JP2018174630A - 車載用電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】モータ運転停止中においてコンデンサに蓄積された電荷を容易に放電させることができる車載用電動圧縮機を提供する。【解決手段】インバータ装置３１は、三相インバータ回路４３とコンデンサ４６と制御部４７を備えている。制御部４７は、モータ運転停止中において、１サイクル中に、三相インバータ回路４３の特定の相の下又は上アーム用スイッチング素子をオンオフ制御するとともに特定の相以外の相における特定の相でオンオフ制御するスイッチング素子とは上下が異なる側のスイッチング素子を特定の相の下又は上アーム用スイッチング素子のオン期間においてオンオフ制御し、複数サイクルの実行によりコンデンサ４６に蓄積された電荷の放電を繰り返させる。【選択図】図２

Description

本発明は、車載用電動圧縮機に係り、詳しくは、コンデンサを放電させるための技術に関するものである。

車載電動圧縮機においては電源である車載バッテリにインバータ回路が接続されるとともにインバータ回路にモータが接続されている。そして、モータは高電圧のバッテリ電圧で駆動される。車載電動圧縮機には、インバータ回路がバッテリ側から切断された時においては、フィルタ部のコンデンサに充電された電荷を速やかに放電するための機能が求められる。特許文献１においては、インバータのＣＰＵ等の制御部を駆動するための電源電圧をコンデンサの両端から降圧して作成する電源回路を設け、バッテリ側が切断されても電源回路でコンデンサの電荷を使い続けて放電させている（第１の技術）。他にも、コンデンサと並列に放電用の抵抗を設置することによりコンデンサの電荷を放電抵抗で消費させることも行われている（第２の技術）。さらに、特許文献２においては、周期的にモータに電流を流してコンデンサの両端電圧の低下が基準値以上だった場合にはバッテリ側の電源が切断されたと判定してモータに大電流を流して放電している（第３の技術）。

特許第５３８１３６１号公報 特開２０１４−１４３８７９号公報

ところが、特許文献１に開示の上記第１の技術においては、高電圧が切断された状態ではＣＰＵが動作しないため高電圧を印加しなくてもインバータ情報を車両側に伝えることを要望する車両メーカ向けには採用できなく、要望に応えるため低電圧側からＣＰＵの電源電圧を作成すると、放電機能がなくなってしまう懸念がある。また、上記第２の技術であるコンデンサと並列に放電用の抵抗を設置する場合においては、抵抗で常時電力を消費するため抵抗の発熱による周辺回路素子の耐熱や効率悪化の課題があり、特に、電圧が高い時に多くの電流が流れるので消費が大きくなる（電圧の二乗で増加）。さらに、特許文献２に開示の上記第３の技術においては、車両の走行状態によりバッテリ電圧は急変するため誤判定の懸念があり、バッテリが繋がった状態で放電制御をし続けるとスイッチング素子やモータコイルが過熱される懸念がある。

本発明の目的は、モータ運転停止中においてコンデンサに蓄積された電荷を容易に放電させることができる車載用電動圧縮機を提供することにある。

請求項１に記載の発明では、ハウジング内に、圧縮部と、前記圧縮部を駆動する三相モータが配置されるとともに、三相モータに電力を供給するインバータ装置を備えた車載用電動圧縮機であって、前記インバータ装置は、直流電力源に接続される正極母線と負極母線との間において相毎に上アーム用スイッチング素子及び下アーム用スイッチング素子が直列接続され、スイッチング素子がオンオフ制御されることにより前記直流電力源からの直流電力を交流電力に変換して前記三相モータのコイルに供給して駆動するための三相インバータ回路と、前記正極母線と負極母線との間における前記三相インバータ回路よりも前記直流電力源側に接続されたコンデンサと、モータ運転停止中において、１サイクル中に、前記三相インバータ回路の特定の相の下又は上アーム用スイッチング素子をオンオフ制御するとともに前記特定の相以外の相における前記特定の相でオンオフ制御するスイッチング素子とは上下が異なる側のスイッチング素子を前記特定の相の下又は上アーム用スイッチング素子のオン期間においてオン制御し、上記サイクルを少なくとも前記コンデンサの電圧が一定値以下になるまで複数回実行することにより前記コンデンサに蓄積された電荷の放電を繰り返させる放電制御手段と、を備えていることを要旨とする。

請求項１に記載の発明によれば、モータ運転停止中において、放電制御手段により、１サイクル中に、三相インバータ回路の特定の相の下又は上アーム用スイッチング素子がオンオフ制御されるとともに特定の相以外の相における特定の相でオンオフ制御するスイッチング素子とは上下が異なる側のスイッチング素子が特定の相の下又は上アーム用スイッチング素子のオン期間においてオン制御され、複数サイクルの実行によりコンデンサに蓄積された電荷の放電が繰り返される。上アーム用スイッチング素子及び下アーム用スイッチング素子のオンによりコンデンサに蓄積された電荷が放電され、少なくともコンデンサの電圧が一定値以下になるまでこれが繰り返される。よって、安定した放電を行うことができ、モータ運転停止中においてコンデンサに蓄積された電荷を容易に放電させることができる。

請求項２に記載のように、請求項１に記載の車載用電動圧縮機において、前記放電制御手段は、前記特定の相以外の相における前記特定の相でオンオフ制御するスイッチング素子とは上下が異なる側のスイッチング素子を前記特定の相の下又は上アーム用スイッチング素子のオン期間においてオン制御に加えてオフ制御するとよい。この場合、オンオフ制御の際のオン時間およびオン回数の少なくとも一方を調整することで、コンデンサに蓄積された電荷の放電量を細かく調整することができる。

請求項３に記載のように、請求項２に記載の車載用電動圧縮機において、前記放電制御手段は、前記複数サイクルの実行の際において前記コンデンサに蓄積された電荷の放電を一定電流で行うべく前記放電の繰り返しに伴い前記上下が異なる側のスイッチング素子のオンオフ制御の際のオン時間を長くするとよい。この場合、コンデンサに蓄積された電荷の放電が一定電流で行われ、放電の最適化、例えば早期の放電を行わせることができる。

本発明によれば、モータ運転停止中においてコンデンサに蓄積された電荷を容易に放電させることができる。

実施形態における車載用電動圧縮機を模式的に示す一部破断図。 車載用電動圧縮機の回路構成図。 （ａ）〜（ｊ）は作用を説明するためのスイッチング素子のオンオフ状態、各相電流、コンデンサ電流の推移を示すタイムチャート。 （ａ）〜（ｋ）は作用を説明するためのスイッチング素子のオンオフ状態、各相電流、コンデンサ電流の推移、コンデンサ電圧の推移を示すタイムチャート。 作用を説明するための車載用電動圧縮機の回路構成図。 作用を説明するための車載用電動圧縮機の回路構成図。 作用を説明するための車載用電動圧縮機の回路構成図。 （ａ）〜（ｋ）は別例を説明するためのスイッチング素子のオンオフ状態、各相電流、コンデンサ電流の推移、コンデンサ電圧の推移を示すタイムチャート。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
本実施形態の車載用電動圧縮機は例えば車両空調装置に用いられる。つまり、本実施形態において車載用電動圧縮機の圧縮対象の流体は冷媒である。

図１に示すように、車両空調装置１０は、車載用電動圧縮機２０と、車載用電動圧縮機２０に対して冷媒を供給する外部冷媒回路１００とを備えている。外部冷媒回路１００は、例えば熱交換器及び膨張弁などを有している。車両空調装置１０は、車載用電動圧縮機２０によって冷媒が圧縮され、且つ、外部冷媒回路１００によって冷媒の熱交換及び膨張が行われることによって、車両の室内の冷暖房を行う。

なお、車両空調装置１０は、当該車両空調装置１０の全体を制御する空調ＥＣＵ１０１を備えている。空調ＥＣＵ１０１は、車内温度や設定温度等を把握可能に構成されており、これらのパラメータに基づいて、車載用電動圧縮機２０に対してオン／オフ指令等といった各種指令を送信する。

車載用電動圧縮機２０は、外部冷媒回路１００から冷媒が吸入される吸入口２１ａが形成されたハウジング２１と、ハウジング２１に収容された圧縮部２２及び電動モータとしての車載用三相モータ２３とを備えている。

ハウジング２１は、全体として略円筒形状である。ハウジング２１には、冷媒が吐出される吐出口２１ｂが形成されている。
圧縮部２２は、吸入口２１ａからハウジング２１内に吸入された冷媒を圧縮し、その圧縮された冷媒を吐出口２１ｂから吐出させるものである。なお、圧縮部２２の具体的な構成は、スクロールタイプ、ピストンタイプ、ベーンタイプ等任意である。

車載用三相モータ２３は、圧縮部２２を駆動させるものである。車載用三相モータ２３は、例えばハウジング２１に対して回転可能に支持された円柱状の回転軸２６と、当該回転軸２６に対して固定された円筒形状のロータ２４と、ハウジング２１に固定されたステータ２５とを有する。ロータ２４は、磁石２４ａが埋設された円筒形状のロータコア２４ｂを有している。磁石２４ａは永久磁石である。回転軸２６の軸線方向と、円筒形状のハウジング２１の軸線方向とは一致している。ステータ２５は、円筒形状のステータコア２５ａと、当該ステータコア２５ａに形成されたティースに捲回されたコイル２５ｂとを有している。ロータ２４及びステータ２５は、回転軸２６の径方向に対向している。

車載用三相モータ２３は、位置センサが設けられていない位置センサレス方式のモータであり、モータ運転停止中において検出したロータの初期位置により起動する。
車載用電動圧縮機２０は、車載用三相モータ２３を駆動させるインバータ装置３１と、当該インバータ装置３１が収容されたケース３２とを有するインバータユニット３０を備えている。車載用三相モータ２３のコイル２５ｂとインバータ装置３１とは電気的に接続されている。ケース３２は、固定具としてのボルト３３によってハウジング２１に固定されている。すなわち、本実施形態の車載用電動圧縮機２０には、インバータ装置３１が一体化されている。

インバータ装置３１は、回路基板３４と、当該回路基板３４と電気的に接続されたパワーモジュール３５とを備えている。回路基板３４には、各種電子部品が実装されている。ケース３２の外面にはコネクタ３６が設けられており、回路基板３４とコネクタ３６とが電気的に接続されている。コネクタ３６を介してインバータ装置３１に電力供給が行われるとともに、空調ＥＣＵ１０１とインバータ装置３１とが電気的に接続されている。

このようにして、車載用電動圧縮機２０は、ハウジング２１内に、圧縮部２２と、圧縮部２２を駆動する車載用三相モータ２３が配置されているとともに、車載用三相モータ２３に電力を供給するインバータ装置３１を備えている。

図２に示すように、インバータ装置３１は、三相インバータ回路４３と、入力フィルタ４４（コイル４５、コンデンサ４６）と、制御部４７を備えている。車載用三相モータ２３は、スター結線されたコイル（図１のコイル２５ｂ相当品）４０，４１，４２を有する。

バッテリ５０に対しシステムメインリレー５１を介して三相インバータ回路４３が接続されている。システムメインリレー５１は正極端子用接点である。バッテリ５０の正極端子にはシステムメインリレー５１を介して三相インバータ回路４３の正極母線Ｌｐが接続されている。また、バッテリ５０の負極端子には三相インバータ回路４３の負極母線Ｌｎが接続されている。システムメインリレー５１は車両ＥＣＵ１０２を介して車両のスタートキーのオン操作により閉路され、オフ操作により開路される。

三相インバータ回路４３は、正極母線Ｌｐと負極母線Ｌｎを有し、複数のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６がブリッジ接続されている。詳しくは、三相インバータ回路４３は、６つのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６と６つのダイオードＤ１〜Ｄ６を有し、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６としてＩＧＢＴを用いている。なお、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６はパワーＭＯＳＦＥＴでもよい。正極母線Ｌｐと負極母線Ｌｎとの間において、スイッチング素子Ｑ１とＱ２、スイッチング素子Ｑ３とＱ４、スイッチング素子Ｑ５とＱ６が、それぞれ直列に接続されている。各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６には各ダイオードＤ１〜Ｄ６が逆並列接続されている。スイッチング素子Ｑ１とＱ２との間、スイッチング素子Ｑ３とＱ４との間、スイッチング素子Ｑ５とＱ６との間から車載用三相モータ２３（コイル４０，４１，４２）が接続されている。

各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の制御端子（ＩＧＢＴのゲート端子）は制御部４７と接続されている。制御部４７は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６をオンオフ制御する。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６がスイッチング制御されることにより、三相インバータ回路４３はバッテリ５０から供給される直流を適宜の周波数の三相交流に変換して車載用三相モータ２３の各相のコイル４０〜４２に供給する。即ち、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチング動作により車載用三相モータ２３の各相のコイル４０〜４２が通電されて車載用三相モータ２３を駆動することができる。

このようにして、三相インバータ回路４３は、直流電力源としてのバッテリ５０に接続される正極母線Ｌｐと負極母線Ｌｎとの間において相毎に上アーム用スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５及び下アーム用スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６が直列接続されている。そして、三相インバータ回路４３は、スイッチング素子（Ｑ１〜Ｑ６）がオンオフ制御されることによりバッテリ５０からの直流電力を交流電力に変換して三相モータ２３のコイル４０〜４２に供給して駆動することができる。

入力フィルタ４４は、コンデンサ（平滑コンデンサ）４６とコイル４５により構成されている。コンデンサ４６は、正極母線Ｌｐと負極母線Ｌｎとの間における三相インバータ回路４３よりも直流電力の入力側、即ち、バッテリ５０側に接続されている。コイル４５は、母線Ｌｐにおけるコンデンサ４６よりもバッテリ５０側に設けられている。入力フィルタ４４を介してバッテリ５０から電力が三相インバータ回路４３に供給される。

スイッチング素子Ｑ２とダイオードＤ２の並列回路と、負極母線Ｌｎとの間に、電流センサＳ１が設けられている。スイッチング素子Ｑ４とダイオードＤ４の並列回路と、負極母線Ｌｎとの間に、電流センサＳ２が設けられている。スイッチング素子Ｑ６とダイオードＤ６の並列回路と、負極母線Ｌｎとの間に、電流センサＳ３が設けられている。各電流センサＳ１〜Ｓ３は制御部４７と接続されている。制御部４７は、電流センサＳ１による電流検出値と、電流センサＳ２による電流検出値と、電流センサＳ３による電流検出値とから、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗを検知することができる。また、電圧センサＳ４により入力電圧Ｖｃ、即ち、コンデンサ４６の端子間電圧が検出される。電圧センサＳ４は制御部４７と接続され、制御部４７は電圧センサＳ４からの信号により入力電圧（コンデンサ電圧）Ｖｃを検知する。

制御部４７はＣＰＵ４７ａを備えている。また、低電圧電源１０３が搭載されており、低電圧電源１０３において低電圧の電源電圧が作成される。この低電圧の電源電圧は制御部４７（ＣＰＵ４７ａ）、空調ＥＣＵ１０１等に供給されて、制御部４７（ＣＰＵ４７ａ）、空調ＥＣＵ１０１等が駆動される。

次に、車載用電動圧縮機２０の作用について説明する。
空調ＥＣＵ１０１からの駆動指令が無くモータ運転停止中において図３（ａ）〜（ｊ）で示す１サイクル分の処理を一定間隔で行っている。このサイクルは、低電圧電源１０３においてＣＰＵ４７ａ等を駆動するための電源電圧が作成されている間、少なくともコンデンサ４６の電圧Ｖｃが一定値以下となるまで常時繰り返し処理されている。この処理により、コンデンサ４６に蓄積された電荷の放電を例えば５秒以内にバッテリ５０の電圧である４００Ｖから規格で定められた電圧（６０Ｖ）以下に下げるように行うとともにロータの初期位置の推定が行われ起動指令があったときに既に初期位置を推定しているので直ぐに起動することができるようになっている。

図３（ａ）〜（ｊ）のタイムチャートは、上から順に、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５，Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６のオンオフ状態、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗ、コンデンサ電流Ｉｃの推移を示す。

図３（ａ）〜（ｊ）での第１サイクルにおける詳細を、図４（ａ）〜（ｋ）に示す。図４（ａ）〜（ｋ）のタイムチャートは、上から順に、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５，Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６のオンオフ状態、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗ、コンデンサ電流Ｉｃの推移、入力電圧（コンデンサ電圧）Ｖｃの推移を示す。

図４（ａ）〜（ｋ）において、ｔ１のタイミングでスイッチング素子Ｑ１がオンし、ｔ２のタイミングでスイッチング素子Ｑ１がオフし、ｔ３のタイミングでスイッチング素子Ｑ１がオンし、ｔ４のタイミングでスイッチング素子Ｑ１がオフする。また、ｔ１のタイミングでスイッチング素子Ｑ４がオンし、ｔ５のタイミングでスイッチング素子Ｑ４がオフする。同様に、ｔ１のタイミングでスイッチング素子Ｑ６がオンし、ｔ５のタイミングでスイッチング素子Ｑ６がオフする。ｔ５のタイミング以降は、いずれのスイッチング素子もオフ状態となるので電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが流れなくなり、ついにはｔ６のタイミングで０となる。

ｔ１〜ｔ２の期間を第１期間Ｔ１１、ｔ２〜ｔ３の期間を第２期間Ｔ１２、ｔ３〜ｔ４の期間を第３期間Ｔ１３、ｔ４〜ｔ５の期間を第４期間Ｔ１４、ｔ５〜ｔ６の期間を第５期間Ｔ１５とする。

第１期間Ｔ１１及び第３期間Ｔ１３における電流経路を図５に示す。第２期間Ｔ１２及び第４期間Ｔ１４における電流経路を図６に示す。第５期間Ｔ１５における電流経路を図７に示す。

図５に示すように、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４，Ｑ６がオンしている。そして、電流Ｉｃが、コンデンサ４６の正極→スイッチング素子Ｑ１→モータのコイル４０→モータのコイル４１→スイッチング素子Ｑ４→コンデンサ４６の負極の経路、及び、コンデンサ４６の正極→スイッチング素子Ｑ１→モータのコイル４０→モータのコイル４２→スイッチング素子Ｑ６→コンデンサ４６の負極の経路で流れる。

これにより、図４（ａ）〜（ｋ）の第１期間Ｔ１１においては、Ｕ相電流Ｉｕが急峻に変化するとともにＶ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗは緩やかに変化する。また、第１期間Ｔ１１においては、コンデンサ電流Ｉｃは急峻に変化し、これにより、コンデンサ放電が行われ入力電圧（コンデンサ電圧）Ｖｃが低下する。同様に、図４（ａ）〜（ｋ）の第３期間Ｔ１３においても、Ｕ相電流Ｉｕが急峻に変化するとともにＶ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗは緩やかに変化する。また、第３期間Ｔ１３においても、コンデンサ電流Ｉｃは急峻に変化し、これにより、コンデンサ放電が行われ入力電圧（コンデンサ電圧）Ｖｃが低下する。

図６に示すように、スイッチング素子Ｑ４，Ｑ６がオンしている。そして、電流が、モータのコイル４１の一端→スイッチング素子Ｑ４→ダイオードＤ２→モータのコイル４０の経路、及び、モータのコイル４２の一端→スイッチング素子Ｑ６→ダイオードＤ２→モータのコイル４０の経路で流れる。

これにより、図４（ａ）〜（ｋ）の第２期間Ｔ１２においては、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗは低下する。また、第２期間Ｔ１２においては、コンデンサ電流Ｉｃは流れずに、これにより、コンデンサ放電も行われずに入力電圧（コンデンサ電圧）Ｖｃは変化しない。同様に、図４（ａ）〜（ｋ）の第４期間Ｔ１４においても、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗは低下する。また、第４期間Ｔ１４においては、コンデンサ電流Ｉｃは流れずに、これにより、コンデンサ放電も行われずに入力電圧（コンデンサ電圧）Ｖｃは変化しない。

図７に示すように、いずれのスイッチング素子もオフしている。そして、電流が、コンデンサ４６の負極→ダイオードＤ２→モータのコイル４０→モータのコイル４１→ダイオードＤ３→コンデンサ４６の正極の経路、及び、コンデンサ４６の負極→ダイオードＤ２→モータのコイル４０→モータのコイル４２→ダイオードＤ５→コンデンサ４６の正極の経路で流れる。

これにより、図４（ａ）〜（ｋ）の第５期間Ｔ１５においては、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗは低下する。また、第５期間Ｔ１５においては、コンデンサ電流Ｉｃは充電側に流れるが、短時間のため充電はほぼ行われずに入力電圧（コンデンサ電圧）Ｖｃはほぼ変化しない。

このように、１サイクル中に、三相インバータ回路４３のＶ，Ｗ相の下アーム用スイッチング素子Ｑ４，Ｑ６をオンオフ制御するとともにＵ相の上アーム用スイッチング素子Ｑ１を下アーム用スイッチング素子Ｑ４，Ｑ６のオン期間においてオンオフ制御する。図４（ａ）のデューティＴ２／Ｔ１、即ち、オン時間Ｔ２は入力電圧Ｖｃに応じたものであり、入力電圧Ｖｃが高いとオン時間Ｔ２が短くされ、ロータ２４が回転しないようにされる。制御部４７は、この１サイクル中におけるＵ相電流Ｉｕの最大電流であるピーク値を検知する。

このような動作を１サイクルとして、図３（ａ）〜（ｊ）に示すように、以後、第２サイクル、第３サイクル、第４サイクル、第５サイクル、第６サイクルを実行する。
つまり、第１サイクルではスイッチング素子Ｑ４，Ｑ６を１回オンする間にスイッチング素子Ｑ１を２回オンしたが、第２サイクルではスイッチング素子Ｑ３，Ｑ５を１回オンする間にスイッチング素子Ｑ２を２回オンする。即ち、Ｖ，Ｗ相の上アーム用スイッチング素子Ｑ３，Ｑ５をオンオフ制御するとともにＵ相の下アーム用スイッチング素子Ｑ２を上アーム用スイッチング素子Ｑ３，Ｑ５のオン期間においてオンオフ制御する。

第３サイクルではスイッチング素子Ｑ２，Ｑ６を１回オンする間にスイッチング素子Ｑ３を２回オンする。即ち、Ｕ，Ｗ相の下アーム用スイッチング素子Ｑ２，Ｑ６をオンオフ制御するとともにＶ相の上アーム用スイッチング素子Ｑ３を下アーム用スイッチング素子Ｑ２，Ｑ６のオン期間においてオンオフ制御する。

第４サイクルではスイッチング素子Ｑ１，Ｑ５を１回オンする間にスイッチング素子Ｑ４を２回オンする。即ち、Ｕ，Ｗ相の上アーム用スイッチング素子Ｑ１，Ｑ５をオンオフ制御するとともにＶ相の下アーム用スイッチング素子Ｑ４を上アーム用スイッチング素子Ｑ１，Ｑ５のオン期間においてオンオフ制御する。

第５サイクルではスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４を１回オンする間にスイッチング素子Ｑ５を２回オンする。即ち、Ｕ，Ｖ相の下アーム用スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４をオンオフ制御するとともにＷ相の上アーム用スイッチング素子Ｑ５を下アーム用スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４のオン期間においてオンオフ制御する。

第６サイクルではスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３を１回オンする間にスイッチング素子Ｑ６を２回オンする。即ち、Ｕ，Ｖ相の上アーム用スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３をオンオフ制御するとともにＷ相の下アーム用スイッチング素子Ｑ６を上アーム用スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３のオン期間においてオンオフ制御する。

そして、第１〜第６サイクルの実行によりコンデンサ４６に蓄積された電荷の放電が繰り返される。つまり、第１、第２サイクルにおいてＵ相で放電した後、第３、第４サイクルにおいてＶ相で放電し、第５、第６サイクルにおいてＷ相で放電する。このとき、制御部４７は、第１サイクルでのＵ相電流Ｉｕの最大値（ピーク値Ｉ１）を検知する代わりに、第２サイクルでのＵ相電流Ｉｕの最大値（ピーク値Ｉ２）を検知する。制御部４７は、第３サイクルでのＶ相電流Ｉｖの最大値（ピーク値Ｉ３）を検知するとともに、第４サイクルでのＶ相電流Ｉｖの最大値（ピーク値Ｉ４）を検知する。制御部４７は、第５サイクルでのＷ相電流Ｉｗの最大値（ピーク値Ｉ５）を検知するとともに、第６サイクルでのＷ相電流Ｉｗの最大値（ピーク値Ｉ６）を検知する。

また、制御部４７により、６つのピーク値Ｉ１〜Ｉ６のうちの絶対値が最大の値を最大テストピーク値として把握する。この値に基づいて制御部４７によりパルス係数が求められ、次回から、入力電圧Ｖｃに対し係数を乗算し、これを図４（ａ）のオン時間Ｔ２とする。即ち、６つのピーク値Ｉ１〜Ｉ６の絶対値の最大値が最大許容電流を超えない範囲で最大許容電流に近づくように入力電圧Ｖｃに対応させて設定される。

以後このようにして求めたパルス幅（オン時間Ｔ２）にて第１〜第６サイクルの処理が行われる。また、第１〜第６サイクルの処理が所定の時間間隔で実行される。即ち、今回の第１サイクルの処理開始から、次回の第１サイクルの処理開始が、所定の時間間隔で行われ、車載用電動圧縮機２０の停止中においてコンデンサ４６の電荷を放電し続けることができるとともに車載用電動圧縮機２０の停止中にモータロータの初期位置の推定も周期的に行われる。

初期位置は、６つの電流ピーク値Ｉ１〜Ｉ６と出力電圧Ｖｃ×（Ｔ１１＋Ｔ１３）より算出することができる。
このようにして、車載用電動圧縮機２０の停止中において、周期的にコンデンサ４６に蓄積された電荷を放電（消費）させるとともにモータロータ２４の初期位置を周期的に推定する。詳しくは、高電圧が遮断されると、モータに流れる電流を抑えながら放電してコンデンサ４６の電荷が消費されるので電圧が下がる。よって、特許文献１に開示の上記第１の技術に比べ、上記第２の技術の放電抵抗のような放電に関する専用部品の追加や変更をしなくてもよい。

図４（ｊ）で示すように、放電１パルス当りの平均電流をＩａｖ（ｉ）［Ａ］、放電時間をｔ（ｉ）［ｓｅｃ］とすると、１サイクルでの電荷の放電量（Ｑ）［Ｃ］は、ｉ＝１から所定回数ｎまでのＩａｖ（ｉ）×ｔ（ｉ）の積算値、即ち、
Ｑ＝Σ｛Ｉａｖ（ｉ）×ｔ（ｉ）｝
となる。

このときの電圧降下ΔＶは、
ΔＶ＝Ｑ／Ｃ
となる。

なお、Ｃは、コンデンサ４６の容量［Ｆ］である。
バッテリ５０で決まる最大電圧をＶｍａｘ、放電終了電圧をＶｆ、サイクルの繰り返し周期をｔｓ［ｓｅｃ］、放電時間をＴ［ｓｅｃ］とすると
（Ｖｍａｘ−Ｖｆ）＝Ｑ／Ｃ・Ｔ／ｔｓ
が成り立つ。

よって、Ｔ２０［ｓｅｃ］以内に放電を完了、即ち、コンデンサ電圧が、例えば４００Ｖから６０Ｖに低下するようにしたいときは、サイクルの間隔を、
ｔｓ１＝Ｑ／Ｃ・｛１／（Ｖｍａｘ−Ｖｆ）｝・Ｔ２０
で繰り返せばよい（ｔｓ１で１サイクルの放電動作を繰り返せばよい）。

もしくは、放電を開始するときの今の電圧（Ｖｃ）によって、周期を、
ｔｓ２＝Ｑ／Ｃ・｛１／（Ｖｃ−Ｖｆ）｝・Ｔ２０
とし、この周期で放電を繰り返せばよい。

このようにして、車載バッテリ５０が切断したかどうかの判定が不要なため、即ち、常時放電していないとシステムメインリレー５１が開いたことを検出して放電しなくてはならないが、本実施形態ではシステムメインリレー５１の動作に無関係に放電動作しているのでシステムメインリレー５１の動作状態を検出する手段が不要であり、誤判定による耐熱オーバーで壊れる心配はない。また、放電抵抗等の追加部品が要らない。さらに、停止中、初期位置推定を繰り返しているので、起動指令がきた時は速やかに起動することができる。

このようにしてコンデンサ放電を行うことができるとともに、起動性の向上、即ち、速やかな起動のための初期位置推定ができる。
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。

（１）圧縮部２２と三相モータ２３とインバータ装置３１を備えた車載用電動圧縮機２０の構成として次のようにした。インバータ装置３１は三相インバータ回路４３とコンデンサ４６と放電制御手段としての制御部４７を備えている。制御部４７は、モータ運転停止中において、１サイクル中に、三相インバータ回路４３の特定の相の下又は上アーム用スイッチング素子をオンオフ制御するとともに特定の相以外の相における特定の相でオンオフ制御するスイッチング素子とは上下が異なる側のスイッチング素子を特定の相の下又は上アーム用スイッチング素子のオン期間においてオンオフ制御し、複数サイクルの実行によりコンデンサ４６に蓄積された電荷の放電を繰り返させる。よって、上アーム用スイッチング素子及び下アーム用スイッチング素子のオンによりコンデンサ４６に蓄積された電荷が放電され、複数サイクルの実行によりこれが繰り返される。これにより、安定した放電を行うことができ、モータ運転停止中において高電圧が遮断された場合にもコンデンサ４６に蓄積された電荷を容易に放電させることができる。さらには、オンオフ制御の際のオン時間およびオン回数の少なくとも一方を調整することで、コンデンサに蓄積された電荷の放電量を細かく調整することができる。

（２）スイッチング素子をオンオフ制御する際に三相モータに流れる電流値を測定してモータ運転停止中のロータの初期位置を検出することができる。
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。

○ 入力電圧をモニタして入力電圧が低下するとスイッチング素子のパルス幅（オン時間）を長くするが、第１〜第６サイクルの最大電流が予め決めた値にならない場合は、サイクル中のオン回数を増やしても良い。つまり、コンデンサ放電では精度を高くするため、第１〜第６サイクル中の最大電流が予め決めた値になるように入力電圧に応じて総オン時間を更新して放電され続けて電圧が低くなると総オン時間が長くなることを利用し、総オン時間がある値以上の場合、高電圧が遮断されたと判断し大電流で放電することも可能である。このようにして、放電制御中の最大電流が毎回同じになるようにオン時間を設定することによって、放電動作の頻度を減らすことができる。

このように、放電制御手段としての制御部４７は、複数サイクルの実行の際においてコンデンサ４６に蓄積された電荷の放電を一定電流で行うべく放電の繰り返しに伴い上下が異なる側のスイッチング素子のオンオフ制御の際のオン時間を長くする。よって、コンデンサに蓄積された電荷の放電が一定電流で行われ、放電の最適化、例えば早期の放電を行わせることができる。

○ 図４（ａ）〜（ｋ）に代わり図８（ａ）〜（ｋ）に示す動作を行ってもよい。図８（ａ）〜（ｋ）において、ｔ２０のタイミングでスイッチング素子Ｑ１，Ｑ４，Ｑ６がオンし、ｔ２１のタイミングでスイッチング素子Ｑ１，Ｑ４，Ｑ６がオフし、ｔ２１のタイミング以降は、いずれのスイッチング素子もオフ状態となるので電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが流れなくなり、ついにはｔ２２のタイミングで０となる。つまり、１サイクル中に、三相インバータ回路４３のＶ，Ｗ相の下アーム用スイッチング素子Ｑ４，Ｑ６をオンオフ制御するとともにＵ相の上アーム用スイッチング素子Ｑ１を下アーム用スイッチング素子Ｑ４，Ｑ６のオン期間においてオン制御する。

要は、放電制御手段としての制御部４７は、モータ運転停止中において、１サイクル中に、三相インバータ回路４３の特定の相の下又は上アーム用スイッチング素子をオンオフ制御するとともに特定の相以外の相における特定の相でオンオフ制御するスイッチング素子とは上下が異なる側のスイッチング素子を特定の相の下又は上アーム用スイッチング素子のオン期間においてオン制御し、上記サイクルを少なくともコンデンサ４６の電圧が一定値以下になるまで複数回実行することによりコンデンサ４６に蓄積された電荷の放電を繰り返させるようにすればよい。こうすることにより、複数サイクルの実行によりコンデンサ４６に蓄積された電荷の放電が繰り返され、上アーム用スイッチング素子及び下アーム用スイッチング素子のオンによりコンデンサ４６に蓄積された電荷が放電され、少なくともコンデンサ４６の電圧が一定値以下になるまでこれが繰り返される。よって、安定した放電を行うことができ、モータ運転停止中においてコンデンサに蓄積された電荷を容易に放電させることができる。

図４（ａ）〜（ｋ）の場合は、放電制御手段としての制御部４７は、特定の相以外の相における特定の相でオンオフ制御するスイッチング素子とは上下が異なる側のスイッチング素子を特定の相の下又は上アーム用スイッチング素子のオン期間においてオン制御に加えてオフ制御する。この場合、オンオフ制御の際のオン時間およびオン回数の少なくとも一方を調整することで、コンデンサ４６に蓄積された電荷の放電量を細かく調整することができることとなる。

○ 制御部４７は、モータ運転停止中において、低電圧電源１０３においてＣＰＵ４７ａ等を駆動するための電源電圧が作成されている間は、コンデンサの電圧に関わらず、これまで説明したサイクルを実行し続けてもよい。これにより、コンデンサの電圧に関わらず、停止中は初期位置推定を繰り返しているので、起動指令がきた時は速やかに起動することができる。

２０…車載用電動圧縮機、２１…ハウジング、２２…圧縮部、２３…三相モータ、３１…インバータ装置、４０，４１，４２…コイル、４３…三相インバータ回路、４６…コンデンサ、４７…制御部（放電制御手段）、５０…バッテリ（直流電力源）、Ｌｐ…正極母線、Ｌｎ…負極母線、Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５…上アーム用スイッチング素子、Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６…下アーム用スイッチング素子。

Claims (3)

1. ハウジング内に、圧縮部と、前記圧縮部を駆動する三相モータが配置されるとともに、三相モータに電力を供給するインバータ装置を備えた車載用電動圧縮機であって、
   前記インバータ装置は、
   直流電力源に接続される正極母線と負極母線との間において相毎に上アーム用スイッチング素子及び下アーム用スイッチング素子が直列接続され、スイッチング素子がオンオフ制御されることにより前記直流電力源からの直流電力を交流電力に変換して前記三相モータのコイルに供給して駆動するための三相インバータ回路と、
   前記正極母線と負極母線との間における前記三相インバータ回路よりも前記直流電力源側に接続されたコンデンサと、
   モータ運転停止中において、１サイクル中に、前記三相インバータ回路の特定の相の下又は上アーム用スイッチング素子をオンオフ制御するとともに前記特定の相以外の相における前記特定の相でオンオフ制御するスイッチング素子とは上下が異なる側のスイッチング素子を前記特定の相の下又は上アーム用スイッチング素子のオン期間においてオン制御し、上記サイクルを少なくとも前記コンデンサの電圧が一定値以下になるまで複数回実行することにより前記コンデンサに蓄積された電荷の放電を繰り返させる放電制御手段と、
   を備えていることを特徴とする車載用電動圧縮機。
2. 前記放電制御手段は、前記特定の相以外の相における前記特定の相でオンオフ制御するスイッチング素子とは上下が異なる側のスイッチング素子を前記特定の相の下又は上アーム用スイッチング素子のオン期間においてオン制御に加えてオフ制御することを特徴とする請求項１に記載の車載用電動圧縮機。
3. 前記放電制御手段は、前記複数サイクルの実行の際において前記コンデンサに蓄積された電荷の放電を一定電流で行うべく前記放電の繰り返しに伴い前記上下が異なる側のスイッチング素子のオンオフ制御の際のオン時間を長くすることを特徴とする請求項２に記載の車載用電動圧縮機。