JP4003702B2

JP4003702B2 - 車載される電動機の電動機駆動装置

Info

Publication number: JP4003702B2
Application number: JP2003163382A
Authority: JP
Inventors: 康洋穂坂; 聖二坂西; 隆之喜福
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-06-09
Filing date: 2003-06-09
Publication date: 2007-11-07
Anticipated expiration: 2023-06-09
Also published as: JP2004364475A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機を駆動するための電動機駆動装置に関するものであり、特に、車両用電動式パワーステアリング装置の電動機などのように車載される電動機の電動機駆動装置にかかわるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、油圧を動力とする油圧パワーステアリング装置に対して、燃費向上等が図れる電動機を動力とする電動パワーステアリング装置が実用化されている。
【０００３】
このような電動パワーステアリング装置では、例えば、図７に示すように、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）１が、操舵トルクを検出するトルクセンサ２、車両の速度を検出する車速センサ３、電動機Ｍの電流を検出する電流センサ４等の各種センサからの信号に基づき、ステアリング系に補助操舵力を与えるために、電動機Ｍの駆動方向および出力トルクを決定し、ドライブ回路５ａ、５ｂを駆動して電動機Ｍを駆動する。７は装置への電源供給を遮断するリレー回路であり、図示しないイグニションスイッチの動作に応じて開閉し、また、装置が故障した場合などに電源を遮断する。
【０００４】
このような装置は、図７に示すように、４つのｎチャンネル型電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴという）Ｑ１〜Ｑ４で構成されるブリッジ回路６を備え、その入力端子間にバッテリＢを、その出力端子間に電動機Ｍを接続し、対辺をなすＦＥＴをオン駆動あるいはＰＷＭ駆動することによって、右方向あるいは左方向へ駆動している。ＲｑはＦＥＴがオフされた時に放電経路となる放電抵抗である。
【０００５】
ところで、ｎチャンネン型電界効果トランジスタをオンさせるためには、ソース電位に対してゲート電位を少なくとも３Ｖ程度高くする必要があり、安定してオンさせるためにはそれ以上高くする必要があることが一般に知られている。
【０００６】
このブリッジ回路６において、各ＦＥＴをオンするために、高電位側ＦＥＴ、すなわち、Ｑ１およびＱ２は、オンしたときのソース電位がバッテリ電圧と等しくなるため、安定してオンさせるために、ドライブ回路５ａにより昇圧回路１０によって昇圧されたバッテリ電圧より高い電圧で駆動される。一方、低電位側ＦＥＴ、すなわちＱ３およびＱ４は、ドライブ回路５ｂによってソース電位が接地電位であるためバッテリ電圧にて駆動される。
【０００７】
【特許文献１】
特許第２８６４４７４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような装置においては、バッテリ電圧が低下した場合、昇圧回路１０により昇圧された電圧で駆動される高電位側のＦＥＴＱ１およびＱ２は、オンするために充分な電圧が与えられるが、バッテリ電圧で駆動される低電位側ＦＥＴＱ３およびＱ４は、安定してオンするために充分な電圧が与えられず、最悪の場合、オンできなくなり電動機Ｍを駆動することができなくなるという問題があった。
【０００９】
この発明は上記のような問題を解決するものであり、電源電圧（バッテリ電圧）が低下した場合でも、ブリッジ回路を構成する全てのＦＥＴを駆動でき、電動機を安定かつ有効に駆動できる電動機駆動装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電動機駆動装置は、ｎチャンネル型電界効果トランジスタを用いたブリッジ回路を備え、このブリッジ回路の入力端子間に電動機駆動用電源を接続し、出力端子間に電動機を接続し、上記ブリッジ回路を構成するｎチャンネル型電界効果トランジスタのうち、電動機駆動用電源の高電位側に接続されたｎチャンネル型電界効果トランジスタを第１の昇圧回路を介して駆動し、かつ、電動機駆動用電源の低電位側に接続されたｎチャンネル型電界効果トランジスタを、第２の昇圧回路を介して駆動し、上記第１の昇圧回路の出力電圧は、上記第２の昇圧回路の出力電圧より高く、第２の昇圧回路の出力は分岐され、一方は、低電位側に接続されたｎチャンネル型電界効果トランジスタを駆動し、他方は、第１の昇圧回路に入力されるものである。
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
また、電動機駆動装置の故障を検出する故障検出手段によって、電動機駆動装置の故障が検出されたときは、昇圧回路の動作を停止するものである。
【００１５】
参考例１．
以下、参考例１を説明する。図１は、参考例１を示す図である。図７に示す従来装置と同一箇所には同一符号を付し、その詳細は省略する。
【００１６】
上述の従来装置と参考例１の差異は、昇圧回路１０により昇圧された電圧が低電位側ＦＥＴＱ３およびＱ４を駆動するドライブ回路５ｂにも与えられている点である。このように、低電位側ＦＥＴＱ３およびＱ４をも昇圧回路１０を介して駆動することにより、電源としてのバッテリ電圧が低下した場合であっても、ブリッジ回路６を構成する全てのＦＥＴを駆動することができ、電動機Ｍを安定かつ有効に駆動することができる。従って、電動機駆動装置としては、電源電圧に対する動作範囲を広く設定でき、あるいは、電源電圧の低下に対するマージンを大きく設定できる。
【００１７】
参考例２．
上記参考例１では、高電位側ＦＥＴＱ１、Ｑ２および低電位側ＦＥＴＱ３、Ｑ４ともに共通の昇圧回路１０にて昇圧した電圧を直接与えるように構成したが、図２に示すように、共通の昇圧回路１０を用いつつ、低電圧側ＦＥＴＱ３およびＱ４には分圧抵抗Ｒｓを介して電圧を与えるように構成してもよい。この場合、分圧抵抗Ｒｓは昇圧回路１０によって昇圧した電圧を、放電抵抗Ｒｑとの間で分圧するものであり、低電位側ＦＥＴＱ３およびＱ４へ与える電源が、昇圧回路１０の出力電圧より低く、電源電圧より高くなるように、その抵抗値を設定する。このように構成することによって、電動機を安定かつ有効に駆動することができるという効果に加えて、昇圧回路１０にて無駄に電圧を昇圧する必要がなく、消費電力を抑制することもできる。また、低電位側ＦＥＴＱ３およびＱ４へ供給される電圧が比較的低く、低電位側ＦＥＴＱ３およびＱ４として耐圧の小さい素子を用いることができ、電動機駆動装置を安価にすることができるという効果を奏することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
上記参考例１および２では共通の昇圧回路１０を介して全てのＦＥＴを駆動するように構成したが、図３に示すように、高電位側ＦＥＴ駆動用の昇圧回路１１および低電位側ＦＥＴ駆動用の昇圧回路１２をそれぞれ設けてもよい。この場合、例えば、高電位側ＦＥＴ駆動用昇圧回路１１では電源電圧の３倍に昇圧し、一方、低電位側ＦＥＴ駆動用昇圧回路１２では電源電圧の２倍に昇圧する。このように高電位側、低電位側で別々の昇圧回路１１および１２を設け、各々のＦＥＴを駆動するために必要な電圧に昇圧することによって、電動機を安定かつ有効に駆動することができるという効果に加えて、昇圧回路１１にて無駄に電圧を昇圧する必要がなく、消費電力を抑制することもできる。
【００１９】
なお、上記実施の形態１では、高電位側ＦＥＴ駆動用の昇圧回路１１および低電位側ＦＥＴ駆動用の昇圧回路１２を別の回路として構成したが、例えば、高電位側ＦＥＴ駆動用の昇圧回路１１を３倍圧の昇圧回路で構成する場合、その前段として２倍圧への昇圧回路を構成することになるが、この昇圧回路１１に含まれる２倍圧への昇圧回路を低電位側ＦＥＴ駆動用の昇圧回路１２として用いる構成としてもよい。このように構成することによって回路の小規模化、部品点数削減を実現できる。
【００２０】
実施の形態２．
この種の電動機駆動装置には、一般的に装置の故障診断機能を備えている。この故障診断機能そのものは、本発明とは無関係であるので詳細説明は省略する。上記実施の形態１において、この故障診断機能により装置に何らかの故障が検出された場合には、昇圧回路１１あるいは１２の動作を停止するように構成してもよい。このように構成することによって、装置故障時には昇圧回路１１あるいは１２の動作が停止され、無駄に昇圧動作を継続することがなく、消費電力を一層抑制することができる。この場合、リレー回路７をオフさせることで電源を遮断することや、リレー回路７はオンのまま、マイコン１からの指令信号（図示せず）によって昇圧回路１１あるいは１２の動作を停止させることなど、昇圧回路の動作を停止させる方法は何でもよく、要は、装置に何らかの故障が発生したときに、昇圧回路の動作を停止させることにより、無駄に昇圧動作を継続することを防止できればよい。
【００２１】
その他の実施の形態
上記実施の形態１および２では、電動機として直流電動機を用いた場合について説明したが、三相交流電動機等の多相電動機の駆動回路であっても同様である。すなわち、三相交流電動機を駆動するための三相ブリッジ回路を６つのＦＥＴで構成し、高電位側ＦＥＴと低電位側ＦＥＴをそれぞれ上記実施の形態１および２を適用しても同様の効果を奏する。
【００２２】
さらに、上記実施の形態１および２では、電動式パワーステアリング装置に用いる電動機に関して説明したが、これに限るものではなく、パワーステアリングの油圧ポンプの駆動用モータなど車両に搭載されるその他の電動機であっても、本発明を適用することができるのは言うまでもない。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る電動機駆動装置は、電源としてのバッテリ電圧が低下した場合であっても、ブリッジ回路を構成する全てのＦＥＴを駆動することができ、電動機を安定かつ有効に駆動することができる。従って、電動機駆動装置としては、電源電圧に対する動作範囲を広く設定でき、あるいは、電源電圧の低下に対するマージンを大きく設定できるという効果を奏するものである。
【００２４】
また、低電位側ＦＥＴへ供給される電圧を低下させることができ、低電位側ＦＥＴとして耐圧の小さい素子を用いることができ、電動機駆動装置を安価にすることができるという効果を奏するものである。
【００２５】
また、昇圧回路にて無駄に電圧を昇圧する必要がなく、電動機を安定かつ有効に駆動することができるという効果に加えて、消費電力を抑制することもできるという効果を奏するものである。また、回路の小規模化、部品点数削減を実現できるという効果をもそうするものである。
【００２６】
さらに、装置故障時には昇圧回路の動作が停止され、無駄に昇圧動作を継続することがなく、消費電力を一層抑制することができるという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例１に係る電動機駆動装置の構成を示す図である。
【図２】参考例２に係る電動機駆動装置の構成を示す図である。
【図３】この発明に係る電動機駆動装置の実施形態１の構成を示す図である。
【図４】従来の電動機駆動装置におけるブリッジ回路の構成を示す図である。
【符号の説明】
１：マイクロコンピュータ、２：トルクセンサ、３：車速センサ、４：電流センサ、５ａ、５ｂ：ドライブ回路、６：ブリッジ回路、Ｍ：電動機、Ｂ：バッテリ、Ｑ１〜Ｑ４：ｎチャンネル型電界効果トランジスタ、１０〜１２：昇圧回路、Ｒｑ：放電抵抗、Ｒｓ：分圧抵抗

Claims

ｎチャンネル型電界効果トランジスタを用いたブリッジ回路を備え、このブリッジ回路の入力端子間に電動機駆動用電源を接続し、出力端子間に電動機を接続し、上記ブリッジ回路を構成するｎチャンネル型電界効果トランジスタのうち、電動機駆動用電源の高電位側に接続されたｎチャンネル型電界効果トランジスタを第１の昇圧回路を介して駆動し、かつ、電動機駆動用電源の低電位側に接続されたｎチャンネル型電界効果トランジスタを、第２の昇圧回路を介して駆動し、上記第１の昇圧回路の出力電圧は、上記第２の昇圧回路の出力電圧より高く、第２の昇圧回路の出力は分岐され、一方は、低電位側に接続されたｎチャンネル型電界効果トランジスタを駆動し、他方は、第１の昇圧回路に入力されることを特徴とする車載される電動機の電動機駆動装置。
電動機駆動装置の故障を検出する故障検出手段によって、電動機駆動装置の故障が検出されたときは、昇圧回路の動作を停止することを特徴とする請求項１記載の車載される電動機の電動機駆動装置。