JP2022174864A - 電動コンプレッサ制御装置、電動コンプレッサおよび電動コンプレッサ制御方法 - Google Patents

電動コンプレッサ制御装置、電動コンプレッサおよび電動コンプレッサ制御方法 Download PDF

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Kyohei Watanabe
明紀 吉岡
Akinori Yoshioka
真実 竹内
Masamitsu Takeuchi
知樹 羽瀬
Tomoki Hase
圭史 三俣
Keiji Mitsumata
伸也 濱元
Shinya Hamamoto
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Abstract

【課題】構成を簡略化することができる電動コンプレッサ制御装置等を提供する。【解決手段】電動コンプレッサ制御装置は、コンプレッサを駆動するモータを制御するインバータの制御部と、インバータから得られた１または複数の所定の検出値に基づき、コンプレッサの仕事量に応じて変化する物理量を算出する物理量算出部と、モータの回転数を取得する回転数取得部と、モータの回転数に応じて変化する第１閾値であって、物理量が正常値であるか否か定義する第１閾値を表す情報を記憶する記憶部と、取得された回転数に応じて、算出された物理量と第１閾値とを比較することで、冷媒系統の異常の有無を判定する冷媒異常判定部とを備える。【選択図】図１

Description

本開示は、電動コンプレッサ制御装置、電動コンプレッサおよび電動コンプレッサ制御方法に関する。
特許文献１には、モータの３相コイルに加わる瞬時電流および瞬時電圧を検出して、これらの検出値からモータ駆動トルク等を推定する装置が開示されている。また、特許文献１に記載されている装置は、例えば瞬時電流および瞬時電圧の検出値から推定されたモータ駆動トルクと、冷媒系統における室外熱交換器の温度の検出値や室内熱交換器の温度の検出値とに基づいて、凝縮圧力、蒸発圧力、吸入加熱度、潤滑不良、液圧縮等が推定される。
特開２００４－６０４５７号公報
しかしながら、特許文献１に記載の装置は、上述したように冷媒系統における温度の検出値を用いて冷媒系統の状態を推定するので、推定処理のための構成が複雑化する場合があるという課題があった。
本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、構成を簡略化することができる電動コンプレッサ制御装置、電動コンプレッサおよび電動コンプレッサ制御方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本開示に係る電動コンプレッサ制御装置は、コンプレッサを駆動するモータを制御するインバータの制御部と、前記インバータから得られた１または複数の所定の検出値に基づき、前記コンプレッサの仕事量に応じて変化する物理量を算出する物理量算出部と、前記モータの回転数を取得する回転数取得部と、前記モータの回転数に応じて変化する第１閾値であって、前記物理量が正常値であるか否か定義する前記第１閾値を表す情報を記憶する記憶部と、取得された前記回転数に応じて、算出された前記物理量と前記第１閾値とを比較することで、冷媒系統の異常の有無を判定する冷媒異常判定部とを備える。
本開示に係る電動コンプレッサは、コンプレッサと、前記コンプレッサを駆動するモータと、前記モータを制御するインバータの制御部と、前記インバータから得られた１または複数の所定の検出値に基づき、前記コンプレッサの仕事量に応じて変化する物理量を算出する物理量算出部と、前記モータの回転数を取得する回転数取得部と、前記モータの回転数に応じて変化する第１閾値であって、前記物理量が正常値であるか否か定義する前記第１閾値を表す情報を記憶する記憶部と、取得された前記回転数に応じて、算出された前記物理量と前記第１閾値とを比較することで、冷媒系統の異常の有無を判定する冷媒異常判定部とを備える。
本開示に係る電動コンプレッサ制御方法は、コンプレッサを駆動するモータを制御するインバータの制御方法であって、前記インバータから得られた１または複数の所定の検出値に基づき、前記コンプレッサの仕事量に応じて変化する物理量を算出するステップと、前記モータの回転数を取得するステップと、取得された前記回転数に応じて、算出された前記物理量と、前記モータの回転数に応じて変化する第１閾値であって、前記物理量が正常値であるか否か定義する前記第１閾値とを比較することで、冷媒系統の異常の有無を判定するステップとを含む。
本開示の電動コンプレッサ制御装置、電動コンプレッサおよび電動コンプレッサ制御方法によれば、構成を簡略化することができる。
本開示の実施形態に係る電動コンプの構成例を示すブロック図である。 図１に示すコンプレッサ５の冷媒系統の構成例を示す系統図である。 図１に示す電動コンプ１の動作例を説明するための模式図である。 図１に示す電動コンプ１の動作例を説明するための模式図である。 図１に示す制御装置３の動作例を示すフローチャートである。 図５に示す冷媒負荷異常判定（Ｓ１０８）の内容の一例（第１実施形態）を示すフローチャートである。 図５に示す冷媒負荷異常判定（Ｓ１０８）の内容の一例（第２実施形態）を示すフローチャートである。 図７に示す制御装置３の動作例を説明するための模式図である。 図５に示す冷媒負荷異常判定（Ｓ１０８）の内容の一例（第３実施形態）を示すフローチャートである。 図７に示す制御装置３の動作例を説明するための模式図である。 少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
＜第１実施形態＞
以下、本開示の実施形態に係る電動コンプレッサ制御装置、電動コンプレッサおよび電動コンプレッサ制御方法について、図１～図６を参照して説明する。なお、各図において同一または対応する構成には同一の符号を用いて説明を適宜省略する。また、本明細書および図面では、電動コンプレッサを略して電動コンプとも記す。
図１は、本開示の実施形態に係る電動コンプの構成例を示すブロック図である。図２は、図１に示すコンプレッサ５の冷媒系統の構成例を示す系統図である。図３および図４は、図１に示す電動コンプ１の動作例を説明するための模式図である。図５は、図１に示す制御装置３の動作例を示すフローチャートである。図６は、図５に示す冷媒負荷異常判定（Ｓ１０８）の内容の一例（第１実施形態）を示すフローチャートである。
（電動コンプの構成）
図１に示すように、本実施形態に係る電動コンプ１は、インバータ２と、モータ４と、コンプレッサ５を備える。図１に示す電動コンプ１は、例えば車両用電動コンプレッサ等の車両に搭載される電動コンプとすることができる。
コンプレッサ５は、例えば図２に示すような冷媒系統１０において冷媒を圧縮する。図２に示す冷媒系統１０は、コンデンサ（凝縮器）１１と、膨張弁１２と、エバポレータ１３と、コンプレッサ５と、コンデンサ１１と膨張弁１２間を接続する冷媒配管１４と、膨張弁１２とエバポレータ１３間を接続する冷媒配管１５と、エバポレータ１３とコンプレッサ５間を接続する冷媒配管１６と、コンプレッサ５とコンデンサ１１間を接続する冷媒配管１７を備える。冷媒系統１０は、例えば車両用空調システムにおける冷媒系統を構成する。冷媒系統１０において冷媒は、コンプレッサ５、コンデンサ１１、膨張弁１２、エバポレータ１３、およびコンプレッサ５の順に循環する。コンプレッサ５の冷媒吸入口には冷媒配管１６の一端が接続され、コンプレッサ５の冷媒吐出口には冷媒配管１７の一端が接続されている。コンプレッサ５は、冷媒配管１６から供給された冷媒を圧縮し、圧縮した冷媒を冷媒配管１７へ出力する。
図１に示すように、コンプレッサ５は、モータ４に駆動軸６で接続され、モータ４によって回転駆動される。モータ４は、例えば３相ブラシレスＤＣ（直流）モータ等の交流モータであり、インバータ２から供給される交流電力によって駆動される。なお、モータ４は、センサレスタイプであってもよいし、ロータの位置を検出する位置センサを有するものであってもよい。
インバータ２は、ブリッジ回路２０と、コンデンサ（キャパシタ）２１と、電圧センサ２２と、電流センサ２３と、制御装置３を備える。ブリッジ回路２０は、６個のＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）とＩＧＢＴの各コレクタ－エミッタ間に接続された６個の還流ダイオードからなるスイッチング部２４～２９を備えた３相ブリッジ回路である。スイッチング部２４～２９は、制御装置３によって所定のタイミングでオンまたはオフに制御され、高圧バッテリ７とコンデンサ２１の並列回路から供給される直流電圧を３相交流電圧に変換してモータ４の３相コイルに印加する。電圧センサ２２は、ブリッジ回路２０に入力される直流電圧を検出して、検出した電圧値（検出値）を示す信号を制御装置３へ出力する。電流センサ２３は、ブリッジ回路２０に入力される直流電流を検出して、検出した電流値（検出値）を示す信号を制御装置３へ出力する。なお、インバータ２は、インバータ２の出力電流であるモータ電流（３相電流）、インバータ２の出力電圧である３相交流電圧、パワー素子温度等を検出する図示していない他のセンサも有している。
制御装置３は、例えば、マイクロコンピュータ等のコンピュータと、スイッチング部２４～２９のゲート駆動回路、電流センサ２３の出力信号の増幅回路、電源回路等のコンピュータの周辺回路とを用いて構成することができる。そして、制御装置３は、コンピュータ、周辺回路等のハードウェアと、コンピュータが実行するプログラム等のソフトウェアとの組み合わせから構成される機能的構成として、制御部３１と、物理量算出部３２と、回転数取得部３３と、記憶部３４と、冷媒異常判定部３５を備える。
制御部３１は、コンプレッサ５を駆動するモータ４を制御するインバータ２の各部（ブリッジ回路２０、制御装置３内の他の機能的構成等）を制御する。制御部３１は、車両側コントローラ等の上位コントローラ８からの要求に従い、インバータ２の各部を制御して、例えば、モータ４を運転したり、停止したり、運転時の回転数（回転速度）を制御したりする。また、制御部３１は、パワー素子温度／入力電力／入力電流／モータ電流等が上限を超えた場合、もしくは入力電圧が動作可能範囲外となった場合に、運転の継続が困難と判断しモータ４を停止させる。
物理量算出部３２は、電動コンプ１の運転中において（すなわちコンプレッサ５を駆動している状態で）、インバータ２から得られた１または複数の所定の検出値に基づき、コンプレッサ５の仕事量に応じて変化する物理量Ｗｘを算出する。本実施形態において、コンプレッサ５の仕事量に応じて変化する物理量Ｗｘは、例えばインバータ２から得られる素子温度、インバータ基板温度、電流、電圧等の１または複数の検出値から算出あるいは推定される値であって、コンプレッサ５の仕事量（負荷）に応じて変化する量である。物理量Ｗｘは、例えば、モータ電流そのもの、上記１または複数の検出値から推定することができる吸入圧力、吐出圧力、負荷トルクや、入力電圧（直流電圧）と入力電流（直流電流）から算出されるインバータ２の入力電力、モータ電流と出力電圧（３相交流電圧）から算出されるインバータ２の出力電力等である。なお、本実施形態において、電動コンプ１が運転中とはモータ４がコンプレッサ５を回転駆動している状態を意味し、電動コンプ１が停止中とはモータ４とコンプレッサ５が停止している状態を意味する。なお、物理量算出部３２は、例えば後述する図５に示すステップＳ１０８等において物理量Ｗｘを算出する。
回転数取得部３３は、モータ４の回転数を取得する。回転数取得部３３は、例えば、制御部３１からモータ４の回転数の推定値を取得したり、モータ４が位置センサを備えている場合には位置センサの検知結果に基づくモータ４の回転数の算出値を取得したりする。なお、回転数取得部３３は、例えば後述する図５に示すステップＳ１０８等においてモータ４の回転数を取得する。
記憶部３４は、第１閾値情報３４１と、第２閾値情報３４２を記憶する。第１閾値情報３４１は、図３に示すように、モータ４の回転数に応じて変化する閾値（第１閾値ＴＨ１）であって、物理量Ｗｘが正常値であるか否か定義する第１閾値ＴＨ１を表す情報である。なお、図３は、横軸にモータ４の回転数、縦軸にコンプレッサ５の仕事量に応じて変化する物理量Ｗｘをとり、回転数と第１閾値ＴＨ１と第２閾値ＴＨ２との関係を示す。第１閾値情報３４１は、例えば、回転数に対応する第１閾値ＴＨ１の値を示すテーブルとしたり、回転数に基づいて第１閾値ＴＨ１の値を算出する計算式を表す情報としたりすることができる。
第２閾値情報３４２は、モータ４の回転数に応じて変化する閾値（第２閾値ＴＨ２）であって、物理量Ｗｘが正常でない場合に軽度異常なのか重度異常なのかを定義する第２閾値ＴＨ２を表す情報である。第２閾値情報３４２は、例えば、回転数に対応する第２閾値ＴＨ２の値を示すテーブルとしたり、回転数に基づいて第２閾値ＴＨ２の値を算出する計算式を表す情報としたりすることができる。なお、正常は、通常の運転で使用する領域である。軽度異常は、通常の運転では使用しないが、運転を継続しても故障する可能性のない領域である。そして、重度異常は、運転を継続した場合に故障する可能性のある領域である。
すなわち、軽度異常は、例えば、停止しなくてもコンプレッサ５等が故障することはないと推定される状態であり、継続して運転することはできるが、運転の効率等が低下している等、通常の動作環境で想定される範囲（正常範囲）から逸脱した状態であるという異常である。この場合、軽度異常では、運転を継続することはできるが、例えばなんらかの問題が生じている可能性が推定される。また、重度異常は、例えば、コンプレッサ５等をすみやかに停止することが望ましい状態であることを意味する。重度異常では、なんらかの問題が生じている可能性がより強く推定され、運転を継続することは望ましくない。なお、図３において、網掛けして示す第１閾値ＴＨ１と第２閾値ＴＨ２が有する回転数に応じて大きくなる幅は、閾値のヒステリシスの幅である。
本実施形態の電動コンプ１は、冷媒を圧縮する際に、コンプレッサ５が機械損失によって発熱するが、冷媒による冷却によって、コンプレッサ５が異常高温になることを防いでいる。ただし、冷媒配管１４～１７等に異常が発生して冷媒の流れが妨げられると、コンプレッサ５は冷媒で冷却されず発熱する。しかしながら、冷媒の流れが妨げられたことを検出するセンサを持たない場合、電動コンプ１は、この異常を直接、検出することができない。このような場合に電動コンプ１が、例えば車両側コントローラ等の上位コントローラ８の要求に従い運転を継続してしまうと、最終的にコンプレッサ５等が故障に至る可能性がある。
そこで、本実施形態の電動コンプ１は、図４に示すように、冷媒の流れが妨げられるとコンプレッサ５の仕事量が減少するという特性を利用して、コンプレッサ５の仕事量に応じて変化する物理量Ｗｘに基づき冷媒系統１０の異常の有無を判定する。そして、電動コンプ１は、異常の場合は電動コンプ１の動作を停止させる。図４は、横軸に時間、縦軸にコンプレッサ５の動作に係る特性値をとり、冷媒配管の状態が正常から異常（流れが妨げられた状態）に変化する前後の各特性値の時間変化を示す。図４に示すコンプレッサ５の動作に係る特性値は、上から順に、メカ温度（コンプレッサ５の機構の温度）、吸入圧力、吐出圧力、および物理量Ｗｘである。図４に示す例では、正常から異常に変化すると、メカ温度は徐々に上昇した後、ある一定の温度で飽和状態となり、吸入圧力、吐出圧力および物理量Ｗｘは急激に低下した後、低い値を維持する。
冷媒異常判定部３５は、回転数取得部３３によって取得された回転数に応じて、物理量算出部３２によって算出された物理量Ｗｘと、第１閾値ＴＨ１とを比較することで、冷媒系統１０の異常の有無を判定する。また、冷媒異常判定部３５は、取得された回転数に応じて、算出された物理量Ｗｘと、第１閾値ＴＨ１および第２閾値ＴＨ２とを比較することで、冷媒系統１０が正常なのか軽度異常なのか重度異常なのかを判定することができる。また、冷媒異常判定部３５は、正常または軽度異常と判定した場合に運転継続可能と判定し、重度異常と判定した場合に運転継続不可能と判定することができる。
（電動コンプの動作）
次に、図５および図６を参照して、図１に示す電動コンプ１の動作例について説明する。図５に示す処理は、電動コンプ１が起動している間、一定の周期で繰り返し実行される。図６に示す処理は、図５のステップＳ１０８で実行される。
電動コンプ１に電源が供給されて制御装置３が起動すると、制御装置３は図５に示す処理を開始する。図５に示す処理では、まず、制御部３１が、各種センサの検出信号、内部診断処理の実行結果等に基づき、インバータ２、モータ４あるいはコンプレッサ５に故障した疑いがあるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。一方、制御部３１が、故障した疑いがあると判定した場合（ステップＳ１０１で「Ｙｅｓ」の場合）、制御装置３は動作を停止し（ステップＳ１１２）、図５に示す処理を終了する。他方、故障した疑いがないと判定した場合（ステップＳ１０１で「Ｎｏ」の場合）、制御部３１は、電流、電圧、電力、温度等の各種検出値を確認する（ステップＳ１０２）。次に、制御部３１は、各種検出値が、電動コンプ１の運転可能範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。運転可能である場合（ステップＳ１０３で「Ｙｅｓ」の場合）、制御部３１は、上位コントローラ８から運転要求があるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。
運転要求がある場合（ステップＳ１０４で「Ｙｅｓ」の場合）、制御部３１は、冷媒負荷異常判定による停止中であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。ここで、冷媒負荷異常判定による停止中とは、冷媒負荷異常判定（ステップＳ１０８）で電動コンプ１の運転継続が不可能と判定され、電動コンプ１が停止された状態（ステップＳ１１０で「Ｎｏ」→ステップ１１１で電動コンプ１が停止された状態）であることを意味する。
一方、冷媒負荷異常判定による停止中でない場合（ステップＳ１０５で「Ｎｏ」の場合）、制御部３１は、電動コンプ１が運転中であるか否かを判定し（ステップＳ１０６）、運転中でない場合（ステップＳ１０６で「Ｎｏ」の場合）、電動コンプ１の運転を開始し（ステップＳ１０７）、冷媒負荷異常判定を実行する（ステップＳ１０８）。他方、運転中である場合（ステップＳ１０６で「Ｙｅｓ」の場合）、制御部３１は、冷媒負荷異常判定を実行する（ステップＳ１０８）。
また、冷媒負荷異常判定による停止中である場合（ステップＳ１０５で「Ｙｅｓ」の場合）、制御部３１は、冷媒負荷異常判定による停止が所定時間継続したか否かを判定する（ステップＳ１０９）。所定時間継続した場合（ステップＳ１０９で「Ｙｅｓ」の場合）、制御部３１は、電動コンプ１の運転を開始し（ステップＳ１０７）、冷媒負荷異常判定を実行する（ステップＳ１０８）。
ステップＳ１０８の冷媒負荷異常判定では、冷媒異常判定部３５が、回転数取得部３３が取得した回転数に基づき、物理量算出部３２が算出したコンプレッサ５の仕事量に応じて変化する物理量Ｗｘと、図３を参照して説明した第１閾値ＴＨおよび第２閾値ＴＨ２とを比較し、電動コンプ１が運転継続可能か否かを判定する。本実施形態において、冷媒異常判定部３５は、電動コンプ１が運転中の状態で物理量Ｗｘと第１閾値ＴＨおよび第２閾値ＴＨ２とを比較し、電動コンプ１が運転継続可能か否かを判定する。そのため、制御部３１は、運転中でない場合（ステップＳ１０６で「Ｎｏ」の場合）、電動コンプ１の運転を開始した後（ステップＳ１０７）、冷媒負荷異常判定を実行する（ステップＳ１０８）。
また、本実施形態では、冷媒異常判定部３５がステップＳ１０８の冷媒負荷異常判定で運転継続不可能と判定し、制御部３１が電動コンプ１を停止し場合（ステップＳ１１０で「Ｎｏ」→ステップ１１１で電動コンプ１を停止した場合）、制御装置３は、停止状態が所定時間継続したとき（ステップＳ１０９で「Ｙｅｓ」のとき）、再度、冷媒負荷異常判定（ステップＳ１０８）を実行する。これらの処理によって、制御装置３は、ステップＳ１０８の冷媒負荷異常判定で運転継続不可能と判定された場合、所定時間継続した後に再度、ステップＳ１０８の冷媒負荷異常判定を実行し、冷媒の流れが回復した場合や前回の判定が誤判定であったときに、電動コンプ１を動作させることができる。なお、例えば、所定時間継続した後の再度の冷媒負荷異常判定に回数制限を設けたり、繰り返し回数に応じて所定時間を変化させたりしてもよい。
ステップＳ１０８で冷媒異常判定部３５が冷媒負荷異常判定を実行した後、制御部３１は、冷媒異常判定部３５によって運転継続可能と判定されか否かを判定する（ステップＳ１１０）。一方、運転継続可能と判定された場合（ステップＳ１１０で「Ｙｅｓ」の場合）、制御部３１は、再度、ステップＳ１０１の判定処理を実行し、他方、運転継続不可能と判定された場合（ステップＳ１１０で「Ｎｏ」の場合）、制御部３１は、電動コンプ１を停止し（ステップＳ１１１）、再度、ステップＳ１０１の判定処理を実行する。
また、制御部３１は、運転可能でない場合（ステップＳ１０３で「Ｎｏ」の場合）、運転要求がない場合（ステップＳ１０４で「Ｎｏ」の場合）、または、停止状態が所定時間継続していない場合（ステップＳ１０９で「Ｎｏ」の場合）、電動コンプ１を停止し（ステップＳ１１１）、再度、ステップＳ１０１の判定処理を実行する。
また、ステップＳ１０８の冷媒負荷異常判定では、図６に示すように、冷媒異常判定部３５が、まず、冷媒負荷異常判定が可能か否かを判定する（ステップＳ２０１）。ステップＳ２０１において、冷媒異常判定部３５は、例えばモータ４の起動時にモータ４の回転数が安定していない場合等に判定可能ではないと判定し（ステップＳ２０１で「Ｎｏ」）、例えば回転数が安定するまで運転を継続するため暫定的に運転継続可能と判定し（ステップＳ２０４）、図６に示す冷媒負荷異常判定処理を終了する。一方、冷媒負荷異常判定が可能であると判定した場合（ステップＳ２０１で「Ｙｅｓ」の場合）、冷媒異常判定部３５は、取得された回転数に応じて、算出された物理量Ｗｘと第１閾値ＴＨ１および第２閾値ＴＨ２とを比較することで、冷媒系統の異常の有無を判定する（ステップＳ２０２）。
次に、冷媒異常判定部３５は、ステップＳ２０２の判定結果が重度異常であったか否かを判定する（ステップＳ２０３）。一方、重度異常であった場合（ステップＳ２０３で「Ｙｅｓ」の場合）、冷媒異常判定部３５は、運転継続不可能と判定し（ステップＳ２０５）、図６に示す冷媒負荷異常判定処理を終了する。他方、重度異常でなかった場合（ステップＳ２０３で「Ｎｏ」の場合）、冷媒異常判定部３５は、運転継続可能と判定し（ステップＳ２０４）、図６に示す冷媒負荷異常判定処理を終了する。
（作用・効果）
本実施形態に係る電動コンプ１あるいは制御装置３によれば、例えばインバータ２から得られる電流、電圧、素子温度等の１または複数の検出値から算出あるいは推定される値であって、コンプレッサ５の仕事量（負荷）に応じて変化する物理量Ｗｘと、モータ４の回転数に応じて変化する閾値（第１閾値ＴＨ１および第２閾値ＴＨ２）とを比較することで、コンプレッサ５が圧縮する冷媒の流れが妨げられたこと等の冷媒の異常の有無を判定することができる。これらの検出値は容易に取得することができるので、電動コンプ１の構成を容易に簡略化することができる。
＜第２実施形態＞
以下、本開示の第２実施形態に係る電動コンプついて図７および図８を参照して説明する。なお、第２実施形態に係る電動コンプの構成および動作は、図１～図５を参照して説明した部分については第１実施形態に係る電動コンプの構成および動作と同一であり、図６を参照して説明した第１実施形態に係る冷媒負荷異常判定処理の内容と、図７に示す第２実施形態に係る冷媒負荷異常判定処理の内容とが異なる。図７は、図５に示す冷媒負荷異常判定（Ｓ１０８）の内容の一例（第２実施形態）を示すフローチャートである。図８は、図７に示す制御装置３の動作例を説明するための模式図であり、横軸に時間をとり、縦軸に仕事量に応じて変化する物理量Ｗｘをとり、回転数が一定の場合の物理量Ｗｘの時間変化を示す。
（電動コンプの動作）
図７に示す第２実施形態の冷媒負荷異常判定処理（図５のＳ１０８）は、図６に示す第１実施形態の冷媒負荷異常判定処理（図５のＳ１０８）に対して、新たにステップＳ２０６の処理とステップＳ２０７の処理が追加されている。
以下、第２実施形態において、第１実施形態と異なる処理について説明する。図７に示す冷媒負荷異常判定処理では、重度異常と判定した場合（ステップＳ２０３で「Ｙｅｓ」の場合）、冷媒異常判定部３５は、軽度異常に滞在した時間Ｔ１を計算する（ステップＳ２０６）。次に、冷媒異常判定部３５は、時間Ｔ１が最短値として設定された滞在時間の基準値Ｔ１ｍｉｎより大きいか否かを判定する（ステップＳ２０７）。冷媒異常判定部３５は、一方、時間Ｔ１が基準値Ｔ１ｍｉｎより大きい場合（ステップＳ２０７で「Ｙｅｓ」の場合）、運転継続可能と判定し（ステップＳ２０４）、図７に示す冷媒負荷異常判定処理を終了する。冷媒異常判定部３５は、他方、時間Ｔ１が基準値Ｔ１ｍｉｎより大きくない場合（ステップＳ２０７で「Ｎｏ」の場合）、運転継続不可能と判定し（ステップＳ２０５）、図７に示す冷媒負荷異常判定処理を終了する。第２実施形態では、重度異常と判定された場合、軽度異常に滞在した時間Ｔ１が基準値Ｔ１ｍｉｎ以下であるときに運転継続不可能と判定され、軽度異常に滞在した時間Ｔ１が基準値Ｔ１ｍｉｎより大きいときに運転継続可能と判定される。
軽度異常に滞在した時間Ｔ１は、例えば図８に示すように、軽度異常と最初に判定された時刻ｔ１ｓから、重度異常と判定される前に軽度異常と最後に判定された時刻ｔ１ｅまでの時間である。この時間Ｔ１が短い場合、物理量Ｗｘの変化が急激であると判断することができる。なお、ステップＳ２０２の判定結果が当初から重度異常である場合、時間Ｔ１は零とすることができる。
第２実施形態の電動コンプ１においても、第１実施形態の電動コンプ１と同様に、電動コンプ１を運転している状態において、冷媒負荷異常判定を行い、運転の継続が不可能であると判断した場合はコンプを停止させる。また、第２実施形態の電動コンプ１においても、第１実施形態の電動コンプ１と同様に、冷媒負荷異常判定においては、仕事量に応じて変化する物理量Ｗｘを正常、軽度異常、または重度異常に判別し、正常もしくは軽度異常に該当する場合は、運転し続けても故障する可能性が無いため、運転継続可能と判定する。
一方、第２実施形態の電動コンプ１においては、第１実施形態の電動コンプ１と異なり、現在の仕事量に応じて変化する物理量Ｗｘが重度異常に該当すると判定され、かつ、仕事量に応じて変化する物理量Ｗｘが正常から重度異常に急激に変化した場合に、冷媒異常により運転継続不可能と判定する。
なお、第２実施形態の電動コンプ１において、変化の急激さの指標は、仕事量に応じて変化する物理量Ｗｘが軽度異常に該当する値であると判定されていた時間Ｔ１で判断し、その時間が基準値Ｔ１ｍｉｎより短い場合は急激な変化であると判断する。
（作用・効果）
第２実施形態によれば、冷媒の流れが妨げられると運転継続が不可能であると判断され、メカが異常加熱によって損傷することを防ぐことができる。
＜第３実施形態＞
以下、本開示の第３実施形態に係る電動コンプついて図９および図１０を参照して説明する。なお、第３実施形態に係る電動コンプの構成および動作は、図１～図５を参照して説明した部分については第１および第２実施形態に係る電動コンプの構成および動作と同一であり、図６および図７を参照して説明した第１および第２実施形態に係る冷媒負荷異常判定処理の内容と、図９に示す第３実施形態に係る冷媒負荷異常判定処理の内容とが異なる。図９は、図５に示す冷媒負荷異常判定（Ｓ１０８）の内容の一例（第３実施形態）を示すフローチャートである。図１０は、図９に示す制御装置３の動作例を説明するための模式図であり、横軸に時間をとり、縦軸に仕事量に応じて変化する物理量Ｗｘをとり、回転数が一定の場合の物理量Ｗｘの時間変化を示す。
（電動コンプの動作）
図９に示す第３実施形態の冷媒負荷異常判定処理（図５のＳ１０８）は、図７に示す第２実施形態の冷媒負荷異常判定処理（図５のＳ１０８）に対して、新たにステップＳ２０８の処理とステップＳ２０９の処理が追加されている。以下、第３実施形態において、第２実施形態と異なる処理について説明する。
図９に示す冷媒負荷異常判定処理では、時間Ｔ１が基準値Ｔ１ｍｉｎより大きい場合（ステップＳ２０７で「Ｙｅｓ」の場合）、冷媒異常判定部３５は、重度異常に滞在している時間Ｔ２を計算し（ステップＳ２０８）、時間Ｔ２が最長の滞在時間の基準値Ｔ２ｍａｘより小さいか否かを判定する（ステップＳ２０９）。一方、冷媒異常判定部３５は、時間Ｔ２が最長の滞在時間の基準値Ｔ２ｍａｘより小さい場合（ステップＳ２０９で「Ｙｅｓ」の場合）、運転継続可能と判定し（ステップＳ２０４）、図９に示す冷媒負荷異常判定処理を終了する。他方、冷媒異常判定部３５は、時間Ｔ２が最長の滞在時間の基準値Ｔ２ｍａｘ以上である場合（ステップＳ２０９で「Ｎｏ」の場合）、運転継続不可能と判定し（ステップＳ２０５）、図９に示す冷媒負荷異常判定処理を終了する。
なお、重度異常に滞在している時間Ｔ２は、例えば図１０に示すように、重度異常と判定されてから継続して重度異常に滞在している時間である。
第２実施形態においては、軽度異常の滞在時間Ｔ１が基準値Ｔ１ｍｉｎ以下であった場合のみ運転継続不可能と判定される。この場合、冷媒の流れが妨げられる状態によっては、仕事量に応じて変化する物理量Ｗｘの低下が想定より緩やかになり、軽度異常の滞在時間Ｔ１が基準値Ｔ１ｍｉｎ以下とならない可能性も考えられる。こういった場合も、電動コンプ１の長時間の運転継続は不可能であるため、運転継続不能と判断する必要がある。従って、第３実施形態では、第２実施形態に加え、仕事量に応じて変化する物理量Ｗｘが重度異常値になり、かつ急激な変化ではなかった場合でも、仕事量に応じて変化する物理量Ｗｘが重度異常に該当する値であると判定されている時間Ｔ２で判断し、その時間が基準値Ｔ２ｍａｘより長い場合は運転継続不可能と判断する。なお、本保護制御を組み込んだ電動コンプ１を実車に搭載するために基準値Ｔ２ｍａｘを設定する場合、基準値Ｔ２ｍａｘは回転数に対して変化させ、高回転数時は低回転数に比べては短い時間を設定することが望ましい。
（作用・効果）
第３実施形態によれば、冷媒の流れが妨げられた場合の仕事量に応じて変化する物理量Ｗｘの変化が緩やかであった場合も、電動コンプの運転継続が不可能であると判断できる。
＜各実施形態の変形例＞
第１実施形態、第２実施形態および第３実施形態では、仕事量に応じて変化する物理量Ｗｘを正常、軽度異常または重度異常に判別する閾値（第１閾値ＴＨ１および第２閾値ＴＨ２）は回転数によって変化させている。また、例えば正常に該当する範囲は通常の運転で使用する領域としているが、この領域は電動コンプ１の周囲温度によって変化する。従って、より正確に正常、軽度異常および重度異常を判別するために、これら閾値（第１閾値ＴＨ１および第２閾値ＴＨ２）に対して周囲温度による補正を加えるようにしてもよい。周囲温度は、例えば、上位コントローラ８から受信する、電動コンプ１にセンサを追加する、電動コンプ１内のセンサから推定するといった手法で取得することが考えられる。
また、電動コンプ１は、冷房だけでなく、暖房ヒートポンプにおいても使用することができる。ただし、冷房と暖房では運転時の回転数と圧力の関係が異なる。従って、図３に示す仕事量に応じて変化する物理量Ｗｘと回転数で決まる正常、軽度異常および重度異常の判定基準は、冷房時と暖房時で切り替えられるように予め複数設けておくことが望ましい。
また、低速運転時においては、重度異常が継続しても故障に至らない場合もある。従って、冷媒負荷異常判定を行う回転数の下限値を設けてもよい。
以上の変形例によれば、例えば、より正確に正常と軽度異常と重度異常を判別することができる。
（その他の実施形態）
以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、第１閾値ＴＨ１および第２閾値ＴＨ２は、例えば、階段状に変化する値を有していてもよい。
〈コンピュータ構成〉
図１１は、少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ９０は、プロセッサ９１、メインメモリ９２、ストレージ９３、インタフェース９４を備える。
上述の制御装置３は、コンピュータ９０に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ９３に記憶されている。プロセッサ９１は、プログラムをストレージ９３から読み出してメインメモリ９２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、プロセッサ９１は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域をメインメモリ９２に確保する。
プログラムは、コンピュータ９０に発揮させる機能の一部を実現するためのものであってもよい。例えば、プログラムは、ストレージに既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせ、または他の装置に実装された他のプログラムとの組み合わせによって機能を発揮させるものであってもよい。なお、他の実施形態においては、コンピュータは、上記構成に加えて、または上記構成に代えてＰＬＤ（Programmable Logic Device）などのカスタムＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）を備えてもよい。ＰＬＤの例としては、ＰＡＬ(Programmable Array Logic)、ＧＡＬ(Generic Array Logic)、ＣＰＬＤ(Complex Programmable Logic Device)、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）が挙げられる。この場合、プロセッサによって実現される機能の一部または全部が当該集積回路によって実現されてよい。
ストレージ９３の例としては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read Only Memory）、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ９３は、コンピュータ９０のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース９４または通信回線を介してコンピュータ９０に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ９０に配信される場合、配信を受けたコンピュータ９０が当該プログラムをメインメモリ９２に展開し、上記処理を実行してもよい。少なくとも１つの実施形態において、ストレージ９３は、一時的でない有形の記憶媒体である。
＜付記＞
各実施形態に記載の制御装置３は、例えば以下のように把握される。
（１）第１の態様に係る電動コンプレッサ制御装置（制御装置３）は、コンプレッサ５を駆動するモータ４を制御するインバータ２の制御部３１と、インバータ２から得られた１または複数の所定の検出値（電圧センサ２２の検出値、電流センサ２３の検出値等）に基づき、前記コンプレッサ５の仕事量に応じて変化する物理量Ｗｘを算出する物理量算出部３２と、モータ４の回転数を取得する回転数取得部３３と、モータ４の回転数に応じて変化する第１閾値ＴＨ１であって、物理量Ｗｘが正常値であるか否か定義する第１閾値ＴＨ１を表す情報（第１閾値情報３４１）を記憶する記憶部３４と、取得された前記回転数に応じて、算出された前記物理量Ｗｘと前記第１閾ＴＨ１値とを比較することで、冷媒系統１０の異常の有無を判定する冷媒異常判定部３５とを備える。
第１の態様に係る電動コンプレッサ制御装置（制御装置３）によれば、冷媒系統１０における温度の検出値を用いずに冷媒系統１０の状態を推定することができるので、構成を容易に簡略化することができる。
（２）第２の態様に係る電動コンプレッサ制御装置（制御装置３）は、（１）の電動コンプレッサ制御装置（制御装置３）であって、前記記憶部３４が、前記モータ４の回転数に応じて変化する第２閾値ＴＨ２であって、前記物理量Ｗｘが正常でない場合に軽度異常なのか重度異常なのかを定義する前記第２閾値ＴＨ２を表す情報（第２閾値情報３４２）をさらに記憶し、前記冷媒異常判定部３５が、取得された前記回転数に応じて、算出された前記物理量Ｗｘと、前記第１閾値ＴＨ１および前記第２閾値ＴＨ２とを比較することで、冷媒系統１０が正常なのか軽度異常なのか重度異常なのかを判定する。
第２の態様に係る電動コンプレッサ制御装置（制御装置３）によれば、異常状態を軽度異常と重度異常に区別することができる。
（３）第３の態様に係る電動コンプレッサ制御装置（制御装置３）は、（２）の電動コンプレッサ制御装置（制御装置３）であって、前記冷媒異常判定部３５は、正常または軽度異常と判定した場合に運転継続可能と判定（Ｓ２０４）し、重度異常と判定した場合に運転継続不可能（Ｓ２０５）と判定する。
第３の態様に係る電動コンプレッサ制御装置（制御装置３）によれば、軽度異常の場合に運転を継続させることができる。
（４）第４の態様に係る電動コンプレッサ制御装置（制御装置３）は、（２）の電動コンプレッサ制御装置（制御装置３）であって、前記冷媒異常判定部３５は、重度異常と判定した場合、軽度異常と判定してから重度異常と判定するまでの時間Ｔ１が第１時間（Ｔ１ｍｉｎ）より短いとき運転継続不可能（Ｓ２０５）と判定する。
第４の態様に係る電動コンプレッサ制御装置（制御装置３）によれば、前記物理量Ｗｘの変化が急激な場合に運転継続不可能（Ｓ２０５）と判定することができる。
（５）第５の態様に係る電動コンプレッサ制御装置（制御装置３）は、（４）の電動コンプレッサ制御装置（制御装置３）であって、前記冷媒異常判定部３５は、重度異常と判定した場合、軽度異常と判定してから重度異常と判定するまでの時間Ｔ１が前記第１時間（Ｔ１ｍｉｎ）より短いとき運転継続不可能（Ｓ２０５）と判定するとともに、重度異常と判定してからの時間Ｔ２が第２時間（Ｔ２ｍａｘ）より長いとき運転継続不可能（Ｓ２０５）と判定する。
第５の態様に係る電動コンプレッサ制御装置（制御装置３）によれば、前記物理量Ｗｘの変化が急激でない場合でも、重度異常が長いときに運転継続不可能（Ｓ２０５）と判定することができる。
（６）第６の態様に係る電動コンプレッサ制御装置（制御装置３）は、（５）の電動コンプレッサ制御装置（制御装置３）であって、前記第２時間（Ｔ２ｍａｘ）は、前記モータ４の回転数が高い場合に短く、前記モータ４の回転数が低い場合に長くなるように決められている。
第６の態様に係る電動コンプレッサ制御装置（制御装置３）によれば、電動コンプ１に不具合が発生する可能性に応じて、運転継続不可能と判定するまでの時間を設定することができる。
（７）第７の態様に係る電動コンプレッサ制御装置（制御装置３）は、（１）～（６）の電動コンプレッサ制御装置（制御装置３）であって、前記物理量が、前記インバータ２の入力電力または出力電力である。
（Ｍ１）第Ｍ１の態様に係る電動コンプレッサ制御方法は、コンプレッサ５を駆動するモータ４を制御するインバータ２の制御方法であって、前記インバータ２から得られた１または複数の所定の検出値に基づき、前記コンプレッサ５の仕事量に応じて変化する物理量Ｗｘを算出するステップ（Ｓ１０８等）と、前記モータ４の回転数を取得するステップ（Ｓ１０８等）と、取得された前記回転数に応じて、算出された前記物理量Ｗｘと、前記モータ４の回転数に応じて変化する第１閾値ＴＨ１であって、前記物理量Ｗｘが正常値であるか否か定義する前記第１閾値ＴＨ１とを比較することで、冷媒系統の異常の有無を判定するステップ（Ｓ２０２）とを含む。
（Ｍ２）第Ｍ２の態様に係る電動コンプレッサ制御方法は、前記物理量が、前記インバータの入力電力または出力電力である。
１ 電動コンプ
２ インバータ
３ 制御装置
４ モータ
５ コンプレッサ
３１ 制御部
３２ 物理量算出部
３３ 回転数取得部
３４ 記憶部
３５ 冷媒異常判定部

Claims (11)

  1. コンプレッサを駆動するモータを制御するインバータの制御部と、
    前記インバータから得られた１または複数の所定の検出値に基づき、前記コンプレッサの仕事量に応じて変化する物理量を算出する物理量算出部と、
    前記モータの回転数を取得する回転数取得部と、
    前記モータの回転数に応じて変化する第１閾値であって、前記物理量が正常値であるか否か定義する前記第１閾値を表す情報を記憶する記憶部と、
    取得された前記回転数に応じて、算出された前記物理量と前記第１閾値とを比較することで、冷媒系統の異常の有無を判定する冷媒異常判定部と
    を備える電動コンプレッサ制御装置。
  2. 前記記憶部が、前記モータの回転数に応じて変化する第２閾値であって、前記物理量が正常でない場合に軽度異常なのか重度異常なのかを定義する前記第２閾値を表す情報をさらに記憶し、
    前記冷媒異常判定部が、取得された前記回転数に応じて、算出された前記物理量と、前記第１閾値および前記第２閾値とを比較することで、冷媒系統が正常なのか軽度異常なのか重度異常なのかを判定する
    請求項１に記載の電動コンプレッサ制御装置。
  3. 前記冷媒異常判定部は、正常または軽度異常と判定した場合に運転継続可能と判定し、重度異常と判定した場合に運転継続不可能と判定する
    請求項２に記載の電動コンプレッサ制御装置。
  4. 前記冷媒異常判定部は、重度異常と判定した場合、軽度異常と判定してから重度異常と判定するまでの時間が第１時間より短いとき運転継続不可能と判定する
    請求項２に記載の電動コンプレッサ制御装置。
  5. 前記冷媒異常判定部は、重度異常と判定した場合、軽度異常と判定してから重度異常と判定するまでの時間が前記第１時間より短いとき運転継続不可能と判定するとともに、重度異常と判定してからの時間が第２時間より長いとき運転継続不可能と判定する
    請求項４に記載の電動コンプレッサ制御装置。
  6. 前記第２時間は、前記モータの回転数が高い場合に短く、前記モータの回転数が低い場合に長くなるように決められている
    請求項５に記載の電動コンプレッサ制御装置。
  7. 前記物理量が、前記インバータの入力電力または出力電力である
    請求項１から６のいずれか１項に記載の電動コンプレッサ制御装置。
  8. コンプレッサと、
    前記コンプレッサを駆動するモータと、
    前記モータを制御するインバータの制御部と、
    前記インバータから得られた１または複数の所定の検出値に基づき、前記コンプレッサの仕事量に応じて変化する物理量を算出する物理量算出部と、
    前記モータの回転数を取得する回転数取得部と、
    前記モータの回転数に応じて変化する第１閾値であって、前記物理量が正常値であるか否か定義する前記第１閾値を表す情報を記憶する記憶部と、
    取得された前記回転数に応じて、算出された前記物理量と前記第１閾値とを比較することで、冷媒系統の異常の有無を判定する冷媒異常判定部と
    を備える電動コンプレッサ。
  9. 前記物理量が、前記インバータの入力電力または出力電力である
    請求項８に記載の電動コンプレッサ。
  10. コンプレッサを駆動するモータを制御するインバータの制御方法であって、
    前記インバータから得られた１または複数の所定の検出値に基づき、前記コンプレッサの仕事量に応じて変化する物理量を算出するステップと、
    前記モータの回転数を取得するステップと、
    取得された前記回転数に応じて、算出された前記物理量と、前記モータの回転数に応じて変化する第１閾値であって、前記物理量が正常値であるか否か定義する前記第１閾値とを比較することで、冷媒系統の異常の有無を判定するステップと
    を含む電動コンプレッサ制御方法。
  11. 前記物理量が、前記インバータの入力電力または出力電力である
    請求項１０に記載の電動コンプレッサ制御方法。
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