JP2015082930A - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】交流モータにおけるコイルに生じる逆起電力を、ＭＯＳＦＥＴのアバランシェ降伏によって消弧しつつ、交流モータの制御性が悪化することを抑制できる駆動装置を提供すること。【解決手段】コントローラ１００は、寄生ダイオード１１を含むＭＯＳＦＥＴ１０と、ＭＯＳＦＥＴ１０をオン又はオフする制御部２１とを有し、コイル２１０の逆起電力をＭＯＳＦＥＴ１０のアバランシェ降伏によって消弧するものである。制御部２１は、ＭＯＳＦＥＴ１０をオンからオフさせるＭＯＳＦＥＴ制御部２１ｅと、ＭＯＳＦＥＴ１０におけるアバランシェ電圧を検出する降伏電圧検出部２１ａと、検出されたアバランシェ電圧に基づいてＭＯＳＦＥＴ１０におけるオフタイミングを補正する消弧時間推定部２１ｂ、補正時間決定部２１ｃ、オフタイミング補正部２１ｄと、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、交流モータの駆動制御を行う駆動装置に関する。

従来、特許文献１に開示された回転電機がある。この回転電機は、モータジェネレータ部（以下、モータと記載する）、駆動装置としての電力変換部、制御部により構成されている。モータは、３相のコイルなどにより構成されている。電力変換部は、３相インバータであり、モータの各相のコイルに接続された６個のＭＯＳＦＥＴやフライホイールダイオードなどを備えて構成されている。制御部は、電力変換部における各ＭＯＳＦＥＴの駆動を行うゲート駆動部などを備えて構成されている。

特開２０１２−２４４６７０号公報

特許文献１においては、ＭＯＳＦＥＴがオンからオフした際にコイルに生じた逆起電力を、ＭＯＳＦＥＴのアバランシェ降伏によって消弧することができる。しかしながら、ＭＯＳＦＥＴは、アバランシェ電圧の上限が規定できない。このため、特許文献１では、ＭＯＳＦＥＴの個体差によって、各相のコイルにおける逆起電力の消弧時間がばらつき、モータの制御性が低下するという問題がある。

なお、従来技術ではないが、単相の交流モータを駆動制御する駆動装置に関しても、ＭＯＳＦＥＴがオンからオフした際にコイルに生じた逆起電力を、ＭＯＳＦＥＴのアバランシェ降伏によって消弧することができる。しかしながら、単相の交流モータの駆動装置であっても、ＭＯＳＦＥＴの個体差によって、コイルにおける逆起電力の消弧時間がばらつき、モータの制御性が低下する可能性がある。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、交流モータにおけるコイルに生じる逆起電力を、ＭＯＳＦＥＴのアバランシェ降伏によって消弧しつつ、交流モータの制御性が悪化することを抑制できる駆動装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、
交流モータ（２００）の駆動制御を行う駆動装置であり、
交流モータにおけるコイル（２１０〜２３０）に対して設けられた、寄生ダイオード（１１）を含むＭＯＳＦＥＴ（１０）と、
ＭＯＳＦＥＴを制御するものであり、交流モータの回転状態に応じたオンタイミング及びオフタイミングでＭＯＳＦＥＴをオン又はオフする制御部（２１，５１）と、を有し、
ＭＯＳＦＥＴがオンからオフした際に生じるコイルの逆起電力をＭＯＳＦＥＴのアバランシェ降伏によって消弧するものであって、
制御部は、
交流モータの回転状態に応じたオフタイミングで、ＭＯＳＦＥＴをオンからオフさせるオフ制御手段（２１ｅ，５１ｄ）と、
ＭＯＳＦＥＴがオンからオフした際のＭＯＳＦＥＴにおけるアバランシェ電圧を検出する電圧検出手段（２１ａ，５１ａ）と、
電圧検出手段にて検出されたアバランシェ電圧に基づいて、ＭＯＳＦＥＴにおけるオフタイミングを補正する補正手段（２１ｂ〜２１ｄ，５１ｂ，５１ｃ）と、を備えることを特徴とする。

このように、本発明は、ＭＯＳＦＥＴがオンからオフした際のＭＯＳＦＥＴにおけるアバランシェ電圧を検出する。そして、本発明は、検出したアバランシェ電圧に基づいてＭＯＳＦＥＴにおけるオフタイミングを補正する。

つまり、本発明は、ＭＯＳＦＥＴにおけるアバランシェ電圧の上限が規定されていなくても、実際にＭＯＳＦＥＴがオンからオフした際のアバランシェ電圧に基づいてオフタイミングを補正することができる。従って、本発明は、交流モータにおけるコイルに生じる逆起電力をＭＯＳＦＥＴのアバランシェ降伏によって消弧しつつ、交流モータの制御性が悪化することを抑制できる。

また、本発明のさらなる特徴は、
交流モータ（２００）の駆動制御を行う駆動装置であり、
交流モータにおけるコイル（２１０〜２３０）に対して設けられた、寄生ダイオード（１１）を含むＭＯＳＦＥＴ（１０）と、
ＭＯＳＦＥＴを制御するものであり、交流モータの回転状態に応じたオンタイミング及びオフタイミングでＭＯＳＦＥＴをオン又はオフする制御部（６１）と、を有し、
ＭＯＳＦＥＴがオンからオフした際に生じるコイルの逆起電力をＭＯＳＦＥＴのアバランシェ降伏によって消弧するものであって、
制御部は、
ＭＯＳＦＥＴがオンからオフした際におけるＭＯＳＦＥＴのアバランシェ電流を検出し、検出したアバランシェ電流が所定値以下になるまでの時間を、ＭＯＳＦＥＴによって消弧される消弧時間として計測する消弧時間検出手段（６１ａ）と、
消弧時間検出手段によって検出された消弧時間から、ＭＯＳＦＥＴにおける補正時間を決定する補正時間決定手段（６１ｂ）と、
交流モータの回転状態に応じたオフタイミングに補正時間を加算することで、ＭＯＳＦＥＴのオフタイミングを補正する補正手段（６１ｃ）と、を備える点にある。

このように、本発明は、ＭＯＳＦＥＴのアバランシェ電流を検出すると共に、検出したアバランシェ電流を用いて実際に計測した消弧時間に基づいて補正時間を決定する。そして、本発明は、交流モータの回転状態に応じたオフタイミングに、この補正時間を加算することで、ＭＯＳＦＥＴにおけるオフタイミングを補正する。

つまり、本発明は、ＭＯＳＦＥＴにおけるアバランシェ電圧の上限が規定されていなくても、実際にＭＯＳＦＥＴがオンからオフした際におけるＭＯＳＦＥＴのアバランシェ電流に基づいてオフタイミングを補正することができる。従って、本発明は、交流モータにおけるコイルに生じる逆起電力をＭＯＳＦＥＴのアバランシェ降伏によって消弧しつつ、交流モータの制御性が悪化することを抑制できる。

なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。

実施形態における駆動装置の概略構成を示すブロック図である。 実施形態における駆動装置の異常検出処理を示すフローチャートである。 実施形態における駆動装置のオフタイミング決定処理を示すフローチャートである。 実施形態における駆動装置のドレイン電圧と電流の波形図である。 変形例１における駆動装置の概略構成を示すブロック図である。 変形例１におけるアバランシェ電圧とオフタイミングとが関連付けられたマップを示すイメージである。 変形例１における駆動装置のオフタイミング決定処理を示すフローチャートである。 変形例２における駆動装置のオフタイミング決定処理を示すフローチャートである。 変形例３における駆動装置の概略構成を示すブロック図である。 変形例３における駆動装置のオフタイミング決定処理を示すフローチャートである。

以下において、図面を参照しながら、発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を参照し適用することができる。

本実施形態では、本発明の駆動装置をコントローラ１００に適用した例を採用する。また、本実施形態では、交流モータの一例として、ＳＲモータ２００を採用する。このＳＲモータ２００は、図１に示すように、三相分のコイル２１０〜２３０などを備えて構成されている。コントローラ１００は、このＳＲモータ２００の駆動制御を行うものである。また、コントローラ１００は、例えば、ＳＲモータ２００と共に車両に搭載されるものであってもよい。ただし、コントローラ１００は、単相の交流モータを駆動制御するものであっても目的を達成できる。

まず、図１を用いて、コントローラ１００の構成に関して説明する。コントローラ１００は、ＳＲモータ２００における各コイル２１０〜２３０に対して設けられたＭＯＳＦＥＴ１０、及びＭＯＳＦＥＴ１０を制御するマイコン２０を備えて構成されている。更に、コントローラ１００は、分圧抵抗３１，３２や外部端子４０などを備えて構成されている。

なお、コントローラ１００は、コイル２１０に電気的に接続された外部端子４０の他にも、コイル２２０に接続された外部端子、及びコイル２３０に接続された外部端子が設けられている。つまり、コントローラ１００は、各コイル２１０〜２３０の夫々に対して設けられた外部端子を備えている。しかしながら、コイル２２０に接続された外部端子と、コイル２３０に接続された外部端子は、外部端子４０と同様であるため図示及び説明を省略している。

また、コントローラ１００は、コイル２１０用のスイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ１０の他に、コイル２２０用のスイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ、及びコイル２３０用のスイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴが設けられている。つまり、ＭＯＳＦＥＴ１０は、各コイル２１０〜２３０の夫々に対して設けられたＭＯＳＦＥＴを備えている。しかしながら、コイル２２０用のスイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴと、コイル２３０用のスイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴは、ＭＯＳＦＥＴ１０と同様であるため図示及び説明を省略する。

ＭＯＳＦＥＴ１０は、コイル２１０を駆動するためのスイッチング素子である。言い換えると、ＭＯＳＦＥＴ１０は、コイル２１０への通電を制御するためのスイッチング素子である。ここでは、ＭＯＳＦＥＴ１０として、Ｎ型のパワーＭＯＳＦＥＴを採用している。なお、ＭＯＳＦＥＴ１０は、ドレインが外部端子４０に接続されており、ソースがグランドに接続されており、ゲートが制御部２１に接続されている。

このＭＯＳＦＥＴ１０は、自身の内部に寄生して形成された寄生ダイオード１１を含むものである。つまり、ＭＯＳＦＥＴ１０は、自身のドレインとソースとの間に、逆方向にバイアスする寄生ダイオード１１が形成されている。言い換えると、ＭＯＳＦＥＴ１０は、逆並列に寄生ダイオード１１が形成されている。

コントローラ１００は、このＭＯＳＦＥＴ１０がオンからオフした際に生じるコイル２１０の逆起電力を、ＭＯＳＦＥＴ１０のアバランシェ降伏によって消弧するものである。また、ＭＯＳＦＥＴ１０は、自身がオンからオフした際に、コイル２１０の逆起電力によってコイル２１０に蓄積されたエネルギーにより、アバランシェ降伏する寄生ダイオード１１を含む、と言い換えることができる。よって、コントローラ１００は、ＭＯＳＦＥＴ１０がオンからオフに切り替わった際に、コイル２１０に蓄積されたエネルギーにより、寄生ダイオード１２が降伏して降伏電流が流れる。なお、コイル２１０に蓄積されたエネルギーは、Ｌ負荷エネルギーと称することができる。また、降伏電流は、アバランシェ電流とも記載することができる。

マイコン２０は、ＭＯＳＦＥＴ１０を制御するものであり、ＳＲモータ２００の回転状態に応じたオンタイミング及びオフタイミングでＭＯＳＦＥＴ１０をオン又はオフするものである。つまり、マイコン２０は、ＳＲモータ２００の回転状態に応じたオンタイミングでＭＯＳＦＥＴ１０をオンすると共に、ＳＲモータ２００の回転状態に応じたオフタイミングでＭＯＳＦＥＴ１０をオフする。

このマイコン２０は、制御部２１、ポート２２，２３、ＡＤＣ２４などを備えて構成されている。ここで、まず、ポート２２，２３、ＡＤＣ２４に関して説明し、その後、制御部２１に関して説明する。

ポート２２は、制御部２１とＭＯＳＦＥＴ１０のゲートとを接続している。よって、ＭＯＳＦＥＴ１０は、ポート２２から出力されるオン指令を示す駆動信号に基づいてオンすると共に、ポート２２から出力されるオフ指令を示す駆動信号に基づいてオフする。なお、ポート２２は、駆動信号を出力するものであるため、ポート２３と区別するために出力ポート、と言い換えることもできる。

ポート２３は、後ほど説明する分圧抵抗３１，３２同士を接続している配線に接続されており、且つ、ＡＤＣ２４に接続されている。分圧抵抗３１，３２は、特許請求の範囲におけるドレイン電圧検出手段に相当する。この分圧抵抗３１，３２は、ＭＯＳＦＥＴ１０のドレイン電圧を検出するための抵抗であり、ＭＯＳＦＥＴ１０のドレイン電圧を分圧する。詳述すると、分圧抵抗３１，３２は、外部端子４０の天絡及び地絡を検出するためのものである。更に、ＭＯＳＦＥＴ１０がアバランシェ降伏した際のアバランシェ電圧は、分圧抵抗３１，３２によって分圧され、ポート２３に入力されることになる。

なお、分圧抵抗３１は、一方の端子が外部端子４０とＭＯＳＦＥＴ１０のドレインとを接続している配線に接続されており、他方の端子が分圧抵抗３２に接続されている。また、分圧抵抗３２は、一方の端子が分圧抵抗３１における他方の端子に接続されており、他方の端子がグランドに接続されている。

また、ＡＤＣ２４は、アナログデジタル変換回路であり、ポート２３に入力された電圧をデジタル値に変換する。そして、ＡＤＣ２４は、変換したデジタル値を制御部２１に対して出力する。なお、ポート２３は、分圧抵抗３１，３２によって分圧された電圧が入力されるものであるため、ポート２２と区別するために入力ポート、と言い換えることもできる。

制御部２１は、演算処理部、記憶部、入出力部などを備えて構成されており、各種機能を実行可能に構成されている。また、制御部２１は、自身が実行する機能を示す機能ブロックとして、降伏電圧検出部２１ａ、消弧時間推定部２１ｂ、補正時間決定部２１ｃ、オフタイミング補正部２１ｄ、ＭＯＳＦＥＴ制御部２１ｅ、異常検出部２１ｆなどを備えて構成されている。

ここで、図２〜図４を用いて、制御部２１の構成と共に、コントローラ１００の処理動作に関して説明する。まず、図２を用いて、コントローラ１００の異常検出処理に関して説明する。コントローラ１００は、異常検出部２１ｆが、所定時間毎に図３のフローチャートで示す処理を実行する。

異常検出部２１ｆは、特許請求の範囲における異常検出手段に相当する。異常検出部２１ｆは、ドレイン電圧によって、外部端子４０の天絡及び地絡を検出する。詳述すると、異常検出部２１ｆは、ポート２３及びＡＤＣ２４を介して入力された電圧によって、外部端子４０の天絡及び地絡を検出する。なお、異常検出部２１ｆは、例えば、コントローラ１００が製品化されて、実際にＳＲモータ２００を駆動制御する際に異常検出を行う。

ステップＳ１０では、ドレイン電圧を検出する。異常検出部２１ｆは、上述のように、分圧抵抗３１，３２で分圧されたＭＯＳＦＥＴ１０のドレイン電圧がＡＤＣ２４を介して入力されており、これによってドレイン電圧を検出する。

ステップＳ１１では、閾値に達しているか否かを判定する。ここでの閾値は、天絡検出用の閾値、又は地絡検出用の閾値である。異常検出部２１ｆは、ステップＳ１０で検出したドレイン電圧が閾値に達しているか否かを判定する。そして、異常検出部２１ｆは、ステップＳ１０で検出したドレイン電圧が閾値に達していると判定した場合はステップＳ１２へ進み、ステップＳ１０で検出したドレイン電圧が閾値に達していないと判定した場合はステップＳ１３へ進む。

例えば天絡検出用の閾値を採用した場合、異常検出部２１ｆは、ステップＳ１０で検出したドレイン電圧が閾値に達していると判定すると、外部端子４０は天絡しているとみなしてステップＳ１２へ進む。また、異常検出部２１ｆは、ステップＳ１０で検出したドレイン電圧が閾値に達していないと判定すると、外部端子４０は天絡していないとみなしてステップＳ１３へ進む。異常検出部２１ｆは、地絡検出用の閾値を採用した場合も同様に判定を行う。

ステップＳ１２では、異常と判定する。異常検出部２１ｆは、ドレイン電圧が閾値に達していると判定した場合、外部端子４０が天絡又は地絡しており異常であると判定する。一方、ステップＳ１３では、正常と判定する。異常検出部２１ｆは、ドレイン電圧が閾値に達していないと判定した場合、外部端子４０が天絡又は地絡しておらず正常であると判定する。

次に、図３，図４を用いて、コントローラ１００のオフタイミング決定処理に関して説明する。コントローラ１００は、自身の製造工程における所定のタイミングで、図３のフローチャートに示す処理を実行する。

なお、図４における実線Ａ１はバラつきが発生していない場合の電流を示す波形（つまり、基準となる電流を示す波形）であり、破線Ａ２はバラつきが発生した場合の電流を示す波形である。一方、実線Ｖ１はバラつきが発生していない場合の電圧を示す波形（つまり、基準となる電圧を示す波形）であり、破線Ｖ２はバラつきが発生した場合の電圧を示す波形である。

また、Ｖ_ＡＭは、降伏電圧検出部２１ａが検出したアバランシェ電圧である。Ｖ_ＡＢは、基準となるアバランシェ電圧である。Ｔ_Ｍ１は、消弧時間推定部２１ｂが推定した消弧時間である。Ｔ_Ｂ１は、アバランシェ電圧にバラつきがなかった場合の消弧時間である。つまり、Ｔ_Ｂ１は、アバランシェ電圧がＶ_ＡＢの場合の消弧時間である。Ｔ_Ｂ２は、消弧時間のバラつきを考慮しない場合のオフタイミングである。Ｔ_Ｍ２は、補正後のオフタイミングである。つまり、Ｔ_Ｍ２は、降伏電圧検出部２１ａが検出したアバランシェ電圧Ｖ_ＡＭを考慮したオフタイミングである。よって、制御部２１は、図３のフローチャートに示す処理を実行することで、Ｔ_Ｍ２を決定する。

ステップＳ２０では、回転状態に応じてＭＯＳＦＥＴ１０をオフする。ステップＳ２０は、アバランシェ電圧Ｖ_ＡＭを検出するために、ＭＯＳＦＥＴ制御部２１ｅが実行する処理である。このＭＯＳＦＥＴ制御部２１ｅは、特許請求の範囲におけるオフ制御手段に相当する。ＭＯＳＦＥＴ制御部２１ｅは、ステップＳ２０において、ＳＲモータ２００の回転状態に応じたオフタイミングで、ＭＯＳＦＥＴ１０をオンからオフさせる。

なお、詳細な説明は省略するが、ＭＯＳＦＥＴ制御部２１ｅは、ＳＲモータ２００の回転状態を示す信号を取得可能に構成されている。そして、ＭＯＳＦＥＴ制御部２１ｅは、取得したＳＲモータ２００の回転状態を示す信号に基づいて、ポート２２を介してオン指令を示す駆動信号及びオフ指令を示す駆動信号を出力する。このようにして、ＭＯＳＦＥＴ制御部２１ｅは、ＭＯＳＦＥＴ１０をオフからオン、及びオンからオフさせる。また、ＭＯＳＦＥＴ制御部２１ｅは、製品化されて、実際にＳＲモータ２００を駆動制御する際にも、ＳＲモータ２００の回転状態を示す信号に基づいてＭＯＳＦＥＴ１０をオフからオン、及びオンからオフさせる。

ステップＳ２１では、アバランシェ電圧を検出する。ステップＳ２１は、オフタイミングを補正するために、降伏電圧検出部２１ａが実行する処理である。この降伏電圧検出部２１ａは、特許請求の範囲における電圧検出手段に相当する。降伏電圧検出部２１ａは、ＭＯＳＦＥＴ１０がオンからオフした際のＭＯＳＦＥＴ１０におけるアバランシェ電圧Ｖ_ＡＭを検出する。また、降伏電圧検出部２１ａは、分圧抵抗３１，３２で分圧され、ＡＤＣ２４によってデジタル化された電圧によってアバランシェ電圧Ｖ_ＡＭを検出する。

上述のように、制御部２１は、異常検出部２１ｆによる異常検出のために、ＭＯＳＦＥＴ１０のドレイン電圧が分圧抵抗３１，３２で分圧されて、ＡＤＣ２４を介して入力される構成となっている。そこで、降伏電圧検出部２１ａは、ステップＳ２１において、異常検出部２１ｆによる異常検出のために制御部２１に入力される電圧によって、アバランシェ電圧Ｖ_ＡＭを検出する。言い換えると、降伏電圧検出部２１ａは、分圧抵抗３１，３２で検出されたドレイン電圧によってアバランシェ電圧Ｖ_ＡＭを検出する。また、降伏電圧検出部２１ａは、異常検出部２１ｆによる異常検出のために設けられた分圧抵抗３１，３２を利用して、アバランシェ電圧Ｖ_ＡＭを検出する、と言い換えることもできる。

このため、コントローラ１００は、アバランシェ電圧Ｖ_ＡＭを検出するためだけに電圧を検出する部品などを備える必要がない。つまり、コントローラ１００は、アバランシェ電圧Ｖ_ＡＭを検出するためだけに、分圧抵抗３１，３２を備える必要がない。よって、コントローラ１００は、オフタイミングを補正するために、分圧抵抗３１，３２などの部品を増加する必要がない。従って、コントローラ１００は、部品を増加させることなく、後ほど説明するように、ＳＲモータ２００の制御性が悪化することを抑制できる。

ステップＳ２２では、消弧時間を推定する。ステップＳ２２は、消弧時間推定部２１ｂが実行する処理である。この消弧時間推定部２１ｂは、特許請求の範囲における演算手段に相当する。よって、ステップＳ２２では、消弧時間推定部２１ｂは、ステップＳ２１で検出されたアバランシェ電圧Ｖ_ＡＭから、ＭＯＳＦＥＴ１０によって消弧される消弧時間Ｔ_Ｍ１を演算する。詳述すると、消弧時間推定部２１ｂは、アバランシェ電圧Ｖ_ＡＭと、基準となるアバランシェ電圧Ｖ_ＡＢとを比較して、消弧時間Ｔ_Ｍ１を算出する。消弧時間Ｔ_Ｍ１は、アバランシェ電圧に比例すると考えた場合、Ｔ_Ｍ１＝Ｔ_Ｂ１×Ｖ_ＡＭ／Ｖ_ＡＢで計算することができる。よって、消弧時間推定部２１ｂは、この数式に基づいて演算を実行することで、消弧時間Ｔ_Ｍ１を算出する。つまり、消弧時間推定部２１ｂは、演算によって消弧時間を推定する、と言う事ができる。

ステップＳ２３では、補正時間を決定する。ステップＳ２３は、補正時間決定部２１ｃが実行する処理である。この補正時間決定部２１ｃは、特許請求の範囲における補正時間決定手段に相当する。よって、ステップＳ２３では、補正時間決定部２１ｃは、ステップＳ２２で算出された消弧時間Ｔ_Ｍ１に基づいて演算することで補正時間を決定する。この補正時間は、α（Ｔ_Ｍ１−Ｔ_Ｂ１）で算出することができる。なお、αは、タイミングの補正係数であり、対象とする交流モータやシステムによって異なる。また、オフタイミングＴ_Ｍ２は、Ｔ_Ｂ２＋α（Ｔ_Ｍ１−Ｔ_Ｂ１）となる。つまり、オフタイミングＴ_Ｍ２は、補正時間を考慮したオフタイミングと称することができる。

ステップＳ２４では、ＭＯＳＦＥＴをオンする。このとき、ＭＯＳＦＥＴ制御部２１ｅは、ポート２２を介してオン指令を示す駆動信号を出力することで、ＭＯＳＦＥＴ１０をオフからオンさせる。

ステップＳ２５では、回転状態と補正時間に応じてＭＯＳＦＥＴをオフする。このとき、オフタイミング補正部２１ｄは、ＳＲモータ２００の回転状態に応じたオフタイミングに補正時間決定部２１ｃにて決定された補正時間を加算することで、ＭＯＳＦＥＴ１０のオフタイミングＴ_Ｍ２＝Ｔ_Ｂ２＋α（Ｔ_Ｍ１−Ｔ_Ｂ１）を決定する。

このオフタイミング補正部２１ｄは、特許請求の範囲におけるオフタイミング決定手段に相当する。なお、消弧時間推定部２１ｂ、補正時間決定部２１ｃ、オフタイミング補正部２１ｄは、検出されたアバランシェ電圧Ｖ_ＡＭに基づいて、ＭＯＳＦＥＴ１０におけるオフタイミングを補正するものであり、特許請求の範囲における補正手段に相当する。

そして、ステップＳ２５では、ＭＯＳＦＥＴ制御部２１ｅは、オフタイミング補正部２１ｄにて決定されたオフタイミングＴ_Ｍ２に基づいて、ポート２２を介してオフ指令を示す駆動信号を出力することで、ＭＯＳＦＥＴ１０をオンからオフさせる。

このように、コントローラ１００は、ＭＯＳＦＥＴ１０の個体差による消弧時間のバラつきを検出し、バラつきを補正したＭＯＳＦＥＴ１０のオフタイミングを設定するために、製造工程において図３のフローチャートに示す処理を実行する、と言う事ができる。

なお、コントローラ１００は、記憶装置（図示省略）にオフタイミングα（Ｔ_Ｍ１−Ｔ_Ｂ１）を記憶させておき、出荷後において動作する際に、記憶されたオフタイミングα（Ｔ_Ｍ１−Ｔ_Ｂ１）を用いて、ＭＯＳＦＥＴ１０を制御するようにしてもよい。つまり、コントローラ１００は、車両に搭載されて動作する際に、記憶されたオフタイミングＴ_Ｍ２を用いて、ＭＯＳＦＥＴ１０を制御するようにしてもよい。

このように、コントローラ１００は、ＭＯＳＦＥＴ１０がオンからオフした際のＭＯＳＦＥＴ１０におけるアバランシェ電圧を検出する。そして、コントローラ１００は、検出したアバランシェ電圧に基づいてＭＯＳＦＥＴ１０におけるオフタイミングを補正する。

つまり、コントローラ１００は、ＭＯＳＦＥＴ１０におけるアバランシェ電圧の上限が規定されていなくても、実際にＭＯＳＦＥＴ１０がオンからオフした際のアバランシェ電圧に基づいてオフタイミングを補正することができる。従って、コントローラ１００は、ＳＲモータ２００におけるコイル２１０に生じる逆起電力をＭＯＳＦＥＴ１０のアバランシェ降伏によって消弧しつつ、ＳＲモータ２００の制御性が悪化することを抑制できる。また、コントローラ１００は、ＳＲモータ２００などのように多相交流モータを駆動制御する場合、相毎のオフタイミングのズレを抑制できるため、ＳＲモータ２００の制御性が悪化することを抑制できる。

なお、コントローラ１００は、ＳＲモータ２００におけるロータ（図示省略）の位置により、通電する相を順次切り替えることで、ＳＲモータ２００を回転させる。言い換えると、コントローラ１００は、通電するコイル２１０，２２０，２３０を順次切り替えることで、ＳＲモータ２００を回転させる。そして、Ｌ負荷エネルギーの消弧による通電タイミングは、次の相への通電が開始されているため、２つのコイルの通電によりロータを引き合うこととなる。例えば、コイル２１０の次にコイル２２０に通電する場合、コイル２１０におけるＬ負荷エネルギーを消弧しているとき、コイル２２０への通電が開始されている。よって、コイル２１０とコイル２２０は、同時に通電され、これによって互いにロータを引き合うことになる。よって、ＳＲモータ２００にとっては、ブレーキ作用が生じることとなる。このため、上述のようにＭＯＳＦＥＴ１０のアバランシェ電圧が規定できず、Ｌ負荷エネルギーの消弧時間がばらついた場合、想定しているブレーキ作用が生じない、或いは通常以上にブレーキ作用が生じるという問題が発生する。

しかしながら、コントローラ１００は、上述のようにＭＯＳＦＥＴ１０のオフタイミングを設定できるため、想定しているブレーキ作用が生じない、或いは通常以上にブレーキ作用が生じるという問題を解決することができる。

また、後ほど説明するが、本発明は、マップを用いてオフタイミングを決定することもできる。しかしながら、コントローラ１００は、演算によってオフタイミングを決定するため、マップを記憶しておく記憶領域を確保する必要がない。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態に何ら制限されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。以下に、本発明の変形例１〜３に関して説明する。上述の実施形態及び変形例１〜３は、夫々単独で実施することも可能であるが、適宜組み合わせて実施することも可能である。

（変形例１）
次に、変形例１のコントローラ１１０に関して説明する。なお、コントローラ１１０は、オフタイミングの補正方法がコントローラ１００と異なる。しかしながら、コントローラ１１０は、コントローラ１００と同様な箇所が多い。よって、ここでは、コントローラ１１０に関して、コントローラ１００と異なる点を重点的に説明する。そして、コントローラ１１０に関して、コントローラ１００と同様な箇所に対して同じ符号を付与するなどして説明を省略する。

まず、図５，図６を用いて、コントローラ１１０の構成に関して説明する。コントローラ１１０は、ＳＲモータ２００における各コイル２１０〜２３０に対して設けられたＭＯＳＦＥＴ１０、及びＭＯＳＦＥＴ１０を制御するマイコン５０を備えて構成されている。更に、コントローラ１１０は、分圧抵抗３１，３２や外部端子４０などを備えて構成されている。

マイコン５０は、ＭＯＳＦＥＴ１０を制御するものであり、ＳＲモータ２００の回転状態に応じたオンタイミング及びオフタイミングでＭＯＳＦＥＴ１０をオン又はオフするものである。つまり、マイコン５０は、ＳＲモータ２００の回転状態に応じたオンタイミングでＭＯＳＦＥＴ１０をオンすると共に、ＳＲモータ２００の回転状態に応じたオフタイミングでＭＯＳＦＥＴ１０をオフする。

マイコン５０は、制御部５１、ポート５２，５３、ＡＤＣ５４などを備えて構成されている。なお、ポート５２，５３は、ポート２２，２３と同様であり、ＡＤＣ５４は、ＡＤＣ２４と同様である。よって、ポート５２，５３、ＡＤＣ５４に関する説明は省略する。

制御部５１は、演算処理部、記憶部５１ｂ、入出力部などを備えて構成されており、各種機能を実行可能に構成されている。また、制御部５１は、自身が実行する機能を示す機能ブロックとして、降伏電圧検出部５１ａ、オフタイミング補正部５１ｃ、ＭＯＳＦＥＴ制御部５１ｄ、異常検出部５１ｅなどを備えて構成されている。

記憶部５１ｂは、特許請求の範囲における記憶手段に相当する。記憶部５１ｂは、図６に示すようなマップが記憶されている。このマップは、ＭＯＳＦＥＴ１０における複数のアバランシェ電圧と、アバランシェ電圧毎に対応したオフタイミングＴ_Ｍ２とが関連付けられたものである。また、このマップは、実測やシミュレーション結果を用いて作成されたものである。

次に、図７を用いて、制御部５１の構成と共に、コントローラ１１０のオフタイミング決定処理に関して説明する。コントローラ１１０は、自身の製造工程における所定のタイミングで、図７のフローチャートに示す処理を実行する。

なお、ステップＳ３０は、ステップＳ２０と同様であり、ステップＳ３１は、ステップＳ２１と同様であり、ステップＳ３４は、ステップＳ２４と同様である。よって、ステップＳ３０，Ｓ３１，Ｓ３４に関しては、説明を省略する。また、降伏電圧検出部５１ａは、降伏電圧検出部２１ａと同様であり、異常検出部５１ｅは、異常検出部２１ｆと同様である。よって、降伏電圧検出部５１ａ及び異常検出部５１ｅに関する説明は省略する。

ステップＳ３２では、マップを参照する。ステップＳ３２は、オフタイミング補正部５１ｃが実行する処理である。このオフタイミング補正部５１ｃは、特許請求の範囲におけるオフタイミング決定手段に相当する。よって、ステップＳ３２では、オフタイミング補正部５１ｃは、ステップＳ３０で検出されたアバランシェ電圧に関連付けられたオフタイミングを決定するために、記憶部５１ｂに記憶されたマップを参照する。

ステップＳ３３では、補正後のオフタイミングを決定する。ステップＳ３３は、オフタイミング補正部５１ｃが実行する処理である。よって、ステップＳ３３では、オフタイミング補正部５１ｃは、記憶部５１ｂに記憶されたマップと、降伏電圧検出部５１ａにて検出されたアバランシェ電圧とに基づいて、ＭＯＳＦＥＴ１０におけるオフタイミングを決定する。例えば、オフタイミング補正部５１ｃは、降伏電圧検出部５１ａにて検出されたアバランシェ電圧が５０Ｖであった場合、ＭＯＳＦＥＴ１０におけるオフタイミングをＴ_Ｍ２１に決定する。なお、記憶部５１ｂ及びオフタイミング補正部５１ｃは、特許請求の範囲における補正手段に相当する。

ステップＳ３５では、補正後のオフタイミングに応じてＭＯＳＦＥＴをオフする。ステップＳ３５は、ＭＯＳＦＥＴ制御部５１ｄが実行する処理である。このＭＯＳＦＥＴ制御部５１ｄは、特許請求の範囲におけるオフ制御手段に相当する。よって、ステップＳ３３では、ＭＯＳＦＥＴ制御部５１ｄは、オフタイミング補正部５１ｃにて決定されたオフタイミングＴ_Ｍ２に基づいて、ポート５２を介してオフ指令を示す駆動信号を出力することで、ＭＯＳＦＥＴ１０をオンからオフさせる。

上述のように記憶部５１ｂに記憶されたマップは、実測やシミュレーション結果を用いて作成されたものである。よって、コントローラ１１０は、このマップを用いてオフタイミングを決定するため、演算によって算出された消弧時間及び補正時間に基づいてオフタイミングを決定するコントローラ１００より、精度が高いオフタイミングとすることができる。なお、コントローラ１１０は、出荷後において動作する際に、図７のフローチャートに示す処理を実行して、ＭＯＳＦＥＴ１０を制御するようにしてもよい。

（変形例２）
次に、変形例２のコントローラ１００に関して説明する。なお、変形例２のコントローラ１００は、上述の実施形態におけるコントローラ１００と構成が同じであるため同じ符号１００を用いている。変形例２のコントローラ１００は、オフタイミングの決定処理動作を行うタイミングが上述の実施形態のコントローラ１００と異なる。変形例２のコントローラ１００は、出荷後において動作する場合、オフタイミングの決定処理動作を行う。例えば、変形例２のコントローラ１００は、車両に搭載されて動作する際に、オフタイミングの決定処理動作を行う。

図８を用いて、変形例２のコントローラ１００におけるオフタイミング決定処理に関して説明する。変形例２のコントローラ１００は、出荷後において、自身に対する電源供給が開始されてから、その電源供給が停止されるまでの間、図８のフローチャートに示す処理を実行する。例えば、変形例２のコントローラ１００は、車両のイグニッションスイッチがオンされてから、イグニッションスイッチがオフされるまでの間、図８のフローチャートに示す処理を実行する。なお、ステップＳ４０〜Ｓ４５は、ステップＳ２０〜Ｓ２５と同様である。ただし、変形例２のコントローラ１００は、ステップＳ４５での処理が終了すると、ステップＳ４０に戻る。

このように、コントローラ１００は、出荷後において動作する際に、常にオフタイミングの決定処理動作を実施することで、ＭＯＳＦＥＴ１０の耐久劣化による制御性の悪化を調整することが可能となる。

（変形例３）
次に、変形例３のコントローラ１２０に関して説明する。なお、コントローラ１２０は、オフタイミングの補正方法がコントローラ１００と異なる。しかしながら、コントローラ１２０は、コントローラ１００と同様な箇所が多い。よって、ここでは、コントローラ１２０に関して、コントローラ１００と異なる点を重点的に説明する。そして、コントローラ１２０に関して、コントローラ１００と同様な箇所に対して同じ符号を付与するなどして説明を省略する。

まず、図９を用いて、コントローラ１２０の構成に関して説明する。コントローラ１２０は、ＳＲモータ２００における各コイル２１０〜２３０に対して設けられたＭＯＳＦＥＴ１０、ＭＯＳＦＥＴ１０を制御するマイコン６０に加えて、検出部７０を備えて構成されている。更に、コントローラ１２０は、分圧抵抗３１，３２や外部端子４０などを備えて構成されている。なお、コントローラ１２０は、分圧抵抗３１，３２が設けられていなくても目的は達成できる。

検出部７０は、アバランシェ電流を検出するためのシャント抵抗７１を備えて構成されている。シャント抵抗７１は、一方の端子がＭＯＳＦＥＴ１０のソースに接続されており、他方の端子がグランドに接続されている。また、シャント抵抗７１は、ＭＯＳＦＥＴ１０のソース電流を検出するための抵抗と言うこともできる。更に、検出部７０は、シャント抵抗７１に加えて、抵抗７２，７３やコンパレータ７４などを備えて構成されていてもよい。コンパレータ７４は、自身の入力端子にシャント抵抗７１の両端が接続されており、自身の出力端子にマイコン６０のポート６３が接続されている。つまり、コンパレータ７４の出力端子は、マイコン６０のポート６３及びＡＤＣ６４を介して制御部６１と接続されている。なお、検出部７０は、上述の構成に限定されるものではなく、後ほど説明する制御部６１において、ＭＯＳＦＥＴ１０のアバランシェ電流を検出できる構成であれば採用できる。

マイコン６０は、ＭＯＳＦＥＴ１０を制御するものであり、ＳＲモータ２００の回転状態に応じたオンタイミング及びオフタイミングでＭＯＳＦＥＴ１０をオン又はオフするものである。つまり、マイコン６０は、ＳＲモータ２００の回転状態に応じたオンタイミングでＭＯＳＦＥＴ１０をオンすると共に、ＳＲモータ２００の回転状態に応じたオフタイミングでＭＯＳＦＥＴ１０をオフする。

マイコン６０は、制御部６１、ポート６２，６３、ＡＤＣ６４などを備えて構成されている。なお、ポート６２，６３は、ポート２２，２３と同様であり、ＡＤＣ６４は、ＡＤＣ２４と同様である。よって、ポート６２，６３、ＡＤＣ６４に関する説明は省略する。

制御部６１は、演算処理部、記憶部、入出力部などを備えて構成されており、各種機能を実行可能に構成されている。また、制御部６１は、自身が実行する機能を示す機能ブロックとして、消弧時間検出部６１ａ、補正時間決定部６１ｂ、オフタイミング補正部６１ｃ、ＭＯＳＦＥＴ制御部６１ｄなどを備えて構成されている。

次に、図１０を用いて、制御部６１の構成と共に、コントローラ１２０のオフタイミング決定処理に関して説明する。コントローラ１２０は、自身の製造工程における所定のタイミングで、図１０のフローチャートに示す処理を実行する。なお、ステップＳ５０は、ステップＳ２０と同様であり、ステップＳ５４では、ステップＳ２４と同様である。このため、ステップＳ５０，Ｓ５４に関しては、説明を省略する。

ステップＳ５１，Ｓ５２では、アバランシェ電流を検出して消弧時間を計測する。このステップＳ５１，Ｓ５２は、消弧時間検出部６１ａが実行する処理である。この消弧時間検出部６１ａは、特許請求の範囲における消弧時間検出手段に相当する。よって、ステップＳ５１では、消弧時間検出部６１ａは、ＭＯＳＦＥＴ１０がオンからオフした際におけるＭＯＳＦＥＴ１０のアバランシェ電流を検出する。そして、ステップＳ５２では、消弧時間検出部６１ａは、検出したアバランシェ電流が所定値以下（例えば、０Ａ）になるまでの時間を、ＭＯＳＦＥＴ１０によって消弧される消弧時間として計測する。詳述すると、消弧時間検出部６１ａは、ポート６３及びＡＤＣ６４を介して取得した検出部７０からの値に基づいて、アバランシェ電流が所定値以下になるまでの時間を消弧時間として計測する。

ステップＳ５３では、補正時間を決定する。このステップＳ５３は、補正時間決定部６１ｂが実行する処理である。この補正時間決定部６１ｂは、特許請求の範囲における補正時間決定手段に相当する。よって、ステップＳ５３では、補正時間決定部６１ｂは、ステップＳ５２で検出された消弧時間から、ＭＯＳＦＥＴ１０における補正時間を決定する。

ステップＳ５５では、回転状態と補正時間に応じてＭＯＳＦＥＴをオフする。このとき、オフタイミング補正部６１ｃは、ＳＲモータ２００の回転状態に応じたオフタイミングにステップＳ５３で決定された補正時間を加算することで、ＭＯＳＦＥＴ１０のオフタイミングを決定する。このオフタイミング補正部６１ｃは、特許請求の範囲における補正手段に相当する。

そして、ステップＳ５５では、ＭＯＳＦＥＴ制御部６１ｄは、オフタイミング補正部６１ｃにて決定されたオフタイミングに基づいて、ポート６２を介してオフ指令を示す駆動信号を出力することで、ＭＯＳＦＥＴ１０をオンからオフさせる。

このように、コントローラ１２０は、ＭＯＳＦＥＴ１０のアバランシェ電流を検出すると共に、検出したアバランシェ電流を用いて実際に計測した消弧時間に基づいて補正時間を決定する。そして、コントローラ１２０は、ＳＲモータ２００の回転状態に応じたオフタイミングに、この補正時間を加算することで、ＭＯＳＦＥＴ１０におけるオフタイミングを補正する。

つまり、コントローラ１２０は、ＭＯＳＦＥＴ１０におけるアバランシェ電圧の上限が規定されていなくても、実際にＭＯＳＦＥＴ１０がオンからオフした際におけるＭＯＳＦＥＴ１０のアバランシェ電流に基づいてオフタイミングを補正することができる。従って、コントローラ１２０は、ＳＲモータ２００におけるコイルに生じる逆起電力をＭＯＳＦＥＴ１０のアバランシェ降伏によって消弧しつつ、ＳＲモータ２００の制御性が悪化することを抑制できる。

１０ ＭＯＳＦＥＴ、１１ 寄生ダイオード、２０ マイコン、２１ 制御部、２１ａ 降伏電圧検出部、２１ｂ 消弧時間推定部、２１ｃ 補正時間決定部、２１ｄ オフタイミング補正部、２１ｅ ＭＯＳＦＥＴ制御部、２１ｆ 異常検出部、２２，２３ ポート、２４ ＡＤＣ、３１，３２ 分圧抵抗、４０ 外部端子、５０ マイコン、５１ 制御部、５１ａ 降伏電圧検出部、５１ｂ 記憶部、５１ｃ オフタイミング補正部、５１ｄ ＭＯＳＦＥＴ制御部、５１ｅ 異常検出部、５２，５３ ポート、５４ ＡＤＣ、６０ マイコン、６１ 制御部、６１ａ 消弧時間検出部、６１ｂ 補正時間決定部、６１ｃ オフタイミング補正部、６１ｄ ＭＯＳＦＥＴ制御部、６２，６３ ポート、６４ ＡＤＣ、７０ 検出部、７１ シャント抵抗、７２，７３ 抵抗、７４ コンパレータ、１００〜１２０ コントローラ、２００ ＳＲモータ、２１０〜２３０ コイル

Claims (5)

1. 交流モータ（２００）の駆動制御を行う駆動装置であり、
   前記交流モータにおけるコイル（２１０〜２３０）に対して設けられた、寄生ダイオード（１１）を含むＭＯＳＦＥＴ（１０）と、
   前記ＭＯＳＦＥＴを制御するものであり、前記交流モータの回転状態に応じたオンタイミング及びオフタイミングで前記ＭＯＳＦＥＴをオン又はオフする制御部（２１，５１）と、を有し、
   前記ＭＯＳＦＥＴがオンからオフした際に生じる前記コイルの逆起電力を前記ＭＯＳＦＥＴのアバランシェ降伏によって消弧するものであって、
   前記制御部は、
   前記交流モータの回転状態に応じたオフタイミングで、前記ＭＯＳＦＥＴをオンからオフさせるオフ制御手段（２１ｅ，５１ｄ）と、
   前記ＭＯＳＦＥＴがオンからオフした際の該ＭＯＳＦＥＴにおけるアバランシェ電圧を検出する電圧検出手段（２１ａ，５１ａ）と、
   前記電圧検出手段にて検出された前記アバランシェ電圧に基づいて、前記ＭＯＳＦＥＴにおける前記オフタイミングを補正する補正手段（２１ｂ〜２１ｄ，５１ｂ，５１ｃ）と、を備えることを特徴とする駆動装置。
2. 前記ＭＯＳＦＥＴと前記コイルとを電気的に接続している外部端子（４０）と、
   前記ＭＯＳＦＥＴのドレイン電圧を検出するためのドレイン電圧検出手段（３１，３２）と、
   前記ドレイン電圧検出手段で検出された前記ドレイン電圧によって、前記外部端子の天絡及び地絡を検出する異常検出手段（２１ｆ）と、を備えるものであり、
   前記電圧検出手段は、前記ドレイン電圧検出手段で検出された前記ドレイン電圧によって前記アバランシェ電圧を検出することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記制御部（２１）における前記補正手段は、
   前記電圧検出手段にて検出された前記アバランシェ電圧から、前記ＭＯＳＦＥＴによって消弧される消弧時間を演算する演算手段（２１ｂ）と、
   前記演算手段が演算した前記消弧時間に基づいて演算することで、補正時間を決定する補正時間決定手段（２１ｃ）と、
   前記交流モータの回転状態に応じた前記オフタイミングに前記補正時間決定手段にて決定された前記補正時間を加算することで、前記ＭＯＳＦＥＴの前記オフタイミングを決定するオフタイミング決定手段（２１ｄ）と、を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動装置。
4. 前記制御部（５１）における前記補正手段は、
   前記ＭＯＳＦＥＴにおける複数の前記アバランシェ電圧と、前記アバランシェ電圧毎に対応したオフタイミングとが関連付けられたマップが記憶された記憶手段（５１ｂ）と、
   前記マップと、前記電圧検出手段にて検出された前記アバランシェ電圧とに基づいて、前記ＭＯＳＦＥＴにおける前記オフタイミングを決定するオフタイミング決定手段（５１ｃ）と、を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動装置。
5. 交流モータ（２００）の駆動制御を行う駆動装置であり、
   前記交流モータにおけるコイル（２１０〜２３０）に対して設けられた、寄生ダイオード（１１）を含むＭＯＳＦＥＴ（１０）と、
   前記ＭＯＳＦＥＴを制御するものであり、前記交流モータの回転状態に応じたオンタイミング及びオフタイミングで前記ＭＯＳＦＥＴをオン又はオフする制御部（６１）と、を有し、
   前記ＭＯＳＦＥＴがオンからオフした際に生じる前記コイルの逆起電力を前記ＭＯＳＦＥＴのアバランシェ降伏によって消弧するものであって、
   前記制御部は、
   前記ＭＯＳＦＥＴがオンからオフした際における該ＭＯＳＦＥＴのアバランシェ電流を検出し、検出した前記アバランシェ電流が所定値以下になるまでの時間を、前記ＭＯＳＦＥＴによって消弧される消弧時間として計測する消弧時間検出手段（６１ａ）と、
   前記消弧時間検出手段によって検出された前記消弧時間から、前記ＭＯＳＦＥＴにおける補正時間を決定する補正時間決定手段（６１ｂ）と、
   前記交流モータの回転状態に応じた前記オフタイミングに前記補正時間を加算することで、前記ＭＯＳＦＥＴの前記オフタイミングを補正する補正手段（６１ｃ）と、を備えることを特徴とする駆動装置。

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