JP5268819B2 - モータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータ制御装置に関するものである。

モータ制御装置は、車輌用の電動パワーステアリング制御装置に適用され始めている。

しかし、電動パワーステアリングの異常動作は不測の事故を発生させる可能性があり、モータ制御装置を電動パワーステアリングに採用するにあたり、高信頼性を要求される。

また、電動パワーステアリングにおいて、従来は、定常電圧状態（例えば、バッテリ電圧＝９Ｖ〜１６Ｖ）のみの動作保証であり、定常電圧範囲外では、モータ制御装置の機能を停止していた。

例えば、特許文献１には、配線の地絡の疑義を検出してから地絡の正誤が確定するまでの間、スイッチング素子の駆動を継続し、且つ前記電力供給手段からスイッチング素子に供給する電圧を制限する電力供給制限手段を設けている。

特開２００５−２１２５７９号公報

しかし、自動車の信頼性要求が高くなり、前記定常電圧範囲外でも、電動パワーステアリングの機能を継続する要求が高くなってきている。

そこで、本発明のモータ制御装置において、特に高バッテリ電圧下、例えばバッテリジャンプスタート２６.５Ｖ、または、ダンプサージ３０Ｖ下でも動作可能なモータ制御装置を提供する。

更に、上記定常電圧範囲外でも、制御装置の機能は破損を防止し、高信頼性のシステムとする。

そこで、本発明の制御装置は、バッテリから印加される電圧をモニタするバッテリ電圧モニタ回路と、バッテリから印加される電圧よりも高い電圧を生成する昇圧回路と、昇圧回路から供給される電圧を、所定の一定の電圧に変換する定電圧変換回路と、昇圧回路から供給される電圧又はグランド電圧を出力するプッシュプル出力回路と、定電圧変換回路から供給される電圧又はグランド電圧を出力するプッシュプル出力回路とにより構成されるハーフブリッジ出力回路と、バッテリから印加される電圧が過電圧となることを防止する過電圧保護回路と、により構成されるモータ制御装置において、バッテリ電圧モニタ回路による検出結果が、過電圧保護回路が動作するための電圧より高く設定された閾値に到達した場合に、ハーフブリッジ出力回路の駆動を停止するように制御する構成とする。

定常電圧範囲外でも、制御装置の機能は破損を防止し、高信頼性モータ制御装置を提供する。

本発明のモータ制御装置図。 出力回路８の内部構成図。 電圧９が保護素子４１の所定電圧より大きな所定電圧５１以上時の相コントロールプリドライバ３１の動作を示した図。 図３に対して、昇圧回路３４の動作を示した図。

以下、本発明の実施の形態を示す実施例を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明のモータ制御装置を含む、システム結線図である。

１は、本発明のモータ制御装置である。２はバッテリである。イグニッションスイッチ３がＯＮされると、制御装置内のスイッチ素子４がＯＮされ、バッテリ２が制御装置１内に供給される。

バッテリ電源が供給されると、制御装置１内の電圧９が上昇し、電源回路５では、最適な電源電圧を生成し、ＣＰＵ６等の制御装置１内に供給する。また、電圧モニタ回路７により、電圧９はＣＰＵ６で逐次モニタすることが可能である。

８は、モータを制御する出力回路である。ＣＰＵ６は演算した制御値により、制御信号１０をモータ出力回路８に出力し、出力回路８の出力信号１１，１２，１３経由でモータ１４を駆動制御する。本実施例では、モータ１４を３相モータとして記載する。但し、本実施例は、直流モータ等にも適用できる。

図２は、出力回路８の内部構成を示したブロック図である。２２は、モータ１３を駆動するインバータ出力部である。２１は、インバータ出力部２２を制御するプリドライバである。本実施例は、プリドライバ２１、および、インバータ出力部２２は、１相出力のみを記載する。通常は、３相モータ制御の場合は、同一回路が３個、また、直流モータ制御の場合は、同一回路が２個存在する。

インバータ出力部２２は、ＮｃｈタイプのＭＯＳＦＥＴのプッシュプル回路を例に採って説明する。

２３は、モータ１４へ電圧９のＯＮ／ＯＦＦを制御するスイッチング素子である。スイッチング素子２３は、スイッチング素子２３のＯＦＦ状態を確定させる抵抗２６，プリドライバ２１との間に設定された抵抗２５、および、スイッチング素子２３のゲート−ソース間を過電圧から保護する保護素子２７から構成されている。これらの構成により、第１プッシュプル出力回路５０を構成している。

２４は、モータ１４へグランド３０のＯＮ／ＯＦＦを制御するスイッチング素子である。スイッチング素子２４は、スイッチング素子２４のＯＦＦ状態を確定させる抵抗２９、プリドライバとの間に設定された抵抗２８から構成されている。これらの構成により、第２プッシュプル出力回路５１を構成している。

なお、第１プッシュプル出力回路５０と第２プッシュプル出力回路５１によりハーフブリッジ出力回路を構成する。

プリドライバ２１は、相コントロールプリドライバ３１と電源部３２により構成されている。ここで、電源部３２は、複数の相コントロールプリドライバ３１に対して、共通とすることができる。

３３は、基準電圧生成部である。電圧９を電源とし、電源部３２内の共通電圧として、基準電圧を生成する。

３４は、昇圧回路である。昇圧回路３４では、スイッチング素子２３が最適にＯＮ制御できるように、最適な電圧に制御される。例えば、一般的なＭＯＳＦＥＴが最適にＯＮ制御するためには、１０Ｖのゲート−ソース電圧が必要である。そこで、昇圧回路では、出力電圧３４ａを電圧９＋１０Ｖの定電圧で制御する。

３５は降圧回路であり、昇圧回路３４から出力される電圧を、所望の一定の電圧を生成する定電圧変換回路として機能する。降圧回路３５では、スイッチング素子２４が最適にＯＮ制御できるように、最適な電圧に制御される。例えば、出力電圧３５ａを＋１０Ｖの定電圧で制御する。

３６は、電圧９が、所定電圧以上か否かを判定する過電圧検出部であり、バッテリ電圧モニタ回路として機能する。３７は、昇圧電圧３４ａが、所定電圧以上か否かを判定する過電圧検出部であり、昇圧回路電圧をモニタする昇圧回路電圧モニタ回路として機能する。前記２つの過電圧検出部３６と３７は、基準電圧３３を共通とすることにより、２つの所定電圧の電位バランスをキープすることができる。

４１は、電圧９を所定電圧以下に保持する過電圧保護素子である。過電圧検出部３６では、バッテリの電圧を逐次検出しており、保護素子４１の所定電圧より大きな所定電圧５１を検出した場合に、回路を保護するために、相コントロールプリドライバ３１を強制的にＯＦＦする。

過電圧検出部３７では、電圧３４ａを逐次検出しており、プリドライバ２１、または、インバータ出力部２２の何れか低い方の耐圧以下になるように、所定電圧を決定し、電圧３４ａを所定電圧６１以下になるように、昇圧回路３４をＯＦＦコントロールする。

前記２つの過電圧検出部３６、および、３７は、個別に機能しながら、プリドライバ２１、および、インバータ出力部２２を保護する。

相コントロールプリドライバ３１内では、スイッチング素子２３をＯＮ／ＯＦＦコントロールするスイッチ素子４２、および、スイッチング素子２４をＯＮ／ＯＦＦコントロールするスイッチ素子４３が存在する。スイッチ素子４２は、昇圧電圧３４ａとグランド電位３０をスイッチング素子２３に供給する。スイッチ素子４３は、電圧３５ａとグランド電位３０をスイッチング素子２４に供給する。

４４は、前記スイッチ素子４２、および、スイッチ素子４３のコントロール部である。コントロール部４４では、ＣＰＵからの制御信号１０ａ、および、１０ｂに基づきスイッチ素子４２、および、４３を制御する。また、コントロール部４４では、インバータ出力部２２に貫通電流が流れないように、スイッチ素子４２、および、４３が同時ＯＮを防止する。

また、前述のように過電圧信号３６ａにより、スイッチ素子４２、および、４３を強制ＯＦＦする。

図３は、電圧９が保護素子４１の所定電圧より大きな所定電圧５１以上時の相コントロールプリドライバ３１の動作を示した図である。

電圧９が所定電圧５１未満の場合は、ＣＰＵの制御信号１０ａに基づき、相コントロールプリドライバ３１の出力信号４２ａは出力される。

電圧９が、過電圧検出部３６により所定電圧５１以上であると検出された場合は、過電圧信号３６ａに基づき、コントロール部４４において、スイッチ素子４２、および、４３の出力を強制ＯＦＦとする。

また、電圧９が、過電圧検出部３６により所定電圧５１未満であると検出された場合は、過電圧信号３６ａに基づき、コントロール部４４において、スイッチ素子４２、および、４３の出力は通常出力に復帰する。

図４は、図３に対して、昇圧回路３４の動作を示した図である。過電圧検出部３６による相コントロールプリドライバ３１の動作は、前述の通りである。

過電圧検出部３７では、昇圧電圧３４ａを逐次モニタしている。そして、昇圧電圧３４ａの電圧が最大定格を超えないように、昇圧電圧３４ａが所定電圧５２以上であることを検出した場合、昇圧回路３４の動作を停止し、昇圧電圧３４ａは所定電圧５２で最大電圧が制限される。

以上、本発明の一実施形態について記述したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求項の範囲に記載された発明の精神を逸脱しない範囲で設計において種々の変更ができるものである。

１ 制御装置
２ バッテリ
３ イグニッションスイッチ
４ スイッチ素子
５ 電源回路
６ ＣＰＵ
７ 電圧モニタ回路
８ モータを制御する出力回路
９ 電圧
１０ 制御信号
１１〜１３ 出力信号
１３ モータ
２１ プリドライバ
２２ インバータ出力部
３１ 相コントロールプリドライバ
３２ 電源部
３３ 基準電圧生成部
３４ 昇圧回路
３５ 降圧回路
３６，３７ 過電圧検出部
４１ 保護素子
４４ コントロール部

Claims (2)

1. バッテリから印加される電圧をモニタするバッテリ電圧モニタ回路と、
   前記バッテリから印加される電圧よりも高い電圧を生成する昇圧回路と、
   前記昇圧回路から供給される電圧を、所定の一定の電圧に変換する定電圧変換回路と、
   前記昇圧回路から供給される電圧又はグランド電圧を出力するプッシュプル出力回路と、前記定電圧変換回路から供給される電圧又はグランド電圧を出力するプッシュプル出力回路とにより構成されるハーフブリッジ出力回路と、
   前記バッテリから印加される電圧が過電圧となることを防止する過電圧保護回路と、により構成されるモータ制御装置において、
   前記バッテリ電圧モニタ回路による検出結果が、前記過電圧保護回路が動作するための電圧より高く設定された閾値に到達した場合に、前記ハーフブリッジ出力回路の駆動を停止するように制御するモータ制御装置。
2. 請求項１に記載のモータ制御装置であって、
   前記昇圧回路から出力される昇圧電圧が最大定格を超えない範囲で設定された所定電圧以上であることを検出する過電圧検出部を有し、
   前記過電圧検出部は、前記昇圧電圧が前記所定電圧以上であることを検出した場合、前記昇圧回路の動作を停止するモータ制御装置。

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