JP4494545B2 - Driving device for electric compressor for automobile - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車用空調装置に用いる電動コンプレッサの駆動装置に関し、特に、電気自動車または複数の動力源を有するハイブリッド自動車に好適な電動コンプレッサの駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車において、複数の動力源を組み合わせて低公害化や省エネルギー化を図ったハイブリッド自動車が開発されている。一般に、ハイブリッド自動車は動力源としてはガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンのような内燃機関と、電気により動作する電動モータとを搭載しており、これらを単独でまたは協調させて作動させることにより動力を得るようになっている。
【０００３】
図８は、動力源としてエンジンと電動モータとを備えたハイブリッド自動車における電力供給系統を示した図である。このハイブリッド自動車では、通常走行時はエンジン１１により車輪が駆動される。電動モータ１３はエンジン１１に連結されており、走行中はエンジン１１を動力源として発電機として動作し、また、スタート時は車輪を駆動する動力源として動作する。電動モータ１３により発電された電力はバッテリ１９に充電され、自動車内の電気的負荷に供給される。
【０００４】
電気的負荷にはパワー系負荷３１と信号系負荷３３とがある。パワー系負荷３１は主に大きな電力を消費する負荷であり、車内の空調を行う空調装置や、ステアリングのパワーアシストを行うための装置や、エンジン１１の冷却用ファンモータ等が含まれる。ステアリングのパワーアシストを行うための装置は乗員がステアリングを操舵したときのみに一時的に動作し、また、冷却用ファンモータは電力消費量がそれ程大きくないのに対して、電動コンプレッサを用いた空調装置は時間的に連続して使用されかつ電力消費量が大きいため、バッテリ１９の充放電に対して特に大きな影響を与える。一方、信号系負荷３３には主にパワー系負荷３１を制御するための制御回路や、パワー系負荷３１と比較して少ない電力で動作する小型モータ等が含まれ、それらはパワー系負荷３１と比較して少ない電力で動作する。パワー系負荷３１に対しては例えばバッテリ１９から３６Ｖ電圧が供給され、信号系負荷３３に対してはこの３６Ｖ電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ２１で１２Ｖに変換された電圧がバッテリ２２を介して供給される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このようなハイブリッド自動車では、スタート時になめらかな加速特性を得るため、スタートしてから所定の速度に達するまでは電動モータ１３により車輪を駆動し、もしくは、エンジン１１による車輪の駆動を補助する。したがって、この間、電動モータ１３は発電機として動作せず、バッテリ１９の充電は行われない。車両がスタートしてから所定速度まで達すると、動力源が電動モータ１３から完全にエンジン１１へ切り換わり、電動モータ１３は発電機として動作するようになり、バッテリ１９を充電する。また、このようなハイブリッド自動車では、環境問題の点から、信号待ち等の一時的な停車中においてエンジン１１のアイドリングを停止させるための制御（以下「アイドルストップ制御」という。）を行うようになっている。
【０００６】
一般に、自動車用の空調装置は、自動車の走行中、停車中にかかわらず連続して動作する。したがって、前述のようにスタート時や、アイドルストップ制御を行う場合のように空調装置を作動させている状態で停車した時は、エンジン１１が停止するため発電されず、バッテリ１９が充電されない。一方、空調装置は比較的大きな電力を消費するため、この間もバッテリ１９に蓄積された電気量は大幅に減少しつづける。したがって、走行と停止を繰り返す渋滞時では、バッテリ１９からの放電が走行時のバッテリ１９への充電を上回る場合があり、この場合、バッテリ１９に蓄積された電気量が除々に減少し、やがてバッテリ１９による電力供給が不可能になってしまう場合がある。
【０００７】
図９は、渋滞時において空調装置を運転させながら走行と停止とを繰り返したときの電動モータ１３の発電量やバッテリ１９の放電状態等を示した図である。図９において、（ａ）は車両の速度の時間変化を示し、（ｂ）は電動モータ１３の発電量の時間変化を示す。図９の（ｃ）は、パワー系負荷の中でも大きな電力を要する空調装置における電動コンプレッサを駆動する駆動装置の出力（図中では「インバータ出力」と表記）の時間変化を示す。このインバータ出力の大きさはバッテリ１９の充放電量に大きく影響を与える。図９の（ｄ）はバッテリ１９の放電（または充電）の度合いを示す放電深度の時間変化を示す。図９の（ａ）において、自動車は期間Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７において走行し、期間Ｐ２、Ｐ４、Ｐ６において停止するという渋滞時の走行を行っている。なお、図９において期間Ｐ１の始りではバッテリ１９は十分に充電されているとする。
【０００８】
停止期間（例えば、期間Ｐ２、Ｐ４、Ｐ６）中では、電動モータ１３による発電が行われないため、バッテリ１９は充電されない。しかし、空調装置は動作しているためバッテリ１９に蓄積された電気量は減少する。したがって、図９の（ｄ）に示すように、この期間Ｐ２、Ｐ４、Ｐ６においてバッテリ１９の充電状態を示すバッテリの放電深度は下降する。
【０００９】
一方、走行期間（例えば、期間Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７）中では、電動モータ１３が発電機として働き、バッテリ１９を充電する。同時に、空調装置が動作しているためバッテリ１９の放電深度は大きくなる。このとき、バッテリ１９の充電が放電を上回るため、図９の（ｄ）に示すように期間Ｐ３'、Ｐ５'、Ｐ７'においてバッテリ１９の放電深度は小さくなり、上昇カーブとなる。
【００１０】
図９に示す例では、走行中の充電量が停止中の放電量を上回る場合を示しており、この場合、走行と停止が繰り返されることにより、やがてバッテリ１９が過放電状態となり電力供給能力がゼロになってしまい、自動車の走行継続が不可能となる。
【００１１】
このような問題を解決するためにバッテリ容量を大きくすることが考えられるが、バッテリ容量を大きくするには自動車内のスペースや重量等の点において問題がある。
【００１２】
本発明は上記問題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、バッテリの小容量化を可能とし、電気自動車またはハイブリッド自動車に好適な自動車用空調装置の電動コンプレッサの駆動装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る自動車用電動コンプレッサの駆動装置は、発電機により充電されるバッテリから供給される電圧を所望の電圧に変換する変換手段を備え、変換手段からの出力を用いて自動車用電動コンプレッサを駆動する自動車用電動コンプレッサの駆動装置である。さらに、自動車用電動コンプレッサの駆動装置は、発電機の発電量を検出する発電状態検出手段と、発電状態検出手段により検出された発電量が所定値より小さいときに前記変換手段の出力を所定値に制限する出力制限手段とを備える。
【００１４】
そして、この自動車用電動コンプレッサの駆動装置は、バッテリの充電状態を検出する充電状態検出手段をさらに備えてもよい。このとき、自動車用電動コンプレッサの駆動装置において、電圧制限手段は、（ａ）発電状態検出手段により検出された発電量が所定値より小さいときは、変換手段の出力を第１の出力制限値に制限し、（ｂ）発電状態検出手段により検出された発電量が所定値以上で、充電状態検出手段により検出されたバッテリの充電量が所定値より小さいときは、変換手段の出力を第１の出力制限値よりも大きい第２の出力制限値に制限する。
【００１５】
また、発電状態検出手段は、バッテリに流入する電流およびバッテリの電圧のうちの少なくとも１つに基づいて発電量を検出してもよい。また、充電状態検出手段は、バッテリに流入する電流またはバッテリの電圧のうちの少なくとも１つに基づいて充電量を検出してもよい。また、発電機が車両に搭載されたエンジンの動力を用いて発電するときは、発電状態検出手段または充電状態検出手段は、バッテリに流入する電流およびバッテリの電圧の他にさらに車両の速度およびエンジン回転数を考慮し、これらのうちの少なくとも１つに基づいて発電量または充電量をそれぞれ検出するようにしてもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、添付の図面を参照し、本発明に係る自動車用空調装置の電動コンプレッサの駆動装置の実施形態を説明する。本実施形態の自動車用空調装置の電動コンプレッサの駆動装置は、発電機の発電状態を検出し、十分な発電量が得られないときに電動コンプレッサ駆動装置の出力電圧を制限することによりバッテリの放電量を抑制する。これによりバッテリの小容量化を可能とする。
【００１７】
図１は、本発明に係る自動車用空調装置の電動コンプレッサの駆動装置を含むハイブリッド自動車における電力供給系統を示した図である。
【００１８】
図１に示すように、ハイブリッド自動車は動力源としてエンジン（内燃機関）１１と電動モータ１３とを備える。電動モータ１３は走行中は発電機として動作し、発電された電力はバッテリ１９に充電され、また所定の条件下ではエンジン１１にかわってあるいはエンジン１１と協調して動力源として動作する。バッテリ１９からは自動車内の各電気的負荷に電力が供給される。従来技術で述べたように電気的負荷にはパワー系負荷と信号系負荷とがあり、パワー系負荷に対してはバッテリ１９から電圧（例えば、３６Ｖ）が供給され、信号系負荷に対してはバッテリ２２から電圧（例えば、１２Ｖ）が供給される。バッテリ２２は、バッテリ１９からの電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ２１により所定の低い電圧に降圧された電圧により充電される。図１では、パワー系負荷の１つとして電動コンプレッサ１７を駆動する電動コンプレッサ駆動装置１５を示している。バッテリ１９からはこのほかにステアリングの駆動部等にも電圧が供給される。
【００１９】
電動コンプレッサ駆動装置１５は、複数のスイッチング素子１６ａ〜１６ｆを有するインバータ部１５ａと、そのスイッチング素子１６ａ〜１６ｆのオン・オフ動作を制御するインバータ制御部１５ｂと、所定の場合にインバータ制御部１５ｂを制御して電動コンプレッサ駆動装置１５の出力を制限する出力制御部１５ｃとからなる。さらに、電動コンプレッサ駆動装置１５は、電動モータ１３が発電機として動作するときに発電によりバッテリ１９に流入する電流を検出する電流検出器２３と、バッテリ１９の出力電圧を検出する電圧検出器２５と、車両の速度を検出する車速度検出器２７とを備える。
【００２０】
インバータ部１５ａはバッテリ１９から供給される電圧を所望の大きさの交流電圧に変換し、電動コンプレッサ１７に供給する。インバータ部１５ａから供給される交流電圧の大きさ、周波数を変化させることにより電動コンプレッサ１７の回転数を制御できる。インバータ制御部１５ｂはインバータ部１５ａのスイッチング素子１６ａ〜１６ｆをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御するための制御信号をインバータ部１５ａに出力する。このインバータ制御部１５ｂに対しては、バッテリ２２を介して信号系負荷に対する低い電圧（１２Ｖ）が供給される。
【００２１】
インバータ制御部１５ｂは、乗員による操作パネル（図示せず）上での設定、室内温度、外気温度等に基づき、電動コンプレッサ１７が所望の回転数で駆動するようにインバータ部１５ａから出力される交流電圧の大きさ、周波数を制御する。このため、インバータ制御部１５ｂは、インバータ部１５ａのスイッチング素子１６ａ〜１６ｆをＰＷＭ制御する際のデューティ比等を変化させる。
【００２２】
出力制御部１５ｃは、電動モータ１３の発電状態（発電量）やバッテリ１９の充電状態（充電量）を検出し、発電量や充電量が少ないときにバッテリ１９の放電量を抑制するために電動コンプレッサ駆動装置１５の出力を所定値に制限するような制御信号を出力する。このとき、インバータ制御部１５ｂは出力制御部１５ｃからの制御信号に基づいて出力を制限する。これにより、電動モータ１３による発電量や、バッテリ１９の充電量が少ないときにバッテリ１９の放電量が抑制されるため、容量の小さいバッテリ１９でも使用が可能となる。
【００２３】
以下に、出力制御部１５ｃの動作について詳細に説明する。前述のように出力制御部１５ｃは、電動モータ１３の発電状態やバッテリ１９の充電状態を検出し、発電量や充電量が少ないときにバッテリ１９の放電量を抑制するために電動コンプレッサ駆動装置１５の出力（以下「インバータ出力」という。）を所定値（以下「出力制限値」という。）に制限するような制御信号を出力する。このとき、出力制御部１５ｃは電動モータ１３の発電状態やバッテリ１９の充電状態をバッテリ１９へ流入する電流、バッテリ１９の電圧または車両の速度に基づいて検出する。
【００２４】
また、出力制限値は空調装置の通常の運転時に必要とされる出力値と比較して低い値に設定される。すなわち、出力制限値は、その値で電動コンプレッサ１７を駆動した場合に得られる空調（冷房または暖房）能力は低くなるが、その出力制限値で運転してもその運転期間が短時間であるため室内温度が変化しても乗員が不快を感じない程度の値に設定される。さらに、以下に示す例では、出力制限値を第１の出力制限値と、それよりも大きな値をとる第２の出力制限値との二段階に設定し、電動コンプレッサ駆動装置１５の出力を、発電量が不十分であるときに第１の出力制限値に制限し、バッテリ１９の充電量が不十分であるときに第２の出力制限値に制限している。以下では、空調装置の通常運転時に要する出力を２．０ｋｗとし、第１の出力制限値を１．０ｋｗと、第２の出力制限値を１．５ｋｗとしている。
【００２５】
図２は、出力制御部１５ｃが電動コンプレッサ駆動装置１５の出力を制御するときの第１の制御を示すフローチャートである。第１の制御では、出力制御部１５ｃはバッテリ１９に流入する電流値ＩBに基づき電動モータ１３の発電量およびバッテリ１９の充電量を検出し、電動コンプレッサ駆動装置１５の出力を制限する。なお、本制御は車両が走行または走行準備状態にある間すなわち車両の電力系統がオンしている間、繰り返し実行される。
【００２６】
図２に示すように、出力制御部１５ｃはまず、電流検出器２３により検出されたバッテリ１９に流入する電流ＩBを読み込み（Ｓ１）、その電流ＩBがゼロより大きいか否かすなわち電動モータ１３により発電されているか否かを判断する（Ｓ２）。このように判断するのは、電動モータ１３が発電機として動作しているときは電動モータ１３からバッテリ１９へ電流ＩBが流れ、一方、電動モータ１３が発電機として動作していないとき、すなわち、電動モータ１３が車輪の駆動源として動作しているときは、バッテリ１９から電動モータ１３へ電流ＩBが流れるからである。
【００２７】
ステップＳ２において電流ＩBがゼロ以下のとき、つまり、電動モータ１３が発電していないときは、インバータ出力を第１の出力制限値に制限する。すなわち、現在のインバータ出力が１．０ｋｗ（第１の出力制限値）を超えているか否かを判断し（Ｓ７）、超えているときはインバータ出力を１．０ｋｗに下げるための制御を行う（Ｓ８）。このため、出力制御部１５ｃはインバータ出力を１．０ｋｗに下げるための制御信号をインバータ制御部１５ｂに出力する。なお、１．０ｋｗに制限されたインバータ出力で電動コンプレッサ１７を運転した場合、得られる空調能力は低くなるが、通常、この出力制限値で運転される期間は短いため、乗員は不快感を感じることはない。
【００２８】
ステップＳ２において電流ＩBがゼロより大きいとき、すなわち、電動モータ１３が発電しているときは、バッテリ１９の充電量が十分か否かを判断する。具体的には、電流ＩBが所定の電流Ｉ1より大きいか否かを判定する（Ｓ３）。この所定の電流Ｉ1は通常走行時に必要となる空調装置以外の負荷を作動させたときに必要となる電流値に設定される。電流ＩBが所定電流Ｉ1より大きいことは、発電されている電気量が十分であり、バッテリ１９が十分に充電されつつあることを示す。電流ＩBが所定の電流Ｉ1より大きくないことは、発電されている電気量が不十分であり、バッテリ１９が十分に充電されていない状態にあることを示す。ステップＳ３において電流ＩBが所定の電流Ｉ1より大きいときは、バッテリ１９の充電状態が十分であるため、出力制限を行わない（Ｓ４）。すなわち、出力制御部１５ｃはインバータ制御部１５ｂに対してインバータ出力を制限するような制御信号は出力しない。一方、ステップＳ３において電流ＩBが所定の電流Ｉ1以下のとき、つまり、充電量が十分でないときはインバータ出力を第２の出力制限値に制限する。すなわち、現在のインバータ出力が１．５ｋｗ（第２の出力制限値）を超えているか否かを判断し（Ｓ５）、超えているときはインバータ出力を１．５ｋｗに下げるための制御を行う（Ｓ６）。このため、出力制御部１５ｃはインバータ出力を１．５ｋｗに下げるための制御信号をインバータ制御部１５ｂに出力する。
【００２９】
以上のようにして、出力制御部１５ｃはバッテリ１９に流入する電流ＩBに基づき電動モータ１３の発電状態及びバッテリ１９の充電状態を検出し、これらの状態に応じて電動コンプレッサ駆動装置１５の出力を制限し、バッテリ１９の放電量を抑制する。
【００３０】
図３は、出力制御部１５ｃの第２の制御を示したフローチャートである。第２の制御では、出力制御部１５ｃは発電状態及び充電状態をバッテリ１９の電圧ＶBに基づき検出し、その電圧ＶBが所定値より低いときは電動コンプレッサ駆動装置１５の出力を制限することにより、バッテリ１９の放電を抑制する。
【００３１】
図３に示すように、出力制御部１５ｃはまず、電圧検出器２５により検出されたバッテリ１９の電圧ＶBを読み込み（Ｓ１１）、その電圧ＶBが第１の所定の電圧Ｖ1より大きいか否かを判断する（Ｓ１２）。ここで、第１の所定の電圧Ｖ1は、バッテリ１９に対して充電が行われていないことを示す電圧（例えば、３３Ｖ）に設定する。したがって、この場合、電圧ＶBが第１の所定の電圧Ｖ1より大きいときは、電動モータ１３が発電機として動作していることを示し、それ以外のときは電動モータ１３が車輪の動力源として動作していることを示す。
【００３２】
ステップＳ１２において電圧ＶBが第１の所定の電圧Ｖ1以下のときは、現在のインバータ出力が１．０ｋｗ（第１の出力制限値）を超えているか否かを判断し（Ｓ１７）、超えているときはインバータ出力を１．０ｋｗに下げるための制御を行う（Ｓ１８）。
【００３３】
ステップＳ１２において電圧ＶBが第１の所定の電圧Ｖ1より大きいとき、すなわち、電動モータ１３が発電しているときは、さらに電圧ＶBが第２の所定の電圧Ｖ2より大きいか否かを判定する（Ｓ１３）。この所定の電圧Ｖ2は、バッテリ１９が充電されているが、それが十分であるか否かを判定するための値（例えば、３８Ｖ）に設定される。
【００３４】
ステップＳ１３において電圧ＶBが第２の所定の電圧Ｖ2より大きいときは、バッテリ１９の充電量が十分であるため出力制限を行わない（Ｓ１４）。また、電圧ＶBが第２の所定の電圧Ｖ2以下のときは、現在のインバータ出力が１．５ｋｗ（第２の出力制限値）を超えているか否かを判断し（Ｓ１５）、超えているときはインバータ出力を１．５ｋｗに下げるための制御を行う（Ｓ１６）。
【００３５】
以上のようにして、出力制御部１５ｃはバッテリ１９の電圧ＶBに応じて電動コンプレッサ駆動装置１５の出力を制限する。
【００３６】
図４は、出力制御部１５ｃの第３の制御を示したフローチャートである。第３の制御では、出力制御部１５ｃは、電動モータ１３の発電状態を車両の速度ｖcに基づき検出し、その速度ｖcが低いときは電動コンプレッサ駆動装置１５の出力を所定の出力制限値に制限することにより、バッテリ１９の放電を抑制する。
【００３７】
図４に示すように、出力制御部１５ｃはまず、車速度検出器２７により検出された車両の速度ｖcを読み込み（Ｓ２１）、その速度ｖcが所定の速度ｖ1より大きいか否かを判断する（Ｓ２２）。ここで、所定の速度ｖ1は、例えば、車両がスタートして電動モータ１３による走行からエンジン１１による走行に切り換わるときの所定速度や、または、バッテリ１９の充電に対して十分な発電量が得られないような低い速度（例えば、１０ｋｍ／ｈ）に設定する。
【００３８】
ステップＳ２２において検出した速度ｖcが所定の速度ｖ1以下のときは、現在のインバータ出力が１．０ｋｗ（第１の出力制限値）を超えているか否かを判断し（Ｓ２４）、超えているときはインバータ出力を１．０ｋｗに下げるための制御を行う（Ｓ２５）。速度ｖcが所定の速度ｖ1より大きいときは（ステップＳ２２でＹＥＳ）、出力制限を行わない（Ｓ２３）。
【００３９】
以上のようにして、出力制御部１５ｃは車両の速度に応じて電動コンプレッサ駆動装置１５の出力を制限することができる。なお、エンジン１１の回転数と発電量は比例するため、図４において車両の速度のかわりにエンジン１１の回転数を用いて電動モータ１３の発電量やバッテリ１９の充電量を検出するようにしてもよい。すなわち、エンジン１１の回転数を読み込み、これを所定値と比較することにより図４のフローチャートに示す制御と同様の制御を行うようにしてもよい。
【００４０】
図５は、出力制御部１５ｃの第４の制御を示したフローチャートである。第４の制御では、出力制御部１５ｃは発電状態と充電状態をバッテリ１９に流入する電流及び車両の速度に基づいて検出し、電動コンプレッサ駆動装置１５の出力を制限する。
【００４１】
図５に示すように、出力制御部１５ｃはまず、電流検出器２３により検出されたバッテリ１９に流入する電流ＩBを読み込み（Ｓ３１）、その電流ＩBがゼロより大きいか否かを判断する（Ｓ３２）。電流ＩBがゼロ以下のとき、現在のインバータ出力が１．０ｋｗ（第１の出力制限値）を超えているか否かを判断し（Ｓ３９）、超えているときはインバータ出力を１．０ｋｗに下げるための制御を行う（Ｓ４０）。
【００４２】
一方、ステップＳ３２において電流ＩBがゼロより大きいとき、すなわち、電動モータ１３が発電しているときは、電流ＩBが所定の電流Ｉ1より大きいか否かを判定する（Ｓ３３）。電流ＩBが所定の電流Ｉ1より大きいときは車速度検出器２７により検出した車速度ｖcを読み込み（Ｓ３４）、さらに車速度ｖcが所定の速度ｖ1以上であるか否かを判断する（S３５）。判断の結果、車速度ｖcが所定の速度ｖ1以上であるときは、出力制限を行わない（Ｓ３６）。車速度ｖcが所定の速度ｖ1未満であるときは、ステップS３７に進み、前述の処理を行う。すなわち、本制御では、電流ＩBが所定電流Ｉ1より大きくても車速度ｖcが所定速度ｖ1より小さければ、充電量は不十分であると判断し、インバータ出力を第２の出力制限値に制限する。
【００４３】
また、ステップＳ３３において電流ＩBが所定の電流Ｉ1以下のときは、現在のインバータ出力が１．５ｋｗ（第２の出力制限値）を超えているか否かを判断し（Ｓ３７）、超えているときはインバータ出力を１．５ｋｗに下げるための制御を行う（Ｓ３８）。
【００４４】
以上のようにして、出力制御部１５ｃはバッテリに流入する電流及び車両の速度に応じて電動コンプレッサ駆動装置１５の出力を制限することができる。
【００４５】
図６は、出力制御部１５ｃの第５の制御を示したフローチャートである。第５の制御では、出力制御部１５ｃは発電状態と充電状態をバッテリ１９の電圧及び車両の速度に基づいて検出し、電動コンプレッサ駆動装置１５の出力を制限する。
【００４６】
図６に示すように、出力制御部１５ｃはまず、電圧検出器２５により検出されたバッテリ１９の電圧ＶBを読み込み（Ｓ４１）、その電圧ＶBが第１の所定の電圧Ｖ1より大きいか否かを判断する（Ｓ４２）。電圧ＶBが所定の電圧Ｖ1以下のときは、現在のインバータ出力が１．０ｋｗ（第１の出力制限値）を超えているか否かを判断し（Ｓ４９）、超えているときはインバータ出力を１．０ｋｗに下げるための制御を行う（Ｓ５０）。
【００４７】
一方、ステップＳ４２において電圧ＶBが所定の電圧Ｖ1より大きいときは、さらに電圧ＶBが第２の所定の電圧Ｖ2より大きいか否かを判定する（Ｓ４３）。電圧ＶBがこの所定の電圧Ｖ2より大きいときは車速度検出器２７により検出した車速度ｖcを読み込み（Ｓ４４）、車速度ｖcが所定の速度ｖ1以上であるか否かを判断する（S４５）。判断の結果、車速度ｖcが所定の速度ｖ1以上であるときは、出力制限を行わない（Ｓ４６）。車速度ｖcが所定の速度ｖ1未満であるときは、ステップS４７に進み、前述の処理を行う。すなわち、本制御では、電圧ＶBが所定電圧Ｖ2より大きくても車速度ｖcが所定速度ｖ1より小さければ、充電量は不十分であると判断し、インバータ出力を第２の出力制限値に制限する。
【００４８】
また、ステップＳ４３において電圧ＶBが第２の所定の電圧Ｖ2より大きくないときは、現在のインバータ出力が１．５ｋｗ（第２の出力制限値）を超えているか否かを判断し（Ｓ４７）、超えているときはインバータ出力を１．５ｋｗに下げるための制御を行う（Ｓ４８）。
【００４９】
以上のようにして、出力制御部１５ｃはバッテリ電圧及び車両の速度に応じても電動コンプレッサ駆動装置１５の出力を制限することができる。
【００５０】
図７は出力制御部１５ｃが上記の第１の制御を行ったときの渋滞時におけるバッテリ１９の放電深度の変化等を示した図である。図７の（ａ）、（ｂ）は図９のものと同様である。図７の（ｃ）において、実線Ａが第１の制御を行った場合のインバータ出力の変化であり、破線Ｂはそのような制御を行なわない従来の場合の変化である。また、図７の（ｄ）において、実線Ａ'が第１の制御を行った場合のバッテリの放電深度の変化であり、破線Ｂ'はそのような制御を行なわない従来の場合の変化である。
【００５１】
図７の（ａ）に示すように自動車が渋滞時において走行と停止を繰り返した場合、電動モータ１３は走行を開始してから所定時間経過後から停車するまでの間（期間Ｐ１'、Ｐ３'、Ｐ５'、Ｐ７'）発電を行う。このため、図７の（ｃ）に示すように、期間Ｐ１'、Ｐ３'、Ｐ５'、Ｐ７'では、第１の制御によりインバータ出力が第２の出力制限値（１．５ｋｗ）に制限され、期間Ｐ２、Ｐ４、Ｐ６では、第１の出力制限値（１．０ｋｗ）に制限されている。なお、図７の（ｃ）の実線Ａで示されるように、第１の出力制限値と第２の出力制限値は急激には切り換わらず徐々に切り換わる。
【００５２】
図７の（ｃ）の実線Ａで示されるようにインバータ出力が制限されることにより、第１の制御が行われない破線Ｂで示されるような場合と比較して、空調装置稼動中でかつ車両が停車しバッテリ１９の充電が行われない期間においてバッテリ１９の放電量を抑えることができる。このため、図７の（ｄ）の実線Ａ'に示すようにバッテリの放電深度の下降の度合いを、破線Ｂ'で示される本制御を行わない場合と比較して小さくできる。このため、破線Ｂ'が示す場合、すなわち、停車中におけるバッテリ１９の放電が走行中のバッテリ１９の充電を上回るような場合においても、本制御を行うことにより、停車中におけるバッテリ１９の放電を走行中のバッテリ１９の充電を下回るようにすることができ、バッテリ１９の充放電が繰り返される場合でも、バッテリ放電深度を一定の深度以上に保つことができる。
【００５３】
以上のように、電動コンプレッサ駆動装置１５によれば、発電量に応じて電動コンプレッサ１７に対する出力（インバータ出力）を制限することによりバッテリ１９の放電量を抑制するため、小容量のバッテリ１９の使用が可能となる。したがって、例えば、アイドルストップ制御のような信号待ちや渋滞時等の一時的な停車中にエンジンを停止させる場合であって、空調装置等の大電力を要する負荷を使用しながら一時的に停止したときでも、小容量のバッテリで継続した運転が可能となる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明の自動車用空調装置の電動コンプレッサの駆動装置によれば、発電機の発電量を検出し、発電量が不十分であるときに電動コンプレッサの駆動装置の出力電圧を制限する。これにより、発電量が不十分であるときには、バッテリの放電を抑制できるため、車両に搭載するバッテリの容量の小型化が図れる。さらに、バッテリの充電量を検出し、発電量と合わせてバッテリの充電量に基づいて電動コンプレッサの駆動装置の出力電圧を段階的に制限してもよく、より細かな空調制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る自動車用空調装置における電動コンプレッサの駆動装置の構成及びそれに対する電力系統を示した図。
【図２】 電動コンプレッサ駆動装置の出力制御部の第１の制御を示すフローチャート。
【図３】 電動コンプレッサ駆動装置の出力制御部の第２の制御を示すフローチャート。
【図４】 電動コンプレッサ駆動装置の出力制御部の第３の制御を示すフローチャート。
【図５】 電動コンプレッサ駆動装置の出力制御部の第４の制御を示すフローチャート。
【図６】 電動コンプレッサ駆動装置の出力制御部の第５の制御を示すフローチャート。
【図７】 本発明に係る電動コンプレッサ駆動装置を搭載した車両の速度（ａ）と、電動モータによる発電量（ｂ）と、電動コンプレッサ駆動装置の出力（ｃ）と、バッテリの放電深度（ｄ）の時間変化を示した図。
【図８】 ハイブリッド自動車における電気負荷に対する電力供給系統を示した図。
【図９】 従来の電動コンプレッサ駆動装置を搭載した車両の速度（ａ）と、電動モータによる発電量（ｂ）と、電動コンプレッサ駆動装置の出力（ｃ）と、バッテリの放電深度（ｄ）の時間変化を示した図。
【符号の説明】
１１ エンジン
１３ 電動モータ（発電機）
１５ 電動コンプレッサ駆動装置
１５ａ インバータ部
１５ｂ インバータ制御部
１５ｃ 出力制御部
１７ 電動コンプレッサ
１９ バッテリ
２３ 電流検出器
２５ 電圧検出器
２７ 車速度検出器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a drive device for an electric compressor used in an automobile air conditioner, and more particularly to a drive device for an electric compressor suitable for an electric vehicle or a hybrid vehicle having a plurality of power sources.
[0002]
[Prior art]
In recent years, hybrid vehicles have been developed that combine a plurality of power sources to reduce pollution and save energy. Generally, a hybrid vehicle is equipped with an internal combustion engine such as a gasoline engine or a diesel engine as a power source and an electric motor that operates by electricity, and obtains power by operating these alone or in combination. It has become.
[0003]
FIG. 8 is a diagram illustrating a power supply system in a hybrid vehicle including an engine and an electric motor as power sources. In this hybrid vehicle, wheels are driven by the engine 11 during normal driving. The electric motor 13 is connected to the engine 11 and operates as a generator using the engine 11 as a power source during traveling, and operates as a power source for driving wheels at the start. The electric power generated by the electric motor 13 is charged in the battery 19 and supplied to an electric load in the automobile.
[0004]
The electrical load includes a power system load 31 and a signal system load 33. The power system load 31 is a load that mainly consumes a large amount of power, and includes an air conditioner that performs air conditioning in the vehicle, a device that performs steering power assist, a fan motor for cooling the engine 11, and the like. The steering power assist device temporarily operates only when the occupant steers the steering, and the cooling fan motor does not consume much power, whereas the air conditioning using an electric compressor. Since the apparatus is used continuously in time and consumes a large amount of power, it has a particularly great influence on the charging and discharging of the battery 19. On the other hand, the signal system load 33 mainly includes a control circuit for controlling the power system load 31, a small motor that operates with less power than the power system load 31, and the like. Operates with less power. For example, a 36V voltage is supplied from the battery 19 to the power system load 31, and a voltage obtained by converting the 36V voltage to 12V by the DC / DC converter 21 is supplied to the signal system load 33 via the battery 22. The
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In such a hybrid vehicle, in order to obtain a smooth acceleration characteristic at the start, the wheel is driven by the electric motor 13 until the predetermined speed is reached after the start or the driving of the wheel by the engine 11 is assisted. Therefore, during this time, the electric motor 13 does not operate as a generator, and the battery 19 is not charged. When the vehicle reaches a predetermined speed after the start, the power source is completely switched from the electric motor 13 to the engine 11, and the electric motor 13 operates as a generator and charges the battery 19. Moreover, in such a hybrid vehicle, from the viewpoint of environmental problems, control for stopping idling of the engine 11 (hereinafter referred to as “idle stop control”) is performed during a temporary stop such as waiting for a signal. ing.
[0006]
In general, an air conditioner for an automobile operates continuously regardless of whether the automobile is running or stopped. Therefore, when the vehicle is stopped with the air conditioner being operated as in the case of starting or idling stop control as described above, the engine 11 is stopped and no power is generated, and the battery 19 is not charged. On the other hand, since the air conditioner consumes a relatively large amount of power, the amount of electricity stored in the battery 19 continues to greatly decrease during this time. Therefore, in a traffic jam that repeats running and stopping, the discharge from the battery 19 may exceed the charge to the battery 19 during running. In this case, the amount of electricity accumulated in the battery 19 gradually decreases, and eventually the battery 19 The power supply by 19 may become impossible.
[0007]
FIG. 9 is a diagram illustrating the amount of power generated by the electric motor 13 and the discharge state of the battery 19 when the air conditioner is operated and stopped and stopped repeatedly during a traffic jam. In FIG. 9, (a) shows the time change of the speed of the vehicle, and (b) shows the time change of the power generation amount of the electric motor 13. (C) of FIG. 9 shows the time change of the output (represented as “inverter output” in the drawing) of the drive device that drives the electric compressor in the air conditioner that requires a large amount of power among the power system loads. The magnitude of the inverter output greatly affects the charge / discharge amount of the battery 19. (D) of FIG. 9 shows the time change of the depth of discharge which shows the degree of discharge (or charge) of the battery 19. In FIG. 9A, the automobile travels during a traffic jam in which it travels during periods P1, P3, P5, and P7 and stops during periods P2, P4, and P6. In FIG. 9, it is assumed that the battery 19 is sufficiently charged at the beginning of the period P1.
[0008]
During the stop period (for example, periods P2, P4, and P6), power generation by the electric motor 13 is not performed, so the battery 19 is not charged. However, since the air conditioner is operating, the amount of electricity stored in the battery 19 decreases. Therefore, as shown in (d) of FIG. 9, the discharge depth of the battery which shows the charge state of the battery 19 falls in this period P2, P4, P6.
[0009]
On the other hand, during the travel period (for example, periods P3, P5, and P7), the electric motor 13 functions as a generator and charges the battery 19. At the same time, since the air conditioner is operating, the discharge depth of the battery 19 increases. At this time, since the charge of the battery 19 exceeds the discharge, the depth of discharge of the battery 19 becomes small in the periods P3 ′, P5 ′, and P7 ′ as shown in FIG.
[0010]
The example shown in FIG. 9 shows a case where the amount of charge during traveling exceeds the amount of discharge during stoppage. In this case, the battery 19 is overdischarged and the power supply capacity is increased due to repeated travel and stoppage. It becomes zero, making it impossible for the car to continue running.
[0011]
In order to solve such a problem, it is conceivable to increase the battery capacity. However, there is a problem in increasing the battery capacity in terms of space and weight in the automobile.
[0012]
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a drive device for an electric compressor of an air conditioner for an automobile that can reduce the battery capacity and is suitable for an electric vehicle or a hybrid vehicle. It is to provide.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
A drive device for an electric compressor for an automobile according to the present invention includes a conversion means for converting a voltage supplied from a battery charged by a generator into a desired voltage, and the electric compressor for an automobile is used by using an output from the conversion means. It is a drive device of the electric compressor for vehicles to drive. Further, the drive device for the electric compressor for an automobile includes a power generation state detection unit that detects a power generation amount of the generator, and an output of the conversion unit when the power generation amount detected by the power generation state detection unit is smaller than a predetermined value. Output limiting means for limiting the output to.
[0014]
And this The drive device for the electric compressor for an automobile may further include a charging state detection unit that detects a charging state of the battery. At this time, in the drive device for the electric compressor for automobiles, the voltage limiting means (a) when the power generation amount detected by the power generation state detection means is smaller than a predetermined value, the output of the conversion means is set to the first output limit value. (B) When the power generation amount detected by the power generation state detection means is equal to or greater than a predetermined value and the battery charge amount detected by the charge state detection means is smaller than the predetermined value, the output of the conversion means is The second output limit value is larger than the output limit value.
[0015]
The power generation state detection means may detect the amount of power generation based on at least one of a current flowing into the battery and a voltage of the battery. The charging state detection means may detect the amount of charge based on at least one of a current flowing into the battery or a voltage of the battery. When the generator generates power using the power of the engine mounted on the vehicle, the power generation state detection means or the charge state detection means further includes the vehicle speed and engine in addition to the current flowing into the battery and the battery voltage. In consideration of the rotational speed, the power generation amount or the charge amount may be detected based on at least one of them.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of an electric compressor driving device for an automotive air conditioner according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The drive device for the electric compressor of the automotive air conditioner of the present embodiment detects the power generation state of the generator, and discharges the battery by limiting the output voltage of the electric compressor drive device when a sufficient power generation amount cannot be obtained. Reduce the amount. Thereby, the capacity of the battery can be reduced.
[0017]
FIG. 1 is a diagram showing a power supply system in a hybrid vehicle including a drive device for an electric compressor of an automotive air conditioner according to the present invention.
[0018]
As shown in FIG. 1, the hybrid vehicle includes an engine (internal combustion engine) 11 and an electric motor 13 as power sources. The electric motor 13 operates as a generator during traveling, and the generated electric power is charged in the battery 19, and operates as a power source in place of the engine 11 or in cooperation with the engine 11 under predetermined conditions. Electric power is supplied from the battery 19 to each electric load in the automobile. As described in the prior art, the electrical load includes a power system load and a signal system load. A voltage (for example, 36 V) is supplied from the battery 19 to the power system load, and to the signal system load, A voltage (for example, 12V) is supplied from the battery 22. The battery 22 is charged with a voltage obtained by stepping down the voltage from the battery 19 to a predetermined low voltage by the DC / DC converter 21. FIG. 1 shows an electric compressor driving device 15 that drives an electric compressor 17 as one of power system loads. In addition to this, voltage is supplied from the battery 19 to the steering drive unit and the like.
[0019]
The electric compressor driving device 15 includes an inverter unit 15a having a plurality of switching elements 16a to 16f, an inverter control unit 15b for controlling on / off operations of the switching elements 16a to 16f, and an inverter control unit 15b in a predetermined case. And an output control unit 15c that controls and restricts the output of the electric compressor driving device 15. Further, the electric compressor driving device 15 includes a current detector 23 that detects a current flowing into the battery 19 by power generation when the electric motor 13 operates as a generator, and a voltage detector 25 that detects an output voltage of the battery 19. And a vehicle speed detector 27 for detecting the speed of the vehicle.
[0020]
The inverter unit 15 a converts the voltage supplied from the battery 19 into an AC voltage having a desired magnitude and supplies it to the electric compressor 17. The rotational speed of the electric compressor 17 can be controlled by changing the magnitude and frequency of the AC voltage supplied from the inverter unit 15a. The inverter control unit 15b outputs a control signal for PWM (Pulse Width Modulation) control of the switching elements 16a to 16f of the inverter unit 15a to the inverter unit 15a. A low voltage (12 V) with respect to the signal system load is supplied to the inverter control unit 15 b via the battery 22.
[0021]
The inverter control unit 15b is an alternating current output from the inverter unit 15a so that the electric compressor 17 is driven at a desired rotational speed based on a setting on an operation panel (not shown) by an occupant, a room temperature, an outside air temperature, and the like. Controls voltage magnitude and frequency. For this reason, the inverter control part 15b changes the duty ratio etc. at the time of PWM-controlling the switching elements 16a-16f of the inverter part 15a.
[0022]
The output control unit 15 c detects the power generation state (power generation amount) of the electric motor 13 and the charge state (charge amount) of the battery 19, and is electrically driven to suppress the discharge amount of the battery 19 when the power generation amount and the charge amount are small. A control signal for limiting the output of the compressor driving device 15 to a predetermined value is output. At this time, the inverter control unit 15b limits the output based on the control signal from the output control unit 15c. Thereby, when the amount of power generated by the electric motor 13 or the amount of charge of the battery 19 is small, the amount of discharge of the battery 19 is suppressed, so that the battery 19 having a small capacity can be used.
[0023]
Hereinafter, the operation of the output control unit 15c will be described in detail. As described above, the output control unit 15c detects the power generation state of the electric motor 13 and the charging state of the battery 19, and the electric compressor driving device 15 in order to suppress the discharge amount of the battery 19 when the power generation amount and the charging amount are small. The control signal is output so as to limit the output (hereinafter referred to as “inverter output”) to a predetermined value (hereinafter referred to as “output limit value”). At this time, the output control unit 15c detects the power generation state of the electric motor 13 and the charging state of the battery 19 based on the current flowing into the battery 19, the voltage of the battery 19, or the speed of the vehicle.
[0024]
The output limit value is set to a lower value than the output value required during normal operation of the air conditioner. That is, the air conditioning (cooling or heating) capability obtained when the electric compressor 17 is driven with the output limit value is low, but the operation period is short even if the output limit value is operated. The value is set so that the passenger does not feel uncomfortable even if the room temperature changes. Furthermore, in the example shown below, the output limit value is set in two stages of a first output limit value and a second output limit value that takes a larger value, and the output of the electric compressor drive device 15 is When the power generation amount is insufficient, it is limited to the first output limit value, and when the amount of charge of the battery 19 is insufficient, it is limited to the second output limit value. In the following, the output required during normal operation of the air conditioner is 2.0 kW, the first output limit value is 1.0 kW, and the second output limit value is 1.5 kW.
[0025]
FIG. 2 is a flowchart showing the first control when the output control unit 15 c controls the output of the electric compressor driving device 15. In the first control, the output control unit 15 c has a current value I flowing into the battery 19. B The power generation amount of the electric motor 13 and the charge amount of the battery 19 are detected based on the above, and the output of the electric compressor driving device 15 is limited. This control is repeatedly executed while the vehicle is traveling or in a traveling preparation state, that is, while the power system of the vehicle is on.
[0026]
As shown in FIG. 2, the output control unit 15 c first starts the current I flowing into the battery 19 detected by the current detector 23. B (S1), the current I B Is greater than zero, that is, whether or not electric power is being generated by the electric motor 13 is determined (S2). This determination is based on the current I flowing from the electric motor 13 to the battery 19 when the electric motor 13 is operating as a generator. B On the other hand, when the electric motor 13 is not operating as a generator, that is, when the electric motor 13 is operating as a wheel drive source, the current I from the battery 19 to the electric motor 13 is B Because it flows.
[0027]
In step S2, the current I B Is less than zero, that is, when the electric motor 13 is not generating power, the inverter output is limited to the first output limit value. That is, it is determined whether or not the current inverter output exceeds 1.0 kW (first output limit value) (S7), and if it exceeds, control is performed to reduce the inverter output to 1.0 kW ( S8). Therefore, the output control unit 15c outputs a control signal for lowering the inverter output to 1.0 kW to the inverter control unit 15b. When the electric compressor 17 is operated with the inverter output limited to 1.0 kw, the air conditioning capacity obtained is low. However, since the operation period is usually short, the passenger feels uncomfortable. There is nothing.
[0028]
In step S2, the current I B Is greater than zero, that is, when the electric motor 13 is generating power, it is determined whether or not the charge amount of the battery 19 is sufficient. Specifically, the current I B Is the predetermined current I 1 It is determined whether it is larger (S3). This predetermined current I 1 Is set to a current value required when a load other than the air conditioner required during normal travel is operated. Current I B Is the predetermined current I 1 A larger value indicates that the amount of electricity being generated is sufficient and the battery 19 is being fully charged. Current I B Is the predetermined current I 1 That it is not larger indicates that the amount of electricity being generated is insufficient and the battery 19 is not sufficiently charged. In step S3, the current I B Is the predetermined current I 1 If it is larger, the state of charge of the battery 19 is sufficient, so output restriction is not performed (S4). That is, the output control unit 15c does not output a control signal for limiting the inverter output to the inverter control unit 15b. On the other hand, in step S3, the current I B Is the predetermined current I 1 In the following cases, that is, when the charge amount is not sufficient, the inverter output is limited to the second output limit value. That is, it is determined whether or not the current inverter output exceeds 1.5 kW (second output limit value) (S5), and if it exceeds, control is performed to reduce the inverter output to 1.5 kW ( S6). Therefore, the output control unit 15c outputs a control signal for reducing the inverter output to 1.5 kW to the inverter control unit 15b.
[0029]
As described above, the output control unit 15c performs the current I flowing into the battery 19. B The power generation state of the electric motor 13 and the charging state of the battery 19 are detected based on the above, and the output of the electric compressor driving device 15 is limited according to these states, and the discharge amount of the battery 19 is suppressed.
[0030]
FIG. 3 is a flowchart showing the second control of the output control unit 15c. In the second control, the output control unit 15 c sets the power generation state and the charge state to the voltage V of the battery 19. B The voltage V is detected based on B Is lower than a predetermined value, the discharge of the battery 19 is suppressed by limiting the output of the electric compressor driving device 15.
[0031]
As shown in FIG. 3, the output control unit 15 c first detects the voltage V of the battery 19 detected by the voltage detector 25. B Is read (S11), the voltage V B Is the first predetermined voltage V 1 It is determined whether it is larger (S12). Here, the first predetermined voltage V 1 Is set to a voltage (for example, 33 V) indicating that the battery 19 is not charged. Therefore, in this case, the voltage V B Is the first predetermined voltage V 1 When it is larger, it indicates that the electric motor 13 is operating as a generator, and when it is not, it indicates that the electric motor 13 is operating as a power source for wheels.
[0032]
In step S12, the voltage V B Is the first predetermined voltage V 1 In the following cases, it is determined whether or not the current inverter output exceeds 1.0 kW (first output limit value) (S17), and if it exceeds, control for lowering the inverter output to 1.0 kW is performed. (S18).
[0033]
In step S12, the voltage V B Is the first predetermined voltage V 1 When it is larger, that is, when the electric motor 13 is generating power, the voltage V is further increased. B Is the second predetermined voltage V 2 It is determined whether it is larger (S13). This predetermined voltage V 2 Is set to a value (for example, 38V) for determining whether or not the battery 19 is charged but is sufficient.
[0034]
In step S13, the voltage V B Is the second predetermined voltage V 2 If it is larger, the output of the battery 19 is not limited because the amount of charge of the battery 19 is sufficient (S14). Also, the voltage V B Is the second predetermined voltage V 2 In the following cases, it is determined whether or not the current inverter output exceeds 1.5 kW (second output limit value) (S15), and if it exceeds, control for reducing the inverter output to 1.5 kW is performed. (S16).
[0035]
As described above, the output control unit 15c controls the voltage V of the battery 19. B Accordingly, the output of the electric compressor driving device 15 is limited.
[0036]
FIG. 4 is a flowchart showing the third control of the output control unit 15c. In the third control, the output control unit 15c changes the power generation state of the electric motor 13 to the vehicle speed v. c Based on the speed v c Is low, the discharge of the battery 19 is suppressed by limiting the output of the electric compressor driving device 15 to a predetermined output limit value.
[0037]
As shown in FIG. 4, the output control unit 15 c first detects the vehicle speed v detected by the vehicle speed detector 27. c Is read (S21), the speed v c Is the predetermined speed v 1 It is determined whether it is larger (S22). Where a predetermined speed v 1 Is, for example, a predetermined speed when the vehicle starts and switches from traveling by the electric motor 13 to traveling by the engine 11 or a low speed at which a sufficient power generation amount for charging the battery 19 cannot be obtained ( For example, it is set to 10 km / h).
[0038]
Speed v detected in step S22 c Is the predetermined speed v 1 In the following cases, it is determined whether or not the current inverter output exceeds 1.0 kW (first output limit value) (S24), and if it exceeds, control for lowering the inverter output to 1.0 kW is performed. (S25). Speed v c Is the predetermined speed v 1 When it is larger (YES in step S22), output restriction is not performed (S23).
[0039]
As described above, the output control unit 15c can limit the output of the electric compressor driving device 15 according to the speed of the vehicle. Since the rotational speed of the engine 11 and the power generation amount are proportional, the power generation amount of the electric motor 13 and the charge amount of the battery 19 are detected using the rotation speed of the engine 11 instead of the vehicle speed in FIG. Also good. That is, the same control as that shown in the flowchart of FIG. 4 may be performed by reading the rotational speed of the engine 11 and comparing it with a predetermined value.
[0040]
FIG. 5 is a flowchart showing the fourth control of the output control unit 15c. In the fourth control, the output control unit 15 c detects the power generation state and the charge state based on the current flowing into the battery 19 and the speed of the vehicle, and limits the output of the electric compressor driving device 15.
[0041]
As shown in FIG. 5, the output control unit 15 c first starts the current I flowing into the battery 19 detected by the current detector 23. B (S31), the current I B It is determined whether or not is greater than zero (S32). Current I B Is less than zero, it is determined whether or not the current inverter output exceeds 1.0 kW (first output limit value) (S39), and if it exceeds, the inverter output is decreased to 1.0 kW. Control is performed (S40).
[0042]
On the other hand, in step S32, the current I B Is greater than zero, that is, when the electric motor 13 is generating power, the current I B Is the predetermined current I 1 It is determined whether it is larger (S33). Current I B Is the predetermined current I 1 When it is larger, the vehicle speed v detected by the vehicle speed detector 27 c Is read (S34), and the vehicle speed v c Is the predetermined speed v 1 It is determined whether or not this is the case (S35). As a result of the determination, the vehicle speed v c Is the predetermined speed v 1 When it is above, output restriction is not performed (S36). Vehicle speed v c Is the predetermined speed v 1 If it is less, the process proceeds to step S37 and the above-described processing is performed. That is, in this control, the current I B Is the predetermined current I 1 Even if it is larger, vehicle speed v c Is the predetermined speed v 1 If it is smaller, the charge amount is judged to be insufficient, and the inverter output is limited to the second output limit value.
[0043]
In step S33, the current I B Is the predetermined current I 1 In the following cases, it is determined whether or not the current inverter output exceeds 1.5 kW (second output limit value) (S37), and if it exceeds, control for reducing the inverter output to 1.5 kW is performed. (S38).
[0044]
As described above, the output control unit 15c can limit the output of the electric compressor driving device 15 according to the current flowing into the battery and the speed of the vehicle.
[0045]
FIG. 6 is a flowchart showing the fifth control of the output control unit 15c. In the fifth control, the output control unit 15 c detects the power generation state and the charging state based on the voltage of the battery 19 and the speed of the vehicle, and limits the output of the electric compressor driving device 15.
[0046]
As shown in FIG. 6, the output control unit 15 c first detects the voltage V of the battery 19 detected by the voltage detector 25. B Is read (S41), the voltage V B Is the first predetermined voltage V 1 It is determined whether it is larger (S42). Voltage V B Is the predetermined voltage V 1 In the following cases, it is determined whether or not the current inverter output exceeds 1.0 kW (first output limit value) (S49), and if it exceeds, control for lowering the inverter output to 1.0 kW is performed. (S50).
[0047]
On the other hand, in step S42, the voltage V B Is the predetermined voltage V 1 If it is larger, the voltage V B Is the second predetermined voltage V 2 It is determined whether it is larger (S43). Voltage V B Is the predetermined voltage V 2 When it is larger, the vehicle speed v detected by the vehicle speed detector 27 c Is read (S44), vehicle speed v c Is the predetermined speed v 1 It is determined whether or not this is the case (S45). As a result of the determination, the vehicle speed v c Is the predetermined speed v 1 When it is above, output restriction is not performed (S46). Vehicle speed v c Is the predetermined speed v 1 If it is less, the process proceeds to step S47 and the above-described processing is performed. That is, in this control, the voltage V B Is the predetermined voltage V 2 Even if it is larger, vehicle speed v c Is the predetermined speed v 1 If it is smaller, the charge amount is judged to be insufficient, and the inverter output is limited to the second output limit value.
[0048]
In step S43, the voltage V B Is the second predetermined voltage V 2 When it is not larger, it is determined whether or not the current inverter output exceeds 1.5 kW (second output limit value) (S47), and if it exceeds, the inverter output is decreased to 1.5 kW. Control is performed (S48).
[0049]
As described above, the output control unit 15c can limit the output of the electric compressor driving device 15 even in accordance with the battery voltage and the vehicle speed.
[0050]
FIG. 7 is a diagram showing a change in the discharge depth of the battery 19 during a traffic jam when the output control unit 15c performs the first control. 7A and 7B are the same as those in FIG. In FIG. 7C, a solid line A is a change in the inverter output when the first control is performed, and a broken line B is a change in the conventional case where such control is not performed. In FIG. 7D, the solid line A ′ is a change in the depth of discharge of the battery when the first control is performed, and the broken line B ′ is a change in the conventional case where such control is not performed. .
[0051]
As shown in FIG. 7 (a), when the automobile repeats running and stopping in a traffic jam, the electric motor 13 starts running and stops after a predetermined time has elapsed (periods P1 ′, P3 ′). , P5 ′, P7 ′) Power generation is performed. Therefore, as shown in FIG. 7C, in the periods P1 ′, P3 ′, P5 ′, and P7 ′, the inverter output is limited to the second output limit value (1.5 kW) by the first control. In the periods P2, P4, and P6, the first output limit value (1.0 kW) is limited. Note that, as indicated by the solid line A in FIG. 7C, the first output limit value and the second output limit value are gradually switched without being rapidly switched.
[0052]
When the inverter output is limited as indicated by the solid line A in FIG. 7C, the air conditioner is in operation as compared with the case indicated by the broken line B in which the first control is not performed. The amount of discharge of the battery 19 can be suppressed during a period when the vehicle stops and the battery 19 is not charged. For this reason, as shown by the solid line A ′ in FIG. 7D, the degree of decrease in the discharge depth of the battery can be reduced as compared with the case where the main control indicated by the broken line B ′ is not performed. For this reason, even when the broken line B ′ indicates, that is, when the discharge of the battery 19 during stoppage exceeds the charge of the battery 19 during travel, the discharge of the battery 19 during stoppage is performed by performing this control. It can be made to fall below charge of the battery 19 in driving | running | working, and even when charging / discharging of the battery 19 is repeated, a battery discharge depth can be kept more than fixed depth.
[0053]
As described above, according to the electric compressor driving device 15, the discharge amount of the battery 19 is suppressed by limiting the output (inverter output) to the electric compressor 17 according to the amount of power generation. Is possible. Therefore, for example, when the engine is stopped during a temporary stop such as waiting for a signal such as idle stop control or in a traffic jam, the engine is temporarily stopped while using a load that requires a large amount of power such as an air conditioner. Even at times, continuous operation is possible with a small capacity battery.
[0054]
【The invention's effect】
According to the drive device for the electric compressor of the automotive air conditioner of the present invention, the power generation amount of the generator is detected, and the output voltage of the drive device for the electric compressor is limited when the power generation amount is insufficient. Thereby, when the amount of power generation is insufficient, the battery discharge can be suppressed, so that the capacity of the battery mounted on the vehicle can be reduced. Furthermore, the amount of charge of the battery may be detected, and the output voltage of the drive device for the electric compressor may be limited in a stepwise manner based on the amount of charge of the battery together with the amount of power generation, thereby enabling finer air conditioning control.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an electric compressor driving device and an electric power system corresponding thereto in an automotive air conditioner according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a first control of an output control unit of the electric compressor driving device.
FIG. 3 is a flowchart showing second control of an output control unit of the electric compressor driving device.
FIG. 4 is a flowchart showing a third control of the output control unit of the electric compressor driving device.
FIG. 5 is a flowchart showing a fourth control of the output control unit of the electric compressor driving device.
FIG. 6 is a flowchart showing fifth control of the output control unit of the electric compressor driving device.
FIG. 7 shows the speed (a) of a vehicle equipped with the electric compressor driving device according to the present invention, the amount of power generated by the electric motor (b), the output (c) of the electric compressor driving device, and the depth of discharge of the battery (d The figure which showed the time change of).
FIG. 8 is a diagram showing a power supply system for an electric load in a hybrid vehicle.
FIG. 9 shows the speed (a) of a vehicle equipped with a conventional electric compressor driving device, the amount of electric power generated by the electric motor (b), the output (c) of the electric compressor driving device, and the depth of discharge (d) of the battery. The figure which showed the time change.
[Explanation of symbols]
11 engine
13 Electric motor (generator)
15 Electric compressor drive
15a Inverter part
15b Inverter control unit
15c Output control unit
17 Electric compressor
19 Battery
23 Current detector
25 Voltage detector
27 Vehicle speed detector

Claims (5)

発電機により充電されるバッテリから供給される電圧を所望の電圧に変換する変換手段を備え、該変換手段からの出力を用いて自動車用電動コンプレッサを駆動する駆動装置において、
前記発電機の発電量を検出する発電状態検出手段と、
該発電状態検出手段により検出された発電量が所定値より小さいときに前記変換手段の出力を所定値に制限する出力制限手段と、
前記バッテリの充電状態を検出する充電状態検出手段とを備え、
前記出力制限手段は、
（ａ）前記発電状態検出手段により検出された発電量が所定値より小さいときは、前記変換手段の出力を第１の出力制限値に制限し、
（ｂ）前記発電状態検出手段により検出された発電量が所定値以上で、前記充電状態検出手段により検出されたバッテリの充電量が所定値より小さいときは、前記変換手段の出力を前記第１の出力制限値よりも大きい第２の出力制限値に制限することを特徴とする自動車用電動コンプレッサの駆動装置。In a drive unit that includes a conversion unit that converts a voltage supplied from a battery charged by a generator into a desired voltage, and that drives an electric compressor for an automobile using an output from the conversion unit,
Power generation state detecting means for detecting the power generation amount of the generator;
Output limiting means for limiting the output of the converting means to a predetermined value when the power generation amount detected by the power generation state detecting means is smaller than a predetermined value ;
Charge state detection means for detecting the state of charge of the battery,
The output limiting means is
(A) When the power generation amount detected by the power generation state detection means is smaller than a predetermined value, the output of the conversion means is limited to a first output limit value,
(B) When the power generation amount detected by the power generation state detection means is greater than or equal to a predetermined value and the battery charge amount detected by the charge state detection means is smaller than a predetermined value, the output of the conversion means is the first output. A drive device for an automotive electric compressor, characterized in that the output limit value is limited to a second output limit value that is larger than the output limit value . 前記発電状態検出手段は、前記バッテリに流入する電流および前記バッテリの電圧のうちの少なくとも１つに基づいて発電量を検出することを特徴とする請求項１記載の自動車用電動コンプレッサの駆動装置。 2. The driving apparatus for an electric compressor for an automobile according to claim 1, wherein the power generation state detection means detects a power generation amount based on at least one of a current flowing into the battery and a voltage of the battery . 前記発電機が車両に搭載されたエンジンの動力を用いて発電するときに、
前記発電状態検出手段は、前記バッテリに流入する電流、前記バッテリの電圧、車両の速度または前記エンジンの回転数のうちの少なくとも１つに基づいて発電量を検出することを特徴とする請求項１記載の自動車用電動コンプレッサの駆動装置。 When the generator generates power using the power of an engine mounted on a vehicle,
2. The power generation state detection unit detects a power generation amount based on at least one of a current flowing into the battery, a voltage of the battery, a vehicle speed, or a rotation speed of the engine. The drive apparatus of the motor-driven electric compressor of description . 前記充電状態検出手段は、前記バッテリに流入する電流および前記バッテリの電圧のうちの少なくとも１つに基づいて充電量を検出することを特徴とする請求項１記載の自動車用電動コンプレッサの駆動装置。Before SL charging state detection means, at least one drive apparatus for an automobile electric compressor according to claim 1, wherein the detecting the charge amount based on one of the current and voltage of the battery to flow to the battery . 前記発電機が車両に搭載されたエンジンの動力を用いて発電するときに、
前記充電状態検出手段は、前記バッテリに流入する電流、前記バッテリの電圧、車両の速度または前記エンジンの回転数のうちの少なくとも１つに基づいて発電量を検出することを特徴とする請求項１記載の自動車用電動コンプレッサの駆動装置。 When the generator generates power using the power of an engine mounted on a vehicle,
2. The charge state detecting means detects a power generation amount based on at least one of a current flowing into the battery, a voltage of the battery, a vehicle speed, or a rotational speed of the engine. The drive apparatus of the motor-driven electric compressor of description .
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