KR20140113272A

KR20140113272A - 모터의 구동 제어 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20140113272A
Application number: KR20130110001A
Authority: KR
Inventors: 도미오 사카시타; 히로시 아오야기
Original assignee: 히다치 오토모티브 시스템즈 가부시키가이샤
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2013-09-12
Publication date: 2014-09-24
Also published as: US20140265965A1; JP2014180105A; JP5946786B2; CN104052340A; KR101721616B1; DE102013218314A1; CN104052340B; US9143075B2

Abstract

본 발명은 반도체 릴레이를 사용한 차단 회로를 구비하고, 인버터의 듀티 제어에 의하여 모터를 구동하는 제어 장치에 있어서, 상과 상 사이의 구동 듀티에 편차가 있는 운전 상황에서도 모터를 안정적으로 구동시킨다. 인버터 회로의 3상의 출력 라인을 모터의 각 상에 접속하는 동시에 승압 회로에 접속하고, 모터의 구동시에 승압 회로에서 승압된 출력을 모터의 각 상에 접속한 각 반도체 릴레이에 구동 신호로서 분배하며, 추가로 승압 회로의 작동을 정지하여 모터의 구동을 차단하는 스위치 회로를 승압 회로에 전원을 공급하는 라인에 설치한다.

Description

모터의 구동 제어 장치 및 방법{DRIVE CONTROL DEVICE AND DRIVE CONTROL METHOD FOR MOTOR}

본 발명은 모터의 구동을 정지하는 차단 회로를 구비한 모터의 구동 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

일본 공개 특허 공보 2006-21645호에는 전동 파워 스티어링 장치에 있어서, 인버터 회로와 모터를 연결하는 각 상(相)의 출력 라인에, 기계식 릴레이에 비하여 신뢰성이 높은 반도체 릴레이를 설치하고, 모터의 구동을 차단하는 경우에는 이 반도체 릴레이를 오프(OFF)로 하여 모터의 구동을 정지하는 것이 개시되어 있다.

그러나, 인버터 회로의 어떤 상이 다른 상과 비교하여, 특히 큰 듀티로 제어되는 운전 상황에서는 상기 듀티가 큰 상의 출력 라인에 있어서 모터 구동 중에 승압 회로의 승압이 이루어지지 않거나, 또는 승압이 부족하여, 반도체 릴레이가 오프가 되고, 모터의 구동이 정지해버릴 가능성이 있었다.

이에, 본 발명은 신뢰성이 높은 반도체 릴레이를 사용한 차단 회로를 구비한 모터의 구동 제어 장치 및 방법에 있어서, 구동 듀티의 크기가 상과 상 사이에 크게 다른 운전 상황에서도, 모터를 안정적으로 구동시키는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 관한 모터 구동 제어 장치는 n(≥3)상의 인버터 회로의 각 상의 출력 라인을, n상의 모터의 각 상에 접속하여, 인버터 회로의 출력 신호에 기초하여 모터를 구동 제어하는 장치에 있어서, 인버터 회로의 (n-1)상 이상의 출력 라인과 접속한 승압 회로와, 인버터 회로의 (n-1)상 이상의 출력 라인과 접속된 모터의 각 상에 접속한 반도체 릴레이를 설치하고, 모터의 구동시에 상기 승압 회로에서 승압된 출력을, 각 반도체 릴레이에 릴레이 구동 신호로서 분배하는 동시에, 승압 회로의 작동을 정지하여 모터의 구동을 차단하는 스위치 회로를 구비하도록 하였다.

또한, 본 발명에 관한 모터 구동 제어 방법은 n(≥3)상의 인버터 회로의 각 상의 출력 라인을 n상의 모터의 각 상에 접속하고, 상기 인버터 회로의 출력 신호에 기초하여 모터를 구동 제어하는 모터 구동 제어 방법에 있어서, 상기 모터의 구동시에, 상기 인버터 회로의 (n-1)상 이상의 출력을, 승압 회로에 의하여 승압하고, 상기 승압 회로에서 승압된 출력을, 상기 인버터 회로의 (n-1)상 이상의 출력 라인과 접속된 모터의 각 상에 접속된 각 반도체 릴레이에, 릴레이 구동 신호로서 분배하고, 상기 승압 회로의 작동을 정지하여 모터의 구동을 차단하도록 하였다.

본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 아래의 상세한 설명으로부터 이해될 것이다.

도 1은 차량의 전동 파워 스티어링 장치 (EPS)의 시스템 구성도이다.
도 2는 상기 EPS 등에 적용되는 본 발명에 관한 모터 구동 제어 장치의 개요를 나타내는 도면이다.
도 3은 상기 모터의 구동 제어 장치의 상세한 제1 실시 형태의 회로도이다.
도 4는 인버터 회로의 U, V, W 각 상이 듀티 50%로 구동될 때의, 각부의 전위를 나타내는 타임 차트이다.
도 5는 인버터 회로의 U상이 듀티 100%, V, W상이 듀티 50%로 구동될 때의, 각부의 전위를 나타내는 타임 차트이다.
도 6은 인버터 회로의 U, V, W상이 상위한 듀티로 구동될 때의, 각부의 전위를 나타내는 타임 차트이다.
도 7은 상기 모터의 구동 제어 장치의, 상세한 제2 실시 형태의 회로도이다.

도 1은 차량의 전동 파워 스티어링 장치 (EPS)의 시스템 구성도이다.

EPS가 적용되는 스티어링 장치는 조작 기구와 기어 기구와 링크 기구를 가지고 있다.

조작 기구는 스티어링 휠(SW)과 스티어링 샤프트 (칼럼 샤프트)(SS)를 가지고 있다. 스티어링 샤프트(SS)는 제1 샤프트(S1)와 제2 샤프트(S2) (중간 샤프트)로 이루어진다.

기어 기구는 랙 앤드 피니언형이며, 랙(R)과 피니언(P)을 가지고 있다. 피니언(P)은 제2 샤프트(S2)에 연결된 피니언 샤프트(PS)의 선단에 설치되어 있고 랙(R)와 서로 맞물려 있다.

링크 기구는 랙(R)에 연결된 타이로드(TR)과 타이로드(TR)에 연결된 전사륜(FL, FR)를 가지고 있다.

EPS101는 전동 모터(102)가 기어를 직접 구동하여 보조력을 발생하는 전동 직결식이며, 피니언 샤프트(PS)에 장착되어 피니언 샤프트(PS)의 회전에 대하여 보조 동력을 부여하는 피니언 어시스트식이다.

EPS101는 전원으로서의 배터리(BATT)로부터 공급되는 전력 (전류)에 의하여 구동되는 모터(102)와, 모터(102)의 회전을 감속하는 감속 기어 기구(103)와, 조타 토크를 검출하는 토크 센서(TS)와, 모터(102)의 회전 (회전각 내지 회전 위치)을 검출하는 도시하지 않은 리졸버와, 이 센서류들로부터 신호의 입력을 받아 모터(102)의 구동을 제어하는 전자 제어 유닛(ECU)을 가지고 있다. 이 구성 부품들은 동일한 하우징(HSG)의 내부에 수용되어 있고, EPS101는 기계 부품과 전자 부품을 일체로 구비한 유닛으로서 구성되어 있다.

EPS101는 피니언 EPS의 예이며, 그 밖에 듀얼 피니언 EPS, 랙 EPS, 칼럼 EPS 등이 있는데, 본 발명은 어느 타이프의 EPS에도 적용할 수 있다.

도 2는 상기 EPS 등에 사용되는 차단 회로를 포함하는 모터의 구동 제어 장치의 개요를 나타낸다.

CPU1는 인버터 구동용의 PWM 신호를 드라이버 회로 (FET 드라이버) 2에 출력한다. 드라이버 회로(2)는 인버터 구동용의 PWM 신호의 전압 레벨을 확대 한 PWM 신호를 인버터 회로(3)에 출력한다.

인버터 회로(3)는 각 반도체 스위치 소자의 스위칭 제어를 실시하여, U상, V상, W상의 각 출력 라인을 통하여, 각 상의 PWM 신호를 3상 모터(4) (도 1의 EPS에 있어서의 모터(102))의 각 상에 출력한다. 이에 의하여, 모터(4)가 구동된다.

EPS에 적용한 것에서는 모터(4)의 구동에 의하여 발생한 구동력에 의하여, 운전자의 스티어링의 조타력이 보조된다.

또한, EPS에서는 차체에 사고가 발생하였을 경우 등에, 스티어링을 조타하는 어시스트력을 무효로 할 필요가 있는데, 이 때 모터의 구동을 차단하기 위하여 모터의 차단 회로가 설치된다.

도 2에 있어서, 모터의 차단 회로가 이하와 같이 구성되어 있다.

모터(4)의 각 상 (스테이터 코일의 U, V, W상)은 인버터 회로(3)로부터 PMW 신호를 입력하는 일단측과는 반대측의 타단끼리가 반도체 릴레이(5) (5U, 5V, 5W)를 통하여 중성점에서 접속된다.

또한, 인버터 회로(3)의 U, V, W 각 상의 출력 라인은 각각 분기하여 승압 회로(10)에 접속되고, 모터(4)의 구동 중에는 승압 회로(10)에서 승압된 제어 신호 (게이트 전압)를 반도체 릴레이(5)에 공급하여 모터(4)의 구동을 허용한다. 또한, CPU1로부터 모터(4)의 구동을 차단시키는 지령이 출력되면, 이 지령을 입력한 스위치 회로(11)가 승압 회로(10)의 작동을 정지하여, 반도체 릴레이(5)를 오프로 유지하고, 모터(4)를 정지시킨다.

도 3은 상기 개요 구성을 가진 모터의 구동 제어 장치의 상세한 제1 실시 형태의 회로도를 나타낸다.

인버터 회로(3)는 3상 FET 브리지 회로로 구성되고, 모터(4) (스테이터 코일)의 U상, V상, W상에 출력되는 각 출력 전압(Vu, Vv, Vw)이 승압 회로(10)의 상류측의 콘덴서(Cu, Cv, Cw)에 입력된다.

콘덴서(Cu, Cv, Cw)의 출력측에는 각각 하류측의 다이오드(Dud, Dvd, Dwd)가 접속된다. 이 다이오드들(Dud, Dvd, Dwd)의 출력측은 상류측의 합류점(uc)에서 접속되어, 공통의 출력 전압 (게이트 전압)(Vs)으로서 추출된다.

공통의 게이트 전압(Vs)은 저항(r11)을 거쳐 하류측의 분기점(db)에서 U, V, W의 3상으로 분기되는데, 저항 r21, r22, r23를 거쳐 U상, V상, W상의 반도체 릴레이(5U, 5V, 5W)의 게이트 전극에 각각 공급된다.

또한, 저항(r11)의 하류측과 하류측의 분기점(db)과의 사이에, 하류측의 1개의 콘덴서(Cd)의 일단을 접속하고, 상기 콘덴서(Cd)의 타단을 모터(4)의 중성점(Vn)에 접속한다.

콘덴서(Cd)와 병렬로 저항 r12 및 제너다이오드(Dz)가 접속되어, 게이트 전압(Vs)과 중성점(Vn)의 전압 차가 제너다이오드(Dz)의 항복 전압(Vz) (예를 들면 15V 정도) 이하로 제한된다. 이에 의하여, 반도체 릴레이(5U, 5V, 5W)의 내구성을 향상시킬 수 있다.

모터(4)의 U, V, W상의 하류측 단자는 반도체 릴레이(5U, 5V, 5W)의 드레인 전극에 접속되어, 각 반도체 릴레이(5U, 5V, 5W)의 소스 전극이 중성점(Vn)에 접속된다.

또한, 전원 전압(VB)을 저항 r41 및 U상, V상, W상으로 분기하는 상류측의 다이오드(Duu, Dvu, Dwu)를 거쳐, 콘덴서(Cu, Cv, Cw)와 하류측 다이오드(Dud, Dvd, Dwd)의 사이에 공급하는 전원 공급 회로가 설치된다. 본 제1 실시 형태에서는 전원과 저항 r41와의 사이 (또는 저항 r41와 상류측의 다이오드(Duu, Dvu, Dwu)와의 사이)에 스위치 회로로서 트랜지스터(Tr1)가 설치된다.

상기 트랜지스터(Tr1)는 CPU1로부터 출력되는 스위치 신호를 베이스 단자에 입력하고, 상시 트랜지스터(Tr1)의 베이스 단자에 L 레벨로 유지하여 트랜지스터(Tr1)를 온(ON)으로 함으로써, 승압 회로(10)에 전원 전압을 공급하여 작동시키면서 모터(4)를 구동한다.

이하, 구체적인 작동예를, 도 4 이후의 타임 차트에 따라서 설명한다.

도 4는 인버터 회로(3)의 U, V, W 각 상이 듀티 50%로 구동될 때의, 각 부의 전위를 나타낸다.

인버터 회로(3)의 U, V, W 각 상의 출력 전압(Vu, Vv, Vw)이 L 레벨 (0V)일 때, 콘덴서(Cu, Cv, Cw)의 입력측의 각 전압도 마찬가지로 L 레벨 (0V)이며, 콘덴서(Cu, Cv, Cw)의 출력측의 각 전압(Vuc, Vvc, Vwc)은 이하와 같이 된다.

Vuc=VB-Vf

Vvc=VB-Vf

Vwc=VB-Vf

다만, Vf는 다이오드(Duu, Dvu, Dwu) (및 Dud, Dvd, Dwd)의 역치 전압 (예를 들면, 0.7V 정도)

한편, 반도체 릴레이(5U, 5V, 5W)의 소스 전극에 인가되는 중성점의 전압 (소스 전압) (Vn)은 인버터 회로(3)의 출력 전압과 마찬가지로 L 레벨 (0V)이다.

또한, 반도체 릴레이(5U, 5V, 5W)의 게이트 전극에 인가되는 전압 (게이트 전압)(Vs)은 상기 콘덴서(Cu, Cv, Cw)의 출력 전압(Vuc, Vvc, Vwc)보다, 다이오드(Dud, Dvd, Dwd)의 역치 전압(threshold voltage)(Vf)분만큼 낮기 때문에, 이하와 같이 된다.

Vs=VB-2Vf

따라서, 게이트 전압(Vs)과 소스 전압(Vn)의 전압 차 ΔVsn는 VB-2Vf가 되지만, 이 전압 차 ΔVsn=VB-2Vf가 제너다이오드(Dz)의 항복 전압(Vz)을 초과하는 경우에는 전압 차 ΔVsn=Vz로 유지된다. 다이오드의 역치 전압은 0.7V 정도이므로, 전원 전압(VB)를 20V 이상으로 하고, 항복 전압(Vz)를 15V 정도로 하였을 경우에는 전압 차 ΔVsn=Vz로 유지되게 된다.

다음으로, 인버터 회로(3)의 출력 전압(Vu, Vv, Vw)이 H 레벨(VB)로 상승하면, 콘덴서(Cu, Cv, Cw) 출력 전압(Vuc, Vvc, Vwc)은 차지 펌핑에 의하여, 인버터 회로(3)의 출력 전압 상승분(VB)만큼 올라가서 이하와 같이 된다.

Vuc=VB-Vf＋VB=2VB-Vf

Vvc=VB-Vf＋VB=2VB-Vf

Vwc=VB-Vf＋VB=2VB-Vf

또한, 게이트 전압(Vs)은 출력 전압(Vuc, Vvc, Vwc)=2VB-Vf보다, 하류측의 다이오드(Dud, Dvd, Dwd)의 역치 전압(Vf) 분만큼 낮기 때문에, 이하와 같이 된다.

Vs=VB-Vf＋VB-Vf=2VB-2Vf

동시에, 소스 전압(Vn)도 인버터 회로(3)의 출력 전압 상승분(VB)만큼 올라간다.

따라서, 게이트 전압(Vs)와 소스 전압(Vn)의 전압 차(ΔVsn)는 이하와 같이 산출된다.

ΔVsn=Vs-Vn=2VB-2Vf-VB=VB-2Vf

또한, 이 전압 차(ΔVsn)의 산출 값 VB-2Vf가 제너다이오드(Dz)의 항복 전압(Vz)을 초과하는 경우에는, 전압 차(ΔVsn)는 항복 전압(Vz)으로 유지된다. 상기한 바와 같이, 전원 전압 VB를 20V 이상으로 하고, 항복 전압(Vz)을 15V 정도로 하였을 경우에는 VB-2Vf가 Vz를 초과하므로, 전압 차 ΔVsn=Vz로 유지된다.

이상과 같이, 인버터 회로(3)의 출력 전압(Vu, Vv, Vw)이 H 레벨 및 L 레벨로 변환되어도, 각 반도체 릴레이(5U, 5V, 5W)의 게이트 전압(Vs), 소스 전압(Vn)간은 제너다이오드(Dz)로 규정되는 항복 전압(Vz) (또는 VB-2Vf)이 된다.

반도체 릴레이(5U, 5V, 5W)는 전압 차(ΔVsn)이 릴레이 구동 전압(V0) (예를 들면 10V 정도) 이상이면 온이 되므로, 이 릴레이 구동 전압(V0) 이상의 전압 차(ΔVsn) (=Vz 또는 VB-2Vf)가 확보된다. 따라서, 각 반도체 릴레이(5U, 5V, 5W)는 온이 계속되어 모터(4)의 구동을 계속할 수 있다.

다음으로, 어느 하나의 상, 예를 들면 U상이 듀티 100%로 구동되고, 다른 상은 100%보다 작은 듀티, 예를 들면 50%로 구동하는 경우에 대하여 도 5를 참조하여 설명한다. 이와 같은 운전 상황은 파워 스티어링 장치를 예를 들면, 스티어링을 동일 회전 방향으로 크게 회동 조작하였을 때나, 회전 방향을 반전할 때 등 모터(4)의 출력 토크가 크게 증대하였을 때 등에 발생한다.

인버터 회로(3)의 출력 전압(Vu)은, 도시하는 바와 같이, H 레벨(VB)로 유지되고, 출력 전압(Vv, Vw)은 H 레벨 (VB)과 L 레벨 (0 V)을 50%씩 반복한다.

출력 전압(Vv, Vw)이 L 레벨 (0V)일 때에는 중성점의 전압 (소스 전압)(Vn)은 모터(4)의 U상으로부터 전압(VB)이 인가되고, 또한 V상과 W상은 L 레벨 (0V)이기 때문에, 평균한 전압 1/3·VB가 된다.

한편, 게이트 전압(Vs)은 이하와 같이 구할 수 있다.

U, V, W 각 상이 50%의 듀티로 구동되는 경우와 마찬가지로, 전원 공급 라인으로부터 인가되는 콘덴서(Cu, Cv, Cw)의 출력측의 각 전압(Vuc, Vvc, Vwc) (=VB-Vf)보다 다이오드(Dud, Dvd, Dwd)의 역치 전압(Vf)분만큼 낮다. 따라서, 게이트 전압(Vs)=VB-Vf-Vf=VB-2Vf이 된다.

따라서, 게이트 전압(Vs)과 소스 전압(Vn)의 전압 차(ΔVsn)는 이하와 같이 산출된다.

ΔVsn=VB-2Vf-1/3·VB=2/3·VB-2Vf

이 산출 값 2/3·VB-2Vf가 제너다이오드(Dz)의 항복 전압(Vz)를 초과하는 경우에는 전압 차 ΔVsn=Vz로 유지된다. 이 경우, 게이트 전압(Vs)은 Vs=Vn＋ΔVsn=1/3VB＋Vz가 된다. 도 5에서는ΔVsn=Vz, Vs=1/3VB＋Vz의 경우를 나타낸다.

즉, 전압 차(ΔVsn)는 2/3·VB-2Vf과, Vz 중 작은 쪽이 되지만, 어느 쪽이든 릴레이 구동 전압 V0 이상으로 확보되어, 각 반도체 릴레이(5U, 5V, 5W)는 온이 된다.

또한, 출력 전압(Vv, Vw)이 H 레벨(VB)일 때에는, 출력 전압(Vu)도 H 레벨 (VB)로 유지되고 있으므로, 중성점의 전압 (소스 전압)(Vn)은 VB까지 증대된다.

또한, 콘덴서(Cu)의 출력 전압(Vuc)은 Vuc=VB-Vf로 유지되지만, 콘덴서 (Cv, Cw)의 출력 전압(Vvc, Vwc)이 차지 펌핑에 의하여 VB분 승압되어, Vvc, Vwc=, VB-Vf＋VB=2VB-Vf가 된다.

또한, 하류측의 다이오드(Dud, Dvd, Dwd)의 합류점(uc)에 있어서의 전위, 즉, 게이트 전압(Vs)은 Vs=VB-Vf＋VB-Vf=2VB-2Vf가 된다.

따라서, 게이트 전압(Vs)과 소스 전압(Vn)의 전압 차 ΔVsn=2VB-2Vf-VB=VB-2Vf가 되지만, 이 전압이 제너다이오드(Dz)의 항복 전압(Vz)을 초과하는 경우에는 이 항복 전압(Vz)으로 유지된다.

이와 같이, 1개의 상이 듀티 100%로 구동되고, 다른 상은 100%보다 작은 듀티로 구동되는 경우에도, 게이트 전압(Vs)과 소스 전압(Vn)의 전압 차(ΔVsn)가 릴레이 구동 전압 V0 이상으로 확보되어, 각 반도체 릴레이(5U, 5V, 5W)는 온으로 유지되므로, 모터(4)의 구동을 계속할 수 있다.

이 때, 상기 일본 공개 특허 공보 2006-21645호에 있어서는, 마찬가지로 하나의 상, 예를 들면 U상이 듀티 100% 또는 100%에 가까운 듀티로 구동되고, 다른 V, W상은 그보다 작은 듀티로 구동되는 운전 상황에서는, 승압 회로가 반도체 릴레이마다 독립적으로 설치되기 때문에, 모터의 구동이 곤란해진다.

즉, U상에서는 듀티 100%로 구동되는 경우에는 L 레벨 기간이 없기 때문에, 상류측 콘덴서의 상하류간의 전위 차가 작은 값으로 유지된 채로 차지 펌핑이 이루어지지 않는다. 또한, U상이 100%에 가깝고 L 레벨 기간이 짧은 듀티로 구동되는 경우에도, 상류측 콘덴서의 충방전량이 작아서 차지 펌프 작용이 충분히 이루어지지 않는다.

이 때문에, U상에서는 게이트 전압(Vs)을 소스 전압(Vn)에 대하여 충분히 승압시키지 못하여, U상의 반도체 릴레이가 온이 되지 않고, 모터가 정지해 버리는 경우가 있다.

이것에 대하여, 상기 실시 형태에서는, 예를 들면 U상이 듀티 100%로 구동 되는 경우, 상류측 콘덴서(Cu)는 입력 전압(Vu)이 VB로 유지되므로, 출력 전압(Vuc)도 VB-Vf로 유지된다. 그러나, 다른 V상 및 W상은 입력 전압(Vv, Vw)이 L 레벨 (0V)일 때에 방전하고, H 레벨일 때에 충전하는 차지 펌핑에 의하여, 출력 전압(Vvc, Vwc)이 승압된다. 또한, 이 승압된 출력 전압이 U, V, W 각 상에 공통으로 공급되므로, U상의 반도체 릴레이(5u)도 온 상태로 유지되어, 모터(4)의 구동을 계속할 수 있는 것이다.

도 6은 인버터 회로(3)의 각 상의 듀티가 다른 경우의, 각부의 전위를 나타낸다.

이 경우에도, 게이트 전압(Vs)과 소스 전압(Vn)의 전압 차(ΔVsn)는 릴레이 구동 전압 V0 이상의 값을 확보할 수 있어서, 각 반도체 릴레이(5U, 5V, 5W)는 온으로 유지되고, 모터(4)의 구동을 계속할 수 있다.

한편, 파워 스티어링 장치 등을 수작업으로 움직일 필요가 생긴 경우 등, CPU1로부터 모터의 차단 지령에 따른 H 레벨의 스위치 신호가 출력되었을 경우에는 트랜지스터(Tr1)가 오프가 되고, 승압 회로(10)에의 전원 전압(VB)의 공급이 끊어지게 되어, 콘덴서(Cu, Cv, Cw)로부터 전하가 방출되어 각 반도체 릴레이(5U, 5V, 5W)의 게이트 전압, 소스 전압 간의 전위 차(Vsn)가 감소하고, 각 반도체 릴레이(5U, 5V, 5W)가 오프가 되어, 모터(4)의 구동이 정지된다.

이 때, 1개의 스위치 회로의 차단 동작에 의하여 복수의 반도체 릴레이(5U, 5V, 5W)의 작동이 정지되므로, 복수의 반도체 릴레이의 정지 시간의 불균일이 억제되고, 차단한 후 각 상의 반도체 릴레이(5U, 5V, 5W)가 모두 정지할 때까지 의도하지 않는 모터의 작동을 억제할 수 있어 스티어링성 (운전성)의 악화를 억제할 수 있다.

도 7은 모터의 구동 제어 장치의 상세한 제2 실시 형태의 회로도를 나타낸다.

제2 실시 형태에서는 제1 실시 형태와 동일한 회로에 있어서, 승압 회로의 승압 기능을 정지하여 모터를 차단시키는 스위치 회로로서의 트랜지스터(Tr2)의 콜렉터 단자를, 저항(r11)와 저항(r12)와의 사이에 접속하고, 이미터 단자를 접지하여고, 베이스 단자에 CPU1로부터 그 스위치 신호를 입력하는 구성으로 한 것이다.

상시, 트랜지스터 Tr2의 베이스 단자에 L 레벨로 유지하여 트랜지스터(Tr2)를 오프로 함으로써, 승압 회로(10)을 작동시키면서 모터(4)를 구동한다. 작동에 있어서는, 제1 실시 형태의 통상의 모터 구동시 (트랜지스터(Tr1)의 온(ON)시)와 같다.

또한, CPU1로부터 모터의 차단 지령에 따른 H 레벨의 스위치 신호가 출력되었을 경우에는, 트랜지스터(Tr2)가 온이 되어, 하류측의 콘덴서(Cd)에 충전되어 있던 전하가 방전된다. 이에 의하여, 각 반도체 릴레이(5U, 5V, 5W)의 게이트 전압, 소스 전압 간의 전위 차(Vsn)가 감소하고, 각 반도체 릴레이(5U, 5V, 5W)가 오프되어 모터(4)의 구동이 정지된다.

또한, 제2 실시 형태에 있어서도, 파워 스티어링 장치에 적용하였을 경우, 1개의 스위치 회로의 차단 동작에 의하여 복수의 반도체 릴레이(5U, 5V, 5W)의 작동이 정지되므로, 복수의 반도체 릴레이의 정지 시간의 불균일이 억제되어, 차단한 후 각 상의 반도체 릴레이(5U, 5V, 5W)가 모두 정지할 때까지, 의도하지 않는 모터의 작동을 억제할 수 있어서 스티어링성 (운전성)의 악화를 억제할 수 있다.

또한, 제2 실시 형태에서는 스위치 회로(11)에 의한 차단 위치를 각 반도체 릴레이(5U, 5V, 5W)에 더 근접시키고 있기 때문에, 반도체 릴레이의 정지 지연 시간을 단축할 수 있다.

또한, 이상의 실시 형태에서는 하류측의 차지용 콘덴서(Cd)를, 모터(4)의 전압이 변동하는 중성점에 접속함으로써, 인버터 회로(3)로부터 공급되는 전하가 억제되어 콘덴서(Cd)에의 차지 시간을 단축할 수 있고, 반도체 릴레이(5)의 작동 개시 지연을 억제할 수 있다.

다만, 반도체 릴레이(5U, 5V, 5W)를, 인버터 회로(3)의 U, V, W상의 출력 단자와 모터(4)의 U, V, W상의 입력 단자와의 사이에 접속한 구성으로 하여도 좋다.

또한, 이상의 실시 형태에서는 U, V, W의 3상의 출력 라인을 승압 회로에 접속하고, 3상의 반도체 릴레이를 제어하는 회로를 나타내고, 모터의 차단시에는 3상의 반도체 릴레이를 오프로 하도록 하였기 때문에, 고응답으로 차단할 수 있다.

다만, U, V, W의 3상 중 2상의 출력 라인을 승압 회로에 접속하고, 대응하는 2상의 반도체 릴레이를 제어하는 회로로 하여도 좋으며, 2개의 상을 차단하여 모터를 차단할 수 있어, 구성이 간소화되어 저비용으로 실시할 수 있다.

또한, 본 발명은 3상 이상의 n상의 모터에 적용 가능하고, (n-1) 개의 상을 차단하여 모터를 차단할 수 있다.

우선권 주장을 수반하여 2013년 3월 14일에 출원된 일본 특허 출원 제2013-51579호의 전체 내용은 참조로써 여기에 통합된다.

본원 발명을 설명하기 위하여 선택된 실시예만 들었지만, 이 기술 분야의 통상의 기술자라면 첨부한 청구범위에 규정된 본원 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경 및 변형이 가능하다는 것은 분명할 것이다.

또한, 본원 발명에 따른 실시예에 대한 전술한 설명들은 예시를 위한 것일 뿐 첨부된 청구범위와 그 균등물에 의하여 규정하는 본 발명을 한정하는 것을 목적으로 하는 것은 아니다.

Claims

　n(≥3)상의 인버터 회로의 각 상의 출력 라인을, n상의 모터의 각 상에 접속하고, 상기 인버터 회로의 출력 신호에 기초하여 상기 모터를 구동 제어하는 모터 구동 제어 장치에 있어서,
상기 인버터 회로의 (n-1)상 이상의 출력 라인과 접속되어, 각 출력 라인의 출력을 승압하는 승압 회로와,
상기 인버터 회로의 (n-1)상 이상의 출력 라인과 접속된 상기 모터의 각 상에 접속되어, 상기 모터의 구동시에 상기 승압 회로에서 승압된 출력이 릴레이 구동 신호로서 분배되는 각 반도체 릴레이와,
상기 승압 회로의 작동을 정지하고, 상기 각 반도체 릴레이를 오프로 하여 상기 모터의 구동을 차단하는 스위치 회로
를 포함하는, 모터 구동 제어 장치.
제1항 에 있어서,
상기 승압 회로는 상기 승압 회로로의 전원 공급 라인과, 상기 인버터 회로의 (n-1)상 이상의 출력 라인과의 접속점으로부터, 상기 전원 공급 라인 상류측에 접속된 (n-1) 이상의 다이오드군과 상기 다이오드군의 출력단에 일단을 접속한 전하 차지용의 콘덴서를 포함하고, 상기 콘덴서의 타단이 상기 모터의 각 상이 접속되는 중성점에 접속되는 모터 구동 제어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 스위치 회로는 상기 승압 회로에의 전원 공급 라인에 설치되는 모터 구동 제어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 스위치 회로는 상기 콘덴서에 차지된 전하를 방출시키는 라인에 설치되는 모터 구동 제어 장치.
제2항에 있어서,
상기 승압 회로는 상기 콘덴서와 병렬로 접속되고, 상기 콘덴서의 단자간 전압을 소정(pre-determined) 값 이하로 규제하는 제너다이오드를 포함하는, 모터 구동 제어 장치.
제2항에 있어서,
상기 승압 회로는 상기 인버터 회로의 (n-1)상 이상의 출력 라인과, 상기 다이오드군과의 접속점과의 사이에 접속되는 (n-1) 이상의 상류측의 전하 차지용 콘덴서군과, 상기 콘덴서군의 하류측에 접속된 (n-1)상 이상의 하류측의 다이오드군을 추가로 포함하고, 상기 하류측의 다이오드군의 출력 단자끼리가 하나의 점에 접속되고, 이 하나의 접속점의 출력이 상기 각 반도체 릴레이에 분배되는 모터 구동 제어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 각 반도체 릴레이는 상기 인버터 회로의 (n-1)상 이상의 출력 라인과 접속된 모터의 각 상의 출력측과 상기 모터의 각 상이 접속되는 중성점과의 사이에 접속되는 모터 구동 제어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 각 반도체 릴레이는 상기 인버터 회로의 (n-1)상 이상의 출력 라인과 상기 (n-1)상 이상의 모터의 각 상과의 사이에 접속되는 모터 구동 제어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
U, V, W의 3상의 인버터의 3상의 출력 라인이 승압 회로에 접속되는 모터 구동 제어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
　U, V, W의 3상의 인버터의 2상의 출력 라인이 승압 회로에 접속되는 모터 구동 제어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 모터는 차량의 전동 파워 스티어링 장치를 구동하는 모터인, 모터 구동 제어 장치.
n(≥3)상의 인버터 회로의 각 상의 출력 라인을, n상의 모터의 각 상에 접속하고, 상기 인버터 회로의 출력 신호에 기초하여 모터를 구동 제어하는 모터 구동 제어 방법으로서,
　상기 모터의 구동시에, 상기 인버터 회로의 (n-1)상 이상의 출력을, 승압 회로에 의하여 승압하는 스텝과,
　상기 승압 회로에서 승압된 출력을, 상기 인버터 회로의 (n-1)상 이상의 출력 라인과 접속된 모터의 각 상에 접속된 각 반도체 릴레이에, 릴레이 구동 신호로서 분배하는 스텝과,
　상기 승압 회로의 작동을 정지하여 모터의 구동을 차단하는 스텝을
포함하는 모터 구동 제어 방법.