(57)【要約】【課題】モータのロック状態の誤判定を防止することが可能なモータ駆動装置を提供する。【解決手段】モータ駆動装置は、複数のスイッチング素子からなるインバータと、該インバータを通電制御する通電制御手段と、モータのロータ位置を検出するための位置検出手段と、該位置検出手段から出力される位置信号に基づいて前記モータの回転状態を検出する回転状態検出手段と、該回転状態検出手段から出力される回転状態信号に基づいて前記モータがロック状態にあるか否かを判定するロック判定手段と、を備える。前記ロック判定手段は、予め設定されたロック検出のための判定時間以上、前記モータが所定の回転状態を継続している場合にはロック状態にあると判定する。前記判定時間が、前記モータの起動時は長く、前記モータの通常回転時は短く設定されていることにより、ロック状態の誤判定を未然に防止することが可能となる。【選択図】図１
2008125154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ駆動装置であって、
複数のスイッチング素子からなるインバータと、
該インバータを通電制御する通電制御手段と、
モータのロータ位置を検出するための位置検出手段と、
該位置検出手段から出力される位置信号に基づいて前記モータの回転状態を検出する回転状態検出手段と、
該回転状態検出手段から出力される回転状態信号に基づいて前記モータがロック状態にあるか否かを判定するロック判定手段と、
を備え、
該ロック判定手段は、予め設定されたロック検出のための判定時間以上、前記モータが所定の回転状態を継続している場合にはロック状態にあると判定し、
前記判定時間は、前記モータの起動時は長く、前記モータの通常回転時は短く設定されていることを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
モータ駆動装置であって、
複数のスイッチング素子からなるインバータと、
該インバータを通電制御する通電制御手段と、
モータのロータ位置を検出するための位置検出手段と、
該位置検出手段から出力される位置信号に基づいて前記モータの回転状態を検出する回転状態検出手段と、
該回転状態検出手段から出力される回転状態信号に基づいて前記モータがロック状態にあるか否かを判定するロック判定手段と、
前記モータ近傍の温度を検出する温度検出部と、
を備え、
該ロック判定手段は、予め設定されたロック検出のための判定時間以上、前記モータが所定の回転状態を継続している場合にはロック状態にあると判定し、
前記温度検出部による検出温度が予め設定された基準温度を下回ると前記判定時間は長く設定され、
前記検出温度が前記基準温度を上回ると前記判定時間は短く設定されていることを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のモータ駆動装置であって、
前記所定の回転状態は、前記モータが所定の回転数未満であることを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載のモータ駆動装置であって、
前記所定の回転状態は、前記位置検出手段により検出される前記モータのロータ位置に変化がない状態であることを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載のモータ駆動装置であって、
前記モータは、車両に搭載されることを特徴とするモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータのロック検出機能を備えたモータ駆動装置に関し、特に車両に搭載される送風機の駆動源として好適なモータの駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、モータから得られる駆動力を車両の推進力として利用するハイブリッド自動車や電気自動車が注目されている。これらの車両には通常、充電可能なバッテリが搭載されており、バッテリに蓄えられた電気エネルギーによりモータが駆動される。しかし、バッテリは内部抵抗を有しているため、充放電に際しては発熱を伴い、充放電が繰り返されるにしたがってバッテリの温度は上昇する。また、バッテリは一般に、高温の状態で使用し続けるとその寿命の短縮化が助長される。こうした理由からバッテリを冷却するために送風機が用いられている（特許文献１参照）。
【０００３】
車両に搭載される送風機において、例えば、その吸入口から異物が吸入される等の理由により、送風機に駆動電流が供給されているにもかかわらず送風機の回転が停止してしまう状態、いわゆるモータのロック状態が生じる可能性がある。モータのロック状態が発生した場合、モータへの電力供給を速やかに停止させ、モータあるいはその周辺回路の損傷を未然に防止することが要求されている。このため、従来の装置においてはモータがロック状態にあるか否かを検出するロック検出回路が設けられている（例えば、特許文献２参照）。この種の従来のロック検出回路は、所定の判定時間内にモータがロック状態にあるか否かを判定し、モータがロック状態にあると判定された場合には、モータへの電力供給を停止する構成となっている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２７４１９２号公報
【特許文献２】特開平３−１９５３８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ハイブリッド自動車等のバッテリ冷却用に適用される送風機は、寒冷地等の低温環境下で使用されることもある。このような低温環境下において送風機を起動させようとすると、モータ内部の軸受に使用される潤滑油等の粘度が高くなっているため、モータが起動するまでに長い時間を要してしまう。
【０００６】
このようにモータが起動するまでに長い時間を要する場合、上記した構成のロック検出回路を有するモータ駆動装置によると、ロック状態の誤判定を避けるために比較的長い判定時間を設定する必要がある。しかし、ロック検出のための判定時間を低温環境下でのモータ起動時に合わせて長く設定してしまうと、高速で回転している通常回転時においてモータのロック状態が発生した場合、モータへ供給される電流が遮断されるまでの間にその駆動回路で大きな電力が消費されてしまい、モータ駆動コイル通電制御用の半導体素子等が破損してしまう可能性がある。一方、通常回転時における上述の不具合を回避しようとして判定時間を短く設定すると、低温環境下でモータが起動するまでの間にモータがロック状態にあると誤判定されてしまうという問題が生じることになる。
【０００７】
この種の問題は、車両に搭載されるバッテリ冷却用送風機に用いられるモータ駆動装置に限られることではなく、低温環境下でモータを起動させる装置でも起こり得る。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであって、モータのロック判定手段を有するモータ駆動装置において、ロック状態の誤判定を未然に防止することができるモータ駆動装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のモータ駆動装置は、上述した目的を達成するために、複数のスイッチング素子からなるインバータと、該インバータを通電制御する通電制御手段と、モータのロータ位置を検出するための位置検出手段と、該位置検出手段から出力される位置信号に基づいて前記モータの回転状態を検出する回転状態検出手段と、該回転状態検出手段から出力される回転状態信号に基づいて前記モータがロック状態にあるか否かを判定するロック判定手段と、を備え、該ロック判定手段は、予め設定されたロック検出のための判定時間以上、前記モータが所定の回転状態を継続している場合にはロック状態にあると判定し、前記判定時間は、前記モータの起動時は長く、前記モータの通常回転時は短く設定されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のモータ駆動装置は、複数のスイッチング素子からなるインバータと、該インバータを通電制御する通電制御手段と、モータのロータ位置を検出するための位置検出手段と、該位置検出手段から出力される位置信号に基づいて前記モータの回転状態を検出する回転状態検出手段と、該回転状態検出手段から出力される回転状態信号に基づいて前記モータがロック状態にあるか否かを判定するロック判定手段と、前記モータ近傍の温度を検出する温度検出部と、を備え、該ロック判定手段は、予め設定されたロック検出のための判定時間以上、前記モータが所定の回転状態を継続している場合にはロック状態にあると判定し、前記温度検出部による検出温度が予め設定された基準温度を下回ると前記判定時間は長く設定され、前記検出温度が前記基準温度を上回ると前記判定時間は短く設定されていることを特徴とする。
【００１１】
さらに、上述した本発明のモータ駆動装置において、前記所定の回転状態は、前記モータが所定の回転数未満であること、または、前記位置検出手段により検出される前記モータのロータ位置に変化がない状態、とすることが好ましい。
【００１２】
上述した本発明によれば、ロック判定手段を有するモータ駆動装置において、ロック検出のための判定時間をモータの起動時には長く、通常回転時には短く設定することにより、低温環境下等起動に比較的時間を要する場合であっても、ロック判定手段による誤判定を未然に防止することが可能となる。また、高速回転している通常回転時であっても、モータのロック状態を短時間のうちに検出することが可能となり、モータのロックによるスイッチング素子の破損等を回避することができる。
【００１３】
また、上述した本発明のモータ駆動装置において、前記モータは、車両に搭載されることが望ましい。
【００１４】
本発明のモータ駆動装置を、車両に搭載するモータの駆動装置として適用することにより、厳しい温度環境で使用される場合においても、モータのロック状態を誤判定することなく検出することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、モータのロック判定手段を有するモータ駆動装置において、ロック状態の誤判定を未然に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図１〜図４を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１７】
まず、本発明の第１の実施形態について、図１および図２を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態のモータ駆動装置１の構成を示すブロック図である。
【００１８】
図１において、モータＭは、モータ駆動装置１により回転駆動される。モータ駆動装置１は、インバータ２と、通電制御手段３と、位置検出手段４と、回転状態検出手段５と、ロック判定手段６とから構成されている。
【００１９】
モータＭは３相のブラシレスモータであり、モータＭの各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の固定子巻線にインバータ２を通して３相の駆動電流が流される。このインバータ２は、６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６より構成され、２個のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２が直列に接続され形成される直列回路、これと同様に２個のスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４の直列回路、および２個のスイッチング素子Ｑ５、Ｑ６の直列回路が並列に接続されることにより形成される３相ブリッジインバータである。なお、図１では示されていないが、このスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６に対してそれぞれ並列、かつ、逆方向にダイオードが接続されている。
【００２０】
ところで、このインバータ２は、通電制御手段３からの１２０°ずつ位相のずれた駆動信号により、上側アームを構成する各スイッチング素子Ｑ１、Ｑ３、Ｑ５が１２０°ずつずれてオンし、これと同様に通電制御手段３からの１２０°ずつ位相のずれた駆動信号により、下側アームを構成する各スイッチング素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６が１２０°ずつずれてオンする。
【００２１】
このとき、モータＭのロータの位置を検出するホール素子からなる位置検出手段４が設けられ、上側アームのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ３、Ｑ５のうちオンしているスイッチング素子の相とは異なる相の下側アームのスイッチング素子がオンするように、通電制御手段３より駆動信号が出力され、かつオンすべき上側アームのスイッチング素子と下側アームのスイッチング素子との組み合わせが、位置検出手段４により検出されるモータＭのロータの位置に関連して切り換えられる。
【００２２】
なお、通電制御手段３からインバータ２の下側アームへはパルス幅変調（ＰＷＭ：Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号が出力され、このＰＷＭにおけるデューティサイクルが制御されてモータＭの電流制御が行われる。こうして、モータＭの各相の固定子巻線への電流の通流方向が切り換えられ、ロータの回転力が得られる。
【００２３】
さらに、モータＭがロック状態にあることを検出するロック判定手段６が設けられている。このロック判定手段６は、上記した位置検出手段４から出力される位置信号に基づいてモータＭの回転状態を検出する回転状態検出手段５により検出される回転状態が、予め設定された判定時間以上、所定の回転状態を継続しているかどうかによって、モータＭがロック状態にあるかどうかを判断する。本実施形態においては、回転状態検出手段５によってモータＭの回転数が検出され、検出された回転数が所定の回転数に満たない状態が判定時間以上継続すると、モータＭはロック状態にあると判定される。
【００２４】
図２は、本実施形態に係るロック判定手段６の動作を示すフローチャートである。図２に示す動作は、周期的に実行されることにより、モータＭがロック状態にあるかどうかを効率よく監視することができる。
【００２５】
まず、ステップＳ１において、ロック判定手段６は、上記回転状態検出手段５により検出されたモータＭの回転数が、１００ｒｐｍ以上であるかどうか判断する。
【００２６】
ここで、モータＭの回転数が１００ｒｐｍ以上である場合、ステップＳ２において、モータが起動していることを示す起動フラグをセットするとともに、経過時間を計数するタイマをゼロクリアし、ステップＳ４へ進む。
【００２７】
モータＭの回転数が１００ｒｐｍ未満である場合、ステップＳ３において、タイマをインクリメントし、ステップＳ４へ進む。
【００２８】
ステップＳ４では、起動フラグがセットされているかどうかを判断する。起動フラグがセットされている場合、ステップＳ５において、モータＭは１００ｒｐｍを越えた通常回転時であると判断され、ロック検出のための判定時間が１秒に設定され、ステップＳ７へ進む。
【００２９】
起動フラグがセットされていない場合、ステップＳ６において、判定時間が２秒に設定され、ステップＳ７へ進む。
【００３０】
ステップＳ７では、タイマにより計数された時間が判定時間を経過しているかどうか判断される。タイマの値が判定時間を経過している場合は、ステップＳ８において、モータＭはロック状態にあると判定され、ステップＳ９へ進む。
【００３１】
タイマの値が判定時間を経過していない場合は、ステップＳ９へ進む。
【００３２】
ステップＳ９では、モータＭが停止制御中にあるかどうか判断される。モータＭが停止制御中である場合、ステップＳ１０において、起動フラグはクリアされ、タイマはゼロクリアされる。
【００３３】
なお、図２に示すフローチャートは、例えば、フローチャートに対応するプログラムが予めＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）などに記録され、ＣＰＵなどによりそのプログラムがＲＡＭやＲＯＭなどから呼び出されて実行されることにより実現されても良い。
【００３４】
このように、ロック検出のための判定時間が、モータＭの回転数が１００ｒｐｍ未満の起動時は長く設定されることにより、低温環境下等のモータＭの起動に長い時間を要する場合において、ロック判定手段６におけるロック状態の誤判定を未然に防止することができる。また、モータＭの回転数が１００ｒｐｍ以上の通常回転時においては、ロック検出のための判定時間が短く設定されることにより、高速回転中のモータＭのロック状態を短時間のうちに判定することができる。
【００３５】
次に、本発明の第２の実施形態について、図３および図４を参照して説明する。本実施形態は、図１にモータＭ近傍の温度を検出する温度検出手段７を追加した構成であり、他の構成は図１のモータ駆動装置１と同様である。図３は、本実施形態に係るモータ駆動装置１ａの構成を示すブロック図であり、モータ駆動装置１と同様の構成要素を同符号にて示している。
【００３６】
温度検出手段７は、温度検出素子としてサーミスタが設けられ、モータＭ近傍の温度を検出し、検出温度をロック判定手段６ａへ出力する。
【００３７】
図４は、本実施形態に係るロック判定手段６ａの動作を示すフローチャートであり、図２のロック判定手段６のフローチャートに検出温度による処理を追加した構成である。他の処理については、ロック判定手段６と同様であり、対応する処理を同符号にて示している。
【００３８】
ステップＳ４において、起動フラグがセットされていないと判断された場合、ステップＳ４１に進み、温度検出手段による検出温度が０℃以上であるかどうか判断される。検出温度が０℃以上である場合、ステップＳ５へ進み、０℃未満である場合ステップＳ６へ進み、以後の処理が継続される。
【００３９】
このような構成によると、第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００４０】
なお、上述した第２の実施形態の温度検出手段７はサーミスタ以外に、ポジスタ等の温度検出素子を用いることも可能であり、ステップＳ４１において判断の基準となる温度も、上述した０℃に限定されるものではない。
【００４１】
また、上述した第１および第２の実施形態では、３相のブラシレスモータの駆動装置に適用した場合について説明しているが、対象となるモータは、特に３相のブラシレスモータに限定されるものではなく、インバータを構成する複数のスイッチング素子のスイッチングにより、モータの複数の巻線への通電路が開閉制御されるものであれば良い。
【００４２】
さらに、ステップＳ１において判断の基準となる回転数は、上述した１００ｒｐｍに限定されるものではなく、その他の回転数、それに相当する電圧等の信号を基準としても良く、モータＭのロータ位置に変化があるかどうかを基準としても良い。
【００４３】
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、上述した以外に種々の変更を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】第１の実施形態に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係るロック判定手段の動作を示すフローチャートである。
【図３】第２の実施形態に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。
【図４】第２の実施形態に係るロック判定手段の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４５】
１    モータ駆動装置
２    インバータ
３    通電制御手段
４    位置検出手段
５    回転状態検出手段
６    ロック判定手段
７    温度検出手段
Ｑ１〜Ｑ６    スイッチング素子
Ｍ    モータ
【図１】
2008125154.tif 000003
【図２】
2008125154.tif 000004
【図３】
2008125154.tif 000005
【図４】
2008125154.tif 000006