CN108475920B - 电动机控制装置 - Google Patents

Abstract

本电动机控制装置具备防止由电动机产生的再生电力向电源侧逆流的功能，并且控制电动机的旋转动作。本电动机控制装置具备：旋转控制部，其生成用于对电动机进行驱动控制的驱动控制信号，以使电动机进行规定的旋转动作；逆变器，其将从直流电源提供的直流电力变换为与驱动控制信号相应的驱动电力，将变换出的驱动电力向电动机提供；开关元件，其对直流电源与包含逆变器的负载电路之间的电源连接进行接通断开；以及电力方向检测电路，其基于在直流电源与负载电路之间流动的电流，来检测直流电源与负载电路之间的电力的方向。而且，根据电力方向检测电路检测出的电力的方向对开关元件进行接通断开控制。

Description

电动机控制装置

技术领域

本发明涉及控制电动机的电动机控制装置，特别是涉及具有再生逆流防止功能的电动机控制装置。

背景技术

例如，当经由逆变器电路被驱动的电动机被朝向同一旋转方向从外部施加旋转力时，在再生区域中运转。即，因所施加的旋转力，电动机也作为发电机进行动作。因此，从电动机通过逆变器电路对平滑电容器充电，并且产生向电源流入的再生电流。该再生电流作为再生能量，成为从电动机向电源逆流的电力。

以往，在具备使用直流电源的逆变器电路的电动机控制装置中，作为防止这种再生电流的电路，已知由以阳极侧为直流电源的正极侧、阴极侧为负载电路侧的方式连接的二极管构成的电路。

或者，提出了代替所述二极管而使用P沟道型MOSFET(金属氧化层半导体场效应晶体管，以下简单表示为FET)的电路。在该电路中，构成为在与负载电路连接的源极侧的电压比阈值低的情况下FET导通，在源极侧的电压超过阈值的情况下FET截止(例如，参照专利文献1)。

另外，还提出了代替FET而使用开关单元并且具备电压检测单元和电流方向检测器的电路。在该电路中，在负载电路侧的电压比直流电源侧的电压低的情况下使开关单元接通，在电流方向检测器检测到向直流电源方向流动了电流的情况下使开关单元断开(例如，参照专利文献2)。

专利文献1：日本特开2013-21883号公报

专利文献2：日本特开2004-254386号公报

发明内容

用于解决问题的方案

本发明的电动机控制装置具备防止由电动机产生的再生电力向电源侧逆流的功能，用于控制电动机的旋转动作。本电动机控制装置具备：旋转控制部，其生成用于对电动机进行驱动控制的驱动控制信号，以使电动机进行规定的旋转动作；逆变器，其将从直流电源提供的直流电力变换为与驱动控制信号相应的驱动电力，将变换出的驱动电力向电动机提供；开关元件，其对直流电源与包括逆变器的负载电路之间的电源连接进行接通断开；以及电力方向检测电路，其基于在直流电源与负载电路之间流动的电流，来检测直流电源与负载电路之间的电力的方向。而且，根据电力方向检测电路检测出的电力的方向开关元件来进行接通断开控制。

发明的效果

由此，即使在动力运行区域与再生区域频繁重复或因利用了脉宽调制的逆变器控制引起的电源电压变动重复进行的无刷电动机的控制装置那样的情况下，由于将再生能量的向电源侧的逆流作为电力进行检测，因此不受电压变动影响，能够准确地检测其方向。因而，不需要电压检测单元，与外部直流电源的输出电压的大小、负载电路侧的电压水平无关，能够稳定地防止再生能量从电动机向电源逆流的现象。

附图说明

图1是本发明的实施方式中的电动机控制装置的框图。

图2是用于说明本实施方式的电动机控制装置的动作的时序图。

图3是本发明的实施方式中的电动机控制装置的具体结构例的框图。

图4是本发明的实施方式中的电动机控制装置的其它的具体结构例的框图。

图5是示出图4的电源保护电路的滞后特性的图。

图6是用于对在具有滞后特性的电源保护电路中电力从动力运行方向切换为再生方向的时序中的动作进行说明的时序图。

图7是用于对在具有滞后特性的电源保护电路中电力从再生方向切换为动力运行方向的时序中的动作进行说明的时序图。

具体实施方式

本发明的实施方式所涉及的电动机控制装置利用后述的结构，能够不受电源电压的电压变动影响，一边充分确保稳定性一边保护电源不受再生能量的伤害。

也就是说，在将上述那样的以往的电源保护单元应用于电动机控制装置的情况下，存在如下那样的应改善的方面。即，在电动机控制装置的情况下，与将专利文献1那样的电源逆连接保护电路、专利文献2的太阳电池等作为对象的逆流防止电路相比，如上所述，在负载侧中由电动机产生再生电流。并且，该再生电流流入与负载侧的电源线连接的平滑电容器，由此电动机控制装置的负载侧的电源电压变动。

与这样的电动机控制装置相对地，在专利文献1、专利文献2的结构中，是以因明暗而电压发生变化的太阳电池、电压的正负相反的电源逆连接那样的电源侧的电压变动引起的逆流作为对象的。而且，专利文献1中监视负载侧的电压，专利文献2中监视电源侧和负载侧这两方的电压，来对FET的导通截止进行控制。

因此，在将专利文献1、专利文献2那样的电源保护单元应用于电动机控制装置的情况下，负载侧的电压变动对再生的检测产生不良影响，其结果是，无法精度良好地防止再生电力向电源侧的逆流。

因而，本发明的实施方式所涉及的电动机控制装置代替电压检测而是首先检测电流量，再基于检测出的电流量来求出电力量，基于该电力量防止再生能量向电源侧的逆流。

以下，参照附图说明本发明的实施方式。此外，本实施方式并非对本发明进行限定。

(实施方式)

图1是本发明的实施方式中的电动机控制装置的框图。图1中示出从外部的直流电源20对本实施方式的电动机控制装置10提供直流电力、电动机控制装置10对电动机30进行驱动控制的结构例。

首先，电动机30具有永磁体(未图示)和卷绕于铁芯等的绕组32。更具体来讲，优选为如下的无刷电动机：具备保持永磁体的转子以及卷绕有绕组32的定子，通过向绕组32施加交流的驱动电力来使转子旋转。本实施方式中，列举构成为对这样的无刷电动机即电动机30进行驱动控制的电动机控制装置10的例子来进行说明。

另外，在图1中，直流电压Va的直流电源20经由电源连接端子11来与电动机控制装置10连接。图1中例示出直流电源20的高电位侧与电源连接端子11的正极侧端子111连接，直流电源20的低电位侧与负极侧端子112连接。电动机控制装置10将从该直流电源20提供的直流电力变换为驱动电力，将变换出的驱动电力向电动机30提供。由此，电动机控制装置10一边以成为期望的位置、速度、转矩的方式控制旋转动作，一边对电动机30进行驱动。

为了对电动机30进行这样驱动控制，电动机控制装置10具备旋转控制部12、PWM电路13、以及逆变器14。而且，本实施方式中，为了保护直流电源20不受由电动机30产生的再生电力的伤害，电动机控制装置10还具备电源保护电路70。在本实施方式中，是具备这样的电源保护电路70的结构，因此作为电源连接，如图1所示，从两极的电源连接端子11首先与电源保护电路70连接。而且，从电源保护电路70通过作为正极侧的电源线VDD和作为负极侧的接地GND，电压为Vb的装置内部的电源与负载电路40连接。在此，列举负载电路40由PWM电路13、逆变器14、以及被逆变器14驱动的电动机30的绕组32构成的例子。另外，在电源保护电路70的输出中，在电源线VDD与接地GND之间连接有平滑电容器15，以抑制电源电压的变动等。并且，具备用于对在电源线VDD中流动的电流量进行检测的电流传感器16来用于电源保护电路70。此外，图1中例示电流传感器16配置于电源线VDD，但也可以是例如配置于接地GND。另外，以下将电源保护电路70的输出侧的电压Vb适当说明为平滑电容器15的两端的电压即两端电压Vb。

在如上那样构成的电动机控制装置10中，首先，旋转控制部12基于来自外部的指令信息以及由传感器等检测出的检测信号，来生成用于对位置、速度或转矩等进行控制的驱动控制信号Dd，将该驱动控制信号Dd向PWM电路13输出。例如，在对电动机30进行正弦波驱动的情况下，基于指令信息、检测信号来决定该正弦波的振幅、频率，将该振幅、频率的正弦波波形的驱动控制信号Dd从旋转控制部12向PWM电路13输出。

PWM(Pulse Width Modulation：脉宽调制)电路13基于该驱动控制信号Dd，来生成用于对逆变器14进行驱动控制的PWM驱动信号Dp。具体来讲，PWM电路13根据驱动控制信号Dd的波形来生成由进行了脉宽调制的脉冲列构成的信号，将该信号作为PWM驱动信号Dp向逆变器14输出。此外，图1中例示具备三相的绕组32的电动机30，PWM电路13生成彼此相位不同的每个相的PWM驱动信号Dp，逆变器14对各个绕组32进行驱动。

这样的逆变器14按每个相而具备正极侧的开关元件和负极侧的开关元件。该正极侧的开关元件的一方与电源线VDD连接，负极侧的开关元件的一方与接地GND连接。并且，正极侧的开关元件的另一方与负极侧的开关元件的另一方连接，从该连接点输出对绕组32进行驱动的驱动电压Vdr。另外，利用PWM驱动信号Dp来对各个开关元件进行接通断开控制。逆变器14通过这样的结构来将经由电源线VDD及接地GND提供的直流电力变换为与PWM驱动信号Dp相应的驱动电压Vdr的驱动电力。而且，逆变器14将变换出的该驱动电力向电动机30的绕组32提供。此外，驱动电压Vdr是瞬时地在正极侧电压Vb(V)与负极侧电压0(V)之间交替变化的脉冲状的电压，但根据脉宽调制的原理，就平均值而言成为与驱动控制信号Dd相应的波形的电压。因而，对绕组32施加驱动电压Vdr，等效于作为波形而言与驱动控制信号Dd同样的电压。即，在驱动控制信号Dd是正弦波状的波形的情况下，驱动电压Vdr也就平均值而言为正弦波状的波形，对电动机30进行正弦波驱动。

另外，在以上那样的结构中，通过将驱动电压Vdr施加于绕组32，在绕组32中流动驱动电流来使电动机30旋转。另一方面，通过该旋转使转子的磁极移动，针对绕组32的磁通量也变化，因此从绕组32产生与该变化相应的感应电压。而且，当成为该感应电压的电压值超过驱动电压Vdr的电压值的状态时，因感应电压产生的电流从绕组32经由逆变器14的开关元件朝向电源线VDD、接地GND流出。已知例如在对电动机进行减速控制的情况下产生感应电压的电压值比驱动电压的电压值大这样的状态。

这样，本来为了对电动机30进行驱动必须朝向绕组32的感应电压提供电流，但相反地产生从感应电压被提供电流的现象。当这样的现象继续时，经由逆变器14的开关元件，因感应电压产生的反电动势向电源侧传送。也就是说，电动机30作为发电机发挥作用，针对本来用于向电动机30提供电力的直流电源20，相反地电动机30来提供电力，发生所谓的再生现象。顺便说一下，这样从电动机侧向电源侧提供电力的状态称为再生，与之相对，从电源侧向电动机侧提供电力的通常的状态称为动力运行(日语：力行)。

在本实施方式中，为了保护直流电源20不受这样的再生现象的伤害而具备电源保护电路70，该电源保护电路70通过防止由电动机30产生的再生电力向电源侧逆流的功能来保护电源。

为了实现这样的逆流防止功能，如图1所示，电源保护电路70具备：开关元件18，其配置在直流电源20后的正极侧端子111与电源线VDD之间；以及电力方向检测电路17，其与电流传感器16及开关元件18连接。

通过这样配置，开关元件18按照来自电力方向检测电路17的信号来对直流电源20与包括逆变器14的负载电路40之间的电源连接进行接通断开。

另外，通过这样的连接，电力方向检测电路17首先基于来自电流传感器16的传感器信号Is来检测在直流电源20与负载电路40之间流动的提供电流ID的电流量，然后，基于检测出的电流量来检测电力量。而且，将该检测出的电力量与基准值进行比较，由此检测直流电源20与负载电路40之间的电力的方向。

在此，一般来说利用电压与电流的积来计算电力的情况多，基本来说，电力是指单位时间内电流的功。因此，在本实施方式中，基于这样的后者的电力的定义，对检测出的电流量进行积分，求出该积分的平均规定期间的积分量，将该积分量设为电力量，由此检测电力量。

另外，如上所述，在动力运行状态下，从电源侧向负载侧提供电力，与之相对，在再生状态下，来自电动机的反电动势比向负载侧提供的直流电力大，变成从负载侧向电源侧提供电力。

着眼于这些方面，电力方向检测电路17首先对检测出的电流量进行积分由此来检测电力量。而且，电力方向检测电路17基于那样检测出的电力量，来检测作为电力的方向是在动力运行状态下的从直流电源20向负载电路40的方向还是在再生状态下的从负载电路40向直流电源20的方向。

在本实施方式中，电力方向检测电路17输出与这样检测出的电力的方向相应的开关控制信号Sf，基于该开关控制信号Sf对开关元件18进行接通断开控制。即，在判定为是在动力运行状态下的方向的情况下，为通常的驱动控制状态，电力方向检测电路17将开关元件18控制为接通。由此，直流电源20与负载电路40之间成为接通状态，直流电力向逆变器14提供，对电动机30进行驱动。相反地，在判定为是在再生状态下的方向的情况下，电力方向检测电路17将开关元件18控制为断开。由此，直流电源20与负载电路40之间成为非接通状态，防止来自电动机30的再生电力流入到直流电源20那样的逆流。另外，特别是作为使开关元件进行开闭那样的逆流防止功能，在本实施方式中如上所述构成为利用基于检测出的电流量的电力量。由此，在本实施方式中，还能够防止在利用检测出的电压值的结构中受电压变动等影响而使开关元件的开闭发生误动作这样的弊病。

另外，在图1中，作为开关元件18，示出了使用P沟道型MOSFET(MOS场效应晶体管)的一例。如图1所示，P沟道型MOSFET(以下适当地简单表示为FET)的漏极D与作为直流电源20侧的正极侧端子111连接，源极S与作为负载电路40侧的电源线VDD连接，栅极G与电力方向检测电路17的输出即开关控制信号Sf连接。即，构成为通过电力方向检测电路17输出的开关控制信号Sf来控制栅极G，从而使漏极D与源极S之间导通截止。另外，如图1所示，这样的P沟道型MOSFET通常具有阳极为漏极D侧且阴极为源极S侧那样的寄生二极管18D。

并且，在图1中，示出了电力方向检测电路17由电流检测电路71、积分电路75以及电力方向判定电路77构成的一例。电流检测电路71基于来自电流传感器16的传感器信号Is，检测在直流电源20与负载电路40之间流动的提供电流ID的电流量，并输出为表示所检测出的电流量的电流检测信号Id。并且，积分电路75基于上述的原理，通过对从电流检测电路71得到的电流检测信号Id进行积分来求出电力量。积分电路75将通过对电流检测信号Id进行积分而生成的电流积分信号作为表示所求出的电力量的检测电力信号Pd向电力方向判定电路77输出。另外，在电力方向判定电路77中保持有设为用于判定电力的方向的判定基准的电力判定值Pref。电力方向判定电路77将被提供的检测电力信号Pd与该电力判定值Pref进行比较，由此判定在直流电源20与负载电路40之间授受的电力的方向，并输出表示其判定结果的开关控制信号Sf。例如，在将电力提供的方向设为从直流电源20向负载电路40的动力运行状态为正方向、与之相反的再生状态为负方向的情况下，电力方向判定电路77在检测电力信号Pd超过电力判定值Pref的状态时判定为动力运行状态。相反地，电力方向判定电路77当检测电力信号Pd为电力判定值Pref以下时判定为变成了再生状态，通过开关控制信号Sf来将开关元件18控制为截止。

通过这样的结构，电力方向检测电路17在所检测出的电力的方向为与动力运行状态时相同的方向的情况下，将使作为开关元件18的FET导通的信号施加于栅极G。相反地，电力方向检测电路17在电力的方向为与再生状态时相同的情况下或者在从动力运行状态向再生状态的转变时，将使FET截止的信号施加于栅极G。

此外，如上所述电力是指电流在单位时间的功，因此关于积分电路75，更具体来讲，设定与单位时间对应的规定期间，通过按每个该期间对期间中的电流检测信号Id进行积分来求出电力量。即，例如，在设置了用于对电流检测信号Id进行积分的积分用的电容器的电路结构的情况下，设为定期地将电容器重置来使电容器的蓄积电荷为零的结构即可。另外，在这样的按每个规定期间进行重置的结构的情况下，表示电力量的检测电力信号Pd为表示按每个规定期间的离散的值的信号，存在电力方向判定电路77的电力判定延迟等影响。因而，在本实施方式中，为了使检测电力信号Pd为表示连续的值的信号，构成为针对积分电路75赋予规定的时间常数，由此等效地求出每单位时间的电流量。即，在本实施方式中，将积分电路75的时间常数设为0.1～0.001。

接着，说明如以上那样构成的本实施方式的电动机控制装置10的动作。

图2是用于说明本实施方式的电动机控制装置10的动作的时序图。在图2中，从上方起依次示出电流变化时序、电压变化时序、电力变化时序、开关状态的时序。具体来讲，在电流变化时序中，表示在直流电源20与负载电路40之间流动的提供电流ID。在电压变化时序中，表示作为电源保护电路70的负载侧的平滑电容器15的两端电压Vb。在电力变化时序中，表示电力方向检测电路17中的检测电力信号Pd所表示的电力量。而且，在开关状态的时序中，表示开关元件18的导通截止状态。

如上所述，电动机控制装置10构成为通过PWM驱动信号Dp使逆变器14的开关元件进行开关动作，来对绕组32进行驱动。因此，如以图2的电流变化时序示意性地所示的那样，来自直流电源20的提供电流ID由于该开关动作而呈大的矩形波状地变动。并且，在这样的电动机控制装置10中，一般是一边改变电动机30的速度、转矩等一边进行驱动的利用方法。因此，提供电流ID的峰值电流也与驱动状态匹配地进行大的变动。在图2的电流变化时序中，示出了这样的状况下的提供电流ID，具体来讲，示出了使向绕组32的驱动电压Vdr逐渐减少的情况。即，在初期阶段，作为电力的提供方向，是从直流电源20向负载电路40的动力运行状态下的方向(动力运行方向)，提供电流ID也同样从直流电源20向负载电路40流动。然后，当变成中间阶段时，向绕组32的驱动电压Vdr减少并且电动机30继续旋转，因此来自绕组32的反电动势也继续产生。因此，作为电力的提供方向，除动力运行方向以外，在从负载电路40向直流电源20的再生状态下的方向(再生方向)也变强，根据逆变器14的开关动作而向两方向流动。然后，在最终阶段，在不对绕组32进行驱动的状态下、电动机30继续旋转的情况下，电力的提供方向仅为再生方向，在不设置电源保护电路70的情况下，提供电流ID也同样向直流电源20流入。

另外，在图2的电压变化时序中示出了这样的动作时的平滑电容器15的两端电压Vb的变化。特别是当再生方向成为优势状态时，因在绕组32产生的感应电压引起的电流向平滑电容器15流入，平滑电容器15的两端电压Vb上升。即，如该电压变化时序所示那样，平滑电容器15的两端电压Vb以对直流电源20的电压Va再加上再生引起的电压的方式进行叠加，增加至成为直流电源20的电压Va以上。另外，除绕组32以外，PWM电路13、逆变器14这样的利用高频的脉冲的开关电路也影响因再生引起的电压的产生。因此，当再生状态成为优势时，叠加变动激烈的电压，即使是平滑电容器15的两端电压Vb也容易包含电压变动。

接着，在图2的电力变化时序中，示出由电力方向检测电路17中的积分电路75生成的检测电力信号Pd根据提供电流ID的变化而检测电力信号Pd表示的电力量变化的情况。此外，在该电力变化时序中，正的电力表示向动力运行方向的电力提供，负的电力表示向再生方向的电力提供。在此，电流检测电路71检测出的电流检测信号Id与提供电流ID是几乎相同的波形。因此，检测电力信号Pd的变化也与对提供电流ID进行了积分的变化相等，在初期阶段，向动力运行方向的电力提供逐渐减少，在中间阶段，动力运行方向与再生方向的电力成为相平衡的状态(即，电力为0)，在最终阶段，仅有再生方向的电力。

另外，如在电力方向检测电路17的结构中说明的那样，向电力方向判定电路77提供如图2的电力变化时序所示那样的检测电力信号Pd。并且，电力方向判定电路77保持有电力判定值Pref，将检测电力信号Pd与电力判定值Pref进行比较。在图2的电力变化时序中，在检测电力信号Pd超过电力判定值Pref的状态时，电力方向判定电路77判定为动力运行状态，开关元件18成为导通的状态。而且，随着再生状态成为优势，检测电力信号Pd变小，在检测电力信号Pd变成了电力判定值Pref以下的时间点，判定为变成了再生状态，使开关元件18截止。此外，在本实施方式中，如图2的电力变化时序所示那样，关于电力判定值Pref，与距离动力运行方向与再生方向之间的平衡点相比，更靠近动力运行方向。在本实施方式中，由此使电源保护的灵敏度上升从而提高安全性。

如以上的那样，在电动机控制装置中，由于使速度、转矩频繁地变化的情况多，由于该变化，动力运行区域与再生区域频繁地重复。并且，在具备被进行PWM控制的逆变器的电动机控制装置中，以PWM的载波频率进行的接通断开的重复作为因再生产生的电压而叠加，当再生状态成为优势时，电压变动变得激烈。与之相对，本实施方式中，并不是基于这样变动的电压来检测再生状态，而是利用对提供的电流量进行积分而求出的电力量来检测再生状态。即，如根据图2中的电压变化时序与电力变化时序之间的比较也判明的那样，基于该稳定的电力量来检测再生状态。因此，能够稳定地防止再生能量从电动机向电源逆流的现象，能够实施稳定的电源保护。

此外，电流传感器16也可以是相对于平滑电容器15而言处于电源保护电路70侧和负载电路40侧中的任一侧均可，能够检测在直流电源20与负载电路40之间流动的电流量即可。并且，详细来说，如图1所示，电流传感器16相对于平滑电容器15而言配置在负载电路40侧时关于再生电流能够包括向平滑电容器15流入的再生电流地进行检测，能够更准确地检测再生电流。因此，在本实施方式这样的保护电源不受再生能量的伤害的情况下，优选为电流传感器16相对于平滑电容器15而言配置在负载电路40侧。

图3是本发明的实施方式中的电动机控制装置的具体结构例的框图。图3中示出以直流电源VCC进行动作的电源保护电路70的具体电路结构。

首先，为了检测在直流电源20与负载电路40之间流动的电流量，在图3的结构中，作为电流传感器，将所谓的分流电阻72配置于接地GND。即，如图3那样，将分流电阻72配置在负极侧端子112与负载电路40之间，将分流电阻72的两端电压作为电流检测信号Id。

另外，作为积分电路75，使用运算放大器OP1，构成为在运算放大器OP1的反相输入与输出之间连接电容器C1。在该运算放大器OP1的反相输入与非反相输入连接分流电阻72的两端，由此向积分电路75提供电流检测信号Id。另外，在运算放大器OP1的反相输入与输出之间连接电阻R1，构成为时间常数为0.1～0.001的范围的积分电路75。

另外，作为电力方向判定电路77，构成为使用了运算放大器OP2的比较器。利用上述结构的积分电路75对电流检测信号Id进行积分得到的电流积分信号作为检测电力信号Pd被提供到运算放大器OP2的非反相输入。另外，由电阻R21和电阻R22分压后的电压作为电力判定值Pref被提供到运算放大器OP2的反相输入。即，利用运算放大器OP2对检测电力信号Pd与电力判定值Pref的电压进行比较，将与其大小关系相应的电压作为开关控制信号Sf输出到作为开关元件18的P沟道型MOSFET的栅极G。

图4是示出本发明的实施方式中的电动机控制装置的其它具体结构例的框图。图4中的电源保护电路70具备进一步使图3的电力方向判定电路77具有滞后特性那样的电力方向判定电路79。另外，图5是示出图4的电源保护电路70的滞后特性的图。如图5所示，将输出使开关元件18导通的信号时的检测电力的值设为Pon、将输出使开关元件18截止的信号时的检测电力的值设为Poff时，至少为“0≤Poff＜Pon”的关系。

图6是用于说明具有滞后特性的本电源保护电路70的动作的时序图，示出了电力从动力运行方向切换为再生方向的时序中的动作。另外，图7也是时序图，示出了相反地电力从再生方向切换为动力运行方向的时序中的动作。

在此，图4所示的积分电路75与图3同样地，将从作为电流传感器的分流电阻72获得的电压信号作为电流检测信号Id取入，以规定的时间常数进行积分后输出。在积分电路75中得到的输出电压作为检测电力信号Pd被提供到具有滞后特性的电力方向判定电路79。即，电力方向判定电路79使用运算放大器OP2构成为具有滞后特性的比较器。具体来讲，向运算放大器OP2的非反相输入提供来自积分电路75的检测电力信号Pd。另外，由电阻R21和电阻R22分压后的电压作为电力判定值Pref被提供到运算放大器OP2的反相输入。并且，运算放大器OP2的非反相输入与输出之间连接电阻R23，由此使运算放大器OP2具有滞后特性。在这样的电力方向判定电路79的结构中，以将被提供的检测电力信号Pd与具有滞后的阈值进行较的方式进行动作。而且，与该比较的大小关系相应的电压作为开关控制信号Sf被输出到作为开关元件18的P沟道型MOSFET的栅极G。

作为这样的滞后特性，在电力方向判定电路79中，如图6、图7所示，等效地设定有作为值低的一方的阈值的电力判定值Pref1以及作为值高的另一方的阈值的电力判定值Pref2。

例如，在电力以从动力运行方向切换为再生方向的方式进行动作的情况下，如图6所示，当检测电力信号Pd低于电力判定值Pref1时，运算放大器OP2的输出反相，使开关元件18截止。关于该动作，如图5所示，将电力判定值Pref1设定为在检测电力信号Pd进入再生区域之前使开关元件18截止的水平Poff即可。由此，由于是“0≤Poff”，能够进行保护使得电力一点也不向外部的直流电源20逆流，能够更可靠地防止再生现象引起的电力的逆流。

相反地，在电流以从再生方向切换为动力运行方向的方式进行动作的情况下，如图7所示，当检测电力信号Pd大于电力判定值Pref2时，运算放大器OP2的输出反相，使开关元件18导通。关于该动作，如图5所示，将电力判定值Pref2设定为在检测电力信号Pd进入了动力运行区域且经过了足够的时间后使FET4导通的水平Pon即可。由此，也能够抑制在进入动力运行区域之前的时间带等中因动力运行区域与再生区域交替地重复而引起的不稳定的电源保护的动作。

如上所述，即使是在动力运行区域与再生区域频繁地重复、再生电流重复因PWM控制引起的变动的无刷电动机的控制装置那样的情况下，本发明所涉及的电动机控制装置将再生能量向电源侧的逆流检测为电力，因此能够不受电压变动影响，还能够准确地检测该电力的方向。因此，能够一边充分地确保稳定性一边防止再生能量从电动机向电源逆流的现象。

产业上的可利用性

本发明所涉及的电动机控制装置能够稳定地防止再生能量从电动机向电源逆流的现象。因此，也能够应用于电动机控制装置以外的、具备防止电流从负载侧向直流电源侧逆流的逆流防止电路的直流电源装置、搭载于车辆的装置等用途。另外，因为是防止电力逆流的装置，因此当然也能够应用于电源逆连接保护用途。

附图标记说明

10：电动机控制装置；11：电源连接端子；12：旋转控制部；13：PWM电路；14：逆变器；15：平滑电容器；16：电流传感器；17：电力方向检测电路；18：开关元件；18D：寄生二极管；20：直流电源；30：电动机；32：绕组；40：负载电路；70：电源保护电路；71：电流检测电路；72：分流电阻；75：积分电路；77、79：电力方向判定电路；111：正极侧端子；112：负极侧端子。

Claims (5)

1.一种电动机控制装置，具备防止由电动机产生的再生电力向电源侧逆流的功能，控制所述电动机的旋转动作，该电动机控制装置的特征在于，具备：

旋转控制部，其生成用于对所述电动机进行驱动控制的驱动控制信号，以使所述电动机进行规定的旋转动作；

逆变器，其将从直流电源提供的直流电力变换为与所述驱动控制信号相应的驱动电力，将变换出的所述驱动电力向所述电动机提供；

开关元件，其对所述直流电源与包含所述逆变器的负载电路之间的电源连接进行接通断开；以及

电力方向检测电路，其基于在所述直流电源与所述负载电路之间流动的电流，来检测所述直流电源与所述负载电路之间的电力的方向，

其中，根据所述电力方向检测电路检测出的电力的方向来对所述开关元件进行接通断开控制，以及

所述电力方向检测电路具备：

电流检测电路，其检测在所述直流电源与所述负载电路之间流动的电流量，并输出为电流检测信号；

积分电路，其对来自所述电流检测电路的所述电流检测信号进行积分，并输出为电流积分信号；以及

电力方向判定电路，其基于用于判定电力的方向的电力判定值与所述电流积分信号的值的比较，来对在所述直流电源与所述负载电路之间授受的电力的方向进行判定。

2.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述开关元件是P沟道型金属氧化物半导体场效应晶体管，

所述P沟道型金属氧化物半导体场效应晶体管的漏极与所述直流电源连接，源极与所述负载电路连接，栅极与所述电力方向检测电路连接。

3.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，

在基于所述电力判定值与所述电流积分信号的值的比较的判定结果为与动力运行时相同的判定结果的情况下，所述电力方向判定电路输出使所述开关元件接通的信号，在为与动力运行时不同的判定结果的情况下，所述电力方向判定电路输出使所述开关元件断开的信号。

4.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述积分电路的时间常数为0.1～0.001。

5.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述电力方向判定电路是具有滞后特性的电路，在将输出使所述开关元件接通的信号时的所述电流积分信号的值设为Pon、将输出使所述开关元件断开的信号时的所述电流积分信号的值设为Poff时，具有0≤Poff＜Pon的关系。

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