JP2022086671A - 電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】スイッチング素子の過度な温度上昇を抑制することができる電動圧縮機を提供することである。【解決手段】電動圧縮機は、冷媒を圧縮する圧縮部と、圧縮部を駆動させる電動モータと、電動モータを駆動させるとともに冷媒により冷却されるインバータ回路と、スイッチング素子をＰＷＭ制御することにより電動モータを制御する制御部とを備え、制御部は、キャリア周波数が通常周波数となる通常制御を行う通常制御部と、電動モータが回転しないロック状態となっているか否かを判定するロック判定部と、ロック判定部によって電動モータがロック状態である判定された場合インバータ回路への通電を停止し、その後電動モータに予め定められた再起動電流が流れるようにスイッチング素子を制御する再起動制御を１または複数回行う再起動制御部とを備え、再起動制御部は、キャリア周波数が通常周波数の最大値よりも低い再起動周波数で再起動制御を行うものである。【選択図】図２

Description

本発明は、電動圧縮機に関する。

従来、圧縮部としての圧縮機と、スイッチング素子を含むインバータ回路と、を備える電動圧縮機が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載の電動圧縮機では、圧縮機がロック等の異常状態にある場合に起動制御を行っている。

特開平１１－４６４９３号公報

ここで、ロック等の異常状態である状況下において電動モータに電流を流す再起動制御を行う場合、スイッチング素子の温度が過度に上昇してしまう場合がある。特に吸入冷媒によりスイッチング素子を冷却する構造となっている電動圧縮機においては、ロック状態での再起動は、吸入冷媒による冷却がなされないためスイッチング素子の温度が上昇しやすい。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、再起動制御によるスイッチング素子の過度な温度上昇を抑制することができる電動圧縮機を提供することを目的としている。

上記目的を達成する電動圧縮機は、冷媒が吸入される吸入口が形成されたハウジングと、前記ハウジング内に吸入される冷媒を圧縮する圧縮部と、前記圧縮部を駆動させる電動モータと、スイッチング素子を有し、前記電動モータを駆動させるとともに前記ハウジングに吸入される冷媒により冷却されるインバータ回路と、前記スイッチング素子をＰＷＭ制御することにより前記電動モータを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、キャリア周波数が通常周波数に設定された状態で前記電動モータを回転させる通常制御を行う通常制御部と、前記通常制御中に、前記電動モータが回転しないロック状態となっているか否かを判定するロック判定部と、前記ロック判定部によって前記電動モータが前記ロック状態であると判定された場合、前記インバータ回路への通電を停止し、その後、前記電動モータに電流が流れるように前記スイッチング素子を制御する再起動制御を行う再起動制御部と、を備え、前記再起動制御部は、キャリア周波数が前記通常周波数の最大値よりも低い再起動周波数で前記再起動制御を行う。

かかる構成によれば、再起動制御のキャリア周波数が、通常制御におけるキャリア周波数の最大値に比較して低くなる。これにより、再起動制御に起因するスイッチング素子の過度な温度上昇を抑制することができる。

上記電動圧縮機において、前記ロック判定部は、前記再起動制御部によって前記再起動制御が実行される度、前記電動モータが前記ロック状態であるか否かを判定し、前記再起動制御部は、前記ロック判定部によって前記電動モータが前記ロック状態であると判定された場合、前記インバータ回路への通電を停止し、所定時間経過後に再度、前記再起動制御を実行してもよい。

かかる構成によれば、再起動制御中にロック状態が継続している場合に、再起動制御に起因するスイッチング素子の過度な温度上昇を抑制することができる。
上記電動圧縮機において、前記通常周波数には、第１通常周波数、及び前記第１通常周波数より高い周波数の第２通常周波数が含まれ、前記再起動周波数は、前記第２通常周波数より低い周波数であってもよい。

かかる構成によれば、通常制御部は、通常制御において、適切なキャリア周波数によって電動モータを制御し、電動圧縮機を効率よく動作させつつ、再起動制御部は、通常制御によるスイッチング素子の温度上昇の程度に比較して、再起動制御によるスイッチング素子の温度上昇の程度を低くすることができる。

上記電動圧縮機において、前記再起動周波数は、前記ロック判定部により前記ロック状態が最初に検出されたタイミングの前記通常周波数よりも低い周波数であってもよい。
かかる構成によれば、再起動制御部は、ロック状態が検出される前に実行されていた通常制御によるスイッチング素子の温度上昇の程度に比較して、再起動制御によるスイッチング素子の温度上昇の程度を低くすることができる。これにより、再起動制御に起因するスイッチング素子の過度な温度上昇を抑制することができる。

上記電動圧縮機において、前記通常制御部は、前記再起動制御部により前記再起動制御が実行された後、前記ロック判定部により前記電動モータが前記ロック状態となっていないと判定された場合、再度、前記通常制御を実行してもよい。

かかる構成によれば、通常制御部は、再起動制御によってロック状態が解消された場合には、その後、再度実行される通常制御において、適切なキャリア周波数によって電動モータを制御し、電動圧縮機を効率よく動作させることができる。

上記電動圧縮機において、前記通常周波数は複数あり、そのうちの前記最大値は、可聴域よりも高い周波数帯域の周波数であって、前記再起動周波数は、可聴域の周波数帯域の周波数であってもよい。

かかる構成によれば、通常制御における動作音を低減することができるため、ＮＶ特性の向上を図ることができる。
上記電動圧縮機において、前記ロック判定部は、前記電動モータに印加されるモータ印加電圧と、前記電動モータに流れるモータ電流とに基づいて、前記電動モータが前記ロック状態であるか否かを判定してもよい。

かかる構成によれば、回転センサを省けるため生産性が向上する。

本発明によれば、スイッチング素子の過度な温度上昇を抑制することができる。

電動圧縮機及び車両空調装置の概要を示す模式図。 インバータの回路の一例を示す図。 実施形態に係る電動圧縮機の動作の一例を示すフローチャート。 再起動制御の説明に用いられる図。 変形例に係る電動圧縮機１０の動作の一例を示すフローチャート。

＜実施形態＞
［全体構成］
以下、電動圧縮機の一実施形態について説明する。本実施形態の電動圧縮機は例えば車両に搭載されており、車両空調装置に用いられる。図１に示すように、車両空調装置１００は、電動圧縮機１０と、電動圧縮機１０に対して冷媒を供給する外部冷媒回路１０１とを備えている。外部冷媒回路１０１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１００は、電動圧縮機１０によって冷媒が圧縮され、且つ、外部冷媒回路１０１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１００は、当該車両空調装置１００の全体を制御する空調ＥＣＵ１０２を備えている。空調ＥＣＵ１０２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、電動圧縮機１０に対してＯＮ／ＯＦＦ指令等といった各種指令を送信する。

電動圧縮機１０は、外部冷媒回路１０１から冷媒が吸入される吸入口１１ａが形成されたハウジング１１と、ハウジング１１に収容された圧縮部１２及び電動モータ１３とを備えている。

ハウジング１１は、全体として略円筒形状であって、伝熱性を有する材料（例えばアルミニウム等の金属）で形成されている。ハウジング１１には、冷媒が吐出される吐出口１１ｂが形成されている。

圧縮部１２は、吸入口１１ａからハウジング１１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１１ｂから吐出させるものである。なお、圧縮部１２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。

電動モータ１３は、圧縮部１２を駆動させるものである。電動モータ１３は、例えばハウジング１１に対して回転可能に支持された円柱状の回転軸２１と、当該回転軸２１に対して固定され且つ永久磁石が埋設された円筒形状のロータ２２と、ハウジング１１に固定されたステータ２３とを有する。回転軸２１の軸線方向と、円筒形状のハウジング１１の軸線方向とは一致している。ステータ２３は、円筒形状のステータコア２４と、当該ステータコア２４に形成されたティースに捲回されたコイル２５とを有している。ロータ２２及びステータ２３は、回転軸２１の径方向に対向している。

図１に示すように、電動圧縮機１０は、電動モータ１３を駆動させる駆動回路としてのインバータ回路３１と、当該インバータ回路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。電動モータ１３のコイル２５とインバータ回路３１とは図示しないコネクタ等によって接続されている。ケース３２は、固定具としてのボルト４１によってハウジング１１に固定されている。すなわち、本実施形態の電動圧縮機１０には、インバータ回路３１が一体化されている。インバータ回路３１は、吸入口１１ａからハウジング１１内に吸入された冷媒により冷却される。

インバータ回路３１は、例えば回路基板５１と、当該回路基板５１と電気的に接続されたパワーモジュール５２とを備えている。回路基板５１には、各種電子部品及び配線パターンが実装されている。ケース３２の外面にはコネクタ５４が設けられており、回路基板５１とコネクタ５４とが電気的に接続されている。コネクタ５４を介して、外部電源としてのＤＣ電源Ｅからインバータ回路３１に電力供給が行われるとともに、空調ＥＣＵ１０２とインバータ回路３１とが電気的に接続されている。

［インバータ回路３１の構成］
図２に示すように、電動モータ１３のコイル２５は、例えばｕ相コイル２５ｕ、ｖ相コイル２５ｖ及びｗ相コイル２５ｗを有する三相構造となっている。すなわち、電動モータ１３は三相モータである。各コイル２５ｕ～２５ｗは例えばＹ結線されている。

パワーモジュール５２は、ｕ相コイル２５ｕに対応するｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２と、ｖ相コイル２５ｖに対応するｖ相スイッチング素子Ｑｖ１，Ｑｖ２と、ｗ相コイル２５ｗに対応するｗ相スイッチング素子Ｑｗ１，Ｑｗ２と、を備えている。つまり、インバータ回路３１は、所謂三相インバータである。

各スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２，Ｑｖ１，Ｑｖ２，Ｑｗ１，Ｑｗ２（以降単に各スイッチング素子Ｑｕ１～Ｑｗ２と示す）は例えばＩＧＢＴで構成されている。各スイッチング素子Ｑｕ１～Ｑｗ２は、当該各スイッチング素子Ｑｕ１～Ｑｗ２の温度が予め定められた動作上限温度Ｔｍａｘ以下である場合に正常に動作する。すなわち、動作上限温度Ｔｍａｘとは、各スイッチング素子Ｑｕ１～Ｑｗ２の動作保証範囲の上限値であり、換言すればインバータ回路３１の動作保証範囲の上限値である。

各ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２は接続線を介して互いに直列に接続されており、その接続線は、ｕ相コイル２５ｕに接続されている。そして、各ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２の直列接続体に対してＤＣ電源Ｅからの直流電力が入力されている。なお、他のスイッチング素子Ｑｖ１，Ｑｖ２，Ｑｗ１，Ｑｗ２については、対応するコイルが異なる点を除いて、ｕ相スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２と同様の接続態様であるため、詳細な説明を省略する。

なお、インバータ回路３１は、ＤＣ電源Ｅに対して並列に接続された平滑コンデンサＣ１を有している。また、パワーモジュール５２は、スイッチング素子Ｑｕ１～Ｑｗ２に対して並列に接続された還流ダイオードＤｕ１～Ｄｗ２を有している。

電動圧縮機１０は、インバータ回路３１（詳細には各スイッチング素子Ｑｕ１～Ｑｗ２のスイッチング動作）を制御する制御部５５を備えている。制御部５５は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などのハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予め電動圧縮機１０が備えるフラッシュメモリなどの非一過性の記憶媒体を備える記憶装置（不図示）に格納されていてもよい。

制御部５５は、各スイッチング素子Ｑｕ１～Ｑｗ２のゲートに接続されている。制御部５５は、各スイッチング素子Ｑｕ１～Ｑｗ２を周期的にＯＮ／ＯＦＦさせることにより、電動モータ１３を駆動、つまり回転させる。

制御部５５は、例えば、通常制御部６２と、位置把握部６３と、ロック判定部６４と、再起動制御部６５とを備える。
通常制御部６２は、ロック判定部６４により電動モータ１３がロック状態であると判定されるまでの間、インバータ回路３１を通常制御する。通常制御部６２は、通常制御として、例えば、インバータ回路３１をパルス幅変調制御（ＰＷＭ制御）する。詳細には、通常制御部６２は、キャリア信号（搬送波信号）と指令電圧値信号（比較対象信号）とを用いて、制御信号を生成する。そして、通常制御部６２は、生成された制御信号を用いて各スイッチング素子Ｑｕ１～Ｑｗ２のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うことにより、直流電力を交流電力に変換する。そして、電動モータ１３は、ロック等の異常が発生していない通常状態において、変換された交流電力が入力されることにより、駆動する。なお、キャリア信号の具体的な波形は、例えば三角波やノコギリ波等任意である。

ここで、通常制御部６２は、キャリア信号の周波数であるキャリア周波数ｆを変更可能に構成されている。以降の説明において、通常制御部６２が通常制御に用いるキャリア周波数ｆを、「通常周波数ｆ１」と記載する。したがって、通常制御部６２は、通常制御において、キャリア周波数ｆが通常周波数ｆ１に設定された状態で、電動モータ１３を回転させる。

なお、通常制御部６２は、通常制御において、電動モータ１３の印加電圧と電動モータ１３に流れる電流とに基づいて、電動モータ１３を効率よく駆動できるように、通常周波数ｆ１を変更してもよい。この場合、通常周波数ｆ１には、例えば、第１通常周波数ｆ１１と、第２通常周波数ｆ１２とが含まれる。通常制御部６２は、電動モータ１３の印加電圧と電動モータ１３に流れる電流とに基づいて、適宜、通常周波数ｆ１を第１通常周波数ｆ１１、又は第２通常周波数ｆ１２に切り替える。本実施形態では、第２通常周波数ｆ１２は、通常周波数ｆ１の最大値の一例である。

通常周波数ｆ１の最大値は、例えば、可聴域よりも高い周波数帯域の周波数であってもよい。詳細には、第２通常周波数ｆ１２は、可聴域よりも高い周波数帯域の周波数でもよい。これにより、通常制御におけるＮＶ特性の向上を図ることができる。この場合、第１通常周波数ｆ１１は、可聴域の周波数帯域の周波数であってもよいし、可聴域よりも高い周波数帯域の周波数であってもよい。ただし、これに限られず、第２通常周波数ｆ１２が、可聴域の周波数帯域の周波数でもよい。

また、通常制御部６２は、制御信号を制御することにより、各スイッチング素子Ｑｕ１～Ｑｗ２のＯＮ／ＯＦＦのデューティ比を可変制御することができ、それを通じて電動モータ１３の回転数ｒを制御することができる。制御部５５は、空調ＥＣＵ１０２と電気的に接続されており、空調ＥＣＵ１０２から回転数ｒの指令値に関する情報を受信した場合には、当該指令値に対応する回転数ｒで電動モータ１３を回転させる。なお、以降の説明において、電動モータ１３の回転数ｒを、単に回転数ｒという。

位置把握部６３は、電動モータ１３の印加電圧と電動モータ１３に流れる電流とに基づいて電動モータ１３にて発生する逆起電力を推定し、推定された逆起電力に基づいてロータ２２の回転位置を把握する位置把握部６３を備えている。通常制御部６２は、位置把握部６３によって把握されるロータ２２の回転位置に基づいて各スイッチング素子Ｑｕ１～Ｑｗ２のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。なお、電動モータ１３に流れる電流を検出する構成は、任意であるが、例えば図示しないシャント抵抗を設け、当該シャント抵抗の電圧を検出し、その検出結果に基づいて上記電流を推定する構成等が考えられる。

ロック判定部６４は、通常制御部６２による通常制御中、又は後述する再起動制御部６５による再起動制御中に電動モータ１３が回転しないロック状態となっているか否かを判定する。ロック判定部６４は、例えば、電動モータ１３の印加電圧と電動モータ１３に流れる電流とに基づいて、電動モータ１３がロック状態であるか否かを判定する。

具体的には、ロック判定部６４は、電動モータ１３に印加される印加電圧に対して、電動モータ１３に流れる電流値が正常域である場合には、電動モータ１３がロック状態ではないと判定する。また、ロック判定部６４は、電動モータ１３に印加される印加電圧に対して、電動モータ１３に流れる電流値が正常域ではない場合、電動モータ１３がロック状態であると判定する。

ここで、ロック判定部６４は、通常制御部６２、又は再起動制御部６５によって電動モータ１３が駆動してからロック状態であるか否かを判定するまでに、判定所定時間Ｔ１を要する。判定所定時間Ｔ１は、例えば、通常制御部６２、又は再起動制御部６５の制御により、電動モータ１３に入力する交流電力の大きさが、１回又は複数回、ピーク値となるまでの時間であって、電動モータ１３が圧縮部１２を動作させるために十分なトルクを生じさせるまでに要する時間である。換言すると、ロック判定部６４は、通常制御部６２、又は再起動制御部６５が電動モータ１３の駆動を開始した後、判定所定時間Ｔ１が経過するまでの間、電動モータ１３が回転しない原因を、トルク不足であるのか、又はロータ２２の固着であるのか等を特定しない。

再起動制御部６５は、ロック判定部６４によって電動モータ１３がロック状態である判定された場合、インバータ回路３１への通電を停止する。その後、所定時間Ｔ２経過した後、再起動制御部６５は、インバータ回路３１を再起動制御する。詳細には、再起動制御部６５は、キャリア信号と指令電圧値信号とを用いて、再起動制御の制御信号を生成する。そして、再起動制御部６５は、生成された再起動制御の制御信号を用いて各スイッチング素子Ｑｕ１～Ｑｗ２のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うことにより、インバータ回路３１をＰＷＭ制御して直流電力を交流電力に変換する。そして、インバータ回路３１は、変換した交流電力を電動モータ１３に入力する。

所定時間Ｔ２は、例えば、数［ｍｓ］～数［ｓ］の範囲の時間である。所定時間Ｔ２を短く設定することにより、所定回数の再起動制御を行って最終的に電動モータ１３がロック状態であると判定されるまでに要する時間が短くすることができる、一方で、再起動制御によりインバータ回路３１の温度が上昇し易くなる。また、所定時間Ｔ２を長く設定することにより、スイッチング素子Ｑｕ１～Ｑｗ２の過度な温度上昇をより抑制することができる、一方で、所定回数の再起動制御を行って最終的に電動モータ１３がロック状態であると判定されるまでに要する時間が長くなる。所定時間Ｔ２は、これらの利点と欠点を鑑みて、適宜設定される。以下、所定時間Ｔ２は、判定所定時間Ｔ１よりも長い時間であるものとする。

再起動制御の制御信号と、通常制御の制御信号とは、信号の生成に用いられるキャリア信号のキャリア周波数ｆが異なる。以降の説明において、再起動制御部６５が再起動制御に用いるキャリア周波数ｆを、「再起動周波数ｆ２」と記載する。再起動周波数ｆ２は、例えば、通常周波数ｆ１の最大値よりも低い周波数である。本実施形態では、再起動周波数ｆ２が、通常周波数ｆ１（つまり、第１通常周波数ｆ１１、及び第２通常周波数ｆ１２）よりも低い周波数である。

再起動制御部６５は、再起動周波数ｆ２を用いて再起動制御の制御信号を生成し、電動モータ１３に予め定められた再起動電流が流れるように、各スイッチング素子Ｑｕ１～Ｑｗ２を制御する。再起動電流は、再起動制御部６５の再起動制御により電動モータ１３に流れる電流であって、通常制御部６２が通常制御により電動モータ１３に流し得る電流の最大値と一致、又は略一致する大きさの電流である。再起動制御部６５は、インバータ回路３１が電動モータ１３に入力する交流電流の最大値が再起動電流となるように、再起動制御の制御信号を生成する。

再起動制御部６５は、ロック判定部６４によって電動モータ１３がロック状態である判定された場合、再起動制御を１または複数回行う。以下、再起動制御部６５が、再起動制御を４回行う場合について説明する。ロック判定部６４は、再起動制御部６５によって再起動制御が実行される度、電動モータ１３がロック状態であるか否かを判定する。

なお、再起動制御部６５は、４回の再起動制御において、いずれも再起動周波数ｆ２を用いて再起動制御の制御信号を生成してもよく、４回の再起動制御のうち、少なくとも１回の再起動制御において再起動周波数ｆ２を用いて再起動制御の制御信号を生成してもよい。以下、再起動制御部６５は、４回の再起動制御において、いずれも再起動周波数ｆ２を用いて再起動制御の制御信号を生成する場合について説明する。

［通常制御の制御信号と再起動制御の制御信号との違い］
上述したように、通常制御部６２は、周波数が通常周波数ｆ１であるキャリア信号を用いて、通常制御の制御信号を生成する。一方、再起動制御部６５は、周波数が通常周波数ｆ１の最大値よりも低い再起動周波数ｆ２であるキャリア信号を用いて、再起動制御の制御信号を生成する。ここで、インバータ回路３１の発熱量は、キャリア周波数ｆが低い程、小さくなり易い。したがって、再起動制御部６５は、インバータ回路３１を再起動制御することにより、通常制御部６２による通常制御に比較して、インバータ回路３１の発熱量を小さくすることができる。

［動作フロー］
以下、図３を参照し、本実施形態の電動圧縮機１０の動作について説明する。まず、通常制御部６２は、インバータ回路３１を通常制御する（ステップＳ１００）。通常制御部６２は、例えば、電動モータ１３の印加電圧と電動モータ１３に流れる電流とに基づいて、適宜、通常周波数ｆ１を第１通常周波数ｆ１１、又は第２通常周波数ｆ１２に切り替えつつ、通常制御の制御信号を生成し、インバータ回路３１を制御する。

次に、ロック判定部６４は、電動モータ１３がロック状態であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。ロック判定部６４は、例えば、通常制御、又は再起動制御によって、電動モータ１３に印加される印加電圧に対して、電動モータ１３に流れる電流が正常域である場合には、電動モータ１３がロック状態ではないと判定する。また、ロック判定部６４は、通常制御、又は再起動制御によって、電動モータ１３に印加される印加電圧に対して、電動モータ１３に流れる電流が正常域ではない場合、電動モータ１３がロック状態であると判定する。ロック判定部６４は、電動モータ１３がロック状態はないと判定した場合、処理をステップＳ１００に進める。

再起動制御部６５は、ロック判定部６４により電動モータ１３がロック状態であると判定された場合、インバータ回路３１への通電を停止する（ステップＳ１０４）。次に、再起動制御部６５は、ロック判定部６４により電動モータ１３がロック状態であると判定さてから所定時間Ｔ２が経過した後のタイミングにおいて再起動制御を実行する（ステップＳ１０６）。

再起動制御において、再起動制御部６５は、再起動周波数ｆ２のキャリア信号と指令電圧値信号とを用いて、再起動制御の制御信号を生成する。次に、再起動制御部６５は、生成された再起動制御の制御信号を用いて各スイッチング素子Ｑｕ１～Ｑｗ２のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うことにより、直流電力を交流電力に変換する。そして、インバータ回路３１は、変換した交流電力を電動モータ１３に入力する。

次に、ロック判定部６４は、電動モータ１３がロック状態であるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。ロック判定部６４がロック状態を判定する処理は、ステップＳ１０２の処理と同様の処理であるため、説明を省略する。ロック判定部６４は、再起動制御により駆動された電動モータ１３がロック状態はないと判定した場合、処理をステップＳ１００に進めるとともに、再起動回数をゼロにリセットする。上述したように、ステップＳ１００において通常制御部６２は、通常周波数ｆ１とするキャリア信号に基づいて通常制御の制御信号を生成し、インバータ回路３１を制御する。このため、キャリア信号は、ステップＳ１０６において用いられていた再起動周波数ｆ２からステップＳ１００において用いる通常周波数ｆ１に実質的に変更される。

再起動制御部６５は、ステップＳ１０８においてロック判定部６４により電動モータ１３がロック状態であると判定された場合、インバータ回路３１への通電を停止する（ステップＳ１１０）。次に、再起動制御部６５は、再起動制御を所定回数行ったか否かを判定する（ステップＳ１１２）。この一例では、再起動制御部６５は、再起動制御を連続して４回行ったか否かを判定する。再起動制御部６５は、再起動制御を所定回数行っていないと判定した場合、処理をステップＳ１０６に進める。再起動制御部６５は、再起動制御を所定回数行ったと判定した場合、処理をステップＳ１１４に進める。

電動圧縮機１０は、再起動制御部６５により再起動制御を所定回数行ったと判定された場合、異常対応処理を実行する（ステップＳ１１４）。異常対応処理とは、例えば、ロック状態であることを空調ＥＣＵへ通知する処理である。その他、通知には、例えば、電動圧縮機１０が備える、又は電動圧縮機１０を有する車両が備えるスピーカーに、電動モータ１３がロック状態であることを示す音声を出力させることが含まれる。また、通知には、例えば、電動圧縮機１０が備える、又は電動圧縮機１０を有する車両が備える表示装置に、電動モータ１３がロック状態であることを示す情報を表示させることが含まれる。

［本実施形態の作用］
以下、図４を参照して、本実施形態の作用として、ロータ２２が固着された場合の電動圧縮機１０の動作について説明する。図４において波形Ｗ１１は、制御部５５によるインバータ回路３１の制御状態の経時変化を示す波形である。波形Ｗ１１を表すグラフの横軸は時間を示し、縦軸はインバータ回路３１の制御状態を示す。波形Ｗ１１において、制御部５５がインバータ回路３１に通電している状態をハイレベル（Ｈ）によって示し、制御部５５がインバータ回路３１への通電を停止している状態を、ローレベル（Ｌ）によって示す。

また、波形Ｗ１２は、ロック判定部６４による判定結果の経時変化を示す。波形Ｗ１２を表すグラフの横軸は時間を示し、縦軸はロック判定部６４による判定結果を示す。ロック判定部６４による判定結果は、ハイレベル、又はローレベルによって表される。具体的には、波形Ｗ１２において、ロック判定部６４が、電動モータ１３がロック状態であると判定した状態がハイレベルによって表され、ロック判定部６４が、電動モータ１３がロック状態ではないと判定した状態がローレベルによって表される。

また、波形Ｗ１３は、従来技術におけるスイッチング素子Ｑｕ１～Ｑｗ２の温度の経時変化を示し、波形Ｗ１４は、スイッチング素子Ｑｕ１～Ｑｗ２の温度の経時変化を示す。波形Ｗ１３～Ｗ１４を表すグラフの横軸は時間を示し、縦軸は温度を示す。

図４に示す一例では、時刻ｔ０において、ロータ２２の固着が発生し、電動モータ１３がロック状態となる。その後、波形Ｗ１１が示すように、時刻ｔ１において、通常制御が行われ電動モータ１３に交流電力が入力される。この場合、時刻ｔ１から判定所定時間Ｔ１が経過した後の時刻ｔ２のタイミングにおいて、ロック判定部６４によって電動モータ１３がロック状態であると判定する。

波形Ｗ１１が示すように、時刻ｔ２において、ロック判定部６４によってロック状態であると判定されたことに伴い、再起動制御部６５によってインバータ回路３１に電動モータ１３への通電が停止する。これに伴い、波形Ｗ１３～Ｗ１４が示すインバータ回路３１の温度は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間、上昇し、通電の停止に伴い時刻ｔ２から下降して、時刻ｔ３までに所定の値に収束する。

波形Ｗ１１が示すように、時刻ｔ２から所定時間Ｔ２が経過した時刻ｔ３において、再起動制御が行われる。波形Ｗ１２が示すように、再起動制御が開始される時刻ｔ３から判定所定時間Ｔ１が経過した後の時刻ｔ４のタイミングにおいて、ロック判定部６４によって電動モータ１３がロック状態であると判定されると、電動モータ１３への通電が停止する。これに伴い、波形Ｗ１３～Ｗ１４が示すように、インバータ回路３１の温度は、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間、上昇し、通電の停止に伴い時刻ｔ４から下降して、時刻ｔ５までに所定の値に収束する。

ここで、上述したように、本実施形態では、通常制御の通常周波数ｆ１よりも低い再起動周波数ｆ２を用いて再起動制御が行われる。このため、波形Ｗ１３～Ｗ１４が示すように、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間のスイッチング素子Ｑｕ１～Ｑｗ２の温度上昇の程度は、再起動制御においてキャリア周波数ｆを低く変更しない従来例と比較して、本実施形態のインバータ回路３１の方が、小さくなる。

また、波形Ｗ１３～Ｗ１４が示すように、時刻ｔ４のタイミングにおいて、インバータ回路３１の温度は、従来例と比較して本願のインバータ回路３１の方が低い。このため、インバータ回路３１の温度が下降し、所定の値に収束した時刻ｔ５のタイミングにおいても、従来例と比較して本願のインバータ回路３１の方が低くなる。

また、上述したように、本実施形態では、再起動制御は、４回実行される。具体的には、波形Ｗ１１に示すように、再起動制御は、上述した時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間と、時刻ｔ５から時刻ｔ６までの間と、時刻ｔ７から時刻ｔ８までの間と、時刻ｔ９から時刻ｔ１０の間とにおいて行われる。これにより、波形Ｗ１３～Ｗ１４が示すように、インバータ回路３１の温度は、再起動制御が実行されている間、上昇する。

ここで、波形Ｗ１３が示すように、従来例では、冷媒による冷却がなされていない状態であるインバータ回路３１の温度が、時刻ｔ５から時刻ｔ６にかけてのタイミングと、時刻ｔ７から時刻ｔ８にかけてのタイミングと、時刻ｔ９から時刻ｔ１０にかけてのタイミングとにおける温度上昇に伴って、インバータ回路３１の耐熱温度上限を超える。一方、波形Ｗ１４が示すように、４回の再起動制御中において、インバータ回路３１の温度が、耐熱温度上限を超えない。したがって、再起動制御に起因するスイッチング素子Ｑｕ１～Ｑｗ２の過度な温度上昇が抑制されている。

以上詳述した本実施形態によれば以下の作用効果を奏する。
（１）電動圧縮機１０は、ハウジング１１と、圧縮部１２と、電動モータ１３と、インバータ回路３１と、制御部５５とを備える。ハウジング１１は、冷媒が吸入される吸入口１１ａが形成されており、圧縮部１２と、電動モータ１３と、インバータ回路３１を収容する。圧縮部１２は、ハウジング１１内に吸入される冷媒を圧縮する。電動モータ１３は、圧縮部１２を駆動させる。インバータ回路３１は、スイッチング素子Ｑｕ１～Ｑｗ２を有し、電動モータ１３を駆動させるとともに、ハウジング１１に吸入される冷媒により冷却される。制御部５５は、スイッチング素子Ｑｕ１～Ｑｗ２をＰＷＭ制御することにより電動モータ１３を制御する。

制御部５５は、通常制御部６２と、ロック判定部６４と、再起動制御部６５とを備える。通常制御部６２は、キャリア周波数ｆが通常周波数ｆ１に設定された状態で電動モータ１３を回転させる通常制御を行う。ロック判定部６４は、通常制御中に、電動モータ１３が回転しないロック状態となっているか否かを判定する。再起動制御部６５は、ロック判定部６４によって電動モータ１３がロック状態であると判定された場合、インバータ回路３１への通電を停止し、その後、電動モータ１３に再起動電流が流れるように、スイッチング素子Ｑｕ１～Ｑｗ２を制御する再起動制御を行う。また、再起動制御部６５は、キャリア周波数ｆが通常周波数ｆ１の最大値よりも低い再起動周波数ｆ２で再起動制御を行う。

この構成により、再起動制御部６５は、ロック判定部６４により電動モータ１３がロック状態であると判定された場合、再起動制御のキャリア周波数ｆを、通常周波数ｆ１の最大値よりも低い再起動周波数ｆ２に設定し、スイッチング素子Ｑｕ１～Ｑｗ２を再起動制御する。したがって、再起動周波数ｆ２を用いた再起動制御では、キャリア周波数ｆが通常周波数ｆ１の最大値を用いた通常制御に比較して低くなる。このため、再起動制御部６５は、スイッチング素子のオンオフ制御の回数を減らして損失を少なくすることができる。つまり、再起動制御部６５は、再起動制御に起因するスイッチング素子Ｑｕ１～Ｑｗ２の過度な温度上昇を抑制することができる。また、再起動制御部６５は、再起動周波数ｆ２を低くする程、再起動制御に起因するスイッチング素子Ｑｕ１～Ｑｗ２の過度な温度上昇を抑制することができる。

（２）ロック判定部６４は、再起動制御部６５によって再起動制御が実行される度、電動モータ１３がロック状態であるか否かを判定し、再起動制御部６５は、ロック判定部６４によって電動モータ１３がロック状態であると判定された場合、インバータ回路３１への通電を停止し、所定時間Ｔ２経過後に再度、再起動制御を実行する。かかる構成によれば、ロック判定部６４は、再起動制御中にロック状態が継続している場合に、再起動制御に起因するスイッチング素子Ｑｕ１～Ｑｗ２の過度な温度上昇を抑制することができる。

（３）通常周波数ｆ１には、第１通常周波数ｆ１１、及び第１通常周波数ｆ１１より高い周波数の第２通常周波数ｆ１２が含まれ、再起動周波数ｆ２は、第２通常周波数ｆ１２より低い周波数である。かかる構成によれば、通常制御部６２は、通常制御において、適切なキャリア周波数によって電動モータ１３を制御し、電動圧縮機１０を効率よく動作させることができる。そして、再起動制御部６５は、通常制御によるスイッチング素子Ｑｕ１～Ｑｗ２の温度上昇の程度に比較して、再起動制御によるスイッチング素子Ｑｕ１～Ｑｗ２の温度上昇の程度を低くすることができる。

（４）再起動周波数ｆ２は、ロック判定部６４によりロック状態が最初に検出されたタイミングの通常周波数ｆ１よりも低い周波数である。かかる構成によれば、再起動制御部６５は、ロック状態が検出される前に実行されていた通常制御によるスイッチング素子Ｑｕ１～Ｑｗ２の温度上昇の程度に比較して、再起動制御によるスイッチング素子Ｑｕ１～Ｑｗ２の温度上昇の程度を低くすることができる。これにより、再起動制御に起因するスイッチング素子Ｑｕ１～Ｑｗ２の過度な温度上昇を抑制することができる。

（５）ロック判定部６４は、電動モータ１３に印加されるモータ印加電圧と、電動モータ１３に流れるモータ電流とに基づいて、電動モータ１３がロック状態であるか否かを判定する。かかる構成によれば、回転センサを省けるため生産性が向上する。

（６）通常周波数ｆ１は複数（本実施形態では、第１通常周波数ｆ１１、及び第２通常周波数ｆ１２）あり、そのうちの最大値（本実施形態では、第２通常周波数ｆ１２）は、可聴域よりも高い周波数帯域の周波数である。また、再起動周波数ｆ２は、可聴域の周波数帯域の周波数である。これにより、通常制御において、騒音と発熱のバランスをとって双方の周波数を切り替えることができる。通常制御と、再起動制御とでは、通常制御の方が高い頻度によって実行される。通常制御部６２は、再起動制御に比較して高い頻度で実行される通常制御において、電動圧縮機１０の動作音を低減することができるため、ＮＶ特性の向上を図ることができる。一方、再起動制御ではＮＶ特性が通常制御に比較して低下するものの、当該再起動制御が行われる頻度が通常制御と比較して高くないため、影響が小さい。したがって、ＮＶ特性の低下による影響を少なくしつつ、再起動制御に起因するスイッチング素子Ｑｕ１～Ｑｗ２の過度な温度上昇を抑制することができる。

＜変形例＞
以下、図面を参照して電動圧縮機１０の変形例について説明する。変形例では、通常制御部６２が、再起動制御から通常制御に復帰した際に、ロック状態であると判定される前よりに用いられていた通常周波数ｆ１に基づいて制御信号を生成する場合について説明する。なお、上述した実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

［動作フロー］
以下、図５を参照し、変形例の電動圧縮機１０の動作について説明する。変形例の電動圧縮機１０は、図５に示すフローチャートの処理に加えて、ステップＳ２００、及びステップＳ２０２の処理を実行する。

変形例では、ステップＳ１０２の処理においてロック判定部６４により電動モータ１３がロック状態であると判定された場合、通常制御部６２は、直前のステップＳ１００の処理において制御信号の生成に用いていた通常周波数ｆ１を電動圧縮機１０が備える記憶部に記憶させ（ステップＳ２００）、処理をステップＳ１０４に進める。

また、変形例では、ステップＳ１０８の処理においてロック判定部６４により電動モータ１３がロック状態ではないと判定された場合、通常制御部６２は、ステップＳ２００において記憶部に記憶させた通常周波数ｆ１を読み出す（ステップＳ２０２）。次に、通常制御部６２は、読み出した通常周波数ｆ１に基づいて、制御信号を生成し、インバータ回路３１を通常制御する（ステップＳ１００）。

以上詳述した変形例によれば以下の作用効果を奏する。
（７）通常制御部６２は、再起動制御部６５により再起動制御が実行された後、ロック判定部６４により電動モータ１３がロック状態となっていないと判定された場合、再起、通常制御を行う。ここで、上述したように、通常制御部６２は、通常制御において、電動モータ１３の印加電圧と電動モータ１３に流れる電流とに基づいて、電動モータ１３を効率よく駆動できるように、通常周波数ｆ１を第１通常周波数ｆ１１、又は第２通常周波数ｆ１２に適宜変更する場合がある。また、通常制御部６２は、ロック判定部６４により一度はロック状態であると判定されても、その後、ロック状態が継続していない場合に、インバータ回路３１を、再度、通常制御によって制御する。この時、通常制御部６２は、ロック状態と判定される前の通常制御において用いられていた通常周波数ｆ１に基づいて制御信号を生成し、電動モータ１３を制御する。これにより、変形例の通常制御部６２は、再起動制御部６５は、再起動制御によってロック状態が解消された場合には、その後、再度実行される通常制御において、適切なキャリア周波数ｆによって電動モータ１３を制御し、電動圧縮機１０を効率よく動作させることができる。

（８）再起動周波数ｆ２は、ロック判定部６４によりロック状態が最初に検出されたタイミングの通常周波数ｆ１よりも低い周波数である。これにより、再起動制御では、ロック状態が検出された直前に行われていた通常制御に比較して、スイッチング素子Ｑｕ１～Ｑｗ２にて生じる発熱量を小さくすることができる。したがって、再起動制御におけるスイッチング素子Ｑｕ１～Ｑｗ２の過度な温度上昇を抑制することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
〇上述では、再起動周波数ｆ２が第１通常周波数ｆ１１よりも低い周波数である場合について説明したが、これに限られない。通常周波数ｆ１が、例えば、第２通常周波数ｆ１２（つまり、通常周波数ｆ１の最大値）である場合、再起動周波数ｆ２は、第２通常周波数ｆ１２未満の周波数であれば、第１通常周波数ｆ１１と一致する周波数であってもよく、第１通常周波数ｆ１１よりも高い周波数であってもよい。ただし、ロック判定部６４によりロック状態が最初に検出されたタイミングの通常周波数ｆ１が第１通常周波数ｆ１１である場合、再起動制御部６５は、当該第１通常周波数ｆ１１よりも低い周波数に再起動周波数ｆ２を設定するとよい。

○通常制御における通常周波数ｆ１が１種類であってもよい。この場合、通常周波数ｆ１の最大値はその１種類の値である。かかる構成においては、再起動周波数ｆ２は、通常周波数ｆ１よりも低い周波数に設定される。つまり、通常周波数ｆ１は、固定値でもよいし、可変値であってもよい。

○通常制御における通常周波数ｆ１が３種類以上であってもよい。この場合、再起動周波数ｆ２は、３種類の通常周波数ｆ１のうち、最大値の通常周波数ｆ１よりも低い周波数であれば、最大値の通常周波数ｆ１以外の通常周波数ｆ１と一致する周波数であってもよい。また、再起動周波数ｆ２は、３種類の通常周波数ｆ１のうち、最大値の通常周波数ｆ１よりも低い周波数であれば、最大値の通常周波数ｆ１以外の通常周波数ｆ１よりも高い周波数であってもよい。ただし、再起動制御部６５は、ロック判定部６４によりロック状態が最初に検出されたタイミングの通常周波数ｆ１よりも低い周波数に再起動周波数ｆ２を設定するとよい。

○電動圧縮機１０の搭載対象は、車両に限られず、任意である。
○電動圧縮機１０は、車両空調装置１００に用いられていたが、これに限られず、他の装置に用いられてもよい。例えば、車両が燃料電池を搭載した燃料電池車両（ＦＣＶ）である場合には、当該電動圧縮機１０は、上記燃料電池に空気を供給する供給装置に用いられてもよい。要は、圧縮対象の冷媒は、空気などであってもよい。

１０…電動圧縮機、１１…ハウジング、１１ａ…吸入口、１１ｂ…吐出口、１２…圧縮部、１３…電動モータ、２１…回転軸、２２…ロータ、２３…ステータ、２４…ステータコア、２５…コイル、２５ｕ…ｕ相コイル、２５ｖ…ｖ相コイル、２５ｗ…ｗ相コイル、３０…インバータユニット、３１…インバータ回路、３２…ケース、４１…ボルト、５１…回路基板、５２…パワーモジュール、５４…コネクタ、５５…制御部、６２…通常制御部、６３…位置把握部、６４…ロック判定部、６５…再起動制御部、１００…車両空調装置、１０１…外部冷媒回路、ｆ…キャリア周波数、ｆ１…通常周波数、ｆ２…再起動周波数、ｆ１１…第１通常周波数、ｆ１２…第２通常周波数、Ｔ１…判定所定時間、Ｔ２…所定時間。

Claims (7)

1. 冷媒が吸入される吸入口が形成されたハウジングと、
   前記ハウジング内に吸入される冷媒を圧縮する圧縮部と、
   前記圧縮部を駆動させる電動モータと、
   スイッチング素子を有し、前記電動モータを駆動させるとともに前記ハウジングに吸入される冷媒により冷却されるインバータ回路と、
   前記スイッチング素子をＰＷＭ制御することにより前記電動モータを制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   キャリア周波数が通常周波数に設定された状態で前記電動モータを回転させる通常制御を行う通常制御部と、
   前記通常制御中に、前記電動モータが回転しないロック状態となっているか否かを判定するロック判定部と、
   前記ロック判定部によって前記電動モータが前記ロック状態であると判定された場合、前記インバータ回路への通電を停止し、その後、前記電動モータに電流が流れるように前記スイッチング素子を制御する再起動制御を行う再起動制御部と、
   を備え、
   前記再起動制御部は、キャリア周波数が前記通常周波数の最大値よりも低い再起動周波数で前記再起動制御を行う、
   ことを特徴とする電動圧縮機。
2. 前記ロック判定部は、前記再起動制御部によって前記再起動制御が実行される度、前記電動モータが前記ロック状態であるか否かを判定し、
   前記再起動制御部は、前記ロック判定部によって前記電動モータが前記ロック状態であると判定された場合、前記インバータ回路への通電を停止し、所定時間経過後に再度、前記再起動制御を実行する、
   請求項１に記載の電動圧縮機。
3. 前記通常周波数には、第１通常周波数、及び前記第１通常周波数より高い周波数の第２通常周波数が含まれ、
   前記再起動周波数は、前記第２通常周波数より低い周波数である、
   請求項１又は２に記載の電動圧縮機。
4. 前記再起動周波数は、前記ロック判定部により前記ロック状態が最初に検出されたタイミングの前記通常周波数よりも低い周波数である、
   請求項１から３のうちいずれか一項に記載の電動圧縮機。
5. 前記通常制御部は、前記再起動制御部により前記再起動制御が実行された後、前記ロック判定部により前記電動モータが前記ロック状態となっていないと判定された場合、再度、前記通常制御を実行する、
   請求項１から４のうちいずれか一項に記載の電動圧縮機。
6. 前記通常周波数は複数あり、そのうちの前記最大値は可聴域よりも高い周波数帯域の周波数であって、
   前記再起動周波数は、可聴域の周波数帯域の周波数である、
   請求項１から５のうちいずれか一項に記載の電動圧縮機。
7. 前記ロック判定部は、前記電動モータに印加されるモータ印加電圧と、前記電動モータに流れるモータ電流とに基づいて、前記電動モータが前記ロック状態であるか否かを判定する、
   請求項１から６のうちいずれか一項に記載の電動圧縮機。

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