JP6217668B2 - 電動圧縮機 - Google Patents

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Description

本発明は、電動圧縮機に関する。
従来から、冷媒が吸入されるハウジングと、ハウジング内に収容され、流体を圧縮する圧縮部と、ハウジング内に収容され、圧縮部を駆動する電動モータと、電動モータを駆動する駆動回路と、を備えた電動圧縮機が知られている(例えば特許文献1参照)。また、特許文献1には、ハウジングの外面に駆動回路が取り付けられており、ハウジングを介して、流体と駆動回路との間で熱交換が行われることによって、駆動回路が冷却されることが記載されている。
特開2003−324900号公報
ここで、電動圧縮機の周囲の雰囲気温度や、ハウジング内に吸入される流体の温度である吸入流体温度等によっては、駆動回路の温度が当該駆動回路の動作保証範囲の上限値よりも高くなったり、上記動作保証範囲の下限値よりも低くなったりする場合がある。この場合、駆動回路の異常が懸念される。一方で、電動圧縮機の運転をなるべく継続させたい場合もある。
本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、その目的は駆動回路の温度が過度に高くなる又は過度に低くなることを抑制しつつ、運転継続を図ることができる電動圧縮機を提供することである。
上記目的を達成する電動圧縮機は、流体が吸入されるハウジングと、前記ハウジング内に収容され、前記流体を圧縮して吐出する圧縮部と、前記ハウジング内に収容され、前記圧縮部を駆動させる電動モータと、前記電動モータを駆動させる駆動回路と、前記駆動回路の変調方式を、三相変調方式又は二相変調方式に設定する変調方式制御部と、前記駆動回路の温度を測定する温度測定部と、前記温度測定部によって測定された測定温度が予め定められた高温停止温度以上となった時に、前記電動モータを停止させる高温停止制御部と、前記変調方式が前記三相変調方式である場合には前記高温停止温度を三相高温停止温度に設定し、前記変調方式が前記二相変調方式である場合には前記高温停止温度を前記三相高温停止温度よりも高い二相高温停止温度に設定する高温停止温度設定部と、を備え、前記駆動回路と前記ハウジングとは熱的に結合しており、前記変調方式制御部は、前記変調方式が前記三相変調方式である状況において予め定められた二相変調条件が成立したことに基づいて、前記変調方式を、前記三相変調方式から前記二相変調方式に変更するものであり、前記二相変調条件は、前記電動モータの回転数が予め定められた閾値回転数以上であることを含むことを特徴とする。
かかる構成によれば、測定温度が高温停止温度以上となった時には、電動モータが停止される。ここで、駆動回路の発熱量が変調方式に応じて異なることに対応させて、変調方式が、発熱量が比較的大きく、温度が上がり易い三相変調方式である場合には、高温停止温度が比較的低い三相高温停止温度に設定されるため、駆動回路の温度が過度に高くなることを抑制できる。一方、変調方式が二相変調方式である場合には、高温停止温度が比較的高い二相高温停止温度に設定されるため、電動圧縮機の運転が継続され易い。また、二相変調方式では、発熱量が比較的小さく、温度が上がりにくいため、上記のように高温停止温度が比較的高く設定された場合であっても、駆動回路の温度が過度に高くなりにくい。よって、駆動回路の温度が過度に高くなることを抑制しつつ、電動圧縮機の運転継続を図ることができる。
また、変調方式が二相変調方式である場合の回転数は、変調方式が三相変調方式である場合の回転数よりも高いため、ハウジング内に吸入される流体の流量は、三相変調方式の場合よりも二相変調方式の場合の方が、大きくなり易い。これにより、駆動回路は、変調方式が二相変調方式である場合の方が、変調方式が三相変調方式である場合よりも、流体によって冷却され易い。このため、変調方式が二相変調方式である場合の高温停止温度を、三相高温停止温度よりも高い二相高温停止温度に設定しても、駆動回路の温度が過度に高くなりにくい。よって、変調方式が二相変調方式である場合において、電動圧縮機の運転継続を図ることができる。
上記電動圧縮機について、予め定められた弱め界磁条件が成立した場合には、前記電動モータに対して弱め界磁制御を行う弱め界磁制御部を備え、前記高温停止温度設定部は、前記変調方式が前記二相変調方式であり、且つ、前記弱め界磁制御が行われていない場合には、前記高温停止温度を、前記二相高温停止温度としての第1の二相高温停止温度に設定し、前記変調方式が前記二相変調方式であり、且つ、前記弱め界磁制御が行われている場合には、前記高温停止温度を、前記第1の二相高温停止温度よりも高い前記二相高温停止温度としての第2の二相高温停止温度に設定するとよい。駆動回路の発熱量は、弱め界磁制御が行われていない場合よりも弱め界磁制御が行われている場合の方が小さくなり易い。これに対応させて、本構成によれば、変調方式が二相変調方式である状況においては、弱め界磁制御が行われていない場合よりも弱め界磁制御が行われている場合の方が、高温停止温度が高く設定される。これにより、変調方式が二相変調方式であって弱め界磁制御が行われている場合において、駆動回路の温度が過度に高くなることを抑制しつつ、電動圧縮機の運転をより継続させることができる。
上記電動圧縮機について、前記駆動回路は、予め定められた動作上限温度以下である場合に正常に動作するスイッチング素子を有し、当該スイッチング素子が周期的にON/OFFすることにより前記電動モータを駆動させるものであり、前記高温停止温度は、前記動作上限温度よりも低く設定されているとよい。かかる構成によれば、測定温度が動作上限温度となる前段階にて、電動モータを停止させることができる。よって、駆動回路の温度が動作上限温度を超えることを抑制できる。
上記目的を達成する電動圧縮機は、流体が吸入されるハウジングと、前記ハウジング内に収容され、前記流体を圧縮して吐出する圧縮部と、前記ハウジング内に収容され、前記圧縮部を駆動させる電動モータと、前記電動モータを駆動させる駆動回路と、前記駆動回路の変調方式を、三相変調方式又は二相変調方式に設定する変調方式制御部と、前記駆動回路の温度を測定する温度測定部と、前記温度測定部によって測定された測定温度が予め定められた低温停止温度以下となった時に、前記電動モータを停止させる低温停止制御部と、前記変調方式が前記三相変調方式である場合には前記低温停止温度を三相低温停止温度に設定し、前記変調方式が前記二相変調方式である場合には前記低温停止温度を前記三相低温停止温度よりも高い二相低温停止温度に設定する低温停止温度設定部と、を備え、前記駆動回路と前記ハウジングとは熱的に結合しており、前記変調方式制御部は、前記変調方式が前記三相変調方式である状況において予め定められた二相変調条件が成立したことに基づいて、前記変調方式を、前記三相変調方式から前記二相変調方式に変更するものであり、前記二相変調条件は、前記電動モータの回転数が予め定められた閾値回転数以上であることを含むことを特徴とする。
かかる構成によれば、測定温度が低温停止温度以下となった時には、電動モータが停止される。ここで、駆動回路の発熱量が変調方式に応じて異なることに対応させて、変調方式が、発熱量が比較的小さく、温度が下がりやすい二相変調方式である場合には、低温停止温度が比較的高い二相低温停止温度に設定されるため、駆動回路の温度が過度に低くなることを抑制できる。一方、変調方式が三相変調方式である場合には、低温停止温度が比較的低い三相低温停止温度に設定されるため、電動圧縮機の運転が継続され易い。また、三相変調方式では、発熱量が比較的大きく、温度が下がりにくいため、上記のように低温停止温度が比較的低く設定された場合であっても、駆動回路の温度が過度に低くなりにくい。よって、駆動回路の温度が過度に低くなることを抑制しつつ、電動圧縮機の運転継続を図ることができる。
また、変調方式が三相変調方式である場合の回転数は、変調方式が二相変調方式である場合の回転数よりも低いため、ハウジング内に吸入される流体の流量は、二相変調方式の場合よりも三相変調方式の場合の方が、小さくなり易い。これにより、駆動回路は、変調方式が三相変調方式である場合の方が、変調方式が二相変調方式である場合よりも、冷媒によって冷却されにくい。このため、変調方式が三相変調方式である場合の低温停止温度を、二相低温停止温度よりも低い三相低温停止温度に設定しても、駆動回路の温度が過度に低くなりにくい。よって、変調方式が三相変調方式である場合において電動圧縮機の運転継続を図ることができる。
上記電動圧縮機について、予め定められた弱め界磁条件が成立した場合には、前記電動モータに対して弱め界磁制御を行う弱め界磁制御部を備え、前記低温停止温度設定部は、前記変調方式が前記二相変調方式であり、且つ、前記弱め界磁制御が行われていない場合には、前記低温停止温度を、前記二相低温停止温度としての第1の二相低温停止温度に設定し、前記変調方式が前記二相変調方式であり、且つ、前記弱め界磁制御が行われている場合には、前記低温停止温度を、前記第1の二相低温停止温度よりも高い前記二相低温停止温度としての第2の二相低温停止温度に設定するとよい。駆動回路の発熱量は、弱め界磁制御が行われていない場合よりも弱め界磁制御が行われている場合の方が小さくなり易い。これに対応させて、本構成によれば、変調方式が二相変調方式である状況においては、弱め界磁制御が行われていない場合よりも弱め界磁制御が行われている場合の方が、低温停止温度が高く設定される。これにより、変調方式が二相変調方式であって弱め界磁制御が行われている場合において、駆動回路の温度が過度に低くなることを抑制できる。
上記電動圧縮機について、前記駆動回路は、予め定められた動作下限温度以上である場合に正常に動作するスイッチング素子を有し、当該スイッチング素子が周期的にON/OFFすることにより前記電動モータを駆動させるものであり、前記低温停止温度は、前記動作下限温度よりも高く設定されているとよい。かかる構成によれば、測定温度が動作下限温度となる前段階にて、電動モータを停止させることができる。よって、駆動回路の温度が動作下限温度を下回ることを抑制できる。
この発明によれば、駆動回路の温度が過度に高くなる又は過度に低くなることを抑制しつつ、運転継続を図ることができる。
電動圧縮機及び車両空調装置の概要を示す模式図。 電動圧縮機の電気的構成を示す回路図。 高温停止制御処理のフローチャート。 低温停止制御処理のフローチャート。 高温時におけるインバータの温度の時間変化の一例を示すグラフ。 低温時におけるインバータの温度の時間変化の一例を示すグラフ。
以下、電動圧縮機の一実施形態について説明する。本実施形態の電動圧縮機は例えば車両に搭載されており、車両空調装置に用いられる。つまり、本実施形態において電動圧縮機の圧縮対象の流体は冷媒である。
図1に示すように、車両空調装置100は、電動圧縮機10と、電動圧縮機10に対して冷媒を供給する外部冷媒回路101とを備えている。外部冷媒回路101は、例えば熱交換器及び膨張弁などを有している。車両空調装置100は、電動圧縮機10によって冷媒が圧縮され、且つ、外部冷媒回路101によって冷媒の熱交換及び膨張が行われることによって、車両の室内の冷暖房を行う。
なお、車両空調装置100は、当該車両空調装置100の全体を制御する空調ECU102を備えている。空調ECU102は、車内温度や設定温度等を把握可能に構成されており、これらのパラメータに基づいて、電動圧縮機10に対してON/OFF指令等といった各種指令を送信する。
電動圧縮機10は、外部冷媒回路101から冷媒が吸入される吸入口11aが形成されたハウジング11と、ハウジング11に収容された圧縮部12及び電動モータ13とを備えている。
ハウジング11は、全体として略円筒形状であって、伝熱性を有する材料(例えばアルミニウム等の金属)で形成されている。ハウジング11には、冷媒が吐出される吐出口11bが形成されている。
圧縮部12は、吸入口11aからハウジング11内に吸入された冷媒を圧縮し、その圧縮された冷媒を吐出口11bから吐出させるものである。なお、圧縮部12の具体的な構成は、スクロールタイプ、ピストンタイプ、ベーンタイプ等任意である。
電動モータ13は、圧縮部12を駆動させるものである。電動モータ13は、例えばハウジング11に対して回転可能に支持された円柱状の回転軸21と、当該回転軸21に対して固定された円筒形状のロータ22と、ハウジング11に固定されたステータ23とを有する。回転軸21の軸線方向と、円筒形状のハウジング11の軸線方向とは一致している。ステータ23は、円筒形状のステータコア24と、当該ステータコア24に形成されたティースに捲回されたコイル25とを有している。ロータ22及びステータ23は、回転軸21の径方向に対向している。
図1に示すように、電動圧縮機10は、電動モータ13を駆動させる駆動回路としてのインバータ31と、当該インバータ31が収容されたケース32とを有するインバータユニット30を備えている。電動モータ13のコイル25とインバータ31とは図示しないコネクタ等によって接続されている。
ケース32は、伝熱性を有する材料(例えばアルミニウム等の金属)で形成されており、板状のベース部材41と、当該ベース部材41に対して組み付けられた有底筒状のカバー部材42とを有する。ベース部材41は、ハウジング11、詳細にはハウジング11の軸線方向の両壁部のうち吐出口11b側とは反対側の壁部11cに対して接触しており、その状態で固定具としてのボルト43によってハウジング11に固定されている。これにより、インバータ31が収容されたケース32がハウジング11に取り付けられている。つまり、本実施形態の電動圧縮機10には、インバータ31が一体化されている。
インバータ31は、例えば回路基板51と、当該回路基板51と電気的に接続されたパワーモジュール52とを備えている。回路基板51には、各種電子部品及び配線パターンが実装されており、例えばインバータ31の温度を測定する温度測定部としての温度センサ53が実装されている。温度センサ53は、直接的又は間接的にインバータ31の温度を測定する。例えば、温度センサ53は、インバータ31の間接的な温度としてケース32内の雰囲気温度等を測定する。ケース32の外面にはコネクタ54が設けられており、回路基板51とコネクタ54とが電気的に接続されている。コネクタ54を介して、外部電源としてのDC電源Eからインバータ31に電力供給が行われるとともに、空調ECU102とインバータ31とが電気的に接続されている。
ここで、インバータ31は、ハウジング11と熱的に結合する位置に配置されている。詳細には、インバータ31のパワーモジュール52はベース部材41に対して接触している。そして、既に説明した通り、ベース部材41は、ハウジング11の壁部11cに対して接触している。このため、インバータ31(詳細にはパワーモジュール52)とハウジング11とは、ベース部材41を介して熱的に結合している。
図2に示すように、電動モータ13のコイル25は、例えばu相コイル25u、v相コイル25v及びw相コイル25wを有する三相構造となっている。すなわち、電動モータ13は三相モータである。各コイル25u〜25wは例えばY結線されている。
パワーモジュール52は、u相コイル25uに対応するu相パワースイッチング素子Qu1,Qu2と、v相コイル25vに対応するv相パワースイッチング素子Qv1,Qv2と、w相コイル25wに対応するw相パワースイッチング素子Qw1,Qw2と、を備えている。つまり、インバータ31は、所謂三相インバータである。
各パワースイッチング素子Qu1,Qu2,Qv1,Qv2,Qw1,Qw2(以降単に各パワースイッチング素子Qu1〜Qw2と示す)は例えばIGBTで構成されている。各パワースイッチング素子Qu1〜Qw2は、当該各パワースイッチング素子Qu1〜Qw2の温度が予め定められた動作下限温度Tmin以上であって予め定められた動作上限温度Tmax以下である場合に正常に動作する。
すなわち、動作上限温度Tmaxとは、各パワースイッチング素子Qu1〜Qw2の動作保証範囲の上限値であり、換言すればインバータ31の動作保証範囲の上限値である。また、動作下限温度Tminは、各パワースイッチング素子Qu1〜Qw2の動作保証範囲の下限値であり、換言すればインバータ31の動作保証範囲の下限値である。
各u相パワースイッチング素子Qu1,Qu2は接続線を介して互いに直列に接続されており、その接続線は、u相コイル25uに接続されている。そして、各u相パワースイッチング素子Qu1,Qu2の直列接続体に対してDC電源Eからの直流電力が入力されている。なお、他のパワースイッチング素子Qv1,Qv2,Qw1,Qw2については、対応するコイルが異なる点を除いて、u相パワースイッチング素子Qu1,Qu2と同様の接続態様であるため、詳細な説明を省略する。なお、DC電源Eとは例えばバッテリや電気二重層キャパシタ等といった蓄電装置である。
なお、インバータ31は、DC電源Eに対して並列に接続された平滑コンデンサC1を有している。また、パワーモジュール52は、パワースイッチング素子Qu1〜Qw2に対して並列に接続された還流ダイオードDu1〜Dw2を有している。
電動圧縮機10は、インバータ31(詳細には各パワースイッチング素子Qu1〜Qw2のスイッチング動作)を制御する制御部55を備えている。制御部55は、各パワースイッチング素子Qu1〜Qw2のゲートに接続されている。制御部55は、各パワースイッチング素子Qu1〜Qw2を周期的にON/OFFさせることにより、電動モータ13を駆動、つまり回転させる。
制御部55は、インバータ31をパルス幅変調制御(PWM制御)するものである。詳細には、制御部55は、キャリア信号(搬送波信号)と指令電圧値信号(比較対象信号)とを用いて、制御信号を生成する。そして、制御部55は、生成された制御信号を用いて各パワースイッチング素子Qu1〜Qw2のON/OFF制御を行うことにより、直流電力を交流電力に変換する。そして、変換された交流電力が電動モータ13に入力されることにより、電動モータ13が駆動する。
また、制御部55は、制御信号を制御することにより、各パワースイッチング素子Qu1〜Qw2のON/OFFのデューティ比を可変制御することができ、それを通じて電動モータ13の回転数を制御することができる。制御部55は、空調ECU102と電気的に接続されており、空調ECU102から目標回転数に関する情報を受信した場合には、当該目標回転数で電動モータ13を回転させる。なお、以降の説明において、電動モータ13の回転数を、単に回転数という。
更に、制御部55は、制御信号を制御することにより、DC電源Eの電圧(以降単に電源電圧という)と、インバータ31から出力される交流電圧の振幅との比率である変調率を制御することができる。制御部55は、電源電圧と、電動モータ13の駆動に要求される要求電力に対応する電圧である要求電圧とを把握し、インバータ31の出力電圧が要求電圧となるように電源電圧に対応させて変調率を制御する。
図2に示すように、制御部55は、インバータ31の変調方式(以降単に変調方式という)を制御する変調方式制御部61を備えている。当該変調方式について、以下に詳細に説明する。
本実施形態では、インバータ31の変調方式には、三相変調方式と二相変調方式とが存在する。三相変調方式とは、全相のパワースイッチング素子Qu1〜Qw2の周期的なON/OFF(スイッチング動作)が常時行われる変調方式である。本実施形態において、二相変調方式とは、全相のパワースイッチング素子Qu1〜Qw2のうちいずれかの相のパワースイッチング素子の周期的なON/OFFが所定の期間(位相角)ごとに順次停止する変調方式である。すなわち、二相変調方式とは、三相のうちのいずれか一相のパワースイッチング素子の周期的なON/OFFが順番に停止する一方、他の二相のパワースイッチング素子の周期的なON/OFFが行われる変調方式である。なお、パワースイッチング素子の周期的なON/OFFが停止している状態とは、パワースイッチング素子がON状態又はOFF状態で固定されている状態である。
二相変調方式は、三相変調方式と比較して、各パワースイッチング素子Qu1〜Qw2のON/OFFの頻度が低い変調方式である。このため、インバータ31の電力損失及び発熱量は、二相変調方式よりも三相変調方式の方が大きくなり易い。
一方、三相変調方式は、二相変調方式よりも、各コイル25u〜25wに流れる電圧波形を精度よく制御でき、且つ、電流リプルが小さくなり易い変調方式である。このため、三相変調方式は、例えば電動モータ13に付与されている負荷が比較的大きい場合等に用いられると好ましい。
なお、本実施形態の二相変調方式は、例えば上アームの各パワースイッチング素子Qu1,Qv1,Qw1と、下アームの各パワースイッチング素子Qu2,Qv2,Qw2との双方を使用するものであり、換言すれば各パワースイッチング素子Qu1〜Qw2が停止対象となる方式である。
変調方式制御部61は、変調方式が三相変調方式である状況において予め定められた二相変調条件が成立したことに基づいて、変調方式を、三相変調方式から二相変調方式に変更する。当該二相変調条件は、例えば回転数及び変調率の少なくとも一方で規定される条件である。詳細には、二相変調条件は、例えば回転数が予め定められた閾値回転数以上であり、且つ、変調率が予め定められた閾値変調率以上であること等が考えられる。
一方、変調方式制御部61は、変調方式が二相変調方式である状況において上記二相変調条件が成立しなくなったことに基づいて、変調方式を、二相変調方式から三相変調方式に変更する。
すなわち、二相変調方式は、比較的回転数が高い場合に採用される変調方式である。そして、ハウジング11内に吸入される冷媒流量は回転数が高くなるほど大きくなる。このため、変調方式が二相変調方式である場合は、変調方式が三相変調方式である場合と比較して、ハウジング11内に吸入される冷媒流量が大きくなり易い。
図2に示すように、制御部55は、予め定められた弱め界磁条件が成立した場合には、電動モータ13に対して弱め界磁制御を行う弱め界磁制御部62を備えている。弱め界磁条件とは、例えば電動モータ13にて発生する逆起電力が電源電圧と等しくなったことである。
ここで、電源電圧が低電圧の時、電動モータ13の回転数を上昇させると、電動モータ13の回転により発生する磁束によって逆起電力が発生する。そして、この逆起電力が電動モータ13に印加される電源電圧と等しくなると、電動モータ13の回転数を上昇させることができなくなってしまう。
これに対して、弱め界磁制御は、電動モータ13の回転により発生する逆起電力を抑制する制御である。詳細には、弱め界磁制御は、電動モータ13の回転により発生する磁束を弱める電流をインバータ31から電動モータ13に出力することにより、逆起電力を抑制する。これにより、電源電圧が比較的低い場合であっても、一定の高いトルクを確保しつつ、より高い回転数で、電動圧縮機10を運転させることが可能となる。
ここで、弱め界磁制御は、例えば変調方式が二相変調方式であって過変調制御が行われている場合に実行される。過変調制御では、キャリア周期よりも長い所定期間に亘って動作対象のパワースイッチング素子がON状態に維持される時がある。また、弱め界磁制御が行われる状況は、電源電圧が比較的低い状況である。このため、弱め界磁制御は、通常制御よりも、インバータ31の電力損失及び発熱量が小さくなり易い。なお、動作対象のパワースイッチング素子とは、停止相のパワースイッチング素子以外のパワースイッチング素子である。
ここで、温度センサ53は、その測定結果を制御部55に送信する。これにより、制御部55は、温度センサ53によって測定された測定温度Tmを把握できる。制御部55は、電動圧縮機10の運転中(すなわち電動モータ13の回転中)、インバータ31の温度が動作保証範囲外とならないように、測定温度Tmに基づいて電動圧縮機10(詳細には電動モータ13)の停止制御を行う高温停止制御処理と低温停止制御処理とを定期的に実行している。
高温停止制御処理は、測定温度Tmが予め定められた高温停止温度Th以上となった時に、電動圧縮機10の運転を停止させる処理である。当該高温停止温度Thは、動作上限温度Tmaxよりも低く設定されている。そして、制御部55は、インバータ31の制御態様に応じて高温停止温度Thを可変制御する。高温停止制御処理の詳細について、高温停止温度Thの可変制御と合わせて詳細に説明する。
図3に示すように、制御部55は、まずステップS101にて、温度センサ53の測定結果から測定温度Tmを把握する。そして、制御部55は、ステップS102にて、現在の変調方式が三相変調方式であるか否かを判定する。制御部55は、現在の変調方式が三相変調方式である場合には、ステップS102を肯定判定し、ステップS103に進む。ステップS103では、制御部55は、ステップS101にて把握された測定温度Tmが予め定められた三相高温停止温度Th1以上であるか否かを判定する。三相高温停止温度Th1は、変調方式が三相変調方式である場合に設定される高温停止温度Thである。
制御部55は、測定温度Tmが三相高温停止温度Th1未満である場合には、そのまま本高温停止制御処理を終了する一方、測定温度Tmが三相高温停止温度Th1以上である場合には、ステップS104にて、電動モータ13を停止させる停止処理を実行して、本高温停止制御処理を終了する。制御部55は、停止処理では、各パワースイッチング素子Qu1〜Qw2の周期的なON/OFFを停止する。
図3に示すように、制御部55は、現在の変調方式が三相変調方式でない場合、すなわち二相変調方式である場合には、ステップS102を否定判定し、ステップS105に進む。ステップS105では、制御部55は、現在弱め界磁制御中であるか否かを判定する。制御部55は、現在弱め界磁制御中でない場合(弱め界磁制御部62による弱め界磁制御が行われていない場合)には、ステップS106に進み、測定温度Tmが予め定められた第1の二相高温停止温度Th2以上であるか否かを判定する。第1の二相高温停止温度Th2は、変調方式が二相変調方式であって、弱め界磁制御中でない場合(すなわち通常制御中である場合)に設定される高温停止温度Thである。第1の二相高温停止温度Th2は、三相高温停止温度Th1よりも高く設定されている。
制御部55は、測定温度Tmが第1の二相高温停止温度Th2未満である場合には、そのまま本高温停止制御処理を終了する一方、測定温度Tmが第1の二相高温停止温度Th2以上である場合には、ステップS104にて、電動モータ13を停止させる停止処理を実行して、本高温停止制御処理を終了する。
制御部55は、現在弱め界磁制御中である場合には、ステップS105を肯定判定し、ステップS107に進み、測定温度Tmが予め定められた第2の二相高温停止温度Th3以上であるか否かを判定する。第2の二相高温停止温度Th3は、変調方式が二相変調方式であって、弱め界磁制御中である場合に設定される高温停止温度Thである。第2の二相高温停止温度Th3は、三相高温停止温度Th1よりも高く、且つ、第1の二相高温停止温度Th2よりも高く設定されている。つまり、三相高温停止温度Th1<第1の二相高温停止温度Th2<第2の二相高温停止温度Th3<動作上限温度Tmaxとなっている。
制御部55は、測定温度Tmが第2の二相高温停止温度Th3未満である場合には、そのまま本高温停止制御処理を終了する一方、測定温度Tmが第2の二相高温停止温度Th3以上である場合には、ステップS104にて、電動モータ13を停止させる停止処理を実行して、本高温停止制御処理を終了する。なお、本実施形態では、制御部55が「高温停止制御部」及び「高温停止温度設定部」に対応する。
次に低温停止制御処理について説明する。低温停止制御処理は、測定温度Tmが予め定められた低温停止温度Ti以下となった時に、電動圧縮機10の運転を停止させる処理である。当該低温停止温度Tiは、動作下限温度Tminよりも高く設定されている。そして、制御部55は、インバータ31の制御態様に応じて低温停止温度Tiを可変制御する。低温停止制御処理の詳細について、低温停止温度Tiの可変制御と合わせて詳細に説明する。
図4に示すように、制御部55は、まずステップS201にて、温度センサ53の測定結果から測定温度Tmを把握する。そして、制御部55は、ステップS202にて、現在の変調方式が三相変調方式であるか否かを判定する。制御部55は、現在の変調方式が三相変調方式である場合には、ステップS202を肯定判定し、ステップS203に進む。ステップS203では、制御部55は、ステップS201にて把握された測定温度Tmが予め定められた三相低温停止温度Ti1以下であるか否かを判定する。三相低温停止温度Ti1は、変調方式が三相変調方式である場合に設定される低温停止温度Tiである。
制御部55は、測定温度Tmが三相低温停止温度Ti1よりも高い場合には、そのまま本低温停止制御処理を終了する一方、測定温度Tmが三相低温停止温度Ti1以下である場合には、ステップS204にて、電動モータ13を停止させる停止処理を実行して、本低温停止制御処理を終了する。
図4に示すように、制御部55は、現在の変調方式が三相変調方式でない場合、すなわち二相変調方式である場合には、ステップS202を否定判定し、ステップS205に進む。ステップS205では、制御部55は、現在弱め界磁制御中であるか否かを判定する。制御部55は、現在弱め界磁制御中でない場合には、ステップS206に進み、測定温度Tmが予め定められた第1の二相低温停止温度Ti2以下であるか否かを判定する。第1の二相低温停止温度Ti2は、変調方式が二相変調方式であって、弱め界磁制御中でない場合(すなわち通常制御中である場合)に設定される低温停止温度Tiである。第1の二相低温停止温度Ti2は、三相低温停止温度Ti1よりも高く設定されている。
制御部55は、測定温度Tmが第1の二相低温停止温度Ti2よりも高い場合には、そのまま本低温停止制御処理を終了する一方、測定温度Tmが第1の二相低温停止温度Ti2以下である場合には、ステップS204にて、電動モータ13を停止させる停止処理を実行して、本低温停止制御処理を終了する。
制御部55は、現在弱め界磁制御中である場合には、ステップS205を肯定判定し、ステップS207に進み、測定温度Tmが予め定められた第2の二相低温停止温度Ti3以下であるか否かを判定する。第2の二相低温停止温度Ti3は、変調方式が二相変調方式であって、弱め界磁制御中である場合に設定される低温停止温度Tiである。第2の二相低温停止温度Ti3は、三相低温停止温度Ti1よりも高く、且つ、第1の二相低温停止温度Ti2よりも高く設定されている。つまり、第2の二相低温停止温度Ti3>第1の二相低温停止温度Ti2>三相低温停止温度Ti1>動作下限温度Tminとなっている。
制御部55は、測定温度Tmが第2の二相低温停止温度Ti3よりも高い場合には、そのまま本低温停止制御処理を終了する一方、測定温度Tmが第2の二相低温停止温度Ti3以下である場合には、ステップS204にて、電動モータ13を停止させる停止処理を実行して、本低温停止制御処理を終了する。なお、本実施形態では、制御部55が「低温停止制御部」及び「低温停止温度設定部」に対応する。
次に本実施形態の作用について図5及び図6を用いて説明する。図5は、高温時におけるインバータ31(詳細にはパワーモジュール52)の温度の時間変化の一例を示すグラフであり、図6は、低温時におけるインバータ31の温度の時間変化の一例を示すグラフである。
なお、図5においては、変調方式が三相変調方式である場合における温度変化の一例を示すグラフをfh1とし、変調方式が二相変調方式であって弱め界磁制御でない場合における温度変化の一例を示すグラフをfh2とする。
同様に、図6においては、変調方式が三相変調方式である場合における温度変化の一例を示すグラフをfi1とし、変調方式が二相変調方式であって弱め界磁制御でない場合における温度変化の一例を示すグラフをfi2とする。
また、図5においては、説明をわかり易くするために、動作上限温度Tmaxと合わせて、三相高温停止温度Th1と第1の二相高温停止温度Th2とを模式的に図示する。但し、実際には測定温度Tmとインバータ31の温度との間にはズレが生じ得る。このため、インバータ31の温度が三相高温停止温度Th1又は第1の二相高温停止温度Th2以上となった時に必ずしも運転が停止するわけではない。あくまで停止させるか否かの判定に用いられる温度は測定温度Tmである。図6においても同様である。
まず高温側について説明すると、既に説明した通り、変調方式が三相変調方式である場合の方が、変調方式が二相変調方式である場合よりも、インバータ31の発熱量が大きくなり易い。このため、図5に示すように、温度上昇率は、二相変調方式よりも三相変調方式の方が、高くなり易い。詳細には、三相変調方式に対応したグラフfh1の傾きは、二相変調方式に対応したグラフfh2の傾きよりも大きくなる。
また、インバータ31の温度は、何らかの要因によって、電動モータ13の停止に基づいて直ちに低下しない場合があり得る。上記要因とは、例えば各パワースイッチング素子Qu1〜Qw2の周期的なON/OFFの停止に伴う逆起電力の発生や平滑コンデンサC1の放電等が考えられる。
また、測定温度Tmが高温停止温度Thに到達したタイミングと、実際の電動モータ13の停止タイミングとの間にはタイムラグが発生し得る。このタイムラグ中の温度上昇は、温度上昇率が高い三相変調方式である場合に大きくなり易い。更に、測定温度Tmとインバータ31の温度との間のズレ量は、発熱量が比較的小さい二相変調方式よりも、発熱量が比較的大きい三相変調方式の方が大きくなり易い場合がある。
このような状況下において、仮に変調方式が三相変調方式である場合に、測定温度Tmが三相高温停止温度Th1ではなく第1の二相高温停止温度Th2以上となることに基づいて、電動圧縮機10の運転が停止すると、例えば図5の破線で示すグラフfhaのように、インバータ31の温度が動作上限温度Tmaxを超えてしまう場合が生じ得る。
これに対して、本実施形態では、変調方式が三相変調方式である場合では、測定温度Tmが第1の二相高温停止温度Th2よりも低い三相高温停止温度Th1以上となることに基づいて、電動圧縮機10の運転が停止する。これにより、インバータ31の温度が動作上限温度Tmaxを超えてしまう場合が生じにくい。
一方、変調方式が二相変調方式である場合には、三相変調方式と比較して温度上昇率が低い。このため、仮に変調方式が二相変調方式である場合に、測定温度Tmが三相高温停止温度Th1以上となることに基づいて、電動圧縮機10の運転が停止すると、例えば図5の破線で示すグラフfhbのように、インバータ31の温度と動作上限温度Tmaxとの差が過度に広い状態で電動圧縮機10の運転が停止することとなる。この場合、正常に運転を継続できるにも関わらず、電動圧縮機10の運転が停止してしまい、運転者に不快感を与えるおそれがある。
これに対して、本実施形態では、変調方式が二相変調方式である場合では、測定温度Tmが三相高温停止温度Th1よりも高い第1の二相高温停止温度Th2以上となることに基づいて、電動圧縮機10の運転が停止する。これにより、正常に運転を継続できるにも関わらず、電動圧縮機10の運転が停止する事態が生じにくくなっている。
次に低温側について説明すると、変調方式が二相変調方式である場合の方が、変調方式が三相変調方式である場合よりも、発熱量が小さくなり易い。このため、図6に示すように、温度下降率は、三相変調方式よりも二相変調方式の方が、高くなり易い。詳細には、二相変調方式に対応したグラフfi2の傾きは、三相変調方式に対応したグラフfi1の傾きよりも大きくなる。
また、インバータ31の温度は、例えば電動モータ13の停止直前にハウジング11内に吸入された冷媒による冷却等によって、電動モータ13の停止後も低下する場合があり得る。
また、測定温度Tmが低温停止温度Tiに到達したタイミングと、実際の電動モータ13の停止タイミングとの間にはタイムラグが発生し得る。このタイムラグ中の温度下降は、温度下降率が高い二相変調方式である場合に大きくなり易い。
このような状況下において、仮に変調方式が二相変調方式である場合に、測定温度Tmが第1の二相低温停止温度Ti2ではなく三相低温停止温度Ti1以下となることに基づいて、電動圧縮機10の運転が停止すると、例えば図6の破線で示すグラフfibのように、インバータ31の温度が動作下限温度Tminを下回る場合が生じ得る。
これに対して、本実施形態では、変調方式が二相変調方式である場合では、測定温度Tmが三相低温停止温度Ti1よりも高い第1の二相低温停止温度Ti2以下となることに基づいて、電動圧縮機10の運転が停止する。これにより、インバータ31の温度が動作下限温度Tminを下回る場合が生じにくい。
一方、変調方式が三相変調方式である場合には、二相変調方式と比較して温度下降率が低い。このため、仮に変調方式が三相変調方式である場合に、測定温度Tmが第1の二相低温停止温度Ti2以下となることに基づいて、電動圧縮機10の運転が停止すると、例えば図6の破線で示すグラフfiaのように、インバータ31の温度と動作下限温度Tminとの差が過度に広い状態で電動圧縮機10の運転が停止することとなる。この場合、正常に運転を継続できるにも関わらず、電動圧縮機10の運転が停止してしまい、運転者に不快感を与えるおそれがある。
これに対して、本実施形態では、変調方式が三相変調方式である場合では、測定温度Tmが第1の二相低温停止温度Ti2よりも低い三相低温停止温度Ti1以下となることに基づいて、電動圧縮機10の運転が停止する。これにより、正常に運転を継続できるにも関わらず、電動圧縮機10の運転が停止する事態が生じにくくなっている。
以上詳述した本実施形態によれば以下の効果を奏する。
(1)電動圧縮機10は、流体としての冷媒を圧縮する圧縮部12と、圧縮部12を駆動させる電動モータ13と、電動モータ13を駆動させる駆動回路としてのインバータ31と、インバータ31の温度を測定する温度センサ53と、インバータ31を制御する制御部55とを備えている。制御部55は、温度センサ53によって測定された測定温度Tmが予め定められた高温停止温度Th以上となった時に、電動モータ13を停止させる高温停止制御処理を実行する。そして、制御部55は、高温停止制御処理において、変調方式が三相変調方式である場合には高温停止温度Thを三相高温停止温度Th1に設定し、変調方式が二相変調方式である場合には高温停止温度Thを三相高温停止温度Th1よりも高い二相高温停止温度Th2,Th3に設定する。
かかる構成によれば、変調方式が、インバータ31の発熱量が比較的大きく、温度が上がり易い三相変調方式である場合には、高温停止温度Thが比較的低い三相高温停止温度Th1に設定されるため、インバータ31(詳細にはパワーモジュール52)の温度が過度に高くなることを抑制できる。一方、変調方式が二相変調方式である場合には、高温停止温度Thが比較的低い二相高温停止温度Th2,Th3に設定されるため、電動圧縮機10の運転が継続され易い。また、二相変調方式では、発熱量が比較的小さく、温度が上がりにくいため、上記のように高温停止温度Thが比較的高く設定された場合であっても、インバータ31の温度が過度に高くなりにくい。よって、インバータ31の温度が過度に高くなることを抑制しつつ、電動圧縮機10の運転継続を図ることができる。
(2)インバータ31は、予め定められた動作上限温度Tmax以下である場合に正常に動作するパワースイッチング素子Qu1〜Qw2を有し、当該パワースイッチング素子Qu1〜Qw2が周期的にON/OFFすることにより電動モータ13を駆動させる。そして、高温停止温度Thは、動作上限温度Tmaxよりも低く設定されている。これにより、測定温度Tmが動作上限温度Tmaxとなる前段階にて、高温停止制御処理によって電動モータ13を停止させることができる。よって、インバータ31の温度が動作上限温度Tmaxを超えることを抑制できる。
(3)インバータ31とハウジング11とは熱的に結合している。これにより、ハウジング11内に吸入される冷媒によって、インバータ31を冷却することができる。そして、ハウジング11内に吸入される冷媒の流量は、電動モータ13の回転数に依存する。
かかる構成において、変調方式制御部61は、変調方式が三相変調方式である状況において予め定められた二相変調条件が成立したことに基づいて、変調方式を、三相変調方式から二相変調方式に変更する。当該二相変調条件は、電動モータ13の回転数が予め定められた閾値回転数以上であることを含む。
かかる構成によれば、変調方式が二相変調方式である場合の回転数は、変調方式が三相変調方式である場合の回転数よりも高いため、ハウジング11内に吸入される冷媒流量は、三相変調方式の場合よりも二相変調方式の場合の方が、大きくなり易い。これにより、インバータ31は、変調方式が二相変調方式である場合の方が、冷媒によって冷却され易い。このため、変調方式が二相変調方式である場合の高温停止温度Thを、三相高温停止温度Th1よりも高い二相高温停止温度Th2,Th3に設定しても、インバータ31の温度が動作上限温度Tmaxを超えにくい。よって、変調方式が二相変調方式である場合において、電動圧縮機10の運転継続を図ることができる。
(4)制御部55は、予め定められた弱め界磁条件が成立した場合には、電動モータ13に対して弱め界磁制御を行う弱め界磁制御部62を備えている。これにより、電源電圧が低い場合であっても、一定の高いトルクを確保しつつ、より高い回転数で電動圧縮機10を運転させることができる。
ここで、インバータ31の発熱量は、通常制御時よりも弱め界磁制御時の方が小さくなり易い。このため、弱め界磁制御時においてはインバータ31の温度が上がりにくいため、弱め界磁制御時における高温停止温度Thを高くしても、インバータ31の温度が動作上限温度Tmaxを超えにくい。これに対応させて、本実施形態では、制御部55は、変調方式が二相変調方式であり、且つ、弱め界磁制御が行われていない場合には、高温停止温度Thを第1の二相高温停止温度Th2に設定する。そして、制御部55は、変調方式が二相変調方式であり、且つ、弱め界磁制御が行われている場合には、高温停止温度Thを、第1の二相高温停止温度Th2よりも高い第2の二相高温停止温度Th3に設定する。これにより、変調方式が二相変調方式であって弱め界磁制御中である場合において、インバータ31の温度が動作上限温度Tmaxを超えることを抑制しつつ、電動圧縮機10の更なる運転継続を図ることができる。
(5)制御部55は、温度センサ53によって測定された測定温度Tmが予め定められた低温停止温度Ti以下となった時に、電動モータ13を停止させる低温停止制御処理を実行する。そして、制御部55は、低温停止制御処理において、変調方式が三相変調方式である場合には低温停止温度Tiを三相低温停止温度Ti1に設定し、変調方式が二相変調方式である場合には低温停止温度Tiを三相低温停止温度Ti1よりも高い二相低温停止温度Ti2,Ti3に設定する。
かかる構成によれば、変調方式が、インバータ31の発熱量が比較的小さく、温度が下がり易い二相変調方式である場合には、低温停止温度Tiが比較的高い二相低温停止温度Ti2,Ti3に設定されるため、インバータ31(詳細にはパワーモジュール52)の温度が過度に低くなることを抑制できる。一方、変調方式が三相変調方式である場合には、低温停止温度Tiが比較的低い三相低温停止温度Ti1に設定されるため、電動圧縮機10の運転が継続され易い。また、三相変調方式では、発熱量が比較的大きく、温度が下がりにくいため、上記のように低温停止温度Tiが比較的低く設定された場合であっても、インバータ31の温度が過度に低くなりにくい。よって、インバータ31の温度が過度に低くなることを抑制しつつ、電動圧縮機10の運転継続を図ることができる。
(6)パワースイッチング素子Qu1〜Qw2は、予め定められた動作下限温度Tmin以上である場合に正常に動作する。そして、低温停止温度Tiは、動作下限温度Tminよりも高く設定されている。これにより、測定温度Tmが動作下限温度Tminとなる前段階にて、低温停止制御処理によって電動モータ13を停止させることができる。よって、インバータ31の温度が動作下限温度Tminを下回ることを抑制できる。
(7)(3)のように二相変調条件が設定されている構成においては、インバータ31は、変調方式が三相変調方式である場合の方が、変調方式が二相変調方式である場合よりも、冷媒によって冷却されにくい。このため、変調方式が三相変調方式である場合の低温停止温度Tiを、第1の二相低温停止温度Ti2よりも低い三相低温停止温度Ti1に設定しても、インバータ31の温度が動作下限温度Tminを下回りにくい。よって、変調方式が三相変調方式である場合において電動圧縮機10の運転継続を図ることができる。
(8)また、インバータ31の発熱量は、通常制御時よりも弱め界磁制御時の方が小さくなり易いため、通常制御時と比較して、弱め界磁制御時の方が、インバータ31の温度が下がり易い。これに対応させて、制御部55は、変調方式が二相変調方式であり、且つ、弱め界磁制御が行われていない場合には、低温停止温度Tiを第1の二相低温停止温度Ti2に設定する。そして、制御部55は、変調方式が二相変調方式であり、且つ、弱め界磁制御が行われている場合には、低温停止温度Tiを、第1の二相低温停止温度Ti2よりも高い第2の二相低温停止温度Ti3に設定する。これにより、変調方式が二相変調方式であって弱め界磁制御中である場合において、インバータ31の温度が動作下限温度Tminを下回ることを抑制しつつ、電動圧縮機10の更なる運転継続を図ることができる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 温度センサ53は、インバータ31の直接的な温度として例えば回路基板51の温度等を測定してもよい。要は、温度センサ53は、直接的又は間接的にインバータ31の温度を測定するものであればよい。また、温度センサ53は、インバータ31に設けられていれば、その具体的な位置については任意である。
○ 各パワースイッチング素子Qu1〜Qw2の具体的な構成はIGBTに限られず、任意であり、例えばパワーMOSFET等でもよい。
○ 二相変調条件は、回転数及び変調率の双方で規定されていたが、これに限られず、いずれか一方で規定される条件であってもよい。
○ 弱め界磁制御部62を省略してもよい。すなわち、弱め界磁制御は行われない構成であってもよい。この場合、第2の二相高温停止温度Th3及び第2の二相低温停止温度Ti3を省略してもよい。
○ 制御部55は、高温停止制御処理及び低温停止制御処理の双方を実行する構成であったが、これに限られず、いずれか一方の処理を実行する構成でもよい。
○ ハウジング11に対するケース32の取付位置は任意である。
○ インバータ31のパワーモジュール52とベース部材41とは接触しておらず離間して配置されていてもよい。この場合であっても、ケース32内の雰囲気温度が冷媒によって調整されるため、それを通じてパワーモジュール52の温度が調整される。
○ ベース部材41を省略して、カバー部材42をハウジング11の壁部11cに固定してもよい。この場合、カバー部材42とハウジング11の壁部11cとによって区画される空間にインバータ31が収容される。かかる構成であっても、インバータ31とハウジング11とは熱的に結合している。要は、インバータ31は、ハウジング11と熱的に結合する位置に配置されていればよい。
○ 二相変調方式は、上アーム及び下アームの双方を使用する方式に限られず、下アームのみを使用する方式、換言すれば下アームの各パワースイッチング素子Qu2,Qv2,Qw2のみが停止対象となる方式であってもよい。
○ 電動圧縮機10の搭載対象は、車両に限られず、任意である。
○ 電動圧縮機10は、車両空調装置100に用いられていたが、これに限られず、他の装置に用いられてもよい。例えば、車両が燃料電池を搭載した燃料電池車両(FCV)である場合には、当該電動圧縮機10は、上記燃料電池に空気を供給する供給装置に用いられてもよい。要は、圧縮対象の流体は、任意であり、冷媒であってもよいし空気などであってもよい。
10…電動圧縮機、11…ハウジング、12…圧縮部、13…電動モータ、31…インバータ(駆動回路)、52…パワーモジュール、53…温度センサ(温度測定部)、55…制御部、61…変調方式制御部、62…弱め界磁制御部、100…車両空調装置、102…空調ECU、Tm…測定温度、Th…高温停止温度、Th1…三相高温停止温度、Th2…第1の二相高温停止温度、Th3…第2の二相高温停止温度、Tmax…動作上限温度、Ti…低温停止温度、Ti1…三相低温停止温度、Ti2…第1の二相低温停止温度、Ti3…第2の二相低温停止温度、Tmin…動作下限温度。

Claims (6)

  1. 流体が吸入されるハウジングと、
    前記ハウジング内に収容され、前記流体を圧縮して吐出する圧縮部と、
    前記ハウジング内に収容され、前記圧縮部を駆動させる電動モータと、
    前記電動モータを駆動させる駆動回路と、
    前記駆動回路の変調方式を、三相変調方式又は二相変調方式に設定する変調方式制御部と、
    前記駆動回路の温度を測定する温度測定部と、
    前記温度測定部によって測定された測定温度が予め定められた高温停止温度以上となった時に、前記電動モータを停止させる高温停止制御部と、
    前記変調方式が前記三相変調方式である場合には前記高温停止温度を三相高温停止温度に設定し、前記変調方式が前記二相変調方式である場合には前記高温停止温度を前記三相高温停止温度よりも高い二相高温停止温度に設定する高温停止温度設定部と、を備え
    前記駆動回路と前記ハウジングとは熱的に結合しており、
    前記変調方式制御部は、前記変調方式が前記三相変調方式である状況において予め定められた二相変調条件が成立したことに基づいて、前記変調方式を、前記三相変調方式から前記二相変調方式に変更するものであり、
    前記二相変調条件は、前記電動モータの回転数が予め定められた閾値回転数以上であることを含むことを特徴とする電動圧縮機。
  2. 予め定められた弱め界磁条件が成立した場合には、前記電動モータに対して弱め界磁制御を行う弱め界磁制御部を備え、
    前記高温停止温度設定部は、
    前記変調方式が前記二相変調方式であり、且つ、前記弱め界磁制御が行われていない場合には、前記高温停止温度を、前記二相高温停止温度としての第1の二相高温停止温度に設定し、
    前記変調方式が前記二相変調方式であり、且つ、前記弱め界磁制御が行われている場合には、前記高温停止温度を、前記第1の二相高温停止温度よりも高い前記二相高温停止温度としての第2の二相高温停止温度に設定する請求項1に記載の電動圧縮機。
  3. 前記駆動回路は、予め定められた動作上限温度以下である場合に正常に動作するスイッチング素子を有し、当該スイッチング素子が周期的にON/OFFすることにより前記電動モータを駆動させるものであり、
    前記高温停止温度は、前記動作上限温度よりも低く設定されている請求項1又は請求項2に記載の電動圧縮機。
  4. 流体が吸入されるハウジングと、
    前記ハウジング内に収容され、前記流体を圧縮して吐出する圧縮部と、
    前記ハウジング内に収容され、前記圧縮部を駆動させる電動モータと、
    前記電動モータを駆動させる駆動回路と、
    前記駆動回路の変調方式を、三相変調方式又は二相変調方式に設定する変調方式制御部と、
    前記駆動回路の温度を測定する温度測定部と、
    前記温度測定部によって測定された測定温度が予め定められた低温停止温度以下となった時に、前記電動モータを停止させる低温停止制御部と、
    前記変調方式が前記三相変調方式である場合には前記低温停止温度を三相低温停止温度に設定し、前記変調方式が前記二相変調方式である場合には前記低温停止温度を前記三相低温停止温度よりも高い二相低温停止温度に設定する低温停止温度設定部と、を備え
    前記駆動回路と前記ハウジングとは熱的に結合しており、
    前記変調方式制御部は、前記変調方式が前記三相変調方式である状況において予め定められた二相変調条件が成立したことに基づいて、前記変調方式を、前記三相変調方式から前記二相変調方式に変更するものであり、
    前記二相変調条件は、前記電動モータの回転数が予め定められた閾値回転数以上であることを含むことを特徴とする電動圧縮機。
  5. 予め定められた弱め界磁条件が成立した場合には、前記電動モータに対して弱め界磁制御を行う弱め界磁制御部を備え、
    前記低温停止温度設定部は、
    前記変調方式が前記二相変調方式であり、且つ、前記弱め界磁制御が行われていない場合には、前記低温停止温度を、前記二相低温停止温度としての第1の二相低温停止温度に設定し、
    前記変調方式が前記二相変調方式であり、且つ、前記弱め界磁制御が行われている場合には、前記低温停止温度を、前記第1の二相低温停止温度よりも高い前記二相低温停止温度としての第2の二相低温停止温度に設定する請求項に記載の電動圧縮機。
  6. 前記駆動回路は、予め定められた動作下限温度以上である場合に正常に動作するスイッチング素子を有し、当該スイッチング素子が周期的にON/OFFすることにより前記電動モータを駆動させるものであり、
    前記低温停止温度は、前記動作下限温度よりも高く設定されている請求項4又は請求項5に記載の電動圧縮機。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4245997A3 (de) * 2016-04-06 2023-12-27 BITZER Kühlmaschinenbau GmbH Verdichtereinheit und verfahren zum betreiben einer verdichtereinheit
JP6700610B2 (ja) * 2017-01-12 2020-05-27 株式会社豊田自動織機 車載用流体機械
JP6942963B2 (ja) * 2017-01-12 2021-09-29 株式会社豊田自動織機 車載用流体機械
JPWO2020066184A1 (ja) * 2018-09-27 2021-08-30 日本電産株式会社 駆動制御装置、駆動装置およびパワーステアリング装置
US11728757B2 (en) * 2019-11-07 2023-08-15 Carrier Corporation System and method for controlling temperature inside electrical and electronics system
JP7276232B2 (ja) * 2020-04-14 2023-05-18 株式会社豊田自動織機 電動圧縮機

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3374918B2 (ja) * 2001-03-02 2003-02-10 サンケン電気株式会社 インバ−タ装置
JP3818213B2 (ja) 2002-05-01 2006-09-06 株式会社デンソー 電動圧縮機
US7053587B2 (en) * 2004-02-10 2006-05-30 Denso Corporation Apparatus for controlling three-phase AC motor on two-phase modulation technique
JP5197924B2 (ja) * 2006-04-13 2013-05-15 シャープ株式会社 モータ制御装置、冷蔵庫、空気調和機
JP5267644B2 (ja) * 2011-11-30 2013-08-21 トヨタ自動車株式会社 電源装置及び電源供給方法、並びにモータ駆動システム

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