DE102014224730A1

DE102014224730A1 - Motorgetriebener kompressor

Info

Publication number: DE102014224730A1
Application number: DE102014224730.6A
Authority: DE
Inventors: c/o KABUSHIKI KAISHA TOYOTA JIDOS Yano Junya; c/o KABUSHIKI KAISHA TOYOTA JI Yamaguchi Tsuyoshi; c/o KABUSHIKI KAISHA TOYOTA JID Koide Tatsuya; c/o KABUSHIKI KAISHA TOYOTA JIDOSHO Suitou Ken; Yoshiki Nagata
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2013-12-05
Filing date: 2014-12-03
Publication date: 2015-06-11
Also published as: JP5991305B2; US9964111B2; KR20150065580A; KR101653060B1; JP2015109776A; US20150159655A1

Abstract

Ein motorgetriebener Kompressor beinhaltet einen elektrischen Motor, der von einem Motortreiber angetrieben wird, welcher ein Schaltelement beinhaltet, das eine Gleichspannung von einer Batterie in eine Wechselspannung umwandelt. Eine Steuerungseinheit steuert den Schaltbetrieb des Schaltelements. Ein Temperatursensor erfasst die Temperatur des Schaltelements. Die Steuerungseinheit setzt den Schaltbetrieb des Schaltelements aus, wenn die von dem Temperatursensor erfasste Temperatur auf eine Temperaturschwelle ansteigt. Die Temperaturschwelle beinhaltet eine erste Temperaturschwelle, die einer Temperatur entspricht, die das Schaltelement aushalten kann, und eine zweite Temperaturschwelle, die höher ist als die erste Temperaturschwelle. Die Steuerungseinheit schaltet die Temperaturschwelle von der ersten Temperaturschwelle auf die zweite Temperaturschwelle um, wenn die Steuerungseinheit eine Feldschwächsteuerung aktiviert, die eine von dem elektrischen Motor erzeugte elektromotorische Gegenkraft reduziert.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung basiert auf der und beansprucht die Vorteile der Priorität der früheren japanischen Patentanmeldung Nr. 2013-252254 , angemeldet am 5. Dezember 2013, deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen motorgetriebenen Kompressor.
Die japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. 2005-201108 beschreibt ein Beispiel eines typischen motorgetriebenen Kompressors mit einer Kompressionseinheit, die ein Kühlmittel komprimiert und ausgibt, einem elektrischen Motor, der die Kompressionseinheit antreibt, und einem Motortreiber, der den elektrischen Motor antreibt. Der Motortreiber beinhaltet Schaltelemente. Die Schaltelemente führen Schaltvorgänge durch, so dass der Motortreiber eine Gleichspannung einer Batterie (einer Gleichstrom-Energieversorgung) in eine Antriebswechselspannung umwandelt und die Antriebsspannung an den elektrischen Motor anlegt, um den elektrischen Motor anzutreiben.
Die Schaltelemente erzeugen Wärme, wenn sie die Schaltvorgänge durchführen. Beispielsweise kann, wenn der Schaltvorgang eines Schaltelements eine große Wärmemenge erzeugt, die Temperatur des Schaltelements die Temperatur überschreiten, die das Schaltelement aushält. Dies kann das Schaltelement beschädigen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben Versuche mit einer Steuerung eines Bezugsbeispiels durchgeführt, die eine Temperaturschwelle verwendet, um den Antrieb des elektrischen Motors anzuhalten. Die Steuerung des elektrischen Motors setzt den Schaltbetrieb eines Schaltelements aus, wenn beispielsweise die Temperatur des Schaltelements, die von einem Temperatursensor erfasst wird, bis auf die Temperaturschwelle ansteigt. Unter der Annahme, dass das Antriebsdrehmoment des motorgetriebenen Kompressors konstant ist, nimmt der Schaltverlust eines Schaltelements zu, wenn die an das Schaltelement angelegte Gleichspannung ansteigt. Eine Zunahme der Schaltverluste erhöht den Grad des Anstiegs der Temperatur des Schaltelements. Außerdem kann sich die von dem Temperatursensor erfasste Temperatur von der tatsächlichen Temperatur des Schaltelements unterscheiden. Da es schwierig für die Steuerung ist, genau die tatsächliche Temperatur des Schaltelements zu erhalten, wird die Temperaturschwelle als ein feststehender Wert festgelegt, der gleich dem Ausgangswert des Temperatursensors ist, wenn die größte Spannung in dem anwendbaren Spannungsbereich der Batterie an den motorgetriebenen Kompressor angelegt wird.
In dem elektrischen Motor erzeugt die durch den elektrischen Motor erzeugte Rotation einen magnetischen Fluss, der eine elektromotorische Gegenkraft hervorruft. Ein Anstieg in der Rotationsgeschwindigkeit des elektrischen Motors erhöht diese elektromotorische Gegenkraft. Wenn die elektromotorische Gegenkraft gleich der an den elektrischen Motor angelegten Antriebsspannung wird, kann die Rotationsgeschwindigkeit des elektrischen Motors nicht gesteigert werden. Beispielsweise wird, wenn die Gleichspannung eine niedrige Spannung in dem anwendbaren Spannungsbereich der Batterie ist, die elektromotorische Gegenspannung leicht gleich der an den elektrischen Motor angelegten Antriebskraft, in welchem Fall die Rotationsgeschwindigkeit des elektrischen Motors nicht gesteigert werden kann. Eine solche Situation ist nicht wünschenswert.
Eine Feldschwächsteuerung zum Vermindern der elektrischen Gegenkraft ist bekannt. Diese Feldschwächsteuerung vermindert die elektromotorische Gegenkraft, indem der elektrische Motor mit Strom von dem Motortreiber versorgt wird, um den durch die Rotation des elektrischen Motors erzeugten magnetischen Fluss zu schwächen. Dadurch wird es möglich, den elektrischen Motor mit einem hohen feststehenden Drehmoment und mit einer erhöhten Rotationsgeschwindigkeit zu betreiben, selbst wenn die Gleichspannung eine niedrige Spannung in dem anwendbaren Spannungsbereich der Batterie ist.
Der Betrag des Stroms, der dem elektrischen Motor von dem Motortreiber zugeleitet wird, verändert oder beeinträchtigt die Korrelation der tatsächlichen Temperatur des Schaltelements und der von dem Temperatursensor erfassten Temperatur. Beispielsweise erhöht ein Anstieg in dem Betrag des Stroms, der zu einer Leiterplatte des Motortreibers fließt, die von der Leiterplatte auf den Temperatursensor übertragene Wärme. Dies erhöht die von der Leiterplatte ausgehend erzeugte Wärme, erhöht die von der Leiterplatte an den Temperatursensor übertragene Wärme und steigert die Temperatur des Temperatursensors selbst. Die Feldschwächsteuerung, die durchgeführt wird, wenn die Gleichspannung eine niedrige Spannung in dem anwendbaren Spannungsbereich der Batterie ist, kann die Temperatur des Spannungssensors selbst erhöhen. Beispielsweise kann, wenn die Temperatur des Temperatursensors selbst in Übereinstimmung mit dem Strom zum Schwächen des von dem Motortreiber an den elektrischen Motor gelieferten magnetischen Flusses ansteigt, die Temperatur (der Ausgabewert), die von dem Temperatursensor erfasst wird, ansteigen und die Temperaturschwelle überschreiten, obwohl die tatsächliche Temperatur des Schaltelements niedriger ist als die Temperatur, die ausgehalten werden kann. In diesem Fall wird, obwohl dafür gar keine Notwendigkeit besteht, der Schaltvorgang des Schaltelements angehalten, der elektrische Motor wird angehalten und der Betrieb des motorgetriebenen Kompressors wird angehalten.
Demzufolge ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen motorgetriebenen Kompressor zu schaffen, der ein unnötiges Aussetzen des Betriebs einschränken kann, das durch eine Überhitzungsschutzsteuerung des Schaltelements verursacht wird, wenn die an die Schaltelemente angelegte Gleichspannung eine niedrige Spannung in einem anwendbaren Spannungsbereich ist.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein motorgetriebener Kompressor mit einem elektrischen Motor, der eine Kompressionseinheit antreibt. Ein Motortreiber treibt den elektrischen Motor an. Der Motortreiber beinhaltet ein Schaltelement, das eine Gleichspannung von einer Batterie in eine Wechselspannung umwandelt. Eine Steuerungseinheit steuert den Schaltbetrieb des Schaltelements. Ein Temperatursensor erfasst die Temperatur des Schaltelements. Ein Spannungssensor erfasst die von der Batterie an das Schaltelement angelegte Gleichspannung. Die Steuerungseinheit ist dazu ausgestaltet, eine Aussetzsteuerung durchzuführen, die den Schaltbetrieb des Schaltelements aussetzt, wenn die von dem Temperatursensor erfasste Temperatur auf eine vorbestimmte Temperaturschwelle ansteigt, und eine Feldschwächsteuerung, die eine von dem elektrischen Motor erzeugte elektromotorische Gegenkraft reduziert. Die Temperaturschwelle beinhaltet (a) eine erste Temperaturschwelle, die auf einen Ausgabewert des Temperatursensors festgelegt ist, der eine Temperatur anzeigt, die das Schaltelement aushalten kann, wenn die Gleichspannung der Batterie die höchste Spannung in einem anwendbaren Spannungsbereich der Batterie ist, und (b) eine zweite Temperaturschwelle, die höher ist als die erste Temperaturschwelle. Die Steuerungseinheit führt eine erste Umschaltsteuerung durch, die beim Aktivieren der Feldschwächsteuerung von der ersten Temperaturschwelle auf die zweite Temperaturschwelle umschaltet.
Weitere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung, gesehen im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen, die beispielhaft die Prinzipien der Erfindung veranschaulichen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung kann zusammen mit ihren Zielen und Vorteilen am besten mit Bezug auf die nun folgende Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen zusammen mit den begleitenden Zeichnungen verstanden werden, in welchen:
1 eine Querschnittsseitenansicht ist, die eine Ausführungsform eines motorgetriebenen Kompressors zeigt,
2 ein Schaltkreisdiagramm eines Motortreibers ist,
3 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen der Gleichspannung einer Batterie und der Temperaturschwelle veranschaulicht,
4 ein Diagramm ist, das das Umschalten der Temperaturschwelle und Veränderungen in der Temperatur veranschaulicht, die von einem Temperatursensor erfasst wird,
5 ein Diagramm ist, das das Umschalten der Temperaturschwelle und Veränderungen in der von dem Temperatursensor erfassten Temperatur veranschaulicht, und
6 ein Diagramm ist, das das Umschalten der Temperaturschwelle und Veränderungen in der von dem Temperatursensor erfassten Temperatur in einer weiteren Ausführungsform veranschaulicht.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Ausführungsform eines motorgetriebenen Kompressors wird nun mit Bezug auf die 1 bis 5 beschrieben. Der motorgetriebene Kompressor ist beispielsweise in einem Fahrzeug montiert und wird mit einer Fahrzeugklimaanlage zusammen verwendet.
Mit Bezug auf 1 beinhaltet ein motorgetriebener Kompressor 10 eine Kompressionseinheit 12, die ein Kühlmittel komprimiert und ausgibt, einen elektrischen Motor 13, der die Kompressionseinheit 12 antreibt, und einen Motortreiber 20, der den elektrischen Motor 13 antreibt. Die Kompressionseinheit 12 und der elektrische Motor 13 sind in einem Gehäuse 11 untergebracht. Die Kompressionseinheit 12 beinhaltet eine feststehende Spirale 12a, die in dem Gehäuse 11 fixiert ist, und eine bewegliche Spirale 12b, die mit der feststehenden Spirale 12a im Eingriff ist. Der elektrische Motor 13 beinhaltet einen Rotor 13a, der an einer Rotationswelle 15 befestigt ist und integral mit ihr zusammen gedreht wird, und einen Stator 13b, der an der inneren Oberfläche des Gehäuses 11 befestigt ist.
Der Motortreiber 20 kann beispielsweise außerhalb des Gehäuses 11 vorgesehen sein. In dem dargestellten Beispiel ist der Motortreiber 20 in einem Leerraum untergebracht, der von einer Abdeckung 16, die an einer Endwand des Gehäuses 11 befestigt ist, sowie der Endwand des Gehäuses 11 definiert wird. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Kompressionseinheit 12, der elektrische Motor 13 und der Motortreiber 20 in dieser Reihenfolge in der Richtung angeordnet, in welcher sich die Achse L der Rotationswelle 15 erstreckt (der axialen Richtung).
Wie in 2 dargestellt, beinhaltet der Motortreiber 20 Schaltelemente 21 und 22 und einen Stromglättungskondensator 23. Eine Diode 24 ist mit jedem der Schaltelemente 21 und 22 verbunden. Die Diode 24 führt die an dem elektrischen Motor 13 erzeugte elektromotorische Gegenkraft zu einer Batterie 25 (Gleichstrom-Energieversorgung) zurück. Die Schaltelemente 21 können als Oberarmschaltelemente bezeichnet werden, und die Schaltelemente 22 als Unterarmschaltelemente.
Die Basis jedes der Schaltelemente 21 und 22 ist mit einer Steuerungseinheit 30 signalverbunden, welche ein Computer mit einem Prozessor und einem Speicher sein kann. Die Steuerungseinheit 30 steuert den Schaltbetrieb jedes der Schaltelemente 21 und 22. Der Kollektor jedes Oberarmschaltelements 21 ist mit der Batterie 25 verbunden. Der Emitter jedes Oberarmschaltelements 21 ist mit einer Spule 13c des elektrischen Motors 13 verbunden. Der Emitter jedes Unterarmschaltelements 22 ist mit der Batterie 25 verbunden. Der Kollektor jedes Unterarmschaltelements 22 ist mit einer Spule 13c des elektrischen Motors 13 verbunden.
Der Motortreiber 20 steuert die Antriebsspannung des elektrischen Motors 13 durch eine Impulsbreitenmodulation. Beispielsweise erzeugt der Motortreiber 20 ein PWM-Signal (PWM: pulse width modulation, Impulsbreitenmodulation) aus einer Trägerwelle, die ein hochfrequentes Dreieckswellensignal sein kann, und einem Spannungsbestimmungssignal, das die zu erzeugende Spannung bestimmt. Der Motortreiber 20 stellt das PWM-Signal jedem der Schaltelemente 21 und 22 zur Verfügung. Jedes der Schaltelemente 21 und 22 führt einen Schaltvorgang gemäß dem PWM-Signal durch, um eine Gleichspannung, die von der Batterie 25 an jedes der Schaltelemente 21 und 22 angelegt wird, in eine Antriebswechselspannung umzuwandeln. Die Antriebswechselspannung, die auf diese Art und Weise erhalten wird, wird an den elektrischen Motor 13 angelegt, um den elektrischen Motor 13 zu steuern und anzutreiben.
Die Steuerungseinheit 30 ist elektrisch mit einem Temperatursensor 31 verbunden, der die Temperatur der Schaltelemente 21 und 22 erfasst. Beispielsweise kann der Temperatursensor 31 ein Thermistor sein, der in der Nähe der Schaltelemente 21 und 22 vorgesehen ist. Die Ausgabe des Temperatursensors 31 (die erfasste Temperatur oder der Ausgabewert) wird der Steuerungseinheit 30 zur Verfügung gestellt.
Die von dem Temperatursensor 31 erfasste Temperatur kann sich von der tatsächlichen Temperatur der Schaltelemente 21 und 22 unterscheiden. Außerdem speichert die Steuerungseinheit 30 einen Satz von Temperaturschätzwerten, der auch als Satz von Bezugswerten bezeichnet werden kann. Der Satz von Temperaturschätzwerten wird zuvor auf der Grundlage der Temperatur, die die Schaltelemente 21 und 22 aushalten können, und der Beziehung der Gleichspannung der Batterie 25 und der von dem Temperatursensor 31 erfassten Temperatur erhalten. Beispielsweise kann der Satz von Temperaturschätzwerten bestimmt werden, indem die Temperatur, die tatsächlich ausgehalten werden kann, bei verschiedenen Gleichspannungen in den Ausgabewert des Temperatursensors 31 umgewandelt wird. In manchen Implementierungen sind die Temperaturschätzwerte verschiedenen Gleichspannungen einer Batterie 25 zugeordnet, und jeder Temperaturschätzwert kann gleich dem Temperatursensorausgabewert sein, der die Temperatur anzeigt, die die Schaltelemente 21 und 22 bei der entsprechenden Gleichspannung aushalten können, oder diesem Temperatursensorausgabewert entsprechen.
In 3 zeigt die durchgezogene Linie L1 die Beziehung der Gleichspannung der Batterie 25 und des Temperaturschätzwerts, wenn das Antriebsdrehmoment des motorgetriebenen Kompressors 10 feststehend und hoch ist.
Unter der Annahme, dass das Antriebsdrehmoment des motorgetriebenen Kompressors 10 feststeht, steigert eine höhere Gleichspannung der Batterie 25 die Schaltverluste der Schaltelemente 21 und 22 und steigert die den Grad des Anstiegs der Temperatur der Schaltelemente 21 und 22. Deswegen werden die Temperaturschätzwerte so eingestellt, dass sie niedriger sind, wenn die Gleichspannung der Batterie 25 ansteigt.
Wenn die von dem Temperatursensor 31 erfasste Temperatur ansteigt und eine vorbestimmte Temperaturschwelle T erreicht, führt die Steuerungseinheit 30 eine Aussetzsteuerung durch, um den Schaltbetrieb der Schaltelemente 21 und 22 auszusetzen. Die Temperaturschwelle T kann eine Temperatur sein, die kleiner oder gleich dem Temperaturschätzwert ist.
In einem Satz von Temperaturschätzwerten (L1) kann die Temperaturschwelle T eine erste Temperaturschwelle T1 beinhalten, die gleich dem Temperaturschätzwert ist, wenn die Gleichspannung die höchste Spannung Vmax (beispielsweise 400 V) in dem anwendbaren Spannungsbereich der Batterie 25 ist, die normalerweise von dem motorgetriebenen Kompressor 10 verwendet wird, und eine zweite Temperaturschwelle T2, die auf eine höhere Temperatur als die erste Temperaturschwelle T1 festgelegt ist. In dem Satz von Temperaturschätzwerten L1 ist die zweite Temperaturschwelle T2 eine Temperatur, die kleiner ist als der Temperaturschätzwert, wenn die Gleichspannung die kleinste Spannung Vmin (beispielsweise 100 V) in dem anwendbaren Spannungsbereich der Batterie 25 ist. Wenn Messfehler in Betracht gezogen werden, kann die zweite Temperaturschwelle T2 beispielsweise um einen Sicherheitsabstand kleiner sein als der Temperaturschätzwert, der einem zweiten Spannungswert V2 (beispielsweise 250 V) entspricht, der höher als ein erster Spannungswert V1 in dem anwendbaren Spannungsbereich der Batterie 25 ist, oder als der Temperaturschätzwert entsprechend der Spannung Vmin.
Die Steuerungseinheit 30 führt eine Feldschwächsteuerung durch, um die von der Rotation des elektrischen Motors 13 hervorgerufene elektromotorische Gegenkraft zu vermindern. Diese Feldschwächsteuerung wird nun beschrieben.
In dem elektrischen Motor 13 wird durch einen magnetischen Fluss, der durch die Rotation des elektrischen Motors 13 erzeugt wird, eine elektromotorische Gegenkraft erzeugt. Die Rotationsgeschwindigkeit des elektrischen Motors 13 muss erhöht werden, damit das Antriebsdrehmoment des motorgetriebenen Kompressors 10 feststehend und hoch ist, wenn die Gleichspannung eine niedrige Spannung (beispielsweise 100 V bis 200 V) in dem anwendbaren Spannungsbereich der Batterie 25 ist. Ein Anstieg in der Rotationsgeschwindigkeit des elektrischen Motors 13 erhöht die elektromotorische Gegenkraft. Wenn die elektromotorische Gegenkraft gleich der an den elektrischen Motor 13 angelegten Antriebsspannung wird, kann die Rotationsgeschwindigkeit des elektrischen Motors 13 nicht erhöht werden.
Die Steuerungseinheit 30 vermindert die elektromotorische Gegenkraft, indem der elektrische Motor 13 mit Strom versorgt wird, um den durch die Rotation des elektrischen Motors 13 erzeugten magnetischen Fluss zu schwächen. Deswegen kann in dem motorgetriebenen Kompressor 10 das Antriebsdrehmoment des motorgetriebenen Kompressors 10 auf ein feststehendes und hohes Drehmoment festgelegt werden, selbst wenn die Gleichspannung eine niedrige Spannung in dem anwendbaren Spannungsbereich der Batterie 25 ist.
Wenn die Steuerungseinheit 30 die Feldschwächsteuerung aktiviert, führt die Steuerungseinheit 30 eine erste Umschaltsteuerung durch, um die Temperaturschwelle T von der ersten Temperaturschwelle T1 auf die zweite Temperaturschwelle T2 umzuschalten. Wenn die Steuerungseinheit 30 die Feldschwächsteuerung deaktiviert, führt die Steuerungseinheit 30 außerdem einen zweiten Umschaltvorgang durch, um die Temperaturschwelle T von der zweiten Temperaturschwelle T2 auf die erste Temperaturschwelle T1 umzuschalten. In einem Beispiel gemäß 4 ist die Steuerungseinheit 30 so ausgestaltet, dass sie die erste Umschaltsteuerung zu einem Zeitpunkt P1 durchführt, der dann ist, wenn die Feldschwächsteuerung gestartet wird. Die Temperaturschwelle T wird auf der zweiten Temperaturschwelle T2 gehalten, bis die Steuerungseinheit 30 die Feldschwächsteuerung deaktiviert.
Mit Bezug auf die 2 beinhaltet die Steuerungseinheit 30 einen Timer 30a. In einem Beispiel gemäß 5 ist die Steuerungseinheit 30 so ausgestaltet, dass sie die zweite Umschaltsteuerung durchführt, nachdem ab dem Zeitpunkt, zu dem die Feldschwächsteuerung deaktiviert wird (P2), eine vorbestimmte Zeit Tx abgelaufen ist. Der Timer 30a misst die Zeit, um zu bestimmen, wann die vorbestimmte Zeit Tx abläuft.
Die Arbeitsweise der Ausführungsform wird nun beschrieben.
Beispielsweise führt, wenn die an die Schaltelemente angelegte Gleichspannung eine niedrige Spannung in dem anwendbaren Spannungsbereich der Batterie 25 ist, die Steuerungseinheit 30 die Feldschwächsteuerung durch, so dass das Antriebsdrehmoment des motorgetriebenen Kompressors 10 feststehend und hoch ist. In der Feldschwächsteuerung wird der elektrische Motor 13 mit Strom von dem Motortreiber 20 versorgt, um den durch die Rotation des elektrischen Motors 13 erzeugten magnetischen Fluss zu schwächen. Die Ausgabe des Stroms von dem Motortreiber 20 an den elektrischen Motor 13 erhöht die Temperatur des Temperatursensors 31.
Die durchgezogene Linie L2 in 3 zeigt die Beziehung der Gleichspannung der Batterie 25 und der von dem Temperatursensor 31 erfassten Temperatur, wenn das Antriebsdrehmoment des motorgetriebenen Kompressors 10 ein feststehendes und hohes Drehmoment ist.
In diesem Beispiel ist die Temperatur, die von dem Temperatursensor 31 erfasst wird, wenn die Gleichspannung eine niedrige Spannung (beispielsweise 100 V bis 200 V) in dem anwendbaren Spannungsbereich der Batterie 25 ist, höher als die von dem Temperatursensor 31 erfasste Temperatur, wenn die Gleichspannung eine mittlere Spannung (beispielsweise 200 V bis 300 V) in dem anwendbaren Spannungsbereich der Batterie 25 ist. Außerdem ist die Temperatur, die von dem Temperatursensor 31 erfasst wird, wenn die Gleichspannung eine hohe Spannung (beispielsweise 300 V bis 400 V) in dem anwendbaren Spannungsbereich der Batterie 25 ist, höher als die von dem Temperatursensor 31 erfasste Temperatur, wenn die Gleichspannung eine mittlere Spannung in dem anwendbaren Spannungsbereich der Batterie 25 ist.
Mit Bezug auf 4 führt die Steuerungseinheit 30 die erste Umschaltsteuerung, die die Temperaturschwelle T von der ersten Temperaturschwelle T1 auf die zweite Temperaturschwelle T2 umschaltet, zu einem Zeitpunkt P1 durch, der dann ist, wenn die Feldschwächsteuerung gestartet wird. Eine unerwünschte Situation, die auftreten kann, wenn die erste Umschaltsteuerung nicht durchgeführt wird, wird nun beschrieben. In 4 zeigt die durchgezogene Linie L3 Veränderungen in der von dem Temperatursensor 31 erfassten Temperatur. Beispielsweise kann, wenn die Temperaturschwelle T auf der ersten Temperaturschwelle T1 bleibt, wenn die Steuerungseinheit 30 die Feldschwächsteuerung durchführt, obwohl zwischen der Temperatur der Schaltelemente 21 und 22 und der Temperatur, die ausgehalten werden kann (dem Temperaturschätzwert), ein ausreichender Abstand vorliegt, die von dem Temperatursensor 31 erfasste Temperatur auf die erste Temperaturschwelle T1 ansteigen. In diesem Fall führt die Steuerungseinheit 30 die Aussetzsteuerung durch und setzt den Betrieb des motorgetriebenen Kompressors 10 aus.
Die Steuerungseinheit 30 führt die erste Umschaltsteuerung durch, um eine solche unerwünschte Situation zu vermeiden.
Das heißt, die Temperaturschwelle T wird von der ersten Temperaturschwelle T1 auf die zweite Temperaturschwelle T2 zu einem Zeitpunkt P1 umgeschaltet, um die Durchführung der Aussetzsteuerung durch die Steuerungseinheit 30 einzuschränken, wenn ein ausreichender Abstand zwischen der Temperatur der Schaltelemente 21 und 22 und der Temperatur vorliegt, die ausgehalten werden kann. Im Ergebnis wird, wenn die Gleichspannung eine niedrige Spannung in dem anwendbaren Spannungsbereich der Batterie 25 ist, das Aussetzen des Betriebs des motorgetriebenen Kompressors 10 eingeschränkt, wenn ein ausreichender Abstand zwischen der Temperatur der Schaltelemente 21 und 22 und der Temperatur vorliegt, die ausgehalten werden kann.
Mit Bezug auf 5 aktiviert die Steuerungseinheit 30 den Timer 30a und beginnt mit einer Zeitmessung zu einem Zeitpunkt P2, wenn die Feldschwächsteuerung deaktiviert wird. Wenn die vorbestimmte Zeit Tx abgelaufen ist, führt die Steuerungseinheit 30 die zweite Umschaltsteuerung durch, um die Temperaturschwelle T von der zweiten Temperaturschwelle T2 auf die erste Temperaturschwelle T1 umzuschalten. In 5 zeigt die durchgezogene Linie L3 Veränderungen in der von dem Temperatursensor 31 erfassten Temperatur.
Beispielsweise kann zu einem Zeitpunkt P2, wenn die Feldschwächsteuerung deaktiviert wird, die von dem Temperatursensor 31 erfasste Temperatur den ersten Temperaturschwellenwert T1 überschreiten. Wenn die Steuerungseinheit 30 die zweite Umschaltsteuerung zu einem Zeitpunkt P2 durchführte, würde die Steuerungseinheit 30 die Aussetzsteuerung durchführen und den Schaltbetrieb der Schaltelemente 21 und 22 aussetzen.
Die Steuerungseinheit 30 vermeidet eine solche unerwünschte Situation, indem sie den zweiten Schaltvorgang durchführt, nachdem die vorbestimmte Zeit Tx ab dem Zeitpunkt P2 abgelaufen ist, der dann ist, wenn die Feldschwächsteuerung deaktiviert wird.
Wenn außerdem beispielsweise die Temperaturschwelle T auf der zweiten Temperaturschwelle T2 bleibt, wenn die Gleichspannung die höchste Spannung Vmax in dem anwendbaren Spannungsbereich der Batterie 25 ist, kann die Steuerungseinheit 30 die Aussetzsteuerung nicht durchführen, obwohl die von dem Temperatursensor 31 erfasste Temperatur auf die Temperatur ansteigt, die ausgehalten werden kann (Temperaturschätzwert).
Die Steuerungseinheit 30 vermeidet eine solche unerwünschte Situation, indem sie die zweite Umschaltsteuerung durchführt, wenn die Feldschwächsteuerung deaktiviert wird. Genauer gesagt führt die Steuerungseinheit 30 die Aussetzsteuerung durch, wenn die von dem Temperatursensor 31 erfasste Temperatur auf den Temperaturschätzwert ansteigt, nämlich die erste Temperaturschwelle T1, wenn die Gleichspannung die höchste Spannung Vmax in dem anwendbaren Spannungsbereich der Batterie 25 ist. Dies setzt den Schaltbetrieb der Schaltelemente 21 und 22 aus.
Die obige Ausführungsform hat die folgenden Vorteile.

(1) Die Steuerungseinheit 30 führt die erste Umschaltsteuerung durch, die die Schwelle T von der ersten Temperaturschwelle T1 auf die zweite Temperaturschwelle T2 umschaltet, wenn die Feldschwächsteuerung aktiviert wird. Im Vergleich mit einem Fall, in dem beispielsweise die Temperaturschwelle T auf der ersten Temperaturschwelle T1 bleibt, ist deswegen die Durchführung der Aussetzsteuerung durch die Steuerungseinheit 30 eingeschränkt, wenn ein ausreichender Abstand zwischen der Temperatur der Schaltelemente 21 und 22 und der Temperatur vorliegt, die ausgehalten werden kann. Als Ergebnis ist, wenn die Gleichspannung eine niedrige Spannung in dem anwendbaren Spannungsbereich der Batterie 25 ist, ein Aussetzen des Betriebs des motorgetriebenen Kompressors 10 eingeschränkt, wenn ein ausreichender Abstand zwischen der Temperatur der Schaltelemente 21 und 22 und der Temperatur vorliegt, die ausgehalten werden kann.
(2) Wenn beispielsweise die Temperaturschwelle T auf der zweiten Temperaturschwelle T2 bleibt, wenn die Gleichspannung die höchste Spannung Vmax in dem anwendbaren Spannungsbereich der Batterie 25 ist, kann die Steuerungseinheit 30 die Aussetzsteuerung nicht durchführen, selbst wenn die von dem Temperatursensor 31 erfasste Temperatur auf die Temperatur ansteigt, die ausgehalten werden kann (Temperaturschätzwert). Wenn die Feldschwächsteuerung aktiviert wird, führt deswegen die Steuerungseinheit 30 die zweite Umschaltsteuerung durch, um die Temperaturschwelle T von der zweiten Temperaturschwelle T2 auf die erste Temperaturschwelle T1 umzuschalten. Als Ergebnis führt die Steuerungseinheit 30, wenn die von dem Temperatursensor 31 erfasste Temperatur auf den Temperaturschätzwert ansteigt, nämlich die erste Temperaturschwelle T1, wenn die Gleichspannung die höchste Spannung Vmax in dem anwendbaren Spannungsbereich der Batterie 25 ist, die Aussetzsteuerung durch. Dies vermeidet eine unerwünschte Situation, in welcher die Steuerungseinheit 30 die Aussetzsteuerung nicht durchführt, wenn die von dem Temperatursensor 31 erfasste Temperatur auf die Temperatur ansteigt, die ausgehalten werden kann.
(3) Beispielsweise kann zu einem Zeitpunkt P2, der dann ist, wenn die Steuerungseinheit 30 die Feldschwächsteuerung deaktiviert, die von dem Temperatursensor 31 erfasste Temperatur die erste Temperaturschwelle T1 überschreiten. In diesem Fall würde, wenn die Steuerungseinheit 30 die zweite Umschaltsteuerung zu einem Zeitpunkt P2 durchführt, der dann ist, wenn die Steuerungseinheit 30 die Feldschwächsteuerung deaktiviert, die Steuerungseinheit 30 die Aussetzsteuerung durchführen. Deswegen führt die Steuerungseinheit 30 die zweite Umschaltsteuerung durch, nachdem die vorbestimmte Zeit Tx ab dem Zeitpunkt P2 abläuft, der dann ist, wenn die Steuerungseinheit 30 die Feldschwächsteuerung deaktiviert. Dies vermeidet eine unerwünschte Situation, in welcher die Steuerungseinheit 30 die Aussetzsteuerung durchführt, weil die von dem Temperatursensor 31 erfasste Temperatur zu dem Zeitpunkt P2 höher ist als die erste Schwelle T1.
(4) Es wird bevorzugt, dass die Temperaturschwelle T nur zwischen zwei Werten umgeschaltet wird, nämlich zwischen der ersten Temperaturschwelle T1 und der zweiten Temperaturschwelle T2, und zwar im Hinblick auf die Anzahl von Vorgängen eines Steuerungsprogramms, der für die Steuerungseinheit 30 notwendigen Speicherkapazität zum Speichern des Steuerungsprogramms, der Rechnerleistung und der Verminderung der für die Berechnung verwendeten Energie. Es können aber auch mehrere Temperaturschwellen T in der Steuerungseinheit 30 in Übereinstimmung mit verschiedenen Gleichspannungen der Batterie 25 festgelegt werden.

Fachleute sollten erkennen, dass die vorliegende Erfindung auf viele andere Arten und Weisen durchgeführt werden kann, ohne dass der Bereich der Erfindung verlassen wird. Insbesondere sollte klar sein, dass die vorliegende Erfindung auch wie folgt ausgeführt werden kann.
Mit Bezug auf 6 kann die von der Steuerungseinheit 30 durchgeführte zweite Umschaltsteuerung den Wert der Schwelle T zum Zeitpunkt P2, der dann ist, wenn die Feldschwächsteuerung deaktiviert wird, schrittweise von der zweiten Temperaturschwelle T2 auf die erste Temperaturschwelle T1 absenken. Dies vermeidet eine Situation, in welcher die Steuerungseinheit 30 die Aussetzsteuerung durchführt, weil zum Zeitpunkt P2, der dann ist, wenn die Feldschwächsteuerung deaktiviert wird, die von dem Temperatursensor 31 erfasste Temperatur größer ist als die erste Temperaturschwelle T1. Die Schwelle T kann mit einer gesteuerten Rate vermindert werden, wie beispielsweise mit einer konstanten Rate.
Die Steuerungseinheit 30 kann die zweite Umschaltsteuerung zum Zeitpunkt P2 durchführen, der dann ist, wenn die Feldschwächsteuerung deaktiviert wird.
Die Steuerungseinheit 30 kann den ersten Umschaltvorgang durchführen, nachdem ab dem Zeitpunkt P1, der dann ist, wenn die Feldschwächsteuerung gestartet wird.
Der Temperatursensor 31 kann beispielsweise ein Thermoelement oder ein Strahlungsthermometer sein.
Wenn die Abdeckung 16 an der Umfangswand des Gehäuses 11 befestigt ist, kann der Motortreiber 20 in dem Leerraum untergebracht sein, der durch die Umfangswand des Gehäuses 11 und die Abdeckung 16 definiert wird.
Die Kompressionseinheit 12 kann beispielsweise mit Kolben, Flügelzellen oder dergleichen ausgestaltet sein.
Der motorgetriebene Kompressor 10 braucht nicht zusammen mit einer Fahrzeugklimaanlage verwendet zu werden und kann auch mit einer anderen Art von Klimaanlage zusammen verwendet werden.
Die obige Beschreibung soll rein der Veranschaulichung dienen und nicht einschränkend wirken. Beispielsweise können die oben beschriebenen Beispiele (einer oder mehrere Aspekte dieser Beispiele) in Kombination miteinander verwendet werden. Andere Ausführungsformen können verwendet werden, wie sie einem Fachmann beim Lesen der obigen Beschreibung einfallen. In der obigen Beschreibung der Ausführungsformen können auch verschiedene Merkmale zusammen gruppiert sein, um die Offenbarung zu straffen. Dies sollte nicht so ausgelegt werden, dass beabsichtigt wäre, dass ein nicht beanspruchtes offenbartes Merkmal für irgendeinen Anspruch wesentlich ist. Ein erfinderischer Gegenstand kann auch auf weniger als allen Merkmalen einer bestimmten offenbarten Ausführungsform beruhen. Deswegen werden auch die nachfolgenden Ansprüche hiermit in die ausführliche Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch für sich als separate Ausführungsform steht. Der Bereich der Erfindung sollte mit Bezug auf die anliegenden Ansprüche bestimmt werden, und zwar gemeinsam mit dem vollständigen Bereich an Äquivalenten, welche solchen Ansprüchen zustehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2013-252254 [0001]
JP 2005-201108 [0003]

Claims

Motorgetriebener Kompressor mit: einem elektrischen Motor, der eine Kompressionseinheit antreibt; einem Motortreiber, der den elektrischen Motor antreibt, wobei der Motortreiber ein Schaltelement beinhaltet, das eine Gleichspannung von einer Batterie in eine Wechselspannung umwandelt; einer Steuerungseinheit, die den Schaltbetrieb des Schaltelements steuert; und einem Temperatursensor, der die Temperatur des Schaltelements erfasst; wobei die Steuerungseinheit dazu ausgestaltet ist, folgendes durchzuführen: eine Aussetzsteuerung, die den Schaltbetrieb des Schaltelements aussetzt, wenn die von dem Temperatursensor erfasste Temperatur auf eine vorbestimmte Temperaturschwelle ansteigt, und eine Feldschwächsteuerung, die eine von dem elektrischen Motor erzeugte elektromotorische Gegenkraft vermindert, wobei die Temperaturschwelle folgendes beinhaltet: eine erste Temperaturschwelle, die so festgelegt ist, dass sie gleich einem Ausgabewert des Temperatursensors ist, der eine Temperatur anzeigt, die das Schaltelement aushalten kann, wenn die Gleichspannung der Batterie die höchste Spannung in einem anwendbaren Spannungsbereich der Batterie ist, und eine zweite Temperaturschwelle, die höher ist als die erste Temperaturschwelle, und wobei die Steuerungseinheit dazu ausgestaltet ist, eine erste Umschaltsteuerung durchzuführen, die von der ersten Temperaturschwelle auf die zweite Temperaturschwelle umschaltet, wenn die Feldschwächsteuerung aktiviert wird.
Motorgetriebener Kompressor nach Anspruch 1, bei welchem die Steuerungseinheit eine zweite Umschaltsteuerung durchführt, die von der zweiten auf die erste Temperaturschwelle umschaltet, wenn die Feldschwächsteuerung deaktiviert wird.
Motorgetriebener Kompressor nach Anspruch 2, bei welchem die Steuerungseinheit den zweiten Umschaltvorgang durchführt, nachdem ab einem Zeitpunkt, wenn die Feldschwächsteuerung deaktiviert wird, eine vorbestimmte Zeit abläuft.
Motorgetriebener Kompressor nach Anspruch 2, bei welchem die Steuerungseinheit den zweiten Umschaltvorgang durchführt, um die Schwelle schrittweise von der zweiten Temperaturschwelle auf die erste Temperaturschwelle abzusenken, und zwar von einem Zeitpunkt an, wenn die Feldschwächsteuerung deaktiviert wird.
Motorgetriebener Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem die Steuerungseinheit den ersten Umschaltvorgang zu einem Zeitpunkt durchführt, wenn die Feldschwächsteuerung gestartet wird.
Motorgetriebener Kompressor nach Anspruch 2, bei welchem die Steuerungseinheit die Schwelle mit einer gesteuerten Rate ausgehend von der zweiten Temperaturschwelle ab einem Zeitpunkt, wenn die Feldschwächsteuerung deaktiviert wird, vermindert, so dass die Schwelle zu einem Zeitpunkt, wenn eine vorbestimmte Zeit ab dem Zeitpunkt abgelaufen ist, wenn die Feldschwächsteuerung deaktiviert wird, gleich der ersten Temperaturschwelle wird.
Motorgetriebener Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem die Steuerungseinheit dazu ausgestaltet ist, die Feldschwächsteuerung zu aktivieren, wenn die Gleichspannung gleich oder ähnlich der niedrigsten Spannung in dem anwendbaren Spannungsbereich der Batterie ist, und die Schwelle auf der zweiten Temperaturschwelle zu halten, bis die Steuerungseinheit die Feldschwächsteuerung deaktiviert.