WO2018016088A1 - 駆動装置、駆動システム、および、駆動装置の制御方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a drive device, a drive system, and a control method for the drive device.
- a drive system for a motor connected to an internal combustion engine includes a low-side switch and a high-side switch and includes a driver (H bridge circuit) that drives the motor to rotate the internal combustion engine (for example, a patent) Reference 1).
- H bridge circuit driver
- the driver high-side switches UH, VH, and WH are turned off (upper-arm all-phase open, FIG. 5 (step S1a), and the low side switches UL, VL, WL may be controlled to be on (lower arm all-phase short-circuit, step S1b in FIG. 5) (FIG. 4).
- the overcurrent of the driver can be limited.
- the driver's low-side switch is PWM-controlled to reduce the motor current, and the driver's low-side switch is turned on and the high-side switch is turned off during the driver's overcurrent, the battery is temporarily The current supplied to the driver from the driver increases, and the driver overcurrent cannot be properly limited.
- an object of the present invention is to provide a drive system that can appropriately limit the driver overcurrent when the motor is driven.
- a driving device includes: A drive device for driving an internal combustion engine, A first switch connected between a first power supply terminal to which a first electrode of the battery is connected and an input terminal of a motor for rotating the internal combustion engine, and a second electrode of the battery connected Including a second switch connected between the second power supply terminal and the input terminal of the motor, supplying an AC voltage obtained by converting the DC voltage output from the battery to the input terminal, A driver for driving the motor; A controller that monitors overvoltage and overcurrent of the driver and controls the driver and the internal combustion engine, The controller is A first switching state in which the first switch is turned on and the second switch is turned off is complementary to a second switching state in which the first switch is turned off and the second switch is PWM-controlled.
- the DC voltage is converted into the AC voltage by controlling the driver so as to switch to
- the first switch and the second switch in the first switching state are forcibly controlled to a first overcurrent limiting state in which the first switch is turned off and the second switch is turned on.
- a second overcurrent limit that forcibly turns off the first switch and PWM-controls the second switch for the first switch and the second switch in the second switching state. It is characterized by controlling the state.
- the controller is When an overvoltage of the driver is detected while the motor is being driven, the first switch is forcibly turned off and the second switch is forcibly controlled to an overvoltage limit state.
- the motor is a three-phase motor;
- the driver is A U-phase first switch connected between the first power supply terminal and the U-phase input terminal of the motor;
- a U-phase second switch connected between the second power supply terminal and the U-phase input terminal;
- a V-phase first switch connected between the first power supply terminal and a V-phase input terminal of the motor;
- a V-phase second switch connected between the second power supply terminal and the V-phase input terminal;
- a W-phase first switch connected between the first power supply terminal and a W-phase input terminal of the motor;
- a W-phase second switch connected between the second power supply terminal and the W-phase input terminal;
- the controller is The first switch of the U phase, the V phase, and the W phase, and the second switch of the U phase, the V phase, and the W phase are controlled.
- the controller is If an overvoltage of the driver is detected while driving the motor, the U-phase, V-phase, and W-phase first switch and second switch are forcibly set to the overvoltage limit state. Control When an overcurrent of the driver is detected while driving the motor, the first switching state of the U-phase, V-phase, and W-phase first switch and second switch is in the first switching state. The first switch and the second switch are forcibly controlled to the first overcurrent limiting state, and the U-phase, V-phase, and W-phase first switches and second switches Of these, the first switch and the second switch that are in the second switching state are forcibly controlled to the second overcurrent limiting state.
- the controller is The first and second overcurrent limiting states are continued for the same limited period set in advance.
- the controller is The on-duty of the PWM control of the second switch in the second overcurrent limiting state is controlled to be smaller than the on-duty of the PWM control of the second switch in the second switching state. To do.
- the controller is The PWM control cycle of the second switch in the second overcurrent limiting state is controlled to be the same as the PWM control cycle of the second switch in the second switching state.
- the controller is The driver is controlled so that the AC voltage gradually returns to a preset target voltage after controlling to the first, second overcurrent limiting state or the overvoltage limiting state. .
- the controller is The overvoltage of the driver is detected when a voltage between the first power supply terminal and the second power supply terminal exceeds a preset overvoltage detection threshold voltage.
- An overcurrent detection resistor connected between the second switch and the second power supply terminal;
- the controller is The overcurrent of the driver is detected when the detection current flowing through the overcurrent detection resistor exceeds a first threshold current.
- the controller is If the current flowing through the overcurrent detection resistor exceeds the second threshold current larger than the first threshold current when the motor is driven, the first and second switching states are started. Forcibly turning off the first switch and turning on the second switch.
- the motor is It also functions as an AC generator that is driven by the internal combustion engine to generate electric power and output an AC voltage.
- the drive device is mounted on a hybrid motorcycle,
- the internal combustion engine is an internal combustion engine of the hybrid motorcycle,
- the controller is configured to start and / or drive the internal combustion engine by driving the motor by the driver.
- a drive system includes: A drive system for driving an internal combustion engine, A battery that outputs a DC voltage; A motor connected to the internal combustion engine for rotating the internal combustion engine; A first switch connected between a first power supply terminal to which the first electrode of the battery is connected and an input terminal of the motor; and a second switch to which the second electrode of the battery is connected.
- a second switch connected between a power supply terminal and the input terminal of the motor, supplying an AC voltage obtained by converting the DC voltage output from the battery to the input terminal;
- a driver for driving A controller that monitors overvoltage and overcurrent of the driver and controls the driver and the internal combustion engine, The controller is A first switching state in which the first switch is turned on and the second switch is turned off is complementary to a second switching state in which the first switch is turned off and the second switch is PWM-controlled.
- the DC voltage is converted into the AC voltage by controlling the driver so as to switch to When detecting the overcurrent of the driver when driving the motor,
- the first switch and the second switch in the first switching state are forcibly controlled to a first overcurrent limiting state in which the first switch is turned off and the second switch is turned on.
- a second overcurrent limit that forcibly turns off the first switch and PWM-controls the second switch for the first switch and the second switch in the second switching state. It is characterized by controlling the state.
- a method for controlling a drive device includes: A drive device for driving an internal combustion engine, the first switch connected between a first power supply terminal to which a first electrode of a battery is connected and an input terminal of a motor for rotating the internal combustion engine; And a second switch connected between the second power supply terminal to which the second electrode of the battery is connected and the input terminal of the motor, and the DC voltage output from the battery is converted into power.
- a drive comprising: a driver for supplying an AC voltage to the input terminal to drive the motor; and a controller for monitoring the driver overvoltage and overcurrent and controlling the driver and the internal combustion engine.
- An apparatus control method comprising: A first switching state in which the control unit turns on the first switch and turns off the second switch, and a second switching state in which the first switch is turned off and the second switch is PWM-controlled. And controlling the driver so as to switch complementarily, the DC voltage is converted into the AC voltage.
- the controller detects an overcurrent of the driver while driving the motor, the first switch and the second switch in the first switching state are forcibly set.
- the first switch is controlled to be in a first overcurrent limiting state in which the first switch is turned off and the second switch is turned on, while the first switch and the second switch in the second switching state are forced
- the first switch is turned off and the second switch is controlled to a second overcurrent limiting state in which PWM control is performed.
- a drive system is a drive system that drives an internal combustion engine, and includes a battery that outputs a DC voltage, a motor that is connected to the internal combustion engine and rotates the internal combustion engine, and a first battery.
- a high-side switch (first switch) connected between the first power supply terminal to which the first electrode is connected and the input terminal of the motor, and a second power supply terminal to which the second electrode of the battery is connected
- a low-side switch (second switch) connected between the motor and the motor input terminal, to drive the motor by supplying an AC voltage obtained by converting the DC voltage output from the battery to the input terminal.
- a controller that monitors the driver overvoltage and overcurrent and controls the driver and the internal combustion engine.
- the control unit complementarily switches between a first switching state in which the high side switch is turned on and the low side switch is turned off, and a second switching state in which the high side switch is turned off and the low side switch is PWM-controlled.
- the driver By controlling the driver, the DC voltage is converted into an AC voltage.
- control unit detects an overcurrent of the driver while driving the motor, the control unit forcibly turns off the high side switch and the low side switch in the first switching state, and The second overcurrent control is controlled to the first overcurrent limiting state for turning on the low side switch, while the high side switch and the low side switch in the second switching state are forcibly turned off and the low side switch is PWM controlled. Control overcurrent limit state.
- FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a drive system 100 according to the present embodiment.
- FIG. 2 is a diagram showing an example of a drive pattern of the driver DR of the drive system 100 shown in FIG.
- FIG. 3 is a diagram showing an example of a control flow of drive system 100 shown in FIG.
- FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a driving pattern of a driver in a conventional driving system.
- FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a control flow of a conventional drive system.
- FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a drive system 100 according to the present embodiment.
- FIG. 2 is a diagram showing an example of a drive pattern of the driver DR of the drive system 100 shown in FIG.
- the drive system 100 drives an internal combustion engine (engine) E as shown in FIG.
- the drive system 100 includes a battery B, a driver (H bridge circuit) DR, a control unit (drive device) CON, a motor M, a capacitor C, and an overcurrent detection resistor RS. And comprising.
- the drive system 100 is loaded on, for example, a hybrid motorcycle.
- the internal combustion engine E is an internal combustion engine E of a hybrid motorcycle.
- the battery B has a positive electrode (first electrode) connected to the first power supply terminal BATP and a negative electrode (second electrode) connected to the second power supply terminal BATN.
- the battery B can be charged by outputting a DC voltage between the first power supply terminal BATP and the second power supply terminal BATN.
- the battery B is, for example, a lithium ion battery or a lead battery.
- the capacitor C is connected between the first power supply terminal BATP and the second power supply terminal BATN for smoothing the voltage.
- the motor M is connected to the internal combustion engine E and rotates the internal combustion engine E.
- This motor M is, for example, a three-phase motor.
- the motor M includes a U-phase coil UL connected between the U-phase input terminal TU and the midpoint TM, and a V-phase input terminal TV and the midpoint TM.
- a stator including a V-phase coil VL connected between them, a W-phase coil WL connected between a W-phase input terminal TW and a midpoint TM, and a rotor (not shown).
- the motor M is connected to the internal combustion engine E of the hybrid motorcycle.
- the control unit CON drives and drives the internal combustion engine E by driving the motor M with electric power output from the battery B (assums rotation).
- this motor M can function as an alternator driven by the internal combustion engine E of the hybrid motorcycle, for example.
- the motor M generates and outputs an AC voltage for charging the battery B and driving the load.
- the control unit CON converts the AC voltage generated by the motor M into a DC voltage by the driver DR, and supplies the DC voltage to the battery B.
- the motor M is driven by the internal combustion engine E to generate electric power, and also functions as an AC generator (ACG) that outputs an AC voltage.
- ACG AC generator
- the driver DR includes, for example, a high side switch (first switch) Q1, Q3, Q5 and a low side switch (second switch) Q2, Q4, Q6 as shown in FIG.
- the high-side switches Q1, Q3, and Q5 are connected between the first power supply terminal BATP to which the positive electrode (first electrode) of the battery B is connected and the input terminals TU, TV, and TW of the motor M.
- the low-side switches Q2, Q4, and Q6 are connected between the second power supply terminal BATN to which the negative electrode (second electrode) of the battery B is connected and the input terminals TU, TV, and TW of the motor M. .
- the driver DR supplies the AC voltage obtained by converting the DC voltage output from the battery B to the input terminals TU, TV, and TW to drive the motor M.
- the driver DR for example, as shown in FIG. 1, includes a U-phase high-side switch Q1, a U-phase low-side switch Q2, a V-phase high-side switch Q3, and a V-phase low-side switch Q4. And a W-phase high-side switch Q5 and a W-phase low-side switch Q6.
- the U-phase high-side switch Q1 is connected between the first power supply terminal BATP and the U-phase input terminal TU of the motor M.
- the high-side switch Q1 is a MOS transistor (nMOS transistor) Q1 having a drain connected to the first power supply terminal BATP and a source connected to the input terminal TU and having a body diode D1.
- MOS transistor nMOS transistor
- the body diode D1 of the MOS transistor Q1 has a cathode connected to the first power supply terminal BATP and an anode connected to the input terminal TU.
- the U-phase low-side switch Q2 is connected between the second power supply terminal BATN and the U-phase input terminal TU.
- the low-side switch Q2 is a MOS transistor (nMOS transistor) Q2 having a source connected to the second power supply terminal BATN and a drain connected to the U-phase input terminal TU and having a body diode D2.
- MOS transistor nMOS transistor
- the body diode D2 of the MOS transistor Q2 has an anode connected to the second power supply terminal BATN and a cathode connected to the input terminal TU.
- the V-phase high-side switch Q3 is connected between the first power supply terminal BATP and the V-phase input terminal TV of the motor M.
- the high-side switch Q3 includes a MOS transistor (nMOS transistor) having a drain connected to the first power supply terminal BATP and a source connected to the input terminal TV, and a body diode D3. Q3.
- MOS transistor nMOS transistor
- the body diode D3 of the MOS transistor Q3 has a cathode connected to the first power supply terminal BATP and an anode connected to the input terminal TV.
- the V-phase low-side switch Q4 is connected between the second power supply terminal BATN and the V-phase input terminal TV.
- the low-side switch Q4 includes a MOS transistor (nMOS) having a source connected to a second power supply terminal BATN and a drain connected to a V-phase input terminal TV and a body diode D4. Transistor) Q4.
- nMOS MOS transistor
- the body diode D4 of the MOS transistor Q4 has an anode connected to the second power supply terminal BATN and a cathode connected to the input terminal TV.
- the W-phase high-side switch Q5 is connected between the first power supply terminal BATP and the W-phase input terminal TW of the motor M.
- the high-side switch Q5 includes a MOS transistor (nMOS transistor) having a drain connected to the first power supply terminal BATP and a source connected to the input terminal TW and a body diode D5. Q5.
- MOS transistor nMOS transistor
- the body diode D5 of the MOS transistor Q5 has a cathode connected to the first power supply terminal BATP and an anode connected to the input terminal TW.
- the W-phase low-side switch Q6 is connected between the second power supply terminal BATN and the W-phase input terminal TW.
- the low-side switch Q6 has a drain connected to the first power supply terminal BATP and a source connected to the input terminal TW, and a MOS transistor (nMOS transistor) Q6 having a body diode D6. It is.
- the body diode D6 of the MOS transistor Q6 has an anode connected to the second power supply terminal BATN and a cathode connected to the input terminal TW.
- the overcurrent detection resistor RS is connected between the sources of the low-side switches Q2, Q4, and Q6 and the second power supply terminal BATN, for example, as shown in FIG.
- control unit CON drives and / or drives the internal combustion engine E by driving the motor M by the driver DR.
- the control unit CON is configured to monitor the driver DR and the internal combustion engine E while monitoring the driver DR overvoltage and overcurrent.
- control unit CON includes U-phase, V-phase, and W-phase high-side switches Q1, Q3, and Q5, and U-phase, V-phase, and W-phase low-side switches Q2 and Q4 that constitute the driver DR. Q6 is controlled.
- control unit CON controls the on / off of the MOS transistors by controlling the gate-source voltages of the MOS transistors Q1 to Q6 constituting the driver DR by the gate control signals SG1 to SG6. ing.
- the controller CON for example, turns on the high-side switch Q1 (Q3, Q5) and turns off the low-side switch Q2 (Q4, Q6), and the high-side switch Q1 (Q3, Q3).
- the driver DR is controlled to complementarily switch between the second switching state A2 in which the Q5) is turned off and the low-side switch Q2 (Q4, Q6) is PWM-controlled (FIG. 2). That is, the control unit CON converts the DC voltage output from the battery B into an AC voltage and supplies it to the motor M under the control of the driver DR.
- control unit CON detects the current (applied voltage) flowing through the above-described overcurrent detection resistor RS, and detects the overcurrent of the driver DR based on the detected current. Yes.
- control unit CON detects the overcurrent of the driver DR when the detected current flowing through the overcurrent detection resistor RS exceeds the first threshold current (that is, the overcurrent flows through the switch of the driver DR). Is judged).
- the control unit CON When the control unit CON detects an overcurrent of the driver DR while driving the motor M, the control unit CON forcibly switches the high side switch and the low side switch in the first switching state A1 to the high side switch. And the low-side switch is controlled to the first overcurrent limiting state B1, and the high-side switch and low-side switch in the remaining second switching state A2 that is not in the first switching state A are forcibly The switch is turned off and the low-side switch is controlled to the second overcurrent limiting state B2 in which PWM control is performed.
- the control unit CON detects an overcurrent of the driver DR while driving the motor M
- the U phase, the V phase, and the W phase are detected.
- the high-side switches Q1, Q3, Q5 and the low-side switches Q2, Q4, Q6, the high-side switch Q5 and the low-side switch Q6 in the first switching state A1 are forcibly controlled to the first overcurrent limiting state B1.
- the high-side switch Q1 in the U-phase, V-phase, and W-phase high-side switches Q1, Q3, Q5 and the low-side switches Q2, Q4, Q6 from the second switching state A2 , Q3 and the low-side switches Q2, Q4 are forcibly controlled to the second overcurrent limit state B2 (limit period DX in FIG. 2).
- the control unit CON detects an overcurrent of the driver DR while driving the motor M
- the U-side, V-phase, and W-phase high-side switches Among the Q1, Q3, Q5 and the low-side switches Q2, Q4, Q6, the high-side switches Q1, Q3 and the low-side switches Q2, Q4 in the first switching state A1 are forcibly controlled to the first overcurrent limiting state B1.
- the low-side switch Q6 is forcibly controlled to the second overcurrent limiting state B2.
- control unit CON continues the first and second overcurrent limiting states B1 and B2 for the same limited period DX set in advance.
- control unit CON turns on the PWM control on-duty of the low-side switch Q2 (Q4, Q6) in the second overcurrent limiting state B2, and turns on the PWM control of the low-side switch Q2 (Q4, Q6) in the second switching state A2. Control is made to be smaller than the duty.
- the low-side switch limits the current in the second overcurrent limiting state B2 than in the second switching state A2. That is, the overcurrent of the driver DR can be more reliably limited by setting the low-side switch in the second switching state A2 to the second overcurrent limiting state B2.
- the control unit CON also sets the PWM control cycle of the low-side switch Q2 (Q4, Q6) in the second overcurrent limiting state B2 and the PWM control cycle of the low-side switch Q2 (Q4, Q6) in the second switching state A2. It is designed to be the same.
- the overcurrent of the driver DR can be appropriately limited.
- control unit CON detects an overvoltage of the driver DR while driving the motor M
- the control unit CON forcibly turns off the high-side switches Q1, Q3, Q5 and the low-side switches Q2, Q4, Q6. Is controlled to an overvoltage limit state EX for turning on.
- control unit CON detects an overvoltage of the driver DR while driving the motor M
- the control unit CON forcibly forces the U-phase, V-phase, and W-phase high-side switches Q1, Q3 and Q5 and the low-side switches Q2, Q4 and Q6 are controlled to the overvoltage limited state EX (period DY in FIG. 2).
- the control unit CON detects the overvoltage of the driver DR when the voltage between the first power supply terminal BATP and the second power supply terminal BATN exceeds a preset overvoltage detection threshold voltage ( That is, it is determined that an overvoltage is applied to the switch of the driver DR).
- control unit CON controls the AC voltage applied to the motor M to the preset target voltage in a stepwise manner after controlling to the first or second overcurrent limiting state B1, B2 or the overvoltage limiting state EX.
- the driver DR is controlled.
- FIG. 3 is a diagram showing an example of a control flow of the drive system 100 shown in FIG.
- control unit CON drives the motor M by converting the DC voltage output from the battery B into an AC voltage and supplying it to the motor M under the control of the driver DR.
- control unit CON detects an overcurrent or overvoltage of the driver DR while driving the motor M
- the control unit CON sets the U phase, V phase, and W phase high.
- the side switches Q1, Q3, and Q5 are turned off, that is, the upper arm is set to open all phases (step S1).
- control unit CON determines whether or not an overvoltage of the driver DR has been detected (step S2). If it is determined that an overvoltage has been detected, the U-phase, V-phase, and W-phase low-side switches Q2, Q4, and Q6 are turned on, that is, the lower arm is set to short for all phases (step S3).
- steps S1 to S3 when the control unit CON detects an overvoltage of the driver DR while driving the motor M, the control unit CON forcibly turns off the high-side switches Q1, Q3, and Q5 and the low-side switch. Control is performed to an overvoltage limit state EX in which Q2, Q4, and Q6 are turned on.
- control unit CON detects an overvoltage of the driver DR while driving the motor M
- the control unit CON forcibly forces the U-phase, V-phase, and W-phase high-side switches Q1, Q3 and Q5 and the low-side switches Q2, Q4 and Q6 are controlled to the overvoltage limited state EX (period DY in FIG. 2).
- step S2 determines in step S2 that it has not detected an overvoltage, that is, has detected an overcurrent
- the lower arm the U-phase, V-phase, and W-phase low-side switches. It is determined whether or not PWM control (output) is performed for Q2, Q4, and Q6) (step S4).
- control part CON continues PWM control (output) (2nd overcurrent restriction state) with respect to the lower arm (low side switch) judged that PWM control (output) is carried out in step S4 (2nd overcurrent limitation state). Step S5).
- control unit CON turns on (first overcurrent limiting state) the lower arm (low-side switch) that is determined not to perform PWM control (output) in step S4, that is, the lower arm Is set to short (step S6).
- control unit CON detects an overcurrent of the driver DR while driving the motor M by the steps S1, S2, S4 to S6, the high-side switch and the low-side switch in the first switching state A1.
- the switch is forcibly controlled to the second overcurrent limiting state B2 in which the high side switch is turned off and the low side switch is PWM-controlled.
- the control unit CON detects an overcurrent of the driver DR while driving the motor M
- the U phase, the V phase, and the W phase are detected.
- the high-side switches Q1, Q3, Q5 and the low-side switches Q2, Q4, Q6, the high-side switch Q5 and the low-side switch Q6 in the first switching state A1 are forcibly controlled to the first overcurrent limiting state B1.
- the high-side switch Q1 in the U-phase, V-phase, and W-phase high-side switches Q1, Q3, Q5 and the low-side switches Q2, Q4, Q6 from the second switching state A2 , Q3 and the low-side switches Q2, Q4 are forcibly controlled to the second overcurrent limit state B2 (limit period DX in FIG. 2).
- the drive system is a drive system that drives an internal combustion engine, and includes a battery that outputs a DC voltage, a motor that is connected to the internal combustion engine and rotates the internal combustion engine.
- a high-side switch connected between the first power supply terminal to which the first electrode of the battery is connected and the input terminal of the motor; and a second power supply terminal to which the second electrode of the battery is connected
- a driver bridge circuit for driving the motor by supplying an AC voltage obtained by converting the DC voltage output from the battery to the input terminal, including a low-side switch connected between the input terminal of the motor;
- a controller that monitors the driver's overvoltage and overcurrent and controls the driver and the internal combustion engine.
- the control unit complementarily switches between a first switching state in which the high side switch is turned on and the low side switch is turned off, and a second switching state in which the high side switch is turned off and the low side switch is PWM-controlled.
- the driver By controlling the driver, the DC voltage is converted into an AC voltage.
- control unit detects an overcurrent of the driver while driving the motor, the control unit forcibly turns off the high side switch and the low side switch in the first switching state, and The second overcurrent control is controlled to the first overcurrent limiting state for turning on the low side switch, while the high side switch and the low side switch in the second switching state are forcibly turned off and the low side switch is PWM controlled. Control overcurrent limit state.
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Abstract
駆動システムの制御部は、モータを駆動しているときにドライバの過電流を検出した場合には、第1切換状態にある第1のスイッチ及び第2のスイッチを、強制的に、第1のスイッチをオフし且つ第2のスイッチをオンする第1過電流制限状態に制御し、一方、第2切換状態にある第1のスイッチ及び第2のスイッチを、強制的に、第1のスイッチをオフし且つ第2のスイッチをPWM制御する第2過電流制限状態に制御する。
Description
本発明は、駆動装置、駆動システム、および、駆動装置の制御方法に関する。
従来、内燃機関に接続されたモータの駆動システムには、ローサイドスイッチとハイサイドスイッチを含み、内燃機関を回転させるためにモータを駆動するドライバ(Hブリッジ回路)を備えるものがある(例えば、特許文献1参照)。
ここで、上述の駆動システムにおいて、例えば、モータを駆動しているとき、ドライバの過電流を検出した場合には、ドライバのハイサイドスイッチUH、VH、WHをオフ(上アーム全相オープン、図5のステップS1a)し、ローサイドスイッチUL、VL、WLをオン(下アーム全相ショート、図5のステップS1b)に制御することが考えられる(図4)。これにより、ドライバの過電流を制限可能である。
しかし、モータの電流を絞るために、ドライバのローサイドスイッチをPWM制御した場合に、上記ドライバの過電流時において、ドライバのローサイドスイッチをオンし、ハイサイドスイッチをオフに制御すると、一時的にバッテリからドライバに供給される電流が増加し、ドライバの過電流を適切に制限できない。
そこで、本発明では、モータの駆動時に、適切にドライバの過電流を制限することが可能な駆動システムを提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る実施形態に従った駆動装置は、
内燃機関を駆動する駆動装置であって、
バッテリの第1の電極が接続される第1の電源端子と内燃機関を回転させるためのモータの入力端子との間に接続された第1のスイッチ、及び、前記バッテリの第2の電極が接続される第2の電源端子と前記モータの前記入力端子との間に接続された第2のスイッチを含み、前記バッテリが出力する直流電圧を電力変換した交流電圧を前記入力端子に供給して、前記モータを駆動するためのドライバと、
前記ドライバの過電圧及び過電流を監視するとともに、前記ドライバ及び前記内燃機関を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第1のスイッチをオンし且つ前記第2のスイッチをオフする第1切換状態と、前記第1のスイッチをオフし且つ前記第2のスイッチをPWM制御する第2切換状態と、を相補的に切り換えるように、前記ドライバを制御することにより、前記直流電圧を前記交流電圧に電力変換するものであり、
前記モータを駆動しているときに前記ドライバの過電流を検出した場合には、
前記第1切換状態にある前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチを、強制的に、前記第1のスイッチをオフし且つ前記第2のスイッチをオンする第1過電流制限状態に制御し、一方、前記第2切換状態にある前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチを、強制的に、前記第1のスイッチをオフし且つ前記第2のスイッチをPWM制御する第2過電流制限状態に制御する
ことを特徴とする。
内燃機関を駆動する駆動装置であって、
バッテリの第1の電極が接続される第1の電源端子と内燃機関を回転させるためのモータの入力端子との間に接続された第1のスイッチ、及び、前記バッテリの第2の電極が接続される第2の電源端子と前記モータの前記入力端子との間に接続された第2のスイッチを含み、前記バッテリが出力する直流電圧を電力変換した交流電圧を前記入力端子に供給して、前記モータを駆動するためのドライバと、
前記ドライバの過電圧及び過電流を監視するとともに、前記ドライバ及び前記内燃機関を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第1のスイッチをオンし且つ前記第2のスイッチをオフする第1切換状態と、前記第1のスイッチをオフし且つ前記第2のスイッチをPWM制御する第2切換状態と、を相補的に切り換えるように、前記ドライバを制御することにより、前記直流電圧を前記交流電圧に電力変換するものであり、
前記モータを駆動しているときに前記ドライバの過電流を検出した場合には、
前記第1切換状態にある前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチを、強制的に、前記第1のスイッチをオフし且つ前記第2のスイッチをオンする第1過電流制限状態に制御し、一方、前記第2切換状態にある前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチを、強制的に、前記第1のスイッチをオフし且つ前記第2のスイッチをPWM制御する第2過電流制限状態に制御する
ことを特徴とする。
前記駆動装置において、
前記制御部は、
前記モータを駆動しているときに前記ドライバの過電圧を検出した場合には、強制的に、前記第1のスイッチをオフし且つ前記第2のスイッチをオンする過電圧制限状態に制御する
ことを特徴とする。
前記制御部は、
前記モータを駆動しているときに前記ドライバの過電圧を検出した場合には、強制的に、前記第1のスイッチをオフし且つ前記第2のスイッチをオンする過電圧制限状態に制御する
ことを特徴とする。
前記駆動装置において、
前記モータは、3相モータであり、
前記ドライバは、
前記第1の電源端子と前記モータのU相の入力端子との間に接続されたU相の第1のスイッチと、
前記第2の電源端子と前記U相の入力端子との間に接続されたU相の第2のスイッチと、
前記第1の電源端子と前記モータのV相の入力端子との間に接続されたV相の第1のスイッチと、
前記第2の電源端子と前記V相の入力端子との間に接続されたV相の第2のスイッチと、
前記第1の電源端子と前記モータのW相の入力端子との間に接続されたW相の第1のスイッチと、
前記第2の電源端子と前記W相の入力端子との間に接続されたW相の第2のスイッチと、を備え、
前記制御部は、
前記U相、V相、及びW相の第1のスイッチ、及び、前記U相、V相、及びW相の第2のスイッチを制御する
ことを特徴とする。
前記モータは、3相モータであり、
前記ドライバは、
前記第1の電源端子と前記モータのU相の入力端子との間に接続されたU相の第1のスイッチと、
前記第2の電源端子と前記U相の入力端子との間に接続されたU相の第2のスイッチと、
前記第1の電源端子と前記モータのV相の入力端子との間に接続されたV相の第1のスイッチと、
前記第2の電源端子と前記V相の入力端子との間に接続されたV相の第2のスイッチと、
前記第1の電源端子と前記モータのW相の入力端子との間に接続されたW相の第1のスイッチと、
前記第2の電源端子と前記W相の入力端子との間に接続されたW相の第2のスイッチと、を備え、
前記制御部は、
前記U相、V相、及びW相の第1のスイッチ、及び、前記U相、V相、及びW相の第2のスイッチを制御する
ことを特徴とする。
前記駆動装置において、
前記制御部は、
前記モータを駆動しているときに前記ドライバの過電圧を検出した場合には、強制的に、前記U相、V相、及びW相の第1のスイッチ及び第2のスイッチを前記過電圧制限状態に制御し、
前記モータを駆動しているときに前記ドライバの過電流を検出した場合には、前記U相、V相、及びW相の第1のスイッチ及び第2のスイッチのうち前記第1切換状態にある前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチを、強制的に、前記第1過電流制限状態に制御するとともに、前記U相、V相、及びW相の第1のスイッチ及び第2のスイッチのうち前記第2切換状態からにある前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチを、強制的に、前記第2過電流制限状態に制御する
ことを特徴とする。
前記制御部は、
前記モータを駆動しているときに前記ドライバの過電圧を検出した場合には、強制的に、前記U相、V相、及びW相の第1のスイッチ及び第2のスイッチを前記過電圧制限状態に制御し、
前記モータを駆動しているときに前記ドライバの過電流を検出した場合には、前記U相、V相、及びW相の第1のスイッチ及び第2のスイッチのうち前記第1切換状態にある前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチを、強制的に、前記第1過電流制限状態に制御するとともに、前記U相、V相、及びW相の第1のスイッチ及び第2のスイッチのうち前記第2切換状態からにある前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチを、強制的に、前記第2過電流制限状態に制御する
ことを特徴とする。
前記駆動装置において、
前記制御部は、
前記第1及び第2過電流制限状態を、予め設定された同じ制限期間だけ、継続することを特徴とする。
前記制御部は、
前記第1及び第2過電流制限状態を、予め設定された同じ制限期間だけ、継続することを特徴とする。
前記駆動装置において、
前記制御部は、
前記第2過電流制限状態における前記第2のスイッチのPWM制御のオンデューティを、前記第2切換状態における前記第2のスイッチのPWM制御のオンデューティよりも小さくなるように制御する
ことを特徴とする。
前記制御部は、
前記第2過電流制限状態における前記第2のスイッチのPWM制御のオンデューティを、前記第2切換状態における前記第2のスイッチのPWM制御のオンデューティよりも小さくなるように制御する
ことを特徴とする。
前記駆動装置において、
前記制御部は、
前記第2過電流制限状態における前記第2のスイッチのPWM制御の周期を、前記第2切換状態における前記第2のスイッチのPWM制御の周期と同じになるように制御する
ことを特徴とする。
前記制御部は、
前記第2過電流制限状態における前記第2のスイッチのPWM制御の周期を、前記第2切換状態における前記第2のスイッチのPWM制御の周期と同じになるように制御する
ことを特徴とする。
前記駆動装置において、
前記制御部は、
前記第1、第2過電流制限状態、又は、前記過電圧制限状態に制御した後、前記交流電圧が予め設定された目標電圧に段階的に戻るように、前記ドライバを制御する
ことを特徴とする。
前記制御部は、
前記第1、第2過電流制限状態、又は、前記過電圧制限状態に制御した後、前記交流電圧が予め設定された目標電圧に段階的に戻るように、前記ドライバを制御する
ことを特徴とする。
前記駆動装置において、
前記制御部は、
前記第1の電源端子と前記第2の電源端子との間の電圧が、予め設定された過電圧検出用閾値電圧を超えた場合に、前記ドライバの過電圧を検出する
ことを特徴とする。
前記制御部は、
前記第1の電源端子と前記第2の電源端子との間の電圧が、予め設定された過電圧検出用閾値電圧を超えた場合に、前記ドライバの過電圧を検出する
ことを特徴とする。
前記駆動装置において、
前記第2のスイッチと前記第2の電源端子との間に接続された過電流検出抵抗をさらに備え、
前記制御部は、
前記過電流検出抵抗に流れる検出電流が第1の閾値電流を超えた場合に、前記ドライバの過電流を検出する
ことを特徴とする。
前記第2のスイッチと前記第2の電源端子との間に接続された過電流検出抵抗をさらに備え、
前記制御部は、
前記過電流検出抵抗に流れる検出電流が第1の閾値電流を超えた場合に、前記ドライバの過電流を検出する
ことを特徴とする。
前記駆動装置において、
前記制御部は、
前記モータを駆動しているときに、前記過電流検出抵抗に流れる電流が、前記第1の閾値電流よりも大きい第2の閾値電流を超えた場合には、前記第1及び第2切換状態から、強制的に、前記第1のスイッチをオフし且つ前記第2のスイッチをオンする
ことを特徴とする。
前記制御部は、
前記モータを駆動しているときに、前記過電流検出抵抗に流れる電流が、前記第1の閾値電流よりも大きい第2の閾値電流を超えた場合には、前記第1及び第2切換状態から、強制的に、前記第1のスイッチをオフし且つ前記第2のスイッチをオンする
ことを特徴とする。
前記駆動装置において、
前記モータは、
前記内燃機関により駆動されて発電し、交流電圧を出力する交流発電機としても機能することを特徴とする。
前記モータは、
前記内燃機関により駆動されて発電し、交流電圧を出力する交流発電機としても機能することを特徴とする。
前記駆動装置において、
前記駆動装置は、ハイブリッド二輪車に積載され、
前記内燃機関は、前記ハイブリッド二輪車の内燃機関であり、
前記制御部は、前記ドライバにより前記モータを駆動することにより、前記内燃機関の起動及び/又は駆動する
ことを特徴とする。
前記駆動装置は、ハイブリッド二輪車に積載され、
前記内燃機関は、前記ハイブリッド二輪車の内燃機関であり、
前記制御部は、前記ドライバにより前記モータを駆動することにより、前記内燃機関の起動及び/又は駆動する
ことを特徴とする。
本発明の一態様に係る実施形態に従った駆動システムは、
内燃機関を駆動する駆動システムであって、
直流電圧を出力するバッテリと、
前記内燃機関に接続され、前記内燃機関を回転させるためのモータと、
前記バッテリの第1の電極が接続された第1の電源端子と前記モータの入力端子との間に接続された、第1のスイッチと、前記バッテリの第2の電極が接続された第2の電源端子と前記モータの前記入力端子との間に接続された、第2のスイッチとを含み、前記バッテリが出力する前記直流電圧を電力変換した交流電圧を前記入力端子に供給して、前記モータを駆動するためのドライバと、
前記ドライバの過電圧及び過電流を監視するとともに、前記ドライバ及び前記内燃機関を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第1のスイッチをオンし且つ前記第2のスイッチをオフする第1切換状態と、前記第1のスイッチをオフし且つ前記第2のスイッチをPWM制御する第2切換状態と、を相補的に切り換えるように、前記ドライバを制御することにより、前記直流電圧を前記交流電圧に電力変換するものであり、
前記モータを駆動しているときに前記ドライバの過電流を検出した場合には、
前記第1切換状態にある前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチを、強制的に、前記第1のスイッチをオフし且つ前記第2のスイッチをオンする第1過電流制限状態に制御し、一方、前記第2切換状態にある前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチを、強制的に、前記第1のスイッチをオフし且つ前記第2のスイッチをPWM制御する第2過電流制限状態に制御する
ことを特徴とする。
内燃機関を駆動する駆動システムであって、
直流電圧を出力するバッテリと、
前記内燃機関に接続され、前記内燃機関を回転させるためのモータと、
前記バッテリの第1の電極が接続された第1の電源端子と前記モータの入力端子との間に接続された、第1のスイッチと、前記バッテリの第2の電極が接続された第2の電源端子と前記モータの前記入力端子との間に接続された、第2のスイッチとを含み、前記バッテリが出力する前記直流電圧を電力変換した交流電圧を前記入力端子に供給して、前記モータを駆動するためのドライバと、
前記ドライバの過電圧及び過電流を監視するとともに、前記ドライバ及び前記内燃機関を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第1のスイッチをオンし且つ前記第2のスイッチをオフする第1切換状態と、前記第1のスイッチをオフし且つ前記第2のスイッチをPWM制御する第2切換状態と、を相補的に切り換えるように、前記ドライバを制御することにより、前記直流電圧を前記交流電圧に電力変換するものであり、
前記モータを駆動しているときに前記ドライバの過電流を検出した場合には、
前記第1切換状態にある前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチを、強制的に、前記第1のスイッチをオフし且つ前記第2のスイッチをオンする第1過電流制限状態に制御し、一方、前記第2切換状態にある前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチを、強制的に、前記第1のスイッチをオフし且つ前記第2のスイッチをPWM制御する第2過電流制限状態に制御する
ことを特徴とする。
本発明の一態様に係る実施形態に従った駆動装置の制御方法は、
内燃機関を駆動する駆動装置であって、バッテリの第1の電極が接続される第1の電源端子と内燃機関を回転させるためのモータの入力端子との間に接続された第1のスイッチ、及び、前記バッテリの第2の電極が接続される第2の電源端子と前記モータの前記入力端子との間に接続された第2のスイッチを含み、前記バッテリが出力する直流電圧を電力変換した交流電圧を前記入力端子に供給して、前記モータを駆動するためのドライバと、前記ドライバの過電圧及び過電流を監視するとともに、前記ドライバ及び前記内燃機関を制御する制御部と、を備えた駆動装置の制御方法であって、
前記制御部により、前記第1のスイッチをオンし且つ前記第2のスイッチをオフする第1切換状態と、前記第1のスイッチをオフし且つ前記第2のスイッチをPWM制御する第2切換状態と、を相補的に切り換えるように、前記ドライバを制御することにより、前記直流電圧を前記交流電圧に電力変換するものであり、
前記制御部により、前記モータを駆動しているときに前記ドライバの過電流を検出した場合には、前記第1切換状態にある前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチを、強制的に、前記第1のスイッチをオフし且つ前記第2のスイッチをオンする第1過電流制限状態に制御し、一方、前記第2切換状態にある前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチを、強制的に、前記第1のスイッチをオフし且つ前記第2のスイッチをPWM制御する第2過電流制限状態に制御する
ことを特徴とする。
内燃機関を駆動する駆動装置であって、バッテリの第1の電極が接続される第1の電源端子と内燃機関を回転させるためのモータの入力端子との間に接続された第1のスイッチ、及び、前記バッテリの第2の電極が接続される第2の電源端子と前記モータの前記入力端子との間に接続された第2のスイッチを含み、前記バッテリが出力する直流電圧を電力変換した交流電圧を前記入力端子に供給して、前記モータを駆動するためのドライバと、前記ドライバの過電圧及び過電流を監視するとともに、前記ドライバ及び前記内燃機関を制御する制御部と、を備えた駆動装置の制御方法であって、
前記制御部により、前記第1のスイッチをオンし且つ前記第2のスイッチをオフする第1切換状態と、前記第1のスイッチをオフし且つ前記第2のスイッチをPWM制御する第2切換状態と、を相補的に切り換えるように、前記ドライバを制御することにより、前記直流電圧を前記交流電圧に電力変換するものであり、
前記制御部により、前記モータを駆動しているときに前記ドライバの過電流を検出した場合には、前記第1切換状態にある前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチを、強制的に、前記第1のスイッチをオフし且つ前記第2のスイッチをオンする第1過電流制限状態に制御し、一方、前記第2切換状態にある前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチを、強制的に、前記第1のスイッチをオフし且つ前記第2のスイッチをPWM制御する第2過電流制限状態に制御する
ことを特徴とする。
本発明の一態様に係る駆動システムは、内燃機関を駆動する駆動システムであって、直流電圧を出力するバッテリと、内燃機関に接続され、内燃機関を回転させるためのモータと、バッテリの第1の電極が接続された第1の電源端子とモータの入力端子との間に接続された、ハイサイドスイッチ(第1のスイッチ)と、バッテリの第2の電極が接続された第2の電源端子とモータの入力端子との間に接続された、ローサイドスイッチ(第2のスイッチ)とを含み、バッテリが出力する直流電圧を電力変換した交流電圧を入力端子に供給して、モータを駆動するためのドライバと、ドライバの過電圧及び過電流を監視するとともに、ドライバ及び内燃機関を制御する制御部と、を備える。
そして、制御部は、ハイサイドスイッチをオンし且つローサイドスイッチをオフする第1切換状態と、ハイサイドスイッチをオフし且つローサイドスイッチをPWM制御する第2切換状態と、を相補的に切り換えるように、ドライバを制御することにより、直流電圧を交流電圧に電力変換する。
さらに、制御部は、モータを駆動しているときにドライバの過電流を検出した場合には、第1切換状態にあるハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチを、強制的に、ハイサイドスイッチをオフし且つローサイドスイッチをオンする第1過電流制限状態に制御し、一方、第2切換状態にあるハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチを、強制的に、ハイサイドスイッチをオフし且つローサイドスイッチをPWM制御する第2過電流制限状態に制御する。
これにより、モータを駆動しているときにドライバの過電流を検出した場合には、適切にドライバの過電流を制限することができる。
以下、本発明に係る実施形態について図面に基づいて説明する。
図1は、本実施形態に係る駆動システム100の一例を示す図である。また、図2は、図1に示す駆動システム100のドライバDRの駆動パターンの一例を示す図である。
本実施形態に係る駆動システム100は、例えば、図1に示すように、内燃機関(エンジン)Eを駆動するようになっている。
この駆動システム100は、例えば、図1に示すように、バッテリBと、ドライバ(Hブリッジ回路)DRと、制御部(駆動装置)CONと、モータMと、キャパシタCと、過電流検出抵抗RSと、を備える。
この駆動システム100は、例えば、ハイブリッド二輪車に積載されるようになっている。この場合、内燃機関Eは、ハイブリッド二輪車の内燃機関Eである。
また、バッテリBは、正極(第1の電極)が第1の電源端子BATPに接続され、負極(第2の電極)が第2の電源端子BATNに接続されている。このバッテリBは、第1の電源端子BATPと第2の電源端子BATNとの間に、直流電圧を出力し、充電可能になっている。
このバッテリBは、例えば、リチウムイオンバッテリ、又は、鉛バッテリである。
また、キャパシタCは、電圧の平滑化のために、第1の電源端子BATPと第2の電源端子BATNとの間に接続されている。
また、モータMは、内燃機関Eに接続され、内燃機関Eを回転させるようになっている。
このモータMは、例えば、3相モータである。この場合、このモータMは、図1に示すように、U相の入力端子TUと中点TMとの間に接続されたU相コイルULと、V相の入力端子TVと中点TMとの間に接続されたV相コイルVLと、W相の入力端子TWと中点TMとの間に接続されたW相コイルWLと、を含む固定子と、図示しない回転子とを備える。
ここで、既述のように、モータMは、該ハイブリッド二輪車の内燃機関Eに接続されている。そして、後述のように、制御部CONは、バッテリBが出力する電力で、モータMを駆動することにより、内燃機関Eの起動及び/又は駆動する(回転をアシストする)ようになっている。
また、このモータMは、例えば、該ハイブリッド二輪車の内燃機関Eにより駆動されるオルタネータとして機能することが可能になっている。この場合、このモータMは、バッテリBを充電するとともに負荷を駆動するための交流電圧を発生して出力する。そして、制御部CONは、ドライバDRにより、モータMが発電した当該交流電圧を直流電圧に変換し、この直流電圧を、バッテリBに供給する。
このように、モータMは、内燃機関Eにより駆動されて発電し、交流電圧を出力する交流発電機(ACG)としても機能するようになっている。
また、ドライバDRは、例えば、図1に示すように、ハイサイドスイッチ(第1のスイッチ)Q1、Q3、Q5と、ローサイドスイッチ(第2のスイッチ)Q2、Q4、Q6と、を含む。
ハイサイドスイッチQ1、Q3、Q5は、バッテリBの正極(第1の電極)が接続された第1の電源端子BATPとモータMの入力端子TU、TV、TWとの間に接続されている。
そして、ローサイドスイッチQ2、Q4、Q6は、バッテリBの負極(第2の電極)が接続された第2の電源端子BATNとモータMの入力端子TU、TV、TWとの間に接続されている。
このドライバDRは、バッテリBが出力する直流電圧を電力変換した交流電圧を入力端子TU、TV、TWに供給して、モータMを駆動するようになっている。
より詳細には、ドライバDRは、例えば、図1に示すように、U相のハイサイドスイッチQ1と、U相のローサイドスイッチQ2と、V相のハイサイドスイッチQ3と、V相のローサイドスイッチQ4と、W相のハイサイドスイッチQ5と、W相のローサイドスイッチQ6と、を備える。
そして、U相のハイサイドスイッチQ1は、第1の電源端子BATPとモータMのU相の入力端子TUとの間に接続されている。
このハイサイドスイッチQ1は、ドレインが第1の電源端子BATPに接続され且つソースが入力端子TUに接続されるとともに、ボディダイオードD1を有するMOSトランジスタ(nMOSトランジスタ)Q1である。
このMOSトランジスタQ1のボディダイオードD1は、カソードが第1の電源端子BATPに接続され、アノードが入力端子TUに接続されている。
また、U相のローサイドスイッチQ2は、第2の電源端子BATNとU相の入力端子TUとの間に接続されている。
このローサイドスイッチQ2は、ソースが第2の電源端子BATNに接続され且つドレインがU相の入力端子TUに接続されるとともに、ボディダイオードD2を有するMOSトランジスタ(nMOSトランジスタ)Q2である。
このMOSトランジスタQ2のボディダイオードD2は、アノードが第2の電源端子BATNに接続され、カソードが入力端子TUに接続されている。
そして、V相のハイサイドスイッチQ3は、第1の電源端子BATPとモータMのV相の入力端子TVとの間に接続されている。
このハイサイドスイッチQ3は、例えば、図1に示すように、ドレインが第1の電源端子BATPに接続され且つソースが入力端子TVに接続されるとともに、ボディダイオードD3を有するMOSトランジスタ(nMOSトランジスタ)Q3である。
このMOSトランジスタQ3のボディダイオードD3は、カソードが第1の電源端子BATPに接続され、アノードが入力端子TVに接続されている。
また、V相のローサイドスイッチQ4は、第2の電源端子BATNとV相の入力端子TVとの間に接続されている。
このローサイドスイッチQ4は、例えば、図1に示すように、ソースが第2の電源端子BATNに接続され且つドレインがV相の入力端子TVに接続されるとともに、ボディダイオードD4を有するMOSトランジスタ(nMOSトランジスタ)Q4である。
このMOSトランジスタQ4のボディダイオードD4は、アノードが第2の電源端子BATNに接続され、カソードが入力端子TVに接続されている。
そして、W相のハイサイドスイッチQ5は、第1の電源端子BATPとモータMのW相の入力端子TWとの間に接続されている。
このハイサイドスイッチQ5は、例えば、図1に示すように、ドレインが第1の電源端子BATPに接続され且つソースが入力端子TWに接続されるとともに、ボディダイオードD5を有するMOSトランジスタ(nMOSトランジスタ)Q5である。
このMOSトランジスタQ5のボディダイオードD5は、カソードが第1の電源端子BATPに接続され、アノードが入力端子TWに接続されている。
また、W相のローサイドスイッチQ6は、第2の電源端子BATNとW相の入力端子TWとの間に接続されている。
このローサイドスイッチQ6は、例えば、図1に示すように、ドレインが第1の電源端子BATPに接続され且つソースが入力端子TWに接続されるとともに、ボディダイオードD6を有するMOSトランジスタ(nMOSトランジスタ)Q6である。
このMOSトランジスタQ6のボディダイオードD6は、アノードが第2の電源端子BATNに接続され、カソードが入力端子TWに接続されている。
また、過電流検出抵抗RSは、例えば、図1に示すように、ローサイドスイッチQ2、Q4、Q6のソースと第2の電源端子BATNとの間に接続されている。
また、制御部CONは、ドライバDRによりモータMを駆動することにより、内燃機関Eの起動及び/又は駆動するようになっている。
この制御部CONは、ドライバDRの過電圧及び過電流を監視するとともに、ドライバDR及び内燃機関Eを制御するようになっている。
ここで、制御部CONは、ドライバDRを構成する、U相、V相、及びW相のハイサイドスイッチQ1、Q3、Q5、及び、U相、V相、及びW相のローサイドスイッチQ2、Q4、Q6を制御するようになっている。
すなわち、制御部CONは、ゲート制御信号SG1~SG6により、ドライバDRを構成する各MOSトランジスタQ1~Q6のゲート・ソース間の電圧を制御して、MOSトランジスタのオン/オフを制御するようになっている。
具体的には、制御部CONは、例えば、ハイサイドスイッチQ1(Q3、Q5)をオンし且つローサイドスイッチQ2(Q4、Q6)をオフする第1切換状態A1と、ハイサイドスイッチQ1(Q3、Q5)をオフし且つローサイドスイッチQ2(Q4、Q6)をPWM制御する第2切換状態A2と、を相補的に切り換えるように、ドライバDRを制御するようになっている(図2)。すなわち、制御部CONは、このドライバDRの制御により、バッテリBが出力した直流電圧を交流電圧に電力変換してモータMに供給するようになっている。
ここで、制御部CONは、既述の過電流検出抵抗RSに流れる電流(印加される電圧)を検出し、この検出した検出電流に基づいて、ドライバDRの過電流を検出するようになっている。
例えば、制御部CONは、過電流検出抵抗RSに流れる検出電流が第1の閾値電流を超えた場合に、ドライバDRの過電流を検出する(すなわち、ドライバDRのスイッチに過電流が流れていると判断する)ようになっている。
そして、制御部CONは、モータMを駆動しているときにドライバDRの過電流を検出した場合には、第1切換状態A1にあるハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチを、強制的に、ハイサイドスイッチをオフし且つローサイドスイッチをオンする第1過電流制限状態B1に制御し、第1切換状態Aでは無い残りの第2切換状態A2にあるハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチを、強制的に、ハイサイドスイッチをオフし且つローサイドスイッチをPWM制御する第2過電流制限状態B2に制御するようになっている。
より具体的には、例えば、図2に示すように、制御部CONは、モータMを駆動しているときにドライバDRの過電流を検出した場合には、U相、V相、及びW相のハイサイドスイッチQ1、Q3、Q5及びローサイドスイッチQ2、Q4、Q6のうち第1切換状態A1にあるハイサイドスイッチQ5及びローサイドスイッチQ6を、強制的に、第1過電流制限状態B1に制御する(図2の制限期間DX)とともに、U相、V相、及びW相のハイサイドスイッチQ1、Q3、Q5及びローサイドスイッチQ2、Q4、Q6のうち第2切換状態A2からにあるハイサイドスイッチQ1、Q3及びローサイドスイッチQ2、Q4を、強制的に、第2過電流制限状態B2に制御する(図2の制限期間DX)。
なお、図2の例とは異なるが、制御部CONは、モータMを駆動しているときにドライバDRの過電流を検出した場合には、U相、V相、及びW相のハイサイドスイッチQ1、Q3、Q5及びローサイドスイッチQ2、Q4、Q6のうち第1切換状態A1にあるハイサイドスイッチQ1、Q3及びローサイドスイッチQ2、Q4を、強制的に、第1過電流制限状態B1に制御する(図2の期間DX)とともに、U相、V相、及びW相のハイサイドスイッチQ1、Q3、Q5及びローサイドスイッチQ2、Q4、Q6のうち第2切換状態A2からにあるハイサイドスイッチQ5及びローサイドスイッチQ6を、強制的に、第2過電流制限状態B2に制御する場合等もある。
なお、制御部CONは、図2に示すように、第1及び第2過電流制限状態B1、B2を、予め設定された同じ制限期間DXだけ、継続するようになっている。
また、制御部CONは、第2過電流制限状態B2におけるローサイドスイッチQ2(Q4、Q6)のPWM制御のオンデューティを、第2切換状態A2におけるローサイドスイッチQ2(Q4、Q6)のPWM制御のオンデューティよりも小さくなるように制御するようになっている。
これにより、第2切換状態A2よりも、第2過電流制限状態B2の方が、ローサイドスイッチは電流を制限することとなる。すなわち、第2切換状態A2にあるローサイドスイッチを、第2過電流制限状態B2にすることで、より確実にドライバDRの過電流を制限することができる。
また、制御部CONは、第2過電流制限状態B2におけるローサイドスイッチQ2(Q4、Q6)のPWM制御の周期を、第2切換状態A2におけるローサイドスイッチQ2(Q4、Q6)のPWM制御の周期と同じになるように制御するようになっている。
これにより、第2過電流制限状態B2と第2切換状態A2との間の切換の制御を容易にすることができる。
なお、制御部CONは、モータMを駆動しているときに、既述の過電流検出抵抗RSに流れる電流が、第1の閾値電流よりも大きい第2の閾値電流を超えた場合には、第1及び第2切換状態A1、A2から、強制的に、ハイサイドスイッチQ1、Q3、Q5をオフし且つローサイドスイッチQ2、Q4、Q6をオンするようになっている。
これにより、ドライバDRにより大きな過電流が流れた場合にも、適切にドライバDRの過電流を制限することができる。
また、制御部CONは、モータMを駆動しているときにドライバDRの過電圧を検出した場合には、強制的に、ハイサイドスイッチQ1、Q3、Q5をオフし且つローサイドスイッチQ2、Q4、Q6をオンする過電圧制限状態EXに制御するようになっている。
より具体的には、制御部CONは、モータMを駆動しているときにドライバDRの過電圧を検出した場合には、強制的に、U相、V相、及びW相のハイサイドスイッチQ1、Q3、Q5及びローサイドスイッチQ2、Q4、Q6を過電圧制限状態EXに制御する(図2の期間DY)。
なお、制御部CONは、第1の電源端子BATPと第2の電源端子BATNとの間の電圧が、予め設定された過電圧検出用閾値電圧を超えた場合に、ドライバDRの過電圧を検出する(すなわち、ドライバDRのスイッチに過電圧が印加されていると判断する)ようになっている。
また、制御部CONは、第1、第2過電流制限状態B1、B2、又は、過電圧制限状態EXに制御した後、モータMに印加する交流電圧が予め設定された目標電圧に段階的に戻るように、ドライバDRを制御するようになっている。
これにより、例えば、モータMの電流又は電圧の急激な上昇を抑制することができる。さらに、モータMの過電流又は過電圧を制限してモータMの回転速度が低下した状態から急激にモータMの回転速度が上昇するのを抑制することができる。
次に、以上のような構成を有する駆動システム100の制御方法の制御フローの一例について説明する。ここで、図3は、図1に示す駆動システム100の制御フローの一例を示す図である。
既述のように、制御部CONは、ドライバDRの制御により、バッテリBが出力した直流電圧を交流電圧に電力変換してモータMに供給して、モータMを駆動する。
そして、制御部CONは、例えば、図3に示すように、モータMを駆動しているときにドライバDRの過電流又は過電圧を検出した場合には、U相、V相、及びW相のハイサイドスイッチQ1、Q3、Q5をオフ、すなわち、上アームを全相オープンに設定する(ステップS1)。
そして、制御部CONは、ドライバDRの過電圧を検出したか否かを判断し(ステップS2)、過電圧を検出していると判断した場合には、U相、V相、及びW相のローサイドスイッチQ2、Q4、Q6をオン、すなわち、下アームを全相ショートに設定する(ステップS3)。
このステップS1~S3により、制御部CONは、モータMを駆動しているときにドライバDRの過電圧を検出した場合には、強制的に、ハイサイドスイッチQ1、Q3、Q5をオフし且つローサイドスイッチQ2、Q4、Q6をオンする過電圧制限状態EXに制御する。
より具体的には、制御部CONは、モータMを駆動しているときにドライバDRの過電圧を検出した場合には、強制的に、U相、V相、及びW相のハイサイドスイッチQ1、Q3、Q5及びローサイドスイッチQ2、Q4、Q6を過電圧制限状態EXに制御する(図2の期間DY)。
一方、制御部CONは、ステップS2において、過電圧を検出していない、すなわち、過電流を検出していると判断した場合には、下アーム(、U相、V相、及びW相のローサイドスイッチQ2、Q4、Q6)をPWM制御(出力)しているか否かを判断する(ステップS4)。
そして、制御部CONは、ステップS4において、PWM制御(出力)していると判断した下アーム(ローサイドスイッチ)に対しては、PWM制御(出力)を継続(第2過電流制限状態)する(ステップS5)。
また、制御部CONは、ステップS4において、PWM制御(出力)していないと判断した下アーム(ローサイドスイッチ)に対しては、オン(第1過電流制限状態)にする、すなわち、当該下アームをショートに設定する(ステップS6)。
このステップS1、S2、S4~S6により、制御部CONは、モータMを駆動しているときにドライバDRの過電流を検出した場合には、第1切換状態A1にあるハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチを、強制的に、ハイサイドスイッチをオフし且つローサイドスイッチをオンする第1過電流制限状態B1に制御し、第1切換状態Aでは無い残りの第2切換状態A2にあるハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチを、強制的に、ハイサイドスイッチをオフし且つローサイドスイッチをPWM制御する第2過電流制限状態B2に制御する。
より具体的には、例えば、図2に示すように、制御部CONは、モータMを駆動しているときにドライバDRの過電流を検出した場合には、U相、V相、及びW相のハイサイドスイッチQ1、Q3、Q5及びローサイドスイッチQ2、Q4、Q6のうち第1切換状態A1にあるハイサイドスイッチQ5及びローサイドスイッチQ6を、強制的に、第1過電流制限状態B1に制御する(図2の制限期間DX)とともに、U相、V相、及びW相のハイサイドスイッチQ1、Q3、Q5及びローサイドスイッチQ2、Q4、Q6のうち第2切換状態A2からにあるハイサイドスイッチQ1、Q3及びローサイドスイッチQ2、Q4を、強制的に、第2過電流制限状態B2に制御する(図2の制限期間DX)。
以上のように、本発明の一態様に係る駆動システムは、内燃機関を駆動する駆動システムであって、直流電圧を出力するバッテリと、内燃機関に接続され、内燃機関を回転させるためのモータと、バッテリの第1の電極が接続された第1の電源端子とモータの入力端子との間に接続された、ハイサイドスイッチと、バッテリの第2の電極が接続された第2の電源端子とモータの入力端子との間に接続された、ローサイドスイッチとを含み、バッテリが出力する直流電圧を電力変換した交流電圧を入力端子に供給して、モータを駆動するためのドライバ(ブリッジ回路)と、ドライバの過電圧及び過電流を監視するとともに、ドライバ及び内燃機関を制御する制御部と、を備える。
そして、制御部は、ハイサイドスイッチをオンし且つローサイドスイッチをオフする第1切換状態と、ハイサイドスイッチをオフし且つローサイドスイッチをPWM制御する第2切換状態と、を相補的に切り換えるように、ドライバを制御することにより、直流電圧を交流電圧に電力変換する。
さらに、制御部は、モータを駆動しているときにドライバの過電流を検出した場合には、第1切換状態にあるハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチを、強制的に、ハイサイドスイッチをオフし且つローサイドスイッチをオンする第1過電流制限状態に制御し、一方、第2切換状態にあるハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチを、強制的に、ハイサイドスイッチをオフし且つローサイドスイッチをPWM制御する第2過電流制限状態に制御する。
これにより、モータを駆動しているときにドライバの過電流を検出した場合には、適切にドライバの過電流を制限することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
100 駆動システム
B バッテリ
DR ドライバ(Hブリッジ回路)
CON 制御部(駆動装置)
M モータ
C キャパシタ
RS 過電流検出抵抗
Q1 U相のハイサイドスイッチ(第1のスイッチ)
Q3 V相のハイサイドスイッチ(第1のスイッチ)
Q5 W相のハイサイドスイッチ(第1のスイッチ)
Q2 U相のローサイドスイッチ(第2のスイッチ)
Q4 V相のローサイドスイッチ(第2のスイッチ)
Q6 W相のローサイドスイッチ(第2のスイッチ)
BATP 第1の電源端子
BATN 第2の電源端子
D1 ボディダイオード
D2 ボディダイオード
D3 ボディダイオード
D4 ボディダイオード
D5 ボディダイオード
D6 ボディダイオード
TU U相の入力端子
UL U相コイル
TV V相の入力端子
VL V相コイル
TW W相の入力端子
WL W相コイル
TM 中点
B バッテリ
DR ドライバ(Hブリッジ回路)
CON 制御部(駆動装置)
M モータ
C キャパシタ
RS 過電流検出抵抗
Q1 U相のハイサイドスイッチ(第1のスイッチ)
Q3 V相のハイサイドスイッチ(第1のスイッチ)
Q5 W相のハイサイドスイッチ(第1のスイッチ)
Q2 U相のローサイドスイッチ(第2のスイッチ)
Q4 V相のローサイドスイッチ(第2のスイッチ)
Q6 W相のローサイドスイッチ(第2のスイッチ)
BATP 第1の電源端子
BATN 第2の電源端子
D1 ボディダイオード
D2 ボディダイオード
D3 ボディダイオード
D4 ボディダイオード
D5 ボディダイオード
D6 ボディダイオード
TU U相の入力端子
UL U相コイル
TV V相の入力端子
VL V相コイル
TW W相の入力端子
WL W相コイル
TM 中点
Claims (15)
- 内燃機関を駆動する駆動装置であって、
バッテリの第1の電極が接続される第1の電源端子と内燃機関を回転させるためのモータの入力端子との間に接続された第1のスイッチ、及び、前記バッテリの第2の電極が接続される第2の電源端子と前記モータの前記入力端子との間に接続された第2のスイッチを含み、前記バッテリが出力する直流電圧を電力変換した交流電圧を前記入力端子に供給して、前記モータを駆動するためのドライバと、
前記ドライバの過電圧及び過電流を監視するとともに、前記ドライバ及び前記内燃機関を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第1のスイッチをオンし且つ前記第2のスイッチをオフする第1切換状態と、前記第1のスイッチをオフし且つ前記第2のスイッチをPWM制御する第2切換状態と、を相補的に切り換えるように、前記ドライバを制御することにより、前記直流電圧を前記交流電圧に電力変換するものであり、
前記モータを駆動しているときに前記ドライバの過電流を検出した場合には、
前記第1切換状態にある前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチを、強制的に、前記第1のスイッチをオフし且つ前記第2のスイッチをオンする第1過電流制限状態に制御し、一方、前記第2切換状態にある前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチを、強制的に、前記第1のスイッチをオフし且つ前記第2のスイッチをPWM制御する第2過電流制限状態に制御する
ことを特徴とする駆動装置。 - 前記制御部は、
前記モータを駆動しているときに前記ドライバの過電圧を検出した場合には、強制的に、前記第1のスイッチをオフし且つ前記第2のスイッチをオンする過電圧制限状態に制御する
ことを特徴とする請求項1に記載の駆動装置。 - 前記モータは、3相モータであり、
前記ドライバは、
前記第1の電源端子と前記モータのU相の入力端子との間に接続されたU相の第1のスイッチと、
前記第2の電源端子と前記U相の入力端子との間に接続されたU相の第2のスイッチと、
前記第1の電源端子と前記モータのV相の入力端子との間に接続されたV相の第1のスイッチと、
前記第2の電源端子と前記V相の入力端子との間に接続されたV相の第2のスイッチと、
前記第1の電源端子と前記モータのW相の入力端子との間に接続されたW相の第1のスイッチと、
前記第2の電源端子と前記W相の入力端子との間に接続されたW相の第2のスイッチと、を備え、
前記制御部は、
前記U相、V相、及びW相の第1のスイッチ、及び、前記U相、V相、及びW相の第2のスイッチを制御する
ことを特徴とする請求項2に記載の駆動装置。 - 前記制御部は、
前記モータを駆動しているときに前記ドライバの過電圧を検出した場合には、強制的に、前記U相、V相、及びW相の第1のスイッチ及び第2のスイッチを前記過電圧制限状態に制御し、
前記モータを駆動しているときに前記ドライバの過電流を検出した場合には、前記U相、V相、及びW相の第1のスイッチ及び第2のスイッチのうち前記第1切換状態にある前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチを、強制的に、前記第1過電流制限状態に制御するとともに、前記U相、V相、及びW相の第1のスイッチ及び第2のスイッチのうち前記第2切換状態からにある前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチを、強制的に、前記第2過電流制限状態に制御する
ことを特徴とする請求項3に記載の駆動装置。 - 前記制御部は、
前記第1及び第2過電流制限状態を、予め設定された同じ制限期間だけ、継続することを特徴とする請求項4に記載の駆動装置。 - 前記制御部は、
前記第2過電流制限状態における前記第2のスイッチのPWM制御のオンデューティを、前記第2切換状態における前記第2のスイッチのPWM制御のオンデューティよりも小さくなるように制御する
ことを特徴とする請求項4に記載の駆動装置。 - 前記制御部は、
前記第2過電流制限状態における前記第2のスイッチのPWM制御の周期を、前記第2切換状態における前記第2のスイッチのPWM制御の周期と同じになるように制御する
ことを特徴とする請求項6に記載の駆動装置。 - 前記制御部は、
前記第1、第2過電流制限状態、又は、前記過電圧制限状態に制御した後、前記交流電圧が予め設定された目標電圧に段階的に戻るように、前記ドライバを制御する
ことを特徴とする請求項5に記載の駆動装置。 - 前記制御部は、
前記第1の電源端子と前記第2の電源端子との間の電圧が、予め設定された過電圧検出用閾値電圧を超えた場合に、前記ドライバの過電圧を検出する
ことを特徴とする請求項4に記載の駆動装置。 - 前記第2のスイッチと前記第2の電源端子との間に接続された過電流検出抵抗をさらに備え、
前記制御部は、
前記過電流検出抵抗に流れる検出電流が第1の閾値電流を超えた場合に、前記ドライバの過電流を検出する
ことを特徴とする請求項9に記載の駆動装置。 - 前記制御部は、
前記モータを駆動しているときに、前記過電流検出抵抗に流れる電流が、前記第1の閾値電流よりも大きい第2の閾値電流を超えた場合には、前記第1及び第2切換状態から、強制的に、前記第1のスイッチをオフし且つ前記第2のスイッチをオンする
ことを特徴とする請求項10に記載の駆動装置。 - 前記モータは、
前記内燃機関により駆動されて発電し、交流電圧を出力する交流発電機としても機能することを特徴とする請求項4に記載の駆動装置。 - 前記駆動装置は、ハイブリッド二輪車に積載され、
前記内燃機関は、前記ハイブリッド二輪車の内燃機関であり、
前記制御部は、前記ドライバにより前記モータを駆動することにより、前記内燃機関の起動及び/又は駆動する
ことを特徴とする請求項4に記載の駆動装置。 - 内燃機関を駆動する駆動システムであって、
直流電圧を出力するバッテリと、
前記内燃機関に接続され、前記内燃機関を回転させるためのモータと、
前記バッテリの第1の電極が接続された第1の電源端子と前記モータの入力端子との間に接続された、第1のスイッチと、前記バッテリの第2の電極が接続された第2の電源端子と前記モータの前記入力端子との間に接続された、第2のスイッチとを含み、前記バッテリが出力する前記直流電圧を電力変換した交流電圧を前記入力端子に供給して、前記モータを駆動するためのドライバと、
前記ドライバの過電圧及び過電流を監視するとともに、前記ドライバ及び前記内燃機関を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第1のスイッチをオンし且つ前記第2のスイッチをオフする第1切換状態と、前記第1のスイッチをオフし且つ前記第2のスイッチをPWM制御する第2切換状態と、を相補的に切り換えるように、前記ドライバを制御することにより、前記直流電圧を前記交流電圧に電力変換するものであり、
前記モータを駆動しているときに前記ドライバの過電流を検出した場合には、
前記第1切換状態にある前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチを、強制的に、前記第1のスイッチをオフし且つ前記第2のスイッチをオンする第1過電流制限状態に制御し、一方、前記第2切換状態にある前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチを、強制的に、前記第1のスイッチをオフし且つ前記第2のスイッチをPWM制御する第2過電流制限状態に制御する
ことを特徴とする駆動システム。 - 内燃機関を駆動する駆動装置であって、バッテリの第1の電極が接続される第1の電源端子と内燃機関を回転させるためのモータの入力端子との間に接続された第1のスイッチ、及び、前記バッテリの第2の電極が接続される第2の電源端子と前記モータの前記入力端子との間に接続された第2のスイッチを含み、前記バッテリが出力する直流電圧を電力変換した交流電圧を前記入力端子に供給して、前記モータを駆動するためのドライバと、前記ドライバの過電圧及び過電流を監視するとともに、前記ドライバ及び前記内燃機関を制御する制御部と、を備えた駆動装置の制御方法であって、
前記制御部により、前記第1のスイッチをオンし且つ前記第2のスイッチをオフする第1切換状態と、前記第1のスイッチをオフし且つ前記第2のスイッチをPWM制御する第2切換状態と、を相補的に切り換えるように、前記ドライバを制御することにより、前記直流電圧を前記交流電圧に電力変換するものであり、
前記制御部により、前記モータを駆動しているときに前記ドライバの過電流を検出した場合には、前記第1切換状態にある前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチを、強制的に、前記第1のスイッチをオフし且つ前記第2のスイッチをオンする第1過電流制限状態に制御し、一方、前記第2切換状態にある前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチを、強制的に、前記第1のスイッチをオフし且つ前記第2のスイッチをPWM制御する第2過電流制限状態に制御する
ことを特徴とする駆動装置の制御方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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---|---|---|---|---|
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JP2016116312A (ja) * | 2014-12-15 | 2016-06-23 | 株式会社デンソー | 電流推定装置 |
-
2016
- 2016-09-09 JP JP2017548304A patent/JP6400858B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2017548304 Country of ref document: JP Kind code of ref document: A |
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121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 16909563 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 16909563 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |