(57)【要約】【課題】複数のモータを制御する複数のインバータモジュールの寿命の平準化を、低コストで実現する。【解決手段】第１のインバータモジュール（パワーモジュール２１）に含まれる第１の出力ノードＮａ１は、第１のモータ１１に接続される。第１のインバータモジュール（パワーモジュール２１）に含まれる第２の出力ノードＮｂ１は、第２のモータ１２に接続される。第２のインバータモジュール（パワーモジュール２２）に含まれる第１の出力ノードはＮａ２、第１のモータ１１に接続される。第２のインバータモジュール（パワーモジュール２２）に含まれる第２の出力ノードＮｂ２は、第２のモータ１２に接続される。【選択図】図１
2015220778.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータに電力を供給するための複数の出力ノードを各々が含む第１のインバータモジュールおよび第２のインバータモジュールを備え、
前記第１のインバータモジュールに含まれる第１の出力ノードは、第１のモータに接続され、
前記第１のインバータモジュールに含まれる第２の出力ノードは、第２のモータに接続され、
前記第２のインバータモジュールに含まれる第１の出力ノードは、前記第１のモータに接続され、
前記第２のインバータモジュールに含まれる第２の出力ノードは、前記第２のモータに接続される、モータ制御装置。
【請求項２】
前記インバータモジュールは、
スイッチング素子と、
前記スイッチング素子を駆動する駆動回路とを含み、
前記モータ制御装置は、さらに、
前記駆動回路を制御するための制御信号を発生する制御回路と、
前記制御回路と前記駆動回路との間に設けられる絶縁回路とを備える、請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記絶縁回路は、前記制御回路と前記第１および第２のインバータモジュールの一方のインバータモジュールに含まれる前記駆動回路との間に設けられ、
前記モータ制御装置は、
前記制御回路と前記第１および第２のインバータモジュールの他方のインバータモジュールに含まれる前記駆動回路との間に設けられる遅延回路をさらに備える、請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
モータに電力を供給するための複数の出力ノードを含む第３のインバータモジュールをさらに備え、
前記第３のインバータモジュールに含まれる第１の出力ノードは、前記第１のモータに接続され、
前記第３のインバータモジュールに含まれる第２の出力ノードは、前記第２のモータに接続され、
前記第３のインバータモジュールに含まれる第３の出力ノードは、第３のモータに接続され、
前記第１のインバータモジュールに含まれる第３の出力ノードは、前記第３のモータに接続され、
前記第２のインバータモジュールに含まれる第３の出力ノードは、前記第３のモータに接続される、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
電力を受けるための複数の入力端子を各々が含む、第１のモータおよび第２のモータと、
前記モータに電力を供給するための複数の出力ノードを各々が含む第１のインバータモジュールおよび第２のインバータモジュールとを備え、
前記第１のモータに含まれる第１の入力端子は、前記第１のインバータモジュールに含まれる第１の出力ノードに接続され、
前記第１のモータに含まれる第２の入力端子は、前記第２のインバータモジュールに含まれる第１の出力ノードに接続され、
前記第２のモータに含まれる第１の入力端子は、前記第１のインバータモジュールに含まれる第２の出力ノードに接続され、
前記第２のモータに含まれる第２の入力端子は、前記第２のインバータモジュールに含まれる第２の出力ノードに接続される、モータ制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数のモータを複数のインバータモジュールによって制御する、モータ制御装置およびモータ制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、モータの制御には、インバータモジュール（「パワーモジュール」と呼ばれることもある）が用いられる。インバータモジュールによってモータに供給（投入）される電力を制御することで、モータを制御することができる。複数のモータを制御するためにそれぞれ対応した、複数のインバータモジュールが用いられる場合がある。各インバータモジュールは、対応するモータにそれぞれ電力を供給する。
【０００３】
各モータの使用頻度などによって、各モータが消費する電力（または電力量）は異なり得る。モータごとに消費する電力が異なると、各インバータモジュールが対応するモータに供給する電力も異なり、各インバータモジュールの劣化の進行もそれぞれ異なる。その結果、複数のインバータモジュールのうち、特定のインバータモジュールだけが早期に劣化して短寿命となる可能性がある。
【０００４】
特開２００３−１５３５８８号公報は、複数の三相モータを複数のインバータにより駆動するモータ駆動装置を開示する。このモータ駆動装置は、インバータモジュール（パワーモジュール）の寿命が平準化されるように、複数の三相モータと複数のインバータモジュールとの接続関係を切替える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１５３５８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特開２００３−１５３５８８号公報によれば、複数の三相モータと複数のインバータモジュールとの接続関係を切替えるためには、切替装置が必要となり、コストの増加を伴う。また、モータに供給されるような電力は大電流を伴うことがある。そのような大電流に対応した切替装置はサイズが大きいので、装置全体が大型化する。
【０００７】
さらに、特開２００３−１５３５８８号公報によれば、切替装置を制御するために、インバータモジュールの温度を検出したり、複数の三相モータと複数のインバータモジュールの接続関係を検出する必要がある。そのような制御は複雑であり、また、温度センサや検出装置などが必要となるため、コストの増加を伴う。
【０００８】
本発明の目的は、複数のモータを制御する複数のインバータモジュールの寿命の平準化を、低コストで実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係るモータ制御装置は、第１および第２のインバータモジュールを備える。第１および第２のインバータモジュールの各々は、モータに電力を供給するための複数の出力ノードを含む。第１のインバータモジュールに含まれる第１の出力ノードは、第１のモータに接続される。第１のインバータモジュールに含まれる第２の出力ノードは、第２のモータに接続される。第２のインバータモジュールに含まれる第１の出力ノードは、第１のモータに接続される。第２のインバータモジュールに含まれる第２の出力ノードは、第２のモータに接続される。
【００１０】
上記構成のモータ制御装置では、第１のモータには、第１のインバータモジュールに含まれる第１の出力ノードからの電力と、第２のインバータモジュールに含まれる第１の出力ノードからの電力とが供給される。第２のモータには、第１のインバータモジュールに含まれる第２の出力ノードからの電力と、第２のインバータモジュールに含まれる第２の出力ノードからの電力とが供給される。換言すれば、第１のモータの消費電力は、第１および第２のインバータモジュールから供給される。第２のモータの消費電力も、第１および第２のインバータモジュールから供給される。
【００１１】
第１のモータが消費する電力が増加すると、それに応じて第１および第２のインバータモジュールが第１のモータに供給する電力も増加する。逆に、第１のモータが消費する電力が減少すると、それに応じて第１および第２のインバータモジュールが第１のモータに供給する電力も減少する。第２のモータが消費する電力についても同様である。
【００１２】
したがって、たとえば、第１のモータが消費する電力と第２のモータが消費する電力とが異なっていても、第１のおよび第２のインバータモジュールがモータに供給する電力を均一化（平準化）することができる。また、モータ制御装置に追加される部品などの要素がないため、低コストで実現される。
【００１３】
この発明に係るモータ制御システムは、第１のモータおよび第２のモータと、第１のインバータモジュールおよび第２のインバータモジュールとを備える。第１のモータおよび第２のモータの各々は、電力を受けるための複数の入力端子を含む。第１のインバータモジュールおよび第２のインバータモジュールの各々は、モータに電力を供給するための複数の出力ノードを含む。第１のモータに含まれる第１の入力端子は、第１のインバータモジュールに含まれる第１の出力ノードに接続される。第１のモータに含まれる第２の入力端子は、第２のインバータモジュールに含まれる第１の出力ノードに接続される。第２のモータに含まれる第１の入力端子は、第１のインバータモジュールに含まれる第２の出力ノードに接続される。第２のモータに含まれる第２の入力端子は、第２のインバータモジュールに含まれる第２の出力ノードに接続される。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によると、複数の三相モータを制御する複数のインバータモジュールの寿命の平準化が、低コストで実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態１に係るモータ制御装置の回路ブロックを説明するための図である。
【図２】比較例としてのモータ制御装置を説明するための図である。
【図３】比較例としてのモータ制御装置における、パワーモジュールの温度変化（温度上昇）を概念的に説明するための図である。
【図４】実施の形態１に係るモータ制御装置における、パワーモジュールの温度変化を説明するための図である。
【図５】実施の形態２に係るモータ制御装置の回路ブロックを説明するための図である。
【図６】比較例としてのモータ制御装置における、パワーモジュールの温度変化を説明するための第２の図である。
【図７】実施の形態２に係るモータ制御装置における、パワーモジュール温度変化を説明するための図である。
【図８】モータ制御装置をさらに詳細に説明するための図である。
【図９】図８に示すモータ制御装置の一部についてさらに詳細に説明するための図である。
【図１０】比較例としてのモータ制御装置を説明するための第２の図である。
【図１１】実施の形態３に係るモータ制御装置の回路ブロックを説明するための図である。
【図１２】図１１に示すモータ制御装置の一部について詳細に説明するための図である。
【図１３】比較例としてのモータ制御装置を説明するための第３の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１７】
[実施の形態１]
図１は、実施の形態１に係るモータ制御装置の回路ブロックを説明するための図である。図１を参照して、モータ制御装置２０は、モータ制御システム１に用いられる。モータ制御システム１は、モータ制御装置２０と、モータ１１〜１３とを含む。モータ制御装置２０は、電力ノードＮ１およびＮ２からの直流電力を交流電力に変換し、その交流電力をモータ１１〜１３に供給する。モータ１１〜１３に供給する交流電力を制御することによって、モータ制御装置２０は、モータ１１〜１３の３つのモータを制御する。コンデンサＣは、平滑化コンデンサである。
【００１８】
モータ１１（第１のモータ）は、代表的には三相モータである。モータ１１は、電力を受けるための入力端子Ｕ１，Ｖ１およびＷ１を含む。入力端子Ｕ１，Ｖ１およびＷ１に三相交流電力が入力されることによって、モータ１１が作動する。
【００１９】
三相交流電力は、具体的には、Ｕ相（第１の相）の交流電力と、Ｖ相（第２の相）の交流電力と、Ｗ相（第３の相）の交流電力とを含む。交流電力（の電流）は、理想的には正弦波である。たとえば、Ｕ相の交流電力の電流ＩＵ１を基準とすると、Ｖ相の交流電力の電流ＩＶ１の位相は、電流ＩＵ１の位相から１２０度遅れる。Ｗ相の交流電力の電流ＩＷ１の位相は、電流ＩＶ１の位相から１２０度遅れる。Ｕ相，Ｖ相およびＷ相の交流電力は、入力端子Ｕ１，Ｖ１およびＷ１にそれぞれ入力される。
【００２０】
モータ１２および１３（第２のモータおよび第３のモータ）も、モータ１１と同様に、代表的には三相モータである。モータ１２および１３の各々は、入力端子Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２および入力端子Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３をそれぞれ含む。
【００２１】
モータ制御装置２０は、パワーモジュール２１〜２３を含む。
パワーモジュール２１（第１のインバータモジュール）は、スイッチング素子Ａ１−１，Ａ１−２，Ｂ１−１，Ｂ１−２，Ｃ１−１およびＣ１−２と、出力ノードＮａ１，Ｎｂ１およびＮｃ１とを含む。出力ノードＮａ１，Ｎｂ１およびＮｃ１は、パワーモジュール２１に含まれる第１、第２および第３の出力ノードである。
【００２２】
スイッチング素子Ａ１−１，Ａ１−２，Ｂ１−１，Ｂ１−２，Ｃ１−１およびＣ１−２の各々は、たとえば、トランジスタおよびフライホイールダイオードで構成される。図１に示す例では、トランジスタには、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）が用いられるが、トランジスタの種類はとくに限定されない。トランジスタは、たとえば電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ：Metal  Oxide  Semiconductor  Field  Effect  Transistor）であってもよい。各スイッチング素子は、図１には図示しない駆動回路（後述）からの制御信号によって制御される。パワーモジュール２２および２３に含まれる各スイッチング素子についても同様である。
【００２３】
パワーモジュール２１において、スイッチング素子Ａ１−１の一方端（コレクタ）は電力ノードＮ１に接続され、他方端（エミッタ）は出力ノードＮａ１に接続される。スイッチング素子Ａ１−２の一方端は、出力ノードＮａ１に接続され、他方端は、電力ノードＮ２に接続される。出力ノードＮａ１は、スイッチング素子Ａ１−１とスイッチング素子Ａ１−２との結合点（中間点）である。
【００２４】
スイッチング素子Ｂ１−１の一方端は電力ノードＮ１に接続され、他方端は出力ノードＮｂ１に接続される。スイッチング素子Ｂ１−２の一方端は出力ノードＮｂ１に接続され、他方端は、電力ノードＮ２に接続される。出力ノードＮｂ１は、スイッチング素子Ｂ１−１とスイッチング素子Ｂ１−２との中間点である。
【００２５】
スイッチング素子Ｃ１−１の一方端は電力ノードＮ１に接続され、他方端は出力ノードＮｃ１に接続される。スイッチング素子Ｃ１−２の一方端は出力ノードＮｃ１に接続され、他方端は電力ノードＮ２に接続される。出力ノードＮｃ１は、スイッチング素子Ｃ１−１とスイッチング素子Ｃ１−２との中間点である。
【００２６】
パワーモジュール２２（第２のインバータモジュール）は、スイッチング素子Ａ２−１，Ａ２−２，Ｂ２−１，Ｂ２−２，Ｃ２−１およびＣ２−２と、出力ノードＮａ２，Ｎｂ２およびＮｃ２とを含む。出力ノードＮａ２，Ｎｂ２およびＮｃ２は、パワーモジュール２２に含まれる第１、第２および第３の出力ノードである。パワーモジュール２２に含まれるスイッチング素子Ａ２−１，Ａ２−２，Ｂ２−１，Ｂ２−２，Ｃ２−１およびＣ２−２は、パワーモジュール２１に含まれるスイッチング素子Ａ１−１，Ａ１−２，Ｂ１−１，Ｂ１−２，Ｃ１−１およびＣ１−２と同様に配置される。
【００２７】
出力ノードＮａ２は、スイッチング素子Ａ２−１とスイッチング素子Ａ２−２との中間点である。出力ノードＮｂ２は、スイッチング素子Ｂ２−１とスイッチング素子Ｂ２−２との中間点である。出力ノードＮｃ２は、スイッチング素子Ｃ２−１とスイッチング素子Ｃ２−２との結合点である。
【００２８】
パワーモジュール２３（第３のインバータモジュール）は、スイッチング素子Ａ３−１，Ａ３−２，Ｂ３−１，Ｂ３−２，Ｃ３−１およびＣ３−２と、出力ノードＮａ３，Ｎｂ３およびＮｃ３とを含む。出力ノードＮａ３，Ｎｂ３およびＮｃ３は、パワーモジュール２３に含まれる第１、第２および第３の出力ノードである。パワーモジュール２３に含まれるスイッチング素子Ａ３−１，Ａ３−２，Ｂ３−１，Ｂ３−２，Ｃ３−１およびＣ３−２は、パワーモジュール２１に含まれるスイッチング素子Ａ１−１，Ａ１−２，Ｂ１−１，Ｂ１−２，Ｃ１−１およびＣ１−２と同様に配置される。
【００２９】
出力ノードＮａ３は、スイッチング素子Ａ３−１とスイッチング素子Ａ３−２との中間点である。出力ノードＮｂ３は、スイッチング素子Ｂ３−１とスイッチング素子Ｂ３−２との中間点である。出力ノードＮｃ３は、スイッチング素子Ｃ３−１とスイッチング素子Ｃ３−２との結合点（中間点）である。
【００３０】
モータ制御装置２０において、パワーモジュール２１に含まれる出力ノードＮａ１，Ｎｂ１およびＮｃ１は、モータ１１〜１３にそれぞれ接続される。図１に示す例では、出力ノードＮａ１，Ｎｂ１およびＮｃ１は、モータ１１の入力端子Ｕ１、モータ１２の入力端子Ｕ２およびモータ１３の入力端子Ｕ３にそれぞれ接続される。ここで、出力ノードＮａ１，Ｎｂ１およびＮｃ１が、いずれもＵ相の交流電力を出力するように、パワーモジュール２１が制御され得る。したがって、出力ノードＮａ１，Ｎｂ１およびＮｃ１から入力端子Ｕ１，Ｕ２およびＵ３に、Ｕ相の交流電力をそれぞれ供給することができる。なお、パワーモジュール２１の制御は、スイッチング素子Ａ１−１などの各スイッチング素子の制御によって実現される。各スイッチング素子の制御には、たとえばパルス幅制御（ＰＷＭ制御）のような種々の公知技術を適用することができる。
【００３１】
パワーモジュール２２に含まれる出力ノードＮａ２，Ｎｂ２およびＮｃ２は、モータ１１〜１３にそれぞれ接続される。図１に示す例では、出力ノードＮａ２，Ｎｂ２およびＮｃ２は、モータ１１の入力端子Ｖ１、モータ１２の入力端子Ｖ２およびモータ１３の入力端子Ｖ３にそれぞれ接続される。ここで、出力ノードＮａ２，Ｎｂ２およびＮｃ２が、いずれもＶ相の交流電力を出力するように、パワーモジュール２２が制御され得る。したがって、出力ノードＮａ２，Ｎｂ２およびＮｃ２から入力端子Ｖ１，Ｖ２およびＶ３に、Ｖ相の交流電力をそれぞれ供給することができる。
【００３２】
パワーモジュール２３に含まれる出力ノードＮａ３，Ｎｂ３およびＮｃ３は、モータ１１〜１３にそれぞれ接続される。図１に示す例では、出力ノードＮａ３，Ｎｂ３およびＮｃ３は、モータ１１の入力端子Ｗ１、モータ１２の入力端子Ｗ２およびモータ１３の入力端子Ｗ３にそれぞれ接続される。ここで、出力ノードＮａ３，Ｎｂ３およびＮｃ３が、いずれもＷ相の交流電力を出力するように、パワーモジュール２３が制御され得る。したがって、出力ノードＮａ３，Ｎｂ３およびＮｃ３から入力端子Ｗ１，Ｗ２およびＷ３に、Ｗ相の交流電力をそれぞれ供給することができる。
【００３３】
図１に示す構成によれば、次に説明する比較例よりも、パワーモジュール２１〜２３の温度変化（温度上昇）が均一化される。したがって、パワーモジュール２１〜２３の寿命が平準化される。
【００３４】
図２は、比較例としてのモータ制御装置２０Ｅを説明するための図である。図２を参照して、モータ制御装置２０Ｅは、モータ１１〜１３と、パワーモジュール２１〜２３との接続関係において、モータ制御装置２０（図１）と異なる。モータ制御装置２０Ｅの他の部分の構成は、モータ制御装置２０の対応する部分と同様であるので、ここでは説明を繰り返さない。
【００３５】
モータ制御装置２０Ｅにおいて、パワーモジュール２１に含まれる出力ノードＮａ１，Ｎｂ１およびＮｃ１は、いずれもモータ１１に接続される。図２に示す例では、出力ノードＮａ１，Ｎｂ１およびＮｃ１は、モータ１１の入力端子Ｕ１，Ｖ１およびＷ１にそれぞれ接続される。ここで、出力ノードＮａ１，Ｎｂ１およびＮｃ１が、Ｕ相，Ｖ相およびＷ相の交流電力をそれぞれ出力するように、パワーモジュール２１が制御され得る。
【００３６】
パワーモジュール２２に含まれる出力ノードＮａ２，Ｎｂ２およびＮｃ２は、いずれもモータ１２に接続される。図２に示す例では、出力ノードＮａ２，Ｎｂ２およびＮｃ２は、モータ１２の入力端子Ｕ２，Ｖ２およびＷ２にそれぞれ接続される。ここで、出力ノードＮａ２，Ｎｂ２およびＮｃ２が、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の交流電力をそれぞれ出力するように、パワーモジュール２２が制御され得る。
【００３７】
パワーモジュール２３の出力ノードＮａ３，Ｎｂ３およびＮｃ３は、いずれもモータ１３に接続される。図２に示す例では、出力ノードＮａ３，Ｎｂ３およびＮｃ３は、モータ１３の入力端子Ｕ３，Ｖ３およびＷ３にそれぞれ接続される。ここで、出力ノードＮａ３，Ｎｂ３およびＮｃ３が、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の交流電力をそれぞれ出力するように、パワーモジュール２３が制御され得る。
【００３８】
このように、図２に示す比較例としてのモータ制御装置２０Ｅにおいては、パワーモジュール２１〜２３の各々が、モータ１１〜１３にそれぞれ対応している。
【００３９】
図３は、図２に示す比較例としてのモータ制御装置２０Ｅにおける、パワーモジュール２１〜２３の温度変化（温度上昇）を概念的に説明するための図である。図３において、横軸は時間を示し、縦軸は温度変化量を示す。「Ｔ２１」、「Ｔ２２」および「Ｔ２３」は、パワーモジュール２１，２２および２３の温度変化量をそれぞれ示す。
【００４０】
図２および図３を参照して、当初、モータ１１〜１３には、パワーモジュール２１〜２３からの電力が入力されておらず、パワーモジュール２１〜２３の温度は等しいものとする。このとき、パワーモジュール２１〜２３の温度変化量は、いずれも０とされる。
【００４１】
時刻ｔ１０において、モータ１１が作動する。すなわち、パワーモジュール２１が、モータ１１に電力を供給する。したがって、パワーモジュール２１の温度Ｔ２１は、上昇する。温度Ｔ２１の上昇は、ΔＴ０で飽和する。
【００４２】
時刻ｔ２０において、さらに、モータ１２が作動する。すなわち、パワーモジュール２２が、モータ１２に電力を供給する。したがって、パワーモジュール２２の温度Ｔ２２は、上昇する。温度Ｔ２２の上昇は、ΔＴ０で飽和する。
【００４３】
時刻ｔ３０において、さらに、モータ１３が作動する。すなわち、パワーモジュール２３が、モータ１３に電力を供給する。したがって、パワーモジュール２３の温度Ｔ２３は、上昇する。温度Ｔ２３の上昇は、ΔＴ０で飽和する。
【００４４】
このように、比較例としてのモータ制御装置２０Ｅでは、モータ１１が作動する場合にはパワーモジュール２１の温度のみが上昇する。同様に、モータ１２が作動する場合にはパワーモジュール２２の温度のみが上昇し、モータ１３が作動する場合にはパワーモジュール２３の温度のみが上昇する。
【００４５】
たとえば、モータ１１〜１３の使用頻度が異なると、パワーモジュール２１〜２３の温度上昇も異なる。パワーモジュール２１〜２３は、たとえば、温度上昇によって劣化が進み得る。比較例としてのモータ制御装置２０Ｅでは、各モータの使用頻度が異なると、対応するパワーモジュールの温度上昇の態様も異なる。そのため、パワーモジュール２１〜２３の劣化の進行がそれぞれ異なり、パワーモジュール２１〜２３のうち、特定のパワーモジュールだけが早期に劣化して短寿命となる可能性がある。
【００４６】
一方、実施の形態１に係るモータ制御装置２０（図１）によれば、どのモータが駆動されても、すべてのパワーモジュールが均一に動作する。これにより、特定のパワーモジュールだけが早期に劣化することを抑制することができるので、結果的に、各パワーモジュールの寿命を平準化することができる。
【００４７】
図４は、実施の形態１に係るモータ制御装置２０（図１）における、パワーモジュール２１〜２３の温度変化を説明するための図である。
【００４８】
図１および図４を参照して、時刻ｔ１０において、モータ１１が作動する。図１に例示される構成では、パワーモジュール２１〜２３が、いずれもモータ１１に電力の一部を供給する。したがって、パワーモジュール２１〜２３の温度Ｔ２１〜Ｔ２３は、供給電力に応じていずれも上昇する。ただし、温度Ｔ２１〜Ｔ２３の上昇は、ΔＴ０よりも小さい温度である１／３×ΔＴ０で飽和する。
【００４９】
時刻ｔ２０において、さらに、モータ１２が作動する。すなわち、パワーモジュール２１〜２３が、いずれも、さらに、モータ１２に電力を供給する。したがって、パワーモジュール２１〜２３の温度Ｔ２１〜Ｔ２３は、いずれも、さらに上昇する。温度Ｔ２１〜Ｔ２３の上昇は、ΔＴ０よりも小さい温度である２／３×ΔＴ０で飽和する。
【００５０】
時刻ｔ３０において、さらに、モータ１３が作動する。すなわち、パワーモジュール２１〜２３が、いずれも、さらに、モータ１３に電力を供給する。したがって、パワーモジュール２１〜２３の温度Ｔ２１〜Ｔ２３は、いずれも、さらに上昇する。温度Ｔ２１〜Ｔ２３の上昇は、ΔＴ０で飽和する。
【００５１】
このように、実施の形態１に係るモータ制御装置２０によれば、モータ１１が作動する場合には、入力端子Ｕ１、Ｖ１およびＷ１に対して、パワーモジュール２１〜２３のそれぞれから電力が供給されるため、パワーモジュール２１〜２３の温度がいずれも上昇する。モータ１２およびモータ１３が動作する場合も同様である。
【００５２】
そのため、たとえば、モータ１１〜１３の使用頻度が異なっていたとしても、各モータに対しては、使用頻度に応じて各パワーモジュールから同程度の電力が供給されるため、パワーモジュール２１〜２３の温度上昇が均一化される。したがって、パワーモジュール２１〜２３のうち、特定のパワーモジュールだけが早期に劣化することを抑制して、パワーモジュール２１〜２３の寿命を平準化することができる。
【００５３】
また、実施の形態１に係るモータ制御装置２０によれば、たとえば比較例のモータ制御装置２０Ｅ（図２）から、ハードウェア構成において大きな変更（たとえば、装置の追加）などを伴わないため、コストの増加を防ぐことができる。
【００５４】
したがって、実施の形態１によれば、複数のモータ（モータ１１〜１３）を制御する複数のパワーモジュールの寿命の平準化を、低コストで実現することができる。
【００５５】
[実施の形態２]
実施の形態１では、パワーモジュールの数およびモータの数がいずれも３つの場合について説明したが、パワーモジュールの数およびモータの数はいずれも複数であればよく、３つに限定されない。実施の形態２では、パワーモジュールの数およびモータの数がいずれも２つの場合について説明する。
【００５６】
図５は、実施の形態２に係るモータ制御装置の回路ブロックを説明するための図である。図５を参照して、モータ制御装置２０Ａは、モータ制御システム１Ａに用いられる。モータ制御システム１Ａは、パワーモジュールの数およびモータの数がいずれも２つである点において、モータ制御システム１（図１）とは異なる。すなわち、モータ制御システム１Ａは、図１に示すモータ１３を有していない。また、モータ制御装置２０Ａは、図１に示すパワーモジュール２３を有していない。
【００５７】
モータ制御装置２０Ａにおいて、パワーモジュール２１に含まれる出力ノードＮａ１およびＮｃ１は、モータ１１の入力端子Ｕ１およびＷ１にそれぞれ接続される。出力ノードＮｂ１は、モータ１２の入力端子Ｕ２に接続される。ここで、出力ノードＮａ１およびＮｂ１がいずれもＵ相の交流電力を出力し、出力ノードＮｃ１がＷ相の交流電力を出力するように、パワーモジュール２１が制御され得る。
【００５８】
パワーモジュール２２に含まれる出力ノードＮａ２は、モータ１１の入力端子Ｖ１に接続される。出力ノードＮｂ２およびＮｃ２は、モータ１２の入力端子Ｕ２およびＷ２にそれぞれ接続される。ここで、出力ノードＮａ２およびＮｂ２がＶ相の交流電力をそれぞれ出力し、出力ノードＮｃ２がＷ相の交流電力を出力するように、パワーモジュール２２が制御され得る。
【００５９】
図５に示す構成によれば、次に説明する比較例よりも、パワーモジュール２１および２３の温度変化が均一化される。したがって、パワーモジュール２１および２２の寿命が平準化される。
【００６０】
比較例としてのモータ制御装置（図示しない）は、パワーモジュール２３を有さずかつモータ１３を制御しない点において、図２に示すモータ制御装置２０Ｅとは異なる。すなわち、比較例としてのモータ制御装置は、２つのモータに対して、それぞれ対応するパワーモジュールが設けられる構成を有する。
【００６１】
図６は、比較例としてのモータ制御装置における、パワーモジュール２１および２２の温度変化を説明するための図である。
【００６２】
図２および図６を参照して、時刻ｔ１０において、モータ１１が作動する。すなわち、パワーモジュール２１が、モータ１１に電力を供給する。したがって、パワーモジュール２１の温度Ｔ２１は、上昇する。温度Ｔ２１の上昇は、ΔＴ０で飽和する。このとき、パワーモジュール２２からは、モータ１１に電力が供給されないため、パワーモジュール２２の温度Ｔ２２は、上昇しない。
【００６３】
時刻ｔ２０において、さらに、モータ１２が作動する。すなわち、パワーモジュール２２が、モータ１２に電力を供給する。したがって、パワーモジュール２２の温度Ｔ２２は、上昇する。温度Ｔ２２の上昇は、ΔＴ０で飽和する。なお、パワーモジュール２１からは、モータ１２に電力が供給されないため、パワーモジュール２１の温度Ｔ２１は、変化いない。
【００６４】
このように、比較例としてのモータ制御装置では、モータ１１が作動する場合にはパワーモジュール２１の温度のみが上昇し、モータ１２が作動する場合には、パワーモジュール２２の温度のみが上昇する。
【００６５】
たとえば、モータ１１および１２の使用頻度が異なると、パワーモジュール２１および２２の温度上昇も異なり得る。したがって、パワーモジュール２１および２２の劣化の進行がそれぞれ異なり、特定のパワーモジュールだけが早期に劣化して短寿命となる可能性がある。
【００６６】
一方、次に説明するように、実施の形態２に係るモータ制御装置２０Ａ（図５）によれば、特定のパワーモジュールだけが早期に劣化することを抑制して、各パワーモジュールの寿命を平準化することができる。
【００６７】
図７は、実施の形態２に係るモータ制御装置２０Ａ（図５）における、パワーモジュール２１および２２の温度変化を説明するための図である。
【００６８】
図５および図７を参照して、時刻Ｔ１０において、モータ１１が作動する。すなわち、パワーモジュール２１および２２が、モータ１１に電力を供給する。具体的には、パワーモジュール２１からは入力端子Ｕ１およびＷ１に電力が供給され、パワーモジュール２２からは入力端子Ｖ１に電力が供給される。したがって、パワーモジュール２１および２２の温度Ｔ２１およびＴ２１は、いずれも上昇する。温度Ｔ２１の上昇は、２／３×ΔＴ０で飽和する。温度Ｔ２２の上昇は、１／３×ΔＴ０で飽和する。
【００６９】
時刻ｔ２０において、さらに、モータ１２が駆動される。すなわち、パワーモジュール２１および２２が、さらに、モータ１２に電力を供給する。具体的には、パワーモジュール２１からは入力端子Ｕ２に電力が供給され、パワーモジュール２２からは入力端子Ｖ２およびＷ２に電力が供給される。したがって、パワーモジュール２１および２２の温度Ｔ２１およびＴ２２は、いずれも、さらに上昇する。温度Ｔ２１およびＴ２２の上昇は、ΔＴ０で飽和する。
【００７０】
なお、図５では、パワーモジュール２１に含まれる２つの出力ノード（Ｎａ１，Ｎｃ１）およびパワーモジュール２２の１つの（出力ノードＮａ１）が、モータ１１の入力端子（Ｕ１，Ｗ１，Ｖ１）に接続される構成について説明したが、パワーモジュールに含まれる出力ノードとモータとの接続関係はこれに限定されない。たとえば、パワーモジュール２１に含まれる１つの出力ノード（たとえばＮａ１）およびパワーモジュール２２の２つの出力ノード（たとえばＮａ２，Ｎｂ２）が、モータ１１の入力端子（Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１）にそれぞれ接続されてもよい。その場合、パワーモジュール２１に含まれる他の出力ノード（たとえばＮｂ１，Ｎｃ１）およびパワーモジュール２２に含まれる他の出力ノード（たとえばＮｃ２）は、モータ１２の入力端子（Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２）にそれぞれ接続される。
【００７１】
次に、パワーモジュールの制御、具体的にはパワーモジュールに含まれるスイッチング素子の制御について説明する。ここでは、図５などに示すような、パワーモジュールの数およびモータの数がいずれも２つの場合の、パワーモジュールの制御について説明する。なお、図１に示すような、パワーモジュールの数およびモータの数がいずれも３つの場合においても、同様の制御手法を適用することができる。
【００７２】
図８は、モータ制御装置をさらに詳細に説明するための図である。図８を参照して、モータ制御システム１Ｂは、モータ制御装置２０Ｂを含む点において、モータ制御システム１Ａ（図５）よりも詳細に説明される。また、電力ノードＮ２は、グランド（ＧＮＤ）に接続されている。グランドは、基準電位を有する。
【００７３】
モータ制御装置２０Ｂは、制御回路３０と、駆動回路４１−１〜４１−６および４２−１〜４２−６と、絶縁回路５１−１〜５１−６および５２−１〜５２−６と、電源ノードＶｓとを含む点において、モータ制御装置２０Ａ（図５）よりも詳細に説明される。なお、パワーモジュール２１のスイッチング素子Ａ１−２，Ｂ１−２およびＣ１−２の他方端の電位が、基準電位Ｖ２１として図示しされる。スイッチング素子Ａ１−２，Ｂ１−２およびＣ１−２の他方端は、グランドに接続される。同様に、パワーモジュール２２のスイッチング素子Ａ２−２，Ｂ２−２およびＣ２−２の他方端の電位が、基準電位Ｖ２２として図示される。スイッチング素子Ａ２−２，Ｂ２−２およびＣ２−２の他方端は、グランドに接続される。
【００７４】
制御回路３０は、出力端子３１−１〜３１−６（出力端子３１−１等）および３２−１〜３２−６（出力端子３２−１等）を含む。制御回路３０は、駆動回路４１−１〜４１−６（駆動回路４１−１等）および４２−１〜４２−６（駆動回路４２−１等）を制御するための制御信号（第１の信号）を発生し、出力端子３１−１〜３１−６（出力端子３１−１等）および３２−１〜３２−６（出力端子３２−１等）に出力する。制御回路３０には、基準電位Ｖ３０が与えられる。基準電位Ｖ３０は、制御信号の基準電位とされる。基準電位Ｖ３０は、グランドとは異なる電位とすることができる。
【００７５】
制御信号は、モータ１１および１２が所望の回転速度で作動するように、スイッチング素子Ａ１−１，Ａ１−２，Ｂ１−１，Ｂ１−２，Ｃ１−１およびＣ１−２（スイッチング素子Ａ１−１等）と、スイッチング素子Ａ２−１，Ａ２−２，Ｂ２−１，Ｂ２−２，Ｃ２−１およびＣ２−２（スイッチング素子Ａ２−１等）とを制御するための信号である。具体的に、制御信号によって、スイッチング素子Ａ１−１等およびスイッチング素子Ａ２−１等のオン・オフが制御される。各スイッチング素子のオン・オフは、独立に制御され得る。制御信号は、たとえば、ハイ（Ｈ）レベルおよびロー（Ｌ）レベルのいずれかの状態を取り得る。Ｈレベルは、たとえば基準電位Ｖ３０と電位差（たとえば約５Ｖ）を有する。Ｌレベルは、たとえば基準電位Ｖ３０と電位差を有しない（同じ電位を有する）。
【００７６】
絶縁回路５１−１〜５１−６（絶縁回路５１−１等）および５２−１〜５２−６（絶縁回路５２−１等）は、制御回路３０の出力端子３１−１等および３２−１等と、駆動回路４１−１等および４２−１等との間に、それぞれ設けられる。具体的には、出力端子３１−１等および３２−１等は、絶縁回路５１−１等および５２−１等の入力側に、それぞれ接続される。さらに、絶縁回路５１−１等および５２−１等の入力側には、基準電位Ｖ４１−１〜Ｖ４１−６（基準電位Ｖ４１−１等）およびＶ４２−１〜４２−６（基準電位Ｖ４２−１等）が、それぞれ入力される。基準電位Ｖ４１−１等および４２−１等は、駆動回路４１−１等および４２−１等の基準電位（または絶縁回路５１−１等および絶縁回路５２−６等の基準電位）である。
【００７７】
図８に示す例では、基準電位Ｖ４１−４〜４１−６は、制御回路３０の基準電位Ｖ３０と同じとされる。
【００７８】
絶縁回路５１−１等および５２−１等の出力側は、絶縁回路５１−１等および５２−１等の入力側とは絶縁されている。絶縁回路５１−１等および５２−１等の出力側は、駆動回路４１−１等および４２−１等の入力側にそれぞれ接続される。
【００７９】
絶縁回路５１−１等および５２−１等の出力側と、駆動回路４１−１等および４２−１等の入力側との間の経路には、電源ノードＶｓが接続される。電源ノードＶｓは、各絶縁回路および各駆動回路に、電源電圧を与える。
【００８０】
駆動回路４１−１等および４２−１等の出力側は、スイッチング素子Ａ１−１等およびＡ２−１等に接続される。具体的には、駆動回路４１−１〜４１−３の出力側は、スイッチング素子Ａ１−１，Ｂ１−１およびＣ１−１の制御端子（ゲートおよびエミッタ）にそれぞれ接続される。駆動回路４１−４〜４１−６の出力側は、スイッチング素子Ａ１−２，Ｂ１−２およびＣ１−２の制御端子にそれぞれ接続される。駆動回路４２−１〜４２−３の出力側は、スイッチング素子Ａ２−１，Ｂ２−１およびＣ２−１の制御端子にそれぞれ接続される。駆動回路４２−４〜４２−６の出力側は、スイッチング素子Ａ２−２，Ｂ２−２およびＣ２−２の制御端子にそれぞれ接続される。
【００８１】
ここで、駆動回路４１−４〜４１−６の出力側のうち、スイッチング素子Ａ１−２，Ｂ１−２およびＣ１−２のエミッタに接続される端子は、パワーモジュール２１の基準電位Ｖ２１と同電位とされる。しかし、絶縁回路５１−４〜５１−６があるため、基準電位Ｖ４１−４〜Ｖ４１−６は、基準電位Ｖ２１とは異なる電位に維持される。
【００８２】
同様に、駆動回路４２−４〜４２−６の出力側のうち、スイッチング素子Ａ２−２，Ｂ２−２およびＣ２−２のエミッタに接続される端子は、パワーモジュール２２の基準電位Ｖ２２と同じ電位とされる。しかし、絶縁回路５２−４〜５２−６があるため、基準電位Ｖ４２−４〜４２−６は、基準電位Ｖ２２とは異なる電位に維持さえる。
【００８３】
絶縁回路５１−１等および５２−１等は、出力端子３１−１等および３２−１等からの制御信号を受けて、対応する信号（第２の信号）を駆動回路４１−１等および４２−１等にそれぞれ出力する。制御信号がＨレベルであれば、対応する信号もＨレベルとなる。制御信号がＬレベルであれば、対応する信号もＬレベルとなる。
【００８４】
駆動回路４１−１等および４２−１等は、絶縁回路５１−１等および５２−１等からの信号に応じて、パワーモジュール２１に含まれるスイッチング素子Ａ１−１等およびパワーモジュール２２に含まれるスイッチング素子Ａ２−１等のオン・オフを切替える（制御する）。
【００８５】
たとえば、駆動回路４１−１等にＨレベルの信号が入力されると、駆動回路４１−１等は、スイッチング素子Ａ１−１等をオンにする。駆動回路４１−１等にＬレベルの信号が入力されると、駆動回路４１−１等は、スイッチング素子Ａ１−１等をオフにする。
【００８６】
図９は、図８に示すモータ制御装置２０Ｂの一部についてさらに詳細に説明するための図である。図９を参照して、ここでは、絶縁回路５１−６および駆動回路４１−６について説明する。他の絶縁回路および駆動回路については、同様に説明できるため、ここでは説明を繰り返さない。
【００８７】
絶縁回路５１−６は、フォトカプラＰＣ１１と、抵抗Ｒ１１およびＲ１２とを含む。フォトカプラＰＣ１１は、フォトダイオードＰＤ１１と、フォトトランジスタＰＴ１１とを含む。
【００８８】
フォトダイオードＰＤ１１は、フォトカプラＰＣ１１の入力側に設けられる。フォトトランジスタＰＴ１１は、フォトカプラＰＣ１１の出力側に設けられる。フォトトランジスタＰＴ１１は、フォトダイオードＰＤ１１から電気的に分離（絶縁）されている。
【００８９】
抵抗Ｒ１１は、フォトダイオードＰＤ１１に直列に設けられる。抵抗Ｒ１１によって、たとえば、フォトダイオードＰＤ１１の電流を制限することができる。抵抗Ｒ１２は、フォトトランジスタＰＴ１１のコレクタと、電源ノードＶｓとの間に設けられる。抵抗Ｒ１２によって、たとえば、フォトトランジスタＰＴ１１のコレクタ電流を制限することができる。
【００９０】
駆動回路４１−６は、抵抗Ｒ１３およびＲ１４と、トランジスタＴＲ１１とを含む。
抵抗Ｒ１３は、フォトトランジスタＰＴ１１のコレクタと、トランジスタＴＲ１１のベースとの間に設けられる。抵抗Ｒ１３によって、たとえば、トランジスタＴＲ１１のベース電流を制限することができる。抵抗Ｒ１４は、トランジスタＴＲ１１のコレクタと、電源ノードＶｓとの間に設けられる。抵抗Ｒ１４によって、たとえば、トランジスタＴＲ１１のコレクタ電流を制限することができる。
【００９１】
トランジスタＴＲ１１のコレクタは、スイッチング素子Ａ１−２の制御端子に接続される。
【００９２】
たとえば、出力端子３１−６からＬレベルの制御信号が絶縁回路５１−６に入力されているとする。ここで、制御信号がＬレベルからＨレベルに切替わり、出力端子３１−６からＨレベルの制御信号が絶縁回路５１−６に入力されると、抵抗Ｒ１１およびフォトダイオードＰＤ１１に電流が流れる。これにより、フォトダイオードＰＤ１１は光を発する（発光する）。フォトトランジスタＰＴ１１は、フォトダイオードＰＤ１１が発した光を受ける（受光する）。これにより、フォトトランジスタＰＴ１１にも電流が流れる。すなわち、フォトトランジスタＰＴ１１がオンになる。
【００９３】
ここで、フォトダイオードＰＤ１１が発光してからフォトトランジスタＰＴ１１がオンになるまでの間には、遅延時間が存在し得る。この遅延時間を、「伝達遅延時間Δｔ１」と称する。つまり、絶縁回路５１−６では、伝達遅延時間Δｔ１が発生する。このことは、絶縁回路５２−６においても同様である。各絶縁回路で発生する伝達遅延時間が等しくされることで、パワーモジュール２１および２２の制御のタイミング、具体的にはスイッチング素子Ａ１−１等およびＡ２−等のオン・オフのタイミングを揃えることができる。伝達遅延時間Δｔ１は、数ｎｓｅｃ〜数μｓｅｃ程度である。
【００９４】
フォトトランジスタＰＴ１１がオンになると、抵抗Ｒ１２およびフォトトランジスタＰＴ１１に電流が流れる一方で、抵抗Ｒ１３には電流が流れない。したがって、トランジスタＴＲ１１は、オフになる。トランジスタＴＲ１１がオフになると、電源ノードＶｓからの電圧が、抵抗Ｒ１４を介してスイッチング素子Ａ１−２の制御端子に（ベース・エミッタ間に）印加される。したがって、スイッチング素子Ａ１−２がオンになる。
【００９５】
一方、スイッチング素子Ａ１−２がオンのときに、制御信号がＨレベルからＬレベルに切替わり、出力端子３１−６からＬレベルの制御信号が絶縁回路５１−６に入力されると、フォトダイオードＰＤ１１には電流が流れなくなり、フォトダイオードＰＤ１１の発光は停止する。フォトダイオードＰＤ１１の発光が停止すると、伝達遅延時間Δｔ１が経過した後に、フォトトランジスタＰＴ１１がオフになる。このため、抵抗Ｒ１２およびＲ１３に電流が流れて、トランジスタＴＲ１１がオンになる。トランジスタＴＲ１１がオンになると、スイッチング素子Ａ１−２の制御端子には電圧が印加されないため、スイッチング素子Ａ１−２がオフになる。
【００９６】
このように、制御回路３０で発生した制御信号によって、絶縁回路５１−６および駆動回路４１−６が動作させて、スイッチング素子Ａ１−２を制御することができる。絶縁回路５２−６および駆動回路４２−６についても同様である。また、先に説明したように、モータ制御装置２０Ｂでは、制御信号に対する基準電位Ｖ３０は、パワーモジュール２１および２２に対する基準電位Ｖ２１およびＶ２２とは異なる電位とすることができる。これにより、モータ制御装置２０Ｂでは、次に説明する比較例よりも、たとえば、パワーモジュール２１および２２の配置の自由度を高めることができる。
【００９７】
図１０は、比較例としてのモータ制御装置を説明するための図である。図１０を参照して、モータ制御装置２０Ｆは、絶縁回路５１−１等および５２−１等が省略される点においてモータ制御装置２０Ｂ（図８）と異なる。すなわち、モータ制御装置２０Ｆは、図８に示す絶縁回路５１−１等および５２−１等を有していない。
【００９８】
モータ制御装置２０Ｆでは、出力端子３１−１等および３２−１等は、（絶縁回路を介さずに）駆動回路４１−１等および４２−１等にそれぞれ接続される。ここで、駆動回路４１−４〜４１−６の出力側のうち、スイッチング素子Ａ１−２，Ｂ１−２およびＣ１−２のエミッタに接続される端子は、パワーモジュール２１の基準電位Ｖ２１と同電位とされてしまう。同様に、駆動回路４２−４〜４２−６の出力側のうち、スイッチング素子Ａ２−  ２、Ｂ２−２およびＣ２−２のエミッタに接続される端子は、パワーモジュール２２の基準電位Ｖ２２と同電位とされてしまう。
【００９９】
その結果、図１０に示すように、制御回路３０の基準電位Ｖ３０と、駆動回路４１−４〜４１−６の基準電位Ｖ４１−４〜Ｖ４１−６と、駆動回路４２−４〜４２−６の基準電位Ｖ４２−４〜Ｖ４２−６と、パワーモジュール２１の基準電位Ｖ２１と、パワーモジュール２２の基準電位Ｖ２２と、経路Ｓ１０１〜Ｓ１０４によって結ばれることとなる。また、基準電位Ｖ４１−１〜Ｖ４１−６，Ｖ４２−４〜Ｖ４２−６、基準電位Ｖ２１およびＶ２２は、いずれも同電位（グランド電位）とされる。
【０１００】
経路Ｓ１０１〜Ｓ１０４は閉路を形成する。ここで、各経路の配線インピーダンスによっては、各経路に電圧降下が発生して、パワーモジュール２１および２２を流れる電流が、経路Ｓ１０１〜Ｓ１０４をも流れる可能性がある。具体的に、たとえば、グランドから経路Ｓ１０４を経由して点Ｐ１に至るまでの電位差と、グランドから経路Ｓ１０１〜Ｓ１０３を経由して点Ｐ１に至るまでの電位差とが異なっていると、経路Ｓ１０１〜Ｓ１０４に電流が流れる。ここで、経路Ｓ１０１〜Ｓ１０４を流れる電流を循環電流Ｉとして図示する。
【０１０１】
なお、パワーモジュール２１および２２を流れる電流は、モータ（図８のモータ１１および１２など）を作動させるための電流であり、駆動回路４１−１等を流れる電流よりも、かなり大きな電流である。循環電流Ｉもそのような大きな電流となり得る。
【０１０２】
循環電流Ｉが経路Ｓ１０１〜Ｓ１０４を流れると、電圧降下が生じて、基準電位Ｖ３０、基準電位Ｖ４１−４〜Ｖ４１−６，Ｖ４２−４〜Ｖ４２−６および基準電位Ｖ２１，Ｖ２２が変動する可能性がある。それらの基準電位が変動すると、駆動回路４１−４〜４１−６および４２−４〜４２−６によってスイッチング素子Ａ１−２，Ｂ１−２，Ｃ１−２，Ａ２−２，Ｂ２−２およびＣ２−２正常に駆動されない可能性がある。なお、循環電流Ｉが大きいほど電圧降下が大きくなり、この問題が顕在化する。
【０１０３】
具体的に、たとえば、スイッチング素子Ａ２−２をオフするために、制御回路３０が出力端子３１−６にＬレベルの制御信号を出力している場合を考える。この場合に、経路Ｓ１０１〜Ｓ１０４をこの順に循環電流Ｉが流れると、制御回路３０の基準電位Ｖ３０に対して、基準電位Ｖ４２−６は、経路Ｓ１０３で生じた電圧降下の分だけ、基準電位Ｖ３０よりも低くなる。そのため、駆動回路４２−６の入力側においては、出力端子３２−６からの信号が、基準電位Ｖ４２−６よりも高くなる。その結果、駆動回路Ｖ４２−６は、Ｈレベルの制御信号が入力された場合と同じように動作し得る。しかし、そのような動作は、誤動作となる。
【０１０４】
たとえば、経路Ｓ１０４の配線インピーダンスを、経路Ｓ１０１〜Ｓ１０３の配線インピーダンスよりも低くする（たとえば、経路Ｓ１０１と同程度のインピーダンスとする）ことで、循環電流Ｉが経路Ｓ１０１〜Ｓ１０４を低減することができる。そのような配線インピーダンスの関係を実現するためには、たとえば経路Ｓ１０４の配線長を比較的短く（たとえば、経路Ｓ１０１と同程度の長さに）設計する必要がある。しかし、経路Ｓ１０４の配線長を短くすると、たとえば、パワーモジュール２１および２２を近くに配置しなければならず、レイアウト設計の自由度が損なわれる。
【０１０５】
これに対し、モータ制御装置２０Ｂ（図８）のように、絶縁回路５１−１等および５２−１等を有する構成であれば、図１０に示す経路Ｓ１０１〜Ｓ１０４のような閉路は形成されず、循環電流Ｉも流れない。したがって、パワーモジュール２１および２２の配置は制約されず、レイアウト設計の自由が増す。
【０１０６】
なお、図２に示す構成のように、３つのパワーモジュール（パワーモジュール２１，２２および２３）が用いられる場合にも、絶縁回路を採用することによって、レイアウト設計の自由度が損なわれることを防ぐことができる。
【０１０７】
[実施の形態３]
実施の形態２では、パワーモジュールの数およびモータの数がいずれも２つの場合について説明し、さらに、絶縁回路５１−１等および５１−２等を設ける構成について説明した。しかし、先に図９を参照して説明したように、絶縁回路５２−６は、フォトカプラＰＣ１１を含む。フォトカプラは、たとえば汎用のトランジスタなどと比較してかなり高価である。そのような高価なフォトカプラを含む絶縁回路を多く用いると、モータ制御装置のコストが増加する。実施の形態３では、絶縁回路の数を減らすことが可能な構成について説明する。
【０１０８】
図１１は、実施の形態３に係るモータ制御装置の回路ブロックを説明するための図である。図１１を参照して、モータ制御装置２０Ｃは、モータ制御システム１Ｃに用いられる。モータ制御装置２０Ｃは、絶縁回路５１−１〜５１−６を有さない一方で、遅延回路６１−１〜６１−６（遅延回路６１−１等）を含む点において、モータ制御装置２０Ｂ（図８）とは異なる。
【０１０９】
遅延回路６１−１等は、制御回路３０の出力端子３１−１等と、駆動回路４１−１等との間にそれぞれ設けられる。具体的には、出力端子３１−１等は、遅延回路６１−１等にそれぞれ接続される。さらに、遅延回路６１−１等の入力側には、基準電位Ｖ６１−１〜Ｖ６１−６がそれぞれ入力される。なお、図８と同様に、絶縁回路５２−１等が、制御回路３０の出力端子３２−１等と、駆動回路４２−１等との間にそれぞれ設けられる。
【０１１０】
遅延回路６１−１等の位置は、図１１に示す構成に限定されない。遅延回路６１−１等は、制御回路３０の出力端子３２−１等と、駆動回路４２−１等との間にそれぞれ設けられてもよい。すなわち、実施の形態３においては、絶縁回路５２−１等は、制御回路３０とパワーモジュール２１および２２の一方のパワーモジュールに含まれる駆動回路（４１−１等および４１−２等の一方）との間に設けられていればよい。遅延回路６１−１等は、制御回路３０とパワーモジュール２１および２２の他方のパワーモジュールに含まれる回路（４１−１等および４１−２等の他方）との間に設けられる。
【０１１１】
遅延回路６１−１等の出力側は、駆動回路４１−１等にそれぞれ接続される。遅延回路６１−１等の出力側と、駆動回路４１−１等の入力側との間の経路には、電源ノードＶｓが接続されている。電源ノードＶｓは、遅延回路６１−１等および駆動回路４１−１等に、電源電圧を与える。
【０１１２】
遅延回路６１−１等は、出力端子３１−１等からの制御信号を受けて、対応する信号（第３の信号）を駆動回路４１−１等に出力する。制御信号がＨレベルであれば、対応する信号もＨレベルとなる。制御信号がＬレベルであれば、対応する信号もＬレベルとなる。
【０１１３】
図１２は、図１１に示すモータ制御装置２０Ｃの一部について詳細に説明するための図である。図１２を参照して、ここでは、遅延回路６１−６および駆動回路４１−６と、絶縁回路５２−６および駆動回路４２−６とについて説明する。他の遅延回路、絶縁回路および駆動回路については同様に説明できるため、ここでは説明を繰り返さない。
【０１１４】
遅延回路６１−６は、抵抗Ｒ３１およびＲ３２と、トランジスタＴＲ３１とを含む。
抵抗Ｒ３１は、トランジスタＴＲ３１のベースに接続される。抵抗Ｒ３１によって、たとえば、トランジスタＴＲ３１のベース電流を制限することができる。抵抗Ｒ３２は、トランジスタＴＲ３１のコレクタと、電源ノードＶｓとの間に設けられる。抵抗Ｒ３２によって、たとえば、トランジスタＴＲ３２のコレクタ電流を制限することができる。
【０１１５】
絶縁回路５２−６は、フォトカプラＰＣ２１と、抵抗Ｒ２１およびＲ２２とを含む。フォトカプラＰＣ２１は、フォトダイオードＰＤ２１と、フォトトランジスタＰＴ２１とを含む。絶縁回路５２−６に含まれるフォトカプラＰＣ２１、抵抗Ｒ２１およびＲ２２は、絶縁回路５１−６（図９）に含まれるフォトカプラＰＣ１１、抵抗Ｒ１１およびＲ１２と同様であるため、ここでは説明を繰り返さない。
【０１１６】
駆動回路４１−６は、先に図９を参照して説明した通りである。駆動回路４２−６は、抵抗Ｒ２３およびＲ２４と、トランジスタＴＲ２１とを含む。駆動回路４２−６に含まれるトランジスタＴＲ２１、抵抗Ｒ２３およびＲ２４は、駆動回路４１−６に含まれるトランジスタＴＲ１１、抵抗Ｒ１３およびＲ１４とは同様であるため、ここでは説明を繰り返さない。
【０１１７】
遅延回路６１−６および駆動回路４１−６の動作は、以下のように説明される。
たとえば、出力端子３１−６からＬレベルの制御信号が遅延回路６１−６に入力されているとする。ここで、制御信号がＬレベルからＨレベルに切替わり、出力端子３１−６からＨレベルの制御信号が遅延回路６１−６に入力されると、抵抗Ｒ３１に電流が流れる。抵抗Ｒ３１に電流が流れると、トランジスタＴＲ３１がオンになる。
【０１１８】
ここで、抵抗Ｒ３１に電流が流れてからトランジスタＴＲ３１がオンになるまでの間には、遅延時間が存在し得る。このような、トランジスタＴＲ３１が有する遅延時間を、「伝達遅延時間Δｔ２」と称する。
【０１１９】
トランジスタＴＲ３１がオンになると、抵抗Ｒ３２およびトランジスタＴＲ３１に電流が流れる一方で、抵抗Ｒ１３には電流が流れない。したがって、先に図９を参照して説明したように、スイッチング素子Ａ１−２がオンになる。
【０１２０】
一方、スイッチング素子Ａ１−２がオンのときに、制御信号がＨレベルからＬレベルに切替わり、出力端子３１−６からＬレベルの制御信号が遅延回路６１−６に入力されると、抵抗Ｒ３２には電流が流れなくなる。抵抗Ｒ３２に電流が流れなくなると、伝達遅延時間Δｔ２が経過した後に、トランジスタＴＲ３１がオフになる。このため、抵抗Ｒ３２およびＲ１３に電流が流れて、トランジスタＴＲ１１がオンになる。したがって、先に図９を参照して説明したように、スイッチング素子Ａ１−２がオフになる。
【０１２１】
このように、制御回路３０で発生した制御信号によって、遅延回路６１−６および駆動回路４１−６を動作させることによっても、スイッチング素子Ａ１−２を制御することができる。
【０１２２】
一方で、絶縁回路５２−６および駆動回路４２−６の動作は、先に図９を参照して説明した通りである。重要なことは、絶縁回路５２−６では、伝達遅延時間Δｔ１が発生するということである。
【０１２３】
実施の形態３においては、遅延回路６１−６に含まれるトランジスタＴＲ３１が有する伝達遅延時間Δｔ２は、絶縁回路５２−６で発生する伝達遅延時間Δｔ１に等しくされる。具体的には、たとえば伝達遅延時間Δｔ１が約１μｓｅｃであれば、約１μｓｅｃの伝達遅延時間Δｔ２を有するトランジスタが、トランジスタＴＲ３１として採用される。これにより、パワーモジュール２１および２２の制御のタイミングを揃えることができる。
【０１２４】
図１２に示す構成のように、モータ制御装置２０Ｃが絶縁回路（図８の絶縁回路５１−１等）に代えて、絶縁回路よりも安価な遅延回路６１−１等を有することによって、モータ制御装置のコストを低減することができる。なぜなら、遅延回路６１−１等は、フォトカプラ（図９のＰＣ１１）のような高価な部品を含まず、フォトカプラよりも安価な汎用トランジスタ（ＴＲ３１）を用いて構成されるためである。さらに、モータ制御装置２０Ｃによれば、次に説明する比較例において生じる問題も発生しない。
【０１２５】
図１３は、比較例としてのモータ制御装置２０Ｇを説明するための図である。図１３を参照して、モータ制御装置２０Ｇは、遅延回路６１−１等が省略される点においてモータ制御装置２０Ｃ（図１１）とは異なる。すなわち、モータ制御装置２０Ｃは、図１１に示す遅延回路６１−１等を有していない。
【０１２６】
モータ制御装置２０Ｇでは、出力端子３１−１等は、（絶縁回路および遅延回路のいずれも介さずに）駆動回路４１−１等にそれぞれ接続される。一方で、出力端子３２−１等は、絶縁回路５２−１等にそれぞれ接続される。
【０１２７】
制御回路３０が出力端子３１−１等および３２−１等に制御信号を出力すると、出力端子３１−１等からの制御信号は、ただちに駆動回路４１−１等に入力される。これに対し、出力端子３２−１等からの制御信号は、絶縁回路５２−１等で発生する伝達遅延時間Δｔ１が経過した後に、駆動回路４２−１等に入力される。そのため、駆動回路４１−１等が制御信号を受けるタイミングと、駆動回路４１−２等が制御信号を受けるタイミングとが、伝達遅延時間Δｔ１ずれる。その結果、パワーモジュール２１および２２の制御のタイミングがずれる。具体的には、パワーモジュール２１に含まれるスイッチング素子Ａ１−１等と、パワーモジュール２２に含まれるスイッチング素子Ａ２−１等との制御のタイミングがずれる。
【０１２８】
スイッチング素子Ａ１−１等と、スイッチング素子Ａ２−１等との制御のタイミングがずれると、モータ１１および１２に、適切な三相交流電力が供給されなくなる。具体的には、たとえば、モータ１１の入力端子Ｕ１，Ｖ１およびＷ１に入力される電流ＩＵ１，ＩＶ１およびＩＷ１の位相差が、１２０度からずれる。その結果、モータ１１および１２が正常に作動（回転）しない可能性がある。
【０１２９】
これに対し、モータ制御装置２０Ｃ（図１１）のように、遅延回路６１−１等を有する構成であれば、制御回路３０が出力端子３１−１等および３２−１等に出力した制御信号は、遅延回路６１−１等で発生する伝達遅延時間Δｔ２が経過した後に、駆動回路４１−１等に入力される。伝達遅延時間Δｔ２は、絶縁回路５２−１等で発生する伝達遅延時間Δｔ１に等しい、したがって、駆動回路４１−１等および４２−１等には、制御信号が同じタイミングで入力される。したがって、パワーモジュール２１および２２の制御のタイミングが揃い、モータ１１および１２は正常に回転する。
【０１３０】
今回開示された実施の形態は、すべ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る。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明でなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１３１】
１，１Ａ〜１Ｃ  モータ制御システム、１１〜１３  モータ、２０，２０Ａ〜２０Ｃ，２０Ｅ〜２０Ｇ  モータ制御装置、２１〜２３  パワーモジュール、３０  制御回路、３１−１〜３１−６，３２−１〜３２−６  出力端子、４１−１〜４１−６，４２−１〜４２−６  駆動回路、５１−１〜５１−６，５２−１〜５２−６  絶縁回路、６１−１〜６１−６  遅延回路、Ａ１−１，Ａ１−２，Ａ２−１，Ａ２−２，Ａ３−１，Ａ３−２，Ｂ１−１，Ｂ１−２，Ｂ２−１，Ｂ２−２，Ｂ３−１，Ｂ３−２，Ｃ１−１，Ｃ１−２，Ｃ２−１，Ｃ２−２，Ｃ３−１，Ｃ３−２  スイッチング素子、Ｃ  コンデンサ、ＰＤ１１，ＰＤ２１  フォトダイオード、Ｉ  循環電流、Ｎ１，Ｎ２  電力ノード、Ｎａ１〜Ｎａ３，Ｎｂ１〜Ｎｂ３，Ｎｃ１〜Ｎｃ３  出力ノード、ＰＣ１１，ＰＣ２１  フォトカプラ、ＰＴ１１，ＰＴ２１  フォトトランジスタ、Ｒ１２〜Ｒ１４，Ｒ２１，Ｒ２３，Ｒ３１，Ｒ３２  抵抗、Ｒ１１，ＴＲ１１，ＴＲ２１，ＴＲ３１，ＴＲ３２  トランジスタ、Ｓ１０１〜Ｓ１０４  経路、Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３  温度、Ｕ１〜Ｕ３，Ｖ１〜Ｖ３，Ｗ１〜Ｗ３  入力端子、Ｖ２１，Ｖ２２，Ｖ３０，Ｖ４１  基準電位、Ｖｓ  電源ノード。
【図１】
2015220778.tif 000003
【図２】
2015220778.tif 000004
【図３】
2015220778.tif 000005
【図４】
2015220778.tif 000006
【図５】
2015220778.tif 000007
【図６】
2015220778.tif 000008
【図７】
2015220778.tif 000009
【図８】
2015220778.tif 000010
【図９】
2015220778.tif 000011
【図１０】
2015220778.tif 000012
【図１１】
2015220778.tif 000013
【図１２】
2015220778.tif 000014
【図１３】
2015220778.tif 000015