馬達驅動電路的制作方法
【專利摘要】使馬達驅動用主控制電路(11)的結構成為如下結構，即具有：Pch型FET(T11)，與二極管(D1)串聯地設置，源極(S)與主接觸器(MC)的二次側接點(MC2)連接，另一方面，漏極(D)與二極管(D1)的陽極(A)連接；以及Pch型FET(T11)的柵極電壓生成電路(12)，具有一端(R11a)與Pch型FET(T11)的源極(S)連接、另一方面另一端(R11b)與Pch型FET(T11)的柵極(G)連接的第一電阻(R11)、和一端(R12a)與Pch型FET(T11)的柵極(G)連接、另一方面另一端(R12b)與電池負極側線路(L2)連接的第二電阻(R12)而構成。
【專利說明】馬達驅動電路
【技術領域】
[0001]本發明涉及馬達驅動電路，適用于無人搬運車的馬達驅動用主控制電路等。
【背景技術】
[0002]無人搬運車在工廠、倉庫、辦公室等現場搬運零件、產品、小物件等。在該無人搬運車中，有跟隨電線、光反射帶等感應線路行駛的例子、和不需要感應線路的自主行駛型的例子等。
[0003]另外，在該無人搬運車中，裝備有行駛用的馬達、用于對所述馬達供給電力而使所述馬達動作的馬達驅動用主控制電路等。
[0004]圖5是以往的無人搬運車的馬達驅動用主控制電路的結構圖。圖5示出電池的正極和負極被正常地連接的狀態。
[0005]如圖5所示，以往的無人搬運車的馬達驅動用主控制電路I具有電池Batt、主接觸器MC、馬達主控制電路部2、電池正極側線路L1、電池負極側線路L2、二極管D1、以及電壓平滑用電容器Cl。
[0006]電池Batt是無人搬運車行駛用的直流馬達M的電源，以成為DC = 12V?72V左右的電壓的方式構成。
[0007]直流馬達M與馬達主控制電路部2連接。馬達主控制電路部2是為了實現直流馬達M的正反運轉，以通過多個FET或者雙極性晶體管而能夠向直流馬達M在正逆向上通電的方式構成的電路，一般被稱為H橋電路。
[0008]該H橋的馬達主控制電路部2構成為:一般地，控制FET或者雙極性晶體管的ON.0FF狀態(導通.非導通狀態)，進行斬波動作，從而使向直流馬達M施加的電壓的大小可變而能夠使直流馬達M的通電電流以及轉速可變。
[0009]作為具體例，圖5示出使用Tl?T4這4個Nch型FET的馬達主控制電路部2的結構。Nch型FET Tl和Nch型FET T2被串聯地設置，Nch型FET Tl的源極S和Nch型FETT2的漏極D在連接部2a處連接。另一方面，Nch型FET T3和Nch型FET T4被串聯地設置，Nch型FET T3的源極S和Nch型FET T4的漏極D在連接部2b處連接。另外，Nch型FETTl的漏極D和Nch型FET T3的漏極D在連接部2c處連接，Nch型FET T2的源極S和Nch型FET T4的源極S在連接部2d處連接。
[0010]通過利用Nch型FET Tl?T4的柵極電壓生成電路(圖示省略)控制向Nch型FET Tl?T4的源極S-柵極G之間的施加電壓，控制Nch型FET Tl?T4的ON.0FF狀態(源極S-漏極D之間的導通?非導通狀態)，進行斬波動作，從而使向直流馬達M施加的電壓的大小可變而使直流馬達M的通電電流以及轉速可變。另外，Nch型FETTl?T4分別具有寄生二極管Dll?D14，在向電池Batt再生直流馬達M的能量時，這些寄生二極管Dll?D14作為逆向二極管(回流二極管)發揮功能。
[0011]直流馬達M的一端Ml與Nch型FET Tl、T2的連接部2a連接，另一方面，另一端M2與Nch型FET T3、T4的連接部2b連接。
[0012]主接觸器MC設置于電池正極側線路LI。電池正極側線路LI經由主接觸器MC連接電池Batt的正極端子B1、和馬達主控制電路部2的電池正極側端子2e (即Nch型FETTl、T3的漏極D側的端子)。電池負極側線路L2連接電池Batt的負極端子B2、和馬達主控制電路部2的電池負極側端子2f (即Nch型FET T2、T4的源極S側的端子)。
[0013]在使無人搬運車緊急停止的情況下，在安全上，需要可靠地停止從電池Batt向直流馬達M的電力供給。因此，在馬達驅動用主控制電路I設置了主接觸器MC，在使無人搬運車緊急停止時，通過使該主接觸器MC開路(打開主接觸器MC的接點MCl、MC2)，能夠可靠地停止從電池Batt向直流馬達M的電力供給。
[0014]二極管Dl在電池正極側線路LI中與主接觸器MC并聯地設置，陰極K與主接觸器MC的一次側接點MCl (即電池Batt的正極端子BI側)連接，另一方面，陽極A與主接觸器MC的二次側接點MC2 (馬達主控制電路部2的電池正極側端子2e側)連接。
[0015]該二極管Dl是在無人搬運車的通常行駛中不使用的零件。在無人搬運車的通常行駛時，如圖5那樣使主接觸器MC閉合。為了使該行駛中的無人搬運車緊急停止，在如圖6所示使主接觸器MC開路的情況下，直流馬達M的能量(電感能量、因直流馬達M旋轉而得的機械能)被變換為電能，如圖6所示的13那樣，通過馬達主控制電路部2中的Nch型FET T2、T3的逆向二極管D12、D13(在直流馬達M的逆旋轉時為Nch型FET T1、T4的逆二極管D11、D14) — 二極管Dl的路徑，在電池Batt中再生。
[0016]在未設置二極管Dl的情況下，直流馬達M具有的上述能量被變換為電荷而對電容器Cl充電。其結果是，電容器Cl的電壓上升，在上述能量大的情況下，電容器Cl成為過電壓，所以有如下的風險:構成馬達驅動用主控制電路I的零件(Nch型FET等元件)會破損。
[0017]以往，作為該問題的解決對策，提出了對馬達驅動用主控制電路附加再生電阻等方法，但最簡單的結構仍是如馬達驅動用主控制電路I那樣附加了二極管Dl的結構。
[0018]電壓平滑用電容器Cl的一端Cla與電池正極側線路LI (即主接觸器MC的二次側接點MC2以及馬達主控制電路部2的電池正極側端子2e)連接，另一端Clb與電池負極側線路L2(電池Batt的負極端子B2以及馬達主控制電路部2的電池負極側端子2f)連接，與馬達主控制電路部2并聯地設置。該電壓平滑用電容器Cl是用于抑制根據由于馬達主控制電路部2 (H橋電路)的斬波動作而產生的電源(電池Batt)的負載變動而電壓變動的器件。
[0019]在上述結構的馬達驅動用主控制電路I中，如果主接觸器MC閉合(主接觸器MC的接點MCl、MC2關閉)，馬達主控制電路部2的Nch型FET Tl、T4成為ON狀態，則如圖5所示的Il那樣，在正向上流過電流而向直流馬達M通電，所以如圖5所示的Rl那樣，直流馬達M在正向上旋轉。另一方面，如果Nch型FET T2、T3成為ON狀態，則如圖5所示的12那樣，在逆向上流過電流而向直流馬達M通電，所以如圖5所示的R2那樣，直流馬達M向逆向旋轉。另外，直流馬達M的通電電流以及轉速通過馬達主控制電路部2(Η橋電路)的斬波動作而變化。
[0020]現有技術文獻
[0021]專利文獻
[0022]專利文獻1:日本特開平7-212965號公報
[0023]專利文獻2:日本特開平9-56167號公報
[0024]專利文獻3:日本特開2003-37933號公報
【發明內容】
[0025]發明所要解決的技術問題
[0026]然而，在工廠、倉庫等現場運用無人搬運車的情況下，存在以下那樣的問題。
[0027]是這樣的問題:在工廠、倉庫等現場中屢次發生在進行了無人搬運車的檢查.配備時等，在將電池Batt連接到馬達主控制電路部2時，作業員錯誤地將電池Batt的正極和負極相反地連接(以下還將其簡稱為反接)。
[0028]在具備二極管Dl的馬達驅動用主控制電路I中，在如圖7所示那樣將電池Batt的正極和負極相反地連接的情況下，如圖7所示的14那樣，通過電池Batt的正極一馬達主控制電路部2中的Nch型FETTl?T4的逆向二極管Dll?D14 — 二極管Dl —電池Batt的負極的路徑，發生電池Batt的短路。其結果是，在馬達驅動用主控制電路I中流過過大的短路電流，所以存在如下的風險:構成馬達驅動用主控制電路I的零件(Nch型FET等元件)、布線材料會過熱.燒損。
[0029]作為用于防止發生這樣的問題的電路結構，設計了如下結構:如圖8所示那樣，在電池Batt與主接觸器MC之間與它們串聯地設置二極管DS。二極管DS的陽極A與電池Batt的正極端子BI連接，另一方面，陰極K與主接觸器MC的一次側接點MCl連接。
[0030]在設置了這樣的二極管DS的電路結構中，即使如圖9所示將電池Batt的正極和負極相反地連接，也能夠通過二極管DS阻止圖9所示的14那樣的短路電流的流動。
[0031]然而，在設置了該二極管DS的電路結構的情況下，存在以下那樣的問題(參照圖8)。
[0032](I)在驅動直流馬達M時，始終在二極管DS中有Vfs的壓降。因此，在二極管DS中始終有VfsX i (i是在二極管DS等中流過的電流)的能量損失，無法有效地利用電池Batt的電能。
[0033](2)另外，對直流馬達M能夠施加的電SVniax比電池Batt的電壓Vb下降二極管DS中的電壓Vfs的下降量而成為Vniax= VB— VFS。因此，直流馬達M的轉速下降。
[0034](3)另外，由于二極管DS中的能量損失，二極管DS發熱，所以需要在無人搬運車中裝備使二極管DS冷卻的零件。因此，該零件會增大有限制的無人搬運車的裝置容積。
[0035](4)進而，在使無人搬運車緊急停止了時(即使主接觸器MC開路而停止了從電池Batt向直流馬達M的電力供給時)，在電池Batt中再生直流馬達M的上述能量的路徑被二極管DS切斷。因此，有可能馬達驅動用主控制電路I會出故障。
[0036]因此，本發明鑒于上述情況，其課題在于，提供一種無人搬運車的馬達驅動用主控制電路等馬達驅動電路，在將電池反接時能夠防止電池的短路，而且不會發生浪費的壓降，并且還能夠在電池中再生馬達的能量。
[0037]解決技術問題的技術方案
[0038]解決上述課題的第一發明提供一種馬達驅動電路，具有:電池；接觸器；馬達控制電路部，是具有具備逆向二極管的多個開關元件而構成的H橋電路或者三相橋電路，且連接有馬達；電池正極側線路，經由所述接觸器連接所述電池的正極端子和所述馬達控制電路部的電池正極側端子；電池負極側線路，連接所述電池的負極端子和所述馬達控制電路部的電池負極側端子；以及二極管，與所述接觸器并聯地設置，陰極與所述接觸器的一次側接點連接，該馬達驅動電路的特征在于，具有:
[0039]Pch型FET，與所述二極管串聯地設置，源極與所述接觸器的二次側接點連接，而漏極與所述二極管的陽極連接；以及
[0040]所述Pch型FET的柵極電壓生成電路，具有一端與所述Pch型FET的源極連接、而另一端與所述Pch型FET的柵極連接的第一電阻、和一端與所述Pch型FET的柵極連接、而另一端與所述電池負極側線路連接的第二電阻而構成。
[0041 ] 另外，第二發明的馬達驅動電路在第一發明的馬達驅動電路中，
[0042]所述柵極電壓生成電路具有電容器，該電容器與所述第一電阻并聯地設置，一端與所述Pch型FET的源極連接，而另一端與所述Pch型FET的柵極連接。
[0043]另外，第三發明的馬達驅動電路在第一或者第二發明的馬達驅動電路中，
[0044]所述柵極電壓生成電路具有齊納二極管，該齊納二極管與所述第一電阻并聯地設置，陰極與所述Pch型FET的源極連接，而陽極與所述Pch型FET的柵極連接。
[0045]發明效果
[0046]根據第一發明的馬達驅動電路，提供一種馬達驅動電路，具有:電池；接觸器；馬達控制電路部，是具有具備逆向二極管的多個開關元件而構成的H橋電路或者三相橋電路，且連接有馬達；電池正極側線路，經由所述接觸器連接所述電池的正極端子和所述馬達控制電路部的電池正極側端子；電池負極側線路，連接所述電池的負極端子和所述馬達控制電路部的電池負極側端子；以及二極管，與所述接觸器并聯地設置，陰極與所述接觸器的一次側接點連接，該馬達驅動電路的特征在于，具有:Pch型FET，與所述二極管串聯地設置，源極與所述接觸器的二次側接點連接，而漏極與所述二極管的陽極連接；以及所述Pch型FET的柵極電壓生成電路，具有一端與所述Pch型FET的源極連接、而另一端與所述Pch型FET的柵極連接的第一電阻、和一端與所述Pch型FET的柵極連接、而另一端與所述電池負極側線路連接的第二電阻而構成，所以得到以下那樣的作用效果。
[0047](I) S卩，在電池的正極和負極被正常地連接了的情況下，在接觸器閉合時，電池的電壓被施加到接觸器的二次側接點，通過第一電阻和第二電阻的電阻比而得到的第一電阻的電壓被施加到Pch型FET的源極-柵極之間，從而在Pch型FET的源極-柵極之間產生柵極電壓，所以Pch型FET的源極-漏極之間的ON電阻值下降，而Pch型FET的源極-漏極之間成為ON狀態(導通狀態)。
[0048]因此，成為和如以往的馬達驅動用主控制電路那樣僅將二極管與主接觸器并聯連接的狀態相同的狀態，得到與以往的馬達驅動用主控制電路同樣的動作.效果。
[0049]另外，不會產生在電池的正極端子與接觸器之間設置了二極管時那樣的浪費的壓降，也不會產生與該壓降相伴的能量損失。因此，能夠有效地利用電池的電能，并且，馬達的轉速不會下降，也無需設置冷卻零件而裝置容積也不會增大。
[0050](2)另外，在電池的正極和負極被正常地連接的情況下，在Pch型FET的源極-漏極之間是ON狀態(導通狀態)時接觸器開路的情況下，維持Pch型FET的源極-漏極之間的ON狀態(導通狀態)，所以能夠通過馬達控制電路部中的開關元件的逆向二極管一Pch型FET的源極一Pch型FET的漏極一二極管的路徑，在電池中再生馬達的能量。
[0051](3)在電池的正極和負極被相反地連接的情況下，在接觸器開路時，對Pch型FET的源極在正的方向上施加電池的電壓，對Pch型FET的漏極在負的方向上施加電池的電壓，而Pch型FET的源極和Pch型FET的柵極成為相同的電位，在Pch型FET的源極-柵極之間不被施加電壓，所以Pch型FET的源極-漏極之間的ON電阻值不下降，Pch型FET的源極-漏極之間仍然為OFF狀態(非導通狀態)。
[0052]因此，能夠通過Pch型FET切斷以往那樣的電池的正極一馬達控制電路部中的開關元件的逆向二極管一二極管一電池的負極的短路電路，所以能夠防止在馬達驅動電路中流過過大的短路電流而構成馬達驅動電路的零件(開關元件等元件)、布線材料過熱.燒損，保護馬達驅動電路。
[0053]根據第二發明的馬達驅動電路，特征在于，在第一發明的馬達驅動電路中，所述柵極電壓生成電路具有電容器，該電容器與所述第一電阻并聯地設置，一端與所述Pch型FET的源極連接，而另一端與所述Pch型FET的柵極連接，所以能夠通過柵極電壓生成電路的電容器，防止Pch型FET的源極-漏極之間的電壓變動(dV/dt)所致的Pch型FET的擊穿。
[0054]根據第三發明的馬達驅動電路，特征在于，在第一或者第二發明的馬達驅動電路中，所述柵極電壓生成電路具有齊納二極管，該齊納二極管與所述第一電阻并聯地設置，陰極與所述Pch型FET的源極連接，而陽極與所述Pch型FET的柵極連接，所以能夠通過柵極電壓生成電路的齊納二極管，防止Pch型FET的源極-柵極之間的電壓的值超過額定值。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0055]圖1是本發明的實施方式例的無人搬運車的馬達驅動用主控制電路的結構圖，是示出電池的正極和負極被正常地連接，主接觸器閉合而無人搬運車行駛時的狀態的圖。
[0056]圖2是本發明的實施方式例的無人搬運車的馬達驅動用主控制電路的結構圖，是示出電池的正極和負極被正常地連接，主接觸器開路而無人搬運車緊急停止時的狀態的圖。
[0057]圖3是本發明的實施方式例的無人搬運車的馬達驅動用主控制電路的結構圖，是示出電池的正極和負極相反地連接，主接觸器開路時(馬達驅動用主控制電路不動作時)的狀態的圖。
[0058]圖4是本發明的實施方式例的無人搬運車的馬達驅動用主控制電路的結構圖，是示出馬達主控制電路部的其它結構例(三相橋電路)的圖。
[0059]圖5是以往的無人搬運車的馬達驅動用主控制電路的結構圖，是示出電池的正極和負極被正常地連接，主接觸器閉合而無人搬運車行駛時的狀態的圖。
[0060]圖6是以往的無人搬運車的馬達驅動用主控制電路的結構圖，是示出電池的正極和負極被正常地連接，主接觸器開路而無人搬運車緊急停止時的狀態的圖。
[0061]圖7是以往的無人搬運車的馬達驅動用主控制電路的結構圖，是示出電池的正極和負極相反地連接，主接觸器開路時(馬達驅動用主控制電路不動作時)的狀態的圖。
[0062]圖8是示出以往的無人搬運車的馬達驅動用主控制電路的其它結構例的圖，是示出電池的正極和負極被正常地連接，主接觸器閉合而無人搬運車行駛時的狀態的圖。
[0063]圖9是示出以往的無人搬運車的馬達驅動用主控制電路的其它結構例的圖，是示出電池的正極和負極相反地連接，主接觸器開路而無人搬運車緊急停止時的狀態的圖。
[0064]符號說明
[0065]2:馬達主控制電路部；2a?2d:連接部；2e:電池正極側端子；2f:電池負極側端子；2g?2k:連接部；11:馬達驅動用主控制電路；12:柵極電壓生成電路；Batt:電池；MC:主接觸器；MC1:主接觸器的一次側接點；MC2:主接觸器的二次側接點；D1:二極管；A:陽極；K:陰極；Tll:Pch型FET ；D21:寄生二極管；S:源極；G:柵極；D:漏極；Rll:第一電阻；Rlla:第一電阻的一端；Rllb:第一電阻的另一端；R12:第二電阻；R12a:第二電阻的一端；R12b:第二電阻的另一端；C11:電容器；Clla:電容器的一端；Cllb:電容器的另一端；ZDll:齊納二極管；C1:電壓平滑用電容器；Cla:電壓平滑用電容器的一端；Clb:電壓平滑用電容器的另一端；T1?T4:Nch型FET ；T21?Τ26:Nch型FET ；D11?D14:逆向二極管(寄生二極管)；M:串聯馬達、無刷DC馬達、感應馬達；M1:串聯馬達的一端；M2:直流馬達的另一端。
【具體實施方式】
[0066]以下，根據附圖，詳細說明本發明的實施方式例。
[0067]< 結構 >
[0068]如圖1所示，本發明的實施方式例的無人搬運車的馬達驅動用主控制電路11具有電池Batt、主接觸器MC、馬達主控制電路部2、電池正極側線路L1、電池負極側線路L2、二極管Dl、電壓平滑用電容器Cl、Pch型FET Tl 1、以及Pch型FET Tll的柵極電壓生成電路
12ο
[0069]S卩，本實施方式例的馬達驅動用主控制電路11成為在與以往的馬達驅動用主控制電路I (參照圖5)同樣的電路結構中，附加了 Pch型FET Τ11、和Pch型FET Tll的柵極電壓生成電路12的結構。
[0070]因此，以下，根據圖1，對本實施方式例的馬達驅動用主控制電路11的結構詳細地進行說明，但在圖1中對與以往的馬達驅動用主控制電路1(圖5)同樣的部分附加相同符號。
[0071]如圖1所示，電池Batt是無人搬運車行駛用的直流馬達M的電源，以成為DC =12V?72V左右的電壓的方式被構成。
[0072]直流馬達M與馬達主控制電路部2連接。馬達主控制電路部2是為了實現直流馬達M的正反運轉，以通過多個開關元件(FET、雙極性晶體管等)而能夠向直流馬達M在正逆向上通電的方式構成的電路，一般被稱為H橋電路。
[0073]該H橋的馬達主控制電路部2構成為:一般地，通過控制開關元件(FET、雙極性晶體管等)的ON.0FF狀態(導通?非導通狀態)，進行斬波動作，從而使向直流馬達M施加的電壓的大小可變而能夠使直流馬達M的通電電流以及轉速可變。
[0074]作為具體例，圖1示出使用了 Tl?了4這4 fNch型FET的馬達主控制電路部2的結構。Nch型FET Tl和Nch型FET T2被串聯地設置，Nch型FET Tl的源極S和Nch型FET T2的漏極D在連接部2a處連接。另一方面，Nch型FET T3和Nch型FET T4被串聯地設置，Nch型FET T3的源極S和Nch型FET T4的漏極D在連接部2b處連接。另外，Nch型FET Tl的漏極D和Nch型FET T3的漏極D在連接部2c處連接，Nch型FET T2的源極S和Nch型FET T4的源極S在連接部2d處連接。
[0075]通過利用Nch型FET Tl?T4的柵極電壓生成電路(圖示省略)而控制向Nch型FET Tl?T4的源極S-柵極G之間的施加電壓，來控制Nch型FET Tl?Τ4的ON.0FF狀態(源極S-漏極D之間的導通?非導通狀態)，進行斬波動作，從而使向直流馬達M施加的電壓的大小可變而使直流馬達M的通電電流以及轉速可變。另外，Nch型FET Tl?Τ4分別具有寄生二極管Dll?D14，在向電池Batt再生直流馬達M的能量時，這些寄生二極管Dll?D14作為逆向二極管(回流二極管)發揮功能。
[0076]直流馬達M的一端Ml與Nch型FET Τ1、Τ2的連接部2a連接，另一端M2與Nch型FET T3、T4的連接部2b連接。
[0077]主接觸器MC設置于電池正極側線路LI。電池正極側線路LI經由主接觸器MC連接電池Batt的正極端子B1、和馬達主控制電路部2的電池正極側端子2e (即Nch型FETTl、T3的漏極D側的端子)。電池負極側線路L2連接電池Batt的負極端子B2、和馬達主控制電路部2的電池負極側端子2f (即Nch型FET T2、T4的源極S側的端子)。
[0078]在使無人搬運車緊急停止的情況下，在安全上，需要可靠地停止從電池Batt向直流馬達M的電力供給。因此，在馬達驅動用主控制電路11中設置了主接觸器MC，在使無人搬運車緊急停止時，通過使該主接觸器MC開路(打開主接觸器MC的接點MCl、MC2)，能夠可靠地停止從電池Batt向直流馬達M的電力供給。
[0079]二極管Dl在電池正極側線路LI中與主接觸器MC并聯地設置，陰極K與主接觸器MC的一次側接點MCl (即電池Batt的正極端子BI側)連接。
[0080]該二極管Dl是在無人搬運車的通常行駛中不使用的零件。在無人搬運車的通常行駛時，如圖1那樣使主接觸器MC閉合。詳情在后敘述，在為了使該行駛中的無人搬運車緊急停止而使主接觸器MC開路的情況下，直流馬達M的能量(電感能量、因直流馬達M旋轉而得的機械能)被變換為電能，通過馬達主控制電路部2中的Nch型FET T2、T3的逆向二極管D12、D13(在直流馬達M的逆旋轉時為Nch型FET T1、T4的逆二極管D11、D14) — Pch型FET Tll的源極S —Pch型FET Tll的漏極D—二極管Dl的路徑，在電池Batt中再生。[0081 ] 電壓平滑用電容器Cl的一端Cla與電池正極側線路LI (即主接觸器MC的二次側接點MC2以及馬達主控制電路部2的電池正極側端子2e)連接，另一端Clb與電池負極側線路L2(即電池Batt的負極端子B2以及馬達主控制電路部2的電池負極側端子2f)連接，與馬達主控制電路部2并聯地設置。該電壓平滑用電容器Cl是用于抑制根據由于馬達主控制電路部2 (H橋電路)的斬波動作而產生的電源(電池Batt)的負載變動而電壓變動的器件。
[0082]另外，在本實施方式例中，與二極管Dl串聯地設置Pch型FETT11。Pch型FET Tll的源極S與主接觸器MC的二次側接點MC2 (即馬達主控制電路部2的電池正極側端子2e)連接，另一方面，Pch型FET Tll的漏極D與二極管Dl的陽極A連接。另外，圖中的D21是Pch型FET Tll的寄生二極管。
[0083]柵極電壓生成電路12具有第一電阻R11、第二電阻R12、電容器C11、以及齊納二極管ZDll而構成。
[0084]第一電阻RlI的一端RlIa與Pch型FET Tll的源極S (即主接觸器MC的二次側接點MC2以及馬達主控制電路部2的電池正極側端子2e)連接，另一方面，另一端Rllb與Pch型FET Tll的柵極G連接。第二電阻R12的一端R12a與Pch型FET Tll的柵極G連接，另一方面，另一端R12b與電池負極側線路L2 (即電池Batt的負極端子B2以及馬達主控制電路部2的電池負極側端子2f)連接。S卩，在主接觸器MC的二次側接點MC2中，在電池正極側線路LI與電池負極側線路L2之間串聯地連接了第一電阻Rll和第二電阻R12。
[0085]電容器Cl I與第一電阻Rl I并聯地設置，一端Cl Ia與Pch型FET Tll的源極S (即主接觸器MC的二次側接點MC2以及馬達主控制電路部2的電池正極側端子2e)連接，另一端Cllb與Pch型FET Tll的柵極G連接。
[0086]齊納二極管ZDll與第一電阻Rll并聯地設置，陰極K與Pch型FET Tll的源極S (即主接觸器MC的二次側接點MC2以及馬達主控制電路部2的電池正極側端子2e)連接，陽極A與Pch型FET Tll的柵極G連接。
[0087]柵極電壓生成電路12的第一電阻Rll以及第二電阻R12用于對Pch型FET Tll的柵極G施加柵極電壓(源極S-柵極G之間的電壓)，而使Pch型FET Tll成為ON狀態(使源極S-漏極D之間成為導通狀態)，以使所述柵極電壓成為適當的值的方式設定電阻比。
[0088]柵極電壓生成電路12的電容器Cll起到防止Pch型FET Tll的源極S-漏極D之間的電壓變動(dV/dt)所致的Pch型FET Tll的擊穿的作用。
[0089]柵極電壓生成電路12的齊納二極管ZDll起到作為使Pch型FET Tll的源極S-柵極G之間的電壓的值不超過額定值的電壓限幅器的作用。
[0090]接下來，分成對馬達主控制電路部2正常地連接了電池Batt的正極和負極的情況、和對馬達主控制電路部2相反地連接了電池Batt的正極和負極的情況，來說明在馬達驅動用主控制電路11中Pch型FET T11、和它的柵極電壓生成電路12等起到的作用等。[0091 ](電池的正極和負極被正常地連接的情況)
[0092]在主接觸器MC閉合(主接觸器MC的接點MC1、MC2關閉)之前，馬達驅動用主控制電路11不動作。在該馬達驅動用主控制電路11中，不進行從電池Batt向直流馬達M的電力供給，直流馬達M不旋轉。
[0093]圖1示出將電池Batt的正極和負極正常地連接時的狀態。另外，圖1示出使主接觸器MC閉合之后的狀態，圖2示出使主接觸器MC閉合而在無人搬運車行駛(直流馬達M動作)的過程中主接觸器MC開路時的狀態。
[0094]如圖1所示，在主接觸器MC閉合之后，電池Batt的電壓Vb被施加到主接觸器MC的二次側接點MC2，所以向第一電阻Rll和第二電阻R12的串聯電路施加電池電壓VB。因此，通過第一電阻Rll和第二電阻R12的電阻比而得到的第一電阻Rll的電壓￥,11被施加到Pch型FET Tll的源極S-柵極G之間。其結果是，在Pch型FETTll的源極S-柵極G之間產生柵極電Svm，所以Pch型FET Tll的源極S-漏極D之間的ON電阻值下降，而Pch型FET T的源極S-漏極D之間成為ON狀態(導通狀態)。
[0095]此時，在本實施方式例的馬達驅動用主控制電路11中，也成為和如以往的馬達驅動用主控制電路I那樣僅將二極管Dl與主接觸器MC并聯連接的狀態(參照圖5)相同的狀態，得到與以往的馬達驅動用主控制電路I同樣的動作.效果。
[0096]詳細而言，在主接觸器MC閉合、馬達主控制電路部2的Nch型FET T1、T4成為ON狀態時，如圖1所示的Ill那樣，在正向上流過電流而向直流馬達M通電，所以如圖1所示的Rll那樣，直流馬達M向正向旋轉。因此，無人搬運車向前行駛。另一方面，如果Nch型FET Τ2、Τ3成為ON狀態，則如圖1所示的112那樣，在逆向上流過電流而向直流馬達M通電，所以如圖1所示的R12那樣，直流馬達M向逆向旋轉。因此，無人搬運車向后行駛。另夕卜，直流馬達M的通電電流以及轉速根據馬達主控制電路部2(H橋電路)的斬波動作而變化。
[0097]另外，此時，在本實施方式例的馬達驅動用主控制電路11中，不會發生在電池Batt的正極端子BI與主接觸器MC之間設置了二極管DS時(參照圖8)那樣的浪費的壓降，因此，也不會產生與該壓降相伴的能量損失。
[0098]另外，在該無人搬運車的行駛中、即Pch型FET T的源極S-漏極D之間是ON狀態(導通狀態)時，為了無人搬運車的緊急停止動作等，如圖2所示那樣主接觸器MC開路(主接觸器MC的接點MCl、MC2打開)的情況下，維持Pch型FET Tll的源極S-漏極D之間的ON狀態(導通狀態)。因此，直流馬達M的能量(電感能量、因直流馬達M旋轉而得的機械能)被變換為電能，通過圖2所示的113那樣的馬達主控制電路部2中的Nch型FET T2、T3的逆向二極管D12、D13(在直流馬達M的逆旋轉時為Nch型FET T1、T4的逆二極管D11、D14) — Pch型FET Tll的源極S — Pch型FET Tll的漏極D — 二極管Dl的路徑，在電池Batt中再生。
[0099](電池的正極和負極被相反地連接的情況)
[0100]圖3示出將電池Batt的正極和負極相反地連接時的狀態。
[0101]如圖3所示，因為馬達驅動用主控制電路11不動作，所以主接觸器MC仍然為開路。
[0102]此時，如圖3的114那樣，對Pch型FET Tll的源極S在正的方向上施加電池Batt的電壓對Pch型FET Tll的漏極D在負的方向上施加電池Batt的電壓VB，所以第一電阻Rll的一端Rlla和第二電阻R12的另一端R12b (即主接觸器MC的二次側接點MC2中的電池正極側線路LI和電池負極側線路L2)成為相同的電位，Pch型FET Tll的源極S和Pch型FET Tll的柵極G成為相同的電位。因此，由于在Pch型FET Tll的源極S-柵極G之間不被施加電壓，所以Pch型FET Tll的源極S-漏極D之間的ON電阻值不下降，Pch型FETTll的源極S-漏極D之間仍然為OFF狀態(非導通狀態)。
[0103]因此，能夠通過Pch型FET Tll切斷以往那樣的電池Batt的正極一馬達主控制電路部2中的Nch型FET Tl?T4的逆向二極管Dll?D14 — 二極管Dl —電池Batt的負極的短路電路。因此，能夠防止在馬達驅動用主控制電路11中流過過大的短路電流而使構成馬達驅動用主控制電路11的零件(Nch型FET等元件)、布線材料過熱.燒損，保護馬達驅動用主控制電路11。
[0104]另外，在直流馬達M的情況下，作為馬達主控制電路部2，應用如圖1所示那樣由具備逆向二極管的多個開關元件(FET、雙極性晶體管等)構成的H橋電路(參照圖1)，但在無刷DC馬達、感應馬達等的情況下，作為馬達主控制電路部2，應用如圖4所示那樣由具備逆向二極管的多個開關元件(FET或者雙極性晶體管等)構成的三相橋電路。
[0105]詳細而言，圖4示出使用了 T21?T26這6個Nch型FET的馬達主控制電路部2的結構例。Nch型FET T21和Nch型FET T22被串聯地設置，Nch型FET T21的源極S和Nch型FET T22的漏極D在連接部2g處連接。另外，Nch型FET T23和Nch型FET T24被串聯地設置，Nch型FET T23的源極S和Nch型FET T24的漏極D在連接部2h處連接。另外，Nch型FET T25和Nch型FET T26被串聯地設置，Nch型FET T25的源極S和Nch型FETT26的漏極D在連接部2i處連接。進而，Nch型FET T21的漏極D、Nch型FET T23的漏極D、以及Nch型FET T25的漏極D在連接部2 j處連接，Nch型FET T22的源極S、Nch型FETT24的源極S、以及Nch型FET T26的源極S在連接部2k處連接。
[0106]通過利用Nch型FET T21?T26的柵極電壓生成電路(圖示省略)控制Nch型FETT21?T26的源極S-柵極G之間的施加電壓，來控制Nch型FET T21?T26的ON.0FF狀態(源極S-漏極D之間的導通?非導通狀態)，使向無刷DC馬達或者感應馬達等馬達M施加的三相交流電力的頻率以及大小可變而能夠使馬達M的通電電流以及轉速可變。另外，Nch型FET T21?T26分別具有寄生二極管D31?D36，在向電池Batt再生馬達M的能量時，這些寄生二極管D31?D36作為逆向二極管(回流二極管)發揮功能。
[0107]馬達M與Nch型FET T21、T22的連接部2g、Nch型FET T23、T24的連接部2h、以及Nch型FET T25、T26的連接部2i連接。
[0108]另外，關于其它結構，與圖1相同，所以此處的詳細的說明省略。
[0109]〈作用效果〉
[0110]如以上那樣，根據本實施方式例的馬達驅動用主控制電路11，提供一種馬達驅動用主控制電路11，具有:電池Batt ;主接觸器MC ;馬達主控制電路部2，是具有具備逆向二極管Dll?D14或者D31?D36的多個開關元件(Nch型FET Tll?T14或者Nch型FET21?T26等)而構成的H橋電路或者三相橋電路，連接有馬達M ；電池正極側線路LI，經由主接觸器MC連接電池Batt的正極端子BI和馬達主控制電路部2的電池正極側端子2e ；電池負極側線路L2，連接電池Batt的負極端子B2和馬達主控制電路部2的電池負極側端子2f ；以及二極管Dl，與主接觸器MC并聯地設置，陰極K與主接觸器MC的一次側接點MCl連接，該馬達驅動用主控制電路11的特征在于，具有:Pch型FET T11，與二極管Dl串聯地設置，源極S與主接觸器MC的二次側接點MC2連接，另一方面，漏極D與二極管Dl的陽極A連接；以及Pch型FET Tll的柵極電壓生成電路12，具有一端Rlla與Pch型FET Tll的源極S連接、另一方面另一端Rllb與Pch型FET Tll的柵極G連接的第一電阻Rl1、和一端R12a與Pch型FETTll的柵極G連接、另一方面另一端R12b與電池負極側線路L2連接的第二電阻R12而構成，所以得到以下那樣的作用效果。
[0111](I)即，在電池Batt的正極和負極被正常地連接的情況下，在主接觸器MC閉合時，電池Batt的電壓Vb被施加到主接觸器MC的二次側接點MC2，通過第一電阻Rll和第二電阻R12的電阻比而得到的第一電阻Rll的電壓￥1(11被施加到Pch型FET Tll的源極S-柵極G之間，從而在Pch型FET Tll的源極S-柵極G之間產生柵極電壓Vm，所以Pch型FETTll的源極S-漏極D之間的ON電阻值下降，而Pch型FET Tll的源極S-漏極D之間成為ON狀態(導通狀態)。
[0112]因此，成為和如以往的馬達驅動用主控制電路那樣僅將二極管Dl與主接觸器MC并聯連接的狀態相同的狀態，得到與以往的馬達驅動用主控制電路I同樣的動作.效果。
[0113]另外，不會產生在電池Batt的正極端子BI與主接觸器MC之間設置了二極管DS時(參照圖8)那樣的浪費的壓降，也不會產生與該壓降相伴的能量損失。因此，能夠有效地利用電池Batt的電能，并且，馬達M的轉速不會下降，無需設置冷卻零件而裝置容積增大。
[0114](2)另外，在電池Batt的正極和負極被正常地連接了的情況下，在Pch型FET Tll的源極S-漏極D之間是ON狀態(導通狀態)時主接觸器MC開路的情況下，Pch型FET Tll的源極S-漏極D之間的ON狀態(導通狀態)被維持，所以能夠通過馬達主控制電路部2中的Nch型FET Tl?T4的逆向二極管Dll?D14(或者Nch型FETT21?T26的逆向二極管D31?D36) — Pch型FET Tll的源極S — Pch型FET Tll的漏極D — 二極管Dl的路徑，在電池Batt中再生馬達M的能量。
[0115](3)在電池Batt的正極和負極被相反地連接的情況下，在主接觸器MC開路時，對Pch型FET Tll的源極S在正的方向上施加電池Batt的電壓Vb，對Pch型FET Tll的漏極D在負的方向上施加電池Batt的電壓VB，Pch型FET Tll的源極S和Pch型FET Tll的柵極G成為相同的電位，在Pch型FET Tll的源極S-柵極G之間不施加電壓，所以Pch型FETTll的源極S-漏極D之間的ON電阻值不下降，Pch型FET Tll的源極S-漏極D之間仍然為OFF狀態(非導通狀態)。
[0116]因此，能夠通過Pch型FET Tll切斷以往那樣的電池Batt的正極一馬達主控制電路部2中的Nch型FET Tl?T4的逆向二極管Dll?D14 — 二極管Dl —電池Batt的負極的短路電路，所以能夠防止在馬達驅動用主控制電路11中流過過大的短路電流而使構成馬達驅動用主控制電路11的零件(Nch型FET等元件)、布線材料過熱.燒損，保護馬達驅動用主控制電路11。
[0117]另外，根據本實施方式例的馬達驅動用主控制電路11，其特征在于，柵極電壓生成電路12具有電容器Cl I，該電容器Cl I與第一電阻Rl I并聯地設置，一端Cl Ia與Pch型FETTll的源極S連接，另一方面，另一端Cllb與Pch型FET Tll的柵極G連接，所以能夠通過柵極電壓生成電路12的電容器Cl I防止Pch型FET Tll的源極S-漏極D之間的電壓變動(dV/dt)所致的Pch型FET Tll的擊穿。
[0118]另外，根據本實施方式例的馬達驅動用主控制電路11，其特征在于，柵極電壓生成電路12具有齊納二極管ZDlI，該齊納二極管ZDll與第一電阻Rll并聯地設置，陰極K與Pch型FET Tll的源極S連接，另一方面，陽極A與Pch型FET Tll的柵極G連接，所以能夠通過柵極電壓生成電路12的齊納二極管ZDlI，防止Pch型FET Tll的源極S-柵極G之間的電壓Vm的值超過額定值。
[0119]產業上的可利用性
[0120]本發明涉及在無人搬運車等上裝備的馬達驅動電路，適用于在該馬達驅動電路中能夠實現針對電池反接的保護的情況。
【權利要求】
1.一種馬達驅動電路，具有:電池；接觸器；馬達控制電路部，是具有具備逆向二極管的多個開關元件而構成的H橋電路或者三相橋電路，且連接有馬達；電池正極側線路，經由所述接觸器連接所述電池的正極端子和所述馬達控制電路部的電池正極側端子；電池負極側線路，連接所述電池的負極端子和所述馬達控制電路部的電池負極側端子；以及二極管，與所述接觸器并聯地設置，陰極與所述接觸器的一次側接點連接，該馬達驅動電路的特征在于，具有: Pch型FET，與所述二極管串聯地設置，源極與所述接觸器的二次側接點連接，而漏極與所述二極管的陽極連接；以及 所述Pch型FET的柵極電壓生成電路，具有一端與所述Pch型FET的源極連接、而另一端與所述Pch型FET的柵極連接的第一電阻、和一端與所述Pch型FET的柵極連接、而另一端與所述電池負極側線路連接的第二電阻而構成。
2.根據權利要求1所述的馬達驅動電路，其特征在于， 所述柵極電壓生成電路具有電容器，該電容器與所述第一電阻并聯地設置，一端與所述Pch型FET的源極連接，而另一端與所述Pch型FET的柵極連接。
3.根據權利要求1或者2所述的馬達驅動電路，其特征在于， 所述柵極電壓生成電路具有齊納二極管，該齊納二極管與所述第一電阻并聯地設置，陰極與所述Pch型FET的源極連接，而陽極與所述Pch型FET的柵極連接。
【文檔編號】H02P29/02GK104488188SQ201380039180
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2013年7月23日 優先權日:2012年7月23日
【發明者】鈴木哲治 申請人:株式會社明電舍