DE112016005190B4

DE112016005190B4 - Elektrischer Kompressor

Info

Publication number: DE112016005190B4
Application number: DE112016005190.5T
Authority: DE
Inventors: Koji Sakai
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-11-12
Filing date: 2016-10-25
Publication date: 2022-01-13
Anticipated expiration: 2036-10-26
Also published as: JP2017089524A; WO2017082045A1; JP6836831B2; US10907628B2; CN108350872A; DE112016005190T5; US20200248681A1

Abstract

Elektrischer Kompressor (10), der ein Kältemittel, das an den elektrischen Kompressor zugeführt wird, komprimiert und herausleitet, wobei der elektrische Kompressor umfasst:einen Motor (140),einen Kompressionsmechanismus (150), der von dem Motor angetrieben wird, um das Kältemittel zu komprimieren;einen Inverter (130), der einen Antriebsstrom an den Motor zuführt; undeine Steuervorrichtung (180), die einen Betrieb des Inverters steuert, wobei:der Inverter an einer Position angeordnet ist, die strömungsaufwärtig von dem Kompressionsmechanismus entlang einer Strömung des Kältemittels ist und die durch das Kältemittel gekühlt wird,wobei der Motor an einer Position angeordnet ist, die von dem Kältemittel, das von dem Kompressionsmechanismus komprimiert wird, geheizt wird, unddie Steuervorrichtung einen oberen Grenzwert des Antriebsstroms, der an den Motor zugeführt wird, basierend auf ersten Informationen bezüglich einer Temperatur des Motors oder zweiter Informationen bezüglich einer Temperatur des Inverters ändert,wobei die Steuervorrichtung den oberen Grenzwert nur ändert, wenn die Temperatur des Inverters kleiner oder gleich einem vorgegebenen Temperaturschwellwert ist.

Description

Diese Anmeldung beansprucht die Prioritätsvorteile der japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-221763 , eingereicht am 12. November 2015, die hier in ihrer Gesamtheit per Referenz eingebunden ist.
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen elektrischen Kompressor, der ein Kältemittel, das an den elektrischen Kompressor zugeführt wird, komprimiert und herausleitet.
Ein elektrischer Kompressor betreibt einen Kompressionsmechanismus durch eine Antriebskraft eines Motors, um ein zugeführtes Kältemittel zu komprimieren und das komprimierte Kältemittel nach außen zu leiten. Der elektrische Kompressor mit einem derartigen Aufbau wird als eine Vorrichtung zum Zirkulieren eines Kältemittels in einem Kältekreislauf verwendet.
Ein in der Patentliteratur 1 beschriebener elektrischer Kompressor hat einen Aufbau, in dem ein Motor, ein Inverter zum Zuführen eines Antriebsstroms an den Motor und ein Kompressionsmechanismus, der ein Kältemittel komprimiert, im Inneren eines Gehäuses gelagert sind. Der Kompressionsmechanismus ist an einer Position auf der strömungsabwärtigsten Seite entlang der Strömung des Kältemittels angeordnet. Der Motor und der Inverter sind in Positionen auf der strömungsaufwärtigen Seite relativ zu dem Kompressionsmechanismus entlang der Strömung des Kältemittels angeordnet. Auf diese Weise sind der Motor und der Kompressionsmechanismus in der Strömungsrichtung des Kältemittels nebeneinander angeordnet. Somit ist die Gesamtgröße des elektrischen Kompressors relativ groß.
In einem in der Patentliteratur 2 beschriebenen Kompressor ist im Wesentlichen der gesamte Kompressionsmechanismus im Inneren eines Motors, insbesondere an einer Position im Inneren eines Stators und eines Rotors des Motors angeordnet. Das heißt, der Kompressionsmechanismus und der Motor sind im Wesentlichen an der gleichen Position angeordnet. Somit ist der elektrische Kompressor der Patentliteratur 2 im Vergleich zu dem in der Patentliteratur 1 beschriebenen elektrischen Kompressor kompakt.

Patentliteratur 1: JP 2003 - 222 078 A
Patentliteratur 2: JP 2014 - 005 795 A
Patentliteratur 3: JP 2006 - 029 342 A
Patentliteratur 4: DE 11 2013 003 587 T5
Patentliteratur 5: JP 2012 - 249 355 A
Patentliteratur 6: JP 2012 - 082 763 A
Patentliteratur 7: JP H08 - 48 140 A

JP 2006 - 029 342 A offenbart einen Antrieb für einen elektrischen Kompressor. Dieser Antrieb ist mit einer Einrichtung zum Erfassen des Differenzdrucks als Druckdifferenz zwischen der Saugseite und der Druckseite des elektrischen Kompressors, einem Zeitgeber zum Einstellen der Differenzdruckstartzeit als Zeit zum Ändern der Einstellung eines Stromgrenzwerts, und einem Grenzwertänderungsteil zum Einstellen eines Stromgrenzwerts in einer Überstromschutzschaltung und eine Starttastatur Verhältnissteuerteil 23 zum Steuern des Tastverhältnisses ausgestattet.
DE 11 2013 003 587 T5 offenbart eine Steuerung für einen elektrischen Kompressor. Die Steuerung stellt einen Temperaturanstiegsbereich A, einen Temperaturabfallbereich B und einen stetigen Bereich C aus einer Temperaturänderung von Schaltelementen ein und stellt eine Trägerfrequenz für jeden der eingestellten Bereiche ein. Im Bereich A wird die Trägerfrequenz entsprechend der Elementtemperatur geändert, so dass die Trägerfrequenz mit Zunahme der Elementtemperatur beim Anlaufen eines Motors abnimmt. Im Bereich B und im Bereich C wird die Trägerfrequenz entsprechend der Drehzahl eines Kompressionsmechanismus geändert, so dass die Trägerfrequenz mit zunehmender Drehzahl des Kompressionsmechanismus unabhängig von der Elementtemperatur abnimmt.
JP 2012 - 249 355 A offenbart ein Startverfahren in einer Motorsteuerung, die eine Vektorsteuerung verwendet, steuert eine Stromwandlerschaltung durch Ausgeben eines d-Achsen-Spannungsbefehlswerts und eines q-Achsen-Spannungsbefehlswerts basierend auf einem d-Achsen-Strombefehlswert, einem q-Achsen-Strombefehlswert und einem Frequenzbefehlswert. Ein axialer Fehler wird aus einem d-Achsen-Erfassungsstrom, einem q-Achsen-Erfassungsstrom, dem d-Achsen-Spannungsbefehlswert und dem q-Achsen-Spannungsbefehlswert erfasst. In einem Positionierbetriebsmodus werden der d-Achsen-Strombefehlswert und der q-Achsen-Strombefehlswert ausgegeben. In einem Synchronbetriebsmodus werden ein d-Achsen-Strombefehlswert und ein q-Achsen-Strombefehlswert entsprechend einer Lastdrehmomentschwankung basierend auf dem axialen Fehler ausgegeben, der durch die axiale Fehlererkennungseinrichtung erkannt wird. In einem Positionsrückkopplungsbetriebsmodus werden ein d-Achsen-Strombefehlswert und ein q-Achsen-Strombefehlswert ausgegeben.
JP 2012 - 082 763 A offenbart eine Kältekreislaufvorrichtung mit einem elektrischen Kompressor. Die Kältekreislaufvorrichtung umfasst ein Flüssigkühlmittelrohr, das mit dem Kompressor verbunden ist und direkt nach einem Kondensator abzweigt. Der Kompressor umfasst einen Flüssigkühlmitteldurchgang in Verbindung mit dem Flüssigkühlmittelrohr und ein Durchflussmengensteuerventil, das das Flüssigkühlmittelrohr öffnet und schließt. Eine Rückfläche einer Wechselrichterinstallationswand ist so aufgebaut, dass sie durch ein Einlasskühlmittel gekühlt wird, und eine Innenseite der Wechselrichterinstallationswand wird durch das flüssige Kühlmittel gekühlt, das durch den Flüssigkühlmitteldurchgang strömt. Dementsprechend kühlt die Vorrichtung den Wechselrichter effektiver unter Verwendung des Einlasskühlmittels und des flüssigen Kühlmittels, heizt das flüssige Kühlmittelrohr durch eine Heizeinrichtung bei einer niedrigen Temperatur und kann somit eine Ausstoßkapazität eines Kompressionsmechanismusteils erhöhen, ohne eine übermäßige Flüssigkeitskompression zu erzeugen.
JP H08 - 48 140 A offenbart eine Kompressorsteuerung. Wenn ein in einem IGBT-Modul fließender Stromwert, der von einem Stromdetektor in einer Kompressorsteuereinheit zu erfassen ist, größer als 18 A ist, wird er in einen Drehzahlabsenkmodus gesteuert, der einen Laststrom eines Kompressors reduziert. Wenn die erfasste Temperatur eines Thermistors, der eine Temperatur des IGBT-Moduls erfasst, höher als 95° Celsius und niedriger als 100° Celsius, wird er im Drehzahlabsenkungsmodus des Kompressors betrieben. Somit wird die Kapazität des Kompressors verringert, wobei das Maß an Komfort beibehalten wird.
In einem Kältekreislauf wird ein Niedertemperatur- und Niederdruckkältemittel, das durch einen Verdampfer verdampft wurde, an einen elektrischen Kompressor zugeführt. Das Kältemittel wird durch einen Kompressionsmechanismus im Inneren des elektrischen Kompressors auf eine hohe Temperatur und einen hohen Druck komprimiert.
Wenn der Kompressionsmechanismus somit, wie der in der Patentliteratur 2 beschriebene elektrische Kompressor in der Nähe des Motors angeordnet ist, wird der Motor durch ein Hochtemperaturkältemittel geheizt, und die Temperatur des Motors steigt. Als ein Ergebnis nimmt die magnetische Flussdichte des Motors ab, und der Motor kann unfähig werden, ein Drehmoment auszugeben, das für den Betrieb des Kompressionsmechanismus erforderlich ist.
Insbesondere ist ein Drehmoment, das für den Kompressionsmechanismus erforderlich ist, während eines Anlaufens des elektrischen Kompressors hoch. Wenn der elektrische Kompressor somit innerhalb einer relativ kurzen Zeit nach einem Stopp des elektrischen Kompressors neu gestartet wird, kann ein erforderliches Drehmoment aufgrund einer hohen Temperatur des Motors nicht ausgegeben werden, und das Starten des elektrischen Kompressors kann scheitern.
Die vorliegende Offenbarung wurde angesichts der vorstehenden Angelegenheit gemacht, und es ist ihre Aufgabe, einen elektrischen Kompressor bereitzustellen, der fähig ist, eine Verringerung des Drehmoments selbst dann zu verhindern, wenn ein Motor durch ein komprimiertes Hochtemperaturkältemittel geheizt wird und die Temperatur des Motors steigt.
Diese Aufgabe ist durch einen elektrischen Kompressor mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
In dem elektrischen Kompressor mit einem derartigen Aufbau wird der obere Grenzwert des Antriebsstroms basierend auf der ersten Information und/oder der zweiten Information geändert. Wenn die Temperatur des Motors zum Beispiel hoch ist, kann ein Drehmoment, das für den Betrieb des Kompressionsmechanismus erforderlich ist, sichergestellt werden, indem der obere Grenzwert auf einen höheren Wert als einen Wert unter Normalbedingungen geändert wird.
Wenn der obere Grenzwert des Antriebsstroms auf einen höheren Wert als den Normalwert geändert wird, nimmt die Wärmeerzeugung des Inverters zu. Somit wird überlegt, dass die Temperatur des Inverters zunimmt, was den Betrieb instabil macht. In dem elektrischen Kompressor mit dem vorstehenden Aufbau ist der Inverter jedoch an der Position auf der strömungsaufwärtigen Seite relativ zu dem Kompressionsmechanismus und der von dem Kältemittel gekühlten Position angeordnet. Selbst wenn die Wärmeerzeugungsmenge des Inverters somit aufgrund der Änderung des oberen Grenzwerts zunimmt, wird ein übermäßiger Temperaturanstieg in dem Inverter verhindert.
Die vorliegende Offenbarung stellt einen elektrischen Kompressor bereit, der fähig ist, eine Verringerung des Drehmoments auch dann zu verhindern, wenn ein Motor durch ein komprimiertes Hochtemperaturkältemittel geheizt wird und die Temperatur des Motors steigt.

1 ist ein Diagramm, das den Gesamtaufbau eines elektrischen Kompressors gemäß einer ersten Ausführungsform schematisch darstellt.
2 ist eine Schnittansicht des inneren Aufbaus des elektrischen Kompressors.
3 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einer Temperatur und einer magnetischen Flussdichte in einem Motor darstellt.
4 ist ein Diagramm, das eine Drehmomentänderung darstellt, wenn die Temperatur des Motors hoch ist.
5 ist ein Flussdiagramm, das einen Verfahrensfluss darstellt, der von einer Steuervorrichtung des elektrischen Kompressors ausgeführt wird.
6 ist ein Flussdiagramm, das einen Verfahrensfluss darstellt, der von einer Steuervorrichtung des elektrischen Kompressors ausgeführt wird.
7 ist ein Diagramm, das eine Änderung eines oberen Grenzwerts darstellt, der für einen Antriebsstrom festgelegt ist.
8 ist ein Diagramm, das eine Drehmomentänderung darstellt, wenn die Temperatur des Motors hoch ist.
9 ist ein Flussdiagramm, das einen Verfahrensfluss darstellt, der von einer Steuervorrichtung eines elektrischen Kompressors gemäß einer zweiten Ausführungsform ausgeführt wird.
10 ist ein Diagramm, das Änderungen der Temperatur eines Inverters und Änderungen der Temperatur eines Motors darstellt.
11 ist ein Flussdiagramm, das einen Verfahrensfluss darstellt, der von einer Steuervorrichtung eines elektrischen Kompressors gemäß einer dritten Ausführungsform ausgeführt wird.
12 ist ein Diagramm, das Änderungen des Drehmoments eines Kompressionsmechanismus darstellt.
13 ist ein Diagramm, das Änderungen des Drehmoments des Kompressionsmechanismus darstellt.
14 ist ein Diagramm, das Änderungen eines oberen Grenzwerts darstellt, der für einen Antriebsstrom festgelegt wird.

Hier nachstehend werden Ausführungsformen unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Identische Elemente werden über die Zeichnungen hinweg soweit wie möglich mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet, um das Verständnis der Beschreibung zu erleichtern, und eine redundante Beschreibung wird weggelassen.
Der Aufbau eines elektrischen Kompressors 10 gemäß einer ersten Ausführungsform wird unter Bezug auf 1 beschrieben. Der elektrische Kompressor 10 ist als eine Vorrichtung zum Zirkulieren eines Kältemittels in einem (nicht dargestellten) Kältekreislauf aufgebaut. Der elektrische Kompressor 10 komprimiert in seinem Inneren ein Niedertemperatur- und Niederdruckkältemittel, das von einem Verdampfer zugeführt wird, der auf der strömungsaufwärtigen Seite angeordnet ist, um das Kältemittel in einen Hochtemperatur- und Hochdruckzustand zu bringen, und leitet das komprimierte Kältemittel zu einem Kondensator, der auf der strömungsabwärtigen Seite angeordnet ist.
Wie in 1 schematisch dargestellt, umfasst der elektrische Kompressor 11 eine Hochspannungsbatterie 110, ein Relaissystem 120, einen Inverter 130, einen Motor 140, einen Kompressionsmechanismus 150 und eine Steuervorrichtung 180 . Eine Antriebsschaltung 160 und eine Erfassungsschaltung 170 sind zwischen dem Inverter 130 und der Steuervorrichtung 180 angeordnet.
Die Hochspannungsbatterie 110 ist eine Leistungsspeichervorrichtung, die einen Gleichstrom ausgibt. Der von der Hochspannungsbatterie 110 ausgegebene Gleichstrom wird von dem (nachstehend beschriebenen) Inverter 130 in einen Wechselstrom umgewandelt und als ein Antriebsstrom an den Motor 140 zugeführt. Die Hochspannungsbatterie 110 kann als eine dedizierte Leistungsspeichervorrichtung zum Zuführen von Strom an den elektrischen Kompressor 11 bereitgestellt sein oder kann als eine Leistungsspeichervorrichtung, die nicht nur einen Gleichstrom an den elektrischen Kompressor 10, sondern auch an eine andere Leistungsverbrauchervorrichtung zuführt, bereitgestellt sein.
Das Relaissystem 120 ist an einer Position zwischen der Hochspannungsbatterie 110 und dem Inverter 130 angeordnet. Das Relaissystem 120 umfasst drei Relais 121, 122, 123 und einen Schutzwiderstand 124. Die Zuführung und Unterbrechung von Strom zwischen der Hochspannungsbatterie 110 und dem Inverter 130 werden durch Öffnungs- und Schließbetriebe der Relais 121, 122, 123 umgeschaltet.
Wenn die Zuführung von Strom von der Hochspannungsbatterie 110 gestartet wird, bleibt das Relais 121 zuerst in einem offenen Zustand, und das Relais 122 und das Relais 123 werden in einen geschlossen Zustand gebracht. Zu dieser Zeit durchfließt der Strom von der Hochspannungsbatterie 110 den Schutzwiderstand 124. Somit wird das Auftreten eines übermäßigen Einschaltstroms mit dem Anlegen der hohen Spannung unterdrückt. Dann wird das Relais 121 in einen geschlossenen Zustand gebracht und das Relais 122 wird in einen offenen Zustand gebracht. Die Öffnungs- und Schließbetriebe der Relais 121, 122, 123 werden von der Steuervorrichtung 180 gesteuert. Wenn in dem elektrischen Kompressor 10 eine Unregelmäßigkeit auftritt, werden die Relais in einen offenen Zustand gebracht, um die Zuführung des Stroms von der Hochspannungsbatterie 110 zu unterbrechen.
Der Inverter 130 ist eine Schaltung zum Umwandeln eines Gleichstroms, der von der Hochspannungsbatterie 110 zugeführt wird, in einen Dreiphasen-Wechselstrom und führt den Dreiphasen-Wechselstrom als einen Antriebsstrom an den Motor 140 zu. Wie in 1 dargestellt, ist der Inverter 130 als eine Dreiphasen-Vollbrücken-Inverterschaltung aufgebaut.
Der Inverter 130 umfasst sechs Schaltelemente 131, von denen jedes einen IGBT und eine Freilaufdiode umfasst. Die sechs Schaltelemente 131 bilden drei obere Arme und drei untere Arme. Die Größe eines Antriebsstroms, der an den Motor 140 zugeführt wird, wird durch die Einschaltdauer von Schaltbetrieben, die von den Schaltelementen 131 durchgeführt werden, reguliert.
Eine Glättungsschaltung, die Kondensatoren 101, 103 und eine Spule 102 umfasst, ist zwischen dem Relaissystem 120 und dem Inverter 130 angeordnet. Die Glättungsschaltung glättet einen Gleichstrom, der in den Inverter 130 eingespeist wird.
Ein Spannungsmesser 104 ist in der Nähe des Kondensators 103 angeordnet. Der Spannungsmesser 104 wird verwendet, um eine Spannung, die zwischen den entgegengesetzten Enden des Kondensators103 angelegt wird, das heißt, eine Spannung einer Gleichstromleitung, die in den Inverter 130 eingespeist wird, zu messen. Ein von dem Spannungsmesser 104 gemessener Spannungswert wird in die Erfassungsschaltung 170 eingespeist.
Ein Strommesser 105 ist auf einem Ausgangsteil des Inverters 130, das heißt, zwischen dem Inverter 130 und dem Motor 140, angeordnet. Der Strommesser 105 wird zum Messen der Größe eines Antriebsstroms verwendet, der von dem Inverter 130 an den Motor 140 zugeführt wird. Ein von dem Strommesser 105 gemessener Stromwert wird in die Erfassungsschaltung 170 eingespeist.
Der Motor 140 ist eine elektrische Rotationsmaschine, die betrieben wird, indem die Zuführung des Dreiphasen-Wechselstroms mit der U-Phase, V-Phase und W-Phase empfangen wird. Wenn ein Antriebsstrom an den Motor 140 zugeführt wird, wird eine Antriebskraft des Motors 140 auf den Kompressionsmechanismus 150 übertragen, und der Kompressionsmechanismus 150 komprimiert ein Kältemittel. Wenngleich 1 den Motor 140 und den Kompressionsmechanismus 150, die voneinander getrennt sind, schematisch darstellt, sind der Motor 140 und der Kompressionsmechanismus 150 in der Praxis im Wesentlichen an der gleichen Position angeordnet. Eine spezifische Anordnung des Motors 140 und des Kompressionsmechanismus 150 wird später unter Bezug auf 2 beschrieben.
Die Antriebsschaltung 160 ist eine Schaltung zum Erzeugen eines Antriebssignals, um zu bewirken, dass der Inverter 130 einen Schaltbetrieb durchführt, und Übertragen des Antriebssignals an den Inverter 130 . Das Antriebssignal wird auf der Basis eines Modulationssignals erzeugt, das von der Steuervorrichtung 180 an die Antriebsschaltung 160 übertragen wird. Das heißt, die Steuervorrichtung 180 überträgt das Antriebssignal durch die Antriebsschaltung 160 an den Inverter 130, um den Schaltbetrieb des Inverters 130 zu steuern. Die Antriebsschaltung 160 kann als eine Vorrichtung bereitgestellt werden, die von der Steuervorrichtung 180 getrennt ist, oder kann im Inneren der Steuervorrichtung 180 angeordnet sein.
Die Erfassungsschaltung 170 ist eine Schaltung zum Empfangen von Signalen von Sensoren, die in jeweiligen Teilen des elektrischen Kompressors 10 angeordnet sind, und zum geeigneten Umwandeln jedes der Signale und Übertragen des umgewandelten Signals an die Steuervorrichtung 180 . Die Steuervorrichtung 180 ist fähig, basierend auf dem Signal, das von der Erfassungsschaltung 170 erfasst wird, auf eine Zustandsgröße, die von jedem der Sensoren erfasst wird, zu zuzugreifen. Die Erfassungsschaltung 170 kann als eine von der Steuervorrichtung 180 getrennte Vorrichtung bereitgestellt werden oder kann im Inneren der Steuervorrichtung 180 angeordnet sein. In 1 sind von den Sensoren, die in den jeweiligen Teilen des elektrischen Kompressors 10 angeordnet sind, nur der Spannungsmesser 104 und der Strommesser 150, die vorstehend beschrieben sind, dargestellt.
Der Inverter 130 ist mit einem (nicht dargestellten) Temperatursensor zum Messen der Temperatur des Inverters 130 versehen. Die Temperatur des Inverters 130, die von dem Temperatursensor gemessen wird, wird durch die Erfassungsschaltung 170 auf die Steuervorrichtung 180 übertragen. Die „Temperatur des Inverters 130“ gibt zum Beispiel eine Temperatur in einem Teil in der Nähe der Schaltelemente 131 auf einer Leiterplatte des Inverters 130 an.
Der Motor 140 ist mit einem (nicht dargestellten) Temperatursensor zum Messen der Temperatur des Motors 140 versehen. Die von dem Temperatursensor gemessene Temperatur des Motors 140 wird durch die Erfassungsschaltung 170 an die Steuervorrichtung 180 übertragen. Die „Temperatur des Motors 140“ gibt zum Beispiel eine Temperatur in einem Stator des Motors 140 oder einem Teil in der Nähe des Stators an.
Die Steuervorrichtung 180 steuert den Gesamtbetrieb des elektrischen Kompressors 10 . Die Steuervorrichtung 180 ist als ein Computersystem konfiguriert, das eine CPU, einen ROM, einen RAM und eine Kommunikationsschnittstelle umfasst. Die Steuervorrichtung 180 überträgt ein Modulationssignal an die Antriebsschaltung 160, um den Schaltbetrieb des Inverters 130 zu steuern, so dass ein geeigneter Antriebsstrom an den Motor 140 zugeführt wird. Die Steuervorrichtung 180 steuert einen Öffnungs- und Schließbetrieb des Relaissystems 120, um das Schalten zwischen der Zuführung und der Unterbrechung von Strom zwischen der Hochspannungsbatterie 110 und dem Inverter 130 durchzuführen.
Die Steuervorrichtung 180 umfasst einen Berechnungsabschnitt 181 für einen oberen Grenzwert und einen Stromsteuerabschnitt 182 als Funktionssteuerblöcke. Der Berechnungsabschnitt 181 für einen oberen Grenzwert ist ein Teil, der einen oberen Grenzwert eines Antriebsstroms, der von dem Inverter 130 an den Motor 140 zugeführt wird, berechnet und festlegt. Der Stromsteuerabschnitt 182 ist ein Teil, der ein Modulationssignal an die Antriebsschaltung 160 überträgt, um einen von dem Inverter 130 ausgegebenen Antriebsstrom zu steuern. Der Stromsteuerabschnitt 182 stellt ein Modulationssignal ein, das an die Antriebsschaltung 160 übertragen wird, so dass der Antriebsstrom der obere Grenzwert oder weniger wird.
Die Steuervorrichtung 180 steuert den Inverter 130, während sie mit einer HostSteuervorrichtung 20 kommuniziert. Wenn der elektrische Kompressor 10 als ein Teil eines auf einem Fahrzeug montierten Kältesystems verwendet wird, entspricht ein ESG für die Fahrzeugsteuerung oder ein ESG für die Klimatisierungssteuerung der Hoststeuervorrichtung 20. Die Steuervorrichtung 180 steuert den Gesamtbetrieb des elektrischen Kompressors 10 gemäß einer Betriebsanforderung, die von der Hoststeuervorrichtung 20 übertragen wird.
Der spezifische Aufbau des elektrischen Kompressors 10 wird unter Bezug auf 2 beschrieben. 2 stellt den Aufbau des Inneren eines Gehäuses 190 in dem elektrischen Kompressor 10 dar. In dem in 1 dargestellten Aufbau sind die Hochspannungsbatterie 110, das Relaissystem 120, die Antriebsschaltung 160, die Erfassungsschaltung 170 und die Steuervorrichtung 180 außerhalb des Gehäuses 190 angeordnet. Somit sind diese Elemente in 2 nicht dargestellt.
Das Gehäuse 190 ist ein Behälter, der als Ganzes in einer im Wesentlichen säulenförmigen Form ausgebildet ist. Durchgänge (192, 193, 194, 195, 196), die ein Kältemittel durchläuft, sind im Inneren des Gehäuses 190 ausgebildet. Das strömungsaufwärtigste Ende der Durchgänge ist auf der Seitenfläche des Gehäuses 190 offen. Die Öffnung dient als eine Einlassöffnung 191 des Kältemittels. Das strömungsabwärtigste Ende der Durchgänge ist auch auf einer Seitenfläche des Gehäuses 190 offen. Die Öffnung dient als eine Auslassöffnung 197 des Kältemittels.
Eine Welle 151, die ein Teil des Kompressionsmechanismus 150 ist, ist im Inneren des Gehäuses 190 befestigt. Die Welle 151 hat eine längliche Säulenform. Die Mittelachse der Welle 151 ist parallel zu der Mittelachse des Gehäuses 190. Der Durchgang 193 ist im Inneren der Welle 151 entlang der Mittelachse ausgebildet.
Ein Rotor 152, der ein Teil des Kompressionsmechanismus 150 ist, ist außerhalb der Welle 151 angeordnet. Der Rotor 152 umfasst zwei rohrförmige Körper. Die rohrförmigen Körper sind zueinander exzentrisch und drehbar um die Welle 151 angeordnet. Wenn ein Antriebsstrom an den Motor 140 zugeführt wird und ein Rotor 143 des Motors 140 sich dreht, dreht sich der Rotor 152 ebenfalls mit der Drehung des Rotors 143. Zu dieser Zeit ändert sich die Form einer Lücke im Inneren des Rotors 152 (eine Lücke, die zwischen den zwei rohrförmigen Körpern ausgebildet ist). Folglich wird das Kältemittel in der Lücke komprimiert. Das komprimierte Kältemittel durchläuft den Durchgang 195 und den Durchgang 196 in dieser Reihenfolge. Dann wird das komprimierte Kältemittel durch die Auslassöffnung 197 nach außen geleitet.
Der Durchgang 194 ist auf einem der zwei rohrförmigen Körper, die den Rotor 152 bilden, ausgebildet und auf der Innenseite angeordnet. Der Durchgang 194 lässt zu, dass der im Inneren der Welle 151 ausgebildete Durchgang 193 und die Lücke im Inneren des Rotors 152 miteinander in Verbindung stehen. Wenn der Rotor 152 sich dreht, durchläuft das Kältemittel den Durchgang 193 und den Durchgang 194 in dieser Reihenfolge und kommt an der Lücke in dem Rotor 152 an. Folglich wird das Kältemittel, wie vorstehend beschrieben, in der Lücke komprimiert.
Der Motor 140 ist außerhalb des Rotors 152 angeordnet. Der Motor 140 umfasst einen Stator 141 und den Rotor 143 .
Der Rotor 143 ist in einer zylindrischen Form ausgebildet und lagert den Rotor 152 in seinem Inneren. Die Innenumfangsfläche des Rotors 143 ist an dem Rotor 152 befestigt. Wenn sich der Rotor 143 dreht, dreht sich somit der Rotor 152 ebenfalls mit dem Rotor 143. Der Rotor 143 ist mit mehreren Permanentmagneten versehen.
Der Stator 141 ist in einer zylindrischen Form ausgebildet und lagert den Rotor 143 in seinem Inneren. Der Stator 141 ist an der Innenumfangsfläche des Gehäuses 190 befestigt. Eine Spule 142 wird von dem Stator 141 gehalten. Die Spule 142 ist ein Teil, in dem der von dem Inverter 130 zugeführte Strom strömt. Der Antriebsstrom wird von dem Inverter 130 durch einen Leitungsdraht 132 an die Spule 142 zugeführt.
Wenn der Antriebsstrom durch die Spule 142 fließt, drehen sich der Rotor 143 und der Rotor 152 gemeinsam durch eine elektromagnetische Kraft. Folglich wird der Kompressionsmechanismus 150 angetrieben und die Kompression und die Zuführung des Kältemittels werden durchgeführt.
In dem Aufbau des elektrischen Kompressors 10 sind die Aufbauten des Motors 140 und des vorstehend beschriebenen Kompressionsmechanismus 150 ähnlich den in JP-2014-5795-A beschriebenen Aufbauten. Somit wird die Beschreibung eines detaillierteren Aufbaus und eines spezifischen Betriebs des Kompressionsmechanismus 150 weggelassen.
Der Durchgang 192 lässt zu, dass der im Inneren der Welle 151 ausgebildete Strömungsdurchgang 193 und die Einlassöffnung 191 miteinander in Verbindung stehen. Das Kältemittel durchläuft den Durchgang 192, bevor es von dem Kompressionsmechanismus 150 komprimiert wird. Somit hat das Kältemittel, das den Durchgang 192 durchläuft, eine niedrige Temperatur und einen niedrigen Druck.
Der Inverter 130 ist an einer Position entgegengesetzt zu dem Motor 140 im Inneren des Gehäuses 190 quer über den Durchgang 192 angeordnet. Das heißt, der Inverter 130 ist an der Position auf der strömungsaufwärtigen Seite relativ zu dem Kompressionsmechanismus 150 entlang der Strömung des Kältemittels angeordnet.
Wie in 2 dargestellt, ist der Durchgang 192 in der Nähe des Inverter 130 entlang des Inverters 130 ausgebildet. Wenn somit ein Kältemittel mit einer niedrigen Temperatur durch den Durchgang 192 strömt, wird der Inverter 130 durch das Kältemittel gekühlt.
Der Motor 140 umgibt den Umfang des Kompressionsmechanismus 150. Der Abstand zwischen dem Motor 140 und dem Kompressionsmechanismus 150 ist relativ klein. Wenn somit der elektrische Kompressor 10 arbeitet und das Kältemittel durch den Kompressionsmechanismus 150 komprimiert wird, wird der Motor 140 durch das komprimierte Kältemittel mit einer hohen Temperatur komprimiert.
Eine Erscheinung, die auftritt, wenn der Motor 140 geheizt wird und eine hohe Temperatur hat, wird beschrieben. Es ist bekannt, dass in einem Motor, der wie der Motor 140 der vorliegenden Ausführungsform durch eine elektromagnetische Kraft angetrieben wird, wie in 3 dargestellt, eine magnetische Flussdichte abnimmt, wenn die Temperatur zunimmt. Wenn der Motor 140, wie vorstehend beschrieben, geheizt wird, nimmt somit das Drehmoment des Motors 140 und des Kompressionsmechanismus 150 ebenfalls nachteiligerweise mit der Abnahme der magnetischen Flussdichte ab.
Als ein Ergebnis kann ein Drehmoment N10 des Kompressionsmechanismus 150, wie in 4 dargestellt, unter ein erforderliches Drehmoment NR fallen, das erforderlich ist, damit der elektrische Kompressor 10 die Leistung zeigt. Insbesondere wird während eines Anlaufens des elektrischen Kompressors 10 ein Drehwinkel, das heißt, die Phase des Rotors 143 in dem Motor 140 instabil. Somit ist das erforderliche Drehmoment NR während des Anlaufens des elektrischen Kompressors 10 höher als das während eines gleichmäßigen Betriebs. Wenn der elektrische Kompressor 10 vorübergehend gestoppt und dann innerhalb einer relativ kurzen Zeit wieder gestartet wird, kann somit aufgrund einer hohen Temperatur des Motors 140 kein Drehmoment ausgegeben werden, das größer oder gleich dem erforderlichen Drehmoment NR ist. Daher kann der Neustart des elektrischen Kompressors 10 unmöglich sein.
Wenn in der Steuervorrichtung 180 des elektrischen Kompressors 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Drehmoment mit einem Temperaturanstieg in dem Motor 140 abnehmen kann, wird somit ein oberer Grenzwert, der von der Berechnungsabschnitt 181 für einen oberen Grenzwert berechnet wird höher als ein oberer Grenzwert unter Normalbedingungen gemacht. Folglich ist es möglich, den an den Motor 140 zugeführten Antriebsstrom vorübergehend zu erhöhen, um das Drehmoment des Kompressionsmechanismus 150 größer oder gleich dem erforderlichen Drehmoment NR zu machen.
Die Details eines von der Steuervorrichtung 180 durchgeführten Verfahrens werden unter Bezug auf 5 beschrieben. Hier nachstehend wird ein Beispiel beschrieben, in dem das Verfahren von 5 in einem Zustand gestartet wird, in dem der elektrische Kompressor 10 eine lange Zeit lang gestoppt wird und der Motor 140 und der Kompressionsmechanismus 150 eine normale Temperatur haben.
In dem ersten Schritt S01 wird ein Betriebsmarker erlangt. Der Betriebsmarker ist ein Signal, das regelmäßig von der Hoststeuervorrichtung 20 an die Steuervorrichtung 180 übertragen wird und anzeigt, ob der elektrische Kompressor 10 betätigt (um EIN-geschaltet zu werden) oder gestoppt (um AUSgeschaltet zu werden) werden soll. Der Betriebsmarker kann kein Signal sein, das, wie vorstehend beschrieben, EIN oder AUS anzeigt, sondern kann ein Signal sein, das eine spezifische physikalische Größe angibt, wie etwa eine Drehzahlanzeige, sein.
In dem Schritt S02 anschließend an den Schritt S01 wird bestimmt, ob der erlangte Betriebsmarker EIN ist, das heißt, ob die Hoststeuervorrichtung 20 eine Anweisung bereitstellt, um den elektrischen Kompressor 10 zu betreiben. Wenn der Betriebsmarker AUS ist, werden die Verfahren von Schritt S01 und der anschließende Schritt wiederholt ausgeführt. Wenn der Betriebsmarker EIN ist, verlagert sich das Verfahren zu Schritt S03.
In dem Schritt S03 wird die Anlaufsteuerung durchgeführt. In der Anlaufsteuerung wird ein Antriebsstrom von dem Inverter 130 an den Motor 140 zugeführt. Folglich beginnt der Rotor 152 des Kompressionsmechanismus 150 sich zu drehen.
Zu dieser Zeit ist die Temperatur des Motors 140 ausreichend niedrig, und die in 3 dargestellte magnetische Flussdichte ist relativ hoch. Somit übersteigt das Drehmoment des Kompressionsmechanismus 150 das erforderliche Drehmoment N_R, und die Kompression und die Zuführung des Kältemittels durch den elektrischen Kompressor 10 werden stabil durchgeführt.
Wenn die Drehzahl des Rotors 152 zunimmt und nach der Anlaufsteuerung von Schritt S03 stabil wird, verlagert sich das Verfahren zu dem Schritt S04, und es wird ein gleichmäßiger Betrieb durchgeführt. In dem Schritt S05 anschließend an den Schritt S04 wird erneut ein Betriebsmarker erlangt. Zu dieser Zeit wird der gleichmäßige Betrieb des elektrischen Kompressors 10 kontinuierlich durchgeführt.
In dem Schritt S06 anschließend an den Schritt S05 wird ähnlich dem Schritt S02 bestimmt, ob der erlangte Betriebsmarker EIN ist. Wenn der Betriebsmarker EIN ist, werden die Verfahren von Schritt S04 und der nachfolgenden Schritte wiederholt ausgeführt, und der gleichmäßige Betrieb des elektrischen Kompressors 10 wird fortgesetzt. Wenn der Betriebsmarker AUS ist, verlagert sich das Verfahren zu Schritt S07.
In Schritt S07 wird das Stoppsteuerverfahren durchgeführt. Das Stoppsteuerverfahren wird zum Stoppen des Betriebs des elektrischen Kompressors 10 durchgeführt. Wenn der Betrieb des elektrischen Kompressors 10 durch den Abschluss der Stoppsteuerung zu einem Stopp kommt, verlagert sich das Verfahren zu dem Schritt S08.
In dem Schritt S08 wird eine vergangene Zeit seit dem Abschluss der Stoppsteuerung gemessen. In dem Schritt S09 anschließend an den Schritt S08 wird bestimmt, ob die gemessene vergangene Zeit eine vorgegebene Zeit überschreitet. Die vorgegebene Zeit wird vorher als eine Zeit festgelegt, die erforderlich ist, damit die Temperatur des Motors 140 nach dem Stopp des elektrischen Kompressors 10 auf eine Temperatur in der Nähe der Normaltemperatur fällt. Mit anderen Worten wird die vorgegebene Zeit vorher als eine Zeit festgelegt, die erforderlich ist, damit die Temperatur 140 auf einen Grad fällt, bei dem eine Verringerung der magnetischen Flussdichte in dem Motor 140 vernachlässigbar ist.
Wenn die vergangene Zeit die vorgegebene Zeit überschreitet, wird eine Reihe von in 5 dargestellten Verfahren beendet. Wenn dann der Betriebsmarker von der Hoststeuervorrichtung 20 wieder EIN-geschaltet wird, werden die Verfahren von Schritt S03 und die nachfolgenden Schritte erneut ausgeführt.
Wenn die vergangene Zeit in Schritt S09 kleiner als die vorgegebene Zeit ist, verlagert sich das Verfahren zu dem Schritt S10. In dem Schritt S10 wird erneut ein Betriebsmarker erlangt.
In Schritt S11 anschließend an den Schritt S10 wird ähnlich dem Schritt S02 und dem Schritt S06 bestimmt, ob der erlangte Betriebsmarker EIN ist. Wenn der Betriebsmarker AUS ist, werden die Verfahren von Schritt S08 und der nachfolgenden Schritte wiederholt ausgeführt. Wenn der Betriebsmarker EIN ist, verlagert sich das Verfahren zu dem Schritt S12. In dem Schritt S12 wird ein Verfahren zum Neustarten des gestoppten elektrischen Kompressors 10 durchgeführt. Nach dem Abschluss des Neustarts werden die Verfahren von Schritt S04 und der nachfolgenden Schritte erneut ausgeführt.
Ein in Schritt S12 durchgeführtes Verfahren ist ein Verfahren zum Neustarten des elektrischen Kompressors 10 innerhalb einer relativ kurzen Zeit nach dem Stopp des elektrischen Kompressors 10 (das heißt, vor dem Ablauf der vorgegebenen Zeit). Hier nachstehend bezieht sich dieses Verfahren auch auf ein „Neustartverfahren zur Hochtemperaturzeit“. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von einem herkömmlichen Verfahren in einer Betriebsart des Neustartverfahrens zur Hochtemperaturzeit.
Die Details des Verfahrens während eines Neustarts (das heißt, das Neustartverfahren zur Hochtemperaturzeit), das in Schritt S12 durchgeführt wird, werden unter Bezug auf 6 beschrieben. In dem ersten Schritt S121 wird die Temperatur des Motors 140 durch die Erfassungsschaltung 170 erlangt. In dem Schritt S122 anschließend an den Schritt S121 wird die Temperatur des Inverters 130 durch die Erfassungsschaltung 170 erlangt.
In dem Schritt S123 anschließend an den Schritt S122 wird ein oberer Grenzwert des Antriebsstroms berechnet und von dem Berechnungsabschnitt 181 für einen oberen Grenzwert auf der Basis der Temperatur des Motors 14 und der Temperatur des Inverters 130 festgelegt. In dem Schritt S124 anschließend an den Schritt S123 wird die Anlaufsteuerung ähnlich dem Schritt S03 von 5 durchgeführt. Während der Anlaufsteuerung wird der Antriebsstrom derart reguliert, dass er innerhalb eines Bereichs des festgelegten oberen Grenzwerts oder weniger ist.
7 stellt ein Beispiel einer Änderung des oberen Grenzwerts dar. In dem Beispiel von 7 wird der Neustart des elektrischen Kompressors 10 zur Zeit t100 abgeschlossen und danach wird der gleichmäßige Betrieb durchgeführt. In einer Zeitspanne vor der Zeit t100, das heißt, einer Zeitspanne, während welcher der Neustart durchgeführt wird, wird der obere Grenzwert des Antriebsstroms in einer Zeitspanne, während welcher der gleichmäßige Betrieb durchgeführt wird, auf einen Wert 130 festgelegt, der höher als ein oberer Grenzwert (Wert I₁₀) ist.
In 7 stellt ein Bezugszeichen „1,5“ einen oberen Grenzwert dar, der festgelegt wird, wenn ein Anlaufen des elektrischen Kompressors 10, das heißt, die Anlaufsteuerung in Schritt S03 von 5 durchgeführt wird, wobei der Motor 140 eine normale Temperatur hat. Hier nachstehend wird auf eine Zeit, zu der das normale Anlaufen, wie vorstehend beschrieben, durchgeführt wird, auch als eine „normale Anlaufzeit“ Bezug genommen.
Die normale Anlaufzeit kann auch als eine Zeit definiert werden, wenn der Betrieb des Motors 140 in einem Zustand gestartet wird, in dem der Druck des Kältemittels im Inneren des Gehäuses 190 zwischen der strömungsaufwärtigen Seite und der strömungsabwärtigen Seite des Kompressionsmechanismus 150 einheitlich ist und die Temperatur des Motors 140 gleich der Temperatur des Inverters 130 ist. Der Wert I₁₅, der der obere Grenzwert ist, der in der normalen Anlaufzeit festgelegt wird, wird in einer Zeitspanne während, welcher der gleichmäßige Betrieb durchgeführt wird, auf einen Wert festgelegt, der ein wenig höher als der obere Grenzwert (Wert I₁₀) ist.
Wie in 7 dargestellt, ist der in Schritt S123 festgelegte obere Grenzwert (Wert 130) höher als der in der normalen Anlaufzeit festgelegte obere Grenzwert (Wert I₁₅). Auf diese Weise wird in der vorliegenden Ausführungsform der obere Grenzwert des Antriebsstroms, der an den Motor 140 zugeführt wird, auf der Basis der Temperatur des Motors 140 und der Temperatur des Inverters 130 von dem Wert I₁₅ auf den Wert I30 geändert. Folglich wird ein Wert des Antriebsmotors während des Neustarts erhöht.
Als ein Ergebnis wird, wie in 8 dargestellt, ein Drehmoment N20 des Kompressionsmechanismus 150 höher als das Drehmoment N10, das in 4 dargestellt ist und höher als das erforderliche Drehmoment NR. Obwohl die magnetische Flussdichte sich in dem Motor 140 aufgrund eines Temperaturanstiegs verringert, werden somit die Kompression und das Zuführen des Kältemittels durch den elektrischen Kompressor 10 stabil durchgeführt.
Wenn der obere Grenzwert des Antriebsstroms, wie vorstehend beschrieben, zunimmt, nimmt eine Wärmeerzeugungsmenge des Inverters 130 ebenfalls mit der Zunahme des oberen Grenzwerts zu. Somit nimmt die Temperatur des Inverters 130 zu, was den Betrieb instabil machen kann. In dem elektrischen Kompressor 10 mit dem in 2 dargestellten Aufbau ist der Inverter 130 jedoch in einer Position auf der strömungsaufwärtigen Seite relativ zu dem Kompressionsmechanismus 150 und der von dem Kältemittel gekühlten Position angeordnet. Selbst wenn die Wärmeerzeugungsmenge des Inverters 130 aufgrund der Änderung des oberen Grenzwerts zunimmt, wird somit ein übermäßiger Temperaturanstieg in dem Inverter 130 verhindert.
Der festzulegende obere Grenzwert kann erhöht werden, wenn die Temperatur des Motors 140 zunimmt. Ferner kann der festzulegende obere Grenzwert erhöht werden, wenn die Temperatur des Inverters 130 abnimmt. Die Beziehung zwischen der Temperatur des Motors 140 und der Temperatur des Inverters 130 und der obere Grenzwert, der auf der Basis dieser Temperaturen festgelegt wird, wird wünschenswerterweise auf der Basis eines Experiments im Voraus als ein Kennfeld erzeugt und in dem ROM gespeichert, der in der Steuervorrichtung 180 enthalten ist.
In der vorliegenden Ausführungsform wird der obere Grenzwert des Antriebsstroms auf der Basis sowohl der Temperatur des Motors 140 als auch der Temperatur des Inverters 130 festgelegt. Der obere Grenzwert kann jedoch entweder nur auf der Basis der Temperatur des Motors 140 oder der Temperatur des Inverters 130 festgelegt werden.
Der obere Grenzwert kann nicht auf der Basis eines gemessenen Werts der Temperatur des Motors 140, sondern auf Informationen, die indirekt die Temperatur des Motors 140 angeben, festgelegt werden. Die „Informationen, die die Temperatur des Motors 140 indirekt angeben“ sind zum Beispiel eine vergangene Zeit seit dem Stopp des Motors 140. Auf diese Weise kann der obere Grenzwert auf der Basis der Temperatur des Motors 140 oder der Informationen, die die Temperatur indirekt angeben (die Temperatur und die Informationen entsprechen „temperaturbezogenen Informationen“ des Motors 140), festgelegt werden.
Ebenso kann der obere Grenzwert nicht auf der Basis eines gemessenen Werts der Temperatur des Inverters 130, sondern auf Informationen, die indirekt die Temperatur des Inverters 130 angeben, festgelegt werden. Die „Informationen, die die Temperatur des Inverters 130 indirekt angeben“ sind zum Beispiel eine Schaltzeitspanne der Schaltelemente 131. Auf diese Weise kann der obere Grenzwert auf der Basis der Temperatur des Inverters 130 oder der Informationen, die die Temperatur indirekt angeben (die Temperatur und die Informationen entsprechen „temperaturbezogenen Informationen“ des Inverters 130), festgelegt werden.
Eine zweite Ausführungsform wird beschrieben. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in den Details des Neustartverfahrens zur Hochtemperaturzeit und ist in den anderen Punkten ähnlich der ersten Ausführungsform. Ein Neustartverfahren zur Hochtemperaturzeit in der zweiten Ausführungsform wird unter Bezug auf 9 beschrieben. Eine in 9 dargestellte Reihe von Verfahren wird anstelle der in 6 dargestellten Reihe von Verfahren ausgeführt.
Ein in dem ersten Schritt S121 durchgeführtes Verfahren und ein in dem Schritt S122 anschließend an den Schritt S121 durchgeführtes Verfahren sind jeweils die Gleichen wie die in dem in dem Schritt S121 durchgeführten Verfahren und dem in Schritt S122 durchgeführten Verfahren, die in 6 dargestellt werden.
In dem Schritt S1220 anschließend an den Schritt S122 wird bestimmt, ob die Temperatur des Inverters 130 kleiner oder gleich einem vorgegebenen Temperaturschwellwert ist. Die Temperatur des Inverters 130 wird durch die Erfassungsschaltung 170 erlangt. Der Temperaturschwellwert wird vorher als ein Wert innerhalb eines Temperaturbereichs festgelegt, in dem der Schaltbetrieb des Inverters 130 geeignet durchgeführt wird.
Wenn die Temperatur des Inverters 130 kleiner oder gleich dem Temperaturschwellwert ist, verlagert sich das Verfahren zu dem Schritt S123. Ein Verfahren, das in dem Schritt S123 durchgeführt wird, und ein Verfahren, das in dem Schritt S124 anschließend an den Schritt S123 durchgeführt wird, sind jeweils die Gleichen wie das Verfahren, das in dem Schritt S123 durchgeführt wird, und das Verfahren, das in dem Schritt S124 durchgeführt wird, die in 6 dargestellt sind. Das heißt, der obere Grenzwert wird auf einen Wert geändert, der höher als der obere Grenzwert (Wert I₁₅) zu der normalen Anlaufzeit ist, so dass das Drehmoment des Kompressionsmechanismus 150 auf das erforderliche Drehmoment N_R oder höher erhöht wird.
Wenn die Temperatur des Inverters 130 in Schritt S1220 höher als der Temperaturschwellwert ist, verlagert sich das Verfahren zu dem Schritt S124, ohne durch den Schritt S123 zu gehen. Das heißt, der obere Grenzwert wird nicht geändert und die Anlaufsteuerung von Schritt S124 wird mit dem oberen Grenzwert (Wert I₁₅) der normalen Anlaufzeit durchgeführt.
Auf diese Weise ist die Steuervorrichtung 180 in der vorliegenden Ausführungsform konfiguriert, um den oberen Grenzwert nur zu ändern, wenn die Temperatur des Inverters 130 kleiner oder gleich dem vorgegebenen Temperaturschwellwert ist. Selbst wenn somit, wie in 10 dargestellt, die Temperatur (G2) des Motors 140 hoch ist, überschreitet die Temperatur (Linie G1) des Inverters 130 niemals eine obere Grenztemperatur TUL. Somit wird ein instabiler Betrieb, der durch einen übermäßigen Temperaturanstieg in dem Inverter 130 verursacht wird, zuverlässig verhindert. Die obere Grenztemperatur TUL ist eine Temperatur, die einer oberen Grenze eines Temperaturbereichs entspricht, in dem der Schaltbetrieb des Inverters 130 geeignet durchgeführt wird. Der Temperaturschwellwert wird als eine niedrigere Temperatur als die obere Grenztemperatur TUL festgelegt.
Eine dritte Ausführungsform wird beschrieben. Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in den Details des Neustartverfahrens zur Hochtemperaturzeit und ist in den anderen Punkten ähnlich der ersten Ausführungsform. Ein Neustartverfahren zur Hochtemperaturzeit in der dritten Ausführungsform wird unter Bezug auf 11 beschrieben. Eine in 11 dargestellte Reihe von Verfahren wird anstelle des Verfahrens von Schritt S124, das in 6 dargestellt ist, ausgeführt.
In dem ersten Schritt S21 wird die Anlaufsteuerung ähnlich dem Schritt S03 von 3 gestartet. Mit dem Start der Anlaufsteuerung wird ein Antriebsstrom von dem Inverter 130 an den Motor 140 zugeführt. Folglich beginnt der Rotor 152 des Kompressionsmechanismus 150, sich zu drehen. Dann verlagert sich das Verfahren sofort zu dem Schritt S22, ohne auf das Ende der Anlaufsteuerung zu warten.
In dem Schritt S22 wird die Temperatur des Motors 140 durch die Erfassungsschaltung 170 erneut erlangt. In dem Schritt S23 anschließend an den Schritt S22 wird die Temperatur des Inverter 130 durch die Erfassungsschaltung 170 erneut erlangt.
In dem Schritt S24 anschließend an den Schritt S23 wird bestimmt, ob die Temperatur des Motors 140 kleiner oder gleich einer vorgegebenen Solltemperatur TA ist. Die Solltemperatur TA wird als eine ausreichend niedrige Temperatur festgelegt, bei der die magnetische Flussdichte in dem Motor 140 fast vernachlässigbar ist. Wenn die Temperatur des Motors 140 kleiner oder gleich der Solltemperatur TA ist, verlagert sich das Verfahren zu dem (nachstehend beschriebenen) Schritt S28. Zu dieser Zeit ist der obere Grenzwert des Antriebsstroms der Wert I₁₅ (das heißt, der obere Grenzwert, der in der normalen Anlaufzeit festgelegt wird).
Wenn die Temperatur des Motors 140 in Schritt S24 höher als die Solltemperatur TA ist, verlagert sich das Verfahren zu Schritt S25. In dem Schritt S25 wird bestimmt, ob die Temperatur des Motors 140 kleiner oder gleich einer vorgegebenen Solltemperatur TB ist. Die Solltemperatur TB wird vorher als eine Temperatur festgelegt, die höher als die Solltemperatur TA ist.
Wenn die Temperatur des Motors 140 kleiner oder gleich der Solltemperatur TB ist, geht das Verfahren weiter zu Schritt S26. In dem Schritt S26 wird der obere Grenzwert des Antriebsstroms auf einen Wert I₂₀ festgelegt. Der Wert I₂₀ wird vorher als ein Wert, der niedriger als der in 7 dargestellte Wert I₃₀ und höher als der Wert I₁₅ ist, festgelegt. Danach wird der Antriebsstrom, der von dem Inverter 130 an den Motor 140 zugeführt wird, innerhalb des Bereichs des Werts I₂₀ oder weniger reguliert. Nach dem Verfahren von Schritt S26 verlagert sich das Verfahren zu dem Schritt S28.
Wenn die Temperatur des Motors 140 in Schritt S25 höher als die Solltemperatur TB ist, verlagert sich das Verfahren zu dem Schritt S27. In dem Schritt S27 wird der obere Grenzwert des Antriebsstroms auf den Wert I30 festgelegt. Wie vorstehend bereits beschrieben wurde, wird der Wert I30 vorher als ein Wert, der höher als alle die Werte I₁₀, I₁₅ und I₂₀ ist, festgelegt. Danach wird der Antriebsstrom, der von dem Inverter 130 an den Motor 140 zugeführt wird, innerhalb des Bereichs des Werts I₃₀ oder weniger reguliert. Nach dem Verfahren von Schritt S27 verlagert sich das Verfahren zu dem Schritt S28.
In dem Schritt S28 wird bestimmt, ob die Anlaufsteuerung abgeschlossen wurde und eine Verlagerung auf einen gleichmäßigen Betrieb vorgenommen wurde. Wenn die Verlagerung auf den gleichmäßigen Betrieb noch nicht vorgenommen wurde, werden die Verfahren von Schritt S21 und der anschließenden Schritte erneut ausgeführt. Wenn die Verlagerung auf den gleichmäßigen Betrieb vorgenommen wurde, wird die in 11 dargestellte Verfahrensreihe beendet. Danach werden die Verfahren von Schritt S05 und die anschließenden in 5 dargestellten Schritte ausgeführt.
Wie vorstehend beschrieben, wird in der vorliegenden Ausführungsform der obere Grenzwert des Antriebsstroms basierend auf Informationen in Bezug auf die Temperatur des Motors 140 in Stufen geändert. Wenn die Temperatur des Motors 140 zum Beispiel während der Ausführung des Hochtemperatur-Neustartverfahrens allmählich abnimmt, wird der obere Grenzwert mit abnehmender Temperatur des Motors 140 in Stufen in dieser Reihenfolge auf den Wert I₃₀, den Wert I₂₀ und den Wert I₁₅ festgelegt. Ein geeigneter oberer Grenzwert, der dem Zustand zu jedem Zeitpunkt entspricht, wird durch Ändern des oberen Grenzwerts in Stufen festgelegt.
In der vorliegenden Ausführungsform wird der obere Grenzwert in drei Stufen geändert. Die Anzahl der Stufen kann jedoch vier oder mehr oder zwei oder weniger sein. In der vorliegenden Ausführungsform wird der obere Grenzwert auf der Basis der Temperatur des Motors 140 in Stufen geändert. Der obere Grenzwert kann jedoch auf der Basis von Informationen, die sich auf die Temperatur des Inverters 130 beziehen, in Stufen geändert werden. Ferner kann der obere Grenzwert auf der Basis sowohl von Informationen, die sich auf die Temperatur des Motors 140 beziehen, als auch Informationen, die sich auf die Temperatur des Inverters 130 beziehen, in Stufen geändert werden.
Der Kompressionsmechanismus 150 ist aufgebaut, um die Kompression und die Zuführung des Kältemittels durch Drehen des Rotors 152 wiederholt durchzuführen. Somit ist das Drehmoment des Kompressionsmechanismus 150 nicht immer konstant, sondern ändert sich regelmäßig synchron mit Änderungen des Drehwinkels des Rotors 152. 12 stellt ein Beispiel für die Änderungen des Drehmoments dar, das sich wie vorstehend beschrieben, ändert.
In dem Beispiel von 12 fällt das Drehmoment des Kompressionsmechanismus 150 aufgrund der Änderungen in dem Drehmoment vorübergehend unter das erforderliche Drehmoment N_R. In dem Fall eines derartigen Beispiels wird der obere Grenzwert des Antriebsstroms wünschenswerterweise derart geändert, dass ein minimaler Wert in den Änderungen des Drehmoments größer oder gleich dem erforderlichen Drehmoment NR wird. Auf diese Weise kann der Berechnungsabschnitt 181 für einen oberen Grenzwert den oberen Grenzwert berechnen und derart festlegen, dass das tatsächliche Drehmoment immer größer oder gleich dem erforderlichen Drehmoment NR ist, wobei die Änderungen des Drehmoments im Voraus berücksichtigt werden. 13 stellt Änderungen des Drehmoments des Kompressionsmechanismus 150 in einem Fall dar, in dem der obere Grenzwert, wie vorstehend beschrieben, festgelegt wird.
In dem Beispiel von 12 ist das Drehmoment des Kompressionsmechanismus 150 in einer Zeitspanne von der Zeit t0 bis t10, einer Zeitspanne von t20 bis t30 und einer Zeitspanne nach der Zeit t40 niedriger als das erforderliche Drehmoment N_R. Der obere Grenzwert des Antriebsstroms kann nur in den Zeitspannen, wie vorstehend beschrieben, auf einen höheren Wert als den oberen Grenzwert (I₁₅) in der normalen Anlaufzeit geändert werden. 14 stellt ein Beispiel für Änderungen des oberen Grenzwerts dar, der auf diese Weise geändert wird. Der obere Grenzwert wird bis zu der Zeit t100, wenn der Neustart abgeschlossen ist, wiederholt zwischen dem Wert I₁₅ und dem Wert I₃₀ geändert. Folglich ist es möglich, das Drehmoment des Kompressionsmechanismus 150 immer größer oder gleich dem erforderlichen Drehmoment N_R zu halten. Die Steuervorrichtung 180 in dem Beispiel von 14 ändert den oberen Grenzwert synchron mit Änderungen des Drehmoments, so dass das Drehmoment des Kompressionsmechanismus 150 immer größer oder gleich dem erforderlichen Drehmoment NR ist.
Eine Betriebsart, in der der obere Grenzwert nur von dem Wert I₁₅ geändert wird, wenn der Neustart des elektrischen Kompressors 10 durchgeführt wird, wurde vorstehend beschrieben. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht notwendigerweise auf die vorstehend beschriebene Betriebsart beschränkt. Der obere Grenzwert kann zum Beispiel auch in einer Zeitspanne, während welcher nach dem Abschluss des Neustarts der gleichmäßige Betrieb durchgeführt wird, gemäß der Temperatur des Motors 140 geändert werden.

Claims

Elektrischer Kompressor (10), der ein Kältemittel, das an den elektrischen Kompressor zugeführt wird, komprimiert und herausleitet, wobei der elektrische Kompressor umfasst: einen Motor (140), einen Kompressionsmechanismus (150), der von dem Motor angetrieben wird, um das Kältemittel zu komprimieren; einen Inverter (130), der einen Antriebsstrom an den Motor zuführt; und eine Steuervorrichtung (180), die einen Betrieb des Inverters steuert, wobei: der Inverter an einer Position angeordnet ist, die strömungsaufwärtig von dem Kompressionsmechanismus entlang einer Strömung des Kältemittels ist und die durch das Kältemittel gekühlt wird, wobei der Motor an einer Position angeordnet ist, die von dem Kältemittel, das von dem Kompressionsmechanismus komprimiert wird, geheizt wird, und die Steuervorrichtung einen oberen Grenzwert des Antriebsstroms, der an den Motor zugeführt wird, basierend auf ersten Informationen bezüglich einer Temperatur des Motors oder zweiter Informationen bezüglich einer Temperatur des Inverters ändert, wobei die Steuervorrichtung den oberen Grenzwert nur ändert, wenn die Temperatur des Inverters kleiner oder gleich einem vorgegebenen Temperaturschwellwert ist.
Elektrischer Kompressor gemäß Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung den oberen Grenzwert auf einen höheren Wert ändert, wenn der elektrische Kompressor neu gestartet wird als den Antriebsstrom, der zu einer normalen Anlaufzeit an den Motor zugeführt wird.
Elektrischer Kompressor gemäß Anspruch 2, wobei die normale Anlaufzeit eine Zeit ist, wenn ein Betrieb des Motors in einem Zustand gestartet wird, in dem ein Druck des Kältemittels zwischen der strömungsaufwärtigen Seite und der strömungsabwärtigen Seite einheitlich ist und die Temperatur des Motors gleich der Temperatur des Inverters ist.
Elektrischer Kompressor gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuervorrichtung den oberen Grenzwert basierend auf den ersten Informationen und/oder den zweiten Informationen in Stufen ändert.
Elektrischer Kompressor gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Kompressionsmechanismus sein Drehmoment regelmäßig ändert, wenn der Kompressionsmechanismus das Kältemittel komprimiert, und die Steuervorrichtung den oberen Grenzwert derart ändert, das ein minimaler Wert des sich ändernden Drehmoments größer oder gleich einem vorgegebenen erforderlichen Drehmoment ist.
Elektrischer Kompressor gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei: der Kompressionsmechanismus sein Drehmoment regelmäßig ändert, wenn der Kompressionsmechanismus das Kältemittel komprimiert, und die Steuervorrichtung den oberen Grenzwert synchron mit den Änderungen des Drehmoments ändert, so dass das Drehmoment immer größer oder gleich einem vorgegebenen erforderlichen Drehmoment ist.