JP7172158B2 - Motor control device, integrated valve device and heat exchanger - Google Patents
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Description
本発明は、モータ制御装置、統合弁装置及び熱交換器に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a motor control device, an integrated valve device and a heat exchanger.
車両用の冷凍サイクル装置に設けられる統合弁装置として、例えば特許文献1に開示されるものは、単一のモータと該モータの回転駆動力に基づいて開閉される複数の弁とを備えている。複数の弁は、モータの駆動に基づいて自身の軸方向に移動する軸部との軸方向への係合により開閉されるようになっている。そして、複数の弁の開閉によって、冷凍サイクル装置の暖房モードと冷房モードとで冷媒の流れを切り替えるようになっている。また、統合弁装置が備えるモータ制御装置は、軸部が可動域の端部に突き当たった位置を原点位置として記憶し、該原点位置を基準として軸部の位置を把握しつつモータを制御する。
As an integrated valve device provided in a refrigeration cycle device for a vehicle, for example, one disclosed in
上記のような統合弁装置では、軸部が可動域の端部に突き当たる位置と、モータの制御装置が記憶している原点位置とのずれを正すために、軸部を可動域の端部に意図的に突き当てて原点位置を更新するイニシャライズ処理が実行されることが望ましいが、イニシャライズ処理での突き当て時の負荷によって軸部や突き当ての相手側が損傷するおそれがある。 In the integrated valve system as described above, in order to correct the deviation between the position where the shaft hits the end of the movable range and the origin position stored in the motor controller, the shaft is moved to the end of the movable range. Although it is desirable that the initializing process is executed by intentionally bumping to update the origin position, there is a risk of damage to the shaft or the other side of the bumping due to the load at the time of bumping in the initializing process.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、イニシャライズ処理で軸部を突き当てる際に、軸部及び突き当ての相手側に掛かる負荷を軽減することができるモータ制御装置、統合弁装置及び熱交換器を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to reduce the load applied to the shaft and the other side of the abutment when the shaft is abutted in the initialization process. An object of the present invention is to provide a motor control device, an integrated valve device and a heat exchanger.
上記課題を解決するモータ制御装置は、単一のモータと、前記モータの駆動に基づいて自身の軸方向に移動する軸部及び該軸部との軸方向への係合により開閉される複数の弁を有する弁本体部とを備えた統合弁装置の前記モータを制御するものであり、前記軸部が可動域の端部に突き当たった位置を原点位置として記憶し、該原点位置を基準として前記軸部の位置を把握しつつ前記モータを制御するモータ制御装置であって、前記軸部を前記原点位置側に移動させて前記可動域の端部に突き当てることで前記原点位置を更新するイニシャライズ処理において、前記原点位置の手前に設定された設定位置までの区間を第1区間とし、前記設定位置から前記原点位置側の区間を第2区間として、前記第2区間における前記モータの回転トルクを、前記第1区間における前記モータの回転トルクよりも低くする。 A motor control device that solves the above problems is a single motor, a shaft portion that moves in its own axial direction based on the drive of the motor, and a plurality of shaft portions that are opened and closed by engaging the shaft portion in the axial direction. The motor of an integrated valve device comprising a valve main body having a valve is stored as an origin position, and the position at which the shaft hits the end of the movable range is stored as an origin position, and the origin position is used as a reference. A motor control device for controlling the motor while grasping the position of a shaft portion, wherein initialization updates the origin position by moving the shaft portion toward the origin position side and abutting the end portion of the range of motion. In the processing, a section up to a set position set before the origin position is defined as a first section, a section from the set position to the origin position is defined as a second section, and the rotational torque of the motor in the second section is calculated as , lower than the rotational torque of the motor in the first section.
上記態様によれば、イニシャライズ処理で軸部を駆動させる際に、設定位置から原点位置側の第2区間においてモータの回転トルクを低下させる。これにより、イニシャライズ処理において軸部が可動域の端部に突き当たるときに掛かる負荷を軽減できる。 According to the above aspect, when the shaft portion is driven in the initialization process, the rotational torque of the motor is reduced in the second section on the origin position side from the set position. As a result, the load applied when the shaft hits the end of the movable range in the initialization process can be reduced.
上記モータ制御装置において、前記第2区間における前記モータの回転数を、前記第1区間における前記モータの回転数よりも大きくする。
上記態様によれば、イニシャライズ処理において、第2区間におけるモータの回転トルクを、第1区間における前記モータの回転トルクよりも低くすることができる。
In the motor control device described above, the number of rotations of the motor in the second interval is set higher than the number of rotations of the motor in the first interval.
According to the above aspect, in the initialization process, the rotational torque of the motor in the second section can be made lower than the rotational torque of the motor in the first section.
上記モータ制御装置において、前記モータはステッピングモータであり、前記第2区間における前記モータの回転数が、前記モータの最大自起動周波数以上、かつ、最大応答周波数以下に設定されている。 In the above motor control device, the motor is a stepping motor, and the number of revolutions of the motor in the second interval is set to be equal to or higher than the maximum self-starting frequency of the motor and equal to or lower than the maximum response frequency.
上記態様によれば、軸部が可動域の端部に突き当たった後におけるモータのプルイントルクをほぼゼロにすることができ、その結果、軸部や突き当ての相手側に掛かる負荷をより好適に軽減できる。 According to the above aspect, the pull-in torque of the motor after the shaft hits the end of the range of motion can be reduced to almost zero. can be reduced.
上記モータ制御装置において、前記モータに供給する駆動電流の電流値を、前記第1区間よりも前記第2区間で低くする。
上記態様によれば、イニシャライズ処理において、第2区間におけるモータの回転トルクを、第1区間における前記モータの回転トルクよりも低くすることができる。
In the above motor control device, the current value of the drive current supplied to the motor is made lower in the second section than in the first section.
According to the above aspect, in the initialization process, the rotational torque of the motor in the second section can be made lower than the rotational torque of the motor in the first section.
上記課題を解決する統合弁装置は、車両用の冷凍サイクル装置に設けられる統合弁装置であって、モータと、前記モータの駆動に基づいて自身の軸方向に移動する軸部及び該軸部との軸方向への係合により開閉される複数の弁を有する弁本体部と、上記のモータ制御装置と、を一体に備える。 An integrated valve device that solves the above problems is an integrated valve device that is provided in a refrigeration cycle device for a vehicle, and includes a motor, a shaft portion that moves in its own axial direction based on the drive of the motor, and the shaft portion. A valve main body portion having a plurality of valves that are opened and closed by engagement in the axial direction of the valve, and the above-described motor control device are integrally provided.
上記態様によれば、モータ制御装置を一体に備えた統合弁装置において、イニシャライズ処理で軸部を突き当てる際に、軸部及び突き当ての相手側に掛かる負荷を軽減することができる。 According to the above aspect, in the integrated valve device integrally provided with the motor control device, when the shaft portion is hit in the initialization process, the load applied to the shaft portion and the other side of the hit can be reduced.
上記課題を解決する熱交換器は、車両用の冷凍サイクル装置の一部を構成する熱交換器であって、上記の統合弁装置を一体に備える。
上記態様によれば、モータ制御装置を含む統合弁装置を一体に備えた熱交換器において、イニシャライズ処理で軸部を突き当てる際に、軸部及び突き当ての相手側に掛かる負荷を軽減することができる。
A heat exchanger that solves the above problems is a heat exchanger that constitutes a part of a refrigeration cycle device for a vehicle, and is integrally provided with the integrated valve device.
According to the above aspect, in the heat exchanger integrally provided with the integrated valve device including the motor control device, when the shaft portion is abutted in the initialization process, the load applied to the shaft portion and the abutment counterpart side can be reduced. can be done.
本発明のモータ制御装置、統合弁装置及び熱交換器によれば、イニシャライズ処理で軸部を突き当てる際に、軸部及び突き当ての相手側に掛かる負荷を軽減することができる。 According to the motor control device, the integrated valve device, and the heat exchanger of the present invention, the load applied to the shaft portion and the other side of the abutment can be reduced when the shaft portion is abutted in the initialization process.
以下、モータ制御装置、統合弁装置及び熱交換器の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、図面では、説明の便宜上、構成の一部を誇張又は簡略化して示す場合がある。また、各部分の寸法比率についても、実際と異なる場合がある。 Hereinafter, one embodiment of a motor control device, an integrated valve device, and a heat exchanger will be described with reference to the drawings. In the drawings, for convenience of explanation, part of the configuration may be exaggerated or simplified. Also, the dimensional ratio of each part may differ from the actual one.
図1に示すように、本実施形態の熱交換器10は、電動車両(ハイブリッド車、EV車など)の空調用の冷凍サイクル装置D(ヒートポンプサイクル装置)に用いられる。冷凍サイクル装置Dを備えた車両空調装置は、エバポレータ14によって冷やした空気を車室内に送風する冷房モードと、ヒータコア(図示略)によって温めた空気を車室内に送風する暖房モードとを切り替え可能に構成されている。また、冷凍サイクル装置Dの冷媒循環回路Daは、冷房モードに対応した循環回路と、暖房モードに対応した循環回路とに切り替え可能に構成されている。なお、冷凍サイクル装置Dの冷媒循環回路Daに流通される冷媒としては、例えばHFC系冷媒やHFO系冷媒を用いることができる。また、冷媒には、コンプレッサ11を潤滑するためのオイルが含まれることが好ましい。
As shown in FIG. 1, the
冷凍サイクル装置Dは、冷媒循環回路Daにおいて、コンプレッサ11と、水冷コンデンサ12と、熱交換器10と、膨張弁13と、エバポレータ14(蒸発器)とを備えている。
The refrigeration cycle device D includes a
コンプレッサ11は、車室外のエンジンルームに配置される電動式圧縮機であって、気相冷媒を吸引して圧縮し、それにより過熱状態(高温高圧)となった気相冷媒を水冷コンデンサ12側に吐出する。コンプレッサ11から吐出された高温高圧の気相冷媒は、水冷コンデンサ12内に流入する。なお、コンプレッサ11の圧縮機構としては、スクロール型圧縮機構やベーン型圧縮機構などの各種圧縮機構を用いることができる。また、コンプレッサ11はその駆動源としてのモータの制御によって、冷媒吐出能力が制御されるようになっている。
The
水冷コンデンサ12は周知の熱交換器であって、冷媒循環回路Da上に設けられた第1熱交換部12aと、冷却水循環装置における冷却水の循環回路C上に設けられた第2熱交換部12bとを備える。なお、当該循環回路C上には、前記ヒータコアが設けられている。水冷コンデンサ12は、第1熱交換部12a内を流れる気相冷媒と第2熱交換部12b内を流れる冷却水との間で熱交換させる。すなわち、水冷コンデンサ12では、第1熱交換部12a内の気相冷媒の熱によって第2熱交換部12b内の冷却水が加熱される一方、第1熱交換部12a内の気相冷媒が冷却されるようになっている。従って、水冷コンデンサ12は、コンプレッサ11から吐出され第1熱交換部12aに流入した冷媒が持つ熱を、冷却水とヒータコアとを介して間接的に車両空調装置の送風空気に放熱させる放熱器として機能する。
The water-cooled
水冷コンデンサ12の第1熱交換部12aを通過した気相冷媒は、後述の統合弁装置24を介して熱交換器10に流入する。熱交換器10は、車室外のエンジンルーム内における車両前方側に配置される室外熱交換器であり、熱交換器10の内部を流通する冷媒と、図示しない送風ファンにより送風された車室外空気(外気)との間で熱交換させるものである。
The vapor-phase refrigerant that has passed through the first
膨張弁13は、熱交換器10から供給された液相冷媒を減圧膨張させる温度感応型の機械式膨張弁である。膨張弁13は、低温高圧状態の液相冷媒を減圧してエバポレータ14に供給する。
The
エバポレータ14は、冷房モード時において送風空気を冷却する冷却用熱交換器(蒸発器)である。膨張弁13からエバポレータ14に供給された液相冷媒は、エバポレータ14周辺(車両空調装置のダクト内)の空気と熱交換する。この熱交換によって、液相冷媒が気化し、エバポレータ14周辺の空気が冷却される。その後、エバポレータ14内の冷媒はコンプレッサ11に向けて流出され、該コンプレッサ11で再び圧縮される。
The
[熱交換器の構成]
熱交換器10は、第1熱交換部21と、過冷却器として機能する第2熱交換部22とを備える。さらに、熱交換器10は、第1及び第2熱交換部21,22と連結された貯液器23と、貯液器23に設けられた統合弁装置24とが一体に構成されてなる。第1熱交換部21の流入路21a及び流出路21bは、統合弁装置24と連通されている。また、第2熱交換部22の流入路22aは、貯液器23及び統合弁装置24と連通されている。
[Configuration of heat exchanger]
The
第1熱交換部21は、内部に流通する冷媒の温度に応じて凝縮器又は蒸発器として機能する。貯液器23は気相冷媒と液相冷媒とを分離し、その分離した液相冷媒が貯液器23内に貯まるように構成されている。第2熱交換部22は、貯液器23から流入した液相冷媒と外気との間で熱交換させることで、該液相冷媒を更に冷却して該冷媒の過冷却度を高め、その熱交換後の冷媒を膨張弁13へと流す。なお、第1熱交換部21、第2熱交換部22及び貯液器23は、例えばボルト締結にて相互に連結されることで一体的に構成されている。
The first
[統合弁装置の構成]
図2に示すように、統合弁装置24は、貯液器23内に配置される弁本体部25と、弁本体部25を駆動させるための単一のモータ26と、モータ26を通じて弁本体部25を制御する統合弁ECU27(モータ制御装置)と、一対の圧力センサ(第1及び第2圧力センサ28,29)とを備えている。なお、統合弁ECU27を構成する回路基板は、モータ26に一体に設けられている。また、モータ26には、例えばステッピングモータなどが用いられる。
[Configuration of integrated valve device]
As shown in FIG. 2, the
弁本体部25は、内部に冷媒が流通可能に構成されたハウジング30と、ハウジング30内に設けられた第1~第3弁31~33とを備えている。ハウジング30には、モータ26が一体に設けられている。
The valve
ハウジング30には、第1流入口41a及び第1流出口41bを有する第1流路41(高圧流路)と、第2流入口42aから第2流出口42bまでの流路である第2流路42と、前記第2流入口42aから第3流出口43bまでの流路である第3流路43(図4(b)参照)とが形成されている。
The
第1流路41の第1流入口41aは、水冷コンデンサ12(第1熱交換部12a)の吐出側と接続され、第1流路41の第1流出口41bは、第1熱交換部21(熱交換器10)の流入路21aと接続されている。すなわち、第1流路41は、コンプレッサ11から吐出される高圧冷媒を通す高圧流路として構成されている。
A
第2流入口42aは、第1熱交換部21の流出路21bと接続されている。第2流出口42bは、コンプレッサ11の流入側と接続されている。そして、第3流出口43bは、貯液器23の内部を通じて第2熱交換部22(熱交換器10)の流入路22aと連通されている。
The
第1弁31(高圧弁)は第1流路41に設けられ、第1流路41の開閉を行う。また、第2弁32は第2流路42に設けられ、第2流路42の開閉を行う。そして、第3弁33は第3流路43に設けられ、第3流路43の開閉を行う。
A first valve 31 (high-pressure valve) is provided in the
弁本体部25は、第1~第3弁31~33を駆動させるための軸部44をハウジング30内に備えている。軸部44はモータ26と同軸をなして駆動連結され、モータ26の駆動力に基づいて軸方向に進退するように構成されている。なお、以下では、説明の便宜上、軸部44における軸方向のモータ26側(軸方向基端側)を上側とし、軸部44における軸方向の反モータ側(軸方向先端側)を下側として説明する。
The
第1弁31は、軸部44と軸方向に係合可能とされた第1弁体51と、ハウジング30に固定された第1弁座52とを備えている。第1弁体51は、軸部44が挿通される貫通孔51aを有している。また、第1弁体51は、第1付勢部材53(圧縮コイルばね)によって軸方向の第1弁座52側に付勢されている。
The
第1弁体51は可変絞り弁54を有している。可変絞り弁54は、軸部44に設けられて軸部44と一体に動作するフランジ状の可変絞り弁体55と、該可変絞り弁体55にて開閉される弁座としての前記貫通孔51aとからなる。
The
第1弁体51は、可変絞り弁体55と軸方向に係合可能に構成されている。詳しくは、第1弁体51の上側端面には、可変絞り弁体55が内部に配置される筒部51bが一体に設けられ、その筒部51bには、可変絞り弁体55の上側に位置する係合部51cが設けられている。係合部51cは、軸部44が上側に移動したときに可変絞り弁体55と当接するように構成されている。また、筒部51bの周壁には、複数の流路51dが形成されている。
The
可変絞り弁体55は、第1弁体51の貫通孔51aの上側端部(開口)を開閉可能に構成されている。すなわち、可変絞り弁体55は、軸部44が下側に移動したときに貫通孔51aと当接して該貫通孔51aを閉塞する。なお、貫通孔51aの開口径は第1弁座52の開口径よりも小さい。
The variable
上記のように構成された第1弁31では、軸部44が上方に駆動されると、可変絞り弁体55の上端面が係合部51cに対して軸方向に当接し、第1弁体51が第1付勢部材53の付勢力に抗して上方に押し上げられ、第1弁座52から離隔する(図4(b)参照)。一方、軸部44が下方に駆動されると、第1弁体51は第1付勢部材53の付勢力によって押し下げられ、第1弁座52に当接して該第1弁座52の開口を閉塞する(図2及び図3(b)参照)。
In the
また、第1弁体51が第1弁座52を閉塞する状態においては、筒部51b内の可変絞り弁体55の軸方向位置を調節することで、貫通孔51aに流れる冷媒の量の調節が可能となっている(図3(b)参照)。これにより、第1流路41に流れる冷媒の量の微調整が可能となっている。また、第1弁体51が第1弁座52を閉塞する状態では、第1流入口41aから流入した高圧冷媒は、貫通孔51aを通って減圧され、低圧の冷媒となって第1流出口41bから第1熱交換部21側に流れる。なお、第1弁座52及び貫通孔51aが共に閉塞されると、第1流路41が閉止される(第1流路41の開口面積がゼロとなる)。
When the
図2及び図4(b)に示すように、第2弁32は、第2弁体61と、ハウジング30に固定された第2弁座62とを備えている。また、第3弁33は、第3弁体71と、ハウジング30に設けられた第3弁座72とを備えている。
As shown in FIGS. 2 and 4B, the
第2及び第3弁体61,71は、1つの弁体部材80に一体的に設けられている。弁体部材80は、軸部44の軸方向に互いに対向する第2弁座62と第3弁座72との間に配置され、軸部44と軸方向に係合可能に構成されている。なお、第3弁座72は、第2弁座62よりも下側に配置されている。そして、第2弁体61は弁体部材80の上端面に、第3弁体71は弁体部材80の下端面にそれぞれ設けられている。また、弁体部材80は、第2付勢部材81(圧縮コイルばね)によって軸方向の第3弁座72側に付勢されている。第2弁体61及び第3弁体71を有する弁体部材80と、第2及び第3弁座62,72とは三方弁を構成している。なお、上記第1付勢部材53の第1弁体51に対する付勢力は、第2付勢部材81の弁体部材80に対する付勢力よりも大きく設定されている。
The second and
図4(b)に示すように、軸部44が上方に駆動されると、弁体部材80は、該弁体部材80の下側に位置し軸部44の外周面から突出する係合凸部82との係合によって、第2付勢部材81の付勢力に抗して上方に押し上げられ、弁体部材80の第3弁体71が第3弁座72から離隔する。その後、弁体部材80が更に上方に押し上げられると、弁体部材80の第2弁体61が第2弁座62に当接して該第2弁座62の開口を閉塞する。
As shown in FIG. 4B, when the
一方、図2に示すように、軸部44が下方に駆動されると、弁体部材80は第2付勢部材81の付勢力によって押し下げられ、第3弁座72に当接して該第3弁座72の開口を閉塞する。なお、軸部44は、軸部44の下方駆動時において、弁体部材80の上端面と軸方向に当接可能な当接部83を有している。
On the other hand, as shown in FIG. 2, when the
統合弁ECU27は、モータ26に供給する駆動電流(モータ駆動電流)を制御する駆動電流制御部27aを備えている。以下には、オープンループ制御によって位置決めが可能なステッピングモータをモータ26に用いた場合における駆動電流制御部27aの制御について説明する。駆動電流制御部27aは、モータ26に入力する駆動パルスの数によってモータ26の回転角度を管理する。そして、駆動電流制御部27aは、イニシャライズ処理によって検出した原点位置P0に基づいて軸部44の位置制御を行う。
The
イニシャライズ処理では、駆動電流制御部27aは、軸部44をその可動域の端部位置(物理的な限界位置)に意図的に突き当て、その位置を原点位置P0(ゼロ位置)として記憶する。なお、本実施形態の原点位置P0は、軸部44の可動域の下端位置であって、第3弁座72の開口を閉塞する状態の弁体部材80の上端面に対して軸部44の当接部83が突き当たる位置である(図2参照)。
In the initialization process, the drive
また、駆動電流制御部27aは、モータ駆動電流の周波数を変えることでモータ26の回転数を調整する。具体的には、駆動電流制御部27aはPWM制御によりモータ駆動電流を調整し、該PWM制御の制御周波数(PWM周波数)を変えることによりモータ26の回転数を調整する。すなわち、PWM制御の制御周波数を高くすることでモータ26の回転数を大きく、PWM制御の制御周波数を低くすることでモータ26の回転数を小さく制御する。
Further, the drive
また、駆動電流制御部27aは、モータ駆動電流の電流値を調整する。駆動電流制御部27aにてモータ駆動電流の電流値を可変する方法としては、PWM制御のデューティ比を変化させずに基準電流を可変する方法や、デューティ比自体を可変する方法などが挙げられる。また、駆動電流制御部27aは、予め設定されたマップや計算式に基づいて、軸部44の軸方向位置に応じたモータ26の回転数(駆動電流の周波数)の指令値及び電流値の指令値を設定する。
Further, the drive
第1圧力センサ28は、第1弁31の上流側(第1流入口41a側)の流路に設けられ、該上流側の圧力を検出して、その情報を統合弁ECU27に出力する。第2圧力センサ29は、第1弁31の下流側(第1流出口41b側)の流路に設けられ、該下流側の圧力を検出して、その情報を統合弁ECU27に出力する。
The
暖房モード時における冷凍サイクル装置D及び統合弁装置24の挙動を、図3(a)(b)及び図5に示す。なお、図5は、軸部44の軸方向位置(パルス数)に応じた第1~第3流路41~43の各々の開口面積(流路断面積)を示すグラフであり、第1流路41の開口面積を実線、第2流路42の開口面積を破線、第3流路43の開口面積を1点鎖線で示している。
Behaviors of the refrigeration cycle device D and the
暖房モードでは、軸部44は、第1弁体51の開動作が開始される位置P1(第1弁体51が第1弁座52から離れる位置)よりもゼロ位置側(下側)に位置する。すなわち、暖房モードでは、第1弁31(第1弁座52)は閉止されており、第1流路41の冷媒流量は可変絞り弁54によって調節される。このとき、コンプレッサ11で圧縮され水冷コンデンサ12(第1熱交換部12a)を介して第1流入口41aに供給される高圧冷媒は、可変絞り弁54の貫通孔51aを通って減圧され、低圧冷媒となって第1流出口41bから第1熱交換部21側に流れる。また、このとき、第3弁33が閉止され、第2弁32が開放される。
In the heating mode, the
統合弁装置24の第1流出口41bから流入路21aを介して第1熱交換部21に流入した冷媒は、第1熱交換部21の内部を通った後、流出路21bを介して統合弁装置24の第2流入口42aに流入する。このとき、第3流路43(第3弁33)が閉止されるとともに、第2流路42(第2弁32)が開放されているため、第2流入口42aから流入した冷媒は、第2流路42の第2流出口42bから吐出される。そして、第2流出口42bから吐出された冷媒は、コンプレッサ11に吸引されて再度圧縮され、水冷コンデンサ12側に吐出される。
The refrigerant that has flowed into the first
暖房モードから冷房モードへの切り替え時には、モータ26の駆動によって軸部44が上方駆動される。このとき、位置P1で第1弁31が開放された後、位置P2で第3弁33(第3流路43)が開放され、その後、上限位置P3(冷房モード位置)で第2弁32(第2流路42)が閉止される。
When switching from the heating mode to the cooling mode, the
冷房モード時における冷凍サイクル装置D及び統合弁装置24の挙動を、図4(a)(b)及び図5に示す。
冷房モードでは、第1弁31(第1弁座52)が開放される。また、第3弁33(第3流路43)が開放されるとともに、第2弁32(第2流路42)が閉止される。
Behaviors of the refrigeration cycle device D and the
In the cooling mode, the first valve 31 (first valve seat 52) is opened. Also, the third valve 33 (the third flow path 43) is opened, and the second valve 32 (the second flow path 42) is closed.
コンプレッサ11で圧縮され第1流入口41aに流入する高圧の気相冷媒は、第1弁座52の開口を通じて、減圧されずにそのまま第1流出口41bを介して第1熱交換部21に流入する。冷房モードにおいて、第1熱交換部21は凝縮器として機能する。すなわち、第1熱交換部21を通る冷媒は外気と熱交換し、その一部が液相に変化する。
The high-pressure gas-phase refrigerant that is compressed by the
第1熱交換部21を通った後、流出路21bを介して第2流入口42aに流入した冷媒は、第3流路43を通って第3流出口43bから吐出される。第3流出口43bから吐出された冷媒は、貯液器23及び流入路22aを介して第2熱交換部22に流入する。第2熱交換部22を通った後、該第2熱交換部22から吐出された冷媒は、膨張弁13を介してエバポレータ14に供給される。冷媒は、エバポレータ14での熱交換(送風空気の冷却)後、コンプレッサ11に向けて流出され、コンプレッサ11で再び圧縮される。
After passing through the first
冷房モードから暖房モードへの切り替え時には、モータ26の駆動によって軸部44が上限位置P3から下方駆動される。このとき、第2弁32(第2流路42)が開放された後、位置P2で第3弁33(第3流路43)が閉止され、その後、位置P1で第1弁座52第1弁体51にて閉止される。
When the cooling mode is switched to the heating mode, the
ここで、冷房モードから暖房モードへの切り替え時(すなわち、軸部44の下方駆動時)における統合弁ECU27の制御態様について説明する。
図6(a)(b)に示すように、統合弁ECU27の駆動電流制御部27aは、モータ26の起動指令を受けると、モータ26の回転数(駆動電流の周波数)を第1の回転数r1とし、モータ駆動電流の電流値を第1の値A1とする。なお、このとき、駆動電流制御部27aは、モータ26の回転数を第1の回転数r1まで段階的に増加させる。
Here, a control mode of the
As shown in FIGS. 6(a) and 6(b), when the driving
その後、軸部44が、第1弁座52が第1弁体51にて閉止される前記位置P1を通過する前に、駆動電流制御部27aは、モータ26の回転数を第1の回転数r1から第2の回転数r2まで下げ、軸部44が位置P1を通過した後まで第2の回転数r2で一定とする。また、駆動電流制御部27aは、軸部44が位置P1を通過する前に、モータ駆動電流の電流値を第1の値A1から第2の値A2まで上げ、軸部44が位置P1を通過した後まで第2の値A2で一定とする。これにより、軸部44が位置P1を通過するときに、モータ26が高トルクで駆動される。そして、軸部44が位置P1を通過した後、駆動電流制御部27aは、モータ26の回転数を第1の回転数r1に戻し、モータ駆動電流を第1の値A1に戻す。
Thereafter, before the
次に、イニシャライズ処理における駆動電流制御部27aの制御態様について、図7(a)(b)に従って説明する。ステッピングモータとしてのモータ26は、位置精度に誤差が生じやすい(すなわち、原点位置P0がずれやすい)傾向があるため、駆動電流制御部27aは、前述のイニシャライズ処理を所定のタイミングで実行(例えば、車両のイグニッションオンの度に実行)する。なお、図7には、記憶されている原点位置P0が、実際の可動域の端部の位置(突き当て位置)よりも上側にずれている場合を示しているが、記憶されている原点位置P0が、実際の可動域の端部の位置(突き当て位置)よりも下側にずれる場合も当然あり得る。また、イニシャライズ処理において、駆動電流制御部27aは2相励磁によってモータ26を駆動する。
Next, the control mode of the drive
図7(a)(b)に示すように、本実施形態におけるイニシャライズ処理では、軸部44を下方駆動させる。このとき、駆動電流制御部27aは、軸部44が前記位置P1と原点位置P0との間に設定された設定位置P4に達するまでは、上記の冷房モードから暖房モードへの切り替え時と同様のモータ26の回転数及びモータ駆動電流の制御を行う。すなわち、イニシャライズ処理において、軸部44が設定位置P4に達するまでの区間を第1区間S1としたとき、当該第1区間S1におけるモータ26の回転数は、第1の回転数r1又は第2の回転数r2とされる。また、設定位置P4は、モータ26の通常使用において生じうる原点位置P0の誤差を考慮して、軸部44が可動域の下端部に突き当たるより手前の位置に設定されている。
As shown in FIGS. 7A and 7B, in the initialization process of this embodiment, the
軸部44が設定位置P4に達すると、駆動電流制御部27aは、モータ26の回転数を第1の回転数r1から第3の回転数r3まで段階的に(例えば1次関数的に)増加させる。すなわち、イニシャライズ処理における軸部44の下方駆動において、設定位置P4から原点位置P0側の区間を第2区間S2としたとき、当該第2区間S2におけるモータ26の回転数は、前記第1区間S1における回転数(第1の回転数r1)よりも大きい第3の回転数r3とされる。
When the
そして、駆動電流制御部27aは、第2区間S2において、原点位置P0よりも下側(原点位置P0に対する上側をプラス側としたときのマイナス側)の所定のパルス数(以下、停止パルス数と言う)まで、モータ26を第3の回転数r3で駆動させる。停止パルス数は、モータ26の通常使用において生じうる原点位置P0の誤差を考慮して、軸部44が可動域の下端部に突き当たる(すなわち、当接部83が弁体部材80に突き当たる)のに十分な長さのパルス数に設定される。これにより、モータ26の回転数が第3の回転数r3とされた状態で、軸部44が可動域の下端部に突き当たり、その位置でモータ26に脱調が生じる。そして、停止パルス数に達してモータ26への通電をオフしたときに、駆動電流制御部27aは、原点位置P0のリセット(すなわち、原点位置P0の更新)を行う。このように、イニシャライズ処理において、原点位置P0に達する手前の設定位置P4でモータ26の回転数を第3の回転数r3まで上げることで、軸部44を可動域の下端部に突き当てるときの回転トルク(プルアウトトルク)を低下させることができる。これにより、突き当て時に軸部44や相手側に掛かる負荷を軽減できる。なお、本実施形態では、軸部44が設定位置P4に達しても、駆動電流制御部27aはモータ駆動電流を第1の値A1で一定としている(図7(a)参照)。
Then, in the second section S2, the drive
上記のイニシャライズ処理では、軸部44が可動域の下端部に突き当たった後においてもしばらくはモータ26への通電がなされる。この通電の間では、軸部44が可動域の下端部に当たった状態(若しくは僅かな隙間を持った状態)でモータ26にプルイントルク(引き込みトルク)が繰り返し発生し、その繰り返し発生するプルイントルクによって軸部44が可動域の下端部に負荷をかけるように動作(振動)する。しかしながら、このときのモータ26の回転数が、通常速度(第1の回転数r1)よりも高回転数である第3の回転数r3とされているため、プルイントルクを低く抑えることができ、プルイントルクによって軸部44や相手側に掛かる負荷を軽減できるようになっている。
In the initialization process, the
なお、図8に示すように、第3の回転数r3は、プルイントルクがゼロになる駆動周波数である最大自起動周波数ra以上、かつ、プルアウトトルクがゼロになる駆動周波数である最大応答周波数rb以下に設定されることが望ましい。なお、最大自起動周波数raは、入力する駆動パルスに同期して起動、正回転、逆回転の制御ができる最大の周波数であり、最大応答周波数rbは、モータ26の起動後において、入力する駆動パルスの周波数を増加させたときにモータ26が同期を保って回転を続ける最大の周波数である。これによれば、軸部44が可動域の下端部に突き当たった後におけるモータ26のプルイントルクをほぼゼロにすることができ、軸部44や相手側に掛かる負荷を軽減する点でより好適である。
As shown in FIG. 8, the third rotation speed r3 is equal to or higher than the maximum self-starting frequency ra, which is the drive frequency at which the pull-in torque becomes zero, and the maximum response frequency rb, which is the drive frequency at which the pull-out torque becomes zero. It is desirable to set the following. The maximum self-starting frequency ra is the maximum frequency at which starting, forward rotation, and reverse rotation can be controlled in synchronization with the input driving pulse. This is the maximum frequency at which the
本実施形態の効果について説明する。
(1)統合弁ECU27は、軸部44を原点位置P0側に移動させて可動域の端部に突き当てることで原点位置P0を更新するイニシャライズ処理を行う。そして、統合弁ECU27は、イニシャライズ処理において、原点位置P0の手前に設定された設定位置P4までの区間を第1区間S1とし、設定位置P4から原点位置P0側の区間を第2区間S2として、第2区間S2におけるモータ26の回転トルクを、第1区間S1におけるモータ26の回転トルクよりも低くする。この態様によれば、イニシャライズ処理で軸部44を下方駆動させる際に、設定位置P4から原点位置P0側の第2区間S2においてモータ26の回転トルクが低下される。これにより、イニシャライズ処理において軸部44が可動域の端部に突き当たるときに掛かる負荷を軽減できる。
Effects of the present embodiment will be described.
(1) The integrated
(2)統合弁ECU27が実行するイニシャライズ処理では、第2区間S2におけるモータ26の回転数(すなわち、第3の回転数r3)を、第1区間S1におけるモータ26の回転数(すなわち、第1の回転数r1)よりも大きくする。これにより、イニシャライズ処理において、第2区間S2におけるモータ26の回転トルクを、第1区間S1におけるモータ26の回転トルクよりも低くすることができる。
(2) In the initialization process executed by the
(3)モータ26はステッピングモータであり、第2区間S2におけるモータ26の回転数(第3の回転数r3)が、モータ26の最大自起動周波数ra以上、かつ、最大応答周波数rb以下に設定されている。これにより、軸部44が可動域の下端部に突き当たった後におけるモータ26のプルイントルクをほぼゼロにすることができ、その結果、軸部44や相手側(本実施形態では、弁体部材80)に掛かる負荷をより好適に軽減できる。
(3) The
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態のイニシャライズ処理では、軸部44が第2区間S2に入ると、モータ26の回転数を第3の回転数r3まで上昇させる一方で、モータ駆動電流の電流値は第1区間S1と変わらず第1の値A1としている。しかしながら、これ以外に例えば、図9(a)(b)に示すように、第2区間S2におけるモータ駆動電流の電流値を、第1区間S1における電流値(第1の値A1)よりも低くするとともに、第2区間S2におけるモータ26の回転数を第1の回転数r1で一定としてもよい。図9(a)に示す例では、軸部44が設定位置P4に達すると、駆動電流制御部27aは、モータ駆動電流の電流値を第1の値A1から第3の値A3まで段階的に(例えば1次関数的に)減少させる。
This embodiment can be implemented with the following modifications. This embodiment and the following modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
In the initialization process of the above embodiment, when the
上記の図9(a)(b)に示す制御態様によれば、第2区間S2におけるモータ駆動電流の電流値が第1区間S1の電流値よりも下げられることで、第2区間S2でのモータ26の回転数を変えずとも、第2区間S2におけるモータ26の回転トルクを、第1区間S1におけるモータ26の回転トルクよりも低くすることができる。
According to the control modes shown in FIGS. 9A and 9B, the current value of the motor drive current in the second section S2 is made lower than the current value in the first section S1. Even without changing the rotational speed of the
なお、上記実施形態と図9に示す例では、第2区間S2におけるモータ26の回転数とモータ駆動電流の電流値の一方のみを変えているが、これに限らず、第2区間S2において、モータ26の回転数とモータ駆動電流の電流値の両方を変える(すなわち、モータ26の回転数を上げ、モータ駆動電流の電流値を下げる)態様としてもよい。
In the above embodiment and the example shown in FIG. 9, only one of the number of revolutions of the
・上記実施形態では、第1区間S1と第2区間S2とに亘ってモータ26が2相励磁などの非マイクロステップ励磁にて駆動されるが、これに限らず、例えば図10(a)(b)に示すように、第1区間S1におけるモータ26の励磁方式を2相励磁などの非マイクロステップ励磁とし、第2区間S2におけるモータ26の励磁方式をマイクロステップ励磁としてもよい。モータ26の励磁方式をマイクロステップ励磁とすることで、モータ駆動電流の電流値が下がるため、図10(a)に示すように、第2区間S2におけるモータ駆動電流の電流値を、第1区間S1におけるモータ駆動電流の電流値(第1の値A1)よりも小さくすることができる。この態様によっても、第2区間S2におけるモータ26の回転トルクを、第1区間S1におけるモータ26の回転トルクよりも低くすることができる。
In the above embodiment, the
・上記実施形態では、イニシャライズ処理において、第1弁座52が第1弁体51にて閉止される位置P1を軸部44が通過した後、モータ26の回転数を第2の回転数r2から第1の回転数r1に一旦上げ、その後、軸部44が設定位置P4に達したときに第1の回転数r1から第3の回転数r3まで上げる。しかしながら、これ以外に例えば、図11に示すように、前記位置P1の通過時に対応してモータ26の回転数を第2の回転数r2まで下げている位置に設定位置P4を設定し、軸部44が設定位置P4に達したときに、モータ26の回転数を第2の回転数r2から第3の回転数r3まで増加させてもよい。なお、イニシャライズ処理ではない通常駆動において軸部44を下方駆動させるとき(すなわち、冷房モードから暖房モードに切り替えるとき)においても同様に、図11に示すような第2の回転数r2から第3の回転数r3まで増加させる制御態様としてもよい。
In the above embodiment, in the initialization process, after the
・上記実施形態では、軸部44を下方駆動(すなわち、モータ26から離れる方向に駆動)したときの突き当て位置を原点位置P0としているが、軸部44を上方駆動(すなわち、モータ26に近づく方向に駆動)したときの突き当て位置を原点位置P0とする態様としてもよい。
In the above embodiment, the abutting position when the
・上記実施形態のイニシャライズ処理時及び冷房モードから暖房モードへの切り替え時では、モータ26の回転トルクを上げた状態(すなわち、モータ26の回転数が第2の回転数r2とされ、電流値が第2の値A2とされた状態)で、第1弁座52が第1弁体51にて閉止される位置P1を通過するように電流制御される。しかしながら、これに限らず、モータ26の回転数を第1の回転数r1とし、電流値を第1の値A1として回転トルクを変えずに、軸部44が位置P1を通過するように電流制御してもよい。
During the initialization process of the above embodiment and during switching from the cooling mode to the heating mode, the rotational torque of the
・モータ26にはステッピングモータ以外にブラシレスの同期モータやブラシ付きモータなどを用いることも可能である。なお、ブラシ付きモータの場合、モータ印加電圧を変えることでモータの回転数を調節できる。
- It is also possible to use a brushless synchronous motor, a motor with a brush, etc. as the
・上記実施形態では、駆動電流制御部27aの機能を、統合弁装置24に一体に設けられる統合弁ECU27に備えたが、これに特に限定されるものではなく、例えば、統合弁ECU27の上位のECU(エアコンECUなど)に備えてもよい。
In the above embodiment, the function of the drive
・上記実施形態の統合弁装置24における複数の弁(第1~第3弁31~33)の開閉機構などの構成は例示であり、冷凍サイクル装置Dの構成などに応じて、上記実施形態以外の構成に変更してもよい。
The configuration of the opening/closing mechanism of the plurality of valves (first to
D…冷凍サイクル装置、10…熱交換器、24…統合弁装置、25…弁本体部、26…モータ、27…統合弁ECU(モータ制御装置)、31…第1弁、32…第2弁、33…第3弁、44…軸部、P4…設定位置、S1…第1区間、S2…第2区間。 D... Refrigeration cycle device, 10... Heat exchanger, 24... Integrated valve device, 25... Valve body, 26... Motor, 27... Integrated valve ECU (motor control device), 31... First valve, 32... Second valve , 33 ... third valve, 44 ... shaft, P4 ... set position, S1 ... first section, S2 ... second section.
Claims (5)
前記軸部を前記原点位置側に移動させて前記可動域の端部に突き当てることで前記原点位置を更新するイニシャライズ処理において、前記原点位置の手前に設定された設定位置までの区間を第1区間とし、前記設定位置から前記原点位置側の区間を第2区間として、前記第2区間における前記モータの回転トルクを、前記第1区間における前記モータの回転トルクよりも低くするものであって、
前記第2区間における前記モータの回転数を、前記第1区間における前記モータの回転数よりも大きくするモータ制御装置。 A valve body comprising a single motor, a shaft portion that moves in its own axial direction based on the drive of the motor, and a plurality of valves that are opened and closed by engagement with the shaft portion in the axial direction. It controls the motor of the integrated valve device, stores the position where the shaft hits the end of the movable range as an origin position, and grasps the position of the shaft with reference to the origin position. A motor control device for controlling
In the initialization process for updating the origin position by moving the shaft portion toward the origin position and abutting against the end of the range of motion, a section up to a set position set before the origin position is set to a first position. and a section on the origin position side from the set position is defined as a second section, and the rotational torque of the motor in the second section is made lower than the rotational torque of the motor in the first section ,
A motor control device that makes the number of rotations of the motor in the second section higher than the number of rotations of the motor in the first section .
前記第2区間における前記モータの回転数が、前記モータの最大自起動周波数以上、かつ、最大応答周波数以下に設定されている、請求項1に記載のモータ制御装置。 the motor is a stepping motor,
2. The motor control device according to claim 1 , wherein the number of revolutions of said motor in said second interval is set to be equal to or higher than a maximum self-starting frequency of said motor and equal to or lower than a maximum response frequency.
モータと、前記モータの駆動に基づいて自身の軸方向に移動する軸部及び該軸部との軸方向への係合により開閉される複数の弁を有する弁本体部と、請求項1~3のいずれか1項に記載のモータ制御装置と、を一体に備えた統合弁装置。 An integrated valve device provided in a refrigeration cycle device for a vehicle,
a valve body having a motor, a shaft portion that moves in its own axial direction based on the drive of the motor , and a plurality of valves that are opened and closed by engagement with the shaft portion in the axial direction; and the motor control device according to any one of the above.
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