JP2001190086A - 電流検出回路及びこれを備えたモータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】スパイク状電圧を吸収して演算増幅器の誤動作
を防止する。 【解決手段】電流検出回路ＣＤのシャント抵抗ＳＨの一
端と演算増幅器Ａの反転入力端子との間に第１、第２抵
抗Ｒ１、Ｒ２を直列接続し、シャント抵抗ＳＨの他端と
演算増幅器Ａの非反転入力端子との間に第３、第４抵抗
Ｒ３、Ｒ４を直列に接続し、正電源とアースとの間に第
１、第２ダイオードＤ１、Ｄ２を直列接続し、両ダイオ
ードＤ１、Ｄ２の接続点を第１、第２抵抗Ｒ１、Ｒ２の
接続点に接続し、正電源とアースとの間に第３、第４ダ
イオードＤ３、Ｄ４を直列接続し、両ダイオードＤ３、
Ｄ４の接続点を第３、第４抵抗Ｒ３、Ｒ４の接続点に接
続する。このとき、第１抵抗Ｒ１の抵抗値は、第１、第
２ダイオードＤ１、Ｄ２にその動作電圧以上の電圧が入
力されない程度で、かつ第２抵抗Ｒ２よりも小さい値に
設定する。第３、第４抵抗Ｒ３、Ｒ４の抵抗値について
も同様に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、直流電源にスイ
ッチング手段を介して負荷を接続し、この負荷に流れる
電流を電流検出素子により検出し、この電流検出素子の
出力信号を演算増幅器により増幅して種々の制御対象の
制御等に利用する電流検出回路及びこれを備えたモータ
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、永久磁石型の３相直流ブラシレス
モータを用いた自動車用パワーステアリング装置には、
モータを流れる電流を検出し、異常に大きな値の電流が
流れることのないように電流制限すべく制御することが
行われている。このように、モータの電流を検出する電
流検出回路を備えた自動車用パワーステアリング装置の
モータ制御回路は、従来、例えば図２に示すように構成
されている。

【０００３】即ち、図２に示すように、ロータリエンコ
ーダ等から成り舵角を検出する検出器１がステアリング
（図示せず）に設けられ、この検出器１の出力信号がマ
イクロコンピュータから成る制御部２に入力されると、
制御部２により検出器１の出力信号に基づいてステアリ
ングの操作速度が検出され、その速度の高、低に応じて
制御部２によりステアリングの操作トルクのアシスト量
が決定され、制御部２から出力される制御信号により、
駆動部としての３相ブリッジインバータ３を構成する複
数のスイッチング素子がスイッチングされ、直流電源４
から永久磁石型の３相直流ブラシレスモータＭの各巻線
への通電路が複数のスイッチング素子により開閉制御さ
れてモータＭが駆動され、必要なアシストトルクが発生
される。

【０００４】この３相ブリッジインバータ３は、一般に
図３に示すように構成され、電界効果トランジスタ等か
ら成る２個のスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２の直列回路に
より第１のアームＡ１が形成され、これと同様に２個の
スイッチング素子Ｓ３、Ｓ４の直列回路により第２のア
ームＡ２、２個のスイッチング素子Ｓ５、Ｓ６の直列回
路により第３のアームＡ３がそれぞれ形成され、各スイ
ッチング素子Ｓ１〜Ｓ６にはフライホイールダイオード
Ｄ１〜Ｄ６がそれぞれ逆極性に接続されている。

【０００５】そして、インバータ３の各アームＡ１〜Ａ
３それぞれにおける両スイッチング素子の接続点Ｐ１、
Ｐ２、Ｐ３に、モータＭの固定子の星形結線された３相
巻線Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３が接続され、インバータ３の接続
点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の上側にある上側スイッチング素子
群ＨＴの各スイッチング素子Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５の一端が
直流電源４の正端子に接続され、インバータ３の接続点
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の下側にある下側スイッチング素子群
ＬＴの各スイッチング素子Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６の他端が直
流電源４の負端子に接続されている。

【０００６】このような構成において、図４に示すよう
に、制御部２からの１２０゜ずつ位相のずれた制御信号
により、上側スイッチング素子群ＨＴの各スイッチング
素子Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５が１２０゜ずつずれてオンし、こ
れと同様に制御部２からの１２０゜ずつ位相のずれた制
御信号により、下側スイッチング素子群ＬＴの各スイッ
チング素子Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６が１２０゜ずつずれてオン
する。

【０００７】このとき、制御部２では、上側スイッチン
グ素子群ＨＴの各スイッチング素子Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５の
うちオンしているスイッチング素子のアームとは異なる
アームの下側スイッチング素子群ＬＴのスイッチング素
子がオンするように制御信号を出力し、かつオンすべき
上側スイッチング素子群ＨＴのスイッチング素子と下側
スイッチング素子群ＬＴのスイッチング素子との組み合
わせを、ホール素子から成る回転検出器（図示せず）に
より検出されるモータＭの回転子の位置に関連して切り
換えるようになっている。こうして、各巻線Ｍ１〜Ｍ３
への電流の通流方向が切換えられ、固定子の磁極が一方
向に回転して回転子の回転力が得られる。

【０００８】また、図２に示すように、インバータ３の
各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６に過電流が流れることを
防止して保護するために、各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ
６及びモータＭに流れる電流を検出する電流検出回路
６、及びこの電流検出回路６による検出電流値を予め定
められた遮断電流値以下に制限するために電流制限部７
が設けられている。

【０００９】この電流検出回路６は、図２に示すよう
に、シャント抵抗６１とシャント抵抗６１の両端電圧を
増幅する演算増幅器６２とにより構成され、電流制限部
７は、比較器７１と、正電源（図示せず）とアースとの
間に直列に設けられた２個の分圧抵抗７２、７３と、ゲ
ート等から成る遮断部７４により構成され、このような
電流検出回路６の出力である演算増幅器６２の出力信号
が、比較器７１に入力され、比較器７１の出力信号が遮
断部７４に入力されるようになっている。

【００１０】図２に示すように、シャント抵抗６１は、
直流電源４からインバータ３へのマイナス側の通電路に
設けられ、このシャント抵抗６１によりインバータ３の
各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６及びモータＭの各巻線Ｍ
１〜Ｍ３を流れる電流（以下、これをモータ電流と称す
る）が検出され、シャント抵抗６１の両端電圧が演算増
幅器６２により増幅され、演算増幅器６２の出力が比較
器７１の非反転入力端子に入力され、両分圧抵抗７２、
７３の接続点の電位が参照値として比較器７１の反転入
力端子に入力され、比較器７１により両入力端子の電位
が比較される。

【００１１】そして、図２に示すように、制御部２とイ
ンバータ３との間に設けられて各スイッチング素子Ｓ１
〜Ｓ６への制御信号を通流、遮断する遮断部７４には、
比較器７１の出力信号が入力され、シャント抵抗６１を
流れる電流が所定の遮断電流値を超え、比較器７１の非
反転入力端子側の演算増幅器６２の出力電位が反転入力
端子側の参照値を上回れば、比較器７１の出力がローレ
ベル（以下、Ｌという）からハイレベル（以下、Ｈとい
う）に反転し、これにより遮断部７４のゲートの閉条件
が成立して、例えばインバータ３の下側スイッチング素
子群ＬＴの各スイッチング素子Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６への制
御信号が遮断されるようになっている。

【００１２】このように、下側スイッチング素子群ＬＴ
の各スイッチング素子Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６への制御信号が
遮断されることにより、電流検出回路６により検出され
るモータ電流が所定の遮断電流値以下に制限されて、各
スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６が過電流による損傷から保
護されているのである。

【００１３】ところが、上記したような構成のモータ制
御回路では、インバータ３の各スイッチング素子Ｓ１〜
Ｓ６がすべてオフする等、これらスイッチング素子Ｓ１
〜Ｓ６のオン、オフのタイミングにより電流検出回路６
のシャント抵抗６１にスパイク状電圧が発生し、演算増
幅器６２の反転、非反転入力端子側に、図５（ａ）、
（ｂ）にそれぞれに示すような波形のスパイク状の電圧
が入力される。

【００１４】これは、例えばスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ
６がオンしたときにこれらを流れる逆回復電流や、スイ
ッチング素子Ｓ１〜Ｓ６がオフしたときに直流電源４に
回生される電流により、いわゆるリンギングによる電流
によってスパイク状電圧が発生するのである。このスパ
イク状電圧が発生すると、演算増幅器６２に絶対最大定
格電圧以上の電圧が入力されることになり、演算増幅器
６２の故障や誤動作を招くおそれがある。

【００１５】このような不都合を防止するために、従来
は図６（ａ）に示すように、シャント抵抗６１と演算増
幅器６２の反転、非反転入力端子それぞれとの間に入力
抵抗６２ａ、６２ｂを設け、これら入力抵抗６２ａ、６
２ｂの後段であって、反転、非反転入力端子間に過電圧
保護素子としての２個のダイオード６２ｃ、６２ｄを逆
並列に接続して設けることや、同図（ｂ）に示すよう
に、一方の入力抵抗６２ａの後段であって、正電源とア
ースとの間に２個のダイオード６２ｅ、６２ｆを直列に
接続してその両ダイオード６２ｅ、６２ｆの接続点を演
算増幅器６１の反転入力端子に接続すると共に、他方の
入力抵抗６２ｂの後段であって、正電源とアースとの間
に２個のダイオード６２ｇ、６２ｈを直列に接続してそ
の両ダイオード６２ｇ、６２ｈの接続点を演算増幅器６
２の非反転入力端子に接続することが考えられている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６
（ｂ）に示す構成の場合、通常は電源電圧より＋０．３
Ｖ程度高い過電圧を防止して演算増幅器６２を保護する
ものであり、図６（ａ）に示す構成の場合、演算増幅器
６２の応答性を確保するために、演算増幅器６２の両入
力端子の入力電位差が一定量広がって飽和することがな
いようにするものであり、上記したようなスパイク状電
圧から演算増幅器６２を十分に保護することは不可能で
ある。

【００１７】また、上記した演算増幅器６２はカスタム
ＩＣにより構成され、いわゆる単電源の形態が採られる
ことが多いため、マイナスのスパイク状電圧が発生した
場合に、これを低減してやらなければ演算増幅器６２の
誤動作を防止することはできないが、上記した図６
（ａ）、（ｂ）の構成では、このようなマイナスのスパ
イク状電圧を低減して演算増幅器６２の誤動作を防止す
ることはできなかった。

【００１８】そこで、本発明は、いわゆるリンギング等
によるスパイク状電圧を十分に低減して演算増幅器の誤
動作を防止できるようにすることを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明にかかる電流検出回路は、前記電流検出
素子と前記演算増幅器の少なくとも能動側入力端子との
間に直列接続された２個の入力抵抗と、前記両入力抵抗
の接続点に接続された過電圧保護素子とを備えているこ
とを特徴としている。

【００２０】このような構成によれば、電流検出素子と
演算増幅器の能動側入力端子との間に２個の入力抵抗を
直列接続し、両入力抵抗の接続点に過電圧保護素子を接
続することで、リンギング等により電流検出素子にスパ
イク状電圧が発生しても、例えば電流検出素子に近い一
方の入力抵抗により過電圧保護素子に定格電流以上の電
流が過電圧保護素子に流れないようにし、他方の入力抵
抗により演算増幅器の内部インピーダンスとの関係にお
いて更にスパイク状電圧を十分に低減することができ
る。

【００２１】そのため、演算増幅器に絶対最大定格以上
の電圧が入力されることはなく、演算増幅器が故障や誤
動作することはなく、電流検出回路の後段において、こ
の演算増幅器の出力に基づいて何らかの制御を行う場合
であっても、信頼性の高い制御動作を確保することが可
能になる。

【００２２】また、本発明にかかる電流検出回路は、前
記両入力抵抗のうち、前記電流検出素子に近い一方の前
記入力抵抗の抵抗値が他方の前記入力抵抗よりも小なる
ことを特徴としている。このような構成によれば、一方
の入力抵抗の抵抗値を、他方の入力抵抗よりも小さい抵
抗値にしておくことで、電流検出素子にスパイク状電圧
が発生しても、演算増幅器に絶対最大定格以上の電圧が
入力されることを確実に防止できる。

【００２３】また、本発明にかかる電流検出回路は、前
記一方の入力抵抗が、前記過電圧保護素子にその定格電
流以上の電流が流れない程度の抵抗値に設定されている
ことを特徴としている。このような構成によれば、一方
の入力抵抗の抵抗値を過電圧保護素子に定格電流以上の
電流が流れない程度に設定することで、電流検出素子に
スパイク状電圧が発生しても、過電圧保護素子が損傷す
ることを確実かつ未然に防止できる。

【００２４】また、本発明にかかる電流検出回路を備え
たモータ制御装置は、前記負荷がモータから成り、複数
のスイッチング素子から成る駆動部と、前記駆動部の前
記各スイッチング素子にスイッチング制御信号を出力す
る制御部と、前記電流検出回路による検出電流値を所定
の遮断電流値以下に制限する電流制限部とを備え、前記
制御部からのスイッチング制御信号により前記駆動部の
前記各スイッチング素子をスイッチングし、前記モータ
の巻線への通電路を開閉制御して前記モータを駆動する
と共に、前記電流検出回路の前記演算増幅器の出力信号
に基づき、前記電流制限部により、前記電流検出回路に
よる検出電流値を所定の遮断電流値以下に制限すべく前
記制御部から前記スイッチング素子への制御信号を遮断
することを特徴としている。

【００２５】このような構成によれば、駆動部の各スイ
ッチング素子のオン、オフのタイミングにより、電流検
出素子にスパイク状の電圧が発生しても、電流検出回路
の演算増幅器に絶対最大定格以上の電圧が入力されるこ
とを確実に防止でき、演算増幅器の故障や誤動作を防止
することができるため、電流制限部により、電流検出回
路による検出電流値を所定の遮断電流値以下に制限する
際に、確実に電流制限を行うことができ、過電流による
駆動部の各スイッチング素子の損傷を未然に防止するこ
とが可能になる。

【００２６】また、本発明にかかる電流検出回路を備え
たモータ制御装置は、前記モータが複数の前記巻線を有
し、前記駆動部が、前記スイッチング素子を２個直列接
続して成るアームを、前記巻線の数と同数備えたブリッ
ジインバータを有し、前記各アームにおける前記両スイ
ッチング素子の接続点に前記各巻線をそれぞれ接続し、
前記インバータの前記接続点の一方側にある一方側スイ
ッチング素子群と他方側にある他方側スイッチング素子
群とを制御し、前記一方側スイッチング素子群のいずれ
かの前記スイッチング素子のオン及びこのスイッチング
素子のアームとは異なるアームの前記他方側スイッチン
グ素子群の前記スイッチング素子のオンにより、前記巻
線に電流を通流すると共に、オンすべき前記一方側スイ
ッチング素子群の前記スイッチング素子と前記他方側ス
イッチング素子群の前記スイッチング素子との組み合わ
せを、検出手段により検出される前記モータの回転子の
位置に関連して切り換えることによって前記各巻線への
電流の通流方向を切り換えて前記回転子の回転力を得る
ものであって、前記電流制限部は、前記制御部から前記
一方側スイッチング素子群または前記他方側スイッチン
グ素子群のいずれかの前記スイッチング素子への制御信
号を遮断することを特徴としている。

【００２７】このような構成によれば、駆動部の各スイ
ッチング素子に流れる電流を所定の遮断電流値以下に確
実に抑えることができ、各スイッチング素子を保護でき
ると同時に、モータの制御動作の信頼性を向上すること
ができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】この発明における電流検出回路を
備えたモータ制御装置を、車両用パワーステアリングに
適用した場合の一実施形態について図１を参照して説明
する。但し、図１はこの発明の一実施形態におけるモー
タ制御装置の結線図である。尚、以下の説明では、上記
した図３及び図４も参照する。

【００２９】自動車等の車両用パワーステアリングに適
用されるモータの駆動装置は、例えば図１に示すように
構成されている。ロータリエンコーダ等から成る検出器
ＳＤがステアリング（図示せず）に設けられ、この検出
器ＳＤから、９０゜位相のずれた２相パルス信号が検出
信号として後段の信号変換部ＷＳに出力され、信号変換
部ＷＳにより検出信号が波形整形される。

【００３０】そして、波形整形された検出信号がマイク
ロコンピュータ（以下、単にマイコンという）から成る
制御部ＣＯに入力されると、制御部ＣＯにより検出信号
に基づいて舵角速度、つまりステアリングを操作する速
度が検出され、制御部ＣＯによりその舵角速度の高、低
に応じてステアリングの操作トルクのアシスト量が決定
される。

【００３１】更に、決定されたアシストトルクを発生す
べく、制御部ＣＯから出力される制御信号により、駆動
部としての３相ブリッジインバータＩＶを構成する複数
のスイッチング素子がスイッチングされ、直流電源Ｅか
ら永久磁石型の３相直流ブラシレスモータＭの各巻線へ
の通電路が複数のスイッチング素子により開閉制御され
てモータＭが駆動され、必要なアシストトルクが発生さ
れるのである。

【００３２】ところで、この永久磁石型の３相直流ブラ
シレスモータＭを駆動する３相ブリッジインバータＩＶ
は、例えば図３に示すインバータ３と同様の構成を有
し、制御部ＣＯからの１２０゜ずつ位相のずれた制御信
号により、上側スイッチング素子群ＨＴの各スイッチン
グ素子Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５（図３参照）が１２０゜ずつず
れてオンし（図４参照）、これと同様に制御部ＣＯから
の１２０゜ずつ位相のずれた制御信号により、下側スイ
ッチング素子群ＬＴの各スイッチング素子Ｓ２、Ｓ４、
Ｓ６（図３参照）が１２０゜ずつずれてオンする（図４
参照）。

【００３３】ここで、制御部ＣＯは、上側スイッチング
素子群ＨＴの各アームＡ１〜Ａ３のスイッチング素子Ｓ
１、Ｓ３、Ｓ５のうちオンしているスイッチング素子の
アームとは異なるアームの下側スイッチング素子群ＬＴ
のスイッチング素子がオンするように制御信号を出力
し、かつオンすべき上側スイッチング素子群ＨＴのスイ
ッチング素子と下側スイッチング素子群ＬＴのスイッチ
ング素子との組み合わせを、ホール素子から成る回転検
出器（図示せず）により検出されるモータＭの回転子の
位置に関連して切り換える。尚、制御部ＣＯからインバ
ータＩＶの下側スイッチング素子群ＬＴへはＰＷＭ制御
信号が出力され、このＰＷＭにおけるデューティサイク
ルが制御されてモータＭの回転数制御が行われる。

【００３４】また、図１に示すように、インバータＩＶ
の各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６に過電流が流れること
を防止して保護するために、各スイッチング素子Ｓ１〜
Ｓ６及びモータＭを流れるモータ電流を検出する電流検
出回路ＣＤ、及びこの電流検出回路ＣＤによる検出電流
値を予め定められた遮断電流値以下に制限する電流制限
部ＣＲが設けられている。

【００３５】電流検出回路ＣＤは、図１に示すように、
電流検出素子であるシャント抵抗ＳＨと、このシャント
抵抗ＳＨの両端電圧を増幅する演算増幅器Ａとにより構
成され、電流制限部ＣＲは、比較器ＣＰと、Ｄ−フリッ
プフロップＤＦと、３個のＡＮＤゲートＡＧ１〜ＡＧ３
とにより構成されている。

【００３６】図１に示すように、シャント抵抗ＳＨは、
直流電源ＥからインバータＩＶへのマイナス側の通電路
に設けられ、このシャント抵抗ＳＨによりインバータＩ
Ｖの各スイッチングＳ１〜Ｓ６及びモータＭの各巻線Ｍ
１〜Ｍ３を流れるモータ電流が検出され、シャント抵抗
ＳＨの両端電圧が演算増幅器Ａにより増幅される。

【００３７】ところで、直流電源Ｅの負端子に接続され
たシャント抵抗ＳＨの一端と、演算増幅器Ａの反転入力
端子との間には、２個の入力抵抗である第１、第２抵抗
Ｒ１、Ｒ２が直列に接続され、シャント抵抗ＳＨの他端
と、演算増幅器Ａの非反転入力端子との間には、２個の
入力抵抗である第３、第４抵抗Ｒ３、Ｒ４が直列に接続
されると共に、正電源（図示せず）とアースとの間に過
電圧保護素子である第１、第２ダイオードＤ１、Ｄ２が
直列に接続され、両ダイオードＤ１、Ｄ２の接続点が第
１、第２抵抗Ｒ１、Ｒ２の接続点に接続され、これと同
様に正電源とアースとの間に過電圧保護素子である第
３、第４ダイオードＤ３、Ｄ４が直列に接続され、両ダ
イオードＤ３、Ｄ４の接続点が第３、第４抵抗Ｒ３、Ｒ
４の接続点に接続されている。

【００３８】このとき、第１抵抗Ｒ１の抵抗値は、スパ
イク状電圧が発生しても、第１、第２ダイオードＤ１、
Ｄ２にその定格電流以上の電流が流れることのない程度
の値に設定され、かつ第１抵抗Ｒ１の抵抗値は第２抵抗
Ｒ２よりも小さく設定され、第１、第２抵抗Ｒ１、Ｒ２
の抵抗値の比は、ほぼ２：８に設定されている。このよ
うに、第２抵抗Ｒ２の抵抗値を大きくすることで、演算
増幅器Ａの内部インピーダンスとの関係において、第１
抵抗Ｒ１では吸収しきれなかったスパイク状電圧を確実
に吸収して演算増幅器Ａに絶対最大定格以上の電圧が入
力されないようにしている。

【００３９】一方、第３抵抗Ｒ３及び第４抵抗Ｒ４につ
いても、上記した第１、第２抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値の
関係と同様に設定され、第３抵抗Ｒ３の抵抗値は、スパ
イク状電圧が発生しても、第３、第４ダイオードＤ３、
Ｄ４にその定格電流以上の電流が流れることのない程度
の値に設定され、かつ第３抵抗Ｒ３の抵抗値は第４抵抗
Ｒ４よりも小さく設定され、第３、第４抵抗Ｒ３、Ｒ４
の抵抗値の比は、ほぼ２：８に設定されている。

【００４０】尚、図１において、Ｒ５は演算増幅器Ａの
反転入力端子と出力端子間に設けられたゲイン設定用の
第５抵抗、Ｂは単電源における演算増幅器Ａの飽和を抑
制するために設けられた＋１Ｖ程度のバイアス電源、Ｒ
６はバイアス電源Ｂの正端子と演算増幅器Ａの非反転入
力端子との間に設けられたバイアス用の第６抵抗であ
る。

【００４１】更に、演算増幅器Ａの出力が比較器ＣＰの
非反転入力端子に入力され、正電源（図示せず）とアー
スとの間に直列に設けられた第７、第８抵抗Ｒ７、Ｒ８
の接続点の電位が参照値として比較器ＣＰの反転入力端
子に入力され、比較器ＣＰにより両入力端子の電位が比
較される。

【００４２】また、図１に示すように、Ｄ−フリップフ
ロップＤＦの入力端子Ｄは正電源（図示せず）に接続さ
れ、クロック端子ＣＫには制御部ＣＯからの例えば１６
ｋＨｚのクロックパルスが入力され、プルアップ用第９
抵抗Ｒ９を介して正電源（図示せず）に接続されたリセ
ット端子Ｒには比較器ＣＰの出力信号が入力される。

【００４３】更に、各ＡＮＤゲートＡＧ１〜ＡＧ３の一
方の入力端子は、制御部ＣＯから下側スイッチング素子
群ＬＴの各スイッチング素子Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６への制御
信号の出力端子に接続され、他方の入力端子はＤ−フリ
ップフロップＤＦのＱ出力端子に接続され、各ＡＮＤゲ
ートＡＧ１〜ＡＧ３それぞれの両入力のＡＮＤ条件が成
立したときにだけ、各ＡＮＤゲートＡＧ１〜ＡＧ３から
下側スイッチング素子群ＬＴの各スイッチング素子Ｓ
２、Ｓ４、Ｓ６に制御信号が出力され、ＡＮＤ条件が成
立しないときには、制御部ＣＯから各スイッチング素子
Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６への制御信号が遮断される。

【００４４】従って、シャント抵抗ＳＨを流れる電流が
所定の遮断電流値を超え、非反転入力端子側の演算増幅
器Ａの出力電位が反転入力端子側の参照値を上回れば、
比較器ＣＰの出力がローレベル（以下、Ｌという）から
ハイレベル（以下、Ｈという）に反転し、上記したよう
に各ＡＮＤゲートＡＧ１〜ＡＧ３それぞれの両入力のＡ
ＮＤ条件が成立しなくなり、各ＡＮＤゲートＡＧ１〜Ａ
Ｇ３を介した下側スイッチング素子群ＬＴの各スイッチ
ング素子Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６への制御信号が遮断され、シ
ャント抵抗ＳＨを流れる電流が遮断される。

【００４５】このとき、インバータＩＶでは、上側スイ
ッチング素子群ＬＴのオン状態のスイッチング素子及び
フライホイールダイオードを介してモータＭの巻線に循
環電流が流れ、この循環電流がなくなるまでに、Ｄ−フ
リップフロップＤＦのクロック端子ＣＫへの制御部ＣＯ
からのクロックパルスの出力タイミングで各ＡＮＤゲー
トＡＧ１〜ＡＧ３それぞれの両入力のＡＮＤ条件が成立
し、各ＡＮＤゲートＡＧ１〜ＡＧ３を介した下側スイッ
チング素子群ＬＴの各スイッチング素子Ｓ２、Ｓ４、Ｓ
６に制御信号が出力されて再びシャント抵抗ＳＨに電流
が流れ始め、モータＭの各巻線Ｍ１〜Ｍ３に流れる電流
が回復する。

【００４６】このように、下側スイッチング素子群ＬＴ
の各スイッチング素子Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６への制御信号の
供給と遮断の繰り返しにより、インバータＩＶに流れる
電流が断続されて所定の遮断電流値以下に制限され、各
スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６の過電流による損傷から保
護されている。

【００４７】尚、Ｄ−フリップフロップＤＦのクロック
端子ＣＫへの制御部ＣＯからのクロックパルスは、上記
したように１６ｋＨｚに限るものではなく、循環電流が
なくなるまでにモータＭの各巻線Ｍ１〜Ｍ３に流れる電
流を回復できるような周波数であればよい。

【００４８】ところで、インバータＩＶの各スイッチン
グ素子Ｓ１〜Ｓ６がオンしたときにこれらを流れる逆回
復電流や、各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６がオフしたと
きに直流電源Ｅに回生される電流により、いわゆるリン
ギングによる電流によってスパイク状電圧が発生した場
合に、第１抵抗Ｒ１及び第３抵抗Ｒ３の抵抗値が、ダイ
オードＤ１〜Ｄ４にその定格電流以上の電流が流れない
程度に設定されているため、電流検出素子にスパイク状
電圧が発生しても、これらダイオードＤ１〜Ｄ４が破損
することが防止される。

【００４９】また、第１及び第３抵抗Ｒ１、Ｒ３の抵抗
値が、それぞれ第２、第４抵抗Ｒ４、Ｒ２よりも小さい
抵抗値に設定されていることから、シャント抵抗ＳＨに
発生するスパイク状電圧が確実に吸収され、しかも単電
源の演算増幅器Ａに対して従来では不可能であったマイ
ナス側のスパイク状電圧も吸収され、演算増幅器Ａに絶
対最大定格以上の電圧が入力されることを確実に防止し
て、演算増幅器Ａの故障や誤動作が防止される。

【００５０】従って、上記した実施形態によれば、シャ
ント抵抗ＳＨに近い第１、第３抵抗Ｒ１、Ｒ３の抵抗値
を、第２、第４抵抗Ｒ２、Ｒ４よりもそれぞれ小さい抵
抗値に設定しているため、リンギングによりシャント抵
抗ＳＨにスパイク状電圧が発生しても、演算増幅器Ａに
絶対最大定格以上の電圧が入力されることを確実に防止
できる。

【００５１】また、第１、第３抵抗Ｒ１、Ｒ３の抵抗値
を第１〜第４ダイオードＤ１〜Ｄ４にその定格電流以上
の電流が流れない程度に設定しているため、スパイク状
電圧によるこれら各ダイオードＤ１〜Ｄ４の損傷を確実
かつ未然に防止できる。

【００５２】なお、上記した実施形態では、演算増幅器
Ａの反転入力端子及び非反転入力端子の両方に対して、
２個の入力抵抗及び２個のダイオードを設けているが、
必ずしも両方に設ける必要はなく、少なくとも演算増幅
器Ａの能動側入力端子に対して２個の入力抵抗及び２個
のダイオードを設ければよい。

【００５３】更に、上記した実施形態では、演算増幅器
Ａの非反転入力端子にバイアス電源Ｂを設けているが、
演算増幅器Ａの飽和が生じなければ、このバイアス電源
Ｂは必ずしも設ける必要はない。

【００５４】また、上記した実施形態では、電流制限部
ＣＲにより下側スイッチング素子群ＬＴのスイッチング
素子Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６への制御信号を断続するようにし
た場合について説明したが、上側スイッチング素子群Ｈ
Ｔスイッチング素子Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５への制御信号を断
続しても構わない。

【００５５】更に、上記した実施形態において、制御部
ＣＯ、比較器ＣＰ、Ｄ−フリップフロップＤＦ及びＡＮ
ＤゲートＡＧ１〜ＡＧ３をマイコン化しても構わない。

【００５６】また、上記した実施形態では、本発明にお
ける電流検出回路ＣＤを、自動車等の車両用パワーステ
アリングにおけるモータ制御装置に適用した場合につい
て説明しているが、本発明の適用範囲はこのようなパワ
ーステアリング用のモータ制御装置に限られるものでは
なく、これ以外にも、モータ等の負荷を駆動しかつその
負荷電流を検出して後段回路において何らかの制御を行
うものであれば、本発明を適用することが可能であり、
その場合の制御は上記したような電流の制限制御を始
め、検出電流値の電流制御であっても構わない。

【００５７】更に、本発明を適用可能なモータは、直流
電源により駆動されるモータであればよく、上記した３
相ブラシレスモータに限定されるものでないのはいうま
でもない。

【００５８】また、本発明は上記した実施形態に限定さ
れるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて
上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能であ
る。

【００５９】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載の発明に
よれば、リンギング等により電流検出素子にスパイク状
電圧が発生した場合に、例えば電流検出素子に近い一方
の入力抵抗により過電圧保護素子に定格電流以上の電流
が過電圧保護素子に流れないようにし、他方の入力抵抗
により演算増幅器の内部インピーダンスとの関係におい
て更にスパイク状電圧を十分に低減することができるた
め、演算増幅器に絶対最大定格以上の電圧が入力される
ことを防止して、演算増幅器の誤動作を防止することが
でき、電流検出回路の後段において、この演算増幅器の
出力に基づいて何らかの制御を行うような場合において
も、誤動作のない制御動作を実現することが可能にな
り、信頼性の高い電流検出回路を提供することができ
る。

【００６０】また、請求項２に記載の発明によれば、電
流検出素子にスパイク状電圧が発生しても、演算増幅器
に絶対最大定格以上の電圧が入力されることを防止で
き、演算増幅器の故障や誤動作を確実に防止することが
可能になる。

【００６１】また、請求項３に記載の発明によれば、一
方の入力抵抗の抵抗値を過電圧保護素子に定格電流以上
の電流が流れない程度に設定することで、電流検出素子
にスパイク状電圧が発生しても、過電圧保護素子の破損
を確実にかつ未然に防止することが可能になる。

【００６２】また、請求項４に記載の発明によれば、駆
動部の各スイッチング素子のオン、オフのタイミングに
より、電流検出素子にスパイク状の電圧が発生しても、
電流検出回路の演算増幅器に絶対最大定格以上の電圧が
入力されることを確実に防止でき、演算増幅器の故障や
誤動作を防止することができるため、電流制限部によ
り、電流検出回路による検出電流値を所定の遮断電流値
以下に制限する際に、確実に電流制限を行うことがで
き、過電流による駆動部の各スイッチング素子の損傷を
未然に防止することが可能になり、信頼性の優れたモー
タ制御装置を実現することができる。

【００６３】また、請求項５に記載の発明によれば、駆
動部の各スイッチング素子に流れる電流を所定の遮断電
流値以下に確実に抑えることができ、各スイッチング素
子を保護できると同時に、モータの制御動作の信頼性を
向上することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態の結線図である。

【図２】この発明の背景となるモータ駆動装置の結線図
である。

【図３】図２の一部の詳細な結線図である。

【図４】図３の動作説明用のタイミングチャートであ
る。

【図５】図２の構成の装置における動作説明用の波形図
である。

【図６】従来例の一部の結線図である。

【符号の説明】

Ｅ 直流電源 Ｍ ３相直流ブラシレスモータ Ｍ１〜Ｍ３ 巻線 ＣＯ 制御部 ＩＶ ３相ブリッジインバータ（駆動部） ＣＤ 電流検出回路 ＳＨ シャント抵抗 Ａ 演算増幅器 Ｒ１、Ｒ２ 第１、第２抵抗 Ｄ１、Ｄ２ 第１、第２ダイオード Ｒ３、Ｒ４ 第３、第４抵抗 Ｄ３、Ｄ４ 第３、第４ダイオード ＣＲ 電流制限部 ＣＰ 比較器 ＤＦ Ｄ−フリップフロップ ＡＧ１〜ＡＧ３ ＡＮＤゲート Ｓ１〜Ｓ６ スイッチング素子 Ａ１〜Ａ３ アーム

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G035 AA15 AA27 AB02 AC02 AD08 AD10 AD20 AD45 5H007 AA06 BB06 CB05 DA05 DB01 DC02 FA03 FA13 GA08 5H560 BB04 BB07 BB12 DA02 DC12 EB01 GG04 JJ02 RR10 SS01 TT04 TT05 TT07 TT15 UA05 5H576 BB06 CC01 DD02 DD07 EE11 HA03 HB02 JJ03 JJ19 LL22 LL41 LL42 MM02

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源にスイッチング手段を介して負
   荷を接続し、前記負荷に流れる電流を電流検出素子によ
   り検出してこの電流検出素子の出力信号を演算増幅器に
   より増幅する電流検出回路において、 前記電流検出素子と前記演算増幅器の少なくとも能動側
   入力端子との間に直列接続された２個の入力抵抗と、 前記両入力抵抗の接続点に接続された過電圧保護素子と
   を備えていることを特徴とする電流検出回路。
2. 【請求項２】 前記両入力抵抗のうち、前記電流検出素
   子に近い一方の前記入力抵抗の抵抗値が他方の前記入力
   抵抗よりも小なることを特徴とする請求項１に記載の電
   流検出回路。
3. 【請求項３】 前記一方の入力抵抗が、前記過電圧保護
   素子にその定格電流以上の電流が流れない程度の抵抗値
   に設定されていることを特徴とする請求項１または２に
   記載の電流検出回路。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の電
   流検出回路を備えたモータ制御装置において、 前記負荷がモータから成り、 複数のスイッチング素子から成る駆動部と、前記駆動部
   の前記各スイッチング素子にスイッチング制御信号を出
   力する制御部と、前記電流検出回路による検出電流値を
   所定の遮断電流値以下に制限する電流制限部とを備え、
   前記制御部からのスイッチング制御信号により前記駆動
   部の前記各スイッチング素子をスイッチングし、前記モ
   ータの巻線への通電路を開閉制御して前記モータを駆動
   すると共に、前記電流検出回路の前記演算増幅器の出力
   信号に基づき、前記電流制限部により、前記電流検出回
   路による検出電流値を所定の遮断電流値以下に制限すべ
   く前記制御部から前記スイッチング素子への制御信号を
   遮断することを特徴とするモータ制御装置。
5. 【請求項５】 前記モータが複数の前記巻線を有し、前
   記駆動部が、前記スイッチング素子を２個直列接続して
   成るアームを、前記巻線の数と同数備えたブリッジイン
   バータを有し、前記各アームにおける前記両スイッチン
   グ素子の接続点に前記各巻線をそれぞれ接続し、前記イ
   ンバータの前記接続点の一方側にある一方側スイッチン
   グ素子群と他方側にある他方側スイッチング素子群とを
   制御し、前記一方側スイッチング素子群のいずれかの前
   記スイッチング素子のオン及びこのスイッチング素子の
   アームとは異なるアームの前記他方側スイッチング素子
   群の前記スイッチング素子のオンにより、前記巻線に電
   流を通流すると共に、オンすべき前記一方側スイッチン
   グ素子群の前記スイッチング素子と前記他方側スイッチ
   ング素子群の前記スイッチング素子との組み合わせを、
   検出手段により検出される前記モータの回転子の位置に
   関連して切り換えることによって前記各巻線への電流の
   通流方向を切り換えて前記回転子の回転力を得るもので
   あって、前記電流制限部は、前記制御部から前記一方側
   スイッチング素子群または前記他方側スイッチング素子
   群のいずれかの前記スイッチング素子への制御信号を遮
   断することを特徴とする請求項４に記載のモータ制御装
   置。