JP2011125113A - ブラシレスモータ駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】上流異常電流検出回路11で異常電流(過電流)が検出されると、上流側RSFF13からの上流異常パルス(Lレベル信号)がマイコン20及び各上流側AND回路15,16,17に入力され、上流側の各トランジスタTu1,Tv1,Tw1は強制的にオフされる。下流側についても、下流異常電流検出回路12で異常電流が検出されると、下流側RSFF14からの下流異常パルスがマイコン20及び各下流側第1AND回路21,22,23に入力され、下流側の各トランジスタTu2,Tv2,Tw2は強制的にオフされる。マイコン20は、各RSFF13,14からの各異常パルスの有無の組み合わせに基づき、モータ側回路のショート故障の検出及びその種類の判定を行う。
【選択図】図1
Description
特許文献1には、モータ内部やモータへ電流を供給するハーネスの短絡等の異常を検出する技術が記載されている。具体的には、モータへ電流を供給するH形ブリッジ回路の各パワーFETを全てオフにした状態で、そのH形ブリッジ回路からモータへの電流出力端に診断信号を注入する。そして、その診断信号注入時における他の電流出力端からの応答信号を検出することにより、短絡等の異常の有無を判断する。
(1)3相ブラシレスモータ駆動システムの全体構成
図1に示す本実施形態の3相ブラシレスモータ駆動システムは、車両の内燃機関に設けられたEGRバルブを開閉駆動する3相ブラシレスモータを駆動制御するために車両に搭載されるものであり、図示の如く、3相ブラシレスモータ2を駆動制御する3相ブラシレスモータ駆動装置(以下単に「駆動装置」という)10を備え、この駆動装置10と3相ブラシレスモータ2とがモータハーネス4によって接続されている。
駆動装置10は、マイコン20からの駆動信号によって3相ブラシレスモータ2への通電を制御することにより3相ブラシレスモータ2の駆動を制御するものであり、マイコン20からの駆動信号に従ってオン・オフされる6個のスイッチング素子からなるいわゆる6素子ブリッジ回路として構成された駆動回路8を備えている。
一方、マイコン20からの各相毎の上流側駆動信号U−Hi,V−Hi,W−Hiは、OR回路18にも入力され、それら各駆動信号の論理和である出力信号は、リセット信号として上流側RSFF13のリセット(R)入力端子に入力される。そして、上流側RSFF13の出力端子(本例ではQ ̄)からの出力信号が、マイコン20、及び各上流側AND回路15,16,17に入力される。
マイコン20は、3相ブラシレスモータ2を駆動する際には、各駆動信号を図4〜図7に示すように出力する。即ち、通電方向を、(a)U相→W相の方向、(b)V相→W相の方向、(c)V相→U相の方向、(d)W相→U相の方向、(e)W相→V相の方向、(f)U相→V相、の順に、電気角で60度回転毎に切り替えていくことにより、3相ブラシレスモータ2を駆動する。
ところで、上記のように構成された本実施形態の3相ブラシレスモータ駆動システムにおいては、駆動装置10から3相ブラシレスモータ2側の回路(モータ側回路)にショート故障が発生するおそれがある。
(4−1)正常時の動作
図2は、通電方向の一例として、U相→W相の方向に制御されている状態、即ち、U相上流側トランジスタTu1がオンされると共にW相下流側トランジスタTw2がオンされる(詳しくはデューティ制御される)ときの通電状態を示している。また、図2には、ショート故障の一例として、U相ワイヤ4UにGNDショートが発生した状態が示されている。
これに対し、U相ワイヤ4UにGNDショートが発生すると、U相→W相の方向に通電されている場合の通電電流は、図2に一点鎖線で示すように、直流電源の正極からU相上流側トランジスタTu1及びU相ワイヤ4Uを介して、このU相ワイヤ4UにおけるGNDショートが発生している部位からグランドラインへと流れてしまい、3相ブラシレスモータ2には流れない。
次に、+Bショートが発生した場合の動作について、図3及び図6を用いて説明する。図3は、通電方向の一例として、W相→U相の方向に制御されている状態、即ち、W相上流側トランジスタTw1がオンされると共にU相下流側トランジスタTu2がオンされる(詳しくはデューティ制御される)ときの通電状態を示している。また、図3には、ショート故障の一例として、U相ワイヤ4Uに+Bショートが発生した状態が示されている。
図6に示すように、U相ワイヤ4Uに+Bショートが発生すると、U相下流側トランジスタTu2がオンされる期間、即ち通電方向が(c)のV相→U相の期間と(d)のW相→U相の期間では、図3に示したように直流電源からの電流が負荷としての3相ブラシレスモータ2へ流れずにグランドラインに流れ込んでしまうことから、下流側電流は大きな値となって下流側電流閾値以上(即ち異常電流)となる。
次に、負荷ショートが発生した場合の動作について、図3及び図7を用いて説明する。図3に示すように通電方向がW相→U相である場合に、例えば3相ブラシレスモータ2のU相コイル2UとW相コイル2Wの出力端同士がショートしたり或いはU相ワイヤ4UとW相ワイヤ4Wが互いに直接ショートするといった負荷ショートが発生すると、電流の経路は全体的には図3に示した波線(正常時)と同様になる。但し、3相ブラシレスモータ2内で電力が消費されないことから、その電流量は大きくなる。
次に、マイコン20が実行するモータ駆動制御処理について、図8を用いて説明する。図8は、3相ブラシレスモータ2を駆動する際にマイコン20が実行する、モータ駆動制御処理を表すフローチャートである。
(6)本実施形態の効果等
以上説明したように、本実施形態の駆動装置10によれば、直流電源の正極からモータ回路側へ流れ出す電流、即ち電源ライン10aを流れる上流側電流が異常電流であるか否かを検出する上流異常電流検出回路11と、モータ回路側から直流電源の負極へ流れ込む電流、即ちグランドライン10bを流れる下流側電流が異常電流であるか否かを検出する下流異常電流検出回路12が設けられ、これら各異常電流検出回路11,12による検出結果の組み合わせに基づいて、モータ側回路のショート故障の有無が検出されると共に、そのショート故障の種類、即ち+BショートなのかGNDショートなのか或いは負荷ショートなのかが判定される。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。
また、上流側RSFF13へのリセット信号について、上記実施形態ではOR回路18からの出力信号としたが、マイコン20から直接、通電方向の切り替わりタイミングを示す信号をリセット信号として入力させるようにしてもよい。つまり、所定のリセットタイミング(上記例では通電方向切り替わりタイミング)で上流側RSFF13をリセットできる限り、リセット信号をどこからどのように入力させるかについては特に限定されるものではない。
Claims (7)
- ブラシレスモータへ各相の電流を供給するための該各相毎の電流供給線に、それぞれ、該電流供給線を直流電源の正極に接続された電源ライン及び前記直流電源の負極に接続されたグランドラインと導通・遮断させることが可能な一対のスイッチング素子が接続されてなる駆動回路と、
前記各スイッチング素子へそれぞれ駆動信号を出力して該各スイッチング素子をオン・オフさせることにより前記ブラシレスモータの駆動を制御する制御手段と、
前記直流電源の正極から前記電源ラインを介して該電源ライン側の前記スイッチング素子へ流れる電流が予め設定された上流側電流閾値以上である場合に該電流が異常電流であることを検出する上流側異常電流検出手段と、
前記グランドライン側の前記スイッチング素子から前記グランドラインを介して前記直流電源の負極へ流れる電流が予め設定された下流側電流閾値以上である場合に該電流が異常電流であることを検出する下流側異常電流検出手段と、
前記上流側異常電流検出手段及び前記下流側異常電流検出手段による検出結果に基づいて、前記各電流供給線又は前記ブラシレスモータにショート故障が生じていることを検出すると共にそのショート故障の種類を判定するショート故障検出手段と、
を備えたことを特徴とするブラシレスモータ駆動装置。 - 請求項1に記載のブラシレスモータ駆動装置であって、
前記ショート故障検出手段は、前記ショート故障の種類を判定する機能として、前記上流側異常電流検出手段により前記異常電流が検出されたならば前記各電流供給線の何れかが前記電源ラインにショートした電源ショートであると判定する電源ショート判定機能、前記下流側異常電流検出手段により前記異常電流が検出されたならば前記各電流供給線の何れかが前記グランドラインにショートしたグランドショートであると判定するグランドショート判定機能、及び、前記上流側異常電流検出手段と前記下流側異常電流検出手段の双方で同時に前記異常電流が検出されたならば前記各電流供給線の何れか2つがショートした状態にある負荷ショートであると判定する負荷ショート判定機能、のうち少なくとも何れか1つを備えている
ことを特徴とするブラシレスモータ駆動装置。 - 請求項1又は請求項2に記載のブラシレスモータ駆動装置であって、
前記ショート故障検出手段は、前記ショート故障を検出した場合、該検出時に前記各スイッチング素子のいずれが前記制御手段からの前記駆動信号によりオンされているかに基づいて、前記ショート故障が生じている前記電流供給線を特定する
ことを特徴とするブラシレスモータ駆動装置。 - 請求項1〜請求項3の何れか1項に記載のブラシレスモータ駆動装置であって、
前記上流側異常電流検出手段により前記異常電流が検出された場合に、該検出時にオンされていた前記電源ライン側の前記スイッチング素子への前記制御手段からの前記駆動信号を無効として該スイッチング素子を強制的にオフさせる上流側強制オフ手段、及び、前記下流側異常電流検出手段により前記異常電流が検出された場合に、該検出時にオンされていた前記グランドライン側の前記スイッチング素子への前記制御手段からの前記駆動信号を無効として該スイッチング素子を強制的にオフさせる下流側強制オフ手段、のうち少なくとも一方を備えている
ことを特徴とするブラシレスモータ駆動装置。 - 請求項4に記載のブラシレスモータ駆動装置であって、
前記上流側強制オフ手段は、前記上流側異常電流検出手段により前記異常電流が検出されてから所定の上流側強制オフ期間だけ、該検出時にオンされていた前記電源ライン側の前記スイッチング素子を強制的にオフさせ、該上流側強制オフ期間の経過後は前記制御手段からの前記駆動信号を有効化し、
前記下流側強制オフ手段は、前記下流側異常電流検出手段により前記異常電流が検出されてから所定の下流側強制オフ期間だけ、該検出時にオンされていた前記グランドライン側の前記スイッチング素子を強制的にオフさせ、該下流側強制オフ期間の経過後は前記制御手段からの前記駆動信号を有効化する
ことを特徴とするブラシレスモータ駆動装置。 - 請求項5に記載のブラシレスモータ駆動装置であって、
前記制御手段は、前記電源ライン側の前記各スイッチング素子と前記グランドライン側の前記各スイッチング素子のうち、いずれか一方に対しては、該一方の各スイッチング素子に対して順次、オンさせる期間としての所定の第1オン制御期間を設定すると共に該第1オン制御期間中は対応するスイッチング素子を継続してオンさせるオン固定制御を行い、他方に対しては、該他方の各スイッチング素子に対して順次、オンさせる期間としての所定の第2オン制御期間を設定すると共に該第2オン制御期間中は対応するスイッチング素子を所定のデューティ比にてオン・オフさせるデューティ制御を行うことによって、前記ブラシレスモータの駆動を制御するよう構成されており、
前記上流側強制オフ手段及び前記下流側強制オフ手段は、自身が前記強制的にオフさせる対象の前記各スイッチング素子が前記制御手段によって前記オン固定制御される場合は、対応する前記上流側強制オフ期間又は前記下流側強制オフ期間を、前記異常電流が検出された時における前記第1オン制御期間が終了するまでとし、自身が前記強制的にオフさせる対象の前記各スイッチング素子が前記制御手段によって前記デューティ制御される場合は、対応する前記上流側強制オフ期間又は前記下流側強制オフ期間を、前記異常電流が検出された時に前記デューティ制御によりオンされている前記スイッチング素子がオフされるまでとする
ことを特徴とするブラシレスモータ駆動装置。 - 請求項1〜請求項6の何れか1項に記載のブラシレスモータ駆動装置であって、
前記ショート故障検出手段によって前記ショート故障が検出された場合にその旨を当該ブラシレスモータの外部へ報知するための報知信号を出力する報知信号出力手段を備えている
ことを特徴とするブラシレスモータ駆動装置。
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