WO2025215809A1

WO2025215809A1 - 過電流保護装置、及びモータ制御装置

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Publication number: WO2025215809A1
Application number: PCT/JP2024/014739
Authority: WO
Inventors: 享細田
Original assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2024-04-11
Filing date: 2024-04-11
Publication date: 2025-10-16
Anticipated expiration: 2026-10-11

Abstract

過電流保護装置は、スイッチング素子のスイッチングによりモータの駆動信号を生成するインバータ部の前記スイッチング素子の駆動信号を出力する駆動回路部と、前記インバータ部に流れる電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部が検出した電流が第１閾値以上である場合に、所定の周波数以上の信号成分を除去した第１過電流検出信号を出力して、前記駆動回路部による前記スイッチング素子の駆動信号の出力を停止させる第１過電流保護部と、前記電流検出部が検出した電流が第２閾値以上である場合に、第２過電流検出信号を出力する第２過電流保護部と、前記駆動回路部を介して、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を含む前記モータの駆動制御を行い、前記ＰＷＭ制御を行っている際に、前記第２過電流保護部から前記第２過電流検出信号を受信した場合に、前記ＰＷＭ制御のデューティを制限するモータ制御部とを備える。

Description

過電流保護装置、及びモータ制御装置

　本発明は、過電流保護装置、及びモータ制御装置に関する。

　近年、モータの駆動を制御するモータ制御装置では、スイッチング素子を含むインバータ回路に流れる過電流を検出して、スイッチング素子を過電流から保護する過電流保護装置を備えている。このような従来の過電流保護装置では、インバータ回路の駆動ノイズによって、過電流検出の誤動作が発生しないように、ローパスフィルタを搭載している。

特開２０１３－２１４６９３号公報

　しかしながら、上述した従来の過電流保護装置では、例えば、インバータ回路のスイッチング素子をＰＷＭ制御により駆動する場合に、ＰＷＭ制御のＤＵＴＹによっては、通電期間が短くなり、ローパスフィルタによって、過電流の検出信号がフィルタリングされて、過電流の検出ができない場合があった。

　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、ＰＷＭ制御により駆動する場合に、過電流を正常に検出し、スイッチング素子を過電流から保護することができる過電流保護装置、及びモータ制御装置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、スイッチング素子のスイッチングによりモータの駆動信号を生成するインバータ部の前記スイッチング素子の駆動信号を出力する駆動回路部と、前記インバータ部に流れる電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部が検出した電流が第１閾値以上である場合に、所定の周波数以上の信号成分を除去した第１過電流検出信号を出力して、前記駆動回路部による前記スイッチング素子の駆動信号の出力を停止させる第１過電流保護部と、前記電流検出部が検出した電流が第２閾値以上である場合に、第２過電流検出信号を出力する第２過電流保護部と、前記駆動回路部を介して、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を含む前記モータの駆動制御を行い、前記ＰＷＭ制御を行っている際に、前記第２過電流保護部から前記第２過電流検出信号を受信した場合に、前記ＰＷＭ制御のデューティを制限するモータ制御部とを備える過電流保護装置である。

　また、本発明の一態様は、上記の過電流保護装置において、前記第２閾値は、前記第１閾値より大きい値であり、前記モータ制御部は、前記第２過電流検出信号を受信した場合に、前記インバータ部に流れる電流が低減するように、前記ＰＷＭ制御のデューティを所定の値以下に制限してもよい。

　また、本発明の一態様は、上記の過電流保護装置において、前記第２過電流保護部は、前記第２過電流検出信号を一定期間保持するように遅延させて出力する遅延回路を含んでいてもよい。

　また、本発明の一態様は、上記の過電流保護装置において、前記モータ制御部は、前記第２過電流検出信号が第１電圧以上である場合に、前記ＰＷＭ制御のデューティを制限し、前記第２過電流検出信号が前記第１電圧より低い第２電圧以下になった場合に、前記ＰＷＭ制御のデューティの制限を解除してもよい。

　また、本発明の一態様は、上記の過電流保護装置において、前記駆動回路部と、前記第１過電流保護部とは、専用集積回路により、一体構成されていてもよい。

　また、本発明の一態様は、スイッチング素子のスイッチングによりモータの駆動信号を生成するインバータ部と、前記インバータ部の前記スイッチング素子の駆動信号を出力する駆動回路部と、前記インバータ部に流れる電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部が検出した電流が第１閾値以上である場合に、所定の周波数以上の信号成分を除去した第１過電流検出信号を出力して、前記駆動回路部による前記スイッチング素子の駆動信号の出力を停止させる第１過電流保護部と、前記電流検出部が検出した電流が第２閾値以上である場合に、第２過電流検出信号を出力する第２過電流保護部と、前記駆動回路部を介して、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を含む前記モータの駆動制御を行い、前記ＰＷＭ制御を行っている際に、前記第２過電流保護部から前記第２過電流検出信号を受信した場合に、前記ＰＷＭ制御のデューティを制限するモータ制御部とを備えるモータ制御装置である。

　本発明によれば、第１過電流保護部が、電流検出部が検出したインバータ部に流れる電流が第１閾値以上である場合に、所定の周波数以上の信号成分を除去した第１過電流検出信号を出力して、駆動回路部によるスイッチング素子の駆動信号の出力を停止させる。第２過電流保護部は、電流検出部が検出した電流が第２閾値以上である場合に、第２過電流検出信号を出力する。モータ制御部は、ＰＷＭ制御を行っている際に、第２過電流保護部から第２過電流検出信号を受信した場合に、ＰＷＭ制御のデューティを制限する。これにより、過電流保護装置は、第１過電流保護部により、過電流異常が発生した場合に、スイッチングノイズの影響を除去した第１過電流検出信号により、素早く駆動信号の出力を停止できるとともに、第２過電流保護部により、ＰＷＭ制御により駆動する場合に、過電流を正常に検出し、スイッチング素子を過電流から保護することができる。

本実施形態によるモータ制御装置の一例を示すブロック図である。本実施形態による過電流保護装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。本実施形態による過電流保護装置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保護装置、及びモータ制御装置について、図面を参照して説明する。
　図１は、本実施形態によるモータ制御装置１００の一例を示す概略ブロック図である。

　図１に示すように、モータ制御装置１００は、インバータ部１０と、過電流保護装置１とを備える。また、モータ制御装置１００には、スイッチ部３を介して、バッテリ４が接続されているとともに、モータ２が接続されている。

　モータ２は、例えば、スターターモータとＡＣＧ（交流発電機）を一体化させクランクと直結したＡＣＧスターターである。ここで、クランクシャフトは、例えば、自動二輪車の内燃機関（エンジン）の回転軸に接続された回転子である。

　バッテリ４は、例えば、鉛蓄電池であり、－（マイナス）電極（負極）が、グランド端子（電源線Ｌ２）に接続されており、＋（プラス）電極（正極）が、スイッチ３２を介して、電源線Ｌ１に接続されている。バッテリ４の＋電極は、スイッチ部３に接続されている。

　スイッチ部３は、例えば、自動二輪車などの車両のメインスイッチであり、利用者の手動によるオン状態（接続状態）とオフ状態（非接続状態）とに切り替えられる。スイッチ部３は、スイッチ３１とスイッチ３２とを備える。

　スイッチ３１は、第１端がバッテリ４の＋電極に、第２端がモータ制御装置１００の内部電源を供給するＢＡＴＴ（＋）端子に、それぞれ接続されている。

　スイッチ３２は、例えば、メインスイッチであり、第１端がバッテリ４の＋電極に、第２端がインバータ部１０の電源線Ｌ１（Ｐ（＋）端子）に、それぞれ接続されている。スイッチ３２は、モータ２の駆動電力の供給する際、及びバッテリ４に充電する際に、オン状態にされる。

　インバータ部１０は、スイッチング素子２０（２１～２６）のスイッチングによりモータ２の駆動信号を生成する。また、インバータ部１０は、バッテリ４を充電する際に、モータ２が出力する交流信号を整流して、直流の充電電力を生成する。

　インバータ部１０は、スイッチング素子２１～スイッチング素子２６と、シャント抵抗１１とを備える。なお、本実施形態において、スイッチング素子２１～スイッチング素子２６は、単にインバータ部１０が備えるスイッチング素子を示す場合、又は、特に区別しない場合に、スイッチング素子２０として説明する。

　スイッチング素子２０は、例えば、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）であり、スイッチングされることにより、モータ２の駆動信号を生成する。

　スイッチング素子２１、スイッチング素子２３、及びスイッチング素子２５は、モータ２をスターターモータとして使用する場合に、スターターモータを駆動するハイサイド（ハイ側）のスイッチング素子である。

　また、スイッチング素子２２、スイッチング素子２４、及びスイッチング素子２６は、モータ２をスターターモータとして使用する場合に、スターターモータを駆動するロウサイド（ロウ側）のスイッチング素子である。

　スイッチング素子２１は、ドレイン端子が電源線Ｌ１に、ソース端子がノードＮ１に、制御端子（ゲート端子）が、後述する駆動回路部４１が出力する駆動信号線に接続されている。

　スイッチング素子２１には、ソース端子からドレイン端子方向に順方向のダイオードＤ１が接続されている。なお、ダイオードＤ１は、スイッチング素子２１のボディダイオード（寄生ダイオード）であってもよい。

　スイッチング素子２２は、ドレイン端子がノードＮ１に、ソース端子がノードＮ４に、制御端子（ゲート端子）が、後述する駆動回路部４１が出力する駆動信号線に接続されている。なお、ノードＮ１は、モータ２をスターターモータとして駆動する際のＵ相駆動信号の信号線である。

　スイッチング素子２２には、ソース端子からドレイン端子方向に順方向のダイオードＤ２が接続されている。なお、ダイオードＤ２は、スイッチング素子２２のボディダイオード（寄生ダイオード）であってもよい。

　スイッチング素子２３は、ドレイン端子が電源線Ｌ１に、ソース端子がノードＮ２に、制御端子（ゲート端子）が、後述する駆動回路部４１が出力する駆動信号線に接続されている。

　スイッチング素子２３には、ソース端子からドレイン端子方向に順方向のダイオードＤ３が接続されている。なお、ダイオードＤ３は、スイッチング素子２３のボディダイオード（寄生ダイオード）であってもよい。

　スイッチング素子２４は、ドレイン端子がノードＮ２に、ソース端子がノードＮ４に、制御端子（ゲート端子）が、後述する駆動回路部４１が出力する駆動信号線に接続されている。なお、ノードＮ２は、モータ２をスターターモータとして駆動する際のＶ相駆動信号の信号線である。

　スイッチング素子２４には、ソース端子からドレイン端子方向に順方向のダイオードＤ４が接続されている。なお、ダイオードＤ４は、スイッチング素子２４のボディダイオード（寄生ダイオード）であってもよい。

　スイッチング素子２５は、ドレイン端子が電源線Ｌ１に、ソース端子がノードＮ３に、制御端子（ゲート端子）が、後述する駆動回路部４１が出力する駆動信号線に接続されている。

　スイッチング素子２５には、ソース端子からドレイン端子方向に順方向のダイオードＤ５が接続されている。なお、ダイオードＤ５は、スイッチング素子２５のボディダイオード（寄生ダイオード）であってもよい。

　スイッチング素子２６は、ドレイン端子がノードＮ３に、ソース端子がノードＮ４に、制御端子（ゲート端子）が、後述する駆動回路部４１が出力する駆動信号線に接続されている。なお、ノードＮ３は、モータ２をスターターモータとして駆動する際のＷ相駆動信号の信号線である。

　スイッチング素子２６には、ソース端子からドレイン端子方向に順方向のダイオードＤ６が接続されている。なお、ダイオードＤ６は、スイッチング素子２６のボディダイオード（寄生ダイオード）であってもよい。

　シャント抵抗１１（電流検出部の一例）は、電源線Ｌ２（Ｎ（－）端子）とノードＮ４との間に配置され、インバータ部１０に流れる電流を検出する。シャント抵抗１１は、インバータ部１０に流れる電流を、シャント抵抗１１の両端の電位差として検出する。

　過電流保護装置１は、モータ制御部３０と、カスタムＩＣ４０と、過電流保護部５０とを備える。

　モータ制御部３０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含むプロセッサであり、モータ２の制御及びバッテリ４の充電を制御する。モータ制御部３０は、駆動回路部４１を介して、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を含むモータ２の駆動制御を行う。

　モータ制御部３０は、モータ２のＰＷＭ制御を行う場合に、各スイッチング素子２０のＰＷＭ信号を、目標のモータ２の回転状態に応じて生成し、駆動回路部４１を介して、各スイッチング素子２０に供給する。モータ制御部３０は、ＰＷＭ制御を行っている際に、後述する過電流保護部５０から過電流検出信号ＤＳ２（第２過電流検出信号）を受信した場合に、ＰＷＭ制御のデューティを制限する。モータ制御部３０は、過電流検出信号ＤＳ２を受信した場合に、例えば、ＰＷＭ制御のデューティが低くなるように（スイッチング素子２０のオン期間が短くなるように）制限する。すなわち、モータ制御部３０は、過電流検出信号ＤＳ２を受信した場合に、インバータ部１０に流れる電流が低減するように、ＰＷＭ制御のデューティを所定の値以下（例えば、８０％以下）に制限する。

　なお、本実施形態において、モータ制御部３０が過電流検出信号ＤＳ２を受信した、又は、過電流検出信号ＤＳ２を出力するとは、過電流検出信号ＤＳ２の信号線に、例えば、過電流異常を検出したことを示すＨｉｇｈ状態（Ｈ状態）を検出した、又はＨｉｇｈ状態（Ｈ状態）を出力することとする。

　モータ制御部３０は、過電流検出信号ＤＳ２が電圧Ｖ１以上（第１電圧以上）である場合に、ＰＷＭ制御のデューティを制限する。また、モータ制御部３０は、過電流検出信号ＤＳ２が電圧Ｖ２以下（第２電圧以下）になった場合に、ＰＷＭ制御のデューティの制限を解除する。ここで、電圧Ｖ２（第２電圧）は、電圧Ｖ１（第１電圧）より低い。すなわち、モータ制御部３０は、過電流検出信号ＤＳ２が電圧Ｖ１以上でＨ状態を検出し、電圧Ｖ２以下でＬｏｗ状態（Ｌ状態）を検出する。

　また、モータ制御部３０は、モータ２をＡＣＧ（交流発電機）として使用する場合に、Ｕ相駆動信号の信号線、Ｖ相駆動信号の信号線、及びＷ相駆動信号の信号線に出力される発電出力である交流信号を整流するように、駆動回路部４１を介して、各スイッチング素子２０のスイッチングを制御する。

　モータ制御部３０は、制御信号ＣＰＵ＿ＨＧｘと、制御信号ＣＰＵ＿ＬＧｘと、制御信号ＣＰＵ＿ＰＷＭとをカスタムＩＣ４０に出力する。制御信号ＣＰＵ＿ＨＧｘは、ハイサイド（ハイ側）のスイッチング素子２０（スイッチング素子２１、スイッチング素子２３、及びスイッチング素子２５）を制御するための制御信号である。また、制御信号ＣＰＵ＿ＬＧｘは、ロウサイド（ロウ側）のスイッチング素子２０（スイッチング素子２２、スイッチング素子２４、及びスイッチング素子２６）を制御するための制御信号である。また、制御信号ＣＰＵ＿ＰＷＭは、ＰＷＭ制御のための制御信号であり、例えば、デューティを制御するための制御信号である。

　カスタムＩＣ４０は、インバータ部１０のスイッチング素子２０を駆動するための駆動信号を生成するとともに、インバータ部１０の過電流検出を行う専用ＩＣ（Integrated Circuit）である。カスタムＩＣ４０は、駆動回路部４１と、過電流保護部４２とを備える。カスタムＩＣ４０は、専用集積回路の一例であり、駆動回路部４１と、過電流保護部４２とは、専用集積回路により、一体構成されている。

　駆動回路部４１は、インバータ部１０のスイッチング素子２０の駆動信号を出力する。駆動回路部４１は、モータ制御部３０が出力する制御信号ＣＰＵ＿ＨＧｘ、制御信号ＣＰＵ＿ＬＧｘ、及び制御信号ＣＰＵ＿ＰＷＭに基づいて、各スイッチング素子２０をスイッチングさせるための駆動信号を生成し、各スイッチング素子２０に供給する。駆動回路部４１は、インバータ部１０に駆動電圧（電源線Ｌ１の電圧－電源線Ｌ２の電圧）に応じた駆動信号にレベル変換する。

　また、駆動回路部４１は、後述する過電流保護部４２から、過電流を検出したことを示す過電流検出信号ＤＳ１が出力された場合に、インバータ部１０のスイッチング素子２０（スイッチング素子２１～スイッチング素子２６）の駆動信号の出力を停止する。駆動回路部４１は、例えば、ハイサイド（ハイ側）のスイッチング素子２０（スイッチング素子２１、スイッチング素子２３、及びスイッチング素子２５）をオフ状態に固定するとともに、ロウサイド（ロウ側）のスイッチング素子２０（スイッチング素子２２、スイッチング素子２４、及びスイッチング素子２６）をオン状態に固定して、スイッチング素子２０のスイッイングを停止させる。

　なお、本実施形態において、過電流検出信号ＤＳ１が出力されるとは、過電流検出信号ＤＳ１の信号線に、例えば、過電流異常を検出したことを示すＨｉｇｈ状態（Ｈ状態）が出力されたこととする。

　過電流保護部４２（第１過電流保護部）は、シャント抵抗１１が検出した電流が第１閾値以上である場合に、所定の周波数以上の信号成分を除去した過電流検出信号ＤＳ１を出力して、駆動回路部４１によるスイッチング素子２０の駆動信号の出力を停止させる。また、過電流保護部４２は、オペアンプ４２１と、定電圧電源４２２と、コンパレータ４２３と、デジタルフィルタ４２４とを備える。

　オペアンプ４２１は、シャント抵抗１１の両端の電位差を増幅した出力信号Ｏａｍｐを出力する。なお、出力信号Ｏａｍｐは、コンパレータ４２３の＋端子（非反転入力端子）に供給されるとともに、後述する過電流保護部５０に供給されｒｙ。

　定電圧電源４２２は、上述した第１閾値の電流に対応した閾値電圧を定電圧として出力する定電圧生成回路である。

　コンパレータ４２３は、オペアンプ４２１の出力信号Ｏａｍｐと、定電圧電源４２２が出力する閾値電圧とを比較し、出力信号Ｏａｍｐが閾値電圧以上である場合に、Ｈｉｇｈ状態（Ｈ状態）をデジタルフィルタ４２４に出力する。

　デジタルフィルタ４２４は、コンパレータ４２３の出力に対して、所定の周波数以上の信号成分を除去した過電流検出信号ＤＳ１を生成し、駆動回路部４１に出力する。デジタルフィルタ４２４は、デジタル信号処理によるローパスフィルタである。ここで、所定の周波数は、例えば、ＰＷＭ制御の周波数を除去範囲に含む周波数である。

　過電流保護部５０（第２過電流保護部の一例）は、シャント抵抗１１が検出した電流が第２閾値以上である場合に、過電流検出信号ＤＳ２（第２過電流検出信号）を出力する。ここで、第２閾値は、上述した第１閾値より大きい値である。
　過電流保護部５０は、抵抗５１及び抵抗５２と、コンパレータ５３と、ＲＣフィルタ５４とを備える。

　抵抗５１及び抵抗５２は、直列に接続されており、抵抗分圧により抵抗５１及び抵抗５２の中点のノードＮ6に、上述した第２閾値の電流値に対応する閾値電圧を生成する。

　コンパレータ５３は、オペアンプ４２１の出力信号Ｏａｍｐと、ノードN6の閾値電圧とを比較し、出力信号Ｏａｍｐが閾値電圧以上である場合に、Ｌｏｗ状態（Ｌ状態）をＲＣフィルタ５４に出力する。

　ＲＣフィルタ５４（遅延回路の一例）は、抵抗Ｒと静電容量ＣとのＲＣ回路を用いた反転遅延回路である。ＲＣフィルタ５４は、過電流検出信号ＤＳ２を一定期間保持するように遅延させて出力する。ＲＣフィルタ５４は、コンパレータ５３の出力を反転させて、Ｈ状態を一定期間保持するように遅延させて出力する。

　次に、図面を参照して、本実施形態による過電流保護装置１の動作について説明する。
　図２は、本実施形態による過電流保護装置１の動作の一例を示すタイミングチャートである。

　図２において、波形Ｗ１は、本実施形態におけるインバータ部１０の電流値の波形を示し、波形Ｗ２は、従来技術におけるインバータ部１０の電流値の波形を示している。また、波形Ｗ３は、本実施形態におけるオペアンプ４２１の出力Ｏａｍｐの電圧値の波形を示し、波形Ｗ２は、従来技術におけるオペアンプ４２１の出力Ｏａｍｐの電圧値の波形を示している。また、波形Ｗ５は、本実施形態における過電流検出信号ＤＳ２の電圧波形を示し、波形Ｗ６は、本実施形態における制御信号ＣＰＵ＿ＰＷＭの波形を示している。

　また、各グラフの横軸は、共通の時間を示している。
　また、図２において、時刻Ｔ１以前の期間ＴＲ１は、ＰＷＭ制御を行っていない期間を示し、時刻Ｔ１以降の期間ＴＲ２は、ＰＷＭ制御を行っている期間を示している。

　図２に示すように、ＰＷＭ制御を行っていない期間ＴＲ１において、シャント抵抗１１により検出したインバータ部１０に流れる電流が、閾値Ｉｔｈ１（第１閾値）以上になった場合（波形Ｗ１参照）に、過電流保護部４２が、過電流検出信号ＤＳ１を出力し、駆動回路部４１が、スイッチング素子２０のスイッチングを停止する（波形Ｗ３参照）。

　また、インバータ部１０に流れる電流が低下して、閾値Ｉｔｈ１＿ｒ以下になった場合（波形Ｗ１参照）に、駆動回路部４１が、スイッチング素子２０のスイッチングを再開する（波形Ｗ３参照）。

　また、ＰＷＭ制御を行っている期間ＴＲ２において、デジタルフィルタ４２４によりＰＷＭ制御が除去されるため、インバータ部１０に流れる電流が、閾値Ｉｔｈ１（第１閾値）以上になっても過電流検出信号ＤＳ１が出力されずに、スイッチング素子２０のスイッチングが維持される。また、インバータ部１０に流れる電流が、閾値Ｉｔｈ２（第２閾値）以上になった場合（波形Ｗ１参照）に、過電流保護部５０が、過電流検出信号ＤＳ２を出力し、モータ制御部３０が、ＰＷＭ制御のデューティを制限する（波形Ｗ６参照）。

　この場合、過電流検出信号ＤＳ２が電圧Ｖ１以上になった場合（波形Ｗ５参照）に、モータ制御部３０が、ＰＷＭ制御のデューティを制限する（波形Ｗ６参照）。

　また、インバータ部１０に流れる電流が、閾値Ｉｔｈ２（第２閾値）未満になって（波形Ｗ１参照）、過電流検出信号ＤＳ２が電圧Ｖ２以下になった場合（波形Ｗ５参照）に、モータ制御部３０が、ＰＷＭ制御のデューティの制限を解除する（波形Ｗ６参照）。

　図２に示す例では、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの期間ＴＲ３と、時刻Ｔ４から時刻Ｔ５までの期間ＴＲ４とが、ＰＷＭ制御のデューティが制限された期間に対応する。期間ＴＲ３及び期間ＴＲ４において、ＰＷＭ制御のデューティが制限されるため、インバータ部１０に流れる電流が低下する（波形Ｗ１参照）。

　なお、従来技術の過電流保護装置では、過電流保護部５０を備えていないため、ＰＷＭ制御において過電流の検出ができずに、波形Ｗ２及び波形Ｗ４のような動作となる。

　次に、図３を参照して、本実施形態による過電流保護装置１のモータ制御部３０の動作の詳細について説明する。
　図３は、本実施形態による過電流保護装置１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、過電流保護装置１のモータ制御部３０は、まず、ＰＷＭ制御中であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。モータ制御部３０は、ＰＷＭ制御中である場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ１０２に進める。また、モータ制御部３０は、ＰＷＭ制御中でない場合（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、モータ制御部３０は、過電流検出信号ＤＳ２が、電圧Ｖ１以上であるか否かを判定する。モータ制御部３０は、過電流検出信号ＤＳ２が、電圧Ｖ１以上である場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ１０３に進める。また、モータ制御部３０は、過電流検出信号ＤＳ２が、電圧Ｖ１未満である場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）に、処理をステップＳ１０４に進める。

　ステップＳ１０３において、モータ制御部３０は、ＰＷＭ制御のＤＵＴＹ（デューティ）を制限する。ステップＳ１０３の処理後に、モータ制御部３０は、処理をステップＳ１０１に戻す。

　ステップＳ１０４において、モータ制御部３０は、過電流検出信号ＤＳ２が、電圧Ｖ２以下であるか否かを判定する。モータ制御部３０は、過電流検出信号ＤＳ２が、電圧Ｖ２以下である場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ１０５に進める。また、モータ制御部３０は、過電流検出信号ＤＳ２が、電圧Ｖ２より大きい場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）に、処理をステップＳ１０１に戻す。

　ステップＳ１０５において、モータ制御部３０は、ＰＷＭ制御のＤＵＴＹ（デューティ）の制限を解除する。ステップＳ１０５の処理後に、モータ制御部３０は、処理をステップＳ１０１に戻す。

　以上説明したように、本実施形態による過電流保護装置１は、駆動回路部４１と、シャント抵抗１１（電流検出部）と、過電流保護部４２（第１過電流保護部）と、過電流保護部５０（第２過電流保護部）と、モータ制御部３０とを備える。駆動回路部４１は、スイッチング素子２０（２１～２６）のスイッチングによりモータ２の駆動信号を生成するインバータ部１０のスイッチング素子２０（２１～２６）の駆動信号を出力する。シャント抵抗１１は、インバータ部１０に流れる電流を検出する。過電流保護部４２は、シャント抵抗１１が検出した電流が第１閾値以上（閾値Ｉｔｈ１以上）である場合に、所定の周波数以上の信号成分を除去した過電流検出信号ＤＳ１（第１過電流検出信号）を出力して、駆動回路部４１によるスイッチング素子２０（２１～２６）の駆動信号の出力を停止させる。過電流保護部５０は、シャント抵抗１１が検出した電流が第２閾値以上（閾値Ｉｔｈ２以上）である場合に、過電流検出信号ＤＳ２（第２過電流検出信号）を出力する。モータ制御部３０は、駆動回路部４１を介して、ＰＷＭ制御を含むモータ２の駆動制御を行い、ＰＷＭ制御を行っている際に、過電流保護部５０から過電流検出信号ＤＳ２を受信した場合に、ＰＷＭ制御のデューティを制限する。

　これにより、本実施形態による過電流保護装置１は、過電流保護部４２により、過電流異常が発生した場合に、スイッチングノイズの影響を除去した過電流検出信号ＤＳ１により、素早く駆動信号の出力を停止できるとともに、過電流保護部５０により、ＰＷＭ制御により駆動する場合に、過電流を正常に検出し、スイッチング素子２０を過電流から保護することができる。また、本実施形態による過電流保護装置１は、過電流を正常に検出しつつ、モータ２の出力を無駄に制限せずに効率よく駆動することができる。

　また、本実施形態では、第２閾値（閾値Ｉｔｈ２）は、第１閾値（閾値Ｉｔｈ１）より大きい値である。モータ制御部３０は、過電流検出信号ＤＳ２を受信した場合に、インバータ部１０に流れる電流が低減するように、ＰＷＭ制御のデューティを所定の値以下（例えば、８０％以下）に制限する。

　これにより、本実施形態による過電流保護装置１は、ＰＷＭ制御のデューティを制限する簡易な手法により、過電流を抑制しつつ、モータ２を適切に駆動することができる。

　また、本実施形態では、過電流保護部５０は、過電流検出信号ＤＳ２を一定期間保持するように遅延させて出力するＲＣフィルタ５４（遅延回路）を含む。
　これにより、本実施形態による過電流保護装置１は、ノイズによる過電流検出の誤動作及び誤検出を低減することができる。

　また、本実施形態では、モータ制御部３０は、過電流検出信号ＤＳ２が電圧Ｖ１以上（第１電圧以上）である場合に、ＰＷＭ制御のデューティを制限する。また、モータ制御部３０は、過電流検出信号ＤＳ２が電圧Ｖ１より低い電圧Ｖ２以下（第２電圧以下）になった場合に、ＰＷＭ制御のデューティの制限を解除する。

　これにより、本実施形態による過電流保護装置１は、ＰＷＭ制御のデューティの制限及び解除にヒステリシスを持たせることで、さらにノイズによる過電流検出の誤動作及び誤検出を低減することができる。

　また、本実施形態では、駆動回路部４１と、過電流保護部４２とは、専用集積回路により、一体構成されている。
　これにより、本実施形態による過電流保護装置１は、従来技術のカスタムＩＣ４０などを利用して、ＰＷＭ制御により駆動する場合に、容易に過電流を正常に検出し、スイッチング素子２０を過電流から保護することができる。

　また、本実施形態によるモータ制御装置１００は、インバータ部１０と、駆動回路部４１と、シャント抵抗１１と、過電流保護部４２と、過電流保護部５０と、モータ制御部３０とを備える。インバータ部１０は、スイッチング素子２０（２１～２６）のスイッチングによりモータ２の駆動信号を生成する。駆動回路部４１は、インバータ部１０のスイッチング素子２０（２１～２６）の駆動信号を出力する。シャント抵抗１１は、インバータ部１０に流れる電流を検出する。過電流保護部４２は、シャント抵抗１１が検出した電流が閾値Ｉｔｈ１以上（第１閾値以上）である場合に、所定の周波数以上の信号成分を除去した過電流検出信号ＤＳ１を出力して、駆動回路部４１によるスイッチング素子２０（２１～２６）の駆動信号の出力を停止させる。過電流保護部５０は、シャント抵抗１１が検出した電流が閾値Ｉｔｈ２以上（第２閾値以上）である場合に、過電流検出信号ＤＳ２を出力する。モータ制御部３０は、駆動回路部４１を介して、ＰＷＭ制御を含むモータ２の駆動制御を行い、ＰＷＭ制御を行っている際に、過電流保護部５０から過電流検出信号ＤＳ２を受信した場合に、ＰＷＭ制御のデューティを制限する。

　これにより、本実施形態によるモータ制御装置１００は、上述した過電流保護装置１と同様の効果を奏し、過電流保護部４２により、過電流異常が発生した場合に、スイッチングノイズの影響を除去した過電流検出信号ＤＳ１により、素早く駆動信号の出力を停止できるとともに、過電流保護部５０により、ＰＷＭ制御により駆動する場合に、過電流を正常に検出し、スイッチング素子２０を過電流から保護することができる。

　なお、本発明は、上記の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、上記の実施形態において、カスタムＩＣ４０の外部に、過電流保護部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、カスタムＩＣ４０に、過電流保護部５０を含める構成であってもよい。

　また、上記の実施形態において、モータ２は、スターターモータとＡＣＧ（交流発電機）を一体化させたＡＣＧスターターである例を説明したが、これに限定されるものではなく、ＡＣＧ（交流発電機）を含まないモータであってもよい。

　また、上記の実施形態において、過電流保護装置１及びモータ制御装置１００は、自動二輪車などの車両用途に使用される例を説明したが、これに限定されるものではなく、他の用途に適用されてもよい。

　また、上記の実施形態において、スイッチング素子２０が、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴである例を説明したがこれに限定されるものではなく、他のスイッチング素子を適用してもよい。

　また、上記の実施形態において、電流検出部の一例として、シャント抵抗１１を用いる例を説明したが、これに限定されるものではなく、他の手法の電流検出部を用いてもよい。

　なお、上述の過電流保護装置１及びモータ制御装置１００は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した過電流保護装置１及びモータ制御装置１００の処理過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。
　また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。

　１　過電流保護装置
　２　モータ
　３　スイッチ部
　４　バッテリ
　１０　インバータ部
　１１　シャント抵抗
　２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６　スイッチング素子
　３０　モータ制御部
　３１、３２　スイッチ
　４０　カスタムＩＣ
　４１　駆動回路部
　４２、５０　過電流保護部
　５１、５２　抵抗
　５３、４２３　コンパレータ
　５４　ＲＣフィルタ
　４２１　アンプ
　４２２　定電圧電源
　４２４　デジタルフィルタ
　１００　モータ制御装置

Claims

　スイッチング素子のスイッチングによりモータの駆動信号を生成するインバータ部の前記スイッチング素子の駆動信号を出力する駆動回路部と、
　前記インバータ部に流れる電流を検出する電流検出部と、
　前記電流検出部が検出した電流が第１閾値以上である場合に、所定の周波数以上の信号成分を除去した第１過電流検出信号を出力して、前記駆動回路部による前記スイッチング素子の駆動信号の出力を停止させる第１過電流保護部と、
　前記電流検出部が検出した電流が第２閾値以上である場合に、第２過電流検出信号を出力する第２過電流保護部と、
　前記駆動回路部を介して、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を含む前記モータの駆動制御を行い、前記ＰＷＭ制御を行っている際に、前記第２過電流保護部から前記第２過電流検出信号を受信した場合に、前記ＰＷＭ制御のデューティを制限するモータ制御部と
　を備える過電流保護装置。
　前記第２閾値は、前記第１閾値より大きい値であり、
　前記モータ制御部は、前記第２過電流検出信号を受信した場合に、前記インバータ部に流れる電流が低減するように、前記ＰＷＭ制御のデューティを所定の値以下に制限する
　請求項１に記載の過電流保護装置。
　前記第２過電流保護部は、前記第２過電流検出信号を一定期間保持するように遅延させて出力する遅延回路を含む
　請求項１に記載の過電流保護装置。
　前記モータ制御部は、
　前記第２過電流検出信号が第１電圧以上である場合に、前記ＰＷＭ制御のデューティを制限し、
　前記第２過電流検出信号が前記第１電圧より低い第２電圧以下になった場合に、前記ＰＷＭ制御のデューティの制限を解除する
　請求項３に記載の過電流保護装置。
　前記駆動回路部と、前記第１過電流保護部とは、専用集積回路により、一体構成されている
　請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の過電流保護装置。
　スイッチング素子のスイッチングによりモータの駆動信号を生成するインバータ部と、
　前記インバータ部の前記スイッチング素子の駆動信号を出力する駆動回路部と、
　前記インバータ部に流れる電流を検出する電流検出部と、
　前記電流検出部が検出した電流が第１閾値以上である場合に、所定の周波数以上の信号成分を除去した第１過電流検出信号を出力して、前記駆動回路部による前記スイッチング素子の駆動信号の出力を停止させる第１過電流保護部と、
　前記電流検出部が検出した電流が第２閾値以上である場合に、第２過電流検出信号を出力する第２過電流保護部と、
　前記駆動回路部を介して、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を含む前記モータの駆動制御を行い、前記ＰＷＭ制御を行っている際に、前記第２過電流保護部から前記第２過電流検出信号を受信した場合に、前記ＰＷＭ制御のデューティを制限するモータ制御部と
　を備えるモータ制御装置。