(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源に接続されるインバータ回路と、前記インバータ回路からモータへコントローラが指令する周波数の交流電流を出力させる制御回路と、前記制御回路用の電圧を前記制御回路へ出力する制御回路電源と、前記制御回路電源の温度を検出する温度検出器とを備えたインバータ装置において、前記制御回路電源は所定温度にて出力を停止する温度保護機能を備え、前記制御回路は、前記温度検出器の検出温度が上昇し前記所定温度よりも低い第１温度に達すると前記インバータ回路の出力を低減して前記コントローラに送信するとともに、更に温度上昇して前記電源用温度検出器の検出温度が前記所定温度に接近すると、前記制御回路電源の温度が前記所定温度に接近したことを前記コントローラへ送信してインバータ出力低減及び停止の原因が過熱保護のためであることを特定可能としたインバータ装置。
【請求項２】
電動圧縮機に搭載され当該電動圧縮機のモータを駆動する請求項１に記載のインバータ装置。
【請求項３】
車両に搭載される請求項１または請求項２に記載のインバータ装置。
【請求項４】
エンジンに搭載される請求項３に記載のインバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コントローラが停止原因を特定できるインバータ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来実施されているインバータ装置の回路、作動について以下説明する。図４に従来のインバータ装置１２０とその周辺の電気回路図を示す。運転前に、センサレスＤＣブラシレスモータ１１（以降モータと称す）を構成する磁石回転子５の位置決めが行われる。位置決めは、インバータ装置１２０からモータ１１を構成する固定子巻線４へ直流電流を出力することで行われる。
【０００３】
運転時においては、制御回路１０７が、インバータ回路を構成するスイッチング素子２（ＩＧＢＴ、ＦＥＴ，トランジスタ等が用いられる）を制御することにより、バッテリー１からの直流電圧がＰＷＭ変調でスイッチングされ、正弦波状の交流電流がモータ１１を構成する固定子巻線４へ出力される。これにより、モータ１１が駆動される。ダイオード３は、固定子巻線４に流れる電流の循環ルートとなる。電流検出器１０６の検出電流値は、制御回路１０７へ送られ、消費電力算出、スイッチング素子２保護などに用いられ、更には、磁石回転子５の位置推定に用いられる。制御回路電源８は、バッテリー１からの直流電圧を制御回路用に降圧している。スイッチング素子２の温度を検出する温度センサ８０は、スイッチング素子２の放熱用ヒートシンクに設置されている。そして、温度センサ８０により検出される温度が高いと、インバータ回路の出力を低減、停止するなどの保護を行う（例えば、特許文献１参照）。制御回路１０７は、運転回転数を指令するコントローラ（図示せず）と、通信線１２を介してデータの送受信を行っている。
【特許文献１】特開平８−４８１４０号公報（第７頁、第１図、第８頁、第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように、インバータ装置においては、インバータ回路のスイッチング素子用ヒートシンクの温度が高いと、インバータ回路の出力を低減、停止するなどの保護を行う。このインバータ回路の出力低減、停止状態は、制御回路から通信線を介してコントローラへ送信される。そのため、コントローラは、インバータ装置の状態を把握できる。
【０００５】
一方、制御回路電源には、温度上昇した場合、自らの保護のために出力を停止するものがある。制御回路は、制御回路電源の温度が上昇すると、インバータ回路の出力を低減するなどの対処を行うことができ、これをコントローラへ送信できる。然しながら、制御回路電源が出力を停止してしまうと、制御回路は作動しなくなるため、コントローラへ送信できなくなる。そのため、コントローラは、インバータ装置の状態（故障による停止、スイッチング素子温度保護による停止、制御回路電源温度保護による停止：これらの原因区分）を把握できなくなる。
【０００６】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、コントローラが停止原因を特定できるインバータ装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のインバータ装置は、直流電源に接続されるインバータ回路と、インバータ回路からモータへコントローラが指令する周波数の交流電流を出力させる制御回路と、制御回路用の電圧を御回路へ出力する制御回路電源と、制御回路電源の温度を検出する温度検出器とを備え、制御回路電源は所定温度にて出力を停止する温度保護機能を備えており、制御回路は、温度検出器の検出温度が上昇し所定温度に接近すると、制御回路電源の温度が所定温度に接近したことをコントローラへ送信するものである。
【０００８】
これにより、制御回路電源の温度が所定温度に達し制御回路が作動しなくなる前に、制御回路がコントローラへ制御回路電源の温度が所定温度に接近したことを送信する。そのため、制御回路電源が出力を停止して、制御回路が作動しなくなり、コントローラへ送信できなくなった時、コントローラはインバータ装置が制御回路電源の温度保護により停止したと判断できる。従って、コントローラがインバータ装置停止の原因を特定できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のインバータ装置は、コントローラがインバータ装置停止の原因を特定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明のインバータ装置は、直流電源に接続されるインバータ回路と、インバータ回路からモータへコントローラが指令する周波数の交流電流を出力させる制御回路と、制御回路用の電圧を制御回路へ出力する制御回路電源と、制御回路電源の温度を検出する温度検出器とを備え、制御回路電源は所定温度にて出力を停止する温度保護機能を備えており、制御回路は、温度検出器の検出温度が上昇し所定温度に接近すると、制御回路電源の温度が所定温度に接近したことをコントローラへ送信するものである。
【００１１】
これにより、制御回路電源の温度が所定温度に達し制御回路が作動しなくなる前に、制御回路がコントローラへ制御回路電源の温度が所定温度に接近したことを送信する。そのため、制御回路電源が出力を停止して、制御回路が作動しなくなり、コントローラへ送信できなくなった時、コントローラはインバータ装置が制御回路電源の温度保護により停止したと判断できる。従って、コントローラがインバータ装置停止の原因を特定できる。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明のインバータ装置において、電動圧縮機に搭載され当該電動圧縮機のモータを駆動するものである。インバータ装置は電動圧縮機に搭載されるため、当該電動圧縮機タからの熱を受ける。そのため、温度上昇による制御回路の停止をコントローラが特定できる本インバータ装置は有用である。
【００１３】
第３の発明は、第１または第２の発明のインバータ装置において、車両に搭載されるものである。車両に搭載されるインバータ装置は、温度環境が厳しい。そのため、温度上昇による制御回路の停止をコントローラが特定できる本インバータ装置は有用である。
【００１４】
第４の発明は、第３の発明のインバータ装置において、エンジンに搭載されるものである。エンジンに搭載されるインバータ装置は、エンジンからの熱を受ける。そのため、温度上昇による制御回路の停止をコントローラが特定できる本インバータ装置は有用である。
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。尚、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るインバータ装置２０とその周辺の電気回路である。運転前に、モータ１１を構成する磁石回転子５の位置決めが行われる。位置決めは、インバータ装置２０からモータ１１を構成する固定子巻線４へ直流電流を出力することで行われる。
【００１７】
運転時について以下説明する。制御回路７は、モータ１１を構成する磁石回転子５による固定子巻線４の誘起電圧を演算し、磁石回転子５の位置推定を行う。そして、この位置推定、コントローラ５０から通信線１２を介して受信する運転回転数指令等に基づき、インバータ回路１０を構成するスイッチング素子２を制御し、バッテリー１からの直流電圧をＰＷＭ変調でスイッチングすることにより、正弦波状の交流電流をモータ１１の固定子巻線４へ出力する。制御回路７は、上アームスイッチング素子Ｕ、Ｖ、Ｗ、下アームスイッチング素子Ｘ、Ｙ、Ｚと、ドライブ回路などを介して接続線１８により接続されており、各スイッチング素子を制御している。制御回路電源８は、バッテリー１からの直流電圧を降圧し制御回路７に供給している。電流検出器としてのシャント抵抗６の検出電流値は、制御回路７へ送られ、消費電力算出、スイッチング素子２の保護などに用いられ、更には、磁石回転子５の位置推定に用いられる。
【００１８】
次に、コントローラ５０によるインバータ装置２０停止の原因特定について以下説明する。スイッチング素子２の温度を検出する温度センサ８０は、スイッチング素子２の放熱用ヒートシンク（図示せず）に設置されている。そして、温度センサ８０により検出される温度が高いと、インバータ回路１０の出力を低減、停止するなどの保護を行う。例えば、温度センサ８０により検出される温度が８０℃に達すると、制御回路７はインバータ回路１０の出力を低減させる。それでも、１００℃に達すると、制御回路７はインバータ回路１０の出力を停止させる。そして、制御回路７は、運転回転数を指令するコントローラ５０へ、通信線１２を介して、上記温度センサ８０により検出される温度ないし出力低減中、出力停止中であることを送信する。これにより、コントローラ５０は、インバータ装置２０は、スイッチング素子２の温度保護により出力低減中または出力停止中の状態であると判断できる。
【００１９】
また、制御回路電源８の温度を検出する温度センサ９は、制御回路電源８の近傍に設置されている。そして、温度センサ９により検出される温度が高いと、インバータ回路１０の出力を低減などの保護を行う。例えば、温度センサ９により検出される温度が８０℃に達すると、制御回路７はインバータ回路１０の出力を低減させる。そして、制御回路７は、運転回転数を指令するコントローラ５０へ、通信線１２を介して、上記温度センサ９により検出される温度ないし出力低減中であることを送信する。これにより、コントローラ５０は、インバータ装置２０は、制御回路電源８の温度保護による出力低減中の状態であると判断できる。
【００２０】
それでも、温度センサ９により検出される温度が上昇し１００℃に接近し９８℃に達すると、制御回路７は、温度センサ９の検出温度が所定温度１００℃に接近したことをコントローラ５０へ通信線１２を介して送信する。これにより、コントローラ５０は、インバータ装置２０は、制御回路電源８の自らの温度保護により出力停止に至ると判断する。そして、温度センサ９により検出される温度が１００℃に達すると、制御回路電源８は自らの保護のために出力を停止する。ここで、制御回路７の作動が停止するためコントローラ５０との通信が途絶える。従って、コントローラ５０は、インバータ装置２０は制御回路電源８自らの温度保護により出力停止に至ったと判断する。一方、制御回路７から、温度センサ９の検出温度が所定温度１００℃に接近したことがコントローラ５０へ通信線１２を介して送信されておらずに、制御回路７とコントローラ５０との通信が途絶えた場合、故障と判断する。
【００２１】
上記のようにコントローラ５０は、スイッチング素子２の温度保護による出力停止状態、制御回路電源８自らの温度保護による出力停止状態を把握できる。また、過電流などによる停止状態は、シャント抵抗６の検出電流値により把握できる。それ以外の停止状態は、故障による停止状態と判断する。従って、コントローラ５０は、インバータ装置２０の停止原因を特定することができる。制御回路電源８及び温度センサ９をプリント基板上に表面実装すれば、制御回路電源８と温度センサ９の相対位置関係の固定、温度検出が容易になる。
【００２２】
尚、上記実施の形態において、制御回路電源８は、バッテリー１からの直流電圧を降圧し制御回路７に供給しているが、バッテリー１からの直流電圧に限らず他の電源の電圧でも良い。シャント抵抗６は、電源ラインのプラス側に設けても良い。また、下アームスイッチング素子と電源ラインのマイナス側に設けても良い。電流検出器としては、シャント抵抗に限らず、ホール素子を用いた電流検出器などでも良い。インバータ回路１０とモータ１１との間に設け、直接モータ電流を検出しても良い。
【００２３】
（実施の形態２）
図２に、電動圧縮機４０の右側にインバータ装置２０を密着させて取り付けた図を示す。金属製筐体３２の中に圧縮機構部２８、モータ１１等が設置されている。冷媒は、吸入口３３から吸入され、圧縮機構部２８（この例ではスクロール）がモータ１１で駆動されることにより、圧縮される。この圧縮された冷媒は、モータ１１を通過する際にモータ１１を冷却し、吐出口３４より吐出される。
【００２４】
インバータ装置２０は電動圧縮機４０に取り付けられるように、ケース３０を使用している。発熱源となるインバータ回路部１０は、低圧配管３８を介して低圧冷媒で冷却される。電動圧縮機４０の内部でモータ１１の固定子巻線４に接続されているターミナル３９は、インバータ回路部１０の出力部に接続される。保持部３５でインバータ装置２０に固定される接続線３６には、バッテリー１への電源線と回転数信号を送信するエアコンコントローラ（図示せず）との通信線１２がある。
【００２５】
インバータ装置２０は電動圧縮機４０に搭載されるため、当該電動圧縮機４０の圧縮機構部２８などから熱を受ける。そのため、温度上昇による制御回路７の停止をエアコンコントローラが特定できる本インバータ装置２０は有用である。
【００２６】
尚、上記実施の形態において、電動圧縮機の圧縮機構部をスクロールとしたが、これに限るものではない。また、圧縮された冷媒がモータを冷却する高圧型について示したが、低圧型でもよい。
【００２７】
（実施の形態３）
図３は、本発明のインバータ装置を圧縮機に一体に構成（実施の形態２）し、空調装置に適用して車両６０のエンジン７０に搭載した一例を示す。インバータ装置一体型電動圧縮機６１及び室外熱交換器６３、室外ファン６２が、車両６０の前方のエンジンルーム（乃至モータルーム）に搭載される。一方、車両室内には室内送風ファン６５、室内熱交換器６７、エアコンコントローラ６４が配置されている。空気導入口６６から車外空気を吸込み、室内熱交換器６７で熱交換した空気を車室内に送風する。
【００２８】
車両に搭載されるインバータ装置一体型電動圧縮機６１は、車室外にあるため熱環境が厳しい。特に、エンジンに搭載されるインバータ装置は、エンジンからの熱を直接受ける。そのため、温度上昇による制御回路７の停止をエアコンコントローラ６４が特定できる本インバータ装置２０は有用である。
【００２９】
尚、上記各実施の形態において、直流電源をバッテリーとしたが、これに限るものではなく、商用交流電源を整流した直流電源などでもよい。モータをセンサレスＤＣブラシレスモータとしたが、リラクタンスモータ、誘導モータなどにも適用できる。正弦波駆動に限らず１２０度通電方式などにも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
以上のように、本発明にかかるインバータ装置は、コントローラがインバータ装置の停止原因を特定できる。そのため、各種民生用製品、各種産業用機器に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態１に係るインバータ装置とその周辺の電気回路図
【図２】本発明の実施の形態２に係るインバータ装置一体型電動圧縮機の断面図
【図３】本発明の実施の形態３に係るインバータ装置を搭載した車両の模式図
【図４】従来のインバータ装置とその周辺の電気回路図
【符号の説明】
【００３２】
１  バッテリー
２  スイッチング素子
４  固定子巻線
５  磁石回転子
６  シャント抵抗（電流検出器）
７  制御回路
８  制御回路電源
９  温度センサ（制御回路電源用）
１０  インバータ回路
１１  センサレスＤＣブラシレスモータ
１２  通信線
２０  インバータ装置
４０  電動圧縮機
５０  コントローラ
６０  車両
７０  エンジン
【図１】
0005417740.tif 000002
【図２】
0005417740.tif 000003
【図３】
0005417740.tif 000004
【図４】
0005417740.tif 000005