TOP特許意匠商標
特許ウォッチ DM通知 Twitter
公開番号2021010240
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210128
出願番号2019122959
出願日20190701
発明の名称駆動装置
出願人株式会社デンソー
代理人特許業務法人 サトー国際特許事務所
主分類B60L 9/18 20060101AFI20201225BHJP(車両一般)
要約【課題】2個の機電一体モータを直列接続する構成で、コンデンサのプリチャージ動作時に容量値のばらつきによる中点電位のずれに起因した不具合を回避できるようにした駆動装置を提供する。
【解決手段】機電一体モータ10、20は、それぞれモータ11、21を駆動するインバータ12、22が設けられ、コンデンサ13、23へのプリチャージ機能を備える。モータ駆動装置40は、制御回路60により、中点Nの中点電位Vnを検出して直流電源30の直流電圧VBの1/2の基準電位を含んだ基準電位領域内に収まるように制御する。中点電位Vnが外れる場合には、制御回路60は、一方のプリチャージ動作を一時的に停止させることで中点電位Vnを基準電位領域内に復帰させ、コンデンサ13あるいは23に過電圧が印加されるのを回避する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
それぞれモータおよびインバータを一体に設け且つ前記インバータが前置コンデンサを備えプリチャージ動作を実施する構成の第1および第2機電一体モータを直列接続して直流電源に接続した状態で駆動制御する駆動装置であって、
前記直流電源から給電を受けた状態で、前記第1及び第2機電一体モータの各インバータにプリチャージ動作開始の指示を行う制御回路(60)と、
前記制御回路に設けられ、前記第1および第2機電一体モータの前記前置コンデンサ間を接続している中点の電位を検出する中点電位検出回路(64)とを備え、
前記制御回路は、前記第1および第2機電一体モータの前置コンデンサへのプリチャージ動作中において、前記中点電位検出回路により検出される中点電位が前記直流電源の1/2の基準中点電位を含んだ基準電圧範囲から外れたときに、前記前置コンデンサのうち一方の端子電圧が過大となった前置コンデンサに対するプリチャージ動作を一時的に停止させ、前記中点電位が前記基準電圧範囲に戻るように制御する駆動装置。
続きを表示(約 340 文字)【請求項2】
前記制御回路は、前記第1および第2機電一体モータに対する前記プリチャージ動作が終了したときに、前記中点電位検出回路により検出される中点電位が前記基準中点電位から外れている場合には、前記前置コンデンサのうちの両端電圧が過大となった前置コンデンサの電荷を短時間放電させて前記中点電位と前記基準中点電位との差を小さくする請求項1に記載の駆動装置。
【請求項3】
第1および第2機電一体モータの前記前置コンデンサ間に接続され、前記中点電位を調整する補償回路(70)を備え、
前記制御回路は、前記前置コンデンサのうちの両端電圧が過大となった前置コンデンサの電荷を短時間放電させる動作を前記補償回路に実施させる請求項2に記載の駆動装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、駆動装置に関する。
続きを表示(約 5,500 文字)【背景技術】
【0002】
電源電圧に対してこれよりも低い電圧で動作するインバータを複数直列に接続することで電源電圧となるようにして使用することが行われている。例えば、先行技術文献1、2などではこのような技術が開示されている。
上記した先行技術はいずれも鉄道車両への適用を想定したものであり、このような技術を自動車にも適用することが考えられている。
【0003】
例えば24V電源の車載バッテリを用いているバス、トラック、大型建機等の車両においては、比較的廉価な12V車用の機電一体モータを流用することが考えられている。この場合、12V車用に使用される機電一体モータでは、モータ本体にインバータを内蔵した構成とされている。
【0004】
このような自動車用の機電一体モータにおいては、インバータ前段の平滑コンデンサを接続した際に流れるラッシュ電流対策のために、プリチャージ回路を搭載したものがある。これにより、モータに通電する前にプリチャージを実施することで、ラッシュ電流に起因して電源ラインのコネクタが溶着したり、ヒューズが溶断したりするのを防止することができる。
【0005】
しかしながら、直列接続するインバータにおいては、接続するそれぞれの機器のプリチャージ電流・時間に相対的なばらつきがあると、2つのインバータを接続する接点となる中点電位が、車載バッテリの電圧の半分の電圧にとならず、ずれてくる場合がある。そして、このような中点電位のずれが発生した場合には、一方のインバータの耐圧を超えて電圧が印加されることで、プリチャージ用のコンデンサや回路部に損傷を引き起こすおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
特開平5−83948号公報
特開2000−245005号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、プリチャージ機能付きのインバータを備えた2個の機電一体モータを直列接続して使用する構成で、インバータ間のばらつきによる中点電位のずれに起因した不具合を回避できるようにした駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
請求項1に記載の駆動装置は、それぞれモータおよびインバータを一体に設け且つ前記インバータが前置コンデンサを備えプリチャージ動作を実施する構成の第1および第2機電一体モータを直列接続して直流電源に接続した状態で駆動制御する駆動装置であって、前記直流電源から給電を受けた状態で、前記第1及び第2機電一体モータの各インバータにプリチャージ動作開始の指示を行う制御回路(60)と、前記制御回路に設けられ、前記第1および第2機電一体モータの前記前置コンデンサ間を接続している中点の電位を検出する中点電位検出回路(64)とを備え、前記制御回路は、前記第1および第2機電一体モータの前置コンデンサへのプリチャージ動作中において、前記中点電位検出回路により検出される中点電位が前記直流電源の1/2の基準中点電位を含んだ基準電圧範囲から外れたときに、前記前置コンデンサのうち一方の端子電圧が過大となった前置コンデンサに対するプリチャージ動作を一時的に停止させ、前記中点電位が前記基準電圧範囲に戻るように制御する。
【0009】
上記構成を採用することにより、第1および第2機電一体モータの前置コンデンサにプリチャージ動作を行わせる場合に、容量値のばらつきに起因して充電速度に差が生じることで分担電圧のバランスが崩れて、中点電位検出回路により検出される中点電位が直流電源の1/2の基準中点電位を含んだ基準電圧範囲から外れたときに、制御回路により、前置コンデンサのうち一方の端子電圧が過大となった前置コンデンサに対するプリチャージ動作を一時的に停止させ、前記中点電位が前記基準電圧範囲に戻るように制御することができる。
【0010】
これにより、第1および第2機電一体モータのそれぞれに設けられた前置コンデンサのいずれにも過電圧が印加されることを防止でき、プリチャージ動作を確実に実施させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
第1実施形態を示す電気的構成図
モータ駆動装置の電気的構成図
レベルシフト回路の電気的構成図
状態遷移図
プリチャージ動作制御の流れ図
オンオフ信号と中点電位の変化を示すタイミングチャート
中点電位と領域との関係を示す図
第2実施形態を示す補償回路の電気的構成図
【発明を実施するための形態】
【0012】
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について、図1〜図7を参照して説明する。
全体構成を示す図1において、機電一体モータ10および20は、これらを直列に接続して使用するように設けられる。機電一体モータ10は、第1モータ11および第1モータ11に給電する第1インバータ12を一体に備えている。同じく、機電一体モータ20は、第2モータ21および第2モータ21に給電する第2インバータ22を一体に備えている。
【0013】
第1および第2インバータ12、22は、例えば12V電源用のもので、第1インバータ12はプリチャージ用の前置コンデンサとして第1コンデンサ13を備え、第2インバータ22はプリチャージ用の前置コンデンサとして第2コンデンサ23を備える。第1インバータ12および第2インバータ22は、それぞれ内部にプリチャージ回路を備えており、第1モータ11、第2モータ12の駆動を実施する前に、第1コンデンサ13、第2コンデンサ23へのプリチャージ動作を実施するように構成されている。
【0014】
機電一体モータ10および20は、それぞれ電源端子V1、V2、信号端子SI1、SI2、イグニッションスイッチからのスイッチ端子IGS1、IGS2、グランド端子GND1、GND2を備えている。機電一体モータ10のグランド端子GND1と機電一体モータ20の電源端子V2を共通に接続した直列接続の構成である。
【0015】
直列接続された機電一体モータ10、20は、例えば24Vの車載バッテリによる直流電源30から直流電圧VBが給電され、モータ駆動装置40により駆動される。モータ駆動装置40は、直流電源30から給電されるECU(Electronic Control Unit)50から駆動信号が与えられる。
【0016】
モータ駆動装置40は、制御回路60を中心とした構成で、フィルタ回路を構成するコイル41、コンデンサ42および補償回路43が設けられている。モータ駆動装置40は、電源端子VB、GND、信号端子SI(DIAG)、IGSを備えると共に、2つの機電一体モータ10、20に対応した端子群A、Bを備える。
【0017】
端子群A、端子群Bは、それぞれ端子A1〜A4、端子B1〜B4を有する。端子群Aの各端子A1〜A4は、それぞれ機電一体モータ10の端子V1、SI1、IGS1およびGND1に接続される。端子群Bの各端子B1〜B4は、それぞれ機電一体モータ20の端子V2、SI2、IGS2およびGND2に接続される。
【0018】
モータ駆動装置40の電源端子VB、GND間に車載バッテリ30の正負の端子が接続される。モータ駆動装置40は、ECU50から信号端子SIに回転指示信号SIが与えられ、端子IGSにオンオフ信号IGSが与えられる。また、モータ駆動装置40は、信号端子SIからECU50に対して、機電一体モータ10あるいは20の異常を伝えるためのDIAG信号を出力する。
【0019】
モータ駆動装置40において、電源端子VBは、コイル41を介して電源線L1に接続され、電源線L1は端子群Aの端子A1に接続される。電源端子GNDは、電源線L2を介して端子群Bの端子B4に接続されている。電源端子VBとGNDとの間にコンデンサ42が接続されている。コイル41とコンデンサ42によりフィルタ回路が構成されている。電源線L1とL2との間に補償回路43および制御回路60が接続されている。
【0020】
端子A4と端子B1は共通に接続され、中点電位Vnを検出する中点Nとして制御回路60に接続されると共に、補償回路43に接続される。補償回路43は、例えば2個のコンデンサを直列に接続したもので、電源線L1とL2との間に接続される。2個のコンデンサの共通接続点は中点Nおよび制御回路60に接続されている。
【0021】
制御回路60は、信号端子SIを介して回転指示信号SIが与えられると共に、信号端子IGSを介してオンオフ信号IGSが与えられる。また、制御回路60は、端子A2を介して回転指示信号SI1を出力し、端子A3を介してオンオフ信号IGS1を出力する。同様に、制御回路60は、端子B2を介して回転指示信号SI2を出力し、端子B3を介してオンオフ信号IGS2を出力する。
【0022】
次に、制御回路60の具体的構成について図2を参照して説明する。制御回路60は、マイコン61を主体として、降圧電源回路62、電源電圧検出回路63、中点電位検出回路64,レベルシフト回路65、66を備える構成である。降圧電源回路62は、入力端子VBからコイル41を介して与えられる直流電圧VBを所定電圧に降圧してマイコン61に給電する。降圧電源回路62は、シリーズ電源あるいはスイッチング電源により構成される。
【0023】
電源電圧検出回路63は、電源線L1−L2間に接続された抵抗の直列回路などにより構成され、制御回路60に入力される直流電圧VBを分圧電圧により検出してマイコン61に出力する。中点電位検出回路64は、端子A4、B1である中点Nと電源線L2との間に接続された抵抗の直列回路などにより構成され、中点Nの電圧Vnを分圧電圧により検出してマイコン61に出力する。
【0024】
マイコン61は、機電一体モータ10に対して、レベルシフト回路65を介して端子A2から回転指示信号SI1を出力し、レベルシフト回路66を介して端子A3からオンオフ信号ING1を出力する。また、マイコン61は、機電一体モータ20に対して、端子B2から回転指示信号SI2を出力し、端子B3からオンオフ信号ING2を出力する。
【0025】
マイコン61は、後述するように、2つの機電一体モータ10および20が駆動開始前にそれぞれのコンデンサ13および23にプリチャージ動作を行う際に、中点Nの中点電位Vnを監視し、プリチャージのばらつきに起因して中点電位Vnが大きく外れないように制御する。
【0026】
図3は、レベルシフト回路65の電気的構成の一例を示している。電源線L1とL2との間に抵抗R1、R2およびnpn型のトランジスタTr1の直列回路が接続される。トランジスタTr1のベースは抵抗R3を介してマイコン61の出力端子に接続され、回転指示信号が与えられる。トランジスタTr1のベースは、抵抗R4を介して電源線L2に接続される。電源線L1と端子A4との間にpnp型のトランジスタTr2および抵抗R5の直列回路が接続される。トランジスタTr2のコレクタ・ベース間は抵抗R1が接続される。トランジスタTr2のコレクタは端子A2に接続される。
【0027】
マイコン61から機電一体モータ10に対する回転指示信号が出力されると、レベルシフト回路65は、直流電源30の直流電圧VBを基準としたハイサイドの電圧レベルに変換した電圧を端子A2から回転指示信号SI1として出力する。
【0028】
なお、レベルシフト回路66も同様に構成されており、マイコン61から機電一体モータ10に対するオンオフ信号が出力されると、レベルシフト回路66は、直流電源30の直流電圧VBを基準としたハイサイドの電圧レベルに変換した電圧を端子A3からオンオフ信号IGS1として出力する。
【0029】
次に、上記構成の作用について、図4から図7も参照して説明する。
図4は、モータ駆動装置40の制御回路60による動作として、電源投入時に実施されるプリチャージ動作における制御状態の遷移を示している。制御回路60は、第1インバータ12および第2インバータ22に対して、プリチャージ動作を実施させて第1コンデンサ13および第2コンデンサ23にそれぞれ充電する。
【0030】
このとき、制御回路60においては、第1および第2インバータ12および22に同時にプリチャージ動作を行わせる制御状態を基本とし、中点電位Vnの変動に応じて2つの制御状態に遷移する。中点電位Vnが所定の基準電位領域内にあるときには、この状態でのプリチャージ動作が保持される。
(【0031】以降は省略されています)

この特許をJ-PlatPatで参照する

関連特許

株式会社デンソー
筐体
株式会社デンソー
筐体
株式会社デンソー
車両
株式会社デンソーテン
筐体
株式会社デンソー
計器
株式会社デンソー
計器
株式会社デンソー
モータ
株式会社デンソー
燃焼器
株式会社デンソー
モータ
株式会社デンソー
電機子
株式会社デンソー
電機子
株式会社デンソー
電機子
株式会社デンソー
送風機
株式会社デンソー
送風機
株式会社デンソー
制御弁
株式会社デンソー
モータ
株式会社デンソー
送風機
株式会社デンソー
弁装置
株式会社デンソー
モータ
株式会社デンソー
モータ
株式会社デンソー
モータ
株式会社デンソー
モータ
株式会社デンソー
ロータ
株式会社デンソー
送風機
株式会社デンソー
送風機
株式会社デンソー
回転電機
株式会社デンソー
塗布装置
株式会社デンソーテン
電子装置
株式会社デンソー
空調構造
株式会社デンソー
回転電機
株式会社デンソー
回転電機
株式会社デンソー
制御装置
株式会社デンソー
記録装置
株式会社デンソー
把持装置
株式会社デンソーウェーブ
決済装置
株式会社デンソー
電子装置
続きを見る