JP4356761B2 - ファンモータ制御装置及びファンモータ制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ファンモータの駆動を制御するファンモータ制御装置及びファンモータ制御方法に関する。

従来のファンモータ制御装置では、ファンモータに過電流が流れた場合に、当該ファンモータに出力される信号を所定時間遮断した後、出力を再開している。

しかしながら、上記した従来のファンモータ制御装置では、ファンモータによって回転されるファンに風の抵抗がかかっているような状況下では、ファンモータに出力される信号を所定時間遮断した後、出力を再開したとしても、再び過電流が検出されて、ファンモータに出力される信号が遮断される。このため、ファンモータに出力される信号の遮断及び復帰が繰り返されることにより、異音が発生するという問題があった。さらに、ファンモータに出力される信号の遮断及び復帰が繰り返されることに起因して、ファンモータに電力を供給するパワー素子が異常発熱するという問題もあった。

また、上記のようにファンモータへ出力される信号の遮断及び復帰が繰り返されると、その遮断及び復帰の繰り返しに起因して、ファンの回転速度が低下する。このため、ファンの回転速度と、そのファンの回転速度を指令する回転数指令とが乖離して、通常状態に復帰する際に再び過電流が発生し、ファンモータへ出力される信号が再び遮断され、ファンモータに出力される信号の遮断及び復帰が繰り返されるという問題があった。

そこで、ファンモータに流れる電流値に応じてファンモータの回転数を制御する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に開示されたファンモータ制御装置では、入力電流検出回路で検出したファンモータに流れる電流値が所定値以上である場合には、ファンの回転数を指令する指令回転数を低下させることにより、ファンモータへ出力される信号が遮断されるのを防止する。これにより、ファンモータへ出力される信号の遮断及び復帰が繰り返されないようにしている。

特開２００１−２８６１７９号公報

上記特許文献１に開示されたファンモータ制御装置では、ファンモータに流れる電流値に応じてファンモータの回転数を制御するため、ファンモータに流れる電流値を測定する入力電流検出回路が必要であった。その結果、ファンモータ制御装置に係るコストが増大するという問題があった。

また、上記特許文献１に開示されたファンモータ制御装置では、ファンモータへの出力を停止させる過電流停止回路が働く前に、ファンモータの回転数を低下させるため、ファンモータの運転可能エリアが狭くなるという問題があった。

そこで、この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ファンモータに出力される信号の遮断及び復帰の繰り返しを抑制することにより、異音の発生を抑制しつつパワー素子を保護し、且つ、ファンモータの運転可能エリアが狭くなるのを抑制することが可能なファンモータ制御装置及びファンモータ制御方法を安価に提供することを目的とする。

第１の発明にかかるファンモータ制御装置は、ファンモータを駆動するための信号を制御する制御手段と、前記ファンモータに流れる電流値が所定値以上になったことを検出する過電流検出手段とを備え、前記制御手段は、前記ファンモータの回転数と速度指令とに基づいて前記ファンモータに出力される信号の変調率を制御するものであって、前記過電流検出手段により前記ファンモータの過電流が検出された場合には、前記ファンモータへ出力される信号を遮断した後、前記ファンモータに出力される信号の変調率を、過電流検出時の変調率より小さい値であり且つ過電流が連続して発生する回数に応じて変更される変調率最大制限値以下の範囲であるという条件を満たす変調率に制限し、前記ファンモータへの信号の出力を再開して、変調率を前記変調率最大制限値以下の範囲に維持することを特徴としている。

このファンモータ制御装置では、ファンモータに過電流が流れた場合に、ファンモータに出力される信号が一旦遮断された後、過電流検出時の変調率より小さい範囲であるという条件を満たす変調率に制限された変調率で出力が再開されるので、出力再開後に再びファンモータに過電流が発生してしまうのを抑制することができる。これにより、出力再開後にファンモータへ出力される信号が再び遮断されてしまうのを抑制することができるので、ファンモータに出力される信号の遮断及び復帰の繰り返しが発生してしまうのを抑制することができる。その結果、ファンモータに出力される信号の遮断及び復帰の繰り返しに起因した異音の発生を抑制しつつパワー素子を保護することができる。

また、このファンモータ制御装置では、ファンモータに流れる電流値に応じてファンモータの回転数を低下させることによりファンモータへ出力される信号が遮断されるのを防止する場合と異なり、過電流が発生するまでファンモータを指令回転数に基づいて運転させることができる。このため、ファンモータの運転可能エリアが狭くなるという問題が生じない。また、ファンモータに流れる電流値を測定するための入力電流検出回路を設ける必要がないので、入力電流検出回路の分だけファンモータ制御装置を安価に構成することができる。

第２の発明にかかるファンモータ制御装置は、第１の発明にかかるファンモータ制御装置において、制御手段は、ファンモータへの信号の出力を再開した後、ファンモータに出力される信号の変調率に関する条件を緩和する。

このファンモータ制御装置では、ファンモータの運転を制限した状態から、通常の運転に戻すことができる。

第３の発明にかかるファンモータ制御装置は、第２の発明にかかるファンモータ制御装置において、制御手段は、ファンモータへの信号の出力を再開した時点から過電流が検出されない状態で第１所定時間が経過したときに、ファンモータに出力される信号の変調率に関する条件を緩和する。

このファンモータ制御装置では、ファンモータへの信号の出力を再開した時点から過電流が検出されない状態で第１所定時間が経過したときに、ファンモータを駆動源として回転するファンの回転数が制限されるのを緩和することができる。これにより、過電流検出時の変調率より小さい範囲の変調率で変調された信号でファンモータの運転を安定させた後、指令回転数に基づいてファンモータを通常の運転に戻すことができる。

第４の発明にかかるファンモータ制御装置は、第１〜第３のいずれかの発明にかかるファンモータ制御装置において、制御手段は、ファンモータへの信号の出力が再開されようとする際の変調率が予め設定された最小変調率未満である場合には、ファンモータへの信号の出力を再開しない。

このファンモータ制御装置では、最小変調率未満の変調率でファンモータへ信号を出力しても過電流が検出されるような場合には部品の故障が原因で再度、過電流が検出されることが考えられるので、再開されようとする際の変調率が最小値未満の場合は出力を再開しない。その結果、部品が故障しているにも関わらず、何度も出力を再開してしまうのを防止することができる。

第５の発明にかかるファンモータ制御装置は、第１〜第３のいずれかの発明にかかるファンモータ制御装置において、制御手段は、ファンモータへの信号の出力が再開されようとする際の変調率が予め設定された最小変調率未満である場合には、ファンモータに出力される信号の変調率が当該最小変調率未満にならないように制御し、ファンモータへの信号の出力を再開する。

このファンモータ制御装置では、最小変調率の変調率でファンモータへ信号を出力しても過電流が検出されるような場合にはファンモータの運転に支障がないノイズの重畳によって過電流が連続して発生している場合が多いので、最小変調率未満にならないように制御された変調率でファンモータへの信号の出力を再開する。これにより、ファンモータの運転に支障がないノイズの重畳に起因してファンモータの運転が停止してしまうのを防止することができる。

第６の発明にかかるファンモータ制御装置は、第１〜第５のいずれかの発明にかかるファンモータ制御装置において、制御手段は、ファンモータへ出力される信号を遮断した時点から第２所定時間が経過したときに、ファンモータへの信号の出力を再開する。

このファンモータ制御装置では、ファンモータへ出力される信号を遮断した時点から第２所定時間が経過したときに、速やかにファンモータへの信号の出力が再開される。その結果、ファンモータへの出力が遮断された状態でも惰性で回転しているファンが停止しないように、速やかにファンモータへの信号の出力を再開することができる。

第７の発明にかかるファンモータ制御装置は、第１〜第５のいずれかの発明にかかるファンモータ制御装置において、制御手段は、ファンモータへ出力される信号を遮断した後、過電流検出手段により過電流が検出されなくなったときに、ファンモータへの信号の出力を再開する。

このファンモータ制御装置では、過電流が検出されなくなったときに、ファンモータへの信号の出力を再開されるので、出力再開直後に再び過電流が発生してしまうのを抑制することができる。

第８の発明にかかるファンモータ制御方法は、ファンモータに出力される信号を制御するファンモータ制御方法であって、前記ファンモータに過電流が流れた場合には、前記ファンモータへ出力される信号を遮断した後、前記ファンモータの回転数と速度指令とに基づいて前記ファンモータに出力される信号の変調率を制御すると共に、前記ファンモータに出力される信号の変調率を過電流検出時の変調率を、過電流検出時の変調率より小さい値であり且つ過電流が連続して発生する回数に応じて変更される変調率最大制限値以下の範囲であるという条件を満たす変調率に制限し、前記ファンモータへの信号の出力を再開して、変調率を前記変調率最大制限値以下の範囲に維持することを特徴としている。

このファンモータ制御方法では、ファンモータに過電流が流れた場合に、ファンモータに出力される信号が一旦遮断された後、過電流検出時の変調率より小さい範囲であるという条件を満たす変調率に制限された変調率で出力が再開されるので、出力再開時にファンモータに再び過電流が発生してしまうのを抑制することができる。これにより、出力再開後に再びファンモータへ出力される信号が再び遮断されてしまうのを抑制することができるので、ファンモータに出力される信号の遮断及び復帰の繰り返しが発生してしまうのを抑制することができる。その結果、ファンモータに出力される信号の遮断及び復帰の繰り返しに起因した異音の発生を抑制しつつパワー素子を保護することができる。

また、このファンモータ制御方法では、ファンモータに流れる電流値に応じてファンモータの回転数を低下させることによりファンモータへ出力される信号が遮断されるのを防止する場合と異なり、過電流が発生するまでファンモータを指令回転数に基づいて運転させることができる。このため、ファンモータの運転可能エリアが狭くなるという問題が生じない。また、ファンモータに流れる電流値を測定するための入力電流検出回路を利用する必要がないので、その分だけファンモータ制御方法を安価に提供することができる。

以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。

第１発明では、出力再開後にファンモータへ出力される信号が再び遮断されてしまうのを抑制することができるので、ファンモータに出力される信号の遮断及び復帰の繰り返しが発生してしまうのを抑制することができる。その結果、ファンモータに出力される信号の遮断及び復帰の繰り返しに起因した異音の発生を抑制しつつパワー素子を保護することができる。また、第１発明では、過電流が発生するまでファンモータを指令回転数に基づいて運転させることができる。このため、ファンモータの運転可能エリアが狭くなるという問題が生じない。さらに、第１発明では、ファンモータに流れる電流値を測定するための入力電流検出回路を設ける必要がないので、入力電流検出回路の分だけファンモータ制御装置を安価に構成することができる。

また、第２及び第３の発明では、ファンモータの運転を制限した状態から、通常の運転に戻すことができる。

また、第４の発明では、部品が壊れているにも関わらず、何度も出力を再開してしまうのを防止することができる。

また、第５の発明では、ファンモータの運転に支障がないノイズの重畳に起因してファンモータの運転が停止してしまうのを防止することができる。

また、第６の発明では、ファンモータへの出力が遮断された状態でも惰性で回転しているファンが停止しないように、速やかにファンモータへの信号の出力を再開することができる。

また、第７の発明では、出力再開直後に再び過電流が発生してしまうのを抑制することができる。

また、第８の発明では、出力再開後にファンモータへ出力される信号が再び遮断されてしまうのを抑制することができるので、ファンモータに出力される信号の遮断及び復帰の繰り返しが発生してしまうのを抑制することができる。その結果、ファンモータに出力される信号の遮断及び復帰の繰り返しに起因した異音の発生を抑制しつつパワー素子を保護することができる。また、第８の発明では、過電流が発生するまでファンモータを指令回転数に基づいて運転させることができる。このため、ファンモータの運転可能エリアが狭くなるという問題が生じない。さらに、第８の発明では、ファンモータに流れる電流値を測定するための入力電流検出回路を利用する必要がないので、その分だけファンモータ制御方法を安価に提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るファンモータ制御装置のブロック図である。まず、図１を参照して、本発明の一実施形態に係るファンモータ制御装置１の構成について説明する。

本実施形態のファンモータ制御装置１は、図１に示すように、空気調和機の室内機又は室外機内に設置されるファン２を回転させるブラシレスＤＣモータ３の駆動を制御する。このブラシレスＤＣモータ３は、後述するインバータ回路２０から出力される３相の出力電圧が各固定子巻線３ａに印加されることにより回転子３ｂが回転されて、ファン２を回転させる。また、ブラシレスＤＣモータ３には、３つのホールセンサ３ｃが設けられており、各ホールセンサ３ｃで検知された位置信号Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗがマイクロコンピュータ３０の位置・速度検出部３１に出力されるようになっている。

ファンモータ制御装置１は、ＡＣ電源により供給される交流電圧から直流電圧を電気的に生成するコンバータ回路１０と、コンバータ回路１０から供給される直流電圧を３相の交流電圧にして出力するインバータ回路２０と、ブラシレスＤＣモータ３を正弦波駆動方式で制御するマイクロコンピュータ３０と、ブラシレスＤＣモータ３に流れる電流値が所定値以上になったことを検出する過電流検出回路４０とを備えている。

マイクロコンピュータ３０は、インバータ回路２０の動作を制御するために設けられており、インバータ回路２０に設けられるスイッチング素子２１のＯＮ・ＯＦＦの切り替えを指令するゲート信号Ｇｕ、Ｇｘ、Ｇｖ、Ｇｙ、Ｇｗ、Ｇｚを出力する。このマイクロコンピュータ３０は、位置・速度検出部３１、垂下制御部３２、速度制御部３３、正弦波変調部３４及び駆動信号生成回路３５を有している。

位置・速度検出部３１は、ブラシレスＤＣモータ３のホールセンサ３ｃによって検出される位置信号Ｈｕ、Ｈｖ及びＨｗを入力として、その位置信号Ｈｕ、Ｈｖ及びＨｗの周期に基づいて、ブラシレスＤＣモータ３の現在回転数を算出する。

垂下制御部３２は、過電流検出回路４０によって検出される過電流検出信号を入力として、速度制御部３３に変調率最大制限値を出力する。この変調率最大制限値は、過電流検出時の変調率より小さい値であり、過電流が連続して発生する回数に応じて当該変調率最大制限値を更新して、速度制御部３３に出力する。具体的には、垂下制御部３２は、過電流が連続して発生する回数が多くなるに従って小さくなる変調率最大制限値を速度制御部３３に出力する。さらに、本実施形態では、更新された変調率最大制限値が、予め設定されている下限値以下になる場合には、当該下限値が変調率最大制限値として速度制御部３３に出力される。つまり、ブラシレスＤＣモータ３に過電流が連続して発生することにより、変調率最大制限値が小さくなる場合でも、予め設定した下限値より小さくならないようになっている。

速度制御部３３は、位置・速度検出部３１により出力される現在回転数、外部から与えられる速度指令、及び、垂下制御部３２により出力される変調率最大制限値に基づいて、インバータ回路２０の出力電圧の電圧波高値の上限値を設定するための変調率指令を正弦波変調部３４に出力する。具体的には、速度制御部３３は、位置・速度検出部３１により出力される現在回転数と速度指令との偏差を算出して、その偏差に対応する変調率指令を正弦波変調部３４に出力する。この際、垂下制御部３２により変調率最大制限値が出力されていれば、速度制御部３３は、正弦波変調部３４に出力される変調率指令が垂下制御部３２により出力される変調率最大制限値以下になるように制限する。

正弦波変調部３４は、速度制御部３３により出力される変調率指令と位置・速度検出部３１により出力される位置信号及び現在回転数とに基づいて、インバータ回路２０に与えられるゲート信号Ｇｕ、Ｇｘ、Ｇｖ、Ｇｙ、Ｇｗ、Ｇｚの各デューティを指定するデューティ指令を生成し、駆動信号生成回路３５に出力する。ここで、デューティ指令は、Ｕ相デューティ指令、Ｖ相デューティ指令、Ｗ相デューティ指令から構成される。

駆動信号生成回路３５は、正弦波変調部３４から出力されるデューティ指令に基づいて、ゲート信号Ｇｕ、Ｇｘ、Ｇｖ、Ｇｙ、Ｇｗ、Ｇｚをインバータ回路２０のゲートドライブ回路２２に出力する。駆動信号生成回路３５は、マイクロコンピュータ３０のキャリアタイマ（図５参照）により与えられるタイミングでゲート信号を出力する。また、駆動信号生成回路３５は、過電流検出回路４０の過電流検出信号が入力された場合に、インバータ回路２０のゲートドライブ回路２２に出力されるゲート信号の出力を停止する。

ゲートドライブ回路２２は、駆動信号生成回路３５から出力されるゲート信号Ｇｕ、Ｇｘ、Ｇｖ、Ｇｙ、Ｇｗ、Ｇｚに基づいて、インバータ回路２０の各スイッチング素子２１のＯＮ・ＯＦＦの切り替えを指令するゲートドライブ信号を出力する。これにより、インバータ回路２０から出力される３相の出力電圧がブラシレスＤＣモータ３の各固定子巻線３ａに印加されることによって回転子３ｂが回転されて、ファン２が回転する。

図２〜図４は、図１に示したファンモータ制御装置によるファンモータ制御方法を説明するためのフローチャートである。図５は、キャリアタイマ、マイクロコンピュータの出力電圧波形、インバータ回路の直流部電流波形、過電流検出信号、変調率制限処理及びキャリア割込処理の関係を示した模式図である。図６及び図７は、過電流検出時に設定される変調率出力最大値を示したグラフである。次に、図２〜図７を参照して、一実施形態に係るファンモータ制御装置１によるファンモータ制御方法について説明する。

このファンモータ制御装置１では、図５に示すように、マイクロコンピュータ３０のキャリアタイマにより与えられるタイミング（４０μｓ〜２００μｓの間隔）でキャリア割込処理が実行される。このキャリア割込処理では、まず、図２に示すように、駆動信号生成回路３５からインバータ回路２０に出力されるゲート信号が遮断されているか否かが判断される（Ｓ１）。そして、ゲート信号がインバータ回路２０に出力されている場合には（Ｓ１：Ｎｏ）、ブラシレスＤＣモータ３に過電流が発生したか否かが判断される（Ｓ２）。具体的には、ブラシレスＤＣモータ３の直流部に接続される過電流検出回路４０によって、ブラシレスＤＣモータ３に過電流が流れたか否かが判断される。

そして、図５に示すように、ブラシレスＤＣモータ３に過電流が発生した場合には（Ｓ２：Ｙｅｓ）、ブラシレスＤＣモータ３への信号の出力を再開した時点から過電流が継続して発生しない期間を計測するカウンタがリセットされる（Ｓ３）。そして、インバータ回路２０に出力されるゲート信号が遮断される（Ｓ４）。この後、変調率制限処理が行われる（Ｓ５）。

この変調率制限処理（Ｓ５）は、過電流検出後の出力再開時にインバータ回路２０の出力電圧の電圧波高値の上限値を設定するための変調率を制限するサブルーチンである。変調率制限処理では、図３に示すように、まず、変調率最大制限値が設定されているか否かが判断される（Ｓ５１）。そして、変調率最大制限値が設定されていない場合には（Ｓ５１：Ｎｏ）、図６に示すように、変調率最大制限値を過電流検出時の変調率より小さい範囲であるという条件を満たす変調率に設定される（Ｓ５２）。具体的には、図６（ａ）に示すように、過電流発生後の変調率の推移が時間とともに増加するような場合には、当該変調率最大制限値に制限されて出力される。また、図６（ｂ）に示すように、過電流発生後の変調率が当該変調率最大制限値を境に上下に推移する場合には、当該変調率最大制限値以上の部分が当該変調率最大制限値に制限され、当該変調率最大制限値未満の部分がそのまま出力される。また、図６（ｃ）に示すように、過電流発生後の変調率が当該変調率最大制限値未満の範囲で推移する場合には、そのまま出力される。そして、変調率制限処理を終了させる。

一方、変調率最大制限値が設定されている場合には（Ｓ５１：Ｙｅｓ）、図７に示すように、当該変調率最大制限値を所定量だけ下げて更新する（Ｓ５３）。このステップＳ５３の処理は、過電流が連続して検出されてしまう場合に実行される。そして、更新された変調率最大制限値が予め設定された下限値以上か否かが判断される（Ｓ５４）。そして、更新された変調率最大制限値が予め設定された下限値以上の場合には（Ｓ５４：Ｙｅｓ）、変調率制限処理を終了させて、更新された変調率最大制限値が予め設定された下限値未満の場合には（Ｓ５４：Ｎｏ）、変調率最大制限値を当該下限値に設定して（Ｓ５５）、変調率制限処理を終了させる。これにより、連続して過電流が発生してしまう状況下において、変調率最大制限値が徐々に下がる場合でも、変調率最大制限値が下限値未満にならないように制御される。

変調率制限処理（Ｓ５）が終了した後、図２に示すように、キャリア割込処理を終了して、次のキャリア割込処理が実行される。

また、先のキャリア割込処理において過電流を検出（Ｓ２：Ｙｅｓ）したことにより、インバータ回路２０へのゲート信号の出力が遮断（Ｓ４）されている場合には（Ｓ１：Ｙｅｓ）、インバータ回路２０へのゲート信号の出力が再開される（Ｓ６）。従って、インバータ回路２０へのゲート信号の出力が遮断された時点（先のキャリア割込処理におけるＳ４の時点）から現在のキャリア割込処理におけるＳ６の時点までの時間が経過したときに、ブラシレスＤＣモータ３への信号の出力が再開される。この出力再開時における変調率は、上記した変調率制限処理（Ｓ５）において設定された変調率最大制限値より小さい範囲であるという条件を満たす変調率に制限される。その後、キャリア割込処理が終了して、次のキャリア割込処理が実行される。

また、キャリア割込処理において、ブラシレスＤＣモータ３に過電流が発生していない場合には（Ｓ２：Ｎｏ）、ブラシレスＤＣモータ３への信号の出力を再開した時点から過電流が継続して発生しない期間を計測するカウンタが更新される（Ｓ７）。そして、このカウンタの値が予め設定された所定値以上であるか否かが判断されて（Ｓ８）、当該カウンタの値が所定値未満である場合には（Ｓ８：Ｎｏ）、キャリア割込処理を終了させて、次のキャリア割込処理を実行させる。一方、当該カウンタの値が所定値以上である場合には（Ｓ８：Ｙｅｓ）、変調率緩和処理が行われる（Ｓ９）。即ち、本実施形態では、ブラシレスＤＣモータ３への信号の出力を再開した時点から所定時間継続して過電流が検出されなかったときに、変調率緩和処理（Ｓ９）が行われる。

この変調率緩和処理（Ｓ９）は、図３に示した変調率制限処理において設定された変調率最大制限値を緩和するためのサブルーチンである。変調率緩和処理では、図４に示すように、まず、変調率最大制限値が設定されているか否かが判断される（Ｓ９１）。そして、変調率最大制限値が設定されていない場合には（Ｓ９１：Ｎｏ）、そのまま変調率緩和処理を終了させる。一方、変調率最大制限値が設定されている場合には（Ｓ９１：Ｙｅｓ）、当該変調率最大制限値を所定量だけ上げて更新する（Ｓ９２）。このようにして、変調率緩和処理を終了させる。

変調率緩和処理（Ｓ９）が終了した後、図２に示すように、キャリア割込処理を終了させて、次のキャリア割込処理を実行させる。このようにして、一実施形態に係るファンモータ制御装置１が制御される。

［本ファンモータ制御装置１の特徴］
本実施形態のファンモータ制御装置１には、以下のような特徴がある。

本実施形態のファンモータ制御装置１では、ブラシレスＤＣモータ３に過電流が流れた場合に、ブラシレスＤＣモータ３に出力される信号が一旦遮断された後、過電流検出時の変調率より小さい範囲であるという条件を満たす変調率に制限された変調率で出力が再開されるので、出力再開後に再びブラシレスＤＣモータ３に過電流が発生してしまうのを抑制することができる。これにより、出力再開後にブラシレスＤＣモータ３へ出力される信号が再び遮断されてしまうのを抑制することができるので、ブラシレスＤＣモータ３に出力される信号の遮断及び復帰の繰り返しが発生してしまうのを抑制することができる。その結果、ブラシレスＤＣモータ３に出力される信号の遮断及び復帰の繰り返しに起因した異音の発生を抑制しつつパワー素子を保護することができる。

また、本実施形態のファンモータ制御装置１では、特許文献１のようにファンモータに流れる電流値に応じてファンモータの回転数を低下させることによりファンモータへ出力される信号が遮断されるのを防止する場合と異なり、過電流が発生するまでブラシレスＤＣモータ３を速度指令に基づいて運転させることができる。このため、ブラシレスＤＣモータ３の運転可能エリアが狭くなるという問題が生じない。また、ブラシレスＤＣモータ３に流れる電流値を測定するための入力電流検出回路を設ける必要がないので、入力電流検出回路の分だけファンモータ制御装置１を安価に構成することができる。

また、本実施形態のファンモータ制御装置１では、ブラシレスＤＣモータ３への信号の出力を再開した時点から所定時間継続して過電流が検出されなかったときに、変調率緩和処理（Ｓ９）が実行される。これにより、過電流検出時の変調率より小さい範囲の変調率で変調された信号でファンモータの運転を安定させた後、指令回転数に基づいてファンモータを通常の運転に戻すことができる。

また、本実施形態のファンモータ制御装置１では、下限値未満の変調率でブラシレスＤＣモータ３へ信号を出力しても過電流が検出されるような場合にはブラシレスＤＣモータ３の運転に支障のないノイズの重畳によって過電流が発生している場合が多いので、当該下限値を変調率最大制限値として（Ｓ５５）、ブラシレスＤＣモータ３への信号の出力を再開する（Ｓ６）。これにより、ブラシレスＤＣモータ３の運転に支障のないノイズの重畳に起因してファンモータの運転が停止してしまうのを防止することができる。

また、本実施形態のファンモータ制御装置１では、インバータ回路２０へのゲート信号の出力が遮断された時点（先のキャリア割込処理におけるＳ４の時点）から現在のキャリア割込処理におけるＳ６の時点までの時間が経過したときに、速やかにブラシレスＤＣモータ３への信号の出力が再開される。その結果、ブラシレスＤＣモータ３への出力が遮断された状態でも惰性で回転しているファンが停止しないように、速やかにブラシレスＤＣモータ３への信号の出力を再開することができる。

（参考例）
図８は、本発明の参考例に係るファンモータ制御装置のブロック図である。過電流が発生した場合に変調率最大制限値を設定して、出力再開時の変調率を当該変調率最大制限値より小さい範囲であるという条件を満たす変調率に制限する一実施形態に係るファンモータ制御装置１とは異なり、この参考例では、過電流が発生した場合に変調率を所定量だけ下げて過電流検出時の変調率より小さい変調率に制御するファンモータ制御装置１００について説明する。なお、垂下制御部及び速度制御部以外は上記一実施形態と同様であるので同一符号を付しその説明を省略する。

参考例に係るファンモータ制御装置１００に設けられるマイクロコンピュータ１３０の垂下制御部１３２は、図８に示すように、過電流検出回路４０によって検出される過電流検出信号を入力として、速度制御部１３３に変調率制御信号を出力する。

速度制御部１３３は、位置・速度検出部３１により出力される現在回転数、外部から与えられる速度指令、及び、垂下制御部１３２により出力される変調率制御信号に基づいて、インバータ回路２０の出力電圧の電圧波高値の上限値を設定するための変調率指令を正弦波変調部３４に出力する。具体的には、速度制御部１３３は、位置・速度検出部３１により出力される現在回転数と速度指令との偏差を算出して、その偏差に対応する変調率指令を正弦波変調部３４に出力する。この際、垂下制御部１３２により変調率制御信号が入力されている場合には、速度制御部１３３は、当該変調率制御信号に基づいて、正弦波変調部３４に出力される変調率指令に係る変調率を所定量だけ下げて、当該変調率を過電流検出時の変調率より小さい変調率にする。さらに、参考例では、所定量だけ下げられた変調率が、予め設定されている下限値以下になる場合には、当該下限値を変調率指令として正弦波変調部３４に出力する。

図９及び図１０は、図８に示したファンモータ制御装置によるファンモータ制御方法を説明するためのフローチャートである。図１１及び図１２は、過電流検出時に所定量下げられる変調率を示したグラフである。次に、図９〜図１２を参照して、ファンモータ制御方法について説明する。

このファンモータ制御装置１００では、マイクロコンピュータ３０のキャリアタイマにより与えられるタイミング（４０μｓ〜２００μｓの間隔）でキャリア割込処理が実行される。このキャリア割込処理では、まず、図９に示すように、駆動信号生成回路３５からインバータ回路２０に出力されるゲート信号が遮断されているか否かが判断される（Ｓ１０１）。そして、ゲート信号がインバータ回路２０に出力されている場合には（Ｓ１０１：Ｎｏ）、ブラシレスＤＣモータ３に過電流が発生したか否かが判断される（Ｓ１０２）。具体的には、ブラシレスＤＣモータ３の直流部に接続される過電流検出回路４０によって、ブラシレスＤＣモータ３に過電流が流れたか否かが判断される。

そして、ブラシレスＤＣモータ３に過電流が発生した場合には（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、インバータ回路２０に出力されるゲート信号が遮断される（Ｓ１０３）。この後、変調率制御処理が行われる（Ｓ１０４）。

この変調率制御処理（Ｓ１０４）は、過電流検出後の出力再開時にインバータ回路２０の出力電圧の電圧波高値の上限値を設定するための変調率を所定量だけ下げるサブルーチンである。図１０に示す変調率制御処理では、位置・速度検出部３１により出力される現在回転数と速度指令とにより算出される変調率が、図１１に示すように、過電流発生時の変調率より小さくなるように一定量だけ下げられる（Ｓ１４１）。具体的には、図１１（ａ）に示す過電流発生後の変調率の推移が時間とともに増加するような場合、図１１（ｂ）に示す過電流発生後の変調率が当該変調率最大制限値を境に上下に推移する場合、及び、図６（ｃ）に示す過電流発生後の変調率が当該変調率最大制限値未満の範囲で推移する場合のいずれの場合にも、過電流発生直後の変調率は過電流発生時の変調率より小さくなるように一定量だけ下げられる。

そして、下げられた変調率が予め設定された下限値以上か否かが判断される（Ｓ１４２）。そして、下げられた変調率が予め設定された下限値以上の場合には（Ｓ１４２：Ｙｅｓ）、変調率制御処理を終了させて、下げられた変調率が予め設定された下限値未満の場合には（Ｓ１４２：Ｎｏ）、図１２に示すように、変調率を当該下限値に設定して（Ｓ１４３）、変調率制御処理を終了させる。

変調率制御処理（Ｓ１０４）が終了した後、キャリア割込処理を終了して、次のキャリア割込処理が実行される。

また、図９に示すように、先のキャリア割込処理において過電流を検出したことにより、インバータ回路２０へのゲート信号の出力が遮断されている場合には（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）、インバータ回路２０へのゲート信号の出力が再開される（Ｓ１０５）。従って、インバータ回路２０へのゲート信号の出力が遮断された時点（先のキャリア割込処理におけるＳ１０３の時点）から現在のキャリア割込処理におけるＳ１０５の時点までの時間が経過したときに、ブラシレスＤＣモータ３への信号の出力が再開される。この出力再開時における変調率は、上記した変調率制御処理において設定された変調率である。その後、キャリア割込処理が終了して、次のキャリア割込処理が実行される。このようにして、参考例に係るファンモータ制御装置１００が制御される。

［本ファンモータ制御装置１００の特徴］
本参考例のファンモータ制御装置１００には、以下のような特徴がある。

参考例のファンモータ制御装置１００では、ブラシレスＤＣモータ３に過電流が流れた場合に、ブラシレスＤＣモータ３に出力される信号が一旦遮断された後、過電流検出時の変調率より小さい変調率に制御された変調率で出力が再開されるので、出力再開後に再びブラシレスＤＣモータ３に過電流が発生してしまうのを抑制することができる。これにより、出力再開後にブラシレスＤＣモータ３へ出力される信号が再び遮断されてしまうのを抑制することができるので、ブラシレスＤＣモータ３に出力される信号の遮断及び復帰の繰り返しが発生してしまうのを抑制することができる。その結果、ブラシレスＤＣモータ３に出力される信号の遮断及び復帰の繰り返しに起因した異音の発生を抑制しつつパワー素子を保護することができる。

また、参考例のファンモータ制御装置１００では、特許文献１のようにファンモータに流れる電流値に応じてファンモータの回転数を低下させることによりファンモータへ出力される信号が遮断されるのを防止する場合と異なり、過電流が発生するまでブラシレスＤＣモータ３を速度指令に基づいて運転させることができる。このため、ブラシレスＤＣモータ３の運転可能エリアが狭くなるという問題が生じない。また、ブラシレスＤＣモータ３に流れる電流値を測定するための入力電流検出回路を設ける必要がないので、入力電流検出回路の分だけファンモータ制御装置１００を安価に構成することができる。

また、参考例のファンモータ制御装置１００では、下限値未満の変調率でブラシレスＤＣモータ３へ信号を出力しても過電流が検出されるような場合にはブラシレスＤＣモータ３の運転に支障のないノイズの影響によって過電流が発生している場合が多いので、当該下限値を変調率として（Ｓ１４３）、ブラシレスＤＣモータ３への信号の出力を再開する（Ｓ１０５）。これにより、ブラシレスＤＣモータ３の運転に支障のないノイズに起因してファンモータの運転が停止してしまうのを防止することができる。

また、参考例のファンモータ制御装置１００では、インバータ回路２０へのゲート信号の出力が遮断された時点（先のキャリア割込処理におけるＳ１０３の時点）から現在のキャリア割込処理におけるＳ１０５の時点までの時間が経過したときに、速やかにブラシレスＤＣモータ３への信号の出力が再開される。その結果、ブラシレスＤＣモータ３への出力が遮断された状態でも惰性で回転しているファンが停止しないように、速やかにブラシレスＤＣモータ３への信号の出力を再開することができる。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、上記一実施形態では、ブラシレスＤＣモータへ出力される信号を遮断した時点から所定時間（インバータ回路へのゲート信号の出力が遮断された時点（先のキャリア割込処理におけるＳ４の時点）から現在のキャリア割込処理におけるＳ６の時点までの時間）が経過したときに、ブラシレスＤＣモータへの信号の出力を再開する例について説明したが、本発明はこれに限らず、図１３に示す一実施形態の変形例のように、過電流検出回路により過電流が検出されなくなったときに、ブラシレスＤＣモータへの信号の出力を再開してもよい。

具体的には、先のキャリア割込処理において出力が遮断されている場合には、図１３に示すように、まず、ブラシレスＤＣモータに過電流が発生したか否かが判断される（Ｓ２０１）。そして、過電流検出回路により過電流が検出されなくなった場合には（Ｓ２０１：Ｎｏ）、出力が遮断されているので（Ｓ２０２：Ｙｅｓ）、ブラシレスＤＣモータへの信号の出力が再開される（Ｓ２０３）。

また、図１４に示す参考例の変形例でも、上記一実施形態の変形例と同様に、先のキャリア割込処理において出力が遮断されている場合には、まず、ブラシレスＤＣモータに過電流が発生したか否かが判断される（Ｓ３０１）。そして、過電流検出回路により過電流が検出されなくなった場合には（Ｓ３０２：Ｎｏ）、出力が遮断されているので（Ｓ３０２：Ｙｅｓ）、ブラシレスＤＣモータへの信号の出力が再開される（Ｓ３０３）。

また、一実施形態では、ブラシレスＤＣモータへの信号の出力が再開されようとする際の変調率が予め設定された下限値未満である場合には（Ｓ５４：Ｎｏ）、変調率最大制限値を下限値に設定して（Ｓ５５）、ブラシレスＤＣモータへの信号の出力を再開する例について説明したが、本発明はこれに限らず、図１５に示す一実施形態の変形例のように、ブラシレスＤＣモータへの信号の出力が再開されようとする際の変調率が予め設定された下限値未満である場合には、ブラシレスＤＣモータへの信号の出力を再開しなくてもよい。

具体的には、図１５に示すように、変調率最大制限値を所定量だけ下げて更新することにより（Ｓ５３）、その変調率最大制限値が予め設定された下限値未満になる場合には（Ｓ５４：Ｎｏ）、異常を報知して（Ｓ４５５）、運転を終了する。

また、図１６に示す参考例の変形例でも、上記一実施形態の変形例と同様に、変調率が一定量だけ下げられることにより（Ｓ１４１）、その変調率が予め設定された下限値未満になる場合には（Ｓ１４２：Ｎｏ）、異常を報知して（Ｓ５４３）、運転を終了する。

また、上記一実施形態では、ブラシレスＤＣモータへの信号の出力が再開されようとする際の変調率が予め設定された下限値未満である場合には（Ｓ５４）、変調率最大制限値を下限値に設定（Ｓ５５）したが、本発明は下限値に設定される場合に限定されず、変調率最大制限値を下限値未満にならないように制御してもよい。また、参考例でも同様に、ブラシレスＤＣモータへの信号の出力が再開されようとする際の変調率が予め設定された下限値未満である場合には（Ｓ１４２）、当該変調率を下限値に設定（Ｓ１４３）したが、本発明は下限値に設定される場合に限定されず、当該変調率が下限値未満にならないように制御してもよい。

本発明を利用すれば、ファンモータに出力される信号の遮断及び復帰の繰り返しを抑制することにより、異音の発生を抑制しつつパワー素子を保護し、且つ、ファンモータの運転可能エリアが狭くなるのを抑制することができる。

本発明の一実施形態に係るファンモータ制御装置のブロック図である。 図１に示したファンモータ制御装置によるファンモータ制御方法を説明するためのフローチャートである。 図１に示したファンモータ制御装置によるファンモータ制御方法を説明するためのフローチャートである。 図１に示したファンモータ制御装置によるファンモータ制御方法を説明するためのフローチャートである。 キャリアタイマ、マイクロコンピュータの出力電圧波形、インバータ回路の直流部電流波形、過電流検出信号、変調率制限処理及びキャリア割込処理の関係を示した模式図である。 過電流検出時に設定される変調率出力最大値を示したグラフである。 過電流検出時に設定される変調率出力最大値を示したグラフである。 本発明の参考例に係るファンモータ制御装置のブロック図である。 図８に示したファンモータ制御装置によるファンモータ制御方法を説明するためのフローチャートである。 図８に示したファンモータ制御装置によるファンモータ制御方法を説明するためのフローチャートである。 過電流検出時に所定量下げられる変調率を示したグラフである。 過電流検出時に所定量下げられる変調率を示したグラフである。 図２に示した一実施形態に係るファンモータ制御装置によるファンモータ制御方法の変形例によるフローチャートである。 図９に示した参考例に係るファンモータ制御装置によるファンモータ制御方法の変形例によるフローチャートである。 図３に示した一実施形態に係るファンモータ制御装置によるファンモータ制御方法の変形例によるフローチャートである。 図１０に示した参考例に係るファンモータ制御装置によるファンモータ制御方法の変形例によるフローチャートである。

１、１００ ファンモータ制御装置
２ ファン
３ ブラシレスＤＣモータ
１０ コンバータ回路
２０ インバータ回路
３０、１３０ マイクロコンピュータ
３１ 位置・速度検出部
３２、１３２ 垂下制御部
３３、１３３ 速度制御部
３４ 正弦波変調部
３５ 駆動信号生成部
４０ 過電流検出回路

Claims (8)

1. ファンモータ（３）を駆動するための信号を制御する制御手段（３０）と、
   前記ファンモータに流れる電流値が所定値以上になったことを検出する過電流検出手段（４０）とを備え、
   前記制御手段（３０）は、前記ファンモータの回転数と速度指令とに基づいて前記ファンモータに出力される信号の変調率を制御するものであって、前記過電流検出手段により前記ファンモータの過電流が検出された場合には、前記ファンモータへ出力される信号を遮断した後、前記ファンモータに出力される信号の変調率を、過電流検出時の変調率より小さい値であり且つ過電流が連続して発生する回数に応じて変更される変調率最大制限値以下の範囲であるという条件を満たす変調率に制限し、前記ファンモータへの信号の出力を再開して、変調率を前記変調率最大制限値以下の範囲に維持することを特徴とするファンモータ制御装置（１）。
2. 前記制御手段（３０）は、前記ファンモータへの信号の出力を再開した後、前記ファンモータに出力される信号の変調率に関する前記条件を緩和することを特徴とする請求項１に記載のファンモータ制御装置（１）。
3. 前記制御手段（３０）は、前記ファンモータへの信号の出力を再開した時点から過電流が検出されない状態で第１所定時間が経過したときに、前記ファンモータに出力される信号の変調率に関する前記条件を緩和することを特徴とする請求項２に記載のファンモータ制御装置（１）。
4. 前記制御手段（３０）は、前記ファンモータへの信号の出力が再開されようとする際の変調率が予め設定された最小変調率未満である場合には、前記ファンモータへの信号の出力を再開しないことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のファンモータ制御装置（１）。
5. 前記制御手段（３０）は、前記ファンモータへの信号の出力が再開されようとする際の変調率が予め設定された最小変調率未満である場合には、前記ファンモータに出力される信号の変調率が当該最小変調率未満にならないように制御し、前記ファンモータへの信号の出力を再開することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のファンモータ制御装置（１）。
6. 前記制御手段（３０）は、前記ファンモータへ出力される信号を遮断した時点から第２所定時間が経過したときに、前記ファンモータへの信号の出力を再開することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のファンモータ制御装置（１）。
7. 前記制御手段（３０）は、前記ファンモータへ出力される信号を遮断した後、前記過電流検出手段により過電流が検出されなくなったときに、前記ファンモータへの信号の出力を再開することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のファンモータ制御装置（１）。
8. ファンモータに出力される信号を制御するファンモータ制御方法であって、
   前記ファンモータに過電流が流れた場合には、前記ファンモータへ出力される信号を遮断した後、前記ファンモータの回転数と速度指令とに基づいて前記ファンモータに出力される信号の変調率を制御すると共に、前記ファンモータに出力される信号の変調率を過電流検出時の変調率を、過電流検出時の変調率より小さい値であり且つ過電流が連続して発生する回数に応じて変更される変調率最大制限値以下の範囲であるという条件を満たす変調率に制限し、前記ファンモータへの信号の出力を再開して、変調率を前記変調率最大制限値以下の範囲に維持することを特徴とするファンモータ制御方法。