(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
その駆動対象として第１の用途または第２の用途のいずれかに供されるモータが外部接続されるモータドライバであって、
外部入力される制御信号に応じたアナログ電圧信号が所定の下限電圧よりも高くかつ所定の上限電圧よりも低い前記制御信号の正常時には、前記アナログ電圧信号に基づいて前記モータのトルクまたは回転速度を可変制御する制御部と、
前記モータの用途に応じた論理レベルの選択信号と前記アナログ電圧信号が入力され、前記アナログ電圧信号が前記下限電圧よりも低い或いは前記上限電圧よりも高い前記制御信号の異常時には、前記選択信号が第１の論理レベルであれば、前記アナログ電圧信号に依らず前記モータを停止させるための停止指示信号を前記制御部に送り、前記選択信号が第２の論理レベルであれば、前記制御信号に依らず前記モータをフル回転させるためのフル回転指示信号を前記制御部に送る出力モード選択回路と、
を有し、
前記制御部は、
各種の異常保護信号と並列に前記停止指示信号の入力を受け付けてミュート指示信号を生成するミュート制御回路と、
前記アナログ電圧信号、前記フル回転指示信号、及び、前記ミュート指示信号の入力を受け付けてモータ駆動信号を生成するモータ駆動信号生成回路と、
を含むことを特徴とするモータドライバ。
【請求項２】
前記制御信号として入力されるアナログ電圧またはパルス幅変調信号に基づいて電圧値が変動する前記アナログ電圧信号を生成し、これを前記制御部に出力する制御信号処理部を有することを特徴とする請求項１に記載のモータドライバ。
【請求項３】
モータと、
前記モータの駆動制御を行う請求項２に記載のモータドライバと、
を有することを特徴とする車両。
【請求項４】
前記モータはブロアモータであり、
前記選択信号は前記第１論理レベルであることを特徴とする請求項３に記載の車両。
【請求項５】
前記モータは冷却ファンモータであり、
前記選択信号は前記第２論理レベルであることを特徴とする請求項３記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータドライバ及びこれを用いた車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のモータドライバＩＣは、各種保護機能（過電圧保護、減電圧保護、過電流保護、サーマルシャットダウン、ロック保護など）を備えており、モータドライバＩＣの内部に何らかの異常が生じた場合には、その出力動作（延いてはモータの回転動作）を制限または停止する構成が一般的に採用されていた。
【０００３】
なお、上記に関連する従来技術の一例としては、特許文献１や特許文献２を挙げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実用新案登録第２５２２２９５号公報
【特許文献２】特開２００６−２９１９０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来のモータドライバＩＣには、ＩＣ外部から入力されるトルク指令（または回転速度指令）に応じて、モータトルク（またはモータ回転速度）を可変制御する機能を備えた機種も存在する。図５は従来のトルク指令とトルク出力電圧との相関図であり、トルク指令として入力されるＰＷＭ入力デューティやアナログ電圧を高めるほど、トルク出力電圧が低減される挙動が例示されている。
【０００６】
しかしながら、従来のモータドライバＩＣは、トルク指令入力端子の異常保護機能を備えておらず、トルク指令入力端子に異常が生じたときに、モータをフル回転状態とするか停止状態とするかを任意に選択できなかった。図５の例に即して具体的に説明すると、トルク指令入力端子に地絡（接地端またはこれに類する低電位端への短絡）が生じた場合には、選択の余地なくモータがフル回転状態となる一方、トルク指令入力端子に天絡（電源端またはこれに類する高電位端への短絡）が生じた場合には、選択の余地なくモータが停止状態となっていた。このように、従来のモータドライバＩＣでは、トルク指令入力端子に生じた異常の内容（トルク指令入力端子に印加された異常電圧の電圧値）に応じて、モータがユーザの意図に沿わない動作状態に固定されてしまうおそれがあり、非常に使い勝手が悪かった。
【０００７】
特に、車載向けモータドライバＩＣなどの分野では、安全性向上の観点から、トルク指令入力端子に異常が生じたときには、その異常がどのような内容であっても、モータをユーザの意図に沿った動作状態（停止状態またはフル回転状態）に固定可能であることが求められている。例えば、車内空気を循環するためのブロアモータについては、モータ自身の温度上昇を極力回避するために、トルク指令入力端子の異常時には、その異常がどのような内容であっても、ブロアモータを停止させることが要求されている。一方、車両に搭載される燃料電池を冷却するための冷却ファンモータについては、燃料電池の温度上昇を極力回避するために、トルク指令入力端子の異常時には、その異常がどのような内容であっても冷却ファンモータをフル回転させることが要求されている。しかしながら、従来のモータドライバＩＣでは、このような要求に応えることができなかった。
【０００８】
本発明は、本願の発明者らによって見い出された上記の問題点に鑑み、異常時におけるモータの動作状態を任意に選択することが可能なモータドライバ及びこれを用いた車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係るモータドライバは、制御信号に基づいてモータのトルクまたは回転速度を可変制御する制御部と、前記制御信号の異常時に前記モータを選択信号に応じた動作状態とするように前記制御部に指示を送る出力モード選択回路とを有する構成（第１の構成）とされている。
【００１０】
なお、上記第１の構成から成るモータドライバにおいて、前記出力モード選択回路は、前記選択信号が第１の論理レベルであれば、前記制御信号の異常時に前記モータを停止状態とするように、また、前記選択信号が第２の論理レベルであれば、前記制御信号の異常時に前記モータをフル回転状態とするように前記制御部に指示を送る構成（第２の構成）にするとよい。
【００１１】
また、上記第２の構成から成るモータドライバにおいて、前記出力モード選択回路は、前記制御部への指示として、前記制御信号に依らず前記モータを停止させるための停止指示信号と、前記制御信号に依らず前記モータをフル回転させるためのフル回転指示信号とを生成する構成（第３の構成）にするとよい。
【００１２】
また、上記第３の構成から成るモータドライバは、前記制御信号として入力されるアナログ電圧またはパルス幅変調信号に基づいて電圧値が変動するアナログ電圧信号を生成しこれを前記制御部に出力する制御信号処理部を有する構成（第４の構成）にするとよい。
【００１３】
また、上記第４の構成から成るモータドライバにおいて、前記出力モード選択回路は、前記アナログ電圧信号の電圧値が適正範囲外であるときに前記制御信号の異常時と判断する構成（第５の構成）にするとよい。
【００１４】
また、上記第５の構成から成るモータドライバにおいて、前記制御部は、前記アナログ電圧信号、前記フル回転指示信号、及び、ミュート指示信号の入力を受け付けてモータ駆動信号を生成するモータ駆動信号生成回路と、各種の異常保護信号と並列に前記停止指示信号の入力を受け付けて前記ミュート指示信号を生成するミュート制御回路と、を有する構成（第６の構成）にするとよい。
【００１５】
また、本発明に係る車両は、モータと、前記モータの駆動制御を行う上記第６の構成から成るモータドライバと、を有する構成（第７の構成）とされている。
【００１６】
なお、上記第７の構成から成る車両において、前記モータはブロアモータであり、前記選択信号は前記第１の論理レベルとされている構成（第８の構成）にするとよい。
【００１７】
また、上記第７の構成から成る車両において、前記モータは冷却ファンモータであり、前記選択信号は前記第２の論理レベルとされている構成（第９の構成）にするとよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、異常時におけるモータの動作状態を任意に選択することが可能なモータドライバ及びこれを用いた車両を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る三相モータドライバの一構成例を示すブロック図
【図２】ＰＷＭコントローラとトルク制御電圧生成部の一構成例を示すブロック図
【図３】第１出力モード選択時の信号挙動を示すタイミングチャート
【図４】第２出力モード選択時の信号挙動を示すタイミングチャート
【図５】従来のトルク指令とトルク出力電圧との相関図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜ブロック図＞
図１は、本発明に係る三相モータドライバの一構成例を示すブロック図である。本構成例の三相モータドライバ１００は、ホールアンプ１０１と、ＰＷＭ［pulse width modulation］コントローラ１０３と、トルク制御電圧生成部１０８と、を有する。
【００２１】
ホールアンプ１０１は、モータ各相（Ｕ相／Ｖ相／Ｗ相）のホールセンサから各々入力されるホール信号（ＨＵ＋／ＨＵ−、ＨＶ＋／ＨＶ−、ＨＷ＋／ＨＷ−）を各相毎に差動増幅してＰＷＭコントローラ１０３に出力する。
【００２２】
ＰＷＭコントローラ１０３は、ホールアンプ１０１からの入力信号と、トルク制御電圧生成部１０８から入力されるトルク制御電圧Ｖｃｔｒｌに基づいて、モータトルク（モータ回転速度と読み替えてもよい、以下も同様）を所望の目標値に維持するように、モータの駆動信号を生成する。
【００２３】
トルク制御電圧生成部１０８は、トルク指令（回転速度指令と読み替えてもよい、以下も同様）に応じたトルク制御電圧Ｖｃｔｒｌ（ＤＣ電圧信号）を生成し、これをＰＷＭコントローラ１０３に出力する。なお、トルク制御電圧生成部１０８は、上記のトルク指令として、アナログ電圧ＶＴＨとパルス幅変調信号ＰＷＭのいずれかの入力を受け付けることができる。また、トルク制御電圧生成部１０８は、モード切替信号ＭＯＤＥＳＥＬに応じた出力モード選択機能も備えている。
【００２４】
＜出力モード選択機能＞
図２は、ＰＷＭコントローラ１０３とトルク制御電圧生成部１０８の一構成例を示したブロック図である。本構成例のＰＷＭコントローラ１０３は、駆動信号生成回路１０３ａと、ミュート制御回路１０３ｂと、を有する。一方、本構成例のトルク制御電圧生成部１０８は、トルク指令処理回路１０８ａと、出力モード選択回路１０８ｂと、を有する。
【００２５】
駆動信号生成回路１０３ａは、トルク指令処理回路１０８ａからのトルク制御電圧Ｖｃｔｒｌ、出力モード選択回路１０８ｂからのフル回転指示信号Ｓ２、及び、ミュート制御回路１０３ｂからのミュート指示信号Ｓ３を各々受け付けて駆動信号を生成する。なお、駆動信号生成回路１０３ａは、基本的にはトルク制御電圧Ｖｃｔｒｌに基づいてモータのトルクを所望の目標値に維持するように駆動信号を生成する。ただし、駆動信号生成回路１０３ａは、フル回転指示信号Ｓ２が異常時の論理レベル（例えばハイレベル）であるときには、トルク制御電圧Ｖｃｔｒｌに依らず、モータをフル回転状態とするように、駆動信号を生成する。また、駆動信号生成回路１０３ａは、ミュート指示信号Ｓ３が異常時の論理レベル（例えばハイレベル）であるときには、トルク制御電圧Ｖｃｔｒｌに依らず、モータを停止状態とするように、駆動信号を生成する。
【００２６】
ミュート制御回路１０３ｂは、各種の異常保護信号と並列に、出力モード選択回路１０８ｂからの停止指示信号Ｓ１を受け付けて、ミュート指示信号Ｓ３を生成する。より具体的に述べると、ミュート制御回路１０３ｂは、各種の異常保護信号と停止指示信号Ｓ１のうち、いずれか一つでも異常時の論理レベル（例えばハイレベル）となっていれば、出力をミュートするようにミュート指示信号Ｓ３を生成する。
【００２７】
トルク指令処理回路１０８ａは、トルク指令として入力されるアナログ電圧ＶＴＨまたはパルス幅変調信号ＰＷＭに基づいて電圧値が変動するトルク制御電圧Ｖｃｔｒｌを生成し、これをＰＷＭコントローラ１０３（より具体的には、駆動信号生成回路１０３ａ）に出力する。なお、トルク指令としてパルス幅変調信号ＰＷＭが入力された場合には、その平滑電圧がトルク制御電圧ＶｃｔｒｌとしてＰＷＭコントローラ１０３に出力される。一方、トルク指令としてアナログ電圧ＶＴＨが入力された場合には、アナログ電圧ＶＴＨがそのままトルク制御電圧ＶｃｔｒｌとしてＰＷＭコントローラ１０３に出力される。
【００２８】
出力モード選択回路１０８ｂは、トルク指令として入力されるアナログ電圧ＶＴＨまたはパルス幅変調信号ＰＷＭの異常時に、モータを出力モード選択信号ＭＯＤＥＳＥＬに応じた動作状態とするように、ＰＷＭコントローラ１０３に指示を送る。
【００２９】
より具体的に述べると、出力モード選択回路１０８ｂは、出力モード選択信号ＭＯＤＥＳＥＬが第１の論理レベル（例えばローレベル）であるときには、第１出力モードが選択されているという判断の下、トルク指令の異常時にモータを停止状態とするように、ＰＷＭコントローラ１０３に指示を送る。一方、出力モード選択回路１０８ｂは、モード選択信号ＭＯＤＥＳＥＬが第２の論理レベル（例えばハイレベル）であるときには、第２出力モードが選択されているという判断の下、トルク指令の異常時にモータをフル回転状態とするように、ＰＷＭコントローラ１０３に指示を送る。
【００３０】
なお、出力モード選択回路１０８ｂは、上記したＰＷＭコントローラ１０３への指示として、トルク指令に依らずモータを停止させるための停止指示信号Ｓ１と、トルク指令に依らずモータをフル回転させるためのフル回転指示信号Ｓ２と、を生成する。
【００３１】
また、出力モード選択回路１０８ｂは、トルク制御電圧Ｖｃｔｒｌの電圧値が適正範囲外（より具体的には、トルク制御電圧Ｖｃｔｒｌが下限電圧ＶＴＨ１よりも低い状態、或いは、上限電圧ＶＴＨ２よりも高い状態）であるときにトルク指令の異常時と判断する。
【００３２】
図３は、第１出力モード選択時（ＭＯＤＥＳＥＬ＝Ｌ）の信号挙動を示すタイミングチャートであり、上から順に、トルク出力電圧ＶＲＮＦ（モータ駆動電流に応じた電圧信号）、停止指示信号Ｓ１、及び、フル回転指示信号Ｓ２が描写されている。なお、図３では、トルク制御電圧Ｖｃｔｒｌが大きいほど、基本的にトルク出力電圧ＶＲＮＦを低く抑えていく様子が描写されている。
【００３３】
トルク制御電圧Ｖｃｔｒｌが上限電圧ＶＴＨ２よりも高い場合、トルク出力電圧ＶＲＮＦは０Ｖに設定されるのでモータは停止される。このとき、停止指示信号Ｓ１は、図３に示すように正常時の論理レベル（例えばローレベル）に維持したままとしてもよいし、異常時の論理レベル（例えばハイレベル）に遷移させてもよい。
【００３４】
トルク制御電圧Ｖｃｔｒｌが下限電圧ＶＴＨ１よりも高く、上限電圧ＶＴＨ２よりも低い場合、トルク出力電圧ＶＲＮＦは、トルク制御電圧Ｖｃｔｒｌに応じてリニアに可変制御される。このとき、停止指示信号Ｓ１は、正常時の論理レベル（例えば、ローレベル）に維持しておけばよい。
【００３５】
トルク制御電圧Ｖｃｔｒｌが下限電圧ＶＴＨ１よりも低い場合、本来であればトルク出力電圧ＶＲＮＦが最大レベル（図中の破線を参照）に設定されるはずであるが、停止指示信号Ｓ１が異常時の論理レベル（例えばハイレベル）に遷移されることにより、トルク出力電圧ＶＲＮＦは０Ｖまで引き下げられる。その結果、本来フル回転されるはずのモータが強制的に停止される。
【００３６】
なお、フル回転指示信号Ｓ２は、第２出力モード選択時にのみ必要となる信号であるため、第１出力モード選択時には、トルク制御電圧Ｖｃｔｒｌに依らず、常に正常時の論理レベル（例えばローレベル）に維持しておけばよい。
【００３７】
このように、第１出力モード選択時には、トルク制御電圧Ｖｃｔｒｌが下限電圧ＶＴＨ１よりも低い状態（例えばパルス幅変調信号ＰＷＭやアナログ電圧ＶＴＨが入力されるトルク指令入力端子に地絡（接地端またはこれに類する低電位端への短絡）が生じた状態）であっても、逆に、トルク制御電圧Ｖｃｔｒｌが上限電圧ＶＴＨ２よりも高い状態（例えばトルク指令入力端子に天絡（電源端またはこれに類する高電位端への短絡）が生じた状態）であっても、トルク出力電圧ＶＲＮＦはいずれも０Ｖまで引き下げられるので、モータは停止状態とされる。
【００３８】
図４は、第２出力モード選択時（ＭＯＤＥＳＥＬ＝Ｈ）の信号挙動を示すタイミングチャートであり、上から順に、トルク出力電圧ＶＲＮＦ、停止指示信号Ｓ１、及び、フル回転指示信号Ｓ２が描写されている。なお、図４では、トルク制御電圧Ｖｃｔｒｌが大きいほど、基本的にトルク出力電圧ＶＲＮＦを低く抑えていく様子が描写されている。
【００３９】
トルク制御電圧Ｖｃｔｒｌが下限電圧ＶＴＨ１よりも低い場合、トルク出力電圧ＶＲＮＦは最大レベルに設定されるので、モータはフル回転される。このとき、フル回転指示信号Ｓ２は、図４に示すように正常時の論理レベル（例えばローレベル）に維持したままとしてもよいし、異常時の論理レベル（例えばハイレベル）に遷移させてもよい。
【００４０】
トルク制御電圧Ｖｃｔｒｌが下限電圧ＶＴＨ１よりも高く、上限電圧ＶＴＨ２よりも低い場合、トルク出力電圧ＶＲＮＦは、トルク制御電圧Ｖｃｔｒｌに応じてリニアに可変制御される。このとき、フル回転指示信号Ｓ２は、正常時の論理レベル（例えば、ローレベル）に維持しておけばよい。
【００４１】
トルク制御電圧Ｖｃｔｒｌが上限電圧ＶＴＨ２よりも高い場合、本来であればトルク出力電圧ＶＲＮＦは０Ｖ（図中の破線を参照）に設定されるはずであるが、フル回転指示信号Ｓ２が異常時の論理レベル（例えばハイレベル）に遷移されることにより、トルク出力電圧ＶＲＮＦは最大レベルまで引き上げられる。その結果、本来停止されるはずのモータが強制的にフル回転される。
【００４２】
なお、停止指示信号Ｓ１は、第１出力モード選択時にのみ必要となる信号であるため、第２出力モード選択時には、トルク制御電圧Ｖｃｔｒｌに依らず、常に正常時の論理レベル（例えばローレベル）に維持しておけばよい。
【００４３】
このように、第２出力モード選択時には、トルク制御電圧Ｖｃｔｒｌが下限電圧ＶＴＨ１よりも低い状態（例えばトルク指令入力端子に地絡が生じた状態）であっても、逆に、トルク制御電圧Ｖｃｔｒｌが上限電圧ＶＴＨ２よりも高い状態（例えばトルク指令入力端子に天絡が生じた状態）であっても、トルク出力電圧ＶＲＮＦはいずれも最大レベルまで引き上げられるので、モータはフル回転状態とされる。
【００４４】
このような出力モード選択機能を備えた構成とすることにより、トルク指令入力端子に異常が生じたときには、その異常がどのような内容であっても、モータをユーザの意図に沿った動作状態（停止状態またはフル回転状態）に固定することが可能となる。
【００４５】
例えば、車内空気を循環するためのブロアモータについては、モータ自身の温度上昇を極力回避するために、トルク指令入力端子の異常時には、その異常がどのような内容であっても、ブロアモータを停止させることが要求されている。そこで、このようなブロアモータの駆動手段として、本発明に係る三相モータドライバ１００を用いる場合には、第１出力モード（ＭＯＤＥＳＥＬ＝Ｌ）を予め選択しておけばよい。
【００４６】
一方、車両に搭載される燃料電池を冷却するための冷却ファンモータについては、燃料電池の温度上昇を極力回避するために、トルク指令入力端子の異常時には、その異常がどのような内容であっても、冷却ファンモータをフル回転させることが要求されている。そこで、このような冷却ファンモータの駆動手段として、本発明に係る三相モータドライバ１００を用いる場合には、第２出力モード（ＭＯＤＥＳＥＬ＝Ｈ）を予め選択しておけばよい。
【００４７】
このように、本発明に係る三相モータドライバ１００であれば、トルク指令入力端子の異常時におけるモータの動作状態を任意に選択することができるので、セットの安全性を高めることが可能となる。
【００４８】
なお、第１出力モード及び第２出力モードのいずれか一方のみを備えることにより、特定用途向けモータの駆動制御に特化した専用モータドライバ（例えば、ブロアモータ専用のモータドライバ、または、冷却ファンモータ専用のモータドライバ）を提供することも可能ではあるが、本発明に係る三相モータドライバ１００のように、モード選択信号ＭＯＤＥＳＥＬに応じて第１出力モードと第２出力モードを任意に切り替え可能な構成であれば、モータの用途を問わないので、モータドライバの汎用性を高めることが可能となり、延いては、モータドライバの使い勝手向上やコストダウンに貢献することが可能となる。
【００４９】
＜その他の変形例＞
なお、上記の実施形態では、三相モータドライバに本発明を適用した構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、本発明はモータドライバ全般に広く適用することが可能である。
【００５０】
また、本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、モータドライバ全般に適用することが可能な技術であり、例えば、車載向けの三相モータドライバに適用することが可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１００    三相モータドライバ
１０１    ホールアンプ
１０３    ＰＷＭコントローラ
１０３ａ    駆動信号生成回路
１０３ｂ    ミュート制御回路
１０８    トルク制御電圧生成部
１０８ａ    トルク指令処理回路
１０８ｂ    出力モード選択回路
【図４】
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【図１】
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【図２】
0005855339.tif 000004
【図３】
0005855339.tif 000005
【図５】
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