(57)【要約】【課題】装置の小型化を図りつつ、スイッチング素子の短絡故障時にモータジェネレータで発生した逆起電力から装置を保護することができる回転駆動装置を提供する。【解決手段】回転駆動装置１は、三相交流式のモータジェネレータ２と、このモータジェネレータ２とパワーケーブル３を介して接続された三相式のインバータ４とを備えている。インバータ４は、正共通線７と負共通線８との間に直列接続されたトランジスタ９ａ，１０ａ、トランジスタ９ｂ，１０ｂ及びトランジスタ９ｃ，１０ｃを有している。トランジスタ９ａ〜９ｃのコレクタ端子と正共通線７との間にはシャント抵抗１４ａ〜１４ｃが接続され、トランジスタ１０ａ〜１０ｃのエミッタ端子と負共通線８との間にはシャント抵抗１５ａ〜１５ｃが接続されている。シャント抵抗１４ａ〜１５ｃは、ヒューズ機能を有し、所定量以上の電流が流れるとオープン故障を起こすような素子である。【選択図】図１
2013062914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相式のモータジェネレータと、
前記モータジェネレータと接続され、複数のスイッチング素子を有する多相式のインバータと、
前記複数のスイッチング素子に直列に接続され、ヒューズ機能を有する複数のシャント抵抗とを備えることを特徴とする回転駆動装置。
【請求項２】
前記シャント抵抗は、前記スイッチング素子と前記インバータの共通線との間に接続されていることを特徴とする請求項１記載の回転駆動装置。
【請求項３】
前記シャント抵抗は、前記モータジェネレータと前記インバータとを繋ぐケーブルに設けられていることを特徴とする請求項１記載の回転駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータジェネレータ及びインバータを備えた回転駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の回転駆動装置としては、例えば特許文献１に記載されているように、インバータと、このインバータから供給される三相交流電力に応じた駆動力を発生するモータジェネレータと、インバータとモータジェネレータとを繋ぐ供給線に設けられ、温度が所定値以上に上昇すると変形して供給線を断線させるバイメタル等の変形部材とを備えたものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１７１７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術においては、以下の問題点が存在する。即ち、インバータにおいて一相のトランジスタ（スイッチング素子）の短絡故障（一相短絡故障）が起きた場合に、モータジェネレータで発生した逆起電力に起因するモータジェネレータ自体や供給線の損傷（２次故障）を防ぐことはできる。しかし、トランジスタに流れる電流を計測するためには別途センサが必要になり、結果的に装置が大型化することになる。
【０００５】
本発明の目的は、装置の小型化を図りつつ、スイッチング素子の短絡故障時にモータジェネレータで発生した逆起電力から装置を保護することができる回転駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の回転駆動装置は、多相式のモータジェネレータと、モータジェネレータと接続され、複数のスイッチング素子を有する多相式のインバータと、複数のスイッチング素子に直列に接続され、ヒューズ機能を有する複数のシャント抵抗とを備えることを特徴とするものである。
【０００７】
このような本発明の回転駆動装置においては、ヒューズ機能を有するシャント抵抗をスイッチング素子に直列に接続することにより、スイッチング素子の短絡故障により電流集中が起きると、当該スイッチング素子に接続されたシャント抵抗のオープン故障が発生するため、インバータとモータジェネレータとの間で電流が流れなくなる。これにより、モータジェネレータで発生した逆起電力から装置を保護することができる。また、各スイッチング素子に流れる電流はシャント抵抗によって計測されることになるため、電流を計測するためのセンサを別途設ける必要が無い。これにより、装置の小型化を図ることができる。
【０００８】
好ましくは、シャント抵抗は、スイッチング素子とインバータの共通線との間に接続されている。この場合には、インバータと複数のシャント抵抗とが一体的に形成可能となるため、装置を効率的に小型化することができる。
【０００９】
また、シャント抵抗は、モータジェネレータとインバータとを繋ぐケーブルに設けられていても良い。この場合には、シャント抵抗の数を最小限に抑えて、低コスト化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、装置の小型化を図りつつ、スイッチング素子の短絡故障時にモータジェネレータで発生した逆起電力から装置を保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係わる回転駆動装置の一実施形態を示す回路構成図である。
【図２】比較例として従来の回転駆動装置の一つを示す回路構成図である。
【図３】図１に示した回転駆動装置において一相短絡故障が発生したときの動作を示す回路構成図である。
【図４】本発明に係わる回転駆動装置の他の実施形態を示す回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係わる回転駆動装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１３】
図１は、本発明に係わる回転駆動装置の一実施形態を示す回路構成図である。同図において、本実施形態の回転駆動装置１は、ハイブリッド自動車（ＨＶ）や電気自動車（ＥＶ）等に搭載され、図示しない駆動輪を回転駆動させる装置である。
【００１４】
回転駆動装置１は、三相交流式のモータジェネレータ２と、このモータジェネレータ２とパワーケーブル３を介して接続され、電力変換を行う三相式のインバータ４とを備えている。
【００１５】
モータジェネレータ２は、インバータ４から供給される三相交流電力に応じた駆動力を発生し、図示しない駆動軸及びディファレンシャルギアを介して駆動輪を回転させる。モータジェネレータ２は、互いにＹ結線接続されたＵ相コイル５ａ、Ｖ相コイル５ｂ及びＷ相コイル５ｃを有している。
【００１６】
インバータ４は、Ｕ相アーム回路６ａと、Ｖ相アーム回路６ｂと、Ｗ相アーム回路６ｃとを有している。
【００１７】
Ｕ相アーム回路６ａは、正共通線７と負共通線８との間に直列接続されたトランジスタ９ａ，１０ａと、これらのトランジスタ９ａ，１０ａにそれぞれ逆並列接続されたダイオード１１ａ，１２ａとを有している。Ｕ相アーム回路６ａでは、トランジスタ９ａ，１０ａのスイッチング動作が行われることで、トランジスタ９ａ，１０ａの接続点ＳａにＵ相電圧が生じる。
【００１８】
Ｖ相アーム回路６ｂは、正共通線７と負共通線８との間に直列接続されたトランジスタ９ｂ，１０ｂと、これらのトランジスタ９ｂ，１０ｂにそれぞれ逆並列接続されたダイオード１１ｂ，１２ｂとを有している。Ｖ相アーム回路６ｂでは、トランジスタ９ｂ，１０ｂのスイッチング動作が行われることで、トランジスタ９ｂ，１０ｂの接続点ＳｂにＶ相電圧が生じる。
【００１９】
Ｗ相アーム回路６ｃは、正共通線７と負共通線８との間に直列接続されたトランジスタ９ｃ，１０ｃと、これらのトランジスタ９ｃ，１０ｃにそれぞれ逆並列接続されたダイオード１１ｃ，１２ｃとを有している。Ｗ相アーム回路６ｃでは、トランジスタ９ｃ，１０ｃのスイッチング動作が行われることで、トランジスタ９ｃ，１０ｃの接続点ＳｃにＷ相電圧が生じる。
【００２０】
なお、トランジスタ９ａ〜１０ｃとしては、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）が用いられる。また、正共通線７と負共通線８との間にはコンデンサ１３が接続されている。
【００２１】
トランジスタ９ａ〜９ｃのコレクタ端子と正共通線７との間には、シャント抵抗１４ａ〜１４ｃがそれぞれ接続され、トランジスタ１０ａ〜１０ｃのエミッタ端子と負共通線８との間には、シャント抵抗１５ａ〜１５ｃがそれぞれ接続されている。つまり、これらのシャント抵抗１４ａ〜１５ｃは、それぞれトランジスタ９ａ〜１０ｃと直列に接続されている。シャント抵抗１４ａ〜１５ｃは、ヒューズ機能を有し、所定量以上の電流が流れるとオープン故障を起こすような素子である。
【００２２】
トランジスタ９ａ，１０ａの接続点ＳａとＵ相コイル５ａとはＵ相供給線１６ａにより接続されており、Ｕ相アーム回路６ａで生じたＵ相電圧がＵ相供給線１６ａを介してモータジェネレータ２に供給される。トランジスタ９ｂ，１０ｂの接続点ＳｂとＶ相コイル５ｂとはＶ相供給線１６ｂにより接続されており、Ｖ相アーム回路６ｂで生じたＶ相電圧がＶ相供給線１６ｂを介してモータジェネレータ２に供給される。トランジスタ９ｃ，１０ｃの接続点ＳｃとＷ相コイル５ｃとはＷ相供給線１６ｃにより接続されており、Ｗ相アーム回路６ｃで生じたＷ相電圧がＷ相供給線１６ｃを介してモータジェネレータ２に供給される。供給線１６ａ〜１６ｃの一部は、モータジェネレータ２とインバータ４とを繋ぐパワーケーブル３に内蔵されている。
【００２３】
図２は、比較例として従来の回転駆動装置の一つを示す回路構成図である。同図に示す回転駆動装置１００は、上記のインバータ４に代えてインバータ２０を備えている。インバータ２０は、シャント抵抗１４ａ〜１５ｃが設けられていない点のみ、インバータ４と異なっている。
【００２４】
このような回転駆動装置１００において、車両の走行中に、例えばインバータ４におけるＵ相アーム回路６ａのトランジスタ１０ａの短絡故障（一相短絡故障）が発生すると、インバータ４が停止する。このとき、車両が惰性で止まるまでは、慣性走行によってモータジェネレータ２は駆動輪に引きずられて回転する。また、故障した車両の牽引時にも、駆動輪が引きずられるため、モータジェネレータ２が回転する。すると、モータジェネレータ２に逆起電力が発生し、図２の破線Ｘで示す経路で電流が流れる。つまり、短絡故障したトランジスタ１０ａに集中して電流が流れてしまう。従って、モータジェネレータ２の発熱によりモータジェネレータ２自体が損傷したり、モータジェネレータ２とインバータ４とを繋ぐパワーケーブル３が損傷することがある。
【００２５】
ここで、モータジェネレータ２と駆動輪（図示せず）とをクラッチ等により切り離すことで、モータジェネレータ２に加わる外部トルクを無くすことができるが、そのための機構を追加する必要があり、コストアップ及び大型化につながる。また、過大な電流が流れることを防ぐためには、電流センサにより電流を検出することが考えられるが、モータジェネレータ制御用に使用されている非接触型の電流センサは高価である。
【００２６】
これに対し、ヒューズ機能を有するシャント抵抗１４ａ〜１５ｃを備えた本実施形態の回転駆動装置１においては、図３（ａ）に示すように、例えばインバータ４におけるＵ相アーム回路６ａのトランジスタ１０ａの短絡故障が発生し、モータジェネレータ２に生じた逆起電力によって図中の破線Ｘで示す経路でトランジスタ１０ａに過大な電流が流れると、シャント抵抗１５ａが容量オーバーとなる。すると、図３（ｂ）に示すように、シャント抵抗１５ａが溶断することでシャント抵抗１５ａのオープン故障が起こり、電流が流れなくなる。従って、モータジェネレータ２やパワーケーブル３の損傷を回避することができる。
【００２７】
以上のように本実施形態によれば、トランジスタ９ａ〜１０ｃの短絡故障によりトランジスタ９ａ〜１０ｃに必要以上の電流が流れるとオープン故障を起こすシャント抵抗１４ａ〜１５ｃを設けたので、モータジェネレータ２やパワーケーブル３を保護することができる。
【００２８】
また、シャント抵抗１４ａ〜１５ｃがトランジスタ９ａ〜１０ｃに流れる電流を計測することになるので、電流センサを別途設ける必要が無く、回転駆動装置１の小型化及び低コスト化を図ることができる。
【００２９】
さらに、正共通線７と負共通線８との間にシャント抵抗１４ａ〜１５ｃを接続することにより、インバータ４とシャント抵抗１４ａ〜１５ｃとの一体化が図られるため、回転駆動装置１を効率的に小型化することができる。
【００３０】
図４は、本発明に係わる回転駆動装置の他の実施形態を示す回路構成図である。同図において、本実施形態の回転駆動装置２１は、上記のモータジェネレータ２及びインバータ２０を備えている。これらのモータジェネレータ２及びインバータ２０は、パワーケーブル３により繋がれている。
【００３１】
また、回転駆動装置２１は、シャント抵抗２２ａ〜２２ｃを備えている。シャント抵抗２２ａ〜２２ｃは、上記のシャント抵抗１４ａ〜１５ｃと同じ構造を有している。シャント抵抗２２ａ〜２２ｃは、供給線１６ａ〜１６ｃにおけるパワーケーブル３に内蔵された部位にそれぞれ設けられている。従って、シャント抵抗２２ａは、トランジスタ９ａ，１０ａと直列に接続され、シャント抵抗２２ｂは、トランジスタ９ｂ，１０ｂと直列に接続され、シャント抵抗２２ｃは、トランジスタ９ｃ，１０ｃと直列に接続されていることとなる。
【００３２】
このように本実施形態においても、ヒューズ機能を有するシャント抵抗２２ａ〜２２ｃを設けたので、モータジェネレータ２やパワーケーブル３を保護することができると共に、電流センサを別途設ける必要が無いため、回転駆動装置２１の小型化及び低コスト化を図ることができる。また、シャント抵抗２２ａ〜２２ｃをパワーケーブル３に相毎に設けることにより、シャント抵抗２２ａ〜２２ｃの数が必要最小限で済む。
【００３３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、三相式のモータジェネレータ及びインバータを使用したが、使用するモータジェネレータ及びインバータとしては、多相式であれば良い。
【符号の説明】
【００３４】
１…回転駆動装置、２…モータジェネレータ、３…パワーケーブル、４…インバータ、７…正共通線、８…負共通線、９ａ〜９ｃ…トランジスタ（スイッチング素子）、１０ａ〜１０ｃ…トランジスタ（スイッチング素子）、１４ａ〜１４ｃ…シャント抵抗、１５ａ〜１５ｃ…シャント抵抗、２０…インバータ、２１…回転駆動装置、２２ａ〜２２ｃ…シャント抵抗。
【図１】
2013062914.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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