JP2015231321A - 回転電機の駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】緊急時に放電動作を行い平滑コンデンサの電圧を積極的に下げることのできる回転電機の駆動装置を提供することを目的とする。【解決手段】電流センサ４７ｕ，４７ｖ，４７ｗの電流測定結果から、オフセット電流演算部３０でのオフセット電流の演算と、ＰＩ制御部３２での演算とを繰り返し、演算結果に基づいて能動素子１３ｕ，１３ｖ，１３ｗのオン／オフ制御を継続することで、必要なオフセット電流値に近くなるようにオフセット電流を制御しつづけることができる。ＤＣプラスライン８から保護回路スイッチ１６と中性点１９を経て、能動素子１３ｕ，１３ｖ，１３ｗを通りＤＣマイナスライン９までの電流経路に必要なオフセット電流値に近くなるようにオフセット電流を流すことで、効率的に平滑コンデンサ１０の放電を行うことができる。【選択図】図２

Description

この発明は、車両に搭載される回転電機の駆動装置に関する。

回転電機であるモータによって走行する電気自動車（ＥＶ車）やモータとガソリンエンジンとの併用によって走行するプラグインハイブリッド車（ＰＨＶ車）が普及してきている。これらＥＶ車やＰＨＶ車には、直流電源である二次電池が搭載されており、二次電池に蓄えられた電気エネルギーによってモータを駆動することにより車両の走行が行われる。

現在、ＥＶ車やＰＨＶ車等各種車両用のモータとしては、一般的にブラシレス直流モータのような、インバータにより制御されるモータが使用される。こうしたインバータによりモータを駆動させるための装置には、インバータに入力する電圧を平滑化するために、平滑化コンデンサが設けられている。そして、この装置の稼働中は、平滑コンデンサに電荷が蓄えられている。そのため、車両が交通事故等を起こした場合等の緊急時には、平滑化コンデンサに蓄えられた電荷による二次被害を防ぐため、平滑コンデンサの電荷を放電する必要がある。

特許文献１には、スイッチング素子と、緊急放電抵抗とを備えたモータ駆動装置が記載されている。このモータ駆動装置は、緊急時にスイッチング素子をオンにすることで、平滑コンデンサの蓄えた電荷を緊急放電抵抗に流して放電することが可能である。

特開２０１３−２０１８４２号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたモータ駆動装置では、モータを駆動させるためのインバータの回路とは別に、スイッチング素子とスイッチング素子の駆動回路とが別途必要になるため、部品点数とコストが増大するという問題があった。

この発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、簡単な構成で、緊急時に平滑コンデンサの電圧を積極的に下げることのできる回転電機の駆動装置を提供することを目的とする。

この発明に係る回転電機の駆動装置は、直流電源に対して並列に接続されている平滑コンデンサと、直流電源の正極から延びる配線であるＤＣプラスラインと、直流電源の負極から延びる配線であるＤＣマイナスラインと、入力側にＤＣプラスライン及びＤＣマイナスラインが接続され、出力側に回転電機が接続され、出力側は少なくとも２相の出力を備え、各相にスイッチング素子とスイッチング素子毎に並列に接続された還流ダイオードとを備えるインバータと、回転電機の中性点とＤＣプラスライン又はＤＣマイナスラインのいずれか一方との間に接続されている保護回路能動素子と、保護回路能動素子と並列であってカソード端子がＤＣプラスライン側又はアノード端子がＤＣマイナスライン側になるように接続される保護回路還流ダイオードとを有する保護回路スイッチと、保護回路スイッチをオンにした後に、ＤＣプラスライン又はＤＣマイナスラインのいずれか他方に直接接続されている全ての相のスイッチング素子を同時にオンオフするオンオフ制御を行う制御回路とを備える。
回転電機の各相毎の相電流を測定する電流センサを備え、制御回路は、電流センサの測定電流値が所定の値になるように、ＤＣプラスライン又はＤＣマイナスラインのいずれか他方に接続されている全ての相のスイッチング素子のオン時間のデューティー比を生成し、デューティー比に基づいてＤＣマイナスライン又はＤＣプラスラインに直接接続されている全ての相のスイッチング素子のオンオフ制御を行ってもよい。
中性点とＤＣプラスライン又はＤＣマイナスラインのいずれか他方との間に、カソード端子がＤＣプラスライン側又はアノード端子がＤＣマイナスライン側になるように接続されている保護回路ダイオードが設けられていてもよい。
回転電機の中性点とＤＣプラスライン又はＤＣマイナスラインのいずれか他方との間に接続されている第２の保護回路能動素子と、第２の保護回路能動素子と並列であってカソード端子がＤＣプラスライン又はアノード端子がＤＣマイナスライン側になるように接続される第２の保護回路還流ダイオードとを有する第２の保護回路スイッチを備えてもよい。
第２の保護回路スイッチと直列に接続され、保護回路コンデンサ及び保護回路抵抗のうち少なくともいずれか一つを備える平滑コンデンサ電圧抑制部を備えてもよい。
回転電機の駆動コイルが星形結線であってもよい。
回転電機の駆動コイルがΔ結線であり、駆動コイルは回転電機の巻線に接続された結線切り替えスイッチによって星形結線に切り替えることが可能であり、回転電機の中性点は、回転電機の各相の巻線を星形結線に切り替えた場合の中性点であってもよい。

この発明によれば、ＤＣプラスライン又はＤＣマイナスラインのいずれか一方に接続されている保護回路スイッチをオンにした後に、ＤＣプラスライン又はＤＣマイナスラインのいずれか他方に接続されている全ての相のインバータのスイッチング素子を同時にオンオフするオンオフ制御を行うことで、平滑コンデンサの電荷を放電することができるので、緊急時に平滑コンデンサの電圧を積極的に下げることができる。

この発明の実施の形態１に係る回転電機の駆動装置を搭載する車両の概略図である。 この発明の実施の形態１に係る回転電機の駆動装置の概略図である。 この発明の実施の形態１に係る回転電機の駆動装置に設けられた制御回路の概略図である。 この発明の実施の形態２に係る回転電機の駆動装置の概略図である。 この発明の実施の形態２に係る回転電機の駆動装置に設けられた制御回路の概略図である。 この発明の実施の形態２に係る回転電機の駆動装置に接続された回転電機と等価な回路の回路図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１
この発明の実施の形態１に係る回転電機の駆動装置が設けられた車両を図１に示す。車両１はＰＨＶ車であり、エンジン２と回転電機であるモータ３とモータ３を駆動させるための駆動装置４とを備えている。エンジン２とモータ３とは車両１の動力であり、動力伝達部５によって接続されている。モータ３は三相のブラシレス直流モータである。モータ３と駆動装置４とは電気的に接続されている。さらに車両１は、二次電池６と車両ＥＣＵ７とを備えている。二次電池６は、駆動装置４と車両ＥＣＵ７と補機類２９とに電気的に接続されており、これらに電力を供給する。補機類２９は例えば、車両１のヘッドライト等である。車両ＥＣＵ７は、エンジン２とモータ３と駆動装置４と二次電池６と補機類２９とに電気的に接続されており、これらの動作を制御する。

駆動装置４の構成を図２に示す。二次電池６の陽極から延びる配線をＤＣプラスライン８とし、陰極から延び駆動装置４のグランドと共通である配線をＤＣマイナスライン９とする。ＤＣプラスライン８とＤＣマイナスライン９との間に二次電池６と並列に、補機類２９（図１参照）の駆動電力を一時的に蓄積するための平滑コンデンサ１０が接続されている。ＤＣプラスライン８とＤＣマイナスライン９との間の電圧が駆動装置４における二次電池６及び平滑コンデンサ１０の端子間電圧と同じであり、ＤＣマイナスライン９はグランドと共通であるため、ＤＣプラスライン８の電圧を駆動装置４における基準電圧Ｖｃｃとして表す。平滑コンデンサ１０と補機類２９とは電気的に接続されている。また、ＤＣプラスライン８とＤＣマイナスライン９との間に３相のインバータであるインバータ１１が設けられている。インバータ１１には、スイッチング素子として能動素子１２ｕ，１２ｖ，１２ｗ，１３ｕ，１３ｖ，１３ｗが設けられている。能動素子１２ｕ，１２ｖ，１２ｗ，１３ｕ，１３ｖ，１３ｗはＰチャネル形ＭＯＳＦＥＴである。

モータ３は内部に、Ｕ相の駆動コイル１８ｕと、Ｖ相の駆動コイル１８ｖと、Ｗ相の駆動コイル１８ｗとを有している。駆動コイル１８ｕと、駆動コイル１８ｖと、駆動コイル１８ｗとは星形結線であり、中性点１９にそれぞれ接続している。能動素子１２ｕは、ＤＣプラスライン８と駆動コイル１８ｕとの間に接続されている。能動素子１３ｕは、ＤＣマイナスライン９と駆動コイル１８ｕとの間に接続されている。能動素子１２ｖは、ＤＣプラスライン８と駆動コイル１８ｖとの間に接続されている。能動素子１３ｖは、ＤＣマイナスライン９と駆動コイル１８ｖとの間に接続されている。能動素子１２ｗは、ＤＣプラスライン８と駆動コイル１８ｗとの間に接続されている。能動素子１３ｗは、ＤＣマイナスライン９と駆動コイル１８ｗとの間に接続されている。能動素子１２ｕ，１２ｖ，１２ｗ，１３ｕ，１３ｖ，１３ｗのゲートは、図示しないゲートドライバ回路に接続されており、図示しないゲートドライバ回路は車両ＥＣＵ７（図１参照）に接続されている。能動素子１２ｕ，１２ｖ，１２ｗには、能動素子１２ｕ，１２ｖ，１２ｗと並列に且つＤＣプラスライン８側にカソード端子が接続されるように還流ダイオード１４ｕ，１４ｖ，１４ｗが設けられている。能動素子１３ｕ，１３ｖ，１３ｗには、能動素子１３ｕ，１３ｖ，１３ｗと並列に且つＤＣマイナスライン９側にアノード端子が接続されるように還流ダイオード１５ｕ，１５ｖ，１５ｗが設けられている。この実施の形態１では、能動素子１２ｕ〜１２ｗ，１３ｕ〜１３ｗはＭＯＳＦＥＴであるので、それぞれの寄生ダイオードを還流ダイオードとして用いてもよい。

ＤＣプラスライン８と中性点１９との間に、Ｐチャネル形ＭＯＳＦＥＴである保護回路能動素子１７が設けられている。さらに、保護回路能動素子１７と並列に且つＤＣプラスライン８側にカソード端子が接続されるように、保護回路還流ダイオード２０が設けられている。この保護回路還流ダイオードも寄生ダイオードを用いてもよい。保護回路能動素子１７と、保護回路還流ダイオード２０とは、保護回路スイッチ１６を構成している。そして、保護回路能動素子１７のゲート端子に、制御回路２２の出力線である制御回路出力線２３が接続されている。また、モータ３とインバータ１１とを接続するＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相の配線に、各相毎の電流を測定するための電流センサ４７ｕ，４７ｖ，４７ｗがそれぞれ設けられている。電流センサ４７ｕ，４７ｖ，４７ｗの測定結果を制御回路２２へ入力するための電流センサ出力線２５ｕ，２５ｖ，２５ｗが、電流センサ４７ｕ，４７ｖ，４７ｗのそれぞれに対して設けられている。

制御回路２２の構成を図３に示す。車両ＥＣＵ７（図１参照）に接続されている制御回路入力線２１には、保護回路動作指示部２４と電流検知部２８とが接続されている。保護回路動作指示部２４には、ラッチ回路２６が接続されている。ラッチ回路２６には、保護回路能動素子駆動ＩＣ２７が接続されている。保護回路能動素子駆動ＩＣ２７には、制御回路出力線２３が接続されている。電流センサ出力線２５ｕ，２５ｖ，２５ｗが、電流検知部２８に接続されている。電流検知部２８には、オフセット電流演算部３０が接続されている。オフセット電流演算部３０には、ＰＩ制御部３２が接続されている。ＰＩ制御部３２には、平滑コンデンサ１０（図２参照）の放電レートの設定値を記憶しているオフセット電流指令部３１が接続されている。また、ＰＩ制御部３２には、デューティー比作成部３３が接続されている。デューティー比作成部３３には、ゲート指令部３４が接続されている。ゲート指令部３４には、ゲート指令部出力線４８ｕ，４８ｖ，４８ｗが接続されている。ゲート指令部出力線４８ｕ，４８ｖ，４８ｗは、能動素子１３ｕ，１３ｖ，１３ｗ（図２参照）のゲートに接続されている。

次に、この発明の実施の形態１に係る回転電機の駆動装置の動作を説明する。
図１に示すように、モータ３の動力によって車両１が走行する場合は、車両ＥＣＵ７が駆動装置４を制御する。具体的には、図２に示すように、駆動装置４に設けられているインバータ１１の能動素子１２ｕ，１２ｖ，１２ｗ，１３ｕ，１３ｖ，１３ｗのゲートを、図示しないゲートドライバ回路がスイッチング制御することで、インバータ１１から出力される交流電力によりモータ３が回転する。この時、制御回路出力線２３からの出力はない状態、つまり電圧出力Ｌｏｗの状態であるため、保護回路能動素子１７はオフの状態である。

車両１の走行中に、交通事故等の緊急事態が発生した場合、車両ＥＣＵ７は図３に示すように、保護回路動作指示部２４と電流検知部２８とに緊急事態通知信号を送信する。保護回路動作指示部２４は、ラッチ回路２６に信号を出力する。ラッチ回路２６は初期状態では、保護回路能動素子駆動ＩＣ２７へ電圧出力をしていない状態であり、つまり電圧出力がＬｏｗである。そしてラッチ回路２６は信号が入力されると、保護回路能動素子駆動ＩＣ２７への電圧出力をＨｉｇｈに切り替えてその状態を保持する。保護回路能動素子駆動ＩＣ２７は制御回路出力線２３を介して、図２に示す保護回路能動素子１７のゲート端子に電圧を出力する。これにより、保護回路能動素子１７がオンになる。すなわち、保護回路スイッチ１６がオンになる。

保護回路スイッチ１６がオンになった後、電流検知部２８（図３参照）は、電流センサ４７ｕ，４７ｖ，４７ｗの測定結果を電流センサ出力線２５ｕ，２５ｖ，２５ｗを経由して受信する。図３に示すように、電流検知部２８は、各相の電流値をオフセット電流演算部３０へ送信する。この時、各相の電流には、モータ３の逆起電力による正弦波の交流電流成分と、モータ３にて発生した逆起電力により、モータ３からの電流が還流ダイオード１４ｕ，１４ｖ，１４ｗを通ってＤＣプラスライン８へ流れ、ＤＣプラスライン８から保護回路能動素子１７を通ってモータ３の中性点１９へ流れる直流電流成分と、平滑コンデンサ１０からの出力電流とが含まれている。この直流電流成分をオフセット電流という。オフセット電流演算部３０では、受信した各相の電流値のオフセット電流値を得るために、受信した交流電流値をローパスフィルターに通して平滑化処理（例えばなまし処理）を実施する。また、オフセット電流指令部３１は、あらかじめ決められた緊急時の平滑コンデンサ１０の放電時に必要な平滑コンデンサ１０の放電レートから、駆動装置４（図２参照）の回路構成においてこの放電レートで放電するために必要なオフセット電流値を算出する。この必要なオフセット電流値は、一般に通常時のオフセット電流値よりも大きくなる。オフセット電流演算部３０は、現在のオフセット電流値をＰＩ制御部３２に送信する。同じく、オフセット電流指令部３１は、算出した必要なオフセット電流値をＰＩ制御部３２に送信する。ＰＩ制御部３２は、現在のオフセット電流値を必要なオフセット電流値に近づけるためのＰＩ制御のための演算を行い、その結果をデューティー比作成部３３へ送信する。デューティー比作成部３３は、受信した演算結果に基づいて、能動素子１３ｕ，１３ｖ，１３ｗのオン／オフのデューティー比を演算し、このデューティー比に基づいた、電圧値Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗの矩形波をゲート指令部３４に送信する。なお、この時デューティー比は、１００％にはならないように制御する。

ゲート指令部３４は、受信した矩形波に基づいて、能動素子１３ｕ，１３ｖ，１３ｗのゲートに電圧値Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗの矩形波を送信する。これにより、能動素子１３ｕ，１３ｖ，１３ｗは、デューティー比に基づいたオン／オフのスイッチング動作を行う。能動素子１３ｕ，１３ｖ，１３ｗがオンであれば、ＤＣプラスライン８から保護回路スイッチ１６と中性点１９とを経て、能動素子１３ｕ，１３ｖ，１３ｗを通りＤＣマイナスライン９まで至る電流経路ができるので、オフセット電流が増加し、能動素子１３ｕ，１３ｖ，１３ｗがオフであれば、オフセット電流は変化しない。したがって、能動素子１３ｕ，１３ｖ，１３ｗはオン／オフのスイッチング動作を行うことで、必要なオフセット電流に近くなるようにオフセット電流を制御することができる。以降は、電流センサ４７ｕ，４７ｖ，４７ｗの電流測定結果から、オフセット電流演算部３０でのオフセット電流の演算と、ＰＩ制御部３２での演算とを繰り返し、演算結果に基づいて能動素子１３ｕ，１３ｖ，１３ｗのオン／オフ制御を継続することで、必要なオフセット電流値に近くなるようにオフセット電流を制御しつづけることができる。ＤＣプラスライン８から保護回路スイッチ１６と中性点１９を経て、能動素子１３ｕ，１３ｖ，１３ｗを通りＤＣマイナスライン９までの電流経路に必要なオフセット電流値に近くなるようにオフセット電流を流すことで、通常時よりもモータ銅損、ＭＯＳ損失、そして他の導通損失が増えるため、効率的に平滑コンデンサ１０の放電を行うことができる。

このように、ＤＣプラスライン８に接続されている保護回路スイッチ１６をオンにした後に、ＤＣマイナスライン９に接続されている全ての相のインバータ１１の能動素子１３ｕ，１３ｖ、１３ｗを同時にオンオフするオンオフ制御を行うことで、平滑コンデンサ１０の電荷を放電することができるので、緊急時に平滑コンデンサ１０の電圧を積極的に下げることができる。

実施の形態２
次に、この発明の実施の形態２に係る回転電機の駆動装置を説明する。尚、実施の形態２において、図１〜図３の参照符号と同一の符号は、同一または同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
この発明の実施の形態２に係る回転電機の駆動装置は、実施の形態１に対して、モータ３の結線を星形結線からΔ結線に変更したものである。

図４に示すように、回転電機であるモータ３５とモータ３５の駆動装置である駆動装置４’とが車両１（図１参照）に設けられている。モータ３５は、Δ結線の三相のブラシレス直流モータであり、駆動コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗ，３７ｕ，３７ｖ，３７ｗが設けられている。駆動コイル３６ｕ，３７ｕがインバータ１１のＵ相の出力とＶ相の出力との間に接続されてモータ３５のＵ相の結線を構成している。同じく駆動コイル３６ｖ，３７ｖがインバータ１１のＶ相の出力とＷ相の出力との間に接続されてモータ３５のＶ相の結線を構成している。さらに駆動コイル３６ｗ，３７ｗがインバータ１１のＷ相の出力とＵ相の出力との間に接続されてモータ３５のＷ相の結線を構成している。そして駆動コイル３６ｕ，３７ｕと、駆動コイル３６ｖ，３７ｖと、駆動コイル３６ｗ，３７ｗとはΔ結線されている。Δ結線の駆動装置４’には、駆動コイル３６ｕと駆動コイル３７ｕとが接続されている点から駆動コイル３６ｗと駆動コイル３７ｗとが接続されている点までの間に結線切り替えスイッチ能動素子３８が設けられている。同様に、駆動コイル３６ｖと駆動コイル３７ｖとが接続されている点から駆動コイル３６ｗと駆動コイル３７ｗとが接続されている点までの間に結線切り替えスイッチ能動素子４１が設けられている。結線切り替えスイッチ能動素子３８，４１はＰチャネル形ＭＯＳＦＥＴである。結線切り替えスイッチ能動素子３８，４１と並列に、結線切り替えスイッチ還流ダイオード３９，４２が、駆動コイル３７ｗと接続する点をカソード側にして設けられている。結線切り替えスイッチ能動素子３８と結線切り替えスイッチ還流ダイオード３９とで、結線切り替えスイッチ４０を構成している。結線切り替えスイッチ能動素子４１と結線切り替えスイッチ還流ダイオード４２とで、結線切り替えスイッチ４３を構成している。この結線切り替えスイッチ還流ダイオード３９，４２も寄生ダイオードを用いてもよい。制御回路２２’のモータ結線切り替え出力線４４が、結線切り替えスイッチ能動素子３８，４１のゲートに接続されている。

ＤＣプラスライン８から駆動コイル３６ｗと駆動コイル３７ｗとが接続されている点までの間に、ＤＣプラスライン８側に保護回路還流ダイオード２０のカソード側があるように、保護回路スイッチ１６が設けられている。図５に示すように、制御回路２２’においては、保護回路能動素子駆動ＩＣ２７に遅延回路４５が接続されている。遅延回路４５の出力が、制御回路出力線２３に接続されている。ラッチ回路２６には、モータ結線切り替え出力線４４が接続されている。その他の構成は実施の形態１と同じである。

次に、この発明の実施の形態２に係る回転電機の駆動装置の動作を説明する。
実施の形態１と同様に、車両１’の走行中に、交通事故等の緊急事態が発生した場合、車両ＥＣＵ７は図５に示すように、保護回路動作指示部２４と電流検知部２８とに緊急事態通知信号を送信する。保護回路動作指示部２４は、ラッチ回路２６に信号を出力する。ラッチ回路２６は初期状態では、保護回路能動素子駆動ＩＣ２７へ電圧出力をしていない状態であり、つまり電圧出力がＬｏｗである。そしてラッチ回路２６は信号が入力されると保護回路能動素子駆動ＩＣ２７及びモータ結線切り替え出力線４４への電圧出力をＨｉｇｈに切り替えてその状態を保持する。

図４に示すように、モータ結線切り替え出力線４４の電圧出力がＨｉｇｈになったことで、結線切り替えスイッチ能動素子３８，４１のゲート端子の電圧出力がＨｉｇｈになり、結線切り替えスイッチ能動素子３８，４１がオンに切り替わる。すると、モータ３５と保護回路能動素子１７と保護回路還流ダイオード２０との結線は、オン状態の結線切り替えスイッチ能動素子３８，４１とそれらに並列な結線切り替えスイッチ還流ダイオード３９，４２とを省略して記載すると、図６に示すような結線と等価になる。したがって、結線切り替えスイッチ能動素子３８，４１がオンに切り替わった時のモータ３５は、駆動コイル３６ｕに対して駆動コイル３７ｗと、駆動コイル３７ｕに対して駆動コイル３６ｖと、駆動コイル３７ｖに対して駆動コイル３６ｗとがそれぞれ組となって並列に結線されるようになる。そして各並列に結線された駆動コイルのそれぞれの組は、中性点４６に星形結線されるようになる。つまり、結線切り替えスイッチ４０，４３をオンにすることにより、駆動コイルをΔ結線から星形結線に切り替えることが可能である。さらに中性点４６からＤＣプラスライン８までの間に保護回路スイッチ１６が設けられている。中性点４６からＤＣプラスライン８までの間に保護回路スイッチ１６が設けられている構成は実施の形態１と同じ構成であるため、これ以降は、実施の形態１のように能動素子１３ｕ，１３ｖ，１３ｗを制御回路２２’によってデューティー比に基づいてスイッチングすることで、実施の形態１と同じ効果を得ることができる。

このように、Δ結線のモータ３５が設けられた駆動装置４’においても、駆動コイル３６ｕと駆動コイル３７ｕとが接続されている点から駆動コイル３６ｗと駆動コイル３７ｗとが接続されている点までの間に、結線切り替えスイッチ４０を設け、駆動コイル３６ｖと駆動コイル３７ｖとが接続されている点から駆動コイル３６ｗと駆動コイル３７ｗとが接続されている点までの間に、結線切り替えスイッチ４３を設け、モータ３５の駆動コイルを星形結線に切り替えることにより、駆動装置４’の構成が実施の形態１の駆動装置４と同じ構成となるので、実施の形態１と同じ効果を得ることができる。

実施の形態１及び２では、ＤＣプラスライン８と中性点１９，４６との間に保護回路スイッチ１６が設けられていたが、これとは逆に、ＤＣマイナスライン９と中性点１９，４６との間に保護回路スイッチ１６を、ＤＣマイナスライン９と保護回路還流ダイオード２０のアノード側端子とを接続するように設けてもよい。この場合、保護回路能動素子１７をオンにして、電流センサ４７ｕ，４７ｖ，４７ｗの電流測定結果から、オフセット電流演算部３０でのオフセット電流の演算と、ＰＩ制御部３２での演算とを繰り返し、演算結果に基づいて能動素子１２ｕ，１２ｖ，１２ｗのオン／オフ制御を継続することで、必要なオフセット電流値に近くなるようにオフセット電流を制御しつづけることができ、実施の形態１及び２と同じ効果を得ることができる。

実施の形態１及び２において、ＤＣマイナスライン９と中性点１９，４６との間に、ＤＣマイナスライン９側にアノード端子が接続されるように保護回路ダイオードを設けてもよい。車両１の走行中に何らかの原因でインバータ１１の制御が停止して全てのスイッチング素子がオフ状態となった場合、モータ３の回転によりモータ３の各相に逆起電力が発生し、これにより、モータ３からの電流が還流ダイオード１４ｕ，１４ｖ，１４ｗを通ってＤＣプラスライン８へ流れ込む。このとき平滑コンデンサ１０の静電容量に余裕があれば平滑コンデンサ１０に電荷がチャージされていくので、そのままでは平滑コンデンサ１０の耐電圧以上に平滑コンデンサ１０の電圧が上がってしまう過電圧状態になる可能性がある。このような場合に、保護回路スイッチ１６をオンにするとモータ３，３５にて発生した逆起電力によるモータ３からの電流が、還流ダイオード１４ｕ，１４ｖ，１４ｗを通ってＤＣプラスライン８へ流れ、ＤＣプラスライン８から保護回路能動素子１７を通ってモータ３，３５の中性点１９へ流れる。モータ３,３５で発生した電流が保護回路能動素子１７を通ってモータ３,３５へ帰還しているため、ＤＣプラスライン８から平滑コンデンサ１０へ電流が流れこまず、平滑コンデンサ１０へのチャージは起こらなくなる。また、モータ３,３５の駆動コイル１８ｕ、１８ｖ、１８ｗ又はモータ３５の駆動コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗ，３７ｕ，３７ｖ，３７ｗを電流が流れることで基準電圧Ｖｃｃが低下する。さらに、車両１の走行に伴い平滑コンデンサ１０の電力が補機類２９で消費されるため、平滑コンデンサ１０の電荷量が減少する。これにより、インバータ１１の制御が停止した時の、モータ３,３５の逆起電力により平滑コンデンサ１０が過電圧状態になることを防止することができる。また、ＤＣマイナスライン９と中性点１９，４６との間に保護回路スイッチを設け、ＤＣプラスライン８と中性点１９，４６との間にＤＣプラスライン８側にカソード端子が接続されるように保護回路ダイオードを設けてもよい。

実施の形態１及び２では、ＤＣプラスライン８と中性点１９，４６との間に保護回路スイッチ１６が設けられていたが、ＤＣマイナスライン９と中性点１９，４６との間に、ＤＣマイナスライン９側に保護回路還流ダイオード２０（第２の保護回路還流ダイオード）のアノード端子が接続されるように、さらにもう一つの保護回路スイッチ１６（第２の保護回路スイッチ）を設けてもよい。この場合、制御回路２２，２２’が、ＤＣプラスライン８側に接続された保護回路スイッチ１６とＤＣマイナスライン９側に接続された第２の保護回路スイッチとのいずれか１つをオンするように選択することで、必要なオフセット電流値に近くなるようにオフセット電流を制御するために、能動素子１２ｕ，１２ｖ，１２ｗと能動素子１３ｕ，１３ｖ，１３ｗとのどちらのオン／オフ制御を実施するかを選択することができるので、駆動装置４，４’の使用の柔軟性が増す。また、オンにしなかった側の保護回路スイッチの保護回路還流ダイオード２０を、保護回路ダイオードとして用いてもよい。これにより、インバータ１１の制御が停止した時の、モータ３，３５の逆起電力により平滑コンデンサ１０が過電圧状態になることを防止することができる。

実施の形態１及び２では、ＤＣプラスライン８と中性点１９，４６との間に保護回路スイッチ１６が設けられていたが、ＤＣマイナスライン９と中性点１９，４６との間に、ＤＣマイナスライン９側に保護回路還流ダイオード２０（第２の保護回路還流ダイオード）のアノード端子が接続されるように設けたさらにもう一つの保護回路スイッチ１６（第２の保護回路スイッチ）と、これに直列に接続された平滑コンデンサ電圧抑制部とを設けてもよい。この平滑コンデンサ電圧抑制部は、コンデンサと抵抗とのうち少なくとも１つを直列に接続したものである。車両１の走行中に何らかの原因でインバータ１１の制御が停止して全てのスイッチング素子がオフ状態となった場合、モータ３の回転によりモータ３の各相に逆起電力が発生する。これにより、モータ３からの電流が還流ダイオード１４ｕ，１４ｖ，１４ｗを通ってＤＣプラスライン８へ流れ込む。このとき平滑コンデンサ１０の静電容量に余裕があれば平滑コンデンサ１０に電荷がチャージされていくので、そのままでは平滑コンデンサ１０の耐電圧以上に平滑コンデンサ１０の電圧が上がってしまう過電圧状態になる可能性がある。このような場合に、ＤＣプラスライン８側の保護回路スイッチ１６及びＤＣマイナスライン９側の第２の保護回路スイッチをオンにすると、モータ３，３５にて発生した逆起電力によるモータ３，３５からの電流が、還流ダイオード１４ｕ，１４ｖ，１４ｗを通ってＤＣプラスライン８へ流れ、ＤＣプラスライン８からＤＣプラスライン８側の保護回路スイッチ１６とＤＣマイナスライン９側の第２の保護回路スイッチとを流れて平滑コンデンサ電圧抑制部に流れ込む。モータ３,３５からの電流が平滑コンデンサ電圧抑制部を流れることにより、モータ３，３５からの電流は平滑コンデンサ１０へ流れなくなり、さらにモータ３,３５からの電流が平滑コンデンサ電圧抑制部で使用されて電荷量が減少する。これにより、インバータ１１の制御が停止した時の、モータ３,３５の逆起電力により平滑コンデンサ１０が過電圧状態になることを防止することができる。また、ＤＣプラスライン８側に設けた保護回路スイッチ１６に平滑コンデンサ電圧抑制部を直列に接続してもよい。

実施の形態１及び２では、保護回路スイッチ１６には保護回路還流ダイオード２０が設けられていたが、保護回路還流ダイオード２０を設けなくてもよい。

実施の形態１及び２では、インバータ１１の能動素子１２ｕ、１２ｖ，１２ｗ及び１３ｕ，１３ｖ，１３ｗはＰチャネル形ＭＯＳＦＥＴを用いたが、Ｎチャネル形ＭＯＳＦＥＴや、バイポーラトランジスタなど他の種類の能動素子を用いてもよい。

実施の形態１及び２では、保護回路スイッチ１６の保護回路能動素子１７はＰチャネル形ＭＯＳＦＥＴであり、実施の形態２では結線切り替えスイッチ４０，４３の結線切り替えスイッチ能動素子３８，４１はそれぞれ、Ｐチャネル形ＭＯＳＦＥＴであるが、スイッチとして使用できる素子や部品であれば他の種類の素子や部品であってもよい。保護回路能動素子１７及び結線切り替えスイッチ能動素子３８，４１に、ＩＧＢＴを用いてもよいし、リレー等の機械的スイッチを用いてもよい。すなわち、この場合における能動素子とは、入力側への入力電流の入力によりスイッチとして導通状態になることで、出力側より出力電流を出力する素子のことを言う。

実施の形態１及び２では、モータ３，３５は三相のブラシレス直流モータであったが、インバータで制御されるモータであれば他の種類の三相モータであってもよい。また、インバータで制御される少なくとも２相以上の電流を使用するモータであってもよい。この場合、モータの相の数に応じてインバータの相の数も変更する。

実施の形態１及び２では、ＰＩ制御によりオフセット電流を制御していたが、他の制御方法であってもよい。例えば、あらかじめ設定されたデューティー比に基づいて能動素子１２ｕ，１２ｖ，１２ｗ，１３ｕ，１３ｖ，１３ｗのオン／オフ制御を行ってもよい。

３，３５ モータ（回転電機）、６ 二次電池（直流電源）、８ ＤＣプラスライン、９ ＤＣマイナスライン、１０ 平滑コンデンサ、１１ インバータ、１２ｕ，１２ｖ，１２ｗ，１３ｕ，１３ｖ，１３ｗ 能動素子（スイッチング素子）、１４ｕ，１４ｖ，１４ｗ、１５ｕ，１５ｖ，１５ｗ 還流ダイオード、１６ 保護回路スイッチ、１７ 保護回路能動素子、１８ｕ，１８ｖ，１８ｗ，３６ｕ，３６ｖ，３６ｗ，３７ｕ，３７ｖ，３７ｗ 駆動コイル、１９，４６ 中性点、２０ 保護回路還流ダイオード、２２，２２’ 制御回路、４０，４３ 結線切り替えスイッチ、４７ｕ，４７ｖ，４７ｗ 電流センサ。

Claims (7)

1. 回転電機の駆動装置であって、
   直流電源に対して並列に接続されている平滑コンデンサと、
   前記直流電源の正極から延びる配線であるＤＣプラスラインと、
   前記直流電源の負極から延びる配線であるＤＣマイナスラインと、
   入力側に前記ＤＣプラスライン及び前記ＤＣマイナスラインが接続され、出力側に前記回転電機が接続され、前記出力側は少なくとも２相の出力を備え、各相にスイッチング素子と前記スイッチング素子毎に並列に接続された還流ダイオードとを備えるインバータと、
   前記回転電機の中性点と前記ＤＣプラスライン又は前記ＤＣマイナスラインのいずれか一方との間に接続されている保護回路能動素子と、前記保護回路能動素子と並列であってカソード端子が前記ＤＣプラスライン側又はアノード端子が前記ＤＣマイナスライン側になるように接続される保護回路還流ダイオードとを有する保護回路スイッチと、
   前記保護回路スイッチをオンにした後に、前記ＤＣプラスライン又は前記ＤＣマイナスラインのいずれか他方に直接接続されている全ての相の前記スイッチング素子を同時にオンオフするオンオフ制御を行う制御回路と
   を備える回転電機の駆動装置。
2. 前記回転電機の各相毎の相電流を測定する電流センサを備え、
   前記制御回路は、前記電流センサの測定電流値が所定の値になるように、前記ＤＣプラスライン又は前記ＤＣマイナスラインのいずれか他方に接続されている全ての相の前記スイッチング素子のオン時間のデューティー比を生成し、前記デューティー比に基づいて前記ＤＣマイナスライン又は前記ＤＣプラスラインに直接接続されている全ての相の前記スイッチング素子のオンオフ制御を行う、請求項１に記載の回転電機の駆動装置。
3. 前記中性点と前記ＤＣプラスライン又は前記ＤＣマイナスラインのいずれか他方との間に、カソード端子が前記ＤＣプラスライン側又はアノード端子が前記ＤＣマイナスライン側になるように接続されている保護回路ダイオードが設けられている、請求項１又は２に記載の回転電機の駆動装置。
4. 前記回転電機の中性点と前記ＤＣプラスライン又は前記ＤＣマイナスラインのいずれか他方との間に接続されている第２の保護回路能動素子と、前記第２の保護回路能動素子と並列であってカソード端子が前記ＤＣプラスライン又はアノード端子が前記ＤＣマイナスライン側になるように接続される第２の保護回路還流ダイオードとを有する第２の保護回路スイッチを備える請求項１又は２に記載の回転電機の駆動装置。
5. 前記第２の保護回路スイッチと直列に接続され、保護回路コンデンサ及び保護回路抵抗のうち少なくともいずれか一つを備える平滑コンデンサ電圧抑制部を備える請求項４に記載の回転電機の駆動装置。
6. 前記回転電機の駆動コイルが星形結線である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の回転電機の駆動装置。
7. 前記回転電機の駆動コイルがΔ結線であり、前記駆動コイルは前記回転電機の巻線に接続された結線切り替えスイッチによって星形結線に切り替えることが可能であり、
   前記回転電機の中性点は、前記回転電機の各相の巻線を星形結線に切り替えた場合の中性点である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の回転電機の駆動装置。

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