JP2011053102A - 回転数検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転体の回転に応じてスイッチング素子をオン／オフさせることにより電流変動を生じさせることで回転数信号を生成するに際し、当該電流変動を小さくする。
【解決手段】スイッチング素子１４に並列に抵抗素子１６を設け、スイッチング素子１４がオフ状態のときにも電源２４からプルアップ抵抗２１、接続点２５、ワイヤ３０、および抵抗素子１６を介してグランド１７に電流が流れるようにする。これにより、スイッチング素子１４がオン状態のときに接続点２５に流れる電流とオフ状態のときに接続点２５に流れる電流との差が小さくなり、ひいては電流変動が小さくなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、回転体の回転数を検出する回転数検出装置に関する。

従来より、送風ファンを駆動するためのブラシレスモータと、当該ブラシレスモータのコイルに接続された駆動回路と、当該ブラシレスモータを制御するマイクロコンピュータと、を備えた制御システムが、例えば特許文献１で提案されている。

このような制御システムでは、マイクロコンピュータは、設定回転速度に対応する周波数のパルスを生成して駆動回路に出力する。また、駆動回路は、当該パルスを入力すると共に当該パルスに従ってブラシレスモータを駆動する。これにより、送風ファンが回転するようなっている。

また、回転センサでブラシレスモータの回転が検出されると共に、駆動回路が回転検出パルスを出力する。そして、マイクロコンピュータは、駆動回路から入力したコイル選択パルスの周期からブラシレスモータの回転速度を演算し、設定回転速度との差がゼロになるようにフィードバック制御を行う。

特許第２９３３４２８号公報

上記従来の技術では、制御システムにおいてフィードバック制御を行うべく、駆動回路から回転検出パルスを出力している。このような回転検出パルスを生成する手法として、例えば、オープンコレクタ（またはオープンドレイン）回路からパルス信号を出力する方式が一般に知られている。

オープンコレクタ回路は、トランジスタ等のスイッチング素子をスイッチとして動作させる回路であり、トランジスタがオン状態では低電圧を出力し、トランジスタがオフ状態では高電圧を出力する回路である。このようなオープンコレクタ回路を従来の駆動回路に組み込み、ブラシレスモータの回転に応じてトランジスタをオン／オフすることにより回転検出パルスを生成することが可能となる。

しかしながら、ブラシレスモータの回転に応じてトランジスタがオンするとオープンコレクタ回路に電流が流れ、トランジスタがオフすると当該回路に電流が流れないという動作が繰り返されるので、当該回路の配線に流れる電流が変動する電流変動が起こる。このため、この電流変動により当該回路の配線から電波が発生し、この電波が周囲に影響を与えてしまうという問題がある。

本発明は上記点に鑑み、回転体の回転に応じてスイッチング素子をオン／オフさせることにより電流変動を生じさせることで回転数信号を生成するに際し、当該電流変動を小さくすることができる回転数検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、電源に接続される抵抗と、回転体の回転に応じてオン／オフすると共に抵抗に接続されるスイッチング素子と、を備え、スイッチング素子がオン／オフすることにより変化するスイッチング素子と抵抗との接続点の電圧を回転体の回転数を表す回転数信号とし、この回転数信号に基づいて回転体の回転数を検出する回転数検出装置であって、スイッチング素子に並列接続され、スイッチング素子がオフ状態のときに電源から抵抗を介して接続点に流れる電流をグランドに流す電流経路手段を備えていることを特徴とする。

これによると、電流経路手段によりスイッチング素子がオフ状態のときにも接続点に電流が流れるので、スイッチング素子がオン状態のときに接続点に流れる電流とオフ状態のときに接続点に流れる電流との差すなわち電流変動を小さくすることができる。

請求項２に記載の発明のように、電流経路手段は、少なくともツェナーダイオード、バリスタ、所定の抵抗値の抵抗素子のいずれかであることが好ましい。

請求項３に記載の発明では、抵抗とスイッチング素子との間にはワイヤが接続され、接続点は、抵抗とワイヤとの間に設けられており、電流経路手段は、スイッチング素子がオフ状態のときに電源から抵抗および接続点を介してワイヤに流れる電流をグランドに流すようになっていることを特徴とする。

これによると、電流経路手段により接続点に流れる電流の変動が小さくなるので、ワイヤに流れる電流の変動を小さくすることができる。

請求項４に記載の発明では、接続点の電圧を入力して当該電圧の大きさに基づいてグランドの電圧変動を検出する電圧変動検出回路を備えていることを特徴とする。

このように、電圧変動検出回路によってグランドの電圧変動を検出することにより、当該電圧変動が起こる前後のグランドの電位差を取得することができる。また、電流経路手段を流れる電流の経路における各配線の接点抵抗を取得することもできる。したがって、これらグランドの電位差や接点抵抗から、電源から電流経路手段を介してグランドに至る経路において配線の接触不良を検出することができる。

請求項５に記載の発明では、電流経路手段は、回転体の回転が停止し続けていることによりスイッチング素子がオフ状態を維持し続けているときに、電源から抵抗および接続点を介して流れる電流をグランドに流し続けることを特徴とする。

これによると、電源から電流経路手段を介してグランドに至るまでの経路において、配線と配線との接点に常に電流が流れ続けるので、当該接点における酸化を防止することができる。したがって、作動頻度の低い回転数検出装置において、当該接点の酸化により電流が流れなくなるオープン故障を防止することができる。

請求項６に記載の発明では、スイッチング素子と電流経路手段との分岐点と、スイッチング素子と、の間に、ローパスフィルタとして機能する回転体側フィルタ回路を備えていることを特徴とする。

これによると、分岐点からスイッチング素子に流れる電流に含まれる高周波成分を除去することができる。

請求項７に記載の発明では、回転数信号に基づいて回転体の回転数を検出する回転数検出回路と接続点との間に、ローパスフィルタとして機能する回転数検出側フィルタ回路を備えていることを特徴とする。

これによると、接続点から回転数検出回路に出力される回転数信号に含まれる高周波成分を除去することができる。

請求項８に記載の発明のように、回転体は、車両に搭載される空調用または冷却用のモータであることが好ましい。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態に係る回転数検出装置を含んだ冷却制御システムの全体図である。 回転数検出装置の回路図である。 回転数検出装置のスイッチング素子（Ｔｒ）と接続点の電圧（Ｖ１）のタイミングチャートである。 本発明の第２実施形態に係る回転数検出装置の回路図である。 本発明の第３実施形態に係る回転数検出装置の回路図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態で示される回転数検出装置は、例えば、車両に搭載された空調用や冷却用のファンの回転数を検出する車両用回転数検出装置である。

図１は、本実施形態に係る回転数検出装置を含んだ冷却制御システムの全体図である。また、図２は、回転数検出装置の回路図である。以下、図１および図２を参照して、冷却制御システムおよび回転数検出装置の構成について説明する。

本実施形態に係る冷却制御システムは車両に搭載されるものであり、例えば、ハイブリッド車の動力源であるバッテリを冷却するように構成されている。具体的には、図１に示されるように、冷却制御システムは、ファンモジュール１０とＥＣＵ２０とを備えて構成されている。ファンモジュール１０とＥＣＵ２０とは、例えばワイヤハーネス（Ｗ／Ｈ）等の配線により接続されている。

ファンモジュール１０は、上記のバッテリを冷却する冷却機構であり、ファン１１と、モータ１２と、モータ制御部１３とを備えている。ファン１１は、バッテリに空気を送風してバッテリを冷却するための送風ファンである。モータ１２はファン１１に取り付けられていると共に、ファン１１を回転させるものである。このモータ１２は、車両に搭載されると共に、バッテリを冷却する冷却用のものであり、例えば１００Ｈｚ〜１ｋＨｚ程度の周波数で回転する。

モータ制御部１３は、ＥＣＵ２０から入力される回転指令信号に従ってモータ１２を駆動するものである。また、モータ制御部１３は、モータ１２の実際の回転数を示すパルス信号をＥＣＵ２０に出力する機能も備えている。

ＥＣＵ２０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータを備え、マイクロコンピュータに記憶したプログラムに従ってファンモジュール１０を制御するものである。

本実施形態では、ＥＣＵ２０は、図示しない各種センサの信号を入力し、これらの信号を用いてファン１１を所定の回転数で回転させるための回転指令信号を生成し、この回転指令信号をファンモジュール１０に出力する。

なお、回転指令信号は、例えばｄｕｔｙ比が指定された信号である。ここで、デューティー比（ｄｕｔｙ比）とは、一周期Ｔのうちハイレベル期間Ｔｈが占める割合を百分率で表すものである（ｄｕｔｙ比［％］＝（Ｔｈ／Ｔ）×１００）。

また、ＥＣＵ２０は、ファンモジュール１０からパルス信号を入力し、このパルス信号に基づいて、モータ１２の実際の回転数を検出する。そして、ＥＣＵ２０は、検出したモータ１２の回転数を用いてモータ１２の最適な回転数を演算し、この演算結果を回転指令信号の生成に用いる。すなわち、ＥＣＵ２０は、実際のモータ１２の回転数を回転指令信号の生成にフィードバックするフィードバック制御を行う。

このような冷却制御システムにおいて、モータ１２の実際の回転数を検出するための回転数検出装置は、図２に示される回路構成となっている。ファンモジュール１０とＥＣＵ２０とは所定の長さのワイヤ３０によって電気的に接続されている。ワイヤ３０は上述のようにワイヤハーネス等の配線であり、ワイヤ３０の長さは例えば１ｍ〜２ｍ程度である。

具体的には、ファンモジュール１０は、スイッチング素子１４と、フィルタ回路１５と、抵抗素子１６と、を備えている。これらスイッチング素子１４、フィルタ回路１５、および抵抗素子１６は、例えばファンモジュール１０のモータ制御部１３に備えられている。

スイッチング素子１４は、モータ１２の回転に応じてオン／オフするものである。そして、モータ制御部１３に設けられた図示しない回転センサの信号がスイッチング素子１４のベースに入力されることにより、スイッチング素子１４がオン／オフするようになっている。

なお、回転センサは、いわゆるレゾルバと呼ばれるものに相当し、モータ１２の回転軸に所定の回転角度ごとに設けられた突起に対向配置されたセンシング部を備えたものである。モータの回転軸が軸回りに回転することにより突起も回転するので、位置が固定されたセンシング部は移動する突起の位置を検出することとなる。したがって、回転センサは、例えば、センシング部が移動する突起を検出したときにスイッチング素子１４をオンし、センシング部が移動する突起を検出しないときにスイッチング素子１４をオフする。このようにして、モータ１２の回転に応じてスイッチング素子１４がオン／オフするようになっている。

また、スイッチング素子１４のエミッタはファンモジュール１０のグランド１７に接続され、コレクタはフィルタ回路１５に接続されている。グランド１７は、例えば車両のボディである。このようなスイッチング素子１４としては、例えばＮＰＮ型のトランジスタが採用される。

フィルタ回路１５は、ワイヤ３０とスイッチング素子１４との間に接続されたローパスフィルタである。ワイヤ３０と抵抗素子１６との接続部分を分岐点１８とすると、フィルタ回路１５はこの分岐点１８とスイッチング素子１４のコレクタとの間に接続されている。

このようなフィルタ回路１５は、分岐点１８とスイッチング素子１４のコレクタとの間に接続された抵抗１５ａと、抵抗１５ａのうち分岐点１８側とグランド１７との間に接続されたコンデンサ１５ｂとで構成されている。上述のように、モータ１２が５００Ｈｚ〜１ｋＨｚ程度の周波数で回転する場合にはこれらの周波数を通過させるように、抵抗１５ａとコンデンサ１５ｂの各値が設定される。このフィルタ回路１５により、分岐点１８からスイッチング素子１４に流れる電流に含まれる高周波成分（ノイズ）を除去することが可能となる。

抵抗素子１６は、分岐点１８とグランド１７との間に接続され、ワイヤ３０を介してファンモジュール１０に流れ込む電流の一部をグランド１７に流す電流経路を形成する素子である。すなわち、抵抗素子１６はスイッチング素子１４に並列接続され、ワイヤ３０を介してファンモジュール１０に流れ込む電流の一部または全部をグランド１７に流す役割を果たす。この抵抗素子１６は、所定の抵抗値が設定された抵抗である。

一方、ＥＣＵ２０は、プルアップ抵抗２１と、フィルタ回路２２と、回転数検出回路２３とを備えている。

プルアップ抵抗２１は、当該プルアップ抵抗２１の一方が電源２４に接続され、他方がワイヤ３０に接続された抵抗である。すなわち、プルアップ抵抗２１は当該プルアップ抵抗２１の他方側の電圧を安定させる役割を果たすものである。なお、電源２４は、ＥＣＵ２０を稼動させるための電源であり、車両に搭載された冷却用とは異なるバッテリから作り出された電圧供給源である。

したがって、ファンモジュール１０のスイッチング素子１４はフィルタ回路１５およびワイヤ３０を介してプルアップ抵抗２１に接続され、電源２４、プルアップ抵抗２１、ワイヤ３０、フィルタ回路１５、スイッチング素子１４、およびグランド１７という経路が形成される。

そして、スイッチング素子１４のオン状態またはオフ状態により、電源２４からプルアップ抵抗２１およびワイヤ３０を介してファンモジュール１０に流れる電流の経路が異なる。具体的には、スイッチング素子１４がオフ状態のときには、電源２４からプルアップ抵抗２１、ワイヤ３０、および抵抗素子１６を介してグランド１７に至る経路が形成される。一方、スイッチング素子１４がオン状態のときには、電源２４からプルアップ抵抗２１、ワイヤ３０、分岐点１８、抵抗素子１６、およびグランド１７に至る経路と、分岐点１８、フィルタ回路１５、スイッチング素子１４およびグランド１７に至る経路との２つの経路が形成される。

つまり、スイッチング素子１４のオン状態またはオフ状態によってワイヤ３０に流れる電流が上記のパルス信号に相当する。

また、図２に示されるように、スイッチング素子１４のエミッタがグランド１７に接続され、コレクタが電源２４側に接続されているので、いわゆるオープンコレクタ回路が構成されている。

フィルタ回路２２は、フィルタ回路１５と同様に、ローパスフィルタとして機能するものであり、抵抗２２ａとコンデンサ２２ｂとで構成されている。ワイヤ３０とプルアップ抵抗２１との接続部分を接続点２５とすると、このフィルタ回路２２は、接続点２５と回転数検出回路２３との間に接続されている。すなわち、抵抗２２ａは接続点２５と回転数検出回路２３との間に接続され、コンデンサ２２ｂは抵抗２２ａのうち回転数検出回路２３側とＥＣＵ２０のグランド２６との間に接続されている。グランド２６は、グランド１７と同様に例えば車両のボディである。これにより、接続点２５から回転数検出回路２３に出力される回転数信号に含まれる高周波成分（ノイズ）を除去することが可能となる。

なお、フィルタ回路２２についても、フィルタ回路１５と同様に、モータ１２が５００Ｈｚ〜１ｋＨｚ程度の周波数で回転する場合にはこれらの周波数を通過させるように、抵抗２２ａとコンデンサ２２ｂの各値が設定されている。

回転数検出回路２３は、接続点２５の電圧をモータ１２の回転数を表す回転数信号とすると、この回転数信号に基づいてモータ１２の回転数を検出するものである。本実施形態では、接続点２５の電圧をＶ１とする。

このような回転数検出回路２３は、図示しないコンパレータやカウンタ、回転数演算部を備えている。回転数検出回路２３は、取得したモータ１２の実際の回転数をＥＣＵ２０内に設けられた回転指令信号生成回路に出力し、取得した回転数が回転指令信号の生成にフィードバックされるようにしている。以上が、本実施形態に係る冷却制御システムおよび回転数検出装置の全体構成である。

次に、冷却制御システムおよび回転数検出装置の作動について、図３を参照して説明する。図３は、回転数検出装置のスイッチング素子１４のオン／オフ状態（Ｔｒ）と接続点２５の電圧Ｖ１のタイミングチャートである。なお、図３の縦軸はスイッチング素子１４のベース電圧および接続点２５の電圧Ｖ１を示し、横軸は時間を示している。

まず、ＥＣＵ２０は、外部から各種センサの信号を入力し、これらの信号に基づいてモータ１２を回転させるための回転指令信号を生成する。

この回転指令信号は、ワイヤ３０を介してファンモジュール１０のモータ制御部１３に入力される。そして、モータ制御部１３は回転指令信号に従ってモータ１２を回転させる。これにより、ファン１１が回転し、ハイブリッド車の動力源であるバッテリが冷却される。

そして、モータ１２が回転することにより、回転センサがスイッチング素子１４をオン／オフする。これにより、回転数検出装置に流れる電流の経路が切り替えられ、ＥＣＵ２０の電源２４からワイヤ３０を介してファンモジュール１０に流れる電流の大きさが変化する。つまり、ファンモジュール１０からＥＣＵ２０にパルス信号が出力される。

具体的には、モータ１２が回転することにより、スイッチング素子１４がオン状態となると、電源２４からプルアップ抵抗２１およびワイヤ３０を介して分岐点１８に流れ込んだ電流は抵抗素子１６を介してグランド１７に流れると共に、フィルタ回路１５およびスイッチング素子１４を介してグランド１７にも流れる。

また、スイッチング素子１４がオン状態になったときには、各フィルタ回路１５、２２の各コンデンサ１５ｂ、２２ｂの放電も開始する。フィルタ回路１５のコンデンサ１５ｂの放電による電流は抵抗１５ａを介してスイッチング素子１４側に流れ、フィルタ回路２２のコンデンサ２２ｂの放電による電流は接続点２５を介してファンモジュール１０側に流れる。そして、各コンデンサ１５ｂ、２２ｂの放電が終了すると、各コンデンサ１５ｂ、２２ｂから電流は流れ出ない。

このように、電源２４から接続点２５に流れ込んだ電流は、抵抗素子１６を介する経路と、スイッチング素子１４を介する経路の２経路に流れるので、図３に示されるように、接続点２５の電圧Ｖ１は下がる。

続いて、モータ１２がさらに回転することにより、スイッチング素子１４がオフ状態となると、電源２４からプルアップ抵抗２１およびワイヤ３０を介して分岐点１８に流れ込んだ電流は、抵抗素子１６を介する経路を介してグランド１７に流れる。言い換えると、抵抗素子１６は、スイッチング素子１４がオフ状態のときに電源２４からプルアップ抵抗２１および接続点２５を介してワイヤ３０に流れる電流をグランド１７に流すようになっている。

また、スイッチング素子１４がオフ状態となったときには、各フィルタ回路１５、２２の各コンデンサ１５ｂ、２２ｂの充電も開始する。この場合、電源２４からワイヤ３０を介してコンデンサ１５ｂに電流が流れ込むと共に、電源２４から抵抗２２ａを介してコンデンサ２２ｂに電流が流れ込む。そして、各コンデンサ１５ｂ、２２ｂの充電が終了すると、各コンデンサ１５ｂ、２２ｂに電流は流れ込まない。

このように、スイッチング素子１４がオフ状態となると、電源２４からグランド１７に至る経路において電流が流れる経路は抵抗素子１６を介する経路のみとなるので、電源２４から接続点２５に流れ込む電流が多くなる。したがって、図３に示されるように、接続点２５の電圧Ｖ１は上がる。

そして、モータ１２が回転することにより、上記のスイッチング素子１４のオン／オフが繰り返される。これにより、ファンモジュール１０の分岐点１８に流れる電流の大きさが変化する。これに伴い、図３に示されるように、接続点２５の電圧Ｖ１がパルス状になる。この接続点２５の電圧Ｖ１がモータ１２の回転数を表す回転数信号とされ、この回転数信号がフィルタ回路２２を介して回転数検出回路２３に入力される。

回転数検出回路２３に入力された回転数信号は、回転数検出回路２３のコンパレータに入力されて２値のデジタル信号とされ、回転数検出回路２３に備えられたカウンタでカウントされる。そして、回転数検出回路２３により、カウンタのカウント値からモータ１２の実際の回転数が検出される。こうして、検出された実際の回転数はＥＣＵ２０において回転指令信号を生成する際のパラメータとしてフィードバックされる。

上記のように作動する回転数検出装置において、ファンモジュール１０に設けられた抵抗素子１６の効果について説明する。抵抗素子１６の効果を分かりやすくするため、分岐点１８に抵抗素子１６が接続されている場合と接続されていない場合の接続点２５の電圧Ｖ１を概算した。

ここで、例えば、プルアップ抵抗２１の抵抗値を１０ｋΩ、フィルタ回路１５の抵抗１５ａの抵抗値を５ｋΩ、そして抵抗素子１６の抵抗値を１０ｋΩとしている。また、電源２４の電圧を５Ｖとし、スイッチング素子１４がオン状態となったときの動作電圧を０．６Ｖとしている。

また、接続点２５の電圧Ｖ１を演算するため、分岐点１８に抵抗素子１６が接続されており、スイッチング素子１４がオン状態のときにプルアップ抵抗２１に流れる電流をＩ１、抵抗１５ａに流れる電流をＩ２、抵抗素子１６に流れる電流をＩ３とすると、
（１）Ｉ１＝Ｉ２＋Ｉ３
（２）５＝１０×１０^３×Ｉ１＋１０×１０^３×Ｉ３
（３）５＝０．６＋１０×１０^３×Ｉ１＋５×１０^３×Ｉ２
という３つの式を立てることができる。この連立方程式を解くことにより、Ｉ１＝０．３４５ｍＡ、Ｉ２＝０．１９０ｍＡ、Ｉ３＝０．１５５ｍＡを得る。

そして、分岐点１８とグランド１７との間に抵抗素子１６が接続されていない場合、スイッチング素子１４がオン状態のときに接続点２５に流れる電流Ｉ４はＩ４＝（５−０．６）／（１０×１０^３＋５×１０^３）＝０．２９３ｍＡである。したがって、接続点２５の電圧Ｖ１はこの電流Ｉ４を用いて計算するとＶ１＝０．６＋５×１０^３×Ｉ４≒２Ｖであり、スイッチング素子１４がオフ状態のときの接続点２５の電圧Ｖ１は５Ｖである。つまり、スイッチング素子１４のオン／オフによる接続点２５の電圧Ｖ１の電圧差は３Ｖである。

一方、分岐点１８に抵抗素子１６が接続されている場合、スイッチング素子１４がオン状態のときの接続点２５の電圧Ｖ１は上記の電流Ｉ３を用いて計算するとＶ１＝１０×１０^３×Ｉ３＝１．５５Ｖである。また、スイッチング素子１４がオフ状態のときに接続点２５に流れる電流Ｉ５＝５／（１０×１０^３＋１０×１０^３）＝０．２５ｍＡである。したがって、スイッチング素子１４がオフ状態のときの接続点２５の電圧Ｖ１はこの電流Ｉ５を用いて計算するとＶ１＝１０×１０^３×Ｉ５＝２．５Ｖである。つまり、スイッチング素子１４のオン／オフによる接続点２５の電圧Ｖ１の電圧差は０．９５Ｖである。

このように、分岐点１８に抵抗素子１６が接続されると、スイッチング素子１４のオン／オフによる接続点２５の電圧Ｖ１の電位差は、抵抗素子１６が設けられていない場合よりも小さくなる。

すなわち、接続点２５の電圧Ｖ１の電位差は小さくなるのは、スイッチング素子１４がオフ状態のときに電源２４からプルアップ抵抗２１を介して接続点２５に流れる電流を、抵抗素子１６を介してグランド１７に流しているからである。このように、スイッチング素子１４がオフ状態のときに抵抗素子１６に電流が流れるので、抵抗素子１６は図３に示される接続点２５の電圧Ｖ１の最大値を下げる効果をもたらす。

言い換えると、スイッチング素子１４がオフ状態のときに抵抗素子１６に電流が流れるので、スイッチング素子１４がオン状態のときに接続点２５に流れる電流とオフ状態のときに接続点２５に流れる電流との差が小さくなる。つまり、回転数検出装置に抵抗素子１６が設けられていない場合よりもワイヤ３０に流れる電流の変動が小さくなる。

そして、抵抗素子１６が設けられたことにより接続点２５に流れる電流の変動が小さくなるので、ワイヤ３０に流れる電流の変動も小さくなる。したがって、電流変動によってワイヤ３０から発生するラジオノイズが低減する。また、ワイヤ３０から発生するラジオノイズが低減するので、ワイヤ３０に対するシールド線を不要にすることができる。

なお、スイッチング素子１４がオフ状態のときに抵抗素子１６に常に電流が流れ続けることになるが、当該抵抗素子１６に流れる電流の大きさはｍＡのオーダーであるので、電源の消費に影響はない。

以上説明したように、本実施形態では、スイッチング素子１４に並列に抵抗素子１６を設け、スイッチング素子１４がオフ状態のときにも電源２４から接続点２５を介して抵抗素子１６に電流が流れるようにしたことを特徴としている。これにより、スイッチング素子１４がオン状態のときに接続点２５に流れる電流とオフ状態のときに接続点２５に流れる電流との差を小さくすることができ、ひいては電流変動を小さくすることができる。そして、電源２４からグランド１７を流れる電流の変動が小さくなるので、ワイヤ３０等の配線から発生するラジオノイズを低減することができる。

なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、プルアップ抵抗２１が特許請求の範囲の「抵抗」に対応し、抵抗素子１６が特許請求の範囲の「電流経路手段」に対応する。また、モータ１２（またはモータ１２にファン１１が一体化されたもの）が特許請求の範囲の「回転体」に対応する。さらに、スイッチング素子１４のコレクタに接続されたフィルタ回路１５が特許請求の範囲の「回転体側フィルタ回路」に対応し、接続点２５と回転数検出回路２３との間に接続されたフィルタ回路２２が特許請求の範囲の「回転数検出側フィルタ回路」に対応する。

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。上記第１実施形態では、スイッチング素子１４がオフ状態のときに接続点２５に電流を流す手段として抵抗素子１６を用いていたが、本実施形態ではツェナーダイオードを用いることが特徴となっている。

図４は、本実施形態に係る回転数検出装置の回路図である。この図に示されるように、分岐点１８とグランド１７との間にツェナーダイオード２７が接続されている。すなわち、ツェナーダイオード２７はスイッチング素子１４に並列に接続されている。

また、ツェナーダイオード２７は逆バイアス接続されている。これにより、ツェナーダイオード２７に降伏電圧以上の電圧が印加されるとツェナーダイオード２７に電流が流れ、降伏電圧以下の電圧が印加される場合には分岐点１８が降伏電圧に固定される。

そして、本実施形態では、スイッチング素子１４がオフ状態のときには分岐点１８つまり接続点２５の電圧Ｖ１が降伏電圧を超える一方、スイッチング素子１４がオン状態のときには分岐点１８つまり接続点２５の電圧Ｖ１が降伏電圧を超えないように、ツェナーダイオード２７の降伏電圧が設定されている。

図４に示される構成において、モータ１２が回転することにより、スイッチング素子１４がオン状態となると、電源２４からプルアップ抵抗２１、ワイヤ３０、フィルタ回路１５、およびスイッチング素子１４を介してグランド１７に電流が流れる。このように電源２４からスイッチング素子１４を介する経路が形成されると、分岐点１８つまり接続点２５の電圧Ｖ１は下がるので、ツェナーダイオード２７には降伏電圧を超える電圧が印加されずにツェナーダイオード２７に電流は流れない。

一方、モータ１２がさらに回転することにより、スイッチング素子１４がオフ状態となると、スイッチング素子１４に電流が流れる経路が遮断されるので、分岐点１８の電圧が上昇して降伏電圧を超える。これにより、電源２４からプルアップ抵抗２１、ワイヤ３０、およびツェナーダイオード２７を介してグランド１７に電流が流れる。すなわち、スイッチング素子１４がオフ状態のときに、グランド１７に電流を流すというツェナーダイオード２７の機能は、第１実施形態の抵抗素子１６の機能と同じである。

そして、モータ１２が回転することにより、上記のスイッチング素子１４のオン／オフが繰り返される。この場合、スイッチング素子１４がオフ状態のときにツェナーダイオード２７に電流が流れるので、スイッチング素子１４がオン状態のときに接続点２５に流れる電流とオフ状態のときに接続点２５に流れる電流との差が小さくなり、回転数検出装置にツェナーダイオード２７が設けられていない場合よりもワイヤ３０に流れる電流の変動を小さくすることができる。

以上のように、スイッチング素子１４がオフ状態のときにツェナーダイオード２７に電流を流すようにして、スイッチング素子１４のオン状態のときとオフ状態のときとの電流の変動を小さくすることもできる。

なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、ツェナーダイオード２７が特許請求の範囲の「電流経路手段」に対応する。

（第３実施形態）
本実施形態では、第１、第２実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態では、接続点２５の電圧Ｖ１をモニタすることにより、ファンモジュール１０側のグランド１７とＥＣＵ２０側のグランド２６との電圧変動を検出することが特徴となっている。

図５は、本実施形態に係る回転数検出装置の回路図である。この図に示されるように、ＥＣＵ２０は電圧変動検出回路２８を備えている。電圧変動検出回路２８は、接続点２５の電圧Ｖ１を入力して当該電圧Ｖ１の大きさに基づいてグランド１７の電圧変動を検出するものである。実際には、電圧変動検出回路２８は、接続点２５の電圧Ｖ１をモニタすることにより、グランド１７の電圧変動を検出するものである。このため、電圧変動検出回路２８は、フィルタ回路２２を介して接続点２５に接続されている。

ここで、「モニタする」とは、回転数信号つまり接続点２５の電圧Ｖ１に対してしきい値を設定し、このしきい値を超えたか否かを判定することによりグランド１７の変動を検出することを意味している。したがって、電圧変動検出回路２８は、Ａ／Ｄ変換器や接続点２５の電圧Ｖ１としきい値との比較を行うためのコンパレータや判定部等を備えて構成されている。

なお、図５では、スイッチング素子１４がオフ状態のときにグランド１７に電流を流す手段として抵抗素子１６を採用したものを示しているが、もちろん、抵抗素子１６ではなくツェナーダイオード２７を採用しても良い。

上記の電圧変動検出回路２８によって接続点２５の電圧Ｖ１の変動を検出することにより、ファンモジュール１０側のグランド１７がＥＣＵ２０側のグランド２６に対して変動していることを検出することができる。上述のように、各グランド１７、２６は例えば車両のボディであるので、グランド１７がグランド２６に対して何らかの影響により変化し、グランド１７とグランド２６との間に抵抗成分が生じていることがわかる。

すなわち、ファンモジュール１０のグランド１７が正しく車両のボディに接続されていないことや、電源２４から抵抗素子１６を介してグランド１７に至る経路における各配線の接触不良が生じていることを検出することができる。既に、回転数検出装置に用いられる各素子の具体的な値がわかっているので、接続点２５の電圧Ｖ１をモニタすることにより、電源２４から抵抗素子１６を介してグランド１７に至る経路の接点抵抗を検出することができる。

以上説明したように、電圧変動検出回路２８によってグランド１７の電圧変動を検出することにより、当該電圧変動が起こる前後のグランド１７の電位差を取得することができる。これに伴い、抵抗素子１６を流れる電流の経路における各配線の接点抵抗を取得することもできる。特に、ワイヤ３０とファンモジュール１０との接続不良やワイヤ３０とＥＣＵ２０との接続不良を検出することができる。

（他の実施形態）
上記各実施形態では、モータ１２が回転することによりスイッチング素子１４がオン／オフしていたが、本実施形態ではファンモジュール１０が使用されずにモータ１２の回転が継続して停止しているとしても、グランド１７に電流を流し続けることができる。

すなわち、例えば図２の回路図に示されるように、スイッチング素子１４がオフ状態となると、抵抗素子１６を介してグランド１７に電流が流れる。そして、モータ１２の回転が停止している場合には、この状態が維持される。

言い換えると、抵抗素子１６は、モータ１２の回転が停止し続けていることによりスイッチング素子１４がオフ状態を維持し続けているときには、電源２４からプルアップ抵抗２１および接続点２５を介して当該抵抗素子１６に流れる電流をグランド１７に流し続ける。図４の回路図に示されたツェナーダイオード２７についても同様である。

これによると、ファンモジュール１０が作動していない場合にもＥＣＵ２０からワイヤ３０を介してファンモジュール１０に電流が流れ続けるので、ＥＣＵ２０とワイヤ３０との各配線の接点やワイヤ３０とファンモジュール１０との各配線の接点に常に電流が流れ続ける。このため、当該接点における酸化を防止することができる。したがって、作動頻度の低い回転数検出装置においては、接点酸化を防止でき、ひいては接点酸化により電流が流れなくなるオープン故障を防止することができる。

上記各実施形態では、スイッチング素子１４、フィルタ回路１５、および抵抗素子１６は、ファンモジュール１０のモータ制御部１３に備えられていたが、これは構成の一例であり、スイッチング素子１４、フィルタ回路１５、および抵抗素子１６はモータ制御部１３に備えられていなくても良い。

上記各実施形態では、スイッチング素子１４をオン／オフさせるものとして回転センサが用いられていたが、モータ１２の回転を検出するセンサとして例えばエンコーダを用いても良い。

上記各実施形態では、ワイヤ３０と抵抗素子１６との接続部分が分岐点１８とされていたが、ファンモジュール１０にフィルタ回路１５が設けられていない場合には、スイッチング素子１４と抵抗素子１６との接続部分が分岐点１８となる。

上記各実施形態では、ワイヤ３０とプルアップ抵抗２１との接続部分が接続点２５とされ、この接続点２５の電圧Ｖ１が回転数信号とされていた。しかしながら、これは回転数検出装置の構成の一例であり、例えば、フィルタ回路１５やワイヤ３０が用いられない構成においては、スイッチング素子１４とプルアップ抵抗２１との接続部分を接続点２５とすることができ、当該接続点２５の電圧Ｖ１を回転数信号とすることができる。

上記各実施形態では、スイッチング素子１４がオフ状態のときにグランド１７に電流を流すための手段として抵抗素子１６やツェナーダイオード２７を採用していたが、バリスタを採用しても良い。バリスタとは、印加される電圧が低い場合には電気抵抗が大きいが、印加される電圧が高くなると急激に電気抵抗が小さくなる素子である。したがって、スイッチング素子１４がオン状態のときにはバリスタに印加される電圧は低くなるので、抵抗素子１６と同じような機能を果たし、スイッチング素子１４がオフ状態のときにはバリスタに印加される電圧が高くなるので、ツェナーダイオード２７のようにグランド１７に電流を流す機能を果たす。

上記各実施形態では、ファンモジュール１０とＥＣＵ２０とをワイヤ３０で電気的に接続していたが、例えば、ファンモジュール１０にフィルタ回路１５が設けられていない場合には、ワイヤ３０はプルアップ抵抗２１とスイッチング素子１４（もしくは抵抗素子１６）との間に接続されることとなる。

上記各実施形態では、スイッチング素子１４のコレクタにフィルタ回路１５が接続されていたが、当該フィルタ回路１５は必須のものではなく、フィルタ回路１５が設けられていなくても良い。同様に、接続点２５と回転数検出回路２３との間にフィルタ回路２２が接続されていたが、当該フィルタ回路２２は必須のものではなく、フィルタ回路２２が設けられていなくても良い。

したがって、回転数検出装置に各フィルタ回路１５、２２が設けられない場合には、スイッチング素子１４がオン／オフすることにより変化するスイッチング素子１４とプルアップ抵抗２１との接続点２５の電圧Ｖ１をモータ１２の回転数を表す回転数信号とし、この回転数信号に基づいてモータ１２の回転数を検出することとなる。

上記各実施形態では、モータ１２は、車両に搭載される冷却用のものであったが、モータ１２は空調用のものでも良い。また、モータ１２は車両に搭載されるものでなくても良い。つまり、冷却制御システムや回転数検出装置は車両に搭載されるものでなくても良い。

上記各実施形態では、各フィルタ回路１５、２２はＣＲ回路として構成されたものであるが、各フィルタ回路１５、２２はコイルと抵抗とで構成されたものでも良い。

上記各実施形態では、ファンモジュール１０とＥＣＵ２０とをワイヤ３０で接続していたが、例えばワイヤ３０を廃止し、ファンモジュール１０とＥＣＵ２０とが一体化されたものを構成しても良い。

上記各実施形態では、スイッチング素子１４としてＮＰＮ型のトランジスタを用いたが、これは一例を示したものであり、他のタイプのトランジスタを用いても良い。例えば、ＭＯＳＦＥＴを用いた場合には、上記のオープンコレクタ回路はオープンドレイン回路となる。

１２ モータ
１４ スイッチング素子
１５ フィルタ回路
１６ 抵抗素子
１７ グランド
１８ 分岐点
２１ プルアップ抵抗
２２ フィルタ回路
２３ 回転数検出回路
２４ 電源
２５ 接続点
２７ ツェナーダイオード
２８ 電圧変動検出回路
３０ ワイヤ

Claims (8)

1. 電源に接続される抵抗と、回転体の回転に応じてオン／オフすると共に前記抵抗に接続されるスイッチング素子と、を備え、
   前記スイッチング素子がオン／オフすることにより変化する前記スイッチング素子と前記抵抗との接続点の電圧を前記回転体の回転数を表す回転数信号とし、この回転数信号に基づいて前記回転体の回転数を検出する回転数検出装置であって、
   前記スイッチング素子に並列接続され、前記スイッチング素子がオフ状態のときに前記電源から前記抵抗を介して前記接続点に流れる電流をグランドに流す電流経路手段を備えていることを特徴とする回転数検出装置。
2. 前記電流経路手段は、少なくともツェナーダイオード、バリスタ、所定の抵抗値の抵抗素子のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の回転数検出装置。
3. 前記抵抗と前記スイッチング素子との間にはワイヤが接続され、
   前記接続点は、前記抵抗と前記ワイヤとの間に設けられており、
   前記電流経路手段は、前記スイッチング素子がオフ状態のときに前記電源から前記抵抗および前記接続点を介して前記ワイヤに流れる電流を前記グランドに流すようになっていることを特徴とする請求項１または２に記載の回転数検出装置。
4. 前記接続点の電圧を入力して当該電圧の大きさに基づいて前記グランドの電圧変動を検出する電圧変動検出回路を備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の回転数検出装置。
5. 前記電流経路手段は、前記回転体の回転が停止し続けていることにより前記スイッチング素子がオフ状態を維持し続けているときに、前記電源から前記抵抗および前記接続点を介して流れる電流を前記グランドに流し続けることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の回転数検出装置。
6. 前記スイッチング素子と前記電流経路手段との分岐点と、前記スイッチング素子と、の間に、ローパスフィルタとして機能する回転体側フィルタ回路を備えていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の回転数検出装置。
7. 前記回転数信号に基づいて前記回転体の回転数を検出する回転数検出回路と前記接続点との間に、ローパスフィルタとして機能する回転数検出側フィルタ回路を備えていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の回転数検出装置。
8. 前記回転体は、車両に搭載される空調用または冷却用のモータであることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の回転数検出装置。

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