JP2014180124A - モータ駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】モータ駆動装置は、電動モータMに電力を供給するインバータ回路1と、電源14からインバータ回路に電力を供給する電源ライン13上に配置された電源リレー5と、インバータ回路と電動モータとの間の駆動ライン11U,11V,11W上に配置され、半導体スイッチング素子からなる相リレー3U,3V,3Wと、相リレー及び電源リレーに接続された駆動回路8とを備える。相リレーと電源リレーの駆動回路を共有化し、この駆動回路から出力される制御信号CSによって電源リレーと相リレーとを一括して駆動する。
【選択図】図1
Description
このような構成によれば、相リレーと電源リレーの駆動回路を共有化し、この駆動回路の出力で電源リレーと相リレーとを駆動することで、駆動回路の回路構成を簡単化するとともに部品点数を削減し、コストの低減が図れる。
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係るモータ駆動装置を示す回路図である。このモータ駆動装置は、電動モータ(本例では3相モータ)Mを駆動するインバータ回路1、このインバータ回路1を制御するインバータ用ドライバ回路2、相リレー3U,3V,3W、サージ保護用のツェナーダイオード4U,4V,4W、電源リレー5、電源IC6、制御装置として働くマイクロコンピュータ(マイコン)7、駆動回路(ディスクリート)8、昇圧回路9及びスイッチ10などを含んで構成されている。
そして、電動モータMの駆動時には、相リレー3U,3V,3Wの各MOSFETをオン状態、電源リレー5を閉状態にし、インバータ回路1の各MOSFET1UH,1VH,1WH,1UL,1VL,1WLを選択的にオン/オフ制御することで、電動モータMを駆動ライン11U,11V,11Wを介して三相駆動する。この際、必要に応じてPWM信号のデューティを可変し、電動モータMの回転速度を制御する。
しかも、バッテリー14からインバータ回路1への電源ライン13と、電動モータMの駆動ライン11U,11V,11Wの両方を遮断し、インバータ回路1への電力の供給を停止するとともに、電動モータMへの駆動電圧の供給も停止するので、一方では遮断できないような状態であっても、電動モータMを停止させることができる。
図2は、本発明の第2の実施形態に係るモータ駆動装置を示す回路図である。このモータ駆動装置は、図1に示した回路における電源リレー5をメカニカルリレーから半導体リレーに変更したものである。本例では、電源リレー17の半導体スイッチング素子としてNチャネル型MOSFETを用いている。このMOSFETは、電源ライン13上に設けられており、ドレインはバッテリー14などの電源に接続され、ソースはインバータ回路1の電源端子に接続される。そして、このMOSFETのゲートに、上記駆動回路8から第2の制御ライン16を介して制御信号CSが供給される。このMOSFETのソース・ゲート間には、サージ保護用のツェナーダイオード(第2のサージ保護手段)18のアノード・カソードがそれぞれ接続されている。
他の基本的な回路構成は図1と同様であるので、図2において図1と同一構成部に同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。
上述した第2の実施形態では、電源リレー17をメカニカルリレーから半導体リレーに代えたことで、故障率を低減して信頼性を向上するとともに、体積縮小による小型化も図れる。
図3は、本発明の第3の実施形態に係るモータ駆動装置を示す回路図である。このモータ駆動装置は、図2に示した回路における第1の制御ライン15上と第2の制御ライン16上にそれぞれ高抵抗19,20(第1、第2の抑制手段)を配置するとともに、電源ライン13における電源リレー17とインバータ回路1とを接続するインバータ側ライン部と接地点間に平滑用コンデンサ(蓄電手段)21を接続したものである。
このような構成によれば、相リレー3U,3V,3Wのオフ時に、電動モータMのコイルから発生する逆起電力による電流が、ツェナーダイオード4U,4V,4W、第1の制御ライン15及び第2の制御ライン16を介して電源リレー17に回り込む(回り込み電流)のを高抵抗19,20で抑制できる。これによって、電源リレー17として働くMOSFETのゲート・ソース間電圧が上昇し、誤オンするのを抑制できる。
このように、本第3の実施形態では、駆動回路8を相リレー3U,3V,3Wと電源リレー17で共有化することによって発生する回り込み電流を抑制できるので、相リレー3U,3V,3Wと電源リレー17の誤作動を抑制できる。
図4は、図3に示したモータ駆動装置の変形例1を示す回路図である。このモータ駆動装置は、図3に示した回路における高抵抗19に代えて、相リレー3U,3V,3Wを構成する各MOSFETのゲートと、駆動回路8から制御信号CSが供給される第1の制御ライン15との間に、それぞれ高抵抗19U,19V,19W(第1の抑制手段)を接続したものである。換言すれば、図3に示した回路では第1の制御ライン15上に高抵抗19を設けたのに対し、図4に示す回路では駆動ライン11U,11V,11Wにおける電動モータMと相リレー3U,3V,3Wを接続するモータ側ライン部から分岐してそれぞれツェナーダイオード4U,4V,4Wと直列となる位置に高抵抗19U,19V,19Wを設けている。
このような構成によれば、相リレー3U,3V,3Wがオフしたときに、電動モータMのコイルから発生する逆起電力による電流が、ツェナーダイオード4U,4V,4W、第1の制御ライン15及び第2の制御ライン16を介して電源リレー17に回り込む(回り込み電流)のを高抵抗19U,19V,19W及び抵抗20で抑制でき、電源リレー17のMOSFETが誤オンするのを防止できる。
図5は、図3に示したモータ駆動装置の変形例2を示す回路図である。このモータ駆動装置は、第1、第2の抑制手段として、抵抗に代えてツェナーダイオードを用いるものである。すなわち、相リレー3U,3V,3Wのサージ保護用のツェナーダイオード4Ua,4Va,4Waに加えて、バックトゥーバックで電流回り込み防止用のツェナーダイオード4Ub,4Vb,4Wb(第1の抑制手段)を設けるとともに、電源リレー17のサージ保護用のツェナーダイオード18aに加えて、バックトゥーバックで電流回り込み防止用のツェナーダイオード18b(第2の抑制手段)を設けたものである。
このような構成によれば、相リレー3U,3V,3Wのオフ時、電動モータMのコイルから発生する逆起電力による電流が、ツェナーダイオード4Ua,4Va,4Wa、第1の制御ライン12及び第2の制御ライン16を介して電源リレー17に回り込むのを、逆方向のツェナーダイオード4Ub,4Vb,4Wbで抑制でき、電源リレー17が誤作動するのを防止できる。
また、サージ保護用にツェナーダイオードを用いる例を示したが、ダイオードを用いてもよく、必要に応じてこれらを複数段縦続接続して設けてもよい。更に、回り込み電流の抑制用に抵抗とツェナーダイオードを用いる例を示したが、ダイオードや他の負荷素子、あるいはこれらの組み合わせで構成してもよい。
図6は、前述した本発明の実施形態に係るモータ駆動装置を、パワーステアリングのアシスト用モータの駆動に適用したEPS(Electric Power Steering)システムの構成例を示す概略図である。このEPSシステムは、ステアリング30、操舵トルク検出センサ31、アシスト用モータ32及びコントロールユニット33などを含んで構成されている。ステアリングシャフト34を内包するステアリングコラム35内には、上記操舵トルク検出センサ31及び減速機36が設けられている。
現行のECU(Electronic Control Unit)構成でリレー毎に駆動回路を設置した場合と、本発明の実施形態に係る回路構成に対してコストの試算を行ったところ、25%程度コストを削減できることを確認した。
なお、本発明のモータ駆動装置は、上述したパワーステアリングのアシスト用モータに限らず、様々な電動モータの駆動に適用できるのはもちろんである。
(イ)請求項1記載のモータ駆動装置において、
前記半導体スイッチング素子からなる相リレーが、前記電動モータの相毎に配置され、
各相の半導体スイッチング素子において、前記駆動回路と接続する第1接続端子と、前記半導体スイッチング素子の前記電動モータと接続する第2接続端子との間を接続するサージ保護手段を備え、
前記駆動回路と前記第2接続端子との間に少なくとも1つの回り込み電流を抑制する抑制手段を配置するモータ駆動装置。
前記サージ保護手段は、例えばツェナーダイオードで構成され、前記抑制手段は、ダイオード、抵抗、ツェナーダイオードなどで構成される。
上記構成によると、サージ保護手段でサージから保護することができ、抑制手段で回り込み電流を抑制して電源リレーの誤作動を抑制できる。
電源電圧を昇圧して前記駆動回路に供給し、前記駆動回路から前記相リレー及び前記電源リレーに昇圧電圧に基づく制御信号を供給する昇圧回路を更に備えるモータ駆動装置。
上記構成によると、昇圧回路を相リレーと電源リレーで共有化することができるので、昇圧回路を構成する電子部品の増加を抑制し、コストの上昇を抑制することができる。
Claims (3)
- 電動モータに電力を供給するインバータ回路と、
電源から前記インバータ回路に電力を供給する電源ライン上に配置された電源リレーと、
前記インバータ回路と前記電動モータとの間の駆動ライン上に配置され、半導体スイッチング素子からなる相リレーと、
前記相リレー及び前記電源リレーに接続された駆動回路とを備え、
前記駆動回路の出力によって前記電源リレーと前記相リレーとを駆動するモータ駆動装置。 - 前記駆動回路と前記相リレーを接続する第1の制御ラインと、
前記第1の制御ラインと前記駆動ラインにおける前記電動モータと前記相リレーを接続するモータ側ライン部との間に接続された第1のサージ保護手段と、
前記モータ側ライン部から分岐して前記第1のサージ保護手段と直列となる位置、または前記第1の制御ライン上に配置され、前記電動モータから前記第1の制御ラインに流入する回り込み電流を抑制する第1の抑制手段とを更に備える請求項1記載のモータ駆動装置。 - 前記駆動回路と前記電源リレーとを接続する第2の制御ラインと、
前記電源ラインにおける前記インバータ回路と前記電源リレーとの間のインバータ側ライン部に配置された蓄電手段と、
前記第2の制御ラインと前記インバータ側ライン部との間に接続された第2のサージ保護手段と、
前記電源ラインから分岐して前記第2のサージ保護手段と直列となる位置、または前記第2の制御ライン上に配置され、前記蓄電手段から前記第2の駆動ラインに流入する回り込み電流を抑制する第2の抑制手段とを更に備える請求項1または2記載のモータ駆動装置。
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