JP3325927B2 - 車両の電気モータ制御装置 - Google Patents

車両の電気モータ制御装置

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JP3325927B2 JP27759992A JP27759992A JP3325927B2 JP 3325927 B2 JP3325927 B2 JP 3325927B2 JP 27759992 A JP27759992 A JP 27759992A JP 27759992 A JP27759992 A JP 27759992A JP 3325927 B2 JP3325927 B2 JP 3325927B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、車両の電気モータ制御
装置、更に詳細には、電気モータを作動させる制御信号
を発生する少なくとも１つのコンピュータユニットと、
コンピュータユニットとモータ間に接続された回路装置
とを備え、その回路装置は、電気モータを制御しかつ前
記制御信号が印加される少なくとも１つのスイッチング
素子を有し、また前記回路装置は、コンピュータユニッ
トから発生される制御信号を変形（適合）して前記少な
くとも１つのスイッチング素子に印加する回路手段を有
する車両の電気モータ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の制御装置は、ＤＥ−ＯＳ３６２
５０９１（ＵＳ−ＰＳ４９５１１８８）から知られてい
る。同公報に記載されている制御装置は、スイッチング
される駆動信号を用いて少なくとも１つのスイッチング
素子を介して電気モータを制御する。制御信号を発生す
るコンピュータユニットと電気モータの間に設けられた
回路装置は、少なくとも１つのスイッチング素子の他に
少なくとも１つの第１の回路ユニットを有し、この第１
の回路ユニットは昇圧回路として機能し少なくとも１つ
のスイッチング素子を駆動する。その場合に、コンデン
サが充電され、このコンデンサは、少なくとも１つのス
イッチング素子の駆動入力に印加させる電圧を回路装置
のバッテリ電圧を介して昇圧させている。公知の回路装
置には他の回路ユニット、例えば電気モータないしスイ
ッチング素子領域において電流を監視するための電流検
出機構、電圧制御回路及び診断回路が設けられている。
【０００３】しかしＤＥ−ＯＳ３６２５０９１には、コ
ンピュータユニットが故障した場合に電気モータの制御
を不可能にし、誤作動に対する保護を提供し、逆極性接
続に対する保護に適しており、あるいは過電圧状態の間
著しく負荷を受ける素子ないし全回路装置を保護する手
段が記載されていない。車両においてはだんだんに電気
モータが、特にトラクションコントロールシステムある
いは電子アクセルペダルシステムなど安全上重要な制御
システムにもアクチュエータとして使用されるようにな
って来ているので、コンピュータユニットで発生される
駆動信号に従って電気モータを制御する回路装置には、
駆動安全性、使用性及びコストに関して大きな要請がな
される。この要請は特に次の点に関する。
【０００４】−耐短絡性 −逆極性接続保護 −「ロードダンプ（Load-Dump）保護」（バッテリ端子
が外れた場合の回路の保護） −誤動作に対するロック −部材コストの削減、価格の減少 −コンピュータユニットから直接駆動できること −エネルギ損失が少なく平均的性能ないし高い性能が得
られること −輻射によるノイズスペクトルが小さいこと 上述したように、これらの要請は公知の回路装置によっ
ては少なくとも部分的にしか満たすことができない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、運転
安全性、使用性及びコストに関するこれらの要請を満た
すことのできる車両の電気モータの制御装置を提供する
ことである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１〜３に記載の発
明は、いずれも電気モータを作動させる制御信号を発生
する少なくとも１つのコンピュータユニットと、コンピ
ュータユニットとモータ間に接続された回路装置とを備
え、前記回路装置は、電気モータを制御しかつ前記制御
信号が印加される少なくとも１つのスイッチング素子を
有し、また前記回路装置は、コンピュータユニットから
発生される制御信号を処理して前記少なくとも１つのス
イッチング素子に印加する回路手段を有する、車両の電
気モータ制御装置において、前記回路装置は、さらに制
御装置を誤動作と損傷から保護する次の回路手段、すな
わち、電気モータの駆動を終了させる手段と、ブリッジ
回路を介してモータを駆動する場合、一方のブリッジ辺
を介しての駆動時他方のブリッジ辺を介しての同時駆動
を阻止する手段の少なくとも一つを有するもので、請求
項１に記載の発明は、逆極性接続保護を行うスイッチン
グトランジスタが設けられ、そのドレイン端子に、電源
リプルを平滑化する電解コンデンサが接続されることを
特徴とする。また請求項２に記載の発明は、コンピュー
タユニットが、少なくとも１つのスイッチング素子と接
続された少なくとも１つの出力を有し、このスイッチン
グ素子は非駆動時にはコンデンサを充電させる切り替え
状態となり、また駆動時にはコンデンサを放電させる切
り替え状態となり、前記電気モータの駆動が強制的に終
了ないしは中断されることを特徴とする。さらに、請求
項３に記載の発明は、電気モータを制御する少なくとも
一つのスイッチング素子が、少なくとも制御端子と電源
電圧端子を有し、これらの端子は、電源電圧が過電圧に
なった場合に前記少なくとも１つのスイッチング素子が
駆動されるように、ダイオードを介して互いに接続され
ることを特徴とする。
【０００７】
【０００８】
【作用】本発明構成によれば、上述の基準を満たす電気
モータの制御装置が得られる。
【０００９】好ましくはこの種の回路装置のコストを減
少させることに関して第１の回路ユニットが設けられ、
この回路ユニットによってコンデンサの充電を介して昇
圧が行なわれる（充電ポンピング）。それによって好ま
しくは、パルス状の駆動信号を形成するための回路素子
を設けることなくコンピュータユニット（コンピュータ
素子）から直接駆動することが可能になる。
【００１０】特に好ましくは電気モータのブリッジ駆動
（フルブリッジ、ハーフブリッジ）に関連して第１の回
路ユニットに補充が行なわれる。それにより逆ブリッジ
駆動に関してもコンピュータユニットが故障した場合で
も誤動作に対して回路装置をロックすることができる。
【００１１】さらに好ましくは、立上り（下がり）エッ
ジの急峻性、従ってノイズ信号を制限する手段が得られ
る。
【００１２】他の利点は、コンピュータユニットによっ
てモータ端子における電位の検出が行なわれ、短絡が検
出される。
【００１３】他の利点は本発明の逆極性接続保護であっ
て、それによって回路装置の電力損失がわずかなものに
なり、その場合にさらに電源電圧を平滑化する電解コン
デンサの負荷が除去される。
【００１４】バッテリ端子が外れた場合の本発明による
保護はコストと機能能力に関して特に効果的である。
【００１５】他の利点は従属請求項と以下に示す実施例
の説明から明らかである。
【００１６】
【実施例】以下、図面に示す実施例を用いて本発明を詳
細に説明する。
【００１７】図１から３には、絞り弁あるいは噴射ポン
プなど内燃機関の出力を定める部材と接続された電気モ
ータの制御システムを例にして本発明方法と回路ユニッ
トを示す回路装置が図示されている。
【００１８】この制御システムには少なくとも１つのコ
ンピュータユニット１０が設けられ、このコンピュータ
ユニットには入力線１２〜１４を介して対応する測定装
置１６〜１８から車両及び／あるいはその駆動ユニット
の運転変量が供給される。さらにコンピュータユニット
１０には他の入力線２８と３０が設けられており、一方
導線３２、３４及び３６はコンピュータユニット１０の
出力線である。これらの導線は図２ないし３に続いてい
る。
【００１９】コンピュータユニット１０は入力線１２と
１４を介して供給される運転変量に従って図２と３に示
す回路装置、従って電気モータを駆動する駆動信号を発
生する。その場合に駆動信号は、供給される運転変量に
従って変化するパルスデューティー比を有するパルス状
であって、実施例においては、信号レベルが低いとモー
タに電流が流れる。すなわちモータが駆動される。信号
レベルが高いと、電流は遮断される。モータを駆動する
ブリッジ回路（フルブリッジあるいはハーフブリッジ）
の場合には、モータの第１の回転方向に関してはコンピ
ュータユニットから導線３２を介して、他の回転方向に
関しては導線３４を介して駆動信号が出力され回路装置
１９に出力される。
【００２０】それぞれ制御システムの実施例に従って
（トラクションコントロール装置、ガソリン／ディーゼ
ル噴射及び／あるいは点火制御を備えたアイドリング制
御装置、電子アクセルペダル装置、走行速度制御装置
等）、内燃機関ないし車両の運転変量は、車輪回転速
度、エンジン温度、バッテリ電圧、回転数、アクセルペ
ダル位置、絞り弁ないし噴射ポンプ位置及び／あるいは
車速になる。対応する測定装置１６〜１８からこれらの
運転変量がコンピュータユニット１０へ供給される。コ
ンピュータユニット１０はそれぞれの実施例おいてこれ
らの入力信号から従来技術で知られている方法で所望の
出力を設定するために電気モータのそれぞれの回転方向
に関する駆動信号を形成する。故障の場合にコンピュー
タユニット１０は出力線３６を介して駆動を遮断するこ
とができる。入力線２８と３０を介してコンピュータユ
ニットにはモータ端子の領域の電位が供給される。この
電位はコンピュータユニット１０において処理され、回
路装置の領域の故障状態が判断される。
【００２１】図２と３には回路装置の実施例としてフル
ブリッジ回路が示されている。この回路は、電気モータ
を第１の回転方向に駆動する第１の回路ユニット２０
と、他の回転方向に駆動する同様に構成された第１の回
路ユニット２２を有する。両回路ユニット２０と２２
は、電圧を昇圧するための、誤動作に対してロックする
ための、ノイズスペクトルを減少するためなどの３つの
手段を有している。さらに第２の回路ユニット２４が示
されており、それによってエネルギ損失が少なくコスト
のかからない制御装置の逆極性接続保護が実現される。
第３の要素として第３の回路ユニット２６が示されてお
り、この回路ユニットは本来のフルブリッジ回路であっ
て、モータ端子領域の電位を検出する手段とバッテリ端
子が外れた場合に回路を保護する手段を有する。
【００２２】この場合に上述の回路機能ないし回路ユニ
ットは、それぞれ実施例に従って任意に選択された構成
で制御システムに使用することができる。
【００２３】コンピュータユニット１０の出力線３２は
図２によれば第１の回路ユニット２０側へ導かれてお
り、一方出力線３４は図示の実施例においては同一に構
成された回路ユニット２２へ導かれている。説明を簡略
化するために、回路ユニット２２の回路ユニット２０の
素子と同一の素子には同一の符号にダッシュを付して示
し、詳しい説明はしない。その場合にこれら素子の配
置、配線及び機能は後述の回路ユニット２０の説明から
明らかである。
【００２４】入力線３２はダイオード３８のアノードへ
導かれており、このダイオードのカソードは接続点４０
と接続されている。接続点４０は導線４２を介して回路
ユニット２２へ導かれており、一方他の導線４４は接続
点４０から接続点４６へ導かれている。
【００２５】接続点４６は抵抗４８を介して接続点５０
へ導かれており、接続点５０は抵抗５２を介してアース
に導かれ、導線５６がトランジスタ５８のベースへ導か
れている。トランジスタ５８のエミッタ端子はアースに
接続され、コレクタ端子は接続点６０に導かれている。
この接続点６０からは導線が抵抗６２を介して接続点６
４に導かれており、接続点６４はバッテリ電圧の正の極
６６並びにダイオード６８のアノードと接続されてい
る。ダイオード６８のカソードは接続点７０と接続さ
れ、接続点７０からは第１の導線７２が接続点７４へ導
かれ、一方他のリード線により接続点７０がダイオード
７６のアノードと接続されている。ダイオード７６のカ
ソードは接続点７８と接続されている。接続点７４はコ
ンデンサ８０並びに抵抗８２と接続されている。
【００２６】接続点６０は導線８４を介して接続点８６
へ導かれている。この接続点８６には抵抗８８が接続さ
れ、それによって接続点８６がコンデンサ８０と接続さ
れる。接続点８６からはさらに導線９０が接続点９２へ
導かれており、接続点９２にはダイオード９４のアノー
ドが接続されている。またこのダイオードのカソードは
回路ユニット２２から来ている導線４２’に接続されて
いる。さらに接続点９２にはダイオード９６のアノード
が接続され、このダイオードのカソードはコンデンサ９
８と接続されている。ダイオード９６に対して並列に抵
抗１００が接続されている。
【００２７】コンデンサ９８は導線１０２を介して接続
点１０４へ導かれており、接続点１０４には回路ユニッ
ト２０の出力線の１つである導線１０６とダイオード１
０８のアノードが接続されている。
【００２８】抵抗８２は導線１１０を介して接続点１１
２に導かれており、接続点１１２にはトランジスタ１１
４のコレクタが接続されている。接続点１１２からはさ
らに他の導線１１６が接続点１１８へ導かれており、こ
の接続点１１８にはツェナーダイオード１２０のアノー
ドが接続されている。ダイオード１０８と１２０のカソ
ードは共に接続点１２２へ導かれている。接続点１１８
は回路ユニット２０の出力線１２４を介して回路ユニッ
ト２６へ導かれている。
【００２９】接続点７８には抵抗１２６を介して回路ユ
ニット２０の出力線１２８が接続されており、それによ
って回路ユニット２０が回路ユニット２４と接続され
る。接続点７８からは導線１２８が回路ユニット２２に
導かれており、導線１２８は同様に回路ユニット２２の
入力線を形成する。
【００３０】接続点４６は抵抗１３０と導線１３２を介
して接続点１３４に導かれており、この接続点１３４は
抵抗１３６を介してアースに接続されている。接続点１
３４からは導線１３８がトランジスタ１１４のベースに
接続され、このトランジスタのエミッタはアースに、ま
たコレクタは接続点１１２に接続されている。
【００３１】回路ユニット２０の出力線１０６と１２４
は回路ユニット２２の出力線１４０と１４２に対応す
る。
【００３２】さらに図２にはコンピュータユニット１０
の出力線３６が記載されている。この出力線は接続点１
４４へ導かれており、接続点１４４は抵抗１４６を経て
電源電圧の正の極６６に接続されている。接続点１４４
は導線３６を介してトランジスタ１４８のベースに導か
れており、トランジスタのエミッタはアースに、またコ
レクタは回路ユニット２０の接続点１２２ないし回路ユ
ニット２２の接続点１２２’に接続されている。
【００３３】図３には、逆極性接続保護を実施する回路
ユニット２４が示されている。バッテリないし電源電圧
の接続点２００は導線２０２を介して接続点２０４に導
かれており、接続点２０４はコンデンサ２０６を経てア
ースに接続されている。接続点２０４からはさらに導線
２０８が接続点２１０へ導かれており、接続点２１０か
らは導線２１２が接続点２１４へ導かれると共に他の導
線２１６が抵抗２１８を介して接続点２２０へ導かれて
いる。接続点２２０は導線２２２を介してトランジスタ
２２４のベースに接続され、このトランジスタのエミッ
タは接続点２１４へ導かれ、一方コレクタは接続点２２
６と接続されている。さらに接続点２２０からは導線２
２８がダイオード２３０のカソードに接続され、このダ
イオードのアノードは抵抗２３２を介してアースに接続
されている。
【００３４】接続点２２６には回路ユニット２４の出力
線１２８が接続され、一方導線２３４がスイッチングト
ランジスタ２３６のゲートへ導かれている。このスイッ
チングトランジスタのソース及びドレイン端子は接続点
２１４ないし接続点２３８と接続されている。接続点２
３８からは導線２４０が回路ユニット２６へ導かれると
共に他の導線２４２が接続点２４４へ導かれており、こ
の接続点２４４は第１のコンデンサ２４６と電解コンデ
ンサ（Ｅｌｋｏ）２４８を介してアースに接続されてい
る。この場合に電解コンデンサの＋極が接続点２４４に
接続される。
【００３５】導線２４０は回路ユニット２６において接
続点２５０に導かれている。接続点２５０は導線２５２
を介してスイッチングトランジスタ２５６のドレイン端
子２５４に導かれ、一方第２の導線２５８がスイッチン
グトランジスタ２６２のドレイン端子２６０に導かれて
いる。回路ユニット２０の出力線である導線１２４は抵
抗２６４と接続点２６６及びアースに接続された抵抗２
７０を有する接続点２６８を介してトランジスタ２５６
のゲート端子へ導かれている。回路ユニット２２の出力
線である導線１４２は接続点２７２を介してトランジス
タ２６２のゲート端子に導かれている。
【００３６】接続点２６６からは導線が互いにカソード
に接続された２つのダイオード２７４と２７６を介して
接続点２５８へ導かれている。ダイオード２７４はツェ
ナーダイオードである。スイッチングトランジスタ２５
６のソース端子は接続点２７８に導かれ、一方スイッチ
ングトランジスタ２６２のソース端子は接続点２８０へ
導かれている。ハーフブリッジ回路の実施例でトランジ
スタ２６２を設けない場合には、その代わりにダイオー
ド２６１が挿入され、そのカソードが接続点２５０に、
またアノードが接続点２８０に接続される。
【００３７】接続点２７８と２８０の間には電気モータ
２８２が配置されている。
【００３８】接続点２７２は抵抗２８８を介してアース
に接続されている。接続点２７８からは導線２９０が接
続点２９２に導かれており、接続点２９２は抵抗２９４
を介してアースに接続されている。さらに接続点２９２
からは導線２８が、アースに接する抵抗２９８を有する
接続点２９６を介してコンピュータユニット１０へ導か
れている。さらに接続点２７８からは導線３００がスイ
ッチングトランジスタ３０４のドレイン端子３０２へ導
かれている。このスイッチングトランジスタのゲートは
導線３０６と接続点３０８及び３１０を介して回路ユニ
ット２２の出力線である導線１４０へ導かれており、接
続点３０８、３１０は抵抗３１２及びツェナーダイオー
ド３１４を介してそれぞれアースに接続されている。
【００３９】ここでも同様に、ハーフブリッジの場合に
はトランジスタ３０４の代わりにダイオード３０３が挿
入され、そのカソードは導線３００と、またアノードは
点３１８と接続される。反対の対角線をハーフブリッジ
回路として選択する場合には、トランジスタ２５６と３
２２に関して同様なことが行われる。
【００４０】スイッチングトランジスタ３０４のソース
端子はさらに導線３１６と接続されており、導線３１６
はアースと接続された接続点３１８を介してトランジス
タ３０４を第４のスイッチングトランジスタ３２２のソ
ース端子３２０と接続する。トランジスタ３２２のゲー
トは抵抗３２４と接続点３２６、３２８及び３３０を介
して回路ユニット２０の出力線である導線１０６に接続
されている。その場合、接続点３２６は抵抗を介して、
接続点３３０はツェナーダイオードを介してそれぞれア
ースに接続されている。
【００４１】スイッチングトランジスタ３２２のドレイ
ン端子３３２は接続線３３４と接続点３３６を介して接
続点２８０に接続されている。接続点３３６からは導線
３４０がカソードを互いに接続された２つのダイオード
３４２と３４４を介して接続点３２８へ導かれている。
その場合ダイオード３４４はツェナーダイオードになっ
ている。さらに接続点３３６には導線３０が接続されて
おり、導線３０は電源電圧の正の極６６に接続された抵
抗３４８を有する接続点３４６と、アースに対して接続
された抵抗３５２を有する接続点３５０を介してコンピ
ュータユニット１０へ戻されている。
【００４２】スイッチングトランジスタ２５６、２６
２、３０４と３２２は、電気モータ２８を駆動するフル
ブリッジ回路を形成する。その場合にモータはスイッチ
２５６と３２２が閉成されている場合には一方の回転方
向に回転し、スイッチ２６２と３０４が閉成されている
場合には他方の回転方向に回転する。抵抗２９４と３４
８によってモータ端子の電位が検出され、導線２８と３
０を介してコンピュータユニットへフィードバックされ
故障検出が行なわれる。
【００４３】次に図１から３に示す回路装置の機能を説
明する。
【００４４】すでに説明したように、図示の実施例にお
いては、非駆動すなわちモータ２８２を流れる電流が遮
断されているモードは導線３２ないし３４に印加される
信号レベルが正であることによって特徴付けられ、駆動
すなわちモータ２８２に電流が供給されるモードの間は
信号レベルがアース電位近傍の低いレベルになっている
ことよって特徴付けられる。
【００４５】回路ユニット２０と２２は入力線１２８を
介して回路ユニット２４及び制御システムのバッテリな
いし電気系統の端子に接続されている。正の極６６は制
御システムの駆動電圧である。
【００４６】まず始めに、スイッチングトランジスタ２
５６、２６２、３０４及び３２２を直接駆動する方法を
保証し、部品点数とコストに関する削減の大部分を担う
回路手段について説明する。
【００４７】コンピュータユニットは、ほぼ導線３２、
ダイオード３８、抵抗４８、トランジスタ５８、ダイオ
ード９６、導線１０６、抵抗３２４及びスイッチングト
ランジスタ３２２並びに導線３２、ダイオード３８、抵
抗４８、トランジスタ５８、抵抗８８、コンデンサ８
０、抵抗８２、導線１２４、抵抗２６４及びスイッチン
グトランジスタ２５６を介して電気モータを第１の回転
方向に駆動する。スイッチングトランジスタ２６２と３
０４を介して定められるモータの他方の回転方向につい
ても同様なことが当てはまる。
【００４８】遮断状態、すなわち導線３２の信号レベル
が高い場合には（同様なことが回路ユニット２２の導線
３４にも当てはまる）、トランジスタ５８と１１４は導
通状態となる。従って接続点６０の電位はアース電位近
傍になり、コンデンサ８０は抵抗８８とダイオード６８
を介して駆動電圧（６６）の値（駆動電圧は例えば１０
〜１２Ｖ）に充電される。トランジスタ５８が導通され
ており、接続点６０がアース電位近傍の領域にあること
によって、その後の導線８４、９０、１０２は後述する
ようにコンデンサ９８が放電すると低い信号レベルとな
り、それによって回路ユニット２０の出力線１０６（回
路ユニット２２の出力線１４０）にも低い信号レベルが
印加され、回路ユニット２６のスイッチング素子３２２
（３０４）は作動されず、従って閉成されない。
【００４９】同様にトランジスタ１１４が閉成されるこ
とによって、接続点１１２、従って出力線１２４もアー
ス電位近傍になる。それによって回路ユニット２０の出
力線１２４（ないし回路ユニット２２の出力線１４２）
には低い信号レベルが印加されるので、電気モータを駆
動するスイッチング素子２５６（２６２）は作動され
ず、すなわち閉成されない。
【００５０】この駆動状態においては回路ユニット２６
の全てのスイッチング素子は作動されないので、導線２
４０を介してモータ２８２を通ってアース３１８へ流れ
る電流は遮断され、従って、システムは非駆動状態にな
る。
【００５１】駆動状態、すなわち所定の期間にわたって
所定のパルスデューティー比で導線３２（３４）の電位
がアース電位近傍に変化する場合には、トランジスタ５
８と１１４は遮断される。それによって接続点６０の電
位は駆動電位（１０〜１２ボルト）に達し、それによっ
て接続点７４、従って接続点１１２も同様にトランジス
タ１１４が開放されているときにはコンデンサ８０に蓄
えられたエネルギ（駆動電圧レベルのコンデンサ電圧）
によって、駆動電圧の約２倍（約２０ボルト）に相当す
る電位に上昇する。それによって回路ユニット２０の出
力線１２４（同様に回路ユニット２２の出力線１４２）
には高い電圧レベルが印加され、それによってパワート
ランジスタ２５６（２６３）が閉じ、すなわち作動され
る。
【００５２】非駆動状態においてコンデンサ９８が放電
されている場合には、トランジスタ５８の開放後の駆動
モードの始めに、接続点６０の電位が高くなることによ
って回路ユニット２０の出力線１０６（他の回転方向に
駆動が行われる場合には同様に回路ユニット２２の出力
線１４０）に高い信号レベルが現れ、それによってパワ
ートランジスタ３２２（３０４）が作動される（閉じ
る）。
【００５３】それによって電気モータ２８２に電流が流
れ、電流方向に従って一方向（２５６と３２２が作動）
あるいは他方向（２６２と３０４が作動）に回転され
る。システムは駆動状態にある。
【００５４】導線３２（３４）の信号レベル変化後にコ
ンデンサ８０は抵抗６２を介して放電される。同時にコ
ンデンサ９８が抵抗１００を介して充電される。この充
電状態の変化はアクティブな低い信号レベルの期間に比
較して小さいので、回路ユニット２６のスイッチングト
ランジスタの作動はこの期間の間は保証される。
【００５５】上述の手段によってコンピュータユニット
１０からスイッチングトランジスタを直接駆動すること
と素子点数を減少させることが可能になる。それによっ
てスペースもコストも低下する。さらに図示の回路は、
フルブリッジ、ハーフブリッジあるいは個別ドライバな
ど種々のドライバ段に使用することができ、かつ種々の
電気的負荷に適合させることができる。
【００５６】さらに、回路装置及び／あるいはコンピュ
ータユニットの誤動作の防止とロックする好ましい手段
とその作用について述べる。
【００５７】駆動状態におけるコンデンサ８０と９８の
充電状態の変化によって、スイッチングトランジスタの
ゲート電圧は所定に減少する。コンピュータユニット１
０の故障により正しい信号レベル変化を行えなくなり、
スイッチングトランジスタの駆動が長く続き過ぎる場合
には、コンデンサ８０と９８の放充電動作が続き、回路
ユニット２０（２２）の出力線１２４（１４２）の信号
レベルがスイッチングトランジスタの電圧しきい値より
小さい電圧値を有するようになる。これによりスイッチ
ングトランジスタが開放されて、モータに流れる電流が
遮断される。それにより回路装置が自動的に遮断され、
モータの誤った持続駆動が防止され、モータは確実に遮
断状態へ移行する。
【００５８】この種の手段は電子アクセルペダルあるい
はトラクションコントロール装置に使用する場合には必
要である。というのはモータが持続駆動されると、最初
の場合には車両が加速されてしまい、また後者の場合に
は誤った出力損失をもたらす恐れがあるからである。
【００５９】さらに故障の場合にモータを両方向に同時
に操作することは許されない。それによってバッテリ電
圧が短絡してしまう。この理由から本発明によれば、２
つの駆動系統を互いにロックし、かつ同時駆動を阻止す
る手段が設けられている。
【００６０】非駆動状態においてはコンデンサ９８は完
全に放電する。ダイオード９４ないし９４’は他方の回
転時非駆動の導線４２ないし４２’に現れる高い信号レ
ベルによって遮断状態となる。駆動状態においては、す
なわち導線３２ないし３４の信号レベルが低い場合に
は、このダイオードにより接続点９２ないし９２’と接
続点８６ないし８６’における信号レベルは上昇できな
くなる。というのはその場合にはダイオードの導通方向
が切り替わり、スイッチング素子の駆動が阻止されるか
らである。
【００６１】ダイオード９４ないし９４’により第１の
回転方向での駆動の間第２の回転方向における駆動が不
可能になる。導線３４ないし３２と回路ユニット２０な
いし２２を介しての誤った駆動が有効にロックされる。
【００６２】回路装置における故障状態、特に短絡及び
同様な電気的な故障を検出するために、モータ端子にお
ける電位が抵抗２９４と３４８によって検出され、導線
２８と３０を介してコンピュータユニットへ供給され
る。そこで電位値を用いてそのときの駆動状況を参照し
て故障状態が判定される。
【００６３】故障の場合、及びモータの停止後は、コン
ピュータユニットは適当な電圧信号を介してトランジス
タ１４８を導通させて強制的に駆動を中断させ、回路装
置を遮断することができる。
【００６４】ダイオード９６と抵抗１００によってコン
デンサ充電時のオンオフ時定数が定められる。それによ
ってパルス状の駆動信号のエッジの急峻性を種々に調節
でき、放出されるノイズ信号が最小にされる。
【００６５】特に重要なことは、回路ユニット２６に関
する「ロードダンプ（Load-Dump）保護」であって、バ
ッテリ端子が外れた場合に回路を保護する。バッテリ端
子の接続が外れた場合には、モータの発電機が非常に高
い電圧を発生し、それによって電子的な素子、特にパワ
ートランジスタが損傷し、場合によっては破壊されてし
まう。
【００６６】この種の故障の場合が発生すると、トラン
ジスタ２５６は接続点２５０における高い電圧によって
ツェナーダイオード２７４とダイオード２７６を介して
導通され、すなわち作動方向に駆動される。それによっ
て接続点２５４とトランジスタのゲートに高い信号レベ
ルが印加される。その場合トランジスタ２５６はツェナ
ーダイオードのように動作し、そのドレイン−ソース間
を介して約４０ボルトの電圧を消費（吸収）し、安定化
させる。ダイオード３４２とツェナーダイオード３４４
はトランジスタ３２２に関連して同様な作用を行なう。
このトランジスタも約４０ボルトの電圧を消費し、実際
に印加される電圧との差がモータ２８２によって消費さ
れる。このようにしてバッテリが外れたことによって発
生した過電圧パルスは２つのトランジスタとモータに分
配される。それによって、約１２０ボルトの領域の著し
い過電圧を回路を損傷せずに吸収することができる。
【００６７】このようにしてブリッジ出力段におけるロ
ードダンプ保護は、実際にはエネルギ消費なしに実現さ
れる。この回路は、この故障の場合に発生する電圧に適
合される。ロードダンプの場合に電圧が８０ボルト、即
ちトランジスタによって安定化可能な電圧の合計を越え
ると、トランジスタに電流が流れ、それによって電力損
失が発生する。この電流消費の開始時点はツェナー電圧
を変化させることによってトランジスタに適合される。
【００６８】回路ユニット２４は逆極性接続保護を実施
し、電力損失を好ましく減少させ、電源電圧を平滑化す
る電解コンデンサ２４８を保護する。
【００６９】逆極性接続保護はほぼトランジスタ２３６
によって行われる。モータが電流を消費する場合には、
ダイオード６８と７６及び抵抗１２６を介してトランジ
スタ２３６が導通される。この時点ではトランジスタが
逆に駆動される。それによってトランジスタの寄生的な
ダイオード（ソース−ドレイン）は著しく負担が軽減さ
れる。というのは電流はドレイン−ソースを介して流れ
るからである。明らかに発生する電力損失は減少する。
【００７０】モータが非駆動の場合には、電流はその場
合に通常駆動で動作するトランジスタ２３６を介して電
源に戻り、その場合ハーフブリッジの場合には回路はダ
イオード２６１と３０３によって閉成されており、ない
しはフルブリッジの場合には反対対角線トランジスタの
寄生ソース−ドレインダイオードによって閉成される。
それによってモータのコイル磁場に蓄えられたエネルギ
は３５％まで電源電圧に戻される。接続点２００にバッ
テリ電圧が逆極性で接続された場合には、トランジスタ
２３６の駆動は抵抗２１８、ダイオード２３０及びトラ
ンジスタ２２４によって遮断される。それによってトラ
ンジスタ２２４を介しブリッジは給電を受ける回路の短
絡による破壊から保護される。
【００７１】電源で駆動される電解コンデンサ２４８は
通常著しい負荷を受ける。このコンデンサは、制御シス
テムから発生される電源リプルを平滑化する課題を有す
る。このコンデンサは、電源から切り離さないと、制御
装置の駆動外でも電源を平滑化し、それによって不必要
な電力損失を発生してしまう。それによってこの素子の
予測寿命が低下する。継続的に駆動されない出力段の場
合には、電解コンデンサを保護することが望ましい。従
って非駆動の場合にはトランジスタ２３６は遮断され、
コンデンサ２４８は電源から切り離される。従ってそれ
によって不必要な電源平滑化が行われず、電解コンデン
サにおける電力損失が効果的に減少され、従ってその寿
命も延長される。
【００７２】上述の関連において説明された本発明手段
は、他の実施例においてそれぞれ単独であるいは任意に
組み合せて使用することができる。
【００７３】好ましくはさらに、本発明手段は車両の他
の電気モータに関連して使用することもできる。
【００７４】
【発明の効果】以上の発明から明らかなように、請求項
１に記載の発明では、スイッチングトランジスタが遮断
されるときには、そのドレイン端子に接続された電解コ
ンデンサは、電源から切り離されるので、不必要な電源
リプル平滑化を防止でき、電解コンデンサの寿命を延ば
すことができ、また、請求項２に記載の発明では、コン
デンサの放電により、モータを駆動するスイッチングト
ランジスタが遮断されるので、モータを確実に遮断させ
ることができ、さらに請求項３の発明では、電源電圧が
過電圧になると、スイッチング素子が駆動され、そのと
きスイッチング素子がツェナーダイオードのように動作
して電圧を吸収するので、回路を過電圧から保護するこ
とができ、運転安全性、使用性を向上させ、コストを低
減させることができる車両の電気モータの制御装置が得
られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明構成を説明する概略ブロック図である。
【図２】電気モータの駆動電圧を昇圧しまたその両方向
同時駆動を阻止する回路ユニットの詳細な回路図であ
る。
【図３】電気モータを駆動するフルブリッジ回路の回路
図である。
【符号の説明】
１０ コンピュータユニット １６ 測定装置 １８ 測定装置 ２０、２２、２４、２６ 回路ユニット ５８ トランジスタ １１４ トランジスタ ２５６、２６２ スイッチングトランジスタ ３０４、３２２ スイッチングトランジスタ
フロントページの続き (72)発明者 マルティン ルッツ ドイツ連邦共和国 7141 シュヴィーバ ーディンゲン グロガウアーヴェーク 20 (72)発明者 ハラルト シュヴェーレン ドイツ連邦共和国 7015 コルンタール ミュンヒンゲン コルンヴェストハイマ ーシュトラーセ 217 (56)参考文献 特開 平１−248927（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−177294（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−88787（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−124098（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02P 5/00 - 5/26 H02P 7/00 - 7/34 B60L 15/28 H02H 7/08 B60L 3/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電気モータを作動させる制御信号を発生
    する少なくとも１つのコンピュータユニットと、コンピ
    ュータユニットとモータ間に接続された回路装置とを備
    え、 前記回路装置は、電気モータを制御しかつ前記制御信号
    が印加される少なくとも１つのスイッチング素子を有
    し、 また前記回路装置は、コンピュータユニットから発生さ
    れる制御信号を処理して前記少なくとも１つのスイッチ
    ング素子に印加する回路手段を有する、 車両の電気モータ制御装置において、 前記回路装置は、さらに制御装置を誤動作と損傷から保
    護する次の回路手段、すなわち、 電気モータの駆動を終了させる手段と、 ブリッジ回路を介してモータを駆動する場合、一方のブ
    リッジ辺を介しての駆動時他方のブリッジ辺を介しての
    同時駆動を阻止する手段の少なくとも一つを有し、また、逆極性接続保護を行うスイッチングトランジスタ
    が設けられ、そのドレイン端子に、電源リプルを平滑化
    する電解コンデンサが接続される ことを特徴とする車両
    の電気モータ制御装置。
  2. 【請求項２】 電気モータを作動させる制御信号を発生
    する少なくとも１つのコンピュータユニットと、コンピ
    ュータユニットとモータ間に接続された回路装置とを備
    え、前記回路装置は、電気モータを制御しかつ前記制御信号
    が印加される少なくとも１つのスイッチング素子を有
    し、 また前記回路装置は、コンピュータユニットから発生さ
    れる制御信号を処理して前記少なくとも１つのスイッチ
    ング素子に印加する回路手段を有する 、車両の電気モータ制御装置において 、前記回路装置は、さらに制御装置を誤動作と損傷から保
    護する次の回路手段、すなわち 、電気モータの駆動を終了させる手段と 、ブリッジ回路を介してモータを駆動する場合、一方のブ
    リッジ辺を介しての駆動時他方のブリッジ辺を介しての
    同時駆動を阻止する手段と 、電源電圧領域の過電圧ないし過電流時に前記回路装置を
    保護する手段の少なくとも一つを有し 、前記コンピュータユニットは、少なくとも１つのスイッ
    チング素子と接続された少なくとも１つの出力を有し、
    このスイッチング素子は非駆動時にはコンデンサを充電
    させる切り替え状態となり、また駆動時にはコンデンサ
    を放電させる切り替え状態となり、前記電気モータの駆
    動が強制的に終了ないしは中断されることを特徴とする
    車両の電気モータ制御装置 。
  3. 【請求項３】 電気モータを作動させる制御信号を発生
    する少なくとも１つのコンピュータユニットと、コンピ
    ュータユニットとモータ間に接続された回路装置とを備
    え、前記回路装置は、電気モータを制御しかつ前記制御信号
    が印加される少なくとも１つのスイッチング素子を有
    し 、また前記回路装置は、コンピュータユニットから発生さ
    れる制御信号を処理して前記少なくとも１つのスイッチ
    ング素子に印加する回路手段を有する 、車両の電気モータ制御装置において 、前記回路装置は、さらに制御装置を誤動作と損傷から保
    護する次の回路手段、すなわち 、電気モータの駆動を終了させる手段と 、ブリッジ回路を介してモータを駆動する場合、一方のブ
    リッジ辺を介しての駆動時他方のブリッジ辺を介しての
    同時駆動を阻止する手段の少なくとも一つを有し、 前記電気モータを制御する少なくとも一つのスイッチン
    グ素子は、少なくとも制御端子と電源電圧端子を有し、
    これらの端子は、電源電圧が過電圧になった場合に前記
    少なくとも１つのスイッチング素子が駆動されるよう
    に、ダイオードを介して互いに接続されることを特徴と
    する車両の電気モータ制御装置 。
  4. 【請求項４】 前記回路装置によって内燃機関の出力を
    定める部材が駆動されることを特徴とする請求項１から
    ３のいずれか１項に記載の車両の電気モータ制 御装置。
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