JP2016049952A

JP2016049952A - 車両用ブロアモータ制御装置

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Publication number: JP2016049952A
Application number: JP2014178210A
Authority: JP
Inventors: 幸人末廣; Yukito Suehiro; 秀宣鈴木; Hidenori Suzuki
Original assignee: Asmo Co Ltd
Current assignee: Asmo Co Ltd
Priority date: 2014-09-02
Filing date: 2014-09-02
Publication date: 2016-04-11
Anticipated expiration: 2034-09-02
Also published as: JP6398485B2

Abstract

【課題】過熱状態を解消するために回転速度を低下させる制御を行っている場合でも、ユーザの操作に基づく回転速度の変更が可能な車両用ブロアモータ制御装置を提供する。【解決手段】マイコン３２は、エアコンＥＣＵ８２を介して入力されたユーザのスイッチ操作による指令値に従ってモータ５２の回転速度を制御する。マイコン３２は、指令値に従ってモータ５２の回転速度を制御している際に、サーミスタ５４Ａによって回路の過熱を検知すると、モータ５２の回転速度を過熱状態が解消するまで所定の減速度で段階的に低下させる。また、マイコン３２は、入力された指令値が示す回転速度が、低下させた回転速度よりも低い場合には、当該指令値に従ってモータ５２の回転速度を制御する。【選択図】図２

Description

本発明は、車両用ブロアモータ制御装置に関する。

車両空調機用モータであるブロアモータ（以下、「モータ」と略記）の駆動制御を行う回路にはスイッチング素子としてＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等の半導体が実装されている。これらＦＥＴ等の半導体は、所定の温度以上になると損傷するおそれがある。

モータ又はモータの駆動制御を行う回路が過熱状態になった場合、モータの回転を一時的に低下させて、過熱状態を解消することが行われている。例えば、特許文献１には、モータ又は回路が過熱状態になった場合、段階的にモータの回転速度を低下させて、過熱状態を解消するオートエアコンの風量制御方法の発明が開示されている。

特開２００６−１６８５６５号公報

しかしながら、特許文献１に記載のオートエアコンの風量制御方法は、過熱状態を解消するために、モータの回転速度を段階的に低下させる制御を実行している場合には、ユーザによるエアコンの風量変更の操作を受け付けないという問題があった。

図５は、過熱状態になったモータの回転制御におけるモータ回転速度９０及びユーザの操作によるモータの回転速度の指令値であるユーザ指定速度９２の各々の変化の一例を示した概略図である。図５では、時刻ｔ１でサーミスタ等によって過熱状態を検出すると、時刻ｔ１から△Ｔ１後の時刻ｔ２でモータの回転速度を一段階低下させている。

時刻ｔ３でユーザのエアコンの設定温度を高くする又はエアコンの風量を低下させる等の操作により、ユーザ指定速度９２が下げられたが、モータの制御回路は段階的に回転速度を低下させる制御を優先するので、ユーザ指定速度９２が回転速度を低下させるものであっても受け付けない。

時刻ｔ１から△Ｔ２後の時刻ｔ４には、時刻ｔ４から△Ｔ１後の時刻ｔ５にかけてモータ回転速度９０をもう一段階低下させ、時刻ｔ６には、時刻ｔ６から△Ｔ１後の時刻ｔ７にかけてモータ回転速度９０をさらに一段階低下させているが、ユーザ指定速度９２に対応した制御は行われないという問題があった。

本発明は上記に鑑みてなされたもので、過熱状態を解消するために回転速度を低下させる制御を行っている場合でも、ユーザの操作に基づく回転速度の変更が可能な車両用ブロア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記載の車両用ブロアモータ制御装置は、モータ又は回路の過熱状態を検知する過熱状態検知部と、ユーザの操作に基づいて前記モータの回転速度の指令値を出力するスイッチと、前記指令値に従って前記モータの回転速度を制御すると共に、制御中に前記過熱状態検知部が過熱状態を検知した場合には、前記モータの回転速度を前記過熱状態が解消するまで所定の減速度で段階的に低下させ、前記スイッチから入力された指令値が示す回転速度が現在の回転速度よりも低い場合には、前記指令値に従って前記モータの回転速度を制御する制御部と、を含む。

この車両用ブロアモータ制御装置は、過熱状態を解消するために回転速度を低下させた後に入力されたユーザ操作に基づく指令値が示す回転速度が、現在の回転速度よりも低い場合には、入力された指令値に従ってモータの回転速度を制御する。その結果、過熱状態を解消するために回転速度を低下させる制御を行っている場合でも、ユーザの操作に基づく回転速度の変更が可能となる。

請求項２記載の車両用ブロアモータ制御装置は、請求項１記載の車両用ブロアモータ制御装置において、前記モータは車両用空調機の送風に用いられ、前記スイッチは、前記車両用空調機の風量を低下させる指令を出力し、前記制御部は、前記風量を低下させる指令に含まれた前記モータの回転速度の指令値が、前記過熱状態検知部が過熱状態を検知した場合に低下させた回転速度よりも低いときに、前記風量を低下させる指令に含まれた前記モータの回転速度の指令値に従って前記モータの回転速度を制御する。

この車両用ブロアモータ制御装置によれば、過熱状態を解消するために回転速度を低下させる制御を行っている場合でも、車両用空調機の風量を低下させる操作が可能となる。

請求項３記載の車両用ブロアモータ制御装置は、請求項２記載の車両用ブロアモータ制御装置において、前記スイッチは、前記車両用空調機の設定温度を高くする指令を出力し、前記制御部は、前記車両用空調機の設定温度を高くする指令に含まれた前記モータの回転速度の指令値が、前記過熱状態検知部が過熱状態を検知した場合に低下させた回転速度よりも低いときに、前記車両用空調機の設定温度を高くする指令に含まれた前記モータの回転速度の指令値に従って前記モータの回転速度を制御する。

この車両用ブロアモータ制御装置によれば、過熱状態を解消するために回転速度を低下させる制御を行っている場合でも、車両用空調機の設定温度を高くする操作が可能となる。

本発明の実施の形態に係る車両用ブロア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。本発明の実施の形態に係る車両用ブロアモータ制御装置の概略を示す図である。本発明の実施の形態に係る車両用ブロアモータ制御装置の過熱状態でのモータの回転制御におけるモータ回転速度及びユーザの操作によるモータの回転速度の指令値であるユーザ指定速度の各々の変化の一例を示した概略図である。本発明の実施の形態に係る車両用ブロアモータ制御装置の、過熱状態検出時の減速処理の一例を示すフローチャートである。過熱状態になったモータの回転制御におけるモータ回転速度及びユーザの操作によるモータの回転速度の指令値であるユーザ指定速度の各々の変化の一例を示した概略図である。

図１は、本実施の形態に係る車両用ブロアモータ制御装置２０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、一例として車載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、後述する車両用ブロアモータ制御装置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、車載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、車両用ブロアモータ制御装置２０に取り付けられる。車両用ブロアモータ制御装置２０は、車両用ブロアモータ制御装置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及び車両用ブロアモータ制御装置２０を含んで構成されるモータユニット１０には、下ケース６０が取り付けられる。

図２は、本実施の形態に係る車両用ブロアモータ制御装置２０の概略を示す図である。インバータ回路４０は、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、ノイズ除去用のチョークコイル４６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、逆接防止ＦＥＴ４８を介してバッテリ８０の負極に接続されている。

本実施の形態では、シャフト１６と同軸に設けられたロータマグネット１２Ａ又はセンサマグネットの磁界をホール素子１２Ｂが検出する。マイコン３２は、ホール素子１２Ｂにより検出された磁界に基づいてロータ１２の回転速度及び位置（回転位置）を検出し、ロータ１２の回転速度及び回転位置に応じてインバータ回路４０のスイッチングの制御を行う。

マイコン３２には、エアコンのスイッチ操作に対応してエアコンを制御するエアコンＥＣＵ８２からのロータ１２の回転速度に係る速度指令値を含む制御信号が入力される。また、マイコン３２には、サーミスタ５４Ａと抵抗５４Ｂとで構成された分圧回路５４と、インバータ回路４０とバッテリ８０の負極との間に設けられた電流センサ５６とが接続されている。エアコンのスイッチ操作には種々の場合があるが、モータ５２の回転を低下させる操作には、エアコンの風量を低下させる操作及びエアコンの設定温度を高くする操作等がある。本実施の形態では、エアコンの風量を低下させるスイッチ操作及びエアコンの設定温度を高くするスイッチ操作が行われると、エアコンＥＣＵは、モータ５２の回転速度を低下させる指令をマイコン３２に出力する。

分圧回路５４を構成するサーミスタ５４Ａは、回路の基板２２の温度に応じて抵抗値が変化するので、分圧回路５４が出力する信号の電圧は基板２２の温度に応じて変化する。マイコン３２は、分圧回路５４から出力される信号の電圧の変化に基づいて、基板２２の温度を算出する。本実施の形態では、便宜上、分圧回路５４から出力される信号をサーミスタ５４Ａの検知結果に基づく信号とする。また、本実施の形態では、サーミスタ５４Ａの検知結果に基づいて算出された回路の基板２２の温度を、サーミスタ５４Ａが検知した回路の基板２２の温度とする。

電流センサ５６は、例えば、シャント抵抗５６Ａとシャント抵抗５６Ａの両端の電位差を増幅するアンプ５６Ｂとを有している。マイコン３２は、アンプ５６Ｂが出力した信号に基づいて、インバータ回路４０の電流を算出する。

本実施の形態では、サーミスタ５４Ａからの信号、電流センサ５６が出力した信号、及びホール素子１２Ｂが出力した信号は、マイコン３２内の温度保護制御部６２に入力される。温度保護制御部６２は、各々入力された信号に基づいて基板２２の素子の温度、インバータ回路４０の電流、及びロータ１２の回転速度等を算出する。また、温度保護制御部６２には、電源であるバッテリ８０が接続されており、温度保護制御部６２は、バッテリ８０の電圧を電源電圧として検知する。

エアコンＥＣＵ８２からの制御信号は、マイコン３２内の速度制御部６４に入力される。速度制御部６４には、ホール素子１２Ｂが出力した信号も入力される。速度制御部６４は、エアコンＥＣＵ８２からの制御信号並びにホール素子１２Ｂからの信号に基づくロータ１２の回転速度及び回転位置に基づいて、インバータ回路４０のスイッチングの制御に係るＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御のデューティ比を算出する。

速度制御部６４が算出したデューティ比を示す信号は、ＰＷＭ出力部６６と温度保護制御部６２とに入力される。温度保護制御部６２は、基板２２の素子の温度、ロータ１２の回転速度及び車両用ブロアモータ制御装置２０の回路の負荷に基づいて、速度制御部６４が算出したデューティ比を補正して、速度制御部６４にフィードバックする。回路の負荷は、例えば、インバータ回路４０の電流、電源電圧又はインバータ回路４０が生成した電圧のデューティ比である。本実施の形態では、インバータ回路４０が生成した電圧のデューティ比はＰＷＭ出力部６６がインバータ回路４０に生成させる電圧のデューティ比と同じである。図２に示したように、ＰＷＭ出力部６６がインバータ回路４０に生成させる電圧のデューティ比を示す信号は、温度保護制御部６２にも入力されている。

また、温度保護制御部６２には、記憶装置であるメモリ６８が接続されている。メモリ６８には、例えば、過熱状態の場合に、モータ５２の回転速度を低下させるためのプログラム等が記憶されている。

速度制御部６４は、温度保護制御部６２による補正を、例えばＰＩ制御（Proportional Integral Controller）等によって自身が算出したデューティ比にフィードバックし、当該フィードバックを行ったデューティ比を示す信号をＰＷＭ出力部６６に出力する。ＰＷＭ出力部６６は、入力された信号が示すデューティ比の電圧を生成するようにインバータ回路４０のスイッチングを制御する。

続いて、本実施の形態に係る車両用ブロアモータ制御装置２０の作用並びに効果について説明する。図３は、本実施の形態に係る車両用ブロアモータ制御装置２０の過熱状態でのモータの回転制御におけるモータ回転速度９４及びユーザの操作によるモータの回転速度の指令値であるユーザ指定速度９６の各々の変化の一例を示した概略図である。

図３では、時刻ｔ１でサーミスタ等によって過熱状態を検出すると、ユーザの操作とは関係なく、時刻ｔ１から△Ｔ３後の時刻ｔ２でモータの回転速度を所定の減速度で一段階低下させている。所定の減速度は、エアコンの機種等によって異なるが、一例として、一段階当り５００〜１０００ｒｐｍである。

時刻ｔ３でエアコンの設定温度を高くする又はエアコンの風量を低下させる等のユーザのスイッチ操作により、ユーザ指定速度９６が下げられると、下げられたユーザ指定速度９６が、時刻ｔ２で下げられたモータ回転速度９４未満か否かが判定される。そして、ユーザ指定速度９６がモータ回転速度９４未満の場合には、モータ回転速度９４はユーザ指定速度９６まで下げられる。

なお、ユーザ指定速度９６がモータ回転速度９４以上の場合には、図３の太い破線で示したように時刻ｔ４までモータ回転速度９４は維持される。時刻ｔ１から△Ｔ４後の時刻ｔ４から時刻ｔ５にかけてモータ回転速度９４をもう一段階低下させ、時刻ｔ６から時刻ｔ７にかけてモータ回転速度９４をさらに一段階低下させている。

図３でユーザ指定速度９６がモータ回転速度９４以上の場合には、サーミスタ５４Ａが検知した温度が所定の閾値未満になった等により、過熱状態が解消したと判定されるまで段階的にモータ回転速度９４を低下させることにより、過熱状態を解消する。なお、モータ回転速度９４を段階的に低下させて、モータ回転速度９４が下限値に達しても過熱状態が解消しない場合には、モータ５２の回転を過熱状態が解消するまで下限値の回転速度で回転させる。なお、下限値は、一例として、１０００ｒｐｍである。

図４は、本実施の形態に係る車両用ブロアモータ制御装置２０の、過熱状態検出時の減速処理の一例を示すフローチャートである。ステップ４００では、ユーザのスイッチ操作に基づいてエアコンＥＣＵ８２から入力された指令からユーザ指定速度９６を抽出する。ユーザのスイッチ操作は、例えば、エアコンの風量又はエアコンの設定温度を変更するものである。ユーザによってエアコンの風量を低下させるスイッチ操作が行われた場合、マイコン３２は、低下させる風量に応じた回転速度をユーザ指定速度９６とする。また、ユーザによってエアコンの設定温度を高くするスイッチ操作が行われた場合、マイコン３２は、設定温度の変更に伴って低下させる風量に応じた回転速度をユーザ指定速度９６とする。本実施の形態では、ステップ４００で抽出したユーザ指定速度９６が、モータ５２の現在の回転速度よりも低い場合には、マイコン３２は、当該ユーザ指定速度９６を指令値とし、当該指令値に従ってモータ５２の回転速度を制御する。

ステップ４０２では、サーミスタ５４Ａが検知した温度に基づいて、システムの過熱状態の有無を判定する。ステップ４０２で肯定判定の場合には、ステップ４０４でユーザ指定速度９６がモータ回転速度９４未満か否かを判定し、肯定判定の場合には、ステップ４０６でモータ回転速度９４をユーザ指定速度９６まで減速する。さらにステップ４０８では、サーミスタ５４Ａが検知した温度が所定の閾値を下回った等により過熱状態が解消したか否かを判定して、肯定判定の場合には処理をリターンする。

ステップ４０４で否定判定の場合には、ステップ４１０で、図３の時刻ｔ１、ｔ２でのようにモータ回転速度９４を所定の減速度で一段階減速させ、ステップ４０８で過熱状態が解消したか否かを判定する。ステップ４０８で肯定判定の場合には処理をリターンし、ステップ４０８で否定判定の場合にはステップ４１２でモータ回転速度９４が下限値以下か否かを判定する。ステップ４１２で肯定判定の場合には、ステップ４１４でモータ回転速度９４を下限値で保持させてリターンする。また、ステップ４１２で否定判定の場合には、現在制御中のモータ回転速度でリターンする。

なお、ステップ４０２で否定判定の場合には、ステップ４１６で、ユーザ指定速度９６に基づいてモータ回転速度９４を制御する通常のモータの回転速度の制御を実行し、処理をリターンする。

以上、説明したように本実施の形態は、ユーザの指定速度に応じた回転速度になるようにモータ５２の回転速度を制御している状態で、モータ５２又は基板２２の過熱状態が検出された場合には、過熱状態が解消されるまで、段階的にモータ５２の回転速度が減速される。

また、モータ５２の回転速度を段階的に減速している状態で、ユーザの指定速度が現在のモータ回転速度より低い回転速度に変更されると、ユーザの指定速度に応じた回転速度になるようにモータ５２の回転速度が減速される。

なお、モータ５２の回転速度を段階的に減速している状態で、ユーザの指定速度が現在のモータ回転速度より高い回転速度に変更されても、モータ５２の回転速度を段階的に減速する制御が優先される。

そして、過熱状態が解消されると、再度、ユーザの指定速度に応じた回転速度になるようにモータ５２の回転速度が制御される。

１０…モータユニット、１２…ロータ、１２Ａ…ロータマグネット、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…車両用ブロアモータ制御装置、２２…基板、２４…ヒートシンク、３２…マイコン、４０…インバータ回路、４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄ，４４Ｅ，４４Ｆ…インバータＦＥＴ、４６…チョークコイル、４８…逆接防止ＦＥＴ、５２…モータ、５４…分圧回路、５４Ａ…サーミスタ、５４Ｂ…抵抗、５６…電流センサ、５６Ａ…シャント抵抗、５６Ｂ…アンプ、６０…下ケース、６２…温度保護制御部、６４…速度制御部、６６…ＰＷＭ出力部、６８…メモリ、８０…バッテリ、８２…エアコンＥＣＵ、９０…モータ回転速度、９２…ユーザ指定速度、９４…モータ回転速度、９６…ユーザ指定速度

Claims

モータ又は回路の過熱状態を検知する過熱状態検知部と、
ユーザの操作に基づいて前記モータの回転速度の指令値を出力するスイッチと、
前記指令値に従って前記モータの回転速度を制御すると共に、制御中に前記過熱状態検知部が過熱状態を検知した場合には、前記モータの回転速度を前記過熱状態が解消するまで所定の減速度で段階的に低下させ、前記スイッチから入力された指令値が示す回転速度が現在の回転速度よりも低い場合には、前記指令値に従って前記モータの回転速度を制御する制御部と、
を含む車両用ブロアモータ制御装置。
前記モータは車両用空調機の送風に用いられ、
前記スイッチは、前記車両用空調機の風量を低下させる指令を出力し、
前記制御部は、前記風量を低下させる指令に含まれた前記モータの回転速度の指令値が、前記過熱状態検知部が過熱状態を検知した場合に低下させた回転速度よりも低いときに、前記風量を低下させる指令に含まれた前記モータの回転速度の指令値に従って前記モータの回転速度を制御する請求項１記載の車両用ブロアモータ制御装置。
前記スイッチは、前記車両用空調機の設定温度を高くする指令を出力し、
前記制御部は、前記車両用空調機の設定温度を高くする指令に含まれた前記モータの回転速度の指令値が、前記過熱状態検知部が過熱状態を検知した場合に低下させた回転速度よりも低いときに、前記車両用空調機の設定温度を高くする指令に含まれた前記モータの回転速度の指令値に従って前記モータの回転速度を制御する請求項２記載の車両用ブロアモータ制御装置。