JP5594312B2 - モータ駆動装置 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1の電動パワーステアリング装置に用いられるモータ駆動装置は、バッテリと2系統のインバータ部とを接続する分路にそれぞれ電源リレーを設けている。そして、いずれかのインバータ部が故障したとき、故障系統のインバータ部に接続する電源リレーを遮断して電力供給を停止することで、正常系統のインバータ部のみでモータを駆動する。
この場合、電源リレーが通電状態にある正常系統では、誘起電圧によるエネルギーを、インバータ部から電源リレーを経由してバッテリへ回生させることができる。ところが、故障系統では、電源リレーが遮断され、さらにインバータ部の全ての半導体スイッチング素子もオフしているため、誘起電圧を回生させるルートが無い。したがって、誘起電圧が過電圧となり、回路素子が破損するおそれがある。
複数系統のインバータ部は、複数組の巻線組に対応して設けられ、電力供給源から供給される電力を変換して複数組の巻線組に電力を供給する。
電力供給源開閉部は、電力供給源とインバータ部との間に系統毎に設けられ、電力供給源とインバータ部とを電気的に接続し又は遮断する。
駆動制御手段は、故障検出手段によっていずれかの系統のインバータ部の故障が検出されたとき、故障系統のインバータ部の駆動を停止する
開閉制御手段は、故障検出手段によっていずれかの系統のインバータ部の故障が検出されたとき、故障系統について、電力供給源開閉部をインバータ部から電力供給源に向かう回生電流が通電可能な回生通電状態にするように制御する。
したがって、誘起電圧によって故障系統の回路素子が破損することを防止することができる。
以下、本発明によるモータ駆動装置を車両の電動パワーステアリング装置に適用した一実施形態について、図1〜図3を参照して説明する。
ハンドル91に接続されたステアリングシャフト92には、操舵トルクを検出するためのトルクセンサ94が設置されている。ステアリングシャフト92の先端にはピニオンギア96が設けられており、ピニオンギア96はラック軸97に噛み合っている。ラック軸97の両端には、タイロッド等を介して一対の車輪98が回転可能に連結されている。ステアリングシャフト92の回転運動は、ピニオンギア96によってラック軸97の直線運動に変換され、ラック軸97の直線運動変位に応じた角度について一対の車輪98が操舵される。
モータ駆動装置10は、「電力供給源」としてのバッテリ15から供給された電力を変換してモータ800を駆動する。モータ駆動装置10は、第1巻線組80に対応して設けられる第1インバータ部50を含む第1駆動部11と、第2巻線組85に対応して設けられる第2インバータ部60を含む第2駆動部12とから構成される。第1駆動部11と第2駆動部12とはバッテリ15に並列に接続される。
以下、駆動部、及びその駆動部と対応する巻線組の組合せの単位を「系統」という。すなわち、本実施形態のモータ駆動装置10は、「2系統」のモータ駆動装置である。
第1系統の駆動部11は、電力供給源開閉部20、インバータ部50、及び、開閉制御手段31、駆動制御手段41、故障検出手段71を含む制御部を備えている。これら制御部の各手段は、具体的にはマイコンやプリドライバで構成される。
なお、以下の半導体スイッチング素子の開閉の説明で、「オフする」と「遮断する」は同じ意味で用いる。また、「オンする」と「通電する」は同じ意味で用いる。
一方、バッテリ15が図1に示す向きと逆向きに接続された場合、すなわち、バッテリ15のグランド側に第1電源リレー21が接続された場合には、駆動部11には電圧はかからずスイッチング素子は全てオフする。しかし、第1電源リレー21の寄生ダイオードを通って電流が流れるため、バッテリ15とインバータ部50とを遮断することができない。そこで、この場合、第1電源リレー21と直列に第2電源リレー22を接続することで、バッテリ15からインバータ部50への電力供給が遮断される。
以下、スイッチング素子51〜56をMOS51〜56という。MOS51、54はU相の上下アームを、MOS52、55はV相の上下アームを、MOS53、56はW相の上下アームを構成する。MOS51〜56は、ゲート電位によってソース−ドレイン間がオンまたはオフされる。
故障検出手段71は、インバータ部50の故障、具体的には、MOS51〜56の短絡故障等を検出し、その検出信号を開閉制御手段31および駆動制御手段41に伝送する。
第1系統の故障検出手段71がインバータ部50の故障を検出すると、その検出信号は開閉制御手段31および駆動制御手段41に伝送される。すると、駆動制御手段41は、すべてのスイッチング素子51〜56をオフし、インバータ部50の駆動を停止する。
また、開閉制御手段31は、電力供給源開閉部20の第1電源リレー21をオフし、第2電源リレー22をオンする。すなわち、インバータ部50からバッテリ15に向かう回生電流が通電可能な回生通電状態にする。
まず、正常系統である第2系統について、図3に示すタイミングでは、破線矢印で示すように、V相およびW相の下アームのMOS65、66の寄生ダイオードを上向きに流れる電流は、V相巻線87およびW相巻線88を通って第2巻線組85のスター結線の中性点に流入する。そして、中性点から流出した電流は、U相巻線86を通ってU相の上アームのMOS61の寄生ダイオードを上向きに流れ、電源ラインLsに至る。
したがって、誘起電圧によって駆動部11、12の回路素子が破損することを防止することができる。
仮に独立に制御することができないと、第2電源リレー22をオンする場合には第1電源リレー21および第2電源リレー22を同時にオンしなければならず、バッテリ15から故障系統のインバータ部50への電力供給を遮断するという機能が得られなくなる。
これに対し、第1電源リレー21をオフし、第2電源リレー22をオンする制御をすることで、バッテリ15から故障系統のインバータ部50への電力供給を遮断しつつ電流回生ルートを確保することができる。
(ア)上記実施形態では、「電力供給源開閉部」は、第1電源リレー21および第2電源リレー22が1つずつ直列に接続されて構成される。これに対し、第1電源リレー21、又は第2電源リレー22の少なくとも一方が2つ以上直列に接続されてもよい。
或いは、「電力供給源開閉部」は、第1電源リレー21のみで構成されてもよい。この場合、第1電源リレー21がオフの状態で発生した回生電流は、寄生ダイオードを通ってインバータ部から電力供給源へ流れることができる。
(エ)モータ駆動装置の系統数は、2系統に限らず3系統以上であってもよい。また、モータの相の数は、三相に限らず四相以上であってもよい。
(オ)本発明のモータ駆動装置は、電動パワーステアリング装置の操舵アシストモータに限らず、他のモータ用のモータ駆動装置として適用されてもよい。
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
15 ・・・バッテリ(電力供給源)、
20、25・・・電力供給源開閉部、
31、32・・・開閉制御手段、
41、42・・・駆動制御手段、
50、60・・・インバータ部
71、72・・・故障検出手段
800 ・・・モータ、
80、85・・・巻線組、
81、82、83、86、87、88・・・巻線。
Claims (2)
- 複数相の巻線(81、82、83、86、87、88)からなる巻線組(80、85)を複数組有するモータ(800)を駆動するモータ駆動装置(10)であって、
複数組の前記巻線組に対応して設けられ、電力供給源(15)から供給される電力を変換して複数組の前記巻線組に電力を供給する複数系統のインバータ部(50、60)と、
前記電力供給源と前記インバータ部との間に系統毎に設けられ、前記電力供給源と前記インバータ部とを電気的に接続し又は遮断する電力供給源開閉部(20、25)であって、前記インバータ部から前記電力供給源に向かう方向の電流を導通させる寄生ダイオードを付随した半導体スイッチング素子である少なくとも1つの第1開閉器(21、26)と、前記電力供給源から前記インバータ部に向かう方向の電流を導通させる寄生ダイオードを付随した半導体スイッチング素子である少なくとも1つの第2開閉器(22、27)とが直列に接続されて構成される電力供給源開閉部と、
前記インバータ部の故障を系統毎に検出する故障検出手段(71、72)と、
前記故障検出手段によっていずれかの系統の前記インバータ部の故障が検出されたとき、故障系統の前記インバータ部の駆動を停止する駆動制御手段(41、42)と、
前記第1開閉器と前記第2開閉器とを独立に開閉制御可能であり、前記故障検出手段によっていずれかの系統の前記インバータ部の故障が検出されたとき、故障系統について、前記第1開閉器を遮断しつつ前記第2開閉器を通電状態とすることで、前記電力供給源開閉部を前記インバータ部から前記電力供給源に向かう回生電流が通電可能な回生通電状態にするように制御する開閉制御手段(31、32)と、
を備え、
いずれかの系統の前記インバータ部が故障したとき、正常系統、故障系統ともに、前記モータで発生した誘起電圧を前記電力供給源に回生させることを特徴とするモータ駆動装置。 - 請求項1に記載のモータ駆動装置と、
前記モータ駆動装置によって駆動され、運転者の操舵力を補助する操舵アシストトルクを発生する操舵アシストモータ(800)と、
前記操舵アシストモータの回転をステアリングシャフトに伝達する動力伝達手段(95)と、
を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置(1)。
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