JP2013143856A - Motor controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータ制御装置に係り、特に、モータへの電力供給を制御する制御回路等に過電圧が印加されるのを防止する機能を具備するモータ制御装置に関する。 The present invention relates to a motor control device, and more particularly to a motor control device having a function of preventing an overvoltage from being applied to a control circuit or the like that controls power supply to a motor.
一般に、モータ制御装置は制御回路(制御IC)を備えており、この制御回路が電源からモータへの電力供給を制御する。一方、制御回路がモータへの電力供給を制御する上で、制御回路側にも電源からの電力が供給されることになるが、例えば、車両用モータの場合では、オルタネータ等によって発生したサージ電圧が上記制御回路に重畳的に印加されることにより、制御回路が壊れてしまう虞がある。 Generally, a motor control device includes a control circuit (control IC), and this control circuit controls power supply from a power source to a motor. On the other hand, when the control circuit controls power supply to the motor, power from the power source is also supplied to the control circuit side. For example, in the case of a vehicle motor, a surge voltage generated by an alternator or the like. Is applied to the control circuit in a superimposed manner, the control circuit may be broken.
以上のような問題に対する解決策として、制御回路への電力供給ライン中に定電圧ダイオードを配置することにより制御回路への印加電圧が過電圧となるのを防止する手法が知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の過電圧保護回路は、過電圧検出手段として定電圧ダイオードを備えており、この定電圧ダイオードが過電圧を検出すると、電源ラインON/OFF用のサイリスタが過電圧を遮断するようになっている。また、特許文献1に記載の過電圧保護回路は、トランジスタを構成要素として有する定電圧回路を更に備え、サイリスタが過電圧を遮断した際には当該定電圧回路を動作させて定電圧を出力することが可能である。
As a solution to the above problems, there is known a method for preventing an applied voltage to the control circuit from becoming an overvoltage by arranging a constant voltage diode in the power supply line to the control circuit (for example, Patent Document 1). The overvoltage protection circuit described in
ところで、定電圧ダイオードを用いて過電圧保護回路を構成する場合、当該回路の構成素子(ディスクリート)のサイズや個数については、装置のコンパクト化を図る理由から小型化、少量化されていることが望ましい。
一方で、制御回路への印加電圧が過電圧とならないように定電圧ダイオードにより電圧をクランプすると、その影響により上記の印加電圧がオーバーシュートしてしまう。この結果、上記の印加電圧が制御回路を作動させるために必要な最小限の電圧(閾値電圧)を下回り、制御回路が停止してしまう虞がある。
By the way, when configuring an overvoltage protection circuit using a constant voltage diode, it is desirable that the size and number of components (discrete) of the circuit are reduced in size and amount for the purpose of making the device compact. .
On the other hand, if the voltage is clamped by the constant voltage diode so that the applied voltage to the control circuit does not become an overvoltage, the applied voltage will overshoot due to the influence. As a result, the applied voltage may be lower than the minimum voltage (threshold voltage) necessary for operating the control circuit, and the control circuit may be stopped.
そこで、本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、よりコンパクト化され、定電圧ダイオードによる電圧クランプの影響を受け難いモータ制御装置を提供することである。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a motor control device that is more compact and less susceptible to voltage clamping by a constant voltage diode. .
前記課題は、本発明のモータ制御装置によれば、モータへ電源からの電力を供給するために設けられた第1路と、該第1路の導通状態を切り換える切り替え部と、該切り替え部へ前記電源からの電力を供給するために、前記第1路と並列に設けられた第2路と、前記第2路において前記切り替え部と並列に配置された定電圧ダイオードと、該定電圧ダイオードへの印加電圧がクランプ電圧に達して前記定電圧ダイオードに電流が流れた際にオンする第1トランジスタと、前記第1トランジスタがオンした際にオンして前記第2路を流れる電流の一部を、前記第2路における前記切り替え部の上流位置からグランドに向けて流す第2トランジスタと、前記定電圧ダイオードに電流が流れて前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタがオンした際に前記第2路を通じて前記切り替え部に電力を供給することにより、前記切り替え部への印加電圧の降下を緩和させる電圧降下緩和部と、を備えることにより解決される。 According to the motor control device of the present invention, the problem is that a first path provided for supplying power from a power source to the motor, a switching unit that switches a conduction state of the first path, and the switching unit In order to supply electric power from the power source, a second path provided in parallel with the first path, a constant voltage diode disposed in parallel with the switching unit in the second path, and the constant voltage diode A first transistor that is turned on when the applied voltage reaches a clamp voltage and a current flows through the constant voltage diode, and a part of the current that is turned on and flows through the second path when the first transistor is turned on. , A second transistor that flows from the upstream position of the switching unit to the ground in the second path, and a current flows through the constant voltage diode so that the first transistor and the second transistor are turned on. By supplying electric power to the switching unit via the second path when the a voltage drop alleviating portion for alleviating a drop in voltage applied to the switching unit, is solved by providing a.
上記のモータ制御装置であれば、第1トランジスタ及び第2トランジスタの協働により、定電圧ダイオードによる電圧クランプ時には、第2路を流れる電流の一部をグランドへ逃がすことが可能である。これにより、許容電力が比較的小さい小型の定電圧ダイオードを用いたとしても、定電圧ダイオードを流れる電流の大きさをその許容値に相当する大きさ以下に抑えることができるので、定電圧ダイオードを小型化し、モータ制御装置をよりコンパクトにすることが可能になる。
また、定電圧ダイオードによる電圧クランプ時には、電圧降下緩和部から電力が供給されるので、当該電圧クランプに伴う印加電圧の降下現象(オーバーシュート)が緩和される。この結果、オーバーシュートによって印加電圧が閾値電圧を下回って制御回路等が停止してしまうといった不具合を抑制することが可能になる。
With the motor control device described above, a part of the current flowing through the second path can be released to the ground during voltage clamping by the constant voltage diode by the cooperation of the first transistor and the second transistor. As a result, even if a small constant voltage diode with relatively small allowable power is used, the magnitude of the current flowing through the constant voltage diode can be suppressed to a value corresponding to the allowable value or less. It becomes possible to reduce the size and make the motor control device more compact.
In addition, since power is supplied from the voltage drop mitigation unit at the time of voltage clamping by the constant voltage diode, the applied voltage drop phenomenon (overshoot) associated with the voltage clamp is mitigated. As a result, it is possible to suppress a problem that the applied voltage falls below the threshold voltage due to overshoot and the control circuit or the like stops.
また、上記のモータ制御装置において、前記電圧降下緩和部は、前記第2路において前記切り替え部及び前記定電圧ダイオードと並列に配置されたコンデンサであることとしてもよい。かかる構成のモータ制御装置では、定電圧ダイオードと並列に配置されたコンデンサを電圧降下緩和部として用いるので、より簡易な構成のモータ制御装置を実現することが可能になる。 In the motor control device described above, the voltage drop mitigation unit may be a capacitor arranged in parallel with the switching unit and the constant voltage diode in the second path. In the motor control device having such a configuration, the capacitor arranged in parallel with the constant voltage diode is used as the voltage drop mitigation unit, so that a motor control device having a simpler configuration can be realized.
また、上記のモータ制御装置において、前記第2トランジスタがオンしている期間中、前記第2トランジスタとグランドとの間に設けられた発光ダイオードが点灯することとしてもよい。かかる構成であれば、定電圧ダイオードによる電圧クランプ時に第2路を流れる電流の一部について、グランドへ逃がすとともに発光ダイオードにて放電することが可能である。これにより、サージ電圧等の過電圧をより効果的に解消することが可能になる。 In the motor control device described above, a light emitting diode provided between the second transistor and the ground may be lit while the second transistor is on. With such a configuration, a part of the current flowing through the second path during voltage clamping by the constant voltage diode can be released to the ground and discharged by the light emitting diode. As a result, overvoltage such as surge voltage can be more effectively eliminated.
また、上記のモータ制御装置において、前記切り替え部は、前記第2路を通じて前記電源からの電力を受けることによって作動する制御回路であり、該制御回路が作動する期間中にはオンしている第3トランジスタを更に備え、前記第2トランジスタは、前記第1トランジスタ及び前記第3トランジスタのうち、少なくとも一方のトランジスタがオンした際にオンすることとしてもよい。かかる構成であれば、発光ダイオードの点灯及び消灯を適切に制御することが可能になる。
つまり、第1トランジスタ及び第2トランジスタのみでは、発光ダイオードの点灯及び消灯を適切に制御することができない。より分かり易く説明すると、第3トランジスタがなく第1トランジスタのみが備えられている場合、例えば制御回路の作動中に発光ダイオードを点灯させるためには、定電圧ダイオードのクランプ電圧を、制御回路を作動させる上で最低限必要となる電源電圧(以下、最小作動電圧Vmin)以下に設定する必要がある。かくの如くクランプ電圧を設定した場合、一度発光ダイオードが点灯すると、電源電圧が最小作動電圧Vmin以下に設定されたクランプ電圧を下回るまで、点灯状態が維持されることになる。この結果、所謂バッテリ上がり等の不具合が生じてしまう。
これに対して、上記のモータ制御装置であれば、制御回路が作動している間にオンする第3トランジスタが更に設けられているので、制御回路の作動中に発光ダイオードを点灯させる上で、クランプ電圧を最小作動電圧Vmin以下に設定する必要もなく、また、電源電圧がクランプ電圧を下回るまで点灯状態が維持されることもない。この結果、バッテリ上がり等の不具合を抑制することができ、発光ダイオードの点灯及び消灯を適切に制御することが可能になる。
In the motor control device, the switching unit is a control circuit that operates by receiving power from the power source through the second path, and the switching unit is on during a period in which the control circuit operates. Three transistors may further be provided, and the second transistor may be turned on when at least one of the first transistor and the third transistor is turned on. With such a configuration, it is possible to appropriately control lighting and extinguishing of the light emitting diode.
That is, lighting and extinguishing of the light emitting diode cannot be appropriately controlled only by the first transistor and the second transistor. To explain more clearly, when there is no third transistor and only the first transistor is provided, for example, in order to turn on the light emitting diode during operation of the control circuit, the clamp voltage of the constant voltage diode is operated. It is necessary to set the power source voltage (hereinafter referred to as the minimum operating voltage Vmin) that is at least required for the operation to be equal to or lower. When the clamp voltage is set as described above, once the light emitting diode is turned on, the lighting state is maintained until the power supply voltage falls below the clamp voltage set to the minimum operating voltage Vmin or less. As a result, problems such as so-called battery exhaustion occur.
On the other hand, in the case of the motor control device described above, since the third transistor that is turned on while the control circuit is operating is further provided, when the light emitting diode is lit during the operation of the control circuit, There is no need to set the clamp voltage below the minimum operating voltage Vmin, and the lighting state is not maintained until the power supply voltage falls below the clamp voltage. As a result, problems such as battery exhaustion can be suppressed, and lighting and extinguishing of the light emitting diode can be appropriately controlled.
本発明のモータ制御装置によれば、第1トランジスタ及び第2トランジスタの協働により、定電圧ダイオードによる電圧クランプ時には、第2路を流れる電流の一部をグランドへ逃がすことが可能である。これにより、許容電力が比較的小さい小型の定電圧ダイオードを用いたとしても、定電圧ダイオードを流れる電流の大きさを、当該定電圧ダイオードの許容電力に相当する大きさ以下に抑えることができるので、定電圧ダイオードを小型化し、モータ制御装置をよりコンパクトにすることが可能になる。
また、定電圧ダイオードによる電圧クランプ時には、電圧降下緩和部から電力が供給されるので、当該電圧クランプに伴う印加電圧の降下現象(オーバーシュート)が緩和される。この結果、オーバーシュートによって印加電圧が閾値電圧を下回って制御回路等が停止してしまうといった不具合を抑制することが可能になる。
According to the motor control device of the present invention, by the cooperation of the first transistor and the second transistor, a part of the current flowing through the second path can be released to the ground at the time of voltage clamping by the constant voltage diode. As a result, even if a small constant voltage diode with a relatively small allowable power is used, the magnitude of the current flowing through the constant voltage diode can be suppressed to a value corresponding to the allowable power of the constant voltage diode or less. It becomes possible to reduce the size of the constant voltage diode and make the motor control device more compact.
In addition, since power is supplied from the voltage drop mitigation unit at the time of voltage clamping by the constant voltage diode, the applied voltage drop phenomenon (overshoot) associated with the voltage clamp is mitigated. As a result, it is possible to suppress a problem that the applied voltage falls below the threshold voltage due to overshoot and the control circuit or the like stops.
本発明の一実施形態(以下、本実施形態)について、図1乃至4を参照しながら説明する。図1は、本実施形態に係るモータ制御装置の構成を示す回路図である。図2及び3は、コンデンサを設けたことによる効果についての説明図であり、図2は、コンデンサが設けられている場合(本実施形態)の図であり、図3は、コンデンサが設けられていない場合(比較例)の図である。図4は、本実施形態に係るモータ制御装置の第2の構成を示す回路図である。 An embodiment of the present invention (hereinafter, this embodiment) will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a motor control device according to the present embodiment. 2 and 3 are explanatory diagrams of the effect of providing a capacitor, FIG. 2 is a diagram in the case where a capacitor is provided (this embodiment), and FIG. 3 is provided with a capacitor. It is a figure when there is no (comparative example). FIG. 4 is a circuit diagram showing a second configuration of the motor control device according to the present embodiment.
なお、以下の説明では、電流が流れる経路(すなわち、電力供給経路)に沿って電流が流れる際、電源の+極により近い側を上流側と呼び、電源の−極により近い側を下流側と呼ぶこととする。 In the following description, when a current flows along a path along which a current flows (that is, a power supply path), a side closer to the positive pole of the power source is referred to as an upstream side, and a side closer to the negative pole of the power source is referred to as a downstream side. I will call it.
<<本実施形態に係るモータ制御装置の構成>>
本実施形態に係るモータ制御装置1は、車両に搭載された可動装置(例えば、パワーウィンドウやスライドドア等)を駆動するためのモータMを制御するECU(エンジンコントロールユニット)であり、具体的には、電源としての車両用バッテリ(以下、単にバッテリ)BからモータMへの電力供給を制御するものである。すなわち、モータ制御装置1は、図1に示すように、モータMへバッテリBからの電力を供給するために設けられたモータ用経路2を備えている。
<< Configuration of Motor Control Device According to this Embodiment >>
The
より詳しく説明すると、モータ用経路2は、本発明の第1路に相当し、モータ用経路2の一端に備えられた入力端子(+)が、ヒューズHを介してバッテリBの陽極に接続されており、モータ用経路2の他端に備えられた入力端子(−)が、バッテリBの陰極に接続されている。なお、バッテリBの陰極は、図1に示すようにグランドに接地されている。
More specifically, the
また、モータ用経路2内には、図1に示すように、2つのリレーS1,S2が配置されている。各リレーS1,S2は、励磁コイルRcと切替接点(c接点)Rsを有し、コモンにはモータ制御装置1の出力端子が結線されている。そして、出力端子にモータMの端子(モータ端子)が接続された状態で、各リレーS1,S2が動作することにより、バッテリBからモータMへの電力供給の実行、中止が切り替わる。換言すると、上記2つのリレーS1,S2の動作によってモータ用経路2の導通状態が切り替えられる。
In the
なお、各リレーS1,S2の動作(換言すると、モータ用経路2の導通状態の切り替え)は、後述する制御IC4(図1参照)によって制御される。また、本実施形態に係るモータMは、正転方向及び反転方向の双方に回転可能であり、モータMの回転方向は、上記2つのリレーS1,S2の動作(具体的には、切替接点Rsにおける閉端子の切り替え)によって切り替えられる。 The operation of each of the relays S1 and S2 (in other words, switching of the conduction state of the motor path 2) is controlled by a control IC 4 (see FIG. 1) described later. In addition, the motor M according to the present embodiment can rotate in both the forward rotation direction and the reverse rotation direction. The rotation direction of the motor M depends on the operation of the two relays S1 and S2 (specifically, the switching contact Rs (Switching of closed terminal).
また、モータ制御装置1は、図1に示すように、制御回路としての制御IC4と、制御IC4へバッテリBからの電力を供給するために設けられた制御IC用経路3とを有している。制御IC4は、モータ制御装置1の中枢をなし、制御IC用経路3を通じてバッテリBからの電力を受けることによって作動し、具体的には、前述のリレーS1,S2の励磁コイルRcに送電してリレーS1,S2を動作させることによりモータ用経路2の導通状態を切り替える。かかる意味で、制御IC4は、本発明の切り替え部に相当する。
Further, as shown in FIG. 1, the
制御IC用経路3は、本発明の第2経路に相当し、モータ用経路2と並列に設けられている。制御IC用経路3について詳しく説明すると、制御IC用経路3の一端(上流側の端)は、図1に示すように、モータ用経路2の一端(入力端子(+)が備えられている側の端)の直近下流位置にて、モータ用経路2に接続している。制御IC用経路3の他端(下流側の端)は、モータ用経路2の他端(入力端子(−)が備えられている側の端)よりも幾分上流位置にて、モータ用経路2に接続している。
The
制御IC用経路3は、その一端(上流側の端)に配置されたダイオードDiと、当該ダイオードDiに下流側で接続した安定抵抗Raとを備えており、更に、安定抵抗Raの下流側に設けられた5つの分岐経路を備えている。
上記5つの分岐経路のうち、最も安定抵抗Raから離れた分岐経路は、その中途位置に前述の制御IC4が配置された経路である。この分岐経路の下流側端は、モータ用経路2の端(入力端子(−)が備えられている側の端)に接続している。ここで、前述したように、バッテリBの陰極がグランドに接地しているので、制御IC4が配置された分岐経路の下流側端は、モータ用経路2に備えられた入力端子(−)を経由してグランドに接地していることになる。
The
Of the five branch paths, the branch path that is farthest from the stable resistance Ra is a path in which the
制御IC4が配置された分岐経路と隣り合う分岐経路は、その中途位置にコンデンサ5が配置された経路である。このコンデンサ5は、電解コンデンサであり、図1に示すように、制御IC用経路3において制御IC4及び後述するツェナーダイオード6と並列に配置されて、制御IC4への印加電圧の降下を緩和させる電圧降下緩和部として機能する。かかるコンデンサ5の機能の詳細については後述する。
なお、コンデンサ5が配置された分岐経路の下流側端についても、モータ用経路2の、入力端子(−)が備えられている側の端に接続しているため、入力端子(−)を経由してグランドに接地している。
A branch path adjacent to the branch path where the
Note that the downstream end of the branch path in which the
制御IC4が配置された分岐経路の反対側で、コンデンサ5が配置された分岐経路と隣り合う分岐経路は、その中途位置に、定電圧ダイオード(以下、ツェナーダイオード6)が配置された経路である。ツェナーダイオード6は、制御IC用経路3において制御IC4と並列に配置されており、サージ電圧の発生等により制御IC4への印加電圧が過電圧とならないように、当該印加電圧をクランプするものである。つまり、ツェナーダイオード6への印加電圧がクランプ電圧(ツェナー電圧)に達した際、ツェナーダイオード6には電流が流れるようになる。ここで、クランプ電圧は、制御IC4への印加電圧の許容値(許容電圧)より小さくなるように設定されている。
On the opposite side of the branch path where the
なお、ツェナーダイオード6のカソード端子には、ツェナーダイオード6に許容値以上の大きさの電流が流れないようにするための制限抵抗(以下、第4抵抗)R4が接続されている。また、ツェナーダイオード6のアノード端子(換言すると、ツェナーダイオード6が配置された分岐経路の下流側端)は、図1に示すように、後述する第1トランジスタ7のベース端子に接続されている。 The cathode terminal of the Zener diode 6 is connected to a limiting resistor (hereinafter referred to as a fourth resistor) R4 for preventing a current larger than the allowable value from flowing through the Zener diode 6. Further, the anode terminal of the Zener diode 6 (in other words, the downstream end of the branch path where the Zener diode 6 is disposed) is connected to the base terminal of the first transistor 7 described later, as shown in FIG.
コンデンサ5が配置された分岐経路の反対側で、ツェナーダイオード6が配置された分岐経路と隣り合う分岐経路は、その中途位置に第1トランジスタ7が配置された経路である。第1トランジスタ7は、パワートランジスタ(より詳しくは、npn型トランジスタ)であり、そのベース端子は、ツェナーダイオード6のアノード端子に接続されている。このため、第1トランジスタ7は、ツェナーダイオード6への印加電圧がクランプ電圧に達してツェナーダイオード6に電流が流れると、オンすることとなる。
On the opposite side of the branch path where the
なお、第1トランジスタ7のコレクタ端子には、直列に並んだ2つの抵抗R2,R3が接続されており、当該2つの抵抗R2,R3のうち、より上流に位置する抵抗(以下、第2抵抗)R2は、後述する第2トランジスタ8(図1参照)がオフとなっているときに第2トランジスタ8のオフ状態を確実に維持する(つまり、第2トランジスタ8が意図せずオンとなるのを防止する)ための抵抗である。この第2抵抗R2が設けられていることにより、第2トランジスタ8がオフになっている際、第2トランジスタ8の電位は電源電圧に相当する電位(つまり、バッテリBの陽極側の電位)で確定して安定するようになる。
一方、2つの抵抗R2,R3のうち、より下流側に位置する抵抗(以下、第3抵抗)R3は、第2トランジスタ8に許容値以上の大きさの電流が流れないようにするための制限抵抗である。
Note that two resistors R2 and R3 arranged in series are connected to the collector terminal of the first transistor 7, and a resistor (hereinafter referred to as a second resistor) located upstream of the two resistors R2 and R3. ) R2 reliably maintains the off state of the
On the other hand, of the two resistors R2 and R3, a resistor (hereinafter referred to as a third resistor) R3 located on the further downstream side is a restriction for preventing a current larger than an allowable value from flowing through the
また、第1トランジスタ7のエミッタ端子は、図1に示すように、モータ用経路2の、入力端子(−)が備えられている側の端に接続しているため、入力端子(−)を経由してグランドに接地していることになる。
Also, as shown in FIG. 1, the emitter terminal of the first transistor 7 is connected to the end of the
安定抵抗Raに最も近い分岐経路は、その中途位置に第2トランジスタ8が配置された経路である。この第2トランジスタ8は、パワートランジスタ(より詳しくは、pnp型トランジスタ)であり、そのベース端子は、前述の第2抵抗R2及び第3抵抗R3の中間位置に接続されており、エミッタ端子は、分岐経路の上流側端(分岐点)に繋がっている。また、第2トランジスタ8のコレクタ端子は、抵抗(以下、第1抵抗)R1を介して、モータ用経路2の端(入力端子(−)が備えられている側の端)に接続されているため、入力端子(−)を経由してグランドに接地している。
The branch path closest to the stable resistance Ra is a path in which the
以上のような配置により、第2トランジスタ8は、第1トランジスタ7がオンした際にオンすることとなる。そして、第2トランジスタ8はオンすることにより、第2トランジスタ8が配置された分岐経路を通じて、制御IC用経路3を流れる電流の一部をグランドに向けて流すようになる(換言すると、制御IC用経路3における制御IC4の上流位置からグランドに向けて流すようになる)。
なお、制御IC用経路3を流れる電流の一部がグランドに向けて流れる場合、その電流は、第1抵抗R1を流れるようになる。ここで、第1抵抗R1は負荷抵抗として利用され、第1抵抗R1に電流を流すことにより、サージ電圧等の過電圧を解消するための放電を効率よく実行することが可能である。
With the above arrangement, the
When a part of the current flowing through the
以上のように構成されたモータ制御装置1であれば、ツェナーダイオード6による電圧クランプ時には、第1トランジスタ7及び第2トランジスタ8の協働により、制御IC用経路3を流れる電流の一部をグランドへ逃がすことが可能である。これにより、許容電力が比較的小さい小型のツェナーダイオード6を用いたとしても、ツェナーダイオード6を流れる電流の大きさを、その許容電力に相当する電流値(ツェナーダイオード6を流すことが可能な電流の大きさの上限値)以下に抑えることができる。つまり、本実施形態に係るモータ制御装置1では、従来型のモータ制御装置と比較して、利用するツェナーダイオード6のサイズをより小型化することが可能である。
In the
以上の結果、本実施形態では、ツェナーダイオード6を小型化して、モータ制御装置1をよりコンパクトにすることが可能になる。かかる効果は、機電一体型のECUのように電子部品の実装スペースが制限されている場合に特に有効なものである。すなわち、比較的大型のツェナーダイオードを搭載しようとすると、不可避的に回路基板面積が拡大してしまう結果、顧客ニーズに合致しない形状のモータ制御装置になってしまうという不都合が生じてしまう。これに対して、本実施形態に係るモータ制御装置1であれば、上述の如く小型のツェナーダイオード6を用いるので、回路基板面積の増大(回路基板における電子部品実装によるデッドスペースの発生)が抑制され、顧客ニーズに合致しない形状のモータ制御装置になってしまうという不都合の発生を防止することが可能である。
As a result, in the present embodiment, the Zener diode 6 can be downsized to make the
次に、モータ制御装置1の動作例について説明する。なお、以下の説明では、モータMへの印加電圧の上限をVmuとし、制御IC4への印加電圧の上限をViuとし、電源電圧(すなわち、バッテリBの供給電圧)をV1とし、ツェナーダイオード6のクランプ電圧(ツェナー電圧)をVzとし、ツェナーダイオード6への印加電圧をVdとする。
また、以下では、本実施形態のモータ制御装置1の主たる特徴(すなわち、本発明の特徴)を説明するため、(1)Vmu≦V1≦Viuであるとき、及び、(2)V1>Viuであるときの各々の動作例について説明する。
Next, an operation example of the
Further, in the following, in order to explain the main characteristics (that is, the characteristics of the present invention) of the
(1)Vmu≦V1≦Viuであるとき
本条件の場合、モータMへの印加電圧が過電圧となってモータMが破損してしまうのを防止するために、制御IC4の出力動作がオフされている。つまり、制御IC4の作動が停止し、モータ用経路2の状態が遮断状態(非導通状態)に保持されている。一方、この間、ツェナーダイオード6への印加電圧Vdはクランプ電圧Vzに達しておらず、ツェナーダイオード6には電流が流れていない。このため、第1トランジスタ7及び第2トランジスタ8は、オフとなっている。それ故、本条件では、制御IC用経路3を流れる電流の一部が第2トランジスタ8によってグランドに逃されることはない。
(1) When Vmu ≦ V1 ≦ Viu In the case of this condition, the output operation of the
(2)V1>Viuであるとき
本条件の場合、電源電圧V1(厳密には、ツェナーダイオード6への印加電圧Vd)がクランプ電圧Vzを上回るため、ツェナーダイオード6が電圧クランプを実行するようになる結果、ツェナーダイオード6に電流が流れるようになる。これに連動して、第1トランジスタ7及び第2トランジスタ8がオンとなり、制御IC用経路3を流れる電流の一部が第2トランジスタ8によってグランドに逃されるようになる(換言すると、第1抵抗R1に電流が流れるようになる)。この結果、制御IC4への印加電圧は、クランプ電圧Vzに調整されることとなる。
(2) When V1> Viu In the case of this condition, the power supply voltage V1 (strictly, the applied voltage Vd to the Zener diode 6) exceeds the clamp voltage Vz, so that the Zener diode 6 performs voltage clamping. As a result, a current flows through the Zener diode 6. In conjunction with this, the first transistor 7 and the
ところで、サージ電圧が重畳される等して電源電圧V1が過電圧となった際に、ツェナーダイオード6が電圧クランプを実行するようになるが、この電圧クランプに伴って、制御IC4への印加電圧が降下する現象(オーバーシュート)が生じるようになる。ここで、本実施形態では、上述のコンデンサ5が制御IC4と並列して設けられているので、図2に示すように、当該降下現象を緩和させることが可能である。
By the way, when the power supply voltage V1 becomes an overvoltage due to a surge voltage being superimposed or the like, the Zener diode 6 performs a voltage clamp. Along with this voltage clamp, the applied voltage to the
より具体的に説明すると、例えば上記コンデンサ5に相当する部品が設けられていない場合、ツェナーダイオード6の電圧クランプに伴う印加電圧の降下現象(オーバーシュート)が生じると、制御IC4への印加電圧が、図3に示すように、制御IC4を作動させるための必要最小限の電圧(具体的には、制御IC4に内蔵されたマイコンをリセットする閾値電圧)を下回る場合がある。かかる場合、制御IC4が意図せずにシャットダウンしてしまい、制御IC4によるモータ制御が適切になされなくなってしまう。
More specifically, for example, when a component corresponding to the
これに対して、本実施形態では、上記コンデンサ5が設けられているので、電圧クランプ時、すなわち、ツェナーダイオード6に電流が流れて第1トランジスタ7及び第2トランジスタ8がオンした際には、コンデンサ5に蓄えられた電荷を放出することにより、制御IC用経路3を通じて制御IC4に電力を供給することが可能である。このコンデンサ5からの電力供給より、制御IC4への印加電圧の降下が緩和され、当該印加電圧は、図2に示すように、制御IC4を作動させるための必要最小限の電圧(上記の閾値電圧)を下回ることなく正常電圧に復帰するようになる。この結果、制御IC4は、意図せずにシャットダウンしてしまうことなく、適切にモータ制御することが可能な状態に維持されることとなる。
On the other hand, in the present embodiment, since the
なお、本実施形態において、コンデンサ5は、電圧降下緩和部として機能することに加え、サージ電圧が重畳される等して電源電圧V1が上昇する際に制御IC4への印加電圧が上昇するのを緩和する機能をも具備している。すなわち、電源電圧V1が上昇した際、制御IC4への印加電圧は、コンデンサ5の容量や制御IC用経路3における回路負荷によって決定される時定数にて、比較的緩やかに上昇することとなる。この結果、制御IC4への印加電圧がその上限Viuになるのを抑制し、図2に示すように、動作条件によってはツェナーダイオード6への印加電圧Vdがクランプ電圧Vzに達しない場合もある。このように本実施形態では、過電圧保護対策として、ツェナーダイオード6及び2つのトランジスタ(すなわち、第1トランジスタ7と第2トランジスタ8)による保護に加え、コンデンサ5による保護が講じられている。
In this embodiment, in addition to functioning as a voltage drop mitigation unit, the
<<本実施形態に係るモータ制御装置の第2の構成>>
次に、本実施形態に係るモータ制御装置101の第2の構成について図4を参照しながら説明する。なお、第2の構成中、上述した構成(第1の構成)と共通する部分については説明を省略する。
第2の構成では、図4に示すように、第1の構成に加えて、第3トランジスタ9が制御IC用経路3に更に設けられている。また、制御IC用経路3のうち、第2トランジスタ8が配置された分岐経路は、第1抵抗R1の下流側で更に2つの経路に分岐している。これら2つの経路のうちの一方は、モータ制御装置101に備えられた他の出力端子に向かって延出し、当該出力端子には発光ダイオード(以下、LED)10のアノード端子が結線されている。
<< Second Configuration of Motor Control Device According to this Embodiment >>
Next, a second configuration of the
In the second configuration, as shown in FIG. 4, in addition to the first configuration, a third transistor 9 is further provided in the
上記LED10は、モータ制御装置101の作動状態を報知するものであり、モータMの操作スイッチ盤(不図示)に配置され、例えば、モータ制御装置101が作動している間に点灯する。本実施形態において、LED10のアノード端子は、前述したように、モータ制御装置101に備えられた他の出力端子に接続されており、換言すると、第1抵抗R1を介して第2トランジスタ8のコレクタ端子に接続されている。一方、LED10のカソード端子は、図4に示すように、バッテリBの陰極に接続されているため、グランドに接地されていることになる。すなわち、LED10は、回路上、第2トランジスタ8とグランドとの間に設けられていることになる。
The
以上のような配置により、LED10は、第2トランジスタ8がオンしている期間中、点灯し続けることになる。これにより、ツェナーダイオード6への印加電圧がクランプ電圧に達してツェナーダイオード6に電流が流れ、これに連動して、第1トランジスタ7及び第2トランジスタ8がオンして、制御IC用経路3を流れる電流の一部が第1抵抗R1を経由してグランドに向かって流れるようになると、当該電流がLED10を通過するようになる。すなわち、第2の構成では、ツェナーダイオード6による電圧クランプ時に制御IC用経路3を流れる電流の一部について、グランドへ逃がすとともにLED10にて放電することが可能である。この結果、サージ電圧等の過電圧をより効果的に解消することが可能になる。
With the arrangement as described above, the
なお、第1抵抗R1の下流側で分岐してなる上記2つの経路のうち、もう一方の経路は、その中途位置に配置された静電気対策用コンデンサ11を備えるとともに、下流側端にて、モータ用経路2の端(入力端子(−)が備えられている側の端)に接続されている。この静電気対策用コンデンサ11が設けられていることにより、静電気がLED10の端子に印加された際に当該静電気の電圧を減衰させ、第2トランジスタ8のコレクタ端子に許容値を超えた電圧が印加されないようになっている。
The other path out of the two paths branched on the downstream side of the first resistor R1 includes the
一方、第3トランジスタ9は、パワートランジスタ(より詳しくは、npn型トランジスタ)であり、そのベース端子は、制御IC4に接続されている。これにより、制御IC4が作動する期間中には、第3トランジスタ9にベース電流が流れるようになる。すなわち、制御IC4が作動する期間中には、第3トランジスタ9がオンすることになる。
On the other hand, the third transistor 9 is a power transistor (more specifically, an npn-type transistor), and its base terminal is connected to the
また、図4に示すように、第3トランジスタ9のコレクタ端子は、第3抵抗R3を介して第2トランジスタ8のベース端子に接続されており、第3トランジスタ9のエミッタ端子は、モータ用経路2の、入力端子(−)が備えられている側の端に接続しており、このため、入力端子(−)を経由してグランドに接地している。
As shown in FIG. 4, the collector terminal of the third transistor 9 is connected to the base terminal of the
なお、図4に示すように、制御IC4と第3トランジスタ9のベース端子との間には、第3トランジスタ9に流れるベース電流を制限する制限抵抗(以下、第5抵抗)R5が設けられている。
さらに、第5抵抗R5と第3トランジスタ9との間には、第3トランジスタ9のベース端子をモータ用経路2の、入力端子(−)が備えられている側の端路に接続するための分岐経路が設けられており、当該分岐回路の中途位置には、第3トランジスタ9のオフ時に第3トランジスタ9のオフ状態を確実に維持するための抵抗(以下、第6抵抗)R6が配置されている。この第6抵抗R6が設けられていることにより、第3トランジスタ9がオフになっている際、第3トランジスタ9の電位は基準電位(つまり、グランド電位)で確定して安定するようになる。この結果、第3トランジスタ9が意図せずオンとなるのを防止することが可能となる。
As shown in FIG. 4, a limiting resistor (hereinafter referred to as a fifth resistor) R5 for limiting the base current flowing through the third transistor 9 is provided between the
Further, between the fifth resistor R5 and the third transistor 9, the base terminal of the third transistor 9 is connected to the end of the
以上のような配置により、制御IC4が作動する期間中、第3トランジスタ9がオンするようになり、第3トランジスタ9がオンすると、第2トランジスタ8がオンするようになる。このように、第2の構成を採用しているモータ制御装置101では、第2トランジスタ8が、第1トランジスタ7及び第3トランジスタ9のうち、少なくとも一方のトランジスタがオンした際にオンすることになる。そして、当該少なくとも一方のトランジスタがオンしている間、制御IC用経路3を流れる電流の一部がLED10を経由してグランドに向かって流れるため、LED10が点灯することとなる。
With the arrangement as described above, the third transistor 9 is turned on while the
以上のように、第2の構成を採用しているモータ制御装置101では、LED10の点灯用スイッチとして、2つのトランジスタ(第1トランジスタ7及び第3トランジスタ9)が設けられている。これにより、かかる構成であれば、LED10の点灯及び消灯を適切に制御することが可能になる。
As described above, in the
具体的に説明すると、第1トランジスタ7及び第2トランジスタ8のみでは、LED10の点灯及び消灯を適切に制御することができない。より分かり易く説明すると、第3トランジスタ9がなく第1トランジスタ7及び第2トランジスタ8のみが備えられている場合、制御IC4の作動中にLED10を点灯させるためには、ツェナーダイオード6のクランプ電圧Vzを、制御IC4を作動させる上で最低限必要となる電源電圧、すなわち、最小作動電圧Vmin以下に設定する必要がある。かくの如くVzが設定された場合、一度LED10が点灯すると、その後に車両のイグニッションスイッチが切状態(オフ)となったとしても、電源電圧V1が最小作動電圧Vmin以下に設定されたVzを下回るまでは点灯状態が維持されることになる。
If it demonstrates concretely, only the 1st transistor 7 and the
そして、電源電圧V1がクランプ電圧Vzまで低下するとLED10が消灯するようになるが、この時点での電源電圧V1は、最小作動電圧Vminを下回っており、車両のイグニッションスイッチを入状態(オン)にしても、所謂バッテリ上がりが生じてしまい、制御IC4が作動せず、結果としてモータMを駆動させることができなくなってしまう。
When the power supply voltage V1 decreases to the clamp voltage Vz, the
これに対して、第2の構成を採用したモータ制御装置101であれば、制御IC4が作動している間にオンする第3トランジスタ9を設けたことにより、制御IC4の作動中にLED10を点灯させる上で、クランプ電圧Vzを最小作動電圧Vmin以下に設定する必要もなく、また、LED10が点灯したとしても電源電圧V1がクランプ電圧Vzを下回るまで点灯状態が維持されることもない。つまり、ツェナーダイオード6の電圧クランプが実行されていない限り(換言すると、第1トランジスタ7がオフとなっている限り)、制御IC4の出力動作がオフとなれば、第3トランジスタ9がオフとなり、第2トランジスタ8もオフとなるので、LED10が消灯するようになる。
以上の結果、第2の構成を採用したモータ制御装置101では、バッテリ上がり等の不具合を抑制することができ、LED10の点灯及び消灯を適切に制御することが可能になる。
On the other hand, in the case of the
As a result, in the
次に、第2の構成を採用したモータ制御装置101の動作例について説明する。また、以下では、第1の構成を採用したモータ制御装置1の動作例に関する説明と同様、(1)Vmu≦V1≦Viuであるとき、及び、(2)V1>Viuであるときの各々の動作例について説明する。ただし、第2の構成を採用したモータ制御装置101の動作例のうち、第1の構成を採用したモータ制御装置1と共通する内容に関する説明については省略する。
Next, an operation example of the
(1)Vmu≦V1≦Viuであるとき
本条件の場合、制御IC4の出力動作がオフとなっており、第3トランジスタ9は、そのベース電流が流れないためにオフとなっている。一方、ツェナーダイオード6への印加電圧Vdがクランプ電圧Vzに達していないのでツェナーダイオード6には電流が流れず、第1トランジスタ7もオフとなっている。そして、第1トランジスタ7及び第3トランジスタ9の双方がオフとなっているため、第2トランジスタ8もオフとなる。それ故、本条件では、制御IC用経路3を流れる電流の一部が第2トランジスタ8によってグランドに逃されることはなく、また、LED10にも電流が流れなれないのでLED10は消灯状態で保持されることとなる。
(1) When Vmu ≦ V1 ≦ Viu In the case of this condition, the output operation of the
(2)V1>Viuであるとき
本条件の場合、ツェナーダイオード6に電流が流れることに連動して、第1トランジスタ7及び第2トランジスタ8がオンとなり、制御IC用経路3を流れる電流の一部が、第1抵抗R1を通過してから、LED10を経由してグランドに逃されるようになる。すなわち、サージ電圧等の過電圧を解消するための放電が、第1抵抗R1及びLED10にて行われるようになる。この結果、制御IC4への印加電圧がクランプ電圧Vzに調整されることとなる。
(2) When V1> Viu In the case of this condition, the first transistor 7 and the
<<その他の実施形態について>>
以上までに説明してきた実施形態は、本発明の理解を容易にするための一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。つまり、本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
<< About other embodiments >>
The embodiments described above are merely examples for facilitating understanding of the present invention, and do not limit the present invention. That is, the present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and the present invention includes the equivalents thereof.
例えば、上記の実施形態では、車両に搭載されるモータ用の制御装置について説明したが、これに限定されるものではなく、車両で使用されるモータ以外のモータ(例えば、車両以外の乗物にて使用されるモータ)を制御するモータ制御装置にも本発明は適用可能である。 For example, in the above embodiment, the motor control device mounted on the vehicle has been described. However, the present invention is not limited to this, and a motor other than the motor used in the vehicle (for example, a vehicle other than the vehicle). The present invention is also applicable to a motor control device that controls a motor used).
また、上記の実施形態では、制御IC4及びツェナーダイオード6と並列に配置されたコンデンサ5を電圧降下緩和部として用いたが、これに限定されるものではない。ツェナーダイオード6に電流が流れて第1トランジスタ7及び第2トランジスタ8がオンした際に制御IC4に電力を供給して、制御IC4への印加電圧の降下を緩和するものであれば、他の電子部品であってもよい。
In the above embodiment, the
また、上記の実施形態では、ツェナーダイオード6による電圧クランプ時、サージ電圧等の過電圧を解消するために、負荷抵抗(具体的には第1抵抗R1)やLED10を設けて、これらの部品にて放電を実行することとした。ただし、放電用の部品としては上記の部品に限定されるものではなく、他の部品を設けることとしてもよい。
In the above embodiment, in order to eliminate an overvoltage such as a surge voltage at the time of voltage clamping by the Zener diode 6, a load resistor (specifically, the first resistor R1) and the
また、上記の実施形態において、第2トランジスタ8は、ツェナーダイオード6による電圧クランプ時において、サージ電圧等の過電圧を解消するために第1トランジスタ7と協働し、制御IC用経路3を流れる電流の一部をグランドに流すためのスイッチとして機能することとした。また、上記の実施形態において、第2トランジスタ8のコレクタ端子は、第1抵抗R1を介してLED10のアノード端子と接続しており、第2トランジスタ8がオンすると、LED10が点灯するようになっている。すなわち、上記の実施形態では、第2トランジスタ8が、サージ電圧等の過電圧を解消する機能と、LED10の点灯を制御する機能の双方を兼ね備えていることとした。しかし、これに限定されるものではなく、サージ電圧等の過電圧を解消するためのトランジスタと、LED10の点灯を制御するためのトランジスタとが、それぞれ個別に設けられていることとしてもよい。ただし、コスト面では上記の実施形態の方がより有利である。
In the above embodiment, the
B バッテリ
H ヒューズ
M モータ
S1,S2 リレー
Rc 励磁コイル
Rs 切替接点
1 モータ制御装置
2 モータ用経路
3 制御IC用経路
4 制御IC
5 コンデンサ
6 ツェナーダイオード
7 第1トランジスタ
8 第2トランジスタ
9 第3トランジスタ
10 LED
11 静電気対策用コンデンサ
101 モータ制御装置
Di ダイオード
Ra 安定抵抗
R1 第1抵抗
R2 第2抵抗
R3 第3抵抗
R4 第4抵抗
R5 第5抵抗
R6 第6抵抗
B Battery H Fuse M Motor S1, S2 Relay Rc Excitation coil
5 Capacitor 6 Zener diode 7
11
Claims (4)
該第1路の導通状態を切り換える切り替え部と、
該切り替え部へ前記電源からの電力を供給するために、前記第1路と並列に設けられた第2路と、
前記第2路において前記切り替え部と並列に配置された定電圧ダイオードと、
該定電圧ダイオードへの印加電圧がクランプ電圧に達して前記定電圧ダイオードに電流が流れた際にオンする第1トランジスタと、
前記第1トランジスタがオンした際にオンして前記第2路を流れる電流の一部を、前記第2路における前記切り替え部の上流位置からグランドに向けて流す第2トランジスタと、
前記定電圧ダイオードに電流が流れて前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタがオンした際に前記第2路を通じて前記切り替え部に電力を供給することにより、前記切り替え部への印加電圧の降下を緩和させる電圧降下緩和部と、
を備えることを特徴とするモータ制御装置。 A first path provided to supply power from a power source to the motor;
A switching unit for switching the conduction state of the first path;
A second path provided in parallel with the first path to supply power from the power source to the switching unit;
A constant voltage diode disposed in parallel with the switching unit in the second path;
A first transistor that is turned on when a voltage applied to the constant voltage diode reaches a clamp voltage and a current flows through the constant voltage diode;
A second transistor that is turned on when the first transistor is turned on and flows a part of the current flowing through the second path from the upstream position of the switching unit in the second path toward the ground;
When a current flows through the constant voltage diode and the first transistor and the second transistor are turned on, power is supplied to the switching unit through the second path, thereby mitigating a drop in voltage applied to the switching unit. A voltage drop mitigating part to be
A motor control device comprising:
該制御回路が作動する期間中にはオンしている第3トランジスタを更に備え、
前記第2トランジスタは、前記第1トランジスタ及び前記第3トランジスタのうち、少なくとも一方のトランジスタがオンした際にオンすることを特徴とする請求項3に記載のモータ制御装置。 The switching unit is a control circuit that operates by receiving power from the power source through the second path,
A third transistor that is on during the operation of the control circuit;
The motor control device according to claim 3, wherein the second transistor is turned on when at least one of the first transistor and the third transistor is turned on.
Priority Applications (1)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2012-01-11 JP JP2012003247A patent/JP2013143856A/en active Pending
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