JPWO2020059111A1 - 車両用モータ駆動制御装置、及び、車両用モータ駆動制御装置の制御方法 - Google Patents

車両用モータ駆動制御装置、及び、車両用モータ駆動制御装置の制御方法 Download PDF

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Abstract

車両用モータ駆動制御装置の制御部は、モータの位相に応じて、ハイサイドスイッチをオフする制御とPWM制御とを切り換えるとともに、ローサイドスイッチをオンする制御とPWM制御とを切換える。さらに、制御部は、ハイサイドスイッチのPWM制御時には、ハイサイドスイッチとローサイドスイッチとが相補的にオン/オフするようにローサイドスイッチをPWM制御するようにして、モータを120度通電又は180度通電するように、第1ないし第3ハーフブリッジを制御する。

Description

本発明は、車両用モータ駆動制御装置、及び、車両用モータ駆動制御装置の制御方法に関する。
従来、直流電源が出力する直流電圧を電力変換した3相の交流電圧を3相のモータに供給して、当該3相のモータを駆動するモータ駆動制御装置がある(例えば、特開2010−011628参照)。
このような従来のモータ駆動制御装置において、例えば、図12、図13A、図13B、図14A、図14Bに示すように、120°通電時にハイサイドFETをPWM制御行う場合、モータのステージを切り替える際にモータから起電力によりバッテリへの負電流が発生する(図14B)。なお、図13A、図14Aでは、PWM制御されているスイッチがオンしている状態を示している。一方、図13B、図14Bでは、PWM制御されているスイッチがオフしている状態を示している。
すなわち、従来のモータ駆動制御装置において、バッテリ、モータの組合せによっては許容できない負電流が生じる場合がある。
この場合、バッテリへ流れる負電流を回避する回路の追加や、スイッチング方式を任意のタイミングで変える制御を実行する必要があり、装置のコストアップや、制御の複雑化につながる。
このように、従来の車両用モータ駆動制御装置では、装置のコストアップや制御を複雑化すること無く、バッテリへ流れる負電流の発生を抑えることができない問題がある。
そこで、本発明は、装置のコストアップや制御を複雑化すること無く、バッテリへ流れる負電流の発生を抑えることが可能な車両用モータ駆動制御装置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車両用モータ駆動制御装置は、
バッテリが出力する直流を3相の交流に変換し、当該3相の交流を車両の3相のモータに供給して駆動するための車両用モータ駆動制御装置であって、
前記バッテリの正極が接続される電源端子、及び、前記バッテリの負極が接続される接地端子と、
前記モータの第1コイルに接続される第1モータ端子、前記モータの第2コイルに接続される第2モータ端子、及び、前記モータの第3コイルに接続される第3モータ端子と、
前記電源端子と前記接地端子との間でハイサイドスイッチとローサイドスイッチとが直列に接続されて構成されるとともに、前記ハイサイドスイッチと前記ローサイドスイッチとの接続点がそれぞれ前記第1ないし第3モータ端子に接続され、互いに並列に接続される第1ないし第3ハーフブリッジと、
前記モータMを駆動するように前記第1ないし第3ハーフブリッジを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記モータの位相に応じて、前記ハイサイドスイッチをオフする制御とPWM制御とを切り換えるとともに、前記ローサイドスイッチをオンする制御とPWM制御とを切換え、
さらに、前記ハイサイドスイッチのPWM制御時には、前記ハイサイドスイッチと前記ローサイドスイッチとが相補的にオン/オフするように前記ローサイドスイッチをPWM制御するようにして、前記モータを120度通電又は180度通電するように、前記第1ないし第3ハーフブリッジを制御する
ことを特徴とする。
前記車両用モータ駆動制御装置において、
前記第1ハーフブリッジは、
一端が前記電源端子に接続され且つ他端が前記第1モータ端子に接続された第1ハイサイドスイッチと、
カソードが前記第1ハイサイドスイッチの一端に接続され且つアノードが前記第1ハイサイドスイッチの他端に接続された第1ハイサイドダイオードと、
一端が前記第1モータ端子に接続され且つ他端が前記接地端子に接続された第1ローサイドスイッチと、
カソードが前記第1ローサイドスイッチの一端に接続され且つアノードが前記第1ローサイドスイッチの他端に接続された第1ローサイドダイオードと、を有し、
前記第2ハーフブリッジは、
一端が前記電源端子に接続され且つ他端が前記第2モータ端子に接続された第2ハイサイドスイッチと、
カソードが前記第2ハイサイドスイッチの一端に接続され且つアノードが前記第2ハイサイドスイッチの他端に接続された第2ハイサイドダイオードと、
一端が前記第2モータ端子MT2に接続され且つ他端が前記接地端子に接続された第2ローサイドスイッチと、
カソードが前記第2ローサイドスイッチの一端に接続され且つアノードが前記第2ローサイドスイッチの他端に接続された第2ローサイドダイオードと、を有し、
前記第3ハーフブリッジは、
一端が前記電源端子に接続され且つ他端が前記第3モータ端子に接続された第3ハイサイドスイッチと、
カソードが前記第3ハイサイドスイッチの一端に接続され且つアノードが前記第3ハイサイドスイッチの他端に接続された第3ハイサイドダイオードと、
一端が前記第3モータ端子に接続され且つ他端が前記接地端子に接続された第3ローサイドスイッチと、
カソードが前記第3ローサイドスイッチの一端に接続され且つアノードが前記第3ローサイドスイッチの他端に接続された第3ローサイドダイオードと、を有する
ことを特徴とする。
前記車両用モータ駆動制御装置において、
前記制御部は、
前記モータを120度通電する場合に、
第1ステージにおいて、前記第1ハイサイドスイッチ及び第1ローサイドスイッチをPWM制御し、前記第2ハイサイドスイッチをオフするとともに第2ローサイドスイッチをPWM制御し、且つ、前記第3ハイサイドスイッチをオフするとともに第3ローサイドスイッチをオンし、
前記第1ステージに続く第2ステージにおいて、前記第1ハイサイドスイッチをオフするとともに第1ローサイドスイッチをPWM制御し、前記第2ハイサイドスイッチ及び第2ローサイドスイッチをPWM制御し、且つ、前記第3ハイサイドスイッチをオフするとともに第3ローサイドスイッチをオンし、
前記第2ステージに続く第3ステージにおいて、前記第1ハイサイドスイッチをオフするとともに第1ローサイドスイッチをオンし、前記第2ハイサイドスイッチ及び第2ローサイドスイッチをPWM制御し、且つ、前記第3ハイサイドスイッチをオフするとともに第3ローサイドスイッチをPWM制御する
ことを特徴とする。
前記車両用モータ駆動制御装置において、
前記制御部は、
前記モータを180度通電する場合に、
第4ステージにおいて、前記第1ハイサイドスイッチ及び第1ローサイドスイッチをPWM制御し、前記第2ハイサイドスイッチをオフするとともに第2ローサイドスイッチをオンし、且つ、前記第3ハイサイドスイッチ及び第3ローサイドスイッチをPWM制御し、
前記第4ステージに続く第5ステージにおいて、前記第1ハイサイドスイッチ及び第1ローサイドスイッチをPWM制御し、前記第2ハイサイドスイッチをオフするとともに第2ローサイドスイッチをオンし、且つ、前記第3ハイサイドスイッチをオフするとともに第3ローサイドスイッチをオンし、
前記第5ステージに続く第6ステージにおいて、前記第1ハイサイドスイッチ及び第1ローサイドスイッチをPWM制御し、前記第2ハイサイドスイッチ及び第2ローサイドスイッチをPWM制御し、且つ、前記第3ハイサイドスイッチをオフするとともに第3ローサイドスイッチをオンする
ことを特徴とする。
前記車両用モータ駆動制御装置において、
前記モータの位相を検出し、検出した前記モータの位相に応じた検出信号を出力する検出部をさらに備え、
前記制御部は、
前記検出部が検出した前記モータの位相に基づいて、前記第1ないし第3ハーフブリッジを制御する
ことを特徴とする。
前記車両用モータ駆動制御装置において、
前記制御部は、
前記検出信号に基づいて、モータの回転速度を取得する
ことを特徴とする。
前記車両用モータ駆動制御装置において、
前記制御部は、
前記モータの回転速度が予め設定した閾値回転速度未満である場合には、前記モータを120度通電するように、前記第1ないし第3ハーフブリッジを制御する
ことを特徴とする。
前記車両用モータ駆動制御装置において、
前記制御部は、
前記モータの回転速度が前記閾値回転速度以上である場合には、前記モータを180度通電するように、前記第1ないし第3ハーフブリッジを制御する
ことを特徴とする。
前記車両用モータ駆動制御装置において、
前記制御部は、
PWM制御により前記ハイサイドスイッチをオン/オフする周波数を、PWM制御により前記ローサイドスイッチをオン/オフする周波数と同じにする
ことを特徴とする。
前記車両用モータ駆動制御装置において、
前記車両は、電動二輪車であり、
前記車両用モータ駆動制御装置は、電動二輪車に積載され、
前記モータは、前記電動二輪車の車輪に接続されている
ことを特徴とする。
前記車両用モータ駆動制御装置において、
前記バッテリは、前記電動二輪車に積載されている場合には、回生により充電されないようになっており、
前記バッテリが前記電動二輪車に積載されていない場合に、外部の充電装置により充電されるようになっている
ことを特徴とする。
前記車両用モータ駆動制御装置において、
前記電動二輪車の車輪の回転を前記モータによりブレーキする場合に、前記モータの逆起電力が前記バッテリに回生されないようになっている
ことを特徴とする。
前記車両用モータ駆動制御装置において、
前記検出部は、
前記モータの位相に応じた検出信号を前記制御部に出力するホールセンサである
ことを特徴とする。
前記車両用モータ駆動制御装置において、
前記第1ないし第3ハイサイドスイッチ、及び、前記第1ないし第3ローサイドスイッチは、それぞれ、一端がドレインであり、他端がソースであるMOSトランジスタである
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車両用モータ駆動制御装置の制御方法は、
バッテリが出力する直流を3相の交流に変換し、当該3相の交流を車両の3相のモータに供給して駆動するための車両用モータ駆動制御装置であって、前記バッテリの正極が接続される電源端子、及び、前記バッテリの負極が接続される接地端子と、前記モータの第1コイルに接続される第1モータ端子、前記モータの第2コイルに接続される第2モータ端子、及び、前記モータの第3コイルに接続される第3モータ端子と、前記電源端子と前記接地端子との間でハイサイドスイッチとローサイドスイッチとが直列に接続されて構成されるとともに、前記ハイサイドスイッチと前記ローサイドスイッチとの接続点がそれぞれ前記第1ないし第3モータ端子に接続され、互いに並列に接続される第1ないし第3ハーフブリッジと、前記モータMを駆動するように前記第1ないし第3ハーフブリッジを制御する制御部と、を備えた車両用モータ駆動制御装置の制御方法であって、
前記制御部は、
前記モータの位相に応じて、前記ハイサイドスイッチをオフする制御とPWM制御とを切り換えるとともに、前記ローサイドスイッチをオンする制御とPWM制御とを切換え、
さらに、前記ハイサイドスイッチのPWM制御時には、前記ハイサイドスイッチと前記ローサイドスイッチとが相補的にオン/オフするように前記ローサイドスイッチをPWM制御するようにして、前記モータを120度通電又は180度通電するように、前記第1ないし第3ハーフブリッジを制御する
ことを特徴とする。
本発明の一態様に係る車両用モータ駆動制御装置は、バッテリが出力する直流を3相の交流に変換し、当該3相の交流を車両の3相のモータに供給して駆動するための車両用モータ駆動制御装置であって、バッテリの正極が接続される電源端子、及び、バッテリの負極が接続される接地端子と、モータの第1コイルに接続される第1モータ端子、モータの第2コイルに接続される第2モータ端子、及び、モータMの第3コイルに接続される第3モータ端子と、電源端子と接地端子との間でハイサイドスイッチとローサイドスイッチとが直列に接続されて構成されるとともに、ハイサイドスイッチとローサイドスイッチとの接続点がそれぞれ第1ないし第3モータ端子に接続され、互いに並列に接続される第1ないし第3ハーフブリッジと、モータMを駆動するように第1ないし第3ハーフブリッジを制御する制御部と、を備える。
そして、制御部は、モータの位相に応じて、ハイサイドスイッチをオフする制御とPWM制御とを切り換えるとともに、ローサイドスイッチをオンする制御とPWM制御とを切換え、さらに、ハイサイドスイッチのPWM制御時には、ハイサイドスイッチとローサイドスイッチとが相補的にオン/オフするようにローサイドスイッチをPWM制御するようにして、モータを120度通電又は180度通電するように、第1ないし第3ハーフブリッジを制御する。
これにより、本発明の車両用モータ駆動制御装置によれば、装置のコストアップや制御を複雑化すること無く、バッテリへ流れる負電流の発生を抑えることができる。
図1は、実施例1に係る車両用モータ駆動制御装置100の構成の一例を示す図である。 図2は、車両用モータ駆動制御装置100の制御方法において、モータMを120度通電する場合における、第1ないし第3ハーフブリッジ(Q1、Q2)、(Q3、Q4)、(Q5、Q6)の動作シーケンスの一例を示す図である。 図3Aは、図2に示す動作シーケンスのステージ2における、車両用モータ駆動制御装置の電流経路の一例を示す図である。 図3Bは、図2に示す動作シーケンスのステージ2における、車両用モータ駆動制御装置の電流経路の一例を示す図である。 図4Aは、図2に示す動作シーケンスのステージ2からステージ3への切換時における、車両用モータ駆動制御装置の電流経路の一例を示す図である。 図4Bは、図2に示す動作シーケンスのステージ2からステージ3への切換時における、車両用モータ駆動制御装置の電流経路の一例を示す図である。 図5Aは、図2に示す動作シーケンスのステージ3における、車両用モータ駆動制御装置の電流経路の一例を示す図である。 図5Bは、図2に示す動作シーケンスのステージ3における、車両用モータ駆動制御装置の電流経路の一例を示す図である。 図6Aは、図2に示す動作シーケンスのステージ3からステージ4への切換時における、車両用モータ駆動制御装置の電流経路の一例を示す図である。 図6Bは、図2に示す動作シーケンスのステージ3からステージ4への切換時における、車両用モータ駆動制御装置の電流経路の一例を示す図である。 また、図7は、車両用モータ駆動制御装置100の制御方法において、モータMを180度通電する場合における、第1ないし第3ハーフブリッジ(Q1、Q2)、(Q3、Q4)、(Q5、Q6)の動作シーケンスの一例を示す図である。 図8Aは、図7に示す動作シーケンスのステージ1における、車両用モータ駆動制御装置の電流経路の一例を示す図である。 図8Bは、図7に示す動作シーケンスのステージ1における、車両用モータ駆動制御装置の電流経路の一例を示す図である。 図9Aは、図7に示す動作シーケンスのステージ1からステージ2への切換時における、車両用モータ駆動制御装置の電流経路の一例を示す図である。 図9Bは、図7に示す動作シーケンスのステージ1からステージ2への切換時における、車両用モータ駆動制御装置の電流経路の一例を示す図である。 図10Aは、図7に示す動作シーケンスのステージ2における、車両用モータ駆動制御装置の電流経路の一例を示す図である。 図10Bは、図7に示す動作シーケンスのステージ2における、車両用モータ駆動制御装置の電流経路の一例を示す図である。 図11Aは、図7に示す動作シーケンスのステージ2からステージ3への切換時における、車両用モータ駆動制御装置の電流経路の一例を示す図である。 図11Bは、図7に示す動作シーケンスのステージ2からステージ3への切換時における、車両用モータ駆動制御装置の電流経路の一例を示す図である。 図12は、従来の車両用モータ駆動制御装置の制御方法において、モータMを120度通電する場合における、第1ないし第3ハーフブリッジの従来の動作シーケンスの一例を示す図である。 図13Aは、図12に示す従来の動作シーケンスのステージ2における、車両用モータ駆動制御装置の電流経路の一例を示す図である。 図13Bは、図12に示す従来の動作シーケンスのステージ2における、車両用モータ駆動制御装置の電流経路の一例を示す図である。 図14Aは、図12に示す従来の動作シーケンスのステージ2における、車両用モータ駆動制御装置の電流経路の一例を示す図である。 図14Bは、図12に示す従来の動作シーケンスのステージ2からステージ3への切換時における、車両用モータ駆動制御装置の電流経路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。
本実施例1に係る車両用モータ駆動制御装置100は、例えば、図1に示すように、バッテリBが出力する直流を3相の交流に変換し、当該3相の交流を車両の3相のモータMに供給して駆動するようになっている。
ここで、当該車両は、例えば、電動二輪車である。この場合、車両用モータ駆動制御装置100は、電動二輪車に積載されるようになっている。
さらに、モータMは、当該電動二輪車の車輪にトルクを授受可能に接続されるようになっている。
なお、図1の例では、モータMがスター結線の構成を有するが、デルタ結線の構成を有するようにしてもよい。
また、バッテリBは、当該電動二輪車に積載されている場合には、例えば、回生により充電されないようになっている。
すなわち、例えば、当該電動二輪車の車輪の回転をモータMによりブレーキする場合に、モータMの逆起電力がバッテリBに回生されないようになっている。
さらに、当該バッテリBが前記電動二輪車に積載されていない場合に、例えば、外部の充電装置(図示せず)により充電されるようになっている。
このような車両用モータ駆動制御装置100は、例えば、図1に示すように、電源端子BT1と、接地端子BT2と、第1モータ端子MT1と、第2モータ端子MT2と、第3モータ端子MT3と、第1ハーフブリッジ(Q1、Q2)と、第2ハーフブリッジ(Q3、Q4)と、第3ハーフブリッジ(Q5、Q6)と、検出部RDと、制御部CPUと、を備える。
なお、第1ハーフブリッジ(Q1、Q2)、第2ハーフブリッジ(Q3、Q4)、及び、第3ハーフブリッジ(Q5、Q6)は、ドライバ回路Xを構成している。
そして、電源端子BT1は、例えば、図1に示すように、バッテリBの正極が接続されるようになっている。
また、接地端子BT2は、例えば、図1に示すように、バッテリBの負極が接続されるようになっている。
また、第1モータ端子MT1は、例えば、図1に示すように、モータMの第1コイルL1の一端に接続されるようになっている。
なお、当該第1コイルL1の他端は、中心端子MLに接続されている。
また、第2モータ端子MT2は、例えば、図1に示すように、モータMの第2コイルL2の一端に接続されるようになっている。
なお、当該第2コイルL2の他端は、中心端子MLに接続されている。
また、第3モータ端子MT3は、例えば、図1に示すように、モータMの第3コイルL3の一端に接続されるようになっている。
なお、当該第3コイルL3の他端は、中心端子MLに接続されている。
また、第1ハーフブリッジ(Q1、Q2)は、電源端子BT1と接地端子BT2との間でハイサイドスイッチQ1とローサイドスイッチQ2とが直列に接続されて構成されている。
そして、この第1ハーフブリッジのハイサイドスイッチQ1とローサイドスイッチQ2との接続点が、第1モータ端子MT1に接続されている。
この第1ハーフブリッジ(Q1、Q2)は、例えば、図1に示すように、第1ハイサイドスイッチQ1と、第1ハイサイドダイオードD1と、第1ローサイドスイッチQ2と、第1ローサイドダイオードD2と、を有する。
そして、第1ハイサイドスイッチQ1は、一端が電源端子BT1に接続され且つ他端が第1モータ端子MT1に接続されている。
なお、この第1ハイサイドスイッチQ1は、例えば、図1に示すように、一端がドレインであり、他端がソースであるMOSトランジスタである。
また、第1ハイサイドダイオードD1は、カソードが第1ハイサイドスイッチQ1の一端に接続され、且つ、アノードが第1ハイサイドスイッチQ1の他端に接続されている。
また、第1ローサイドスイッチQ2は、一端が第1モータ端子MT1に接続され、且つ、他端が接地端子BT2に接続されている。
なお、この第1ローサイドスイッチQ2は、例えば、図1に示すように、一端がドレインであり、他端がソースであるMOSトランジスタである。
また、第1ローサイドダイオードD2は、カソードが第1ローサイドスイッチQ2の一端に接続され、且つ、アノードが第1ローサイドスイッチQ2の他端に接続されている。
また、第2ハーフブリッジ(Q3、Q4)は、電源端子BT1と接地端子BT2との間でハイサイドスイッチQ3とローサイドスイッチQ4とが直列に接続されて構成されている。
そして、この第2ハーフブリッジ(Q3、Q4)のハイサイドスイッチQ3とローサイドスイッチQ4との接続点が第2モータ端子MT2に接続されている。
この第2ハーフブリッジ(Q3、Q4)は、例えば、図1に示すように、第2ハイサイドスイッチQ3と、第2ハイサイドダイオードD3と、第2ローサイドスイッチQ4と、第2ローサイドダイオードD4と、を有する。
そして、第2ハイサイドスイッチQ3は、一端が電源端子BT1に接続され、且つ、他端が第2モータ端子MT2に接続されている。
なお、この第2ハイサイドスイッチQ3は、例えば、図1に示すように、一端がドレインであり、他端がソースであるMOSトランジスタである。
また、第2ハイサイドダイオードD3は、カソードが第2ハイサイドスイッチQ3の一端に接続され、且つ、アノードが第2ハイサイドスイッチQ3の他端に接続されている。
また、第2ローサイドスイッチQ4は、一端が第2モータ端子MT2に接続され、且つ、他端が接地端子BT2に接続されている。
なお、この第2ローサイドスイッチQ4は、例えば、図1に示すように、一端がドレインであり、他端がソースであるMOSトランジスタである。
また、第2ローサイドダイオードD4は、カソードが第2ローサイドスイッチQ4の一端に接続され、且つ、アノードが第2ローサイドスイッチQ4の他端に接続されている。
また、第3ハーフブリッジ(Q5、Q6)は、電源端子BT1と接地端子BT2との間でハイサイドスイッチQ5とローサイドスイッチQ6とが直列に接続されて構成されている。
そして、この第3ハーフブリッジ(Q5、Q6)のハイサイドスイッチQ5とローサイドスイッチQ6との接続点が第3モータ端子MT3に接続されている。
この第3ハーフブリッジ(Q5、Q6)は、例えば、図1に示すように、第3ハイサイドスイッチQ5と、第3ハイサイドダイオードD5と、第3ローサイドスイッチQ6と、第3ローサイドダイオードD6と、を有する。
そして、第3ハイサイドスイッチQ5は、一端が電源端子BT1に接続され、且つ、他端が第3モータ端子MT3に接続されている。
なお、この第3ハイサイドスイッチQ5は、例えば、図1に示すように、一端がドレインであり、他端がソースであるMOSトランジスタである。
また、第3ハイサイドダイオードD5は、カソードが第3ハイサイドスイッチQ5の一端に接続され、且つ、アノードが第3ハイサイドスイッチQ5の他端に接続されている。
また、第3ローサイドスイッチQ6は、一端が第3モータ端子MT3に接続され、且つ、他端が接地端子BT2に接続されている。
なお、この第3ローサイドスイッチQ6は、例えば、図1に示すように、一端がドレインであり、他端がソースであるMOSトランジスタである。
また、第3ローサイドダイオードD6は、カソードが第3ローサイドスイッチQ6の一端に接続され、且つ、アノードが第3ローサイドスイッチQ6の他端に接続されている。
これらの第1ないし第3ハーフブリッジ(Q1、Q2)、(Q3、Q4)、(Q5、Q6)は、例えば、図1に示すように、互いに並列に接続されている。
また、検出部RDは、例えば、図1に示すように、モータMの位相を検出し、検出したモータMの位相に応じた検出信号SRDを出力するようになっている。
なお、この検出部RDは、例えば、モータMの位相に応じた検出信号SDRを制御部に出力するホールセンサである。
また、制御部CPUは、例えば、図1に示すように、モータMを駆動するように第1ないし第3ハーフブリッジ(Q1、Q2)、(Q3、Q4)、(Q5、Q6)を制御するようになっている。
この制御部CPUは、例えば、モータMの位相に応じて、ハイサイドスイッチをオフする制御とPWM制御とを切り換えるとともに、ローサイドスイッチをオンする制御とPWM制御とを切換えるようになっている(後述の図2、図7)。
さらに、制御部CPUは、ハイサイドスイッチのPWM制御時には、ハイサイドスイッチとローサイドスイッチとが相補的にオン/オフするようにローサイドスイッチをPWM制御するようにして、モータMを120度通電又は180度通電するように、第1ないし第3ハーフブリッジを制御するようになっている。
また、制御部CPUは、検出部RDが検出したモータMの位相(該検出信号SRDの情報)に基づいて、第1ないし第3ハーフブリッジ(Q1、Q2)、(Q3、Q4)、(Q5、Q6)を制御するようになっている。
また、制御部CPUは、検出部RDが出力した該検出信号SRDに基づいて、モータMの回転速度(回転数)の情報を取得するようになっている。
また、制御部CPUは、モータMの回転速度が予め設定した閾値回転速度未満である場合には、モータMを120度通電するように、第1ないし第3ハーフブリッジ(Q1、Q2)、(Q3、Q4)、(Q5、Q6)を制御するようになっている。
また、制御部CPUは、モータMの回転速度が当該閾値回転速度以上である場合には、モータMを180度通電するように、第1ないし第3ハーフブリッジ(Q1、Q2)、(Q3、Q4)、(Q5、Q6)を制御するようになっている。
なお、制御部CPUは、PWM制御により各ハイサイドスイッチをオン/オフする周波数を、PWM制御により各ローサイドスイッチをオン/オフする周波数と同じにするようになっている。
次に、以上のような構成を有する車両用モータ駆動制御装置100の制御方法の一例について説明する。
ここで、図2は、車両用モータ駆動制御装置100の制御方法において、モータMを120度通電する場合における、第1ないし第3ハーフブリッジ(Q1、Q2)、(Q3、Q4)、(Q5、Q6)の動作シーケンスの一例を示す図である。また、図3A、図3Bは、図2に示す動作シーケンスのステージ2における、車両用モータ駆動制御装置の電流経路の一例を示す図である。また、図4A、図4Bは、図2に示す動作シーケンスのステージ2からステージ3への切換時における、車両用モータ駆動制御装置の電流経路の一例を示す図である。また、図5A、図5Bは、図2に示す動作シーケンスのステージ3における、車両用モータ駆動制御装置の電流経路の一例を示す図である。また、図6A、図6Bは、図2に示す動作シーケンスのステージ3からステージ4への切換時における、車両用モータ駆動制御装置の電流経路の一例を示す図である。
なお、図3A、図4A、図5A、図6Aでは、PWM制御されているスイッチがオンしている状態を示している。一方、図3B、図4B、図5B、図6Bでは、PWM制御されているスイッチがオフしている状態を示している。
例えば、既述のように、制御部CPUは、検出部RDが出力した該検出信号SRDに基づいて、モータMの回転速度(回転数)の情報を取得する。
そして、制御部CPUは、モータMの回転速度が予め設定した閾値回転速度未満である場合には、モータMを120度通電するように、第1ないし第3ハーフブリッジ(Q1、Q2)、(Q3、Q4)、(Q5、Q6)を制御する。
ここで、例えば、制御部CPUは、モータMを120度通電する場合に、第1ステージ(図2のステージ2)において、第1ハイサイドスイッチQ1及び第1ローサイドスイッチQ2をPWM制御し、第3ハイサイドスイッチQ3をオフするとともに第2ローサイドスイッチQ4をPWM制御し、且つ、第3ハイサイドスイッチQ5をオフするとともに第3ローサイドスイッチQ6をオンする(図3A、図3B)。
これにより、例えば、図3Bに示すように、PWM制御信号されている第1ハイサイドスイッチQ1がオフの時も、第1、第3ローサイドスイッチQ2、Q6で電流が流れ続ける。
さらに、制御部CPUは、モータMを120度通電する場合に、当該第1ステージに続く第2ステージ(図2のステージ3)において、第1ハイサイドスイッチQ1をオフするとともに第1ローサイドスイッチQ2をPWM制御し、第2ハイサイドスイッチQ3及び第2ローサイドスイッチQ4をPWM制御し、且つ、第3ハイサイドスイッチQ5をオフするとともに第3ローサイドスイッチQ6をオンする(図4A、図4B)。
図4Aに示すように、PWM制御信号されている第1ハイサイドスイッチQ1がオンの時、 図2のステージ2で流れていた電流がゼロになるまで、第1コイルL1に流れていた電流は、第1ローサイドスイッチQ2の第1ローサイドダイオードを通り流れ続ける電流がある。このため、バッテリに負電流は流れない。
また、図4Bに示すように、PWM制御信号されている第1ハイサイドスイッチQ1がオフの時は、第3コイルL3を流れる電流がローサイドスイッチ側へ流れる経路がある。このため、ローサイドスイッチで電流が流れ続けるため負電流は流れない。
そして、図2のステージ3において、PWM制御信号されている第3ハイサイドスイッチQ3がオンの時、図5Aに示すように、第1コイルL1のエネルギーがゼロになると、当該第1コイルL1に電流が流れなくなる。そして、PWM制御信号されている第3ハイサイドスイッチQ3がオフの時、図5Bに示すように、第1コイルL1のエネルギーがゼロになると、第2、第3コイルL2、L3で電流が流れ続ける。
さらに、制御部CPUは、モータMを120度通電する場合に、当該第2ステージに続く第3ステージ(図2のステージ4)において、第1ハイサイドスイッチQ1をオフするとともに第1ローサイドスイッチQ2をオンし、第2ハイサイドスイッチQ3及び第2ローサイドスイッチQ4をPWM制御し、且つ、第3ハイサイドスイッチQ5をオフするとともに第3ローサイドスイッチQ6をPWM制御する(図6A、図6B)。
図6Aに示すように、PWM制御信号されている第2ハイサイドスイッチQ3がオンの時、 図2のステージ3で流れていた第3コイルL3を流れる電流は、第3ハイサイドスイッチQ5の第3ハイサイドダイオードを通り流れ続ける。このため、バッテリに負電流は流れない。
また、図6Bに示すように、PWM制御信号されている第2ハイサイドスイッチQ3がオフの時、PWM制御信号されている第2ローサイドスイッチQ4を通り電流が流れ続け、第3コイルL3を流れる電流についてもPWM制御信号されている第3ローサイドスイッチQ6を流れる。このため、バッテリに負電流は流れない。
ここで、図7は、車両用モータ駆動制御装置100の制御方法において、モータMを180度通電する場合における、第1ないし第3ハーフブリッジ(Q1、Q2)、(Q3、Q4)、(Q5、Q6)の動作シーケンスの一例を示す図である。また、図8A、図8Bは、図7に示す動作シーケンスのステージ1における、車両用モータ駆動制御装置の電流経路の一例を示す図である。また、図9A、図9Bは、図7に示す動作シーケンスのステージ1からステージ2への切換時における、車両用モータ駆動制御装置の電流経路の一例を示す図である。また、図10A、図10Bは、図7に示す動作シーケンスのステージ2における、車両用モータ駆動制御装置の電流経路の一例を示す図である。また、図11A、図11Bは、図7に示す動作シーケンスのステージ2からステージ3への切換時における、車両用モータ駆動制御装置の電流経路の一例を示す図である。
なお、図8A、図9A、図10A、図11Aでは、PWM制御されているスイッチがオンしている状態を示している。一方、図8B、図9B、図10B、図11Bでは、PWM制御されているスイッチがオフしている状態を示している。
例えば、既述のように、制御部CPUは、検出部RDが出力した該検出信号SRDに基づいて、モータMの回転速度(回転数)の情報を取得する。
そして、例えば、既述のように、制御部CPUは、モータMの回転速度が当該閾値回転速度以上である場合には、モータMを180度通電するように、第1ないし第3ハーフブリッジ(Q1、Q2)、(Q3、Q4)、(Q5、Q6)を制御する。
ここで、例えば、制御部CPUは、モータMを180度通電する場合に、第4ステージ(図7のステージ1)において、第1ハイサイドスイッチQ1及び第1ローサイドスイッチQ2をPWM制御し、第3ハイサイドスイッチQ3をオフするとともに第2ローサイドスイッチQ4をオンし、且つ、第3ハイサイドスイッチQ5及び第3ローサイドスイッチQ6をPWM制御する(図8A、図8B)。
これにより、例えば、図8Bに示すように、PWM制御信号されている第1、第3ハイサイドスイッチQ1、Q5がオフの時も、ローサイドスイッチで電流が流れ続ける。
さらに、制御部CPUは、モータMを180度通電する場合に、当該第4ステージに続く第5ステージ(図7のステージ2)において、第1ハイサイドスイッチQ1及び第1ローサイドスイッチQ2をPWM制御し、第3ハイサイドスイッチQ3をオフするとともに第2ローサイドスイッチQ4をオンし、且つ、第3ハイサイドスイッチQ5をオフするとともに第3ローサイドスイッチQ6をオンする(図9A、図9B)。
図9Aに示すように、PWM制御信号されている第1ハイサイドスイッチQ1がオンの時、図7のステージ1で流れていた第3コイルL3の電流がゼロになるまで当該電流は第3ローサイドスイッチQ6を通り流れ続ける。しかし、第1、第2コイルL1、L2を流れる電流があるため、バッテリに負電流は流れない。
また、図9Bに示すように、PWM制御信号されている第1ハイサイドスイッチQ1がオフの時、電流がローサイドスイッチを流れる経路があるため、当該ローサイドスイッチで電流が流れ続ける。このため、バッテリに負電流は流れない。
そして、図7のステージ2において、PWM制御信号されている第1ハイサイドスイッチQ1がオンの時、図10Aに示すように、第2、第3ローサイドスイッチQ4、Q6に流れる。そして、PWM制御信号されている第1ハイサイドスイッチQ1がオフの時、図10Bに示すように、第1、第2、第3ローサイドスイッチQ1、Q2、Q3で電流が流れ続ける。
さらに、制御部CPUは、モータMを180度通電する場合に、当該第5ステージに続く第6ステージ(図7のステージ3)において、第1ハイサイドスイッチQ1及び第1ローサイドスイッチQ2をPWM制御し、第3ハイサイドスイッチQ3及び第2ローサイドスイッチQ4をPWM制御し、且つ、第3ハイサイドスイッチQ5をオフするとともに第3ローサイドスイッチQ6をオンする(図11A、図11B)。
図11Aに示すように、PWM制御信号されている第2ハイサイドスイッチQ3がオンの時、 図7のステージ2で流れていた第2コイルL2を流れる電流は、第2ハイサイドスイッチQ2を通り流れ続ける。このため、バッテリに負電流は流れない。
また、図11Bに示すように、PWM制御信号されている第2ハイサイドスイッチQ3がオフの時、PWM制御信号されている第1、2ローサイドスイッチQ2、Q4を通り電流が流れる。このため、バッテリに負電流は流れない。
以上のように、車両用モータ駆動制御装置100の制御部CPUは、モータMの位相に応じて、ハイサイドスイッチをオフする制御とPWM制御とを切り換えるとともに、ローサイドスイッチをオンする制御とPWM制御とを切換え、さらに、ハイサイドスイッチのPWM制御時には、ハイサイドスイッチとローサイドスイッチとが相補的にオン/オフするようにローサイドスイッチをPWM制御するようにして、モータを120度通電又は180度通電するように、第1ないし第3ハーフブリッジ(Q1、Q2)、(Q3、Q4)、(Q5、Q6)を制御する。
これにより、実施例1に係る車両用モータ駆動制御装置100によれば、装置のコストアップや制御を複雑化すること無く、バッテリBへ流れる負電流の発生を抑えることができる。
既述の実施例1では、第1ないし第3ハイサイドスイッチQ1、Q3、Q5、及び、第1ないし第3ローサイドスイッチQ2、Q4、Q6は、それぞれ、一端がドレインであり、他端がソースであるMOSトランジスタである例について説明したが、他の半導体素子を適用するようにしてもよい。
すなわち、これらの第1ないし第3ハイサイドスイッチQ1、Q3、Q5、及び、第1ないし第3ローサイドスイッチQ2、Q4、Q6は、同様の機能を実施できるように、バイポーラトランジスタや他の半導体素子で代替するようにしてもよい。
なお、この実施例2におけるその他の車両用モータ駆動制御装置の構成は、実施例1と同様である。
以上のように、本発明の一態様に係る車両用モータ駆動制御装置は、バッテリBが出力する直流を3相の交流に変換し、当該3相の交流を車両の3相のモータMに供給して駆動するための車両用モータ駆動制御装置100であって、バッテリBの正極が接続される電源端子BT1、及び、バッテリBの負極が接続される接地端子BT2と、モータMの第1コイルに接続される第1モータ端子MT1、モータMの第2コイルに接続される第2モータ端子MT2、及び、モータMの第3コイルに接続される第3モータ端子MT3と、電源端子BT1と接地端子BT2との間でハイサイドスイッチとローサイドスイッチとが直列に接続されて構成されるとともに、ハイサイドスイッチとローサイドスイッチとの接続点がそれぞれ第1ないし第3モータ端子MT1、MT2、MT3に接続され、互いに並列に接続される第1ないし第3ハーフブリッジ(Q1、Q2)、(Q3、Q4)、(Q5、Q6)と、モータMを駆動するように第1ないし第3ハーフブリッジを制御する制御部CPUと、を備える。
そして、制御部CPUは、モータの位相に応じて、ハイサイドスイッチをオフする制御とPWM制御とを切り換えるとともに、ローサイドスイッチをオンする制御とPWM制御とを切換え、さらに、ハイサイドスイッチのPWM制御時には、ハイサイドスイッチとローサイドスイッチとが相補的にオン/オフするようにローサイドスイッチをPWM制御するようにして、モータを120度通電又は180度通電するように、第1ないし第3ハーフブリッジを制御する。
これにより、本発明の車両用モータ駆動制御装置によれば、装置のコストアップや制御を複雑化すること無く、バッテリへ流れる負電流の発生を抑えることができる。
なお、各実施例においては、モータMがスター結線の構成を有する場合について説明したが、モータMがスター結線と回路的に等価なデルタ結線の構成を有するようにしてもよい。
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 車両用モータ駆動制御装置
BT1 電源端子
BT2 接地端子
MT1 第1モータ端子
MT2 第2モータ端子
MT3 第3モータ端子
Q1、Q2 第1ハーフブリッジ
Q3、Q4 第2ハーフブリッジ
Q5、Q6 第3ハーフブリッジ
CPU 制御部
RD 検出部
Q1 第1ハイサイドスイッチ
D1 第1ハイサイドダイオード
Q2 第1ローサイドスイッチ
D2 第1ローサイドダイオード
Q3 第2ハイサイドスイッチ
D3 第2ハイサイドダイオード
Q4 第2ローサイドスイッチ
D4 第2ローサイドダイオード
Q5 第3ハイサイドスイッチ
D5 第3ハイサイドダイオード
Q6 第3ローサイドスイッチ
D6 第3ローサイドダイオード

Claims (15)

  1. バッテリが出力する直流を3相の交流に変換し、当該3相の交流を車両の3相のモータに供給して駆動するための車両用モータ駆動制御装置であって、
    前記バッテリの正極が接続される電源端子、及び、前記バッテリの負極が接続される接地端子と、
    前記モータの第1コイルに接続される第1モータ端子、前記モータの第2コイルに接続される第2モータ端子、及び、前記モータの第3コイルに接続される第3モータ端子と、
    前記電源端子と前記接地端子との間でハイサイドスイッチとローサイドスイッチとが直列に接続されて構成されるとともに、前記ハイサイドスイッチと前記ローサイドスイッチとの接続点がそれぞれ前記第1ないし第3モータ端子に接続され、互いに並列に接続される第1ないし第3ハーフブリッジと、
    前記モータMを駆動するように前記第1ないし第3ハーフブリッジを制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、
    前記モータの位相に応じて、前記ハイサイドスイッチをオフする制御とPWM制御とを切り換えるとともに、前記ローサイドスイッチをオンする制御とPWM制御とを切換え、
    さらに、前記ハイサイドスイッチのPWM制御時には、前記ハイサイドスイッチと前記ローサイドスイッチとが相補的にオン/オフするように前記ローサイドスイッチをPWM制御するようにして、前記モータを120度通電又は180度通電するように、前記第1ないし第3ハーフブリッジを制御する
    ことを特徴とする車両用モータ駆動制御装置。
  2. 前記第1ハーフブリッジは、
    一端が前記電源端子に接続され且つ他端が前記第1モータ端子に接続された第1ハイサイドスイッチと、
    カソードが前記第1ハイサイドスイッチの一端に接続され且つアノードが前記第1ハイサイドスイッチの他端に接続された第1ハイサイドダイオードと、
    一端が前記第1モータ端子に接続され且つ他端が前記接地端子に接続された第1ローサイドスイッチと、
    カソードが前記第1ローサイドスイッチの一端に接続され且つアノードが前記第1ローサイドスイッチの他端に接続された第1ローサイドダイオードと、を有し、
    前記第2ハーフブリッジは、
    一端が前記電源端子に接続され且つ他端が前記第2モータ端子に接続された第2ハイサイドスイッチと、
    カソードが前記第2ハイサイドスイッチの一端に接続され且つアノードが前記第2ハイサイドスイッチの他端に接続された第2ハイサイドダイオードと、
    一端が前記第2モータ端子MT2に接続され且つ他端が前記接地端子に接続された第2ローサイドスイッチと、
    カソードが前記第2ローサイドスイッチの一端に接続され且つアノードが前記第2ローサイドスイッチの他端に接続された第2ローサイドダイオードと、を有し、
    前記第3ハーフブリッジは、
    一端が前記電源端子に接続され且つ他端が前記第3モータ端子に接続された第3ハイサイドスイッチと、
    カソードが前記第3ハイサイドスイッチの一端に接続され且つアノードが前記第3ハイサイドスイッチの他端に接続された第3ハイサイドダイオードと、
    一端が前記第3モータ端子に接続され且つ他端が前記接地端子に接続された第3ローサイドスイッチと、
    カソードが前記第3ローサイドスイッチの一端に接続され且つアノードが前記第3ローサイドスイッチの他端に接続された第3ローサイドダイオードと、を有する
    ことを特徴とする請求項1に記載の車両用モータ駆動制御装置。
  3. 前記制御部は、
    前記モータを120度通電する場合に、
    第1ステージにおいて、前記第1ハイサイドスイッチ及び第1ローサイドスイッチをPWM制御し、前記第2ハイサイドスイッチをオフするとともに第2ローサイドスイッチをPWM制御し、且つ、前記第3ハイサイドスイッチをオフするとともに第3ローサイドスイッチをオンし、
    前記第1ステージに続く第2ステージにおいて、前記第1ハイサイドスイッチをオフするとともに第1ローサイドスイッチをPWM制御し、前記第2ハイサイドスイッチ及び第2ローサイドスイッチをPWM制御し、且つ、前記第3ハイサイドスイッチをオフするとともに第3ローサイドスイッチをオンし、
    前記第2ステージに続く第3ステージにおいて、前記第1ハイサイドスイッチをオフするとともに第1ローサイドスイッチをオンし、前記第2ハイサイドスイッチ及び第2ローサイドスイッチをPWM制御し、且つ、前記第3ハイサイドスイッチをオフするとともに第3ローサイドスイッチをPWM制御する
    ことを特徴とする請求項2に記載の車両用モータ駆動制御装置。
  4. 前記制御部は、
    前記モータを180度通電する場合に、
    第4ステージにおいて、前記第1ハイサイドスイッチ及び第1ローサイドスイッチをPWM制御し、前記第2ハイサイドスイッチをオフするとともに第2ローサイドスイッチをオンし、且つ、前記第3ハイサイドスイッチ及び第3ローサイドスイッチをPWM制御し、
    前記第4ステージに続く第5ステージにおいて、前記第1ハイサイドスイッチ及び第1ローサイドスイッチをPWM制御し、前記第2ハイサイドスイッチをオフするとともに第2ローサイドスイッチをオンし、且つ、前記第3ハイサイドスイッチをオフするとともに第3ローサイドスイッチをオンし、
    前記第5ステージに続く第6ステージにおいて、前記第1ハイサイドスイッチ及び第1ローサイドスイッチをPWM制御し、前記第2ハイサイドスイッチ及び第2ローサイドスイッチをPWM制御し、且つ、前記第3ハイサイドスイッチをオフするとともに第3ローサイドスイッチをオンする
    ことを特徴とする請求項3に記載の車両用モータ駆動制御装置。
  5. 前記モータの位相を検出し、検出した前記モータの位相に応じた検出信号を出力する検出部をさらに備え、
    前記制御部は、
    前記検出部が検出した前記モータの位相に基づいて、前記第1ないし第3ハーフブリッジを制御する
    ことを特徴とする請求項4に記載の車両用モータ駆動制御装置。
  6. 前記制御部は、
    前記検出信号に基づいて、モータの回転速度を取得する
    ことを特徴とする請求項5に記載の車両用モータ駆動制御装置。
  7. 前記制御部は、
    前記モータの回転速度が予め設定した閾値回転速度未満である場合には、前記モータを120度通電するように、前記第1ないし第3ハーフブリッジを制御する
    ことを特徴とする請求項6に記載の車両用モータ駆動制御装置。
  8. 前記制御部は、
    前記モータの回転速度が前記閾値回転速度以上である場合には、前記モータを180度通電するように、前記第1ないし第3ハーフブリッジを制御する
    ことを特徴とする請求項7に記載の車両用モータ駆動制御装置。
  9. 前記制御部は、
    PWM制御により前記ハイサイドスイッチをオン/オフする周波数を、PWM制御により前記ローサイドスイッチをオン/オフする周波数と同じにする
    ことを特徴とする請求項1に記載の車両用モータ駆動制御装置。
  10. 前記車両は、電動二輪車であり、
    前記車両用モータ駆動制御装置は、電動二輪車に積載され、
    前記モータは、前記電動二輪車の車輪に接続されている
    ことを特徴とする請求項4に記載の駆動装置。
  11. 前記バッテリは、前記電動二輪車に積載されている場合には、回生により充電されないようになっており、
    前記バッテリが前記電動二輪車に積載されていない場合に、外部の充電装置により充電されるようになっている
    ことを特徴とする請求項10に記載の車両用モータ駆動制御装置。
  12. 前記電動二輪車の車輪の回転を前記モータによりブレーキする場合に、前記モータの逆起電力が前記バッテリに回生されないようになっている
    ことを特徴とする請求項11に記載の車両用モータ駆動制御装置。
  13. 前記検出部は、
    前記モータの位相に応じた検出信号を前記制御部に出力するホールセンサである
    ことを特徴とする請求項8に記載の車両用モータ駆動制御装置。
  14. 前記第1ないし第3ハイサイドスイッチ、及び、前記第1ないし第3ローサイドスイッチは、それぞれ、一端がドレインであり、他端がソースであるMOSトランジスタである
    ことを特徴とする請求項4に記載の車両用モータ駆動制御装置。
  15. バッテリが出力する直流を3相の交流に変換し、当該3相の交流を車両の3相のモータに供給して駆動するための車両用モータ駆動制御装置であって、前記バッテリの正極が接続される電源端子、及び、前記バッテリの負極が接続される接地端子と、前記モータの第1コイルに接続される第1モータ端子、前記モータの第2コイルに接続される第2モータ端子、及び、前記モータの第3コイルに接続される第3モータ端子と、前記電源端子と前記接地端子との間でハイサイドスイッチとローサイドスイッチとが直列に接続されて構成されるとともに、前記ハイサイドスイッチと前記ローサイドスイッチとの接続点がそれぞれ前記第1ないし第3モータ端子に接続され、互いに並列に接続される第1ないし第3ハーフブリッジと、前記モータMを駆動するように前記第1ないし第3ハーフブリッジを制御する制御部と、を備えた車両用モータ駆動制御装置の制御方法であって、
    前記制御部は、
    前記モータの位相に応じて、前記ハイサイドスイッチをオフする制御とPWM制御とを切り換えるとともに、前記ローサイドスイッチをオンする制御とPWM制御とを切換え、
    さらに、前記ハイサイドスイッチのPWM制御時には、前記ハイサイドスイッチと前記ローサイドスイッチとが相補的にオン/オフするように前記ローサイドスイッチをPWM制御するようにして、前記モータを120度通電又は180度通電するように、前記第1ないし第3ハーフブリッジを制御する
    ことを特徴とする車両用モータ駆動制御装置の制御方法。
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