(57)【要約】【課題】  同一パッケージ上に二つ以上のスイッチング素子がパッケージ化されている構造において、一つのスイッチング素子の故障が最終的には電源・ＧＮＤ間のショートというシステムにとって致命的な故障に発展する可能性がある。【解決手段】  相をまたがっての複数以上のスイッチング素子を１パッケージ化の対象とし、電源・ＧＮＤ間にはかならず二つ以上のパッケージが存在するような配置とする構成とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子に流れる電流をモータに供給することにより前記モータの回転を制御するモータ制御装置において、
前記スイッチング素子を同一パッケージ上に複数採用し、それらのパッケージは電源とＧＮＤ間に複数以上を配置することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のモータ制御装置において、
前記同一パッケージ上に前記スイッチング素子を複数配置したものと、単独に前記スイッチング素子を使用することを組み合わせたことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載のモータ制御装置において、
前記同一パッケージ上に前記スイッチング素子を複数配置したものと、前記同一パッケージとは別に、電源とＧＮＤ間に一つのみのパッケージを配置したものを組み合わせたことを特徴とするモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング素子により駆動されるモータのモータ制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータ制御用の装置としてＨブリッジ駆動回路などを構成する場合、２相電流でモータの励磁を行う回路、３相電流でモータの励磁を行う回路、などでの部品の共有化や各相のスイッチング特性を合わせることを考慮し、電源・ＧＮＤ間に直列に配置されるスイッチング素子を１セットとして使用されていた。このため、素子の小型化を図り、１つのパッケージに２つのスイッチング素子を備えるような構成において、電源・ＧＮＤ間のスイッチング素子を１パッケージ化するのが通常である（図１・図２・特許文献１）。
【０００３】
このような従来の装置では、一方のスイッチング素子が過電流などによって焼損した場合、同一パッケージ上に備えられるもう一方のスイッチング素子に延焼し、結果として電源・ＧＮＤ間のデッドショートに至る、といった問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平7-222484
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の技術において、一つのスイッチング素子の故障によって電源・ＧＮＤショートというシステム全体にとって致命的な故障に発展してしまう危険性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで本発明に係るモータ制御装置は、相をまたがっての複数以上のスイッチング素子を１パッケージ化の対象とし、電源・ＧＮＤ間にはかならず二つ以上のパッケージが存在するような配置する構成とする（図３）。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、モータ駆動回路を構成する複数のスイッチング素子のうち一つが故障した場合に、その影響が同一パッケージの別素子に伝搬しても、電源・ＧＮＤ間ショートというシステム全体にとって致命的な故障を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】従来の技術の実施の形態を示した回路図である。
【図２】従来の技術の実施の形態を示した回路図である。
【図３】本発明を適用した実施の形態の基本的な動作原理を示した回路図である。
【図４】本実施の形態に係るシートベルトリトラクタ装置を備えた車両の衝突安全機構を示す全体構成図である。
【図５】シートベルトの巻き取りシステムを示す概略構成図である。
【図６】本実施の形態によるモータ制御装置の内部回路を示す図である。
【図７】本実施の形態によるモータ駆動回路を示す図である。
【図８】図７の変形例である、３相電流でモータの励磁を行う回路の場合において同一パッケージのスイッチング素子を２相分採用したモータ駆動回路を示す図である。
【図９】図７の変形例である、３相電流でモータの励磁を行う回路の場合において同一パッケージのスイッチング素子を２相分採用したモータ駆動回路を示す図である。
【図１０】図７の変形例である、３相電流でモータの励磁を行う回路の場合において同一パッケージのスイッチング素子を各相たすきがけ状に採用したモータ駆動回路を示す図である。
【図１１】図７の変形例である、３相電流でモータの励磁を行う回路の場合において同一パッケージのスイッチング素子を３相分採用したモータ駆動回路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１０】
まず従来の図１，２の構成と、本実施例の構成である、図３とを比較し説明する。従来、モータ駆動回路のスイッチング素子を１パッケージ化する場合、図１から図２のようにモータ駆動回路のアーム数を増加させる必要性を考慮して上アームと下アームのスイッチング素子を１パッケージ化するのが通常であった（図の点線内で囲んだ部分がパッケージ化されている）。これに対して、本実施例で使用されるモータ駆動回路である図３ではモータ駆動回路の上アームのスイッチング素子２個、下アームのスイッチング素子２個がそれぞれ１パッケージ化されるよう構成されている。
【００１１】
図４は、本実施の形態に係るシートベルトリトラクタ装置を備えた車両の衝突安全機構を示す全体構成図である。車両１１２の前方部には、障害物との距離に応じた信号を出力する障害物センサ１０２が取り付けられている。障害物センサ１０２の出力信号は、障害物センサ１０２と電気的に接続された衝突判断コントローラ１０６に伝達される。また、車両の速度に応じた信号を出力する車輪速度センサ１０４の信号も、車輪速度センサ１０４と電気的に接続された衝突判断コントローラ１０６に伝達される。
【００１２】
衝突判断コントローラ１０６は、障害物センサ１０２と車輪速度センサ１０４の信号に基づき、車両１１２が障害物と衝突するか否かを判断する。例えば、障害物センサ１０２の出力信号から得られた障害物との距離が所定の値より短く、かつ、車輪速度センサ１０４の出力信号から得られた車両速度が所定の値より速い場合には、衝突判断コントローラ１０６は車両１１２が障害物と衝突すると判断する。衝突判断コントローラ１０６が障害物と衝突すると判断すると、車両１１２が障害物と衝突する前に、ブレーキアシスト装置１０８と機電一体型シートベルトリトラクタ１００に指令信号を出力する。
【００１３】
ブレーキアシスト装置１０８と機電一体型シートベルトリトラクタ１００は、衝突判断コントローラ１０６と電気的に接続されている。ブレーキアシスト装置１０８は、衝突判断コントローラ１０６の指令信号に基づき、例えば、ブレーキを掛ける。また、機電一体型シートベルトリトラクタ１００は、衝突判断コントローラ１０６の指令信号に基づき、例えば、シートベルト２０を巻き取る。
【００１４】
図５は、シートベルトの巻き取りシステムを示す概略構成図である。本システムにおいてモータ制御装置２２２はモータ２２１を駆動制御し、シートベルト２２０の巻き取りを行う。シートベルトの巻き取り動作には、（ａ）乗員２２３の安全を図るために緊急時における拘束力増大を目的とした巻き取り（これをエマージェンシーモードと呼ぶ）と、（ｂ）乗員２２３の快適性向上を目的としたバックル２２５への装着時自動フィッティングやバックル２２５からの脱着時シートベルト２２０のリトラクタ２２４への自動格納を目的とした巻き取り（これをコンフォートモードと呼ぶ）と、がある。
【００１５】
図６は、モータ制御装置２２２の内部回路構成を示す図である。モータ制御装置２２２は、バックルスイッチ３４１やブレーキストロークセンサ３４２などの各種アクチュエータまたはＣＡＮＢＵＳ通信３５１から送信されるデータなどに基づいて、必要に応じてモータ２２１を駆動してシートベルト２２０の巻き取り動作を行う。
【００１６】
モータ駆動回路３４４は、ハイサイド側トランジスタ３０５，３０６およびローサイド側トランジスタ３０７，３０８の４つのトランジスタで構成されるＨブリッジ回路であり、マイクロコンピュータ（以下、マイコンと称する），周辺ロジックおよびＨブリッジ駆動用プリドライバを一体化したモータ制御用システムＬＳＩ３４９によって制御される。モータ駆動回路３４４に電源が供給されたあと、モータ制御用システムＬＳＩ３４９はＨブリッジ駆動信号３５３，３５４，３５５，３５６によってモータ２２１の回転を制御する。
【００１７】
図７は、モータ駆動回路３４４の内部を示したものである。この回路の動作の様子は原理回路である図３の動作と同じである。
【００１８】
例えば熱負荷によりスイッチング素子３０５が故障したとする。エマージェンシーモード時はモータ２２１に対して多大な電流を供給する必要があるため、コンフォートモードにおけるモータ駆動時よりもこのようなことが起きやすい。スイッチング素子３０５の故障モードとしては主に電界効果トランジスタの熱負荷による故障モードであり、ショートモードである。熱負荷により電流がさらに流れ続ける状態になっていると、同一パッケージ１００１上に存在するスイッチング素子３０６に対してもスイッチング素子３０５からの輻射熱により、通常の状態よりも熱負荷がかかる状態となる。この結果スイッチング素子３０６もショートモードの故障に至る可能性がある。このような状況に至った場合でも、図７の構成では電源・ＧＮＤ間にショートは発生しない。エマージェンシーモードまたはコンフォートモードによるモータ２２１の駆動終了後にシステムＬＳＩ３４９はモータ端子が電源電圧レベルに張り付いていることによってモータ駆動回路３４４の故障を検出できる。これによりシステムＬＳＩ３４９は故障の影響が車両１１２全体に広がる前に、車両ＣＡＮバス３５１などを用いて衝突判断コントローラ１０６に対して故障発生を報知することができる。
【００１９】
図８は図７の変形例であり、３相電流でモータの励磁を行う回路の場合にそのうちの２相について、本発明を適用した例である。本変形例によればスイッチング素子２００１、２００２、２００４、２００５に単独で故障が発生し、それが同一パッケージの他方の素子のショート故障につながったとしても電源・ＧＮＤ間のショートに至ることがない。スイッチング素子２００３またはスイッチング素子２００６の故障に際してはこのような危険が残存するため、スイッチング素子２００３、スイッチング素子２００６の故障は実使用上無視できるほど故障率が低い場合や、パッケージ２００７に延焼を防ぐような機構を備えるなど、別の対策がとられている場合に本変形例を用いることができる。その他の構成・動作原理については実施例と同じである。
【００２０】
図９は図７の変形例であり、３相電流でモータの励磁を行う回路の場合にそのうちの２相について、本発明を適用した例である。本変形例によればスイッチング素子２０１１、２０１２、２０１４、２０１５に単独で故障が発生し、それが同一パッケージの他方の素子のショート故障につながったとしても電源・ＧＮＤ間のショートに至ることがない。スイッチング素子２０１３またはスイッチング素子２０１６についてはそれぞれ１つのパッケージに１つのスイッチング素子の構成としているため、単独での故障が他のスイッチング素子のショート故障につながることがない。その他の構成・動作原理については実施例と同じである。
【００２１】
図１０は図７の変形例であり、３相電流でモータの励磁を行う回路の場合に同一パッケージの組み合わせをたすきがけにして、本発明を適用した例である。本変形例によればスイッチング素子３００１、３００２、３００５、３００６に単独で故障が発生し、それが同一パッケージの他方の素子のショート故障につながったとしても電源・ＧＮＤ間のショートに至ることがない。スイッチング素子３００３またはスイッチング素子３００４についてはそれぞれ１つのパッケージに１つのスイッチング素子の構成としているため、単独での故障が他のスイッチング素子のショート故障につながることがない。その他の構成・動作原理については実施例と同じである。
【００２２】
図１１は図７の変形例であり、３相電流でモータの励磁を行う回路の場合に３相分に、本発明を適用した例である。本変形例によればスイッチング素子４００１、４００２、４００４、４００４、４００５、４００６に単独で故障が発生し、それが同一パッケージの他方の素子のショート故障につながったとしても電源・ＧＮＤ間のショートに至ることがない。その他の構成・動作原理については実施例と同じである。
【００２３】
以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上述した実施の形態および変形例に限定されるものではない。
【００２４】
実施の形態と変形例の一つとを組み合わせること、もしくは、実施の形態と変形例の複数とを組み合わせることも可能である。
【００２５】
変形例同士をどのように組み合わせることも可能である。
【００２６】
さらに、本発明の技術的思想の範囲内で考えられる他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００２７】
１，２、６  トランジスタパッケージ
３H，４H、５Ｈ  Hブリッジ回路ハイサイド側トランジスタ
３L，４L、５Ｌ  Hブリッジ回路ローサイド側トランジスタ
８  モータ
３１，３２  トランジスタパッケージ
１００  機電一体型シートベルトリトラクタ
１０２  障害物センサ
１０４  車輪速度センサ
１０６  衝突判断コントローラ
１０８  ブレーキアシスト装置
１１２  車両
２２０  シートベルト
２２１  モータ
２２２  モータ制御装置
２２３  乗員
２２４  リトラクタ
２２５  バックル
３０５，３０６  ハイサイド側トランジスタ
３０７，３０８  ローサイド側トランジスタ
３４１  バックルスイッチ
３４２  ブレーキストロークセンサ
３４４  Hブリッジモータ駆動回路
３４９  モータ制御用システムLSI
３５１  CANバス
３５３  Hブリッジモータ駆動回路ハイサイドトランジスタ制御用信号
３５４  Hブリッジモータ駆動回路ハイサイドトランジスタ制御用信号
３５５  Hブリッジモータ駆動回路ローサイドトランジスタ制御用信号
３５６  Hブリッジモータ駆動回路ローサイドトランジスタ制御用信号
１００１，１００２  トランジスタパッケージ
１００３  モータ＋側端子
１００４  モータ−側端子
２００１，２００２，２００３  ハイサイド側トランジスタ
２００４，２００５、２００６  ローサイド側トランジスタ
２００７  トランジスタパッケージ
２０１１，２０１２，２０１３  ハイサイド側トランジスタ
２０１４，２０１５、２０１６  ローサイド側トランジスタ
３００１，３００２，３００３  ハイサイド側トランジスタ
３００４，３００５、３００６  ローサイド側トランジスタ
４００１，４００２，４００３  ハイサイド側トランジスタ
４００４，４００５、４００６  ローサイド側トランジスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2015149821.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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