそれがある。例えば、逆起電力が第２電源リレー５２やインバータ１０のダイオード１２ｄ，１４ｄ，１６ｄや平滑回路３０の回路素子に印加されて、これらの回路素子の耐久性に影響を与え得る。また、逆起電力がプリドライバ２０のダイオード２１ｄ，２２ｄを介して昇圧回路２５の回路素子に印加されて、これらの回路素子の耐久性に影響を与え得る。
　そこで、第１通電制御部２Ａは、第２電源リレー５２がオフ状態であるときに第１巻線組１Ａに発生した逆起電力から第１通電制御部２Ａの回路素子を保護するための保護回路９０を備える。
　保護回路９０は、インバータ１０と第２電源リレー５２の制御電極（ゲート電極）との間に設けられる。図示の例では、保護回路９０は、インバータ１０と平滑回路３０との間における給電線Ｌ１Ａと、第２リレードライバ７２の出力信号を第２電源リレー５２の制御電極（ゲート電極）に入力する信号線Ｌ６Ａと、を接続する接続線Ｌ７Ａに設けられる。接続線Ｌ７Ａは給電線Ｌ１Ａに接続ノードＰ１で接続され、信号線Ｌ６Ａに接続ノードＰ２で接続される。信号線Ｌ６Ａのうち第２リレードライバ７２と接続ノードＰ２との間には、第２リレードライバ７２から接続ノードＰ２に向う方向を順方向とするダイオードＤ１が設けられる。また、接続線Ｌ７Ａのうち保護回路９０と接続ノードＰ２との間には、保護回路９０から接続ノードＰ１に向かう方向を順方向とするダイオードＤ２が設けられる。
　保護回路９０の入力電圧Ｖinは、接続ノードＰ１の電位であり、第２電源リレー５２がオフ状態であるときに、第１巻線組１Ａに発生した逆起電力に相当する。保護回路９０の出力電圧Ｖoutは、ダイオードＤ２の順方向電圧を無視すると接続ノードＰ２の電位であり、第２リレードライバ７２が制御信号を出力していないときに、第２電源リレー５２の制御電極の電圧（ゲート電圧）に相当する。
　図４は、保護回路９０の内部構成の一例を示す。図示の保護回路９０は、発振動作を行う非安定のマルチバイブレータ９１と昇圧動作を行うチャージポンプ９２とで構成される。
　マルチバイブレータ９１は、図示の例では、ＮＰＮ型トランジスタ９１０，９１１、抵抗９１２～９１５及びコンデンサ９１６，９１７を有する。ＮＰＮ型トランジスタ９１０において、コレクタ電極は、抵抗９１２を介して接続ノードＰ１と接続され、ベース電極は抵抗９１３を介して接続ノードＰ１と接続され、エミッタ電極は上記の共通グランドに接続される。ＮＰＮ型トランジスタ９１１において、コレクタ電極は抵抗９１４を介して接続ノードＰ１と接続され、ベース電極は抵抗９１５を介して接続ノードＰ１と接続され、エミッタ電極は上記の共通グランドに接続される。また、抵抗９１２とＮＰＮ型トランジスタ９１０のコレクタ電極との間は、コンデンサ９１６を介して、抵抗９１５とＮＰＮ型トランジスタ９１１のベース電極との間に接続される。さらに、抵抗９１４とＮＰＮ型トランジスタ９１１のコレクタ電極との間は、コンデンサ９１７を介して、抵抗９１３とＮＰＮ型トランジスタ９１０のベース電極との間に接続される。
　チャージポンプ９２は、図示の例では、ダイオード９２０，９２１、ＮＰＮ型トランジスタ９２２、抵抗９２３～９２６、ツェナーダイオード９２７、及びコンデンサ９２８，９２９を有する。ダイオード９２０及びダイオード９２１は接続ノードＰ１と接続ノードＰ２との間を直列に接続する。ダイオード９２０及びダイオード９２１は、接続ノードＰ１から接続ノードＰ２に向う方向を順方向とする。ＮＰＮ型トランジスタ９２２において、コレクタ電極は抵抗９２３を介して接続ノードＰ１とダイオード９２０との間に接続され、エミッタ電極は上記の共通グランドに接続される。また、ＮＰＮ型トランジスタ９２２のベース電極は、ツェナーダイオード９２７を介して抵抗９１４とＮＰＮ型トランジスタ９１１のコレクタ電極との間に接続され、ベース抵抗としての抵抗９２４、及びベース－エミッタ間抵抗として抵抗９２５が配置される。ツェナーダイオード９２７はＮＰＮ型トランジスタ９２２のベース電極からマルチバイブレータ９１に向かう方向を順方向とする。ダイオード９２０とダイオード９２１との間は、コンデンサ９２８を介してＮＰＮ型トランジスタ９２２のコレクタ電極と抵抗９２３との間に接続される。コンデンサ９２９及び抵抗９２６は、それぞれ、一端がダイオード９２１と接続ノードＰ２との間に接続され、他端が上記の共通グランドへ接続される。
　上記の内部構成を有する保護回路９０は、入力電圧Ｖinの値に応じて自律的に入力電圧Ｖinの昇圧を開始し、入力電圧Ｖinを昇圧した電圧を出力電圧Ｖoutとして、第２電源リレー５２のゲート電極に出力する。保護回路９０の各回路素子の電気的特性は、保護回路９０が以下の回路動作を行うように選定される。第１に、保護回路９０の入力電圧Ｖinが所定の電位Ｖ１まで上昇したときにマルチバイブレータ９１が発振動作を開始する。第２に、保護回路９０の入力電圧Ｖinが所定の電位Ｖ２（＞Ｖ１）まで上昇したときにチャージポンプ９２が昇圧動作を開始する。第３に、保護回路９０の入力電圧Ｖinが所定の電位Ｖ３（＞Ｖ２）まで上昇したときに第２電源リレー５２がオン状態となる出力電圧Ｖoutを出力する。ここで、所定の電位Ｖ３は、第１通電制御部２Ａの回路素子の耐久性に影響を与えない逆起電力の値であり、かつ、電源電圧Ｖｂより高い値として予め設定される。また、所定の電位Ｖ１，Ｖ２は、入力電圧Ｖinが所定の電位Ｖ３まで上昇したときに第２電源リレー５２がオン状態となる出力電圧Ｖoutを出力するように、入力電圧Ｖinの想定上昇速度等を考慮して予め設定される。次に、図５を参照しつつ保護回路９０の回路動作について説明する。
　図５は、保護回路９０の回路動作を模式的に示す。図５（ａ）は保護回路９０の入力電圧Ｖinの時間変化を示し、図５（ｂ）はツェナーダイオード９２７のカソード電圧ＶZDCの時間変化を示し、図５（ｃ）は保護回路９０の出力電圧Ｖoutの時間変化を示し、図５（ｄ）は第２電源リレー５２の動作状態の時間変化を示す。
　図５（ａ）では、第２電源リレー５２がオフ状態であるときに、モータ１（ロータ１Ｒ）の慣性回転や外力による回転に伴って第１巻線組１Ａに発生した逆起電力に起因して、保護回路９０の入力電圧Ｖinが徐々に上昇している。
　図５（ａ）の時刻ｔ１では、保護回路９０の入力電圧Ｖinが所定の電位Ｖ１に達する。このとき、マルチバイブレータ９１のＮＰＮ型トランジスタ９１０，９１１のいずれのベース電圧も接合部飽和電圧に達し、マルチバイブレータ９１は発振動作を開始する。具体的には、ＮＰＮ型トランジスタ９１０，９１１が、交互にオン状態となる、換言すれば、交互にオフ状態となる。ＮＰＮ型トランジスタ９１１に関しては、オフ状態となる時間Ｔ１とオン状態となる時間Ｔ２との比率は、抵抗９１５の抵抗値にコンデンサ９１６の静電容量を乗算した値と抵抗９１３の抵抗値にコンデンサ９１７の静電容量を乗算した値との比率となる。したがって、マルチバイブレータ９１の出力電圧に相当するツェナーダイオード９２７のカソード電圧ＶZDCは、図５（ｂ）に示すように、時刻ｔ１以降において、時間Ｔ１の高電位状態と時間Ｔ２の低電位状態とを交互に繰り返してパルス状に変化する。カソード電圧ＶZDCの高電位状態の電位は、保護回路９０の入力電圧Ｖinに従って変化する。
　図５（ａ）の時刻ｔ２では、保護回路９０の入力電圧Ｖinが所定の電位Ｖ２に達する。このとき、図５（ｂ）に示すように、ツェナーダイオード９２７のカソード電圧ＶZDCが降伏電圧ＶBDに達する。すると、ツェナーダイオード９２７には、そのアノード電圧を降伏電圧ＶBDに保つように電流が流れる。このとき、ＮＰＮ型トランジスタ９２２のベース電圧が接合部飽和電圧以上となって、図５（ｃ）に示すように、チャージポンプ９２は昇圧動作を開始する。ここで、所定の電位Ｖ２は、第１及び第２電源リレー５１，５２がオン状態であるとき、チャージポンプ９２が昇圧動作を行わないように、以下のようにして設定される。すなわち、所定の電位Ｖ２は、第１及び第２電源リレー５１，５２のいずれもオン状態としてモータ１を駆動しているときの入力電圧Ｖin（例えば電源電圧Ｖｂ）よりも高い電圧に設定される。これは、保護回路９０の作動が不要な状況において、チャージポンプ９２の昇圧動作による無駄な電力消費を抑制するためである。
　図４も参照してチャージポンプ９２の昇圧動作を説明すると、以下のようになる。ツェナーダイオード９２７のカソード電圧ＶZDCが高電位状態となって降伏電圧ＶBD以上となると、ＮＰＮ型トランジスタ９２２がオン状態となる。これにより、接続ノードＰ１からは、電流がダイオード９２０及びコンデンサ９２８を通ってＮＰＮ型トランジスタ９２２を流れ、コンデンサ９２８は、ダイオード９２０の順方向電圧を無視すれば、保護回路９０の入力電圧Ｖinに相当する電圧で充電される。次に、ツェナーダイオード９２７のカソード電圧ＶZDCが低電位状態となって降伏電圧ＶBD未満となると、ＮＰＮ型トランジスタ９２２がオフ状態となる。これにより、コンデンサ９２８にＮＰＮ型トランジスタ９２２がオン状態であるときに充電されていた入力電圧Ｖinに相当する電荷が、抵抗９２３を介してダイオード９２０，９２１を流れ、コンデンサ９２９に充電される。したがって、コンデンサ９２９は、ダイオード９２０，９２１の順方向電圧を無視すれば、入力電圧Ｖinの２倍に相当する電圧で充電される。次に、ツェナーダイオード９２７のカソード電圧ＶZDCが高電位状態となって降伏電圧ＶBD以上となると、ＮＰＮ型トランジスタ９２２が再びオン状態となる。これにより、上記のようにコンデンサ９２８が充電される一方、コンデンサ９２９からは入力電圧Ｖinの２倍に相当する電圧が放電され、これが保護回路９０の出力電圧Ｖoutとなる。
　図５（ａ）の時刻ｔ３では、保護回路９０の入力電圧Ｖinが所定の電位Ｖ３に達する。このとき、図５（ｃ）に示すように、保護回路９０の出力電圧Ｖoutが、入力電圧Ｖin（＝Ｖ３）と第２電源リレー５２のゲートしきい値電圧Ｖthとの加算値（Ｖ３＋Ｖth）に達するので、第２電源リレー５２のゲート電圧は出力電圧Ｖout（＝Ｖ３＋Ｖth）となる。第２電源リレー５２のソース電圧は、第２電源リレー５２がオフ状態となって逆起電力により入力電圧Ｖinが上昇する前の電圧であるので、時刻ｔ３における入力電圧Ｖinである所定の電位Ｖ３よりも低くなっている。したがって、出力電圧Ｖoutが加算値（Ｖ３＋Ｖth）に達したとき、第２電源リレー５２のゲート－ソース間電圧はゲートしきい値電圧Ｖth以上となるので、図５（ｄ）に示すように、第２電源リレー５２の動作状態がオフ状態からオン状態に変化する。
　ところで、入力電圧Ｖinが所定の電位Ｖ３に達して第２電源リレー５２がターンオンしたときに、第２電源リレー５２のソース電圧は所定の電位Ｖ３となる。しかし、第２電源リレー５２のゲート電極に入力電圧Ｖin（＝Ｖ３）を昇圧せずにそのまま印加している場合にはゲート－ソース間電圧がゲートしきい値電圧Ｖth未満となってしまう。これは、第２電源リレー５２が直ちにターンオフして、第２電源リレー５２のオン状態を保持できないことを意味する。したがって、入力電圧Ｖinが所定の電位Ｖ３に達したときに、第２電源リレー５２をオン状態に保持するためには、第２電源リレー５２のゲート電圧が加算値（Ｖ３＋Ｖth）となっている必要がある。このため、チャージポンプ９２は、入力電圧Ｖinが所定の電位Ｖ３に達したときに保護回路９０の出力電圧Ｖoutが加算値（Ｖ３＋Ｖth）となるように、保護回路９０の入力電圧Ｖinを昇圧する。
　図５（ｄ）の時刻ｔ３において、第２電源リレー５２がオン状態となると、インバータ１０と車載バッテリ８の正極との間が、第２電源リレー５２、及び第１電源リレー５１のダイオード５１ｄを介して導通する。これにより、第１巻線組１Ａに発生した逆起電力を車載バッテリ８へ回生することができるので、図５（ａ）に示すように、接続ノードＰ１における電位の上昇が抑制される。一方、第１通電制御部２Ａが保護回路９０を備えていない場合には、第２電源リレー５２がオン状態とならず、図５（ａ）の破線ＤＬで示すように、時刻ｔ３以降においても接続ノードＰ１における電圧が上昇する。これは、第１通電制御部２Ａの回路素子の耐久性に影響を与える可能性が高まることを意味する。
　図６は、イグニッションスイッチＩＧＮがオン状態にされて制御ＩＣ８０に電源供給が開始されたことを契機として、制御ＩＣ８０において行われる第１通電系統の通電制御処理を示す。
　ステップＳ１１（図中では「Ｓ１１」と略記する。以下同様）では、リレー制御部８３が、駆動制御部８１の要求に基づいて、リレードライバ７０へ電源リレー５０及びモータリレー６０をオン状態にする制御信号を出力する。これにより、第１及び第２電源リレー５１，５２、並びに、第１～第３モータリレー６１～６３をそれぞれオン状態にする。
　ステップＳ１２では、駆動制御部８１が駆動指令信号を生成してこれをプリドライバ２０へ出力することで、第１巻線組１Ａの通電量を制御して、目標トルクを発生するようにモータ１を駆動する。
　ステップＳ１３では、異常診断部８２が、所定のタイミングで第１通電系統に異常が発生しているか否かを診断する。そして、異常診断部８２が、第１通電系統の異常発生を検知した場合には（ＹＥＳ）、処理をステップＳ１４へ進める一方、第１通電系統の異常発生を検知しなかった場合には（ＮＯ）、処理をステップＳ１２へ戻す。
　ステップＳ１４では、リレー制御部８３が、異常診断部８２からの要求に従って、リレードライバ７０へ電源リレー５０をオフ状態にする制御信号を出力する。これにより、第１及び第２電源リレー５１，５２をそれぞれオフ状態にするが、モータリレー６０をオフ状態にしない。これは、モータ１にブレーキ力を発生させて回転速度を低下させることにより、第１巻線組１Ａに発生する逆起電力を速やかに低減させるためである。
　このような第１実施形態に係るモータアクチュエータ３では、第１通電制御部２Ａにおいて保護回路９０を備えている。この保護回路９０は、入力電圧Ｖinが所定の電位Ｖ３まで上昇したときに第２電源リレー５２がオン状態となるように、入力電圧Ｖinの値に応じて自律的に入力電圧Ｖinの昇圧を開始する。そして、保護回路９０は、入力電圧Ｖinを昇圧した電圧を出力電圧Ｖoutとして、第２電源リレー５２のゲート電極に出力する。例えば、上記の第１通電系統の通電制御処理において、異常発生検知後に第２電源リレー５２をオフ状態にしたときに、モータ１の慣性回転に伴って第１巻線組１Ａに逆起電力が発生した場合には、第２電源リレー５２を強制的にオン状態にすることができる。一方、車両整備を行うためにイグニッションスイッチＩＧＮのオフ状態にしたとき（すなわち第２電源リレー５２をオフ状態にしたとき）に、ステアリングホイール１００１を回転させて第１巻線組１Ａに逆起電力が発生した場合にも、第２電源リレー５２を強制的にオン状態にすることができる。これらの第２電源リレー５２の強制的なターンオンは保護回路９０の自律的な回路動作によるものである。したがって、第２電源リレー５２をオフ状態にしたときであっても、第１巻線組１Ａに発生した逆起電力を車載バッテリ８へ回生して、逆起電力から第１通電制御部２Ａの回路素子を保護することができる。
　なお、上記の第１通電系統を代表例としたモータアクチュエータ３に関する説明は、第２通電系統についても同様に該当する。以下の実施形態においても同様である。
［第２実施形態］
　図７は、第２実施形態に係るモータアクチュエータ３の内部構成の一例を示す。なお、第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付することで、その説明を省略ないし簡潔にする。
　モータアクチュエータ３は、第１通電系統に第１巻線組１Ａ及び第１通電制御部２Ａを含むが、第１通電制御部２Ａが、制御ＩＣ８０に代えて制御ＩＣ８０antを備えるとともに、保護回路９０に代えて保護回路９０antを備える点で第１実施形態と異なる。制御ＩＣ８０antは、制御ＩＣ８０と比較すると、保護回路９０antの動作を制御する保護回路制御部８４をさらに有している。保護回路制御部８４は、駆動制御部８１又は異常診断部８２からの要求に基づいて、保護回路９０antの作動状態を制御する作動制御信号を保護回路９０antへ出力したり、保護回路９０antに対する作動制御信号の出力を停止したりする。保護回路９０antは、作動制御信号を入力しているときには作動を停止する一方、作動制御信号を入力していないときには作動する。
　図８は、保護回路９０antの内部構成の一例を示す。保護回路９０antは、マルチバイブレータ９１ant及びチャージポンプ９２で構成される。マルチバイブレータ９１antは、マルチバイブレータ９１と比較すると、制御ＩＣ８０antから出力された作動制御信号の入力に応じて保護回路９０antの作動を停止する作動停止回路９１８をさらに有している点で異なる。作動停止回路９１８は、ＮＰＮ型トランジスタ９１０，９１１の少なくとも一方のベース電極に接続され、接続されたＮＰＮ型トランジスタのベース電圧を接合部飽和電圧未満に制限してオフ状態に維持することで、保護回路９０antの作動を停止させる回路である。ＮＰＮ型トランジスタ９１０，９１１の少なくとも一方をオフ状態に維持することで、マルチバイブレータ９１antの発振動作が阻害されてチャージポンプ９２の昇圧動作が停止する。これにより保護回路９０antは作動を停止した状態となる。
　図示の例では、作動停止回路９１８は、ＮＰＮ型トランジスタ９１８ａと、ベース抵抗としての抵抗９１８ｂと、ベース－エミッタ間抵抗としての抵抗９１８ｃと、で構成される。ＮＰＮ型トランジスタ９１８ａにおいて、コレクタ電極はＮＰＮ型トランジスタ９１０のベース電極に接続され、エミッタ電極は共通グランドに接続され、ベース電極は（抵抗９１８ｂを介して）制御ＩＣ８０antに接続される。制御ＩＣ８０ant（保護回路制御部８４）から出力された作動制御信号は、これを作動停止回路９１８が入力したときに、ＮＰＮ型トランジスタ９１８ａのベース電圧が接合部飽和電圧以上となる電位レベルの信号である。ＮＰＮ型トランジスタ９１８ａはそのベース電圧が接合部飽和電圧以上となるとオン状態となるので、ＮＰＮ型トランジスタ９１０のベース電圧は共通グランドの電位と略同一となる。これにより、ＮＰＮ型トランジスタ９１０はそのベース電圧が接合部飽和電圧未満に制限されてオフ状態に維持される。
　図９は、イグニッションスイッチＩＧＮがオン状態にされて制御ＩＣ８０antに電源供給が開始されたことを契機として、制御ＩＣ８０antにおいて行われる第１通電系統の通電制御処理を示す。
　ステップＳ２１では、ステップＳ１１と同様に、リレー制御部８３が、駆動制御部８１の要求に基づいて、リレードライバ７０へ電源リレー５０及びモータリレー６０をオン状態にする制御信号を出力する。
　ステップＳ２２では、保護回路制御部８４が、駆動制御部８１の要求に基づいて作動制御信号を保護回路９０antに出力する。これにより、保護回路９０antの作動が停止した状態となる。すなわち、マルチバイブレータ９１antの発振動作を阻害することで、チャージポンプ９２による入力電圧Ｖinの昇圧が停止した状態となる。
　ステップＳ２３では、ステップＳ１２と同様に、駆動制御部８１が駆動指令信号を生成してこれをプリドライバ２０へ出力することで、第１巻線組１Ａの通電量を制御して、目標トルクを発生するようにモータ１を駆動する。
　ステップＳ２４では、ステップＳ１３と同様に、異常診断部８２が、所定のタイミングで第１通電系統に異常が発生しているか否かを診断する。そして、異常診断部８２が、第１通電系統の異常発生を検知した場合には（ＹＥＳ）、処理をステップＳ２５へ進める一方、第１通電系統の異常発生を検知しなかった場合には（ＮＯ）、処理をステップＳ２３へ戻す。
　ステップＳ２５では、ステップＳ１４と同様に、リレー制御部８３が、異常診断部８２からの要求に従って、リレードライバ７０へ電源リレー５０をオフ状態にする制御信号を出力する。これにより、第１及び第２電源リレー５１，５２をそれぞれオフ状態にするが、ステップＳ１４と同様の理由によりモータリレー６０はオフ状態にしない。
　ステップＳ２６では、保護回路制御部８４が、異常診断部８２からの要求に従って保護回路９０antに対する作動制御信号の出力を停止する。これにより、保護回路９０の作動が開始される。すなわち、マルチバイブレータ９１antの発振動作の制限が解除されることで、チャージポンプ９２による入力電圧Ｖinの昇圧が可能な状態となる。
　このような第２実施形態に係るモータアクチュエータ３では、第１通電制御部２Ａにおいて保護回路９０antを備えている。この保護回路９０antは、保護回路９０と同様に、第２電源リレー５２をオフ状態としたときであっても、モータ１の逆起電力を車載バッテリ８へ回生して、逆起電力から第１通電制御部２Ａの回路素子を保護することができる。
　これに加えて、第２実施形態に係るモータアクチュエータ３では、制御ＩＣ８０antが保護回路制御部８４を備え、また、保護回路９０antが作動停止回路９１８を備えている。この保護回路制御部８４は、例えば、リレー制御部８３が第１及び第２電源リレー５１，５２をオン状態にする制御信号をリレードライバ７０へ出力しているとき等、保護回路９０antを作動させる必要がないときには、作動制御信号を保護回路９０antへ出力する。これにより作動停止回路９１８がマルチバイブレータ９１antの発振動作を阻害して、チャージポンプ９２の昇圧動作を停止させる。すなわち保護回路９０antは作動を停止した状態となる。したがって、保護回路９０antの作動が不要な状況において、保護回路９０antの作動による無駄な電力消費を抑制することができる。
　なお、上記の第１及び第２実施形態において、所定の電位Ｖ１を所定の電位Ｖ２と同じ電位としてもよい。すなわち、保護回路９０，９０antにおいて、マルチバイブレータ９１，９１antの発振動作とチャージポンプ９２の昇圧動作とが同時に開始されるようにしてもよい。この場合、入力電圧Ｖinが電位Ｖ２となったときに、ＮＰＮ型トランジスタ９１０，９１１，９２０のベース電圧が接合部飽和電圧に達するとともにツェナーダイオード９２７のカソード電圧が降伏電圧ＶBDに達するように、保護回路９０，９０antの回路素子を選定する。あるいは、ツェナーダイオード９２７を省略して、入力電圧Ｖinが所定の電位Ｖ２となったときに、ＮＰＮ型トランジスタ９１０，９１１，９２０のベース電圧が接合部飽和電圧に達するように、保護回路９０，９０antの回路素子を選定する。
　上記の第１及び第２実施形態では、所定の電位Ｖ２は、第１及び第２電源リレー５１，５２のいずれもオン状態としてモータ１を駆動しているときの入力電圧Ｖinより高い値に設定されるものとして説明した。これに代えて、所定の電位Ｖ１，Ｖ２の両方が、第１及び第２電源リレー５１，５２のいずれもオン状態としてモータ１を駆動しているときの入力電圧Ｖinより高い値に設定されてもよい。このようにすれば、第１及び第２電源リレー５１，５２がオン状態であるときには、チャージポンプ９２の昇圧動作のみならずマルチバイブレータ９１，９１antの発振動作も阻害される。このため、保護回路９０，９０antの作動が不要な状況において、保護回路９０，９０antの作動による無駄な電力消費をさらに抑制することができる。
　あるいは、所定の電位Ｖ１，Ｖ２の両方が、第１及び第２電源リレー５１，５２のいずれもオン状態としてモータ１を駆動しているときの入力電圧Ｖin以下に設定されてもよい。これにより、第１通電制御部２Ａの回路素子のうち比較的耐圧の低い回路素子についても、第２電源リレー５２をオフ状態としたときに第１巻線組１Ａに発生する逆起電力から保護することが可能となる。
　図４及び図８で示した保護回路９０，９０antの回路構成は単なる一例であり、例えば、ＮＰＮ型トランジスタ９１０，９１１，９１８ａ，９２０に代えてＭＯＳＦＥＴを用いることもできる。要するに、保護回路９０，９０antは、入力電圧Ｖinが所定の電位Ｖ３まで上昇したときに第２電源リレー５２がオン状態となるように、入力電圧Ｖinの値に応じて自律的に入力電圧Ｖinの昇圧を開始して出力電圧Ｖoutを生成するように構成されていればよい。
　図３及び図７において、モータリレー６０は、３相コイルＵＡ，ＶＡ，ＷＡと中性点ＮＡとの間に設けられていた。このようなモータリレー６０に代えて、図１０に示すように、第１巻線組１Ａにおいて、インバータ１０と３相コイルＵＡ，ＶＡ，ＷＡとの間にモータリレー６０antを設けてもよい。この場合、第１モータリレー６１がインバータ１０とＵ相コイルＵＡとインバータの間に配置され、第２モータリレー６２がインバータ１０とＶ相コイルＶＡとの間に配置され、第３モータリレー６３がインバータ１０とＷ相コイルＷＡとの間に配置される。
　上記の第２実施形態の通電制御処理において、保護回路制御部８４が作動制御信号の出力を停止するのは、モータ１の回転速度が所定回転速度以上であることを条件としてもよい。所定回転速度は、モータ１の回転速度のうち、モータ１の逆起電力が第１通電制御部２Ａの回路素子の耐久性に影響を与える範囲の下限値である。モータ１（ロータ１Ｒ）の回転速度は、磁極位置センサ９Ａ，９Ｂの磁極位置信号から磁極位置の時間変化を検出することで得られる。
　図３及び図７において、第１電源リレー５１及び第２電源リレー５２の位置を入れ替えてもよい。この場合、第１電源リレー５１のソース電極が平滑回路３０と接続され、第２電源リレー５２のソース電極が車載バッテリ８の正極と接続され、第１電源リレー５１及び第２電源リレー５２の両方のドレイン電極が相互に接続される。また、制御ＩＣ８０，８０antは、プリドライバ２０を介さずにインバータ１０のスイッチング素子１１～１６を駆動するように構成されてもよい。
　図２に示すように、ＥＰＳシステム１００は、車載バッテリ８から第１巻線組１Ａに通電する第１通電系統と車載バッテリ８から第２巻線組１Ｂに通電する第２通電系統とで、通電系統の冗長化が図られていた。しかし、ＥＰＳシステム１００は、２つの通電系統による冗長構成に限らず、３つ以上の通電系統による冗長構成か、あるいは、１つの通電系統のみを有する非冗長構成としてもよい。このようにしても、各通電系統に保護回路９０を設けることで、第１及び第２実施形態と同様の効果を奏することができる。
　上記の第１及び第２実施形態において、モータアクチュエータ３は、ＥＰＳシステム１００に適用されるものとして説明したが、車両１０００に搭載される機器（車両搭載機器）であれば、冗長構成又は非冗長構成を問わず、いかなるシステムにも適用可能である。例えば、モータアクチュエータ３は、圧縮比可変機構や可変バルブタイミング機構等に適用されてもよい。
　１…モータ、１Ａ…第１巻線組、１Ｒ…ロータ、２…ＥＰＳ制御装置、２Ａ…第１通電制御部、３…モータアクチュエータ、８…車載バッテリ、１０…インバータ、５０…電源リレー、５１…第１電源リレー、５１ｄ…ダイオード、５２…第２電源リレー、５２ｄ…ダイオード、６０…モータリレー、６１…第１モータリレー、６２…第２モータリレー、６３…第３モータリレー、８０，８０ant…制御ＩＣ、８１…駆動制御部、８３…リレー制御部、８４…保護回路制御部、９０，９０ant…保護回路、１００…ＥＰＳシステム、１０００…車両、ＮＡ…中性点、Ｐ１…接続ノード、Ｐ２…接続ノード、ＵＡ，ＶＡ，ＷＡ…３相コイル、Ｖin…入力電圧、Ｖout…出力電圧、Ｖｂ…電源電圧

Claims (5)

  1. 　車両に搭載される機器に用いられるモータアクチュエータであって、
    　モータであって、ステータコイル及びロータを含む、前記モータと、
    　インバータであって、前記車両のバッテリから電源電圧が供給され、前記ステータコイルへの通電を制御する、前記インバータと、
    　半導体リレーであって、第１の半導体リレー及び第２の半導体リレーを含み、前記第１の半導体リレーは、第１のダイオードを含んで前記バッテリと前記インバータとの間に設けられ、前記第１のダイオードは、前記インバータから前記バッテリに向かう方向を順方向とし、前記第２の半導体リレーは、第２のダイオードを含んで前記バッテリと前記インバータとの間に設けられ、前記第２のダイオードは、前記バッテリから前記インバータに向かう方向を順方向とする、前記半導体リレーと、
    　マイクロプロセッサであって、駆動制御部及びリレー制御部を含み、前記駆動制御部は、前記インバータを駆動制御するための駆動指令信号を生成し、前記リレー制御部は、前記第１の半導体リレー及び前記第２の半導体リレーのオン状態とオフ状態とを切り替える、前記マイクロプロセッサと、
    　保護回路であって、前記インバータと前記第２の半導体リレーの制御電極との間に設けられ、前記第２の半導体リレーがオフ状態であるときに前記モータに発生する逆起電力を入力電圧として、前記入力電圧の値に応じて前記入力電圧の昇圧を自律的に開始し、前記入力電圧を昇圧して生成された出力電圧が前記第２の半導体リレーの制御電極に出力されて前記第２の半導体リレーをオン状態にする、前記保護回路と、
    を有することを特徴とするモータアクチュエータ。
  2. 　前記保護回路が前記入力電圧の昇圧を開始するときの前記入力電圧の値は、前記第１の半導体リレー及び前記第２の半導体リレーのいずれもオン状態として前記モータを駆動しているときに入力する入力電圧よりも高いことを特徴とする、請求項１に記載のモータアクチュエータ。
  3. 　前記保護回路が前記入力電圧の昇圧を開始するときの前記入力電圧の値は、前記第１の半導体リレー及び前記第２の半導体リレーのいずれもオン状態として前記モータを駆動しているときに入力する入力電圧以下であることを特徴とする、請求項１に記載のモータアクチュエータ。
  4. 　前記マイクロプロセッサは保護回路制御部を更に含み、前記保護回路制御部は、前記第２の半導体リレーがオン状態であるとき、前記保護回路の作動を停止させることを特徴とする、請求項１に記載のモータアクチュエータ。
  5. 　モータリレーを更に備え、前記モータリレー及び前記ステータコイルは、前記インバータと中性点との間に設けられ、前記モータリレーは、前記リレー制御部によって前記インバータと前記中性点との間の通電とその遮断とを切り替え可能であり、前記リレー制御部は、前記第１の半導体リレーがオフ状態であるときに、前記モータリレーをオン状態とすることを特徴とする、請求項１に記載のモータアクチュエータ。
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