JP4735201B2

JP4735201B2 - 車両空調装置用モータ駆動装置

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Publication number: JP4735201B2
Application number: JP2005327256A
Authority: JP
Inventors: 勝治桑田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-11-11
Filing date: 2005-11-11
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2025-11-11
Also published as: US20070108924A1; CN1972111A; US7518323B2; CN100421348C; JP2007135338A

Description

本発明は、２つの電動モータを駆動する車両空調装置用モータ駆動装置に関する。

従来、車載シート空調装置において、２つの電動送風機と、２つの電動送風機を連動して駆動する送風機用のモータ駆動装置を備えるものがある。以下、当該モータ駆動装置の電気回路構成について図３を参照して説明する。

モータ駆動装置１０は、インバータ回路２０、３０、発振回路３１、および電界効果型トランジスタ３２、３３から構成されている。インバータ回路２０は、電子制御装置（図中ＥＣＵと記載する）４０から出力されるパルス信号Ｐ０に基づいて、送風機用の三相ブラシレスモータＭＯ１を駆動する。

ここで、三相ブラシレスモータＭＯ１の固定子には、回転子に回転磁界を与える電機子巻線Ａ、Ｂ、Ｃが設けられている。インバータ回路２０は、パルス信号Ｐ０のデューティ比の増加に伴って、電機子巻線Ａ、Ｂ、Ｃに与える電圧を大きくすることによって三相ブラシレスモータＭＯ１（すなわち、回転子）の回転数を高くする。

なお、デューティ比とは、（ハイレベル期間ＴＨ）／｛（ハイレベル期間ＴＨ）＋（ローレベル期間ＴＬ）｝のことである。

インバータ回路３０は、電子制御装置４０から出力されるパルス信号Ｐ０に基づいて、送風機用の単相ブラシレスモータＭＯ２を駆動する。具体的には、インバータ回路３０は、パルス信号Ｐ１を電界効果型トランジスタ３２に出力するとともに、パルス信号Ｐ２を電界効果型トランジスタ３３に出力する。

ここで、パルス信号Ｐ１、Ｐ２は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、それぞれ同一の周波数ｆ１で、かつ位相が１８０ずれている。インバータ回路３０は、パルス信号Ｐ１、Ｐ２の各デューティ比を、パルス信号Ｐ０のデューティ比の増加に伴って、大きくしてある。ここで、ブラシレスモータＭＯ１、ＭＯ２としては、必要とする送風量が互いに異なるため、それぞれ異なる電動モータが用いられている。

また、発振回路３１は、図４（ｃ）に示す一定の周波数ｆ２（＝２０ＫＨｚ＞ｆ１）のパルス信号Ｐ３を電界効果型トランジスタ３２、３３の各ゲート端子に出力する。

したがって、電界効果型トランジスタ３２は、発振回路３１からのパルス信号Ｐ３とインバータ回路３０からのパルス信号Ｐ１とに基づいて、図４（ｄ）に示すように、パルス信号Ｐ１のハイレベル期間Ｈ１に、周波数ｆ２でスイッチングする。

電界効果型トランジスタ３３は、発振回路３１からのパルス信号Ｐ３とインバータ回路３０からのパルス信号Ｐ２とに基づいて、図４（ｅ）に示すように、パルス信号Ｐ２のハイレベル期間Ｈ２に、周波数ｆ２でスイッチングする。

単相ブラシレスモータＭＯ２は、電界効果型トランジスタ３２、３３と直流電源Ｖｃｃとの間に接続されている。単相ブラシレスモータＭＯ２の固定子には、回転子に回転磁界を与える電機子巻線Ａ、Ｂが設けられている。

電機子巻線Ａには、電界効果型トランジスタ３２のスイッチングに伴って、直流電源Ｖｃｃから電流が流れる。電機子巻線Ｂには、電界効果型トランジスタ３３のスイッチングに伴って、直流電源Ｖｃｃから電流が流れる。

ここで、パルス信号Ｐ１、Ｐ２は、上述のように、それぞれの位相が１８０ずれているため、電界効果型トランジスタ３２、３３は、交互にスイッチングすることになる。このため、直流電源Ｖｃｃから電機子巻線Ａへの通電と、直流電源Ｖｃｃから電機子巻線Ｂへの通電とが交互に行われることになる。

また、発振回路３１は、電子制御装置４０からのパルス信号Ｐ０のデューティ比が大きくなるほど、パルス信号Ｐ３のデューティ比を大きくする。さらに、インバータ回路３０は、上述のように、パルス信号Ｐ１、Ｐ２の各デューティ比を、パルス信号Ｐ０のデューティ比の増加に伴って、大きくする。このことにより、パルス信号Ｐ０のデューティ比が大きくなるほど、直流電源Ｖｃｃから電機子巻線Ａ、Ｂに流れる平均電流が大きくなる。すなわち、パルス信号Ｐ０のデューティ比が大きくなるほど、単相ブラシレスモータＭＯ２の回転数が高くなることになる。

以上により、ブラシレスモータＭＯ１、ＭＯ２の回転数が、電子制御装置４０からのパルス信号Ｐ０のデューティ比によって制御されるので、ブラシレスモータＭＯ１、ＭＯ２が連動して駆動することになる。

しかし、上述のモータ駆動装置１０においては、単相ブラシレスモータＭＯ２の回転数を制御するために、一定の周波数ｆ２で発振する発振回路３１が用いられている。発振回路３１は、当該発振に伴って不要輻射を発生するため、ラジオ、テレビ等の放送に悪影響を与えるといった問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みて、電子制御装置から出力するパルス信号のデューティ比に基づいて、第１、第２の電動モータを制御する車両空調装置用モータ駆動装置において、不要輻射の発生を抑制することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、第２の駆動回路は、電子制御装置からのパルス信号を平滑化して直流電圧を生成し、この生成された直流電圧を第２の電動モータに与えることによって前記第２の電動モータに電力供給するものであり、
第２の駆動回路は、
電子制御装置からのパルス信号を平滑化する平滑回路（３５）と、
平滑回路の出力電圧を電圧増幅して、この電圧増幅された出力電圧を直流電圧として第２の電動モータに与えて第２の電動モータを第１の電動モータと連動するように駆動させる増幅回路（３６）とを備えていることを特徴とする。

したがって、第２の駆動回路は、従来技術のモータ駆動装置で用いた発振回路を用いることなく、第２の電動モータ（ＭＯ２）の回転数を制御することができるので、従来技術に比べて、不要輻射の発生を抑制することができる。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

図１に本発明の一実施形態に係る車両空調装置の送風機用モータ駆動装置１０Ａの構成を示す。なお、図１中において、図３と同一のものには、同一符号を付ける。

モータ駆動装置１０Ａは、インバータ回路２０、３０Ａ、平滑回路３５、および増幅回路３６から構成されている。本実施形態のインバータ回路２０は、図３中のインバータ回路２０と同一であるため、このインバータ回路２０についての説明を省略し、以下、インバータ回路３０Ａ、平滑回路３５、および増幅回路３６について説明する。

平滑回路３５は、平滑コンデンサ等から構成され、電子制御装置４０から出力されるパルス信号Ｐ０を平滑化する。増幅回路３６は、平滑回路３５の出力電圧を電圧増幅して単相ブラシレスモータＭＯ２に与える。また、インバータ回路３０Ａは、増幅回路３６の出力電圧に基づいて、単相ブラシレスモータＭＯ２を駆動する。

次に、本実施形態のモータ駆動装置１０Ａの作動について説明する。

電子制御装置４０は、パルス信号Ｐ０をインバータ回路２０に出力する。これに伴い、インバータ回路２０は、パルス信号Ｐ０のデューティ比に基づいて三相ブラシレスモータＭＯ１を駆動する。ここで、インバータ回路２０は、デューティ比の増加に伴って、三相ブラシレスモータＭＯ１の電機子巻線Ａ、Ｂ、Ｃに与える電圧を大きくすることによって回転数を高くする。

また、電子制御装置４０からのパルス信号Ｐ０は、平滑回路３５にも与えられ、この平滑回路３５によってパルス信号Ｐ０が平滑化される。この平滑化される信号Ｐ０は、増幅回路３６によって電圧増幅されて、直流電圧ＸＶとして単相ブラシレスモータＭＯ２の電機子巻線Ａ、Ｂに与えられる。すなわち、単相ブラシレスモータＭＯ２の電機子巻線Ａ、Ｂに対して、増幅回路３６から電力供給されることになる。

このとき、インバータ回路３０Ａは、図２（ａ）に示すように、一定の周期Ｔ１で電機子巻線Ａおよびグランドの間をオン、オフするとともに、図２（ｂ）に示すように、一定の周期Ｔ１で電機子巻線Ｂおよびグランドの間をオン、オフする。

ここで、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、電機子巻線Ａおよびグランドの間をオンする期間と電機子巻線Ｂおよびグランドの間をオフする期間とが重なっており、電機子巻線Ａおよびグランドの間をオフする期間と電機子巻線Ｂおよびグランドの間をオンする期間とが重なっている。

したがって、増幅回路３６から電機子巻線Ａへの通電と増幅回路３６から電機子巻線Ｂへの通電とが交互に行われることになる。これに伴い、電機子巻線Ａ、Ｂにより回転磁界を発生するので、この回転磁界によって回転子が回転する。すなわち、単相ブラシレスモータＭＯ２が回転することになる。

ここで、電子制御装置４０からのパルス信号Ｐ０のデューティ比が大きくなるほど、平滑回路３５の出力電圧のレベル、ひいては増幅回路３６の出力電圧のレベルが大きくなる。したがって、パルス信号Ｐ０のデューティ比が大きくなるほど、電機子巻線Ａ、Ｂに流れる電流が大きくなり、単相ブラシレスモータＭＯ２の回転数が高くなる。

以上説明した本実施形態によれば、モータ駆動装置１０Ａは、ブラシレスモータＭＯ２の回転数を制御するに際して、インバータ回路３０Ａ、平滑回路３５、および増幅回路３６を用いるが、図３中の発振回路３１を用いていない。したがって、不要輻射の発生を抑えることができる。

また、平滑回路３５および単相ブラシレスモータＭＯ２の間に増幅回路３６を用いていない場合において、単相ブラシレスモータＭＯ２が送風機を駆動するに際して最適な最適入力電圧よりも平滑回路３５の出力電圧が低い場合には、単相ブラシレスモータＭＯ２が送風機を良好に駆動することができない。

これに対して、本実施形態によれば、平滑回路３５および単相ブラシレスモータＭＯ２の間に増幅回路３６が接続されている。このため、増幅回路３６は、平滑回路３５の出力電圧を上述の必要な最適入力電圧まで増幅することができるので、単相ブラシレスモータＭＯ２が送風機を良好に駆動することができる。

上述の実施形態では、第２の電動モータとして単相ブラシレスモータＭＯ２を用いた例について説明したが、これに限らず、ＤＣモータ、三相ブラシレスモータなどを用いてもよい。さらに、第１の電動モータとしては三相ブラシレスモータＭＯ１を用いる場合に限らず、ＤＣモータ、単相ブラシレスモータなどを用いてもよい。

ここで、三相ブラシレスモータＭＯ１の回転数を制御するに際して三相ブラシレスモータＭＯ１の電機子巻線Ａ、Ｂ、Ｃに与える電圧を制御する場合に限らず、電機子巻線Ａ、Ｂ、Ｃに与える電圧のデューティ比、周波数などを制御して回転数を制御してもよい。

上述の実施形態では、モータ駆動装置を車両空調装置に適用した例について説明したが、これに限らず、車両空調装置以外の各種機器に適用してもよい。

また、上述の実施形態では、電子制御装置４０から出力されるパルス信号Ｐ０のデューティ比としては、（ハイレベル期間ＴＨ）／｛（ハイレベル期間ＴＨ）＋（ローレベル期間ＴＬ）｝とした例について説明したが、これに限らず、デューティ比としては、（ローレベル期間ＴＬ）／{（ハイレベル期間ＴＨ）＋（ローレベル期間ＴＬ）}とすることもできる。

本発明に係るモータ駆動装置の一実施形態を示す回路図である。図１中のインバータの作動を説明するための図である。従来のモータ駆動装置を示す回路図である。図３のインバータの作動を説明するための図である。

符号の説明

１０Ａ…モータ駆動装置、２０、３０Ａ…インバータ回路、３６…増幅回路、
４０…電子制御装置、Ａ、Ｂ…電機子巻線。

Claims

電子制御装置（４０）から与えられるパルス信号のデューティ比の増加に伴って第１の電動モータ（ＭＯ１）の回転数を高くさせるように前記第１の電動モータを駆動する第１の駆動回路（２０）と、
前記パルス信号のデューティ比の増加に伴って第２の電動モータ（ＭＯ２）の回転数を高くさせるように前記第２の電動モータを駆動する第２の駆動回路（３０、３５、３６）と、を有する車両空調装置用モータ駆動装置であって、
前記第２の駆動回路は、前記電子制御装置からのパルス信号を平滑化して直流電圧を生成し、この生成された直流電圧を前記第２の電動モータに与えることによって前記第２の電動モータに電力供給するものであり、
前記第２の駆動回路は、
前記電子制御装置からのパルス信号を平滑化する平滑回路（３５）と、
前記平滑回路の出力電圧を電圧増幅して、この電圧増幅された出力電圧を前記直流電圧として前記第２の電動モータに与えて前記第２の電動モータを前記第１の電動モータと連動するように駆動させる増幅回路（３６）と、
を備えていることを特徴とする車両空調装置用モータ駆動装置。
前記第２の電動モータは、回転子に回転磁界を与える第１、第２の電機子巻線（Ａ、Ｂ）を有するものであって、
前記第２の駆動回路は、前記第１、第２の電機子巻線にそれぞれ前記直流電圧を与えるものであり、
さらに、前記第２の駆動回路は、前記第２の駆動回路から前記第１の電機子巻線への通電と前記第２の駆動回路から前記第２の電機子巻線への通電とを交互に行うことにより、前記第１、第２の電機子巻線から前記回転磁界を発生させる通電制御部（３０）を備えていることを特徴とする請求項１に記載の車両空調装置用モータ駆動装置。