JP3084994B2 - 自動車空調用電動コンプレッサーの制御駆動装置 - Google Patents

自動車空調用電動コンプレッサーの制御駆動装置

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JP3084994B2
JP3084994B2 JP05010512A JP1051293A JP3084994B2 JP 3084994 B2 JP3084994 B2 JP 3084994B2 JP 05010512 A JP05010512 A JP 05010512A JP 1051293 A JP1051293 A JP 1051293A JP 3084994 B2 JP3084994 B2 JP 3084994B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車空調用電動コン
プレッサーの制御駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の駆動制御装置には、例え
ば特開平1−218917号公報に示されるようなもの
がある。この特開平1−218917号公報に示される
駆動制御装置では、インバータの出力電流が許容値を超
えた時に、インバータの出力電圧に対する出力周波数の
比を小さくすることで出力電流を制限するようにしてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】例えば、電気自動車で
はバッテリーを電源として走行しているので、一回の充
電で走行できる距離は、バッテリー容量に大きく依存す
る。また、このバッテリーは走行用モータの電源である
と同時に空調用の電動コンプレッサーの電源でもある
為、何らかの方法で電動コンプレッサーの消費電力を制
限しておかないと、バッテリーの使いすぎによって目的
地に行くまでに車が停止したり、またガソリン車では発
電機の過負荷による発電機の焼損等の問題が起こってく
る。すなわち電源側の保護についての駆動制御が必要で
あるが、従来のインバータの出力電流だけを検出する方
法では、力率等に影響される消費電力を検出することは
できなかった。
【0004】また、前記従来の駆動制御装置では図2に
示すように、一相分のインバータの出力電流しか検出し
ていない為、電動コンプレッサーのモータを通して流れ
る電流は検出することができるが、インバータ内の三相
ブリッジ状に配置されたスイッチング素子の上下素子が
何らかの原因で同時導通した時に発生する短絡電流は検
出することができなかった。
【0005】また、従来の方法で、前記短絡電流と、イ
ンバータの出力電流を検出しようとした場合には、さら
に多くの電流センサーが必要となるという問題点があっ
た。
【0006】本発明は上記課題を解決するもので、イン
バータの出力電流と、電動コンプレッサーの消費電力
と、スイッチング素子の短絡電流を単一の電流センサー
で検出可能とし、安価で小型な自動車空調用電動コンプ
レッサーの制御駆動装置を提供することを目的としてい
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の自動車空調用電動コンプレッサーの制御駆
動装置は、 (1)バッテリーまたは発電機と、電気入力によって駆
動されるモータを内蔵した電動コンプレッサーと、前記
バッテリーまたは発電機からの直流電圧を正負の矩形パ
ルス列状の疑似交流電圧に変換し前記電動コンプレッサ
ーを制御駆動するインバータとを具備し、前記インバー
タには、入力されている交流成分を含んだ直流電流を電
圧変換する単一の電流センサーと、前記電流センサーの
出力電圧のピーク値を所定の時定数で保持するピークホ
ールド回路を設け、前記ピークホールド回路の出力電圧
が許容値を超えた時に前記電動コンプレッサーの回転数
を下げるかまたは前記電動コンプレッサーの印加電圧を
上げてインバータの出力電流を小さくする制御部を設け
たものである。
【0008】(2)バッテリーまたは発電機と、電気入
力によって駆動されるモータを内蔵した電動コンプレッ
サーと、前記バッテリーまたは発電機からの直流電圧を
正負の矩形パルス列状の疑似交流電圧に変換し前記電動
コンプレッサーを制御駆動するインバータとを具備し、
前記インバータには、入力されている交流成分を含んだ
直流電流を電圧変換する単一の電流センサーと、前記電
流センサーの出力電圧を平均化する平均値回路と、前記
電流センサーの出力電圧のピーク値を所定の時定数で保
持するピークホールド回路と、前記電流センサーの出力
電圧が許容値を超えた時に出力を反転する比較回路を設
けたものである。
【0009】(3)バッテリーまたは発電機と、電気入
力によって駆動されるモータを内蔵した電動コンプレッ
サーと、前記バッテリーまたは発電機からの直流電圧を
正負の矩形パルス列状の疑似交流電圧に変換し前記電動
コンプレッサーを制御駆動するインバータとを具備し、
前記インバータには、入力されている交流成分を含んだ
直流電流を電圧変換する単一の電流センサーと、前記電
流センサーの出力電圧を平均化する平均値回路と、前記
電流センサーの出力電圧のピーク値を所定の時定数で保
持するピークホールド回路と、前記電流センサーの出力
電圧が許容値を超えた時に出力を反転する比較回路を設
け、前記比較回路の出力が反転した時に前記電動コンプ
レッサーを停止し、前記ピークホールド回路の出力電圧
が許容値を超えた時に前記電動コンプレッサーの回転数
を下げるかまたは前記電動コンプレッサーの印加電圧を
上げてインバータの出力電流を小さくし、前記平均値回
路の出力電圧が許容値を超えた時に前記電動コンプレッ
サーの回転数を下げる制御部を設けたものである。
【0010】
【作用】本発明は、前記した構成によって、 (1)ピークホールド回路の出力電圧、すなわちインバ
ータの交流出力電流のピーク値の絶対値が許容値を超え
た時に、前記電動コンプレッサーの回転数を下げるかま
たは前記電動コンプレッサーの印加電圧を上げてインバ
ータの出力電流を小さくしているので、インバータの出
力電流を制限することになる。
【0011】(2)平均値回路では、直流電流の平均
値、いいかえれば電圧一定下においては消費電力を検出
し、ピークホールド回路ではインバータの交流出力電流
のピーク値の絶対値を検出し、比較回路ではスイッチン
グ素子のトータル合成電流を検出しているのでインバー
タの出力電流と、電動コンプレッサーの消費電力と、ス
イッチング素子の短絡電流を単一の電流センサーで検出
が可能となる。
【0012】(3)比較回路の出力が反転した時に前記
電動コンプレッサーを停止しているのでスイッチング素
子の短絡保護が可能となり、またピークホールド回路の
出力電圧、すなわちインバータの交流出力電流のピーク
値の絶対値が許容値を超えた時に電動コンプレッサーの
回転数を下げるかまたは前記電動コンプレッサーの印加
電圧を上げてインバータの出力電流を小さくしているの
でインバータの出力電流を制限することになり、また平
均値回路の出力電圧が許容値を超えた時、いいかえれば
電圧一定下においては消費電力が許容値を超えた時に電
動コンプレッサーの回転数を下げているので消費電力を
制限することになる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の一実施例の自動車空調用電動
コンプレッサーの制御駆動装置について、図面を参照し
ながら説明する。
【0014】図1(a)はバッテリーを電源とした場合
の本発明の一実施例の構成ブロック図で、バッテリー1
は、走行用モータ2の電源であると同時に、空調用の電
動コンプレッサー3の電源でもある。またインバータ4
は、内部の制御部5からの信号に基づき、6個のスイッ
チング素子6をON−OFFし、バッテリー1からの直
流電圧を正負の矩形パルス列状の三相疑似交流電圧に変
換して、電動コンプレッサー3に印加して駆動してい
る。電流センサー7は、インバータ4の入力側の電流を
電圧変換し、平均値回路8と、ピークホールド回路9
と、比較回路10に出力している。そして平均値回路8
と、ピークホールド回路9と、比較回路10からの出力
は制御部5へと入力されている。
【0015】図1(b)は、発電機11を電源とした場
合の本発明の一実施例の構成ブロック図で、発電機11
は、エンジン12によって駆動され、発電機11からの
交流出力電圧は整流ダイオード13で直流に変換されイ
ンバータ4に入力されている。以下の構成は、図1
(a)の場合と同様である。
【0016】図3は、本発明の一実施例の自動車空調用
電動コンプレッサーの制御駆動装置における各部の電流
波形と、電圧波形を示した波形図で、図4は平均値回路
8と、ピークホールド回路9と、比較回路10の回路詳
細を示した回路図である。
【0017】インバータ4の入力電流波形は、三相ブリ
ッジ状に配設された個々のスイッチング素子6に流れる
電流の合成電流となるので、図3(a)に示されるよう
な、ピーク値がIPEEKの交流成分を含んだノコギリ波状
の電流となる。また電流センサー7は、そのインバータ
入力電流を電圧変換しているので、出力電圧波形は、図
3(b)に示されるようにやはりピーク値がVPEEKのノ
コギリ波状の電圧となりこれは各瞬時の電流に比例した
ものとなっている。そしてこの電流センサー7の出力を
受けた平均値回路8は前記ノコギリ波状の電圧を平均化
して交流成分を殆ど含まない直流電圧VAVEとして出力
する(図3(c))。そしてこのVAVEは、インバータ
4の入力電流の平均値に比例していることになるので、
インバータ4の入力電流の平均値を検出することにな
り、これにインバータ4の入力電圧を乗じれば消費電力
を検出することになる。インバータ4の入力電圧変動が
大きい場合には別に入力電圧を検出すれば同様に消費電
力を検出することができる。
【0018】また電流センサー7の出力を受けたピーク
ホールド回路9は前記ノコギリ波状の電圧のピーク値V
PEEKを所定の時定数で保持し、交流成分を殆ど含まない
直流電圧VPEEKとして出力する(図3(d)。そしてこ
のVPEEKは、インバータ4の入力電流のピーク値に比例
していることになるので、インバータ4の入力電流のピ
ーク値IPEEKを検出することになる。そしてこのインバ
ータ4の入力電流のピーク値IPEEKは、三相平衡負荷の
場合にはインバータ4の交流出力電流(図3(e))の
ピーク値の絶対値に等しい。また交流電流の実効値は、
正弦波の場合にはピーク値を2の平方根で除したもので
ある。従って、VPEEKによってインバータ4の交流出力
電流を検出することができる。
【0019】また電流センサー7の出力を受けた比較回
路10は、VPEEKが許容値を超えた時に出力を反転する
ようになっているが、ピークホールド回路9の場合と異
なるのは、検出時定数が速いことである。従って、モー
タを通しては流れないスイッチング素子の上下素子の同
時導通による短絡電流も高速に検出することができる。
【0020】図5は、本発明の一実施例の自動車空調用
電動コンプレッサーの制御駆動装置の制御部5内での制
御フローを示した制御フローチャートである。VAVE
2(V)以上の場合(消費電力が3(kw)以上)には
コンプレッサー回転数をダウンし(ステップ101、ス
テップ102)、VPEEKが3(V)以上の場合(インバ
ータの交流出力電流が15(A)以上)にはコンプレッ
サー印加電圧をアップ、またはコンプレッサー回転数を
ダウンし(ステップ103、ステップ104、ステップ
105)、比較回路10の出力がLOWになった時には
全てのスイッチング素子をOFFしてコンプレッサーを
停止する(ステップ106、ステップ107)。
【0021】
【発明の効果】以上のように、本発明の自動車空調用電
動コンプレッサーの制御駆動装置は、 (1)バッテリーまたは発電機と、電気入力によって駆
動されるモータを内蔵した電動コンプレッサーと、前記
バッテリーまたは発電機からの直流電圧を正負の矩形パ
ルス列状の疑似交流電圧に変換し前記電動コンプレッサ
ーを制御駆動するインバータとを具備し、前記インバー
タには、入力されている交流成分を含んだ直流電流を電
圧変換する単一の電流センサーと、前記電流センサーの
出力電圧のピーク値を所定の時定数で保持するピークホ
ールド回路を設け、前記ピークホールド回路の出力電圧
が許容値を超えた時に前記電動コンプレッサーの回転数
を下げるかまたは前記電動コンプレッサーの印加電圧を
上げてインバータの出力電流を小さくする制御部を設け
ているので、インバータの出力電流を制限することがで
き、安価で小型な自動車空調用電動コンプレッサーの制
御駆動装置を提供することができる。
【0022】(2)バッテリーまたは発電機と、電気入
力によって駆動されるモータを内蔵した電動コンプレッ
サーと、前記バッテリーまたは発電機からの直流電圧を
正負の矩形パルス列状の疑似交流電圧に変換し前記電動
コンプレッサーを制御駆動するインバータとを具備し、
前記インバータには、入力されている交流成分を含んだ
直流電流を電圧変換する単一の電流センサーと、前記電
流センサーの出力電圧を平均化する平均値回路と、前記
電流センサーの出力電圧のピーク値を所定の時定数で保
持するピークホールド回路と、前記電流センサーの出力
電圧が許容値を超えた時に出力を反転する比較回路を設
けているので、インバータの出力電流と、電動コンプレ
ッサーの消費電力と、スイッチング素子の短絡電流を単
一の電流センサーで検出が可能となり、安価で小型な自
動車空調用電動コンプレッサーの制御駆動装置を提供す
ることができる。
【0023】(3)バッテリーまたは発電機と、電気入
力によって駆動されるモータを内蔵した電動コンプレッ
サーと、前記バッテリーまたは発電機からの直流電圧を
正負の矩形パルス列状の疑似交流電圧に変換し前記電動
コンプレッサーを制御駆動するインバータとを具備し、
前記インバータには、入力されている交流成分を含んだ
直流電流を電圧変換する単一の電流センサーと、前記電
流センサーの出力電圧を平均化する平均値回路と、前記
電流センサーの出力電圧のピーク値を所定の時定数で保
持するピークホールド回路と、前記電流センサーの出力
電圧が許容値を超えた時に出力を反転する比較回路を設
け、前記比較回路の出力が反転した時に前記電動コンプ
レッサーを停止し、前記ピークホールド回路の出力電圧
が許容値を超えた時に前記電動コンプレッサーの回転数
を下げるかまたは前記電動コンプレッサーの印加電圧を
上げてインバータの出力電流を小さくし、前記平均値回
路の出力電圧が許容値を超えた時に前記電動コンプレッ
サーの回転数を下げる制御部を設けているので、インバ
ータの出力電流と、電動コンプレッサーの消費電力と、
スイッチング素子の短絡電流を単一の電流センサーで検
出可能となる。従って、スイッチング素子の短絡保護
と、インバータの出力電流制限と、電動コンプレッサー
の消費電力の制限が単一の電流センサーで行うことがで
き、安価で小型な自動車空調用電動コンプレッサーの制
御駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の一実施例の構成ブロック図 (b)は本発明の一実施例の構成ブロック図
【図2】従来の駆動制御装置の構成ブロック図
【図3】各部の電流、電圧波形図
【図4】詳細回路図(平均値回路、ピークホールド回
路、比較回路)
【図5】制御部の制御フローチャート
【符号の説明】
1 バッテリー 2 走行用モータ 3 電動コンプレッサー 4 インバータ 5 制御部 6 スイッチング素子 7 電流センサー 8 平均値回路 9 ピークホールド回路 10 比較回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−121918(JP,A) 特開 昭54−25444(JP,A) 特開 昭58−215993(JP,A) 特開 平2−228291(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60H 1/32 F04B 49/06 341

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】走行用モータの電源であるバッテリーまた
    は発電機と、 前記バッテリーまたは発電機からの直流電圧を正負の矩
    形パルス列状の疑似交流電圧に変換するインバータと、 前記インバ−タからの出力によって駆動される電動コン
    プレッサーと、 前記バッテリーまたは発電機からの直流電流を電圧変換
    する電流センサーと、 前記電流センサーの出力電圧のピーク値を所定の時定数
    で保持するピークホールド回路を設け、 前記ピークホールド回路の出力電圧が所定値を超えた時
    に前記電動コンプレッサーの回転数を下げる制御部を設
    けた自動車空調用電動コンプレッサーの制御駆動装置。
  2. 【請求項2】走行用モータの電源であるバッテリーまた
    は発電機と、 前記バッテリーまたは発電機からの直流電圧を正負の矩
    形パルス列状の疑似交流電圧に変換するインバータと、 前記インバ−タからの出力によって駆動される電動コン
    プレッサーと、 前記バッテリーまたは発電機からの直流電流を電圧変換
    する電流センサーと、 前記電流センサーの出力電圧のピーク値を所定の時定数
    で保持するピークホールド回路を設け、 前記ピークホールド回路の出力電圧が所定値を超えた時
    に前記電動コンプレッサーの印加電圧を上げてインバー
    タの出力電流を小さくする制御部を設けた自動車空調用
    電動コンプレッサーの制御駆動装置。
  3. 【請求項3】電流センサーの出力電圧を平均化する平均
    値回路を備え、 前記平均値回路の出力電圧が所定値を超えたときに前記
    電動コンプレッサーの回転数を下げる制御部を設けたこ
    とを特徴とする請求項1または請求項2に記載の自動車
    空調用電動コンプレッサーの制御駆動装置。
  4. 【請求項4】電流センサーの出力電圧のピ−ク値が所定
    値を超えたときに電動コンプレッサ−を停止する回路を
    設けたことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記
    載の自動車空調用電動コンプレッサーの制御駆動装置。
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