(57)【要約】【課題】チャージポンプの出力の電圧低下が解消した場合に、指令信号が示す目標回転速度での回転制御に迅速に復帰可能なモータ駆動装置を提供する。【解決手段】ＦＥＴドライバ７０は、チャージポンプ１１４が生成した昇圧電圧を用いて、インバータ回路４０のＦＥＴ４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ、４４Ｄ、４４Ｅ、４４Ｆを動作させるためのＦＥＴゲート信号を生成して、インバータ回路４０に出力する。また、ＦＥＴドライバ７０は、チャージポンプ１１４が生成した昇圧電圧が制御電圧Ｖｃｃ未満の場合にＦＥＴゲート信号のインバータ回路４０への出力を停止し、チャージポンプ１１４が生成した昇圧電圧が制御電圧Ｖｃｃ以上の場合にＦＥＴゲート信号のインバータ回路４０への出力を再開する。【選択図】図２
2017184447.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給された制御信号により各々オンオフ制御される複数のスイッチング素子を備え、前記複数のスイッチング素子のオンオフ状態に応じて、供給された電源電圧を駆動電圧に変換してモータを駆動する駆動部と、
制御電圧を昇圧して前記駆動部に供給する昇圧回路と、
前記昇圧回路が生成した昇圧電圧と前記制御電圧とを比較する制御電圧比較部と、
前記制御電圧比較部での比較に基づき、前記昇圧電圧が前記制御電圧未満の場合に前記制御信号の前記駆動部への供給を停止し、前記昇圧電圧が前記制御電圧以上の場合に前記制御信号の前記駆動部への供給を再開する制御部と、
を含むモータ駆動装置。
【請求項２】
前記スイッチング素子は、前記制御信号がゲートに印加されることによってオンになる電界効果トランジスタである請求項１記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記制御部が前記制御信号の前記駆動部への供給を停止することにより前記駆動電圧の前記モータへの供給を停止させ、前記制御部が前記制御信号の前記駆動部への供給を再開することにより前記駆動電圧の前記モータへの供給を再開させる請求項１または２記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記制御信号の前記駆動部への供給を停止している場合でも、前記制御信号の生成に係る処理を継続する請求項１〜３のいずれか１項記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
前記昇圧回路はチャージポンプであり、
前記制御部は、前記チャージポンプから供給された昇圧電圧を用いて前記制御信号を生成する請求項１〜４のいずれか１項記載のモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用エアコンのブロアモータ等に用いられるブラシレスＤＣモータ（以下、「モータ」と略記）の制御装置は、目標回転速度に対応したデューティ比の電圧をインバータ回路に生成させ、生成させた電圧をモータのコイルに印加させている。
【０００３】
インバータ回路は、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等のスイッチング素子を断続的にオンにして電源電圧を変調するＰＷＭ（パルス幅変調）によって、モータのコイルに印加する電圧を生成する。車両の電源であるバッテリの電圧は略１２Ｖと比較的高いので、インバータ回路を構成するＦＥＴをオンオフさせるために当該ＦＥＴのゲートに印加されるＦＥＴゲート信号も相応の高さが要求される。
【０００４】
車両用エアコンのモータを駆動させるモータ駆動装置では、マイクロコンピュータ等が生成した制御信号を、プリドライバによってインバータ回路を構成するＦＥＴがスイッチング動作可能な程度まで増幅させて、ＦＥＴゲート信号を生成している。
【０００５】
制御信号を増幅するプリドライバには、チャージポンプを介して電力が供給される。チャージポンプは、制御電圧Ｖｃｃ等を昇圧してプリドライバに供給する。
【０００６】
しかしながら、何らかの原因により電源であるバッテリの電圧に対してチャージポンプによる昇圧の電圧が瞬間的に低下する場合がある。例えば、サージ等の高電圧のパルスが電源電圧に重畳されている場合に、何らかの原因で電源電圧がさらに上昇した際には、チャージポンプの昇圧が電源電圧の変化に追い付かないという現象が生じ得る。その結果、チャージポンプによって昇圧された制御電圧によってプリドライバが生成したＦＥＴゲート信号の電圧に基づくインバータ回路のＦＥＴのゲート−ソース電圧とインバータ回路のＦＥＴの閾値電圧との差が、インバータ回路のＦＥＴのドレイン−ソース電圧未満となる場合がある。かかる場合には、インバータ回路のＦＥＴは飽和領域で動作することになり、当該ＦＥＴの発熱が顕著になるという問題があった。
【０００７】
そこで、モータ駆動回路では、一例として図４に示したチャージポンプ低電圧保護処理によってインバータ回路のＦＥＴの過熱を抑制している。ステップ４００では、電源電圧が上昇したことで、チャージポンプ低電圧保護及び過電圧保護を検出する。ステップ４０２では、モータの回転速度の指令を０とし、ステップ４０４では、ＰＩ制御によってモータの回転速度を減速させるためのデューティ比を算出する。
【０００８】
ステップ４０６では、モータの実回転速度が所定の回転速度（例えば、２４４ｒｐｍ）未満になったか否かを判定し、肯定判定の場合には、ステップ４０８でモータの実回転速度を０とし、ステップ４１０ではＰＩ制御によって算出されるデューティ比を０とし、ステップ４１２ではモータへの通電オフを実行する。
【０００９】
ステップ４１４では、電源電圧が低下してチャージポンプ低電圧保護及び過電圧保護の解除が可能か否かを判定し、肯定判定の場合には、ステップ４１６でモータのスロースタート起動を開始して処理をリターンする。
【００１０】
図５（Ａ）は、電源電圧２００の変化、高電圧パルス２０２、チャージポンプ低電圧保護の実行状況２０４、過電圧保護の実行状況２０６、モータへの通電状況２０８及びモータの回転速度の一例を示し、（Ｂ）は、チャージポンプ低電圧保護及び過電圧保護の実行ダイアログ２１０、チャージポンプ電圧２１４、サージ等の高電圧が電源電圧に重畳された結果の電源電流実効値２１２及び電源電圧実効値２１６の一例を示し、（Ｃ）は、過電圧保護の実行ダイアログ２１８、モータのロータの位置を検出するためのホール素子のＵ相信号２２０、電源電流実効値２１２及び電源電圧実効値２１６の一例を示している。
【００１１】
図５の時間ｔ1では、電源電圧２００が高電圧状態になると、チャージポンプ低電圧保護及び過電圧保護がオンになる。図５（Ｂ）で時間ｔ1では、電源電圧実効値２１６に比してチャージポンプの昇圧を示すチャージポンプ電圧２１４の上昇が遅い。かかる現象は、チャージポンプ内のコンデンサの充電が電源電圧実効値２１６の上昇に追い付かないためである。その結果、時間ｔ1では、過電圧保護と共にチャージポンプ低電圧保護がオンになり、モータの回転速度は時間ｔ1以降で低下する。
【００１２】
時間ｔ2では、チャージポンプ電圧２１４が上昇したことで、チャージポンプ低電圧保護は解除されるべき状態であるが、電源電圧２００は依然として高い状態なので、過電圧保護は継続される。その結果、モータの回転速度は、過電圧保護時の指令信号であるＳＩ信号が示すデューティ比３０％に相当する回転速度になるように、モータへの通電が制御される。
【００１３】
時間ｔ3では、電源電圧が低下し、過電圧保護は解除される。しかしながら、チャージポンプ低電圧保護に係るデューティ比０％のＳＩ信号は、モータの回転速度が２４４ｒｐｍ未満にならないと解除されない。図５（Ａ）では、電源電圧にはサージ等の高電圧パルス２０２が重畳されているので、時間ｔ4と時間ｔ5との間に代表されるように、ＳＩ信号が示すデューティ比３０％である過電圧保護が断続的にオンになる。その結果、モータの回転速度がデューティ比０％のＳＩ信号の解除の閾値である２４４ｒｐｍ未満にならず、本来の目標回転速度での回転制御に移行できないという問題があった。
【００１４】
図４に示した処理では、ステップ４００に示したように、電源電圧が所定の値を超えた場合にチャージポンプ低電圧保護及び過電圧保護を実行する。電源電圧が低下すれば、少なくとも過電圧保護を実行する必要はないが、電源電圧のみでは、チャージポンプ低電圧保護が不要になったか否かは判断できない。チャージポンプ低電圧保護の要否は、スイッチング素子のゲート−ソース電圧とスイッチング素子の閾値電圧との差を、スイッチング素子のドレイン−ソース電圧と比較することを要する。しかしながら、かかる場合には、電源電圧からドレイン−ソース電圧を、ＦＥＴゲート信号の電圧からゲート−ソース電圧を、各々算出する必要がある。かかる演算処理は煩雑なので、図４の処理では、モータの回転速度が所定値である２４４ｒｐｍ未満になった場合には、ゲート−ソース電圧とドレイン−ソース電圧とが正常化したとみなし、チャージポンプ低電圧保護を解除している。
【００１５】
特許文献１には、チャージポンプの電圧が低下する場合には、デューティ比を強制的に低下させることでチャージポンプの出力の電圧低下を解消するインバータ回路電源の制御方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２０００−２８７４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、特許文献１に記載のインバータ回路電源の制御方法は、指令信号とは異なるデューティ比の電圧を生成するので、モータ等の電力負荷の動作が、意図通りに行われないという問題点があった。
【００１８】
本発明は上記に鑑みてなされたもので、チャージポンプの出力の電圧低下が解消した場合に、指令信号が示す目標回転速度での回転制御に迅速に復帰可能なモータ駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前記課題を解決するために、請求項１に記載のモータ駆動装置は、供給された制御信号により各々オンオフ制御される複数のスイッチング素子を備え、前記複数のスイッチング素子のオンオフ状態に応じて、供給された電源電圧を駆動電圧に変換してモータを駆動する駆動部と、制御電圧を昇圧して前記駆動部に供給する昇圧回路と、前記昇圧回路が生成した昇圧電圧と前記制御電圧とを比較する制御電圧比較部と、前記制御電圧比較部での比較に基づき、前記昇圧電圧が前記制御電圧未満の場合に前記制御信号の前記駆動部への供給を停止し、前記昇圧電圧が前記制御電圧以上の場合に前記制御信号の前記駆動部への供給を再開する制御部と、を含む。
【００２０】
このモータ駆動装置は、昇圧電圧が制御電圧未満の場合にチャージポンプの出力の電圧低下が生じたとみなして、制御信号の駆動部への供給を停止する。また、このモータ駆動装置は、昇圧電圧が制御電圧以上の場合にチャージポンプの出力の電圧低下が解消したとみなして、制御信号の駆動部への供給を再開する。かかる昇圧電圧と制御電圧との比較によりチャージポンプの出力の電圧低下が解消した場合を簡易迅速に判定し、指令信号が示す目標回転速度での回転制御に迅速に復帰できる。
【００２１】
請求項２記載のモータ駆動装置は、請求項１記載のモータ駆動装置において、前記スイッチング素子は、前記制御信号がゲートに印加されることによってオンになる電界効果トランジスタである。
【００２２】
このモータ駆動装置によれば、制御部は、電界効果トランジスタであるスイッチング素子のゲートに印加する制御信号の出力を再開することにより、指令信号が示す目標回転速度での回転制御に迅速に復帰できる。
【００２３】
請求項３記載のモータ駆動装置は、請求項１または２記載のモータ駆動装置において、前記制御部が前記制御信号の前記駆動部への供給を停止することにより前記駆動電圧の前記モータへの供給を停止させ、前記制御部が前記制御信号の前記駆動部への供給を再開することにより前記駆動電圧の前記モータへの供給を再開させる。
【００２４】
このモータ駆動装置によれば、駆動部への制御信号の出力をオンオフすることにより、モータへの電力供給のオンオフを迅速に切り換えることができる。
【００２５】
請求項４に記載のモータ駆動装置は、請求項１〜３のいずれか１項記載のモータ駆動装置において、前記制御部は、前記制御信号の前記駆動部への供給を停止している場合でも、前記制御信号の生成に係る処理を継続する。
【００２６】
このモータ駆動装置によれば、チャージポンプの出力の電圧が低下した場合でも、制御信号の生成に係る処理である、指令信号に基づいたデューティ比を示す矩形波信号の生成を継続することにより、チャージポンプが出力する電圧が正常化した場合に、ただちに指令信号に基づいた制御に復帰できる。
【００２７】
請求項５記載のモータ駆動装置は、請求項１〜４のいずれか１項記載のモータ駆動装置において、前記昇圧回路はチャージポンプであり、前記制御部は、前記チャージポンプから供給された昇圧電圧を用いて前記制御信号を生成する。
【００２８】
このモータ駆動装置によれば、チャージポンプである昇圧回路から供給された電力により、制御部は、スイッチング素子をオンオフさせる電位を有する制御信号を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態に係るモータ駆動装置を用いたモータユニットの構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るモータ駆動装置の概略を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るモータ駆動装置のチャージポンプ低電圧保護処理の一例を示したフローチャートである。
【図４】従来技術におけるチャージポンプ低電圧保護処理の一例を示したフローチャートである。
【図５】（Ａ）は、電源電圧の変化、高電圧パルス、チャージポンプ低電圧保護の実行状況、過電圧保護の実行状況、モータへの通電状況及びモータの回転速度の一例を示し、（Ｂ）は、チャージポンプ低電圧保護及び過電圧保護の実行ダイアログ、チャージポンプ電圧、サージ等の高電圧が電源電圧に重畳された結果の電源電流実効値及び電源電圧実効値の一例を示し、（Ｃ）は、過電圧保護の実行ダイアログ、モータのロータの位置を検出するためのホール素子のＵ相信号、電源電流実効値及び電源電圧実効値の一例を示している。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１は、本実施の形態に係るモータ駆動装置２０を用いたモータユニット１０の構成を示す概略図である。図１の本実施の形態に係るモータユニット１０は、一例として車両用エアコンの送風に用いられる、いわゆるブロアモータのユニットである。
【００３１】
本実施の形態に係るモータユニット１０は、ステータ１４の外側にロータ１２が設けられた、アウターロータ構造の三相モータに係るものである。ステータ１４はコア部材に導線が巻かれた電磁石であって、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の三相を構成している。
【００３２】
ステータ１４のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各々は、後述するモータ駆動装置２０の制御により、電磁石で発生する磁界の極性が切り替えられることにより、いわゆる回転磁界を発生する。
【００３３】
ロータ１２の内側（図示せず）にはロータマグネットが設けられており、ロータマグネットは、ステータ１４で生じた回転磁界に対応することにより、ロータ１２を回転させる。
【００３４】
ロータ１２にはシャフト１６が設けられており、ロータ１２と一体になって回転する。図１には示していないが、本実施の形態ではシャフト１６には、いわゆるシロッコファン等の多翼ファンが設けられ、当該多翼ファンがシャフト１６と共に回転することにより、車両用エアコンにおける送風が可能となる。
【００３５】
ステータ１４は、上ケース１８を介して、モータ駆動装置２０に取り付けられる。モータ駆動装置２０は、モータ駆動装置２０の基板２２と、基板２２上の素子から生じる熱を放散するヒートシンク２４とを備えている。
【００３６】
ロータ１２、ステータ１４及びモータ駆動装置２０を含んで構成されるモータユニット１０には、下ケース２８が取り付けられる。
【００３７】
図２は、本実施の形態に係るモータ駆動装置２０の概略を示す図である。図２に記載のインバータ回路４０は、ＦＥＴによってモータ５２のステータ１４のコイルに供給する電力をスイッチングする。例えば、ＦＥＴ４４Ａ、４４ＤはＵ相のコイル１４Ｕに、ＦＥＴ４４Ｂ、４４ＥはＶ相のコイル１４Ｖに、ＦＥＴ４４Ｃ、４４ＦはＷ相のコイル１４Ｗに、各々供給する電力のスイッチングを行う。
【００３８】
ＦＥＴ４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃの各々のドレインは、チョークコイル８２を介して車載のバッテリ８０の正極に接続されている。また、ＦＥＴ４４Ｄ、４４Ｅ、４４Ｆの各々のソースはバッテリ８０の負極に接続されている。
【００３９】
また、本実施の形態のモータ駆動装置２０の基板上には、前述のインバータ回路４０に加え、コンパレータ５４、実回転数算出部５６、指令回転数算出部５８、スタンバイ回路６０、メイン電源通電部６２、ＰＩ制御部６６、電圧補正部６８及びＦＥＴドライバ７０等が実装されている。
【００４０】
また、本実施の形態のモータ駆動装置２０の基板上には、チョークコイル８２及び平滑コンデンサ８４Ａ、８４Ｂ等が実装され、さらにエアコンＥＣＵ（Electronic Control Unit）７８及びバッテリ８０が接続されている。チョークコイル８２及び平滑コンデンサ８４Ａ、８４Ｂはバッテリ８０と共に略直流電源を構成している。また、エアコンＥＣＵ７８は、車両用エアコンの電子制御ユニットであり、ユーザがエアコンＥＣＵ７８によりエアコンをオンにすると、モータ駆動装置２０の制御により、モータ５２が作動する。また、ユーザが車両用エアコンの風量を調節する場合は、エアコンＥＣＵ７８を介してモータ５２（ロータ１２）の回転速度を指示するためのＳＩ信号が入力される。
【００４１】
本実施の形態では、シャフト１６と同軸に設けられたセンサマグネット１２Ａの磁界をホール素子１２Ｂが検出する。コンパレータ５４は、ホール素子１２Ｂのアナログ出力をデジタル信号に変換する装置であり、実回転数算出部は、コンパレータ５４が出力したデジタル信号に基づいてロータ１２の実回転速度を算出する。指令回転数算出部５８はエアコンＥＣＵ７８等からの指示に基づいた目標回転速度を算出する。本実施の形態では、目標回転速度は、略１０００〜５０００ｒｐｍである。
【００４２】
ＰＩ制御部６６は、指令回転数算出部５８が算出した目標回転速度と実回転数算出部５６が算出した実回転速度とから、実回転速度を目標回転速度に変化させる場合にステータ１４のコイルに印加する電圧をいわゆるＰＩ制御によって算出する。ＰＩ制御部６６は、目標回転速度と実回転速度との偏差と目標回転速度における電圧と実回転速度における電圧との偏差との比例関係基づいて目標回転速度における電圧を算出する偏差比例部６６Ｐを含む。また、ＰＩ制御部６６は、上記の比例関係のみでは残留偏差が生じる場合に、かかる残留偏差を偏差積分によって解消する偏差積分部６６Ｉを含む。電圧補正部６８は、ＰＩ制御部６６による算出結果に基づくデューティ比を、電源であるバッテリ８０の電圧に応じて補正する。
【００４３】
スタンバイ回路６０は、バッテリ８０から各部への電源供給を制御する回路である。また、メイン電源通電部６２は、スタンバイ回路６０の制御に従って、モータ駆動装置２０への電源をオンにする。また、メイン電源通電部６２は、モータ５２の始動時、すなわちモータ５２を回転速度０ｒｐｍから回転させる場合に、論理和回路８６を介して強制５００ｒｐｍ指令部８８に指令を出す。強制５００ｒｐｍ指令部８８は、モータ５２の始動時には目標回転速度が所定の時間において５００ｒｐｍとなるように指令回転数算出部５８を制御し、指令回転数算出部５８は、５００ｒｐｍに係る信号をＰＩ制御部６６に出力する。
【００４４】
所定の時間が経過後は、強制５００ｒｐｍ指令部による指令回転数算出部５８への制御は終了し、指令回転数算出部５８はエアコンＥＣＵ７８からの指示に基づいて算出した目標回転速度に係る信号をＰＩ制御部６６に出力する。
【００４５】
本実施の形態に係るモータ駆動装置２０の基板上には、基板の温度を抵抗値として検知するチップサーミスタＲＴが実装されている。本実施の形態に用いられるチップサーミスタＲＴは、一例として、温度の上昇に対して抵抗が減少するＮＴＣ (Negative Temperature Coefficient)サーミスタである。なお、反転回路を併用することで、温度が上昇するにつれて抵抗値が増大するＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスタを使用してもよい。
【００４６】
チップサーミスタＲＴは一種の分圧回路を構成しており、チップサーミスタＲＴによって構成される分圧回路の出力端からは、チップサーミスタＲＴの抵抗値に基づいて変化する電圧が出力される。チップサーミスタＲＴによって構成される分圧回路の出力端から出力された電圧は過熱状態判定部１０６において過熱判定値出力部１０４が出力する過熱判定値と比較され、出力された電圧が過熱判定値以下の場合には、目標回転速度を強制的に０ｒｐｍとするように指令回転数算出部５８を制御する。前述のように、本実施の形態に係るチップサーミスタＲＴは、温度の上昇に対して抵抗が減少するタイプなので、チップサーミスタＲＴによって構成される分圧回路の出力端から出力される電圧は、温度の上昇に応じて低下するものとする。過熱状態判定部１０６は、チップサーミスタＲＴの一端から出力された電圧が過熱判定値以下の場合に回路が過熱していると判定する。過熱判定値は基板に実装される素子及びチップサーミスタＲＴの位置等によって変化するが、一例として１４５℃においてチップサーミスタＲＴによって構成される分圧回路が出力する電圧である。
【００４７】
また、ＦＥＴ４４Ｄ、４４Ｅ、４４Ｆの各々のソースとバッテリ８０との間にはインバータ回路４０の電流を検知するための電流検知部９４が設けられている。電流検知部９４は、抵抗値が０．２ｍΩ〜数Ω程度のシャント抵抗９４Ａと、インバータ回路４０の電流に応じて変化するシャント抵抗９４Ａの両端の電位差を検知すると共に検知した電位差の信号を増幅するアンプ９４Ｂとを含む。そして、アンプ９４Ｂが出力した信号は、過負荷判定部９８と過電流判定部１０２とに各々入力される。過電流判定部１０２では、アンプ９４Ｂが出力した信号と過電流判定値出力部１００が出力した過電流判定値とを比較し、アンプ９４Ｂが出力した信号が過電流判定値以上の場合には、過電流検出信号を保護優先順位判定部１１２に出力する。また、過負荷判定部９８は、アンプ９４Ｂが出力した信号と過負荷判定値出力部９６が出力した過負荷判定値とを比較し、アンプ９４Ｂが出力した信号が過負荷判定値以上の場合には、論理和回路８６を介して強制５００ｒｐｍ指令部８８に指令し、モータ５２の回転速度を強制的に所定の回転速度である５００ｒｐｍに低下させる制御をする。
【００４８】
過負荷状態と判定してモータ５２の回転速度を５００ｒｐｍにした場合は、電流検知部９４によって検知された電流値（に従って変化するシャント抵抗９４Ａの両端の電位差の増幅値）が過負荷判定値を下回るまでモータ５２の回転速度を５００ｒｐｍに制御する。電流検知部９４が検知した電流値が過負荷判定値を下回った後は、指令回転数算出部５８が算出した目標回転速度でモータ５２が回転するように、ステータ１４のコイルに印加する電圧を制御する。
【００４９】
本実施の形態では、過電流判定値は過負荷判定値を超える値であり、回路保護のためにインバータ回路４０による電圧の生成を停止させることによりモータ５２への通電を停止しなければならない電流値である。過電流判定値及び過負荷判定値の具体的な数値は、モータ５２の仕様に左右されるので、設計時のシミュレーション及び実験を通じてモータの仕様ごとに個別具体的に決定する。
【００５０】
チョークコイル８２とインバータ回路４０との間には、電源電圧を検知すると共に、電源電圧の値と過電圧判定値出力部１０８が出力した過電圧判定値とを比較する過電圧判定部１１０が接続されている。過電圧判定部１１０は、電源電圧が過電圧判定値以上の場合には、過電圧検出信号を保護優先順位判定部１１２に出力する。
【００５１】
保護優先順位判定部１１２は、過電圧判定部１１０が出力した過電圧検出信号と、過電流判定部１０２が出力した過電流検出信号と、に基づいて、モータ５２を回転させる又はモータ５２の回転を停止させるようにＦＥＴドライバ７０を制御する。
【００５２】
例えば、過電流検出信号が出力されず、過電圧検出信号が出力されている場合には、保護優先順位判定部１１２は、高すぎる電源電圧を緩和するために、モータ５２を所定の回転速度で回転させる強制ＯＮの状態を、プロセッサの一種である保護優先順位判定部１１２の制御の単位周期である１制御周期の間継続する。
【００５３】
また、過電流検出信号が出力された場合には、過電圧検出信号が出力されていても、モータ５２の回転を停止させるためにモータ５２への通電を停止させるようにＦＥＴドライバ７０を制御し、インバータ回路４０等を構成する素子を保護する。即時に通電停止させるには、一例として割り込み処理等を用いる。過電流検出信号が出力された後は、モータ５２の回転を停止させる過電流ＯＦＦの状態を、前述の１制御周期又は１制御周期よりも長い所定時間継続する。所定時間は、１制御周期の所定の正の整数倍である。
【００５４】
ＰＩ制御部６６は、ホール素子１２Ｂの回転信号に基づいて指令回転数算出部５８が算出した目標回転速度と実回転数算出部５６が算出した実回転速度とから、実回転速度を目標回転速度に変化させる場合にステータ１４のコイルに印加する電圧のデューティ比をＰＩ制御によって算出する。電圧補正部６８は、ＰＩ制御部６６による算出結果に基づくデューティ比を、電源であるバッテリ８０の電圧に応じて補正して最終的なデューティ比をＦＥＴドライバ７０に出力する。ＦＥＴドライバは、電圧補正部６８が出力したデューティ比に基づいて、インバータ回路４０のスイッチングを制御するためのＦＥＴゲート信号を生成してインバータ回路４０に出力する。そして、インバータ回路４０は、ＦＥＴドライバ７０が出力したＦＥＴゲート信号に従ってＦＥＴ４４Ａ〜４４Ｆをスイッチングさせてモータ５２に印加する電圧を生成する。
【００５５】
ＦＥＴドライバ７０には、制御電圧Ｖｃｃを必要に応じて昇圧させるチャージポンプ１１４を介して昇圧電圧が供給されている。ＦＥＴドライバは、チャージポンプ１１４から供給された昇圧電圧を電力として用いて、インバータ回路４０を構成するＦＥＴがスイッチング動作可能な電位のＦＥＴゲート信号を生成する。
【００５６】
制御電圧比較部１１６には、チャージポンプ１１４による昇圧電圧と制御電圧Ｖｃｃとが入力される。制御電圧比較部１１６は、制御電圧Ｖｃｃと昇圧電圧とを比較し、制御電圧Ｖｃｃに対して昇圧電圧が低い場合に、後述するチャージポンプ低電圧保護の処理が実行される。
【００５７】
図３は、本実施の形態に係るモータ駆動装置２０のチャージポンプ低電圧保護の処理の一例を示したフローチャートである。図３に示したフローチャートでは、ステップ３００に示したように、制御電圧Ｖｃｃに対して昇圧電圧が低い場合に開始される。チャージポンプ低電圧保護が必要な場合は、インバータ回路４０のＦＥＴのゲート−ソース電圧とインバータ回路４０のＦＥＴの閾値電圧との差が、インバータ回路４０のＦＥＴのドレイン−ソース電圧以下の場合である。本実施の形態では、制御電圧Ｖｃｃに対して昇圧電圧が低い場合に、インバータ回路４０のＦＥＴが発熱が顕著な飽和領域で動作するおそれがあるとみなして、図３に示した処理を実行する。
【００５８】
ステップ３０２では、ＦＥＴドライバ７０は、モータ５２への通電をオフにして、インバータ回路４０のＦＥＴの過熱を解消する。モータ５２への通電をオフにするには、ＦＥＴドライバ７０からのＦＥＴゲート信号の出力を停止する。
【００５９】
ＦＥＴドライバ７０がＦＥＴゲート信号の出力を停止している間も、ＦＥＴゲート信号の生成に係る処理である、指令回転数算出部５８、ＰＩ制御部６６、電圧補正部６８によるデューティ比の算出を継続することにより、チャージポンプ低電圧保護の解除後は、ただちにエアコンＥＣＵ７８からの指令に基づいた通常の制御を再開できる。
【００６０】
ステップ３０４では、ＦＥＴドライバ７０は、チャージポンプ低電圧保護の必要性が解消したか否かを判定する。具体的には、チャージポンプ１１４から出力された昇圧電圧が制御電圧Ｖｃｃ以上となった場合に肯定判定をする。
【００６１】
ステップ３０６では、ＦＥＴドライバ７０は、ＦＥＴゲート信号の出力を再開する。その結果、インバータ回路４０はモータ５２のステータ１４のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルへの電力供給により、モータ５２をエアコンＥＣＵ７８からの指令に基づいた目標回転速度で回転させる制御が再開されるので、処理をリターンする。
【００６２】
以上説明したように、本実施の形態では、制御電圧Ｖｃｃに対して昇圧電圧が低い場合に、制御電圧Ｖｃｃに対してチャージポンプ１１４から出力された昇圧電圧が低い場合に、インバータ回路４０のＦＥＴが発熱が顕著な飽和領域で動作するおそれがあるとみなして、ＦＥＴゲート信号の出力を停止する。また、チャージポンプ１１４から出力された昇圧電圧が制御電圧Ｖｃｃ以上となった場合には、インバータ回路４０のＦＥＴが飽和領域で動作するおそれは解消したとみなして、ＦＥＴゲート信号の出力を再開する。かかる簡略化された処理により、チャージポンプ低電圧保護の開始及び解除が迅速に実行され得る。
【００６３】
本実施の形態では、上記のように、チャージポンプ１１４から出力された昇圧電圧と制御電圧Ｖｃｃとの比較でチャージポンプ低電圧保護の要否を判定した。チャージポンプ低電圧保護が必要となる、インバータ回路４０のＦＥＴが飽和領域で動作する場合は、インバータ回路４０のＦＥＴのゲート−ソース電圧とインバータ回路４０のＦＥＴの閾値電圧との差が、インバータ回路４０のＦＥＴのドレイン−ソース電圧未満となる場合である。
【００６４】
例えば、ＦＥＴゲート信号の電圧を検出するセンサと、電源電圧を検出するセンサとをさらに備え、ＦＥＴゲート信号の電圧からインバータ回路４０のＦＥＴのゲート−ソース電圧を、電源電圧からインバータ回路４０のＦＥＴのドレイン−ソース電圧を、各々算出すると共に、インバータ回路４０のＦＥＴのゲート−ソース電圧とインバータ回路４０のＦＥＴの閾値電圧との差が、インバータ回路４０のＦＥＴのドレイン−ソース電圧未満であるか否かを判定するようにしてもよい。
【００６５】
また、ＦＥＴゲート信号の電圧はインバータ回路４０のＦＥＴのゲート−ソース電圧に、電源電圧はインバータ回路４０のＦＥＴのドレイン−ソース電圧に、各々相関するとみなして、チャージポンプ低電圧保護の要否を判定してもよい。
【００６６】
例えば、ＦＥＴゲート信号の電圧と所定電圧との差が、電源電圧以下になった場合にチャージポンプ低電圧保護を開始する。そして、ＦＥＴゲート信号の電圧と所定電圧との差が、電源電圧を超えた場合にチャージポンプ低電圧保護を解除する。所定電圧は、インバータ回路４０のＦＥＴの閾値電圧に基づくものである。
【００６７】
または、電源電圧とＦＥＴゲート信号の電圧との差が、第２の所定電圧以上の場合にチャージポンプ低電圧保護を開始する。そして、電源電圧とＦＥＴゲート信号の電圧との差が、第２の所定電圧未満になった場合にチャージポンプ低電圧保護を解除する。第２の所定電圧は、前述の所定電圧と同様にインバータ回路４０のＦＥＴの閾値電圧に基づくもので、前述の所定電圧の符号を反転させた値である。
【符号の説明】
【００６８】
１０…モータユニット、１２…ロータ、１２Ａ…センサマグネット、１２Ｂ…ホール素子、１４…ステータ、１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗ…コイル、１６…シャフト、１８…上ケース、２０…モータ駆動装置、２２…基板、２４…ヒートシンク、２８…下ケース、４０…インバータ回路、４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄ，４４Ｅ，４４Ｆ…ＦＥＴ、５２…モータ、５４…コンパレータ、５６…実回転数算出部、５８…指令回転数算出部、６０…スタンバイ回路、６２…メイン電源通電部、６６…ＰＩ制御部、６６Ｉ…偏差積分部、６６Ｐ…偏差比例部、６８…電圧補正部、７０…ＦＥＴドライバ、７８…エアコンＥＣＵ、８０…バッテリ、８２…チョークコイル、８４Ａ，８４Ｂ…平滑コンデンサ、８６…論理和回路、８８…強制５００ｒｐｍ指令部、９４…電流検知部、９４Ａ…シャント抵抗、９４Ｂ…アンプ、９６…過負荷判定値出力部、９８…過負荷判定部、１００…過電流判定値出力部、１０２…過電流判定部、１０４…過熱判定値出力部、１０６…過熱状態判定部、１０８…過電圧判定値出力部、１１０…過電圧判定部、１１２…保護優先順位判定部、１１４…チャージポンプ、１１６…制御電圧比較部、２００…電源電圧、２０２…高電圧パルス、２０４…チャージポンプ低電圧保護実行状況、２０６…過電圧保護実行状況、２０８…モータ通電状況、２１０…低電圧保護及び過電圧保護実行ダイアログ、２１２…電源電流実効値、２１４…チャージポンプ電圧、２１６…電源電圧実効値、２１８…過電圧保護実行ダイアログ、２２０…Ｕ相信号、ＲＴ…チップサーミスタ、Ｖｃｃ…制御電圧、ｔ1、ｔ2、ｔ3、ｔ4、ｔ5…時間
【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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