JP2022067782A

JP2022067782A - 駆動装置

Info

Publication number: JP2022067782A
Application number: JP2020176570A
Authority: JP
Inventors: 健悟島; Kengo Shima
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2020-10-21
Filing date: 2020-10-21
Publication date: 2022-05-09

Abstract

【課題】車両電源電圧が過電圧となることによる駆動回路部への過電流を、オン抵抗の増加を抑えながら高精度に検知可能とした駆動装置を提供すること。【解決手段】駆動装置１１は、電源ＶｃｃとグランドＧＮＤとの間に接続された駆動回路部２１を備える。また、駆動装置１１は、駆動回路部２１と並列接続され、駆動回路部２１に過電流が流れると、自身に供給される電流が増えることと、駆動回路部２１を流れる電流によって生じる磁界が大きくなることとに応じて駆動回路部２１に流れる過電流を検出するホール素子３１を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、駆動装置に関する。

従来から車両等には、各種モータが備えられるとともに、モータを駆動するための駆動装置が備えられている。駆動装置は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子によって構成されるフルブリッジ回路等の駆動回路部を備え、スイッチング素子のスイッチングに応じた駆動電流をモータのコイルに供給することが可能とされている。そして、このような駆動装置としては、駆動回路部とグランドとを接続するグランド側配線に電流検出抵抗が直列に接続され、該電流検出抵抗の両端電圧に応じて駆動回路部を流れる電流を検出可能としたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１７－１８４４９０号公報

しかしながら、上記のような駆動装置では、電流検出抵抗によって回路全体のオン抵抗が増加してしまうといった問題があった。なお、オン抵抗の増加は発熱を増加させる原因となる。また、上記のような駆動装置でオン抵抗の増加を抑えるために電流検出抵抗の抵抗値を小さくしようとすると半導体を構成するシリコンの面積が増大してしまうことになる。

また、駆動装置では、車両電源電圧の変動により駆動回路部に過電流が流れることがあり、回路保護の目的等から過電流をより高精度に検知することが求められている。
本発明の目的は、車両電源電圧が過電圧となることによる駆動回路部への過電流を、オン抵抗の増加を抑えながら高精度に検知可能とした駆動装置を提供することにある。

上記課題を解決するための駆動装置は、電源とグランドとの間に接続された駆動回路部を備えた駆動装置であって、前記駆動回路部と並列接続され、前記駆動回路部に過電流が流れると、自身に供給される電流が増えることと、前記駆動回路部を流れる電流によって生じる磁界が大きくなることとに応じて前記駆動回路部に流れる過電流を検出する電流検出回路を備える。

本発明の駆動装置では、車両電源電圧が過電圧となることによる駆動回路部への過電流がオン抵抗の増加を抑えながら高精度に検知可能となる。

一実施形態における駆動装置の回路図。一実施形態における駆動装置の一部の詳細回路図。

以下、駆動装置の一実施形態を、図面を参照して説明する。
図１に示すように、駆動装置１１は、例えば、車両に設けられるモータ１２を駆動すべくモータ１２のコイル１３に駆動電流Ｉを供給するためのものである。

駆動装置１１は、例えば２４ボルト等の電源ＶｃｃとグランドＧＮＤとの間に接続される駆動回路部２１を備えている。本実施形態の駆動回路部２１は、ＭＯＳＦＥＴ等からなる４つのスイッチング素子Ｑ１～Ｑ４を有するフルブリッジ回路である。駆動回路部２１は、電源側接続点２１ａが電源側配線１４を介して電源Ｖｃｃに接続され、グランド側接続点２１ｂがグランド側配線１５を介してグランドＧＮＤに接続されている。駆動回路部２１は、電源側接続点２１ａからグランド側接続点２１ｂまでの間に２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３が直列に接続されている。また、駆動回路部２１は、電源側接続点２１ａからグランド側接続点２１ｂまでの間に２つのスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４が直列に接続されている。すなわち、駆動回路部２１は、電源側接続点２１ａからグランド側接続点２１ｂまでの間に、直列に接続されたスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３の組と、直列に接続されたスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４の組とが並列に接続されている。なお、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４には、それぞれ還流ダイオードＤ１～Ｄ４が接続されている。そして、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３間の接続点Ａとスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４間の接続点Ｂとの間に、上記コイル１３が接続されている。そして、駆動回路部２１は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４のペアが図示しない制御部からの信号に基づいてオンされる、または、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のペアが図示しない制御部からの信号に基づいてオンされることでコイル１３に駆動電流Ｉを供給する。

図１及び図２に示すように、駆動装置１１は、電流検出回路としてのホール素子３１を備える。ホール素子３１は、電源側配線１４から分岐した分岐配線１６を介して電流が供給され、電源側配線１４を流れる電流によって生じる磁界に応じて検出電圧を生成する。なお、図２では、ホール素子３１の抵抗成分３２や出力端子３３，３４を模式的に図示している。

また、図２に示すように、駆動装置１１は、ホール素子３１の出力端子３３，３４に接続されたアンプ部４１と、アンプ部４１に接続された検知部４２と、検知部４２に接続された電流遮断回路４３とを備える。アンプ部４１は、ホール素子３１で生成された検出電圧を増幅し、その信号を検知部４２に出力する。検知部４２は、アンプ部４１から入力された信号が予め設定された閾値を越えたか否かを判定し、越えたと判定すると駆動回路部２１に過電流が流れていると判定する。電流遮断回路４３は、検知部４２にて過電流が流れていると判定された場合、例えば、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４を全てオフとして回路を保護する。すなわち、電流遮断回路４３は、検知部４２にて過電流が流れていると判定された場合、駆動回路部２１を電源Ｖｃｃから遮断させて保護する。

以下、本実施形態の作用について説明する。
例えば、モータ１２を駆動する場合、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４のペアがオンされる、または、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のペアがオンされることでモータ１２のコイル１３に駆動電流Ｉが供給され、モータ１２が駆動される。

そして、電源Ｖｃｃの電圧の変動等によって駆動回路部２１に過電流が流れると、ホール素子３１に供給される電流が増えるとともに、電源側配線１４で生じる磁界が大きくなることになる。これによって、ホール素子３１で生成される検出電圧が急激に増大することになり、検知部４２によって駆動回路部２１への過電流が速やかに検知される。すなわち、ホール素子３１は、駆動回路部２１と並列接続され、駆動回路部２１に過電流が流れると、自身に供給される電流が増えることと、駆動回路部２１を流れる電流によって生じる磁界が大きくなることとに応じて駆動回路部２１に流れる過電流を検出する。

以下、本実施形態の効果について説明する。
（１）電源Ｖｃｃと駆動回路部２１とを接続する電源側配線１４から分岐した分岐配線１６を介して電流が供給され、電源側配線１４を流れる電流によって生じる磁界に応じて検出電圧を生成するホール素子３１を備える。これにより、回路全体のオン抵抗の増加を抑えながら、電源Ｖｃｃの過電圧に伴う駆動回路部２１への過電流を高精度に検知することが可能となる。すなわち、例えば、駆動回路部２１とグランドＧＮＤとを接続するグランド側配線１５に電流検出抵抗を直列に接続して該電流検出抵抗の両端電圧に応じて電流を検出する場合では、電流検出抵抗によって回路全体のオン抵抗が増加してしまうが、これを回避することができる。また、駆動回路部２１に過電流が流れると、ホール素子３１に供給される電流が増えることと、電源側配線１４で生じる磁界が大きくなることとによってホール素子３１で生成される検出電圧が急激に増大する。よって、駆動回路部２１への過電流を高精度に検知することが可能となる。

（２）駆動装置１１は、閾値を超える過電流が検出された場合、駆動回路部２１を電源Ｖｃｃから遮断させる電流遮断回路４３を備えるため、過電流による駆動回路部２１の損傷を抑えることができる。

なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、駆動装置１１が備える駆動回路部２１は、４つのスイッチング素子Ｑ１～Ｑ４を有するフルブリッジ回路であるとしたが、これに限定されず、例えば、ハーフブリッジ回路や、３相用ブリッジ回路や、単一のスイッチング素子からなる駆動回路部等に変更してもよい。

・上記実施形態では、電流検出回路としてホール素子３１を用いたが、同様に作用する他の構成の電流検出回路としてもよい。
・上記実施形態では、電流遮断回路４３は、過電流が検出された場合、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４を全てオフするとしたが、これに限定されず、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４を部分的や一時的にオフする制御を行ってもよい。例えば、電流遮断回路４３は、過電流が検出された場合、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４のいずれかをオフしたり、オン時間を短くする等の制御を行ってもよい。

１１…駆動装置、１２…モータ、１３…コイル、１４…電源側配線、１５…グランド側配線、１６…分岐配線、２１…駆動回路部、２１ａ…電源側接続点、２１ｂ…グランド側接続点、３１…ホール素子（電流検出回路）、３２…抵抗成分、３３，３４…出力端子、４１…アンプ部、４２…検知部、４３…電流遮断回路、Ａ，Ｂ…接続点、Ｄ１～Ｄ４…環流ダイオード、ＧＮＤ…グランド、Ｉ…駆動電流、Ｑ１～Ｑ４…スイッチング素子、Ｖｃｃ…電源。

Claims

電源とグランドとの間に接続された駆動回路部を備えた駆動装置であって、
前記駆動回路部と並列接続され、前記駆動回路部に過電流が流れると、自身に供給される電流が増えることと、前記駆動回路部を流れる電流によって生じる磁界が大きくなることとに応じて前記駆動回路部に流れる過電流を検出する電流検出回路を備えた駆動装置。
前記電流検出回路にホール素子を用いた請求項１に記載の駆動装置。
前記電流検出回路によって閾値を超える過電流が検出された場合、前記駆動回路部を電源から遮断させる電流遮断回路を備えた請求項１または請求項２に記載の駆動装置。