(57)【要約】【課題】  被駆動部材の駆動に伴う騒音を抑制しつつ、被駆動部材を駆動するモータを必要最低限の回転指令値で起動させることのできる駆動装置を提供する。【解決手段】  モータ（４０）の回転状態を検出するセンサ（４３）と、モータが過負荷状態である場合に、モータへの通電を禁止する保護回路（７１）と、モータの回転数を制御するための指令信号を出力するコントローラ（５０）と、を有する。コントローラは、保護回路がモータへの通電を禁止した場合には、センサによってモータの回転が検出されるまでの間、モータへの通電を許容させた状態で、モータの回転数が増加する方向に指令信号を段階的に変化させる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被駆動部材の動力を出力するモータを駆動する駆動装置であって、
前記モータの回転状態を検出するセンサと、
前記モータが過負荷状態である場合に、前記モータへの通電を禁止する保護回路と、
前記モータの回転数を制御するための指令信号を出力するコントローラと、を有し、
前記コントローラは、前記保護回路が前記モータへの通電を禁止した場合には、前記センサによって前記モータの回転が検出されるまでの間、前記モータへの通電を許容させた状態で、前記モータの回転数が増加する方向に前記指令信号を段階的に変化させることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記コントローラは、前記指令信号を所定量ずつ段階的に変化させることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記所定量は、前記コントローラが前記モータを起動する際に最初に出力した前記指令信号に相当する量であることを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記コントローラは、段階的に変化させる前記指令信号の変化量を異ならせることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記被駆動部材は、車両の室内に存在する空気を、前記車両に搭載された機器に供給させるためのファンであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の駆動装置。
【請求項６】
前記機器は、前記車両の走行に用いられる電力を出力する電源装置であることを特徴とする請求項５に記載の駆動装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の駆動装置を有することを特徴とする車両。
【請求項８】
被駆動部材の動力を出力するモータを駆動する駆動方法であって、
前記モータの回転状態を検出する検出ステップと、
前記モータが過負荷状態である場合に、前記モータへの通電を禁止する禁止ステップと、
前記モータの回転数を制御するための指令信号を出力する出力ステップと、を有し、
前記出力ステップにおいて、前記禁止ステップにより前記モータへの通電が禁止された場合には、前記検出ステップにより前記モータの回転が検出されるまでの間、前記モータへの通電を許容させた状態で、前記モータの回転数が増加する方向に前記指令信号を段階的に変化させることを特徴とする駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの出力を用いて被駆動部材を駆動する駆動装置であって、モータが過負荷状態であるときに、モータへの通電を禁止する機能を備えた駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータを駆動させるための信号（指令信号）を出力しているにもかかわらず、過負荷状態によってモータが回転していない場合には、保護回路によって、モータに過電流が流れるのを阻止するようにしている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一方、モータによって特定部材の駆動を開始させる場合において、特定部材の駆動による騒音を抑制するためには、より回転数の低い状態でモータを起動させる必要がある。ここで、モータの回転数を制御するための指令値（例えば、ＰＷＭ制御におけるデューティ比）が低すぎると、上述した保護回路によって、モータへの通電が遮断されてしまう。
【特許文献１】特開平１０−２３４１３０号公報（段落０００２、図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
保護回路によってモータへの通電が遮断されないようにするためには、モータに対する指令値を十分に高い値に設定しておけばよい。しかし、この場合には、モータによって特定部材の駆動を開始させるときに、特定部材の駆動による騒音が発生してしまう。しかも、指令値を高く設定しすぎることにより、モータの回転数が目標値を超えてしまう現象（オーバーシュート）が発生することもある。
【０００５】
一方、モータへの通電が遮断されない最小限の指令値を実験等によって予め特定しておき、この指令値を出力することも考えられる。しかしながら、モータやモータによって駆動される部材の個体差等によって、モータの駆動特性にバラツキが生じている場合には、特定の指令値を出力したとしても、モータが回転しないこともある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、被駆動部材の駆動に伴う騒音を抑制しつつ、被駆動部材を駆動するモータを必要最低限の指令信号で起動させることのできる駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願第１の発明は、被駆動部材の動力を出力するモータを駆動する駆動装置であって、モータの回転状態を検出するセンサと、モータが過負荷状態である場合に、モータへの通電を禁止する保護回路と、モータの回転数を制御するための指令信号を出力するコントローラと、を有する。そして、コントローラは、保護回路がモータへの通電を禁止した場合には、センサによってモータの回転が検出されるまでの間、モータへの通電を許容させた状態で、モータの回転数が増加する方向に指令信号を段階的に変化させる。
【０００８】
ここで、モータの回転が検出されるまでの間、指令信号を所定量ずつ段階的に変化させることができる。上記所定量としては、コントローラがモータを起動する際に最初に出力した指令信号に相当する量とすることができる。また、段階的に変化させる指令信号の変化量を異ならせることもできる。例えば、指令信号の変化量を減少させながら、指令信号を段階的に変化させることができる。
【０００９】
被駆動部材としては、車両の室内に存在する空気を、車両に搭載された機器に供給させるためのファンを用いることができる。そして、機器としては、車両の走行に用いられる電力を出力する電源装置を用いることができる。電源装置としては、複数の二次電池から構成される組電池を用いることができる。ここで、本願第１の発明である駆動装置は、車両に搭載することができる。
【００１０】
本願第２の発明は、被駆動部材の動力を出力するモータを駆動する駆動方法であって、モータの回転状態を検出する検出ステップと、モータが過負荷状態である場合に、モータへの通電を禁止する禁止ステップと、モータの回転数を制御するための指令信号を出力する出力ステップと、を有する。ここで、出力ステップにおいて、禁止ステップによりモータへの通電が禁止された場合には、検出ステップによりモータの回転が検出されるまでの間、モータへの通電を許容させた状態で、モータの回転数が増加する方向に指令信号を段階的に変化させる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、保護回路によってモータへの通電が禁止された場合に、モータの回転が検出されるまでの間、モータの回転数が増加する方向に指令信号を段階的に変化させている。すなわち、モータの回転数が増加する方向に指令信号を徐々に変化させることにより、モータを起動させるようにしている。
【００１２】
これにより、必要最低限の指令信号でモータを起動させることができ、モータによる被駆動部材の過度の駆動を抑制することができる。そして、被駆動部材の駆動に伴う騒音を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１４】
本発明の実施例１である駆動装置について、図面を用いながら説明する。ここで、本実施例の駆動装置は、ファンの駆動源であるモータの駆動を制御するものである。ファンは、車両に搭載された電池パック（電源装置）に対して、温度調節に用いられる空気（熱交換媒体）を供給するために用いられる。
【００１５】
まず、図１を用いて、車両に搭載された電池パックの温度調節機構について説明する。ここで、電池パックは、車両の走行に用いられるエネルギを出力したり、車両の制動時に発生するエネルギを蓄えたりする。この車両としては、ハイブリッド自動車や電気自動車がある。ハイブリッド自動車とは、電池パックの他に、車両の走行に用いられるエネルギを出力する内燃機関や燃料電池といった他の動力源を備えた車である。また、電気自動車は、電池パックの出力だけを用いて走行する車である。
【００１６】
電池パック１０は、ケース１１と、ケース１１の内部に収容された組電池１２とを有している。ここで、組電池１２は、複数の単電池が電気的に直列に接続されることによって構成されている。複数の単電池は、例えば、バスバーによって電気的に接続することができる。
【００１７】
単電池としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。なお、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタを用いることもできる。また、単電池は、いかなる構成であってもよく、円筒型又は角型の構成とすることができる。
【００１８】
ケース１１の互いに向かい合う２つ面１１ａ，１１ｂのうち、一方の面１１ａには、吸気ダクト２１が接続されている。また、他方の面１１ｂには、排気ダクト２２が接続されている。吸気ダクト２１の一端に設けられた開口部（不図示）は、車両の室内に面しており、車両の室内に存在する空気が吸気ダクト２１に取り込まれるようになっている。ここで、車両の室内としては、乗員が乗車する空間や、荷物等を収容するためのラゲージルームが挙げられる。そして、車種によっては、上記空間及びラゲージルームがつながっているものもあるし、上記空間及びラゲージルームが仕切られているものもある。
【００１９】
吸気ダクト２１には、ファン３０が設けられている。ファン３０は、後述するようにモータからの駆動力を受けることによって、動作するようになっている。ファン３０を駆動することにより、車両の室内に存在する空気が、吸気ダクト２１に取り込まれることになる。
【００２０】
ここで、図１の点線で示す矢印は、ファン３０の駆動に伴って発生する空気の流れを示している。図１に示すように、吸気ダクト２１から吸気された空気は、組電池１２に到達するようになっている。そして、組電池１２を通過した空気は、排気ダクト２２を介して車両の外部に排出されるようになっている。
【００２１】
このように、車両の室内の空気を、組電池１２に供給することにより、組電池１２の温度を調節することができる。具体的には、組電池１２が充放電等によって発熱した場合には、車両の室内に存在する空気を用いて、組電池１２を冷却することができる。また、組電池１２が環境温度によって冷却された場合には、車両の室内に存在する空気を用いて、組電池１２を温めることができる。このように、組電池１２の温度を調節することにより、組電池１２（単電池）を所定の温度範囲内で使用することができ、電池特性が低下してしまうのを抑制することができる。
【００２２】
図１に示す構成では、ケース１１の互いに向かい合う２つの面１１ａ，１１ｂに、吸気ダクト２１及び排気ダクト２２をそれぞれ接続しているが、これに限るものではない。すなわち、ケース１１の１つの面に、吸気ダクト２１及び排気ダクト２２を接続することもできる。この場合には、吸気ダクト２１を介してケース１１内に進入した空気は、ケース１１内を往復することにより、排気ダクト２２に導かれることになる。
【００２３】
また、図１に示す構成では、吸気ダクト２１にファン３０を設けているが、排気ダクト２２にファン３０を設けることもできる。この構成であっても、図１の点線で示す矢印のように、空気を流動させることができる。
【００２４】
一方、吸気ダクト２１が車両の室内に接続されている構成では、ファン３０の駆動音が吸気ダクト２１を介して車両の室内に到達してしまうことがある。この場合には、ファン３０の駆動音が車両の室内に存在する乗員に到達してしまい、乗員に不快感を与えてしまうおそれがある。したがって、ファン３０の駆動量を抑えれば、ファン３０の駆動に伴う騒音を抑制することができる。
【００２５】
なお、本実施例では、車両の室内に存在する空気を、組電池１２に供給するようにしているが、これに限るものではない。すなわち、組電池１２とは異なる電子機器に対して、車両の室内の空気を供給させることもできる。この電子機器としては、例えば、組電池１２に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータがある。
【００２６】
次に、ファン３０を駆動するための回路構成について、図２を用いて説明する。
【００２７】
モータ４０は、動力伝達機構（不図示）を介してファン３０に接続されている。これにより、モータ４０の駆動力がファン３０に伝達され、ファン３０が駆動する。モータ４０は、複数の着磁が施されたマグネットロータ４１と、３つのコイル４２（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）とを有している。ここで、３つのコイル４２の結線パターンは、デルタ（Δ）結線となっているが、スター結線であってもよい。また、本実施例では、モータ４０として、ブラシレスＤＣモータを用いているが、他の構造のモータを用いることもできる。
【００２８】
３つの磁気検知センサ４３は、マグネットロータ４１の位置を検出し、この検出結果をコントローラ５０に出力する。磁気検知センサ４３としては、例えば、ホール素子を用いることができる。また、３つのコイル４２には、これらのコイル４２への通電を許容して位相を切り換えるためのスイッチ素子６０が接続されている。スイッチ素子６０としては、例えば、ＭＯＳＦＥＴを用いることができる。
【００２９】
コントローラ５０は、駆動回路７０に対して、モータ４０の回転指令値を出力する。この回転指令値は、磁気検知センサ４３の出力に基づいて決定される。駆動回路７０は、コントローラ５０から出力された回転指令値に基づいて、スイッチ素子６０のオン／オフを切り換えることにより、所定のコイル４２への通電を許可する。これにより、モータ４０（マグネットロータ４１）は、回転指令値に応じた回転数で回転することができる。ここで、ＰＷＭ（pulse wide modulation）制御においては、回転指令値としてのデューティ比を変化させることにより、モータ４０の回転数を制御することができる。
【００３０】
また、コントローラ５０は、メモリ５０ａを有している。メモリ５０ａは、後述するように、モータ４０の回転指令値を記憶するために用いられる。ここで、本実施例では、メモリ５０ａを、コントローラ５０に内蔵されたメモリとしているが、外付けのメモリであってもよい。
【００３１】
一方、駆動回路７０には、モータ４０が過負荷状態であるときに、モータ４０（コイル４２）への通電を禁止する保護回路７１が設けられている。保護回路７１は、モータ４０が過負荷状態によってロックされたときに、スイッチ素子をオフにすることにより、モータ４０（コイル４２）に過電流が流れるのを阻止する。具体的には、モータ４０に流れる電流を検知するための抵抗によって電流を電圧に変換し、この電圧を比較器で基準電圧と比較する。そして、変換された電圧が基準電圧以上となったときに、スイッチ素子をオフにすることにより、モータ４０に流れる電流を阻止する。
【００３２】
次に、ファン３０の駆動を開始させるときの、モータ４０の制御について、図３及び図４を用いて説明する。ここで、図３は、モータ４０を起動させるときの制御を示すフローチャートであり、図４は、駆動回路７０に入力する回転指令値と、モータ４０の実際の回転数との関係を示すタイミングチャートである。図３に示す制御は、コントローラ５０によって行われる。
【００３３】
ステップＳ１０１において、コントローラ５０は、駆動回路７０に対してモータ４０の駆動を開始させるための回転指令値を出力する。ここでの回転指令値は、モータ４０を低回転数で駆動させるための値であり、適宜設定することができる。例えば、ファン３０の駆動音が騒音として認識されない範囲内において、回転指令値を設定することができる。本実施例では、図４に示すように、回転指令値として、デューティ比が５％となるように設定している。
【００３４】
ステップＳ１０２において、コントローラ５０は、磁気検知センサ４３の出力に基づいて、モータ４０が回転しているか否かを判別する。言い換えれば、コントローラ５０は、モータ４０の回転数が０よりも大きいか否かを判別する。ここで、モータ４０が回転していれば、本処理を終了し、モータ４０が回転していなければ、ステップＳ１０３に進む。
【００３５】
ステップＳ１０３では、保護回路７１によってモータ４０への通電が禁止される。すなわち、駆動回路７０に対して回転指令値を出力しているにもかかわらず、モータ４０が回転していないため、保護回路７１は、モータ４０が過負荷状態によってロックされていると判断する。そして、保護回路７１は、上述したように、スイッチ素子をオフにすることにより、モータ４０への通電を禁止する。これにより、モータ４０に過電流が流れるのを阻止することができる。ここで、保護回路７１は、コントローラ５０に対して、モータ４０が異常状態にあることを示す信号を出力する。これにより、コントローラ５０は、保護回路７１によって、モータ４０への通電が禁止されたことを認識する。
【００３６】
ステップＳ１０４において、コントローラ５０は、回転指令値を変更するとともに、変更した回転指令値をメモリ５０ａに記憶する。すなわち、コントローラ５０は、ステップＳ１０１で出力した回転指令値に対応した回転数よりも高い回転数となる回転指令値に変更する。本実施例では、図４に示すように、回転指令値としてのデューティ比を、５％から１０％に変更するようにしている。言い換えれば、デューティ比を初期値に対して５％だけ高くしている。
【００３７】
ステップＳ１０５において、コントローラ５０は、駆動回路７０に出力する回転指令値をリセットする。すなわち、回転指令値としてのデューティ比を０％に設定する。これにより、保護回路７１によるモータ４０への通電禁止は解除されることになる。なお、デューティ比を０％に設定する代わりに、保護回路７１に対して、モータ４０への通電禁止を解除させるためのリセット信号を出力してもよい。
【００３８】
ステップＳ１０６において、コントローラ５０は、ステップＳ１０４でメモリ５０ａに記憶された回転指令値を駆動回路７０に出力する。この後は、ステップＳ１０２の処理に進む。すなわち、変更後の回転指令値を駆動回路７０に出力した状態において、モータ４０が回転しているか否かを判別する。そして、モータ４０が回転していれば本処理を終了し、モータ４０が回転していなければ、ステップＳ１０３に進んで、上述した処理を再度行う。この場合には、回転指令値としてのデューティ比を更に高くすることになる。
【００３９】
ここで、本実施例では、ステップＳ１０４において、変更した回転指令値をメモリ５０ａに記憶した後に、ステップＳ１０５において、回転指令値をリセットしているが、これに限るものではない。すなわち、保護回路７１によってモータ４０への通電が禁止された後に、回転指令値をリセットしてから、初期値に対して変更された回転指令値を駆動回路７０に出力するようにしてもよい。
【００４０】
図４に示す例では、回転指令値としてのデューティ比を３回だけ変更しており、デューティ比を２０％に設定したときに、モータ４０が回転し始めた場合を示している。デューティ比が２０％でモータ４０が回転し始めると、モータ４０の回転数は、デューティ比２０％に対応した回転数まで上昇することになる。
【００４１】
ここでは、デューティ比を、初期値の５％に対して、１０％、１５％、２０％と段階的に高くしている。そして、デューティ比の変化量は、一定値とし、初期値（５％）と等しくしている。なお、デューティ比の変化量は、適宜設定することができる。
【００４２】
ここで、図４に示す例では、デューティ比の変化量を一定（５％）としているが、これに限るものではない。すなわち、デューティ比の変化量を異ならせることもできる。例えば、デューティ比を変更する度に、デューティ比の変化量を小さくしたり、大きくしたりすることができる。
【００４３】
図３に示す処理を終了した後は、ファン３０の駆動条件に応じて、モータ４０の駆動を制御することになる。例えば、組電池１２への空気の供給量を増加させる場合には、駆動回路７０に対する回転指令値（デューティ比）を増加させることができる。また、組電池１２への空気の供給量を減らす場合には、駆動回路７０に対する回転指令値（デューティ比）を低下させることができる。
【００４４】
本実施例によれば、保護回路７１によってモータ４０への通電が禁止された場合において、回転指令値を段階的に変化させることによってモータ４０を起動させているため、モータ４０を必要最低限又はこれに近い回転指令値で回転させることができる。言い換えれば、モータ４０を起動させることができる回転指令値の範囲のうち、下限値又は下限値に近い回転指令値でモータ４０を起動させることができる。これにより、モータ４０の回転に伴うファン３０の駆動音（騒音）を低減させることができる。また、できるだけ低回転数の値でモータ４０を起動させることができるため、オーバーシュートの現象が発生するのを抑制することができる。
【００４５】
また、モータ４０やファン３０の個体差によってモータ４０の駆動特性にバラツキが生じている場合でも、本実施例の制御を行うことにより、モータ４０の実際の駆動特性に応じて、必要最低限又はこれに近い回転指令値でモータ４０を回転させることができる。
【００４６】
なお、本実施例では、モータ４０によってファン３０を駆動する場合について説明したが、モータ４０によって他の部材（被駆動部材）を駆動する場合にも、本発明を適用することができる。すなわち、被駆動部材の駆動音（騒音）を考慮して、被駆動部材をできるだけ小さな駆動量で駆動させ始めることが好ましい場合において、本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】電池パックの温度調節機構を示す概略図である。
【図２】モータを駆動するための回路構成を示す図である。
【図３】モータの駆動制御を示すフローチャートである。
【図４】モータに対する回転指令値と、モータの実際の回転数との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０：電池パック
１２：組電池
２１：吸気ダクト
２２：排気ダクト
３０：ファン
４０：モータ
７０：駆動回路
７１：保護回路
【図１】
2009261175.tif 000003
【図２】
2009261175.tif 000004
【図３】
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【図４】
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