JP4083354B2 - Motor control device with soft start function for brushless motor - 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モータ制御装置に関し、スタート時のソフトスタート動作の高速化及びモータ特性に応じてソフトスタートの傾き及び時間を容易に変更できるソフトスタート機能付きモータ制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車の空調装置におけるブロアファンの回転駆動用のモータは、永久磁石を回転子、電機子巻線を固定子として、整流機構を磁極センサとスイッチング素子で置き換えたブラシレスモータが用いられるようになってきている。
【0003】
図7は従来の自動車の空調装置の概略構成図である。図7に示すように、ブラシレスモータ1は自動車内の内気を取り入れるための内気導入用ダクト2と外気を取り入れる外気用ダクト3との間に設けられたエアーインテークドア4の近傍に設けられたFAN付きのモータ本体部5と、このモータ本体部5に互いに位相の異なる電力を供給する駆動回路部6と、後述する空調制御回路8からのFAN回転指示信号とモータ本体部5に設けられている磁極センサ(図示せず)からの検出信号等に基づいて駆動回路部6への所定のデュティ比の制御信号を生成するモータ制御回路部7とから構成される。また、モータ本体部5の近傍にはエバポレータEが設けられている。
【0004】
前述の空調制御回路8(ACアンプともいう)は、図示しない水温センサ、温度センサ、外気センサ等からの検出信号と車両のインストルメントパネルに組み付けられた操作盤9からの指示信号を入力し、この指示信号と各種センサからの検出信号とからモータの目標回転数を求め、所定時間後にこの目標回転数になるようにするための図8に示すようなFAN指示信号をモータ制御回路部7に送出する。
【0005】
また、モータ制御回路部7は、具体的にはマイコン又はカスタムICが用いられている。モータ制御回路部というのをマイコンとした場合は、このマイコンは、FAN指示信号の入力に伴って、駆動回路部6への制御信号(出力PWM信号ともいう)のデュティ比を0から序々に増加して行って(この間をソフトスタート時間と称する)、目標の回転数になるデュティ比の出力PWM信号を送出させるソフトスタート制御を行ったり、急激に高速回転させる急速スタートの制御(モータの特性に合わせて急激に高速回転させてもよいデューティ比)を行っていた。
【0006】
一方、モータ制御回路部7をマイコンに代えてカスタムICにした場合は、前述のソフトスタートの制御のための回路を内蔵したカスタムICと、急速スタートの制御のための回路を内蔵したカスタムICとに分けて基板に実装していた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来はモータ制御部を、ソフトスタートの制御機能及び急速スタートの制御機能を有するマイコンで構成するか、又はソフトスタートの制御回路を内蔵したカスタムICと、急速スタートの制御回路を内蔵したカスタムICとに分けて構成している。
【0008】
すなわち、マイコンでソフトスタート、急速スタートを制御していることにより、モータの特性が変わった場合は、ソフトスタート、急速スタートのための制御のプログラムを書き換えなければならないので、書き換えに非常に手間がかかるという課題があった。
【0009】
一方、マイコンに代えてカスタムICを用いた場合は、処理速度は早くなるがソフトスタート用のカスタムICと、急速スタートのカスタムICとで構成している。このため、モータの特性が変わった場合は、ソフトスタート、急速スタートの制御のための回路を変更しなければならないので、それぞれのカスタムICを作り直さなければならないという課題があった。つまり、モータの特性が代わるとコストがかかる。
【0010】
本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、モータの特性が変わったとしても、カスタムICを取り替えずに容易にソフトスタート又は急速スタートの制御を変更できると共に、ソフトスタート機能と急速スタート機能とを一体化してソフトスタートと急速スタートを効率良く行えるカスタムIC型のブラシレスモータのモータ制御装置を得ることを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は、外部と内部とを接続させるための複数の端子(30a、30b…)を設け、目標回転信号とモータ本体部に設けられた複数のホール素子(IC1、IC2、IC3)からの検出信号とから複数相の駆動パルス毎のデュティ比の制御信号を得てモータ本体部の回転子を回転させるブラシレスモータのモータ制御装置において、第1の端子(30b)に外付けされ第1の抵抗(RS1)と、第2の端子(30c)に外付けされた第2の抵抗(RS2)と、第3の端子(30d)に外付けされた第3の抵抗(Rsa)と、第3の抵抗(Rsa)に直列接続され、該接続点が第4の端子(30e)に接続された第1のコンデンサ(C3)と、第5の端子(30g)に接続された第2のコンデンサ(C4)と、第1の抵抗(RS1)の値に基づく第1の定電流(IS1)又は該第1の定電流(IS1)に第2の抵抗(RS2)に基づく第2の定電流(IS2)を加算した加算電流のいずれかを第3の端子(30d)を介して、第1のコンデンサ(C3)に充電させると共に、第1のコンデンサ(C3)の電位を目標回転信号とするソフトスタート回路(22)と、急速スタート信号が入力したとき、第1の定電流(IS1)及び第2の定電流(IS2)以上の第3の定電流(IS3)を強制的に第4の端子(30e)を介して第1のコンデンサ(C3)に充電させる急速スタート回路(23)とを備えたことを要旨とする。
【0012】
このため、急速スタート信号が入力していないときは、ソフトスタート回路(22)が外付けされた第1の抵抗(RS1)の値に基づく第1の定電流(IS1)を第3の端子(30d)から第3の抵抗(Rsa)を介して第1のコンデンサ(C3)に充電させる。
【0013】
あるいは、第1の定電流(IS1)に外付けされた第2の抵抗(RS2)に基づく第2の定電流(IS2)を加算した加算電流を第3の端子(30d)を介して、第1のコンデンサ(C3)に充電させる。
【0014】
このときの第1のコンデンサ(C3)の電位を目標回転信号とするので、その目標回転信号は第1の定電流(IS1)で序々に立ち上がり、加算電流が充電されたときに第1の定電流(IS1)より大きな傾きとなったソフトスタート波形を得ることが可能となる。
【0015】
また、急速スタート信号が入力すると、急速スタート回路(23)によって、第1の定電流(IS1)及び第2の定電流(IS2)以上の第3の定電流(IS3)を強制的に第4の端子(30e)を介して第1のコンデンサ(C3)に充電されるので、第1のコンデンサ(C3)の電位はソフトスタート波形とならないで急速スタート信号の入力に伴って急激に上昇した急速スタート波形となる。
【0016】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ソフトスタート又は急速スタートにおける波形の傾斜及びその時間を決定するためのコンデンサと抵抗を全て外付けにする。
【0017】
そして、急速スタート信号が入力しないときは、回転指示信号の検知初期において、外付けの第1の抵抗RS1、第2の抵抗RS2に基づく定電流(IS1、IS2)で外付けの第1のコンデンサC3に充電させて、これらの抵抗、コンデンサの値に基づく傾斜のソフトスタート波形にした回転指示信号を送出する。
【0018】
また、急速スタート信号が入力したときは、直ちに第3の定電流(IS3)をを定電流(IS1、IS2)に加算して第1のコンデンサ(C3)に充電させることで、ソフトスタート波形に代わって急激に上昇した急スタート波形を回転指示信号とする。
【0019】
すなわち、ハード回路で外付けされた抵抗、コンデンサの値に基づく傾斜のソフトスタート波形又は急スタート波形を得ることができるので、モータの回転に高速に追従させてソフトスタート又は急速スタートが可能であるという効果が得られている。
【0020】
また、外付けされた抵抗、コンデンサを変更することによってソフトスタート波形の傾斜又は急スタート波形の傾斜を変更することが可能であるので、モータの特性が代わったときは、単に外付けの抵抗、コンデンサを取り替えるだけでモータの特性に合わせた傾斜のソフトスタート波形又は急スタート波形を容易に得ることができるという効果が得られている。
【0021】
従って、従来のようにIC又はプログラムを作り直さなくともよいので、モータの特性が代わっても製造コストを抑えることになる。
【0022】
【発明の実施の形態】
図1は本実施の形態のブラシレスモータのモータ制御装置の概略構成図である。図1に示すモータ制御装置10はカスタムICであり、複数の入出力端子を有してモータ本体部に位相の異なる電力を供給する駆動回路6及びモータ本体部のホールIC(IC1、IC2、IC3)に接続され、このホールICからの各検出信号とFAN回転指示信号とに基づいて、所定の回転速度にするための制御信号を生成して駆動回路部6に送出する。
【0023】
このとき、FAN回転指示信号の入力に伴って、抵抗、比較器(コンパレータ)トランジスタ等を用いてFAN指示信号を序々に立ち上げるソフトスタート波形を得る。前述のソフトスタート波形の傾き又は、急速スタートの時間は、外付けの抵抗、コンデンサ等によって可変可能となっている。すなわち、モータの特性等に応じてソフトスタート波形の傾き、急速スタート時間を外付けの抵抗、コンデンサを変えることによって容易に変更できるようにしていると共に、ソフトスタート又は急速スタートの切換ができるようにしている。
【0024】
次に、モータ本体部の概略構成を初めに説明する。モータ本体部は、図2に示すように、シャフト12の一端の周囲に回転検出用のためのマグネット13(以下センサマグネット13という)を設け、このセンサマグネット13の周囲に6個の突極14a、14b、……を有する固定子14を取付けている。前述のセンサマグネット13はN極とN極、S極とS極とがそれぞれ一対で対向させられ、シャフト12の一方の端の周囲に設けられている。
【0025】
また、固定子14の6個の突極14a、14b、……にはコイル15a、15b、……が巻き付けられ、対向する2個のコイルで1相をなしている。すなわち、6個のコイルで三相の駆動系を構成している。
【0026】
この固定子14の外側にあるロータ16には図2に示すように、90度間隔でメインマグネット17a、17b、……が周設されている。ロータ16はシャフト12の他端(図示せず)にシャフト12と一体で回転可能に連結されている。
【0027】
さらに、固定子14にはセンサマグネット13の磁極(S極、N極)の磁界の方向を検出するホール素子18a(IC1)、18b(IC2)、18c(IC3)が120間隔で均等に配置されている。
【0028】
一方、駆動回路部6は、モータ制御装置10に接続された6個の抵抗R1、R2、……と、6個のパワー素子Q1、Q2……とからなり、モータ制御装置10からの各制御信号に基づく駆動信号を生成し、これらの駆動信号を対応するパワー素子Q1、Q2……に送出する。
【0029】
次に、モータ制御装置10の構成を説明する。モータ制御装置10は、図1に示すように、FAN回転指示信号(以下単に回転指示信号という)を入力する入力検知回路20と、急速充電回路21と、ソフトスタート回路22と、急速スタート回路23と、ソフトスタート時間設定回路25と、急スタート時間設定回路26と、定電流値設定回路27とを備えて基板に実装されている。但し、駆動回路部6とカスタムIC化されたモータ制御装置10は、同じ基板の異なる領域に設けられる。
【0030】
入力検知回路20は、回転指示信号を端子30aに入力し、この回転指示信号と基準値とを比較器(オープンコレクタタイプ)によって比較し、回転指示信号のレベルが10%以上の範囲(例えば10%〜90%)のときにソフトスタート回路22から電流IS1をソフトスタート時間変更回路25に流させる。
【0031】
ソフトスタート回路22は、電流IS1を流す定電流源36と電流IS2を流す定電流源37とダイオードDと比較器38とを備えている。この定電流源36は端子30bに接続され、この端子30bに定電流値設定変更用のための外付けの抵抗RS2が接続されている。また、定電流源37は端子30cに接続され、この端子30cに定電流値設定変更用のための外付けの抵抗RS2が接続されている。
【0032】
この外付けの抵抗RS1と抵抗RS2とを総称して本実施の形態では定電流値設定回路27と称する。
【0033】
前述のダイオードDは、アノード側が定電流源37に接続され、カソードが定電流源36及び入力検知回路20の出力端及び端子30dに接続に接続されている。
【0034】
更に、比較器38は、一方の入力端を端子30e、急速スタート回路23の定電流源39(IS3)及びボルテージフォロワ24に接続されている。
【0035】
急速スタート回路23は、定電流源39(IS3)とAND40とを備え、ANDの一方の入力端子は本カスタムICの端子30f(Hレベル又はLレベルの急スタート制御信号が入力される端子)に接続され、他方の入力端子は急速充電回路21の出力に接続されている。また、AND40の出力は定電流源39(IS3)のオフ、オフさせる出力信号となっている。すなわち、このAND40によってソフトスタートと急スタートが切換可能となっている。
【0036】
急速充電回路21は、トランジスタTR、定電流源42、比較器43、抵抗等で構成され、トランジスタTRのベース側を、端子30f及びNOT44を介して入力検知回路20に接続している。また、トランジスタTRのコレクタを定電流源42(IS4)及び比較器43の一方の入力端子並びに本カスタムICの端子30gに接続している。前述のNOT44は、入力検知回路20が回転指示信号のレベルが10%以下又は90%以上のときに出力をLレベルにしてコンデンサC4の電荷を放電させている。
【0037】
また、比較器43は、他方の入力端子を分圧抵抗に接続し、出力を急速スタート回路23のAND40の一方の入力端子に接続している。
【0038】
さらに、本カスタムICの端子30gには、コンデンサC4が外付けされている。本実施の形態ではこのコンデンサC4を急スタート時間設定回路26と称している。
【0039】
さらに、本カスタムICの端子30dには抵抗RSaとコンデンサC3とからなる直列回路が接続されている。この抵抗RSとコンデンサC3との接続点は本カスタムICの端子30eに接続されている。
【0040】
この抵抗RSとコンデンサC3とを総称して本実施の形態ではソフトスタート設定回路25と称している。
【0041】
上記のように構成されたカスタムIC化されたモータ制御装置10について以下に動作を図3の波形図を用いて説明する。
【0042】
(ソフトスタート動作)
例えば、図3の(a)に示す回転指示信号がカスタムIC化されたモータ制御装置10の端子30aに入力すると、入力検出回路20が基準電源(例えば4V、10%に相当する電圧)と比較し、基準電源以下のときは出力を高インピーダンス状態にする。これによって、ソフトスタート回路22は、外付けされている定電流値設定回路27の抵抗RS2に基づく電流IS1を端子30dを介してソフトスタート設定回路25に流す。すなわち、回転指示信号のレベルが10%以上になったときにコンデンサC3が外付けの抵抗Rsaを介して抵抗RS1に基づく電流IS1で充電される。
【0043】
このときのソフトスタート時間設定回路25のコンデンサC3の電圧がソフトスタート回路22のボルティジフォロワ24によって電流増幅される。すなわち、回転指示信号の入力初期においては、図3の(b)に示すように、ソフトスタート波形は、コンデンサC3に電流IS1が蓄積されて行くときの電圧が送出されるから折れ線1の範囲の傾斜をもった波形となる。
【0044】
また、コンデンサC3の電圧はソフトスタート回路22の比較器38の一方の入力端に入力し、この比較器38が基準電源(例えば6V、10%に相当)と比較し、コンデンサC3の電圧が基準電源以上になっている間は、出力を高インピーダンス状態にする。
【0045】
これによって、ソフトスタート設定回路25には定電流IS1と、外付けの抵抗RS2に基づく電流IS2とを加算した電流が流れてコンデンサC3に充電される。
【0046】
すなわち、ソフトスタート波形は、コンデンサC3が例えば0.6V(回転指示信号の10%に相当)程度になると、図3の(b)に示すように、定電流IS1と定電流IS2との加算電流が流れることになるので、出力波形は折れ線1よりは傾斜が急激な折れ線2となる。
【0047】
つまり、定電流値設定回路27のコンデンサC3、抵抗Rsaを変更することによって、図3の(b)に示すようにソフトスタート時の初期における折れ線1の範囲の傾きを変更することができる。
【0048】
このソフトスタート時のソフトスタート波形IS1の傾きは、出力デューティが3.75%/sec〜15%/secの幅となるように設定されるのが望ましい
この理由を説明する。一般に車両空調用ブロァーブラシレスモータのソフトスタートにおいては、初期駆動電圧の傾きについては明確な基準が無く、単にファンの吹き出し風量に違和感がないように決める。
【0049】
しかし、初期電圧の傾き(ソフトスタート波形IS1の傾き)によっては、ブロアーが廻り出してモータによる騒音が発生する場合がある。
【0050】
一般に、ブロアーブラシレスモータの初期駆動電圧の傾きを8.333%/sec以下にすると、聴感では起動時のモータによる騒音は聞こえ難くなる。つまり、傾きが小さいくなればなるほど減少していく。しかし、初期駆動電圧の傾きを小さくして行くと、モータの廻り出しが遅くなって行く。
【0051】
このため、風量の変化は遅くなればなる程に乗員に違和感を与えるので、5%程度が限界である。
【0052】
すなわち、モータのバラツキを含め、初期駆動電圧の傾きを3.75%/secから15%/sec内で決定するのが車両空調システムには望ましいと言える。但し、ここでの%は、風量全開を100%としたときの駆動電圧の割合を示す。
【0053】
例えば、FAN指示電圧が停止を示している電圧値のときは、ソフトスタートを設定し、FAN指示電圧がFAN起動を示している電圧のときは、ソフトスタート制御を開始させる。このとき、設定時間毎にスロープ定数(傾き)を変化させる。つまり、可変のスロープ制御でFAN起動させる。
【0054】
また、目標到達時(FAN指示電圧相当)においては、ソフトスタート起動中であっても、ソフトスタートを解除し、FAN指示電圧で制御する。
【0055】
このソフトスタートは、図4に示しように、初期停止時間を無くし(0スタート)、FAN出力電圧を0〜7.5%/secまで変化させる(図4においてはT2)。
【0056】
そして、このようにソフトスタートの設定が終了したらFAN停止しない限りはソフトスタートは行わない。
【0057】
すなわち、図5に示すように、FAN始動開始に伴って、モータの空走時間(モータの特性によって相違する)を考慮して1.5secの間は、3.0%、6.7%、7.5%という具合に変化させる。
【0058】
また、前述の抵抗Rsa、コンデンサC3を変更すると折れ線2における傾きを変更することも可能であるが、折れ線1の傾きはモータの特性に合わせて設定した傾きであるから、抵抗Rsa及びコンデンサC3を変更すると折れ線1の傾きも変わってしまう。
【0059】
そこで、本例では端子30cに接続されている抵抗RS2を変えることで、低電流(IS2)を変えて折れ線2の傾きを変更する。
【0060】
(急スタート)
例えば、回転指示信号がカスタムIC化されたモータ制御装置10の端子30aに入力し、入力検出回路20が10%に相当するレベルを検出して出力を高インピーダンス状態にしているとする。
【0061】
このとき、外部から入力する急スタート信号がHレベル(所定時間後にLレベルになる)にされると、急速充電回路21のトランジスタTRがオフ状態となって定電流源IS4から端子30dを介して急スタート時間設定回路である外付けのコンデンサC4を充電させる。そして、コンデンサC4の電圧が上昇してVDDに到達したときに、急速充電回路21の比較器43が出力をHレベルにする。
【0062】
すなわち、急速スタート回路23のAND40にはHレベルの急スタート信号と比較器43からのHレベルの出力信号とが入力して定電流源IS3を動作させる。
【0063】
従って、ソフトスタート時間設定回路25である抵抗RSとコンデンサC3には、ソフトスタート回路22の電流IS1と、急スタート回路23の電流IS3との加算電流が流れてコンデンサC3の電位を急激に上昇させて比較器38の出力を高インピーダンス状態にする。このため、急スタート制御信号がHレベルにされたときは、抵抗RsaとコンデンサC3には、電流IS1と電流IS2と電流IS3との加算電流が流れてコンデンサC3の電位を急激に上昇させ、図3の(c)に示すように急激に上昇した急スタート波形となり、例えばスタートと同時に1000回転でFANを回転させることが可能となる。
【0064】
そして、急スタート制御波形がHレベルかLレベルになると、急速充電回路21のトランジスタTRがオン状態になって、外付けのコンデンサC4から放電電流を流す。
【0065】
このため、急速充電回路21の比較器43の出力がLレベルとなり、定電流源39からの電流IS3を停止させて、コンデンサC3に電流IS1と電流IS2との加算電流を流させる。従って、図3の(c)に示すように、出力回路24における波形は急激に下降して上記のソフトスタート波形に復帰する。
【0066】
すなわち、コンデンサC4を変更することにより、図6に示すようにモータの特性に合わせて急スタート時の動作時間を変更することが可能である(点線)。
【0067】
なお、外付けの抵抗RS1、RS2、抵抗Rsa、コンデンサC3、コンデンサC4の全てを変更してモータの特性に合わせたスタート動作を得るようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態のブラシレスモータのモータ制御装置の概略構成図である。
【図2】ブラシレスモータの本体部の構成図である。
【図3】実施の形態の動作を説明するための波形図である。
【図4】ソフトスタート波形の可変の傾きの割合を説明する説明図である。
【図5】モータ特性に合わせたスロープの可変の傾きの割合を説明する説明図である。
【図6】急スタート時に用いるコンデンサを変更したときの波形図である。
【図7】従来の空調制御装置の概略構成図である。
【図8】FAN指示信号を説明する説明図である。
【符号の説明】
10 モータ制御装置
20 回転検知回路
21 急速充電回路
22 ソフトスタート回路
23 急速スタート回路
25 ソフトスタート時間設定回路
26 スタート時間設定回路
27 定電流値設定回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a motor control device for a brushless motor, and more particularly, to a motor control device with a soft start function that can easily change a soft start slope and time in accordance with the speed of a soft start operation at the start and motor characteristics.
[0002]
[Prior art]
As a motor for driving a blower fan in an automobile air conditioner, a brushless motor in which a permanent magnet is a rotor, an armature winding is a stator, and a rectifying mechanism is replaced with a magnetic pole sensor and a switching element has come to be used. ing.
[0003]
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a conventional automobile air conditioner. As shown in FIG. 7, the
[0004]
The air conditioning control circuit 8 (also referred to as an AC amplifier) receives a detection signal from a water temperature sensor, a temperature sensor, an outside air sensor, etc. (not shown) and an instruction signal from the operation panel 9 assembled on the instrument panel of the vehicle, The FAN instruction signal as shown in FIG. 8 for obtaining the target rotational speed of the motor from this instruction signal and the detection signals from the various sensors and reaching the target rotational speed after a predetermined time is sent to the motor control circuit unit 7. Send it out.
[0005]
The motor control circuit unit 7 is specifically a microcomputer or a custom IC. When the motor control circuit unit is a microcomputer, this microcomputer gradually increases the duty ratio of the control signal (also referred to as output PWM signal) to the
[0006]
On the other hand, when the motor control circuit unit 7 is a custom IC instead of a microcomputer, a custom IC having a circuit for soft start control and a custom IC having a circuit for quick start control It was divided and mounted on the board.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, conventionally, the motor control unit is composed of a microcomputer having a soft start control function and a quick start control function, or a custom IC with a built-in soft start control circuit and a custom built-in quick start control circuit. It is divided into ICs.
[0008]
In other words, if the motor characteristics are changed by controlling soft start and rapid start with a microcomputer, the control program for soft start and rapid start must be rewritten. There was a problem that it took.
[0009]
On the other hand, when a custom IC is used instead of the microcomputer, the processing speed is increased, but the soft start custom IC and the quick start custom IC are used. For this reason, when the characteristics of the motor change, the circuit for controlling the soft start and the quick start has to be changed, so that there has been a problem that each custom IC has to be remade. That is, if the characteristics of the motor are changed, costs increase.
[0010]
The present invention has been made to solve the above-described problems. Even if the characteristics of the motor change, the soft start or quick start control can be easily changed without replacing the custom IC. An object is to obtain a motor control device for a custom IC type brushless motor that can efficiently perform a soft start and a rapid start by integrating a rapid start function.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is provided with a plurality of terminals (30a, 30b...) For connecting the outside and the inside, and detection from a target rotation signal and a plurality of Hall elements (IC1, IC2, IC3) provided in the motor main body. In a motor control device for a brushless motor that obtains a duty ratio control signal for each of a plurality of drive pulses from a signal and rotates a rotor of a motor body, a first resistor externally attached to a first terminal (30b) (RS1), a second resistor (RS2) externally attached to the second terminal (30c), a third resistor (Rsa) externally attached to the third terminal (30d), and a third resistor A first capacitor (C3) connected in series to the resistor (Rsa), the connection point of which is connected to the fourth terminal (30e), and a second capacitor (C4) connected to the fifth terminal (30g) ) And the value of the first resistance (RS1) Either the first constant current (IS1) or the addition current obtained by adding the second constant current (IS2) based on the second resistor (RS2) to the first constant current (IS1) is the third terminal. When the first capacitor (C3) is charged via (30d) and the soft start circuit (22) using the potential of the first capacitor (C3) as a target rotation signal and the quick start signal are input, The first constant current (IS1) and the third constant current (IS3) equal to or greater than the second constant current (IS2) are forcibly charged to the first capacitor (C3) via the fourth terminal (30e). The quick start circuit (23) is provided.
[0012]
Therefore, when the rapid start signal is not input, the first constant current (IS1) based on the value of the first resistor (RS1) externally attached to the soft start circuit (22) is supplied to the third terminal ( 30d) to charge the first capacitor (C3) through the third resistor (Rsa).
[0013]
Alternatively, an additional current obtained by adding the second constant current (IS2) based on the second resistor (RS2) externally attached to the first constant current (IS1) is added via the third terminal (30d). 1 capacitor (C3) is charged.
[0014]
Since the potential of the first capacitor (C3) at this time is set as the target rotation signal, the target rotation signal gradually rises with the first constant current (IS1), and the first constant current is charged when the addition current is charged. It is possible to obtain a soft start waveform having a larger slope than the current (IS1).
[0015]
When the rapid start signal is input, the rapid constant circuit (23) forcibly applies the third constant current (IS3) equal to or higher than the first constant current (IS1) and the second constant current (IS2). Since the first capacitor (C3) is charged through the terminal (30e) of the first capacitor (C3), the potential of the first capacitor (C3) does not become a soft start waveform but rapidly rises with the input of the quick start signal. Start waveform.
[0016]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, all the capacitors and resistors for determining the waveform slope and the time during soft start or rapid start are externally attached.
[0017]
When a rapid start signal is not input, an external first capacitor is connected with a constant current (IS1, IS2) based on the first external resistor RS1 and the second resistor RS2 at the initial detection of the rotation instruction signal. C3 is charged, and a rotation instruction signal having a soft start waveform with an inclination based on the values of these resistors and capacitors is sent out.
[0018]
When a quick start signal is input, the third constant current (IS3) is immediately added to the constant currents (IS1, IS2) and the first capacitor (C3) is charged to obtain a soft start waveform. Instead, a sudden start waveform that rises rapidly is used as a rotation instruction signal.
[0019]
In other words, since a soft start waveform or a sudden start waveform can be obtained based on the values of resistors and capacitors externally attached by a hard circuit, soft start or rapid start can be performed by following the motor rotation at high speed. The effect is obtained.
[0020]
In addition, since it is possible to change the slope of the soft start waveform or the slope of the sudden start waveform by changing the external resistor or capacitor, when the motor characteristics are changed, An effect is obtained in that it is possible to easily obtain a soft start waveform or a sudden start waveform having a slope that matches the characteristics of the motor by simply replacing the capacitor.
[0021]
Therefore, it is not necessary to recreate the IC or the program as in the conventional case, so that the manufacturing cost can be reduced even if the motor characteristics are changed.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a motor control device for a brushless motor according to the present embodiment. A
[0023]
At this time, with the input of the FAN rotation instruction signal, a soft start waveform is obtained in which the FAN instruction signal is gradually raised using a resistor, a comparator (comparator) transistor, or the like. The inclination of the soft start waveform or the rapid start time can be varied by an external resistor, a capacitor, or the like. In other words, the slope of the soft start waveform and the quick start time can be easily changed by changing the external resistor and capacitor according to the motor characteristics, etc., and the soft start or quick start can be switched. ing.
[0024]
Next, a schematic configuration of the motor main body will be described first. As shown in FIG. 2, the motor body is provided with a
[0025]
.. Are wound around the six
[0026]
As shown in FIG. 2,
[0027]
Furthermore, Hall elements 18a (IC1), 18b (IC2), and 18c (IC3) for detecting the magnetic field direction of the magnetic poles (S pole and N pole) of the
[0028]
On the other hand, the
[0029]
Next, the configuration of the
[0030]
The input detection circuit 20 inputs a rotation instruction signal to the terminal 30a, compares the rotation instruction signal with a reference value by a comparator (open collector type), and the level of the rotation instruction signal is within a range of 10% or more (for example, 10%). % -90%), the current IS1 is caused to flow from the
[0031]
The
[0032]
The external resistor RS1 and resistor RS2 are collectively referred to as a constant current value setting circuit 27 in the present embodiment.
[0033]
The diode D has the anode side connected to the constant
[0034]
Further, the
[0035]
The quick start circuit 23 includes a constant current source 39 (IS3) and an AND 40, and one input terminal of the AND is a terminal 30f of the custom IC (a terminal to which an H level or L level quick start control signal is input). The other input terminal is connected to the output of the
[0036]
The
[0037]
The
[0038]
Further, a capacitor C4 is externally attached to the terminal 30g of the custom IC. In the present embodiment, the capacitor C4 is referred to as the rapid start time setting circuit 26.
[0039]
Further, a series circuit including a resistor RSa and a capacitor C3 is connected to the terminal 30d of the custom IC. The connection point between the resistor RS and the capacitor C3 is connected to the terminal 30e of the custom IC.
[0040]
The resistor RS and the capacitor C3 are collectively referred to as a soft start setting circuit 25 in the present embodiment.
[0041]
The operation of the
[0042]
(Soft start operation)
For example, when the rotation instruction signal shown in FIG. 3 (a) is input to the terminal 30a of the
[0043]
At this time, the voltage of the capacitor C3 of the soft start time setting circuit 25 is amplified by the voltage follower 24 of the
[0044]
Further, the voltage of the capacitor C3 is input to one input terminal of the
[0045]
As a result, a current obtained by adding the constant current IS1 and the current IS2 based on the external resistor RS2 flows through the soft start setting circuit 25 and charges the capacitor C3.
[0046]
That is, when the capacitor C3 is about 0.6 V (corresponding to 10% of the rotation instruction signal), the soft start waveform is an addition current of the constant current IS1 and the constant current IS2, as shown in FIG. Therefore, the output waveform is a
[0047]
That is, by changing the capacitor C3 and the resistor Rsa of the constant current value setting circuit 27, it is possible to change the inclination of the range of the
[0048]
The reason why the slope of the soft start waveform IS1 at the time of the soft start is preferably set so that the output duty is in the range of 3.75% / sec to 15% / sec will be described. In general, in the soft start of a blower brushless motor for vehicle air conditioning, there is no clear standard for the slope of the initial drive voltage, and it is simply determined so that there is no sense of incongruity in the amount of air blown from the fan.
[0049]
However, depending on the slope of the initial voltage (the slope of the soft start waveform IS1), the blower may turn around and generate noise from the motor.
[0050]
In general, when the slope of the initial drive voltage of the blower brushless motor is 8.333% / sec or less, it is difficult to hear the noise caused by the motor at the start of hearing. That is, it decreases as the inclination becomes smaller. However, as the slope of the initial drive voltage is reduced, the motor starts to run slower.
[0051]
For this reason, the slower the change in the air volume, the more uncomfortable the passenger feels, so about 5% is the limit.
[0052]
That is, it can be said that it is desirable for the vehicle air-conditioning system to determine the slope of the initial drive voltage within the range of 3.75% / sec to 15% / sec including the variation of the motor. Here, “%” indicates the ratio of the driving voltage when the air volume is fully opened.
[0053]
For example, when the FAN instruction voltage is a voltage value indicating stop, soft start is set, and when the FAN instruction voltage is a voltage indicating FAN activation, soft start control is started. At this time, the slope constant (slope) is changed every set time. That is, FAN is activated by variable slope control.
[0054]
When the target is reached (equivalent to FAN instruction voltage), soft start is canceled and control is performed with the FAN instruction voltage even during soft start activation.
[0055]
As shown in FIG. 4, this soft start eliminates the initial stop time (0 start) and changes the FAN output voltage from 0 to 7.5% / sec (T2 in FIG. 4).
[0056]
When the soft start setting is completed as described above, the soft start is not performed unless the FAN is stopped.
[0057]
That is, as shown in FIG. 5, with the start of FAN starting, the idle time of the motor (which varies depending on the motor characteristics) is taken into account for 3.0 seconds, 6.7%, Change to 7.5%.
[0058]
In addition, if the resistance Rsa and the capacitor C3 are changed, the inclination of the
[0059]
Therefore, in this example, by changing the resistance RS2 connected to the terminal 30c, the low current (IS2) is changed and the inclination of the
[0060]
(Sudden start)
For example, it is assumed that a rotation instruction signal is input to the terminal 30a of the
[0061]
At this time, when the sudden start signal input from the outside is set to H level (becomes L level after a predetermined time), the transistor TR of the
[0062]
That is, the H level sudden start signal and the H level output signal from the
[0063]
Therefore, an additional current of the current IS1 of the
[0064]
When the rapid start control waveform becomes H level or L level, the transistor TR of the
[0065]
For this reason, the output of the
[0066]
That is, by changing the capacitor C4, it is possible to change the operating time at the time of sudden start according to the characteristics of the motor as shown in FIG. 6 (dotted line).
[0067]
Note that all of the external resistors RS1 and RS2, the resistor Rsa, the capacitor C3, and the capacitor C4 may be changed to obtain a start operation that matches the characteristics of the motor.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a motor control device of a brushless motor according to an embodiment.
FIG. 2 is a configuration diagram of a main body portion of a brushless motor.
FIG. 3 is a waveform diagram for explaining the operation of the embodiment;
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a ratio of a variable slope of a soft start waveform.
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a ratio of a variable slope slope according to motor characteristics;
FIG. 6 is a waveform diagram when the capacitor used at the time of sudden start is changed.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a conventional air conditioning control device.
FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating a FAN instruction signal.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
第1の端子(30b)に外付けされ第1の抵抗(RS1)と、
第2の端子(30c)に外付けされた第2の抵抗(RS2)と、
第3の端子(30d)に外付けされた第3の抵抗(Rsa)と、
前記第3の抵抗(Rsa)に直列接続され、該接続点が第4の端子(30e)に接続された第1のコンデンサ(C3)と、
第5の端子(30g)に接続された第2のコンデンサ(C4)と、
前記第1の抵抗(RS1)の値に基づく第1の定電流(IS1)又は該第1の定電流(IS1)に前記第2の抵抗(RS2)に基づく第2の定電流(IS2)を加算した加算電流のいずれかを前記第3の端子(30d)を介して、前記第1のコンデンサ(C3)に充電させると共に、前記第1のコンデンサ(C3)の電位を前記目標回転信号とするソフトスタート回路(22)と、
急速スタート信号が入力したとき、前記第1の定電流(IS1)及び前記第2の定電流(IS2)以上の第3の定電流(IS3)を強制的に前記第4の端子(30e)を介して前記第1のコンデンサ(C3)に充電させる急速スタート回路(23)と
を有することを特徴とするブラシレスモータのソフトスタート機能付きモータ制御装置。A plurality of terminals (30a, 30b...) For connecting the outside and the inside are provided, and a plurality of phases are obtained from the target rotation signal and the detection signals of the plurality of Hall elements (IC1, IC2, IC3) provided in the motor main body. In a motor control device of a brushless motor that obtains a duty ratio control signal for each drive pulse and rotates the rotor of the motor body,
A first resistor (RS1) externally attached to the first terminal (30b);
A second resistor (RS2) externally attached to the second terminal (30c);
A third resistor (Rsa) externally attached to the third terminal (30d);
A first capacitor (C3) connected in series to the third resistor (Rsa), the connection point being connected to a fourth terminal (30e);
A second capacitor (C4) connected to the fifth terminal (30g);
The first constant current (IS1) based on the value of the first resistor (RS1) or the second constant current (IS2) based on the second resistor (RS2) is added to the first constant current (IS1). One of the added currents is charged to the first capacitor (C3) via the third terminal (30d), and the potential of the first capacitor (C3) is used as the target rotation signal. A soft start circuit (22);
When a quick start signal is input, the fourth constant terminal (30e) is forced to apply a third constant current (IS3) equal to or higher than the first constant current (IS1) and the second constant current (IS2). And a quick start circuit (23) for charging the first capacitor (C3) through a motor control device with a soft start function of a brushless motor.
を有することを特徴とする請求項1記載のブラシレスモータのソフトスタート機能付きモータ制御装置。The input terminal is connected to the sixth terminal (30a) to which the rotation instruction signal is input, and the output terminal is connected to the first constant current (IS1) of the soft start circuit, and the rotation instruction signal exceeds the reference value. When the output terminal is in a high impedance state, the first constant current (IS1) or the addition current is charged to the first capacitor (C3) via the third terminal (30d). The motor control device with a soft start function of the brushless motor according to claim 1, further comprising a circuit.
を有することを特徴とする請求項1又は2記載のブラシレスモータのソフトスタート機能付きモータ制御装置。When the sudden start signal is input, or when the input detection circuit (20) puts the output terminal in a high impedance state, the fourth constant current (IS4) is passed through the fifth terminal (30g). A quick charge circuit (21) for charging the second capacitor (C4) and sending an output signal to the quick start circuit (23) when the potential of the second capacitor (C4) reaches a predetermined level. The motor control device with a soft start function for a brushless motor according to claim 1 or 2.
前記急速スタート信号と前記急速充電回路からの出力信号とが共に入力したとき、前記第3の定電流(IS3)を前記第4の端子(30e)を介して前記第1のコンデンサ(C3)に充電させ、また前記急速スタート信号と出力信号とが共に入力しないときは、前記第3の定電流(IS3)の充電を停止させることを特徴とする請求項1、2又は3記載のブラシレスモータのソフトスタート機能付きモータ制御装置。The rapid start circuit includes:
When both the rapid start signal and the output signal from the rapid charging circuit are input, the third constant current (IS3) is supplied to the first capacitor (C3) via the fourth terminal (30e). The brushless motor according to claim 1, 2 or 3, wherein charging is performed and charging of the third constant current (IS3) is stopped when neither the quick start signal nor the output signal is input. Motor control device with soft start function.
前記第4の端子(30e)に一方を、他方を基準電源に、出力を前記第2の定電流源(IS2)に接続し、第4の端子(30e)の電位が基準以下のときは前記第1の定電流(IS1)を第3の抵抗(Rsa)介して前記第1のコンデンサ(C3)に充電させ、また基準を越えたときは、出力を高インピーダンス状態にして前記第2の定電流(IS2)を前記第1の定電流(IS1)に強制的に加算させることを特徴とする請求項1記載のブラシレスモータのソフトスタート機能付きモータ制御装置。The soft start circuit
One is connected to the fourth terminal (30e), the other is connected to a reference power source, an output is connected to the second constant current source (IS2), and when the potential of the fourth terminal (30e) is below the reference, When the first constant current (IS1) is charged to the first capacitor (C3) via the third resistor (Rsa) and exceeds the reference, the output is set to a high impedance state and the second constant current (IS3) is set. 2. A motor control device with a soft start function for a brushless motor according to claim 1, wherein a current (IS2) is forcibly added to the first constant current (IS1).
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