DE112018004926T5 - Stromschätzvorrichtung, elektrischer kompressor, stromschätzverfahren und schätzverfahren eines motorstromeffektivwertes - Google Patents

Abstract

Stromschätzvorrichtung, die einen Kondensatorstrom eines Hochspannungskreises zum Antreiben eines Motors schätzt, wobei die Stromschätzvorrichtung eine Spannungsausnutzungsrate unter Verwendung der Eingangsspannung eines in der Hochspannungsschaltung enthaltenen Wechselrichters und der Drehzahl des Motors berechnet, eine erste Konstante durch Anwenden der Spannungsausnutzungsrate auf einen vorbestimmten ersten Berechnungsausdruck berechnet und den Kondensatorstrom eines in der Hochspannungsschaltung enthaltenen elektrischen Kondensators durch Multiplizieren der ersten Konstante mit einem Motorstromeffektivwert berechnet.

Description

• Technisches Gebiet
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stromschätzvorrichtung, einen elektrischen Kompressor, ein Stromschätzverfahren und ein Schätzverfahren eines Motorstromeffektivwertes.
• Die Priorität wird in der japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-171976 beansprucht, die am 7. September 2017 eingereicht wurde und deren Inhalt hierin durch Referenz aufgenommen wird.
• Hintergrund der Technik
• Als Kompressor für eine Klimaanlage, die in einer Autoklimaanlage verwendet wird, ist ein elektrischer Kompressor mit integriertem Wechselrichter vorgesehen, in den eine Wechselrichtervorrichtung eingebaut ist. Der elektrische Kompressor enthält eine Hochspannungsschaltung zum Zuführen von Hochspannungsleistung von einer an einem Fahrzeug montierten Stromversorgungseinheit zu einem in dem elektrischen Kompressor enthaltenen Motor.
• Als verwandte Technik offenbart PTL 1 eine Technik zum Verhindern von Schäden oder dergleichen, die durch Flüssigkeitskompression in einem in einer Fahrzeugklimaanlage vorgesehenen elektrischen Kompressor verursacht werden, bei der die Schäden durch Steuern einer Drehzahl basierend auf einem Wert eines durch einen Motor fließenden Stroms beim Start des elektrischen Kompressors verhindert werden.
• Zitatliste
• Patentliteratur
• [PTL 1] Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2002-340423
• Zusammenfassung der Erfindung
• Technisches Problem
• Wenn beispielsweise im Falle des vorstehend beschriebenen elektrischen Kompressors mit integriertem Wechselrichter ein Strom eines in der Hochspannungsschaltung eingestellten Kondensators genau geschätzt und ermittelt werden kann, kann der Betrieb des Kompressors zur Verhinderung eines Ausfalls geeigneter durchgeführt werden. Daher ist eine Technik zum Schätzen eines Kondensatorstroms, der durch den Kondensator fließt, erwünscht.
• Die vorliegende Erfindung sieht eine Stromschätzvorrichtung, einen elektrischen Kompressor, ein Stromschätzverfahren und ein Schätzverfahren des Motorstromeffektivwertes vor, das in der Lage ist, die oben beschriebenen Probleme zu lösen.
• Lösung fürs Problem
• Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Stromschätzvorrichtung zum Schätzen eines Kondensatorstroms einer Hochspannungsschaltung vorgesehen, der einen Motor antreibt, wobei die Vorrichtung Folgendes enthält: eine Spannungsausnutzungsrate-Berechnungseinheit, die eine Spannungsausnutzungsrate unter Verwendung einer Eingangsspannung eines in der Hochspannungsschaltung enthaltenen Wechselrichters und einer Drehzahl des Motors berechnet; eine erste Konstantenberechnungseinheit, die die Spannungsausnutzungsrate auf einen vorbestimmten ersten Berechnungsausdruck anwendet, um eine erste Konstante zu berechnen; und eine Kondensatorstrom-Berechnungseinheit, die die erste Konstante mit einem Motorstromeffektivwert des Motors multipliziert, um einen Kondensatorstrom eines in der Hochspannungsschaltung enthaltenen Kondensators zu berechnen.
• Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der erste Berechnungsausdruck die folgende Gleichung (1), wenn n, A0 und Ai (i = 1 bis n) vorbestimmte Konstanten sind, die erste Konstante α ist und die Spannungsausnutzungsrate Nv ist. $$\alpha =A0+{\displaystyle \sum _{i=1}^n\left(Ai\times N{v}^i\right)}$$

  
• Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält die Stromschätzvorrichtung ferner eine zweite Konstantenberechnungseinheit, die die Spannungsausnutzungsrate auf einen vorbestimmten zweiten Berechnungsausdruck anwendet, um eine zweite Konstante zu berechnen; und eine Motorstromeffektivwert-Berechnungseinheit, die die zweite Konstante mit einem Eingangsstrom des Wechselrichters multipliziert, um den Motorstromeffektivwert zu berechnen.
• Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der zweite Berechnungsausdruck die folgende Gleichung (2), wenn m, B0 und Bj (j = 1 bis m) vorbestimmte Konstanten sind, die zweite Konstante β ist und die Spannungsausnutzungsrate Nv ist. $$\beta =B0+{\displaystyle \sum _{j=1}^m\left(Bj\times N{v}^j\right)}$$

  
• Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein elektrischer Kompressor vorgesehen, der die oben beschriebene Stromschätzvorrichtung enthält.
• Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Stromschätzverfahren zum Schätzen eines Kondensatorstroms einer Hochspannungsschaltung vorgesehen, der einen Motor antreibt, wobei das Verfahren enthält: einen Schritt des Berechnens einer Spannungsnutzungsrate unter Verwendung einer Eingangsspannung eines in der Hochspannungsschaltung enthaltenen Wechselrichters und einer Drehzahl des Motors; einen Schritt des Anwendens der Spannungsausnutzungsrate auf einen vorbestimmten ersten Berechnungsausdruck, um eine erste Konstante zu berechnen; und einen Schritt des Multiplizierens der ersten Konstante mit einem Motorstromeffektivwert des Motors, um einen Kondensatorstrom eines in der Hochspannungsschaltung enthaltenen Kondensators zu berechnen.
• Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Schätzverfahren des Motorstromeffektivwertes zum Schätzen eines Motorstromeffektivwertes einer Hochspannungsschaltung vorgesehen, der einen Motor antreibt, wobei das Verfahren enthält: einen Schritt des Berechnens einer Spannungsausnutzungsrate unter Verwendung einer Eingangsspannung eines in der Hochspannungsschaltung enthaltenen Wechselrichters und einer Drehzahl des Motors; einen Schritt des Anwendens der Spannungsausnutzungsrate auf einen vorbestimmten zweiten Berechnungsausdruck, um eine zweite Konstante zu berechnen; und einen Schritt des Multiplizierens der zweiten Konstante mit einem Eingangsstrom des Wechselrichters, um den Motorstromeffektivwert zu berechnen.
• Vorteilhafte Effekte der Erfindung
• Gemäß der Stromschätzvorrichtung, dem elektrischen Kompressor, dem Stromschätzverfahren und dem Schätzverfahren des Motorstromeffektivwertes ist es möglich, den Kondensatorstrom des in der Hochspannungsschaltung vorgesehenen Kondensators, der den Motor antreibt, genau zu schätzen.
• Figurenliste
• 1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Kompressor in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
• 2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel des elektrischen Kompressors in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
• 3 ist ein Funktionsblockdiagramm, das ein Beispiel einer Stromschätzvorrichtung in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
• 4 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für Stromschätzverarbeitung in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
• Beschreibung der Ausführungsformen
• <Ausführungsform>
• Nachstehend wird eine Stromschätzverarbeitung eines Kondensatorstroms gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 1 bis 4 beschrieben.
• 1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Kompressor in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
• 1 zeigt eine elektrische Steuereinheit (ECU) 1 und eine fahrzeuginterne Klimaanlage 2, die in einem Fahrzeug 3 enthalten sind. Wie in 1 gezeigt, enthält das Fahrzeug 3 das ECU 1 und die Klimaanlage 2. Die Klimaanlage 2 enthält einen elektrischen Kompressor 10. Die ECU 1 steuert eine elektrische Vorrichtung des Fahrzeugs 3.
• Die Klimaanlage 2 ist eine Autoklimaanlageneinheit. Der elektrische Kompressor 10 ist ein elektrischer Kompressor, der in fahrzeuginternen Klimaanlage verwendet wird. Der elektrische Kompressor 10 ist ein elektrischer Kompressor mit integriertem Wechselrichter, in den eine Wechselrichtervorrichtung integral eingebaut ist. Die ECU 1 und die Klimaanlage 2 sind über eine Signalleitung, eine Kommunikationsleitung, eine Stromleitung oder dergleichen miteinander verbunden, und die Klimaanlage 2 empfängt ein Steuersignal der ECU 1 über eine CAN-Kommunikation (Controller Area Network). Darüber hinaus erzeugt die ECU 1, wenn ein Benutzer einen Betrieb wie Starten, Stoppen und Temperatureinstellung an der Klimaanlage durchführt, ein dem Betrieb entsprechendes Steuersignal und steuert einen Betrieb der Klimaanlage 2. Der in die Klimaanlage 2 eingebaute elektrische Kompressor 10 wird ebenfalls basierend auf dem von der ECU 1 erzeugten Steuersignal betrieben. Als nächstes wird der elektrische Kompressor 10 und eine Steuerschaltung davon beschrieben.
• 2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel des elektrischen Kompressors in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
• 2 zeigt eine schematische Konfiguration des elektrischen Kompressors 10, der in der Klimaanlage 2 enthalten ist.
• Eine Batterie 20 ist eine Stromversorgungseinheit, das am Fahrzeug 3 (außerhalb der Klimaanlage 2) montiert ist. Die Batterie 20 liefert eine Hochdruck-Gleichstromleistung an den elektrischen Kompressor 10. Der elektrische Kompressor 10 enthält eine Steuerschaltung 100, eine Kompressionseinheit 11, einen Motor 12, eine Steuerung 50 und eine Stromschätzvorrichtung 60. Die Steuerschaltung 100 enthält einen Kondensator 30, einen Wechselrichter 40, eine Spannungsdetektionsschaltung 70 und eine Stromdetektionsschaltung 80. Der Wechselrichter 40 und der Motor 12 sind über eine Stromleitung miteinander verbunden. Eine vorbestimmte Komponente, die in der Steuerschaltung 100 enthalten ist, und die Steuerung 50 sind über eine Signalleitung miteinander verbunden. Der Wechselrichter 40 wandelt die von der Batterie 20 gelieferte Gleichstromleistung in einen dreiphasigen Wechselstrom um und liefert den dreiphasigen Wechselstrom an den Motor 12. Auf diese Weise wird der elektrische Kompressor 10 angetrieben, indem von an dem Fahrzeug 3 montierten Stromversorgungseinheit (Batterie 20) gelieferte Hochspannungsgleichstromleistung durch den Wechselrichter 40 in dreiphasige Wechselstromleistung umgewandelt und die dreiphasige Wechselspannungsleistung an den Motor 12 angelegt wird. Der Wechselrichter 40 wird von der Steuerung 50 gesteuert. Die Steuerung 50 besteht aus einer integrierten Schaltung (IC) oder dergleichen und steuert den Motor 12 via den Wechselrichter 40 basierend auf einem von der ECU 1 erfassten Steuersignal, so dass der Motor 12 einen gewünschten Vorgang durchführt. Zum Beispiel steuert die Steuerung 50 eine Drehzahl ω des Motors 12. Wenn der Motor 12 durch eine Anweisung von dem Wechselrichter 40 drehend angetrieben wird, komprimiert die Kompressionseinheit 11 ein Kältemittel und liefert das Kältemittel zu einem Kältemittelkreislauf (nicht dargestellt), der in der Klimaanlage 2 enthalten ist.
• Die Steuerschaltung 100 enthält die Spannungsdetektionsschaltung 70 und die Stromdetektionsschaltung 80. Die Spannungsdetektionsschaltung 70 detektiert eine Gleichstromspannung (Wechselrichter-Eingangsspannung Vdc), die in den Wechselrichter 40 eingegeben wurde. Die Stromdetektionsschaltung 80 detektiert einen Eingangsstrom (Wechselrichter-Eingangsstrom Idc) des Wechselrichters 40.
• Inzwischen wurde herausgefunden, dass ein Wert eines Kondensatorstromes Icap des Kondensators 30 ermittelt werden kann, um Leistung und Steuereffizienz des elektrischen Kompressors 10 zu verbessern und einen Ausfall zu verhindern. Daher ist in der vorliegenden Ausführungsform ein Verfahren zum Schätzen des Kondensatorstroms, der durch den Kondensator 30 der in 2 gezeigten Hochspannungsschaltung fließt, vorgesehen. Die Stromschätzvorrichtung 60 von 2 ist eine Schätzvorrichtung für den Kondensatorstrom gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die Stromschätzvorrichtung 60 ist über eine Signalleitung mit der Spannungsdetektionsschaltung 70, der Stromdetektionsschaltung 80 und der Steuerung 50 verbunden. Die Stromschätzvorrichtung 60 erhält aus diesen Schaltungen oder dergleichen die Drehzahl ω des Motors 12, den Eingangsstromwert Idc des Wechselrichters 40 und den Eingangsspannungswert Vdc des Wechselrichters 40 und schätzt den Kondensatorstrom Icap durch eine Berechnung. Die Steuerung 50 erfasst den geschätzten Kondensatorstrom Icap und verwendet den geschätzten Kondensatorstrom Icap zur Steuerung des elektrischen Kompressors 10.
• In 2 ist die Stromschätzvorrichtung 60 als eine von der Steuerung 50 getrennte Vorrichtung beschrieben. Die Stromschätzvorrichtung 60 kann jedoch konfiguriert werden, um in einen Abschnitt der Steuerung 50 enthalten zu werden.
• 3 ist ein Funktionsblockdiagramm, das ein Beispiel einer Stromschätzvorrichtung in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
• Wie in 3 gezeigt, enthält die Stromschätzvorrichtung 60 eine Eingabe-/Ausgabeeinheit 61, eine Spannungsausnutzungsrate-Berechnungseinheit 62, eine erste Konstantenberechnungseinheit 63, eine zweite Konstantenberechnungseinheit 64, eine Motorstromeffektivwert-Berechnungseinheit 65, eine Kondensatorstrom-Berechnungseinheit 66 und eine Speichereinheit 67. Die Eingabe-/Ausgabeeinheit 61 erfasst den Wechselrichter-Eingangsstrom Idc, die Wechselrichter-Eingangsspannung Vdc und die Drehzahl ω des Motors 12.
• Die Spannungsausnutzungsrate-Berechnungseinheit 62 berechnet eine Spannungsausnutzungsrate Nv durch den folgenden Ausdruck (3) unter Verwendung einer induzierten Spannungskonstante KE[Vrms/rpm], der Drehzahl ω [rpm] und der Wechselrichter-Eingangsspannung Vdc [V]. $$\text{Nv}=\left(\text{KE}\times \mathrm{\omega }\right)/\left(\text{Vdc/}\surd \text{2}\right)$$

  
• Die erste Konstantenberechnungseinheit 63 wendet die von der Spannungsausnutzungsrate-Berechnungseinheit 62 berechnete Spannungsausnutzungsrate Nv auf den folgenden Ausdruck (4) (erster Berechnungsausdruck) an und berechnet eine erste Konstante α. $$\begin{array}{l}\mathrm{\alpha }=\text{A0}+\left(\text{A1}\times \text{Nv}\right)+\left(\text{A2}\times {\text{Nv}}^2\right)+\left(\text{A3}\times {\text{Nv}}^3\right)+(\text{A4}\times \\ {\text{Nv}}^4)+\left(\text{A5}\times {\text{Nv}}^5\right)+\left(\text{A6}\times {\text{Nv}}^6\right)+\left(\text{A7}\times {\text{Nv}}^7\right)+\left(\text{A8}\times {\text{Nv}}^8\right)+\\ \left(\text{A9}\times {\text{Nv}}^9\right)+\left(\text{A10}\times {\text{Nv}}^{10}\right)+\dots +\left(\text{An}\times {\text{Nv}}^{\text{n}}\right)\end{array}$$

  
• Hier sind A0, A1, ...., An vorbestimmte Konstanten. Ausdruck (4) kann durch die folgende Gleichung gezeigt werden.
• $$\alpha =A0+{\displaystyle \sum _{i=1}^n\left(Ai\times N{v}^i\right)}$$

  
• Ein spezifisches Beispiel (n = 10) von Ausdruck (4) ist unten gezeigt. $$\begin{array}{l}\mathrm{\alpha }=\text{A0}+\left(\text{A1}\times \text{Nv}\right)+\left(\text{A2}\times {\text{Nv}}^2\right)+\left(\text{A3}\times {\text{Nv}}^3\right)+(\text{A4}\times \\ {\text{Nv}}^4)+\left(\text{A5}\times {\text{Nv}}^5\right)+\left(\text{A6}\times {\text{Nv}}^6\right)+\left(\text{A7}\times {\text{Nv}}^7\right)+\left(\text{A8}\times {\text{Nv}}^8\right)+\\ \left(\text{A9}\times {\text{Nv}}^9\right)+\left(\text{A10}\times {\text{Nv}}^{10}\right)\end{array}$$

  

  $$\begin{array}{l}\text{A}0=\mathrm{1,2,}\text{ A1}=-\mathrm{7,6,}\text{ A2}=\mathrm{60,0,}\text{ A3}=-\mathrm{200,}\text{ A4}=\mathrm{460,}\\ \text{A5}=-\mathrm{500,}\text{ A6}=\mathrm{320,5,}\text{ A7}=\mathrm{0,}\text{ A}8=-\mathrm{106,}\text{ A9}=\mathrm{52,7,}\text{ und}\\ \text{A1}0=-\mathrm{8,5}\end{array}$$

  
• Wie vorstehend beschrieben, kann A0 bis An so eingestellt werden, dass ein positiver Wert und ein negativer Wert abwechselnd wiederholt werden, wenn ein Index gerade ist und wenn ein Index ungerade ist, wodurch eine Annäherungsgenauigkeit der ersten Konstante α verbessert wird. Darüber hinaus wurde bestätigt, dass die Annäherungsgenauigkeit der Konstante α verbessert wird, indem ein Wert von mindestens einem (im Beispiel A7) von A0 bis An auf „0“ eingestellt wird.
• Die zweite Konstantenberechnungseinheit 64 wendet die von der Spannungsausnutzungsrate-Berechnungseinheit 62 berechnete Spannungsausnutzungsrate Nv auf den folgenden Ausdruck (5) (zweiter Berechnungsausdruck) an und berechnet eine zweite Konstante β. $$\begin{array}{l}\mathrm{\beta }=\text{B0}+\left(\text{B1}\times \text{Nv}\right)+\left(\text{B2}\times {\text{Nv}}^2\right)+\left(\text{B3}\times {\text{Nv}}^3\right)+(\text{B4}\times \\ {\text{Nv}}^4)+\left(\text{B5}\times {\text{Nv}}^5\right)+\left(\text{B6}\times {\text{Nv}}^6\right)+\left(\text{B7}\times {\text{Nv}}^7\right)+\left(\text{B8}\times {\text{Nv}}^8\right)+\\ \left(\text{B9}\times {\text{Nv}}^9\right)+\left(\text{B10}\times {\text{Nv}}^{10}\right)+\dots +\left(\text{Bm}\times {\text{Nv}}^{\text{m}}\right)\end{array}$$

  
• Hier sind B0, B1, ..., Bm vorbestimmte Konstanten. Ausdruck (5) kann durch die folgende Gleichung gezeigt werden.
• $$\beta =B0+{\displaystyle \sum _{j=1}^m\left(Bj\times N{v}^j\right)}$$

  
• Ein spezifisches Beispiel (m = 10) für den Ausdruck (5) ist unten gezeigt. $$\begin{array}{l}\mathrm{\beta }=\text{B0}+\left(\text{B1}\times \text{Nv}\right)+\left(\text{B2}\times {\text{Nv}}^2\right)+\left(\text{B3}\times {\text{Nv}}^3\right)+(\text{B4}\times \\ {\text{Nv}}^4)+\left(\text{B5}\times {\text{Nv}}^5\right)+\left(\text{B6}\times {\text{Nv}}^6\right)+\left(\text{B7}\times {\text{Nv}}^7\right)+\left(\text{B8}\times {\text{Nv}}^8\right)+\\ \left(\text{B9}\times {\text{Nv}}^9\right)+\left(\text{B10}\times {\text{Nv}}^{10}\right)\end{array}$$

  

  $$\begin{array}{l}\text{B}0=\mathrm{13,2,}\text{ B1}=-\mathrm{120,}\text{ B2}=\mathrm{600,}\text{ B3}=-\mathrm{1750,}\text{ B4}=\mathrm{2970,}\\ \text{B5}=-\mathrm{3000,}\text{ B6}=\mathrm{1430,5,}\text{ B7}=\mathrm{0,}\text{ B}8=-\mathrm{370,}\text{ B9}=170\text{ und}\\ \text{B1}0=-25\end{array}$$

  
• Ähnlich wie bei dem Fall der ersten Konstante α können B0 bis Bm so eingestellt werden, dass ein positiver Wert und ein negativer Wert abwechselnd wiederholt werden, wenn ein Index gerade ist und wenn ein Index ungerade ist, wodurch die Annäherungsgenauigkeit der zweiten Konstante β verbessert wird. Darüber hinaus wird bestätigt, dass die Annäherungsgenauigkeit der Konstante β verbessert wird, indem ein Wert von mindestens einem (im Beispiel B7) von B0 bis Bm auf „0“ eingestellt wird.
• Die Motorstromeffektivwert-Berechnungseinheit 65 multipliziert die zweite Konstante β, die mit der zweiten Konstantenberechnungseinheit 64 und dem Wechselrichter-Eingangsstrom Idc berechnet wird, und berechnet einen Motorstrom-Effektivwert Im [Arms]. Insbesondere berechnet die Motorstromeffektivwert-Berechnungseinheit 65 den Motorstromeffektivwert Im durch den folgenden Ausdruck (6). $$\text{Im}=\mathrm{\beta }\times \text{Idc}$$

  
• Die Kondensatorstrom-Berechnungseinheit 66 multipliziert die erste Konstante α, die von der ersten Konstantenberechnungseinheit 63 berechnet wurde, und den Motorstrom-Effektivwert Im, der von der Motorstromeffektivwert-Berechnungseinheit 65 berechnet wurde, um den Kondensatorstrom Icap zu berechnen. Insbesondere berechnet die Kondensatorstrom-Berechnungseinheit 66 den Kondensatorstrom-Effektivwert Icap gemäß dem folgenden Ausdruck (7). $$\text{Icap}=\mathrm{\alpha }\times \text{Im}$$

  
• Die Speichereinheit 67 speichert die induzierte Spannungskonstante KE und die Konstanten wie A0 bis An oder B0 bis Bm.
• Als nächstes wird ein Fluss einer Kondensator-Stromschätzverarbeitung der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
• 4 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für Stromschätzverarbeitung in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
• Zunächst erfasst die Eingabe-/Ausgabeeinheit 61 die Wechselrichter-Eingangsspannung Vdc von der Spannungsdetektionsschaltung 70, den Wechselrichter-Eingangsstrom Idc von der Stromdetektionsschaltung 80 und die Drehzahl ω (Befehlswert) von der Steuerung 50 (Schritt S11).
• Anschließend berechnet die Spannungsausnutzungsrate-Berechnungseinheit 62 die Spannungsausnutzungsrate Nv gemäß Ausdruck (3) (Schritt S12).
• Anschließend berechnet die erste Konstantenberechnungseinheit 63 die erste Konstante α gemäß Ausdruck (4) (Schritt S13).
• Währenddessen berechnet die zweite Konstantenberechnungseinheit 64 die zweite Konstante β gemäß Ausdruck (5) (Schritt S14). Wenn die zweite Konstantenberechnungseinheit 64 die zweite Konstante β berechnet, berechnet die Motorstromeffektivwert-Berechnungseinheit 65 den Motorstromeffektivwert Im gemäß Ausdruck (6) (Schritt S15).
• Schließlich berechnet die Kondensatorstrom-Berechnungseinheit 66 den Kondensatorstrom Icap gemäß Ausdruck (7) (Schritt S16). Danach gibt beispielsweise die Eingabe-/Ausgabeeinheit 61 den Kondensatorstrom Icap an die Steuerung 50 aus. Die Steuerung 50 steuert den Wechselrichter 40 unter Verwendung eines Schätzwerts des Kondensatorstroms Icap.
• Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, den Kondensatorstrom Icap nur durch die Berechnung basierend auf Informationen, die aus der Steuerschaltung 100 erfasst werden können, zu schätzen. Dementsprechend kann der Kondensatorstrom Icap zur Verbesserung der Leistung des elektrischen Kompressors 10 oder dergleichen verwendet werden. Da es nicht notwendig ist, einen Sensor zum Erfassen des Kondensatorstromes Icap vorzusehen, ist es möglich, einen Kostenanstieg zu verhindern. Da der elektrische Kompressor 10 für die fahrzeuginterne Klimaanlage verwendet wird, ist für den elektrischen Kompressor 10 eine hohe Zuverlässigkeit erforderlich. Wenn dementsprechend in dem elektrischen Kompressor 10 ein Sensor zum Detektieren des Kondensatorstroms vorgesehen ist, kann Zuverlässigkeit aufgrund eines Ausfalls eines Sensors oder dergleichen abnehmen. Im Falle der Stromschätzvorrichtung 60 der vorliegenden Ausführungsform besteht jedoch wenig Möglichkeit, die Zuverlässigkeit zu beeinträchtigen, da kein Sensor installiert ist. Unter dem Gesichtspunkt einer Montagefläche ist es erforderlich, dass der elektrische Kompressor mit integriertem Wechselrichter, der in der fahrzeuginternen Klimaanlage verwendet wird, kompakt ist. Gemäß dem Stromschätzverfahren zur Berechnung der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich zu verhindern, dass eine Vorrichtung durch die Installation des Sensors in Größe zunimmt.
• Es können beispielsweise alle oder einige Funktionen der Stromschätzvorrichtung 60 durch Hardware realisiert werden, die durch eine integrierte Schaltung, wie beispielsweise eine Large Scale Integration (LSI), konfiguriert wurde. Alle oder einige Funktionen der Stromschätzvorrichtung 60 können von einem Computer, wie beispielsweise einer Mikrocomputereinheit (MCU), gebildet werden. In diesem Fall kann beispielsweise jeder Verarbeitungsprozess in der Stromschätzvorrichtung 60 realisiert werden, indem eine in der Stromschätzvorrichtung 60 enthaltene CPU veranlasst wird, ein Programm auszuführen.
• Darüber hinaus ist es möglich, Komponenten in der Ausführungsform durch bekannte Komponenten in einem Schutzumfang, der nicht vom Kern der vorliegenden Erfindung abweicht, angemessen zu ersetzen. Ein technischer Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung beschränkt sich nicht nur auf die Ausführungsform, und es können auch verschiedene Modifikationen in einem Schutzumfang vorgenommen werden, der nicht vom Kern der vorliegenden Erfindung abweicht.
• In der Ausführungsform wird der Fall, in dem der elektrische Kompressor 10 einen Teil der Autoklimaanlage des Fahrzeugs 3 bildet, als Beispiel beschrieben. Der elektrische Kompressor 10 kann jedoch auch an einer Klimaanlage eines Gefrier-/Kühlfahrzeugs angewendet werden. Eine Vorrichtung, an der der elektrische Kompressor 10 angewendet wird, kann eine Klimaanlage sein, die zusätzlich zum Fahrzeug an verschiedenen sich bewegenden Objekten, wie beispielsweise einem Schiff, einem Flugzeug oder einem Zug, montiert ist. Auch in diesem Fall kann durch Einbau der Stromschätzvorrichtung 60 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zusammen mit der Steuerung des elektrischen Kompressors 10 der Strom des in der Hochspannungsschaltung des Motors 12 vorgesehenen Kondensators, der den elektrischen Kompressor 10 antreibt, geschätzt und zur Steuerung des elektrischen Kompressors 10 verwendet werden.
• Eine Vorrichtung, in der nur mindestens einige der Funktionen (Eingabe-/Ausgabeeinheit 61, zweite Konstantenberechnungseinheit 64, Motorstromeffektivwert-Berechnungseinheit 65, Speichereinheit 67) der Stromschätzvorrichtung 60 montiert sind, kann gebildet und mit dem in 2 gezeigten Steuerschaltung 100 so verbunden werden, dass sie als eine Motorstromeffektivwert-Schätzvorrichtung verwendet werden kann. Die Motorstromeffektivwert-Schätzvorrichtung erfasst die Wechselrichter-Eingangsspannung Vdc, den Wechselrichter-Eingangsstrom Idc und die Drehzahl ω und schätzt den Motorstromeffektivwert Im gemäß Ausdruck (4) (in dem Flussdiagramm von 4 werden die Schritte S11, S12, S14 und S15 durchgeführt).
• Industrielle Anwendbarkeit
• Gemäß der Stromschätzvorrichtung, dem elektrischen Kompressor, dem Stromschätzverfahren und dem Schätzverfahren des Motorstromeffektivwertes ist es möglich, den Kondensatorstrom des in der Hochspannungsschaltung vorgesehenen Kondensators, der den Motor antreibt, genau zu schätzen.
• Bezugszeichenliste

1:

ECU

2:

Klimaanlage

10:

elektrischer Kompressor

11:

Kompressionseinheit

12:

Motor

20:

Batterie

30:

Kondensator

40:

Wechselrichter

50:

Steuerung

60:

Stromschätzvorrichtung

61:

Eingabe-/Ausgabeeinheit

62:

Spannungsausnutzungsrate-Berechnungseinheit

63:

erste Konstantenberechnungseinheit

64:

zweite Konstantenberechnungseinheit

65:

Motorstromeffektivwert-Berechnungseinheit

66:

Kondensatorstrom-Berechnungseinheit

67:

Speichereinheit

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• JP 2017171976 [0002]

Claims (7)

1. Stromschätzvorrichtung zum Schätzen eines Kondensatorstroms einer Hochspannungsschaltung, die einen Motor antreibt, die Vorrichtung umfassend: eine Spannungsausnutzungsrate-Berechnungseinheit, die eine Spannungsausnutzungsrate unter Verwendung einer Eingangsspannung eines in der Hochspannungsschaltung enthaltenen Wechselrichters und einer Drehzahl des Motors berechnet; eine erste Konstantenberechnungseinheit, die die Spannungsausnutzungsrate auf einen vorbestimmten ersten Berechnungsausdruck anwendet, um eine erste Konstante zu berechnen; und eine Kondensatorstrom-Berechnungseinheit, die die erste Konstante mit einem Motorstromeffektivwert des Motors multipliziert, um einen Kondensatorstrom eines in dem Hochspannungsschaltung enthaltenen Kondensators zu berechnen.
2. Stromschätzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste Berechnungsausdruck die folgende Gleichung (1) ist, wenn n, A0 und Ai (i = 1 bis n) vorbestimmte Konstanten sind, die erste Konstante α ist und die Spannungsausnutzungsrate Nv ist. $$\alpha =A0+{\displaystyle \sum _{i=1}^n\left(Ai\times N{v}^i\right)}$$

   
3. Stromschätzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, weiter umfassend: eine zweite Konstantenberechnungseinheit, die die Spannungsausnutzungsrate auf einen vorbestimmten zweiten Berechnungsausdruck anwendet, um eine zweite Konstante zu berechnen; und eine Motorstromeffektivwert-Berechnungseinheit, die die zweite Konstante mit einem Eingangsstrom des Wechselrichters multipliziert, um den Motorstromeffektivwert zu berechnen.
4. Stromschätzvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der zweite Berechnungsausdruck die folgende Gleichung (2) ist, wenn m, B0 und Bj (j = 1 bis m) vorbestimmte Konstanten sind, die zweite Konstante β ist und die Spannungsausnutzungsrate Nv ist. $$\beta =B0+{\displaystyle \sum _{j=1}^m\left(Bi\times N{v}^j\right)}$$

   
5. Elektrischer Kompressor, umfassend die Stromschätzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
6. Stromschätzverfahren zum Schätzen eines Kondensatorstroms einer Hochspannungsschaltung, die einen Motor antreibt, das Verfahren umfassend: einen Schritt des Berechnens einer Spannungsausnutzungsrate unter Verwendung einer Eingangsspannung eines in der Hochspannungsschaltung enthaltenen Wechselrichters und einer Drehzahl des Motors; einen Schritt des Anwendens der Spannungsausnutzungsrate auf einen vorbestimmten ersten Berechnungsausdruck, um eine erste Konstante zu berechnen; und einen Schritt des Multiplizierens der ersten Konstanten mit einem Motorstromeffektivwert, um einen Kondensatorstrom eines in der Hochspannungsschaltung enthaltenen Kondensators zu berechnen.
7. Schätzverfahren des Motorstromeffektivwertes zum Schätzen eines Motorstromeffektivwerts einer Hochspannungsschaltung, die einen Motor antreibt, das Verfahren umfassend: einen Schritt des Berechnens einer Spannungsausnutzungsrate unter Verwendung einer Eingangsspannung eines in der Hochspannungsschaltung enthaltenen Wechselrichters und einer Drehzahl des Motors; einen Schritt des Anwendens der Spannungsausnutzungsrate auf einen vorbestimmten zweiten Berechnungsausdruck, um eine zweite Konstante zu berechnen; und einen Schritt des Multiplizierens der zweiten Konstante mit einem Eingangsstrom des Wechselrichters, um den Motorstromeffektivwert zu berechnen.

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