JP2696394B2 - 自動車用空調装置のブロワモータ制御装置 - Google Patents

自動車用空調装置のブロワモータ制御装置

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JP2696394B2 JP1123689A JP12368989A JP2696394B2 JP 2696394 B2 JP2696394 B2 JP 2696394B2 JP 1123689 A JP1123689 A JP 1123689A JP 12368989 A JP12368989 A JP 12368989A JP 2696394 B2 JP2696394 B2 JP 2696394B2
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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
かい、従来のブラシを有するモータを用いる限りにおい
てはその構造上騒音レベルの低下に限度があった。この
ため、最近では小型化、低コスト化が進みつつあるブラ
シレスモータがブロワモータとして用いられることが現
実化されるに至った。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技術としては、
例えば実開昭62−152695号公報に示されているように、
モータ振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り騒音を
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、例えばモータの回転数がある部品の固有共振振動数
と一致した場合に生じる共振現象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、ブ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ブロワモ
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、3相の
励磁コイルが巻回され回転磁界を発生するステータと、
該ステータに発生した回転磁界に伴って回転するロータ
とを有するブロワモータ1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1の各々の励磁
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、前記回転数決定手段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複
数の出力信号を形成する出力信号形成手段120と、該出
力信号形成手段120によって形成された複数の出力信号
に基づいて前記励磁コイルに流れる電流を制御して前記
ブロワモータ1を駆動する駆動手段130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
駆動手段130に供給される少なくとも一つの出力信号の
波形を、定期的又は不定期に変化させる信号乱し手段14
0を設けたことにある。
前記信号乱し手段130としては、出力信号の少なくと
も一つの波形の形状と他と相違させるもの、又は出力信
号の少なくとも一つの電圧と他と相違させるものがあ
る。
また、請求項2の発明に係る自動車用空調装置のブロ
ワモータ制御装置は、第2図に示すように、3相の励磁
コイルが巻回され回転磁界を発生するステータと、該ス
テータに発生した回転磁界に伴って回転するロータとを
有するブロワモータ1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1の各々の励磁コイ
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、前記回転数決定手段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複数の
出力信号を形成する出力信号形成手段120と、該出力信
号形成手段120によって形成された複数の出力信号に基
づいて前記励磁コイルに流れる電流を制御して前記ブロ
ワモータを駆動する駆動手段130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、前記駆動手
段130に供給される少なくとも一つの出力信号の立ち上
がり時期を、定期的又は不定期に変化させるタイミング
乱し手段150を設けたことにある。
(作用) したがって、信号乱し手段140又はタイミング乱し手
段150により、回転決定手段100及び通電タイミング決定
手段110の出力信号に基づいて出力信号形成手段120によ
って形成された出力信号の少なくとも一つを定期的又は
不定期に乱すことによってブロワモータの回転状態を定
期的又は不定期に乱すことはできるので、ブロワモータ
の回転数を大きく変動させることなく、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こ
とができるために、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1a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、特に本装置のおいて特別の構成と
する必要はないものである。
2は、ブロワモータ1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達成されているもので
ある。この速度設定器2の振動子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1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IC4a〜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、その出力信号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RAM及び入出
力ポートI/O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1の駆動を制御する
役割を果たしているものがある。
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1a
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1aに励磁電流が流れ
てブロワモータ1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,Hw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1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)に
示される波形から同図(b)に示される波形へ定期的に
又は不定期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
(b)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)に示される波形から同図(b)に示される波形
へ、例えばW相の電圧を定期的又は不定期に変えるよう
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)に
示される立ち上がり時期から同図(b)に示されるよう
に立ち上がり時期に、例えばU相の立ち上がりタイミン
グを定期的又は不定期に変えて三相コイル回路9を駆動
しても良い。
尚、不定期に変化させる方法としては、ランダム信号
を発生させ、このランダム信号が所定の値と一致する毎
に上記乱し制御を実行する方法があり、また定期的に変
化させる方法としては、カウンタを設けて、このカウン
タが所定値に達する毎に乱し制御を実行する方法があ
る。
次に、第2の実施例について、第8図乃至第10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MOS FET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不定期に変化させて
ブ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
V1をA/D変換器6を介して入力し、ステップ206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。
ここで、Spは前述のステップ202で入力された設定速
度、V1は前述のステップ204で入力された電源電圧、K
は演算計数である。
ステップ208では乱数の発生を行ない、ステップ210へ
進む。ステップ210においては前述のステップ208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,Hwを入力する。このステップ214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、各相毎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「1」か否かを判定
し、Hu=1の場合(YES)にはステップ218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U+又はU−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21
8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「1」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sin(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V+又はV−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「1」
でないと判定された場合(NO)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Hwが「1」か否かを
判定し、Hw=1の場合(YES)にはステップ226へ進ん
で、ステップ218と同様にパルス幅Tでsin(θ−3/4
π)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Hw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PWM制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
一定のいわゆるデュ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てあるのに対して、この第3の実施
例では定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
「1」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=xの場合(YES)はステップ212へ進
んで、タイマ時間経過後変数Fを「1」に戻してステッ
プ202へ戻る。
一方、ステップ209で変数Fが未だxに達していない
と判定された場合(NO)は、ステップ214へ進むことに
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PWM制御が行なわれ、変数Fが所定値x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にが回避され、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
振材や防音カバー等を使用するような機械的工夫が不必
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ブロ
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(b)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。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】3相の励磁コイルが巻回され回転磁界を発
    生するステータと、該ステータに発生した回転磁界に伴
    って回転するロータとを有する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各々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、 前記回転数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複数の出力信号を形成す
    る出力信号形成手段と、 該出力信号形成手段によって形成された複数の出力信号
    に基づいて前記励磁コイルに流れる電流を制御して前記
    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、 前記駆動手段に供給される少なくとも一つの出力信号の
    波形を、定期的又は不定期に変化させる信号乱し手段を
    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. 【請求項2】3相の励磁コイルが巻回され回転磁界を発
    生するステータと、該ステータに発生した回転磁界に伴
    って回転するロータとを有する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各々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、 前記回転数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複数の出力信号を形成す
    る出力信号形成手段と、 該出力信号形成手段によって形成された複数の出力信号
    に基づいて前記励磁コイルに流れる電流を制御して前記
    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、 前記駆動手段に供給される少なくとも一つの出力信号の
    立ち上がり時期を、定期的又は不定期に変化させるタイ
    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。
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