JP4151439B2

JP4151439B2 - インバータ装置および電動コンプレッサ制御システム

Info

Publication number: JP4151439B2
Application number: JP2003069382A
Authority: JP
Inventors: 洋貴中村; 裕治竹尾
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-03-14
Filing date: 2003-03-14
Publication date: 2008-09-17
Anticipated expiration: 2023-03-14
Also published as: JP2004282866A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動コンプレッサの回転速度を制御するインバータ装置に関するものであり、車両に搭載された電動コンプレッサを制御するインバータ装置に用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電動コンプレッサの回転速度を制御するインバータ装置が特許文献１等にて知られている。当該特許文献１には記載されていないが、一般的に、このようなインバータ装置には、電子制御装置（以下、ＥＣＵと呼ぶ）が備えられている。
【０００３】
ＥＣＵには、電動コンプレッサを起動させるか否かの起動停止情報が入力される起動停止情報入力回路と、電動コンプレッサをどのような回転速度で運転させるかの回転速度情報が入力される速度情報入力回路とが備えられている。そして、ＥＣＵのマイクロコンピュータには、起動停止情報および回転速度情報の両情報が入力されるようになっている。
【０００４】
マイクロコンピュータは、起動停止情報が電動コンプレッサを起動させる旨の情報であることを確認した上で、回転速度信号に基づいて駆動回路への制御信号を演算している。駆動回路には、マイクロコンピュータから制御信号が入力され、駆動回路は当該制御信号に基づき、電動コンプレッサを駆動させる駆動信号を出力する。
【０００５】
従って、例えば、電動コンプレッサを起動させる旨の起動停止情報と、電動コンプレッサを１００ｒｐｍで運転させる旨の回転速度情報とがＥＣＵに入力された場合には、マイクロコンピュータは、起動停止情報を確認した上で１００ｒｐｍを指令する制御信号を演算して駆動回路に出力する。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−３１８４３５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記特許文献には、加速走行時には電動コンプレッサを停止させて加速性能向上を図る加速カット制御が記載されている。そして、上記インバータ装置では、加速カット制御の際に電動コンプレッサを停止させる場合にも、上述した回転数制御と同様の制御をＥＣＵにて行っており、起動停止情報が電動コンプレッサを停止させる旨の情報であることを確認した上で、回転速度信号に基づいて０ｒｐｍを指令する制御信号を演算している。
【０００８】
従って、マイクロコンピュータでの演算処理および入出力処理を実行する時間がロスとなり、即座に電動コンプレッサを停止させることができず、例えば加速カット制御時においては、十分な加速性能向上を図ることができないといった問題が生じていた。
【０００９】
本発明は、上記点に鑑み、即座に電動コンプレッサを停止させることを可能にしたインバータ装置の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、冷凍サイクルに設けられて冷媒を循環させる電動コンプレッサ（１０）の回転速度を制御するインバータ装置であって、
電動コンプレッサ（１０）の回転速度情報が入力される速度情報入力部（２１）と、
速度情報入力部（２１）とは別に、電動コンプレッサ（１０）の起動情報および停止情報が入力される起動停止情報入力部（２２）と、
起動停止情報入力部（２２）から電動コンプレッサ（１０）の起動情報が入力され、かつ、速度情報入力部（２１）から回転速度情報が入力されたときに、当該回転速度情報に基づいて電動コンプレッサ（１０）の制御信号を演算する第１電子制御手段（２３）と、
第１電子制御手段（２３）から制御信号が入力され、当該制御信号に基づいて電動コンプレッサ（１０）を駆動させる駆動信号を出力する駆動回路（２４）と、
起動停止情報入力部（２２）から電動コンプレッサ（１０）の停止情報が出力されると、停止情報を第１電子制御手段（２３）をバイパスして駆動回路（２４）に入力する停止情報バイパス手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
これにより、電動コンプレッサ（１０）を停止させる場合には、起動停止情報入力部（２２）から出力される停止情報を、第１電子制御手段（２３）をバイパスして駆動回路（２４）に直接、入力できるので、駆動回路（２４）により電動コンプレッサ（１０）を即座に、強制的に停止させることができる。
【００１２】
よって、電動コンプレッサ（１０）を停止させるにあたり、第１電子制御手段（２３）での演算処理および入出力処理を不要にできるので、即座に電動コンプレッサ（１０）を停止させることができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明では、冷凍サイクルに設けられて冷媒を循環させる電動コンプレッサ（１０）の回転速度を制御する第１電子制御手段（２３）を有するインバータ装置（２０）と、
電動コンプレッサ（１０）とは別のアクチュエータの作動を制御する第２電子制御手段（４０）とから構成される電動コンプレッサ制御システムであって、
第２電子制御手段（４０）からは、電動コンプレッサ（１０）の回転速度情報、起動情報および停止情報が出力されるようになっており、
インバータ装置（２０）には、第２電子制御手段（４０）から出力された回転速度情報が入力される速度情報入力部（２１）と、第２電子制御手段（４０）から出力された起動情報および停止情報が入力される起動停止情報入力部（２２）とが備えられ、
インバータ装置（２０）における第１電子制御手段（２３）は、起動停止情報入力部（２２）から電動コンプレッサ（１０）の起動情報が入力され、かつ、速度情報入力部（２１）から回転速度情報が入力されたときに、当該回転速度情報に基づいて電動コンプレッサ（１０）の制御信号を演算するようになっており、
さらに、インバータ装置（２０）には、第１電子制御手段（２３）から出力される制御信号に基づいて電動コンプレッサ（１０）を駆動させる駆動信号を出力する駆動回路（２４）と、起動停止情報入力部（２２）から電動コンプレッサ（１０）の停止情報が出力されると、停止情報を第１電子制御手段（２３）をバイパスして駆動回路（２４）に入力する停止情報バイパス手段とが備えられていることを特徴とする。
【００１４】
これにより、電動コンプレッサ（１０）を停止させる場合には、起動停止情報入力部（２２）から出力される停止情報を、第１電子制御手段（２３）をバイパスして駆動回路（２４）に直接、入力できるので、電動コンプレッサ（１０）を停止させる旨の起動停止情報が駆動回路（２４）に入力された場合には、駆動回路（２４）により電動コンプレッサ（１０）を即座に、強制的に停止させることができる。
【００１５】
よって、電動コンプレッサ（１０）を停止させるにあたり、第１電子制御手段（２３）での演算処理および入出力処理を不要にできるので、即座に電動コンプレッサ（１０）を停止させることができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明では、第２電子制御手段（４０）は、電動コンプレッサ（１０）を早く停止させたいときに、停止情報を起動停止情報入力部（２２）に出力するようになっていることを特徴とする。
【００１７】
請求項４に記載の発明では、電動コンプレッサ（１０）は、バッテリを駆動源として走行可能な車両に搭載され、バッテリを駆動源としており、早く停止させたいときとは、車両の走行負荷が所定負荷を越えたときであることを特徴とする。
【００１８】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図に基づいて説明する。
【００２０】
図１は、電動コンプレッサの回転速度を制御するシステムのブロック図であり、コンプレッサ１０に備えられた電動モータ１１の回転速度をインバータ装置２０で制御する、電動コンプレッサ制御システムを示すものである。
【００２１】
コンプレッサ１０は、冷凍サイクルに設けられて冷媒を循環させるもので、冷凍サイクルは、冷媒を圧縮するコンプレッサ１０、圧縮された冷媒と外気とを熱交換して冷媒を凝縮液化させる凝縮器、凝縮液化された冷媒を気液分離して液冷媒のみを下流に流す気液分離器、液冷媒を減圧膨張させる膨張弁、減圧膨張された冷媒と空調空気とを熱交換して空調空気を冷却する蒸発器、凝縮器に外気を送風する冷却ファン、及びこれらを接続する冷媒配管等から構成されている。
【００２２】
コンプレッサ１０は、電動モータ１１により駆動される電動式の圧縮機であり、電動モータ１１にはインバータ装置２０を介して高電圧バッテリ３０からの交流電圧が印加される。
【００２３】
インバータ装置２０はエアコンＥＣＵ（第２電子制御手段）４０の指令に基づき交流電圧の周波数を調整し、調整して可変された周波数の交流電源を電動モータ１１に印可することによって、コンプレッサ１０の回転速度を連続的に変化させるようになっている。なお、インバータ装置２０は、交流の電圧を可変して調整し、調整して可変された周波数の交流電源を電動モータ１１に印可することによって、コンプレッサ１０の回転速度を連続的に変化させるようなタイプのインバータでもよい。
【００２４】
インバータ装置２０は、車両用空調装置のうち室内に配置された室内ユニットの作動を制御するエアコンＥＣＵ４０に接続されており、インバータ装置２０とエアコンＥＣＵ４０とは車内ＬＡＮやシリアル通信等により相互に通信可能になっている。
【００２５】
エアコンＥＣＵ４０は、ＣＰＵおよびメモリ等を備えるマイクロコンピュータ４１と、インターフェイス回路４２、４３とを備えている。インターフェイス回路４３は、電動コンプレッサ１０を起動させるか否かの起動停止情報（以下、ＳＴＢと呼ぶ）を出力処理するものである。なお、ＳＴＢはオンオフ信号である。
【００２６】
また、インターフェイス回路４２は、電動コンプレッサ１０をどのような回転速度で運転させるかの回転速度情報を出力処理するものである。回転速度情報とは、マイクロコンピュータ４１にて次に説明するように算出された目標回転速度ＩＶＯｎのことである。
【００２７】
すなわち、エアコンＥＣＵ４０には、温度設定スイッチ等の各スイッチからのスイッチ信号、内気温センサ、外気温センサ、日射センサ、蒸発器吹出空気温度（エバ後温度）センサ、水温センサ、及び車速センサからのセンサ信号等からの信号が入力される。そして、これらの信号に基づいて、車室内に吹き出す空気の目標吹出温度ＴＡＯを算出する。そして、当該目標吹出温度ＴＡＯ等に基づいて目標エバ後温度ＴＥＯを算出し、当該目標エバ後温度ＴＥＯと、後述するコンプレッサ１０の実回転速度ＩＶＲｎとに基づいて目標回転速度ＩＶＯｎを算出している。
【００２８】
インバータ装置２０は、エアコンＥＣＵ４０から出力された目標回転速度ＩＶＯｎを入力処理するインターフェイス回路（速度情報入力部）２１と、エアコンＥＣＵ４０から出力されたＳＴＢを入力処理するインターフェイス回路（起動停止情報入力部）２２とを備えている。
【００２９】
また、インバータ装置２０は、ＣＰＵおよびメモリ等を備えるマイクロコンピュータ（第１電子制御手段）２３と、駆動回路２４を備えており、マイクロコンピュータ２３には、インターフェイス回路２１から出力された目標回転速度ＩＶＯｎと、インターフェイス回路２２から出力されたＳＴＢとが入力されるようになっている。そして、マイクロコンピュータ２３では、ＳＴＢがコンプレッサ１０を起動させる旨の情報であることを確認した上で、回転速度信号に基づいて駆動回路２４への制御信号を演算している。
【００３０】
駆動回路２４は、三相交流である電動モータ１１の各相巻線に対応したスイッチングトランジスタ等から構成されており、駆動回路２４には、マイクロコンピュータ２３から出力された制御信号が入力される。そして、駆動回路２４は、当該制御信号に基づき、電動モータ１１を駆動させる駆動信号を出力する。
【００３１】
従って、例えば、コンプレッサ１０を起動させる旨のＳＴＢと、コンプレッサ１０を１００ｒｐｍで運転させる旨の目標回転速度ＩＶＯｎとがインバータ装置２０に入力された場合には、マイクロコンピュータ２３は、ＳＴＢを確認した上で１００ｒｐｍを指令する制御信号を演算して駆動回路２４に出力する。
【００３２】
また、インターフェイス回路２２は、マイクロコンピュータ２３の他に、駆動回路２４とも接続されており、インターフェイス回路２２から出力されるＳＴＢは、マイクロコンピュータ２３をバイパスして駆動回路２４に入力可能になっている。そして、コンプレッサ１０を停止させる旨のＳＴＢが駆動回路２４に入力された場合には、駆動回路２４により電動モータ１１を強制的に停止させるようになっている。
【００３３】
図２は、インバータ装置２０のマイクロコンピュータ２３と、エアコンＥＣＵ４０のマイクロコンピュータ４１との作動を示すフローチャートであり、図中の点線を境に、ステップＳ１１〜Ｓ１７はマイクロコンピュータ２３の作動を示し、ステップＳ２１〜Ｓ２８はマイクロコンピュータ４１の作動を示すものである。
【００３４】
はじめに、ステップＳ１１、Ｓ１２にて、ＳＴＢおよび目標回転速度ＩＶＯｎを読み込む。そして、ＳＴＢがコンプレッサ１０を起動させる旨の情報（ＳＴＢ＝ＯＮ）である場合には、コンプレッサ１０を目標回転速度ＩＶＯｎで作動させる指示を行い、ＳＴＢがコンプレッサ１０を停止させる旨の情報（ＳＴＢ＝ＯＦＦ）である場合には、コンプレッサ１０を作動させることなく、ＳＴＢ＝ＯＦＦの状態をそのまま維持させる（ステップＳ１３〜Ｓ１６）。
【００３５】
そして、コンプレッサ１０の実回転速度ＩＶＲｎを読み込み、インバータ装置２０の上位ＥＣＵであるエアコンＥＣＵ４０に、当該実回転速度ＩＶＲｎを出力する（ステップＳ１７）。
【００３６】
エアコンＥＣＵ４０では、インバータ装置２０と同様にして、ＳＴＢおよび目標回転速度ＩＶＯｎを読み込み（ステップＳ２１、Ｓ２２）、ＳＴＢ＝ＯＮである場合には、コンプレッサ１０を目標回転速度ＩＶＯｎで作動させる指示を行い、ＳＴＢ＝ＯＦＦである場合には、目標回転速度ＩＶＯｎが如何なる値であろうと、コンプレッサ１０を停止させる（ステップＳ２３〜Ｓ２５、Ｓ２７）。
【００３７】
なお、エアコンＥＣＵ４０は、図示しないハイブリッドＥＣＵと車内ＬＡＮ等により通信可能になっている。そして、ハイブリッドＥＣＵでは、車両状態が、コンプレッサ１０の回転速度を制限すべき状態か否かを判定する。この制限すべき状態には、車両走行負荷の過負荷状態（加速カット状態）、バッテリの過放電状態、車両部品の故障による異常等が挙げられる。そして、上記制限すべき状態であると判定した場合には、ハイブリッドＥＣＵはエアコンＥＣＵにＳＴＢ＝ＯＦＦとする指令信号を出力する。
【００３８】
また、インバータ装置２０およびエアコンＥＣＵ４０のうち少なくとも一方では、インバータ装置２０の自己診断機能による異常検出状態、ＩＧＢＴモジュールの温度上昇異常状態、電動モータ１１の過電力消費状態等の各種状態が、制限すべき状態であるか否かを判定する。そして、上記制限すべき状態であると判定した場合にはＳＴＢ＝ＯＦＦとする。
【００３９】
そして、駆動回路２４は、駆動回路２４に入力されるインターフェイス回路２２からのＳＴＢがＳＴＢ＝ＯＦＦである場合には、マイクロコンピュータ２３からの目標回転速度ＩＶＯｎが如何なる値であろうと、強制的に電動モータ１１を停止させる駆動信号を出力する。
【００４０】
以上により、本実施形態によれば、コンプレッサ１０を停止させる場合には、インターフェイス回路２２から出力されるＳＴＢを、マイクロコンピュータ２３をバイパスして駆動回路２４に入力させるので、ＳＴＢ＝ＯＦＦの場合には、駆動回路２４によりコンプレッサ１０を強制的に停止させるようにすることができる。
【００４１】
よって、コンプレッサ１０を停止させるにあたり、マイクロコンピュータ２３での演算処理および入出力処理を不要にできるので、即座にコンプレッサ１０を停止させることができる。従って、例えば加速カット制御時においては、十分な加速性能向上を図ることができる。
【００４２】
（他の実施形態）
上記実施形態では、マイクロコンピュータ２３にＳＴＢが入力されるようになっているが、本発明の実施にあたり、マイクロコンピュータ２３へのＳＴＢの入力を廃止するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る、電動コンプレッサ１０の制御システムを示すブロック図である。
【図２】インバータ装置２０のマイクロコンピュータ２３と、エアコンＥＣＵ４０のマイクロコンピュータ４１との作動を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０…電動コンプレッサ、２０…インバータ装置、
２１…インターフェイス回路（速度情報入力部）、
２２…インターフェイス回路（起動停止情報入力部）、
２３…マイクロコンピュータ（制御手段）、２４…駆動回路。

Claims

冷凍サイクルに設けられて冷媒を循環させる電動コンプレッサ（１０）の回転速度を制御するインバータ装置であって、
前記電動コンプレッサ（１０）の回転速度情報が入力される速度情報入力部（２１）と、
前記速度情報入力部（２１）とは別に、前記電動コンプレッサ（１０）の起動情報および停止情報が入力される起動停止情報入力部（２２）と、
前記起動停止情報入力部（２２）から前記電動コンプレッサ（１０）の起動情報が入力され、かつ、前記速度情報入力部（２１）から前記回転速度情報が入力されたときに、当該回転速度情報に基づいて前記電動コンプレッサ（１０）の制御信号を演算する第１電子制御手段（２３）と、
前記第１電子制御手段（２３）から前記制御信号が入力され、当該制御信号に基づいて前記電動コンプレッサ（１０）を駆動させる駆動信号を出力する駆動回路（２４）と、
前記起動停止情報入力部（２２）から前記電動コンプレッサ（１０）の停止情報が出力されると、前記停止情報を前記第１電子制御手段（２３）をバイパスして前記駆動回路（２４）に入力する停止情報バイパス手段とを備えることを特徴とするインバータ装置。
冷凍サイクルに設けられて冷媒を循環させる電動コンプレッサ（１０）の回転速度を制御する第１電子制御手段（２３）を有するインバータ装置（２０）と、
前記電動コンプレッサ（１０）とは別のアクチュエータの作動を制御する第２電子制御手段（４０）とから構成される電動コンプレッサ制御システムであって、
前記第２電子制御手段（４０）からは、前記電動コンプレッサ（１０）の回転速度情報、起動情報および停止情報が出力されるようになっており、
前記インバータ装置（２０）には、前記第２電子制御手段（４０）から出力された前記回転速度情報が入力される速度情報入力部（２１）と、前記第２電子制御手段（４０）から出力された前記起動情報および前記停止情報が入力される起動停止情報入力部（２２）とが備えられ、
前記インバータ装置（２０）における前記第１電子制御手段（２３）は、前記起動停止情報入力部（２２）から前記電動コンプレッサ（１０）の起動情報が入力され、かつ、前記速度情報入力部（２１）から前記回転速度情報が入力されたときに、当該回転速度情報に基づいて前記電動コンプレッサ（１０）の制御信号を演算するようになっており、
さらに、前記インバータ装置（２０）には、前記第１電子制御手段（２３）から出力される前記制御信号に基づいて前記電動コンプレッサ（１０）を駆動させる駆動信号を出力する駆動回路（２４）と、前記起動停止情報入力部（２２）から前記電動コンプレッサ（１０）の停止情報が出力されると、前記停止情報を前記第１電子制御手段（２３）をバイパスして前記駆動回路（２４）に入力する停止情報バイパス手段とが備えられていることを特徴とする電動コンプレッサ制御システム。
前記第２電子制御手段（４０）は、前記電動コンプレッサ（１０）を早く停止させたいときに、停止情報を前記起動停止情報入力部（２２）に出力するようになっていることを特徴とする請求項２に記載の電動コンプレッサ制御システム。
前記電動コンプレッサ（１０）は、バッテリを駆動源として走行可能な車両に搭載され、前記バッテリを駆動源としており、
前記早く停止させたいときとは、前記車両の走行負荷が所定負荷を越えたときであることを特徴とする請求項３に記載の電動コンプレッサ制御システム。