(57)【要約】【課題】コンプレッサ内の吐出側と吸入側との差圧を徐々に小さくし、起動性を向上させることができる電動コンプレッサを提供する。【解決手段】ロータを有しロータの回転により低圧冷媒を圧縮して高圧冷媒にする圧縮機３と、圧縮機３を駆動させるモータ２と、モータ２を駆動させるモータ駆動制御装置４とを備える。モータ駆動制御装置４は、モータ２を停止させた後に、モータ２に負荷を与える制御を行うことにより、逆回転速度が高圧冷媒と低圧冷媒との差圧で発生するロータの逆回転速度未満になるように制御する制御回路１１を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータを有し、前記ロータの回転により低圧冷媒を圧縮して高圧冷媒にする圧縮機と、
前記圧縮機を駆動させるモータと、
前記モータを駆動させるモータ駆動制御装置とを備え、
前記モータ駆動制御装置は、前記モータを停止させた後、前記モータに負荷を与える制御を行うことにより、逆回転速度が前記高圧冷媒と前記低圧冷媒との差圧で発生するロータの逆回転速度未満になるように制御する制御回路を備えることを特徴とする電動コンプレッサ。
【請求項２】
前記制御回路は、前記モータを停止させた後、前記モータに負荷を与えるための制御時間を、前記差圧が前記圧縮機の起動可能な差圧に低下するための時間に設定することを特徴とする請求項１記載の電動コンプレッサ。
【請求項３】
ハイサイドのスイッチング素子とローサイドのスイッチング素子とからなる直列回路を三相分有し三相分の直列回路が並列に接続された三相ブリッジインバータを備え、
前記制御回路は、前記モータを停止させた後に、同相のハイサイドのスイッチング素子とローサイドのスイッチング素子とを同時にオンさせないように、前記三相分のハイサイドのスイッチング素子の内の１つと前記三相分のローサイドのスイッチング素子の内の１つとを断続的にオンさせ又は三相分のハイサイドのスイッチング素子Ｕｈ，Ｖｈ，Ｗｈの内の２つと三相分のローサイドのスイッチング素子Ｕｌ，Ｖｌ，Ｗｌの内の１つとを断続的にオンさせるか或いは三相分のハイサイドのスイッチング素子Ｕｈ，Ｖｈ，Ｗｈの内の１つと三相分のローサイドのスイッチング素子Ｕｌ，Ｖｌ，Ｗｌの内の２つとを断続的にオンさせることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電動コンプレッサ。
【請求項４】
ハイサイドのスイッチング素子とローサイドのスイッチング素子とからなる直列回路を三相分有し三相分の直列回路が並列に接続された三相ブリッジインバータを備え、
前記制御回路は、前記モータを停止させた後に、前記三相分のハイサイドのスイッチング素子の全てのスイッチング素子又は前記三相分のローサイドのスイッチング素子の全てのスイッチング素子を同時に且つ断続的にオンさせることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電動コンプレッサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動コンプレッサに関し、特にモータの運転停止時の逆回転を防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の電動コンプレッサは、例えば特許文献１に記載されている。特許文献１に記載されたコンプレッサモータ制御装置は、コンプレッサモータが運転停止した後に、インバータ装置の正電圧側又は負電圧側の全てのスイッチング素子を通電するゼロベクトル通電手段又は正電圧側の１つのスイッチング素子と負電圧側の１つのスイッチング素子とを通電する直流励磁通電手段のいずれかを、制動手段により作動させてコンプレッサモータの逆回転を阻止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２８７４８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、制動手段によりコンプレッサモータの逆回転を完全に阻止してしまうと、コンプレッサ内の吐出側と吸入側とに差圧が残ってしまう。このため、再始動する際にモータトルクが不足しコンプレッサの起動を失敗する可能性がある。
【０００５】
本発明の課題は、コンプレッサ内の吐出側と吸入側との差圧を徐々に小さくして、起動性を向上させることができる電動コンプレッサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ロータを有しロータの回転により低圧冷媒を圧縮して高圧冷媒にする圧縮機と、圧縮機を駆動させるモータと、モータを駆動させるモータ駆動制御装置とを備える。モータ駆動制御装置は、モータを停止させた後に、モータに負荷を与える制御を行うことにより、逆回転速度が高圧冷媒と低圧冷媒との差圧で発生するロータの逆回転速度未満になるように制御する制御回路を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、制御回路は、モータを停止させた後に、モータに負荷を与える制御を行うことにより、逆回転速度が高圧冷媒と低圧冷媒との差圧で発生するロータの逆回転速度未満になるように制御するので、コンプレッサ内の吐出側と吸入側との差圧を徐々に小さくして、起動性を向上させることができる電動コンプレッサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態の電動コンプレッサを示す構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の電動コンプレッサの動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第１の実施形態の電動コンプレッサの制御によるコンプレッサの回転数と吐出側と吸入側との差圧の時間的な変化を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の電動コンプレッサにおける直流励磁通電時のスイッチングパターンとゼロベクトル通電時のスイッチングパターンとを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態の電動コンプレッサについて図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の電動コンプレッサを示す構成ブロック図である。図１に示す電動コンプレッサは、インバータ１、モータ２、圧縮機３、モータ駆動制御装置４を有して構成される。
【００１１】
モータ２は、三相交流モータからなり、インバータ１の交流電力により回転することにより圧縮機３を駆動させる。インバータ１は、直流電源からの直流電流を交流電流に変換してモータ２に供給する。
【００１２】
インバータ１は、ハイサイドのスイッチング素子Ｕｈとローサイドのスイッチング素子Ｕｌとの第１直列回路と、ハイサイドのスイッチング素子Ｖｈとローサイドのスイッチング素子Ｖｌとの第２直列回路と、ハイサイドのスイッチング素子Ｗｈとローサイドのスイッチング素子Ｗｌとの第３直列回路とが並列に接続されて構成される。
【００１３】
各々のスイッチング素子Ｕｈ，Ｖｈ，Ｗｈ，Ｕｌ，Ｖｌ，Ｗｌは、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）から構成されている。各々のスイッチング素子Ｕｈ，Ｖｈ，Ｗｈ，Ｕｌ，Ｖｌ，Ｗｌのコレクタ−エミッタ間には、逆並列にダイオードが接続されている。
【００１４】
ハイサイドのスイッチング素子Ｕｈの一端とハイサイドのスイッチング素子Ｖｈの一端とハイサイドのスイッチング素子Ｗｈの一端とは直流電源の正極とコンデンサＣ１の一端とに接続される。ローサイドのスイッチング素子Ｕｌの一端とローサイドのスイッチング素子Ｖｌの一端とローサイドのスイッチング素子Ｗｌの一端とは、直流電源の負極とコンデンサＣ１の他端とに接続される。
【００１５】
ハイサイドのスイッチング素子Ｕｈの他端とローサイドのスイッチング素子Ｕｌの他端とは、モータ２のＵ相に接続される。ハイサイドのスイッチング素子Ｖｈの他端とローサイドのスイッチング素子Ｖｌの他端とは、モータ２のＶ相に接続される。ハイサイドのスイッチング素子Ｗｈの他端とローサイドのスイッチング素子Ｗｌの他端とは、モータ２のＷ相に接続される。
【００１６】
インバータ１は、６つのスイッチング素子Ｕｈ，Ｕｌ，Ｖｈ，Ｖｌ，Ｗｈ，Ｗｌをオン／オフさせることにより直流電源からの直流電流を三相の交流電流に変換してモータ２に供給する。モータ２は、同期電動機から構成されており、インバータ１からの三相の交流電流により回転駆動して圧縮機３を駆動させる。
【００１７】
圧縮機３は、図示しないロータを有し、ロータの回転により低圧冷媒を圧縮して高圧冷媒にする。モータ駆動制御装置４は、モータ２およびインバータ１に接続され、モータ２を駆動させるとともに、モータ２の逆回転を防止するもので、マイクロコンピュータ（ＭＣＵ）１１とメモリ１２とを有している。
【００１８】
モータ駆動制御装置４は、通常運転時には、モータ２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相の電圧を検出し、各相の電圧に基づきモータ２内のロータの位置を検出し、ロータの位置に基づき６つのスイッチング素子Ｕｈ，Ｕｌ，Ｖｈ，Ｖｌ，Ｗｈ，Ｗｌのための６つの制御信号Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５，Ｇ６を生成する。
【００１９】
モータ駆動制御装置４は、生成された制御信号Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５，Ｇ６を６つのスイッチング素子Ｕｈ，Ｕｌ，Ｖｈ，Ｖｌ，Ｗｈ，Ｗｌの各々のゲートに印加して、６つのスイッチング素子Ｕｈ，Ｕｌ，Ｖｈ，Ｖｌ，Ｗｈ，Ｗｌをオン／オフさせる。
【００２０】
モータ駆動制御装置４は、モータ２が停止した後、圧縮機３内のロータの逆回転を緩和するための逆回転緩和制御期間（逆回転緩和制御時間）では、モータ２内のロータの位置検出は行わない。
【００２１】
モータ駆動制御装置４内のＭＣＵ１１（本発明の制御回路に対応）は、モータ２を停止させた後に、逆回転緩和制御期間では、メモリ１２から読み出した逆回転緩和制御プログラムに従って、モータ２に負荷を与える制御を行うことにより、逆回転速度が高圧冷媒と低圧冷媒との差圧で発生するロータの逆回転速度未満になるように制御する逆回転緩和制御を行う。メモリ１２は、逆回転緩和制御プログラムを記憶する。
【００２２】
また、ＭＣＵ１１は、モータ２を停止させた後に、モータ２に負荷を与えるための逆回転緩和制御時間を、前記差圧が圧縮機３の起動可能な差圧に低下する時間に設定する。メモリ１２は、モータ２に負荷を与えるための逆回転緩和制御時間を記憶する。  
逆回転緩和制御を行う第１の方法として、ＭＣＵ１１は、モータ２を停止させた後に、インバータ１の三相分のハイサイドのスイッチング素子Ｕｈ，Ｖｈ，Ｗｈの内の１つと三相分のローサイドのスイッチング素子Ｕｌ，Ｖｌ，Ｗｌの内の１つとを断続的にオンさせ、又は三相分のハイサイドのスイッチング素子Ｕｈ，Ｖｈ，Ｗｈの内の２つと三相分のローサイドのスイッチング素子Ｕｌ，Ｖｌ，Ｗｌの内の１つとを断続的にオンさせ、又は三相分のハイサイドのスイッチング素子Ｕｈ，Ｖｈ，Ｗｈの内の１つと三相分のローサイドのスイッチング素子Ｕｌ，Ｖｌ，Ｗｌの内の２つとを断続的にオンさせる。但し、同相のハイサイドのスイッチング素子とローサイドのスイッチング素子とは、同時にオンさせない。
【００２３】
また、逆回転緩和制御を行う第２の方法として、ＭＣＵ１１は、モータ２を停止させた後に、三相分のハイサイドのスイッチング素子Ｕｈ，Ｖｈ，Ｗｈの全てのスイッチング素子又は三相分のローサイドのスイッチング素子Ｕｌ，Ｖｌ，Ｗｌの全てのスイッチング素子を同時に且つ断続的にオンさせる。
【００２４】
次に、このように構成された第１の実施形態の電動コンプレッサの動作を図２に示すフローチャート、図３および図４を参照しながら説明する。図３は、電動コンプレッサの制御によるコンプレッサの回転数と吐出側と吸入側との差圧の時間的な変化を示す図である。図４は電動コンプレッサにおける直流励磁通電時のスイッチングパターンとゼロベクトル通電時のスイッチングパターンとを示す図である。
【００２５】
まず、時刻ｔ０〜ｔ１の通常運転期間では、モータ駆動制御装置４からの制御信号Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５，Ｇ６（回転指令）によりインバータ１が制御され、インバータ１からの交流電力によりモータ２が通常の回転速度で回転される。
【００２６】
このため、モータ２の回転により圧縮機３が駆動され、低圧冷媒が圧縮機３に入る。圧縮機３ではロータが回転することにより低圧冷媒を圧縮して高圧冷媒を吐出側に送る。即ち、電動コンプレッサが運転される（ステップＳ１１）。
【００２７】
次に、時刻ｔ１において、ＭＣＵ１１から電動コンプレッサの運転停止指令がインバータ１に送られると（ステップＳ１３）、インバータ１の各スイッチング素子Ｕｈ，Ｖｈ，Ｗｈ，Ｕｌ，Ｖｌ，Ｗｌの駆動が停止される。これにより、電動コンプレッサが停止する（ステップＳ１５）。すると、高圧冷媒と低圧冷媒との差圧により圧縮機３のロータの逆回転が発生する。
【００２８】
次に、時刻ｔ２において、ＭＣＵ１１は、圧縮機３のロータの逆回転緩和制御を開始する（ステップＳ１７）。即ち、ＭＣＵ１１は、モータ２を停止させた後に、モータ２に負荷を与える制御を行うことにより、図３に示すように、逆回転速度ＲＶ２が高圧冷媒と低圧冷媒との差圧で発生するロータの逆回転速度ＲＶ１未満になるように制御する逆回転緩和制御を行う。
【００２９】
具体的には、ＭＣＵ１１は、モータ２を停止させた後に、インバータ１の三相分のハイサイドのスイッチング素子Ｕｈ，Ｖｈ，Ｗｈの内の１つと三相分のローサイドのスイッチング素子Ｕｌ，Ｖｌ，Ｗｌの内の１つとを断続的にオンさせ、又は三相分のハイサイドのスイッチング素子Ｕｈ，Ｖｈ，Ｗｈの内の２つと三相分のローサイドのスイッチング素子Ｕｌ，Ｖｌ，Ｗｌの内の１つとを断続的にオンさせ、又は三相分のハイサイドのスイッチング素子Ｕｈ，Ｖｈ，Ｗｈの内の１つと三相分のローサイドのスイッチング素子Ｕｌ，Ｖｌ，Ｗｌの内の２つとを断続的にオンさせる。但し、同相のハイサイドのスイッチング素子とローサイドのスイッチング素子とは、同時にオンさせない。
【００３０】
また、別の方法として、ＭＣＵ１１は、モータ２を停止させた後に、三相分のハイサイドのスイッチング素子Ｕｈ，Ｖｈ，Ｗｈの全てのスイッチング素子又は三相分のローサイドのスイッチング素子Ｕｌ，Ｖｌ，Ｗｌの全てのスイッチング素子を同時に且つ断続的にオンさせる。
【００３１】
即ち、図４に示すように、パルス信号のオンデューティを例えば１０〜２０％に設定することで、モータ２に断続的に負荷が与えられるので、逆回転速度ＲＶ２が高圧冷媒と低圧冷媒との差圧で発生するロータの逆回転速度ＲＶ１未満になるように制御する。即ち、ロータの逆回転を緩和する逆回転緩和制御が行われる。
【００３２】
次に、ＭＣＵ１１は、メモリ１２から逆回転緩和制御時間を読み出し、逆回転緩和制御を開始した時から逆回転緩和制御時間が経過したかどうかを判定する（ステップＳ１９）。
【００３３】
逆回転緩和制御時間は、コンプレッサの種類、圧縮機３の吐出側と吸入側との差圧、圧縮機３の容量、圧縮機３の慣性モーメント、圧縮機３の動作時の摩擦などによって決定される。
【００３４】
次に、時刻ｔ３において、ＭＣＵ１１は、逆回転緩和制御を開始した時から逆回転緩和制御時間が経過したときには、逆回転緩和制御を停止する（ステップＳ２１）。このときには、圧縮機３の吐出側と吸入側との差圧は、大幅に小さくなり、均圧に戻すことができる。従って、起動失敗がなくなる。
【００３５】
一方、特許文献１（先行例）では、停止制御後も、モータの惰性回転に基づき生じるステータ巻線に誘起する各相電圧を検出し、検出された各相電圧に基づきパルス信号を生成する。このパルス信号は、惰性回転速度が速いと間隔が狭いパルス信号となり、惰性回転速度が遅いと、間隔が広いパルス信号となる。
【００３６】
さらに、モータの惰性回転速度が所定値になったら、その時点を捕らえ、インバータを制動制御しモータの惰性回転を停止させる（図３における時刻ｔ１１）。この制動制御は、図４に示す直流励磁通電又はゼロベクトル通電によって行われる。
【００３７】
特許文献１による直流励磁通電又はゼロベクトル通電では、図４からもわかるようにオンデューティが例えば８０〜９０％である。即ち、オン時間を長くすることにより、短時間で圧縮機３のロータの回転を停止させるので、差圧は減少していない。このため、再始動の際に、起動失敗が発生する。
【００３８】
また、図３からもわかるように、逆回転緩和制御が無しの場合には、時刻ｔ２１において、コンプレッサの逆回転速度ＲＶ１が最も大きくなり、時刻ｔ２３において、逆回転状態が小さくなっている。また、差圧が短時間で小さくなっているため、逆回転により発生する異常音が実用上問題となる。
【００３９】
このように第１の実施形態に係る電動コンプレッサによれば、モータが停止した後に、所定期間、ゼロベクトル通電又は直流励磁通電をＰＷＭ制御で断続的に行うことにより、逆回転速度を高圧冷媒と低圧冷媒との差圧で発生するロータの逆回転速度未満になるように制御するので、ロータの逆回転を緩和することができる。
【００４０】
これにより、コンプレッサ内の吐出側と吸入側との差圧を徐々に小さくして、起動性を向上させることができる。また、逆回転により発生する異常音を実用上問題ない程度に低減することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１  インバータ    
２  モータ
３  圧縮機  
４  モータ駆動制御装置
１１  ＭＣＵ
１２  メモリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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