JP5946786B2 - モータの駆動制御装置 - Google Patents
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Description
n(≧3)相のインバータ回路の各相の出力ラインを、n相のモータの各相に接続し、インバータ回路の出力信号に基づいてモータを駆動制御するモータ駆動制御装置であって、以下のように構成される。
図1は、車両の電動パワーステアリング装置(EPS)のシステム構成図である。
EPSが適用されるステアリング装置は、操作機構とギヤ機構とリンク機構を有している。
EPS101は、電動モータ102がギヤを直接駆動して補助力を発生する電動直結式であり、ピニオンシャフトPSに取り付けられてピニオンシャフトPSの回転に対して補助動力を与えるピニオンアシスト式である。
図2は、上記電子制御パワステアリングシステム等に使用される、遮断回路を含んだモータの駆動制御装置の概要を示す。
また、電子制御パワステアリングシステムでは、車体に事故が発生し、ステアリングを操舵するアシスト力を無効にする必要があり、この際にモータの駆動を遮断するためモータの遮断回路が設けられる。
モータ4の各相(ステータコイルのU,V,W相)は、インバータ回路3からPMW信号を入力する一端側とは反対側の他端同士が半導体リレー5(5U,5V,5W)を介して中性点で接続される。
インバータ回路3は、3相FETブリッジ回路で構成され、モータ4(ステータコイル)のU相、V相、W相に出力される各出力電圧Vu、Vv、Vwが、昇圧回路10の上流側のコンデンサCu、Cv、Cwに入力される。
コンデンサCdと並列に抵抗r31及びツェナーダイオードDzが接続され、ゲート電圧Vsと中性点Vnとの電位差がツェナーダイオードDzの降伏電圧Vz(例えば15V程度)以下に制限される。これにより、半導体リレー5U,5V,5Wの耐久性を向上できる。
図4は、インバータ回路3のU、V、W各相がデューティ50%で駆動されるときの、各部の電位を示す。
Vvc=VB−Vf
Vwc=VB−Vf
但し、VfはダイオードDuu、Dvu、Dwu(及びDud、Dvd、Dwd)の立ち上がり電圧(例えば、0.7V程度)
一方、半導体リレー5U,5V,5Wのソース電極に印加される中性点の電圧(ソース電圧)Vnは、インバータ回路3の出力電圧と同じくLレベル(0V)である。
したがって、ゲート電圧Vsとソース電圧Vnとの電位差ΔVsnはVB−2Vfとなるが、この電位差ΔVsn=VB−2VfがツェナーダイオードDzの降伏電圧Vzを超える場合には、電位差ΔVsn=Vzに維持される。ダイオードの立ち上がり電圧は、0.7V程度であるので、電源電圧VBを20V以上とし、降伏電圧Vzを15V程度とした場合には、電位差ΔVsn=Vzに維持されることになる。
Vvc=VB−Vf+VB=2VB−Vf
Vwc=VB−Vf+VB=2VB−Vf
また、ゲート電圧Vsは、出力電圧Vuc,Vvc,Vwc=2VB−Vfより、下流側のダイオードDud、Dvd、Dwdの立ち上がり電圧Vf分低いので、以下のようになる。
同時に、ソース電圧Vnもインバータ回路3の出力電圧上昇分VB引き上げられる。
したがって、ゲート電圧Vsとソース電圧Vnとの電位差は、以下のようになる。
なお、この電位差VB−2VfがツェナーダイオードDzの降伏電圧Vzを超える場合には、ゲート電圧Vsとソース電圧Vnとの電位差ΔVsnは、降伏電圧Vzに維持される。上記のように、電源電圧VBを20V以上とし、降伏電圧Vzを15V程度とした場合には、VB−2VfがVzを超えるので電位差ΔVsn=Vzとなる。
出力電圧Vv,VwがLレベル(0V)であるときは、中性点の電圧(ソース電圧)Vnは、モータ4のU相から電圧VBが印加されつつV相とW相はLレベル(0V)であるため、1/3・VBの電圧となる。
U,V,W各相が50%のデューティで駆動される場合と同様、電源供給ラインから印加されるコンデンサCu、Cv、Cwの出力側の各電圧Vuc,Vvc,Vwc(=VB−Vf)よりダイオードDud、Dvd、Dwdの立ち上がり電圧Vf分低いので、ゲート電圧Vs=VB−Vf−Vf=VB−2Vfとなる。
ΔVsn=VB−2Vf−1/3・VB=2/3・VB−2Vfと求められるが、この値がツェナーダイオードDzの降伏電圧Vzを超える場合は、ΔVsn=Vzに維持される。図5では、ΔVsn=Vz、Vs=1/3VB+Vzの場合を示す。
また、出力電圧Vv,VwがHレベル(VB)のときは、中性点の電圧(ソース電圧)Vnは、VBまで増大し、ゲート電圧Vsは、Vs=VB−Vf+VB−Vf=2VB−2Vfとなる。
これに対し、上記実施形態では、例えばU相がデューティ100%で駆動される場合、上流側コンデンサCuは、入力電圧VuがVBに維持されるので、出力電圧VucもVB−Vfに維持されるが、他のV相およびW相で、入力電圧Vv,VwがLレベル(0V)のときに放電し、Hレベルのときに充電するポンプチャージングにより、出力電圧Vcv,Vcwが昇圧され、該昇圧された出力電圧がU,V,W各相共通に供給されるので、U相の半導体リレー5uもオン状態に維持されモータ4の駆動を継続できるのである。
この場合も、ゲート電圧Vsとソース電圧Vnとの電位差ΔVsnは、リレー駆動電圧V0以上の値を確保することができ、各半導体リレー5U,5V,5Wはオンに維持されて、モータ4の駆動を継続できる。
第2実施形態では、第1実施形態と同様の回路において、昇圧回路の昇圧機能を停止してモータを遮断させるスイッチ回路としてのトランジスタTr2のコレクタ端子を、抵抗r11と抵抗r12との間に接続し、エミッタ端子を接地し、ベース端子にCPU1かえあのスイッチ信号を入力する構成としたものである。
さらに、以上の実施形態では、U,V,Wの3相の出力ラインを昇圧回路に接続し、3相の半導体リレーを制御する回路を示し、モータの遮断時には3相の半導体リレーをオフとするようにしたため高応答で遮断できる。
3 インバータ回路
4 モータ
5,5U,5V,5W 半導体リレー
10 昇圧回路
11 スイッチ回路
Cu,Cv,Cw 上流側のコンデンサ
Cd 下流側のコンデンサ
Duu,Dvu,Dwu 上流側のダイオード
Dud,Dvd,Dwd 下流側のダイオード
Dz ツェナーダイオード
Vn ソース電圧
Vs ゲート電圧
Claims (3)
- n(≧3)相のインバータ回路の各相の出力ラインを、n相のモータの各相に接続し、前記インバータ回路の出力信号に基づいてモータを駆動制御するモータ駆動制御装置であって、
前記インバータ回路の(n−1)相以上の出力ラインと接続した昇圧回路と、
前記インバータ回路の(n−1)相以上の出力ラインと接続されたモータの各相に接続した半導体リレーと、を配設し、
前記モータの駆動時に前記昇圧回路で昇圧された出力を、前記各半導体リレーに駆動信号として分配すると共に、
前記昇圧回路の作動を停止してモータの駆動を遮断するスイッチ回路を配設したことを特徴とするモータ駆動制御装置。 - 前記昇圧回路は、前記昇圧回路への電源供給ラインと前記インバータ回路の出力ラインとの接続点より、前記電源供給ライン上流側に接続されたダイオードと、該ダイオードの出力端に一端を接続した電荷チャージ用のコンデンサとを含んで構成され、前記コンデンサの他端を、前記モータの各相が接続される中性点に接続したことを特徴とする請求項1に記載のモータ駆動制御装置。
- 前記スイッチ回路を、前記昇圧回路への電源供給ラインに介装し、または、前記コンデンサにチャージされた電荷を放出させるラインに介装したことを特徴とする請求項2に記載のモータ駆動制御装置。
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