KR20200006056A - 모터 구동 장치 - Google Patents

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Abstract

모터 구동 장치(100)는, 인버터 회로(11)와, 제어 전원(1)으로부터 전압이 공급되는 구동 회로(9)와, 제어 전원(1)으로부터 구동 회로(9)로의 전압의 공급을 차단하는 제1 차단 회로(3)와, 제1 차단 회로(3)와 구동 회로(9)의 사이에 접속되는 제2 차단 회로(13)와, 제어 전원(1)으로부터 공급되는 전압에 대응하는 검출 전압을 검출하고, 또한, 검출 전압을 변화시킬 수 있는 전압 검출 회로(30)와, 검출 전압이 소정의 범위 내에 없다고 판정한 경우에, 제1 차단 회로(3)를 차단하는 비교 회로(21)와, 제1 차단 회로(3)를 진단하는 진단 회로(14)를 구비하고, 진단 회로(14)는, 비교 회로(21)로 하여금 제1 차단 회로(3)를 차단하게 하며, 제1 차단 회로(3)를 진단하는 진단 동작을 행하고, 제1 차단 회로(3)의 동작에 이상이 있다고 진단한 경우, 제2 차단 회로(13)를 차단한다.

Description

모터 구동 장치
이 개시는, 이상 전압 보호 회로를 구비한 모터 구동 장치에 관한 것이다.
모터를 구동하는 모터 구동 장치는, 모터를 구동한다고 하는 기본 기능과는 별도로, 모터, 및, 모터 구동 장치를 탑재하는 시스템의 안전성이 손상되지 않도록, 이상을 검출한 경우에 모터를 정지시키는 보호 기능을 갖는다.
이상 상태로서, 모터 구동 장치의 다양한 회로 블록에 공급되는 각종 전원 전압이 이상 값이 되는 상태를 들 수 있다. 즉, 이상 상태로서, 전원 전압이, 모터 구동 장치를 구성하는 회로 부품의 내전압을 초과한 상태, 또는, 회로 부품의 동작 보장 범위를 하회하는 상태 등을 들 수 있다. 이와 같은 이상 상태에 있어서는, 모터 구동 장치의 회로 부품의 고장 또는 오동작이 발생할 가능성이 있어, 시스템의 안전성이 손상된다.
그래서, 회로 부품의 고장 또는 오동작을 미연에 방지하기 위하여, 모터 구동 장치의 각 회로 블록에 공급되는 전원 전압을 감시하고, 과전압, 저전압 등의 이상 전압을 검출한 경우에, 소정의 보호 동작을 실행하는 기술이 제안되고 있다(예를 들면, 과전압 보호에 관한 것은, 특허문헌 1 참조). 이와 같은 보호 동작을 실행하는 모터 구동 장치에 대하여 도면을 이용하여 설명한다. 도 4는, 종래의 모터 제어장치의 개략 구성의 일례를 나타내는 블록도이다. 도 4에는, 종래의 모터 구동 장치와 아울러 이 모터 구동 장치에 의하여 구동되는 모터(12)가 나타내어져 있다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 종래의 모터 구동 장치는, 제어 전원(1)과, 전압 감시 회로(102)와, 차단 회로(103)와, PWM 신호 생성 회로(8)와, 구동 회로(9)와, 인버터 회로(11)를 구비한다. PWM 신호 생성 회로(8)로부터 출력되는 PWM 신호에 따라서, 구동 회로(9)로부터, 인버터 회로(11)에 구동 신호가 공급된다. 이에 따라서, 인버터 회로(11)는, 도시하고 있지 않은 직류 전원으로부터 모터(12)의 모터 권선에 전력을 공급함으로써, 모터(12)를 구동한다.
또한, 전압 감시 회로(102)는 제어 전원(1)의 전압값을 감시하고, 그것이 소정의 범위 내인지 여부를 감시한다. 제어 전원(1)의 전압값이 규정의 범위를 벗어난 경우, 전압 감시 회로(102)는 차단 회로(103)에 차단 신호를 부여하여, 구동 회로(9)로의 전압 공급을 차단한다.
이렇게 함으로서, PWM 신호 생성 회로(8)의 지령에 관계없이 구동 회로(9)의 출력을 오프하여, 모터의 구동을 긴급 정지시킨다.
일본국 특허공개 2013-74679호 공보
그러나, 종래의 전압 감시 회로(102) 및 차단 회로(103)로 구성되는 보호 회로는, 그 구성 요소가 정상적으로 동작하지 않게 되면, 제어 전원(1)의 전압값이, 규정의 범위를 초과했다고 하더라도 구동 회로(9)의 출력을 오프할 수 없게 된다. 이 때문에, 모터 구동 장치, 및, 이것을 탑재한 시스템의 안전성이 저하된다.
본 개시는 상기 종래의 과제를 해결하는 것으로, 이상 전압 보호 회로가 정상적으로 동작하지 않게 된 경우여도, 구동 회로의 출력을 오프하여, 모터를 정지시킬 수 있는 모터 구동 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 개시에 따른 모터 구동 장치의 일 양태는, 모터 권선에 전력을 공급하여, 상기 모터 권선을 구비하는 모터를 구동하는 인버터 회로와, 제어 전원으로부터 전압이 공급되어, 상기 인버터 회로에 구동 신호를 부여하는 구동 회로와, 상기 구동 회로에 PWM 신호를 부여하는 PWM 신호 생성 회로와, 상기 제어 전원으로부터 상기 구동 회로로의 전압의 공급을 차단하는 제1 차단 회로와, 상기 제1 차단 회로와 상기 구동 회로의 사이에 접속되어, 상기 제어 전원으로부터 상기 구동 회로로의 전압의 공급을 차단하는 제2 차단 회로와, 상기 제어 전원으로부터 공급되는 전압에 대응하는 검출 전압을 검출하고, 또한, 상기 검출 전압을 변화시킬 수 있는 전압 검출 회로와, 상기 검출 전압과 판정 역치를 비교함으로써, 상기 검출 전압이 소정의 범위 내인지 여부를 판정하여, 상기 검출 전압이 상기 소정의 범위 내에 없다고 판정한 경우에, 상기 제1 차단 회로에 차단 신호를 부여함으로써, 상기 제1 차단 회로를 차단하는 비교 회로와, 상기 제1 차단 회로의 동작이 정상인지 여부를 진단하는 진단 회로를 구비하고, 상기 진단 회로는, 상기 검출 전압을 변화시킴으로써, 상기 비교 회로로 하여금 상기 제1 차단 회로를 차단하게 하며, 또한, 상기 제1 차단 회로와 상기 제2 차단 회로 사이의 전압 레벨에 의거하여, 상기 제1 차단 회로의 동작이 정상인지 여부를 진단하는 진단 동작을 행하고, 상기 제1 차단 회로의 동작에 이상이 있다고 진단한 경우, 상기 제2 차단 회로를 차단한다.
이상 전압 보호 회로가 정상적으로 동작하지 않게 된 경우여도, 구동 회로의 출력을 오프하여, 모터를 정지시킬 수 있는 모터 구동 장치를 제공할 수 있다.
도 1은, 실시 형태 1에 따른 모터 구동 장치의 회로 구성도이다.
도 2는, 실시 형태 1의 동작 플로 차트이다.
도 3은, 실시 형태 2에 따른 모터 구동 장치의 회로 구성도이다.
도 4는, 종래의 모터 구동 장치의 개략 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
이하, 본 개시의 실시 형태에 대하여 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 실시 형태는, 모두 본 개시의 일 구체예를 나타내는 것이다. 따라서, 이하의 실시 형태로 나타나는, 수치, 구성 요소, 구성 요소의 배치 위치 및 접속 형태, 그리고, 단계 및 단계의 순서 등은, 일례이며 본 개시를 한정하는 취지는 아니다. 따라서, 이하의 실시 형태에 있어서의 구성 요소 중, 본 개시의 최상위 개념을 나타내는 독립 청구항에 기재되어 있지 않은 구성 요소에 대해서는, 임의의 구성 요소로서 설명된다.
또한, 각 도면은, 모식도이며, 반드시 엄밀하게 도시된 것은 아니다. 또한, 각 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 있으며, 중복되는 설명은 생략 또는 간략화한다.
(실시 형태 1)
먼저, 실시 형태 1에 따른 모터 구동 장치의 회로 구성에 대하여, 도 1을 이용하여 설명한다. 도 1은, 실시 형태 1에 따른 모터 구동 장치(100)의 회로 구성도이다. 도 1에는, 모터 구동 장치(100)에 의하여 구동되는 모터(12)도 아울러 나타내어져 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 실시 형태 1에 따른 모터 구동 장치(100)는, 제어 전원(1)과, 전압 검출 회로(30)와, 비교 회로(21)와, 제1 차단 회로(3)와, 제2 차단 회로(13)와, PWM 신호 생성 회로(8)와, 구동 회로(9)와, 구동 전원(10)과, 인버터 회로(11)와, 진단 회로(14)를 구비한다.
모터(12)는, 모터 구동 장치(100)에 의하여 구동되는 교류 전동기이다. 모터(12)는, 내부에 모터 권선을 구비하고, 모터 구동 장치(100)에 의하여 모터 권선에 전력이 공급됨으로써 구동된다.
인버터 회로(11)는, 도시하고 있지 않은 직류 전원으로부터 모터 권선에 전력을 공급하고, 당해 모터 권선을 구비하는 모터(12)를 구동하는 회로이다. 인버터 회로(11)는, 예를 들면, 브리지 접속된 복수의 전력용 반도체 소자를 갖는다. 인버터 회로(11)가 갖는 복수의 전력용 반도체 소자의 각각에는, 구동 회로(9)로부터, 구동 신호(게이트 구동 신호)가 공급된다.
제어 전원(1)은, 구동 회로(9)에 직류 전압을 공급하는 전원 회로이다.
구동 회로(9)는, 제어 전원(1)으로부터 전압이 공급되어, 인버터 회로(11)에 구동 신호를 부여하는 회로이다. 구동 회로(9)는, 주로, 포토커플러, 증폭기 및 저항 요소를 갖는다. 당해 포토커플러의 입력측에 PWM 신호 생성 회로(8)로부터 PWM 신호를 부여함으로써, 당해 입력측과 절연된 출력측으로부터 PWM 신호가 출력된다. 출력된 PWM 신호는 증폭기에 의하여 증폭되어, 인버터 회로(11)에 구동 신호로서 공급된다.
구동 전원(10)은, 구동 회로(9)에 전력을 공급하는 전원이다. 구동 전원(10)은, 예를 들면, 구동 회로(9)의 증폭기 등에 전력을 공급한다.
또한, 구동 신호는, 인버터 회로(11)의 전력용 반도체 소자마다 생성되고, 구동 회로(9)에 설치된 포토커플러도 전력용 반도체 소자마다 설치되지만, 도 1에 있어서는 간략화하여 나타내고 있다.
구동 회로(9)의 포토커플러의 애노드에는, 제어 전원(1)으로부터 전압이 공급된다. 제어 전원(1)과 애노드의 사이에는, 제어 전원(1)으로부터 순서대로, 제1 차단 회로(3)와 제2 차단 회로(13)가 직렬로 접속되고, 포토커플러의 캐소드는, 전류 제한용 저항 요소를 통하여, PWM 신호 생성 회로(8)에 접속되어 있다.
구동 회로(9)는 제1 차단 회로(3) 및 제2 차단 회로(13)를 통하여, 제어 전원(1)으로부터 전압이 공급되어, PWM 신호 생성 회로(8)에 의한 PWM 신호에 따라서, 포토 다이오드의 통전 전류가 온 오프 제어된다.
PWM 신호 생성 회로(8)는, 구동 회로(9)에 PWM 신호를 부여하는 회로이다. PWM 신호 생성 회로(8)는, 예를 들면, 외부로부터 입력되는 모터 구동 제어 신호에 의거하여, PWM 신호를 생성하고, 당해 PWM 신호를 구동 회로(9)에 부여한다.
제1 차단 회로(3)는, 제어 전원(1)으로부터 구동 회로(9)로의 전압의 공급을 차단하는 회로이다. 제1 차단 회로(3)는, 비교 회로(21)로부터의 입력 신호의 레벨에 따라, 도통 상태와 차단 상태가 전환된다.
제2 차단 회로(13)는, 제1 차단 회로(3)와 구동 회로(9)의 사이에 접속되어, 제어 전원(1)으로부터 구동 회로(9)로의 전압의 공급을 차단하는 회로이다. 제2 차단 회로(13)는, 진단 회로(14)로부터의 입력 신호의 레벨에 따라, 도통 상태와 차단 상태가 전환된다.
전압 검출 회로(30)는, 제어 전원(1)으로부터 공급되는 전압에 대응하는 검출 전압을 검출하고, 또한, 검출 전압을 변화시킬 수 있는 회로이다. 전압 검출 회로(30)는, 제어 전원(1)의 고전위측 전선과 저전위측 전선의 사이에 직렬로 접속되고, 검출 전압인 두 개의 분압값을 생성하는 세 개의 저항 요소(4~6)를 갖는다. 전압 검출 회로(30)는, 세 개의 저항 요소(4~6) 중 저전위측 전선에 접속되는 저항 요소(6)와 병렬로 접속되는 제1 스위치 회로(15)를 더 갖는다. 또한, 전압 검출 회로(30)는, 세 개의 저항 요소(4~6) 중 고전위측 전선에 접속되는 저항 요소(4)와 병렬로 접속되는 제2 스위치 회로(16)를 더 갖는다.
세 개의 저항 요소(4~6)는, 제어 전원(1)의 고전위측 전선으로부터 순서대로, 저항 요소(4), 저항 요소(5) 및 저항 요소(6)의 순서대로 직렬 접속되어 있다. 이것에 의하여, 제어 전원(1)의 전압(Vc)을 저항 요소(4)와, 저항 요소(5) 및 저항 요소(6)의 직렬 합성 저항으로 분압한 분압값(Vu)과, 전압(Vc)을 저항 요소(4) 및 저항 요소(5)의 직렬 합성 저항과, 저항 요소(6)로 분압한 분압값(Vo)이 생성된다.
비교 회로(21)는, 전압 검출 회로(30)로 검출되는 검출 전압과 판정 역치를 비교함으로써, 검출 전압이 소정의 범위 내인지 여부를 판정하여, 검출 전압이 소정의 범위 내에 없다고 판정한 경우에, 제1 차단 회로(3)에 차단 신호를 부여함으로써, 제1 차단 회로(3)를 차단하는 회로이다. 비교 회로(21)는, 윈도 콤퍼레이터(2)와, 기준 전압(Vr)을 갖는 기준 전원(7)을 갖고, 제어 전원(1)의 전압(Vc)이 소정의 범위 내인지를 감시하고 있다.
윈도 콤퍼레이터(2)에는, 분압값 Vu 및 Vo가 입력된다. 또한, 기준 전원(7)으로부터 기준 전압(Vr)이 입력되고 있으며, 분압값 Vu 및 Vo와 기준 전압(Vr)을 비교한다.
여기에서, 전압(Vc)이 변동하면, 분압값 Vu 및 Vo도 변동하기 때문에, 전압(Vc)이 규정의 범위에 들어가 있는지 여부를 판단할 수 있다.
예를 들면, 분압값(Vu)이 기준 전압(Vr) 이하인 경우(제어 전원의 전압(Vc)이 하한 이하인 것을 검출), 및, 분압값(Vo)이 기준 전압(Vr) 이상인 경우(제어 전원의 전압(Vc)이 상한 이상인 것을 검출) 중 어느 한쪽인 경우, 윈도 콤퍼레이터(2)는, 출력하는 신호 S1을 H레벨(High 레벨)로 하도록 동작한다. 한편, 그 이외의 경우에는(제어 전원의 전압(Vc)이 소정의 범위 내인 것을 검출), 윈도 콤퍼레이터(2)는 출력하는 신호 S1을 L레벨(Low 레벨)로 하도록 동작한다.
제1 차단 회로(3)는, L레벨의 신호 S1이 입력되면, 도통 상태가 되도록 동작하고, H레벨의 신호 S1이 입력되면 차단 상태가 되도록 동작한다. 즉, 제1 차단 회로(3)는, 윈도 콤퍼레이터(2)가 출력하는 신호 S1이 H레벨인 경우(제어 전원의 전압(Vc)이 소정의 범위 내에 없는 경우), 그 상태를 차단 상태로 하고, 신호 S1이 L레벨인 경우(제어 전원의 전압(Vc)이 소정의 범위 내인 경우), 그 상태를 도통 상태라고 한다. 따라서, 모터 구동 장치(100)에 있어서, 이상 전압 시의 보호로서의 제어 전원(1)의 차단 동작이 실현된다.
진단 회로(14)는, 제1 차단 회로(3)의 동작이 정상인지 여부를 진단하는 회로이다.
진단 회로(14)는 제1 차단 회로(3)의 출력측의 전압 레벨(S2)을 감시하고 있으며, 제1 차단 회로(3)가 도통 상태인 경우, 전압 레벨(S2)은 H레벨, 제1 차단 회로(3)가 차단 상태인 경우, 전압 레벨(S2)은 L레벨이라고 인식한다.
또한, 진단 회로(14)는 제2 차단 회로(13)에 신호 S3을 부여하고, 제2 차단 회로(13)의 도통 및 차단을 제어하고 있다. 여기에서, 제2 차단 회로(13)는, 신호 S3이 L레벨일 때, 차단 상태가 되고, 신호 S3이 H레벨일 때, 도통 상태가 되도록 동작한다.
또한, 진단 회로(14)는, 제1 스위치 회로(15) 및 제2 스위치 회로(16)에 각각 신호 S4 및 S5를 부여하고, 제1 스위치 회로(15) 및 제2 스위치 회로(16)의 도통 및 차단을 제어하고 있다. 여기에서, 제1 스위치 회로(15)는 신호 S4를 H레벨로 함으로써 도통하고, 제2 스위치 회로(16)는 신호 S5를 L레벨로 함으로써 도통한다.
여기에서, 제1 스위치 회로(15)는 저항 요소(6)의 양측 전극을 단락하도록, 제2 스위치 회로(16)는 저항 요소(4)의 양측 전극을 단락하도록, 각각 접속되어 있고, 제1 스위치 회로(15)가 도통(저항 요소(6)의 양측 전극이 단락)하면, 분압값(Vu)이 전압(Vc)을 저항 요소(4)와 저항 요소(5)로 분압한 값이 되고, 그때의 분압값이 기준 전압(Vr) 이하가 되도록, 저항 요소(4~6)의 값이 조정되어 있다. 또한, 제2 스위치 회로(16)가 도통(저항 요소(4)의 양측 전극이 단락)하면, 분압값(Vo)이 전압(Vc)을 저항 요소(5)와 저항 요소(6)로 분압한 값이 되고, 그때의 분압값(Vo)이 기준 전압(Vr) 이상이 되도록, 저항 요소(4~6)의 값이 조정되어 있다.
이와 같이 구성함으로써, 진단 회로(14)에 의하여, 상한 전압 검출 동작(제어 전원(1)의 전압(Vc)이 상한 이상인 것을 검출하는 동작), 및, 저전압 검출 동작(제어 전원(1)의 전압(Vc)이 하한 이하인 것을 검출하는 동작)을 의사적(擬似的)으로 행할 수 있다. 이것에 의하여, 제1 차단 회로(3)의 도통과 차단을 시험적으로 행할 수 있고, 신호 S4 및 S5의 레벨과, 제1 차단 회로(3)의 출력측의 전압 레벨(S2)의 논리 비교에 의하여, 제1 차단 회로(3)가 정상적으로 동작하고 있는지 여부를 진단할 수 있다.
이상과 같이, 진단 회로(14)는, 검출 전압을 변화시킴으로써, 비교 회로(21)로 하여금 제1 차단 회로(3)를 차단하게 하고, 또한, 제1 차단 회로(3)와 제2 차단 회로(13) 사이의 전압 레벨에 의거하여, 제1 차단 회로(3)의 동작이 정상인지 여부를 진단하는 진단 동작을 행하며, 제1 차단 회로(3)의 동작에 이상이 있다고 진단한 경우, 제2 차단 회로(13)를 차단한다.
다음으로, 진단 회로(14)에 의한 진단 동작의 설명을 행한다.
도 2는, 실시 형태 1에 따른 모터 구동 장치(100)의 동작의 흐름을 나타내는 플로 차트이다.
먼저, 제어 전원(1)이 공급되면 진단 회로(14)에 의하여, 제1 차단 회로(3)의 동작 진단이 개시되고, 진단 회로(14)는, 신호 S3을 H레벨, 신호 S4를 L레벨, 신호 S5를 H레벨, 신호 S6을 L레벨로 설정한다(단계 A1). 즉, 제1 스위치 회로(15) 및 제2 스위치 회로(16)는 차단 상태가 되고, 제2 차단 회로(13)는 도통 상태가 된다.
여기에서 신호 S6은, 진단 회로(14)로부터 PWM 신호 생성 회로(8)에 부여되는 PWM 신호 출력의 허가 플래그를 나타내는 신호이며, PWM 신호 생성 회로(8)는, 신호 S6은 L레벨일 때 출력 금지, H레벨일 때 출력 허가가 되도록 설정되어 있다.
다음으로, 진단 회로(14)는 전압 레벨(S2)을 검출하여, H레벨인지 여부를 판정한다(단계 A2).
전압 레벨(S2)이 H레벨인 경우(단계 A2에서 YES), 진단 회로(14)는, 비교 회로(21)와 제1 차단 회로(3)가 정상적으로 동작하여, 제어 전원(1)으로부터 정상적으로 전압(Vc)이 공급되고 있다고 판정하고, 다음의 단계 A3로 이행한다.
다음으로, 진단 회로(14)는, 신호 S3을 H레벨, 신호 S4를 H레벨, 신호 S5를 H레벨, 신호 S6을 L레벨로 설정한다(단계 A3). 이 설정은, 제어 전원(1)의 전압(Vc)이 소정의 범위의 하한 이하가 된 경우에 상당한다.
다음으로, 진단 회로(14)는, 전압 레벨(S2)의 전압 레벨을 검출하여, L레벨인지 여부를 판정한다(단계 A4).
전압 레벨(S2)이 L레벨인 경우(단계 A4에서 YES), 진단 회로(14)는, 비교 회로(21)와 제1 차단 회로(3)가 정상적으로 동작했다고 판정하고, 다음의 단계 A5로 이행한다.
다음으로, 진단 회로(14)는, 신호 S3을 H레벨, 신호 S4를 L레벨, 신호 S5를 L레벨, 신호 S6을 L레벨로 설정한다(단계 A5). 이 설정은, 제어 전원(1)의 전압(Vc)이 소정의 범위의 상한 이상이 된 경우에 상당한다.
다음으로, 진단 회로(14)는, 전압 레벨(S2)의 전압 레벨을 검출하여, L레벨인지 여부를 판정한다(단계 A6). 전압 레벨(S2)이 L레벨인 경우(단계 A6에서 YES), 진단 회로(14)는, 비교 회로(21)와 제1 차단 회로(3)가 정상적으로 동작했다고 판정하고, 다음의 단계 A7로 이행한다.
다음으로, 진단 회로(14)는, 신호 S3을 H레벨, 신호 S4를 L레벨, 신호 S5를 H레벨, 신호 S6을 L레벨로 설정한다(단계 A7). 이 설정은, 제어 전원(1)의 전압(Vc)이 통상대로 공급되고 있는 경우에 상당한다.
다음으로, 진단 회로(14)는, 전압 레벨(S2)의 전압 레벨을 검출하여, H레벨인지 여부를 판정한다(단계 A8). 전압 레벨(S2)의 레벨이 H레벨인 경우(단계 A8에서 YES), 비교 회로(21)와 제1 차단 회로(3)가 정상적으로 동작하여, 제어 전원(1)으로부터 정상적으로 전압(Vc)이 공급되고 있다고 판정하고, 다음의 단계 A9로 이행한다.
단계 A9에서는, 진단 회로(14)는 비교 회로(21)와 제1 차단 회로(3)가 정상이라고 판단하여, 신호 S3을 L레벨, 신호 S4를 L레벨, 신호 S5를 H레벨, 신호 S6을 H레벨로 고정하고, 진단 동작을 종료한다.
여기에서, 전압 레벨(S2)은 H레벨이므로, 제1 차단 회로(3)는 도통 상태이다. 또한, 신호 S3은 L레벨이므로, 제2 차단 회로는 도통 상태이다. 또한, 신호 S6은 H레벨이므로, PWM 신호 생성 회로(8)는, 동작이 허가되어 있다.
따라서, PWM 신호 생성 회로(8)의 신호에 의하여, 구동 회로(9)는 동작을 행하여, 모터의 기동이 개시된다.
한편, 단계 A2, A4, A6, A8의 각 단계에서, 전압 레벨(S2)이 규정의 레벨이 아니라고 판정했을 때(단계 A2, A4, A6, A8에서 NO), 진단 회로(14)는, 비교 회로(21)의 이상, 및, 제1 차단 회로(3)의 이상 중 적어도 한쪽이 발생하고 있다고 판정하여, 신호 S3을 H레벨, 신호 S4를 L레벨, 신호 S5를 H레벨, 신호 S6을 L레벨로 설정한다(단계 A10).
여기에서, 신호 S3은 H레벨이므로, 제2 차단 회로(13)는 차단되어 있다. 또한, 신호 S6은 L레벨이므로, PWM 신호 생성 회로(8)는 동작이 허가되어 있지 않다.
따라서, 구동 회로(9)의 출력은 오프에 고정되어 있기 때문에, 모터(12)의 기동은 행해지지 않는다. 또한, 진단 회로(14)는, 도시하고 있지 않은 모터 구동 장치(100)를 탑재한 상위 기기에 이상을 검출한 것을 전해도 된다.
이와 같이, 이 실시 형태 1에 의하면, 비교 회로(21)에 의하여 제어되는 제1 차단 회로(3)가, 정상적으로 동작하는지 여부를 진단하는 진단 동작을 행할 수 있다. 그 진단 동작에 있어서, 제1 차단 회로(3)의 동작이 정상적이지 않다고 진단되면, 진단 회로(14)에 의하여 제어되는 제2 차단 회로(13)로 구동 회로(9)로의 전압 공급을 확실하게 차단하여, 구동 회로(9)의 출력을 확실하게 오프할 수 있다. 이 때문에, 제1 차단 회로(3) 등으로 이루어지는 이상 전압 보호 회로가 정상적으로 동작하지 않게 된 경우여도, 구동 회로(9)의 출력을 오프하여, 모터를 정지시킬 수 있는 모터 구동 장치를 실현할 수 있다. 또한, 모터(12)를 포함하는 시스템의 안전성을 높일 수 있다.
또한, 구동 회로(9)로의 전압 공급을 차단한 상태로, 진단 동작을 행할 수 있기 때문에, 진단 중에 제어 전원(1)이 과전압 또는 저전압과 같은 이상 전압 상태이더라도, 안전하게 진단 동작을 실행할 수 있다.
또한, 모터 구동 장치(100)는, 제어 전원(1)이 온되면 진단 동작을 행하고, 그 진단 결과에 의하여 정해지는 동작 모드를 결정하며, 그 후, 모터 구동 장치(100)의 제어 전원(1)이 오프될 때까지 결정한 동작 모드를 유지해도 된다. 이것에 의하여, 스위칭 노이즈의 영향에 의한 오진단의 발생을 저감시킬 수 있다.
또한, 모터 구동 장치(100)의 제어 전원(1)을 온할 때마다 진단 동작을 실행해도 된다. 이것에 의하여, 비교 회로(21), 및, 비교 회로(21)에 의하여 제어되는 제1 차단 회로(3)가 정상적으로 동작하는지 여부를 고빈도로 진단할 수 있기 때문에, 보다 안전성을 높일 수 있다.
또한, 제어 전원(1)이 온되었을 때의 진단 동작을 설명했지만, 다음과 같이 진단 동작을 행하도록 할 수도 있다.
즉, 모터 구동 장치(100)의 제어 전원(1)이 온되고, 또한, PWM 신호가 오프되어, 모터 권선에 전력이 공급되고 있지 않은 경우(즉, 모터(12)가 대기 상태인 경우)에는, 구동 회로(9)로의 전압 공급을 필요로 하지 않기 때문에, 제1 차단 회로(3)와 제2 차단 회로(13)를 도통 및 차단시켜도 된다. 따라서, 도 2에 있어서의 동작 플로와 동일한 진단 동작을 모터(12)가 대기 상태일 때에 실행하는 것이 가능하다.
또한, 진단 동작을 실행한 후에는, 동작 모드를 결정하고, 그 동작 모드를 다음의 진단 동작까지 유지하는 등과 같은 식으로, 미리 정해진 시간 간격으로 동작할 수 있도록, 모터 구동 장치(100)가 타이머를 구비해도 된다. 이것에 의하여 정기적으로 진단 동작을 실행할 수 있다.
여기에서, 타이머는 모터 대기 지령이 상위 기기로부터 부여되면, 카운트값을 리셋함과 더불어, 카운트를 개시한다. 한편, 타이머는, 모터 구동 지령이 상위 기기로부터 부여되면, 그 카운트값을 리셋함과 더불어, 카운트를 정지시킨다.
또한, 모터 구동 장치(100)는, 진단 동작 실행 중에, 모터 구동 지령이 상위 기기로부터 부여된 경우, 도 2에 나타내는 동작 플로와 동일한 진단 동작을 실행한 후, 정상이라고 진단된 경우, 모터(12)의 구동을 개시한다.
이와 같이, 모터 구동 장치(100)의 제어 전원(1)이 온되었을 때뿐만 아니라, 모터(12)가 대기 중에 정기적으로 진단 동작을 행할 수 있어, 모터 구동 장치(100)를 탑재한 시스템 안전성을 보다 높일 수 있다.
이상을 정리하면, 실시 형태 1에 따른 모터 구동 장치(100)는, 모터 권선에 전력을 공급하고, 모터 권선을 구비하는 모터(12)를 구동하는 인버터 회로(11)와, 제어 전원(1)으로부터 전압이 공급되어, 인버터 회로(11)에 구동 신호를 부여하는 구동 회로(9)를 구비한다. 모터 구동 장치(100)는, 구동 회로(9)에 PWM 신호를 부여하는 PWM 신호 생성 회로(8)와, 제어 전원(1)으로부터 구동 회로(9)로의 전압의 공급을 차단하는 제1 차단 회로(3)와, 제1 차단 회로(3)와 구동 회로(9)의 사이에 접속되어, 제어 전원(1)으로부터 구동 회로(9)로의 전압의 공급을 차단하는 제2 차단 회로(13)를 더 구비한다. 모터 구동 장치(100)는, 제어 전원(1)으로부터 공급되는 전압에 대응하는 검출 전압을 검출하고, 또한, 검출 전압을 변화시킬 수 있는 전압 검출 회로(30)를 더 구비한다. 모터 구동 장치(100)는, 검출 전압과 판정 역치를 비교함으로써, 검출 전압이 소정의 범위 내인지 여부를 판정하여, 검출 전압이 소정의 범위 내에 없다고 판정한 경우에, 제1 차단 회로(3)에 차단 신호를 부여함으로써, 제1 차단 회로(3)를 차단하는 비교 회로(21)와, 제1 차단 회로(3)의 동작이 정상인지 여부를 진단하는 진단 회로(14)를 더 구비한다. 진단 회로(14)는, 검출 전압을 변화시킴으로써, 비교 회로(21)로 하여금 제1 차단 회로(3)를 차단하게 하고, 또한, 제1 차단 회로(3)와 제2 차단 회로(13) 사이의 전압 레벨에 의거하여, 제1 차단 회로(3)의 동작이 정상인지 여부를 진단하는 진단 동작을 행하여, 제1 차단 회로(3)의 동작에 이상이 있다고 진단한 경우, 제2 차단 회로(13)를 차단한다.
이것에 의하면, 비교 회로(21)를 시험적으로 작동시키고, 비교 회로(21)에 의하여 제어되는 제1 차단 회로(3)가, 정상적으로 동작하는지 여부를 진단하는 진단 동작을 행할 수 있다. 또한, 그 진단 결과가 정상적이지 않다고 진단되면 제2 차단 회로(13)로 구동 회로(9)로의 전압 공급을 확실하게 차단하여, 구동 회로(9)의 출력을 오프한다. 이 때문에, 제1 차단 회로(3) 등으로 이루어지는 이상 전압 보호 회로가 정상적으로 동작하지 않게 된 경우여도, 구동 회로(9)의 출력을 오프하여, 모터를 정지시킬 수 있는 모터 구동 장치를 실현할 수 있다. 또한, 모터 구동 장치(100)를 탑재한 시스템의 안전성을 높일 수 있다.
또한, 모터 구동 장치(100)에서는, 전압 검출 회로(30)는, 제어 전원(1)의 고전위측 전선과 저전위측 전선의 사이에 직렬로 접속되고, 검출 전압인 두 개의 분압값을 생성하는 세 개의 저항 요소(4, 5 및 6)와, 세 개의 저항 요소(4, 5 및 6) 중 저전위측 전선에 접속되는 저항 요소(6)와 병렬로 접속되는 제1 스위치 회로(15)와, 세 개의 저항 요소 중 고전위측 전선에 접속되는 저항 요소와 병렬로 접속되는 제2 스위치 회로(16)를 가져도 된다. 진단 회로(14)는, 제1 스위치 회로(15)를 차단시키고, 또한, 제2 스위치 회로(16)를 차단시키는 제1 진단 신호와, 제1 스위치 회로(15)를 도통시키며, 또한, 제2 스위치 회로(16)를 차단시키는 제2 진단 신호와, 제1 스위치 회로(15)를 차단시키고, 또한, 제2 스위치 회로(16)를 도통시키는 제3 진단 신호를 전압 검출 회로(30)에게 부여하여, 검출 전압을 변화시켜도 된다.
이것에 의하면, 스위치 회로를 두 개 설치하고, 그것을 도통, 차단하는 것만으로, 시험적으로 전압 검출 회로(30)의 검출 전압을 변화시킬 수 있으므로, 진단 회로(14)를 포함하는 회로를 비교적 간단하게 구성할 수 있다.
또한, 모터 구동 장치(100)에서는, 진단 회로(14)는, 제1 진단 신호를 부여했을 때에, 제1 차단 회로(3)와 제2 차단 회로(13) 사이의 전압 레벨이 하이 레벨인 제1 조건과, 제2 진단 신호를 부여했을 때에, 제1 차단 회로(3)와 제2 차단 회로(13) 사이의 전압 레벨이 로 레벨인 제2 조건과, 제3 진단 신호를 부여했을 때에, 제1 차단 회로(3)와 제2 차단 회로(13) 사이의 전압 레벨이 로 레벨인 제3 조건이 충족된 경우에, 제1 차단 회로(3)의 동작이 정상이라고 진단하여, 제2 차단 회로(13)를 도통하도록 작용하고, 제1 조건, 제2 조건 및 제3 조건 중, 적어도 하나를 충족시키지 않는 경우, 제1 차단 회로(3)의 동작에 이상이 있다고 진단하여, 제2 차단 회로(13)를 차단해도 된다.
이것에 의하면, 진단 회로(14)는, 복수 패턴의 진단 동작을 행하도록 동작하므로, 제1 차단 회로(3)가 정상인가를 확실하게 검출할 수 있다.
또한, 모터 구동 장치(100)에서는, 진단 회로(14)는, 제2 차단 회로(13)를 차단한 상태로, 진단 동작을 행해도 된다.
이것에 의하면, 제2 차단 회로(13)에 의하여, 구동 회로(9)로의 전압 공급을 차단한 상태로, 진단 동작을 행할 수 있다. 따라서, 진단 중에 과전압이나 저전압과 같은 이상 전압 상태이더라도, 안전하게 진단 동작을 실행할 수 있다.
또한, 모터 구동 장치(100)에서는, 진단 회로(14)는, 제어 전원(1)이 온되었을 때에, 진단 동작을 행해도 된다.
이것에 의하면, 진단 회로(14)는, 모터 구동 장치(100)의 제어 전원(1)이 온되었을 때에 진단 동작을 행한다. 따라서, 모터 구동 중에 정기적으로 진단 동작을 하는 경우에 비하여, 스위칭 노이즈의 영향에 의한 오진단의 발생을 저감시킬 수 있다. 또한, 모터 구동 장치(100)의 제어 전원(1)이 온될 때마다 진단 동작을 정기적으로 실행할 수 있어, 모터 구동 장치(100)를 탑재한 시스템의 안전성을 높일 수 있다.
또한, 모터 구동 장치(100)에서는, 진단 회로(14)는, PWM 신호가 오프되어, 모터 권선에 전력이 공급되고 있지 않은 경우에, 진단 동작을 행해도 된다.
이와 같이, 모터(12)가 대기 상태일 때, 즉, 구동 회로(9)에 전력 공급을 필요로 하지 않을 때에는, 제1 차단 회로(3), 및, 제2 차단 회로(13)를 도통, 차단시켜도 되고, 진단 동작을 실행할 수 있다. 따라서, 모터 구동 장치(100)의 제어 전원(1)이 온되었을 때뿐만 아니라, 모터가 대기 중에 진단 동작을 정기적으로 실행함으로써, 모터 구동 장치를 탑재한 시스템 안전성을 보다 높일 수 있다.
(실시 형태 2)
실시 형태 2에 따른 모터 구동 장치의 회로 구성에 대하여, 도 3을 이용하여 설명한다. 도 3은, 실시 형태 2에 따른 모터 구동 장치(200)의 회로 구성도이다. 도 3에는, 도 1과 동일하게, 모터 구동 장치(200)에 의하여 구동되는 모터(12)도 아울러 나타내어져 있다.
도 3에 있어서, 실시 형태 1에 따른 모터 구동 장치(100)의 회로 구성도와 동일한 부분은 동일한 부호로 나타내고, 그 설명은 생략한다.
또한, 실시 형태 2의 진단 회로(14)의 동작은, 실시 형태 1에 따른 모터 구동 장치(100)의 도 2에 나타내는 동작 플로 차트와 동일하기 때문에, 그 설명은 생략한다.
실시 형태 2가 실시 형태 1과 상이한 점은, 진단 회로(14)에 의하여 부여되는 신호 S3와, PWM 신호 생성 회로(8)로부터의 PWM 신호를 논리적(論理積) 회로(17)의 입력으로 하고, 그 출력을 구동 회로(9)의 포토 다이오드의 애노드측에 접속하는 구성을 새로이 추가한 점이다.
즉, 진단 회로(14)가 진단 동작에 의하여, 이상을 검출하면, 신호 S3을 H레벨로 설정하기 때문에, 논리적 회로(17)에 의하여, PWM 신호 생성 회로(8)로부터 출력되는 PWM 신호의 출력을 차단하여, 구동 회로(9)의 출력을 오프로 고정할 수 있다.
이 실시 형태 2에 의하면, 진단 동작에서 이상이 검출되면, 제2 차단 회로(13)에서의 제어 전원(1)의 차단과, PWM 신호 생성 회로(8)로부터의 신호의 차단의 상이한 두 개의 수법으로, 구동 회로(9)의 출력을 오프로 할 수 있다. 따라서, 실시 형태 1과 같은 제2 차단 회로(13)만에 의한 수법에 대하여, 안전성을 보다 높일 수 있다.
또한, 실시 형태 1과 동일 부분에 대해서는, 실시 형태 1에서 설명한 내용과 동일한 효과가 얻어진다.
또한, 실시 형태 2에서는, 논리적 회로(17)를 이용했지만, 다른 논리 회로를 이용하여 동일한 동작을 실현해도 된다.
이상을 정리하면, 모터 구동 장치(200)는, 실시 형태 1에 따른 모터 구동 장치(100)에 더하여, PWM 신호를 차단하는 논리 회로를 구비하고, 진단 회로(14)는, 진단의 결과에 이상이 있는 경우, 제2 차단 회로(13)를 차단하며, 또한, 논리 회로에 PWM 신호를 차단시킨다.
이것에 의하면, 진단 회로(14)는, 제1 차단 회로(3)의 동작이 정상적이지 않다고 진단하면, 제2 차단 회로(13)로 구동 회로(9)로의 전압 공급을 확실하게 차단하는 것에 더하여, 구동 회로(9)에 부여하는 PWM 신호도 동시에 차단할 수 있다.
따라서, 상이한 두 개의 차단 방법으로 동시에, 구동 회로(9)의 출력을 오프로 하므로, 모터 구동 장치(200)를 탑재한 시스템의 안전성을 보다 높일 수 있다.
(변형예 등)
이상, 본 개시에 따른 모터 구동 장치에 대하여, 실시 형태에 의거하여 설명했지만, 본 개시는, 상기 각 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 상기 각 실시 형태에 따른 모터 구동 장치는, 제어 전원(1)을 구비했지만, 제어 전원(1)은, 모터 구동 장치 자체가 구비하지 않아도 된다.
그 외에, 각 실시 형태에 대하여 당업자가 생각해 내는 각종 변형을 실시하여 얻어지는 형태나, 본 개시의 취지를 벗어나지 않는 범위에서 각 실시 형태에 있어서의 구성 요소 및 기능을 임의로 조합함으로서 실현되는 형태도 본 개시에 포함된다.
본 개시의 모터 구동 장치는, 제어 전원 전압을 감시하는 비교 회로와, 그것이 정상인지 여부를 판단하는 진단 회로를 구비함으로써, 이상 전압 보호의 신뢰도가 향상되기 때문에, 안전성이 필요한 다양한 기기에 탑재되는 모터 구동 장치에 유용하다.
1 제어 전원
2 윈도 콤퍼레이터
3 제1 차단 회로
4, 5, 6 저항 요소
7 기준 전원
8 PWM 신호 생성 회로
9 구동 회로
10 구동 전원
11 인버터 회로
12 모터
13 제2 차단 회로
14 진단 회로
15 제1 스위치 회로
16 제2 스위치 회로
17 논리적 회로
21 비교 회로
30 전압 검출 회로
100, 200 모터 구동 장치
102 전압 감시 회로
103 차단 회로
Vu, Vo 분압값
Vr 기준 전압
S1, S3, S4, S5, S6 신호
S2 전압 레벨

Claims (7)

  1. 모터 권선에 전력을 공급하여, 상기 모터 권선을 구비하는 모터를 구동하는 인버터 회로와,
    제어 전원으로부터 전압이 공급되어, 상기 인버터 회로에 구동 신호를 부여하는 구동 회로와,
    상기 구동 회로에 PWM 신호를 부여하는 PWM 신호 생성 회로와,
    상기 제어 전원으로부터 상기 구동 회로로의 전압의 공급을 차단하는 제1 차단 회로와,
    상기 제1 차단 회로와 상기 구동 회로의 사이에 접속되어, 상기 제어 전원으로부터 상기 구동 회로로의 전압의 공급을 차단하는 제2 차단 회로와,
    상기 제어 전원으로부터 공급되는 전압에 대응하는 검출 전압을 검출하고, 또한, 상기 검출 전압을 변화시킬 수 있는 전압 검출 회로와,
    상기 검출 전압과 판정 역치를 비교함으로써, 상기 검출 전압이 소정의 범위 내인지 여부를 판정하여, 상기 검출 전압이 상기 소정의 범위 내에 없다고 판정한 경우에, 상기 제1 차단 회로에 차단 신호를 부여함으로써, 상기 제1 차단 회로를 차단하는 비교 회로와,
    상기 제1 차단 회로의 동작이 정상인지 여부를 진단하는 진단 회로를 구비하고,
    상기 진단 회로는, 상기 검출 전압을 변화시킴으로써, 상기 비교 회로로 하여금 상기 제1 차단 회로를 차단하게 하며, 또한, 상기 제1 차단 회로와 상기 제2 차단 회로 사이의 전압 레벨에 의거하여, 상기 제1 차단 회로의 동작이 정상인지 여부를 진단하는 진단 동작을 행하고, 상기 제1 차단 회로의 동작에 이상이 있다고 진단한 경우, 상기 제2 차단 회로를 차단하는, 모터 구동 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 모터 구동 장치는,
    상기 PWM 신호를 차단하는 논리 회로를 더 구비하고,
    상기 진단 회로는, 상기 진단의 결과에 이상이 있는 경우, 상기 제2 차단 회로를 차단하며, 또한, 상기 논리 회로로 하여금 상기 PWM 신호를 차단하게 하는, 모터 구동 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 전압 검출 회로는,
    상기 제어 전원의 고전위측 전선과 저전위측 전선의 사이에 직렬로 접속되어, 상기 검출 전압인 두 개의 분압값을 생성하는 세 개의 저항 요소와,
    상기 세 개의 저항 요소 중 상기 저전위측 전선에 접속되는 저항 요소와 병렬로 접속되는 제1 스위치 회로와,
    상기 세 개의 저항 요소 중 상기 고전위측 전선에 접속되는 저항 요소와 병렬로 접속되는 제2 스위치 회로를 갖고,
    상기 진단 회로는,
    상기 제1 스위치 회로를 차단시키고, 또한, 상기 제2 스위치 회로를 차단시키는 제1 진단 신호와,
    상기 제1 스위치 회로를 도통시키고, 또한, 상기 제2 스위치 회로를 차단시키는 제2 진단 신호와,
    상기 제1 스위치 회로를 차단시키고, 또한, 상기 제2 스위치 회로를 도통시키는 제3 진단 신호를 전압 검출 회로에 부여하여, 상기 검출 전압을 변화시키는, 모터 구동 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 진단 회로는,
    상기 제1 진단 신호를 부여했을 때에, 상기 제1 차단 회로와 상기 제2 차단 회로 사이의 전압 레벨이 하이 레벨인 제1 조건과,
    상기 제2 진단 신호를 부여했을 때에, 상기 제1 차단 회로와 상기 제2 차단 회로 사이의 전압 레벨이 로 레벨인 제2 조건과,
    상기 제3 진단 신호를 부여했을 때에, 상기 제1 차단 회로와 상기 제2 차단 회로 사이의 전압 레벨이 로 레벨인 제3 조건이 충족된 경우에, 상기 제1 차단 회로의 동작이 정상이라고 진단하여, 상기 제2 차단 회로를 도통하도록 작용하고,
    상기 제1 조건, 상기 제2 조건 및 상기 제3 조건 중, 적어도 하나를 충족시키지 않는 경우, 상기 제1 차단 회로의 동작에 이상이 있다고 진단하여, 상기 제2 차단 회로를 차단하는, 모터 구동 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진단 회로는, 상기 제2 차단 회로를 차단한 상태로, 상기 진단 동작을 행하는, 모터 구동 장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진단 회로는, 상기 제어 전원이 온되었을 때에, 상기 진단 동작을 행하는, 모터 구동 장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진단 회로는, 상기 PWM 신호가 오프되어, 상기 모터 권선에 전력이 공급되고 있지 않은 경우에, 상기 진단 동작을 행하는, 모터 구동 장치.
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