(57)【要約】【課題】電力を無駄とすることなく電力を効率良く利用することができ、停止直後の再起動の際に起動不良となることがない電動圧縮機用モータの駆動装置を提供する。【解決手段】ロータに回転駆動力を付与するモータ部３の駆動停止後、低圧の冷媒と高圧の冷媒との圧力差で発生する差圧によるモータ部３の逆回転速度より遅い回転速度でモータ部３を逆回転させ、このモータ部３の逆回転により発生する起電力を駆動電源５に供給して回生させる。電力を無駄なく効率的に利用することが可能となり、圧縮機の再起動時に起動不良となることがない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ室内に供給された低圧の冷媒をロータの回転により圧縮して高圧の冷媒とする圧縮機構（２）と、前記ロータに回転駆動力を付与するモータ部（３）とを備えた電動圧縮機（１）に用いられ、前記モータ部（３）に駆動電源（５）からの電力を供給してロータを回転駆動させ前記シリンダ室内に供給された低圧の冷媒を圧縮し高圧冷媒となるように前記モータ部（３）の駆動を制御する電動圧縮機用モータの駆動装置（４）であって、
前記モータ部（３）の駆動停止後、低圧の冷媒と高圧の冷媒との圧力差で発生する差圧によるモータ部（３）の逆回転速度より遅い回転速度で前記モータ部（３）を逆回転させてモータ部（３）の逆回転により発生する起電力を前記駆動電源（５）に供給して回生させることを特徴とする電動圧縮機用モータ駆動装置（４）。
【請求項２】
請求項１記載の電動圧縮機用モータ駆動装置（４）であって、
前記モータ部（３）の逆回転時には、モータ部（３）の駆動により発生した冷媒の差圧より遅い回転速度になるようにブレーキ制御を行うことを特徴とする電動圧縮機用モータ駆動装置（４）。
【請求項３】
シリンダ室内に供給された低圧の冷媒をロータの回転により圧縮して高圧の冷媒とする圧縮機構（２）と、前記ロータに回転駆動力を付与するモータ部（３）とを備えた電動圧縮機（１）に用いられて、前記モータ部（３）に駆動電源（５）からの電力を供給してロータを回転駆動させ前記シリンダ室内に供給された低圧の冷媒を圧縮し高圧冷媒となるように前記モータ部（３）の駆動を制御する電動圧縮機用モータのモータ駆動方法であって、
前記モータ部（３）の駆動停止後に、低圧の冷媒と高圧の冷媒との圧力差で発生する差圧によるモータ部（３）の逆回転速度より遅い回転速度で前記モータ部（３）を逆回転させてモータ部（３）の逆回転により発生する起電力を前記駆動源に供給して回生させることを特徴とするモータ駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用エアコン、その他のエアコンに用いられる電動圧縮機のモータを駆動するモータ駆動装置及びモータ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載されてエアコンに用いられる電動圧縮機は、冷媒を圧縮する圧縮機構及びモータ部をハウジング内に設けることにより形成されている。圧縮機構はシリンダ室を備えたシリンダブロックと、シリンダ室内に回転可能に設けられたロータとを有し、ロータがシリンダ室内で回転駆動することにより、低圧の冷媒をシリンダ室内で圧縮して高圧の冷媒として凝縮器に吐出する。
【０００３】
モータ部は圧縮機構のロータに回転駆動力を付与するものであり、三相交流モータが用いられる。モータ部はバッテリからなる駆動電源から駆動電流が供給されることによりモータロータが回転し、この回転が圧縮機構のロータに伝達されてロータが回転駆動して冷媒の圧縮を行う。
【０００４】
このような電動圧縮機は運転状態から駆動が停止すると、冷媒の吸入ポート側の低圧冷媒と吐出ポート側の高圧冷媒との間に冷媒の圧力差が発生し、この圧力差によって運転時とは逆向きの回転力がロータに作用してロータが逆回転し、ロータの逆回転によって異音が発生する。
【０００５】
この逆回転を防止するため、吸入ポートまたは吐出ポートに逆止弁が設けられており、逆止弁を設けることにより、電動圧縮機の構造が複雑となっている。
【０００６】
特許文献１では、モータの停止時に、モータを駆動するインバータのスイッチ回路部の下側トランジスタをオンして、三相モータの各コイル同士を結線して閉回路を構成することで、ロータの逆回転によってモータの各コイルに逆起電力が生じ、この逆起電力に伴って各コイルには磁界が発生して、ロータには正回転方向の力（＝逆回転に対するブレーキ力）が発生するため、ロータの逆回転が防止される。
【０００７】
このようにロータが逆回転する回転エネルギーを、コイル同士を結線した閉回路に流す短絡電流として消費することにより、特許文献１では逆回転を防止するための逆止弁を不要としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９-１６３７９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、特許文献１では、ロータが逆回転する回転エネルギーを、コイル同士と結線した閉回路に流す短絡電流として消費しており、ロータが逆回転するエネルギーは、圧縮機運転時には差圧として冷媒経路に存在するものであり、差圧のエネルギーは圧縮機を駆動するモータの電力の一部であるから、ロータが逆回転する回転エネルギーを、コイル同士を結線した閉回路に流す短絡電流として消費している特許文献１では、電力が無駄となっている。
【００１０】
また、モータ部の停止は冷媒の圧力差がある状態で行われるため、駆動停止後に直ぐに再起動する場合には、圧力差に打ち勝つ大きなトルクが必要であり、起動不良となる問題がある。一方、大きなトルクを付与するためには、大きな駆動電流を供給する必要があり、大きなモータを用いなければならない問題がある。
【００１１】
そこで、本発明は電力を無駄とすることなく電力を効率良く利用することができ、しかも停止直後の再起動の際に起動不良となることがない電動圧縮機用モータ駆動装置及びモータ制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の電動圧縮機用モータ駆動装置は、シリンダ室内に供給された低圧の冷媒をロータの回転により圧縮して高圧の冷媒とする圧縮機構と、前記ロータに回転駆動力を付与するモータ部とを備えた電動圧縮機に用いられ、前記モータ部に駆動電源からの電力を供給してロータを回転駆動させ前記シリンダ室内に供給された低圧の冷媒を圧縮し高圧冷媒となるように前記モータ部の駆動を制御する電動圧縮機用モータの駆動装置であって、前記モータ部の駆動停止後、低圧の冷媒と高圧の冷媒との圧力差で発生する差圧によるモータ部の逆回転速度より遅い回転速度で前記モータ部を逆回転させてモータ部の逆回転により発生する起電力を前記駆動電源に供給して回生させることを特徴とする。
【００１３】
本発明のモータ制御方法は、シリンダ室内に供給された低圧の冷媒をロータの回転により圧縮して高圧の冷媒とする圧縮機構と、前記ロータに回転駆動力を付与するモータ部とを備えた電動圧縮機に用いられて、前記モータ部に駆動電源からの電力を供給してロータを回転駆動させ前記シリンダ室内に供給された低圧の冷媒を圧縮し高圧冷媒となるように前記モータ部の駆動を制御するモータ駆動装置のモータ駆動方法であって、前記モータ部の駆動停止後に、低圧の冷媒と高圧の冷媒との圧力差で発生する差圧によるモータ部の逆回転速度より遅い回転速度で前記モータ部を逆回転させてモータ部の逆回転により発生する起電力を前記駆動源に供給して回生させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ロータに回転駆動力を付与するモータ部の駆動停止後、低圧の冷媒と高圧の冷媒との圧力差で発生する差圧によるモータ部の逆回転速度より遅い回転速度でモータ部を逆回転させ、このモータ部の逆回転により発生する起電力を駆動電源に供給して回生させるため、電力を無駄なく効率的に利用することが可能となり、エネルギー効率を向上させることができる。
【００１５】
また、圧力差に基づいたロータの逆回転よりも遅い速度でモータ部３が逆回転し、この逆回転によってロータも遅い速度で逆回転するため、ロータの逆回転時の異音の発生を抑制することができる。
【００１６】
さらに、ロータが逆回転するため、低圧の冷媒の圧力と高圧の冷媒の圧力とが速やかに均圧となり、モータ部３の駆動停止後に直ぐに再起動しても、大きなトルクが不要となり、起動不良を抑制することができる。従って大きなトルクを出力するための大きなモータが不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態における電動圧縮機用モータ駆動装置の全体構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を図示する実施形態により具体的に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態が適用される電動圧縮機１を示す。電動圧縮機１は冷媒を圧縮する圧縮機構２と、圧縮機構２を駆動するモータ部３と、モータ部３の駆動を制御するモータ駆動装置４とを備えている。
【００２０】
圧縮機構２は、シリンダ室及びシリンダ室内に回転可能に収容されたロータを有している。シリンダ室は内壁が楕円形状となるようにシリンダブロックに形成される。
【００２１】
シリンダブロックは２つのサイドブロックの間に挟まれて固定されており、シリンダ室には、一方のサイドブロックに設けられた吸入ポートから低圧の冷媒が吸入され、圧縮によって高圧となった高圧の冷媒が他方のサイドブロックに設けられた吐出ポートから吐出される。
【００２２】
ロータには、複数のベーンが出没自在に設けられており、ロータが回転駆動されることにより複数のベーンがロータから突出し、楕円形状となっているシリンダ室の内壁に当接して複数の圧縮室を形成する。
【００２３】
そして、低圧の冷媒が圧縮室内で圧縮されて高圧の冷媒となった後、シリンダ室から吐出される。ロータはモータ部２のモータロータに連結されており、モータ部２が駆動することによりモータロータの回転力が伝達されてシリンダ室内で回転する。
【００２４】
モータ部３はモータロータと、このモータロータが内部に回転可能に設けられるモータステータとを備えている。
【００２５】
モータステータはコイルを有しており、モータ駆動装置３からモータステータのコイルに電流が供給されることによりモータロータが回転し、圧縮機構２のロータが回転して冷媒の圧縮が行われる。
【００２６】
モータ部３としては三相交流モータが用いられ、モータロータのコイルはＵ相、Ｖ相、Ｗ相の三相によって形成されている。
【００２７】
モータ駆動回路４は、モータ部３とバッテリ等の駆動電源５との間に設けられ、駆動電源５の駆動電流をモータ部３に供給する。モータ駆動回路４はモータ部３の３相のコイルに対して電流供給のＯＮ、ＯＦＦを切り替えるスイッチ回路部６を備えている。
【００２８】
スイッチ回路部６は第１スイッチ６１、第２スイッチ６２、第３スイッチ６３を備えている。この第１スイッチ６１は一対のスイッチ６１ａ，６１ｂ、第２スイッチ６２は一対のスイッチ６２ａ，６２ｂ、第３スイッチ６３は一対のスイッチ６３ａ，６３ｂからなっている。
【００２９】
また、この三組のスイッチ６１、６２、６３はモータ部３のそれぞれの三相のコイルに接続され、モータ部３への電流供給のＯＮ、ＯＦＦを切り替える。
【００３０】
符号７は駆動電源５からスイッチ回路部６に供給される電流を検出する電流検出器である。
【００３１】
スイッチ回路部６はスイッチ制御部８によってスイッチ６１、６２、６３のＯＮ、ＯＦＦ切り替えが制御される。低圧の冷媒を圧縮して高圧の冷媒とするために圧縮機構２を駆動するとき、モータステータに三相交流を流すためにＯＮ／ＯＦＦを繰り返すＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）駆動とする。これによりモータ部３が駆動して圧縮機構２のロータが回転して冷媒の圧縮が行われる。
【００３２】
また、モータ部３の駆動を停止したとき、スイッチ制御部８はモータ部３が遅い回転速度で逆回転するようにスイッチ回路部６を制御する。この制御は、次のようにして行われる。
【００３３】
モータ部３の駆動停止後においては、低圧の冷媒と高圧の冷媒との間に圧力差が発生し、この圧力差によって吸入ポートから冷媒が流れ出す向きに圧力が加わるため、圧縮機構２のロータが逆回転する。
【００３４】
このロータの逆回転によってモータ部３のモータロータが逆回転する。スイッチ制御部８はこの冷媒の圧力差によるモータロータの逆回転の回転速度よりも遅い回転速度でモータ部３のモータロータが逆回転するように制御する。
【００３５】
かかるモータロータの逆回転では、起電力が発生するが、本実施形態では、発生した起電力を駆動電源５に供給して回生する。
【００３６】
このような本実施形態では、圧力差による逆回転のエネルギーを電気エネルギーに変換して駆動電源５にチャージするから、電力を無駄なく効率的に利用することが可能となり、エネルギー効率を向上させることができる。
【００３７】
また、圧力差に基づいたロータの逆回転よりも遅い速度でモータ部３が逆回転し、この逆回転によってロータも遅い速度で逆回転するため、異音の発生を抑制することができる。
【００３８】
また、ロータが逆回転するため、低圧の冷媒の圧力と高圧の冷媒の圧力とが速やかに均圧となる。このためモータ部３の駆動停止後に直ぐに再起動しても、大きなトルクが不要となり、起動不良を抑制することができる。これにより大きなトルクを出力するための大きなモータが不要となる。
【００３９】
本発明においては、モータ部３の逆回転時には、モータ部３の駆動によって発生した冷媒の圧力差よりも遅い回転速度となるようにブレーキ制御を行うことができる。
【００４０】
このブレーキ制御はモータステータのコイルに供給する逆電圧の大きさを調整するようにスイッチ制御部８によって行うが、このブレーキ制御によってモータ部３の逆回転速度を確実に遅くすることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１  電動圧縮機
２  圧縮機構
３  モータ部
４  モータ駆動装置
５  駆動電源
６  スイッチ回路部
８  スイッチ制御部
【図１】
2015089304.tif 000003