JP4593250B2 - 負荷駆動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータ等の負荷を駆動制御する負荷駆動制御装置に関するものである。

モータ等の負荷を駆動制御する負荷駆動制御装置として、例えば、下記特許文献１に開示される「モータ駆動システムの過負荷保護装置」がある。この種の負荷駆動制御装置では、通常、モータ等の負荷を駆動する駆動回路に、マイクロコンピュータ（以下「マイコン」という。）等の制御装置を備えた駆動制御部を設けることによって、当該制御装置により、例えば、モータ等の負荷に供給する電力を制御したり、またモータやそれを駆動するトランジスタ等の発熱状態を監視してモータやトランジスタ等の破損を防止している。なお、トランジスタ等は、例えば、モータのロックによる過剰な負荷が発生したり、モータやトランジスタの冷却が充分に行われなかった場合に予定外に発熱し得る。

これに対し、マイコン等の制御装置を備えることのない、比較的廉価な駆動回路を備えた負荷駆動制御装置がある。例えば、図８に示す車両用の空気調和装置１００では、主に、モータＭ等の負荷ＲＬに駆動電力を供給可能なトランジスタＴｒと、このトランジスタＴｒによる駆動電力の供給状態に従い上昇し得るトランジスタＴｒまたは負荷ＲＬの温度が所定温度以上の場合、トランジスタＴｒによる駆動電力の供給を制限し得るサーミスタＴｈと、により構成される駆動回路部１１０を備え、この駆動回路部１１０は、これとは別個に構成されるエアコンＥＣＵ１２０によって制御されている。なお「ＥＣＵ」とは、電子制御ユニット（Electronic Control Unit）のことである。

即ち、送風ユニット１００Ａに、送風ファンのモータＭとこのモータＭを駆動する駆動回路部１１０とを備え、制御ユニット１００Ｂに、エアコンＥＣＵ１２０とこのエアコンＥＣＵ１２０に制御される操作パネル１３０とを備える。これにより、送風ユニット１００Ａの構成を簡素にする一方で、制御ユニット１００ＢのエアコンＥＣＵ１２０に駆動回路部１１０も制御させることで、駆動回路部１１０にマイコン等を搭載する必要をなくしてその分、廉価な構成を可能にしている。

具体的には、送風ユニット１００Ａの駆動回路部１１０は、バッテリＢatt から供給される駆動電力をモータＭに供給可能に端子Ｔａ、Ｔｂを介して、トランジスタＴｒのドレイン−ソースをモータＭとアースとの間に接続するとともに、エアコンＥＣＵ１２０から出力される制御電圧を端子Ｔｄを介してサーミスタＴｈ経由でトランジスタＴｒのゲートに印加可能に接続する。また、モータＭの負側の印加電圧ＶＭ(-) を抵抗Ｒｃを介して端子ＴｃからエアコンＥＣＵ１２０に出力可能に構成している。なお、トランジスタＴｒのドレイン−ゲート間に接続されているコンデンサＣは、トランジスタＴｒの異常発振を防止するためのものである。また、トランジスタＴｒのゲートとアースとの間に接続されている抵抗Ｒｄは、サーミスタＴｈの抵抗値が大きくなった場合におけるトランジスタＴｒのゲート電圧をトランジスタＴｒがオフ状態になり得る程度に低く設定するものである。

一方、制御ユニット１００ＢのエアコンＥＣＵ１２０は、ＣＰＵやメモリ装置等を中心に、コンパレータとして機能するオペアンプＯＰや抵抗Ｒａ，Ｒｂ等により構成されており、ＣＰＵに内蔵される入出力インタフェースを介して制御ユニット１００Ｂの操作パネル１３０に、またＣＰＵに内蔵されるＤ／Ａコンバータを介してオペアンプＯＰの反転入力端子に、それぞれ接続されている。また、抵抗Ｒａ、Ｒｂは、抵抗Ｒｃを介して送風ユニット１００Ａから入力されるモータＭの印加電圧ＶＭ(-) を分圧可能に直列接続されるとともに、当該分圧をオペアンプＯＰの非反転入力端子に入力可能にしている。

これにより、操作パネル１３０の入力装置から入力される設定情報や温度情報に基づいて現在の温度設定状態や車室内の温度等を操作パネル１３０の表示装置に出力したり、車室内の温度が設定温度になるまで必要な風量で送風ファンのモータＭ（負荷ＲＬ）が回転するようにオペアンプＯＰに目標指令電圧相当を出力する。するとオペアンプＯＰでは、モータＭの印加電圧ＶＭ(-) がＣＰＵから入力される目標指令電圧相当を維持するようにトランジスタＴｒのゲートに印加される制御電圧を増減させる制御を行うため、モータＭの駆動制御が可能となる。

ところで、図８に示すように、送風ユニット１００Ａの駆動回路部１１０には、サーミスタＴｈが設けられている。このサーミスタＴｈは、前述したように、オペアンプＯＰの出力を受ける端子ＴｄとトランジスタＴｒのゲートとの間に直列に介在し、また機械的には、図９に示すように、トランジスタＴｒのパッケージに接触可能にアッセンブリされている。なお、この図９には、駆動回路部１１０の断面図が図示されており、ハウジング１１０ａ内に収容されたプリント基板１１０ｂにトランジスタＴｒやサーミスタＴｈ等がアッセンブリされている様子、トランジスタＴｒがヒートシンクＨｓにネジＳｋにより取付固定されている様子や、ハウジング１１０ａと一体に成形されているコネクタＣＮ内に、端子Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄが設けられている様子等が示されている。

このように、負荷の駆動回路を比較的廉価に構成する場合には、一般に、負荷（モータＭ）に駆動電力を供給するトランジスタ（Ｔｒ）や負荷自体の温度をサーミスタ（Ｔｈ）により検出することによって、トランジスタ（Ｔｒ）による駆動電力の供給を検出温度の上昇に伴い制限し得るように構成する。これにより、マイコンのような制御装置を駆動回路（駆動回路部１１０）に持たせることなく、簡易にトランジスタ（Ｔｒ）や負荷（モータＭ）の保護を可能にしている。
特開２００３−１４３７５０号公報（図１、図７）

しかしながら、図８および図９に示すように、負荷駆動制御装置における負荷の駆動回路を比較的廉価に構成しようとすると、サーミスタＴｈによりトランジスタＴｒのゲート電圧を制御するといった簡易な温度保障回路を構成せざるを得ない一方で、そのサーミスタＴｈは、図９に示すように発熱対象となるトランジスタＴｒのパッケージに接触可能にアッセンブリしたとしても、熱源となるトランジスタＴｒの半導体チップ自体は当該パッケージの内部に収容されている。そのため、トランジスタＴｒのチップから発生した熱がサーミスタＴｈに伝達されるまでには必ず熱時定数によるタイムラグが発生してしまう。また、サーミスタＴｈは、外気に直接接触していることから、トランジスタＴｒのパッケージ内部に収容されたそのチップに比べると、暖まり難く冷めやすい。

これらの要因から、サーミスタＴｈによりトランジスタＴｒのゲート電圧を制御するといった簡易な温度保障回路では、サーミスタＴｈによる制御によってトランジスタＴｒのオンオフを繰り返すうちに、例えば図１０に示すように、発熱温度が徐々に上昇してやがてトランジスタＴｒの動作保証温度Ｔｇを超えてしまう場合が生じ得るという技術的な課題がある（図１０に示す一点鎖線楕円α内）。なお、図１０では、例えば、モータＭに過剰な負荷がかかった状態（以下「過負荷状態」という）でトランジスタＴｒの温度が上昇し、サーミスタＴｈによるゲート電圧の制御によりトランジスタＴｒがオンオフを繰り返すうちに、トランジスタＴｒのチップ温度が階段状に上昇していく様子を示している。このときエアコンＥＣＵ１２０では、サーミスタＴｈによる温度情報を把握していないため、モータＭの負荷状態にかかわらず駆動回路部１１０に対して制御指令として出力指令を出力し続けている。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、比較的廉価な構成で、駆動電力の供給状態に従い温度上昇し得るトランジスタを当該温度から保護し得る負荷駆動制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、特許請求の範囲に記載の請求項１の負荷駆動制御装置では、負荷［ＲＬ］に駆動電力を供給可能なトランジスタ［Ｔｒ］、および、前記トランジスタ［Ｔｒ］による前記駆動電力の供給状態に従い上昇し得る前記トランジスタ［Ｔｒ］または前記負荷［ＲＬ］の温度が所定温度以上の場合、前記トランジスタ［Ｔｒ］による前記駆動電力の供給を制限し得るサーミスタ［Ｔｈ］、を含んで構成される駆動部［２１、３１、４１］と、前記駆動電力が前記負荷に供給されているか否かを示す電力供給情報を取得し得る電力供給情報取得手段［２２ａ、３２ａ、Ｒｄ、４２ａ、Ｔｈ］と、前記駆動部［２１、３１、４１］と別個に設けられ、前記負荷［ＲＬ］以外の制御対象［２３］について制御を行い得るとともに、前記電力供給情報に基づいて前記トランジスタ［Ｔｒ］による前記駆動電力の供給を制御可能な制御信号を前記トランジスタ［Ｔｒ］に出力し得る制御部［２２、３２、４２］と、前記負荷に対する印加電圧または供給電流の目標値を変更する目標値変更部［２３］と、を備え、前記制御部［２２、３２、４２］は、前記電力供給情報に基づいて、前記駆動電力が前記負荷［ＲＬ］に供給されていない時間［ｔ］が所定時間［Ｙ］として前記負荷の応答遅れ時間の最大値を超えていると判断した回数［Ｎ］をカウントし［Ｓ１０４］、この回数［Ｎ］が、前記トランジスタの温度が前記所定温度以上で前記トランジスタの動作保証温度以下になる所定数［Ｘ］以上になった場合［Ｓ１０９：Ｙｅｓ］、前記トランジスタ［Ｔｒ］による前記駆動電力の供給を中止し［Ｓ１１０］、前記目標値変更部［２３］により前記目標値が変更された場合にカウンタをクリアすることを技術的特徴とする。
なお、［ ］内の数字等は、［発明を実施するための最良の形態］の欄で説明する符号に対応し得るものである（以下同じ）。

特許請求の範囲に記載の請求項２の負荷駆動制御装置では、請求項１記載の負荷駆動制御装置において、前記電力供給情報は、前記負荷［ＲＬ］に対する印加電圧［ＶＭ(-)］であることを技術的特徴とする。

特許請求の範囲に記載の請求項３の負荷駆動制御装置では、請求項１記載の負荷駆動制御装置において、前記電力供給情報は、前記負荷［ＲＬ］に対する供給電流［ＩＭ］であることを技術的特徴とする。

特許請求の範囲に記載の請求項４の負荷駆動制御装置では、請求項１記載の負荷駆動制御装置において、前記電力供給情報は、前記負荷［ＲＬ］または前記トランジスタ［Ｔｒ］の温度であることを技術的特徴とする。

請求項１の発明では、制御部［２２、３２、４２］は、電力供給情報に基づいて、駆動電力が負荷［ＲＬ］に供給されていない時間［ｔ］が所定時間［Ｙ］として負荷の応答遅れ時間の最大値を超えていると判断した回数［Ｎ］をカウントしている［Ｓ１０４］。これにより、駆動電力が負荷［ＲＬ］に供給されていない時間［ｔ］が所定時間［Ｙ］以下の場合には、カウントされないので［Ｓ１０３：Ｎｏ］、負荷［ＲＬ］の応答遅れ等を除外して正確に回数［Ｎ］をカウントすることができる。

そして、この回数［Ｎ］が、トランジスタの温度が所定温度以上でトランジスタの動作保証温度以下になる所定数［Ｘ］以上になった場合［Ｓ１０９：Ｙｅｓ］、トランジスタ［Ｔｒ］による駆動電力の供給を中止する［Ｓ１１０］。即ち、トランジスタ［Ｔｒ］または負荷［ＲＬ］の温度が所定温度以上になりトランジスタ［Ｔｒ］による駆動電力の供給をサーミスタ［Ｔｈ］により制限されている時間が［ｔ］、所定時間［Ｙ］と所定数［Ｘ］との積により得られる積算時間（Ｙ×Ｘ）に達していることになるので、負荷［ＲＬ］に異常が発生したと判断してトランジスタ［Ｔｒ］による駆動電力の供給を中止する［Ｓ１１０］。

これにより、駆動部［２１、３１、４１］が、負荷［ＲＬ］に駆動電力を供給可能なトランジスタ［Ｔｒ］、および、トランジスタ［Ｔｒ］による駆動電力の供給状態に従い上昇し得るトランジスタ［Ｔｒ］の温度が所定温度以上の場合、トランジスタ［Ｔｒ］による駆動電力の供給を制限し得るサーミスタ［Ｔｈ］を含んで構成される、比較的廉価なものであっても、負荷［ＲＬ］以外の制御対象［２３］について制御を行い得る制御部［２２、３２、４２］によって負荷［ＲＬ］に異常が発生したと判断される場合には［Ｓ１０９：Ｙｅｓ］、トランジスタ［Ｔｒ］による駆動電力の供給を中止するように制御部［２２、３２、４２］が駆動部［２１、３１、４１］を制御する［Ｓ１１０］。したがって、比較的廉価な構成で、駆動電力の供給状態に従い温度上昇し得るトランジスタ［Ｔｒ］を当該温度から保護することができる。
また、制御部［２２、３２、４２］は、目標値変更部［２３］により負荷に対する印加電圧または供給電流の目標値が変更された場合にカウンタをクリアする。

請求項２の発明では、電力供給情報は、負荷［ＲＬ］に対する印加電圧［ＶＭ(-)］であることから、当該印加電圧［ＶＭ(-)］を検出可能な電力供給情報取得手段［２２ａ］により電力供給情報を取得することができる。

請求項３の発明では、電力供給情報は、負荷［ＲＬ］に対する供給電流［ＩＭ］であることから、当該供給電流［ＩＭ］を検出可能な電力供給情報取得手段［３２ａ、Ｒｄ］により電力供給情報を取得することができる。

請求項４の発明では、電力供給情報は、負荷［ＲＬ］またはトランジスタ［Ｔｒ］の温度であることから、当該温度に関する情報を検出可能な電力供給情報取得手段［４２ａ、Ｔｈ］により電力供給情報を取得することができる。

以下、本発明の負荷駆動制御装置の実施形態について図を参照して説明する。以下説明する第１実施形態〜第３実施形態は、本発明の負荷駆動制御装置を車両用の空気調和装置に適用したもので、負荷ＲＬとして送風ユニットのモータＭを駆動制御するものである。

[第１実施形態]
図１に示すように、空気調和装置２０は、送風ユニット２０Ａと制御ユニット２０Ｂとからなり、それぞれ別体に構成されている。送風ユニット２０Ａは、駆動回路部２１を備えている。この駆動回路部２１は、［背景技術］の欄で図８を参照して説明した空気調和装置１００を構成する送風ユニット１００Ａの駆動回路部１１０とほぼ同様に構成されており、またトランジスタＴｒとサーミスタＴｈとの取付位置の関係も図９を参照した説明した駆動回路部１１０のものとほぼ同様に構成されている。なお、このサーミスタＴｈは、負荷ＲＬとしてのモータＭの温度を検出可能に、例えば、モータＭのハウジングに取り付けても良い。

駆動回路部２１は、ＮチャネルＭＯＳ型のトランジスタＴｒによりモータＭに印加されるモータ電圧ＶＭを制御し得るもので、具体的には、モータＭの一端子（マイナス側端子）が接続され得る端子ＴａにトランジスタＴｒのドレイン端子が接続され、アース端子が接続され得る端子ＴｂにトランジスタＴｒのソース端子が接続され、制御電圧が印加され得る端子ＴｄにサーミスタＴｈを介してトランジスタＴｒのゲート端子が接続されている。この端子Ｔｄとゲート端子との間に直列に接続されるサーミスタＴｈは、温度の上昇に伴って抵抗値が増加し温度の下降に伴って抵抗値が減少する「正特性」を有する。

なお、モータＭの他端子（プラス側端子）にはバッテリＢatt のプラス端子が接続され、アース端子にはバッテリＢatt のマイナス端子が接続されている。また、トランジスタＴｒのドレイン−ゲート間には、発振防止用のコンデンサＣが接続されている。さらに、トランジスタＴｒのゲートとアースとの間に接続されている抵抗Ｒｄは、サーミスタＴｈの抵抗値が大きくなった場合におけるトランジスタＴｒのゲート電圧をトランジスタＴｒがオフ状態になり得る程度に低く設定するものである。またさらに、モータＭのマイナス側端子の印加電圧ＶＭ(-) は、抵抗Ｒｃを介して端子Ｔｃから出力可能に構成されているため、次述する制御ユニット２０ＢのエアコンＥＣＵ２２ではこの端子Ｔｃから出力される電圧に基づいて印加電圧ＶＭ(-) を監視することが可能となる。このようにモータＭのマイナス側端子の印加電圧ＶＭ(-) を制御するものをＬｏサイド駆動といい、図１に示す例とは逆に、モータＭのプラス側端子の印加電圧ＶＭ(+) を制御するものをＨｉサイド駆動という。

制御ユニット２０Ｂは、エアコンＥＣＵ２２と操作パネル２３を備えている。エアコンＥＣＵ２２は、ＣＰＵやメモリ装置等を中心に、電圧検出部２２ａや出力ドライバ２２ｂ等により構成されており、ＣＰＵに内蔵される入出力インタフェースを介して操作パネル２３がＣＰＵに接続されている。一方、操作パネル２３は、当該車両の乗員の操作により入力装置から入力される設定情報や、車室内に設けられた図略の温度センサから入力される温度情報をエアコンＥＣＵ２２のＣＰＵに出力したり、エアコンＥＣＵ２２のＣＰＵから入力される表示データに基づいて現在の温度設定状態や車室内の温度等を操作パネル２３の表示装置に出力可能に構成されている。このようにエアコンＥＣＵ２２は、モータＭ以外の制御対象についても制御を行っている。

電圧検出部２２ａは、駆動回路部２１の端子Ｔｃから入力される印加電圧ＶＭ(-) に関する電圧情報（電力供給情報）を取得してＣＰＵに出力し得る電力供給情報取得手段で、例えば、端子Ｔｃから入力される電圧をアース電位との間で分圧可能な抵抗や、端子Ｔｃから入力されるアナログ電圧を所定ビット数のディジタルデータに変換可能なＡ／Ｄコンバータにより実現されている。

一方、出力ドライバ２２ｂは、後述するように、ＣＰＵから入力される目標電圧指令値に従いトランジスタＴｒに印加される制御電圧を駆動回路部２１の端子Ｔｄに出力し得るように構成されており、例えば、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタにより実現されている。なお、出力ドライバ２２ｂは、ＰＮＰ型のバイポーラトランジスタや、Ｎ型やＰ型ののＭＯＳトランジスタで構成しても良い。

次に、このように構成される制御ユニット２０ＢのエアコンＥＣＵ２２により実行される異常判定処理等の流れを図２〜図４に基づいて説明する。なお、この異常判定処理は、具体的には、エアコンＥＣＵ２２の図略のメモリ装置に格納される異常判定プログラムをＣＰＵが実行することにより処理されるもので、例えば、タイマ割込み等によって所定時間ごとに繰り返し実行されるものである。

図２に示すように、まず異常判定処理では、ステップＳ１０１によりモータＭが通電状態であるか否かの判断処理が行われる。即ち、送風ユニット２０Ａの駆動回路部２１から電圧検出部２２ａを介して入力される印加電圧ＶＭ(-) に関する電圧情報（電力供給情報）に基づいて、印加電圧ＶＭ(-) がモータＭに供給、つまり通電されているか否かを判断する。そして、モータＭが通電状態であると判断されない場合には（Ｓ１０１：Ｎｏ）、ステップＳ１０２によりタイマｔを加算する処理を行う。一方、ステップＳ１０１によりモータＭが通電状態であると判断された場合には（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）、正常であるので、続くステップＳ１０３に処理を移行する。

なお、このステップＳ１０２によるタイマｔは、ＣＰＵから目標電圧指令値が出力されているにもかかわらず、モータＭの印加電圧ＶＭ(-) として予定とする電圧を検出されない期間、つまりモータＭの慣性による応答の遅れ（負荷応答の遅れ）や、サーミスタＴｈによりトランジスタＴｒがオフ状態（遮断状態）に制御されてエアコンＥＣＵ２２による制御の不能（以下、これらを「負荷応答の遅れ等」という。）の期間を計時するものである。

次のステップＳ１０３では、タイマｔが所定時間Ｙを超えているか否かを判断する処理が行われる。この所定時間Ｙは、モータＭに通電されている場合（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）において負荷応答の遅れが予定以上に遅れているか否かを判断するための基準値で、負荷ＲＬの応答性を考慮した値、例えば、負荷ＲＬについて予想される応答の遅れ（負荷応答の遅れ）時間の最大値が設定される。これにより、前回、モータＭに通電されていない場合に（Ｓ１０１：Ｎｏ）、タイマｔによりカウントされた時間が所定時間Ｙを超えているか否か、つまりタイマｔにより計測した遅れ時間が予定している負荷応答の遅れ時間以上に遅れて今回、モータＭの回転が始まっているか否かを判断することが可能となる。

即ち、今回のモータＭの回転が、モータＭの慣性による応答遅れの後に開始されたものか（Ｓ１０３：Ｎｏ）、またはサーミスタＴｈの温度が低下しトランジスタＴｒのゲート電圧が上昇したことによってトランジスタＴｒがオン状態（通電状態）に移行したことにより開始されたものか（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）を判断することができる。そして、サーミスタＴｈによるトランジスタＴｒのオン制御による場合には（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０４に処理を移行してカウンタＮにフラグＢの値を加算する処理を行う。

これにより、タイマｔによりカウントされた時間が所定時間Ｙ以下の場合には、カウントされないので（Ｓ１０３：Ｎｏ）、例えば、モータＭ特有の慣性による負荷応答の遅れやその他ノイズ等によるタイマｔのカウントを排除することが可能となる。このステップＳ１０４による処理の後は、ステップＳ１０５に処理を移行する。

一方、ステップＳ１０３によりタイマｔが所定時間Ｙを超えていると判断されない場合には、ステップＳ１０５に処理を移行する。なお、カウンタＮは、異常回数を数えるもので、またフラグＢは負荷応答の遅れ等があるか否かを示すものである。フラグＢは、負荷応答の遅れ等がない場合に「０」がセットされ、負荷応答の遅れ等がある場合に「１」がセットされるため、ステップＳ１０４では、カウンタＮに対して、応答遅れがある場合にフラグＢの値「１」が加算され、応答遅れがない場合にはフラグＢの値「０」が加算される（つまり加算なし）。ステップＳ１０４の後は、ステップＳ１０５に処理を移行する。

ステップＳ１０５では、タイマｔおよびフラグＢをそれぞれゼロクリアする処理が行われる。つまり、ステップＳ１０３等による処理を行った場合には、原則として正常な通電がモータＭに対して行われているので、このステップＳ１０５により応答性のタイマｔや負荷応答の遅れ等の発生時にセットされるフラグＢをそれぞれクリアする。

続くステップＳ１０７では、タイマｔがゼロであるか否を判断する処理が行われる。即ち、応答性を判断するタイマｔの値がゼロでない場合には（Ｓ１０７：Ｎｏ）、負荷応答の遅れ等が発生していることになるので、ステップＳ１０８に処理を移行して応答遅れ等の発生時のフラグＢに「１」をセットしさらにステップＳ１０９に進む。一方、タイマｔの値がゼロの場合には（Ｓ１０７：Ｙｅｓ）、負荷応答の遅れは発生していないため、続くステップＳ１０９に処理を移行する。

ステップＳ１０９では、異常回数を数えるカウンタＮが所定回数Ｘ以上であるか否かを判断する処理が行われる。この所定回数Ｘは、駆動回路部２１を含めた送風ユニット２０Ａが異常であるか否かを判断する基準値で、例えば３回に設定されている。ステップＳ１０９により、カウンタＮが所定回数Ｘ以上であると判断される場合には（ステップＳ１０９：Ｙｅｓ）、サーミスタＴｈによる制御によってトランジスタＴｒのオンオフを繰り返すうちに、例えば図１０に示すように、発熱温度が徐々に上昇してやがてトランジスタＴｒの動作保証温度Ｔｇを超えてしまう場合が生じ得るので（図１０に示す一点鎖線楕円α内）、ステップＳ１１０に処理を移行してモータＭへの駆動電力の供給を中止する処理を行う。具体的には、ＣＰＵから出力ドライバ２２ｂに対して出力される目標電圧指令値をゼロにする。

一方、カウンタＮが所定回数Ｘ以上であると判断されない場合には（ステップＳ１０９：Ｎｏ）、駆動電力がモータＭに正常に供給されているので、ステップＳ１１０には移行することなく、一連の本異常判定処理を終了する。またステップＳ１０９の処理の後においれも、一連の本異常判定処理が終了する。なお、前述したように、本異常判定処理は、タイマ割込み等によって所定時間ごとに繰り返し実行されているので、タイマｔ、カウンタＮおよびフラグＢの値はそれぞれ保持されたまま再度ステップＳ１０１から上述した各処理が実行される。

これにより、図４に示すように、例えば、モータＭがたとえ過負荷状態になっても、当該過負荷状態の期間において、トランジスタＴｒのチップ温度が上昇しサーミスタＴｈによるトランジスタＴｒのオフ制御がされた回数（カウンタＮ）をカウントすることができるので（Ｓ１０４）、例えばこの図４の例ではこの回数（カウンタＮ）が３回以上になると（Ｓ１０９：Ｙｅｓ）、モータＭへの駆動電力の供給を中止する（Ｓ１１０）。なお、サーミスタＴｈがモータＭのハウジングに取り付けられている場合には、カウンタＮはモータＭの温度が上昇しサーミスタＴｈによるトランジスタＴｒのオフ制御がされた回数をカウントする。

ここで図４に示すタイマｔの値ｔ１、ｔ２、ｔ３は、いずれも所定時間Ｙよりも長く、また図４に示すトランジスタの制御状態は、エアコンＥＣＵ２２によるトランジスタＴｒの制御が可能な期間を「制御可能」もしくは「可能」と表現し、エアコンＥＣＵ２２によるトランジスタＴｒの制御が不可能な期間を「不能」と表現している。

このように第１実施形態に係る空気調和装置２０では、エアコンＥＣＵ２２が印加電圧ＶＭ(-)に基づいて、駆動電力がモータＭに供給されていない時間ｔが所定時間Ｙを超えていると判断した回数（カウンタＮ）をカウントし（Ｓ１０４）、この回数が所定数Ｘ以上になった場合（Ｓ１０９：Ｙｅｓ）、トランジスタＴｒによる駆動電力の供給を中止する（Ｓ１１０）。即ち、トランジスタＴｒまたはモータＭの温度が所定温度以上になりトランジスタＴｒによる駆動電力の供給をサーミスタＴｈにより制限されている時間ｔが、所定時間Ｙと所定数Ｘとの積により得られる積算時間（Ｙ×Ｘ）に達していることになるので、モータＭに異常が発生したと判断してトランジスタＴｒによる駆動電力の供給を中止する（Ｓ１１０）。

これにより、駆動回路部２１が、モータＭに駆動電力を供給可能なトランジスタＴｒ、および、トランジスタＴｒの温度が所定温度以上の場合にトランジスタＴｒによる駆動電力の供給を制限し得るサーミスタＴｈを含んで構成される、比較的廉価なものであっても、モータＭ以外の操作パネル２３について制御を行い得るエアコンＥＣＵ２２によってモータＭに異常が発生したと判断される場合には（Ｓ１０９：Ｙｅｓ）、トランジスタＴｒによる駆動電力の供給を中止するようにエアコンＥＣＵ２２が駆動回路部２１を制御する（Ｓ１１０）。したがって、比較的廉価な構成で、駆動電力の供給状態に従い温度上昇し得るトランジスタＴｒを当該温度から保護することができる。

なお、図３に示す設定変更時処理は、操作パネル２３からの入力により温度設定等が変更されたことによって、モータＭに対する印加電圧の目標値が変更された場合に（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、異常回数を数えるカウンタＮをクリアする処理である。この設定変更時処理は、例えば、操作パネル２３が操作されたことをトリガに発生するハードウェア割込により起動される。

[第２実施形態]
ここで、第２実施形態を図５に基づいて説明する。この第２実施形態に係る空気調和装置３０も、前述した空気調和装置２０とほぼ同様に、送風ユニット３０Ａと制御ユニット３０Ｂとからなり、それぞれ別体に構成されている。

送風ユニット３０Ａは、駆動回路部３１を備えており、この駆動回路部３１のトランジスタＴｒは、そのソースが抵抗Ｒｅを介してアース接続用の端子Ｔｂに接続されている点と、トランジスタＴｒのソース電圧を端子Ｔｅを介して出力し得る点とが、第１実施形態の駆動回路部２１と異なる。この抵抗Ｒｅは、トランジスタＴｒのドレイン−ソース間にに流れるモータ電流ＩＭ（負荷に対する供給電流）を検出するための抵抗で、モータ電流ＩＭを電圧に変換して端子Ｔｅから制御ユニット３０ＢのエアコンＥＣＵ３２に出力し得るように構成されている。

一方、制御ユニット３０Ｂは、第１実施形態の制御ユニット２０Ｂとほぼ同様に、エアコンＥＣＵ３２と操作パネル２３とから構成されている。エアコンＥＣＵ３２は、［背景技術］の欄で図８を参照して説明した空気調和装置１００を構成する制御ユニット１００ＢのエアコンＥＣＵ１２０とほぼ同様に構成されており、駆動回路部３１の端子Ｔｅから出力されるソース電圧（モータ電流ＩＭの大きさに基づいて変動）を検出しＣＰＵに出力可能な電圧検出部３２ａを備えている点が、図８に示すエアコンＥＣＵ１２０と異なる。この電圧検出部３２ａは、例えば、端子Ｔｅから入力されるソース電圧をアース電位との間で分圧可能な抵抗や、端子Ｔｅから入力されるアナログ電圧を所定ビット数のディジタルデータに変換可能なＡ／Ｄコンバータにより実現されている。なお、操作パネル２３は、第１実施形態で説明したものと実質的に同一に構成されている。

このように駆動回路部３１およびエアコンＥＣＵ３２を構成することにより、トランジスタＴｒを流れるモータ電流ＩＭ（負荷に対する供給電流）を検出しその電流情報（電力供給情報）をＣＰＵに入力することが可能になる。このため、この電流情報に基づいて、図２に示すステップＳ１０１によるモータＭの通電判断を行う。即ち、モータ電流ＩＭが流れている場合にはモータＭは通電状態であると判断され（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）、モータ電流ＩＭが流れていない場合にはモータＭは通電状態であると判断されない（Ｓ１０１：Ｎｏ）。これにより、モータＭの印加電圧ＶＭ(-) に関する電圧情報（電力供給情報）を取得することなく、モータＭのモータ電流ＩＭに関する電流情報（電力供給情報）を取得しても図２に示す異常判定処理に基づく異常検出をすることができる。

[第３実施形態]
ここで、第３実施形態を図６および図７に基づいて説明する。この第３実施形態に係る空気調和装置４０も、前述した空気調和装置２０、３０とほぼ同様に、送風ユニット４０Ａと制御ユニット４０Ｂとからなり、それぞれ別体に構成されている。なお、図７に示すフローチャートは、図２に示す異常判定処理とほぼ同様で、図２のものと実質的に同一の処理ステップについては同一の符号を付してある。

送風ユニット４０Ａは、駆動回路部４１を備えており、この駆動回路部４１のトランジスタＴｒは、そのゲート電圧を端子Ｔｆを介して出力し得る点が、第１実施形態の駆動回路部２１と異なる。

一方、制御ユニット４０Ｂは、第１実施形態の制御ユニット２０Ｂとほぼ同様に、エアコンＥＣＵ４２と操作パネル２３とから構成されている。エアコンＥＣＵ４２は、［背景技術］の欄で図８を参照して説明した空気調和装置１００を構成する制御ユニット１００ＢのエアコンＥＣＵ１２０とほぼ同様に構成されており、駆動回路部４１の端子Ｔｄ、Ｔｆから出力されるサーミスタＴｈの両端電圧（サーミスタＴｈの温度に基づいて変動）を検出しＣＰＵに出力可能な電圧検出部４２ａを備えている点が、図８に示すエアコンＥＣＵ１２０と異なる。この電圧検出部４２ａは、例えば、端子Ｔｄ−Ｔｆ間の電圧を分圧可能な抵抗や、端子Ｔｄ−Ｔｆ間のアナログ電圧を所定ビット数のディジタルデータに変換可能なＡ／Ｄコンバータにより実現されている。なお、操作パネル２３は、第１実施形態で説明したものと実質的に同一に構成されている。

このように駆動回路部４１およびエアコンＥＣＵ４２を構成することにより、トランジスタＴｒの温度を検出するサーミスタＴｈの両端電圧を検出しそれに基づくトランジスタＴｒの温度情報（電力供給情報）をＣＰＵに入力することが可能になる。このため、図７に示すように、この温度情報に基づいて、図２に示すステップＳ１０１によるモータＭの通電判断に代えて、ステップＳ３０１によりトランジスタＴｒの温度が所定温度以上であるか否かを判断する。

なお、この所定温度は、サーミスタＴｈによるゲート電圧の制御によってトランジスタＴｒをオフ状態（遮断状態）にし得るときの温度と同じに設定される。即ち、サーミスタＴｈの両端電圧により検出されるトランジスタＴｒの温度が、サーミスタＴｈによりオフ状態に制御され得る所定温度に達していない場合には、モータＭは通電状態であると判断され（Ｓ３０１：Ｎｏ）、当該所定温度に達している場合には、モータＭは通電状態であると判断されないので（Ｓ３０１：Ｙｅｓ）、モータＭの印加電圧ＶＭ(-) に関する電圧情報（電力供給情報）を取得することなく、トランジスタＴｒの温度情報（電力供給情報）を取得しても図７に示すように異常判定処理に基づく異常検出をすることができる。

本発明の第１実施形態に係る空気調和装置の構成概要を示すブロック図である。 第１実施形態に係るエアコンＥＣＵのＣＰＵにより実行される異常判定処理の流れを示すフローチャートである。 第１実施形態に係るエアコンＥＣＵのＣＰＵにより実行される設定変更時処理の流れを示すフローチャートである。 第１実施形態に係るエアコンＥＣＵによるトランジスタの通電制御の様子を示す説明図である。 本発明の第２実施形態に係る空気調和装置の構成概要を示すブロック図である。 本発明の第３実施形態に係る空気調和装置の構成概要を示すブロック図である。 第３実施形態に係るエアコンＥＣＵのＣＰＵにより実行される異常判定処理の流れを示すフローチャートである。 従来の空気調和装置の構成概要を示すブロック図である。 駆動回路部の機械的構成を示す断面図である。 従来の空気調和装置におけるトランジスタのチップ温度に対するサーミスタによるトランジスタの通電制御の様子を示す説明図である。

符号の説明

２０、３０、４０…空気調和装置（負荷駆動制御装置）
２０Ａ、３０Ａ、４０Ａ…送風ユニット
２０Ｂ、３０Ｂ、４０Ｂ…制御ユニット
２１、３１、４１…駆動回路部（駆動部）
２２、３２、４２…エアコンＥＣＵ（制御部）
２２ａ、３２ａ、４２ａ…電圧検出部
２２ｂ…出力ドライバ
２３…操作パネル（負荷以外の制御対象、目標値変更部）
Ｂａｔｔ…バッテリ
Ｃ…コンデンサ
ＲＬ…負荷
Ｍ…モータ（負荷）
ＯＰ…オペアンプ
Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄ、Ｒｅ…抵抗
Ｔｈ…サーミスタ
Ｔｒ…トランジスタ
ＩＭ…供給電流
ＶＭ（−）…印加電圧

Claims (4)

1. 負荷に駆動電力を供給可能なトランジスタ、および、前記トランジスタによる前記駆動電力の供給状態に従い上昇し得る前記トランジスタの温度が所定温度以上の場合、前記トランジスタによる前記駆動電力の供給を制限し得るサーミスタ、を含んで構成される駆動部と、
   前記駆動電力が前記負荷に供給されているか否かを示す電力供給情報を取得し得る電力供給情報取得手段と、
   前記駆動部と別個に設けられ、前記負荷以外の制御対象について制御を行い得るとともに、前記電力供給情報に基づいて前記トランジスタによる前記駆動電力の供給を制御可能な制御信号を前記トランジスタに出力し得る制御部と、
   前記負荷に対する印加電圧または供給電流の目標値を変更する目標値変更部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記電力供給情報に基づいて、前記駆動電力が前記負荷に供給されていない時間が所定時間として前記負荷の応答遅れ時間の最大値を超えていると判断した回数をカウントし、この回数が、前記トランジスタの温度が前記所定温度以上で前記トランジスタの動作保証温度以下になる所定数以上になった場合、前記トランジスタによる前記駆動電力の供給を中止し、前記目標値変更部により前記目標値が変更された場合にカウンタをクリアすることを特徴とする負荷駆動制御装置。
2. 前記電力供給情報は、前記負荷に対する印加電圧であることを特徴とする請求項１記載の負荷駆動制御装置。
3. 前記電力供給情報は、前記負荷に対する供給電流であることを特徴とする請求項１記載の負荷駆動制御装置。
4. 前記電力供給情報は、前記負荷または前記トランジスタの温度であることを特徴とする請求項１記載の負荷駆動制御装置。

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