JP6651004B2

JP6651004B2 - 制御基板及び空気調和機

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Publication number: JP6651004B2
Application number: JP2018512720A
Authority: JP
Inventors: 啓介植村; 和徳畠山; 篠本　洋介; 洋介篠本; 鹿嶋　美津夫; 美津夫鹿嶋; 松本　崇; 崇松本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-04-21
Filing date: 2016-04-21
Publication date: 2020-02-19
Anticipated expiration: 2036-04-21
Also published as: WO2017183156A1; JPWO2017183156A1

Description

本発明は、空気調和機及び該空気調和機を制御する制御基板に関する。

従来から、ＰＷＭ変調方式の３相インバータを備え、インバータの負荷であるファンモータが接続され、ファンモータの制御を個別に行う空気調和機の室内機が提案されている。このような室内機の具体的制御構成の一例である特許文献１には、「ファンモータを制御する複数のファンモータ制御手段と、電気機器システムを制御するシステム制御手段とを有する電気機器システムにおいて各ファンモータを制御するに当たって、システム制御手段と複数のファンモータ制御手段との間でデータ通信を行うことにより複数台のファンモータを制御する」手法が開示されている。

特開２００１−２８６１８７号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、ファンモータのコネクタと該ファンモータを駆動するモータ駆動装置のコネクタとの誤接続に対しては何らの対策も施されておらず、これらを誤接続してしまうことが想定される。そのため、このような誤接続への対策にはコネクタの形状を各々異ならせることが考えられるが、コネクタの形状を各々異ならせることはコスト増を招くことになる、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、各コネクタの形状が同一形状であってもファンモータのコネクタと該ファンモータを駆動するモータ駆動装置のコネクタとの誤接続を防止することが可能な制御基板を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る制御基板は、複数のファンモータを駆動する制御基板であって、前記複数のファンモータの各々に接続されて交流を供給し、前記複数のファンモータの各々に対である複数の電力変換器と、前記複数の電力変換器の各々に駆動信号を出力する演算器と、前記複数のファンモータの各々の状態量を検出する１つの電流検出器と、を備え、前記演算器は、前記電流検出器に前記状態量である電流が流れるように前記電力変換器を制御し、前記状態量が前記演算器にフィードバックされることで、前記複数のファンモータと前記複数の電力変換器との誤接続を検出可能である。

本発明に係る制御基板は、各コネクタの形状が同一形状であってもファンモータのコネクタと該ファンモータを駆動するモータ駆動装置のコネクタとの誤接続を防止することができるという効果を奏する。

実施の形態１に係る空気調和機の室内機の構成を示す図実施の形態１に係る空気調和機の室内機の電力変換器とその周辺回路の構成を示す図実施の形態１における図２に示す構成の実際の配置例を示す図実施の形態１における図２に示す構成の実際の配置例においてコネクタが誤接続された一例を示す図実施の形態１におけるコネクタ誤接続の検出用プログラムを説明するタイミングチャート実施の形態１におけるコネクタ誤接続の検出用プログラムにおける動作モードを示す図実施の形態１において、図３の状態におけるコネクタ誤接続の検出用プログラムの動作を説明するタイミングチャート実施の形態１において、図４の状態におけるコネクタ誤接続の検出用プログラムの動作を説明するタイミングチャート実施の形態１における図２に示す構成の実際の配置例においてコネクタが誤接続された他の一例を示す図実施の形態１において、コネクタ誤接続検出プログラム動作時におけるモータ電流の変化を示す図実施の形態１において、図１０における電流経路を示す図実施の形態２に係る空気調和機の室内機の電力変換器とその周辺回路の構成を示す図実施の形態２における図１２に示す構成の実際の配置例を示す図実施の形態２における図１２に示す構成の実際の配置例においてコネクタが誤接続された一例を示す図実施の形態２において、図１３の状態におけるコネクタ誤接続の検出用プログラムの動作を説明するタイミングチャート実施の形態２において、図１３の構成における（２）の第１のファンモータ５１ａチェックモードにおいて、信号Ｓｕｐ＿ａをオン状態とし、信号Ｓｖｐ＿ａ，Ｓｗｐ＿ａをオフ状態とした際の電流経路を示す図実施の形態２において、図１４の状態におけるコネクタ誤接続の検出用プログラムの動作を説明するタイミングチャート実施の形態２において、図１４の構成における（２）の第１のファンモータチェックモードにおいて、信号Ｓｕｐ＿ａをオン状態とし、信号Ｓｖｐ＿ａ，Ｓｗｐ＿ａをオフ状態とした際の電流経路を示す図実施の形態２における図１８から第１のＶ相電流検出器及び第２のＶ相電流検出器を削除した構成において、上アーム側の信号Ｓｕｐ＿ａ，Ｓｖｐ＿ａをオフ状態とし、信号Ｓｗｐ＿ａをオン状態とし、下アーム側の信号Ｓｕｎ＿ａ，Ｓｗｎ＿ａをオフ状態とし、信号Ｓｖｎ＿ａをオン状態とした際の電流経路を示す図実施の形態２の一例を適用した適用例を示す図

以下に、本発明の実施の形態に係る制御基板及び空気調和機を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室内機の構成を示す図である。図１に示す室内機１０は、室外機と冷媒回路１１にて接続された熱交換器１２と、熱交換器１２に送風するファン１３ａを回転させる第１のファンモータ５１と、第１のファンモータ５１を交流駆動する第１のインバータ４１と、熱交換器１２に送風するファン１３ｂを回転させる第２のファンモータ５２と、第２のファンモータ５２を交流駆動する第２のインバータ４２とを備える。第１のインバータ４１及び第２のインバータ４２は、電力変換器とも呼ばれる。

図２は、本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室内機の電力変換器とその周辺回路の構成を示す図である。図２においては、単相の交流電源１から供給された交流が整流器２で整流されて直流に変換され、該直流は平滑部３で平滑された後に第１のインバータ４１または第２のインバータ４２によって三相交流に変換されて、第１のファンモータ５１または第２のファンモータ５２が駆動される。第１のインバータ４１は、上アーム側のスイッチング素子４１１ａ，４１２ａ，４１３ａと、下アーム側のスイッチング素子４１１ｂ，４１２ｂ，４１３ｂとを備え、スイッチング素子４１１ａとスイッチング素子４１１ｂとは直列接続され、スイッチング素子４１２ａとスイッチング素子４１２ｂとは直列接続され、スイッチング素子４１３ａとスイッチング素子４１３ｂとは直列接続され、第２のインバータ４２は、上アーム側のスイッチング素子４２１ａ，４２２ａ，４２３ａと、下アーム側のスイッチング素子４２１ｂ，４２２ｂ，４２３ｂとを備え、スイッチング素子４２１ａとスイッチング素子４２１ｂとは直列接続され、スイッチング素子４２２ａとスイッチング素子４２２ｂとは直列接続され、スイッチング素子４２３ａとスイッチング素子４２３ｂとは直列接続され、第１のインバータ４１及び第２のインバータ４２は、並列接続されている。第１のファンモータ５１は、ロータ回転位置から３つの位置検出信号を出力する第１のロータ位置検出器５１１を備え、第２のファンモータ５２は、ロータ回転位置から３つの位置検出信号を出力する第２のロータ位置検出器５２１を備える。平滑部３と、第１のインバータ４１及び第２のインバータ４２との間の電圧Ｖｄｃは電圧検出部７によって検出されて出力される。電圧検出部７が検出して出力した電圧Ｖｄｃ、第１のロータ位置検出器５１１が出力した第１のファンモータ５１の位置検出信号及び第２のロータ位置検出器５２１が出力した第２のファンモータ５２の位置検出信号は、演算器６に入力される。演算器６は、該位置検出信号に基づいてモータ制御を行い、第１のインバータ４１及び第２のインバータ４２のスイッチング素子への駆動信号を生成して出力する。すなわち、演算器６は、第１のファンモータ５１及び第２のファンモータ５２の各々の制御演算を行い、第１のインバータ４１及び第２のインバータ４２の各々への駆動信号を生成して出力する共通の制御部である。

図３は、図２に示す構成の実際の配置例を示す図である。図３には、交流電源１、基板８、第１のファンモータ５１及び第２のファンモータ５２が示されている。制御基板である基板８は、第１のインバータ４１及び第２のインバータ４２に駆動信号を出力する基板８上に実装された演算器６と、該駆動信号により駆動されて交流を出力する基板８上に実装された第１のインバータ４１及び第２のインバータ４２と、第１のインバータ４１からの交流が出力される「コネクタＡ１」５１３と、第２のインバータ４２からの交流が出力される「コネクタＢ１」５２３と、「コネクタＡ１」５１３に接続される「コネクタＡ１ａ」５１２により交流駆動される第１のファンモータ５１の位置検出信号が出力される「コネクタＡ２ａ」５１４が接続されると、該位置検出信号を演算器６に出力する「コネクタＡ２」５１５と、「コネクタＢ１」５２３に接続される「コネクタＢ１ａ」５２２により交流駆動される第２のファンモータ５２の位置検出信号が出力される「コネクタＢ２ａ」５２４が接続されると、該位置検出信号を演算器６に出力する「コネクタＢ２」５２５とを備える。なお、第１のファンモータ５１の位置検出信号は、第１のロータ位置検出器５１１から出力され、第２のファンモータ５２の位置検出信号は、第２のロータ位置検出器５２１から出力される。なお、「コネクタＢ２」５２５が演算器６に出力する位置検出信号はＨｕ１，Ｈｖ１，Ｈｗ１と表記し、「コネクタＡ２」５１５が演算器６に出力する位置検出信号はＨｕ２，Ｈｖ２，Ｈｗ２と表記する。ここで、図３に示すコネクタの接続関係が真であるとし、誤接続した例について図面を参照して説明する。

図４は、図２に示す構成の実際の配置例においてコネクタが誤接続された一例を示す図である。図４には、「コネクタＡ１」５１３に「コネクタＢ１ａ」５２２が誤接続され、「コネクタＢ１」５２３に「コネクタＡ１ａ」５１２が誤接続される例が示されている。図４に示すコネクタが誤接続される例では、位置検出信号と第１のファンモータ５１及び第２のファンモータ５２への印加電圧における対の関係が崩れてしまい、このままでは駆動することができない。仮に、図４に示すように誤接続された状態で製品の一例である空気調和機が市場に出荷されてしまうと、該空気調和機が駆動しないのみならず、空気調和機の構成の複雑さ故に、故障個所の特定及び故障原因の究明は困難である。そのため、空気調和機を復旧させるためには、単にコネクタの差し替えのみで足りるにも関わらず、保守性が極めて低いという問題があった。そこで、本実施の形態においては、このようなコネクタの誤接続を演算器６によって検出することを可能とする。本実施の形態１において、コネクタの誤接続の検出には、コネクタ誤接続の検出用プログラムを用いる。

図５は、コネクタ誤接続の検出用プログラムを説明するタイミングチャートであり、図６は、コネクタ誤接続の検出用プログラムにおける動作モードを示す図である。図５において、信号Ｓｕｐ＿ａ，Ｓｖｐ＿ａ，Ｓｗｐ＿ａは、各々第１のインバータ４１の上アームのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の駆動信号を示し、信号Ｓｕｐ＿ｂ，Ｓｖｐ＿ｂ，Ｓｗｐ＿ｂは、各々第２のインバータ４２の上アームのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の駆動信号を示す。なお、図５に示すタイミングチャートにおいては、第１のインバータ４１及び第２のインバータ４２の上アームのスイッチング素子への駆動信号のみを示し、下アームのスイッチング素子への駆動信号である信号Ｓｕｎ＿ａ，Ｓｖｎ＿ａ，Ｓｗｎ＿ａ，Ｓｕｎ＿ｂ，Ｓｖｎ＿ｂ，Ｓｗｎ＿ｂは、上アームのスイッチング素子への駆動信号を反転させた信号であるため、省略する。なお、図５の上部に示す括弧書きの数字は、図６に示す括弧書きの数字に対応する。

まず、信号を図５，６に示す（１）の初期状態とする。そして、（１）の初期状態から（２）の第１のファンモータ５１チェックモードへと移行する際には、信号Ｓｕｐ＿ａ，Ｓｖｐ＿ａ，Ｓｗｐ＿ａの駆動信号パターンのうちいずれか一つ又は複数を変化させ、変化させた状態で（２）の第１のファンモータ５１チェックモードの間保持する。なお、（２）の第１のファンモータ５１チェックモードの時間は設定された時間Ｔａとする。なお、ここで、変化させる駆動信号パターンは、信号Ｓｕｐ＿ａ，Ｓｖｐ＿ａ，Ｓｗｐ＿ａのオンオフ状態の組み合わせである。その後、（２）の第１のファンモータ５１チェックモードから（３）の待機状態へと移行する際には、信号Ｓｕｐ＿ａ，Ｓｖｐ＿ａ，Ｓｗｐ＿ａを初期状態に戻し、（３）の待機状態の間、その状態を保持する。なお、（３）の第１の待機状態の時間は設定された時間Ｔｗとする。そして、（３）の待機状態から（４）の第２のファンモータ５２チェックモードへと移行する際には、信号Ｓｕｐ＿ｂ，Ｓｖｐ＿ｂ，Ｓｗｐ＿ｂの駆動信号パターンのうちいずれか一つ又は複数を変化させ、変化させた状態で（４）の第２のファンモータ５２チェックモードの間保持する。なお、（４）の第２のファンモータ５２チェックモードの時間は設定された時間Ｔｂとする。なお、ここで、変化させる駆動信号パターンは、信号Ｓｕｐ＿ｂ，Ｓｖｐ＿ｂ，Ｓｗｐ＿ｂのオンオフ状態の組み合わせである。（４）の第１のファンモータ５２チェックモード終了後、信号Ｓｕｐ＿ｂ，Ｓｖｐ＿ｂ，Ｓｗｐ＿ｂを初期状態に戻し、コネクタ誤接続の検出用プログラムを終了させる。上記説明した一連の動作中に、演算器６に入力された位置検出信号によってコネクタ誤接続を検出する。

図７は、図３の状態におけるコネクタ誤接続の検出用プログラムの動作を説明するタイミングチャートである。図３の状態は、すなわちコネクタの接続が真である状態である。なお、図７の上部に示す括弧書きの数字は、図６に示す括弧書きの数字に対応する。図７に示すように、（２）の第１のファンモータ５１チェックモードでは、第１のインバータ４１の駆動信号パターンの変化に伴い、第１のファンモータ５１の位置検出信号Ｈｕ１，Ｈｖ１，Ｈｗ１が変化する。同様に、（４）の第２のファンモータ５２チェックモードでは、第２のインバータ４２の駆動信号パターンの変化に伴い、第２のファンモータ５２の位置検出信号Ｈｕ２，Ｈｖ２，Ｈｗ２が変化する。このように、図３においては、コネクタの接続が真であるため、第１のインバータ４１及び第２のインバータ４２への駆動信号の変化に伴って、第１のファンモータ５１の位置検出信号Ｈｕ１，Ｈｖ１，Ｈｗ１及び第２のファンモータ５２の位置検出信号Ｈｕ２，Ｈｖ２，Ｈｗ２が変化する。このように、コネクタの接続が真である場合には、インバータに入力される駆動信号の変化とファンモータにおける位置検出信号の変化が対の関係となるため、コネクタの接続が真であると判断することができる。

図８は、図４の状態におけるコネクタ誤接続の検出用プログラムの動作を説明するタイミングチャートである。図４の状態は、すなわちコネクタが誤接続している状態である。なお、図８の上部に示す括弧書きの数字は、図６に示す括弧書きの数字に対応する。図８に示すように、（２）の第１のファンモータ５１チェックモードでは、第１のインバータ４１の駆動信号パターンを変化させているにも関わらず、第２のファンモータ５２の位置検出信号Ｈｕ２，Ｈｖ２，Ｈｗ２が変化してしまう。同様に、（４）の第２のファンモータ５２チェックモードでは、第２のインバータ４２の駆動信号パターンを変化させているにも関わらず、第１のファンモータ５１の位置検出信号Ｈｕ１，Ｈｖ１，Ｈｗ１が変化してしまう。図４においては、コネクタが誤接続されるため、第１のインバータ４１への駆動信号を変化させているにも関わらず、第２のファンモータ５２の位置検出信号Ｈｕ２，Ｈｖ２，Ｈｗ２が変化してしまい、第２のインバータ４２への駆動信号を変化させているにも関わらず、第１のファンモータ５１の位置検出信号Ｈｕ１，Ｈｖ１，Ｈｗ１が変化してしまう。このように、コネクタが誤接続している場合には、インバータへの駆動信号の変化とファンモータにおける位置検出信号の変化が対の関係となっておらず、コネクタが誤接続していると判断することができる。

なお、位置検出信号Ｈｕ１，Ｈｖ１，Ｈｗ１，Ｈｕ２，Ｈｖ２，Ｈｗ２は、演算器６に入力されているため、演算器６においてコネクタの誤接続を判定することができる。なお、図示していないが、演算器６から製品の一例である空気調和機の筐体のランプに接続エラー信号を出力し、またはビープ音を鳴らすことで、コネクタの誤接続を報知し、コネクタの差し替えを要する旨を知らせることが可能である。

図９は、図２に示す構成の実際の配置例においてコネクタが誤接続された他の一例を示す図である。図９には、「コネクタＡ２」５１５に「コネクタＢ２ａ」５２４が接続されて、「コネクタＢ２」５２５に「コネクタＡ２ａ」５１４が接続される例が示されている。図９に示す誤接続された例においても、位置検出信号と第１のファンモータ５１及び第２のファンモータ５２への印加電圧における対の関係が崩れてしまい、このままでは駆動することができない。なお、図９に示す誤接続された例においてコネクタ誤接続の検出用プログラムを動作させた場合にも、図８に示すタイミングチャートが得られる。そのため、図９に示すように誤接続された場合にも、上記説明したように誤接続を検出することが可能である。

ここで、本実施の形態１におけるコネクタ誤接続検出プログラムの制約条件について説明する。図１０は、コネクタ誤接続検出プログラム動作時におけるモータ電流の変化を示す図である。図１０には、（２）において信号Ｓｕｐ＿ａ，Ｓｗｐ＿ａをオン状態とし、信号Ｓｖｐ＿ａをオフ状態とした際のＵ相電流ｉｕ１、Ｖ相電流ｉｖ１及びＷ相電流ｉｗ１を示している。なお、図１０の上部に示す括弧書きの数字は、図６に示す括弧書きの数字に対応する。また、図１１は、図１０における電流経路を示す図である。図１１では、第１のファンモータ５１をＵ相抵抗Ｒｕ，Ｖ相抵抗Ｒｖ，Ｗ相抵抗Ｒｗ，Ｕ相誘導抵抗Ｌｕ，Ｖ相誘導抵抗Ｌｖ，Ｗ相誘導抵抗Ｌｗにより構成されるものとして示している。図１０の（２）においてスイッチング素子をオン状態とすることで第１のファンモータ５１にはモータ電流が流れるが、時間Ｔａを長くすると、最大モータ電流値ｉ＿ｐｅａｋも増大する。このとき、最大モータ電流値ｉ＿ｐｅａｋが第１のファンモータ５１の減磁電流よりも大きくなると、第１のファンモータ５１のロータの磁石が減磁してしまう。そのため、時間Ｔａは、最大モータ電流値ｉ＿ｐｅａｋが減磁電流以下となるように設定すべきである。また、時間Ｔｂも同様である。

なお、本実施の形態１におけるコネクタ誤接続検出プログラムの他の制約条件として、演算器の検出遅れも想定される。本実施の形態１においては、駆動信号パターンを変化させた後に位置検出信号の検出に移行しているが、この移行には、割込み時のデータ退避時間若しくは処理実行番地ジャンプ時間に代表される演算遅れまたはＡＤ変換時間に代表される位置検出信号の検出遅れが伴う。そのため、時間Ｔａ，Ｔｂを過度に短くすると、演算器が位置検出信号を検出できない場合がある。したがって、時間Ｔａ，Ｔｂは、このような演算遅れ及び検出遅れを考慮して設定すべきである。

本実施の形態１にて説明したように、演算器には複数のファンモータの各々の状態量がフィードバックされることで、複数のファンモータと複数の電力変換器との誤接続を検出することができる。そのため、各コネクタの形状に関わらず、ファンモータのコネクタと該ファンモータを駆動するモータ駆動装置のコネクタとの誤接続を検出して防止することができる。このように、誤接続を検出することができるため、誤接続した状態でファンモータを駆動させることがないため、電力の浪費を防止することができる。また、コネクタの形状を同一形状とすることが可能であるため、軽量及び小型のコネクタを用いることができ、コストを低減可能である。

実施の形態２．
図１２は、本発明の実施の形態２に係る空気調和機の室内機の電力変換器とその周辺回路の構成を示す図である。図１２においては、第１のファンモータ５１ａ及び第２のファンモータ５２ａがいずれもロータ回転位置検出器を備えず、第１のファンモータ５１ａのＵ相のモータ電流値Ｓ＿ｉｕ１を検出して出力する第１のＵ相電流検出器８１１と、第１のファンモータ５１ａのＶ相のモータ電流値Ｓ＿ｉｖ１を検出して出力する第１のＶ相電流検出器８１２と、第２のファンモータ５２ａのＵ相のモータ電流値Ｓ＿ｉｕ２を検出して出力する第２のＵ相電流検出器８２１と、第２のファンモータ５２ａのＶ相のモータ電流値Ｓ＿ｉｖ２を検出して出力する第２のＶ相電流検出器８２２とを備える点が図２と異なる。なお、図１２ではＵ相電流とＶ相電流を検出しているがこれは一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。

図１３は、図１２に示す構成の実際の配置例を示す図である。図１３には、交流電源１、基板８ａ、第１のファンモータ５１ａ及び第２のファンモータ５２ａが示されている。交流電源１は、実施の形態１と同一である制御基板である基板８ａは、基板８ａ上に実装された第１のインバータ４１ａ及び第２のインバータ４２ａと、第１のインバータ４１ａ及び第２のインバータ４２ａに駆動信号を出力する基板８ａ上に実装された演算器６ａと、該駆動信号により駆動されて交流を出力する第１のインバータ４１ａ及び第２のインバータ４２ａと、第１のインバータ４１ａからの交流が出力される「コネクタＡ１」５１３ａと、第２のインバータ４２ａからの交流が出力される「コネクタＢ１」５２３ａと、「コネクタＡ１」５１３ａに接続される「コネクタＡ１ａ」５１２ａにより交流駆動される第１のファンモータ５１ａのＵ相，Ｖ相のモータ電流値Ｓ＿ｉｕ１，Ｓ＿ｉｖ１が出力される「コネクタＡ２ａ」５１４ａが接続されると、モータ電流値Ｓ＿ｉｕ１，Ｓ＿ｉｖ１を演算器６ａに出力する「コネクタＡ２」５１５ａと、「コネクタＢ１」５２３ａに接続される「コネクタＢ１ａ」５２２ａにより交流駆動される第２のファンモータ５２ａのＵ相，Ｖ相のモータ電流値Ｓ＿ｉｕ２，Ｓ＿ｉｖ２が出力される「コネクタＢ２ａ」５２４ａが接続されると、モータ電流値Ｓ＿ｉｕ２，Ｓ＿ｉｖ２を演算器６ａに出力する「コネクタＢ２」５２５ａとを備える。なお、第１のファンモータ５１ａのＵ相のモータ電流値Ｓ＿ｉｕ１は、第１のＵ相電流検出器８１１から出力され、第１のファンモータ５１ａのＶ相のモータ電流値Ｓ＿ｉｖ１は、第１のＶ相電流検出器８１２から出力され、第２のファンモータ５２ａのＵ相のモータ電流値Ｓ＿ｉｕ２は、第２のＵ相電流検出器８２１から出力され、第２のファンモータ５２ａのＶ相のモータ電流値Ｓ＿ｉｖ２は、第２のＶ相電流検出器８２２から出力される。なお、「コネクタＡ２」５１５ａが演算器６ａに出力するモータ電流値はＳ＿ｉｕ１，Ｓ＿ｉｖ１と表記し、「コネクタＢ２」５２５ａが演算器６ａに出力するモータ電流値はＳ＿ｉｕ２，Ｓ＿ｉｖ２と表記する。ここで、図１３に示すコネクタの接続関係が真であるとし、誤接続した例について図面を参照して説明する。

図１４は、図１２に示す構成の実際の配置例においてコネクタが誤接続された一例を示す図である。図１４には、「コネクタＡ２」５１５ａに「コネクタＢ２ａ」５２４ａが誤接続され、「コネクタＢ２」５２５ａに「コネクタＡ２ａ」５１４ａが誤接続される例が示されている。図１４に示すコネクタが誤接続される例では、モータ電流値と第１のファンモータ５１ａ及び第２のファンモータ５２ａへの印加電圧における対の関係が崩れてしまい、このままでは駆動することができない。仮に、図１４に示すように誤接続された状態で製品の一例である空気調和機が市場に出荷されてしまうと、実施の形態１と同様に、該空気調和機が駆動しないのみならず、空気調和機の構成の複雑さ故に、故障個所の特定及び故障原因の究明は困難である。そのため、空気調和機を復旧させるためには、単にコネクタの差し替えのみで足りるにも関わらず、保守性が極めて低いという問題があった。そこで、本実施の形態においても、このようなコネクタの誤接続を実施の形態１と同様に演算器６ａによって検出することを可能とする。本実施の形態２においても、コネクタの誤接続の検出には、コネクタ誤接続の検出用プログラムを用いる。

本実施の形態２におけるコネクタ誤接続の検出用プログラムは、実施の形態１にて図５，６を用いて説明したものと同様である。

図１５は、図１３の状態におけるコネクタ誤接続の検出用プログラムの動作を説明するタイミングチャートである。図１３の状態は、すなわちコネクタの接続が真である状態である。なお、図１５の上部に示す括弧書きの数字は、図６に示す括弧書きの数字に対応する。図１５に示すように、（２）の第１のファンモータ５１ａチェックモードでは、第１のインバータ４１ａの駆動信号パターンの変化に伴い、第１のファンモータ５１ａのモータ電流値Ｓ＿ｉｕ１，Ｓ＿ｉｖ１が変化する。同様に、（４）の第２のファンモータ５２ａチェックモードでは、第２のインバータ４２ａの駆動信号パターンの変化に伴い、第２のファンモータ５２ａのモータ電流値Ｓ＿ｉｕ２，Ｓ＿ｉｖ２が変化する。このように、図１３においては、コネクタの接続が真であるため、第１のインバータ４１ａ及び第２のインバータ４２ａへの駆動信号の変化に伴って、第１のファンモータ５１ａのモータ電流値Ｓ＿ｉｕ１，Ｓ＿ｉｖ１及び第２のファンモータ５２ａのモータ電流値Ｓ＿ｉｕ２，Ｓ＿ｉｖ２が変化する。

図１６は、図１３の構成における（２）の第１のファンモータ５１ａチェックモードにおいて、信号Ｓｕｐ＿ａをオン状態とし、信号Ｓｖｐ＿ａ，Ｓｗｐ＿ａをオフ状態とした際の電流経路を示す図である。図１６では、第１のファンモータ５１ａをＵ相抵抗Ｒｕ，Ｖ相抵抗Ｒｖ，Ｗ相抵抗Ｒｗ，Ｕ相誘導抵抗Ｌｕ，Ｖ相誘導抵抗Ｌｖ，Ｗ相誘導抵抗Ｌｗにより構成されるものとして示している。図１６においては、正母線側から第１のインバータ４１ａのスイッチング素子４１１ａ，４１２ｂ，４１３ｂを導通して負母線側に電流が流れる。第１のＵ相電流検出器８１１から出力されるモータ電流値Ｓ＿ｉｕ１、第１のＶ相電流検出器８１２から出力されるモータ電流値Ｓ＿ｉｖ１、第２のＵ相電流検出器８２１から出力されるモータ電流値Ｓ＿ｉｕ２及び第２のＶ相電流検出器８２２から出力されるモータ電流値Ｓ＿ｉｖ２を演算器６ａで検出すると、インバータに入力される駆動信号の変化とファンモータにおけるモータ電流値の変化が対の関係となるため、コネクタの接続が真であると判断することができる。

図１７は、図１４の状態におけるコネクタ誤接続の検出用プログラムの動作を説明するタイミングチャートである。図１４の状態は、すなわちコネクタが誤接続している状態である。なお、図１７の上部に示す括弧書きの数字は、図６に示す括弧書きの数字に対応する。図１７に示すように、（２）の第１のファンモータ５１ａチェックモードでは、第１のインバータ４１ａへの駆動信号パターンを変化させているにも関わらず、第２のファンモータ５２ａのモータ電流値Ｓ＿ｉｕ２，Ｓ＿ｉｖ２が変化してしまう。同様に、（４）の第２のファンモータ５２ａチェックモードでは、第２のインバータ４２ａへの駆動信号パターンを変化させているにも関わらず、第１のファンモータ５１ａのモータ電流値Ｓ＿ｉｕ１，Ｓ＿ｉｖ１が変化してしまう。図１４においては、コネクタが誤接続されているため、第１のインバータ４１ａへの駆動信号を変化させているにも関わらず、第２のファンモータ５２ａのモータ電流値Ｓ＿ｉｕ２，Ｓ＿ｉｖ２が変化してしまい、第２のインバータ４２ａへの駆動信号を変化させているにも関わらず、第１のファンモータ５１ａのモータ電流値Ｓ＿ｉｕ１，Ｓ＿ｉｖ１が変化してしまう。このように、コネクタが誤接続している場合には、インバータへの駆動信号の変化とファンモータにおけるモータ電流値の変化が対の関係となっておらず、コネクタが誤接続していると判断することができる。

図１８は、図１４の構成における（２）の第１のファンモータ５１ａチェックモードにおいて、信号Ｓｕｐ＿ａをオン状態とし、信号Ｓｖｐ＿ａ，Ｓｗｐ＿ａをオフ状態とした際の電流経路を示す図である。図１８においても図１１と同様に、第１のファンモータ５１ａ，第２のファンモータ５２ａをＵ相抵抗Ｒｕ，Ｖ相抵抗Ｒｖ，Ｗ相抵抗Ｒｗ，Ｕ相誘導抵抗Ｌｕ，Ｖ相誘導抵抗Ｌｖ，Ｗ相誘導抵抗Ｌｗにより構成されるものとして示している。図１８においては、図１６と同様に、正母線側から第１のインバータ４１ａのスイッチング素子４１１ａ，４１２ｂ，４１３ｂを導通して負母線側に電流が流れる。第１のＵ相電流検出器８１１及び第１のＶ相電流検出器８１２から出力されるモータ電流値は、「コネクタＡ２ａ」５１４ａ及び「コネクタＢ２」５２５ａを介して、第２のファンモータ５２ａのＵ相及びＶ相のモータ電流値として演算器６ａに出力される。同様に、第２のＵ相電流検出器８２１及び第２のＶ相電流検出器８２２から出力されるモータ電流値は、「コネクタＢ２ａ」５２４ａ及び「コネクタＡ２」５１５ａを介して、第１のファンモータ５１ａのＵ相及びＶ相のモータ電流値として演算器６ａに出力される。そのため、コネクタが誤接続している場合には、インバータに入力される駆動信号の変化とファンモータにおけるモータ電流値の変化が対の関係となっておらず、コネクタが誤接続していると判断することができる。

なお、モータ電流値Ｓ＿ｉｕ１，Ｓ＿ｉｖ１，Ｓ＿ｉｕ２，Ｓ＿ｉｖ２は、演算器６ａに入力されているため、演算器６ａにおいてコネクタの誤接続を判定することができる。なお、図示していないが、実施の形態１と同様に、演算器６ａから製品の一例である空気調和機の筐体のランプに接続エラー信号を出力し、またはビープ音を鳴らすことで、コネクタの誤接続を報知し、コネクタの差し替えを要する旨を知らせることが可能である。

以上説明したように、本実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、コネクタの誤接続を検出することができる。すなわち、ロータ位置検出器に代えて電流検出器を備える構成であっても、各インバータスイッチング素子駆動信号を変化させた場合の電流検出信号の変化を検出することにより、コネクタの誤接続の検出を行うことができる。

ここで、本実施の形態２におけるコネクタ誤接続検出プログラムの制約条件について説明する。第一に、実施の形態１と同様に、時間Ｔａ，Ｔｂは、最大モータ電流値ｉ＿ｐｅａｋが減磁電流以下となるように設定すべき点が挙げられる。第二に、コネクタ誤接続検出プログラム実行時のインバータスイッチング素子の駆動信号パターンが、電流検出器の検出する相によって制約される点が挙げられる。

図１９は、図１８から第１のＶ相電流検出器８１２及び第２のＶ相電流検出器８２２を削除した構成において、上アーム側の信号Ｓｕｐ＿ａ，Ｓｖｐ＿ａをオフ状態とし、信号Ｓｗｐ＿ａをオン状態とし、下アーム側の信号Ｓｕｎ＿ａ，Ｓｗｎ＿ａをオフ状態とし、信号Ｓｖｎ＿ａをオン状態とした際の電流経路を示す図である。図１９においても、第１のファンモータ５１ａ，第２のファンモータ５２ａをＵ相抵抗Ｒｕ，Ｖ相抵抗Ｒｖ，Ｗ相抵抗Ｒｗ，Ｕ相誘導抵抗Ｌｕ，Ｖ相誘導抵抗Ｌｖ，Ｗ相誘導抵抗Ｌｗにより構成されるものとして示している。このとき、第１のファンモータ５１ａのＵ相には電流が流れないため、第１のＵ相電流検出器８１１からはモータ電流値が出力されず、演算器６ａでコネクタの誤接続を検出することができない。したがって、電流検出器が備えられている相にモータ電流が流れるように、コネクタ誤接続検出プログラム内のチェックモードの駆動信号パターンを設定すべきである。

図２０は、実施の形態２の一例を適用したモータ制御装置の適用例を示す図である。図２０に示すように、電気振幅または周波数の操作を行うことなく駆動可能なモータを駆動する際には、交流電源１と、第１のファンモータ５１ａ及び第２のファンモータ５２ａとの間に、電気的な接続または非接続を切り替え可能な装置を配するのみで一定の回転数で駆動させることができる。なお、電気的な接続または非接続を切り替え可能な装置の一例には、リレーが挙げられる。図２０の構成においては、第１のリレー１０１により第１のファンモータ５１ａのオンオフを制御し、第２のリレー１０２により第２のファンモータ５２ａのオンオフを制御する。第１のリレー１０１及び第２のリレー１０２のオンオフ信号は演算器６ａから出力される。また、演算器６ａには、第１のファンモータ５１ａ及び第２のファンモータ５２ａのモータ電流が入力される。第１のリレー１０１と第１のファンモータ５１ａとは、「コネクタＡ１」５１３ａ及び「コネクタＡ１ａ」５１２ａを介して接続され、第２のリレー１０２と第２のファンモータ５２ａとは、「コネクタＢ１」５２３ａ及び「コネクタＢ１ａ」５２２ａを介して接続され、第２のＵ相電流検出器８２１と演算器６ａとは、「コネクタＡ２」５１５ａ及び「コネクタＡ２ａ」５１４ａを介して接続され、第１のＵ相電流検出器８１１と演算器６ａとは、「コネクタＢ２」５２５ａ及び「コネクタＢ２ａ」５２４ａを介して接続される。

図２０に示す構成においては、コネクタ誤接続を検出する際に、リレーと電源波形の関係に制約がある。一般に、交流電源電圧をリレーによりオンオフ制御する際には、リレーを導通する電流が一定方向に偏らぬよう制御することが好ましい。これは、電流が同位相側に偏ると、接点の転移減少が起こりやすく、接点の摩耗を招くためである。そのため、オンオフ制御タイミングに制約が発生するため制御性が低下する。リレーに代えて半導体スイッチング素子を用いると、このような制約を解消することができる。

また、図２０に示す構成においては、適用可能なファンモータの種類に制約がある。リレーがオン状態になった場合、ファンモータには電源電圧が直接印加される。一例としてファンモータが誘導電動機である場合には、電源電圧波形に対してロータ回転位置が自動的にすべるため駆動可能であるが、同期電動機の場合には、ロータ回転位置に対して印加電圧を同期させる必要があるため、図２０に示す構成においては、リレーをオン状態にしても脱調してしまう。本発明は、ファンモータが誘導電動機及び同期電動機のいずれであっても適用可能であるため、ファンモータの種類に対する制約を解消することができる。

なお、上記実施の形態１，２においては、２つのファンモータ及び２つのインバータを備える構成を例示して説明したが、本発明はこれに限定されず、ファンモータ及びインバータは３つ以上備えていてもよい。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１交流電源、２整流器、３平滑部、６，６ａ演算器、７電圧検出部、８，８ａ基板、１０室内機、１１冷媒回路、１２熱交換器、１３ａ，１３ｂファン、４１，４１ａ第１のインバータ、４２，４２ａ第２のインバータ、５１，５１ａ第１のファンモータ、５２，５２ａ第２のファンモータ、１０１第１のリレー、１０２第２のリレー、４１１ａ，４１２ａ，４１３ａ，４１１ｂ，４１２ｂ，４１３ｂ，４２１ａ，４２２ａ，４２３ａ，４２１ｂ，４２２ｂ，４２３ｂスイッチング素子、５１１第１のロータ位置検出器、５１２，５１２ａコネクタＡ１ａ、５１３，５１３ａコネクタＡ１、５１４，５１４ａコネクタＡ２ａ、５１５，５１５ａコネクタＡ２、５２１第２のロータ位置検出器、５２２，５２２ａコネクタＢ１ａ、５２３，５２３ａコネクタＢ１、５２４，５２４ａコネクタＢ２ａ、５２５，５２５ａコネクタＢ２、８１１第１のＵ相電流検出器、８１２第１のＶ相電流検出器、８２１第２のＵ相電流検出器、８２２第２のＶ相電流検出器。

Claims

複数のファンモータを駆動する制御基板であって、
前記複数のファンモータの各々に接続されて交流を供給し、前記複数のファンモータの各々に対である複数の電力変換器と、
前記複数の電力変換器の各々に駆動信号を出力する演算器と、
前記複数のファンモータの各々の状態量を検出する１つの電流検出器と、
を備え、
前記演算器は、前記電流検出器に前記状態量である電流が流れるように前記電力変換器を制御し、前記状態量が前記演算器にフィードバックされることで、前記複数のファンモータと前記複数の電力変換器との誤接続を検出可能である制御基板。
前記複数のファンモータの各々と前記複数の電力変換器の各々又は、前記複数のファンモータの各々と前記演算器の各々とを接続する同一形状の複数のコネクタを備えた請求項１に記載の制御基板。
前記演算器が、前記複数の電力変換器の各々に一つ以上の駆動信号パターンを出力する請求項１又は２に記載の制御基板。
前記複数のファンモータの各々の状態量を検出する状態量検出部の検出値が、前記複数のファンモータの各々のロータ回転角である請求項１又は２に記載の制御基板。
前記複数のファンモータの各々の状態量を検出する状態量検出部の検出値が、前記複数のファンモータのモータ電流である請求項１又は２に記載の制御基板。
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の制御基板を備える空気調和機。