CN100432432C - 能够防止逆变器过热的车用空调器 - Google Patents

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Abstract

为了当逆变器温度传感器检测的温度超过一个预定值时、确保制冷剂的流速并自身冷却逆变器，驱动电动压缩机的电动机的逆变器在防止过热模式下工作，在该模式下，以不同于来自空调控制单元的转速指定值的防热转速驱动电动机。这时，如果制冷剂压力升高或者蒸发器排放温度下降的话，空调控制单元就停止逆变器的防止过热模式的操作并指令逆变器强行停止电动机。由此，可以防止制冷剂压力的过度升高和蒸发器冻结，因此可以保护制冷循环的功能。

Description

能够防止逆变器过热的车用空调器
技术领域
本发明涉及一种具有利用电动压缩机保护冷却系统的保护功能的车用空调器。
背景技术
根据已有技术，公知的车用空调器中的电动压缩机具有吸收及排放制冷剂的压缩机、将吸入的制冷剂压缩进压缩机的压缩部分、驱动压缩部分的电动机、及驱动并控制该电动机的电动机驱动单元，该公知的空调器用于具有冷凝器、减压装置和蒸发器的制冷循环。
在这种车用空调器中，由于电动机驱动单元自身操作产生的热量和从例如发动机之类的其他热源排放出来的热量，驱动并控制电动压缩机的电动机驱动单元的温度上升，并且包括半导体装置的电动机驱动单元可能不会正常工作。对于该点的测量包括将电动机驱动单元安置在电动压缩机吸入端处制冷剂发生热交换的位置，并且当电动机驱动单元的温度超过一个预定值时，电动机的转速提高，从而增加将制冷剂吸入电动压缩机的流速，这样电动机驱动单元就被冷却下来并防止了被加热(例如，参看专利文献1)。
[专利文献1]
日本未审专利公开(Kokai)第2003-139069号。
然而，在上述的已有技术中，没有考虑到在电动压缩机的电动机静止的情况下，即，当制冷剂不流动时，电动机驱动单元中的防热问题。
此外，如果为了防热而保护电动机驱动单元，通过提高电动机静止时或冷却热负荷小时，即，当在制冷循环中的冷凝器和蒸发器中几乎不发生热交换时电动机的转速，而在制冷循环中强制使制冷剂流动的话，就出现了下面的问题。
也就是说，如果试图在高压下向几乎不发生热交换的冷凝器供应制冷剂的话，当制冷剂的流速在冷凝器中没有充分提高时，冷凝器的制冷剂进口端处的压力就会升高，并且因此也增加了电动机的转矩。由此，也增加了电动机的电流，并且电动机驱动单元侧的温度也因此升高，不能再获得电动机驱动单元中的制冷剂的冷却效应。另外，如果试图在高压下向冷凝器供应制冷剂的话，冷凝器的制冷剂进口端的压力可能就会过度地升高，压力会破坏制冷剂的流路，制冷循环就不再起作用。
另外，当蒸发器中交换的热量总量小时，就提高流向蒸发器的冷凝器流速，过分地冷却蒸发器，冷凝水凝固，因此制冷循环就可能不再起作用。
发明内容
考虑到上述问题，本发明的目的是当为了防热而保护电动压缩机的电动机驱动单元，强行使制冷剂在制冷循环中流动时保护制冷循环。
为了实现上述目的，本发明第一方面的车用空调器包括：电动压缩机，该电动压缩机具有吸入并压缩制冷剂的压缩机构、驱动压缩机构的电动机、和控制并驱动该电动机同时安装成可被制冷剂冷却的电动机驱动单元；所述电动压缩机与用于蒸发制冷剂的蒸发器一起构成制冷循环；蒸发器排放温度检测装置，用于检测已经经过蒸发器的空气的温度；压力检测装置，用于检测制冷循环中高压侧的制冷剂压力；以及向电动机驱动单元传送转速指定值的空调控制单元，该空调控制单元指定电动机的转速或者指令电动机停止。在该空调器中，电动机以防止过热的模式工作，在防止过热模式中，以电动机驱动单元指定的、不同于转速指定值的防热转速来转动电动机，从而驱动压缩机构以吸入并压缩制冷剂，由此通过制冷剂冷却电动机驱动单元。空调控制单元判断在防止过热模式操作期间是否应该停止防止过热模式且当判断结果是该模式应该停止时，空调控制单元向电动机驱动单元输出停止信号，以停止电动机以防热转速旋转的转动。当不输出停止信号时，空调控制单元向电动机驱动单元输出启动信号，而且当该启动信号从空调控制单元输出时，电动机驱动单元根据转速指定值或者在防止过热模式中驱动电动机。电动机驱动单元判断是否在防止过热模式下工作，并且当判断结果是肯定时，电动机驱动单元向空调控制单元发送防止过热模式标志，并且不管来自空调控制单元的转速指定值如何都以防热转速驱动电动机。当发送防止过热模式标志时，空调控制单元判断是否压力检测装置检测到的制冷剂压力超过预定值，或是否蒸发器排放温度检测装置检测到的温度降低到预定值以下。当发送防止过热模式标志时，如果空调控制单元判断压力检测装置检测到的制冷剂压力超过预定值，或者蒸发器排放温度检测装置检测到的温度降低到预定值以下，空调控制单元就判断出应该停止防止过热模式并输出停止信号。当发送防止过热模式标志时，如果空调控制单元判断压力检测装置检测到的制冷剂压力降低到预定值以下，并且蒸发器排放温度检测装置检测到的温度超过预定值，空调控制单元就判断出不应该停止防止过热模式并输出启动信号。当不发送防止过热模式标志时，空调控制单元不判断压力检测装置检测到的制冷剂压力是否超过预定值，并且不判断蒸发器排放温度检测装置检测到的温度是否降低到预定值以下，并输出启动信号。
根据本发明，当处于过热状态下的电动机驱动单元通过以防热转速转动电动机来吸入并压缩制冷剂的防止过热模式工作，来通过制冷剂自身冷却时，空调控制单元在确定电动机驱动单元正在以防止过热模式工作之后，判断是否应该停止防止过热模式，当判断结果是该模式应该停止时，空调控制单元向电动机驱动单元传送停止信号以停止电动机的转动。由此，仅当电动机驱动单元继续以防止过热模式工作并且判断出应该停止防止过热模式时，电动机才能被迫停止。换句话说，当电动机以常规模式工作或判断必须以防止过热模式工作时，不强迫停止电动机，可以防止出现制冷循环功能丧失的情况，如果防止过热模式继续就会引起这种情况，从而由此保护制冷循环。
此外，当在防止过热模式下，电动压缩机为了冷却电动机驱动单元而吸入并压缩制冷剂时，可以通过停止防止过热模式而防止制冷剂的压力升高，即，当制冷循环中的制冷剂压力至少升高了预定值并超过制冷剂流路的允许压力时，可以通过强行停止电动机而防止制冷剂的压力升高，这样，就可以防止制冷循环系统被破坏，同时也可以防止其功能丧失。
此外，在防止过热模式中，当电动压缩机为了冷却电动机驱动单元而吸入并压缩制冷剂时，可以通过停止防止过热模式而防止蒸发器温度下降，即，通过强行停止电动机从而当在制冷循环的蒸发器中，经过蒸发器的空气温度至多下降一个预定值且蒸发器的表面有可能进入霜冻状态时，使制冷剂的流速为0，因此可以防止蒸发器进入霜冻状态同时防止制冷循环系统的功能丧失。
在本发明的第二方面中，电动机驱动单元的过热状态可以基于由驱动单元温度检测装置检测出来的电动机驱动单元的温度进行判断。
由此，对于电动机驱动单元来说可以在自身判断是否以防止过热模式工作之后而以防止过热模式工作，可以不依赖其他控制单元利用单一系统确实地实现防止过热，属于其他控制单元中的其中一个的空调控制单元可以根据来自电动机驱动单元的防止过热模式标志容易地判断出电动机驱动单元的工作状态。
如在本发明的第三方面中，在空调控制单元中判断电动机驱动单元是否以防止过热模式工作可以直接根据驱动单元温度检测装置检测的温度完成。
如在本发明的第四方面中，当电动机驱动单元在电动压缩机静止时进入过热状态时，就可以执行防止过热模式。
由此，即使当电动压缩机静止时，例如当由于空调热负荷非常小或类似小而使来自空调控制单元的转速指定值为0(停止指令)时，或者当乘客手动关闭空调器开关时，电动机驱动单元就会进入由电动机驱动单元所在的环境(在机舱中等)影响导致的过热状态。因此，在这种情况下通过以防止过热模式进行操作，电动机驱动单元必定也被冷却，不会出现故障。
如在本发明的第五方面中，在防止过热模式下，当电动压缩机静止时，为了防止用于冷却的电动机过热，可以预先将转速设定为一个固定值。
如在本发明的第六方面中，在防止过热模式下，并且当电动压缩机依照来自空调控制单元的转速指定值工作时，可以通过将防热转速设定成高于转速指定值一个预定数量的转速、来冷却电动机驱动单元。
上述各个装置所附括号中的标志代表对应于随后所述实施例中的特定装置。
根据结合附图对下面所述本发明的优选实施例进行的说明，可以更全面地理解本发明。
附图说明
在附图中：
图1是示出本发明实施例中车用空调器的通用结构的框图。
图2是示出实施例中电控制部分要点的结构图。
图3是示出实施例中空调控制单元执行的主程序的流程图。
图4(a)到图4(e)是实施例中空调控制的操作特性图。
图5是示出实施例中电动压缩机的通用控制程序的流程图。
图6是示出用于计算电动压缩机目标转速的计算程序的流程图。
图7是示出用于判断在第一实施例的空调单元中的电动机驱动单元(逆变器)是否工作在防止过热模式的判断程序的流程图。
图8是示出第一实施例的电动机驱动单元(逆变器)中的控制程序的流程图。
图9是示出用于判断在第二实施例的空调单元中的电动机驱动单元(逆变器)是否工作在防止过热模式的判断程序的流程图。
图10是示出第二实施例的电动机驱动单元(逆变器)中的控制程序的流程图。
图11是示出另一个实施例的框图。
具体实施方式
(第一实施例)
图1是示出本发明中车用空调器通用结构的框图。车辆1用空调器的制冷循环2包括吸入、压缩并排放制冷剂的电动压缩机3。该电动压缩机3包括电动机4和由电动机4驱动的压缩机构5，二者整体形成在一个单元中。特别地，电动机4是三相AC电动机，压缩机构5是例如公知的螺旋型压缩机构。由此，压缩机构5可以根据电动机4的转速在0％到100％的范围内连续改变排放量。
通过利用作为电动机驱动单元的逆变器6可变地控制供给电动机4的三相AC电源的频率，可以将电动机4的转速控制在转速预定值上，该值是随后将描述的空调控制单元(A/C ECU)20的控制输出，或者根据电动机4的转速大小提高或降低电动压缩机3排放制冷剂的流速。
电动压缩机3在高温高压条件下排放的过热气体制冷剂流进冷凝器7中，用电扇8提供的外部空气影响热交换，同时被冷却凝结下来。冷凝器7中冷凝的制冷剂流进接收器9中，气体和液体的制冷剂在接收器9中被分离开，制冷循环2中过量的制冷剂(液体制冷剂)被存储在接收器9中。在电动压缩机3和冷凝器7之间的制冷剂管道中提供有压力传感器22f，用于检测制冷循环2中高压端处的制冷剂压力。
来自接收器9的液体制冷剂在膨胀阀10(降压装置)的压力下还原进入低压下的气-液混合相(两相)。该膨胀阀10属于具有温度传感器10a的温度型，该温度传感器检测蒸发器11出口处制冷剂的温度。来自膨胀阀10的低压制冷剂流进蒸发器(用于冷却的热交换器)11中。蒸发器11安装在车辆1用空调器的空调单元12的空调壳12a上，已经流进蒸发器11中的低压制冷剂从空调壳12a中的空气中吸收热量并蒸发。蒸发器11的出口与电动压缩机3的吸入端相连，上述循环部件组成一个闭合电路。
电动压缩机3安装在机舱中，没有示出。用于驱动电动机4的作为电动机驱动单元的逆变器6整体安装在图1示例的电动机4的外壳上。
因此，逆变器6暴露于机器排放的热量之中，该机器是机舱中的热源16、排放集管、冷凝器7、电扇8等等，即使在正常的车辆操作周期期间逆变器6的外壳温度也至少会达到高于100℃的温度。由于这一点，必须通过将逆变器6的各个电路元件的温度降低到可以执行电路元件的普通操作的温度而提高逆变器(电动机驱动单元)6的安全性。
因此在本实施例中，这样安排从而使已经流出蒸发器11并被吸入电动压缩机3的电动机4中的制冷剂首先冷却电动机4和逆变器6，然后被压缩机构5吸入并压缩，排放到冷凝器7中。逆变器6配有作为驱动单元温度检测装置的逆变器温度传感器22g，它检测逆变器电路板的温度TIN。如随后将要描述的那样，当逆变器的温度TIN超过预定温度时，为了冷却逆变器6，逆变器6以预定防热转速(固定值或转速指定值+预定值α)取代转速(即来自空调控制单元20的自身转速指定值(目标转速))来驱动电动机4。
代替属于如上所述的一体型逆变器的电动压缩机3，可以安装独立式逆变器，即，逆变器6可以与整体连接压缩机构5的电动机4分开安装。在这种情况下，制冷剂的冷却效应可以通过将逆变器6设置在可以影响逆变器6和电动机4的制冷剂吸入部分处的制冷剂管道之间的热交换的部分上。
车辆1用空调器包括空调单元12。该空调单元12具有外壳12a，其中形成有气路，空气通过该气路供给车厢。在外壳12a中气路的最上端，可旋转地安装内部/外部空气转换阻尼器13作为内部/外部空气开关箱。
该内部/外部空气转换阻尼器13由伺服电动机13a驱动，在用于通过内部空气引入进口13b引入内部空气(车厢内部的空气)的内部空气引入模式和用于通过外部空气引入进口13c引入外部空气(车厢外的空气)的外部空气引入模式之间进行转换。
在内部/外部空气转换阻尼器13的下游，装有用于车厢的电动内部吹风机14，它产生流向车厢内部的气流。该内部吹风机14具有离心式风扇由风机马达14a驱动的结构。
在内部吹风机14的下游，装有用于冷却流经外壳12a的空气的蒸发器11，在蒸发器11的下游，装有用于加热流经外壳12a的空气的加热器芯15。向加热器芯15提供车辆发动机的热水(发动机冷却水)，该车辆发动机是通过热水泵16a经过热水路16b循环的热源16。换句话说，加热器芯15是用于加热已经流经蒸发器11的空气(冷空气)的热交换器。
在蒸发器11的下游，提供有检测蒸发器排放温度Te的蒸发器排放温度传感器22e，该排放温度是蒸发器11的排放温度，热水回路16b配有检测热水回路16b中的热水(发动机冷却水)温度Tw的水温传感器22a。
在蒸发器11和加热器芯15之间，可旋转地安装有空气混合(A/M)阻尼器17。该空气混合阻尼器17由伺服电动机17a驱动，转动位置(开度(度))是持续可调的。通过空气混合(A/M)阻尼器17的开度(度)，经过加热器芯15的空气流速(热气流速)和已经经过加热芯15端处旁路通道并绕过加热器芯15的空气流速(冷水流速)是可调的，因此，排放到车厢内的空气温度是可调的。
在空调外壳12的空气通道的下游，设有三种吹风口，即，用于向车辆前挡风玻璃W排放已调节的空气的除霜吹风口181、用于向前排座位上的乘客脸部排放已调节空气的前排座位侧面吹风口182、和用于向前排座位上的乘客脚部排放已调节空气的前排座位侧脚部吹风口183。在吹风口181到183的上游，旋转安装有除霜门184、前排座位面部门185、和前排座位脚部门186。这些门184到186都通过连杆机构由通用伺服电动机19开/关(没有示出)。
提供的其他传感器包括用于检测车厢外空气温度(外部空气温度)Tam的外部空气温度传感器22b、用于检测车厢内空气温度(内部空气温度)Tr的内部空气温度传感器22c、和用于检测进入车厢的日光辐射量Ts的日光辐射传感器22d。
接着，参照图2对本实施例中的电动控制部分的要点进行说明。空调控制单元(A/C ECU)20包括公知的包含CPU、ROM、RAM等的微型计算机和外围电路。空调控制单元20将用于空调控制的控制程序存储到ROM中，并基于该控制程序执行不同的计算和处理。在图2的结构图中，标志20a到20g指示的各个方块示出了用于空调控制单元20执行的控制过程的典型功能实现装置。
向空调控制单元20的输入端输入来自传感器组22a到22f的传感器检测信号和来自空调操作板21的操作信号。
空调操作板21安装在车内驾驶员座位前方的仪表盘(没有示出)附近，并包括如下所述的由乘客操作的操作开关21a到21e和用于显示空调工作状态的显示单元(没有示出)。温度设定开关21a发送用于车厢设定温度Tset的信号，内部/外部空气转换开关21b发送用于利用内部/外部空气转换门(阻尼器)13手动设定内部空气模式和外部空气模式的信号。
排放模式开关21c发送用于手动设定公知排放模式的面部模式、双位模式、脚部模式、脚部除霜模式和除霜模式的信号。空气流速转换开关21d发送一个用于手动开/关内吹风机14及手动变换空气流速的信号。
空调开关21e在电动压缩机3的操作状态和静止状态之间转换，当空调开关21e接通时，空调控制单元20根据电动压缩机控制部分20g计算出来的目标转速fn向逆变器6输出转速指定值，从而依照该转速指定值驱动电动机4，使电动压缩机3进入操作状态。当空调开关21e关闭时，空调控制单元20从电动压缩机控制部分20g向逆变器6输出0(目标转速fn＝0)作为转速指定值，从而停止电动机4的转动，电动压缩机3的排放量减少到基本为0，电动压缩机3基本进入静止状态。随后将描述目标转速fn的计算。
每个都构成用于各个装置的电驱动装置的伺服电动机13a、14a、17a和19、作为电动压缩机3的电动机驱动单元的逆变器6等都与空调控制单元20的输出端相连，这些装置的操作都由来自空调控制单元20的输出信号控制。
下面接着说明在上述结构中本实施例的操作。图3是示出空调控制单元20执行的主程序的流程图。当车辆的点火开关开启的同时，控制程序启动。
在步骤S1中，初始化标志、计时器等，并在下一个步骤S2中，读取空调板21的操作开关21a到21e等的操作信号。在下一个步骤S3中，读取来自传感器22a到22f等的车辆环境状态的检测信号。
接着，在步骤S4中，计算将排放到车厢中的调节空气的目标排放温度TAO。目标排放温度TAO是通过温度设定开关21a维持车厢处于设定温度Tset所必须的排放温度，是空调控制的基础目标值。根据空调操作板21的温度设定开关21a设定的设定温度Tset和关于空调热负荷的因数，例如内部空气温度Tr、外部控制温度Tam和日光辐射量Ts，通过下面公知的数学表达式(1)计算该目标排放温度TAO。
TAO＝Kset×Tset-Kr×Tr-Kam×Tam-Ks×Ts+C............(1)
在该表达式中，Kset、Kr、Kam和Ks是控制增益，C是校正常数。
接着，在步骤S5中，如图4(a)所示，根据上述目标排放空气温度TAO计算将施加到内部吹风机14的吹风机马达14a的吹风机电压。利用这个吹风机电压，可以确定风机马达14a的转速，即，排放到车厢中的空气的流速，从而使目标排放温度TAO的低温区域和高温区域中的流速高，而其中间温度区域中的流速低。
接着，在步骤S6中，如图4(b)所示根据目标排放空气温度TAO确定内部/外部空气的吸入口模式(内部/外部转换阻尼器的位置)。接着，在步骤S7中，如图4(c)所示根据目标排放空气温度TAO确定排放口模式(排放口阻尼器的位置)。图4(c)中的FACE模式是已调节空气从面部吹风口182排出的模式，B/L(双位)模式是已调节空气从面部吹风口182和脚部吹风口183排出的模式，FOOT模式是已调节空气从脚部吹风口183排出的模式。在FOOT模式中可以以低流速从除霜吹风口181排放已调节空气。
接着，在步骤S7中，计算空气混合阻尼器17的目标开度(度)SW，它将要排放到车厢内的已调节空气的温度调节到目标排放空气温度TAO。特别地，根据蒸发器11的排放空气温度Te(蒸发器排放温度传感器22e检测到的温度)、加热器芯15的热水温度Tw(水温传感器22a检测到的温度)和目标排放空气温度TAO，通过下面的数学表达式(2)计算目标空气混合阻尼器开度(度)SW。
SW＝{(TAO-Te)/(Tw-Te)}×100(％)............(2)
接着，在步骤S8中，计算蒸发器11的目标蒸发器温度TEO。确定目标蒸发器温度TEO是如图4(d)所示根据目标排放空气温度TAO确定的第一目标蒸发器温度TEO1还是如图4(e)所示根据外部空气温度Tam确定的第二目标蒸发器温度TEO2。
换句话说，具体确定第一目标蒸发器温度TEO1从而使随目标排放温度TAO的升高而升高。当外部空气温度Tam超出中间温度区域(例如，大约20℃)时，降低了去湿、确保能够使挡风玻璃除霜必须的要求，因此，提高第二目标蒸发器温度TEO2以降低电动压缩机3的驱动功率，从而节省车用机器的驱动功率。另一方面，在低温区，外部空气温度Tam低于中间温度区域，第二目标蒸发器温度TEO2下降以通过蒸发器11的去湿作用确保能够使挡风玻璃除霜。
接着，在步骤S9中计算电动压缩机3的控制值。随后说明步骤S9的细节。在下一个步骤S10中，将控制值输出到各个将受控的装置并驱动这些装置。
图5示出了步骤S9和S100中电动压缩机的控制细节，首先计算电动压缩机3中电动机4的目标转速fn。这里，下面根据图6所示的操作程序说明目标转速fn的计算方法。
在步骤S200中，判断电动压缩机操作指示是否处于ON的状态。根据空调开关21e的ON/OFF状态进行这个判断操作，该开关起空调操作板21的压缩机操作开关的作用。当空调开关21e是OFF时，电动压缩机操作指示为OFF状态，在这种情况下，流程前进到电动机4的目标转速fn设定为0(rpm)的步骤S230，也就是说，电动压缩机3进入静止状态。
在下一个步骤S210中，当压缩机操作指示为ON状态时，判断所需的冷却性能。在本实施例中，是根据蒸发器排放温度传感器22e检测到的实际蒸发器排放温度Te和上述在步骤S8中计算出来的目标蒸发器温度TEO之间的偏差(Te-TEO)来进行这个判断的。
就是说，当偏差(Te-TEO)等于或大于4℃时，将所需的冷却性能F1设定为2，即，F1＝2。这里，F1＝2意味着所需的冷却性能高。一旦F1设定为2，则保持状态直到实际蒸发器排放温度Te下降到目标蒸发器温度TEO之下，且偏差(Te-TEO)为-1℃。接着，当偏差(Te-TEO)等于或大于0℃时，将所需的冷却性能F 1设定为1，即，F1＝1。这里，F1＝1意味着所需的冷却性能居中。在偏差(Te-TEO)小于4℃且大于-1℃之间的范围内保持所需的冷却性能F1＝1。
如上所述，为了防止对电动机4转速控制的来回波动并稳定对电动机4转速的控制，在各自的预定偏差范围内保持所需的冷却性能F1＝2的状态和所需的冷却性能F1＝1的状态。当偏差(Te-TEO)等于或小于-1℃时，将所需的冷却性能F1设定为0，即，F1＝0。F1＝0意味着不需要冷却性能。
在下一个步骤S220中，判断是否所需的冷却性能F1＝0，当F1＝0时，流程前进到步骤S230，在该步骤中电动机4的目标转速fn设定为0rpm，即，fn＝0rpm，电动压缩机3进入静止状态。
当F1不为0时，流程前进到步骤S240，在该步骤中判断是否F1＝1。F1＝1意味着所需的冷却性能“居中”，因此，当F1＝1时，流程前进到步骤S250，在该步骤中将电动机4的目标转速fn设定为预定中间转速fn-s，具体地说，fn设定为1500rpm。该预定中间转速fn-s(1500rpm)是相对于电动机4最高转速(例如，7500rpm)的预定中间区域内的转速。
当步骤S240中的判断结果为NO时，F1＝2，即，所需的冷却性能高，因此，在步骤S260中，计算合乎所需冷却性能的临时目标转速fno。在步骤S260中临时目标转速fno的计算方法可以是日本未审专利公开(Kokai)第8-2236号等公开的模糊控制的已知计算方法。
下面说明模糊控制的计算方法的要点。计算实际蒸发器排放温度Te和目标蒸发器排放温度TEO之间的偏差(Te-TEO)，同时计算偏差(Te-TEO)的变化率，根据偏差(Te-TEO)和偏差的变化率通过模糊控制计算降低偏差所需的目标转速的增量或减量Δfn。接着，通过对目标转速的增量或减量Δfn与先前计算的转速fn求和，即，(fn+Δfn)，计算临时目标转速fno，。
接着在步骤S270中，判断临时转速fno是否大于预定中间转速fn-s(1500rpm)。通常，步骤S270的判断结果是YES，在下一个步骤S280中，目标转速fn设定为fno，即，fn＝fno。换句话说，实际将步骤S260中计算出来的临时目标转速fno设定为目标转速fn。
与此相反，当步骤S270的判断结果是NO时，在下一个步骤S290中，将目标转速fn设定为fn-s，即，fn＝fn-s(1500rpm)。换句话说，将目标转速fn固定到预定中间转速fn-s(1500rpm)。
如上所述，通过确定电动机4(电动压缩机3)的目标转速来执行对电动压缩机3的转速的控制，当所需的冷却性能“居中”时，电动压缩机3的转速设定为预定中间转速fn-s(1500rpm)(S250)。即使当电动压缩机3的转速是预定中间转速fn-s时，如果冷却热负荷小，那么蒸发器排放温度Te就下降到目标蒸发器温度TEO之下，F1＝0，电动压缩机3的转速设定为0(S230)。
因此，当所需的冷却性能处于“高”位时，根据实际蒸发器排放温度Te和目标蒸发器温度TEO之间的偏差(Te-TEO)，计算用于减小偏差的临时目标转速fno，并当临时目标转速fno高于预定转速fn-s时，电动压缩机3以作为目标转速fn的临时转速fno工作。由此，当所需的冷却性能处于“高”位时，确保了保证空调性能所需的循环中制冷循环的流速。当冷却热负荷小时，电动压缩机3的转速在预定中间转速fn-s和0之间间歇性地变化。
如上所述，在本实施例中，将电动机4的目标转速fn供给逆变器6作为从0(静止)到最大转速连续变化的转速指定值。
如上所述，在图5所示的步骤S100中计算出来电动机4的目标转速fn之后，流程前进到步骤S110，在该步骤中，为了判断逆变器6是否工作在防止过热模式，通过图7所示的处理程序在空调控制单元20中建立逆变器过热标志。
在防止过热模式中，如将随后说明的那样，为了防止逆变器6自身过热，根据来自空调控制单元20的目标转速，逆变器6强行以逆变器6自身设置的防热转速驱动电动压缩机3，而不是以转速指定值驱动电动压缩机3。
在图7中，在步骤S300中检测逆变器6输出的防止过热模式标志的状态。在步骤S300中，当防止过热模式标志＝1时，即，判断出逆变器6工作在防止过热模式下时，在步骤S320中空调控制单元20将逆变器过热标志设为1。在步骤S310中，当防止过热模式标志＝0时，即，判断出逆变器6没有工作在防止过热模式下时，在步骤S330中空调控制单元20将逆变器过热标志设为0。
接着，在图5所示的步骤S120中，判断设定的逆变器过热标志是否为1。当逆变器过热标志＝1时，即，逆变器6工作在防止过热模式下时，在步骤S130中判断压力传感器22f检测出来的高压端处的制冷剂压力PRE是否等于或大于预定值。根据制冷剂管的最大允许承受压力预先设定该预定值。当制冷剂压力PRE等于或大于该预定值时，流程前进到步骤S150，在该步骤中，将启动/停止信号设为“0”，即，设定指示逆变器6强行停止电动机4的信号。
在步骤S130中，当判断出制冷剂压力PRE小于预定值时，在步骤S140中判断蒸发器排放温度传感器22e检测的蒸发器排放温度Te是否等于或大于一个预定值。该预定值被设定为蒸发器冻结的温度(例如，0到3℃)。当蒸发器排放温度Te等于或小于该预定值时，在步骤S150中将启动/停止信号设定为0，并强行停止电动压缩机3。
当在步骤S120中判断出逆变器6没有工作在防止过热模式下时，或当制冷剂压力PRE小于该预定值(S130)且蒸发器排放温度Te大于该预定值(S140)时，在步骤S160中将启动/停止信号设为1，不强行停止电动压缩机3，即，通过逆变器6执行电动压缩机3的操作。
接着在步骤S170中，在步骤S150或S160中设定的启动/停止信号输出到逆变器6中，并进一步在步骤S180中输出与在步骤S100中计算出来的目标转速对应的转速指定值，流程回到主程序的步骤S10(图3)。
下一步，参考图8对逆变器6的工作情况进行说明。逆变器6包括包含了CPU、ROM、RAM等等的公知微型计算机和外围电路。图8是示出逆变器6的ROM中存储的控制程序的控制例行程序的流程图，车辆点火的同时启动该控制例行程序。
首先在步骤S400中，初始化(没有示出)之后，检测来自空调控制单元20的转速指定值(目标转速fn)和启动/停止信号(“0”或“1”)。在上述步骤S100中或者具体地说，在图6所示的计算(操作)程序中计算转速指定值(目标转速fn)。
接着在步骤S410中，为了判断逆变器6自身是否工作在防止过热模式下，判断逆变器温度传感器22g检测的逆变器6电路板附近的温度TIN是否等于或大于一个预定值。根据逆变器6半导体电路的承受热量温度设定该预定值。
当逆变器温度TIN不大于该预定值时，即，温度TIN相对低时，判断逆变器6不必工作在防止过热模式下，在步骤S420中，逆变器6根据来自空调控制单元20的转速指定值(目标转速fn)驱动并控制电动机4。这是空调控制期间电动压缩机3的常规工作状态。接着在步骤S430中，将防止过热模式标志设为0，并将其发送到空调控制单元20。
在步骤S410中，当逆变器温度TIN等于或大于该预定值并且判断出逆变器6处于过热状态时，流程前进到步骤S440。
在步骤S440中，根据空调控制单元20发送来的启动/停止信号判断是否必须防止制冷循环2功能的丧失。换句话说，当启动/停止信号不为0(即，启动/停止信号＝1)时，判断空调控制单元20中不需要制冷循环2的保护，因此流程前进到步骤S450，在该步骤中，操作在防止过热模式下进行。
换句话说，在防止过热模式下，当转速指定值(目标转速fn)≠0时，逆变器6以fn+α的转速转动并驱动电动机4，该转速是为了相对于来自空调控制单元20的转速指定值防止过热的提高了的转速。该预定值α对应于转速的增加而预先设定，它足以冷却处于过热状态的逆变器6。
另一方面，当来自空调控制单元20的转速指定值＝0时，即，当电动压缩机3处于静止状态时，逆变器6以预先设定为固定值(对应于静止状态的转速增量)的防热转速转动电动机4。防热转速是冷却过热状态下的逆变器6所需的预定转速。
如上所述，在防止过热模式中，当转速指定值来自空调控制单元20时，代替以转速指定值(目标转速fn)转动电动机4或者根据等于0的转速指定值停止电动机4，为了通过以防热转速转动并驱动电动机4以及通过使电动压缩机3在吸入并压缩制冷剂之后排放该制冷剂而冷却逆变器6自身，逆变器6自己设定这个防热转速，在该转速下，逆变器6可以被制冷剂冷却。
如上所述，当进入防止过热模式时，在步骤S460中将防止过热模式标志设为1，并将其发动给空调控制单元20。
另一方面在步骤S440中，当启动/停止信号＝0时，空调控制单元20判断电动压缩机3是否继续吸入、压缩并排放制冷剂，由于在图5的步骤S160中制冷剂压力PRE已经超过预定值或者蒸发器排放温度Te已经下降到预定值之下，所以制冷循环可能会不再起作用，在步骤S470中，空调控制单元不管逆变器的防止过热模式(逆变器6处于自冷式操作)而强行停止电动机4。
逆变器6重复执行上述控制例行程序。
在第一实施例中，空调控制单元20通过防止过热模式标志监测逆变器6的工作状态，并当防止过热模式标志＝0时，判断出逆变器没有处于过热状态，向逆变器6输出对应于电动机4的目标转速的转速指定值，同时为了防止逆变器6紧急停机，向逆变器6输出已经设定为“1”的启动/停止信号。由此，逆变器6可以继续进行常规空调控制操作。
此外，即使当来自逆变器6的防止过热模式标志为1时，即，逆变器6为了其自身冷却而工作在防止过热模式，即，逆变器6自己设定的冷却转速驱动电动机4的防止过热模式下时，如果制冷剂压力PRE小于预定值且蒸发器排放温度Te大于预定值的话，空调控制单元20就判断不需要制冷循环2的保护，向逆变器6输出已经设为1的启动/停止信号。由此，逆变器6可以继续在防止过热模式下工作，并通过自冷却来防止过热。
换句话说，当来自逆变器6的防止过热模式标志为1时，如果制冷剂压力PRE等于或大于预定值和/或蒸发器排放温度Te等于或小于预定值的话，空调控制单元20就判断出需要制冷循环2的保护，并向逆变器6输出已经设为0的启动/停止信号。由此，逆变器6可以停止在防止过热模式下的工作并通过不同于常规旋转指示的指示(即，启动/停止信号)强行停止电动机4，这样，可以通过将制冷循环2中的制冷剂流速设为0而防止制冷剂压力升高，还可以防止蒸发器排放温度下降，结果，可以防止制冷循环2的功能丧失。
总之，如上所述，在本实施例中，即使在电动压缩机3处于静止状态(电动机4的目标转速fn＝0)的情况下，当逆变器温度TIN超过预定值时，也可以执行防止过热模式的操作，并防止逆变器6过热。
当电动压缩机3在防止过热模式下工作时，如果制冷剂压力过度升高或者蒸发器温度下降到出现霜冻的点的话，就可能出现制冷循环的功能由于制冷剂压力升高或冻结蒸发器而导致丧失，强行停止防止过热模式从而防止异常压力和霜冻的发生，这样就可以保护制冷循环。当尝试进一步提高制冷循环中的制冷剂流速时，例如，当空调器处于静止状态且制冷循环冷凝器中的空气交换的热量非常小时，就可能发生制冷剂压力的这种升高。此外，当制冷剂持续流动时，例如，当空调器处于静止状态、空气没有流进蒸发器中、并且蒸发器中的空气交换的热量非常小时，就可能发生蒸发器温度的这种下降。
因此，如在本实施例中，当为了避免当电动压缩机3处于静止状态时逆变器6的过热状态而在防止过热模式下工作时，当由于防止过热模式而导致制冷循环功能丧失的可能性增加时，从保护制冷循环的观点看，本实施例中强行停止防止过热模式是有效的。
(第二实施例)
在上述第一实施例中，空调控制单元20通过检测逆变器6输出的防止过热模式标志来判断逆变器6是否工作在防止过热模式下，但在第二实施例中，逆变器6向空调控制单元20输出由逆变器温度传感器22g检测的温度TIN，而且空调控制单元20根据来自逆变器6的逆变器温度TIN判断逆变器6的工作状态。
图9示出了第二实施例空调控制单元20中的逆变器6的操作判断程序，图10示出了第二实施例中逆变器6的控制程序。如在第一实施例中的操作判断程序(图7)和控制程序(图8)中一样，相同的过程附有相同的标志，这里不进行说明。此外，空调控制单元20的主程序(图3)、步骤S9中的处理程序(图5)和目标转速计算程序(图6)都与第一实施例中的一样，因此这里不进行说明。
在步骤S302中，从逆变器6向空调控制单元20输入逆变器温度传感器22g检测的逆变器温度TIN。在一个步骤S312中，判断该逆变器温度TIN是否等于或大于一个预定值。该预定值可以是与判断逆变器6是否处于过热状态(图8的S410)时所用的预定值一样的值。
当逆变器温度TIN等于或大于该预定值时，流程前进到步骤S320，如在第一实施例中那样，逆变器过热标志设为1。当逆变器温度TIN小于该预定值时，流程前进到步骤S330，如在第一实施例中那样，逆变器过热标志设为0。
另一方面，在逆变器6的控制程序(图10)中，不必将防止过热模式标志发送到空调控制单元20，而在第一实施例中则必须这么做，因此，可以跳过图8所示第一实施例处理程序中的步骤S430和S460，在步骤S480中，逆变器温度传感器22g检测的逆变器温度TIN输出到空调控制单元20。
在第二实施例中，也可以获得与第一实施例相同的效果。
(其它实施例)
(1)在上述第一和第二实施例中，压力传感器22f检测制冷剂压力，空调控制单元20根据检测到的压力PRE大小判断是否应该停止防止过热模式，但该方法并不局限于这些方法。也就是说，代替压力传感器22f，可以使用当制冷剂压力超过一个预定压力时输出信号的高压开关。
(2)在上述第一和第二实施例中，属于电动压缩机3的电动机驱动单元的逆变器和空调控制单元(A/C ECU)20如图1所示直接相连，它们之间传送信号，但结构并不局限于这些结构。例如，可以应用图11所示的结构。
就是说在图11所示的实施例中，空调控制单元20与车辆侧的ECU30相连，该ECU用于通过车载LAN 31控制车用机器、自动变速(二者都没有示出)等，车载LAN 31发送并接收空调控制单元20的输入/输出信号。接着，电动压缩机3的逆变器6仅与车辆侧的ECU 30相连，从车辆侧的ECU 30输入输出转速指定值、防止过热模式标志和启动/停止信号。这时，车辆侧的ECU 30可以判断并向逆变器6输出启动/停止信号。由此，电动压缩机3的强行停止与空调控制单元20的控制程序相分离，可以降低空调控制单元20的操作负荷，例如计算负荷。
(3)在上述第一和第二实施例中，说明了逆变器6判断在防止过热模式下工作的必要性的例子，逆变器6以不同于来自空调控制单元20的转速指定值的防热转速独立地驱动电动机4，但这些例子并不局限于此。例如，空调控制单元20根据逆变器温度TIN判断在防止过热模式下工作的必要性，空调控制单元20在常规空调操作期间电动压缩机3的转速指定值和防止过热模式下的防热转速之间进行转换，并根据环境情况向逆变器6输出其中之一。然而，如在上述各个实施例中，空调控制单元20分别根据转速指定值和防热转速向逆变器6输出启动/停止信号。当启动/停止信号＝1时，逆变器6根据空调控制单元20发送来的转速指定值和防热转速驱动电动机4，当启动/停止信号＝0时，不管转速指定值和防热转速如何都而立即强行停止电动机4。

Claims (6)

1、一种车用空调器，包括：
电动压缩机(3)，该电动压缩机(3)具有用于吸入并压缩制冷剂的压缩机构(5)、用于驱动压缩机构的电动机(4)、和用于控制并驱动电动机且安装成可以被制冷剂冷却的电动机驱动单元，所述电动压缩机(3)与用于蒸发制冷剂的蒸发器(11)一起构成制冷循环；
蒸发器排放温度检测装置，用于检测已经经过蒸发器的空气的温度；
压力检测装置，用于检测制冷循环中高压侧的制冷剂压力；和
空调控制单元(20)，该空调控制单元(20)用于向电动机驱动单元发出指定电动机转速的转速指定值或者指令电动机停止，其中：
当电动机驱动单元处于过热状态时，电动机在用于防止电动机驱动单元过热的防止过热模式下工作；
在防止过热模式中，以电动机驱动单元指定的、不同于转速指定值的防热转速来转动电动机，从而驱动压缩机构以吸入并压缩制冷剂，由此通过制冷剂冷却电动机驱动单元；
空调控制单元在防止过热模式下工作期间判断是否应该停止防止过热模式，并当判断结果是应该停止该模式时，空调控制单元向电动机驱动单元输出停止信号以停止以防热转速转动的电动机的旋转操作；
当不输出停止信号时，空调控制单元向电动机驱动单元输出启动信号，而且当该启动信号从空调控制单元输出时，电动机驱动单元根据转速指定值或者在防止过热模式中驱动电动机；
电动机驱动单元判断是否在防止过热模式下工作，并且当判断结果是肯定时，电动机驱动单元向空调控制单元发送防止过热模式标志，并且不管来自空调控制单元的转速指定值如何都以防热转速驱动电动机；
当发送防止过热模式标志时，空调控制单元判断是否压力检测装置检测到的制冷剂压力超过预定值，或是否蒸发器排放温度检测装置检测到的温度降低到预定值以下；
当发送防止过热模式标志时，如果空调控制单元判断压力检测装置检测到的制冷剂压力超过预定值，或者蒸发器排放温度检测装置检测到的温度降低到预定值以下，空调控制单元就判断出应该停止防止过热模式并输出停止信号；
当发送防止过热模式标志时，如果空调控制单元判断压力检测装置检测到的制冷剂压力降低到预定值以下，并且蒸发器排放温度检测装置检测到的温度超过预定值，空调控制单元就判断出不应该停止防止过热模式并输出启动信号；以及
当不发送防止过热模式标志时，空调控制单元不判断压力检测装置检测到的制冷剂压力是否超过预定值，并且不判断蒸发器排放温度检测装置检测到的温度是否降低到预定值以下，并输出启动信号。
2、如权利要求1所述的车用空调器，进一步包括用于检测电动机驱动单元温度的驱动单元温度检测装置，其中根据该驱动单元温度检测装置检测出来的温度判断电动机驱动单元的过热状态。
3、如权利要求2所述的车用空调器，其中：
空调控制单元判断是否停止防止过热模式，以及根据由驱动单元温度检测装置检测的温度判断电动机驱动单元是否在防止过热模式下工作。
4、如权利要求1到3中任何一项所述的车用空调器，其中当电动机驱动单元在电动压缩机静止时而进入过热状态时，执行防止过热模式。
5、如权利要求4所述的车用空调器，其中防热转速是一个预先设定的固定值。
6、如权利要求1到3中任何一项所述的车用空调器，其中：
当电动机驱动单元进入过热状态时执行防止过热模式，而电动压缩机根据来自空调控制单元的转速指定值进行操作；及
将防热转速设定为高于转速指定值一个预定量的转速。
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