JPH1080179A - ブラシレスモータ駆動用トランジスタの誤動作防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 上段のパワートランジスタと下段のパワート
ランジスタとでブラシレスモータを駆動する場合、上段
のトランジスタとこれに直列接続される下段のトランジ
スタの同時オンを防止する。 【解決手段】 例えば上段トランジスタＱ１の駆動状態
を示すそのゲート電圧とソース電圧との比較出力と、ト
ランジスタＱ１に直列接続される下段トランジスタＱ４
への指示電圧とから両トランジスタの同時オンを検出
し、同時オンが検出された場合は各パワートランジスタ
の出力を停止しモータ１２の駆動を停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ブラシレスモータ
を用いた油圧式動力舵取装置に関し、特にブラシレスモ
ータを駆動する駆動用トランジスタの誤動作防止装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の油圧式動力舵取装置では、油圧
ポンプを電動モータにより駆動し、車速等の車両走行条
件に応じた油圧によって所要のアシスト力を得ている電
動ポンプ式のものがある。このような動力舵取装置に用
いられる電動モータとしては、ブラシ付モータが多く用
いられていたが、整流子に摺接するブラシに摩耗が生じ
ブラシの定期的な点検・保守が必要になることから、近
年はブラシを無くしたブラシレスモータを用いるように
なっている。

【０００３】ブラシレスモータを用いた油圧式動力舵取
装置では、車速或いは舵角，舵角速度と目標とするモー
タの回転数との関係を予めメモリに記憶しておく。そし
て、ロータ回転位置検出センサを介してロータ（即ち、
モータ）の回転を検出し、検出した実際の回転数とメモ
リの目標回転数との偏差を求め、偏差が常に所定値以下
（理想的には「０」）になるようにモータの回転数を制
御し、必要なアシスト力を得るようにしている。

【０００４】図５はブラシレスモータ及びブラシレスモ
ータを駆動する駆動回路の一例を示す図であり、図中、
１２がブラシレスモータ、Ｑ１〜Ｑ６がブラシレスモー
タ１２を駆動するパワートランジスタである。ブラシレ
スモータ１２を回転駆動する場合、６個のトランジスタ
Ｑ１〜Ｑ６のうち上段のパワートランジスタＱ１〜Ｑ３
の中から１個のトランジスタを選択してオンすると同時
に、下段のパワートランジスタＱ４〜Ｑ６の中から１個
のトランジスタ選択してオンするような動作を順次繰り
返して、モータ１２内の各電機子コイルの通電と通電方
向の変化を行うことで、モータ１２の図示しないロータ
を所定の回転速度で回転させる。

【０００５】なお、各トランジスタをオンさせる場合、
上段の例えばトランジスタＱ１とこれに直列接続される
下段のトランジスタＱ４とを同時にオンすると、トラン
ジスタＱ１，Ｑ４がショートして破壊するため、互いに
直列接続され対となるトランジスタは同時にオンしない
ように制御する必要がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、モータの実際
の駆動はモータの回転を検知するセンサ（３個のホール
素子からなるセンサ）からの出力に基づいて行われてい
るため、上記センサの異常やセンサと回路部との間の結
線異常等によっては、上段パワートランジスタとこれに
直列接続される下段パワートランジスタとが同時にオン
する恐れがあるという問題があった。

【０００７】従って本発明は、センサの異常あるいはセ
ンサの結線異常等、何らかの不具合により起こり得る、
本来指示されるはずのないタイミングで上段のトランジ
スタとこれに直列接続される下段のトランジスタの同時
オンの指示が出てしまった時に、モータやパワートラン
ジスタ等を保護することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため本発明は、ブラシレスモータと、複数の上段パワ
ートランジスタと、各上段パワートランジスタにそれぞ
れ直列に接続される複数の下段パワートランジスタとを
備え、上段パワートランジスタの中から１個のパワート
ランジスタを選択的にオンすると共に、下段パワートラ
ンジスタの中から上記オンした上段パワートランジスタ
に直列接続されたパワートランジスタを除く１個のパワ
ートランジスタを選択してオンする動作を順次繰り返す
ことによりブラシレスモータを回転駆動する装置におい
て、上段パワートランジスタとこの上段パワートランジ
スタに直列接続された下段パワートランジスタの同時オ
ンを検出する検出手段と、検出手段の検出出力に応じて
ブラシレスモータの駆動を停止する駆動停止手段とを設
けたものである。従って、上段パワートランジスタと下
段パワートランジスタとでブラシレスモータを駆動する
場合、上段のトランジスタとこれに直列接続される下段
のトランジスタの同時オンを的確に検出してモータの駆
動を停止することができる。この結果、各パワートラン
ジスタの同時オンによる破壊が未然に防止され、装置の
信頼性が向上する。また、上段パワートランジスタ及び
下段パワートランジスタの何れか一方の駆動状態を検出
する第１の検出手段と、上段パワートランジスタ及び下
段パワートランジスタの何れか他方への指示電圧を検出
する第２の検出手段とを設け、上記検出手段は第１及び
第２の検出手段の各検出出力の論理積を出力するように
したものである。この結果、上段のトランジスタとこれ
に直列接続される下段のトランジスタの同時オンを簡単
な構成で的確に検出できる。また、第１の検出手段はパ
ワートランジスタの駆動状態を検出する場合、このパワ
ートランジスタのゲート電圧とソース電圧の大小を比較
しその比較出力を検出出力として出力するものである。
この結果、パワートランジスタの駆動状態を的確に検出
できる。また、上段パワートランジスタの未駆動状態を
検出する第１の検出手段と、下段パワートランジスタへ
の指示電圧を検出する第２の検出手段とを備え、検出手
段は第１及び第２の検出手段の各検出出力の論理積を出
力するものである。この結果、上段のトランジスタとこ
れに直列接続される下段のトランジスタの同時オンをよ
り的確に検出できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に本発明について図面を参照し
て説明する。図３は本発明を適用した油圧式動力舵取装
置の構成を示す図であり、図中において、１はこの装置
の本体部である。装置本体部１は、自動車の左、右操舵
輪２，２にナックルアームを介して連結されるタイロッ
ド３が設けられている。この装置本体部１は、詳細な図
示は省略するが、周知のように舵取りハンドル４での舵
取り操作がステアリングシャフト５により伝達されるこ
とにより油圧流路を切換える流路切換弁と、舵取り操作
をタイロッド３側に伝達する伝達部と、左、右室のいず
れかに油圧を導入することで舵取り操作に応じたアシス
ト力を発生させるパワーシリンダを備えている。また、
６はメインバッテリ、７は補助バッテリ、８はスイッチ
である。

【００１０】また、１０は電動モータにより駆動されて
装置本体部１に圧油を送るオイルポンプ部であり、ベー
ン型のオイルポンプ１１とこれを駆動する電動モータで
あるＤＣブラシレスモータ１２と、ポンプ１１の周囲を
覆うケーシングによるオイルタンク１３によって構成さ
れる。ここで、ブラシレスモータ１２を駆動制御するた
めに、スイッチ８を介して補助バッテリ７に接続された
シグナルコントローラ１４と、このシグナルコントロー
ラ１４によってブラシレスモータ１２に駆動電流を供給
するパワーコントローラ１５が設けられている。このパ
ワーコントローラ１５はメインバッテリ６から電源が供
給されている。

【００１１】また、１６は車速を検出する車速センサ、
１７は舵取り操作に伴なう舵角、舵角速度を検出する操
舵角センサ、１８は互いに１２０゜づつの間隔で配置さ
れる３個のホール素子からなりブラシレスモータ１２の
ロータ回転位置を検出するための回転位置検出センサで
あり、それぞれのセンサからの検出信号がシグナルコン
トローラ１４に送られるように構成されている。そし
て、シグナルコントローラ１４が車速センサ１６、操舵
角センサ１７、回転位置検出センサ１８からの各検出信
号を入力し、各検出信号に基づいてパワーコントローラ
１５を制御することによりブラシレスモータ１２を回転
駆動することができる。これにより、ポンプ１１が所要
の状態で作動され、装置本体部１の流路切換弁を介して
パワーシリンダに所要圧力の圧油が給送されることによ
り、自動車の低速走行域での操舵時にはアシスト力を大
きくして操舵力を軽く、中高速走行域での操舵時はこれ
とは逆にアシスト力を小さくして操舵力を重くするよう
に、舵取りハンドル４の操舵時におけるアシスト力を制
御する。

【００１２】次に図４は、このようなＤＣブラシレスモ
ータ１２を用いた動力舵取装置の制御ブロック図であ
る。このＤＣブラシレスモータ１２は同図に示すように
３相モータであり、３個の電機子コイルＬ１〜Ｌ３によ
り構成され、各コイルへの通電はパワーコントローラ１
５内の６個のパワートランジスタＱ１〜Ｑ６により各電
機子コイルの通電及び通電方向が制御される。

【００１３】また、パワーコントローラ１５内には、上
段のパワートランジスタＱ１〜Ｑ３に対して各個にオン
信号を与えるための上段信号処理回路１５Ａ、下段のト
ランジスタＱ４〜Ｑ６に対して各個にオン信号を与える
ための下段信号処理回路１５Ｂが設けられている。ま
た、シグナルコントローラ１４内には、ドライバＩＣ１
４Ａ、図示しないメモリに記憶されたモータ回転数目標
マップ１４Ｂ、及びモータ回転数検出回路１４Ｃが設け
られている。

【００１４】そして、ドライバＩＣ１４Ａは回転位置検
出センサ１８から出力されモータ回転数検出回路１４Ｃ
を介するモータ１２の実際の回転数を入力すると、この
ときの車速センサ１６により検知される車速と、操舵角
センサ１７により検知される舵角及び舵角速度とからモ
ータ回転数目標マップ１４Ｂを検索してその目標値を求
める。そして、求めた目標値と実際の回転数との間の偏
差が少なくなるようにパワーコントローラ１５を制御
し、モータ１２の回転駆動を行う。この場合、ドライバ
ＩＣ１４Ａは、パワーコントローラ１５内の上段信号処
理回路１５Ａに対しＰＷＭ制御を行って各トランジスタ
Ｑ１〜Ｑ３の出力パルスのデューティを変化させること
でモータ１２の回転数を制御する。また、ドライバＩＣ
１４Ａはモータ１２を回転駆動する場合、回転位置検出
センサ１８から出力される互いに１２０゜ずれた３つの
回転検知信号（ロータ位置検出信号）を入力すると、こ
の信号に基づきパワーコントローラ１５内の各信号処理
回路に対し各トランジスタをオンするための指示電圧信
号を与える。

【００１５】ここで、モータ１２の回転制御を行う際に
は、パワーコントローラ１５内の各トランジスタから各
電機子コイルＬ１〜Ｌ３に対し次のような通電及び通電
方向の制御が行われる。即ち、電機子コイルＬ１，Ｌ２
に電流をＬ１→Ｌ２の方向に流す場合はトランジスタＱ
１，Ｑ５のみをオンし、Ｌ２→Ｌ１の方向に電流を流す
場合はトランジスタＱ２，Ｑ４のみをオンする。また、
コイルＬ１，Ｌ３に電流をＬ１→Ｌ３の方向に流す場合
はトランジスタＱ１，Ｑ６のみをオンし、電流をＬ３→
Ｌ１の方向に流す場合はトランジスタＱ３，Ｑ４のみを
オンする。さらに、コイルＬ２，Ｌ３に電流をＬ２→Ｌ
３の方向に流す場合はトランジスタＱ２，Ｑ６のみをオ
ンし、Ｌ３→Ｌ２の方向に流す場合はトランジスタＱ
３，Ｑ５のみをオンする。

【００１６】このように、６個のパワートランジスタの
うち上段のパワートランジスタＱ１〜Ｑ３の中から１個
のパワートランジスタを選択的にオンし、かつ下段のパ
ワートランジスタＱ４〜Ｑ６の中から１個のパワートラ
ンジスタを選択して同時にオンする動作を順次繰り返す
ことで各コイルの通電及びその通電方向を変化させ、こ
れによりモータ１２の図示しないロータが所定の回転速
度で回転駆動される。図１（ａ）はこうしたパワートラ
ンジスタの誤動作を防止するための誤動作防止回路であ
り、図４に示すパワーコントローラ１５内に設けられて
いる。

【００１７】この誤動作防止回路は、図１（ａ）に示す
ように、電圧比較器ＣＭ１と、アンド回路ＡＮＤ１と、
トランジスタＱ１１と、抵抗Ｒ１〜Ｒ７とからなる。こ
こで図中のＡは上段トランジスタである例えばトランジ
スタＱ１のゲート電圧、ＢはトランジスタＱ１のソース
電圧を示し、Ｃは上段トランジスタＱ１に直列接続され
た下段トランジスタＱ４をオンするためにドライバＩＣ
１４Ａから下段信号処理回路１５Ｂへ出力される指示電
圧信号を示す。

【００１８】ところで、ブラシレスモータ１２を回転駆
動する際に各トランジスタをオンさせる場合、上段の例
えばトランジスタＱ１とこれに直列接続される下段のト
ランジスタＱ４とが同時にオンしないように指示する必
要がある。ところが、ブラシレスモータ１２の実際の駆
動は上述したように回転位置検出センサ１８の出力に基
づいて行われるため、センサ１８の異常やセンサ１８と
回路部との間の結線異常等、何らかの不具合により、上
段トランジスタとこれに直列接続される下段トランジス
タとが同時にオンとなることがある。このため、上記誤
動作防止回路により上段トランジスタとこれに直列接続
される下段トランジスタとの同時オンを防止する。以
下、図２を用いてこの誤動作防止回路の要部動作を説明
する。

【００１９】図２（ａ）は、上段トランジスタＱ１のゲ
ート電圧Ａの波形（点線部分）およびソース電圧Ｂの波
形（実線部分）を示している。ここで、ドライバＩＣ１
４Ａが上段信号処理回路１５Ａに対しトランジスタＱ１
への指示電圧出力後に、回転位置検出センサ１８の異常
またはセンサ１８と回路部との間の結線異常等、何らか
の不具合により、ドライバＩＣ１４Ａから下段信号処理
回路１５Ｂに対し上段トランジスタＱ１と直列接続され
る下段トランジスタＱ４をオンするための図２（ｂ）に
示す指示電圧が出力されると、両トランジスタＱ１，Ｑ
４のオン時間に重複する部分が発生する。

【００２０】このため、誤動作防止回路では、まずトラ
ンジスタＱ１のゲート電圧Ａの抵抗Ｒ３，Ｒ４による分
圧Ａ’とソース電圧Ｂの抵抗Ｒ５，Ｒ６による分圧Ｂ’
とを電圧比較器ＣＭ１で比較して図２（ｃ）に示す比較
出力信号Ｄをアンド回路ＡＮＤ１の一方の入力端子へ与
える。また同時に、トランジスタＱ４への指示電圧Ｃが
抵抗Ｒ１，Ｒ２により分圧された図２（ｄ）に示す電圧
信号Ｃ’をアンド回路ＡＮＤ１の他方の入力端子へ与え
るようにする。すると、アンド回路ＡＮＤ１では、上段
トランジスタＱ１の出力信号と下段トランジスタＱ４へ
の指示電圧信号との間の時間的な重複部分を検出して図
２（ｅ）に示すような出力信号ＥをトランジスタＱ１１
に与える。この結果、トランジスタＱ１１から図２
（ｆ）に示すような駆動停止信号Ｆが出力される。そし
て、この駆動停止信号Ｆの立ち下がりで各パワートラン
ジスタをオフするようにすれば、モータ１２の回転駆動
を停止することができる。

【００２１】また、誤動作防止回路を図１（ｂ）に示す
ように、電圧比較器ＣＭ１の−入力端子をグランド電位
に設定し、上段トランジスタＱ１のゲート電圧がグラン
ド電位以下になるとき以外に、下段トランジスタＱ４へ
指示電圧が与えられると、異常と判定して駆動停止信号
Ｆを出力するように構成することもできる。このように
構成することにより、上段のトランジスタとこれに直列
接続される下段のトランジスタの同時オンをより確実に
検出して駆動停止信号Ｆを出力することができる。な
お、これらの誤動作防止回路では、トランジスタＱ１１
から駆動停止信号Ｆを出力してモータを停止させている
が、アンド回路ＡＮＤ１の出力をそのまま各パワートラ
ンジスタのゲートに与えることにより、上段トランジス
タと下段トランジスタとの間の同時オンを防止すること
が可能である。

【００２２】このように、上段トランジスタが駆動され
ているときにこれと直列接続される下段トランジスタに
対して、回転位置検出センサ１８の異常またはこのセン
サ１８と回路部との間の結線異常等の何らかの不具合に
より、誤った指示電圧が出力される場合は、駆動停止信
号を出力してモータを停止させるようにしたものであ
る。また、同様に、下段トランジスタが駆動されている
ときにこれと直列接続される上段トランジスタへの指示
電圧が出力される場合は、駆動停止信号を各パワートラ
ンジスタに出力してオフさせモータを停止させるように
したものである。この結果、簡単な回路構成により上段
トランジスタと下段トランジスタとの間の同時オンが検
出されて各トランジスタの同時オンを防止でき、従って
各パワートランジスタは破壊されることがなく装置の信
頼性が向上する。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、上
段パワートランジスタと下段パワートランジスタとでブ
ラシレスモータを駆動する場合、上段のトランジスタと
これに直列接続される下段のトランジスタの同時オンが
検出手段により検出されるとモータの駆動を停止するた
め、各パワートランジスタの同時オンによる破壊が未然
に防止され、この結果、装置の信頼性を向上できる。ま
た、上段パワートランジスタ及び下段パワートランジス
タの何れか一方の駆動状態を検出する第１の検出手段
と、上段パワートランジスタ及び下段パワートランジス
タの何れか他方への指示電圧を検出する第２の検出手段
とを設け、上記検出手段は第１及び第２の検出手段の各
検出出力の論理積を出力するようにしたので、上段のト
ランジスタとこれに直列接続される下段のトランジスタ
の同時オンを簡単な構成で的確に検出できる。また、第
１の検出手段はパワートランジスタの駆動状態を検出す
る場合、このパワートランジスタのゲート電圧とソース
電圧の大小を比較しその比較出力を検出出力として出力
するので、パワートランジスタの駆動状態を的確に検出
することができる。また、検出手段は、上段パワートラ
ンジスタの未駆動状態を検出する第１の検出手段と、下
段パワートランジスタへの指示電圧を検出する第２の検
出手段の各検出出力の論理積を出力するので、上段のト
ランジスタとこれに直列接続される下段のトランジスタ
の同時オンをより的確に検出できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の要部構成を示す回路図である。

【図２】 図１に示す誤動作防止回路の各部の動作タイ
ミングを示すタイミングチャートである。

【図３】 本発明が適用される油圧式動力舵取装置のブ
ロック図である。

【図４】 上記装置の制御ブロック図である。

【図５】 上記装置に用いられるブラシレスモータ及び
ブラシレスモータを駆動する駆動回路の構成を示す図で
ある。

【符号の説明】

１２…ブラシレスモータ、１４…シグナルコントロー
ラ、１４Ａ…ドライバＩＣ、１５…パワーコントロー
ラ、１５Ａ…上段信号処理回路、１５Ｂ…下段信号処理
回路、Ｌ１〜Ｌ３…電機子コイル、Ｑ１〜Ｑ６…パワー
トランジスタ、Ｑ１１…トランジスタ、ＣＭ１…電圧比
較器、ＡＮＤ１…アンド回路、Ｒ１〜Ｒ７…抵抗。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブラシレスモータと、複数の上段パワー
   トランジスタと、各上段パワートランジスタにそれぞれ
   直列に接続される複数の下段パワートランジスタとを備
   え、前記上段パワートランジスタの中から１個のパワー
   トランジスタを選択的にオンすると共に、前記下段パワ
   ートランジスタの中から前記オンした上段パワートラン
   ジスタに直列接続されたパワートランジスタを除く１個
   のパワートランジスタを選択してオンする動作を順次繰
   り返すことにより前記ブラシレスモータを回転駆動する
   装置において、 前記上段パワートランジスタとこの上段パワートランジ
   スタに直列接続された下段パワートランジスタの同時オ
   ンを検出する検出手段と、検出手段の検出出力に応じて
   前記ブラシレスモータの駆動を停止する駆動停止手段と
   を備えたことを特徴とするブラシレスモータ駆動用トラ
   ンジスタの誤動作防止装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 上段パワートランジスタ及び下段パワートランジスタの
   何れか一方の駆動状態を検出する第１の検出手段と、上
   段パワートランジスタ及び下段パワートランジスタの何
   れか他方への指示電圧を検出する第２の検出手段とを備
   え、前記検出手段は第１及び第２の検出手段の各検出出
   力の論理積を出力することを特徴とするブラシレスモー
   タ駆動用トランジスタの誤動作防止装置。
3. 【請求項３】 請求項２において、 前記第１の検出手段はパワートランジスタの駆動状態を
   検出する場合、このパワートランジスタのゲート電圧と
   ソース電圧の大小を比較しその比較出力を前記検出出力
   とすることを特徴とするブラシレスモータ駆動用トラン
   ジスタの誤動作防止装置。
4. 【請求項４】 請求項１において、 上段パワートランジスタの未駆動状態を検出する第１の
   検出手段と、下段パワートランジスタへの指示電圧を検
   出する第２の検出手段とを備え、前記検出手段は第１及
   び第２の検出手段の各検出出力の論理積を出力すること
   を特徴とするブラシレスモータ駆動用トランジスタの誤
   動作防止装置。