DE112016004429B4

DE112016004429B4 - Elektrischer Kompressor

Info

Publication number: DE112016004429B4
Application number: DE112016004429.1T
Authority: DE
Inventors: Teruaki Ohyama; Koji Sakai; Yuuji KAMIYA; Tomoyuki Sumi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-09-29
Filing date: 2016-09-05
Publication date: 2023-03-30
Anticipated expiration: 2036-09-06
Also published as: CN108138780A; DE112016004429T5; JP2017070027A; WO2017056863A1; JP6380319B2; CN108138780B; US20190078812A1; US10634390B2

Abstract

Elektrischer Kompressor, der umfasst:
einen Kompressionsabschnitt (111), der aufgebaut ist, um ein angesaugtes Niederdruckkältemittel zu komprimieren und ein Hochdruckkältemittel abzugeben;
einen Elektromotor (112), der aufgebaut ist, um den Kompressionsabschnitt gemäß der Drehung eines Rotors (112r) anzutreiben;
eine Motorantriebsschaltung (114), die aufgebaut ist, um den Elektromotor anzutreiben;
eine Zwischendrucköffnung (11d), durch die ein Zwischendruckkältemittel in den Kompressionsabschnitt eingeleitet wird; und
eine Steuerung (115), die aufgebaut ist, um die Drehung des Rotors zu steuern, wobei
wenn die Steuerung den Elektromotor während einer zweistufigen Kompressionsbetriebsart, in der das Zwischendruckkältemittel in den Kompressionsabschnitt eingeleitet wird, stoppt, die Steuerung die Drehung des Rotors stoppt, indem sie das Kurzschlussbremsen des Elektromotors durchführt, und dann eine Drehposition des Rotors an einer vorgegebenen Drehposition fixiert, indem sie eine Gleichstromanregung des Elektromotors durchführt.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft einen elektrischen Kompressor, der in einem Gaseinspritzkreislauf verwendet wird.
Eine in der Patentliteratur 1 beschriebene Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung komprimiert ein Kältemittel durch Antreiben eines Kompressors mit einer Verbrennungsmotorantriebskraft, im Gegensatz dazu wird in einer Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung, die an einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug, wie etwa einem Elektrofahrzeug und einem Hybridfahrzeug, das in den letzten Jahren beliebt wurde, installiert ist, ein elektrischer Kompressor, der von einem Elektromotor angetrieben wird, verwendet. Zum Beispiel ist ein Hybridfahrzeug, das einen elektrischen Kompressor verwendet, fähig, die Klimatisierungsvorrichtung selbst dann zu betreiben, wenn ein Verbrennungsmotor im Ruhezustand ist.
Patentliteratur 1: JP 2010- 117 072 A
JP H10- 259 788 A offenbart einen elektrischen Kompressor, der umfasst: einen Kompressionsabschnitt, der aufgebaut ist, um ein angesaugtes Niederdruckkältemittel zu komprimieren und ein Hochdruckkältemittel abzugeben; einen Elektromotor, der aufgebaut ist, um den Kompressionsabschnitt gemäß der Drehung eines Rotors anzutreiben; eine Motorantriebsschaltung, die aufgebaut ist, um den Elektromotor anzutreiben; eine Zwischendrucköffnung, durch die ein Zwischendruckkältemittel in den Kompressionsabschnitt eingeleitet wird; und eine Steuerung.
Weitere elektrische Kompressoren sind aus der JP S52- 25 539 B1 sowie der US 2016 / 0 036 361 A1 bekannt.
Wenn in einer Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung, die an einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug, wie etwa einem Elektrofahrzeug und einem Hybridfahrzeug, installiert ist, jedoch ein elektrischer Kompressor, der von einem Elektromotor angetrieben wird, verwendet wird, können möglicherweise Probleme wie folgt auftreten.
Ein elektrischer Kompressor, der einen Gaseinspritzkreislauf bildet, hat einen Kompressionsabschnitt, einen Elektromotor, der den Kompressionsabschnitt antreibt, eine Ansaugöffnung, eine Abgabeöffnung und eine Zwischendrucköffnung. Der elektrische Kompressor gibt ein Hochdruckkältemittel aus der Abgabeöffnung ab, indem er ein eingesaugtes Niederdruckkältemittel, das von der Ansaugöffnung in den Kompressionsabschnitt eingesaugt wird, komprimiert. Gleichzeitig wird ein Zwischendruckkältemittel in dem Kreislauf dazu gezwungen, von der Zwischendrucköffnung einzuströmen und wird in einem Kompressionsverfahren mit dem Kältemittel kombiniert. Ein Kältemittelkreis, in dem das Zwischendruckkältemittel strömt, ist ein Kältemittelkreis des Gaseinspritzkreislaufs. Der Gaseinspritzkreislauf wird auch als ein zweistufiger Kompressionskreislauf bezeichnet. Der Gaseinspritzkreislauf wird verwendet, um die Heizleistung während eines Heizbetriebs, wenn ein Wärmepumpenkreislauf äußerst kalt ist, zu verbessern. Folglich wird eine Betriebsart in dem Gaseinspritzkreislauf während eines Heizbetriebs bei äußerst niedrigen Temperaturen ausgeführt. Hier nachstehend wird auf eine Betriebsart in dem Gaseinspritzkreislauf als eine zweistufige Kompressionsbetriebsart Bezug genommen.
Leistung wird von einer Leistungsversorgung, die an dem Fahrzeug installiert ist, an den elektrischen Kompressor zugeführt. Folglich kann der elektrische Kompressor mit einem Ziel, Leistung, die von der Fahrzeugleistungsversorgung an irgendeine andere fahrzeugmontierte Vorrichtung, wie etwa einen Hauptmotor zugeführt werden soll, sicherzustellen, zur Unterbrechung aufgefordert werden. Wenn der elektrische Kompressor jedoch während eines Heizbetriebs in der zweistufigen Kompressionsbetriebsart unterbrochen wird, strömt das Kältemittel aufgrund einer Druckdifferenz zwischen dem Zwischendruckkältemittel und dem angesaugten Kältemittel von der Zwischendrucköffnung zurück in die Ansaugöffnung, wobei ein Rotor des Elektromotors sich in diesem Fall weiterhin rückwärts dreht. Wenn der Rotor sich einmal rückwärts dreht, wird die Schätzung einer Drehposition des Rotors schwierig, wenn der Elektromotor wieder aktiviert wird, nachdem eine Unterbrechungsaufforderung an den elektrischen Kompressor aufgehoben wird. Folglich kann möglicherweise ein Ausstieg des Elektromotors auftreten, wenn er wieder aktiviert wird.
Rückwärtsdrehungen des Rotors können beschränkt werden, indem an dem Elektromotor Kurzschlussbremsen durchgeführt wird, indem ein Schaltelement eines oberen Arms oder eines unteren Arms einer Motorantriebsschaltung EIN-geschaltet wird und ein Schaltelement des anderen Arms AUS-geschaltet wird. Durch Durchführen von Kurzschlussbremsen an dem Elektromotor kann die Zeitdauer, in welcher der Rotor sich rückwärts dreht, verkürzt werden.
Das Kurzschlussbremsen findet jedoch nur statt, wenn ein Strom zu der Motorantriebsschaltung und einer geschlossenen Schaltung einer Statorspule fließt, das heißt, nur wenn der Rotor sich dreht. Wenn folglich ein Druck des Zwischendruckkältemittels in einem gewissen Maß höher als ein Druck des Ansaugkältemittels ist, strömt das Zwischendruckkältemittel aufgrund einer Druckdifferenz zurück in die Ansaugöffnung, und der Rotor, der aufgrund der Kurzschlussbremsung einmal aufgehört hat, sich rückwärts zu drehen, dreht sich wieder rückwärts. Der Rotor kann sich somit wiederholt rückwärts drehen und stoppen, bis eine Druckdifferenz zwischen einem Druck des Zwischendruckkältemittels und einem Druck des Ansaugkältemittels ausreichend klein wird. Da der Rotor sich rückwärts dreht, wird es folglich schwierig, eine Drehposition des Rotors zu bestimmen, wenn der Elektromotor wieder aktiviert wird. Folglich kann ein Ausstieg des Elektromotors nicht vermieden werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist, einen elektrischen Kompressor bereitzustellen, der fähig ist, einen Ausstieg bzw. ein Aus-dem-Takt-Kommen eines Elektromotors, wenn er wieder aktiviert wird, zu beschränken.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein elektrischer Kompressor: einen Kompressionsabschnitt, der aufgebaut ist, um ein angesaugtes Niederdruckkältemittel zu komprimieren und ein Hochdruckkältemittel abzugeben; einen Elektromotor, der aufgebaut ist, um den Kompressionsabschnitt gemäß der Drehung eines Rotors anzutreiben; eine Motorantriebsschaltung, die aufgebaut ist, um den Elektromotor anzutreiben; eine Zwischendrucköffnung, durch die ein Zwischendruckkältemittel in den Kompressionsabschnitt eingeleitet wird; und eine Steuerung, die aufgebaut ist, um die Drehung des Rotors zu steuern. Wenn die Steuerung den Elektromotor während einer zweistufigen Kompressionsbetriebsart, in der das Zwischendruckkältemittel in den Kompressionsabschnitt eingeleitet wird, stoppt, stoppt die Steuerung die Drehung des Rotors, indem sie das Kurzschlussbremsen des Elektromotors durchführt, und fixiert dann eine Drehposition des Rotors an einer vorgegebenen Drehposition, indem sie eine Gleichstromanregung des Elektromotors durchführt.
Wenn der Elektromotor gemäß dem Aufbau wie vorstehend in der zweistufigen Kompressionsbetriebsart gestoppt wird, wird die Drehung des Rotors durch die Kurzschlussbremsung gestoppt, und dann wird eine Drehposition des Rotors durch die Gleichstromanregung an der vorgegebenen Drehposition fixiert. Folglich kann die Rückwärtsdrehung des Rotors selbst dann beschränkt werden, wenn ein Druck des Zwischendruckkältemittels in einem gewissen Maß höher als ein Druck des angesaugten Kältemittels ist, was wiederum einen Ausstieg des Elektromotors, wenn er wieder aktiviert wird, beschränken kann.

1 ist Blockdiagramm, das einen Gesamtaufbau einer Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung einer Ausführungsform und eine Strömung eines Kältemittels in einer Kühlbetriebsart zeigt;
2 ist Blockdiagramm, das den Gesamtaufbau einer Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung der Ausführungsform und eine Strömung eines Kältemittels in einer ersten Heizbetriebsart zeigt;
3 ist Blockdiagramm, das den Gesamtaufbau einer Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung der Ausführungsform und eine Strömung eines Kältemittels in einer zweiten Heizbetriebsart zeigt;
4 ist ein Schnittdiagramm, das eine Schnittstruktur eines elektrischen Kompressors der Ausführungsform zeigt;
5 ist ein Blockdiagramm, das einen elektrischen Aufbau der Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung der Ausführungsform zeigt;
6 ist ein Blockdiagramm, das einen elektrischen Aufbau des elektrischen Kompressors der Ausführungsform zeigt;
7 ist ein Flussdiagramm, das ein Verarbeitungsverfahren einer Antriebssteuerung an einem Elektromotor, das von einer Motorsteuerung der Ausführungsform durchgeführt wird, abbildet;
8 ist ein Flussdiagramm, das ein Verarbeitungsverfahren einer ersten Aktivierungssteuerung, das von einer Motorsteuerung der Ausführungsform durchgeführt wird, abbildet;
9 ist ein Flussdiagramm, das ein Verarbeitungsverfahren einer zweiten Aktivierungssteuerung, das von einer Motorsteuerung der Ausführungsform durchgeführt wird, abbildet;
10 ist ein Flussdiagramm, das ein Verarbeitungsverfahren der ersten Aktivierungssteuerung, das von einer Motorsteuerung einer anderen Ausführungsform durchgeführt wird, abbildet; und
11 ist ein Flussdiagramm, das ein Verarbeitungsverfahren der zweiten Aktivierungssteuerung, das von einer Motorsteuerung einer anderen Ausführungsform durchgeführt wird, abbildet.

Hier nachstehend wird eine Ausführungsform eines elektrischen Kompressors beschrieben. Ein allgemeiner Abriss einer Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung, die den elektrischen Kompressor der vorliegenden Ausführungsform verwendet, wird zuerst beschrieben.
Eine in 1 bis 3 gezeigte Klimatisierungsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform wird auf ein Hybridfahrzeugt angewendet, das eine Fahrzeuglaufantriebskraft von einer Brennkraftmaschine (Verbrennungsmotor) und einem laufenden Elektromotor erhält. Die Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung 1 umfasst einen Wärmepumpenkreislauf 10 und eine Innenklimatisierungseinheit 30.
Der Wärmepumpenkreislauf 10 kühlt oder heizt Innenblasluft, die ein Gegenstand ist, der von der Klimatisierungsvorrichtung 1 klimatisiert werden soll. Die Innenblasluft ist Luft, die in einen Fahrzeugraum geblasen wird. In dem Wärmepumpenkreislauf kann jeder von in 1 bis 3 gezeigten Kältemittelkreisen ausgewählt werden. Der in 1 gezeigte Kältemittelkreis wird in einer Kühlbetriebsart verwendet, in welcher der Fahrzeugraum durch Kühlen der Innenblasluft gekühlt wird. Die in 2 und 3 gezeigten Kältemittelkreise werden jeweils in einer ersten Heizbetriebsart und einer zweiten Heizbetriebsart verwendet, wobei der Fahrzeugraum in beiden durch Heizen der Innenblasluft geheizt wird. Die erste Heizbetriebsart wird ausgeführt, wenn eine Außentemperatur äußerst niedrig, zum Beispiel 0 [°C] oder darunter, ist. Die zweite Heizbetriebsart ist eine normale Heizbetriebsart.
Der Wärmepumpenkreislauf 10 verwendet ein normales Kältemittel auf Fluorchlorkohlenwasserstoffbasis als ein Kältemittel und bildet einen unterkritischen Dampfkompressionskältekreislauf, in dem ein Druck eines Hochdruckkältemittels einen kritischen Druck des Kältemittels nicht überschreitet. Der Wärmepumpenkreislauf 10 der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen elektrischen Kompressor 11, einen Innenkondensator 12, einen ersten Dekompressor 13, einen Gas-Flüssigkeitsabscheider 14, einen Zwischendruckkältemitteldurchgang 15, ein Zwischendruck-Ein-Aus-Ventil 16, einen zweiten Dekompressor 17, einen Außenwärmetauscher 18, einen dritten Dekompressor 20, ein Dreiwegeventil 21, einen Innenverdampfer 22, einen Akkumulator 23 und einen zweiten Umleitungsdurchgang 24.
Der elektrische Kompressor 11 saugt das Kältemittel ein, komprimiert das Kältemittel und gibt das komprimierte Kältemittel in dem Wärmepumpenkreislauf 10 ab. Der elektrische Kompressor 11 hat eine Kompressionskammer 11a, eine Ansaugöffnung 11b, eine Abgabeöffnung 11c und eine Zwischendrucköffnung 11d. Ein Niederdruckkältemittel, das von der Ansaugöffnung 11b eingesaugt wird, wird in der Kompressionskammer 11a komprimiert und von der Abgabeöffnung 11c als ein Hochdruckkältemittel abgegeben. Ein Zwischendruckkältemittel wird von der Zwischendrucköffnung 11d in die Kompressionskammer 11a geleitet und in einem Kompressionsverfahren mit dem Kältemittel kombiniert. Das Zwischendruckkältemittel bedeutet ein Kältemittel mit einem Druck, der von einem Druck des Niederdruckkältemittels, das in die Kompressionskammer 11a eingesaugt wird, bis zu einem Druck des Hochdruckkältemittels, das von der Kompressionskammer 11a abgegeben wird, reicht.
Insbesondere hat der elektrische Kompressor 11, wie in 4 gezeigt, einen Kompressionsabschnitt 111, einen Elektromotor 112 und ein Gehäuse 113 Der Kompressionsabschnitt 111 komprimiert das Kältemittel in der Kompressionskammer 11a des elektrischen Kompressors 11. Der Kompressionsabschnitt 111 ist aus einem Spiralkompressionsmechanismus ausgebildet. Der Kompressionsabschnitt 111 kann aus einem anderen Kompressionsmechanismus, wie etwa einem Drehschieberkompressionsmechanismus, ausgebildet sein. Der Elektromotor 112 treibt den Kompressionsabschnitt 111 drehend an. Der Elektromotor 112 ist aus einem Dreiphasen-Wechselstrommotor ausgebildet. Der Kompressionsabschnitt 111 und der Elektromotor 112 werden in dem Gehäuse 113 gelagert.
Die Ansaugöffnung 11b, die Abgabeöffnung 11c und die Zwischendrucköffnung 11d sind an dem Gehäuse 113 bereitgestellt. Das Kältemittel strömt im Inneren des Gehäuses 113, indem es von der Ansaugöffnung 11b zu der Abgabeöffnung 11c strömt. Die Zwischendrucköffnung 11d steht an einem Punkt, wo das Kältemittel in dem Kompressionsverfahren ist, mit der Kompressionskammer 11a in Verbindung.
Wie beschrieben wurde, erzeugt der elektrische Kompressor 11 der vorliegenden Ausführungsform ein Hochdruckkältemittel, indem er ein Niederdruckkältemittel, das von der Ansaugöffnung 11b eingesaugt wird, in dem Kompressionsabschnitt 111 komprimiert, und gibt das Hochdruckkältemittel von der Abgabeöffnung 11c ab. Der elektrische Kompressor 11 zwingt auch das Zwischendruckkältemittel dazu, von der Zwischendrucköffnung 11d einzuströmen, und kombiniert in dem Kompressionsverfahren das Zwischendruckkältemittel mit dem Kältemittel. Hier nachstehend wird auf das Niederdruckkältemittel, das von der Ansaugöffnung 11b eingesaugt wird, auch als ein Ansaugkältemittel Bezug genommen. Ebenso wird auf das Hochdruckkältemittel, das von der Abgabeöffnung 11c abgegeben wird, auch als ein Abgabekältemittel Bezug genommen. Ferner wird auf das Kältemittel, das von der Zwischendrucköffnung 11d eingesaugt wird, auch als ein Zwischendruckkältemittel Bezug genommen.
Wie in 1 bis 3 gezeigt, ist eine Kältemitteleinlassseite des Innenkondensators 12 mit der Abgabeöffnung 11c des elektrischen Kompressors 11 verbunden. Der Innenkondensator 12 ist in einem Gehäuse 31 der Innenklimatisierungseinheit 30 angeordnet. Der Innenkondensator 12 wirkt als ein Wärmetauscher, in dem Wärme zwischen dem Hochdruckkältemittel, das von dem elektrischen Kompressor 11 abgegeben wurde, und der Innenblasluft, die den Innenverdampfer 22 durchlaufen hat, ausgetauscht wird, um Hochdruckkältemittel Wärme abführen zu lassen und die Innenblasluft zu heizen.
Eine Kältemitteleinlassseite des ersten Dekompressors 13 ist mit einer Kältemittelauslassseite des Innenkondensators 12 verbunden. Der erste Dekompressor 13 dekomprimiert das aus dem Innenkondensator 12 strömende Kältemittel in der ersten Heizbetriebsart, bis das Kältemittel sich in das Zwischendruckkältemittel verwandelt. Der erste Dekompressor 13 dekomprimiert in der zweiten Heizbetriebsart ebenfalls das aus dem Innenkondensator 12 strömende Kältemittel, bis das Kältemittel sich in das Niederdruckkältemittel verwandelt. Der erste Dekompressor 13 ist ein elektrisches Expansionsventil. Das heißt, der erste Dekompressor 13 ist ein elektrisch variabler Drosselmechanismus, der einen Ventilkörper mit einer variablen Drosselöffnung und einen elektrischen Aktuator, der eine Drosselöffnung des Ventilkörpers variiert, umfasst.
Eine Kältemitteleinlassseite des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 14 ist mit einer Kältemittelauslassseite des ersten Dekompressors 13 verbunden. Der Gas-Flüssigkeitsabscheider 14 scheidet das Kältemittel, das den ersten Dekompressor 13 durchlaufen hat, in eine Gasphase und eine flüssige Phase ab. Der Gas-Flüssigkeitsabscheider 14 der vorliegenden Ausführungsform verwendet ein Zentrifugalabscheidungsverfahren, durch das ein Kältemittel unter Wirkung einer Zentrifugalkraft in eine Gasphase und eine flüssige Phase abgeschieden wird. Der Zwischendruckkältemitteldurchgang 15 ist mit einer Auslassseite für gasphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 14 verbunden. Eine Kältemitteleinlassseite des zweiten Dekompressors 17 ist mit einer Auslassseite für flüssigphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 14 verbunden.
Der Zwischendruckkältemitteldurchgang 15 ist ein Kältemitteldurchgang, der ein gasphasiges Kältemittel, das in dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 14 abgeschieden wird, zu der Zwischendrucköffnung 11d des elektrischen Kompressors 11 leitet. Der Zwischendruckkältemitteldurchgang 15 hat eine Kältemittelrohrleitung 151 und einen Schalldämpfer 152. Der Schalldämpfer 152 ist aus einem Durchgangsausbildungselement mit einer größeren Kapazität als die Kältemittelrohrleitung 151 ausgebildet, um ein Pulsieren des Kältemittels in dem Zwischendruckkältemitteldurchgang 15 zu verringern.
Das Zwischendruck-Ein-Aus-Ventil 16 ist an einem Mittelpunkt des Zwischendruckkältemitteldurchgangs 15 bereitgestellt. Das Zwischendruck-Ein-Aus-Ventil 16 öffnet und schließt den Zwischendruckkältemitteldurchgang 15. Das Zwischendruck-Ein-Aus-Ventil 16 der vorliegenden Ausführungsform ist ein elektromagnetisches Ventil, das von einem Steuersignal gesteuert wird, um sich zu öffnen und zu schließen. Das Zwischendruck-Ein-Aus-Ventil 16 bildet einen Kältemittelkreis einer zweistufigen Kompressionsbetriebsart, um das Zwischendruckkältemittel zu der Zwischendrucköffnung 11d des elektrischen Kompressors 11 einzuleiten, indem es in der ersten Heizbetriebsart geöffnet wird. Das Zwischendruck-Ein-Aus-Ventil 16 unterbindet durch Schließen in der zweiten Heizbetriebsart, dass das Zwischendruckkältemittel in den Zwischendruckkältemitteldurchgang 15 strömt.
Der zweite Dekompressor 17 hat eine feste Drossel 171, einen ersten Umleitungsdurchgang 172 und ein Ein-Aus-Ventil 173. Die feste Drossel 171 dekomprimiert das Kältemittel. Eine Düse, eine Mündung oder ähnliches mit fester Drosselöffnung kann als die feste Drossel 171 verwendet werden. Der erste Umleitungsdurchgang 172 ist ein Kältemitteldurchgang, der das aus dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 14 strömende Kältemittel unter Umgehung der festen Drossel 171 zu dem Außenwärmetauscher 18 leitet. Das Ein-Aus-Ventil 173 ist ein elektromagnetisches Ventil, das den ersten Umleitungsdurchgang 172 öffnet und schließt. Durch Schließen und Öffnen des Ein-Aus-Ventils 173 kann der zweite Dekompressor 17 zwischen einem Drosselzustand, in dem eine Dekompressionswirkung der festen Drossel 171 ausgeübt wird, und einem vollständig offenen Zustand, in dem die Dekompressionswirkung der festen Drossel 171 nicht ausgeübt wird, gewechselt werden. Der zweite Dekompressor 17 wird in der ersten Heizbetriebsart auf den Drosselzustand gewechselt und dekomprimiert dadurch das in dem in dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 14 abgeschiedene flüssigphasige Zwischendruckkältemittel, bis das flüssigphasige Zwischendruckkältemittel sich in das Niederdruckkältemittel verwandelt. Der zweite Dekompressor 17 wird in der Kühlbetriebsart und der zweiten Heizbetriebsart auf den vollständig offenen Zustand gewechselt und bleibt dadurch in einem Zustand, in dem die Dekompressionswirkung auf das Kältemittel nicht ausgeübt wird.
Eine Kältemitteleinlassseite des Außenwärmetauschers 18 ist mit einer Kältemittelauslassseite des zweiten Dekompressors 17 verbunden. Der Außenwärmetauscher 18 ist in einem Motorraum des Fahrzeugs, mit anderen Worten außerhalb des Fahrzeugraums, angeordnet. Der Außenwärmetauscher 18 lässt zu, dass ein Kältemittel, das innerhalb des Fahrzeugraums zirkuliert, und von einem Gebläseventilator 19 geblasene Luft, die außerhalb zirkuliert, Wärme austauschen. Der Außenwärmetauscher 18 wirkt als ein Verdampfer, der in der ersten Heizbetriebsart und der zweiten Heizbetriebsart eine endotherme Wirkung ausübt, indem er das Kältemittel verdampfen lässt. Der Außenwärmetauscher 18 wirkt in der Kühlbetriebsart als ein Strahler, indem er das Hochdruckkältemittel Wärme abführen lässt.
Eine Kältemitteleinlassseite des dritten Kompressors 20 ist mit einer Kältemittelauslassseite des Außenwärmetauschers 18 verbunden. Der dritte Dekompressor 20 dekomprimiert in der Kühlbetriebsart das Kältemittel, das aus dem Außenwärmetauscher 18 strömt und in den Innenverdampfer 22 strömt. Wie bei dem ersten Dekompressor 13 ist der dritte Dekompressor 20 aus einem elektrischen Expansionsventil ausgebildet.
Eine Kältemitteleinlassseite des Dreiwegeventils 21 ist mit einer Kältemittelauslassseite des dritten Dekompressors 20 verbunden. Zwei Kältemittelauslässe des Dreiwegeventils 21 sind jeweils mit einer Kältemitteleinlassseite des Innenverdampfers 22 und einer Kältemitteleinlassseite des Akkumulators 23 verbunden. Das Dreiwegeventil 21 schaltet zwischen einem Kältemitteldurchgang, der das aus dem dritten Dekompressor 20 strömende Kältemittel zu dem Innenverdampfer 22 leitet, und einem zweiten Umleitungsdurchgang 24, der das aus dem dritten Dekompressor 20 strömende Kältemittel unter Umgehung des Innenverdampfers 22 zu dem Akkumulator 23 leitet, um.
Der Innenverdampfer 22 ist in einer Luftströmung strömungsaufwärtig von dem Innenkondensator 21 in dem Gehäuse 31 der Innenklimatisierungseinheit 30 angeordnet. Der Innenverdampfer 22 ist ein Wärmetauscher, der zulässt, dass das Kältemittel, das im Inneren zirkuliert, und die Innenblasluft in der Kühlbetriebsart Wärme austauschen, um das Kältemittel unter Aufnahme von Wärme zu verdampfen und um die Innenblasluft durch eine endotherme Wirkung des Kältemittels zu kühlen.
Eine Kältemitteleinlassseite des Akkumulators 23 ist mit einer Kältemittelauslassseite des Innenverdampfers 22 und dem zweiten Umleitungsdurchgang 24 verbunden. Der Akkumulator 23 ist ein Gas-Flüssigkeitsabscheider, der gasförmig-flüssiges Kältemittel, das im Inneren strömt, abscheidet und überschüssiges Kältemittel in dem Kreislauf ansammelt. Die Ansaugöffnung 11b des elektrischen Kompressors 11 ist mit einem Auslass für gasphasiges Kältemittel des Akkumulators 23 verbunden.
Nun wird die Innenklimatisierungseinheit 30 beschrieben. Die Innenklimatisierungseinheit 30 befördert die temperaturregulierte Innenblasluft in den Fahrzeugraum. die Innenklimatisierungseinheit 30 ist auf einer Innenseite einer Instrumententafel angeordnet, die an einem vordersten Teil in dem Fahrzeugraum bereitgestellt ist. Die Innenklimatisierungseinheit 30 umfasst das Gehäuse 31, ein Luftgebläse 32, den Innenkondensator 12 und den Innenverdampfer 22.
Ein Luftweg der Innenblasluft ist in dem Gehäuse 31 definiert. Eine Innen-Außenluftumschaltvorrichtung 33 ist in dem Gehäuse 31 an einem strömungsaufwärtigsten Ende in einer Strömung der Innenblasluft angeordnet. Die Innen-Außenluftumschaltvorrichtung 33 schaltet zwischen Außenluft und Innenluft als Luft, die in das Gehäuse 31 eingeleitet werden soll, um. Innenluft ist Luft im Inneren des Fahrzeugraums. Außenluft ist Luft außerhalb des Fahrzeugraums.
Das Luftgebläse 32, das Luft, die über die Innen-Außenluftumschaltvorrichtung 33 eingesaugt wird, in den Fahrzeugraum bläst, ist in der Luftströmung strömungsabwärtig von der Innen-Außenluftumschaltvorrichtung 33 angeordnet. Das Luftgebläse 32 ist ein elektrisches Luftgebläse, das einen Vielflügelzentrifugalventilator unter Verwendung eines Elektromotors antreibt.
Der Innenverdampfer 22 und der Innenkondensator 12 sind in der Luftströmung strömungsabwärtig von dem Luftgebläse 32 in einer Beschreibungsreihenfolge in einer Strömungsrichtung der Innenblasluft angeordnet. Ein Umleitungsweg 34 ist in dem Gehäuse 31 definiert. Der Umleitungsweg 34 ist ein Weg, wo die Innenblasluft, die den Innenverdampfer 22 durchlaufen hat, unter Umgehung des Innenkondensators 12 strömt.
Eine Luftwegumschaltklappe 35 ist in der Luftströmung strömungsabwärtig von dem Innenverdampfer 22 und in der Luftströmung strömungsaufwärtig von dem Innenkondensator 12 angeordnet. Die Luftwegumschaltklappe 35 schaltet zwischen einem Luftweg, der den Innenkondensator 12 durchläuft, und dem Umleitungsweg 34 als ein Luftweg, in dem die Blasluft, die den Innenverdampfer 22 durchlaufen hat, strömt, um.
Ein elektrischer Aufbau der Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung 1 wird nun unter Bezug auf 5 beschrieben.
Wie in 5 beschrieben, umfasst die Klimatisierungsvorrichtung 1 eine Klimatisierungssteuersensorgruppe 41. Die Sensorgruppe 41 umfasst einen Innenluftsensor 41a, einen Außenluftsensor 41b, einen Sonneneinstrahlungssensor 41c, einen Verdampfertemperatursensor 41d, einen Ansaugdrucksensor 41e, einen Abgabedrucksensor 41f, einen Zwischendrucksensor 41g und so weiter. Der Innenluftsensor 41a erfasst eine Fahrzeugrauminnentemperatur Tin. Der Außenluftsensor 41b erfasst eine Außenlufttemperatur Tout. Der Sonneneinstrahlungssensor 41c erfasst eine Menge der Sonneneinstrahlung Sr in dem Fahrzeugraum. Der Verdampfertemperatursensor 41d erfasst eine Temperatur Te des Innenverdampfers 22. Der Ansaugdrucksensor 41e erfasst einen Druck Pin des angesaugten Kältemittels in dem elektrischen Kompressor 11. Der Abgabedrucksensor 41f erfasst einen Druck Pout des von dem elektrischen Kompressor 11 abgegebenen Kältemittels. Der Zwischendrucksensor 41g erfasst einen Druck Pmid des Zwischendruckkältemittels in dem elektrischen Kompressor 11. Die jeweiligen Sensoren 41a bis 41g geben Erfassungssignale, die erfassten physikalischen Größen entsprechen, aus.
Die Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung 1 umfasst einen Bedienschalter 42. Der Bedienschalter 42 ist an einem Bedienfeld angeordnet, das zum Beispiel in der Nähe der Instrumententafel angeordnet ist. Der Bedienschalter 42 umfasst einen Bedienschalter der Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung 1, einen Fahrzeugraum-Innentemperaturfestlegungsschalter, der verwendet wird, um die Fahrzeugrauminnentemperatur festzulegen, einen Auswahlschalter, der verwendet wird, um die Kühlbetriebsart und die Heizbetriebsart festzulegen, und so weiter. Der Bedienschalter 42 gibt ein Bediensignal aus, das einer Bedienung entspricht.
Erfassungssignale von der Sensorgruppe 41 und ein Bediensignal von dem Bedienschalter 42 werden in ein Klimatisierungs-ESG (elektronisches Steuergerät) 40 eingespeist. Das Klimatisierungs-ESG 40 ist eine elektronische Steuervorrichtung, die aus einem bekannten Mikrocomputer mit einer CPU, einem ROM, einem RAM und so weiter und peripheren Schaltungen ausgebildet ist. Das Klimatisierungs-ESG 40 steuert den elektrischen Kompressor 11, den ersten Dekompressor 13, das Zwischendruck-Ein-Aus-Ventil 16, das Ein-Aus-Ventil 173, den Gebläseventilator 19, den dritten Kompressor 20, das Dreiwegeventil 21, das Luftgebläse 32, die Luftwegumschaltklappe 35 und so weiter durch Antreiben der jeweiligen Komponenten gemäß Erfassungssignalen von der Sensorgruppe 41 und einem Bediensignal von dem Bedienschalter 42.
Das Klimatisierungs-ESG 40 ist mit einem ESG 50 höherer Ebene elektrisch verbunden, um die wechselseitige Kommunikation zu ermöglichen. Das ESG 50 höherer Ebene ist eine elektronische Steuervorrichtung, die ein Betriebssystem des Fahrzeugs steuert. Um genauer zu sein, steuert das ESG 50 höherer Ordnung den Hauptmotor, wie etwa den Elektromotor und den Verbrennungsmotor, und steuert eine Zuführung von Leistung an den Hauptmotor von der fahrzeugmontierten Batterie gemäß einer Herunterdrückgröße eines nicht dargestellten Gaspedals oder Ähnlichem.
Das ESG 50 höherer Ebene gibt ein Stoppsignal des elektrischen Kompressors 11 an das Klimatisierungs-ESG 40 aus, wenn während der Beschleunigung des Fahrzeugs Leistung sichergestellt werden muss. Nach Empfang des Stoppsignals, das von dem ESG 50 höherer Ordnung gesendet wird, leitet das Klimatisierungs-ESG 40 das Stoppsignal an den elektrischen Kompressor 11 weiter. Der elektrische Kompressor 11 wird somit gestoppt. Wenn der elektrische Kompressor 11 gemäß einem Bediensignal oder Ähnlichem von dem Bedienschalter 42 aktiviert wird, sendet das Klimatisierungs-ESG 40 ein Aktivierungssignal an den elektrischen Kompressor 11. Der elektrische Kompressor 11 wird somit aktiviert.
Eine Steuerung der jeweiligen Komponenten, die durch das Klimatisierungs-ESG 40 durchgeführt wird, wird nun im Detail beschrieben.
Das Klimatisierungs-ESG 40 führt eine normale Betriebssteuerung durch, durch welche die jeweiligen Komponenten gemäß der Kühlbetriebsart, der ersten Heizbetriebsart oder der zweiten Heizbetriebsart gesteuert werden. Wenn das Klimatisierungs-ESG 40 ein Stoppsignal des elektrischen Kompressors 11 von dem ESG 50 höherer Ebene empfängt, unterbricht das Klimatisierungs-ESG 40 den elektrischen Kompressor 11, indem es das Stoppsignal bevorzugt über die normale Betriebssteuerung an den elektrischen Kompressor 11 weiterleitet.
In der normalen Betriebssteuerung schaltet das Klimatisierungs-ESG 40 den Wärmepumpenkreislauf 10 auf die Kältemittelkreise der jeweiligen Betriebsarten und steuert Betriebe der jeweiligen Komponenten, um in jeder Betriebsart einen gewünschten Klimatisierungszustand zu erhalten.
(A) Kühlbetriebsart
Die Kühlbetriebsart wird zum Beispiel gestartet, wenn die Kühlbetriebsart durch den Auswahlschalter ausgewählt wird, während der Bedienschalter des Bedienfelds EIN ist.
In der Kühlbetriebsart, wie in 1 gezeigt, steuert das Klimatisierungs-ESG 40 den ersten Dekompressor 13, so dass er in dem vollständig offenen Zustand ist und den dritten Dekompressor 20, so dass er in dem Drosselzustand ist. Das heißt, die Dekompressionswirkung wird in dem ersten Dekompressor 13 nicht ausgeübt, während die Dekompressionswirkung in dem dritten Dekompressor 20 ausgeübt wird. Ebenso steuert das Klimatisierungs-ESG 40 den zweiten Dekompressor 17 durch Öffnen des Ein-Aus-Ventils 173, so dass er in dem vollständig offenen Zustand ist. Das heißt, die Dekompressionswirkung wird in dem zweiten Dekompressor 17 nicht ausgeübt. Ferner schließt das Klimatisierungs-ESG 40 das Zwischendruck-Ein-Aus-Ventil 16 und schließt das Dreiwegeventil 21 auf der Seite des zweiten Umleitungsdurchgangs 24.
Das Klimatisierungs-ESG 40 berechnet eine Zielblastemperatur TAO, die eine Zieltemperatur der in den Fahrzeugraum geblasenen Luft ist, gemäß Erfassungssignalen von der Sensorgruppe 41 und einem Bediensignal von dem Bedienfeld. Das Klimatisierungs-ESG 40 bestimmt Betriebszustände der jeweiligen Komponenten, wie etwa des elektrischen Kompressors 11, des Luftgebläses 32 und der Luftwegumschalteinheit 35 gemäß der berechneten Zielblastemperatur TAO und Erfassungssignalen von der Sensorgruppe 41 und gibt Steuersignale für die bestimmten Betriebszustände an die jeweiligen Komponenten aus. Folglich steuert das Klimatisierungs-ESG 40 zum Beispiel den elektrischen Kompressor 11 und das Luftgebläse 32 einzeln, um mit gewünschten Drehzahlen zu arbeiten, während eine Klappenposition der Innen-Außenluftumschaltvorrichtung 33 und eine Position der Luftwegumschaltklappe 35 auf jeweilige gewünschte Positionen festgelegt werden. Um genau zu sein, wird die Luftwegumschaltklappe 35 auf eine Position festgelegt, in der die Luftwegumschaltklappe 35 einen Luftweg des Innenkondensators 12schließt, mit anderen Worten auf eine Position, in der die Luftwegumschaltklappe 35 zulässt, dass die gesamte Blasluft, die den Innenverdampfer 22 durchlaufen hat, durch den Umleitungsweg 34 geht.
Folglich wird der Wärmepumpenkreislauf 10 auf den Kältemittelkreis des in 1 gezeigten Kühlbetriebs geschaltet, in dem, wie durch eine dicke Linie und Pfeile angezeigt, das Kältemittel strömt. Das heißt, das von der Abgabeöffnung 11c des elektrischen Kompressors 11 abgegebene Kältemittel strömt zurück in die Ansaugöffnung 11b des elektrischen Kompressors 11, indem es nacheinander durch den Innenkondensator 12, den ersten Dekompressor 13, den Gas-Flüssigkeitsabscheider 14, den zweiten Dekompressor 17, den Außenwärmetauscher 18, den dritten Dekompressor 20, den Innenverdampfer 22 und den Akkumulator 23 strömt.
In der Kühlbetriebsart führt das von der Abgabeöffnung 11c des elektrischen Kompressors 11 abgegebene Hochdruckkältemittel durch Austauschen von Wärme mit Außenluft in dem Außenwärmetauscher 18 Wärme ab. Das aus dem Außenwärmetauscher 18 strömende Kältemittel wird durch Dekompression in dem dritten Dekompressor 20 expandiert, bis das Kältemittel sich in das Niederdruckkältemittel verwandelt, und verdampft in dem Innenverdampfer 22 durch Aufnehmen von Wärme aus der von dem Luftgebläse 32 geblasenen Innenblasluft. Die Innenblasluft wird auf diese Weise gekühlt. Da der Luftweg des Innenkondensators 12 durch die Luftwegumschaltklappe 35 geschlossen wird, strömt das Hochdruckkältemittel, das in den Innenkondensator 12 strömt, aus dem Innenkondensator 12, wobei es im Wesentlichen keine Wärme an die Innenblasluft abführt. Folglich wird die Innenblasluft, die in dem Innenverdampfer 22 gekühlt wird, in den Fahrzeugraum geblasen.
(B) Heizbetriebsart
Die Heizbetriebsart wird gestartet, wenn zum Beispiel von dem Auswahlschalter die Heizbetriebsart ausgewählt wird, während der Bedienschalter des Bedienfelds EIN ist. Die erste Heizbetriebsart wird ausgeführt, wenn die Außenlufttemperatur äußerst niedrig ist, und andernfalls wird die zweite Heizbetriebsart ausgeführt. Zum Beispiel führt das ESG 40 die erste Heizbetriebsart aus, wenn eine Erfassungstemperatur des Außenluftsensors 41b nicht höher als eine Referenztemperatur, zum Beispiel 0 [°C], ist, und führt die zweite Heizbetriebsart aus, wenn eine Erfassungstemperatur des Außenluftsensors 41b die Referenztemperatur überschreitet.
(B1) Erste Heizbetriebsart
In der ersten Heizbetriebsart steuert das Klimatisierungs-ESG 40, wie in 2 gezeigt, den ersten Dekompressor 13, so dass er in dem Drosselzustand ist, und den dritten Dekompressor 20, so dass er in dem vollständig offenen Zustand ist. Ebenso steuert das Klimatisierungs-ESG 40 den zweiten Dekompressor 17, so dass er in dem Drosselzustand ist, indem es das Ein-Aus-Ventil 173 schließt. Ferner öffnet das Klimatisierungs-ESG 40 das Zwischendruck-Ein-Aus-Ventil 16 und öffnet das Dreiwegeventil 21 auf der Seite des zweiten Umleitungsdurchgangs 24.
Wie in der Kühlbetriebsart bestimmt das Klimatisierungs-ESG 40 Betriebszustände der jeweiligen Komponenten gemäß der Zielblastemperatur TAO und Ähnlichem und gibt Steuersignale für die bestimmten Betriebszustände an die jeweiligen Komponenten aus. Folglich wird die Luftwegumschaltklappe 35 zum Beispiel auf eine Position festgelegt, in der die Luftwegumschaltklappe 35 den Umleitungsweg 34 schließt, mit anderen Worten, in eine Position festgelegt, in der die Luftwegumschaltklappe 35 zulässt, dass die gesamte Blasluft, die den Innenverdampfer 22 durchlaufen hat, den Innenkondensator 12 durchläuft.
Folglich wird der Wärmepumpenkreislauf 10 auf den in 2 gezeigten Kältemittelkreis der ersten Heizbetriebsart geschaltet, in welcher das Kältemittel, wie durch eine dicke Linie und Pfeile angezeigt, strömt. Der Kältemittelkreis der ersten Heizbetriebsart bildet einen Gaseinspritzkreislauf. Das heißt, das Hochdruckkältemittel, das von der Abgabeöffnung 11c des elektrischen Kompressors 11 abgegeben wird, wird in dem Innenkondensator 12 kondensiert, und das kondensierte Hochdruckkältemittel wird in dem ersten Dekompressor 13 dekomprimiert, bis das Hochdruckkältemittel sich in das Zwischendruckkältemittel verwandelt. Das Zwischendruckkältemittel, das aus dem ersten Dekompressor 13 strömt, wird in dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 14 in ein gasphasiges Kältemittel und ein flüssigphasiges Kältemittel abgeschieden. Das flüssigphasige Zwischendruckkältemittel, das in dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 14 abgeschieden wird, wird in dem zweiten Dekompressor 17 dekomprimiert, bis das flüssigphasige Zwischendruckkältemittel sich in das Niederdruckkältemittel verwandelt. Anschließend wird das Niederdruckkältemittel in dem Außenwärmetauscher 18 verdampft und über den Akkumulator 23 in die Ansaugöffnung 11b des elektrischen Kompressors 11 gesaugt. Indessen wird das gasphasige Zwischendruckkältemittel, das in dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 14 abgeschieden wird, über den Zwischendruckkältemitteldurchgang 15 zu der Zwischendrucköffnung 11d des elektrischen Kompressors 11 geleitet und in dem Kompressionsverfahren mit dem Kältemittel kombiniert.
Wie beschrieben wurde, wird in der ersten Heizbetriebsart der Gaseinspritzkreislauf ausgebildet, in dem das in dem zweiten Dekompressor 17 dekomprimierte Niederdruckkältemittel in den elektrischen Kompressor 11 gesaugt wird, während das in dem ersten Dekompressor 13 dekomprimierte Zwischendruckkältemittel in dem Kompressionsverfahren in dem elektrischen Kompressor 11 mit dem Kältemittel kombiniert wird. Folglich entspricht in der vorliegenden Ausführungsform die erste Heizbetriebsart einer zweistufigen Kompressionsbetriebsart, in der das Zwischendruckkältemittel in den Kompressionsabschnitt 111 des elektrischen Kompressors 11 eingeleitet wird.
Da das Kältemittel in der ersten Heizbetriebsart nicht durch den Innenverdampfer 22 strömt, wird die Innenblasluft nicht in dem Innenverdampfer 22 gekühlt. Nachdem die Innenblasluft den Innenverdampfer 22 durchläuft, wird die Innenblasluft durch Austauschen von Wärme mit dem Hochdruckkältemittel in dem Innenkondensator 12 geheizt und in den Fahrzeugraum geblasen.
(B2) Zweite Heizbetriebsart
In der zweiten Heizbetriebsart, wie in 3 gezeigt, steuert das Klimatisierungs-ESG 40 den ersten Dekompressor 13, so dass er in dem Drosselzustand ist, und den dritten Dekompressor 20, so dass er in dem vollständig offenen Zustand ist. Ebenso steuert das Klimatisierungs-ESG 40 den zweiten Dekompressor 17, so dass er in dem vollständig offenen Zustand ist, indem es das Ein-Aus-Ventil 173 öffnet. Ferner schließt das Klimatisierungs-ESG 40 das Zwischendruck-Ein-Aus-Ventil 16 und öffnet das Dreiwegeventil 21 auf der Seite des zweiten Umleitungsdurchgangs 24.
Wie in der ersten Heizbetriebsart bestimmt das Klimatisierungs-ESG 40 Betriebszustände der jeweiligen Komponenten gemäß der Zielblastemperatur TAO und Ähnlichem und gibt Steuersignale für die bestimmten Betriebszustände an die jeweiligen Komponenten aus.
Folglich wird der Wärmepumpenkreislauf 10 auf den in 3 gezeigten Kältemittelkreis der zweiten Heizbetriebsart geschaltet, in dem das Kältemittel wie durch eine dicke Linie und Pfeile gezeigt, strömt. Das heißt, das Hochdruckkältemittel, das von der Abgabeöffnung 11c des elektrischen Kompressors 11 abgegeben wird, wird in dem Innenkondensator 12 kondensiert, und das kondensierte Hochdruckkältemittel wird in dem ersten Dekompressor 13 dekomprimiert, bis das Hochdruckkältemittel sich in das Niederdruckkältemittel verwandelt. Das Niederdruckkältemittel, das aus dem ersten Dekompressor 13 strömt, strömt in den Gas-Flüssigkeitsabscheider 14. Da das Zwischendruck-Ein-Aus-Ventil 16 geschlossen ist, strömt das Niederdruckkältemittel, das in den Gas-Flüssigkeitsabscheider 14 strömt, nicht in den Zwischendruckkältemitteldurchgang 15 und strömt in den Außenwärmetauscher 18. Das Kältemittel, das in den Außenwärmetauscher 18 strömt, wird durch einen Wärmeaustausch mit Außenluft verdampft und über den Akkumulator 23 in die Ansaugöffnung 11b des elektrischen Kompressors 11 gesaugt.
Die Innenblasluft wird auch in der zweiten Heizbetriebsart nicht in dem Innenverdampfer 22 gekühlt, da das Kältemittel nicht durch den Innenverdampfer 22 strömt. Nachdem die Innenblasluft den Innenverdampfer 22 durchläuft, wird die Innenblasluft in dem Innenkondensator 12 durch Austauschen von Wärme mit dem Hochdruckkältemittel geheizt und in den Fahrzeugraum geblasen.
Wie beschrieben wurde, entsprechen in der vorliegenden Ausführungsform die Kühlbetriebsart und die zweite Heizbetriebsart einer einstufigen Kompressionsbetriebsart, in der das Zwischendruckkältemittel nicht in den Kompressionsabschnitt 111 des elektrischen Kompressors 11 eingeleitet wird.
Ein elektrischer Aufbau des elektrischen Kompressors 11 wird nun unter Bezug auf 6 im Detail beschrieben.
Wie in 6 gezeigt, umfasst der elektrische Kompressor 11 eine Inverterschaltung 114 und eine Motorsteuerung 115. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht die Inverterschaltung 114 einer Motorantriebsschaltung.
Die Inverterschaltung 114 hat Schaltelemente 116a bis 116c eines oberen Arms, Schaltelemente 117a bis 117c eines unteren Arms und einen Stromglättungskondensator 118. Eine Diode 119 ist mit jedem der Schaltelemente 116a bis 116c des oberen Arms und der Schaltelemente 117a bis 117c des unteren Arms verbunden. Die Diode 119 leitet eine gegenelektromotorische Kraft, die in dem Elektromotor 112 erzeugt wird, zurück zu einer Batterie 120, die eine in dem Fahrzeug installierte Gleichstromleistungsversorgung ist.
Basisseiten der Schaltelemente 116a bis 116c des oberen Arms und der Schaltelemente 117a bis 117c des unteren Arms sind mit der Motorsteuerung 115 verbunden. Kollektorseiten der Schaltelemente 116a bis 116c des oberen Arms sind mit einem Hochpotentialanschluss der Batterie 120 verbunden. Emitterseiten der Schaltelemente 116a, 116b und 116c des oberen Arms sind jeweils mit einer U-Phasenspule 112u, einer V-Phasenspule 112v und einer W-Phasenspule 112w des Elektromotors 112 verbunden. Emitterseiten der Schaltelemente 117a bis 117c des unteren Arms sind mit einem Niederpotentialanschluss der Batterie 120 verbunden. Kollektorseiten der Schaltelemente 117a bis 117c des unteren Arms sind jeweils mit den Spulen 112u bis 112w der jeweiligen Phasen verbunden.
In der Inverterschaltung 114 wird Dreiphasen-Wechselstromleistung aus Gleichstromleistung der Batterie 120 erzeugt, indem die Schaltelemente 116a bis 116c und 117a bis 117c gemäß einem PWM-Antriebssignal, das von der Motorsteuerung 115 gesendet wird, EIN- und AUS-geschaltet werden. Wenn die in der Inverterschaltung 114 erzeugte Dreiphasen-Wechselstromleistung an die Spulen 112u bis 112w der jeweiligen Phasen des Elektromotors 112 zugeführt wird, wird durch die Spulen 112u bis 112w der jeweiligen Phasen ein sich drehendes Feld erzeugt. Ein Rotor 112r mit Permanentmagneten oder Ähnlichem dreht sich aufgrund des sich drehenden Felds, das auf den Rotor wirkt. Der Kompressionsabschnitt 111 dreht sich mit Drehungen des Rotors 112r, und das Kältemittel wird somit von dem elektrischen Kompressor 11 komprimiert.
Der elektrische Kompressor 11 ist mit einem Spannungssensor 121, Stromsensoren 122u bis 122w und einem Temperatursensor 123 versehen. Der Spannungssensor 121 erfasst einen Spannungswert VB der Batterie 120. Die Stromsensoren 122u bis 122w erfassen jeweils Stromwerte Iu bis Iw der jeweiligen Phasen, die von der Inverterschaltung 114 an den Elektromotor 112 zugeführt werden. Der Temperatursensor 123 erfasst eine Temperatur Tiv der Inverterschaltung 114. Ausgangssignale der jeweiligen Sensoren 121, 122u bis 122w und 123 werden in die Motorsteuerung 115 eingespeist.
Das Klimatisierungs-ESG 40 legt eine Zieldrehzahl des elektrischen Kompressors 11, mit anderen Worten eine Zieldrehzahl des Rotors 112r, gemäß Erfassungssignalen von der Sensorgruppe 41 und einem Bediensignal von dem Bedienschalter 42 fest und sendet die Zieldrehzahl an die Motorsteuerung 115.
Die Motorsteuerung 115 ist eine elektronische Steuervorrichtung, die aus einem bekannten Mikrocomputer mit einer CPU, einem ROM, einem RAM und so weiter und peripheren Schaltungen ausgebildet ist. Die Motorsteuerung 115 schätzt eine Drehzahl des Rotors 112r gemäß dem Batteriewert VB der Batterie 120, der von dem Spannungssensor 121 erfasst wird, und den Stromwerten Iu bis Iw der jeweiligen Phasen, die jeweils von den Stromsensoren 122u bis 122w erfasst werden. Die Motorsteuerung 115 erzeugt durch Durchführen einer Rückkopplungssteuerung ein PWM-Antriebssignal, durch das die geschätzte Drehzahl derart gesteuert wird, dass sie der Zieldrehzahl folgt. Die Motorsteuerung 115 wendet eine PWM-Steuerung auf den Elektromotor 112 an, indem sie das PWM-Antriebssignal auf die Schaltelemente 116a bis 116c und 117a bis 117c der Inverterschaltung 114 anwendet. Eine Drehzahl des Rotors 112r wird somit derart gesteuert, dass sie der Zieldrehzahl folgt. Das heißt, die Motorsteuerung 115 führt eine sogenannte sensorfreie Steuerung durch, wodurch Drehungen des Rotors 112r gesteuert werden, ohne einen Drehsensor zu verwenden, der eine Drehposition des Rotors 112r erfasst.
Eine Antriebssteuerung des Elektromotors 112, die von der Motorsteuerung 115 durchgeführt wird, wird nun unter Bezug auf 7 im Detail beschrieben. Die Motorsteuerung 115 führt die in 7 abgebildete Verarbeitung mit einer vorgegebenen Periode wiederholt durch.
Wie in 7 abgebildet, bestimmt die Motorsteuerung 115 als Verarbeitung in Schritt S1 zuerst, ob ein von dem Klimatisierungs-ESG 40 gesendetes Aktivierungssignal empfangen wird. Wenn durch die Verarbeitung in Schritt S1 eine positive Entscheidung getroffen wird, schätzt die Motorsteuerung 115 als Verarbeitung in Schritt S2 eine Anfangsposition des Rotors 112r. Zum Beispiel treibt die Motorsteuerung 115 die Inverterschaltung 114 an, um eine Hochfrequenzspannung an die Spulen 112u bis 112w der jeweiligen Phase des Elektromotors 112 anzulegen. Die Motorsteuerung 115 schätzt eine Anfangsdrehposition des Rotors 112r gemäß den Stromwerten Iu bis Iw der jeweiligen Phasen, die jeweils von den Stromsensoren 122u bis 122w erfasst werden, wenn eine Hochfrequenzspannung an die Spulen 112u bis 112w der jeweiligen Phasen angelegt wird.
Die Motorsteuerung 115 aktiviert als Verarbeitung in Schritt S3 anschließend an die Verarbeitung in Schritt S2 den Elektromotor 112. Insbesondere treibt die Motorsteuerung 115 die Inverterschaltung 114 basierend auf der Anfangsdrehposition des Rotors 112r, die durch die Verarbeitung in Schritt S2 erlangt wird, an, damit durch die Spulen 112u bis 112w der jeweiligen Phasen ein drehendes Feld erzeugt wird, das fähig ist, den Rotor 112r zu drehen. Der Rotor 112r wird somit gedreht und folglich wird der Elektromotor 112 betätigt.
Die Motorsteuerung 115 bestimmt als Verarbeitung in Schritt S4 anschließend an die Verarbeitung in Schritt S3, ob eine Drehzahl des Rotors 112r eine vorgegebene Drehzahl erreicht hat. Insbesondere schätzt die Motorsteuerung 115 eine Drehzahl des Rotors 112r gemäß dem Spannungswert VB der Batterie 120 und den Stromwerten Iu bis Iw der jeweiligen Phasen und bestimmt, ob die geschätzte Drehzahl des Rotors 112r die vorgegebene Drehzahl erreicht hat. Die vorgegebene Drehzahl wird durch einen Test oder Ähnliches vorläufig festgelegt, um eine Entscheidung zu treffen, ob die Drehzahl des Rotors 112r auf eine Drehzahl, bei der die sensorlose Steuerung in einer stabilen Weise durchgeführt werden kann, oder darüber gestiegen ist.
Wenn durch die Verarbeitung in Schritt S4 eine positive Entscheidung getroffen wird, führt die Motorsteuerung 115 als Verarbeitung in Schritt S5 eine Normalsteuerung für den Elektromotor 112 durch. Die Normalsteuerung der vorliegenden Ausführungsform entspricht der sensorlosen Steuerung für den Elektromotor 112.
Die Motorsteuerung 115 bestimmt als Verarbeitung in Schritt S6, ob ein von dem Klimatisierungs-ESG 40 gesendetes Stoppsignal empfangen wird, während die Normalsteuerung für den Elektromotor 112 durchgeführt wird. Wenn durch die Verarbeitung in Schritt S6 eine positive Entscheidung getroffen wird, bestimmt die Motorsteuerung 115 als Verarbeitung in Schritt S7, ob der Wärmepumpenkreislauf 10 in der zweistufigen Kompressionsbetriebsart angetrieben wird. Insbesondere erlangt die Motorsteuerung 115 Informationen darüber, ob der Wärmepumpenkreislauf 10 in der zweistufigen Kompressionsbetriebsart angetrieben wird, von dem Klimatisierungs-ESG und führt die Verarbeitung in Schritt S7 gemäß der erlangten Information durch.
In einem Fall, in dem der Wärmepumpenkreislauf 10 nicht in der zweistufigen Kompressionsbetriebsart angetrieben wird, das heißt, in einem Fall, in dem der Wärmepumpenkreislauf 10 in der einstufigen Kompressionsbetriebsart angetrieben wird, trifft die Motorsteuerung 115 durch die Verarbeitung in Schritt S7 eine negative Entscheidung. In einem derartigen Fall stoppt die Motorsteuerung 115 als Verarbeitung in Schritt S8 den Elektromotor 112 auf eine normale Weise. Das heißt, die Motorsteuerung 115 stoppt den Elektromotor 112 durch Stoppen einer Zuführung von Leistung an den Elektromotor 112.
Wenn durch die Verarbeitung in Schritt S7 eine positive Entscheidung getroffen wird, führt die Motorsteuerung 115 als Verarbeitung in Schritt S9 eine erste Aktivierungssteuerung durch. Ein Verarbeitungsverfahren der ersten Aktivierungssteuerung ist in 8 abgebildet.
In der ersten Aktivierungssteuerung, wie in 8 abgebildet, wendet die Motorsteuerung als Verarbeitung in Schritt S90 zuerst Kurzschlussbremsen auf den Elektromotor 112 an. Insbesondere schaltet die Motorsteuerung 115 alle Schaltelemente 116a bis 116c des oberen Arms EIN und schaltet alle Schaltelemente 117a bis 117c des unteren Arms in der Inverterschaltung 114 AUS, oder die Motorsteuerung 115 schaltet umgekehrt alle Schaltelemente 116a bis 116c des oberen Arms AUS und schaltet alle Schaltelemente 117a bis 117c des unteren Arms in der Inverterschaltung 114 EIN. Folglich strömt ein Strom entgegengesetzt zu einem Strom, der fließt, wenn der Rotor 112r sich dreht, zu den Spulen 112u bis 112w der jeweiligen Phasen. Folglich wird eine Bremskraft auf den Rotor 112r angewendet und der Rotor 112r kann gestoppt werden.
Die Motorsteuerung 115 erlangt als Verarbeitung in Schritt S91 anschließend an die Verarbeitung in Schritt S90 die Temperatur Tiv der Inverterschaltung 114 von dem Temperatursensor 123. Ebenso bestimmt die Motorsteuerung 115 als Verarbeitung in Schritt S92 anschließend an die Verarbeitung in Schritt S91, ob die Temperatur Tiv der Inverterschaltung 114 unter einem Temperaturschwellwert Tth1 ist. Der Temperaturschwellwert Tth1 wird durch einen Test oder Ähnliches vorläufig festgelegt, um eine Entscheidung zu treffen, ob die Inverterschaltung 114 möglicherweise durch Wärme, die in der Inverterschaltung 114, während das Kurzschlussbremsen auf den Elektromotor 112 angewendet wird, erzeugt wird, beschädigt werden kann. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Temperaturschwellwert Th1 einem Temperaturschwellwert des Kurzschlussbremsens.
Wenn durch die Verarbeitung in Schritt S92 eine positive Entscheidung getroffen wird, bestimmt die Motorsteuerung 115 als Verarbeitung in Schritt S93, ob der Rotor 112r gestoppt ist. Insbesondere bestimmt die Motorsteuerung 115 gemäß einer Drehzahl des Rotors 112r, die aus dem Spannungswert VB der Batterie 120 und den Stromwerten Iu bis Iw der jeweiligen Phasen geschätzt wird, ob der Rotor 112r gestoppt ist. Wenn durch die Verarbeitung in Schritt S92 eine positive Entscheidung getroffen wird und durch die Verarbeitung in Schritt S93 eine negative Entscheidung getroffen wird, kehrt die Motorsteuerung 115 zu der Verarbeitung in Schritt S91 zurück.
Wenn durch die Verarbeitung in Schritt S93 eine positive Entscheidung getroffen wird, wendet die Motorsteuerung 115 als Verarbeitung in Schritt S94 eine Gleichstromanregung auf den Elektromotor 112 an. Insbesondere treibt die Motorsteuerung 115 die Inverterschaltung 114 an, um durch Gleichstromanregung ein unidirektionales Feld auszubilden, und fixiert den Rotor 112r auf eine bestimmte Phase. Folglich kann eine Drehposition des Rotors auf eine vorgegebene Drehposition fixiert werden, die dem unidirektionalen Feld entspricht, das durch Gleichstromanregung ausgebildet wird.
Die Motorsteuerung 115 erlangt als Verarbeitung in Schritt S95 anschließend an die Verarbeitung in Schritt S94 die Temperatur Tiv der Inverterschaltung 114 von dem Temperatursensor 123. Ebenso bestimmt die Motorsteuerung 115 als Verarbeitung in Schritt S96 anschließend an Schritt S95, ob die Temperatur Tiv der Inverterschaltung 114 unter einem Temperaturschwellwert Tth2 ist. Der Temperaturschwellwert Tth2 wird durch einen Test oder Ähnliches vorläufig festgelegt, um eine Entscheidung zu treffen, ob die Inverterschaltung möglicherweise durch Wärme, die in der Inverterschaltung 114, während das Kurzschlussbremsen auf den Elektromotor 112 angewendet wird, erzeugt wird, beschädigt werden kann. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Temperaturschwellwert Th2 einem Temperaturschwellwert der Gleichstromanregung.
Wenn durch die Verarbeitung in Schritt S96 eine positive Entscheidung getroffen wird, das heißt, wenn bestimmt werden kann, dass die Inverterschaltung 114 unempfindlich für einen wärmeinduzierten Schaden ist, erlangt die Motorsteuerung 115 als Verarbeitung in Schritt S97 und Verarbeitung in Schritt S98 von dem Klimatisierungs-ESG 40 Informationen jeweils über einen Druck Pin des Ansaugkältemittels und einen Druck Pmid des Zwischendruckkältemittels des elektrischen Kompressors 11.
Die Motorsteuerung 115 berechnet als Verarbeitung in Schritt S99 anschließend an den Schritt S98 eine Differenz (Pmid - Pin) zwischen dem Druck des Ansaugkältemittels und dem Druck Pmid des Zwischendruckkältemittels und bestimmt, ob die Differenz (Pmid - Pin) bei oder unter einem vorgegebenen Schwellwert Pth ist. Der Druckschwellwert Pth wird durch einen Test oder Ähnliches vorläufig festgelegt, um eine Entscheidung zu treffen, ob der Druck Pmid des Zwischendruckkältemittels sich auf einen Druckpegel verringert hat, der unfähig ist, eine Rückwärtsdrehung des Rotors 112r zu bewirken.
Wenn durch die Verarbeitung in Schritt S99 eine negative Entscheidung getroffen wird, bestimmt die Motorsteuerung 115 als Verarbeitung in Schritt S100, ob ein von dem Klimatisierungs-ESG 40 gesendetes Aktivierungssignal empfangen wird. Wenn durch die Verarbeitung in Schritt S100 eine negative Entscheidung getroffen wird, kehrt die Motorsteuerung 115 zu der Verarbeitung in Schritt S95 zurück. Das heißt, in einem Fall, in dem das Aktivierungssignal unter einer Bedingung, in der der Rotor 112r sich möglicherweise rückwärts drehen kann, nicht empfangen wird, kehrt die Steuerung 115 zu der Verarbeitung in Schritt S95 zurück.
Wenn durch die Verarbeitung in Schritt S100 eine positive Entscheidung getroffen wird, das heißt, wenn das Aktivierungssignal unter einer Bedingung empfangen wird, unter der der Rotor 1123 sich möglicherweise rückwärts drehen kann, kehrt die Motorsteuerung 115 zu der Verarbeitung in Schritt S3 von 7 zurück und aktiviert den Elektromotor 112. In einem derartigen Fall aktiviert die Motorsteuerung 115 den Elektromotor 112 durch Ausbilden eines sich drehenden Felds mit den Spulen 112u bis 112w der jeweiligen Phasen basierend auf der vorgegebenen Drehposition des Rotors 112r, die durch Gleichstromanregung fixiert wird.
Wenn in Schritt S99 von 8 eine positive Entscheidung getroffen wird, das heißt, wenn der Rotor 112r keine Möglichkeit zur Rückwärtsdrehung hat, beendet die Motorsteuerung 115 die auf den Elektromotor 112 angewendete Gleichstromanregung und beendet als Verarbeitung in Schritt S101 eine Folge von Verarbeitungsschritten.
Wenn durch die Verarbeitung in Schritt S92 oder durch die Verarbeitung in Schritt S96 eine negative Entscheidung getroffen wird, das heißt, wenn die Inverterschaltung 114 für eine wärmeinduzierte Beschädigung anfällig ist, führt die Motorsteuerung 115 als Verarbeitung in Schritt S102 eine zweite Aktivierungssteuerung durch. Ein Verarbeitungsverfahren der zweiten Aktivierungssteuerung ist in 9 abgebildet.
In der zweiten Aktivierungssteuerung beendet die Motorsteuerung 115, wie in 9 abgebildet, zuerst als Verarbeitung in Schritt S1020 das Kurzschlussbremsen oder die Gleichstromanregung, die auf den Elektromotor 112 angewendet wird. Zum Beispiel in einem Fall, in dem die zweite Aktivierungssteuerung durchgeführt wird, weil durch die Verarbeitung in Schritt S92 von 8 eine negative Entscheidung getroffen wird, führt die Motorsteuerung 115 das Kurzschlussbremsen an dem Elektromotor 112 durch. In einem derartigen Fall beendet die Motorsteuerung 115 als Verarbeitung in Schritt S1020 das auf den Elektromotor 112 angewendete Kurzschlussbremsen. Indessen führt die Motorsteuerung 115 in einem Fall, in dem die zweite Aktivierungssteuerung durchgeführt wird, weil durch die Verarbeitung in Schritt S96 von 8 eine negative Entscheidung getroffen wird, die Gleichstromanregung für den Elektromotor 112 durch. In einem derartigen Fall beendet die Motorsteuerung 115 als Verarbeitung in Schritt S1020 die Gleichstromanregung, die auf den Elektromotor 112 angewendet wird.
Die Motorsteuerung 115 erlangt als Verarbeitung in Schritt S1021 anschließend an die Verarbeitung in Schritt S1020 und die Verarbeitung in dem folgenden Schritt S1022 Informationen jeweils über den Druck Pin des Ansaugkältemittels und den Druck Pmid des Zwischendruckkältemittels des elektrischen Kompressors 11 von dem Klimatisierungs-ESG 40.
Die Motorsteuerung 115 berechnet eine Differenz (Pmid - Pin) zwischen dem Druck des Ansaugkältemittels und dem Druck Pmid des Zwischendruckkältemittels und bestimmt als Verarbeitung in Schritt S1023 anschließend an den Schritt S1022, ob die Differenz (Pmid - Pin) auf oder unter den vorgegebenen Schwellwert Pth abgenommen hat.
Wenn durch die Verarbeitung in Schritt S1023 eine negative Entscheidung getroffen wird, bestimmt die Motorsteuerung 115 als Verarbeitung in Schritt S1024, ob ein von dem Klimatisierungs-ESG 40 gesendetes Aktivierungssignal empfangen wird. Wenn durch die Verarbeitung in Schritt S1024 eine negative Entscheidung getroffen wird, kehrt die Motorsteuerung 115 zu der Verarbeitung in Schritt S1021 zurück. Das heißt, wenn das Aktivierungssignal unter einer Bedingung, unter der der Rotor 112r sich möglicherweise rückwärts drehen kann, nicht empfangen wird, kehrt die Steuerung 115 zu der Verarbeitung in Schritt S1021 zurück.
Wenn durch die Verarbeitung in Schritt S1023 eine positive Entscheidung getroffen wird, das heißt, wenn der Rotor 1123 keine Möglichkeit zur Rückwärtsdrehung hat, beendet die Motorsteuerung 115 eine Folge von Verarbeitungsschritten.
Wenn durch die Verarbeitung in Schritt S1024 eine positive Entscheidung getroffen wird, das heißt, wenn das Aktivierungssignal unter einer Bedingung empfangen wird, unter der der Rotor 112r sich möglicherweise rückwärts drehen kann, stoppt die Motorsteuerung 115 den Elektromotor 112, indem sie als Verarbeitung in Schritt S1025 das Kurzschlussbremsen für den Elektromotor auf die gleiche Weise wie in der Verarbeitung in Schritt S90 durchführt. Die Motorsteuerung 115 bestimmt als Verarbeitung in Schritt S1026 anschließend an den Schritt S1025 auf die gleiche Weise wie in der Verarbeitung in Schritt S93, ob der Rotor 112r gestoppt wurde. Wenn durch die Verarbeitung in Schritt S1026 eine positive Entscheidung getroffen wird, das heißt, wenn der Rotor 112r gestoppt wurde, wendet die Motorsteuerung 115 als Verarbeitung in Schritt S1027 auf die gleiche Weise wie in der Verarbeitung von Schritt S94 eine Gleichstromanregung auf den Elektromotor 112 an. Die Motorsteuerung 115 kehrt dann zu der Verarbeitung in Schritt S3 von 7 zurück und aktiviert den Elektromotor 112. In einem derartigen Fall aktiviert die Motorsteuerung 115 den Elektromotor 112, indem sie basierend auf der vorgegebenen Drehposition des Rotors 112r, die durch die Gleichstromanregung fixiert ist, mit den Spulen 112u bis 112w der jeweiligen Phasen ein sich drehendes Feld ausbildet.
Gemäß dem elektrischen Kompressor 11 der vorliegenden Ausführungsform, wie vorstehend beschrieben, können Funktionen und Ergebnisse, wie in den folgenden (1) bis (7) dargelegt, erhalten werden.

(1) In einem Fall, in dem der Elektromotor 112 in der zweistufigen Kompressionsbetriebsart gestoppt wird, stoppt die Motorsteuerung 115 zuerst den sich drehenden Rotor 112r durch Durchführen des Kurzschlussbremsens für den Elektromotor 112 und fixiert dann eine Drehposition des Rotors 112r auf eine vorgegebene Drehposition durch Durchführen der Gleichstromanregung für den Elektromotor 112. Wenn folglich der Druck Pmid des Zwischendruckkältemittels in einem gewissen Maß höher als der Druck Pin des Ansaugkältemittels ist, können Rückwärtsdrehungen des Rotors 112r beschränkt werden, was wiederum einen Ausstieg des Elektromotors 112 beschränken kann, wenn er wieder aktiviert wird.
(2) In einem Fall, in dem der Elektromotor 112 wieder aktiviert wird, nachdem die Gleichstromanregung auf den Elektromotor 112 angewendet wird, aktiviert die Motorsteuerung 115 den Elektromotor 112 basierend auf der vorgegebenen Drehposition des Rotors 112r, die durch Gleichstromanregung fixiert ist. Folglich kann der Elektromotor 112 ohne Weiteres wieder aktiviert werden, während ein Ausstieg beschränkt wird.
(3) Die Motorsteuerung 115 beendet die Gleichstromanregung, die auf den Elektromotor 112 angewendet wird, gemäß einer Bestimmung, dass der Druck Pmid des Zwischendruckkältemittels auf einen Druck, bei dem der Rotor 112r nicht rückwärts gedreht wird, oder darunter abgenommen hat, während die Gleichstromanregung auf den Elektromotor 112 angewendet wird. Folglich kann eine unerwünschte Bedingung, dass die Gleichstromanregung weiterhin auf den Elektromotor 112 angewendet wird, auch wenn der Rotor 112r sich nicht rückwärts dreht, vermieden werden, was wiederum verschwenderischen Leistungsverbrauch vermeiden kann.
(4) Die Motorsteuerung 115 beendet das auf den Elektromotor 112 angewendete Kurzschlussbremsen, wenn die Temperatur Tiv der Inverterschaltung 114 auf den Temperaturschwellwert Tth1 oder darüber steigt, während das Kurzschlussbremsen auf den Elektromotor 112 angewendet wird. Folglich wird das auf den Elektromotor 112 angewendete Kurzschlussbremsen beendet, wenn die Temperatur der Inverterschaltung 114 aufgrund des auf den Elektromotor 112 angewendeten Kurzschlussbremsens steigt, was wiederum eine wärmeinduzierte Beschädigung der Inverterschaltung 114 beschränken kann.
(5) Die Motorsteuerung 115 beendet die Gleichstromanregung, die auf den Elektromotor 112 angewendet wird, wenn die Temperatur Tiv der Inverterschaltung 114 auf den Temperaturschwellwert Tth2 oder darüber steigt, während die Gleichstromanregung auf den Elektromotor 112 angewendet wird. Folglich wird die auf den Elektromotor 112 angewendete Gleichstromanregung beendet, wenn eine Temperatur der Inverterschaltung 114 aufgrund der auf den Elektromotor 112 angewendeten Gleichstromanregung steigt, was wiederum eine wärmeinduzierte Beschädigung der Inverterschaltung 114 beschränken kann.
(6) In einem Fall, in dem der Elektromotor 112 wieder aktiviert wird, bevor eine Druckdifferenz (Pmid - Pin) auf den Druckschwellwert Pth oder darunter fällt, nachdem das Kurzschlussbremsen oder die Gleichstromanregung, die auf den Elektromotor 112 angewendet werden, beendet wird, wendet die Motorsteuerung 115 zuerst das Kurzschlussbremsen auf den Elektromotor 112 an und wendet dann die Gleichstromanregung auf den Elektromotor 112 an. Die Motorsteuerung 115 aktiviert anschließend basierend auf der vorgegebenen Drehposition des Rotors 112r, die durch Gleichstromanregung fixiert ist, wieder den Elektromotor 112. Folglich kann der Elektromotor 112 aktiviert werden, während ein Ausstieg auch dann beschränkt wird, wenn der Elektromotor 112 wieder aktiviert wird, bevor der Druck Pmid des Zwischendruckkältemittels auf einen Druck, bei dem der Rotor nicht rückwärts gedreht wird, oder darunter abnimmt.
(7) Die Motorsteuerung 115 bestimmt, dass der Druck Pmid des Zwischendruckkältemittels auf einen Druck, bei dem der Rotor 112r nicht rückwärts gedreht wird, oder darunter abgenommen hat, wenn eine Differenz (Pmid - Pin) zwischen dem Druck Pin des Ansaugkältemittels und dem Druck Pmid des Zwischendruckkältemittels auf den Druckschwellwert Pth oder darunter abnimmt. Folglich kann ohne Weiteres eine Entscheidung getroffen werden, ob der Druck Pmid des Zwischendruckkältemittels auf einen Druck, bei dem der Rotor 112r nicht rückwärts gedreht wird, oder darunter abgenommen hat.

Die vorstehend beschriebene Ausführungsform kann wie folgt als andere Ausführungsformen modifiziert und implementiert werden.
Die Motorsteuerung 115 kann bestimmen, dass der Druck Pmid des Zwischendruckkältemittels auf einen Druck, bei dem der Rotor 112r nicht rückwärts gedreht wird, oder darunter abgenommen hat, wenn eine vorgegebene Zeit vergangen ist, nachdem die Anwendung der Gleichstromanregung begonnen wurde. In einem derartigen Fall führt die Motorsteuerung 115, wie zum Beispiel in 10 abgebildet ist, als Verarbeitung in Schritt S103 anstelle der Verarbeitung in Schritt S99 von 8 die Verarbeitung durch, um zu bestimmen, ob eine vorgegebene Zeit vergangen ist, nachdem die Anwendung der Gleichstromanregung begonnen wurde. Ebenso führt die Motorsteuerung 115, wie in 11 abgebildet, anstelle der Verarbeitung in Schritt S1023 von 9 die Verarbeitung durch, um zu bestimmen, ob eine vorgegebene Zeit vergangen ist, nachdem die Anwendung der Gleichstromanregung begonnen wurde. Auch wenn der Aufbau wie vorstehend modifiziert wird, kann ohne Weiteres eine Entscheidung getroffen werden, ob der Druck Pmid des Zwischendruckkältemittels auf einen Druck, bei dem der Rotor 112r nicht rückwärts gedreht wird, oder darunter abgenommen hat.
Die Motorsteuerung 115 kann eine Kraft, die auf den Rotor 112r in einer Rückwärtsrichtung wirkt, gemäß Informationen über Stromwerte Iu bis Iw der jeweiligen Phasen und einer Drehzahl des Rotors 112r unmittelbar bevor der Elektromotor stoppt, und so weiter schätzen und eine vorgegebene Zeit, die in Schritt S103 von 10 und Schritt S1028 von 11 verwendet wird, gemäß der geschätzten Rückwärtsdrehkraft festlegen. Kurz gesagt kann die Motorsteuerung 115 eine Anwendungszeit der Gleichstromanregung gemäß der geschätzten Rückwärtsdrehkraft festlegen. Ebenso kann die Motorsteuerung 115 eine Anwendungszeit des Kurzschlussbremsens gemäß der geschätzten Rückwärtsdrehkraft festlegen.
Die Motorsteuerung 115 kann die Größe eines Anregungsstroms des Elektromotors 112 während der Gleichstromanregung gemäß der geschätzten Rückwärtsdrehkraft festlegen. Alternativ kann die Motorsteuerung 115 die Größe eines Anregungsstroms des Elektromotors 112 während der Gleichstromanregung mit der Zeit verringern.
Die Motorsteuerung 115 kann die Verarbeitung in Schritt S7 von 7 durchführen, indem sie zum Beispiel gemäß Informationen über die Stromwerte Iu bis Iw der jeweiligen Phasen und eine Drehzahl des Rotors 112r unmittelbar, bevor der Elektromotor 112 stoppt, und so weiter bestimmt, ob der Wärmepumpenkreislauf 10 in der zweistufigen Kompressionsbetriebsart angetrieben wird.
Einrichtungen oder Funktionen oder beides, die von der Motorsteuerung 115 bereitgestellt werden, können durch Software, die in einer konkreten Speichervorrichtung gespeichert ist, und einen Computer, der die Software laufen lässt, nur Software, nur Hardware oder eine Kombination der Vorstehenden bereitgestellt werden. Wenn die Motorsteuerung 115 zum Beispiel durch eine elektronische Schaltung, die Hardware ist, bereitgestellt wird, kann die Motorsteuerung 115 durch eine digitale Schaltung bereitgestellt werden, die eine große Anzahl von Logikschaltungen oder eine analoge Schaltung umfasst.

Claims

Elektrischer Kompressor, der umfasst: einen Kompressionsabschnitt (111), der aufgebaut ist, um ein angesaugtes Niederdruckkältemittel zu komprimieren und ein Hochdruckkältemittel abzugeben; einen Elektromotor (112), der aufgebaut ist, um den Kompressionsabschnitt gemäß der Drehung eines Rotors (112r) anzutreiben; eine Motorantriebsschaltung (114), die aufgebaut ist, um den Elektromotor anzutreiben; eine Zwischendrucköffnung (11d), durch die ein Zwischendruckkältemittel in den Kompressionsabschnitt eingeleitet wird; und eine Steuerung (115), die aufgebaut ist, um die Drehung des Rotors zu steuern, wobei wenn die Steuerung den Elektromotor während einer zweistufigen Kompressionsbetriebsart, in der das Zwischendruckkältemittel in den Kompressionsabschnitt eingeleitet wird, stoppt, die Steuerung die Drehung des Rotors stoppt, indem sie das Kurzschlussbremsen des Elektromotors durchführt, und dann eine Drehposition des Rotors an einer vorgegebenen Drehposition fixiert, indem sie eine Gleichstromanregung des Elektromotors durchführt.
Elektrischer Kompressor gemäß Anspruch 1, wobei, wenn die Steuerung den Elektromotor nach der Gleichstromanregung des Elektromotors wieder aktiviert, die Steuerung den Elektromotor basierend auf der vorgegebenen Drehposition des Rotors aktiviert.
Elektrischer Kompressor gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei, wenn die Steuerung während der Gleichstromanregung des Elektromotors bestimmt, dass ein Druck des Zwischendruckkältemittels auf einen Druckpegel abgenommen hat, der unfähig ist, eine Rückwärtsdrehung des Rotors zu bewirken, die Steuerung die Gleichstromanregung des Elektromotors beendet.
Elektrischer Kompressor gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei, wenn eine Temperatur der Motorantriebsschaltung während der Gleichstromanregung des Elektromotors auf einen Temperaturschwellwert der Gleichstromanregung oder darüber gestiegen ist, die Steuerung die Gleichstromanregung des Elektromotors beendet.
Elektrischer Kompressor gemäß Anspruch 4, wobei, wenn die Steuerung den Elektromotor nach der Beendigung der Gleichstromanregung des Elektromotors und vor der Abnahme eines Drucks des Zwischendruckkältemittels auf einen Druckpegel, der unfähig ist, eine Rückwärtsdrehung des Rotors zu bewirken, aktiviert, die Steuerung das Kurzschlussbremsen des Elektromotors durchführt, dann die Gleichstromanregung des Elektromotors durchführt und den Elektromotor dann basierend auf der vorgegebenen Drehposition des Rotors wieder aktiviert.
Elektrischer Kompressor gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei, wenn eine Temperatur der Motorantriebsschaltung während des Kurzschlussbremsens des Elektromotors auf einen Temperaturschwellwert des Kurzschlussbremsens des Elektromotors oder darüber steigt, die Steuerung das Kurzschlussbremsen des Elektromotors stoppt.
Elektrischer Kompressor gemäß Anspruch 6, wobei, wenn die Steuerung den Elektromotor nach der Beendigung des Kurzschlussbremsens des Elektromotors vor einer Verringerung eines Drucks des Zwischendruckkältemittels auf einen Druckpegel, der unfähig ist, eine Rückwärtsdrehung des Rotors zu bewirken, wieder aktiviert, die Steuerung das Kurzschlussbremsen des Elektromotors durchführt, dann die Gleichstromanregung des Elektromotors durchführt und den Elektromotor dann basierend auf der vorgegebenen Drehposition des Rotors wieder aktiviert.
Elektrischer Kompressor gemäß irgendeinem der Ansprüche 3, 5 und 7, wobei, wenn eine Differenz zwischen dem Druck des Zwischendruckkältemittels und einem Druck des Ansaugkältemittels auf einen vorgegebenen Druckschwellwert oder darunter sinkt, die Steuerung bestimmt, dass der Druck des Zwischendruckkältemittels auf einen Druckpegel gesunken ist, der unfähig ist, eine Rückwärtsdrehung des Rotors zu bewirken.
Elektrischer Kompressor gemäß irgendeinem der Ansprüche 3, 5 und 7, wobei die Steuerung, wenn eine vorgegebene Zeit seit einer Zeit des Startens der Gleichstromanregung vergangen ist, bestimmt, dass der Druck des Zwischendruckkältemittels auf den Druckpegel gesunken ist, der unfähig ist, eine Rückwärtsdrehung des Rotors zu bewirken.