JPH02303393A

JPH02303393A - 自動車用空調装置のブロワモータ制御装置

Info

Publication number: JPH02303393A
Application number: JP1123689A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Oi; 伸一大井
Original assignee: Zexel Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1989-05-17
Filing date: 1989-05-17
Publication date: 1990-12-17
Anticipated expiration: 2013-01-14
Also published as: JP2696394B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、自動車用空調装置のブロワモータ制御装置に
関し、特にモータの回転時に発生する振動の共振現象に
よる騒音を防止しようとするものである。

（従来の技術）近年、自動車の長寿命化が進む中で車室内の静粛化の要
求が従来にも増して増大しており、ブロワモータも騒音
発生源としてこの静粛化の検討対象とされている。しか
し、従来のブラシを有するモ：りを用゛いる限りにおい
てはその構造上騒音しベルの低下に限度があった。この
ため、最近で番＝小型化、低コスト化が進みつつあるブ
ラシレス（−夕がブロワモータとして用いられることが
現漬化されるに至った。このブラシレスモータの回転時
に発生する振動による騒音を防止する先行枝棒としては
、例えば実開昭６２−１５２６９５号公報に示されてい
るように、モータ駆動トランジスタのターンオフ時にモ
ータの巻線に流れる電流の立ち下りを緩やかにして、電
流スイッチング時にステータブロックに発生する振動に
よる騒音を抑えるようにしたものが公知となっている。

（発明が解決しようとする課題）上述の従来例によれば、モータの巻線に流れる電流の立
ち下りを緩やかに、即ち磁束変化を緩やかにするように
したものであるから、モータのステータブロックに発生
する振動による騒音を極力小さく抑えることはできるが
、共振による騒音は抑えることはできない。したがって
、この種の騒音防止装置としては不完全なものであった
。

そこで、本発明は、上述した従来例の問題点を；　　解
決すべく、プロワモータの回転時に生じる共振現象によ
る騒音を抑圧できるようにした自動車用′　　空調装置
のプロワモータ制御装置を提供することを課題とするも
のである。

（課題を解決するための手段）しかして、請求項１の発明に係る自動車用空調装置のブ
ロワモータ制御装置は、第１図に示すように、ブラシレ
スモータを用いたブロワモータの回転速度を決定するた
めの回転決定手段１００と、前記ブロワモータの励磁コ
イルへの通電タイミングを決定する通電タイミング決定
手段１１０と、前記回転決定手段１００の出力信号と前
記通電タイミング決定手段１１０の出力信号とに基づい
て前記ブロワモータを駆動する駆動手段１２０とを具備
する自動車用空調装置のブロワモータ制御装置において
、前記回転決定手段１００の出力信号を前記プロワモー
タ駆動中に複数回に渡って乱す信号乱し手段１３０を設
けたものである。

また、上述の信号乱し手段１３０に代えて、第２図に示
すように通電タイミング決定手段１１０・の出力信号を
乱すタイミング乱し手段１４０を設ける構成としても良
い。

（作用）したがって、信号乱し手段又はタイミング乱し手段によ
り、回転決定手段又は通電タイミング決定手段の出力信
号が乱される結果、ブロワモータの回転状態が乱される
こととなり、これにより振動の共振を引き起こす特定の
振動周波数の定常的な発生状態を中断させるので、その
ため、上記課題を達成できるものである。

（実施例）以下、本発明に係る自動車用空調装置のブロワモータ制
御装置の実施例を図面により説明する。

本装置は第３図に示すように、ブロワモータの励磁コイ
ルｌａへ駆動電流を通電する三相インバータ回路９をマ
イクロコンピュータ５により制御する構成となっている
ものである。

ブロワモータ１は図示しない空調ダクトの上流側に配さ
れたシロッコファン（図示せず、）を駆動するためのも
ので、ブラシレスモータが用いられている。このブラシ
レスモータは図示しないが、永久磁石から成るロータと
回転磁界発生用の固定巻線及びホール素子等から構成さ
れる公知のもので、特に本装置にお？１て特別の構成と
する必要はないものである。

２は、ブロワモータｌの回転速度を設定するための速度
設定器で、可変抵抗器を用いて構成されているものであ
る。この速度設定器２の摺動子２ａに採り出される出力
電圧は、Ａ／Ｄ変換器３においてデジタル信号に変換さ
れた後マイクロコンピュータ５に入力される。

４ａ〜４ｃは、前述のブロワモータｌを成すブラシレス
モータの内部に設けられ、ロータ磁極の切り換わり位置
を検出するためのホールＩＣである。このホールＩＣ４
ａ〜４ｃは磁界の方向に応じてＴＴＬレベルのパルス信
号を出力するように構成されているもので、実施例にお
いてはブラシレスモータが三相であることに対応して、
ロータ（図示せず、）の近傍に電気角１２０度の角度を
隔てて三個設けられており、その出方信号Ｈｕ。

Ｈｖ、Ｈｗはマイクロコンピュータ５に直接入力される
ようになっている。

また、Ａ／Ｄ変換器６は本装置の直流電源７の電源電圧
値をデジタル値に変換し、マイクロコンピュータ５に出
力するよう接続構成されている。

マイクロコンピュータ５は、中央処理装置ＣＰＵ。

読出し専用メモリＲＯＭ、ランダムアクセスメモリＲＡ
Ｍ及び入出力ポートＩ１０等を有するそれ自体公知のも
のである。このマイクロコンピュータ５は前述したホー
ルＩＣ４ａ〜４ｃの検出信号を基に、よく知られている
ようにブラシレスモータの励磁タイミングの制御に必要
な第４図に示されるようなタイミング信号を生成する他
、後述する所定のプログラムによって出力側に接続され
る波形整形回路８ａ〜８ｃを介して、三相インバータ回
路９への入力信号の波形、レベル等を変えてブロワモー
タｌの駆動を制御する役割を果たしている″ものである
。

上述のマイクロコンピュータ５と三相インバータ回路９
との間に接続されている波形整形回路８ａ〜８ｃは、マ
イクロコンピュータ５からの制御信号に基づいて三相イ
ンバータ回路９に必要な入力信号を発生するものであり
、いずれも同一構成のものである。

三相インバータ回路９は、ブロワモータ励磁コイルｌａ
に三相の励磁電流を通電するためのもので、トランジス
タによる周知の構成のものである。

しかして、上記構成において、直流電源７が印加されマ
イクロコンピュータ５が作動を開始すると、速度設定器
２に応じて波形整形回路８ａ〜８Ｃ°より三相インバー
タ回路９に信号が印加され、励磁コイルｌａに励磁電流
が流れてブロワモータｌは回転を始める。そして、マイ
クロコンピュータ５はホールＩＣ４ａ　〜４ｃの入力信
号Ｈｕ、Ｈｖ。

Ｈ−を基に三相インバータ回路９の作動タイミングを制
御して、ブロワモータｌを所定回転数に維持する。

このブロワモータ駆動の際、波形整形回路８ａ〜８Ｃは
マイクロコンピュータ５の指令に基づいて第５図（ａ）
、　（ｂ）に示されるように周期的に又は非周期的に出
力信号の波形を変化させる。即ち、同図（ａ）において
は各相ともサイン波形であるが、同図（ロ）においては
Ｖ相（波形整形回路８ａ〜８Ｃの出力ライン）のみ方形
波信号を出力している。

また、上述のように波形を変える代わりに、第６図（ａ
）、　（ｂ）に示されるように例えばＷ相の電圧を周期
的又は非周期的に変えるようにしても良い。

さらには、上述の二つの例に代えて、第７図（ａ）。

（ｂ）に示されるように例えばＵ相のタイミングを周期
的又は非周期的に変えて三相インバータ回路９を駆動し
ても良い。

次に、第２の実施例について、第８図乃至第１Ｏ図を参
照しつつ上述の第１の実施例と同一構成部分には同一番
号を付して説明を省略し、以下に異なる点について説明
する。

先ず、この実施例はインバータ回路の制御方法として一
般によく知られているＰＷＭ制御を用いるもので、三相
インバータ回路９における消費電力を極力抑える観点よ
り、同回路９を構成する素子にはパワーＭＯ３ＦＥＴを
使用しているところが前述の第１の実施例と異なってい
る。

第９図のフローチャートは、マイクロコンピュータ５に
よるＰＷＭ制御においてパルス幅を非周期的に変化させ
てプロワモータの励磁コイル１ａに通電する場合の制御
例である。同図を参照しつつその制御内容を説明すれば
、マイクロコンピュータ５はステップ２００より実行を
開始してステップ２０２へ進み、速度設定器２で設定さ
れた設定速度ＳｐをＡ／Ｄ変換器３を介して入力する。

ステップ２０２の処理後はステップ２０４へ進み、電源
電圧ＶＩをＡ／Ｄ変換器６牽介して入力し、ステップ２
０６へ進む。

ステップ２０６では、ＰＷＭ制御におけるパルス幅Ｔの
演算が次式（１）により行なわれる。

Ｔ＝Ｓｐ・□　　・・・（１）Ｉここで、Ｓｐは前述のステップ２０２で入力された設定
速度、Ｖｌは前述のステップ２０４で入力された電源電
圧、Ｋは演算係数である。

ステップ２０日では乱数の発生を行ない、ステツブ２１
０へ進む。ステップ２１０においては頴述のステップ２
０８で発生した乱数が所定値ｙに等しいか否かを判定す
る。発生乱数が所定数ｙに等しい場合（ＹＥＳ）にはス
テップ２１２へ進み所定時間（例えば１／１０００秒程
度）のタイマを作動させ、時間経過後前述したステップ
２０２へ戻り、前述の各処理が繰り返されることとなる
一方、発生乱数が所定値ｙに等しくない場合（ＮＯ）は
ステップ２１４へ進んで、ホールＩＣ４ａ〜４ｃより検
出信号Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈ−を入力する。このステップ２１
４の処理後は、以下に述べるステップ２１６〜２２６の
処理を行なう。

第９図においては、各相銀に基本的に同様の処理が行な
われることを表すために、ステップ２１６以降のステッ
プが並列的に記載されているが、実際にはシリアル処理
で行なわれる。

先ず、ステップ２１６においてはＨｕが「１ノか否かを
判定し、Ｈｕ＝１の場合（ＹＥＳ）にはステップ２１Ｂ
へ進んで、前述のステップ２０６で演算されたパルス幅
Ｔでｓｉｎθに同期した方形波信号が三相インバータ回
路９のＵ相（第８図のＵΦ又はＵｅ側）に出力され、こ
の後ステップ２０２へ戻り再び上述の各処理が繰り返さ
れるこ、　　ととなる。

一方、Ｈｕ＝１でない場合（ＮＯ）は、上述のステップ
２１８を飛び越して前述のステップ２０２、　　へ戻る
。

次に、ステップ２２０においてはＨｖがｒｌ」か否かを
判定し、Ｈｖ＝１の場合（ＹＥＳ）にはステップ２２２
へ進んで、ステップ２１８と同様に、パルス幅Ｔで５ｉ
ｎ（θ−２／３π）に同期した方形波信号が三相インバ
ータ回路９のＶ相（第８図の■■又はｖｅ側）に出力さ
れる。そして、このステップ２２２の処理後またはステ
ップ２２０でＨｖがｒｌＪでないと判定された場合（Ｎ
Ｏ）にはステップ２０２へ戻ることとなる。

さらに、ステップ２２４においてはＨ−がｆｌＪか否か
を判定し、Ｈｗ＝１の場合（ＹＥＳ）にはステップ２２
６へ進んで、ステップ２１８と同様にパルス幅Ｔで５ｉ
ｎ（θ−３／４π）に同期した方形波信号が三相インバ
ータ回路９のＷ相（第８図のＷ■又はｗ□側）に出力さ
れる。そして、このステップ２２６の処理後又はステッ
プ２２４でＨ−が「１」でないと判定された場合（Ｎｏ
）はステップ２０２へ戻ることとなる。

しかして、上記制御プログラムによって、ブロワモータ
の励磁コイル１ａには第１０図（ａ）に示されるような
サイン波に同期した方形波信号が印加されることとなり
、各方形波信号のパルス幅は乱数が所定値にならない限
りは常に変化してゆくこととなる。

尚、上述のようにＰＷＭＩＩＪ御によって励磁コイル印
加電圧を平均したものが第１０図（ａ）のサイン波形と
なるようにする代わりに、同図（ｂ）に示すように、パ
ルス幅一定のいわゆるデユーティ比制御を行なうことに
より一定の平均電圧となるようにしても良い。

最後に、第３の実施例について、第１１図のフローチャ
ートを参照しつつ上、述の第２の実施例と異なる点につ
いて以下に説明する。尚、第９図のフローチャートにお
ける処理と同一内容のステップについては、同一番号を
付してその説明を省略する。

前述の第２の実施例においては、パルス幅Ｔをランダム
に変えるようにしであるのに対して、この第３の実施例
では周期的に変えるようにした点が異なっている。この
ため、ステップ２０７においては積算計数用変数Ｆに「
ｌ」を加算して次のステップ２０９へ進む。

ステップ２０９では上述の変数Ｆが所定値Ｘに達したか
否かを判定し、“Ｆ＝χの場合（ＹＥＳ）はステップ２
１２へ進んで、タイマ時間経過後変数ＦをｒｌＪに戻し
てステップ２０２へ戻る。

一方、ステップ２０９で変数Ｆが末だＸに達していない
と判定された場合（ＮＯ）は、ステップ２１４へ進むこ
ととなる。

しかして、この実施例によれば、変数Ｆが所定値Ｘに達
するまでは、ステップ２０６が実行される度毎のパルス
幅ＴでＰＷＭＩＩＪ？Ｉが行なわれ、変数Ｆが所定値χ
に達すると所定時間だけ前回の処理におけるパルス幅Ｔ
によるモータ駆動が維持されることとなる。

（発明の効果）本発明は、以上説明したように構成されているので、常
に同一の振動周波数が生じることが回避され、共振によ
る騒音発生を抑圧することができる。

また、共振による騒音発生を電気的に抑圧するので防抛
材や防音カバー等を使用するような機構的工夫が不必要
となり、装置の小型化、低コスト化が図れる。

さらには、個々の装置毎に共振点が少しずつ異なること
の多かった従来においては、その対策は個別に異なるも
のであり統一した対策工事ができず組立工数の増加を招
いていたが、本発明によれば、プログラムの変更により
容易に対応できるという効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項１の発明に係る自動車用空調装置のプロ
ワモータ制御装置の機能ブロック図、第２図は請求項２
の発明に係る自動車用空調装置のブロワモータ制御装置
の機能ブロック図、第３図は第１の実施例を示す回路図
、第４図は第３図に示された回路におけるホールＩＣの
検出波形と三相インバータ回路の切換タイミングとの関
係を示すタイミング図、第５図乃至第７図はそれぞれ第
３図に回路に用いられる波形整形回路の出力信号を示す
波形図、第８図は第２の実施例を示す回路図、第９図は
第２の実施例に用いられるマイクロコンピュータにおけ
るブロワモータの駆動制御例を示すフローチャート、第
１０図（ａ）は第２の実施例におけるブロワモータの励
磁コイルの印加電圧の波形図、第１０図ら）は励磁コイ
ルの印加電圧の他の例を示す波形図、第１１図は他のブ
ロワモータの駆動制御例を示すフローチャートである。１ａ・・・ブロワモータの励磁コイル、２・・・速度設
定器、５・・・マイクロコンピュータ、８ａ〜８ｃ・・
・波形整形回路、１００・・・回転決定手段、１１０・
・・通電タイミング決定手段、１２０・・・駆動手段、
１３０・・・信号乱し手段、１４０・・・タイミング乱
し手段。特　許　出　願　人　　　ヂーゼル機器株式会社代理人
　弁理士　　大　貫　和　保第１０図（ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

１．ブラシレスモータを用いたブロワモータの回転速度
を決定するための回転決定手段と、前記ブロワモータの励磁コイルへの通電タイミングを決
定する通電タイミング決定手段と、前記回転決定手段の
出力信号と前記通電タイミング決定手段の出力信号とに
基づいて前記ブロワモータを駆動する駆動手段とを具備
する自動車用空調装置のブロワモータ制御装置において
、前記回転決定手段の出力信号を前記ブロワモータ駆動
中に複数回に渡って乱す信号乱し手段を設けたことを特
徴とする自動車用空調装置のブロワモータ制御装置。
２．ブラシレスモータを用いたブロワモータの回転速度
を決定するための回転決定手段と、前記ブロワモータの励磁コイルへの通電タイミングを決
定する通電タイミング決定手段と、前記回転決定手段の
出力信号と前記通電タイミング決定手段の出力信号とに
基づいて前記ブロワモータを駆動する駆動手段とを具備
する自動車用空調装置のブロワモータ制御装置において
、前記通電タイミング決定手段の出力信号を前記ブロワ
モータ駆動中に複数回に渡って乱すタイミング乱し手段
を設けたことを特徴とする自動車用空調装置のブロワモ
ータ制御装置。