CN101789752A - 电动机控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动机控制装置，可以获得如下结构：在根据绕组等的温度限制逆变器电路的电流的电动机控制装置中，不使电动机停止，而相对于容许输出，使该电动机旋转驱动到最大限。由温度检测电路(41)检测绕组(3)及逆变器电路(11)中的至少一方的温度。并且，设置电流限制电路(35)，使得在上述温度检测电路(41)检测的上述温度达到规定温度时，根据该温度检测电路(41)的输出使上述电流限制值降低到大于零的规定值。

Description

电动机控制装置

技术领域

本发明涉及构成为检测流入与逆变器电路(inverter circuit)的低电位侧连接的分流电阻的电流值并根据该电流值限制逆变器电路的输出的电动机控制装置，特别涉及电动机驱动控制的技术领域。

背景技术

以往，采用电动机作为各种装置的驱动源，并已知为了控制该电动机的旋转驱动而具备逆变器电路的控制装置。具体地说，一般结构的电动机具备：具有多相绕组的近似圆筒状的定子、和具有多个磁铁并相对于该定子可旋转地制成的转子。在这种结构的电动机中，上述控制装置通过逆变器电路内的开关元件的开关动作对上述定子的多相绕组顺序通电，在该定子内形成旋转磁场，从而旋转驱动具备上述磁铁的转子。

另外，例如图4所示，作为上述那样的控制装置，已知如下构成的控制装置：驱动控制部121检测流入与逆变器电路111的低电位侧连接的分流电阻114的电流，限制在上述逆变器电路111内流动的电流以使该电流小于电流限制值，并且由温度检测电路141检测绕组103、逆变器电路111的温度，还根据该检测结果限制上述逆变器电路111内的电流。这种结构的控制装置101中，一般地说，如图5所示，上述温度检测电路141检测到的绕组103等的检测温度成为限制温度以上时，使电流成为零，以停止电动机102的旋转驱动。另外，上述图4中，符号104表示直流电源，符号105表示电动机102的控制器，符号122表示用于检测转子的旋转位置的旋转位置检测电路。

另一方面，作为上述控制装置的其它结构，例如如专利文献1所公开的，已知如下结构：根据电动机的绕组(线圈)的温度，使电动机的最大输出转矩按2个阶段发生变化，并且在该变化的过程中，根据绕组的温度限制转矩。

【专利文献1】日本特开2008-104299号公报

但是，在上述图4所示结构中，电动机的绕组、逆变器电路的温度达到阈值以上时，如果使流过该电动机的绕组的电流成为零而停止电动机的旋转驱动，则即使是由于绕组的暂时性的温度上升或高温的周围温度的影响而造成的电动机的暂时停止，在控制器侧也发生由于电动机停止而导致的***错误，必须进行整个***的重新启动。这样，如果电动机的旋转驱动停止，则对整个***造成的影响大。

对此，如上述专利文献1所述，即使电动机的绕组的温度上升，也不使该电动机停止，而根据绕组温度使其转矩减小，由此可以减少对***全体的影响，构筑稳定的***。但是，在上述专利文献1的情况下，由于根据上述电动机的绕组温度而使转矩变化，因此转矩被逐渐抑制，其间的输出被抑制。

发明内容

本发明鉴于上述问题而提出的，其目的在于获得如下结构：在根据绕组等的温度来限制逆变器电路的电流的电动机控制装置中，可以不使电动机停止，而相对于容许输出，使该电动机旋转驱动到最大限度。

为了达到上述目的，本发明所涉及的电动机控制装置中，在温度检测电路检测到电动机的绕组温度、逆变器电路的温度达到规定温度时，使电流限制值降低到大于零的规定值，从而可以不停止电动机，而相对于容许输出，旋转驱动到最大限度。

具体地说，第1发明以电动机控制装置作为对象，该电动机控制装置具有：在规定的定时对绕组通电的逆变器电路；以及在流入与该逆变器电路的低电位侧连接的分流电阻的电流达到电流限制值时，限制流入上述逆变器电路的电流的电流限制电路。

并且，具有检测上述绕组及逆变器电路中的至少一方的温度的温度检测电路，上述电流限制电路在由上述温度检测电路检测的上述温度达到规定温度时，根据该温度检测电路的输出使上述电流限制值降低到大于零的规定值。

通过以上的结构，在温度检测电路检测到电动机的绕组及逆变器电路中的至少一方的温度达到规定温度时，使用于限制流入该逆变器电路的电流值的电流限制值降低到大于零的规定值，从而即使电动机的绕组温度、逆变器电路的温度上升，也可以不停止该电动机而继续旋转，因此，可以防止电动机停止对***全体造成影响。而且，上述温度达到规定温度时，由于电流限制值降低到上述规定值，可以将电流限制值设定得尽可能大，直到达到该规定温度，可以不使电动机停止，而相对于容许输出，使电动机旋转驱动到最大限度。

上述构成中，上述电流限制电路根据由上述温度检测电路检测的上述温度而使上述电流限制值阶梯状地降低(第2发明)。

从而，由于可以根据电动机的绕组温度阶梯状地切换电流限制值，因此，在即使该电流限制值降低而绕组、逆变器电路的温度不下降的情况下，也可以进一步降低电流限制值，更可靠地谋求电动机的保护。

另外，优选的是，上述电流限制电路具有：分压电路，具有多个电阻元件，能够将流入上述分流电阻的电流作为电压进行检测；电流检测电路，在由上述分压电路检测到的电压达到预先设定的阈值时，检测出流入上述分流电阻的电流达到上述电流限制值；以及开关单元，根据上述温度检测电路的输出而动作，以使在由上述温度检测电路检测的上述温度达到规定温度时，降低上述分压电路的电阻值，从而降低上述电流限制值(第3发明)。

这样，可以容易且可靠地实现上述第1发明的结构。即，在电动机的绕组温度、逆变器电路的温度达到规定温度时，根据温度检测电路的输出而动作的开关单元形成构成为使能够将流入分流电阻的电流作为电压检测的分压电路内的电阻值下降的电路，因此，该分压电路内的电压比通常时(开关单元不动作的状态)大。而在电流检测电路中，判断流入上述分流电阻的电流达到电流限制值的电压阈值是一定的，因此若上述开关单元动作，则即使流入上述分流电阻的电流小，也能够判断为达到电流限制值，看起来，可以将该电流限制值设定得小。从而，通过上述的结构，可以降低对于流入分流电阻的电流的电流限制值，实现上述第1发明的结构。

另外，优选的是，上述开关单元由晶体管构成，其控制端子与上述温度检测电路的输出侧连接，并且通过开关动作将其它电阻元件与上述分压电路内的电阻元件并联连接，在上述开关单元的分压电路侧，以阳极侧位于该开关单元侧的方式设置有二极管(第4发明)。

从而，可以根据检测绕组、逆变器电路的温度的温度检测电路的输出控制晶体管的开关动作，通过该开关动作，使其它电阻元件与上述分压电路内的电阻元件并联连接，可以降低该分压电路内的电阻。从而，通过设置上述那样的晶体管，可以根据上述温度检测电路的输出来降低分压电路内的电阻，增大从该分压电路检测的电压，并可以相应地降低在分流电阻侧容许的电压，即与流入该分流电阻的电流的电流限制值对应的电压。

另外，在上述开关单元的分压电路侧，以阳极侧位于开关单元侧的方式设置二极管，从而在上述开关单元不动作时，即由温度检测电路检测的绕组及逆变器电路中的至少一方的温度未达到规定温度时，可以可靠地防止电流从分压电路侧流入开关单元。

从而，通过上述结构，可以容易且可靠地实现上述第3发明的结构。

而且，优选为上述绕组及逆变器电路中的至少一方被树脂密封，上述温度检测电路检测上述绕组及逆变器电路中的至少被上述树脂密封的构成部件的温度(第5发明)。在这种结构的电动机中，被树脂密封的绕组、逆变器电路的开关元件可能成为高温，但是通过适用上述第1到第4发明的结构，可以可靠地防止电动机的停止。

如上所述，按照本发明所涉及的电动机控制装置，电流限制电路在电动机的绕组及逆变器电路中的至少一方的温度达到规定温度时，根据温度检测电路的输出使电流限制值降低到大于零的规定值，因此可以使电动机高效地旋转驱动，并且不停止电动机便可降低绕组、逆变器电路的温度。

另外，按照第2发明，上述电流限制电路根据上述温度使上述电流限制值阶梯状地降低，因此可以更可靠地进行电动机的保护。

另外，按照第3发明，在上述温度达到规定温度时，使开关单元动作，使得可将流入分流电阻的电流作为电压检测的分压电路的电阻值减小，由此降低电流限制值，因此可以简单且可靠地实现上述第1发明的结构。具体地说，如第4发明，上述开关单元由晶体管构成，该晶体管根据温度检测电路的输出进行开关动作以使其它电阻元件与上述分压电路内的电阻元件并联连接，并且设置用于防止流向上述晶体管的逆流的二极管，可以实现上述第3发明的结构。

而且，按照第5发明，在上述绕组及逆变器电路中的至少一方被树脂密封，并且上述温度检测电路检测该绕组及逆变器电路中的至少被树脂覆盖的构成部件的温度的结构中，通过适用上述第1到第4发明的结构，不停止电动机，便可实现电动机的保护。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式所涉及的电动机控制电路的概略结构的图。

图2是示出检测温度和电流限制值的关系的示意图。

图3是其它实施方式所涉及的电动机控制电路的与图2对应的图。

图4是以往实施方式所涉及的电动机控制电路的与图1对应的图。

图5是以往实施方式所涉及的电动机控制电路的与图2对应的图。

符号说明

1电动机控制装置

2，102电动机

3，103绕组

11，111逆变器电路

12开关元件

14，114分流电阻

21驱动控制部

31分压电路

32，33电阻体(电阻元件)

34信号控制用的电源

35电流限制电路

37电流检测电路

41，141温度检测电路

42晶体管(开关单元)

43电阻体(其它电阻元件)

44二极管

N中性点

具体实施方式

以下，根据图面详细说明本发明的实施方式。另外，以下实施方式本质上是优选的示例，本发明并不限制其适用物或其用途的范围。

图1表示本发明的实施方式所涉及的电动机2的控制装置1。电动机2是通过控制装置1在规定的定时对定子的绕组3、3、3供给电力而对未图示转子相对于该定子进行旋转驱动的所谓无刷DC电动机。另外，上述电动机2是在其壳体内部内置了上述控制装置1的所谓驱动电路内置电动机。而且，上述电动机2的上述绕组3、3、3及后述的逆变器电路11被树脂密封。这里，在本实施方式中，利用树脂进行的密封当然包括由树脂覆盖整个构成部件的结构，也包括部分地覆盖的结构。另外，上述电动机2具有与一般电动机同样的结构，因此省略详细的说明。

对于上述绕组3、3、...，虽然未特别图示，但以近似环状地位于轴线的周围的方式卷绕在定子的铁芯上，并以各绕组分别构成U相、V相及W相这3相绕组的方式相互连接。并且，如上述图1所示，构成上述U相、V相及W相的绕组3、3、3在一端侧相互连接而构成中性点N，而另一端侧与上述控制装置1连接。

上述控制装置1为了使转子在定子内以规定的转速旋转，根据该转子的旋转位置在规定的定时对定子的各绕组3通电。具体地说，上述控制装置1具有：进行对上述3相(U相、V相、W相)的绕组3、3、3的通电的ON/OFF(导通/断开)的多个开关元件12、12、...(图例中是6个开关元件)三相桥接而成的逆变器电路11；用于根据旋转位置检测电路22检测的转子的旋转位置来控制上述各开关元件12的驱动的驱动控制部21。

上述逆变器电路11是将由2个开关元件12、12串联连接而成的3个开关支路(switching leg)13a、13b、13c相互并联连接而形成的，在各开关支路13a、13b、13c中，开关元件12、12之间的中点与定子的各相绕组3、3、3连接。另外，在该实施方式中，在上述逆变器电路11中，上述各开关元件12是增强型MOSFET，与该各开关元件12逆并联地设置有保护用二极管。

另外，上述逆变器电路11的上述开关支路13a、13b、13c的一端侧与直流电源4的正极侧(高电位侧)连接，而该开关支路13a、13b、13c的另一端侧与直流电源4的负极侧(低电位侧)连接。在以下的说明中，上述开关元件12中的与上述直流电源4的正极侧连接且位于绕组3的上游侧的开关元件称为上游侧开关元件，与上述直流电源4的负极侧连接且位于绕组3的下游侧的开关元件称为下游侧开关元件。

上述驱动控制部21根据从电动机外的控制器5输入的指令信号以及上述旋转位置检测电路22检测的转子的旋转位置，对上述逆变器电路11内的各开关元件12进行驱动控制。详细而言，上述驱动控制部21构成为执行所谓PWM控制，根据基于上述指令信号生成的PWM信号和上述转子的旋转位置信号来确定上述上游侧开关元件及下游侧开关元件的通电定时，并驱动各开关元件12。

具体地说，上述驱动控制部21在上述逆变器电路11中，对上游侧开关元件进行开关控制，使得按照电角度每120度使通电的相发生变化，并且对下游侧开关元件也进行开关控制，使得按照电角度每120度，使未通过上述上游侧开关元件的开关动作通电相中的一个通电。从而，可以在上述电动机2的定子内生成旋转磁场，在该定子内使转子旋转。

另外，上述驱动控制部21具备后述的电流限制电路35的电流检测电路37，在该电流检测电路37检测到流入分流电阻14的电流达到电流限制值时，对上述开关元件进行驱动控制，以限制流入上述逆变器电路11内的电流。

上述控制装置1具备与上述逆变器电路11的直流电源4的负极侧(低电位侧)连接的分流电阻14和与该逆变器电路11的直流电源4的正极侧(高电位侧)连接的电阻体15。上述分流电阻14用于检测上述逆变器电路11内的电流，为了抑制在通电时发生的损失，构成为比较低的低电阻(例如1欧姆以下)。为了抑制在通电时发生的损失，上述电阻体15也构成为低电阻，并且构成为在上述逆变器电路11内发生规定以上的异常电流时熔融。这里，规定以上的异常电流是指不同于上述逆变器电路11内正常动作时流过的电流值，在该逆变器电路11内发生短路等而流过电流时可能对该逆变器电路11内的构成部件造成损伤或性能劣化等影响的电流值。另外，作为上述电阻体，也包括如保险丝等那样熔断的部件。

而且，上述控制装置1具有：在上述分流电阻14的电流值达到电流限制值时限制流入上述逆变器电路11的电流的电流限制电路35；和检测上述电动机2的绕组3、逆变器电路11的温度的温度检测电路41。

上述电流限制电路35具有：可将流入上述分流电阻14的电流作为电压检测的分压电路31；设置在上述驱动控制部21内，在该分压电路31检测的电压达到预先设定的电压值(阈值)时，检测出流入上述分流电阻14的电流达到上述电流限制值的电流检测电路37；以及后述的晶体管42。

上述分压电路31具有串联连接的2个电阻体32、33(电阻元件)，由这些电阻体32、33构成的串联电路的一个端部与上述分流电阻14的上游侧连接，而上述串联电路的另一端部与信号控制用的电源34连接。另外，上述分压电路31构成为将2个电阻体32、33的中间的电压(以下还称为中间电压)向上述驱动控制部21输出。即，上述分压电路31中，由驱动控制部21读入利用上述电阻体32、33之比求出的分压。

具体地说，若流入上述分流电阻14的电流发生变化，该分流电阻14的电压降的量相应地变动，与该分流电阻14的上游侧连接的上述分压电路31的一个端部的电压也变动。这样，由于通过上述分压电路31的电阻体32、33之比求出的中间电压也变动，因此可以由上述驱动控制部21检测电压的变化。另外，在上述图1中，符号36表示作为用于降低上述分压电路31内的噪声的噪声过滤器而起作用的电容。

上述电流检测电路37构成为在由上述分压电路31检测的电压达到预先设定的阈值时，检测出流入上述分流电阻14的电流达到上述电流限制值。具体地说，上述电流检测电路37构成为，将流入上述分流电阻14的电流达到电流限制值时的电压设定为上述阈值，在由上述分压电路31检测的电压达到上述阈值时，即流入上述分流电阻14的电流达到电流限制值时，输出限制信号。从而，通过上述驱动控制部21对该逆变器电路11内的开关元件12进行驱动控制，以限制流入上述逆变器电路11的电流。

上述温度检测电路41构成为：检测上述电动机2的绕组3和逆变器电路11的温度，在它们的温度未达到规定温度时，输出信号(或输出高电平(High)信号)，而在上述温度达到规定温度时，停止信号输出(或输出低电平(Low)信号)。从该温度检测电路41输出的信号向晶体管42(开关单元)的控制端子(基极端子)输出，以用于控制该晶体管42的开关动作。另外，本实施方式中，上述温度检测电路41构成为检测电动机2的绕组3及逆变器电路11的温度，但是不限于此，也可以仅仅检测任一方的温度。

上述晶体管42例如由双极型晶体管构成，其集电极侧与串联连接的电阻体43(其它电阻元件)及二极管44的中点连接，发射极侧与控制装置1内的低电位侧(图中用向下三角形表示)连接。这些电阻体43及二极管44的串联电路在该电阻体43侧的一端与信号控制用的电源34连接，而在上述二极管44侧的另一端连接到上述分压电路31的电阻体32、33间。另外，上述二极管44以阳极侧位于上述晶体管42的集电极侧的方式连接，以仅仅容许电流从上述电阻体43侧流入上述分压电路31侧。

通过这样的结构，在由上述温度检测电路41判定为绕组3和逆变器电路11的温度未达到规定温度时，上述晶体管42成为导通状态，电流从上述电源34顺序通过该晶体管42的集电极侧、发射极侧，流入低电位侧。另一方面，在由上述温度检测电路41判定上述温度达到规定温度时，上述晶体管42成为非导通状态，由于电流不流入晶体管42，因此，由于上述电源34，该晶体管42的集电极侧即上述二极管44的阳极侧的电位上升得高于阴极侧，该二极管44成为导通状态。从而，电阻体43电连接到上述分压电路31，该电阻体43与分压电路31的电阻体33成为并联连接。从而，上述分压电路31内的电阻相应地降低，在该分压电路31内，上述电阻体33、43的部分的电压相对地变高。

这里，在上述电流限制电路35中，判定为达到电流限制值的电压值(阈值)不变化，因此如果上述分压电路31的电阻降低从而上述电阻体33、43的电压变高，则上述分流电阻14容许的电压变动变小，流入该分流电阻14的电流的电流限制值相应地降低。

即，通过采用上述结构，在上述温度检测电路41检测到绕组3和逆变器电路11的温度达到规定温度(限制温度)时，可以减小上述分压电路31的电阻，如图2所示使流入上述分流电阻14内的电流的电流限制值降低到大于零的规定值。

-实施方式的效果-

如上所述，按照该实施方式，绕组3和逆变器电路11的温度达到规定温度时，将电阻体43与可将流入分流电阻14的电流作为电压检测的分压电路31并联连接，减小该分压电路31内的电阻，从而可以不变更在电流限制电路35侧检测的电压的阈值，而使流入上述分流电阻14的电流的电流限制值降低到大于零的规定值。因此，可以根据上述温度改变电流限制值，抑制上述绕组3和逆变器电路11的温度上升，即使像以往那样上述温度达到规定温度以上，也不必停止电动机2。从而，通过上述的结构，不必进行因上述电动机2的停止而导致的控制器5的重新启动。

而且，如上所述，在上述温度达到规定温度时，通过降低流入分流电阻14的电流的电流限制值，可以不停止电动机2，而使该电动机2相对于容许输出旋转驱动到最大限度。

另外，为了如上述那样减小分压电路31内的电阻，采用组合了电阻体43、晶体管42及二极管44的电路，从而可以简单且可靠地实现可获得上述效果的电路结构。

《其它实施方式》

对于上述实施方式，也可以采用以下构成。

上述实施方式中，为了减小分压电路31的电阻而采用了通过晶体管42的动作使电阻体43与该分压电路31并联连接的结构，但是不限于此，只要是能够将流入分流电阻14的电流的电流限制值降低到大于零的规定值的结构，则可以是任何结构。例如，也可以是采用微型计算机等，根据绕组3和逆变器电路11的温度而使上述电流限制值变化的结构。

另外，上述实施方式中，仅仅设置了绕组3和逆变器电路11的一个限制温度(规定温度)，但是如图3所示，也可以设置多个(图例中是第1限制温度、第2限制温度这2个)，以阶梯状地降低电流限制值。这样的结构例如可以采用微型计算机等根据上述温度使上述电流限制值发生变化来实现。

另外，上述实施方式中，为了将上述分压电路31与电阻体43并联连接而采用了晶体管42，但是不限于此，只要是可以根据绕组3和逆变器电路11的温度而进行开关动作的结构，则可以是任意结构。

另外，上述实施方式中，由树脂密封绕组3、3、3及逆变器电路11这两方，但是不限于此，也可以密封任一方。此时，至少检测由树脂覆盖的一方的构成部件的温度即可。

而且，上述实施方式中，将逆变器电路11与直流电源4连接，但是不限于此，也可以与具有交流电源、转换器电路及平滑电容的电源装置连接。

【产业上利用的可能性】

如上所述，本发明尤其适用于进行控制以使流入与逆变器电路的低电位侧连接的分流电阻的电流不超过电流限制值、且根据绕组和上述逆变器电路的温度来控制电动机的控制电路。

Claims (5)

1.一种电动机控制装置，具有：在规定的定时对绕组通电的逆变器电路；以及在流入与该逆变器电路的低电位侧连接的分流电阻的电流达到电流限制值时，限制流入上述逆变器电路的电流的电流限制电路，其特征在于，

具有检测上述绕组及逆变器电路中的至少一方的温度的温度检测电路，

上述电流限制电路在由上述温度检测电路检测的上述温度达到规定温度时，根据该温度检测电路的输出使上述电流限制值降低到大于零的规定值。

2.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，

上述电流限制电路根据由上述温度检测电路检测的上述温度使上述电流限制值阶梯状地降低。

3.根据权利要求1或2所述的电动机控制装置，其特征在于，

上述电流限制电路具有：

分压电路，具有多个电阻元件，能够将流入上述分流电阻的电流作为电压进行检测；

电流检测电路，在由上述分压电路检测到的电压达到预先设定的阈值时，检测出流入上述分流电阻的电流达到上述电流限制值；以及

开关单元，根据上述温度检测电路的输出而动作，以使在由上述温度检测电路检测的上述温度达到规定温度时，降低上述分压电路的电阻值，从而降低上述电流限制值。

4.根据权利要求3所述的电动机控制装置，其特征在于，

上述开关单元由晶体管构成，其控制端子与上述温度检测电路的输出侧连接，并且通过开关动作将其它电阻元件与上述分压电路内的电阻元件并联连接，

在上述开关单元的分压电路侧，以阳极侧位于该开关单元侧的方式设置有二极管。

5.根据权利要求1到4的任一项所述的电动机控制装置，其特征在于，

上述绕组及逆变器电路的至少一方被树脂密封，

上述温度检测电路检测上述绕组及逆变器电路中的至少被上述树脂密封的构成部件的温度。

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