JP2014045578A - 電動機駆動装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の巻線組17、18を有するモータ10を駆動する電動機駆動装置2のインバータ部20、30は、複数の巻線組17、18毎に設けられ、バッテリ50に対し並列に接続される。コンデンサ44、49は、インバータ部20、30毎に設けられる。電源リレー41、46は、バッテリ50とインバータ部20、30との間であって、インバータ部20、30毎に設けられる。制御部60は、電源リレー41、46のショート故障を検出し、ショート故障が生じていない電源リレー41、46を同時にオンする。これにより、大電流が通電されることによる電源リレー41、46や電動機駆動装置2を構成する電子部品が実装される基板等の損傷を防止することができる。
【選択図】 図2
Description
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、大電流が通電されることによる損傷を防止する電動機駆動装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置を提供することにある。
また、駆動制御手段は、ショート故障が生じていない電源リレーを同時にオンする。
(一実施形態)
本発明の第1実施形態による電動機駆動装置は、電動パワーステアリング装置に適用される。本実施形態による電動パワーステアリング装置を図1に示す。
ステアリングシャフト92には、ステアリングホイール91に加えられた操舵トルクTqを検出するトルクセンサ94が設けられる。
第2インバータ部30は、三相インバータであり、第2巻線組18のU2コイル14、V2コイル15およびW2コイル16への通電を切り替えるべく、6つのスイッチング素子31〜36がブリッジ接続されている。
MOS22は、ドレインが第1PIG線501に接続され、ソースがMOS25のドレインに接続される。MOS25のソースは、シャント抵抗28を介して接地される。MOS22のソースとMOS25のドレインとの接続点は、V1コイル12の一端に接続される。
MOS23は、ドレインが第1PIG線501に接続され、ソースがMOS26のドレインに接続される。MOS26のソースは、シャント抵抗29を介して接地される。MOS23のソースとMOS26のドレインとの接続点は、W1コイル13の一端に接続される。
MOS32は、ドレインが第2PIG線502に接続され、ソースがMOS35のドレインに接続される。MOS35のソースは、シャント抵抗38を介して接地される。MOS32のソースとMOS35のドレインとの接続点は、V2コイル15の一端に接続される。
MOS33は、ドレインが第2PIG線502に接続され、ソースがMOS36のドレインに接続される。MOS36のソースは、シャント抵抗39を介して接地される。MOS33のソースとMOS36のドレインとの接続点は、W2コイル16の一端に接続される。
第1逆接保護リレー42は、第1電源リレー41と第1インバータ部20との間に設けられる。第1逆接保護リレー42は、MOS21等と同様のMOSFETであり、ソースが第1電源リレー41側、ドレインが第1インバータ部20側となるように接続される。また、第1逆接保護リレー42は、その寄生ダイオードが第1電源リレー41の寄生ダイオードと逆向きとなるように配設される。これにより、双方向の電流を遮断可能であるので、電力供給源となりうるバッテリ50や第1コンデンサ44の極性が反対向きに接続された場合に電動機駆動装置2を構成する電子回路を保護することができる。
また、第1系統100にて故障が生じた場合、第1電源リレー41および第1逆接保護リレー42は、制御部60によりオフされて開状態となるように制御され、バッテリ50から第1インバータ部20側への電力の供給を遮断する。
第2逆接保護リレー47は、第2電源リレー46と第2インバータ部30との間に設けられる。第2逆接保護リレー47は、MOS21等と同様のMOSFETであり、ソースが第2電源リレー46側、ドレインが第2インバータ部30側となるように接続される。また、第2逆接保護リレー47は、その寄生ダイオードが第2電源リレー46の寄生ダイオードと逆向きとなるように配設される。これにより、双方向の電流を遮断可能であるので、電力供給源となりうるバッテリ50や第2コンデンサ49の極性が逆向きに接続された場合に電動機駆動装置2を構成する電子回路を保護することができる。
また、第2系統200にて故障が生じた場合、第2電源リレー46および第2逆接保護リレー47は、制御部60によりオフされて開状態となるように制御され、バッテリ50から第2インバータ部30側への電力の供給を遮断する。
なお本実施形態では、MOS21〜26、31〜36、電源リレー41、46および逆接保護リレー42、47は、いずれもオンされると閉(導通)状態となり、オフされると開(遮断)状態となる。
同様に、第2コンデンサ49は、第2インバータ部30と並列に接続される。本実施形態の第2コンデンサ49は、電解コンデンサであり、電荷を蓄えることにより、第2インバータ部30への電力供給を補助するとともに、サージ電流などのノイズ成分を除去する。なお、第1コンデンサ44および第2コンデンサ49が「コンデンサ」に対応する。
また、バッテリ50は、第1電源リレー41および第2電源リレー46と並列に設けられるイグニッションスイッチ55を介して制御部60と接続する。
以下、第1電源リレー41が設けられるラインを「第1PIG線501」といい、第2電源リレー46が設けられるラインを「第2PIG線502」といい、イグニッションスイッチ55が設けられるラインを「IG線505」という。
制御部60では、端子電圧MVU1、MVV1、MVW1、MVU2、MVV2、MVW2、リレー後電圧VPIG1、VPIG2、および、IG電圧VIGに基づき、電動パワーステアリング装置1の故障を検出する。
S102では、第1リレー後電圧VPIG1を取得する。
S105では、電源リレーショートフラグをリセットする。
S107では、故障カウンタが所定値N1以上であるか否かを判断する。故障カウンタが所定値N1未満であると判断された場合(S107:NO)、S102へ戻る。故障カウンタが所定値N1以上であると判断された場合(S107:YES)、S108へ移行する。
S105またはS108に続いて移行するS109では、第1電源リレーショート故障検出完了フラグをセットし、本処理を終了する。
図4中のS201では、全系統のショート故障検出完了フラグがセットされているか否かを判断する。全系統のショート故障検出完了フラグがセットされていない場合(S201:NO)、この判断ステップを繰り返す。全系統のショート故障検出完了フラグがセットされていると判断された場合(S201:YES)、S202へ移行する。
S203では、当該系統の電源リレーである第1電源リレー41がショート故障している旨のダイアグ情報を記憶し、本処理を終了する。このとき、第1逆接保護リレー42はオフされた状態が維持され、オンされることはない。
S205では、端子電圧MVU1、MVV1、MVW1を取得する。
S207では、故障カウンタをリセットする。
S208では、第1系統故障フラグをリセットし、本処理を終了する。
S210では、故障カウンタが所定値N2以上であるか否かを判断する。故障カウンタが所定値N2未満であると判断された場合(S210:NO)、S205へ戻る。故障カウンタが所定値N2以上であると判断された場合(S210:YES)、S211へ移行する。
S211では、第1インバータ部20または第1巻線組17に故障が生じていると判定し、第1系統故障フラグをセットし、本処理を終了する。
第1電源リレー41および第2電源リレー46にはショート故障が生じていないという前提とし、図3に示す電源リレーショート故障検出処理が、第2系統200よりも第1系統100にて先に終了した場合について説明する。
上述の通り、第1電源リレー41が先にオンされる第1系統100の第1コンデンサ44には、バッテリ50からのワイヤハーネス等の配線やチョークコイル52の抵抗やインダクタンスのある経路を経由して電荷が流入する。一方、第2電源リレー46が後でオンされる第2系統200の第2コンデンサ49には、抵抗が非常に小さく、インダクタンスのほとんどない経路を経由し、第1コンデンサ44から電荷が流入する。そのため、第2コンデンサ49への突入電流は、第1コンデンサ44への突入電流よりも非常に大きくなる。本実施形態のように、電源リレー41、46および逆接保護リレー42、47にMOFETのような半導体素子を用いている場合、過大な突入電流が通電されると、許容電流値を超えて破損したり、電源リレー41、46等が実装される基板が発熱したり、発熱に伴って焼損したりする虞がある。第2電源リレー46および第2逆接保護リレー47が先にオンされる場合も同様である。
第2電源リレー46がショート故障しており、第1電源リレー41がショート故障していない場合も同様である。
これにより、MOS21〜26、31〜36、電源リレー41、46、逆接保護リレー42、47に、チップ面積が小さく安価である許容電流値の小さいものを用いることができるので、コストを低減できるとともに、装置全体、特にインバータ部20、30等が実装される制御基板を小型化することができる。
また、第1電源リレー41および第1逆接保護リレー42の寄生ダイオードの向きが逆向きとなるように配設されており、双方向の電流を遮断可能であるので、電力供給源であるバッテリ50および第1コンデンサ44の極性が誤って逆向きに接続されたとしても、電動機駆動装置2を構成する電子回路を保護することができる。同様に、第2電源リレー46および第2逆接保護リレー47の寄生ダイオードの向きが逆向きとなるように配設されており、双方向の電流を遮断可能であるので、電力供給源であるバッテリ50および第2コンデンサ49の極性が誤って逆向きに接続されたとしても、電動機駆動装置2を構成する電子回路を保護することができる。
第1電源リレー41がショート故障しているとき、第1逆接保護リレー42はオフ状態が継続されオンされることがないので、第1コンデンサ44が充電された状態で第2電源リレー46および第2逆接保護リレー47がオンされたとしても、第1逆接保護リレー42の寄生ダイオードの効果により、第1コンデンサ44から第2系統200側へ大電流が通電されるのを防止することができる。同様に、第2電源リレー46がショート故障しているとき、第2逆接保護リレー47はオフ状態が継続されオンされることがないので、第2コンデンサ49が充電された状態で第1電源リレー41および第1逆接保護リレー42がオンされたとしても、第2逆接保護リレー47の寄生ダイオードの効果により、第2コンデンサ49から第1系統100側へ大電流が通電されるのを防止することができる。
上記実施形態では、電動機および電動機駆動装置は2系統であったが、他の実施形態では、3系統以上であってもよい。
なお、例えば、通常は第1系統および第2系統を用い、第3系統はバックアップ用である場合、第1系統および第2系統の電源リレーを同時にオンし、第3系統の電源リレーはオンしない、といった具合に、通常用いない系統の電源リレーはオフ状態を維持し、電動機の駆動に用いられる系統の電源リレーのみを同時にオンするようにしてもよい。
換言すると、例えばイグニッションスイッチがオンされてからオフされるまでの間など、一部の系統の電源リレーを先にオンし当該系統のコンデンサが充電された状態で、後から他の系統の電源リレーをオンしなければよく、オンすべき電源リレーのみ同時にオンすればよいということである。
また、電源リレーのショート故障を検出した後、オンすべき電源リレーが同時にオンされるように構成されていれば、ショート故障の検出方法や制御方法等は、どのような処理としてもよい。
また、上記次子形態では、コンデンサは各系統に3つずつ設けられていたが、他の実施形態は、各系統に設けられるコンデンサの数はいくつであってもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
2・・・電動機駆動装置
10・・・モータ(電動機)
20・・・第1インバータ部(インバータ部)
30・・・第2インバータ部(インバータ部)
41・・・第1電源リレー(電源リレー)
44・・・第1コンデンサ(コンデンサ)
46・・・第2電源リレー(電源リレー)
49・・・第2コンデンサ(コンデンサ)
60・・・制御部
Claims (4)
- 複数の巻線組(17、18)を有する電動機(10)を駆動する電動機駆動装置(2)であって、
前記巻線組毎に設けられ、電源に対し並列に接続されるインバータ部(20、30)と、
前記インバータ部毎に設けられるコンデンサ(44、49)と、
前記電源と前記インバータ部との間であって、前記インバータ部毎に設けられる電源リレー(41、46)と、
前記インバータ部および前記電源リレーの駆動を制御する駆動制御手段、および、前記電源リレーのショート故障を検出する故障検出手段(S108)を有する制御部(60)と、
を備え、
前記駆動制御手段は、ショート故障が生じていない前記電源リレーを同時にオンすることを特徴とする電動機駆動装置。 - 前記電源リレーと前記インバータ部との間に設けられ、前記駆動制御手段により駆動が制御される逆接保護リレー(42、47)をさらに備え、
前記電源リレーおよび前記逆接保護リレーは、寄生素子を有する半導体素子であり、
前記逆接保護リレーは、当該逆接保護リレーの前記寄生素子が前記電源リレーの前記寄生素子と逆向きとなるように配設されることを特徴とする請求項1に記載の電動機駆動装置。 - 前記故障検出手段により一部の前記電源リレーにショート故障が生じていると判定された場合、前記駆動制御手段は、ショート故障が生じている前記電源リレーに対応して設けられる前記逆接保護リレーをオフにすることを特徴とする請求項2に記載の電動機駆動装置。
- 前記電動機と、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の電動機駆動装置と、
を有することを特徴とする電動パワーステアリング装置(1)。
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