(57)【要約】【課題】モータ駆動用の電源に異常が起きた場合であっても、モータを良好に駆動し続けることが可能なモータ駆動装置を実現する。【解決手段】モータ駆動装置において、モータのコアに第１巻線と第２巻線とが巻回され、第１巻線及び第２巻線のうち、第１巻線のみに電流が流れるように第１巻線と接続している第１電源と、第１巻線及び第２巻線のうち、第２巻線のみに電流が流れるように第２巻線と接続している第２電源と、第１電源及び第２電源のうち、モータを駆動するために使用する電源を選択する選択部と、を有する。選択部は、第１電源が正常であるときには、第１電源からの電流が第１巻線に流れるように、第１電源が異常であるときには、第２電源からの電流が第２巻線に流れるように、モータを駆動するために使用する電源を選択する。【選択図】図２
2012228065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
乗物に搭載されたモータに設けられたコアに、巻回された第１巻線と、
該第１巻線と共に前記コアに巻回された第２巻線と、
前記第１巻線及び前記第２巻線のうち、前記第１巻線のみに電流が流れるように前記第１巻線と接続している第１電源と、
前記第１巻線及び前記第２巻線のうち、前記第２巻線のみに電流が流れるように前記第２巻線と接続している第２電源と、
前記第１電源が正常であるときには、前記モータを駆動するために、前記第１電源からの電流が前記第１巻線に流れるように、前記第１電源が異常であるときには、前記モータを駆動するために、前記第２電源からの電流が前記第２巻線に流れるように、前記第１電源及び前記第２電源のうち、使用する電源を選択する選択部と、を有することを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
前記選択部は、前記第１電源及び前記第２電源のいずれもが正常な状態にある際には、前記モータを駆動するために、前記第１電源からの電流が前記第１巻線に流れるとともに、前記第２電源からの電流が前記第２巻線に流れるように、前記第１電源及び前記第２電源の双方を使用する電源として選択することを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記モータは、ブラシレスモータであり、
前記選択部は、前記ブラシレスモータを制御するコントローラであり、
前記第１巻線を含み、前記第１電源からの電流が流れる第１回路と、
前記第２巻線を含み、前記第２電源からの電流が流れる第２回路と、を有し、
前記コントローラは、前記第１回路の導通状態を制御する第１制御部と、前記第２回路の導通状態を制御する第２制御部とを有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
前記モータは、前記乗物が備える可動部材を動かすための可動部材モータであり、
前記第１電源は、前記可動部材モータを駆動するために電力を供給する低電圧バッテリであり、
前記第２電源は、前記乗物を走行させるために、前記乗物に搭載された乗物走行用モータに電力を供給する高電圧バッテリであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
前記コアは、円筒状の円筒部と、該円筒部の内周に沿って並ぶ複数のティースとを有し、
該ティースの各々には、前記第１巻線及び前記第２巻線の双方が巻回されていることを特徴とする請求項４に記載のモータ駆動装置。
【請求項６】
前記第１巻線を構成する第１導電体に比して、前記第２巻線を構成する第２導電体は細く、
前記第１巻線及び前記第２巻線の双方は、前記第２導電体が前記第１導電体よりも前記ティースの外側に位置するように、前記ティースに巻回されていることを特徴とする請求項５に記載のモータ駆動装置。
【請求項７】
前記コアは、円筒状の円筒部と、該円筒部の内周に沿って一定間隔毎に並ぶ複数のティースとを有し、
前記第１巻線と前記第２巻線とは、それぞれ、前記円筒部の内周に沿って交互に前記ティースに巻回されていることを特徴とする請求項４に記載のモータ駆動装置。
【請求項８】
前記高電圧バッテリの印加電圧は、昇圧されて前記乗物走行用モータに印加され、
前記低電圧バッテリの印加電圧をａとし、前記高電圧バッテリの昇圧前の印加電圧をｂとし、前記高電圧バッテリの昇圧後の印加電圧をｃとし、前記第１巻線を構成する第１導電体の線径をｄ１とし、前記第２巻線を構成する第２導電体の線径をｄ２としたときに、前記第１導電体の線径ｄ１と前記第２導電体の線径ｄ２とが、下記の２つの式（１）、（２）を満たす関係にあることを特徴とする請求項４乃至７のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
√（ａ／ｃ）≦ｄ１≦√（ａ／ｂ）          （１）
√（ｂ／ａ）≦ｄ２≦√（ｃ／ａ）          （２）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乗物に搭載されたモータを駆動するモータ駆動装置に係り、特に、パワーステアリング機構等、乗物が備える可動部材を動かすためのモータに対して、電源からの駆動電流を供給するモータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイパ、パワーウィンドウ、パワーステアリング等の周辺装置を備える乗物において、これらの周辺装置を動かすためにモータが搭載されている構成は、既によく知られている。かかるモータについては、その内部にコアを備え、当該コアには巻線が巻回されており、巻線には所定の電源からの駆動電流（励磁電流）が流れるようになっている。そして、当然ながら、乗物の走行中、上記の周辺装置が正常に動くように、モータを正常に駆動し続ける必要があり、モータを正常に駆動し続けるためには、上記巻線に電流が正常に流れなければならない。
【０００３】
以上の目的から、モータ内において電流が正常に流れ続ける状態を維持するための方策が検討されてきている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された電動機は、モータコイルを４相のコイルから構成し、モータコイルの断線時には、断線したコイルと結線したコイルを強制的に断線させて、モータを４相駆動から２相駆動に切り替えることが可能な構成となっている。かかる構成により、特許文献１に開示された電動機は、モータコイル断線時であっても、モータのロータを良好に回転させ続けることが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２７６７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された電動機では、コイル（巻線）に電流を流すための電源に異常が生じてしまうと、コイルに電流が流れなくなり、モータも停止してしまう結果、上記の周辺装置の機能が適切に発揮されなくなってしまう。特に、乗物の走行中に上記の周辺装置（例えば、パワーステアリング機構）が停止してしまうと、乗員が乗物を適切に操縦できなくなる結果、重大な事故に繋がる虞がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、モータ駆動用の電源に異常が起きた場合であっても、モータを良好に駆動し続けることが可能なモータ駆動装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題は、本発明のモータ駆動装置によれば、乗物に搭載されたモータに設けられたコアに、巻回された第１巻線と、該第１巻線と共に前記コアに巻回された第２巻線と、前記第１巻線及び前記第２巻線のうち、前記第１巻線のみに電流が流れるように前記第１巻線と接続している第１電源と、前記第１巻線及び前記第２巻線のうち、前記第２巻線のみに電流が流れるように前記第２巻線と接続している第２電源と、前記第１電源が正常であるときには、前記モータを駆動するために、前記第１電源からの電流が前記第１巻線に流れるように、前記第１電源が異常であるときには、前記モータを駆動するために、前記第２電源からの電流が前記第２巻線に流れるように、前記第１電源及び前記第２電源のうち、使用する電源を選択する選択部と、を有することにより解決される。
【０００８】
上記構成のモータ駆動装置では、モータに設けられたコアに、２種類の巻線が巻回されており、一方の巻線に接続された電源（第１電源）が異常状態となって、当該電源からの電流が流れなくなったとしても、他方の巻線に接続された電源（第２電源）がバックアップとして機能する。この結果、モータを駆動し続けるために、当該バックアップ電源からの電流が流れるようになる。つまり、本発明のモータ駆動装置によれば、巻線に電流を流すための第１電源が異常になった場合であっても、乗物の周辺装置を適切に作動させ続け、乗物の安全性を確保することが可能になる。
【０００９】
また、上記のモータ駆動装置において、前記選択部は、前記第１電源及び前記第２電源のいずれもが正常な状態にある際には、前記モータを駆動するために、前記第１電源からの電流が前記第１巻線に流れるとともに、前記第２電源からの電流が前記第２巻線に流れるように、前記第１電源及び前記第２電源の双方を使用する電源として選択すると、好適である。かかる構成のモータ駆動装置であれば、第１電源及び第２電源のいずれもが正常な状態にある通常時に２種類の電源の各々から電流が流れるようにしておけば、一方の電源が停止した際には、モータの出力が低下したことを特定することにより、当該一方の電源の異常を容易に把握することが可能になる。
【００１０】
また、上記のモータ駆動装置において、前記モータは、ブラシレスモータであり、前記選択部は、前記ブラシレスモータを制御するコントローラであり、前記第１巻線を含み、前記第１電源からの電流が流れる第１回路と、前記第２巻線を含み、前記第２電源からの電流が流れる第２回路と、を有し、前記コントローラは、前記第１回路の導通状態を制御する第１制御部と、前記第２回路の導通状態を制御する第２制御部とを有すると、より好適である。かかる構成のモータ駆動装置であれば、第１制御部による制御と、第２制御部による制御とを各々単独で行うことができるので、一方の電源が異常となった場合であっても、ブラシレスモータの駆動を適切に制御し続けることが可能になる。
【００１１】
また、上記のモータ駆動装置において、前記モータは、前記乗物が備える可動部材を動かすための可動部材モータであり、前記第１電源は、前記可動部材モータを駆動するために電力を供給する低電圧バッテリであり、前記第２電源は、前記乗物を走行させるために、前記乗物に搭載された乗物走行用モータに電力を供給する高電圧バッテリであると、より一層好適である。かかる構成のモータ駆動装置であれば、可動部材モータ用のバックアップ電源を別途設ける必要がなく、モータ駆動装置、及び、当該装置を搭載する乗物の大型化を回避することが可能になる。
【００１２】
また、上記のモータ駆動装置において、前記コアは、円筒状の円筒部と、該円筒部の内周に沿って並ぶ複数のティースとを有し、該ティースの各々には、前記第１巻線及び前記第２巻線の双方が巻回されていると、さらに好適である。そして、前記第１巻線を構成する第１導電体に比して、前記第２巻線を構成する第２導電体は細く、前記第１巻線及び前記第２巻線の双方は、前記第２導電体が前記第１導電体よりも前記ティースの外側に位置するように、前記ティースに巻回されていると、さらに一層好適である。かかる構成であれば、各スロットに第１導電体及び第２導電体を良好に敷き詰めることが可能になり、スロットにおける両導電体の占積率が向上することになる。
【００１３】
あるいは、前記コアは、円筒状の円筒部と、該円筒部の内周に沿って一定間隔毎に並ぶ複数のティースとを有し、前記第１巻線と前記第２巻線とは、それぞれ、前記円筒部の内周に沿って交互に前記ティースに巻回されていることとしてもよい。かかる構成であれば、第１導電体（具体的には、第１導電体からなるコイル）と第２導電体（具体的には、第２導電体からなるコイル）とが、円筒部の内周に沿って等間隔に配置される。この結果、一方の電源が異常となった場合であっても、モータ内で電流（他方の電源からの電流）がバランスよく流れることになる。
【００１４】
また、上記のモータ駆動装置において、前記高電圧バッテリの印加電圧は、昇圧されて前記乗物走行用モータに印加され、前記低電圧バッテリの印加電圧をａとし、前記高電圧バッテリの昇圧前の印加電圧をｂとし、前記高電圧バッテリの昇圧後の印加電圧をｃとし、前記第１巻線を構成する第１導電体の線径をｄ１とし、前記第２巻線を構成する第２導電体の線径をｄ２としたときに、前記第１導電体の線径ｄ１と前記第２導電体の線径ｄ２とが、下記の２つの式（１）、（２）を満たす関係にあると、なお一層好適である。
√（ａ／ｃ）≦ｄ１≦√（ａ／ｂ）          （１）
√（ｂ／ａ）≦ｄ２≦√（ｃ／ａ）          （２）
かかる構成であれば、各印加電圧の値を考慮して、第１導電体及び第２導電体の各導電体の線径を最適な線径とすることができる結果、各導電体について単位体積あたりの出力が高いモータを実現することが可能になる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のモータ駆動装置によれば、一方の巻線に接続された電源（第１電源）が異常状態となって、当該電源からの電流が流れなくなったとしても、他方の巻線に接続された電源（第２電源）がバックアップとして機能し、当該電源からの電流が流れることにより、モータを駆動し続けることが可能になる結果、乗物の安全性が確保されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】低電圧バッテリＥＶ及び高電圧バッテリＨＥＶを搭載した車両Ｓを示す図である。
【図２】本実施形態に係るモータ駆動装置１の構成に関する第１例を示す図である。
【図３】図２に示されたモータ駆動装置１により駆動されるモータＭ１について、ステータ１０の模式断面を示した図である。
【図４】各ティース１２に巻回された巻線１４の構造を示す図である。
【図５】本実施形態に係るモータ駆動装置１の構成に関する第２例を示す図である。
【図６】図５に示されたモータ駆動装置１により駆動されるモータＭ１について、ステータ１０の模式断面を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜＜本実施形態に係るモータ駆動装置１について＞＞
本発明の一実施形態（以下、本実施形態）に係るモータ駆動装置１について、図１〜図６を参照しながら説明する。図１は、低電圧バッテリＥＶ及び高電圧バッテリＨＥＶを搭載した車両Ｓを示す図である。図２は、本実施形態に係るモータ駆動装置１の構成に関する第１例を示す図である。図３は、図２に示されたモータ駆動装置１により駆動されるモータＭ１について、ステータ１０の模式断面を示した図である。図４は、各ティース１２に巻回された巻線１４の構造を示す図であり、具体的には、図３中、記号Ａが付された範囲の拡大図である。図５は、本実施形態に係るモータ駆動装置１の構成に関する第２例を示す図である。図６は、図５に示されたモータ駆動装置１により駆動されるモータＭ１について、ステータ１０の模式断面を示した図である。
【００１８】
本実施形態に係るモータ駆動装置（以下、単にモータ駆動装置１という）を説明するにあたり、モータ駆動装置１を利用した車両Ｓについて説明する。
モータ駆動装置１は、乗物の一例としての車両Ｓに取り付けられており、特に、本実施形態に係る車両Ｓは、可動部材の一例のとしての電動パワーステアリング機構（不図示）を備えている。電動パワーステアリング機構は、可動部材モータとしての電動パワーステアリング用モータＭ１（以下、単にモータＭ１）により動かされ、具体的に説明すると、モータＭ１の駆動により操舵力が補助される。そして、車両Ｓは、モータＭ１の駆動源としての低電圧バッテリＥＶ（図１参照）を有する。
【００１９】
一方、本実施形態に係る車両Ｓは、ハイブリッドカーや電気自動車のように、電気を動力として走行する自動車である。すなわち、車両Ｓは、乗物走行用モータとしての車両走行用モータＭ２を有し、この車両走行用モータＭ２を駆動することにより走行する。そして、車両Ｓは、車両走行用モータＭ２の駆動源としての高電圧バッテリＨＥＶ（図１参照）を有する。
【００２０】
以上のように、本実施形態に係る車両Ｓは、互いに異なる２つの電源を有し、一方の電源は、主にパワーステアリング機構用のモータＭ１を駆動するために駆動電流を供給する低電圧バッテリＥＶである。なお、本実施形態における低電圧バッテリＥＶの印加電圧の定格値は、１２Ｖである。
もう一方の電源は、車両Ｓを走行させるために、車両Ｓに搭載された車両走行用モータＭ２に駆動電流を供給する高電圧バッテリＨＥＶである。なお、本実施形態において、高電圧バッテリＨＥＶの印加電圧は、昇圧されて車両走行用モータＭ２に印加され、昇圧前の印加電圧の定格値は、１００Ｖ〜３００Ｖの範囲内の値（例えば、１００Ｖ若しくは２８８Ｖ）であり、昇圧後の印加電圧の定格値は、例えば、６５０Ｖである。
【００２１】
次に、モータＭ１について、その構造を概説する。モータＭ１は、インナロータ型のブラシレスモータであり、不図示のロータと、ロータの径方向外側に配置されたステータ１０（例えば、図３参照）とを有する。ステータ１０には、所定の電源からの駆動電流（励磁電流）が流れる巻線１４が巻装されている。
【００２２】
具体的に説明すると、ステータ１０は、表面に絶縁皮膜が形成されたケイ素鋼板等の薄肉の磁性材料からなるコアシート（不図示）を同軸上に積層されて形成されたコア１１を有する。そして、コア１１は、図３に示すように、円筒状の円筒部としての外筒部１１ａと、外筒部１１ａの内周に沿って一定間隔毎に並ぶ複数のティース１２と、を有している。ティース１２には、導電体としての銅線からなる巻線１４が巻回されている。つまり、ティース間１２には溝状のスロット１５が形成されており、巻線１４を構成する銅線（具体的には、後述の第１銅線１３ａや第２銅線１３ｂ）が各スロット１５に挿通され、各スロット１５内で良好に敷き詰められている（例えば、図４参照）。
【００２３】
なお、本実施形態の場合、各巻線１４が、対応するティース１２に集中巻にて巻回されている。ただし、これに限定されるものではなく、分布巻にて巻回されている構成であってもよい。
【００２４】
さらに、車両の走行中、モータＭ１の出力が常時監視され、具体的には、モータ出力を検出して当該検出結果を示す信号（以下、出力信号）を発信する出力検出器２２によって定期的にモニタリングされる。
【００２５】
次に、モータ駆動装置１の構成に関する第１例について説明する。本例では、説明を分かり易くするために、モータＭ１の構成を、スロット数が６である構成を例に挙げて説明する。ただし、本例で述べる構成は、説明上の便宜のために設定されたものであり、実際の構成とは異なり、例えば、３相の巻線１４の各々が集中巻にてコア１１に巻回されている場合には、磁極数が１０又は１４であってスロット数が１２である構成、あるいは、３相の巻線１４の各々が分布巻にて巻回されている場合には、スロット数が磁極数×３（３相分）×２（２倍）である構成が実際の構成として考えられる。なお、上述した磁極数及びスロット数は、あくまで一例に過ぎず、上記以外の数であってもよい。
【００２６】
モータ駆動装置１は、ホール素子、整流素子、位置検出用磁石等から構成される周知の位置検出センサ（以下、単にセンサ１６）と、制御回路（具体的には、後述の低電圧側回路１７及び高電圧側回路１８）とを備え、これらによってロータの回転中の位置検出を行う。この位置検出によって得られる位置信号と速度設定値を基に、モータ駆動装置１は、制御回路を通じて所定の電源からの電流を各相巻線１４に流すことにより、ステータ１０に回転磁界を発生させる。これにより、ロータは、安定して回転するようになる。
【００２７】
そして、本実施形態では、モータＭ１のロータを回転させるための励磁電流を流す電源が２つ用意されており、当該電源毎に３相の巻線１４がコア１１に巻回されている。具体的に説明すると、励磁電流を巻線１４に流す第１電源として、前述の低電圧バッテリＥＶが備えられている。つまり、低電圧バッテリＥＶから流れる電流を励磁電流として用いるべく、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の巻線１４（図２中、１４Ｕａ、１４Ｖａ、１４Ｗａと表記）がコア１１に巻回されており、各巻線１４は、低電圧バッテリＥＶに電気的に接続している。ここで、低電圧バッテリＥＶに電気的に接続している巻線１４は、第１巻線に相当し、第１巻線には、励磁電流として、低電圧バッテリＥＶからの電流が流れる。
【００２８】
一方、励磁電流を巻線１４に流す第２電源として、前述の高電圧バッテリＨＥＶが備えられている。高電圧バッテリＨＥＶは、前述したように、車両Ｓを走行させるために車両走行用モータＭ２に電力を供給する。そして、本実施形態では、低電圧バッテリＥＶが異常となった場合に、高電圧バッテリＨＥＶが、低電圧バッテリＥＶの代わりに、モータＭ１を駆動する電源として機能する。このため、モータＭ１のロータを回転させるための励磁電流として高電圧バッテリＨＥＶからの電流を用いるべく、第１巻線とは異なる３相の巻線１４（図２中、１４Ｕｂ、１４Ｖｂ、１４Ｗｂと表記）が、第１巻線と共にコア１１に巻回されており、各巻線１４は、高電圧バッテリＨＥＶに電気的に接続している。ここで、高電圧バッテリＨＥＶに電気的に接続している巻線１４は、第２巻線に相当し、第２巻線には、励磁電流として、高電圧バッテリＨＥＶからの電流が流れる。
【００２９】
以上のように、本実施形態では、モータＭ１を駆動するための駆動電流を供給する経路が２系統用意されており、各々の経路は、互いに独立している。すなわち、低電圧バッテリＥＶと電気的に接続した巻線１４（第１巻線）には、低電圧バッテリＥＶからの電流が流れる一方で、高電圧バッテリＨＥＶと電気的に接続した巻線１４（第２巻線）には、高電圧バッテリＨＥＶからの電流が流れる。換言すると、低電圧バッテリＥＶは、第１巻線及び第２巻線のうち、第１巻線のみに電流が流れるように第１巻線と接続しており、高電圧バッテリＨＥＶは、第１巻線及び第２巻線のうち、第２巻線のみに電流が流れるように第２巻線と接続している。
【００３０】
そして、低電圧バッテリＥＶが正常であるときには、モータＭ１を駆動するために、低電圧バッテリＥＶからの電流が第１巻線に流れるようになり、低電圧バッテリＥＶが異常であるときには、モータＭ１を駆動するために、高電圧バッテリＨＥＶからの電流が第２巻線に流れるようになる。以下では、このような動作を実現するための構成について、より詳細に説明する。
【００３１】
本実施形態において、モータ駆動装置１は、コントローラ１９を更に備え、コントローラ１９は、ブラシレスモータたるモータＭ１、及び、車両走行用モータＭ２を制御する。また、コントローラ１９は、低電圧バッテリＥＶが正常であるときには、モータＭ１を駆動するために、低電圧バッテリＥＶからの電流が第１巻線に流れるように、低電圧バッテリＥＶが異常であるときには、モータＭ１を駆動するために、高電圧バッテリＨＥＶからの電流が第２巻線に流れるように、低電圧バッテリＥＶ及び高電圧バッテリＨＥＶのうち、モータＭ１を駆動するために使用する電源を選択する選択部として機能する。
【００３２】
コントローラ１９は、図２に示すように、低電圧側回路１７と、高電圧側回路１８と、第１制御部２０と、第２制御部２１と、を備えている。
低電圧側回路１７は、第１制御回路に相当し、モータＭ１のコア１１に巻回された巻線１４のうち、第１巻線を含み、低電圧バッテリＥＶからの電流が流れる回路である。なお、低電圧側回路１７のうち、第１巻線を除く部分（以下、低電圧側回路本体）は、不図示の電界効果トランジスタ及びダイオードを構成要素として有している。
【００３３】
第１制御部２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭから構成され、センサ１６からの位置検出信号に基づいて、低電圧側回路１７の導通状態を制御するものである。具体的には、第１制御部２０は、低電圧側回路本体が有する電界効果トランジスタにより、第１巻線への電流の供給と停止とをスイッチングする。これにより、低電圧バッテリＥＶからモータＭ１への駆動電流の供給、換言すると、モータＭ１への低電圧バッテリＥＶの印加電圧の供給を制御することが可能となる。
【００３４】
高電圧側回路１８は、高電圧バッテリＨＥＶからの電流が流れる回路であり、図２に示すように、通常回路１８ａと異常回路１８ｂとを有する。通常回路１８ａは、不図示の昇圧機構により、高電圧バッテリＨＥＶから印加される電圧を昇圧して車両走行用モータＭ２に供給するための回路である。異常回路１８ｂは、第２制御回路に相当し、モータＭ１のコア１１に巻回された巻線１４のうち、第２巻線を含み、また、不図示の電界効果トランジスタ、ダイオード、及び降圧機構を構成要素として有する。すなわち、異常回路１８ｂは、第２巻線と接続されており、低電圧バッテリＥＶが異常であるときに、高電圧バッテリＨＥＶから印加される電圧を降圧機構にて降圧してモータＭ１に供給するための回路である。
【００３５】
第２制御部２１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭから構成され、通常時（すなわち、低電圧バッテリＥＶが正常である時）には、車両走行用モータＭ２に電力を供給し、低電圧バッテリＥＶが異常であるときには、モータＭ１及び車両走行用モータＭ２の双方に電力を供給するように、高電圧側回路１８（より具体的には、通常回路１８ａ及び異常回路１８ｂ）の導通状態を制御するものである。特に、低電圧バッテリＥＶが異常であるとき、第２制御部２１は、センサ１６からの位置検出信号に基づいて、異常回路１８ｂの導通状態を制御する。具体的には、第２制御部２１は、異常回路１８ｂ内に設けられた電界効果トランジスタにより、第２巻線への電流の供給及び停止をスイッチングする。これにより、高電圧バッテリＨＥＶからモータＭ１への駆動電流の供給、換言すると、モータＭ１への高電圧バッテリＨＥＶの印加電圧の供給を制御することが可能となる。
【００３６】
なお、本実施形態では、低電圧側回路１７を流れる電流と、高電圧側回路１８の異常回路１８ｂを流れる電流とが同期するように、第１制御部２０及び第２制御部２１が、互いに、回路内を流れる電流の波形を示す信号を送受信している。そして、上記の２つの電流に位相差が生じた場合、第１制御部２０及び第２制御部２１は、一方の電流の波形を進め、かつ、他方の電流の波形を遅らせるように、対応する電流の位相を調整する。
【００３７】
以上のような構成を有するコントローラ１９は、第１制御部２０及び第２制御部２１を備えることにより、低電圧側回路１７及び高電圧側回路１８の導通状態を、それぞれ、独立して制御することが可能である。これにより、コントローラ１９は、低電圧側回路１７を通じた低電圧バッテリＥＶからモータＭ１への電流供給と、高電圧側回路１８を通じた高電圧バッテリＨＥＶからモータＭ１への電流供給と、を互いに独立して実行することができる。
【００３８】
さらに、コントローラ１９は、高電圧バッテリＨＥＶからの駆動電流の供給先を、低電圧バッテリＥＶの状態に応じて切り替えることが可能である。すなわち、コントローラ１９の構成要素のうち、第２制御部２１が、低電圧バッテリＥＶの正常・異常を判断し、低電圧バッテリＥＶが正常である場合には、高電圧側回路１８のうち、通常回路１８ａのみを通電状態（電流が流れる状態）とし、低電圧バッテリＥＶが異常である場合には、通常回路１８ａ及び異常回路１８ｂの双方を通電状態とする。
【００３９】
なお、低電圧バッテリＥＶの正常・異常の判断については、前述した出力検出器２２が発信する出力信号に基づいて行われる。具体的には、低電圧側回路１７が通電状態にあるときに、上記の出力信号が示すモータＭ１のモータ出力値が正常範囲（管理範囲）内に有る場合は、低電圧バッテリＥＶが正常であると判断され、モータ出力値が正常範囲から外れる場合は、低電圧バッテリＥＶが異常であると判断される。
【００４０】
次に、モータＭ１のコア１１に巻回された巻線１４のうち、低電圧バッテリＥＶに接続されたもの（すなわち、第１巻線）、及び、高電圧バッテリＨＥＶに接続されたもの（すなわち、第２巻線）について、各々の巻回状態を、図３及び図４を参照しながら説明する。
本実施形態の第１例に係るモータＭ１では、図３に示すように、第１巻線（図３中、１４Ｕａ、１４Ｖａ、１４Ｗａと表記）が、コア１１中、対応するティース１２に巻回されている。また、第２巻線（図３中、１４Ｕｂ、１４Ｖｂ、１４Ｗｂ）が、同様に、対応するティース１２に巻回されている。
【００４１】
そして、３相の第１巻線１４のうち、Ｕ相の巻線１４Ｕａは、高電圧バッテリＨＥＶからの電流が流れる３相の巻線１４のうち、Ｕ相の巻線１４Ｕｂとともに、同一のティース１２に巻回されている。また、Ｖ相、Ｗ相についても同様である。このように、本実施形態の第１例では、コア１１の外筒部１１ａの内周に沿って複数並んだティース１２の各々に、第１巻線及び第２巻線の双方が巻回されている。
【００４２】
より具体的に説明すると、図４に示すように、第１巻線は、第１伝導体としての第１銅線１３ａにより構成され、第２巻線は、第２伝導体としての第２銅線１３ｂにより構成されている。ここで、第１巻線を構成する第１銅線１３ａに比して、第２巻線を構成する第２銅線１３ｂは細くなっている（断面積が小さくなっている）。
【００４３】
そして、各ティース１２において、第１巻線及び第２巻線の双方は、第２銅線１３ｂが第１銅線１３ａよりもティース１２の外側に位置するように、ティース１２に巻回されている。換言すると、各スロット１５には第１銅線１３ａ及び第２銅線１３ｂが挿通されており、スロット１５内では、より太い第１銅線１３ａがティース１２から見て内側に位置し、より細い第２銅線１３ｂがティース１２から見て外側に位置している。つまり、各スロット１５において、第１銅線１３ａをティース１２の外側に向けて積層させるように挿通させた際、スロット１５の最外部には隙間が生じ、その隙間を埋めるように第２銅線１３ｂを挿通させる。この結果、各スロット１５において第１銅線１３ａ及び第２銅線１３ｂを良好に敷き詰めることが可能になり、スロット１５における両銅線の占積率が向上することになる。
【００４４】
また、本実施形態では、低電圧バッテリＥＶの印加電圧をａとし、高電圧バッテリＨＥＶの昇圧前の印加電圧をｂとし、高電圧バッテリＨＥＶの昇圧後の印加電圧をｃとし、第１銅線１３ａの線径をｄ１とし、第２銅線１３ｂの線径をｄ２としたときに、第１銅線１３ａの線径ｄ１と第２銅線１３ｂの線径ｄ２とが、下記の２つの式（１）、（２）を満たす関係にある。
√（ａ／ｃ）≦ｄ１≦√（ａ／ｂ）          （１）
√（ｂ／ａ）≦ｄ２≦√（ｃ／ａ）          （２）
かかる構成であれば、各印加電圧の値を考慮して、第１銅線１３ａ及び第２銅線１３ｂの各線径を最適化することができる結果、各銅線について単位体積あたりの出力が高いモータＭ１を実現することが可能になる。
【００４５】
なお、本実施形態において、例えば、ａ＝１２Ｖ、ｂ＝１００Ｖ（若しくは２８８Ｖ）、ｃ＝６５０Ｖとすると、これらの値を上記の２つの式（１）、（２）に代入した場合、以下のようになる。
０．１３５≦ｄ１≦０．３４６（若しくは０．２０４）             （３）
４．８９８（若しくは２．８８）≦ｄ２≦７．３５９               （４）
【００４６】
以上までに説明してきた通り、モータ駆動装置１には、低電圧バッテリＥＶ、すなわち、本来モータＭ１を駆動するための電源が異常となった場合に備えて、低電圧バッテリＥＶのバックアップ電源が設けられている。また、電源毎に巻線１４を分けており、具体的に説明すると、低電圧バッテリＥＶが正常である場合に低電圧バッテリＥＶからの電流が流れる第１巻線と、上記のバックアップ電源からの電流が流れる第２巻線に分かれる。
【００４７】
そして、低電圧バッテリＥＶが異常であるときには、モータＭ１を駆動するために、上記のバックアップ電源からの電流が第２巻線に流れるようになる。これにより、低電圧バッテリＥＶが異常状態となって、低電圧バッテリＥＶからの電流が流れなくなったとしても、バックアップ電源がモータＭ１に電力を供給するので、モータＭ１の駆動を維持することが可能になる。すなわち、モータ駆動装置１により、車両Ｓの走行中に低電圧バッテリＥＶが異常になった場合であっても、車両Ｓの電動パワーステアリング機構を適切に駆動し続けることが可能になるので、速やかに車両Ｓを路肩に寄せることが可能になる。以上の結果、本実施形態に係るモータ駆動装置１を搭載することにより、車両Ｓの安全性が確保され、低電圧バッテリＥＶの故障によって生じる重大事故を回避することが可能になる。
【００４８】
また、本実施形態では、車両走行用モータＭ２に電力を供給する高電圧バッテリＨＥＶを、低電圧バッテリＥＶのバックアップ電源として転用するので、当該バックアップ電源を別途設ける必要がなく、モータ駆動装置１、及び、モータ駆動装置１を搭載する車両Ｓの大型化を回避することが可能になる。
【００４９】
さらに、本実施形態では、コントローラ１９が第１制御部２０及び第２制御部２１を備えることにより、低電圧側回路１７及び高電圧側回路１８の導通状態を、それぞれ、独立して制御することが可能である。つまり、本実施形態では、第１制御部２０による制御と、第２制御部２１による制御とを各々単独で行うことができるので、低電圧バッテリＥＶ及び高電圧バッテリＨＥＶのうち、いずれかが異常となった場合であっても、ブラシレスモータたるモータＭ１の駆動を適切に制御し続けることが可能になる。
【００５０】
次に、モータ駆動装置１の構成に関する第２例について説明する。以下では、モータＭ１の構成を、スロット数（換言すると、ティース１２の数）が１２である構成を例に挙げて説明する。なお、以下の説明において、第１例と共通する構成（例えば、第１巻線や第２巻線の材質等）については、説明を省略するものとする。
【００５１】
第２例においても、低電圧バッテリＥＶのバックアップ電源として、高電圧バッテリＨＥＶを、転用するので、当該バックアップ電源を別途設ける必要が用いられている。そして、第１例と同様、低電圧バッテリＥＶに接続された巻線１４（すなわち、第１巻線）、及び、高電圧バッテリＨＥＶに接続された巻線１４（すなわち、第２巻線）が、ともにモータＭ１のコア１１に巻回されており、低電圧バッテリＥＶが異常であるときには、高電圧バッテリＨＥＶからの電流を第２巻線に流すことにより、モータＭ１の駆動を維持することが可能である。また、コントローラ１９が第１制御部２０及び第２制御部２１を備えおり、低電圧側回路１７及び高電圧側回路１８の導通状態を、それぞれ、独立して制御することが可能である。つまり、第２例においても、第１制御部２０による制御と、第２制御部２１による制御とを各々単独で行うことができる。以上の点において、第２例は、第１例と共通する。
【００５２】
一方、第２例では、通常時、低電圧バッテリＥＶ及び高電圧バッテリＨＥＶの双方からモータＭ１に駆動電流を供給して、モータＭ１を駆動する。すなわち、第２例において、コントローラ１９は、低電圧バッテリＥＶ及び高電圧バッテリＨＥＶのいずれもが正常な状態にある際には、モータＭ１を駆動するために、低電圧バッテリＥＶからの電流が第１巻線に流れ、かつ、高電圧バッテリＨＥＶからの電流が第２巻線に流れるように、低電圧バッテリＥＶ及び高電圧バッテリＨＥＶの双方を、モータＭ１駆動用の電源として選択する。かかる点において、第２例は、第１例と相違する。
【００５３】
上記の相違点について、より詳しく説明すると、第２例に係る高電圧側回路１８は、図５に示すように、走行用モータ駆動回路１８ｃとモータ駆動回路１８ｄとを有する。走行用モータ駆動回路１８ｃは、不図示の昇圧機構により、高電圧バッテリＨＥＶから印加される電圧を昇圧して車両走行用モータＭ２に供給するための回路である。モータ駆動回路１８ｄは、第２制御回路に相当し、モータＭ１のコア１１に巻回された巻線１４のうち、第２巻線を含み、また、不図示の電界効果トランジスタ、ダイオード、及び降圧機構を構成要素として有する。すなわち、モータ駆動回路１８ｄは、高電圧バッテリＨＥＶから印加される電圧を降圧機構にて降圧してモータＭ１に供給するための回路である。
【００５４】
そして、第２例において、第２制御部２１は、通常時、走行用モータ駆動回路１８ｃを通じて高電圧バッテリＨＥＶの電力を車両走行用モータＭ２に供給するとともに、モータ駆動回路１８ｄを通じて高電圧バッテリＨＥＶの電力をモータＭ１に供給する。すなわち、通常時には、低電圧バッテリＥＶと高電圧バッテリＨＥＶとが協働して、モータＭ１を駆動するための駆動力をモータＭ１に供給する。換言すると、第２例では、通常時、低電圧バッテリＥＶからの電流が第１巻線に流れ、かつ、高電圧バッテリＨＥＶからの電流が第２巻線に流れるように、第１制御部２０が低電圧側回路１７の導通状態を、第２制御部２１が高電圧側回路１８のモータ駆動回路１８ｄの導通状態を、それぞれ制御する。
【００５５】
一方、低電圧バッテリＥＶが異常になると、高電圧バッテリＨＥＶは、単独でモータＭ１に駆動電流を供給するようになる。すなわち、第２制御部２１は、低電圧バッテリＥＶが異常となった以降も、高電圧側回路１８のモータ駆動回路１８ｄを通電状態に維持する。
【００５６】
以上のように、第２例では、第２制御部２１が、低電圧バッテリＥＶの状態の如何を問わず、例えば車両Ｓの走行中、終始、高電圧側回路１８の走行用モータ駆動回路１８ｃ及びモータ駆動回路１８ｄの双方を通電状態とする。これにより、車両Ｓの走行中、低電圧バッテリＥＶが異常になったとしても、高電圧バッテリＨＥＶからの駆動電流がモータＭ１へ引き続き供給されるので、モータＭ１の駆動を維持することが可能になる。
【００５７】
さらに、第２例では、高電圧バッテリＨＥＶが異常となって、高電圧バッテリＨＥＶからモータＭ１への電流供給が停止した場合であっても、低電圧バッテリＥＶからモータＭ１への電流供給が維持されるので、モータＭ１の駆動を維持することが可能になる。すなわち、第２例では、通常時、低電圧バッテリＥＶ及び高電圧バッテリＨＥＶの双方からモータＭ１へ駆動電流が供給されるので、当該双方の一方が異常になったとしても、他方からの電流がモータＭ１へ引き続き供給されるので、車両Ｓの電動パワーステアリング機構を適切に駆動し続け、速やかに車両Ｓを路肩に寄せることが可能になる。以上の結果、第２例に係るモータ駆動装置１についても、これを車両Ｓに搭載することにより、車両Ｓの安全性を確保することが可能になる。
【００５８】
なお、第２例では、通常時、低電圧バッテリＥＶ及び高電圧バッテリＨＥＶの双方からモータＭ１へ駆動電流が供給され、その際のモータ出力は、前述した出力検出器２２によって常時監視される。そして、低電圧バッテリＥＶ及び高電圧バッテリＨＥＶのうち、いずれか一方が異常となった場合には、出力検出器２２が発信した出力信号が示すモータ出力値が低下する。そして、このモータ出力値の低下を特定することにより、いずれか一方のバッテリが異常であることを把握することができる。この結果、第２例では、いずれかのバッテリが異常となったことを容易に把握することが可能になる。
【００５９】
次に、第２例に係るモータＭ１に関して、コア１１に巻回された巻線１４のうち、低電圧バッテリＥＶに接続された第１巻線、及び、高電圧バッテリＨＥＶに接続された第２巻線について、各々の巻回状態を、図６を参照しながら説明する。
【００６０】
第２例に係るモータＭ１では、図６に示すように、３相の第１巻線（図６中、１４Ｕ、１４Ｖ、１４Ｗと表記）がコア１１中の、対応するティース１２に巻回されている。一方、３相の第２巻線（図６中、１４Ｘ、１４Ｙ、１４Ｚ）が、第１巻線が巻回されたティース１２とは異なるティース１２に巻回されている。なお、第１巻線と、第２巻線とは、互いに反対巻き方向にてティース１２に巻回されている。
【００６１】
さらに、第１巻線と第２巻線とは、それぞれ、コア１１の外筒部１１ａの内周に沿って交互にティース１２に巻回されている。ここで、コア１１の外筒部１１ａの内周に沿って並ぶ複数（１２個）のティース１２は、外筒部１１ａの内周に沿って一定間隔（約３０度）毎に均等に配置されている。換言すると、第１巻線と第２巻線についても、外筒部１１ａの内周に沿って一定のピッチで交互にティース１２に巻回されていることになる。これにより、低電圧バッテリＥＶ及び高電圧バッテリＨＥＶのいずれか一方のバッテリが異常となった場合であっても、モータ内で電流（他方のバッテリからの電流）がバランスよく流れるようになる。この結果、上記いずれか一方のバッテリが異常となった以降も、モータＭ１のロータを良好に回転させることが可能になる。
【００６２】
＜＜その他の実施形態＞＞
上記の実施形態では、主として本発明のモータ駆動装置について説明した。しかし、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
【００６３】
特に、上記の実施形態では、電動パワーステアリング機構用のモータＭ１を駆動するモータ駆動装置１について説明したが、本発明のモータ駆動装置は、他の可動部材に利用されるモータ、例えば、車両Ｓ用の窓自動開閉機構（パワーウィンドウ）やワイパ機構に用いられるモータに対しても適用可能である。
【００６４】
また、上記の実施形態では、乗物の一例として車両Ｓを挙げ、当該車両Ｓに搭載されたモータＭ１を駆動するためのモータ駆動装置１について説明したが、車両Ｓ以外の乗物、例えば、船舶や航空機に搭載されたモータに対しても、本発明のモータ駆動装置は適用可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１  モータ駆動装置、１０  ステータ、
１１  コア、１１ａ  外筒部、１２  ティース、
１３ａ  第１銅線、１３ｂ  第２銅線、
１４  巻線、１５  スロット、１６  センサ、
１７  低電圧側回路、１８  高電圧側回路、
１８ａ  通常回路、１８ｂ  異常回路、
１８ｃ  走行用モータ駆動回路、１８ｄ  モータ駆動回路、
１９  コントローラ、２０  第１制御部、２１  第２制御部、
２２  出力検出器、
ＥＶ  低電圧バッテリ、ＨＥＶ  高電圧バッテリ
Ｍ１  モータ、Ｍ２  車両走行用モータ、
Ｓ  車両
【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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