JP2017184447A - Motor drive unit - Google Patents

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剛 木下
Takeshi Kinoshita
剛 木下
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor drive unit capable of resetting quickly to rotation control at a target rotational speed, upon resolution of output voltage drop of a charge pump.SOLUTION: An FET driver 70 generates a FET gate signal for operating the FETs 44A, 44B, 44C, 44D, 44E, 44F of an inverter circuit 40, by using a step-up voltage generated by a charge pump 114, and outputs to the inverter circuit 40. The FET driver 70 stops output of the FET gate signal to the inverter circuit 40, when the step-up voltage generated by the charge pump 114 is less than a control voltage Vcc, otherwise resumes output of the FET gate signal to the inverter circuit 40.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、モータ駆動装置に関する。   The present invention relates to a motor drive device.

車両用エアコンのブロアモータ等に用いられるブラシレスDCモータ(以下、「モータ」と略記)の制御装置は、目標回転速度に対応したデューティ比の電圧をインバータ回路に生成させ、生成させた電圧をモータのコイルに印加させている。   A control device for a brushless DC motor (hereinafter abbreviated as “motor”) used in a blower motor of a vehicle air conditioner causes the inverter circuit to generate a voltage having a duty ratio corresponding to the target rotational speed, and the generated voltage is supplied to the motor. It is applied to the coil.

インバータ回路は、FET(電界効果トランジスタ)等のスイッチング素子を断続的にオンにして電源電圧を変調するPWM(パルス幅変調)によって、モータのコイルに印加する電圧を生成する。車両の電源であるバッテリの電圧は略12Vと比較的高いので、インバータ回路を構成するFETをオンオフさせるために当該FETのゲートに印加されるFETゲート信号も相応の高さが要求される。   The inverter circuit generates a voltage to be applied to the motor coil by PWM (pulse width modulation) that modulates a power supply voltage by intermittently turning on a switching element such as an FET (field effect transistor). Since the voltage of the battery, which is the power source of the vehicle, is relatively high at about 12 V, the FET gate signal applied to the gate of the FET to turn on and off the FET constituting the inverter circuit is also required to have a corresponding height.

車両用エアコンのモータを駆動させるモータ駆動装置では、マイクロコンピュータ等が生成した制御信号を、プリドライバによってインバータ回路を構成するFETがスイッチング動作可能な程度まで増幅させて、FETゲート信号を生成している。   In a motor drive device that drives a motor of a vehicle air conditioner, a control signal generated by a microcomputer or the like is amplified by a pre-driver to such an extent that the FET constituting the inverter circuit can perform a switching operation to generate an FET gate signal. Yes.

制御信号を増幅するプリドライバには、チャージポンプを介して電力が供給される。チャージポンプは、制御電圧Vcc等を昇圧してプリドライバに供給する。   Power is supplied to the pre-driver that amplifies the control signal via a charge pump. The charge pump boosts the control voltage Vcc and supplies it to the pre-driver.

しかしながら、何らかの原因により電源であるバッテリの電圧に対してチャージポンプによる昇圧の電圧が瞬間的に低下する場合がある。例えば、サージ等の高電圧のパルスが電源電圧に重畳されている場合に、何らかの原因で電源電圧がさらに上昇した際には、チャージポンプの昇圧が電源電圧の変化に追い付かないという現象が生じ得る。その結果、チャージポンプによって昇圧された制御電圧によってプリドライバが生成したFETゲート信号の電圧に基づくインバータ回路のFETのゲート−ソース電圧とインバータ回路のFETの閾値電圧との差が、インバータ回路のFETのドレイン−ソース電圧未満となる場合がある。かかる場合には、インバータ回路のFETは飽和領域で動作することになり、当該FETの発熱が顕著になるという問題があった。   However, there is a case where the voltage boosted by the charge pump instantaneously decreases with respect to the voltage of the battery as the power source for some reason. For example, when a high-voltage pulse such as a surge is superimposed on the power supply voltage, if the power supply voltage further rises for some reason, the phenomenon that the boost of the charge pump cannot catch up with the change in the power supply voltage may occur. . As a result, the difference between the gate-source voltage of the FET of the inverter circuit and the threshold voltage of the FET of the inverter circuit based on the voltage of the FET gate signal generated by the pre-driver by the control voltage boosted by the charge pump is the FET of the inverter circuit. May be less than the drain-source voltage. In such a case, the FET of the inverter circuit operates in a saturation region, and there is a problem that heat generation of the FET becomes remarkable.

そこで、モータ駆動回路では、一例として図4に示したチャージポンプ低電圧保護処理によってインバータ回路のFETの過熱を抑制している。ステップ400では、電源電圧が上昇したことで、チャージポンプ低電圧保護及び過電圧保護を検出する。ステップ402では、モータの回転速度の指令を0とし、ステップ404では、PI制御によってモータの回転速度を減速させるためのデューティ比を算出する。   Therefore, in the motor drive circuit, overheating of the FET of the inverter circuit is suppressed by the charge pump low voltage protection processing shown in FIG. 4 as an example. In step 400, the charge pump undervoltage protection and overvoltage protection are detected because the power supply voltage has increased. In step 402, the command for the rotational speed of the motor is set to 0, and in step 404, a duty ratio for reducing the rotational speed of the motor by PI control is calculated.

ステップ406では、モータの実回転速度が所定の回転速度(例えば、244rpm)未満になったか否かを判定し、肯定判定の場合には、ステップ408でモータの実回転速度を0とし、ステップ410ではPI制御によって算出されるデューティ比を0とし、ステップ412ではモータへの通電オフを実行する。   In step 406, it is determined whether or not the actual rotational speed of the motor has become less than a predetermined rotational speed (for example, 244 rpm). If the determination is affirmative, the actual rotational speed of the motor is set to 0 in step 408 and step 410 is performed. In step 412, the duty ratio calculated by the PI control is set to 0. In step 412, the motor is turned off.

ステップ414では、電源電圧が低下してチャージポンプ低電圧保護及び過電圧保護の解除が可能か否かを判定し、肯定判定の場合には、ステップ416でモータのスロースタート起動を開始して処理をリターンする。   In step 414, it is determined whether the power supply voltage decreases and the charge pump undervoltage protection and overvoltage protection can be released. If the determination is affirmative, the motor slow start activation is started in step 416 and the process is performed. Return.

図5(A)は、電源電圧200の変化、高電圧パルス202、チャージポンプ低電圧保護の実行状況204、過電圧保護の実行状況206、モータへの通電状況208及びモータの回転速度の一例を示し、(B)は、チャージポンプ低電圧保護及び過電圧保護の実行ダイアログ210、チャージポンプ電圧214、サージ等の高電圧が電源電圧に重畳された結果の電源電流実効値212及び電源電圧実効値216の一例を示し、(C)は、過電圧保護の実行ダイアログ218、モータのロータの位置を検出するためのホール素子のU相信号220、電源電流実効値212及び電源電圧実効値216の一例を示している。   FIG. 5A shows an example of a change in the power supply voltage 200, a high voltage pulse 202, a charge pump low voltage protection execution status 204, an overvoltage protection execution status 206, a motor energization status 208, and a motor rotation speed. , (B) shows a charge pump undervoltage protection and overvoltage protection execution dialog 210, a charge pump voltage 214, a power supply current effective value 212 and a power supply voltage effective value 216 as a result of superimposing a high voltage such as a surge on the power supply voltage. (C) shows an example of an overvoltage protection execution dialog 218, a Hall element U-phase signal 220 for detecting the position of the rotor of the motor, an example of a power supply current effective value 212, and a power supply voltage effective value 216. Yes.

図5の時間t1では、電源電圧200が高電圧状態になると、チャージポンプ低電圧保護及び過電圧保護がオンになる。図5(B)で時間t1では、電源電圧実効値216に比してチャージポンプの昇圧を示すチャージポンプ電圧214の上昇が遅い。かかる現象は、チャージポンプ内のコンデンサの充電が電源電圧実効値216の上昇に追い付かないためである。その結果、時間t1では、過電圧保護と共にチャージポンプ低電圧保護がオンになり、モータの回転速度は時間t1以降で低下する。 At time t 1 in FIG. 5, when the power supply voltage 200 is in a high voltage state, the charge pump undervoltage protection and overvoltage protection are turned on. In FIG. 5B, at time t 1 , the rise of the charge pump voltage 214 indicating the boost of the charge pump is slower than the power supply voltage effective value 216. This phenomenon is because the charging of the capacitor in the charge pump cannot catch up with the rise of the power supply voltage effective value 216. As a result, at time t 1, the charge pump undervoltage protection is turned on together with the overvoltage protection, the rotational speed of the motor is reduced at a time t 1 later.

時間t2では、チャージポンプ電圧214が上昇したことで、チャージポンプ低電圧保護は解除されるべき状態であるが、電源電圧200は依然として高い状態なので、過電圧保護は継続される。その結果、モータの回転速度は、過電圧保護時の指令信号であるSI信号が示すデューティ比30%に相当する回転速度になるように、モータへの通電が制御される。 At time t 2 , the charge pump low voltage protection is to be released due to the rise of the charge pump voltage 214, but the overvoltage protection is continued because the power supply voltage 200 is still high. As a result, the energization of the motor is controlled so that the rotation speed of the motor becomes a rotation speed corresponding to a duty ratio of 30% indicated by the SI signal that is a command signal for overvoltage protection.

時間t3では、電源電圧が低下し、過電圧保護は解除される。しかしながら、チャージポンプ低電圧保護に係るデューティ比0%のSI信号は、モータの回転速度が244rpm未満にならないと解除されない。図5(A)では、電源電圧にはサージ等の高電圧パルス202が重畳されているので、時間t4と時間t5との間に代表されるように、SI信号が示すデューティ比30%である過電圧保護が断続的にオンになる。その結果、モータの回転速度がデューティ比0%のSI信号の解除の閾値である244rpm未満にならず、本来の目標回転速度での回転制御に移行できないという問題があった。 At time t 3 , the power supply voltage decreases and the overvoltage protection is released. However, the SI signal having a duty ratio of 0% related to the charge pump low voltage protection is not canceled unless the rotational speed of the motor is less than 244 rpm. In FIG. 5A, since the high voltage pulse 202 such as a surge is superimposed on the power supply voltage, the duty ratio indicated by the SI signal is 30% as typified between the time t 4 and the time t 5. The overvoltage protection is intermittently turned on. As a result, there has been a problem that the rotational speed of the motor does not become less than 244 rpm, which is the threshold for canceling the SI signal with a duty ratio of 0%, and it is not possible to shift to the rotational control at the original target rotational speed.

図4に示した処理では、ステップ400に示したように、電源電圧が所定の値を超えた場合にチャージポンプ低電圧保護及び過電圧保護を実行する。電源電圧が低下すれば、少なくとも過電圧保護を実行する必要はないが、電源電圧のみでは、チャージポンプ低電圧保護が不要になったか否かは判断できない。チャージポンプ低電圧保護の要否は、スイッチング素子のゲート−ソース電圧とスイッチング素子の閾値電圧との差を、スイッチング素子のドレイン−ソース電圧と比較することを要する。しかしながら、かかる場合には、電源電圧からドレイン−ソース電圧を、FETゲート信号の電圧からゲート−ソース電圧を、各々算出する必要がある。かかる演算処理は煩雑なので、図4の処理では、モータの回転速度が所定値である244rpm未満になった場合には、ゲート−ソース電圧とドレイン−ソース電圧とが正常化したとみなし、チャージポンプ低電圧保護を解除している。   In the process shown in FIG. 4, as shown in step 400, when the power supply voltage exceeds a predetermined value, charge pump undervoltage protection and overvoltage protection are executed. If the power supply voltage decreases, it is not necessary to execute at least overvoltage protection, but it is not possible to determine whether or not charge pump low-voltage protection is no longer necessary with only the power supply voltage. The necessity of charge pump low voltage protection requires comparing the difference between the gate-source voltage of the switching element and the threshold voltage of the switching element with the drain-source voltage of the switching element. However, in such a case, it is necessary to calculate the drain-source voltage from the power supply voltage and the gate-source voltage from the voltage of the FET gate signal. Since this calculation process is complicated, in the process of FIG. 4, when the rotational speed of the motor is less than a predetermined value of 244 rpm, it is considered that the gate-source voltage and the drain-source voltage are normalized, and the charge pump The low voltage protection is released.

特許文献1には、チャージポンプの電圧が低下する場合には、デューティ比を強制的に低下させることでチャージポンプの出力の電圧低下を解消するインバータ回路電源の制御方法が開示されている。   Patent Document 1 discloses a method for controlling an inverter circuit power supply that eliminates a voltage drop in the output of the charge pump by forcibly reducing the duty ratio when the voltage of the charge pump is reduced.

特開2000−287455号公報JP 2000-287455 A

しかしながら、特許文献1に記載のインバータ回路電源の制御方法は、指令信号とは異なるデューティ比の電圧を生成するので、モータ等の電力負荷の動作が、意図通りに行われないという問題点があった。   However, since the inverter circuit power supply control method described in Patent Document 1 generates a voltage having a duty ratio different from that of the command signal, there is a problem that the operation of a power load such as a motor is not performed as intended. It was.

本発明は上記に鑑みてなされたもので、チャージポンプの出力の電圧低下が解消した場合に、指令信号が示す目標回転速度での回転制御に迅速に復帰可能なモータ駆動装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and provides a motor drive device capable of quickly returning to rotation control at a target rotation speed indicated by a command signal when a voltage drop in the output of the charge pump is eliminated. Objective.

前記課題を解決するために、請求項1に記載のモータ駆動装置は、供給された制御信号により各々オンオフ制御される複数のスイッチング素子を備え、前記複数のスイッチング素子のオンオフ状態に応じて、供給された電源電圧を駆動電圧に変換してモータを駆動する駆動部と、制御電圧を昇圧して前記駆動部に供給する昇圧回路と、前記昇圧回路が生成した昇圧電圧と前記制御電圧とを比較する制御電圧比較部と、前記制御電圧比較部での比較に基づき、前記昇圧電圧が前記制御電圧未満の場合に前記制御信号の前記駆動部への供給を停止し、前記昇圧電圧が前記制御電圧以上の場合に前記制御信号の前記駆動部への供給を再開する制御部と、を含む。   In order to solve the above-described problem, the motor drive device according to claim 1 includes a plurality of switching elements each of which is controlled to be turned on / off by a supplied control signal, and is supplied according to an on / off state of the plurality of switching elements. A drive unit that converts the generated power supply voltage into a drive voltage to drive the motor, a booster circuit that boosts the control voltage and supplies the booster to the drive unit, and compares the boosted voltage generated by the booster circuit with the control voltage Based on the comparison between the control voltage comparison unit and the control voltage comparison unit, the supply of the control signal to the drive unit is stopped when the boosted voltage is less than the control voltage, and the boosted voltage is the control voltage A control unit that resumes the supply of the control signal to the drive unit in the above case.

このモータ駆動装置は、昇圧電圧が制御電圧未満の場合にチャージポンプの出力の電圧低下が生じたとみなして、制御信号の駆動部への供給を停止する。また、このモータ駆動装置は、昇圧電圧が制御電圧以上の場合にチャージポンプの出力の電圧低下が解消したとみなして、制御信号の駆動部への供給を再開する。かかる昇圧電圧と制御電圧との比較によりチャージポンプの出力の電圧低下が解消した場合を簡易迅速に判定し、指令信号が示す目標回転速度での回転制御に迅速に復帰できる。   This motor drive device considers that the voltage drop of the output of the charge pump has occurred when the boosted voltage is less than the control voltage, and stops supplying the control signal to the drive unit. Further, the motor driving device assumes that the voltage drop of the output of the charge pump has been eliminated when the boosted voltage is equal to or higher than the control voltage, and resumes supplying the control signal to the driving unit. A comparison between the boosted voltage and the control voltage makes it possible to easily and quickly determine when the voltage drop in the output of the charge pump has been eliminated, and to quickly return to the rotation control at the target rotation speed indicated by the command signal.

請求項2記載のモータ駆動装置は、請求項1記載のモータ駆動装置において、前記スイッチング素子は、前記制御信号がゲートに印加されることによってオンになる電界効果トランジスタである。   The motor drive device according to claim 2 is the motor drive device according to claim 1, wherein the switching element is a field effect transistor that is turned on when the control signal is applied to a gate.

このモータ駆動装置によれば、制御部は、電界効果トランジスタであるスイッチング素子のゲートに印加する制御信号の出力を再開することにより、指令信号が示す目標回転速度での回転制御に迅速に復帰できる。   According to this motor drive device, the control unit can quickly return to the rotation control at the target rotation speed indicated by the command signal by restarting the output of the control signal applied to the gate of the switching element that is a field effect transistor. .

請求項3記載のモータ駆動装置は、請求項1または2記載のモータ駆動装置において、前記制御部が前記制御信号の前記駆動部への供給を停止することにより前記駆動電圧の前記モータへの供給を停止させ、前記制御部が前記制御信号の前記駆動部への供給を再開することにより前記駆動電圧の前記モータへの供給を再開させる。   The motor drive device according to claim 3 is the motor drive device according to claim 1 or 2, wherein the control unit stops supplying the control signal to the drive unit, so that the drive voltage is supplied to the motor. The control unit restarts the supply of the drive voltage to the motor by restarting the supply of the control signal to the drive unit.

このモータ駆動装置によれば、駆動部への制御信号の出力をオンオフすることにより、モータへの電力供給のオンオフを迅速に切り換えることができる。   According to this motor drive device, on / off of power supply to the motor can be quickly switched by turning on / off the output of the control signal to the drive unit.

請求項4に記載のモータ駆動装置は、請求項1〜3のいずれか1項記載のモータ駆動装置において、前記制御部は、前記制御信号の前記駆動部への供給を停止している場合でも、前記制御信号の生成に係る処理を継続する。   The motor drive device according to claim 4 is the motor drive device according to any one of claims 1 to 3, wherein the control unit stops supplying the control signal to the drive unit. The processing related to the generation of the control signal is continued.

このモータ駆動装置によれば、チャージポンプの出力の電圧が低下した場合でも、制御信号の生成に係る処理である、指令信号に基づいたデューティ比を示す矩形波信号の生成を継続することにより、チャージポンプが出力する電圧が正常化した場合に、ただちに指令信号に基づいた制御に復帰できる。   According to this motor drive device, even when the voltage of the output of the charge pump decreases, by continuing the generation of the rectangular wave signal indicating the duty ratio based on the command signal, which is a process related to the generation of the control signal, When the voltage output from the charge pump is normalized, it is possible to immediately return to the control based on the command signal.

請求項5記載のモータ駆動装置は、請求項1〜4のいずれか1項記載のモータ駆動装置において、前記昇圧回路はチャージポンプであり、前記制御部は、前記チャージポンプから供給された昇圧電圧を用いて前記制御信号を生成する。   The motor drive device according to claim 5 is the motor drive device according to any one of claims 1 to 4, wherein the booster circuit is a charge pump, and the control unit is a boosted voltage supplied from the charge pump. Is used to generate the control signal.

このモータ駆動装置によれば、チャージポンプである昇圧回路から供給された電力により、制御部は、スイッチング素子をオンオフさせる電位を有する制御信号を生成することができる。   According to this motor drive device, the control unit can generate a control signal having a potential for turning on and off the switching element by the electric power supplied from the booster circuit that is a charge pump.

本発明の実施の形態に係るモータ駆動装置を用いたモータユニットの構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the motor unit using the motor drive device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るモータ駆動装置の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the motor drive device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るモータ駆動装置のチャージポンプ低電圧保護処理の一例を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed an example of the charge pump low voltage protection process of the motor drive device which concerns on embodiment of this invention. 従来技術におけるチャージポンプ低電圧保護処理の一例を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed an example of the charge pump low voltage protection process in a prior art. (A)は、電源電圧の変化、高電圧パルス、チャージポンプ低電圧保護の実行状況、過電圧保護の実行状況、モータへの通電状況及びモータの回転速度の一例を示し、(B)は、チャージポンプ低電圧保護及び過電圧保護の実行ダイアログ、チャージポンプ電圧、サージ等の高電圧が電源電圧に重畳された結果の電源電流実効値及び電源電圧実効値の一例を示し、(C)は、過電圧保護の実行ダイアログ、モータのロータの位置を検出するためのホール素子のU相信号、電源電流実効値及び電源電圧実効値の一例を示している。(A) shows an example of changes in power supply voltage, high voltage pulse, charge pump low voltage protection execution status, overvoltage protection execution status, motor energization status, and motor rotation speed. An example of the power supply current effective value and the power supply voltage effective value as a result of superimposing the high voltage such as the pump undervoltage protection and overvoltage protection dialog, the charge pump voltage, and the surge on the power supply voltage is shown in FIG. 6 shows an example of the execution dialog, the U-phase signal of the Hall element for detecting the position of the rotor of the motor, the power supply current effective value, and the power supply voltage effective value.

図1は、本実施の形態に係るモータ駆動装置20を用いたモータユニット10の構成を示す概略図である。図1の本実施の形態に係るモータユニット10は、一例として車両用エアコンの送風に用いられる、いわゆるブロアモータのユニットである。   FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a motor unit 10 using a motor drive device 20 according to the present embodiment. The motor unit 10 according to the present embodiment in FIG. 1 is a so-called blower motor unit used for blowing air from a vehicle air conditioner as an example.

本実施の形態に係るモータユニット10は、ステータ14の外側にロータ12が設けられた、アウターロータ構造の三相モータに係るものである。ステータ14はコア部材に導線が巻かれた電磁石であって、U相、V相、W相の三相を構成している。   The motor unit 10 according to the present embodiment relates to a three-phase motor having an outer rotor structure in which a rotor 12 is provided outside a stator 14. The stator 14 is an electromagnet in which a lead wire is wound around a core member, and constitutes three phases of a U phase, a V phase, and a W phase.

ステータ14のU相、V相、W相の各々は、後述するモータ駆動装置20の制御により、電磁石で発生する磁界の極性が切り替えられることにより、いわゆる回転磁界を発生する。   Each of the U-phase, V-phase, and W-phase of the stator 14 generates a so-called rotating magnetic field by switching the polarity of the magnetic field generated by the electromagnet under the control of the motor drive device 20 described later.

ロータ12の内側(図示せず)にはロータマグネットが設けられており、ロータマグネットは、ステータ14で生じた回転磁界に対応することにより、ロータ12を回転させる。   A rotor magnet is provided inside the rotor 12 (not shown), and the rotor magnet rotates the rotor 12 by responding to the rotating magnetic field generated by the stator 14.

ロータ12にはシャフト16が設けられており、ロータ12と一体になって回転する。図1には示していないが、本実施の形態ではシャフト16には、いわゆるシロッコファン等の多翼ファンが設けられ、当該多翼ファンがシャフト16と共に回転することにより、車両用エアコンにおける送風が可能となる。   The rotor 12 is provided with a shaft 16 and rotates integrally with the rotor 12. Although not shown in FIG. 1, in the present embodiment, the shaft 16 is provided with a multi-blade fan such as a so-called sirocco fan, and the multi-blade fan rotates together with the shaft 16, thereby blowing air in the vehicle air conditioner. It becomes possible.

ステータ14は、上ケース18を介して、モータ駆動装置20に取り付けられる。モータ駆動装置20は、モータ駆動装置20の基板22と、基板22上の素子から生じる熱を放散するヒートシンク24とを備えている。   The stator 14 is attached to the motor drive device 20 via the upper case 18. The motor drive device 20 includes a substrate 22 of the motor drive device 20 and a heat sink 24 that dissipates heat generated from elements on the substrate 22.

ロータ12、ステータ14及びモータ駆動装置20を含んで構成されるモータユニット10には、下ケース28が取り付けられる。   A lower case 28 is attached to the motor unit 10 including the rotor 12, the stator 14, and the motor drive device 20.

図2は、本実施の形態に係るモータ駆動装置20の概略を示す図である。図2に記載のインバータ回路40は、FETによってモータ52のステータ14のコイルに供給する電力をスイッチングする。例えば、FET44A、44DはU相のコイル14Uに、FET44B、44EはV相のコイル14Vに、FET44C、44FはW相のコイル14Wに、各々供給する電力のスイッチングを行う。   FIG. 2 is a diagram schematically showing the motor drive device 20 according to the present embodiment. The inverter circuit 40 shown in FIG. 2 switches the electric power supplied to the coil of the stator 14 of the motor 52 by FET. For example, the FETs 44A and 44D switch the power supplied to the U-phase coil 14U, the FETs 44B and 44E switch to the V-phase coil 14V, and the FETs 44C and 44F switch the power supplied to the W-phase coil 14W.

FET44A、44B、44Cの各々のドレインは、チョークコイル82を介して車載のバッテリ80の正極に接続されている。また、FET44D、44E、44Fの各々のソースはバッテリ80の負極に接続されている。   The drains of the FETs 44 </ b> A, 44 </ b> B, 44 </ b> C are connected to the positive electrode of the vehicle-mounted battery 80 via the choke coil 82. The sources of the FETs 44D, 44E, and 44F are connected to the negative electrode of the battery 80.

また、本実施の形態のモータ駆動装置20の基板上には、前述のインバータ回路40に加え、コンパレータ54、実回転数算出部56、指令回転数算出部58、スタンバイ回路60、メイン電源通電部62、PI制御部66、電圧補正部68及びFETドライバ70等が実装されている。   Further, on the substrate of the motor drive device 20 of the present embodiment, in addition to the inverter circuit 40 described above, a comparator 54, an actual rotation speed calculation unit 56, a command rotation speed calculation unit 58, a standby circuit 60, a main power supply energization unit 62, a PI control unit 66, a voltage correction unit 68, an FET driver 70, and the like are mounted.

また、本実施の形態のモータ駆動装置20の基板上には、チョークコイル82及び平滑コンデンサ84A、84B等が実装され、さらにエアコンECU(Electronic Control Unit)78及びバッテリ80が接続されている。チョークコイル82及び平滑コンデンサ84A、84Bはバッテリ80と共に略直流電源を構成している。また、エアコンECU78は、車両用エアコンの電子制御ユニットであり、ユーザがエアコンECU78によりエアコンをオンにすると、モータ駆動装置20の制御により、モータ52が作動する。また、ユーザが車両用エアコンの風量を調節する場合は、エアコンECU78を介してモータ52(ロータ12)の回転速度を指示するためのSI信号が入力される。   Further, a choke coil 82 and smoothing capacitors 84A and 84B are mounted on the substrate of the motor drive device 20 of the present embodiment, and an air conditioner ECU (Electronic Control Unit) 78 and a battery 80 are connected. The choke coil 82 and the smoothing capacitors 84A and 84B together with the battery 80 constitute a substantially DC power source. The air conditioner ECU 78 is an electronic control unit for the vehicle air conditioner. When the user turns on the air conditioner by the air conditioner ECU 78, the motor 52 is operated by the control of the motor driving device 20. When the user adjusts the air volume of the vehicle air conditioner, an SI signal for instructing the rotational speed of the motor 52 (rotor 12) is input via the air conditioner ECU 78.

本実施の形態では、シャフト16と同軸に設けられたセンサマグネット12Aの磁界をホール素子12Bが検出する。コンパレータ54は、ホール素子12Bのアナログ出力をデジタル信号に変換する装置であり、実回転数算出部は、コンパレータ54が出力したデジタル信号に基づいてロータ12の実回転速度を算出する。指令回転数算出部58はエアコンECU78等からの指示に基づいた目標回転速度を算出する。本実施の形態では、目標回転速度は、略1000〜5000rpmである。   In the present embodiment, the Hall element 12B detects the magnetic field of the sensor magnet 12A provided coaxially with the shaft 16. The comparator 54 is a device that converts the analog output of the Hall element 12 </ b> B into a digital signal, and the actual rotational speed calculation unit calculates the actual rotational speed of the rotor 12 based on the digital signal output from the comparator 54. The command rotational speed calculation unit 58 calculates a target rotational speed based on an instruction from the air conditioner ECU 78 or the like. In the present embodiment, the target rotation speed is approximately 1000 to 5000 rpm.

PI制御部66は、指令回転数算出部58が算出した目標回転速度と実回転数算出部56が算出した実回転速度とから、実回転速度を目標回転速度に変化させる場合にステータ14のコイルに印加する電圧をいわゆるPI制御によって算出する。PI制御部66は、目標回転速度と実回転速度との偏差と目標回転速度における電圧と実回転速度における電圧との偏差との比例関係基づいて目標回転速度における電圧を算出する偏差比例部66Pを含む。また、PI制御部66は、上記の比例関係のみでは残留偏差が生じる場合に、かかる残留偏差を偏差積分によって解消する偏差積分部66Iを含む。電圧補正部68は、PI制御部66による算出結果に基づくデューティ比を、電源であるバッテリ80の電圧に応じて補正する。   The PI controller 66 changes the coil of the stator 14 when changing the actual rotational speed to the target rotational speed from the target rotational speed calculated by the command rotational speed calculator 58 and the actual rotational speed calculated by the actual rotational speed calculator 56. The voltage applied to is calculated by so-called PI control. The PI control unit 66 includes a deviation proportional unit 66P that calculates a voltage at the target rotational speed based on a proportional relationship between a deviation between the target rotational speed and the actual rotational speed and a deviation between the voltage at the target rotational speed and the voltage at the actual rotational speed. Including. Further, the PI control unit 66 includes a deviation integration unit 66I that eliminates the residual deviation by deviation integration when the residual deviation is generated only by the proportional relationship. The voltage correction unit 68 corrects the duty ratio based on the calculation result by the PI control unit 66 according to the voltage of the battery 80 as a power source.

スタンバイ回路60は、バッテリ80から各部への電源供給を制御する回路である。また、メイン電源通電部62は、スタンバイ回路60の制御に従って、モータ駆動装置20への電源をオンにする。また、メイン電源通電部62は、モータ52の始動時、すなわちモータ52を回転速度0rpmから回転させる場合に、論理和回路86を介して強制500rpm指令部88に指令を出す。強制500rpm指令部88は、モータ52の始動時には目標回転速度が所定の時間において500rpmとなるように指令回転数算出部58を制御し、指令回転数算出部58は、500rpmに係る信号をPI制御部66に出力する。   The standby circuit 60 is a circuit that controls power supply from the battery 80 to each unit. Further, the main power supply energization unit 62 turns on the power supply to the motor drive device 20 according to the control of the standby circuit 60. Further, the main power supply energizing unit 62 issues a command to the forced 500 rpm command unit 88 via the OR circuit 86 when the motor 52 is started, that is, when the motor 52 is rotated from a rotation speed of 0 rpm. The forced 500 rpm command unit 88 controls the command rotational speed calculation unit 58 so that the target rotational speed becomes 500 rpm at a predetermined time when the motor 52 is started, and the command rotational speed calculation unit 58 performs PI control on a signal related to 500 rpm. The data is output to the unit 66.

所定の時間が経過後は、強制500rpm指令部による指令回転数算出部58への制御は終了し、指令回転数算出部58はエアコンECU78からの指示に基づいて算出した目標回転速度に係る信号をPI制御部66に出力する。   After the predetermined time has elapsed, the control to the command rotational speed calculation unit 58 by the forced 500 rpm command unit is finished, and the command rotational speed calculation unit 58 outputs a signal related to the target rotational speed calculated based on an instruction from the air conditioner ECU 78. Output to the PI controller 66.

本実施の形態に係るモータ駆動装置20の基板上には、基板の温度を抵抗値として検知するチップサーミスタRTが実装されている。本実施の形態に用いられるチップサーミスタRTは、一例として、温度の上昇に対して抵抗が減少するNTC (Negative Temperature Coefficient)サーミスタである。なお、反転回路を併用することで、温度が上昇するにつれて抵抗値が増大するPTC(Positive Temperature Coefficient)サーミスタを使用してもよい。   A chip thermistor RT that detects the temperature of the substrate as a resistance value is mounted on the substrate of the motor drive device 20 according to the present embodiment. The chip thermistor RT used in the present embodiment is, for example, an NTC (Negative Temperature Coefficient) thermistor whose resistance decreases with increasing temperature. Note that a PTC (Positive Temperature Coefficient) thermistor whose resistance value increases as the temperature rises by using an inverting circuit together may be used.

チップサーミスタRTは一種の分圧回路を構成しており、チップサーミスタRTによって構成される分圧回路の出力端からは、チップサーミスタRTの抵抗値に基づいて変化する電圧が出力される。チップサーミスタRTによって構成される分圧回路の出力端から出力された電圧は過熱状態判定部106において過熱判定値出力部104が出力する過熱判定値と比較され、出力された電圧が過熱判定値以下の場合には、目標回転速度を強制的に0rpmとするように指令回転数算出部58を制御する。前述のように、本実施の形態に係るチップサーミスタRTは、温度の上昇に対して抵抗が減少するタイプなので、チップサーミスタRTによって構成される分圧回路の出力端から出力される電圧は、温度の上昇に応じて低下するものとする。過熱状態判定部106は、チップサーミスタRTの一端から出力された電圧が過熱判定値以下の場合に回路が過熱していると判定する。過熱判定値は基板に実装される素子及びチップサーミスタRTの位置等によって変化するが、一例として145℃においてチップサーミスタRTによって構成される分圧回路が出力する電圧である。   The chip thermistor RT constitutes a kind of voltage dividing circuit, and a voltage that changes based on the resistance value of the chip thermistor RT is output from the output terminal of the voltage dividing circuit constituted by the chip thermistor RT. The voltage output from the output terminal of the voltage dividing circuit constituted by the chip thermistor RT is compared with the overheat determination value output from the overheat determination value output unit 104 in the overheat state determination unit 106, and the output voltage is equal to or less than the overheat determination value. In this case, the command rotational speed calculation unit 58 is controlled so that the target rotational speed is forcibly set to 0 rpm. As described above, since the chip thermistor RT according to the present embodiment is a type in which the resistance decreases as the temperature rises, the voltage output from the output terminal of the voltage dividing circuit constituted by the chip thermistor RT is the temperature It shall decrease as the rise of The overheat state determination unit 106 determines that the circuit is overheated when the voltage output from one end of the chip thermistor RT is equal to or less than the overheat determination value. The overheat determination value varies depending on the element mounted on the substrate, the position of the chip thermistor RT, and the like. As an example, the overheat determination value is a voltage output from a voltage dividing circuit constituted by the chip thermistor RT at 145 ° C.

また、FET44D、44E、44Fの各々のソースとバッテリ80との間にはインバータ回路40の電流を検知するための電流検知部94が設けられている。電流検知部94は、抵抗値が0.2mΩ〜数Ω程度のシャント抵抗94Aと、インバータ回路40の電流に応じて変化するシャント抵抗94Aの両端の電位差を検知すると共に検知した電位差の信号を増幅するアンプ94Bとを含む。そして、アンプ94Bが出力した信号は、過負荷判定部98と過電流判定部102とに各々入力される。過電流判定部102では、アンプ94Bが出力した信号と過電流判定値出力部100が出力した過電流判定値とを比較し、アンプ94Bが出力した信号が過電流判定値以上の場合には、過電流検出信号を保護優先順位判定部112に出力する。また、過負荷判定部98は、アンプ94Bが出力した信号と過負荷判定値出力部96が出力した過負荷判定値とを比較し、アンプ94Bが出力した信号が過負荷判定値以上の場合には、論理和回路86を介して強制500rpm指令部88に指令し、モータ52の回転速度を強制的に所定の回転速度である500rpmに低下させる制御をする。   Further, a current detector 94 for detecting the current of the inverter circuit 40 is provided between the source of each of the FETs 44D, 44E, and 44F and the battery 80. The current detector 94 detects a potential difference between both ends of the shunt resistor 94A having a resistance value of about 0.2 mΩ to several Ω and the shunt resistor 94A that changes according to the current of the inverter circuit 40 and amplifies the detected potential difference signal. Amplifier 94B. The signal output from the amplifier 94B is input to the overload determination unit 98 and the overcurrent determination unit 102, respectively. The overcurrent determination unit 102 compares the signal output from the amplifier 94B with the overcurrent determination value output from the overcurrent determination value output unit 100. When the signal output from the amplifier 94B is equal to or greater than the overcurrent determination value, The overcurrent detection signal is output to the protection priority determination unit 112. The overload determination unit 98 compares the signal output from the amplifier 94B with the overload determination value output from the overload determination value output unit 96, and when the signal output from the amplifier 94B is equal to or greater than the overload determination value. Sends a command to the forced 500 rpm command section 88 via the OR circuit 86 to control the motor 52 to forcibly reduce the rotational speed of the motor 52 to a predetermined rotational speed of 500 rpm.

過負荷状態と判定してモータ52の回転速度を500rpmにした場合は、電流検知部94によって検知された電流値(に従って変化するシャント抵抗94Aの両端の電位差の増幅値)が過負荷判定値を下回るまでモータ52の回転速度を500rpmに制御する。電流検知部94が検知した電流値が過負荷判定値を下回った後は、指令回転数算出部58が算出した目標回転速度でモータ52が回転するように、ステータ14のコイルに印加する電圧を制御する。   When the motor 52 is determined to be in an overload state and the rotation speed of the motor 52 is set to 500 rpm, the current value detected by the current detection unit 94 (the amplified value of the potential difference at both ends of the shunt resistor 94A that changes according to the current value) becomes the overload determination value. The rotational speed of the motor 52 is controlled to 500 rpm until it falls below. After the current value detected by the current detector 94 falls below the overload determination value, the voltage applied to the coil of the stator 14 is set so that the motor 52 rotates at the target rotational speed calculated by the command rotational speed calculator 58. Control.

本実施の形態では、過電流判定値は過負荷判定値を超える値であり、回路保護のためにインバータ回路40による電圧の生成を停止させることによりモータ52への通電を停止しなければならない電流値である。過電流判定値及び過負荷判定値の具体的な数値は、モータ52の仕様に左右されるので、設計時のシミュレーション及び実験を通じてモータの仕様ごとに個別具体的に決定する。   In the present embodiment, the overcurrent determination value is a value that exceeds the overload determination value, and current that must be de-energized to the motor 52 by stopping the generation of voltage by the inverter circuit 40 for circuit protection. Value. Since the specific values of the overcurrent determination value and the overload determination value depend on the specifications of the motor 52, they are specifically determined for each motor specification through simulation and experiment at the time of design.

チョークコイル82とインバータ回路40との間には、電源電圧を検知すると共に、電源電圧の値と過電圧判定値出力部108が出力した過電圧判定値とを比較する過電圧判定部110が接続されている。過電圧判定部110は、電源電圧が過電圧判定値以上の場合には、過電圧検出信号を保護優先順位判定部112に出力する。   Connected between the choke coil 82 and the inverter circuit 40 is an overvoltage determination unit 110 that detects the power supply voltage and compares the value of the power supply voltage with the overvoltage determination value output from the overvoltage determination value output unit 108. . The overvoltage determination unit 110 outputs an overvoltage detection signal to the protection priority determination unit 112 when the power supply voltage is equal to or higher than the overvoltage determination value.

保護優先順位判定部112は、過電圧判定部110が出力した過電圧検出信号と、過電流判定部102が出力した過電流検出信号と、に基づいて、モータ52を回転させる又はモータ52の回転を停止させるようにFETドライバ70を制御する。   The protection priority determination unit 112 rotates the motor 52 or stops the rotation of the motor 52 based on the overvoltage detection signal output from the overvoltage determination unit 110 and the overcurrent detection signal output from the overcurrent determination unit 102. The FET driver 70 is controlled so that the

例えば、過電流検出信号が出力されず、過電圧検出信号が出力されている場合には、保護優先順位判定部112は、高すぎる電源電圧を緩和するために、モータ52を所定の回転速度で回転させる強制ONの状態を、プロセッサの一種である保護優先順位判定部112の制御の単位周期である1制御周期の間継続する。   For example, when the overcurrent detection signal is not output and the overvoltage detection signal is output, the protection priority determination unit 112 rotates the motor 52 at a predetermined rotation speed in order to relax the power supply voltage that is too high. The forced ON state is continued for one control cycle that is a unit cycle of control of the protection priority determination unit 112 which is a kind of processor.

また、過電流検出信号が出力された場合には、過電圧検出信号が出力されていても、モータ52の回転を停止させるためにモータ52への通電を停止させるようにFETドライバ70を制御し、インバータ回路40等を構成する素子を保護する。即時に通電停止させるには、一例として割り込み処理等を用いる。過電流検出信号が出力された後は、モータ52の回転を停止させる過電流OFFの状態を、前述の1制御周期又は1制御周期よりも長い所定時間継続する。所定時間は、1制御周期の所定の正の整数倍である。   When the overcurrent detection signal is output, the FET driver 70 is controlled so as to stop the energization of the motor 52 in order to stop the rotation of the motor 52 even if the overvoltage detection signal is output. The elements constituting the inverter circuit 40 and the like are protected. In order to immediately stop energization, interrupt processing or the like is used as an example. After the overcurrent detection signal is output, the overcurrent OFF state in which the rotation of the motor 52 is stopped is continued for a predetermined time longer than the aforementioned one control cycle or one control cycle. The predetermined time is a predetermined positive integer multiple of one control cycle.

PI制御部66は、ホール素子12Bの回転信号に基づいて指令回転数算出部58が算出した目標回転速度と実回転数算出部56が算出した実回転速度とから、実回転速度を目標回転速度に変化させる場合にステータ14のコイルに印加する電圧のデューティ比をPI制御によって算出する。電圧補正部68は、PI制御部66による算出結果に基づくデューティ比を、電源であるバッテリ80の電圧に応じて補正して最終的なデューティ比をFETドライバ70に出力する。FETドライバは、電圧補正部68が出力したデューティ比に基づいて、インバータ回路40のスイッチングを制御するためのFETゲート信号を生成してインバータ回路40に出力する。そして、インバータ回路40は、FETドライバ70が出力したFETゲート信号に従ってFET44A〜44Fをスイッチングさせてモータ52に印加する電圧を生成する。   The PI controller 66 determines the actual rotational speed from the target rotational speed calculated by the command rotational speed calculator 58 based on the rotational signal of the Hall element 12B and the actual rotational speed calculated by the actual rotational speed calculator 56. The duty ratio of the voltage applied to the coil of the stator 14 when changing to is calculated by PI control. The voltage correction unit 68 corrects the duty ratio based on the calculation result by the PI control unit 66 according to the voltage of the battery 80 that is a power source, and outputs the final duty ratio to the FET driver 70. The FET driver generates an FET gate signal for controlling switching of the inverter circuit 40 based on the duty ratio output from the voltage correction unit 68 and outputs the FET gate signal to the inverter circuit 40. The inverter circuit 40 generates a voltage to be applied to the motor 52 by switching the FETs 44 </ b> A to 44 </ b> F according to the FET gate signal output from the FET driver 70.

FETドライバ70には、制御電圧Vccを必要に応じて昇圧させるチャージポンプ114を介して昇圧電圧が供給されている。FETドライバは、チャージポンプ114から供給された昇圧電圧を電力として用いて、インバータ回路40を構成するFETがスイッチング動作可能な電位のFETゲート信号を生成する。   A boosted voltage is supplied to the FET driver 70 via a charge pump 114 that boosts the control voltage Vcc as necessary. The FET driver uses the boosted voltage supplied from the charge pump 114 as electric power, and generates an FET gate signal having a potential at which the FET constituting the inverter circuit 40 can perform a switching operation.

制御電圧比較部116には、チャージポンプ114による昇圧電圧と制御電圧Vccとが入力される。制御電圧比較部116は、制御電圧Vccと昇圧電圧とを比較し、制御電圧Vccに対して昇圧電圧が低い場合に、後述するチャージポンプ低電圧保護の処理が実行される。   The control voltage comparator 116 receives the boosted voltage from the charge pump 114 and the control voltage Vcc. The control voltage comparison unit 116 compares the control voltage Vcc and the boost voltage, and when the boost voltage is lower than the control voltage Vcc, a charge pump low voltage protection process described later is executed.

図3は、本実施の形態に係るモータ駆動装置20のチャージポンプ低電圧保護の処理の一例を示したフローチャートである。図3に示したフローチャートでは、ステップ300に示したように、制御電圧Vccに対して昇圧電圧が低い場合に開始される。チャージポンプ低電圧保護が必要な場合は、インバータ回路40のFETのゲート−ソース電圧とインバータ回路40のFETの閾値電圧との差が、インバータ回路40のFETのドレイン−ソース電圧以下の場合である。本実施の形態では、制御電圧Vccに対して昇圧電圧が低い場合に、インバータ回路40のFETが発熱が顕著な飽和領域で動作するおそれがあるとみなして、図3に示した処理を実行する。   FIG. 3 is a flowchart showing an example of charge pump low voltage protection processing of the motor drive device 20 according to the present embodiment. The flowchart shown in FIG. 3 starts when the boosted voltage is lower than the control voltage Vcc as shown in step 300. The charge pump low voltage protection is required when the difference between the gate-source voltage of the FET of the inverter circuit 40 and the threshold voltage of the FET of the inverter circuit 40 is less than or equal to the drain-source voltage of the FET of the inverter circuit 40. . In the present embodiment, when the boosted voltage is lower than the control voltage Vcc, it is assumed that the FET of the inverter circuit 40 may operate in a saturated region where heat generation is significant, and the processing shown in FIG. 3 is executed. .

ステップ302では、FETドライバ70は、モータ52への通電をオフにして、インバータ回路40のFETの過熱を解消する。モータ52への通電をオフにするには、FETドライバ70からのFETゲート信号の出力を停止する。   In step 302, the FET driver 70 turns off the energization of the motor 52 to eliminate overheating of the FET of the inverter circuit 40. In order to turn off the energization of the motor 52, the output of the FET gate signal from the FET driver 70 is stopped.

FETドライバ70がFETゲート信号の出力を停止している間も、FETゲート信号の生成に係る処理である、指令回転数算出部58、PI制御部66、電圧補正部68によるデューティ比の算出を継続することにより、チャージポンプ低電圧保護の解除後は、ただちにエアコンECU78からの指令に基づいた通常の制御を再開できる。 While the FET driver 70 stops outputting the FET gate signal, the calculation of the duty ratio by the command rotation number calculation unit 58, the PI control unit 66, and the voltage correction unit 68, which is a process related to the generation of the FET gate signal, is performed. By continuing, normal control based on a command from the air conditioner ECU 78 can be resumed immediately after the release of the charge pump low voltage protection.

ステップ304では、FETドライバ70は、チャージポンプ低電圧保護の必要性が解消したか否かを判定する。具体的には、チャージポンプ114から出力された昇圧電圧が制御電圧Vcc以上となった場合に肯定判定をする。   In step 304, the FET driver 70 determines whether the need for charge pump low voltage protection has been eliminated. Specifically, an affirmative determination is made when the boosted voltage output from the charge pump 114 becomes equal to or higher than the control voltage Vcc.

ステップ306では、FETドライバ70は、FETゲート信号の出力を再開する。その結果、インバータ回路40はモータ52のステータ14のU相、V相、W相の各コイルへの電力供給により、モータ52をエアコンECU78からの指令に基づいた目標回転速度で回転させる制御が再開されるので、処理をリターンする。   In step 306, the FET driver 70 resumes outputting the FET gate signal. As a result, the inverter circuit 40 resumes control to rotate the motor 52 at a target rotational speed based on a command from the air conditioner ECU 78 by supplying power to the U-phase, V-phase, and W-phase coils of the stator 14 of the motor 52. Therefore, the process returns.

以上説明したように、本実施の形態では、制御電圧Vccに対して昇圧電圧が低い場合に、制御電圧Vccに対してチャージポンプ114から出力された昇圧電圧が低い場合に、インバータ回路40のFETが発熱が顕著な飽和領域で動作するおそれがあるとみなして、FETゲート信号の出力を停止する。また、チャージポンプ114から出力された昇圧電圧が制御電圧Vcc以上となった場合には、インバータ回路40のFETが飽和領域で動作するおそれは解消したとみなして、FETゲート信号の出力を再開する。かかる簡略化された処理により、チャージポンプ低電圧保護の開始及び解除が迅速に実行され得る。   As described above, in the present embodiment, when the boosted voltage is lower than the control voltage Vcc, and when the boosted voltage output from the charge pump 114 is lower than the control voltage Vcc, the FET of the inverter circuit 40 Considering that there is a possibility of operating in a saturation region where heat generation is significant, the output of the FET gate signal is stopped. Further, when the boosted voltage output from the charge pump 114 becomes equal to or higher than the control voltage Vcc, it is considered that the possibility that the FET of the inverter circuit 40 operates in the saturation region has been resolved, and the output of the FET gate signal is resumed. . With such a simplified process, charge pump low voltage protection can be initiated and released quickly.

本実施の形態では、上記のように、チャージポンプ114から出力された昇圧電圧と制御電圧Vccとの比較でチャージポンプ低電圧保護の要否を判定した。チャージポンプ低電圧保護が必要となる、インバータ回路40のFETが飽和領域で動作する場合は、インバータ回路40のFETのゲート−ソース電圧とインバータ回路40のFETの閾値電圧との差が、インバータ回路40のFETのドレイン−ソース電圧未満となる場合である。   In the present embodiment, as described above, the necessity of charge pump low voltage protection is determined by comparing the boosted voltage output from the charge pump 114 and the control voltage Vcc. When the FET of the inverter circuit 40 that requires charge pump low-voltage protection operates in a saturation region, the difference between the gate-source voltage of the FET of the inverter circuit 40 and the threshold voltage of the FET of the inverter circuit 40 is the inverter circuit. This is the case when it is less than the drain-source voltage of 40 FETs.

例えば、FETゲート信号の電圧を検出するセンサと、電源電圧を検出するセンサとをさらに備え、FETゲート信号の電圧からインバータ回路40のFETのゲート−ソース電圧を、電源電圧からインバータ回路40のFETのドレイン−ソース電圧を、各々算出すると共に、インバータ回路40のFETのゲート−ソース電圧とインバータ回路40のFETの閾値電圧との差が、インバータ回路40のFETのドレイン−ソース電圧未満であるか否かを判定するようにしてもよい。   For example, it further comprises a sensor for detecting the voltage of the FET gate signal and a sensor for detecting the power supply voltage, and the gate-source voltage of the FET of the inverter circuit 40 is determined from the voltage of the FET gate signal, and the FET of the inverter circuit 40 is determined from the power supply voltage. And the difference between the gate-source voltage of the FET of the inverter circuit 40 and the threshold voltage of the FET of the inverter circuit 40 is less than the drain-source voltage of the FET of the inverter circuit 40. It may be determined whether or not.

また、FETゲート信号の電圧はインバータ回路40のFETのゲート−ソース電圧に、電源電圧はインバータ回路40のFETのドレイン−ソース電圧に、各々相関するとみなして、チャージポンプ低電圧保護の要否を判定してもよい。   Further, the voltage of the FET gate signal is correlated with the gate-source voltage of the FET of the inverter circuit 40, and the power supply voltage is correlated with the drain-source voltage of the FET of the inverter circuit 40. You may judge.

例えば、FETゲート信号の電圧と所定電圧との差が、電源電圧以下になった場合にチャージポンプ低電圧保護を開始する。そして、FETゲート信号の電圧と所定電圧との差が、電源電圧を超えた場合にチャージポンプ低電圧保護を解除する。所定電圧は、インバータ回路40のFETの閾値電圧に基づくものである。   For example, when the difference between the voltage of the FET gate signal and the predetermined voltage becomes equal to or lower than the power supply voltage, the charge pump low voltage protection is started. When the difference between the voltage of the FET gate signal and the predetermined voltage exceeds the power supply voltage, the charge pump low voltage protection is released. The predetermined voltage is based on the threshold voltage of the FET of the inverter circuit 40.

または、電源電圧とFETゲート信号の電圧との差が、第2の所定電圧以上の場合にチャージポンプ低電圧保護を開始する。そして、電源電圧とFETゲート信号の電圧との差が、第2の所定電圧未満になった場合にチャージポンプ低電圧保護を解除する。第2の所定電圧は、前述の所定電圧と同様にインバータ回路40のFETの閾値電圧に基づくもので、前述の所定電圧の符号を反転させた値である。   Alternatively, charge pump low-voltage protection is started when the difference between the power supply voltage and the voltage of the FET gate signal is equal to or higher than the second predetermined voltage. Then, when the difference between the power supply voltage and the voltage of the FET gate signal becomes less than the second predetermined voltage, the charge pump low voltage protection is canceled. The second predetermined voltage is based on the threshold voltage of the FET of the inverter circuit 40 similarly to the above-described predetermined voltage, and is a value obtained by inverting the sign of the above-described predetermined voltage.

10…モータユニット、12…ロータ、12A…センサマグネット、12B…ホール素子、14…ステータ、14U,14V,14W…コイル、16…シャフト、18…上ケース、20…モータ駆動装置、22…基板、24…ヒートシンク、28…下ケース、40…インバータ回路、44A,44B,44C,44D,44E,44F…FET、52…モータ、54…コンパレータ、56…実回転数算出部、58…指令回転数算出部、60…スタンバイ回路、62…メイン電源通電部、66…PI制御部、66I…偏差積分部、66P…偏差比例部、68…電圧補正部、70…FETドライバ、78…エアコンECU、80…バッテリ、82…チョークコイル、84A,84B…平滑コンデンサ、86…論理和回路、88…強制500rpm指令部、94…電流検知部、94A…シャント抵抗、94B…アンプ、96…過負荷判定値出力部、98…過負荷判定部、100…過電流判定値出力部、102…過電流判定部、104…過熱判定値出力部、106…過熱状態判定部、108…過電圧判定値出力部、110…過電圧判定部、112…保護優先順位判定部、114…チャージポンプ、116…制御電圧比較部、200…電源電圧、202…高電圧パルス、204…チャージポンプ低電圧保護実行状況、206…過電圧保護実行状況、208…モータ通電状況、210…低電圧保護及び過電圧保護実行ダイアログ、212…電源電流実効値、214…チャージポンプ電圧、216…電源電圧実効値、218…過電圧保護実行ダイアログ、220…U相信号、RT…チップサーミスタ、Vcc…制御電圧、t1、t2、t3、t4、t5…時間 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Motor unit, 12 ... Rotor, 12A ... Sensor magnet, 12B ... Hall element, 14 ... Stator, 14U, 14V, 14W ... Coil, 16 ... Shaft, 18 ... Upper case, 20 ... Motor drive device, 22 ... Substrate, 24 ... heat sink, 28 ... lower case, 40 ... inverter circuit, 44A, 44B, 44C, 44D, 44E, 44F ... FET, 52 ... motor, 54 ... comparator, 56 ... actual rotation speed calculation unit, 58 ... command rotation speed calculation , 60 ... standby circuit, 62 ... main power supply energization part, 66 ... PI control part, 66I ... deviation integration part, 66P ... deviation proportional part, 68 ... voltage correction part, 70 ... FET driver, 78 ... air conditioner ECU, 80 ... Battery: 82 ... Choke coil, 84A, 84B ... Smoothing capacitor, 86 ... Logical sum circuit, 88 ... Forced 500rpm Command part, 94 ... Current detection part, 94A ... Shunt resistance, 94B ... Amplifier, 96 ... Overload judgment value output part, 98 ... Overload judgment part, 100 ... Overcurrent judgment value output part, 102 ... Overcurrent judgment part, DESCRIPTION OF SYMBOLS 104 ... Overheat determination value output part, 106 ... Overheat state determination part, 108 ... Overvoltage determination value output part, 110 ... Overvoltage determination part, 112 ... Protection priority order determination part, 114 ... Charge pump, 116 ... Control voltage comparison part, 200 ... power supply voltage, 202 ... high voltage pulse, 204 ... charge pump low voltage protection execution status, 206 ... overvoltage protection execution status, 208 ... motor energization status, 210 ... undervoltage protection and overvoltage protection execution dialog, 212 ... power supply current effective value , 214 ... Charge pump voltage, 216 ... Power supply voltage effective value, 218 ... Overvoltage protection execution dialog, 220 ... U phase signal, RT ... Chip thermist , Vcc ... control voltage, t 1, t 2, t 3, t 4, t 5 ... Time

Claims (5)

供給された制御信号により各々オンオフ制御される複数のスイッチング素子を備え、前記複数のスイッチング素子のオンオフ状態に応じて、供給された電源電圧を駆動電圧に変換してモータを駆動する駆動部と、
制御電圧を昇圧して前記駆動部に供給する昇圧回路と、
前記昇圧回路が生成した昇圧電圧と前記制御電圧とを比較する制御電圧比較部と、
前記制御電圧比較部での比較に基づき、前記昇圧電圧が前記制御電圧未満の場合に前記制御信号の前記駆動部への供給を停止し、前記昇圧電圧が前記制御電圧以上の場合に前記制御信号の前記駆動部への供給を再開する制御部と、
を含むモータ駆動装置。
A plurality of switching elements that are each controlled to be turned on and off by a supplied control signal, and a drive unit that drives the motor by converting the supplied power supply voltage into a drive voltage according to the on / off state of the plurality of switching elements;
A booster circuit that boosts a control voltage and supplies the boosted voltage to the drive unit;
A control voltage comparison unit that compares the boosted voltage generated by the booster circuit with the control voltage;
Based on the comparison in the control voltage comparison unit, the supply of the control signal to the drive unit is stopped when the boosted voltage is less than the control voltage, and the control signal when the boosted voltage is equal to or higher than the control voltage. A control unit for restarting the supply of the drive unit to
A motor driving device.
前記スイッチング素子は、前記制御信号がゲートに印加されることによってオンになる電界効果トランジスタである請求項1記載のモータ駆動装置。   The motor driving device according to claim 1, wherein the switching element is a field effect transistor that is turned on when the control signal is applied to a gate. 前記制御部が前記制御信号の前記駆動部への供給を停止することにより前記駆動電圧の前記モータへの供給を停止させ、前記制御部が前記制御信号の前記駆動部への供給を再開することにより前記駆動電圧の前記モータへの供給を再開させる請求項1または2記載のモータ駆動装置。   The control unit stops supply of the control signal to the drive unit to stop supply of the drive voltage to the motor, and the control unit resumes supply of the control signal to the drive unit. The motor drive device according to claim 1, wherein supply of the drive voltage to the motor is resumed by the operation. 前記制御部は、前記制御信号の前記駆動部への供給を停止している場合でも、前記制御信号の生成に係る処理を継続する請求項1〜3のいずれか1項記載のモータ駆動装置。   4. The motor drive device according to claim 1, wherein the control unit continues the process related to the generation of the control signal even when the supply of the control signal to the drive unit is stopped. 5. 前記昇圧回路はチャージポンプであり、
前記制御部は、前記チャージポンプから供給された昇圧電圧を用いて前記制御信号を生成する請求項1〜4のいずれか1項記載のモータ駆動装置。
The booster circuit is a charge pump;
The motor drive device according to claim 1, wherein the control unit generates the control signal using a boosted voltage supplied from the charge pump.
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