JP2000083383A - 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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- JP2000083383A JP2000083383A JP10249959A JP24995998A JP2000083383A JP 2000083383 A JP2000083383 A JP 2000083383A JP 10249959 A JP10249959 A JP 10249959A JP 24995998 A JP24995998 A JP 24995998A JP 2000083383 A JP2000083383 A JP 2000083383A
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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】半導体スイッチング素子近傍の温度センサ
から検出した温度変化速度（Ｔ１−Ｔ２）／ｔが上昇方
向に大きい場合１２０）に、この半導体スイッチング素
子に通電する電流の減少速度を増加させる（Ｓ１２２）
ので、温度センサの温度検出遅延にもかかわらず半導体
スイッチング素子の温度を所定の許容温度以下に良好に
規制することができる。特に、検出温度が高くかつ温度
変化速度が大きい場合に大きな減少速度で、好ましくは
最大の減少速度で電流を所定の小電流レベルまで減少さ
せるので、温度センサの温度検出遅延にもかかわらず半
導体スイッチング素子の温度を所定の許容温度以下に更
に一層良好に規制することができる。
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】半導体スイッチング素子近傍の温度センサ
から検出した温度変化速度（Ｔ１−Ｔ２）／ｔが上昇方
向に大きい場合１２０）に、この半導体スイッチング素
子に通電する電流の減少速度を増加させる（Ｓ１２２）
ので、温度センサの温度検出遅延にもかかわらず半導体
スイッチング素子の温度を所定の許容温度以下に良好に
規制することができる。特に、検出温度が高くかつ温度
変化速度が大きい場合に大きな減少速度で、好ましくは
最大の減少速度で電流を所定の小電流レベルまで減少さ
せるので、温度センサの温度検出遅延にもかかわらず半
導体スイッチング素子の温度を所定の許容温度以下に更
に一層良好に規制することができる。
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
予め決められた一定の電流制限値以下に制限して用いら
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素子温
度を検出し、それが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、その主要な発熱素子
（パワースィッチング素子）の電力損失すなわち発熱量
を減らすインバータ装置を提案している。この制御によ
る各部状態変化を図６のタイミングチャートに示す。
られる半導体スイッチング素子は大電流通電により温度
が上昇して接合が破壊される可能性があり、通電電流を
予め決められた一定の電流制限値以下に制限して用いら
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素子温
度を検出し、それが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、その主要な発熱素子
（パワースィッチング素子）の電力損失すなわち発熱量
を減らすインバータ装置を提案している。この制御によ
る各部状態変化を図６のタイミングチャートに示す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た公報のインバータ装置をたとえば車両空調用モータ駆
動などに用いる場合、走行風すなわち車両走行時の空気
流で空冷するのが好適であるが、この場合、走行状態か
らアイドル状態となると冷却性能が急激に低下して素子
温度が急上昇を招くので、インバータ回路の出力周波数
を急激に低下する必要が生じる。
た公報のインバータ装置をたとえば車両空調用モータ駆
動などに用いる場合、走行風すなわち車両走行時の空気
流で空冷するのが好適であるが、この場合、走行状態か
らアイドル状態となると冷却性能が急激に低下して素子
温度が急上昇を招くので、インバータ回路の出力周波数
を急激に低下する必要が生じる。
【０００４】しかし、インバータ回路のパワースィッチ
ング素子から温度センサまでの放熱経路には伝熱抵抗と
熱容量とに基づく熱伝達の遅れが存在するため、インバ
ータ回路の出力周波数減少すなわちパワースィッチング
素子の発熱量の削減が遅れ、過渡的にその温度が目標よ
り上昇してしまうという問題がある。また、上記した温
度センサの温度検出の遅延はそれによるインバータ回路
の出力周波数制御にハンチングを発生させて、空調吹き
出し温度の周期変動など不快感を生じてしまう。
ング素子から温度センサまでの放熱経路には伝熱抵抗と
熱容量とに基づく熱伝達の遅れが存在するため、インバ
ータ回路の出力周波数減少すなわちパワースィッチング
素子の発熱量の削減が遅れ、過渡的にその温度が目標よ
り上昇してしまうという問題がある。また、上記した温
度センサの温度検出の遅延はそれによるインバータ回路
の出力周波数制御にハンチングを発生させて、空調吹き
出し温度の周期変動など不快感を生じてしまう。
【０００５】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。
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。
【０００６】
【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、半導体スイッチング素子近傍
の温度センサから検出した温度変化速度が上昇方向に大
きい場合にこの半導体スイッチング素子に通電する電流
の減少速度を増加させるので、温度センサの温度検出遅
延にもかかわらず半導体スイッチング素子の温度を所定
の許容温度以下に良好に規制することができる。
装置の過熱保護装置では、半導体スイッチング素子近傍
の温度センサから検出した温度変化速度が上昇方向に大
きい場合にこの半導体スイッチング素子に通電する電流
の減少速度を増加させるので、温度センサの温度検出遅
延にもかかわらず半導体スイッチング素子の温度を所定
の許容温度以下に良好に規制することができる。
【０００７】請求項２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、検
出温度が高くかつ温度変化速度が大きい場合に電流の減
少速度を増大させるので、温度センサの温度検出遅延に
もかかわらず半導体スイッチング素子の温度を所定の許
容温度以下に更に良好に規制することができる。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、検出温度が高くかつ温
度変化速度が大きい場合に大きな減少速度で、好ましく
は最大の減少速度で電流を所定の小電流レベルまで減少
させるので、温度センサの温度検出遅延にもかかわらず
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
更に一層良好に規制することができる。
２記載の負荷駆動装置の過熱保護装置において更に、検
出温度が高くかつ温度変化速度が大きい場合に電流の減
少速度を増大させるので、温度センサの温度検出遅延に
もかかわらず半導体スイッチング素子の温度を所定の許
容温度以下に更に良好に規制することができる。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、検出温度が高くかつ温
度変化速度が大きい場合に大きな減少速度で、好ましく
は最大の減少速度で電流を所定の小電流レベルまで減少
させるので、温度センサの温度検出遅延にもかかわらず
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
更に一層良好に規制することができる。
【０００８】すなわち、この構成によれば温度上昇速度
により素子発熱の急増可能性を認識し、更に現在の素子
温度からこの素子の最高許容温度までの温度上昇マージ
ンと上記可能性とから、素子電流をある避難レベルまで
緊急発熱削減する必要があるかどうかを判別し、必要が
ある場合のみこの絶対的な緊急発熱削減を強制実行する
ので、必要な場合にのみ通電削減による素子保護を確実
に実施できる。
により素子発熱の急増可能性を認識し、更に現在の素子
温度からこの素子の最高許容温度までの温度上昇マージ
ンと上記可能性とから、素子電流をある避難レベルまで
緊急発熱削減する必要があるかどうかを判別し、必要が
ある場合のみこの絶対的な緊急発熱削減を強制実行する
ので、必要な場合にのみ通電削減による素子保護を確実
に実施できる。
【０００９】請求項４記載の構成によれば請求項１乃至
３のいずれか記載の負荷駆動装置の過熱保護装置におい
て更に、温度変化速度が減少方向に大きい場合に電流の
増加速度を増加させるので、請求項１乃至３のいずれか
記載の構成により減少した負荷への出力を半導体スイッ
チング素子の安全性を損なうことなく回復することがで
きる。
３のいずれか記載の負荷駆動装置の過熱保護装置におい
て更に、温度変化速度が減少方向に大きい場合に電流の
増加速度を増加させるので、請求項１乃至３のいずれか
記載の構成により減少した負荷への出力を半導体スイッ
チング素子の安全性を損なうことなく回復することがで
きる。
【００１０】請求項５記載の構成によれば請求項１乃至
４のいずれか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。
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。
４のいずれか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。
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。
【００１１】請求項６記載の構成によれば請求項３及び
５記載の負荷駆動装置の過熱保護装置において更に、こ
の小電流レベルは、車両のアイドル時に必要な空調能力
を確保可能な最小値に設定される。このようにすれば、
車両空調フィーリングの低下を抑止しつつ過熱保護を行
うことができる。
５記載の負荷駆動装置の過熱保護装置において更に、こ
の小電流レベルは、車両のアイドル時に必要な空調能力
を確保可能な最小値に設定される。このようにすれば、
車両空調フィーリングの低下を抑止しつつ過熱保護を行
うことができる。
【００１２】
【発明を実施するための態様】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。
様を以下の実施例に基づいて説明する。
【００１３】
【実施例１】本発明の負荷駆動装置の過熱保護装置を車
両用空調装置の圧縮機駆動モータ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、温度センサ５とからなる。温度
センサ５は、図２に示すように、三相インバータ回路２
の半導体スイッチング素子を構成するＩＧＢＴ２０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。
両用空調装置の圧縮機駆動モータ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、温度センサ５とからなる。温度
センサ５は、図２に示すように、三相インバータ回路２
の半導体スイッチング素子を構成するＩＧＢＴ２０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。
【００１４】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。
【００１５】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、空調装置のコン
トローラ（図示せず）からモータＭの目標回転数指令値
を読み込む（Ｓ１０４）。なお、空調装置のコントロー
ラは温度設定器（図示せず）から読み込んだ要求室温と
室温センサ（図示せず）から読み込んだ室温との差すな
わち空調熱負荷に基づいて上記目標回転数指令値を決定
する。
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、空調装置のコン
トローラ（図示せず）からモータＭの目標回転数指令値
を読み込む（Ｓ１０４）。なお、空調装置のコントロー
ラは温度設定器（図示せず）から読み込んだ要求室温と
室温センサ（図示せず）から読み込んだ室温との差すな
わち空調熱負荷に基づいて上記目標回転数指令値を決定
する。
【００１６】次に、Ｓ１００での温度読み込みから所定
時間ｔ秒経過したかどうかを判定し（Ｓ１０６）、経過
していなければＳ１２４へ進み、経過していれば記憶す
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（Ｓ
１１０）、それを今回値Ｔ１として記憶する（Ｓ１１
２）。
時間ｔ秒経過したかどうかを判定し（Ｓ１０６）、経過
していなければＳ１２４へ進み、経過していれば記憶す
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（Ｓ
１１０）、それを今回値Ｔ１として記憶する（Ｓ１１
２）。
【００１７】次に、今回値Ｔ１が周波数制御によりＩＧ
ＢＴ２０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Ｓ１２４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。なお、ここでいうＩＧＢＴ２０の保護が必要
な温度範囲内とはＩＧＢＴ２０の最高許容温度直下の所
定の高温運転領域であり、通電制御に際して十分な注意
を要する領域を意味するものとするが、その他、外部温
度が高いにもかかわらず熱負荷が大きく高出力運転が必
要であるといったゾーンをこのＩＧＢＴ２０の保護が必
要な温度範囲内と判定してもよい。
ＢＴ２０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Ｓ１２４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。なお、ここでいうＩＧＢＴ２０の保護が必要
な温度範囲内とはＩＧＢＴ２０の最高許容温度直下の所
定の高温運転領域であり、通電制御に際して十分な注意
を要する領域を意味するものとするが、その他、外部温
度が高いにもかかわらず熱負荷が大きく高出力運転が必
要であるといったゾーンをこのＩＧＢＴ２０の保護が必
要な温度範囲内と判定してもよい。
【００１８】一方、今回値Ｔ１が周波数制御によりＩＧ
ＢＴの保護が必要な温度範囲内にあれば、Ｓ１０４で設
定された目標回転数指令値とは無関係に、以下、Ｓ１１
６〜Ｓ１２２のステップによる回転数制御を行う。ま
ず、今回値Ｔ１がこの温度範囲の４つのゾーン（範囲）
のどれに入るかを判定し（Ｓ１１６）、温度変化速度Ｔ
ｖを次式に基づいて算出する（Ｓ１１８）。
ＢＴの保護が必要な温度範囲内にあれば、Ｓ１０４で設
定された目標回転数指令値とは無関係に、以下、Ｓ１１
６〜Ｓ１２２のステップによる回転数制御を行う。ま
ず、今回値Ｔ１がこの温度範囲の４つのゾーン（範囲）
のどれに入るかを判定し（Ｓ１１６）、温度変化速度Ｔ
ｖを次式に基づいて算出する（Ｓ１１８）。
【００１９】温度変化速度Ｔｖ＝（Ｔ１−Ｔ２）／ｔ 次に、この温度変化速度Ｔｖが、予め設定した５つのゾ
ーン（範囲）のどれに入るかを判定し（Ｓ１２０）、Ｓ
１１６及びＳ１２０のよるゾーン判定に基づいて予め記
憶するマップから今回のモータＭの回転数（駆動周波
数）の変化速度を選択する（Ｓ１２２）。
ーン（範囲）のどれに入るかを判定し（Ｓ１２０）、Ｓ
１１６及びＳ１２０のよるゾーン判定に基づいて予め記
憶するマップから今回のモータＭの回転数（駆動周波
数）の変化速度を選択する（Ｓ１２２）。
【００２０】次に、Ｓ１２２で選択された駆動周波数
（回転数）の変化速度にてモータＭの回転数を変更する
ようにゲートコントローラ３に指令する（Ｓ１２４）。
なお、Ｓ１０６からＳ１２４へ直接ジャンプする場合に
は、前回のルーチンにおけるＳ１１４でＹＥＳと判定し
ていればＳ１２２で選択されたモータＭの回転数変化速
度でその回転数変化が実施され、前回のルーチンにおけ
るＳ１１４でＮＯと判定していればＳ１０４で選択され
たモータＭの目標回転数指令値に追従するようにモータ
Ｍの回転数が制御される。
（回転数）の変化速度にてモータＭの回転数を変更する
ようにゲートコントローラ３に指令する（Ｓ１２４）。
なお、Ｓ１０６からＳ１２４へ直接ジャンプする場合に
は、前回のルーチンにおけるＳ１１４でＹＥＳと判定し
ていればＳ１２２で選択されたモータＭの回転数変化速
度でその回転数変化が実施され、前回のルーチンにおけ
るＳ１１４でＮＯと判定していればＳ１０４で選択され
たモータＭの目標回転数指令値に追従するようにモータ
Ｍの回転数が制御される。
【００２１】（マップの説明）次に、本実施例の要部で
あるこのモータＭの回転数（駆動周波数）の変化速度の
選択（Ｓ１２２）について、以下に詳細に説明する。コ
ントローラ４のメモリに格納されている上記マップは、
図４に示すように、温度Ｔ１及び温度変化速度Ｔｖによ
り合計２０のゾーンに分割され、あらかじめ設定された
５つのモータＭの回転数変化速度Ｖのうちの一つが各ゾ
ーンごとにそれぞれ設定されている。
あるこのモータＭの回転数（駆動周波数）の変化速度の
選択（Ｓ１２２）について、以下に詳細に説明する。コ
ントローラ４のメモリに格納されている上記マップは、
図４に示すように、温度Ｔ１及び温度変化速度Ｔｖによ
り合計２０のゾーンに分割され、あらかじめ設定された
５つのモータＭの回転数変化速度Ｖのうちの一つが各ゾ
ーンごとにそれぞれ設定されている。
【００２２】回転数変化速度値としては、Ｖ０、Ｖ１、
Ｖ２、０、Ｖ３、Ｖ４の５つが設定されている。Ｖ０、
Ｖ１、Ｖ２は、回転数増加方向（正方向）への回転数変
化速度Ｖであって、Ｖ０＞Ｖ１＞Ｖ２とされている。回
転数変化速度値Ｖ３、Ｖ４は、回転数減少方向（負方
向）への回転数変化速度Ｖ（すなわち負値）であって、
Ｖ３＞Ｖ４とされている。回転数変化速度値Ｖ４の絶対
値ｌＶ４ｌは、他の回転数変化速度値Ｖ０、Ｖ１、Ｖ
２、Ｖ３より大きく、ブラシレスＤＣモータであるモー
タＭのロータの同期を維持しつつ追従可能な最大値に設
定されている。 （Ａ）素子急保護モード このマップでは、図４に示すように、 １．検出温度Ｔ１が最も高い場合（Ｄ）又は少し高い場
合（Ｃ）で、かつ、温度変化速度Ｔｖが上昇方向に最も
大きい場合（ＵＨ）又は少し大きい場合（ＵＬ）、 ２．検出温度Ｔ１が中間温度値よりも少し低い（Ｂ）に
もかかわらず温度変化速度Ｔｖが上昇方向に最も大きい
場合（ＵＨ）、 ３．温度変化速度Ｔｖが小さい（Ｚ）にもかかわらず検
出温度Ｔ１が最も高い場合（Ｄ）、において、回転数変
化速度Ｖを最大減少速度Ｖ４で低い回転数値３０００ｒ
ｐｍまで強制的に低下させる。なお、このモータＭの最
高回転数は９０００ｒｐｍである。
Ｖ２、０、Ｖ３、Ｖ４の５つが設定されている。Ｖ０、
Ｖ１、Ｖ２は、回転数増加方向（正方向）への回転数変
化速度Ｖであって、Ｖ０＞Ｖ１＞Ｖ２とされている。回
転数変化速度値Ｖ３、Ｖ４は、回転数減少方向（負方
向）への回転数変化速度Ｖ（すなわち負値）であって、
Ｖ３＞Ｖ４とされている。回転数変化速度値Ｖ４の絶対
値ｌＶ４ｌは、他の回転数変化速度値Ｖ０、Ｖ１、Ｖ
２、Ｖ３より大きく、ブラシレスＤＣモータであるモー
タＭのロータの同期を維持しつつ追従可能な最大値に設
定されている。 （Ａ）素子急保護モード このマップでは、図４に示すように、 １．検出温度Ｔ１が最も高い場合（Ｄ）又は少し高い場
合（Ｃ）で、かつ、温度変化速度Ｔｖが上昇方向に最も
大きい場合（ＵＨ）又は少し大きい場合（ＵＬ）、 ２．検出温度Ｔ１が中間温度値よりも少し低い（Ｂ）に
もかかわらず温度変化速度Ｔｖが上昇方向に最も大きい
場合（ＵＨ）、 ３．温度変化速度Ｔｖが小さい（Ｚ）にもかかわらず検
出温度Ｔ１が最も高い場合（Ｄ）、において、回転数変
化速度Ｖを最大減少速度Ｖ４で低い回転数値３０００ｒ
ｐｍまで強制的に低下させる。なお、このモータＭの最
高回転数は９０００ｒｐｍである。
【００２３】このようにすれば、良好に素子（ＩＧＢ
Ｔ）保護を行うことができる。以下、更に説明する。ま
ず、検出温度Ｔ１が最も高い場合（Ｄ）又は少し高い場
合（Ｃ）で、かつ、温度変化速度Ｔｖが上昇方向に最も
大きい場合（ＵＨ）又は少し大きい場合（ＵＬ）には、
たとえば車両が急停止するなどの理由により冷却条件が
急に悪化して素子温度がこれから急激に上昇する可能性
を含んでいる。これは上述するように温度センサ５によ
る検出遅れが存在するためである。それに対し、素子温
度自体も高温となっているのでこれからの素子の温度上
昇許容度合いが小さい。
Ｔ）保護を行うことができる。以下、更に説明する。ま
ず、検出温度Ｔ１が最も高い場合（Ｄ）又は少し高い場
合（Ｃ）で、かつ、温度変化速度Ｔｖが上昇方向に最も
大きい場合（ＵＨ）又は少し大きい場合（ＵＬ）には、
たとえば車両が急停止するなどの理由により冷却条件が
急に悪化して素子温度がこれから急激に上昇する可能性
を含んでいる。これは上述するように温度センサ５によ
る検出遅れが存在するためである。それに対し、素子温
度自体も高温となっているのでこれからの素子の温度上
昇許容度合いが小さい。
【００２４】そこで、この場合には、とにかく装置が許
す最大の回転数減少速度で回転数をある低いレベルまで
一度低下させる。これにより、車両が急にアイドル状態
となった場合などでも素子がその最高許容温度範囲を超
えることを防止することができる。これにより、従来に
おける大きな問題であった温度センサの検出遅れにより
その後回転数を十分低下するまでの過渡期間において大
きな素子発熱が生じてしまい、過渡的に素子温度が大き
く上昇してしまうという現象を良好に抑止することがで
き、冷却条件が急変する車両空調用モータの駆動装置な
どにおいて優れた素子保護効果を奏することができる。
す最大の回転数減少速度で回転数をある低いレベルまで
一度低下させる。これにより、車両が急にアイドル状態
となった場合などでも素子がその最高許容温度範囲を超
えることを防止することができる。これにより、従来に
おける大きな問題であった温度センサの検出遅れにより
その後回転数を十分低下するまでの過渡期間において大
きな素子発熱が生じてしまい、過渡的に素子温度が大き
く上昇してしまうという現象を良好に抑止することがで
き、冷却条件が急変する車両空調用モータの駆動装置な
どにおいて優れた素子保護効果を奏することができる。
【００２５】次に、検出温度Ｔ１が中間温度値よりも少
し低い（Ｂ）にもかかわらず温度変化速度Ｔｖが上昇方
向に最も大きい場合（ＵＨ）には、車両が急停止するな
どの理由により冷却条件が急に悪化して素子温度がこれ
から急激に上昇する可能性が強く懸念される。そこでこ
の場合も上記と同様にして素子がその最高許容温度範囲
を超えることを防止する。
し低い（Ｂ）にもかかわらず温度変化速度Ｔｖが上昇方
向に最も大きい場合（ＵＨ）には、車両が急停止するな
どの理由により冷却条件が急に悪化して素子温度がこれ
から急激に上昇する可能性が強く懸念される。そこでこ
の場合も上記と同様にして素子がその最高許容温度範囲
を超えることを防止する。
【００２６】次に、温度変化速度Ｔｖが小さい（Ｚ）に
もかかわらず検出温度Ｔ１が最も高い場合（Ｄ）には、
素子温度がこれから急激に上昇する可能性は小さいもの
の、もしそうであると素子温度が高くこれ以後の素子温
度上昇余力が小さいので、早目に素子温度低下を図るこ
とが得策である。そこでこの場合も上記と同様にして素
子がその最高許容温度範囲を超えることを防止する。
もかかわらず検出温度Ｔ１が最も高い場合（Ｄ）には、
素子温度がこれから急激に上昇する可能性は小さいもの
の、もしそうであると素子温度が高くこれ以後の素子温
度上昇余力が小さいので、早目に素子温度低下を図るこ
とが得策である。そこでこの場合も上記と同様にして素
子がその最高許容温度範囲を超えることを防止する。
【００２７】なお、冷却条件の急な悪化により素子（Ｉ
ＧＢＴ）温度の急上昇が生じる場合における温度センサ
の温度上昇速度は、最初緩やかでその後上昇率が増大す
る特性となるので、上記制御モードはこれにマッチング
している。 （Ｂ）素子緩保護モード このマップでは、図４に示すように、 ４．検出温度Ｔ１が最も低い場合（Ｄ）には、温度変化
速度Ｔｖが上昇方向に最も大きい場合（ＵＨ）又は少し
大きい場合（ＵＬ）であっても、回転数変化速度Ｖを最
大減少速度Ｖ４より小さい回転数変化（減少）速度Ｖ３
で緩やかに低下させる。
ＧＢＴ）温度の急上昇が生じる場合における温度センサ
の温度上昇速度は、最初緩やかでその後上昇率が増大す
る特性となるので、上記制御モードはこれにマッチング
している。 （Ｂ）素子緩保護モード このマップでは、図４に示すように、 ４．検出温度Ｔ１が最も低い場合（Ｄ）には、温度変化
速度Ｔｖが上昇方向に最も大きい場合（ＵＨ）又は少し
大きい場合（ＵＬ）であっても、回転数変化速度Ｖを最
大減少速度Ｖ４より小さい回転数変化（減少）速度Ｖ３
で緩やかに低下させる。
【００２８】すなわち、この場合には、たとえ車両が急
停止するなどの理由により冷却条件が急に悪化して素子
温度がこれから急激に上昇したとしても、まだ素子は十
分な温度上昇マージンを残しており、上記素子急保護モ
ードを採用しなくても素子保護ができるためである。こ
のようにすれば素子保護を図りつつ、空調フィーリング
の悪化を防止することができる。 （Ｃ）回転数回復モード 図４に示すマップにおける回転数変化速度がＶＯ、Ｖ
１、Ｖ２とされるゾーンでは、回転数変化速度Ｖがこれ
らの設定回転数変化速度で増加される。
停止するなどの理由により冷却条件が急に悪化して素子
温度がこれから急激に上昇したとしても、まだ素子は十
分な温度上昇マージンを残しており、上記素子急保護モ
ードを採用しなくても素子保護ができるためである。こ
のようにすれば素子保護を図りつつ、空調フィーリング
の悪化を防止することができる。 （Ｃ）回転数回復モード 図４に示すマップにおける回転数変化速度がＶＯ、Ｖ
１、Ｖ２とされるゾーンでは、回転数変化速度Ｖがこれ
らの設定回転数変化速度で増加される。
【００２９】すなわち、上記した素子急保護モードや素
子緩保護モードでモータＭの回転数が低下すれば、その
後、ＩＧＢＴ（素子）２０の温度が低下する。この低下
により回転数（空調出力）向上が可能となるので、回転
数変化速度Ｖをその増加方向に増加させる。この時、検
出温度変化速度が低下方向に大きいほど、検出温度が低
いほど、回転数変化速度Ｖを増加方向へ大きく増大させ
る。
子緩保護モードでモータＭの回転数が低下すれば、その
後、ＩＧＢＴ（素子）２０の温度が低下する。この低下
により回転数（空調出力）向上が可能となるので、回転
数変化速度Ｖをその増加方向に増加させる。この時、検
出温度変化速度が低下方向に大きいほど、検出温度が低
いほど、回転数変化速度Ｖを増加方向へ大きく増大させ
る。
【００３０】これにより素子安全性を確保しつつレスポ
ンスよく回転数を回復することができる。 （Ｄ）回転数安定モード 図４に示すマップにおける回転数変化速度が０とされる
これらのゾーンでは、回転数を変化させない。これらの
ゾーンは素子が高温範囲にある場合における好ましいゾ
ーンであり、回転数をこれらのゾーンに収束させること
により、素子安全性を確保しつつ高出力運転が実現す
る。
ンスよく回転数を回復することができる。 （Ｄ）回転数安定モード 図４に示すマップにおける回転数変化速度が０とされる
これらのゾーンでは、回転数を変化させない。これらの
ゾーンは素子が高温範囲にある場合における好ましいゾ
ーンであり、回転数をこれらのゾーンに収束させること
により、素子安全性を確保しつつ高出力運転が実現す
る。
【００３１】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強力に一定電流レベルまで低下
させる。
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強力に一定電流レベルまで低下
させる。
【００３２】なお、この一定電流レベル（本発明でいう
小電流レベル）は、車両のアイドル時に必要な空調能力
を確保可能な最小値に設定とすることが好適である。こ
のようにすれば、車両空調フィーリングの低下を抑止し
つつ過熱保護を行うことができる。本実施例によるモー
タＭの回転数制御の一例を図５に示す。
小電流レベル）は、車両のアイドル時に必要な空調能力
を確保可能な最小値に設定とすることが好適である。こ
のようにすれば、車両空調フィーリングの低下を抑止し
つつ過熱保護を行うことができる。本実施例によるモー
タＭの回転数制御の一例を図５に示す。
【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の回転数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。
の変化を示すタイミングチャートである。
【図６】 従来の回転数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。
化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、Ｓ１
２２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、Ｓ１
２２は電流制御手段
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H007 AA05 AA06 AA17 BB06 CA01 CB00 CC03 DA05 DB01 DC08 FA13 HA03 HA04 HA05 5H740 AA03 BA11 BB10 MM08 PP02 PP06
Claims (6)
- 【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素子の検出温度に基
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、 前記検出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、前記温度変化速度が上昇方向に大
きい場合に前記電流の減少速度を増加させて前記半導体
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１２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、前記検出温度が高くかつ前記温度
変化速度が大きい場合に前記電流の減少速度を増大させ
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、 前記電流制御手段は、前記検出温度が高くかつ前記温度
変化速度が大きい場合に前記電流の減少速度を増大さ
せ、かつ、所定の小電流レベルまで前記電流を減少させ
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４】請求項１乃至３のいずれか記載の負荷駆動
装置の過熱保護装置において、 前記電流制御手段は、前記温度変化速度が減少方向に大
きい場合に前記電流の増加速度を増加させることを特徴
とする負荷駆動装置の過熱保護装置。 - 【請求項５】請求項１乃至４のいずれかに記載の負荷駆
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を制御することを特徴
とする負荷駆動装置の過熱保護装置。 - 【請求項６】請求項３及び５記載の負荷駆動装置の過熱
保護装置において、 前記小電流レベルは、車両のアイドル時に必要な空調能
力を確保可能な最小値に設定され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 |
|---|---|---|---|
| JP10249959A JP2000083383A (ja) | 1998-09-03 | 1998-09-03 | 負荷駆動装置の過熱保護装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10249959A JP2000083383A (ja) | 1998-09-03 | 1998-09-03 | 負荷駆動装置の過熱保護装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000083383A true JP2000083383A (ja) | 2000-03-21 |
Family
ID=17200742
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10249959A Pending JP2000083383A (ja) | 1998-09-03 | 1998-09-03 | 負荷駆動装置の過熱保護装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000083383A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004503998A (ja) * | 2000-06-09 | 2004-02-05 | インターナショナル・レクチファイヤー・コーポレーション | パワースイッチング装置の温度をフィードバックしてモータドライブのトルクを動的に制御する方法 |
| US7164248B2 (en) | 2003-05-12 | 2007-01-16 | Denso Corporation | Electric motor drive apparatus and motor-driven power steering system |
| JP2010193695A (ja) * | 2009-01-22 | 2010-09-02 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 電力変換装置およびそのファン故障検出方法 |
| WO2012042899A1 (ja) * | 2010-10-01 | 2012-04-05 | パナソニック株式会社 | 電動コンプレッサ |
| JP2013048499A (ja) * | 2011-08-27 | 2013-03-07 | Denso Corp | 回転機の制御装置 |
| CN109413767A (zh) * | 2017-08-16 | 2019-03-01 | 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 | 电加热装置及其igbt过热保护方法 |
| CN110556793A (zh) * | 2019-08-28 | 2019-12-10 | 北京索德电气工业有限公司 | 实时igbt过载保护方法 |
| CN114688007A (zh) * | 2022-03-23 | 2022-07-01 | 浙江宜格企业管理集团有限公司 | 一种美容仪器空气压缩机过热保护控制方法及系统及设备 |
| 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
- 1998-09-03 JP JP10249959A patent/JP2000083383A/ja active Pending
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004503998A (ja) * | 2000-06-09 | 2004-02-05 | インターナショナル・レクチファイヤー・コーポレーション | パワースイッチング装置の温度をフィードバックしてモータドライブのトルクを動的に制御する方法 |
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| CN109413767B (zh) * | 2017-08-16 | 2021-01-26 | 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 | 电加热装置及其igbt过热保护方法 |
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| CN114688007A (zh) * | 2022-03-23 | 2022-07-01 | 浙江宜格企业管理集团有限公司 | 一种美容仪器空气压缩机过热保护控制方法及系统及设备 |
| 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 |
| CN117411389B (zh) * | 2023-12-14 | 2024-05-31 | 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 |
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|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071115 |
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