JPH08266088A - 電動機用制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 再起動時の立ち上がり時間を短縮し、保守点
検の安全を確保する。 【構成】 ＤＣブラシレスモータ５を通電制御するイン
バータ回路６へ高電圧バッテリ１の電力を元リレー３及
び平滑コンデンサ２を介して供給し、ＤＣブラシレスモ
ータ５の電機子巻線の誘起電圧に基づいてモータ制御部
７及びＥＣＵ８によってＩＧＢＴ６０を制御する。ＤＣ
ブラシレスモータ５の停止制御動作において、元リレー
３を開放した後に、ＤＣブラシレスモータ５の所定の電
機子巻線を通電して回転子の位置を固定する位置決め制
御を行い、平滑コンデンサ２の充電電荷を、位置決め制
御において放電する。ＤＣブラシレスモータ５の再起動
時に、同期運転をすぐに開始できるため、再起動時の立
ち上がり時間が短い。また、平滑コンデンサ２の電荷が
放電されているため、停止時に保守点検を行っても安全
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、直流電源により作動す
るＤＣブラシレスモータをインバータ回路により通電制
御する電動機用制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】誘導電動機、例えばＤＣブラシレスモー
タを通電制御するためのインバータ制御装置として、例
えば、電気自動車の空調装置用の冷凍サイクルに用いら
れる圧縮機用モータを駆動するためのインバータ装置で
は、バッテリからインバータ回路への通電を制御するリ
レーが設けられており、インバータ回路へのバッテリか
らの電力供給は常時行われておらず、モータを駆動する
場合のみにリレーが駆動されて、リレーを介して電力が
供給されるようになっている。さらに、リレーとインバ
ータ回路との間には、平滑コンデンサが接続されてお
り、リレーを介して供給されるバッテリの電力は、平滑
コンデンサによって安定した状態でインバータ回路へ供
給される。

【０００３】また、モータの起動時には誘起電圧が発生
しないため、位置決め運転および同期運転を行い、回転
子の回転位置検出のために電機子巻線の誘起電圧が発生
した後に、誘起電圧に基づいて電機子巻線の通電タイミ
ングを制御する自制運転を行うことによって回転数の制
御を行う。

【０００４】一方、上記のような平滑コンデンサを備え
たインバータ装置として、例えば、特開昭５７−３６５
８１号公報では、装置の点検時などの安全確保のため
に、入力遮断器を開放した時点で、出力スイッチを開放
するとともにインバータ回路のゲート信号を発生させ
て、インバータ回路を無負荷運転させて、平滑コンデン
サに充電された電荷を放電させている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のよう
に、モータの起動時に位置決め運転及び同期運転を行
い、その後、自制運転に移行するものでは、自制運転に
移行するまでに時間が掛かる。特に、モータの作動指令
が出ているものの、制御装置内の内部処理による停止に
よってモータの回転数指令だけが０ｒｐｍである場合、
例えば、過熱保護あるいは過電流保護の場合には、停止
状態が継続せず、再起動が明らかであるにも拘らず、位
置決め制御および同期運転を経て自制運転に移行しなけ
ればならないため、再起動に時間が掛かるという不具合
がある。

【０００６】また、上記公報のように、装置の保守点検
の際の安全確保のためには、平滑コンデンサの電荷を放
電させる必要があるが、上記公報では、出力スイッチが
必要である。また、放電抵抗による放電回路を別途形成
して、充電電荷を放電させることも考えられるが、抵抗
値が大きいと放電に時間が掛かり、抵抗値が小さいと電
力消費が大きくなり、電気自動車のように、車載バッテ
リのみを電源とするものでは、バッテリの持続時間の短
縮に繋がるため好ましくない。

【０００７】本発明は、誘導モータの起動時の立ち上が
り時間を短縮することを目的とし、また、その際、保守
点検における安全を同時にできることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、請求項１は、
永久磁石を備えた回転子と複数の電機子巻線とを有する
ＤＣブラシレスモータの前記回転子の回転、停止を前記
複数の電機子巻線への通電制御によって制御する電動機
用制御装置であって、直流電源の電流を前記複数の電機
子巻線にそれぞれ通電するための複数のスイッチング素
子からなるインバータ回路と、該インバータ回路を前記
電機子巻線の誘起電圧に基づいて制御する制御手段とか
らなる電動機用制御装置において、前記制御手段は、前
記回転子の停止制御動作の最後に、前記複数の電機子巻
線のうちの所定の電機子巻線に通電を行って前記回転子
の回転位置を固定する位置決め制御を行うことを技術的
手段とする。

【０００９】請求項２は、永久磁石を備えた回転子と複
数の電機子巻線とを有するＤＣブラシレスモータの前記
回転子の回転、停止を前記複数の電機子巻線への通電制
御によって制御する電動機用制御装置であって、直流電
源の電流をリレーおよび平滑コンデンサを介して前記複
数の電機子巻線にそれぞれ通電するための複数のスイッ
チング素子からなるインバータ回路と、該インバータ回
路を前記電機子巻線の誘起電圧に基づいて制御する制御
手段とからなる電動機用制御装置において、前記制御手
段は、前記回転子の停止制御動作時に、前記リレーを遮
断し、その後、前記複数の電機子巻線のうちの所定の電
機子巻線に通電を行って前記回転子の回転位置を固定す
る位置決め制御を行うことを技術的手段とする。

【００１０】また、請求項３は、請求項１または２記載
のＤＣブラシレスモータを、電気自動車の冷凍サイクル
の冷媒圧縮機を駆動することを技術的手段とする。

【００１１】

【作用】本発明は、請求項１は、永久磁石を備えた回転
子と複数の電機子巻線とを有するＤＣブラシレスモータ
を制御する制御手段は、直流電源の電流を複数の電機子
巻線にそれぞれ通電するための複数のスイッチング素子
からなるインバータ回路を制御して、位置決め運転、同
期運転を経て自制運転を行い、回転中は、電機子巻線の
誘起電圧に基づいて回転数を制御する。ＤＣブラシレス
モータの停止制御動作を行うときには、複数の電機子巻
線のうちの所定の電機子巻線に通電を行って回転子の回
転位置を固定する位置決め制御を最後に行う。従って、
次にＤＣブラシレスモータが起動する場合には、位置決
め制御の必要がなく、速やかに同期運転から開始するこ
とができる。

【００１２】請求項２は、ＤＣブラシレスモータの起動
時には、永久磁石を備えた回転子と複数の電機子巻線と
を有するＤＣブラシレスモータを制御する制御手段が、
リレーが閉じると、直流電源の電流が平滑コンデンサに
充電される。また、制御手段は、直流電源の電流を複数
の電機子巻線にそれぞれ通電するための複数のスイッチ
ング素子からなるインバータ回路を制御して、位置決め
運転、同期運転を経て自制運転を行い、回転中は、電機
子巻線の誘起電圧に基づいて回転数を制御する。

【００１３】リレーの遮断を伴いＤＣブラシレスモータ
の停止制御動作を行うときには、複数の電機子巻線のう
ちの所定の電機子巻線に通電を行って回転子の回転位置
を固定する位置決め制御を行う。従って、位置決め制御
の際に、平滑コンデンサからインバータ回路に電流が流
れるため、直流電源に充電されていた平滑コンデンサの
充電電荷は放電される。このため、保守点検の際に、平
滑コンデンサの充電電荷が作業者に及ぶことがなく、安
全が確保できる。また、ＤＣブラシレスモータの回転子
の位置決めが停止制御動作時に完了するため、次にＤＣ
ブラシレスモータが起動する場合には、位置決め制御の
必要がなく、速やかに同期運転から開始することができ
る。

【００１４】

【発明の効果】本発明は、請求項１では、ＤＣブラシレ
スモータが停止するときに、最後に、回転子の位置決め
制御が行われるため、次にＤＣブラシレスモータが起動
する場合には、位置決め制御の必要がなく、速やかに同
期運転を開始することができる。従って、ＤＣブラシレ
スモータの再起動の立ち上がり時間が短縮できる。

【００１５】請求項２では、ＤＣブラシレスモータが停
止するときに、平滑コンデンサに充電されていた電荷
が、ＤＣブラシレスモータの電機子巻線によって放電さ
れて、平滑コンデンサに残らないため、ＤＣブラシレス
モータの停止後に、保守点検を行っても、平滑コンデン
サの電荷が作業者に及ぶことがなく、安全である。ま
た、リレーが開放された後に、回転子の位置決め制御が
行われて、平滑コンデンサの電荷が放電されてしまうた
め、その後、回転子が回転することがない。従って、次
にＤＣブラシレスモータが起動する場合には、位置決め
制御の必要がなく、速やかに同期運転を開始することが
できる。この結果、ＤＣブラシレスモータの再起動の立
ち上がり時間が短縮できる。

【００１６】

【実施例】次に本発明の実施例を図１に示す電気自動車
のエアコン用電動コンプレッサ駆動用のインバータ装置
１００について説明する。図１において、１は直流２８
８〔Ｖ〕の電圧を有する高電圧バッテリで、電気自動車
の走行用電源でもある。２は電圧安定のための平滑コン
デンサ、３は高電圧バッテリ１からの電流を抵抗３ａを
介して供給する元リレー、４は抵抗をバイパスして電流
を供給する主リレー、５はインバータ部６の負荷である
ＤＣブラシレスモータで、永久磁石を有する回転子と３
相の電機子巻線を備える。６は複数のＩＧＢＴ（絶縁ゲ
ートバイポーラトランジスタ）６０をスイッチング素子
とし、それぞれエミッタ・コレクタ間に逆極性で並列に
接続された複数のダイオードＤとともに３相ブリッジ接
続したインバータ部である。

【００１７】７は後述するＥＣＵ８の起動、停止、回転
数指令に応じてインバータ部６のスイッチング素子であ
るＩＧＢＴ６０のスイッチング信号を送出するととも
に、ＤＣブラシレスモータ６の各巻線の誘起電圧を検出
して回転子（ロータ）位置等の作動状態を制御するモー
タ制御部である。また、モータ制御部７は、過熱、過電
流保護などの異常検出をして、異常発生時には、ＤＣブ
ラシレスモータ５の駆動を停止する。

【００１８】このＤＣブラシレスモータ５の駆動停止に
関しては、モータ制御部７内での異常検知によってＥＣ
Ｕ８の指令とは無関係に駆動を停止させたり、ＥＣＵ８
から運転指令が送出されていてもその回転数指令が０ｒ
ｐｍの場合にモータ制御部７内の制御動作によって駆動
を停止する停止モード１と、運転者による操作に伴うＥ
ＣＵ８による停止指令によって駆動を停止する停止モー
ド２とがある。なお、停止モード１の場合には、その旨
が、ＥＣＵ８へ伝送される。

【００１９】８はインバータ部６のモータ制御部７に対
して起動、停止、回転数指令を出力し、また、モータ制
御部７からの監視信号をフィードバック信号として、図
示しない操作パネルによる設定温度、各種温度センサ、
その他の検知信号に基づいてインバータ部３を最適に制
御するＥＣＵである。また、ＥＣＵ８は、ＤＣブラシレ
スモータ５の駆動時には、上記のとおり、モータ制御部
７へ各種の制御信号を送出するとともに、元リレー３及
び主リレー４を通電して、高電圧バッテリ１の電力をイ
ンバータ部６へ供給する。本発明の制御手段は、上記モ
ータ制御部７およびＥＣＵ８とによって構成されてい
る。なお、モータ制御部７およびＥＣＵ８の作動のため
の制御用電源（図示なし）が別途設けられている。

【００２０】次に、モータ制御部７を図２に基づいて説
明する。モータ制御部７は、ＥＣＵ８からの起動信号に
より元リレー３を駆動して接点を閉じ（ステップ１）、
２秒経過するまで（ステップ２においてＮＯ）、抵抗３
を介して電力を供給する。これにより、平滑コンデンサ
２が充電される。

【００２１】２秒経過後（ステップ２においてＹＥ
Ｓ）、主リレー４を駆動して接点を閉じ（ステップ
３）、高電圧バッテリ１の高電圧をインバータ部６へ印
加する。続いて、ＤＣブラシレスモータ５の位置決め運
転を行う（ステップ４）。位置決め運転では、決められ
た所定の相（例えば、Ｕ相、Ｗ相の各上アームとＶ相の
下アーム）に一定時間（例えば２秒間）だけ通電して、
回転子を対応した位置に位置決めする。

【００２２】その後、同期運転を開始し（ステップ
５）、回転数を徐々に所定回転数（例えば５００ｒｐ
ｍ）まで（ステップ６においてＮＯ）上昇させる。同期
運転では、電気角が６０度ずつ順に変化するように通電
しながら３相の巻線のうちの２相を通電し、一定の割合
でスイッチング速度を速めて回転数を上昇させる。

【００２３】回転子の回転数が所定回転数に達したとき
（ステップ６においてＹＥＳ）、自制運転に移行し（ス
テップ７）、ＥＣＵ８の回転数指令に応じて回転数に制
御し、停止指令があるまでは（ステップ８においてＮ
Ｏ）、自制運転を継続する。自制運転では、ＤＣブラシ
レスモータ５のＵ、Ｖ、Ｗの各端子に現れる誘起電圧に
基づいて回転子の位置を検出して、インバータ部６によ
る通電制御を行う。

【００２４】運転中、ＥＣＵ８から停止指令あるいはモ
ータ制御部７内での停止指令があると（ステップ８にお
いてＹＥＳ）、その指令モードに応じて、それぞれ以下
のとおり停止する。停止指令が、モータ制御部７の制御
動作による停止モード１の場合には（ステップ９におい
てＹＥＳ）、回転駆動制御を停止して、上記ステップ４
と同様の位置決め運転のみをして、ＥＣＵ８からの次の
指令を待つ（ステップ１１においてＮＯ）。これによっ
て、次に起動指令があると（ステップ１１においてＹＥ
Ｓ）、すぐにステップ５へ移行して、同期運転を開始す
ることができる。従って、再起動の立ち上がり時間が短
縮できる。

【００２５】停止指令が、ＥＣＵ８の停止指令による停
止モード２の場合には（ステップ９においてＮＯ）、Ｅ
ＣＵ８により元リレー３及び主リレー４の接点を開いて
高電圧バッテリ１からインバータ部６への通電を停止
（ステップ１２）した後に、ＤＣブラシレスモータ５の
位置決め運転を行う（ステップ１３）。これにより、平
滑コンデンサ２に充電されている電荷によって位置決め
運転が行われ、平滑コンデンサ２の電荷が放電される。

【００２６】この停止モード２の場合には、ＤＣブラシ
レスモータ５の作動が一時的に停止され運転者によって
再度作動が指示される場合と、継続して停止される場合
とが含まれており、その後、再起動指令があるか否かは
判別できない。しかし、上記ステップ１３のように、平
滑コンデンサ２の充電電荷によってＤＣブラシレスモー
タ５の位置決め運転をして、平滑コンデンサ２の放電を
完了させておくことによって、運転停止後に、保守点検
作業が行われたとしても、平滑コンデンサ２の電荷が作
業者に及ぶことがなく、安全が確保される。この後、起
動指令があれば、上記のステップ１以降の処理を行う。

【００２７】以上のとおり、本実施例では、ＤＣブラシ
レスモータ５が停止するときには、停止モード２の場合
は、平滑コンデンサ２に充電されていた電荷が、ＤＣブ
ラシレスモータ５の電機子巻線によって放電されて、平
滑コンデンサ２に残らないため、ＤＣブラシレスモータ
５の停止後に、保守点検を行っても、平滑コンデンサ２
の電荷が作業者に及ぶことがなく、安全である。また、
元リレー３が開放された後に、回転子の位置決め制御が
行われて、平滑コンデンサ２の電荷が放電されてしまう
ため、その後、回転子が回転することがない。従って、
次にＤＣブラシレスモータ５が起動する場合には、位置
決め制御の必要がなく、速やかに同期運転を開始するこ
とができる。この結果、ＤＣブラシレスモータ５の再起
動の立ち上がり時間が短縮できる。

【００２８】上記実施例では、ステップ１３の後に起動
指令があった場合に、ステップ１以降の処理を行うよう
に説明したが、ステップ１３における位置決め運転を記
憶しておき、その後の起動指令では、ステップ４の位置
決め運転を省略するようにしてもよい。その場合には、
再起動の立ち上がり時間が短縮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すインバータ制御装置の回
路図である。

【図２】本発明の実施例のモータ制御部及びＥＣＵの制
御動作を説明する流れ図である。

【符号の説明】

１ 高電圧バッテリ（直流電源） ２ 平滑コンデンサ ３ 元リレー（リレー） ５ ＤＣブラシレスモータ ６ インバータ部（インバータ回路） ６０ ＩＧＢＴ（スイッチング素子） ７ モータ制御部（制御手段） ８ ＥＣＵ（制御手段） １００ インバータ制御装置（電動機用制御装置）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 永久磁石を備えた回転子と複数の電機子
   巻線とを有するＤＣブラシレスモータの前記回転子の回
   転、停止を前記複数の電機子巻線への通電制御によって
   制御する電動機用制御装置であって、 直流電源の電流を前記複数の電機子巻線にそれぞれ通電
   するための複数のスイッチング素子からなるインバータ
   回路と、該インバータ回路を前記電機子巻線の誘起電圧
   に基づいて制御する制御手段とからなる電動機用制御装
   置において、 前記制御手段は、前記回転子の停止制御動作の最後に、
   前記複数の電機子巻線のうちの所定の電機子巻線に通電
   を行って前記回転子の回転位置を固定する位置決め制御
   を行うことを特徴とする電動機用制御装置。
2. 【請求項２】 永久磁石を備えた回転子と複数の電機子
   巻線とを有するＤＣブラシレスモータの前記回転子の回
   転、停止を前記複数の電機子巻線への通電制御によって
   制御する電動機用制御装置であって、 直流電源の電流をリレーおよび平滑コンデンサを介して
   前記複数の電機子巻線にそれぞれ通電するための複数の
   スイッチング素子からなるインバータ回路と、該インバ
   ータ回路を前記電機子巻線の誘起電圧に基づいて制御す
   る制御手段とからなる電動機用制御装置において、 前記制御手段は、前記回転子の停止制御動作時に、前記
   リレーを遮断し、その後、前記複数の電機子巻線のうち
   の所定の電機子巻線に通電を行って前記回転子の回転位
   置を固定する位置決め制御を行うことを特徴とする電動
   機用制御装置。
3. 【請求項３】 前記ＤＣブラシレスモータは、電気自動
   車の冷凍サイクルの冷媒圧縮機を駆動することを特徴と
   する請求項１または２記載の電動機用制御装置。