JP3986833B2 - ブラシレスモータの駆動制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブラシレスモータの回転速度をＰＷＭ（パルス幅変調）により制御する駆動制御装置に関し、特に、車両用空調装置の電動圧縮機に内蔵されたブラシレスモータの回転速度制御に有用な駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用空調装置には、エンジンの回転力をその動力源とするものと、バッテリー等の直流電源の電力をその動力源とするものとがある。後者の空調装置は一般にブラスレスモータ内蔵の電動圧縮機が用いられていて、このブラシレスモータはインバータ回路により変換されたパルス列状の疑似交流電圧によって駆動され、その回転速度は前記疑似交流電圧のデューティ比を変えて供給実効電圧を変化させる方法、即ち、ＰＷＭ（パルス幅変調）により制御されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両に搭載されたバッテリー等の直流電源は電気的負荷との関係において電圧変動を生じ易く、例えば、走行用モータを有する電気自動車やハイブリットカー等の車両では、加速時に走行用モータに大きな負荷電流が流れるため直流電源電圧が急激に下降し、逆に減速時に走行用モータからの回生電流によって直流電源電圧が急激に上昇する現象を生じる。
【０００４】
特許第３０８４９４１号公報には、前記のＰＷＭ制御に関し、電動圧縮機（ブラシレスモータ）の始動から所定時間に達するまでの間、または、電動圧縮機（ブラシレスモータ）の始動から所定回転速度に達するまでの間、検出された直流電源電圧に応じて前記疑似交流電圧のデューティ比を補正、具体的には、検出された直流電源電圧×デューティ比＝所定実効電圧となるようにデューティ比を補正するようにした制御装置が開示されている。
【０００５】
しかし、前記の制御方法を実現する場合、直流電源電圧の変動を認識してからデューティ比を補正するまでに制御装置の処理速度等に依存する時間差が生じるし、また、直流電源電圧が連続して上昇し続けるときや下降し続けるときには、１回目のデューティ比補正から２回目のデューティ比補正が行われる間にも制御装置の制御装置の処理速度等に依存する時間差が生じる。
【０００６】
つまり、前記の制御方法は、直流電源電圧が変動したときに変動後或いは変動中の電圧に基づいてブラシレスモータへの供給実効電圧が所定値となるようにデューティ比を補正するものであり、前記の時間差において生じる電圧変動がデューティ比の補正に何ら反映されないことから、補正デューティ比として適正な値を得ることが困難であり、結果としてブラシレスモータに回転速度変動や過電流やトルク不足といった不具合を生じ得る。また、直流電源電圧の変動が高負荷時（デューティ比が大きいとき）に発生すると、インバータ回路を構成する半導体スイッチング素子にその許容電流を越える電流が流れて同素子に破壊を生じる恐れがある。
【０００７】
本発明は前記事情に鑑みて創作されたもので、その目的とするところは、直流電源電圧の変動に伴うＰＷＭ制御上のデューティ比補正を適切に行ってブラシレスモータを安定な状態で動作できるブラシレスモータの駆動制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は、直流電源電圧をパルス列状の疑似交流電圧に変換してブラシレスモータに供給しブラシレスモータの回転速度をＰＷＭにより制御する駆動制御装置であって、直流電源の電圧を検出する電圧検出手段と、直流電源の電圧を周期的にサンプリングする電圧サンプリング手段と、サンプリング結果に基づいて直流電源電圧の変動を監視し、直流電源電圧の上昇量或いは下降量が判定基準値よりも大きいときにはブラシレスモータへの供給実効電圧が実質的に維持されるように前記疑似交流電圧のデューティ比を補正するデューティ比補正手段と、判定基準値を超える電圧上昇或いは電圧下降が２回以上連続して生じたときには２回目以降の上昇または下降に対するデューティ比補正を行わずに１回目に補正したデューティ比を保持するデューティ比保持手段とを備えることをその特徴とする。
【０００９】
この駆動制御装置によれば、サンプリング結果に基づいて直流電源電圧の変動を監視し、直流電源電圧の上昇量或いは下降量が判定基準値よりも大きいときにはブラシレスモータへの供給実効電圧が実質的に維持されるように前記疑似交流電圧のデューティ比を補正すると共に、判定基準値を超える電圧上昇或いは電圧下降が２回以上連続して生じたときには２回目以降の上昇または下降に対するデューティ比補正を行わずに１回目に補正したデューティ比を保持することができる。
【００１０】
また、本発明は、直流電源電圧をパルス列状の疑似交流電圧に変換してブラシレスモータに供給しブラシレスモータの回転速度をＰＷＭにより制御する駆動制御装置であって、直流電源の電圧を検出する電圧検出手段と、直流電源の電圧を周期的にサンプリングする電圧サンプリング手段と、サンプリング結果に基づいて直流電源電圧の変動を監視し、直流電源電圧の上昇量或いは下降量が判定基準値よりも大きいときにはそのときのブラシレスモータの負荷トルクを求めてこの負荷トルクに応じて前記疑似交流電圧のデューティ比を補正するデューティ比補正手段と、判定基準値を超える電圧上昇或いは電圧下降が２回以上連続して生じたときには２回目以降の上昇または下降に対するデューティ比補正を行わずに１回目に補正したデューティ比を保持するデューティ比保持手段とを備えることをその特徴とする。
【００１１】
この駆動制御装置によれば、サンプリング結果に基づいて直流電源電圧の変動を監視し、直流電源電圧の上昇量或いは下降量が判定基準値よりも大きいときにはそのときのブラシレスモータの負荷トルクを求めてこの負荷トルクに応じて前記疑似交流電圧のデューティ比を補正すると共に、判定基準値を超える電圧上昇或いは電圧下降が２回以上連続して生じたときには２回目以降の上昇または下降に対するデューティ比補正を行わずに１回目に補正したデューティ比を保持することができる。
【００１４】
本発明の前記目的とそれ以外の目的と、構成特徴と、作用効果は、以下の説明と添付図面によって明らかとなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
［参考形態］
図１及び図２は本発明の参考形態を示すもので、図１は駆動制御装置の構成図、図２は駆動制御のフローチャートである。
【００１６】
図１における符号１は車両に搭載された空調装置の電動圧縮機で、３相巻線型のブラシレスモータ（ブラシレスＤＣモータ）１ａを内蔵している。符号２は車両に搭載されたバッテリーで、ブラシレスモータ１ａ以外の電気機器の直流電源としても使用されている。符号３はインバータ回路で、６個の半導体スイッチング素子３ａ１〜３ａ６を備えるスイッチング回路３ａと、スイッチング回路３ａにスイッチング素子駆動信号を送出するスイッチング素子駆動回路３ｂとを備えている。符号４は電圧検出回路で、バッテリー２の直流電圧を検出する。
【００１７】
符号５はマイクロコンピュータ構成の制御回路で、前記空調装置によって車内空調を行うときにブラシレスモータ１ａに対して通常の速度制御（空調負荷に応じた速度制御）を行うための適切なデューティ比を演算するプログラムをＲＯＭに記憶している。この制御回路は、前記プログラムにより演算された所定のデューティ比をそのまま、または、バッテリー２の電圧変動に応じて補正した上でスイッチング素子駆動回路３ｂに送出する。
【００１８】
バッテリー２からの直流電圧は前記のデューティ比に基づきインバータ回路３によってパルス列状の疑似交流電圧に変換されてからブラシレスモータ１ａに供給され、ブラシレスモータ１ａの回転速度はＰＷＭ（パルス幅変調）により制御される。
【００１９】
図２に示すように、前記空調装置によって車内空調を行っているときには、バッテリー２の直流電圧Ｖを電圧検出回路４を通じて周期的に、例えば、０．５秒毎にサンプリングする（ステップＳ１１，Ｓ１６）。
【００２０】
そして、サンプリングされた電圧値をＶ１とし、前回のサンプリング時の電圧値をＶ２とした上で（ステップＳ１２，Ｓ１３）、Ｖ１−Ｖ２＞Ｖｃ１であるか否かと、Ｖ２−Ｖ１＞Ｖｃ２であるか否かを判定する（ステップＳ１４，Ｓ１７）。ちなみに、Ｖｃ１は電圧上昇量の判定基準値であり、Ｖｃ２は電圧下降量の判定基準値である。
【００２１】
ステップＳ１４でＶ１−Ｖ２＞Ｖｃ１の関係を満足しているとき、即ち、直流電圧Ｖ１の上昇量が判定基準値Ｖｃ１よりも大きいときには、通常の速度制御を行うための所定のデューティ比に対してデューティ比を低くする補正を行い、ステップＳ１６に移行する（ステップＳ１５）。
【００２２】
一方、ステップＳ１７でＶ２−Ｖ１＞Ｖｃ２の関係を満足しているとき、即ち、直流電圧Ｖ１の下降量が判定基準値Ｖｃ２よりも大きいときには、通常の速度制御を行うための所定のデューティ比に対してデューティ比を高くする補正を行い、ステップＳ１６に移行する（ステップＳ１８）。
【００２３】
他方、ステップＳ１４でＶ１−Ｖ２＞Ｖｃ１の関係を満足しておらず、且つ、ステップＳ１７でＶ２−Ｖ１＞Ｖｃ２の関係を満足していないときには、通常の速度制御を行うための所定のデューティ比に対して特段補正を行うことなく、ステップＳ１６に移行する（ステップＳ１９）。
【００２４】
ここで前記ステップＳ１５と前記ステップＳ１８におけるデューティ比の補正方法について説明する。このデューティ比の補正方法には、（１-1）演算によって補正後のデューティ比を求める方法と、（１-2）データテーブルから補正後のデューティ比を選択する方法の何れかを採用することができる。
【００２５】
前記（１-1）の補正方法では、デューティ比＝（通常の速度制御を行うための所定のデューティ比によって規定される所定実効電圧）／（電圧検出回路４で検出された直流電圧）×βの計算式の他、デューティ比＝｛（通常の速度制御を行うための所定のデューティ比によって規定される所定実効電圧）／（電圧検出回路４で検出された直流電圧）｝＋αの計算式によって補正後のデューティ比を演算するようにする。
【００２６】
尚、前者の式中のβは、直流電源電圧上昇時にあってはブラシレスモータ１ａへの供給実効電圧が電圧上昇前の供給実効電圧よりも小さくなるように定められた１よりも小さい値であり、直流電源電圧下降時にあってはブラシレスモータ１ａへの供給実効電圧が電圧下降前の供給実効電圧よりも大きくなるように定められた１よりも大きな値である。
【００２７】
また、後者の式中のαは調整値であって、この調整値αはΔＶ（電圧上昇量または電圧下降量）／Δｔ（サンプリング周期）で表される電圧上昇・下降率にほぼ比例した値（電圧上昇の場合にはマイナスの値で電圧下降の場合にはプラスの値）に前記βを乗じたものであり、制御回路５のＲＯＭに予め記憶しておいた調整値のデータテーブルから前記の上昇率また下降率をパラメータとして選択される。
【００２８】
一方、前記（１-2）の方法では、「通常の速度制御を行うための所定のデューティ比によって規定される所定実効電圧」と「電圧検出回路４で検出された直流電圧」をパラメータとした補正デューティ比のデータテーブルを予め作成して制御回路５のＲＯＭに記憶しておき、ここから前記２つのパラメータによって規定される補正デューティ比を選択するようにする。
【００２９】
何れも方法の場合も、通常の速度制御を行うための所定のデューティ比によって規定される所定実効電圧と近似の実効電圧がブラシレスモータ１ａに供給されることから、車内空調を行う上で特段支障は生じ得ない。
【００３０】
このように前述の駆動制御方法によれば、サンプリング結果に基づいてバッテリー２の電圧変動を監視し、直流電圧Ｖ１の上昇量或いは下降量が判定基準値Ｖｃ１，Ｖｃ２よりも大きいときにはブラシレスモータ１ａへの供給実効電圧が近似的に維持されるように前記疑似交流電圧のデューティ比を補正しているので、バッテリー２の電圧変動によってブラシレスモータ１ａへの供給実効電圧が大きく変化することを防止することができ、大きな回転速度変動やトルク不足等といった不具合を解消することができる。
【００３１】
［第１実施形態］
図３及び図４は本発明の第１実施形態を示すもので、図３は駆動制御装置の構成図、図４は駆動制御のフローチャートである。
【００３２】
図３における符号２１は車両に搭載された空調装置の電動圧縮機で、３相巻線型のブラシレスモータ（ブラシレスＤＣモータ）２１ａを内蔵している。符号２２は車両に搭載されたバッテリーで、ブラシレスモータ２１ａ以外の電気機器の直流電源としても使用されている。符号２３はインバータ回路で、６個の半導体スイッチング素子２３ａ１〜２３ａ６を備えるスイッチング回路２３ａと、スイッチング回路２３ａにスイッチング素子駆動信号を送出するスイッチング素子駆動回路２３ｂとを備えている。符号２４は電圧検出回路で、バッテリー２２の直流電圧を検出する。符号２５は電流検出回路で、バッテリー２２の直流電圧を検出する。符号２６はモータ回転数検出回路で、ブラシレスモータ２１ａの回転数を検出する。
【００３３】
符号２７はマイクロコンピュータ構成の制御回路で、前記空調装置によって車内空調を行うときにブラシレスモータ２１ａに対して通常の速度制御（空調負荷に応じた速度制御）を行うための適切なデューティ比を演算するプログラムをＲＯＭに記憶している。この制御回路は、前記プログラムにより演算された所定のデューティ比をそのまま、または、バッテリー２２の電圧変動に応じて補正した上でスイッチング素子駆動回路２３ｂに送出する。
【００３４】
バッテリー２２からの直流電圧は前記のデューティ比に基づきインバータ回路２３によってパルス列状の疑似交流電圧に変換されてからブラシレスモータ２１ａに供給され、ブラシレスモータ２１ａの回転速度はＰＷＭ（パルス幅変調）により制御される。
【００３５】
図４に示すように、前記空調装置によって車内空調を行っているときには、バッテリー２２の直流電圧Ｖを電圧検出回路２４を通じて周期的に、例えば、０．５秒毎にサンプリングする（ステップＳ３１，Ｓ３７）。
【００３６】
そして、サンプリングされた現在の電圧値をＶ１とし、前回のサンプリング時の電圧値をＶ２とした上で（ステップＳ３２，Ｓ３３）、Ｖ１−Ｖ２＞Ｖｃ１であるか否かと、Ｖ２−Ｖ１＞Ｖｃ２であるか否かを判定する（ステップＳ３４，Ｓ３８）。ちなみに、Ｖｃ１は電圧上昇量の判定基準値であり、Ｖｃ２は電圧下降量の判定基準値である。
【００３７】
ステップＳ３４でＶ１−Ｖ２＞Ｖｃ１の関係を満足しているとき、即ち、直流電圧Ｖ１の上昇量が判定基準値Ｖｃ１よりも大きいときには、通常の速度制御を行うための所定のデューティ比に対するデューティ比変化幅を決定し、決定した変化幅でデューティ比を低くする補正を行い、ステップＳ３７に移行する（ステップＳ３５，Ｓ３６）。
【００３８】
一方、ステップＳ３８でＶ２−Ｖ１＞Ｖｃ２の関係を満足しているとき、即ち、直流電圧Ｖ１の下降量が判定基準値Ｖｃ２よりも大きいときには、通常の速度制御を行うための所定のデューティ比に対するデューティ比変化幅を決定し、決定した変化幅でデューティ比を高くする補正を行い、ステップＳ３７に移行する（ステップＳ３９，Ｓ４０）。
【００３９】
他方、ステップＳ３４でＶ１−Ｖ２＞Ｖｃ１の関係を満足しておらず、且つ、ステップＳ３８でＶ２−Ｖ１＞Ｖｃ２の関係を満足していないときには、通常の速度制御を行うための所定のデューティ比に対して特段補正を行うことなく、ステップＳ３７に移行する（ステップＳ４１）。
【００４０】
ここで前記ステップＳ３５と前記ステップＳ３９におけるデューティ比変化幅の決定方法について説明する。このデューティ比変化幅の決定方法には、（２-1）演算によりデューティ比変化幅を求める方法と、（２-2）データテーブルからデューティ比変化幅を選択する方法の何れかを採用することができる。
【００４１】
前記（２-1）の決定方法では、デューティ比変化幅＝（サンプリング時のブラシレスモータの負荷トルク）×ＭＣの式、または、デューティ比変化幅＝（サンプリング時のブラシレスモータの負荷トルク）×ＭＣ＋αの式によってデューティ比変化幅を演算するようにする。
【００４２】
尚、両式中のＭＣはデューティ比変化幅を算出する場合の定数である。また、後者の式中のαは調整値であって、この調整値αはΔＶ（電圧上昇量または電圧下降量）／Δｔ（サンプリング周期）で表される電圧上昇・下降率にほぼ比例した値（電圧上昇の場合にはマイナスの値で電圧下降の場合にはプラスの値）であり、制御回路２７のＲＯＭに予め記憶しておいた調整値のデータテーブルから前記の上昇率また下降率をパラメータとして選択される。
【００４３】
ちなみに、前記の（サンプリング時のブラシレスモータの負荷トルク）を求める方法としては、演算による方法とデータテーブルによる方法の２通りがあり、演算により負荷トルクを求める場合には負荷トルクＴ＝（ηｍ×ηｉ×Ｖ×Ｉ）／（ｋ×Ｎ）の算出式を使用する。同式中のηｍはモータ効率、ηｉはインバータ効率、Ｖは電圧検出回路２４で検出された直流電圧、Ｉは電流検出回路２５で検出された直流電流、Ｋは定数、Ｎはモータ回転数検出回路２６で検出されたモータ回転数である。
【００４４】
また、データテーブルにより負荷トルクを求める場合には、「電圧検出回路２４で検出された直流電圧直流電圧」と「電流検出回路２５で検出された直流電流」と「モータ回転数検出回路２６で検出されたモータ回転数」をパラメータとした負荷トルクのデータテーブルを予め作成して制御回路２７のＲＯＭに予め記憶しておき、ここから前記３つのパラメータによって規定される負荷トルクを選択するようにする。
【００４５】
一方、前記（２-2）の方法では、「サンプリング時のブラシレスモータの負荷トルク」をパラメータとしたデューティ比変化幅のデータテーブルを予め作成して制御回路２７のＲＯＭに記憶しておき、ここから前記のようにして求めた負荷トルクによって規定されるデューティ比変化幅を選択するようにする。
【００４６】
何れも方法の場合も、通常の速度制御を行うための所定のデューティ比で規定される所定実効電圧と近似の実効電圧がブラシレスモータ２１ａに供給されることから、車内空調を行う上で特段支障は生じ得ない。
【００４７】
このように前述の駆動制御方法によれば、サンプリング結果に基づいてバッテリー２２の電圧変動を監視し、直流電圧Ｖ１の上昇量或いは下降量が判定基準値Ｖｃ１，Ｖｃ２よりも大きいときにはそのときのブラシレスモータ２１ａの負荷トルクＴを求めてこの負荷トルクＴに応じて前記疑似交流電圧のデューティ比を補正するようにしているので、補正デューティ比が所定実効電圧の制約を受けてしまうことを防止して、補正デューティ比として適正な値を得ることができ、トルク不足や半導体スイッチング素子の破壊等といった不具合を解消することができる。
【００４８】
図５は図４に示した駆動制御フローチャートの変形例を示すもので、図４に示した駆動制御方法にデューティ比保持機能を持たせたものである。
【００４９】
図５に示すように、前記空調装置によって車内空調を行っているときには、バッテリー２２の直流電圧Ｖを電圧検出回路２４を通じて周期的に、例えば、０．５秒毎にサンプリングする（ステップＳ５１，Ｓ５９）。
【００５０】
そして、サンプリングされた電圧値をＶ１とし、前回のサンプリング時の電圧値をＶ２とした上で（ステップＳ５２，Ｓ５３）、Ｖ１−Ｖ２＞Ｖｃ１であるか否かと、Ｖ２−Ｖ１＞Ｖｃ２であるか否かを判定する（ステップＳ５４，Ｓ６１）。ちなみに、Ｖｃ１は電圧上昇量の判定基準値であり、Ｖｃ２は電圧下降量の判定基準値である。
【００５１】
ステップＳ５４でＶ１−Ｖ２＞Ｖｃ１の関係を満足しているとき、即ち、直流電圧Ｖ１の上昇量が判定基準値Ｖｃ１よりも大きいときには、直流電圧Ｖ１が上昇中であることを示すフラグ１が１（オン）であるか否かをチェックし、１（オン）でない場合には通常の速度制御を行うための所定のデューティ比に対するデューティ比変化幅を決定し、決定した変化幅でデューティ比を低くする補正を行い、フラグ１に１（オン）をセットし、ステップＳ５９に移行する（ステップＳ５５〜Ｓ５８）。
【００５２】
ステップＳ５９に移行した後は所定の周期で前記のサンプリングが同様に繰り返されるが、新たなサンプリング時の直流電圧Ｖ１の上昇量が判定基準値Ｖｃ１よりも大きく、しかも、前回のサンプリング時の直流電圧Ｖ１の上昇量も判定基準値Ｖｃ１よりも大きい場合、換言すれば、判定基準値Ｖｃ１を超える電圧上昇が２回以上連続して生じた場合には、直流電圧Ｖ１が上昇中であることを示すフラグ１が既に１（オン）であることからステップＳ５５からステップＳ６０に移行し、最初の電圧上昇時に補正されたデューティ比を保持したままステップＳ５９に移行する。
【００５３】
一方、ステップＳ６１でＶ２−Ｖ１＞Ｖｃ２の関係を満足しているとき、即ち、直流電圧Ｖ１の下降量が判定基準値Ｖｃ２よりも大きいときには、直流電圧Ｖ１が下降中であることを示すフラグ２が１（オン）であるか否かをチェックし、１（オン）でない場合には通常の速度制御を行うための所定のデューティ比に対するデューティ比変化幅を決定し、決定した変化幅でデューティ比を高くする補正を行い、フラグ２に１（オン）をセットし、ステップＳ５９に移行する（ステップＳ６２〜Ｓ６５）。
【００５４】
ステップＳ５９に移行した後は所定の周期で前記のサンプリングが同様に繰り返されるが、新たなサンプリング時の直流電圧Ｖ１の下降量が判定基準値Ｖｃ２よりも大きく、しかも、前回のサンプリング時の直流電圧Ｖ１の下降量も判定基準値Ｖｃ２よりも大きい場合、即ち、判定基準値Ｖｃ２を超える電圧下降が２回以上連続して生じた場合には、直流電圧Ｖ１が下降中であることを示すフラグ２が既に１（オン）であることからステップＳ６２からステップＳ６０に移行し、最初の電圧下降時に補正されたデューティ比を保持したままステップＳ５９に移行する。
【００５５】
他方、ステップＳ５４でＶ１−Ｖ２＞Ｖｃ１の関係を満足しておらず、且つ、ステップＳ６１でＶ２−Ｖ１＞Ｖｃ２の関係を満足していないときには、直流電圧Ｖ１が上昇中であることを示すフラグ１と直流電圧Ｖ１が下降中であることを示すフラグ２の両方に０（オフ）をセットし、通常の速度制御を行うための所定のデューティ比に対して特段補正を行うことなく、ステップＳ５９に移行する（ステップＳ６６，Ｓ６７）。
【００５６】
尚、前記ステップＳ５６と前記ステップＳ６３におけるデューティ比変化幅の決定方法は図４のステップＳ３５とステップＳ３９にて説明したデューティ比変化幅の決定方法と同じであるのでここでの説明を省略する。
【００５７】
このように前述の駆動制御方法によれば、判定基準値Ｖｃ１，Ｖｃ２を超える電圧上昇或いは電圧下降が２回以上連続して生じたときには２回目以降の上昇または下降に対するデューティ比補正を行わずに１回目に補正したデューティ比を保持するようにしているので、直流電圧Ｖ１が継続して上がり続ける場合や下がり続ける場合に電圧検出の度にデューティ比が補正されてしまうことを防止して、デューティ比が必要以上に低くなってしまったり高くなってしまうことを制限することができ、大きな回転速度変動やトルク不足等といった不具合を解消することができる。他の作用効果は図４に示した駆動制御方法の作用効果と同じである。
【００５８】
［第２実施形態］
図６及び図７は本発明の第２実施形態を示すもので、図６は駆動制御装置の構成図、図７は駆動制御のフローチャートである。
【００５９】
図６における符号７１は車両に搭載された空調装置の電動圧縮機で、３相巻線型のブラシレスモータ（ブラシレスＤＣモータ）７１ａを内蔵している。符号７２は車両に搭載されたバッテリーで、ブラシレスモータ７１ａ以外の電気機器の直流電源としても使用されている。符号７３はインバータ回路で、６個の半導体スイッチング素子７３ａ１〜７３ａ６を備えるスイッチング回路７３ａと、スイッチング回路７３ａにスイッチング素子駆動信号を送出するスイッチング素子駆動回路７３ｂとを備えている。符号７４は電圧検出回路で、バッテリー７２の直流電圧を検出する。
【００６０】
符号７５はマイクロコンピュータ構成の制御回路で、前記空調装置によって車内空調を行うときにブラシレスモータ７１ａに対して通常の速度制御（空調負荷に応じた速度制御）を行うための適切なデューティ比を演算するプログラムをＲＯＭに記憶している。この制御回路は、前記プログラムにより演算された所定のデューティ比をそのまま、または、バッテリー７２の電圧変動に応じて補正した上でスイッチング素子駆動回路７３ｂに送出する。
【００６１】
バッテリー７２からの直流電圧は前記のデューティ比に基づきインバータ回路７３によってパルス列状の疑似交流電圧に変換されてからブラシレスモータ７１ａに供給され、ブラシレスモータ７１ａの回転速度はＰＷＭ（パルス幅変調）により制御される。
【００６２】
図７に示すように、前記空調装置によって車内空調を行っているときには、バッテリー７２の直流電圧Ｖを電圧検出回路７４を通じて周期的に、例えば、０．５秒毎にサンプリングする（ステップＳ８１，Ｓ８８）。
【００６３】
そして、サンプリングされた電圧値をＶ１とし、前回のサンプリング時の電圧値をＶ２とした上で（ステップＳ８２，Ｓ８３）、Ｖ１−Ｖ２＞Ｖｃ１であるか否かと、Ｖ２−Ｖ１＞Ｖｃ２であるか否かを判定する（ステップＳ８４，Ｓ９０）。ちなみに、Ｖｃ１は電圧上昇量の判定基準値であり、Ｖｃ２は電圧下降量の判定基準値である。
【００６４】
ステップＳ８４でＶ１−Ｖ２＞Ｖｃ１の関係を満足しているとき、即ち、直流電圧Ｖ１の上昇量が判定基準値Ｖｃ１よりも大きいときには、直流電圧Ｖ１が上昇中であることを示すフラグ１が１（オン）であるか否かをチェックし、１（オン）でない場合には通常の速度制御を行うための所定のデューティ比に対してデューティ比を低くする補正を行い、フラグ１に１（オン）をセットし、ステップＳ８８に移行する（ステップＳ８５〜Ｓ８７）。
【００６５】
ステップＳ８８に移行した後は所定の周期で前記のサンプリングが同様に繰り返されるが、新たなサンプリング時の直流電圧Ｖ１の上昇量が判定基準値Ｖｃ１よりも大きく、しかも、前回のサンプリング時の直流電圧Ｖ１の上昇量も判定基準値Ｖｃ１よりも大きい場合、換言すれば、判定基準値Ｖｃ１を超える電圧上昇が２回以上連続して生じた場合には、直流電圧Ｖ１が上昇中であることを示すフラグ１が既に１（オン）であることからステップＳ８５からステップＳ８９に移行し、最初の電圧上昇時に補正されたデューティ比を保持したままステップＳ８８に移行する。
【００６６】
一方、ステップＳ９０でＶ２−Ｖ１＞Ｖｃ２の関係を満足しているとき、即ち、直流電圧Ｖ１の下降量が判定基準値Ｖｃ２よりも大きいときには、直流電圧Ｖ１が下降中であることを示すフラグ２が１（オン）であるか否かをチェックし、１（オン）でない場合には通常の速度制御を行うための所定のデューティ比に対してデューティ比を高くする補正を行い、フラグ２に１（オン）をセットし、ステップＳ８８に移行する（ステップＳ９１〜Ｓ９３）。
【００６７】
ステップＳ８８に移行した後は所定の周期で前記のサンプリングが同様に繰り返されるが、新たなサンプリング時の直流電圧Ｖ１の下降量が判定基準値Ｖｃ２よりも大きく、しかも、前回のサンプリング時の直流電圧Ｖ１の下降量も判定基準値Ｖｃ２よりも大きい場合、即ち、判定基準値Ｖｃ２を超える電圧下降が２回以上連続して生じた場合には、直流電圧Ｖ１が下降中であることを示すフラグ２が既に１（オン）であることからステップＳ９１からステップＳ８９に移行し、最初の電圧下降時に補正されたデューティ比を保持したままステップＳ８８に移行する。
【００６８】
他方、ステップＳ８４でＶ１−Ｖ２＞Ｖｃ１の関係を満足しておらず、且つ、ステップＳ９０でＶ２−Ｖ１＞Ｖｃ２の関係を満足していないときには、直流電圧Ｖ１が上昇中であることを示すフラグ１と直流電圧Ｖ１が下降中であることを示すフラグ２の両方に０（オフ）をセットし、通常の速度制御を行うための所定のデューティ比に対して特段補正を行うことなく、ステップＳ８８に移行する（ステップＳ９４，Ｓ９５）。
【００６９】
ここで前記ステップＳ８６と前記ステップＳ９２におけるデューティ比の補正方法について説明する。このデューティ比の補正方法には、（３-1）演算によって補正後のデューティ比を求める方法と、（３-2）データテーブルから補正後のデューティ比を選択する方法の何れかを採用することができる。
【００７０】
前記（３-1）の補正方法では、デューティ比＝（通常の速度制御を行うための所定のデューティ比によって規定される所定実効電圧）／（電圧検出回路７４で検出された直流電圧）×βの計算式の他、デューティ比＝｛（通常の速度制御を行うための所定のデューティ比によって規定される所定実効電圧）／（電圧検出回路７４で検出された直流電圧）｝＋αの計算式によって補正後のデューティ比を演算するようにする。
【００７１】
尚、前者の式中のβは直流電源電圧上昇時にあってはブラシレスモータ６１ａへの供給実効電圧が電圧上昇前の供給実効電圧よりも小さくなるように定められた１よりも小さい値で、直流電源電圧下降時にあってはブラシレスモータ６１ａへの供給実効電圧が電圧下降前の供給実効電圧よりも大きくなるように定められた１よりも大きな値である。
【００７２】
また、後者の式中のαは調整値であって、この調整値αはΔＶ（電圧上昇量または電圧下降量）／Δｔ（サンプリング周期）で表される電圧上昇・下降率にほぼ比例した値（電圧上昇の場合にはマイナスの値で電圧下降の場合にはプラスの値）に前記βを乗じたものであり、制御回路７５のＲＯＭに予め記憶しておいた調整値のデータテーブルから前記の上昇率また下降率をパラメータとして選択される。
【００７３】
一方、前記（３-2）の方法では、「通常の速度制御を行うための所定のデューティ比によって規定される所定実効電圧」と「電圧検出回路７４で検出された直流電圧」をパラメータとした補正デューティ比のデータテーブルを予め作成して制御回路７５のＲＯＭに記憶しておき、ここから前記２つのパラメータによって規定される補正デューティ比を選択するようにする。
【００７４】
何れも方法の場合も、通常の速度制御を行うための所定のデューティ比によって規定される所定実効電圧と近似の実効電圧がブラシレスモータ７１ａに供給されることから、車内空調を行う上で特段支障は生じ得ない。
【００７５】
このように前述の駆動制御方法によれば、サンプリング結果に基づいてバッテリー７２の電圧変動を監視し、直流電圧Ｖ１の上昇量或いは下降量が判定基準値Ｖｃ１，Ｖｃ２よりも大きいときにはブラシレスモータ７１ａへの供給実効電圧が近似的に維持されるように前記疑似交流電圧のデューティ比を補正しているので、バッテリー７２の電圧変動によってブラシレスモータ７１ａへの供給実効電圧が大きく変化することを防止することができる。
【００７６】
また、判定基準値Ｖｃ１，Ｖｃ２を超える電圧上昇或いは電圧下降が２回以上連続して生じたときには２回目以降の上昇または下降に対するデューティ比補正を行わずに１回目に補正したデューティ比を保持するようにしているので、直流電圧Ｖ１が連続して上がり続ける場合や下がり続ける場合に電圧検出の度にデューティ比が補正されてしまうことを防止して、デューティ比が必要以上に低くなってしまったり高くなってしまうことを制限することができ、大きな回転速度変動やトルク不足等といった不具合を解消することができる。
【００７７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、直流電源電圧の変動に伴うＰＷＭ制御上のデューティ比補正を適切に行ってブラシレスモータを安定な状態で動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考形態に示す駆動制御装置の構成図
【図２】 参考形態に係る駆動制御のフローチャート
【図３】 本発明の第１実施形態に示す駆動制御装置の構成図
【図４】 第１実施形態に係る駆動制御のフローチャート
【図５】 図４に示したフローチャートの変形例を示す駆動制御のフローチャート
【図６】 本発明の第２実施形態に示す駆動制御装置の構成図
【図７】 第２実施形態に係る駆動制御のフローチャート
【符号の説明】
２１…電動圧縮機、２１ａ…ブラシレスモータ、２２…バッテリー、２３…インバータ回路、２４…電圧検出回路、２５…電流検出回路、２６…モータ回転数検出回路、２７…制御回路、７１…電動圧縮機、７１ａ…ブラシレスモータ、７２…バッテリー、７３…インバータ回路、７４…電圧検出回路、７５…制御回路。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブラシレスモータの回転速度をＰＷＭ（パルス幅変調）により制御する駆動制御装置に関し、特に、車両用空調装置の電動圧縮機に内蔵されたブラシレスモータの回転速度制御に有用な駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用空調装置には、エンジンの回転力をその動力源とするものと、バッテリー等の直流電源の電力をその動力源とするものとがある。後者の空調装置は一般にブラスレスモータ内蔵の電動圧縮機が用いられていて、このブラシレスモータはインバータ回路により変換されたパルス列状の疑似交流電圧によって駆動され、その回転速度は前記疑似交流電圧のデューティ比を変えて供給実効電圧を変化させる方法、即ち、ＰＷＭ（パルス幅変調）により制御されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両に搭載されたバッテリー等の直流電源は電気的負荷との関係において電圧変動を生じ易く、例えば、走行用モータを有する電気自動車やハイブリットカー等の車両では、加速時に走行用モータに大きな負荷電流が流れるため直流電源電圧が急激に下降し、逆に減速時に走行用モータからの回生電流によって直流電源電圧が急激に上昇する現象を生じる。
【０００４】
特許第３０８４９４１号公報には、前記のＰＷＭ制御に関し、電動圧縮機（ブラシレスモータ）の始動から所定時間に達するまでの間、または、電動圧縮機（ブラシレスモータ）の始動から所定回転速度に達するまでの間、検出された直流電源電圧に応じて前記疑似交流電圧のデューティ比を補正、具体的には、検出された直流電源電圧×デューティ比＝所定実効電圧となるようにデューティ比を補正するようにした制御装置が開示されている。
【０００５】
しかし、前記の制御方法を実現する場合、直流電源電圧の変動を認識してからデューティ比を補正するまでに制御装置の処理速度等に依存する時間差が生じるし、また、直流電源電圧が連続して上昇し続けるときや下降し続けるときには、１回目のデューティ比補正から２回目のデューティ比補正が行われる間にも制御装置の制御装置の処理速度等に依存する時間差が生じる。
【０００６】
つまり、前記の制御方法は、直流電源電圧が変動したときに変動後或いは変動中の電圧に基づいてブラシレスモータへの供給実効電圧が所定値となるようにデューティ比を補正するものであり、前記の時間差において生じる電圧変動がデューティ比の補正に何ら反映されないことから、補正デューティ比として適正な値を得ることが困難であり、結果としてブラシレスモータに回転速度変動や過電流やトルク不足といった不具合を生じ得る。また、直流電源電圧の変動が高負荷時（デューティ比が大きいとき）に発生すると、インバータ回路を構成する半導体スイッチング素子にその許容電流を越える電流が流れて同素子に破壊を生じる恐れがある。
【０００７】
本発明は前記事情に鑑みて創作されたもので、その目的とするところは、直流電源電圧の変動に伴うＰＷＭ制御上のデューティ比補正を適切に行ってブラシレスモータを安定な状態で動作できるブラシレスモータの駆動制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は、直流電源電圧をパルス列状の疑似交流電圧に変換してブラシレスモータに供給しブラシレスモータの回転速度をＰＷＭにより制御する駆動制御装置であって、直流電源の電圧を検出する電圧検出手段と、直流電源の電圧を周期的にサンプリングする電圧サンプリング手段と、サンプリング結果に基づいて直流電源電圧の変動を監視し、直流電源電圧の上昇量或いは下降量が判定基準値よりも大きいときにはブラシレスモータへの供給実効電圧が実質的に維持されるように前記疑似交流電圧のデューティ比を補正するデューティ比補正手段と、判定基準値を超える電圧上昇或いは電圧下降が２回以上連続して生じたときには２回目以降の上昇または下降に対するデューティ比補正を行わずに１回目に補正したデューティ比を保持するデューティ比保持手段とを備えることをその特徴とする。
【０００９】
この駆動制御装置によれば、サンプリング結果に基づいて直流電源電圧の変動を監視し、直流電源電圧の上昇量或いは下降量が判定基準値よりも大きいときにはブラシレスモータへの供給実効電圧が実質的に維持されるように前記疑似交流電圧のデューティ比を補正すると共に、判定基準値を超える電圧上昇或いは電圧下降が２回以上連続して生じたときには２回目以降の上昇または下降に対するデューティ比補正を行わずに１回目に補正したデューティ比を保持することができる。
【００１０】
また、本発明は、直流電源電圧をパルス列状の疑似交流電圧に変換してブラシレスモータに供給しブラシレスモータの回転速度をＰＷＭにより制御する駆動制御装置であって、直流電源の電圧を検出する電圧検出手段と、直流電源の電圧を周期的にサンプリングする電圧サンプリング手段と、サンプリング結果に基づいて直流電源電圧の変動を監視し、直流電源電圧の上昇量或いは下降量が判定基準値よりも大きいときにはそのときのブラシレスモータの負荷トルクを求めてこの負荷トルクに応じて前記疑似交流電圧のデューティ比を補正するデューティ比補正手段と、判定基準値を超える電圧上昇或いは電圧下降が２回以上連続して生じたときには２回目以降の上昇または下降に対するデューティ比補正を行わずに１回目に補正したデューティ比を保持するデューティ比保持手段とを備えることをその特徴とする。
【００１１】
この駆動制御装置によれば、サンプリング結果に基づいて直流電源電圧の変動を監視し、直流電源電圧の上昇量或いは下降量が判定基準値よりも大きいときにはそのときのブラシレスモータの負荷トルクを求めてこの負荷トルクに応じて前記疑似交流電圧のデューティ比を補正すると共に、判定基準値を超える電圧上昇或いは電圧下降が２回以上連続して生じたときには２回目以降の上昇または下降に対するデューティ比補正を行わずに１回目に補正したデューティ比を保持することができる。
【００１４】
本発明の前記目的とそれ以外の目的と、構成特徴と、作用効果は、以下の説明と添付図面によって明らかとなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
［参考形態］
図１及び図２は本発明の参考形態を示すもので、図１は駆動制御装置の構成図、図２は駆動制御のフローチャートである。
【００１６】
図１における符号１は車両に搭載された空調装置の電動圧縮機で、３相巻線型のブラシレスモータ（ブラシレスＤＣモータ）１ａを内蔵している。符号２は車両に搭載されたバッテリーで、ブラシレスモータ１ａ以外の電気機器の直流電源としても使用されている。符号３はインバータ回路で、６個の半導体スイッチング素子３ａ１〜３ａ６を備えるスイッチング回路３ａと、スイッチング回路３ａにスイッチング素子駆動信号を送出するスイッチング素子駆動回路３ｂとを備えている。符号４は電圧検出回路で、バッテリー２の直流電圧を検出する。
【００１７】
符号５はマイクロコンピュータ構成の制御回路で、前記空調装置によって車内空調を行うときにブラシレスモータ１ａに対して通常の速度制御（空調負荷に応じた速度制御）を行うための適切なデューティ比を演算するプログラムをＲＯＭに記憶している。この制御回路は、前記プログラムにより演算された所定のデューティ比をそのまま、または、バッテリー２の電圧変動に応じて補正した上でスイッチング素子駆動回路３ｂに送出する。
【００１８】
バッテリー２からの直流電圧は前記のデューティ比に基づきインバータ回路３によってパルス列状の疑似交流電圧に変換されてからブラシレスモータ１ａに供給され、ブラシレスモータ１ａの回転速度はＰＷＭ（パルス幅変調）により制御される。
【００１９】
図２に示すように、前記空調装置によって車内空調を行っているときには、バッテリー２の直流電圧Ｖを電圧検出回路４を通じて周期的に、例えば、０．５秒毎にサンプリングする（ステップＳ１１，Ｓ１６）。
【００２０】
そして、サンプリングされた電圧値をＶ１とし、前回のサンプリング時の電圧値をＶ２とした上で（ステップＳ１２，Ｓ１３）、Ｖ１−Ｖ２＞Ｖｃ１であるか否かと、Ｖ２−Ｖ１＞Ｖｃ２であるか否かを判定する（ステップＳ１４，Ｓ１７）。ちなみに、Ｖｃ１は電圧上昇量の判定基準値であり、Ｖｃ２は電圧下降量の判定基準値である。
【００２１】
ステップＳ１４でＶ１−Ｖ２＞Ｖｃ１の関係を満足しているとき、即ち、直流電圧Ｖ１の上昇量が判定基準値Ｖｃ１よりも大きいときには、通常の速度制御を行うための所定のデューティ比に対してデューティ比を低くする補正を行い、ステップＳ１６に移行する（ステップＳ１５）。
【００２２】
一方、ステップＳ１７でＶ２−Ｖ１＞Ｖｃ２の関係を満足しているとき、即ち、直流電圧Ｖ１の下降量が判定基準値Ｖｃ２よりも大きいときには、通常の速度制御を行うための所定のデューティ比に対してデューティ比を高くする補正を行い、ステップＳ１６に移行する（ステップＳ１８）。
【００２３】
他方、ステップＳ１４でＶ１−Ｖ２＞Ｖｃ１の関係を満足しておらず、且つ、ステップＳ１７でＶ２−Ｖ１＞Ｖｃ２の関係を満足していないときには、通常の速度制御を行うための所定のデューティ比に対して特段補正を行うことなく、ステップＳ１６に移行する（ステップＳ１９）。
【００２４】
ここで前記ステップＳ１５と前記ステップＳ１８におけるデューティ比の補正方法について説明する。このデューティ比の補正方法には、（１-1）演算によって補正後のデューティ比を求める方法と、（１-2）データテーブルから補正後のデューティ比を選択する方法の何れかを採用することができる。
【００２５】
前記（１-1）の補正方法では、デューティ比＝（通常の速度制御を行うための所定のデューティ比によって規定される所定実効電圧）／（電圧検出回路４で検出された直流電圧）×βの計算式の他、デューティ比＝｛（通常の速度制御を行うための所定のデューティ比によって規定される所定実効電圧）／（電圧検出回路４で検出された直流電圧）｝＋αの計算式によって補正後のデューティ比を演算するようにする。
【００２６】
尚、前者の式中のβは、直流電源電圧上昇時にあってはブラシレスモータ１ａへの供給実効電圧が電圧上昇前の供給実効電圧よりも小さくなるように定められた１よりも小さい値であり、直流電源電圧下降時にあってはブラシレスモータ１ａへの供給実効電圧が電圧下降前の供給実効電圧よりも大きくなるように定められた１よりも大きな値である。
【００２７】
また、後者の式中のαは調整値であって、この調整値αはΔＶ（電圧上昇量または電圧下降量）／Δｔ（サンプリング周期）で表される電圧上昇・下降率にほぼ比例した値（電圧上昇の場合にはマイナスの値で電圧下降の場合にはプラスの値）に前記βを乗じたものであり、制御回路５のＲＯＭに予め記憶しておいた調整値のデータテーブルから前記の上昇率また下降率をパラメータとして選択される。
【００２８】
一方、前記（１-2）の方法では、「通常の速度制御を行うための所定のデューティ比によって規定される所定実効電圧」と「電圧検出回路４で検出された直流電圧」をパラメータとした補正デューティ比のデータテーブルを予め作成して制御回路５のＲＯＭに記憶しておき、ここから前記２つのパラメータによって規定される補正デューティ比を選択するようにする。
【００２９】
何れも方法の場合も、通常の速度制御を行うための所定のデューティ比によって規定される所定実効電圧と近似の実効電圧がブラシレスモータ１ａに供給されることから、車内空調を行う上で特段支障は生じ得ない。
【００３０】
このように前述の駆動制御方法によれば、サンプリング結果に基づいてバッテリー２の電圧変動を監視し、直流電圧Ｖ１の上昇量或いは下降量が判定基準値Ｖｃ１，Ｖｃ２よりも大きいときにはブラシレスモータ１ａへの供給実効電圧が近似的に維持されるように前記疑似交流電圧のデューティ比を補正しているので、バッテリー２の電圧変動によってブラシレスモータ１ａへの供給実効電圧が大きく変化することを防止することができ、大きな回転速度変動やトルク不足等といった不具合を解消することができる。
【００３１】
［第１実施形態］
図３及び図４は本発明の第１実施形態を示すもので、図３は駆動制御装置の構成図、図４は駆動制御のフローチャートである。
【００３２】
図３における符号２１は車両に搭載された空調装置の電動圧縮機で、３相巻線型のブラシレスモータ（ブラシレスＤＣモータ）２１ａを内蔵している。符号２２は車両に搭載されたバッテリーで、ブラシレスモータ２１ａ以外の電気機器の直流電源としても使用されている。符号２３はインバータ回路で、６個の半導体スイッチング素子２３ａ１〜２３ａ６を備えるスイッチング回路２３ａと、スイッチング回路２３ａにスイッチング素子駆動信号を送出するスイッチング素子駆動回路２３ｂとを備えている。符号２４は電圧検出回路で、バッテリー２２の直流電圧を検出する。符号２５は電流検出回路で、バッテリー２２の直流電圧を検出する。符号２６はモータ回転数検出回路で、ブラシレスモータ２１ａの回転数を検出する。
【００３３】
符号２７はマイクロコンピュータ構成の制御回路で、前記空調装置によって車内空調を行うときにブラシレスモータ２１ａに対して通常の速度制御（空調負荷に応じた速度制御）を行うための適切なデューティ比を演算するプログラムをＲＯＭに記憶している。この制御回路は、前記プログラムにより演算された所定のデューティ比をそのまま、または、バッテリー２２の電圧変動に応じて補正した上でスイッチング素子駆動回路２３ｂに送出する。
【００３４】
バッテリー２２からの直流電圧は前記のデューティ比に基づきインバータ回路２３によってパルス列状の疑似交流電圧に変換されてからブラシレスモータ２１ａに供給され、ブラシレスモータ２１ａの回転速度はＰＷＭ（パルス幅変調）により制御される。
【００３５】
図４に示すように、前記空調装置によって車内空調を行っているときには、バッテリー２２の直流電圧Ｖを電圧検出回路２４を通じて周期的に、例えば、０．５秒毎にサンプリングする（ステップＳ３１，Ｓ３７）。
【００３６】
そして、サンプリングされた現在の電圧値をＶ１とし、前回のサンプリング時の電圧値をＶ２とした上で（ステップＳ３２，Ｓ３３）、Ｖ１−Ｖ２＞Ｖｃ１であるか否かと、Ｖ２−Ｖ１＞Ｖｃ２であるか否かを判定する（ステップＳ３４，Ｓ３８）。ちなみに、Ｖｃ１は電圧上昇量の判定基準値であり、Ｖｃ２は電圧下降量の判定基準値である。
【００３７】
ステップＳ３４でＶ１−Ｖ２＞Ｖｃ１の関係を満足しているとき、即ち、直流電圧Ｖ１の上昇量が判定基準値Ｖｃ１よりも大きいときには、通常の速度制御を行うための所定のデューティ比に対するデューティ比変化幅を決定し、決定した変化幅でデューティ比を低くする補正を行い、ステップＳ３７に移行する（ステップＳ３５，Ｓ３６）。
【００３８】
一方、ステップＳ３８でＶ２−Ｖ１＞Ｖｃ２の関係を満足しているとき、即ち、直流電圧Ｖ１の下降量が判定基準値Ｖｃ２よりも大きいときには、通常の速度制御を行うための所定のデューティ比に対するデューティ比変化幅を決定し、決定した変化幅でデューティ比を高くする補正を行い、ステップＳ３７に移行する（ステップＳ３９，Ｓ４０）。
【００３９】
他方、ステップＳ３４でＶ１−Ｖ２＞Ｖｃ１の関係を満足しておらず、且つ、ステップＳ３８でＶ２−Ｖ１＞Ｖｃ２の関係を満足していないときには、通常の速度制御を行うための所定のデューティ比に対して特段補正を行うことなく、ステップＳ３７に移行する（ステップＳ４１）。
【００４０】
ここで前記ステップＳ３５と前記ステップＳ３９におけるデューティ比変化幅の決定方法について説明する。このデューティ比変化幅の決定方法には、（２-1）演算によりデューティ比変化幅を求める方法と、（２-2）データテーブルからデューティ比変化幅を選択する方法の何れかを採用することができる。
【００４１】
前記（２-1）の決定方法では、デューティ比変化幅＝（サンプリング時のブラシレスモータの負荷トルク）×ＭＣの式、または、デューティ比変化幅＝（サンプリング時のブラシレスモータの負荷トルク）×ＭＣ＋αの式によってデューティ比変化幅を演算するようにする。
【００４２】
尚、両式中のＭＣはデューティ比変化幅を算出する場合の定数である。また、後者の式中のαは調整値であって、この調整値αはΔＶ（電圧上昇量または電圧下降量）／Δｔ（サンプリング周期）で表される電圧上昇・下降率にほぼ比例した値（電圧上昇の場合にはマイナスの値で電圧下降の場合にはプラスの値）であり、制御回路２７のＲＯＭに予め記憶しておいた調整値のデータテーブルから前記の上昇率また下降率をパラメータとして選択される。
【００４３】
ちなみに、前記の（サンプリング時のブラシレスモータの負荷トルク）を求める方法としては、演算による方法とデータテーブルによる方法の２通りがあり、演算により負荷トルクを求める場合には負荷トルクＴ＝（ηｍ×ηｉ×Ｖ×Ｉ）／（ｋ×Ｎ）の算出式を使用する。同式中のηｍはモータ効率、ηｉはインバータ効率、Ｖは電圧検出回路２４で検出された直流電圧、Ｉは電流検出回路２５で検出された直流電流、Ｋは定数、Ｎはモータ回転数検出回路２６で検出されたモータ回転数である。
【００４４】
また、データテーブルにより負荷トルクを求める場合には、「電圧検出回路２４で検出された直流電圧直流電圧」と「電流検出回路２５で検出された直流電流」と「モータ回転数検出回路２６で検出されたモータ回転数」をパラメータとした負荷トルクのデータテーブルを予め作成して制御回路２７のＲＯＭに予め記憶しておき、ここから前記３つのパラメータによって規定される負荷トルクを選択するようにする。
【００４５】
一方、前記（２-2）の方法では、「サンプリング時のブラシレスモータの負荷トルク」をパラメータとしたデューティ比変化幅のデータテーブルを予め作成して制御回路２７のＲＯＭに記憶しておき、ここから前記のようにして求めた負荷トルクによって規定されるデューティ比変化幅を選択するようにする。
【００４６】
何れも方法の場合も、通常の速度制御を行うための所定のデューティ比で規定される所定実効電圧と近似の実効電圧がブラシレスモータ２１ａに供給されることから、車内空調を行う上で特段支障は生じ得ない。
【００４７】
このように前述の駆動制御方法によれば、サンプリング結果に基づいてバッテリー２２の電圧変動を監視し、直流電圧Ｖ１の上昇量或いは下降量が判定基準値Ｖｃ１，Ｖｃ２よりも大きいときにはそのときのブラシレスモータ２１ａの負荷トルクＴを求めてこの負荷トルクＴに応じて前記疑似交流電圧のデューティ比を補正するようにしているので、補正デューティ比が所定実効電圧の制約を受けてしまうことを防止して、補正デューティ比として適正な値を得ることができ、トルク不足や半導体スイッチング素子の破壊等といった不具合を解消することができる。
【００４８】
図５は図４に示した駆動制御フローチャートの変形例を示すもので、図４に示した駆動制御方法にデューティ比保持機能を持たせたものである。
【００４９】
図５に示すように、前記空調装置によって車内空調を行っているときには、バッテリー２２の直流電圧Ｖを電圧検出回路２４を通じて周期的に、例えば、０．５秒毎にサンプリングする（ステップＳ５１，Ｓ５９）。
【００５０】
そして、サンプリングされた電圧値をＶ１とし、前回のサンプリング時の電圧値をＶ２とした上で（ステップＳ５２，Ｓ５３）、Ｖ１−Ｖ２＞Ｖｃ１であるか否かと、Ｖ２−Ｖ１＞Ｖｃ２であるか否かを判定する（ステップＳ５４，Ｓ６１）。ちなみに、Ｖｃ１は電圧上昇量の判定基準値であり、Ｖｃ２は電圧下降量の判定基準値である。
【００５１】
ステップＳ５４でＶ１−Ｖ２＞Ｖｃ１の関係を満足しているとき、即ち、直流電圧Ｖ１の上昇量が判定基準値Ｖｃ１よりも大きいときには、直流電圧Ｖ１が上昇中であることを示すフラグ１が１（オン）であるか否かをチェックし、１（オン）でない場合には通常の速度制御を行うための所定のデューティ比に対するデューティ比変化幅を決定し、決定した変化幅でデューティ比を低くする補正を行い、フラグ１に１（オン）をセットし、ステップＳ５９に移行する（ステップＳ５５〜Ｓ５８）。
【００５２】
ステップＳ５９に移行した後は所定の周期で前記のサンプリングが同様に繰り返されるが、新たなサンプリング時の直流電圧Ｖ１の上昇量が判定基準値Ｖｃ１よりも大きく、しかも、前回のサンプリング時の直流電圧Ｖ１の上昇量も判定基準値Ｖｃ１よりも大きい場合、換言すれば、判定基準値Ｖｃ１を超える電圧上昇が２回以上連続して生じた場合には、直流電圧Ｖ１が上昇中であることを示すフラグ１が既に１（オン）であることからステップＳ５５からステップＳ６０に移行し、最初の電圧上昇時に補正されたデューティ比を保持したままステップＳ５９に移行する。
【００５３】
一方、ステップＳ６１でＶ２−Ｖ１＞Ｖｃ２の関係を満足しているとき、即ち、直流電圧Ｖ１の下降量が判定基準値Ｖｃ２よりも大きいときには、直流電圧Ｖ１が下降中であることを示すフラグ２が１（オン）であるか否かをチェックし、１（オン）でない場合には通常の速度制御を行うための所定のデューティ比に対するデューティ比変化幅を決定し、決定した変化幅でデューティ比を高くする補正を行い、フラグ２に１（オン）をセットし、ステップＳ５９に移行する（ステップＳ６２〜Ｓ６５）。
【００５４】
ステップＳ５９に移行した後は所定の周期で前記のサンプリングが同様に繰り返されるが、新たなサンプリング時の直流電圧Ｖ１の下降量が判定基準値Ｖｃ２よりも大きく、しかも、前回のサンプリング時の直流電圧Ｖ１の下降量も判定基準値Ｖｃ２よりも大きい場合、即ち、判定基準値Ｖｃ２を超える電圧下降が２回以上連続して生じた場合には、直流電圧Ｖ１が下降中であることを示すフラグ２が既に１（オン）であることからステップＳ６２からステップＳ６０に移行し、最初の電圧下降時に補正されたデューティ比を保持したままステップＳ５９に移行する。
【００５５】
他方、ステップＳ５４でＶ１−Ｖ２＞Ｖｃ１の関係を満足しておらず、且つ、ステップＳ６１でＶ２−Ｖ１＞Ｖｃ２の関係を満足していないときには、直流電圧Ｖ１が上昇中であることを示すフラグ１と直流電圧Ｖ１が下降中であることを示すフラグ２の両方に０（オフ）をセットし、通常の速度制御を行うための所定のデューティ比に対して特段補正を行うことなく、ステップＳ５９に移行する（ステップＳ６６，Ｓ６７）。
【００５６】
尚、前記ステップＳ５６と前記ステップＳ６３におけるデューティ比変化幅の決定方法は図４のステップＳ３５とステップＳ３９にて説明したデューティ比変化幅の決定方法と同じであるのでここでの説明を省略する。
【００５７】
このように前述の駆動制御方法によれば、判定基準値Ｖｃ１，Ｖｃ２を超える電圧上昇或いは電圧下降が２回以上連続して生じたときには２回目以降の上昇または下降に対するデューティ比補正を行わずに１回目に補正したデューティ比を保持するようにしているので、直流電圧Ｖ１が継続して上がり続ける場合や下がり続ける場合に電圧検出の度にデューティ比が補正されてしまうことを防止して、デューティ比が必要以上に低くなってしまったり高くなってしまうことを制限することができ、大きな回転速度変動やトルク不足等といった不具合を解消することができる。他の作用効果は図４に示した駆動制御方法の作用効果と同じである。
【００５８】
［第２実施形態］
図６及び図７は本発明の第２実施形態を示すもので、図６は駆動制御装置の構成図、図７は駆動制御のフローチャートである。
【００５９】
図６における符号７１は車両に搭載された空調装置の電動圧縮機で、３相巻線型のブラシレスモータ（ブラシレスＤＣモータ）７１ａを内蔵している。符号７２は車両に搭載されたバッテリーで、ブラシレスモータ７１ａ以外の電気機器の直流電源としても使用されている。符号７３はインバータ回路で、６個の半導体スイッチング素子７３ａ１〜７３ａ６を備えるスイッチング回路７３ａと、スイッチング回路７３ａにスイッチング素子駆動信号を送出するスイッチング素子駆動回路７３ｂとを備えている。符号７４は電圧検出回路で、バッテリー７２の直流電圧を検出する。
【００６０】
符号７５はマイクロコンピュータ構成の制御回路で、前記空調装置によって車内空調を行うときにブラシレスモータ７１ａに対して通常の速度制御（空調負荷に応じた速度制御）を行うための適切なデューティ比を演算するプログラムをＲＯＭに記憶している。この制御回路は、前記プログラムにより演算された所定のデューティ比をそのまま、または、バッテリー７２の電圧変動に応じて補正した上でスイッチング素子駆動回路７３ｂに送出する。
【００６１】
バッテリー７２からの直流電圧は前記のデューティ比に基づきインバータ回路７３によってパルス列状の疑似交流電圧に変換されてからブラシレスモータ７１ａに供給され、ブラシレスモータ７１ａの回転速度はＰＷＭ（パルス幅変調）により制御される。
【００６２】
図７に示すように、前記空調装置によって車内空調を行っているときには、バッテリー７２の直流電圧Ｖを電圧検出回路７４を通じて周期的に、例えば、０．５秒毎にサンプリングする（ステップＳ８１，Ｓ８８）。
【００６３】
そして、サンプリングされた電圧値をＶ１とし、前回のサンプリング時の電圧値をＶ２とした上で（ステップＳ８２，Ｓ８３）、Ｖ１−Ｖ２＞Ｖｃ１であるか否かと、Ｖ２−Ｖ１＞Ｖｃ２であるか否かを判定する（ステップＳ８４，Ｓ９０）。ちなみに、Ｖｃ１は電圧上昇量の判定基準値であり、Ｖｃ２は電圧下降量の判定基準値である。
【００６４】
ステップＳ８４でＶ１−Ｖ２＞Ｖｃ１の関係を満足しているとき、即ち、直流電圧Ｖ１の上昇量が判定基準値Ｖｃ１よりも大きいときには、直流電圧Ｖ１が上昇中であることを示すフラグ１が１（オン）であるか否かをチェックし、１（オン）でない場合には通常の速度制御を行うための所定のデューティ比に対してデューティ比を低くする補正を行い、フラグ１に１（オン）をセットし、ステップＳ８８に移行する（ステップＳ８５〜Ｓ８７）。
【００６５】
ステップＳ８８に移行した後は所定の周期で前記のサンプリングが同様に繰り返されるが、新たなサンプリング時の直流電圧Ｖ１の上昇量が判定基準値Ｖｃ１よりも大きく、しかも、前回のサンプリング時の直流電圧Ｖ１の上昇量も判定基準値Ｖｃ１よりも大きい場合、換言すれば、判定基準値Ｖｃ１を超える電圧上昇が２回以上連続して生じた場合には、直流電圧Ｖ１が上昇中であることを示すフラグ１が既に１（オン）であることからステップＳ８５からステップＳ８９に移行し、最初の電圧上昇時に補正されたデューティ比を保持したままステップＳ８８に移行する。
【００６６】
一方、ステップＳ９０でＶ２−Ｖ１＞Ｖｃ２の関係を満足しているとき、即ち、直流電圧Ｖ１の下降量が判定基準値Ｖｃ２よりも大きいときには、直流電圧Ｖ１が下降中であることを示すフラグ２が１（オン）であるか否かをチェックし、１（オン）でない場合には通常の速度制御を行うための所定のデューティ比に対してデューティ比を高くする補正を行い、フラグ２に１（オン）をセットし、ステップＳ８８に移行する（ステップＳ９１〜Ｓ９３）。
【００６７】
ステップＳ８８に移行した後は所定の周期で前記のサンプリングが同様に繰り返されるが、新たなサンプリング時の直流電圧Ｖ１の下降量が判定基準値Ｖｃ２よりも大きく、しかも、前回のサンプリング時の直流電圧Ｖ１の下降量も判定基準値Ｖｃ２よりも大きい場合、即ち、判定基準値Ｖｃ２を超える電圧下降が２回以上連続して生じた場合には、直流電圧Ｖ１が下降中であることを示すフラグ２が既に１（オン）であることからステップＳ９１からステップＳ８９に移行し、最初の電圧下降時に補正されたデューティ比を保持したままステップＳ８８に移行する。
【００６８】
他方、ステップＳ８４でＶ１−Ｖ２＞Ｖｃ１の関係を満足しておらず、且つ、ステップＳ９０でＶ２−Ｖ１＞Ｖｃ２の関係を満足していないときには、直流電圧Ｖ１が上昇中であることを示すフラグ１と直流電圧Ｖ１が下降中であることを示すフラグ２の両方に０（オフ）をセットし、通常の速度制御を行うための所定のデューティ比に対して特段補正を行うことなく、ステップＳ８８に移行する（ステップＳ９４，Ｓ９５）。
【００６９】
ここで前記ステップＳ８６と前記ステップＳ９２におけるデューティ比の補正方法について説明する。このデューティ比の補正方法には、（３-1）演算によって補正後のデューティ比を求める方法と、（３-2）データテーブルから補正後のデューティ比を選択する方法の何れかを採用することができる。
【００７０】
前記（３-1）の補正方法では、デューティ比＝（通常の速度制御を行うための所定のデューティ比によって規定される所定実効電圧）／（電圧検出回路７４で検出された直流電圧）×βの計算式の他、デューティ比＝｛（通常の速度制御を行うための所定のデューティ比によって規定される所定実効電圧）／（電圧検出回路７４で検出された直流電圧）｝＋αの計算式によって補正後のデューティ比を演算するようにする。
【００７１】
尚、前者の式中のβは直流電源電圧上昇時にあってはブラシレスモータ６１ａへの供給実効電圧が電圧上昇前の供給実効電圧よりも小さくなるように定められた１よりも小さい値で、直流電源電圧下降時にあってはブラシレスモータ６１ａへの供給実効電圧が電圧下降前の供給実効電圧よりも大きくなるように定められた１よりも大きな値である。
【００７２】
また、後者の式中のαは調整値であって、この調整値αはΔＶ（電圧上昇量または電圧下降量）／Δｔ（サンプリング周期）で表される電圧上昇・下降率にほぼ比例した値（電圧上昇の場合にはマイナスの値で電圧下降の場合にはプラスの値）に前記βを乗じたものであり、制御回路７５のＲＯＭに予め記憶しておいた調整値のデータテーブルから前記の上昇率また下降率をパラメータとして選択される。
【００７３】
一方、前記（３-2）の方法では、「通常の速度制御を行うための所定のデューティ比によって規定される所定実効電圧」と「電圧検出回路７４で検出された直流電圧」をパラメータとした補正デューティ比のデータテーブルを予め作成して制御回路７５のＲＯＭに記憶しておき、ここから前記２つのパラメータによって規定される補正デューティ比を選択するようにする。
【００７４】
何れも方法の場合も、通常の速度制御を行うための所定のデューティ比によって規定される所定実効電圧と近似の実効電圧がブラシレスモータ７１ａに供給されることから、車内空調を行う上で特段支障は生じ得ない。
【００７５】
このように前述の駆動制御方法によれば、サンプリング結果に基づいてバッテリー７２の電圧変動を監視し、直流電圧Ｖ１の上昇量或いは下降量が判定基準値Ｖｃ１，Ｖｃ２よりも大きいときにはブラシレスモータ７１ａへの供給実効電圧が近似的に維持されるように前記疑似交流電圧のデューティ比を補正しているので、バッテリー７２の電圧変動によってブラシレスモータ７１ａへの供給実効電圧が大きく変化することを防止することができる。
【００７６】
また、判定基準値Ｖｃ１，Ｖｃ２を超える電圧上昇或いは電圧下降が２回以上連続して生じたときには２回目以降の上昇または下降に対するデューティ比補正を行わずに１回目に補正したデューティ比を保持するようにしているので、直流電圧Ｖ１が連続して上がり続ける場合や下がり続ける場合に電圧検出の度にデューティ比が補正されてしまうことを防止して、デューティ比が必要以上に低くなってしまったり高くなってしまうことを制限することができ、大きな回転速度変動やトルク不足等といった不具合を解消することができる。
【００７７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、直流電源電圧の変動に伴うＰＷＭ制御上のデューティ比補正を適切に行ってブラシレスモータを安定な状態で動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考形態に示す駆動制御装置の構成図
【図２】 参考形態に係る駆動制御のフローチャート
【図３】 本発明の第１実施形態に示す駆動制御装置の構成図
【図４】 第１実施形態に係る駆動制御のフローチャート
【図５】 図４に示したフローチャートの変形例を示す駆動制御のフローチャート
【図６】 本発明の第２実施形態に示す駆動制御装置の構成図
【図７】 第２実施形態に係る駆動制御のフローチャート
【符号の説明】
２１…電動圧縮機、２１ａ…ブラシレスモータ、２２…バッテリー、２３…インバータ回路、２４…電圧検出回路、２５…電流検出回路、２６…モータ回転数検出回路、２７…制御回路、７１…電動圧縮機、７１ａ…ブラシレスモータ、７２…バッテリー、７３…インバータ回路、７４…電圧検出回路、７５…制御回路。
Claims (4)
- 直流電源電圧をパルス列状の疑似交流電圧に変換してブラシレスモータに供給しブラシレスモータの回転速度をＰＷＭにより制御する駆動制御装置であって、
直流電源の電圧を検出する電圧検出手段と、
直流電源の電圧を周期的にサンプリングする電圧サンプリング手段と、
サンプリング結果に基づいて直流電源電圧の変動を監視し、直流電源電圧の上昇量或いは下降量が判定基準値よりも大きいときにはブラシレスモータへの供給実効電圧が実質的に維持されるように前記疑似交流電圧のデューティ比を補正するデューティ比補正手段と、
判定基準値を超える電圧上昇或いは電圧下降が２回以上連続して生じたときには２回目以降の上昇または下降に対するデューティ比補正を行わずに１回目に補正したデューティ比を保持するデューティ比保持手段とを備える、
ことを特徴とするブラシレスモータの駆動制御装置。 - 直流電源電圧をパルス列状の疑似交流電圧に変換してブラシレスモータに供給しブラシレスモータの回転速度をＰＷＭにより制御する駆動制御装置であって、
直流電源の電圧を検出する電圧検出手段と、
直流電源の電圧を周期的にサンプリングする電圧サンプリング手段と、
サンプリング結果に基づいて直流電源電圧の変動を監視し、直流電源電圧の上昇量或いは下降量が判定基準値よりも大きいときにはそのときのブラシレスモータの負荷トルクを求めてこの負荷トルクに応じて前記疑似交流電圧のデューティ比を補正するデューティ比補正手段と、
判定基準値を超える電圧上昇或いは電圧下降が２回以上連続して生じたときには２回目以降の上昇または下降に対するデューティ比補正を行わずに１回目に補正したデューティ比を保持するデューティ比保持手段とを備える、
ことを特徴とするブラシレスモータの駆動制御装置。 - 直流電源の電流を検出する電流検出手段と、ブラシレスモータの回転数を検出するモータ回転数検出手段とを備え、
デューティ比補正手段は、直流電源電圧と直流電源電流とモータ回転数とからブラシレスモータの負荷トルクを演算する、
ことを特徴とする請求項２に記載のブラシレスモータの駆動制御装置。 - 直流電源の電流を検出する電流検出手段と、ブラシレスモータの回転数を検出するモータ回転数検出手段とを備え、
デューティ比補正手段は、予め用意された負荷トルクのデータテーブルから直流電源電圧と直流電源電流とモータ回転数をパラメータとしてブラシレスモータの負荷トルクを選択する、
ことを特徴とする請求項２に記載のブラシレスモータの駆動制御装置。
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