JP3801015B2

JP3801015B2 - Overload protection device for motor drive system

Info

Publication number: JP3801015B2
Application number: JP2001332675A
Authority: JP
Inventors: 武利佐藤; 寛典山田; 賢伸下田; 敏行森本
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-10-30
Filing date: 2001-10-30
Publication date: 2006-07-26
Anticipated expiration: 2021-10-30
Also published as: JP2003143750A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータを駆動するシステムにおいて、モータが過負荷状態となったことを検出して保護を行う過負荷保護装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、車両において用いられる、送風用ファンを回転させるモータの駆動システムの電気的構成を示している。この図７において、ファンモータ駆動システム１は、送風ファン２を回転させるブラシレスモータ３と、基板上に形成されブラシレスモータ３を制御する駆動装置４が、図示しないケーシングに収納された状態に構成されている。送風ファン２は、車両用エアコンの冷却風を車室内に送風するものであって、上記ファンモータ駆動システム１、送風ファン２は、エアコンユニット内に配置されている。
【０００３】
この駆動装置４の電源端子＋Ｂは、車両に搭載されたバッテリ７の正側端子にリレー又はスイッチ８を介して接続されており、グランド端子Ｅは、バッテリ７の負側端子（アース端子）に接続されている（ボデーアース端子にも接続されている）。また、駆動装置４の信号入力端子ＳＩには、エアコンＥＣＵ９から、ブラシレスモータ３（つまり送風ファン２）の回転速度を指令する制御信号Ｓａが入力されるようになっている。
【０００４】
上記ブラシレスモータ３は、例えば三相６極構造をなし、Δ結線された巻線３ｕ、３ｖ、３ｗが巻回されてなるステータ（図示せず）と、永久磁石（ホール素子１０による位置検出用にプラスチックマグネットが配置されている）が配設されてなるロータ３ｒとから構成されている（図７では２極構造として示している）。そして、そのロータ３ｒの回転軸には送風ファン２が取り付けられている。巻線３ｕ、３ｖ、３ｗの各端子は、それぞれ駆動装置４の出力端子４ｕ、４ｖ、４ｗに接続されている。
【０００５】
また、上記ケーシング内において、ロータ３ｒは駆動装置４が形成される基板上面側に配設されており、その基板上にはロータ３ｒの磁極位置を検出するためのホール素子１０が取り付けられている。駆動装置４は、ホール素子１０に加え、インバータ回路１１、定電圧回路１２および制御用にカスタム化されたワンチップのＩＣ１３、温度センサ３６などで構成されている。
【０００６】
インバータ回路１１は、Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴ１６〜１８，Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ１９〜２１と還流ダイオード２２〜２７とが正側電源線１４と負側電源線１５との間に三相ブリッジ接続された電圧型インバータ回路の構成を有している。尚、還流ダイオード２２〜２７は、それぞれＦＥＴ１６〜２１の各素子内に内蔵されている。ここで、ＦＥＴ１６〜１８と還流ダイオード２２〜２４とが上アームを構成し、ＦＥＴ１９〜２１と還流ダイオード２５〜２７とが下アームを構成している。インバータ回路１１におけるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各出力端子１１ｕ，１１ｖ，１１ｗは、それぞれ上記出力端子４ｕ、４ｖ、４ｗに接続されている。
【０００７】
ＩＣ１３は、入力信号処理部２８，回転数設定部２９，通電パターン生成部３０，ロック保護部３１，電流制限部３２，温度保護部３３，駆動制御部３４などで構成されている。また、定電圧回路１２は、バッテリ７の電圧から制御用電源を生成してＩＣ１３に供給するようになっている。
【０００８】
入力信号処理部２８は、エアコンＥＣＵ９よりＰＷＭ信号として出力されるモータ３の駆動制御信号をバッファリングして回転数設定部２９に出力する。回転点数設定部２９は、駆動制御信号を直流電圧信号に変換し、ホール素子１０より出力されるロータ３ｒの位置検出信号に基づいて回転数設定信号を駆動制御部３４に出力する。通電パターン生成部３０は、ホール素子１０より出力される位置検出信号に基づいて通電パターン信号を生成して駆動制御部３４に出力する。
【０００９】
ロック保護部３１は、ホール素子１０より出力される位置検出信号に基づいてロータ３ｒの回転が外的要因によって停止したロック状態を検出すると、通電パターン生成部３０に停止信号を出力して通電パターン信号の出力を停止させるようになっている。電流制限部３２は、負側電源線１５に配置された検流抵抗３５の端子電圧に基づいて過剰な電流が流れていることを検出すると、駆動制御部３４に停止信号を出力してモータ３の駆動を停止させるようになっている。
【００１０】
また、温度センサ３６は、チップサーミスタをＦＥＴ１６〜２１の近傍に配置してこれらの温度を検出するものである。そして、温度保護部３３は、温度センサ３６によってＦＥＴ１６〜２１の温度が過度に上昇したことを検出すると、通電パターン生成部３０に停止信号を出力して通電パターン信号の出力を停止させるようになっている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、斯様な保護形態では、モータ３がロックするまでに至らず、また、過電流（検出レベルは、定常状態の電流レベルに対して、かなり大きめに設定されている）も検出されないような過負荷状態については保護ができない場合が考えられる。例えば、何らかの異物を送風ファン２とケースとの間に巻き込んだ状態でモータ３が回転し続けたり、メインテナンス時においてモータ３の回転状態を確認するためケースの一部を開放するなどして通風抵抗が変化した状態のまま回転を継続させると、電流が増加しモータ３の巻線３ｕ〜３ｗの温度が上昇し、その発熱が問題となる場合がある。
【００１２】
また、一般の乗用車などではバッテリ７の電源電圧は通常１２Ｖ程度であるが、乗合自動車（バス）などでは２４Ｖ程度の電圧を有するバッテリ７が使用されている。バッテリ７の電圧が高くなる場合は、モータ３においては、流れる電流量を抑制するため巻線３ｕ〜３ｗの径を細くしてその抵抗値が高くなるように設定している。
【００１３】
巻線３ｕ〜３ｗの抵抗値が高くなると、流れる電流量が僅かに増加した場合の発熱量の上昇度合いは大きくなる。その一方で、駆動装置４側では、バッテリ７の電圧が高くなったことで定常状態における電流量は少なくなり、回路部全体の発熱量は低下する傾向を示す。従って、温度センサ３６によりＦＥＴ１６〜２１の温度を検出してもモータ３の巻線３ｕ〜３ｗの温度との相関性が低く、適切な温度検出を行うことが困難となるという問題があった。
【００１４】
加えて、車体が大きい乗合自動車においては、エアコン用の送風ファン２を複数配置して使用することになる。その場合、複数の送風ファン２は１つの筐体の中に送風経路用のダクトなどと共に配置されて使用される場合が多い。斯様な配置形態においては、例えば、メンテナンスを行う場合などに、作業者が各送風ファンが回転しているかどうかを確認するには、筐体に設けられている扉を開いて目視により確認しなければならない。その時、各送風ファン２にとっては送風抵抗が一時的に軽減されるため、モータ３の回転数が通常の運転状態よりも下降しようとするが、回転数制御により通電を多くするために巻線３ｕ〜３ｗに流れる電流量が増加して巻線の温度は上昇するので、上述したような発熱に伴う問題が発生し易くなる。
【００１５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、過負荷状態の発生に伴ってモータの巻線温度が上昇したことを適切に検出し、保護を行うことができるモータ駆動システムの過負荷保護装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のモータ駆動システムの過負荷保護装置によれば、モータに対する駆動用電源の供給経路に配置された検流抵抗の温度を温度検出手段によって検出する。即ち、駆動用電源の供給経路に配置された検流抵抗には、モータの巻線に流れる電流に比例した電流が流れるので、その検流抵抗の温度は巻線の温度との相関性が高い。そして、信号レベル低下手段は、検出した検流抵抗の温度が所定温度に達した場合には、制御指令出力部が駆動制御部に対して出力する指令信号のレベルを低下させる。すると、送風ファンを回転させるモータの回転数は低下するので、巻線に流れる電流量を抑制することができる。従って、モータがロックしない場合等における過負荷状態の発生を検流抵抗の温度上昇に基づき検出して、モータの巻線及びその周辺回路の保護を適切に行うことができる。
そして、温度検出手段と検流抵抗とを予め一体の部品として構成し、その部品を、駆動回路が形成されている回路基板に半田付けによって搭載する。即ち、温度検出手段によって検流抵抗の温度をより正確に検出するためには、両者を密着させるような形態で配置することが望ましい。従って、両者を予め一体の部品として構成すれば、上記形態を容易になすことが可能となり、検流抵抗の温度検出精度を向上させることができる。
また、検流抵抗を僅かに抵抗分を有する導体で構成し、その導体を、温度検出手段に接触する部分の断面積が比較的小さく、回路基板に半田付けされる部分の断面積が比較的大きくなるように形成する。
即ち、検流抵抗において温度検出が行われる部位については、導体の断面積を小さくすることで当該部位の抵抗が高くなるようにすれば、検流抵抗を流れる電流量が変化することに伴う温度変化が大きくなるので、温度検出手段による温度検出を容易に行うことができる。また、回路基板に半田付けされる部分の導体断面積を大きくすれば、検流抵抗を流れる電流量が上昇した場合の温度上昇度合いを抑制することができる。加えて、放熱効率も高くなるので、発熱によって半田付け箇所に熱的ストレスを与えることを防止できる。
更に、検流抵抗を、温度検出手段に接触する部分が当該温度検出手段の外形に沿う形状で構成する。斯様に構成すれば、検流抵抗と温度検出手段とが接触する面積を増加させることができるので、検流抵抗の温度検出を一層高い精度で行うことができるようになる。
【００１７】
請求項２記載のモータ駆動システムの過負荷保護装置によれば、信号レベル低下手段は、指令信号のレベルを低下させた後に、検流抵抗の温度が所定温度を基準として一定の温度差をもって低下したことを検出すると、指令信号のレベルを元の状態に復帰させる。即ち、信号レベル低下手段の作用により指令信号のレベルが低下することで、モータの巻線の温度がある程度低下したものと推定できる場合に指令信号レベルを元の状態に復帰させれば、モータの駆動を継続して行うことができる。
【００１８】
請求項３記載のモータ駆動システムの過負荷保護装置によれば、信号出力停止手段は、温度検出手段によって検出される検流抵抗の温度が上限温度に達した場合には指令信号の出力を停止させる。即ち、信号レベル低下手段の作用によって指令信号のレベルを低下させても、検流抵抗、即ちモータの巻線の温度が更に上昇する場合には、指令信号の出力を停止させることでモータの回転を停止させ、モータの巻線等の保護を確実に行うことができる。
【００１９】
請求項４記載のモータ駆動システムの過負荷保護装置によれば、信号出力停止手段は、指令信号の出力を停止させた後に、検流抵抗の温度が上限温度を基準として一定の温度差をもって低下したことを検出すると、指令信号のレベルを元の状態に復帰させる。言い換えれば、検流抵抗の温度が前記一定の温度差をもって低下しない限りは、指令信号のレベルを元の状態に復帰させないようにする。
【００２０】
即ち、モータの巻線の温度が上限温度まで達するような場合には、モータの駆動系に重大な不具合が発生していることが想定される。従って、検出温度が僅かに低下しただけでは指令信号のレベルを元の状態に復帰させないようにしてモータの運転を実質的に停止させ、作業者が駆動系のチェックを行えるようにすることができる。この場合、請求項４における「一定の温度差」は、請求項２における温度差よりも大きくなるように設定することは言うまでも無い。
【００２１】
請求項５または６記載のモータ駆動システムの過負荷保護装置によれば、請求項１または２のように信号レベル低下手段を有しない構成においても、信号出力停止手段を請求項３または４と同様に作用させることができる。尚、この場合の上限温度は、請求項１または２における所定温度に捉われずに設定して良い。また、請求項６における「一定の温度差」は、必ずしも請求項２における温度差よりも大きくなるように設定する必要は無く、信号出力停止手段のみを有する構成において最適となる温度差に設定すれば良い。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例について図１乃至図６を参照して説明する。尚、図７と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。図１は、モータ駆動システム４１の電気的構成を示すものである。駆動システム４１は、駆動システム１におけるＩＣ１３をＩＣ４２に置き換えており、そのＩＣ４２の外部には、２組の温度検出回路４３Ａ（信号レベル低下手段），４３Ｂ（信号出力停止手段）が配置されている。
【００２７】
また、検流抵抗３５に代わる検流抵抗４４と、その温度を検出するサーミスタ（温度検出手段）４５が配置されている。尚、これらは、ロック保護部３１，電流制限部３２，温度保護部３３などの保護手段に代わるものとして配置されている。
【００２８】
ＩＣ４２は、入力信号処理部２８及び駆動制御部３４を有しており、図１では、入力信号処理部２８を具体回路によって図示している。また、回転数設定部２９及び通電パターン生成部３０をも備えているが図示を省略している。入力信号処理部２８は、エアコンＥＣＵ（制御指令出力部）９からの駆動制御信号（指令信号）Ｓａを抵抗４６を介して受けると簡単な信号処理を行い、処理した信号を回転数設定部２９に伝達するようになっている。
【００２９】
エアコンＥＣＵ９は、駆動制御信号ＳａをＰＷＭ形式の信号で出力し、その信号パルスのデューティによってモータ３の回転数を制御する。入力信号処理部２８は、信号レベル変換部２８ａ，第１積分回路２８ｂ及び第２積分回路２８ｃによって構成されている。
【００３０】
信号レベル変換部２８ａは、コンパレータ４７及びＮＰＮ型のトランジスタ４８を中心として構成されている。コンパレータ４７の出力端子は、トランジスタ４８のベースに接続されており、コンパレータ４７は、非反転入力端子において抵抗４９を介して受けた駆動制御信号Ｓａを反転入力端子に与えられる基準電圧Ｖref と比較した結果に基づく信号を出力する。また、コンパレータ４７の非反転入力端子は抵抗４０を介して制御用電源Ｖccに接続されている。
【００３１】
トランジスタ４８のコレクタは抵抗５０を介して制御用電源Ｖccに接続されており、エミッタは、抵抗５１を介してグランドに接続されていると共に、第１積分回路２８ｂの入力端子に接続されている。この信号レベル変換部２８ａからは、ＰＷＭ信号の最大値が抵抗５０及び５１によって分圧されたレベルに変換された信号が出力される。
【００３２】
直列に接続されている第１積分回路２８ｂ及び第２積分回路２８ｃは、何れも抵抗５２（ｂ，ｃ），コンデンサ５３（ｂ，ｃ）及びオペアンプ５４（ｂ，ｃ）によって構成されている。そして、第２積分回路２８ｃのオペアンプ５４ｃの出力端子は、駆動制御部３４の入力端子に接続されている。尚、コンデンサ５３ｂ，５３ｃは、ＩＣ４２に外付けされている。
【００３３】
第１積分回路２８ｂにおける抵抗５２ｂ及びコンデンサ５３ｂの共通接続点では、ＰＷＭ信号に含まれている高周波成分のリップルが僅かに載った状態の積分信号が観測され、第２積分回路２８ｃにおける抵抗５２ｃ及びコンデンサ５３ｃの共通接続点では、そのリップルが略除去された積分信号が観測される。即ち、駆動制御部３４の入力端子には、エアコンＥＣＵ９が出力したＰＷＭ信号のデューティに応じた直流電圧信号が入力されるようになっている。
【００３４】
また、第２積分回路２８ｃにおける抵抗５２ｃ及びコンデンサ５３ｃの共通接続点は、２組の温度検出回路４３Ａ，４３Ｂの出力端子に接続されている。以下、温度検出回路４３Ａ，４３Ｂの回路構成を説明するが、両者の回路接続形態は同一であるから、特に区別する必要がある場合を除いて符号“Ａ，Ｂ”を省略する。上述したサーミスタ４５の一端は、抵抗５５を介して制御用電源Ｖccに接続されており、他端はグランド端子Ｅに接続されるグランドラインＧＬに接続されている。そして、サーミスタ４５と抵抗５５との共通接続点は、温度検出回路４３を構成するコンパレータ５６の反転入力端子に接続されている。
【００３５】
コンパレータ５６の非反転入力端子は、抵抗５７を介してグランドラインＧＬに接続されていると共に、抵抗５８を介してＮＰＮ型のトランジスタ５９のコレクタに接続されている。トランジスタ５９のエミッタは、グランドラインＧＬに接続されている。また、コンパレータ５６の非反転入力端子は、抵抗６０を介して電源端子＋Ｂに接続されている。
【００３６】
コンパレータ５６の出力端子は、ＮＰＮ型のトランジスタ６１，６２のベースに接続されていると共に、抵抗６３を介して制御用電源Ｖccに接続され、更に、コンデンサ６４を介してグランドラインＧＬに接続されている。トランジスタ６１，６２のエミッタは何れもグランドラインＧＬに接続されており、トランジスタ６１のコレクタは、抵抗６５を介して上述した第２積分回路２８ｃにおける抵抗５２ｃ及びコンデンサ５３ｃの共通接続点に接続されている。
【００３７】
また、トランジスタ６２のコレクタは、トランジスタ５９のベースに接続されていると共に、抵抗６６を介して各オペアンプ用の電源であるＶBOに接続されている。尚、ＶBOは、略定電圧回路１２の電圧（例えば１２Ｖ）に等しく設定されている。
但し、温度検出回路４３Ａにおける抵抗５７Ａ，５８Ａ，６０Ａ，６５Ａの抵抗値と、温度検出回路４３Ｂにおける抵抗５７Ｂ，５８Ｂ，６０Ｂ，６５Ｂの抵抗値とは異なる値に設定されている。
【００３８】
図２は、検流抵抗４４及びサーミスタ４５を中心とする具体的な構成例を示すものである。検流抵抗４４及びサーミスタ４５は、予めＰＰＳ(Polyphenylene Sulfide) プレートで構成されたホルダ６７に一体となるように組み付けられており、その状態でインバータ回路（駆動回路）１１やＩＣ４２等が搭載される回路基板に半田付けされて電気的に接続されるようになっている。
【００３９】
検流抵抗４４は、僅かに抵抗分を有する導体（例えばＮｉ−Ｃｕ合金）で構成されており、抵抗値は、約１５ｍΩ程度に設定されている。検流抵抗４４の形状は、サーミスタ４５と接触して温度検出が行われる部分の断面積が比較的小さく、回路基板のグランドパターンに半田付けされる部分の断面積が比較的大きくなるように形成されている。検流抵抗４４の形状を斯様に形成することで、温度変化に対する感度を向上させると共に、回路基板との半田付けが行われる部分に対しては温度上昇を抑えると共に放熱を図り、熱的なストレスが極力かからないようにしている。
【００４０】
そして、検流抵抗４４とサーミスタ４５とは、図２（ａ）に示すようにホルダ６７上で直交する形態で配置されており、検流抵抗４４とサーミスタ４５とが接触する部分は、図２（ｂ）に示すように、断面が円形をなすサーミスタ４５の外形に沿うように、円弧状をなす略Ｕ字状に形成されている。斯様な形状をなすことで検流抵抗４４とサーミスタ４５とが接触する面積を極力大きくして、温度検出が良好に行われるようにしている。また、検流抵抗４４とサーミスタ４５とは、例えばシリコン接着剤などが滴下されることで接着されている。
尚、以上の構成において、検流抵抗４４，サーミスタ４５，温度検出回路４３Ａ及び４３Ｂは、過負荷保護装置６８を構成している。また、インバータ回路１１，定電圧回路１２，ＩＣ４２に過負荷保護装置６８を加えたものが、駆動装置４に代わる駆動装置６９を構成している。
【００４１】
次に、本実施例の作用について図３乃至図７をも参照して説明する。サーミスタ４５は一般に負の抵抗特性を有しており（図３参照）、温度が上昇するとその抵抗値は低下する傾向を示す。従って、温度検出回路４３を構成するコンパレータ５６の反転入力端子における分圧電位ＶT は、検流抵抗４４の温度が上昇すると低下する。
【００４２】
コンパレータ５６の出力端子がロウレベルである場合は、トランジスタ６２はＯＦＦであるからトランジスタ５９には抵抗６６を介してベース電流が流れており、トランジスタ５９はＯＮしている。従って、コンパレータ５６の非反転入力端子とグランドラインＧＬとの間には、抵抗５７及び５８が並列に接続された状態となっており、その結果、コンパレータ５６の非反転入力端子における分圧電位は低くなっている。
【００４３】
そして、コンパレータ５６の出力端子がハイレベルになると、コンデンサ６４が充電されてその端子電圧が上昇し、トランジスタ６２にベース電流が供給されてＯＮになる。すると、トランジスタ５９は、ベース電流が流れなくなりＯＦＦするので、コンパレータ５６の非反転入力端子とグランドラインＧＬとの間には、抵抗５７のみが接続されるようになる。その結果、コンパレータ５６の非反転入力端子における分圧電位は上昇する。
【００４４】
上述したように、温度検出回路４３Ａにおける抵抗５７Ａ，５８Ａ，６０Ａの抵抗値と、温度検出回路４３Ｂにおける抵抗５７Ｂ，５８Ｂ，６０Ｂの抵抗値とは異なる値に設定されており、その結果、夫々のトランジスタ５９Ａ，５９ＢがＯＮ，ＯＦＦとなった場合の分圧電位は、例えば図４に示すレベルに設定されている。即ち、レベル高い方から低い方へ、以下の順位で設定されている。
ＶBH 温度検出回路４３Ｂ：トランジスタ５９Ｂ（ＯＦＦ）
ＶAH 温度検出回路４３Ａ：トランジスタ５９Ａ（ＯＦＦ）
ＶAL 温度検出回路４３Ａ：トランジスタ５９Ａ（ＯＮ）
ＶBL 温度検出回路４３Ｂ：トランジスタ５９Ｂ（ＯＮ）
【００４５】
そして、これら４つの分圧電位の設定は、図６に示す温度に対応するように設定されている。

即ち、検流抵抗４４にはモータ３の巻線３ｕ〜３ｗに流れる電流に比例した電流が流れることから、サーミスタ４５が検出する検流抵抗４４の温度は、モータ３の巻線３ｕ〜３ｗの温度との相関性が高い。従って、サーミスタ４５の検出温度に基づいてモータ３の巻線３ｕ〜３ｗの温度を妥当に推定することが可能である。尚、上記のサーミスタ４５の温度とモータ３の巻線温度の推定値とは、本発明の発明者らが行った実測結果に基づく一例である。
【００４６】
ここで、図４に示したケースについて述べる。モータ３が通常の運転状態であれば、モータ３の巻線温度は１８５℃以下であり、サーミスタ４５の検出温度は低くその抵抗値は高い。従って、コンパレータ５６の反転入力端子における分圧電位ＶT も高い状態にある。そして、例えば、上述したように、何らかの異物を送風ファン２とケースとの間に巻き込んだ状態でモータ３が回転し続けたり、メインテナンス時においてモータ３の回転状態を確認するためケースの一部を開放するなどして通風抵抗が軽減された状態のまま運転させることでモータ３が過負荷状態となり巻線３ｕ〜３ｗに流れる電流量が増加すると、それに伴って検流抵抗４４に流れる電流量も増加する。すると、抵抗４４の温度が上昇するのでサーミスタ４５の検出温度は上昇してその抵抗値は低下し、その低下に伴って分圧電位ＶT も低下する。
【００４７】
そして、分圧電位ＶT がコンパレータ５６Ａの非反転入力端子における分圧電位ＶALよりも低下すると、コンパレータ５６Ａの出力端子はハイレベルとなり、トランジスタ６１ＡはＯＮする。すると、ＩＣ４２内部の第２積分回路２８ｃにおけるコンデンサ５３ｃに充電されている電荷は、抵抗６５Ａ及びトランジスタ６１Ａを介して放電される。
【００４８】
尚、第２積分回路２８ｃにおける抵抗５２ｃと抵抗６５Ａとの抵抗比は、１：９に設定されており、コンデンサ５３ｃが抵抗６５Ａを介して放電されることで、駆動制御部３４に与えられるエアコンＥＣＵ９の駆動制御信号のレベルは約１０％低下するようになっている。
【００４９】
また、コンパレータ５６Ａの出力端子がハイレベルになると、上述したように、トランジスタ６２ＡがＯＮ，トランジスタ５９ＡがＯＦＦになり、コンパレータ５６Ａの非反転入力端子における分圧電位はＶALからＶAHに変化する。その後、モータ３が１０％低下した駆動制御信号により運転され続けたことで巻線３ｕ〜３ｗの温度が低下する傾向を示すと、分圧電位ＶT は上昇する。そして、サーミスタ４５が検出する検流抵抗４４の温度が４０℃以下になることで、分圧電位ＶALに対応する１５０℃から１１０℃の温度差で低下し分圧電位ＶAHを超えると、コンパレータ５６Ａの出力端子はロウレベルになり、エアコンＥＣＵ９の駆動制御信号のレベルは元通りに出力されるようになる。
【００５０】
次に、図５に示したケースについて述べる。モータ３が上述した場合よりも重い過負荷状態となって巻線３ｕ〜３ｗに流れる電流量が大きく増加した場合、分圧電位ＶT が低下し、非反転入力端子側の分圧電位ＶALよりも低下することで駆動制御信号のレベルを１０％低下させても、サーミスタ４５によって検出される温度の上昇が低下せず分圧電位ＶT が低下し続け、検出温度が１９５℃（上限温度）となり巻線温度の推定値が２３０℃を超える状態になると、コンパレータ５６Ｂ側の分圧電位ＶBLを下回るようになる。
【００５１】
すると、コンパレータ５６Ｂの出力端子がハイレベルとなり、トランジスタ６１ＢもＯＮする。この場合、第２積分回路２８ｃにおけるコンデンサ５３ｃに充電されている電荷は、抵抗６５Ｂ及びトランジスタ６１Ｂをも介して放電されることになる。ここで、抵抗６５Ｂの抵抗値は、第２積分回路２８ｃにおける抵抗５２ｃに比較して極めて小さく設定されており、コンデンサ５３ｃは抵抗６５Ｂを介して略完全に放電される。従って、駆動制御部３４に与えられるエアコンＥＣＵ９の駆動制御信号のレベルは略０％になり、実質的に駆動信号出力は停止した状態となる。
【００５２】
尚、モータ３の巻線温度がここまで上昇した場合は、モータ３の駆動系に重大な異常が発生したことが想定されるため、コンパレータ５６Ｂの出力端子はハイレベルになると、トランジスタ６２ＢがＯＮ，トランジスタ５９ＢがＯＦＦになり、コンパレータ５６Ｂの非反転入力端子における分圧電位をＶBLからＶBHに変化させる。分圧電位ＶBHは、サーミスタ４５の検出温度が−３０℃以下となる状態、即ち、上限温度１９５℃に対して温度差２２５℃を以て低下した状態に対応して設定されたものであり、通常のモータ３の運転環境においては有り得ない温度設定である。即ち、この場合は、モータ３の運転を実質的に停止させて、駆動系のチェックを行って異常原因を除去させるようにする。
【００５３】
以上のようにして温度検出回路４３Ａ，４３Ｂにより温度設定を行うことで、サーミスタ４５の検出温度及びモータ３の巻線の推定温度と駆動制御部３４側から見た駆動制御信号の入力レベルとの関係は図６に示すようになり、温度検出回路４３Ａ，４３Ｂは、その回路動作によって温度特性にヒステリシスを持たせていることになる。
【００５４】
以上のように本実施例によれば、送風ファン２を回転させるモータ３に対する駆動用電源の供給経路に配置された検流抵抗４４の温度をサーミスタ４５によって検出し、温度検出回路４３Ａは、検流抵抗４４の温度が所定温度１５０℃に達した場合には、エアコンＥＣＵ９が駆動制御部３４に対して出力する駆動制御信号のレベルを１０％低下させるようにした。
【００５５】
即ち、検流抵抗４４の温度はモータ３の巻線３ｕ〜３ｗの温度との相関性が高いので、その温度が所定温度に達したことでモータ３がロックしない場合等における過負荷状態の発生を検出し、モータ３の回転数を低下させて巻線３ｕ〜３ｗに流れる電流量を抑制して、モータ３の巻線３ｕ〜３ｗ及びその周辺回路の保護を適切に行うことができる。
【００５６】
そして、温度検出回路４３Ａは、駆動制御信号のレベルを低下させた後に検流抵抗４４の温度が１５０℃から４０℃まで低下したことを検出すると、駆動制御信号のレベルを元の状態に復帰させるので、駆動制御信号のレベルが低下することでモータ３の巻線３ｕ〜３ｗの温度がある程度低下したものと推定できる場合に駆動制御信号レベルを元の状態に復帰させて、モータ３の駆動を継続して行うことができる。
【００５７】
また、本実施例によれば、温度検出回路４３Ｂは、サーミスタ４５によって検出される検流抵抗４４の温度が上限温度１９５℃に達した場合には駆動制御信号の出力を停止させるようにした。即ち、温度検出回路４３Ａの作用によって駆動制御信号のレベルを１０％低下させても、検流抵抗４４、即ちモータ３の巻線３ｕ〜３ｗの温度が更に上昇する場合には、駆動制御信号の出力を停止させることでモータ３の回転を停止させ、モータ３の巻線３ｕ〜３ｗ等の保護を確実に行うことができる。
【００５８】
そして、温度検出回路４３Ｂは、駆動制御信号の出力を停止させた後に、検流抵抗４４の温度が−３０℃まで低下しない限りは、駆動制御信号のレベルを元の状態に復帰させないようにした。即ち、モータ３の巻線３ｕ〜３ｗの温度が上限温度まで達するような場合には、モータ３の駆動系に重大な不具合が発生していることが想定されるので、サーミスタ４５の検出温度が僅かに低下しただけでは駆動制御信号のレベルを元の状態に復帰させないようにしてモータ３の運転を実質的に停止させ、作業者が駆動系のチェックを行えるようにすることができる。
【００５９】
更に、本実施例によれば、サーミスタ４５と検流抵抗４４とをホルダ６７に組み付けることで予め一体の部品として構成し、その部品を、インバータ回路１１が形成されている回路基板に半田付けによって搭載する。即ち、サーミスタ４５によって検流抵抗４４の温度をより正確に検出するためには、両者を密着させるような形態で配置することが望ましいので、両者を予め一体の部品として構成することで上記形態を容易になすことができて、検流抵抗４４の温度検出精度を向上させることができる。
【００６０】
そして、検流抵抗４４を僅かに抵抗分を有する導体で構成し、その導体を、サーミスタ４５に接触する部分の断面積が比較的小さく、回路基板に半田付けされる部分の断面積が比較的大きくなるように形成した。即ち、サーミスタ４５によって温度検出が行われる部位については導体断面積を小さくすることで当該部位の抵抗を高くし、サーミスタ４５による温度検出を容易に行うことができる。また、回路基板に半田付けされる部分については、検流抵抗４４を流れる電流量が上昇した場合の温度上昇度合いを抑制すると共に放熱効率を高めることができる。従って、その部分における発熱が半田付け箇所に熱的ストレスを与えることを防止できる。
【００６１】
加えて、検流抵抗４４を、サーミスタ４５に接触する部分が当該サーミスタ４５の外形に沿うような形状で、即ち、断面が円形をなすサーミスタ４５の外形に沿うようにして円弧状をなす略Ｕ字状に形成したので、検流抵抗４４とサーミスタ４５とが接触する面積を増加させることができ、検流抵抗４４の温度検出を一層高い精度で行うことができるようになる。
【００６２】
本発明は上記し且つ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。
本実施例の構成に加えて、従来構成におけるロック保護部３１，電流制限部３２，温度保護部３３をも備えて、フェイルセーフ機能を向上させるようにしても良い。
検出温度の設定などはあくまでも一例であり、個別の設計に応じて適宜変更して実施すれば良い。また、温度検出回路４３Ａにおける駆動制御信号の低下量も１０％に限らず適宜変更すれば良い。
温度検出回路４３Ａ，４３Ｂを、検出温度が所定温度，上限温度を超えた場合は、信号レベルを低下させる状態，信号出力を停止させる状態を夫々ラッチするように構成しても良い。
【００６３】
温度検出回路４３Ａ，４３Ｂの何れか一方を削除しても良い。また、温度検出回路４３Ｂのみを設ける場合、上限温度を温度検出回路４３Ａの所定温度と同一の温度に設定して、検出温度が所定温度（＝上限温度）を超えた場合は、信号出力を停止させるように構成しても良い。そして、信号出力を元の状態に復帰させるための温度差についても温度検出回路４３Ａと同様に設定しても良い。
検流抵抗４４とサーミスタ４５とは、両者の接触が十分に図れる場合は回路基板に直付けしても良い。
送風ファン２を回転させるモータ３に限ること無く、駆動対象の負荷量が変動する可能性があるモータであれば適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を送風ファンを回転させるモータに適用した場合の一実施例であり、モータ駆動システムの電気的構成を示す図
【図２】検流抵抗及びサーミスタをホルダに組み付けた状態を示すもので、（ａ）は平面図，（ｂ）は正面図，（ｃ）は側面図
【図３】サーミスタの温度特性を示す図
【図４】サーミスタによる検出温度変化の一例を示すもので、検出温度が所定温度を超えた場合を示す図
【図５】サーミスタによる検出温度変化の一例を示すもので、検出温度が上限温度を超えた場合を示す図
【図６】２つの温度検出回路の温度特性を示す図
【図７】従来技術を示す図１相当図
【符号の説明】
３はモータ、３ｕ〜３ｗは巻線、９はエアコンＥＣＵ（制御指令出力部）、１１はインバータ回路（駆動回路）、３４は駆動制御部、４１はモータ駆動システム、４３Ａは温度検出回路（信号レベル低下手段）、４３Ｂは温度検出回路（信号出力停止手段）、４４は検流抵抗、４５はサーミスタ（温度検出手段）、６８は過負荷保護装置を示す。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an overload protection device that protects a motor driving system by detecting that the motor is overloaded.
[0002]
[Prior art]
FIG. 7 shows an electrical configuration of a motor drive system that rotates a blower fan used in a vehicle. In FIG. 7, a fan motor drive system 1 is configured such that a brushless motor 3 that rotates a blower fan 2 and a drive device 4 that is formed on a substrate and controls the brushless motor 3 are housed in a casing (not shown). ing. The blower fan 2 blows the cooling air of the vehicle air conditioner into the vehicle interior, and the fan motor drive system 1 and the blower fan 2 are arranged in the air conditioner unit.
[0003]
The power supply terminal + B of the drive device 4 is connected to the positive terminal of the battery 7 mounted on the vehicle via a relay or switch 8, and the ground terminal E is connected to the negative terminal (earth terminal) of the battery 7. Connected (also connected to body earth terminal). A control signal Sa for commanding the rotational speed of the brushless motor 3 (that is, the blower fan 2) is input to the signal input terminal SI of the drive device 4 from the air conditioner ECU 9.
[0004]
The brushless motor 3 has, for example, a three-phase six-pole structure, and a stator (not shown) formed by winding windings 3u, 3v, and 3w connected in Δ and a permanent magnet (for position detection by the Hall element 10). And a rotor 3r provided with a plastic magnet (shown as a two-pole structure in FIG. 7). And the ventilation fan 2 is attached to the rotating shaft of the rotor 3r. The terminals of the windings 3u, 3v, and 3w are connected to the output terminals 4u, 4v, and 4w of the driving device 4, respectively.
[0005]
Further, in the casing, the rotor 3r is disposed on the upper surface side of the substrate on which the driving device 4 is formed, and the Hall element 10 for detecting the magnetic pole position of the rotor 3r is attached on the substrate. . In addition to the Hall element 10, the driving device 4 includes an inverter circuit 11, a constant voltage circuit 12, a one-chip IC 13 customized for control, a temperature sensor 36, and the like.
[0006]
The inverter circuit 11 is a voltage in which P-channel MOSFETs 16 to 18, N-channel MOSFETs 19 to 21 and free-wheeling diodes 22 to 27 are connected in a three-phase bridge between the positive power supply line 14 and the negative power supply line 15. Type inverter circuit. The free-wheeling diodes 22 to 27 are built in the respective elements of the FETs 16 to 21, respectively. Here, the FETs 16 to 18 and the freewheeling diodes 22 to 24 constitute an upper arm, and the FETs 19 to 21 and the freewheeling diodes 25 to 27 constitute a lower arm. The U-phase, V-phase, and W-phase output terminals 11u, 11v, and 11w in the inverter circuit 11 are connected to the output terminals 4u, 4v, and 4w, respectively.
[0007]
The IC 13 includes an input signal processing unit 28, a rotation speed setting unit 29, an energization pattern generation unit 30, a lock protection unit 31, a current limiting unit 32, a temperature protection unit 33, a drive control unit 34, and the like. The constant voltage circuit 12 generates control power from the voltage of the battery 7 and supplies it to the IC 13.
[0008]
The input signal processing unit 28 buffers the drive control signal for the motor 3 output as a PWM signal from the air conditioner ECU 9 and outputs the buffered control signal to the rotation speed setting unit 29. The rotation point number setting unit 29 converts the drive control signal into a DC voltage signal and outputs the rotation number setting signal to the drive control unit 34 based on the position detection signal of the rotor 3r output from the Hall element 10. The energization pattern generation unit 30 generates an energization pattern signal based on the position detection signal output from the Hall element 10 and outputs it to the drive control unit 34.
[0009]
When the lock protection unit 31 detects a locked state in which the rotation of the rotor 3r is stopped due to an external factor based on the position detection signal output from the Hall element 10, the lock protection unit 31 outputs a stop signal to the energization pattern generation unit 30 to output the energization pattern. The signal output is stopped. When the current limiting unit 32 detects that an excessive current is flowing based on the terminal voltage of the galvanic resistor 35 disposed in the negative power supply line 15, the current limiting unit 32 outputs a stop signal to the drive control unit 34 to output the motor 3. Is stopped.
[0010]
Moreover, the temperature sensor 36 arrange | positions a chip | tip thermistor in the vicinity of FET16-21, and detects these temperatures. When the temperature sensor 36 detects that the temperature of the FETs 16 to 21 has risen excessively, the temperature protection unit 33 outputs a stop signal to the energization pattern generation unit 30 to stop the output of the energization pattern signal. ing.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a protection mode, the motor 3 does not reach a lock state, and an overcurrent (the detection level is set to be considerably larger than the steady-state current level) is not detected. There may be cases where protection is not possible for overload conditions. For example, the air resistance is maintained by rotating the motor 3 while some foreign matter is caught between the blower fan 2 and the case, or by opening a part of the case to check the rotation state of the motor 3 during maintenance. If the rotation is continued with the state changed, the current increases, the temperature of the windings 3u to 3w of the motor 3 rises, and the heat generation may become a problem.
[0012]
In general passenger cars or the like, the power supply voltage of the battery 7 is normally about 12V, but in a shared car (bus) or the like, the battery 7 having a voltage of about 24V is used. When the voltage of the battery 7 increases, the motor 3 is set so that the diameter of the windings 3u to 3w is reduced and the resistance value is increased in order to suppress the amount of flowing current.
[0013]
As the resistance values of the windings 3u to 3w increase, the degree of increase in the amount of heat generated when the amount of current flowing slightly increases increases. On the other hand, on the drive device 4 side, the amount of current in the steady state decreases due to the increase in the voltage of the battery 7, and the amount of heat generated in the entire circuit portion tends to decrease. Therefore, even if the temperature of the FETs 16 to 21 is detected by the temperature sensor 36, there is a problem that the correlation with the temperature of the windings 3 u to 3 w of the motor 3 is low and it is difficult to perform appropriate temperature detection.
[0014]
In addition, in a passenger car with a large vehicle body, a plurality of air-conditioning fans 2 are disposed and used. In that case, the plurality of blower fans 2 are often arranged and used together with a duct for a blower path in one casing. In such an arrangement, for example, when performing maintenance, in order to confirm whether each blower fan is rotating, an operator opens the door provided in the housing and visually confirms it. There must be. At that time, since the blowing resistance is temporarily reduced for each blower fan 2, the rotational speed of the motor 3 tends to decrease from the normal operation state, but the winding 3u is increased in order to increase energization by the rotational speed control. Since the amount of current flowing through 3w increases and the temperature of the winding increases, the above-described problem due to heat generation is likely to occur.
[0015]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a purpose of the present invention is to provide a motor drive system that can appropriately detect and protect the increase in the winding temperature of the motor accompanying the occurrence of an overload condition. An overload protection device is provided.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
  According to the overload protection device for the motor drive system of the first aspect, the temperature detection means detects the temperature of the galvanic resistance arranged in the supply path of the drive power supply to the motor. That is, since a current proportional to the current flowing through the motor winding flows through the galvanic resistance arranged in the supply path of the driving power supply, the temperature of the galvanic resistance is highly correlated with the temperature of the winding. . The signal level lowering means lowers the level of the command signal output from the control command output unit to the drive control unit when the detected temperature of the galvanic resistance reaches a predetermined temperature. Then, since the rotation speed of the motor which rotates a ventilation fan falls, the electric current amount which flows into a coil | winding can be suppressed. Therefore, the occurrence of an overload condition when the motor is not locked or the like can be detected based on the temperature rise of the galvanic resistance, and the motor winding and its peripheral circuits can be appropriately protected.
  Then, the temperature detecting means and the galvanic resistance are configured in advance as an integral part, and the part is mounted on the circuit board on which the drive circuit is formed by soldering. That is, in order to detect the temperature of the galvanic resistance more accurately by the temperature detecting means, it is desirable to arrange the two in close contact with each other. Therefore, if both are configured as an integral part in advance, the above configuration can be easily achieved, and the temperature detection accuracy of the galvanic resistance can be improved.
  Further, the galvanic resistance is composed of a conductor having a slight resistance, and the cross-sectional area of the conductor contacting the temperature detecting means is relatively small, and the cross-sectional area of the portion soldered to the circuit board is relatively small. It is formed to be large.
  That is, for the part where the temperature is detected in the galvanic resistance, if the cross-sectional area of the conductor is reduced to increase the resistance of the part, the temperature associated with the change in the amount of current flowing through the galvanic resistance Since the change becomes large, temperature detection by the temperature detection means can be easily performed. Further, if the conductor cross-sectional area of the portion soldered to the circuit board is increased, the degree of temperature rise when the amount of current flowing through the galvanic resistance increases can be suppressed. In addition, since the heat dissipation efficiency is increased, it is possible to prevent thermal stress from being applied to the soldered portion due to heat generation.
  Further, the galvanic resistance is configured such that the portion in contact with the temperature detecting means conforms to the outer shape of the temperature detecting means. With this configuration, the area where the galvanic resistance and the temperature detecting means come into contact can be increased, so that the temperature detection of the galvanic resistance can be performed with higher accuracy.
[0017]
According to the overload protection device for a motor drive system according to claim 2, the signal level lowering means lowers the temperature of the galvanic resistance with a constant temperature difference with reference to a predetermined temperature after lowering the level of the command signal. When this is detected, the level of the command signal is returned to the original state. That is, if the command signal level is lowered by the action of the signal level lowering means, and it can be estimated that the temperature of the winding of the motor is lowered to some extent, if the command signal level is restored to the original state, Driving can be continued.
[0018]
According to the overload protection device for a motor drive system according to claim 3, the signal output stop means stops outputting the command signal when the temperature of the galvanic resistance detected by the temperature detection means reaches the upper limit temperature. Let That is, even if the level of the command signal is lowered by the action of the signal level lowering means, if the galvanic resistance, that is, the temperature of the motor winding further increases, the rotation of the motor is stopped by stopping the output of the command signal. The motor windings and the like can be reliably protected.
[0019]
According to the overload protection device for a motor drive system according to claim 4, the signal output stop means stops the output of the command signal, and then the temperature of the galvanic resistance decreases with a constant temperature difference based on the upper limit temperature. When this is detected, the level of the command signal is returned to the original state. In other words, unless the temperature of the galvanic resistance decreases with the constant temperature difference, the command signal level is not restored to the original state.
[0020]
That is, when the temperature of the motor winding reaches the upper limit temperature, it is assumed that a serious problem has occurred in the motor drive system. Accordingly, it is possible to substantially stop the operation of the motor so that the level of the command signal is not restored to the original state only when the detected temperature is slightly lowered so that the operator can check the drive system. . In this case, needless to say, the “constant temperature difference” in claim 4 is set to be larger than the temperature difference in claim 2.
[0021]
According to the overload protection device for a motor drive system according to claim 5 or 6, even in the configuration having no signal level lowering means as in claim 1 or 2, the signal output stop means is the same as in

claim

3 or 4. Can act on. In this case, the upper limit temperature may be set without being caught by the predetermined temperature in the first or second aspect. The “constant temperature difference” in claim 6 is not necessarily set to be larger than the temperature difference in claim 2, and is set to an optimum temperature difference in the configuration having only the signal output stop means. It ’s fine.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 7 that are the same as those in FIG. 7 are assigned the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted. Only different parts will be described below. FIG. 1 shows an electrical configuration of the motor drive system 41. In the drive system 41, the IC 13 in the drive system 1 is replaced with an IC 42, and two sets of temperature detection circuits 43A (signal level lowering means) and 43B (signal output stop means) are arranged outside the IC 42. .
[0027]
Further, a galvanometer resistor 44 in place of the galvanometer resistor 35 and a thermistor (temperature detection means) 45 for detecting the temperature thereof are arranged. These are arranged in place of protection means such as the lock protection unit 31, the current limiting unit 32, and the temperature protection unit 33.
[0028]
The IC 42 includes an input signal processing unit 28 and a drive control unit 34. In FIG. 1, the input signal processing unit 28 is illustrated by a specific circuit. Moreover, although the rotation speed setting part 29 and the electricity supply pattern production | generation part 30 are also provided, illustration is abbreviate | omitted. When the input signal processing unit 28 receives a drive control signal (command signal) Sa from the air conditioner ECU (control command output unit) 9 via the resistor 46, the input signal processing unit 28 performs simple signal processing, and the processed signal is output to the rotation speed setting unit 29. To communicate.
[0029]
The air conditioner ECU 9 outputs a drive control signal Sa as a PWM signal, and controls the rotation speed of the motor 3 based on the duty of the signal pulse. The input signal processing unit 28 includes a signal level conversion unit 28a, a first integration circuit 28b, and a second integration circuit 28c.
[0030]
The signal level conversion unit 28a is configured with a comparator 47 and an NPN transistor 48 as the center. The output terminal of the comparator 47 is connected to the base of the transistor 48. The comparator 47 compares the drive control signal Sa received through the resistor 49 at the non-inverting input terminal with the reference voltage Vref applied to the inverting input terminal. Output a signal based on the result. The non-inverting input terminal of the comparator 47 is connected to the control power source Vcc via the resistor 40.
[0031]
The collector of the transistor 48 is connected to the control power source Vcc via the resistor 50, and the emitter is connected to the ground via the resistor 51 and to the input terminal of the first integrating circuit 28b. The signal level conversion unit 28a outputs a signal in which the maximum value of the PWM signal is converted to a level divided by the resistors 50 and 51.
[0032]
Each of the first integrating circuit 28b and the second integrating circuit 28c connected in series includes a resistor 52 (b, c), a capacitor 53 (b, c), and an operational amplifier 54 (b, c). The output terminal of the operational amplifier 54 c of the second integration circuit 28 c is connected to the input terminal of the drive control unit 34. The

capacitors

53b and 53c are externally attached to the IC 42.
[0033]
At the common connection point of the resistor 52b and the capacitor 53b in the first integrating circuit 28b, an integrated signal in which a ripple of a high frequency component contained in the PWM signal is slightly observed is observed, and the resistor 52c and the capacitor 52b in the second integrating circuit 28c At the common connection point of the capacitor 53c, an integrated signal from which the ripple is substantially removed is observed. That is, a DC voltage signal corresponding to the duty of the PWM signal output from the air conditioner ECU 9 is input to the input terminal of the drive control unit 34.
[0034]
The common connection point of the resistor 52c and the capacitor 53c in the second integration circuit 28c is connected to the output terminals of the two sets of

temperature detection circuits

43A and 43B. Hereinafter, although the circuit configuration of the

temperature detection circuits

43A and 43B will be described, since the circuit connection form of both is the same, the reference numerals “A and B” are omitted unless particularly distinguished. One end of the thermistor 45 described above is connected to the control power supply Vcc via the resistor 55, and the other end is connected to the ground line GL connected to the ground terminal E. A common connection point between the thermistor 45 and the resistor 55 is connected to the inverting input terminal of the comparator 56 that constitutes the temperature detection circuit 43.
[0035]
The non-inverting input terminal of the comparator 56 is connected to the ground line GL via a resistor 57 and is connected to the collector of an NPN transistor 59 via a resistor 58. The emitter of the transistor 59 is connected to the ground line GL. The non-inverting input terminal of the comparator 56 is connected to the power supply terminal + B through the resistor 60.
[0036]
The output terminal of the comparator 56 is connected to the bases of the NPN transistors 61 and 62, connected to the control power supply Vcc through the resistor 63, and further connected to the ground line GL through the capacitor 64. Yes. The emitters of the transistors 61 and 62 are both connected to the ground line GL, and the collector of the transistor 61 is connected to the common connection point of the resistor 52c and the capacitor 53c in the second integrating circuit 28c described above via the resistor 65. Yes.
[0037]
The collector of the transistor 62 is connected to the base of the transistor 59, and is connected to VBO, which is a power source for each operational amplifier, via a resistor 66. VBO is set substantially equal to the voltage of the constant voltage circuit 12 (for example, 12V).
However, the resistance values of the

resistors

57A, 58A, 60A, and 65A in the temperature detection circuit 43A and the resistance values of the

resistors

57B, 58B, 60B, and 65B in the temperature detection circuit 43B are set to different values.
[0038]
FIG. 2 shows a specific configuration example centered on the galvanic resistance 44 and the thermistor 45. The galvanometer resistor 44 and the thermistor 45 are assembled so as to be integrated with a holder 67 that is previously formed of a PPS (Polyphenylene Sulfide) plate, and in that state, the inverter circuit (drive circuit) 11 and the IC 42 are mounted. The circuit board is soldered to be electrically connected.
[0039]
The galvanic resistance 44 is composed of a conductor having a slight resistance (for example, Ni—Cu alloy), and the resistance value is set to about 15 mΩ. The shape of the galvanic resistance 44 is formed so that the cross-sectional area of the portion where temperature detection is performed in contact with the thermistor 45 is relatively small, and the cross-sectional area of the portion soldered to the ground pattern of the circuit board is relatively large. Has been. By forming the galvanic resistor 44 in this manner, the sensitivity to temperature changes is improved, and the temperature rise is suppressed and heat dissipation is suppressed for a portion to be soldered to the circuit board. I try to minimize stress.
[0040]
The galvanic resistance 44 and the thermistor 45 are arranged in a form orthogonal to each other on the holder 67 as shown in FIG. 2A, and the portion where the galvanic resistance 44 and the thermistor 45 are in contact with each other is shown in FIG. As shown in (b), it is formed in the substantially U shape which makes circular arc shape so that a cross section may follow the external shape of the thermistor 45 which makes a circle. By making such a shape, the area where the galvanometer resistance 44 and the thermistor 45 are in contact with each other is increased as much as possible so that the temperature can be detected satisfactorily. Further, the galvanic resistance 44 and the thermistor 45 are bonded together by, for example, dropping a silicon adhesive or the like.
In the above configuration, the galvanic resistance 44, the thermistor 45, and the

temperature detection circuits

43A and 43B constitute an overload protection device 68. Further, the inverter circuit 11, the constant voltage circuit 12, and the IC 42 added with the overload protection device 68 constitute a drive device 69 that replaces the drive device 4.
[0041]
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIGS. The thermistor 45 generally has a negative resistance characteristic (see FIG. 3), and its resistance value tends to decrease as the temperature increases. Accordingly, the divided potential VT at the inverting input terminal of the comparator 56 constituting the temperature detection circuit 43 decreases as the temperature of the galvanic resistance 44 increases.
[0042]
When the output terminal of the comparator 56 is at a low level, the transistor 62 is OFF, so that a base current flows through the transistor 59 via the resistor 66, and the transistor 59 is ON. Therefore, the resistors 57 and 58 are connected in parallel between the non-inverting input terminal of the comparator 56 and the ground line GL. As a result, the divided potential at the non-inverting input terminal of the comparator 56 is It is low.
[0043]
Then, when the output terminal of the comparator 56 becomes high level, the capacitor 64 is charged and the terminal voltage rises, and the base current is supplied to the transistor 62 to be turned ON. Then, since the base current does not flow and the transistor 59 is turned off, only the resistor 57 is connected between the non-inverting input terminal of the comparator 56 and the ground line GL. As a result, the divided potential at the non-inverting input terminal of the comparator 56 increases.
[0044]
As described above, the resistance values of the

resistors

57A, 58A, and 60A in the temperature detection circuit 43A and the resistance values of the

resistors

57B, 58B, and 60B in the temperature detection circuit 43B are set to different values. The divided potential when the

transistors

59A and 59B are turned on and off is set to the level shown in FIG. 4, for example. That is, the levels are set in the following order from the higher level to the lower level.
VBH temperature detection circuit 43B: transistor 59B (OFF)
VAH temperature detection circuit 43A: transistor 59A (OFF)
VAL temperature detection circuit 43A: transistor 59A (ON)
VBL temperature detection circuit 43B: transistor 59B (ON)
[0045]
These four divided potentials are set so as to correspond to the temperatures shown in FIG.

That is, since a current proportional to the current flowing through the windings 3u to 3w of the motor 3 flows through the galvanic resistance 44, the temperature of the galvanic resistance 44 detected by the thermistor 45 is the temperature of the windings 3u to 3w of the motor 3. High correlation with temperature. Accordingly, it is possible to reasonably estimate the temperature of the windings 3u to 3w of the motor 3 based on the detected temperature of the thermistor 45. The temperature of the thermistor 45 and the estimated value of the winding temperature of the motor 3 are examples based on the actual measurement results performed by the inventors of the present invention.
[0046]
Here, the case shown in FIG. 4 will be described. If the motor 3 is in a normal operating state, the winding temperature of the motor 3 is 185 ° C. or lower, the detected temperature of the thermistor 45 is low, and its resistance value is high. Therefore, the divided potential VT at the inverting input terminal of the comparator 56 is also in a high state. For example, as described above, the motor 3 continues to rotate while some foreign matter is caught between the blower fan 2 and the case, or a part of the case is checked to check the rotation state of the motor 3 during maintenance. When the motor 3 is overloaded and the amount of current flowing through the windings 3u to 3w is increased by operating with the ventilation resistance reduced, for example, by opening the circuit, the amount of current flowing through the galvanometer resistor 44 is also increased accordingly. To increase. Then, since the temperature of the resistor 44 rises, the temperature detected by the thermistor 45 rises and its resistance value falls, and the divided potential VT also falls with the fall.
[0047]
When the divided potential VT falls below the divided potential VAL at the non-inverting input terminal of the comparator 56A, the output terminal of the comparator 56A becomes high level and the transistor 61A is turned on. Then, the charge charged in the capacitor 53c in the second integration circuit 28c inside the IC 42 is discharged through the resistor 65A and the transistor 61A.
[0048]
Note that the resistance ratio between the resistor 52c and the resistor 65A in the second integrating circuit 28c is set to 1: 9, and the air conditioner given to the drive control unit 34 when the capacitor 53c is discharged through the resistor 65A. The level of the drive control signal of the ECU 9 is reduced by about 10%.
[0049]
When the output terminal of the comparator 56A becomes high level, the transistor 62A is turned on and the transistor 59A is turned off as described above, and the divided potential at the non-inverting input terminal of the comparator 56A changes from VAL to VAH. Thereafter, if the motor 3 continues to be operated by the drive control signal that has decreased by 10%, and the temperature of the windings 3u to 3w tends to decrease, the divided potential VT increases. When the temperature of the galvanic resistor 44 detected by the thermistor 45 is 40 ° C. or lower, the comparator 56A decreases when the temperature difference decreases from 150 ° C. to 110 ° C. corresponding to the divided potential VAL and exceeds the divided potential VAH. The output terminal becomes low level, and the level of the drive control signal of the air conditioner ECU 9 is output as before.
[0050]
Next, the case shown in FIG. 5 will be described. When the motor 3 is in a heavier overload than the case described above and the amount of current flowing through the windings 3u to 3w is greatly increased, the divided potential VT decreases and becomes lower than the divided potential VAL on the non-inverting input terminal side. Even if the level of the drive control signal is lowered by 10% by lowering, the rise in temperature detected by the thermistor 45 is not lowered, and the divided potential VT continues to fall, and the detected temperature becomes 195 ° C. (upper limit temperature). When the estimated value of the line temperature exceeds 230 ° C., it falls below the divided potential VBL on the comparator 56B side.
[0051]
Then, the output terminal of the comparator 56B becomes high level, and the transistor 61B is also turned on. In this case, the electric charge charged in the capacitor 53c in the second integration circuit 28c is discharged also through the resistor 65B and the transistor 61B. Here, the resistance value of the resistor 65B is set to be extremely smaller than the resistor 52c in the second integrating circuit 28c, and the capacitor 53c is discharged almost completely through the resistor 65B. Therefore, the level of the drive control signal of the air conditioner ECU 9 given to the drive control unit 34 is substantially 0%, and the drive signal output is substantially stopped.
[0052]
If the winding temperature of the motor 3 has risen to this point, it is assumed that a serious abnormality has occurred in the drive system of the motor 3. Therefore, when the output terminal of the comparator 56B becomes high level, the transistor 62B is turned on. , The transistor 59B is turned OFF, and the divided potential at the non-inverting input terminal of the comparator 56B is changed from VBL to VBH. The divided potential VBH is set corresponding to a state where the temperature detected by the thermistor 45 is −30 ° C. or lower, that is, a state where the temperature difference is lowered by 225 ° C. with respect to the upper limit temperature 195 ° C. This temperature setting is not possible in the operating environment of the motor 3. That is, in this case, the operation of the motor 3 is substantially stopped and the drive system is checked to eliminate the cause of the abnormality.
[0053]
By setting the temperature by the

temperature detection circuits

43A and 43B as described above, the detected temperature of the thermistor 45, the estimated temperature of the winding of the motor 3, and the input level of the drive control signal as seen from the drive control unit 34 side. The relationship is as shown in FIG. 6, and the

temperature detection circuits

43A and 43B have hysteresis in the temperature characteristics by their circuit operations.
[0054]
As described above, according to the present embodiment, the thermistor 45 detects the temperature of the galvanic resistor 44 disposed in the drive power supply path for the motor 3 that rotates the blower fan 2, and the temperature detection circuit 43A detects the temperature. When the temperature of the flow resistor 44 reaches a predetermined temperature of 150 ° C., the level of the drive control signal output from the air conditioner ECU 9 to the drive control unit 34 is reduced by 10%.
[0055]
That is, since the temperature of the galvanic resistor 44 is highly correlated with the temperature of the windings 3u to 3w of the motor 3, an overload condition occurs when the motor 3 does not lock because the temperature reaches a predetermined temperature. Is detected and the number of currents flowing through the windings 3u to 3w is reduced by reducing the number of rotations of the motor 3, so that the windings 3u to 3w of the motor 3 and its peripheral circuits can be protected appropriately.
[0056]
When the temperature detection circuit 43A detects that the temperature of the galvanic resistance 44 has decreased from 150 ° C. to 40 ° C. after reducing the level of the drive control signal, the level of the drive control signal is restored to the original state. Therefore, when it can be estimated that the temperature of the windings 3u to 3w of the motor 3 has decreased to some extent due to the decrease in the level of the drive control signal, the drive control signal level is returned to the original state to drive the motor 3. It can be done continuously.
[0057]
Further, according to the present embodiment, the temperature detection circuit 43B stops the output of the drive control signal when the temperature of the galvanic resistance 44 detected by the thermistor 45 reaches the upper limit temperature 195 ° C. That is, even if the level of the drive control signal is lowered by 10% by the action of the temperature detection circuit 43A, if the temperature of the galvanic resistor 44, that is, the windings 3u to 3w of the motor 3, further increases, the drive control signal By stopping the output, the rotation of the motor 3 is stopped, and the windings 3u to 3w of the motor 3 can be reliably protected.
[0058]
Then, after stopping the output of the drive control signal, the temperature detection circuit 43B does not return the level of the drive control signal to the original state unless the temperature of the galvanic resistor 44 decreases to −30 ° C. . That is, when the temperature of the windings 3u to 3w of the motor 3 reaches the upper limit temperature, it is assumed that a serious malfunction has occurred in the drive system of the motor 3, and therefore the detected temperature of the thermistor 45 is Even if it is slightly lowered, the level of the drive control signal is not restored to the original state, and the operation of the motor 3 is substantially stopped, so that the operator can check the drive system.
[0059]
Further, according to the present embodiment, the thermistor 45 and the galvanometer resistor 44 are assembled to the holder 67 in advance as an integral part, and the part is soldered to the circuit board on which the inverter circuit 11 is formed. Mount. That is, in order to detect the temperature of the galvanic resistance 44 more accurately by the thermistor 45, it is desirable to arrange them so that they are in close contact with each other. This can be done easily, and the temperature detection accuracy of the galvanic resistance 44 can be improved.
[0060]
The galvanic resistance 44 is composed of a conductor having a slight resistance, and the conductor has a relatively small cross-sectional area in contact with the thermistor 45 and a cross-sectional area in the portion soldered to the circuit board. It formed so that it might become large. That is, with respect to the part where the temperature is detected by the thermistor 45, the resistance of the part can be increased by reducing the conductor cross-sectional area, and the temperature detection by the thermistor 45 can be easily performed. Further, with respect to the portion soldered to the circuit board, it is possible to suppress the degree of temperature rise when the amount of current flowing through the galvanometer resistor 44 is increased and to increase the heat radiation efficiency. Therefore, it is possible to prevent the heat generated in the portion from applying thermal stress to the soldered portion.
[0061]
In addition, the galvanometer resistance 44 has a shape such that a portion in contact with the thermistor 45 follows the outer shape of the thermistor 45, that is, an arcuate U having a circular cross section along the outer shape of the thermistor 45 having a circular cross section. Since it is formed in a letter shape, the area where the galvanometer resistor 44 and the thermistor 45 are in contact can be increased, and the temperature of the galvanometer resistor 44 can be detected with higher accuracy.
[0062]
The present invention is not limited to the embodiments described above and illustrated in the drawings, and the following modifications or expansions are possible.
In addition to the configuration of this embodiment, the lock protection unit 31, the current limiting unit 32, and the temperature protection unit 33 in the conventional configuration may be provided to improve the fail-safe function.
The setting of the detected temperature is merely an example, and may be appropriately changed according to the individual design. Further, the amount of decrease in the drive control signal in the temperature detection circuit 43A is not limited to 10% and may be changed as appropriate.
The

temperature detection circuits

43A and 43B may be configured to latch a state where the signal level is lowered and a state where the signal output is stopped when the detected temperature exceeds a predetermined temperature and an upper limit temperature.
[0063]
Either one of the

temperature detection circuits

43A and 43B may be deleted. When only the temperature detection circuit 43B is provided, the upper limit temperature is set to the same temperature as the predetermined temperature of the temperature detection circuit 43A, and the signal output is stopped when the detected temperature exceeds the predetermined temperature (= the upper limit temperature). You may comprise so that it may be made. Then, the temperature difference for returning the signal output to the original state may be set similarly to the temperature detection circuit 43A.

Inspection

The flow resistor 44 and the thermistor 45 may be directly attached to the circuit board if they can sufficiently contact each other.
The present invention is not limited to the motor 3 that rotates the blower fan 2, and can be applied to any motor that can change the load amount to be driven.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an electrical configuration of a motor drive system according to an embodiment in which the present invention is applied to a motor for rotating a blower fan.
FIGS. 2A and 2B show a state in which a galvanic resistance and a thermistor are assembled to a holder. FIG. 2A is a plan view, FIG. 2B is a front view, and FIG.
FIG. 3 is a graph showing temperature characteristics of the thermistor.
FIG. 4 is a diagram showing an example of a detected temperature change by the thermistor, and shows a case where the detected temperature exceeds a predetermined temperature.
FIG. 5 shows an example of a detected temperature change by the thermistor, and shows a case where the detected temperature exceeds the upper limit temperature.
FIG. 6 is a diagram showing temperature characteristics of two temperature detection circuits.
FIG. 7 is a view corresponding to FIG.
[Explanation of symbols]
3 is a motor, 3u to 3w are windings, 9 is an air conditioner ECU (control command output unit), 11 is an inverter circuit (drive circuit), 34 is a drive control unit, 41 is a motor drive system, and 43A is a temperature detection circuit (signal) Level lowering means), 43B is a temperature detection circuit (signal output stop means), 44 is a galvanic resistance, 45 is a thermistor (temperature detection means), and 68 is an overload protection device.

Claims

A drive control unit that drives the motor by energizing the windings of the motor via a drive circuit; and a control command output unit that outputs a command signal for controlling the rotational speed of the motor to the drive control unit; An overload protection device for preventing an overcurrent from flowing through the winding of the motor when the motor is in an overload state,
A galvanic resistor arranged in a path through which the driving circuit supplies driving power to the motor;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the galvanic resistance;
Signal level lowering means for lowering the level of the command signal when the temperature of the galvanic resistance detected by the temperature detecting means reaches a predetermined temperature ;
The temperature detection means and the galvanic resistance are configured in advance as an integral part, and the part is mounted by being soldered to a circuit board on which the drive circuit is formed,
The galvanic resistance is composed of a conductor having a slight resistance, and the conductor has a relatively small cross-sectional area in contact with the temperature detecting means, and a cross-sectional area in a portion soldered to the circuit board. An overload protection device for a motor drive system, characterized in that it is formed so as to be relatively large, and a portion in contact with the temperature detection means has a shape along the outer shape of the temperature detection means .

When the signal level lowering means detects that the temperature of the galvanic resistance has decreased with a certain temperature difference with respect to the predetermined temperature after reducing the level of the command signal, the level of the command signal is restored. The overload protection device for a motor drive system according to claim 1, wherein the overload protection device is configured to return to the state.

The signal output stop means for stopping the output of the command signal when the temperature of the galvanic resistance detected by the temperature detection means reaches an upper limit temperature. Motor drive system overload protection device.

When the signal output stop means detects that the temperature of the galvanic resistance has decreased with a certain temperature difference with reference to the upper limit temperature after stopping the output of the command signal, the signal output stop means The overload protection device for a motor drive system according to claim 3, wherein the overload protection device is configured to return to the above state.

A drive control unit that drives the motor by energizing the windings of the motor via a drive circuit; and a control command output unit that outputs a command signal for controlling the rotational speed of the motor to the drive control unit; An overload protection device for preventing an overcurrent from flowing through the winding of the motor when the motor is in an overload state,
A galvanic resistor arranged in a path through which the driving circuit supplies driving power to the motor;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the galvanic resistance;
Signal output stopping means for stopping the output of the command signal when the temperature of the galvanic resistance detected by the temperature detecting means reaches an upper limit temperature ;
The temperature detection means and the galvanic resistance are configured in advance as an integral part, and the part is mounted by being soldered to a circuit board on which the drive circuit is formed,
The galvanic resistance is composed of a conductor having a slight resistance, and the conductor has a relatively small cross-sectional area in contact with the temperature detecting means, and a cross-sectional area in a portion soldered to the circuit board. An overload protection device for a motor drive system, characterized in that it is formed so as to be relatively large, and a portion in contact with the temperature detection means has a shape along the outer shape of the temperature detection means .

When the signal output stop means detects that the temperature of the galvanic resistance has decreased with a certain temperature difference with reference to the upper limit temperature after stopping the output of the command signal, the signal output stop means The overload protection device for a motor drive system according to claim 5, wherein the overload protection device is configured to return to the state.