JP6634779B2 - モータ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータ駆動装置に関する。

車両用エアコンの送風に用いられるブロアモータ（以下、「モータ」と略記）及びモータを制御する回路の電源は車載のバッテリが用いられるが、バッテリにはエンジンの点火系及びオルタネータ等の機器も接続されている。バッテリに接続された、これらの機器の影響により、モータ及びモータを制御する回路に供給される電力の電圧が変動するサージが発生し、当該サージにより回路が悪影響を受けるおそれがあった。

サージの中でも、発電中のオルタネータとバッテリとの電気的な接続が絶たれた際に生じるロードダンプのサージは特に電圧が高く、半導体で構成された回路に致命的な影響を及ぼすおそれがある。特許文献１には、ロードダンプによる電源電圧の瞬間的な異常上昇を検出すると、モータ及び電磁コイルに通電して電源電圧の異常上昇を抑制する駆動装置の発明が開示されている。

特許文献２には、ロードダンプによる電源電圧の瞬間的な異常上昇を検出すると、モータ及び電磁コイルに通電して電源電圧の異常上昇を抑制する二次空気導入システム用駆動装置の発明が開示されている。

特開２００７−２７４８２８号公報 特開２００５−３０７９５７号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の発明は、ロードダンプのサージ等による数十〜数百ｍ秒の短時間で生じる過電圧の解消を主な目的としている。従って、バッテリの急速充電器を接続した等の過電圧の状態が長時間継続する場合にモータへの通電を継続すると、モータを駆動する電圧を生成する駆動回路のスイッチング素子等が熱により損傷するおそれがあった。

駆動回路の発熱は、駆動回路の電流が大きくなるほど顕著になる。モータ駆動装置では、多くの場合、駆動回路と電源との間に電流検知部を設け、電流検知部により過電流を検出した場合には、過電圧解消のための通電を中止することにより、駆動回路を構成するスイッチング素子等の損傷を防止している。

図７は、電源電圧１２０の過電圧状態を解消するための通電により、駆動回路が過電流になった場合の従来技術の一態様を示したタイムチャートである。図７の場合では、電源電圧１２０が閾値電圧１２２を超えると、モータに通電する強制ＯＮ１２４の状態が駆動回路を制御するプロセッサの制御周期である１０ｍｓの間継続される。駆動回路は、強制ＯＮ１２４の状態では、スイッチング素子であるＦＥＴ（電界効果トランジスタ）をスイッチングさせて外部ＦＥＴ出力１３０を出力し、モータを駆動させる。

図７では、時間ｔ_１，ｔ_４，ｔ_７，ｔ_１０の各々で電源電圧１２０が閾値電圧１２２を超え、強制ＯＮ１２４の状態になり、外部ＦＥＴ出力１３０が出力されている。その結果、駆動回路の発熱が顕著になり、時間ｔ_２，ｔ_５，ｔ_８，ｔ_１１の各々で、過電流状態であることを示す過電流検出信号１２６が検出されている。

しかしながら、図７に示した場合では、過電流を抑制するための通電の中止よりも、過電圧解消の通電が優先される制御になっているので、時間ｔ_２，ｔ_５，ｔ_８，ｔ_１１の各々で、過電流状態であることを示す過電流検出信号１２６が検出されても、通電を中止する過電流ＯＦＦ１２８の制御がなされない。従って、図７の場合では、プロセッサの制御周期である時間ｔ_１〜ｔ_３、時間ｔ_４〜ｔ_６、時間ｔ_７〜ｔ_９、時間ｔ_１０〜ｔ_１２の各々において、モータへの通電が継続され、駆動回路のスイッチング素子等が熱により損傷するおそれがあった。

本発明は上記に鑑みてなされたもので、過電流による回路の素子の損傷を防止できるモータ駆動装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載のモータ駆動装置は、モータに印加する電圧を生成する駆動回路と、前記駆動回路の電流を検知する電流検知部と、電源の電圧を検知する電圧検知部と、前記電流検知部で検知された検知電流及び前記電圧検知部で検知された検知電圧に基づいた判断を周期的に実行し、前記検知電流が閾値電流値以上の場合は、前記検知電圧の大きさに拘らず前記モータに印加する電圧の生成を前記検知電流が前記閾値電流値以上となった時点から１制御周期を含む所定時間停止するように前記駆動回路を制御する過電流時通電停止制御を実行し、前記過電流時通電停止制御の実行後、前記検知電圧が閾値電圧以上かつ検知電流が前記閾値電流値以上の場合は、前記過電流時通電停止制御を前記検知電流が前記閾値電流値以上となった時点から前記所定時間実行すると共に、前記検知電流が前記閾値電流値未満の場合は、前記検知電圧が前記閾値電圧以上の場合に前記モータを強制回転させる強制作動用電圧が前記モータに印加されるように前記駆動回路を制御する過電圧時通電制御を１制御周期の間実行し、前記過電流時通電停止制御の実行中に前記検知電流が前記閾値電流値未満になった時点を含む１制御周期が経過した後、前記検知電圧が前記閾値電圧以上となった場合に前記過電圧時通電制御を１制御周期の間実行する制御部と、を含んでいる。

このモータ駆動装置は、電圧検知部で検知された検知電圧が閾値以上の場合にモータを強制的に回転させる強制作動用電圧を駆動回路に生成させてモータを回転させることにより、電源電圧が過電圧の状態を解消する。

また、このモータ駆動装置は、検知電圧が閾値電圧以上の場合でも、駆動回路及びモータが過電流状態の場合には、モータに印加する電圧の生成を停止させることにより、過電流による回路の素子の損傷を防止できる。

また、このモータ駆動装置によれば、過電流状態が解消した１制御周期が経過した後、過電圧状態になった場合には、モータを回転させるための電圧を駆動回路に生成させることにより、電源電圧が過電圧の状態を解消する。

請求項２記載のモータ駆動装置は、請求項１記載のモータ駆動装置において、前記制御部は、前記検知電流及び前記検知電圧に基づいた制御を周期的に実行し、前記過電流時通電停止制御の実行中に前記検知電流が前記閾値電流値未満になった場合には、前記検知電流が前記閾値電流値未満になった時点を含む１制御周期を含む前記所定時間が経過するまで実行中の過電流時通電停止制御を継続する。

このモータ駆動装置によれば、過電流状態が解消した場合であっても、過電流状態が解消した１制御周期の間は、モータへ印加する電圧の生成を停止させることにより、過電流による回路の素子の損傷を防止できる。

請求項３の発明は、請求項２記載のモータ駆動装置において、前記制御部は、前記検知電流が前記閾値電流値以上となった時点から前記過電流時通電停止制御の実行を開始し、前記検知電圧が前記閾値電圧未満であれば、前記検知電流が前記閾値電流値以上となった時点から１制御周期の所定の正の整数倍とした前記所定時間が経過するまで、前記検知電流が前記閾値電流値未満の場合でも前記モータに印加する電圧の生成を停止する。

請求項４の発明は、請求項３記載のモータ駆動装置において、前記制御部は、前記通電停止制御の実行中に前記検知電流が前記閾値電流値未満になった時点を含む１制御周期が経過した後、前記検知電圧が前記閾値電圧以上となった場合に前記過電圧時通電制御を実行する。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載のモータ駆動装置において、前記制御部は、前記過電圧時通電制御の実行中に前記検知電圧が前記閾値電圧未満になった時点を含む１制御周期が、前記検知電流が前記閾値電流値未満の状態で経過した場合及び前記過電圧時通電制御の実行中に前記検知電圧が前記閾値電圧未満になった時点を含む１制御周期内で前記検知電流が前記閾値電流値以上になった場合のいずれかまで前記過電圧時通電制御を継続する。

このモータ駆動装置によれば、過電圧状態が解消した後もモータを回転させるための電圧を駆動回路に生成させることにより、電源電圧を低下させる。

本発明の実施の形態に係るモータ駆動装置を用いたモータユニットの構成を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係るモータ駆動装置の概略を示す図である。 本発明の実施の形態に係るモータ駆動装置において、バッテリの急速充電により、電源電圧が閾値電圧以上となる状態が継続した場合の制御の一例を示したタイムチャートである。 本発明の実施の形態に係るモータ駆動装置において、電源電圧が閾値電圧未満の状態が継続している場合に、モータを回転させる通電により一時的に過電流状態になった場合のタイムチャートの一例である。 本発明の実施の形態に係るモータ駆動装置において、モータが停止している場合に、電源電圧が閾値電圧を超えた場合のタイムチャートの一例である。 本発明の実施の形態に係るモータ駆動装置の過電圧解消処理の一例を示したフローチャートである。 電源電圧の過電圧状態を解消するための通電により、駆動回路が過電流になった場合の従来技術の一態様を示したタイムチャートである。

図１は、本実施の形態に係るモータ駆動装置２０を用いたモータユニット１０の構成を示す概略図である。図１の本実施の形態に係るモータユニット１０は、一例として車両用エアコンの送風に用いられる、いわゆるブロアモータのユニットである。

本実施の形態に係るモータユニット１０は、ステータ１４の外側にロータ１２が設けられた、アウターロータ構造の三相モータに係るものである。ステータ１４はコア部材に導線が巻かれた電磁石であって、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の三相を構成している。

ステータ１４のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各々は、後述するモータ駆動装置２０の制御により、電磁石で発生する磁界の極性が切り替えられることにより、いわゆる回転磁界を発生する。

ロータ１２の内側（図示せず）にはロータマグネットが設けられており、ロータマグネットは、ステータ１４で生じた回転磁界に対応することにより、ロータ１２を回転させる。

ロータ１２にはシャフト１６が設けられており、ロータ１２と一体になって回転する。図１には示していないが、本実施の形態ではシャフト１６には、いわゆるシロッコファン等の多翼ファンが設けられ、当該多翼ファンがシャフト１６と共に回転することにより、車両用エアコンにおける送風が可能となる。

ステータ１４は、上ケース１８を介して、モータ駆動装置２０に取り付けられる。モータ駆動装置２０は、モータ駆動装置２０の基板２２と、基板２２上の素子から生じる熱を放散するヒートシンク２４とを備えている。

ロータ１２、ステータ１４及びモータ駆動装置２０を含んで構成されるモータユニット１０には、下ケース２８が取り付けられる。

図２は、本実施の形態に係るモータ駆動装置２０の概略を示す図である。図２に記載のインバータ回路４０は、ＦＥＴによってモータ５２のステータ１４のコイルに供給する電力をスイッチングする。例えば、インバータＦＥＴ４４Ａ、４４ＤはＵ相のコイル１４Ｕに、インバータＦＥＴ４４Ｂ、４４ＥはＶ相のコイル１４Ｖに、インバータＦＥＴ４４Ｃ、４４ＦはＷ相のコイル１４Ｗに、各々供給する電力のスイッチングを行う。

インバータＦＥＴ４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃの各々のドレインは、チョークコイル８２を介して車載のバッテリ８０の正極に接続されている。また、インバータＦＥＴ４４Ｄ、４４Ｅ、４４Ｆの各々のソースはバッテリ８０の負極に接続されている。

また、本実施の形態のモータ駆動装置２０の基板上には、前述のインバータ回路４０に加え、コンパレータ５４、実回転数算出部５６、指令回転数算出部５８、スタンバイ回路６０、メイン電源通電部６２、通電制御駆動波形決定部６４、ＰＩ制御部６６、電圧補正部６８及びＦＥＴドライバ７０等が実装されている。

また、本実施の形態のモータ駆動装置２０の基板上には、チョークコイル８２及び平滑コンデンサ８４Ａ、８４Ｂ等が実装され、さらにエアコンＥＣＵ（Electronic Control Unit）７８及びバッテリ８０が接続されている。チョークコイル８２及び平滑コンデンサ８４Ａ、８４Ｂはバッテリ８０と共に略直流電源を構成している。また、エアコンＥＣＵ７８は、車両用エアコンの電子制御ユニットであり、ユーザがエアコンＥＣＵ７８によりエアコンをオンにすると、モータ駆動装置２０の制御により、モータ５２が作動する。また、ユーザが車両用エアコンの風量を調節する場合は、エアコンＥＣＵ７８を介してモータ５２（ロータ１２）の回転速度を指示するための信号が入力される。

本実施の形態では、シャフト１６と同軸に設けられたセンサマグネット１２Ａの磁界をホール素子１２Ｂが検出する。コンパレータ５４は、ホール素子１２Ｂのアナログ出力をデジタル信号に変換する装置であり、実回転数算出部は、コンパレータ５４が出力したデジタル信号に基づいてロータ１２の実回転速度を算出する。指令回転数算出部はエアコンＥＣＵ７８等からの指示に基づいた目標回転速度を算出する。本実施の形態では、目標回転速度は、略１０００〜５０００ｒｐｍである。

ＰＩ制御部６６は、指令回転数算出部５８が算出した目標回転速度と実回転数算出部５６が算出した実回転速度とから、実回転速度を目標回転速度に変化させる場合にステータ１４のコイルに印加する電圧をいわゆるＰＩ制御によって算出する。ＰＩ制御部６６は、目標回転速度と実回転速度との偏差と目標回転速度における電圧と実回転速度における電圧との偏差との比例関係基づいて目標回転速度における電圧を算出する偏差比例部６６Ｐを含む。また、ＰＩ制御部６６は、上記の比例関係のみでは残留偏差が生じる場合に、かかる残留偏差を偏差積分によって解消する偏差積分部６６Ｉを含む。電圧補正部６８は、ＰＩ制御部６６による算出結果に基づいて、ステータ１４のコイルに印加する電圧を補正するための信号を出力する。

スタンバイ回路６０は、バッテリ８０から各部への電源供給を制御する回路である。また、メイン電源通電部６２は、スタンバイ回路６０の制御に従って、モータ駆動装置２０への電源をオンにする。また、メイン電源通電部６２は、モータ５２の始動時、すなわちモータ５２を回転速度０ｒｐｍから回転させる場合に、論理和回路８６を介して強制５００ｒｐｍ指令部８８に指令を出す。強制５００ｒｐｍ指令部８８は、モータ５２の始動時には目標回転速度が所定の時間において５００ｒｐｍとなるように指令回転数算出部５８を制御し、指令回転数算出部５８は、５００ｒｐｍに係る信号をＰＩ制御部６６に出力する。なお、所定の時間は、一例として、５００〜１０００ｍ秒である。

所定の時間が経過後は、強制５００ｒｐｍ指令部による指令回転数算出部５８への制御は終了し、指令回転数算出部５８はエアコンＥＣＵ７８からの指示に基づいて算出した目標回転速度に係る信号をＰＩ制御部６６に出力する。

通電制御駆動波形決定部６４は、スタンバイ回路６０とメイン電源通電部６２を介して電源が供給されると、電圧補正部６８からの信号に基づいて、ステータ１４のコイルに印加する電圧の駆動波形を決定する。

ＦＥＴドライバ７０は、通電制御駆動波形決定部６４が決定した駆動波形に基づいて、インバータ回路４０のスイッチングを制御するためのＰＷＭ信号を生成してインバータ回路４０に出力する。

本実施の形態に係るモータ駆動装置２０の基板上には、基板の温度を抵抗値として検知するチップサーミスタＲＴが実装されている。本実施の形態に用いられるチップサーミスタＲＴは、一例として、温度の上昇に対して抵抗が減少するＮＴＣ (Negative Temperature Coefficient)サーミスタである。なお、反転回路を併用することで、温度が上昇するにつれて抵抗値が増大するＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスタを使用してもよい。

チップサーミスタＲＴは一種の分圧回路を構成しており、チップサーミスタＲＴによって構成される分圧回路の出力端からは、チップサーミスタＲＴの抵抗値に基づいて変化する電圧が出力される。チップサーミスタＲＴによって構成される分圧回路の出力端から出力された電圧は過熱状態判定部１０６において過熱判定値出力部１０４が出力する過熱判定値と比較され、出力された電圧が過熱判定値以下の場合には、目標回転速度を強制的に０ｒｐｍとするように指令回転数算出部５８を制御する。前述のように、本実施の形態に係るチップサーミスタＲＴは、温度の上昇に対して抵抗が減少するタイプなので、チップサーミスタＲＴによって構成される分圧回路の出力端から出力される電圧は、温度の上昇に応じて低下するものとする。過熱状態判定部１０６は、チップサーミスタＲＴの一端から出力された電圧が過熱判定値以下の場合に回路が過熱していると判定する。過熱判定値は基板に実装される素子及びチップサーミスタＲＴの位置等によって変化するが、一例として１４５℃においてチップサーミスタＲＴによって構成される分圧回路が出力する電圧である。

また、インバータＦＥＴ４４Ｄ、４４Ｅ、４４Ｆの各々のソースとバッテリ８０との間にはインバータ回路４０の電流を検知するための電流検知部９４が設けられている。電流検知部９４は、抵抗値が０．２ｍΩ〜数Ω程度と小さいシャント抵抗９４Ａと、インバータ回路４０の電流に応じて変化するシャント抵抗９４Ａの両端の電位差を検知すると共に検知した電位差の信号を増幅するアンプ９４Ｂとを含む。そして、アンプ９４Ｂが出力した信号は、過負荷判定部９８と過電流判定部１０２とに各々入力される。過電流判定部１０２では、アンプ９４Ｂが出力した信号と過電流判定値出力部１００が出力した過電流判定値とを比較し、アンプ９４Ｂが出力した信号が過電流判定値以上の場合には、過電流検出信号を保護優先順位判定部１１２に出力する。また、過負荷判定部９８は、アンプ９４Ｂが出力した信号と過負荷判定値出力部９６が出力した過負荷判定値とを比較し、アンプ９４Ｂが出力した信号が過負荷判定値以上の場合には、論理和回路８６を介して強制５００ｒｐｍ指令部８８に指令し、モータ５２の回転速度を強制的に所定の回転速度である５００ｒｐｍに低下させる制御をする。

過負荷状態と判定してモータ５２の回転速度を５００ｒｐｍにした場合は、電流検知部９４によって検知された電流値（に従って変化するシャント抵抗９４Ａの両端の電位差の増幅値）が過負荷判定値を下回るまでモータ５２の回転速度を５００ｒｐｍに制御する。電流検知部９４が検知した電流値が過負荷判定値を下回った後は、指令回転数算出部５８が算出した目標回転速度でモータ５２が回転するように、ステータ１４のコイルに印加する電圧を制御する。

本実施の形態では、過電流判定値は過負荷判定値を超える値であり、回路保護のためにインバータ回路４０による電圧の生成を停止させることによりモータ５２への通電を停止しなければならない電流値である。過電流判定値及び過負荷判定値の具体的な数値は、モータ５２の仕様に左右されるので、設計時のシミュレーション及び実験を通じてモータの仕様ごとに個別具体的に決定する。

チョークコイル８２とインバータ回路４０との間には、電源電圧を検知すると共に、電源電圧の値と過電圧判定値出力部１０８が出力した過電圧判定値とを比較する過電圧判定部１１０が接続されている。過電圧判定部１１０は、電源電圧が過電圧判定値以上の場合には、過電圧検出信号を保護優先順位判定部１１２に出力する。

保護優先順位判定部１１２は、過電圧判定部１１０が出力した過電圧検出信号と、過電流判定部１０２が出力した過電流検出信号と、に基づいて、モータ５２を回転させる又はモータ５２の回転を停止させるようにＦＥＴドライバ７０を制御する。

例えば、過電流検出信号が出力されず、過電圧検出信号が出力されている場合には、保護優先順位判定部１１２は、高すぎる電源電圧を緩和するために、モータ５２を所定の回転速度で回転させる強制ＯＮの状態を、プロセッサの一種である保護優先順位判定部１１２の制御の単位周期である１制御周期（一例として１０ｍｓ）の間継続する。

また、過電流検出信号が出力された場合には、過電圧検出信号が出力されていても、モータ５２の回転を停止させるためにモータ５２への通電を停止させるようにＦＥＴドライバ７０を制御し、インバータ回路４０等を構成する素子を保護する。即時に通電停止させるには、一例として割り込み処理等を用いる。過電流検出信号が出力された後は、モータ５２の回転を停止させる過電流ＯＦＦの状態を、前述の１制御周期よりも長い所定時間継続する。所定時間は、１制御周期の所定の正の整数倍であり、本実施の形態では、一例として１００ｍｓである。

保護優先順位判定部１１２での制御は、一例として、下記の通りである。

（１）過電流検出信号が出力された場合は、過電圧検出信号が出力されていてもモータ５２を回転させない。モータ５２が回転中に過電流検出信号が出力された場合には、過電流時通電停止制御により即時にモータ５２に印加する電圧の生成を停止させてモータ５２の回転を停止させる。過電流かつ過電圧の場合には、過電流を解消するために、モータ５２を回転させない過電流時通電停止制御が最優先される。過電流時通電停止制御は、過電流検出信号が出力されなくなっても、過電流検出信号が出力されなくなった時点を含む制御周期が経過するまで強制ＯＮに優先して実行される。また、過電流検出信号が出力された後は、過電流検出信号が出力されなくなった場合、すなわち過電流が解消された場合でも、モータ５２の回転を停止させる過電流ＯＦＦの状態を過電流検出信号が出力された時点から所定時間維持する。

（２）過電流ＯＦＦは、エアコンのスイッチがオンになった場合のモータ５２の回転（過負荷状態でモータ５２を５００ｒｐｍで回転させる場合も含む）に対して常に優先する。

（３）強制ＯＮは過電流ＯＦＦに優先する。すなわち、過電圧を解消する強制ＯＮは、過電流が解消され、かつ保護優先順位判定部１１２の制御周期が過電流検出信号が出力されなくなった時点を含む制御周期から他の制御周期に移行して過電流時通電停止制御が解除されたのであれば、過電流ＯＦＦに優先する。

（４）強制ＯＮは、過電圧検出信号が検出されなくなっても、すなわち過電圧が解消された場合でも、過電圧検出信号が検出されなくなった時点を含む制御周期の間は維持される。しかしながら、強制ＯＮを継続中でも、過電流検出信号が出力された場合には、モータ５２の回転を停止させる過電流時通電停止制御を優先する。

以上のように、本実施の形態では、電流検知部９４で検知された検知電流が過電流判定値以上の場合は、電源電圧の大きさに拘らず過電流の解消のためにモータ５２を回転させない過電流時通電停止制御を実行する。検知電流が過電流判定値未満の場合は、電源電圧が過電圧判定値以上となった場合に過電圧を解消するためにモータ５２を回転させる強制ＯＮを実行する。検知電流が過電流判定値未満でかつ電源電圧が過電圧判定値未満の場合には、過電流時通電停止制御及び強制ＯＮのどちらも実行しない。また、過電流ＯＦＦは、過電流検出信号が出力されてから所定時間継続される。本実施の形態では、当該所定時間内に再び過電流検出信号が出力された場合には、再び過電流検出信号が出力された時点から過電流ＯＦＦを所定時間継続する。

過電流時通電停止制御が、過電流検出信号が出力されなくなった時点を含む制御周期が経過するまで強制ＯＮに優先して実行されるようにするには、一例として以下のような制御を行う。制御周期が次の制御周期に切り替わるまで過電流時通電停止制御を実行する。そして、制御周期が次の制御周期に切り替わる際に、過電流検出信号が出力されている場合には次の周期でも過電流時通電停止制御を実行する。制御周期が次の制御周期に切り替わる際に、過電流検出信号が出力されていない場合には、次の周期では過電流時通電停止制御を実行しない。

同様に、強制ＯＮが、過電圧検出信号が検出されなくなっても、すなわち過電圧が解消された場合でも、過電圧検出信号が検出されなくなった時点を含む制御周期の間は維持されるようにするには、一例として以下のような制御を行う。過電流検出信号が出力されていないのであれば、制御周期が次の制御周期に切り替わるまで強制ＯＮを実行する。そして、制御周期が次の制御周期に切り替わる際に、過電圧検出信号が出力されかつ過電流検出信号が出力されていない場合には次の周期でも強制ＯＮを実行する。制御周期が次の制御周期に切り替わる際に、過電圧検出信号が出力されていない場合又は過電流検出信号が出力されている場合には、次の周期では強制ＯＮを実行しない。

図３は、本実施の形態に係るモータ駆動装置２０において、バッテリ８０の急速充電により、電源電圧１２０が閾値電圧１２２以上となる状態が継続した場合の制御の一例を示したタイムチャートである。図３では、時間ｔ_１Ａにおいて電源電圧１２０が閾値電圧１２２を超えた場合に強制ＯＮ１２４の状態になり、図３において外部ＦＥＴ出力１３０として示されたように、インバータ回路４０はモータ５２を回転させるための電圧を生成する。

強制ＯＮ１２４の状態は、保護優先順位判定部１１２の制御周期Ｔ_１（一例として１０ｍｓ）の間継続されるが、図３の時間ｔ_１Ｂで過電流検出信号１２６が出力されると、強制ＯＮ１２４の状態が継続中であっても、過電流時通電停止制御により外部ＦＥＴ出力１３０は停止され、モータ５２を回転させない。また、時間ｔ_１Ｂで過電流検出信号１２６が出力された後は、所定時間（一例として１００ｍｓ）過電流ＯＦＦ１２８の状態が継続される。

制御周期Ｔ_１が経過して制御周期Ｔ_２に移行した時間ｔ_２Ａでは、電源電圧１２０が閾値電圧１２２を超えていることから強制ＯＮ１２４の状態となり、外部ＦＥＴ出力１３０がオンになる。図３では、強制ＯＮ１２４は、制御周期Ｔ_１〜Ｔ_６において継続しているように記載されている。強制ＯＮ１２４は１制御周期が経過するとオフになるが、図３の場合は、電源電圧１２０が閾値電圧１２２を超えた状態が継続しているので、現在の制御周期が経過して強制ＯＮ１２４がオフになった直後に、他の制御周期に移行したことで再び強制ＯＮ１２４がオンになるためである。また、過電流検出信号１２６が検出されなくなった制御周期Ｔ_１とは異なる制御周期Ｔ_２に移行しているので過電流時通電停止制御は解除される。過電流ＯＦＦは継続中だが、強制ＯＮ１２４は過電流ＯＦＦ１２８に優先するので、外部ＦＥＴ出力１３０はオンになる。しかしながら、時間ｔ_２Ｂで過電流検出信号１２６が出力されると、強制ＯＮ１２４の状態が継続中であっても、過電流時通電停止制御により外部ＦＥＴ出力１３０は停止される。

図３において、強制ＯＮ１２４の状態での外部ＦＥＴ出力１３０のＯＮは、制御周期Ｔ_３の時間ｔ_３Ａ、制御周期Ｔ_４の時間ｔ_４Ａ、制御周期Ｔ_５の時間ｔ_５Ａ、制御周期Ｔ_６の時間ｔ_６Ａの各々で行われる。また、過電流検出信号１２６の出力に基づく外部ＦＥＴ出力１３０の停止は、制御周期Ｔ_３の時間ｔ_３Ｂ、制御周期Ｔ_４の時間ｔ_４Ｂ、制御周期Ｔ_５の時間ｔ_５Ｂ、制御周期Ｔ_６の時間ｔ_６Ｂの各々で行われる。過電流検出信号１２６は、制御周期Ｔ_３の時間ｔ_３Ｃ、制御周期Ｔ_４の時間ｔ_４Ｃ、制御周期Ｔ_５の時間ｔ_５Ｃ、制御周期Ｔ_６の時間ｔ_６Ｃの各々で検出されなくなるが、制御周期が次の制御周期に移行するまで過電流時通電停止制御は解除されず、外部ＦＥＴ出力１３０はオンにならない。

図３に示したように、過電流検出信号１２６が検出されると、過電流時通電停止制御により過電圧状態であっても外部ＦＥＴ出力１３０がオフになり、モータ５２への通電が停止される。かかる通電停止により、各々の制御周期においてモータ５２への通電は短時間で終了し、インバータ回路４０等を構成する素子が過電流によって損傷することを防止する。

図４は、電源電圧１２０が閾値電圧１２２未満の状態が継続している場合に、モータ５２を回転させる通電により一時的に過電流状態になった場合のタイムチャートの一例である。図４では、エアコンのスイッチがオンになることで、外部ＦＥＴ出力１３０がオンになり、モータ５２に通電されていたが、時間ｔ_０で過電流検出信号１２６が出力されたことで、過電流時通電停止制御により外部ＦＥＴ出力１３０はオフになり、その後は、モータ５２への通電が停止される過電流ＯＦＦ１２８が所定時間（一例として１００ｍｓ）継続される。

時間ｔ_１では所定時間が経過したことにより、過電流ＯＦＦ１２８は解除され、外部ＦＥＴ出力１３０がオンになりモータ５２への通電が再開される。しかしながら、時間ｔ_２では再び過電流検出信号１２６が検出されたことにより、外部ＦＥＴ出力１３０はオフになり、過電流ＯＦＦ１２８が開始される。

時間ｔ_３では過電流ＯＦＦ１２８は解除され、外部ＦＥＴ出力１３０がオンになりモータ５２へ通電されるが、時間ｔ_４で再び過電流検出信号１２６が検出されたことにより、外部ＦＥＴ出力１３０はオフになり、過電流ＯＦＦ１２８が開始される。

図４に示したように、電源電圧１２０が閾値電圧１２２を超えていない場合でのエアコンの使用においても、過電流状態になった場合には、所定時間モータ５２への通電を停止し、インバータ回路４０等を構成する素子の損傷を防止することができる。

図５は、モータ５２が停止している場合に、電源電圧１２０が閾値電圧１２２を超えた場合のタイムチャートの一例である。図５では、時間ｔ_１で電源電圧１２０が閾値電圧１２２以上となったために強制ＯＮ１２４の状態となり、外部ＦＥＴ出力１３０が時間ｔ_１から時間ｔ_２までの制御周期Ｔ_１においてオンになる。図５に示したように、外部ＦＥＴ出力１３０は、電源電圧１２０が閾値電圧１２２未満となった後も、制御周期Ｔ_１の間はオン状態が継続される。

その後、制御周期Ｔ_２から制御周期Ｔ_６まで、すなわち時間ｔ_２から時間ｔ_７の直前までは、電源電圧１２０が閾値電圧１２２未満なので、強制ＯＮ１２４の状態にはならない。時間ｔ_７では再び電源電圧１２０が閾値電圧１２２を超えたことにより、強制ＯＮ１２４の状態になり、外部ＦＥＴ出力１３０が時間ｔ_７から時間ｔ_８までの制御周期Ｔ_７においてオンになる。外部ＦＥＴ出力１３０のオン状態は制御周期Ｔ_７の間は継続されるが、時間ｔ_８から時間ｔ_９までの制御周期Ｔ_８では、電源電圧１２０が閾値電圧１２２未満なので、外部ＦＥＴ出力１３０はオフになる。

図６は、本実施の形態に係るモータ駆動装置２０の過電圧解消処理の一例を示したフローチャートである。ステップ６００では、電源電圧１２０が閾値電圧１２２以上になった過電圧状態であるか否かが判定され、肯定判定の場合には手順をステップ６０２に、否定判定の場合には手順をステップ６０８に、各々移行させる。

ステップ６０２では、電流検知部９４が過電流検出信号１２６を出力したか否かを判定する。ステップ６０２で肯定判定の場合には、手順をステップ６１２に移行させ、ステップ６０２で否定判定の場合には、手順をステップ６０４に移行させる。

ステップ６０４では、インバータ回路４０を駆動させてモータ５２に通電する。ステップ６０６では、電流検知部９４が出力した信号が過電流判定値以上であるか否かを判定し、肯定判定の場合には手順をステップ６１２に、否定判定の場合には手順をステップ６０８に、各々移行させる。

ステップ６０８では、制御周期が経過したか否かを判定し、肯定判定の場合には、ステップ６１０で通電を停止して処理をリターンする。ステップ６０８で否定判定の場合には、手順をステップ６０６に戻す。

ステップ６０６で肯定判定の場合には、ステップ６１２で（ステップ６０４で通電を開始した場合には）過電流時通電停止制御により通電を停止すると共に過電流ＯＦＦの制御を開始する。ステップ６１４では、制御周期が経過したか否かを判定し、肯定判定の場合には、ステップ６１６で過電流時通電停止制御を解除する。また、ステップ６１８では、過電流ＯＦＦの制御開始後、所定時間が経過したか否かを判定し、肯定判定の場合には処理をリターンする。

ステップ６１８で否定判定の場合には、ステップ６２０で過電圧状態か否かを判定し、肯定判定の場合には手順をステップ６２２に、否定判定の場合には手順をステップ６１８に、各々移行させる。

ステップ６２２では、過電流検出信号１２６が再度出力されたか否か、すなわち再度過電流状態となったか否かを判定し、肯定判定の場合にはステップ６２４で（後述するステップ６２８で通電を開始した場合には）過電流時通電停止制御により通電を停止すると共に過電流ＯＦＦの制御を再度開始する。ステップ６２６では、制御周期が経過したか否かを判定し、肯定判定の場合にはステップ６２８で過電流時通電停止制御を解除する。

ステップ６３０では、過電流ＯＦＦの制御の再度開始後、所定時間が経過したか否かを判定し、肯定判定の場合には処理をリターンする。ステップ６３０で否定判定の場合には、手順をステップ６２０に戻す。

ステップ６２２で否定判定の場合には、ステップ６３２で通電を行い、ステップ６３４で制御周期が経過したか否かを判定する。ステップ６３４で肯定判定の場合には、ステップ６３６で通電を停止し、ステップ６３４で否定判定の場合には、手順をステップ６２２に戻す。

ステップ６３０で過電流ＯＦＦの制御開始後、所定時間が経過したか否かを判定し、肯定判定の場合には処理をリターンする。ステップ６３０で否定判定の場合には、手順をステップ６２０に戻す。

以上説明したように、本実施の形態では、過電流状態の場合にモータ５２への通電を停止する制御を、過電圧状態時にモータ５２に通電する制御よりも優先している。バッテリの急速充電の際には、過電圧状態が１０分以上継続するが、過電圧状態を解消する制御を優先すると、インバータ回路４０を構成するスイッチング素子等が過電流によって過熱し、損傷するおそれがある。

本実施の形態では、過電流状態での素子の負荷が、過電圧による素子の負荷よりも深刻であることに鑑み、過電流状態の場合には、過電圧状態であっても、インバータ回路４０にモータ５２へ印加する電圧の生成を中止、すなわちモータ５２への通電を停止することにより、過電流による回路の素子の損傷を防止する。

１０…モータユニット、１２…ロータ、１２Ａ…センサマグネット、１２Ｂ…ホール素子、１４…ステータ、１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗ…コイル、１６…シャフト、１８…上ケース、２０…モータ駆動装置、２２…基板、２４…ヒートシンク、２８…下ケース、４０…インバータ回路、４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄ，４４Ｅ，４４Ｆ…インバータＦＥＴ、５２…モータ、５４…コンパレータ、５６…実回転数算出部、５８…指令回転数算出部、６０…スタンバイ回路、６２…メイン電源通電部、６４…通電制御駆動波形決定部、６６…ＰＩ制御部、６６Ｉ…偏差積分部、６６Ｐ…偏差比例部、６８…電圧補正部、７０…ＦＥＴドライバ、７８…エアコンＥＣＵ、８０…バッテリ、８２…チョークコイル、８４Ａ…平滑コンデンサ、８６…論理和回路、８８…強制５００ｒｐｍ指令部、９４…電流検知部、９４Ａ…シャント抵抗、９４Ｂ…アンプ、９６…過負荷判定値出力部、９８…過負荷判定部、１００…過電流判定値出力部、１０２…過電流判定部、１０４…過熱判定値出力部、１０６…過熱状態判定部、１０８…過電圧判定値出力部、１１０…過電圧判定部、１１２…保護優先順位判定部、１２０…電源電圧、１２２…閾値電圧、１２４…強制ＯＮ、１２６…過電流検出信号、１２８…過電流ＯＦＦ、１３０…外部ＦＥＴ出力、ＲＴ…チップサーミスタ

Claims (4)

1. モータに印加する電圧を生成する駆動回路と、
   前記駆動回路の電流を検知する電流検知部と、
   電源の電圧を検知する電圧検知部と、
   前記電流検知部で検知された検知電流及び前記電圧検知部で検知された検知電圧に基づいた判断を周期的に実行し、前記検知電流が閾値電流値以上の場合は、前記検知電圧の大きさに拘らず前記モータに印加する電圧の生成を前記検知電流が前記閾値電流値以上となった時点から１制御周期を含む所定時間停止するように前記駆動回路を制御する過電流時通電停止制御を実行し、前記過電流時通電停止制御の実行後、前記検知電圧が閾値電圧以上かつ検知電流が前記閾値電流値以上の場合は、前記過電流時通電停止制御を前記検知電流が前記閾値電流値以上となった時点から前記所定時間実行すると共に、前記検知電流が前記閾値電流値未満の場合は、前記検知電圧が前記閾値電圧以上の場合に前記モータを強制回転させる強制作動用電圧が前記モータに印加されるように前記駆動回路を制御する過電圧時通電制御を１制御周期の間実行し、前記過電流時通電停止制御の実行中に前記検知電流が前記閾値電流値未満になった時点を含む１制御周期が経過した後、前記検知電圧が前記閾値電圧以上となった場合に前記過電圧時通電制御を１制御周期の間実行する制御部と、
   を含むモータ駆動装置。
2. 前記制御部は、前記検知電流及び前記検知電圧に基づいた制御を周期的に実行し、前記過電流時通電停止制御の実行中に前記検知電流が前記閾値電流値未満になった場合には、前記検知電流が前記閾値電流値未満になった時点を含む１制御周期を含む前記所定時間が経過するまで実行中の過電流時通電停止制御を継続する請求項１記載のモータ駆動装置。
3. 前記制御部は、前記検知電流が前記閾値電流値以上となった時点から前記過電流時通電停止制御の実行を開始し、前記検知電圧が前記閾値電圧未満であれば、前記検知電流が前記閾値電流値以上となった時点から１制御周期の所定の正の整数倍とした前記所定時間が経過するまで、前記検知電流が前記閾値電流値未満の場合でも前記モータに印加する電圧の生成を停止する請求項２記載のモータ駆動装置。
4. 前記制御部は、前記過電圧時通電制御の実行中に前記検知電圧が前記閾値電圧未満になった時点を含む１制御周期が、前記検知電流が前記閾値電流値未満の状態で経過した場合及び前記過電圧時通電制御の実行中に前記検知電圧が前記閾値電圧未満になった時点を含む１制御周期内で前記検知電流が前記閾値電流値以上になった場合のいずれかまで前記過電圧時通電制御を継続する請求項１〜３のいずれか１項記載のモータ駆動装置。