JP2000032768A - 負荷駆動装置の過熱保護装置 - Google Patents
負荷駆動装置の過熱保護装置Info
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- JP2000032768A JP2000032768A JP10194587A JP19458798A JP2000032768A JP 2000032768 A JP2000032768 A JP 2000032768A JP 10194587 A JP10194587 A JP 10194587A JP 19458798 A JP19458798 A JP 19458798A JP 2000032768 A JP2000032768 A JP 2000032768A
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- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
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- F25B2700/21—Temperatures
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Abstract
(57)【要約】
【課題】出力性能の低下を抑止しつつ素子安全性を向上
可能な負荷駆動装置の過熱保護装置を提供すること。 【解決手段】図４の表に示すごとく、温度が高く、か
つ、その上昇速度が大きい場合に電流の減少率又は減少
速度を増加させ、温度が低く、かつ、その下降速度が大
きい場合に電流の増加率又は増加速度を増大させる。す
なわち、検出温度のみならずその変化速度を考慮して通
電電流を変化させるので、温度検出に伴う時間遅れによ
り検出温度と素子温度との間のずれ量がばらつく問題を
良好に改善することができる。更に、温度変化速度を考
慮して上記温度変化速度を抑止する方向に電流の量的ま
たは速度的な変化量を制御するので、ハンチング抑止に
も有益である。
可能な負荷駆動装置の過熱保護装置を提供すること。 【解決手段】図４の表に示すごとく、温度が高く、か
つ、その上昇速度が大きい場合に電流の減少率又は減少
速度を増加させ、温度が低く、かつ、その下降速度が大
きい場合に電流の増加率又は増加速度を増大させる。す
なわち、検出温度のみならずその変化速度を考慮して通
電電流を変化させるので、温度検出に伴う時間遅れによ
り検出温度と素子温度との間のずれ量がばらつく問題を
良好に改善することができる。更に、温度変化速度を考
慮して上記温度変化速度を抑止する方向に電流の量的ま
たは速度的な変化量を制御するので、ハンチング抑止に
も有益である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、負荷駆動装置の過
熱保護装置に関する。
熱保護装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】モータ制御用インバータ回路などに用い
られる半導体スイッチング素子は大電流通電伝により温
度が上昇して接合が破壊される可能性があり、通電電流
を予め決められた電流制限値以下に制限して用いられて
いる。特開平４−２９５２７８号公報は、インバータ回
路近傍に設けた温度センサによりインバータ回路の温度
を検出し、許容温度以上となる場合にインバータ回路の
出力周波数を低下させてその発熱を低減することを提案
している。
られる半導体スイッチング素子は大電流通電伝により温
度が上昇して接合が破壊される可能性があり、通電電流
を予め決められた電流制限値以下に制限して用いられて
いる。特開平４−２９５２７８号公報は、インバータ回
路近傍に設けた温度センサによりインバータ回路の温度
を検出し、許容温度以上となる場合にインバータ回路の
出力周波数を低下させてその発熱を低減することを提案
している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た公報の温度保護装置では、温度センサの検出温度の変
化は回路の最高温度部位の温度変化より遅れるので、通
電電流が急激に増加する場合に回路の最高温度が許容温
度を超えてしまう可能性が生じる。また、出力電流がハ
ンチングして空調フィーリングなどの装置性能が低下し
てしまう可能性も生じる。
た公報の温度保護装置では、温度センサの検出温度の変
化は回路の最高温度部位の温度変化より遅れるので、通
電電流が急激に増加する場合に回路の最高温度が許容温
度を超えてしまう可能性が生じる。また、出力電流がハ
ンチングして空調フィーリングなどの装置性能が低下し
てしまう可能性も生じる。
【０００４】もちろん、上記可能性の分だけ、許容温度
を低く設定することにより素子破壊を防止することもで
きるが、回路の出力電力が低下してしまう不具合いが生
じてしまう。本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、出力性能の低下を抑止しつつ素子安全性を向上可
能な負荷駆動装置の過熱保護装置を提供することを、そ
の解決すべき課題としている。
を低く設定することにより素子破壊を防止することもで
きるが、回路の出力電力が低下してしまう不具合いが生
じてしまう。本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、出力性能の低下を抑止しつつ素子安全性を向上可
能な負荷駆動装置の過熱保護装置を提供することを、そ
の解決すべき課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の負荷駆動
装置の過熱保護装置では、温度高く、かつ、その上昇速
度が大きい場合に電流の減少率又は減少速度を増加さ
せ、温度が低く、かつ、その下降速度が大きい場合に電
流の増加率又は増加速度を増大させる。なお、ここでい
う通電電流の減少率又は増加率とは、通電電流の現在値
に対する、それを変化させるべき目標値の量的変化の割
合を意味するものとする。
装置の過熱保護装置では、温度高く、かつ、その上昇速
度が大きい場合に電流の減少率又は減少速度を増加さ
せ、温度が低く、かつ、その下降速度が大きい場合に電
流の増加率又は増加速度を増大させる。なお、ここでい
う通電電流の減少率又は増加率とは、通電電流の現在値
に対する、それを変化させるべき目標値の量的変化の割
合を意味するものとする。
【０００６】上述したように本構成では、検出温度のみ
ならずその変化速度を考慮して通電電流を変化させるの
で、温度検出に伴う時間遅れにより検出温度と素子温度
との間のずれ量がばらつく問題を良好に改善することが
できる。更に、温度変化速度を考慮して上記温度変化速
度を抑止する方向に電流の量的または速度的な変化量を
制御するので、ハンチング抑止にも有益である。
ならずその変化速度を考慮して通電電流を変化させるの
で、温度検出に伴う時間遅れにより検出温度と素子温度
との間のずれ量がばらつく問題を良好に改善することが
できる。更に、温度変化速度を考慮して上記温度変化速
度を抑止する方向に電流の量的または速度的な変化量を
制御するので、ハンチング抑止にも有益である。
【０００７】請求項２記載の構成によれば請求項１記載
の負荷駆動装置の過熱保護装置において更に、温度高
く、かつ、その上昇速度が大きい場合に電流の減少率及
び減少速度の両方を増加させ、温度が低く、かつ、その
下降速度が大きい場合に電流の増加率及び増加速度の両
方を増大させるので、請求項１記載の構成よりも一層、
出力性能の低下を抑止しつつ素子安全性を向上すること
ができる。特に、温度変化速度を考慮して上記温度変化
速度を抑止する方向に電流の変化速度を制御するので、
ハンチング抑止にも有益である請求項３記載の構成によ
れば請求項１又は２記載の負荷駆動装置の過熱保護装置
において更に、負荷をなす車両空調用モータの回転周波
数を制御して前記電流の変化率又はその変化速度を制御
する。
の負荷駆動装置の過熱保護装置において更に、温度高
く、かつ、その上昇速度が大きい場合に電流の減少率及
び減少速度の両方を増加させ、温度が低く、かつ、その
下降速度が大きい場合に電流の増加率及び増加速度の両
方を増大させるので、請求項１記載の構成よりも一層、
出力性能の低下を抑止しつつ素子安全性を向上すること
ができる。特に、温度変化速度を考慮して上記温度変化
速度を抑止する方向に電流の変化速度を制御するので、
ハンチング抑止にも有益である請求項３記載の構成によ
れば請求項１又は２記載の負荷駆動装置の過熱保護装置
において更に、負荷をなす車両空調用モータの回転周波
数を制御して前記電流の変化率又はその変化速度を制御
する。
【０００８】車両空調用モータでは、その回転周波数を
制御して電流の変化率又はその変化速度を変更しても、
空調システムの熱的応答性は緩慢であるので、空調フィ
ーリングの急激な変化を招くことなく、素子の発熱低下
による熱的保護を行うことができる。
制御して電流の変化率又はその変化速度を変更しても、
空調システムの熱的応答性は緩慢であるので、空調フィ
ーリングの急激な変化を招くことなく、素子の発熱低下
による熱的保護を行うことができる。
【０００９】
【発明を実施するための態様】パワーモジュールの金属
ブロックは外気に直接放熱したり、冷却部材を通じて外
気に間接的に放熱したりすることができる。以下、本発
明の好適な態様を以下の実施例に基づいて説明する。
ブロックは外気に直接放熱したり、冷却部材を通じて外
気に間接的に放熱したりすることができる。以下、本発
明の好適な態様を以下の実施例に基づいて説明する。
【００１０】
【実施例１】本発明の負荷駆動装置の過熱保護装置を車
両用空調装置に適用した一実施例を図１を参照して以下
に説明する。 （構成）この車両用空調装置は、図示しない車載バッテ
リから入力される直流電力を断続して三相交流電力を形
成し、空調装置のコンプレッサ駆動用モータＭに供給す
る三相インバータ回路２と、三相インバータ回路２に制
御電圧を印加するゲートコントローラ３と、入力信号に
基づいてゲートコントローラ３を制御する空調モータ制
御用コントローラ４とからなる。５は、図２に示すよう
に、三相インバータ回路２を構成するＩＧＢＴ（本発明
でいう半導体スイッチング素子）２０に近接して同じ金
属ケース６上に固定されている。６１は金属ケース６の
反実装面に設けられて冷却風により冷却される冷却フィ
ンである。
両用空調装置に適用した一実施例を図１を参照して以下
に説明する。 （構成）この車両用空調装置は、図示しない車載バッテ
リから入力される直流電力を断続して三相交流電力を形
成し、空調装置のコンプレッサ駆動用モータＭに供給す
る三相インバータ回路２と、三相インバータ回路２に制
御電圧を印加するゲートコントローラ３と、入力信号に
基づいてゲートコントローラ３を制御する空調モータ制
御用コントローラ４とからなる。５は、図２に示すよう
に、三相インバータ回路２を構成するＩＧＢＴ（本発明
でいう半導体スイッチング素子）２０に近接して同じ金
属ケース６上に固定されている。６１は金属ケース６の
反実装面に設けられて冷却風により冷却される冷却フィ
ンである。
【００１１】三相インバータ回路２は、従来のものとま
ったく同じ回路構成を有し、合計６個のＩＧＢＴ及びこ
れらＩＧＢＴと逆並列接続されたダイオード（図示せ
ず）とからなり、３つのＩＧＢＴが上アームを構成し、
残る３つのＩＧＢＴが下アームを構成する。ただし、図
２では１つのＩＧＢＴだけを図示する。各ＩＧＢＴ２０
は、図示省略するが、ヒートシンクをなす金属ブロック
上にＩＧＢＴチップをマウントした構造を有しており、
金属ブロックの底面は金属ケース６の上面に絶縁フィル
ムを介して固定されている。
ったく同じ回路構成を有し、合計６個のＩＧＢＴ及びこ
れらＩＧＢＴと逆並列接続されたダイオード（図示せ
ず）とからなり、３つのＩＧＢＴが上アームを構成し、
残る３つのＩＧＢＴが下アームを構成する。ただし、図
２では１つのＩＧＢＴだけを図示する。各ＩＧＢＴ２０
は、図示省略するが、ヒートシンクをなす金属ブロック
上にＩＧＢＴチップをマウントした構造を有しており、
金属ブロックの底面は金属ケース６の上面に絶縁フィル
ムを介して固定されている。
【００１２】なお、温度センサ５は、ＩＧＢＴチップと
ともに上記金属ブロック上にマウントされてもよく、ま
たはＩＧＢＴチップに集積されてもよい。 （動作）空調モータ制御用コントローラ１３の制御動作
を図４を参照して説明する。まず、温度センサ５から素
子近傍の温度を読み込み（Ｓ１００）、それを今回値Ｔ
１として記憶する（Ｓ１０２）。次に、温度設定器から
読み込んだ要求室温と室温センサから読み込んだ室温と
の差すなわち空調熱負荷を算出し、それに基づいてモー
タＭの目標回転数指令値を決定する（Ｓ１０４）。
ともに上記金属ブロック上にマウントされてもよく、ま
たはＩＧＢＴチップに集積されてもよい。 （動作）空調モータ制御用コントローラ１３の制御動作
を図４を参照して説明する。まず、温度センサ５から素
子近傍の温度を読み込み（Ｓ１００）、それを今回値Ｔ
１として記憶する（Ｓ１０２）。次に、温度設定器から
読み込んだ要求室温と室温センサから読み込んだ室温と
の差すなわち空調熱負荷を算出し、それに基づいてモー
タＭの目標回転数指令値を決定する（Ｓ１０４）。
【００１３】次に、Ｓ１００での温度読み込みから所定
時間ｔ秒経過後（Ｓ１０６）、記憶する今回値Ｔ１を前
回値Ｔ２として記憶し（Ｓ１０８）、再度、温度センサ
５から素子近傍の温度を読み込み（Ｓ１１０）、それを
今回値Ｔ１として記憶する（Ｓ１１２）。次に、今回値
Ｔ１が周波数制御によりＩＧＢＴの保護が必要な温度範
囲内にあるかどうかを判定し（Ｓ１１４）、なければＳ
２４にジャンプして、Ｓ１０４で設定された目標回転数
指令値でモータＭを駆動させる。一方、今回値Ｔ１が周
波数制御によりＩＧＢＴの保護が必要な温度範囲内にあ
れば、この温度範囲中のどの領域にあるかを判定し（Ｓ
１１６）、温度変化速度Ｔｖを次式に基づいて算出する
（Ｓ１１８）。
時間ｔ秒経過後（Ｓ１０６）、記憶する今回値Ｔ１を前
回値Ｔ２として記憶し（Ｓ１０８）、再度、温度センサ
５から素子近傍の温度を読み込み（Ｓ１１０）、それを
今回値Ｔ１として記憶する（Ｓ１１２）。次に、今回値
Ｔ１が周波数制御によりＩＧＢＴの保護が必要な温度範
囲内にあるかどうかを判定し（Ｓ１１４）、なければＳ
２４にジャンプして、Ｓ１０４で設定された目標回転数
指令値でモータＭを駆動させる。一方、今回値Ｔ１が周
波数制御によりＩＧＢＴの保護が必要な温度範囲内にあ
れば、この温度範囲中のどの領域にあるかを判定し（Ｓ
１１６）、温度変化速度Ｔｖを次式に基づいて算出する
（Ｓ１１８）。
【００１４】温度変化速度Ｔｖ＝（Ｔ１−Ｔ２）／ｔ 次に、保護が必要な検出温度の範囲である上記温度範囲
を４つに、温度変化速度Ｔｖの変化範囲を５つに分割す
ることにより規定される二次元マップを図４に示すよう
に２０の領域に分割し、Ｓ１１４、Ｓ１１８で求めた今
回値Ｔ１及び温度変化速度Ｔｖがどの領域（ゾーン）に
含まれるかを決定する（Ｓ１２０）。なお、図４に示す
マップは、温度範囲及び温度変化速度ＴｖとモータＭの
駆動周波数（回転数）の変化速度（本発明でいう電流の
変化速度）を示すものであり、予め記憶されているもの
とする。
を４つに、温度変化速度Ｔｖの変化範囲を５つに分割す
ることにより規定される二次元マップを図４に示すよう
に２０の領域に分割し、Ｓ１１４、Ｓ１１８で求めた今
回値Ｔ１及び温度変化速度Ｔｖがどの領域（ゾーン）に
含まれるかを決定する（Ｓ１２０）。なお、図４に示す
マップは、温度範囲及び温度変化速度ＴｖとモータＭの
駆動周波数（回転数）の変化速度（本発明でいう電流の
変化速度）を示すものであり、予め記憶されているもの
とする。
【００１５】次に、Ｓ１２０にて求めた今回の領域（ゾ
ーン）に設定されているモータＭの駆動周波数（回転
数）の変化速度を求め（Ｓ１２２）、求めた駆動周波数
（回転数）の変化速度にて駆動周波数（回転数）を変化
させるようゲートコントローラ３に指令する（Ｓ１２
４）。なお、Ｓ１２２にて、回転数の変化速度は現在の
回転数の値を基準として実施されるので、Ｓ１０４で求
めたモータＭの目標回転数指令値による、モータＭの回
転数の制御はＳ１１４で判別した保護温度範囲外にて行
われる（Ｓ１０４）。
ーン）に設定されているモータＭの駆動周波数（回転
数）の変化速度を求め（Ｓ１２２）、求めた駆動周波数
（回転数）の変化速度にて駆動周波数（回転数）を変化
させるようゲートコントローラ３に指令する（Ｓ１２
４）。なお、Ｓ１２２にて、回転数の変化速度は現在の
回転数の値を基準として実施されるので、Ｓ１０４で求
めたモータＭの目標回転数指令値による、モータＭの回
転数の制御はＳ１１４で判別した保護温度範囲外にて行
われる（Ｓ１０４）。
【００１６】上記説明した本実施例のモータＭの周波数
制御によれば、図４に示すように、保護が必要な温度範
囲で、検出した素子近傍温度高く、かつ、その上昇速度
が大きい場合に回転数（平均電流）の減少速度を増加さ
せ、素子近傍温度が低く、かつ、その下降速度が大きい
場合に電流の増加速度を増大させる。また、この実施例
では、上記回転数（平均電流）の増加又は減少は所定時
間ｔずつ持続されるので、その結果、回転数（平均電
流）の減少速度の大きさに回転数の減少率が比例し、回
転数（平均電流）の増加速度の大きさに回転数の増加率
が比例する。
制御によれば、図４に示すように、保護が必要な温度範
囲で、検出した素子近傍温度高く、かつ、その上昇速度
が大きい場合に回転数（平均電流）の減少速度を増加さ
せ、素子近傍温度が低く、かつ、その下降速度が大きい
場合に電流の増加速度を増大させる。また、この実施例
では、上記回転数（平均電流）の増加又は減少は所定時
間ｔずつ持続されるので、その結果、回転数（平均電
流）の減少速度の大きさに回転数の減少率が比例し、回
転数（平均電流）の増加速度の大きさに回転数の増加率
が比例する。
【００１７】本実施例によるモータＭの回転数制御の一
例を図４に示すタイミングチャートを参照して説明す
る。
例を図４に示すタイミングチャートを参照して説明す
る。
【００１８】
【変形態様】上述した実施例では、制御パラメータ（コ
ンプレッサ駆動条件の変更を一定時間ごとに行うので、
モータＭの回転数の増加速度と増加割合（増加率）とは
直線比例関係をもち、モータＭの回転数の減少速度と減
少割合（減少率）とは直線比例関係をもつが、モータＭ
の回転数の変化速度と変化率とを別々に制御してもよ
い。
ンプレッサ駆動条件の変更を一定時間ごとに行うので、
モータＭの回転数の増加速度と増加割合（増加率）とは
直線比例関係をもち、モータＭの回転数の減少速度と減
少割合（減少率）とは直線比例関係をもつが、モータＭ
の回転数の変化速度と変化率とを別々に制御してもよ
い。
【００１９】たとえば、急速な温度変化を要求される場
合に、最初に極めて急激に必要量だけ回転数の変化を行
い、その後、回転数の変化を小さくしてもよい。
合に、最初に極めて急激に必要量だけ回転数の変化を行
い、その後、回転数の変化を小さくしてもよい。
【図１】 本発明の負荷駆動装置の過熱保護装置の一実
施例を示すブロック回路図である。
施例を示すブロック回路図である。
【図２】 図１に示す負荷駆動装置の過熱保護装置の一
部拡大断面図である。
部拡大断面図である。
【図３】 コントローラ４の制御動作を示すフローチャ
ートである。
ートである。
【図４】 検出温度と検出温度の変化率と回転数変化速
度との関係を示すマップである。
度との関係を示すマップである。
【図５】 実施例１の制御を行う場合の各部状態の変化
を示すタイミングチャートである。
を示すタイミングチャートである。
２は三相インバータ回路（負荷駆動回路）、４は空調モ
ータ制御用コントローラ（電流制御手段）、５は温度セ
ンサ（温度検出手段）、２０はＩＧＢＴ（半導体スイッ
チング素子） Ｓ１１８は温度変化速度算出手段、 Ｓ１２２は電流制御手段。
ータ制御用コントローラ（電流制御手段）、５は温度セ
ンサ（温度検出手段）、２０はＩＧＢＴ（半導体スイッ
チング素子） Ｓ１１８は温度変化速度算出手段、 Ｓ１２２は電流制御手段。
Claims (3)
- 【請求項１】電力断続用の半導体スイッチング素子を有
して負荷を駆動する駆動回路と、 前記半導体スイッチング素子の温度に関する情報を検出
する温度検出手段と、 前記情報に基づいて検出された前記温度に基づいて前記
半導体スイッチング素子の通電電流を制御して前記半導
体スイッチング素子の温度を所定の許容温度以下に規制
する電流制御手段と、 を備える負荷駆動装置の過熱保護装置において、 検出された前記温度の変化速度を算出する温度変化速度
算出手段を備え、 前記電流制御手段は、前記温度高く、かつ、その上昇速
度が大きい場合に他の場合よりも前記電流の減少率又は
減少速度を増加させ、前記温度が低く、かつ、その下降
速度が大きい場合に他の場合よりも前記電流の増加率又
は増加速度を増大させて、前記半導体スイッチング素子
の温度を所定の許容温度以下に制限することを特徴とす
る負荷駆動装置の過熱保護装置。 - 【請求項２】請求項１記載の負荷駆動装置の過熱保護装
置において、 前記電流制御手段は、前記温度高く、かつ、その上昇速
度が大きい場合に他の場合よりも前記電流の減少率及び
減少速度を増加させ、前記温度が低く、かつ、その下降
速度が大きい場合に他の場合よりも前記電流の増加率及
び増加速度を増大させて、前記半導体スイッチング素子
の温度を所定の許容温度以下に制限することを特徴とす
る負荷駆動装置の過熱保護装置。 - 【請求項３】請求項１又は２記載の負荷駆動装置の過熱
保護装置において、 前記電流制限手段は、前記負荷をなす車両空調用モータ
の回転周波数を制御して前記電流の変化率又はその変化
速度を制御するものであることを特徴とする負荷駆動装
置の過熱保護装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10194587A JP2000032768A (ja) | 1998-07-09 | 1998-07-09 | 負荷駆動装置の過熱保護装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10194587A JP2000032768A (ja) | 1998-07-09 | 1998-07-09 | 負荷駆動装置の過熱保護装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000032768A true JP2000032768A (ja) | 2000-01-28 |
Family
ID=16327033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10194587A Pending JP2000032768A (ja) | 1998-07-09 | 1998-07-09 | 負荷駆動装置の過熱保護装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000032768A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002067666A (ja) * | 2000-08-24 | 2002-03-08 | Zexel Valeo Climate Control Corp | 車両用空調装置 |
| KR100427526B1 (ko) * | 2002-04-26 | 2004-04-28 | 위니아만도 주식회사 | 차량용 에어컨 시스템에서의 팬모터의 구동회로 |
| CN100523634C (zh) * | 2004-03-26 | 2009-08-05 | 株式会社电装 | 车辆空调器 |
| WO2013077408A1 (ja) * | 2011-11-24 | 2013-05-30 | Ntn株式会社 | モータの制御装置 |
| JP2017195741A (ja) * | 2016-04-22 | 2017-10-26 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置の制御装置および制御方法 |
| CN109812932A (zh) * | 2019-01-23 | 2019-05-28 | 奥克斯空调股份有限公司 | 一种变频空调功率模块温升控制方法及装置 |
| CN110341427A (zh) * | 2019-07-30 | 2019-10-18 | 青岛海立电机有限公司 | 驻车空调的控制方法 |
| CN117411389A (zh) * | 2023-12-14 | 2024-01-16 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种直流电机过热保护方法及直流电机 |
-
1998
- 1998-07-09 JP JP10194587A patent/JP2000032768A/ja active Pending
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