JP2015226433A - 回転電機の駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】能動素子を備える保護回路を使用開始した後に、平滑コンデンサ電圧の上昇を抑えることができる回転電機の駆動装置を提供することを目的とする。
【解決手段】ＤＣマイナスライン９と中性点１９との間に、Ｐチャネル形ＭＯＳＦＥＴである第２の保護回路能動素子３０と、保護回路抵抗３３と、保護回路コンデンサ３４とが直列に接続されて設けられている。さらに、第２の保護回路能動素子３０と並列に且つＤＣマイナスライン側にアノード端子が接続されるように、第２の保護回路還流ダイオード３１が設けられている。第２の保護回路能動素子３０と、第２の保護回路還流ダイオード３１とは、第２の保護回路スイッチ３２を構成している。また、保護回路抵抗３３と、保護回路コンデンサ３４とは、平滑コンデンサ電圧抑制部３５を構成している。
【選択図】図２

Description

この発明は、車両に搭載される回転電機の駆動装置に関する。

回転電機であるモータによって走行する電気自動車（ＥＶ車）やモータとガソリンエンジンとの併用によって走行するプラグインハイブリッド車（ＰＨＶ車）が普及してきている。これらＥＶ車やＰＨＶ車には、直流電源である二次電池が搭載されており、二次電池に蓄えられた電気エネルギーによってモータを駆動することにより車両の走行が行われる。

現在、ＥＶ車やＰＨＶ車等各種車両用のモータとしては、一般的にブラシレス直流モータのような、インバータにより制御されるモータが使用される。こうしたモータが高速回転中に、例えば二次電池の配線が外れたことが原因でインバータの制御が停止することがある。インバータの制御が停止したことで全てのスイッチング素子がオフ状態となった場合、モータの回転により発生した逆起電力による電流が、インバータのスイッチング素子に並列に設けられた還流ダイオードを流れる。また、車両のヘッドライト等の補機類に電力を供給するために二次電池に並列に平滑コンデンサが設けられている。還流ダイオードを流れた逆起電力による電流は、該平滑コンデンサに流れ込むことがある。このとき、平滑コンデンサ電圧はモータの逆起電力の電圧のピークと等しくなる。もし平滑コンデンサ電圧が平滑コンデンサの耐圧を上回ると、平滑コンデンサが破壊されてしまう可能性がある。

特許文献１には、三相のブラシレスモータをインバータによって駆動させる駆動装置が記載されている。この駆動装置には、能動素子が設けられた保護回路が設けられている。能動素子は、ブラシレスモータの複数のコイルの中性点と駆動装置の駆動回路の基準電圧又はグランドとを短絡するためのスイッチング素子として使用される。この駆動装置では、モータの回転数が高く、モータの逆起電力による発電電圧が著しく大きい状態で、逆起電力が還流ダイオードを流れて平滑コンデンサへの結線が過電圧状態になった場合に、この過電圧状態を検知して、保護回路に設けられた能動素子をオンにすることで、モータの発電電圧を平滑コンデンサへかけないことが可能である。

特開平１０−３２３０７９号公報（図４）

しかしながら、特許文献１に記載された駆動装置では、過電圧状態を検知して保護回路の能動素子をオンにした場合に、平滑コンデンサへ電流が流れこまなくなり充電が停止するまでにある程度の時間がかかる。保護回路の能動素子をオンにしてから平滑コンデンサへの充電が停止するまでのこのタイムラグにより、過電圧状態を検知してからさらに平滑コンデンサ電圧が上昇する。したがって、平滑コンデンサ電圧が平滑コンデンサの耐電圧を超えないようにするためには、タイムラグ中の平滑コンデンサ電圧の上昇を考慮して、平滑コンデンサが過電圧状態か否かを検知するための平滑コンデンサの両端電圧の閾値である閾値電圧を低めに設定しておく必要がある。そのため、通常動作時での平滑コンデンサ電圧の使用可能電圧範囲が狭くなってしまうという問題点があった。

この発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、能動素子を備える保護回路を使用開始した後に、平滑コンデンサ電圧の上昇を抑えることができる回転電機の駆動装置を提供することを目的とする。

この発明に係る回転電機の駆動装置は、直流電源に対して並列に接続されている平滑コンデンサと、直流電源の正極から延びる配線であるＤＣプラスラインと、直流電源の負極から延びる配線であるＤＣマイナスラインと、入力側にＤＣプラスライン及びＤＣマイナスラインが接続され、出力側に回転電機が接続され、出力側は少なくとも２相の出力を備え、各相にスイッチング素子とスイッチング素子毎に並列に接続された還流ダイオードとを備えるインバータと、回転電機の中性点とＤＣプラスライン又はＤＣマイナスラインのいずれか一方との間に接続されている第１の保護回路能動素子と、第１の保護回路能動素子と並列であってカソード端子がＤＣプラスライン側又はアノード端子がＤＣマイナスライン側になるように接続される第１の保護回路還流ダイオードとを有する第１の保護回路スイッチと、回転電機の中性点とＤＣプラスライン又はＤＣマイナスラインのいずれか他方との間に、第２の保護回路能動素子を有する第２の保護回路スイッチと直列に接続されている平滑コンデンサ電圧抑制部であって、保護回路コンデンサ及び保護回路抵抗のうち少なくとも１つを備える平滑コンデンサ電圧抑制部と、平滑コンデンサの端子間電圧があらかじめ設定された閾値電圧を超えた場合に第１の保護回路スイッチ及び第２の保護回路スイッチをオンにする制御を行う制御回路とを備える。
平滑コンデンサ電圧抑制部は、少なくとも１つの保護回路コンデンサを備えてもよい。
回転電機の駆動コイルが星形結線であってもよい。
回転電機の駆動コイルがΔ結線であり、駆動コイルは回転電機の巻線に接続された結線切り替えスイッチによって星形結線に切り替えることが可能であり、
回転電機の中性点は、回転電機の各相の巻線を星形結線に切り替えた場合の中性点であってもよい。

この発明によれば、回転電機の中性点とＤＣプラスライン又はＤＣマイナスラインのいずれか一方との間に接続されている第１の保護回路スイッチと、回転電機の中性点とＤＣプラスライン又はＤＣマイナスラインのいずれか他方との間に接続されている第２の保護回路スイッチと直列に接続された平滑コンデンサ電圧抑制部を備え、あらかじめ設定された閾値電圧を平滑コンデンサの端子間電圧が超えた場合に第１の保護回路スイッチ及び第２の保護回路スイッチをオンにすることで、能動素子を備える保護回路を使用開始した後に、平滑コンデンサ電圧の上昇を抑えることができる。

この発明の実施の形態１に係る回転電機の駆動装置を搭載する車両の概略図である。 この発明の実施の形態１に係る回転電機の駆動装置の概略図である。 この発明の実施の形態１に係る回転電機の駆動装置に設けられた制御回路の概略図である。 この発明の実施の形態２に係る回転電機の駆動装置の概略図である。 この発明の実施の形態２に係る回転電機の駆動装置に設けられた制御回路の概略図である。 この発明の実施の形態２に係る回転電機の駆動装置に接続された回転電機と等価な回路の回路図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１
この発明の実施の形態１に係る回転電機の駆動装置が設けられた車両を図１に示す。車両１はＰＨＶ車であり、エンジン２と回転電機であるモータ３とモータ３を駆動させるための駆動装置４とを備えている。エンジン２とモータ３とは車両１の動力であり、動力伝達部５によって接続されている。モータ３は三相のブラシレス直流モータである。モータ３と駆動装置４とは電気的に接続されている。さらに車両１は、二次電池６と車両ＥＣＵ７とを備えている。二次電池６は、駆動装置４と車両ＥＣＵ７と補機類２９とに電気的に接続されており、これらに電力を供給する。補機類２９は例えば、車両１のヘッドライト等である。車両ＥＣＵ７は、エンジン２とモータ３と駆動装置４と二次電池６と補機類２９とに電気的に接続されており、これらの動作を制御する。

駆動装置４の構成を図２に示す。二次電池６の陽極から延びる配線をＤＣプラスライン８とし、陰極から延び駆動装置４のグランドと共通である配線をＤＣマイナスライン９とする。ＤＣプラスライン８とＤＣマイナスライン９との間に二次電池６と並列に、補機類２９（図１参照）の駆動電力を一時的に蓄積するための平滑コンデンサ１０が接続されている。ＤＣプラスライン８とＤＣマイナスライン９との間の電圧が駆動装置４における二次電池６及び平滑コンデンサ１０の端子間電圧と同じであり、ＤＣマイナスライン９はグランドと共通であるため、ＤＣプラスライン８の電圧を駆動装置４における基準電圧Ｖｃｃとして表す。平滑コンデンサ１０と補機類２９とは電気的に接続されている。また、ＤＣプラスライン８とＤＣマイナスライン９との間に３相のインバータであるインバータ１１が設けられている。インバータ１１には、スイッチング素子として能動素子１２ｕ，１２ｖ，１２ｗ，１３ｕ，１３ｖ，１３ｗが設けられている。能動素子１２ｕ，１２ｖ，１２ｗ，１３ｕ，１３ｖ，１３ｗはＰチャネル形ＭＯＳＦＥＴである。

モータ３は内部に、Ｕ相の駆動コイル１８ｕと、Ｖ相の駆動コイル１８ｖと、Ｗ相の駆動コイル１８ｗとを有している。駆動コイル１８ｕと、駆動コイル１８ｖと、駆動コイル１８ｗとは星形結線であり、中性点１９にそれぞれ接続している。能動素子１２ｕは、ＤＣプラスライン８と駆動コイル１８ｕとの間に接続されている。能動素子１３ｕは、ＤＣマイナスライン９と駆動コイル１８ｕとの間に接続されている。能動素子１２ｖは、ＤＣプラスライン８と駆動コイル１８ｖとの間に接続されている。能動素子１３ｖは、ＤＣマイナスライン９と駆動コイル１８ｖとの間に接続されている。能動素子１２ｗは、ＤＣプラスライン８と駆動コイル１８ｗとの間に接続されている。能動素子１３ｗは、ＤＣマイナスライン９と駆動コイル１８ｗとの間に接続されている。能動素子１２ｕ，１２ｖ，１２ｗ，１３ｕ，１３ｖ，１３ｗのゲートは、図示しないゲートドライバ回路に接続されており、図示しないゲートドライバ回路は車両ＥＣＵ７（図１参照）に接続されている。能動素子１２ｕ，１２ｖ，１２ｗには、能動素子１２ｕ，１２ｖ，１２ｗと並列に且つＤＣプラスライン８側にカソード端子が接続されるように還流ダイオード１４ｕ，１４ｖ，１４ｗが設けられている。能動素子１３ｕ，１３ｖ，１３ｗには、能動素子１３ｕ，１３ｖ，１３ｗと並列に且つＤＣマイナスライン９側にアノード端子が接続されるように還流ダイオード１５ｕ，１５ｖ，１５ｗが設けられている。この実施の形態１では、能動素子１２ｕ〜１２ｗ，１３ｕ〜１３ｗはＭＯＳＦＥＴであるので、それぞれの寄生ダイオードを還流ダイオードとして用いてもよい。

ＤＣプラスライン８と中性点１９との間に、Ｐチャネル形ＭＯＳＦＥＴである第１の保護回路能動素子１７が設けられている。さらに、第１の保護回路能動素子１７と並列に且つＤＣプラスライン８側にカソード端子が接続されるように、第１の保護回路還流ダイオード２０が設けられている。この第１の保護回路還流ダイオードも寄生ダイオードを用いてもよい。第１の保護回路能動素子１７と、第１の保護回路還流ダイオード２０とは、第１の保護回路スイッチ４０を構成している。また、ＤＣマイナスライン９と中性点１９との間に、Ｐチャネル形ＭＯＳＦＥＴである第２の保護回路能動素子３０と、保護回路抵抗３３と、保護回路コンデンサ３４とが直列に接続されて設けられている。さらに、第２の保護回路能動素子３０と並列に且つＤＣマイナスライン側にアノード端子が接続されるように、第２の保護回路還流ダイオード３１が設けられている。この第２の保護回路還流ダイオードも寄生ダイオードを用いてもよい。第２の保護回路能動素子３０と、第２の保護回路還流ダイオード３１とは、第２の保護回路スイッチ３２を構成している。また、保護回路抵抗３３と、保護回路コンデンサ３４とは、平滑コンデンサ電圧抑制部３５を構成している。そして、ＤＣプラスライン８に、制御回路２１の入力線である制御回路入力線２２が接続され、第１の保護回路能動素子１７と第２の保護回路能動素子３０とのゲート端子に、制御回路２１の出力線である制御回路出力線２３が接続されている。

制御回路２１の構成を図３に示す。制御回路入力線２２には、電圧検知部２４が接続されている。電圧検知部２４には、ラッチ回路２６が接続されている。ラッチ回路２６は、保護回路能動素子駆動ＩＣ２７に接続されている。保護回路能動素子駆動ＩＣ２７に、制御回路出力線２３が接続されている。

次に、この発明の実施の形態１に係る回転電機の駆動装置の動作を説明する。
図１に示すように、モータ３の動力によって車両１が走行する場合は、車両ＥＣＵ７が駆動装置４を制御する。具体的には、図２に示すように、駆動装置４に設けられているインバータ１１の能動素子１２ｕ，１２ｖ，１２ｗ，１３ｕ，１３ｖ，１３ｗのゲートを、図示しないゲートドライバ回路がスイッチング制御することで、インバータ１１から出力される交流電力によりモータ３が回転する。この時、制御回路出力線２３からの出力はない状態、つまり電圧出力Ｌｏｗの状態であるため、第１の保護回路能動素子１７及び第２の保護回路能動素子３０はオフの状態である。

モータ３が高速回転中に、何らかの原因でインバータの制御が停止して全てのスイッチング素子がオフ状態となった場合、モータ３の回転によりモータ３の各相に逆起電力が発生する。これにより、モータ３からの電流が還流ダイオード１４ｕ，１４ｖ，１４ｗを通ってＤＣプラスライン８へ流れ込む。このとき平滑コンデンサ１０の静電容量に余裕があれば平滑コンデンサ１０に電荷がチャージされていく。モータ３の回転が速すぎて、モータ３に発生する逆起電力が過大な場合は、ＤＣプラスライン８では基準電圧Ｖｃｃが上昇して過電圧状態となる。

基準電圧Ｖｃｃが過電圧状態となり、図３に示す電圧検知部２４にあらかじめ設定されている閾値電圧ＶＬｉｍを超えると、電圧検知部２４は過電圧を検知し、ラッチ回路２６に信号を出力する。ラッチ回路２６は初期状態では、保護回路能動素子駆動ＩＣ２７へ電圧出力をしていない状態であり、つまり電圧出力がＬｏｗである。そしてラッチ回路２６は信号が入力されると保護回路能動素子駆動ＩＣ２７への電圧出力をＨｉｇｈに切り替えてその状態を保持する。保護回路能動素子駆動ＩＣ２７は制御回路出力線２３を介して図２に示す第１の保護回路能動素子１７のゲート端子と第２の保護回路能動素子３０に電圧を出力する。これにより、第１の保護回路能動素子１７と第２の保護回路能動素子３０とがオンになる。すなわち、第１の保護回路スイッチ４０と第２の保護回路スイッチ３２とがオンになる。

第１の保護回路スイッチ４０と第２の保護回路スイッチ３２とがオンになると、モータ３の逆起電力によるモータ３からの電流は還流ダイオード１４ｕ，１４ｖ，１４ｗを通ってＤＣプラスライン８へ流れて、第１の保護回路能動素子１７を流れて還流すると同時に、平滑コンデンサ１０からＤＣプラスライン８を介して第１の保護回路能動素子１７と第２の保護回路能動素子３０と保護回路抵抗３３とを流れて保護回路コンデンサ３４に流れ込む。ここで、保護回路抵抗３３は、第１の保護回路スイッチ４０と第２の保護回路スイッチ３２とをオンにした時に、モータ３からの電流が保護回路コンデンサ３４まで流れ込み始める時の突入電流を低減する役目があり、保護回路抵抗３３は、突入電流を低減するために必要な定格のものが設けられている。モータ３からの電流が保護回路コンデンサ３４までの経路を流れることにより、モータ３からの電流は平滑コンデンサ１０へ流れなくなる。また、保護回路コンデンサ３４の端子間電圧が平滑コンデンサ１０の端子間電圧より低いため、平滑コンデンサ１０に充電されていた電荷が保護回路コンデンサ３４に充電されるので、保護回路コンデンサ３４に電流が流れ込む分だけの電流が、平滑コンデンサ１０からの出力方向に流れる。これにより、平滑コンデンサ１０の端子間電圧と等しい基準電圧Ｖｃｃは上昇せず、低下する。保護回路コンデンサ３４への充電は、保護回路コンデンサ３４に保護回路コンデンサ３４の定格静電容量まで電荷が充電されるまで行われる。保護回路コンデンサ３４に充電されるに従い、保護回路コンデンサ３４の端子間電圧は上昇していき、保護回路コンデンサ３４に流れ込む電流は低下していく。

保護回路コンデンサ３４の定格静電容量まで電荷が充電されると、保護回路コンデンサ３４には電流が流れなくなる。このため、モータ３からの逆起電力による電流は、還流ダイオード１４ｕ，１４ｖ，１４ｗを通ってＤＣプラスライン８へ流れ、ＤＣプラスライン８から第１の保護回路能動素子１７を通って中性点１９へ流れることにより、モータ３に帰還する経路をとる。モータ３で発生した電流がモータ３へ帰還しているため、ＤＣプラスライン８から平滑コンデンサ１０へ電流が流れこまず、平滑コンデンサ１０へのチャージは起こらない。また、モータ３の駆動コイル１８ｕ、１８ｖ、１８ｗを電流が流れることで基準電圧Ｖｃｃが低下する。さらに、車両１の走行に伴い平滑コンデンサ１０の電力が補機類２９で消費されるため、平滑コンデンサ１０の電荷量が減少する。これにより、基準電圧Ｖｃｃすなわち平滑コンデンサ１０の端子間電圧の過電圧状態が解消する。

もし特許文献１に記載の発明と同様に、第１の保護回路スイッチ４０のみが設けられていて、第２の保護回路スイッチ３２と平滑コンデンサ電圧抑制部３５が設けられていないのであれば、基準電圧Ｖｃｃが閾値電圧ＶＬｉｍを超えて第１の保護回路スイッチ４０をオンにした時に、モータ３で発生した電流が第１の保護回路能動素子１７を通ってモータ３へ帰還する経路に完全に切り替わるまでのタイムラグの間は、平滑コンデンサ１０へ電流が流れこむので、基準電圧Ｖｃｃは上昇する。したがって、このタイムラグの間に基準電圧Ｖｃｃが上昇することを抑制するため、この実施の形態１では、このタイムラグの間だけ保護回路コンデンサ３４に電流を流して電荷を充電できればよい。そのため、保護回路コンデンサ３４の静電容量は、平滑コンデンサ１０の静電容量の１／１０程度が適切である。

このように、モータ３の中性点１９とＤＣプラスライン８との間に接続されている第１の保護回路スイッチ４０と、モータ３の中性点１９とＤＣマイナスライン９との間に、第２の保護回路能動素子３０を有する第２の保護回路スイッチ３２と、第２の保護回路スイッチ３２に直列に接続された平滑コンデンサ電圧抑制部３５を備え、あらかじめ設定された閾値電圧ＶＬｉｍを平滑コンデンサ１０の基準電圧Ｖｃｃが超えた場合に第１の保護回路スイッチ４０及び第２の保護回路スイッチ３２をオンにすることで、第１の保護回路能動素子１７を備える保護回路を使用開始した後に、平滑コンデンサ電圧の上昇を抑えることができる。

実施の形態２
次に、この発明の実施の形態２に係る回転電機の駆動装置を説明する。尚、以下の実施の形態において、図１〜図３の参照符号と同一の符号は、同一または同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
この発明の実施の形態２に係る回転電機の駆動装置は、実施の形態１に対して、モータ３の結線を星形結線からΔ結線に変更したものである。

図４に示すように、駆動装置４’に設けられたモータ３６は、Δ結線の三相のブラシレス直流モータであり、駆動コイル３７ｕ，３７ｖ，３７ｗ，３８ｕ，３８ｖ，３８ｗが設けられている。駆動コイル３７ｕ，３８ｕがインバータ１１のＵ相の出力とＶ相の出力との間に接続されてモータ３６のＵ相の結線を構成している。同じく駆動コイル３７ｖ，３８ｖがインバータ１１のＶ相の出力とＷ相の出力との間に接続されてモータ３６のＶ相の結線を構成している。さらに駆動コイル３７ｗ，３８ｗがインバータ１１のＷ相の出力とＵ相の出力との間に接続されてモータ３６のＷ相の結線を構成している。そして駆動コイル３７ｕ，３８ｕと、駆動コイル３７ｖ，３８ｖと、駆動コイル３７ｗ，３８ｗとはΔ結線されている。駆動装置４’には、駆動コイル３７ｕと駆動コイル３８ｕとが接続されている点から駆動コイル３７ｗと駆動コイル３８ｗとが接続されている点までの間に、結線切り替えスイッチ能動素子４３が設けられている。同様に、駆動コイル３７ｖと駆動コイル３８ｖとが接続されている点から駆動コイル３７ｗと駆動コイル３８ｗとが接続されている点までの間に、結線切り替えスイッチ能動素子４４が設けられている。結線切り替えスイッチ能動素子４３，４４はＰチャネル形ＭＯＳＦＥＴである。結線切り替えスイッチ能動素子４３，４４と並列に、結線切り替えスイッチ還流ダイオード４５，４６が、駆動コイル３８ｗと接続する点をカソード側にして設けられている。結線切り替えスイッチ能動素子４３と結線切り替えスイッチ還流ダイオード４５とで、結線切り替えスイッチ４１を構成している。結線切り替えスイッチ能動素子４５と結線切り替えスイッチ還流ダイオード４６とで、結線切り替えスイッチ４２を構成している。この結線切り替えスイッチ還流ダイオード４５，４６も寄生ダイオードを用いてもよい。

ＤＣプラスライン８から駆動コイル３７ｗと駆動コイル３８ｗとが接続されている点までの間に、ＤＣプラスライン８側に第１の保護回路還流ダイオード２０のカソード側があるように、第１の保護回路スイッチ４０が設けられている。ＤＣマイナスライン９から駆動コイル３７ｗと駆動コイル３８ｗとが接続されている点までの間に、ＤＣマイナスライン９側に第２の保護回路還流ダイオード３１のアノード側があるように、第２の保護回路スイッチ３２と、平滑コンデンサ電圧抑制部３５とが直列に接続されて設けられている。図５に示すように、制御回路２１’には、保護回路能動素子駆動ＩＣ２７に遅延回路２８とモータ結線切り替え出力線４７とが接続されている。遅延回路２８の出力が、制御回路出力線２３に接続されている。モータ結線切り替え出力線４７は結線切り替えスイッチ能動素子４３，４４のゲートに接続されている。その他の構成は実施の形態１と同じである。

次に、この発明の実施の形態３に係る回転電機の駆動装置の動作を説明する。
図４に示すようにモータ３６の動力によって車両１が走行する場合は、車両ＥＣＵ７（図１参照）が駆動装置４’を制御する。具体的には、実施の形態１と同様に、駆動装置４’に設けられたインバータ１１から出力される交流電力によりモータ３６が回転する。車両の走行開始時には、結線切り替えスイッチ４１，４２はオフの状態である。

実施の形態１と同様に、基準電圧Ｖｃｃの値が閾値電圧ＶＬｉｍを超えると、図５に示すように電圧検知部２４は過電圧を検知し、ラッチ回路２６に信号を出力する。ラッチ回路２６は初期状態では、保護回路能動素子駆動ＩＣ２７へ電圧出力をしていない状態であり、つまり電圧出力がＬｏｗである。そしてラッチ回路２６は信号が入力されると保護回路能動素子駆動ＩＣ２７への電圧出力をＨｉｇｈに切り替えてその状態を保持する。保護回路能動素子駆動ＩＣ２７は遅延回路２８とモータ結線切り替え出力線４７に出力電流Ｈｉｇｈを出力する。図３に示すように、モータ結線切り替え出力線４７の電圧出力がＨｉｇｈになることで、結線切り替えスイッチ能動素子４３，４４のゲート端子の電圧出力がＨｉｇｈになり、結線切り替えスイッチ能動素子４３，４４がオンに切り替わることで、結線切り替えスイッチ４１，４２がオンになる。

モータ３６と第１の保護回路スイッチ４０及び第２の保護回路スイッチ３２と平滑コンデンサ電圧抑制部３５との結線は、オン状態の結線切り替えスイッチ能動素子４３，４４とそれらに並列な結線切り替えスイッチ還流ダイオード４５，４６とを省略して記載すると、図６に示すような結線と等価になる。したがって、結線切り替えスイッチ能動素子４３，４４（図４参照）がオンに切り替わった時のモータ３６は、駆動コイル３７ｕに対して駆動コイル３８ｗと、駆動コイル３８ｕに対して駆動コイル３７ｖと、駆動コイル３８ｖに対して駆動コイル３７ｗとがそれぞれ組となって並列に結線されるようになる。そして各並列に結線された駆動コイルのそれぞれの組は、中性点４９に星形結線されるようになる。つまり、結線切り替えスイッチ４１，４２（図４参照）をオンにすることにより、駆動コイルをΔ結線から星形結線に切り替えることが可能である。この場合、中性点４９からＤＣプラスライン８までの間に第１の保護回路スイッチ４０が設けられており、中性点４９からＤＣマイナスライン９までの間に第２の保護回路スイッチ３２と平滑コンデンサ電圧抑制部３５とが直列に接続されて設けられていることになるので、実施の形態１と同じ構成となる。

モータ３６の駆動コイルがΔ結線から星形結線に切り替わった後、遅延回路２８（図５参照）によって制御回路出力線２３の電圧がモータ結線切り替え出力線４７に対して遅れてＨｉｇｈになる。これにより、モータ３６の駆動コイルがΔ結線から星形結線に切り替わった後、第１の保護回路スイッチ４０と第２の保護回路スイッチ３２とがオンに切り替わる。したがって、実施の形態２の動作は、実施の形態１に対して、第１の保護回路スイッチ４０と第２の保護回路スイッチ３２とがオンに切り替わる前にモータ３６の結線をΔ結線から星形結線に変更する動作が追加されること以外は同じである。

このように、Δ結線のモータ３６が設けられた駆動装置４’においても、駆動コイル３７ｕと駆動コイル３８ｕとが接続されている点から駆動コイル３７ｗと駆動コイル３８ｗとが接続されている点までの間に、結線切り替えスイッチ４１を設け、駆動コイル３７ｖと駆動コイル３８ｖとが接続されている点から駆動コイル３７ｗと駆動コイル３８ｗとが接続されている点までの間に、結線切り替えスイッチ４２を設け、モータ３６の駆動コイルを星形結線に切り替えることにより、駆動装置４’の構成が実施の形態１の駆動装置４と同じ構成となるので、実施の形態１と同じ効果を得ることができる。

実施の形態１及び２では、平滑コンデンサ電圧抑制部３５に保護回路抵抗３３と保護回路コンデンサ３４とが設けられていたが、第１の保護回路スイッチ４０及び第２の保護回路スイッチ３２をオンにした時の突入電流が無視できるほど十分に小さければ、保護回路抵抗３３を設けなくともよい。

実施の形態１及び２では、第２の保護回路スイッチ３２をオンにした後はオフに切り替えなかったが、基準電圧Ｖｃｃが閾値電圧ＶＬｉｍに対して下回ったことが電圧検知部２４で検知されたときに、第２の保護回路スイッチ３２をオフに切り替える制御を行う構成にしてもよい。また、上記第２の保護回路スイッチ３２をオフに切り替える制御を行う場合は、平滑コンデンサ電圧抑制部３５に保護回路抵抗３３のみを設け、基準電圧Ｖｃｃが閾値電圧ＶＬｉｍを超えているときのモータ３，３６からの電流を保護回路抵抗３３へ流すことでモータ３，３６の逆起電力を消費して、基準電圧Ｖｃｃすなわち平滑コンデンサ１０の端子間電圧の過電圧状態を解消してもよい。

実施の形態１及び２では、第２の保護回路スイッチ３２には第２の保護回路還流ダイオード３１が設けられていたが、第２の保護回路還流ダイオード３１を設けなくてもよい。

実施の形態１及び２では、ＤＣプラスライン８と中性点１９，４９との間に第１の保護回路スイッチ４０を設け、ＤＣマイナスライン９と中性点１９，４９との間に第２の保護回路スイッチ３２と平滑コンデンサ電圧抑制部３５とを直列に接続して設けていたが、ＤＣプラスライン８と中性点１９，４９との間に第２の保護回路スイッチ４０と平滑コンデンサ電圧抑制部３５とを直列に接続して設け、ＤＣマイナスライン９と中性点１９，４９との間に第１の保護回路スイッチ４０を設けてもよい。

実施の形態１及び２では、インバータ１１の能動素子１２ｕ、１２ｖ，１２ｗ及び１３ｕ，１３ｖ，１３ｗはＰチャネル形ＭＯＳＦＥＴを用いたが、Ｎチャネル形ＭＯＳＦＥＴや、バイポーラトランジスタなど他の種類の能動素子を用いてもよい。

実施の形態１及び２では、第１の保護回路スイッチ４０の第１の保護回路能動素子１７及び第２の保護回路スイッチ３２の第２の保護回路能動素子３０はＰチャネル形ＭＯＳＦＥＴであり、実施の形態２では結線切り替えスイッチ４１，４２の結線切り替えスイッチ能動素子４３，４４はそれぞれ、Ｐチャネル形ＭＯＳＦＥＴであるが、スイッチとして使用できる素子や部品であれば他の種類の素子や部品であってもよい。例えば、第１の保護回路能動素子１７及び第２の保護回路能動素子３０及び結線切り替えスイッチ能動素子４３，４４に、ＩＧＢＴを用いてもよいし、リレー等の機械的スイッチを用いてもよい。すなわち、この場合における能動素子とは、入力側への入力電流の入力によりスイッチとして導通状態になることで、出力側より出力電流を出力する素子のことを言う。

実施の形態１及び２では、モータ３，３６は三相のブラシレス直流モータであったが、インバータで制御されるモータであれば他の種類の三相モータであってもよい。また、インバータで制御される少なくとも２相以上の電流を使用するモータであってもよい。この場合、モータの相の数に応じてインバータの相の数も変更する。

３，３６ モータ、４，４’ 駆動装置（回転電機の駆動装置）、６ 二次電池（直流電源）、８ ＤＣプラスライン、９ ＤＣマイナスライン、１０ 平滑コンデンサ、１１ インバータ、１２ｕ，１２ｖ，１２ｗ，１３ｕ，１３ｖ，１３ｗ 能動素子（スイッチング素子）、１４ｕ，１４ｖ，１４ｗ，１５ｕ，１５ｖ，１５ｗ 還流ダイオード、１７ 保護回路能動素子（第１の保護回路能動素子）、１９，４９ 中性点、２０ 保護回路還流ダイオード（第１の保護回路還流ダイオード）、２１ 制御回路、３０ 保護回路能動素子（第２の保護回路能動素子）、３１ 保護回路還流ダイオード（第２の保護回路還流ダイオード）、３２ 保護回路スイッチ（第２の保護回路スイッチ）、３３ 保護回路抵抗、３４ 保護回路コンデンサ、３５ 平滑コンデンサ電源抑制部、３７ｕ，３７ｖ，３７ｗ，３８ｕ，３８ｖ，３８ｗ 駆動コイル、４０ 保護回路スイッチ（第１の保護回路スイッチ）、４１，４２ 結線切り替えスイッチ。

Claims (4)

1. 回転電機の駆動装置であって、
   直流電源に対して並列に接続されている平滑コンデンサと、
   前記直流電源の正極から延びる配線であるＤＣプラスラインと、
   前記直流電源の負極から延びる配線であるＤＣマイナスラインと、
   入力側に前記ＤＣプラスライン及び前記ＤＣマイナスラインが接続され、出力側に前記回転電機が接続され、出力側は少なくとも２相の出力を備え、各相にスイッチング素子と前記スイッチング素子毎に並列に接続された還流ダイオードとを備えるインバータと、
   前記回転電機の中性点と前記ＤＣプラスライン又は前記ＤＣマイナスラインのいずれか一方との間に接続されている第１の保護回路能動素子と、前記第１の保護回路能動素子と並列であってカソード端子が前記ＤＣプラスライン側又はアノード端子が前記ＤＣマイナスライン側になるように接続される第１の保護回路還流ダイオードとを有する第１の保護回路スイッチと、
   前記回転電機の中性点と前記ＤＣプラスライン又は前記ＤＣマイナスラインのいずれか他方との間に、第２の保護回路能動素子を有する第２の保護回路スイッチと直列に接続されている平滑コンデンサ電圧抑制部であって、保護回路コンデンサ及び保護回路抵抗のうち少なくとも１つを備える前記平滑コンデンサ電圧抑制部と、
   前記平滑コンデンサの端子間電圧があらかじめ設定された閾値電圧を超えた場合に前記第１の保護回路スイッチ及び前記第２の保護回路スイッチをオンにする制御を行う制御回路と
   を備える回転電機の駆動装置。
2. 前記平滑コンデンサ電圧抑制部は、少なくとも１つの保護回路コンデンサを備える請求項１に記載の回転電機の駆動装置。
3. 前記回転電機の駆動コイルが星形結線である、請求項１又は２に記載の回転電機の駆動装置。
4. 前記回転電機の駆動コイルがΔ結線であり、前記駆動コイルは前記回転電機の巻線に接続された結線切り替えスイッチによって星形結線に切り替えることが可能であり、
   前記回転電機の中性点は、前記回転電機の各相の巻線を星形結線に切り替えた場合の中性点である、請求項１又は２に記載の回転電機の駆動装置。

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