(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-05-16
(45)【発行日】2022-05-24
(54)【発明の名称】モータ駆動装置、および電動パワーステアリング装置
(51)【国際特許分類】
H02P 27/06 20060101AFI20220517BHJP
H02M 7/48 20070101ALI20220517BHJP
【ＦＩ】
H02P27/06
H02M7/48 M
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2018565996
(86)(22)【出願日】2017-12-28
(86)【国際出願番号】 JP2017047189
(87)【国際公開番号】W WO2018142829
(87)【国際公開日】2018-08-09
【審査請求日】2020-12-17
(31)【優先権主張番号】P 2017016245
(32)【優先日】2017-01-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2017097570
(32)【優先日】2017-05-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000232302
【氏名又は名称】日本電産株式会社
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼田 知幸
【審査官】柏崎 翔
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１３－１９８２０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－１８３４６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－３３２７３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｐ ２７／０６
Ｈ０２Ｍ ７／４８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
モータを駆動するモータ駆動装置であって、外部電源から供給された電流を前記モータに供給するインバータ回路と、
前記外部電源と前記インバータ回路との間の電流供給経路を導通状態と遮断状態とに切り替えるスイッチング回路と、
前記スイッチング回路に切り替え動作を指令する電圧を出力するスイッチング駆動部と、を有し、
前記スイッチング回路は、
前記外部電源の側から順に、互いのソースで直列接続されている第１の電界効果トランジスタおよび第２の電界効果トランジスタと、
前記外部電源の側にチョークコイルと、を有し、
前記スイッチング駆動部は、
前記第１の電界効果トランジスタのドレインと前記第２の電界効果トランジスタのドレインとの間の電位差が所定の閾値を超える場合に前記電流供給経路を導通状態から遮断状態への切り替えを指令する遮断指令電圧を出力する出力回路と、
前記遮断指令電圧が前記第１の電界効果トランジスタのゲートに入力される第１のタイミングを前記第２の電界効果トランジスタのゲートに前記遮断指令電圧が入力される第２のタイミングよりも遅らせる遅延回路と、を含む、ことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項2】
前記遅延回路は、前記出力回路の出力側に配置され、前記第１の電界効果トランジスタの前記ゲートと、前記第２の電界効果トランジスタの前記ゲートと、に接続されてい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】
前記遅延回路は、前記出力回路の入力側に配置されている、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4】
前記遅延回路は、前記第１のタイミングと前記第２のタイミングとの間の時間差の大きさを決定する遅延時間決定部と、前記時間差を発生させる遅延発生部と、を有することを特徴とする請求項１または２に記載のモータ駆動装置。
【請求項5】
前記遅延発生部は、ｎｐｎ型トランジスタおよびｐｎｐ型トランジスタを有し、前記遅延時間決定部は、第１の抵抗およびコンデンサを有す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ｎｐｎ型トランジスタのコレクタは、前記第２の電界効果トランジスタの前記ゲートおよび前記スイッチング駆動部の出力側と接続され、前記ｐｎｐ型トランジスタのコレクタはグランドに接続され、
前記ｎｐｎ型トランジスタのエミッタおよび前記ｐｎｐ型トランジスタのエミッタは、前記第１の電界効果トランジスタの前記ゲートに接続され、
前記ｐｎｐ型トランジスタのベースと前記ｎｐｎ型トランジスタのベースとの間に前記第１の抵抗が配置され、
前記ｐｎｐ型トランジスタの前記ベースと前記第１の抵抗との間にグランドに接続されている前記コンデンサが配置されている、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ｐｎｐ型トランジスタの前記エミッタと前記第１の電界効果トランジスタの前記ゲートとの間に第２の抵抗が配置され、前記ｐｎｐ型トランジスタの前記エミッタにグランドと接続されている第３の抵抗が接続されている、ことを特徴とする請求項６に記載のモータ駆動装置。
【請求項8】
前記電位差は、前記スイッチング駆動部が計測することを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項9】
請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載のモータ駆動装置により駆動されるモータを備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、モータ駆動装置、および電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【0002】
電動パワーステアリング装置等に使用されるモータを駆動するモータ駆動装置として、インバータ回路と電源間の電流供給経路を導通状態と遮断状態とに切り替えるスイッチング回路を備えるモータ駆動装置が知られている。インバータ回路と電源間の電流供給経路に流れる電流の電流値が所定の閾値を超えた場合、スイッチング回路は、インバータ回路と電源間の電流供給経路を遮断状態に切り替える。
【0003】
導通状態から遮断状態への切り替え時において、例えば、スイッチング回路に含まれるノイズ対策のチョークコイルのインダクタンスの影響によりサージ電圧が発生する。サージ電圧の大きさによっては、スイッチング回路に含まれる電界効果トランジスタ等のスイッチング素子の最大定格をサージ電圧が超えて、スイッチング素子が破損することが起こり得る。これは、電動パワーステアリング装置の誤動作につながりうる。
【0004】
特許文献１は、モータへの給電ラインが通電中でない場合に直列接続された２つの非常用スイッチ素子をターンオフすることで非常用スイッチ素子の破損を防止するモータ駆動装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２００９－２２０７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ここで、直列接続された２つの非常用スイッチを同時にターンオフした場合に、サージ電圧が発生して、いずれか一方が破損する場合もある。上記特許文献１において、２つの非常用スイッチのターンオフの順番に関する記載はみられない。
【0007】
本発明は、例えば、スイッチング素子の動作の安全性の点で有利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】
【0008】
本願の例示的な第１発明は、モータを駆動するモータ駆動装置であって、外部電源から供給された電流をモータに供給するインバータ回路と、外部電源とインバータ回路との間の電流供給経路を導通状態と遮断状態とに切り替えるスイッチング回路と、スイッチング回路に切り替え動作を指令する電圧を出力するスイッチング駆動部と、を有し、スイッチング回路は、外部電源側から順に、互いのソースで直列接続されている第１の電界効果トランジスタおよび第２ の電界効果トランジスタと、外部電源の側にチョークコイルと、を有し、スイッチング駆動部は、第１の電界効果トランジスタのドレインと第２の電界効果トランジスタのドレインとの間の電位差が所定の閾値を超える場合に電流供給経路を導通状態から遮断状態への切り替えを指令する遮断指令電圧を出力する出力回路と、遮断指令電圧が第１の電界効果トランジスタのゲートに入力される第１のタイミングを第２の電界効果トランジスタのゲートに遮断指令電圧が入力される第２のタイミングよりも遅らせる遅延回路と、を含む、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本願の例示的な第１発明によれば、スイッチング素子の動作の安全性の点で有利なモータ駆動装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。
［実施形態］
【0012】
＜電動パワーステアリング装置＞
図１は、本実施形態に係るモータ駆動装置３０を備えた電動パワーステアリング装置１の概略図である。電動パワーステアリング装置１は、自動車等の輸送機器において、運転者のハンドル操作を補助する装置である。図１に示すように、本実施形態の電動パワーステアリング装置１は、トルクセンサ１０、モータ２０、およびモータ駆動装置３０を有する。本実施形態では、モータ２０およびモータ駆動装置３０は、共通の筐体に内蔵される。モータ２０をいわゆる機電一体型とすることで、例えば、装置を小型化することができる。
【0013】
トルクセンサ１０は、ステアリングシャフト９２に取り付けられている。運転者がステアリングホイール９１を操作してステアリングシャフト９２を回転させると、トルクセンサ１０は、ステアリングシャフト９２にかかるトルクを検出する。トルクセンサ１０の検出信号であるトルク信号は、トルクセンサ１０からモータ駆動装置３０へ出力される。モータ駆動装置３０は、トルクセンサ１０から入力されるトルク信号に基づいて、モータ２０を駆動させる。なお、モータ駆動装置３０は、トルク信号だけではなく、他の情報（例えば車速など）を併せて参照してもよい。
【0014】
モータ駆動装置３０は、外部電源４０から得られる電力を利用して、モータ２０に駆動電流を供給する。モータ２０から生じる駆動力は、ギアボックス５０を介して車輪９３に伝達される。これにより、車輪９３の舵角が変化する。このように、電動パワーステアリング装置１は、ステアリングシャフト９２のトルクを、モータ２０により増幅させて、車輪９３の舵角を変化させる。したがって、運転者は、軽い力でステアリングホイール９１を操作することができる。
【0015】
＜モータ駆動装置＞
続いて、モータ駆動装置３０の構成について説明する。図２は、モータ駆動装置３０の構成を示したブロック図である。図２に示すように、このモータ駆動装置３０は、制御部３１と、電流検出部３２と、スイッチング駆動部３３と、第１のスイッチング回路３４と、第２のスイッチング回路３５と、インバータ駆動部３６と、インバータ回路３７と、を有する。なお、スイッチング駆動部３３と、第１のスイッチング回路３４および第２のスイッチング回路３５との間には制限抵抗Ｒが配置されている。
【0016】
＜モータ＞
本実施形態では、モータ２０として三相同期ブラシレスモータを用いる。モータ２０は、Ｕ相２０ｕ、Ｖ相２０ｖおよびＷ相２０ｗの３相のコイルで構成される。モータ２０の駆動時には、モータ駆動装置３０からモータ２０内のＵ相２０ｕ、Ｖ相２０ｖおよびＷ相のそれぞれに電流が供給される。電流が供給されると、Ｕ相２０ｕ、Ｖ相２０ｖおよびＷ相２０ｗの３相のコイルを有する固定子と、マグネットを有する回転子との間に、回転磁界が発生する。その結果、モータ２０の固定子に対して回転子が回転する。
【0017】
＜制御部＞
制御部３１は、トルクセンサ１０から出力されたトルク信号を受信する。制御部３１は、例えば、ＣＰＵ等の演算処理部、ＲＡＭ等のメモリ、およびハードディスクドライブ等の記憶部を有するコンピュータが用いられる。ただし、コンピュータに代えて、マイクロコントローラ等の演算装置を有する電気回路が用いられていてもよい。
【0018】
図３は、制御部３１の各機能を示すブロック図である。制御部３１は、設定部３１１と、フィードバック制御部３１２と、スイッチング指令部３１３と、を有する。設定部３１１は、トルクセンサ１０からのトルク信号に基づいて、モータ２０を駆動する駆動信号を設定する。
【0019】
フィードバック制御部３１２は、電流検出部３２により検出されたインバータ回路３７に流れる電流の電流値が、設定部３１１が設定した駆動信号に対応する電流値に近くなる駆動信号を生成する。例えば、本実施形態では、生成された駆動信号は、パルス幅変調方式（ＰＷＭ方式）のＰＷＭ駆動信号であり、デューティ比の情報を含む。フィードバック制御部３１２は、インバータ駆動部３６にＰＷＭ駆動信号を出力する。
【0020】
スイッチング指令部３１３には、電流検出部３２により検出されたインバータ回路３７に流れる電流の電流値が入力される。また、スイッチング指令部３１３には、スイッチング駆動部３３内の監視部３３２が出力回路３３１へ遮断指令をした旨を示す信号が入力される。さらに、監視部３３２による第１のスイッチング回路３４に流れる過電流の有無のモニタ結果も入力される。なお、監視部３３２によるスイッチング指令部３１３へのモニタ結果の出力は必須ではない。
【0021】
スイッチング指令部３１３は、インバータ回路３７に流れる電流の電流値が所定の閾値以下の場合、第１のスイッチング回路３４および第２のスイッチング回路３５に対して電流供給経路を導通状態とする導通指令電圧を出力回路３３１へ出力する。所定の閾値とは、インバータ回路３７等に短絡が起きた場合にインバータ回路３７と外部電源４０との間に流れる過電流の電流値である。
【0022】
また、スイッチング指令部３１３は、インバータ回路３７に流れる電流の電流値が所定の閾値を超えた場合、第１のスイッチング回路３４および第２のスイッチング回路３５に対して接続の遮断を指令する遮断指令電圧を出力回路３３１へ出力する。
【0023】
接続の遮断とは、外部電源４０とインバータ回路３７（以下、電源ラインという。）との間の電流供給経路を導通状態から遮断状態に切り替えること、およびインバータ回路３７とモータ２０との間の電流供給経路を導通状態から遮断状態に切り替えることを意味する。以上の各機能は、制御部３１内のメモリに予め記憶されたプログラムに基づいて実現されうる。
【0024】
＜電流検出部＞
図２に戻り、電流検出部３２は、インバータ回路３７に含まれるシャント抵抗３７２に流れる電流を検出するための電気回路である。電流検出部３２は、３つのシャント抵抗３７２の両端の電位差を計測することによって、各シャント抵抗３７２に流れる電流を示す検出信号を生成する。生成された検出信号は、電流検出部３２から図３に示した制御部３１のフィードバック制御部３１２およびスイッチング指令部３１３へ送られる。
【0025】
＜スイッチング駆動部＞
スイッチング駆動部３３は、出力回路３３１と、監視部３３２と、遅延回路３３３と、を有する。出力回路３３１は、入力された導通指令電圧または遮断指令電圧を必要に応じて昇圧して第１のスイッチング回路３４および第２のスイッチング回路３５に出力する。監視部３３２は、電源ラインに流れる過電流の有無をモニタしてモニタ結果を制御部３１および出力回路３３１へ出力する。この構成の場合、監視部３３２により過電流が検出された時は、制御部３１を介さずに、監視部３３２から出力回路３３１に遮断指示がなされる。遅延回路３３３は、入力された信号を出力するタイミングを遅らせる電気回路である。
【0026】
出力回路３３１に導通指令電圧が入力される場合、出力回路３３１は、第１のスイッチング回路３４および第２のスイッチング回路３５に含まれる電界効果トランジスタがＯＮになる電圧まで、導通指令電圧を昇圧して、各スイッチング回路へ出力する。電界効果トランジスタがＯＮになるとは、電界効果トランジスタのソースとドレイン間に電流が流れるという意味である。また、電界効果トランジスタがＯＦＦになるとは、電界効果トランジスタのソースとドレイン間に電流が流れないという意味である。なお、出力回路３３１に遮断指令電圧が入力される場合は、出力回路３３１は、電界効果トランジスタのゲートとソースとの間の電位差を０Ｖとする遮断指令電圧を出力する。
【0027】
監視部３３２は、第１の電界効果トランジスタ３４１ａのドレインと第２の電界効果トランジスタ３４１ｂのドレインとの間の電位差をモニタすることで電源ラインに流れる過電流をモニタする。電源ラインに過電流が流れるときのドレイン間電圧の電位差を閾値として、ドレイン間電圧が閾値を超えた場合、監視部３３２は、過電流を検出したと判断する。閾値以下の場合は、監視部３３２は、過電流が電源ラインに流れていないと判断する。
【0028】
監視部３３２は、過電流を検出したと判断した場合、過電流を検出した旨を示す信号をスイッチング指令部３１３に出力する。また、監視部３３２は、過電流を検出したと判断した場合、出力回路３３１に遮断指令を出力する。監視部３３２は、出力回路３３１に遮断指令を出力した旨を示す信号をスイッチング指令部３１３に出力する。出力回路３３１は、遮断指令に基づいて、第１のスイッチング回路３４および第２のスイッチング回路３５に対して接続の遮断を指令する遮断指令電圧を出力する。
【0029】
監視部３３２は、過電流が電源ラインに流れていないと判断した場合、過電流が電源ラインに流れていない旨を示す信号をスイッチング指令部３１３に出力する。出力回路３３１は、第１のスイッチング回路３４および第２のスイッチング回路３５に対して接続の導通を指令する導通指令電圧を出力する。
【0030】
スイッチング駆動部３３内の監視部３３２により電源ラインを流れる過電流の有無のモニタおよび遮断指令が可能となるため、回路構成をコンパクトにすることができる。
【0031】
＜遅延回路＞
遅延回路３３３は、入力された信号を出力するタイミングを遅らせる電気回路である。遅延回路３３３に入力された信号が遅延回路３３３から出力されるまでの時間を遅延時間とする。本実施形態では、遅延時間はμ秒オーダーとする。遅延回路３３３は、第１のスイッチング回路３４と出力回路３３１との間に配置されている。また、遅延回路３３３は、第１の電界効果トランジスタ３４１ａのゲートおよび第２の電界効果トランジスタ３４１ｂのゲートと接続されている。
【0032】
出力回路３３１は、遮断指令電圧を第１のスイッチング回路３４および第２のスイッチング回路３５に出力する。遅延回路３３３は、遮断指令電圧が第１の電界効果トランジスタ３４１ａのゲートに入力される第１のタイミングを第２の電界効果トランジスタ３４１ｂのゲートに遮断指令電圧が入力される第２のタイミングよりも遅らせる。
【0033】
遅延回路３３３を上記のように配置することで、電源ラインに過電流が検出された場合に、第１の電界効果トランジスタ３４１ａおよび第２の電界効果トランジスタ３４１ｂをＯＦＦにするタイミングをずらすことができる。すなわち、まず、第２の電界効果トランジスタ３４１ｂをＯＦＦにして、次に、第１の電界効果トランジスタ３４１ａをＯＦＦにすることができる。
【0034】
ＯＦＦタイミングをずらすことで、電源ラインを遮断する前に、電源ラインに流れる過電流を第２の電界効果トランジスタ３４１ｂのボディダイオードに流して過電流を低減させることができる。これにより、電源ラインを遮断する時に発生するサージ電圧が第１の電界効果トランジスタ３４１ａの最大定格を超えてしまうことを防止することができる。ここで、サージ電圧は、スパイク電圧または過電圧とも表現される。
【0035】
＜スイッチング回路＞
第１のスイッチング回路３４は、電源ラインを導通状態と遮断状態とに切り替える電気回路である。第１のスイッチング回路３４は、外部電源４０の側から順に、互いのソースで直列接続される第１の電界効果トランジスタ３４１ａおよび第２の電界効果トランジスタ３４１ｂを有する。また、第１のスイッチング回路３４は、外部電源４０の側にノイズ対策のチョークコイルＬを有する。
【0036】
第２のスイッチング回路３５は、インバータ回路３７とモータ２０との間の電流供給経路を導通状態と遮断状態とに切り替える電気回路である。第２のスイッチング回路３５は、モータ２０の相の数と同数の電界効果トランジスタ３５１を有する。また、電界効果トランジスタ３５１のそれぞれのドレインは、モータ２０の各相と接続される。この接続の仕方によれば、インバータ回路３７に短絡または断線による故障が起きた場合にインバータ回路３７とモータ２０の各相とを確実に遮断して、インバータ回路３７の故障によるモータ２０のロックを回避する事ができる。
【0037】
＜インバータ駆動部＞
インバータ駆動部３６は、インバータ回路３７を動作させるための電気回路である。本実施形態では、インバータ駆動部３６は、図３に示したフィードバック制御部３１２が出力したＰＷＭ駆動信号を、インバータ回路３７に含まれる６つのスイッチング素子３７１に供給する。
【0038】
＜インバータ回路＞
インバータ回路３７は、外部電源４０から供給された電流をモータ２０に供給する電気回路である。インバータ回路３７に含まれる６つのスイッチング素子３７１としては、例えば、電界効果トランジスタなどのトランジスタが用いられる。本実施形態では、外部電源４０とグラウンドとの間で直列に接続された１対のスイッチング素子３７１が、並列に３組設けられている。本実施形態では、電界効果トランジスタ３４１ａ、３４１ｂ、３５１およびスイッチング素子３７１として金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を用いる。
【0039】
＜遅延回路の構成例＞
図４は、遅延回路３３３の構成例を示す図である。図４に示す遅延回路３３３Ａは、第１のタイミングと第２のタイミングとの間の時間差、つまり、遅延時間の大きさを決定する遅延時間決定部３８１Ａと、第１のタイミングを第２のタイミングよりも遅らせる遅延時間を発生させる遅延発生部３８２Ａと、を有する。この構成により、回路設計時に遅延時間を予め設定し、設定した遅延時間で遅延を発生させることができる。
【0040】
遅延時間決定部３８１Ａは、抵抗Ｒ１およびコンデンサＣ１を有する。また、遅延発生部３８２Ａは、ｎｐｎ型トランジスタＴ１およびｐｎｐ型トランジスタＴ２を有する。遅延時間は、抵抗Ｒ１の抵抗値およびコンデンサＣ１の容量値に基づいて決定することができ、ｎｐｎ型トランジスタＴ１およびｐｎｐ型トランジスタＴ２により遅延を発生させることができる。
【0041】
図４に示す通り、ｎｐｎ型トランジスタＴ１のコレクタは、第２の電界効果トランジスタ３４１ｂのゲートおよび出力回路３３１の出力側と接続される。ｐｎｐ型トランジスタＴ２のコレクタはグランドに接続され、ｎｐｎ型トランジスタＴ１のエミッタおよびｐｎｐ型トランジスタＴ２のエミッタは、第１の電界効果トランジスタ３４１ａのゲートに接続される。ｐｎｐ型トランジスタＴ２のベースとｎｐｎ型トランジスタＴ１のベースとの間には、抵抗Ｒ１が配置され、ｐｎｐ型トランジスタＴ２のベースと抵抗Ｒ１との間には、コンデンサＣ１が配置されている。コンデンサＣ１はグランドに接続されている。以上の配置により、遅延時間を抵抗Ｒ１の抵抗値およびコンデンサＣ１の容量値に基づいて決定することができ、ｎｐｎ型トランジスタＴ１およびｐｎｐ型トランジスタＴ２により遅延を発生させることができる。
【0042】
図５Ａ～図５Ｅは、図４に示す遅延回路３３３Ａの動作を順に説明する図である。外部電源４０の電圧を１２Ｖとする。図５Ａは、導通状態の電源ラインを示す図である。第１の電界効果トランジスタ３４１ａおよび第２の電界効果トランジスタ３４１ｂは、出力回路３３１からの導通指令電圧によりＯＮになっている。本実施形態では、出力回路３３１から出力される導通指令電圧を２０Ｖとする。遅延回路３３３Ａの各素子については、ｎｐｎ型トランジスタＴ１がＯＮになっている。また、コンデンサＣ１に電荷がチャージされ、ｐｎｐ型トランジスタＴ２がＯＦＦになっている。
【0043】
図５Ｂは、電源ラインの遮断時に遅延が発生しはじめる様子を示す図である。出力回路３３１からの遮断指令電圧が出力されると、第２の電界効果トランジスタ３４１ｂおよびｎｐｎ型トランジスタＴ１がＯＦＦになる。本実施形態では、遮断指令電圧を０Ｖとする。第１の電界効果トランジスタ３４１ａは、寄生容量の電荷が無くなるまでＯＮが維持される。つまり、遅延が発生する。
【0044】
図５Ｃは、電源ラインの遮断時において遅延が発生している様子を示す図である。図５Ｂの後、スイッチング駆動部３３に向けてコンデンサＣ１にチャージされた電荷が徐々に抜けていく。このとき、コンデンサＣ１の容量値および抵抗Ｒ１の抵抗値が高いほど、電荷が抜けにくくなる。すなわち、コンデンサＣ１の容量値および抵抗値が高いほど遅延時間は大きくなる。
【0045】
図５Ｄは、電源ラインの遮断時において遅延が完了していく様子を示す図である。図５Ｃの後、コンデンサＣ１にチャージされた電荷が抜けていくことでコンデンサＣ１の両端間の電圧も低下していく。これに伴い、ｐｎｐ型トランジスタＴ２のベースとエミッタとの間の電位差が大きくなっていく。本実施形態では、ｐｎｐ型トランジスタＴ２として、ベースとエミッタとの間の電位差が０．６Ｖ以上のときにＯＮとなるトランジスタを用いる。したがって、コンデンサＣ１の両端間の電圧の低下に伴って、ｐｎｐ型トランジスタＴ２のベースとエミッタとの間の電位差が０．６Ｖに達した時にｐｎｐ型トランジスタＴ２はＯＮとなる。
【0046】
図５Ｅは、電源ラインの遮断時において遅延が完了した様子を示す図である。図５Ｄの後、第１の電界効果トランジスタ３４１ａの寄生容量の電荷がｐｎｐ型トランジスタＴ２に向けて抜けていく。第１の電界効果トランジスタ３４１ａは、寄生容量の電荷が抜けきるとＯＦＦになる。以上のようにして、遅延回路３３３Ａは動作する。
［変形例１］
【0047】
図６は、遅延回路３３３の変形例を示す図である。図６に示す遅延回路３３３Ｂは、ｐｎｐ型トランジスタＴ２のエミッタと第１の電界効果トランジスタ３４１ａのゲートとの間に抵抗Ｒ２が配置され、さらに、ｐｎｐ型トランジスタＴ２のエミッタに抵抗Ｒ３が配置される。抵抗Ｒ３は、グランドと接続されている。遅延回路３３３Ｂは、遅延回路３３３Ａよりも遅延時間を大きくすることができる。
【0048】
以上、本実施形態および本変形例によれば、電源ラインに配置されたスイッチング回路に含まれる電界効果トランジスタの動作の安全性の点で有利なモータ駆動装置を提供することができる。また、安全性が特に要求される電動パワーステアリング装置において、本実施形態および本変形例に係るモータ駆動装置を備えることで安全性の要求に応えうる。
［変形例２］
【0049】
上記実施形態および変形例では、制御部３１が１つのモータを制御する場合について説明したが制御するモータの数は１つに限定されない。例えば、２つのモータを制御してもよい。図７は、２つのモータを制御する場合のモータ駆動装置の構成を示したブロック図である。この場合、電動パワーステアリング装置１は、モータ２０を２つ有する。
【0050】
図２における、電流検出部３２、スイッチング駆動部３３、第１のスイッチング回路３４、第２のスイッチング回路３５、インバータ駆動部３６、インバータ回路３７と、モータ２０との組み合わせを第１系統６０１とする。図７のモータ駆動装置６０は、第１系統６０１に加え、第１系統６０１と同様の組み合わせをもつ第２系統６０２を有する。すなわち、第２系統６０２は、電流検出部６２、スイッチング駆動部６３、第１のスイッチング回路６４、第２のスイッチング回路６５、インバータ駆動部６６、インバータ回路６７と、モータ２０と、を含む。スイッチング駆動部６３は、出力回路６３１と、監視部６３２と、遅延回路６３３と、を有する。
【0051】
モータ駆動装置６０は、第１制御部６１１および第２制御部６１２を含む制御部６１を有する。第１制御部６１１は第１系統６０１の制御を行い、第２制御部６１２は第２系統６０２の制御を行う。いずれか一方が故障した場合は、他方の系統により電動パワーステアリング装置１の動作を継続することができる。２系統を含むモータ駆動装置を用いることで電動パワーステアリング装置の安全性を向上させることができる。なお、複数系統を含むモータ駆動装置を用いる場合は、各系統が互いに影響を及ぼさない設計をすることが必要となる。
［変形例３］
【0052】
上記実施形態では、制御部３１側から見て、出力回路３３１と遅延回路３３３とが順に配置されていた。本変形例では、出力回路と遅延回路との順を入れ替える。すなわち、遅延回路を制御部３１の出力側と出力回路の入力側との間に配置する。
【0053】
遅延回路を出力回路の入力側に配置することで、出力回路から遮断指令電圧が出力されるタイミングをずらすことができるため、第２の電界効果トランジスタ３４１ｂを先にＯＦＦとし、つぎに第１の電界効果トランジスタ３４１ａをＯＦＦにすることができる。第２の電界効果トランジスタ３４１ｂを先にＯＦＦとすることで、電源ラインに流れる過電流を第２の電界効果トランジスタ３４１ｂのボディダイオードに流してから、電源ラインを遮断することができる。したがって、電源ライン遮断時に発生するサージ電圧を抑制して第１の電界効果トランジスタ３４１ａの故障を防止することができる。
【0054】
【0055】
スイッチング駆動部８３は、出力回路８３１と、監視部８３２と、遅延回路８３３と、を有する。出力回路８３１は、第１出力回路８３１Ａと、第２出力回路８３１Ｂと、第３出力回路８３１Ｃと、を有する。第１出力回路８３１Ａは、第１の電界効果トランジスタ３４１ａのゲートに導通指令電圧または遮断指令電圧を入力する。第２出力回路８３１Ｂは、第２の電界効果トランジスタ３４１ｂのゲートに導通指令電圧または遮断指令電圧を入力する。第３出力回路８３１Ｃは、電界効果トランジスタ３５１の各ゲートに導通指令電圧または遮断指令電圧を入力する。
【0056】
【0057】
なお、上記の遅延回路３３３を抵抗のみで構成してもよい。遅延回路３３３が接続される第１の電界効果トランジスタ３４１ａには、ゲートとソースとの間に寄生容量があるため、遅延回路３３３内のコンデンサ等を省略して、抵抗のみとしても、μ秒程度の遅延時間は確保される。
【0058】
一方、遅延回路８３３を抵抗のみで構成することも可能である。ただし、遅延回路８３３が接続される第１出力回路８３１Ａに寄生容量をもつ素子が含まれないため、遅延回路３３３を抵抗のみとした場合ほどの遅延時間は確保されない。
【0059】
モータ２０は、３相に限られない。また、上記のモータ駆動装置３０、６０または８０を、パワーステアリング装置以外の装置に適用してもよい。例えば、上記のモータ駆動装置３０、６０または８０によって、自動車等の輸送機器の他の部位に用いられるモータを駆動させてもよい。また、上記のモータ駆動装置３０、６０または８０によって、産業用ロボットなどの自動車以外の機器に搭載されるモータを駆動させてもよい。
【0060】
また、監視部３３２または監視部６３２を設ける代わりに、制御部３１が、第１の電界効果トランジスタ３４１ａのドレインと第２の電界効果トランジスタ３４１ｂのドレインとの間の電位差をモニタすることで電源ラインに流れる過電流をモニタしてもよい。
【0061】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【0062】
３０ モータ駆動装置
３１ 制御部
３２ 電流検出部
３３ スイッチング駆動部
３３１ 出力回路
３３３ 遅延回路
３４ 第１のスイッチング回路
３５ 第２のスイッチング回路
３６ インバータ駆動部
３７ インバータ回路
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】