(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から供給されるＡＣ電源を整流・平滑して得られる高圧ＤＣ電源と、前記高圧ＤＣ電源を高速にスイッチングし、コンプレッサ駆動用のモータへ駆動電力を供給するＩＰＭと、前記高圧ＤＣ電源を降圧して得られ、各々が絶縁されている複数の低圧ＤＣ電源と、モータ駆動させる駆動信号を出力するメイン制御部と、モータの回転速度を検出し、その検出信号を前記メイン制御部へ入力する速度検出部と、前記駆動信号が入力され、前記複数の低圧ＤＣ電源がメイン制御部によりスイッチングされて、前記ＩＰＭへ駆動信号を伝達する複数のスイッチング素子とを有するエアコン電子制御装置において、
モータ起動直前に前記メイン制御部からの第１の切替信号により、前記スイッチング素子を前記ＩＰＭから切り離すとともに、前記メイン制御部からの第２の切替信号により、前記複数のスイッチング素子を順次切り替えて前記メイン制御部へ接続する出力信号選択部と、前記出力信号選択部の出力信号に基づいて前記各スイッチング素子のスイッチングスピードの相対的な差を検出し、モータ起動時の駆動パターンを補正する第１の出力信号補正部とを備え、この第１の出力信号補正部によって補正した駆動信号を前記ＩＰＭに伝達することを特徴とするエアコン電子制御装置。
【請求項２】
メイン制御部からの第２の切替信号により、出力信号選択部を通し、かつスイッチング素子を通さずに駆動信号をメイン制御部へ直接入力し、出力信号選択部単体のスイッチングスピードの大きさを検出して、スイッチング素子個々におけるスイッチングスピードの絶対値を算出するスピード検出部と、この算出値に基づいてモータ起動時の駆動パ夕ーンを補正する第２の出力信号補正部とを備えていることを特徴とする請求項１記載のエアコン電子制御装置。
【請求項３】
ＡＣ電源電圧または、ＡＣ電源を整流・平滑して得られる高圧ＤＣ電源電圧を検出する高圧ＤＣ電源検出部と、検出された電源電圧により、モータ起動時の駆動パターンを補正する電圧起動パターン補正部とを備えていることを特徴とする請求項１記載のエアコン電子制御装置。
【請求項４】
コンプレッサの周囲温度またはコンプレッサの内部温度を検出する温度検出部と、検出された温度により、モー夕起動時の駆動パターンを補正する温度起動パターン補正部とを備えていることを特徴とする請求項１記載のエアコン電子制御装置。
【請求項５】
モータ起動失敗時の最大回転数を記憶する失敗最大回転数記憶部と、記憶データから次回のモータ起動時の駆動パターンを補正する回転数起動パターン補正部とを備えていることを特徴とする請求項１記載のエアコン電子制御装置。
【請求項６】
過去に検出・補正して成功したスイッチング素子のスイッチングスピード、電源電圧、コンプレッサ温度、回転数を記憶する検出値記憶部と、モータ起動直前に検出した前記各種検出値と前記検出値記憶部に記憶されているデータとを比較し、モータ起動時の駆動パターンを判定する学習起動パターン判定部とを備えていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のエアコン電子制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エアコン電子制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のエアコン電子制御装置は、図３および図４に示したように、メイン制御部１１は、デューティ信号４５（Ｕ，Ｖ，Ｗ，ｕ，ｖ，ｗ）とモータ回転数指示信号４６（Ｕ，Ｖ，Ｗ，ｕ，ｖ，ｗ）があり、２つの信号のＡＮＤをとって駆動信号３２（Ｕ，Ｖ，Ｗ，ｕ，ｖ，ｗ）としてＩＰＭ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ｐｏｗｅｒ  Ｍｏｄｕｌｅ）１２へ出力される。また、スイッチング電源５６より低圧電源５０とモータ回転数検出部からの回転数信号４８が入力されている。
【０００３】
ＩＰＭ１２は、６つ（Ｕ，Ｖ，Ｗ，ｕ，ｖ，ｗ）の出力用トランジスタ５７と、スイッチング制御回路４９とにより構成され、さらに、図５に示したように、スイッチング制御回路４９はスイッチング電源５６から供給される低圧ＤＣ電源１〜４とメイン制御部１１からの駆動信号３２がスイッチング素子５〜１０を通して出力用トランジスタ５７のベースへ入力され、モータ１３を駆動している。
【０００４】
モータの起動モードは、起動初期から一定時間検出したモータ回転数を無視し、固定されたモータ起動時の駆動パターン（以下、単に起動パターンともいう）で駆動する非同期モードと、常に検出した回転数に応じたパターンで駆動する同期モードがある。起動初期の起動モードを図４に示している。コンプレッサ１４の起動後、高圧ＤＣ電源２３が一定電圧まで低下したときに、コンプレッサ１４を停止する保護機能があり、再起動時には起動時と同じ出力パターンで再起動している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のエアコン電子制御装置は、モータ駆動信号を伝達するスイッチング素子にフォトカプラを使用しているため、ＣＴＲ（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｒａｔｉｏ）のばらつきによりスイッチング素子のスイッチングスピードがばらつき、ＩＰＭのＵ，Ｖ，Ｗの出力電流波形に差が生じ、モータの振動が大きく、滑らかに駆動できなかった。その上、過電流保護機能を内蔵しているＩＰＭを、容積の大きなコンプレッサへ使用する場合、ＣＴＲのばらつきによるピーク電流のばらつきが大きいために、その採用に制限があった。
【０００６】
また、非同期モード時のモータ回転数と電源電圧には相関があり、固定デューティでモータを起動する場合、電源電圧が高いとモータ回転数が上がり過ぎ、電源電圧が低いとモータ回転数が下がり過ぎ、駆動信号とモータ回転数の差が大きく脱調状態になり、非同期モードから同期モードへ移る時に異常停止しやすく、電源事情の悪い地域から要望されている広範囲の電源電圧で使用できるエアコン電子制御装置を作ることが難しかった。
【０００７】
さらに、寒冷地域においては、コンプレッサ内部にある低温の潤滑油・冷媒により、起動・再起動の負荷が大きくなるため、運転時に早く、滑らかにコンプレッサを駆動することが難しかった。
【０００８】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するもので、モータを迅速、確実に、かつ滑らかに起動し、さらに使用電源電圧範囲を広げることができるエアコン電子制御装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１記載の本発明は、モータ起動直前にメイン制御部からの第１の切替信号により、スイッチング素子をＩＰＭから切り離すとともに、メイン制御部からの第２の切替信号により、複数のスイッチング素子を順次切り替えてメイン制御部へ接続する出力信号選択部と、出力信号選択部の出力信号に基づいて各スイッチング素子のスイッチングスピードの相対的な差を検出し、モータ起動時の駆動パターンを補正する第１の出力信号補正部とを備え、この第１の出力信号補正部によって補正した駆動信号を前記ＩＰＭに伝達することを特徴とするものである。
【００１０】
素子のスイッチングスピードは、ＩＰＭの出力電流に対してスピードが遅ければ出力電圧が小さくなる関係がある。これより、各素子のスイッチングスピードと出力信号選択部のスイッチングスピードを加えたもの（メイン制御部から出力された駆動信号が各スイッチング素子および出力信号選択部を経てメイン制御部へ入力するまでの時間）をｔｎ、それらのスイッチングスピードのアベレージをｔｖ、各スイッチング素子へ入力する非同期モードのｘ時間における駆動信号のベースデューティをｔｄ、デューティの基本周期をｔ、補正関数をｆ（ｘ）と、補正後のデューティをｔｘｈｌとするとこれらの関係式は（数１）のように示すことができる。
【００１１】
【数１】
ｔｘｈｌ＝｛ｔｄ＋ｆ（ｔｖ−ｔｎ）｝／ｔ
したがって、この補正されたデューティ信号ｔｘｈｌを各スイッチング素子へ出力することにより各相Ｕ，Ｖ，Ｗのモータ駆動電流波形の差を低減でき、振動のない滑らかなモータの起動ができる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１の構成に、さらに、メイン制御部からの第２の切替信号により、出力信号選択部を通し、かつスイッチング素子を通さずに駆動信号をメイン制御部へ直接入力し、出力信号選択部単体のスイッチングスピードの大きさを検出して、スイッチング素子個々におけるスイッチングスピードの絶対値を算出するスピード検出部と、この算出値に基づいてモータ起動時の駆動パ夕ーンを補正する第２の出力信号補正部とを備えていることを特徴とするものである。
【００１３】
これにより、検出するスイッチング素子のスイッチングスピードと出力信号選択部のスイッチングスピードを加えたものｔｎより出力信号選択部のスイッチングスピードｔ０を差し引き、各スイッチング素子のスイッチングスピードの絶対値ｔＮを（数２）より算出する。
【００１４】
【数２】
ｔＮ＝ｔｎ−ｔ０
過電流検出装置内蔵のＩＰＭの使用に際して、過電流検出されない最大負荷電流に近い補正された駆動信号をメイン制御部より出力することができ、ＩＰＭの使用範囲を広げるとともに、スイッチング素子の経年変化に影響されず、駆動性能を一定に保つことができる。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１の構成に、さらに、ＡＣ電源電圧または、ＡＣ電源を整流・平滑して得られる高圧ＤＣ電源電圧を検出する高圧ＤＣ電源検出部と、検出された電源電圧により、起動パターンを補正する電圧起動パターン補正部とを備えていることを特徴とするものである。
【００１６】
検出電圧とＩＰＭの出力電圧との関係は、検出電圧が小さいと出力電流が小さくなる関係があり、検出電圧をＶ、電源が定格時の検出電圧をＶ０、非同期モードのｘ時間におけるモータ駆動信号のベースのデューティをｔｘ、デューティの基本周期をｔ、補正関数をｇ（ｘ）、補正後のデューティをｔｘｈ２とすると、これらの関係式は（数３）のように示される。
【００１７】
【数３】
ｔｘｈ２＝｛ｔｘ＋ｇ（Ｖ０−Ｖ）｝／ｔ
このモータ駆動信号である上記のｔｘｈ２をスイッチング素子へ出力することによりモータを確実に、滑らかに起動でき、また起動可能な電源電圧範囲を広げることができ、電源事情の悪い地域で使用することができる。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項１の構成に、さらに、コンプレッサの周囲温度またはコンプレッサの内部温度を検出する温度検出部と、検出された温度により、起動パターンを補正する温度起動パターン補正部とを備えていることを特徴とするものである。
【００１９】
これは検出温度とモータ駆動に必要な出力電流との関係が、検出温度が低いと必要な出力電流が大きくなる関係があり、検出温度をＴ、各スイッチング素子へ入力するモータ駆動信号のデューティをｔｘ、デューティの基本周期をｔ、補正関数をｈ（ｘ）、補正後の駆動デューティをｔｘｈ３とすると、これらの関係式は（数４）のように示される。
【００２０】
【数４】
ｔｘｈ３＝｛ｔｘ＋ｈ（２５−Ｔ）｝／ｔ
このモータ駆動信号である上記のｔｘｈ３をスイッチング素子へ出力することによりモータを確実に、滑らかに起動でき、また起動可能な低温側の温度範囲を広げることができる。
【００２１】
請求項５記載の発明は、請求項１の構成に、さらに、モータ起動失敗時の最大回転数を記憶する失敗最大回転数記憶部と、記憶データから次回の起動パターンを補正する回転数起動パターン補正部とを備えていることを特徴とするものである。
【００２２】
これは失敗時の最大検出回転数とモータ駆動に必要な出力電圧との関係が、失敗時の最大検出回転数が低いと必要な出力電圧が大きくなる関係があり、失敗時のモータ最大回転数をＮ、目標回転数をＮ０、各スイッチング素子へ入力するモータ駆動信号のデューティをｔｘ、デューティの基本周期をｔ、補正関数をｎ（ｘ）とするとこれらの関係式は（数５）のように示される。
【００２３】
【数５】
ｔｘｈ４＝｛ｔｘ＋ｎ（Ｎ０−Ｎ）｝／ｔ
このモータ駆動信号である上記のｔｘｈ４をスイッチング素子へ出力することによりモータを確実に、滑らかに再起動できる。
【００２４】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし５の構成に、さらに、過去に検出・補正して成功したスイッチング素子のスイッチングスピード、電源電圧、コンプレッサ温度、回転数を記憶する検出値記憶部と、モータ起動直前に検出した各種検出値と検出値記憶部に記憶されているデータとを比較し、起動パターンを判定する学習起動パターン判定部とを備えていることを特徴とするものである。
【００２５】
これにより、コンプレッサの運転停止後における再起動においても、記憶された最適な駆動信号により、モータを迅速、確実に、かつ滑らかに再起動することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。  図１は、本発明の一実施の形態におけるエアコン電子制御装置の構成を示したものである。図１において、１１はメイン制御部で、図２に示す内部構成を有する。
【００２７】
すなわち、メイン制御部１１は、主たる構成要素として、スイッチング素子スピード検出部２１と、第１および第２の出力信号補正部５８，５９と、起動パターン判定部２７と、電圧起動パターン補正部３８と、温度起動パターン補正部３７と、回転数パターン補正部４２と、学習起動判定部２８とから構成されている。また、出力信号としては、図１に示す切替部２９および切替部３０を切り替える第１および第２の切替信号１９，３１、モータ駆動用の駆動信号（モータ駆動信号または単に駆動信号ともいう）３２があり、入力信号としては、出力信号選択部２０の出力信号３３、高圧ＤＣ電源検出部２５の電源電圧検出信号３４、コンプレッサ温度検出部２６の温度検出信号３５がある。
【００２８】
図１における出力信号選択部２０は、第１および第２の切替信号１９，３１により、メイン制御部１１から出力される駆動信号３２をＩＰＭ１２より切り離し、フィードバック素子４４を通してメイン制御部１１へフィードバックさせる機能を持ち、切替部３０のロータリースイッチ２個は連動して切り替えができ、そのスイッチの１〜６のポジションでは、駆動信号を各スイッチング素子５〜１０およびフィードバック素子４４を通してメイン制御部１１へフィードバックし、ポジション７では、スイッチング素子を通さず、フィードバック素子４４だけを通して駆動信号３２をフィードバックすることができる。
【００２９】
高圧ＤＣ電源検出部２５は、高圧ＤＣ電源２３を高電力抵抗で分圧した電圧と、高圧ＤＣ電源をレギュレータ２４を通し、出力を抵抗分割した電圧とをコンパレータ１６で比較し、メイン制御部１１へ電源電圧検出信号３４を出力している。
【００３０】
コンプレッサ温度検出部２６は、コンプレッサ１４の中にサーミスタを固定し、温度を電圧信号の温度検出信号３５に変えてメイン制御部１１へ入力している。
【００３１】
次に、本実施の形態における動作を説明する。エアコン電子制御装置を最初運転する場合、まず、モータ起動直前に、メイン制御部１１により第１の切替信号１９を出力して、スイッチング素子５〜１０をＩＰＭ１２から切り離し、出力信号選択部２０へ接続するように設定する。また第２の切替信号３１により、切替部３０のロータリースイッチを１のポジションに設定し、メイン制御部１１から駆動信号３２−Ｕを出力して、フィードバック素子４４のスイッチングスピードを含んだＵ相のスイッチング素子５のスイッチングスピードを求める。同様にして、ロータリースイッチを２〜６のポジションへ順次切り替え、Ｖ，Ｗ，ｕ，ｖ，ｗの相対的なスイッチング素子のスイッチングスピードを検出し、第１の出力信号補正部５８により平均のスイッチングスピードを求め、平均値に対して不足しているスイッチング素子の駆動信号はデューティのオン時間を延ばし、逆に大きければ縮めるように補正する。
【００３２】
また、出力信号選択部２０のロータリースイッチを７のポジションに設定し、駆動信号３２を、スイッチング素子を通さずに直接、出力信号選択部２０に通して、フィードバック素子４４単体のスイッチングスピードを検出し、第２の出力信号補正部５９により、駆動信号のデューティのオフセット値を補正する。
【００３３】
さらに、電源電圧およびコンプレッサ温度を検出し、駆動信号の電圧補正値（例えば、電圧が低い場合はデューティ信号のオン時間を延ばすなど）、温度補正値（例えば、周囲温度が低い場合はデューティ信号のオン時間を延ばすなど）を、それぞれ電圧起動パターン補正部３８，温度起動パターン補正部３７によりそれぞれ補正する。
【００３４】
また、起動を一度失敗した場合は、さらに、失敗したときの最大回転数と目標回転数の差を算出し、回転数パターン補正部４２により（例えば、最大回転数が目標回転数より低い場合、デューティ信号のオン時間を延ばすなど）駆動信号を補正する。
【００３５】
起動を数回繰り返すと、その毎回の検出値（素子のスイッチングスピード、電源電圧、コンプレッサの温度、回転数）を検出値記憶部６０へ記憶させ、次回の起動時に直前の検出値と比較評価し、例えば直前状態の検出値に対して同一の記憶データが検出記憶部６０にある場合は、次回の起動はこの起動パターンで起動するようにする。
【００３６】
起動パターン判定部２７は、各起動補正部５８，５９，３７，３８，４２の出力を組み合わせて演算し（例えば、スイッチング素子のスイッチングスピード、電圧補正、温度補正、回転数の順に優先順位の重み付けをする）、各素子の起動補正信号を決定して、モータを確実、かつスムーズに起動する。
【００３７】
【発明の効果】
上記実施の形態から明らかなように、請求項１記載の発明によれば、スイッチング素子の相対的なスイッチングスピードの差に応じて駆動信号を補正し、各相電流の差を低減するもので、モータを小さな振動で、滑らかに起動することができる。
【００３８】
請求項２記載の発明によれば、スイッチング素子の絶対的なスピードの差に応じて各スイッチング素子に入力する駆動信号を補正し、モータの各相電流の大きさを等しくするもので、これによりＩＰＭの駆動最大トルクを向上させるとともに、内蔵されている過電流検出機能より制限されていた使用範囲を広げることができる。
【００３９】
請求項３記載の発明によれば、モータ駆動電源電圧を検出し、その電圧から最適な駆動信号を算出するもので、モータを確実に、滑らかに起動し、使用電源電圧範囲を広げることができる。
【００４０】
請求項４記載の発明によれば、コンプレッサの周囲温度またはコンプレッサ内部温度を検出し、その温度から最適な駆動信号を算出するもので、モータを確実に、滑らかに起動し、使用温度範囲を広げることができる。
【００４１】
請求項５記載の発明によれば、モータの再起動時において、前回失敗した最大回転数と目標回転数との差から、次回の再起動に最適なモータ駆動信号を算出し出力するもので、モータを確実に、滑らかに再起動することができる。
【００４２】
請求項６記載の発明によれば、前回成功した起動パターンを記憶するとともに、コンプレッサ運転停止後、いつもこの記憶された最適な駆動信号により起動するもので、モータを迅速に、確実に、滑らかに起動することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるエアコン電子制御装置の回路図
【図２】本発明の実施の形態におけるメイン制御部の内部構成を示す図
【図３】従来のエアコン電子制御装置の回路図
【図４】起動信号の概略図
【図５】スイッチング素子部の構成図
【符号の説明】
１〜４  低圧ＤＣ電源
５〜１０  スイッチング素子
１１  メイン制御部
１２  ＩＰＭ
１３  モー夕
１４  コンプレッサ
１５  回転数検出部
１９  第１の切替信号
２０  出力信号選択部
２１  スイッチング素子スピード検出部
２２  切替信号発生部
２３  高圧ＤＣ電源
２４  レギュレー夕
２５  高圧ＤＣ電源検出部
２６  コンプレッサ温度検出部
２７  再起動パターン判定部
２８  学習起動パターン判定部
２９，３０  切替部
３１  第２の切替信号
３２  駆動信号
３３  出力信号選択部の出力
３４  電源電圧検出信号
３５  温度検出信号
３６  駆動信号出力部
３７  温度起動パターン補正部
３８  電圧起動パターン補正部
３９  最大回転数記憶部
４０  目標回転数
４１  起動パターン記憶部
４２  回転数パターン補正部
４３  起動成功判定部
４４  フィードバック素子
４５  デューティ信号
４６  モータ回転数指示信号
４８  モータ回転数信号
４９  スイッチング制御回路
５１  スイッチング素子相対スピード信号
５２  フィードバック素子スイッチングスピード信号
５３  スイッチング素子絶対スピード信号
５６  スイッチング電源
５８  第１の出力信号補正部
５９  第２の出力信号補正部
６０  検出値記憶部
６１  起動直前検出部
【図１】
0003620780.tif 000002
【図２】
0003620780.tif 000003
【図３】
0003620780.tif 000004
【図４】
0003620780.tif 000005
【図５】
0003620780.tif 000006