(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子の回転速度を信号のデューティ比で指定する回転指定信号に基づいて回転子を回転制御する回転子制御回路に電源を供給する電源回路において、
上記回転指定信号を入力する信号入力手段と、
上記回転子制御回路に駆動電源を供給する電源供給手段と、
回転指定信号が所定の期間以上、回転子を停止することを指定したときに、上記電源供給手段から上記回転子制御回路への電源供給を停止する制御をする制御手段と、
上記電源供給手段からの駆動電源が第１端子に供給され、第２端子に印加される電圧に応じて開閉動作をして第３端子から電源供給するスイッチング素子と、
上記スイッチング素子の上記第１端子に接続された第１の電源と、
上記スイッチング素子と並列接続された第２の電源及びコンデンサとを備え、
上記回転指定信号が所定レベルのときには上記第２の電源によりコンデンサに充電された電圧をスイッチング素子の上記第２端子で検知し、上記スイッチング素子を閉状態にして上記回転子制御回路への電源供給を停止するものであり、
上記コンデンサを、回転指定信号のデューティ比が小さく回転子の回転速度が当該回転子の動作範囲内で最低のときに、上記第２端子に印加する電圧を所定の遮断電圧以下となる容量としたことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
上記コンデンサは、上記回転子を停止することを指定した回転指定信号が入力された時刻から、上記回転子制御回路への電源供給を停止する時刻までの時間間隔を決定する容量を有することを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
上記スイッチング素子の第２端子に接続するフィルタ回路を設けたことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項４】
上記スイッチング素子は、Ｐチャンネルのトランジスタであることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータの回転数を指定する制御信号に従ってモータの駆動を制御する制御回路を駆動するための電源装置に関し、特にブラシレスモータを駆動するための制御回路に電源を供給する電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車などの空調装置における送風ファンの回転駆動用のモータとしては、永久磁石を回転子とし、電機子巻き線を固定子として、整流機構を磁極センサとスイッチング素子で置き換えたブラシレスモータが知られている。このブラシレスモータは、電源回路から駆動電源が供給されるとともに、ＩＣ（Integrated Circuit）化されたモータ制御回路により制御されて送風ファンを動作させる。
【０００３】
このようなブラシレスモータは、回転数を制御する回転指定信号がモータ制御回路に供給されて、モータ制御回路により発生した回転駆動信号により回転制御される。このようなモータ制御回路に電源を供給する電源回路を図６に示す。図６によれば、車両内のバッテリからバッテリ電源ＡＣＣが入力端子１０１、１０２に印加される。
【０００４】
従来の電源回路は、バッテリ電源ＡＣＣをコモンドチョークコイル１０３を介して、コモンドチョークコイル１０３の出力端に接続された端子から駆動電源ＡＣＣ１をブラシレスモータに供給する。また、この電源回路では、ダイオード１０４を介し、トランジスタ１０５をオン状態にして、モータ制御回路に駆動電源ＶＡＣＣを供給する。
【０００５】
このように、従来の電源回路では、送風ファンを駆動するに際して、車内のバッテリからのバッテリ電源ＡＣＣを得て、ブラシレスモータ及びモータ制御回路を駆動していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の電源回路では、回転数が「０」、すなわち送風ファンを停止することを示す回転数指定信号がモータ制御回路に供給されていて、モータ制御回路がブラシレスモータの回転数を「０」としている場合であっても、駆動電圧ＶＡＣＣをモータ制御回路に供給していた。すなわち、従来の電源回路では、ブラシレスモータの回転駆動を停止して送風ファンを停止しているのにも拘わらず、モータ制御回路への駆動電源ＶＡＣＣを供給しているため、無駄な電力を消費しており、電力使用が非効率的であった。
【０００７】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、モータの制御状態に応じて、バッテリ電源を効率的に使用することができる電源装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の課題を解決するために、回転子の回転速度を信号のデューティ比で指定する回転指定信号に基づいて回転子を回転制御する回転子制御回路に電源を供給する電源回路において、上記回転指定信号を入力する信号入力手段と、上記回転子制御回路に駆動電源を供給する電源供給手段と、回転指定信号が所定の期間以上、回転子を停止することを指定したときに、上記電源供給手段から上記回転子制御回路への電源供給を停止する制御をする制御手段と、上記電源供給手段からの駆動電源が第１端子に供給され、第２端子に印加される電圧に応じて開閉動作をして第３端子から電源供給するスイッチング素子と、上記スイッチング素子の上記第１端子に接続された第１の電源と、上記スイッチング素子と並列接続された第２の電源及びコンデンサとを備え、上記回転指定信号が所定レベルのときには上記第２の電源によりコンデンサに充電された電圧をスイッチング素子の上記第２端子で検知し、上記スイッチング素子を閉状態にして上記回転子制御回路への電源供給を停止するものであり、上記コンデンサを、回転指定信号のデューティ比が小さく回転子の回転速度が当該回転子の動作範囲内で最低のときに、上記第２端子に印加する電圧を所定の遮断電圧以下となる容量としたことを特徴とする。
【０００９】
このような電源装置では、回転指定信号に基づいて回転子制御回路への電源供給をする。
【００１０】
【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て説明する。
【００１１】
本発明は、例えば図１に示す空調装置に備えられる。
【００１２】
この空調装置は、モータ制御回路１１、モータ本体部１２、送風ファン１３、エバポレ１４、空調制御回路１５を含んで構成されている。
【００１３】
この空調装置では、操作者による指示を空調制御回路１５で入力すると、回転数を示す回転指示信号をモータ制御回路１１に供給し、モータ制御回路１１によりモータ本体部１２及び送風ファン１３を駆動制御する。
【００１４】
このような空調装置におけるモータ本体部１２は、車両用の空調に使用され、三相２極巻線のアウタロータ形のブラシレスモータである。このモータ本体部１２は、内周側のステータに回転磁界を生成する電子機コイルが三相に配置され、外側のロータに９０度間隔でメインマグネット（永久磁石）を備えたものである。
【００１５】
つぎに、空調装置の回路構成について図２を参照して説明する。
【００１６】
空調装置は、モータ制御回路１１を駆動するために駆動電圧、モータ本体部１２を駆動するための駆動電圧を供給する電源回路２１、センサマグネット２２、センサ信号検出回路２３を更に備える。
【００１７】
センサマグネット２２は、ロータの回転位置を示すために設けられ、ロータの回転中心に対し、Ｎ極とＳ極の対が２対均等角度に配置され、ロータと一体に回転するシャフトに取り付けられている。このセンサマグネット２２の周囲には、センサマグネット２２から発生する磁界の方向を検出する３つのホールＩＣ２４ａ〜２２ｃがステータの内周に１２０度間隔で均等配置されている。
【００１８】
センサ信号検出回路２３は、センサマグネット２２の磁界方向の変化による検出信号が各ホールＩＣから入力され、各検出信号を用いて反転信号を生成し、非反転信号とともに、６本の信号をセンサ信号としてモータ制御回路１１に供給する。
【００１９】
モータ制御回路１１は、センサ信号検出回路２３からのセンサ信号を参照してモータ本体部１２の回転数を算出し、算出した回転数と、回転指示信号（ＰＷＭ信号）で指示された回転数との比較をして、モータ本体部１２の回転数を制御する。
【００２０】
回転指示信号は、送風ファン１３の動作範囲内で送風ファン１３の回転数を指定する信号であり、そのデューティ（Ｄｕｔｙ）比が制御されて、回転数を指定する。すなわち、回転動作信号は、Ｈレベルの信号時間とＬレベルの信号時間の比率（Ｄｕｔｙ比）を変化させることで、送風ファン１３の回転数を指定する。回転指示信号は、デューティ比が変化されることで、例えば送風ファン１３の動作範囲の１０％の回転数〜９０％の回転数を指定する。回転指定信号は、送風ファン１３を高回転数で駆動させるときには高いデューティ比の信号となり、送風ファン１３を低回転数で駆動させるときには低いデューティ比の信号となる。
【００２１】
モータ制御回路１１は、センサ信号に基づいてＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１〜Ｑ６）をオンとオフの間で制御し、オンとなるＭＯＳＦＥＴの組み合わせて電子機コイル３１ａ〜３１ｆを流れる電流の方向を切り替える。
【００２２】
つぎに、電源回路２１の回路構成について図３を参照して説明する。
【００２３】
電源回路２１は、車両内のバッテリからバッテリ電源が供給されるバッテリ電源供給端子４１、コモンドチョークコイル４２を備える。この電源回路２１では、バッテリ電源供給端子４１によりバッテリ電源が供給された状態において、コモンドチョークコイル４２でフィルターをかけ、モータ電源端子４３からモータ電源をモータ本体部１２に供給する。
【００２４】
また、電源回路２１では、コモンドチョークコイル４２でフィルターされた電圧が供給されるダイオード４４、一方端がダイオード４４に直列接続されるとともに他方端が接地されるスイッチ部４５と、ダイオード４４とスイッチ部４５との間に設けられた第１の電源４６を備える。
【００２５】
スイッチ部４５は、スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ６１、ツェナーダイオード６２、ダイオード６３から構成され、第１の電源４６による電圧ＶＢＢ１がソース端子に供給されるとともに、ゲート端子に供給されるゲート電圧に応じてオンオフ制御されて、ドレイン端子によりモータ制御回路１１に電源供給をする。
【００２６】
ＭＯＳＦＥＴ６１は、電源回路２１からモータ制御回路１１に駆動電源を供給している状態において常に開状態となっており、ゲート遮断電圧を超える電圧がゲート端子に印加されることに応じて閉状態となる。このＭＯＳＦＥＴ６１は、ゲート端子に印加されるゲート電圧に応じ、モータ制御回路１１に対する電圧供給をオンとオフとの間で切り替えをする。具体的には、モータ本体部１２が停止状態で、送風ファン１３が停止しているときには、ＭＯＳＦＥＴ６１は、閉状態となるようにゲート端子にゲート電圧が印加され、送風ファン１３が回転しているときには開状態となるようにゲート端子にゲート電圧が印加される。
【００２７】
更に、電源回路２１は、スイッチ部４５の接地側に接続されたトランジスタ４７と、モータ制御回路電源供給端子４８とを備える。この電源回路２１では、トランジスタ４７を開状態にして、トランジスタ４７を介して、モータ制御回路１１に駆動電源を供給するモータ制御回路電源供給端子４８に電圧を与える。
【００２８】
更にまた、電源回路２１は、空調制御回路１５からの回転指示信号が入力され、電流の逆流を制限するためのダイオード４９、第２の電源５０、一方が第２の電源５０と接続された抵抗５１、一方がダイオード４９、抵抗５１及び抵抗５３と接続され他方が接地されたコンデンサ５２、一方がコンデンサ５２と接続され他方がコンデンサ５４及びスイッチ部４５と接続された抵抗５３、ゲート端子に印加されるゲート電圧に対するフィルタとして機能するコンデンサ５４を備える。この電源回路２１において、コンデンサ５２は例えば１μＦ、抵抗５１は１００ｋΩ、コンデンサ５４は０．１μＦ、抵抗５３は１０ｋΩとされる。
【００２９】
このような電源回路２１には、モータ本体部１２を回転させるためにモータ制御回路１１を動作させている状態において、図４（ａ）に示すような回転指示信号が入力される。ここで、回転指定信号は、オン時間Ｔｏｎと、信号周期Ｔとが調整されることで回転数を示し、
オン時間Ｔｏｎ／信号周期Ｔ
で表現されるデューティ比Ａにより回転数を指定する。すなわち、デューティ比Ａが１０％であるときにはモータ本体部１２の回転動作範囲における１０％の回転数で送風ファン１３を回転させることになる。
【００３０】
電源回路２１は、回転指示信号が開放電圧（Ｈレベル）であるとき、コンデンサ５２に第２の電源５０である電圧ＶＢＢ２により抵抗５１とコンデンサ５２で時定数をもって充電され、時刻ｔ１でＨレベルから端子浮き電圧（Ｌレベル）となったときコンデンサ５２，コンデンサ５４に充電された電圧が放電され、時刻ｔ２でＬレベルから再度Ｈレベルとなったとき再度コンデンサ５２に電圧が充電される。
【００３１】
この結果、図４（ｂ）に示すようにＭＯＳＦＥＴ６１のゲート端子には、ＭＯＳ動作電圧範囲内で、Ｈレベル時にはコンデンサ５２で充電された電圧が印加され、Ｌレベルでは端子浮き電圧に相当する電圧が印加される。
【００３２】
これにより、電源回路２１は、図４（ｃ）に示すように、モータ制御回路電源供給端子４８にモータ制御回路１１を駆動するための駆動電圧を供給する。
【００３３】
ここで、コンデンサ５２に充電されるときの時定数は、コンデンサ５２の容量と抵抗５１の抵抗の設定値により決定される。コンデンサ５２の容量は、回転指定信号のデューティ比が小さく送風ファン１３の回転数が動作範囲内で最低（例えば１０％）のときに、ゲート端子に印加する電圧をゲート遮断電圧以下とするように設計される。これにより、電源回路２１は、回転指示信号が送風ファン１３を回転させることを示す限りＭＯＳＦＥＴ６１を開状態とすることができる。また、電源回路２１においては、コンデンサ５４と抵抗５３の定数も、コンデンサ５２、抵抗５１と同様にゲート端子に印加する電圧がゲート遮断電圧以下とするように設定される。
【００３４】
一方、電源回路２１において、図５（ａ）に示すように回転指示信号が時刻ｔ１１以降において開放（Ｈレベル）であるとき、コンデンサ５２には、第２の電源５０である電圧ＶＢＢ２により充電され、コンデンサ５２の充電電圧が抵抗５１とコンデンサ５２で時定数をもって第２の電源５０の電圧ＶＢＢ２に近づいていく。これに応じ、ＭＯＳＦＥＴ６１のゲート端子に供給されるゲート電圧も電圧ＶＢＢ２に向かって上昇する。そして、図５（ｂ）に示すように所定時間が経過して時刻ｔ１２となってゲート電圧がゲート遮断電圧以上となってＭＯＳ動作停止範囲となると、図５（ｃ）に示すようにＭＯＳＦＥＴ６１が閉状態となり、モータ制御回路電源供給端子４８への電圧供給を遮断してモータ制御回路電源供給端子４８からモータ制御回路１１への駆動電圧供給を停止する。
【００３５】
このような電源回路２１では、送風ファン１３を駆動させているときにはバッテリ電源を使用してモータ制御回路１１を駆動し、送風ファン１３を停止させているときには回転指示信号に基づいてモータ制御回路１１への電源供給を停止することができ、送風ファン１３を停止させているときに電力を無駄に使用することが無く、送風ファン１３の停止時の電力利用効率を向上させることができる。
【００３６】
また、この電源回路２１では、例えばモータ本体部１２とバッテリとが直接接続されている車両に使用することにより、暗電流の発生を大幅に抑制することができ、バッテリが使用不可能になることを防止することができる。
【００３７】
更に、この電源回路２１では、一方がＭＯＳＦＥＴ６１のゲート端子と接続され、他方が接地されたコンデンサ５４を設けることにより、ＭＯＳＦＥＴ６１に印加する電圧にフィルタ効果をもたらすことができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明に係る電源装置によれば、回転指定信号によりモータ停止することを指定したときに、電源供給手段から回転子制御回路への電源供給を停止する制御をすることができるので、モータの制御状態に応じて、バッテリ電源を効率的に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した電源回路を備える空調装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明を適用した電源回路を備える空調装置の回路構成を示すブロック図である。
【図３】本発明を適用した電源回路の回路構成を示す回路図である。
【図４】本発明を適用した電源回路により電源供給をしているときの動作について説明する図である。
【図５】本発明を適用した電源回路により電源供給を停止しているときの動作について説明する図である。
【図６】従来の電源回路の回路構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１１  モータ制御回路
１２  モータ本体部
１３  送風ファン
２１  電源回路
４１  バッテリ電源供給端子
４３  モータ電源端子
４４  ダイオード
４５  スイッチ部
４６  第１の電源
４８  モータ制御回路電源供給端子
４９  ダイオード
５０  第２の電源
５１  抵抗
５２  コンデンサ
５３  抵抗
５４  コンデンサ
６１  ＭＯＳＦＥＴ
【図１】
0004011838.tif 000002
【図２】
0004011838.tif 000003
【図３】
0004011838.tif 000004
【図４】
0004011838.tif 000005
【図５】
0004011838.tif 000006
【図６】
0004011838.tif 000007