JPWO2020194755A1 - モータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

モータ駆動装置（１）は、モータ（２）を駆動するインバータ回路（３）と、インバータ回路（３）を制御するインバータ制御装置（４）と、インバータ回路（３）を駆動するための電源を供給するゲート駆動用電源（５）と、インバータ回路（３）とゲート駆動用電源（５）とを接続するための回路パターン（７）と、回路パターン（７）に接続されており、インバータ制御装置（４）を駆動するための電源を供給する制御電源（８）と、回路パターン（７）に接続されており、モータ（２）の巻線の温度があらかじめ決められた温度を超えた場合にゲート駆動用電源（５）からインバータ回路（３）への電源の供給を遮断するサーマルスイッチ（１２）とを有する。

Description

本発明は、モータを駆動するモータ駆動装置に関する。

従来、モータ駆動装置のモータを保護するために、過電流検出回路がモータを駆動するインバータ回路に流れる過電流を検出した場合、インバータ制御装置がインバータ回路を制御するためのゲート駆動出力をインバータ回路に供給することを停止する技術が提案されている。過電流によりモータの巻線の温度が異常に上昇したことをサーマルスイッチにより検出し、サーマルスイッチが作動したことを示す信号をもとにインバータ制御装置がゲート駆動出力をインバータ回路に供給することを停止する技術も提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平８−６１２８７号公報

従来の技術では、過電流検出回路及びインバータ制御装置に不具合が生じると、モータを保護することができない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、過電流検出回路及びインバータ制御装置に不具合が生じてもモータを保護するモータ駆動装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るモータ駆動装置は、モータを駆動するインバータ回路と、インバータ回路を制御するインバータ制御装置と、インバータ回路を駆動するための電源を供給するゲート駆動用電源と、インバータ回路とゲート駆動用電源とを接続するための回路パターンと、回路パターンに接続されており、インバータ制御装置を駆動するための電源を供給する制御電源と、回路パターンに接続されており、モータの巻線の温度があらかじめ決められた温度を超えた場合にゲート駆動用電源からインバータ回路への電源の供給を遮断するサーマルスイッチとを有する。

本発明に係るモータ駆動装置は、過電流検出回路及びインバータ制御装置に不具合が生じてもモータを保護することができる。

実施の形態１に係るモータ駆動装置の構成を示す図 実施の形態２に係るモータ駆動装置の構成を示す図 実施の形態１に係るモータ駆動装置が有するインバータ制御装置の少なくとも一部の機能がプロセッサによって実現される場合のプロセッサを示す図 実施の形態１に係るモータ駆動装置が有するインバータ制御装置の少なくとも一部が処理回路によって実現される場合の処理回路を示す図

以下に、本発明の実施の形態に係るモータ駆動装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
まず、実施の形態１に係るモータ駆動装置１の構成を説明する。図１は、実施の形態１に係るモータ駆動装置１の構成を示す図である。モータ駆動装置１は、モータ２と、モータ２を駆動するインバータ回路３とを有する。インバータ回路３は、例えば複数の半導体素子によって構成される。半導体素子の例は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ又は金属酸化物シリコン電界効果トランスミッタである。インバータ回路３は、直流電圧を任意の交流電圧に変換する機能を有しており、交流電圧をモータ２に供給する。

モータ駆動装置１は、インバータ回路３を制御するインバータ制御装置４を更に有する。インバータ制御装置４は、演算を行うことによってインバータ回路３を制御するためのゲート駆動信号を得る演算部４１と、演算部４１によって得られたゲート駆動信号をもとしたゲート駆動出力をインバータ回路３に供給するゲート駆動回路４２とを有する。ゲート駆動出力は、インバータ回路３を制御するための信号である。

モータ駆動装置１は、インバータ回路３を駆動するための電源を供給するゲート駆動用電源５と、ゲート駆動用電源５に接続されている第１レギュレータ６と、インバータ回路３とゲート駆動用電源５とを接続するための回路パターン７とを更に有する。実施の形態１では、ゲート駆動用電源５は、インバータ回路３の半導体素子のゲートを駆動するための電源を供給する。モータ駆動装置１は、回路パターン７に接続されており、インバータ制御装置４を駆動するための電源を供給する制御電源８と、制御電源８に接続されている第２レギュレータ９とを更に有する。

モータ駆動装置１は、インバータ回路３の母線電流を検出する電流検出器１０を更に有する。電流検出器１０の例は、直流変流器、又は、シャント抵抗を有する装置である。モータ駆動装置１は、上記の母線電流の過電流を検出する機能を有していて、過電流を検出した場合に過電流を検出したことを示す過電流信号をインバータ制御装置４に出力する過電流検出回路１１を更に有する。

モータ駆動装置１は、回路パターン７に接続されており、モータ２の巻線の温度を検出し、モータ２の巻線の温度が上昇してあらかじめ決められた温度を超えた場合にゲート駆動用電源５からインバータ回路３への電源の供給を遮断するサーマルスイッチ１２を更に有する。サーマルスイッチ１２は、モータ２に取り付けられている。あらかじめ決められた温度は、モータ２に異常を生じさせない温度であって、例えば実験によって決定される。図１に示されていないが、モータ駆動装置１は、交流電圧を整流する整流回路と、整流された直流電圧を平滑する平滑コンデンサとを更に有する。

次に、実施の形態１に係るモータ駆動装置１の動作を説明する。例えばモータ２がロックすると、過電流がインバータ回路３に流れ、モータ２の巻線にも過電流が流れる。過電流検出回路１１及びインバータ制御装置４が正常に動作していれば、過電流検出回路１１は、電流検出器１０に過電流が流れたことを検出し、電流検出器１０に過電流が流れたことを示す過電流信号をインバータ制御装置４に出力する。インバータ制御装置４は、過電流信号をもとにゲート駆動出力の供給を停止する。

過電流検出回路１１又はインバータ制御装置４が例えば故障により正常に動作していない場合、サーマルスイッチ１２が設けられていなければ、インバータ制御装置４はゲート駆動出力を供給することを停止しない。その場合、過電流がモータ２の巻線に流れ続け、巻線の温度がモータ２に異常が生じる温度に上昇する可能性がある。実施の形態１では、モータ駆動装置１はサーマルスイッチ１２を有する。モータ２の巻線の温度があらかじめ決められた温度を超えた場合、サーマルスイッチ１２は、オフの状態になって、ゲート駆動用電源５からインバータ回路３への電源の供給を遮断する。上述の通り、あらかじめ決められた温度は、モータ２に異常を生じさせない温度である。

サーマルスイッチ１２は回路パターン７に接続されており、回路パターン７はインバータ回路３とゲート駆動用電源５とを接続するための回路であって、制御電源８は回路パターン７に接続されている。そのため、サーマルスイッチ１２がオフの状態になると、ゲート駆動用電源５からインバータ回路３への電源の供給が停止すると共に、制御電源８からインバータ制御装置４への電源の供給が停止する。その結果、インバータ回路３及びインバータ制御装置４の動作は停止する。これにより、モータ２の巻線への通電は停止され、モータ２の巻線の温度がモータ２に異常が生じる温度になることは抑制される。ひいては、モータ２に損傷が生じることは抑制される。

上述の通り、実施の形態１に係るモータ駆動装置１は、モータ２を駆動するインバータ回路３とインバータ回路３を駆動するための電源を供給するゲート駆動用電源５とを接続するための回路パターン７を有する。インバータ回路３を制御するインバータ制御装置４を駆動するための電源を供給する制御電源８は、回路パターン７に接続されている。モータ駆動装置１は、回路パターン７に接続されているサーマルスイッチ１２を更に有する。

サーマルスイッチ１２は、モータ２の巻線の温度があらかじめ決められた温度を超えた場合にゲート駆動用電源５からインバータ回路３への電源の供給を遮断する。つまり、モータ２の巻線の温度があらかじめ決められた温度を超えた場合、サーマルスイッチ１２はオフの状態になる。サーマルスイッチ１２がオフの状態になると、インバータ回路３及びインバータ制御装置４の動作は停止する。これにより、モータ２の巻線への通電は停止され、モータ２の巻線の温度がモータ２に異常が生じる温度になることは抑制される。ひいては、モータ２に損傷が生じることは抑制される。すなわち、実施の形態１に係るモータ駆動装置１は、過電流検出回路１１及びインバータ制御装置４に不具合が生じてもモータ２を保護することができる。

実施の形態２．
まず、実施の形態２に係るモータ駆動装置１Ａの構成を説明する。図２は、実施の形態２に係るモータ駆動装置１Ａの構成を示す図である。モータ駆動装置１Ａは、実施の形態１に係るモータ駆動装置１が有するすべての構成要素を有すると共に、モータ駆動装置１が有しない構成要素を有する。実施の形態２では、実施の形態１との相違点を主に説明する。

モータ駆動装置１Ａは、過電流検出回路１１から出力された過電流信号を保持する機能を有するラッチ回路１３を更に有する。ラッチ回路１３の一部は、メモリであってもよい。メモリの例は、半導体メモリである。

モータ駆動装置１Ａは、インバータ制御装置４から出力されたゲート駆動出力を受け取り、ラッチ回路１３が過電流信号を保持した場合、インバータ制御装置４から出力されたゲート駆動出力がインバータ回路３に供給されることを停止するバッファ回路１４を更に有する。更に言うと、ラッチ回路１３は、過電流信号を保持した場合、過電流信号をバッファ回路１４に出力する。バッファ回路１４は、ラッチ回路１３が過電流信号を保持した場合、ラッチ回路１３から出力された過電流信号を受け取り、インバータ制御装置４から受け取ったゲート駆動出力をインバータ回路３に出力しない。

過電流検出回路１１は、過電流を検出しない場合、過電流を検出していないことを示す正常信号を出力してもよい。

次に、実施の形態２に係るモータ駆動装置１Ａの動作を説明する。例えばモータ２がロックすると、過電流がインバータ回路３に流れる。過電流がインバータ回路３に流れると、モータ２の巻線にも過電流が流れる。インバータ制御装置４は、正常に動作していれば、ゲート駆動出力を出力することを停止する。

インバータ制御装置４が例えば故障により正常に動作していない場合、バッファ回路１４が設けられていなければ、インバータ制御装置４から出力されたゲート駆動出力はインバータ回路３に供給される。その場合、過電流がモータ２の巻線に流れ続け、巻線の温度がモータ２に異常が生じる温度に上昇する可能性がある。実施の形態２では、モータ駆動装置１Ａは、ラッチ回路１３及びバッファ回路１４を有する。

ラッチ回路１３は、過電流検出回路１１から出力される過電流信号を保持する。過電流信号は、過電流検出回路１１が過電流を検出した場合にインバータ制御装置４に出力する過電流を検出したことを示す信号である。バッファ回路１４は、ラッチ回路１３が過電流信号を保持した場合、インバータ制御装置４から出力されたゲート駆動出力がインバータ回路３に供給されることを停止する。これにより、インバータ回路３の動作は停止し、モータ２の巻線への通電は停止され、モータ２の巻線の温度がモータ２に異常が生じる温度になることは抑制される。ひいては、モータ２に損傷が生じることは抑制される。

過電流検出回路１１は、過電流を検出しない場合、過電流を検出していないことを示す正常信号を出力してもよい。その場合、ラッチ回路１３は、過電流検出回路１１から出力される正常信号を保持し、正常信号をバッファ回路１４に出力する。バッファ回路１４は、ラッチ回路１３が正常信号を保持した場合、ラッチ回路１３から出力された正常信号を受け取り、インバータ制御装置４から受け取ったゲート駆動出力をインバータ回路３に供給する。つまり、バッファ回路１４は、ラッチ回路１３が正常信号を保持した場合、インバータ制御装置４から出力されたゲート駆動出力をインバータ回路３に供給させる。

上述の通り、実施の形態２に係るモータ駆動装置１Ａは、過電流検出回路１１がインバータ回路３の母線電流の過電流を検出して過電流信号を出力した場合、インバータ制御装置４から出力されたゲート駆動出力がインバータ回路３に供給されることを停止するバッファ回路１４を有する。ゲート駆動出力がインバータ回路３に供給されることが停止されると、インバータ回路３の動作は停止する。これにより、モータ２の巻線への通電は停止され、モータ２の巻線の温度がモータ２に異常が生じる温度になることは抑制される。ひいては、モータ２に損傷が生じることは抑制される。すなわち、実施の形態２に係るモータ駆動装置１Ａは、インバータ制御装置４に不具合が生じてもモータ２を保護することができる。

図３は、実施の形態１に係るモータ駆動装置１が有するインバータ制御装置４の少なくとも一部の機能がプロセッサ３１によって実現される場合のプロセッサ３１を示す図である。つまり、インバータ制御装置４の少なくとも一部の機能は、メモリ３２に格納されるプログラムを実行するプロセッサ３１によって実現されてもよい。プロセッサ３１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、又はＤＳＰ（Digital Signal Processor）である。図３には、メモリ３２も示されている。

インバータ制御装置４の少なくとも一部の機能がプロセッサ３１によって実現される場合、当該少なくとも一部の機能は、プロセッサ３１と、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェア及びファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェア又はファームウェアは、プログラムとして記述され、メモリ３２に格納される。プロセッサ３１は、メモリ３２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、インバータ制御装置４の少なくとも一部の機能を実現する。

インバータ制御装置４の少なくとも一部の機能がプロセッサ３１によって実現される場合、モータ駆動装置１は、インバータ制御装置４によって実行されるステップの少なくとも一部が結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ３２を有する。メモリ３２に格納されるプログラムは、インバータ制御装置４が実行する手順又は方法の少なくとも一部をコンピュータに実行させるものであるともいえる。

メモリ３２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）等の不揮発性もしくは揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク又はＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等である。

図４は、実施の形態１に係るモータ駆動装置１が有するインバータ制御装置４の少なくとも一部が処理回路３３によって実現される場合の処理回路３３を示す図である。つまり、インバータ制御装置４の少なくとも一部は、処理回路３３によって実現されてもよい。

処理回路３３は、専用のハードウェアである。処理回路３３は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化されたプロセッサ、並列プログラム化されたプロセッサ、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、又はこれらを組み合わせたものである。

インバータ制御装置４が有する複数の機能について、当該複数の機能の一部がソフトウェア又はファームウェアで実現され、当該複数の機能の残部が専用のハードウェアで実現されてもよい。このように、インバータ制御装置４が有する複数の機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって実現することができる。

実施の形態２に係るモータ駆動装置１Ａが有するラッチ回路１３及びバッファ回路１４の少なくとも一部の機能は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサによって実現されてもよい。当該メモリには、ラッチ回路１３及びバッファ回路１４によって実行されるステップの少なくとも一部が結果的に実行されることになるプログラムが格納される。ラッチ回路１３及びバッファ回路１４の少なくとも一部は、処理回路によって実現されてもよい。当該処理回路は、処理回路３３と同様の処理回路である。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略又は変更することも可能である。

１，１Ａ モータ駆動装置、２ モータ、３ インバータ回路、４ インバータ制御装置、５ ゲート駆動用電源、６ 第１レギュレータ、７ 回路パターン、８ 制御電源、９ 第２レギュレータ、１０ 電流検出器、１１ 過電流検出回路、１２ サーマルスイッチ、１３ ラッチ回路、１４ バッファ回路、３１ プロセッサ、３２ メモリ、３３ 処理回路、４１ 演算部、４２ ゲート駆動回路。

Claims (2)

1. モータを駆動するインバータ回路と、
   前記インバータ回路を制御するインバータ制御装置と、
   前記インバータ回路を駆動するための電源を供給するゲート駆動用電源と、
   前記インバータ回路と前記ゲート駆動用電源とを接続するための回路パターンと、
   前記回路パターンに接続されており、前記インバータ制御装置を駆動するための電源を供給する制御電源と、
   前記回路パターンに接続されており、前記モータの巻線の温度があらかじめ決められた温度を超えた場合に前記ゲート駆動用電源から前記インバータ回路への電源の供給を遮断するサーマルスイッチと
   を備えるモータ駆動装置。
2. モータを駆動するインバータ回路と、
   前記インバータ回路を制御するためのゲート駆動出力を出力するインバータ制御装置と、
   前記インバータ回路の母線電流の過電流を検出する機能を有していて、前記過電流を検出した場合に前記過電流を検出したことを示す過電流信号を出力する過電流検出回路と、
   前記過電流検出回路から出力された前記過電流信号を保持する機能を有するラッチ回路と、
   前記インバータ制御装置から出力された前記ゲート駆動出力を受け取り、前記ラッチ回路が前記過電流信号を保持した場合、前記インバータ制御装置から出力された前記ゲート駆動出力が前記インバータ回路に供給されることを停止するバッファ回路と
   を備えるモータ駆動装置。

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