JP2020072554A - 電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】コンデンサを早期に暖めること。【解決手段】制御装置２５は、推定されたコンデンサ３２の温度が予め定められた温度以下の場合に、推定されたロータの位置で、３相のＰＷＭ信号のうち、モータ１６に流れる電流の絶対値が最大の相のＰＷＭ信号の位相をシフトする位相シフト処理を実行する。そして、制御装置２５は、位相シフト処理後の位相を有する３相のＰＷＭ信号をインバータ回路２４へ出力してモータ１６に対して直流電流を供給するようにインバータ回路２４の制御を行う。【選択図】図２

Description

本発明は、電動圧縮機に関する。

電動圧縮機は、流体を圧縮する圧縮部と、圧縮部を駆動するモータと、スイッチング素子を有するインバータ回路と、インバータ回路の制御を行う制御部と、を備えている。スイッチング素子は、モータを駆動するためにスイッチング動作を行う。インバータ回路の出力側には、モータの各相のコイルが接続されている。制御部は、インバータ回路へ３相のＰＷＭ信号を出力してインバータ回路の制御を行う。そして、制御部から出力されたＰＷＭ信号に基づいて、スイッチング素子がスイッチング動作を行うことにより、直流電源からの直流電流が交流電流に変換され、交流電流がモータの各相のコイルに供給されることにより、モータが駆動する。

また、インバータ回路の入力側には、直流電源に対して並列接続されているコンデンサが設けられている。ところで、極低温（例えば０℃以下）の環境下では、コンデンサの等価直列抵抗（ＥＳＲ）が急激に大きくなる。コンデンサの等価直列抵抗が急激に大きくなった状態で、コンデンサに電流が流れると、サージ電圧が発生し、サージ電圧がスイッチング素子の耐電圧を超えると、スイッチング素子が故障する虞がある。

そこで、例えば特許文献１では、コンデンサの温度が予め定められた温度以下の場合に、インバータ回路へ出力される３相のＰＷＭ信号のうち少なくとも１相のＰＷＭ信号の位相をシフトする位相シフト処理を実行している。具体的には、インバータ回路から出力される３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の出力電圧の各々の極性が全て同一（全てＨｉｇｈ極性又はＬｏｗ極性）である期間が短くなるように、インバータ回路へ出力されるＰＷＭ信号のうち少なくとも１相のＰＷＭ信号の位相をシフトしている。これによれば、位相シフト処理を実行した後のＰＷＭ信号に基づいてスイッチング素子がスイッチング動作を行うと、位相シフト処理を実行する前よりも多くの電流がコンデンサに流れることになり、コンデンサが早期に暖められる。

特開２０１６−３２４２０号公報

しかしながら、特許文献１のように位相シフト処理を実行したとしても、ＰＷＭ信号の位相をシフトする相によっては、コンデンサが暖まり難い場合がある。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、コンデンサを早期に暖めることができる電動圧縮機を提供することにある。

上記課題を解決する電動圧縮機は、流体を圧縮する圧縮部と、前記圧縮部を駆動するモータと、前記モータを駆動するためにスイッチング動作を行うスイッチング素子を有するとともに出力側に前記モータの各相のコイルが接続されるインバータ回路と、前記インバータ回路の入力側に設けられるとともに直流電源に対して並列接続されているコンデンサと、前記インバータ回路へ３相のＰＷＭ信号を出力して前記インバータ回路の制御を行う制御部と、前記コンデンサの温度を推定する温度推定部と、前記モータのロータの位置を推定するロータ位置推定部と、を備え、前記制御部は、前記温度推定部により推定された前記コンデンサの温度が予め定められた温度以下の場合に、前記ロータ位置推定部によって推定された前記ロータの位置で、前記３相のＰＷＭ信号のうち、前記モータに流れる電流の絶対値が最大の相のＰＷＭ信号の位相をシフトする位相シフト処理を実行する。

本発明者らは、３相のＰＷＭ信号のうち、モータに流れる電流の絶対値が最大の相のＰＷＭ信号の位相をシフトすると、多くの電流がコンデンサに流れ、コンデンサが早期に暖められることを見出した。そこで、制御部は、ロータ位置推定部によって推定されたロータの位置で、３相のＰＷＭ信号のうち、モータに流れる電流の絶対値が最大の相のＰＷＭ信号の位相をシフトする位相シフト処理を実行する。これによれば、コンデンサに流れる電流の値が大きくなるため、コンデンサが暖まり易くなる。したがって、コンデンサを早期に暖めることができる。

上記電動圧縮機において、前記制御部は、前記位相シフト処理において、前記３相のＰＷＭ信号のうち、前記モータに流れる電流の絶対値が最大の相のＰＷＭ信号の位相を、その他の相のＰＷＭ信号の位相に対して１８０°ずらすとよい。

これによれば、コンデンサに電流が流れる時間を長くすることができるため、コンデンサがさらに暖まり易くなる。したがって、コンデンサをさらに早期に暖めることができる。

この発明によれば、コンデンサを早期に暖めることができる。

実施形態における電動圧縮機を示す側断面図。 電動圧縮機の電気的構成を示す回路図。 モータに流れる電流とロータの位置との関係を示すグラフ。 暖機制御モードにおけるモータに流れる電流、ロータの位置、及び位相をシフトする相の関係を示すグラフ。 暖機制御モードにおけるロータの位置と位相をシフトする相との関係を示す図。 推定されたロータの位置が０°であるときにＵ相のＰＷＭ信号の位相をシフトした場合のモータに流れる電流の変化、３相のＰＷＭ信号の変化、及びコンデンサに対する電流の流れの変化の関係を示すグラフ。 制御装置の制御を説明するためのフローチャート。 図６におけるタイミングＴ１のときの電流の流れを示す図。 図６におけるタイミングＴ２のときの電流の流れを示す図。 図６におけるタイミングＴ３のときの電流の流れを示す図。 図６におけるタイミングＴ４のときの電流の流れを示す図。 図６におけるタイミングＴ５のときの電流の流れを示す図。 比較例における推定されたロータの位置が０°であるときに制御装置が位相シフト処理を実行しない場合でのモータに流れる電流の変化、３相のＰＷＭ信号の変化、及びコンデンサに対する電流の流れの変化の関係を示すグラフ。 図１３におけるタイミングＴ１１のときの電流の流れを模式的に示す図。 図１３におけるタイミングＴ１２のときの電流の流れを模式的に示す図。 図１３におけるタイミングＴ１３のときの電流の流れを模式的に示す図。 図１３におけるタイミングＴ１４のときの電流の流れを模式的に示す図。 図１３におけるタイミングＴ１５のときの電流の流れを模式的に示す図。 図１３におけるタイミングＴ１６のときの電流の流れを模式的に示す図。 比較例における推定されたロータの位置が０°であるときにＶ相のＰＷＭ信号の位相をシフトした場合のモータに流れる電流の変化、３相のＰＷＭ信号の変化、及びコンデンサに対する電流の流れの変化の関係を示すグラフ。 図２０におけるタイミングＴ２１のときの電流の流れを模式的に示す図。 図２０におけるタイミングＴ２２のときの電流の流れを模式的に示す図。 図２０におけるタイミングＴ２３のときの電流の流れを模式的に示す図。 図２０におけるタイミングＴ２４のときの電流の流れを模式的に示す図。 図２０におけるタイミングＴ２５のときの電流の流れを模式的に示す図。 図２０におけるタイミングＴ２６のときの電流の流れを模式的に示す図。

以下、電動圧縮機を具体化した実施形態を図１〜図２６にしたがって説明する。本実施形態の電動圧縮機は、例えば、車両空調装置に用いられる。
図１に示すように、電動圧縮機１０のハウジング１１は、有底筒状の吐出ハウジング１２と、吐出ハウジング１２に連結される有底筒状のモータハウジング１３とを有している。吐出ハウジング１２及びモータハウジング１３は金属材料製（例えばアルミニウム製）である。モータハウジング１３は、底壁１３ｅと、底壁１３ｅの外周縁から筒状に延設する側壁１３ａとを有している。

モータハウジング１３内には、回転軸１４が収容されている。また、モータハウジング１３内には、回転軸１４が回転することにより駆動して流体としての冷媒を圧縮する圧縮部１５と、回転軸１４を回転させて圧縮部１５を駆動するモータ１６とが収容されている。圧縮部１５及びモータ１６は、回転軸１４の回転軸線が延びる方向である軸線方向に並んで配置されている。モータ１６は、圧縮部１５よりもモータハウジング１３の底壁１３ｅ側に配置されている。

圧縮部１５は、例えば、モータハウジング１３内に固定された図示しない固定スクロールと、固定スクロールに対向配置される図示しない可動スクロールとから構成されるスクロール式である。なお、圧縮部１５は、スクロール式に限らず、例えば、ピストン式やベーン式等であってもよい。

モータ１６は、筒状のステータ１７と、ステータ１７の内側に配置されるロータ１８とからなる。ロータ１８は、回転軸１４と一体的に回転する。ステータ１７は、ロータ１８を取り囲んでいる。ロータ１８は、回転軸１４に止着されたロータコア１８ａと、ロータコア１８ａに設けられた複数の永久磁石１８ｂと、を有している。ステータ１７は、筒状のステータコア１７ａと、ステータコア１７ａに巻回されたコイル１９とを有している。そして、コイル１９に電力が供給されることによりロータ１８が回転し、回転軸１４がロータ１８と一体的に回転する。

側壁１３ａには、吸入ポート１３ｈが形成されている。吸入ポート１３ｈは、モータハウジング１３内に冷媒を吸入する。吸入ポート１３ｈには、外部冷媒回路２０の一端が接続されている。吐出ハウジング１２には、吐出ポート１２ｈが形成されている。吐出ポート１２ｈには、外部冷媒回路２０の他端が接続されている。

外部冷媒回路２０から吸入ポート１３ｈを介してモータハウジング１３内に吸入された冷媒は、圧縮部１５の駆動により圧縮部１５で圧縮されて、吐出ポート１２ｈを介して外部冷媒回路２０へ流出する。そして、外部冷媒回路２０へ流出した冷媒は、外部冷媒回路２０の熱交換器や膨張弁を経て、吸入ポート１３ｈを介してモータハウジング１３内に還流する。電動圧縮機１０及び外部冷媒回路２０は、車両空調装置２１を構成している。

モータハウジング１３の底壁１３ｅには、有底筒状のカバー２２が取り付けられている。そして、モータハウジング１３の底壁１３ｅとカバー２２とによって、モータ１６を駆動するインバータ回路２４を収容する収容空間２２ａが形成されている。圧縮部１５、モータ１６、及びインバータ回路２４は、この順序で、回転軸１４の軸線方向に並んで配置されている。

図２に示すように、モータ１６のコイル１９は、ｕ相コイル１９ｕ、ｖ相コイル１９ｖ、及びｗ相コイル１９ｗを有する三相構造になっている。本実施形態において、ｕ相コイル１９ｕ、ｖ相コイル１９ｖ、及びｗ相コイル１９ｗは、Ｙ結線されている。

インバータ回路２４は、複数のスイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２，Ｑｖ１，Ｑｖ２，Ｑｗ１，Ｑｗ２を有している。複数のスイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２，Ｑｖ１，Ｑｖ２，Ｑｗ１，Ｑｗ２は、モータ１６を駆動するためにスイッチング動作を行う。複数のスイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２，Ｑｖ１，Ｑｖ２，Ｑｗ１，Ｑｗ２は、ＩＧＢＴ（パワースイッチング素子）である。複数のスイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２，Ｑｖ１，Ｑｖ２，Ｑｗ１，Ｑｗ２には、ダイオードＤｕ１，Ｄｕ２，Ｄｖ１，Ｄｖ２，Ｄｗ１，Ｄｗ２がそれぞれ接続されている。ダイオードＤｕ１，Ｄｕ２，Ｄｖ１，Ｄｖ２，Ｄｗ１，Ｄｗ２は、スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２，Ｑｖ１，Ｑｖ２，Ｑｗ１，Ｑｗ２に対して並列に接続されている。

各スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｖ１，Ｑｗ１は、各相の上アームを構成している。各スイッチング素子Ｑｕ２，Ｑｖ２，Ｑｗ２は、各相の下アームを構成している。各スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２、各スイッチング素子Ｑｖ１，Ｑｖ２、及び各スイッチング素子Ｑｗ１，Ｑｗ２はそれぞれ直列に接続されている。各スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２，Ｑｖ１，Ｑｖ２，Ｑｗ１，Ｑｗ２のゲートは、制御装置２５に電気的に接続されている。各スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｖ１，Ｑｗ１のコレクタは、車両のバッテリである直流電源３１の正極に電気的に接続されている。各スイッチング素子Ｑｕ２，Ｑｖ２，Ｑｗ２のエミッタは、各電流センサ４１ｕ，４１ｖ，４１ｗを介して直流電源３１の負極に電気的に接続されている。各スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｖ１，Ｑｗ１のエミッタ及び各スイッチング素子Ｑｕ２，Ｑｖ２，Ｑｗ２のコレクタは、それぞれ直列に接続された中間点からｕ相コイル１９ｕ、ｖ相コイル１９ｖ、及びｗ相コイル１９ｗにそれぞれ電気的に接続されている。したがって、インバータ回路２４の出力側にモータ１６の各相のコイル１９が接続されている。

電動圧縮機１０は、直流電源３１に対して並列接続されているコンデンサ３２を備えている。コンデンサ３２は、インバータ回路２４の入力側に設けられている。コンデンサ３２は、例えば、電解コンデンサである。

電動圧縮機１０は、直流電源３１からの入力電圧を検出する電圧センサ３３を備えている。電圧センサ３３は、制御装置２５と電気的に接続されており、検出した検出結果を制御装置２５に送信する。

制御装置２５は、モータ１６の駆動電圧をパルス幅変調により制御する。具体的には、制御装置２５は、搬送波信号と呼ばれる高周波の三角波信号と、電圧を指示するための電圧指令信号とによって３相のＰＷＭ信号を生成する。ＰＷＭ信号は、パルス幅制御された矩形波の信号であり、インバータ回路２４から出力される出力電圧を制御するための信号である。３相のＰＷＭ信号は、それぞれ所定の位相、及び所定のデューティー比を有している。そして、制御装置２５は、生成した３相のＰＷＭ信号を各スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２，Ｑｖ１，Ｑｖ２，Ｑｗ１，Ｑｗ２へ出力して、各スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２，Ｑｖ１，Ｑｖ２，Ｑｗ１，Ｑｗ２のスイッチング動作の制御（オンオフ制御）を行う。したがって、制御装置２５は、インバータ回路２４へ３相のＰＷＭ信号を出力してインバータ回路２４の制御を行う制御部である。

これにより、直流電源３１からの直流電流が交流電流に変換される。したがって、各スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２，Ｑｖ１，Ｑｖ２，Ｑｗ１，Ｑｗ２は、スイッチング動作を行うことにより、直流電源３１からの直流電流を交流電流に変換する。そして、変換された交流電流がモータ１６に供給されることにより、モータ１６が駆動する。

制御装置２５は、車両空調装置２１の全体を制御する空調ＥＣＵ２６と電気的に接続されている。空調ＥＣＵ２６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、モータ１６の目標回転数に関する情報を制御装置２５に送信する。また、空調ＥＣＵ２６は、モータ１６の運転指令やモータ１６の停止指令などの各種指令を制御装置２５に送信する。

制御装置２５は、モータ１６のロータ１８の位置θを検出するレゾルバなどの回転角センサを用いずに、インバータ回路２４からモータ１６に流れる電流に基づいて、モータ１６のロータ１８の位置θを推定することによりモータ１６の回転制御を行うことが可能になっている。よって、本実施形態の電動圧縮機１０は、制御装置２５によって推定されたロータ１８の位置θに基づいて、モータ１６の回転を制御する位置センサレス制御が行われている。したがって、制御装置２５は、モータ１６のロータ１８の位置θを推定するロータ位置推定部としても機能する。

具体的には、制御装置２５には、電流センサ４１ｕ，４１ｖ，４１ｗにより検出されたモータ１６に流れるＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、及びＷ相電流Ｉｗと、電圧センサ３３により検出された入力電圧と、からロータ１８の位置θを推定するロータ位置推定プログラムが予め記憶されている。そして、制御装置２５は、電流センサ４１ｕ，４１ｖ，４１ｗにより検出されたモータ１６に流れるＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、及びＷ相電流Ｉｗと、電圧センサ３３により検出された入力電圧と、ロータ位置推定プログラムと、に基づいてロータ１８の位置θの推定を行う。

制御装置２５は、電流センサ４１ｕ，４１ｖ，４１ｗにより検出されたモータ１６に流れるＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、及びＷ相電流Ｉｗと、推定されたロータ１８の位置θとに基づいて、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、及びＷ相電流Ｉｗをｄ軸電流（励磁成分電流）及びｑ軸電流（トルク成分電流）に変換する。なお、ｄ軸電流（励磁成分電流）は、モータ１６に流れる電流において、永久磁石１８ｂが作る磁束と同じ方向の電流ベクトル成分である。ｑ軸電流（トルク成分電流）は、モータ１６に流れる電流において、ｄ軸と直交する電流ベクトル成分である。

制御装置２５は、電流センサ４１ｕ，４１ｖ，４１ｗにより検出されたモータ１６に流れるＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗに基づいて、モータ１６におけるｄ軸電流（励磁成分電流）とｑ軸電流（トルク成分電流）とが目標値となるように、各スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２，Ｑｖ１，Ｑｖ２，Ｑｗ１，Ｑｗ２のオンオフ制御を行う。これにより、モータ１６が、空調ＥＣＵ２６から送信された目標回転数で回転する。

図３には、モータ１６に流れる電流とロータ１８の位置θとの関係を示している。図３では、Ｕ相電流Ｉｕの波形を実線、Ｖ相電流Ｉｖの波形を一点鎖線、Ｗ相電流Ｉｗの波形を二点鎖線で示している。図３に示すように、Ｕ相電流Ｉｕの波形、Ｖ相電流Ｉｖの波形、及びＷ相電流Ｉｗの波形は、互いに１２０°ずつ位相がずれた正弦波により形成されている。Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、及びＷ相電流Ｉｗは、ロータ１８の位置θがいずれの位置であっても、Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ＝０の関係が成立している。

本実施形態では、例えば、Ｉｕ：Ｉｖ：Ｉｗ＝＋１：−０．５：−０．５の関係が成立するとき、ロータ１８の位置θが０°になる。また、例えば、Ｉｕ：Ｉｖ：Ｉｗ＝＋√３／２：０：−√３／２の関係が成立するとき、ロータ１８の位置θが３０°になる。さらに、例えば、Ｉｕ：Ｉｖ：Ｉｗ＝＋０．５：＋０．５：−１の関係が成立するとき、ロータ１８の位置θが６０°になる。

図２に示すように、電動圧縮機１０は、温度センサ３４を備えている。温度センサ３４は、制御装置２５に電気的に接続されている。温度センサ３４は、コンデンサ３２の温度を推定するための温度を検出する。具体的には、温度センサ３４は、例えば、コンデンサ３２が実装された基板の温度を検出する。温度センサ３４によって検出された温度に関する情報は、制御装置２５に送信される。

制御装置２５には、温度センサ３４から送信された温度に関する情報に基づいて、コンデンサ３２の温度を推定する温度推定プログラムが予め記憶されている。そして、制御装置２５は、温度センサ３４により検出された温度と、温度推定プログラムと、に基づいてコンデンサ３２の温度の推定を行う。したがって、温度センサ３４及び制御装置２５は、コンデンサ３２の温度を推定する温度推定部を構成している。

また、制御装置２５には、最大許容モータ電流値を演算する演算プログラムが予め記憶されている。最大許容モータ電流値とは、コンデンサ３２の等価直列抵抗（ＥＳＲ）により発生するサージ電圧によって、各スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２，Ｑｖ１，Ｑｖ２，Ｑｗ１，Ｑｗ２が損傷しない電流の最大値である。制御装置２５は、推定されたコンデンサ３２の温度と、予め記憶された演算プログラムと、に基づいて最大許容モータ電流値を演算する。そして、制御装置２５は、演算された最大許容モータ電流値以下の電流がモータ１６へ流れるようにインバータ回路２４を制御する。

制御装置２５には、推定されたコンデンサ３２の温度が予め定められた温度以下の場合に、モータ１６に対して直流電流を供給するようにインバータ回路２４の制御を行って、コンデンサ３２の暖機を行う暖機制御モードを実行するプログラムが予め記憶されている。また、制御装置２５には、推定されたコンデンサ３２の温度が予め定められた温度よりも高い場合には、モータ１６に対して交流電流を供給するようにインバータ回路２４の制御を行う通常制御モードを実行するプログラムが予め記憶されている。したがって、制御装置２５は、推定されたコンデンサ３２の温度に基づいて、暖機制御モードと通常制御モードとに切り替え可能になっている。

制御装置２５には、暖機制御モードにおいて、推定されたロータ１８の位置θで、３相のＰＷＭ信号のうち、モータ１６に流れる電流の絶対値が最大の相のＰＷＭ信号の位相をシフトする位相シフト処理を実行するプログラムが予め記憶されている。

図４には、暖機制御モードにおけるモータ１６に流れる電流、ロータ１８の位置θ、及び位相をシフトする相の関係を示している。また、図５には、暖機制御モードにおけるロータ１８の位置θと位相をシフトする相との関係を示している。

図４及び図５に示すように、ロータ１８の位置θが、例えば、３３０°＜θ≦３６０°、且つ０°≦θ≦３０°であるとき、３相のＰＷＭ信号のうち、Ｕ相電流Ｉｕの絶対値が最大である。したがって、制御装置２５は、暖機制御モードでは、推定されたロータ１８の位置θが、例えば、３３０°＜θ≦３６０°、且つ０°≦θ≦３０°であるとき、位相シフト処理によって、Ｕ相のＰＷＭ信号の位相をシフトする。

ロータ１８の位置θが、例えば、３０°＜θ≦９０°であるとき、３相のＰＷＭ信号のうち、Ｗ相電流Ｉｗの絶対値が最大である。したがって、制御装置２５は、暖機制御モードでは、推定されたロータ１８の位置θが、例えば、３０°＜θ≦９０°であるとき、位相シフト処理によって、Ｗ相のＰＷＭ信号の位相をシフトする。

ロータ１８の位置θが、例えば、９０°＜θ≦１５０°であるとき、３相のＰＷＭ信号のうち、Ｖ相電流Ｉｖの絶対値が最大である。したがって、制御装置２５は、暖機制御モードでは、推定されたロータ１８の位置θが、例えば、９０°＜θ≦１５０°であるとき、位相シフト処理によって、Ｖ相のＰＷＭ信号の位相をシフトする。

ロータ１８の位置θが、例えば、１５０°＜θ≦２１０°であるとき、３相のＰＷＭ信号のうち、Ｕ相電流Ｉｕの絶対値が最大である。したがって、制御装置２５は、暖機制御モードでは、推定されたロータ１８の位置θが、例えば、１５０°＜θ≦２１０°であるとき、位相シフト処理によって、Ｕ相のＰＷＭ信号の位相をシフトする。

ロータ１８の位置θが、例えば、２１０°＜θ≦２７０°であるとき、３相のＰＷＭ信号のうち、Ｗ相電流Ｉｗの絶対値が最大である。したがって、制御装置２５は、暖機制御モードでは、推定されたロータ１８の位置θが、例えば、２１０°＜θ≦２７０°であるとき、位相シフト処理によって、Ｗ相のＰＷＭ信号の位相をシフトする。

ロータ１８の位置θが、例えば、２７０°＜θ≦３３０°であるとき、３相のＰＷＭ信号のうち、Ｖ相電流Ｉｖの絶対値が最大である。したがって、制御装置２５は、暖機制御モードでは、推定されたロータ１８の位置θが、例えば、２７０°＜θ≦３３０°であるとき、位相シフト処理によって、Ｖ相のＰＷＭ信号の位相をシフトする。

図６には、推定されたロータ１８の位置θが０°であるときのモータ１６に流れる電流の変化、３相のＰＷＭ信号の変化、及びコンデンサ３２に対する電流の流れの変化の関係を示している。なお、図６において、例えば、Ｕ相のＰＷＭ信号がＨｉｇｈである場合は、Ｕ相の上アームを構成するスイッチング素子Ｑｕ１がオン状態であるとともに、Ｕ相の下アームを構成するスイッチング素子Ｑｕ２がオフ状態である。また、Ｕ相のＰＷＭ信号がＬｏｗである場合は、Ｕ相の上アームを構成するスイッチング素子Ｑｕ１がオフ状態であるとともに、Ｕ相の下アームを構成するスイッチング素子Ｑｕ２がオン状態である。同様に、例えば、Ｖ相のＰＷＭ信号がＨｉｇｈである場合は、Ｖ相の上アームを構成するスイッチング素子Ｑｖ１がオン状態であるとともに、Ｖ相の下アームを構成するスイッチング素子Ｑｖ２がオフ状態である。また、Ｖ相のＰＷＭ信号がＬｏｗである場合は、Ｖ相の上アームを構成するスイッチング素子Ｑｖ１がオフ状態であるとともに、Ｖ相の下アームを構成するスイッチング素子Ｑｖ２がオン状態である。さらに、Ｗ相のＰＷＭ信号がＨｉｇｈである場合は、Ｗ相の上アームを構成するスイッチング素子Ｑｗ１がオン状態であるとともに、Ｗ相の下アームを構成するスイッチング素子Ｑｗ２がオフ状態である。また、Ｗ相のＰＷＭ信号がＬｏｗである場合は、Ｗ相の上アームを構成するスイッチング素子Ｑｗ１がオフ状態であるとともに、Ｗ相の下アームを構成するスイッチング素子Ｑｗ２がオン状態である。

図６に示すように、本実施形態では、制御装置２５は、インバータ回路２４から出力される３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の出力電圧の各々の極性が全て同一（全てＨｉｇｈ極性又はＬｏｗ極性）である期間が短くなるように、Ｕ相のＰＷＭ信号の位相をシフトしている。具体的には、位相シフト処理を実行した後のＵ相のＰＷＭ信号の波形は、Ｖ相及びＷ相のＰＷＭ信号の波形に対して、位相が１８０°ずれている。よって、本実施形態では、制御装置２５は、位相シフト処理において、３相のＰＷＭ信号のうち、モータ１６に流れる電流の絶対値が最大の相であるＵ相のＰＷＭ信号の波形の位相を、その他の相であるＶ相及びＷ相のＰＷＭ信号の波形の位相に対して１８０°ずらす。

図６では、位相シフト処理を実行する前のＵ相のＰＷＭ信号の波形を二点鎖線で示し、位相シフト処理を実行した後のＵ相のＰＷＭ信号の波形を実線で示している。図６に示すように、位相シフト処理を実行する前の３相のＰＷＭ信号それぞれの波形と、位相シフト処理を実行した後の３相のＰＷＭ信号それぞれの波形とを比較して分かるように、位相シフト処理を実行した後では、３相のＰＷＭ信号が全てＨｉｇｈ又は全てＬｏｗである期間が短くなっている。

制御装置２５は、位相シフト処理後の位相を有する３相のＰＷＭ信号をインバータ回路２４へ出力してモータ１６に対して直流電流を供給するようにインバータ回路２４の制御を行う制御プログラムが予め記憶されている。

次に、本実施形態の作用について説明する。
図７に示すように、制御装置２５は、まず、ステップＳ１１において温度センサ３４から送信された温度に関する情報に基づいて、コンデンサ３２の温度を推定する。次に、制御装置２５は、ステップＳ１２において、推定したコンデンサ３２の温度が予め定められた温度以下であるか否かを判定する。制御装置２５は、ステップＳ１２においてコンデンサ３２の温度が予め定められた温度以下ではないと判定すると、ステップＳ１３に移行し、モータ１６に対して交流電流を供給するようにインバータ回路２４の制御を行う通常制御モードとなる。

一方、制御装置２５は、ステップＳ１２においてコンデンサ３２の温度が予め定められた温度以下であると判定すると、ステップＳ１４に移行して、暖機制御モードとなり、ステップＳ１４においてロータ１８の位置θを推定する。次に、制御装置２５は、ステップＳ１５において最大許容モータ電流値を演算する。さらに、制御装置２５は、ステップＳ１６において、ロータ１８の位置θを、推定されたロータ１８の位置θとするための３相のＰＷＭ信号を生成する。

そして、制御装置２５は、ステップＳ１７において、生成された３相のＰＷＭ信号のうち、モータ１６に流れる電流の絶対値が最大の相のＰＷＭ信号の位相をシフトする位相シフト処理を実行する。制御装置２５は、例えば、推定されたロータ１８の位置θが０°であった場合、Ｕ相のＰＷＭ信号の位相をシフトする位相シフト処理を実行し、位相シフト処理後の位相を有する３相のＰＷＭ信号をインバータ回路２４へ出力する。

図８では、図６におけるタイミングＴ１のときの電流の流れを示している。タイミングＴ１は、Ｕ相のＰＷＭ信号がＬｏｗからＨｉｇｈに切り替わるとともに、Ｖ相のＰＷＭ信号がＨｉｇｈからＬｏｗに切り替わり、Ｗ相のＰＷＭ信号がＨｉｇｈからＬｏｗに切り替わったタイミングである。図８に示すように、タイミングＴ１では、Ｕ相のＰＷＭ信号がＨｉｇｈであるため、Ｕ相の上アームを構成するスイッチング素子Ｑｕ１がオン状態であるとともに、Ｕ相の下アームを構成するスイッチング素子Ｑｕ２がオフ状態である。したがって、図８において矢印Ｒ１ａで示すように、コンデンサ３２から放電された電流が、スイッチング素子Ｑｕ１を通過して、Ｕ相電流Ｉｕとしてモータ１６へ流れる。このとき、ロータ１８の位置θが０°となる通電パターンでは、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、及びＷ相電流Ｉｗの関係が、Ｉｕ：Ｉｖ：Ｉｗ＝＋１：−０．５：−０．５の関係である。したがって、コンデンサ３２から放電されてＵ相電流Ｉｕとして流れる電流の値が最大であるため、コンデンサ３２から放電される電流の値が大きくなる。したがって、コンデンサ３２が発熱し、コンデンサ３２が暖められる。なお、直流電源３１には、インダクタンス成分があるため、図８において矢印Ｒ１ｂで示すように、コンデンサ３２から直流電源３１に向けて電流が流れ続ける。よって、コンデンサ３２から直流電源３１側へも放電が行われ、コンデンサ３２が発熱し、コンデンサ３２が暖められる。

また、タイミングＴ１では、Ｖ相のＰＷＭ信号がＬｏｗであるため、Ｖ相の上アームを構成するスイッチング素子Ｑｖ１がオフ状態であるとともに、Ｖ相の下アームを構成するスイッチング素子Ｑｖ２がオン状態である。したがって、Ｖ相電流Ｉｖは、図８において矢印Ｒ１ｃで示すように、スイッチング素子Ｑｖ２を通過して、直流電源３１及びコンデンサ３２に向けて流れる。さらに、タイミングＴ１では、Ｗ相のＰＷＭ信号がＬｏｗであるため、Ｗ相の上アームを構成するスイッチング素子Ｑｗ１がオフ状態であるとともに、Ｗ相の下アームを構成するスイッチング素子Ｑｗ２がオン状態である。したがって、Ｗ相電流Ｉｗは、図８において矢印Ｒ１ｄで示すように、スイッチング素子Ｑｗ２を通過して、直流電源３１及びコンデンサ３２に向けて流れる。

図９では、図６におけるタイミングＴ２のときの電流の流れを示している。タイミングＴ２は、タイミングＴ１での３相のＰＷＭ信号のＨｉｇｈ及びＬｏｗの関係が維持されたまま、タイミングＴ１から所定時間経過したタイミングである。図９に示すように、タイミングＴ１から所定時間経過したタイミングＴ２では、コンデンサ３２からの放電が終了し、図９において矢印Ｒ２ａで示すように、直流電源３１からの電流が、スイッチング素子Ｑｕ１を通過して、Ｕ相電流としてモータ１６へ流れる。

図１０では、図６におけるタイミングＴ３のときの電流の流れを示している。タイミングＴ３は、Ｕ相のＰＷＭ信号がＨｉｇｈであり、Ｖ相のＰＷＭ信号がＬｏｗからＨｉｇｈに切り替わるとともにＷ相のＰＷＭ信号がＬｏｗからＨｉｇｈに切り替わったタイミングである。図１０に示すように、タイミングＴ３では、３相のＰＷＭ信号が全てＨｉｇｈであるため、各相の上アームを構成する各スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｖ１，Ｑｗ１がそれぞれオン状態であるとともに、各相の下アームを構成する各スイッチング素子Ｑｕ２，Ｑｖ２，Ｑｗ２がそれぞれオフ状態である。したがって、図１０において矢印Ｒ３ａで示すように、スイッチング素子Ｑｖ１を通過するＶ相電流Ｉｖと、図１０において矢印Ｒ３ｂで示すように、スイッチング素子Ｑｗ１を通過するＷ相電流Ｉｗとが、図１０において矢印Ｒ３ｃで示すように、スイッチング素子Ｑｕ１を通過して、Ｕ相電流Ｉｕとしてモータ１６へ流れる。また、図１０において矢印Ｒ３ｄで示すように、直流電源３１からの電流がコンデンサ３２に流れ込む。これにより、コンデンサ３２が充電され、コンデンサ３２が発熱し、コンデンサ３２が暖められる。

図１１では、図６におけるタイミングＴ４のときの電流の流れを示している。タイミングＴ４は、Ｖ相のＰＷＭ信号及びＷ相のＰＷＭ信号がＨｉｇｈであるとともに、Ｕ相のＰＷＭ信号がＨｉｇｈからＬｏｗに切り替わったタイミングである。図１１に示すように、タイミングＴ４では、Ｕ相のＰＷＭ信号がＬｏｗであるため、Ｕ相の上アームを構成するスイッチング素子Ｑｕ１がオフ状態であるとともに、Ｕ相の下アームを構成するスイッチング素子Ｑｕ２がオン状態である。したがって、図１１において矢印Ｒ４ａで示すように、電流が直流電源３１及びコンデンサ３２からスイッチング素子Ｑｕ２を通過してＵ相電流Ｉｕとしてモータ１６へ流れる。

また、タイミングＴ４では、Ｖ相のＰＷＭ信号及びＷ相のＰＷＭ信号がそれぞれＨｉｇｈである。よって、Ｖ相の上アームを構成するスイッチング素子Ｑｖ１及びＷ相の上アームを構成するスイッチング素子Ｑｗ１がそれぞれオン状態であるとともに、Ｖ相の下アームを構成するスイッチング素子Ｑｖ２及びＷ相の下アームを構成するスイッチング素子Ｑｗ２がそれぞれオフ状態である。したがって、図１１において矢印Ｒ４ｂで示すように、Ｖ相電流Ｉｖが、スイッチング素子Ｑｖ１を通過して、回生電流としてコンデンサ３２に向けて流れるとともに、図１１において矢印Ｒ４ｃで示すように、Ｗ相電流Ｉｗが、スイッチング素子Ｑｗ１を通過して、回生電流としてコンデンサ３２に向けて流れる。さらに、図１１において矢印Ｒ４ｄで示すように、直流電源３１からの電流がコンデンサ３２に流れ込む。これにより、コンデンサ３２が充電され、コンデンサ３２が発熱し、コンデンサ３２が暖められる。

図１２では、図６におけるタイミングＴ５のときの電流の流れを示している。図６に示すように、タイミングＴ５は、タイミングＴ４での３相のＰＷＭ信号のＨｉｇｈ及びＬｏｗの関係が維持されたまま、タイミングＴ４から所定時間経過したタイミングである。図１２に示すように、タイミングＴ４から所定時間経過したタイミングＴ５では、コンデンサ３２が満充電の状態になっているため、図１２において矢印Ｒ５ａで示すように、Ｖ相電流Ｉｖが、スイッチング素子Ｑｖ１を通過して、回生電流としてコンデンサ３２に流れ込まずに、直流電源３１に向けて流れる。さらに、図１２において矢印Ｒ５ｂで示すように、Ｗ相電流Ｉｗが、スイッチング素子Ｑｗ１を通過して、回生電流としてコンデンサ３２に流れ込まずに、直流電源３１に向けて流れる。その後、直流電源３１から流れる電流がコンデンサ３２に流れ込んで、コンデンサ３２が充電される。このように、図８〜図１２で説明した電流の流れが繰り返されることにより、コンデンサ３２の暖機が行われる。

図７に示すように、制御装置２５は、ステップＳ１８において、温度センサ３４から送信された温度に関する情報に基づいて、コンデンサ３２の温度を推定する。そして、制御装置２５は、ステップＳ１９において、推定したコンデンサ３２の温度が予め定められた温度を超えたか否かを判定する。制御装置２５は、ステップＳ１９においてコンデンサ３２の温度が予め定められた温度を超えていないと判定すると、ステップＳ１５に移行する。一方、制御装置２５は、ステップＳ１９においてコンデンサ３２の温度が予め定められた温度を超えたと判定すると、ステップＳ１３に移行し、暖機制御モードから通常制御モードへ切り替わる。

図１３には、比較例として、例えば、推定されたロータ１８の位置θが０°であるときに制御装置２５が位相シフト処理を実行しない場合でのモータ１６に流れる電流の変化、３相のＰＷＭ信号の変化、及びコンデンサ３２に対する電流の流れの変化の関係を示している。図１３に示すように、比較例では、制御装置２５が位相シフト処理を実行していないため、位相シフト処理を実行した場合と比べて、３相のＰＷＭ信号が全てＨｉｇｈ又は全てＬｏｗである期間が長くなっている。

図１４では、図１３におけるタイミングＴ１１のときの電流の流れを示している。タイミングＴ１１は、Ｕ相のＰＷＭ信号がＨｉｇｈであるとともに、Ｖ相のＰＷＭ信号及びＷ相のＰＷＭ信号がＨｉｇｈからＬｏｗにそれぞれ切り替わったタイミングである。図１４に示すように、タイミングＴ１１では、Ｕ相のＰＷＭ信号がＨｉｇｈであるため、Ｕ相の上アームを構成するスイッチング素子Ｑｕ１がオン状態であるとともに、Ｕ相の下アームを構成するスイッチング素子Ｑｕ２がオフ状態である。したがって、図１４に矢印Ｒ１１ａで示すように、コンデンサ３２から放電された電流が、スイッチング素子Ｑｕ１を通過して、Ｕ相電流Ｉｕとしてモータ１６へ流れる。このとき、ロータ１８の位置θが０°となる通電パターンでは、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、及びＷ相電流Ｉｗの関係が、Ｉｕ：Ｉｖ：Ｉｗ＝＋１：−０．５：−０．５の関係である。したがって、コンデンサ３２から放電されてＵ相電流Ｉｕとして流れる電流の値が最大であるため、コンデンサ３２から放電される電流の値が大きくなる。したがって、コンデンサ３２が発熱し、コンデンサ３２が暖められる。

また、タイミングＴ１１では、Ｖ相のＰＷＭ信号がＬｏｗであるため、Ｖ相の上アームを構成するスイッチング素子Ｑｖ１がオフ状態であるとともに、Ｖ相の下アームを構成するスイッチング素子Ｑｖ２がオン状態である。したがって、Ｖ相電流Ｉｖは、図１４において矢印Ｒ１１ｂで示すように、スイッチング素子Ｑｖ２を通過して、直流電源３１及びコンデンサ３２に向けて流れる。さらに、タイミングＴ１１では、Ｗ相のＰＷＭ信号がＬｏｗであるため、Ｗ相の上アームを構成するスイッチング素子Ｑｗ１がオフ状態であるとともに、Ｗ相の下アームを構成するスイッチング素子Ｑｗ２がオン状態である。したがって、Ｗ相電流Ｉｗは、図１４において矢印Ｒ１１ｃで示すように、スイッチング素子Ｑｗ２を通過して、直流電源３１及びコンデンサ３２に向けて流れる。

図１５では、図１３におけるタイミングＴ１２のときの電流の流れを示している。タイミングＴ１２は、Ｖ相のＰＷＭ信号及びＷ相のＰＷＭ信号がＬｏｗであるとともに、Ｗ相のＰＷＭ信号がＨｉｇｈからＬｏｗに切り替わったタイミングである。図１５に示すように、タイミングＴ１２では、３相のＰＷＭ信号が全てＬｏｗであるため、各相の上アームを構成する各スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｖ１，Ｑｗ１がそれぞれオフ状態であるとともに、各相の下アームを構成する各スイッチング素子Ｑｕ２，Ｑｖ２，Ｑｗ２がそれぞれオン状態である。したがって、図１５において矢印Ｒ１２ａで示すように、スイッチング素子Ｑｖ２を通過するＶ相電流Ｉｖと、図１５において矢印Ｒ１２ｂで示すように、スイッチング素子Ｑｗ２を通過するＷ相電流Ｉｗとが、図１５において矢印Ｒ１２ｃで示すようにスイッチング素子Ｑｕ２を通過して、Ｕ相電流Ｉｕとしてモータ１６へ流れる。また、図１５において矢印Ｒ１２ｄで示すように、直流電源３１からの電流がコンデンサ３２に流れ込む。これにより、コンデンサ３２が充電されて、コンデンサ３２が発熱し、コンデンサ３２が暖められる。

図１６では、図１３におけるタイミングＴ１３のときの電流の流れを示している。タイミングＴ１３は、タイミングＴ１２での３相のＰＷＭ信号のＨｉｇｈ及びＬｏｗの関係が維持されたまま、タイミングＴ１２から所定時間経過したタイミングである。図１６に示すように、タイミングＴ１２から所定時間経過したタイミングＴ１３では、コンデンサ３２が満充電の状態になっており、直流電源３１からコンデンサ３２へ電流が流れ込んでいない。

図１７では、図１３におけるタイミングＴ１４のときの電流の流れを示している。タイミングＴ１４は、Ｖ相のＰＷＭ信号及びＷ相のＰＷＭ信号がＬｏｗであるとともに、Ｕ相のＰＷＭ信号がＬｏｗからＨｉｇｈに切り替わったタイミングである。図１７に示すように、タイミングＴ１４では、Ｕ相のＰＷＭ信号がＨｉｇｈであるため、Ｕ相の上アームを構成するスイッチング素子Ｑｕ１がオン状態であるとともに、Ｕ相の下アームを構成するスイッチング素子Ｑｕ２がオフ状態である。したがって、図１７において矢印Ｒ１３ａで示すように、コンデンサ３２から放電された電流が、スイッチング素子Ｑｕ１を通過して、Ｕ相電流Ｉｕとしてモータ１６へ流れる。したがって、コンデンサ３２が発熱し、コンデンサ３２が暖められる。

また、タイミングＴ１４では、Ｖ相のＰＷＭ信号がＬｏｗであるため、Ｖ相の上アームを構成するスイッチング素子Ｑｖ１がオフ状態であるとともに、Ｖ相の下アームを構成するスイッチング素子Ｑｖ２がオン状態である。したがって、Ｖ相電流Ｉｖは、図１７において矢印Ｒ１３ｂで示すように、スイッチング素子Ｑｖ２を通過して、直流電源３１及びコンデンサ３２に向けて流れる。さらに、タイミングＴ１４では、Ｗ相のＰＷＭ信号がＬｏｗであるため、Ｗ相の上アームを構成するスイッチング素子Ｑｗ１がオフ状態であるとともに、Ｗ相の下アームを構成するスイッチング素子Ｑｗ２がオン状態である。したがって、Ｗ相電流Ｉｗは、図１７において矢印Ｒ１３ｃで示すように、スイッチング素子Ｑｗ２を通過して、直流電源３１及びコンデンサ３２に向けて流れる。

図１８では、図１３におけるタイミングＴ１５のときの電流の流れを示している。タイミングＴ１５は、Ｕ相のＰＷＭ信号がＨｉｇｈであるとともに、Ｖ相のＰＷＭ信号及びＷ相のＰＷＭ信号がＬｏｗからＨｉｇｈに切り替わったタイミングである。図１８に示すように、タイミングＴ１５では、３相のＰＷＭ信号が全てＨｉｇｈであるため、各相の上アームを構成する各スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｖ１，Ｑｗ１がそれぞれオン状態であるとともに、各相の下アームを構成する各スイッチング素子Ｑｕ２，Ｑｖ２，Ｑｗ２がそれぞれオフ状態である。したがって、図１８において矢印Ｒ１４ａで示すように、スイッチング素子Ｑｖ１を通過するＶ相電流Ｉｖと、図１８において矢印Ｒ１４ｂで示すように、スイッチング素子Ｑｗ１を通過するＷ相電流Ｉｗとが、図１８において矢印Ｒ１４ｃで示すように、スイッチング素子Ｑｕ１を通過して、Ｕ相電流Ｉｕとしてモータ１６へ流れる。また、図１８において矢印Ｒ１４ｄで示すように、直流電源３１からの電流がコンデンサ３２に流れ込む。これにより、コンデンサ３２が充電され、コンデンサ３２が発熱し、コンデンサ３２が暖められる。

図１９では、図１３におけるタイミングＴ１６のときの電流の流れを示している。タイミングＴ１６は、タイミングＴ１５での３相のＰＷＭ信号のＨｉｇｈ及びＬｏｗの関係が維持されたまま、タイミングＴ１５から所定時間経過したタイミングである。図１９に示すように、タイミングＴ１５から所定時間経過したタイミングＴ１６では、コンデンサ３２が満充電の状態になっており、直流電源３１からコンデンサ３２へ電流が流れ込んでいない。

図１３〜図１９で説明した比較例では、タイミングＴ１２からタイミングＴ１３までの間や、タイミングＴ１５からタイミングＴ１６の間では、３相のＰＷＭ信号が全てＨｉｇｈ又は全てＬｏｗである期間であり、これらの期間では、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、及びＷ相電流Ｉｗのいずれもコンデンサ３２の充放電に寄与していない。図１３〜図１９で説明した比較例のように、位相シフト処理を実行しない場合では、３相のＰＷＭ信号が全てＨｉｇｈ又は全てＬｏｗである期間が長いため、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、及びＷ相電流Ｉｗのいずれもコンデンサ３２の充放電に寄与していない期間が長くなることになる。したがって、図１３〜図１９で説明した比較例のように、位相シフト処理を実行しない場合では、コンデンサ３２の充放電量が小さく、コンデンサ３２が暖まり難い。

一方、本実施形態では、制御装置２５が、暖機制御モードのときに、位相シフト処理を実行することで、タイミングＴ４からタイミングＴ５までの間では、Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗが、各スイッチング素子Ｑｖ１，Ｑｗ１を通過して、回生電流としてコンデンサ３２にそれぞれ流れ込むようになる。したがって、位相シフト処理を実行しない場合に比べると、コンデンサ３２の充放電量が大きくなり、コンデンサ３２が早期に暖まる。

図２０には、比較例として、例えば、推定されたロータ１８の位置θが０°であるときにＶ相のＰＷＭ信号の位相をシフトした場合のモータ１６に流れる電流の変化、３相のＰＷＭ信号の変化、及びコンデンサ３２に対する電流の流れの変化の関係を示している。この比較例では、図２０に示すように、インバータ回路２４から出力される３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の出力電圧の各々の極性が全て同一（全てＨｉｇｈ極性又はＬｏｗ極性）である期間が短くなるように、Ｖ相のＰＷＭ信号の位相をシフトしている。具体的には、位相シフト処理を実行した後のＶ相のＰＷＭ信号の波形は、Ｕ相及びＷ相のＰＷＭ信号の波形に対して、位相が１８０°ずれている。

図２１では、図２０におけるタイミングＴ２１のときの電流の流れを示している。タイミングＴ２１は、Ｕ相のＰＷＭ信号がＨｉｇｈであるとともにＶ相のＰＷＭ信号がＬｏｗであり、Ｗ相のＰＷＭ信号がＨｉｇｈからＬｏｗに切り替わったタイミングである。図２１に示すように、タイミングＴ２１では、Ｕ相のＰＷＭ信号がＨｉｇｈであるため、Ｕ相の上アームを構成するスイッチング素子Ｑｕ１がオン状態であるとともに、Ｕ相の下アームを構成するスイッチング素子Ｑｕ２がオフ状態である。したがって、図２１において矢印Ｒ２１ａで示すように、コンデンサ３２から放電された電流が、スイッチング素子Ｑｕ１を通過して、Ｕ相電流Ｉｕとしてモータ１６へ流れる。なお、直流電源３１には、インダクタンス成分があるため、図２１において矢印Ｒ２１ｂで示すように、直流電源３１からの電流がＵ相電流Ｉｕとして流れ続ける。このとき、ロータ１８の位置θが０°となる通電パターンでは、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、及びＷ相電流Ｉｗの関係が、Ｉｕ：Ｉｖ：Ｉｗ＝＋１：−０．５：−０．５の関係である。したがって、コンデンサ３２から放電されてＵ相電流Ｉｕとして流れる電流の値が最大であるため、コンデンサ３２から放電される電流の値が大きくなる。したがって、コンデンサ３２が発熱し、コンデンサ３２が暖められる。

また、タイミングＴ２１では、Ｖ相のＰＷＭ信号がＬｏｗであるため、Ｖ相の上アームを構成するスイッチング素子Ｑｖ１がオフ状態であるとともに、Ｖ相の下アームを構成するスイッチング素子Ｑｖ２がオン状態である。したがって、Ｖ相電流Ｉｖは、図２１において矢印Ｒ２１ｃで示すように、スイッチング素子Ｑｖ２を通過して、直流電源３１及びコンデンサ３２に向けて流れる。さらに、タイミングＴ１では、Ｗ相のＰＷＭ信号がＬｏｗであるため、Ｗ相の上アームを構成するスイッチング素子Ｑｗ１がオフ状態であるとともに、Ｗ相の下アームを構成するスイッチング素子Ｑｗ２がオン状態である。したがって、Ｗ相電流Ｉｗは、図２１において矢印Ｒ２１ｄで示すように、スイッチング素子Ｑｗ２を通過して、直流電源３１及びコンデンサ３２に向けて流れる。

図２２では、図２０におけるタイミングＴ２２のときの電流の流れを示している。タイミングＴ２２は、Ｗ相のＰＷＭ信号がＬｏｗであり、Ｕ相のＰＷＭ信号がＨｉｇｈからＬｏｗに切り替わるとともにＶ相のＰＷＭ信号がＬｏｗからＨｉｇｈに切り替わったタイミングである。図２２に示すように、タイミングＴ２２では、Ｖ相のＰＷＭ信号がＨｉｇｈであるため、Ｖ相の上アームを構成するスイッチング素子Ｑｖ１がオン状態であるとともに、Ｖ相の下アームを構成するスイッチング素子Ｑｖ２がオフ状態である。したがって、図２２において矢印Ｒ２２ａで示すように、Ｖ相電流Ｉｖが、スイッチング素子Ｑｖ１を通過して、回生電流としてコンデンサ３２に流れ込む。また、このとき、図２２において矢印Ｒ２２ｂで示すように、直流電源３１からの電流もコンデンサ３２に流れ込む。これにより、コンデンサ３２が充電されて、コンデンサ３２が発熱し、コンデンサ３２が暖められる。

また、タイミングＴ２２では、Ｕ相のＰＷＭ信号がＬｏｗであるため、Ｕ相の上アームを構成するスイッチング素子Ｑｕ１がオフ状態であるとともに、Ｕ相の下アームを構成するスイッチング素子Ｑｕ２がオン状態である。したがって、図２２において矢印Ｒ２２ｃに示すように、電流が直流電源３１及びコンデンサ３２からスイッチング素子Ｑｕ２を通過してＵ相電流Ｉｕとしてモータ１６へ流れる。また、Ｗ相のＰＷＭ信号がＬｏｗであるため、Ｗ相の上アームを構成するスイッチング素子Ｑｗ１がオフ状態であるとともに、Ｗ相の下アームを構成するスイッチング素子Ｑｗ２がオン状態である。したがって、図２２において矢印Ｒ２２ｄで示すように、Ｗ相電流Ｉｗが、スイッチング素子Ｑｗ２を通過して、直流電源３１及びコンデンサ３２に向けて流れる。

図２３では、図２０におけるタイミングＴ２３のときの電流の流れを示している。タイミングＴ２３は、タイミングＴ２２での３相のＰＷＭ信号のＨｉｇｈ及びＬｏｗの関係が維持されたまま、タイミングＴ２２から所定時間経過したタイミングである。図２３に示すように、タイミングＴ２２から所定時間経過したタイミングＴ２３では、コンデンサ３２が満充電の状態になっているため、図２３において矢印Ｒ２３ａで示すように、Ｖ相電流Ｉｖが、スイッチング素子Ｑｖ１を通過して、回生電流としてコンデンサ３２に流れ込まずに、直流電源３１に向けて流れる。

図２４では、図２０におけるタイミングＴ２４のときの電流の流れを示している。タイミングＴ２４は、Ｖ相のＰＷＭ信号がＨｉｇｈであるとともにＷ相のＰＷＭ信号がＬｏｗであり、Ｕ相のＰＷＭ信号がＬｏｗからＨｉｇｈに切り替わったタイミングである。図２４に示すように、タイミングＴ２４では、Ｕ相のＰＷＭ信号がＨｉｇｈであるため、Ｕ相の上アームを構成するスイッチング素子Ｑｕ１がオン状態であるとともに、Ｕ相の下アームを構成するスイッチング素子Ｑｕ２がオフ状態である。したがって、図２４において矢印Ｒ２４ａで示すように、コンデンサ３２から放電された電流が、スイッチング素子Ｑｕ１を通過して、Ｕ相電流Ｉｕとしてモータ１６へ流れる。

また、タイミングＴ２４では、Ｖ相のＰＷＭ信号がＨｉｇｈであるため、Ｖ相の上アームを構成するスイッチング素子Ｑｖ１がオン状態であるとともに、Ｖ相の下アームを構成するスイッチング素子Ｑｖ２がオフ状態である。したがって、図２４において矢印Ｒ２４ｂで示すように、Ｖ相電流Ｉｖが、スイッチング素子Ｑｖ１を通過して回生電流としてコンデンサ３２に向けて流れる。したがって、コンデンサ３２からＵ相電流Ｉｕとしてモータ１６側へ放電される電流の値は、回生電流としてコンデンサ３２に向けて流れるＶ相電流Ｉｖの値を差し引いた値となる。なお、直流電源３１には、インダクタンス成分があるため、図２４において矢印Ｒ２４ｃで示すように、コンデンサ３２から直流電源３１に向けて電流が流れ続ける。よって、コンデンサ３２から直流電源３１側へも放電が行われる。これにより、コンデンサ３２が発熱し、コンデンサ３２が暖められる。

また、タイミングＴ２４では、Ｗ相のＰＷＭ信号がＬｏｗであるため、Ｗ相の上アームを構成するスイッチング素子Ｑｗ１がオフ状態であるとともに、Ｗ相の下アームを構成するスイッチング素子Ｑｗ２がオン状態である。したがって、Ｗ相電流Ｉｗは、図２４において矢印Ｒ２４ｄで示すように、スイッチング素子Ｑｗ２を通過して、直流電源３１及びコンデンサ３２に向けて流れる。

図２５では、図２０におけるタイミングＴ２５のときの電流の流れを示している。タイミングＴ２５は、Ｕ相のＰＷＭ信号がＨｉｇｈであり、Ｖ相のＰＷＭ信号がＨｉｇｈからＬｏｗに切り替わるとともにＷ相のＰＷＭ信号がＬｏｗからＨｉｇｈに切り替わったタイミングである。図２５に示すように、タイミングＴ２５では、Ｕ相のＰＷＭ信号がＨｉｇｈであるため、Ｕ相の上アームを構成するスイッチング素子Ｑｕ１がオン状態であるとともに、Ｕ相の下アームを構成するスイッチング素子Ｑｕ２がオフ状態である。したがって、図２５において矢印Ｒ２５ａで示すように、コンデンサ３２から放電された電流が、スイッチング素子Ｑｕ１を通過して、Ｕ相電流Ｉｕとしてモータ１６へ流れる。

また、タイミングＴ２５では、Ｗ相のＰＷＭ信号がＨｉｇｈであるため、Ｗ相の上アームを構成するスイッチング素子Ｑｗ１がオン状態であるとともに、Ｗ相の下アームを構成するスイッチング素子Ｑｗ２がオフ状態である。したがって、図２５において矢印Ｒ２５ｂで示すように、Ｗ相電流Ｉｗが、スイッチング素子Ｑｗ１を通過して回生電流としてコンデンサ３２に向けて流れる。したがって、コンデンサ３２からＵ相電流Ｉｕとしてモータ１６側へ放電される電流の値は、回生電流としてコンデンサ３２に向けて流れるＷ相電流Ｉｗの値を差し引いた値となる。なお、直流電源３１には、インダクタンス成分があるため、図２５において矢印Ｒ２５ｃで示すように、コンデンサ３２から直流電源３１に向けて電流が流れ続ける。よって、コンデンサ３２から直流電源３１側へも放電が行われる。これにより、コンデンサ３２が発熱し、コンデンサ３２が暖められる。

また、タイミングＴ２５では、Ｖ相のＰＷＭ信号がＬｏｗであるため、Ｖ相の上アームを構成するスイッチング素子Ｑｖ１がオフ状態であるとともに、Ｖ相の下アームを構成するスイッチング素子Ｑｖ２がオン状態である。したがって、Ｖ相電流Ｉｖは、図２５において矢印Ｒ２５ｄで示すように、スイッチング素子Ｑｖ２を通過して、直流電源３１及びコンデンサ３２に向けて流れる。

図２６では、図２０におけるタイミングＴ２６のときの電流の流れを示している。タイミングＴ２６は、タイミングＴ２５での３相のＰＷＭ信号のＨｉｇｈ及びＬｏｗの関係が維持されたまま、タイミングＴ２５から所定時間経過したタイミングである。図２６に示すように、タイミングＴ２５から所定時間経過したタイミングＴ２６では、コンデンサ３２からの放電が終了し、図２６において矢印Ｒ２６ａで示すように、直流電源３１からの電流が、スイッチング素子Ｑｕ１を通過して、Ｕ相電流Ｉｕとしてモータ１６へ流れる。その後、直流電源３１から流れる電流がコンデンサ３２に流れ込んで、コンデンサ３２が充電される。このように、図２１〜図２６で説明した電流の流れが繰り返されることにより、コンデンサ３２の暖機が行われる。

図２１〜図２６で説明した比較例のように、推定されたロータ１８の位置θが０°であるときにＶ相のＰＷＭ信号の位相をシフトした場合、例えば、タイミングＴ２２のように、Ｖ相電流Ｉｖが、スイッチング素子Ｑｖ１を通過して、回生電流としてコンデンサ３２に流れ込む。一方、本実施形態のように、推定されたロータ１８の位置θが０°であるときにＵ相のＰＷＭ信号の位相をシフトした場合、例えば、タイミングＴ４からタイミングＴ５までの間では、Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗが、各スイッチング素子Ｑｖ１，Ｑｗ１をそれぞれ通過して、回生電流としてコンデンサ３２に向けて流れる。よって、コンデンサ３２の充電量が、比較例に比べて大きくなる。したがって、多くの電流がコンデンサ３２に流れ、コンデンサ３２が早期に暖められる。

また、本実施形態では、タイミングＴ４からタイミングＴ５までの間で、Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗが、各スイッチング素子Ｑｖ１，Ｑｗ１をそれぞれ通過して、回生電流としてコンデンサ３２に向けて流れるとともに、直流電源３１からの電流がコンデンサ３２に流れ込んでいる。したがって、コンデンサ３２へ流れ込む電流量が最大となり、コンデンサ３２の発熱量が最大となる。したがって、コンデンサ３２がさらに早期に暖められる。

また、図２１〜図２６で説明した比較例では、コンデンサ３２からＵ相電流Ｉｕとしてモータ１６側へ放電される電流の値が、例えば、タイミングＴ２４のように、回生電流としてコンデンサ３２に向けて流れるＶ相電流Ｉｖの値を差し引いた値となることがある。さらに、コンデンサ３２からＵ相電流Ｉｕとしてモータ１６側へ放電される電流の値が、例えば、タイミングＴ２５のように、回生電流としてコンデンサ３２に向けて流れるＷ相電流Ｉｗの値を差し引いた値となることがある。一方、本実施形態では、コンデンサ３２からＵ相電流Ｉｕとしてモータ１６側へ放電される値が、Ｖ相電流ＩｖやＷ相電流Ｉｗの値を差し引いた値となることが無い。よって、コンデンサ３２からの放電量が、比較例に比べて大きくなる。したがって、多くの電流がコンデンサ３２に流れ、コンデンサ３２が早期に暖められる。

このように、３相のＰＷＭ信号のうち、モータ１６に流れる電流の絶対値が最大の相のＰＷＭ信号の位相をシフトすると、多くの電流がコンデンサ３２に流れ、コンデンサ３２が早期に暖められる。

上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）本発明者らは、３相のＰＷＭ信号のうち、モータ１６に流れる電流の絶対値が最大の相のＰＷＭ信号の位相をシフトすると、多くの電流がコンデンサ３２に流れ、コンデンサ３２が早期に暖められることを見出した。そこで、制御装置２５は、推定されたロータ１８の位置θで、３相のＰＷＭ信号のうち、モータ１６に流れる電流の絶対値が最大の相のＰＷＭ信号の位相をシフトする位相シフト処理を実行する。これによれば、コンデンサ３２に流れる電流の値が大きくなるため、コンデンサ３２が暖まり易くなる。したがって、コンデンサ３２を早期に暖めることができる。

（２）制御装置２５は、位相シフト処理において、３相のＰＷＭ信号のうち、モータ１６に流れる電流の絶対値が最大の相であるＵ相のＰＷＭ信号の波形の位相を、その他の相であるＶ相及びＷ相のＰＷＭ信号の波形の位相に対して１８０°ずらす。これによれば、コンデンサ３２に電流が流れる時間を長くすることができるため、コンデンサ３２がさらに暖まり易くなる。したがって、コンデンサ３２をさらに早期に暖めることができる。

（３）本実施形態では、タイミングＴ４からタイミングＴ５までの間で、Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗが、各スイッチング素子Ｑｖ１，Ｑｗ１をそれぞれ通過して、回生電流としてコンデンサ３２に向けて流れるとともに、直流電源３１からの電流がコンデンサ３２に流れ込んでいる。したがって、コンデンサ３２へ流れ込む電流量が最大となり、コンデンサ３２の発熱量が最大となる。したがって、コンデンサ３２をさらに早期に暖めることができる。

（４）推定されたコンデンサ３２の温度が予め定められた温度以下の場合に、コンデンサ３２を早期に暖めることができるため、制御装置２５が、通常制御モードでインバータ回路２４の制御を行うことが可能となるまでの時間を短くすることができる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

○ 実施形態において、制御装置２５は、暖機制御モードでは、推定されたロータ１８の位置θが、例えば、３３０°≦θ≦３６０°、且つ０°≦θ＜３０°であるとき、位相シフト処理によって、Ｕ相のＰＷＭ信号の位相をシフトするようにしてもよい。制御装置２５は、暖機制御モードでは、推定されたロータ１８の位置θが、例えば、３０°≦θ＜９０°であるとき、位相シフト処理によって、Ｗ相のＰＷＭ信号の位相をシフトするようにしてもよい。制御装置２５は、暖機制御モードでは、推定されたロータ１８の位置θが、例えば、９０°≦θ＜１５０°であるとき、位相シフト処理によって、Ｖ相のＰＷＭ信号の位相をシフトするようにしてもよい。制御装置２５は、暖機制御モードでは、推定されたロータ１８の位置θが、例えば、１５０°≦θ＜２１０°であるとき、位相シフト処理によって、Ｕ相のＰＷＭ信号の位相をシフトするようにしてもよい。制御装置２５は、暖機制御モードでは、推定されたロータ１８の位置θが、例えば、２１０°≦θ＜２７０°であるとき、位相シフト処理によって、Ｗ相のＰＷＭ信号の位相をシフトするようにしてもよい。制御装置２５は、暖機制御モードでは、推定されたロータ１８の位置θが、例えば、２７０°≦θ＜３３０°であるとき、位相シフト処理によって、Ｖ相のＰＷＭ信号の位相をシフトするようにしてもよい。

○ 実施形態において、位相シフト処理で、Ｕ相のＰＷＭ信号の波形の位相を、Ｖ相及びＷ相のＰＷＭ信号の波形の位相に対してずらす度合いは、１８０°に限らない。要は、位相シフト処理では、インバータ回路２４から出力される３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の出力電圧の各々の極性が全て同一（全てＨｉｇｈ極性又はＬｏｗ極性）である期間が短くなるように、Ｕ相のＰＷＭ信号の波形の位相を、Ｖ相及びＷ相のＰＷＭ信号の波形の位相に対してずらすようにすればよい。

○ 実施形態において、コンデンサ３２は、例えば、フィルムコンデンサであってもよい。
○ 実施形態において、温度センサ３４は、コンデンサ３２が実装された基板の温度を検出するのではなく、コンデンサ３２の温度を検出（推定）するようにしてもよい。この場合、制御装置２５には、温度センサ３４から送信された温度に関する情報に基づいて、コンデンサ３２の温度を推定する温度推定プログラムが予め記憶されていなくてもよく、温度センサ３４のみがコンデンサ３２の温度を推定する温度推定部として機能している。

○ 実施形態では、制御装置２５によって推定されたロータ１８の位置θに基づいて、モータ１６の回転を制御する位置センサレス制御が行われていたが、これに限らず、制御装置２５は、例えば、レゾルバなどの回転速度センサを用いて、ロータ１８の位置θを推定し、モータ１６の回転を制御するようにしてもよい。

○ 実施形態において、電動圧縮機１０は、例えば、インバータ回路２４が、ハウジング１１に対して回転軸１４の径方向外側に配置されている構成であってもよい。要は、圧縮部１５、モータ１６、及びインバータ回路２４が、この順で、回転軸１４の回転軸線方向に並設されていなくてもよい。

○ 実施形態において、電動圧縮機１０は、車両空調装置２１を構成していたが、これに限らず、例えば、電動圧縮機１０は、燃料電池車に搭載されており、燃料電池に供給される流体としての空気を圧縮部１５により圧縮するものであってもよい。

Ｑｕ１，Ｑｕ２，Ｑｖ１，Ｑｖ２，Ｑｗ１，Ｑｗ２…スイッチング素子、１０…電動圧縮機、１５…圧縮部、１６…モータ、１８…ロータ、１９…コイル、２４…インバータ回路、２５…制御部であるとともにロータ位置推定部及び温度推定部として機能する制御装置、３１…直流電源、３２…コンデンサ、３４…温度推定部を構成する温度センサ。

Claims (2)

1. 流体を圧縮する圧縮部と、
   前記圧縮部を駆動するモータと、
   前記モータを駆動するためにスイッチング動作を行うスイッチング素子を有するとともに出力側に前記モータの各相のコイルが接続されるインバータ回路と、
   前記インバータ回路の入力側に設けられるとともに直流電源に対して並列接続されているコンデンサと、
   前記インバータ回路へ３相のＰＷＭ信号を出力して前記インバータ回路の制御を行う制御部と、
   前記コンデンサの温度を推定する温度推定部と、
   前記モータのロータの位置を推定するロータ位置推定部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記温度推定部により推定された前記コンデンサの温度が予め定められた温度以下の場合に、前記ロータ位置推定部によって推定された前記ロータの位置で、前記３相のＰＷＭ信号のうち、前記モータに流れる電流の絶対値が最大の相のＰＷＭ信号の位相をシフトする位相シフト処理を実行する電動圧縮機。
2. 前記制御部は、前記位相シフト処理において、前記３相のＰＷＭ信号のうち、前記モータに流れる電流の絶対値が最大の相のＰＷＭ信号の位相を、その他の相のＰＷＭ信号の位相に対して１８０°ずらす請求項１に記載の電動圧縮機。