KR101859281B1 - 전동 압축기 - Google Patents
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Abstract
전동 압축기는, 로터를 갖는 전동 모터와, 하우징과, 압축부와, 구동 회로와, 제어부를 구비한다. 제어부는, 로터가 정방향과는 반대 방향으로 회전하고 있는 것에 따라, 제 1 기간에 걸쳐 로터를 감속시키는 감속 제어를 실시하는 감속 제어부와, 감속 제어의 실행 후, 제 1 기간보다 긴 제 2 기간에 걸쳐 로터의 회전을 계속시키는 계속 제어를 실행하는 계속 제어부를 구비한다. 계속 제어 중에 있어서의 로터의 회전 수의 변동차는, 감속 회전 수 차보다 작다.
Description
본 발명은, 전동 압축기에 관한 것이다.
예를 들어 일본 공개특허공보 2003-120555호에는, 고정 스크롤 및 고정 스크롤에 대하여 공전 운동이 가능한 가동 스크롤을 갖는 압축부와, 로터를 갖는 것으로서 가동 스크롤을 공전 운동시키는 전동 모터를 구비한 전동 압축기가 개시되어 있다. 전동 압축기는, 고정 스크롤과 가동 스크롤에 의해 구획된 것으로서 흡입 유체가 흡입되는 압축실을 가지고 있고, 가동 스크롤이 공전 운동함으로써 압축실의 흡입 유체를 압축하고, 압축 유체를 토출한다.
또한, 일본 공개특허공보 2003-120555호에는, 압축실에 대하여, 흡입 유체보다 고압의 중간압 유체를 도입하는 인젝션 포트가 형성된 전동 압축기와, 당해 전동 압축기를 갖는 공조 장치에 대하여 기재되어 있다. 공조 장치는, 예를 들어 인젝션 포트에 접속된 인젝션 배관과, 인젝션 배관에 접속된 기액 분리기를 구비하고 있다. 기액 분리기에 의해 분리된 중간압 유체가, 인젝션 배관 및 인젝션 포트를 통하여 압축실에 유입됨으로써, 압축실에 유입되는 유체 유량이 커진다.
상기와 같은 중간압 유체가 압축실에 도입되는 구성에 있어서는, 전동 압축기의 운전 정지시에 있어서, 인젝션 배관에 잔존하는 중간압 유체가, 인젝션 포트를 통하여, 압축실에 유입되는 경우가 있다. 이 경우, 가동 스크롤이 정방향과는 반대 방향으로 공전 운동하고, 로터도 역회전하는 역회전 현상이 발생할 수 있다. 이 경우, 로터의 회전 수 (회전 속도) 가 높으면, 소음이나 진동이 커지기 쉽다.
여기서, 로터를 조기에 정지시키기 위해서, 예를 들어 로터의 역회전을 강제적으로 정지시키는 강제 정지 제어를 전동 모터에 대하여 실시하는 것도 생각할 수 있다. 이 경우, 중간압 유체가 인젝션 배관에 계속 잔존하는 사태가 발생할 수 있다. 그러면, 중간압 유체에 의해, 로터의 회전 정지 후에 재차 로터가 역회전하게 되는 재역회전 현상이 발생할 가능성이 있다. 당해 재역회전 현상이 발생하면, 예를 들어 전동 압축기의 기동시에 지장이 발생할 수 있다.
본 발명의 목적은 소음이나 진동을 억제하면서, 재역회전 현상의 발생을 억제할 수 있는 전동 압축기를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하는 전동 압축기는, 로터를 갖는 전동 모터와, 유체가 흡입되는 흡입구를 갖는 하우징과, 상기 전동 모터에 의해 구동되는 것으로서, 상기 흡입구로부터 흡입된 상기 유체인 흡입 유체를 압축하고, 또한, 압축된 상기 흡입 유체인 압축 유체를 토출하는 압축부와, 상기 전동 모터를 구동시키는 구동 회로와, 상기 구동 회로를 제어함으로써, 상기 로터의 회전을 제어하는 제어부를 구비한 전동 압축기에 있어서, 상기 압축부는, 상기 하우징에 고정된 고정 스크롤과, 상기 고정 스크롤과 서로 맞물리는 것으로서 상기 고정 스크롤에 대하여 공전 운동하도록 구성된 가동 스크롤과, 상기 고정 스크롤과 상기 가동 스크롤에 의해 구획된 압축실을 갖고, 상기 로터가 미리 정해진 정방향으로 회전하는 경우에 상기 가동 스크롤이 정방향으로 공전 운동하고, 그에 따라, 상기 압축부는 상기 압축실에 흡입되는 상기 흡입 유체를 압축하고, 상기 전동 압축기는, 상기 흡입 유체보다 고압이고 상기 압축 유체보다 저압인 중간압 유체를 상기 압축실에 도입하는 인젝션 포트를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 로터가 상기 정방향과는 반대 방향으로 회전하고 있는 것에 따라, 제 1 기간에 걸쳐 상기 로터를 감속시키는 감속 제어를 실시하는 감속 제어부와, 상기 감속 제어의 실행 후, 상기 제 1 기간보다 긴 제 2 기간에 걸쳐 상기 로터의 회전을 계속시키는 계속 제어를 실행하는 계속 제어부를 구비하고, 상기 계속 제어 중에 있어서의 상기 로터의 회전 수의 변동차는, 상기 감속 제어의 개시 타이밍에 있어서의 상기 로터의 회전 수와 상기 감속 제어의 종료 타이밍에 있어서의 상기 로터의 회전 수의 차인 감속 회전 수 차보다 작다.
도 1 은 전동 압축기의 개략 단면도이다.
도 2 는 도 1 의 전동 압축기가 구비하는 압축부의 단면도이다.
도 3 은 차량 공조 장치의 개략도이다.
도 4 는 인버터의 전기적 구성을 나타내는 회로도이다.
도 5 는 1 상 패턴에 있어서의 하아암 스위칭 소자의 타임 차트로서, (a) 는 u 상 하아암 스위칭 소자의 ON/OFF 를 나타내고, (b) 는 v 상 하아암 스위칭 소자의 ON/OFF 를 나타내고, (c) 는 w 상 하아암 스위칭 소자의 ON/OFF 를 나타낸다.
도 6 은 로터가 정방향으로 회전하고 있는 경우의 각 상 전류를 모식적으로 나타내는 그래프이다.
도 7 은 로터가 정방향과는 반대 방향으로 회전하고 있는 경우의 각 상 전류를 모식적으로 나타내는 그래프이다.
도 8 은 역회전 제어 처리를 나타내는 플로우 차트이다.
도 9 는 2 상 패턴에 있어서의 하아암 스위칭 소자의 타임 차트로서, (a) 는 u 상 하아암 스위칭 소자의 ON/OFF 를 나타내고, (b) 는 v 상 하아암 스위칭 소자의 ON/OFF 를 나타내고, (c) 는 w 상 하아암 스위칭 소자의 ON/OFF 를 나타낸다.
도 10 은 운전 정지 후의 로터의 회전 수의 시간 변화를 나타내는 그래프이다.
도 2 는 도 1 의 전동 압축기가 구비하는 압축부의 단면도이다.
도 3 은 차량 공조 장치의 개략도이다.
도 4 는 인버터의 전기적 구성을 나타내는 회로도이다.
도 5 는 1 상 패턴에 있어서의 하아암 스위칭 소자의 타임 차트로서, (a) 는 u 상 하아암 스위칭 소자의 ON/OFF 를 나타내고, (b) 는 v 상 하아암 스위칭 소자의 ON/OFF 를 나타내고, (c) 는 w 상 하아암 스위칭 소자의 ON/OFF 를 나타낸다.
도 6 은 로터가 정방향으로 회전하고 있는 경우의 각 상 전류를 모식적으로 나타내는 그래프이다.
도 7 은 로터가 정방향과는 반대 방향으로 회전하고 있는 경우의 각 상 전류를 모식적으로 나타내는 그래프이다.
도 8 은 역회전 제어 처리를 나타내는 플로우 차트이다.
도 9 는 2 상 패턴에 있어서의 하아암 스위칭 소자의 타임 차트로서, (a) 는 u 상 하아암 스위칭 소자의 ON/OFF 를 나타내고, (b) 는 v 상 하아암 스위칭 소자의 ON/OFF 를 나타내고, (c) 는 w 상 하아암 스위칭 소자의 ON/OFF 를 나타낸다.
도 10 은 운전 정지 후의 로터의 회전 수의 시간 변화를 나타내는 그래프이다.
이하, 전동 압축기의 일 실시형태에 대하여 설명한다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 전동 압축기 (10) 는, 유체가 흡입되는 흡입구 (11a) 및 유체가 토출되는 토출구 (11b) 가 형성된 하우징 (11) 을 구비하고 있다. 하우징 (11) 은, 전체적으로 대략 원통 형상이다. 상세하게는, 하우징 (11) 은, 제 1 파츠 (12) 와 제 2 파츠 (13) 를 갖고, 각각, 저부와 개구단을 갖는 원통 형상이다. 제 1 파츠 (12) 와 제 2 파츠 (13) 는, 서로 개구단끼리가 맞닿은 상태로 장착되어 있다. 흡입구 (11a) 는, 제 1 파츠 (12) 의 측벽부 (12a), 상세하게는 당해 측벽부 (12a) 중 제 1 파츠 (12) 의 저부 (12b) 근방에 형성되어 있다. 토출구 (11b) 는, 제 2 파츠 (13) 의 저부 (13a) 에 형성되어 있다.
전동 압축기 (10) 는, 회전축 (14) 과, 흡입구 (11a) 로부터 흡입된 유체 즉 흡입 유체를 압축하여 토출구 (11b) 로부터 토출하는 압축부 (15) 와, 압축부 (15) 를 구동하는 전동 모터 (16) 를 구비하고 있다. 회전축 (14), 압축부 (15) 및 전동 모터 (16) 는, 하우징 (11) 내에 수용되어 있다. 전동 모터 (16) 는, 하우징 (11) 내에 있어서 흡입구 (11a) 와 대응하는 측에 배치되어 있고, 압축부 (15) 는, 하우징 (11) 내에 있어서 토출구 (11b) 와 대응하는 측에 배치되어 있다.
회전축 (14) 은, 회전 가능한 상태로 하우징 (11) 내에 수용되어 있다. 상세하게는, 하우징 (11) 내에는, 회전축 (14) 을 축 지지하는 축 지지 부재 (21) 가 형성되어 있다. 축 지지 부재 (21) 는, 예를 들어 압축부 (15) 와 전동 모터 (16) 사이의 위치에서 하우징 (11) 에 고정되어 있다. 축 지지 부재 (21) 에는, 회전축 (14) 이 삽통 가능한 것으로서 제 1 베어링 (22) 이 형성된 삽통공 (23) 이 형성되어 있다. 또한, 축 지지 부재 (21) 와 제 1 파츠 (12) 의 저부 (12b) 는 대향하고 있고, 당해 저부 (12b) 에는 원통상의 보스 (24) 가 돌출되어 있다. 보스 (24) 의 내측에는 제 2 베어링 (25) 이 형성되어 있다. 회전축 (14) 은, 제 1 베어링 (22) 과 제 2 베어링 (25) 에 의해 회전 가능한 상태로 지지되어 있다.
압축부 (15) 는, 하우징 (11) 에 고정된 고정 스크롤 (31) 과, 고정 스크롤 (31) 에 대하여 공전 운동이 가능한 가동 스크롤 (32) 을 구비하고 있다.
고정 스크롤 (31) 은, 회전축 (14) 과 동일 축선 상에 형성된 원판상의 고정 기판 (31a) 과, 고정 기판 (31a) 으로부터 기립한 고정 소용돌이벽 (31b) 을 갖는다. 마찬가지로, 가동 스크롤 (32) 은, 원판상이고 고정 기판 (31a) 과 대향하는 가동 기판 (32a) 과, 가동 기판 (32a) 으로부터 고정 기판 (31a) 을 향하여 기립한 가동 소용돌이벽 (32b) 을 구비하고 있다.
도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 고정 스크롤 (31) 과 가동 스크롤 (32) 은 서로 맞물려 있다. 상세하게는, 고정 소용돌이벽 (31b) 과 가동 소용돌이벽 (32b) 은 서로 맞물려 있고, 고정 소용돌이벽 (31b) 의 선단면은 가동 기판 (32a) 에 접촉하고 있음과 함께, 가동 소용돌이벽 (32b) 의 선단면은 고정 기판 (31a) 에 접촉하고 있다. 그리고, 고정 스크롤 (31) 과 가동 스크롤 (32) 에 의해 압축실 (33) 이 구획되어 있다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 축 지지 부재 (21) 에는, 흡입 유체를 압축실 (33) 에 흡입하는 흡입 통로 (34) 가 형성되어 있다.
가동 스크롤 (32) 은, 회전축 (14) 의 회전에 수반하여 공전 운동하도록 구성되어 있다. 상세하게는, 회전축 (14) 의 일부는, 축 지지 부재 (21) 의 삽통공 (23) 을 개재하여 압축부 (15) 를 향하여 돌출되어 있다. 그리고, 회전축 (14) 에 있어서의 압축부 (15) 에 대향한 단면 중 회전축 (14) 의 축선 (L) 에 대하여 편심한 위치에는, 편심축 (35) 이 형성되어 있다. 그리고, 편심축 (35) 에는 부시 (36) 가 형성되어 있다. 부시 (36) 와 가동 스크롤 (32) (상세하게는 가동 기판 (32a)) 은 베어링 (37) 을 개재하여 연결되어 있다.
또한, 전동 압축기 (10) 는, 가동 스크롤 (32) 의 공전 운동을 허용하는 한편, 가동 스크롤 (32) 의 자전을 규제하는 자전 규제부 (38) 를 구비하고 있다. 또한, 자전 규제부 (38) 는, 복수 형성되어 있다.
이러한 구성에 의하면, 회전축 (14) 이 미리 정해진 정방향으로 회전하면, 가동 스크롤 (32) 의 정방향의 공전 운동이 실시된다. 상세하게는, 가동 스크롤 (32) 은, 고정 스크롤 (31) 의 축선 (즉 회전축 (14) 의 축선 (L)) 의 주위에서 정방향으로 공전한다. 이에 의해, 압축실 (33) 의 용적이 감소하기 때문에, 흡입 통로 (34) 를 통하여 압축실 (33) 에 흡입된 흡입 유체가 압축된다. 압축된 흡입 유체 즉 압축 유체는, 고정 기판 (31a) 에 형성된 토출 포트 (41) 로부터 토출되고, 그 후 토출구 (11b) 로부터 토출된다. 정방향이란, 유체의 압축이 정상적으로 실시되는 방향이라고도 할 수 있다.
또한, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 고정 기판 (31a) 에는, 토출 포트 (41) 를 덮는 토출 밸브 (42) 가 형성되어 있다. 압축실 (33) 에서 압축된 압축 유체는, 토출 밸브 (42) 를 아래로 눌러 토출 포트 (41) 로부터 토출된다.
도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 고정 기판 (31a) 에는, 토출 포트 (41) 와는 별도로, 인젝션 포트 (43) 가 형성되어 있다. 인젝션 포트 (43) 는, 예를 들어 복수 형성되어 있고, 상세하게는 2 개 형성되어 있다. 인젝션 포트 (43) 는, 고정 기판 (31a) 에 있어서, 토출 포트 (41) 보다 직경 방향 외측에 배치되어 있다. 그리고, 인젝션 포트 (43) 에는 인젝션 배관 (119) 이 접속되어 있다. 인젝션 배관 (119) 의 접속처 등에 대해서는 후술한다.
전동 모터 (16) 는, 회전축 (14) 을 회전시킴으로써, 가동 스크롤 (32) 을 공전 운동시키는 것이다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 전동 모터 (16) 는, 회전축 (14) 과 일체적으로 회전하는 로터 (51) 와, 로터 (51) 를 둘러싸는 스테이터 (52) 를 구비하고 있다. 로터 (51) 는, 회전축 (14) 에 연결되어 있다. 로터 (51) 에는 영구 자석 (도시 생략) 이 형성되어 있다. 스테이터 (52) 는, 하우징 (11) (상세하게는 제 1 파츠 (12)) 의 내주면에 고정되어 있다. 스테이터 (52) 는, 통상의 로터 (51) 에 대하여 직경 방향으로 대향하는 스테이터 코어 (53) 와, 스테이터 코어 (53) 에 권회된 코일 (54) 을 가지고 있다.
전동 압축기 (10) 는, 전동 모터 (16) 를 구동시키는 구동 회로로서의 인버터 (55) 를 구비하고 있다. 인버터 (55) 는, 하우징 (11), 상세하게는 제 1 파츠 (12) 의 저부 (12b) 에 장착된 원통 형상의 커버 부재 (56) 내에 수용되어 있다. 인버터 (55) 와 코일 (54) 은 전기적으로 접속되어 있다.
여기서, 본 실시형태에서는, 전동 압축기 (10) 는, 차량에 탑재되고, 차량 공조 장치 (100) 에 사용된다. 즉, 본 실시형태에서는, 전동 압축기 (10) 가 압축하는 유체는 냉매이다. 차량 공조 장치 (100) 에 대하여 이하에 상세하게 설명한다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 차량 공조 장치 (100) 는, 배관 전환 밸브 (101), 제 1 열 교환기 (102), 제 2 열 교환기 (103), 제 1 팽창 밸브 (104), 제 2 팽창 밸브 (105) 및 기액 분리기 (106) 를 구비하고 있다.
배관 전환 밸브 (101) 는, 복수의 입구 (101a ∼ 101d) 를 가지고 있다. 배관 전환 밸브 (101) 는, 제 1 입구 (101a) 와 제 2 입구 (101b) 가 연통하고, 또한, 제 3 입구 (101c) 와 제 4 입구 (101d) 가 연통하는 제 1 상태, 또는, 제 1 입구 (101a) 와 제 3 입구 (101c) 가 연통하고, 또한, 제 2 입구 (101b) 와 제 4 입구 (101d) 가 연통하는 제 2 상태로 전환되는 것이다.
차량 공조 장치 (100) 는, 제 1 입구 (101a) 와 전동 압축기 (10) 의 토출구 (11b) 를 접속하는 제 1 배관 (111) 과, 제 2 입구 (101b) 와 제 1 열 교환기 (102) 를 접속하는 제 2 배관 (112) 과, 제 1 열 교환기 (102) 와 제 1 팽창 밸브 (104) 를 접속하는 제 3 배관 (113) 을 구비하고 있다. 차량 공조 장치 (100) 는, 제 1 팽창 밸브 (104) 와 기액 분리기 (106) 를 접속하는 제 4 배관 (114) 과, 기액 분리기 (106) 와 제 2 팽창 밸브 (105) 를 접속하는 제 5 배관 (115) 과, 제 2 팽창 밸브 (105) 와 제 2 열 교환기 (103) 를 접속하는 제 6 배관 (116) 과, 제 2 열 교환기 (103) 와 제 3 입구 (101c) 를 접속하는 제 7 배관 (117) 을 구비하고 있다. 또한, 차량 공조 장치 (100) 는, 제 4 입구 (101d) 와 전동 압축기 (10) 의 흡입구 (11a) 를 접속하는 제 8 배관 (118) 을 구비하고 있다.
이러한 구성에 있어서, 인젝션 포트 (43) 에 접속된 인젝션 배관 (119) 은, 기액 분리기 (106) 에 접속되어 있다. 그리고, 인젝션 배관 (119) 상에는, 역지 밸브 (120) 가 형성되어 있다.
본 실시형태의 차량 공조 장치 (100) 는, 냉방 운전과 난방 운전의 쌍방이 가능하게 되어 있다. 상세하게는, 차량 공조 장치 (100) 는, 배관 전환 밸브 (101) 를 포함한 차량 공조 장치 (100) 의 전체를 제어하는 공조 ECU (121) 를 구비하고 있다. 공조 ECU (121) 는, 예를 들어 냉방 운전시에는, 배관 전환 밸브 (101) 를 제 1 상태로 한다. 이 경우, 토출구 (11b) 로부터 토출된 냉매는, 제 1 열 교환기 (102) 에 흐르고, 당해 제 1 열 교환기 (102) 에서 외기와 열 교환이 실시되는 것에 의해 응축된다. 응축된 냉매는, 제 1 팽창 밸브 (104) 에서 감압되어, 기액 분리기 (106) 에 흐른다. 그리고, 기액 분리기 (106) 에서 액체와 기체로 분리된다. 액체의 냉매는, 제 2 팽창 밸브 (105) 에서 감압되어, 제 2 열 교환기 (103) 에 흐른다. 그리고, 액체의 냉매는, 제 2 열 교환기 (103) 에서 차 내의 공기와 열 교환됨으로써 증발하고, 그 결과 차 내의 공기가 냉각된다. 그리고, 제 2 열 교환기 (103) 에서 증발한 냉매는, 전동 압축기 (10) 의 흡입구 (11a) 를 향하여 흐른다. 또한, 냉방 운전시에는, 역지 밸브 (120) 는 폐쇄 상태가 되어 있다.
한편, 공조 ECU (121) 는, 예를 들어 난방 운전시에는, 배관 전환 밸브 (101) 를 제 2 상태로 한다. 이 경우, 토출구 (11b) 로부터 토출된 냉매는, 제 2 열 교환기 (103) 에 흐르고, 당해 제 2 열 교환기 (103) 에서 차 내의 공기와 열 교환이 실시되는 것에 의해 응축되고, 그 결과 차 내의 공기가 가열된다. 제 2 열 교환기 (103) 에서 응축된 냉매는, 제 2 팽창 밸브 (105) 에 의해 감압되어, 기액 분리기 (106) 에 흐르고, 당해 기액 분리기 (106) 에서 액체와 기체로 분리된다. 분리된 액체의 냉매는 제 1 팽창 밸브 (104) 에서 감압되어, 제 1 열 교환기 (102) 에 흐르고, 당해 제 1 열 교환기 (102) 에서 외기와 열 교환이 실시되는 것에 의해 증발한다. 그리고, 증발한 냉매는 흡입구 (11a) 에 흐른다.
여기서, 역지 밸브 (120) 는, 난방 운전시에는, 개방 상태가 되어 있다. 이에 의해, 기액 분리기 (106) 에서 분리된 기체의 냉매가, 인젝션 배관 (119) 및 인젝션 포트 (43) 를 통하여, 압축실 (33) 에 흐른다. 이에 의해, 압축실 (33) 에 흘러 들어가는 냉매의 유량이 증가한다.
참고로, 기액 분리기 (106) 에서 분리된 기체의 냉매, 즉 인젝션 포트 (43) 를 통하여 압축실 (33) 에 도입되는 냉매의 압력은, 흡입구 (11a) 로부터 흡입되는 냉매의 압력보다 높고, 토출구 (11b) 로부터 토출되는 냉매의 압력보다 낮다. 설명의 편의상, 이후의 설명에서는, 흡입구 (11a) 로부터 흡입되는 냉매를 흡입 냉매라고 하고, 토출구 (11b) 로부터 토출되는 냉매를 압축 냉매라고 하고, 인젝션 포트 (43) 로부터 압축실 (33) 에 도입되는 냉매를 중간압 냉매라고 한다. 흡입 냉매가 「흡입 유체」 에 대응하고, 압축 냉매가 「압축 유체」 에 대응한다.
상기와 같이 구성된 차량 공조 장치 (100) 에 있어서는, 전동 압축기 (10) 의 운전 정지 후, 인젝션 배관 (119) 내에 중간압 냉매가 잔류한다. 본 실시형태의 전동 압축기 (10) 는, 상기 중간압 냉매를 바람직하게 배출시키기 위한 구성을 구비하고 있다. 당해 구성에 대하여, 전동 모터 (16) 의 코일 (54) 및 인버터 (55) 의 전기적 구성 등과 함께 설명한다.
먼저, 코일 (54) 과 인버터 (55) 의 전기적 구성에 대하여 설명하면, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 코일 (54) 은, 예를 들어 u 상 코일 (54u), v 상 코일 (54v) 및 w 상 코일 (54w) 을 갖는 3 상 구조로 되어 있다. 즉, 전동 모터 (16) 는 3 상 모터이다. 각 상 코일 (54u, 54v, 54w) 은 예를 들어 Y 결선되어 있다.
인버터 (55) 는, u 상 코일 (54u) 에 대응하는 u 상 상아암 스위칭 소자 (Qu1) 및 u 상 하아암 스위칭 소자 (Qu2) 를 구비하고 있다. 동일하게, 인버터 (55) 는, v 상 코일 (54v) 에 대응하는 v 상 상아암 스위칭 소자 (Qv1) 및 v 상 하아암 스위칭 소자 (Qv2) 와, w 상 코일 (54w) 에 대응하는 w 상 상아암 스위칭 소자 (Qw1) 및 w 상 하아암 스위칭 소자 (Qw2) 를 구비하고 있다. 요컨대, 인버터 (55) 는, 소위 3 상 인버터이다.
각 스위칭 소자 (Qu1, Qu2, Qv1, Qv2, Qw1, Qw2) 는 예를 들어 IGBT 로 구성되어 있다. 또한, 이에 한정되지 않고, 파워형의 MOSFET 등이어도 된다.
인버터 (55) 는, 차량에 탑재된 DC 전원 (E) 에 접속된 2 개의 전력선 (EL1, EL2) 을 구비하고 있다. 인버터 (55) 는 추가로, 양 전력선 (EL1, EL2) 에 접속되고, 또한, u 상의 양 스위칭 소자 (Qu1, Qu2) 가 형성된 u 상 배선 (ELu) 을 구비하고 있다. u 상의 양 스위칭 소자 (Qu1, Qu2) 는 u 상 배선 (ELu) 을 개재하여 서로 직렬로 접속되어 있고, u 상 배선 (ELu) 에 있어서의 u 상의 양 스위칭 소자 (Qu1, Qu2) 의 접속 부분과 u 상 코일 (54u) 이 접속되어 있다. 또한, DC 전원 (E) 이란 예를 들어 배터리나 전기 이중층 캐패시터 등과 같은 축전 장치이다.
동일하게, 인버터 (55) 는, 양 전력선 (EL1, EL2) 에 접속되고, 또한, v 상의 양 스위칭 소자 (Qv1, Qv2) 가 형성된 v 상 배선 (ELv) 을 구비하고 있다. v 상 배선 (ELv) 에 있어서의 v 상의 양 스위칭 소자 (Qv1, Qv2) 의 접속 부분과 v 상 코일 (54v) 이 접속되어 있다. 인버터 (55) 는, 양 전력선 (EL1, EL2) 에 접속되고, 또한, w 상의 양 스위칭 소자 (Qw1, Qw2) 가 형성된 w 상 배선 (ELw) 을 구비하고 있다. w 상 배선 (ELw) 에 있어서의 w 상의 양 스위칭 소자 (Qw1, Qw2) 의 접속 부분과 w 상 코일 (54w) 이 접속되어 있다.
또한, 인버터 (55) 는, DC 전원 (E) 에 대하여 병렬로 접속된 평활 콘덴서 (C1) 를 가지고 있다. 또한, 인버터 (55) 는, 스위칭 소자 (Qu1 ∼ Qw2) 에 대하여 병렬로 접속된 환류 다이오드 (Du1 ∼ Dw2) 를 가지고 있다. 환류 다이오드 (Du1 ∼ Dw2) 는, 스위칭 소자 (Qu1 ∼ Qw2) 의 기생 다이오드여도 되고, 스위칭 소자 (Qu1 ∼ Qw2) 와는 별도로 형성되어 있는 구성이어도 된다.
전동 압축기 (10) 는, 인버터 (55) (상세하게는 각 스위칭 소자 (Qu1 ∼ Qw2) 의 스위칭 동작) 를 제어함으로써 로터 (51) 의 회전을 제어하는 제어부로서의 제어 장치 (60) 를 구비하고 있다. 제어 장치 (60) 는, 각 스위칭 소자 (Qu1 ∼ Qw2) 의 게이트에 접속되어 있다. 제어 장치 (60) 는, 예를 들어, 1 개 이상의 전용의 하드웨어 회로, 및/또는, 컴퓨터 프로그램 (소프트웨어) 에 따라 동작하는 1 개 이상의 프로세서 (제어 회로) 에 의해 실현될 수 있다. 프로세서는, CPU 그리고, RAM 및 ROM 등의 메모리를 포함하고, 메모리는, 예를 들어 도 8 에 나타내는 처리를 프로세서에 실행시키도록 구성된 프로그램 코드 또는 지령을 격납하고 있다. 메모리 즉 컴퓨터 가독 매체는, 범용 또는 전용의 컴퓨터로 액세스할 수 있는 모든 이용 가능한 매체를 포함한다.
제어 장치 (60) 는, 인버터 (55) 를 PWM 제어하는 것이다. 상세하게는, 제어 장치 (60) 는, 캐리어 신호 (반송파 신호) 와 지령 전압치 신호 (비교 대상 신호) 를 사용하여, 제어 신호를 생성한다. 그리고, 제어 장치 (60) 는, 생성된 제어 신호를 사용하여, 각 스위칭 소자 (Qu1 ∼ Qw2) 에 대하여 소정의 펄스 폭 (δT) 을 갖는 전압을 주기적으로 인가함으로써, 각 스위칭 소자 (Qu1 ∼ Qw2) 를 주기적으로 ON/OFF 시켜, DC 전원 (E) 으로부터의 직류 전력을 교류 전력으로 변환한다. 그리고, 교류 전력이 전동 모터 (16) 에 입력되는 것에 의해, 전동 모터 (16) 가 구동, 즉 회전한다. 또한, 제어 장치 (60) 는, 각 스위칭 소자 (Qu1 ∼ Qw2) 의 펄스 폭 (δT), 다시 말하면 ON/OFF 의 듀티비를 변경 가능하게 구성되어 있다.
참고로, 제어 장치 (60) 는, 전동 압축기 (10) 의 운전 개시시에는, 정지하고 있는 로터 (51) 의 회전 위치 (회전각) 를 파악하고, 그 파악 결과에 기초하여 각 스위칭 소자 (Qu1 ∼ Qw2) 를 제어함으로써, 로터 (51) 를 회전시킨다. 즉, 로터 (51) 는, 전동 압축기 (10) 의 기동시에는 정지하고 있을 필요가 있다. 또한, 로터 (51) 의 회전 위치를 파악하기 위한 구체적인 구성은 임의이다.
제어 장치 (60) 는, 전동 모터 (16) 에 흐르는 전류로서, 상 코일 (54u, 54v, 54w) 에 흐르는 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 를 파악 가능하게 구성되어 있다. 상세하게는, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 인버터 (55) 에는, 상 배선 (ELu ∼ ELw) 을 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부로서의 전류 센서 (61 ∼ 63) 가 형성되어 있다. 전류 센서 (61 ∼ 63) 는, 예를 들어 상 배선 (ELu ∼ ELw) 에 있어서의 하아암 스위칭 소자 (Qu2 ∼ Qw2) 와 제 2 전력선 (EL2) 사이에 형성되어 있다. 전류 센서 (61 ∼ 63) 는, 그 검출 결과를 제어 장치 (60) 에 송신한다. 제어 장치 (60) 는, 각 전류 센서 (61 ∼ 63) 의 검출 결과에 기초하여, u 상 코일 (54u) 에 흐르는 전류인 u 상 전류 (Iu), v 상 코일 (54v) 에 흐르는 전류인 v 상 전류 (Iv) 및 w 상 코일 (54w) 에 흐르는 전류인 w 상 전류 (Iw) 를 파악 가능하게 되어 있다.
또한, 전류 센서 (61 ∼ 63) 의 구체적인 구성에 대해서는 임의이지만, 예를 들어 션트 저항을 갖고, 당해 션트 저항에 인가되는 전압으로부터 상 전류 (Iu ∼ Iw) 를 추정하는 구성 등을 생각할 수 있다.
제어 장치 (60) 와 공조 ECU (121) 는, 전기적으로 접속되어 있고, 서로 정보의 교환을 실시할 수 있다. 제어 장치 (60) 는, 공조 ECU (121) 로부터의 요구나 이상 판정 결과 등에 따라, 전동 압축기 (10) 의 운전을 개시하거나 정지한다. 또한, 전동 압축기 (10) 의 운전 정지란, 전동 모터 (16) 에 대한 교류 전력의 공급을 정지하는 것이고, 상세하게는 각 스위칭 소자 (Qu1 ∼ Qw2) 를 모두 OFF 상태로 하는 것이다.
여기서, 본 실시형태의 제어 장치 (60) 는, 전동 압축기 (10) 의 운전 정지 후, 미리 정해진 대기 기간이 경과한 후에, 각 전류 센서 (61 ∼ 63) 의 검출 결과에 기초하여, 로터 (51) 의 회전 방향 및 회전 수 (R) 즉 회전 속도를 파악하는 파악 처리를 실행한다. 당해 파악 처리 등을 실행하는 제어 장치 (60) 가 「파악부」 에 대응한다.
상세하게는, 제어 장치 (60) 는, 각 전류 센서 (61 ∼ 63) 와 대응하고 있지 않은 측의 스위칭 소자인 각 상아암 스위칭 소자 (Qu1, Qv1, Qw1) 를 모두 OFF 상태로 유지한다. 그리고, 제어 장치 (60) 는, 각 전류 센서 (61 ∼ 63) 와 대응하고 있는 측의 스위칭 소자인 각 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 를, 미리 정해진 스위칭 패턴으로 주기적으로 ON/OFF 시킨다. 본 실시형태에서는, 각 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 가 스위칭 동작 (다시 말하면 ON/OFF 동작) 대상이고, 「3 상의 대상 아암 스위칭 소자」 에 대응한다.
예를 들어, 제어 장치 (60) 는, 3 상의 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 가 미리 정해진 순서로 1 상씩 ON 상태가 되는 스위칭 패턴으로서, 1 상의 하아암 스위칭 소자가 ON 상태일 때 다른 2 상의 하아암 스위칭 소자가 OFF 상태가 되는 양태를 포함하는 스위칭 패턴 (이후 1 상 패턴이라고 한다) 으로 각 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 를 제어한다. 본 실시형태에서는, 도 5 의 (a) ∼ (c) 에 나타내는 바와 같이, 1 상 패턴은, ON 상태가 되는 하아암 스위칭 소자가, u 상 하아암 스위칭 소자 (Qu2) → v 상 하아암 스위칭 소자 (Qv2) → w 상 하아암 스위칭 소자 (Qw2) 의 순서로 바뀌는 스위칭 패턴이다.
예를 들어, Qu2 : ON 또한 Qu1, Qv1, Qw1, Qv2, Qw2 : OFF 의 조합 양태를 제 1 양태라고 하고, Qv2 : ON 또한 Qu1, Qv1, Qw1, Qu2, Qw2 : OFF 의 조합 양태를 제 2 양태라고 한다. 이 경우, 제어 장치 (60) 는, 각 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 를 주기적으로 ON/OFF 시킴으로써, 제 1 양태로부터 제 2 양태로 전환되어 있다고도 할 수 있다. 다시 말하면, 감속 제어 (1 상 패턴) 에 있어서의 스위칭 양태는, 각 스위칭 소자 (Qu1 ∼ Qw2) 의 ON/OFF 의 조합이 상이한 제 1 양태와 제 2 양태를 포함하고 있다.
1 상 패턴은, 3 상의 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 중 복수상 (2 상 또는 3 상) 의 하아암 스위칭 소자가 동시에 ON 상태가 되는 경우가 없도록 설정된 스위칭 패턴이다.
또한, 1 상 패턴은, 도 5 의 (a) ∼ (c) 에 나타내는 바와 같이, 항상 어느 1 상의 하아암 스위칭 소자가 ON 상태가 되는 스위칭 패턴에 한정되지 않고, 전체 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 가 OFF 상태가 되는 인터벌 기간을 포함해도 된다. 예를 들어, 1 상 패턴은, 상기 인터벌 기간을 개재하여, 하아암 스위칭 소자가 미리 정해진 순서로 1 상씩 ON 상태가 됨과 함께, 1 상의 하아암 스위칭 소자가 ON 상태일 때 다른 2 상의 하아암 스위칭 소자가 OFF 상태가 되는 스위칭 패턴이어도 된다.
여기서, 본 실시형태에서는, 각 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 가 ON 상태로 일어나는 타이밍은 각각 소정 기간 (δa) 만큼 상이하다. 보다 상세하게는, 하아암 스위칭 소자 (Qu2) 가 일어나서부터 하아암 스위칭 소자 (Qv2) 가 일어날때까지의 기간과, 하아암 스위칭 소자 (Qv2) 가 일어나서부터 하아암 스위칭 소자 (Qw2) 가 일어날때까지의 기간과, 하아암 스위칭 소자 (Qw2) 가 일어나서부터 하아암 스위칭 소자 (Qu2) 가 일어날때까지의 기간은, 동일한 소정 기간 (δa) 이다. 이러한 구성에 있어서는, 1 상 패턴은, 펄스 폭 (δT) 이 소정 기간 (δa) 이하로 설정되어 있는 스위칭 패턴이다. 펄스 폭 (δT) 이 소정 기간 (δa) 미만인 경우에는, 1 상 패턴은, 인터벌 기간 (3 상 OFF 기간) 을 개재하여, 하아암 스위칭 소자가 미리 정해진 순서로 1 상씩의 ON 상태가 되는 스위칭 패턴이 된다. 펄스 폭 (δT) 이 소정 기간 (δa) 과 동일한 경우에는, 1 상 패턴은, 인터벌 기간을 개재하지 않고, 하아암 스위칭 소자가 미리 정해진 순서로 1 상씩 ON 상태가 되는 스위칭 패턴이 된다.
여기서, 도 6 및 도 7 을 사용하여, 로터 (51) 의 회전 방향 및 회전 수 (R) 와, 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 의 관계에 대하여 설명한다.
도 6 은, 로터 (51) 가 정방향으로 회전하고 있는 상황에 있어서 검출되는 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 를 모식적으로 나타낸 그래프이고, 도 7 은, 로터 (51) 가 역방향으로 회전하고 있는 상황에 있어서 검출되는 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 를 모식적으로 나타낸 그래프이다. 또한, 도시의 형편상, 도 6 및 도 7 에 있어서는, 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 의 최소 단위 파형 (1 개의 삼각파) 의 주기를 실제보다 길게 나타낸다.
참고로, 도 6 및 도 7 에서는, 각 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 를 항상 ON/OFF 한 경우의 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 의 전류 파형을 나타낸다. 이 때문에, 실제로, 각 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 를 1 상 패턴으로 스위칭한 경우에는, 도 6 및 도 7 에서 나타낸 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 에 의해 형성되는 삼각파의 수의 1/3 의 수의 삼각파가 얻어지게 된다.
도 6 및 도 7 에 나타내는 바와 같이, 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) (상세하게는 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 의 포락선) 는 서로 위상이 상이하다. 이 때문에, 정 (正) 의 값이 되는 상 전류는, 시간 경과에 수반하여 순차적으로 천이한다. 또한, 상 전류가 정의 값이 되는 것은, 당해 정의 값이 되는 상 전류에 대응하는 상 코일에서 발생하는 역기전력이 다른 상 코일에서 발생하는 역기전력보다 낮은 경우이다.
여기서, 정의 값이 되는 상 전류가 천이하는 순서는, 로터 (51) 가 정방향으로 회전하고 있는 경우와, 역방향으로 회전하고 있는 경우에서 상이하다. 상세하게는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 로터 (51) 가 정방향으로 회전하고 있는 경우, 정의 값이 되는 상 전류는, u 상 전류 (Iu) → v 상 전류 (Iv) → w 상 전류 (Iw) 의 순서로 천이한다. 한편, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 로터 (51) 가 역방향으로 회전하고 있는 경우, 정의 값이 되는 상 전류는, w 상 전류 (Iw) → v 상 전류 (Iv) → u 상 전류 (Iu) 의 순서로 천이한다.
또한, 상 전류가 정의 값이 되어 있는 기간인 정전류 기간 (Ta) 은, 로터 (51) 의 전기각의 1 주기의 1/3 에 대응한다.
제어 장치 (60) 는, 상기 특성과, 각 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 를 1 상 패턴으로 스위칭한 경우에 각 전류 센서 (61 ∼ 63) 의 검출 결과로부터 얻어지는 전류 파형에 기초하여, 로터 (51) 의 회전 방향 및 회전 수 (R) 를 파악한다.
상세하게는, 각 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 가 1 상 패턴으로 스위칭하면, 현재의 회전 방향 및 회전 수 (R) 에 대응하는 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 의 전류 파형이 얻어진다. 제어 장치 (60) 는, 이들 전류 파형으로부터, 정의 값이 되는 상 전류의 천이 순서를 파악하고, 그 파악 결과에 기초하여, 로터 (51) 의 회전 방향이 정방향인지 역방향인지를 판정한다.
제어 장치 (60) 는, 1 상 패턴의 스위칭에 의해 얻어진 전류 파형으로부터 정전류 기간 (Ta) 을 파악하고, 그 파악된 정전류 기간 (Ta) 에 기초하여, 로터 (51) 의 회전 수 (R) 를 도출한다.
참고로, 이들 특성, 상세하게는 정의 값이 되는 상 전류가 천이하는 순서가 회전 방향에 따라 상이한 점, 및, 정전류 기간 (Ta) 이 로터 (51) 의 1 주기의 1/3 에 대응하는 점은, 각 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 의 스위칭 패턴에 따라 변동하지 않는다. 이 때문에, 제어 장치 (60) 는, 각 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 의 스위칭 패턴이 2 상 패턴인 경우에도, 상기 특성과, 각 전류 센서 (61 ∼ 63) 로부터 얻어지는 전류 파형에 기초하여, 로터 (51) 의 회전 방향 및 회전 수 (R) 를 파악할 수 있다. 2 상 패턴의 상세한 것에 대해서는 후술한다.
제어 장치 (60) 는, 상기 파악 처리에 의해 로터 (51) 가 역방향으로 회전하고 있는 것으로 파악된 것에 기초하여, 역방향으로 회전하고 있는 로터 (51) 의 회전 수를 제어하는 역회전 제어 처리를 실행한다. 당해 역회전 제어 처리에 대하여 설명한다.
도 8 에 나타내는 바와 같이, 제어 장치 (60) 는, 먼저 스텝 S101 에서, 회전 수 (R) 를 목표 회전 수 (Rt) 까지 감속시키는 감속 제어를 실행한다. 스텝 S101 의 처리를 실행하는 제어 장치 (60) 가 「감속 제어부」 에 대응한다.
목표 회전 수 (Rt) 는, 미리 정해진 허용 회전 수 (Ra) 이하로 설정되어 있다. 상세히 서술하면, 로터 (51) 가 역회전하고 있는 경우, 전동 압축기 (10) 로부터 소음이나 진동 등이 발생한다. 당해 소음이나 진동은 회전 수 (R) 가 높아질수록 높아지기 쉽다. 이 점, 허용 회전 수 (Ra) 는, 소음이나 진동이 허용되는 최대치이다.
본 실시형태의 감속 제어에 대하여 상세히 서술하면, 제어 장치 (60) 는, 감속 제어에서는, 스위칭 소자 (Qu1 ∼ Qw2) 중 적어도 1 개의 스위칭 소자를 ON 상태로 하는 것에 의해, 로터 (51) 를 감속시킨다. 본 실시형태에서는, 제어 장치 (60) 는, 감속 제어에서는, 각 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 를 소정의 스위칭 패턴으로 주기적으로 ON/OFF 시킴으로써, ON 상태가 되는 하아암 스위칭 소자를 순차적으로 전환한다. 즉, 감속 제어에 있어서의 제어 장치 (60) 의 스위칭 제어 양태는, ON 상태가 되는 하아암 스위칭 소자가 순차적으로 바뀌도록 각 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 를 스위칭 동작 (ON/OFF 동작) 시키는 양태로 되어 있다. 또한, ON 상태가 되는 하아암 스위칭 소자가 순차적으로 바뀐다는 것은, 스위칭 소자 (Qu1 ∼ Qw2) (상세하게는 각 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2)) 의 ON/OFF 의 조합이 순차적으로 변경되는 것을 의미한다.
이 경우, 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 의 스위칭 주파수는 서로 동일하게 설정되어 있다.
이러한 구성에 의하면, ON 상태가 되어 있는 하아암 스위칭 소자에 대응하는 상 전류가 정인 경우, ON 상태가 되어 있는 하아암 스위칭 소자에 대응하는 상 코일에서 열이 발생한다. 이 때문에, 로터 (51) 가 갖는 운동 에너지가 열 에너지로 변환되어, 로터 (51) 가 감속한다. 또한, 이후의 설명에 있어서, 로터 (51) 의 운동 에너지가 열 에너지로 변환되어 로터 (51) 가 감속되는 효과를 브레이크 효과라고 한다.
또한, ON 상태가 되어 있는 하아암 스위칭 소자에 대응하는 상 전류 및 상 코일이란, u 상 하아암 스위칭 소자 (Qu2) 가 ON 상태인 경우에는 u 상 전류 (Iu) 및 u 상 코일 (54u) 을 의미한다. 동일하게, v 상 하아암 스위칭 소자 (Qv2) 가 ON 상태인 경우에는 v 상 전류 (Iv) 및 v 상 코일 (54v) 을 의미하고, w 상 하아암 스위칭 소자 (Qw2) 가 ON 상태인 경우에는 w 상 전류 (Iw) 및 w 상 코일 (54w) 을 의미한다.
이러한 구성에 있어서는, 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 가 높아질수록, 열이 발생하기 쉽기 때문에, 브레이크 효과가 높아진다. 즉, 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 가 높아질수록, 로터 (51) 에 부여되는 감속에 가해지는 힘이 커지기 쉽다.
또한, 각 상 코일 (54u, 54v, 54w) 에서 발생하는 역기전력은, 회전 수 (R) 가 높아질수록 높아진다. 그리고, 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 는, 상기 역기전력이 높아질수록, 높아지기 쉽다. 요컨대, 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 는, 회전 수 (R) 에 의존한다.
이에 반하여, 제어 장치 (60) 는, 먼저 미리 정해진 초기 감속 듀티비 및 초기 감속 스위칭 패턴으로, 각 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 를 주기적으로 ON/OFF 시켜 감속 제어를 개시한다. 본 실시형태에서는, 초기 스위칭 패턴은 1 상 패턴이다. 또한, 초기 감속 듀티비는, 회전 수 (R) 가 중간압 냉매에 의해 역회전하는 상황하에서 상정되는 회전 수 (R) 의 최대치인 경우에 1 상 패턴의 스위칭에 의해 흐르는 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 가 미리 정해진 허용치를 초과하지 않도록, 당해 허용치 및 회전 수 (R) 가 상정 최대치인 경우에 발생하는 역기전력에 대응시켜 설정되어 있다. 즉, 초기 감속 듀티비 및 초기 스위칭 패턴은, 로터 (51) 의 회전 수 (R) 에 상관없이 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 가 허용치를 초과하지 않도록 설정되어 있다. 허용치는, 예를 들어 각 스위칭 소자 (Qu1 ∼ Qw2) 의 정격 전류치 또는 그것보다 소정의 마진분만큼 낮은 값 등이다.
그 후, 제어 장치 (60) 는, 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 의 검출 결과에 기초하여, 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 가 허용치를 초과하지 않는 범위 내에서 높아지도록, 각 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 에 있어서의 스위칭 패턴 및 ON/OFF 의 듀티비의 적어도 일방을 가변 제어한다. 예를 들어, 제어 장치 (60) 는, 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 가 허용치를 초과하지 않도록, 듀티비를, 초기 감속 듀티비로부터 서서히 높게 한다.
여기서, 이미 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 스위칭 패턴에 있어서는, 각 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 가 ON 상태로 일어나는 타이밍이 서로 소정 기간 (δa) 만큼 상이하다. 보다 상세하게는, 하아암 스위칭 소자 (Qu2) 가 일어나서부터 하아암 스위칭 소자 (Qv2) 가 일어날때까지의 기간과, 하아암 스위칭 소자 (Qv2) 가 일어나서부터 하아암 스위칭 소자 (Qw2) 가 일어날때까지의 기간과, 하아암 스위칭 소자 (Qw2) 가 일어나서부터 하아암 스위칭 소자 (Qu2) 가 일어날때까지의 기간은, 동일한 소정 기간 (δa) 이다. 듀티비가 높아지고, 각 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 의 펄스 폭 (δT) 이 상기의 소정 기간 (δa) 보다 길어지면, 스위칭 패턴이 1 상 패턴으로부터 2 상 패턴으로 바뀐다.
도 9 의 (a) ∼ (c) 에 나타내는 바와 같이, 2 상 패턴이란, 3 상의 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 가 미리 정해진 순서로 2 상씩 ON 상태가 되는 스위칭 패턴으로서, 2 상의 하아암 스위칭 소자가 ON 상태일 때 다른 1 상의 하아암 스위칭 소자가 OFF 상태가 되는 양태를 포함하는 스위칭 패턴이다. 예를 들어, 2 상 패턴에서는, ON 상태가 되는 하아암 스위칭 소자가, u 상 하아암 스위칭 소자 (Qu2) 및 v 상 하아암 스위칭 소자 (Qv2) → v 상 하아암 스위칭 소자 (Qv2) 및 w 상 하아암 스위칭 소자 (Qw2) → w 상 하아암 스위칭 소자 (Qw2) 및 u 상 하아암 스위칭 소자 (Qu2) → … 의 순서로 바뀐다. 또한, 본 실시형태의 2 상 패턴에서는, 각 상아암 스위칭 소자 (Qu1, Qv1, Qw1) 는 모두 OFF 상태를 유지한다.
예를 들어, Qu2, Qv2 : ON 또한 Qu1, Qv1, Qw1, Qw2 : OFF 의 조합 양태를 제 1 양태라고 하고, Qv2, Qw2 : ON 또한 Qu1, Qv1, Qw1, Qu2 : OFF 의 조합 양태를 제 2 양태라고 한다. 이 경우, 제어 장치 (60) 는, 각 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 를 주기적으로 ON/OFF 시킴으로써, 제 1 양태로부터 제 2 양태로 전환되어 있다고도 할 수 있다. 다시 말하면, 감속 제어 (2 상 패턴) 에 있어서의 스위칭 양태는, 각 스위칭 소자 (Qu1 ∼ Qw2) 의 ON/OFF 의 조합이 상이한 제 1 양태와 제 2 양태를 포함하고 있다.
참고로, 2 상 패턴은, 도 9 의 (a) ∼ (c) 에 나타내는 바와 같이, 항상 어느 2 상의 하아암 스위칭 소자가 ON 상태가 되는 스위칭 패턴에 한정되지 않고, 1 상의 하아암 스위칭 소자가 ON 상태가 되고 또한 2 상의 하아암 스위칭 소자가 OFF 상태가 되는 1 상 ON 기간을 포함해도 된다. 예를 들어, 2 상 패턴은, Qu2 : ON 또한 Qv2, Qw2 : OFF → Qu2, Qv2 : ON 또한 Qw2 : OFF → Qv2 : ON 또한 Qu2, Qw2 : OFF → Qv2, Qw2 : ON 또한 Qu2 : OFF → Qw2 : ON 또한 Qu2, Qv2 : OFF → Qu2, Qw2 : ON 또한 Qv2 : OFF → … 라는 스위칭 패턴이어도 된다. 요컨대, 2 상 패턴이란, 1 상 ON 기간 (2 상 OFF 기간) 을 개재하여, 하아암 스위칭 소자가 미리 정해진 순서로 2 상씩 ON 상태가 되는 스위칭 패턴이어도 된다.
2 상 패턴은, 전체 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 가 ON 상태가 되는 3 상 ON 기간을 포함해도 된다. 예를 들어, 2 상 패턴은, Qu2, Qv2 : ON 또한 Qw2 : OFF → Qu2, Qv2, Qw2 : ON → Qv2, Qw2 : ON 또한 Qu2 : OFF → Qu2, Qv2, Qw2 : ON → Qu2, Qw2 : ON 또한 Qv2 : OFF → Qu2, Qv2, Qw2 : ON → Qu2, Qv2 : ON 또한 Qw2 : OFF → …가 되는 스위칭 패턴이어도 된다. 요컨대, 2 상 패턴이란, 3 상 ON 기간을 개재하여, 하아암 스위칭 소자가 미리 정해진 순서로 2 상씩 ON 상태가 되는 스위칭 패턴이어도 된다.
또한, 각 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 의 펄스 폭 (δT) 이 상기 소정 기간 (δa) 의 2 배보다 짧은 경우, 2 상 패턴은, 1 상 ON 기간을 개재하여, 하아암 스위칭 소자가 미리 정해진 순서로 2 상씩 ON 상태가 되는 스위칭 패턴이 된다. 상기 펄스 폭 (δT) 이 상기 소정 기간 (δa) 의 2 배보다 긴 경우, 2 상 패턴은, 3 상 ON 기간을 개재하여, 하아암 스위칭 소자가 미리 정해진 순서로 2 상씩 ON 상태가 되는 스위칭 패턴이 된다. 상기 펄스 폭 (δT) 이 상기 소정 기간 (δa) 의 2 배와 동일한 경우, 2 상 패턴은, 1 상 ON 기간 및 3 상 ON 기간을 개재하지 않고, 하아암 스위칭 소자가 미리 정해진 순서로 2 상씩 ON 상태가 되는 스위칭 패턴이 된다. 듀티비가 높아질수록, 브레이크 효과는 높아지기 쉽다.
여기서, 2 상 패턴으로 각 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 의 스위칭이 실시되는 구성에 있어서는, 동시에 2 상의 하아암 스위칭 소자가 ON 상태가 되는 양태가 존재하기 때문에, 당해 양태에 관련된 3 회의 스위칭 중 2 회의 빈도로, 정의 값이 되고 있는 상 전류에 대응하는 하아암 스위칭 소자를 ON 상태로 할 수 있다. 이 때문에, 2 상 패턴은, 1 상 패턴과 비교하여, 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 가 높아지기 쉬운 스위칭 패턴이다.
그리고, 제어 장치 (60) 는, 스위칭 패턴이 1 상 패턴으로부터 2 상 패턴으로 바뀐 후, 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 가 허용치를 초과하지 않는 범위 내에서, 더욱 듀티비를 서서히 높게 한다.
또한, 만약을 위해 설명하면, 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 는 회전 수 (R) 에 의존하기 때문에, 회전 수 (R) 가 서서히 낮아지는 감속시에는, 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 가 서서히 높아지기 쉽도록 스위칭 패턴 및 듀티비가 가변 제어된 경우에도, 실제의 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 가, 반드시 높아지는 것은 아니다. 요컨대, 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 가 서서히 높아지기 쉬운 스위칭 패턴 및 듀티비의 가변 제어란, 실제로 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 가 높아질 필요는 없고, 감속에 수반하는 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 의 저하를 억제할 수 있으면 된다.
또한, 제어 장치 (60) 는, 감속 제어에 의해 얻어진 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 의 파형으로부터, 현재의 로터 (51) 의 회전 수 (R) 를 파악한다. 그리고, 제어 장치 (60) 는, 회전 수 (R) 가 목표 회전 수 (Rt) 가 될 때까지, 상기 감속 제어를 계속하고, 회전 수 (R) 가 목표 회전 수 (Rt) 가 되는 것에 기초하여 감속 제어를 종료한다. 스텝 S101 의 처리의 실행 개시 타이밍이 감속 제어의 개시 타이밍에 대응하고, 회전 수 (R) 가 목표 회전 수 (Rt) 가 된 타이밍이 감속 제어의 종료 타이밍에 대응한다. 또한, 제어 장치 (60) 는, 감속 제어의 실행 기간인 제 1 기간 (T1) 을 기억한다. 또한, 제 1 기간 (T1) 은, 운전 정지시의 상황 등에 따라 변동한다.
도 8 에 나타내는 바와 같이, 제어 장치 (60) 는, 회전 수 (R) 가 목표 회전 수 (Rt) 까지 감속한 경우에는, 스텝 S102 로 진행되어, 로터 (51) 의 역회전을 계속시키는 계속 제어를 실행한다. 스텝 S102 의 처리를 실행하는 제어 장치 (60) 가 「계속 제어부」 에 대응한다.
제어 장치 (60) 는, 계속 제어에서는, 회전 수 (R) 가 목표 회전 수 (Rt) 로 유지되도록 인버터 (55) 를 제어한다. 상세하게는, 제어 장치 (60) 는, 미리 정해진 초기 계속 스위칭 패턴 및 초기 계속 듀티비로 각 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 를 주기적으로 ON/OFF 시켜 계속 제어를 개시한다. 본 실시형태에서는, 초기 계속 스위칭 패턴 및 초기 계속 듀티비는, 감속 제어의 종료시에 설정된 스위칭 패턴 및 듀티비이다.
여기서, 로터 (51) 의 역회전 중, 중간압 냉매는 배출된다. 중간압 냉매가 배출되면, 인젝션 배관 (119) 의 중간압 냉매의 압력이 낮아지기 때문에, 로터 (51) 를 역회전시키는 운동 에너지가 작아진다. 이 때문에, 동일 양태의 스위칭 제어가 계속되면, 로터 (51) 의 역회전에 수반하는 운동 에너지의 저하에 의해 회전 수 (R) 는 서서히 저하한다.
이에 반하여, 본 실시형태에서는, 제어 장치 (60) 는, 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 가 서서히 낮아지도록, 스위칭 패턴 및 듀티비의 적어도 일방 (본 실시형태에서는 쌍방) 을 가변 제어한다. 상세하게는, 제어 장치 (60) 는, 회전 수 (R) 가 목표 회전 수 (Rt) 로 유지되도록 듀티비를 서서히 낮게 한다. 또한, 제어 장치 (60) 는, 스위칭 패턴이 2 상 패턴인 상황에 있어서 듀티비가 2 상 패턴에 대응하는 하한치에 이른 경우에는, 스위칭 패턴을 1 상 패턴으로 전환하고, 더욱 듀티비를 서서히 저하시킨다.
이러한 구성에 의하면, 중간압 냉매의 배출에 수반하는 운동 에너지의 저하에 대응시켜, 전동 모터 (16) 로 소비되는 열 에너지가 저하하는 것에 의해, 회전 수 (R) 가 목표 회전 수 (Rt) 로 유지되기 쉬워진다.
또한, 제어 장치 (60) 는, 계속 제어에 의해 얻어지는 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 의 파형으로부터 현재의 회전 수 (R) 를 파악하고, 그 파악된 회전 수 (R) 가 목표 회전 수 (Rt) 에 가까워지도록, 스위칭 패턴 및 듀티비의 피드백 제어를 실시한다. 즉, 제어 장치 (60) 는, 계속 제어 중, 회전 수 (R) 가 목표 회전 수 (Rt) 에 가까워지도록, 인젝션 배관 (119) 의 중간압 냉매의 압력 변화에 대응시켜, 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 를 제어한다.
제어 장치 (60) 는, 계속 제어를, 감속 제어의 실행 기간인 제 1 기간 (T1) 보다 긴 제 2 기간 (T2) 에 걸쳐 실행한다. 상세하게는, 제어 장치 (60) 는, 계속 제어 중, 미리 정해진 계속 제어 종료 조건이 성립하고 있는지 여부를 정기적으로 판정한다. 계속 제어 종료 조건은, 예를 들어 (A) 계속 제어의 실행 기간 (즉 제 2 기간 (T2)) 이 제 1 기간 (T1) 보다 길고, 또한, (B) 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 가 미리 정해진 종료 계기 전류치 이하가 되는 것이다.
여기서, 종료 계기 전류치란, 인젝션 배관 (119) 에 잔존하고 있던 중간압 냉매가 충분히 배출된 상태, 다시 말하면 중간압 냉매에서 기인하여 로터 (51) 가 정지 후에 움직이지 않는 상태에 대응시켜 설정되어 있다. 상세하게는, 제어 장치 (60) 는, 스위칭 제어의 양태 (상세하게는 스위칭 패턴 및 듀티비) 와, 종료 계기 전류치가 대응된 맵 데이터를 구비하고 있다. 종료 계기 전류치는, 당해 종료 계기 전류치에 대응된 스위칭 제어가 실시되고 있는 상황에 있어서, 인젝션 배관 (119) 에 잔존하고 있는 중간압 냉매의 압력이 미리 정해진 허용 압력치인 경우의 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 이다.
제어 장치 (60) 는, 상기 맵 데이터를 참조함으로써, 현재의 스위칭 제어의 양태에 대응하는 종료 계기 전류치를 파악하고, 당해 스위칭 제어에 의해 흐르는 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 가 종료 계기 전류치 이하가 되어 있는지 여부를 판정한다. 그리고, 제어 장치 (60) 는, 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 가 종료 계기 전류치 이하가 되어 있는 경우에는, (B) 의 조건을 만족하는 것으로 판정한다.
제어 장치 (60) 는, 계속 제어 종료 조건이 성립할 때까지 계속 제어의 실행을 계속한다.
제어 장치 (60) 는, 계속 제어 종료 조건이 성립한 경우에는, 스텝 S103 으로 진행되어, 로터 (51) 를 정지시키는 정지 제어를 실행한다. 상세하게는, 제어 장치 (60) 는, 모든 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 를 ON 상태로 유지한다. 즉, 제어 장치 (60) 는, 각 상 코일 (54u, 54v, 54w) 을 모두 단락시킨다. 또한, 정지 제어는, 3 상의 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 가 모두 ON 상태로 설정되고, 또한, 듀티비가 100 % 로 설정된 감속 제어라고도 할 수 있다.
다음으로, 도 10 을 사용하여 본 실시형태의 작용에 대하여 설명한다. 도 10 은, 운전 정지 후의 회전 수 (R) 의 시간 변화를 모식적으로 나타내는 그래프이다. 또한, 도 10 에 있어서는, 정방향의 회전을 「+」 라고 하고, 역방향의 회전을 「-」 라고 한다.
도 10 에 나타내는 바와 같이, t1 의 타이밍에서, 전동 압축기 (10) 의 운전이 정지하면, 로터 (51) 의 회전 수 (R) 는 서서히 저하한다. 그리고, t2 의 타이밍에서, 로터 (51) 의 회전 방향이 정방향으로부터 역방향으로 바뀐다. 그 후, 회전 수 (R) 가 목표 회전 수 (Rt) 보다 높아짐과 함께, 허용 회전 수 (Ra) 보다 높아진다.
그리고, t3 의 타이밍에서, 파악 처리가 실행되고, 로터 (51) 가 역회전하고 있는 것이 파악되면, 감속 제어가 개시된다. 이에 의해, 운동 에너지로부터 열 에너지로의 변환이 실시되어, 로터 (51) 가 감속하기 시작한다. 이 경우, 이미 설명한 바와 같이, 브레이크 효과가 서서히 강해지기 때문에, 회전 수 (R) 의 감속도는, 서서히 커진다.
그 후, t4 의 타이밍에서, 회전 수 (R) 가 목표 회전 수 (Rt) 에 도달하면, 감속 제어로부터 계속 제어로 전환된다. 이 경우, 제 1 기간 (T1) 은, t3 의 타이밍 내지 t4 의 타이밍이다. 또한, 감속 제어의 개시 타이밍인 t3 의 타이밍에 있어서의 회전 수 (R) 와, 감속 제어의 종료 타이밍인 t4 의 타이밍에 있어서의 회전 수 (R) 의 차를 감속 회전 수 차 (감속 회전 속도차) (δR1) 라고 한다.
여기서, 계속 제어 중, 회전 수 (R) 는 목표 회전 수 (Rt) 로 유지된다. 이 경우, 실제로는, 회전 수 (R) 는, 완전하게 목표 회전 수 (Rt) 와 일치하고 있는 것은 아니고, 다소 변동한다. 단, 계속 제어 중의 회전 수 (R) 의 최소치와 최대치의 차인 계속 회전 수 차 (계속 회전 속도차) (δR2) 는, 감속 회전 수 차 (δR1) 보다 충분히 작아져 있다. 계속 회전 수 차 (δR2) 는, 계속 제어 중에 있어서의 로터 (51) 의 회전 수 (R) 의 변동차에 대응한다.
그리고, t5 의 타이밍에서, 계속 제어 종료 조건이 성립하면, 스위칭 제어가 계속 제어로부터 정지 제어로 바뀌고, t6 의 타이밍에서, 로터 (51) 의 역회전이 정지한다. 이 경우, 제 2 기간 (T2) 은, t4 의 타이밍 내지 t5 의 타이밍이다.
이상 상세히 서술한 본 실시형태에 의하면 이하의 효과를 발휘한다.
(1) 전동 압축기 (10) 는, 로터 (51) 를 갖는 전동 모터 (16) 와, 유체로서의 냉매가 흡입되는 흡입구 (11a) 가 형성된 하우징 (11) 과, 흡입구 (11a) 로부터 흡입된 흡입 냉매를 압축하고, 압축 냉매를 토출하는 압축부 (15) 를 구비하고 있다. 압축부 (15) 는, 하우징 (11) 에 고정된 고정 스크롤 (31) 과, 고정 스크롤 (31) 과 서로 맞물리는 것으로서 고정 스크롤 (31) 에 대하여 공전 운동이 가능한 가동 스크롤 (32) 과, 고정 스크롤 (31) 과 가동 스크롤 (32) 에 의해 구획된 압축실 (33) 을 가지고 있다. 그리고, 압축부 (15) 는, 로터 (51) 가 정방향으로 회전하는 경우에 가동 스크롤 (32) 이 정방향으로 공전 운동함으로써, 압축실 (33) 에 흡입되는 흡입 냉매를 압축하도록 구성되어 있다.
이러한 구성에 있어서, 전동 압축기 (10) 는, 흡입 냉매보다 고압이고 압축 냉매보다 저압인 중간압 냉매를 압축실 (33) 에 도입하는 인젝션 포트 (43) 와, 전동 모터 (16) 를 구동시키는 인버터 (55) 와, 인버터 (55) 를 제어함으로써, 로터 (51) 의 회전을 제어하는 제어 장치 (60) 를 구비하고 있다. 제어 장치 (60) 는, 로터 (51) 가 정방향과는 반대 방향으로 회전하고 있는 것에 응답하여, 제 1 기간 (T1) 에 걸쳐 로터 (51) 를 감속시키는 감속 제어를 실행한다. 그리고, 제어 장치 (60) 는, 감속 제어의 종료 후, 제 1 기간 (T1) 보다 긴 제 2 기간 (T2) 에 걸쳐, 로터 (51) 의 역회전을 계속시키는 계속 제어를 실행한다. 계속 제어 중에 있어서의 로터 (51) 의 회전 수 (회전 속도) (R) 의 최대치와 최소치의 차인 계속 회전 수 차 (계속 회전 속도차) (δR2) 는, 감속 제어의 개시 타이밍의 회전 수 (R) 와 감속 제어의 종료 타이밍의 회전 수 (R) 의 차인 감속 회전 수 차 (감속 회전 속도차) (δR1) 보다 작다.
이러한 구성에 의하면, 로터 (51) 의 역회전이 실시되고 있는 경우에는, 제 1 기간 (T1) 에 걸쳐 로터 (51) 의 감속이 실시되고, 그 후, 제 1 기간 (T1) 보다 긴 제 2 기간 (T2) 에 걸쳐, 비교적 낮은 회전 수 (R) 로 로터 (51) 의 역회전이 계속된다. 이에 의해, 소음이나 진동을 억제하면서, 중간압 냉매를 배출시킬 수 있다.
상세히 서술하면, 소음이나 진동은, 회전 수 (R) 가 높아질수록 커지기 쉽다. 이 때문에, 회전 수 (R) 가 높은 상태가 길게 계속되면, 소음이나 진동이 신경 쓰이기 쉽다. 그렇다고 해서, 로터 (51) 를 조기에 강제 정지시키면, 인젝션 배관 (119) 에 중간압 냉매가 계속 잔존한다. 그러면, 로터 (51) 의 회전 정지 후에, 재차 로터 (51) 가 역회전하는 재역회전 현상이 발생할 수 있다. 당해 재역회전 현상이 발생하면, 로터 (51) 의 회전 위치가 어긋나게 되기 때문에, 당해 로터 (51) 의 회전 위치에 기초하여 각 스위칭 소자 (Qu1 ∼ Qw2) 를 제어하는 전동 압축기 (10) 의 기동에 지장이 발생할 수 있다.
이에 반하여, 본 실시형태에서는, 먼저 감속 제어가 실시되고, 회전 수 (R) 가 낮아진 후 계속 제어가 실시된다. 당해 계속 제어는, 감속 제어보다 회전 수 (R) 의 변동이 작은 제어이기 때문에, 계속 제어에서는, 비교적 낮은 회전 수 (R) 로 로터 (51) 의 역회전이 유지되기 쉽다. 이에 의해, 계속 제어 중에는, 소음이나 진동을 억제할 수 있다. 그리고, 계속 제어가, 제 1 기간 (T1) 보다 긴 제 2 기간 (T2) 에 걸쳐 실행됨으로써, 중간압 냉매를 바람직하게 배출할 수 있다. 또한, 비교적 회전 수 (R) 가 높은 감속 제어의 실행 기간인 제 1 기간 (T1) 은, 제 2 기간 (T2) 보다 짧기 때문에, 소음이나 진동이 잘 신경 쓰이지 않는다. 이상으로부터, 소음이나 진동을 억제하면서, 재역회전 현상의 발생을 억제할 수 있다. 따라서, 중간압 냉매에서 기인하여 전동 압축기 (10) 의 기동에 지장이 발생하는 문제를 억제할 수 있다.
(2) 제어 장치 (60) 는, 감속 제어에서는, 로터 (51) 의 회전 수 (R) 가 미리 정해진 허용 회전 수 (Ra) 이하로 설정된 목표 회전 수 (Rt) 가 될 때까지 로터 (51) 를 감속시킨다. 제어 장치 (60) 는, 계속 제어에서는, 제 2 기간 (T2) 에 걸쳐, 회전 수 (R) 가 허용 회전 수 (Ra) 이하를 유지한 상태로 로터 (51) 의 회전을 계속시킨다. 이러한 구성에 의하면, 계속 제어 중, 회전 수 (R) 가 허용 회전 수 (Ra) 이하가 되어 있기 때문에, 보다 바람직하게 소음이나 진동을 억제할 수 있다.
(3) 제어 장치 (60) 는, 계속 제어에서는, 회전 수 (R) 가 목표 회전 수 (Rt) 로 유지되도록 인버터 (55) 를 제어한다. 이러한 구성에 의하면, 회전 수 (R) 가 목표 회전 수 (Rt) 로부터 서서히 저하하는 구성과 비교하여, 회전 수 (R) 가 높은 상태가 유지되기 때문에, 중간압 냉매가 배출되기 쉽다. 이에 의해, 중간압 냉매를 조기에 배출시킬 수 있다. 따라서, 제 2 기간 (T2) 의 단축화를 도모할 수 있고, 로터 (51) 가 정지할 때까지의 기간의 단축화를 도모할 수 있다.
(4) 인버터 (55) 는, 동일상끼리가 접속된 상아암 스위칭 소자 (Qu1, Qv1, Qw1) 와 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 를 가지고 있다. 제어 장치 (60) 는, 이들 각 스위칭 소자 (Qu1 ∼ Qw2) 를 제어하는 것이다. 제어 장치 (60) 는, 감속 제어에서는, 각 상아암 스위칭 소자 (Qu1, Qv1, Qw1) 를 OFF 상태로 유지하고, 또한, 각 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 를 주기적으로 ON/OFF 시킴으로써, ON 상태가 되는 하아암 스위칭 소자를 순차적으로 전환한다.
이러한 구성에 의하면, ON 상태가 되는 하아암 스위칭 소자에 대응하는 상 전류가 흐름으로써, 로터 (51) 의 운동 에너지가 열 에너지로 변환된다. 이에 의해, 로터 (51) 를 감속시킬 수 있다.
여기서, 만일 각 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 를, 주기적으로 ON/OFF 시키지 않고 ON 상태로 유지하는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 각 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 의 ON 상태가 유지되면, 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 가 과도하게 높아져, 허용치를 초과하게 될 우려가 있다. 이에 반하여, 본 실시형태에서는, 각 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 를 주기적으로 ON/OFF 시키는 구성이 채용되어 있기 때문에, 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 가 과도하게 높아지는 것을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, ON 상태가 되는 하아암 스위칭 소자가 순차적으로 바뀌고 있기 때문에, 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 는 서로 동등한 크기가 된다. 이에 의해, 원하는 브레이크 효과를 얻기 위한 1 상 당의 상 전류를 작게 할 수 있다. 따라서, 로터 (51) 를 감속시키기 위해서, 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 가 과도하게 높아지는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 전동 모터 (16) 에 흐르는 전류가 과도하게 높아지는 것에서 기인하여 인버터 (55) 의 동작에 지장이 발생하는 것을 억제하면서, 로터 (51) 의 회전 수를 조기에 낮게 할 수 있기 때문에, 소음이나 진동을 억제할 수 있다.
또한, ON 상태가 되는 하아암 스위칭 소자가 순차적으로 바뀌고 있기 때문에, 3 개의 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 의 발열량의 편차를 억제할 수 있다. 이에 의해, 3 개의 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 중 특정한 하아암 스위칭 소자만이 과도하게 발열한다는 사태를 억제할 수 있다. 따라서, 특정한 하아암 스위칭 소자의 국소적인 발열을 억제하면서, 로터 (51) 를 감속시킬 수 있다.
(5) 특히, 브레이크 효과는, 정의 값이 되는 상 전류에 대응하는 하아암 스위칭 소자가 ON 상태가 되는 것에 의해 발생한다. 그리고, 정의 값이 되는 상 전류가 흐를 수 있는 하아암 스위칭 소자는, 미리 정해진 순서로 순차적으로 바뀌고 있다. 이 때문에, 만일 미리 정해진 1 개의 상의 하아암 스위칭 소자만을 주기적으로 ON/OFF 시키는 구성에서는, 그 미리 정해진 1 개의 상에 대응하는 상 전류가 정의 값이 되는 기간만 감속이 실시된다. 이 경우, 로터 (51) 에 대하여 단속적인 감속이 실시되게 되어, 예를 들어 충분한 브레이크 효과를 얻을 수 없거나, 로터 (51) 의 역회전이 불안정해지는 문제가 발생할 수 있다.
이에 반하여, 본 실시형태에서는, ON 상태가 되는 하아암 스위칭 소자가 순차적으로 바뀌고 있기 때문에, 소정의 빈도 (본 실시형태에서는 적어도 3 회에 1 회) 로 정의 값이 되고 있는 상 전류에 대응하는 하아암 스위칭 소자를 ON 상태로 할 수 있다. 이에 의해, 계속적으로 감속을 실시할 수 있기 때문에, 상기 문제를 억제할 수 있다.
또한, 예를 들어, 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 의 정전류 기간 (Ta) 을 미리 파악해 두고, 정전류 기간 (Ta) 에 대응하는 상의 하아암 스위칭 소자만을 주기적으로 ON/OFF 시키는 제어도 생각할 수 있다. 그러나, 당해 제어를 실시하기 위해서는, 로터 (51) 의 회전 위치를 파악하고, 또한, 당해 회전 위치와 각 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 의 스위칭을 동기시킬 필요가 발생한다. 그러면, 리졸버 등의 회전각 센서가 별도로 필요하거나 복잡한 제어가 필요하여, 구성의 복잡화가 염려된다.
이에 반하여, 본 실시형태에서는, 상기와 같이 ON 상태가 되는 하아암 스위칭 소자가 순차적으로 바뀌고 있기 때문에, 로터 (51) 의 회전 위치를 파악하거나, 당해 회전 위치와 각 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 의 스위칭을 동기시키지 않고, 로터 (51) 를 감속시킬 수 있다. 따라서, 구성의 복잡화를 억제할 수 있다.
(6) 제어 장치 (60) 는, 미리 정해진 초기 감속 스위칭 패턴 및 초기 감속 듀티비로 각 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 를 주기적으로 ON/OFF 시킴으로써 감속 제어를 개시한다. 그 후, 제어 장치 (60) 는, 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 가 허용치를 초과하지 않는 범위 내에서 높아지도록 각 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 의 스위칭 패턴 및 듀티비의 적어도 일방을 가변 제어한다. 이러한 구성에 의하면, 감속 제어의 개시시에 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 가 과도하게 높아지는 것을 억제하면서, 비교적 조기에 로터 (51) 의 회전 수 (R) 를 저하시킬 수 있다.
상세히 서술하면, 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 는, 로터 (51) 의 회전 수 (R) 가 높아질수록 높아지기 쉽다. 이 때문에, 만일 회전 수 (R) 가 높은 상황인 감속 제어의 최초부터, 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 가 높아지기 쉬운 스위칭 패턴 및 듀티비가 설정되면, 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 가 과도하게 높아지기 쉽다. 그렇다고 해서, 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 가 낮아지기 쉬운 스위칭 패턴 및 듀티비로 감속 제어가 계속되면, 로터 (51) 의 회전 수 (R) 가 잘 저하하지 않는다.
이에 반하여, 본 실시형태에서는, 초기 감속 스위칭 패턴 및 초기 감속 듀티비로 감속 제어가 개시된 후, 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 가 허용치를 초과하지 않는 범위 내에서 높아지도록 각 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 가 제어된다. 이에 의해, 감속 제어의 개시시에 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 가 과도하게 높아지는 것을 억제하면서, 브레이크 효과를 높일 수 있은 것을 통해서 제 1 기간 (T1) 의 단축화를 도모할 수 있다.
(7) 제어 장치 (60) 는, 초기 계속 스위칭 패턴 및 초기 계속 듀티비로 각 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 를 주기적으로 ON/OFF 시킴으로써, 계속 제어를 개시한다. 그 후, 제어 장치 (60) 는, 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 가 서서히 낮아지도록 각 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 의 스위칭 패턴 및 듀티비의 적어도 일방을 가변 제어한다. 이러한 구성에 의하면, 계속 제어의 개시 후, 서서히 전동 모터 (16) 에서 소비되는 열 에너지가 감소한다. 이에 의해, 계속 제어 중, 중간압 냉매의 배출에 수반하는 인젝션 포트 (43) 로부터의 압력 저하에서 기인하여 운동 에너지가 서서히 저하해도, 회전 수 (R) 를, 어느 정도 유지할 수 있다. 따라서, 계속 회전 수 차 (δR2) 가 감속 회전 수 차 (δR1) 보다 커지는 것을 억제할 수 있다.
(8) 제어 장치 (60) 는, 계속 제어의 종료 후, 로터 (51) 의 회전을 정지시키는 정지 제어를 실시한다. 이러한 구성에 의하면, 계속 제어의 종료 후에 자연 감속시키는 구성과 비교하여, 조기에 로터 (51) 의 회전을 정지시킬 수 있다. 이에 의해, 감속 제어가 개시된 후 로터 (51) 의 역회전이 정지할 때까지의 기간을 단축할 수 있다.
(9) 제어 장치 (60) 는, 감속 제어 및 계속 제어에 의해 흐르는 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 에 기초하여, 로터 (51) 의 회전 방향 및 회전 수 (R) 를 파악한다. 이러한 구성에 의하면, 전용의 센서 등을 형성하지 않고, 로터 (51) 의 회전 방향 및 회전 수 (R) 를 파악할 수 있기 때문에, 센서리스화를 도모할 수 있다. 또한, 감속 제어 및 계속 제어에 의해 흐르는 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 에 기초하여, 로터 (51) 의 회전 방향 및 회전 수 (R) 를 파악함으로써, 감속 제어 및 계속 제어의 유효 활용을 도모할 수 있다. 다시 말하면, 로터 (51) 의 회전 방향 및 회전 수 (R) 를 파악하기 위한 전용의 통전 제어를 실시할 필요가 없는 분만큼, 제어의 간소화를 도모할 수 있다.
또한, 상기 실시형태는 이하와 같이 변경해도 된다.
○ 계속 제어는, 회전 수 (R) 를 목표 회전 수 (Rt) 로 유지하는 제어에 한정되지 않는다. 예를 들어, 계속 제어는, 계속 회전 수 차 (δR2) 가 감속 회전 수 차 (δR1) 보다 작은 범위 내에서, 회전 수 (R) 가 서서히 저하하는 제어여도 된다.
또한, 제어 장치 (60) 는, 계속 제어 중, 회전 수 (R) 가 허용 회전 수 (Ra) 이하의 범위 내에서 높아지도록 각 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 를 제어해도 된다. 또한, 제어 장치 (60) 는, 가속과 감속을 교대로 반복해도 된다. 요점은, 계속 제어는, 계속 회전 수 차 (δR2) 가 감속 회전 수 차 (δR1) 보다 작고, 또한, 제 1 기간 (T1) 보다 길게 실행되면 되고, 당해 계속 제어 중에 있어서의 회전 수 (R) 의 구체적인 변화 양태는 임의이다. 또한, 계속 회전 수 차 (δR2) 로서, 감속 제어의 개시 타이밍에서의 회전 수 (R) 와, 감속 제어의 종료 타이밍에서의 회전 수 (R) 의 차를 채용해도 된다.
○ 감속 제어 및 계속 제어의 구체적인 스위칭 제어 양태는, 실시형태의 것에 한정되지 않고 임의이다. 예를 들어, 제어 장치 (60) 는, 미리 정해진 고정상의 하아암 스위칭 소자만을 주기적으로 ON/OFF 시키고, 다른 상의 하아암 스위칭 소자를 OFF 상태로 유지하는 구성이어도 된다. 또한, 제어 장치 (60) 는, 3 상의 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 의 일어나는 타이밍 및 하강하는 타이밍을 동기시켜 주기적으로 ON/OFF 시키는 구성이어도 된다.
○ 제어 장치 (60) 는, 감속 제어에서는, 회전 수 (R) 가 낮아질수록, 각 상 전류 (Iu, Iv, Iw) 가 높아지기 쉬운 스위칭 패턴 및 듀티비를 채용하면 되고, 구체적인 스위칭 패턴이나 듀티비의 변경 양태는 임의이다.
○ 제어 장치 (60) 는, 감속 제어 중, 스위칭 패턴 및 듀티비를 초기 감속 스위칭 패턴 및 초기 감속 듀티비로부터 변경하지 않는 구성이어도 된다. 동일하게, 제어 장치 (60) 는, 계속 제어 중, 스위칭 패턴 및 듀티비를 초기 계속 스위칭 패턴 및 초기 계속 듀티비로부터 변경하지 않는 구성이어도 된다.
○ 초기 계속 스위칭 패턴 및 초기 계속 듀티비는, 회전 수 (R) 가 과도하게 변동하지 않으면, 감속 제어의 종료 타이밍에 있어서의 스위칭 패턴 및 듀티비에 한정되지 않고 임의이다.
○ 감속 제어의 종료 계기가 되는 목표 회전 수 (Rt) 와, 계속 제어에서 유지하는 목표 회전 수 (Rt) 가 상이해도 된다. 예를 들어, 제어 장치 (60) 는, 회전 수 (R) 가 제 1 목표 회전 수가 될 때까지 감속 제어를 실행하고, 그 후 회전 수 (R) 가 제 1 목표 회전 수보다 제 2 목표 회전 수에 가까워지도록, 로터 (51) 의 역방향의 회전을 계속해도 된다. 이 경우, 제 2 목표 회전 수는, 허용 회전 수 (Ra) 이하인 것이 바람직하다. 또한, 제 1 목표 회전 수는, 허용 회전 수 (Ra) 이하여도 되고, 허용 회전 수 (Ra) 보다 약간 높아도 된다.
○ 정지 제어를 생략해도 된다. 이 경우, 로터 (51) 는 자연 감속에 의해 정지한다.
○ 감속 제어의 종료 계기 조건은, 회전 수 (R) 가 목표 회전 수 (Rt) 에 도달하는 것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 감속 제어의 종료 계기 조건은, 감속 제어의 개시 타이밍으로부터 미리 정해진 제 1 기간 (T1) 이 경과한 것이어도 된다.
○ 계속 제어 종료 조건의 (B) 의 조건을 생략해도 된다. 이 경우, 제 2 기간 (T2) 은, 예를 들어, 운전 정지시의 상황에 상관없이, 중간압 냉매를 충분히 배출할 수 있는 기간으로 설정되어 있으면 된다.
○ 또한, (B) 의 조건을 생략한 경우, 제 2 기간 (T2) 은, 제 1 기간 (T1) 에 대응시켜 설정되어도 된다. 예를 들어, 제 2 기간 (T2) 은, 제 1 기간 (T1) 이 짧을수록 길게 설정되어도 된다. 이에 의해, 제 1 기간 (T1) 이 짧은 것에서 기인하여 감속 제어 중의 중간압 냉매의 배출량이 작은 경우에는, 계속 제어 중의 중간압 냉매의 배출량을 크게 할 수 있다. 따라서, 중간압 냉매를 바람직하게 배출시킬 수 있다.
○ 실시형태에서는, 스위칭 동작 대상인 3 상의 대상 아암 스위칭 소자는, 각 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 였지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들어 각 상아암 스위칭 소자 (Qu1, Qv1, Qw1) 여도 된다. 상세하게는, 제어 장치 (60) 는, ON 상태가 되는 상아암 스위칭 소자가 순차적으로 바뀌도록, 각 상아암 스위칭 소자 (Qu1, Qv1, Qw1) 를 주기적으로 ON/OFF 시켜도 된다. 이 경우, 각 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 는 예를 들어 OFF 상태를 유지하는 것이 바람직하다. 또한, 전류 센서 (61 ∼ 63) 는, 상 배선 (ELu ∼ ELw) 에 있어서의 상아암 스위칭 소자 (Qu1 ∼ Qw1) 와 제 1 전력선 (EL1) 사이에 형성되어 있는 것이 바람직하다.
즉, 감속 제어에 있어서의 제어 장치 (60) 의 스위칭 제어 양태는, ON 상태가 되는 상아암 스위칭 소자가 순차적으로 바뀌도록 각 상아암 스위칭 소자 (Qu1, Qv1, Qw1) 를 스위칭 동작시키는 양태여도 된다.
○ 또한, 제어 장치 (60) 는, 각 상아암 스위칭 소자 (Qu1, Qv1, Qw1) 및 각 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 의 쌍방을 스위칭 동작 (다시 말하면 주기적으로 ON/OFF) 시켜도 된다. 즉, 스위칭 동작 대상인 3 상의 대상 아암 스위칭 소자는, 3 상의 상아암 스위칭 소자 (Qu1, Qv1, Qw1) 와 3 상의 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 의 쌍방이어도 된다. 이 경우, 제어 장치 (60) 는, 동일상의 상아암 스위칭 소자와 하아암 스위칭 소자가 동시에 ON 상태가 되지 않도록, 제어하는 것이 바람직하다. 상세하게는, 제어 장치 (60) 의 스위칭 제어 양태는, 동일상의 상아암 스위칭 소자와 하아암 스위칭 소자가 동시에 ON 상태가 되지 않도록, ON 상태가 되는 상아암 스위칭 소자를 순차적으로 전환함과 함께, ON 상태가 되는 하아암 스위칭 소자를 순차적으로 전환하는 양태여도 된다.
요컨대, 제어 장치 (60) 는, 감속 제어에서는, 3 상의 상아암 스위칭 소자 (Qu1, Qv1, Qw1) 및 3 상의 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 중 적어도 1 개의 스위칭 소자를 ON 상태로 함으로써 로터 (51) 를 감속시키면 된다. 이 경우, 감속 제어에 있어서의 제어 장치 (60) 의 스위칭 제어 양태는, 전체 스위칭 소자 (Qu1 ∼ Qw2) 중 1 또는 복수의 스위칭 소자가 ON 상태가 되고 또한 다른 스위칭 소자가 OFF 상태가 되는 제 1 양태와, ON 상태가 되는 스위칭 소자와 OFF 상태가 되는 스위칭 소자의 조합이 제 1 양태와는 상이한 제 2 양태를 포함하고 있으면 된다. 이에 의해, 특정한 스위칭 소자만이 국소적으로 발열하는 사태를 억제할 수 있고, 그것을 통해서 바람직하게 로터 (51) 를 감속시킬 수 있다.
또한, 제 2 양태는, 스위칭 소자 (Qu1 ∼ Qw2) 의 ON/OFF 상태의 조합이 제 1 양태와 상이하면 되고, ON 상태가 되는 상의 스위칭 소자의 일부가 제 1 양태와 중복되어도 된다. 예를 들어, 2 상 패턴에 있어서, Qu2, Qv2 : ON 또한 Qu1, Qv1, Qw1, Qw2 : OFF 의 양태를 제 1 양태라고 하고, Qv2, Qw2 : ON 또한 Qu1, Qv1, Qw1, Qu2 : OFF 를 제 2 양태라고 한다. 이 경우, v 상 하아암 스위칭 소자 (Qv2) 는, 제 1 양태 및 제 2 양태의 쌍방에 있어서 ON 상태가 되어 있다. 한편, 제 1 양태에서는 u 상 하아암 스위칭 소자 (Qu2) 가 ON 상태가 되고, 제 2 양태에서는 w 상 하아암 스위칭 소자 (Qw2) 가 ON 상태가 되어 있기 때문에, 제 1 양태와 제 2 양태는, ON 상태가 되는 상의 스위칭 소자가 상이하다.
○ 제어 장치 (60) 는, 스위칭 패턴 또는 듀티비의 어느 일방을 가변 제어하는 구성이어도 된다. 예를 들어, 제어 장치 (60) 는, 스위칭 패턴을 1 상 패턴 또는 2 상 패턴의 어느 것으로 고정시키고, 듀티비만을 가변 제어해도 되고, 듀티비를 고정시키고, 스위칭 패턴을, 1 상 패턴 또는 2 상 패턴으로 전환해도 된다. 요점은, 제어 장치 (60) 는, 회전 수 (R) 에 따라, 스위칭 패턴 및 듀티비의 적어도 일방을 가변 제어하면 된다.
○ 1 상 패턴에 있어서의 ON 상태가 되는 하아암 스위칭 소자의 순서는 임의이다. 예를 들어, 1 상 패턴은, ON 상태가 되는 하아암 스위칭 소자가, w 상 하아암 스위칭 소자 (Qw2) → v 상 하아암 스위칭 소자 (Qv2) → u 상 하아암 스위칭 소자 (Qu2) 의 순서로 바뀌는 구성이어도 된다. 2 상 패턴에 대해서도 동일하다.
○ 2 상 패턴에 있어서, 동시에 ON 상태가 되는 상의 조합은 임의이다.
○ 스위칭 패턴은, ON 상태가 되는 대상 아암 스위칭 소자가 순차적으로 바뀌도록 설정되어 있으면, 그 구체적인 양태는 임의이다. 예를 들어, 스위칭 패턴은, 3 상의 대상 아암 스위칭 소자가 모두 ON 상태가 되는 3 상 ON 기간을 개재하여, 대상 아암 스위칭 소자가 미리 정해진 순서로 1 상씩 ON 상태가 되는 양태여도 된다.
○ 실시형태에서 설명한 2 상 패턴은, 각 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 가 ON 상태로 일어나는 타이밍이 어긋나 있었지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 2 상 패턴은, 2 상의 하아암 스위칭 소자가 ON 상태로 일어나는 타이밍이 일치하는 스위칭 패턴이어도 된다. 예를 들어, 2 상 패턴은, Qu2, Qv2 : ON 또한 Qw2 : OFF → Qu2, Qv2, Qw2 : OFF → Qv2, Qw2 : ON 또한 Qu2 : OFF → Qu2, Qv2, Qw2 : OFF → Qu2, Qw2 : ON 또한 Qv2 : OFF → Qu2, Qv2, Qw2 : OFF → Qu2, Qv2 : ON 또한 Qw2 : OFF → … 가 되는 스위칭 패턴이어도 된다. 즉, 2 상 패턴은, 3 상의 대상 아암 스위칭 소자 모두가 OFF 상태가 되는 인터벌 기간을 개재하여, 대상 아암 스위칭 소자가 미리 정해진 순서로 2 상씩 ON 상태가 되는 스위칭 패턴이어도 된다. 다시 말하면, 2 상 패턴은, 인터벌 기간을 포함하는 스위칭 패턴과, 1 상 ON 기간을 포함하는 스위칭 패턴과, 3 상 ON 기간을 포함하는 스위칭 패턴과, 인터벌 기간, 1 상 ON 기간 및 3 상 ON 기간의 어느 기간도 포함하지 않는 스위칭 패턴 중 적어도 1 개를 포함하면 된다.
또한, 실시형태에서는, 각 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 가 ON 상태로 일어나는 타이밍이 어긋나 있는 관계상, 듀티비를 조정함으로써, 스위칭 패턴이 1 상 패턴 또는 2 상 패턴으로 바뀌었다. 그러나, 상기와 같이, 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 중 2 개가 ON 상태로 일어나는 타이밍이 동시인 경우 (즉 위상 어긋남이 없는 경우) 에는, 듀티비를 조정해도, 스위칭 패턴은 바뀌지 않는다. 즉, 듀티비와 스위칭 패턴은, 서로 관련되어 있어도 되고, 관련되어 있지 않아도 된다.
○ 제어 장치 (60) 가 로터 (51) 의 회전 방향 및 회전 수 (R) 를 파악하기 위한 구체적인 구성은 임의이고, 예를 들어 리졸버 등의 회전각 센서를 형성하고, 당해 회전각 센서의 검출 결과에 기초하여 파악하는 구성이어도 된다.
○ 제어 장치 (60) 는, 미리 정해진 조건이 성립하고 있는 경우, 예를 들어 파악 처리에 의해 파악된 로터 (51) 의 회전 방향이 역방향이고 또한 당해 파악 처리에 의해 파악된 회전 수 (R) 가 미리 정해진 임계치 이하인 경우에는, 감속 제어 및 계속 제어의 적어도 일방을 실행하지 않아도 되다. 즉, 제어 장치 (60) 는, 전동 압축기 (10) 의 운전 정지 후 (다시 말하면 로터 (51) 의 역회전시) 에 항상 감속 제어 및 계속 제어를 실행하는 구성에 한정되지 않고, 전동 압축기 (10) 의 운전 정지 후에 소정 조건이 성립하고 있는 경우 (예를 들어 역방향의 회전 수 (R) 가 상기 임계치보다 높은 경우 등) 에 감속 제어 및 계속 제어를 실행하는 구성이어도 된다. 요점은, 제어 장치 (60) 는, 감속 제어를 실시하는 기능과, 계속 제어를 실시하는 기능을 구비하고 있으면 된다.
또한, 상기 임계치는, 비교적 낮은 값이면 임의이지만, 예를 들어 목표 회전 수 (Rt) 또는 그것보다 낮은 값이어도 되고, 목표 회전 수 (Rt) 보다 높고 또한 허용 회전 수 (Ra) 보다 낮은 값이어도 된다. 또한, 상기 임계치는, 예를 들어 허용 회전 수 (Ra) 여도 된다.
○ 인젝션 포트 (43) 의 위치나 수는 임의이다.
○ 전동 압축기 (10) 의 탑재 대상은, 차량에 한정되지 않고, 임의이다.
○ 전동 압축기 (10) 는, 차량 공조 장치 (100) 에 이용되고 있었지만, 이것에 한정되지 않고, 다른 장치에 이용되어도 된다. 예를 들어, 차량이 연료 전지를 탑재한 연료 전지 차량 (FCV) 인 경우에는, 당해 전동 압축기 (10) 는, 상기 연료 전지에 공기를 공급하는 공급 장치에 이용되어도 된다. 요점은, 압축 대상의 유체는, 임의이고, 냉매여도 되고 공기 등이어도 된다.
○ 실시형태 및 각 별도의 예를 적절히 조합해도 된다. 예를 들어, 제어 장치 (60) 는, ON 상태가 되는 상아암 스위칭 소자가 순차적으로 바뀌도록 3 상의 상아암 스위칭 소자 (Qu1, Qv1, Qw1) 의 스위칭 동작을 실시하고, 그 후 ON 상태가 되는 하아암 스위칭 소자가 순차적으로 바뀌도록 3 상의 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 의 스위칭 동작을 실시하는 구성이어도 된다. 예를 들어, 제어 장치 (60) 는, 3 상의 상아암 스위칭 소자 (Qu1, Qv1, Qw1) 또는 3 상의 하아암 스위칭 소자 (Qu2, Qv2, Qw2) 에 대하여 스위칭 동작을 실시하고, 그 후 모든 스위칭 소자 (Qu1 ∼ Qw2) 에 대하여 스위칭 동작을 실시하는 구성이어도 된다.
Claims (9)
- 로터를 갖는 전동 모터와,
유체가 흡입되는 흡입구를 갖는 하우징과,
상기 전동 모터에 의해 구동되는 것으로서, 상기 흡입구로부터 흡입된 상기 유체인 흡입 유체를 압축하고, 또한, 압축된 상기 흡입 유체인 압축 유체를 토출하는 압축부와,
상기 전동 모터를 구동시키는 구동 회로와,
상기 구동 회로를 제어함으로써, 상기 로터의 회전을 제어하는 제어부를 구비한 전동 압축기에 있어서,
상기 압축부는,
상기 하우징에 고정된 고정 스크롤과,
상기 고정 스크롤과 서로 맞물리는 것으로서 상기 고정 스크롤에 대하여 공전 운동하도록 구성된 가동 스크롤과,
상기 고정 스크롤과 상기 가동 스크롤에 의해 구획된 압축실을 갖고, 상기 로터가 미리 정해진 정방향으로 회전하는 경우에 상기 가동 스크롤이 정방향으로 공전 운동하고, 그에 따라, 상기 압축부는 상기 압축실에 흡입되는 상기 흡입 유체를 압축하고,
상기 전동 압축기는, 상기 흡입 유체보다 고압이고 상기 압축 유체보다 저압인 중간압 유체를 상기 압축실에 도입하는 인젝션 포트를 구비하고,
상기 제어부는,
상기 로터가 상기 정방향과는 반대 방향으로 회전하고 있는 것에 따라, 제 1 기간에 걸쳐 상기 로터를 감속시키는 감속 제어를 실시하는 감속 제어부와,
상기 감속 제어의 실행 후, 상기 제 1 기간보다 긴 제 2 기간에 걸쳐 상기 로터의 회전을 계속시키는 계속 제어를 실행하는 계속 제어부를 구비하고,
상기 계속 제어 중에 있어서의 상기 로터의 회전 수의 변동차는, 상기 감속 제어의 개시 타이밍에 있어서의 상기 로터의 회전 수와 상기 감속 제어의 종료 타이밍에 있어서의 상기 로터의 회전 수의 차인 감속 회전 수 차보다 작은 전동 압축기. - 제 1 항에 있어서,
상기 감속 제어부는, 상기 로터의 회전 수가 미리 정해진 허용 회전 수 이하로 설정된 목표 회전 수가 될 때까지 상기 로터를 감속시키도록 구성되고,
상기 계속 제어부는, 상기 제 2 기간에 걸쳐 상기 로터의 회전 수를 상기 허용 회전 수 이하로 유지한 상태로 상기 로터의 회전을 계속시키도록 구성되는 전동 압축기. - 제 2 항에 있어서,
상기 계속 제어부는, 상기 로터의 회전 수가 상기 목표 회전 수로 유지되도록 상기 구동 회로를 제어하도록 구성되는 전동 압축기. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전동 모터는 3 상 모터이고,
상기 구동 회로는,
서로 접속된 u 상 상아암 스위칭 소자 및 u 상 하아암 스위칭 소자와,
서로 접속된 v 상 상아암 스위칭 소자 및 v 상 하아암 스위칭 소자와,
서로 접속된 w 상 상아암 스위칭 소자 및 w 상 하아암 스위칭 소자를 구비하고,
상기 제어부는, 3 상의 상아암 스위칭 소자 및 3 상의 하아암 스위칭 소자의 스위칭을 제어하도록 구성되고,
상기 감속 제어부는, 상기 감속 제어에서는, 상기 3 상의 상아암 스위칭 소자 및 상기 3 상의 하아암 스위칭 소자 중 1 또는 복수의 스위칭 소자가 ON 상태가 되고 또한 다른 스위칭 소자가 OFF 상태가 되는 제 1 양태와, ON 상태가 되는 스위칭 소자와 OFF 상태가 되는 스위칭 소자의 조합이 상기 제 1 양태와는 상이한 제 2 양태를 포함하는 스위칭 제어 양태로 상기 구동 회로를 제어하는 전동 압축기. - 제 4 항에 있어서,
상기 감속 제어에 있어서의 상기 스위칭 제어 양태는,
ON 상태가 되는 상아암 스위칭 소자가 순차적으로 바뀌도록 상기 3 상의 상아암 스위칭 소자를 스위칭 동작시키는 양태,
ON 상태가 되는 하아암 스위칭 소자가 순차적으로 바뀌도록 상기 3 상의 하아암 스위칭 소자를 스위칭 동작시키는 양태,
또는,
동일상의 상아암 스위칭 소자와 하아암 스위칭 소자가 동시에 ON 상태가 되지 않도록 또한 ON 상태가 되는 스위칭 소자가 순차적으로 바뀌도록, 상기 3 상의 상아암 스위칭 소자 및 상기 3 상의 하아암 스위칭 소자의 쌍방을 스위칭 동작시키는 양태의 어느 것을 포함하는 전동 압축기. - 제 5 항에 있어서,
상기 감속 제어부는, 미리 정해진 초기 감속 스위칭 패턴 및 초기 감속 듀티비로 스위칭 동작 대상인 3 상의 대상 아암 스위칭 소자를 주기적으로 ON/OFF 시킴으로써 상기 감속 제어를 개시하고, 그 후 상기 3 상 모터에 흐르는 전류가 미리 정해진 허용치를 초과하지 않는 범위 내에서 높아지도록 상기 3 상의 대상 아암 스위칭 소자의 스위칭 패턴 및 듀티비의 적어도 일방을 가변 제어하도록 구성되는 전동 압축기. - 제 6 항에 있어서,
상기 초기 감속 스위칭 패턴 및 상기 초기 감속 듀티비는, 상기 로터의 회전 수에 상관없이, 상기 3 상 모터에 흐르는 전류가 상기 허용치를 초과하지 않도록 설정되어 있는 전동 압축기. - 제 4 항에 있어서,
상기 계속 제어부는, 미리 정해진 초기 계속 스위칭 패턴 및 초기 계속 듀티비로, 상기 3 상의 상아암 스위칭 소자 및 상기 3 상의 하아암 스위칭 소자 중 적어도 일방의 3 상의 대상 아암 스위칭 소자를 주기적으로 ON/OFF 시킴으로써 상기 계속 제어를 개시하고, 그 후 상기 3 상 모터에 흐르는 전류가 서서히 낮아지도록 상기 3 상의 대상 아암 스위칭 소자의 스위칭 패턴 및 듀티비의 적어도 일방을 가변 제어하도록 구성되는 전동 압축기. - 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 계속 제어의 종료 후, 상기 로터의 회전을 정지시키는 정지 제어를 실시하도록 구성되는 전동 압축기.
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