JP7006628B2 - モータ制御装置 - Google Patents
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Description
この明細書における開示は、モータ制御装置に関する。
特許文献1には、モータ制御装置が開示されている。モータ制御装置は、温度検出部を備えている。モータ制御装置は、温度検出部により検出されるスイッチの温度が過熱検出閾値を超えると、スイッチを強制的にオフさせ、所定の復帰条件を満たすとスイッチの強制オフを解除する。
モータロックなど、モータに流れる電流が増加する異常が生じると、スイッチの温度は上昇する。温度上昇により過熱検出閾値を超えると、スイッチは強制オフされる。これにより、スイッチの温度は下降する。異常が継続する間、スイッチの温度は上昇と下降を繰り返す。
これに対し、モータの温度はスイッチのように急減に変化しない。モータ制御装置がモータとは別体とされる場合、モータ制御装置はモータから離れており、モータの温度を直接的に検出することができない。よって、異常が継続した場合に、モータの温度が上昇する虞がある。
本開示はこのような課題に鑑みてなされたものであり、モータとは別体とされる構成において、モータの温度上昇を抑制できるモータ制御装置を提供することを目的とする。
本開示は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、技術的範囲を限定するものではない。
本開示のひとつは、
モータ(11)を制御し、モータとは別体とされたモータ制御装置であって、
モータの通電経路に設けられたスイッチ(30)と、
スイッチの温度を検出する温度検出部(31,41)と、
スイッチのオンオフを制御し、温度検出部による検出温度が過熱検出閾値を超えるとスイッチを強制的にオフさせ、所定の復帰条件を満たすとスイッチの強制オフを解除する制御部(42)と、
を備え、
制御部は、検出温度が過熱検出閾値を超えることに基づく所定の切替条件を満たすと、モータの駆動を継続させつつ切替条件を満たす前よりもモータへの通電を抑制するように、スイッチを制御する。
モータ(11)を制御し、モータとは別体とされたモータ制御装置であって、
モータの通電経路に設けられたスイッチ(30)と、
スイッチの温度を検出する温度検出部(31,41)と、
スイッチのオンオフを制御し、温度検出部による検出温度が過熱検出閾値を超えるとスイッチを強制的にオフさせ、所定の復帰条件を満たすとスイッチの強制オフを解除する制御部(42)と、
を備え、
制御部は、検出温度が過熱検出閾値を超えることに基づく所定の切替条件を満たすと、モータの駆動を継続させつつ切替条件を満たす前よりもモータへの通電を抑制するように、スイッチを制御する。
切替条件は、モータに流れる電流が増加してスイッチの温度が上昇する異常時に満たされ得る。本開示のモータ制御装置によれば、切替条件を満たすと、制御部が、モータの駆動を継続させつつ切替条件を満たす前よりもモータへの通電を抑制するように、スイッチを制御する。これにより、電流が増加する異常が継続した場合に、モータの駆動が継続されつつ、モータの発熱が抑制される。よって、モータの温度上昇を抑制することができる。
図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的に及び/又は構造的に対応する部分及び/又は関連付けられる部分には、同一の参照符号を付与する。対応する部分及び/又は関連付けられる部分については、他の実施形態を参照することができる。
(第1実施形態)
モータ制御装置は、たとえば車両に搭載されるモータを制御する。以下に、車両のラジエータファンに適用されるモータ制御装置を例に説明する。先ず、モータ制御装置を備えたラジエータファンの概略構成について説明する。
モータ制御装置は、たとえば車両に搭載されるモータを制御する。以下に、車両のラジエータファンに適用されるモータ制御装置を例に説明する。先ず、モータ制御装置を備えたラジエータファンの概略構成について説明する。
<ラジエータファンの概略構成>
ラジエータファンは、車両において、ラジエータの背面側に配置される。背面側とは、車両の後方側である。図1に示すように、ラジエータファン10は、モータ11と、ブレード12と、シュラウド13と、モータ制御装置14を備えている。
ラジエータファンは、車両において、ラジエータの背面側に配置される。背面側とは、車両の後方側である。図1に示すように、ラジエータファン10は、モータ11と、ブレード12と、シュラウド13と、モータ制御装置14を備えている。
本実施形態では、モータ11として、DCモータを採用している。モータ11の回転軸には、ブレード12が連結されている。回転軸には、周方向に沿って複数枚のブレード12が連結されている。ブレード12は、ファン、羽根とも称される。モータ11の駆動によりブレード12が回転すると、ラジエータ近傍の空気を吸い込む。これにより、ラジエータの放熱効率が高まる。
モータ11は、シュラウド13の支持プレート13aに固定されている。シュラウド13は、モータ11を支持する支持部材である。シュラウド13は、カバー13bを有している。カバー13bは、ラジエータに対向配置され、ラジエータを覆う対向部分と、ブレード12を収容する筒状部分を有している。筒状部分は、回転軸の方向に延設されている。カバー13bにおいて、筒状部分の一端側に対向部分が連なっている。筒状部分の他端側には、ステー13cを介して支持プレート13aが連なっている。軸方向からの投影視において、支持プレート13aは、カバー13bの筒内に配置されている。
モータ制御装置14は、コントローラとも称される。モータ制御装置14は、シュラウド13のカバー13bに取り付けられている。モータ制御装置14は、モータ11から離れた位置で、シュラウド13に固定されている。モータ制御装置14は、配線15を介してモータ11と電気的に接続されている。配線15は、モータ11への電力供給線である。次に、モータ制御装置14の構成について説明する。
<モータ制御装置>
図2に示すように、モータ制御装置14は、外部接続用の端子を複数備えている。モータ制御装置14は、端子として、+B端子20と、GND端子21と、M+端子22と、M-端子23と、SI端子24を備えている。図2は、モータ制御装置14を、モータ11とバッテリ16に接続した状態を示している。
図2に示すように、モータ制御装置14は、外部接続用の端子を複数備えている。モータ制御装置14は、端子として、+B端子20と、GND端子21と、M+端子22と、M-端子23と、SI端子24を備えている。図2は、モータ制御装置14を、モータ11とバッテリ16に接続した状態を示している。
+B端子20は、バッテリ16の正極端子に接続されている。GND端子21は、グランド(接地電位)に接続されている。GND端子21は、バッテリ16の負極端子に接続されている。バッテリ16は、車両に搭載された直流電源である。M+端子22及びM-端子23は、+B端子20とGND端子21との間の通電経路に設けられている。
M+端子22は、+B端子20に電気的に接続されている。M+端子22には、モータ11の高電位側の端子が接続されている。M-端子23には、モータ11の低電位側の端子が接続されている。モータ11は、通電経路において、M+端子22とM-端子23との間に設けられている。通電経路は、モータ11への電力供給経路である。通電経路の一部はモータ制御装置14内に設けられ、残りの部分はモータ制御装置14の外に設けられている。
上記した配線15は、通電経路の一部を構成する。配線15は、電源側配線15aと、グランド側配線15bを含んでいる。M+端子22は、電源側配線15aを介してモータ11と電気的に接続されている。M-端子23は、グランド側配線15bを介してモータ11と電気的に接続されている。
SI端子24には、モータ制御装置14とは別の装置であるECU17(Electronic Control Unit)から、モータ11を制御するための信号が入力される。ECU17は、マイコンを主体として構成されている。マイコンは、プロセッサであるCPU、ROM、RAMなどを備えて構成されたマイクロコンピュータである。ECU17は、少なくともラジエータ内を循環する冷却水の温度に基づいて、モータ11に印加すべき電圧、すなわち目標電圧に応じた信号を出力する。ECU17は、目標電圧に応じた信号を出力するに当たり、車両に搭載されたエアコンに関する情報、たとえばエアコンの冷媒の圧力上昇に関する情報などを参照することもできる。
モータ制御装置14は、スイッチ30と、感温ダイオード31と、制御IC40を備えている。スイッチ30は、通電経路に設けられている。本実施形態のスイッチ30は、M-端子23とGND端子21との間に設けられている。スイッチ30は、モータ11に対して下流側(ローサイド)に配置されている。また、スイッチ30として、nチャネル形のMOSFETを採用している。スイッチ30のドレインはM-端子23と電気的に接続され、ソースはGND端子21と電気的に接続されている。
感温ダイオード31は、スイッチ30の温度を検出するための素子である。感温ダイオード31は、スイッチ30と共通の半導体チップ32に形成されている。
なお、モータ制御装置14において、M-端子23とM+端子22との間には、回生素子33が設けられている。回生素子33は、誘導性負荷であるモータ11に対して並列に接続されている。本実施形態では、回生素子33としてダイオードを採用している。回生素子33のアノードはM-端子23及びスイッチ30のドレインに接続され、カソードはM+端子22に接続されている。回生素子33は、還流素子とも称される。
制御IC40は、温度検出部41と、制御部42と、入力処理部43と、駆動部44を有している。本実施形態では、制御IC40としてASICを採用している。
温度検出部41は、感温ダイオード31のアノード及びカソードと電気的に接続されている。温度検出部41は、感温ダイオード31の順方向電圧Vfに基づいて、スイッチ30の温度を検出する。感温ダイオード31及び温度検出部41により、スイッチ30の温度が検出される。感温ダイオード31及び温度検出部41により検出されるスイッチ30の温度が検出温度に相当する。温度検出部41は、温度検出回路とも称される。
制御部42は、スイッチ30のオンオフを制御する。制御部42は、スイッチ30のオンオフを制御することにより、モータ11に印加する電圧を制御する。制御部42は、スイッチ30のゲートに出力する信号のデューティ比を設定する。制御部42は、過熱判定機能を有している。制御部42は、過熱判定部42aと、出力設定部42bを有している。制御部42は、制御回路、制御ロジックとも称される。
過熱判定部42aは、温度検出部41にて検出されたスイッチ30の温度と、温度閾値とを比較し、比較結果に基づく信号を出力設定部42bに出力する。本実施形態の過熱判定部42aは、スイッチ30の温度と温度閾値とを比較するコンパレータを有している。過熱判定部42aは、ひとつのコンパレータについて、温度閾値を切り替えて設定することができる。温度閾値として、過熱検出閾値である第1閾値及び第2閾値と、復帰閾値を設定することができる。過熱判定部42aは、コンパレータ以外にも、たとえば過熱検出回数をカウントするカウンタ、スイッチ30をラッチ停止させるラッチ回路を有している。
出力設定部42bは、目標電圧に応じた信号を、入力処理部43を通じて取得する。出力設定部42bは、M-端子23の電圧、すなわちモータ11に印加されている実電圧を取得する。出力設定部42bは、過熱判定部42aから、温度の比較結果に基づく信号を取得する。
過熱状態ではない通常状態において、出力設定部42bは通常制御を実行する。出力設定部42bは、実電圧が目標電圧に追従するようにフィードバック制御、たとえばPI制御を実行する。これにより出力設定部42bは、デューティ比を設定する。一方、過熱状態において、出力設定部42bは、スイッチ30を強制的にオフさせる。所定の復帰条件を満たすと、出力設定部42bは、スイッチ30の強制オフを解除する。すなわち、通常制御に復帰する。制御部42が実行する処理の詳細については後述する。
駆動部44は、出力設定部42bにて設定されたデューティ比に基づいて、PWM信号を生成し、スイッチ30のゲートに出力する。駆動部44は、ドライブ回路とも称される。次に、制御部42が実行する処理について説明する。
<制御部が実行する処理>
制御部42は、モータ制御装置14の電源が投入されると、図3に示す処理を実行する。
制御部42は、モータ制御装置14の電源が投入されると、図3に示す処理を実行する。
図3に示すように、先ず、制御部42の過熱判定部42aは、コンパレータの温度閾値Tthとして、過熱検出閾値THである第1閾値TH1を設定する(ステップS10)。過熱検出閾値THは、過熱異常を判定するための温度閾値Tthである。第1閾値TH1は、電源投入直後のリセットを含む初期化処理により、初期的に設定される。初期値である第1閾値TH1は、別の過熱検出閾値THである第2閾値TH2よりも高い値とされている。
次いで、制御部42の出力設定部42bは、通常制御を実行する(ステップS12)。出力設定部42bは、入力処理部43を通じて目標電圧を取得する。また、モータ11に印加されている実電圧を取得する。そして、実電圧が目標電圧に追従するようにフィードバック制御を実行し、デューティ比を設定する。制御部42は設定したデューティ比を駆動部44に出力する。
次いで、制御部42の過熱判定部42aは、スイッチ30の温度Tswが過熱検出閾値THを超えたか否かを判定する(ステップS14)。過熱判定部42aは、温度検出部41からスイッチ30の温度Tswを取得し、過熱検出閾値THと比較する。後述するステップS16以降の処理が実行されていない時点において、ステップS14の過熱検出閾値THは第1閾値TH1である。ステップS16以降の処理が実行された時点で、ステップS14の過熱検出閾値THは第2閾値TH2である。
モータロックなど、モータ11に流れる電流が増加する異常が生じると、スイッチ温度Tswが上昇し、過熱検出閾値THを超える。制御部42は、スイッチ温度Tswが過熱検出閾値THを超えるまで、ステップS12,S14の処理を繰り返す。換言すれば、過熱異常が生じない限り、制御部42は通常制御を実行する。
ステップS14において、スイッチ温度Tswが過熱検出閾値THを上回ると、制御部42の過熱判定部42aは、過熱検出カウンタのカウント数をインクリメントする(ステップS16)。過熱判定部42aは、過熱異常を検出すると、過熱カウントを+1する。過熱検出カウンタは、電源投入後の過熱異常検出の回数をカウントする。
次いで、制御部42の過熱判定部42aは、過熱カウントが所定回数N以上となったか否かを判定する(ステップS18)。所定回数Nは、過熱異常の継続によるモータ11の温度上昇を考慮して設定されている。たとえば数十回程度が設定される。
過熱カウントが所定回数N以上の場合、過熱判定部42aはラッチ停止条件が成立したとしてラッチ停止信号を出力する。これにより出力設定部42bは、スイッチ30をラッチ停止させる(ステップS20)。制御部42は、電源がオフされて一連の処理を終了するまで、ラッチ停止を継続する。なお、ラッチ停止はリセットにより解除される。
ステップS18において、過熱カウントが所定回数N未満の場合、制御部42の過熱判定部42aは、温度閾値Tthとして、復帰閾値TLを設定する(ステップS22)。復帰閾値TLは、過熱による強制オフから通常制御への復帰を判断するための温度閾値Tthである。復帰閾値TLは、過熱検出閾値THよりも低い値とされている。すなわち、第1閾値TH1及び第2閾値TH2よりも温度が低い値とされている。温度閾値Tthのうち、過熱検出閾値THは上限閾値、復帰閾値TLは下限閾値とも称される。
次いで、制御部42の出力設定部42bは、スイッチ30を強制的にオフさせる(ステップS24)。出力設定部42bは、デューティ比として0%を設定する。これにより、モータ11への通電が遮断される。
次いで、制御部42の過熱判定部42aは、スイッチ温度Tswが復帰閾値TL以下か否かを判定する(ステップS26)。過熱判定部42aは、温度検出部41からスイッチ温度Tswを取得し、復帰閾値TLと比較する。制御部42は、スイッチ温度Tswが復帰閾値TL以下になるまで、ステップS24,S26の処理を繰り返す。
強制オフによりモータ11に電流が流れず、スイッチ温度Tswは低下する。ステップS26において、スイッチ温度Tswが復帰閾値TL以下の場合、制御部42の過熱判定部42aは、温度閾値Tthとして、過熱検出閾値THである第2閾値Tth2を設定する(ステップS28)。電源投入後、ステップS28の処理が1回目の場合、ステップS28の処理により、過熱検出閾値THを、第1閾値TH1から第2閾値TH2に切り替えることになる。
ステップS28の処理を実行後、制御部42は、再びステップS12以降の処理を実行する。ステップS28にて第2閾値TH2を設定するため、ステップS14において、スイッチ温度Tswは第2閾値TH2と比較される。
<モータ制御装置の効果>
図4は、参考例のタイミングチャートを示している。参考例において、本実施形態の要素と関連する要素については、末尾にrを付与している。参考例においても、モータ制御装置がモータと別体とされている。参考例は、温度閾値Tthrとして過熱検出閾値THrをひとつのみ有している。
図4は、参考例のタイミングチャートを示している。参考例において、本実施形態の要素と関連する要素については、末尾にrを付与している。参考例においても、モータ制御装置がモータと別体とされている。参考例は、温度閾値Tthrとして過熱検出閾値THrをひとつのみ有している。
モータに流れる電流が増加する異常、すなわち異常発熱が生じると、スイッチ温度Tswrが上昇する。図4に示すように、スイッチ温度Tswrが過熱検出閾値THrを超えると、スイッチが強制的にオフされ、モータへの通電が遮断される。すなわち、モータの印加電圧Vmrがオフ(ゼロ)となる。強制オフによりスイッチ温度Tswrが低下し、復帰閾値TLr以下になると、スイッチの強制オフが解除される。これにより、通常制御に復帰し、モータの印加電圧Vmrがオン状態となる。異常が継続すると、スイッチ温度Tswrが再び上昇して過熱検出閾値THrを超え、スイッチが強制オフされる。
図5は、スイッチ温度Tswrとモータ温度Tmrの経時的変化を示している。図5は実測データである。図5では、モータ温度Tmrを破線で示している。図5では、便宜上、異常発生から所定時間経過した時点以降のスイッチ温度Tswrの図示を省略している。
図5に示すように、スイッチ温度Tswrは上昇と下降を繰り返す。これに対し、モータの温度Tmrはスイッチのように急減に変化しない。別体の場合、モータ制御装置にて、モータ温度Tmrを直接的に検出することができない。また、過熱検出閾値THrとして低い値を設定すると、異常が生じていない通常状態を過熱状態として誤検出しやすくなる。よって、異常が継続した場合、図5に示すように、モータ温度Tmrが上がり続け、モータの許容温度Taに達する虞がある。許容温度Taとは、モータのうち、耐熱性が低い部分の耐久限度の温度、若しくは、耐久限度に所定のマージンを加味した温度である。モータ温度Tmrは、耐熱性が低い部分の周辺温度である。
図6は、本実施形態のタイミングチャートを示している。図6に示す時刻t1で、モータロックなどの、モータ電流Imが増加する異常が発生し、この異常が継続する例を示している。図6では、モータ11への印加電圧Vmが一定とされる。
時刻t1で電流増加の異常が発生してスイッチ30の発熱量が増加し、時刻t2でスイッチ温度Tswが初期的に設定された第1閾値Th1を超える。モータ電流Imの増加により、モータ11の発熱量も増加し、時刻t1から時刻t2の間において、モータ温度Tmも大きな傾きをもって上昇する。
時刻t2で、スイッチ30が強制オフされる。これにより、通電が遮断される。印加電圧Vm、モータ電流Imはゼロとなる。モータ電流Imが流れないため、スイッチ温度Tswは下降する。時刻t3で、スイッチ温度Tswが復帰閾値TL以下となり、スイッチ30の強制オフが解除される。
時刻t3で、通常制御が復帰する。これにより、モータ11が通電される。異常が継続しているため、スイッチ温度Tswは再び上昇し、時刻t4で、スイッチ温度Tswが第2閾値Th2を超える。過熱検出閾値THが、第1閾値TH1よりも低い第2閾値TH2に切り替えられているため、スイッチ温度Tswは、復帰後に短時間で過熱検出閾値TH(第2閾値TH2)を超える。時刻t3から時刻t4までの時間は、過熱検出閾値THを第1閾値TH1のまま維持する場合に較べて、短縮される。
時刻t4で、スイッチ30が強制オフされる。これにより、モータ電流Imが遮断され、スイッチ温度Tswは下降する。時刻t5で、スイッチ温度Tswが再び復帰閾値TL以下となり、スイッチ30の強制オフが解除される。異常が継続しているため、通常制御により、スイッチ温度Tswは再び上昇し、時刻t6で、スイッチ温度Tswが第2閾値Th2を超える。時刻t3から時刻t4までの期間同様、時刻t5から時刻t6までの時間も短縮される。
なお、モータ11は、スイッチ30よりも発熱量が大きい。モータ11の熱容量は、スイッチ30に較べて大きい。よって、モータ温度Tmは、スイッチ温度Tswほど急峻に変化しない。このため、モータ温度Tmは、時刻t2以降において、時刻t1から時刻t2までの期間よりも緩やかな傾きで上昇する。また、上記した理由などから、スイッチ30を強制的にオフさせているオフ時間の長さ、たとえば時刻t2から時刻t3までの時間は、モータ温度Tmに対して大きな影響を与えない。オフ時間を長くしても、モータ温度Tmの傾きは大きく変化しない。
本実施形態では、スイッチ温度Tswが過熱検出閾値THを超えることに基づく所定の切替条件を満たすと、制御部42(過熱判定部42a)は、過熱検出閾値THを、第1閾値TH1から第2閾値TH2に切り替える。切替条件は、モータ電流Imが増加してスイッチ温度Tswが上昇する異常時に満たされ得る。第1閾値TH1よりも低い値の第2閾値TH2に切り替えることで、第1閾値TH1で継続する場合よりも短時間での過熱検出が可能となる。異常が継続する場合、通電時間が短縮される。このように、制御部42は、切替条件を満たすと、モータ11の駆動を継続させつつ切替条件を満たす前よりもモータ11への通電を抑制するように、スイッチ30を制御する。したがって、切り替えにより、モータ11の発熱を抑制することができる。以上より、モータ11とは別体とされたモータ制御装置において、モータ11の温度上昇を抑制することができる。
このように、本実施形態では、切替条件が、スイッチ温度Tswが過熱検出閾値THを超える回数、すなわち過熱検出回数にひも付けられている。たとえば、過熱異常を複数回検出することを切替条件とすることもできる。第2閾値TH2に切り替えた後は、過熱検出するまでの時間、すなわち通電時間を短縮することができる。
特に本実施形態では、過熱異常を1回検出すると、異常が継続する可能性があるため、過熱検出閾値THを、第1閾値TH1から第2閾値TH2に切り替える。このように、過熱検出すると直ちに第2閾値TH2に切り替える。よって、異常が継続する場合、2回目以降の過熱検出は第2閾値TH2を基準にしてなされる。これにより、2回目の過熱検出から、通電時間を短縮することができる。したがって、モータ11の発熱を効果的に抑制することができる。すなわち、モータ11の温度上昇を効果的に抑制することができる。
図7及び図8は、本実施形態の効果を裏付けている。図7は、スイッチ温度Tsw及びモータ温度Tmの経時的変化を示す図である。図7は、実測データである。図7では、モータ温度Tmを破線で示している。過熱検出閾値THとして、初期的に第1閾値TH1が設定される。1回目の過熱検出により、過熱検出閾値THが第2閾値TH2に切り替えられる。2回目以降は、第2閾値TH2により過熱検出がなされる。そして、過熱異常を所定回数検出するにより、ラッチ停止となっている。第2閾値TH2への切り替えにより、復帰から過熱検出までの時間、すなわち通電時間が短くなっている。これにより、切り替え前に較べて、モータ温度Tmの傾きは緩やかとなっている。これにより、緩やかな傾きによりラッチ停止に至るまでの時間を稼ぐことができる。すなわち、できるだけラッチ停止させないようにすることができる。
図8は、モータ温度について、本実施形態と参考例とを対比した図である。図8も、実測データである。図8では、参考例のモータ温度Tmrを破線で示している。参考例では、過熱検出閾値THとして、本実施形態の第1閾値TH1と同じ値が維持される。図8より、過熱検出閾値THを切り替える本実施形態のほうが、参考例に較べて、異常継続時におけるモータ温度の上昇を効果的に抑制できることが明らかである。
(第2実施形態)
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、切替条件を満たすと、過熱検出閾値THを切り替えている。これに代えて、切替条件を満たすと、過熱検出閾値THとともに印加電圧Vmを切り替えてもよい。
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、切替条件を満たすと、過熱検出閾値THを切り替えている。これに代えて、切替条件を満たすと、過熱検出閾値THとともに印加電圧Vmを切り替えてもよい。
図9は、制御部42が実行する処理を示すフローチャートである。ステップS10からステップS28までの処理は、先行実施形態(図3参照)と基本的に同じである。ただし、ステップS14の処理では、スイッチ温度Tswと第1閾値TH1とを比較し、スイッチ温度Tswが第1閾値TH1を超えたか否かを判定する。
また、ステップS28において、温度閾値Tthとして第2閾値Tth2を設定すると、次いで制御部42は、低電圧制御を実行する(ステップS30)。制御部42は、モータ11の印加電圧Vmが、通常制御(たとえばPI制御)による所定電圧よりも低くなるように、デューティ比を設定する。たとえば、モータ11が駆動可能な最低駆動デューティ比を設定してもよいし、通常制御により算出されたデューティ比に所定の係数を乗算することで、デューティ比、ひいては印加電圧Vmが低くなるようにしてもよい。
このように、本実施形態では、過熱検出閾値THを第1閾値TH1から第2閾値TH2に切り替えるとともに、通常制御から低電圧制御に切り替える。
次いで、制御部42の過熱判定部42aは、スイッチ温度Tswが第2閾値TH2を超えたか否かを判定する(ステップS32)。制御部42は、スイッチ温度Tswが第2閾値TH2を超えるまで、ステップS30,S32の処理を繰り返す。
ステップS32において、スイッチ温度Tswが第2閾値TH2を上回ると、制御部42は、再びステップS16以降の処理を実行する。
図10は、本実施形態のタイミングチャートを示している。図10に示す時刻t11で、モータ電流Imが増加する異常が発生し、この異常が継続する例を示している。時刻t11~t16は、先行実施形態(図6参照)の時刻t1~t6に対応している。
時刻t13までは、先行実施形態に示した時刻t3までと同じである。時刻t13で、スイッチ温度Tswが復帰閾値TL以下となり、スイッチ30の強制オフが解除される。本実施形態では、温度閾値Tthとして第2閾値TH2が設定されるとともに、上記した低電圧制御が実行される。これにより、印加電圧Vmは、通常制御によって設定される値よりも低くなる。印加電圧Vmは、切り替え前よりも低くなる。印加電圧Vmが低くなるため、モータ電流Imも小さくなる。
異常が継続しているため、スイッチ温度Tswは再び上昇し、時刻t14で、スイッチ温度Tswが第2閾値Th2を超える。これにより、スイッチ30が強制オフされる。モータ電流Imが遮断され、スイッチ温度Tswは下降する。時刻t15で、スイッチ温度Tswが再び復帰閾値TL以下となり、スイッチ30の強制オフが解除される。
強制オフの解除にともない、温度閾値Tthとして第2閾値TH2が設定される。また、低電圧制御が実行される。異常が継続しているため、スイッチ温度Tswは再び上昇し、時刻t16で、スイッチ温度Tswが第2閾値Th2を超える。時刻t13から時刻t14までの期間同様、時刻t15から時刻t16までの時間においても、印加電圧Vmが低くされ、モータ電流Imが小さくなる。
このように、本実施形態では、過熱検出閾値THを第1閾値TH1から第2閾値TH2に切り替えるとともに、通常制御から低電圧制御に切り替える。過熱検出による強制オフからの復帰後において、モータ電流Imが小さくなる。これにより、モータ11の発熱を抑制することができる。第2閾値TH2への切り替えにより、第1閾値TH1を継続使用する場合よりも通電時間を短縮できる効果と合わせて、図10に示すように、モータ温度Tmの上昇をより効果的に抑制することができる。
(第3実施形態)
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、切替条件を満たすと、過熱検出閾値THとともに印加電圧Vmを切り替えている。これに代えて、切替条件を満たすと、印加電圧Vmのみを切り替えてもよい。
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、切替条件を満たすと、過熱検出閾値THとともに印加電圧Vmを切り替えている。これに代えて、切替条件を満たすと、印加電圧Vmのみを切り替えてもよい。
図11は、制御部42が実行する処理を示すフローチャートであり、図9に対応している。図9との違いは、ステップS28の処理を実行しない点、すなわち、過熱検出閾値THを切り替えない点である。制御部42は、過熱検出閾値THをひとつのみ有している。
よって、ステップS10の処理では、温度閾値Tthとして過熱検出閾値THを設定する。ステップS14の処理では、スイッチ温度Tswと過熱検出閾値THとを比較し、スイッチ温度Tswが過熱検出閾値THを超えたか否かを判定する。ステップS26において、スイッチ温度Tswが復帰閾値TL以下の場合、ステップS30の処理である低電圧制御を実行する。
図12は、本実施形態のタイミングチャートを示している。図12に示す時刻t21で、モータ電流Imが増加する異常が発生し、この異常が継続する例を示している。時刻t21~t26は、先行実施形態(図10参照)の時刻t11~t16に対応している。
時刻t22でスイッチ温度Tswが過熱検出閾値THを超えると、スイッチ30が強制オフされる。これにより、モータ電流Imが遮断され、スイッチ温度Tswは下降する。時刻t23で、スイッチ温度Tswが復帰閾値TL以下になると、スイッチ30の強制オフが解除され、低電圧制御が実行される。これにより、印加電圧Vmは、通常制御によって設定される値よりも低くなる。印加電圧Vmは、切り替え前よりも低くなる。印加電圧Vmが低くなるため、モータ電流Imも小さくなる。
異常が継続しているため、スイッチ温度Tswは再び上昇し、時刻t24で、スイッチ温度Tswが過熱検出閾値THを超える。これにより、スイッチ30が強制オフされる。モータ電流Imが遮断され、スイッチ温度Tswは下降する。時刻t25で、スイッチ温度Tswが再び復帰閾値TL以下になると、スイッチ30の強制オフが解除され、低電圧制御が実行される。
異常が継続しているため、スイッチ温度Tswは再び上昇し、時刻t26で、スイッチ温度Tswが過熱検出閾値THを超える。これにより、スイッチ30が強制オフされる。時刻t23から時刻t24までの期間同様、時刻t25から時刻t26までの時間においても、印加電圧Vmが低くされ、モータ電流Imが小さくなる。
本実施形態では、スイッチ温度Tswが過熱検出閾値THを超えることに基づく所定の切替条件を満たすと、制御部42が、通常制御する場合よりも印加電圧Vmが低くなるようにスイッチ30の制御を切り替える。制御部42は、通常制御から低電圧制御に切り替える。このように、制御部42は、切替条件を満たすと、モータ11の駆動を継続させつつ切替条件を満たす前よりもモータ11への通電を抑制するように、スイッチ30を制御する。したがって、切り替えにより、モータ11の発熱を抑制することができる。以上より、モータ11とは別体とされたモータ制御装置において、モータ11の温度上昇を抑制することができる。
本実施形態でも、切替条件が、スイッチ温度Tswが過熱検出閾値THを超える回数、すなわち過熱検出回数にひも付けられている。たとえば、過熱異常を複数回検出することを切替条件とすることもできる。低電圧制御に切り替えた後は、モータ11の発熱を抑制することができる。
特に本実施形態では、過熱異常を1回検出すると、異常が継続する可能性があるため、通常制御から低電圧制御に切り替える。このように、過熱検出すると直ちに低電圧制御に切り替える。よって、異常が継続する場合、1回目の異常検出後の復帰から、低電圧制御がなされる。したがって、モータ11の発熱を効果的に抑制することができる。すなわち、モータ11の温度上昇を効果的に抑制することができる。
(他の実施形態)
この明細書および図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。たとえば開示は、実施形態において示された部品及び/又は要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品及び/又は要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品及び/又は要素の置き換え、又は組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
この明細書および図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。たとえば開示は、実施形態において示された部品及び/又は要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品及び/又は要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品及び/又は要素の置き換え、又は組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
明細書および図面等における開示は、請求の範囲の記載によって限定されない。明細書および図面等における開示は、請求の範囲に記載された技術的思想を包含し、さらに請求の範囲に記載された技術的思想より多様で広範な技術的思想に及んでいる。よって、請求の範囲の記載に拘束されることなく、明細書および図面等の開示から、多様な技術的思想を抽出することができる。
モータ制御装置14が、ラジエータファン10に適用される例を示したが、これに限定されない。モータ11とは別体とされる構成において適用が可能である。
制御部42を含む制御IC40が、ASICとして構成される例を示したが、これに限定されない。モータ制御装置14がマイコンを備える構成とし、マイコンに、制御IC40の少なくとも一部の機能、たとえば制御部42の少なくとも一部の機能を持たせてもよい。すなわち、制御部42及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化されたひとつ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサを構成する専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、専用ハードウエア論理回路により、実現されてもよい。もしくは、コンピュータプログラムを実行するプロセッサとひとつ以上のハードウエア論理回路との組み合わせにより構成されたひとつ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
強制オフからの復帰条件を、スイッチ温度Tswが復帰閾値TL以下となることとしたが、これに限定されない。スイッチ温度Tswが過熱検出閾値THを超えてからの経過時間を復帰条件としてもよい。
過熱検出閾値THを2段階で切り替える例を示したが、これに限定されない。3段階以上の切り替えとしてもよい。
第1閾値TH1から第2閾値TH2に切り替えた後は、第2閾値TH2を維持する例を示したが、これに限定されない。たとえば第2閾値TH2に切り替え後、所定の時間において過熱状態を検出しない場合に、第1閾値TH1に戻してもよい。また、強制オフが解除されたにも関わらず、スイッチ温度Tswが上昇を示さない場合に、第1閾値TH1に戻してもよい。
制御部42(過熱判定部42a)が備えるコンパレータはひとつに限定されない。たとえば、過熱検出閾値と復帰閾値とで別のコンパレータとしてもよいし、温度閾値ごとにコンパレータを分けてもよい。
スイッチ30がモータ11に対してローサイドに配置される例を示したが、これに限定されない。スイッチ30は、モータ11の通電経路、換言すれば電力供給経路に設けられればよい。たとえばハイサイド側に設けてもよい。
10…ラジエータファン、11…モータ、12…ブレード、13…シュラウド、13a…支持プレート、13b…カバー、13c…ステー、14…モータ制御装置、15…配線、15a…電源側配線、15b…グランド側配線、16…バッテリ、17…ECU、20…+B端子、21…GND端子、22…M+端子、23…M-端子、24…SI端子、30…スイッチ、31…感温ダイオード、32…半導体チップ、33…回生素子、40…制御IC、41…温度検出部、42…制御部、42a…過熱判定部、42b…出力設定部、43…入力処理部、44…駆動部
Claims (7)
- モータ(11)を制御し、前記モータとは別体とされたモータ制御装置であって、
前記モータの通電経路に設けられたスイッチ(30)と、
前記スイッチの温度を検出する温度検出部(31,41)と、
前記スイッチのオンオフを制御し、前記温度検出部による検出温度が過熱検出閾値を超えると前記スイッチを強制的にオフさせ、所定の復帰条件を満たすと前記スイッチの強制オフを解除する制御部(42)と、
を備え、
前記制御部は、前記検出温度が前記過熱検出閾値を超えることに基づく所定の切替条件を満たすと、前記モータの駆動を継続させつつ前記切替条件を満たす前よりも前記モータへの通電を抑制するように、前記スイッチを制御するモータ制御装置。 - 前記制御部は、
設定可能な前記過熱検出閾値として、第1閾値と、前記第1閾値よりも温度が低い第2閾値と、を少なくとも有し、
前記切替条件を満たすと、前記過熱検出閾値を、前記第1閾値から前記第2閾値に切り替える請求項1に記載のモータ制御装置。 - 前記制御部は、前記検出温度が前記第1閾値を超えることを1回検出することで前記切替条件を満たすと、前記過熱検出閾値を、前記第1閾値から前記第2閾値に切り替える請求項2に記載のモータ制御装置。
- 前記制御部は、
前記モータへの印加電圧が所定電圧となるように前記スイッチのオンオフを制御し、
前記切替条件を満たすと、前記所定電圧よりも前記モータへの印加電圧が低くなるように、前記スイッチの制御を切り替える請求項2又は請求項3に記載のモータ制御装置。 - 前記制御部は、
前記モータへの印加電圧が所定電圧となるように前記スイッチのオンオフを制御し、
前記切替条件を満たすと、前記所定電圧よりも前記モータへの印加電圧が低くなるように、前記スイッチの制御を切り替える請求項1に記載のモータ制御装置。 - 前記制御部は、前記検出温度が前記過熱検出閾値を超えることを1回検出することで前記切替条件を満たすと、前記所定電圧よりも前記モータへの印加電圧が低くなるように、前記スイッチの制御を切り替える請求項5に記載のモータ制御装置。
- 前記モータから離れた位置で、前記モータを支持する支持部材に固定されている請求項1~6いずれか1項に記載のモータ制御装置。
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