JP2005006413A

JP2005006413A - 空調用ブロアモータ制御ユニット

Info

Publication number: JP2005006413A
Application number: JP2003167503A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Sato; 真一佐藤; Sayaka Doi; さやか土井; Satoshi Kikuchi; 菊地　　聡; Hiroshi Omori; 浩大森
Original assignee: Keihin Corp
Current assignee: Keihin Corp
Priority date: 2003-06-12
Filing date: 2003-06-12
Publication date: 2005-01-06
Anticipated expiration: 2023-06-12
Also published as: JP4156981B2

Abstract

【課題】ブロアモータに供給される駆動電流によるノイズの影響を低減することができるとともに、構成が簡易で組み立ても容易である空調用ブロアモータ制御ユニットを提供する。
【解決手段】ブロアモータ３０を駆動する駆動回路を搭載したベース基板３８をモータ接続端子４０を介してブロアモータ３０に直接接続するとともに、ベース基板３８に対して制御回路を搭載した制御基板５８を一体的に装着し、制御回路で生成した制御信号によりブロアモータ３０をＰＷＭ制御し、ブロアファン３４を回転させて送風を行う。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調装置を構成するブロアモータをＰＷＭ制御する空調用ブロアモータ制御ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、車両に搭載される空調装置２の概略構成図である。空調装置２を構成する風量算出部４は、内気センサ、外気センサ、日射センサ等のセンサ６によって検出された温度情報に基づいて必要な風量を算出し、その風量に応じた風量制御信号をパワートランジスタ８に供給することでブロアモータ１０を回転させる。ブロアモータ１０が回転し、ブロアファン１２によって送風された空気は、図示しないエバポレータ及び／又はヒータコアを介して所定温度に制御されて車内に供給される。
【０００３】
この場合、パワートランジスタ８は、発熱量が大きいため、特許文献１又は２に開示された従来技術では、パワートランジスタ８をブロアファン１２による空気の通路に配設して冷却する構成としている。
【０００４】
一方、ブロアモータ１０の省電力化を図るため、例えば、パワートランジスタ８のベース電極に対して、所定のデューティ比からなるパルス電圧を印加することにより、ブロアモータ１０をＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御するように構成したものがある（非特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６３−２３５１１４号公報（第１図）
【特許文献２】
特開平１−２５２１３８号公報（第１図）
【非特許文献１】
カーエアコン研究会編著「カーエアコン」山海堂、１９９６年１０月１日発行、第９１頁
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ブロアモータ１０をＰＷＭ制御した場合、ブロアモータ１０と電源とを接続するワイアハーネスや、ブロアモータ１０とアースとを接続するワイアハーネスから電流変動に伴う電磁波が発生する。この電磁波は、例えば、空調装置近傍に配設されるラジオ等にノイズとして影響を与えるおそれがある。
【０００７】
本発明は、ブロアモータに供給される駆動電流によるノイズの影響を低減することができるとともに、構成が簡易で組み立ても容易である空調用ブロアモータ制御ユニットを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の空調用ブロアモータ制御ユニットは、スイッチング素子によってＰＷＭ制御されるブロアモータの電源ラインにノイズ抑制回路を配設することで、電源ラインからのノイズの発生を抑制し、且つ、スイッチング素子及びノイズ抑制回路が搭載されるベース基板をブロアモータに装着することで、ブロアモータとベース基板との間のワイアハーネスをなくし、ノイズの発生のさらなる抑制及び構成の簡素化を達成する。
【０００９】
また、ベース基板に対してスイッチング素子を制御する制御回路を搭載した制御基板を装着することにより、ベース基板及び制御基板間のワイアハーネスをなくすとともに、ベース基板の駆動回路と制御基板の制御回路との間でのインタフェース回路を必要最小限とする。
【００１０】
また、ベース基板に搭載されるスイッチング素子にヒートシンクを設けてブロアファン近傍に配置することにより、ブロアファンによって生起される空気流によってヒートシンクを冷却する。
【００１１】
さらに、ベース基板に搭載される駆動回路をベース基板を介して制御基板に搭載される制御回路に直接接続し、これらをブロアモータに接続する構成とすることで、空調用ブロアモータ制御ユニットを小型化する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の空調用ブロアモータ制御ユニットが適用される送風ユニット２０の構成を示す。送風ユニット２０は、車両用空調装置を構成するダクト２２の一部に配設される。ダクト２２には、送風ユニット２０が装着される開口部２４と、開口部２４の上部に開口する空気吸入口２６とが形成される。なお、ダクト２２内には、図示していないが、空気吸入口２６から吸入された空気の送風方向下流側に、空気を冷却するエバポレータ、空気を加熱するヒータコア等が配設される。
【００１３】
送風ユニット２０は、ブラケット２８を介して開口部２４に装着されるブロアモータ３０と、ブロアモータ３０の回転軸３２に軸支され、ダクト２２内に配設されるブロアファン３４とを備える。ブロアファン３４は、外周部に多数のブレード３６を有し、ブロアモータ３０により回転することで、空気吸入口２６から空気を吸入して矢印方向に送風する。
【００１４】
ブロアモータ３０を開口部２４に固定するブラケット２８の下部には、図２に示すように、ブロアモータ３０を回避して略扇状に形成されるベース基板３８が配設される。
【００１５】
ベース基板３８は、複数のリード部品を含むブロアモータ３０の駆動回路を搭載する。ベース基板３８のブラケット２８側の面には、図３に示すように、ブロアモータ３０に駆動電流を供給するモータ接続端子４０と、駆動電流のＰＷＭ制御を行うスイッチング素子であるＦＥＴ（ＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）４２と、ＦＥＴ４２のスイッチング動作により発生するノイズを抑制するノイズ抑制回路４３を構成するコンデンサ４４、４６及びコイル４８とが配設される。
【００１６】
モータ接続端子４０は、ブラケット２８に配設されたブロアモータ３０の接続端子２９（図１、図２参照）に接続される。また、ＦＥＴ４２には、放熱のためのヒートシンク５０が装着される。ヒートシンク５０の位置に対応するブラケット２８には、図１に示すように、開口部５２が形成されており、この開口部５２に対してヒートシンク５０が臨むように配置される。
【００１７】
ベース基板３８のブラケット２８と反対側の面には、図４に示すように、ケーブル３１（図１参照）を介してモータ電源が接続される電源接続端子５４と、ベース基板３８に対する制御信号の入出力のための制御信号入出力用コネクタ５６が配設される。
【００１８】
ベース基板３８の下部の所定部位には、図２に示すように、略扇状に形成される制御基板５８が配設される。制御基板５８は、複数のチップ部品からなるブロアモータ３０の制御回路を搭載し、ベース基板３８の駆動回路と電気的に接続される。
【００１９】
ベース基板３８及び制御基板５８の下部には、カバー部材６０が装着される。カバー部材６０には、ベース基板３８に配設された電源接続端子５４及び制御信号入出力用コネクタ５６を外部に導出する開口部６２及び６４が形成される。
【００２０】
図５は、ベース基板３８及び制御基板５８に搭載された各リード部品及びチップ部品により構成される空調用ブロアモータ制御ユニットの回路構成を示す。この場合、制御基板５８には、チップ部品であるＣＰＵ６６と、入力インタフェース回路６８と、出力インタフェース回路７０と、双方向通信インタフェース回路７２とが搭載される。
【００２１】
入力インタフェース回路６８には、ベース基板３８に配設された制御信号入出力用コネクタ５６を介して、内気センサ７４により検出した車両の内気温度信号、外気センサ７６により検出した車両の外気温度信号、エバポレータセンサ７８により検出したエバポレータの温度信号、水温センサ８０により検出したエンジン冷却水の温度信号、日射センサ８２により検出した日射量信号等が入力される。
【００２２】
出力インタフェース回路７０には、ベース基板３８に配設されたＦＥＴ４２のゲート端子が接続される。なお、ＦＥＴ４２のドレイン端子には、ブロアモータ３０と並列に接続されたダイオード９０を介してノイズ抑制回路４３が接続される。また、出力インタフェース回路７０には、ベース基板３８に配設された制御信号入出力用コネクタ５６を介して、空調装置を構成する吹き出し口モータ８４、エアミックスモータ８６、吸い込み口モータ８８等が接続される。
【００２３】
双方向通信インタフェース回路７２には、車両の搭乗者によって操作される操作パネル９２が多重通信線を介して接続される。この場合、ＣＰＵ６６は、操作パネル９２で指示された風量制御信号及び温度制御信号と、内気センサ７４、外気センサ７６、エバポレータセンサ７８、水温センサ８０、日射センサ８２により検出された検出信号とに基づき、ブロアモータ３０、吹き出し口モータ８４、エアミックスモータ８６、吸い込み口モータ８８の制御を行う。
【００２４】
次に、以上のように構成される本実施形態の送風ユニット２０の組み立て手順について説明する。
【００２５】
先ず、ベース基板３８の所定部位に、ノイズ抑制回路４３を構成するコンデンサ４４、４６及びコイル４８を配置するとともに、ヒートシンク５０が装着されたＦＥＴ４２を配置する。この場合、ノイズ抑制回路４３を構成するリード部品やＦＥＴ４２の各端子は、ベース基板３８に形成したスルーホール等を介して制御基板５８側に突出する。また、制御基板５８の所定部位には、ＣＰＵ６６、入力インタフェース回路６８、出力インタフェース回路７０、双方向通信インタフェース回路７２等のチップ部品を表面実装する。その後、制御基板５８をベース基板３８に位置決めし、半田付け等によって駆動回路のリード部品の端子と制御回路の配線とを接続して一体化する。
【００２６】
このようにしてベース基板３８及び制御基板５８を一体化した後、ベース基板３８に配設されたブロアモータ３０のモータ接続端子４０を、ブロアファン３４及びブラケット２８が連結されたブロアモータ３０の接続端子２９に接続する。この場合、ベース基板３８に搭載されたＦＥＴ４２のヒートシンク５０は、ブラケット２８に形成された開口部５２からブロアファン３４側に臨むことになる。なお、ブロアファン３４側からベース基板３８側への水滴等の浸入のおそれがある場合には、ヒートシンク５０とブラケット２８の開口部５２との隙間にパッキング部材を挿入してもよい。
【００２７】
次いで、カバー部材６０をブラケット２８に取り付け、ブラケット２８をダクト２２の開口部２４にボルト等を用いて固定する。この後、カバー部材６０に形成した開口部６４から外部に露出した制御信号入出力用コネクタ５６に対して、内気センサ７４、外気センサ７６、エバポレータセンサ７８、水温センサ８０、日射センサ８２、吹き出し口モータ８４、エアミックスモータ８６、吸い込み口モータ８８の各信号線が接続されるとともに、操作パネル９２の多重通信線が接続される。また、カバー部材６０に形成した開口部６２から外部に露出した電源接続端子５４には、ケーブル３１が接続される。
【００２８】
次に、以上のように構成される送風ユニット２０の動作について説明する。
【００２９】
搭乗者が操作パネル９２を操作し、所望の空調温度、送風量等の設定を行うと、その指示信号は、多重通信線を介してベース基板３８の制御信号入出力用コネクタ５６から制御基板５８に送信され、双方向通信インタフェース回路７２からＣＰＵ６６に供給される。一方、ＣＰＵ６６には、入力インタフェース回路６８を介して内気センサ７４、外気センサ７６、エバポレータセンサ７８、水温センサ８０、日射センサ８２から検出信号が供給される。そこで、ＣＰＵ６６は、供給された指示信号及び検出信号に従い、所望の空調制御を行うための制御信号を算出し、出力インタフェース回路７０から該当する各機器に制御信号を送信する。
【００３０】
例えば、吹き出し口モータ８４は、制御信号に従って選択された吹き出し口を開成し、エアミックスモータ８６は、制御信号に従ってエアミックスドアを駆動し、冷房、暖房等の切り換えを行う。また、吸い込み口モータ８８は、制御信号に従って内気又は外気の切り換えを行う。
【００３１】
さらに、出力インタフェース回路７０は、ＣＰＵ６６によって算出したブロアモータ３０の所望の回転数に応じたパルス幅からなるＰＷＭ制御信号をＦＥＴ４２のゲート端子に供給する。この場合、ＰＷＭ制御された駆動電流が電源からブロアモータ３０に供給されるため、ブロアモータ３０が所望の回転数で回転し、その回転軸３２に連結されたブロアファン３４の回転により、空気吸入口２６から空気が吸入され、ダクト２２内のエバポレータ及び／又はヒータコアにより温度調整されて車内に供給される。
【００３２】
ここで、ベース基板３８に搭載されたＦＥＴ４２は、それに装着されたヒートシンク５０がブラケット２８に形成した開口部５２を介してブロアファン３４側に近接するように配置されている。従って、ＦＥＴ４２で発生した熱は、ヒートシンク５０の近傍の空気流によって効率的に冷却される。
【００３３】
また、本実施形態では、ブロアモータ３０をＰＷＭ制御によって制御しているため、電源の電力消費を抑えてブロアモータ３０を駆動することができる。この場合、ブロアモータ３０に供給される駆動電流の変化によって、電磁ノイズが外部に放出されることが懸念されるが、本実施形態では、ベース基板３８の電源接続端子５４とブロアモータ３０との間にノイズ抑制回路４３を接続しているため、この間で発生するノイズを確実に低減することができる。
【００３４】
さらに、本実施形態では、ベース基板３８に配設したモータ接続端子４０に対して、ワイアハーネスを介することなく、ブラケット２８に配設したブロアモータ３０の接続端子２９を直接接続しているため、この間からノイズが外部に放出されるおそれもない。従って、ブロアモータ３０と電源との間、及び、ブロアモータ３０とアース電極との間からのノイズ発生がほぼ確実に阻止されるため、例えば、空調装置の近傍に配置されるカーラジオ等に影響を与えることがない。
【００３５】
さらにまた、本実施形態では、駆動回路を構成するリード部品が搭載されるベース基板３８と、制御回路を構成するチップ部品が搭載される制御基板５８とを一体的に組み合わせ、リード部品とチップ部品とが直接接続できるように構成しているため、これらの部品間で信号電圧を調整するようなインタフェース回路が不要となり、その分、回路を単純化して動作の安定性を向上させることができるとともに、安価な空調用ブロアモータ制御ユニットを提供することができる。しかも、配線を少なくすることができるため、組み立てが容易になるだけでなく、メンテナンスも容易となる効果が得られる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ＰＷＭ制御されるブロアモータから発生するノイズの影響を低減することができるとともに、簡易且つ安価に構成し、組み立てやメンテナンスが容易となる空調用ブロアモータ制御ユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の空調用ブロアモータ制御ユニットが適用される送風ユニットの構成図である。
【図２】図１に示す送風ユニットの分解斜視図である。
【図３】図１に示す送風ユニットを構成するベース基板の平面図である。
【図４】図１に示す送風ユニットを構成するベース基板の背面図である。
【図５】本実施形態の空調用ブロアモータ制御ユニットの回路構成図である。
【図６】従来技術に係る空調装置の概略構成図である。
【符号の説明】
２０…送風ユニット２８…ブラケット
３０…ブロアモータ３４…ブロアファン
３８…ベース基板４０…モータ接続端子
４２…ＦＥＴ４３…ノイズ抑制回路
５０…ヒートシンク５４…電源接続端子
５６…制御信号入出力用コネクタ５８…制御基板
６０…カバー部材６６…ＣＰＵ
６８…入力インタフェース回路７０…出力インタフェース回路
７２…双方向通信インタフェース回路
９２…操作パネル

Claims

空調装置を構成するブロアモータをＰＷＭ制御する空調用ブロアモータ制御ユニットにおいて、
前記ブロアモータに近接配置され、前記ブロアモータに対してＰＷＭ制御された駆動電流を供給するための駆動回路を構成するスイッチング素子と、
前記ブロアモータに前記駆動電流を供給する電源ラインに配設され、前記駆動電流の変動によって生じる電磁ノイズの発生を抑制するノイズ抑制回路と、
前記スイッチング素子及び前記ノイズ抑制回路が搭載され、前記ブロアモータに装着されるベース基板と、
前記スイッチング素子に接続され、制御信号を前記スイッチング素子に供給する制御回路と、
を備えることを特徴とする空調用ブロアモータ制御ユニット。
請求項１記載の空調用ブロアモータ制御ユニットにおいて、
前記ベース基板に装着され、前記制御回路が搭載される制御基板を備えることを特徴とする空調用ブロアモータ制御ユニット。
請求項１記載の空調用ブロアモータ制御ユニットにおいて、
前記スイッチング素子は、前記ブロアモータにより回転するブロアファンによって生起される空気流で冷却されるヒートシンクを備えることを特徴とする空調用ブロアモータ制御ユニット。
請求項２記載の空調用ブロアモータ制御ユニットにおいて、
前記ベース基板に搭載される前記駆動回路は、前記ベース基板を介して前記制御基板に搭載される前記制御回路と直接接続されることを特徴とする空調用ブロアモータ制御ユニット。