JP3067601B2 - 電動モータの制御装置 - Google Patents
電動モータの制御装置Info
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Description
経路に設けられたスイッチング素子をパルス幅変調信号
にて高速スイッチングさせて、電動モータの回転速度等
を制御する電動モータの制御装置に関し、特にスイッチ
ング素子のスイッチングにより発生するスイッチング周
波数よりも高い高周波ノイズを抑制するのに好適な電動
モータの制御装置に関する。
料ポンプは、車載バッテリから電源供給を受けて駆動制
御される電動モータを動力源としている。また電動モー
タを駆動する制御装置は、車載バッテリから電動モータ
への電源供給経路に設けたスイッチング素子を、パルス
幅変調信号(以下、PWM信号ともいう)によって高速
スイッチングさせることにより、PWM信号のオン時間
のデューティ比に対応した電力を電動モータに供給し
て、その回転速度等を制御する(所謂PWM電力制御)
ようにされている。
信号にて通電制御(所謂PWM電力制御)する制御装置
では、スイッチング素子のスイッチングによりノイズが
発生し、この発生したノイズが直流電源に接続された他
の電子装置(例えば車両に搭載されたラジオ受信機)に
侵入して、他の電子装置の動作に影響を与えることがあ
る。
如く、制御装置に、ノイズ除去用のフィルタ回路を設
け、スイッチング素子のスイッチングにより発生したノ
イズが直流電源側に流出するのを防止するようにしてい
る。即ち、図6(a)は、直流電源52と電動モータ5
0とを接続する電源供給経路の電動モータ50よりも負
極側に、所謂ローサイドスイッチとして、nチャネルの
MOS−FETからなるスイッチング素子54を直列接
続し、また電動モータ50には、スイッチング素子54
をオフした際にその両端に発生する高電圧を吸収して電
流を還流させるフライホイールダイオードD51を並列接
続し、デューティ制御されたPWM信号にてスイッチン
グ素子54をスイッチングさせて、電動モータ50の通
電電流(モータ電流)iM を制御するように構成された
制御装置を表わす。
動モータ50よりも正極側の電源供給経路にチョークコ
イルL51を直列に接続すると共に、その接続点に一端が
接地されたコンデンサC52を接続することにより、電源
供給経路にチョークコイルL51とコンデンサC52とから
なるLCフィルタ回路を形成し、このLCフィルタ回路
にて、スイッチング素子54のスイッチングにより発生
したノイズを吸収して、直流電源52側にこのスイッチ
ングノイズが流出するのを防止するようにし、また、フ
ライホイールダイオードD51のカソード側に一端が接地
されたコンデンサC51を接続して、このコンデンサC51
により、電動モータ50に流れるモータ電流iMのリッ
プル成分(リップル電流)を吸収するようにしているの
である。
チング素子54のスイッチング周波数は、電動モータ5
0のブラシ寿命を延ばすという点からは、電動モータ5
0の時定数以上に設定することが望ましく、また電動モ
ータ50から発生する磁気音を抑制するという点から
は、可聴周波数域以上に設定することが望ましく、他の
装置への影響を抑えるという点,及びスイッチング損失
を抑えるという点からは、できるだけ低周波数に設定す
ることが望ましい。このため、従来、車両に搭載された
電動モータの制御装置においては、これら各条件を考慮
して、スイッチング素子54のスイッチング周波数が、
数kHz〜数十kHzに設定される。そして、スイッチ
ング素子54は、このような高速スイッチングを実現す
るために、図6(a)に示したようなMOS−FETが
使用される。
合でも、スイッチング素子54のオフ時或はオン時に
は、スイッチング周波数よりも高い周波数帯(AM帯,
FM帯等)にてノイズ(高周波ノイズ)が発生し、これ
がラジオ受信機等にラジオノイズとして侵入するといっ
た問題があった。
グ素子54がオンからオフに切り換えられた場合(スイ
ッチング素子54のターンオフ時)には、図7に示す如
く、今まで直流電源52から、電動モータ50,スイッ
チング素子54を介して、直流電源52の負極側である
グランドラインに、モータ電流iM として流れていた電
流i1 が遮断されて、モータ電流iM は、フライホイー
ル電流i2 として電源側に戻されることになるが、こう
したスイッチング素子54のターンオフ時には、フライ
ホイール電流経路のインピーダンスにより、フライホイ
ールダイオードD51のアノード側電圧VD がオーバシュ
ートして、直流電源52から電動モータ50に至る電源
供給経路にスイッチング周波数より高い数百k〜数MH
zの電圧リップル(図7に示すN1領域)が発生し、こ
の電圧リップルが直流電源52側にAM帯のラジオノイ
ズとして流出するという問題があった。そして、この電
圧リップルをLCフィルタ回路にて対策しようとする
と、LCフィルタ回路を大容量化しなければならず、制
御装置の大型化,延いてはコストアップを招くといった
問題が発生する。また、フライホイール電流経路を最短
化し、インピーダンスを最小化しようとしても、素子配
置上、限界がある。
素子54がオフからオンに切り換えられた場合(スイッ
チング素子54のターンオン時)には、図7に示すよう
に、フライホイール電流i2 が遮断されて、電動モータ
50は、直流電源52から供給される電流i1 によって
駆動されるようになるのであるが、このスイッチング素
子54のターンオン時には、フライホイールダイオード
D51の逆回復電流(リカバリー電流)によるリンギング
が発生して、フライホイールダイオードD51のアノード
側電圧VD が数M〜数十MHzで振動(図7に示すN2
領域)し、これがFM帯のラジオノイズとなって直流電
源52側に流出するといった問題があった。
(e)に示す如き対策を施し、スイッチング素子54の
スイッチング周波数よりも高い高周波ノイズを抑制する
ことが考えられている。即ち、従来では、こうした高周
波ノイズを抑制するために、図6(b)に示す如く、ス
イッチング素子54を構成するMOS−FETのゲート
とドレインとの間にコンデンサCxを挿入するとか、図
6(c)に示す如く、このMOS−FETのゲートとソ
ースとの間にコンデンサCyを挿入するとか、図6
(d)に示す如く、フライホイールダイオードD51に並
列にコンデンサCzを設けるとか、図6(e)に示す如
く、フライホイールダイオードD51の電流経路(フライ
ホイール電流の経路)にフェライトビーズ56等を設け
る、といったことが考えられている。
際に作製して、燃料ポンプ用の電動モータを駆動した際
に、フライホイールダイオードD51のアノード側電圧V
D 及びスイッチング素子54のゲート電圧VG と、スイ
ッチング素子54を流れるモータ電流i1 及びフライホ
イール電流i2 とを、各々測定した測定結果を表わす。
策では、直流電源52側に流出する高周波ノイズを良好
に抑制することができなかった。即ち、まず図6(b)
に示したノイズ対策は、スイッチング素子54のゲート
−ドレイン間に設けたコンデンサCxによって、スイッ
チング素子54のドレインからゲートへ帰還をかけるこ
とにより、スイッチング素子54のスイッチング速度を
遅く(換言すればMOS−FETのオン・オフ時の立ち
上がり時間及び立ち下がり時間を長く)して、スイッチ
ング素子54のターンオフ時に生じるAM帯等の比較的
低周波の高周波ノイズを抑えるものである。
ール電流経路のインピーダンスによりフライホイールダ
イオードD51のアノード側電圧VD がオーバーシュート
するのを抑えることができないため、高周波ノイズの低
減効果が小さいといった問題があった。
を大きくするには、その容量を大きくして、スイッチン
グ素子54のスイッチング速度をできるだけ遅くするよ
うにすればよいが、スイッチング速度を遅くすると、ス
イッチング素子54に、高速スイッチングが可能でスイ
ッチング損失を少なくできるMOS−FETを用いてい
るにもかかわらず、その効果を発揮できず、スイッチン
グ損失が大きくなって発熱が増大し、効率低下を招くの
みでなく、スイッチング素子54に大きな放熱フィンを
設ける等の対策が必要となる。
イッチング速度を遅くする手法では、スイッチング素子
54のターンオン時にフライホイールダイオードD51の
リカバリー電流によってFM帯等に発生する高周波ノイ
ズを抑制することはできない。
図6(b)に示したノイズ対策と同様、スイッチング素
子54のゲート−ソース間に設けたコンデンサCyによ
ってスイッチング素子54のスイッチング速度を遅く
し、スイッチング素子54のターンオフ時に発生する比
較的低周波の高周波ノイズを抑えるものである。
に示したノイズ対策と同様、ノイズ低減効果が小さく、
またノイズ低減効果を上げるためにスイッチング速度を
遅くすると発熱が大きくなり、しかも、スイッチング素
子54のターンオン時に発生する高周波ノイズは抑制で
きない、といった問題がある。
フライホイールダイオードD51にコンデンサCzを並列
接続することによって、フライホイールダイオードD51
のリカバリー電流により発生するノイズの振幅を抑え、
このノイズを低周波化して、スイッチング素子54のタ
ーンオン時に発生する高周波ノイズを抑制するものであ
る。
コンデンサCzを並列接続すると、スイッチング素子5
4がターンオンした際に、直流電源52からコンデンサ
Czを介してラッシュカレントが流れ込み、このラッシ
ュカレントにより、スイッチング素子54やスイッチン
グ素子54にPWM信号を入力する駆動回路が破壊する
虞がある。また、この場合、コンデンサCzを介して、
フライホイールダイオードD51のアノード側電圧VD の
オーバーシュート等に伴うノイズ成分が電源側に伝達さ
れるため、AM帯等の低周波域でのノイズを却って悪化
させてしまうといった問題もある。
は、フライホイール電流経路にフェライトビーズ56等
を設けて、その経路のインダクタンスを大きくすること
により、スイッチング素子54のターンオン時にフライ
ホイールダイオードD51に発生するリカバリー電流の速
度を遅くして、高周波の急峻な電流変化を抑え、FM帯
等に発生する高周波ノイズを低減させるものである。
ール電流経路のインピーダンスが大きくなるため、スイ
ッチング素子54のターンオフ時に生じるオーバーシュ
ートの発生を増大させてしまい、AM帯等の比較的低周
波の高周波ノイズを大きくしてしまう。
のであり、スイッチング素子のターンオフ時にAM帯等
に発生する高周波ノイズ、及びスイッチング素子のター
ンオン時にFM帯等に発生する高周波ノイズを共に抑制
して、ラジオ受信機等の他の電子装置に影響を与えるこ
となく電動モータを駆動制御できる電動モータの制御装
置を提供することを目的とする。
決するためなされたものであり、請求項1〜4、7に記
載の発明によれば、スイッチング素子のターンオフ時の
フライホイール電流の増加速度が遅くなるため、フライ
ホイールダイオードにおけるオーバーシュートによって
電源供給経路に発生する電圧リップルの振幅を小さくし
て、この電圧リップルを低周波化することができ、スイ
ッチング素子のターンオフ時にAM帯等に発生する高周
波ノイズを低減することができる。
時のゲート電圧の変化速度(換言すればスイッチング素
子の立ち上がり速度)も遅くなり、スイッチング素子の
スイッチング周波数域にて発生するスイッチングノイズ
を低減することもできる。また、スイッチング素子がタ
ーンオンしたときにも、上記コンデンサによって、スイ
ッチング素子のゲート電圧の変化速度が遅くなるため、
スイッチング素子に流れる電流の増加速度が遅くなる。
この結果、フライホイールダイオードに流れるフライホ
イール電流の減少速度が遅くなり、フライホイールダイ
オードに発生するリカバリー電流を減少させて、リンギ
ングの発生を抑制することが可能となり、スイッチング
素子のターンオン時にFM帯等に発生する高周波ノイズ
を低減させることもできる。
よれば、スイッチング素子のターンオフ時には、フライ
ホイール電流経路のインピーダンスにより発生する電圧
のオーバーシュートを抑えて、AM帯等の比較的低周波
域に発生する高周波ノイズを抑えることができると共
に、スイッチング素子のターンオン時には、フライホイ
ールダイオードのリカバリー電流を抑制して、FM帯等
に発生する高周波ノイズを抑えることができる。
は、その容量を大きくすれば、スイッチング素子ターン
オフ時及びターンオン時に夫々発生する高周波ノイズの
抑制効果は大きくなるが、スイッチング素子の立ち下が
り及び立ち上がりが遅くなるため、適用するシステムに
応じて、スイッチング素子の立ち下がり時間及び立ち上
がり時間を満足し得る条件下で、その容量を設定すれば
よい。
乃至4の何れかに記載の発明において、前記スイッチン
グ素子のゲートと上記直流電源の正極及び負極側との間
の少なくとも一方に、前記スイッチング素子のスイッチ
ング速度調整用の抵抗器を設けたことを特徴とする。
波ノイズ抑制用のコンデンサを設けることによって、ス
イッチング素子のオン時及びオフ時に発生する高周波ノ
イズを共に抑制できるようにしたものであるが、このコ
ンデンサはスイッチング素子の立ち上がり及び立ち下が
りを遅らせるものであるため、このコンデンサのみを設
けると、スイッチング素子の立ち上がり時間と立ち下が
り時間とのバランスが大きく崩れることがある。そし
て、このように立ち上がり時間と立ち下がり時間とのバ
ランスが崩れ、その時間差が大きくなると、ノイズレベ
ルはスイッチングの早い方で決まり、それ以上遅い方
は、ただ無駄に発熱を増大させているだけとなり、発熱
等の問題が発生することも考えられる。
ッチング素子のゲートと直流電源の正極及び負極側との
間の少なくとも一方に抵抗器を設け、この抵抗器の抵抗
値により、スイッチング素子のゲート電圧が、スイッチ
ング素子がオン・オフするしきい値電圧に達するまでの
時間(つまりスイッチング速度)を調整して、スイッチ
ング素子の立ち上がり時間と立ち下がり時間とをバラン
スさせる(つまり一致させる)ことができるようにして
いるのである。このため、請求項5に記載の発明によれ
ば、スイッチング素子の立ち上がり時間と立ち下がり時
間とを一致若しくは略一致させて、この時間のばらつき
によりスイッチング損失が増大するのを防止できる。
至5の何れかに記載の発明において、前記高周波ノイズ
抑制用のコンデンサに電流制限用の抵抗器を直列接続し
てなることを特徴とする。この電流制限用の抵抗器は、
スイッチング素子のターンオフ時にコンデンサに流れる
ラッシュカレントや、直流電源側から進入してきた外来
ノイズによってコンデンサに流れる電流を制限するため
のものであり、請求項6に記載の発明によれば、スイッ
チング素子のゲートに接続された駆動回路に大きなラッ
シュカレントが流れ込んで、スイッチング素子のゲート
や駆動回路側の素子が劣化するとか、外来ノイズによっ
て制御装置が誤動作する、といったことを防止できる。
項1乃至7の何れかに記載の発明において、前記スイッ
チング素子のスイッチングにより前記電動モータに流れ
るリップル電流を吸収するリップル電流吸収用のコンデ
ンサを備えたことを特徴とする。
(a)に示すコンデンサC51を設けることにより、電動
モータに流れる電流のリップル成分を吸収するようにし
たものであり、この装置によれば、上記のように高周波
ノイズの発生を抑制できるだけでなく、スイッチング素
子のスイッチングに伴い発生するモータ電流のリップル
を抑えて、電動モータを安定して駆動できるようになる
と共に、このリップル電流によるノイズが直流電源側に
流出するのを抑制できる。
乃至8の何れかに記載の発明において、前記直流電源か
らの電源供給経路に、チョークコイルとコンデンサとか
らなるLCフィルタ回路を設け、前記直流電源側にノイ
ズが流出するのを防止するよう構成してなることを特徴
とする。
(a)に示すチョークコイルL51とコンデンサC52とか
らなるLCフィルタ回路を設けることにより、スイッチ
ング素子のスイッチングにより発生したスイッチングノ
イズが直流電源側に流出するのを防止するためであり、
この装置によれば、高周波ノイズの発生を抑制できるだ
けでなく、スイッチング素子のスイッチング周波数域に
発生するスイッチングノイズが直流電源側に流出するの
を抑制できる。
ング素子のスイッチング周波数域に発生するスイッチン
グノイズを抑制できればよく、特に電流リップルを吸収
する必要はないため、電流リップル吸収のために容量を
大きくする必要はない。
の電動モータ制御装置について説明する。図1は、自動
車において、燃料ポンプの動力源である電動モータ(直
流モータ)10を駆動制御する制御装置20の回路構成
を示すものであり、この制御装置20には、自動車のイ
グニッションスイッチ4を介して図示しないエンジンの
運転時に直流電源(車載バッテリ)2の正極側に接続さ
れる電源端子T1 、電動モータ10の一対の電源端子に
夫々接続されたモータ端子T2 ,T3 、直流電源2の負
極側と同電位に設定されたグランドラインに接地される
アース端子T4 、及び図示しない燃料噴射装置等から燃
料ポンプ,延いては電動モータ10の回転速度指令を入
力するための入力端子T5 が備えられている。
ータ端子T3 に、ソースがアース端子T4 に夫々接続さ
れて、この間を導通・遮断することにより電動モータ1
0に流れる電流を制御する、nチャネルのMOS−FE
Tからなるスイッチング素子12と、入力端子T5 から
入力される回転速度指令に応じて電動モータ10を駆動
するために、その速度指令に応じてデューティ比を制御
したパルス幅変調信号(PWM信号)を生成して、スイ
ッチング素子12のゲートに入力する制御ユニット14
と、が備えられている。なお、PWM信号の周期,延い
てはスイッチング素子12のスイッチング周波数は、既
述したように、電動モータ10のブラシ寿命、磁気音、
スイッチングノイズの他の装置への影響等を考慮して、
数kHz〜数十kHzに設定されている。
れたモータ端子T2 −T3 間には、アノードがモータ端
子T3 に、カソードがモータ端子T2 に夫々接続され
て、スイッチング素子12がオフされたときにフライホ
イール電流を流すフライホイールダイオードD1 が設け
られ、モータ端子T2 には、他端がアース端子T4 に接
続されて、電動モータ10に流れるモータ電流iM のリ
ップル成分(リップル電流)を吸収する、コンデンサC
1 の一端が接続されている。
との間には、直流電源2の正極側から電動モータ10に
電源供給を行うための電源供給経路を形成するチョーク
コイルL1 が設けられ、電源端子T1 には、他端がアー
ス端子T4 に接続されて、チョークコイルL1 と共にL
Cフィルタ回路を構成するたコンデンサC2 の一端が接
続されている。
モータ端子T2 との間には、本発明の課題である高周波
ノイズを抑制するためのコンデンサCoが設けられてい
る。なお、モータ端子T2 及びアース端子T4 は、制御
ユニット14にも接続されているが、これは、制御ユニ
ット14にもLCフィルタ回路を介して電源供給を行
い、制御ユニット14内にて所定電圧の動作電圧を生成
して、PWM信号の生成等を実行できるようにするため
である。
制御装置20の動作を図2及び図3を用いて説明する。
まず図2は、図7に示した測定結果が得られた従来構成
の制御装置(図6(a)参照)に、高周波ノイズ抑制用
のコンデンサCoを設けて、本実施例の制御装置20を
作製し、図7と同一条件で電動モータ10を駆動した際
に、フライホイールダイオードD1 のアノード側電圧V
D 及びスイッチング素子12のゲート電圧VG と、スイ
ッチング素子12を流れる電流i1 及びフライホイール
ダイオードD1 を流れるフライホイール電流i2 とを各
々測定した測定結果を表わす。
においては、従来装置と同様、スイッチング素子12の
ターンオフ時には、フライホイールダイオードD1 のア
ノード側電位が上昇して、フライホイール電流i2 が流
れ始めるが、このときゲートに接続されたコンデンサC
oにも電流が流れてゲート電圧が上昇するため、スイッ
チング素子12が過渡的にオン状態となる。この結果、
スイッチング素子12のターンオフ時には、図6(a)
に示した従来装置に比べて、フライホイール電流i2 の
増加速度が遅くなり、フライホイールダイオードD1 の
アノード側電圧VD がオーバシュートするのを抑えるこ
とができる。
のオーバシュートによって直流電源の正極側に発生する
電圧リップルの振幅を小さくして、この電圧リップルを
低周波化することができ、スイッチング素子12のター
ンオフ時にAM帯等に発生する高周波ノイズを低減する
ことができる。
時のゲート電圧VG の変化速度,延いてはスイッチング
素子の立ち上がり速度も遅くなるため、スイッチング素
子12のスイッチング周波数域に発生するスイッチング
ノイズを低減することもできる。
したときには、コンデンサCoによって、スイッチング
素子12のゲート電圧VG の変化速度が遅くなるため、
スイッチング素子12に流れる電流i1 の増加速度,延
いてはフライホイール電流i2 の減少速度が遅くなり、
従来装置に比べて、フライホイールダイオードD1 に発
生するリカバリー電流の変化が小さくなる(遅くな
る)。この結果、リカバリー電流によるリンギングの発
生を抑制することも可能となり、スイッチング素子12
のターンオン時にFM帯等に発生する高周波ノイズを低
減させることもできる。
ば、スイッチング素子12のスイッチングに伴いAM帯
及びFM帯付近に発生する高周波ノイズを共に抑えるこ
とができ、ラジオ受信機等の他の電子装置に高周波ノイ
ズが侵入して、他の電子装置が正常動作しなくなるのを
防止できる。
6(a)に示した従来装置と同様、スイッチングノイズ
を吸収するためのチョークコイルL1 とコンデンサC2
とからなるLCフィルタ回路、及び、モータ電流iM の
リップル成分を吸収するためのコンデンサC1 が、夫々
設けられているため、モータ電流iM のリップルを抑え
て、電動モータを安定して駆動できるようになると共
に、スイッチングノイズが直流電源2側に流出するのを
防止することもできる。
おいて、コンデンサCoの容量を変化させた場合の、フ
ライホイールダイオードD1 のアノード側電圧VD の立
ち上がり特性及び立ち下がり特性の変化を、図6(a)
に示したコンデンサCoを備えていない従来装置と比較
して表わす特性図である。
を47000pFにした場合には、その容量を2200
0pFにした場合に比べて、スイッチング素子ターンオ
フ時の電圧VD のオーバシュートを抑えることができ
(図3(a)参照)、またスイッチング素子ターンオン
時のリンギングを抑えることができる(図3(b)参
照)。従って、制御装置20においては、コンデンサC
oの容量を大きくする程、高周波ノイズの発生を抑制で
きることが判る。
サCoの容量を大きくすると、電圧VD の立ち上がり時
及び立ち下がり時の変化速度、延いてはスイッチング素
子12のスイッチング速度が遅くなることから、このコ
ンデンサCoの容量を大きくするにも限界があり、この
コンデンサCoの容量としては、適用するシステムに応
じて設定すればよい。
が、本発明はこうした実施例に限定されるものではな
く、種々の態様をとることができる。例えば、上記実施
例では、スイッチング素子12のゲートと電動モータ1
0のスイッチング素子12とは反対側端子(モータ端子
T2 )との間にコンデンサCoを設けるだけで、スイッ
チング素子12のスイッチングに伴い発生する高周波ノ
イズを抑制ように構成したが、図4に示す如く、コンデ
ンサCoに直列に電流制限用の抵抗器Roを設け、更
に、スイッチング素子12のゲートとモータ端子T2 及
びアース端子T4 との間に、夫々、スイッチング素子1
2のスイッチング速度調整用の抵抗器R1 ,R2 を設け
るようにしてもよい。
れば、抵抗器Roにより、スイッチング素子12のター
ンオフ時にコンデンサCoに発生するラッシュカレント
や、直流電源2側から侵入してきた外来ノイズによって
コンデンサCoに流れる電流を制限することができ、ス
イッチング素子12のゲートやスイッチング素子12の
ゲートに接続された制御ユニット14に大きなラッシュ
カレントが流れ込んで、制御ユニット14内のPWM信
号出力用素子が劣化するとか、外来ノイズによって制御
装置20が誤動作する、といったことを防止できる。
ることにより、スイッチング素子12の立ち上がり時間
と立ち下がり時間との時間差を抑えて、スイッチング素
子12のスイッチング損失を低減することができる。つ
まり、図3(a),(b)から明らかな如く、コンデン
サCoによって高周波ノイズを抑制するようにした場合
には、スイッチング素子12のスイッチング速度が、そ
の立ち上がり時と立ち下がり時とで異なることから、ス
イッチング素子12のスイッチング損失が必要以上に増
大して、発熱し易くなることが考えられるが、図4に示
すように抵抗器R1 ,R2 を設ければ、その抵抗値によ
り、スイッチング素子12のターンオン時及びターンオ
フ時に、ゲート電圧が、スイッチング素子がオン又はオ
フするしきい値電圧に達するまでの時間(つまりスイッ
チング速度)を各々調整して、スイッチング素子12の
立ち上がり時間と立ち下がり時間とを一致させることが
でき、この時間のばらつきによりスイッチング損失が増
大するのを防止できるようになるのである。なお、この
ようにスイッチング時間を調整する場合、上記2つの抵
抗器R1 ,R2 のうちの一方を用いて調整することも可
能である。
0と直流電源2の負極側とを接続する電源供給経路にス
イッチング素子12を設けたローサイドスイッチ型の制
御装置20について説明したが、本発明は、電動モータ
と直流電源の正極側とを接続する電源供給経路にスイッ
チング素子を設けたハイサイドスイッチ型の制御装置で
あっても、上記実施例と同様に適用して、同様の効果を
得ることができる。
では、例えば図5に示す如く、電動モータ30の一方の
電源端子が、直流電源32の負極側と同電位のグランド
ラインに接地され、電動モータ30の他方の電源端子と
直流電源32の正極側とを接続する電源供給経路に、直
流電源32側をドレイン,電動モータ30側をソースと
して、スイッチング素子34が設けられ、更に、電動モ
ータ30に並列に、グランドライン側をアノードとし
て、フライホイールダイオードD11が設けられることに
なるが、このようなハイサイドスイッチ型の制御装置で
は、スイッチング素子34のゲートとグランドラインと
の間に、高周波ノイズ抑制用のコンデンサC10を設けれ
ば、スイッチング素子34のターンオフ時にグランドラ
インの電位がアンダーシュートするのを防止し、またス
イッチング素子34のターンオン時にフライホイールダ
イオードD11に流れるリカバリー電流を抑制して、上記
実施例と同様に、AM帯及びFM帯付近に発生する高周
波ノイズを抑えることが可能になる。
装置20と対応して、直流電源32からスイッチング素
子34に至る電源供給経路に、チョークコイルL11とコ
ンデンサC12とからなるスイッチングノイズ吸収用のL
Cフィルタ回路を設け、更に、このLCフィルタ回路を
介して電源電圧が印加される電源供給経路(換言すれば
スイッチング素子34のドレイン)とグランドラインと
の間に、リップル電流吸収用のコンデンサC11を設けた
ハイサイドスイッチ型の制御装置を表わしているが、こ
の装置においても、高周波ノイズ抑制用のコンデンサC
10に抵抗器を接続して、スイッチング素子34のゲート
に流れ込む電流を制限するようにし、また、スイッチン
グ素子34のゲートと正の電源電圧が印加されるドレイ
ンとの間、及びスイッチング素子34のゲートとグラン
ドラインとの間に、夫々、抵抗器を設けて、スイッチン
グ素子34の立ち上がり時及び立ち下がり時のスイッチ
ング速度を調整するようにしてもよい。
される燃料ポンプの動力源である電動モータを駆動制御
する制御装置について説明したが、本発明は、例えば、
自動車に搭載される空調機器やその他の制御機器で使用
される電動モータの制御装置に適用することもでき、ま
た自動車以外の電動モータの制御装置に適用することも
できる。
す電気回路図である。
オン・オフ時の電圧及び電流波形を表わす動作説明図で
ある。
用コンデンサの容量を変化させた場合の高周波ノイズ低
減特性を表わす説明図である。
回路図である。
適用した場合の電気回路図である。
高周波ノイズ対策を説明する電気回路図である。
ン・オフ時の電圧及び電流波形を表わす動作説明図であ
る。
ッチ 10,30,50…電動モータ 14…制御ユニット
20…制御装置 12,34,54…スイッチング素子(MOS−FE
T) Co,C10…コンデンサ(高周波ノイズ抑制用) C1 ,C11,C51…コンデンサ(リップル電流吸収用) L1 ,L11,L51…チョークコイル C2 ,C12,C
52…コンデンサ D1 ,D11,D51…フライホイールダイオード Ro…抵抗器(電流制限用) R1 ,R2 …抵抗器(スイッチング速度調整用)
Claims (9)
- 【請求項1】 直流電源から電動モータに電源供給を行
う電源供給経路に、MOS−FETからなるスイッチン
グ素子を直列接続すると共に、前記電動モータに、前記
スイッチング素子がオフした際に電動モータ両端に発生
する電圧を吸収して電流を還流させるフライホイールダ
イオードを並列接続し、前記スイッチング素子を、デュ
ーティ比が制御されたパルス幅変調信号にてスイッチン
グさせて、前記電動モータを駆動する電動モータの制御
装置であって、 前記パルス幅変調信号が入力される前記スイッチング素
子のゲートと、前記電動モータの前記スイッチング素子
とは反対側の端子との間に、コンデンサを設け、該コン
デンサにて前記スイッチング素子のオン/オフ時に発生
する高周波ノイズを抑制するよう構成してなることを特
徴とする電動モータの制御装置。 - 【請求項2】 直流電源から電動モータに電源供給を行
う電源供給経路に、MOS−FETからなるスイッチン
グ素子を前記電動モータに対して直列な位置関係となる
ように接続すると共に、前記スイッチング素子がオフし
た際に電動モータ両端に発生する電圧を吸収して電流を
還流させる機能を有するフライホイールダイオードを前
記電動モータに対して並列な位置関係となるように接続
し、前記スイッチング素子を、デューティ比が制御され
たパルス幅変調信号にてスイッチングさせて、前記電動
モータを駆動する電動モータの制御装置であって、 前記パルス幅変調信号が入力される前記スイッチング素
子のゲートと、前記電動モータの前記スイッチング素子
とは反対側の端子との間を少なくともコンデンサを介し
て接続し、前記コンデンサにて前記スイッチング素子の
オン/オフ時に発生する高周波ノイズを抑制するよう構
成してなることを特徴とする電動モータの制御装置。 - 【請求項3】 直流電源から電動モータに電源供給を行
う電源供給経路に、MOS−FETからなるスイッチン
グ素子を前記電動モータに対して直列な位置関係となる
ように接続すると共に、前記スイッチング素子がオフし
た際に電動モータ両端に発生する電圧を吸収して電流を
還流させる機能を有するフライホイールダイオードを、
そのアノード側が前記電動モータと前記スイッチング素
子との間に位置し、且つそのカソード側が前記電動モー
タの前記スイッチング素子とは 反対側に位置する状態で
前記電動モータに対して並列な位置関係となるように接
続し、前記スイッチング素子を、デューティ比が制御さ
れたパルス幅変調信号にてスイッチングさせて、前記電
動モータを駆動する電動モータの制御装置であって、 前記パルス幅変調信号が入力される前記スイッチング素
子のゲートと、前記フライホイールダイオードの前記カ
ソードとの間を少なくともコンデンサを介して接続し、
前記コンデンサにて前記スイッチング素子のオン/オフ
時に発生する高周波ノイズを抑制するよう構成してなる
ことを特徴とする電動モータの制御装置。 - 【請求項4】 直流電源から電動モータに電源供給を行
う電源供給経路に、MOS−FETからなるスイッチン
グ素子を前記電動モータの下流側に直列な位置関係とな
るように接続すると共に、前記スイッチング素子がオフ
した際に電動モータ両端に発生する電圧を吸収して電流
を還流させる機能を有するフライホイールダイオード
を、そのアノード側が前記電動モータと前記スイッチン
グ素子との間に位置し、且つそのカソード側が前記電動
モータの前記スイッチング素子とは反対側に位置する状
態で前記電動モータに対して並列な位置関係となるよう
に接続し、前記スイッチング素子を、デューティ比が制
御されたパルス幅変調信号にてスイッチングさせて、前
記電動モータを駆動する電動モータの制御装置であっ
て、 前記パルス幅変調信号が入力される前記スイッチング素
子のゲートと、前記フライホイールダイオードの前記カ
ソードとの間を少なくともコンデンサを介して接続し、
前記コンデンサにて前記スイッチング素子のオン/オフ
時に発生する高周波ノイズを抑制するよう構成してなる
ことを特徴とする電動モータの制御装置。 - 【請求項5】 前記スイッチング素子のゲートと上記直
流電源の正極及び負極側との間の少なくとも一方に、前
記スイッチング素子のスイッチング速度調整用の抵抗器
を設けたことを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記
載の電動モータの制御装置。 - 【請求項6】 前記高周波ノイズ抑制用のコンデンサ
に、電流制限用の抵抗 器を直列接続してなることを特徴
とする請求項1乃至5の何れかに記載の電動モータの制
御装置。 - 【請求項7】 直流電源から電動モータに電源供給を行
う電源供給経路に、MOS−FETからなるスイッチン
グ素子を前記電動モータの上流側に直列な位置関係とな
るように接続すると共に、前記スイッチング素子がオフ
した際に電動モータ両端に発生する電圧を吸収して電流
を還流させる機能を有するフライホイールダイオード
を、そのカソード側が前記電動モータと前記スイッチン
グ素子との間に位置し、且つそのアノード側が前記電動
モータの前記スイッチング素子とは反対側に位置する状
態で前記電動モータに対して並列な位置関係となるよう
に接続し、前記スイッチング素子を、デューティ比が制
御されたパルス幅変調信号にてスイッチングさせて、前
記電動モータを駆動する電動モータの制御装置であっ
て、 前記パルス幅変調信号が入力される前記スイッチング素
子のゲートと、前記フライホイールダイオードの前記ア
ノードとの間を少なくともコンデンサを介して接続し、
前記コンデンサにて前記スイッチング素子のオン/オフ
時に発生する高周波ノイズを抑制するよう構成してなる
ことを特徴とする電動モータの制御装置。 - 【請求項8】 前記スイッチング素子のスイッチングに
より前記電動モータに流れるリップル電流を吸収するリ
ップル電流吸収用のコンデンサを備えたことを特徴とす
る請求項1乃至7の何れかに記載の電動モータの制御装
置。 - 【請求項9】 前記直流電源からの電源供給経路に、チ
ョークコイルとコンデンサとからなるLCフィルタ回路
を設け、前記直流電源側にスイッチングノイズが流出す
るのを防止するよう構成してなることを特徴とする請求
項1乃至8の何れかに記載の電動モータの制御装置。
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