CN106134062B - 电动压缩机 - Google Patents

电动压缩机 Download PDF

Info

Publication number
CN106134062B
CN106134062B CN201580005851.8A CN201580005851A CN106134062B CN 106134062 B CN106134062 B CN 106134062B CN 201580005851 A CN201580005851 A CN 201580005851A CN 106134062 B CN106134062 B CN 106134062B
Authority
CN
China
Prior art keywords
inverter
booster converter
motor
converter
power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201580005851.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106134062A (zh
Inventor
中野浩儿
中村秀男
上谷洋行
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Air Conditioning and Refrigeration Systems Corp
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Air Conditioning and Refrigeration Systems Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Air Conditioning and Refrigeration Systems Corp filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Air Conditioning and Refrigeration Systems Corp
Publication of CN106134062A publication Critical patent/CN106134062A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106134062B publication Critical patent/CN106134062B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00421—Driving arrangements for parts of a vehicle air-conditioning
    • B60H1/00428—Driving arrangements for parts of a vehicle air-conditioning electric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H1/3204—Cooling devices using compression
    • B60H1/3222—Cooling devices using compression characterised by the compressor driving arrangements, e.g. clutches, transmissions or multiple drives
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H2001/3286—Constructional features
    • B60H2001/3292—Compressor drive is electric only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/007—Plural converter units in cascade
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/88—Optimized components or subsystems, e.g. lighting, actively controlled glasses

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Compressor (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)

Abstract

提供一种电动压缩机(10)，其具备：升压变换器(18)，其将从直流电源(16)输出的电压进行升压；逆变器(20)，其将通过升压变换器(18)而升压的电力变换为交流电力；以及，马达(14)，其利用从逆变器(20)输出的交流电力来旋转电动压缩机(10)。并且，升压变换器(18)和逆变器(20)被设置在同一个基板上，并且收容在同一个逆变器外壳内，且被流入至电动压缩机(10)的制冷剂冷却。从而，电动压缩机(10)，即使设置将来自直流电源(16)的低电压进行升压的升压变换器(18)，也能够抑制装置的大型化。

Description

电动压缩机
技术领域
本发明涉及一种电动压缩机。
背景技术
在电动汽车(EV)、混合动力车(HEV)、插电式混合动力车(PHEV)，以及燃料电池电动车(FCEV)等车辆上，一般搭载有车辆用电动压缩机。
专利文献1中公开了一种电动压缩机，其包含：将从外部施加的直流电压变换为三相交流电的功率变流器即逆变器；利用三相交流电来旋转压缩机的马达；以及，压缩制冷剂的压缩机。
如专利文献1所述的直流电压，由搭载在上述车辆上的高压电池，或者连接在高压电池上的DCDC变换器来供应。
该直流电压的范围根据汽车种类而不同，上述EV车等一般为高电压300V系，也就是150V至450V的比较多。该300V系的直流电压的电流容量，一般最多也是30A左右。因此，被通电的构件也会因为电流和温度的关系而不会变大，能够设计为比较小巧的电动压缩机。
此外，针对引擎车的通过进行怠速停车等而保护环境也变得越来越重要。因此，即使是不搭载高压电池的引擎车，其对电动压缩机的要求也在提高。
但是，搭载在引擎车上的电池，其主要目的在于驱动控制装置，为12V或24V的低电压。而且，由于所搭载的电气设备增加，电池的电压有可能提高到50V左右，但是，认为很少有如EV车等高电压化至300V系的汽车种类。
并且，使用低电压12V系，也就是12V至50V，来驱动具有与300V系相同能力的电动压缩机的话，与使用300V系来驱动时相比较，通电电流会增加至约多1位数的300A左右。考虑到这个问题，在构成电动压缩机的逆变器时，因为随着电流增加温度会上升，需要将被通电的构件的截面面积，增加至以往的约10倍。其结果，电动压缩机的逆变器大型化，难以将逆变器搭载到车辆的发动机室等。此外，作为12V系用而重新设计电动压缩机的话，就不能使用300V系的电动压缩机设计资源，从而导致成本增高。
因此，专利文献2公开了如下一种汽车用电动压缩机，其具有将来自低电压直流电源的直流电压升压为高电压的升压变换器，且将被升压的直流电压变更为交流电流而使用。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2005-155365号公报
专利文献2：日本专利特开2003-25834号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，如专利文献2所公开的，在汽车的发动机室新设升压变换器的设计，需要升压变换器的抗噪声措施、新设升压变换器的设置位置、低电压12V系和高电压300V系的2种电缆等。此外，还需要重新具备用于冷却升压变换器的散热片等。如上所述，因为设置升压变换器，而有装置大型化的可能性。
本发明是鉴于上述情况，目的在于提供一种即使设置将来自直流电源的低电压进行升压的升压变换器，也能够抑制装置的大型化的电动压缩机。
技术方案
为解决上述课题，本发明的电动压缩机采用以下方案。
本发明的第一方式所涉及的电动压缩机，具备：升压变换器，其将从直流电源输出的电压进行升压；逆变器，其将通过所述升压变换器而升压的电力变换为交流电力；马达，其利用从所述逆变器输出的交流电力来旋转压缩机；以及，控制装置，其从所述直流电源供给电力，基于所述升压变换器的负荷计算结果生成所述升压变换器的控制信号，并生成所述逆变器的控制信号，所述升压变换器和所述逆变器被设置在同一个基板上，并被收容在同一个壳体内，且被流入至所述压缩机的制冷剂冷却，所述逆变器相对于所述升压变换器，配置在所述压缩机的制冷剂流动的上游一侧，所述控制装置进行以下控制：在马达转数的变动较小的情况下，降低所述升压变换器的PWM频率，在马达转数的变动较大的情况下，提高所述升压变换器的PWM频率。
根据本结构，由升压变换器将从直流电源输出的电压升压，被升压的电力由逆变器变换为交流电力。然后，马达利用从逆变器输出的交流电力来旋转压缩机。
以往，需要借由逆变器驱动马达用的高电压系，例如300V系的直流电源，以及，控制逆变器用的低电压系，例如12V系的直流电源。另一方面，本结构具备升压变换器，因此能够将来自直流电源的低电压升压为高电压，从而能够将电源系统统合为一个。而且，通过将升压变换器和逆变器设置在同一个基板上，与将升压变换器和逆变器设置在不同的基板上的情况相比，能够减少连接器类和通信部件等附属部件。由此，能够通过设置升压变换器来抑制装置结构的大型化。
此外，升压变换器和逆变器被收容在同一个壳体内，且被流入至压缩机的制冷剂冷却。由此，不需要新设用于冷却升压变换器的散热片等。此外，通过收容在同一个壳体内，能够将由于设置升压变换器而产生的抗电磁噪声措施，在同一个壳体内进行。
从而，本结构即使设置将来自直流电源的低电压进行升压的升压变换器，也能够抑制装置的大型化。
根据本结构，通过将发热量大于升压变换器的逆变器配置在冷剂流动的上游一侧，能够进一步提高冷却效果。
根据本结构，能够在对逆变器进行反馈控制的同时，利用对逆变器的计算结果来控制升压变换器，因此，能够进一步提高对负荷变动的追随性。
上述第一方式中，优选在所述升压变换器和所述逆变器上使用由宽禁带半导体形成的半导体元件。
根据本结构，能够实现电动压缩机的高效率化、装置的小型化等。
上述第一方式中，优选为所述升压变换器和所述逆变器进行PWM控制，且所述升压变换器的PWM频率高于所述逆变器的PWM频率。
根据本结构，通过使升压变换器的PWM频率高于负荷即马达侧的逆变器的PWM频率，能够使升压变换器应对来自逆变器的电力变动要求，其结果，能够进一步提高对负荷变动的追随性。
有益效果
根据本发明，具有即使设置将来自直流电源的低电压进行升压的升压变换器，也能够抑制装置的大型化的有益效果。
附图说明
图1是本发明实施方式所涉及的电源装置的结构图。
图2是以往的电源装置的电气结构图。
图3是本发明实施方式所涉及的微型计算机的功能方块图。
图4是表示本发明实施方式所涉及的逆变器外壳的配置位置的模式图。
图5是表示本发明另一个实施方式所涉及的逆变器外壳的配置位置的模式图。
图6是表示在本发明实施方式所涉及的基板上的逆变器的功率晶体管、升压变换器的功率晶体管，以及二极管的配置位置的模式图。
图7是表示本发明实施方式所涉及的电源系统的正极线和负极线的电路图。
具体实施方式
以下参照附图，对本发明所涉及的电动压缩机的一个实施方式进行说明。
参照图1，对电动压缩机10的电源装置12的电气结构进行说明。
电源装置12提供用于驱动利用三相交流旋转压缩机的马达14的电力。电动压缩机10，作为其一例，用于车辆的空气调节器。车辆，例如为具备输出12V系即12V至50V的低电压的直流电源16的引擎车。
另外，直流电源16不仅向电源装置12提供电力，还向车辆的各种机器提供电力。
马达14，例如为永磁同步马达。
电源装置12具备：升压变换器18，其为使从直流电源16输出的直流电压V1升压的DC/DC变换器；逆变器20，其将通过升压变换器18而升压的直流电压V2变换为交流电力并提供给马达14；微型计算机22，以下简称“微电脑”，其为控制升压变换器18和逆变器20的控制装置。
另外，微电脑22对升压变换器18和逆变器20进行PWM控制。
升压变换器18的一端连接于直流电源16，另一端连接于逆变器20，作为12V系的电压的一个例子升压至高电压300V系即150V至450V，并向逆变器20输出。
升压变换器18具备电感器L1、二极管D1，以及，功率晶体管U7。
电感器L1连接于直流电源16的正极侧。
二极管D1中，正极与电感器L1相连接，负极与逆变器20相连接。
功率晶体管U7为，一端连结于电感器L1和二极管D1的连接点上，另一端连结于直流电源16的负极侧和逆变器20，且使电感器L1的输出端断续性短路的开关功能元件。
此外，为了将直流电压平滑化，在升压变换器18的逆变器20一侧设置平滑电容器C1，在升压变换器18的直流电源16一侧设置平滑电容器C2。
逆变器20将升压变换器18输出的直流电转换为三相交流电，并向马达14供应。
逆变器20具备开关功能元件即功率晶体管U1至U6。
功率晶体管U1、U2在被串联连接的同时，功率晶体管U1的发射极和功率晶体管U2的集电极被连接于马达14，使马达电流Iu流入马达14。功率晶体管U3、U4在被串联连接的同时，功率晶体管U3的发射极和功率晶体管U4的集电极被连接于马达14，使马达电流Iv流入马达14。功率晶体管U5、U6在被串联连接的同时，功率晶体管U5的发射极和功率晶体管U6的集电极被连接于马达14，使马达电流Iw流入马达14。
作为半导体元件的功率晶体管U1至U7和二极管D1由宽禁带半导体形成。作为宽禁带半导体的一个例子，有碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等。
SiC和GaN等宽禁带半导体能够使功率晶体管的开关速度高速化。因此，使用宽禁带半导体能够抑制开关损失，此外，固定损失也较低，因此能够使电动压缩机10高效率化。
并且，伴随着作为功率晶体管U1至U7使用宽禁带半导体而产生的开关速度的高速化，与以往的Si系功率晶体管相比，能够实现更高频率动作。因此，通过将升压变换器18和逆变器20的PWM频率设置得较高，能够降低电感器L1和平滑电容器C1、C2的容量，从而能够实现装置的小型化。
此外，由于能够实现升压变换器18和逆变器20的高频率动作，因此，能够实现人的听敏度频率以上的升压变换器18和逆变器20的动作。因此，能够抑制升压变换器18和逆变器20的PWM频率成分的声音给人带来的不适感。
此外，通过将逆变器20的PWM频率设置得较高，能够降低升压变换器18的输入电压和输入电流的纹波成分，因此，能够实现放射电磁噪声的减低、以及由纹波成分导致的电力损失的减低。此外，通过将升压变换器18的PWM频率设置得较高，能够向逆变器20输出稳定的电压。
此外，升压变换器18和逆变器20如下文中详述，设置在同一个基板56上，并且收容在同一个壳体中，以下将该壳体称为逆变器外壳50，且被流入至压缩机54的制冷剂冷却，参照图4、5。
在此，以往的电动压缩机100中，如图2所示，需要借由逆变器102驱动马达103用的高电压系即300V系的直流电源104，以及，控制微电脑105等逆变器102用的低电压系即12V系的直流电源108。
另一方面，如本实施方式，通过具备升压变换器18，能够将来自低电压系的直流电源16的低电压升压为高电压，因此能够将电源系统统合为一个。而且，通过将升压变换器18和逆变器20设置在同一个基板56上，与将升压变换器18和逆变器20设置在不同的基板上的情况相比，能够减少连接器类和通信部件等附属部件。由此，能够通过新设升压变换器18来抑制装置结构的大型化。
此外，升压变换器18和逆变器20被收容在同一个壳体即逆变器外壳50内，且被流入至压缩机54的制冷剂冷却。由此，不需要新设用于冷却升压变换器18的散热片等。此外，升压变换器18和逆变器20通过被收容在同一个逆变器外壳50内，能够将由于设置升压变换器18而产生的抗电磁噪声措施，在同一个壳体内进行。
从而，本实施方式所涉及的电动压缩机10，即使设置将来自直流电16的低电压进行升压的升压变换器18，也能够抑制装置的大型化。
接着，对电源装置12的控制系统进行说明。
微电脑22用于生成控制信号，该控制信号用来控制升压变换器18所具备的功率晶体管U7和逆变器20所具备的功率晶体管U1至U6的开、关。
微电脑22包含：CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等计算机可读取的记录介质等。并且，作为用于实现各种功能的一系列处理的一例，以程序的形式记录在记录介质等上，CPU将该程序读出到RAM等中，通过执行信息的加工和计算处理，实现各种功能。另外，程序也可以采用预先安装到ROM或其他存储介质中的形态，以存储于计算机可读取的存储介质中的状态提供的形态，或者通过有线或无线通讯方法传送的形态等。计算机可读取的记录介质是指磁盘、光磁盘、CD-ROM、DVD-ROM、半导体存储器等。
微电脑22上连接有升压变换器控制部30、逆变器控制部32、通讯部34、电流检测部36、电压检测部38，以及温度检测部40。
升压变换器控制部30将被输入来自微电脑22的功率晶体管U7的控制信号，且基于该控制信号来控制功率晶体管U7的开、关。
逆变器控制部32将被输入来自微电脑22的功率晶体管U1至U6的控制信号，且基于该控制信号来控制功率晶体管U1至U6的开、关。
通讯部34被连接在车辆侧通讯网42上，使用CAN(Controller Area Network)和LIN(Local Interconnect Network)等车辆通讯协议，将在车辆侧的微电脑中生成的马达14的转数指令，以下称为“马达转数指令”，输出至微电脑22。
电流检测部36用于检测：逆变器20的输入电流，以下称为“逆变器输入电流”；升压变换器18的输入电流，以下称为“变换器输入电流”；以及，流入到马达14的电流，以下称为“马达电流”。
电压检测部38用于检测：从直流电源16输出的直流电压；逆变器20的输入电压，以下称为“逆变器输入电压”；或升压变换器18的输出电压，以下称为“变换器输出电压”。
温度检测部40用于检测功率晶体管U1至U7和二极管D1的温度，或其周边温度。
此外，电压变换部44平行于电源装置12而被设置。电压变换部44将直流电源16的电压例如变换为5V或者15V，并且，提供给微电脑22、升压变换器控制部30、逆变器控制部32、通讯部34、以及各种检测电路等。
图3是微电脑22的功能方块图。
微电脑22具备逆变器用控制计算部46和变换器用控制计算部48。
从车辆侧通讯网42经过通讯部34，向逆变器用控制计算部46中输入马达转数指令。并且，逆变器用控制计算部46进行用于生成控制信号的计算，该控制信号根据马达转数指令而控制功率晶体管U1至U6的开、关。而且，逆变器用控制计算部46，根据需要使用检测出的逆变器输入电流、马达电流、逆变器输入电压或者变换器输入电压，进行用来修正控制信号的反馈控制。
通过逆变器用控制计算部46生成的控制信号，被输出至逆变器控制部32。
变换器用控制计算部48使用逆变器输入电流、逆变器输入电压或者变换器输出电压，以及，由逆变器用控制计算部46基于马达转数指令值计算出的实际的马达转数等计算结果，来计算升压变换器18的负荷，即电力、电流、电压。并且，变换器用控制计算部48基于负荷的计算结果进行用于生成控制信号的计算，该控制信号用来控制升压变换器18所具备的功率晶体管U7的开、关。
通过变换器用控制计算部48生成的控制信号，被输出至升压变换器控制部30。
如上所述，由于升压变换器18和逆变器20的控制信号在同一个微电脑22内进行计算，因此能够利用对逆变器20的计算结果来控制升压变换器18，从而能够进一步提高对负荷变动的追随性。
从而，能够迅速地进行与电动压缩机10的负荷变动和来自车辆侧的马达转数指令的变更相对应的升压变换器18和逆变器20的控制，因此，能够稳定而有效地进行马达控制。此外，微电脑22根据通过温度检测部40检测出的温度也能够调整控制信号，进行考虑到基于功率晶体管U1至U7和二极管D1的温度降额的保温动作也可。
此外，因为使用由宽禁带半导体形成的功率晶体管U1至U7，本实施方式中，升压变换器18的PWM频率为100kHz以上，逆变器20的PWM频率为40kHz以上。
如上所述，升压变换器18的PWM频率高于逆变器20的PWM频率。
其理由为，通过使升压变换器的18的PWM频率高于负荷即马达14侧的逆变器20的PWM频率，能够使升压变换器18应对来自逆变器20的电力变动要求。其结果，能够进一步提高对负荷变动的追随性。
此外，与逆变器20的运转状态相对应而变动升压变换器18的PWM频率也可。例如，在马达转数的变动较小的情况下，降低升压变换器18的PWM频率，在马达转数的变动较大的情况下，提高升压变换器18的PWM频率。
如上所述，升压变换器18和逆变器20被设置在同一个基板56上，且被同一个微电脑22所控制，因此，能够抑制控制处理中的损耗，且能够生成与电动压缩机10的运转状态相对应的适当的高电压的直流电压V2。
而且，如图2所示的常规例中，作为逆变器102的驱动用而接受来自300V系的直流电源104的电力供给，作为逆变器102的微电脑105的控制用而接受来自12V系的直流电源108的电力供给。如上所述，电动压缩机100电气连接于外部的300系统和12V系统。
因此，以往为了预防电击需要使300V系统和12V系统绝缘，在逆变器102中使用绝缘变压器和隔离器等绝缘装置110，来分开300系统和12V系统之间的地线。
另一方面，本实施方式所涉及的电动压缩机10中，高电压系统仅为电动压缩机10的内部，因此，不需要如以往那样进行绝缘，能够实现需要绝缘的部件的件数的削减和电路结构的简略化。
接下来，对升压变换器18和逆变器20的冷却进行说明。
图4是表示逆变器外壳50的配置位置的模式图。
如图4所示，逆变器外壳50被配置在收容了马达14的马达外壳52的侧面，即平行于马达14的轴向而配置。
马达外壳52上具备有流入至压缩机54的制冷剂流动的制冷剂流路，图4的例中，制冷剂从马达外壳52的右侧被吸入，而流向左侧。并且，升压变换器18和逆变器20借由逆变器外壳50而被制冷剂冷却。
另外，升压变换器18和逆变器20所具备的功率晶体管U1至U7和二极管D1，被直接安装在马达外壳52上，或者借由金属块等散热块安装在马达外壳52上。
借由散热块安装在马达外壳52上时，功率晶体管U1至U7和二极管D1的接触面与马达外壳52或散热块之间，通过适当地设置绝缘性散热片或散热膏等提高导热性的结构，从而能够提高功率晶体管U1至U7和二极管D1的散热性。
此外，相对于升压变换器18，逆变器20被配置在压缩机54的制冷剂流动的上游一侧。
逆变器20所具备的功率晶体管U1至U6的数量多于升压变换器18所具备的功率晶体管U7和二极管D1的数量。因此，逆变器20相比升压变换器18热损失较大，而散热量更大。在此，通过将逆变器20配置在制冷剂流动的上游一侧即制冷剂吸入侧，能够提高对于逆变器20的冷却效果。
图4的例子中，逆变器20被配置在离制冷剂吸入侧较近的图的右侧，升压变换器18被配置在其左侧。由此，能够均匀地冷却散热较大的逆变器20和升压变换器18。
图5是表示另一个实施方式所涉及的逆变器外壳50的配置位置的模式图。
图5的例子中，逆变器外壳50被配置在马达外壳52的底面，即交叉于马达14的轴向而配置。
图5的例子中，逆变器20被配置在离制冷剂吸入侧较近的图的右下侧，升压变换器18被配置在其上侧。
图6是表示在基板56上的逆变器20的功率晶体管U1至U6、升压变换器18的功率晶体管U7，以及二极管D1的配置位置的模式图。此外，图7是表示电源系统的正极线60和负极线62的电路图。
升压变换器18和逆变器20如图7所示，作为电源系统被分为正极线60和负极线62，二极管D1和功率晶体管U1、U3、U5电气连接于正极线60一侧，功率晶体管U7、U2、U4、U6电气连接于负极线62一侧。因此，考虑到这些，功率晶体管U1至U7和二极管D1被配置成如图6所示，无论是在电气方面，还是基板56的小型化上都较佳。
此外，图6所示的配置，与沿着制冷剂流动的配置一致，对制冷剂所产生的冷却效果也很有效。
而且，功率晶体管U1至U7和二极管D1以竖立的状态进行配置也可。由此，能够实现基板56的进一步的小型化。
如上所说明，本实施方式所涉及的电动压缩机10具备：升压变换器18，其将从直流电源16输出的电压进行升压；逆变器20，其将利用升压变换器18进行升压的电力变换为交流电力；以及，马达14，其利用从逆变器20输出的交流电力来旋转电动压缩机10。并且，升压变换器18和逆变器20被设置在同一个基板56上，并且收容在同一个逆变器外壳50内，且被流入至电动压缩机10的制冷剂冷却。
从而，电动压缩机10即使设置将来自直流电16的低电压进行升压的升压变换器18，也能够抑制装置的大型化。
以上使用上述实施方式对本发明进行了说明，但是本发明的技术范围并不限定于上述实施方式所述的范围。可在不超出发明要旨的范围内对上述实施方式实施各种变更或改良，实施该变更或改良的方式也包含在本发明的技术范围内。
符号说明
10 电动压缩机
14 马达
18 升压变换器
20 逆变器
50 逆变器外壳
54 压缩机
56 基板

Claims (3)

1.一种电动压缩机，其特征在于，具备：升压变换器，其将从直流电源输出的电压进行升压；逆变器，其将通过所述升压变换器而升压的电力变换为交流电力；马达，其利用从所述逆变器输出的交流电力来旋转压缩机；以及，控制装置，其从所述直流电源供给电力，基于所述升压变换器的负荷计算结果生成所述升压变换器的控制信号，并生成所述逆变器的控制信号，所述升压变换器和所述逆变器被设置在同一个基板上，并被收容在同一个壳体内，且被流入至所述压缩机的制冷剂冷却，所述逆变器相对于所述升压变换器，配置在所述压缩机的制冷剂流动的上游一侧，所述控制装置进行以下控制：在马达转数的变动较小的情况下，降低所述升压变换器的PWM频率，在马达转数的变动较大的情况下，提高所述升压变换器的PWM频率。
2.根据权利要求1所述的电动压缩机，其特征在于，在所述升压变换器和所述逆变器上使用由宽禁带半导体形成的半导体元件。
3.根据权利要求1或2所述的电动压缩机，其特征在于，所述升压变换器和所述逆变器进行PWM控制，且所述升压变换器的PWM频率高于所述逆变器的PWM频率。
CN201580005851.8A 2014-03-10 2015-02-26 电动压缩机 Active CN106134062B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014-046356 2014-03-10
JP2014046356A JP6762683B2 (ja) 2014-03-10 2014-03-10 電動圧縮機
PCT/JP2015/055722 WO2015137143A1 (ja) 2014-03-10 2015-02-26 電動圧縮機

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106134062A CN106134062A (zh) 2016-11-16
CN106134062B true CN106134062B (zh) 2019-11-29

Family

ID=54071591

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580005851.8A Active CN106134062B (zh) 2014-03-10 2015-02-26 电动压缩机

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9960725B2 (zh)
JP (1) JP6762683B2 (zh)
CN (1) CN106134062B (zh)
DE (1) DE112015001178T5 (zh)
WO (1) WO2015137143A1 (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016212657A1 (de) * 2016-07-12 2018-01-18 Hanon Systems Wechselrichter
JP6750549B2 (ja) * 2017-03-31 2020-09-02 株式会社豊田自動織機 電動圧縮機
US10660256B2 (en) * 2017-06-05 2020-05-26 Deere & Company Power capacity expansion on agricultural machine
CN109937531B (zh) 2017-10-18 2020-10-02 日立江森自控空调有限公司 电力转换装置及冷冻空调机器
CN108809131B (zh) * 2018-09-29 2019-02-22 上海颛芯企业管理咨询合伙企业（有限合伙） 逆变器系统
WO2020208825A1 (ja) * 2019-04-12 2020-10-15 三菱電機株式会社 電力変換装置および空気調和機
JP7331643B2 (ja) * 2019-11-07 2023-08-23 株式会社デンソー 回転電機
WO2023108121A1 (en) * 2021-12-10 2023-06-15 Milwaukee Electric Tool Corporation Multi-level inverter using wide-band-gap semiconductor devices in a power tool

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003025834A (ja) * 2001-07-13 2003-01-29 Hitachi Ltd 自動車用電動圧縮機の駆動装置
CN1477354A (zh) * 2002-08-05 2004-02-25 株式会社电装 电动压缩装置
JP2004248362A (ja) * 2003-02-12 2004-09-02 Hitachi Ltd インバータ装置及び冷凍装置
JP2007074818A (ja) * 2005-09-07 2007-03-22 Mitsubishi Electric Corp 電力変換装置
CN101187364A (zh) * 2006-11-22 2008-05-28 三菱重工业株式会社 逆变器一体式电动压缩机
JP2008263755A (ja) * 2007-04-13 2008-10-30 Mitsubishi Electric Corp スイッチング電源装置
CN101689787A (zh) * 2007-06-13 2010-03-31 丰田自动车株式会社 驱动装置和具有驱动装置的车辆
CN102449305A (zh) * 2009-05-29 2012-05-09 三电有限公司 逆变器一体型电动压缩机
CN102480213A (zh) * 2010-11-22 2012-05-30 珠海格力电器股份有限公司 散热装置、包括其的变频器以及变频空调
JP2012210095A (ja) * 2011-03-30 2012-10-25 Mitsubishi Electric Corp 電力変換装置
CN103348138A (zh) * 2010-10-27 2013-10-09 三菱重工业株式会社 逆变器一体型电动压缩机

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59198897A (ja) * 1983-04-25 1984-11-10 Mitsubishi Electric Corp 交流電動機用電力変換器
JPS59198887A (ja) * 1983-04-26 1984-11-10 Meidensha Electric Mfg Co Ltd インバ−タの自動切換装置
JPH09266694A (ja) * 1996-03-27 1997-10-07 Fujitsu General Ltd 空気調和機の制御装置
JP3812296B2 (ja) * 2000-06-23 2006-08-23 松下電工株式会社 電源装置
JP3682550B2 (ja) * 2002-03-29 2005-08-10 株式会社日立製作所 冷凍装置及びそれに用いられるインバータ装置
JP4200885B2 (ja) 2003-11-21 2008-12-24 株式会社デンソー 電動圧縮機用モータ駆動装置
JP2005312158A (ja) * 2004-04-20 2005-11-04 Canon Inc 電力変換装置およびその制御方法、並びに、太陽光発電装置
ES2249181B1 (es) * 2004-09-14 2007-04-16 Appliances Components Companies Spain, S.A. Metodo y sistema de control.
JP5069882B2 (ja) * 2006-08-30 2012-11-07 日立アプライアンス株式会社 三相コンバータ・インバータ装置及びモジュール
JP4935251B2 (ja) * 2006-08-31 2012-05-23 ダイキン工業株式会社 電力変換装置
JP4645602B2 (ja) * 2006-10-04 2011-03-09 トヨタ自動車株式会社 車両の駆動装置
JP4431604B2 (ja) * 2007-08-07 2010-03-17 日立アプライアンス株式会社 コンバータ装置
CN101376477B (zh) * 2007-08-28 2012-06-13 东芝电梯株式会社 用于电梯的控制盘系统
JP4799572B2 (ja) * 2008-02-15 2011-10-26 株式会社日立産機システム インバータ装置
JP2010051111A (ja) * 2008-08-22 2010-03-04 Denso Corp モータ駆動装置
JP2010200427A (ja) * 2009-02-24 2010-09-09 Seiko Epson Corp 電源装置、およびその駆動方法、電源装置を備えた光源装置、電子機器
CN102055387A (zh) * 2009-11-04 2011-05-11 宇泉能源科技股份有限公司 具有变速功能的马达控制系统及其方法
JP5523491B2 (ja) * 2012-02-24 2014-06-18 三菱電機株式会社 機電一体型駆動装置
JP5748694B2 (ja) * 2012-03-28 2015-07-15 三菱電機株式会社 モータ駆動制御装置、及び冷凍空気調和装置

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003025834A (ja) * 2001-07-13 2003-01-29 Hitachi Ltd 自動車用電動圧縮機の駆動装置
CN1477354A (zh) * 2002-08-05 2004-02-25 株式会社电装 电动压缩装置
JP2004248362A (ja) * 2003-02-12 2004-09-02 Hitachi Ltd インバータ装置及び冷凍装置
JP2007074818A (ja) * 2005-09-07 2007-03-22 Mitsubishi Electric Corp 電力変換装置
CN101187364A (zh) * 2006-11-22 2008-05-28 三菱重工业株式会社 逆变器一体式电动压缩机
JP2008263755A (ja) * 2007-04-13 2008-10-30 Mitsubishi Electric Corp スイッチング電源装置
CN101689787A (zh) * 2007-06-13 2010-03-31 丰田自动车株式会社 驱动装置和具有驱动装置的车辆
CN102449305A (zh) * 2009-05-29 2012-05-09 三电有限公司 逆变器一体型电动压缩机
CN103348138A (zh) * 2010-10-27 2013-10-09 三菱重工业株式会社 逆变器一体型电动压缩机
CN102480213A (zh) * 2010-11-22 2012-05-30 珠海格力电器股份有限公司 散热装置、包括其的变频器以及变频空调
JP2012210095A (ja) * 2011-03-30 2012-10-25 Mitsubishi Electric Corp 電力変換装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP6762683B2 (ja) 2020-09-30
US9960725B2 (en) 2018-05-01
JP2015171282A (ja) 2015-09-28
DE112015001178T5 (de) 2016-11-17
CN106134062A (zh) 2016-11-16
US20170187317A1 (en) 2017-06-29
WO2015137143A1 (ja) 2015-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106134062B (zh) 电动压缩机
CN103904912B (zh) 机动车应用中电力电子构件块设计的可扩展和模块化方法
US8274807B2 (en) Power conversion device
JP5846854B2 (ja) 一体型電力変換装置及びそれに用いられるｄｃｄｃコンバータ装置
CN106160454B (zh) 车用功率转换模块
WO2013145919A1 (ja) 電力変換装置
US20130258596A1 (en) Coldplate for Use with an Inverter in an Electric Vehicle (EV) or a Hybrid-Electric Vehicle (HEV)
CN102545479B (zh) 集成的电机和碳化硅功率变换器组件及其制造方法
CN107078595A (zh) 旋转电机系统
EP1986201A1 (en) Capacitor apparatus
CN103907278A (zh) Dc-dc转换器装置和电力转换装置
US8902582B2 (en) Coldplate for use with a transformer in an electric vehicle (EV) or a hybrid-electric vehicle (HEV)
US20130264872A1 (en) Power conversion apparatus including a plurality of power conversion circuits and filter circuit shared thereby
JP5802629B2 (ja) 電力変換装置
US20130312933A1 (en) Coldplate for Use in an Electric Vehicle (EV) or a Hybrid-Electric Vehicle (HEV)
CN106458001A (zh) 车辆用驱动装置
JP6055868B2 (ja) 電力変換装置
JP2016220344A (ja) 電力変換装置
JP2006269652A (ja) コンデンサ装置
US8354816B2 (en) Power module layout for automotive power converters
JP2006197723A (ja) モータ駆動装置
JP6713246B2 (ja) 電力変換装置
JP2014150215A (ja) 冷却装置およびそれを備えるモータ制御装置
US11929687B2 (en) Power converter
JP5919424B1 (ja) コンデンサモジュール

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20180823

Address after: Japan's Tokyo port harbor two chome 16 No. 5

Applicant after: MITSUBISHI heavy industry refrigeration air conditioning system Co Ltd

Address before: Japan's Aichi Kiyosu nishibiwajima Cho Asahi 3-1

Applicant before: Mitsubishi Heavy Ind Automotive Thermal Systems Co., Ltd.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant