JPH06327290A - 駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ツェーナーダイオードを無くしてコストの上昇
を抑え、しかもコンパクト化を図る駆動制御装置を提供
する。 【構成】直流モータ２に接続され、発電装置５に充電さ
れるバッテリー１と、前記直流モータ２とバッテリー１
とを接続又は切離しを行うトランジスタ３と、前記直流
モータ２に印加される電圧ＶB0を検出する抵抗８，９
と、前記抵抗８，９からの検出電圧ＶB1としきい値ＶH
とを比較するオペアンプ１０と、前記オペアンプ１０か
らの比較結果に基づいて検出電圧ＶB1がしきい値ＶH よ
り大きくなったとき、前記発電装置５から異常電圧が直
流モータ２に印加されていると判断して前記半導体スイ
ッチ３を動作させ、直流電源１と直流モータ２とを接続
する制御部６ａとを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は駆動制御装置に係り、詳
しくは半導体スイッチのスイッチング制御により直流電
源と負荷とを接続又は非接続状態とし、前記直流電源を
充電する発電装置と該直流電源とが切り離されて負荷と
発電装置とが接続されることにより発生する異常電圧を
半導体スイッチにより吸収する駆動制御装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、駆動制御装置として図４に示すよ
うなものが提案されている。バッテリー５１にはモータ
５２及びパワートランジスタ（以下、単にトランジスタ
という）５３が直列接続されている。尚、モータ５２に
はダイオード５４がバッテリー５１に対して逆バイアス
となるように並列接続されている。又、バッテリー５１
は発電機等により構成される発電装置５５によって充電
される。

【０００３】前記バッテリー５１には駆動制御回路５６
が接続され、この駆動制御回路５６は前記トランジスタ
５３をスイッチング制御する。即ち、図５に示すよう
に、駆動制御回路５６は入力端子５７からの入力信号Ｖ
INに基づいて制御信号ＶS をトランジスタ５３のベース
に出力し、該トランジスタ５３をオン・オフ制御（スイ
ッチング制御）してモータ５２を駆動制御する。

【０００４】ところで、通常、バッテリー５１は発電装
置５５に接続されている。しかし、バッテリー５１の図
示しない電極端子が外れ、バッテリー５１と発電装置５
５とが非接続状態となると、発電装置５５からモータ５
２及びトランジスタ５３の両端と、駆動制御回路５６と
に通常の印加電圧（この場合、約１２Ｖ）Ｖ0 より数倍
高い異常電圧（この場合、約１１０Ｖ）Ｖ1 が一瞬のあ
いだ（約１００ｍｓ）、印加されるという問題がある。

【０００５】そのため、この異常電圧Ｖ1 を吸収する目
的としてモータ５２と、トランジスタ５３との両端には
大型となるツェナーダイオード５８が接続され、このツ
ェナーダイオード５８が異常電圧Ｖ1 のエネルギーを吸
収するようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、発電装
置５５からの発生する異常電圧Ｖ1 を吸収するための大
型となるツェナーダイオード５８を設けなければならな
いという問題がある。

【０００７】又、大型のツェナーダイオード５８を駆動
制御回路５６に設ける分だけ、コストが上昇してしまう
という問題がある。更に、上記の駆動制御回路５６の基
板には大型となるツェナーダイオード５８を基板上に載
せることにより、その分、駆動制御回路５６が大型化し
てしまうという問題がある。

【０００８】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的はツェーナーダイオードを
無くしてコストの上昇を抑え、しかもコンパクト化を図
ることができる駆動制御装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するため、請求項１記載の発明は、負荷に接続され、
発電装置に充電される直流電源と、前記負荷と直流電源
とを接続又は切離しを行う半導体スイッチと、前記負荷
に印加される電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧
検出手段からの検出電圧と予め定められた基準電圧とを
比較する電圧比較手段と、前記電圧比較手段からの比較
結果に基づいて検出電圧が予め定められた基準電圧より
大きくなったとき、前記発電装置から異常電圧が負荷に
印加されていると判断して前記半導体スイッチを動作さ
せ、直流電源と負荷とを接続するスイッチング制御手段
とを備えたことをその要旨とする。

【００１０】請求項２記載の発明は、発電装置により充
電され、負荷を動作させる直流電源と、前記直流電源と
負荷とを接続又は切離しを行い、前記負荷に接続される
発電装置と直流電源とが非接続状態となったとき、前記
発電装置から負荷に印加される異常電圧のエネルギーを
安全動作領域内で吸収する半導体スイッチと、前記負荷
に印加される電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧
検出手段からの検出電圧と予め定められた基準電圧とを
比較する電圧比較手段と、前記電圧比較手段からの比較
結果に基づいて検出電圧が予め定められた基準電圧より
大きくなったとき、発電装置と直流電源とが非接続状態
となり、該発電装置により発生した異常電圧が負荷に印
加されたと判断する異常判断手段と、前記異常判断手段
からの判断結果に基づいて異常電圧が負荷に印加された
とき、前記半導体スイッチを強制的に動作させて発電装
置と負荷とを接続し、該発電装置により発生した異常電
圧のエネルギーを半導体スイッチの安全動作領域内で吸
収させるスイッチング制御手段とを備えたことをその要
旨とする。

【００１１】

【作用】請求項１記載の発明においては、半導体スイッ
チにより負荷と直流電源とが接続されたり切り離された
りする。又、電圧検出手段は負荷に印加される電圧を検
出する。電圧比較手段は電圧検出手段からの検出電圧と
予め定められた基準電圧とを比較する。そして、検出電
圧が予め定められた基準電圧より大きくなったとき、発
電装置から負荷に異常電圧が印加されていると判断して
スイッチング制御手段は半導体スイッチを動作させ、直
流電源と負荷とを接続し、異常電圧によるエネルギーを
半導体スイッチの動作により吸収する。

【００１２】請求項２記載の発明においては、半導体ス
イッチにより発電装置にて充電される直流電源と負荷と
が接続されたり切り離されたりする。電圧検出手段は負
荷に印加される電圧を検出する。電圧比較手段は電圧検
出手段からの検出電圧と予め定められた基準電圧とを比
較する。電圧比較手段からの比較結果に基づいて検出電
圧が予め定められた基準電圧より大きくなったとき、異
常判断手段は発電装置と直流電源とが非接続状態とな
り、該発電装置により発生した異常電圧が負荷に印加さ
れたと判断する。異常判断手段による判断結果に基づい
て発電装置から異常電圧が負荷に印加されたとき、スイ
ッチング制御手段は半導体スイッチを強制的に動作させ
て負荷と発電装置とを接続し、該発電装置により発生し
た異常電圧のエネルギーを半導体スイッチの安全動作領
域内で吸収する。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の駆動制御装置を車両に搭載し
て具体化した一実施例を図１，図２に基づいて説明す
る。

【００１４】図１に示すように、車両に搭載された直流
電源としてのバッテリー１にはファン等を回転させる負
荷としての直流モータ２と半導体スイッチとしてのトラ
ンジスタ３とが直列に接続されている。尚、直流モータ
２にはフライホイールダイオード４がバッテリー１に対
して逆バイアスとなるように並列接続されている。

【００１５】そして、トランジスタ３をスイッチング制
御することにより、直流モータ２がバッテリー１に接続
されたり、切り離されたりして該直流モータ２に印加さ
れる平均電圧が調整されるようになっている。

【００１６】バッテリー１には車両に設けられた発電機
等により構成される発電装置５が並列に接続され、この
発電装置５によってバッテリー１が充電されるようにな
っている。

【００１７】バッテリー１には駆動制御回路６が接続さ
れ、該バッテリー１によって起動するようになってい
る。又、駆動制御回路６には入力信号ＶINが入力される
入力端子７が設けられている。入力端子７から入力信号
ＶINが入力されると、この入力信号ＶINに基づいて駆動
制御回路６の制御部６ａはトランジスタ３のベースに制
御信号をＶS 出力してトランジスタ３を動作させるよう
になっている。

【００１８】又、入力端子７から入力信号ＶINが入力さ
れなくなると、駆動制御回路６の制御部６ａはトランジ
スタ３のベースに制御信号ＶS を出力せず、トランジス
タ３の動作を停止させるようになっている。従って、入
力信号ＶINに基づいて駆動制御回路６の制御部６ａはト
ランジスタ３のスイッチング制御を行い、直流モータ２
に印加する平均電圧を制御するようになっている。

【００１９】前記駆動制御回路６には直列接続された電
圧検出手段としての抵抗８，９が設けられ、抵抗８の一
端はバッテリー１の正極側に接続されるモータ２に接続
されている。又、抵抗９の他端は接地されている。前記
抵抗８と抵抗９との間にはオペアンプ１０の反転入力端
子が接続されている。従って、モータ２に印加される電
圧ＶB0を抵抗８，９によって分圧し、この分圧された電
圧ＶB1（検出電圧）が反転入力端子を介して電圧比較手
段及び異常判断手段としてのオペアンプ１０に入力され
るようになっている。

【００２０】前記オペアンプ１０の非反転入力端子には
抵抗１２を介して基準電圧Ｖref が接続され、この電圧
Ｖが非反転入力端子を介してオペアンプ１０に入力され
るようになっている。又、オペアンプ１０の非反転入力
端子と出力端子は抵抗１３によって接続され、正帰還回
路が構成されている。そして、図２に示すように、オペ
アンプ１０には基準電圧としてのしきい値ＶH ，ＶL が
それぞれ設定されている。更に、オペアンプ１０の出力
端子は駆動制御回路６の制御部６ａに接続されている。

【００２１】前記オペアンプ１０は抵抗８，９によって
分圧された電圧ＶB1としきい値ＶH，ＶL とを比較する
ようになっている。即ち、分圧された電圧ＶB1がしきい
値ＶH を越える場合、オペアンプ１０の出力端子から駆
動制御回路６の制御部６ａにＨレベル（高電位）が出力
されるようになっている。又、分圧された電圧ＶB1がし
きい値ＶL に達した場合、オペアンプ１０の出力端子か
ら駆動制御回路６の制御部６ａにＬレベル（低電位）が
出力されるようになっている。

【００２２】そして、駆動制御回路６の制御部６ａにオ
ペアンプ１０からＨレベルが入力されると、該制御部６
ａは入力端子７からの入力信号ＶINの有無に拘わらずト
ランジスタ３のベースに制御信号ＶS を出力してトラン
ジスタ３を動作させるようになっている。

【００２３】通常、バッテリー１は発電装置５と接続さ
れ、発電装置５によってバッテリー１が充電されるよう
になっている。ここで、例えばバッテリー１の電極に接
続される接続端子が外れたりしてバッテリー１と発電装
置５とが非接続状態となると、発電装置５によって直流
モータ２や駆動制御回路６に一瞬のあいだ（約１００ｍ
ｓ）、異常電圧としての高電圧（約１１０Ｖ）が印加さ
れるという現象（ロードダンプ）が発生する。

【００２４】このとき、直流モータ２に印加される電圧
ＶB0を抵抗８，９を介して分圧した電圧ＶB1にしてオペ
アンプ１０は検出し、該オペアンプ１０は分圧された電
圧ＶB1としきい値ＶH ，ＶL と比較するようになってい
る。そして、分圧された電圧ＶB1がしきい値ＶH を越え
ようとすると、オペアンプ１０は直流モータ２に高電圧
が印加されていると判断して駆動制御回路６の制御部６
ａにＨレベルを出力するようになっている。制御部６ａ
はオペアンプ１０からのＨレベルに基づいて制御信号Ｖ
S をトランジスタ３のベースに出力してトランジスタ３
を動作させるようになっている。

【００２５】すると、モータ２は発電装置５に接続され
て動作し、トランジスタ３にはコレクタ電流ＩC が流れ
る。このトランジスタ３が発電装置５によって発生した
高電圧のエネルギーを吸収するようになっている。本実
施例においては、トランジスタ３の安全動作領域内に発
電装置５によって発生した高電圧のエネルギーを充分吸
収できるトランジスタ３を使用しているため、トランジ
スタ３が破損するようなことはない。

【００２６】次に、上記のように構成された駆動制御装
置の作用について説明する。まず、入力信号ＶINが入力
端子７を介して駆動制御回路６に入力されると、制御部
６ａはこの入力信号ＶINに基づいてトランジスタ３のベ
ースに制御信号ＶSを出力し、トランジスタ３をスイッ
チング制御する。そのため、バッテリー１から直流モー
タ２に印加される平均電圧が制御され、この平均電圧に
基づいて直流モータ２は駆動する。又、バッテリー１は
過放電状態とならないように充電装置５によって充電さ
れている。

【００２７】又、直流モータ２に印加される電圧ＶB0は
抵抗８，９によって分圧され、分圧された電圧ＶB1は反
転入力端子を介してオペアンプ１０に入力される。オペ
アンプ１０はしきい値ＶH ，ＶL と分圧された電圧ＶB1
とを比較する。この場合、分圧された電圧ＶB1がしきい
値ＶH を越えないため、オペアンプ１０は出力端子を介
して駆動制御回路６の制御部６ａにＬレベルを出力す
る。

【００２８】従って、駆動制御回路６の制御部６ａは制
御信号ＶS をトランジスタ３のベース出力しないため、
トランジスタ３は入力信号ＶINに基づき駆動制御回路６
の制御部６ａによりスイッチング制御される。

【００２９】ここで、例えばバッテリー１の電極端子に
接続される接続端子が外れたりして、バッテリー１と発
電装置５とが非接続状態となると、一瞬のあいだ（約１
００ｍｓ）発電装置５により直流モータ２や駆動制御回
路６に高電圧が印加される。

【００３０】このとき、抵抗８，９により分圧された電
圧ＶB1も上昇し、この分圧された電圧ＶB1が反転入力端
子を介してオペアンプ１０に入力される。オペアンプ１
０は分圧された電圧ＶB1としきい値ＶH ，ＶL と比較す
る。そして、分圧された電圧ＶB1がしきい値ＶH を越え
ると、オペアンプ１０はＨレベルを駆動制御回路６の制
御部６ａに出力する。

【００３１】駆動制御回路６の制御部６ａはオペアンプ
１０からのＨレベルに基づいて制御信号ＶS をトランジ
スタ３のベースに出力し、トランジスタ３を動作させ
る。トランジスタ３が動作すると、コレクタ電流ＩC が
流れるので、直流モータ２に印加される電圧ＶB0が降下
する。そのため、抵抗８，９により分圧された電圧ＶB1
も降下し、その分圧された電圧ＶB1が反転入力端子を介
してオペアンプ１０に入力される。

【００３２】オペアンプ１０は分圧された電圧ＶB1とし
きい値ＶH ，ＶL と比較する。そして、分圧された電圧
ＶB1がしきい値ＶL より下回ると、オペアンプ１０はＬ
レベルを駆動制御回路６の制御部６ａに出力する。

【００３３】駆動制御回路６の制御部６ａはオペアンプ
１０からのＬレベルに基づいて制御信号ＶS の出力を停
止し、トランジスタ３を停止させる。トランジスタ３が
停止すると、コレクタ電流ＩC が遮断されるので、直流
モータ２に印加される電圧ＶB0が上昇する。

【００３４】そして、分圧された電圧ＶB1が再びしきい
値ＶH を越えると、上記と同じ手順によりトランジスタ
３を動作させて直流モータ２に印加される電圧ＶB0を降
下させる。その後、発電装置５からの高電圧が直流モー
タ２に印加されなくなると、オペアンプ１０はＬレベル
を駆動制御回路６の制御部６ａに出力してトランジスタ
３を動作させないようにする。

【００３５】尚、トランジスタ３の動作により直流モー
タ２が動作するが、この直流モータ２はファン等を回す
ものであるため、若干回転しても回りに悪影響を与える
ことはない。

【００３６】従って、バッテリー１と発電装置５とが非
接続状態となり、該発電装置５による高電圧が直流モー
タ２や駆動制御回路６に印加されても、トランジスタ３
のスイッチング制御により、高電圧によるエネルギーが
吸収される。しかも、トランジスタ３は発電装置５によ
って発生した高電圧のエネルギーを安全動作領域内で充
分吸収できるため、トランジスタ３が破損するようなこ
とはない。

【００３７】この結果、従来とは異なり、ツェナーダイ
オードを無くすことができるので、コストの上昇を抑え
ることができ、しかもツェナーダイオードを基板上に設
けなくてもよいため、駆動制御装置６のコンパクト化を
図ることができる。

【００３８】又、ツェナーダイオードの代わりに抵抗
８，９，１１，１２、オペアンプ１０等を設けている
が、これらは駆動制御回路６内に配設された図示しない
半導体集積回路に内蔵されている。この結果、ツェナー
ダイオードよりも低コストにすることができるととも
に、駆動制御装置のコンパクト化に影響を与えないよう
にすることができる。

【００３９】本実施例においては、オペアンプ１０が分
圧された電圧ＶB1としきい値ＶH ，ＶL とを比較し、こ
の比較結果に基づいてトランジスタ３を強制的にスイッ
チング制御した。

【００４０】この他に、図３に示すように、オペアンプ
１０の非反転入力端子を介して抵抗８，９により分圧さ
れた電圧ＶB1を入力し、オペアンプ１０の反転入力端子
を介して入力される基準電圧Ｖref を入力する。この分
圧された電圧ＶB1と基準電圧Ｖref とをオペアンプ１０
が比較する。

【００４１】そして、分圧された電圧ＶB1が基準電圧Ｖ
ref より大きくなったとき、Ｌレベルをタイマー回路１
５に出力する。このタイマー回路１５はコンパレータ１
０から出力されるＬレベルに基づいて所定時間のあいだ
（約１５０ｍｓ）だけＨレベルを駆動制御回路６の制御
部６ａに出力する。そして、制御部６ａはタイマー回路
１５からＨレベルが出力されているあいだだけトランジ
スタ３を動作させる制御信号ＶS を出力するように構成
している。

【００４２】又、タイマー回路１５内にディレイ回路を
設け、このディレイ回路に基準電圧Ｖref を越える抵抗
８，９から分圧された電圧ＶB1が入力されたとき、タイ
マー回路１５が駆動制御回路６の制御部６ａにＨレベル
を所定時間のあいだ出力するように構成することも可能
である。

【００４３】この別例の場合、トランジスタ３をスイッ
チング制御しなくてよいため、トランジスタ３のスイッ
チング損失を防止することができる。本実施例において
は、負荷として直流モータ２を使用したがその他のもの
でってもよい。

【００４４】又、本実施例においては、駆動制御装置を
車両に搭載したが、そのたの分野に適応させてもよい。

【００４５】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ツ
ェーナーダイオードを無くしてコストの上昇を抑え、し
かもコンパクト化を図ることができる優れた効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る駆動制御装置の電気回路図であ
る。

【図２】駆動制御装置の動作を説明するタイムチャート
図である。

【図３】駆動制御装置の別例を示す電気回路図である。

【図４】従来の駆動制御装置の電気回路図である。

【図５】従来の駆動制御装置の動作を説明するタイムチ
ャート図である。

【符号の説明】

１…直流電源としてのバッテリー、２…負荷としての直
流モータ、３…半導体スイッチとしてのトランジスタ、
６ａ…スイッチング制御手段としての制御部、８，９…
電圧検出手段としての抵抗、１０…電圧比較としてのコ
ンパレータ、ＶB1…検出電圧としての分圧された電圧、
ＶH ，ＶL …基準電圧としてのしきい値

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 負荷に接続され、発電装置に充電される
   直流電源と、 前記負荷と直流電源とを接続又は切離しを行う半導体ス
   イッチと、 前記負荷に印加される電圧を検出する電圧検出手段と、 前記電圧検出手段からの検出電圧と予め定められた基準
   電圧とを比較する電圧比較手段と、 前記電圧比較手段からの比較結果に基づいて検出電圧が
   予め定められた基準電圧より大きくなったとき、前記発
   電装置から異常電圧が負荷に印加されていると判断して
   前記半導体スイッチを動作させ、直流電源と負荷とを接
   続するスイッチング制御手段とを備えた駆動制御装置。
2. 【請求項２】 発電装置により充電され、負荷を動作さ
   せる直流電源と、 前記直流電源と負荷とを接続又は切離しを行い、前記負
   荷に接続される発電装置と直流電源とが非接続状態とな
   ったとき、前記発電装置から負荷に印加される異常電圧
   のエネルギーを安全動作領域内で吸収する半導体スイッ
   チと、 前記負荷に印加される電圧を検出する電圧検出手段と、 前記電圧検出手段からの検出電圧と予め定められた基準
   電圧とを比較する電圧比較手段と、 前記電圧比較手段からの比較結果に基づいて検出電圧が
   予め定められた基準電圧より大きくなったとき、発電装
   置と直流電源とが非接続状態となり、該発電装置により
   発生した異常電圧が負荷に印加されたと判断する異常判
   断手段と、 前記異常判断手段からの判断結果に基づいて異常電圧が
   負荷に印加されたとき、前記半導体スイッチを強制的に
   動作させて発電装置と負荷とを接続し、該発電装置によ
   り発生した異常電圧のエネルギーを半導体スイッチの安
   全動作領域内で吸収させるスイッチング制御手段とを備
   えた駆動制御装置。