JP7363596B2 - 電動圧縮機 - Google Patents
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Description
本実施形態の車載用電動圧縮機は車両空調装置(カーエアコン)に用いられるものであって、ヒートポンプ方式を使っており、ヒートポンプ方式では冷媒が循環する冷凍サイクル中に蒸発器と車載用電動圧縮機と凝縮器と膨張弁が設けられ、蒸発器で冷媒が外気で温められて気化し、車載用電動圧縮機で圧縮され、凝縮器で冷媒の液化及び空気の加熱が行われ、膨張弁で冷媒の圧力が下がり温度も下がる。この冷凍サイクルでの蒸発器において外気から吸熱して冷媒が加温されて当該冷媒で凝縮器での室内空気との熱交換により車室内を暖房することができる。
圧縮部22は、ハウジング21内の冷媒を吸引圧縮し、その圧縮された冷媒を吐出口21bから吐出させるものである。圧縮部22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。
図3のステップS103において、d軸電流指令値Id*に基づいて次の(2)式により、図5のd軸電流操作量ΔId1分だけd軸電流指令値Id*を更新する。
(2)式において、Id*baが更新前のd軸電流指令値であり、Id*frが更新後のd軸電流指令値である。
(3)式において、Id*baが更新前のd軸電流指令値であり、Id*frが更新後のd軸電流指令値である。
電動圧縮機用の電動モータ23は、冷媒によって冷却される構造になっている。そこで、電動モータ23の損失を増加させる制御を行い、冷媒を早く温める。そうすることで、暖房が効き始めるまでの時間を短縮することができる。即ち、車両空調装置10の低温下での起動時に暖房推進が図られる。
そして、図6(a)に示すように、定トルク曲線と電流上限円(強め界磁方向)との交点を制御動作点とする。こうすることで、図6(b)に実線で示すように、図6(b)で破線で示す最小銅損となる場合のモータ電流に比べ、モータ電流が上昇する。よって、銅損が悪化する。つまり、図6(a)、図6(b)に示すように、モータ電流増加により銅損を悪化させることができる。
(1)電動圧縮機としての車載用電動圧縮機20の構成として、電動モータ23と、電動モータ23を収容するとともに冷媒を内部に導入する吸入口21aを有するハウジング21と、電動モータ23によって駆動されてハウジング21内の冷媒を吸引圧縮する圧縮部22と、電動モータ23を駆動するインバータ装置31と、を備える。インバータ装置31は、u,v,wの相毎の上下アームを構成するスイッチング素子Q1~Q6を有し、スイッチング素子Q1~Q6のスイッチング動作に伴い直流電圧を交流電圧に変換して電動モータ23に供給するインバータ回路40と、電動モータ23に供給される電流の値を検出する電流センサ41,42と、電流センサ41,42の検出値をもとにd軸電流値Idとq軸電流値Iqを算出する座標変換部65と、電動モータ23に対する回転数指令値ω*と回転数推定値としての推定回転数ωとの差Δωに基づいてd軸電流指令値及Id*びq軸電流指令値Iq*を生成する速度制御部61と、d軸電流指令値とd軸電流値Idとの差分ΔIdに基づいてd軸電圧指令値Vd*を算出するとともにq軸電流指令値とq軸電流値Iqとの差分ΔIqに基づいてq軸電圧指令値Vq*を算出する電流制御部64と、d軸電圧指令値Vd*とq軸電圧指令値Vq*に基づいてスイッチング素子Q1~Q6を制御するPWM制御部71と、d軸電流値Id、q軸電流値Iq、d軸電圧指令値Vd*、q軸電圧指令値Vq*に基づき、回転数推定値としての推定回転数ωを算出する回転数推定部としての回転角推定部69と、を備える。速度制御部61は、電動モータ23を駆動させるための必要トルクが発生するようd軸電流指令値Id*及びq軸電流指令値Iq*を生成する。インバータ装置31は、d軸電流指令値Id*及びq軸電流指令値Iq*を変更することにより電動モータ23の温度を上昇させる創熱電流指令部70を備える。創熱電流指令部70は、d-q座標系における定トルク曲線に沿ってd軸電流値Idが増加する方向へ推移するようd軸電流指令値Id*及びq軸電流指令値Iq*を変更する。
〇上述した実施形態に代わり次のようにしてもよい。
図8に示すように、制御動作点は電流上限円の内側かつ電圧制限楕円の内側にある必要があり、電流上限円は、インバータ(モータ)の定格電流、電圧制限楕円は、入力電圧、回転数に依存する。指令回転数に従った運転をするには、選択する電流ベクトルを両制限円の内側とする必要がある。そのため、入力電圧の低下や指令回転数の増加によって電圧制限楕円が縮小すると、電圧制限楕円の外側に動作点があると電圧出力不足により回転数が低下してしまい、創熱制御動作点での回転数の維持ができなくなる。
創熱電流指令部70は、インバータ回路40の構成部品であるスイッチング素子Q1~Q6等の過熱を防止すべく図13に示す処理を実行する。図13においては、図3に対し、ステップS300が追加されている。
単に電流制限円をインバータの構成部品であるスイッチング素子等の温度に応じて小さくするのではなく、図16に示すように、電流制限円が低下して必要トルク(図16での通常制御動作点)と定トルク曲線との交点がない場合、回転数を下げて負荷トルクを落とすように制限する。もしくは、回転数維持のため、図16での通常動作点以下の電流制限円にしないように制限する。
Claims (2)
- 電動モータと、
前記電動モータを収容するとともに冷媒を内部に導入する吸入口を有するハウジングと、
前記電動モータによって駆動されて前記ハウジング内の冷媒を吸引圧縮する圧縮部と、
前記電動モータを駆動するインバータ装置と、を備え、
前記インバータ装置は、
u,v,wの相毎の上下アームを構成するスイッチング素子を有し、前記スイッチング素子のスイッチング動作に伴い直流電圧を交流電圧に変換して前記電動モータに供給するインバータ回路と、
前記電動モータに供給される電流の値を検出する電流センサと、
前記電流センサの検出値をもとにd軸電流値とq軸電流値を算出する座標変換部と、
前記電動モータに対する回転数指令値と回転数推定値との差に基づいてd軸電流指令値及びq軸電流指令値を生成する速度制御部と、
前記d軸電流指令値と前記d軸電流値との差分に基づいてd軸電圧指令値を算出するとともに前記q軸電流指令値と前記q軸電流値との差分に基づいてq軸電圧指令値を算出する電流制御部と、
前記d軸電圧指令値と前記q軸電圧指令値に基づいて前記スイッチング素子を制御するPWM制御部と、
前記d軸電流値、前記q軸電流値、前記d軸電圧指令値、前記q軸電圧指令値に基づき、前記回転数推定値を算出する回転数推定部と、を備え、
前記速度制御部は、
前記電動モータを駆動させるための必要トルクが発生するようd軸電流指令値及びq軸電流指令値を生成する電動圧縮機において、
前記インバータ装置は、前記d軸電流指令値及び前記q軸電流指令値を変更することにより前記電動モータの温度を上昇させる創熱電流指令部を備え、
前記創熱電流指令部は、
d-q座標系における定トルク曲線に沿ってd軸電流値が増加する方向へ推移するようd軸電流指令値及びq軸電流指令値を変更し、
前記創熱電流指令部は、前記回転数指令値と前記回転数推定値との偏差が閾値よりも大きい場合は、前記定トルク曲線に沿ってd軸電流値が減少する方向へ推移するよう前記d軸電流指令値及び前記q軸電流指令値を変更することを特徴とする電動圧縮機。 - 前記創熱電流指令部は、d-q座標系において、電流上限円を、前記インバータ回路の構成部品の温度に対する制限電流値を超えない範囲で規定するとともに、前記電流上限円と前記定トルク曲線の交点へと推移するよう前記d軸電流指令値及び前記q軸電流指令値を変更することを特徴とする請求項1に記載の電動圧縮機。
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