JPH06245564A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 モータに発生する過電圧から半導体スイッチ
を保護する。 【構成】モータＭを制御するパワートランジスタＱ１〜
Ｑ６にはコンタクタ１を介してバッテリーＥが接続され
ている。コンタクタ１には第２のコンタクタ３が並列に
接続されている。コンタクタ１とパワートランジスタＱ
１〜Ｑ６の間には電流検出器４が挿入接続されている。
電流検出器４はモータＭの誘起電力によりモータＭから
バッテリーＥに向かう電流を検出し、第２のコンタクタ
３のコイル３ａを励磁制御して第２のコンタクタ３をオ
ンにする。モータＭに発生した誘起電力は第２のコンタ
クタ３を介してバッテリーＥに充電され、パワートラン
ジスタＱ１〜Ｑ６は過電圧から保護される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はモータ制御装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば車両走行用のモータ、すな
わち電気自動車に使用されるモータは車両に搭載したモ
ータ駆動電源としてのバッテリーで駆動される。図５に
そのモータを駆動制御する電気的構成を示す。図５に示
すように、電気自動車が使用されないときにバッテリー
ＥからモータＭに高電圧，高電流が加わらないようにコ
ンタクタ１が設けられている。又、このコンタクタ１は
バッテリーＥを充電するために充電器をバッテリーＥに
接続する際にバッテリーＥがモータＭに接続されている
とバッテリーＥの端子で火花が発生するので、これを防
止する役目もある。コンタクタ１にはコンタクタ１をオ
ン・オフさせるためのコイル１ａが内蔵されている。

【０００３】モータＭは３相のインダクションモータで
あってモータＭの各端子には半導体スイッチとしてのパ
ワートランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６
からなる３相ブリッジ回路（以下インバータという）が
接続されている。パワートランジスタＱ１のエミッタ側
とパワートランジスタＱ４のコレクタ側が接続され、そ
の中間にモータＭが接続されている。パワートランジス
タＱ２のエミッタ側とパワートランジスタＱ５のコレク
タ側が接続され、その中間にモータＭが接続されてい
る。パワートランジスタＱ３のエミッタ側とパワートラ
ンジスタＱ６のコレクタ側が接続され、その中間にモー
タＭが接続されている。各パワートランジスタＱ１〜Ｑ
６のエミッタ・コレクタ間にはフライホイールダイオー
ドとしてのダイオードＤ１〜Ｄ６が接続されている。各
ダイオードＤ１〜Ｄ６はアノード側が各パワートランジ
スタＱ１〜Ｑ６のエミッタ側に接続されている。パワー
トランジスタＱ１〜Ｑ６のベースには例えば図示しない
アクセルペダルの踏み込み量に従って図示しないサーボ
アンプからのパルス信号が入力されている。

【０００４】パワートランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３のコ
レクタ側はコンタクタ１を介してバッテリーＥの正極が
接続されている。パワートランジスタＱ４，Ｑ５，Ｑ６
のエミッタ側はバッテリーＥの負極に接続されている。

【０００５】バッテリーＥの両端にはバッテリーＥと並
列にキースイッチＳＷとコンタクタ駆動制御回路として
のＣＰＵ２が直列接続されている。キースイッチＳＷの
一端はバッテリーＥの正極に接続され、他端はＣＰＵ２
に接続されている。ＣＰＵ２には前記コンタクタ１のコ
イル１ａが接続されている。従って、キースイッチＳＷ
はＣＰＵ２の電源スイッチとなっており、キースイッチ
ＳＷがオンにされるとＣＰＵ２の内蔵された制御プログ
ラムに従ってコイル１ａが励磁制御されコンタクタ１を
オンとする。又、バッテリーＥの両端には外部の充電器
等を接続するための端子Ｔ１，Ｔ２が設けられている。

【０００６】そして、モータＭを回転させるには、先ず
キースイッチＳＷをオンにしてＣＰＵ２のプログラムを
実行させる。そして、ＣＰＵ２はコンタクタ１のコイル
１ａを励磁しコンタクタ１をオンにする。この状態から
アクセルペダルを踏み込む量に従ってサーボアンプから
のパルス信号がインバータの各パワートランジスタＱ１
〜Ｑ６のベースに入力される。パワートランジスタＱ１
〜Ｑ６は入力されたパルス信号によりオン・オフ制御さ
れ、バッテリーＥの直流がインバータにより交流に変換
されてモータＭに加えられ回転する。このモータＭの回
転により電気自動車は走行する。

【０００７】そして、走行中にアクセルペダルを踏み込
むのを止めたり下り坂を走行する時には、パルス信号に
よるモータＭの目標回転数よりもモータＭの実際の回転
数が高くなる。従って、モータＭは発電機となり誘起電
力（逆起電力）によりパワートランジスタＱ１〜Ｑ３の
エミッタにかかる電圧が上昇する。このパワートランジ
スタＱ１〜Ｑ３にかかる電圧は電流がパワートランジス
タＱ１〜Ｑ３に接続されたダイオードＤ１〜Ｄ３，コン
タクタ１を流れてバッテリーＥに充電（回生）されるこ
とにより過電圧とはならない。従って、パワートランジ
スタＱ１〜Ｑ６はモータＭに発生する誘起電力による過
電圧のために破壊されることはない。

【０００８】尚、上記のようにモータＭで誘起される誘
起電力を回生させてバッテリーＥに充電する方法は、特
開平２−７４１８２で示す誘起電力を抵抗で消費させる
ものに比べエネルギーを有効に利用する上で非常に有利
である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、キースイッ
チＳＷが電気自動車の走行中に誤って切られたりする
と、ＣＰＵ２の電源が切れコンタクタ１がオフしてしま
うおそれがある。又、ＣＰＵ２が外来ノイズによりリセ
ットすることによりコンタクタ１がオフしてしまうおそ
れがある。このとき、モータＭに蓄えられたエネルギー
により誘起電力が発生し、パワートランジスタＱ１〜Ｑ
６の端子にかかる電圧が上昇する。しかし、コンタクタ
１はオフであるので、モータＭに発生する誘起電力はバ
ッテリーＥに充電されない。従って、パワートランジス
タＱ１〜Ｑ６の端子にかかる電圧はパワートランジスタ
Ｑ１〜Ｑ６の耐圧を越えてしまい過電圧により破壊され
てしまうおそれがあった。

【００１０】本発明の目的はコンタクタがオフされた場
合においてもモータにより誘起される誘起電力をモータ
駆動電源に蓄えることでモータへ供給される電力を制御
する半導体スイッチを過電圧から保護することができる
モータ制御装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
おいては、モータと、モータ駆動電源から開閉可能なコ
ンタクタを介してモータへ供給される電力を制御する半
導体スイッチと、前記モータから誘起される誘起電力を
前記コンタクタを介してモータ駆動電源に回生させるた
めのフライホイールダイオードと、前記コンタクタをモ
ータ駆動モードの時には閉路し、モータ停止モードの時
には開路させるコンタクタ駆動制御回路とを設けたモー
タ制御装置において、すくなくとも前記コンタクタが開
路している時にモータにより誘起された誘起電力をモー
タ駆動電源に回生するための回生回路を前記コンタクタ
に対して並列に設けた。

【００１２】又、請求項２に記載の発明においては、モ
ータと、モータ駆動電源から開閉可能なコンタクタを介
してモータへ供給される電力を制御する半導体スイッチ
と、前記モータから誘起される誘起電力を前記コンタク
タを介してモータ駆動電源に回生させるためのフライホ
イールダイオードと、前記コンタクタをモータ駆動モー
ドの時には閉路し、モータ停止モードの時には開路させ
るコンタクタ駆動制御回路とを設けたモータ制御装置に
おいて、すくなくとも前記コンタクタが開路している時
にモータにより誘起された誘起電力に基づいて、前記開
路しているコンタクタを閉路させる回生回路を設けた。

【００１３】

【作用】請求項１に記載の発明では、モータにより誘起
された誘起電力をモータ駆動電源に回生するための回生
回路をコンタクタに対して並列に設けたことで、コンタ
クタを介さずにモータに発生する誘起電力を回生回路を
介してモータ駆動電源に蓄えることができる。その結
果、モータへ供給される電力を制御する半導体スイッチ
を保護することができるとともに、誘起電力を有効に利
用することができる。

【００１４】又、請求項２に記載の発明では、モータに
より誘起された誘起電力をモータ駆動電源に回生するた
めの回生回路をモータにより誘起された誘起電力に基づ
いて開路しているコンタクタを閉路させることで、モー
タに発生する誘起電力をコンタクタを介してモータ駆動
電源に蓄えることができる。その結果、モータへ供給さ
れる電力を制御する半導体スイッチを保護することがで
きるとともに、誘起電力を有効に利用することができ
る。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図１に
従って説明する。尚、本発明の構成において図５に示す
モータ制御装置と同一構成である部分の説明は従来技術
の符号を用いて説明を省略し新たな構成について説明す
る。

【００１６】コンタクタ１には図１に示すように回生回
路としての第２のコンタクタ３が並列に接続されてい
る。第２のコンタクタ３には第２のコンタクタ３をオン
・オフさせるための第２のコイル３ａを備えている。コ
ンタクタ１とインバータの間には電流検出器４が挿入接
続されている。電流検出器４の一端はコンタクタ１に接
続され、他端はインバータのパワートランジスタＱ１，
Ｑ２，Ｑ３のコレクタ側に接続されている。又、電流検
出器４のコンタクタ１に接続された側は第２のコンタク
タ３に接続されている。

【００１７】電流検出器４は一方向に流れる電流を検出
するようになっており、コンタクタ１に向かって流れる
電流を検出する方向に設けられている。又、電流検出器
４は前記第２のコンタクタ３のコイル３ａに接続されて
いる。第２のコンタクタ３は通常はオフ（開路）されて
おり、電流検出器４により電流が検出されたときに第２
のコンタクタ３のコイル３ａが励磁制御されてオン（閉
路）となる。

【００１８】次に、このように構成されたモータ制御装
置の作用を説明する。電気自動車の通常の走行中におい
ては、コンタクタ１は駆動モード、即ちＣＰＵ２により
コイル１ａが励磁制御されてオン（閉路）となってい
る。従って、バッテリーＥからインバータのパワートラ
ンジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３のコレクタ側に向かって電流
が流れる。図示しないサーボアンプからのパルス信号が
パワートランジスタＱ１〜Ｑ６のベースに入力されパワ
ートランジスタＱ１〜Ｑ６がオン・オフ制御され、バッ
テリーＥの直流がインバータにより交流に変換されてモ
ータＭに加えられ回転する。この時、電流検出器４はモ
ータＭからバッテリーＥに向かって流れる電流を検出し
ないので第２のコンタクタ３はオフのままである。

【００１９】走行中にアクセルペダルを踏み込むのと止
めたり下り坂を走行する時即ち回生動作中には、パワー
トランジスタＱ１〜Ｑ６にかかる電圧はモータＭに蓄え
られたエネルギーにより発生する誘起電力により上昇す
る。誘起電力により電流はパワートランジスタＱ１〜Ｑ
３に逆並列に接続されたダイオードＤ１〜Ｄ３を通りコ
ンタクタ１に向かって流れる。電流検出器４はモータＭ
より流れ出す電流を検出し、第２のコンタクタ３のコイ
ル３ａを励磁制御する。従って、第２のコンタクタ３は
オンとなりモータＭに発生する誘起電力は第１のコンタ
クタ１及び第２のコンタクタ３を介してバッテリーＥに
充電される。

【００２０】この時、キースイッチＳＷが誤って切られ
るとＣＰＵ２の電源も切れてしまう。従って、コンタク
タ１のコイル１ａはＣＰＵ２によって励磁制御されなく
なり、コンタクタ１は停止モード、即ちオフ（開路）と
なる。しかし、第２のコンタクタ３はオンであるので、
モータＭより流れ出す電流は電流検出器４で検出されて
第２のコンタクタ３のコイル３ａを励磁制御する。従っ
て、第２のコンタクタ３はオフとならず、モータＭに発
生する誘起電力は第２のコンタクタ３を介してバッテリ
ーＥに充電される。

【００２１】モータＭのエネルギーが消費されパワート
ランジスタＱ１〜Ｑ６にかかる電圧が減少すると、モー
タＭからバッテリーＥに向かって電流は流れなくなる。
電流検出器４はバッテリーＥに向かって流れる電流を検
出しなくなるので、第２のコンタクタ３のコイル３ａは
励磁制御されなくなる。従って、第２のコンタクタ３は
オフとなる。

【００２２】このように本実施例のモータ制御装置にお
いては、第２のコンタクタ３をコンタクタ１と並列に設
けてモータＭよりバッテリーＥに向かって流れる電流に
よりオンすることで、モータＭにより誘起される誘起電
力を第２のコンタクタ３を介してバッテリーＥに充電
し、パワートランジスタＱ１〜Ｑ６を過電圧から保護す
ことができる。

【００２３】なお、本発明は上記実施例に限定されるこ
とはなく、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で以下のよ
うにしてもよい。 （１）上記実施例では第２のコンタクタ３を別個に設け
たが、図２に示すようにコンタクタ１に２個のコイル１
ａ，１ｂを内蔵し、一方のコイル１ａをＣＰＵ２により
制御し、他方のコイル１ｂを電流検出器４により制御す
るようにしてもよい。又、図３に示すようにコンタクタ
１のコイル１ａにＣＰＵ２と電流検出器４を並列接続し
てもよい。上記いずれの場合でもＣＰＵ２または電流検
出器４のいずれか一方によりコンタクタ１はオンとなる
ように制御される。

【００２４】（２）上記実施例では回生回路として第２
のコンタクタ３を用いたが、サイリスタ等の半導体スイ
ッチを用いてもよい。 （３）上記実施例では電流検出器４によりモータＭより
バッテリーＥに向かって流れる電流を検出し第２のコン
タクタ３をオンするようにしたが、図４に示すように回
生回路としてのダイオードＤ７をコンタクタ１と並列で
ダイオードＤ７のカソード側がバッテリーＥ側となるよ
うに接続してもよい。この場合、ダイオードＤ７は電源
電圧等に耐えられるものを選択して使用する。

【００２５】（４）上記実施例では誘導モータの制御装
置に本発明を用いたが、直流モータ，ブラシレスモー
タ，その他各種のモータの制御装置に応用してもよい。 （５）上記実施例では電流検出器４によりモータＭより
バッテリーＥに向かって流れる電流を検出し第２のコン
タクタ３をオンするようにしたが、パワートランジスタ
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３のコレクタ側とパワートランジスタＱ
４，Ｑ５，Ｑ６のエミッタ側の電圧を検出して第１のコ
ンタクタ１をオンするようにしてもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上詳述したように本発明のモータ制御
装置によれば、モータにより誘起された誘起電力をモー
タ駆動電源に回生するための回生回路をコンタクタに対
して並列に設けたので、モータに発生する誘起電力を回
生回路を介してモータ駆動電源に蓄えることができ、モ
ータへ供給される電力を制御する半導体スイッチを保護
し、誘起電力を有効に利用することができるという優れ
た効果を奏する。

【００２７】又、モータにより誘起された誘起電力をモ
ータ駆動電源に回生するための回生回路をモータにより
誘起された誘起電力に基づいて開路しているコンタクタ
を閉路させることで、モータに発生する誘起電力をコン
タクタを介してモータ駆動電源に蓄えることができ、モ
ータへ供給される電力を制御する半導体スイッチを保護
することができるとともに、誘起電力を有効に利用する
ことができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のモータ制御装置を示す回路
図である。

【図２】本発明の別例を示す回路図の要部である。

【図３】本発明の別例を示す回路図の要部である。

【図４】本発明の別例を示す回路図の要部である。

【図５】従来のモータ制御装置を示す回路図である。

【符号の説明】

１…コンタクタ、２…コンタクタ駆動制御回路としての
ＣＰＵ、３…回生回路としての第２のコンタクタ、４…
電流検出器、Ｅ…バッテリー、Ｍ…モータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モータと、モータ駆動電源から開閉可能な
   コンタクタを介してモータへ供給される電力を制御する
   半導体スイッチと、前記モータから誘起される誘起電力
   を前記コンタクタを介してモータ駆動電源に回生させる
   ためのフライホイールダイオードと、前記コンタクタを
   モータ駆動モードの時には閉路し、モータ停止モードの
   時には開路させるコンタクタ駆動制御回路とを設けたモ
   ータ制御装置において、 すくなくとも前記コンタクタが開路している時にモータ
   により誘起された誘起電力をモータ駆動電源に回生する
   ための回生回路を前記コンタクタに対して並列に設けた
   ことを特徴とするモータ制御装置。
2. 【請求項２】モータと、モータ駆動電源から開閉可能な
   コンタクタを介してモータへ供給される電力を制御する
   半導体スイッチと、前記モータから誘起される誘起電力
   を前記コンタクタを介してモータ駆動電源に回生させる
   ためのフライホイールダイオードと、前記コンタクタを
   モータ駆動モードの時には閉路し、モータ停止モードの
   時には開路させるコンタクタ駆動制御回路とを設けたモ
   ータ制御装置において、 すくなくとも前記コンタクタが開路している時にモータ
   により誘起された誘起電力に基づいて、前記開路してい
   るコンタクタを閉路させる回生回路を設けたことを特徴
   とするモータ制御装置。