JP2015053849A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの回転を停止せずにモータ及び回路の過負荷を迅速かつ的確に解消する。【解決手段】バッテリ８０とモータ５２のコイル１４に印加する電圧を生成するインバータ回路４０との間の電流を検知する電流検知部９４と、モータ５２が過負荷か否かを判定するための過負荷判定値を出力する過負荷判定値出力部９６と、電流検知部９４が検知した電流値と過負荷判定値とを比較し、電流検知部９４が検知した電流値が過負荷判定値以上の場合にモータ５２が過負荷であると判定する過負荷判定部９８と、過負荷判定部９８がモータ５２が過負荷であると判定した場合に、モータ５２の回転速度を所定の速度である５００ｒｐｍに制御する強制５００ｒｐｍ指令部８８と、を備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、モータ制御装置に関する。

モータのうち、例えば車両用エアコンの送風に用いられるブロアモータでは、車外から侵入した枯葉等の異物によってファンの回転が妨げられてブロアモータの負荷が高くなった場合には、ブロアモータの回転を停止する過負荷保護の制御を実行する。かかる過負荷保護の実行により、過負荷によるブロアモータの制御装置の回路及びブロアモータのステータのコイルの過熱を防止している。

図１８は、インバータ回路４０とバッテリ８０の負極との間の電流値に基づいてモータの過負荷を判定するモータ制御装置の一例を示す概略図である。図１８では、インバータＦＥＴ４４Ｄ、４４Ｅ、４４Ｆの各々のソースとバッテリ８０との間には電流検知部９４が設けられている。電流検知部９４は、シャント抵抗９４Ａと、シャント抵抗９４Ａの電流値を検知し検知した電流値を増幅するアンプ９４Ｂとを含み、アンプ９４Ｂが出力した信号は、過負荷判定部９８と過電流判定部１０２とに各々入力される。

過電流判定部１０２では、アンプ９４Ｂが出力した信号と過電流判定値出力部１００が出力した過電流判定値とを比較し、また、過負荷判定部９８は、アンプ９４Ｂが出力した信号と過負荷判定値出力部９６が出力した過負荷判定値とを比較する。過電流判定部１０２及び過負荷判定部９８が出力した信号は論理和回路１３０に入力される。

論理和回路１３０は、アンプ９４Ｂが出力した信号が、過電流判定部１０２で過電流判定値以上と判定した場合又は過負荷判定部９８で過負荷判定値以上と判定した場合に電圧補正部６８の出力を強制的に停止させる信号を出力する。その結果、回路が過負荷状態又は過電流状態と判定された場合にはモータ５２の回転を停止でき、回路の焼損が防止できる。

また、車両用エアコンの吸気系統には異物の混入を防ぐためのフィルタが設けられているが、かかるフィルタは吸気抵抗となり得るので、当該フィルタを外して車両用エアコンを使用する場合がある。吸気系統のフィルタを外すとエアコンの送風量は増加するが、ブロアモータは回転数制御により同一回転を維持しようとするため、ブロアモータが高いトルク（＝高負荷）になりやすくなる。

また、ブロアモータはファンの送風の一部でモータ制御装置等の回路を冷却しているが、吸気系統のフィルタを外した状態でファンの送風量が大きく変化すると、ファンからの送風の一部を回路の冷却に導入できず、回路が過熱しやすくなる。

ブロアモータの負荷が増大した場合には、モータ制御装置の過熱を防止するために、前述のようにブロアモータの回転を停止する過負荷保護の制御を実行する。しかしながら、吸気系統のフィルタが除去されてブロアモータが過回転になりやすい状況では、前述の過負荷保護の制御を頻繁に実行することになり、車両用エアコンの円滑な作動が望めなくなるという問題点があった。

特許文献１には、モータに駆動用電源を供給する経路に配置されたシャント抵抗の温度が所定温度に達した場合にモータの回転速度の指令信号のレベルを低下させて回路の過熱を防ぐモータ駆動システムの過負荷保護装置が開示されている。

特許第３８０１０１５号公報

モータの負荷とモータに供給する電流とには相関関係があり、モータの負荷が大きくなればモータに供給される電流も大きくなる。しかしながら、特許文献１に記載の発明は、電流によってシャント抵抗に生じた熱をサーミスタが検知してモータの負荷を判定しているので、モータに供給される電流の大きさでモータの負荷を判定する場合に比べ、迅速な判定が困難であるという問題があった。また、特許文献１に記載の発明は、モータの巻線の電流量による温度変化の影響をサーミスタが受けやすく、回路の過熱状態を正確に把握することが困難であるという問題もあった。

本発明は上記に鑑みてなされたもので、モータの回転を停止せずにモータ及び回路の過負荷な状態を迅速かつ的確に解消できるモータ制御装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載のモータ制御装置は、電源とモータのコイルに印加する電圧を生成するインバータ回路との間に流れる電流を検知する電流検知手段と、前記モータが過負荷か否かを判定するための過負荷判定値を出力する過負荷判定値出力手段と、前記電流検知手段が検知した電流値が前記過負荷判定値以上の場合に前記モータが過負荷であると判定する過負荷判定手段と、前記過負荷判定手段が前記モータが過負荷であると判定した場合に、前記モータの回転速度を所定の速度に低下させる制御を行う回転速度制御手段と、を備えている。

このモータ制御装置は、電流検知手段が電源とインバータ回路との間の電流を検知する。また、過負荷判定手段は、電流検知手段が検知した電流を過負荷判定値と比較してモータが過負荷か否かを判定するので、回路に電流が流れることによって生じた熱をサーミスタが検知してモータの過負荷を判定する場合に比して、迅速かつ正確に判定できる。

また、このモータ制御装置は、前述のように迅速かつ正確に過負荷の状態を判定した後に、モータを所定の回転速度で回転させる制御を行う。かかる制御により、モータの回転を停止せずにモータ及び回路の過負荷な状態を迅速かつ的確に解消できる。

請求項２に記載のモータ制御装置は、請求項１に記載のモータ制御装置において、前記モータ又は回路基板の温度を検知する第１温度検知手段と、前記過負荷判定値出力手段が出力する過負荷判定値を調整するために前記第１温度検知手段の出力と前記過負荷判定値出力手段の出力とを接続する接続手段と、をさらに備える。

このモータ制御装置によれば、接続手段を介して過負荷判定値出力手段側の電圧が第１温度検知手段側に分圧される。その結果、過負荷判定値出力手段が出力する過負荷判定値が低下するように調整されるので、電流検知手段が検知した電流値が上昇傾向を示した等の場合に、迅速に過負荷の状態を判定できる。

請求項３記載のモータ制御装置は、請求項２に記載のモータ制御装置において、前記第１温度検知手段は、抵抗を介して一端に電圧が印加されると共に他端が接地され、温度が上昇するに従って抵抗値が低下するサーミスタであり、温度が上昇するに従って前記サーミスタの抵抗値が低下することに応じて前記過負荷判定値の電圧が前記接続手段を介して前記サーミスタ側に分圧されることにより前記過負荷判定値を調整する。

このモータ制御装置によれば、回路の温度の上昇に応じてサーミスタの抵抗値は低下するので、過負荷判定値出力手段が出力する過負荷判定値の電圧が接続手段を介してサーミスタ側に分圧される。かかる分圧により、過負荷判定値出力手段が出力する電流値である過負荷判定値も低下するので、回路が過熱するおそれがある場合には、より低い過負荷判定値に基づいて迅速にモータの過負荷を判定できる。

請求項４の発明は、請求項３に記載のモータ制御装置において、前記第１温度検知手段に並列に接続された抵抗をさらに備える。

このモータ制御装置によれば、温度変化によって抵抗値が変化する第１温度検知手段の特性を第１温度検知手段に並列に接続した抵抗によって緩和することにより、低温域での第１温度検知手段の抵抗値の上昇が抑制される。これにより、請求項２に記載のモータ制御装置よりも低い温度で過負荷判定値出力手段が出力する過負荷判定値の電圧が接続手段を介して第１温度検知手段側に分圧されやすくなるので、回路の過熱による温度上昇に先だって迅速にモータの過負荷状態を判定することができる。

請求項５の発明は、請求項４に記載のモータ制御装置において、前記第１温度検知手段と独立して前記モータ又は回路基板の温度を検知する第２温度検知手段と、前記モータが過熱状態か否かを判定するための過熱状態判定値を出力する過熱状態判定値出力手段と、前記第２温度検知手段が検知した温度が前記過熱状態判定値が示す温度以上の場合に前記モータが過熱状態であると判定する過熱状態判定手段と、をさらに備える。

このモータ制御装置によれば、過熱状態判定値出力手段には並列抵抗が並列に接続された第１温度検知手段は接続されず、第１温度検知手段とは別個の第２温度検知手段が接続されている。また、第２温度検知手段には、第１温度検知手段のような並列抵抗は接続されていない。その結果、第１温度検知手段に接続された並列抵抗の影響を考慮せずに、モータの過熱状態の判定が可能となる。

請求項６の発明は、請求項５に記載のモータ制御装置において、前記第２温度検知手段は、温度に応じて抵抗値が変化するサーミスタである。

このモータ制御装置によれば、汎用素子であるサーミスタを用いて、モータの過熱状態の判定が可能となる。

請求項７の発明は、請求項２〜６のいずれか１項に記載のモータ制御装置において、前記接続手段は一端が前記第１温度検知手段の出力に接続され、かつ他端が前記過負荷判定値出力手段の出力に接続された抵抗である。

このモータ制御装置によれば、回路の温度が上昇するに従ってサーミスタである第１温度検知手段の抵抗値は低下するので、過負荷判定値出力手段が出力する過負荷判定値の電圧が接続手段を介して第１温度検知手段側に分圧される。また、接続手段に抵抗を用いることにより、分圧による電圧の急激な低下を適宜抑制できる。このように適宜抑制された分圧により、過負荷判定値出力手段が出力する電流値である過負荷判定値も低下するので、回路が過熱するおそれがある場合には、より低い過負荷判定値に基づいて迅速にモータの過負荷を判定できる。

請求項８の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載のモータ制御装置において、前記過負荷判定値を超える過電流判定値を出力する過電流判定値出力手段と、前記電流検知手段が検知した電流値が前記過電流判定値以上の場合に前記モータが過電流状態であると判定する過電流判定手段と、をさらに備え、前記回転速度制御手段は、前記過電流判定手段が前記モータが過電流状態であると判定した場合に、前記モータの回転を所定の時間停止する。

このモータ制御装置によれば、電流検知手段が検知した電流が過負荷判定値よりも大きな値である過電流判定値以上の場合に、モータが過負荷状態よりも危機的な過電流状態と判定する。当該判定の場合には、所定の時間モータの回転を停止するので、モータ及び回路の焼損を防止できる。

本発明の第１の実施の形態に係るモータ制御装置を用いたモータユニットの構成を示す概略図である。 本発明の第１の実施の形態に係るモータ制御装置の概略を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係るモータ制御装置に用いられるチップサーミスタの温度特性の一例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係るモータ制御装置における過負荷保護制御を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係るモータ制御装置の概略を示す図である。 （Ａ）は第１の実施の形態におけるチップサーミスタと過負荷判定値出力部とを示した概略図であり、（Ｂ）は第２の実施の形態におけるチップサーミスタと過負荷判定値出力部との接続を示す概略図である。 本発明の第２の実施の形態に係るチップサーミスタと過負荷判定値とのブリッジ回路における電流値、電圧値及び抵抗値の関係を示す概略図である。 本発明の第２の実施の形態におけるブリッジ抵抗ＲＢの抵抗値の変化に対応した過負荷閾値電圧ＶＰの変化の一例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態におけるブリッジ抵抗ＲＢの抵抗値の変化に対応したチップサーミスタ電圧ＶＴの変化の一例を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係るモータ制御装置の概略を示す図である。 （Ａ）は第２の実施の形態におけるチップサーミスタと過負荷判定値出力部との接続を示す概略図であり、（Ｂ）は第３の実施の形態におけるチップサーミスタと過負荷判定値出力部との接続を示す概略図である。 本発明の第３の実施の形態における並列抵抗ＲＰの抵抗値の変化に対応した過負荷閾値電圧ＶＰの変化の一例を示す図である。 図１２の平衡温度付近の拡大図である。 本発明の第３の実施の形態における並列抵抗ＲＰの抵抗値の変化に対応したチップサーミスタ電圧ＶＴの変化の一例を示す図である。 本発明の第４の実施の形態に係るモータ制御装置の概略を示す図である。 （Ａ）は第３の実施の形態におけるチップサーミスタと過負荷判定値出力部との接続を示す概略図であり、（Ｂ）は第４の実施の形態におけるチップサーミスタと過負荷判定値出力部との接続を示す概略図である。 本発明の第４の実施の形態でのチップサーミスタ温度に対するチップサーミスタ電圧ＶＴの変化の一例を示す図である。 インバータ回路とバッテリの負極との間の電流値に基づいてモータの過負荷を判定するモータ制御装置の一例を示す概略図である。

［第１の実施の形態］
図１は、本実施の形態に係るモータ制御装置を用いたモータユニット１０の構成を示す概略図である。図１の本実施の形態に係るモータユニット１０は、一例として車両用エアコンの送風に用いられる、いわゆるブロアモータのユニットである。

本実施の形態に係るモータユニット１０は、ステータ１４の外側にロータ１２が設けられた、アウターロータ構造の三相モータに係るものである。ステータ１４はコア部材に導線が巻かれた電磁石であって、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の三相を構成している。

ステータ１４のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各々は、後述するモータ制御装置２０の制御により、電磁石で発生する磁界の極性が切り替えられることにより、いわゆる回転磁界を発生する。

ロータ１２の内側（図示せず）にはロータマグネットが設けられており、ロータマグネットは、ステータ１４で生じた回転磁界に対応することにより、ロータ１２を回転させる。

ロータ１２にはシャフト１６が設けられており、ロータ１２と一体になって回転する。図１には示していないが、本実施の形態ではシャフト１６には、いわゆるシロッコファン等の多翼ファンが設けられ、当該多翼ファンがシャフト１６と共に回転することにより、車両用エアコンにおける送風が可能となる。

ステータ１４は、上ケース１８を介して、モータ制御装置２０に取り付けられる。モータ制御装置２０は、モータ制御装置２０の基板２２と、基板２２上の素子から生じる熱を放散するヒートシンク２４とを備えている。

ロータ１２、ステータ１４及びモータ制御装置２０を含んで構成されるモータユニット１０には、下ケース２８が取り付けられる。

図２は、本実施の形態に係るモータ制御装置の概略を示す図である。図２に記載のインバータ回路４０は、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）によってモータ５２のステータ１４のコイルに供給する電力をスイッチングする。例えば、インバータＦＥＴ４４Ａ、４４ＤはＵ相のコイル１４Ｕに、インバータＦＥＴ４４Ｂ、４４ＥはＶ相のコイル１４Ｖに、インバータＦＥＴ４４Ｃ、４４ＦはＷ相のコイル１４Ｗに、各々供給する電力のスイッチングを行う。

インバータＦＥＴ４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃの各々のドレインは、チョークコイル８２を介して車載のバッテリ８０の正極に接続されている。また、インバータＦＥＴ４４Ｄ、４４Ｅ、４４Ｆの各々のソースはバッテリ８０の負極に接続されている。

また、本実施の形態のモータ制御装置２０の基板上には、前述のインバータ回路４０に加え、コンパレータ５４、実回転数算出部５６、指令回転数算出部５８、スタンバイ回路６０、メイン電源通電部６２、通電制御駆動波形決定部６４、ＰＩ制御部６６、電圧補正部６８及びＦＥＴドライバ７０等が実装されている。

また、本実施の形態のモータ制御装置２０の基板上には、チョークコイル８２及び平滑コンデンサ８４Ａ、８４Ｂ等が実装され、さらにエアコンＥＣＵ（Electronic Control Unit）７８及びバッテリ８０が接続されている。チョークコイル８２及び平滑コンデンサ８４Ａ、８４Ｂはバッテリ８０と共に略直流電源を構成している。また、エアコンＥＣＵ７８は、車両用エアコンの電子制御ユニットであり、ユーザがエアコンＥＣＵ７８によりエアコンをオンにすると、モータ制御装置２０の制御により、モータ５２が作動する。また、ユーザが車両用エアコンの風量を調節する場合は、エアコンＥＣＵ７８を介してモータ５２（ロータ１２）の回転速度を指示するための信号が入力される。

本実施の形態では、シャフト１６と同軸に設けられたセンサマグネット１２Ａの磁界をホール素子１２Ｂが検出する。コンパレータ５４は、ホール素子１２Ｂのアナログ出力をデジタル信号に変換する装置であり、実回転数算出部は、コンパレータ５４が出力したデジタル信号に基づいてロータ１２の実回転速度を算出する。指令回転数算出部はエアコンＥＣＵ７８等からの指示に基づいた目標回転速度を算出する。本実施の形態では、目標回転速度は、略１０００〜５０００ｒｐｍである。

ＰＩ制御部６６は、指令回転数算出部５８が算出した目標回転速度と実回転数算出部５６が算出した実回転速度とから、実回転速度を目標回転速度に変化させる場合にステータ１４のコイルに印加する電圧をいわゆるＰＩ制御によって算出する。ＰＩ制御部６６は、目標回転速度と実回転速度との偏差と目標回転速度における電圧と実回転速度における電圧との偏差との比例関係基づいて目標回転速度における電圧を算出する偏差比例部６６Ｐを含む。また、ＰＩ制御部６６は、上記の比例関係のみでは残留偏差が生じる場合に、かかる残留偏差を偏差積分によって解消する偏差積分部６６Ｉを含む。電圧補正部６８は、ＰＩ制御部６６による算出結果に基づいて、ステータ１４のコイルに印加する電圧を補正する。

スタンバイ回路６０は、バッテリ８０から各部への電源供給を制御する回路である。また、メイン電源通電部６２は、スタンバイ回路６０の制御に従って、モータ制御装置への電源をオンにする。また、メイン電源通電部６２は、モータ５２の始動時、すなわちモータ５２を回転速度０ｒｐｍから回転させる場合に、論理和回路８６を介して強制５００ｒｐｍ指令部８８に指令を出す。強制５００ｒｐｍ指令部８８は、モータ５２の始動時には目標回転速度が所定の時間において５００ｒｐｍとなるように指令回転数算出部５８を制御し、指令回転数算出部５８は、５００ｒｐｍに係る信号をＰＩ制御部６６に出力する。なお、所定の時間は、一例として、５００〜１０００ｍ秒である。

所定の時間が経過後は、強制５００ｒｐｍ指令部による指令回転数算出部５８への制御は終了し、指令回転数算出部５８はエアコンＥＣＵ７８からの指示に基づいて算出した目標回転速度に係る信号をＰＩ制御部６６に出力する。

通電制御駆動波形決定部６４は、スタンバイ回路６０とメイン電源通電部６２を介して電源が供給されると、コンパレータ５４が出力したデジタル信号に基づいてロータ１２の位置を割り出し、ロータ１２の位置と指令回転数算出部５８が算出した目標回転速度とに基づいて、ステータ１４のコイルに印加する電圧の駆動波形を決定する。

ＦＥＴドライバ７０は、通電制御駆動波形決定部６４が決定した駆動波形と、電圧補正部６８が補正した電圧値とに基づいて、インバータ回路４０のスイッチングを制御するためのＰＷＭ信号を生成してインバータ回路４０に出力する。

また、本実施の形態に係るモータ制御装置２０の基板上には、抵抗Ｒ３を介して一端に制御電圧Ｖｃｃが印加されると共に他端が接地され、基板の温度を抵抗値として検知するチップサーミスタＲＴが実装されている。図３は、本実施の形態に係るモータ制御装置に用いられるチップサーミスタの温度特性の一例を示す図である。本実施の形態に用いられるチップサーミスタＲＴは温度の上昇に対して抵抗が減少するＮＴＣ (Negative Temperature Coefficient)サーミスタであり、図３に示したように、温度が上昇するにつれてチップサーミスタＲＴの抵抗値は減少する。なお、反転回路を併用することで、温度が上昇するにつれて抵抗値が増大するＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスタを使用してもよい。

チップサーミスタＲＴ及び抵抗Ｒ３は、一種の分圧回路を構成しており、抵抗Ｒ３と接続されているチップサーミスタＲＴの一端からは、チップサーミスタＲＴの抵抗値に基づいて変化する電圧が出力される。チップサーミスタＲＴの一端から出力された電圧は過熱状態判定部１０６において過熱判定値出力部１０４が出力する過熱判定値と比較され、チップサーミスタＲＴの一端から出力された電圧が過熱判定値以下の場合には、目標回転速度を強制的に０ｒｐｍとするように指令回転数算出部５８を制御する。前述のように、本実施の形態に係るチップサーミスタＲＴは、温度の上昇に対して抵抗が減少するタイプなので、抵抗Ｒ３とチップサーミスタＲＴとで構成された分圧回路の出力端でもあるチップサーミスタＲＴの一端から出力される電圧は、温度の上昇に応じて低下する。過熱状態判定部１０６は、チップサーミスタＲＴの一端から出力された電圧が過熱判定値以下の場合に回路が過熱していると判定する。過熱判定値は基板に実装される素子及びチップサーミスタＲＴの位置等によって変化するが、一例として１４５℃においてチップサーミスタＲＴと抵抗Ｒ３との分圧回路が出力する電圧である。

また、インバータＦＥＴ４４Ｄ、４４Ｅ、４４Ｆの各々のソースとバッテリ８０との間には電流検知部９４が設けられている。電流検知部９４は、抵抗値が０．２ｍΩ〜数Ω程度と小さいシャント抵抗９４Ａと、シャント抵抗９４Ａの電流値を検知し検知した電流値を増幅するアンプ９４Ｂとを含み、アンプ９４Ｂが出力した信号は、過負荷判定部９８と過電流判定部１０２とに各々入力される。過電流判定部１０２では、アンプ９４Ｂが出力した信号と過電流判定値出力部１００が出力した過電流判定値とを比較し、アンプ９４Ｂが出力した信号が過電流判定値以上の場合には強制的に電圧補正部６８の出力を停止させることにより、モータ５２の回転を停止させる。また、過負荷判定部９８は、アンプ９４Ｂが出力した信号と過負荷判定値出力部９６が出力した過負荷判定値とを比較し、アンプ９４Ｂが出力した信号が過負荷判定値以上の場合には、論理和回路８６を介して強制５００ｒｐｍ指令部８８に指令し、モータ５２の回転速度を強制的に所定の回転速度である５００ｒｐｍに低下させる制御をする。

本実施の形態では、過電流判定値は過負荷判定値を超える値であり、回路保護のために緊急にモータ５２の回転を停止させなければならない電流値である。過電流判定値及び過負荷判定値の具体的な数値は、モータ５２の仕様に左右されるので、設計時のシミュレーション及び実験を通じてモータの仕様ごとに個別具体的に決定する。なお、過電流判定値出力部１００及び過負荷判定値出力部９６の回路の構成は種々考えられるが、一例として、図６（Ａ）右に示したような分圧回路を用いる。

過電流状態と判定してモータ５２の回転を停止した後は、所定の時間ステータ１４のコイルへの電圧の印加を中断し、回路が焼損するのを防止する。所定の時間は、一例として１００ｍ秒であり、１００ｍ秒の間はコイルへの電圧の印加を中断する。その後電圧の印加を再開し、過電流判定値を超えていれば再度電圧の印加を中断する。それを所定回数繰り返す状態が継続したら、回路の焼損の虞が高いと判断して、再度の電圧の印加を中止する。

また、過負荷状態と判定してモータ５２の回転速度を５００ｒｐｍにした場合は、電流検知部９４が検知した電流値が過負荷判定値を下回るまでモータ５２の回転速度を５００ｒｐｍに制御する。電流検知部９４が検知した電流値が過負荷判定値を下回った後は、指令回転数算出部５８が算出した目標回転速度でモータ５２が回転するように、ステータ１４のコイルに印加する電圧を制御する。

図４は、本実施の形態に係るモータ制御装置における過負荷保護制御を示すフローチャートである。過負荷保護制御は、過負荷判定部９８が、電流検知部９４が検知した電流値が過負荷判定値以上と判定した時に開始され、ステップ４００でモータ５２の回転速度を５００ｒｐｍに制御する。ステップ４０２では、過負荷判定部９８において再び電流検知部９４が検知した電流値が過負荷判定値以上か否かを判定する。肯定判定の場合にはステップ４００に手順を戻し、モータ５２の回転速度を５００ｒｐｍとする制御を継続する。ステップ４０２で否定判定の場合には、ステップ４０４でモータ５２の回転速度が目標回転速度になるように制御して過負荷保護制御を終了する。

本実施の形態では、インバータ回路４０とバッテリ８０との間に設けた電流検知部９４が検知した電流値が所定の閾値以上であるか否かにより回路の過電流状態及び回路の過負荷状態を各々判定している。このように実測した電流値に基づいて回路の過電流状態及び過負荷状態を判定するので、回路の発熱状態から回路の過電流状態又は回路の過負荷状態を判定する場合に比べ、迅速な判定が可能になる。

さらに本実施の形態では、過電流状態ほど回路の電流値が大きくない過負荷状態の場合には、過負荷状態が解消するまでモータ５２を目標回転速度よりも低速な５００ｒｐｍで回転を継続させるので、過負荷状態であっても車両用エアコンの作動を継続できる。

［第２の実施の形態］
図５は、本発明の第２の実施の形態に係るモータ制御装置の概略を示す図である。図５では、前述の第１の実施の形態と同一の構成については同一の符号を付すと共に、第１の実施の形態と同一の構成についての詳細な説明は省略する。本実施の形態は、チップサーミスタＲＴの抵抗Ｒ３が接続された側の端（出力端）と過負荷判定値出力部９６の出力端とをブリッジ抵抗ＲＢを介して接続したブリッジ回路を構成している点が第１の実施の形態と相違する。ブリッジ回路を構成できるのであれば、ブリッジ抵抗ＲＢ以外にも導体又はダイオード等の他の接続手段を用いてもよい。

図６（Ａ）は、第１の実施の形態におけるチップサーミスタＲＴと過負荷判定値出力部９６とを示した概略図である。過負荷判定値出力部９６は、抵抗Ｒ１、Ｒ２を備え、制御電圧Ｖｃｃを過負荷閾値電圧ＶＰとして出力する分圧回路を構成している。チップサーミスタＲＴも温度によって抵抗値が変化する抵抗であり、抵抗Ｒ３と共に、制御電圧Ｖｃｃをチップサーミスタ電圧ＶＴとして出力する分圧回路を構成する。

図６（Ｂ）は本実施の形態におけるチップサーミスタＲＴと過負荷判定値出力部９６との接続を示す概略図である。過負荷判定値出力部９６及びチップサーミスタＲＴが各々分圧回路を構成するのは第１の実施の形態と同様であるが、本実施の形態では、双方の分圧回路をブリッジ抵抗ＲＢで接続している。

図６（Ａ）、（Ｂ）に示した各抵抗の抵抗値は、温度によって抵抗値が変化するチップサーミスタＲＴを除き、一例として下記の通りである。また、ブリッジ抵抗ＲＢは後述するように１０〜９０ｋΩの範囲で段階的に変更し、過負荷状態を解消するために最適な抵抗値を選択する。
Ｒ１：４９．９ｋΩ
Ｒ２：３０．１ｋΩ
Ｒ３：３．５７ｋΩ
ＲＢ：１０〜９０ｋΩ

図７は、本実施の形態に係るチップサーミスタＲＴと過負荷判定値出力部９６とのブリッジ回路における電流値、電圧値及び抵抗値の関係を示す概略図である。抵抗Ｒ１の抵抗値をＲ_１、抵抗Ｒ２の抵抗値をＲ_２、抵抗Ｒ３の抵抗値をＲ_３、チップサーミスタＲＴの抵抗値をＲ_Ｔ、ブリッジ抵抗ＲＢの抵抗値をＲ_Ｂとする。また、抵抗Ｒ１を流れる電流Ｉ１の電流値をＩ_１、ブリッジ抵抗ＲＢを流れる電流ＩＢの電流値をＩ_Ｂ、抵抗Ｒ３を流れる電流Ｉ３の電流値をＩ_３、過負荷閾値電圧ＶＰの電圧値をＶ_Ｐ、チップサーミスタ電圧ＶＴの電圧値をＶ_Ｔとすると、以下の式（１）〜（５）が導かれる。

また、図７より、Ｉ_３＝（Ｖｃｃ−Ｖ_Ｔ）/ Ｒ_３、Ｉ_Ｂ＝（Ｖ_Ｐ−Ｖ_Ｔ)/ Ｒ_Ｂであるから、これらＩ_３、Ｉ_Ｂを上記の式（５）に代入すると、以下の式（６）が得られる。

上記の式（６）と上記の式（１）〜（４）とから、以下の式（７）、（８）が得られる。

図８は、本実施の形態におけるブリッジ抵抗ＲＢの抵抗値の変化に対応した過負荷閾値電圧ＶＰの変化の一例を示す図である。上記の式（７）を用い、Ｖｃｃを５Ｖとして、ブリッジ抵抗ＲＢの抵抗値を１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０ｋΩ及びブリッジ抵抗ＲＢを実装しない場合の抵抗値無限大に各々変化させて過負荷閾値電圧ＶＰを算出している。

図８に示したように、ブリッジ抵抗ＲＢを実装しない無限大の場合に比して、チップサーミスタＲＴの温度が低い時は過負荷閾値電圧ＶＰが高く、チップサーミスタＲＴの温度が高い時は過負荷閾値電圧ＶＰが低くなる。本実施の形態に用いられるチップサーミスタＲＴは第１の実施の形態と同様に温度の上昇に対して抵抗が減少するＮＴＣサーミスタである。したがって、回路の温度が上昇しチップサーミスタＲＴの抵抗値が下がると、ブリッジ抵抗ＲＢを介して過負荷判定値出力部９６の電圧がチップサーミスタＲＴ側に分圧されやすくなり、過負荷閾値電圧ＶＰが低下する。

過負荷閾値電圧ＶＰが低下すれば、電流値である過負荷判定値も低下し、より迅速に過負荷の状態を判定できるようになる。特に過負荷は、回路の過熱に随伴する場合が多いので、チップサーミスタＲＴの温度が高い時に過負荷閾値電圧ＶＰが低下すると、高温時に過負荷閾値電圧ＶＰが低下しない場合よりも迅速に過負荷の状態を判定でき、回路の焼損をいち早く防止できる。

本実施の形態を車両用エアコンに実装する場合には、回路が焼損等しない安全な温度での過負荷閾値電圧ＶＰを図８の結果又は実験から求め、求めた過負荷閾値電圧ＶＰ以下となるブリッジ抵抗を選定することで、回路の焼損を防ぐ過負荷判定が可能となる。例えば、回路が焼損しない安全な温度が１４０℃であって、１４０℃で過負荷閾値電圧ＶＰを１．５Ｖ以下とする場合であれば、ブリッジ抵抗ＲＢの抵抗値を２０ｋΩとする。

図９は、本実施の形態におけるブリッジ抵抗ＲＢの抵抗値の変化に対応したチップサーミスタ電圧ＶＴの変化の一例を示す図であり、上記の式（８）を用いて算出されている。図９に示したように、ブリッジ抵抗ＲＢの値が変化しても、チップサーミスタ電圧ＶＴの値に大きな変化はなく、ブリッジ回路を構成した本実施の形態においても、過熱状態判定部１０６による回路の過熱状態の判定に支障はない。

以上説明したように、本実施の形態では、分圧回路を各々構成している過負荷判定値出力部９６とチップサーミスタＲＴとをブリッジ抵抗ＲＢで接続することにより、過負荷が生じやすい基板の温度が高い場合に、迅速に過負荷の状態を判定できるという効果を奏する。

［第３の実施の形態］
図１０は、本発明の第３の実施の形態に係るモータ制御装置の概略を示す図である。図１０では、前述の第１の実施の形態及び第２の実施の形態と同一の構成については同一の符号を付すと共に、第１の実施の形態及び第２の実施の形態と同一の構成についての詳細な説明は省略する。本実施の形態は、チップサーミスタＲＴに並列抵抗ＲＰを設けた点が第２の実施の形態と相違する。

図１１（Ａ）は、第２の実施の形態におけるチップサーミスタＲＴと過負荷判定値出力部９６との接続を示す概略図である。過負荷判定値出力部９６及びチップサーミスタＲＴが各々分圧回路を構成し、双方の分圧回路をブリッジ抵抗ＲＢで接続している。図１１（Ｂ）は本実施の形態におけるチップサーミスタＲＴと過負荷判定値出力部９６との接続を示す概略図である。過負荷判定値出力部９６及びチップサーミスタＲＴが各々分圧回路を構成し、双方の分圧回路をブリッジ抵抗ＲＢで接続している点は同様であるが、チップサーミスタＲＴに並列に接続された並列抵抗ＲＰが別途設けられている。

図１１（Ａ）に示した各抵抗の抵抗値は、前述の図６（Ｂ）と同一なので説明を省略する。図１１（Ｂ）に示した各抵抗の抵抗値は、温度によって抵抗値が変化するチップサーミスタＲＴを除き、一例として下記の通りである。また、並列抵抗ＲＰは後述するように１０〜９０ｋΩの範囲で段階的に変更し、過負荷状態を解消するために最適な抵抗値を選択する。
Ｒ１：４９．９ｋΩ
Ｒ２：３０．１ｋΩ
Ｒ３：３．５７ｋΩ
ＲＢ：２０ｋΩ
ＲＰ：１０〜９０ｋΩ

本実施の形態では、チップサーミスタＲＴ及び並列抵抗ＲＰを１つの合成抵抗とみなして、前述の式（７）、（８）を用いて過負荷閾値電圧ＶＰ及びチップサーミスタ電圧ＶＴを算出する。

図１２は、本実施の形態における並列抵抗ＲＰの抵抗値の変化に対応した過負荷閾値電圧ＶＰの変化の一例を示す図である。図１２では、ブリッジ抵抗ＲＢの抵抗値を２０ｋΩとし、並列抵抗ＲＰの抵抗値を１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０ｋΩ及び並列抵抗ＲＰを実装しない場合の抵抗値無限大に各々変化させて過負荷閾値電圧ＶＰを算出している。いずれの場合もブリッジ抵抗ＲＢを実装していないブリッジ無しの場合よりも高温域で過負荷閾値電圧ＶＰが低下しているが、ブリッジ無しの場合と過負荷閾値電圧ＶＰが同一となる温度である平衡温度と当該平衡温度以下の低温域での過負荷閾値電圧ＶＰとに差異が認められる。本実施の形態ではチップサーミスタＲＴに並列抵抗ＲＰを並列に接続することにより、チップサーミスタＲＴの温度による抵抗値の変化が並列抵抗ＲＰによって抑制される。その結果、平衡温度以下の低温域において、過負荷閾値電圧ＶＰが並列抵抗ＲＰなしの場合に比べて低くなる。低温域での過負荷閾値電圧ＶＰは、並列抵抗ＲＰの抵抗値が低くなるほど低くなり、ブリッジ抵抗ＲＢを実装しない場合の低温域での過負荷閾値電圧ＶＰに近づいていく。

ブリッジ抵抗ＲＢを実装すると、第２の実施の形態のように高温域において過負荷閾値電圧ＶＰを低下させることができる。しかしながら、低温域においては過負荷閾値電圧ＶＰがブリッジ抵抗ＲＢを実装していない場合よりも高くなり、低温域での過負荷判定の制御に支障をきたすおそれがある。本実施の形態では、平衡温度以下の低温域での過負荷閾値電圧ＶＰの上昇が抑制されるので、低温域での過負荷判定の制御に支障をきたすおそれを低減できる。

また、並列抵抗ＲＰの抵抗値が低いほど、平衡温度も低くなる。図１３は、図１２の平衡温度付近の拡大図である。図１３では、並列抵抗ＲＰを実装しない無限大の場合には平衡温度が１１０℃であるが、２０ｋΩの並列抵抗ＲＰを実装した場合には平衡温度が１０６℃、１０ｋΩの並列抵抗ＲＰを実装した場合には平衡温度が１０２℃になる。

ブリッジ抵抗ＲＢを実装した場合、並列抵抗ＲＰの有無に関わらず平衡温度以上では過負荷閾値電圧ＶＰがブリッジ無しの場合より低下するが、並列抵抗ＲＰの実装することで平衡温度も低下させることができる。平衡温度を低下させることにより、より低温の状態から過負荷閾値電圧ＶＰをブリッジ無しの場合よりも低くすることができ、回路の過熱による温度上昇に先だって迅速に過負荷状態を判定することができる。

図１４は、本実施の形態における並列抵抗ＲＰの抵抗値の変化に対応したチップサーミスタ電圧ＶＴの変化の一例を示す図である。並列抵抗ＲＰを実装すると低温域でチップサーミスタ電圧ＶＴが低下するが、本実施の形態では、１４５℃を過熱状態と判定する温度としているので、並列抵抗ＲＰを実装しても、過熱状態判定部１０６による回路の過熱状態の判定に支障はない。

以上説明したように、本実施の形態では、チップサーミスタＲＴに並列抵抗ＲＰを設けることにより、低温域において抵抗値が増大するチップサーミスタＲＴの特性を並列抵抗ＲＰによって緩和し、低温域での過負荷閾値電圧ＶＰの上昇が抑制される。従って、並列抵抗ＲＰを実装しない場合よりも低温域から過負荷閾値電圧ＶＰを低下させることができるので、回路の過熱による温度上昇に先だって迅速に過負荷状態を判定することができる。

［第４の実施の形態］
図１５は、本発明の第４の実施の形態に係るモータ制御装置の概略を示す図である。図１５では、前述の第１〜３の実施の形態と同一の構成については同一の符号を付すと共に、第１〜３の実施の形態と同一の構成についての詳細な説明は省略する。本実施の形態は、チップサーミスタＲＴ１とは別に、抵抗Ｒ４を介して一端に制御電圧Ｖｃｃが印加されると共に他端が接地され、基板の温度を抵抗値として検知するチップサーミスタＲＴ２を設けた点が第３の実施の形態と相違する。

本実施の形態に用いられるチップサーミスタＲＴ２は温度の上昇に対して抵抗が減少するＮＴＣサーミスタであり、抵抗Ｒ４と共に一種の分圧回路を構成する。また、抵抗Ｒ４に接続されているチップサーミスタＲＴ２の一端は、過熱状態判定部１０６に接続されている。

図１６（Ａ）は、第３の実施の形態におけるチップサーミスタＲＴと過負荷判定値出力部９６との接続を示す概略図である。図１６（Ｂ）は、本実施の形態におけるチップサーミスタＲＴ１と過負荷判定値出力部９６との接続を示す概略図である。図１６（Ｂ）では、過負荷判定値出力部９６及び図１６（Ａ）のチップサーミスタＲＴに相当するチップサーミスタＲＴ１が各々分圧回路を構成し、双方の分圧回路をブリッジ抵抗ＲＢで接続している点、及びチップサーミスタＲＴ１に並列に接続された並列抵抗ＲＰが別途設けられている点は、図１６（Ａ）と同じである。しかしながら、図１６（Ｂ）に示した本実施の形態では、チップサーミスタＲＴ１とは別個に設けられたチップサーミスタＲＴ２と抵抗Ｒ４とが分圧回路を構成している。また、チップサーミスタＲＴ２と抵抗Ｒ４とで構成された分圧回路から出力された電圧は、チップサーミスタ電圧ＶＴとして過熱状態判定部１０６に入力される。

過熱状態判定部１０６では、チップサーミスタＲＴ２が検知した温度が過熱状態判定値が示す温度以上の場合に前記モータが過熱状態であると判定する。例えば、チップサーミスタＲＴ２がＮＴＣサーミスタの場合、基板の温度が上昇するとチップサーミスタＲＴ２及び抵抗Ｒ４で構成された分圧回路が出力する電圧は低下する。したがって、過熱状態判定部１０６は、当該分圧回路から出力された電圧が過熱状態判定値の電圧以下の場合に、チップサーミスタＲＴ２が検知した温度が過熱状態判定値が示す温度以上であると判定する。

図１５及び図１６（Ｂ）に示したように、本実施の形態では、並列抵抗ＲＰが接続されたＲＴ１を含む回路から出力された電圧を過熱状態の判定には用いず、並列抵抗が接続されていないチップサーミスタＲＴ２を含む分圧回路が出力した電圧を過熱状態の判定に用いている。その結果、チップサーミスタＲＴ２と抵抗Ｒ４とで構成された分圧回路は並列抵抗ＲＰの影響を受けないので、第３の実施の形態のように低温域でチップサーミスタ電圧ＶＴが低下しない。

図１７は、本実施の形態でのチップサーミスタ温度に対するチップサーミスタ電圧ＶＴの変化の一例を示す図である。本実施の形態では、図１７に示したように、チップサーミスタ電圧ＶＴは、並列抵抗ＲＰの抵抗値に影響されない。従って、本実施の形態では、並列抵抗ＲＰの抵抗値を変更した場合に、チップサーミスタ電圧ＶＴの変化を考慮する必要がない。

以上説明したように、第３の実施の形態では、過負荷閾値電圧ＶＰを調整するために並列抵抗ＲＰの抵抗値を変更した場合に、チップサーミスタ電圧ＶＴも並列抵抗ＲＰの抵抗値によって変化するので、並列抵抗ＲＰの抵抗値を任意に変更することは困難である。しかしながら、本実施の形態では、上述のように、チップサーミスタ電圧ＶＴは並列抵抗ＲＰの影響を受けないので、過負荷閾値電圧ＶＰを調整するために並列抵抗ＲＰの抵抗値を任意に変更することが容易となる。

１０・・・モータユニット、１２・・・ロータ、１２Ａ・・・センサマグネット、１２Ｂ・・・ホール素子、１４・・・ステータ、１４Ｕ、１４Ｖ、１４Ｗ・・・コイル、１６・・・シャフト、１８・・・上ケース、２０・・・モータ制御装置、２２・・・基板、２４・・・ヒートシンク、２８・・・下ケース、４０・・・インバータ回路、４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ、４４Ｄ、４４Ｅ、４４Ｆ・・・インバータＦＥＴ、５２・・・モータ、５４・・・コンパレータ、５６・・・実回転数算出部、５８・・・指令回転数算出部、６０・・・スタンバイ回路、６２・・・メイン電源通電部、６４・・・通電制御駆動波形決定部、６６・・・ＰＩ制御部、６６Ｉ・・・偏差積分部、６６Ｐ・・・偏差比例部、６８・・・電圧補正部、７０・・・ドライバ、７８・・・エアコンＥＣＵ、８０・・・バッテリ、８２・・・チョークコイル、８４Ａ，８４Ｂ・・・平滑コンデンサ、８６・・・論理和回路、８８・・・強制５００ｒｐｍ指令部、９４・・・電流検知部、９４Ａ・・・シャント抵抗、９４Ｂ・・・アンプ、９６・・・過負荷判定値出力部、９８・・・過負荷判定部、１００・・・過電流判定値出力部、１０２・・・過電流判定部、１０４・・・過熱判定値出力部、１０６・・・過熱状態判定部、１３０・・・論理和回路、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ３，Ｒ４・・・抵抗、ＲＢ・・・ブリッジ抵抗、ＲＰ・・・並列抵抗、ＲＴ，ＲＴ１，ＲＴ２・・・チップサーミスタ、Ｖｃｃ・・・制御電圧、ＶＰ・・・・過負荷閾値電圧、ＶＴ・・・チップサーミスタ電圧

Claims (8)

1. 電源とモータのコイルに印加する電圧を生成するインバータ回路との間に流れる電流を検知する電流検知手段と、
   前記モータが過負荷か否かを判定するための過負荷判定値を出力する過負荷判定値出力手段と、
   前記電流検知手段が検知した電流値が前記過負荷判定値以上の場合に前記モータが過負荷であると判定する過負荷判定手段と、
   前記過負荷判定手段が前記モータが過負荷であると判定した場合に、前記モータの回転速度を所定の速度に低下させる制御を行う回転速度制御手段と、
   を備えたモータ制御装置。
2. 前記モータ又は回路基板の温度を検知する第１温度検知手段と、
   前記過負荷判定値出力手段が出力する過負荷判定値を調整するために前記第１温度検知手段の出力と前記過負荷判定値出力手段の出力とを接続する接続手段と、
   をさらに備えた請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記第１温度検知手段は、抵抗を介して一端に電圧が印加されると共に他端が接地され、温度が上昇するに従って抵抗値が低下するサーミスタであり、
   温度が上昇するに従って前記サーミスタの抵抗値が低下することに応じて前記過負荷判定値の電圧が前記接続手段を介して前記サーミスタ側に分圧されることにより前記過負荷判定値を調整する請求項２に記載のモータ制御装置。
4. 前記第１温度検知手段に並列に接続された抵抗をさらに備えた請求項３に記載のモータ制御装置。
5. 前記第１温度検知手段と独立して前記モータ又は回路基板の温度を検知する第２温度検知手段と、
   前記モータが過熱状態か否かを判定するための過熱状態判定値を出力する過熱状態判定値出力手段と、
   前記第２温度検知手段が検知した温度が前記過熱状態判定値が示す温度以上の場合に前記モータが過熱状態であると判定する過熱状態判定手段と、
   をさらに備えた請求項４に記載のモータ制御装置。
6. 前記第２温度検知手段は、温度に応じて抵抗値が変化するサーミスタである請求項５に記載のモータ制御装置。
7. 前記接続手段は一端が前記第１温度検知手段の出力に接続され、かつ他端が前記過負荷判定値出力手段の出力に接続された抵抗である請求項２〜６のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
8. 前記過負荷判定値を超える過電流判定値を出力する過電流判定値出力手段と、
   前記電流検知手段が検知した電流値が前記過電流判定値以上の場合に前記モータが過電流状態であると判定する過電流判定手段と、
   をさらに備え、
   前記回転速度制御手段は、前記過電流判定手段が前記モータが過電流状態であると判定した場合に、前記モータの回転を所定の時間停止する請求項１〜７のいずれか１項に記載のモータ制御装置。