JP5321368B2 - モータ駆動制御装置 - Google Patents
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Description
するための第1ゲートドライバ23及び第2ゲートドライバ24にそれぞれ入力される。これら第1ゲートドライバ23及び第2ゲートドライバ24は、電気的に並列に接続されており、第1ゲートドライバ23がモータの駆動時に常時動作する一方、第2ゲートドライバ24はモータMがロック状態になったときにのみ動作する。そして、このような第1ゲートドライバ23及び第2ゲートドライバ24は、それらの出力電流を制限するゲート抵抗23a、24aを介してスイッチング素子T1Uに接続されている。
請求項1に記載の発明は、交流モータを駆動すべく電力変換を行なうインバータ装置のスイッチング素子の各々にゲート抵抗を介してゲート電圧を印加しつつその変換電力に基づき前記交流モータの駆動を制御するモータ駆動制御装置において、前記交流モータがロック状態にあるか否かを検知するモータロック検知部を備え、該モータロック検知部により前記交流モータのロック状態が検知されることに基づき前記インバータ装置のシステム電圧を抑制するとともに該システム電圧の抑制を通じて確保される前記ゲート抵抗の抵抗値に相関して発生するサージ電圧の余裕分に応じて前記ゲート抵抗の抵抗値を小さい値に変更することを要旨とする。
あることを要旨とする。
3つのスイッチング素子T1U、T3V、T5Wと、下アームを構成する3つのスイッチング素子T2U、T4V、T6Wとが三相ブリッジ接続されている。なお、本実施の形態では、それら上記各スイッチング素子T1U、T3V、T5W、及びスイッチング素子T2U、T4V、T6Wとして、絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタを用いることとする。
抵抗制御部120によって上記各ゲート抵抗の値が小さい値に変更されるとともにシステム電圧抑制部130によってインバータ装置のシステム電圧が抑制されるようになる。こうして、三相交流モータMのロック時には、この抑制されたシステム電圧が上記インバータ回路INVに印加されるとともに、上記各スイッチング素子T1U、T3V、T5W、T2U、T4V、T6Wが各々小さい値に変更されたゲート抵抗の抵抗値に応じてスイッチング動作するようになる。
0によるシステム電圧を電圧E1[V]低下させた場合には、スイッチング素子のゲート抵抗を抵抗Raからこの抵抗Raよりも抵抗値の小さい抵抗Rbに変更することによって、スイッチング素子の端子間電圧を耐圧基準電圧Vmaxの範囲内に抑制しつつスイッチング素子のゲート抵抗の抵抗値に相関するスイッチングに要する最短時間を、同図2(b)に示すように時間Taから時間Tbへと短縮することができるようになる。そしてこのように、三相交流モータMのロック時におけるスイッチング速度が高められた分だけ、スイッチング素子の電力損失が低減されるようになり、ひいては、スイッチング素子の過熱が抑制されるようになる。
図3に示すように、このゲート抵抗制御部120は、上記各スイッチング素子T1U、T3V、T5W、T2U、T4V、T6Wに各別にゲート電圧を印加してその動作を制御するゲート駆動回路121を備えている。なお図3では、便宜上、上記各スイッチング素子T1U、T3V、T5W、T2U、T4V、T6Wのうちのスイッチング素子T1Uを例にとって、その構成を示している。こうしたゲート駆動回路121では、Pチャネル型MOSFETからなるトランジスタM1及びゲート抵抗R1を介してスイッチング素子T1Uにゲート電圧が印加されるとともに、Nチャネル型MOSFETからなるトランジスタM2及びゲート抵抗R2を介してスイッチング素子T1Uのゲート電荷が放電される。
のように、上記各ゲート抵抗R1〜R4の抵抗値は、スイッチング素子TIUの耐圧基準電圧と上記システム電圧抑制部130によって抑制されたシステム電圧との差に応じて、上記ゲート抵抗R3及びR4が上記ゲート抵抗R1及びR2と並列状態とされたときの抵抗値に相関して生じるサージ電圧をスイッチング素子TIUの耐圧基準電圧の範囲内で最大とし得る値に設定されている。また、本実施の形態においては、三相交流モータMのロック時/非ロック時のいずれにおいても、ゲート抵抗R1及びR2、並びに上記トランジスタM1及びM2を介してスイッチング素子T1Uがゲート駆動回路121に常時接続された状態となっている。これにより、スイッチング素子TIUのゲート抵抗の抵抗値の変更に際してもスイッチング素子T1Uとゲート駆動回路121との接続を常時維持することができるようになり、ゲート抵抗の抵抗値を変更する上でスイッチング素子T1Uのスイッチング動作を保証することができるようになる。
(イ)上記システム電圧抑制部130によってインバータ装置のシステム電圧が抑制され、各スイッチング素子T1U、T3V、T5W、T2U、T4V、T6Wの端子間電圧が低下する。
(ロ)それら各スイッチング素子T1U、T3V、T5W、T2U、T4V、T6Wの端子間電圧が抑制された分を、各スイッチング素子T1U、T3V、T5W、T2U、T4V、T6Wの耐圧基準電圧の範囲内でサージ電圧の発生を許容し得る余裕分として、各スイッチング素子T1U、T3V、T5W、T2U、T4V、T6Wのゲート抵抗の抵抗値が小さい値に変更される。
といった態様にて、各スイッチング素子T1U、T3V、T5W、T2U、T4V、T6Wのゲート抵抗の抵抗値が小さい値に変更された分だけ各スイッチング素子T1U、T3V、T5W、T2U、T4V、T6Wのスイッチング速度が高められるようになる。こうして、各スイッチング素子T1U、T3V、T5W、T2U、T4V、T6Wの電力損失が低減され、各スイッチング素子T1U、T3V、T5W、T2U、T4V、T6Wの過熱が抑制されるようになる。
この図4に示すように、まず、上記三相交流モータMが駆動されると、上記ゲート抵抗R1及びR2が導通状態とされる一方、上記ゲート抵抗R3及びR4は非導通状態とされ、ステップS101において三相交流モータMの回転数Nが検出される。
(1)三相交流モータMのロック時には、上記インバータ装置のシステム電圧を抑制するとともに、この抑制されたシステム電圧を上記サージ電圧の発生を許容し得る余裕分として上記ゲート抵抗の抵抗値を小さい値に変更することとした。このため、三相交流モータMのロック時には、上記各スイッチング素子T1U、T3V、T5W、T2U、T4V、T6Wのゲート抵抗の抵抗値が小さい値に変更された分、それらスイッチング素子T1U、T3V、T5W、T2U、T4V、T6Wのスイッチング速度が高められるようになる。これより、三相交流モータMのロック時において、各スイッチング素子T1U、T3V、T5W、T2U、T4V、T6Wに過大な電流が流れるような場合であれ、各スイッチング素子T1U、T3V、T5W、T2U、T4V、T6Wの電力損失が好適に低減されるようになり、ひいては、それら各素子を過熱から好適に保護することができるようになる。
テム電圧抑制部130によって抑制されたシステム電圧との差に応じて、ゲート抵抗R3及びR4がゲート抵抗R1及びR2と並列状態とされたときの抵抗値に相関して生じるサージ電圧を各スイッチング素子T1U、T3V、T5W、T2U、T4V、T6Wの耐圧基準電圧の範囲内で最大とし得る値に設定することした。これにより、スイッチング素子T1U、T3V、T5W、T2U、T4V、T6Wの耐圧基準電圧Vmaxの範囲内での最大限のサージ電圧の発生が可能となり、ひいては、スイッチング素子T1U、T3V、T5W、T2U、T4V、T6Wのターンオン時間/ターンオフ時間のさらなる短縮化が実現されるようになる。また、これにより、上記ゲート抵抗の抵抗値の変更を通じてスイッチング素子T1U、T3V、T5W、T2U、T4V、T6Wの電力損失の低減を図る上で、それらスイッチング素子T1U、T3V、T5W、T2U、T4V、T6Wに印加される電圧を上記耐圧基準電圧Vmaxの範囲内に好適に維持することができるようになり、上記モータ駆動制御装置としての信頼性がより高められるようになる。
・上記三相交流モータMのロック状態を、三相交流モータMの回転数Nと同三相交流モータMに供給される電流Iに基づき検知することとした。これに限らず、上記各スイッチング素子T1U、T3V、T5W、T2U、T4V、T6Wの温度をモニタし、それらモ
ニタされる各スイッチング素子T1U、T3V、T5W、T2U、T4V、T6Wの温度上昇率が三相交流モータMの非ロック時における基準温度上昇率以上にあるときに三相交流モータMがロック状態にあると検知することも可能である。
ル型MOSFET)、M2、M4…トランジスタ(Nチャネル型MOSFET)、R1〜R8…ゲート抵抗(R1、R2、R5、R6:第1ゲート抵抗、R3、R4、R7、R8:第2ゲート抵抗)、Sm…位置検出センサ、VR…プログラマブルボリューム、INV…インバータ回路、T1U、T3V、T5W、T2U、T4V、T6W…スイッチング素子(IGBT)、Si1〜Si3…電流検出センサ。
Claims (9)
- 交流モータを駆動すべく電力変換を行なうインバータ装置のスイッチング素子の各々にゲート抵抗を介してゲート電圧を印加しつつその変換電力に基づき前記交流モータの駆動を制御するモータ駆動制御装置において、
前記交流モータがロック状態にあるか否かを検知するモータロック検知部を備え、該モータロック検知部により前記交流モータのロック状態が検知されることに基づき前記インバータ装置のシステム電圧を抑制するとともに該システム電圧の抑制を通じて確保される前記ゲート抵抗の抵抗値に相関して発生するサージ電圧の余裕分に応じて前記ゲート抵抗の抵抗値を小さい値に変更する
ことを特徴とするモータ駆動制御装置。 - 前記交流モータのロック状態の検知に基づき変更される前記ゲート抵抗の抵抗値が、前記スイッチング素子の耐圧基準電圧と前記抑制されたシステム電圧との差に応じて前記ゲート抵抗の値に相関して生じるサージ電圧を前記スイッチング素子の耐圧基準電圧の範囲内で最大とし得る値に設定される
請求項1に記載のモータ駆動制御装置。 - 前記ゲート抵抗は、前記ゲート電圧を印加する回路と前記スイッチング素子との間に並列接続された第1ゲート抵抗と第2ゲート抵抗とからなり、前記ゲート抵抗の変更は、前記第1ゲート抵抗を常時導通状態とし、前記モータロック検知部により前記交流モータのロック状態が検知されたときに前記第1ゲート抵抗及び前記第2ゲート抵抗を共に導通状態とする態様で行なわれる
請求項1又は2に記載のモータ駆動制御装置。 - 前記ゲート抵抗は、その抵抗値を複数段階に調整可能なプログラマブルボリュームからなり、前記ゲート抵抗の変更は、前記モータロック検知部により前記交流モータのロック状態が検知されたときと検知されないときとでその都度異なる抵抗値が選択される態様で行なわれる
請求項1又は2に記載のモータ駆動制御装置。 - 前記ゲート抵抗は、前記ゲート電圧を印加する回路と前記スイッチング素子との間に並列接続された第1ゲート抵抗と該第1ゲート抵抗よりも抵抗値の低い第2ゲート抵抗とからなり、前記ゲート抵抗の変更は、前記交流モータの非ロック時に前記第1ゲート抵抗を導通状態とするとともに前記第2ゲート抵抗を非導通状態とし、前記モータロック検知部により前記交流モータのロック状態が検知されたときに前記第1ゲート抵抗を非導通状態とするとともに前記第2ゲート抵抗を導通状態とする態様で行なわれる
請求項1又は2に記載のモータ駆動制御装置。 - 前記システム電圧の抑制は、前記モータロック検知部により前記交流モータのロック状態が検知されたときに前記インバータ装置のシステム電圧を昇圧する昇圧コンバータによる昇圧の抑制として行なわれる
請求項1〜5のいずれか一項に記載のモータ駆動制御装置。 - 前記モータロック検知部は、前記交流モータの回転数が停止回転領域にあり、かつ、前記交流モータに供給される電流が該交流モータを駆動し得る基準電流以上であるときに交流モータがロック状態にあると検知する
請求項1〜6のいずれか一項に記載のモータ駆動制御装置。 - 前記インバータ装置のスイッチング素子が絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタである
請求項1〜7のいずれか一項に記載のモータ駆動制御装置。 - 前記駆動制御の対象となる交流モータは、車両の原動機となる三相交流モータである
請求項1〜8のいずれか一項に記載のモータ駆動制御装置。
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