(57)【要約】【課題】温度センサが不要で、コンプレッサの状態を示す値からコンプレッサに生じている差圧を推定することができる電動コンプレッサを提供する。【解決手段】モータ駆動部４は、駆動電源からの電流を切り換えてモータ部３に供給するスイッチング回路７と、このスイッチング回路７を制御してモータ部３の駆動を制御するとともに、モータ部３の停止直前のモータ部３の駆動状態を示す状態値から冷媒吸入側の冷媒圧力と冷媒吐出側の冷媒圧力との差圧を推定し、推定した差圧が所定値を超えるとき差圧が所定値より下の値となるまでモータ部３の再起動を停止させる差圧起動を行うモータ制御部８とからなることを特徴とする。【選択図】図２
2015010537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内に設けられたハウジングの冷媒吸入側から吸入された冷媒を圧縮しハウジングの冷媒吐出側へ吐出する圧縮機構部（２）と、この圧縮機構部（２）に回転駆動力を付与するモータ部（３）と、このモータ部（３）の駆動を制御するモータ駆動部（４）とを備えた電動コンプレッサ（１）であって、
前記モータ駆動部（４）は、駆動電源からの電流を切り換えて前記モータ部（３）に供給するスイッチング回路（７）と、
このスイッチング回路（７）を制御して前記モータ部（３）の駆動を制御するとともに、前記モータ部（３）の停止直前のモータ部（３）の駆動状態を示す状態値から前記冷媒吸入側の冷媒圧力と前記冷媒吐出側の冷媒圧力との差圧を推定し、推定した前記差圧が所定値を超えるとき差圧が所定値より下の値となるまで前記モータ部（３）の再起動を停止させる差圧起動を行うモータ制御部（８）とからなることを特徴とする電動コンプレッサ（１）。
【請求項２】
請求項１記載の電動コンプレッサ（１）であって、
前記状態値は、前記モータ部（３）の停止直前に供給されている電流値又は前記モータ部（３）の停止直前のモータ部（３）の回転速度の少なくとも一方の値であることを特徴とする電動コンプレッサ（１）。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の電動コンプレッサ（１）であって、
前記差圧起動は、推定した差圧が所定値を超えるとき、差圧が所定値より下の値となるまで再起動を遅らせる遅延時間を前記モータ制御部（８）が設定し、前記遅延時間を過ぎたときに再起動を実施することを特徴とする電動コンプレッサ（１）。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の電動コンプレッサ（１）であって、
前記モータ制御部（８）は、前記差圧が所定値より下の値のとき前記モータ部（３）を再起動可能とすることを特徴とする電動コンプレッサ（１）。
【請求項５】
ハウジング内に設けられたハウジングの冷媒吸入側から吸入された冷媒を圧縮しハウジングの冷媒吐出側へ吐出する圧縮機構部（２）と、この圧縮機構部（２）に回転駆動力を付与するモータ部（３）と、このモータ部（３）の駆動を制御するモータ駆動部（４）とを備えた電動コンプレッサ（１）の制御方法であって、
前記モータ部（３）の停止直前のモータ部（３）の駆動状態を示す状態値を得るステップと、
前記状態値に基づいて前記冷媒吸入側の冷媒圧力と前記冷媒吐出側の冷媒圧力との差圧を推定するステップと、
推定した前記差圧が所定値を超えるとき差圧が所定値より下の値となるまで前記モータ部（３）の再起動を停止させる差圧起動を行うステップとを備えていることを特徴とする電動コンプレッサ（１）の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用エアコン、特に電気自動車に搭載されるエアコンに組み込まれる電動コンプレッサ及び電動コンプレッサの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エアコンに用いられる電動コンプレッサは、冷媒を圧縮する圧縮機構部がハウジング内に設けられており、この圧縮機構部には回転駆動力を付与するモータ部が連結されている。このような電動コンプレッサは運転状態から停止状態になった直後は、ハウジングの吸入口と吐出口（冷媒吸入側と冷媒吐出側）とに圧力差（差圧）が生じている。
【０００３】
車両の空調装置（カーエアコン）においては、自動車のキースイッチのＯＮ／ＯＦＦ等に伴ってエアコンのＯＮ／ＯＦＦが繁雑に行われるため、ハウジング内に差圧が生じている状態でエアコン（電動コンプレッサ）を起動させる頻度が高い。
【０００４】
このようにハウジング内に差圧が生じている状態で電動コンプレッサを起動させる場合には、差圧に打ち勝つトルクが必要であるため、差圧が生じていないときより大きな起動トルクが必要となる。
【０００５】
ガソリンエンジン車のエアコンの場合、エンジンの駆動力によって電動コンプレッサを駆動するため差圧が生じていても大きな起動トルクでコンプレッサを再起動するので問題はないが、電気自動車のエアコンに用いられる電動コンプレッサは、駆動電源（バッテリ）からの駆動電力で電動コンプレッサを起動させるため、差圧があるときの起動（差圧起動）に問題が生じる。
【０００６】
すなわち、差圧起動では大きなトルクを得るため、モータ部に大きな電流を流そうとするが、モータ部を保護するための過電流保護回路により電流値が制限され、再起動が円滑に行われない。
【０００７】
これに対し、過電流保護回路の電流閾値を引き上げると、過電流によって回路素子が破壊するおそれがある。この場合、モータ部のモータを大型化して、出力トルクを大きくすることも考えられるが、モータの大型化によるコスト増大に繋がる。
【０００８】
これに対し、特許文献１には、電動コンプレッサの温度を温度センサで測定し、この温度センサの測定結果から冷媒吸入側と冷媒吐出側との間の圧力差（差圧）を演算し、差圧がある場合には大電圧をモータに印加することで起動を可能とする電動コンプレッサが記載されている。これによれば、差圧があっても、大電圧によってモータを駆動するため、円滑な再起動が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第４２４３６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、特許文献１に記載の電動コンプレッサでは、コンプレッサの温度を検出する温度センサが必要であり、この温度センサを設置するためのスペースも必要となり、製造コストや構造が複雑化するという問題がある。
【００１１】
そこで本発明は、温度センサが不要で、コンプレッサの状態を示す値からコンプレッサに生じている差圧を推定することができる電動コンプレッサ及びその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】
本発明の電動コンプレッサは、ハウジング内に設けられたハウジングの冷媒吸入側から吸入された冷媒を圧縮しハウジングの冷媒吐出側へ吐出する圧縮機構部と、この圧縮機構部に回転駆動力を付与するモータ部と、このモータ部の駆動を制御するモータ駆動部とを備えた電動コンプレッサであって、前記モータ駆動部は、駆動電源からの電流を切り換えて前記モータ部に供給するスイッチング回路と、このスイッチング回路を制御して前記モータ部の駆動を制御するとともに、前記モータ部の停止直前のモータ部の駆動状態を示す状態値から前記冷媒吸入側の冷媒圧力と前記冷媒吐出側の冷媒圧力との差圧を推定し、推定した前記差圧が所定値を超えるとき差圧が所定値より下の値となるまで前記モータ部の再起動を停止させる差圧起動を行うモータ制御部とからなることを特徴とする。
【００１３】
本発明の電動コンプレッサの制御方法は、ハウジング内に設けられたハウジングの冷媒吸入側から吸入された冷媒を圧縮しハウジングの冷媒吐出側へ吐出する圧縮機構部と、この圧縮機構部に回転駆動力を付与するモータ部と、このモータ部の駆動を制御するモータ駆動部とを備えた電動コンプレッサの制御方法であって、前記モータ部の停止直前のモータ部の駆動状態を示す状態値を得るステップと、前記状態値に基づいて前記冷媒吸入側の冷媒圧力と前記冷媒吐出側の冷媒圧力との差圧を推定するステップと、推定した前記差圧が所定値を超えるとき差圧が所定値より下の値となるまで前記モータ部の再起動を停止させる差圧起動を行うステップとを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、モータ部の停止直前のモータ部の駆動状態を示す状態値（モータ部への供給電流値、モータ部の回転速度）から冷媒吸入側の冷媒圧力と冷媒吐出側の冷媒圧力との差圧を推定し、推定した差圧が所定値を超えるとき差圧が所定値より下の値となるまでモータ部の再起動を停止させる差圧起動を行うため、差圧の影響が少なくなり、再起動を円滑に行うことができる。又、モータ部の駆動状態を示す状態値から差圧を推定するため、温度センサが不要となり、製造コストの低減を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態の全体を示すブロック図である。
【図２】制御を示すタイミングチャートである。
【図３】制御の一例を示すフローチャートである。
【図４】別の制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
なお、本実施形態では、例として、ベーンロータリータイプの圧縮機構造を用いて記述しているが、例えばスクロールタイプの圧縮機構造を持った電動コンプレッサ等、電動コンプレッサであれば、圧縮機の構造によらず本発明を適用可能である。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態が適用される電動コンプレッサ１のブロック図を示す。電動コンプレッサ１はハウジング内に設けられたハウジングの冷媒吸入側から冷媒を圧縮しハウジングの冷媒吐出側へ吐出する圧縮機構部２と、圧縮機構部２に回転駆動力を付与するモータ部３と、モータ部３の駆動を制御するモータ駆動部４とを備えている。電動コンプレッサ１は駆動電源（バッテリ）としての直流電源６から駆動電流が供給されることにより駆動する。
【００１９】
圧縮機構部２は、シリンダブロック及びシリンダブロックを両側で挟み込んで固定する２つのサイドブロックを有し、これらがハウジング内に収容されている。
【００２０】
シリンダブロックには内壁が楕円形状となっているシリンダ室が形成されており、シリンダ室内にはロータが回転可能に収容される。
【００２１】
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（冷媒吸入側）から低圧の冷媒が吸入され、圧縮によって高圧となった冷媒が他方のサイドブロックに設けられた吐出ポート（冷媒吐出側）から吐出される。
【００２２】
ロータには、複数枚のベーンが突出自在に設けられており、ロータがモータ部３によって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、楕円形状の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、冷媒吸入側からの低圧の冷媒が圧縮室内で圧縮されて高圧の冷媒となり、冷媒吐出側から吐出される。ロータはモータ部３のモータロータとシャフト５によって連結されており、モータ部３の駆動によりシリンダ室内で回転駆動する。
【００２４】
モータ部３はヨークにコイルを巻回したモータステータと、永久磁石を備えたモータロータとを備えている。モータ駆動部４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、この回転により圧縮機構部２のロータが回転して冷媒の圧縮が行われる。モータ部３におけるモータステータのコイルは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のコイルによって形成されている。
【００２５】
モータ駆動部４は、モータ部３の駆動を制御するインバータからなり、直流電源６からの駆動電流をモータ部３に供給する。モータ駆動部４はスイッチング回路７及びモータ制御部８を備えている。
【００２６】
スイッチング回路７は直流電源６からの電流を切り換えてモータ部３に供給する回路であり、モータ部３のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のコイルのそれぞれに接続される複数のトランジスタ９によって形成されている。
【００２７】
トランジスタ９としては、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）が用いられる。図１では、トランジスタ９をＩＧＢＴ１〜ＩＧＢＴ６によって示している。
【００２８】
モータ制御部８はスイッチング回路７を制御してモータ部３の駆動を制御するものである。本実施形態において、モータ制御部８はモータ部３を差圧起動する際にモータ部３の駆動を制御する。
【００２９】
この制御は、モータ部３の停止直前のモータ部３の駆動状態を示す状態値から冷媒吸入側の冷媒圧力と冷媒吐出側の冷媒圧力との差圧を推定し、推定した差圧が所定値を超えるとき差圧が所定値より下の値となるまでモータ部３の再起動を停止させる。
【００３０】
ここでモータ部３の駆動状態を示す状態値としては、停止直前にモータ部３に供給されている電流値又は停止直前のモータ部３の回転速度のいずれか一方、又は双方が選択される。
【００３１】
以下、状態値がモータ部３の停止直前の電流値の場合について説明する。
【００３２】
電動コンプレッサ１を駆動させる場合、直流電源６からモータ駆動部４に電圧を供給する。モータ制御部８はモータ部３に印加される電流・電圧の情報を得て適切な電流指令値・電圧値を計算する。
【００３３】
それに応じてモータ制御部８がモータ駆動部４のスイッチング回路７を制御し、モータの相補ＰＷＭ駆動を行う。圧縮機構部２とモータ部３とはシャフト５によって連結されており、モータ部３の駆動により圧縮機構部２が駆動する。
【００３４】
ここでモータ駆動部４がモータ部３に流す電流は圧縮機構部２にかかる負荷トルクによって変動する。すなわち、負荷トルクが大きいときはモータ部３の出力トルクを大きくするために電流を増やし、逆に負荷トルクが小さいときは電流を減らす。
【００３５】
圧縮機構部２にかかる負荷トルクは冷媒吸入側の冷媒圧力と冷媒吐出側の冷媒圧力との差圧によって決まることから、モータ部３に流れる電流と差圧との間には相関がある。
【００３６】
本実施形態では、状態値としてモータ部３の停止直前にモータ部３に供給されている電流値を用いるものであり、図２は電流値（モータ相電流）と差圧とによって行う制御のタイミングチャートを示す。
【００３７】
モータ制御部８は、起動指令及び停止指令をスイッチング回路７に出力することにより、電動コンプレッサ１（すなわちモータ部３）の起動及び停止の動作を制御している。
【００３８】
一方、図２に示すように、電動コンプレッサ１がある負荷状態において運転していて、そこから停止したときはある差圧Ａが発生している。
【００３９】
また、電動コンプレッサ１、すなわちモータ部３を停止させる直前には、モータ制御部８の制御によってスイッチング回路７を介してモータ部３に相電流Ｂが供給されている。
【００４０】
上述したように相電流Ｂと差圧Ａとの間には、相関があるため相電流Ｂを読み取ることにより差圧Ａの大きさを検知することができる。
【００４１】
モータ部３の相電流Ｂはモータ部３を駆動させるための電流制御内で常時監視されているパラメータであるため、センサを追加することなく相電流Ｂを取得することができる。
【００４２】
また、かかる相電流Ｂと差圧Ａとの関係は電動コンプレッサ１の構造によって決まっており、予め関係マップやテーブルを取得しておくことにより、相電流Ｂと差圧Ａとの相関関係を精度良く得ることができる。
【００４３】
モータ制御部８は検知した差圧Ａの大きさが所定値を超えるとき、この差圧Ａが所定値より下の値となるまでモータ部３の再起動を停止させる。モータ部３の再起動の停止に関し、本実施形態では、差圧Ａが所定値より下の値となるまで再起動を遅らせる遅延時間Ｅを設定するものである。
【００４４】
すなわち電動コンプレッサ１の停止後、時間Ｃ後にエアコン電源をＯＮして電動コンプレッサ１を起動させると、このときの差圧Ｄが大きい場合、起動不良が起き、起動不良により異音が発生して乗員に不快感を与えることがある。
【００４５】
これに対し、本実施形態では図２に示すように、安全に起動できる差圧となるように差圧が抜けるまでの遅延時間Ｅを設けるものである。電動コンプレッサ１の停止から遅延時間Ｅの間は起動指令を受け付けることがなく、起動を遅らせることにより起動不良のない確実な起動が可能となる。
【００４６】
なお、起動不良のない起動の差圧になるまでの時間は、一般に数秒程度であるから、遅延時間Ｅを１０秒程度以下に設定することにより電動コンプレッサ起動遅れによる冷え不良を低減に抑えることができる。かかる遅延時間Ｅはタイマ等を用いることにより容易に制御できる。
【００４７】
遅延時間Ｅは、検知した差圧Ａの値によって設定されるのが望ましい。安全に起動できる差圧となるように差圧が抜けるまでの遅延時間Ｅは、差圧Ａの大きさと電動コンプレッサ１の構造によって決まっており、予め関係マップやテーブルを取得しておくことにより、遅延時間Ｅと差圧Ａとの相関関係を精度良く得ることができる。
【００４８】
なお、本実施形態では、相電流Ｂによって差圧Ａの大きさを検知しているが、相電流Ｂを３相／ｄｑ変換したｄｑ軸電流Ｉｄｑを用いても良い。
【００４９】
図３は図２のタイミングチャートに沿った制御プログラムのフローチャートを示す。
【００５０】
図３に示すように、電動コンプレッサ１が駆動を停止することにより（ステップＳ１）、モータ制御部８は停止直前にモータ部３に供給されている電流値（相電流）を検知する（ステップＳ２）。モータ制御部８は検知した電流値に基づいて冷媒吸入側の冷媒圧力と冷媒吐出側の冷媒圧力との差圧を推定する（ステップＳ３）。
【００５１】
そして、モータ制御部８は差圧が所定値を超えているか否かを判断し（ステップＳ４）、所定値を超えていない場合にはモータ部３の再起動信号をスイッチング回路７に出力し、モータ部３（電動コンプレッサ１）の再起動を行う（ステップＳ８）。
【００５２】
差圧が所定値を超えている場合、モータ制御部８はモータ部３（電動コンプレッサ１）の再起動までの遅延時間を設定する（ステップＳ５）。
【００５３】
モータ制御部８は設定した遅延時間が経過するか否かを監視し（ステップＳ６）、遅延時間が経過したとき（ステップＳ７）、モータ制御部８はモータ部３（電動コンプレッサ１）が再起動しているか否かを判断する（ステップＳ７）。
【００５４】
ステップＳ７でモータ部３（電動コンプレッサ１）が再起動していないとき、モータ制御部８はモータ部３（電動コンプレッサ１）を再起動する（ステップＳ８）。
【００５５】
なお、ステップＳ７では、差圧が所定値を超えているときにモータ部３の再起動の遅延時間を設定しているが、この遅延時間はあらかじめ設定しておくことも可能である。
【００５６】
このような実施形態では、停止直前のモータ部３へ供給されている電流値を検知し、この電流値から冷媒吸入側の冷媒圧力と冷媒吐出側の冷媒圧力との差圧を推定し、推定した差圧が所定値を超えるとき差圧が所定値より下の値となるまでモータ部３の再起動を停止させる差圧起動を行うことから、差圧の影響が少なくなり、再起動を円滑に行うことができる。
【００５７】
また、停止直前のモータ部３への供給電流から差圧を推定するため、温度センサが不要となり、製造コストの低減を図ることができる。
【００５８】
上記実施形態では、モータ部３の停止直前のモータ部３の状態値として、停止直前にモータ部３に供給されている相電流（電流値）を用いたが、本発明においては、相電流に代えて、或いは相電流と共にモータ部３の停止直前のモータ部３の回転速度を用いることができる。
【００５９】
すなわちモータ部３に供給される電流と差圧との関係は、モータ部３の回転速度にもよるため、より正確に差圧を検知するために、モータ部３の回転速度を用いるものである。
【００６０】
具体的には、電動コンプレッサ１を停止させるタイミングにおけるモータ部３の相電流とモータ部３の回転速度とを読み取り、そこから差圧の大きさを検知することでより精度良く検知する。
【００６１】
このようなモータ部３の停止直前の回転速度は、位置センサ付きモータの場合、位置センサから取得できる。又、位置センサレスモータの場合においてもモータ部３にかかる電流・電圧から回転速度を計算しているため、センサを追加することなく取得することができる。
【００６２】
モータ制御部８は、モータ部３の回転速度から得た差圧が所定値を超える場合、差圧が所定値より下の値となるように再起動を遅らせるように制御するものであり、このための遅延時間をモータ部３の回転速度によって設定してスイッチング回路７を制御する。
【００６３】
すなわち、電動コンプレッサ１の停止から遅延時間Ｅの間は起動指令を受け付けることなく、起動を遅らせることにより起動不良のない確実な起動を行うものである。
【００６４】
この場合においても起動不良のない起動の差圧になるまでの時間は、一般に数秒程度であるから、遅延時間Ｅを１０秒程度以下に設定することにより電動コンプレッサ起動遅れによる冷え不良を低減に抑えることができる。
【００６５】
図４は、状態値としてモータ部３の停止直前の回転速度を用いて行う制御のフローチャートを示す。
【００６６】
図４に示すように、電動コンプレッサ１が駆動を停止すると（ステップＳ１１）、モータ制御部８は停止直前のモータ部３の回転速度を検知する（ステップＳ１２）。
【００６７】
モータ制御部８は検知したモータ部３の回転速度に基づいて冷媒吸入側の冷媒圧力と冷媒吐出側の冷媒圧力との差圧を推定する（ステップＳ１３）。
【００６８】
そして、モータ制御部８は差圧が所定値を超えているか否かを判断し（ステップＳ１４）、所定値を超えていない場合にはモータ部３の再起動信号をスイッチング回路７に出力し、モータ部３（電動コンプレッサ１）の再起動を行う（ステップＳ１８）。
【００６９】
差圧が所定値を超えている場合、モータ制御部８はモータ部３（電動コンプレッサ１）の再起動までの遅延時間を設定する（ステップＳ１５）。
【００７０】
モータ制御部８は設定した遅延時間が経過するか否かを監視し（ステップＳ１６）、遅延時間が経過したとき（ステップＳ１７）、モータ制御部８はモータ部３（電動コンプレッサ１）が再起動しているか否かを判断する（ステップＳ１７）。
【００７１】
ステップＳ１７でモータ部３（電動コンプレッサ１）が再起動していないとき、モータ制御部８はモータ部３（電動コンプレッサ１）を再起動する（ステップＳ１８）。
【００７２】
なお、ステップＳ１７では、差圧が所定値を超えているときにモータ部３の再起動の遅延時間を設定しているが、この遅延時間はあらかじめ設定しておくことも可能である。
【００７３】
この実施形態では、停止直前のモータ部３の回転速度を検知し、この回転速度から冷媒吸入側の冷媒圧力と冷媒吐出側の冷媒圧力との差圧を推定し、推定した差圧が所定値を超えるとき差圧が所定値より下の値となるまでモータ部３の再起動を停止させる差圧起動を行う。
【００７４】
このためこの実施形態においても、差圧の影響が少なくなり、再起動を円滑に行うことができる。又、停止直前のモータ部３への供給電流から差圧を推定するため、温度センサが不要となり、製造コストの低減を図ることができる。
【符号の説明】
【００７５】
１  電動コンプレッサ
２  圧縮機構部
３  モータ部
４  モータ駆動部
６  直流電源
７  スイッチング回路
８  モータ制御部
【図１】
2015010537.tif 000003
【図２】
2015010537.tif 000004
【図３】
2015010537.tif 000005
【図４】
2015010537.tif 000006