JP5067314B2 - 電動コンプレッサの駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷媒を圧縮する電動コンプレッサの駆動装置に関するものである。

従来、電動コンプレッサの駆動装置では、例えば、特許文献１に示すように、電動モータを駆動するインバータ回路を、圧縮機構と電動モータとを収納するハウジングの外側に装着したものがある。

このものにおいて、インバータ回路は、バッテリから直流電圧が与えられ、複数のトランジスタのスイッチング動作に伴って電動モータに交流電流を出力して電動モータを駆動する。

ここで、複数のトランジスタはスイッチング動作に伴って熱を発生するものの、圧縮機構によりハウジング内に吸入された吸入冷媒によりハウジングを介して複数のトランジスタを冷却するようになっている。
特開２００３−１３９０６９号公報

本発明者は、インバータ回路の動作に伴ってバッテリの出力電圧に高周波の電圧成分（ノイズ）が生じることを抑えるために、バッテリとインバータ回路との間に接続される電磁コイルを有するローパスフィルタ回路を構成することを検討したところ、次のような問題点が分かった。

バッテリから電磁コイルに流れる電流に基づいて電磁コイルから熱が発生する。このため、フィルタ回路の電磁コイルを複数のトランジスタと同様に吸入冷媒により冷却するように構成した場合には、電磁コイルから発生する熱量が吸入冷媒の冷却能力より上回り、電磁コイルを十分に冷却できない場合があった。

これに対し、圧縮機構によりハウジング内に吸入される吸入冷媒を増やして吸入冷媒の冷却能力を大きくするために、電動モータの回転数を高くした場合には、電磁コイルに流れる電流が増加する。このため、電磁コイルから発生す熱量が益々増えるので、電磁コイルの温度上昇を更に抑えることができなくなる。

本発明は上記点に鑑みて、インバータ回路を冷却しつつ、電磁コイルの温度上昇を抑えるようにした電動コンプレッサの駆動装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、温度検出手段（７６）の検出温度と電圧検出手段（７１）の検出電圧と基づいて、直流電源（９０）とインバータ回路（７０）との間で電磁コイル（４６）に流れる電流値を推定し、この推定された電流値が大きくなるほど電動モータの回転数の上限値を下げるように上限値を決める上限値決定手段（Ｓ１０８）と、
温度検出手段（７６）の検出温度を目標温度に近づけるために電動モータの回転数を上げるように要求回転数を補正する回転数補正手段（Ｓ１０１…Ｓ１０７）と、
インバータ回路（７０）を介して電動モータを制御して、回転数補正手段（Ｓ１０１…Ｓ１０７）により補正された補正後の要求回転数に電動モータの回転数を近づけつつ、電動モータの回転数が上限値以下になるように電動モータの回転数を制御する回転数制御手段（Ｓ１０９、Ｓ１１０、Ｓ１１１、Ｓ２００）と、を備えることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、補正後の要求回転数に電動モータの回転数を近づけるように電動モータを制御することにより、電子制御装置から出力される要求回転数で電動モータを回転させる場合に比べて、電動モータの回転数を高くすることができる。このため、吸入冷媒の量を増やすことができるので、インバータ回路を冷却する冷却能力を大きくすることができる。

これに加えて、電動モータの回転数が上限値未満になるように電動モータの回転数を制御することにより、電磁コイルに流れる電流が増加することを抑制することができる。

以上により、インバータ回路を冷却しつつ、電磁コイルの温度上昇を抑えることができる。

請求項２に係る発明では、回転数補正手段（Ｓ１０１…Ｓ１０７）は、温度検出手段（７６）の検出温度を目標温度に近づけるために要求回転数に加算すべき補正値を求めるとともに、この求められた補正値を要求回転数に加算して補正後の要求回転数を求めるものであり、
さらに回転数補正手段（Ｓ１０１…Ｓ１０７）は、温度検出手段（７６）の検出温度と目標温度との温度差が大きいほど補正値を大きく設定することを特徴とする請求項１に記載の電動コンプレッサの駆動装置。

請求項３に係る発明では、回転数補正手段（Ｓ１０１…Ｓ１０７）は、電圧検出手段（７１）の検出電圧が高い場合ほど、インバータ回路（７０）の温度が上昇するとして、補正値を大きく設定することを特徴とする。

これにより、電圧検出手段の検出電圧が高い場合ほど、インバータ回路を冷却する冷却能力を大きくすることができるので、インバータ回路の温度上昇を抑えることができる。

請求項４に係る発明では、上限値決定手段（Ｓ１０８）は、
温度検出手段（７６）の検出温度の変化に遅れを生じさせる温度変化遅延手段（Ｓ１２１）と、
温度変化遅延手段により変化に遅延が生じた検出温度に基づいて上限値を決める決定手段（Ｓ１２２）と、を備えることを特徴とする。

請求項５に係る発明では、上限値決定手段（Ｓ１０８）は、電動モータの始動開始後一定期間内であるか否かを判定する判定手段（Ｓ１２０）を備え、
電動モータの始動開始後一定期間内であると判定手段が判定したときには、決定手段（Ｓ１２２）が温度変化遅延手段により変化に遅延が生じた検出温度に基づいて上限値を決めるようになっていることを特徴とする。

ここで、電動モータの始動開始後には、電磁コイル（４６）の温度は徐々に上昇する。このため、温度変化遅延手段により変化に遅延が生じた検出温度は、温度検出手段の検出温度より低くなる。

したがって、請求項５に係る発明によれば、電動モータの始動開始後一定期間内において上限値を高くすることができる。よって、電動モータの回転数を増やすことができるので、電動コンプレッサから吐出される冷媒量を増やすことができる。

請求項６に係る発明では、電磁コイル（４６）に流れる電流値毎に上限値としての候補値を記憶する記憶手段（７３ｃ）を備え、
上限値決定手段（Ｓ１０８）は、温度検出手段（７６）の検出温度と電圧検出手段（７１）の検出電圧とに基づいて電磁コイル（４６）に流れる電流値を推定し、記憶手段（７３）に記憶された電流値毎の候補値のうち、推定された電流値に対応する候補値を上限値として決めることを特徴とする。

請求項７に係る発明では、回転数制御手段（Ｓ２００）は、
インバータ回路（７０）から電動モータに出力される出力電圧を制御することにより、電動モータの回転数を制御する第１の制御手段（Ｓ１４３）と、
インバータ回路（７０）から電動モータに出力される出力電力を一定に維持しつつ、インバータ回路（７０）から電動モータに出力される出力電流を制御することにより、電動モータの回転数を制御する第２の制御手段（Ｓ１４２）と、を備え、
記憶手段（７３）には、第１の制御手段により電動モータの回転数を制御する際に用いられる上限値としての候補値が記電流値毎に記憶されており、
第１、第２の制御手段の間の出力電流の相違に基づく入力電力を示すパラメータの誤差をキャンセルするように、温度検出手段（７６）の検出温度を補正する補正手段（Ｓ１３３）を備え、
第２の制御手段が電動モータの回転数を制御する場合には、上限値決定手段（Ｓ１０８）は、補正手段により補正された温度検出手段（７６）の検出温度と電圧検出手段（７１）の検出電圧とに基づいて電流値を推定するとともに、記憶手段（７３）に記憶された電流値毎の候補値のうち、推定された電流値に対応する候補値を上限値として決めることを特徴とする。

これにより、第２の制御手段を実施する際に、記憶手段に記憶された電流値毎の候補値を用いることができる。したがって、第１、第２の制御手段を実施する際に、共通の電流値毎の候補値を用いることができる。

請求項８に係る発明では、回転数制御手段（Ｓ１０９、Ｓ１１０、Ｓ１１１、Ｓ２００）は、
補正後の要求回転数が上限値未満であるときには、補正後の要求回転数を目標回転数とし、補正後の要求回転数が上限値以上であるときには上限値を目標回転数とする回転数制限手段（Ｓ１０９、Ｓ１１０、Ｓ１１１）と、
電動モータの回転数を目標回転数に近づけるように電動モータを制御するモータ制御手段（Ｓ２００）と、を備えることを特徴とする。

請求項９に係る発明では、請求項１ないし８のいずれか１つに記載の電動コンプレッサの駆動装置が適用された車両用電動コンプレッサの駆動装置であって、
直流電源（９０）は、電動モータ以外に、当該車両の走行用電動機（４）に電力を供給するものであり、
走行用電動機（４）は、車両の駆動輪を駆動する力行運転と、駆動輪の回転力により電気エネルギを出力する回生運転とを行うものであり、
走行用電動機（４）から出力された電気エネルギが直流電源（９０）に戻されるようになっており、
直流電源（９０）の出力電圧に基づいて、走行用電動機（４）が力行運転および回生運転のうちいずれか一方の運転を実施しているか否かを判定する判定手段（Ｓ１１２、Ｓ１１３）と、
走行用電動機（４）が力行運転および回生運転のいずれも実施していないと判定したときには、補正後の要求回転数に応じて電動モータに生じる回転角加速度を第１の回転角加速度以下になるように制限する第１の制限手段（Ｓ１１６）と、
走行用電動機（４）が一方の運転を実施していると判定手段（Ｓ１１２、Ｓ１１３）が判定したときには、補正後の要求回転数に応じて電動モータに生じる回転角加速度を第２の回転角加速度以下になるように制限する第２の制限手段（Ｓ１１４）と、を備え、
第２の回転角加速度の絶対値は、第１の回転角加速度の絶対値より大きい値であることを特徴とする。

ここで、走行用電動機が力行運転および回生運転のいずれか一方の運転を実施しているときには、走行用電動機が騒音を発生するものの、乗員にとって、走行用電動機から発生する騒音に慣れている。

また、電動モータにおいて、第２の回転角加速度が生じるときには、電動コンプレッサ１が発生する騒音が変化する。このため、電動コンプレッサ１から発生する騒音の変化により乗員に違和感を与える場合がある。

これに対し、請求項９に係る発明によれば、走行用電動機が力行運転および回生運転のいずれか一方の運転を実施しているときに、電動モータに第２の回転角加速度が生じることを可能になる。このため、走行用電動機から騒音が発生するときに、電動コンプレッサ１の騒音が変化することになる。したがって、乗員に与える違和感を減らすことができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した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ものである。

（第１実施形態）
図１、図２、図３に本発明に係る電動コンプレッサの第１実施形態を示す。図１は電動コンプレッサの正面図、図２は電動コンプレッサの上面図、図３は図１中のＡ−Ａ断面図である。

電動コンプレッサは、走行用エンジンおよび走行用モータを備えるハイブリット自動車に搭載されている。電動コンプレッサは、図１および図２に示すように、走行用エンジン２の前側側壁に支持されている。電動コンプレッサ１は、凝縮器、減圧器、および蒸発器とともに、周知の空調装置用冷凍サイクル装置を構成している。

電動コンプレッサ１は、図１に示すように、ハウジング１０を備えている。ハウジング１０は、伝熱性の高いアルミニウム等の金属からなるもので、略円筒状に形成されている。

ハウジング１０には、冷媒吸入口１０ａと冷媒吐出口１０ｂとが設けられている。冷媒吸入口１０ａは、蒸発器の冷媒出口側から冷媒を吸入する。冷媒吐出口１０ｂは、凝縮器の冷媒入口側に冷媒を吐出する。

ハウジング１０の上側には脚部１１ａ、１１ｂが設けられている。ハウジング１０の下側には脚部１１ｃ、１１ｄが設けられている。

脚部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄには、それぞれ、ボルト１２ａを貫通させる貫通孔が設けられている。各ボルト１２ａは、脚部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの貫通孔にそれぞれ貫通した状態で、ハウジング１０を走行用エンジン２の前側側壁に固定する。ハウジング１０の外壁のうち上側には、後述する駆動装置が装着される装着面１３が設けられている。

電動コンプレッサ１は、図１に示すように、電動モータ２０、圧縮機構３０を備えている。電動モータ２０は、三相交流同期モータであって、回転軸２１、ロータ２２、およびステータコア２３を備えている。

回転軸２１は、ハウジング１０内に配置されている。回転軸２１は、軸受け（図示省略）により回転自在に支持されている。回転軸２１は、ロータ２２から受ける回転駆動力を圧縮機構３０に伝える。圧縮機構３０は、スクロール型圧縮機構であって、回転軸２１からの回転駆動力によって旋回させて冷媒を吸入、圧縮、吐出する。

ロータ２２は、例えば永久磁石が埋め込まれたものである。ロータ２２は、筒状に形成されているものであって、回転軸２１に対して固定されている。ロータ２２は、ステータコア２３から発生される回転磁界に基づいて、回転軸２１とともに回転する。

ステータコア２３は、ロータ２２に対して径方向外周側に配置されている。ステータコア２３は、その軸線方向が回転軸２１の軸線方向に一致する筒状に形成されている。

ステータコア２３は、磁性体からなるもので、ハウジング１０の内周面から支持されている。ステータコア２３には、後述する回転磁界を発生するステータコイルが巻かれている。

ステータコイルは、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、およびＷ相コイルを有し、かつスター結線されている。Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルは、中継端子を介して駆動装置４０に接続されている。

ステータコア２３は、図３に示すように、ハウジング１０の内周面との間に冷媒流路６０、６１、６２、６３を形成している。冷媒流路６０は、ハウジング１０の装着面１３側に配置されている。冷媒流路６１は、ステータコア２３の前側（図中左側）に配置されている。冷媒流路６２、６３は、ステータコア２３の下側（図中左側）に配置されている。

電動コンプレッサ１には、駆動装置４０、およびカバー部材５０が設けられている。駆動装置４０は、ハウジング１０の装着面１３の上側に配置されている。 駆動装置４０は、回路基板４５、トランジスタＳＷ１、ＳＷ２…ＳＷ６（図３中にはトランジスタＳＷ１だけを示す）、電磁コイル４６、コンデンサ４７などから構成され、後述するように電動モータ２０に三相交流電流を出力する電気回路を構成している。

トランジスタＳＷ１、ＳＷ２…ＳＷ６、電磁コイル４６、およびコンデンサ４７は、回路基板４５の下側に配置されている。トランジスタＳＷ１、ＳＷ２…ＳＷ６、電磁コイル４６、およびコンデンサ４７は、回路基板４５に実装されている。

トランジスタＳＷ１、ＳＷ２…ＳＷ６は、熱伝導部材４８を介してハウジング１０の装着面１３の上側に配置されている。熱伝導部材４８は、ハウジング１０の装着面１３の上側に配置されている。電磁コイル４６は、熱伝導部材４８の上側に配置されている。コンデンサ４７は、ハウジング１０の凹部内に入っている。凹部は装着面１３から下側に凹むように形成されている。

カバー部材５０は、壁部５１および蓋部５２を備えている。壁部５１は、ハウジング１０の上側に配置され、駆動装置４０を囲むように環状に形成されている。蓋部５２は、壁部５１の上側に配置され、駆動装置４０を上側から覆うように形成されている。

以下、駆動装置４０の具体的な回路構成について説明する。図４は駆動装置４０の回路構成を示す回路図である。

駆動装置４０は、電磁コイル４６およびコンデンサ４７以外に、インバータ回路７０、抵抗素子７１ａ、７１ｂ、制御回路７２、メモリ７３、電流センサ７５、温度センサ７６、および通信回路７７を備える。

インバータ回路７０は、トランジスタＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６を備える。

トランジスタＳＷ１、ＳＷ４は、Ｗ相に対応するように設けられたもので、負極母線７０ｂと正極母線７０ａとの間に直列接続されている。トランジスタＳＷ２、ＳＷ５は、Ｖ相に対応するように設けられたもので、負極母線７０ｂと正極母線７０ａとの間で直列接続されている。トランジスタＳＷ３、ＳＷ６は、Ｕ相に対応するように設けられたもので、負極母線７０ｂと正極母線７０ａとの間で直列接続されている。

なお、トランジスタＳＷ１、ＳＷ２…ＳＷ６としては、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタや電界効果型トランジスタ等の半導体トランジスタが用いられている。

トランジスタＳＷ１、ＳＷ４の共通接続点Ｔ１は、Ｗ相コイル５５ａに接続され、トランジスタＳＷ２、ＳＷ５の共通接続点Ｔ２は、Ｖ相コイル５５ｂに接続され、トランジスタＳＷ３、ＳＷ６の共通接続点Ｔ３は、Ｕ相コイル５５ｃに接続されている。

トランジスタＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６がスイッチングすることにより、直流電源９０の出力電圧に基づいて、共通接続点Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３から三相交流電流が電動モータ２０のステータコイル５５に出力される。

直流電源９０は、電池７８とコンデンサ９１とから構成されている。コンデンサ９１のプラス電極は、電池７８のプラス電極に接続され、コンデンサ９１のマイナス電極は、電池７８のマイナス電極に接続されている。

電磁コイル４６、コンデンサ４７、およびコンデンサ９１は、ローパスフィルタ回路７９を構成している。ローパスフィルタ回路７９は、電池７８からインバータ回路７０に電圧の高周波成分が通過することを抑制し、かつインバータ回路７０から電池７８側に電圧の高周波成分が通過することを抑制する。電圧の高周波成分とは、所定値以上の周波数を有する電圧成分である。所定値は、電磁コイル４６、コンデンサ４７、９１から決まる遮断周波数である。

電磁コイル４６は、電池７８のプラス電極と正極母線７０ａとの間に接続されている。コンデンサ４７は、正極母線７０ａと負極母線７０ｂとの間に接続されている。

抵抗素子７１ａ、７１ｂは、正極母線７０ａと負極母線７０ｂとの間に直列接続されている。抵抗素子７１ａ、７１ｂは、コンデンサ４７の出力電圧を分圧する分圧回路７１を構成する。

分圧回路７１は、直流電源９０の出力電圧を検出する電圧検出手段を構成するもので、抵抗素子７１ａ、７１ｂの共通接続端子から電圧を出力する。この出力された電圧は、コンデンサ４７の出力電圧が抵抗素子７１ａ、７１ｂにより分圧された分圧電圧である。

電流センサ７５は、負極母線７０ｂに流れる電流を検出する。負極母線７０ｂに流れる電流は、Ｗ相電流、Ｖ相電流、およびＵ相電流が重畳されたものである。Ｗ相電流は共通接続点Ｔ１からＷ相コイル５５ａに流れる電流である。Ｖ相電流は共通接続点Ｔ２からＶ相コイル５５ｂに流れる電流である。Ｕ相電流は共通接続点Ｔ３からＵ相コイル５５ｃに流れる電流である。

温度センサ７６は、インバータ回路７０の温度を検出する温度検出手段を構成するもので、トランジスタＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６のいずれか１つのトランジスタの表面温度を検出する。通信回路７７は、電子制御装置８０との間で通信を行う。

制御回路７２は、ＣＰＵなどから構成され、コンピュータプログラムを実行する。制御回路７２は、コンピュータプログラムの実行に伴って、センサ７５、７６の検出出力と分圧回路７１の出力電圧と電子制御装置８０から出力される要求回転数Ｎｃとに基づいてトランジスタＳＷ１…ＳＷ６を制御する制御処理と、温度センサ７６の検出温度が一定温度Ｔａ以上になると、トランジスタＳＷ１…ＳＷ６のスイッチング動作を停止する停止処理とを行う。停止処理は、トランジスタＳＷ１…ＳＷ６が異常高温により故障することを防ぐために実施される。

メモリ７３は、制御回路７２のコンピュータプログラム以外に、後述する補正値を決めるためのマップデータなどを記憶する。

本実施形態の直流電源９０は、電動モータ２０以外に走行用三相電動機４に電力を供給する。走行用三相電動機４は、当該ハイブリット自動車の駆動輪を駆動する力行運転と、前記駆動輪の回転力により発電する回生運転とを行う。

走行系制御装置３は、直流電源９０の出力電圧に基づいて三相交流電流を走行用三相電動機４に出力して走行用電動機４を駆動する駆動処理と、走行用三相電動機４から出力される出力電圧を直流電圧に変換して直流電源９０に戻す回生処理とを行う。

次に、本実施形態の作動について図５〜図８を参照して説明する。

図５は回転数制御処理を示すフローチャートである。制御回路７２は、図５のフローチャートにしたがって、回転数制御処理を実行する。回転数制御処理の実行は一定期間Ｔ毎に繰り返し行われる。

まず、ステップＳ１００において、温度センサ７６の検出出力と分圧回路７１の出力電圧とに基づいて電子制御装置８０から出力される要求回転数Ｎｃを補正して目標回転数Ｎａを算出する。目標回転数Ｎａの算出処理の詳細については後述する。

次のステップＳ２００では、目標回転数Ｎａに応じてステータコイル５５に出力する出力電圧を制御することにより、電動モータ２０の回転数を制御する制御を実行する。なお、このようにステータコイル５５に対する出力電圧を制御して、電動モータ２０の回転数を制御する制御を便宜的に電圧型制御という。

まず、ステータコイル５５に対する電圧指令波を求める。電圧指令波は、Ｕ相指令波、Ｖ相指令波、およびＷ相指令波から構成される三相の電圧波である。Ｕ相指令波、Ｖ相指令波、およびＷ相指令波は、零電位からプラス側とマイナス側とに周期的に電圧が変化する正弦波である。

ここで、電圧指令波は、目標回転数Ｎａに電動モータ２０の実際の回転数Ｎａ’を近づけるために求めるものである。電圧指令波の波高値は、目標回転数Ｎａが高くなるほど、大きくなる。これに加えて、電圧指令波は、インバータ回路７０からステータコイル５５に出力される出力電流を目標電流に近づけるために調整される。

なお、インバータ回路７０の出力電流は、電流センサ７５の検出値を用いて周知の方法により推定される。電圧指令波の算出に際しては、周知のモータの電圧方程式が用いられる。

次に、電圧指令波と搬送波とを比較して、トランジスタＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６のうちいずれのトランジスタをオンさせるのかを決定する。搬送波は、予めメモリ７３に記憶されたもので、零電位からプラス側およびマイナス側に電圧が周期的に変化する三角波である。搬送波の波高値としては、直流電源９０の出力電圧の２分の１の値が用いられる。

Ｕ相指令波は、トランジスタＳＷ３、ＳＷ６に対応している。Ｕ相指令波が搬送波より大きいときには、トランジスタＳＷ３をオンしてトランジスタＳＷ６をオフする。Ｕ相指令波が搬送波より小さいときには、トランジスタＳＷ３をオフしてトランジスタＳＷ６をオンする。

同様に、Ｖ相指令波と搬送波と比較に応じて、トランジスタＳＷ２およびトランジスタＳＷ５のうち一方のトランジスタをオフして、他方のトランジスタをオンする。

同様に、Ｗ相指令波と搬送波との比較に応じて、トランジスタＳＷ１およびトランジスタＳＷ４のうち一方のトランジスタをオフして、他方のトランジスタをオンする。

このようにトランジスタＳＷ１、ＳＷ２…ＳＷ６のうちいずれのトランジスタをオンさせるかを決め、この決めた情報を含む制御信号がインバータ回路７０に出力される。

このため、トランジスタＳＷ１、ＳＷ２…ＳＷ６がスイッチング動作する。すると、共通接続点Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３から三相交流電流がステータコイル５５に出力される。

その後、ステップＳ１００の処理とステップＳ２００の処理とを繰り返すことになる。このため、目標回転数Ｎａに応じた三相交流電流がステータコイル５５に出力されることになる。

以上により、インバータ回路７０からステータコイル５５に出力される出力電圧の大きさは、目標回転数Ｎａが高くなるほど大きくなる。このような出力電圧に応じて、ステータコイル５５には回転磁界が発生することになる。よって、ステータコイル５５から発生した回転磁界にロータ２２が同期して回転する。

以上により、インバータ回路７０からステータコイル５５に出力される出力電圧の大きさを制御することにより、電動モータ２０の回転数を目標回転数Ｎａに近づけることになる。

このように回転数が制御される電動モータ２０により、圧縮機構３０が駆動されて旋回する。このため、圧縮機構３０が冷媒を吸入、圧縮、吐出する。これに伴い、蒸発器の冷媒出口側から冷媒が冷媒吸入口１０ａ内に吸入し、この吸入冷媒がステータコア２３とロータ２２との間の隙間２３ａ（図３参照）と冷媒流路６０、６１、６２、６３とにそれぞれ流れる。

このとき、隙間２３ａに流れる吸入冷媒によりロータ２２およびステータコア５４を冷却する。冷媒流路６１、６２、６３に流れる吸入冷媒によりステータコア５４を冷却する。冷媒流路６０に流れる吸入冷媒（図１中矢印ａ参照）により、駆動装置４０のトランジスタＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６および電磁コイル４６を冷却する。

ここで、蒸発器側から冷媒吸入口１０ａ内に吸入される吸入冷媒は、電動モータ２０の回転数が高い場合ほど、多くなる。このため、電動モータ２０の回転数が高い場合ほど、冷媒吸入口１０ａから隙間２３ａおよび冷媒流路６０、６１、６２、６３に流れる冷媒量も増える。このため、電動モータ２０の回転数が高くなるほど、トランジスタＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６および電磁コイル４６などを冷却する冷却能力が大きくなる。

このようにトランジスタＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６を吸入冷媒が冷却することにより、トランジスタＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６の温度（すなわち、温度センサ７６の検出温度）が上述の一定温度Ｔａ未満になる。一定温度Ｔａは、上述の如く、トランジスタＳＷ１…ＳＷ６が異常高温により故障することを防ぐために設定されている温度である。

その後、トランジスタＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６および電磁コイル４６などを冷却した冷媒は、圧縮機構３０で圧縮され、吐出口１０ｂから凝縮器側に吐出される。

以下、本実施形態の目標回転数Ｎａの算出処理の詳細について図６、図７を参照して説明する。図６、図７は、目標回転数Ｎａの算出処理を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１０１において、温度センサ７６の検出温度Ｔｈを検出する。

次のステップＳ１０２において、インバータ回路７０の目標温度Ｔｏと検出温度Ｔｈとの差分Δｔ（＝Ｔｈ−Ｔｏ）を算出する。目標温度Ｔｏは、予めメモリ７３に記憶された一定の値である。

次のステップＳ１０３において、インバータ回路７０の目標温度Ｔｏに検出温度Ｔｈを近づけるために要求回転数Ｎｃに加算すべき補正値ΔＮｃ_ｔｈを決める。

補正値ΔＮｃ_ｔｈを決めるに際して、マップデータ７３ａが用いられる。マップデータ７３ａは、メモリ７３に予め記憶されるもので、差分Δｔとしての複数の値と補正値ΔＮｃ_ｔｈとしての複数の候補値とを備え、差分Δｔと補正値ΔＮｃ_ｔｈとが１対１で特定されるように構成されている。差分Δｔが大きくなるほど大きな候補値が補正値ΔＮｃ_ｔｈとして決められる。

また、インバータ回路７０のトランジスタＳＷ１…ＳＷ６がスイッチング動作を行う際に、直流電源９０からインバータ回路７０に出力される出力電圧が大きくなるほど、トランジスタＳＷ１…ＳＷ６から発生する熱量が大きくなり、インバータ回路７０の温度が上昇する。

例えば、走行用電動機４が回生運転を行うと、走行用電動機４から出力される電気エネルギが走行系制御装置３を介して直流電源９０に戻されるので、直流電源９０の出力電圧が高くなる。このため、走行用電動機４が回生運転を行うと、直流電源９０の出力電圧が上昇して、インバータ回路７０の温度が上昇することになる。

これに対し、直流電源９０の出力電圧に基づくインバータ回路７０の温度上昇を抑えるために、要求回転数Ｎｃに加算すべき補正値ΔＮｃ_Ｖｄｃを決める。

具体的には、次のステップＳ１０４において、分圧回路７１の出力電圧Ｖｄｃを検出する。出力電圧Ｖｄｃは、直流電源９０からローパスフィルタ回路７９を通してインバータ回路７０に出力される出力電圧を示すパラメータである。

次のステップＳ１０５では、出力電圧Ｖｄｃのうち所定周波数以上の電圧成分を交流成分ΔＶｄｃとして抽出する。

次のステップＳ１０６では、出力電圧Ｖｄｃの上昇に基づくインバータ回路７０の温度上昇を抑えるために、要求回転数Ｎｃに加算すべき補正値ΔＮｃ_Ｖｄｃを決める。

補正値ΔＮｃ_Ｖｄｃを決める際には、マップデータ７３ｂが用いられる。マップデータ７３ｂは、メモリ７３に予め記憶されるもので、交流成分ΔＶｄｃとしての複数の値と補正値ΔＮｃ_Ｖｄｃとしての複数の候補値とを備え、交流成分ΔＶｄと補正値ΔＮｃ_Ｖｄｃとが１対１で特定されるように構成されている。交流成分ΔＶｄが大きくなるほど大きな候補値が補正値ΔＮｃ_Ｖｄとして決められる。

次のステップＳ１０７では、要求回転数Ｎｃに補正値ΔＮｃ_ｔｈと補正値ΔＮｃ_Ｖｄとを加算して補正後の要求回転数Ｎｂ（＝Ｎｃ＋ΔＮｃ_ｔｈ＋ΔＮｃ_Ｖｄ）を求める。

なお、ステップＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０３、Ｓ１０４、Ｓ１０５、Ｓ１０６、Ｓ１０７が、特許請求の範囲に記載の回転数補正手段を構成している。

ここで、電動モータ２０の回転数が高くなるほど、直流電源９０からインバータ回路７０に流れる電流が大きくなる。すなわち、電動モータ２０の回転数が高くなるほど、ローパスフィルタ回路７９の電磁コイル４６に流れる電流が大きくなる。このため、電動モータ２０の回転数が高くなるほど、電磁コイル４６から発生する熱量が増え、電磁コイル４６の温度が高くなる。

これに対し、図７のステップＳ１０８では、電磁コイル４６の温度上昇を抑制するために、マップデータ７３ｃに基づいて、電動モータ２０の回転数の上限値Ｎｃｍａｘを決める。

ここで、温度センサ７６の検出温度Ｔｈを、直流電源９０からインバータ回路７０に与えられる入力電力に相関関係を有するパラメータとする。分圧回路７１の出力電圧Ｖｄｃを、直流電源９０からローパスフィルタ回路７９を通してインバータ回路７０に与えられる入力電圧を示すパラメータとする。そして、温度センサ７６の検出温度Ｔｈを分圧回路７１の出力電圧Ｖｄｃで割り算した値を直流電源９０とインバータ回路７０との間で電磁コイル４６に流れる電流に相関関係を有するパラメータとする。

まず、検出温度Ｔｈを出力電圧Ｖｄｃで割り算した値を、電磁コイル４６に流れる電流の推定値として求める。なお、以下、電流の推定値を電流推定値Ｉｍという。

マップデータ７３ｃには、電流推定値Ｉｍとしての複数の値と上限値Ｎｃｍａｘとしての複数の候補値とを備え、電流推定値Ｉｍと上限値Ｎｃｍａｘとが１対１で特定されるように構成されている。電流推定値Ｉｍが大きくなるほど、小さい候補値を上限値Ｎｃｍａｘとして決める。

次に、ステップＳ１０９において、補正後の要求回転数Ｎｂが上限値Ｎｃｍａｘ未満であるか否かを判定する。補正後の要求回転数Ｎｂが上限値Ｎｃｍａｘ未満であるときにはＹＥＳと判定して、補正後の要求回転数Ｎｂを補正後の要求回転数Ｎｄとする。補正後の要求回転数Ｎｂが上限値Ｎｃｍａｘ以上であるときにはＮｏと判定して、上限値Ｎｃｍａｘを補正後の要求回転数Ｎｄとする。

このように決められた補正後の要求回転数Ｎｄに電動モータ２０の実際の回転数を近づけるように電動モータ２０を制御した場合には、電動モータ２０に大きな回転角加速度が生じる場合がある。

このため、電動コンプレッサ１の騒音が急変し、当該車両の乗員に違和感を与える可能性がある。

ここで、走行用電動機４が力行運転、或いは回生運転を行うときには、走行用電動機４から音が発生するものの、乗員にとって走行用電動機４から発生する音に慣れている。

そこで、図７のステップＳ１１２〜Ｓ１１５では、電動モータ２０に回転角加速度が生じるタイミングを走行用電動機４の力行運転、或いは回生運転に同期させるために、補正後の要求回転数Ｎｄを補正する。これは、上述の騒音により乗員に与える違和感を減らすためである。以下、補正後の要求回転数Ｎｄを補正する処理について説明する。

まず、走行用電動機４が回生運転を行うと、走行用電動機４から出力される電気エネルギが走行系制御装置３を介して直流電源９０に戻されるので、直流電源９０の出力電圧が高くなる。そこで、ステップＳ１１２において、交流成分ΔＶｄｃが閾値Ｖｋ以上であるか否かを判定することにより、走行用電動機４が回生運転を行っているか否かを判定する。

このため、交流成分ΔＶｄｃが閾値Ｖｋ以上であるとき、走行用電動機４が回生運転を行っているとしてＹＥＳと判定して、ステップＳ１１４において、電動モータ２０に生じる回転角加速度が回転角加速度Ａ以下になるように回転角加速度を制限する。

ここで、電動モータ２０の回転数を補正後の要求回転数Ｎｄに近づけるように電動モータ２０を制御した場合に、電動モータ２０の回転数が高くなる場合には、回転角加速度Ａが正の値に設定され、電動モータ２０の回転数が減る場合には、回転角加速度Ａが負の値に設定される。回転角加速度Ａは、第２の回転角加速度に相当するものである。

その後、ステップＳ１１５に進んで、補正後の要求回転数Ｎｄを補正して目標回転数Ｎａを算出する。なお、目標回転数Ｎａの算出処理は後述する。

走行用電動機４が力行運転を行うと、直流電源９０から電気エネルギが走行用電動機４に供給されるので、直流電源９０の出力電圧が低下する。そこで、ステップＳ１１３では、交流成分ΔＶｄｃが閾値Ｖｒ未満であるか否かを判定することにより、走行用電動機４が力行運転を行っているか否かを判定する。閾値Ｖｒは、閾値Ｖｋより低い値である。

このため、交流成分ΔＶｄｃが閾値Ｖｒ未満であるときには、上述のステップＳ１１２においてＮＯと判定した後に、次のステップＳ１１３において、走行用電動機４が力行運転を行っているとしてＹＥＳと判定する。この場合、ステップＳ１１５に進む。

また、交流成分ΔＶｄｃが閾値Ｖｋ未満で、かつ閾値Ｖｒ以上であるときには、上述のステップＳ１１２でＮＯと判定した後に、走行用電動機４が力行運転および回生運転のいずれも行っていないとして、上述のステップＳ１１３でＮＯと判定する。

この場合、ステップＳ１１６に進んで、電動モータ２０に生じる回転角加速度が回転角加速度Ｂ以下になるように回転角加速度を制限する。

ここで、電動モータ２０の回転数を補正後の要求回転数Ｎｄに近づけるように電動モータ２０を制御した場合に、電動モータ２０の回転数が高くなる場合には、回転角加速度Ｂが正の値に設定され、電動モータ２０の回転数が減る場合には、回転角加速度Ｂが負の値に設定される。回転角加速度Ｂは、第１の回転角加速度に相当するものである。

次に、ステップＳ１１７に進んで、補正後の要求回転数Ｎｄを補正して目標回転数Ｎａを算出する。なお、目標回転数Ｎａの算出処理は後述する。

回転角加速度Ｂの絶対値は、回転角加速度Ａの絶対値より小さい値である。すなわち、回転角加速度Ａの絶対値は、回転角加速度Ｂの絶対値より大きな値である。

このように交流成分ΔＶｄｃの値に応じてステップＳ１１５、Ｓ１１７のいずれかに移行して目標回転数Ｎａを算出する。まず、ステップＳ１１５における目標回転数Ｎａの算出処理について説明する。

ここで、ｎを上述の回転数制御処理（図５参照）の実行回数とし、前回の目標回転数Ｎａを目標回転数Ｎａ（ｎ−１）、今回の目標回転数Ｎａを目標回転数Ｎａ（ｎ）とする。

まず、電動モータ２０の回転数を前回の目標回転数Ｎａ（ｎ−１）から補正後の要求回転数Ｎｄに変化させた場合に電動モータ２０に生じる回転角加速度Ｋａ（＝（Ｎｄ−Ｎａ（ｎ−１））／Ｔ））を求める。サンプリング期間Ｔは、上述の一定期間Ｔと同一時間である。さらに、回転角加速度Ｋａの絶対値｜Ｋａ｜を求める。

これに加えて、回転角加速度Ａの絶対値｜Ａ｜を求める。さらに、電動モータ２０に回転角加速度Ａが発生した場合にサンプリング期間Ｔの間において電動モータ２０に生じる回転数変化分ΔＮ１（＝回転角加速度Ａ×サンプリング期間Ｔ）求める。

以下、回転角加速度Ｋａに応じて（１）、（２）、（３）、（４）の４つの場合に分けて説明する。

（１）回転角加速度Ｋａが正の値で、かつ回転角加速度Ｋａが回転角加速度Ａの絶対値｜Ａ｜より大きい場合には、前回の目標回転数Ｎａ（ｎ−１）に回転数変化分ΔＮ１を加算した値（＝Ｎａ（ｎ−１）＋ΔＮ１）を目標回転数Ｎａ（ｎ）として求める。この場合、回転数変化分ΔＮ１は正の値になる。

（２）回転角加速度Ｋａが正の値で、かつ回転角加速度Ｋａが回転角加速度Ａの絶対値｜Ａ｜より小さい場合には、補正後の要求回転数Ｎｄを目標回転数Ｎａ（ｎ）とする。

（３）回転角加速度Ｋａが負の値で、かつ回転角加速度Ｋａの絶対値｜Ｋａ｜が回転角加速度Ａの絶対値｜Ａ｜より大きい場合には、目標回転数Ｎａ（ｎ−１）に回転数変化分ΔＮ１を加算した値（＝Ｎａ（ｎ−１）＋ΔＮ１）を目標回転数Ｎａ（ｎ）として求める。この場合、回転数変化分ΔＮ１は負の値になる。

（４）回転角加速度Ｋａが負の値で、かつ回転角加速度Ｋａの絶対値｜Ｋａ｜が回転角加速度Ａの絶対値｜Ａ｜より小さい場合には、補正後の要求回転数Ｎｄを目標回転数Ｎａ（ｎ）とする。

次に、ステップＳ１１７における目標回転数Ｎａの算出処理について説明する。

上述と同様に、回転角加速度Ｋａ（＝（Ｎｄ−Ｎａ（ｎ−１））／Ｔ））と、回転角加速度Ｋａの絶対値｜Ｋａ｜を求める。これに加えて、回転角加速度Ｂの絶対値｜Ｂ｜を求める。さらに、電動モータ２０に回転角加速度Ｂが発生した場合にサンプリング期間Ｔの間において電動モータ２０に生じる回転数変化分ΔＮ２（＝回転角加速度Ｂ×サンプリング期間Ｔ）求める。

以下、（１）、（２）、（３）、（４）の４つの場合に分けて説明する。

（１）回転角加速度Ｋａが正の値で、かつ回転角加速度Ｋａが回転角加速度Ｂの絶対値｜Ｂ｜より大きい場合、前回の目標回転数Ｎａ（ｎ−１）に回転数変化分ΔＮ２を加算した値（＝Ｎａ（ｎ−１）＋ΔＮ２）を目標回転数Ｎａ（ｎ）として求める。この場合、回転数変化分ΔＮ２は正の値になる。

（２）回転角加速度Ｋａが正の値で、かつ回転角加速度Ｋａが回転角加速度Ｂの絶対値｜Ｂ｜より小さいときには、補正後の要求回転数Ｎｄを目標回転数Ｎａ（ｎ）とする。

（３）回転角加速度Ｋａが負の値で、かつ回転角加速度Ｋａの絶対値｜Ｋａ｜が回転角加速度Ｂの絶対値｜Ｂ｜より大きい場合には、目標回転数Ｎａ（ｎ−１）に回転数変化分ΔＮ２を加算した値（＝Ｎａ（ｎ−１）＋ΔＮ２）を目標回転数Ｎａ（ｎ）として求める。この場合、回転数変化分ΔＮ２は負の値になる。

（４）回転角加速度Ｋａが負の値で、かつ回転角加速度Ｋａの絶対値｜Ｋａ｜が回転角加速度Ｂの絶対値｜Ｂ｜より小さいときには、補正後の要求回転数Ｎｄを目標回転数Ｎａ（ｎ）とする。

以上のように走行用電動機４の動作状態に応じて、回転角加速度Ａ、Ｂのうちいずれか一方の回転角加速度が電動モータ２０に生じることが許可される。この許可された回転角加速度に応じて補正後の要求回転数Ｎｄを補正して目標回転数Ｎａ（ｎ）を求める。

その後、図５のステップＳ２００に戻り、目標回転数Ｎａ（ｎ）に応じてインバータ回路７０を制御することになる。

以上説明した本実施形態によれば、制御回路７２は、電子制御装置８０から出力される要求回転数Ｎｃに対して、補正値ΔＮｃ_ｔｈと補正値ΔＮｃ_Ｖｄとを加算して補正後の要求回転数Ｎｂを求める。そして、電動モータ２０の実際の回転数が上限値Ｎｃｍａｘ以下になるように補正後の要求回転数Ｎｂを補正して補正後の要求回転数Ｎｄを求める。さらに、走行用電動機４の動作状態に応じて制限される回転角加速度に応じて補正後の要求回転数Ｎｄを補正して目標回転数Ｎａ（ｎ）を求める。

これに加えて、制御回路７２が、インバータ回路７０を介して電動モータ２０を制御して、目標回転数Ｎａ（ｎ）で電動モータ２０を回転させる。このことにより、制御回路７２は、電動モータ２０の回転数を補正後の要求回転数Ｎｂに近づけつつ、電動モータ２０の回転数が上限値Ｎｃｍａｘ以下になるように電動モータ２０を制御することになる。

したがって、本実施形態によれば、電子制御装置８０から出力される要求回転数Ｎｃで電動モータ２０を回転させる場合に比べて、電動モータ２０の回転数を高くすることができる。これに伴い、ハウジング１０内に吸入される吸入冷媒の量を増やして、インバータ回路７０を冷却する冷却能力を大きくすることができる。

これに加えて、制御回路７２が、上述の如く、電動モータ２０の回転数が上限値Ｎｃｍａｘ以下になるように電動モータ２０を制御することになる。このため、電磁コイル４６に流れる電流が増加することを抑制することができる。すなわち、電磁コイル４６から発生する熱量の増加を抑えることができる。

以上により、インバータ回路７０を冷却しつつ、フィルタ回路７９の電磁コイル４６の温度上昇を抑えることができる。

（第２実施形態）
次に、電動モータ２０の始動開始後一定期間において電動モータ２０の回転数の上限値Ｎｃｍａｘを大きくして、電動コンプレッサ１の吐出冷媒量を増やすようにした本第２実施形態を示す。

本実施形態について図８を参照して説明する。図８は、上限値Ｎｃｍａｘの算出処理の詳細を示すフローチャートであり、図７のステップＳ１０８に代えて用いられる。

以下、制御回路７２における上限値Ｎｃｍａｘの算出処理について説明する。

まず、ステップＳ１２０において、電動モータ２０の始動開始後一定期間内であるか否かを判定する。電動モータ２０の始動開始後一定期間内であるときには、ステップＳ１２０でＹＥＳと判定する。これに伴い、ステップＳ１２１に進んで、時定数τ１に基づいて温度センサ７６の検出温度Ｔｈの変化に遅延を生じさせて、当該検出温度Ｔｈの変化に遅延が生じた検出温度ＴｈＬＰｆを求める。

まず、前回の温度センサ７６の検出温度をＴｈ（ｎ−１）、今回の温度センサ７６の検出温度をＴｈ（ｎ）とする。

次に、前回の検出温度Ｔｈ（ｎ−１）と今回の検出温度Ｔｈ（ｎ）との間の変化量Ｅ（＝Ｔｈ（ｎ）−Ｔｈ（ｎ−１））を求める。次に、変化量Ｅと時定数τ１とを次の数式１の関数Ｋ１（ｔ）とに代入する。

Ｋ１（ｔ）＝Ｅ（１−ｅｘｐ（−ｔ／τ１））…数式１
なお、Ｋ１（ｔ）は、その値が時間ｔの経過に伴って徐々に上昇する関数であり、Ｋ１（ｔ）は、時刻ｔに時定数τ１を代入したときに、Ｅ×０．６３２の値となる関数である。

次に、数式１中の時間ｔにサンプリング時間Ｔを代入してＫ１（Ｔ）を求める。加えて、前回の検出温度Ｔｈ（ｎ−１）にＫ１（Ｔ）を加えた値（＝Ｔｈ（ｎ−１）＋Ｋ１（Ｔ））を検出温度ＴｈＬＰｆとして求める。

次に、ステップＳ１２２に進んで、上述の検出温度ＴｈＬＰｆと分圧回路７１の出力電圧Ｖｄｃとを用いて電動モータ２０の回転数の上限値Ｎｃｍａｘを決める。

具体的には、検出温度ＴｈＬＰｆを出力電圧Ｖｄｃで割り算した値を電流推定値Ｉｍとする。さらに、マップデータ７３ｃのうち電流推定値Ｉｍに対応した候補値を上限値Ｎｃｍａｘとして求める。

このように、電動モータ２０の始動開始後一定期間内であるときには、検出温度ＴｈＬＰｆを用いて上限値Ｎｃｍａｘを求めることになる。

また、電動モータ２０の始動開始後一定期間経過した後には、ステップＳ１２０においてＮＯと判定する。これに伴い、ステップＳ１２２に進んで、上述の第１実施形態と同様に、電流推定値Ｉｍ（＝検出温度Ｔｈ／出力電圧Ｖｄｃ）を用いて上限値Ｎｃｍａｘを求める。

以上説明した本実施形態によれば、電動モータ２０の始動開始後一定期間内であるときには、上述の検出温度ＴｈＬＰｆと出力電圧Ｖｄｃとを用いて電動モータ２０の回転数の上限値Ｎｃｍａｘを決める。

ここで、電動モータ２０の始動開始後一定期間内において、電磁コイル４６の温度は、時間の経過に伴って、徐々に上昇する。検出温度ＴｈＬＰｆは、検出温度Ｔｈの変化に遅延が生じた検出温度である。このため、上述の検出温度ＴｈＬＰｆは、検出温度Ｔｈに比べて小さくなる。

したがって、検出温度ＴｈＬＰｆを用いて算出した電流推定値Ｉｍは、検出温度Ｔｈを用いて算出した電流推定値Ｉｍよりも小さくなる。電流推定値Ｉｍが小さくなるほど、上限値Ｎｃｍａｘとしての大きな値が求められる。このため、本実施形態では、上述の第１実施形態に比べて、電動モータ２０の始動開始後一定期間内おける上限値Ｎｃｍａｘを大きくすることができる。

一般的に、電動モータ２０の始動時（すなわち、電動コンプレッサ１の始動時）には、空調装置用冷凍サイクル装置として大きな冷房能力を発揮することが求められる。このため、電子制御装置８０から要求回転数Ｎｃとして高い回転数が要求される。

これに対して、本実施形態では、上述の如く、電動モータ２０の始動開始後一定期間内おける上限値Ｎｃｍａｘを高くすることができるので、電子制御装置８０からの要求に応じて電動モータ２０の回転数を高くすることができる。

なお、上述の第２実施形態では、上限値Ｎｃｍａｘを算出する際に、温度センサ７６の検出温度Ｔｈの変化に遅延を生じ検出温度ＴｈＬＰｆを用いた例を示したが、これに代えて、分圧回路７１の出力電圧Ｖｄｃの変化に遅延を生じ検出電圧を用いて上限値Ｎｃｍａｘを算出してもよい。

（第３実施形態）
上述の第１実施形態では、インバータ回路７０からステータコイル５５に出力される電圧を制御して電動モータ２０の回転数を制御する電圧型制御について示したが、本第３実施形態では、これに代えて、次のように、電動モータ２０の回転数を制御する。

本実施形態では、電動モータ２０の回転数を制御する際に、電圧型制御と弱め界磁制御とを用いる。弱め界磁制御は、インバータ回路７０からステータコイル５５に出力される交流電力を一定に維持しつつ、インバータ回路７０からステータコイル５５に出力される出力電流を制御して電動モータ２０の回転数を制御する周知の制御処理である。

次に、本実施形態の制御回路７２の制御処理について図９を参照して説明する。

図９は、制御回路７２における出力制御処理を示すフローチャートである。当該出力制御処理は、図５のステップ２００の出力制御処理に代えて実行される。出力制御処理は、図５のステップＳ１００で目標回転数Ｎａが算出される毎に繰り返し実行される。

まず、ステップＳ１４０において、上述と同様に、図５のステップＳ１００で算出された目標回転数Ｎａに基づいてステータコイル５５に対する電圧指令波を算出する。これに加えて、電圧指令波と搬送波とに基づいて変調率を求める。変調率は、搬送波の波高値Ｈ１に対する電圧指令波の波高値Ｈ２の比率Ｇ（＝（Ｈ２／Ｈ１））を百分率で表したものである。

次に、ステップＳ１４１において、変調率Ｇが１００％より大きいか否かを判定する。変調率Ｇが１００％以下であるときには、ＮＯと判定して、ステップＳ１４３に移行して、上述の第１実施形態と同様、電圧型制御により電動モータ２０の回転数を制御する。

また、ステップＳ１４１において、変調率Ｇが１００％より大きいときには、ＹＥＳと判定する。これに伴い、ステップＳ１４２に移行して、弱め界磁制御を実行するための制御信号をトランジスタＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６を出力する。

これに伴い、トランジスタＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…ＳＷ６がスイッチング動作する。これにより、インバータ回路７０からステータコイル５５に出力される電圧の大きさを一定に維持した状態で、共通接続点Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３からステータコイル５５に出力される出力電流の電流位相βと電流ベクトルの大きさとが制御されることになる。

具体的には、インバータ回路７０からステータコイル５５に出力される出力電流を電流センサ７５の検出値により推定し、この推定された出力電流を目標電流に近づけることにより、ステータコイル５５に出力される出力電流の電流位相βと電流ベクトルの大きさとが制御することになる。

ここで、目標電流の電流ベクトルの大きさは、目標回転数Ｎａが高くなるほど、大きくなる。目標電流の電流位相βは、目標回転数Ｎａが高くなるほど、出力電圧の電圧位相δに対して進む。

したがって、目標回転数Ｎａが高くなるほど、ステータコイル５５に出力される出力電流の電流ベクトルの大きさが大きくなる。出力電流の電流位相βは、目標回転数Ｎａが高くなるほど、出力電圧の電圧位相δに対して進む。

ここで、ステップＳ１４１の判定の閾値として、変調率Ｇとしての１００％を用いた理由を説明する。

搬送波の波高値として、上述の如く、直流電源９０の出力電圧の２分の１の値が用いられている。このため、変調率Ｇが１００％以下であるときには、電圧型制御によりインバータ回路７０から電圧指令波に対応する出力電圧をステータコイル５５に出力することができる。

しかし、変調率Ｇが１００％より大きくなると、搬送波の波高値Ｈ１が電圧指令波の波高値Ｈ２より大きくなるので、電圧型制御によりインバータ回路７０から電圧指令波に対応する出力電圧をステータコイル５５に出力することができなくなる。

ここで、電圧指令波の波高値は、目標回転数Ｎａが大きくなるほど、大きくなるように設定される。すなわち、インバータ回路７０の出力電圧は、目標回転数Ｎａが大きくなるほど、大きくなる。

したがって、変調率Ｇが１００％より大きくなると、電圧型制御により目標回転数Ｎａに対応したインバータ回路７０の出力電圧をステータコイル５５に出力することができなくなる。このため、上述の閾値として、変調率Ｇとしての１００％が用いられる。そして、変調率Ｇが１００％より大きい場合には、上述の弱め界磁制御が実施されることになる。

弱め界磁制御では、上述の如く、インバータ回路７０からステータコイル５５に出力される出力電力を一定にして、ステータコイル５５に出力される出力電流の電流位相βと電流ベクトルの大きさとが制御されることになる。

ここで、出力電流の電流値が大きくなるほど、インバータ回路７０から発生する熱量が増える。このため、出力電流の電流値が大きくなるほど、インバータ回路７０の温度は上昇する。

しかし、上述の如く、出力電力は一定になっているので、出力電流の電流値の変化に関係なく、直流電源９０からインバータ回路７０に与えられる入力電力は一定になっている。

すなわち、弱め界磁制御では、入力電力が一定値を維持しつつ、出力電流の電流値に変化が生じることになる。このため、弱め界磁制御を実行する際に、温度センサ７６の検出温度Ｔｈを、入力電力に相関関係を有するパラメータとして用いると、電圧型制御と弱め界磁制御との間の出力電流の相違に基づいて、当該入力電力に相関関係を有するパラメータに誤差が生じることになる。

したがって、本実施形態では、次のように、温度センサ７６の検出温度Ｔｈを補正して、この補正した補正後の検出温度Ｔｈ’を用いて上限値Ｎｃｍａｘを算出する。以下、本実施形態における上限値Ｎｃｍａｘの算出処理について図１０を参照して説明する。

図１０は、上限値Ｎｃｍａｘの算出処理の詳細を示すフローチャートであり、図７のステップＳ１０８に代えて用いられる。

まず、ステップＳ１３０において、変調率Ｇが１００％より大きいか否かを判定することにより、弱め界磁制御を実施しているか否かを判定する。

変調率Ｇは、上述のステップＳ１４０と同様に求められるもので、変調率Ｇが１００％より大きい場合には、弱め界磁制御を実施しているとして、ステップＳ１３０でＹＥＳと判定する。

この場合、ステップＳ１３１に進んで、上述したパラメータの誤差ΔＴｈを求める。

具体的には、電流位相βと電圧位相δとの間の位相差θ（＝β−δ）を求めるとともに、この位相差θに基づいて力率ｃｏｓθを求める。加えて、インバータ回路７０からステータコイル５５に出力される出力電流の電流ベクトルの大きさをＩｏｕｔとし、この電流ベクトルの大きさＩｏｕｔ、力率ｃｏｓθ、およびゲインＫを次の数式２に代入する。

ΔＴｈ=Ｉｏｕｔ×（１−ｃｏｓθ）×Ｋ…数式２
このような数式２を用いることにより、力率ｃｏｓθが小さくなるほど、誤差ΔＴｈが大きくなり、電流ベクトルの大きさが大きくなるほど、誤差ΔＴｈが大きくなる。

ここで、電流ベクトルの大きさは、上述の如く、目標回転数Ｎａが高くなるほど、大きくなる。このため、目標回転数Ｎａが高くなるほど、誤差ΔＴｈが大きくなることになる。

次のステップ１３３では、温度センサ７６の検出温度Ｔｈから誤差ΔＴｈを引いて補正後の検出温度Ｔｈ’（＝Ｔｈ−ΔＴｈ）を算出する。これにより、入力電力を示すパラメータの誤差をキャンセルした検出温度を補正後の検出温度Ｔｈ’として求めることができる。

次のステップ１３３では、補正後の検出温度Ｔｈ’を出力電圧Ｖｄｃで割り算した値を電流推定値Ｉｍとする。そして、マップデータ７３ｃのうち電流推定値Ｉｍに対応した候補値として上限値Ｎｃｍａｘを求める。

これにより、温度センサ７６の検出温度Ｔｈからパラメータの誤差をキャンセルして、この誤差がキャンセルされた補正後の検出温度Ｔｈ’に基づいて、上限値Ｎｃｍａｘとして正確な値を求めることができる。

また、ステップＳ１３０において、変調率Ｇが１００％以下であるときには、電圧型制御が実施されているとしてＮＯと判定する。この場合、ステップＳ１３２において、誤差ΔＴｈを零として、次のステップＳ１３３では、誤差ΔＴｈ＝０として補正後の検出温度Ｔｈ’を算出する。これに伴い、次のステップ１３３では、当該検出温度Ｔｈ’に基づいて上限値Ｎｃｍａｘを求める。この上限値Ｎｃｍａｘを求める処理は、上述の第１実施形態と同様であるため、その処理の説明は省略する。

以上説明した本実施形態では、弱め界磁制御を実施する場合には、補正後の検出温度Ｔｈ’を用いて電流推定値Ｉｍを算出して、マップデータ７３ｃのうち電流推定値Ｉｍに対応した候補値を上限値Ｎｃｍａｘとして求める。したがって、弱め界磁制御を実施する場合には、電圧型制御を実施する際に用いたマップデータ７３ｄを用いることができる。すなわち、弱め界磁制御を実施する場合と、電圧型制御を実施する場合とで、共通のマップデータ７３ｄを用いることができる。

上述の各実施形態では、電流推定値Ｉｍに基づいて上限値Ｎｃｍａｘを求めて、電動モータ２０の回転数が上限値Ｎｃｍａｘ以下になるように電動モータ２０を制御した例を示したが、これに代えて、電流推定値Ｉｍに基づいて変調率Ｇの上限値を求め、この変調率Ｇの上限値を用いて電動モータ２０の回転数が上限値Ｎｃｍａｘ以下になるように電動モータ２０を制御してもよい。変調率Ｇは、電動モータ２０の回転数に相関関係を有する情報である。

上述の各実施形態では、電動モータ２０に出力される出力電流を求めるために、負極母線７０ｂに流れる電流を検出する電流センサ７６を用いる例を示したが、これに代えて、共通接続点Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３からステータコイル５５に出力される三相交流電流を検出するセンサを用いてもよい。

上述の各実施形態では、本発明に係る電動コンプレッサを空調装置用冷凍サイクル装置に適用した例を示したが、これに限らず、給湯機用冷凍サイクル装置、など各種の冷凍サイクル装置に適用してもよい。

本発明の第１実施形態における電動コンプレッサの部分断面を示す図である。 図１の電動コンプレッサの部分断面の上面図である。 図１中のＡ−Ａ断面図である。 図１中の駆動装置の電気回路を示す回路図である。 図４の制御回路の制御処理を示すフローチャートである。 図５中の目標回転数演算処理の一部を示すフローチャートである。 図５中の目標回転数演算処理の残りを示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態における制御回路の制御処理を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態における制御回路の制御処理の一部を示すフローチャートである。 第３実施形態における制御回路の制御処理の残りを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 電動コンプレッサ
１０ ハウジング
２０ 電動モータ
２３ ステータコア
３０ 圧縮機構
４０ 駆動装置
４５ 回路基板
４６ 電磁コイル
４７ コンデンサ
５０ カバー部材
７０ インバータ回路
７１ａ 抵抗素子
７１ｂ 抵抗素子
７２ 制御回路
７３ メモリ
７５ 電流センサ
７６ 温度センサ
７７ 通信回路
７８ 直流電源
７９ ローパスフィルタ回路
８０ 電子制御装置
ＳＷ１ トランジスタ
ＳＷ２ トランジスタ
ＳＷ３ トランジスタ
ＳＷ４ トランジスタ
ＳＷ５ トランジスタ
ＳＷ６ トランジスタ

Claims (9)

1. ハウジング（１０）内に配置されて冷媒を吸入、圧縮、吐出する圧縮機構（３０）と、前記ハウジング（１０）内に配置されて前記圧縮機構（３０）を駆動する電動モータ（２０）とを備える電動コンプレッサに適用され、電子制御装置から出力される要求回転数に応じて前記電動モータ（２０）を駆動する電動コンプレッサの駆動装置であって、
   前記ハウジング（１０）の外側に装着され、かつ直流電源（９０）から電力供給されて、複数のスイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６）のスイッチング動作に伴って前記電動モータに交流電流を出力して前記電動モータを駆動するインバータ回路（７０）と、
   前記ハウジング（１０）の外側に装着され、かつ前記直流電源（９０）と前記インバータ回路（７０）との間に接続されて、ローパスフィルタ回路（７９）を構成する電磁コイル（４６）とを備え、
   前記電磁コイルと前記複数のスイッチング素子とは、前記圧縮機構により前記ハウジング内に吸入される吸入冷媒により冷却されるようになっており、
   前記インバータ回路（７０）の温度を検出する温度検出手段（７６）と、
   前記直流電源（９０）の出力電圧を検出する電圧検出手段（７１）と、
   前記温度検出手段（７６）の検出温度と前記電圧検出手段（７１）の検出電圧と基づいて、前記直流電源（９０）と前記インバータ回路（７０）との間で前記電磁コイル（４６）に流れる電流値を推定し、この推定された電流値が大きくなるほど前記電動モータの回転数の上限値を下げるように前記上限値を決める上限値決定手段（Ｓ１０８）と、
   前記温度検出手段（７６）の検出温度を目標温度に近づけるために前記電動モータの回転数を上げるように前記要求回転数を補正する回転数補正手段（Ｓ１０１…Ｓ１０７）と、
   前記インバータ回路（７０）を介して前記電動モータを制御して、前記回転数補正手段（Ｓ１０１…Ｓ１０７）により補正された補正後の要求回転数に前記電動モータの回転数を近づけつつ、前記電動モータの回転数が前記上限値以下になるように前記電動モータの回転数を制御する回転数制御手段（Ｓ１０９、Ｓ１１０、Ｓ１１１、Ｓ２００）と、を備えることを特徴とする電動コンプレッサの駆動装置。
2. 前記回転数補正手段（Ｓ１０１…Ｓ１０７）は、前記温度検出手段（７６）の検出温度を前記目標温度に近づけるために前記要求回転数に加算すべき補正値を求めるとともに、この求められた補正値を前記要求回転数に加算して前記補正後の要求回転数を求めるものであり、
   さらに前記回転数補正手段（Ｓ１０１…Ｓ１０７）は、前記温度検出手段（７６）の検出温度と前記目標温度との温度差が大きいほど前記補正値を大きく設定することを特徴とする請求項１に記載の電動コンプレッサの駆動装置。
3. 前記回転数補正手段（Ｓ１０１…Ｓ１０７）は、前記電圧検出手段（７１）の検出電圧が高い場合ほど、前記インバータ回路（７０）の温度が上昇するとして、前記補正値を大きく設定することを特徴とする請求項１または２に記載の電動コンプレッサの駆動装置。
4. 前記上限値決定手段（Ｓ１０８）は、
   前記温度検出手段（７６）の検出温度の変化に遅れを生じさせる温度変化遅延手段（Ｓ１２１）と、
   前記温度変化遅延手段により前記変化に遅延が生じた前記検出温度に基づいて前記上限値を決める決定手段（Ｓ１２２）と、を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電動コンプレッサの駆動装置。
5. 前記上限値決定手段（Ｓ１０８）は、前記電動モータの始動開始後一定期間内であるか否かを判定する判定手段（Ｓ１２０）を備え、
   前記電動モータの始動開始後一定期間内であると前記判定手段が判定したときには、前記決定手段（Ｓ１２２）が前記温度変化遅延手段により前記変化に遅延が生じた前記検出温度に基づいて前記上限値を決めるようになっていることを特徴とする請求項４に記載の電動コンプレッサの駆動装置。
6. 前記電磁コイル（４６）に流れる電流値毎に前記上限値としての候補値を記憶する記憶手段（７３ｃ）を備え、
   前記上限値決定手段（Ｓ１０８）は、前記温度検出手段（７６）の検出温度と前記電圧検出手段（７１）の検出電圧とに基づいて前記電磁コイル（４６）に流れる電流値を推定し、前記記憶手段（７３）に記憶された前記電流値毎の前記候補値のうち、前記推定された電流値に対応する前記候補値を前記上限値として決めることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の電動コンプレッサの駆動装置。
7. 前記回転数制御手段（Ｓ２００）は、
   前記インバータ回路（７０）から前記電動モータに出力される出力電圧を制御することにより、前記電動モータの回転数を制御する第１の制御手段（Ｓ１４３）と、
   前記インバータ回路（７０）から前記電動モータに出力される出力電力を一定に維持しつつ、前記インバータ回路（７０）から前記電動モータに出力される出力電流を制御することにより、前記電動モータの回転数を制御する第２の制御手段（Ｓ１４２）と、を備え、
   前記記憶手段（７３）には、前記第１の制御手段により前記電動モータの回転数を制御する際に用いられる前記上限値としての候補値が記電流値毎に記憶されており、
   前記第１、第２の制御手段の間の前記出力電流の相違に基づく前記入力電力の誤差をキャンセルするように、前記温度検出手段（７６）の検出温度を補正する補正手段（Ｓ１３３）を備え、
   前記第２の制御手段が電動モータの回転数を制御する場合には、前記上限値決定手段（Ｓ１０８）は、前記補正手段により補正された前記温度検出手段（７６）の検出温度と前記電圧検出手段（７１）の検出電圧とに基づいて前記電流値を推定するとともに、前記記憶手段（７３）に記憶された前記電流値毎の前記候補値のうち、前記推定された電流値に対応する前記候補値を前記上限値として決めることを特徴とする請求項６に記載の電動コンプレッサの駆動装置。
8. 前記回転数制御手段（Ｓ１０９、Ｓ１１０、Ｓ１１１、Ｓ２００）は、
   前記補正後の要求回転数が前記上限値未満であるときには、前記補正後の要求回転数を目標回転数とし、前記補正後の要求回転数が前記上限値以上であるときには前記上限値を前記目標回転数とする回転数制限手段（Ｓ１０９、Ｓ１１０、Ｓ１１１）と、
   前記電動モータの回転数を前記目標回転数に近づけるように前記電動モータを制御するモータ制御手段（Ｓ２００）と、を備えることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の電動コンプレッサの駆動装置。
9. 請求項１ないし８のいずれか１つに記載の電動コンプレッサの駆動装置が適用された車両用電動コンプレッサの駆動装置であって、
   前記直流電源（９０）は、前記電動モータ以外に、当該車両の走行用電動機（４）に電力を供給するものであり、
   前記走行用電動機（４）は、前記車両の駆動輪を駆動する力行運転と、前記駆動輪の回転力により電気エネルギを出力する回生運転とを行うものであり、
   前記走行用電動機（４）から出力された電気エネルギが前記直流電源（９０）に戻されるようになっており、
   前記直流電源（９０）の出力電圧に基づいて、前記走行用電動機（４）が前記力行運転および前記回生運転のうちいずれか一方の運転を実施しているか否かを判定する判定手段（Ｓ１１２、Ｓ１１３）と、
   前記走行用電動機（４）が前記力行運転および前記回生運転のいずれも実施していないと判定したときには、前記補正後の要求回転数に応じて前記電動モータに生じる回転角加速度を第１の回転角加速度以下になるように制限する第１の制限手段（Ｓ１１６）と、
   前記走行用電動機（４）が前記一方の運転を実施していると前記判定手段（Ｓ１１２、Ｓ１１３）が判定したときには、前記補正後の要求回転数に応じて前記電動モータに生じる回転角加速度を第２の回転角加速度以下になるように制限する第２の制限手段（Ｓ１１４）と、を備え、
   前記第２の回転角加速度の絶対値は、前記第１の回転角加速度の絶対値より大きい値であることを特徴とする車両用電動コンプレッサの駆動装置。

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