JP2017135897A - 給電制御装置、モータ駆動装置及び給電制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電源投入後に速やかに制御回路が安全状態の監視等の動作を開始でき、かつ、突入電流の制限についての設計の自由度が高い給電制御装置等を提供する。【解決手段】バッテリ１１から電力供給を受ける主電源端子２１と、主電源端子２１に供給された電力をモータ駆動回路４１に供給する給電線３１と、給電線３１に接続された平滑コンデンサ３２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３から電力供給を受ける制御電源端子２２と、制御電源端子２２と主電源端子２１との間に接続された抵抗３３と、制御電源端子２２から電力供給を受けて動作するマイコン３４とを備え、マイコン３４は、制御電源端子２２から電力供給を受けると、平滑コンデンサ３２の充電電圧Ｖ＿ｉｎを検出し、充電電圧Ｖ＿ｉｎが閾値を超えた場合に、上流装置１０に対して、バッテリ１１からの電力を主電源端子２１に供給させる制御をする。【選択図】図１

Description

本発明は、給電制御装置、モータ駆動装置及び給電制御方法に関し、特に、電源投入時にモータ駆動装置に流れる突入電流を制限する給電制御装置等に関する。

モータ駆動装置に電源を投入したときに、一時的に大きな電流（突入電流）が流れる。特に、車載の電動ポンプ等、エンジンルーム内に設置される高出力モータ・アクチュエータの駆動回路では、入力電流が大きくなり、その入力電流を平滑化するために、複数の電解コンデンサを並列接続する等して大容量の平滑コンデンサが構成される。しかも、使用される小型で高耐熱の電解コンデンサは、低ＥＳＲ（小さいＥｑｕｉｖａｌｅｎｔ Ｓｅｒｉｅｓ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；小さい内部抵抗）を有する。よって、電源投入時に、大容量で低ＥＳＲの平滑コンデンサを充電するために大きな突入電流が流れる。大きな突入電流によってヒューズが溶断したりスイッチの接点が容着したりする恐れがある。

従来、突入電流を制限する技術として、平滑コンデンサへのプリチャージを利用した技術が提案されている（特許文献１参照）。図４は、特許文献１で開示された車載のモータ制御駆動回路８０の構成を示す回路図である。モータ制御駆動回路８０は、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）５４等を備える上流装置５０から電源電圧Ｖｂの供給を受ける端子６１、上流装置５０から電源電圧Ｖｉｇの供給を受ける端子６２、トランジスタ７１、給電線７２、平滑コンデンサ７３、抵抗７４、ダイオード７５、抵抗７６、マイコン（マイクロコンピュータ）７７、モータ４を駆動するモータ駆動回路８１等を備える。

モータ制御駆動回路８０では、トランジスタ７１は初期状態ではオフ状態になっており、上流装置５０において電源が投入（イグニッションスイッチがオン状態に）されると、端子６２を介して電源電圧Ｖｉｇが供給され、抵抗７４及びダイオード７５を介して、給電線７２に接続された平滑コンデンサ７３へのプリチャージが開始される。給電線７２には、マイコン７７の電源入力端子７７ａが接続されており、平滑コンデンサ７３の充電電圧Ｖ＿ｉｎが一定電圧に達すると、マイコン７７は、動作を開始し、トランジスタ７１をオン状態にすることで、端子６１から供給される電源電圧Ｖｂを給電線７２に供給させる。なお、端子６２は、抵抗７６を介してグランドＧＮＤに接続されるとともに、マイコン７７の電圧検出端子７７ｂにも接続されている。マイコン７７は、端子６２に接続された電圧検出端子７７ｂの電圧に基づいて、上流装置５０における電源投入の状態（イグニッションスイッチの状態）を判定している。

このように、特許文献１では、まず電源電圧Ｖｉｇからの抵抗７４を介した制限された電流によって平滑コンデンサ７３をプリチャージし、充電電圧Ｖ＿ｉｎが一定電圧に達した後に、電流を制限することなく電源電圧Ｖｂによって平滑コンデンサ７３を充電（メインチャージ）している。これにより、電源投入時における上流装置５０からの突入電流が制限される。

特許第５５２２３２３号公報

しかしながら、特許文献１のモータ制御駆動回路８０では、上流装置５０において電源が投入された後、平滑コンデンサ７３の充電電圧Ｖ＿ｉｎが一定電圧に達してからでないと、マイコン７７が動作しない。そのために、上流装置５０のＥＣＵ５４は、電源が投入された後、しばらくの間、マイコン７７が動作できず、マイコン７７による安全状態の監視結果を受け取ることができないという問題がある。

さらに、特許文献１のモータ制御駆動回路８０では、平滑コンデンサ７３の充電電圧Ｖ＿ｉｎが一定電圧（つまり、マイコン７７に必要な電源電圧）に達してからでないとマイコン７７が動作しないために、平滑コンデンサ７３のプリチャージ時間を任意に決めることができない。そのために、突入電流の制限についての設計の自由度が低く、最適な突入電流の制限を実現するのが困難であるという問題もある。

そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、電源投入後に速やかに制御回路が安全状態の監視等の動作を開始でき、かつ、突入電流の制限についての設計の自由度が高い給電制御装置、モータ駆動装置及び給電制御方法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、本発明の一形態に係る給電制御装置は、主電源と制御電源とを含む上流装置と、前記主電源から供給される電力によってモータを駆動する駆動回路との間に接続され、前記上流装置の電源投入時における前記主電源からの突入電流を制限する給電制御装置であって、前記主電源から電力供給を受ける主電源端子と、前記主電源端子に供給された電力を前記駆動回路に供給する給電線と、前記給電線に接続された平滑コンデンサと、前記制御電源から電力供給を受ける制御電源端子と、前記制御電源端子と前記主電源端子との間に接続された抵抗と、前記制御電源端子から電力供給を受けて動作する制御回路とを備え、前記上流装置は、電源投入の指示を受けると、前記主電源からの電力を前記主電源端子に供給する経路を遮断した状態で、前記制御電源からの電力を前記制御電源端子に供給し、前記平滑コンデンサは、前記制御電源端子から前記給電線を通じ電力供給を受けると、前記抵抗により突入電流を制限しながら充電され、前記制御回路は、前記制御電源端子から電力供給を受けると、前記平滑コンデンサの充電電圧を検出し、検出した前記充電電圧が閾値を超えた場合に、前記上流装置に対して、前記主電源からの電力を前記主電源端子に供給させる制御をする。

これにより、電源投入後に、まず制限された電流で平滑コンデンサへのプリチャージが行われ、その後に制限されない電流によるメインチャージが開始されるので、上流装置から平滑コンデンサへの突入電流が制限されることに加えて、次の効果が奏される。つまり、制御回路は、平滑コンデンサの充電電圧を電源として動作するのではなく、制御電源からの電力供給を受けて動作するので、上流装置における電源投入後に速やかに安全状態の監視等の動作を開始できる。そして、電源投入後に制御電源によって速やかに動作を開始した制御回路は、平滑コンデンサの充電電圧を検出し、検出した充電電圧が閾値を超えた場合に主電源によるメインチャージを開始するので、その閾値を任意に設定でき、突入電流の制限についての設計の自由度が高い。

ここで、前記閾値は、前記主電源が供給する電圧に対して、０よりも大きく１よりも小さい所定の割合を乗じて得られる値であってもよい。

これにより、閾値は、主電源が供給する電圧よりも低い任意の値に設定され得る。

また、前記制御回路は、前記充電電圧が前記閾値を超えた場合に、車載ネットワークによる通信を用いて、前記上流装置に対して、前記主電源からの電力を前記主電源端子に供給させる制御をしてもよい。

これにより、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の汎用性のある車載ネットワークによる通信によって、制御回路から上流装置に情報が伝達されるので、上流装置は、制御回路との通信のために専用の通信回路を設ける必要がなくなる。また、制御回路による安全状態の監視結果を、車載ネットワークを介して上流装置に伝達することも可能になる。

また、前記制御回路は、さらに、前記駆動回路に対して前記モータを駆動させる制御をしてもよい。

これにより、制御回路は、突入電流を制限するための制御だけでなく、駆動回路を介してモータを駆動する制御も行うので、これら２つの制御それぞれに専用の回路を設ける場合に比べ、回路規模が縮小される。

また、前記主電源及び前記制御電源から供給される電圧は、略同一であり、前記制御電源端子と前記主電源端子との間には、ダイオードが接続されていなくてもよい。

これにより、主電源及び制御電源から供給される電圧が略同一であるので、プリチャージの後にメインチャージを開始しても、主電源から制御電源、あるいは、その逆方向に電流が流れることがほとんどない。よって、従来のように制御電源端子と主電源端子との間に接続された抵抗と直列にダイオードを接続することが不要となり、給電制御装置を構成する部品点数が削減される。

また、前記主電源は、バッテリから供給される直流電圧を前記主電源端子に供給し、前記制御電源は、前記バッテリから供給される直流電圧を所定の直流電圧に変換し、変換後の直流電圧を前記制御電源端子に供給してもよい。

これにより、制御電源は、バッテリから供給される直流電圧を所定の直流電圧に変換し、変換後の直流電圧を制御電源端子に供給するので、ＤＣ／ＤＣコンバータ等によって最大出力電流を制限することが容易となり、平滑コンデンサへのプリチャージにおける突入電流が確実に制限され得る。

なお、本発明は、上記給電制御装置として実現できるだけでなく、上記駆動回路と、上記給電制御装置とを備えるモータ駆動装置として実現してもよい。

さらに、本発明は、主電源から、モータを駆動する駆動回路に接続された平滑コンデンサに流れる突入電流を制限する給電制御方法であって、電源投入の指示を受けると、前記主電源からの電力供給をオフにした状態で、制御電源から制御回路に電力を供給するとともに、前記制御電源からの電流を制限しながら前記平滑コンデンサ及び前記駆動回路に前記制御電源からの電流を供給するプリチャージステップと、前記制御回路が、前記平滑コンデンサの充電電圧を検出し、検出した前記充電電圧が閾値を超えた場合に、前記主電源から前記平滑コンデンサ及び前記駆動回路に電流を供給する制御をするメインチャージステップとを含む給電制御方法として実現してもよい。

本発明により、電源投入後に速やかに制御回路が安全状態の監視等の動作を開始でき、かつ、突入電流の制限についての設計の自由度が高い給電制御装置、モータ駆動装置及び給電制御方法が提供される。

実施の形態におけるモータ駆動装置を含む車両システムの構成を示す回路図 実施の形態における車両システムの動作を示すフローチャート 実施の形態における車両システムの動作を示すタイミングチャート 従来のモータ制御駆動回路の構成を示す回路図

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示す。以下の実施の形態で示される数値、仕様、用途、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。

図１は、実施の形態におけるモータ駆動装置４０を含む車両システムの構成を示す回路図である。ここでは、車両システムとして、モータ駆動装置４０だけでなく、モータ駆動装置４０に電力を供給する上流装置１０、及び、モータ駆動装置４０によって駆動されるモータ２も併せて図示されている。なお、本実施の形態では、図１に示される全ての構成要素が電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載されるものとして、説明する。

上流装置１０は、コネクタ２０を介してモータ駆動装置４０が備える給電制御装置３０に接続される装置であり、バッテリ１１、主電源用リレー１２、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３、制御電源用リレー１４、ＥＣＵ１５、トランジスタ１６及び１７を備える。

バッテリ１１は、モータ駆動装置４０に電源電圧Ｖｂの電力を供給する主電源の一例であり、例えば、定格電圧が１２Ｖで最大出力電流が１５Ａのバッテリである。

主電源用リレー１２は、ＥＣＵ１５からトランジスタ１７を介して送られてくる指令に基づいて、バッテリ１１からの電力をコネクタ２０の主電源端子２１に供給（オン状態に）するか、あるいは、その供給を遮断（オフ状態に）する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、バッテリ１１から供給される直流電圧（ここでは、電源電圧Ｖｂ）を所定の直流電圧（ここでは、電源電圧Ｖｂと等しい電源電圧Ｖｉｇ）に変換する制御電源の一例であり、例えば、電圧が１２Ｖで最大出力電流が１Ａの直流電圧を出力する。本実施の形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、マイコン３４を動作させるための定電圧電源であり、かつ、平滑コンデンサ３２をプリチャージする電源でもある。

制御電源用リレー１４は、ＥＣＵ１５からトランジスタ１６を介して送られてくる指令に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３からの電力をコネクタ２０の制御電源端子２２に供給（オン状態に）するか、あるいは、その供給を遮断（オフ状態に）する。

ＥＣＵ１５は、車両における主制御を行う主制御装置であり、マイコン、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成され、モータ駆動装置４０の制御も含めて車両内の各種制御を行う。具体的には、ＥＣＵ１５は、イグニッションスイッチのオンオフ状態、及び、ＣＡＮバス端子２３及び２４を介して給電制御装置３０から送られてくる指令に従って、トランジスタ１６及び１７を介して主電源用リレー１２及び制御電源用リレー１４のオンオフ状態を制御する（オン指令又はオフ指令を出す）。

トランジスタ１６は、ＥＣＵ１５からの制御信号を受けて制御電源用リレー１４を駆動することで、制御電源用リレー１４をオン状態又はオフ状態にさせる。

トランジスタ１７は、ＥＣＵ１５からの制御信号を受けて主電源用リレー１２を駆動することで、主電源用リレー１２をオン状態又はオフ状態にさせる。

モータ駆動装置４０は、上流装置１０から供給される電力及び上流装置１０による制御の下でモータ２を駆動する装置であり、給電制御装置３０及びモータ駆動回路４１で構成される。なお、モータ２は、例えば、エンジンルーム内に設置される電動オイルポンプ用の高出力モータである。

給電制御装置３０は、上流装置１０と、バッテリ１１から供給される電力によってモータ２を駆動するモータ駆動回路４１との間に接続され、上流装置１０の電源投入時におけるバッテリ１１からの突入電流を制限し、モータ駆動回路４１に対して電力供給と制御とを行う。給電制御装置３０は、コネクタ２０、給電線３１、平滑コンデンサ３２、抵抗３３、マイコン３４、及び、トランシーバ３５で構成される。

コネクタ２０は、上流装置１０と給電制御装置３０とを接続するものであり、主電源端子２１、制御電源端子２２、ＣＡＮバス端子２３及び２４、並びに、ＧＮＤ（グランド）端子２５を有する。

給電線３１は、主電源端子２１とモータ駆動回路４１とを接続するケーブルであり、上流装置１０から主電源端子２１に供給された電力（電源電圧Ｖｂの電力）をモータ駆動回路４１に供給する。なお、給電線３１は、単にケーブルだけに限られず、ケーブルの途上にインダクタが挿入されたケーブルであってもよい。例えば、給電線３１と抵抗３３との接続点と、給電線３１と平滑コンデンサ３２との接続点との間に、突入電流を制限するためのインダクタが挿入されてもよい。

平滑コンデンサ３２は、給電線３１とＧＮＤ（グランド）３６との間に接続され、上流装置１０から給電線３１を介してモータ駆動回路４１に供給される入力電流（及び入力電圧）を平滑化するコンデンサであり、例えば、小型で高耐熱の複数の電解コンデンサ（例えば、１０個の３３０μＦで低ＥＳＲ（２０ｍΩ）の電解コンデンサ）が並列接続された大容量のコンデンサである。

抵抗３３は、制御電源端子２２と主電源端子２１との間に接続され、制御電源端子２２から給電線３１を介して平滑コンデンサ３２に供給される突入電流を制限する制限抵抗であり、例えば、１５０Ωの抵抗である。

マイコン３４は、制御電源端子２２から電力供給（電源電圧Ｖｉｇの電力供給）を受けて動作する制御回路の一例であり、制御電源端子２２に接続された電源入力端子３４ａ、給電線３１に接続された電圧検出端子３４ｂ、モータ駆動回路４１に接続された制御端子３４ｃ、及び、トランシーバ３５に接続された通信端子３４ｄを有する。マイコン３４は、電源入力端子３４ａを介して制御電源端子２２から電力供給を受けると、電圧検出端子３４ｂを介して平滑コンデンサ３２の充電電圧Ｖ＿ｉｎを検出し、検出した充電電圧Ｖ＿ｉｎが閾値を超えた場合に、上流装置１０に対して、主電源（バッテリ１１）からの電力を主電源端子２１に供給させる制御をする。具体的には、充電電圧Ｖ＿ｉｎが閾値を超えた場合に、マイコン３４は、通信端子３４ｄ、トランシーバ３５並びにＣＡＮバス端子２３及び２４を介して、ＥＣＵ１５に対して主電源用リレー１２をオン状態にさせる指令を出す。この指令を受けたＥＣＵ１５は、トランジスタ１７を介して主電源用リレー１２をオン状態にさせる。なお、充電電圧Ｖ＿ｉｎと比較される閾値は、予め設定（マイコン３４に記憶）された値であり、主電源（バッテリ１１）が供給する電圧（電源電圧Ｖｂ）に対して、０よりも大きく１よりも小さい所定の割合（例えば、０．６）を乗じて得られる値である。

なお、マイコン３４は、電源入力端子３４ａを介して制御電源端子２２から電力供給を受けると、速やかに、安全状態の監視を含む所定処理を実行し、その結果を、ＣＡＮバス端子２３及び２４を介してＥＣＵ１５に通知する。安全状態の監視には、電圧検出端子３４ｂによる電圧チェック、マイコン自身の温度チェック、各種周辺装置の動作チェック、図示されていない各種センサによる状態監視（モータ２の回転数等）等が含まれる。また、マイコン３４は、ＣＡＮバス端子２３及び２４、トランシーバ３５並びに通信端子３４ｄを介したＥＣＵ１５からの指示に基づいて、制御端子３４ｃを介してモータ駆動回路４１に制御信号を送ることで、モータ駆動回路４１にモータ２を駆動させる制御もする。

トランシーバ３５は、ＣＡＮバス用のトランシーバであり、マイコン３４の通信端子３４ｄと接続され、マイコン３４の通信部として、ＥＣＵ１５とＣＡＮによる通信をする。

モータ駆動回路４１は、主電源（バッテリ１１）から供給される電力によってモータ２を駆動する駆動回路であり、例えば、インバータ回路である。

図１と図４とを比べて分かるように、本実施の形態の給電制御装置３０では、従来のモータ制御駆動回路８０が備えていたトランジスタ７１、ダイオード７５及び抵抗７６が不要となっている。

次に、以上のように構成された本実施の形態におけるモータ駆動装置４０を含む車両システムの動作について説明する。

図２は、本実施の形態における車両システムの動作（特に、突入電流を制限する給電制御方法を含む電源制御を中心した処理）を示すフローチャートである。ここで、図２において、左側のステップ列（Ｓ１０〜Ｓ２０）は上流装置１０（主に、ＥＣＵ１５）での処理を示し、中央のステップ列（Ｓ３０〜Ｓ３５）は車両システムにおけるマイコン３４及び電源の状態を示し、右側のステップ列（Ｓ４０〜Ｓ４６）はモータ駆動装置４０（主に、マイコン３４）における処理を示す。また、図２において、処理の記号で示されるステップ（Ｓ１２、Ｓ１４、Ｓ１７、Ｓ１８、Ｓ２０、Ｓ４２）は、電源の制御（主電源用リレー１２及び制御電源用リレー１４に対する指令）であり、定義済み処理の記号で示されるステップ（Ｓ１０、Ｓ１５、Ｓ１９、Ｓ３０〜Ｓ３５、Ｓ４０、Ｓ４４〜Ｓ４６）は、その他の処理（動作モード及び状態を含む）を示す。

まず、車両におけるイグニッションスイッチをオフ状態としてエンジンを停止しているとき、ＥＣＵ１５は、エンジン停止モードとなっている（ステップＳ１０）。エンジン停止モードでは、ＥＣＵ１５は、イグニッションスイッチのオンオフ状態を監視し（Ｓ１１）、オフ状態である場合には（Ｓ１１でＮ）、この監視を継続し、オン状態になったと判定すると（Ｓ１１でＹ）、次の処理に進む。なお、エンジン停止モードでは、主電源用リレー１２及び制御電源用リレー１４はオフ状態になっている。

ＥＣＵ１５は、イグニッションスイッチがオン状態になったと判定すると（Ｓ１１でＹ）、制御電源用リレー１４をオン状態にさせるためのオン指令を送る（Ｓ１２）。具体的には、ＥＣＵ１５は、制御信号によってトランジスタ１６をオン状態にする。これによって、制御電源用リレー１４もオン状態となり、制御電源（ＤＣ／ＤＣコンバータ１３）からの電力（電源電圧Ｖｉｇの電力）が制御電源端子２２に供給される。その後、ＥＣＵ１５は、主電源用リレー１２をオン状態にする条件が成立した（つまり、マイコン３４から主電源用リレー１２をオン状態にさせる指令を受けた）か否かの判断を、その条件が成立するまで繰り返す（Ｓ１３）。

制御電源端子２２に電源電圧Ｖｉｇが供給されると、マイコン３４の電源入力端子３４ａにも電源電圧Ｖｉｇが供給されてマイコン３４が動作を開始するとともに（Ｓ３０）、制御電源端子２２からの抵抗３３及び給電線３１を介した制限された電流によって平滑コンデンサ３２への充電（プリチャージ）が開始される（Ｓ３１）。つまり、平滑コンデンサ３２は、制御電源端子３２から給電線３１を通じ電力供給を受けると、抵抗３３により突入電流を制限しながら充電される。

動作を開始したマイコン３４は、電圧検出端子３４ｂの電圧を監視することにより、平滑コンデンサ３２の充電電圧Ｖｉｎを検出する（Ｓ４０）。マイコン３４は、検出した充電電圧Ｖ＿ｉｎが閾値を超えるか否かを判断する（Ｓ４１）。この判断は、閾値を超えると判断するまで繰り返される（Ｓ４１でＮ）。

充電電圧Ｖ＿ｉｎが閾値を超えたと判断した場合には（Ｓ４１でＹ）、マイコン３４は、通信端子３４ｄ、トランシーバ３５並びにＣＡＮバス端子２３及び２４を介して、ＥＣＵ１５に対して主電源用リレー１２をオン状態にさせる指令を出す（Ｓ４２）。

主電源用リレー１２をオン状態にさせる指令を受けたＥＣＵ１５は、主電源用リレー１２をオン状態にする条件が成立したと判断し（Ｓ１３でＹ）、主電源用リレー１２をオン状態にさせるためのオン指令を送る（Ｓ１４）。具体的には、ＥＣＵ１５は、制御信号によってトランジスタ１７をオン状態にする。これによって、主電源用リレー１２もオン状態となり、主電源（バッテリ１１）からの電力（電源電圧Ｖｂの電力）が主電源端子２１及び給電線３１を介して平滑コンデンサ３２及びモータ駆動回路４１に供給される。これにより、主電源（バッテリ１１）からの制限されない電流による平滑コンデンサ３２への充電（メインチャージ）が行われる。なお、本実施の形態では、主電源（バッテリ１１）の電源電圧Ｖｂ及び制御電源（ＤＣ／ＤＣコンバータ１３）の電源電圧Ｖｉｇが略同一であるので、プリチャージの後にメインチャージが開始されても、主電源から制御電源、あるいは、その逆方向に電流が流れることがほとんどない。

次に、ＥＣＵ１５は、エンジン稼動中モードに移行する（Ｓ１５）。ＥＣＵ１５がエンジン稼動中モードになると、ＥＣＵ１５は、モータ駆動装置４０に対する制御も含めて車両に関する各種処理や制御を実行する。また、ＥＣＵ１５は、エンジン稼動中モードのときもイグニッションスイッチのオンオフ状態を監視し（Ｓ１６）、オン状態である場合には（Ｓ１６でＮ）この監視を継続し、オフ状態になったと判定すると（Ｓ１６でＹ）次の処理に進む。

一方、マイコン３４は、ＥＣＵ１５からのモータ駆動の指令を監視しており（Ｓ４３）、モータ駆動の指令がなされたと判定すると（Ｓ４３でＹ）、モータ駆動装置４０によってモータ２を駆動するよう制御し（Ｓ４４）、モータ停止の指令がなされたと判定すると（Ｓ４３でＮ）、モータ駆動装置４０による駆動を停止するよう制御する（Ｓ４５）。例えば、エンジン稼動中モードにおいては、ＥＣＵ１５及びマイコン３４は、モータ２による電動オイルポンプの駆動や停止を制御している。

次に、エンジン稼動中モードのＥＣＵ１５は、イグニッションスイッチがオフ状態になったと判定すると（Ｓ１６でＹ）、主電源用リレー１２をオフ状態にさせるためのオフ指令を送る（Ｓ１７）。具体的には、ＥＣＵ１５は、制御信号によってトランジスタ１７をオフ状態にする。これによって主電源用リレー１２もオフ状態となり、主電源（バッテリ１１）からの電力（電源電圧Ｖｂの電力）が主電源端子２１に供給されることが停止される（Ｓ３３）。

次に、ＥＣＵ１５は、マイコン３４に対してエンジン停止モードに移行するよう制御する（Ｓ１８）。具体的には、ＥＣＵ１５は、ＣＡＮバス端子２３及び２４を介して、マイコン３４に、エンジン停止モードに移行するよう指令する通知信号を送出し（Ｓ３４）、その通知信号を受けたマイコン３４は、エンジン停止モードに移行する（Ｓ４５）。具体的には、マイコン３４は、モータ駆動回路４１によるモータ２の駆動を停止させる制御をする。その後、ＥＣＵ１５は、エンジン停止モードへと移行する（Ｓ１６）。

次に、エンジン停止モードに移行したＥＣＵ１５は、制御電源用リレー１４をオフ状態にさせるためのオフ指令を送る（Ｓ２０）。具体的には、ＥＣＵ１５は、制御信号によってトランジスタ１６をオフ状態にする。これによって制御電源用リレー１４もオフ状態となり、制御電源（ＤＣ／ＤＣコンバータ１３）からの電力（電源電圧Ｖｉｇの電力）が制御電源端子２２に供給されることが停止される（Ｓ３５）。その結果、マイコン３４の電源入力端子３４ａへの電源電圧Ｖｉｇの供給が停止し、マイコン３４は、動作を停止する（Ｓ４６）。

なお、図２では、電源の制御を中心とした処理のフローが示されたので、図示が省略されたが、マイコン３４は、電源入力端子３４ａを介して制御電源端子２２から電力供給を受けると、速やかに、安全状態の監視を含む所定処理を実行し、その結果を、ＣＡＮバス端子２３及び２４を介してＥＣＵ１５に通知する。安全状態の監視には、電圧検出端子３４ｂによる電圧チェック、マイコン自身の温度チェック、各種周辺装置の動作チェック、図示されていない各種センサによる状態監視（モータ２の回転数等）等が含まれる。安全状態の監視結果の通知を受けたＥＣＵ１５は、その通知内容に依存した各種処理（電源制御の継続、停止、運転者への通知等）を行う。

図３は、本実施の形態における車両システムの動作を示すタイミングチャートである。図３の（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、制御電源用リレー１４の動作タイミング、主電源用リレー１２の動作タイミング、平滑コンデンサ３２の充電電圧Ｖ＿ｉｎの波形、マイコン３４による充電電圧Ｖ＿ｉｎの検出結果（ＥＣＵ１５への通知）のタイミングを示す。

イグニッションスイッチがオン状態になると、制御電源用リレー１４がオン状態となり（図３の（ａ））、制御電源（ＤＣ／ＤＣコンバータ１３）からの電力（電源電圧Ｖｉｇの電力）が制御電源端子２２に供給される。

これによって、制御電源端子２２に供給された電源電圧Ｖｉｇによる抵抗３３及び給電線３１を介した平滑コンデンサ３２への充電が開始されるとともに（図３の（ｃ）の「プリチャージ」）、マイコン３４の電源入力端子３４ａにも電源電圧Ｖｉｇが供給され、マイコン３４が電圧検出端子３４ｂを介して充電電圧Ｖ＿ｉｎの検出を開始する（図３の（ｄ）の「起動時間」）。

充電電圧Ｖ＿ｉｎが閾値を超えたことを検出したマイコン３４は、主電源用リレー１２をオン状態にさせるためのオン指令をＥＣＵ１５に送るので（図３の（ｄ）の立ち上がりエッジ）、そのオン指令を受けたＥＣＵ１５によって主電源用リレー１２がオン状態となる（図３の（ｂ））。その結果、主電源（バッテリ１１）からの電力（電源電圧Ｖｂの電力）が主電源端子２１及び給電線３１を介して平滑コンデンサ３２に供給され、充電電圧Ｖ＿ｉｎがさらに上昇し、平滑コンデンサ３２への充電が完了する（図３の（ｃ）の「メインチャージ」）。

以上のように、本実施の形態の車両システムにおける給電制御装置３０は、主電源（バッテリ１１）と制御電源（ＤＣ／ＤＣコンバータ１３）とを含む上流装置１０と、主電源から供給される電力によってモータ２を駆動するモータ駆動回路４１との間に接続され、上流装置１０の電源投入時における主電源からの突入電流を制限する装置であって、主電源から電力供給を受ける主電源端子２１と、主電源端子２１に供給された電力をモータ駆動回路４１に供給する給電線３１と、給電線３１に接続された平滑コンデンサ３２と、制御電源から電力供給を受ける制御電源端子２２と、制御電源端子２２と主電源端子２１との間に接続された抵抗３３と、制御電源端子２２から電力供給を受けて動作するマイコン３４とを備える。上流装置１０は、電源投入の指示を受けると、主電源からの電力を主電源端子２１に供給する経路を遮断した状態で、制御電源からの電力を制御電源端子２２に供給する。マイコン３４は、制御電源端子２２から電力供給を受けると、平滑コンデンサ３２の充電電圧Ｖ＿ｉｎを検出し、検出した充電電圧Ｖ＿ｉｎが閾値を超えた場合に、上流装置１０に対して、主電源からの電力を主電源端子２１に供給させる制御をする。

これにより、電源投入後に、まず制限された電流で平滑コンデンサ３２へのプリチャージが行われ、その後に制限されない電流によるメインチャージが開始されるので、上流装置１０から平滑コンデンサ３２への突入電流が制限されることに加えて、次の効果が奏される。つまり、マイコン３４は、平滑コンデンサ３２の充電電圧Ｖ＿ｉｎを電源として動作するのではなく、制御電源からの電力供給を受けて動作するので、上流装置１０における電源投入後に速やかに安全状態の監視等の動作を開始できる。そして、電源投入後に制御電源によって速やかに動作を開始したマイコン３４は、平滑コンデンサ３２の充電電圧Ｖ＿ｉｎを検出し、検出した充電電圧Ｖ＿ｉｎが閾値を超えた場合に主電源によるメインチャージを開始するので、その閾値を任意に設定でき、突入電流の制限についての設計の自由度が高い。

また、充電電圧Ｖ＿ｉｎと比較される閾値は、主電源が供給する電圧に対して、０よりも大きく１よりも小さい所定の割合を乗じて得られる値である。

これにより、充電電圧Ｖ＿ｉｎと比較される閾値は、主電源が供給する電圧よりも低い任意の値に設定され得る。

また、マイコン３４は、充電電圧Ｖ＿ｉｎが閾値を超えた場合に、車載ネットワークによる通信を用いて、上流装置１０に対して、主電源からの電力を主電源端子２１に供給させる制御をする。

これにより、ＣＡＮ等の汎用性のある車載ネットワークによる通信によって、マイコン３４から上流装置１０に情報が伝達されるので、上流装置１０は、マイコン３４との通信のために専用の通信回路を設ける必要がなくなる。また、マイコン３４による安全状態の監視結果を、車載ネットワークを介して上流装置に伝達することも可能になる。

また、マイコン３４は、さらに、モータ駆動回路４１に対してモータ２を駆動させる制御をする。

これにより、マイコン３４は、突入電流を制限するための制御だけでなく、モータ駆動回路４１を介してモータ２を駆動する制御も行うので、これら２つの制御それぞれに専用の回路を設ける場合に比べ、回路規模が縮小される。

また、主電源及び制御電源から供給される電圧は、略同一であり、制御電源端子２２と主電源端子２１との間には、ダイオードが接続されていない。

これにより、主電源及び制御電源から供給される電圧（電源電圧Ｖｂ及び電源電圧Ｖｉｇ）が略同一であるので、プリチャージの後にメインチャージを開始しても、主電源から制御電源、あるいは、その逆方向に電流が流れることがほとんどない。よって、従来のように制御電源端子２２と主電源端子２１との間に接続された抵抗３３と直列にダイオードを接続することが不要となり、給電制御装置３０を構成する部品点数が削減される。

また、主電源は、バッテリ１１から供給される直流電圧を主電源端子２１に供給し、制御電源は、バッテリ１１から供給される直流電圧を所定の直流電圧に変換し、変換後の直流電圧を制御電源端子２２に供給する。

これにより、制御電源は、バッテリ１１から供給される直流電圧を所定の直流電圧に変換し、変換後の直流電圧を制御電源端子に供給するので、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３によって最大出力電流を制限することが容易となり、平滑コンデンサ３２へのプリチャージにおける突入電流が確実に制限され得る。

また、本実施の形態における給電制御方法は、主電源（バッテリ１１）から、モータ２を駆動するモータ駆動回路４１に接続された平滑コンデンサ３２に流れる突入電流を制限する方法であって、電源投入の指示を受けると、主電源からの電力供給をオフにした状態で、制御電源（ＤＣ／ＤＣコンバータ１３）からマイコン３４に電力を供給するとともに、制御電源からの電流を制限しながら平滑コンデンサ３２及びモータ駆動回路４１に制御電源からの電流を供給するプリチャージステップ（図２のＳ１２、Ｓ３０、Ｓ３１）と、マイコン３４が、平滑コンデンサ３２の充電電圧Ｖ＿ｉｎを検出し、検出した充電電圧Ｖ＿ｉｎが閾値を超えた場合に、主電源から平滑コンデンサ３２及びモータ駆動回路４１に電流を供給する制御をするメインチャージステップ（図２のＳ４０〜Ｓ４２、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ３２）とを含む。

これにより、電源投入後に、まず制限された電流で平滑コンデンサ３２へのプリチャージが行われ、その後に制限されない電流によるメインチャージが開始されるので、上流装置１０から平滑コンデンサ３２への突入電流が制限されることに加えて、次の効果が奏される。つまり、マイコン３４は、平滑コンデンサ３２の充電電圧Ｖ＿ｉｎを電源として動作するのではなく、制御電源からの電力供給を受けて動作するので、上流装置１０における電源投入後に速やかに安全状態の監視等の動作を開始できる。そして、電源投入後に制御電源によって速やかに動作を開始したマイコン３４は、平滑コンデンサ３２の充電電圧Ｖ＿ｉｎを検出し、検出した充電電圧Ｖ＿ｉｎが閾値を超えた場合に主電源によるメインチャージを開始するので、その閾値を任意に設定でき、突入電流の制限についての設計の自由度が高い。

以上、本発明に係る給電制御装置、モータ駆動装置及び給電制御方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、実施の形態における一部の構成要素を組み合わせて構築される別の形態も、本発明の範囲内に含まれる。

例えば、上記実施の形態では、主電源がバッテリ１１であり、制御電源がＤＣ／ＤＣコンバータ１３であったが、このような組み合わせに限定されるものではなく、主電源及び制御電源は、直流電圧を出力する電源であれば、いずれもが同一又は異なるバッテリであってもよいし、いずれもが同一又は異なる定電圧電源であってもよいし、一方がバッテリで他方が定電圧電源であってもよい。

また、上記実施の形態では、モータ２は、電動オイルポンプ用のモータであったが、ウォータポンプ用のモータ等の他のモータであってもよい。

また、上記実施の形態では、モータ駆動装置４０を含む車両システムの例が説明されたが、本発明に係る給電制御装置、モータ駆動装置及び給電制御方法は、車両システムの用途に限定されるものではなく、突入電流を制限する装置として、あらゆる種類の用途に適用できる。

本発明は、電源投入時に流れる突入電流を制限する給電制御装置及びモータ駆動装置として、特に、電源投入後に速やかに制御回路が安全状態の監視等の動作を開始でき、かつ、突入電流の制限についての設計の自由度が高い給電制御装置及びモータ駆動装置として、例えば、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載されるモータ用の給電制御装置として、利用できる。

２ モータ
１０ 上流装置
１１ バッテリ
１２ 主電源用リレー
１３ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１４ 制御電源用リレー
１５ ＥＣＵ
１６、１７ トランジスタ
２０ コネクタ
２１ 主電源端子
２２ 制御電源端子
２３、２４ ＣＡＮバス端子
２５ ＧＮＤ（グランド）端子
３０ 給電制御装置
３１ 給電線
３２ 平滑コンデンサ
３３ 抵抗
３４ マイコン
３４ａ 電源入力端子
３４ｂ 電圧検出端子
３４ｃ 制御端子
３４ｄ 通信端子
３５ トランシーバ
３６ ＧＮＤ（グランド）
４０ モータ駆動装置
４１ モータ駆動回路

Claims (8)

1. 主電源と制御電源とを含む上流装置と、前記主電源から供給される電力によってモータを駆動する駆動回路との間に接続され、前記上流装置の電源投入時における前記主電源からの突入電流を制限する給電制御装置であって、
   前記主電源から電力供給を受ける主電源端子と、
   前記主電源端子に供給された電力を前記駆動回路に供給する給電線と、
   前記給電線に接続された平滑コンデンサと、
   前記制御電源から電力供給を受ける制御電源端子と、
   前記制御電源端子と前記主電源端子との間に接続された抵抗と、
   前記制御電源端子から電力供給を受けて動作する制御回路とを備え、
   前記上流装置は、電源投入の指示を受けると、前記主電源からの電力を前記主電源端子に供給する経路を遮断した状態で、前記制御電源からの電力を前記制御電源端子に供給し、
   前記平滑コンデンサは、前記制御電源端子から前記給電線を通じ電力供給を受けると、前記抵抗により突入電流を制限しながら充電され、
   前記制御回路は、前記制御電源端子から電力供給を受けると、前記平滑コンデンサの充電電圧を検出し、検出した前記充電電圧が閾値を超えた場合に、前記上流装置に対して、前記主電源からの電力を前記主電源端子に供給させる制御をする
   給電制御装置。
2. 前記閾値は、前記主電源が供給する電圧に対して、０よりも大きく１よりも小さい所定の割合を乗じて得られる値である
   請求項１記載の給電制御装置。
3. 前記制御回路は、前記充電電圧が前記閾値を超えた場合に、車載ネットワークによる通信を用いて、前記上流装置に対して、前記主電源からの電力を前記主電源端子に供給させる制御をする
   請求項１又は２記載の給電制御装置。
4. 前記制御回路は、さらに、前記駆動回路に対して前記モータを駆動させる制御をする
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の給電制御装置。
5. 前記主電源及び前記制御電源から供給される電圧は、略同一であり、
   前記制御電源端子と前記主電源端子との間には、ダイオードが接続されていない
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の給電制御装置。
6. 前記主電源は、バッテリから供給される直流電圧を前記主電源端子に供給し、
   前記制御電源は、前記バッテリから供給される直流電圧を所定の直流電圧に変換し、変換後の直流電圧を前記制御電源端子に供給する
   請求項５記載の給電制御装置。
7. 請求項１記載の駆動回路と、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の給電制御装置と
   を備えるモータ駆動装置。
8. 主電源から、モータを駆動する駆動回路に接続された平滑コンデンサに流れる突入電流を制限する給電制御方法であって、
   電源投入の指示を受けると、前記主電源からの電力供給をオフにした状態で、制御電源から制御回路に電力を供給するとともに、前記制御電源からの電流を制限しながら前記平滑コンデンサ及び前記駆動回路に前記制御電源からの電流を供給するプリチャージステップと、
   前記制御回路が、前記平滑コンデンサの充電電圧を検出し、検出した前記充電電圧が閾値を超えた場合に、前記主電源から前記平滑コンデンサ及び前記駆動回路に電流を供給する制御をするメインチャージステップと
   を含む給電制御方法。

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