JP2654685B2

JP2654685B2 - 自動車用空調装置のブロワモータ制御装置

Info

Publication number: JP2654685B2
Application number: JP8737489A
Authority: JP
Inventors: 伸一大井
Original assignee: Diesel Kiki Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1989-04-06
Filing date: 1989-04-06
Publication date: 1997-09-17
Anticipated expiration: 2012-09-17
Also published as: JPH02267020A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、自動車用空調装置のブロワモータ制御装
置、特にブロワモータとしてブラシレスモータを用いた
ものに関する。

（従来の技術）自動車用空調装置のブロワとしては、いわゆるシロッ
コファンをモータに取り付けた構成のものが用いられる
が、このシロッコファンを用いると、例えば空調ダクト
内の通気抵抗が比較的小さいベントモードから通気抵抗
が大きいデフロストモードへ変化すると、風量が低下す
ると共にモータの回転数は上昇するという特性を呈す
る。このため、上述のようにベントモードからデフロス
トモードにモード変化があった場合にモータの回転数を
一定にするような回転制御を行なうと、デフロストモー
ドでは却って風量が低下してしまうという好ましくない
結果を生ずる。

ところで、近年、自動車の長寿命化が進むなかで、車
室内の静粛化の要求が従来にも増して増大しており、ブ
ロワモータも騒音発生源としてこの静粛化の検討対象と
されている。しかし、従来のブラシを必要とするモータ
を用いる限りにおいては構造上、その騒音レベルの低下
にも限度がある。

このため、最近小型化、低コスト化が進みつつあるブ
ラシレスモータをブロワモータとして用いることが現実
化されるに至った。このブラシレスモータの回転制御と
しては、例えば特開昭58−36184号公報に示されるよう
に、ホール素子により検出したロータの回転数に比例す
る信号を電圧信号に変換して、この変換された電圧信号
と所定の基準電圧とを比較し、この二つの信号の差が一
定となるようにしたものや、特開昭58−54884号公報に
示されるように、回転数の増減に応じて電源電圧を上下
するようにしたもの等が公知となっている。

（発明が解決しようとする課題）しかし、上述のいずれの回転制御も回転数を一定とす
るためのものであるので、シロッコファンを用いるブロ
ワモータの制御としては先に述べた不都合を生じるの
で、不向きであるという問題点があった。

そこで、本発明は、上記従来例の問題点を解決し、通
風抵抗が変化しても必要以上の風量変化を抑えることの
できる自動車用空調装置のブロワモータ制御装置を提供
することを課題とするものである。

（課題を解決するための手段）しかして、本発明に係る自動車用空調装置のブロワモ
ータ制御装置は、第１図に示されるように、ブラシレス
モータから成るブロワモータ２の目標とする回転数を設
定する目標回転数設定手段100と、前記ブロワモータ２
の回転数を検出する回転検出手段110と、前記目標回転
数設定手段100の設定値と前記回転検出手段110の検出値
との差に応じて前記目標回転数設定手段100の出力信号
を補正する回転数補正手段120と、前記回転数補正手段1
20の出力信号に応じて前記ブロワモータを駆動する駆動
手段130とを具備するものである。

（作用）したがって、ブロワモータは、通気抵抗の変化がない
安定状態においては目標回転数設定手段の設定値に応じ
て駆動手段により駆動される一方、通気抵抗の変化に起
因して回転検出手段より検出される検出値に変化が生ず
ると、回転数補正手段により、検出値の変化に応じて目
標回転数設定手段の出力信号が風量変化を補うように補
正されるので、そのため、上記課題を達成できるもので
ある。

（実施例）以下、本発明に係る自動車用空調装置のブロワモータ
制御装置の実施例について図面により説明する。

まず、空調ダクト１の上流側に配されるブロワ２は、
シロッコファン2aを取り付けたブロワモータ2bより構成
されており、ブロワモータ2bとしてはブラシレスモータ
が用いられている。

ブラシレスモータは、図示しないが永久磁石から成る
ロータと回転磁界発生用の電機子巻線及びホール素子等
から構成される公知のもので、例えば本願出願人が先に
出願した実願昭63−97171号に開示したものと同等のも
のであれば、特に本装置において特別の構成を要する必
要はないものである。

３は、ブロワモータ2bの回転数を設定するための回転
数設定器で、可変抵抗器を用いて構成されているもので
ある。この回転数設定器３の摺動子3aに採り出される出
力電圧はA/D変換器４に印加され、デジタル信号に変換
されてマイクロコンピュータ５に入力されるようになっ
ている。

このマイクロコンピュータ５は、中央処理装置CPU、
読出し専用メモリROM、ランダムアクセスメモリRAM及び
入出力ポート等を有するそれ自体公知のものである。

さらに、マイクロコンピュータ５には前述したブロワ
モータ2b内部に設けられているホール素子（図示せ
ず。）の出力信号が入力されるようになっている。

そして、マイクロコンピュータ５は、前述したA/D変
換器４及びホール素子（図示せず。）からの入力信号を
基に、後述するプログラムに従ってブロワモータ2bの回
転制御に必要な制御信号を演算出力する。この出力され
た制御信号は、マイクロコンピュータ５の出力側に接続
されるD/A変換器６を介して、所定のアナログ信号とし
てモータ駆動回路７へ印加され、このモータ駆動回路７
の作動によりブロワモータ2bの駆動が制御されるように
なっている。

尚、上述したマイクロコンピュータ５は、通常自動車
用空調装置において図示されない他の機器の作動を制御
するためのものが併用される構成となっているが、ブロ
ワモータ制御に専用に設けたものでも良い。

次に、マイクロコンピュータ５におけるブロワモータ
2bの駆動制御について第３図に示される制御フローチャ
ートに従い説明する。

まず、マイクロコンピュータ５はステップ200より実
行を開始し、ステップ202へ進んで変数等の初期設定を
行なう。初期設定される変数等の代表的なものとしては
フラグF₁及びF₂があり、共に零に設定され次のステップ
204へ進む。

尚、ここでF₁は本プログラムの実行が装置起動直後の
初回かそれ以降のものかを判別するためのもので、二回
目以降の実行においては、“1"が設定されるものであ
る。また、F₂はブロワモータ2bの回転補正が行なわれて
いるか否かを判別するためのもので、補正を行っている
場合に“1"が設定されるものである。

ステップ204においては、空調装置の吹出モード即ち
図示しないモードドアが、例えばベントモード、デフロ
ストモード及びフートモード等のいずれの位置に設定さ
れているのか位置情報が所定数値の形式で変数MPの値と
して入力される。

尚、マイクロコンピュータ５を前述したように空調装
置全体の制御に用いられるものと併用すれば、上述のモ
ード位置の情報の入力処理はマイクロコンピュータ５内
部でメインプログラムから取り込むことで達成できるも
のである。

次にステップ206へ進み、回転数設定器３による設定
回転数Ｎφを入力し、その後ステップ208へ進む。

ステップ208においては、上述の設定回転数Ｎφに演
算定数K_Mを乗じたものを新たにＮφとして設定回転数の
補正を行なう。ここで、K_Mは吹出モードに応じて定まる
定数で、例えばデフロストモードで最大値、フートモー
ドで最小値、ベントモードで中間値という具合にそれぞ
れ設定されているものである。

ステップ208の後はステップ210へ進んでフラグF₁が零
か否かの判定を行ない、零である場合（YES）、即ち本
プログラムの処理が起動直後の初回のものである場合は
ステップ214へ、F₁が零でない場合（NO）にはステップ2
12へそれぞれ進む。

まず、ステップ214においては、フラグF₂が零か否か
を判別し、零の場合（YES）即ち後述するステップ220ま
たは254による回転数の補正が行われていない状態にお
いては、ステップ220へ進んで前述したステップ208で算
出された回転数に対応する制御信号がモータ駆動回路７
に印加され、ブロワモータ2bが駆動されることとなる。
ステップ220の後はステップ222へ進み、F₁へ“1"を設定
した後ステップ224へ進む。

一方、上述のステップ214においてF₂が零でないと判
定された場合（NO）、即ち回転数が後述するステップ25
4により補正されている場合にはステップ216へ進んで、
前述したステップ208で算出されたＮφに（N₁＋N₃）/N₁
を乗じたものを新たにＮφと設定し直す。ここで、N₁は
ステップ212で設定される目標回転数と称するもので、
通気抵抗の変化等が無くブロワモータ2bが安定に回転し
ている状態において、モータ駆動回路７の入力側に設定
される回転数で、実際にはこの回転数に相当する電圧信
号がD/A変換器６によって印加されるようになってい
る。また、N₃は通気抵抗の変化により風量変化が生じた
際に風量を元に戻すべくブロワモータ2bの回転数の補正
が行なわれる（後述するステップ254参照）が、この補
正される回転数に相当するもので補正回転数と称するも
のである。

第４図には、例えば吹出モードの変化等による空調ダ
クト１内の通気抵抗の変化に対する風量、モータ回転数
及びモータ印加電圧の関係が示されているが、同図
（ｂ）において一点鎖線が上述のN₁に、実線が上述のN₁
＋N₃にそれぞれ相当すると共に、点線は通気抵抗の変化
による風量が生じた際に検出されるモータ回転数N₂を示
している。

尚、このステップ216で上述のようにステップ254の補
正後でＮφを変えているのは、ステップ254で回転数をN
₃だけ補正したことに対応して設定回転数も同じ比率で
変えておかないと、この後で回転数設定器３によって設
定回転数が変更された場合にもN₃による補正の効果をそ
のまま接続できない結果を招くからである。

上述の演算の後は、ステップ218へ進んでF₂に零を設
定しステップ220へ進む。このステップ220においては、
前述したステップ216で演算されたＮφの値でブロワモ
ータ2bを駆動するべくモータ駆動回路７の入力にＮφに
相当する電圧が印加され、ブロワモータ2bが駆動され
る。このステップ220の後は前述したステップ222へ進
む。

一方、ステップ212においては、目標回転数N₁が設定
回転数Ｎφに一致しているか否かの判定を行ない、N₁＝
Ｎφの場合（NO）は前述したステップ214へそれぞれ進
む。

ステップ224ではホール素子の検出信号を基に現在の
実際のモータ回転数N₂を入力して、ステップ226へ進
む。ステップ226では、前述の入力されたモータ回転数
を変数N_2(a)へ設定してステップ228へ進み、タイマを作
動させて所定時間の間次の処理へ移るのを待ち、その後
ステップ230へ進む。

ステップ230では再びモータ回転数を検出し、ステッ
プ232へ進んで、この検出された値を変数N_2(b)へ設定
し、ステップ234へ進む。

ステップ234においては、上述したN_2(a)の値とN_2(b)
の値の差の絶対値が所定値αより小さいか否かを判定
し、所定値αより小さい場合（YES）はモータ回転が安
定しているとしてステップ236へ、それ以外（NO）は未
だ安定回転状態でないとして前述したステップ224へ進
む。

ステップ236においては、設定回転数Ｎφの値をN₁へ
設定してステップ238へ進み、F₂が零か否かの判定を行
なう。判定の結果、F₂＝０の場合（YES）はステップ240
を飛び越してステップ242へ進み、F₂＝０でない場合（N
O）はステップ240へ進み、前述したN₂とN₃との差を新た
にN₂に設定し直してステップ242へ進む。

ステップ242では、N₁とN₂との差の絶対値が所定値β
より小さいか否かを判定し、βより小さい場合（YES）
は、モータ回転の変化が比較的小で回転数の補正を行な
う必要がない状態であるとして、ステップ244へ進んで
目標回転数N₁を現在のままとしてブロワモータ2bの駆動
を続行する。そして、この後ステップ246へ進んでF₂に
零を設定した後前述したステップ204へ戻り、同ステッ
プ204以後の処理が繰り返されることとなる。

一方、ステップ242でNOと判定された場合には、ステ
ップ248へ進みN₁がN₂より大であるか否かを判定し、大
である場合（YES）はステップ250へ進み、N₁とN₂との差
に所定の演算係数K_Aを乗じたものをN₃に設定する。

そして、上述のステップ252又は前述のステップ250の
処理の後はステップ254へ進み、ステップ212で設定され
た目標回転数N₁に上述のステップ250又は252で演算され
たN₃を加算した値をモータ駆動回路７へ出力してブロワ
モータ2bを駆動する。即ち、この場合、具体的にはブロ
ワモータ2bの印加電圧は第４図（ｃ）に示されるよう
に、回転数を補正する前の目標回転数N₁に対する目標電
圧V₁（同図点線参照）からN₁＋N₃に対応した電圧V₂に変
えられることとなる。

そして、ステップ254の後は、ステップ256へ進んでF₂
に“1"を設定し、前述したステップ204へ戻る。

次に、上記構成における本装置の作用を総括的に述べ
れば、まず、図示されない始動スイッチの投入により本
装置が始動を開始し、このとき吹出モータはベントモー
ドで且つ回転数設定器３の設定は比較的低速回転数であ
ったとする。モータ駆動回路７の入力側にはステップ20
8で演算される設定回転数Ｎφに相当する電圧が印加さ
れ、ブロワモータ2bへ通電が行われて回転が始まる。始
動直後においては、モータ回転数は徐々にＮφへ向かっ
て変化してゆくので、ある程度回転が落ち着いたところ
でN₁にＮφを設定して、N1₁とN₂との差が許容範囲内で
あれば、以後マイクロコンピュータ５からモータ駆動回
路７へN₁が出力されてブロワモータ2bの駆動が行なわれ
ることとなる（ステップ224〜238、ステップ242〜246参
照）。

次に、目標回転数N₁で駆動されて安定している状態に
おいて、例えば吹出モードがデフロストモードに変化し
て風量が減少したとすると、この場合、モータ回転数は
通気抵抗が大きくなったことで上昇するが、さらに回転
を増して風量の減少を補償すべく直ちに回転数の補正が
行なわれる（ステップ254参照）。そして、この補正分N
₃に見合う分だけＮφを補正して（ステップ216）、この
Ｎφによりブロワモータ2bの駆動を行ない、回転数が安
定してきて実際のモータ回転数N₂とＮφとの差が許容範
囲となった後、上述した起動時と同様にN₁に設定された
Ｎφの値が新たな目標回転数として、マイクロコンピュ
ータ５からモータ駆動回路７へ出力されることとなる。

（発明の効果）以上述べたように、本発明においては、ブロワモータ
の目標回転数を回転数の変化に応じて風量変化が補償さ
れるように変えるようにしたので、通気抵抗が変化して
も風量が略一定に保たれ、空調フィーリングを損ねるこ
とがないという効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る自動車用空調装置のブロワモータ
制御装置の機能ブロック図、第２図は同上の装置の具体
構成例を示す構成図、第３図（ａ），（ｂ）は同上の装
置に用いられるマイクロコンピュータにおけるブロワモ
ータの駆動制御例を示すフローチャート、第４図
（ａ），（ｂ），（ｃ）は同上の装置における通気抵抗
の変化と風量、モータ回転数及びモータ印加電圧との関
係を示す特性線図である。２……ブロワ、2a……シロッコファン、2b……ブロワモ
ータ、３……回転数設定器、５……マイクロコンピュー
タ、100……目標回転数設定手段、110……回転検出手
段、120……回転数補正手段、130……駆動手段。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ブラシレスモータから成るブロワモータの
目標とする回転数を設定する目標回転数設定手段と、前記ブロワモータの回転数を検出する回転検出手段と、前記目標回転数設定手段の設定値と前記回転検出手段の
検出値との差に応じて前記目標回転数設定手段の出力信
号を補正する回転数補正手段と、前記回転数補正手段の出力信号に応じて前記ブロワモー
タを駆動する駆動手段とを具備することを特徴とする自
動車用空調装置のブロワモータ制御装置。