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特開2023-144849モータ駆動装置、モータシステム、車載機器、及び車両
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023144849
(43)【公開日】2023-10-11
(54)【発明の名称】モータ駆動装置、モータシステム、車載機器、及び車両
(51)【国際特許分類】
   H02P 29/00 20160101AFI20231003BHJP
   H02P 6/00 20160101ALI20231003BHJP
【FI】
H02P29/00
H02P6/00
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022052020
(22)【出願日】2022-03-28
(71)【出願人】
【識別番号】000116024
【氏名又は名称】ローム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001933
【氏名又は名称】弁理士法人 佐野特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】草尾 康隆
(72)【発明者】
【氏名】滝原 裕貴
(72)【発明者】
【氏名】藤村 高志
【テーマコード(参考)】
5H501
5H560
【Fターム(参考)】
5H501AA20
5H501BB04
5H501CC04
5H501DD03
5H501DD04
5H501HA05
5H501HA08
5H501HB07
5H501JJ03
5H501JJ07
5H501LL35
5H560AA08
5H560BB04
5H560BB12
5H560DA02
5H560EB01
5H560GG03
5H560RR10
5H560SS02
5H560UA05
(57)【要約】
【課題】モータリレーの周辺部品を削減することができるモータ駆動装置を提供する。
【解決手段】モータ駆動装置(10B)は、第1スイッチ(1H~3H)を駆動するように構成される第1ドライバ(HGD1~HGD3)と、前記第1スイッチに直列接続される第2スイッチ(1L~3L)を駆動するように構成される第2ドライバ(LGD1~LGD3)と、前記第1スイッチと前記第2スイッチとの接続ノード電圧を基準として、前記接続ノード電圧より一定電圧大きい駆動信号を出力するように構成される第3ドライバ(RGD1~RGD3)と、を有する。
【選択図】図4
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1スイッチを駆動するように構成される第1ドライバと、
前記第1スイッチに直列接続される第2スイッチを駆動するように構成される第2ドライバと、
前記第1スイッチと前記第2スイッチとの接続ノード電圧を基準として、前記接続ノード電圧より一定電圧大きい駆動信号を出力するように構成される第3ドライバと、
を有する、モータ駆動装置。
【請求項2】
前記第3ドライバの出力端に接続される第1端子を有する、請求項1に記載のモータ駆動装置。
【請求項3】
前記第1ドライバの出力端に接続される第2端子と、
前記第2ドライバの出力端に接続される第3端子と、
前記接続ノード電圧を受け取るように構成される第4端子と、を有する、請求項2に記載のモータ駆動装置。
【請求項4】
第1電圧を第2電圧に昇圧するように構成される昇圧回路と、
前記第2電圧を用いて動作し、前記接続ノード電圧と前記駆動信号との差を前記一定電圧にクランプするように構成されるクランプ回路と、
を有する、請求項1~3のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。
【請求項5】
前記クランプ回路は、ダイオードと、ツェナーダイオードと、MOSFETと、を有し、前記一定電圧は、前記ダイオードの順方向電圧と、前記ツェナーダイオードのツェナー電圧と、前記MOSFETの閾値電圧とによって定まる、請求項4に記載のモータ駆動装置。
【請求項6】
請求項1~5のいずれか一項に記載のモータ駆動装置と、
前記第1スイッチ及び前記第2スイッチを含むインバータと、
モータと、
前記インバータと前記モータとの間に設けられるモータリレーと、
を有し、
前記第3ドライバは、前記モータリレーを駆動するように構成される、モータシステム。
【請求項7】
請求項6に記載のモータシステムを有する、車載機器。
【請求項8】
請求項7に記載の車載機器を有する、車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書中に開示されている発明は、モータ駆動装置並びに当該モータ駆動装置を備えるモータシステム、車載機器、及び車両に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、モータを駆動するモータ駆動装置が種々開発されている。
【0003】
なお、上記に関連する従来技術の一例としては、特許文献1を挙げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2015-33278号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
モータ、インバータ、及びモータ駆動装置を含むモータシステムでは、モータとインバータとの間にモータリレーを設け、異常発生時などにモータリレーがオフになることにより、モータの破損を防止することができる。
【0006】
しかしながら、モータリレーの周辺部品が必要になると、モータシステムを製造する際の作業効率悪化、コストアップ等に繋がる。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本明細書中に開示されているモータ駆動装置は、第1スイッチを駆動するように構成される第1ドライバと、前記第1スイッチに直列接続される第2スイッチを駆動するように構成される第2ドライバと、前記第1スイッチと前記第2スイッチとの接続ノード電圧を基準として、前記接続ノード電圧より一定電圧大きい駆動信号を出力するように構成される第3ドライバと、を有する。
【0008】
本明細書中に開示されているモータシステムは、上記構成のモータ駆動装置と、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチを含むインバータと、モータと、前記インバータと前記モータとの間に設けられるモータリレーと、を有する。前記第3ドライバは、前記モータリレーを駆動するように構成される。
【0009】
本明細書中に開示されている車載機器は、上記構成のモータシステムを有する。
【0010】
本明細書中に開示されている車両は、上記構成の車載機器を有する。
【発明の効果】
【0011】
本明細書中に開示されている発明によれば、モータリレーの周辺部品を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
図1図1は、モータシステムの比較例を示す図である。
図2図2は、図1に示すモータシステムの要部を示す図である。
図3図3は、図1に示すモータシステムの要部を示す図である。
図4図4は、モータシステムの実施形態を示す図である。
図5図5は、図4に示すモータシステムの要部を示す図である。
図6図6は、図4に示すモータシステムの要部を示す図である。
図7図7は、クランプ回路の一構成例を示す図である。
図8図8は、車両の外観斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本明細書において、MOSFET[metal oxide semiconductor field effect transistor]とは、ゲートの構造が、「導電体または抵抗値が小さいポリシリコン等の半導体からなる層」、「絶縁層」、及び「P型、N型、又は真性の半導体層」の少なくとも3層からなる電界効果トランジスタをいう。つまり、MOSFETのゲートの構造は、金属、酸化物、及び半導体の3層構造に限定されない。
【0014】
本明細書において、一定電圧とは、理想的な状態において一定である電圧を意味しており、実際には温度変化等により僅かに変動し得る電圧である。
【0015】
<モータシステム(比較例)>
図1は、モータシステムの比較例(=後出の実施形態と対比される一般的な構成)を示す図である。
【0016】
本比較例のモータシステムSYS1は、モータ駆動装置10Aと、ハイサイドスイッチ1H~3H(例えばNMOSFET[N-channel type MOSFET])と、ローサイドスイッチ1L~3L(例えばNMOSFET)と、モータ4と、を備える。ハイサイドスイッチ1H~3H及びローサイドスイッチ1L~3Lによってインバータが構成される。モータ4は、三相ブラシレスDCモータである。
【0017】
本比較例のモータシステムSYS1は、電源リレーPR1及びPR2(例えばNMOSFET)と、モータリレーMR1~MR3(例えばNMOSFET)と、抵抗R1~R3と、ツェナーダイオードZ1~Z3と、を更に備える。
【0018】
モータ駆動装置10Aは、例えばMCU(Micro Controller Unit)から出力される制御信号に基づいて、インバータを介しモータ4を駆動する。
【0019】
ハイサイドスイッチ1Hとローサイドスイッチ1Lの接続ノードがモータリレーMR1を介してモータ4のU相に接続される。ハイサイドスイッチ2Hとローサイドスイッチ2Lの接続ノードがモータリレーMR2を介してモータ4のV相に接続される。ハイサイドスイッチ3Hとローサイドスイッチ3Lの接続ノードがモータリレーMR3を介してモータ4のW相に接続される。
【0020】
モータ駆動装置10Aは、半導体集積回路装置である。モータ駆動装置10Aは、シュミットバッファSB1~SB6と、定電圧回路11Aと、チャージポンプ回路11Bと、ロジック回路12と、ドライバHGD1~HGD3と、ドライバLGD1~LGD3と、ドライバRGD1~RGD3と、を備える。
【0021】
ドライバHGD1~HGD3それぞれは、ハイサイドスイッチ1H~3Hそれぞれを駆動するように構成される。ドライバLGD1~LGD3それぞれは、ローサイドスイッチ1L~3Lそれぞれを駆動するように構成される。ドライバRGD1~RGD3それぞれは、モータリレーMR1~MR3それぞれを駆動するように構成される。
【0022】
また、モータ駆動装置10Aは、外部との電気的接続を確立するための外部端子として、端子IN1H~IN3H及びIN1L~IN3Lと、端子GND、VB、及びVCPHと、端子G1H~G3H、G1L~G3L、及びGR1~GR3と、端子S1H~S3H、S1L~S3L、AIN1P~AIN3P、及びAIN1N~AIN3Nと、を備える。
【0023】
端子VBには、電圧Vが印加される。端子GNDには、グラウンド電圧(0[V])が印加される。
【0024】
定電圧回路11Aは、電圧Vを降圧して定電圧VDDを生成する。チャージポンプ回路11Bは、グラウンド電圧を基準電位として、電圧VDDを電源電圧として用いて動作する。チャージポンプ回路11Bは、電圧VDDを電圧VCPHに昇圧する。電圧VCPHは端子VCPHに供給される。また、チャージポンプ回路11Bは、電圧VDDを電圧VCPLに昇圧する。電圧VCPHは、電圧VCPLより大きい。
【0025】
シュミットバッファSB1~SB6は、グラウンド電圧を基準電位として、電圧VDDを電源電圧として用いて動作する。シュミットバッファSB1は、端子IN1Hに供給される第1制御信号を受け取り、第1制御信号をロジック回路12に出力する。シュミットバッファSB2は、端子IN1Lに供給される第2制御信号を受け取り、第2制御信号をロジック回路12に出力する。シュミットバッファSB3は、端子IN2Hに供給される第3制御信号を受け取り、第3制御信号をロジック回路12に出力する。シュミットバッファSB4は、端子IN2Lに供給される第4制御信号を受け取り、第4制御信号をロジック回路12に出力する。シュミットバッファSB5は、端子IN3Hに供給される第5制御信号を受け取り、第5制御信号をロジック回路12に出力する。シュミットバッファSB6は、端子IN3Lに供給される第6制御信号を受け取り、第6制御信号をロジック回路12に出力する。
【0026】
ロジック回路12は、グラウンド電圧を基準電位として、電圧VDDを電源電圧として用いて動作する。ロジック回路12は、第1~第6制御信号に基づき、ドライバHGD1~HGD3、LGD1~LGD3、及びRGD1~RGD3を制御してモータ4の通電制御を行う。
【0027】
ドライバHGD1は、端子S1Hに印加される電圧VS1Hを基準電位として、電圧VCPHを電源電圧として用いて動作する。ドライバHGD1は、ハイサイドスイッチ1Hをオンにするときに、電圧VCPHである駆動信号を端子G1Hに供給する。一方、ドライバHGD1は、ハイサイドスイッチ1Hをオフにするときに、電圧VS1Hを端子G1Hに供給する。
【0028】
ドライバLGD1は、端子S1Lに印加される電圧VS1Lを基準電位として、電圧VCPHを電源電圧として用いて動作する。ドライバLGD1は、ローサイドスイッチ1Lをオンにするときに、電圧VCPHである駆動信号を端子G1Lに供給する。一方、ドライバLGD1は、ローサイドスイッチ1Lをオフにするときに、電圧VS1Lを端子G1Lに供給する。
【0029】
ドライバRGD1は、グラウンド電圧を基準電位として、電圧VCPHを電源電圧として用いて動作する。ドライバRGD1は、モータリレーMR1をオンにするときに、電圧VCPHである駆動信号を端子GR1に供給する。一方、ドライバRGD1は、モータリレーMR1をオフにするときに、グラウンド電圧を端子GR1に供給する。
【0030】
ドライバHGD2は、端子S2Hに印加される電圧VS2Hを基準電位として、電圧VCPHを電源電圧として用いて動作する。ドライバHGD2は、ハイサイドスイッチ2Hをオンにするときに、電圧VCPHである駆動信号を端子G2Hに供給する。一方、ドライバHGD2は、ハイサイドスイッチ2Hをオフにするときに、電圧VS2Hを端子G2Hに供給する。
【0031】
ドライバLGD2は、端子S2Lに印加される電圧VS2Lを基準電位として、電圧VCPHを電源電圧として用いて動作する。ドライバLGD2は、ローサイドスイッチ2Lをオンにするときに、電圧VCPHである駆動信号を端子G2Lに供給する。一方、ドライバLGD2は、ローサイドスイッチ2Lをオフにするときに、電圧VS2Lを端子G2Lに供給する。
【0032】
ドライバRGD2は、グラウンド電圧を基準電位として、電圧VCPHを電源電圧として用いて動作する。ドライバRGD2は、モータリレーMR2をオンにするときに、電圧VCPHである駆動信号を端子GR2に供給する。一方、ドライバRGD2は、モータリレーMR2をオフにするときに、グラウンド電圧を端子GR2に供給する。
【0033】
ドライバHGD3は、端子S3Hに印加される電圧VS3Hを基準電位として、電圧VCPHを電源電圧として用いて動作する。ドライバHGD3は、ハイサイドスイッチ3Hをオンにするときに、電圧VCPHである駆動信号を端子G3Hに供給する。一方、ドライバHGD3は、ハイサイドスイッチ3Hをオフにするときに、電圧VS3Hを端子G3Hに供給する。
【0034】
ドライバLGD3は、端子S3Lに印加される電圧VS3Lを基準電位として、電圧VCPHを電源電圧として用いて動作する。ドライバLGD3は、ローサイドスイッチ3Lをオンにするときに、電圧VCPHである駆動信号を端子G3Lに供給する。一方、ドライバLGD3は、ローサイドスイッチ3Lをオフにするときに、電圧VS3Lを端子G3Lに供給する。
【0035】
ドライバRGD3は、グラウンド電圧を基準電位として、電圧VCPHを電源電圧として用いて動作する。ドライバRGD3は、モータリレーMR3をオンにするときに、電圧VCPHである駆動信号を端子GR3に供給する。一方、ドライバRGD3は、モータリレーMR3をオフにするときに、グラウンド電圧を端子GR3に供給する。
【0036】
次に、モータ駆動装置10Aの外付け部品について説明する。
【0037】
電源リレーPR1のドレインに電圧Vが印加される。電源リレーPR1のソース及びバックゲートは、電源リレーPR2のソース及びバックゲートに接続される。電源リレーPR1及びPR2の各ゲートが端子VCPHに接続される。
【0038】
電源リレーPR2のドレインは、ハイサイドスイッチ1H~3Hの各ドレインに接続される。
【0039】
ハイサイドスイッチ1Hのソース及びバックゲートは、ローサイドスイッチ1Lのドレインと、端子S1Hと、ツェナーダイオードZ1のアノードと、モータリレーMR1のソース及びバックゲートとに接続される。ハイサイドスイッチ2Hのソース及びバックゲートは、ローサイドスイッチ2Lのドレインと、端子S2Hと、ツェナーダイオードZ2のアノードと、モータリレーMR2のソース及びバックゲートとに接続される。ハイサイドスイッチ3Hのソース及びバックゲートは、ローサイドスイッチ3Lのドレインと、端子S3Hと、ツェナーダイオードZ3のアノードと、モータリレーMR3のソース及びバックゲートとに接続される。
【0040】
ローサイドスイッチ1Lのゲートは、端子G1Lに接続される。ローサイドスイッチ2Lのゲートは、端子G2Lに接続される。ローサイドスイッチ3Lのゲートは、端子G3Lに接続される。ローサイドスイッチ1Lのソース及びバックゲートは、シャント抵抗SR1の第1端並びに端子AIN1P及びS1Lが接続される。ローサイドスイッチ2Lのソース及びバックゲートは、シャント抵抗SR2の第1端並びに端子AIN2P及びS2Lが接続される。ローサイドスイッチ3Lのソース及びバックゲートは、シャント抵抗SR3の第1端並びに端子AIN3P及びS3Lが接続される。シャント抵抗SR1~SR3の各第2端及び端子AIN1N~AIN3Nには、グラウンド電圧が印加される。ロジック回路12は、端子AIN1Pと端子AIN1Nとの電位差から、ローサイドスイッチ1Lを流れる電流の大きさを把握する。また、ロジック回路12は、端子AIN2Pと端子AIN2Nとの電位差から、ローサイドスイッチ2Lを流れる電流の大きさを把握する。また、ロジック回路12は、端子AIN3Pと端子AIN3Nとの電位差から、ローサイドスイッチ3Lを流れる電流の大きさを把握する。
【0041】
端子GR1は、電流制限用の抵抗R1の第1端に接続される。抵抗R1の第2端は、ツェナーダイオードZ1のカソード及びモータリレーMR1のゲートに接続される。端子GR2は、抵抗R2の第1端に接続される。抵抗R2の第2端は、ツェナーダイオードZ2のカソード及びモータリレーMR2のゲートに接続される。端子GR3は、抵抗R3の第1端に接続される。抵抗R3の第2端は、ツェナーダイオードZ3のカソード及びモータリレーMR3のゲートに接続される。
【0042】
モータリレーMR1~MR3の各ドレインは、モータ4に接続される。
【0043】
図2及び図3は、モータシステムSYS1の要部を示す図である。図2及び図3では、一例として、電圧Vが12[V]に設定され、電圧VCPHが22[V]に設定され、電圧VCPLが10[V]に設定され、グラウンド電位が0[V]に設定される。
【0044】
図2は、電源リレーPR1及びPR2がオンであり、ハイサイドスイッチ1Hがオンであり、ローサイドスイッチ1Lがオフであり、モータリレーMR1がオンである場合を示す図である。一方、図3は、電源リレーPR1及びPR2がオンであり、ハイサイドスイッチ1Hがオフであり、ローサイドスイッチ1Lがオンであり、モータリレーMR1がオンである場合を示す図である。
【0045】
ハイサイドスイッチ1Hがオンであり、ローサイドスイッチ1Lがオフである場合、モータリレーMR1のゲート-ソース間電圧は10[V](=22[V]-12[V])となり、モータリレーMR1のゲート-ソース間電圧はモータリレーMR1のゲート-ソース間耐圧を超えない。
【0046】
ハイサイドスイッチ1Hがオフであり、ローサイドスイッチ1Lがオンである場合、モータリレーMR1のゲート-ソース間電圧はVz[V]となり、モータリレーMR1のゲート-ソース間電圧はモータリレーMR1のゲート-ソース間耐圧を超えない。仮にツェナーダイオードZ1が設けられなかったとしたら、ハイサイドスイッチ1Hがオフであり、ローサイドスイッチ1Lがオンである場合、モータリレーMR1のゲート-ソース間電圧は電圧VCPHになり、モータリレーMR1のゲート-ソース間電圧はモータリレーMR1のゲート-ソース間耐圧を超えてしまう。
【0047】
抵抗R1~R3及びツェナーダイオードZ1~Z3によって、モータリレーMR1~MR3の破壊を防止することができる。
【0048】
しかしながら、抵抗R1~R3及びツェナーダイオードZ1~Z3の設置は、モータシステムSYS1を製造する際の作業効率悪化、コストアップ等に繋がる。
【0049】
上記の考察に鑑み、以下では、モータリレーの周辺部品を削減することができる新規な実施形態を提案する。
【0050】
<モータシステム(実施形態)>
図4は、モータシステムの実施形態を示す図である。なお、図4において、図1と同一の部分には同一の符号を付し、詳細な説明を適宜省略する。
【0051】
本実施形態のモータシステムSYS2は、モータ駆動装置10Bと、ハイサイドスイッチ1H~3H(例えばNMOSFET)と、ローサイドスイッチ1L~3L(例えばNMOSFET)と、モータ4と、を備える。
【0052】
本実施形態のモータシステムSYS2は、電源リレーPR1及びPR2(例えばNMOSFET)と、モータリレーMR1~MR3(例えばNMOSFET)と、を更に備える。
【0053】
モータ駆動装置10Bは、モータ4に設けられるホールセンサから出力されるホール信号に基づいて、インバータを介しモータ4を駆動する。
【0054】
モータ駆動装置10Bは、半導体集積回路装置である。モータ駆動装置10Bは、シュミットバッファSB1~SB6と、定電圧回路11Aと、チャージポンプ回路11Bと、ロジック回路12と、クランプ回路13~15と、ドライバHGD1~HGD3と、ドライバLGD1~LGD3と、ドライバRGD1~RGD3と、を備える。
【0055】
また、モータ駆動装置10Bは、外部との電気的接続を確立するための外部端子として、端子IN1H~IN3H及びIN1L~IN3Lと、端子GND、VB、及びVCPHと、端子G1H~G3H、G1L~G3L、及びGR1~GR3と、端子S1H~S3H、S1L~S3L、AIN1P~AIN3P、及びAIN1N~AIN3Nと、を備える。
【0056】
クランプ回路13は、端子S1Hに印加される電圧VS1Hを基準電位として、電圧VCPHを電源電圧として用いて動作する。クランプ回路13は、電圧VS1Hとクランプ回路13から出力される電圧VS1H+VCLとの差を一定電圧VCLにクランプするように構成される。クランプ回路13から出力される電圧VS1H+VCLは、ドライバRGD1において駆動信号として用いられる。したがって、クランプ回路13は、電圧VS1HとドライバRGD1の駆動信号との差を一定電圧VCLにクランプするように構成される。
【0057】
クランプ回路14は、端子S2Hに印加される電圧VS2Hを基準電位として、電圧VCPHを電源電圧として用いて動作する。クランプ回路14は、電圧VS2Hとクランプ回路14から出力される電圧VS2H+VCLとの差を一定電圧VCLにクランプするように構成される。クランプ回路14から出力される電圧VS2H+VCLは、ドライバRGD2において駆動信号として用いられる。したがって、クランプ回路14は、電圧VS2HとドライバRGD2の駆動信号との差を一定電圧VCLにクランプするように構成される。
【0058】
クランプ回路15は、端子S3Hに印加される電圧VS3Hを基準電位として、電圧VCPHを電源電圧として用いて動作する。クランプ回路15は、電圧VS2Hとクランプ回路15から出力される電圧VS3H+VCLとの差を一定電圧VCLにクランプするように構成される。クランプ回路15から出力される電圧VS3H+VCLは、ドライバRGD3において駆動信号として用いられる。したがって、クランプ回路15は、電圧VS3HとドライバRGD3の駆動信号との差を一定電圧VCLにクランプするように構成される。
【0059】
ドライバRGD1は、端子S1Hに印加される電圧VS1Hを基準電位として、クランプ回路13から出力される電圧VS1H+VCLを電源電圧として用いて動作する。ドライバRGD1は、モータリレーMR1をオンにするときに、電圧VS1H+VCLである駆動信号を端子GR1に供給する。一方、ドライバRGD1は、モータリレーMR1をオフにするときに、電圧VS1Hを端子GR1に供給する。
【0060】
ドライバRGD2は、端子S2Hに印加される電圧VS2Hを基準電位として、クランプ回路14から出力される電圧VS2H+VCLを電源電圧として用いて動作する。ドライバRGD2は、モータリレーMR2をオンにするときに、電圧VS2H+VCLである駆動信号を端子GR2に供給する。一方、ドライバRGD2は、モータリレーMR2をオフにするときに、電圧VS2Hを端子GR2に供給する。
【0061】
ドライバRGD3は、端子S3Hに印加される電圧VS3Hを基準電位として、クランプ回路15から出力される電圧VS3H+VCLを電源電圧として用いて動作する。ドライバRGD3は、モータリレーMR3をオンにするときに、電圧VS3H+VCLである駆動信号を端子GR3に供給する。一方、ドライバRGD3は、モータリレーMR3をオフにするときに、電圧VS3Hを端子GR3に供給する。
【0062】
次に、モータ駆動装置10Bの外付け部品について説明する。
【0063】
電源リレーPR1のドレインに電圧Vが印加される。電源リレーPR1のソース及びバックゲートは、電源リレーPR2のソース及びバックゲートに接続される。電源リレーPR1及びPR2の各ゲートが端子VCPHに接続される。
【0064】
電源リレーPR2のドレインは、ハイサイドスイッチ1H~3Hの各ドレインに接続される。
【0065】
ハイサイドスイッチ1Hのソース及びバックゲートは、ローサイドスイッチ1Lのドレインと、端子S1Hと、モータリレーMR1のソース及びバックゲートとに接続される。ハイサイドスイッチ2Hのソース及びバックゲートは、ローサイドスイッチ2Lのドレインと、端子S2Hと、モータリレーMR2のソース及びバックゲートとに接続される。ハイサイドスイッチ3Hのソース及びバックゲートは、ローサイドスイッチ3Lのドレインと、端子S3Hと、モータリレーMR3のソース及びバックゲートとに接続される。
【0066】
ローサイドスイッチ1Lのゲートは、端子G1Lに接続される。ローサイドスイッチ2Lのゲートは、端子G2Lに接続される。ローサイドスイッチ3Lのゲートは、端子G3Lに接続される。ローサイドスイッチ1Lのソース及びバックゲートは、シャント抵抗SR1の第1端並びに端子AIN1P及びS1Lが接続される。ローサイドスイッチ2Lのソース及びバックゲートは、シャント抵抗SR2の第1端並びに端子AIN2P及びS2Lが接続される。ローサイドスイッチ3Lのソース及びバックゲートは、シャント抵抗SR3の第1端並びに端子AIN3P及びS3Lが接続される。シャント抵抗SR1~SR3の各第2端及び端子AIN1N~AIN3Nには、グラウンド電圧が印加される。ロジック回路12は、端子AIN1Pと端子AIN1Nとの電位差から、ローサイドスイッチ1Lを流れる電流の大きさを把握する。また、ロジック回路12は、端子AIN2Pと端子AIN2Nとの電位差から、ローサイドスイッチ2Lを流れる電流の大きさを把握する。また、ロジック回路12は、端子AIN3Pと端子AIN3Nとの電位差から、ローサイドスイッチ3Lを流れる電流の大きさを把握する。
【0067】
端子GR1は、モータリレーMR1のゲートに接続される。端子GR2は、モータリレーMR2のゲートに接続される。端子GR3は、モータリレーMR3のゲートに接続される。
【0068】
モータリレーMR1~MR3の各ドレインは、モータ4に接続される。
【0069】
図5及び図6は、モータシステムSYS2の要部を示す図である。図5及び図6では、一例として、電圧Vが12[V]に設定され、電圧VCPHが24[V]に設定され、一点電圧VCLが10[V]に設定され、グラウンド電位が0[V]に設定される。
【0070】
図5は、電源リレーPR1及びPR2がオンであり、ハイサイドスイッチ1Hがオンであり、ローサイドスイッチ1Lがオフであり、モータリレーMR1がオンである場合を示す図である。一方、図6は、電源リレーPR1及びPR2がオンであり、ハイサイドスイッチ1Hがオフであり、ローサイドスイッチ1Lがオンであり、モータリレーMR1がオンである場合を示す図である。
【0071】
ハイサイドスイッチ1Hがオンであり、ローサイドスイッチ1Lがオフである場合、モータリレーMR1のゲート-ソース間電圧は一定電圧VCL(=10[V])となり、モータリレーMR1のゲート-ソース間電圧はモータリレーMR1のゲート-ソース間耐圧を超えない。
【0072】
ハイサイドスイッチ1Hがオフであり、ローサイドスイッチ1Lがオンである場合も、モータリレーMR1のゲート-ソース間電圧は一定電圧VCL(=10[V])となり、モータリレーMR1のゲート-ソース間電圧はモータリレーMR1のゲート-ソース間耐圧を超えない。
【0073】
モータリレーMR2及びMR3についてもモータリレーMR1と同様に、ゲート-ソース間電圧が一定電圧VCLを超えないため、ゲート-ソース間電圧はゲート-ソース間耐圧を超えない。
【0074】
したがって、本実施形態のモータ駆動装置10Bは、比較例のモータ駆動装置10Aのようにモータリレーの周辺部品(抵抗R1~R3及びツェナーダイオードZ1~Z3)を外付けで設けなくても、モータリレーMR1~MR3の破壊を防止することができる。
【0075】
図7は、クランプ回路13の一構成例を示す図である。なお、クランプ回路14、クランプ回路15は、クランプ回路13と同様の構成であってもよく、クランプ回路13と異なる構成であってもよい。
【0076】
図7に示す構成例のクランプ回路13は、抵抗131と、NPNトランジスタ132と、ツェナーダイオード133及び134と、抵抗135と、NMOSFET136と、抵抗137と、を備える。
【0077】
抵抗131の第1端及び抵抗135の第1端に電圧VCPHが印加される。抵抗131の第2端は、NMOSFET136のゲートと、NPNトランジスタ132のベース及びコレクタと、に接続される。抵抗135の第2端は、NMOSFET136のドレインに接続される。NPNトランジスタ132のベース及びコレクタが互いに接続されているため、NPNトランジスタ132はダイオードと等価となる。
【0078】
NPNトランジスタ132のエミッタは、ツェナーダイオード133のカソードに接続される。ツェナーダイオード133のアノードは、ツェナーダイオード134のカソードに接続される。ツェナーダイオード134のアノードには電圧VS1Hが印加される。
【0079】
NMOSFET136のソース及びバックゲートは、抵抗137の第1端に接続される。抵抗137の第2端には電圧VS1Hが印加される。
【0080】
NMOSFET136と抵抗137との接続ノードが、図7に示す構成例のクランプ回路13の出力端となる。NMOSFET136と抵抗137との接続ノードには、電圧VS1H+VCLが発生する。一定電圧VCL(=2×Vz+Vf-Vth)は、NPNトランジスタ132によって構成されるダイオードの順方向電圧Vfと、ツェナーダイオード133及び134の各ツェナー電圧Vzと、NMOSFETの閾値電圧Vthとによって定まる。
【0081】
図7に示す構成例のクランプ回路13は、簡単な回路構成であるため、小型化及び低コスト化を図ることができる。
【0082】
<モータシステムの適用例>
図8は、車両Xの外観図である。図8に示す車両Xは、不図示のバッテリから出力される電圧の供給を受けて動作する種々の電子機器X11~X18を搭載している。なお、本図における電子機器X11~X18の搭載位置は、図示の便宜上、実際とは異なる場合がある。
【0083】
電子機器X11は、エンジンに関連する制御(インジェクション制御、電子スロットル制御、アイドリング制御、酸素センサヒータ制御、及び、オートクルーズ制御など)を行うエンジンコントロールユニットである。
【0084】
電子機器X12は、HID[high intensity discharged lamp]やDRL[daytime running lamp]などの点消灯制御を行うランプコントロールユニットである。
【0085】
電子機器X13は、トランスミッションに関連する制御を行うトランスミッションコントロールユニットである。
【0086】
電子機器X14は、車両Xの運動に関連する制御(ABS[anti-lock brake system]制御、電子サスペンション制御など)を行う制動ユニットである。
【0087】
電子機器X15は、ドアロックや防犯アラームなどの駆動制御を行うセキュリティコントロールユニットである。
【0088】
電子機器X16は、ワイパー、電動ドアミラー、パワーウィンドウ、ダンパー(ショックアブソーバー)、電動サンルーフ、及び、電動シートなど、標準装備品やメーカーオプション品として、工場出荷段階で車両Xに組み込まれている電子機器である。
【0089】
電子機器X17は、車載A/V[audio/visual]機器、カーナビゲーションシステム、及び、ETC[electronic toll collection system]など、ユーザオプション品として任意で車両Xに装着される電子機器である。
【0090】
電子機器X18は、EPS[Electric Power Steering]、車載ブロア、オイルポンプ、ウォーターポンプ、バッテリ冷却ファンなど、高耐圧系モータを備えた電子機器である。
【0091】
なお、先に説明したモータシステムは、電子機器X11~X18のうちモータが必要な機器のいずれにも組み込むことが可能である。
【0092】
上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきであり、本明細書に開示されている発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
【0093】
例えば、チャージポンプ回路11Bの代わりにスイッチングレギュレータが用いられてもよい。
【0094】
上記実施形態のモータシステムでは、例えばMCUがホール信号を利用せずにロータの回転に伴い発生する逆起電圧の検出結果を利用して第1~第6制御信号を生成する。つまり、上記実施形態のモータシステムは、いわゆるセンサレスモータシステムである。しかしながら、例えばMCUがホールセンサから出力されるホール信号を利用して第1~第6制御信号を生成してもよい。
【0095】
以上説明したモータ駆動装置(10B)は、第1スイッチ(1H~3H)を駆動するように構成される第1ドライバ(HGD1~HGD3)と、前記第1スイッチに直列接続される第2スイッチ(1L~3L)を駆動するように構成される第2ドライバ(LGD1~LGD3)と、前記第1スイッチと前記第2スイッチとの接続ノード電圧を基準として、前記接続ノード電圧より一定電圧大きい駆動信号を出力するように構成される第3ドライバ(RGD1~RGD3)と、を有する構成(第1の構成)である。
【0096】
上記第1の構成のモータ駆動装置は、モータリレーの保護回路が不要になるため、モータリレーの周辺部品を削減することができる。
【0097】
上記第1の構成のモータ駆動装置において、前記第3ドライバの出力端に接続される第1端子(GR1~GR3)を有する構成(第2の構成)であってもよい。
【0098】
上記第2の構成のモータ駆動装置は、モータリレーを外付けにすることができる。
【0099】
上記第2の構成のモータ駆動装置において、前記第1ドライバの出力端に接続される第2端子(G1H~G3H)と、前記第2ドライバの出力端に接続される第3端子(G1L~G3L)と、前記接続ノード電圧を受け取るように構成される第4端子(S1H~S3H)と、を有する構成(第3の構成)であってもよい。
【0100】
上記第3の構成のモータ駆動装置は、第1スイッチ及び第2スイッチを外付けにすることができる。
【0101】
上記第1~第3いずれかの構成のモータ駆動装置において、第1電圧を第2電圧に昇圧するように構成される昇圧回路(11)と、前記第2電圧を用いて動作し、前記接続ノード電圧と前記駆動信号との差を前記一定電圧にクランプするように構成されるクランプ回路(13~15)と、を有する構成(第4の構成)であってもよい。
【0102】
上記第4の構成のモータ駆動装置は、クランプ回路の出力を第3ドライバに供給することで、第3ドライバは第1スイッチと第2スイッチとの接続ノード電圧より一定電圧大きい駆動信号を出力することができる。
【0103】
上記第4の構成のモータ駆動装置において、前記クランプ回路は、ダイオード(132)と、ツェナーダイオード(133、134)と、MOSFET(136)と、を有し、前記一定電圧は、前記ダイオードの順方向電圧と、前記ツェナーダイオードのツェナー電圧と、前記MOSFETの閾値電圧とによって定まる構成(第5の構成)であってもよい。
【0104】
上記第5の構成のモータ駆動装置は、クランプ回路を簡単な回路構成で実現することができ、クランプ回路の小型化及び低コスト化を図ることができる。
【0105】
以上説明したモータシステム(SYS2)は、上記第1~第5いずれかの構成のモータ駆動装置と、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチを含むインバータ(1H~3H、1L~3L)と、モータ(4)と、前記インバータと前記モータとの間に設けられるモータリレー(MR1~MR3)と、を有し、前記第3ドライバは、前記モータリレーを駆動するように構成される構成(第6の構成)である。
【0106】
上記第6の構成のモータシステムは、モータリレーの周辺部品を削減することができる。
【0107】
以上説明した車載機器(X11~X18)は、上記第6の構成のモータシステムを有する構成(第7の構成)である。
【0108】
上記第7の構成の車載機器は、モータリレーの周辺部品を削減することができる。
【0109】
以上説明した車両(X)は、上記第7の構成の車載機器を有する構成(第8の構成)である。
【0110】
上記第8の構成の車両は、モータリレーの周辺部品を削減することができる。
【符号の説明】
【0111】
1H~3H ハイサイドスイッチ(NMOSFET)
1L~3L ローサイドスイッチ(NMOSFET)
4 モータ
10A、10B モータ駆動装置
11A 定電圧回路
11B チャージポンプ回路
12 ロジック回路
13~15 クランプ回路
131、135、137、R1~R3 抵抗
132 NPNトランジスタ
133、134、Z1~Z3 ツェナーダイオード
136 NMOSFET
LGD1~LGD3、HGD1~HGD3、RGD1~RGD3 ドライバ
MR1~MR3 モータリレー(NMOSFET)
PR1、PR2 電源リレー(NMOSFET)
SB1~SB6 シュミットバッファ
SR1~SR3 シャント抵抗
SYS1、SYS2 モータシステム
X11~X18 電子機器
X 車両
IN1H~IN3H、IN1L~IN3L、GND、VB、VCPH、G1H~G3H、G1L~G3L、GR1~GR3、S1H~S3H、S1L~S3L、AIN1P~AIN3P、AIN1N~AIN3N 端子
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8