JP2001136788A - モータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】安価な構成により駆動部のスイッチング素子を
過大電流による損傷から保護できるようにする。 【解決手段】インバータＩＶを流れる電流を検出するシ
ャント抵抗ＳＨを設け、シャント抵抗ＳＨによる検出電
流と遮断値とを比較する第２の比較器ＣＰ２を設け、検
出電流が遮断値である第２のしきい値に達したときにこ
の第２の比較器ＣＰ２から異常信号としてハイレベルの
信号を出力し、この異常信号に基づき、制御部ＣＯの制
御によりインバータＩＶの全スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ
６への制御信号を遮断してスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６
をオフする遮断部ＢＲとしての第２のＤ−ＦＦＤ２及び
ＡＮＤゲートＡＧ１〜ＡＧ６を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、制御部の制御信
号により、駆動部を構成する複数のスイッチング素子を
スイッチングし、モータの巻線への通電路を開閉制御し
てモータを駆動するモータ駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、３相直流ブラシレスモータを駆動
するモータ駆動装置は、例えば図３に示すように構成さ
れ、マイクロコンピュータから成る制御部（図示せず）
から出力される制御信号により、３相ブリッジインバー
タＩＶを構成する６個のスイッチング素子がスイッチン
グされ、直流電源Ｅから３相直流ブラシレスモータＭの
各巻線への通電路が複数のスイッチング素子により開閉
制御されてモータＭが駆動される。

【０００３】この３相ブリッジインバータＩＶでは、図
３に示すように、例えば電界効果トランジスタから成る
２個のスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２の直列回路により第
１のアームＡ１が形成され、これと同様に２個のスイッ
チング素子Ｓ３、Ｓ４の直列回路、及び２個のスイッチ
ング素子Ｓ５、Ｓ６の直列回路により、それぞれ第２、
第３のアームＡ２、Ａ３が形成され、各スイッチング素
子Ｓ１〜Ｓ６にはフライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６
がそれぞれ逆極性に接続されている。

【０００４】そして、インバータＩＶの各アームＡ１〜
Ａ３それぞれにおける両スイッチング素子の接続点Ｐ
１、Ｐ２、Ｐ３に、モータＭの固定子の星形結線された
３相巻線Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３が接続され、インバータＩＶ
の接続点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の上側にある上側スイッチン
グ素子群ＨＴの各スイッチング素子Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５の
一端が直流電源Ｅの正端子に接続され、インバータＩＶ
の接続点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の下側にある下側スイッチン
グ素子群ＬＴの各スイッチング素子Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６の
他端が直流電源Ｅの負端子に接続されている。

【０００５】このような構成において、図４に示すよう
に、制御部からの１２０゜ずつ位相のずれた制御信号に
より、上側スイッチング素子群ＨＴの各スイッチング素
子Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５が１２０゜ずつずれてオンし、これ
と同様に制御部からの１２０゜ずつ位相のずれた制御信
号により、下側スイッチング素子群ＬＴの各スイッチン
グ素子Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６が１２０゜ずつずれてオンす
る。

【０００６】このとき、制御部では、上側スイッチング
素子群ＨＴの各スイッチング素子Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５のう
ちオンしているスイッチング素子のアームとは異なるア
ームの下側スイッチング素子群ＬＴのスイッチング素子
がオンするように制御信号を出力し、かつオンすべき上
側スイッチング素子群ＨＴのスイッチング素子と下側ス
イッチング素子群ＬＴのスイッチング素子との組み合わ
せを、ホール素子から成る回転検出器（図示せず）によ
り検出されるモータＭの回転子の位置に関連して切り換
えるようになっている。こうして、各巻線Ｍ１〜Ｍ３へ
の電流の通流方向が切換えられ、固定子の磁極が一方向
に回転して回転子の回転力が得られるのである。

【０００７】尚、通常、制御部からインバータＩＶの下
側スイッチング素子群ＬＴへの制御信号はパルス幅変調
（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）され、このＰＷＭ
におけるデューティサイクルが制御されてモータＭの電
流制御が行われるようになっている。

【０００８】また、図３には示されていないが、上記し
た構成のモータ駆動装置では、インバータＩＶの各スイ
ッチング素子Ｓ１〜Ｓ６に過大電流が流れることを防止
して各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６を保護するために、
各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６に流れる電流をしきい値
以下に制限する電流制限部が設けられている。

【０００９】この電流制限部は、直流電源Ｅとインバー
タＩＶとの通電路に電流検出器を設け、この電流検出器
により検出される電流が、各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ
６の損傷防止のためのしきい値に達したときに、例えば
制御部のクロック周波数に基づく制御周期でインバータ
ＩＶの下側スイッチング素子群ＬＴへの制御信号を断続
することで、インバータＩＶを流れる電流値を制限す
る。

【００１０】ところが、このような構成において、イン
バータＩＶのいずれかのスイッチング素子、或いはモー
タＭのいずれかの巻線の短絡が生じた場合、例えば、図
３におけるスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２が短絡すると、
直流電源Ｅの両端が両スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２によ
り短絡されていわゆる貫通電流が流れる。

【００１１】上記した電流制限部では、インバータＩＶ
の下側スイッチング素子群ＬＴのスイッチング素子Ｓ
２、Ｓ４、Ｓ６への制御信号を断続するだけで、インバ
ータＩＶを流れる電流を停止する機能がないため、スイ
ッチング素子Ｓ１、Ｓ２など、短絡したスイッチング素
子の破損やモータＭの巻線Ｍ１〜Ｍ３の焼損を招くおそ
れがある。そこで、このような不具合を防止するため
に、従来図３に示すように、直流電源ＥとインバータＩ
Ｖとの間の通電路に電流ヒューズＦを設けることが行わ
れる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した電流
ヒューズＦでは、モータＭの巻線Ｍ１〜Ｍ３がレアショ
ート、つまりある巻数を残して短絡したような場合に、
電流ヒューズＦを流れる電流値が動作電流まで達せず、
電流ヒューズＦが動作しないことがあり、インバータＩ
Ｖのスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６を十分に保護できず信
頼性に欠けるという問題があった。

【００１３】また、電流ヒューズＦは高価であるため、
装置全体のコストの上昇を招くという問題もあった。

【００１４】この発明が解決しようとする課題は、安価
な構成により、過大電流による駆動部のスイッチング素
子の破損やモータの巻線の焼損を防止できるようにする
ことにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、本発明は、前記駆動部を流れる電流を検出する
電流検出部と、前記電流検出部による検出電流値を所定
の制限値以下に制限すべく前記制御部から前記スイッチ
ング素子への制御信号を一定周期で断続する電流制限部
と、前記電流検出部による検出電流と前記制限値よりも
大なる遮断値とを比較して前記検出電流が前記遮断値以
上になったときに異常信号を発生する異常信号発生部
と、前記異常信号に基づく前記制御部の制御により前記
駆動部への前記制御信号を遮断して前記スイッチング素
子をオフする遮断部とを備えていることを特徴としてい
る。

【００１６】このような構成によれば、電流検出部によ
る検出電流値が制限値になると、電流制限部によりスイ
ッチング素子への制御信号を一定周期で断続されて電流
値が制限値以下に制限され、スイッチング素子やモータ
巻線の短絡により、電流検出部による検出電流値が制限
値よりも高い遮断値まで上昇すると、異常信号発生部か
ら異常信号が出力され、この異常信号に基づく制御部の
制御により、遮断部が動作して駆動部への制御信号が遮
断される。

【００１７】そのため、例えばモータの巻線のレアショ
ートによる過大電流が急激に流れても、遮断部から異常
信号が出力されて駆動部への制御信号が遮断され、駆動
部のスイッチング素子が確実にオフされ、駆動部のスイ
ッチング素子が保護される。

【００１８】更に、従来の電流ヒューズのように高価な
部品を用いることなく、回路的に駆動部を流れる電流を
遮断することで、安価な構成によりスイッチング素子を
保護することができる。

【００１９】このとき、適用可能なモータとして、直流
ブラシレスモータ、インダクションモータのほか、リニ
アモータ等が該当する。

【００２０】また、本発明では、前記制御部は、前記異
常信号が予め定められた時間時間内に予め定められた回
数継続するかどうかを判断し、継続すると判断したとき
に、前記遮断部を制御して前記スイッチング素子をオフ
することを特徴としている。

【００２１】このような構成によれば、異常信号発生部
からの異常信号が、モータの巻線短絡等の異常による過
大電流かどうかを判断することができ、巻線短絡等の異
常による過大電流ではなくノイズ的なものであるときに
は、駆動部の電流が遮断されることはなく、巻線短絡等
の異常による過大電流が駆動部を流れると判断されると
きに限り、駆動部の電流を確実に遮断することができ
る。

【００２２】ここで、異常による過大電流かどうかを判
断する時間として、例えば制御部がマイコンにより構成
される場合には、制御周期の数周期分に相当する時間と
するのが好ましく、マイコンの内蔵タイマや外付けのタ
イマ手段により、計時するように構成すればよい。

【００２３】また、本発明では、前記モータが複数の前
記巻線を有し、前記駆動部が、前記スイッチング素子を
２個直列接続して成るアームを、前記巻線の数と同数備
えたブリッジインバータを有し、前記各アームにおける
前記両スイッチング素子の接続点に前記各巻線をそれぞ
れ接続し、前記インバータの前記接続点の一方側にある
一方側スイッチング素子群と他方側にある他方側スイッ
チング素子群とを制御し、前記一方側スイッチング素子
群のいずれかの前記スイッチング素子のオン及びこのス
イッチング素子のアームとは異なるアームの前記他方側
スイッチング素子群の前記スイッチング素子のオンによ
り、前記巻線に電流を通流すると共に、オンすべき前記
一方側スイッチング素子群の前記スイッチング素子と前
記他方側スイッチング素子群の前記スイッチング素子と
の組み合わせを、検出手段により検出される前記モータ
の回転子の位置に関連して切り換えることによって前記
各巻線への電流の通流方向を切り換えて前記回転子の回
転力を得るものであって、前記遮断部は、前記駆動部の
前記一方側スイッチング素子群または前記他方側スイッ
チング素子群の少なくとも一方の前記スイッチング素子
をオフして前記通電路を遮断することを特徴としてい
る。

【００２４】このような構成によれば、遮断部により駆
動部に流れる電流を遮断することができ、特に駆動部の
すべてのスイッチング素子をオフすれば、より確実に遮
断することが可能になる。

【００２５】また、本発明では、前記電流制限部は、前
記制御部から前記一方側スイッチング素子群または前記
他方側スイッチング素子群のいずれかの前記スイッチン
グ素子への制御信号を遮断することを特徴としている。

【００２６】このような構成によれば、通常動作中にお
いて、駆動部の各スイッチング素子に流れる電流を所定
の制限値以下に抑えて、駆動部の各スイッチング素子を
保護することができる。

【００２７】また、このようにスイッチング素子への制
御信号を一定周期で断続することで、スイッチング素子
への制御信号が遮断されている間においても、モータに
循環電流を流し続けることができ、遮断されていた制御
信号がスイッチング素子に入力されるようになったとき
に、モータの電流を直ぐに回復させることができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】この発明を車両のパワーステアリ
ングに適用した場合の一実施形態について図１及び図２
を参照して説明する。但し、図１はこの発明のモータ駆
動装置の結線図、図２は動作説明用の波形図である。

【００２９】自動車等の車両用パワーステアリングに適
用されるモータの駆動装置は、例えば図１に示すように
構成されている。ロータリエンコーダ等から成る検出器
ＳＤがステアリング（図示せず）に設けられ、このステ
アリングの操作に応じて検出器ＳＤから、９０゜位相の
ずれた２相パルス信号が検出信号として後段の信号変換
部ＷＳに出力され、信号変換部ＷＳにより検出信号が波
形整形される。

【００３０】そして、波形整形された検出信号がマイク
ロコンピュータ（以下、単にマイコンという）から成る
制御部ＣＯに入力されると、制御部ＣＯにより検出信号
に基づいて舵角速度、つまりステアリングを操作する速
度が検出され、制御部ＣＯによりその舵角速度の高、低
に応じてステアリングの操作トルクのアシスト量が決定
され、決定されたアシストトルクを発生すべく３相の直
流ブラシレスモータＭが駆動される。

【００３１】ところで、この３相直流ブラシレスモータ
Ｍを駆動する駆動部は、例えば図３に示す構成と同様の
３相ブリッジインバータＩＶから成り、制御部ＣＯから
の１２０゜ずつ位相のずれた制御信号により、上側スイ
ッチング素子群ＨＴの各スイッチング素子Ｓ１、Ｓ３、
Ｓ５（図３参照）が１２０゜ずつずれてオンし、これと
同様に制御部ＣＯからの１２０゜ずつ位相のずれた制御
信号により、下側スイッチング素子群ＬＴの各スイッチ
ング素子Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６（図３参照）が１２０゜ずつ
ずれてオンする。

【００３２】ここで、制御部ＣＯは、上側スイッチング
素子群ＨＴの各アームＡ１〜Ａ３のスイッチング素子Ｓ
１、Ｓ３、Ｓ５のうちオンしているスイッチング素子の
アームとは異なるアームの下側スイッチング素子群ＬＴ
のスイッチング素子がオンするように制御信号を出力
し、かつオンすべき上側スイッチング素子群ＨＴのスイ
ッチング素子と下側スイッチング素子群ＬＴのスイッチ
ング素子との組み合わせを、ホール素子から成る回転検
出器（図示せず）により検出されるモータＭの回転子の
位置に関連して切り換える。尚、制御部ＣＯからインバ
ータＩＶの下側スイッチング素子群ＬＴへはＰＷＭ制御
信号が出力され、このＰＷＭにおけるデューティサイク
ルが制御されてモータＭの電流制御が行われる。

【００３３】また、図１に示すように、インバータＩＶ
の各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６に過電流が流れること
を防止して各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６を保護するた
めに、電流検出部としてのシャント抵抗ＳＨと、アンプ
Ａと、第１の比較器ＣＰ１と、第１のＤ−フリップフロ
ップ（以下、フリップフロップをＦＦという）Ｄ１と、
３個の３入力型ＡＮＤゲートＡＧ１〜ＡＧ３とにより構
成され、各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６に流れる電流を
所定の制限値である第１のしきい値ＴＨ１（図２参照）
以下に制限する電流制限部ＣＲが設けられている。

【００３４】そして、図１に示すように、シャント抵抗
ＳＨは、直流電源ＥからインバータＩＶへのマイナス側
の通電路に設けられ、このシャント抵抗ＳＨによりイン
バータＩＶを流れる電流が検出され、シャント抵抗ＳＨ
の両端電圧がアンプＡにより増幅され、アンプＡの出力
が第１の比較器ＣＰ１の非反転入力端子に入力され、正
電源（図示せず）とアースとの間に直列に設けられた３
個の分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３のうち抵抗Ｒ２、Ｒ３の
接続点の電位が第１の参照値として第１の比較器ＣＰ１
の反転入力端子に入力され、第１の比較器ＣＰ１により
両入力端子の電位が比較される。

【００３５】また、図１に示すように、第１のＤ−ＦＦ
Ｄ１の入力端子Ｄは正電源（図示せず）に接続され、ク
ロック端子ＣＫには制御部ＣＯからの例えば１６ｋＨｚ
のクロックパルスが入力され、プルアップ抵抗Ｒ４を介
して正電源（図示せず）に接続されたリセット端子Ｒに
は第１の比較器ＣＰ１の出力信号が入力される。

【００３６】更に、ＡＮＤゲートＡＧ１〜ＡＧ３の第１
の入力端子は、制御部ＣＯから下側スイッチング素子群
ＬＴの各スイッチング素子Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６への制御信
号の出力端子に接続され、第２の入力端子は後述する第
２のＤ−ＦＦのＱバー出力端子に接続され、第３の入力
端子は第１のＤ−ＦＦＤ１のＱ出力端子に接続され、各
ＡＮＤゲートＡＧ１〜ＡＧ３それぞれの入力のＡＮＤ条
件が成立したときにだけ、各ＡＮＤゲートＡＧ１〜ＡＧ
３を介して下側スイッチング素子群ＬＴの各スイッチン
グ素子Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６に制御信号が入力され、ＡＮＤ
条件が成立しないときには、制御部ＣＯから下側スイッ
チング素子群ＬＴの各スイッチング素子Ｓ２、Ｓ４、Ｓ
６への制御信号は各ＡＮＤゲートＡＧ１〜ＡＧ３により
遮断される。

【００３７】従って、図２に示すように、シャント抵抗
ＳＨを流れる電流が増加して第１のしきい値ＴＨ１に達
すると、第１の比較器ＣＰ１の非反転入力端子側のアン
プＡの出力電位が反転入力端子側の第１の参照値を上回
れば、第１の比較器ＣＰ１の出力がローレベル（以下、
Ｌという）からハイレベル（以下、Ｈという）に反転
し、その結果、上記したように各ＡＮＤゲートＡＧ１〜
ＡＧ３それぞれの入力のＡＮＤ条件が成立しなくなり、
各ＡＮＤゲートＡＧ１〜ＡＧ３を介した下側スイッチン
グ素子群ＬＴの各スイッチング素子Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６へ
の制御信号が遮断され、インバータＩＶからシャント抵
抗ＳＨを流れる電流が遮断される。

【００３８】このとき、インバータＩＶでは、上側スイ
ッチング素子群ＨＴのオン状態のスイッチング素子及び
フライホイールダイオードを介してモータＭの巻線に循
環電流が流れ、この循環電流がなくなるまでに、第１の
Ｄ−ＦＦＤ１のクロック端子ＣＫへの制御部ＣＯからの
クロックパルスの出力タイミングで、各ＡＮＤゲートＡ
Ｇ１〜ＡＧ３それぞれの両入力のＡＮＤ条件が成立し、
各ＡＮＤゲートＡＧ１〜ＡＧ３を介した下側スイッチン
グ素子群ＬＴの各スイッチング素子Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６に
制御信号が出力されて再びシャント抵抗ＳＨに電流が流
れ始め、モータＭの各巻線Ｍ１〜Ｍ３に流れる電流が回
復する。

【００３９】そして、下側スイッチング素子群ＬＴの各
スイッチング素子Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６への制御信号の供給
と遮断の繰り返しにより、インバータＩＶには、図２に
示すような波形の電流が流れ、インバータＩＶに流れる
電流が上記した第１のしきい値ＴＨ１以下に制限される
のである。

【００４０】尚、第１のＤ−ＦＦＤ１のクロック端子Ｃ
Ｋへの制御部ＣＯからのクロックパルスは、上記したよ
うに１６ｋＨｚに限るものではなく、循環電流がなくな
るまでにモータＭの各巻線Ｍ１〜Ｍ３に流れる電流を回
復できるような周波数であればよい。

【００４１】このように、電流制限部ＣＲの作用によ
り、下側スイッチング素子群ＬＴの各スイッチング素子
Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６への制御信号が遮断されてシャント抵
抗ＳＨを流れる電流が遮断されるため、インバータＩＶ
の各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６に流れる電流値がこれ
ら各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６の損傷を招くおそれの
ある第１のしきい値ＴＨ１以上の過電流になることが防
止されると同時に、過電流によるモータＭの減磁が防止
されているのである。

【００４２】しかも、下側スイッチング素子群ＬＴの各
スイッチング素子Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６がオフしている間、
モータＭには循環電流が通流されてこの循環電流がなく
なるまでに、電流制限部ＣＲの作用により、下側スイッ
チング素子群ＬＴの各スイッチング素子Ｓ２、Ｓ４、Ｓ
６に再び制御信号が供給されてモータＭの各巻線Ｍ１〜
Ｍ３に流れる電流が回復されるようになっている。

【００４３】また、図１に示すように、インバータＩＶ
のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６やモータＭの巻線Ｍ１〜
Ｍ３の短絡が発生した場合における貫通電流などの過大
電流を防止するために、異常信号発生部としての第２の
比較器ＣＰ２が設けられると共に、第２のＤ−ＦＦＤ２
と、この第２のＤ−ＦＦＤ２及び上記したＡＮＤゲート
ＡＧ１〜ＡＧ３と共に遮断部ＢＲを構成する３個の２入
力型ＡＮＤゲートＡＧ４〜ＡＧ６とが設けられ、この遮
断部ＢＲにより、各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６に流れ
る電流が遮断値である上記した第１のしきい値ＴＨ１の
ほぼ２倍に相当する第２のしきい値ＴＨ２（図２参照）
に達したときに、インバータＩＶの各スイッチング素子
Ｓ１〜Ｓ６への制御信号が遮断される。

【００４４】この第２の比較器ＣＰ２の非反転入力端子
はアンプＡの出力端子に接続され、抵抗Ｒ１、Ｒ２の接
続点の電位が第２の参照値として第２の比較器ＣＰ２の
反転入力端子に入力され、第２の比較器ＣＰ２により両
入力端子の電位が比較されるようになっている。このと
き、シャント抵抗ＳＨにより検出される電流が上記した
第１のしきい値のほぼ２倍に相当する第２のしきい値Ｔ
Ｈ２であるときのアンプＡの出力電位と、そのときの第
２の比較器ＣＰ２の反転入力端子の電位とが同じ値にな
るように、各分圧抵抗Ｒ１〜Ｒ３の抵抗値が設定されて
いる。

【００４５】更に、図１に示すように、第２のＤ−ＦＦ
Ｄ２の入力端子Ｄは正電源（図示せず）に接続され、プ
ルアップ抵抗Ｒ５を介して正電源（図示せず）に接続さ
れたクロック端子ＣＫには第２の比較器ＣＰ２の出力信
号が入力され、リセット端子Ｒには制御部ＣＯからのリ
セットパルス（制御部ＣＯの制御周期である例えば４ｍ
ｓに１回）が入力される。

【００４６】また、ＡＮＤゲートＡＧ４〜ＡＧ６の一方
の入力端子は、制御部ＣＯから上側スイッチング素子群
ＨＴの各スイッチング素子Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５への制御信
号の出力端子に接続され、他方の入力端子は第２のＤ−
ＦＦＤ２のＱバー出力端子に接続され、各ＡＮＤゲート
ＡＧ４〜ＡＧ６それぞれの入力のＡＮＤ条件が成立しな
いときには、制御部ＣＯから上側スイッチング素子群Ｈ
Ｔの各スイッチング素子Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５への制御信号
が遮断される。このように、上側スイッチング素子群Ｈ
Ｔの各スイッチング素子Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５への制御信号
が遮断されるときには、上記したＡＮＤゲートＡＧ１〜
ＡＧ３それぞれの入力のＡＮＤ条件も成立しないため、
下側スイッチング素子群ＬＴの各スイッチング素子Ｓ
２、Ｓ４、Ｓ６への制御信号も遮断される。

【００４７】従って、図２に示すように、例えばスイッ
チング素子Ｓ１〜Ｓ６或いは巻線Ｍ１〜Ｍ３の短絡によ
り、シャント抵抗ＳＨを流れる電流が第１のしきい値Ｔ
Ｈ１を超えて第２のしきい値ＴＨ２に達すると、第２の
比較器ＣＰ２の非反転入力端子側のアンプＡの出力電位
が反転入力端子側の第２の参照値と等しくなり、第２の
比較器ＣＰ２の出力がＬからＨに反転する。

【００４８】そして、第２のＤ−ＦＦＤ２に、第２の比
較器ＣＰ２からの出力Ｈが入力されると、第２のＤ−Ｆ
ＦＤ２のＱ出力はＨに、Ｑバー出力はＬとなる。第２の
比較器ＣＰ２の出力Ｈが第２のＤ−ＦＦＤ２に入力され
ると、第２のＤ−ＦＦＤ２のＱバー出力はＬとなるが、
制御部ＣＯは、例えば制御周期４ｍｓに１回のリセット
パルスを第２のＤ−ＦＦＤ２に出力して、第２のＤ−Ｆ
ＦＤ２のＱバー出力が通常Ｈになるように制御してい
る。また、第２のＤ−ＦＦＤ２のＱ出力が制御部ＣＯに
入力されていて、制御部ＣＯの内蔵タイマ或いは外付け
のタイマ手段によりカウントされる例えば５００ｍｓの
間に、第２のＤ−ＦＦＤ２のＱ出力がＬからＨに１００
回変化すると、制御部ＣＯはリセットパルスの出力を停
止するので、第２のＤ−ＦＦＤ２のＱバー出力はＬとな
る。

【００４９】そのため、すべてのＡＮＤゲートＡＧ１〜
ＡＧ６の入力のＡＮＤ条件が成立しなくなり、ＡＮＤゲ
ートＡＧ１〜ＡＧ６を介した全スイッチング素子Ｓ１〜
Ｓ６への制御信号が遮断され、直流電源Ｅからインバー
タＩＶを経てシャント抵抗ＳＨを流れる電流が遮断され
る。

【００５０】但し、上記した５００ｍｓの間に制御部Ｃ
Ｏに入力される第２のＤ−ＦＦＤ２のＱ出力のＬからＨ
への変化が１００回未満であれば、スイッチング素子Ｓ
１〜Ｓ６或いは巻線Ｍ１〜Ｍ３の短絡は生じていないと
判断され、制御部ＣＯからインバータＩＶの各スイッチ
ング素子Ｓ１〜Ｓ６への制御信号が遮断されることはな
い。

【００５１】従って、上記した実施形態によれば、例え
ばモータＭの巻線のレアショートによってインバータＩ
Ｖに過大電流が流れても、短絡等の異常による過大電流
に反応して第２の比較器ＣＰ２からＨの異常信号が出力
されるため、インバータＩＶの各スイッチング素子Ｓ１
〜Ｓ６への制御信号を遮断して各スイッチング素子Ｓ１
〜Ｓ６を確実にオフして保護することが可能になる。

【００５２】また、通常動作時に、インバータＩＶを流
れる電流が第１のしきい値ＴＨ１まで増加すると、電流
制限部ＣＲにより、下側スイッチング素子群ＬＴのスイ
ッチング素子Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６への制御信号を遮断して
これらスイッチング素子Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６をオフするこ
とができるため、インバータＩＶに第１のしきい値ＴＨ
１を超える過電流が流れることを防止してスイッチング
素子Ｓ１〜Ｓ６を保護することができると同時に、過電
流によるモータＭの減磁を防止することができる。

【００５３】更に、電流制限部ＣＲの作用により、下側
スイッチング素子群ＬＴのスイッチング素子Ｓ２、Ｓ
４、Ｓ６がオフしている間でも、モータＭの巻線Ｍ１〜
Ｍ３には循環電流が流れ、この循環電流がなくなるまで
に、電流制限部ＣＲによりスイッチング素子Ｓ２、Ｓ
４、Ｓ６への制御信号の遮断が解除されるため、下側ス
イッチング素子群ＬＴのスイッチング素子Ｓ２、Ｓ４、
Ｓ６が再度オン状態に戻り、モータＭの電流を直ぐに回
復することができ、常にモータＭに電流を流し続けて、
ステアリング操作に応じたアシストトルクを応答よく発
生することが可能になる。

【００５４】なお、上記した実施形態では、５００ｍｓ
の間に制御部ＣＯに入力される第２のＤ−ＦＦＤ２のＱ
出力からのＬからＨへの変化が１００回以上であるかど
うかにより、インバータＩＶのスイッチング素子等の短
絡による過大電流が流れているかどうかを判断するよう
にしているが、この判断の時間と回数は５００ｍｓと１
００回に限定されるものではなく、ノイズの継続時間等
を考慮した長さと回数に設定されていればよい。

【００５５】また、上記した異常信号発生部としての第
２の比較器ＣＰ２からの異常信号により、直接制御部Ｃ
ＯからインバータＩＶの全スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６
への制御信号を遮断するように遮断部ＢＲを構成しても
構わない。

【００５６】更に、上記した実施形態では、スイッチン
グ素子Ｓ１〜Ｓ６やモータ巻線の短絡時に全スイッチン
グ素子Ｓ１〜Ｓ６への制御信号を遮断するようにした場
合について説明しているが、インバータＩＶの上側スイ
ッチング素子群ＨＴ或いは下側スイッチング素子群ＬＴ
のいずれか一方のスイッチング素子への制御信号を遮断
すればよく、この場合にも上記した実施形態と同等の効
果を得ることが可能である。

【００５７】また、上記した実施形態では、電流制限部
ＣＲにより下側スイッチング素子群ＬＴのスイッチング
素子Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６への制御信号を断続するようにし
た場合について説明したが、上側スイッチング素子群Ｈ
Ｔスイッチング素子Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５への制御信号を断
続しても構わない。

【００５８】更に、上記した実施形態では、電流制限部
ＣＲを設けた場合について説明しているが、このような
電流制限部ＣＲは必ずしも設ける必要はない。

【００５９】また、上記した実施形態では、３相直流ブ
ラシレスモータＭを用いた場合について説明している
が、モータとしてはこれ以外にインダクションモータや
リニアモータであっても、本発明を同様に実施すること
ができて、上記した実施形態と同等の効果を望むことが
できる。

【００６０】ところで、上記した実施形態において、制
御部ＣＯ及び電流制限部ＣＲをマイコン化しても構わな
い。

【００６１】更に、上記した実施形態では、本発明を自
動車等の車両用パワーステアリングに適用した場合につ
いて説明しているが、本発明の適用範囲はこのようなパ
ワーステアリングに限られるものではなく、これ以外に
もモータを駆動するものであれば、本発明を適用するこ
とが可能である。

【００６２】また、本発明は上記した実施形態に限定さ
れるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて
上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能であ
る。

【００６３】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載の発明に
よれば、駆動部のスイッチング素子やモータ巻線の短絡
により、駆動部に過大な電流が流れたときに、電流検出
部による検出電流と遮断値とを比較することで、異常信
号発生部により短絡等の異常による過大電流に反応して
異常信号を出力することができるため、遮断部により駆
動部への制御信号を遮断して駆動部のスイッチング素子
を確実にオフでき、スイッチング素子を保護することが
可能になる。

【００６４】更に、従来の電流ヒューズのように高価な
部品を用いることなく、回路的に駆動部を流れる電流を
遮断することで、安価な構成によりスイッチング素子を
保護することができる。

【００６５】また、請求項２に記載の発明によれば、異
常信号発生部からの異常信号が、モータの巻線短絡等の
異常による過大電流かどうかを判断することができ、巻
線短絡等の異常による過大電流ではなくノイズ的なもの
であるときには、駆動部の電流が遮断されることはな
く、巻線短絡等の異常による過大電流が駆動部を流れる
と判断されるときに限り、駆動部の電流を確実に遮断す
ることができ、遮断動作の信頼性の向上を図ることが可
能になる。

【００６６】また、請求項３に記載の発明によれば、駆
動部に流れる電流を遮断することができ、特に駆動部の
すべてのスイッチング素子をオフすれば、より確実に遮
断することが可能になる。

【００６７】また、請求項４に記載の発明によれば、駆
動部の各スイッチング素子に流れる電流を所定の制限値
以下に抑えて、各スイッチング素子を保護することがで
きると同時に、モータが永久磁石型である場合に、過電
流による減磁を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態の結線図である。

【図２】この発明の一実施形態の動作説明用の波形図で
ある。

【図３】従来例の結線図である。

【図４】従来例の動作説明用のタイミングチャートであ
る。

【符号の説明】

Ｅ 直流電源 ＣＯ 制御部 ＩＶ ３相ブリッジインバータ（駆動部） ＳＨ シャント抵抗（電流検出部） ＣＲ 電流制限部 ＣＰ２ 第２の比較器（異常信号発生部） ＢＲ 遮断部 Ｄ２ 第２のＤ−ＦＦ ＡＧ３〜ＡＧ６ ＡＮＤゲート Ｓ１〜Ｓ６ スイッチング素子 Ａ１〜Ａ３ アーム Ｍ モータ Ｍ１〜Ｍ３ 巻線

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H576 AA15 BB06 BB10 CC01 DD02 DD04 DD05 DD10 EE11 GG04 HB02 JJ18 JJ19 JJ28 LL22 MM02

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御部の制御信号により、駆動部を構成
   する複数のスイッチング素子をスイッチングし、モータ
   の巻線への通電路を開閉制御して前記モータを駆動する
   モータ駆動装置において、 前記駆動部を流れる電流を検出する電流検出部と、 前記電流検出部による検出電流値を所定の制限値以下に
   制限すべく前記制御部から前記スイッチング素子への制
   御信号を一定周期で断続する電流制限部と、 前記電流検出部による検出電流と前記制限値よりも大な
   る遮断値とを比較して前記検出電流が前記遮断値以上に
   なったときに異常信号を発生する異常信号発生部と、 前記異常信号に基づく前記制御部の制御により前記駆動
   部への前記制御信号を遮断して前記スイッチング素子を
   オフする遮断部とを備えていることを特徴とするモータ
   駆動装置。
2. 【請求項２】 前記制御部は、前記異常信号が予め定め
   られた時間内に予め定められた回数継続するかどうかを
   判断し、継続すると判断したときに、前記遮断部を制御
   して前記スイッチング素子をオフすることを特徴とする
   請求項１に記載のモータ駆動装置。
3. 【請求項３】 前記モータが複数の前記巻線を有し、前
   記駆動部が、前記スイッチング素子を２個直列接続して
   成るアームを、前記巻線の数と同数備えたブリッジイン
   バータを有し、前記各アームにおける前記両スイッチン
   グ素子の接続点に前記各巻線をそれぞれ接続し、前記イ
   ンバータの前記接続点の一方側にある一方側スイッチン
   グ素子群と他方側にある他方側スイッチング素子群とを
   制御し、前記一方側スイッチング素子群のいずれかの前
   記スイッチング素子のオン及びこのスイッチング素子の
   アームとは異なるアームの前記他方側スイッチング素子
   群の前記スイッチング素子のオンにより、前記巻線に電
   流を通流すると共に、オンすべき前記一方側スイッチン
   グ素子群の前記スイッチング素子と前記他方側スイッチ
   ング素子群の前記スイッチング素子との組み合わせを、
   検出手段により検出される前記モータの回転子の位置に
   関連して切り換えることによって前記各巻線への電流の
   通流方向を切り換えて前記回転子の回転力を得るもので
   あって、前記遮断部は、前記駆動部の前記一方側スイッ
   チング素子群または前記他方側スイッチング素子群の少
   なくとも一方の前記スイッチング素子をオフして前記通
   電路を遮断することを特徴とする請求項１または２に記
   載のモータ駆動装置。
4. 【請求項４】 前記電流制限部は、前記制御部から前記
   一方側スイッチング素子群または前記他方側スイッチン
   グ素子群のいずれかの前記スイッチング素子への制御信
   号を遮断することを特徴とする請求項３に記載のモータ
   駆動装置。