JPH0942096A - 電動モータの制御装置 - Google Patents
電動モータの制御装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電動モータをＰＷＭ電力制御する制御装置に
おいて、スイッチング素子のスイッチングにより発生す
るスイッチング周波数よりも高い高周波ノイズ（ラジオ
ノイズ）を抑制してラジオ受信機等に影響を与えるのを
防止する。 【解決手段】 ＭＯＳ−ＦＥＴからなるスイッチング素
子１２をＰＷＭ信号にて高速スイッチングさせて、電動
モータ１０の回転速度等を制御する装置において、スイ
ッチング素子１２のゲートと電動モータ１０のスイッチ
ング素子１２とは反対側端子との間に高周波ノイズ吸収
用のコンデンサＣｏを設ける。この結果、スイッチング
素子１２のターンオフ時にフライホイールダイオードＤ
１に流れるリカバリー電流により発生する高周波ノイズ
（ＦＭ帯）と、スイッチング素子１２のターンオフ時に
電圧ＶD がオーバシュートすることにより発生する高周
波ノイズ（ＡＭ帯）を共に抑制できる。
おいて、スイッチング素子のスイッチングにより発生す
るスイッチング周波数よりも高い高周波ノイズ（ラジオ
ノイズ）を抑制してラジオ受信機等に影響を与えるのを
防止する。 【解決手段】 ＭＯＳ−ＦＥＴからなるスイッチング素
子１２をＰＷＭ信号にて高速スイッチングさせて、電動
モータ１０の回転速度等を制御する装置において、スイ
ッチング素子１２のゲートと電動モータ１０のスイッチ
ング素子１２とは反対側端子との間に高周波ノイズ吸収
用のコンデンサＣｏを設ける。この結果、スイッチング
素子１２のターンオフ時にフライホイールダイオードＤ
１に流れるリカバリー電流により発生する高周波ノイズ
（ＦＭ帯）と、スイッチング素子１２のターンオフ時に
電圧ＶD がオーバシュートすることにより発生する高周
波ノイズ（ＡＭ帯）を共に抑制できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電動モータの通電
経路に設けられたスイッチング素子をパルス幅変調信号
にて高速スイッチングさせて、電動モータの回転速度等
を制御する電動モータの制御装置に関し、特にスイッチ
ング素子のスイッチングにより発生するスイッチング周
波数よりも高い高周波ノイズを抑制するのに好適な電動
モータの制御装置に関する。
経路に設けられたスイッチング素子をパルス幅変調信号
にて高速スイッチングさせて、電動モータの回転速度等
を制御する電動モータの制御装置に関し、特にスイッチ
ング素子のスイッチングにより発生するスイッチング周
波数よりも高い高周波ノイズを抑制するのに好適な電動
モータの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、例えば自動車に搭載される燃
料ポンプは、車載バッテリから電源供給を受けて駆動制
御される電動モータを動力源としている。また電動モー
タを駆動する制御装置は、車載バッテリから電動モータ
への電源供給経路に設けたスイッチング素子を、パルス
幅変調信号（以下、ＰＷＭ信号ともいう）によって高速
スイッチングさせることにより、ＰＷＭ信号のオン時間
のデューティ比に対応した電力を電動モータに供給し
て、その回転速度等を制御する（所謂ＰＷＭ電力制御）
ようにされている。
料ポンプは、車載バッテリから電源供給を受けて駆動制
御される電動モータを動力源としている。また電動モー
タを駆動する制御装置は、車載バッテリから電動モータ
への電源供給経路に設けたスイッチング素子を、パルス
幅変調信号（以下、ＰＷＭ信号ともいう）によって高速
スイッチングさせることにより、ＰＷＭ信号のオン時間
のデューティ比に対応した電力を電動モータに供給し
て、その回転速度等を制御する（所謂ＰＷＭ電力制御）
ようにされている。
【０００３】ところで、このように電動モータをＰＷＭ
信号にて通電制御（所謂ＰＷＭ電力制御）する制御装置
では、スイッチング素子のスイッチングによりノイズが
発生し、この発生したノイズが直流電源に接続された他
の電子装置（例えば車両に搭載されたラジオ受信機）に
侵入して、他の電子装置の動作に影響を与えることがあ
る。
信号にて通電制御（所謂ＰＷＭ電力制御）する制御装置
では、スイッチング素子のスイッチングによりノイズが
発生し、この発生したノイズが直流電源に接続された他
の電子装置（例えば車両に搭載されたラジオ受信機）に
侵入して、他の電子装置の動作に影響を与えることがあ
る。
【０００４】そこで従来では、例えば図６（ａ）に示す
如く、制御装置に、ノイズ除去用のフィルタ回路を設
け、スイッチング素子のスイッチングにより発生したノ
イズが直流電源側に流出するのを防止するようにしてい
る。即ち、図６（ａ）は、直流電源５２と電動モータ５
０とを接続する電源供給経路の電動モータ５０よりも負
極側に、所謂ローサイドスイッチとして、ｎチャネルの
ＭＯＳ−ＦＥＴからなるスイッチング素子５４を直列接
続し、また電動モータ５０には、スイッチング素子５４
をオフした際にその両端に発生する高電圧を吸収して電
流を還流させるフライホイールダイオードＤ51を並列接
続し、デューティ制御されたＰＷＭ信号にてスイッチン
グ素子５４をスイッチングさせて、電動モータ５０の通
電電流（モータ電流）ｉM を制御するように構成された
制御装置を表わす。
如く、制御装置に、ノイズ除去用のフィルタ回路を設
け、スイッチング素子のスイッチングにより発生したノ
イズが直流電源側に流出するのを防止するようにしてい
る。即ち、図６（ａ）は、直流電源５２と電動モータ５
０とを接続する電源供給経路の電動モータ５０よりも負
極側に、所謂ローサイドスイッチとして、ｎチャネルの
ＭＯＳ−ＦＥＴからなるスイッチング素子５４を直列接
続し、また電動モータ５０には、スイッチング素子５４
をオフした際にその両端に発生する高電圧を吸収して電
流を還流させるフライホイールダイオードＤ51を並列接
続し、デューティ制御されたＰＷＭ信号にてスイッチン
グ素子５４をスイッチングさせて、電動モータ５０の通
電電流（モータ電流）ｉM を制御するように構成された
制御装置を表わす。
【０００５】そして、従来、この種の制御装置では、電
動モータ５０よりも正極側の電源供給経路にチョークコ
イルＬ51を直列に接続すると共に、その接続点に一端が
接地されたコンデンサＣ52を接続することにより、電源
供給経路にチョークコイルＬ51とコンデンサＣ52とから
なるＬＣフィルタ回路を形成し、このＬＣフィルタ回路
にて、スイッチング素子５４のスイッチングにより発生
したノイズを吸収して、直流電源５２側にこのスイッチ
ングノイズが流出するのを防止するようにし、また、フ
ライホイールダイオードＤ51のカソード側に一端が接地
されたコンデンサＣ51を接続して、このコンデンサＣ51
により、電動モータ５０に流れるモータ電流ｉMのリッ
プル成分（リップル電流）を吸収するようにしているの
である。
動モータ５０よりも正極側の電源供給経路にチョークコ
イルＬ51を直列に接続すると共に、その接続点に一端が
接地されたコンデンサＣ52を接続することにより、電源
供給経路にチョークコイルＬ51とコンデンサＣ52とから
なるＬＣフィルタ回路を形成し、このＬＣフィルタ回路
にて、スイッチング素子５４のスイッチングにより発生
したノイズを吸収して、直流電源５２側にこのスイッチ
ングノイズが流出するのを防止するようにし、また、フ
ライホイールダイオードＤ51のカソード側に一端が接地
されたコンデンサＣ51を接続して、このコンデンサＣ51
により、電動モータ５０に流れるモータ電流ｉMのリッ
プル成分（リップル電流）を吸収するようにしているの
である。
【０００６】一方、こうした制御装置において、スイッ
チング素子５４のスイッチング周波数は、電動モータ５
０のブラシ寿命を延ばすという点からは、電動モータ５
０の時定数以上に設定することが望ましく、また電動モ
ータ５０から発生する磁気音を抑制するという点から
は、可聴周波数域以上に設定することが望ましく、他の
装置への影響を抑えるという点，及びスイッチング損失
を抑えるという点からは、できるだけ低周波数に設定す
ることが望ましい。このため、従来、車両に搭載された
電動モータの制御装置においては、これら各条件を考慮
して、スイッチング素子５４のスイッチング周波数が、
数ｋＨｚ〜数十ｋＨｚに設定される。そして、スイッチ
ング素子５４は、このような高速スイッチングを実現す
るために、図６（ａ）に示したようなＭＯＳ−ＦＥＴが
使用される。
チング素子５４のスイッチング周波数は、電動モータ５
０のブラシ寿命を延ばすという点からは、電動モータ５
０の時定数以上に設定することが望ましく、また電動モ
ータ５０から発生する磁気音を抑制するという点から
は、可聴周波数域以上に設定することが望ましく、他の
装置への影響を抑えるという点，及びスイッチング損失
を抑えるという点からは、できるだけ低周波数に設定す
ることが望ましい。このため、従来、車両に搭載された
電動モータの制御装置においては、これら各条件を考慮
して、スイッチング素子５４のスイッチング周波数が、
数ｋＨｚ〜数十ｋＨｚに設定される。そして、スイッチ
ング素子５４は、このような高速スイッチングを実現す
るために、図６（ａ）に示したようなＭＯＳ−ＦＥＴが
使用される。
【０００７】ところが、こうしたノイズ対策を行った場
合でも、スイッチング素子５４のオフ時或はオン時に
は、スイッチング周波数よりも高い周波数帯（ＡＭ帯，
ＦＭ帯等）にてノイズ（高周波ノイズ）が発生し、これ
がラジオ受信機等にラジオノイズとして侵入するといっ
た問題があった。
合でも、スイッチング素子５４のオフ時或はオン時に
は、スイッチング周波数よりも高い周波数帯（ＡＭ帯，
ＦＭ帯等）にてノイズ（高周波ノイズ）が発生し、これ
がラジオ受信機等にラジオノイズとして侵入するといっ
た問題があった。
【０００８】例えば、図６（ａ）において、スイッチン
グ素子５４がオンからオフに切り換えられた場合（スイ
ッチング素子５４のターンオフ時）には、図７に示す如
く、今まで直流電源５２から、電動モータ５０，スイッ
チング素子５４を介して、直流電源５２の負極側である
グランドラインに、モータ電流ｉM として流れていた電
流ｉ1 が遮断されて、モータ電流ｉM は、フライホイー
ル電流ｉ2 として電源側に戻されることになるが、こう
したスイッチング素子５４のターンオフ時には、フライ
ホイール電流経路のインピーダンスにより、フライホイ
ールダイオードＤ51のアノード側電圧ＶD がオーバシュ
ートして、直流電源５２から電動モータ５０に至る電源
供給経路にスイッチング周波数より高い数百ｋ〜数ＭＨ
ｚの電圧リップル（図７に示すＮ１領域）が発生し、こ
の電圧リップルが直流電源５２側にＡＭ帯のラジオノイ
ズとして流出するという問題があった。そして、この電
圧リップルをＬＣフィルタ回路にて対策しようとする
と、ＬＣフィルタ回路を大容量化しなければならず、制
御装置の大型化，延いてはコストアップを招くといった
問題が発生する。また、フライホイール電流経路を最短
化し、インピーダンスを最小化しようとしても、素子配
置上、限界がある。
グ素子５４がオンからオフに切り換えられた場合（スイ
ッチング素子５４のターンオフ時）には、図７に示す如
く、今まで直流電源５２から、電動モータ５０，スイッ
チング素子５４を介して、直流電源５２の負極側である
グランドラインに、モータ電流ｉM として流れていた電
流ｉ1 が遮断されて、モータ電流ｉM は、フライホイー
ル電流ｉ2 として電源側に戻されることになるが、こう
したスイッチング素子５４のターンオフ時には、フライ
ホイール電流経路のインピーダンスにより、フライホイ
ールダイオードＤ51のアノード側電圧ＶD がオーバシュ
ートして、直流電源５２から電動モータ５０に至る電源
供給経路にスイッチング周波数より高い数百ｋ〜数ＭＨ
ｚの電圧リップル（図７に示すＮ１領域）が発生し、こ
の電圧リップルが直流電源５２側にＡＭ帯のラジオノイ
ズとして流出するという問題があった。そして、この電
圧リップルをＬＣフィルタ回路にて対策しようとする
と、ＬＣフィルタ回路を大容量化しなければならず、制
御装置の大型化，延いてはコストアップを招くといった
問題が発生する。また、フライホイール電流経路を最短
化し、インピーダンスを最小化しようとしても、素子配
置上、限界がある。
【０００９】また、図６（ａ）において、スイッチング
素子５４がオフからオンに切り換えられた場合（スイッ
チング素子５４のターンオン時）には、図７に示すよう
に、フライホイール電流ｉ2 が遮断されて、電動モータ
５０は、直流電源５２から供給される電流ｉ1 によって
駆動されるようになるのであるが、このスイッチング素
子５４のターンオン時には、フライホイールダイオード
Ｄ51の逆回復電流（リカバリー電流）によるリンギング
が発生して、フライホイールダイオードＤ51のアノード
側電圧ＶD が数Ｍ〜数十ＭＨｚで振動（図７に示すＮ２
領域）し、これがＦＭ帯のラジオノイズとなって直流電
源５２側に流出するといった問題があった。
素子５４がオフからオンに切り換えられた場合（スイッ
チング素子５４のターンオン時）には、図７に示すよう
に、フライホイール電流ｉ2 が遮断されて、電動モータ
５０は、直流電源５２から供給される電流ｉ1 によって
駆動されるようになるのであるが、このスイッチング素
子５４のターンオン時には、フライホイールダイオード
Ｄ51の逆回復電流（リカバリー電流）によるリンギング
が発生して、フライホイールダイオードＤ51のアノード
側電圧ＶD が数Ｍ〜数十ＭＨｚで振動（図７に示すＮ２
領域）し、これがＦＭ帯のラジオノイズとなって直流電
源５２側に流出するといった問題があった。
【００１０】そこで、従来では、更に、図６（ｂ）〜
（ｅ）に示す如き対策を施し、スイッチング素子５４の
スイッチング周波数よりも高い高周波ノイズを抑制する
ことが考えられている。即ち、従来では、こうした高周
波ノイズを抑制するために、図６（ｂ）に示す如く、ス
イッチング素子５４を構成するＭＯＳ−ＦＥＴのゲート
とドレインとの間にコンデンサＣｘを挿入するとか、図
６（ｃ）に示す如く、このＭＯＳ−ＦＥＴのゲートとソ
ースとの間にコンデンサＣｙを挿入するとか、図６
（ｄ）に示す如く、フライホイールダイオードＤ51に並
列にコンデンサＣｚを設けるとか、図６（ｅ）に示す如
く、フライホイールダイオードＤ51の電流経路（フライ
ホイール電流の経路）にフェライトビーズ５６等を設け
る、といったことが考えられている。
（ｅ）に示す如き対策を施し、スイッチング素子５４の
スイッチング周波数よりも高い高周波ノイズを抑制する
ことが考えられている。即ち、従来では、こうした高周
波ノイズを抑制するために、図６（ｂ）に示す如く、ス
イッチング素子５４を構成するＭＯＳ−ＦＥＴのゲート
とドレインとの間にコンデンサＣｘを挿入するとか、図
６（ｃ）に示す如く、このＭＯＳ−ＦＥＴのゲートとソ
ースとの間にコンデンサＣｙを挿入するとか、図６
（ｄ）に示す如く、フライホイールダイオードＤ51に並
列にコンデンサＣｚを設けるとか、図６（ｅ）に示す如
く、フライホイールダイオードＤ51の電流経路（フライ
ホイール電流の経路）にフェライトビーズ５６等を設け
る、といったことが考えられている。
【００１１】なお、図７は、図６（ａ）の制御装置を実
際に作製して、燃料ポンプ用の電動モータを駆動した際
に、フライホイールダイオードＤ51のアノード側電圧Ｖ
D 及びスイッチング素子５４のゲート電圧ＶG と、スイ
ッチング素子５４を流れるモータ電流ｉ1 及びフライホ
イール電流ｉ2 とを、各々測定した測定結果を表わす。
際に作製して、燃料ポンプ用の電動モータを駆動した際
に、フライホイールダイオードＤ51のアノード側電圧Ｖ
D 及びスイッチング素子５４のゲート電圧ＶG と、スイ
ッチング素子５４を流れるモータ電流ｉ1 及びフライホ
イール電流ｉ2 とを、各々測定した測定結果を表わす。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような対
策では、直流電源５２側に流出する高周波ノイズを良好
に抑制することができなかった。即ち、まず図６（ｂ）
に示したノイズ対策は、スイッチング素子５４のゲート
−ドレイン間に設けたコンデンサＣｘによって、スイッ
チング素子５４のドレインからゲートへ帰還をかけるこ
とにより、スイッチング素子５４のスイッチング速度を
遅く（換言すればＭＯＳ−ＦＥＴのオン・オフ時の立ち
上がり時間及び立ち下がり時間を長く）して、スイッチ
ング素子５４のターンオフ時に生じるＡＭ帯等の比較的
低周波の高周波ノイズを抑えるものである。
策では、直流電源５２側に流出する高周波ノイズを良好
に抑制することができなかった。即ち、まず図６（ｂ）
に示したノイズ対策は、スイッチング素子５４のゲート
−ドレイン間に設けたコンデンサＣｘによって、スイッ
チング素子５４のドレインからゲートへ帰還をかけるこ
とにより、スイッチング素子５４のスイッチング速度を
遅く（換言すればＭＯＳ−ＦＥＴのオン・オフ時の立ち
上がり時間及び立ち下がり時間を長く）して、スイッチ
ング素子５４のターンオフ時に生じるＡＭ帯等の比較的
低周波の高周波ノイズを抑えるものである。
【００１３】しかし、このような対策では、フライホイ
ール電流経路のインピーダンスによりフライホイールダ
イオードＤ51のアノード側電圧ＶD がオーバーシュート
するのを抑えることができないため、高周波ノイズの低
減効果が小さいといった問題があった。
ール電流経路のインピーダンスによりフライホイールダ
イオードＤ51のアノード側電圧ＶD がオーバーシュート
するのを抑えることができないため、高周波ノイズの低
減効果が小さいといった問題があった。
【００１４】またコンデンサＣｘによるノイズ低減効果
を大きくするには、その容量を大きくして、スイッチン
グ素子５４のスイッチング速度をできるだけ遅くするよ
うにすればよいが、スイッチング速度を遅くすると、ス
イッチング素子５４に、高速スイッチングが可能でスイ
ッチング損失を少なくできるＭＯＳ−ＦＥＴを用いてい
るにもかかわらず、その効果を発揮できず、スイッチン
グ損失が大きくなって発熱が増大し、効率低下を招くの
みでなく、スイッチング素子５４に大きな放熱フィンを
設ける等の対策が必要となる。
を大きくするには、その容量を大きくして、スイッチン
グ素子５４のスイッチング速度をできるだけ遅くするよ
うにすればよいが、スイッチング速度を遅くすると、ス
イッチング素子５４に、高速スイッチングが可能でスイ
ッチング損失を少なくできるＭＯＳ−ＦＥＴを用いてい
るにもかかわらず、その効果を発揮できず、スイッチン
グ損失が大きくなって発熱が増大し、効率低下を招くの
みでなく、スイッチング素子５４に大きな放熱フィンを
設ける等の対策が必要となる。
【００１５】またこのようにスイッチング素子５４のス
イッチング速度を遅くする手法では、スイッチング素子
５４のターンオン時にフライホイールダイオードＤ51の
リカバリー電流によってＦＭ帯等に発生する高周波ノイ
ズを抑制することはできない。
イッチング速度を遅くする手法では、スイッチング素子
５４のターンオン時にフライホイールダイオードＤ51の
リカバリー電流によってＦＭ帯等に発生する高周波ノイ
ズを抑制することはできない。
【００１６】一方、図６（ｃ）に示したノイズ対策は、
図６（ｂ）に示したノイズ対策と同様、スイッチング素
子５４のゲート−ソース間に設けたコンデンサＣｙによ
ってスイッチング素子５４のスイッチング速度を遅く
し、スイッチング素子５４のターンオフ時に発生する比
較的低周波の高周波ノイズを抑えるものである。
図６（ｂ）に示したノイズ対策と同様、スイッチング素
子５４のゲート−ソース間に設けたコンデンサＣｙによ
ってスイッチング素子５４のスイッチング速度を遅く
し、スイッチング素子５４のターンオフ時に発生する比
較的低周波の高周波ノイズを抑えるものである。
【００１７】従って、このノイズ対策では、図６（ｂ）
に示したノイズ対策と同様、ノイズ低減効果が小さく、
またノイズ低減効果を上げるためにスイッチング速度を
遅くすると発熱が大きくなり、しかも、スイッチング素
子５４のターンオン時に発生する高周波ノイズは抑制で
きない、といった問題がある。
に示したノイズ対策と同様、ノイズ低減効果が小さく、
またノイズ低減効果を上げるためにスイッチング速度を
遅くすると発熱が大きくなり、しかも、スイッチング素
子５４のターンオン時に発生する高周波ノイズは抑制で
きない、といった問題がある。
【００１８】次に、図６（ｄ）に示したノイズ対策は、
フライホイールダイオードＤ51にコンデンサＣｚを並列
接続することによって、フライホイールダイオードＤ51
のリカバリー電流により発生するノイズの振幅を抑え、
このノイズを低周波化して、スイッチング素子５４のタ
ーンオン時に発生する高周波ノイズを抑制するものであ
る。
フライホイールダイオードＤ51にコンデンサＣｚを並列
接続することによって、フライホイールダイオードＤ51
のリカバリー電流により発生するノイズの振幅を抑え、
このノイズを低周波化して、スイッチング素子５４のタ
ーンオン時に発生する高周波ノイズを抑制するものであ
る。
【００１９】しかし、フライホイールダイオードＤ51に
コンデンサＣｚを並列接続すると、スイッチング素子５
４がターンオンした際に、直流電源５２からコンデンサ
Ｃｚを介してラッシュカレントが流れ込み、このラッシ
ュカレントにより、スイッチング素子５４やスイッチン
グ素子５４にＰＷＭ信号を入力する駆動回路が破壊する
虞がある。また、この場合、コンデンサＣｚを介して、
フライホイールダイオードＤ51のアノード側電圧ＶD の
オーバーシュート等に伴うノイズ成分が電源側に伝達さ
れるため、ＡＭ帯等の低周波域でのノイズを却って悪化
させてしまうといった問題もある。
コンデンサＣｚを並列接続すると、スイッチング素子５
４がターンオンした際に、直流電源５２からコンデンサ
Ｃｚを介してラッシュカレントが流れ込み、このラッシ
ュカレントにより、スイッチング素子５４やスイッチン
グ素子５４にＰＷＭ信号を入力する駆動回路が破壊する
虞がある。また、この場合、コンデンサＣｚを介して、
フライホイールダイオードＤ51のアノード側電圧ＶD の
オーバーシュート等に伴うノイズ成分が電源側に伝達さ
れるため、ＡＭ帯等の低周波域でのノイズを却って悪化
させてしまうといった問題もある。
【００２０】また次に、図６（ｅ）に示したノイズ対策
は、フライホイール電流経路にフェライトビーズ５６等
を設けて、その経路のインダクタンスを大きくすること
により、スイッチング素子５４のターンオン時にフライ
ホイールダイオードＤ51に発生するリカバリー電流の速
度を遅くして、高周波の急峻な電流変化を抑え、ＦＭ帯
等に発生する高周波ノイズを低減させるものである。
は、フライホイール電流経路にフェライトビーズ５６等
を設けて、その経路のインダクタンスを大きくすること
により、スイッチング素子５４のターンオン時にフライ
ホイールダイオードＤ51に発生するリカバリー電流の速
度を遅くして、高周波の急峻な電流変化を抑え、ＦＭ帯
等に発生する高周波ノイズを低減させるものである。
【００２１】しかし、このような対策では、フライホイ
ール電流経路のインピーダンスが大きくなるため、スイ
ッチング素子５４のターンオフ時に生じるオーバーシュ
ートの発生を増大させてしまい、ＡＭ帯等の比較的低周
波の高周波ノイズを大きくしてしまう。
ール電流経路のインピーダンスが大きくなるため、スイ
ッチング素子５４のターンオフ時に生じるオーバーシュ
ートの発生を増大させてしまい、ＡＭ帯等の比較的低周
波の高周波ノイズを大きくしてしまう。
【００２２】本発明は、こうした問題に鑑みなされたも
のであり、スイッチング素子のターンオフ時にＡＭ帯等
に発生する高周波ノイズ、及びスイッチング素子のター
ンオン時にＦＭ帯等に発生する高周波ノイズを共に抑制
して、ラジオ受信機等の他の電子装置に影響を与えるこ
となく電動モータを駆動制御できる電動モータの制御装
置を提供することを目的とする。
のであり、スイッチング素子のターンオフ時にＡＭ帯等
に発生する高周波ノイズ、及びスイッチング素子のター
ンオン時にＦＭ帯等に発生する高周波ノイズを共に抑制
して、ラジオ受信機等の他の電子装置に影響を与えるこ
となく電動モータを駆動制御できる電動モータの制御装
置を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めになされた請求項１に記載の発明は、直流電源から電
動モータに電源供給を行う電源供給経路に、ＭＯＳ−Ｆ
ＥＴからなるスイッチング素子を直列接続すると共に、
前記電動モータに、前記スイッチング素子がオフした際
に電動モータ両端に発生する電圧を吸収して電流を還流
させるフライホイールダイオードを並列接続し、前記ス
イッチング素子を、デューティ比が制御されたパルス幅
変調信号にてスイッチングさせて、前記電動モータを駆
動する電動モータの制御装置であって、前記パルス幅変
調信号が入力される前記スイッチング素子のゲートと、
前記電動モータの前記スイッチング素子とは反対側の端
子との間にコンデンサを設け、該コンデンサにて前記ス
イッチング素子のオン／オフ時に発生する高周波ノイズ
を抑制するよう構成してなることを特徴とする。
めになされた請求項１に記載の発明は、直流電源から電
動モータに電源供給を行う電源供給経路に、ＭＯＳ−Ｆ
ＥＴからなるスイッチング素子を直列接続すると共に、
前記電動モータに、前記スイッチング素子がオフした際
に電動モータ両端に発生する電圧を吸収して電流を還流
させるフライホイールダイオードを並列接続し、前記ス
イッチング素子を、デューティ比が制御されたパルス幅
変調信号にてスイッチングさせて、前記電動モータを駆
動する電動モータの制御装置であって、前記パルス幅変
調信号が入力される前記スイッチング素子のゲートと、
前記電動モータの前記スイッチング素子とは反対側の端
子との間にコンデンサを設け、該コンデンサにて前記ス
イッチング素子のオン／オフ時に発生する高周波ノイズ
を抑制するよう構成してなることを特徴とする。
【００２４】このように構成された請求項１に記載の電
動モータの制御装置においては、前述の従来装置と同
様、スイッチング素子がオフすると、フライホイールダ
イオードのアノード側電位が上昇して、フライホイール
電流が流れ始めるが、このときゲートに接続されたコン
デンサにも電流が流れてゲート電圧が上昇し、スイッチ
ング素子が過渡的にオン状態となる。
動モータの制御装置においては、前述の従来装置と同
様、スイッチング素子がオフすると、フライホイールダ
イオードのアノード側電位が上昇して、フライホイール
電流が流れ始めるが、このときゲートに接続されたコン
デンサにも電流が流れてゲート電圧が上昇し、スイッチ
ング素子が過渡的にオン状態となる。
【００２５】この結果、スイッチング素子ターンオフ時
のフライホイール電流の増加速度を遅くする共に、フラ
イホイールダイオードのアノード側電圧がオーバシュー
トするのを抑えることができる。従って、このオーバシ
ュートによって電源供給経路に発生する電圧リップルの
振幅を小さくして、この電圧リップルを低周波化するこ
とができ、スイッチング素子のターンオフ時にＡＭ帯等
に発生する高周波ノイズを低減することができる。
のフライホイール電流の増加速度を遅くする共に、フラ
イホイールダイオードのアノード側電圧がオーバシュー
トするのを抑えることができる。従って、このオーバシ
ュートによって電源供給経路に発生する電圧リップルの
振幅を小さくして、この電圧リップルを低周波化するこ
とができ、スイッチング素子のターンオフ時にＡＭ帯等
に発生する高周波ノイズを低減することができる。
【００２６】また同時に、スイッチング素子立ち上がり
時のゲート電圧の変化速度（換言すればスイッチング素
子の立ち上がり速度）も遅くなり、スイッチング素子の
スイッチング周波数域にて発生するスイッチングノイズ
を低減することもできる。また、スイッチング素子がタ
ーンオンしたときにも、上記コンデンサによって、スイ
ッチング素子のゲート電圧の変化速度が遅くなるため、
スイッチング素子に流れる電流の増加速度が遅くなる。
この結果、フライホイールダイオードに流れるフライホ
イール電流の減少速度が遅くなり、フライホイールダイ
オードに発生するリカバリー電流を減少させて、リンギ
ングの発生を抑制することが可能となり、スイッチング
素子のターンオン時にＦＭ帯等に発生する高周波ノイズ
を低減させることもできる。
時のゲート電圧の変化速度（換言すればスイッチング素
子の立ち上がり速度）も遅くなり、スイッチング素子の
スイッチング周波数域にて発生するスイッチングノイズ
を低減することもできる。また、スイッチング素子がタ
ーンオンしたときにも、上記コンデンサによって、スイ
ッチング素子のゲート電圧の変化速度が遅くなるため、
スイッチング素子に流れる電流の増加速度が遅くなる。
この結果、フライホイールダイオードに流れるフライホ
イール電流の減少速度が遅くなり、フライホイールダイ
オードに発生するリカバリー電流を減少させて、リンギ
ングの発生を抑制することが可能となり、スイッチング
素子のターンオン時にＦＭ帯等に発生する高周波ノイズ
を低減させることもできる。
【００２７】つまり、請求項１に記載の電動モータの制
御装置によれば、スイッチング素子のターンオフ時に
は、フライホイール電流経路のインピーダンスにより発
生する電圧のオーバーシュートを抑えて、ＡＭ帯等の比
較的低周波域に発生する高周波ノイズを抑えることがで
きると共に、スイッチング素子のターンオン時には、フ
ライホイールダイオードのリカバリー電流を抑制して、
ＦＭ帯等に発生する高周波ノイズを抑えることができ
る。
御装置によれば、スイッチング素子のターンオフ時に
は、フライホイール電流経路のインピーダンスにより発
生する電圧のオーバーシュートを抑えて、ＡＭ帯等の比
較的低周波域に発生する高周波ノイズを抑えることがで
きると共に、スイッチング素子のターンオン時には、フ
ライホイールダイオードのリカバリー電流を抑制して、
ＦＭ帯等に発生する高周波ノイズを抑えることができ
る。
【００２８】なお、高周波ノイズ抑制用のコンデンサ
は、その容量を大きくすれば、スイッチング素子ターン
オフ時及びターンオン時に夫々発生する高周波ノイズの
抑制効果は大きくなるが、スイッチング素子の立ち下が
り及び立ち上がりが遅くなるため、適用するシステムに
応じて、スイッチング素子の立ち下がり時間及び立ち上
がり時間を満足し得る条件下で、その容量を設定すれば
よい。
は、その容量を大きくすれば、スイッチング素子ターン
オフ時及びターンオン時に夫々発生する高周波ノイズの
抑制効果は大きくなるが、スイッチング素子の立ち下が
り及び立ち上がりが遅くなるため、適用するシステムに
応じて、スイッチング素子の立ち下がり時間及び立ち上
がり時間を満足し得る条件下で、その容量を設定すれば
よい。
【００２９】次に、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の電動モータの制御装置において、前記スイッチ
ング素子のゲートと上記直流電源の正極及び負極側との
間の少なくとも一方に、前記スイッチング素子のスイッ
チング速度調整用の抵抗器を設けたことを特徴とする。
に記載の電動モータの制御装置において、前記スイッチ
ング素子のゲートと上記直流電源の正極及び負極側との
間の少なくとも一方に、前記スイッチング素子のスイッ
チング速度調整用の抵抗器を設けたことを特徴とする。
【００３０】即ち、請求項１に記載の装置は、スイッチ
ング素子のゲートと、電動モータのスイッチング素子と
は反対側の端子との間に高周波ノイズ抑制用のコンデン
サを設けることによって、スイッチング素子のオン時及
びオフ時に発生する高周波ノイズを共に抑制できるよう
にしたものであるが、このコンデンサはスイッチング素
子の立ち上がり及び立ち下がりを遅らせるものであるた
め、このコンデンサのみを設けると、スイッチング素子
の立ち上がり時間と立ち下がり時間とのバランスが大き
く崩れることがある。そして、このように立ち上がり時
間と立ち下がり時間とのバランスが崩れ、その時間差が
大きくなると、ノイズレベルはスイッチングの早い方で
決まり、それ以上遅い方は、ただ無駄に発熱を増大させ
ているだけとなり、発熱等の問題が発生することも考え
られる。
ング素子のゲートと、電動モータのスイッチング素子と
は反対側の端子との間に高周波ノイズ抑制用のコンデン
サを設けることによって、スイッチング素子のオン時及
びオフ時に発生する高周波ノイズを共に抑制できるよう
にしたものであるが、このコンデンサはスイッチング素
子の立ち上がり及び立ち下がりを遅らせるものであるた
め、このコンデンサのみを設けると、スイッチング素子
の立ち上がり時間と立ち下がり時間とのバランスが大き
く崩れることがある。そして、このように立ち上がり時
間と立ち下がり時間とのバランスが崩れ、その時間差が
大きくなると、ノイズレベルはスイッチングの早い方で
決まり、それ以上遅い方は、ただ無駄に発熱を増大させ
ているだけとなり、発熱等の問題が発生することも考え
られる。
【００３１】そこで、請求項２に記載の装置では、スイ
ッチング素子のゲートと直流電源の正極及び負極側との
間の少なくとも一方に抵抗器を設け、この抵抗器の抵抗
値により、スイッチング素子のゲート電圧が、スイッチ
ング素子がオン・オフするしきい値電圧に達するまでの
時間（つまりスイッチング速度）を調整して、スイッチ
ング素子の立ち上がり時間と立ち下がり時間とをバラン
スさせる（つまり一致させる）ことができるようにして
いるのである。このため、請求項２に記載の装置によれ
ば、スイッチング素子の立ち上がり時間と立ち下がり時
間とを一致若しくは略一致させて、この時間のばらつき
によりスイッチング損失が増大するのを防止できる。
ッチング素子のゲートと直流電源の正極及び負極側との
間の少なくとも一方に抵抗器を設け、この抵抗器の抵抗
値により、スイッチング素子のゲート電圧が、スイッチ
ング素子がオン・オフするしきい値電圧に達するまでの
時間（つまりスイッチング速度）を調整して、スイッチ
ング素子の立ち上がり時間と立ち下がり時間とをバラン
スさせる（つまり一致させる）ことができるようにして
いるのである。このため、請求項２に記載の装置によれ
ば、スイッチング素子の立ち上がり時間と立ち下がり時
間とを一致若しくは略一致させて、この時間のばらつき
によりスイッチング損失が増大するのを防止できる。
【００３２】また請求項３に記載の発明は、請求項１又
は請求項２に記載の電動モータの制御装置において、前
記高周波ノイズ抑制用のコンデンサに電流制限用の抵抗
器を直列接続してなることを特徴とする。この電流制限
用の抵抗器は、スイッチング素子のターンオフ時にコン
デンサに流れるラッシュカレントや、直流電源側から侵
入してきた外来ノイズによってコンデンサに流れる電流
を制限するためのものであり、請求項３に記載の装置に
よれば、スイッチング素子のゲートに接続された駆動回
路に大きなラッシュカレントが流れ込んで、スイッチン
グ素子のゲートや駆動回路側の素子が劣化するとか、外
来ノイズによって制御装置が誤動作する、といったこと
を防止できる。
は請求項２に記載の電動モータの制御装置において、前
記高周波ノイズ抑制用のコンデンサに電流制限用の抵抗
器を直列接続してなることを特徴とする。この電流制限
用の抵抗器は、スイッチング素子のターンオフ時にコン
デンサに流れるラッシュカレントや、直流電源側から侵
入してきた外来ノイズによってコンデンサに流れる電流
を制限するためのものであり、請求項３に記載の装置に
よれば、スイッチング素子のゲートに接続された駆動回
路に大きなラッシュカレントが流れ込んで、スイッチン
グ素子のゲートや駆動回路側の素子が劣化するとか、外
来ノイズによって制御装置が誤動作する、といったこと
を防止できる。
【００３３】また次に、請求項４に記載の発明は、請求
項１〜請求項３いずれか記載の電動モータの制御装置に
おいて、前記スイッチング素子のスイッチングにより前
記電動モータに流れるリップル電流を吸収するリップル
電流吸収用のコンデンサを備えたことを特徴とする。
項１〜請求項３いずれか記載の電動モータの制御装置に
おいて、前記スイッチング素子のスイッチングにより前
記電動モータに流れるリップル電流を吸収するリップル
電流吸収用のコンデンサを備えたことを特徴とする。
【００３４】これは、従来技術の項にて説明した図６
（ａ）に示すコンデンサＣ51を設けることにより、電動
モータに流れる電流のリップル成分を吸収するようにし
たものであり、この装置によれば、上記のように高周波
ノイズの発生を抑制できるだけでなく、スイッチング素
子のスイッチングに伴い発生するモータ電流のリップル
を抑えて、電動モータを安定して駆動できるようになる
と共に、このリップル電流によるノイズが直流電源側に
流出するのを抑制できる。
（ａ）に示すコンデンサＣ51を設けることにより、電動
モータに流れる電流のリップル成分を吸収するようにし
たものであり、この装置によれば、上記のように高周波
ノイズの発生を抑制できるだけでなく、スイッチング素
子のスイッチングに伴い発生するモータ電流のリップル
を抑えて、電動モータを安定して駆動できるようになる
と共に、このリップル電流によるノイズが直流電源側に
流出するのを抑制できる。
【００３５】また請求項５に記載の発明は、請求項１〜
請求項４いずれか記載の電動モータの制御装置におい
て、前記直流電源からの電源供給経路に、チョークコイ
ルとコンデンサとからなるＬＣフィルタ回路を設け、前
記直流電源側にノイズが流出するのを防止するよう構成
してなることを特徴とする。
請求項４いずれか記載の電動モータの制御装置におい
て、前記直流電源からの電源供給経路に、チョークコイ
ルとコンデンサとからなるＬＣフィルタ回路を設け、前
記直流電源側にノイズが流出するのを防止するよう構成
してなることを特徴とする。
【００３６】これは、従来技術の項にて説明した図６
（ａ）に示すチョークコイルＬ51とコンデンサＣ52とか
らなるＬＣフィルタ回路を設けることにより、スイッチ
ング素子のスイッチングにより発生したスイッチングノ
イズが直流電源側に流出するのを防止するためであり、
この装置によれば、高周波ノイズの発生を抑制できるだ
けでなく、スイッチング素子のスイッチング周波数域に
発生するスイッチングノイズが直流電源側に流出するの
を抑制できる。
（ａ）に示すチョークコイルＬ51とコンデンサＣ52とか
らなるＬＣフィルタ回路を設けることにより、スイッチ
ング素子のスイッチングにより発生したスイッチングノ
イズが直流電源側に流出するのを防止するためであり、
この装置によれば、高周波ノイズの発生を抑制できるだ
けでなく、スイッチング素子のスイッチング周波数域に
発生するスイッチングノイズが直流電源側に流出するの
を抑制できる。
【００３７】なお、このＬＣフィルタ回路は、スイッチ
ング素子のスイッチング周波数域に発生するスイッチン
グノイズを抑制できればよく、特に電流リップルを吸収
する必要はないため、電流リップル吸収のために容量を
大きくする必要はない。
ング素子のスイッチング周波数域に発生するスイッチン
グノイズを抑制できればよく、特に電流リップルを吸収
する必要はないため、電流リップル吸収のために容量を
大きくする必要はない。
【００３８】
【発明の実施の形態】以下に、本発明を適用した実施例
の電動モータ制御装置について説明する。図１は、自動
車において、燃料ポンプの動力源である電動モータ（直
流モータ）１０を駆動制御する制御装置２０の回路構成
を示すものであり、この制御装置２０には、自動車のイ
グニッションスイッチ４を介して図示しないエンジンの
運転時に直流電源（車載バッテリ）２の正極側に接続さ
れる電源端子Ｔ1 、電動モータ１０の一対の電源端子に
夫々接続されたモータ端子Ｔ2 ，Ｔ3 、直流電源２の負
極側と同電位に設定されたグランドラインに接地される
アース端子Ｔ4 、及び図示しない燃料噴射装置等から燃
料ポンプ，延いては電動モータ１０の回転速度指令を入
力するための入力端子Ｔ5 が備えられている。
の電動モータ制御装置について説明する。図１は、自動
車において、燃料ポンプの動力源である電動モータ（直
流モータ）１０を駆動制御する制御装置２０の回路構成
を示すものであり、この制御装置２０には、自動車のイ
グニッションスイッチ４を介して図示しないエンジンの
運転時に直流電源（車載バッテリ）２の正極側に接続さ
れる電源端子Ｔ1 、電動モータ１０の一対の電源端子に
夫々接続されたモータ端子Ｔ2 ，Ｔ3 、直流電源２の負
極側と同電位に設定されたグランドラインに接地される
アース端子Ｔ4 、及び図示しない燃料噴射装置等から燃
料ポンプ，延いては電動モータ１０の回転速度指令を入
力するための入力端子Ｔ5 が備えられている。
【００３９】そして、制御装置２０には、ドレインがモ
ータ端子Ｔ3 に、ソースがアース端子Ｔ4 に夫々接続さ
れて、この間を導通・遮断することにより電動モータ１
０に流れる電流を制御する、ｎチャネルのＭＯＳ−ＦＥ
Ｔからなるスイッチング素子１２と、入力端子Ｔ5 から
入力される回転速度指令に応じて電動モータ１０を駆動
するために、その速度指令に応じてデューティ比を制御
したパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）を生成して、スイ
ッチング素子１２のゲートに入力する制御ユニット１４
と、が備えられている。なお、ＰＷＭ信号の周期，延い
てはスイッチング素子１２のスイッチング周波数は、既
述したように、電動モータ１０のブラシ寿命、磁気音、
スイッチングノイズの他の装置への影響等を考慮して、
数ｋＨｚ〜数十ｋＨｚに設定されている。
ータ端子Ｔ3 に、ソースがアース端子Ｔ4 に夫々接続さ
れて、この間を導通・遮断することにより電動モータ１
０に流れる電流を制御する、ｎチャネルのＭＯＳ−ＦＥ
Ｔからなるスイッチング素子１２と、入力端子Ｔ5 から
入力される回転速度指令に応じて電動モータ１０を駆動
するために、その速度指令に応じてデューティ比を制御
したパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）を生成して、スイ
ッチング素子１２のゲートに入力する制御ユニット１４
と、が備えられている。なお、ＰＷＭ信号の周期，延い
てはスイッチング素子１２のスイッチング周波数は、既
述したように、電動モータ１０のブラシ寿命、磁気音、
スイッチングノイズの他の装置への影響等を考慮して、
数ｋＨｚ〜数十ｋＨｚに設定されている。
【００４０】また、電動モータ１０の両端が夫々接続さ
れたモータ端子Ｔ2 −Ｔ3 間には、アノードがモータ端
子Ｔ3 に、カソードがモータ端子Ｔ2 に夫々接続され
て、スイッチング素子１２がオフされたときにフライホ
イール電流を流すフライホイールダイオードＤ1 が設け
られ、モータ端子Ｔ2 には、他端がアース端子Ｔ4 に接
続されて、電動モータ１０に流れるモータ電流ｉM のリ
ップル成分（リップル電流）を吸収する、コンデンサＣ
1 の一端が接続されている。
れたモータ端子Ｔ2 −Ｔ3 間には、アノードがモータ端
子Ｔ3 に、カソードがモータ端子Ｔ2 に夫々接続され
て、スイッチング素子１２がオフされたときにフライホ
イール電流を流すフライホイールダイオードＤ1 が設け
られ、モータ端子Ｔ2 には、他端がアース端子Ｔ4 に接
続されて、電動モータ１０に流れるモータ電流ｉM のリ
ップル成分（リップル電流）を吸収する、コンデンサＣ
1 の一端が接続されている。
【００４１】また更に、電源端子Ｔ1 とモータ端子Ｔ2
との間には、直流電源２の正極側から電動モータ１０に
電源供給を行うための電源供給経路を形成するチョーク
コイルＬ1 が設けられ、電源端子Ｔ1 には、他端がアー
ス端子Ｔ4 に接続されて、チョークコイルＬ1 と共にＬ
Ｃフィルタ回路を構成するたコンデンサＣ2 の一端が接
続されている。
との間には、直流電源２の正極側から電動モータ１０に
電源供給を行うための電源供給経路を形成するチョーク
コイルＬ1 が設けられ、電源端子Ｔ1 には、他端がアー
ス端子Ｔ4 に接続されて、チョークコイルＬ1 と共にＬ
Ｃフィルタ回路を構成するたコンデンサＣ2 の一端が接
続されている。
【００４２】そして、スイッチング素子１２のゲートと
モータ端子Ｔ2 との間には、本発明の課題である高周波
ノイズを抑制するためのコンデンサＣｏが設けられてい
る。なお、モータ端子Ｔ2 及びアース端子Ｔ4 は、制御
ユニット１４にも接続されているが、これは、制御ユニ
ット１４にもＬＣフィルタ回路を介して電源供給を行
い、制御ユニット１４内にて所定電圧の動作電圧を生成
して、ＰＷＭ信号の生成等を実行できるようにするため
である。
モータ端子Ｔ2 との間には、本発明の課題である高周波
ノイズを抑制するためのコンデンサＣｏが設けられてい
る。なお、モータ端子Ｔ2 及びアース端子Ｔ4 は、制御
ユニット１４にも接続されているが、これは、制御ユニ
ット１４にもＬＣフィルタ回路を介して電源供給を行
い、制御ユニット１４内にて所定電圧の動作電圧を生成
して、ＰＷＭ信号の生成等を実行できるようにするため
である。
【００４３】次に、上記のように構成された本実施例の
制御装置２０の動作を図２及び図３を用いて説明する。
まず図２は、図７に示した測定結果が得られた従来構成
の制御装置（図６（ａ）参照）に、高周波ノイズ抑制用
のコンデンサＣｏを設けて、本実施例の制御装置２０を
作製し、図７と同一条件で電動モータ１０を駆動した際
に、フライホイールダイオードＤ1 のアノード側電圧Ｖ
D 及びスイッチング素子１２のゲート電圧ＶG と、スイ
ッチング素子１２を流れる電流ｉ1 及びフライホイール
ダイオードＤ1 を流れるフライホイール電流ｉ2 とを各
々測定した測定結果を表わす。
制御装置２０の動作を図２及び図３を用いて説明する。
まず図２は、図７に示した測定結果が得られた従来構成
の制御装置（図６（ａ）参照）に、高周波ノイズ抑制用
のコンデンサＣｏを設けて、本実施例の制御装置２０を
作製し、図７と同一条件で電動モータ１０を駆動した際
に、フライホイールダイオードＤ1 のアノード側電圧Ｖ
D 及びスイッチング素子１２のゲート電圧ＶG と、スイ
ッチング素子１２を流れる電流ｉ1 及びフライホイール
ダイオードＤ1 を流れるフライホイール電流ｉ2 とを各
々測定した測定結果を表わす。
【００４４】図２に示す如く、本実施例の制御装置２０
においては、従来装置と同様、スイッチング素子１２の
ターンオフ時には、フライホイールダイオードＤ1 のア
ノード側電位が上昇して、フライホイール電流ｉ2 が流
れ始めるが、このときゲートに接続されたコンデンサＣ
ｏにも電流が流れてゲート電圧が上昇するため、スイッ
チング素子１２が過渡的にオン状態となる。この結果、
スイッチング素子１２のターンオフ時には、図６（ａ）
に示した従来装置に比べて、フライホイール電流ｉ2 の
増加速度が遅くなり、フライホイールダイオードＤ1 の
アノード側電圧ＶD がオーバシュートするのを抑えるこ
とができる。
においては、従来装置と同様、スイッチング素子１２の
ターンオフ時には、フライホイールダイオードＤ1 のア
ノード側電位が上昇して、フライホイール電流ｉ2 が流
れ始めるが、このときゲートに接続されたコンデンサＣ
ｏにも電流が流れてゲート電圧が上昇するため、スイッ
チング素子１２が過渡的にオン状態となる。この結果、
スイッチング素子１２のターンオフ時には、図６（ａ）
に示した従来装置に比べて、フライホイール電流ｉ2 の
増加速度が遅くなり、フライホイールダイオードＤ1 の
アノード側電圧ＶD がオーバシュートするのを抑えるこ
とができる。
【００４５】従って、本実施例によれば、この電圧ＶD
のオーバシュートによって直流電源の正極側に発生する
電圧リップルの振幅を小さくして、この電圧リップルを
低周波化することができ、スイッチング素子１２のター
ンオフ時にＡＭ帯等に発生する高周波ノイズを低減する
ことができる。
のオーバシュートによって直流電源の正極側に発生する
電圧リップルの振幅を小さくして、この電圧リップルを
低周波化することができ、スイッチング素子１２のター
ンオフ時にＡＭ帯等に発生する高周波ノイズを低減する
ことができる。
【００４６】また、スイッチング素子１２の立ち上がり
時のゲート電圧ＶG の変化速度，延いてはスイッチング
素子の立ち上がり速度も遅くなるため、スイッチング素
子１２のスイッチング周波数域に発生するスイッチング
ノイズを低減することもできる。
時のゲート電圧ＶG の変化速度，延いてはスイッチング
素子の立ち上がり速度も遅くなるため、スイッチング素
子１２のスイッチング周波数域に発生するスイッチング
ノイズを低減することもできる。
【００４７】一方、スイッチング素子１２がターンオン
したときには、コンデンサＣｏによって、スイッチング
素子１２のゲート電圧ＶG の変化速度が遅くなるため、
スイッチング素子１２に流れる電流ｉ1 の増加速度，延
いてはフライホイール電流ｉ2 の減少速度が遅くなり、
従来装置に比べて、フライホイールダイオードＤ1 に発
生するリカバリー電流の変化が小さくなる（遅くな
る）。この結果、リカバリー電流によるリンギングの発
生を抑制することも可能となり、スイッチング素子１２
のターンオン時にＦＭ帯等に発生する高周波ノイズを低
減させることもできる。
したときには、コンデンサＣｏによって、スイッチング
素子１２のゲート電圧ＶG の変化速度が遅くなるため、
スイッチング素子１２に流れる電流ｉ1 の増加速度，延
いてはフライホイール電流ｉ2 の減少速度が遅くなり、
従来装置に比べて、フライホイールダイオードＤ1 に発
生するリカバリー電流の変化が小さくなる（遅くな
る）。この結果、リカバリー電流によるリンギングの発
生を抑制することも可能となり、スイッチング素子１２
のターンオン時にＦＭ帯等に発生する高周波ノイズを低
減させることもできる。
【００４８】従って、本実施例の制御装置２０によれ
ば、スイッチング素子１２のスイッチングに伴いＡＭ帯
及びＦＭ帯付近に発生する高周波ノイズを共に抑えるこ
とができ、ラジオ受信機等の他の電子装置に高周波ノイ
ズが侵入して、他の電子装置が正常動作しなくなるのを
防止できる。
ば、スイッチング素子１２のスイッチングに伴いＡＭ帯
及びＦＭ帯付近に発生する高周波ノイズを共に抑えるこ
とができ、ラジオ受信機等の他の電子装置に高周波ノイ
ズが侵入して、他の電子装置が正常動作しなくなるのを
防止できる。
【００４９】そして、本実施例の制御装置２０には、図
６（ａ）に示した従来装置と同様、スイッチングノイズ
を吸収するためのチョークコイルＬ1 とコンデンサＣ2
とからなるＬＣフィルタ回路、及び、モータ電流ｉM の
リップル成分を吸収するためのコンデンサＣ1 が、夫々
設けられているため、モータ電流ｉM のリップルを抑え
て、電動モータを安定して駆動できるようになると共
に、スイッチングノイズが直流電源２側に流出するのを
防止することもできる。
６（ａ）に示した従来装置と同様、スイッチングノイズ
を吸収するためのチョークコイルＬ1 とコンデンサＣ2
とからなるＬＣフィルタ回路、及び、モータ電流ｉM の
リップル成分を吸収するためのコンデンサＣ1 が、夫々
設けられているため、モータ電流ｉM のリップルを抑え
て、電動モータを安定して駆動できるようになると共
に、スイッチングノイズが直流電源２側に流出するのを
防止することもできる。
【００５０】次に、図３は、本実施例の制御装置２０に
おいて、コンデンサＣｏの容量を変化させた場合の、フ
ライホイールダイオードＤ1 のアノード側電圧ＶD の立
ち上がり特性及び立ち下がり特性の変化を、図６（ａ）
に示したコンデンサＣｏを備えていない従来装置と比較
して表わす特性図である。
おいて、コンデンサＣｏの容量を変化させた場合の、フ
ライホイールダイオードＤ1 のアノード側電圧ＶD の立
ち上がり特性及び立ち下がり特性の変化を、図６（ａ）
に示したコンデンサＣｏを備えていない従来装置と比較
して表わす特性図である。
【００５１】図３に示すように、コンデンサＣｏの容量
を４７０００ｐＦにした場合には、その容量を２２００
０ｐＦにした場合に比べて、スイッチング素子ターンオ
フ時の電圧ＶD のオーバシュートを抑えることができ
（図３（ａ）参照）、またスイッチング素子ターンオン
時のリンギングを抑えることができる（図３（ｂ）参
照）。従って、制御装置２０においては、コンデンサＣ
ｏの容量を大きくする程、高周波ノイズの発生を抑制で
きることが判る。
を４７０００ｐＦにした場合には、その容量を２２００
０ｐＦにした場合に比べて、スイッチング素子ターンオ
フ時の電圧ＶD のオーバシュートを抑えることができ
（図３（ａ）参照）、またスイッチング素子ターンオン
時のリンギングを抑えることができる（図３（ｂ）参
照）。従って、制御装置２０においては、コンデンサＣ
ｏの容量を大きくする程、高周波ノイズの発生を抑制で
きることが判る。
【００５２】なお、図３から明らかなように、コンデン
サＣｏの容量を大きくすると、電圧ＶD の立ち上がり時
及び立ち下がり時の変化速度、延いてはスイッチング素
子１２のスイッチング速度が遅くなることから、このコ
ンデンサＣｏの容量を大きくするにも限界があり、この
コンデンサＣｏの容量としては、適用するシステムに応
じて設定すればよい。
サＣｏの容量を大きくすると、電圧ＶD の立ち上がり時
及び立ち下がり時の変化速度、延いてはスイッチング素
子１２のスイッチング速度が遅くなることから、このコ
ンデンサＣｏの容量を大きくするにも限界があり、この
コンデンサＣｏの容量としては、適用するシステムに応
じて設定すればよい。
【００５３】以上、本発明の一実施例について説明した
が、本発明はこうした実施例に限定されるものではな
く、種々の態様をとることができる。例えば、上記実施
例では、スイッチング素子１２のゲートと電動モータ１
０のスイッチング素子１２とは反対側端子（モータ端子
Ｔ2 ）との間にコンデンサＣｏを設けるだけで、スイッ
チング素子１２のスイッチングに伴い発生する高周波ノ
イズを抑制ように構成したが、図４に示す如く、コンデ
ンサＣｏに直列に電流制限用の抵抗器Ｒｏを設け、更
に、スイッチング素子１２のゲートとモータ端子Ｔ2 及
びアース端子Ｔ4 との間に、夫々、スイッチング素子１
２のスイッチング速度調整用の抵抗器Ｒ1 ，Ｒ2 を設け
るようにしてもよい。
が、本発明はこうした実施例に限定されるものではな
く、種々の態様をとることができる。例えば、上記実施
例では、スイッチング素子１２のゲートと電動モータ１
０のスイッチング素子１２とは反対側端子（モータ端子
Ｔ2 ）との間にコンデンサＣｏを設けるだけで、スイッ
チング素子１２のスイッチングに伴い発生する高周波ノ
イズを抑制ように構成したが、図４に示す如く、コンデ
ンサＣｏに直列に電流制限用の抵抗器Ｒｏを設け、更
に、スイッチング素子１２のゲートとモータ端子Ｔ2 及
びアース端子Ｔ4 との間に、夫々、スイッチング素子１
２のスイッチング速度調整用の抵抗器Ｒ1 ，Ｒ2 を設け
るようにしてもよい。
【００５４】そして、制御装置２０をこのように構成す
れば、抵抗器Ｒｏにより、スイッチング素子１２のター
ンオフ時にコンデンサＣｏに発生するラッシュカレント
や、直流電源２側から侵入してきた外来ノイズによって
コンデンサＣｏに流れる電流を制限することができ、ス
イッチング素子１２のゲートやスイッチング素子１２の
ゲートに接続された制御ユニット１４に大きなラッシュ
カレントが流れ込んで、制御ユニット１４内のＰＷＭ信
号出力用素子が劣化するとか、外来ノイズによって制御
装置２０が誤動作する、といったことを防止できる。
れば、抵抗器Ｒｏにより、スイッチング素子１２のター
ンオフ時にコンデンサＣｏに発生するラッシュカレント
や、直流電源２側から侵入してきた外来ノイズによって
コンデンサＣｏに流れる電流を制限することができ、ス
イッチング素子１２のゲートやスイッチング素子１２の
ゲートに接続された制御ユニット１４に大きなラッシュ
カレントが流れ込んで、制御ユニット１４内のＰＷＭ信
号出力用素子が劣化するとか、外来ノイズによって制御
装置２０が誤動作する、といったことを防止できる。
【００５５】また、抵抗器Ｒ1 ，Ｒ2 の抵抗値を調整す
ることにより、スイッチング素子１２の立ち上がり時間
と立ち下がり時間との時間差を抑えて、スイッチング素
子１２のスイッチング損失を低減することができる。つ
まり、図３（ａ），（ｂ）から明らかな如く、コンデン
サＣｏによって高周波ノイズを抑制するようにした場合
には、スイッチング素子１２のスイッチング速度が、そ
の立ち上がり時と立ち下がり時とで異なることから、ス
イッチング素子１２のスイッチング損失が必要以上に増
大して、発熱し易くなることが考えられるが、図４に示
すように抵抗器Ｒ1 ，Ｒ2 を設ければ、その抵抗値によ
り、スイッチング素子１２のターンオン時及びターンオ
フ時に、ゲート電圧が、スイッチング素子がオン又はオ
フするしきい値電圧に達するまでの時間（つまりスイッ
チング速度）を各々調整して、スイッチング素子１２の
立ち上がり時間と立ち下がり時間とを一致させることが
でき、この時間のばらつきによりスイッチング損失が増
大するのを防止できるようになるのである。なお、この
ようにスイッチング時間を調整する場合、上記２つの抵
抗器Ｒ1 ，Ｒ2 のうちの一方を用いて調整することも可
能である。
ることにより、スイッチング素子１２の立ち上がり時間
と立ち下がり時間との時間差を抑えて、スイッチング素
子１２のスイッチング損失を低減することができる。つ
まり、図３（ａ），（ｂ）から明らかな如く、コンデン
サＣｏによって高周波ノイズを抑制するようにした場合
には、スイッチング素子１２のスイッチング速度が、そ
の立ち上がり時と立ち下がり時とで異なることから、ス
イッチング素子１２のスイッチング損失が必要以上に増
大して、発熱し易くなることが考えられるが、図４に示
すように抵抗器Ｒ1 ，Ｒ2 を設ければ、その抵抗値によ
り、スイッチング素子１２のターンオン時及びターンオ
フ時に、ゲート電圧が、スイッチング素子がオン又はオ
フするしきい値電圧に達するまでの時間（つまりスイッ
チング速度）を各々調整して、スイッチング素子１２の
立ち上がり時間と立ち下がり時間とを一致させることが
でき、この時間のばらつきによりスイッチング損失が増
大するのを防止できるようになるのである。なお、この
ようにスイッチング時間を調整する場合、上記２つの抵
抗器Ｒ1 ，Ｒ2 のうちの一方を用いて調整することも可
能である。
【００５６】また次に、上記実施例では、電動モータ１
０と直流電源２の負極側とを接続する電源供給経路にス
イッチング素子１２を設けたローサイドスイッチ型の制
御装置２０について説明したが、本発明は、電動モータ
と直流電源の正極側とを接続する電源供給経路にスイッ
チング素子を設けたハイサイドスイッチ型の制御装置で
あっても、上記実施例と同様に適用して、同様の効果を
得ることができる。
０と直流電源２の負極側とを接続する電源供給経路にス
イッチング素子１２を設けたローサイドスイッチ型の制
御装置２０について説明したが、本発明は、電動モータ
と直流電源の正極側とを接続する電源供給経路にスイッ
チング素子を設けたハイサイドスイッチ型の制御装置で
あっても、上記実施例と同様に適用して、同様の効果を
得ることができる。
【００５７】つまり、ハイサイドスイッチ型の制御装置
では、例えば図５に示す如く、電動モータ３０の一方の
電源端子が、直流電源３２の負極側と同電位のグランド
ラインに接地され、電動モータ３０の他方の電源端子と
直流電源３２の正極側とを接続する電源供給経路に、直
流電源３２側をドレイン，電動モータ３０側をソースと
して、スイッチング素子３４が設けられ、更に、電動モ
ータ３０に並列に、グランドライン側をアノードとし
て、フライホイールダイオードＤ11が設けられることに
なるが、このようなハイサイドスイッチ型の制御装置で
は、スイッチング素子３４のゲートとグランドラインと
の間に、高周波ノイズ抑制用のコンデンサＣ10を設けれ
ば、スイッチング素子３４のターンオフ時にグランドラ
インの電位がアンダーシュートするのを防止し、またス
イッチング素子３４のターンオン時にフライホイールダ
イオードＤ11に流れるリカバリー電流を抑制して、上記
実施例と同様に、ＡＭ帯及びＦＭ帯付近に発生する高周
波ノイズを抑えることが可能になる。
では、例えば図５に示す如く、電動モータ３０の一方の
電源端子が、直流電源３２の負極側と同電位のグランド
ラインに接地され、電動モータ３０の他方の電源端子と
直流電源３２の正極側とを接続する電源供給経路に、直
流電源３２側をドレイン，電動モータ３０側をソースと
して、スイッチング素子３４が設けられ、更に、電動モ
ータ３０に並列に、グランドライン側をアノードとし
て、フライホイールダイオードＤ11が設けられることに
なるが、このようなハイサイドスイッチ型の制御装置で
は、スイッチング素子３４のゲートとグランドラインと
の間に、高周波ノイズ抑制用のコンデンサＣ10を設けれ
ば、スイッチング素子３４のターンオフ時にグランドラ
インの電位がアンダーシュートするのを防止し、またス
イッチング素子３４のターンオン時にフライホイールダ
イオードＤ11に流れるリカバリー電流を抑制して、上記
実施例と同様に、ＡＭ帯及びＦＭ帯付近に発生する高周
波ノイズを抑えることが可能になる。
【００５８】なお、図５においては、図１に示した制御
装置２０と対応して、直流電源３２からスイッチング素
子３４に至る電源供給経路に、チョークコイルＬ11とコ
ンデンサＣ12とからなるスイッチングノイズ吸収用のＬ
Ｃフィルタ回路を設け、更に、このＬＣフィルタ回路を
介して電源電圧が印加される電源供給経路（換言すれば
スイッチング素子３４のドレイン）とグランドラインと
の間に、リップル電流吸収用のコンデンサＣ11を設けた
ハイサイドスイッチ型の制御装置を表わしているが、こ
の装置においても、高周波ノイズ抑制用のコンデンサＣ
10に抵抗器を接続して、スイッチング素子３４のゲート
に流れ込む電流を制限するようにし、また、スイッチン
グ素子３４のゲートと正の電源電圧が印加されるドレイ
ンとの間、及びスイッチング素子３４のゲートとグラン
ドラインとの間に、夫々、抵抗器を設けて、スイッチン
グ素子３４の立ち上がり時及び立ち下がり時のスイッチ
ング速度を調整するようにしてもよい。
装置２０と対応して、直流電源３２からスイッチング素
子３４に至る電源供給経路に、チョークコイルＬ11とコ
ンデンサＣ12とからなるスイッチングノイズ吸収用のＬ
Ｃフィルタ回路を設け、更に、このＬＣフィルタ回路を
介して電源電圧が印加される電源供給経路（換言すれば
スイッチング素子３４のドレイン）とグランドラインと
の間に、リップル電流吸収用のコンデンサＣ11を設けた
ハイサイドスイッチ型の制御装置を表わしているが、こ
の装置においても、高周波ノイズ抑制用のコンデンサＣ
10に抵抗器を接続して、スイッチング素子３４のゲート
に流れ込む電流を制限するようにし、また、スイッチン
グ素子３４のゲートと正の電源電圧が印加されるドレイ
ンとの間、及びスイッチング素子３４のゲートとグラン
ドラインとの間に、夫々、抵抗器を設けて、スイッチン
グ素子３４の立ち上がり時及び立ち下がり時のスイッチ
ング速度を調整するようにしてもよい。
【００５９】また更に、上記実施例では、自動車に搭載
される燃料ポンプの動力源である電動モータを駆動制御
する制御装置について説明したが、本発明は、例えば、
自動車に搭載される空調機器やその他の制御機器で使用
される電動モータの制御装置に適用することもでき、ま
た自動車以外の電動モータの制御装置に適用することも
できる。
される燃料ポンプの動力源である電動モータを駆動制御
する制御装置について説明したが、本発明は、例えば、
自動車に搭載される空調機器やその他の制御機器で使用
される電動モータの制御装置に適用することもでき、ま
た自動車以外の電動モータの制御装置に適用することも
できる。
【図１】 実施例の電動モータの制御装置の構成を表わ
す電気回路図である。
す電気回路図である。
【図２】 実施例の制御装置におけるスイッチング素子
オン・オフ時の電圧及び電流波形を表わす動作説明図で
ある。
オン・オフ時の電圧及び電流波形を表わす動作説明図で
ある。
【図３】 実施例の制御装置において高周波ノイズ抑制
用コンデンサの容量を変化させた場合の高周波ノイズ低
減特性を表わす説明図である。
用コンデンサの容量を変化させた場合の高周波ノイズ低
減特性を表わす説明図である。
【図４】 図１に示した制御装置の変形例を表わす電気
回路図である。
回路図である。
【図５】 本発明をハイサイドスイッチ型の制御装置に
適用した場合の電気回路図である。
適用した場合の電気回路図である。
【図６】 従来の電動モータの制御装置の構成及びその
高周波ノイズ対策を説明する電気回路図である。
高周波ノイズ対策を説明する電気回路図である。
【図７】 従来の制御装置におけるスイッチング素子オ
ン・オフ時の電圧及び電流波形を表わす動作説明図であ
る。
ン・オフ時の電圧及び電流波形を表わす動作説明図であ
る。
２，３２，５２…直流電源 ４…イグニッションスイ
ッチ １０，３０，５０…電動モータ １４…制御ユニット
２０…制御装置 １２，３４，５４…スイッチング素子（ＭＯＳ−ＦＥ
Ｔ） Ｃｏ，Ｃ10…コンデンサ（高周波ノイズ抑制用） Ｃ1 ，Ｃ11，Ｃ51…コンデンサ（リップル電流吸収用） Ｌ1 ，Ｌ11，Ｌ51…チョークコイル Ｃ2 ，Ｃ12，Ｃ
52…コンデンサ Ｄ1 ，Ｄ11，Ｄ51…フライホイールダイオード Ｒｏ…抵抗器（電流制限用） Ｒ1 ，Ｒ2 …抵抗器（スイッチング速度調整用）
ッチ １０，３０，５０…電動モータ １４…制御ユニット
２０…制御装置 １２，３４，５４…スイッチング素子（ＭＯＳ−ＦＥ
Ｔ） Ｃｏ，Ｃ10…コンデンサ（高周波ノイズ抑制用） Ｃ1 ，Ｃ11，Ｃ51…コンデンサ（リップル電流吸収用） Ｌ1 ，Ｌ11，Ｌ51…チョークコイル Ｃ2 ，Ｃ12，Ｃ
52…コンデンサ Ｄ1 ，Ｄ11，Ｄ51…フライホイールダイオード Ｒｏ…抵抗器（電流制限用） Ｒ1 ，Ｒ2 …抵抗器（スイッチング速度調整用）
Claims (5)
- 【請求項１】 直流電源から電動モータに電源供給を行
う電源供給経路に、ＭＯＳ−ＦＥＴからなるスイッチン
グ素子を直列接続すると共に、前記電動モータに、前記
スイッチング素子がオフした際に電動モータ両端に発生
する電圧を吸収して電流を還流させるフライホイールダ
イオードを並列接続し、前記スイッチング素子を、デュ
ーティ比が制御されたパルス幅変調信号にてスイッチン
グさせて、前記電動モータを駆動する電動モータの制御
装置であって、 前記パルス幅変調信号が入力される前記スイッチング素
子のゲートと、前記電動モータの前記スイッチング素子
とは反対側の端子との間に、コンデンサを設け、該コン
デンサにて前記スイッチング素子のオン／オフ時に発生
する高周波ノイズを抑制するよう構成してなることを特
徴とする電動モータの制御装置。 - 【請求項２】 前記スイッチング素子のゲートと上記直
流電源の正極及び負極側との間の少なくとも一方に、前
記スイッチング素子のスイッチング速度調整用の抵抗器
を設けたことを特徴とする請求項１に記載の電動モータ
の制御装置。 - 【請求項３】 前記高周波ノイズ抑制用のコンデンサ
に、電流制限用の抵抗器を直列接続してなることを特徴
とする請求項１又は請求項２に記載の電動モータの制御
装置。 - 【請求項４】 前記スイッチング素子のスイッチングに
より前記電動モータに流れるリップル電流を吸収するリ
ップル電流吸収用のコンデンサを備えたことを特徴とす
る請求項１〜請求項３いずれか記載の電動モータの制御
装置。 - 【請求項５】 前記直流電源からの電源供給経路に、チ
ョークコイルとコンデンサとからなるＬＣフィルタ回路
を設け、前記直流電源側にスイッチングノイズが流出す
るのを防止するよう構成してなることを特徴とする請求
項１〜請求項４いずれか記載の電動モータの制御装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7197629A JP3067601B2 (ja) | 1995-08-02 | 1995-08-02 | 電動モータの制御装置 |
| US08/691,610 US5811948A (en) | 1995-08-02 | 1996-08-02 | Control apparatus for electric motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7197629A JP3067601B2 (ja) | 1995-08-02 | 1995-08-02 | 電動モータの制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0942096A true JPH0942096A (ja) | 1997-02-10 |
| JP3067601B2 JP3067601B2 (ja) | 2000-07-17 |
Family
ID=16377670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7197629A Expired - Fee Related JP3067601B2 (ja) | 1995-08-02 | 1995-08-02 | 電動モータの制御装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5811948A (ja) |
| JP (1) | JP3067601B2 (ja) |
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| US6829152B2 (en) | 2001-12-06 | 2004-12-07 | Denso Corporation | Load drive circuit using flywheel diode |
| WO2011007707A1 (en) | 2009-07-17 | 2011-01-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Switching apparatus |
| KR101021111B1 (ko) * | 2009-05-21 | 2011-03-14 | (주)모토닉 | 연료펌프용 모터 구동장치의 ｐｗｍ 입력회로 |
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| JP2012060818A (ja) * | 2010-09-10 | 2012-03-22 | Denso Corp | 車両用負荷制御装置 |
| JP2012147465A (ja) * | 2012-03-12 | 2012-08-02 | Nissan Motor Co Ltd | 電圧駆動型素子を駆動するための駆動回路 |
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| US9088202B2 (en) | 2008-09-09 | 2015-07-21 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Voltage conversion apparatus and electrical load driving apparatus to reduce noise through magnetic field |
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| ES2201692T3 (es) | 1999-04-15 | 2004-03-16 | Nagares, S.A. | Regulador de velocidad por modulacion del ancho de impulsos para motores corriente continua. |
| JP3678165B2 (ja) * | 2001-04-16 | 2005-08-03 | 松下電器産業株式会社 | 自動車用空調装置 |
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