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Title:
ELECTRIC COMPRESSOR CONTROL DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/149721
Kind Code:
A1
Abstract:
Provided is a device for controlling power supply from an inverter having a semiconductor switching element to an electric compressor having a built-in motor. The device includes: means for calculating a starting current value required for starting a compressor from the pressure at the discharge side circuit of the compressor; means for calculating a permitted current value of a semiconductor switching element from the temperature of the inverter installation portion; and means for comparing the calculated compressor starting current value to the permitted current value of the semiconductor switching element so as to judge whether to permit a start of the compressor. Thus, it is possible to appropriately start the electric compressor without using a semiconductor switching element requiring a greater current capacity than is necessary in the inverter. This reduces the size and the cost of the electric compressor.

Inventors:
SHIBUYA MAKOTO (JP)
HIRONO DAISUKE (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/059703
Publication Date:
December 11, 2008
Filing Date:
May 27, 2008
Export Citation:
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Assignee:
SANDEN CORP (JP)
SHIBUYA MAKOTO (JP)
HIRONO DAISUKE (JP)
International Classes:
F04B49/06; F04B49/10
Domestic Patent References:
WO2003085265A12003-10-16
Foreign References:
JP2006029342A2006-02-02
JPH1047255A1998-02-17
JPH06193945A1994-07-15
US5488279A1996-01-30
Other References:
See also references of EP 2169227A4
Attorney, Agent or Firm:
BAN, Toshimitsu (Shinko Bldg.1-9, Nishishinjuku,8-chome, Shinjuku-ku, Tokyo 23, JP)
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Claims:
 モータが内蔵された電動圧縮機への、半導体スイッチング素子を備えたインバータからの通電を制御する装置において、圧縮機の吐出側回路における圧力から該圧力と相関関係のある圧縮機の起動に必要な起動電流値を算出する手段と、インバータ設置部位の温度から該温度と相関関係のある半導体スイッチング素子の許容電流値を算出する手段とを備えているとともに、算出された圧縮機の起動電流値と半導体スイッチング素子の許容電流値との比較から圧縮機の起動許可を判定する起動許可判定手段を有することを特徴とする電動圧縮機の制御装置。
 前記インバータが、電動圧縮機に一体的に組み込まれている、請求項1に記載の電動圧縮機の制御装置。
 前記インバータが、電動圧縮機とは別に電動圧縮機の近傍に設置されている、請求項1に記載の電動圧縮機の制御装置。
 前記起動許可判定手段により圧縮機の起動許可が判定された場合に、圧縮機は、前記算出による起動電流値の電流によって起動される、請求項1に記載の電動圧縮機の制御装置。
 前記起動許可判定手段により圧縮機の起動許可が判定された場合に、圧縮機は、前記算出による許容電流値の電流によって起動される、請求項1に記載の電動圧縮機の制御装置。
 電動圧縮機が、前記内蔵されたモータと該モータ以外の外部駆動源とにより選択的にまたは同時に駆動されるハイブリッド式の圧縮機からなる、請求項1に記載の電動圧縮機の制御装置。
 電動圧縮機が、車両用空調装置の冷凍回路に組み込まれる圧縮機からなる、請求項1に記載の電動圧縮機の制御装置。
Description:
電動圧縮機の制御装置

 本発明は、インバータから電動圧縮機へ 通電を制御する装置に関し、とくに、電動 縮機の起動時の電流を考慮した電動圧縮機 制御装置に関する。

 モータが内蔵された電動圧縮機の駆動に 、直流電源からの電流を、半導体スイッチ グ素子を備えたインバータにより疑似交流 圧に変換し、変換された電流を圧縮機内蔵 モータに給電する方法が採用されることが い。電動圧縮機の起動時には、他の場合に べてより大きな電流が要求されることが多 が、インバータからの出力電流としては、 常、電動圧縮機の起動に必要な最大トルク 出力できるモータ通電電流で起動するよう なっている(例えば、特許文献1)。

 上記インバータは、電動圧縮機に一体的に み込まれたり、電動圧縮機の近傍に設置さ たりするので、電動圧縮機の温度の影響を に受けることが多い。したがって、電動圧 機が高温のときにはインバータも高温にな 、インバータに組み込まれている半導体ス ッチング素子も高温になる。一般に、半導 スイッチング素子は、高温になると、自身 許容電流が小さくなる。したがって、高温 の圧縮機の起動を考慮して、必要以上に電 容量の大きな半導体スイッチング素子を使 しなければならないことが多い。電流容量 大きな半導体スイッチング素子の使用は、 ンバータの大型化やコストアップ、ひいて インバータ一体型の電動圧縮機の大型化お びコストアップや、インバータが圧縮機と 別に設置される場合にあっても、そのイン ータを含めた圧縮機装置としての大型化や ストアップを招くことになる。

特開2006-200507号公報

 そこで本発明の課題は、上記のような問 点に着目し、必要以上に電流容量の大きな 導体スイッチング素子を使用することなく 動圧縮機を適切に起動でき、それによって 動圧縮機の大型化やコストアップを抑える とが可能な電動圧縮機の制御装置を提供す ことにある。

 上記課題を解決するために、本発明に係 電動圧縮機の制御装置は、モータが内蔵さ た電動圧縮機への、半導体スイッチング素 を備えたインバータからの通電を制御する 置において、圧縮機の吐出側回路における 力から該圧力と相関関係のある圧縮機の起 に必要な起動電流値を算出する手段と、イ バータ設置部位の温度から該温度と相関関 のある半導体スイッチング素子の許容電流 を算出する手段とを備えているとともに、 出された圧縮機の起動電流値と半導体スイ チング素子の許容電流値との比較から圧縮 の起動許可を判定する起動許可判定手段を することを特徴とするものからなる。

 このような電動圧縮機の制御装置におい は、圧縮機の吐出側回路における圧力(高圧 側圧力)から、電動圧縮機の起動に必要なト クが算出され、その必要トルクを出力する めに必要な起動電流値(モータ相電流値)が算 出される。一方、インバータ設置部位の温度 からは、予め把握されている温度と許容電流 との関係を表す特性に基づき、半導体スイッ チング素子の許容電流値が算出される。そし て、算出された圧縮機の起動電流値と半導体 スイッチング素子の許容電流値の大小関係が 起動許可判定手段によって判定され、算出さ れた起動電流値が算出された半導体スイッチ ング素子の許容電流値よりも小さければ(つ り、許容範囲内であれば)、電動圧縮機の起 が許可されて電動圧縮機が起動される。許 範囲外のときには、起動不可と判定され、 容範囲内になるまで圧縮機は停止し続ける したがって、電動圧縮機は、確実に半導体 イッチング素子への通電電流が許容電流値 下のときにのみ起動されることになり、半 体スイッチング素子として電流容量の大き ものを使用する必要はなくなり、小型で安 な半導体スイッチング素子を使用すればよ ことになる。

 この本発明に係る電動圧縮機の制御装置 、インバータが電動圧縮機に一体的に組み まれている場合、インバータが電動圧縮機 は別に電動圧縮機の近傍に設置されている 合のいずれにも適用でき、圧縮機からイン ータへの温度の影響による前述の問題を適 に解消できる。

 また、実際に電動圧縮機を起動する際に 、上記起動許可判定手段により圧縮機の起 許可が判定された場合に、圧縮機を、上記 出による起動電流値の電流によって起動す ようにしてもよく、あるいは、上記算出に る許容電流値の電流によって起動するよう してもよい。後者の場合には、起動許可時 は、必然的に許容電流値は上記算出による 動電流値よりも大きいか少なくとも等しい で、起動は確実に行われる。前者の場合に 、そのときの条件における圧縮機の起動に 要な最小電流によって起動されることにな ので、起動時の電力消費の最小化が可能で る。

 なお、本発明における電動圧縮機とは、 縮機駆動用のモータを内蔵した一般的な電 圧縮機は勿論のこと、内蔵されたモータと モータ以外の外部駆動源(例えば、車両走行 用のエンジンや、電気自動車やハイブリッド 自動車における車両走行用のモータ)とによ 選択的にまたは同時に駆動されるハイブリ ド式の圧縮機も含む概念である。

 また、本発明に係る電動圧縮機の制御装 は、車両搭載性向上のための小型化や、コ トダウンの要求の高い、車両用空調装置の 凍回路に組み込まれる圧縮機にとくに好適 ものである。

 本発明に係る電動圧縮機の制御装置によ ば、必要以上に電流容量の大きな半導体ス ッチング素子を使用することなく電動圧縮 を適切にかつ確実に起動でき、小型で安価 半導体スイッチング素子を使用することに って、電動圧縮機の大型化やコストアップ 抑えることが可能になる。

本発明に係る電動圧縮機の制御装置を 用可能な車両用空調装置の冷凍回路の一構 例を示す概略構成図である。 本発明に係る電動圧縮機の制御装置を 用可能な車両用空調装置の冷凍回路の別の 成例を示す概略構成図である。 本発明に係る電動圧縮機の制御装置に ける許容電流決定処理の一例を示すフロー ャートである。 本発明に係る電動圧縮機の制御装置に ける起動電流決定処理の一例を示すフロー ャートである。 本発明に係る電動圧縮機の制御装置に ける起動許可処理の一例を示すフローチャ トである。

符号の説明

1、2 冷凍回路
3、4 電動圧縮機
5、6 インバータ
7 ファン
8 凝縮器
9 膨張弁
10 蒸発器
11 ブロワ
12 電源
13 温度センサ
14 圧力センサ
15 制御装置

 以下に、本発明の望ましい実施の形態を、 面を参照して説明する。
 図1および図2に、本発明に係る電動圧縮機 制御装置を適用可能な空調装置、とくに車 用空調装置の冷凍回路の構成例を示す。図1 図2の冷凍回路1、2には、本発明における制 対象となる電動圧縮機3、4(前述の如く、通 の電動圧縮機とともにハイブリッド式の圧 機を含む)が設けられている。図1に示す例 は、インバータ5が電動圧縮機3とは別に配置 され、図2に示す例では、インバータ6を圧縮 に一体的に組み込んだインバータ一体型電 圧縮機4に構成されている。冷凍回路1、2に いては、電動圧縮機3、4で冷媒が吸入され 吸入され圧縮された高圧の冷媒が電動圧縮 3、4から吐出される。電動圧縮機3、4の下流 (圧縮機の吐出側)には、圧縮機3、4で圧縮さ れた高圧冷媒を冷却、凝縮する、ファン7が 設された凝縮器8が設けられている。凝縮器8 の下流側には、凝縮器8で冷却、凝縮された 媒を減圧、膨張させる膨張弁9が設けられて り、その下流側には、膨張弁9で減圧、膨張 された冷媒を蒸発させる蒸発器10が設けられ いる。この蒸発器10は、例えば空調ダクト( 示略)内に設けられたブロワ11によって送ら てくる空気と熱交換を行い、冷却された空 を例えば車室内に冷房用空調風として送る とができるようになっている。

 インバータ5、6には、直流電源12から給電 され、インバータ5、6で直流電流から変換さ た所定の疑似交流電流が、電動圧縮機3、4 内蔵されているモータを駆動するための相 流として電動圧縮機3、4に送られる。このイ ンバータ5、6の設置部位の温度が、その設置 位に適宜設けられた温度センサ13によって 知され、検知温度がインバータ5、6内に設け られている半導体スイッチング素子の温度に 対応する温度として、後述の如く半導体スイ ッチング素子の許容電流値の算出に用いられ る。この温度センサ13は、図1に示した形態の 場合にはインバータ5に付設すればよく、図2 示した形態の場合にはインバータ6に付設す る他、それに対応する圧縮機4の本体外面に 設してもよい。

 また、冷凍回路1、2における圧縮機3、4と 凝縮器8との間には、圧縮機3、4から吐出され る高圧側冷媒の圧力を検知する圧力センサ14 設けられている。この圧力センサ14によっ 検知された高圧側圧力が、後述の如く、圧 機3、4の起動に必要な起動電流値の算出に用 いられる。

 これら温度センサ13により検知された半 体スイッチング素子の温度および圧力セン 14により検知された高圧側圧力の信号が、制 御装置15に入力されて半導体スイッチング素 の許容電流値の算出および起動電流値の算 に用いられ、制御装置15における演算に基 いて、インバータ5、6の制御のためのインバ ータ5、6への出力が制御されて、電動圧縮機3 、4の起動が制御される。

 本発明における圧縮機の起動制御は、例え 図3~図5に示すように行われる。
 図3は、許容電流決定処理のフローチャート を示しており、上記温度センサ13によって検 された温度により半導体スイッチング素子 温度が取得され(ステップS1)、取得した半導 体スイッチング素子の温度から該温度と相関 関係のある半導体スイッチング素子の許容電 流値が算出される(ステップS2)。

 図4は、起動電流決定処理のフローチャー トを示しており、上記圧力センサ14によって 知された高圧側圧力が取得され(ステップS11 )、取得した高圧側圧力から該圧力と相関関 のある圧縮機3、4の起動に必要な起動トルク が算出され(ステップS12)、それに基づいて圧 機3、4の起動に必要な起動電流値が算出さ る(ステップS13)。

 図5は、起動許可処理のフローチャートを 示しており、上記の如く算出された半導体ス イッチング素子の許容電流値と、圧縮機3、4 起動に必要な起動電流値が取得され(ステッ プS21、S22)、起動電流値と許容電流値の大小 係が判断される(ステップS23)。ステップS23に おける判断において、起動電流値が許容電流 値よりも低い場合には、起動許可と判定され (ステップS24)、起動電流値が許容電流値より 低くない場合には、起動不可と判定される( ステップS25)。そして、起動許可と判定され 場合にのみ、圧縮機3、4が起動され、起動不 可と判定された場合には、起動許可範囲内に 入るまで、圧縮機3、4は停止されたままとさ る。圧縮機3、4が起動される場合の実際の 動電流は、上記の算出された起動電流、上 の算出された許容電流のいずれでもよい。 のときには起動許可と判定されているので いずれの電流でも確実に圧縮機3、4は起動さ れる。

 このように、確実に半導体スイッチング 子への通電電流が許容電流値以下のときに み起動されることになり、許容電流値を超 ている場合には待機されて起動されないの 、必要以上に電流容量の大きな半導体スイ チング素子を用いる必要は全くなくなる。 の結果、小型で安価な半導体スイッチング 子を使用すればよいことになり、インバー 一体型の圧縮機自体あるいはインバータ別 型の圧縮機装置の小型化、コストダウンが 能になる。

 本発明に係る電動圧縮機の制御装置は、 ンバータを用いたあらゆる電動圧縮機に適 できる。