JP6400858B2 - 駆動装置、駆動システム、および、駆動装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、駆動装置、駆動システム、および、駆動装置の制御方法に関する。

従来、内燃機関に接続されたモータの駆動システムには、ローサイドスイッチとハイサイドスイッチを含み、内燃機関を回転させるためにモータを駆動するドライバ（Ｈブリッジ回路）を備えるものがある（例えば、特許文献１参照）。

特許第５８１３１６７号

ここで、上述の駆動システムにおいて、例えば、モータを駆動しているとき、ドライバの過電流を検出した場合には、ドライバのハイサイドスイッチＵＨ、ＶＨ、ＷＨをオフ（上アーム全相オープン、図５のステップＳ１ａ）し、ローサイドスイッチＵＬ、ＶＬ、ＷＬをオン（下アーム全相ショート、図５のステップＳ１ｂ）に制御することが考えられる（図４）。これにより、ドライバの過電流を制限可能である。

しかし、モータの電流を絞るために、ドライバのローサイドスイッチをＰＷＭ制御した場合に、上記ドライバの過電流時において、ドライバのローサイドスイッチをオンし、ハイサイドスイッチをオフに制御すると、一時的にバッテリからドライバに供給される電流が増加し、ドライバの過電流を適切に制限できない。

そこで、本発明では、モータの駆動時に、適切にドライバの過電流を制限することが可能な駆動システムを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る実施形態に従った駆動装置は、
内燃機関を駆動する駆動装置であって、
バッテリの第１の電極が接続される第１の電源端子と内燃機関を回転させるためのモータの入力端子との間に接続された第１のスイッチ、及び、前記バッテリの第２の電極が接続される第２の電源端子と前記モータの前記入力端子との間に接続された第２のスイッチを含み、前記バッテリが出力する直流電圧を電力変換した交流電圧を前記入力端子に供給して、前記モータを駆動するためのドライバと、
前記ドライバの過電圧及び過電流を監視するとともに、前記ドライバ及び前記内燃機関を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第１のスイッチをオンし且つ前記第２のスイッチをオフする第１切換状態と、前記第１のスイッチをオフし且つ前記第２のスイッチをＰＷＭ制御する第２切換状態と、を相補的に切り換えるように、前記ドライバを制御することにより、前記直流電圧を前記交流電圧に電力変換するものであり、
前記モータを駆動しているときに前記ドライバの過電流を検出した場合には、
前記第１切換状態にある前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチを、強制的に、前記第１のスイッチをオフし且つ前記第２のスイッチをオンする第１過電流制限状態に制御し、一方、前記第２切換状態にある前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチを、強制的に、前記第１のスイッチをオフし且つ前記第２のスイッチをＰＷＭ制御する第２過電流制限状態に制御する
ことを特徴とする。

前記駆動装置において、
前記制御部は、
前記モータを駆動しているときに前記ドライバの過電圧を検出した場合には、強制的に、前記第１のスイッチをオフし且つ前記第２のスイッチをオンする過電圧制限状態に制御する
ことを特徴とする。

前記駆動装置において、
前記モータは、３相モータであり、
前記ドライバは、
前記第１の電源端子と前記モータのＵ相の入力端子との間に接続されたＵ相の第１のスイッチと、
前記第２の電源端子と前記Ｕ相の入力端子との間に接続されたＵ相の第２のスイッチと、
前記第１の電源端子と前記モータのＶ相の入力端子との間に接続されたＶ相の第１のスイッチと、
前記第２の電源端子と前記Ｖ相の入力端子との間に接続されたＶ相の第２のスイッチと、
前記第１の電源端子と前記モータのＷ相の入力端子との間に接続されたＷ相の第１のスイッチと、
前記第２の電源端子と前記Ｗ相の入力端子との間に接続されたＷ相の第２のスイッチと、を備え、
前記制御部は、
前記Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の第１のスイッチ、及び、前記Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の第２のスイッチを制御する
ことを特徴とする。

前記駆動装置において、
前記制御部は、
前記モータを駆動しているときに前記ドライバの過電圧を検出した場合には、強制的に、前記Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の第１のスイッチ及び第２のスイッチを前記過電圧制限状態に制御し、
前記モータを駆動しているときに前記ドライバの過電流を検出した場合には、前記Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の第１のスイッチ及び第２のスイッチのうち前記第１切換状態にある前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチを、強制的に、前記第１過電流制限状態に制御するとともに、前記Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の第１のスイッチ及び第２のスイッチのうち前記第２切換状態からにある前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチを、強制的に、前記第２過電流制限状態に制御する
ことを特徴とする。

前記駆動装置において、
前記制御部は、
前記第１及び第２過電流制限状態を、予め設定された同じ制限期間だけ、継続することを特徴とする。

前記駆動装置において、
前記制御部は、
前記第２過電流制限状態における前記第２のスイッチのＰＷＭ制御のオンデューティを、前記第２切換状態における前記第２のスイッチのＰＷＭ制御のオンデューティよりも小さくなるように制御する
ことを特徴とする。

前記駆動装置において、
前記制御部は、
前記第２過電流制限状態における前記第２のスイッチのＰＷＭ制御の周期を、前記第２切換状態における前記第２のスイッチのＰＷＭ制御の周期と同じになるように制御する
ことを特徴とする。

前記駆動装置において、
前記制御部は、
前記第１、第２過電流制限状態、又は、前記過電圧制限状態に制御した後、前記交流電圧が予め設定された目標電圧に段階的に戻るように、前記ドライバを制御する
ことを特徴とする。

前記駆動装置において、
前記制御部は、
前記第１の電源端子と前記第２の電源端子との間の電圧が、予め設定された過電圧検出用閾値電圧を超えた場合に、前記ドライバの過電圧を検出する
ことを特徴とする。

前記駆動装置において、
前記第２のスイッチと前記第２の電源端子との間に接続された過電流検出抵抗をさらに備え、
前記制御部は、
前記過電流検出抵抗に流れる検出電流が第１の閾値電流を超えた場合に、前記ドライバの過電流を検出する
ことを特徴とする。

前記駆動装置において、
前記制御部は、
前記モータを駆動しているときに、前記過電流検出抵抗に流れる電流が、前記第１の閾値電流よりも大きい第２の閾値電流を超えた場合には、前記第１及び第２切換状態から、強制的に、前記第１のスイッチをオフし且つ前記第２のスイッチをオンする
ことを特徴とする。

前記駆動装置において、
前記モータは、
前記内燃機関により駆動されて発電し、交流電圧を出力する交流発電機としても機能することを特徴とする。

前記駆動装置において、
前記駆動装置は、ハイブリッド二輪車に積載され、
前記内燃機関は、前記ハイブリッド二輪車の内燃機関であり、
前記制御部は、前記ドライバにより前記モータを駆動することにより、前記内燃機関の起動及び／又は駆動する
ことを特徴とする。

本発明の一態様に係る実施形態に従った駆動システムは、
内燃機関を駆動する駆動システムであって、
直流電圧を出力するバッテリと、
前記内燃機関に接続され、前記内燃機関を回転させるためのモータと、
前記バッテリの第１の電極が接続された第１の電源端子と前記モータの入力端子との間に接続された、第１のスイッチと、前記バッテリの第２の電極が接続された第２の電源端子と前記モータの前記入力端子との間に接続された、第２のスイッチとを含み、前記バッテリが出力する前記直流電圧を電力変換した交流電圧を前記入力端子に供給して、前記モータを駆動するためのドライバと、
前記ドライバの過電圧及び過電流を監視するとともに、前記ドライバ及び前記内燃機関を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第１のスイッチをオンし且つ前記第２のスイッチをオフする第１切換状態と、前記第１のスイッチをオフし且つ前記第２のスイッチをＰＷＭ制御する第２切換状態と、を相補的に切り換えるように、前記ドライバを制御することにより、前記直流電圧を前記交流電圧に電力変換するものであり、
前記モータを駆動しているときに前記ドライバの過電流を検出した場合には、
前記第１切換状態にある前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチを、強制的に、前記第１のスイッチをオフし且つ前記第２のスイッチをオンする第１過電流制限状態に制御し、一方、前記第２切換状態にある前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチを、強制的に、前記第１のスイッチをオフし且つ前記第２のスイッチをＰＷＭ制御する第２過電流制限状態に制御する
ことを特徴とする。

本発明の一態様に係る実施形態に従った駆動装置の制御方法は、
内燃機関を駆動する駆動装置であって、バッテリの第１の電極が接続される第１の電源端子と内燃機関を回転させるためのモータの入力端子との間に接続された第１のスイッチ、及び、前記バッテリの第２の電極が接続される第２の電源端子と前記モータの前記入力端子との間に接続された第２のスイッチを含み、前記バッテリが出力する直流電圧を電力変換した交流電圧を前記入力端子に供給して、前記モータを駆動するためのドライバと、前記ドライバの過電圧及び過電流を監視するとともに、前記ドライバ及び前記内燃機関を制御する制御部と、を備えた駆動装置の制御方法であって、
前記制御部により、前記第１のスイッチをオンし且つ前記第２のスイッチをオフする第１切換状態と、前記第１のスイッチをオフし且つ前記第２のスイッチをＰＷＭ制御する第２切換状態と、を相補的に切り換えるように、前記ドライバを制御することにより、前記直流電圧を前記交流電圧に電力変換するものであり、
前記制御部により、前記モータを駆動しているときに前記ドライバの過電流を検出した場合には、前記第１切換状態にある前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチを、強制的に、前記第１のスイッチをオフし且つ前記第２のスイッチをオンする第１過電流制限状態に制御し、一方、前記第２切換状態にある前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチを、強制的に、前記第１のスイッチをオフし且つ前記第２のスイッチをＰＷＭ制御する第２過電流制限状態に制御する
ことを特徴とする。

本発明の一態様に係る駆動システムは、内燃機関を駆動する駆動システムであって、直流電圧を出力するバッテリと、内燃機関に接続され、内燃機関を回転させるためのモータと、バッテリの第１の電極が接続された第１の電源端子とモータの入力端子との間に接続された、ハイサイドスイッチ（第１のスイッチ）と、バッテリの第２の電極が接続された第２の電源端子とモータの入力端子との間に接続された、ローサイドスイッチ（第２のスイッチ）とを含み、バッテリが出力する直流電圧を電力変換した交流電圧を入力端子に供給して、モータを駆動するためのドライバと、ドライバの過電圧及び過電流を監視するとともに、ドライバ及び内燃機関を制御する制御部と、を備える。

そして、制御部は、ハイサイドスイッチをオンし且つローサイドスイッチをオフする第１切換状態と、ハイサイドスイッチをオフし且つローサイドスイッチをＰＷＭ制御する第２切換状態と、を相補的に切り換えるように、ドライバを制御することにより、直流電圧を交流電圧に電力変換する。

さらに、制御部は、モータを駆動しているときにドライバの過電流を検出した場合には、第１切換状態にあるハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチを、強制的に、ハイサイドスイッチをオフし且つローサイドスイッチをオンする第１過電流制限状態に制御し、一方、第２切換状態にあるハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチを、強制的に、ハイサイドスイッチをオフし且つローサイドスイッチをＰＷＭ制御する第２過電流制限状態に制御する。

これにより、モータを駆動しているときにドライバの過電流を検出した場合には、適切にドライバの過電流を制限することができる。

図１は、本実施形態に係る駆動システム１００の一例を示す図である。 図２は、図１に示す駆動システム１００のドライバＤＲの駆動パターンの一例を示す図である。 図３は、図１に示す駆動システム１００の制御フローの一例を示す図である。 図４は、従来の駆動システムのドライバの駆動パターンの一例を示す図である。 図５は、従来の駆動システムの制御フローの一例を示す図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面に基づいて説明する。

第１の実施形態

図１は、本実施形態に係る駆動システム１００の一例を示す図である。また、図２は、図１に示す駆動システム１００のドライバＤＲの駆動パターンの一例を示す図である。

本実施形態に係る駆動システム１００は、例えば、図１に示すように、内燃機関（エンジン）Ｅを駆動するようになっている。

この駆動システム１００は、例えば、図１に示すように、バッテリＢと、ドライバ（Ｈブリッジ回路）ＤＲと、制御部（駆動装置）ＣＯＮと、モータＭと、キャパシタＣと、過電流検出抵抗ＲＳと、を備える。

この駆動システム１００は、例えば、ハイブリッド二輪車に積載されるようになっている。この場合、内燃機関Ｅは、ハイブリッド二輪車の内燃機関Ｅである。

また、バッテリＢは、正極（第１の電極）が第１の電源端子ＢＡＴＰに接続され、負極（第２の電極）が第２の電源端子ＢＡＴＮに接続されている。このバッテリＢは、第１の電源端子ＢＡＴＰと第２の電源端子ＢＡＴＮとの間に、直流電圧を出力し、充電可能になっている。

このバッテリＢは、例えば、リチウムイオンバッテリ、又は、鉛バッテリである。

また、キャパシタＣは、電圧の平滑化のために、第１の電源端子ＢＡＴＰと第２の電源端子ＢＡＴＮとの間に接続されている。

また、モータＭは、内燃機関Ｅに接続され、内燃機関Ｅを回転させるようになっている。

このモータＭは、例えば、３相モータである。この場合、このモータＭは、図１に示すように、Ｕ相の入力端子ＴＵと中点ＴＭとの間に接続されたＵ相コイルＵＬと、Ｖ相の入力端子ＴＶと中点ＴＭとの間に接続されたＶ相コイルＶＬと、Ｗ相の入力端子ＴＷと中点ＴＭとの間に接続されたＷ相コイルＷＬと、を含む固定子と、図示しない回転子とを備える。

ここで、既述のように、モータＭは、該ハイブリッド二輪車の内燃機関Ｅに接続されている。そして、後述のように、制御部ＣＯＮは、バッテリＢが出力する電力で、モータＭを駆動することにより、内燃機関Ｅの起動及び／又は駆動する（回転をアシストする）ようになっている。

また、このモータＭは、例えば、該ハイブリッド二輪車の内燃機関Ｅにより駆動されるオルタネータとして機能することが可能になっている。この場合、このモータＭは、バッテリＢを充電するとともに負荷を駆動するための交流電圧を発生して出力する。そして、制御部ＣＯＮは、ドライバＤＲにより、モータＭが発電した当該交流電圧を直流電圧に変換し、この直流電圧を、バッテリＢに供給する。

このように、モータＭは、内燃機関Ｅにより駆動されて発電し、交流電圧を出力する交流発電機（ＡＣＧ）としても機能するようになっている。

また、ドライバＤＲは、例えば、図１に示すように、ハイサイドスイッチ（第１のスイッチ）Ｑ１、Ｑ３、Ｑ５と、ローサイドスイッチ（第２のスイッチ）Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６と、を含む。

ハイサイドスイッチＱ１、Ｑ３、Ｑ５は、バッテリＢの正極（第１の電極）が接続された第１の電源端子ＢＡＴＰとモータＭの入力端子ＴＵ、ＴＶ、ＴＷとの間に接続されている。

そして、ローサイドスイッチＱ２、Ｑ４、Ｑ６は、バッテリＢの負極（第２の電極）が接続された第２の電源端子ＢＡＴＮとモータＭの入力端子ＴＵ、ＴＶ、ＴＷとの間に接続されている。

このドライバＤＲは、バッテリＢが出力する直流電圧を電力変換した交流電圧を入力端子ＴＵ、ＴＶ、ＴＷに供給して、モータＭを駆動するようになっている。

より詳細には、ドライバＤＲは、例えば、図１に示すように、Ｕ相のハイサイドスイッチＱ１と、Ｕ相のローサイドスイッチＱ２と、Ｖ相のハイサイドスイッチＱ３と、Ｖ相のローサイドスイッチＱ４と、Ｗ相のハイサイドスイッチＱ５と、Ｗ相のローサイドスイッチＱ６と、を備える。

そして、Ｕ相のハイサイドスイッチＱ１は、第１の電源端子ＢＡＴＰとモータＭのＵ相の入力端子ＴＵとの間に接続されている。

このハイサイドスイッチＱ１は、ドレインが第１の電源端子ＢＡＴＰに接続され且つソースが入力端子ＴＵに接続されるとともに、ボディダイオードＤ１を有するＭＯＳトランジスタ（ｎＭＯＳトランジスタ）Ｑ１である。

このＭＯＳトランジスタＱ１のボディダイオードＤ１は、カソードが第１の電源端子ＢＡＴＰに接続され、アノードが入力端子ＴＵに接続されている。

また、Ｕ相のローサイドスイッチＱ２は、第２の電源端子ＢＡＴＮとＵ相の入力端子ＴＵとの間に接続されている。

このローサイドスイッチＱ２は、ソースが第２の電源端子ＢＡＴＮに接続され且つドレインがＵ相の入力端子ＴＵに接続されるとともに、ボディダイオードＤ２を有するＭＯＳトランジスタ（ｎＭＯＳトランジスタ）Ｑ２である。

このＭＯＳトランジスタＱ２のボディダイオードＤ２は、アノードが第２の電源端子ＢＡＴＮに接続され、カソードが入力端子ＴＵに接続されている。

そして、Ｖ相のハイサイドスイッチＱ３は、第１の電源端子ＢＡＴＰとモータＭのＶ相の入力端子ＴＶとの間に接続されている。

このハイサイドスイッチＱ３は、例えば、図１に示すように、ドレインが第１の電源端子ＢＡＴＰに接続され且つソースが入力端子ＴＶに接続されるとともに、ボディダイオードＤ３を有するＭＯＳトランジスタ（ｎＭＯＳトランジスタ）Ｑ３である。

このＭＯＳトランジスタＱ３のボディダイオードＤ３は、カソードが第１の電源端子ＢＡＴＰに接続され、アノードが入力端子ＴＶに接続されている。

また、Ｖ相のローサイドスイッチＱ４は、第２の電源端子ＢＡＴＮとＶ相の入力端子ＴＶとの間に接続されている。

このローサイドスイッチＱ４は、例えば、図１に示すように、ソースが第２の電源端子ＢＡＴＮに接続され且つドレインがＶ相の入力端子ＴＶに接続されるとともに、ボディダイオードＤ４を有するＭＯＳトランジスタ（ｎＭＯＳトランジスタ）Ｑ４である。

このＭＯＳトランジスタＱ４のボディダイオードＤ４は、アノードが第２の電源端子ＢＡＴＮに接続され、カソードが入力端子ＴＶに接続されている。

そして、Ｗ相のハイサイドスイッチＱ５は、第１の電源端子ＢＡＴＰとモータＭのＷ相の入力端子ＴＷとの間に接続されている。

このハイサイドスイッチＱ５は、例えば、図１に示すように、ドレインが第１の電源端子ＢＡＴＰに接続され且つソースが入力端子ＴＷに接続されるとともに、ボディダイオードＤ５を有するＭＯＳトランジスタ（ｎＭＯＳトランジスタ）Ｑ５である。

このＭＯＳトランジスタＱ５のボディダイオードＤ５は、カソードが第１の電源端子ＢＡＴＰに接続され、アノードが入力端子ＴＷに接続されている。

また、Ｗ相のローサイドスイッチＱ６は、第２の電源端子ＢＡＴＮとＷ相の入力端子ＴＷとの間に接続されている。

このローサイドスイッチＱ６は、例えば、図１に示すように、ドレインが第１の電源端子ＢＡＴＰに接続され且つソースが入力端子ＴＷに接続されるとともに、ボディダイオードＤ６を有するＭＯＳトランジスタ（ｎＭＯＳトランジスタ）Ｑ６である。

このＭＯＳトランジスタＱ６のボディダイオードＤ６は、アノードが第２の電源端子ＢＡＴＮに接続され、カソードが入力端子ＴＷに接続されている。

また、過電流検出抵抗ＲＳは、例えば、図１に示すように、ローサイドスイッチＱ２、Ｑ４、Ｑ６のソースと第２の電源端子ＢＡＴＮとの間に接続されている。

また、制御部ＣＯＮは、ドライバＤＲによりモータＭを駆動することにより、内燃機関Ｅの起動及び／又は駆動するようになっている。

この制御部ＣＯＮは、ドライバＤＲの過電圧及び過電流を監視するとともに、ドライバＤＲ及び内燃機関Ｅを制御するようになっている。

ここで、制御部ＣＯＮは、ドライバＤＲを構成する、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のハイサイドスイッチＱ１、Ｑ３、Ｑ５、及び、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のローサイドスイッチＱ２、Ｑ４、Ｑ６を制御するようになっている。

すなわち、制御部ＣＯＮは、ゲート制御信号ＳＧ１〜ＳＧ６により、ドライバＤＲを構成する各ＭＯＳトランジスタＱ１〜Ｑ６のゲート・ソース間の電圧を制御して、ＭＯＳトランジスタのオン／オフを制御するようになっている。

具体的には、制御部ＣＯＮは、例えば、ハイサイドスイッチＱ１（Ｑ３、Ｑ５）をオンし且つローサイドスイッチＱ２（Ｑ４、Ｑ６）をオフする第１切換状態Ａ１と、ハイサイドスイッチＱ１（Ｑ３、Ｑ５）をオフし且つローサイドスイッチＱ２（Ｑ４、Ｑ６）をＰＷＭ制御する第２切換状態Ａ２と、を相補的に切り換えるように、ドライバＤＲを制御するようになっている（図２）。すなわち、制御部ＣＯＮは、このドライバＤＲの制御により、バッテリＢが出力した直流電圧を交流電圧に電力変換してモータＭに供給するようになっている。

ここで、制御部ＣＯＮは、既述の過電流検出抵抗ＲＳに流れる電流（印加される電圧）を検出し、この検出した検出電流に基づいて、ドライバＤＲの過電流を検出するようになっている。

例えば、制御部ＣＯＮは、過電流検出抵抗ＲＳに流れる検出電流が第１の閾値電流を超えた場合に、ドライバＤＲの過電流を検出する（すなわち、ドライバＤＲのスイッチに過電流が流れていると判断する）ようになっている。

そして、制御部ＣＯＮは、モータＭを駆動しているときにドライバＤＲの過電流を検出した場合には、第１切換状態Ａ１にあるハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチを、強制的に、ハイサイドスイッチをオフし且つローサイドスイッチをオンする第１過電流制限状態Ｂ１に制御し、第１切換状態Ａでは無い残りの第２切換状態Ａ２にあるハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチを、強制的に、ハイサイドスイッチをオフし且つローサイドスイッチをＰＷＭ制御する第２過電流制限状態Ｂ２に制御するようになっている。

より具体的には、例えば、図２に示すように、制御部ＣＯＮは、モータＭを駆動しているときにドライバＤＲの過電流を検出した場合には、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のハイサイドスイッチＱ１、Ｑ３、Ｑ５及びローサイドスイッチＱ２、Ｑ４、Ｑ６のうち第１切換状態Ａ１にあるハイサイドスイッチＱ５及びローサイドスイッチＱ６を、強制的に、第１過電流制限状態Ｂ１に制御する（図２の制限期間ＤＸ）とともに、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のハイサイドスイッチＱ１、Ｑ３、Ｑ５及びローサイドスイッチＱ２、Ｑ４、Ｑ６のうち第２切換状態Ａ２からにあるハイサイドスイッチＱ１、Ｑ３及びローサイドスイッチＱ２、Ｑ４を、強制的に、第２過電流制限状態Ｂ２に制御する（図２の制限期間ＤＸ）。

なお、図２の例とは異なるが、制御部ＣＯＮは、モータＭを駆動しているときにドライバＤＲの過電流を検出した場合には、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のハイサイドスイッチＱ１、Ｑ３、Ｑ５及びローサイドスイッチＱ２、Ｑ４、Ｑ６のうち第１切換状態Ａ１にあるハイサイドスイッチＱ１、Ｑ３及びローサイドスイッチＱ２、Ｑ４を、強制的に、第１過電流制限状態Ｂ１に制御する（図２の期間ＤＸ）とともに、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のハイサイドスイッチＱ１、Ｑ３、Ｑ５及びローサイドスイッチＱ２、Ｑ４、Ｑ６のうち第２切換状態Ａ２からにあるハイサイドスイッチＱ５及びローサイドスイッチＱ６を、強制的に、第２過電流制限状態Ｂ２に制御する場合等もある。

なお、制御部ＣＯＮは、図２に示すように、第１及び第２過電流制限状態Ｂ１、Ｂ２を、予め設定された同じ制限期間ＤＸだけ、継続するようになっている。

また、制御部ＣＯＮは、第２過電流制限状態Ｂ２におけるローサイドスイッチＱ２（Ｑ４、Ｑ６）のＰＷＭ制御のオンデューティを、第２切換状態Ａ２におけるローサイドスイッチＱ２（Ｑ４、Ｑ６）のＰＷＭ制御のオンデューティよりも小さくなるように制御するようになっている。

これにより、第２切換状態Ａ２よりも、第２過電流制限状態Ｂ２の方が、ローサイドスイッチは電流を制限することとなる。すなわち、第２切換状態Ａ２にあるローサイドスイッチを、第２過電流制限状態Ｂ２にすることで、より確実にドライバＤＲの過電流を制限することができる。

また、制御部ＣＯＮは、第２過電流制限状態Ｂ２におけるローサイドスイッチＱ２（Ｑ４、Ｑ６）のＰＷＭ制御の周期を、第２切換状態Ａ２におけるローサイドスイッチＱ２（Ｑ４、Ｑ６）のＰＷＭ制御の周期と同じになるように制御するようになっている。

これにより、第２過電流制限状態Ｂ２と第２切換状態Ａ２との間の切換の制御を容易にすることができる。

なお、制御部ＣＯＮは、モータＭを駆動しているときに、既述の過電流検出抵抗ＲＳに流れる電流が、第１の閾値電流よりも大きい第２の閾値電流を超えた場合には、第１及び第２切換状態Ａ１、Ａ２から、強制的に、ハイサイドスイッチＱ１、Ｑ３、Ｑ５をオフし且つローサイドスイッチＱ２、Ｑ４、Ｑ６をオンするようになっている。

これにより、ドライバＤＲにより大きな過電流が流れた場合にも、適切にドライバＤＲの過電流を制限することができる。

また、制御部ＣＯＮは、モータＭを駆動しているときにドライバＤＲの過電圧を検出した場合には、強制的に、ハイサイドスイッチＱ１、Ｑ３、Ｑ５をオフし且つローサイドスイッチＱ２、Ｑ４、Ｑ６をオンする過電圧制限状態ＥＸに制御するようになっている。

より具体的には、制御部ＣＯＮは、モータＭを駆動しているときにドライバＤＲの過電圧を検出した場合には、強制的に、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のハイサイドスイッチＱ１、Ｑ３、Ｑ５及びローサイドスイッチＱ２、Ｑ４、Ｑ６を過電圧制限状態ＥＸに制御する（図２の期間ＤＹ）。

なお、制御部ＣＯＮは、第１の電源端子ＢＡＴＰと第２の電源端子ＢＡＴＮとの間の電圧が、予め設定された過電圧検出用閾値電圧を超えた場合に、ドライバＤＲの過電圧を検出する（すなわち、ドライバＤＲのスイッチに過電圧が印加されていると判断する）ようになっている。

また、制御部ＣＯＮは、第１、第２過電流制限状態Ｂ１、Ｂ２、又は、過電圧制限状態ＥＸに制御した後、モータＭに印加する交流電圧が予め設定された目標電圧に段階的に戻るように、ドライバＤＲを制御するようになっている。

これにより、例えば、モータＭの電流又は電圧の急激な上昇を抑制することができる。さらに、モータＭの過電流又は過電圧を制限してモータＭの回転速度が低下した状態から急激にモータＭの回転速度が上昇するのを抑制することができる。

次に、以上のような構成を有する駆動システム１００の制御方法の制御フローの一例について説明する。ここで、図３は、図１に示す駆動システム１００の制御フローの一例を示す図である。

既述のように、制御部ＣＯＮは、ドライバＤＲの制御により、バッテリＢが出力した直流電圧を交流電圧に電力変換してモータＭに供給して、モータＭを駆動する。

そして、制御部ＣＯＮは、例えば、図３に示すように、モータＭを駆動しているときにドライバＤＲの過電流又は過電圧を検出した場合には、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のハイサイドスイッチＱ１、Ｑ３、Ｑ５をオフ、すなわち、上アームを全相オープンに設定する（ステップＳ１）。

そして、制御部ＣＯＮは、ドライバＤＲの過電圧を検出したか否かを判断し（ステップＳ２）、過電圧を検出していると判断した場合には、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のローサイドスイッチＱ２、Ｑ４、Ｑ６をオン、すなわち、下アームを全相ショートに設定する（ステップＳ３）。

このステップＳ１〜Ｓ３により、制御部ＣＯＮは、モータＭを駆動しているときにドライバＤＲの過電圧を検出した場合には、強制的に、ハイサイドスイッチＱ１、Ｑ３、Ｑ５をオフし且つローサイドスイッチＱ２、Ｑ４、Ｑ６をオンする過電圧制限状態ＥＸに制御する。

より具体的には、制御部ＣＯＮは、モータＭを駆動しているときにドライバＤＲの過電圧を検出した場合には、強制的に、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のハイサイドスイッチＱ１、Ｑ３、Ｑ５及びローサイドスイッチＱ２、Ｑ４、Ｑ６を過電圧制限状態ＥＸに制御する（図２の期間ＤＹ）。

一方、制御部ＣＯＮは、ステップＳ２において、過電圧を検出していない、すなわち、過電流を検出していると判断した場合には、下アーム（、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のローサイドスイッチＱ２、Ｑ４、Ｑ６）をＰＷＭ制御（出力）しているか否かを判断する（ステップＳ４）。

そして、制御部ＣＯＮは、ステップＳ４において、ＰＷＭ制御（出力）していると判断した下アーム（ローサイドスイッチ）に対しては、ＰＷＭ制御（出力）を継続（第２過電流制限状態）する（ステップＳ５）。

また、制御部ＣＯＮは、ステップＳ４において、ＰＷＭ制御（出力）していないと判断した下アーム（ローサイドスイッチ）に対しては、オン（第１過電流制限状態）にする、すなわち、当該下アームをショートに設定する（ステップＳ６）。

このステップＳ１、Ｓ２、Ｓ４〜Ｓ６により、制御部ＣＯＮは、モータＭを駆動しているときにドライバＤＲの過電流を検出した場合には、第１切換状態Ａ１にあるハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチを、強制的に、ハイサイドスイッチをオフし且つローサイドスイッチをオンする第１過電流制限状態Ｂ１に制御し、第１切換状態Ａでは無い残りの第２切換状態Ａ２にあるハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチを、強制的に、ハイサイドスイッチをオフし且つローサイドスイッチをＰＷＭ制御する第２過電流制限状態Ｂ２に制御する。

より具体的には、例えば、図２に示すように、制御部ＣＯＮは、モータＭを駆動しているときにドライバＤＲの過電流を検出した場合には、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のハイサイドスイッチＱ１、Ｑ３、Ｑ５及びローサイドスイッチＱ２、Ｑ４、Ｑ６のうち第１切換状態Ａ１にあるハイサイドスイッチＱ５及びローサイドスイッチＱ６を、強制的に、第１過電流制限状態Ｂ１に制御する（図２の制限期間ＤＸ）とともに、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のハイサイドスイッチＱ１、Ｑ３、Ｑ５及びローサイドスイッチＱ２、Ｑ４、Ｑ６のうち第２切換状態Ａ２からにあるハイサイドスイッチＱ１、Ｑ３及びローサイドスイッチＱ２、Ｑ４を、強制的に、第２過電流制限状態Ｂ２に制御する（図２の制限期間ＤＸ）。

以上のように、本発明の一態様に係る駆動システムは、内燃機関を駆動する駆動システムであって、直流電圧を出力するバッテリと、内燃機関に接続され、内燃機関を回転させるためのモータと、バッテリの第１の電極が接続された第１の電源端子とモータの入力端子との間に接続された、ハイサイドスイッチと、バッテリの第２の電極が接続された第２の電源端子とモータの入力端子との間に接続された、ローサイドスイッチとを含み、バッテリが出力する直流電圧を電力変換した交流電圧を入力端子に供給して、モータを駆動するためのドライバ（ブリッジ回路）と、ドライバの過電圧及び過電流を監視するとともに、ドライバ及び内燃機関を制御する制御部と、を備える。

そして、制御部は、ハイサイドスイッチをオンし且つローサイドスイッチをオフする第１切換状態と、ハイサイドスイッチをオフし且つローサイドスイッチをＰＷＭ制御する第２切換状態と、を相補的に切り換えるように、ドライバを制御することにより、直流電圧を交流電圧に電力変換する。

さらに、制御部は、モータを駆動しているときにドライバの過電流を検出した場合には、第１切換状態にあるハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチを、強制的に、ハイサイドスイッチをオフし且つローサイドスイッチをオンする第１過電流制限状態に制御し、一方、第２切換状態にあるハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチを、強制的に、ハイサイドスイッチをオフし且つローサイドスイッチをＰＷＭ制御する第２過電流制限状態に制御する。

これにより、モータを駆動しているときにドライバの過電流を検出した場合には、適切にドライバの過電流を制限することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１００ 駆動システム
Ｂ バッテリ
ＤＲ ドライバ（Ｈブリッジ回路）
ＣＯＮ 制御部（駆動装置）
Ｍ モータ
Ｃ キャパシタ
ＲＳ 過電流検出抵抗
Ｑ１ Ｕ相のハイサイドスイッチ（第１のスイッチ）
Ｑ３ Ｖ相のハイサイドスイッチ（第１のスイッチ）
Ｑ５ Ｗ相のハイサイドスイッチ（第１のスイッチ）
Ｑ２ Ｕ相のローサイドスイッチ（第２のスイッチ）
Ｑ４ Ｖ相のローサイドスイッチ（第２のスイッチ）
Ｑ６ Ｗ相のローサイドスイッチ（第２のスイッチ）
ＢＡＴＰ 第１の電源端子
ＢＡＴＮ 第２の電源端子
Ｄ１ ボディダイオード
Ｄ２ ボディダイオード
Ｄ３ ボディダイオード
Ｄ４ ボディダイオード
Ｄ５ ボディダイオード
Ｄ６ ボディダイオード
ＴＵ Ｕ相の入力端子
ＵＬ Ｕ相コイル
ＴＶ Ｖ相の入力端子
ＶＬ Ｖ相コイル
ＴＷ Ｗ相の入力端子
ＷＬ Ｗ相コイル
ＴＭ 中点

Claims (15)

1. 内燃機関を駆動する駆動装置であって、
   バッテリの第１の電極が接続される第１の電源端子と内燃機関を回転させるためのモータの入力端子との間に接続された第１のスイッチ、及び、前記バッテリの第２の電極が接続される第２の電源端子と前記モータの前記入力端子との間に接続された第２のスイッチを含み、前記バッテリが出力する直流電圧を電力変換した交流電圧を前記入力端子に供給して、前記モータを駆動するためのドライバと、
   前記ドライバの過電圧及び過電流を監視するとともに、前記ドライバ及び前記内燃機関を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記第１のスイッチをオンし且つ前記第２のスイッチをオフする第１切換状態と、前記第１のスイッチをオフし且つ前記第２のスイッチをＰＷＭ制御する第２切換状態と、を相補的に切り換えるように、前記ドライバを制御することにより、前記直流電圧を前記交流電圧に電力変換するものであり、
   前記モータを駆動しているときに前記ドライバの過電流を検出した場合には、
   前記第１切換状態にある前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチを、強制的に、前記第１のスイッチをオフし且つ前記第２のスイッチをオンする第１過電流制限状態に制御し、一方、前記第２切換状態にある前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチを、強制的に、前記第１のスイッチをオフし且つ前記第２のスイッチをＰＷＭ制御する第２過電流制限状態に制御する
   ことを特徴とする駆動装置。
2. 前記制御部は、
   前記モータを駆動しているときに前記ドライバの過電圧を検出した場合には、強制的に、前記第１のスイッチをオフし且つ前記第２のスイッチをオンする過電圧制限状態に制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記モータは、３相モータであり、
   前記ドライバは、
   前記第１の電源端子と前記モータのＵ相の入力端子との間に接続されたＵ相の第１のスイッチと、
   前記第２の電源端子と前記Ｕ相の入力端子との間に接続されたＵ相の第２のスイッチと、
   前記第１の電源端子と前記モータのＶ相の入力端子との間に接続されたＶ相の第１のスイッチと、
   前記第２の電源端子と前記Ｖ相の入力端子との間に接続されたＶ相の第２のスイッチと、
   前記第１の電源端子と前記モータのＷ相の入力端子との間に接続されたＷ相の第１のスイッチと、
   前記第２の電源端子と前記Ｗ相の入力端子との間に接続されたＷ相の第２のスイッチと、を備え、
   前記制御部は、
   前記Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の第１のスイッチ、及び、前記Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の第２のスイッチを制御する
   ことを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
4. 前記制御部は、
   前記モータを駆動しているときに前記ドライバの過電圧を検出した場合には、強制的に、前記Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の第１のスイッチ及び第２のスイッチを前記過電圧制限状態に制御し、
   前記モータを駆動しているときに前記ドライバの過電流を検出した場合には、前記Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の第１のスイッチ及び第２のスイッチのうち前記第１切換状態にある前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチを、強制的に、前記第１過電流制限状態に制御するとともに、前記Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の第１のスイッチ及び第２のスイッチのうち前記第２切換状態からにある前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチを、強制的に、前記第２過電流制限状態に制御する
   ことを特徴とする請求項３に記載の駆動装置。
5. 前記制御部は、
   前記第１及び第２過電流制限状態を、予め設定された同じ制限期間だけ、継続することを特徴とする請求項４に記載の駆動装置。
6. 前記制御部は、
   前記第２過電流制限状態における前記第２のスイッチのＰＷＭ制御のオンデューティを、前記第２切換状態における前記第２のスイッチのＰＷＭ制御のオンデューティよりも小さくなるように制御する
   ことを特徴とする請求項４に記載の駆動装置。
7. 前記制御部は、
   前記第２過電流制限状態における前記第２のスイッチのＰＷＭ制御の周期を、前記第２切換状態における前記第２のスイッチのＰＷＭ制御の周期と同じになるように制御する
   ことを特徴とする請求項６に記載の駆動装置。
8. 前記制御部は、
   前記第１、第２過電流制限状態、又は、前記過電圧制限状態に制御した後、前記交流電圧が予め設定された目標電圧に段階的に戻るように、前記ドライバを制御する
   ことを特徴とする請求項５に記載の駆動装置。
9. 前記制御部は、
   前記第１の電源端子と前記第２の電源端子との間の電圧が、予め設定された過電圧検出用閾値電圧を超えた場合に、前記ドライバの過電圧を検出する
   ことを特徴とする請求項４に記載の駆動装置。
10. 前記第２のスイッチと前記第２の電源端子との間に接続された過電流検出抵抗をさらに備え、
    前記制御部は、
    前記過電流検出抵抗に流れる検出電流が第１の閾値電流を超えた場合に、前記ドライバの過電流を検出する
    ことを特徴とする請求項９に記載の駆動装置。
11. 前記制御部は、
    前記モータを駆動しているときに、前記過電流検出抵抗に流れる電流が、前記第１の閾値電流よりも大きい第２の閾値電流を超えた場合には、前記第１及び第２切換状態から、強制的に、前記第１のスイッチをオフし且つ前記第２のスイッチをオンする
    ことを特徴とする請求項１０に記載の駆動装置。
12. 前記モータは、
    前記内燃機関により駆動されて発電し、交流電圧を出力する交流発電機としても機能することを特徴とする請求項４に記載の駆動装置。
13. 前記駆動装置は、ハイブリッド二輪車に積載され、
    前記内燃機関は、前記ハイブリッド二輪車の内燃機関であり、
    前記制御部は、前記ドライバにより前記モータを駆動することにより、前記内燃機関の起動及び／又は駆動する
    ことを特徴とする請求項４に記載の駆動装置。
14. 内燃機関を駆動する駆動システムであって、
    直流電圧を出力するバッテリと、
    前記内燃機関に接続され、前記内燃機関を回転させるためのモータと、
    前記バッテリの第１の電極が接続された第１の電源端子と前記モータの入力端子との間に接続された、第１のスイッチと、前記バッテリの第２の電極が接続された第２の電源端子と前記モータの前記入力端子との間に接続された、第２のスイッチとを含み、前記バッテリが出力する前記直流電圧を電力変換した交流電圧を前記入力端子に供給して、前記モータを駆動するためのドライバと、
    前記ドライバの過電圧及び過電流を監視するとともに、前記ドライバ及び前記内燃機関を制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、
    前記第１のスイッチをオンし且つ前記第２のスイッチをオフする第１切換状態と、前記第１のスイッチをオフし且つ前記第２のスイッチをＰＷＭ制御する第２切換状態と、を相補的に切り換えるように、前記ドライバを制御することにより、前記直流電圧を前記交流電圧に電力変換するものであり、
    前記モータを駆動しているときに前記ドライバの過電流を検出した場合には、
    前記第１切換状態にある前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチを、強制的に、前記第１のスイッチをオフし且つ前記第２のスイッチをオンする第１過電流制限状態に制御し、一方、前記第２切換状態にある前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチを、強制的に、前記第１のスイッチをオフし且つ前記第２のスイッチをＰＷＭ制御する第２過電流制限状態に制御する
    ことを特徴とする駆動システム。
15. 内燃機関を駆動する駆動装置であって、バッテリの第１の電極が接続される第１の電源端子と内燃機関を回転させるためのモータの入力端子との間に接続された第１のスイッチ、及び、前記バッテリの第２の電極が接続される第２の電源端子と前記モータの前記入力端子との間に接続された第２のスイッチを含み、前記バッテリが出力する直流電圧を電力変換した交流電圧を前記入力端子に供給して、前記モータを駆動するためのドライバと、前記ドライバの過電圧及び過電流を監視するとともに、前記ドライバ及び前記内燃機関を制御する制御部と、を備えた駆動装置の制御方法であって、
    前記制御部により、前記第１のスイッチをオンし且つ前記第２のスイッチをオフする第１切換状態と、前記第１のスイッチをオフし且つ前記第２のスイッチをＰＷＭ制御する第２切換状態と、を相補的に切り換えるように、前記ドライバを制御することにより、前記直流電圧を前記交流電圧に電力変換するものであり、
    前記制御部により、前記モータを駆動しているときに前記ドライバの過電流を検出した場合には、前記第１切換状態にある前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチを、強制的に、前記第１のスイッチをオフし且つ前記第２のスイッチをオンする第１過電流制限状態に制御し、一方、前記第２切換状態にある前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチを、強制的に、前記第１のスイッチをオフし且つ前記第２のスイッチをＰＷＭ制御する第２過電流制限状態に制御する
    ことを特徴とする駆動装置の制御方法。

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