JP2022131887A - 電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】電動モータの位置推定を含めて電流センサの異常有無を判定することができる電電動圧縮機を提供する。【解決手段】制御部４４は、位置推定制御と良否判定制御を実行する。良否判定制御は、位置推定制御の実行中において、オンにした上アームスイッチング素子をオフにするとともに同相の下アームスイッチング素子をオンにすることで下アームスイッチング素子の２相をオンにする動作を、３相の上下アームスイッチング素子が取り得る６つの組合せのうち少なくとも１つの組合せに対して実行するとともに、オンにした２相の下アームスイッチング素子に各々対応する２つの電流センサから検出される電流値の差異に基づいて電流センサの異常有無を判定する制御である。【選択図】図２

Description

本発明は、電動圧縮機に関するものである。

特許文献１には車載用三相モータを駆動するインバータの制御装置が開示されている。停止中のロータの磁極位置を精度よく把握すべく、各相コイルのそれぞれに対して、正方向及び負方向に所定のパルス幅の電圧を印加し、流れる正方向のｕ相電流、負方向のｕ相電流、正方向のｖ相電流、負方向のｖ相電流、正方向のｗ相電流、負方向のｗ相電流を把握する。そして、正方向のｕ相電流と負方向のｕ相電流とを加算したｕ相加算値と、正方向のｖ相電流と負方向のｖ相電流とを加算したｖ相加算値と、正方向のｗ相電流と負方向のｗ相電流とを加算したｗ相加算値と、を算出する。算出結果である３つの加算値を三相二相変換して、変換結果に基づいて、停止中のロータの磁極位置を導出する。

特開２０１６－１８５０４０号公報

ところで、電動圧縮機には、電動モータの位置推定を含めて電流センサの異常有無を判定する機能が求められている。

上記課題を解決するための電動圧縮機は、流体を圧縮する圧縮部と、永久磁石を有するロータを備えるとともに前記圧縮部を駆動する３相モータと、正負の母線間に電気的に接続された３相の上アームスイッチング素子及び３相の下アームスイッチング素子と、前記３相の下アームスイッチング素子に流れる電流を相毎に検出する３つの電流センサと、前記３相の上アームスイッチング素子及び前記３相の下アームスイッチング素子をそれぞれオンオフ制御するとともに前記ロータの停止位置を推定する位置推定制御と前記電流センサの異常有無を判定する良否判定制御を実行する制御部と、を備え、前記３相モータは、前記３相の上アームスイッチング素子と前記３相の下アームスイッチング素子との間に電気的に接続されており、前記位置推定制御は、前記３相の上アームスイッチング素子と前記３相の下アームスイッチング素子から互いに相が異なるように選択された各々１相をオンにする動作を、３相の上下アームスイッチング素子が取り得る６つの組合せ全てに対して実行するとともに、前記６つの組合せにおいてオンにした前記下アームスイッチング素子に対応する前記電流センサから検出された６つの電流値に基づいて前記ロータの磁極位置を推定し、前記磁極位置から前記ロータの停止位置を推定する制御であり、前記良否判定制御は、前記位置推定制御の実行中において、オンにした前記上アームスイッチング素子をオフにするとともに同相の前記下アームスイッチング素子をオンにすることで下アームスイッチング素子の２相をオンにする動作を、３相の上下アームスイッチング素子が取り得る６つの組合せのうち少なくとも１つの組合せに対して実行するとともに、オンにした前記２相の前記下アームスイッチング素子に各々対応する２つの前記電流センサから検出される電流値の差異に基づいて前記電流センサの異常有無を判定する制御であることを要旨とする。

これによれば、位置推定制御の実行中においてオンにした上アームスイッチング素子をオフにしつつ同相の下アームスイッチング素子をオンにすることで、２つの電流センサを流れる閉ループ電流を生成できる。この２つの電流センサによって検出された電流値を比較することで、それらの値に所定以上の差があれば、どちらかの電流センサに異常があることを判定できる。

その結果、電動モータの位置推定を含めて電流センサの異常有無を判定することができる。
本発明の電動圧縮機について、前記良否判定制御は、前記２相をオンにする動作を、３相の上下アームスイッチング素子が取り得る６つの組合せ全てに対して実行し、前記差異に基づき、前記３つの電流センサの異常有無を判定する制御であることが望ましい。

これによれば、３つの電流センサのうち２つにて検出された電流値の比較を、全ての電流センサの組み合わせについて行うことができるため、電流センサの異常の有無だけでなく、どの電流センサが異常であるかを特定することができる。

本発明の電動圧縮機について、前記制御部から外部へ前記良否判定制御による前記電流センサの良否判定結果を送ることが好ましい。
これによれば、電動圧縮機を含め複数の機器を制御する装置が、全体として最適な制御を行うことができる。

本発明によれば、電動モータの位置推定を含めて電流センサの異常有無を判定することができる。

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。 インバータ装置及びその周辺の構成を示すブロック図。 電流経路を説明するためのインバータ回路及び電動モータの電気回路図。 電流経路を説明するためのインバータ回路及び電動モータの電気回路図。 電流経路を説明するためのインバータ回路及び電動モータの電気回路図。 各パターンについてのセンサ状態を示す図。 電流経路を説明するためのインバータ回路及び電動モータの電気回路図。 電流経路を説明するためのインバータ回路及び電動モータの電気回路図。 電流経路を説明するためのインバータ回路及び電動モータの電気回路図。 各パターンについてのセンサ状態を示す図。

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、流体としての冷媒を圧縮する圧縮部を備えており、車載用空調装置に用いられる。即ち、本実施形態における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、車載機器１０は車両空調装置２０を含む。車両空調装置２０は、車載用電動圧縮機３０と、車載用電動圧縮機３０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、蒸発器、凝縮器、膨張弁などを有している。車両空調装置２０は、車載用電動圧縮機３０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。

図２に示すように、車両空調装置２０は、当該車両空調装置２０の全体を制御する空調ＥＣＵ８０を備えている。空調ＥＣＵ８０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３０に対してオン／オフ指令等といった各種指令を送信する。

図１に示すように、車載用電動圧縮機３０は、外部冷媒回路１００から冷媒を内部に導入する吸入口３１ａを有するハウジング３１と、圧縮部３２と、電動モータ３３とを備えている。圧縮部３２及び電動モータ３３は、ハウジング３１内に収容される。電動モータ３３は３相モータである。

ハウジング３１は、全体として略円筒形状である。ハウジング３１には、冷媒が吐出される吐出口３１ｂが形成されている。
圧縮部３２は、ハウジング３１内の冷媒を吸引圧縮し、その圧縮された冷媒を吐出口３１ｂから吐出させるものである。圧縮部３２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３３は、３相モータであって、圧縮部３２を駆動させるものである。電動モータ３３は、ハウジング３１に対して回転可能に支持された円柱状の回転軸３４と、当該回転軸３４に対して固定された円筒形状のロータ３５と、ハウジング３１に固定されたステータ３６とを有する。ロータ３５は、磁石３５ａが埋設された円筒形状のロータコア３５ｂを有している。磁石３５ａは永久磁石である。回転軸３４の軸線方向と、円筒形状のハウジング３１の軸線方向とは一致している。ステータ３６は、円筒形状のステータコア３６ａと、当該ステータコア３６ａに形成されたティースに捲回されたコイル３６ｂとを有している。ロータ３５及びステータ３６は、回転軸３４の径方向に対向している。

車載用電動圧縮機３０は、電動モータ３３を駆動するインバータ装置４０と、当該インバータ装置４０が収容されたケース４１を備えている。電動モータ３３のコイル３６ｂとインバータ装置４０とは電気的に接続されている。ケース４１は、固定具としてのボルト４２によってハウジング３１に固定されている。

車載用電動圧縮機３０は、ハウジング３１内に、圧縮部３２と、圧縮部３２を駆動する電動モータ３３が配置されるとともに電動モータ３３に電力を供給するインバータ装置４０が一体化されている。そして、電動モータ３３により圧縮部３２が駆動されると冷媒が吸入口３１ａからハウジング３１内に吸入されて回転軸３４の軸線方向に冷媒が流れ、圧縮部３２に吸入されて圧縮部３２で冷媒が圧縮された後に吐出口３１ｂから吐出される。

図２に示すように、インバータ装置４０は、スイッチング素子Ｑｕｕ，Ｑｕｄ，Ｑｖｕ，Ｑｖｄ，Ｑｗｕ，Ｑｗｄを有するインバータ回路４３と、制御部４４を備える。制御部４４は、インバータ回路４３のスイッチング素子Ｑｕｕ，Ｑｕｄ，Ｑｖｕ，Ｑｖｄ，Ｑｗｕ，Ｑｗｄをそれぞれオンオフ制御して直流電源としての高圧バッテリ１１０からの直流電力を交流電力に変換して電動モータ３３に供給するためのものである。制御部４４は、ドライブ回路４５と、ＰＷＭ制御部４６と、コントローラ４７を備えている。

図２において車両に搭載された高圧バッテリ１１０は例えば４００Ｖバッテリである。高圧バッテリ１１０の正極にインバータ回路４３の正極母線Ｌｐが接続されている。また、高圧バッテリ１１０の負極にインバータ回路４３の負極母線Ｌｎが接続されている。

インバータ回路４３において正極母線Ｌｐと負極母線Ｌｎとの間には高圧直流電圧が印加される。正極母線Ｌｐと負極母線Ｌｎとの間にｕ相の上アームスイッチング素子Ｑｕｕと下アームスイッチング素子Ｑｕｄが直列に接続されている。同様に、正極母線Ｌｐと負極母線Ｌｎとの間にｖ相の上アームスイッチング素子Ｑｖｕと下アームスイッチング素子Ｑｖｄが直列に接続されている。また、正極母線Ｌｐと負極母線Ｌｎとの間にｗ相の上アームスイッチング素子Ｑｗｕと下アームスイッチング素子Ｑｗｄが直列に接続されている。スイッチング素子Ｑｕｕ，Ｑｕｄによる直列回路の中間点に電動モータ３３のコイルが接続されている。同様に、スイッチング素子Ｑｖｕ，Ｑｖｄによる直列回路の中間点に電動モータ３３のコイルが接続されている。また、スイッチング素子Ｑｗｕ，Ｑｗｄによる直列回路の中間点に電動モータ３３のコイルが接続されている。電動モータ３３のコイルはスター結線されている。このように、電動モータ３３は、３相の上アームスイッチング素子Ｑｕｕ，Ｑｖｕ，Ｑｗｕと３相の下アームスイッチング素子Ｑｕｄ，Ｑｖｄ，Ｑｗｄとの間に電気的に接続されている。

スイッチング素子Ｑｕｕ，Ｑｕｄ，Ｑｖｕ，Ｑｖｄ，Ｑｗｕ，Ｑｗｄは、それぞれ、ＩＧＢＴよりなる。スイッチング素子Ｑｕｕ，Ｑｕｄ，Ｑｖｕ，Ｑｖｄ，Ｑｗｕ，Ｑｗｄには帰還ダイオードＤが逆並列接続されている。

ｕ相の下アームスイッチング素子Ｑｕｄと負極母線Ｌｎとを繋ぐ配線にｕ相電流センサ４８が設けられている。ｖ相の下アームスイッチング素子Ｑｖｄと負極母線Ｌｎとを繋ぐ配線にｖ相電流センサ４９が設けられている。ｗ相の下アームスイッチング素子Ｑｗｄと負極母線Ｌｎとを繋ぐ配線にｗ相電流センサ５０が設けられている。各電流センサ４８，４９，５０として、例えば、シャント抵抗が用いられる。ｕ相電流センサ４８によりｕ相の下アームスイッチング素子Ｑｕｄに流れる電流が検出される。ｖ相電流センサ４９によりｖ相の下アームスイッチング素子Ｑｖｄに流れる電流が検出される。ｗ相電流センサ５０によりｗ相の下アームスイッチング素子Ｑｗｄに流れる電流が検出される。このように、インバータ装置４０は、３相の下アームスイッチング素子Ｑｕｄ，Ｑｖｄ，Ｑｗｄに流れる電流を相毎に検出する３つの電流センサ４８，４９，５０を備える。

本実施形態では回転位置センサを用いておらず位置センサレス化が図られている。即ち、電動モータ３３は、センサレス運転により圧縮部３２を駆動するモータである。
各スイッチング素子Ｑｕｕ，Ｑｕｄ，Ｑｖｕ，Ｑｖｄ，Ｑｗｕ，Ｑｗｄのゲート端子にはドライブ回路４５が接続されている。ドライブ回路４５にはＰＷＭ制御部４６が接続されている。ＰＷＭ制御部４６にはコントローラ４７が接続されている。

コントローラ４７は、例えば、１つ以上の専用のハードウェア回路、及び／又は、コンピュータプログラム（ソフトウェア）に従って動作する１つ以上のプロセッサ（制御回路）によって実現することができる。プロセッサは、ＣＰＵ並びに、ＲＡＭ及びＲＯＭ等のメモリを含み、メモリは、例えば各種処理をプロセッサに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。メモリ即ちコンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。

コントローラ４７は、空調ＥＣＵ８０と電気的に接続されており、空調ＥＣＵ８０からの指令に基づいて、ＰＷＭ制御部４６及びドライブ回路４５を介して各スイッチング素子Ｑｕｕ，Ｑｕｄ，Ｑｖｕ，Ｑｖｄ，Ｑｗｕ，Ｑｗｄを周期的にオンオフさせる。詳細には、ＰＷＭ制御部４６は、各スイッチング素子Ｑｕｕ，Ｑｕｄ，Ｑｖｕ，Ｑｖｄ，Ｑｗｕ，Ｑｗｄをパルス幅変調制御（ＰＷＭ制御）する。より具体的には、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、ドライブ回路４５は、生成された制御信号を用いて各スイッチング素子Ｑｕｕ，Ｑｕｄ，Ｑｖｕ，Ｑｖｄ，Ｑｗｕ，Ｑｗｄのオンオフ制御を行うことにより直流電力を交流電力に変換して電動モータ３３（コイル３６ｂ）に供給することができる。

図２に示すように、車載機器１０は、車両ＥＣＵ９０を備えている。
次に、車載用電動圧縮機３０の作用について説明する。
制御部４４のコントローラ４７は、３相の上アームスイッチング素子Ｑｕｕ，Ｑｖｕ，Ｑｗｕ及び３相の下アームスイッチング素子Ｑｕｄ，Ｑｖｄ，Ｑｗｄをそれぞれオンオフ制御する。電動モータ３３の起動時、即ち、電動モータ３３のロータ３５の停止時において、制御部４４のコントローラ４７は、位置推定制御と良否判定制御を実行する。位置推定制御では、ロータ３５の停止位置を推定する。良否判定制御では、電流センサ４８，４９，５０の異常有無を判定する。

位置推定制御では、３相の上アームスイッチング素子Ｑｕｕ，Ｑｖｕ，Ｑｗｕと３相の下アームスイッチング素子Ｑｕｄ，Ｑｖｄ，Ｑｗｄから互いに相が異なるように選択された各々１相をオンにする動作を、３相の上下アームスイッチング素子Ｑｕｕ，Ｑｖｕ，Ｑｗｕ，Ｑｕｄ，Ｑｖｄ，Ｑｗｄが取り得る６つの組合せ全てに対して実行する。位置推定制御では、６つの組合せにおいてオンにした下アームスイッチング素子に対応する電流センサから検出された６つの電流値に基づいてロータ３５の磁極位置を推定し、磁極位置からロータ３５の停止位置を推定する。

位置推定制御について図３、図４、図５、図７、図８、図９を用いて詳しく説明する。
＜位置推定のための通電パターン１＞
コントローラ４７は、ｕ相の上アームスイッチング素子Ｑｕｕ及びｖ相の下アームスイッチング素子Ｑｖｄをオンして、図３の一点鎖線で示す経路で電動モータ３３のコイルに電流を流す。この時、ｖ相電流センサ４９によりｖ相の下アームスイッチング素子Ｑｖｄに流れる電流が検出される。コントローラ４７においてｖ相電流センサ４９の検出値が取り込まれる。

＜位置推定のための通電パターン２＞
コントローラ４７は、ｖ相の上アームスイッチング素子Ｑｖｕ及びｗ相の下アームスイッチング素子Ｑｗｄをオンして、図４の一点鎖線で示す経路で電動モータ３３のコイルに電流を流す。この時、ｗ相電流センサ５０によりｗ相の下アームスイッチング素子Ｑｗｄに流れる電流が検出される。コントローラ４７においてｗ相電流センサ５０の検出値が取り込まれる。

＜位置推定のための通電パターン３＞
コントローラ４７は、ｗ相の上アームスイッチング素子Ｑｗｕ及びｕ相の下アームスイッチング素子Ｑｕｄをオンして、図５の一点鎖線で示す経路で電動モータ３３のコイルに電流を流す。この時、ｕ相電流センサ４８によりｕ相の下アームスイッチング素子Ｑｕｄに流れる電流が検出される。コントローラ４７においてｕ相電流センサ４８の検出値が取り込まれる。

＜位置推定のための通電パターン４＞
コントローラ４７は、ｕ相の上アームスイッチング素子Ｑｕｕ及びｗ相の下アームスイッチング素子Ｑｗｄをオンして、図７の一点鎖線で示す経路で電動モータ３３のコイルに電流を流す。この時、ｗ相電流センサ５０によりｗ相の下アームスイッチング素子Ｑｗｄに流れる電流が検出される。コントローラ４７においてｗ相電流センサ５０の検出値が取り込まれる。

＜位置推定のための通電パターン５＞
コントローラ４７は、ｖ相の上アームスイッチング素子Ｑｖｕ及びｕ相の下アームスイッチング素子Ｑｕｄをオンして、図８の一点鎖線で示す経路で電動モータ３３のコイルに電流を流す。この時、ｕ相電流センサ４８によりｕ相の下アームスイッチング素子Ｑｕｄに流れる電流が検出される。コントローラ４７においてｕ相電流センサ４８の検出値が取り込まれる。

＜位置推定のための通電パターン６＞
コントローラ４７は、ｗ相の上アームスイッチング素子Ｑｗｕ及びｖ相の下アームスイッチング素子Ｑｖｄをオンして、図９の一点鎖線で示す経路で電動モータ３３のコイルに電流を流す。この時、ｖ相電流センサ４９によりｖ相の下アームスイッチング素子Ｑｖｄに流れる電流が検出される。コントローラ４７においてｖ相電流センサ４９の検出値が取り込まれる。

そして、コントローラ４７は、位置推定のための通電パターン１での電流検出値と、通電パターン２での電流検出値と、通電パターン３での電流検出値と、通電パターン４での電流検出値と、通電パターン５での電流検出値と、通電パターン６での電流検出値とから電動モータ３３のロータ３５の停止位置を推定する。

このように、通電パターン１～６にてモータコイルへの通電が行われて、各パターンでのｕ相電流センサ４８、ｖ相電流センサ４９、ｗ相電流センサ５０による電流検出値によりロータ３５の位置が推定される。つまり、コントローラ４７は、いずれかの１相の上アームスイッチング素子及びそれ以外の１相の下アームスイッチング素子をオンしてロータ３５の停止位置を推定する。

コントローラ４７は、良否判定制御を行う。良否判定制御では、位置推定制御の実行中において、オンにした上アームスイッチング素子をオフにするとともに同相の下アームスイッチング素子をオンにすることで下アームスイッチング素子の２相をオンにする動作を、３相の上下アームスイッチング素子が取り得る６つの組合せのうち少なくとも１つの組合せに対して実行する。良否判定制御では、オンにした２相の下アームスイッチング素子に各々対応する２つの電流センサから検出される電流値の差異に基づいて電流センサの異常有無を判定する。良否判定制御において、２相をオンにする動作を、３相の上下アームスイッチング素子Ｑｕｕ，Ｑｖｕ，Ｑｗｕ，Ｑｕｄ，Ｑｖｄ，Ｑｗｄが取り得る６つの組合せ全てに対して実行し、差異に基づき、３つの電流センサ４８，４９，５０の異常有無を判定する。制御部４４から外部へ良否判定制御による電流センサの良否判定結果が送られる。

良否判定制御について、図３、図４、図５、図７、図８、図９に示す電流経路、及び、図６、図１０に示す各パターンのセンサ状態図を用いて説明する。
＜良否判定パターン１＞
コントローラ４７は、上述した＜位置推定のための通電パターン１＞において、ｕ相の上アームスイッチング素子Ｑｕｕ及びｖ相の下アームスイッチング素子Ｑｖｄをオンする。これにより、図３において一点鎖線で示すように電流が流れる。

その後に、コントローラ４７は、ｕ相の上アームスイッチング素子Ｑｕｕをオフするとともに、ｕ相の下アームスイッチング素子Ｑｕｄ及びｖ相の下アームスイッチング素子Ｑｖｄをオンする。これにより、図３において破線で示すように、ｖ相の下アームスイッチング素子Ｑｖｄ→ｕ相の下アームスイッチング素子Ｑｕｄ→電動モータ３３を通る閉ループで電流が流れる。この時、ｕ相電流センサ４８によりｕ相の下アームスイッチング素子Ｑｕｄに流れる閉ループ電流が検出されるとともにｖ相電流センサ４９によりｖ相の下アームスイッチング素子Ｑｖｄに流れる閉ループ電流が検出される。コントローラ４７においてｕ相電流センサ４８の検出値及びｖ相電流センサ４９の検出値が取り込まれる。コントローラ４７は、ｕ相電流センサ４８の電流検出値とｖ相電流センサ４９の電流検出値の差が閾値未満か否か判定する。

＜良否判定パターン２＞
コントローラ４７は、上述した＜位置推定のための通電パターン２＞において、ｖ相の上アームスイッチング素子Ｑｖｕ及びｗ相の下アームスイッチング素子Ｑｗｄをオンする。これにより、図４において一点鎖線で示すように電流が流れる。

その後に、コントローラ４７は、ｖ相の上アームスイッチング素子Ｑｖｕをオフするとともに、ｖ相の下アームスイッチング素子Ｑｖｄ及びｗ相の下アームスイッチング素子Ｑｗｄをオンする。これにより、図４において破線で示すように、ｗ相の下アームスイッチング素子Ｑｗｄ→ｖ相の下アームスイッチング素子Ｑｖｄ→電動モータ３３を通る閉ループで電流が流れる。この時、ｖ相電流センサ４９によりｖ相の下アームスイッチング素子Ｑｖｄに流れる閉ループ電流が検出されるとともにｗ相電流センサ５０によりｗ相の下アームスイッチング素子Ｑｗｄに流れる閉ループ電流が検出される。コントローラ４７においてｖ相電流センサ４９の検出値及びｗ相電流センサ５０の検出値が取り込まれる。コントローラ４７は、ｖ相電流センサ４９の電流検出値とｗ相電流センサ５０の電流検出値の差が閾値未満か否か判定する。

＜良否判定パターン３＞
コントローラ４７は、上述した＜位置推定のための通電パターン３＞において、ｗ相の上アームスイッチング素子Ｑｗｕ及びｕ相の下アームスイッチング素子Ｑｕｄをオンする。これにより、図５において一点鎖線で示すように電流が流れる。

その後に、コントローラ４７は、ｗ相の上アームスイッチング素子Ｑｗｕをオフするとともに、ｗ相の下アームスイッチング素子Ｑｗｄ及びｕ相の下アームスイッチング素子Ｑｕｄをオンする。これにより、図５において破線で示すように、ｕ相の下アームスイッチング素子Ｑｕｄ→ｗ相の下アームスイッチング素子Ｑｗｄ→電動モータ３３を通る閉ループで電流が流れる。この時、ｗ相電流センサ５０によりｗ相の下アームスイッチング素子Ｑｗｄに流れる閉ループ電流が検出されるとともにｕ相電流センサ４８によりｕ相の下アームスイッチング素子Ｑｕｄに流れる閉ループ電流が検出される。コントローラ４７においてｗ相電流センサ５０の検出値及びｕ相電流センサ４８の検出値が取り込まれる。コントローラ４７は、ｗ相電流センサ５０の電流検出値とｕ相電流センサ４８の電流検出値の差が閾値未満か否か判定する。

＜良否判定１＞
コントローラ４７は、図６に示すように、良否判定パターン１，２，３の少なくとも一つにおいて電流検出値の差が閾値以上であると、異常と判定する。

詳しくは、図６のＮｏ（番号）１の欄においては、図３に示した良否判定パターン１での電流検出値の差が閾値未満であり一致する。図４に示した良否判定パターン２での電流検出値の差が閾値未満であり一致する。図５に示した良否判定パターン３での電流検出値の差が閾値未満であり一致する。この場合には、ｕ相電流センサ４８が正常、かつ、ｖ相電流センサ４９が正常、かつ、ｗ相電流センサ５０が正常であると判定する。

図６のＮｏ（番号）２の欄においては、図３に示した良否判定パターン１での電流検出値の差が閾値未満であり一致する。図４に示した良否判定パターン２での電流検出値の差が閾値以上であり不一致である。図５に示した良否判定パターン３での電流検出値の差が閾値以上であり不一致である。この場合には、ｕ相電流センサ４８が正常、かつ、ｖ相電流センサ４９が正常、かつ、ｗ相電流センサ５０が異常であると判定する。

図６のＮｏ（番号）３の欄においては、図３に示した良否判定パターン１での電流検出値の差が閾値以上であり不一致である。図４に示した良否判定パターン２での電流検出値の差が閾値未満であり一致する。図５に示した良否判定パターン３での電流検出値の差が閾値以上であり不一致である。この場合には、ｕ相電流センサ４８が異常、かつ、ｖ相電流センサ４９が正常、かつ、ｗ相電流センサ５０が正常であると判定する。

図６のＮｏ（番号）４の欄においては、図３に示した良否判定パターン１での電流検出値の差が閾値以上であり不一致である。図４に示した良否判定パターン２での電流検出値の差が閾値以上であり不一致である。図５に示した良否判定パターン３での電流検出値の差が閾値未満であり一致する。この場合には、ｕ相電流センサ４８が正常、かつ、ｖ相電流センサ４９が異常、かつ、ｗ相電流センサ５０が正常であると判定する。

図６のＮｏ（番号）５の欄においては、図３に示した良否判定パターン１での電流検出値の差が閾値以上であり不一致である。図４に示した良否判定パターン２での電流検出値の差が閾値以上であり不一致である。図５に示した良否判定パターン３での電流検出値の差が閾値以上であり不一致である。この場合には、ｕ相電流センサ４８、ｖ相電流センサ４９、ｗ相電流センサ５０の内の２つ以上（２相以上）が異常である判定する。

＜良否判定パターン４＞
コントローラ４７は、上述した＜位置推定のための通電パターン４＞において、ｕ相の上アームスイッチング素子Ｑｕｕ及びｗ相の下アームスイッチング素子Ｑｗｄをオンする。これにより、図７において一点鎖線で示すように電流が流れる。

その後に、コントローラ４７は、ｕ相の上アームスイッチング素子Ｑｕｕをオフするとともに、ｕ相の下アームスイッチング素子Ｑｕｄ及びｗ相の下アームスイッチング素子Ｑｗｄをオンする。これにより、図７において破線で示すように、ｗ相の下アームスイッチング素子Ｑｗｄ→ｕ相の下アームスイッチング素子Ｑｕｄ→電動モータ３３を通る閉ループで電流が流れる。この時、ｕ相電流センサ４８によりｕ相の下アームスイッチング素子Ｑｕｄに流れる閉ループ電流が検出されるとともにｗ相電流センサ５０によりｗ相の下アームスイッチング素子Ｑｗｄに流れる閉ループ電流が検出される。コントローラ４７においてｕ相電流センサ４８の検出値及びｗ相電流センサ５０の検出値が取り込まれる。コントローラ４７は、ｕ相電流センサ４８の電流検出値とｗ相電流センサ５０の電流検出値の差が閾値未満か否か判定する。

＜良否判定パターン５＞
コントローラ４７は、上述した＜位置推定のための通電パターン５＞において、ｖ相の上アームスイッチング素子Ｑｖｕ及びｕ相の下アームスイッチング素子Ｑｕｄをオンする。これにより、図８において一点鎖線で示すように電流が流れる。

その後に、コントローラ４７は、ｖ相の上アームスイッチング素子Ｑｖｕをオフするとともに、ｖ相の下アームスイッチング素子Ｑｖｄ及びｕ相の下アームスイッチング素子Ｑｕｄをオンする。これにより、図８において破線で示すように、ｕ相の下アームスイッチング素子Ｑｕｄ→ｖ相の下アームスイッチング素子Ｑｖｄ→電動モータ３３を通る閉ループで電流が流れる。この時、ｖ相電流センサ４９によりｖ相の下アームスイッチング素子Ｑｖｄに流れる閉ループ電流が検出されるとともにｕ相電流センサ４８によりｕ相の下アームスイッチング素子Ｑｕｄに流れる閉ループ電流が検出される。コントローラ４７においてｖ相電流センサ４９の検出値及びｕ相電流センサ４８の検出値が取り込まれる。コントローラ４７は、ｖ相電流センサ４９の電流検出値とｕ相電流センサ４８の電流検出値の差が閾値未満か否か判定する。

＜良否判定パターン６＞
コントローラ４７は、上述した＜位置推定のための通電パターン６＞において、ｗ相の上アームスイッチング素子Ｑｗｕ及びｖ相の下アームスイッチング素子Ｑｕｄをオンする。これにより、図９において一点鎖線で示すように電流が流れる。

その後に、コントローラ４７は、ｗ相の上アームスイッチング素子Ｑｗｕをオフするとともに、ｗ相の下アームスイッチング素子Ｑｗｄ及びｖ相の下アームスイッチング素子Ｑｖｄをオンする。これにより、図９において破線で示すように、ｖ相の下アームスイッチング素子Ｑｖｄ→ｗ相の下アームスイッチング素子Ｑｗｄ→電動モータ３３を通る閉ループで電流が流れる。この時、ｗ相電流センサ５０によりｗ相の下アームスイッチング素子Ｑｗｄに流れる閉ループ電流が検出されるとともにｖ相電流センサ４９によりｖ相の下アームスイッチング素子Ｑｖｄに流れる閉ループ電流が検出される。コントローラ４７においてｗ相電流センサ５０の検出値及びｖ相電流センサ４９の検出値が取り込まれる。コントローラ４７は、ｗ相電流センサ５０の電流検出値とｖ相電流センサ４９の電流検出値の差が閾値未満か否か判定する。

＜良否判定２＞
コントローラ４７は、図１０に示すように、良否判定パターン４，５，６の少なくとも一つにおいて電流検出値の差が閾値以上であると、異常と判定する。

詳しくは、図１０のＮｏ（番号）１の欄においては、図７に示した良否判定パターン４での電流検出値の差が閾値未満であり一致する。図８に示した良否判定パターン５での電流検出値の差が閾値未満であり一致する。図９に示した良否判定パターン６での電流検出値の差が閾値未満であり一致する。この場合には、ｕ相電流センサ４８が正常、かつ、ｖ相電流センサ４９が正常、かつ、ｗ相電流センサ５０が正常であると判定する。

図１０のＮｏ（番号）２の欄においては、図７に示した良否判定パターン４での電流検出の差が閾値未満であり一致する。図８に示した良否判定パターン５での電流検出値の差が閾値以上であり不一致である。図９に示した良否判定パターン６での電流検出値の差が閾値以上であり不一致である。この場合には、ｕ相電流センサ４８が正常、かつ、ｖ相電流センサ４９が異常、かつ、ｗ相電流センサ５０が正常であると判定する。

図１０のＮｏ（番号）３の欄においては、図７に示した良否判定パターン４での電流検出値の差が閾値以上であり不一致である。図８に示した良否判定パターン５での電流検出値の差が閾値未満であり一致する。図９に示した良否判定パターン６での電流検出値の差が閾値以上であり不一致である。この場合には、ｕ相電流センサ４８が正常、かつ、ｖ相電流センサ４９が正常、かつ、ｗ相電流センサ５０が異常であると判定する。

図１０のＮｏ（番号）４の欄においては、図７に示した良否判定パターン４での電流検出値の差が閾値以上であり不一致である。図８に示した良否判定パターン５での電流検出値の差が閾値以上であり不一致である。図９に示した良否判定パターン６での電流検出値の差が閾値未満であり一致する。この場合には、ｕ相電流センサ４８が異常、かつ、ｖ相電流センサ４９が正常、かつ、ｗ相電流センサ５０が正常であると判定する。

図１０のＮｏ（番号）５の欄においては、図７に示した良否判定パターン４での電流検出値の差が閾値以上であり不一致である。図８に示した良否判定パターン５での電流検出値の差が閾値以上であり不一致である。図９に示した良否判定パターン６での電流検出値の差が閾値以上であり不一致である。この場合には、ｕ相電流センサ４８、ｖ相電流センサ４９、ｗ相電流センサ５０の内の２つ以上（２相以上）が異常である判定する。

図２に示すように、コントローラ４７から空調ＥＣＵ８０を介して車両ＥＣＵ９０に電流センサの良否判定結果が送られる。車両ＥＣＵ９０は、電流センサの良否判定結果に基づいて電流センサが異常であると、例えば、車載用電動圧縮機３０の運転を停止する。つまり、車載用電動圧縮機３０を最適に運転する必要があるが電流センサが異常であると無駄な電力を消費してしまう可能性があるので、運転停止等を行う。なお、電流センサの電流検出値の誤差は、電流センサ自身の熱による誤差であったり、電流センサの出力値を増幅するアンプの熱による誤差であったりする。

このように、モータ起動時にモータの停止位置を推定するために６パターンのパルスを印加してその流れた電流から停止位置を推定している。このモータ起動時に３相のうちから２相を選択し、その２相のコイルにパルス電圧を印加することでモータを回転させずに電流を流し、その２相に流れた電流を比較する（一致するか否かを判定する）ことで２相の電流センサの妥当性を判断する。電流センサの異常判定を新たにセンサを追加することなく、電動圧縮機の起動時に毎回実施可能である。パルス幅は、モータ３３の各相のコイル３６ｂが磁気飽和するために必要な長さに設定されている。

電流センサラショナリティ対応についての背景について言及する。
電動圧縮機の故障診断（ＯＢＤ）において、電流センサの確からしさ（ラショナリティ）を判断する必要がある。

電動圧縮機の電流センサの構成として、現状、電動圧縮機の起動時に、モータのロータの停止位置を把握することで電動圧縮機の起動性を向上させている。具体的には、電動圧縮機の初期位置推定方法として、モータロータの停止に応じたモータのインダクタンス変化を利用して磁極位置ひいては停止位置を推定する。モータロータの各相（３相）に正／負それぞれから電流を流し（６パターン）、その時に流れた電流値から停止位置を推定する。

そこで、電流センサラショナリティ対応として、初期位置推定中の電流の流し方を変更し、初期位置推定を実施しつつ、電流センサのラショナリティ判定を行う。具体的には、電動圧縮機の初期位置推定方法として、モータロータのｕ，ｖ，ｗ各相の正／負それぞれからｕ，ｖ，ｗ各１相に電流を流し（６パターン）、初期位置推定を実施するとともに、同一電流が流れている電流センサの値を取得し、電流検出値の差が閾値未満である場合（等しい場合）は正常と判断する。電流検出値の差が閾値以上である場合（異なる場合）は、その他のパターンの結果も加味して故障している相の電流センサを特定する。

例えば、図３を用いて説明したように、ｕ相の上アームスイッチング素子Ｑｕｕからｖ相の下アームスイッチング素子Ｑｖｄへ電流を流した後に、ｕ相及びｖ相の各下アームのスイッチング素子Ｑｕｄ，Ｑｖｄをオンし、ｕ相及びｖ相の各電流センサ４８，４９による電流検出値を取り込む。このように状態を移行すると、モータのインダクタンスにより流れていた電流を流れさせ続けようとして還流電流が流れる。ｖ相の下アームスイッチング素子Ｑｖｄのオンを維持し、ｕ相の上下アームのスイッチング素子Ｑｕｕ，Ｑｕｄのオン／オフ状態を反転させることで、流す電流を制御しながら電流センサの妥当性判断が可能となる。

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）電動圧縮機としての車載用電動圧縮機３０の構成として、流体を圧縮する圧縮部３２と、永久磁石３５ａを有するロータ３５を備えるとともに圧縮部３２を駆動する３相モータである電動モータ３３を備える。正負の母線Ｌｐ，Ｌｎ間に電気的に接続された３相の上アームスイッチング素子Ｑｕｕ，Ｑｖｕ，Ｑｗｕ及び３相の下アームスイッチング素子Ｑｕｄ，Ｑｖｄ，Ｑｗｄと、３相の下アームスイッチング素子Ｑｕｄ，Ｑｖｄ，Ｑｗｄに流れる電流を相毎に検出する３つの電流センサ４８，４９，５０を備える。３相の上アームスイッチング素子Ｑｕｕ，Ｑｖｕ，Ｑｗｕ及び３相の下アームスイッチング素子Ｑｕｄ，Ｑｖｄ，Ｑｗｄをそれぞれオンオフ制御するとともにロータ３５の停止位置を推定する位置推定制御と電流センサ４８，４９，５０の異常有無を判定する良否判定制御を実行する制御部４４を備える。電動モータ３３は、３相の上アームスイッチング素子Ｑｕｕ，Ｑｖｕ，Ｑｗｕと３相の下アームスイッチング素子Ｑｕｄ，Ｑｖｄ，Ｑｗｄとの間に電気的に接続されている。位置推定制御は、３相の上アームスイッチング素子Ｑｕｕ，Ｑｖｕ，Ｑｗｕと３相の下アームスイッチング素子Ｑｕｄ，Ｑｖｄ，Ｑｗｄから互いに相が異なるように選択された各々１相をオンにする動作を、３相の上下アームスイッチング素子Ｑｕｕ，Ｑｖｕ，Ｑｗｕ，Ｑｕｄ，Ｑｖｄ，Ｑｗｄが取り得る６つの組合せ全てに対して実行する。位置推定制御は、６つの組合せにおいてオンにした下アームスイッチング素子に対応する電流センサから検出された６つの電流値に基づいてロータ３５の磁極位置を推定し、磁極位置からロータ３５の停止位置を推定する制御である。良否判定制御は、位置推定制御の実行中において、オンにした上アームスイッチング素子をオフにするとともに同相の下アームスイッチング素子をオンにすることで下アームスイッチング素子の２相をオンにする動作を、３相の上下アームスイッチング素子が取り得る６つの組合せのうち少なくとも１つの組合せに対して実行する。良否判定制御は、オンにした２相の下アームスイッチング素子に各々対応する２つの電流センサから検出される電流値の差異に基づいて電流センサの異常有無を判定する制御である。

これによれば、位置推定制御の実行中においてオンにした上アームスイッチング素子をオフにしつつ同相の下アームスイッチング素子をオンにすることで、２つの電流センサを流れる閉ループ電流を生成できる。この２つの電流センサによって検出された電流値を比較することで、それらの値に所定以上の差があれば、どちらかの電流センサに異常があることを判定できる。

よって、電動モータの位置推定を含めて電流センサの異常有無を判定することができる。
（２）良否判定制御は、２相をオンにする動作を、３相の上下アームスイッチング素子Ｑｕｕ，Ｑｖｕ，Ｑｗｕ，Ｑｕｄ，Ｑｖｄ，Ｑｗｄが取り得る６つの組合せ全てに対して実行し、差異に基づき、３つの電流センサ４８，４９，５０の異常有無を判定する制御である。これによれば、３つの電流センサ４８，４９，５０のうち２つにて検出された電流値の比較を、全ての電流センサの組み合わせについて行うことができるため、電流センサの異常の有無だけでなく、どの電流センサが異常であるかを特定することができる。

（３）制御部４４から外部へ良否判定制御による電流センサの良否判定結果を送る。これによれば、電動圧縮機を含め複数の機器を制御する装置が、全体として最適な制御を行うことができる。

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。
・上アームスイッチング素子Ｑｕｕ，Ｑｖｕ，Ｑｗｕ及び下アームスイッチング素子Ｑｕｄ，Ｑｖｄ，Ｑｗｄは、ＩＧＢＴに代わり、例えば、ＭＯＳトランジスタで構成してもよい。

・車載用電度圧縮機に限ることなく、車載用でない電動圧縮機に用いてもよい。

３０…車載用電動圧縮機、３２…圧縮部、３３…電動モータ、３５…ロータ、３５ａ…永久磁石、４４…制御部、４８，４９，５０…電流センサ、Ｌｐ，Ｌｎ…正負の母線、Ｑｕｕ，Ｑｖｕ，Ｑｗｕ…上アームスイッチング素子、Ｑｕｄ，Ｑｖｄ，Ｑｗｄ…下アームスイッチング素子。

Claims (3)

1. 流体を圧縮する圧縮部と、
   永久磁石を有するロータを備えるとともに前記圧縮部を駆動する３相モータと、
   正負の母線間に電気的に接続された３相の上アームスイッチング素子及び３相の下アームスイッチング素子と、
   前記３相の下アームスイッチング素子に流れる電流を相毎に検出する３つの電流センサと、
   前記３相の上アームスイッチング素子及び前記３相の下アームスイッチング素子をそれぞれオンオフ制御するとともに前記ロータの停止位置を推定する位置推定制御と前記電流センサの異常有無を判定する良否判定制御を実行する制御部と、を備え、
   前記３相モータは、前記３相の上アームスイッチング素子と前記３相の下アームスイッチング素子との間に電気的に接続されており、
   前記位置推定制御は、前記３相の上アームスイッチング素子と前記３相の下アームスイッチング素子から互いに相が異なるように選択された各々１相をオンにする動作を、３相の上下アームスイッチング素子が取り得る６つの組合せ全てに対して実行するとともに、前記６つの組合せにおいてオンにした前記下アームスイッチング素子に対応する前記電流センサから検出された６つの電流値に基づいて前記ロータの磁極位置を推定し、前記磁極位置から前記ロータの停止位置を推定する制御であり、
   前記良否判定制御は、前記位置推定制御の実行中において、オンにした前記上アームスイッチング素子をオフにするとともに同相の前記下アームスイッチング素子をオンにすることで下アームスイッチング素子の２相をオンにする動作を、３相の上下アームスイッチング素子が取り得る６つの組合せのうち少なくとも１つの組合せに対して実行するとともに、オンにした前記２相の前記下アームスイッチング素子に各々対応する２つの前記電流センサから検出される電流値の差異に基づいて前記電流センサの異常有無を判定する制御である
   ことを特徴とする電動圧縮機。
2. 前記良否判定制御は、前記２相をオンにする動作を、３相の上下アームスイッチング素子が取り得る６つの組合せ全てに対して実行し、前記差異に基づき、前記３つの電流センサの異常有無を判定する制御であることを特徴とする請求項１に記載の電動圧縮機。
3. 前記制御部から外部へ前記良否判定制御による前記電流センサの良否判定結果を送ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動圧縮機。

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