JP5958477B2

JP5958477B2 - インバータ装置

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Publication number: JP5958477B2
Application number: JP2014009667A
Authority: JP
Inventors: 知寛高見; 芳樹永田
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2014-01-22
Filing date: 2014-01-22
Publication date: 2016-08-02
Anticipated expiration: 2034-01-22
Also published as: KR101685968B1; JP2015139285A; US20150207438A1; DE102015100759A1; KR20150087801A; US9431933B2

Description

本発明は、インバータ装置に関し、特に、電動圧縮機が備える交流モータを制御するためのインバータ装置に関する。

ハイブリッド自動車、電気自動車あるいは燃料電池自動車等の車両に搭載される電動圧縮機は、圧縮機を駆動するモータを制御するためのインバータを備えている。このようなインバータは、直流をスイッチング素子の高周波スイッチング動作により出力電流を制御してモータの回転速度を制御する。

たとえば、特許文献１（特開２０１０−２６８６２９号公報）には、交流モータをベクトル制御するインバータ装置が開示されている。インバータ装置は、交流モータに流れる電流を検知し、検知した電流から得られた交流モータにおける励磁成分電流とトルク成分電流が目標値となるように交流モータの電流経路に設けられたスイッチング素子をＰＷＭ制御し、検知した交流モータに流れる電流と、スイッチング素子のＰＷＭ制御用デューティ比とから入力電流を推定する。

特開２０１０−２６８６２９号公報

ところで、電動圧縮機に用いられるモータに流れる電流の出力を増大させると、電動圧縮機の運転範囲は拡大するものの吐出脈動による影響が大きくなるため、モータにおいて過電流が発生しやすくなってしまう。特に、低速高負荷条件にて圧縮機を運転している場合には吐出脈動による影響が大きくなるため、より過電流が発生しやすい状況となる。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであって、交流モータにおける過電流の発生を防止し、交流モータを安定的に駆動制御することが可能なインバータ装置を提供することを目的とする。

ある実施の形態に従うと、電動圧縮機が備える交流モータを制御するインバータ装置が提供される。インバータ装置は、交流モータに流れる電流を検知する電流検知手段と、電流検知手段により検知された検知電流に対する電流制限値を制御する制限値制御手段とを備える。制限値制御手段は、検知電流と、第１の閾値とを比較して、第１の所定時間内に検知電流が第１の閾値以上となる回数が第１の回数以上であるか否かを判定する。制限値制御手段は、第１の所定時間内に検知電流が第１の閾値以上となる回数が第１の回数以上である場合に電流制限値を低下させる。

好ましくは、電流制限値は、検知電流から得られたトルク成分電流に対する制限値と、検知電流から得られた励磁成分電流に対する制限値とを含む。制限値制御手段は、トルク成分電流に対する制限値を維持しつつ、励磁成分電流に対する制限値を低下させる。

好ましくは、制限値制御手段は、検知電流と、第２の閾値とを比較して、第１の所定時間よりも長い第２の所定時間内に検知電流が第２の閾値以上となる回数が第２の回数以下であるか否かをさらに判定する。制限値制御手段は、第２の所定時間内に検知電流が第２の閾値以上となる回数が第２の回数以下である場合に電流制限値を増加させる。

好ましくは、第２の所定時間は、交流モータの機械角１回転分以上である。
好ましくは、制限値制御手段は、電流制限値を低下させる低下量よりも、電流制限値を増加させる増加量の方が小さくなるように制御する。

ある局面では、交流モータにおける過電流の発生を防止し、交流モータを安定的に駆動制御することが可能となる。

本実施の形態に従う電動圧縮機の構成を示す回路図である。相電流の波形図の一例である。制限値制御部における判定方式（その１）を説明するための図である。制限値制御部における判定方式（その２）を説明するための図である。時間Ｔに対する電流制限値の変化の具体例を示す図である。電流制限値を低下させる際の処理を示すフローチャートである。電流制限値を復帰させる際の処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

＜全体構成＞
図１は、本実施の形態に従う電動圧縮機の構成を示す回路図である。図１を参照して、電動圧縮機は、交流モータ５と、インバータ装置１０と、交流モータ５によって駆動される図示しないスクロール圧縮機とを含む。

インバータ装置１０は、直流電源である高圧バッテリ１から電力を入力して交流モータ５を駆動制御する。交流モータ５は、三相同期モータであり、たとえば、自動車のエアコン用モータ（エアコンコンプレッサ用モータ）として使用される。

インバータ装置１０は、コンデンサ２０と、スイッチング回路３０と、モータ制御部４０とを含む。また、インバータ装置１０にはバッテリコントローラ７０が接続される。

高圧バッテリ１の正極端子には、コンデンサ２０の一方の端子およびスイッチング回路３０の正極電力線が接続される。また、高圧バッテリ１の負極端子には、コンデンサ２０の他方の端子およびスイッチング回路３０の負極電力線が接続される。高圧バッテリ１からは、コンデンサ２０を介してスイッチング回路３０に直流電力が供給される。

スイッチング回路３０は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６と、ダイオードＤ１〜Ｄ６と、シャント抵抗６３〜６５とを含む。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６として、たとえばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を用いることができる。正極電力線と負極電力線との間には、Ｕ相用のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２およびシャント抵抗６３が直列接続され、Ｖ相用のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４およびシャント抵抗６４が直列接続され、Ｗ相用のスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６およびシャント抵抗６５が直列接続される。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６にはそれぞれダイオードＤ１〜Ｄ６が逆並列接続される。スイッチング素子Ｑ１とＱ２、スイッチング素子Ｑ３とＱ４、スイッチング素子Ｑ５とＱ６の接続ノードには、それぞれ交流モータ５の各相のコイル６，７，８が接続される。コイル６，７，８はＹ結線される。

スイッチング回路３０の電源入力側において、正極電力線と負極電力線との間には抵抗６１，６２が直列接続される。抵抗６１，６２の接続ノードの電圧Ｖｄｃにより入力電圧を検知することができる。また、シャント抵抗６３〜６５の電圧により交流モータ５に流れる電流を検知することができる。

モータ制御部４０は、交流モータ５をベクトル制御する。モータ制御部４０は、ｕｖｗ／ｄｑ変換部４１と、位置・速度推定部４２と、減算器４３と、速度制御部４４と、減算器４５，４６，５８と、電流制御部４７と、ｄｑ／ｕｖｗ変換部４８と、入力電流算出部４９と、制限値制御部５７とを含む。

モータ制御部４０の減算器４３には、外部から交流モータ５の指令速度が入力される。モータ制御部４０は、指令速度に応じたベクトル制御によりスイッチング回路３０を駆動する。

ｄｑ／ｕｖｗ変換部４８は、Ｕ相制御信号、Ｗ相制御信号、Ｖ相制御信号を出力する。スイッチング素子Ｑ１のゲート端子はｄｑ／ｕｖｗ変換部４８からＵ相制御信号を受け、スイッチング素子Ｑ２のゲート端子はインバータ５０から出力されるＵ相制御信号の反転信号を受ける。

スイッチング素子Ｑ３のゲート端子はｄｑ／ｕｖｗ変換部４８からＶ相制御信号を受け、スイッチング素子Ｑ４のゲート端子はインバータ５１から出力されるＶ相制御信号の反転信号を受ける。

スイッチング素子Ｑ５のゲート端子はｄｑ／ｕｖｗ変換部４８からＷ相制御信号を受け、スイッチング素子Ｑ６のゲート端子はインバータ５２から出力されるＷ相制御信号の反転信号を受ける。

ｕｖｗ／ｄｑ変換部４１は、シャント抵抗６３〜６５で検知された電流値に基づき交流モータ５におけるロータ軸上のｄ軸座標およびｑ軸座標にそれぞれ換算された励磁成分電流Ｉｄおよびトルク成分電流Ｉｑを算出する。算出された励磁成分電流Ｉｄおよびトルク成分電流Ｉｑは、位置・速度推定部４２に入力される。また、算出された励磁成分電流Ｉｄは、減算器４５に入力される。さらに、算出されたトルク成分電流Ｉｑは、減算器４６に入力される。

位置・速度推定部４２は、励磁成分電流Ｉｄ、トルク成分電流Ｉｑ、励磁成分電圧Ｖｄおよびトルク成分電圧Ｖｑに基づいて、交流モータ５におけるロータ推定速度を算出するとともに、ロータ推定位置を算出する。算出されたロータ推定速度は、減算器４３に入力される。また、算出されたロータ推定位置は、ｄｑ／ｕｖｗ変換部４８に供給される。

減算器４３は、指令速度からロータ推定速度を減算する。速度制御部４４は、減算器４３から指令速度と推定速度との差分を受け、励磁成分電流Ｉｄに対する制限値Ｉｄｒｅｆ、および、トルク成分電流Ｉｑに対する制限値Ｉｑｒｅｆを算出する。励磁成分電流Ｉｄに対する制限値Ｉｄｒｅｆは減算器５８に入力される。また、トルク成分電流Ｉｑに対する制限値Ｉｑｒｅｆは減算器４６に入力される。

制限値制御部５７は、シャント抵抗６３〜６５で検知された電流値に基づき、検知電流に対する電流制限値を制御する。ある局面では、制限値制御部５７は、検知電流と閾値Ａとの比較結果に基づいて、制限値Ｉｄｒｅｆを低下させる制御を行なう。具体的には、制限値制御部５７は、所定時間Ｔａ（たとえば、４ｍｓ）内に検知電流が閾値Ａ以上となる回数をカウントし、当該回数がＮａ回以上であるか否かを判定する。そして、制限値制御部５７は、所定時間Ｔａ内に検知電流が閾値Ａ以上となる回数がＮａ回以上である場合には、制限値Ｉｄｒｅｆを低下させるための値を減算器５８に入力する。詳細は後述するが、このような制限値制御は交流モータ５における過電流の発生を防止するために行なわれる。なお、当該回数がＮａ回未満である場合には、制限値Ｉｄｒｅｆを維持する値（ゼロ）を減算器５８に入力する。

別の局面では、制限値制御部５７は、検知電流と閾値Ｂとを比較して、所定時間Ｔａよりも長い所定時間Ｔｂ（たとえば、６０〜７０ｍｓ）内に検知電流が閾値Ｂ以上となる回数をカウントし、当該回数がＮｂ回以下であるか否かを判定する。そして、制限値制御部５７は、所定時間Ｔｂ内に検知電流が閾値Ｂ以上となる回数がＮｂ回以下である場合には、低下させた制限値Ｉｄｒｅｆを増加させるための値を減算器５８に入力する。詳細は後述するが、このような制限値制御は、低下させた交流モータ５の電流を元の状態（低下させる前の状態）に復帰させるために行なわれる。

このように、制限値制御部５７は、基本的には励磁成分電流Ｉｄに対する制限値Ｉｄｒｅｆはその値を増減させるような制御を行ない、トルク成分電流Ｉｑに対する制限値Ｉｑｒｅｆについてはその値を維持する。これは、交流モータ５のトルクを維持しつつ、出力電流を低下させるためである。

減算器５８は、制限値Ｉｄｒｅｆから制限値制御部５７により入力された値を減算する。この減算結果が減算器４５に入力される。

減算器４５は、減算された制限値Ｉｄｒｅｆ＊（以下、単に「制限値Ｉｄｒｅｆ＊」という）から励磁成分電流Ｉｄを減算する。この減算結果が電流制御部４７に入力される。また、減算器４６は、制限値Ｉｑｒｅｆからトルク成分電流Ｉｑを減算する。この減算結果が電流制御部４７に入力される。

電流制御部４７は、制限値Ｉｄｒｅｆ＊と励磁成分電流Ｉｄとの差分に基づいて交流モータ５におけるロータ軸上のｄ軸座標に換算された励磁成分電圧Ｖｄを算出する。この励磁成分電圧Ｖｄがｄｑ／ｕｖｗ変換部４８および位置・速度推定部４２に入力される。また、電流制御部４７は、制限値Ｉｑｒｅｆとトルク成分電流Ｉｑとの差分に基づいて交流モータ５におけるロータ軸上のｑ軸座標に換算されたトルク成分電圧Ｖｑを算出する。このトルク成分電圧Ｖｑがｄｑ／ｕｖｗ変換部４８および位置・速度推定部４２に入力される。

抵抗６１，６２による分圧された電圧Ｖｄｃは、ｄｑ／ｕｖｗ変換部４８に入力される。そして、ｄｑ／ｕｖｗ変換部４８は、入力されるロータ推定位置、励磁成分電圧Ｖｄ、トルク成分電圧Ｖｑ、および電圧Ｖｄｃに基づいて、交流モータ５の各相のコイル６，７，８に対する駆動電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを算出し、その駆動電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを得るのに必要な駆動波形信号（ＰＷＭ信号）を生成する。この駆動波形信号により、上記スイッチング回路３０の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６がオン，オフ駆動される。

このようにして、本実施形態においては、モータ制御部４０は、シャント抵抗６３〜６５で検知した電流から得られた交流モータ５における励磁成分電流とトルク成分電流が制限値となるように交流モータ５の電流経路に設けられたスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をＰＷＭ制御する。

モータ制御部４０は、ロータの回転速度が所定速度以上となるまでは、初期駆動動作用の制御を実行し、ロータの回転速度が所定速度以上となった後に、センサレス動作用の制御を実行する。センサレス動作は、モータのロータ位置を検出するレゾルバなどの回転速度センサを用いないで、モータ電流などからロータ位置およびロータ回転速度を推定してこの推定値に基づいてモータを回転させる動作である。センサレス動作用の制御については上記の位置・速度推定部４２と速度制御部４４とを用いた速度閉ループ制御が実行される。

以上のような構成によって、指令速度に基づいてスイッチング回路３０のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６が制御され直流電流が三相交流電流に変換され、スイッチング回路３０で変換された三相交流電流が交流モータ５の各相のコイル６，７，８に供給される。この三相交流電流によって、エアコン用の交流モータ５が駆動される。

なお、図１では高圧バッテリ（直流電源）１にスイッチング回路３０を接続したが、これに代わり、交流電源の交流電圧を直流電圧に変換し、その直流電圧をスイッチング回路３０に供給しても良い。

また、電流検知手段としてシャント抵抗６３〜６５を用いたが、シャント抵抗に代わりカレントトランスを用いてもよい。

＜制限値の制御方式＞
次に、制限値の制御方式について説明する。なお、以下では、交流モータ５が、エアコンの電動圧縮機に用いられるモータとして使用される場合について説明する。

図２は、相電流の波形図の一例である。具体的には、図２では、交流モータ５におけるＵ相、Ｖ相、およびＷ相の相電流のうちいずれかの相電流を代表的に示している。

図２を参照すると、電流値が、過電流の発生を検知するための過電流閾値に切迫する箇所が周期的に現れていることがわかる。これは、圧縮機の吐出脈動による影響が大きくなることにより、交流モータ５の機械角１回転分ごとにＵＶＷ相電流が増大（電流リプルが発生）するためである。吐出脈動は、特に、モータが低速で回転（たとえば、３０００ｒｐｍ）しており、モータから見た負荷が高い条件（低速高負荷条件）で起こりやすくなる。たとえば、低速高負荷条件とは、高圧バッテリ１の電圧が低下しているときである。

また、電流値が過電流閾値以上になると、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を保護するためモータ制御部４０により交流モータ５は強制的に停止される。したがって、このような状態が続くと交流モータ５を安定かつ継続的に駆動させることが困難となる。

そこで、本実施の形態では、制限値制御部５７が、シャント抵抗６３〜６５により検知されたモータ電流（検知電流）を常時監視しておき、過電流発生の可能性がある（高い）場合にはモータ電流を低下させるための制御を行なう。また、制限値制御部５７は、過電流発生の可能性がない（低い）場合には、低下したモータ電流を復帰させるための制御を行なう。

図３〜図５を参照しながら、制限値制御部５７の制御方式をより具体的に説明する。図３は、制限値制御部５７における判定方式（その１）を説明するための図である。図４は、制限値制御部５７における判定方式（その２）を説明するための図である。図５は、時間Ｔに対する電流制限値の変化の具体例を示す図である。なお、図３および図４においては、図２と同様に、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相の電流のうちいずれかの相電流の波形図を代表的に示している。

まず、図３を参照して、制限値制御部５７が過電流発生を回避する際に実行する判定方式について説明する。なお、図３中の黒点はアナログ値である電流値を離散化（Ａ／Ｄ変換）したサンプリング点である。図３に示すように、所定時間Ｔａ（たとえば、４ｍｓ）内に相電流値（の絶対値）が閾値Ａ（ただし、閾値Ａ＞０）以上となる回数は３回であることがわかる。制限値制御部５７は、この回数（３回）が、所定回数Ｎａ（ただし、Ｎａ≧１）以上か否かを判定する。たとえば、図３の例において所定回数Ｎａが３に設定されている場合には、制限値制御部５７は、所定時間Ｔａ内に相電流値が閾値Ａ以上となる回数が所定回数Ｎａ以上であると判定する。この場合、制限値制御部５７は、現在の交流モータ５の状態は、過電流発生の可能性がある状態であると判断して、制限値Ｉｄｒｅｆを低下させる制御を行なう。

ここで、閾値Ａおよび所定回数Ｎａは、予め定められているか、あるいは、ユーザによって適宜定められる。閾値Ａが小さく、所定回数Ｎａが小さいほど過電流発生の可能性が高いか否かがより厳しく判定されることになる。そのため、より厳しく判定する場合には、閾値Ａおよび所定回数Ｎａは小さく設定される。ただし、所定回数Ｎａを１とした場合には、ノイズにより電流値が閾値Ａ以上になった場合であっても、過電流発生の可能性が高い状態であると判定されてしまうため、所定回数Ｎａは２以上であることが好ましい。

次に、図４を参照して、制限値制御部５７が低下した制限値Ｉｄｒｅｆを復帰させる際に実行する判定方式について説明する。図４中の黒点はアナログ値である電流値を離散化（Ａ／Ｄ変換）したサンプリング点である。図４に示すように、所定時間Ｔｂ内に相電流値（の絶対値）が閾値Ｂ（ただし、閾値Ｂ＞０）以上となる回数は０回であることがわかる。制限値制御部５７は、この回数（０回）が、所定回数Ｎｂ（ただし、Ｎｂ≧０）以下か否かを判定する。たとえば、図４の例において所定回数Ｎｂが０に設定されている場合には、制限値制御部５７は、所定時間Ｔｂ内に相電流値が閾値Ｂ以上となる回数が所定回数Ｎｂ以下であると判定する。この場合、制限値制御部５７は、現在の交流モータ５の状態は、過電流発生の可能性が低い状態であると判断して、低下した制限値Ｉｄｒｅｆを復帰（増加）させる。

ここで、閾値Ｂおよび所定回数Ｎｂは、予め定められているか、あるいは、ユーザによって適宜定められる。閾値Ｂおよび所定回数Ｎｂが小さいほど過電流発生の可能性が高いか否かをより厳しく判定することになる。そのため、より厳しく判定する場合には、閾値Ｂおよび所定回数Ｎｂは小さい値に設定される。逆に、より早く通常の制限値に復帰させることを重視する場合には、閾値Ｂおよび所定回数Ｎｂは大きく設定される。ただし、閾値Ｂは閾値Ａ以下に設定される。

また、圧縮機の吐出脈動による影響により交流モータ５の機械角１回転分ごとにＵＶＷ相電流が増大する傾向があるため、所定時間Ｔｂは、交流モータ５の機械角１回転分以上の時間であることが好ましい。たとえば、所定時間Ｔｂは、６０ｍｓ〜７０ｍｓである。これにより、この時間ごとに変動する周期的な電流増大の影響を考慮した上で、電流制限値を復帰するため、無駄に交流モータ５の出力電流を低下させたままになることがない。

次に、図５を参照して、制限値制御部５７の制御により、制限値Ｉｄｒｅｆが時間Ｔに対してどのように変化するのかを具体的に説明する。制限値Ｉｄｒｅｆの値は、初期状態では標準値Ｉｄｒ_１（制限値制御部５７により低下制御されていない値）であるとする。

制限値制御部５７は、時刻Ｔ１において、所定時間Ｔａ内に相電流値が閾値Ａ以上となる回数が所定回数Ｎａ以上であると判定すると、Ｉｄｒ_１を低下させる制御を行なう。具体的には、制限値制御部５７は、｜α｜（αはゼロではない）を減算器５８に出力する。これにより、制限値Ｉｄｒｅｆの値は、Ｉｄｒ_２（＝Ｉｄｒ_１−｜α｜）となる。

制限値制御部５７は、時刻Ｔ２において、所定時間Ｔｂ内に相電流値が閾値Ｂ以上となる回数が所定回数Ｎｂ以下であると判定すると、Ｉｄｒ_２を増加させる制御を行なう。具体的には、制限値制御部５７は、｜α｜−｜β｜（｜α｜＞｜β｜、βはゼロではない）を減算器５８に出力する。これにより、制限値Ｉｄｒｅｆの値は、Ｉｄｒ_２＋｜β｜（＝Ｉｄｒ_１−｜α｜＋｜β｜）となる。時刻Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５においても同様の制御を行なうことにより、制限値Ｉｄｒｅｆの値は徐々に増加していき、時刻Ｔ５で制限値Ｉｄｒｅｆの値は標準値であるＩｄｒ_１まで復帰する。

制限値制御部５７は、時刻Ｔ６において、所定時間Ｔａ内に相電流値が閾値Ａ以上となる回数が所定回数Ｎａ以上であると判定すると、制限値Ｉｄｒｅｆの値（Ｉｄｒ_１）を低下させる制御を行なう。そして、制限値制御部５７は、時刻Ｔ７、Ｔ８において、所定時間Ｔｂ内に相電流値が閾値Ｂ以上となる回数が所定回数Ｎｂ以下であると判定して、低下している制限値Ｉｄｒｅｆの値を増加させる制御を行ない、制限値Ｉｄｒｅｆの値はＩｄｒ_２＋２｜β｜（＝Ｉｄｒ_１−｜α｜＋２｜β｜）まで復帰する。

制限値制御部５７は、時刻Ｔ９において、所定時間Ｔａ内に相電流値が閾値Ａ以上となる回数が所定回数Ｎａ以上であると判定すると、制限値Ｉｄｒｅｆの値（Ｉｄｒ_２＋２｜β｜）を低下させる制御を行なう。これにより、制限値Ｉｄｒｅｆの値は、Ｉｄｒ_３（＝Ｉｄｒ_２−｜α｜＋２｜β｜＝Ｉｄｒ_１−２｜α｜＋２｜β｜）となる。このように、制限値Ｉｄｒｅｆが標準値（Ｉｄｒ_１）に復帰する前に、所定時間Ｔａ内に相電流値が閾値Ａ以上となる回数が所定回数Ｎａ以上であると判定された場合には、制限値Ｉｄｒｅｆの値はＩｄｒ_２よりもさらに小さい値となる。そして、制限値制御部５７は、時刻Ｔ９以降、制限値Ｉｄｒｅｆの値を徐々に増加させる制御を行なう。

図５の例では、制限値Ｉｄｒｅｆの低下量（αの絶対値）は、増加量（βの絶対値）よりも大きく設定されている（増加量は、低下量の３分の１）。そのため、制限値制御部５７は、電流制限値を低下させる低下量よりも、低下した電流制限値を増加させる増加量の方が小さくなるように制御する。すなわち、制限値制御部５７は、過電流発生の可能性が高い場合には制限値Ｉｄｒｅｆを大きく低下させ、過電流発生の可能性が低い場合には低下した制限値Ｉｄｒｅｆを徐々に増加していく。これにより、交流モータ５における過電流発生の可能性が低く、かつ、できるだけ交流モータ５の出力電流が大きい状態を適切に見出すことが可能となる。

＜処理手順＞
次に、制限値Ｉｄｒｅｆを低下および増加させる際の処理手順について説明する。図６は、制限値Ｉｄｒｅｆを低下させる際の処理を示すフローチャートである。この処理は、所定の制御周期ごとに実行される。

図６を参照して、制限値制御部５７は、シャント抵抗６３〜６５で検知されたＵ相、Ｖ相、およびＷ相の電流値を取得する（ステップＳ１０）。

制限値制御部５７は、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相の電流値のいずれかが閾値Ａ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。閾値Ａ以上ではない場合には（ステップＳ１２においてＮＯの場合）、制限値制御部５７はステップＳ１６の処理を実行する。これに対して、閾値Ａ以上である場合には（ステップＳ１２においてＹＥＳの場合）、制限値制御部５７は、カウンタＣの値を＋１して（ステップＳ１４）、この処理を開始してから所定時間Ｔａが経過したか否かを判定する（ステップＳ１６）。

所定時間Ｔａが経過していない場合には（ステップＳ１６においてＮＯの場合）、制限値制御部５７はステップＳ１０からの処理を繰り返す。所定時間Ｔａが経過している場合には（ステップＳ１６においてＹＥＳの場合）、制限値制御部５７はカウンタＣが所定回数Ｎａ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１８）。

カウンタＣが所定回数Ｎａ以上である場合には（ステップＳ１８においてＹＥＳの場合）、制限値制御部５７は、制限値Ｉｄｒｅｆを低下させる制御を行ない（ステップＳ２０）、カウンタＣの値をリセットして（ステップＳ２２）、処理を終了する。これに対して、カウンタＣが所定回数Ｎａ未満である場合には（ステップＳ１８においてＮＯの場合）、制限値制御部５７は、カウンタＣの値をリセットして（ステップＳ２２）、処理を終了する。

上記のステップＳ１２において、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相の電流値のうちの２つ以上の電流値が閾値Ａ以上である場合には、その数に応じてカウンタＣを加算してもよい。たとえば、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相の電流値のうちの２つの電流値が閾値Ａ以上である場合にはカウンタＣの値を＋２して、３つの電流値が閾値Ａ以上である場合にはカウンタＣの値を＋３する。

図７は、制限値Ｉｄｒｅｆを復帰（増加）させる際の処理を示すフローチャートである。なお、制限値Ｉｄｒｅｆを復帰するための処理は、制限値Ｉｄｒｅｆが標準値から低下している場合に当該制限値Ｉｄｒｅｆを復帰させるために実行されるものである。

そのため、制限値制御部５７は、制限値Ｉｄｒｅｆが標準値未満であると判定した場合に以下の図７に示す処理を実行する。たとえば、制限値制御部５７は、制限値Ｉｄｒｅｆを過去に低下させていない場合には制限値Ｉｄｒｅｆは標準値であると判定できる。また、制限値制御部５７は、制限値Ｉｄｒｅｆを過去に低下させている場合には標準値まで復帰させたか否かにより、制限値Ｉｄｒｅｆが標準値未満であるか否かを判定できる。なお、制限値制御部５７は、速度制御部４４から現在の制限値Ｉｄｒｅｆを取得して当該判定を行なってもよい。

図７を参照して、制限値制御部５７は、シャント抵抗６３〜６５で検知されたＵ相、Ｖ相、およびＷ相の電流値を取得する（ステップＳ５２）。

制限値制御部５７は、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相の電流値のいずれかが閾値Ｂ以上であるか否かを判定する（ステップＳ５４）。閾値Ｂ以上ではない場合には（ステップＳ５４においてＮＯの場合）、制限値制御部５７はステップＳ５８の処理を実行する。これに対して、閾値Ｂ以上である場合には（ステップＳ５４においてＹＥＳの場合）、制限値制御部５７は、カウンタＣｘの値を＋１して（ステップＳ５６）、この処理を開始してから所定時間Ｔｂが経過したか否かを判定する（ステップＳ５８）。

所定時間Ｔｂが経過していない場合には（ステップＳ５８においてＮＯの場合）、制限値制御部５７は、図６に示したように所定時間Ｔｂ内に制限値Ｉｄｒｅｆを低下させる制御を実行したか否かを判断する（ステップＳ６４）。当該制御を実行していない場合には（ステップＳ６４においてＮＯの場合）、制限値制御部５７は、ステップＳ５２からの処理を繰り返す。これに対して、当該制御を実行している場合には（ステップＳ６４においてＹＥＳの場合）、カウンタＣｘの値をリセットして（ステップＳ６６）、処理を終了する。

また、所定時間Ｔｂが経過している場合には（ステップＳ５８においてＹＥＳの場合）、制限値制御部５７は、カウンタＣｘが所定回数Ｎｂ以下であるか否かを判定する（ステップＳ６０）。カウンタＣｘが所定回数Ｎｂ以下である場合には（ステップＳ６０においてＹＥＳの場合）、制限値制御部５７は、低下している制限値Ｉｄｒｅｆを増加させる制御を行ない（ステップＳ６２）、カウンタＣｘの値をリセットして（ステップＳ６６）、処理を終了する。これに対して、カウンタＣｘが所定回数Ｎｂ以下ではない場合には（ステップＳ６０においてＮＯの場合）、制限値制御部５７は、カウンタＣｘの値をリセットして（ステップＳ６６）、処理を終了する。

上記のステップＳ５４において、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相の電流値のうちの２つ以上の電流値が閾値Ｂ以上である場合には、その数に応じてカウンタＣｘを加算してもよい。

上述した実施の形態では、制限値制御部５７は、制限値Ｉｄｒｅｆを増減させるような制御を行ない、トルク成分電流Ｉｑに対する制限値Ｉｑｒｅｆについてはその値を維持する場合について説明したが、これに限られない。制限値Ｉｑｒｅｆについても、上述した制限値Ｉｄｒｅｆの制御方式と同様な制御を行なうことで増減されてもよい。

＜実施の形態の効果＞
本実施の形態によると、交流モータにおける過電流の発生を確実に回避することで、交流モータを保護するとともに、安定的に動作させることが可能となる。

また、過電流発生の可能性がある場合には、励磁成分電流Ｉｄに対する制限値Ｉｄｒｅｆを低下させるが、トルク成分電流Ｉｑに対する制限値Ｉｑｒｅｆは維持される。これにより、交流モータのトルクを維持することができる。

また、過電流発生の可能性がない場合には、制限値Ｉｄｒｅｆを増加（復帰）させることにより、無駄に交流モータの出力電流を低下させたままになることがない。

また、所定時間Ｔｂを機械角１回転分以上の時間とすることで、コンプレッサの吐出脈動による周期的な電流増大の影響を考慮した上で、交流モータの電流が復帰されるため、交流モータの出力電流を精度良く調整することができる。

また、電流制限値を低下させる低下量よりも、電流制限値を増加させる増加量の方が小さくなるように制御することで、交流モータの状態に応じた電流制限値を適切に設定することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１高圧バッテリ、５交流モータ、６，７，８コイル、１０インバータ装置、２０コンデンサ、３０スイッチング回路、４０モータ制御部、４１ｕｖｗ／ｄｑ変換部、４２速度推定部、４３，４５，４６，５８減算器、４４速度制御部、４７電流制御部、４８ｄｑ／ｕｖｗ変換部、４９入力電流算出部、５０，５１，５２インバータ、６１，６２抵抗、６３，６４，６５シャント抵抗、７０バッテリコントローラ、５７制限値制御部、Ｑ１〜Ｑ６スイッチング素子。

Claims

電動圧縮機が備える交流モータを制御するインバータ装置であって、
前記交流モータに流れる電流を検知する電流検知手段と、
前記電流検知手段により検知された検知電流に対する、前記交流モータにおける指令速度とロータ推定速度との差分から算出される電流制限値を制御する制限値制御手段とを備え、
前記制限値制御手段は、
前記検知電流と、第１の閾値とを比較して、第１の所定時間内に前記検知電流が前記第１の閾値以上となる回数が第１の回数以上であるか否かを判定し、
前記第１の所定時間内に前記検知電流が前記第１の閾値以上となる回数が前記第１の回数以上である場合に前記電流制限値を低下させ、
前記検知電流と、第２の閾値とを比較して、前記第１の所定時間よりも長い第２の所定時間内に前記検知電流が前記第２の閾値以上となる回数が第２の回数以下であるか否かをさらに判定し、
前記第２の所定時間内に前記検知電流が前記第２の閾値以上となる回数が前記第２の回数以下である場合に前記電流制限値を増加させる、インバータ装置。
前記電流制限値は、前記検知電流から得られたトルク成分電流に対する制限値と、前記検知電流から得られた励磁成分電流に対する制限値とを含み、
前記制限値制御手段は、前記トルク成分電流に対する制限値を維持しつつ、前記励磁成分電流に対する制限値を低下させる、請求項１に記載のインバータ装置。
前記第２の所定時間は、前記交流モータの機械角１回転分以上である、請求項１または２に記載のインバータ装置。
前記制限値制御手段は、前記電流制限値を低下させる低下量よりも、前記電流制限値を増加させる増加量の方が小さくなるように制御する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のインバータ装置。