JP2017208890A

JP2017208890A - Sr motor control apparatus

Info

Publication number: JP2017208890A
Application number: JP2016098263A
Authority: JP
Inventors: 佳央山田; Yoshihisa Yamada; 貴彦大兼; Takahiko Okane; 航楠元; Ko Kusumoto; 隆行須澤; Takayuki Suzawa
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 2016-05-16
Filing date: 2016-05-16
Publication date: 2017-11-24

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an SR motor control apparatus capable of improving current detection accuracy of a power supply line without bringing enlargement of a circuit and cost increase.SOLUTION: An SR motor control apparatus 10 for controlling drive of an SR motor 1 includes power modules 11, 12, a switch unit 31 and a shunt resistor 35. FETs 13, 14 for switching energization to excitation coils 2 in an SR motor 1 are arranged in the power modules 11, 12. The switch unit 31 is arranged on a power supply line 30 between the power modules 11, 12 and a battery 7 and includes FETs 32, 33 for controlling electric connection of the power supply line 30. The shunt resistor 35 is arranged on the power supply line 30 to detect voltage drop in the shunt resistor 35 and a controller 15 detects a current value of the power supply line 30 on the basis of the voltage drop value.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ＳＲモータ(スイッチドリラクタンスモータ：Switched Reluctance Motor)の制御装置に関し、特に、ＩＳＧ(インテグレーテッド・スタータ・ジェネレータ：Integrated Starter Generator)用ＳＲモータの駆動回路における電源ラインの電流検出技術に関する。 The present invention relates to a control device for an SR motor (Switched Reluctance Motor), and more particularly to a current detection technique for a power supply line in a drive circuit of an SR motor for an ISG (Integrated Starter Generator). .

近年、レアアース価格の高騰などを背景に、ロータに永久磁石を使用しないモータとしてＳＲモータの需要が増大している。ＳＲモータは、複数の内向突極が形成されたステータと、ステータの内側に配置され複数の外向突極を備えたロータと、を有しており、内向突極に巻装された励磁コイルを選択的に通電することにより、ステータの内向突極にロータの外向突極を磁気吸引させてロータに回転トルクを発生させている。このようなＳＲモータは、構造が簡単で堅牢であることから、エンジンスタータの駆動源などにも、その利用範囲が拡大している。また、制御技術の向上に伴い、ＳＲモータを発電機（ジェネレータ）としても使用することが容易となり、昨今では、エンジンのスタータ・ジェネレータ（始動発電機）としての需要も増加している。 In recent years, the demand for SR motors is increasing as a motor that does not use a permanent magnet for the rotor against the background of the rising price of rare earths. The SR motor has a stator having a plurality of inward salient poles and a rotor having a plurality of outward salient poles arranged inside the stator, and includes an exciting coil wound around the inward salient poles. By selectively energizing, the rotor's outward salient pole is magnetically attracted to the inward salient pole of the stator, and rotational torque is generated in the rotor. Since such an SR motor has a simple structure and is robust, its use range has been extended to a drive source for an engine starter. In addition, with the improvement of control technology, it is easy to use an SR motor as a generator, and recently, the demand for an engine starter / generator (starting generator) is also increasing.

図２は、ＩＳＧ用ＳＲモータに使用される従来の制御装置の回路構成を示す説明図である。図２（ａ）に示すように、３相のＳＲモータ５１は、上下段各６個ずつ計１２個のＦＥＴ５２ａ〜５２ｌを備えたモータ駆動回路部５３によって駆動される（なお、図２（ｂ）のように、直列配置のＦＥＴの一方、例えば、ＦＥＴ５２ｂ,５２ｄ,５２ｆ,５２ｇ,５２ｉ,５２ｋをダイオード５４にて代替することも可能である）。ＦＥＴ５２ａ〜５２ｌは、図示しないコントローラによって制御され、例えば、ＦＥＴ５２ａと５２ｈをオンさせることによりＵ相電流が供給される。同様にして、ＦＥＴ５２ａ〜５２ｌを適宜オン／オフさせてＶ相、Ｗ相電流を供給することにより、各相コイルが励磁されＳＲモータ５１が回転駆動する。 FIG. 2 is an explanatory diagram showing a circuit configuration of a conventional control device used for an ISG SR motor. As shown in FIG. 2 (a), the three-phase SR motor 51 is driven by a motor drive circuit unit 53 having a total of 12 FETs 52a to 52l, each having 6 pieces in the upper and lower stages (see FIG. 2 (b). ), One of the FETs arranged in series, for example, the FETs 52b, 52d, 52f, 52g, 52i, and 52k can be replaced with a diode 54). The FETs 52a to 52l are controlled by a controller (not shown). For example, the U-phase current is supplied by turning on the FETs 52a and 52h. Similarly, the FETs 52a to 52l are appropriately turned on / off to supply V-phase and W-phase currents, whereby each phase coil is excited and the SR motor 51 is rotationally driven.

また、ＳＲモータ５１は、例えばＵ相の場合、図３のように通電され、ジェネレータとしても機能する。図３（ａ）に示すように、ＳＲモータ５１に対し、まずＦＥＴ５２ａと５２ｈをオンさせる「供給モード」にてＵ相コイルを励磁する。次に、モータの回転速度が低い場合、巻線電流を緩やかに上昇させつつ回生モードに移行すべく、図３（ｂ）又は（ｃ）の「還流モード(1)(2)」を実行する。その後、ＦＥＴ５２ａ,５２ｂ,５２ｇをオンさせて、「回生モード」（図３（ｅ））が実施され、電源側に電力が回生される。なお、モータの回転速度が高い場合には、「供給モード」から「回生モード」へ直接移行する。 In the case of the U phase, for example, the SR motor 51 is energized as shown in FIG. 3 and also functions as a generator. As shown in FIG. 3A, first, the U-phase coil is excited in the “supply mode” in which the FETs 52a and 52h are turned on for the SR motor 51. Next, when the rotation speed of the motor is low, the “reflux mode (1) (2)” of FIG. 3B or 3C is executed to shift to the regeneration mode while gradually increasing the winding current. . Thereafter, the FETs 52a, 52b, and 52g are turned on to implement the “regeneration mode” (FIG. 3E), and power is regenerated on the power supply side. In addition, when the rotational speed of the motor is high, the “supply mode” is directly shifted to the “regeneration mode”.

特開２０７−２３６１６１号公報JP-A-207-236161

一方、図２のような駆動回路では、電源ライン側の電流検出は、電源ライン側のＦＥＴのドレイン・ソース間電圧（Ｖｄｓ）を監視する方式をとっている。図２に示すように、モータ駆動回路部５３のハイサイド側には、ＦＥＴ５５ａ,５５ｂが設けられており、電源ライン側の電流検出は、ＦＥＴ５５ａのＶｄｓを検出して行っている。この場合、ＦＥＴのドレイン・ソース間電圧は、ＦＥＴオン時における電圧降下分を検出して行っている。 On the other hand, in the drive circuit as shown in FIG. 2, the current detection on the power supply line side employs a method of monitoring the drain-source voltage (Vds) of the FET on the power supply line side. As shown in FIG. 2, FETs 55a and 55b are provided on the high side of the motor drive circuit unit 53, and current detection on the power supply line side is performed by detecting Vds of the FET 55a. In this case, the FET drain-source voltage is detected by detecting the voltage drop when the FET is on.

しかしながら、ＦＥＴのオン抵抗値は温度特性変化が大きいため、抵抗値の変化により電圧降下値も温度により大きく変化する。このため、電源ライン側の電流検出精度が低くなり、例えば、過電流の検出精度が低くなるなどの問題があった。過電流の検出精度が低くなると、その分、ＦＥＴ等の各回路部品の仕様に余裕を持たせる必要が生じ、部品コストの増大を招く。その一方、ホール素子等の電流センサを配すれば検出精度を大幅に向上させることができるが、センサのコストが嵩むと共に、センサを配置するスペースが必要となり、製品の小型軽量化の妨げになる、という問題が新たに生じる。 However, since the on-resistance value of the FET has a large temperature characteristic change, the voltage drop value greatly changes with the temperature due to the change of the resistance value. For this reason, the current detection accuracy on the power supply line side is lowered, and there is a problem that, for example, the overcurrent detection accuracy is lowered. When the overcurrent detection accuracy is lowered, it is necessary to provide a margin for the specification of each circuit component such as an FET, and the cost of the component is increased. On the other hand, if a current sensor such as a Hall element is provided, the detection accuracy can be greatly improved, but the cost of the sensor increases and a space for arranging the sensor is required, which hinders the reduction in size and weight of the product. A new problem arises.

本発明の目的は、回路の大型化やコストアップを招来することなく、電源ラインの電流検出精度を向上し得るＳＲモータ制御装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an SR motor control device that can improve current detection accuracy of a power supply line without causing an increase in circuit size or cost.

本発明のＳＲモータ制御装置は、複数の励磁コイルを備えるステータと、該ステータの内側に配置され複数の突極を備えるロータと、を有してなるスイッチドリラクタンスモータの駆動制御を行うＳＲモータ制御装置であって、前記複数の励磁コイルに対する通電を切り替える複数個のパワー素子を有するパワー回路部と、前記パワー回路部と電源との間の電源ライン上に配置され、該電源ラインの電気的接続を制御するスイッチング素子を備えたスイッチ部と、前記電源ライン上に配置され、該電源ラインの電流値を検出するためのシャント抵抗と、を有することを特徴とする。 An SR motor control device according to the present invention is an SR motor that performs drive control of a switched reluctance motor having a stator having a plurality of exciting coils and a rotor having a plurality of salient poles arranged inside the stator. A control device comprising: a power circuit unit having a plurality of power elements for switching energization to the plurality of excitation coils; and a power circuit line disposed between the power circuit unit and a power source, It has a switch part provided with the switching element which controls a connection, and the shunt resistor which is arrange | positioned on the said power supply line and detects the electric current value of this power supply line, It is characterized by the above-mentioned.

本発明にあっては、電源ライン上に配置されたシャント抵抗により電源電流値を検出する。このため、従来のＦＥＴのドレイン・ソース間電圧（Ｖｄｓ）を監視する方式に比して電源電流の検出精度が高くなり、過電流の検出精度向上も図られる。また、高価でサイズの大きいセンサを使用することなく、高精度な電流検知を行うことができ、制御装置のコスト低減や小型軽量化が図られる。さらに、電源ラインの電流検出精度が向上するため、ＳＲモータにて回生動作を行う場合、電流値を見ながらスイッチ部のスイッチング素子をＰＷＭ制御することができ、電源への充電電流を精度良く整流することも可能となる。 In the present invention, the power supply current value is detected by a shunt resistor arranged on the power supply line. For this reason, the detection accuracy of the power supply current is increased and the detection accuracy of the overcurrent is improved as compared with the conventional method of monitoring the drain-source voltage (Vds) of the FET. In addition, highly accurate current detection can be performed without using an expensive and large-sized sensor, and the cost and size and weight of the control device can be reduced. In addition, since the current detection accuracy of the power supply line is improved, when the regenerative operation is performed by the SR motor, the switching element of the switch unit can be PWM controlled while observing the current value, and the charging current to the power supply is rectified with high accuracy It is also possible to do.

前記ＳＲモータ制御装置において、前記シャント抵抗を前記スイッチ部の前記電源側に配置しても良い。この場合、スイッチ部に接続したコンデンサ等が地絡した場合に、その地絡電流が流れるようにシャント抵抗を配置することにより、地絡時の過電流検出が可能となり、地絡検出やその精度向上も図られる。また、前記シャント抵抗を前記スイッチ部と前記パワー回路部との間に配置することも可能である。 In the SR motor control device, the shunt resistor may be arranged on the power supply side of the switch unit. In this case, if a capacitor connected to the switch has a ground fault, an overcurrent can be detected at the time of a ground fault by arranging a shunt resistor so that the ground fault current flows. Improvement is also achieved. The shunt resistor may be disposed between the switch unit and the power circuit unit.

本発明のＳＲモータ制御装置によれば、電源ライン上にシャント抵抗を配置し、このシャント抵抗を用いて電源ラインの電流値を検出するので、従来の駆動回路に比して、電源電流の検出精度を向上させることが可能となり、過電流の検出精度向上も図られる。このため、高価でサイズの大きいセンサを使用することなく、高精度な電流検知を行うことが可能となる。 According to the SR motor control device of the present invention, the shunt resistor is arranged on the power supply line, and the current value of the power supply line is detected by using this shunt resistor. Therefore, the detection of the power supply current is detected as compared with the conventional drive circuit. The accuracy can be improved, and the overcurrent detection accuracy can be improved. For this reason, it becomes possible to perform highly accurate current detection without using an expensive and large sensor.

本発明の一実施の形態であるＳＲモータ制御装置の回路構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the circuit structure of the SR motor control apparatus which is one embodiment of this invention. 従来のＳＲモータ駆動回路の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the conventional SR motor drive circuit. 図２の回路の作動形態（モード）を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the operation | movement form (mode) of the circuit of FIG.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形態であるＳＲモータ制御装置１０の回路構成を示す説明図である。図１の回路にて駆動されるＳＲモータ１は、励磁コイル（巻線）２を有するステータ３と、ステータ３内に回転自在に配置されたロータ４とを備えており、例えばエンジンのスタータ・ジェネレータなどに使用される。ステータ３には、径方向内側に向かって突設された複数の突極５が設けられており、各突極５には３相の励磁コイル２（２Ｕ,２Ｖ,２Ｗ）が巻装されている。ロータ４の外周には、径方向外側に向かって突設された複数の突極６が設けられている。そして、各励磁コイル２を選択的に通電することにより、ステータ３の突極５にロータ４の突極６が磁気吸引され、ロータ４に回転トルクが発生してＳＲモータ１が回転駆動する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram showing a circuit configuration of an SR motor control device 10 according to an embodiment of the present invention. The SR motor 1 driven by the circuit of FIG. 1 includes a stator 3 having an exciting coil (winding) 2 and a rotor 4 rotatably disposed in the stator 3. Used for generators. The stator 3 is provided with a plurality of salient poles 5 projecting radially inward, and each salient pole 5 is wound with a three-phase exciting coil 2 (2U, 2V, 2W). Yes. A plurality of salient poles 6 projecting outward in the radial direction are provided on the outer periphery of the rotor 4. Then, by selectively energizing each exciting coil 2, the salient pole 6 of the rotor 4 is magnetically attracted to the salient pole 5 of the stator 3, and rotational torque is generated in the rotor 4 so that the SR motor 1 is rotationally driven.

図１に示すように、ＳＲモータ１の上段側（バッテリ７側：ハイサイド）と下段側（ローサイド）にはそれぞれ、複数個のパワー素子を備えたパワーモジュール（パワー回路部）１１,１２が配されている。各パワーモジュール１１,１２には、パワー素子として、半導体スイッチ素子であるＦＥＴ１３,１４が６個ずつ設けられている（ＦＥＴ１３ａ〜１３ｆ，ＦＥＴ１４ａ〜１４ｆ）。ＦＥＴ１３,１４は、コントローラ１５によって適宜オン／オフされる。 As shown in FIG. 1, power modules (power circuit units) 11 and 12 each having a plurality of power elements are provided on the upper side (battery 7 side: high side) and lower side (low side) of the SR motor 1, respectively. It is arranged. Each of the power modules 11 and 12 is provided with six FETs 13 and 14 which are semiconductor switch elements as power elements (FETs 13a to 13f, FETs 14a to 14f). The FETs 13 and 14 are appropriately turned on / off by the controller 15.

パワーモジュール１１,１２の出力段側（モータ接続ライン側）には、モータ電流を検出するための抵抗１６,１７（１６ａ〜１６ｃ，１７ａ〜１７ｃ）が各相ごとに設けられている。各相の抵抗１６,１７は、ＳＲモータ１の励磁コイル２（２Ｕ,２Ｖ,２Ｗ）にそれぞれ接続されている。抵抗１６,１７はそれぞれ、電圧検出回路１８ａ,１８ｂと接続されている。電圧検出回路１８ａ,１８ｂは、各抵抗１６ａ〜１６ｃ,１７ａ〜１７ｃにおける電圧降下を検出し、その検出値はコントローラ１５に送られる。コントローラ１５は、電圧検出回路１８ａ,１８ｂの検出値に基づいて、ＳＲモータ１の各相の励磁コイル２Ｕ,２Ｖ,２Ｗに流れる電流値を算出し、ＳＲモータ１の動作を制御する。 On the output stage side (motor connection line side) of the power modules 11 and 12, resistors 16 and 17 (16a to 16c and 17a to 17c) for detecting a motor current are provided for each phase. The resistances 16 and 17 of each phase are connected to the excitation coil 2 (2U, 2V, 2W) of the SR motor 1, respectively. The resistors 16 and 17 are connected to voltage detection circuits 18a and 18b, respectively. The voltage detection circuits 18 a and 18 b detect voltage drops in the resistors 16 a to 16 c and 17 a to 17 c, and the detected values are sent to the controller 15. The controller 15 calculates the value of the current flowing through the excitation coils 2U, 2V, 2W of each phase of the SR motor 1 based on the detection values of the voltage detection circuits 18a, 18b, and controls the operation of the SR motor 1.

このようなＳＲモータ制御装置１０では、ＳＲモータ１を駆動するに際し、例えば、Ｕ相を励磁する場合は、コントローラ１５は上段側パワーモジュール１１のＦＥＴ１３ａと、下段側パワーモジュール１２のＦＥＴ１４ｄをオンさせ、ＳＲモータ１のＵ相励磁コイル２Ｕに通電する。コントローラ１５は、同様にＶ相（ＦＥＴ１３ｂ・ＦＥＴ１４ｅ：ＯＮ）、Ｗ相（ＦＥＴ１３ｃ・ＦＥＴ１４ｆ：ＯＮ）を順に励磁し、ＳＲモータ１を回転駆動させる。また、発電時においても、図３の場合と同様に、回生モードを実施し、バッテリ７側（電源側）に電力を回生する。 In such an SR motor control device 10, when driving the SR motor 1, for example, when exciting the U phase, the controller 15 turns on the FET 13 a of the upper power module 11 and the FET 14 d of the lower power module 12. The U-phase exciting coil 2U of the SR motor 1 is energized. Similarly, the controller 15 excites the V-phase (FET 13b / FET 14e: ON) and the W-phase (FET 13c / FET 14f: ON) in order to drive the SR motor 1 to rotate. Moreover, also at the time of electric power generation, the regeneration mode is implemented similarly to the case of FIG.

図１のＳＲモータ制御装置１０は、前述のように６個のパワー素子が１パッケージ化されたパワーモジュール１１,１２を採用している。このため、ディスクリート部品にて回路を構成する場合に比して、回路構成が簡略化され、回路の小型化が図られる。また、電気的な接続ポイントを減らせるため、加工性の向上が図られ、製品の低コスト化が可能となる。例えば、図２の回路では、各ＦＥＴの前後２４箇所の接続が必要であるのに対し、図１の回路では、各パワーモジュール１１,１２で５個ずつ（図１における３相のモータ側端子２１,２２と上下の接続端子２３,２４）計１０箇所の接続で済み、配線作業工数を大幅に削減できる。さらに、パワーモジュールを２つ使用してモータの上下段に配する構成となっており、同時にオンするＦＥＴが異なるパワーモジュールに配されている（例えば、Ｕ相通電時のＦＥＴ１３ａとＦＥＴ１４ｄ）。その結果、発熱素子を別モジュールに分散配置することが可能となり、パワーモジュールの発熱を抑制することが可能となる。 The SR motor control device 10 of FIG. 1 employs power modules 11 and 12 in which six power elements are packaged as described above. For this reason, compared with the case where a circuit is comprised by discrete components, a circuit structure is simplified and size reduction of a circuit is achieved. In addition, since the number of electrical connection points can be reduced, the workability can be improved and the cost of the product can be reduced. For example, in the circuit of FIG. 2, it is necessary to connect 24 locations before and after each FET, whereas in the circuit of FIG. 1, five power modules 11 and 12 (three-phase motor side terminals in FIG. 1). 21 and 22 and the upper and lower connection terminals 23 and 24), a total of 10 connections are required, and the number of wiring work steps can be greatly reduced. In addition, two power modules are used and are arranged in the upper and lower stages of the motor, and FETs that are turned on simultaneously are arranged in different power modules (for example, FET 13a and FET 14d during U-phase energization). As a result, it becomes possible to disperse and arrange the heat generating elements in different modules, and to suppress the heat generation of the power module.

加えて、パワーモジュール１１,１２は、パワー素子６個の内部回路構成となっているため、３相ブラシレスモータ等、他製品での使用可能な汎用性のあるパワーモジュールとなる。そこで、このモジュールを様々な用途で使用し、生産数量を増やすことにより、マスメリットによるコストダウンを図ることも可能となる。 In addition, since the power modules 11 and 12 have an internal circuit configuration of six power elements, they are versatile power modules that can be used in other products such as a three-phase brushless motor. Therefore, by using this module for various purposes and increasing the production quantity, it is possible to reduce the cost due to mass merit.

一方、図１のＳＲモータ制御装置１０にあっては、パワーモジュール１１,１２のモータ接続ライン側に抵抗１６,１７が設けられているため、還流モードの場合もモータ電流を検出することができる。この場合、例えば、パワーモジュール１１,１２の前後段にモータ電流検出用の抵抗を配すると、図３（ｂ）（ｃ）のようにＳＲモータ１が還流モードで駆動されているとモータ電流を検出できなくなる。すなわち、図１の回路では、環流モードの場合、ＳＲモータ１とパワーモジュール１１,１２内にて電流が循環し、モータ電流はパワーモジュール１１,１２から外に流れないため、パワーモジュール１１,１２の前後段に設けた抵抗ではモータ電流を検出することができない。 On the other hand, in the SR motor control device 10 of FIG. 1, since the resistors 16 and 17 are provided on the motor connection line side of the power modules 11 and 12, the motor current can be detected even in the reflux mode. . In this case, for example, if a motor current detection resistor is arranged before and after the power modules 11 and 12, if the SR motor 1 is driven in the reflux mode as shown in FIGS. Can no longer be detected. That is, in the circuit of FIG. 1, in the recirculation mode, the current circulates in the SR motor 1 and the power modules 11 and 12, and the motor current does not flow out of the power modules 11 and 12. The motor current cannot be detected by the resistors provided at the front and rear stages.

これに対し、当該制御装置では、還流モードの場合も抵抗１６,１７にモータ電流が流れる。従って、ＳＲモータ１の全ての通電パターンで電流検出が可能となり、検出精度の向上が図られる。また、パワーモジュール１１,１２のモータ側端子２１,２２が天絡、地絡した場合にも、抵抗１６,１７に電流が流れるため、図２のように、モータ駆動回路部５３のハイサイド側にてＶｄｓを監視して過電流を検出する場合に比して、過電流を精度良く検出することが可能となる。 On the other hand, in the control device, a motor current flows through the resistors 16 and 17 even in the reflux mode. Therefore, current detection is possible for all energization patterns of the SR motor 1, and detection accuracy is improved. In addition, even when the motor side terminals 21 and 22 of the power modules 11 and 12 have a power supply fault or a ground fault, a current flows through the resistors 16 and 17, so that the high side of the motor drive circuit unit 53 as shown in FIG. As compared with the case where the overcurrent is detected by monitoring the Vds, the overcurrent can be detected with high accuracy.

図１のＳＲモータ制御装置１０にはさらに、バッテリ７とパワーモジュール１１,１２との間の電源ライン３０上に、電源ライン３０の電気的接続を制御するスイッチ部３１が配されている。スイッチ部３１は、パワーモジュール１１,１２の前段（ハイサイド側）に配置され、半導体スイッチング素子として、ＦＥＴ３２,３３が設けられている。また、ＦＥＴ３２,３３の間には、パワーモジュール１１,１２と並列に平滑コンデンサ３４が配されている。 In the SR motor control device 10 of FIG. 1, a switch unit 31 that controls the electrical connection of the power supply line 30 is disposed on the power supply line 30 between the battery 7 and the power modules 11 and 12. The switch unit 31 is disposed in the front stage (high side) of the power modules 11 and 12, and FETs 32 and 33 are provided as semiconductor switching elements. A smoothing capacitor 34 is disposed between the FETs 32 and 33 in parallel with the power modules 11 and 12.

スイッチ部３１の前段にはさらに、電源ライン側の電流を検出するためのシャント抵抗３５が設けられている。シャント抵抗３５は、ＦＥＴ３２,３３と共に電源側モジュール３６として１パッケージ化されている。シャント抵抗３５は電圧検出回路３７と接続されており、電圧検出回路３７は、シャント抵抗３５における電圧降下を検出し、その検出値はコントローラ１５に送られる。コントローラ１５は、電圧検出回路３７の検出値に基づいて、電源ライン側の電流値を算出する。 A shunt resistor 35 for detecting a current on the power supply line side is further provided in front of the switch unit 31. The shunt resistor 35 is packaged as a power source side module 36 together with the FETs 32 and 33. The shunt resistor 35 is connected to the voltage detection circuit 37, and the voltage detection circuit 37 detects a voltage drop in the shunt resistor 35, and the detected value is sent to the controller 15. The controller 15 calculates a current value on the power supply line side based on the detection value of the voltage detection circuit 37.

ＳＲモータ１を駆動するに際し、図１の回路では、パワーモジュール１１,１２前段のシャント抵抗３５によって電源側の電流値を検出する。前述のように、従来の回路では、ＦＥＴのドレイン・ソース間電圧（Ｖｄｓ）を監視して電流検出を行っているが、ＦＥＴの温度特性変化によりの電流検出精度が低く、過電流の検出精度も低かった。これに対し、図１の回路においては、シャント抵抗３５により電源電流を検出しているため、電源電流の検出精度が高く、過電流の検出精度の向上も図られる。このため、高価でサイズの大きいセンサを使用することなく、コンパクトな回路にて高精度の電流検知が可能となる。また、電圧検出回路３７を電源の近くに配置できるため、電圧検出回路３７とコントローラ１５を接続し易く、レイアウト性の向上も図られる。 When driving the SR motor 1, in the circuit of FIG. 1, the current value on the power source side is detected by the shunt resistor 35 in the previous stage of the power modules 11 and 12. As described above, the current detection is performed by monitoring the drain-source voltage (Vds) of the FET in the conventional circuit, but the current detection accuracy due to the temperature characteristic change of the FET is low, and the overcurrent detection accuracy is low. Was also low. On the other hand, in the circuit of FIG. 1, since the power supply current is detected by the shunt resistor 35, the power supply current detection accuracy is high and the overcurrent detection accuracy is improved. For this reason, it is possible to detect a current with high accuracy with a compact circuit without using an expensive and large sensor. Further, since the voltage detection circuit 37 can be disposed near the power supply, the voltage detection circuit 37 and the controller 15 can be easily connected, and the layout can be improved.

さらに、図１の回路では、平滑コンデンサ３４への出力ラインが地絡した場合も、シャント抵抗３５に地絡電流が流れる。このため、地絡時における過電流検出の精度も向上する。また、シャント抵抗３５の採用に伴い、電流検出精度が高くなるため、この電流値を見ながら電源ラインのＦＥＴ３３をＰＷＭ制御することが可能となる。これにより、回生モード時におけるバッテリへの充電電流をより精度良く整流することができ、バッテリへの過充電を抑制することが可能となる。また、過充電の抑制により、バッテリ寿命を延ばすことにも寄与でき、発電機の高性能化が図られる。 Further, in the circuit of FIG. 1, a ground fault current flows through the shunt resistor 35 even when the output line to the smoothing capacitor 34 is grounded. For this reason, the accuracy of overcurrent detection at the time of a ground fault is also improved. In addition, since the current detection accuracy increases with the adoption of the shunt resistor 35, it is possible to PWM control the FET 33 of the power supply line while observing the current value. Thereby, the charging current to the battery in the regeneration mode can be rectified with higher accuracy, and overcharging to the battery can be suppressed. In addition, the suppression of overcharge can contribute to extending the battery life, thereby improving the performance of the generator.

本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の実施形態では、パワー素子をモジュール化したパワーモジュール１１,１２を用いた例を示したが、パワーモジュール１１,１２ではなく、図２のような従来の回路のパワー素子（ＦＥＴ５２ａ〜５２ｌ）前段にシャント抵抗３５を配置しても良い。また、電源電流の検出精度向上と言う観点では、シャント抵抗３５をＦＥＴ３３とパワーモジュール１１,１２との間（図１のＰ部）に配置しても良い。但し、コンデンサ３４が地絡した場合の地絡電流を検知する、という観点では、図１の回路構成の方が好ましい。 It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
For example, in the above-described embodiment, an example in which the power modules 11 and 12 in which the power elements are modularized is shown. However, instead of the power modules 11 and 12, the power elements (FETs 52a to 52) of the conventional circuit as shown in FIG. 52l) The shunt resistor 35 may be disposed in the preceding stage. Further, from the viewpoint of improving the detection accuracy of the power supply current, the shunt resistor 35 may be disposed between the FET 33 and the power modules 11 and 12 (P portion in FIG. 1). However, from the viewpoint of detecting the ground fault current when the capacitor 34 is grounded, the circuit configuration of FIG. 1 is preferable.

本発明によるＳＲモータ制御装置は、ＩＳＧ用ＳＲモータのみならず、他の車載ＳＲモータや、家電製品や産業機械等に使用されるＳＲモータの駆動制御にも広く適用可能である。 The SR motor control device according to the present invention can be widely applied not only to ISG SR motors but also to drive control of other in-vehicle SR motors, SR motors used in home appliances, industrial machines, and the like.

１ＳＲモータ
２励磁コイル
２ＵＵ相励磁コイル
２ＶＶ相励磁コイル
２ＷＷ相励磁コイル
３ステータ
４ロータ
５突極
６突極
７バッテリ
１０ＳＲモータ制御装置
１１パワーモジュール（上段側）
１２パワーモジュール（下段側）
１３ＦＥＴ
１３ａ〜１３ｆＦＥＴ
１４ＦＥＴ
１４ａ〜１４ｆＦＥＴ
１５コントローラ
１６抵抗
１６ａ〜１６ｃ抵抗
１７抵抗
１７ａ〜１７ｃ抵抗
１８ａ,１８ｂ電圧検出回路
２１モータ側端子
２２モータ側端子
２３接続端子
２４接続端子
３０電源ライン
３１スイッチ部
３２ＦＥＴ
３３ＦＥＴ
３４平滑コンデンサ
３５シャント抵抗
３６電源側モジュール
３７電圧検出回路
５１ＳＲモータ
５２ａ〜５２ｌＦＥＴ
５３モータ駆動回路部
５４ダイオード
５５ａ,５５ｂＦＥＴ 1 SR motor 2 exciting coil 2U U phase exciting coil 2V V phase exciting coil 2W W phase exciting coil 3 stator 4 rotor 5 salient pole 6 salient pole 7 battery 10 SR motor controller 11 power module (upper side)
12 Power module (lower side)
13 FET
13a-13f FET
14 FET
14a-14f FET
15 Controller 16 Resistor 16a-16c Resistor 17 Resistor 17a-17c Resistor 18a, 18b Voltage detection circuit 21 Motor side terminal 22 Motor side terminal 23 Connection terminal 24 Connection terminal 30 Power supply line 31 Switch part 32 FET
33 FET
34 Smoothing capacitor 35 Shunt resistor 36 Power supply side module 37 Voltage detection circuit 51 SR motor 52a to 52l FET
53 Motor drive circuit 54 Diode 55a, 55b FET

Claims

An SR motor control device that performs drive control of a switched reluctance motor having a stator having a plurality of exciting coils and a rotor having a plurality of salient poles arranged inside the stator,
A power circuit unit having a plurality of power elements for switching energization to the plurality of exciting coils;
A switch unit that is disposed on a power supply line between the power circuit unit and the power supply and includes a switching element that controls electrical connection of the power supply line;
An SR motor control device comprising a shunt resistor disposed on the power supply line and detecting a current value of the power supply line.

In the SR motor control device according to claim 1,
The SR motor control device, wherein the shunt resistor is disposed on the power supply side of the switch unit.

In the SR motor control device according to claim 2,
The SR motor control device, wherein the shunt resistor is disposed between the switch unit and the power circuit unit.