WO1999029035A1

WO1999029035A1 - Method for controlling turn-on/off of motor preheater and motor preheater

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Publication number: WO1999029035A1
Application number: PCT/JP1998/005315
Authority: WO
Inventors: Yoriyuki Takekawa; Mitsuo Hagiwara
Original assignee: Zexel Corporation
Priority date: 1997-11-28
Filing date: 1998-11-26
Publication date: 1999-06-10
Also published as: JPH11159467A

Description

明細書電動機予熱装置における通電制御方法及び電動機予熱装置技術分野

本発明は、例えば、空気調和装置の圧縮機を駆動するために用いられる電動機の予熱装置に係り、特に、その予熱効率の向上を図ったものに関する。背景技術

従来、空気調和装置においては、雰囲気温度により冷却された圧縮機が暖房時の立ち上がりに、冷却により生じた液冷媒のために破損に至るようなことを防止する観点等から、圧縮機を予め加熱することが行われており、特に、圧縮機と一体化された電動機を有するものにあっては、電動機の励磁コイルに通電を行い、予熱を加えるようにしたものが公知 · 周知となっている（例えば、特公平 6 — 7 0 5 4 1号公報、特公平 5 - 4 1 8 3 6号公報等参照）。

しかしながら、何れの公報に開示されたものも、いわゆる抵抗損による発熱だけを利用したものであり、消費電流に対する発熱効率が決して良好なものとは言い難いものである。

また、コイルへの通電方法として、断続通電を行うようにしたものがあるが（特公平 5 — 4 1 8 3 6号公報等参照）、スイッチング素子の断続制御により生ずる損失を極力軽減するようにしたものではなく、スィツチング素子による損失が無視できないという問題がある。

本発明の目的は、極力少ない消費電流で十分な予熱ができ、電力効率の高い電動機予熱装置における通電制御方法及び電動機予熱装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、スイッチング素子の損失を極力低減しつつ、電力効率の高い予熱を行うことができる電動機予熱装置における通電制御方法及び電動機予熱装置を提供することにある。

さらに、本発明の他の目的は、いわゆる放熱設計の負担を軽減することのできる電動機予熱装置における通電制御方法及び電動機予熱装置を提供することにある。発明の開示

本発明によれば、電源とアースとの間でスイッチング素子がブリッジ接続されて、圧縮機を駆動するモ一夕のステ一夕コィルへの通電を行うよう構成されてなる電動機予熱装置における通電制御方法であって、一端が電源側に接続されたスィツチング素子の何れか一つを所定時間の間に所定繰り返し周期でオン · オフさせると同時に、一端がアース側に接続されたスイッチング素子の何れか二つを当該所定時間の間、オン状態とし、しかる後、ステ一夕コイルに流れる電流が逆方向となるように対応するスィツチング素子を前記同様に制御することを繰り返し行うよう構成されてなる通電制御方法が提供される。

かかる方法においては、特に、オン · オフするスイッチング素子を定期的に変えるようにすることで、ステ一夕コイルの電流の向きが定期的に逆方向とされるようにし、従来のいわゆる抵抗損による発熱だけでなく、ヒステリシス損による発熱が生ずるようにして電力効率の向上が図られたものである。

また、第 2の発明の形態によれば、電源とアースとの間でスィッチング素子がブリッジ接続されて、圧縮機を駆動するモー夕のステ一夕コィルへの通電を行うよう構成されてなる電動機予熱装置における通電制御方法であって、

前記電源とアースとの間に直列接続された複数のスイッチング素子のいずれか一組のスイッチング素子について、一方を所定の繰り返し周期でオン ' オフすると共に、この間、他方のスイッチング素子をオン状態とするよう構成されてなる通電制御方法が提供される。

かかる方法は、特に、一つのスイッチング素子を、所定時間の間オンオフを繰り返し、一定時間の後、再び同様な所定時間におけるオフ · ォフを繰り返す従来のような動作制御に代えて、一定時間オンした後、一定時間の駆動停止の後、再び一定時間オンとすることを繰り返すようにすることで、単位時間当たりのスイッチング回数を減らして、いわゆるスィツチング損失の低減を図りつつ、効率の高い予熱が行えるようにしたものである。

また、第 3の発明の形態によれば、電源とアースとの間でスィッチング素子がプリッジ接続されて、圧縮機を駆動するモータのステ一タコィルへの通電を行う通電手段と、

前記通電手段の動作制御を行う制御手段とを具備してなる電動機予熱装置であって、

前記制御手段は、一端が電源側に接続されたスィツチング素子の何れか一つを所定時間の間に所定繰り返し周期でオン 'オフさせると同時に、一端がアース側に接続されたスィツチング素子の何れか二つを当該所定時間の間、オン状態とし、しかる後、ステ一夕コイルに流れる電流が逆方向となるように対応するスィツチング素子を前記同様に制御することを繰り返し行うよう構成されてなる電動機予熱装置が提供される。

かかる構成は、第 1の発明の形態における通電制御方法を実行するのに適したものであり、特に、制御手段は、例えば、マイクロコンピュー夕によるいわゆるソフトウエアの実行により実現される得るもので、このような制御手段による通電手段の制御により、オン · オフするスイツチング素子が定期的に変えられ、ステ一夕コイルの電流の向きが定期的に逆方向とされて、従来のいわゆる抵抗損による発熱だけでなく、ヒステリシス損による発熱が生ずるようにして電力効率の向上が図られるものである。

さらに、第 4の発明の形態によれば、電源とアースとの間でスィッチング素子がプリッジ接続されて、圧縮機を駆動するモータのステ一夕コィルへの通電を行う通電手段と、

前記制御手段は、一端がアース側に接続されたスィツチング素子の何れか二つを所定時間の間、同時にオン状態とすると共に、一端が電源側に接続されたスィツチング素子の何れか一つを前記所定時間より短い所定時間の間オン状態とし、しかる後、ステ一夕コイルに流れる電流が逆方向となるように対応するスィツチング素子を前記同様に制御することを繰り返し行うよう構成されてなる電動機予熱装置が提供される。

かかる構成において、特に、制御手段は、例えば、マイクロコンピュ一夕によるいわゆるソフトウェアの実行により実現される得るものである。

このような制御手段による通電手段の制御により、ステ一夕コイルの電流の向きが定期的に逆方向とされるようスィツチング素子の組み合わせが定期的に変えられ、しかも、スイッチング素子のオン · オフの回数を極力少なくしたので、従来のいわゆる抵抗損による発熱だけでなく、ヒステリシス損による発熱が生ずるようにして電力効率の向上が図られると共に、スィツチング素子のスィツチング損が軽減されるものである。さらにまた、第 5の発明の形態によれば、外部から入力される圧縮機の雰囲気に関する信号に基づいて、予熱の要否を判定する予熱判定手段と、

外部から入力される圧縮機の雰囲気に関する信号に基づいて、通電期間を設定する加熱量決定手段と、

電源とアースとの間でスイッチング素子がブリッジ接続されて、圧縮機を駆動するモー夕のステ一夕コィルへの通電を行う駆動手段と、前記予熱判定手段及び加熱量決定手段の各出力信号に基づいて、前記駆動手段の動作制御を行う予熱信号発生手段とを具備し、

前記予熱信号発生手段は、前記電源とアースとの間に直列接続された複数のスィツチング素子のいずれか一組のスィツチング素子について、一方が所定の繰り返し周期でオン · オフされると共に、この間、他方のスイッチング素子がオン状態とされるよう前記駆動手段の動作を制御するよう構成されてなる電動機予熱装置が提供される。

かかる構成は、第 2の発明の形態における通電制御方法を実行するのに適したものであり、特に、予熱判定手段、加熱量決定手段及び予熱信号発生手段は、例えば、マイクロコンピュータによるいわゆるソフトゥエアの実行により実現される得るものである。かかる構成により、第 2 の発明の形態における通電制御方法と同様に、スイッチング素子のスィツチング回数を減らして、いわゆるスィツチング損失の低減を図りつつ、電力効率の高い予熱が行えるものである。

また、第 6の発明の形態によれば、外部から入力される圧縮機の雰囲気に関する信号に基づいて、予熱の要否を判定する予熱判定手段と、外部から入力される圧縮機の雰囲気に関する信号に基づいて、通電期間を設定する加熱量決定手段と、

電源とアースとの間でスイッチング素子がブリッジ接続されて、圧縮機を駆動するモータのステ一夕コイルへの通電を行う駆動手段と、前記予熱判定手段及び加熱量決定手段の各出力信号に基づいて、前記駆動手段の動作制御を行う予熱信号発生手段とを具備し、

前記予熱信号発生手段は、前記電源とアースとの間に直列接続された複数のスイッチング素子のいずれか一組のスイッチング素子について、一方が所定の繰り返し周期でオン · オフされると共に、この間、他方のスィツチング素子がオン状態とされるよう前記駆動手段の動作を制御するよう構成されてなる電動機予熱装置において、

さらに、圧縮機を駆動するモー夕の電流が過電流値に達したことを検出する過電流検出手段を設け、

予熱信号発生手段は、前記過電流検出手段により、モ一夕の電流が過電流値に達したことが検出されるまでの時間を、オン · オフされるスィツチング素子のオン時間とするよう構成されてなる電動機予熱装置が提供される。

かかる構成においては、オン · オフされるスィツチング素子のオン時間が、モー夕の電流が過電流とならない範囲とされるため、必要以上の電力を消費することなく、効率良く予熱を行うことができるものである。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の実施の形態における電動機予熱装置の第 1 の構成例を示す構成図である。

図 2は、本発明の実施の形態における電動機予熱装置の制御動作を説明するメインフローチャートである。

図 3は、図 2に示された予熱通電処理のより具体的な制御手順を説明するサブルーチンフローチヤ一トである。

図 4は、第 1の構成例における予熱のための通電制御における主要部のタイミングを示すタイミング図であって、図 4 ( A ) は第 1のトランジス夕の動作状態を示すタイミング図、図 4 ( B ) は第 2のトランジス夕の動作状態を示すタイミング図、図 4 ( C ) は第 3のトランジスタの動作状態を示すタイミング図、図 4 (D) は第 4のトランジスタの動作状態を示すタイミング図、図 4 (E) は第 5のトランジスタの動作状態を示すタイミング図、図 4 ( F ) は第 6のトランジスタの動作状態を示すタイミング図である。

図 5は、図 4に示されたタイミングで通電された場合の第 1乃至第 3 のステ一夕コイルに流れる電流の方向を説明する説明図である。

図 6は、第 2の構成例における予熱のための通電制御における主要部のタイミングを示すタイミング図であって、図 6 ( A) は第 1のトランジス夕の動作状態を示すタイミング図、図 6 (B ) は第 2のトランジス夕の動作状態を示すタイミング図、図 6 (C) は第 3のトランジスタの動作状態を示すタイミング図、図 6 (D) は第 4のトランジスタの動作状態を示すタイミング図、図 6 (E) は第 5のトランジスタの動作状態を示すタイミング図、図 6 ( F ) は第 6のトランジスタの動作状態を示すタイミング図、図 6 (G) はモー夕の電源電流の様子を示すタイミング図である。

図 7は、第 3の構成例における電動機予熱装置の構成を示す構成図である。

図 8は、第 3の構成例における予熱のための通電制御における主要部のタイミングを示すタイミング図であって、図 8 ( A) は第 1のトランジス夕の動作状態を示すタイミング図、図 8 (B) は第 2のトランジス夕の動作状態を示すタイミング図、図 8 (C) は第 3のトランジスタの動作状態を示すタイミング図、図 8 (D) は第 4のトランジスタの動作状態を示すタイミング図、図 8 (E) は第 5のトランジスタの動作状態を示すタイミング図、図 8 ( F ) は第 6のトランジスタの動作状態を示すタイミング図、図 8 (G) はモー夕の電源電流の様子を示すタイミング図である。

図 9は、第 4の構成例における電動機予熱装置の構成例を機能的に示す構成図である。

図 1 0は、第 4の構成例における予熱のための通電制御における主要部のタイミングを示すタイミング図であって、図 1 0 (A) は第 1のトランジス夕の動作状態を示すタイミング図、図 1 0 (B) は第 5のトランジス夕の動作状態を示すタイミング図、図 1 0 (C) は第 2乃至 4のトランジスタ及び第 6のトランジス夕の動作状態を示すタイミング図、図 1 0 (D) はモ一夕の電源電流の様子を示すタイミング図である。図 1 1は、第 5の構成例における電動機予熱装置の構成例を機能的に示す構成図である。

図 1 2は、第 5の構成例における予熱のための通電制御における主要部のタイミングを示すタイミング図であって、図 1 2 ( A) は第 1のトランジス夕の動作状態を示すタイミング図、図 1 2 (B) は第 5のトランジス夕の動作状態を示すタイミング図、図 1 2 (C) は第 2乃至 4のトランジス夕及び第 6のトランジス夕の動作状態を示すタイミング図、図 1 2 (D) はモータの電源電流の様子を示すタイミング図である。発明を実施するための最良の形態

本発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。

なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。

最初に、図 1を参照しつつ第 1 の構成例における電動機予熱装置の構成について説明する。 P T 5

一 9 一 ' この電動機予熱装置は、通電駆動部 1 と、駆動制御部（図 1 においては「D R C」と表記） 2 と、マイクロコンピュー夕 3とに大別されてなるもので、例えば、図示されない車両用空気調和装置に用いられる圧縮機と一体に設けられる電動機の動作を制御するためのものである。そして、電動機としては、例えば、ブラシレスモータ 4が用いられたものとなっている。

まず、ブラシレスモータ 4について説明すれば、このブラシレスモー夕 4は、永久磁石を用いてなるロー夕 5 と、 U， V， W相の 3つのステ一夕コイル 6 a ~ 6 c と、口一夕 5の周辺に適宜に配設された 3つのホール素子 7 a〜 7 c とを主たる構成要素としてなる公知 · 周知のものである。

第 1乃至第 3のステ一夕コイル 6 a〜 6 cは、いわゆる Y結線されて、後述する通電駆動部 1に接続されており、通電駆動部 1 により公知，周知の通電制御がなされるようになつている。

通電駆動部 1は、 6つのスイッチング素子がいわゆる三相ブリッジ接続されて、第 1乃至第 3のステ一夕コイル 6 a〜 6 cに接続されており、駆動制御部 2からの制御信号に応じて各スイッチング素子がいわゆるォン · オフされるようになっており、これによつて直流電源 8からの直流電力が交流電力に変換されて第 1乃至第 3のステ一夕コイル 6 a〜 6 c へ供給されるいわゆるィンバ一夕回路が構成されたものとなっている。すなわち、通電駆動部 1は、スイッチング素子としての n p n形の 6 つの第 1乃至第 6のトランジスタ 1 0〜 1 5を主たる構成要素として、これら第 1乃至第 6のトランジスタ 1 0〜 1 5がいわゆる三相ブリッジ接続されてなるものである。

具体的には、第 1乃至第 3のトランジスタ 1 0〜 1 2の各コレクタが直流電源 8の正極側と、第 4乃至第 6のトランジスタ 1 3〜 1 5の各ェミツ夕が直流電源 8の負極側となるように、第 1 のトランジスタ 1 0 と第 4のトランジスタ 1 3 とが、第 2のトランジスタ 1 1 と第 5のトランジス夕 1 4 と力第 3のトランジスタ 1 2 と第 6のトランジスタ 1 5 とが、それぞれ直列接続されている。

そして、第 1及び第 4のトランジスタ 1 0 , 1 3の相互の接続点に、第 1 のステ一夕コイル 6 aの一端が、また、第 2及び第 5の卜ランジス夕 1 1， 1 4の相互の接続点に、第 2のステ一夕コイル 6 bの一端が、さらに、第 3及び第 6のトランジスタ 1 2， 1 5の相互の接続点に、第 3のステ一夕コイル 6 c の一端が、それぞれ接続された構成となっている。

さらに、第 1乃至第 6のトランジスタ 1 0〜 1 5には、いわゆる環流ダイォ一ド 1 6 a〜 1 6 f がそれぞれコレク夕とエミッ夕の間に並列接続されている。

そして、第 1乃至第 6のトランジスタ 1 0〜 1 5の各ベースは、通電駆動部 1 の出力段に接続されており、第 1乃至第 6のトランジスタ 1 0 〜 1 5を駆動するためのパルス信号が通電駆動部 1 により印加されるようになつている。

なお、図 1、図 4、図 6、図 7、図 8、図 1 0及び図 1 2において、「U +」は第 1 のトランジスタ 1 0を、「V +」は第 2のトランジスタ 1 1 を、「W +」は第 3のトランジスタ 1 2を、「U j は第 4のトランジス夕 1 3を、「V―」は第 5のトランジスタ 1 4を、「W は第 6のトランジス夕 1 5を、それぞれ表すものとする。

駆動制御部 2は、マイクロコンピュー夕 3からの制御信号に応じて、通電駆動部 1 の第 1 乃至第 6のトランジスタ 1 0〜 1 5へ対するパルス信号を生成、出力するようになっているものである。

マイクロコンピュータ 3は、 I C化された公知 ' 周知のもので、いわゆる環境信号（詳細は後述）及び第 1乃至第 3のホール素子 7 a 〜 7 c の出力信号を入力し、後述するように、これら入力信号に基づいて、駆動制御部 2を介して通電駆動部 1の動作を制御するようになっている。

ここで、環境信号は、図示されない圧縮機がおかれている気象的な諸条件を判断することのできる信号であり、具体的には、例えば、外気温度、車室内温度、圧縮機温度等を用いるようにすると好適である。これらは、図示されない車両用空調装置に既に設けられているこれらのデ一夕取得のためのセンサの出力信号をそのまま流用することで、新たにセンサを設けて入力するような必要がないものである。

次に、図 2乃至図 5を参照しつつ、この電動機予熱装置の動作について説明する。

まず、マイクロコンピュータ 3による制御動作が開始されると、環境信号の検出、すなわち、先に述べたような外気温度、車室内温度等の環境信号のマイクロコンピュー夕 3への読み込みが行われる（図 2のステップ 1 0 0参照 ) 。

そして、環境信号を用いて予め定めた基準によって、予熱を開始する時期か否かの判断が行われ（図 2のステップ 1 1 0参照）、予熱開始時期であると判定されると（Y E Sの場合）、詳細は後述する予熱通電処理が行われることとなる（図 2のステップ 1 2 0参照）。

続いて、再び環境信号の検出が先のステップ 1 0 0同様にして行われ (図 2のステップ 1 4 0参照）、この環境信号に基づいて予熱終了の時期となったか否かが判定されて（図 2のステップ 1 5 0参照）、予熱終了の時期であると判定されると（Y E Sの場合）、予熱通電処理が終了されることとなる。一方、未だ予熱終了の時期ではないと判定された場合（N〇の場合）には、先のステップ 1 2 0に戻り予熱通電処理が繰り返し続行されることとなる。ここで、予熱通電処理について、図 3乃至図 5を参照しつつより具体的に説明すれば、まず最初に、 U相から V , Wのそれぞれの相へ電流が流れるようにマイクロコンピュータ 3から駆動制御部 2を介して通電駆動部 1の制御が行われることとなる（図 3のステップ 1 2 2参照）。

すなわち、第 1の所定時間 T 1の間、第 5及び第 6のトランジスタ 1 4 , 1 5が導通状態とされると共に、第 1のトランジスタ 1 0がこの第 1の所定時間 T 1の間、所定の繰り返し周期でオン ·オフされる（図 4 ( A ) 、図 4 ( E ) 及び図 4 ( F ) 参照）。その結果、図 5において実線矢印で示されたように、 U相である第 1のステ一夕コイル 6 aから V相である第 2のステ一タコイル 6 b及び W相である第 3のステ一夕コイル 6 じへ電流が流通されることとなる。したがって、この通電により第 1乃至第 3のステ一夕コイル 6 a〜 6 cの抵抗損による発熱が生ずることとなる _c そして、上述のようにして第 1の所定時間 T 1の通電の後は、第 2の所定時間 T 2の間、通電休止状態とされる（図 3のステップ 1 2 4並びに図 4 ( A ) 乃至図 4 ( F ) 参照）。

この後、再び、通電が開始されるが、この場合は、 V， Wのそれぞれの相から U相へ電流が流れるようにマイクロコンピュー夕 3により駆動制御部 2を介して通電駆動部 1が制御されることとなる（図 3のステツプ 1 2 6参照）。

すなわち、第 3の所定時間 T 3の間、第 2及び第 3のトランジスタ 1 1 , 1 2が導通状態とされると共に、第 4のトランジスタ 1 3がこの第 3の所定時間 T 3の間、所定の繰り返し周期でオン · オフされる（図 4 ( B ) 乃至図 4 ( D ) 参照）。

その結果、図 5において点線矢印で示されたように、 V , W相である第 2及び第 3のステ一夕コイル 6 b , 6 cから V相である第 1 のステ一夕コイル 6 aへ向かって電流が流通されることとなる。したがって、この通電により第 1乃至第 3のステ一夕コイル 6 a〜 6 cの抵抗損による発熱が生ずることとなる。

ここで、ステップ 1 2 2による通電の際に生ずる合成磁界の方向と、ステップ 1 2 6による通電の際に生ずる合成磁界の方向とは、上述したような第 1乃至第 3のステ一夕コイル 6 a〜 6 cに対する電流の向きにより（図 5参照）、丁度逆方向となる。

したがって、この予熱のための通電によりロー夕 5が回転することはなく、しかも、ステ一夕コイル 6 a〜 6 cが巻かれた鋼板（図示せず）が、ステップ 1 2 2， 1 2 6による通電により互いに逆方向の磁界中に晒されることとなるため、いわゆるヒステリシス損が発生し、これによる発熱も生ずることとなる。

また、上述のようにして第 3の所定時間 T 3の通電の後は、第 4の所定時間 T 4の間、通電駆動部 1 による第 1乃至第 3のステ一夕コイル 6 a〜 6 cへの通電が休止され（図 4 ( A ) 乃至図 4 ( F ) 参照）、その後、一端、先に説明したメインルーチン（図 2参照）へ戻り、先に説明したように予熱が未だ必要であると判定された場合（図 2のステップ 1 5 0 において「N O」の場合）に、上述したステップ 1 2 2以後の処理が再び繰り返されることとなる。

ここで、先の第 2の所定時間 T 2及び第 4の所定時間 T 4の通電休止は、いわゆる環流電流に対するスイッチング素子の保護、すなわち、第 1乃至第 6のトランジスタ 1 0〜 1 5の保護を図るために設けられたものである。

また、第 1の所定時間丁1 >第 3の所定時間 T 3と設定されているのは、外乱等により口一夕 5位置が多少ずれても第 2の所定時間 T 2の期間に回転しないようにするためである。

上述した第 1の構成例においては、通電駆動部 1及び駆動制御部 2により請求項 3記載の通電手段が、マイクロコンピュー夕 3により請求項 3記載の制御手段が、それぞれ実現されたものとなっている。

次に、第 2の構成例について図 1乃至図 3及び図 6を参照しつつ説明する。

この第 2の構成例は、いわゆるハ一ドウエアとしての構成は、図 1に示された構成でよく、マイクロコンピュータ 3による動作制御を変えたものである。

基本的な制御手順としては、先の図 2及び図 3に示されたものと同一であるが、具体的な通電のタイミング等が次述するように異なるものである。したがって、以下の説明においては、適宜図 2及び図 3を流用しつつ説明することとする。

すなわち、ステツプ 1 2 2においては、第 1の所定時間 T1の間、第 1 のトランジスタ 1 0が導通状態とされる（図 6 (A) 参照）一方、第 5 及び第 6のトランジスタ 1 4， 1 5も同様に導通状態とされる（図 6 (E) 及び図 6 (F) 参照）。したがって、この通電により第 1乃至第 3のステ一夕コイル 6 a〜 6 cの抵抗損による発熱が生ずることとなる。

ここで、第 1の所定時間 T1は、ブラシレスモータ 4の電源電流が定格電流 I _Rに達するように設定されたものである（図 6 (A) 及び図 6 (G) 参照）。

そして、第 1の所定時間 T1経過後は、第 2の所定時間 T2の間、第 1 のトランジスタ 1 0が非導通状態とされ、通電休止状態となる（図 3のステップ 1 2 4及び図 6 ( A ) 参照）。一方、この第 2の所定時間 T 2 の間、第 5及び第 6のトランジスタ 1 4 , 1 5は、引き続き導通状態とされる（図 6 (E) 及び図 6 (F) 参照）。

ここで、第 2の所定時間 T2は、必要な加熱量によって決定されるもので、これは、環境信号に基づいて予め定めた演算式を用いてマイクロコンピュー夕 3により算出されるものである。

そして、再び、通電が開始されるが、この場合は、 V， Wのそれぞれの相から U相へ電流が流れるようにマイクロコンピュー夕 3により駆動制御部 2を介して通電駆動部 1が制御されることとなる（図 3のステツプ 1 2 6参照）。

すなわち、第 3の所定時間 T3の間、第 4のトランジスタ 1 3が導通状態とされる（図 6 (D) 参照）と共に、第 2及び第 3のトランジスタ 1 1， 1 2も導通状態とされる（図 6 (B) 及び図 6 (C) 参照）。したがって、この通電により第 1乃至第 3のステ一夕コイル 6 a〜 6 cの抵抗損による発熱が生ずることとなる。

ここで、第 3の所定時間 T 3は、第 4のトランジスタ 1 3の導通により，ブラシレスモ一夕 4の電源電流が定格電流（一 I )に達するように設定されたものである（図 6 (D ) 及び図 6 ( G) 参照）。

また、ステップ 1 2 2による通電の際に生ずる合成磁界の方と、ステップ 1 2 6による通電の際に生ずる合成磁界の方向とは、上述したような第 1乃至第 3のステ一夕コイル 6 a〜 6 cに対する電流の向きにより，丁度逆方向となるのは、先の第 1の構成例と同様である。

したがって、この予熱のための通電により口一夕 5が回転することはなく、しかも、ステ一夕コイル 6 a〜 6 cが巻かれた鋼板（図示せず）が、ステップ 1 2 2 , 1 2 6による通電により互いに逆方向の磁界中に晒されることとなるため、いわゆるヒステリシス損が発生し、これによる発熱も生ずることとなるのも第 1 の構成例と同様である。

そして、この第 3の所定時間 T3経過後は、第 4の所定時間 T4の間、第 4のトランジスタ 1 3が非導通状態とされて通電休止状態となる（図 6 (D) 参照）一方、第 2及び第 3のトランジスタ 1 1， 1 2は、この間、引き続き導通状態とされる（図 6 (B) 及び図 6 (C) 参照）。そして、一旦、メインルーチン（図 2参照）へ戻り、既に説明したように予熱が未だ必要であると判定された場合（図 2のステツプ 1 5 0において「N O」の場合）に、上述したステップ 1 2 2以後の処理が再び繰り返されることとなる。

ここで、第 4の所定時間 T 4は、先の第 2の所定時間 T 2と同様に、必要な加熱量によって決定されるもので、これは、環境信号に基づいて予め定めた演算式を用いてマイクロコンピュータ 3により算出されるものである。

この第 2の構成例の場合、先の第 1の構成例と異なり、第 1の所定時間 T 1及び第 2の所定時間 T 2のそれぞれにおいて、第 1乃至第 6のトランジス夕 1 0〜 1 5の何れかを複数回にわたってオン · オフするようなことがないので、単位時間当たりのスィツチング回数が少ないものとなり、そのため、いわゆるスイッチング損が低減されることとなる。

上述した第 2の構成例においては、通電駆動部 1及び駆動制御部 2により請求項 4記載の通電手段が、マイクロコンピュー夕 3により請求項 4記載の制御手段が、それぞれ実現されたものとなっている。

次に、第 3の構成例について、図 7乃び図 8を参照しつつ説明する。この第 3の構成例は、最初に概括的にその構成を言えば、上述した第 2の構成例において、第 1のトランジスタ 1 0の導通期間を、ブラシレスモ一夕 4の電源電流が略定格電流に達するように設定したのに対して, ブラシレスモータ 4の電源電流が略過電流値に達するように設定した点が異なるもので、他の構成部分は基本的に同一のものである。

以下、具体的に説明すれば、この第 3の構成例における電動機予熱装置は、図 7に示されたように、直流電源 8の負極側と第 4乃至第 6の卜ランジス夕 1 3〜 1 5のェミツ夕との間に、過電流検出用抵抗器 1 7を直列に接続し、この過電流検出用抵抗器 1 7の第 4乃至第 6のトランジス夕 1 3〜 1 5の各ェミツ夕との接続点をマイクロコンピュ一夕 3の入力ポートに接続して、この過電流検出用抵抗器 1 7における電圧降下の大きさによって、マイクロコンピュー夕 3によりブラシレスモー夕 4の過電流が判定されるように構成されたものである。そして、他の構成部分は、図 1に示されたと同一のものであるので、同一の構成要素については、同一の符号を付し、以下、その詳細な説明を省略するものとする。次に、かかる構成における動作について、図 8 ( A) 乃至図 8 (G) を参照しつつ説明する。

まず、基本的な制御手順としては、先の図 2及び図 3に示されたものと同一であるが、具体的な通電のタイミング等が次述するように異なるものである。したがって、以下の説明においては、適宜図 2及び図 3を流用しつつ説明することとする。

すなわち、ステツプ 1 2 2においては、第 1の所定時間 T1の間、第 1 のトランジスタ 1 0が導通状態とされる（図 8 (A) 参照）一方、第 5 及び第 6のトランジスタ 1 4 , 1 5も同様に導通状態とされる（図 8 (E) 及び図 8 ( F ) 参照）。したがって、この通電により第 1乃至第 3のステ一夕コィル 6 a〜 6 cの抵抗損による発熱が生ずることとなる。

ここで、第 1の所定時間 T1は、マイクロコンピュータ 3により過電流検出用抵抗器 1 7の電圧が所定値を越えて、過電流と判定された際に（図 8 ( A) 及び図 8 (G) 参照）、第 1のトランジスタ 1 0が非導通とされることで定まるようになっているものである。

そして、第 1の所定時間 T1経過後は、第 2の所定時間 T2の間、第 1 のトランジスタ 1 0が非導通状態とされ、通電休止状態となる（図 3のステップ 1 2 4及び図 8 ( A) 参照）。一方、この第 2の所定時間 T2 の間、第 5及び第 6のトランジスタ 1 4， 1 5は、引き続き導通状態とされる（図 8 (E) 及び図 8 ( F ) 参照）。ここで、第 2の所定時間 T 2は、必要な加熱量によって決定されるもので、これは、環境信号に基づいて予め定めた演算式を用いてマイクロコンピュー夕 3により算出されるものである。

そして、再び、通電が開始されるが、この場合は、 V， Wのそれぞれの相から U相へ電流が流れるようにマイクロコンピュータ 3により駆動制御部 2を介して通電駆動部 1が制御されることとなる（図 3のステツプ 1 2 6参照）。

すなわち、第 3の所定時間 Τ3の間、第 4のトランジスタ 1 3が導通状態とされる（図 8 (D) 参照）と共に、第 2及び第 3のトランジスタ 1 1， 1 2も導通状態とされる（図 8 (Β) 及び図 8 (C) 参照）。したがって、この通電により第 1乃至第 3のステ一夕コイル 6 a〜 6 cの抵抗損による発熱が生ずることとなる。

ここで、第 3の所定時間 T3は、マイクロコンピュータ 3により過電流検出用抵抗器 1 7の電圧が所定値を越えて、過電流と判定された際に（図 8 (D) 及び図 8 (G) 参照）、第 4のトランジスタ 1 3が非導通とされることで定まるようになっているものである。

また、ステップ 1 2 2による通電の際に生ずる合成磁界の方向と、ステツプ 1 2 6による通電の際に生ずる合成磁界の方向とは、上述したような第 1乃至第 3のステ一夕コイル 6 a〜 6 cに対する電流の向きにより、丁度逆方向となるのは、先の第 1の構成例と同様である。

したがって、この予熱のための通電によりロー夕 5が回転することはなく、しかも、ステ一夕コイル 6 a〜 6 cが巻かれた鋼板（図示せず）が、ステップ 1 2 2， 1 2 6による通電により互いに逆方向の磁界中に晒されることとなることから、いわゆるヒステリシス損が発生し、これによる発熱も生ずることとなるのも第 1の構成例と同様である。

そして、この第 3の所定時間 T3経過後は、第 4の所定時間 T4の間、第 4のトランジスタ 1 3が非導通状態とされて通電休止状態となる（図 6 ( D ) 参照）一方、第 2及び第 3のトランジスタ 1 1 , 1 2は、この間、引き続き導通状態とされる（図 8 ( B ) 及び図 8 ( C ) 参照）。そして、一旦、メインルーチン（図 2参照）へ戻り、既に説明したように予熱が未だ必要であると判定された場合（図 2のステップ 1 5 0において「N O」の場合）に、上述したステップ 1 2 2以後の処理が再び繰り返されることとなる。

ここで、第 4の所定時間 T 4は、先の第 2の所定時間 T 2と同様に、必要な加熱量によって決定されるもので、これは、環境信号に基づいて予め定めた演算式を用いてマイクロコンピュー夕 3により算出されるものである。

この第 3の構成例の場合、先の第 1の構成例と異なり、第 1の所定時間 T 1及び第 2の所定時間 T 2のそれぞれにおいて、第 1乃至第 6のトランジス夕 1 0〜 1 5の何れかを複数回にわたってオン · オフするようなことがないので、単位時間当たりのスイッチング回数が少ないものとなり、そのため、いわゆるスイッチング損が低減されることとなる。

次に、第 4の構成例について図 9乃び図 1 0を参照しつつ説明する。初めに、図 9を参照しつつ、この第 4の構成例における電動機予熱装置の構成、特に、機能的な面に着目した構成について説明する。

すなわち、この第 4の構成例における電動機予熱装置は、予熱判定手段 2 0と、加熱量決定手段 2 1 と、予熱信号発生手段 2 2と、駆動手段 2 3とを具備してなり、電動機一体型圧縮機の予熱を行うようになっているものである。

予熱判定手段 2 0は、先の第 1の構成例で述べたような環境信号を入力し、それを基に、予熱の要否を判定するものである。

加熱量決定手段 2 1は、同じく環境信号を入力し、それを基に必要な加熱（発熱）量を算定して、その加熱量に応じて通電時間、通電停止時間を算出するものである。

予熱信号発生手段 2 2は、予熱判定手段 2 0及び加熱量決定手段 2 1 からの信号を基に、駆動手段 2 3を介して電動機一体型圧縮機の電動機への通電を行うための制御信号を発生するものである。

そして、駆動手段 2 3は、予熱信号発生手段 2 2からの制御信号に基づいて、電動機に実際に通電を行うためのものである。

このような機能的な各手段を有するより具体的な構成は、既に、示されたように例えば図 1のような構成が好適である。

すなわち、この場合、予熱判定手段 2 0、加熱量決定手段 2 1及び予熱信号発生手段 2 2は、マイクロコンピュー夕 3により実現され、駆動手段 2 3は、通電駆動部 1及び駆動制御部 2により実現されたものとなる。

次に、この第 4の構成例における通電制御について図 1及び図 1 0を参照しつつ説明する。

この第 4の構成例では、マイクロコンピュータ 3において、環境信号に基づいて、予熱の要否が判定されるのは、先の第 1及び第 2の構成例と同様であり、予熱が必要と判定されると、次述するような通電が開始されることとなる。

すなわち、予熱開始と判定されると、第 1のトランジスタ 1 0が、所定の導通時間 T O Nの間、導通状態とされ（図 1 0 ( A ) 参照）、その後, 所定の非導通時間 T。！^の間、非導通状態とされることが繰り返される (図 1 0 ( A ) 参照）。

また、このような第 1のトランジスタ 1 0の導通、非導通の繰り返しの間、第 5のトランジスタ 1 4が、連続的に導通状態とされる（図 1 0 ( B ) 参照）。そして、第 2乃至第 4のトランジスタ 1 1〜 1 3及び第 6のトランジスタ 1 5は、この通電制御の間、非導通状態とされることとなる（図 1 0 ( C ) 参照）。

したがって、第 1のトランジスタ 1 0が導通状態にある期間、第 1のステ一夕コイル 6 aと第 2のステ一夕コイル 6 bとに電流が流通し、抵抗損による発熱が生ずることとなる。

ここで、所定の導通時間 T O Nは、第 1及び第 2のステ一夕コイル 6 a , 6 bの電流が略定格電流に達することができる程度の時間に設定されるものである（図 1 0 ( D ) 参照）。

また、所定の非導通時間 T。_{F r}は、圧縮機（図示せず）に必要とされる加熱量に基づいて決定される時間であり、加熱量が大となるに従い短い時間とされるものである。なお、この非導通時間 T。_{F F}は、外気温度、圧縮機温度等の環境信号に基づいて、予め設定した所定の基準に従って変化させるようにしてもよい。

そして、上述した通電制御は、環境信号に基づいて予熱が不要と判定された際、または、圧縮機の運転が開始された際に停止され、通常の運転状態、すなわち、口一夕 5が回転状態とされることとなる。

なお、上述した制御例においては、第 1のトランジスタ 1 0をオン - オフさせると共に、その間、第 5のトランジスタ 1 4を継続的にオンとするようにしたが、他のトランジス夕の組み合わせでもよいことは勿論であり、例えば、第 1のトランジスタ 1 0をオン · オフさせると共に、その間、第 6のトランジスタ 1 5を継続的にオンとしてもよく、また、第 2のトランジスタ 1 1 をオン · オフすると共に、その間、第 4のトランジス夕 1 3をオンとするようにしてもよい。

さらに、上述のように、あるトランジスタの組み合わせ、換言すれば、ある相の組み合わせのみに電流を流すようにする他、所定の時間間隔で、通電する相の組み合わせを順次変えるようにしてもよく、その場合には、 - 11 — ― 上述のように特定の相が継続的に通電される場合に比して予熱むらが軽減されることとなる。

次に、図 1 1乃至図 1 2を参照しつつ第 5の構成例について説明する。初めに、図 1 1 を参照しつっこの第 5の構成例における電動機予熱装置の構成、特に、機能的な面に着目した構成について説明する。

すなわち、この第 5の構成例における電動機予熱装置は、予熱判定手段 2 0 と、加熱量決定手段 2 1 と、過電流検出手段 2 4と、予熱信号発生手段 2 2 と、駆動手段 2 3 とを具備してなり、電動機一体型圧縮機の予熱を行うようになっているものである。この第 5の構成例における電動機予熱装置において、過電流検出手段 2 4を除く他の手段は、図 9に示された第 4の構成例におけるものと同一機能を有するものであるので、同一構成要素には同一の符号を付してここでの詳細な説明は省略し、以下、異なる点を中心に説明するものとする。

過電流検出手段 2 4は、電動機すなわちブラシレスモー夕 4の電源電流を検出し、マイクロコンピュータ 3により過電流であると判定するためのものである。

このような機能的な各手段を有するより具体的な構成は、既に、示されたように例えば図 7のような構成が好適である。

すなわち、この場合、予熱判定手段 2 0、加熱量決定手段 2 1及び予熱信号発生手段 2 2は、マイクロコンピュータ 3により実現され、過電流検出手段 2 4は、過電流検出用抵抗器 1 7により、駆動手段 2 3は、通電駆動部 1及び駆動制御部 2により、それぞれ実現されたものとなる。次に、この第 5の構成例における通電制御について図 1及び図 1 2を参照しつつ説明する。

この第 5の構成例では、マイクロコンピュー夕 3において、環境信号に基づいて、予熱の要否が判定されのは、先の第 1及び第 2の構成例と同様であり、必要と判定されたと、次述するような通電が開始されることとなる。

すなわち、予熱開始と判定されると、第 1のトランジスタ 1 0が、所定の導通時間 T o、の間、導通状態とされ（図 1 2 ( A ) 参照）、その後、所定の非導通時間 T。の間、非導通状態とされることが繰り返される (図 1 2 ( A ) 参照）。

また、このような第 1のトランジスタ 1 0の導通、非導通の繰り返しの間、第 5のトランジスタ 1 4が、連続的に導通状態とされる（図 1 2 ( B ) 参照）。そして、第 2乃至第 4のトランジスタ 1 1〜 1 3及び第 6のトランジスタ 1 5は、この通電制御の間、非導通状態とされることとなる（図 1 2 ( C ) 参照）。

したがって、第 1のトランジスタ 1 0が導通状態にある期間、第 1のステ一夕コイル 6 aと第 2のステ一夕コイル 6 とに電流が流通し、抵抗損による発熱が生ずることとなる。

ここで、所定の導通時間 T O Nは、ブラシレスモー夕 4の電源電流が略過電流値に達したと判定されるまでの時間であり（図 1 2 ( D ) 参照）、具体的には、過電流検出用抵抗器 1 7の電圧が所定値に達したか否かの判定がマイクロコンピュー夕 3によって行われることで定められるようになっている。

また、所定の非導通時間 T。,. _Fは、圧縮機（図示せず）に必要とされる加熱量に基づいて決定される時間であり、加熱量が大となるに従い短い時間とされるものである。なお、この非導通時間 T。K _Fは、外気温度、圧縮機温度等の環境信号に基づいて、予め設定した所定の基準に従って変化させるようにしてもよい。

そして、上述した通電制御は、環境信号に基づいて予熱が不要と判定された際、または、圧縮機の運転が開始された際に停止され、通常の運転状態、すなわち、ロー夕 5が回転状態とされることとなる。

なお、上述した制御例においては、第 1のトランジスタ 1 0をオンオフさせると共に、その間、第 5のトランジスタ 1 4をオンとするようにしたが、他の卜ランジス夕の組み合わせでもよいことは勿論であり、例えば、第 1のトランジスタ 1 0をオン · オフさせると共に、その間、第 6のトランジスタ 1 5を継続的にオンとしてもよく、また、第 2のトランジス夕 1 1 をオン · オフすると共に、その間、第 4のトランジスタ 1 3を継続的にオンとするようにしてもよい。

さらに、上述のように、あるトランジスタの組み合わせ、換言すれば、ある相の組み合わせのみに電流を流すようにする他、所定の時間間隔で、通電する相の組み合わせを順次変えるようにしてもよく、その場合には、上述のように特定の相が継続的に通電される場合に比して予熱むらが軽減されることとなる。

上述した各構成例では、電動機としてブラシレスモー夕 4を例に挙げて説明したが、これに限定される必要は勿論なく、他の形態の電動機、例えば、誘導電動機であっても同様にしてステ一夕コイルへの通電を行えるものである。

産業上の利用可能性

以上のように、本発明に係る電動機予熱装置は、空気調和装置におけるいわゆる冷媒サイクルを構成する圧縮機と一体化された電動機の予熱に用いるのに適している。

Claims

請求の範囲

1. 電源とアースとの間でスイッチング素子（ 1 0， 1 1， 1 2， 1 3， 1 4， 1 5 ) がブリッジ接続されて、圧縮機を駆動するモータ（ 4 ) のステ一夕コイル（ 6 a， 6 b， 6 c ) への通電を行うよう構成されてなる電動機予熱装置における通電制御方法であって、

一端が電源側に接続されたスイッチング素子（ 1 0， 1 1， 1 2 ) の何れか一つを所定時間の間に所定繰り返し周期でオン · オフさせると同時に、一端がアース側に接続されたスィツチング素子（ 1 3， 1 4， 1 5 ) の何れか二つを当該所定時間の間、オン状態とし、しかる後、ステ —夕コイル（ 6 a , 6 b , 6 c ) に流れる電流が逆方向となるように対応するスィツチング素子を前記同様に制御することを繰り返し行うことを特徴とする電動機予熱装置における通電制御方法。

2. 電源とアースとの間でスイッチング素子（ 1 0 , 1 1 , 1 2， 1 3， 1 4 , 1 5 ) がプリッジ接続されて、圧縮機を駆動するモー夕（4 ) のステ一夕コイル（ 6 a , 6 b , 6 c ) への通電を行うよう構成されてなる電動機予熱装置における通電制御方法であって、

前記電源とアースとの間に直列接続された複数のスイッチング素子 ( 1 0， 1 1， 1 2 , 1 3， 1 4 , 1 5 ) のいずれか一組のスィッチング素子（ 1 0及び 1 3、 1 1及び 1 4又は 1 2及び 1 5 ) について、一方（ 1 0、 1 1又は 1 2 ) を所定の繰り返し周期でオン · オフすると共に、この間、他方のスィツチング素子（ 1 3、 1 4又は 1 5 ) をオン状態とすることを特徴とする電動機予熱装置における通電制御方法。

3. 電源とアースとの間でスイッチング素子（ 1 0， 1 1 , 1 2， 1 3， 1 4， 1 5 ) がプリッジ接続されて、圧縮機を駆動するモー夕（4 ) のステ一夕コイル（ 6 a , 6 b , 6 c ) への通電を行う通電手段（ 1及び 2 ) と、

前記通電手段の動作制御を行う制御手段（ 3 ) とを具備してなる電動機予熱装置であって、

前記制御手段（ 3 ) は、一端が電源側に接続されたスイッチング素子 ( 1 0， 1 1， 1 2 ) の何れか一つを所定時間の間に所定繰り返し周期でオン · オフさせると同時に、一端がアース側に接続されたスィッチング素子（ 1 3 , 1 4， 1 5 ) の何れか二つを当該所定時間の間、オン状態とし、しかる後、ステ一夕コイル（ 6 a， 6 b， 6 c ) に流れる電流が逆方向となるように対応するスィツチング素子を前記同様に制御することを繰り返し行うことを特徴とする電動機予熱装置。

4. 電源とアースとの間でスイッチング素子（ 1 0 , 1 1， 1 2 , 1 3， 1 4， 1 5 ) がブリッジ接続されて、圧縮機を駆動するモー夕（4 ) のステ一夕コイル（ 6 a， 6 b, 6 c ) への通電を行う通電手段（ 1及び 2 ) と、

前記通電手段（ 1及び 2 ) の動作制御を行う制御手段（ 3 ) とを具備してなる電動機予熱装置であって、

前記制御手段（ 3 ) は、一端がアース側に接続されたスイッチング素子（ 1 3 , 1 4， 1 5 ) の何れか二つを所定時間の間、同時にオン状態とすると共に、一端が電源側に接続されたスイッチング素子（ 1 0 , 1 1， 1 2 ) の何れか一つを前記所定時間より短い所定時間の間オン状態とし、しかる後、ステ一夕コイル（ 6 a， 6 b , 6 c ) に流れる電流が逆方向となるように対応するスィツチング素子を前記同様に制御することを繰り返し行うことを特徴とする電動機予熱装置。

5. 所定時間は、モータ（4 ) の電源電流が所定値に達するよう設定されたものであることを特徴とする請求の範囲第 4項記載の電動機予熱装置。

6. 外部から入力される圧縮機の雰囲気に関する信号に基づいて、予熱の要否を判定する予熱判定手段（ 2 0 ) と、

外部から入力される圧縮機の雰囲気に関する信号に基づいて、通電期間を設定する加熱量決定手段（ 2 1 ) と、

電源とアースとの間でスイッチング素子がブリッジ接続されて、圧縮機を駆動するモータのステ一夕コイルへの通電を行う駆動手段（ 2 3 ) と、

前記予熱判定手段（ 2 0 ) 及び加熱量決定手段（ 2 1 ) の各出力信号に基づいて、前記駆動手段（ 2 3 ) の動作制御を行う予熱信号発生手段 ( 2 2 ) とを具備し、

前記予熱信号発生手段（ 2 2 ) は、前記電源とアースとの間に直列接続された複数のスイッチング素子のいずれか一組のスイッチング素子について、一方が所定の繰り返し周期でオン ·オフされると共に、この間、他方のスィツチング素子がオン状態とされるよう前記駆動手段（ 2 3 ) の動作を制御することを特徴とする電動機予熱装置。

7. オン · オフされるスイッチング素子のオン時間は、モー夕電流が所定値に達するよう設定されたものであることを特徴とする請求の範囲第 6項記載の電動機予熱装置。

8. 圧縮機を駆動するモータの電流が過電流値に達したことを検出する過電流検出手段（ 2 4 ) を設け、

予熱信号発生手段（ 2 2 ) は、前記過電流検出手段（ 2 4 ) により、モー夕の電流が過電流値に達したことが検出されるまでの時間を、ォン · オフされるスイッチング素子のオン時間とすることを特徴とする請求の範囲第 6項記載の電動機予熱装置。