KR20140113363A

KR20140113363A - 모터 구동 장치

Info

Publication number: KR20140113363A
Application number: KR1020140026111A
Authority: KR
Inventors: 도모야스 후세; 도모노부 고세키; 도미시게 야츠기
Original assignee: 히다치 오토모티브 시스템즈 가부시키가이샤
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2014-03-05
Publication date: 2014-09-24
Also published as: US9438148B2; KR101704112B1; US20140265959A1; CN104052372B; DE102014204783A1; JP6010490B2; CN104052372A; JP2014180124A

Abstract

본 발명은, 전원 릴레이와, 페일 세이프 기능을 제공하는 상 릴레이를 구동시키는 구동 회로를 갖는 모터 구동 장치에 관한 것이다. 모터 구동 장치는, 전동 모터에 전력을 공급하는 인버터 회로; 전원으로부터 인버터 회로에 전력을 공급하는 전원 라인 상에 제공된 전원 릴레이; 인버터 회로와 전동 모터 사이의 구동 라인 상에 제공되어, 반도체 스위칭 소자로 구성되는 상 릴레이; 및 상 릴레이 및 전원 릴레이에 접속된 구동 회로를 포함한다. 상 릴레이와 전원 릴레이는 동일한 구동 회로를 공유하여, 이 구동 회로로부터 출력된 구동 신호에 의하여 상 릴레이와 전원 릴레이가 동시에 구동된다.

Description

모터 구동 장치{MOTOR DRIVE DEVICE}

본 발명은, 전동 모터를 구동하는 모터 구동 장치에 관한 것이며, 더욱 자세하게는, 전원 릴레이와, 페일 세이프(fail-safe) 기능을 제공하는 상 릴레이(phase relay)를 구동하는 구동 회로를 갖는 모터 구동 장치에 관한 것이다.

일본 특허 공개 제2011-244611호 공보는, PWM(Pulse Width Modulation, 펄스폭 변조) 제어 방법을 사용하는 모터 구동 장치를 개시하고 있다. 이 모터 구동 장치는, 미리 결정된 듀티를 갖는 PWM 신호에 의해 구동되는 인버터 회로와, 이 인버터 회로와 모터 사이의 위치에 제공된 페일 세이프 회로를 갖는다.

상기 인버터 회로는, 소위 3상 브릿지로 구성되고, PWM 신호에 따라 각 스위칭 소자가 온-오프 동작을 하는 것에 의해, 인버터 회로로부터 페일 세이프 회로를 통해 모터의 각 상에 구동 전압을 공급한다. 상기 페일 세이프 회로는, 예컨대 고장이 발생한 경우에, 인버터 회로로부터 모터로의 통전을 차단하여 모터를 정지시키고, 이로써 페일 세이프 기능을 수행한다. 상기 인버터 회로와 상기 페일 세이프 회로를 구성하는 스위칭 소자로서는, N 채널 MOSFET을 채용하는 예가 개시되어 있다.

전술된 특허 문헌에 개시된 모터 구동 장치에서, 페일 세이프 회로의 MOSFET은 페일 세이프 구동 유닛에 의하여 개별로 온-오프 제어된다. 또한, 전원 릴레이로서, 메카니컬 릴레이가 채용되며, 그 개폐가 제어 유닛에 의하여 제어된다. 상기 특허 문헌에는, 메카니컬 릴레이 대신, 반도체 스위칭 소자가 채용될 수도 있다는 것이 개시되어 있지만, 회로 구성은, 메카니컬 스위치가 채용되고, 이 메카니컬 스위치가 페일 세이프 회로의 MOSFET과는 별도로 제어된다는 전제에 기초한 것이다.

그러나, 페일 세이프 회로의 MOSFET이 개별로 온-오프 제어되도록 구성되면, 페일 세이프 구동 유닛의 회로 구성이 복잡해진다. 또한, 이 페일 세이프 구동 회로는 제어 유닛과는 구별되어 제공되기 때문에, 부품 갯수가 증가하여 비용 저감이 곤란해진다는 문제점이 발생한다.

본 발명의 목적은, 회로 구성의 간단화와 부품 갯수의 삭감을 달성하여, 비용 저감을 도모할 수 있는 모터 구동 장치를 제공하는 것이다.

상술된 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 모터 구동 장치는, 상 릴레이와 전원 릴레이에 접속된 구동 회로를 포함하여, 상기 상 릴레이와 상기 전원 릴레이를 구동시킨다.

본 발명의 태양의 다른 목적 및 특징은, 첨부된 도면을 참조하여 다음의 상세한 설명으로부터 이해될 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터 구동 장치를 도시하는 회로도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 모터 구동 장치를 도시하는 회로도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 모터 구동 장치를 도시하는 회로도이다.
도 4는 도 3에 도시된 모터 구동 장치의 제2 변형을 도시하는 회로도이다.
도 5는 도 3에 도시된 모터 구동 장치의 제2 변형을 도시하는 회로도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치가 적용된 파워 스티어링의 어시스트용 모터를 포함하는 EPS 시스템의 구성예를 도시하는 개략도이다.

도 1은, 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터 구동 장치를 도시하는 회로도이다. 이 모터 구동 장치는, 전동 모터(본 예에서 3상 모터)(M)를 구동하는 인버터 회로(1); 인버터 회로(1)를 제어하는 인버터용 드라이버 회로(2); 상 릴레이(3U, 3V, 3W); 서지(serge) 보호용 제너 다이오드(4U, 4V, 4W); 전원 릴레이(5); 전원 IC(6); 제어기로서 작동하는 마이크로컴퓨터(7); 디스크리트(discrete) 구성을 갖는 구동 회로(8); 승압 회로(9); 및 스위치(10) 등을 포함한다.

인버터 회로(1)는, 구동 라인(11U, 11V, 11W)을 통해 전동 모터(M)의 U상, V 상 및 W상을 각각 구동하는 3조의 스위칭 소자를 갖는다. 본 예에서, 스위칭 소자는 N 채널 MOSFET(1UH, 1UL, 1VH, 1VL, 1WH, 1WL)으로 구성된다. MOSFET(lUH, 1UL)은, 배터리(14)와 같은 전원으로부터 전력을 공급하는 전원 라인(13)과 접지점 사이에 직렬 접속되어, 그 드레인-소스 전류 경로가 직렬 접속되고, 그 상호 접속점은 또한, 구동 라인(11U)의 일단에 접속된다. MOSFET(lVH, 1VL)은, 전원 라인(13)과 접지점 사이에 직렬 접속되어, 그 드레인-소스 전류 경로가 직렬 접속되고, 그 상호 접속점은 또한, 구동 라인(11V)의 일단에 접속된다. MOSFET(lWH, 1WL)은, 전원 라인(13)과 접지점 사이에 직렬 접속되어, 그 드레인-소스 전류 경로가 직렬 접속되고, 그 상호 접속점은 또한 구동 라인(11W)의 일단에 접속되어 있다.

인버터용 드라이버 회로(2)는, 전원측 MOSFET(lUH, 1VH, 1WH)에 각각 대응하는 H측(high-side) 드라이버(2UH, 2VH, 2WH)와, 접지점측 MOSFET(lUL, 1VL, 1WL)에 각각 대응하는 L측(low-side) 드라이버(2UL, 2VL, 2WL)를 갖는다. 이들 H측 드라이버(2UH, 2VH, 2WH)와 L측 드라이버(2UL, 2VL, 2WL)에는, 승압 회로(9)로 생성된 승압 전압이 공급된다. H측 드라이버(2UH, 2VH, 2WH)의 출력단은 MOSFET(lUH, 1VH, 1WH)의 게이트에 각각 접속되어, 이들 MOSFET은 선택적으로 온-오프 제어된다. L측 드라이버(2UL, 2VL, 2WL)의 출력단은 MOSFET(1UL, 1VL, 1WL)의 게이트에 각각 접속되어, 이들 MOSFET은 선택적으로 온-오프 제어된다.

상 릴레이(3U, 3V, 3W)는 전동 모터(M)를 구동하기 위한 구동 라인(11U, 11V, 11W) 상에 각각 제공된다. 이들 상 릴레이(3U, 3V, 3W)는 반도체 릴레이이며, 본 예에서는, 이들은 N채널 MOSFET이다. 이들 MOSFET의 게이트에는, 구동 회로(8)로부터 제1 제어 라인(15)을 통해 제어 신호(CS)가 공급된다. 제1 제어 라인(15)과, 구동 라인(11U, 11V, 11W)에서의 전동 모터(M)과 상 릴레이(3U, 3V, 3W)의 상들을 각각 접속하는 모터측 라인부 사이에는, 제너 다이오드(제1 서지 보호 수단)(4U, 4V, 4W)의 캐소드 및 애노드가 상마다 접속되어, 이들이 서지 보호 회로로서 작동한다. 즉, 상 릴레이(3U, 3V, 3W)의 MOSFET에서의 구동 회로(8)에 접속된 제1 접속 단자와, MOSFET에서의 전동 모터(M)에 접속되는 제2 접속 단자 사이의 위치에 제너 다이오드(4U, 4V, 4W)가 제공되어 있다.

구동 회로(8)는, 마이크로컴퓨터(7)의 제어에 따라, 승압 회로(9)로 승압된 전압 레벨을 갖는 제어 신호(CS)를, 제1 제어 라인(15)을 통해 상 릴레이(3U, 3V, 3W)에 공급하여, 상 릴레이를 동시에 온-오프 제어한다. 또한, 구동 회로(8)는, 제어 신호(CS)를 제2 제어 라인(16)을 통해 전원 릴레이(5)(메카니컬 릴레이)에 공급하여 전원 릴레이(5)를 개폐 제어하여, 배터리(14)로부터 인버터 회로(1)에 전력(동작 전력)을 공급하도록 구성된다.

전원 IC(6)은, 배터리(14)로부터, 이그니션 스위치와 같은 스위치(10)를 통하여 공급되는 전원 전압에 기초하여, 마이크로컴퓨터(7)에 동작 전력을 공급한다. 승압 회로(9)에도 배터리(14)로부터 스위치(10)를 통해 전원 전압이 공급되어, 이 전원 전압을 승압하여 승압 전압을 생성한다.

여기서, MOSFET(1UH, 1UL, 1VH, 1VL, 1WH, 1WL), 및 상 릴레이(3U, 3V, 3W)를 구성하는 MOSFET에서, 드레인과 소스 사이의 다이오드(D1 내지 D9)는 기생 다이오드이다.

상기 구성에서, 스위치(10)가 온하면, 전원 IC(6)로부터 마이크로컴퓨터(7)에 동작 전력이 공급되고, 승압 회로(9)에 의해 이 전원 전압이 승압되어, 인버터용 드라이버 회로(2)에 공급된다. 마이크로컴퓨터(7)는 구동 회로(8)를 제어하여, 이 구동 회로(8)가 인버터용 드라이버 회로(2)에, 예컨대 펄스폭 변조(PWM) 신호를 출력한다. 인버터용 드라이버 회로(2)에서, H측 드라이버(2UH, 2VH, 2WH)와 L측 드라이버(2UL, 2VL, 2WL)는, 인버터 회로(1)에서의 MOSFET(lUH, 1VH, 1WH, 1UL, 1VL, 1WL)의 게이트에 각각, PWM 신호에 기초하는 구동 신호를 공급하여, MOSFET을 선택적으로 온-오프 제어한다.

또한, 이 구동 회로(8)는, 제1 제어 라인(15)을 통해 상 릴레이(3U, 3V, 3W)에 제어 신호(CS)를 공급하여, 상 릴레이를 동시에 온-오프 제어하고, 전원 릴레이(5)에 제2 제어 라인(16)을 통해 제어 신호(CS)를 공급하여, 전원 릴레이(5)를 온-오프 제어한다.

다음, 전동 모터(M)의 구동시, 상 릴레이(3U, 3V, 3W)의 MOSFET을 온하고, 전원 릴레이(5)를 폐쇄 상태로 하여, 이 상태에서, 인버터 회로(1)의 MOSFET(lUH, 1VH, 1WH, 1UL, 1VL, 1WL)이 선택적으로 온-오프 제어되어, 구동 라인(11U, 11V, 11W)을 통해 전동 모터(M)의 3상 구동을 수행한다. 여기서, 필요에 따라서, PWM 신호의 듀티가 변화되어, 전동 모터(M)의 회전 속도를 제어한다.

한편, 예컨대 고장이 발생한 경우, 구동 회로(8)에 의해 상 릴레이(3U, 3V, 3W)의 MOSFET을 오프로 하여, 인버터 회로(1)로부터 전동 모터(M)에의 통전을 차단하고, 전원 릴레이(5)를 개방하여 배터리(14)로부터의 전력의 공급을 차단한다. 이러한 방식으로, 전동 모터(M)를 강제적으로 정지시켜, 페일 세이프 기능 등을 수행할 수 있다.

상술된 구성에 따르면, 상 릴레이(3U, 3V, 3W)와 전원 릴레이(5)가 구동 회로(8)를 공유하게 하여, 상 릴레이와 전원 릴레이를 동시에 제어할 수 있다. 따라서, 구동 회로의 회로 구성을 간단화할 수 있고, 부품 갯수를 삭감하여, 비용의 저감, 소형화, 고장률의 저감을 달성함으로써 신뢰성 향상 등을 도모할 수 있다.

또한, 배터리(14)로부터 인버터 회로(1)에의 전원 라인(13)이 차단되고, 전동 모터(M)의 구동 라인(11U, 11V, 11W)이 차단되어, 인버터 회로(1)에의 전력의 공급을 정지하고, 또한 전동 모터(M)에의 구동 전압의 공급도 정지하기 때문에, 전원 라인(13)과 구동 라인(11U, 11V, 11W) 중 하나가 차단될 수 없는 경우에서도, 전동 모터(M)를 정지시킬 수 있다.

[제2 실시예]

도 2는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 모터 구동 장치를 도시하는 회로도이다. 이 모터 구동 장치는, 전원 릴레이(5)를 메카니컬 릴레이로부터 반도체 릴레이로 변경한 점을 제외하고, 도 1에 도시된 회로와 동일하다. 본 실시예에서, 전원 릴레이(17)의 반도체 스위칭 소자로서 N채널 MOSFET이 채용된다. 이 MOSFET은, 전원 라인(13) 상에 제공되고, 그 드레인은 배터리(14) 등의 전원에 접속되고, 그 소스는 인버터 회로(1)의 전원 단자에 접속된다. 다음, 이 MOSFET의 게이트에, 구동 회로(8)로부터 제2 제어 라인(16)을 통해 제어 신호(CS)가 공급된다. MOSFET의 소스와 게이트 사이에는, 서지 보호 회로로서 작동하는 제너 다이오드(제2 서지 보호 수단)(18)의 애노드와 캐소드가 각각 접속되어 있다.

여기서, MOSFET의 드레인과 소스 사이의 다이오드(Dl0)는 기생 다이오드이다.

도 2는 다른 기본적인 회로 구성에서 도 1과 동일하므로, 도 2의 도 1의 것과 공통인 구성 요소에는 동일한 부호로 나타내고, 그 상세한 설명은 생략한다.

상술된 제2 실시예에서, 전원 릴레이(17)가 메카니컬 릴레이로부터 반도체 릴레이로 변경되었으므로, 고장률을 저감시켜 신뢰성을 향상시키고, 체적 축소에 의한 소형화를 달성할 수 있다.

[제3 실시예]

도 3은, 본 발명의 제3 실시예에 따른 모터 구동 장치를 도시하는 회로도이다. 이 모터 구동 장치는, 도 2에 도시된 회로에서의, 제1 제어 라인(15) 상과 제2 제어 라인(16) 상에 각각 제공된 고저항 저항기(19, 20)(제1 및 제2 전류 감소 수단)를 갖는다. 또한, 모터 구동 장치는, 전원 라인(13)에서의 전원 릴레이(17)와 인버터 회로(1)를 접속하는 인버터측 라인부와 접지점 사이의 위치에 제공된 평활용 커패시터(축전 수단)(21)인 축전 소자를 갖는다.

도 3은, 다른 기본적인 회로 구성에서 도 2와 동일하므로, 도 2의 것과 공통인 도 3의 구성 요소에는 동일한 부호로 나타내고, 그 상세한 설명은 생략한다.

이러한 구성에 따르면, 상 릴레이(3U, 3V, 3W)가 오프 상태일 때, 전동 모터(M)의 코일에서 생성되는 역기전력(back electromotive force)에 의한 전류가, 제너 다이오드(4U, 4V, 4W), 제1 제어 라인(15) 및 제2 제어 라인(16)을 통해 전원 릴레이(17)로 흐르는(스니크(sneak) 전류로서) 것을 고저항 저항기(19, 20)가 방지할 수 있다. 따라서, 전원 릴레이(17)로서 작동하는 MOSFET의 게이트 및 소스 사이의 전압이 상승하여 잘못 온되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 인버터 회로(1)를 위한 전원 라인(13)에 평활용 커패시터(21)가 제공되므로, 인버터 회로(1)의 전류 공급 능력을 획득할 수 있다. 또한, 전동 모터(M)가 정지할 때, 본 실시예에서 제공된 평활용 커패시터(21)에 축적된 전하에 의하여 발생된 전류가, 제너 다이오드(18), 제2 제어 라인(16) 및 제1 제어 라인(15)을 통해 상 릴레이(3U, 3V, 3W)로 흐르는(스니크 전류로서) 것을, 고저항 저항기(20, 19)가 방지할 수 있다. 따라서, 상 릴레이(3U, 3V, 3W)로서 작동하는 MOSFET의 게이트와 소스 사이의 전압이 상승하여 잘못 온되는 것을 방지할 수 있다.

따라서, 제3 실시예에서, 구동 회로(8)를 상 릴레이(3U, 3V, 3W)와 전원 릴레이(17)로 공유함으로써 발생되는 스니크 전류를 저감시킬 수 있기 때문에, 상 릴레이(3U, 3V, 3W)와 전원 릴레이(17)가 잘못 온되는 것을 방지할 수 있다.

(제1 변형)

도 4는, 도 3에 도시된 모터 구동 장치의 제1 변형을 도시하는 회로도이다. 이 모터 구동 장치는, 고저항 저항기(19) 대신에, 상 릴레이(3U, 3V, 3W)를 각각 구성하는 MOSFET의 게이트와, 구동 회로(8)로부터 제어 신호(CS)를 공급하는 제1 제어 라인(15) 사이의 위치에, 전류 저감 회로로서 동작하는 고저항 저항기(19U, 19V, 19W)(제1 전류 저감 수단)가 제공되어 있다는 점을 제외하고, 도 3에 도시된 회로와 동일하다. 다시 말하면, 도 3에 도시된 회로는 제1 제어 라인(15) 상에 제공된 고저항 저항기(19)를 갖는 데 대하여, 도 4에 도시된 회로는, 고저항 저항기(19U, 19V, 19W)가 제너 다이오드(4U, 4V, 4W)와 각각 직렬로 제공되도록, 제1 제어 라인(15)으로부터 분기된 위치에 제공된 고저항 저항기(19U, 19V, 19W)를 갖는다.

도 4는 다른 기본적인 회로 구성에서 도 3과 동일하기 때문에, 도 4에 있어서 도 3의 것과 공통인 구성 요소에는 동일한 부호로 나타내고, 그 상세한 설명은 생략한다.

이러한 구성에 따르면, 상 릴레이(3U, 3V, 3W)가 오프 상태일 때, 전동 모터(M)의 코일에서 생성되는 역기전력에 의한 전류가, 제너 다이오드(4U, 4V, 4W), 제1 제어 라인(15) 및 제2 제어 라인(16)을 통해 전원 릴레이(17)로 흐르는(스니크 전류로서) 것을 고저항 저항기(19U, 19V, 19W, 20)가 방지할 수 있다. 따라서, 전원 릴레이(17)를 구성하는 MOSFET이 잘못 온되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 전동 모터(M)가 정지할 때, 본 실시예에 제공된 평활용 커패시터(21)에 축적된 전하에 의한 전류가, 제너 다이오드(18), 제2 제어 라인(16) 및 제1 제어 라인(15)을 통해 상 릴레이(3U, 3V, 3W)로 흐르는(스니크 전류로서) 것을, 고저항 저항기(19U, 19V, 19W, 20)가 방지할 수 있다. 따라서, 상 릴레이(3U, 3V, 3W)를 구성하는 MOSFET이 잘못 온되는 것을 방지할 수 있다.

(제2 변형)

도 5는, 도 3에 도시된 모터 구동 장치의 제2 변형을 도시하는 회로도이다. 이 모터 구동 장치는, 제1 및 제2 전류 저감 회로(제1 및 제2 전류 저감 수단)로서, 저항기 대신에 제너 다이오드를 채용한다. 즉, 상 릴레이(3U, 3V, 3W)의 서지 보호용 제너 다이오드(4Ua, 4Va, 4Wa) 외에, 스니크 전류를 방지하기 위하여 제너 다이오드(4Ub, 4Vb, 4Wb)가 제공되어 백투백(back-to-back) 구성을 형성한다. 또한, 전원 릴레이(17)의 서지 보호용 제너 다이오드(18a) 외에, 스니크 전류를 방지하기 위하여 제너 다이오드(18b)가 제공되어 백투백 구성을 형성한다. 제너 다이오드(4Ub, 4Vb, 4Wb)는 제2 전류 저감 회로로서, 즉 제2 전류 저감 수단으로서 기능한다.

도 5는 다른 기본적인 회로 구성에서 도 3과 동일하므로, 도 3의 것과 공통인 도 5의 구성 요소는 동일한 부호로 나타내고, 그 상세한 설명은 생략한다.

이러한 구성에 따르면, 상 릴레이(3U, 3V, 3W)가 오프 상태일 때, 전동 모터(M)의 코일에서 생성되는 역기전력에 의한 전류가, 제너 다이오드(4Ua, 4Va, 4Wa), 제1 제어 라인(15) 및 제2 제어 라인(16)을 통해 전원 릴레이(17)로 흐르는 것을, 역방향으로 제공된 제너 다이오드(4Ub, 4Vb, 4Wb)가 방지할 수 있다. 따라서, 전원 릴레이(17)가 오작동하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 전동 모터(M)가 정지할 때, 본 실시예에 제공된 평활용 커패시터(21)에 축적된 전하에 의한 전류가, 제너 다이오드(18a), 제2 제어 라인(16) 및 제1 제어 라인(15)을 통해 상 릴레이(3U, 3V, 3W)로 흐르는 것을 제너 다이오드(18b)가 방지할 수 있다. 따라서, 상 릴레이(3U, 3V, 3W)가 오동작하는 것을 방지할 수 있다.

여기서, 제1 내지 제3 실시예 및 제1 및 제2 변형에서, 승압 회로(9)의 출력이 인버터용 드라이버 회로(2)와 구동 회로(8)에 공급된다. 그러나, 출력이 인버터 회로(1)에도 공급되어, 전원 릴레이(17), 상 릴레이(3U, 3V, 3W) 및 인버터 회로(1)에 승압 전압이 동일한 승압 회로로부터 공급되도록 할 수도 있다.

또한, 서지 보호용 제너 다이오드를 채용하는 예를 설명하였다. 그러나, 다이오드가 채용될 수도 있고, 필요에 따라서 복수단의 다이오드가 직렬로 접속될 수도 있다. 또한, 스니크 전류의 저감용 저항기 또는 제너 다이오드를 채용하는 예를 설명하였다. 그러나, 다이오드, 다른 부하 소자, 또는 이들의 조합이 채용될 수도 있다.

(적용예)

도 6은, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치가 적용된 파워 스티어링의 어시스트용 모터를 포함하는 EPS(Electric Power Steering) 시스템의 구성예를 도시하는 개략도이다. 이 EPS 시스템은, 스티어링 휠(30), 조타 토크 검출 센서(31), 어시스트용 모터(32) 및 제어 유닛(33) 등을 포함한다. 스티어링 샤프트(34)를 내포하는 스티어링 칼럼(35)에서, 조타 토크 검출 센서(31) 및 감속 기어 장치(36)가 제공된다.

차량의 운전자가 스티어링 휠(30)을 조작할 때, 스티어링 샤프트(34)에 발생된 조타 토크는 조타 토크 검출 센서(31)에 의해서 검출되고, 이 조타 토크 신호(S1)와 차속 신호(S2) 등에 따라, 제어 유닛(33)이 어시스트용 모터(32)를 구동시켜, 어시스트용 모터(32)가 주행 조건에 적합한 스티어링 어시스트력를 생성한다. 이 방법에 의하여, 스티어링 샤프트(34)의 선단에 제공된 피니언 기어(37)가 회전되면, 랙 축(38)이 차량의 진행 방향에 관하여 좌우 방향으로 수평 이동함으로써, 차량 운전자에 의한 스티어링 휠(30)의 조작이 타이어(39)에 전달되어 방향을 바꾼다.

여기서, 어시스트용 모터(32)가 전동 모터(M)에 대응하고, 제어 유닛(33)은 마이크로컴퓨터(7)에 대응하고, 마이크로컴퓨터(7)에 조타 토크 신호(S1)와 차속 신호(S2)가 공급되어 구동 회로(8)를 제어한다. 다음, 인버터용 드라이버 회로(2) 및 인버터 회로(1)에 의해 어시스트용 모터(32)가 구동되어, 주행 조건에 적합한 스티어링 어시스트력을 발생시켜, 상술된 실시예 및 그 변형에서 설명된 작용 및 효과를 갖는 EPS 시스템을 구성한다.

(검증 결과)

모든 릴레이에 대하여 구동 회로를 갖는 구성을 갖는 종래의 ECU(Electronic Control Unit)와, 본 발명의 실시예에 따른 회로 구성에 대하여, 비용을 추정하여, 그 결과 25% 비용 저감이 가능했다는 것을 확인했다.

여기서, 본 발명의 모터 구동 장치는, 상술된 파워 스티어링의 어시스트용 모터뿐만 아니라, 각종 형태의 전동 모터의 구동에도 적용될 수 있다는 것은 물론이다.

우선권으로서 주장되는, 2013년 3월 14일자 출원된 일본 특허 출원 제2013-052145호의 전체 내용이 여기서 참조용으로 사용되었다.

본 발명을 설명하고 기술하기 위하여 특정 실시예만이 선택되었으나, 첨부된 청구범위에 규정된 바와 같이 본 발명의 범위로부터 이탈하지 않고 그 내에서 다양한 변경 및 변형이 가능하다는 것이 본 개시로부터 당업자에게 명백할 것이다.

또한, 본 발명에 따른 실시예의 상기 기술은 설명을 위해서만 제공된 것이며, 본 발명을 한정하고자 함이 아니며, 본 발명은 첨부된 청구범위 및 그 등가물에서 주장되는 바와 같다.

Claims

모터 구동 장치로서,
전동 모터(M)에 전력을 공급하는 인버터 회로(1);
전원(14)으로부터 상기 인버터 회로(1)에 전력을 공급하는 전원 라인(13) 상에 제공된 전원 릴레이(5, 17); 및
상기 인버터 회로(1)와 상기 전동 모터(M) 사이의 구동 라인(11U, 11V, 11W) 상에 제공되며, 반도체 스위칭 소자로 구성되는 상 릴레이(3U, 3V, 3W)
를 포함하고,
상기 모터 구동 장치는,
상기 상 릴레이(3U, 3V, 3W) 및 상기 전원 릴레이(5, 17)에 접속되어, 상기 상 릴레이(3U, 3V, 3W) 및 상기 전원 릴레이(5, 17)를 구동시키는 구동 회로(8)
를 더 포함하는 모터 구동 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 구동 회로(8)를 상기 상 릴레이(3U, 3V, 3W)에 접속시키는 제1 제어 라인(15);
상기 전동 모터(M)를 상기 상 릴레이(3U, 3V, 3W)에 접속시키는 상기 구동 라인(11U, 11V, 11W)의 모터측 라인부와, 상기 제1 제어 라인(15) 사이의 위치에 제공되고, 상기 상 릴레이(3U, 3V, 3W)를 서지 전압으로부터 보호하도록 구성된 제1 서지(serge) 보호 수단(4U, 4V, 4W, 4Ua, 4Va, 4Wa); 및
상기 전동 모터(M)로부터 상기 제1 제어 라인(15)으로 흐르는 스니크 전류(sneak current)를 저감시키는 제1 전류 저감 수단(19, 19U, 19V, 19W, 4Ub, 4Vb, 4Wb)
을 더 포함하는 모터 구동 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 제1 전류 저감 수단(19)은 상기 제1 제어 라인(15) 상에 제공되는 것인 모터 구동 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 제1 전류 저감 수단(19U, 19V, 19W)은, 상기 제1 제어 라인(15)으로부터 분기된 위치에서, 상기 제1 서지 보호 수단(4U, 4V, 4W, 4Ua, 4Va, 4Wa)과 직렬이 되도록 제공되는 것인 모터 구동 장치.
제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 서지 보호 수단(4U, 4V, 4W, 4Ua, 4Va, 4Wa)은 제너 다이오드 및 다이오드 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 제1 전류 저감 수단(19, 19U, 19V, 19W, 4Ub, 4Vb, 4Wb)은 제너 다이오드, 다이오드, 저항기 및 부하 소자 중 적어도 하나를 포함하는 것인 모터 구동 장치.
제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구동 회로(8)를 상기 전원 릴레이(17)에 접속시키는 제2 제어 라인(16);
상기 전원 라인(13)에서의 상기 인버터 회로(1)와 상기 전원 릴레이(17) 사이의 인버터측 라인부에 제공된 축전 수단(21);
상기 제2 제어 라인(16)과 상기 인버터측 라인부 사이의 위치에 접속된 제2 서지 보호 수단(18); 및
상기 축전 수단(21)으로부터 상기 제2 제어 라인(16)으로 흐르는 스니크 전류를 저감시키는 제2 전류 저감 수단(20)
을 더 포함하는 모터 구동 장치.
제 6 항에 있어서, 상기 전원 릴레이(17)는 반도체 스위칭 소자로 구성되는 것인 모터 구동 장치.
제 6 항에 있어서, 상기 축전 수단(21)은, 상기 전원 라인(13)과 접지점 사이의 위치에 제공된 평활용 커패시터인 것인 모터 구동 장치.
제 6 항에 있어서, 상기 제2 전류 저감 수단(20)은, 상기 제2 제어 라인(16) 상에 제공된 제너 다이오드, 다이오드, 저항기 및 부하 소자 중 적어도 하나를 포함하는 것인 모터 구동 장치.
제 6 항에 있어서, 상기 제2 전류 저감 수단(20)은, 상기 제2 서지 보호 수단(18)에 직렬로 접속된 제너 다이오드 및 다이오드 중 하나를 포함하는 것인 모터 구동 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상 릴레이(3U, 3V, 3W)를 구성하는 상기 반도체 스위칭 소자는 N채널 MOSFET을 포함하는 것인 모터 구동 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전동 모터(M)는 3상 모터인 것인 모터 구동 장치.
제 12 항에 있어서, 상기 인버터 회로(1)는, 각 상에 대응하도록 상기 3상 모터의 구동 라인(11U, 11V, 11W) 각각에 대하여 제공된 상류측 구동 소자(1UH, 1VH, 1WH) 및 하류측 구동 소자(1UL, 1VL, 1WL)를 포함하는 것인 모터 구동 장치.
제 13 항에 있어서, 승압된 전원 전압이 공급되고, 상기 인버터 회로를 제어하는 인버터용 드라이버 회로(2)를 더 포함하는 모터 구동 장치.
제 14 항에 있어서, 상기 인버터용 드라이버 회로(2)는, 각 상에 대하여, 상기 인버터 회로(1)의 상류측 구동 소자(1UH, 1VH, 1WH)를 제어하는 H측(high-side) 드라이버(2UH, 2VH, 2WH)와, 상기 인버터 회로(1)의 하류측 구동 소자(lUL, 1VL, 1WL)를 제어하는 L측(low-side) 드라이버(2UL, 2VL, 2WL)를 포함하는 것인 모터 구동 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
전원 전압을 승압시키고, 이 승압 전압을 상기 구동 회로(8)에 공급하여, 상기 구동 회로(8)가 상기 상 릴레이(3U, 3V, 3W) 및 상기 전원 릴레이(5, 17)에 상기 승압 전압에 기초하는 제어 신호를 공급하는 승압 회로(9)
를 더 포함하는 모터 구동 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구동 회로(8)를 제어하는 마이크로컴퓨터(7); 및
전원 전압에 기초하여 상기 마이크로컴퓨터(7)에 동작 전력을 공급하는 전원 IC(6)
를 더 포함하는 모터 구동 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전원 릴레이(5, 17)는 메카니컬 릴레이 및 반도체 릴레이 중 하나를 포함하는 것인 모터 구동 장치.