JPH05219792A - スイッチングトランジスタの過熱保護装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スイッチングトランジスタが過熱した場合
に、モータを停止させることなく、スイッチングトラン
ジスタを冷却することができるスイッチングトランジス
タの過熱保護装置を得る。 【構成】 ブロアモータ１０にはスイッチングトランジ
スタ１４が直列に接続されており、このスイッチングト
ランジスタ１４のベースＢには、ブロアモータ制御装置
１６が接続されており、スイッチングトランジスタ１４
をデューティー制御するようになっている。ブロアモー
タ制御装置１６は、制御部２０と温度検出部２２とを備
えており、温度検出部２２にはスイッチングトランジス
タ１４の温度を検出する温度センサ２３が接続されてい
る。また、制御部２０はスイッチングトランジスタ１４
の温度が１３０°Ｃ以上の場合には、スイッチングトラ
ンジスタ１４へ１００％のデューティー信号を出力す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はモータ回転数をデューテ
ィー制御するスイッチングトランジスタの過熱保護装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車用空調装置のブロアモータ
等のモータを制御する装置においては、例えばブロアフ
ァンの風量調整を細かくできるようにするために、スイ
ッチングトランジスタ等のスイッチング素子によってブ
ロアモータの回転数をデューティー制御するものが知ら
れている（特開昭５６−９１１４０号公報等）。

【０００３】また、このデューティー制御においては、
デューティー比（オン時間の割合）が増加するとともに
スイッチングトランジスタのエネルギー損失が増加し、
デューティー比９５％前後でエネルギー損失が最大とな
り、それに伴いスイッチングトランジスタが過熱するこ
とが知られている。

【０００４】従来、このスイッチングトランジスタの過
熱を防止するスイッチングトランジスタの過熱保護装置
としては、スイッチングトランジスタに設けられた温度
センサと、この温度センサによって検出されるスイッチ
ングトランジスタの温度が、所定値以上となった場合
に、デューティー比を０％とする信号をスイッチングト
ランジスタに出力するモータ回転数制御手段と、を備え
た装置が知られており、このスイッチングトランジスタ
の過熱保護装置では、スイッチングトランジスタの温度
が所定値以上となった場合には、スイッチングトランジ
スタをオフさせてスイッチングトランジスタを冷却して
いた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このス
イッチングトランジスタの過熱保護装置では、スイッチ
ングトランジスタの温度が所定値以上となった場合に
は、デューティー比を０％とする。即ち、スイッチング
トランジスタをオフさせてしまうため、スイッチングト
ランジスタが冷えるまでの間、スイッチングトランジス
タはオフのままとなる。

【０００６】従って、例えば、このスイッチングトラン
ジスタの過熱保護装置によって、自動車用空調装置のブ
ロアモータを制御する場合には、スイッチングトランジ
スタが冷えるまでの間、ブロアモータが停止して車室内
の空調制御が行われない。また、スイッチングトランジ
スタが冷えてファンモータの作動を開始しても、スイッ
チングトランジスタの温度が再度所定値以上となった場
合には、また、ファンモータが停止して車室内の空調制
御が停止する。このため、乗員に不快感を与える恐れが
ある。

【０００７】本発明は上記事実を考慮し、スイッチング
トランジスタが過熱した場合に、モータを停止させるこ
となく、スイッチングトランジスタを冷却することがで
きるスイッチングトランジスタの過熱保護装置を得るこ
とが目的である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
スイッチングトランジスタの過熱保護装置は、モータ回
転数をデューティー制御するスイッチングトランジスタ
の過熱保護装置において、スイッチングトランジスタに
設けられスイッチングトランジスタの温度を検出する温
度検出手段と、前記温度検出手段が接続されスイッチン
グトランジスタの温度が所定値以上となった場合にスイ
ッチングトランジスタへの出力信号のデューティー比を
１００％とするモータ制御手段と、を備えたことを特徴
としている。

【０００９】

【作用】本発明の請求項１記載のスイッチングトランジ
スタの過熱保護装置では、モータをデューティー制御中
にスイッチングトランジスタの温度が所定値以上に上昇
すると、温度検出手段によって、スイッチングトランジ
スタの温度値がモータ制御手段に入力される。この温度
値に基づいて、モータ制御手段はスイッチングトランジ
スタに、デューティー比が１００％の信号を出力する。

【００１０】従って、スイッチングトランジスタはオン
状態のままとなり、スイッチング損失による発熱がなく
なるため冷却して行く。このため、スイッチングトラン
ジスタが過熱した場合に、モータを停止させることな
く、スイッチングトランジスタを冷却することができる
ため、例えば、モータが自動車用空調装置のブロアモー
タである場合には、車室内の空調制御を続行することが
できる。

【００１１】

【実施例】本発明のスイッチングトランジスタの過熱保
護装置の一実施例について図１〜図６に従って説明す
る。

【００１２】図１に示される如く、車室内の空調制御用
のブロアモータ１０は、直流モータによって構成されて
おり、車両に搭載されたバッテリー１２に接続されい
る。また、ブロアモータ１０にはスイッチングトランジ
スタ１４が直列に接続されており、このスイッチングト
ランジスタ１４が通電状態（オン）となった場合に、バ
ッテリー１２によって、ブロアモータ１０に電圧が印加
されるようになっている。

【００１３】スイッチングトランジスタ１４のベースＢ
には、ブロアモータ制御装置１６が接続されている。こ
のブロアモータ制御装置１６はスイッチングトランジス
タ１４に図３に示されるようなパルス信号を出力し、ス
イッチングトランジスタ１４をデューティー制御するよ
うになっている。

【００１４】また、ブロアモータ制御装置１６には、エ
アコン電子制御装置（エアコンＥＣＵ）１８が接続され
ており、インパネに設けられたブロアモータオンスイッ
チがオンされた場合にエアコン電子制御装置１８からブ
ロアモータ制御装置１６にブロアモータ作動信号が入力
されるようになっている。

【００１５】ブロアモータ制御装置１６は、モータ制御
手段としての制御部２０と、温度検出手段の一部を構成
する温度検出部２２とを備えており、制御部２０は、エ
アコン電子制御装置１８とスイッチングトランジスタ１
４と温度検出部２２とに接続されている。

【００１６】また、温度検出部２２はスイッチングトラ
ンジスタ１４に設けられた温度検出手段の他の一部を構
成する温度センサ２３を備えており、温度検出部２２は
この温度センサ２３によって検出されたスイッチングト
ランジスタ１４の温度値を制御部２０へ出力している。
制御部２０はマイクロコンピュータを有しており、図２
に示されるフローチャートに基づいてブロアモータ１０
をデューティー制御するようになっている。

【００１７】次に本実施例の作用について図２のフロー
チャートに基づいて説明する。本実施例のスイッチング
トランジスタの過熱保護装置では、インパネに設けられ
たブロアスイッチがオンされない場合には、ブロアモー
タ作動信号が、エアコン電子制御装置１８からブロアモ
ータ制御装置１６に入力されない。このため、ブロアモ
ータ制御装置１６の制御部２０からスイッチングトラン
ジスタ１４をオンさせる信号は出力されずブロアモータ
１０は停止状態のままとる（ステップ１００、１０
２）。

【００１８】一方、インパネに設けられたブロアスイッ
チがオンされた場合には、ブロアモータ作動信号が、エ
アコン電子制御装置１８からブロアモータ制御装置１６
の制御部２０に入力される。制御部２０にモータ作動信
号が入力されると、制御部２０は、スイッチングトラン
ジスタ１４の温度が１３０°Ｃ以上か否かを判断する
（ステップ１０４）。即ち、温度センサ２３によって検
出されたスイッチングトランジスタ１４の温度値が温度
検出部２２から制御部２０に入力されており、制御部２
０は、この温度値によってスイッチングトランジスタ１
４の温度が１３０°Ｃ以上か否かを判断する。

【００１９】スイッチングトランジスタ１４の温度が１
３０°Ｃ未満の場合には、制御部２０は、図３に示され
る様なパルス信号をスイッチングトランジスタ１４に出
力し、通常のデューティー制御を行う（ステップ１０
５）。なお、パルス信号のデューティー比Ｄ（Ｄ＝１０
０×Ｔ２／Ｔ１）〔％〕が大きい程、ブロアモータ１０
に印加される電圧Ｖ（Ｖ≒電源電圧×Ｄ／１００）が大
きくなりブロアモータ１０は高速で回転する。

【００２０】また、図４に示される如く、スイッチング
トランジスタ１４のエネルギー損失の内の定常損失分Ｗ
１は、デューティー比の増加にともなって除々に増加し
て行きデューティー比が１００％で最大となる。一方、
スイッチングトランジスタ１４のエネルギー損失の内の
スイッチング損失分Ｗ２は、デューティー比の増加にと
もなって除々に増加して行きデューティー比が９５％付
近で最大となり、その後、急激に減少し、デューティー
比が１００％では、スイッチングトランジスタ１４はス
イッチングされないため、スイッチング損失分Ｗ２は無
くなる。

【００２１】これは、スイッチングトランジスタ１４の
損失Ｗは、図５（Ａ）に示される、スイッチングトラン
ジスタ１４のコレクタ電流（Ｉｃ）と、図５（Ｂ）に示
される、スイッチングトランジスタ１４のコレクタ電圧
（Ｖｃ）との積（Ｗ＝Ｉｃ×Ｖｃ）であり、デューティ
ー比が９５％を超えると図５（Ｂ）の破線に示される如
く、スイッチングトランジスタ１４のオフからオンへの
スイッチング時間ｔ１と、スイッチングトランジスタ１
４のオンからオフへのスイッチング時間ｔ２と、が重な
り、スイッチングトランジスタ１４のコレクタ電圧（Ｖ
ｃ）の波形Ｈが三角形となって、スイッチングトランジ
スタ１４のスイッチング損失Ｗ２が減少するためであ
る。

【００２２】この結果、図４に示される如く、定常損失
分Ｗ１とスイッチング損失分Ｗ２との合計となるスイッ
チングトランジスタ１４のエネルギー損失Ｗは、デュー
ティー比が９５％で最大となり、その後、急激に減少
し、デューティー比が１００％では、最大値の３０％程
度となる。従って、デューティー比を９５％前後でブロ
アモータ１０を制御し続けると、エネルギー損失によっ
て、スイッチングトランジスタ１４の温度が上昇して行
く。

【００２３】図２に示される如く、ステップ１０４にお
いて、スイッチングトランジスタ１４の温度が１３０°
Ｃ以上と判断されると、ブロアモータ制御装置１６の制
御部２０は、スイッチングトランジスタ１４へデューテ
ィー比１００％の信号を出力する。これによって、スイ
ッチングトランジスタ１４は常時オンとなり、ブロアモ
ータ１０は全開で運転される（ステップ１０６）。

【００２４】この場合、図４に示される如く、スイッチ
ングトランジスタ１４のエネルギー損失Ｗの内のスイッ
チング損失分Ｗ２が無くなるため、スイッチングトラン
ジスタ１４のエネルギー損失Ｗは最大時の３０％程度に
減少する。この結果、図６に示される如く、温度上昇が
抑制されスイッチングトランジスタ１４は冷却して行
く。

【００２５】また、スイッチングトランジスタ１０がオ
ン状態となっているため、ブロアモータ１０は常時回転
しており、車室内の空調制御を続行することができる。
且つ、デューティー比を９５％前後からデューティー比
１００％へ変化してもブロアモータ１０の回転数の変化
は小さく、ブロアモータの送風量に大きな変化はない。
このため、乗員はほとんど不快感を覚えない。さらに、
ブロアモータ１０の送風によってスイッチングトランジ
スタ１４を冷却する構成とすれば、スイッチングトラン
ジスタ１４を強制冷却することができ、短時間にスイッ
チングトランジスタ１４を冷却することができる。

【００２６】図２に示される如く、スイッチングトラン
ジスタ１４が冷却されても、スイッチングトランジスタ
１４の温度が１１０°Ｃ以上である場合には、制御部２
０は、デューティー比１００％の信号をスイッチングト
ランジスタ１４に出力する（ステップ１０８、１０
６）。

【００２７】一方、スイッチングトランジスタ１４がさ
らに冷却され、スイッチングトランジスタ１４の温度が
１１０°Ｃ未満となった場合には、制御部２０は、図３
に示される様な通常のパルス信号をスイッチングトラン
ジスタ１４に出力し、通常のデューティー制御を行う
（ステップ１０８、１０５）。

【００２８】また、デューティー比１００％の信号によ
って、ブロアモータ１０を運転している状態でブロアス
イッチがオフされた場合には、エアコン電子制御装置１
８からの停止信号に基づいてスイッチングトランジスタ
１４をオフさせブロアモータ１０を停止させる（ステッ
プ１１０、１０２）。

【００２９】なお、図１の想像線で示される如く、ブロ
アモータ制御装置１６に電流検出部２４を設けても良
く、この場合には電流検出部２４によってスイッチング
トランジスタ１４の異常電流を検出し、ブロアモータ１
０を停止させることによって、モータロック等によるブ
ロアモータ１０の損傷を防止することができる。

【００３０】また、本実施例では、車室内の空調制御用
のブロアモータ１０のスイッチングトランジスタの過熱
保護装置について説明したが、本発明のスイッチングト
ランジスタの過熱保護装置は、フューエルポンプモータ
のスイッチングトランジスタの過熱保護装置、パワステ
アリングの油圧電動ポンプモータのスイッチングトラン
ジスタの過熱保護装置等の他のスイッチングトランジス
タの過熱保護装置についても適用可能である。

【００３１】

【発明の効果】本発明のスイッチングトランジスタの過
熱保護装置は、スイッチングトランジスタに設けられス
イッチングトランジスタの温度を検出する温度検出手段
と、温度検出手段が接続されスイッチングトランジスタ
の温度が所定値以上となった場合にスイッチングトラン
ジスタへの出力信号のデューティー比を１００％とする
モータ制御手段と、を備けた構成としたので、スイッチ
ングトランジスタの過熱した場合に、モータを停止させ
ることなく、スイッチングトランジスタを冷却すること
ができるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のスイッチングトランジスタ
の過熱保護装置を示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施例のスイッチングトランジスタ
の過熱保護装置の制御を示すフローチャートである。

【図３】本発明の一実施例のスイッチングトランジスタ
の過熱保護装置のデューティー信号を示す概略図であ
る。

【図４】スイッチングトランジスタのデューティー比と
エネルギー損失との関係を示すグラフである。

【図５】（Ａ）はデューティー制御時のスイッチングト
ランジスタのコレクタ電流を示すグラフであり、（Ｂ）
はデューティー制御時のスイッチングトランジスタのコ
レクタ電圧を示すグラフである。

【図６】スイッチングトランジスタのデューティー比と
温度上昇との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１０ ブロアモータ １４ スイッチングトランジスタ １６ ブロアモータ制御装置 ２０ 制御部（モータ回転数制御手段） ２２ 温度検出部（温度検出手段） ２３ 温度センサ（温度検出手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータ回転数をデューティー制御するス
   イッチングトランジスタの過熱保護装置において、スイ
   ッチングトランジスタに設けられスイッチングトランジ
   スタの温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手
   段が接続されスイッチングトランジスタの温度が所定値
   以上となった場合にスイッチングトランジスタへの出力
   信号のデューティー比を１００％とするモータ制御手段
   と、を備えたことを特徴とするスイッチングトランジス
   タの過熱保護装置。