JPWO2020116374A1 - 過電流検出装置、及びモータユニット - Google Patents

Abstract

過電流検出装置は、複数相の交流信号を生成するインバータ部が備える各相の交流信号を生成する交流生成部に流れる電流を電圧に変換して検出可能であり、複数相の各相に対応するシャント抵抗と、シャント抵抗の検出端子を、抵抗を介して複数相分を１つの中性点に結線した結線部と、結線部の中性点の電圧に基づいて、インバータ部に過電流が生じていることを判定する過電流判定部とを備える。また、本発明の一態様は、前記複数相の交流信号を駆動信号として生成する前記インバータ部と、前記インバータ部が生成した前記駆動信号に基づいて、駆動するモータと、上記の過電流検出装置とを備えるモータユニットである。

Description

本発明は、過電流検出装置、及びモータユニットに関する。

近年、例えば、３相モータなどのモータユニットの過電流を検出する技術が知られている（例えば、日本国公開公報特開２０１０−２７９１２５号公報を参照）。このような過電流の検出技術では、例えば、３相の駆動電流のそれぞれを個別に検出して過電流を検出していた。

日本国公開公報：特開２０１０−２７９１２５号公報

しかしながら、上述した技術では、各相の駆動電流をそれぞれ個別に検出するため、例えば、部品数が多くなり、構成を簡略化、又は省スペース化することが困難であった。

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、構成を簡略化、又は省スペース化することができる過電流検出装置、及びモータユニットを提供することにある。

上記問題を解決するために、本発明の一態様は、複数相の交流信号を生成するインバータ部が備える各相の交流信号を生成する交流生成部に流れる電流を電圧に変換して検出可能であり、 前記複数相の各相に対応するシャント抵抗と、前記シャント抵抗の検出端子を、抵抗を介して前記複数相分を１つの中性点に結線した結線部と、前記結線部の中性点の電圧に基づいて、前記インバータ部に過電流が生じていることを判定する過電流判定部とを備える過電流検出装置である。

また、本発明の一態様は、前記複数相の交流信号を駆動信号として生成する前記インバータ部と、前記インバータ部が生成した前記駆動信号に基づいて、駆動するモータと、上記の過電流検出装置とを備えるモータユニットである。

また、本発明の一態様は、複数相の交流信号を生成するインバータ部が備える各相の交流信号を生成する交流生成部に流れる電流を電圧に変換して検出可能であり、 前記複数相の各相に対応するシャント抵抗と、前記シャント抵抗の検出端子を、抵抗を介して前記複数相分を１つの中性点に結線した結線部と、前記結線部の中性点の電圧に基づいて、前記インバータ部に過電流が生じていると判定された場合に、過電流異常の対応処理を行う対応処理部とを備える過電流検出装置である。

本発明によれば、構成を簡略化、又は省スペース化することができる。

図１は、第１の実施形態によるモータユニットの一例を示すブロック図である。 図２は、第１の実施形態における過電流判定部の動作の一例を示すタイムチャートである。 図３は、第１の実施形態による制御部の動作の一例を示すフローチャートである。 図４は、第２の実施形態によるモータユニットの一例を示すブロック図である。 図５は、第２の実施形態による制御部の動作の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態による過電流検出装置、及びモータユニットについて、図面を参照して説明する。

［第１の実施形態］

図１は、第１の実施形態によるモータユニット１の一例を示すブロック図である。

図１に示すように、モータユニット１は、インバータ部２０と、結線部３０と、過電流判定部４０と、制御部６０と、モータＭＴとを備える。

インバータ部２０は、後述する制御部６０の制御に基づいて、複数相の交流信号を生成し、当該複数相の交流信号を駆動信号として、モータＭＴに出力する。インバータ部２０は、例えば、Ｕ相信号、Ｖ相信号、及びＷ相信号の３相の交流信号を生成する。

また、インバータ部２０は、交流生成部（２１−１、２１−２、２１−３）と、シャント抵抗（２２−１、２２−２、２２−３）と、インバータ駆動部２３とを備える。

なお、本実施形態において、交流生成部２１−１と、交流生成部２１−２と、交流生成部２１−３とは、同一の構成であり、モータユニット１が備える任意の交流生成部を示す場合、又は特に区別しない場合には、交流生成部２１として説明する。

また、本実施形態において、シャント抵抗２２−１と、シャント抵抗２２−２と、シャント抵抗２２−３とは、同一の構成であり、モータユニット１が備える任意のシャント抵抗を示す場合、又は特に区別しない場合には、シャント抵抗２２として説明する。

交流生成部２１は、電源供給線とＧＮＤ線との間に直列に接続された２つのスイッチング素子を備え、モータＭＴを駆動する交流信号を生成する。

交流生成部２１−１は、３相の交流信号のうちのＵ相信号を生成して、当該Ｕ相信号を駆動信号としてモータＭＴに供給する。交流生成部２１−１は、スイッチング素子Ｑ１と、スイッチング素子Ｑ２とを備える。スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２とは、例えば、ＦＷＤ（Free Wheeling Diode）付きのＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）であり、シャント抵抗２２−１を介して、電源供給線とＧＮＤ線との間に直列に接続されている。ここで、ＦＷＤは、負荷電流を転流させるためのダイオードである。スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２とのそれぞれは、ゲート端子にインバータ駆動部２３から出力される制御信号が供給されてスイッチング制御され、スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２との間のノードＮ１からＵ相信号を出力する。

交流生成部２１−２は、３相の交流信号のうちのＶ相信号を生成して、当該Ｖ相信号を駆動信号としてモータＭＴに供給する。交流生成部２１−２は、スイッチング素子Ｑ３と、スイッチング素子Ｑ４とを備える。スイッチング素子Ｑ３とスイッチング素子Ｑ４とは、例えば、ＦＷＤ付きのＩＧＢＴであり、シャント抵抗２２−２を介して、電源供給線とＧＮＤ線との間に直列に接続されている。スイッチング素子Ｑ３とスイッチング素子Ｑ４とのそれぞれは、ゲート端子にインバータ駆動部２３から出力される制御信号が供給されてスイッチング制御され、スイッチング素子Ｑ３とスイッチング素子Ｑ４との間のノードＮ３からＶ相信号を出力する。

交流生成部２１−３は、３相の交流信号のうちのＷ相信号を生成して、当該Ｗ相信号を駆動信号としてモータＭＴに供給する。交流生成部２１−３は、スイッチング素子Ｑ５と、スイッチング素子Ｑ６とを備える。スイッチング素子Ｑ５とスイッチング素子Ｑ６とは、例えば、ＦＷＤ付きのＩＧＢＴであり、シャント抵抗２２−３を介して、電源供給線とＧＮＤ線との間に直列に接続されている。スイッチング素子Ｑ５とスイッチング素子Ｑ６とのそれぞれは、ゲート端子にインバータ駆動部２３から出力される制御信号が供給されてスイッチング制御され、スイッチング素子Ｑ５とスイッチング素子Ｑ６との間のノードＮ５からＷ相信号を出力する。

シャント抵抗２２は、インバータ部２０が備える各相の交流信号を生成する交流生成部２１に流れる電流を電圧に変換して検出可能にする。シャント抵抗２２は、例えば、交流生成部２１とＧＮＤ線との間に配置される。

シャント抵抗２２−１は、交流生成部２１−１とＧＮＤ線との間に配置され、Ｕ相に対応する。交流生成部２１−１と、シャント抵抗２２−１との間のノードＮ２は、Ｕ相に対応する検出端子であり、交流生成部２１−１に流れる電流Ｉｕを電圧に変換した電圧Ｖｕを出力する。

シャント抵抗２２−２は、交流生成部２１−２とＧＮＤ線との間に配置され、Ｖ相に対応する。交流生成部２１−２と、シャント抵抗２２−２との間のノードＮ４は、Ｖ相に対応する検出端子であり、交流生成部２１−２に流れる電流Ｉｖを電圧に変換した電圧Ｖｖを出力する。

シャント抵抗２２−３は、交流生成部２１−３とＧＮＤ線との間に配置され、Ｗ相に対応する。交流生成部２１−３と、シャント抵抗２２−３との間のノードＮ６は、Ｗ相に対応する検出端子であり、交流生成部２１−３に流れる電流Ｉｗを電圧に変換した電圧Ｖｗを出力する。

インバータ駆動部２３は、制御部６０の制御に基づいて、インバータ部２０を動作させる制御信号を出力する。インバータ駆動部２３は、スイッチング素子Ｑ１〜スイッチング素子Ｑ６のゲート端子に、各スイッチング素子のスイッチングを制御する制御信号を供給する。

モータＭＴは、例えば、３相モータであり、インバータ部２０が出力する３相の駆動信号（Ｕ相信号、Ｖ相信号、及びＷ相信号）に基づいて駆動する。

なお、本実施形態において、上述した３相の各相に対応するシャント抵抗２２と、結線部３０と、過電流判定部４０とは、過電流検出装置１０に対応する。

結線部３０は、シャント抵抗２２の検出端子を、抵抗３１を介して複数相分を１つの中性点に結線する。結線部３０は、抵抗３１−１と、抵抗３１−２と、抵抗３１−３とを備え、スター結線によりこれらの抵抗３１を結線する。ここで、抵抗３１−１と、抵抗３１−２と、抵抗３１−３とは、例えば、同一の抵抗値であり、結線部３０が備える任意の抵抗を示す場合、又は特に区別しない場合には、抵抗３１として説明する。

抵抗３１−１は、シャント抵抗２２−１の検出端子（ノードＮ２）と、中性点であるノードＮ７との間に接続され、抵抗３１−２は、シャント抵抗２２−２の検出端子（ノードＮ４）と、中性点であるノードＮ７との間に接続されている。また、抵抗３１−３は、シャント抵抗２２−３の検出端子（ノードＮ６）と、中性点であるノードＮ７との間に接続されている。ここで、中性点の電圧Ｖｎは、下記の数式（１）で表される。

中性点の電圧Ｖｎ＝（Ｖｕ＋Ｖｖ＋Ｖｗ）／３ ・・・ （１）

このように、結線部３０は、ノードＮ７の中性点から各相に対応する検出端子の電圧の平均電圧（Ｖｎ）を出力する。なお、各相に対応する抵抗３１の抵抗値は、中性点の電圧Ｖｎが、各相に対応するシャント抵抗２２の検出端子の電圧（Ｖｕ、Ｖｖ、及びＶｗ）の平均電圧になるように定められている。具体的には、抵抗３１−１と、抵抗３１−２と、抵抗３１−１とは、等しい抵抗値に設定されている。

抵抗１１及び抵抗１２は、電源供給線とＧＮＤ線との間に、直接に接続され、抵抗分圧により基準電圧Ｖｏｃを生成する。なお、基準電圧Ｖｏｃは、過電流が発生していることを判定するための所定の電圧の一例である。直列に接続された抵抗１１と抵抗１２との間のノードＮ８には、抵抗１１の抵抗値と、抵抗１２の抵抗値との抵抗比に応じた基準電圧Ｖｏｃが出力される。

過電流判定部４０は、結線部３０の中性点の電圧Ｖｎに基づいて、インバータ部２０に過電流が生じていることを判定する。過電流判定部４０は、中性点の電圧Ｖｎと基準電圧Ｖｏｃとを比較するコンパレータ４１を備え、中性点の電圧Ｖｎが基準電圧Ｖｏｃ以上である場合に、過電流が生じていると判定する。ここで、コンパレータ４１は、比較部の一例である。また、過電流判定部４０は、コンパレータ４１と、コンデンサ（４２、５１）と、抵抗（４３、５２）とを備える。

コンパレータ４１は、−入力端子（反転入力端子）に結線部３０の中性点であるノードＮ７が接続され、＋入力端子（非反転入力端子）に上述したノードＮ８が接続されている。また、コンパレータ４１は、中性点の電圧Ｖｎと基準電圧Ｖｏｃとの比較結果である出力信号を制御部６０に出力する。

コンパレータ４１は、例えば、中性点の電圧Ｖｎが基準電圧Ｖｏｃ以上になった場合に、ロウ状態（Ｌｏｗ状態）を出力する。また、コンパレータ４１は、例えば、中性点の電圧Ｖｎが基準電圧Ｖｏｃ未満になった場合に、ハイ状態（Ｈｉｇｈ状態）を出力する。

コンデンサ４２は、コンパレータ４１の２つの電源端子の間に接続され、電源供給線とＧＮＤ線との間の電源ノイズを低減する平滑コンデサとして機能する。

抵抗４３は、コンパレータ４１の出力線と、電源供給線との間に接続され、コンパレータ４１の出力線を通常ハイ状態（Ｈ状態）に保持するプルアップ抵抗として機能する。

コンデンサ５１は、上述した中性点のノードＮ７と、ＧＮＤ線との間に配置されている。また、抵抗５２は、中性点のノードＮ７と、電源供給線との間に接続されている。コンデンサ５１及び抵抗５２と、抵抗３１−１〜抵抗３１−３とは、フィルタ部５０に対応する。

フィルタ部５０は、中性点の電圧Ｖｎから、インバータ部２０を駆動する駆動信号の周波数を含む周波数帯域の成分を低減させる。フィルタ部５０は、例えば、ローパスフィルタであり、インバータ部２０のスイッチングノイズを中性点の電圧Ｖｎから低減させる。

制御部６０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などを含むプロセッサであり、モータユニット１を統括的に制御する。制御部６０は、外部から入力された駆動指令と、例えば、不図示のモータＭＴの駆動状態検出部が検出した駆動状態とが一致するように、インバータ駆動部２３を制御する。

また、制御部６０は、過電流判定部４０がインバータ部２０に過電流が生じていると判定した場合に、過電流異常の対応処理を実行する。すなわち、制御部６０は、コンパレータ４１の出力信号が、ロウ状態になった場合に、過電流異常の対応処理を実行する。また、制御部６０は、コンパレータ４１の出力信号が、ハイ状態である場合に、インバータ部２０に過電流が生じていないものとして、過電流異常の対応処理を実行しない。制御部６０は、過電流が生じている場合に、過電流異常の対応処理として、例えば、モータＭＴの駆動を停止させる、及び、過電流異常が発生した旨を示す警告を外部に出力する、等の処理を実行する。本実施形態において、制御部６０は、結線部３０の中性点の電圧Ｖｎに基づいて、インバータ部２０に過電流が生じていると判定された場合に、過電流異常の対応処理を行う対応処理部に対応する。

次に、図面を参照して、本実施形態による過電流検出装置１０の動作について説明する。

過電流検出装置１０において、まず、各相のシャント抵抗２２が、インバータ部２０の各相の電流（Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ）を、電流に対応する電圧（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）に変換する。シャント抵抗２２−１は、インバータ部２０の交流生成部２１−１に流れる電流Ｉｕを電圧Ｖｕに変換し、検出端子であるノードＮ２から出力する。また、シャント抵抗２２−２は、インバータ部２０の交流生成部２１−２に流れる電流Ｉｖを電圧Ｖｖに変換し、検出端子であるノードＮ４から出力する。また、シャント抵抗２２−３は、インバータ部２０の交流生成部２１−３に流れる電流Ｉｗを電圧Ｖｗに変換し、検出端子であるノードＮ６から出力する。

次に、結線部３０は、スター結線により上述した電圧Ｖｕ、電圧Ｖｖ、及び電圧Ｖｗを平均した中性点の電圧Ｖｎを出力する。すなわち、結線部３０は、上述した数式（１）により示される電圧ＶｎをノードＮ７から出力する。

次に、過電流判定部４０のコンパレータ４１は、抵抗１１及び抵抗１２が抵抗分圧で生成した基準電圧Ｖｏｃと、上述した中性点の電圧Ｖｎとを比較して、比較結果を制御部６０に出力する。コンパレータ４１は、中性点の電圧Ｖｎが基準電圧Ｖｏｃ以上である場合に、ロウ状態を出力する。また、コンパレータ４１は、中性点の電圧Ｖｎが基準電圧Ｖｏｃ未満である場合に、ハイ状態を出力する。ここで、図２を参照して、過電流判定部４０の動作について説明する。

図２は、実施形態における過電流判定部４０の動作の一例を示すタイムチャートである。

図２において、各グラフは、上から順に、インバータ部２０の各相の電流値、中性点の電圧Ｖｎ、及びコンパレータ４１の出力電圧を示している。また、各グラフの横軸は、時間を示している。

図２において、波形Ｗ１は、電流Ｉｕを示し、波形Ｗ２は、電流Ｉｖを示し、波形Ｗ３は、電流Ｉｗを示している。また、波形Ｗ４は、中性点の電圧Ｖｎを示し、波形Ｗ５は、コンパレータ４１の出力電圧を示している。

結線部３０は、中性点の電圧Ｖｎに、各相の電流Ｉｕ、電流Ｉｖ、及び電流Ｉｗの平均値に対応する電圧である電圧Ｖｕ、電圧Ｖｖ、及び電圧Ｖｗの平均電圧Ｖｎを出力する（波形Ｗ４を参照）。インバータ部２０及びモータＭＴの動作電流が正常な状態である場合には、中性点の電圧Ｖｎが、基準電圧Ｖｏｃ未満であり、コンパレータ４１の出力電圧は、ハイ状態を出力する。

また、時刻Ｔ１において、中性点の電圧Ｖｎが、基準電圧Ｖｏｃ以上になると、コンパレータ４１は、出力をハイ状態からロウ状態に変更する（波形Ｗ５を参照）。すなわち、コンパレータ４１は、過電流が生じている判定して、ロウ状態を出力する。

次に、図３を参照して、制御部６０の動作について説明する。

図３は、本実施形態による制御部６０の動作の一例を示すフローチャートである。

図３に示すように、まず、制御部６０は、過電流が発生しているか否かを判定する（ステップＳ１０１）。制御部６０は、中性点の電圧Ｖｎが、基準電圧Ｖｏｃ以上になったか否かのコンパレータ４１による出力によって、過電流が発生しているか否かを判定する。すなわち、制御部６０は、コンパレータ４１の出力が、ロウ状態になった場合に、過電流が発生していると判定する。制御部６０は、過電流が発生している場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ１０２に進める。また、制御部６０は、過電流が発生していない場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）に、処理をステップＳ１０１に戻す。

ステップＳ１０２において、制御部６０は、過電流異常の対応処理を実行する。制御部６０は、例えば、モータＭＴの駆動を停止させる処理、及び、過電流異常が発生した旨を示す警告を外部に出力する処理、等を実行する。ステップＳ１０２の処理後に、制御部６０は、処理を終了する。

なお、上述したステップＳ１０１及びステップＳ１０２の処理は、コンパレータ４１の出力がロウ状態になったことをトリガとする割込み処理により実行されてもよい。

以上説明したように、本実施形態による過電流検出装置１０は、複数相の各相に対応するシャント抵抗２２と、結線部３０と、過電流判定部４０とを備える。複数相の各相に対応するシャント抵抗２２は、複数相の交流信号を生成するインバータ部２０が備える各相の交流信号を生成する交流生成部２１に流れる電流を電圧に変換して検出可能である。結線部３０は、シャント抵抗２２の検出端子を、抵抗３１を介して複数相分を１つの中性点に結線する。過電流判定部４０は、結線部３０の中性点の電圧に基づいて、インバータ部２０に過電流が生じていることを判定する。

これにより、本実施形態による過電流検出装置１０は、インバータ部２０の各相に流れる駆動電流を１か所の中性点の電圧を検出することで検出することができるため、過電流を検出するための構成を簡略化することができる。よって、本実施形態による過電流検出装置１０は、構成を簡略化、又は省スペース化することができる。また、本実施形態による過電流検出装置１０は、各相の駆動電流のそれぞれを個別に検出して過電流を検出する必要がないため、部品数を低減することが可能であり、製造コストを低減することができる。

例えば、電流の検出などに用いるコンパレータやオペアンプは、１つのＩＣに４素子入りのものが一般的である。また、モータＭＴの制御には、例えば、モータＭＴの回転位置の把握に、３か所に配置したホール素子などの検出信号を用いるものがある。このような場合には、本実施形態による過電流検出装置１０は、３つのホール素子の検出用の３つの素子と、上述した中性点の電圧用の１つの素子とで、合計４素子になるため、１つのＩＣでこれらの処理を賄うことができる。そのため、本実施形態による過電流検出装置１０は、搭載する部品（ＩＣ）の素子の無駄を低減することができる。

また、本実施形態では、過電流判定部４０は、中性点の電圧Ｖｎと所定の電圧（例えば、基準電圧Ｖｏｃ）とを比較する比較部（例えば、コンパレータ４１）を備える。過電流判定部４０は、中性点の電圧Ｖｎが所定の電圧以上である場合に、過電流が生じていると判定する。

これにより、本実施形態による過電流検出装置１０は、比較部を用いることで、より簡易な構成により、容易に過電流が生じていることを判定することができる。

また、本実施形態による過電流検出装置１０は、中性点の電圧から、インバータ部２０を駆動する駆動信号の周波数を含む周波数帯域の成分を低減させるフィルタ部５０を備える。例えば、フィルタ部５０は、ローパスフィルタである。

これにより、本実施形態による過電流検出装置１０は、例えば、インバータ部２０のスイッチングによるノイズなどによる過電流の誤検出を低減することができる。

また、本実施形態では、各相に対応する抵抗３１の抵抗値は、中性点の電圧Ｖｎが、各相に対応する検出端子の電圧（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）の平均電圧になるように定められている。すなわち、各相に対応する抵抗３１の抵抗値は、等しい値である。

これにより、本実施形態による過電流検出装置１０は、簡易な構成により、中性点の電圧Ｖｎを平均電圧にすることができ、適切に過電流異常を検出することができる。

また、本実施形態によるモータユニット１は、インバータ部２０と、モータＭＴと、上述した過電流検出装置１０とを備える。インバータ部２０は、複数相の交流信号を駆動信号として生成する。モータＭＴは、インバータ部２０が生成した駆動信号に基づいて駆動する。過電流検出装置１０は、上述した複数相の各相に対応するシャント抵抗２２と、結線部３０と、過電流判定部４０とを備える。

これにより、本実施形態によるモータユニット１は、上述した過電流検出装置１０と同様の効果を奏し、構成を簡略化、又は省スペース化することができる。

また、本実施形態では、複数相が３相であり、モータＭＴが、３相モータである。

これにより、本実施形態によるモータユニット１は、３相モータにおいて、構成の簡略化、又は省スペース化を実現することができる。

なお、本実施形態において、過電流検出装置１０に制御部６０を含めてもよい。この場合、過電流検出装置１０は、シャント抵抗２２と、結線部３０と、制御部６０である対応処理部とを備える。複数相の各相に対応するシャント抵抗２２は、複数相の交流信号を生成するインバータ部２０が備える各相の交流信号を生成する交流生成部２１に流れる電流を電圧に変換して検出可能である。結線部３０は、シャント抵抗２２の検出端子を、抵抗３１を介して複数相分を１つの中性点に結線する。対応処理部は、結線部３０の中性点の電圧Ｖｎに基づいて、インバータ部２０に過電流が生じていると判定された場合に、過電流異常の対応処理を行う。

これにより、本実施形態による過電流検出装置１０は、構成を簡略化、又は省スペース化することができるとともに、インバータ部２０に過電流が生じている場合に、過電流異常の対応処理を行うことができる。

また、対応処理部は、インバータ部２０に過電流が生じている場合に、過電流異常の対応処理として、インバータ部２０が生成した複数相の交流信号を駆動信号として駆動するモータＭＴの駆動を停止させる、又は、過電流異常が発生した旨を示す警告を外部に出力する。

これにより、本実施形態による過電流検出装置１０は、インバータ部２０に過電流が生じている場合に、適切な過電流異常の対応処理を行うことができる。

［第２の実施形態］

次に、図面を参照して、第２の実施形態による過電流検出装置１０ａ及びモータユニット１ａについて説明する。

本実施形態では、上述した第１の実施形態においてコンパレータ４１で行っていた比較処理を制御部６０ａで行う場合の変形例について説明する。

図４は、第２の実施形態によるモータユニット１ａの一例を示すブロック図である。

図４に示すように、モータユニット１は、インバータ部２０と、結線部３０と、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）４４と、制御部６０ａと、モータＭＴとを備える。

なお、本実施形態では、３相の各相に対応するシャント抵抗２２と、結線部３０と、フィルタ部５０と、過電流判定部４０ａとは、過電流検出装置１０ａに対応する。ＡＤＣ４４と、制御部６０ａとは、本実施形態の過電流判定部４０ａに対応する。

また、図４において、図１と同一の構成には同一の符号を付与してその説明を省略する。

ＡＤＣ４４は、結線部３０の中性点の電圧Ｖｎを検出してデジタル信号に変換する。ＡＤＣ４４は、変換した電圧値を制御部６０ａに出力する。

制御部６０ａは、例えば、ＣＰＵなどを含むプロセッサであり、モータユニット１ａを統括的に制御する。制御部６０ａは、ＡＤＣ４４が変換した中性点の電圧Ｖｎの値が、所定の電圧（例えば、基準電圧Ｖｏｃ）以上であるか否かを判定することで、過電流が生じているか否かを判定する。

制御部６０ａは、例えば、ＣＰＵなどを含むプロセッサであり、モータユニット１ａを統括的に制御する。制御部６０ａは、電圧Ｖｎの値が、基準電圧Ｖｏｃ以上である場合に、過電流が生じていると判定する。また、制御部６０ａは、電圧Ｖｎの値が、基準電圧Ｖｏｃ未満である場合に、過電流が生じていないと判定する。このように、本実施形態では、制御部６０ａは、中性点の電圧Ｖｎと所定の電圧（例えば、基準電圧Ｖｏｃ）とを比較する比較部として機能する。

制御部６０ａは、インバータ部２０に過電流が生じていると判定した場合に、過電流異常の対応処理を実行する。

なお、制御部６０ａのその他の処理は、上述した第１の実施形態の制御部６０と同様であるため、ここではその説明を省略する。なお、本実施形態において、制御部６０ａは、結線部３０の中性点の電圧Ｖｎに基づいて、インバータ部２０に過電流が生じていると判定された場合に、過電流異常の対応処理を行う対応処理部に対応する。

次に、図５を参照して、本実施形態における制御部６０ａの動作について説明する。

図５は、本実施形態による制御部６０ａの動作の一例を示すフローチャートである。

図５に示すように、制御部６０ａは、まず、ＡＤＣ４４から中性点の電圧Ｖｎの値を取得する（ステップＳ２０１）。

次に、制御部６０ａは、ＡＤＣ４４から取得した電圧値（電圧Ｖｎの値）が、所定の電圧以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。ここで、所定の電圧は、例えば、基準電圧Ｖｏｃである。制御部６０ａは、ＡＤＣ４４から取得した電圧値が、所定の電圧以上である場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ２０３に進める。また、制御部６０ａは、ＡＤＣ４４から取得した電圧値が、所定の電圧未満である場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）に、処理を終了する。

ステップＳ２０３において、制御部６０ａは、過電流異常の対応処理を実行する。制御部６０ａは、例えば、モータＭＴの駆動を停止させる処理、及び、過電流異常が発生した旨を示す警告を外部に出力する処理、等を実行する。ステップＳ２０３の処理後に、制御部６０ａは、処理を終了する。

なお、制御部６０ａは、上述したステップＳ２０１からステップＳ２０３までの処理を定期的に実行する。

以上説明したように、本実施形態による過電流検出装置１０ａ及びモータユニット１ａでは、過電流検出装置１０ａが、複数相の各相に対応するシャント抵抗２２と、結線部３０と、過電流判定部４０ａとを備え、過電流判定部４０ａが、ＡＤＣ４４と、制御部６０ａとを備える。過電流判定部４０ａは、中性点の電圧Ｖｎと所定の電圧とを比較する比較部に対応する。

これにより、本実施形態による過電流検出装置１０ａ及びモータユニット１ａは、第１の実施形態と同様の効果を奏し、構成を簡略化、又は省スペース化することができる。

また、本実施形態による過電流検出装置１０ａ及びモータユニット１ａは、１素子分のコンパレータが未使用となるため、他の回路に未使用となったコンパレータを利用させる事も可能となる。

なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

例えば、上記の各実施形態において、複数相の一例として、３相である例を説明したが、複数相であれば、他の数の相に対応するようにしてもよい。

また、上記の各実施形態において、過電流検出装置１０（１０ａ）は、フィルタ部５０を備える例を説明したが、これに限定されるものではなく、フィルタ部５０を備えない構成であってもよい。また、フィルタ部５０は、ローパスフィルタに限定されるものではなく、バンドパスフィルタなどの他のフィルタであってもよい。

また、上記の第２の実施形態において、フィルタとして、デジタルフィルタを用いることができる。この場合、ＡＤＣ４４で取得した電圧Ｖｎのデジタル値に対して、デジタルフィルタを適用すればよい。この場合、コンデンサ５１を削減することができる。

また、上記の第１の実施形態において、コンパレータ４１は、ヒステリシス機能を有するものであってもよい。また、上記の第２の実施形態においても、ソフト的にヒステリシス機能を適用するものであってもよい。

これにより、過電流検出装置１０は、さらに過電流の誤検出を低減することができる。

また、上記の各実施形態において、スイッチング素子（Ｑ１〜Ｑ６）が、ＩＧＢＴである例を説明したが、これに限定されるものではなく、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）などの他のスイッチング素子を適用してもよい。

なお、上述した過電流検出装置１０（１０ａ）及びモータユニット１（１ａ）が備える各構成は、内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した過電流検出装置１０（１０ａ）及びモータユニット１（１ａ）が備える各構成の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより上述した過電流検出装置１０（１０ａ）及びモータユニット１（１ａ）が備える各構成における処理を行ってもよい。ここで、「記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行する」とは、コンピュータシステムにプログラムをインストールすることを含む。ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。

また、「コンピュータシステム」は、インターネットやＷＡＮ、ＬＡＮ、専用回線等の通信回線を含むネットワークを介して接続された複数のコンピュータ装置を含んでもよい。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。このように、プログラムを記憶した記録媒体は、ＣＤ−ＲＯＭ等の非一過性の記録媒体であってもよい。

また、記録媒体には、当該プログラムを配信するために配信サーバからアクセス可能な内部又は外部に設けられた記録媒体も含まれる。なお、プログラムを複数に分割し、それぞれ異なるタイミングでダウンロードした後に過電流検出装置１０（１０ａ）及びモータユニット１（１ａ）が備える各構成で合体される構成や、分割されたプログラムのそれぞれを配信する配信サーバが異なっていてもよい。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、ネットワークを介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、上述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

また、上述した機能の一部又は全部を、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路として実現してもよい。上述した各機能は個別にプロセッサ化してもよいし、一部、又は全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、又は汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。

Claims (8)

1. 
   複数相の交流信号を生成するインバータ部が備える各相の交流信号を生成する交流生成部に流れる電流を電圧に変換して検出可能であり、 前記複数相の各相に対応するシャント抵抗と、
   
   前記シャント抵抗の検出端子を、抵抗を介して前記複数相分を１つの中性点に結線した結線部と、
   
   前記結線部の中性点の電圧に基づいて、前記インバータ部に過電流が生じていることを判定する過電流判定部と
   
   を備える過電流検出装置。
2. 
   前記過電流判定部は、
   
   前記中性点の電圧と所定の電圧とを比較する比較部を備え、
   
   前記中性点の電圧が所定の電圧以上である場合に、過電流が生じていると判定する
   
   請求項１に記載の過電流検出装置。
3. 
   前記中性点の電圧から、前記インバータ部を駆動する駆動信号の周波数を含む周波数帯域の成分を低減させるフィルタ部を備える
   
   請求項１又は請求項２に記載の過電流検出装置。
4. 
   前記各相に対応する前記抵抗の抵抗値は、前記中性点の電圧が、前記各相に対応する前記検出端子の電圧の平均電圧になるように定められている
   
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の過電流検出装置。
5. 
   前記複数相の交流信号を駆動信号として生成する前記インバータ部と、
   
   前記インバータ部が生成した前記駆動信号に基づいて、駆動するモータと、
   
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の過電流検出装置と
   
   を備えるモータユニット。
6. 
   前記複数相が３相であり、前記モータが、３相モータである請求項５に記載のモータユニット。
7. 
   複数相の交流信号を生成するインバータ部が備える各相の交流信号を生成する交流生成部に流れる電流を電圧に変換して検出可能であり、 前記複数相の各相に対応するシャント抵抗と、
   
   前記シャント抵抗の検出端子を、抵抗を介して前記複数相分を１つの中性点に結線した結線部と、
   
   前記結線部の中性点の電圧に基づいて、前記インバータ部に過電流が生じていると判定された場合に、過電流異常の対応処理を行う対応処理部と
   
   を備える過電流検出装置。
8. 
   前記対応処理部は、前記インバータ部に過電流が生じている場合に、前記過電流異常の対応処理として、前記インバータ部が生成した前記複数相の交流信号を駆動信号として駆動するモータの駆動を停止させる、又は、前記過電流異常が発生した旨を示す警告を外部に出力する
   
   請求項７に記載の過電流検出装置。

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