JPH06189581A - ブラシレスモータの駆動回路 - Google Patents

ブラシレスモータの駆動回路

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JPH06189581A
JPH06189581A JP43A JP35342392A JPH06189581A JP H06189581 A JPH06189581 A JP H06189581A JP 43 A JP43 A JP 43A JP 35342392 A JP35342392 A JP 35342392A JP H06189581 A JPH06189581 A JP H06189581A
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JP
Japan
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phase
current sensor
current
driver
phase inverter
Prior art date
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Pending
Application number
JP43A
Other languages
English (en)
Inventor
Mitsuaki Hirakawa
三昭 平川
Sadao Shinohara
貞夫 篠原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH06189581A publication Critical patent/JPH06189581A/ja
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Abstract

(57)【要約】 〔目的〕 3相インバータと、この3相インバータから
3相モータに供給される駆動電流を検出する電流センサ
と、この電流センサの検出値及びトルク指令に基づき3
相インバータ内の各相のドライバのオン/オフ時間率を
制御するオン/オフ制御回路を備えた閉ルール制御方式
のブラシレスモータの駆動回路について、電流センサの
個数を削減して製造費用の低廉化を実現する。 〔構成〕 電流センサは、3相インバータ(10)のハイサ
イド又はローサイドの各相のドライバの出力電流若しく
は入力電流が流れる給電線( LUH,LVH,LWH等若し
くは LUL, VL,LWL等)のそれぞれを一次巻線とす
る磁気回路を備え各相のドライバの出力電流若しくは入
力電流の総和を検出する単一の電流センサ(24)から成
り、オン/オフ制御回路(10)はこの単一の電流センサの
検出値とトルク指令とに基づき3相インバータ(10)内の
各相のドライバに対し共通のオン/オフ時間率の制御を
行うように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電動車両の電動機など
として利用されるブラシレスモータの駆動回路に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】電気自動車などの電動機としては、機械
的な接点を持たないことから信頼性が高く保守の労力も
省けるという点で、ブラシレスモータが適している。こ
のブラシレスモータの典型的なものは、星型結線された
3相巻線を有する3相モータに対し、各相の巻線の一端
及び蓄電池間と、他端及び接地電圧間のそれぞれにFE
Tなどの大電力用スイッチング素子で構成されるハイサ
イドドライバとローサイドドライバとを接続し、これら
各相のドライバに120o づつ位相がずれたゲート電圧
を供給して導通させてゆくように構成されている。上記
3相分の3個のハイサイドドライバと3個のローサイド
ドライバとから構成されるスイッチング回路は、蓄電池
の直流電力を交流に変換しながらモータに供給すること
から3相インバータと称されている。
【0003】上記3相インバータによるモータ駆動電流
の制御は、ハイサイドドライバ又はローサイドドライバ
の一方については上記120°づつ位相がずれた低速の
ゲート電圧を更に高速のゲート電圧でオン/オフし、こ
の高速のゲート電圧のデューテイ比を制御することによ
り、各相の巻線に流す高速のパルス状の駆動電流のデュ
ーテイ比を制御するによって行われる。このデューテイ
比の制御は、パルス幅変調(PWM)とも称されてい
る。通常、このデューテイ比の制御は閉ループ制御系に
よって実現されるため、各相の巻線に流れる実際の電流
値を検出するために、各相ごとの電流センサが必要にな
り、そのような電流センサとしては、磁気回路とホール
素子とを組合せた高精度のホール素子型電流センサなど
が使用されている。このような電流センサで検出した各
相の巻線電流の位相とデューテイ比に基づき、3相イン
バータの各スイッチング素子のオン/オフを制御する制
御信号が上位装置で作成される。上記、3相インバータ
と、電流センサと、上位装置とからモータ駆動回路が構
成される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のモータ
駆動回路では、高価で煩雑な調整作業が必要な電流セン
サを3相それぞれについて設置しているため、回路の製
造費用がかさむという問題がある。すなわち、電流セン
サは、良好な直線性と温度安定性とを実現するために多
数の素子が必要になり、部品コストが上昇すると共に各
素子の特性を調整するための煩雑な調整作業が必要にな
るからである。この電流センサの個数を低減するため、
2相の駆動電流を検出するための2個の電流センサを設
置し、残る1相の駆動電流については3相モータの各相
の駆動電流の総和が常にゼロになるという原理に基づき
上記2個の電流センサの検出値から算出するという技術
的思想が特願平4ー67791に開示されている。この
技術的思想によれば、本来3個必要であった電流センサ
を2個に低減できるものの、経済化の点でなお改良の必
要がある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係わるブラシレ
スモータの駆動回路は、3相モータの駆動電流を検出し
て3相インバータの前段のオン/オフ制御回路に帰還す
るための電流センサが、3相インバータのハイサイド又
はローサイドの各相のドライバの出力電流若しくは入力
電流が流れる給電線のそれぞれを一次巻線とする磁性体
を備え、ハイサイド又はローサイドの各相のドライバの
出力電流若しくは入力電流の総和を検出する単一の電流
センサから成り、オン/オフ制御回路は単一の電流セン
サの検出値とトルク指令とに基づき3相インバータ内の
各相のドライバに対し共通のオン/オフ時間率の制御を
行うように構成されている。
【0006】
【作用】本発明によれば、3相インバータのハイサイド
又はローサイドの各相のドライバを流れる出力電流若し
くは入力電流の電流の総和が単一の電流センサで検出さ
れ、各相に共通のデューテイ比制御を行うための単一の
オン/オフ制御回路に帰還され、この検出電流値とトル
ク指令とに基づき各相に共通のデューテイ比制御が行わ
れる。車両の始動、加速、減速などに伴い各相の巻線電
流が平衡を保ちながら増減するため、各相ごとに駆動電
流を検出し各相ごとにデューテイ比制御を行うという従
来の制御に比べてほとんど変わらない高い制御精度のも
とで、2個の電流センサの節減とオン/オフ制御回路の
簡略化に伴う製造費用の低廉化を実現することができ
る。
【0007】
【実施例】図1は、本発明の一実施例に係わるブラシレ
スモータの駆動回路の構成を駆動対象の3相モータMと
共に示すブロック図であり、10は3相インバータ、2
0はオン/オフ制御回路、21は基本制御パルス発生回
路、22はパルス幅変調回路、23はデューテイ比演算
回路、23はパルス幅変調回路、24は単一の電流セン
サである。
【0008】基本制御パルス発生回路21は、3相モー
タMに取付けられた磁極センサ21aから出力される回
転子の回転位置の検出信号に基づき、この回転位置に応
じて位相が120o づつずれた低速の基本制御パルスを
発生し、パルス幅変調回路22に供給する。パルス幅変
調回路22に供給される各通電基本パルスの一部はデュ
ーテイ比演算回路22で決定されたデューテイ比を有す
る高速のパルス電圧で打ち抜かれて各相のハイサイドド
ライバSUH ,SVH ,SWH に供給され、残りの一部は、
高速のパルス電圧で打ち抜かれることなくそのままロー
サイドドライバSUL ,SVL ,SWL に供給される。
【0009】3相インバータの各相のドライバは、蓄電
池BTと3相モータMの星型結線された各相の巻線間に
接続される各相のハイサイドドライバSUH,SVH,SWH
と、3相モータMの各相の巻線と接地電位間に接続され
る各相のローサイドドライバSUL, SVL, SWLとから構
成されている。各相のハイサイド及びローサイドドライ
バはフライホイールダイオードDU ,DV ,DW と外付
けインダクタンスIU, IV , IW とから構成されるス
ナバ回路を介して接続され、各接続点が3相モータの各
相の巻線に接続されている。ハイサイドドライバの出力
端子から引き出されるハイサイド給電線LUH,LVH,L
WHと3相モータの各相の巻線間に単一の電流センサ24
が設置されている。
【0010】この電流センサ24は、図2に示すよう
に、 ハイサイド給電線LUH,LVH,LWHを囲むと共に
空隙が形成された環状磁性体241と、この環状磁性体
241の空隙内に設置され各相のハイサイド給電線に流
れる電流によって環状磁性体241内に発生した磁界を
検出するホール素子242と、このホール素子の出力を
増幅する等化増幅器243とを備えたホール素子型電流
センサから構成されている。
【0011】ハイサイド給電線LUH,LVH,LWHに流れ
る電流IUH,IVH,IWHと、ローサイド給電線LUL, L
VL, LWLに流れる電流LUL, LVL, LWLと、3相モータ
Mの各相の巻線に流れる電流IU ,IV ,IW とが、図
3に示すように変化するものとする。但し、図示の煩雑
化を避けるために、各相の電流をパルス幅変調を受けた
高速パルス電流の包絡線によって示している。この場
合、電流センサ24に検出される電流Iaは、ハイサイ
ド給電線に流れる電流の総和(LUH+LVH+LWH)とな
る。この電流センサ24で検出された各相の巻線電流の
加算値に相当する電圧が、平滑化回路25を経て演算増
幅器26の一方の入力端子に供給される。この演算増幅
器26の他方の入力端子には、上位の制御装置であるC
PU(図示せず)などから出力されるトルク指令に該当
する電圧が供給される。なお、車両の始動や加速に伴い
各相の巻線電流が増加中である場合には、ハイサイド給
電線に流れる電流LUH,LVH,LWHと、これらの総和I
aは図4に示すような階段波形となる。
【0012】デューテイ比演算回路23は、演算増幅器
26から出力される目標値と実績値との誤差電圧と、ト
ルク指令とに基づき各相の巻線電流に対して共通に設定
すべきデューテイ比を算定し、パルス幅制御回路22に
設定する。パルス幅制御回路22では、3相インバータ
の各相のハイサイドドライバについて、オン/オフ時間
率に関する共通の制御が行われ、各相の巻線電流に対し
て共通のデューテイ比の制御が行われる。
【0013】電流センサ24の設置箇所としては、上述
した箇所Cの他にも、図中にA,B,D,E,Fを付し
て示すような箇所も一応考えられる。しかしながら、
A,B,Fの箇所はスイッチング時にスナバ回路を通し
て3相モータに流れる転流電流の通路とはならないた
め、これらの箇所では転流電流を含む正確な電流値を検
出できない。これに対して、C,D,Eの箇所は、スイ
ッチング時にスナバ回路を通して3相モータに流れる転
流電流の通路となるため、転流電流を含む正確な電流値
を検出できる。
【0014】なお、上記実施例ではハイサイドドライバ
側をPWM制御する構成としたが、これとは逆にローサ
イドドライバ側をPWM制御する構成とすることもでき
る。この場合、ハイサイド側にフライホイールダイオー
ドを設置することになるため、電流センサ24の設置箇
所としてはB,C又はDのいずれかとなる。
【0015】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
わるブラシレスモータの駆動回路は、各相のドライバ電
流の総和を単一の電流センサで検出し各相に共通のデュ
ーテイ比制御が行う構成であるから、各相ごとに駆動電
流を検出し各相ごとにデューテイ比制御を行うという従
来の制御に比べてほとんど変わらない制御精度のもと
で、2個の電流センサの節減とオン/オフ制御回路の簡
略化に伴う製造費用の低廉化を実現できるという効果が
奏される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係わるブラシレスモータの
駆動回路の構成を駆動対象の3相モータと共に示すブロ
ック図である。
【図2】図1の電流センサ24の構成を例示する回路図
である。
【図3】3相インバータの各相のドライバと巻線に流れ
る電流と単一の電流センサ24で検出される各相のドラ
イバの電流の総和を例示する波形図である。
【符号の説明】
10 3相インバータ 20 オン/オフ制御回路 21 基本制御パルス発生回路 21a 磁極センサ 22 パルス幅変調回路 23 デューテイ比演算回路 24 単一の電流センサ M 3相モータ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年7月12日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図3
【補正方法】変更
【補正内容】
【図3】3相インバータの各相のドライバと巻線に流れ
る電流を例示する波形図である。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図4
【補正方法】追加
【補正内容】
【図4】単一の電流センサ24で検出される各相のドラ
イバの電流の総和を例示する波形図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】直流電源と3相モータの各相の巻線間に配
    置されるハイサイドドライバ及び前記各相の巻線と基準
    電圧との間に配置されるローサイドドライバから成る3
    相インバータと、この3相インバータから前記3相モー
    タに供給される駆動電流を検出する電流センサと、この
    電流センサによる駆動電流の検出値及び外部から受けた
    トルク指令に基づき前記3相インバータ内の各ドライバ
    のオン/オフ時間率を制御するオン/オフ制御回路とを
    備えた閉ループ制御方式のブラシレスモータの駆動回路
    において、 前記電流センサは、前記3相インバータのハイサイド又
    はローサイドの各相のドライバの出力電流若しくは入力
    電流が流れる給電線のそれぞれを一次巻線とする磁気回
    路を備え前記ハイサイド又はローサイドの各相のドライ
    バの出力電流若しくは入力電流の総和を検出する単一の
    電流センサから成り、 前記オン/オフ制御回路は前記単一の電流センサの検出
    値と前記トルク指令とに基づき前記3相インバータ内の
    各相のドライバに対し共通のオン/オフ時間率の制御を
    行うことを特徴とするブラシレスモータの駆動回路。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 前記単一の電流センサは、前記3相インバータのハイサ
    イド又はローサイドのの各相のドライバの出力電流若し
    くは入力電流が流れる給電線のそれぞれを囲むと共に空
    隙が形成された環状磁性体と、この環状磁性体の空隙内
    に設置され各相の給電線に流れる電流によって磁性体内
    に発生した磁界を検出するホール素子とを備えたホール
    素子型電流センサから成ることを特徴とするブラシレス
    モータの駆動回路。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において、 前記単一の電流センサは、前記3相インバータの各相の
    ハイサイドドライバ又はローサイドドライバと3相モー
    タへの出力端子との間に設けられることを特徴とするブ
    ラシレスモータの駆動回路。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001119986A (ja) * 1999-10-14 2001-04-27 Nissan Motor Co Ltd Srモータの電流検出装置及び方法
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