JP2009528007A - 高圧側負荷の両端の電圧を調節するための電子装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、システム接地を基準とし、正の高圧側電源電圧へ反映される制御電圧（Ｖ１）を有する高圧側負荷の両端の電圧を調節するための、特に自動車両内のファンを調節するための電子制御装置であって、制御電圧（Ｖ１）は、共通エミッタ接続で動作する第１のトランジスタ（Ｑ１）のベースに供給され、トランジスタ（Ｑ１）は、エミッタ回路内に第１の抵抗器（Ｒ１）を有し、コレクタ回路内に、第２の抵抗器（Ｒ２）、及び、第２の抵抗器（Ｒ２）と直列の第２のトランジスタ（Ｑ２）のベース−エミッタダイオードを有する電子制御装置に関する。本発明は、比較的少数の個別部品を用いて、特にファン用の制御装置を構成することを可能にする。制御装置は、良好な調節特性及び極めて小さな閉回路電流消費を有するという特徴がある。第１のトランジスタのベース−エミッタ電圧の温度効果に対する補償は、第１のトランジスタと直列の同じ導電型の第２のトランジスタのベース−エミッタ経路によって行われる。
【選択図】図１

Description

本発明は、高圧側負荷の両端の電圧を調節するための電子装置に関し、特に自動車両内のファンを調節するための電子装置に関する。

本制御装置は、自動車両での使用により一般に知られている。

特開平１−３０２４０９号公報又は独国特許第２７０８０２１（Ｃ３）号明細書により、正の高圧側電源電圧を基準とする制御電圧が、調節のためのコマンド変数として用いられる電子制御装置が既知の。

制御装置の重要な基本的機能は、制御信号に従ってモータ電圧を調節することである。この制御信号は、アナログ制御電圧、アナログ制御電流、又はディジタル信号でもよい。従来技術の教示によるファン用の制御装置は、原理上、モータ電圧を制御電圧の関数として調節する制御回路が常に存在するように、制御電流及びディジタル制御信号を内部的に制御電圧に変換する。

既知のファン用の線形制御装置は、一般に図２に示される回路トポロジーを用いる。車両電池Ｖ２は、構成全体のために電源を供給する。Ｖ１は、制御電圧を供給する。Ｕ_ｍｏｔは、モータ電圧である。演算増幅器Ｕ１Ａは、Ｕ＋がＵ−にほぼ等しくなるように、その出力電圧、従って、ＭＯＳトランジスタＭ１のゲート−ソース電圧を設定する。この構成は、適切な式によって説明することができる。Ｒ１／Ｒ２＝Ｒ３／Ｒ４となるように選択された場合は、制御電圧Ｖ１とモータ電圧Ｕ_ｍｏｔに対して、次の関係が得られる。

ファン用の制御装置が満たすべき重要な要件は、オンボード電圧変動の補正である。Ｕ_ｍｏｔは、Ｖ２に無関係であるべきである。これは、Ｒ１／Ｒ２＝Ｒ３／Ｒ４の場合にだけ当てはまる。従って、図２に示される制御装置の作動は、オンボード電圧変動ｄＶ２の場合に、分圧器Ｒ１／Ｒ２及びＲ３／Ｒ４の整合許容差に依存する。

理想的な構成部品、及びＲ１／Ｒ２＝Ｒ３／Ｒ４の理想的な整合許容差を仮定すると、Ｕ_ｍｏｔ＝ｆ（Ｖ１）の関係は、抵抗比Ｒ１／Ｒ２のみによって決まる。Ｕ_ｍｏｔは、概ねＶ２に無関係である。演算増幅器は、オンボード電圧変動を補正する。スタンバイ動作においては、Ｖ１＝０である。この場合、この構成の電流消費Ｉｂは閉回路電流として示され、電池Ｖ２を放電させないようにできるだけ低くすべきである。

Ｖ１＝０の場合は、Ｕ_ｍｏｔ＝０であり、従って、Ｉｄ＝０である（最新のＭＯＳＦＥＴのカットオフ電流は非常に小さい）。従って、Ｉｂ＝Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３である。Ｉ３は、超低電力オペアンプを使用することによって非常に低くすることができる。

コスト上の理由からコントローラ電子回路をケースに入れないで済ませることが望ましい場合は、高抵抗の抵抗器を使用することには問題がある。車両内で起きる、印刷回路基板表面上の結露及び付随する汚染は、高いインピーダンスに範囲設定された回路の機能に影響を及ぼすトラッキング電流につながる。従って、Ｒ１からＲ４は、任意の高程度まで高抵抗とすることはできない。従ってＩ１及びＩ２は、スタンバイ動作において電池に対して負荷となる。

本発明の基礎をなす課題は、コマンド変数への温度の影響に対して補償しながら、低い閉回路電流消費の場合においても、比較的低い抵抗の抵抗器を用いることを可能にする制御装置を開発することである。

課題は、請求項１による制御装置によって解決される。本発明の有利な発展形態は特許請求項２から４に記載される。

本発明は、比較的少数の個別部品を用いて、特にファン用の制御装置を構成することを可能にする。制御装置は、良好な調節特性及び極めて小さな閉回路電流消費を有するという点により際立っている。

第１のトランジスタのベース−エミッタ電圧の温度効果に対する補償は、第１のトランジスタと直列の同じ導電型の第２のトランジスタのベース−エミッタ経路によって行われる。

本発明の好ましい例示的実施形態は図面に概略的に示され、図面の図を参照しながら以下に説明する。

図１に示されるように、本構成では、接地を基準とする制御電圧Ｖ１は、既知の制御装置の回路図のように（図２参照）、接地を基準として制御増幅器に印加されるのではなく正電源電圧へ反映される。制御演算増幅器の入力電圧Ｕ＋及びＵ−は、図２のように接地を基準とするのではなく、電源電圧Ｖ２の正電位を基準とする。

制御電圧Ｖ１は、共通エミッタ接続で動作するトランジスタＱ１のベースに供給される。そのエミッタ回路内に接続された抵抗器Ｒ１があり、そのコレクタ回路内には、抵抗器Ｒ２、及び、抵抗器Ｒ２と直列のもう１つのトランジスタＱ２のベース−エミッタダイオードがある。Ｒ２とＱ２の間で降下する電圧Ｕ−は、Ｕ−＝Ｕｂｅ（Ｑ２）＋（Ｒ２／Ｒ１）×（Ｖ１−Ｕｂｅ（Ｑ１））によって与えられる。電圧Ｕ−は、ほぼＲ２／Ｒ１だけ増幅された入力電圧Ｖ１に相当する。

Ｒ１＝Ｒ２とし、整合した特性を有するＱ１／Ｑ２を選択することにより、Ｕ−はＶ１の正確な鏡像となる。２つのトランジスタＱ１及びＱ２が熱的に結合されることは特に有利であり、その場合は、温度変動の場合においても条件Ｕｂｅ（Ｑ１）＝Ｕｂｅ（Ｑ２）が良い近似で満足される。Ｖ１は接地を基準とし、Ｕ−はＶ２の正電位を基準とする。従ってこの構成により、Ｖ１が接地基準電位から正電源電位に反映される。

コントローラＵ１Ａの２つの入力電圧を、正電源電圧Ｕ２を基準とするものにすることができる。従って、図１に示される回路図により、Ｕ_ｍｏｔは、

である。従って、Ｕ_ｍｏｔは、Ｖ２に無関係である。

ｄＵ_ｍｏｔ＝ｆ（ｄＶ２）の関係には、図２に示される回路図とは異なり、抵抗整合許容差は含まれない。

従って本発明の教示により、より優れたオンボード電圧変動の補正が実現される。

回路の閉回路電流は、コントローラＵ１Ａの閉回路電流のみによって与えられるようにすることができる。Ｖ１＝０の場合は、Ｑ１は非導通となる。従って、これにより、Ｉ１＝０、Ｕ−＝Ｕ＋＝０、Ｉｄ＝０、Ｉ２＝０、及びＩｂ＝Ｉ３となる。

低抵抗に範囲設定された場合でも、閉回路動作では、Ｉ１及びＩ２は電池Ｖ２に対して負荷とならない。

本発明に係る制御装置の回路図である。 既知の制御装置の回路図である。

符号の説明

Ｕ１Ａ 演算増幅器
Ｍ モータ
Ｑ１，Ｑ２ トランジスタ
Ｍ１ ＭＯＳトランジスタ

Claims (4)

1. システム接地を基準とし、正の高圧側電源電圧へ反映される制御電圧（Ｖ１）を有する高圧側負荷の両端の電圧を調節するための、特に自動車両内のファンを調節するための電子制御装置であって、
   前記制御電圧（Ｖ１）は、共通エミッタ接続で動作する第１のトランジスタ（Ｑ１）のベースに供給され、前記トランジスタ（Ｑ１）は、エミッタ回路内に第１の抵抗器（Ｒ１）を有し、コレクタ回路内に、第２の抵抗器（Ｒ２）、及び、第２の抵抗器（Ｒ２）と直列の第２のトランジスタ（Ｑ２）のベース−エミッタダイオードを有し、
   前記第２のトランジスタ（Ｑ２）は、前記第１のトランジスタ（Ｑ１）と同じ導電型であり、
   前記第１及び第２のトランジスタ（Ｑ１、Ｑ２）は、パラメータが整合していると共に同じ導電型の熱的に結合されたトランジスタであり、
   前記第２のトランジスタ（Ｑ２）のベース−エミッタダイオードは、前記第１のトランジスタ（Ｑ１）のベース−エミッタダイオードの影響を補償し、これにより、前記第２のトランジスタ（Ｑ２）のベース−エミッタ経路と前記第２の抵抗器（Ｒ２）から構成される直列接続の両端の電圧降下は、前記第１のトランジスタ（Ｑ１）のベース−エミッタ経路と前記第１の抵抗器（Ｒ１）から構成される直列接続の両端の電圧降下の所定の鏡像となり、
   前記第２のトランジスタ（Ｑ２）のベース−エミッタ部分と前記第２の抵抗器（Ｒ２）から構成される直列接続の両端の電圧降下は、調節のためのコマンド変数として働く電子制御装置。
2. コントローラ（Ｕ１Ａ）に供給される入力電圧が、負荷が供給される正電源電位を基準とすることを特徴とする請求項１記載の制御装置。
3. 電源電圧変動の場合に、前記負荷電圧の調節は、抵抗の整合に無関係であることを特徴とする請求項１又は２記載の制御装置。
4. 前記構成は、閉回路電流消費が前記抵抗器（Ｒ１からＲ４）の範囲設定に無関係であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の制御装置。

Images