(57)【要約】【課題】車両に搭載されたブロアモータのモータ電流に、モータリップル以外の装置リップルが重畳していても、モータリップルを正確かつ容易に検出する。【解決手段】ブロアモータ１２の電源入力ライン２０にのっている装置リップル３２とモータリップル３４の合成リップル３６を合成リップル検出器４２で検出するとともに、車両の電源供給ライン２８にのっている装置リップル３２を装置リップル検出器４４で検出し、合成リップル３６（Ｓｒ）から装置リップル３２（Ａｒ）を差し引いてモータリップル３４（Ｍｒ）を検出する構成としているので、ブロアモータ１２のモータ電流Ｉｍに、モータリップル３４以外の装置リップル３２が重畳していても、モータリップル３４を好適に検出できる。【選択図】図１
2008086104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブロアモータの回転数をモータリップルにより検出する車両用空気調和装置において、
車両の電源供給ラインと前記ブロアモータの電源入力ラインとの間に挿入され、前記電源入力ラインにのっている前記モータリップルの前記電源供給ラインへの伝導を遮断するモータリップル遮断フィルタと、
前記電源供給ラインにのっている装置リップルを検出する装置リップル検出器と、
前記ブロアモータの前記電源入力ラインにのっている前記装置リップルと前記モータリップルとの合成リップルを検出する合成リップル検出器と、
検出された前記合成リップルから、検出された前記装置リップルを差し引いて前記モータリップルを検出するモータリップル検出器と
を備えることを特徴とする車両用空気調和装置。
【請求項２】
請求項１記載の車両用空気調和装置において、
前記装置リップル検出器と前記合成リップル検出器は、それぞれ、周波数検出器を含み、前記モータリップル検出器は、前記各周波数検出器で検出された周波数差を前記モータリップルとする
ことを特徴とする車両用空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ブロアモータの回転数をモータ電流のリップル（モータリップルという。）により検出し、検出したモータリップルによる回転数が設定回転数と等しくなるように前記ブロアモータの回転数を制御する車両用空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＤＣモータの回転数に対応する前記ＤＣモータに流れるモータ電流のリップル（モータリップル）を検出するために、ＤＣモータに直列に接続された低抵抗器に発生するモータリップル電圧を電圧検出増幅器を含む電気回路（モータリップル抽出回路）により検出し、検出したモータリップルの周波数が設定回転数に一致するように前記ＤＣモータの回転数を制御するＤＣモータ回転数制御装置が提案されている（特許文献１）。
【０００３】
このＤＣモータ回転数制御装置は、モータリップルを電気的に検出しているため、光学的な回転数検出装置や機械的な回転数検出装置を必要としない。その結果、ＤＣモータ回転数制御装置の構成を小型、かつ簡単にでき、廉価なＤＣモータ回転数制御装置を実現できる。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２３７８７号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このＤＣモータ回転数制御装置で提案されたモータリップル抽出回路を、車載の車両用空気調和装置を構成するブロアモータに適用しようとすると、車載バッテリから電源が供給されるブロアモータに流れる電流には、ブロアモータのモータリップルの他、エンジン回転数のリップル（エンジンリップル）や、車載アクチュエータのリップル（アクチュエータリップル）等、モータリップル以外のリップル（装置リップルという。）が重畳していることから、モータリップルの周波数、すなわちブロアモータの回転数のみを正確に検出することができないという問題がある。
【０００６】
この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、モータ電流にモータリップル以外の装置リップルが重畳しているブロアモータのモータリップルを正確かつ容易に検出することを可能とする車両用空気調和装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る車両用空気調和装置は、ブロアモータの回転数をモータリップルにより検出する車両用空気調和装置において、車両の電源供給ラインと前記ブロアモータの電源入力ラインとの間に挿入され、前記電源入力ラインにのっている前記モータリップルの前記電源供給ラインへの伝導を遮断するモータリップル遮断フィルタと、前記電源供給ラインにのっている装置リップルを検出する装置リップル検出器と、前記電源入力ラインにのっている前記装置リップルと前記モータリップルとの合成リップルを検出する合成リップル検出器と、検出された前記合成リップルから、検出された前記装置リップルを差し引いて前記モータリップルを検出するモータリップル検出器とを備えることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、ブロアモータの電源入力ラインにのっている装置リップルとモータリップルの合成リップルから、前記ブロアモータに電気を供給する車両の電源供給ラインにのっている装置リップルを差し引いて前記モータリップルを検出する構成としているので、ブロアモータのモータ電流に、モータリップル以外の装置リップルが重畳していても、ブロアモータのモータリップルを正確かつ容易に検出することができる。
【０００９】
実際上、車載されるブロアモータの周波数範囲、換言すれば、ブロアモータのモータリップル周波数は、２００［Ｈｚ］〜１［ｋＨｚ］程度であり、しかも、モータリップルの波形は概ね正弦波的であることから、この程度の周波数及び波形を遮断するモータリップル遮断フィルタを構成することは容易であるが、車両の装置リップルは、上記周波数範囲の下限を下回る範囲から上記周波数範囲の上限をはるかに上回る範囲に渡っており、かつ波形も複雑であるので上記モータリップル遮断フィルタでは遮断されず、ブロアモータの電源入力ラインに装置リップルが重畳（混入）する。
【００１０】
なお、前記装置リップル検出器と前記合成リップル検出器は、それぞれ、周波数検出器を含み、前記モータリップル検出器は、前記各周波数検出器で検出された周波数差を前記モータリップルとすることができる。周波数検出器は、カウンタ又は周波数・電圧変換器（いわゆるｆｖ変換器）を利用することができる。カウンタ又はｆｖ変換器に入力される合成リップル及び装置リップルのパルス列を分周器で分周して低周波成分で周波数を計数するようにすることで、周波数検出器の構成が簡単かつ廉価になり、装置全体を低コストに構成できる。
【００１１】
また、合成リップル（装置リップル＋モータリップル）から装置リップルを差し引いてモータリップルを検出するモータリップル検出器は、装置リップルを同相成分として除去する差動増幅器を含んで構成することができる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、モータリップル以外の装置リップルが重畳しているブロアモータのモータ電流からモータリップルを正確かつ容易に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、この発明の一実施形態に係る車両用空気調和装置１０の構成を示している。
【００１５】
車両に搭載された車両用空気調和装置１０は、基本的には、モータ軸に固定されたブロアファン１１を回転させるブラシ付きＤＣモータであるブロアモータ１２と、ブロアモータ１２に流れるモータ電流Ｉｍのリップル成分であるモータリップル３４を検出するモータリップル検出部１４と、モータリップル検出部１４により検出されたモータリップルＭｒに基づいてブロアモータ１２の回転数を設定回転数に制御するマイクロコンピュータ１６とから構成される。
【００１６】
モータリップル検出部１４は、合成リップル検出器４２と装置リップル検出器４４と、モータリップル検出器４６とから構成されている。
【００１７】
ブロアモータ１２の電源負入力端子１９は、ブロアモータ１２を駆動するトランジスタ４０を通じて接地されている。トランジスタ４０は、マイクロコンピュータ１６により駆動制御される。
【００１８】
ブロアモータ１２の電源正入力端子１８は、太線で描いたブロアモータ１２の電源入力ライン２０の一端側に接続され、電源入力ライン２０の他端側は、モータリップル遮断フィルタ２２の電源出力端子２４に接続されている。モータリップル遮断フィルタ２２の電源入力端子２６には、太線で描いた車両の電源供給ライン２８の一端側に接続され、電源供給ライン２８の他端側は、車載電源３０に接続されている。車載電源３０は、車載バッテリである。
【００１９】
モータリップル遮断フィルタ２２及び電源入力ライン２０を通じてブロアモータ１２に電気を供給する車載電源３０の電源供給ライン２８は、車両用空気調和装置１０を構成するマイクロコンピュータ１６並びにモータリップル検出部１４等の電子装置の他、他の車内装置、例えば、エンジン系の燃料電子噴射装置、トランスミッション系、ブレーキ系、シャーシ系、ボディー系、ナビゲーションシステムを含むオーディオ・ビジュアル系等全ての系の電気・電子装置（電気式アクチュエータを含む）に電気を供給するために接続されている。そのため、電源供給ライン２８には、きわめて広い周波数範囲で周波数がランダムに変化しかつ複雑なパルス波形のリップル（装置リップル３２という。）がのっている。
【００２０】
これに対してブロアモータ１２の電源正入力端子１８から電源負入力端子１９に流れるモータ電流Ｉｍには、ブロアモータ１２の回転数に比例した周波数成分（リップル成分）を有する正弦波状のモータリップル３４がのっている。
【００２１】
図２Ａは、モータリップル遮断フィルタ２２に供給される電源電流Ｉｐにのっている（電源供給ライン２８にのっている）装置リップル３２の模式的な波形を示し、図２Ｂは、モータリップル３４の模式的な波形を示している。
【００２２】
図２Ｃは、電源入力ライン２０に流れるモータ電流Ｉｍに重畳している装置リップル３２とモータリップル３４が合成された合成リップル３６の模式的な波形を示している（３２＋３４→３６と表現している。）。
【００２３】
図３に模式的に規格化振幅（最大値を「１」に規格化している。）で示すように、モータリップル３４の周波数範囲（スペクトラム）ＢＷｍは、ブロアモータ１２の回転数で定まる２００［Ｈｚ］〜１［ｋＨｚ］程度の範囲にあるが、装置リップル３２の周波数範囲ＢＷｐは、低域周波数ｆｌｏｗが数１０［Ｈｚ］程度であり、高域周波数ｆｈｉｇｈは数ＭＨｚから数１０ＭＨｚ程度に渡る広範囲（スペクトラム）となっている。
【００２４】
この実施形態においては、電源供給ライン２８と電源入力ライン２０との間にモータリップル遮断フィルタ２２を挿入している。このモータリップル遮断フィルタ２２は、上記した２００［Ｈｚ］〜１［ｋＨｚ］程度の正弦波状のモータリップル３４を遮断するようにチューニングされた（Ｌ、Ｃ、Ｒの定数が選択された）受動素子からなる帯域遮断フィルタ（バンドエリミネイトフィルタ：ＢＥＦ）である。このモータリップル遮断フィルタ２２では、図１に示す電源入力ライン２０にのっているモータリップル３４の電源供給ライン２８側への伝導を遮断することができるが、ノイズ的な波形である電源供給ライン２８にのっている装置リップル３２の電源入力ライン２０側への伝導を遮断することができず、装置リップル３２のほとんどがモータリップル遮断フィルタ２２を通過してブロアモータ１２の電源入力ライン２０にのる（モータ電流Ｉｍにのる。）。
【００２５】
そして、電源供給ライン２８と電源入力ライン２０ともに有限長でありゼロインピーダンスではないので、モータリップル遮断フィルタ２２の電源入力端子２６には、有限なインピーダンス（いわゆるストレイインピーダンス）と装置リップル３２の電流による電圧降下としての装置リップル３２が微弱な信号電圧として現れ、電源出力端子２４には、同様にして装置リップル３２にモータリップル３４が合成された合成リップル３６が微弱な信号電圧として現れる。
【００２６】
そこで、合成リップル３６を検出するために、合成リップル検出器４２の入力端が電源入力ライン２０に結合点５２で接続され、その一方、装置リップル３２を検出するために、装置リップル検出器４４の入力端が電源供給ライン２８に結合点５０で接続される。
【００２７】
この場合、モータリップル３４のＳＮ比（信号雑音比）を高く検出するためには、ブロアモータ１２の電源正入力端子１８とモータリップル遮断フィルタ２２間を接続する電源入力ライン２０はできるだけ短い配線とし、かつ結合点５０、５２はできるだけモータリップル遮断フィルタ２２の電源入出力端子２６、２４の近くに接続し、さらに結合点５０、５２からモータリップル検出部１４の入力端までの配線はできるだけ短い配線とすることが好ましい。これらの配置構成をとるため、実際上、モータリップル遮断フィルタ２２とモータリップル検出部１４とは同一プリント配線基板上に配置されている。
【００２８】
合成リップル検出器４２は、直流除去回路６１、帯域通過フィルタ６２、増幅器６３、比較器６４及び周波数検出器６５の直列回路で構成されている。
【００２９】
装置リップル検出器４４も、同様に、直流除去回路７１、帯域通過フィルタ７２、増幅器７３、比較器７４及び周波数検出器７５の直列回路で構成されている。
【００３０】
図４は、合成リップル検出器４２と装置リップル検出器４４の回路構成を示している。合成リップル検出器４２と装置リップル検出器４４は、車載電源３０の電圧と基準電圧発生器８０で発生された基準電圧と接地電圧で動作する。
【００３１】
直流除去回路６１、７１は、カップリングコンデンサと演算増幅器の直列回路からなる微分回路の構成としているが、電流プローブに代替することができる。
【００３２】
帯域通過フィルタ６２、７２は、図３に示した低域周波数ｆｌｏｗ〜高域周波数ｆｈｉｇｈの帯域幅の信号、すなわちモータリップル３４の周波数成分を含む合成リップル３６の周波数成分を通過させるアクティブフィルタにより構成される。
【００３３】
増幅器６３、７３は、抽出されたリップル成分を増幅し、比較器６４、７４は、コンパレータであり、リップル成分をパルス列に変換する。
【００３４】
周波数検出器６５、７５は、カウンタ、又はｆｖ変換器＋ＡＤ変換器で構成される。
【００３５】
この場合、合成リップル検出器４２の周波数検出器６５の出力端子には、合成リップル３６の周波数出力（カウンタの出力）又は周波数に対応する電圧値出力（ＡＤ変換器の出力）が出力される。この出力を合成リップルＳｒという。
【００３６】
また、装置リップル検出器４４の周波数検出器７５の出力端子には、装置リップル３２の周波数出力（カウンタの出力）又は周波数に対応する電圧値出力（ＡＤ変換器の出力）が出力される。この出力を装置リップルＡｒという。
【００３７】
なお、比較器６４、７４と周波数検出器６５、７５との間には分周器を挿入し、周波数を低下させた合成リップルＳｒ又は装置リップルＡｒを取り扱うようにすることで、比較的に高価な周波数検出器６５、７５の仕様を緩やかにし、低コストに構成することができる。
【００３８】
合成リップル検出器４２の出力である合成リップルＳｒと装置リップル検出器４４の出力である装置リップルＡｒが供給されるモータリップル検出器４６は、合成リップルＳｒから装置リップルＡｒを差し引いて、残ったブロアモータ１２の回転周波数に比例したモータリップルＭｒ（Ｍｒ＝Ｓｒ−Ａｒ）を、マイクロコンピュータ１６に対して出力する。なお、実際上、モータリップル検出器４６は、マイクロコンピュータ１６が内部のＲＯＭに格納されているプログラムを実行することで達成されるマイクロコンピュータ１６の機能実現手段である。
【００３９】
マイクロコンピュータ１６は、モータリップルＭｒの周波数が、設定周波数となるようにトランジスタ４０を駆動する。
【００４０】
この場合、マイクロコンピュータ１６には、空調パネル１５と、各種のセンサ(車室内温度センサ、車外温度センサ、日射センサ等)１８が接続されている。
【００４１】
空調パネル１５には、周知のように、スイッチを押すたびに空調（エアコン）のオンオフが切り替わる空調（Ａ／Ｃ）スイッチや、スイッチを押すたびに吹き出し口が足元、上半身等に切り替わるモード（ＭＯＤＥ）切換スイッチや、スイッチを押すことで空調及びファン（ブロアファン１１）の作動を停止させるオフ（ＯＦＦ）スイッチや、スイッチを押すたびにオートエアコン制御モード（吹き出し口の切り替えとファンの風量が自動制御される。）とマニュアルエアコン制御モードが切り替わるオート（ＡＵＴＯ）スイッチや、スイッチを上下に操作することでブロアファン１１のスピードを切り替える風量設定スイッチや、ダイアルを時計方向又は反時計方向に回転して温度を設定する温度設定ダイアル等を備える操作部と、表示部とが設けられている。表示部は、操作部により設定操作された設定温度、設定風量、吹き出し口の切り替え位置等を表示する。
【００４２】
車両用空気調和装置１０のマイクロコンピュータ１６は、空調パネル１５の設定に従い、センサ１７の信号を参照し、ブロアモータ１２が設定回転数で回転するように、モータリップルＭｒをフィードバック信号としてトランジスタ４０をフィードバック制御駆動する。
【００４３】
以上説明したように、上述した実施形態によれば、ブロアモータ１２の回転数をモータリップル３４により検出する車両用空気調和装置１０において、車両の電源供給ライン２８とブロアモータ１２の電源入力ライン２０との間に挿入され、電源入力ライン２０にのっているモータリップル３４の電源供給ライン２８への伝導を遮断するモータリップル遮断フィルタ２２と、電源供給ライン２８にのっている装置リップル３２を検出する装置リップル検出器４４と、電源入力ライン２０にのっている装置リップル３２とモータリップル３４との合成リップル３６を検出する合成リップル検出器４２と、合成リップル検出器４２により合成リップル３６が周波数又は周波数に対応する電圧値とされた合成リップルＳｒから、装置リップル検出器４４により装置リップル３２が周波数又は周波数に対応する電圧値とされた装置リップルＡｒを差し引いてモータリップルＭｒを検出するモータリップル検出器４６とを備える。
【００４４】
この場合、ブロアモータ１２の電源入力ライン２０にのっている装置リップル３２とモータリップル３４の合成リップル３６（Ｓｒ）から車両の電源供給ライン２８にのっている装置リップル３２（Ａｒ）を差し引いてモータリップル３４（Ｍｒ）を検出する構成としているので、ブロアモータ１２のモータ電流Ｉｍに、モータリップル３４以外の装置リップル３２が重畳していても、ブロアモータ１２のモータリップル３４を正確かつ容易に検出することができる。
【００４５】
その結果、電源入力ライン２０にのっている（重畳している）装置リップル３２の影響を受けずに、モータリップル３４の周波数に対応するブロアモータ１２の回転数をモータリップルＭｒから正確に検出でき、マイクロコンピュータ１６により高精度に車両用空気調和装置１０を構成するブロアモータ１２の回転を制御することができる。
【００４６】
図５は、他の実施形態に係る車両用空気調和装置１０ａの構成を示している。この車両用空気調和装置１０ａでは、モータリップル遮断フィルタ２２と同一構成のモータリップル遮断フィルタ等価フィルタ（単に、等価フィルタという。）２２ａの電源入力端子２６側を電源供給ライン２８に並列的に接続し、モータリップル遮断フィルタ２２と等価フィルタ２２ａの電源出力端子２４側に、それぞれ直流除去回路６１、７１を接続して合成リップル３６と装置リップル３２を検出し、これらを差動増幅器８２に接続することで、差動増幅器８２により同相成分である装置リップル３２を除去する（３６−３２→３４）。
【００４７】
差動増幅器８２の出力に現れるモータリップル３４を比較器６４によりパルス列に変換し、周波数検出器６５で計数することあるいは電圧に変換することで、モータリップルＭｒを検出することができる。
【００４８】
この車両用空気調和装置１０ａは、直流除去回路６１により合成リップル検出器４２ａが形成され、等価フィルタ２２ａと直流除去回路７１により装置リップル検出器４４ａが形成され、差動増幅器８２と比較器６４と周波数検出器６５によりモータリップル検出器４６ａが形成され、これらによりモータリップル検出部１４ａが形成される。この車両用空気調和装置１０ａによれば、合成リップル検出器４２ａにより検出された合成リップル３６から装置リップル検出器４４ａにより検出された装置リップル３２をモータリップル検出器４６ａにより差し引くことでモータリップルＭｒが検出される。
【００４９】
なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】この発明の一実施形態に係る車両用空気調和装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２Ａは、装置リップルの模式的な波形図である。  図２Ｂは、モータリップルの模式的な波形図である。  図２Ｃは、合成リップルの模式的な波形図である。
【図３】モータリップルと装置リップルの周波数成分の範囲を示す周波数範囲特性図である。
【図４】合成リップル検出器及び装置リップル検出器の回路図である。
【図５】他の実施形態に係る車両用空気調和装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０、１０ａ…車両用空気調和装置      １２…ブロアモータ
１４、１４ａ…モータリップル検出部    ２０…電源入力ライン
２２…モータリップル遮断フィルタ      ２２ａ…等価フィルタ
２８…電源供給ライン                  ３２、Ａｒ…装置リップル
３４、Ｍｒ…モータリップル            ３６、Ｓｒ…合成リップル
４２、４２ａ…合成リップル検出器      ４４、４４ａ…装置リップル検出器
４６、４６ａ…モータリップル検出器
【図１】
2008086104.tif 000003
【図２】
2008086104.tif 000004
【図３】
2008086104.tif 000005
【図４】
2008086104.tif 000006
【図５】
2008086104.tif 000007