KR102236689B1

KR102236689B1 - Method and apparatus for controlling an electric compressor

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Publication number: KR102236689B1
Application number: KR1020170051591A
Authority: KR
Inventors: 박푸른샘; 임호빈; 김상훈; 김원석; 김태완; 안경원; 이성준
Original assignee: 한온시스템 주식회사
Priority date: 2017-04-21
Filing date: 2017-04-21
Publication date: 2021-04-06
Also published as: KR20180118372A

Abstract

본 발명은 센서리스 모터의 속도제어를 위한 보상값을 적용하여 전동압축기나 외부 부하와 상관없이 센서리스 모터의 속도 제어의 안정성을 향상시킬 수 있는 전동압축기 제어 장치 및 방법이 개시된다.
개시된 전동압축기 제어 장치는, 인버터에 초기정렬 신호를 공급하여 센서리스 모터의 회전자를 초기 위치로 정렬시키는 초기 정렬부; 지정된 속도로 동기 가속된 후 등속 운동 중인 센서리스 모터의 회전자의 위치와 센서리스 추정 회전자의 위치를 비교하여, 비교 결과를 출력하는 비교부; 상기 비교 결과에 기초하여 동기 제어 중인 회전자의 위치와 센서리스 추정 회전자의 위치 간에 차이가 발생한 경우, 발생된 위치 차이를 보상하기 위한 보상값을 생성하는 보상값 생성부; 및 상기 생성된 보상값에 기초하여 상기 인버터의 PWM 제어신호를 생성하는 속도 제어기를 포함한다.The present invention discloses an electric compressor control apparatus and method capable of improving the stability of speed control of a sensorless motor irrespective of an electric compressor or an external load by applying a compensation value for speed control of a sensorless motor.
The disclosed electric compressor control apparatus includes: an initial alignment unit for supplying an initial alignment signal to an inverter to align the rotor of the sensorless motor to an initial position; A comparison unit configured to compare the position of the rotor of the sensorless motor in constant velocity movement with the position of the estimated sensorless rotor after synchronous acceleration at a specified speed, and output a comparison result; A compensation value generator for generating a compensation value for compensating the generated position difference when a difference occurs between the position of the rotor under synchronous control and the position of the estimated sensorless rotor based on the comparison result; And a speed controller generating a PWM control signal of the inverter based on the generated compensation value.

Description

An electric compressor control apparatus and method TECHNICAL FIELD

본 발명은 전동 압축기 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 차량의 공조 장치에 적용된 전동 압축기에서, 모터의 회전자 위치 검출 센서가 없는 센서리스 모터의 속도 제어 시에 외부 부하에 따라 발생된 오차에 대해 보상값을 적용하여 외부 부하와 상관없이 센서리스 모터의 속도 제어의 안정성을 향상시킬 수 있도록 하는, 전동압축기 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for controlling an electric compressor, and more particularly, in an electric compressor applied to an air conditioner of a vehicle, an error generated by an external load during speed control of a sensorless motor without a rotor position detection sensor of the motor The present invention relates to an apparatus and method for controlling an electric compressor to improve the stability of speed control of a sensorless motor irrespective of an external load by applying a compensation value to.

전동 압축기에 적용되고 있는 브러쉬리스 직류 모터(BLDC motor: Brushless direct current motor)는 DC 모터의 중요한 부품인 브러쉬와 정류자 대신 트랜지스터나 MOSFET를 이용한 전자회로에 의한 스위칭을 통해 구동된다.Brushless direct current motors (BLDC motors) applied to electric compressors are driven through switching by electronic circuits using transistors or MOSFETs instead of brushes and commutators, which are important parts of DC motors.

BLDC 모터는 DC 전원으로부터 공급되는 전류를 모터의 3상 또는 4상 권선에 분배하여 회전 동작하게 된다. 회전자의 위치를 검출하고, 검출 정보에 기초하여 모터의 3상 또는 4상 권선으로 공급되는 전류를 조절하기 위해서 트랜지스터의 스위칭 동작을 제어한다. 이로써 BLDC 모터의 회전 및 속도가 제어된다.The BLDC motor rotates by distributing the current supplied from the DC power source to the three- or four-phase windings of the motor. It detects the position of the rotor and controls the switching operation of the transistor in order to adjust the current supplied to the three- or four-phase windings of the motor based on the detection information. This controls the rotation and speed of the BLDC motor.

속도 또는 회전자의 위치를 감지하는 센서 없이(센서리스) BLDC 모터를 구동시키기 위해서는 BLDC 모터에 공급되는 상 전류 또는 단자 전압 등으로부터 위치를 간접적으로 검출해야 한다. 회전자 위치를 검출하는 가장 보편적인 방법은 역기전력 정보를 이용하는 것인데, 역기전력은 회전자의 속도에 비례하기 때문에 회전자가 정지하고 있거나 저속인 경우에는 이용할 수가 없다.In order to drive a BLDC motor without a sensor that detects the speed or the position of the rotor (sensorless), the position must be indirectly detected from the phase current or terminal voltage supplied to the BLDC motor. The most common method of detecting the rotor position is to use back EMF information. Since the back EMF is proportional to the speed of the rotor, it cannot be used when the rotor is stopped or at low speed.

따라서, BLDC 모터의 초기 기동 시에는 모터의 권선에 소정의 시간 동안 전류를 공급하여 모터의 회전자를 특정 위치로 정렬시킨 후, 역기전력의 크기가 충분히 검출 가능한 값에 도달할 때까지 정지상태의 BLDC 모터를 동기 가속한다.Therefore, when the BLDC motor is initially started, current is supplied to the winding of the motor for a predetermined period of time to align the rotor of the motor to a specific position, and then the BLDC in a stopped state until the magnitude of the back EMF reaches a sufficiently detectable value. Synchronous acceleration of the motor.

초기에 회전자를 강제 정렬시키더라도 정확한 회전자의 위치 없이 모터의 권선에 전류를 인가하면, 회전자 위치가 맞지 않을 경우 과전류가 발생하게 되고, 이로 인한 토크 맥동이 큰 폭으로 발생한다. 이러한 과전류의 발생은 모터의 효율을 저하시키는 문제점이 있다.Even if the rotor is initially forcibly aligned, if current is applied to the winding of the motor without the correct rotor position, overcurrent occurs when the rotor position is not correct, resulting in a large amount of torque pulsation. The generation of such an overcurrent has a problem of lowering the efficiency of the motor.

또한, 종래 기술은 센서리스 모터의 구동을 위해서 회전자의 위치를 강제로 정렬시키고, 회전자의 정렬이 완료되면 모터에 인가되는 주파수(속도)를 가변하여 BLDC 모터의 회전자를 일정 속도까지 가속하여 강제로 동기 회전시킨다. 이후, 회전자의 회전속도가 역기전력 검출이 가능한 속도까지 도달하면 센서리스 운전 모드로 전환한다. In addition, the prior art forcibly aligns the position of the rotor to drive the sensorless motor, and when the alignment of the rotor is completed, the frequency (speed) applied to the motor is varied to accelerate the rotor of the BLDC motor to a certain speed. To force the synchronous rotation. Thereafter, when the rotational speed of the rotor reaches the speed at which back EMF detection is possible, it switches to the sensorless operation mode.

이때, 압축기 시스템의 외부 부하의 크기에 따라 결정된 모터 부하에 따라 동기 운전 중인 회전자의 위치와, 센서리스 알고리즘으로 추정된 회전자의 위치 간에 차이가 발생하게 되며, 이러한 센서리스 추정 오차가 발생하게 되면 과전류가 흘러서 기동 실패의 위험이 높고, 모터 소음이 발생하는 문제점이 있다.At this time, a difference occurs between the position of the rotor in synchronous operation and the position of the rotor estimated by the sensorless algorithm according to the motor load determined according to the size of the external load of the compressor system, and this sensorless estimation error occurs. If this occurs, the risk of starting failure is high due to the flow of overcurrent, and there is a problem in that the motor noise is generated.

대한민국 공개특허공보 특1999-0039078(1999년 06월 05일)Korean Patent Application Publication No. 1999-0039078 (June 05, 1999)

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 차량의 공조 장치에 적용된 전동 압축기에서, 모터의 회전자 위치 검출 센서가 없는 센서리스 모터의 속도 제어 시에 외부 부하에 따라 발생된 오차에 대해 보상값을 적용하여 외부 부하와 상관없이 센서리스 모터의 속도 제어의 안정성을 확보함으로써 센서리스 추정 오차에 의한 과전류와 이로 인한 기동 실패 및 모터 소음을 줄일 수 있도록 하는, 전동압축기 제어 장치 및 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.An object of the present invention for solving the above-described problem is to compensate for an error caused by an external load during speed control of a sensorless motor without a rotor position detection sensor of the motor in an electric compressor applied to an air conditioning device of a vehicle. Provides an electric compressor control device and method to reduce overcurrent due to sensorless estimation error, start failure and motor noise by applying a value to secure the stability of the speed control of a sensorless motor regardless of external load. Make it a technical task.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전동압축기 제어 장치는, 인버터에 초기정렬 신호를 공급하여 센서리스 모터의 회전자를 초기 위치로 정렬시키는 초기 정렬부; 지정된 속도로 동기 가속된 후 등속 운동 중인 센서리스 모터의 회전자의 위치와 센서리스 추정 회전자의 위치를 비교하여, 비교 결과를 출력하는 비교부; 상기 비교 결과에 기초하여 동기 제어 중인 회전자의 위치와 센서리스 추정 회전자의 위치 간에 차이가 발생한 경우, 발생된 위치 차이를 보상하기 위한 보상값을 생성하는 보상값 생성부; 및 상기 생성된 보상값에 기초하여 상기 인버터의 PWM(pulse width modulation) 제어신호를 생성하는 속도 제어기를 포함한다.An electric compressor control apparatus according to the present invention for achieving the above object comprises: an initial alignment unit for supplying an initial alignment signal to an inverter to align the rotor of the sensorless motor to an initial position; A comparison unit configured to compare the position of the rotor of the sensorless motor in constant velocity movement with the position of the estimated sensorless rotor after synchronous acceleration at a specified speed and output a comparison result; A compensation value generator for generating a compensation value for compensating for the generated position difference when there is a difference between the position of the rotor under synchronous control and the position of the estimated sensorless rotor based on the comparison result; And a speed controller generating a pulse width modulation (PWM) control signal of the inverter based on the generated compensation value.

또한, 상기 인버터는, 상기 PWM 제어신호에 기초하여 상기 센서리스 모터에 공급되는 3상 전류를 제어하여 상기 센서리스 모터의 회전 속도를 제어한다.In addition, the inverter controls a three-phase current supplied to the sensorless motor based on the PWM control signal to control the rotation speed of the sensorless motor.

그리고, 상기 비교부는, 상기 센서리스 모터가 동기 가속된 이후, 등속 운전 중인 센서리스 모터의 속도와 센서리스 모터의 속도를 추정한 센서리스 속도를 비교하여 비교 결과를 출력한다.In addition, after the sensorless motor is synchronously accelerated, the comparison unit compares the speed of the sensorless motor in constant speed operation with the sensorless speed estimated at the speed of the sensorless motor and outputs a comparison result.

한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전동압축기 제어 방법은, 센서리스 모터의 회전자를 초기위치로 강제 정렬시키는 단계; 상기 센서리스 모터를 지정된 속도로 동기 가속시키는 단계; 상기 동기 가속 된 후 등속 운동 중인 회전자의 위치와 센서리스 추정 회전자의 위치를 비교하고, 비교 결과를 출력하는 단계; 상기 비교 결과에 기초하여 동기 제어 중인 회전자의 위치와 센서리스 추정 회전자의 위치의 차이를 보상하기 위한 보상값을 생성하는 단계; 및 상기 생성된 보상값에 기초하여 인버터를 제어하기 위한 PWM 제어신호를 생성하는 단계를 포함한다.On the other hand, the electric compressor control method according to the present invention for achieving the above object, forcibly aligning the rotor of the sensorless motor to the initial position; Synchronously accelerating the sensorless motor to a specified speed; Comparing the position of the rotor in constant velocity motion with the position of the estimated sensorless rotor after the synchronous acceleration, and outputting a comparison result; Generating a compensation value for compensating for a difference between the position of the rotor under synchronous control and the position of the estimated sensorless rotor based on the comparison result; And generating a PWM control signal for controlling the inverter based on the generated compensation value.

또한, 상기 PWM 제어신호에 기초하여 상기 센서리스 모터를 보상 구동시켜 상기 센서리스 모터의 회전 속도를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the step of controlling the rotation speed of the sensorless motor by compensating and driving the sensorless motor based on the PWM control signal may be further included.

그리고, 상기 비교 결과를 출력하는 단계는, 상기 센서리스 모터가 동기 가속된 이후, 등속 운전 중인 센서리스 모터의 속도와 센서리스 모터의 속도를 추정한 센서리스 속도를 비교하여 비교 결과를 출력한다.In the step of outputting the comparison result, after the sensorless motor is synchronously accelerated, a comparison result is output by comparing the speed of the sensorless motor in constant speed with the sensorless speed estimated at the speed of the sensorless motor.

본 발명에 의하면, 센서리스 모터를 동기 가속시켜 안정적인 속도에 도달한 이후, 등속도 운전중인 회전자의 위치와 이를 추정한 센서리스 회전자의 위치를 비교하고, 비교 결과에 기초하여 센서리스 속도 제어를 위한 보상값을 생성하여 이를 통해 외부 부하의 크기에 관계없이 안정적으로 센서리스 속도 제어로 전환이 가능하도록 할 수 있다. According to the present invention, after the sensorless motor is synchronously accelerated to reach a stable speed, the position of the rotor in constant speed operation and the position of the estimated sensorless rotor are compared, and sensorless speed control based on the comparison result. By generating a compensation value for, it is possible to stably switch to sensorless speed control regardless of the size of the external load.

따라서, 센서리스 추정 오차로 인한 과전류 및 과전류로 인한 기동실패와 모터의 소음이 발생하는 것을 방지할 수 있다.Accordingly, it is possible to prevent the occurrence of start failure and motor noise due to overcurrent and overcurrent due to sensorless estimation error.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전동 압축기 제어 방법이 적용된 전동 압축기의 단면을 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명이 적용된 전동 압축기의 모터 회전자의 구성을 나타낸 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명이 적용된 전동 압축기의 모터 회전자의 결합 단면을 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전동압축기 제어 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전동압축기 제어 장치에서 제어부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 전동압축기 제어 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.1 is a cross-sectional view showing a cross section of an electric compressor to which a method for controlling an electric compressor according to an embodiment of the present invention is applied.
2 is an exploded perspective view showing the configuration of the motor rotor of the electric compressor to which the present invention is applied.
3 is a cross-sectional view showing a coupling cross-section of a motor rotor of an electric compressor to which the present invention is applied.
4 is a diagram schematically showing the configuration of an electric compressor control apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing the configuration of a control unit in the electric compressor control apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating an operation flowchart for explaining a method of controlling an electric compressor according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present invention. The present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description have been omitted, and the same reference numerals are attached to the same or similar components throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected" with another part, this includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another element interposed therebetween. . In addition, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.

어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.When a part is referred to as being "on" another part, it may be directly on top of another part, or other parts may be involved in between. In contrast, when a part is referred to as being "directly above" another part, no other part is involved in between.

제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.Terms such as first, second and third are used to describe various parts, components, regions, layers and/or sections, but are not limited thereto. These terms are only used to distinguish one part, component, region, layer or section from another part, component, region, layer or section. Accordingly, a first part, component, region, layer or section described below may be referred to as a second part, component, region, layer or section without departing from the scope of the present invention.

여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시 예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is only for referring to specific embodiments and is not intended to limit the present invention. Singular forms as used herein also include plural forms unless the phrases clearly indicate the opposite. As used in the specification, the meaning of "comprising" specifies a specific characteristic, region, integer, step, action, element and/or component, and the presence of another characteristic, region, integer, step, action, element and/or component, or It does not exclude additions.

"아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 보다 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용 중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90˚ 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.Terms indicating a relative space such as "below" and "above" may be used to more easily describe the relationship of one part to another part shown in the drawings. These terms are intended to include other meanings or operations of the device in use together with their intended meaning in the drawings. For example, if the device in the drawing is turned over, certain parts described as being "below" other parts are described as being "above" other parts. Thus, the exemplary term “down” includes both up and down directions. The device can be rotated by 90 degrees or other angles, and terms that refer to relative space are interpreted accordingly.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Although not defined differently, all terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms defined in a commonly used dictionary are additionally interpreted as having a meaning consistent with the related technical literature and the presently disclosed content, and are not interpreted in an ideal or very formal meaning unless defined.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전동 압축기 제어 방법이 적용된 전동 압축기의 단면을 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a cross section of an electric compressor to which a method for controlling an electric compressor according to an embodiment of the present invention is applied.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전동 압축기(100)는, 냉매가 외부로부터 흡입되는 전방하우징(10)과, 냉매의 압축이 이루어지는 중간하우징(30), 그리고 압축된 냉매가 토출되는 토출실(51)이 형성되는 후방하우징(50)을 포함한다.Referring to FIG. 1, the electric compressor 100 according to an embodiment of the present invention includes a front housing 10 in which refrigerant is sucked from the outside, an intermediate housing 30 in which refrigerant is compressed, and a compressed refrigerant is discharged. It includes a rear housing 50 in which the discharge chamber 51 is formed.

전방하우징(10)의 내부에는 모터실(11)이 형성된다. 모터실(11)에는 전동 압축기(100)의 구동원인 모터(60)가 설치되는 부분이다. 전방하우징(10)의 일측에는 흡입포트(미도시)가 형성된다. 흡입포트로 유입된 냉매는 모터실(11)을 지나 냉매를 압축하기 위한 압축실(S)로 이동된다.A motor chamber 11 is formed inside the front housing 10. The motor room 11 is a part in which the motor 60, which is a driving source of the electric compressor 100, is installed. A suction port (not shown) is formed on one side of the front housing 10. The refrigerant introduced into the suction port passes through the motor chamber 11 and moves to the compression chamber S for compressing the refrigerant.

모터(60)는 고정자(61)와 회전자(70)로 구성된다. 고정자(61)는 대략 그 중앙이 관통된 원통형상으로, 코어편이 다수 개로 적층되어 만들어진다. 고정자(61)에는 코일이 감겨진다. 고정자(61)는 전방하우징(10)의 내면에 고정된다.The motor 60 is composed of a stator 61 and a rotor 70. The stator 61 has a cylindrical shape through which the center is substantially penetrated, and is made by stacking a plurality of core pieces. A coil is wound around the stator 61. The stator 61 is fixed to the inner surface of the front housing 10.

고정자(61)의 내측에는 회전자(70)가 설치된다. 도 2를 참조하면, 회전자(70)는 대략 원통형상으로, 다수 개의 코어편이 적층되어 형성된다. 도 2는 본 발명에 따른 전동 압축기의 모터 회전자의 구성을 나타낸 분해 사시도이다. 고정자(61)의 코일에 전류가 흐르면 자기장이 발생하게 되어 회전자(70)가 회전하게 된다. 회전자(70)의 양단에는 각각 커버(71)가 구비된다. 커버(71)는 다수 개의 코어편으로 구성되는 회전자(70)의 양측을 고정하는 역할을 한다.A rotor 70 is installed inside the stator 61. 2, the rotor 70 has a substantially cylindrical shape, and is formed by stacking a plurality of core pieces. 2 is an exploded perspective view showing the configuration of the motor rotor of the electric compressor according to the present invention. When a current flows through the coil of the stator 61, a magnetic field is generated and the rotor 70 rotates. Both ends of the rotor 70 are provided with covers 71, respectively. The cover 71 serves to fix both sides of the rotor 70 composed of a plurality of core pieces.

커버(71)의 외측에는 각각 밸런스웨이트(73)가 설치된다. 밸런스웨이트(73)는 회전자(70)의 균형을 잡기 위한 것이다. 밸런스웨이트(73)는 소정의 두께를 가지는 원호 형상으로 형성된다. 밸런스웨이트(73)는 회전자(70)의 중앙을 중심으로 서로 대향하는 위치에 설치된다.Balance weights 73 are installed outside the cover 71, respectively. The balance weight 73 is for balancing the rotor 70. The balance weight 73 is formed in an arc shape having a predetermined thickness. The balance weights 73 are installed at positions facing each other around the center of the rotor 70.

회전자(70)의 중앙을 관통하여 회전축(12)이 압입된다. 따라서, 회전자(70)가 고정자(61)와 전자기적인 상호작용을 하여 회전하게 되면, 회전축(12)도 함께 회전하게 된다. 회전축(12)에는 편심부시(35)가 설치된다. 편심부시(35)의 선단은 원형궤적을 그리면서 회전된다. 편심부시(35)는 아래에서 설명될 선회스크롤(45)과 연결되어 선회스크롤(45)을 공전시키는 역할을 한다.The rotation shaft 12 is press-fitted through the center of the rotor 70. Therefore, when the rotor 70 rotates through electromagnetic interaction with the stator 61, the rotation shaft 12 also rotates. An eccentric bush 35 is installed on the rotating shaft 12. The tip of the eccentric bush 35 is rotated while drawing a circular trajectory. The eccentric bush 35 is connected to the orbiting scroll 45 to be described below and serves to orbit the orbiting scroll 45.

다시 도 1을 참조하면, 전방하우징(10)의 내면과 모터(60) 사이, 고정자(61)와 회전자(70) 사이에는 냉각유로(17,19)가 형성된다. 냉각유로(17,19)는 흡입포트로부터 유입된 냉매가 압축실(S)로 유입되도록 하는 통로 역할을 한다. 이때, 냉매가 냉각유로(17)를 통과하면서 모터실(11) 및 전방하우징(10)의 내주면을 냉각시킨다.Referring back to FIG. 1, cooling passages 17 and 19 are formed between the inner surface of the front housing 10 and the motor 60 and between the stator 61 and the rotor 70. The cooling passages 17 and 19 serve as a passage through which the refrigerant introduced from the suction port is introduced into the compression chamber S. At this time, the refrigerant passes through the cooling passage 17 to cool the inner circumferential surfaces of the motor chamber 11 and the front housing 10.

전방하우징(10)의 내부에는 인버터실(24)이 형성된다. 좀 더 정확하게 인버터실(24)은 도 1을 기준으로 모터실(11)의 하측에 형성된다. 인버터실(24)은 전동 압축기(100)의 회전을 제어하는 인버터조립체(22)가 설치되는 공간이다.An inverter chamber 24 is formed inside the front housing 10. More precisely, the inverter chamber 24 is formed below the motor chamber 11 based on FIG. 1. The inverter room 24 is a space in which an inverter assembly 22 that controls the rotation of the electric compressor 100 is installed.

인버터조립체(22)는 직류전력을 교류전력으로 변환하는 인버터(미도시)와, 인버터를 냉각시키는 냉각판(미도시)으로 구성된다. 인버터는 모터(60)와 전기적으로 연결되어 모터(60)의 회전속도를 제어한다. 모터(60)의 회전속도가 제어됨에 의해 냉매의 압축량이 제어되어 차량의 실내가 원하는 온도로 일정하게 유지된다.The inverter assembly 22 includes an inverter (not shown) that converts DC power into AC power, and a cooling plate (not shown) that cools the inverter. The inverter is electrically connected to the motor 60 to control the rotational speed of the motor 60. By controlling the rotational speed of the motor 60, the amount of refrigerant compression is controlled so that the interior of the vehicle is kept constant at a desired temperature.

중간하우징(30)의 내부에는 압축기구부(40)가 설치된다. 압축기구부(40)는 중간하우징(30)의 내부로 들어온 냉매를 흡입하여 압축하는 것으로, 모터(60)로부터 동력을 전달받아 냉매를 압축하게 된다.A compression mechanism part 40 is installed inside the intermediate housing 30. The compression mechanism unit 40 sucks and compresses the refrigerant that has entered the intermediate housing 30, and compresses the refrigerant by receiving power from the motor 60.

압축기구부(40)는 고정스크롤(41)과 선회스크롤(45)을 포함하고, 선회스크롤(45)의 상대 회전에 의해 그 사이에 형성되는 압축실(S) 내부에 유입된 냉매를 압축하게 된다. 보다 자세하게 살펴보면, 고정스크롤(41)은 중간하우징(30)의 내면에 고정되는 원판형상의 고정단판(42)의 일면에 와선형으로 고정랩(43)이 돌출되게 형성된다. 고정스크롤(41)의 중앙을 관통하여서는 토출구(44)가 형성되어 압축실(S)에서 압축된 냉매를 토출실(51)로 전달한다.The compression mechanism unit 40 includes a fixed scroll 41 and an orbiting scroll 45, and compresses the refrigerant introduced into the compression chamber S formed therebetween by the relative rotation of the orbiting scroll 45. . In more detail, the fixed scroll 41 is formed so that the fixed wrap 43 protrudes in a spiral shape on one surface of the disk-shaped fixed end plate 42 fixed to the inner surface of the intermediate housing 30. A discharge port 44 is formed through the center of the fixed scroll 41 to deliver the refrigerant compressed in the compression chamber S to the discharge chamber 51.

선회스크롤(45)은 회전축(12)과 편심부시(35) 사이에 설치되는 밸런스플레이트(33)에 올덤커플링(31)에 의해 회전가능하게 설치된다. 선회스크롤(45)은 고정스크롤(41)과 마주보게 설치되는데, 그 구성은 원판형상의 선회단판(46)의 일면에 와선형으로 선회랩(47)이 돌출되게 형성된다.The orbiting scroll 45 is rotatably installed by an Oldham coupling 31 on a balance plate 33 installed between the rotation shaft 12 and the eccentric bush 35. The orbiting scroll 45 is installed to face the fixed scroll 41, and the configuration is formed so that the orbiting wrap 47 protrudes in a spiral shape on one surface of the orbiting end plate 46 in the form of a disk.

선회랩(47)은 고정랩(43)과 협력하여 압축실(S)을 형성한다. 즉, 선회스크롤(45)이 고정스크롤(41)에 대해 공전함에 의해 고정랩(43)과 선회랩(47)에 의해 형성되는 압축실(S)의 체적이 점점 작아지면서 냉매의 압축이 이루어지고 마지막에 토출구(44)와 압축실(S)이 연통되어 냉매가 토출실(51)로 토출된다.The orbiting wrap 47 forms a compression chamber (S) in cooperation with the fixed wrap 43. That is, as the orbiting scroll 45 revolves with respect to the fixed scroll 41, the volume of the compression chamber S formed by the fixed wrap 43 and the orbiting wrap 47 gradually decreases, and the refrigerant is compressed. Finally, the discharge port 44 and the compression chamber (S) communicate with each other so that the refrigerant is discharged to the discharge chamber (51).

중간하우징(30)의 전방, 즉, 고정스크롤(41)의 토출구(44)와 마주보는 위치에는 후방하우징(50)이 결합된다. 후방하우징(50)에는 토출구(44)로부터 냉매가 토출되는 토출실(51)이 형성된다. 그리고 후방하우징(50)에는 토출포트(미도시)가 형성된다. 토출포트는 토출실(51)과 외부를 연결하기 위해 형성된 부분이다. 토출포트를 통해 냉매가 공기조화 장치의 다른 구성요소로 전달된다.The rear housing 50 is coupled to the front of the intermediate housing 30, that is, at a position facing the discharge port 44 of the fixed scroll 41. A discharge chamber 51 through which the refrigerant is discharged from the discharge port 44 is formed in the rear housing 50. In addition, a discharge port (not shown) is formed in the rear housing 50. The discharge port is a part formed to connect the discharge chamber 51 and the outside. The refrigerant is delivered to other components of the air conditioner through the discharge port.

도 2는 본 발명이 적용된 전동 압축기의 모터 회전자의 구성을 나타낸 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명이 적용된 전동 압축기의 모터 회전자의 결합 단면을 나타낸 단면도이다.2 is an exploded perspective view showing a configuration of a motor rotor of an electric compressor to which the present invention is applied, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing a coupling cross-section of a motor rotor of an electric compressor to which the present invention is applied.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명이 적용된 전동 압축기(100)는 회전자(70)에 영구자석(75)이 매입된 스포크(spoke) 타입의 모터(60)가 도시되어 있다.2 and 3, the electric compressor 100 to which the present invention is applied is a spoke type motor 60 in which a permanent magnet 75 is embedded in a rotor 70.

다수 개의 회전자코어(74)들이 영구자석(75)들과 교번하여 회전축(101)을 중심으로 환형으로 배치되어 있는데, 영구자석(75)은 일자형 막대자석으로 회전자코어(74)들의 사이에 스포크 타입으로 배치되어 있다.A plurality of rotor cores 74 are alternately arranged with the permanent magnets 75 in an annular shape around the rotational shaft 101, and the permanent magnets 75 are straight bar magnets between the rotor cores 74. It is arranged in a spoke type.

이러한 스포크 타입의 모터(60)는 회전자(70)가 축회전할 때 회전자코어(74)들과 영구자석(75)들이 원심력을 받아 회전자(70)의 반경방향으로 이탈하려고 한다. 이러한 이탈을 방지하기 위해 각 회전자코어(74)의 선단 양쪽에 회전자 티스(74b)가 돌출되어 있다. 회전자 티스(74b)는 영구자석(75)의 선단을 지지하는 걸림턱 역할을 하여 영구자석(75)의 이탈을 저지하게 된다.In this spoke type motor 60, when the rotor 70 rotates axially, the rotor cores 74 and the permanent magnets 75 are subjected to centrifugal force and attempt to escape in the radial direction of the rotor 70. In order to prevent such separation, rotor teeth 74b are protruded at both ends of each rotor core 74. The rotor tooth 74b serves as a locking jaw supporting the tip of the permanent magnet 75 to prevent the permanent magnet 75 from being separated.

그러나, 도 3에 도시된 바와 같이, 스포크 타입의 막대형 영구자석(75)은 티스(74b)의 반대방향, 즉 회전자의 내측으로는 여전히 이탈될 수 있다. 따라서, 모든 회전자코어(74)에 볼트를 체결하여야 영구자석(75)을 견고하게 지지할 수 있게 된다.However, as shown in FIG. 3, the spoke-type rod-shaped permanent magnet 75 may still be separated in the opposite direction of the tooth 74b, that is, inside the rotor. Therefore, it is possible to firmly support the permanent magnet 75 only when bolts are fastened to all the rotor cores 74.

또한, 회전자코어(74)들은 인접하는 다른 회전자코어(74)나 영구자석(75)과 별도의 결합수단으로 결합되지 않으므로 회전자코어(74)들이 모두 개별적으로 커버(121,122)에 피스체결되어야 한다. 각 회전자코어(111)에는 볼트체결공(111c)이 형성되어 체결볼트(80)에 의해 커버(71,72)와 볼트 체결된다.In addition, since the rotor cores 74 are not coupled with other adjacent rotor cores 74 or permanent magnets 75 by a separate coupling means, all of the rotor cores 74 are individually fastened in pieces to the covers 121 and 122. It should be. Each rotor core 111 is formed with a bolt fastening hole 111c, and is bolted to the covers 71 and 72 by a fastening bolt 80.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전동압축기 제어 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.4 is a diagram schematically showing the configuration of an electric compressor control apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전동압축기 제어 장치(200)는 센서리스 모터(110), 인버터(120), 제어부(130)를 포함한다.Referring to FIG. 4, an electric compressor control apparatus 200 according to an embodiment of the present invention includes a sensorless motor 110, an inverter 120, and a control unit 130.

인버터(120)는 센서리스 모터(110)에 3상의 전류를 공급하고, 제어부(130)는 센서리스 모터(110)의 회전을 제어하기 위해서 인버터(120)를 제어한다. The inverter 120 supplies a three-phase current to the sensorless motor 110, and the controller 130 controls the inverter 120 to control the rotation of the sensorless motor 110.

본 발명의 실시예에서 센서리스 모터(110)는 예를 들면, 브러쉬리스 직류모터(brushless DC motor)가 적용될 수 있다.In the embodiment of the present invention, the sensorless motor 110 may be, for example, a brushless DC motor.

직류전원이 인버터(120)의 스위칭부를 통해 센서리스 모터(110)에 공급되어 회전자가 회전하면 센서리스 모터(110)의 3상 권선에는 역기전력이 발생된다. 이 때 제어부(130)는 3상 권선의 역기전력에 기초하여 회전자의 위치를 검출하고, 상여자 모드로 인버터(120)를 통해 센서리스 모터(110)에 전류를 인가한다. When DC power is supplied to the sensorless motor 110 through the switching unit of the inverter 120 and the rotor rotates, back electromotive force is generated in the three-phase winding of the sensorless motor 110. At this time, the control unit 130 detects the position of the rotor based on the back EMF of the three-phase winding, and applies a current to the sensorless motor 110 through the inverter 120 in a phase excitation mode.

즉, 제어부(130)는 상여자 모드로 전류를 인가하면서 PWM(pulse width modulation) 제어신호를 발생시켜 인버터(120)에 공급하고, 인버터(120)는 PWM 제어신호에 따라 센서리스 모터(110)에 공급되는 전류를 조절하게 된다.That is, the controller 130 generates a pulse width modulation (PWM) control signal while applying current in the phase excitation mode and supplies it to the inverter 120, and the inverter 120 is the sensorless motor 110 according to the PWM control signal. It regulates the current supplied to it.

인버터(120)의 스위칭부는 온/오프 동작을 수행하는 복수의 트랜지스터를 포함한다. 트랜지스터의 온/오프 동작을 통해 인버터(120)는 센서리스 모터(110)의 3상 권선 중에서 항상 2상의 권선에 전류가 공급되도록 하며, 2상의 권선에 인가되는 전류를 통해 센서리스 모터(110)의 회전속도를 제어한다. 즉, 인버터(120)는 센서리스 모터(110)의 회전자의 위치를 검출하고, 검출된 회전자의 위치에 의해서 3상 권선 중에서 2상의 권선으로 전류가 공급되도록 제어하면서 센서리스 모터(110)를 구동시킨다.The switching unit of the inverter 120 includes a plurality of transistors that perform an on/off operation. Through the on/off operation of the transistor, the inverter 120 ensures that current is always supplied to the two-phase winding among the three-phase windings of the sensorless motor 110, and the sensorless motor 110 is applied through the current applied to the two-phase winding. Control the rotation speed of That is, the inverter 120 detects the position of the rotor of the sensorless motor 110 and controls the current to be supplied to the two-phase windings among the three-phase windings according to the detected rotor position, while the sensorless motor 110 Drive.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전동압축기 제어 장치에서 제어부의 구성을 나타내는 도면이다.5 is a view showing the configuration of a control unit in the electric compressor control apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 전동압축기 제어 장치(200)에서 제어부(130)는, 센서리스 모터(110)의 회전자를 초기 위치로 강제 정렬시키고, 회전자를 등속도로 회전시키면서 센서리스 모터의 속도제어를 위한 보상값을 적용하여 외부 또는 전동압축기 시스템의 부하와 상관없이 센서리스 모터의 속도 제어의 안정성을 향상시킬 수 있다. 5, in the electric compressor control device 200, the controller 130 forcibly aligns the rotor of the sensorless motor 110 to an initial position, and controls the speed of the sensorless motor while rotating the rotor at a constant speed. It is possible to improve the stability of the speed control of the sensorless motor regardless of the load of the external or electric compressor system by applying the compensation value for.

이를 위해서, 제어부(130)는 초기 정렬부(132), 비교부(134), 보상값 생성부(136) 및 속도 제어기(138)를 포함한다.To this end, the control unit 130 includes an initial alignment unit 132, a comparison unit 134, a compensation value generation unit 136, and a speed controller 138.

센서리스 모터(110)에 대한 속도 제어의 경우, 전동 압축기(100)의 부하 크기에 따라서 속도 제어의 출력 크기가 결정되는데, 제어부(130)는 미리 정해진 전류 크기로 동기 가속 제어한다. 이후, 센서리스 모터(110)는 센서리스 속도 제어로 바로 변경하게 될 경우 회전자의 센서리스 추정 오차 및 속도 제어의 속응성에 의해서 기동이 실패할 수 있다. In the case of speed control for the sensorless motor 110, the output size of the speed control is determined according to the load size of the electric compressor 100, and the controller 130 performs synchronous acceleration control with a predetermined current level. Thereafter, when the sensorless motor 110 is directly changed to sensorless speed control, starting may fail due to a sensorless estimation error of the rotor and rapid response of the speed control.

또한, 전동압축기 제어 장치(200)에서, 전동 압축기(100) 또는 외부 부하의 크기에 따라서 센서리스 모터(110)의 부하가 결정되고, 센서리스 모터(110)의 부하에 따라서 동기 운전 중인 회전자의 위치와 센서리스 추정 회전자 위치에 차이가 발생할 수 있다. 이때, 동기 운전 중인 회전자의 위치와 센서리스 추정 회전자 위치의 차이는 센서리스 모터(110)의 부하의 크기에 비례하게 된다.In addition, in the electric compressor control apparatus 200, the load of the sensorless motor 110 is determined according to the size of the electric compressor 100 or the external load, and the rotor in synchronous operation according to the load of the sensorless motor 110 There may be a difference between the position of the rotor and the estimated sensorless rotor position. At this time, the difference between the position of the rotor during synchronous operation and the estimated sensorless rotor position is proportional to the size of the load of the sensorless motor 110.

이러한, 동기 운전 중인 회전자의 위치와 센서리스 추정 회전자 위치의 차이를 보상하기 위해서,제어부(130)는 등속도 운전중인 회전자의 위치와 이를 추정한 센서리스 회전자의 위치를 비교하고, 비교 결과를 센서리스 속도 제어에 보상해 준다. 이를 통해서, 외부 부하의 크기에 관계없이 안정적으로 센서리스 속도 제어로 전환이 가능하다.In order to compensate for the difference between the position of the rotor during synchronous operation and the estimated sensorless rotor position, the control unit 130 compares the position of the rotor during constant speed driving with the position of the estimated sensorless rotor, The comparison result is compensated for the sensorless speed control. Through this, it is possible to stably switch to sensorless speed control regardless of the size of the external load.

예로서, 제어부(130)에서 초기 정렬부(132)는 인버터(120)에 초기 정렬 신호를 공급하여 센서리스 모터(110)의 회전자를 초기 위치로 강제 정렬시킨다.For example, in the control unit 130, the initial alignment unit 132 supplies an initial alignment signal to the inverter 120 to forcibly align the rotor of the sensorless motor 110 to the initial position.

또한, 제어부(130)에서 초기 정렬부(132)는 회전자를 초기 위치로 강제로 정렬시킨 후, 등가속 제어신호를 인버터(120)에 공급하여 센서리스 모터(110)를 지정된 속도로 동기 가속 시킨다. 이때, 제어부(130)는 센서리스 위치 추정이 안정적일 때까지 센서리스 모터(110)를 동기 가속시킨다.In addition, the initial alignment unit 132 in the control unit 130 forcibly aligns the rotor to the initial position, and then supplies a constant acceleration control signal to the inverter 120 to synchronously accelerate the sensorless motor 110 at a specified speed. Let it. At this time, the controller 130 synchronously accelerates the sensorless motor 110 until the sensorless position estimation is stable.

비교부(134)는 센서리스 모터(110)가 지정된 속도로 등속되어 회전하게 되면, 동기 제어 중인 회전자의 위치와 센서리스 추정 회전자의 위치를 비교한다. 그리고, 비교부(134)는 동기 제어 중인 회전자의 위치와 센서리스 추정 회전자의 위치에 대한 비교 결과를 보상값 생성부(136)에 제공한다.When the sensorless motor 110 rotates at a constant speed at a specified speed, the comparison unit 134 compares the position of the rotor under synchronous control with the position of the estimated sensorless rotor. Further, the comparison unit 134 provides a result of comparing the position of the rotor under synchronous control and the position of the estimated sensorless rotor to the compensation value generator 136.

보상값 생성부(136)는 동기 제어 중인 회전자의 제1 위치와 센서리스 추정 회전자의 제2 위치가 동일한 경우에는 별도로 속도 제어기의 보상값을 생성하지 않는다. When the first position of the rotor under synchronous control and the second position of the estimated sensorless rotor are the same, the compensation value generator 136 does not separately generate a compensation value of the speed controller.

또한, 보상값 생성부(136)는 회전자의 제1 위치와 센서리스 추정 회전자의 제2 위치가 일정한 오차 범위 이내로 차이가 발생하는 경우에도 별도로 속도 제어기의 보상값을 생성하지 않는다.In addition, the compensation value generator 136 does not separately generate a compensation value of the speed controller even when a difference occurs between the first position of the rotor and the second position of the sensorless estimated rotor within a certain error range.

한편, 보상값 생성부(136)는 동기 제어 중인 회전자의 제1 위치와 센서리스 추정 회전자의 제2 위치가 일정 범위를 벗어나서 차이가 발생한 경우, 이러한 위치 차이를 보상하기 위해서 속도 제어기의 보상값을 생성한다. 그리고, 보상값 생성부(136)는 생성된 속도 제어기의 보상값을 속도 제어기(138)에 제공한다.On the other hand, when a difference occurs because the first position of the rotor under synchronous control and the second position of the sensorless estimated rotor are out of a certain range, the compensation value generation unit 136 compensates the speed controller to compensate for the position difference. Create a value. Then, the compensation value generation unit 136 provides the generated compensation value of the speed controller to the speed controller 138.

속도 제어기(138)는 입력된 속도 제어기의 보상값에 기초하여 회전자의 위치와 센서리스 추정 회전자의 위치의 차이를 보상하기 위한 PWM 제어신호를 생성하고, 생성된 PWM 제어신호를 인버터(120)에 제공한다.The speed controller 138 generates a PWM control signal for compensating the difference between the position of the rotor and the estimated sensorless rotor based on the input compensation value of the speed controller, and converts the generated PWM control signal to the inverter 120 ).

인버터(120)는 입력된 PWM 제어신호에 기초하여 센서리스 모터(110)를 보상 구동시켜 센서리스 모터(110)의 회전 속도를 제어한다. 이를 통해서, 동기 제어 중인 회전자의 위치와 센서리스 추정 회전자의 위치를 일치시킨다.The inverter 120 controls the rotation speed of the sensorless motor 110 by compensating the sensorless motor 110 based on the input PWM control signal. Through this, the position of the rotor under synchronous control and the position of the estimated sensorless rotor are matched.

이러한, 본 발명의 실시 예에 따른 전동압축기 제어 장치(200)는, 센서리스 모터(110)를 동기 가속시켜 센서리스 위치 추정이 안정적인 속도에 도달한 이후, 등속도 운전 중 동기 운전 중인 속도와 이를 추정한 센서리스 속도를 비교하고, 비교 결과에 기초하여 센서리스 속도 제어를 위한 보상값을 생성하여 전동 압축기나 외부 부하의 크기에 관계없이 안정적으로 센서리스 속도 제어로 전환이 가능하도록 할 수 있다.Such, the electric compressor control apparatus 200 according to an embodiment of the present invention, after the sensorless position estimation reaches a stable speed by synchronously accelerating the sensorless motor 110, the speed during synchronous operation during constant speed operation and the same By comparing the estimated sensorless speed and generating a compensation value for sensorless speed control based on the comparison result, it is possible to stably switch to sensorless speed control regardless of the size of an electric compressor or an external load.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 전동압축기 제어 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.6 is a diagram illustrating an operation flowchart for explaining a method of controlling an electric compressor according to an embodiment of the present invention.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 제어부(130)는 동기 운전 중인 회전자의 위치와 센서리스 추정 회전자 위치의 차이를 보상하기 위해서, 초기 정렬부(132)를 통해서 인버터(120)에 초기정렬 신호를 공급하여 센서리스 모터(110)의 회전자(70)를 초기 위치로 강제 정렬시킨다(S10).4 to 6, the controller 130 initially aligns with the inverter 120 through the initial alignment unit 132 in order to compensate for the difference between the position of the rotor during synchronous operation and the estimated sensorless rotor position. By supplying a signal, the rotor 70 of the sensorless motor 110 is forcibly aligned to the initial position (S10).

이어, 회전자(70)를 초기 위치로 강제 정렬시킨 후, 제어부(130)는 센서리스 모터(110)를 지정된 속도로 동기 가속시킨다(S20). 이때, 제어부(130)는 센서리스 위치 추정이 안정적일 때까지 센서리스 모터(110)를 동기 가속시킨다.Subsequently, after forcibly aligning the rotor 70 to the initial position, the controller 130 synchronously accelerates the sensorless motor 110 at a specified speed (S20). At this time, the controller 130 synchronously accelerates the sensorless motor 110 until the sensorless position estimation is stable.

이어, 센서리스 모터(110)가 지정된 속도로 등속되어 회전하게 되면(S30), 비교부(134)는 동기제어 중인 회전자의 제1 위치와 센서리스 추정 회전자의 제2 위치를 비교하고, 동기 제어 중인 회전자의 제1 위치와 센서리스 추정 회전자의 제2 위치에 대한 비교 결과를 보상값 생성부(136)에 제공한다(S40).Then, when the sensorless motor 110 rotates at a constant speed at a specified speed (S30), the comparison unit 134 compares the first position of the rotor under synchronous control with the second position of the estimated sensorless rotor, The comparison result of the first position of the rotor under synchronous control and the second position of the estimated sensorless rotor is provided to the compensation value generator 136 (S40).

이어, 보상값 생성부(136)는 제공받은 비교 결과에 근거해 동기 제어 중인 회전자의 제1 위치와 센서리스 추정 회전자의 제2 위치가 일정 범위를 벗어나서 차이가 발생한 경우, 이러한 위치 차이를 보상하기 위해서 속도 제어기의 보상값을 생성하고, 생성된 속도 제어기의 보상값을 속도 제어기(138)에 제공한다(S50).Subsequently, the compensation value generator 136 determines the difference in position when the first position of the rotor under synchronous control and the second position of the sensorless estimated rotor are out of a certain range based on the provided comparison result. In order to compensate, a compensation value of the speed controller is generated, and the generated compensation value of the speed controller is provided to the speed controller 138 (S50).

이때, 보상값 생성부(136)는 동기 제어 중인 회전자의 제1 위치와 센서리스 추정 회전자의 제2 위치가 동일하거나, 또는 제1 위치와 제2 위치가 일정 오차범위 이내로 차이가 발생하는 경우에는 별도로 속도 제어기의 보상값을 생성하지 않는다.In this case, the compensation value generation unit 136 is in which the first position of the rotor under synchronous control and the second position of the sensorless estimated rotor are the same, or the first position and the second position are within a certain error range. In this case, the compensation value of the speed controller is not separately generated.

이어, 속도 제어기(138)는 입력된 보상값에 기초하여 회전자의 위치와 센서리스 추정 회전자의 위치 간의 차이를 보상하기 위한 PWM 제어신호를 생성하고, 생성된 PWM 제어신호를 인버터(120)에 제공한다. 인버터(120)는 입력된 PWM 제어신호에 기초하여 센서리스 모터(110)를 보상 구동시켜 센서리스 모터(110)의 회전 속도를 제어한다(S60). Subsequently, the speed controller 138 generates a PWM control signal for compensating the difference between the position of the rotor and the position of the estimated sensorless rotor based on the input compensation value, and converts the generated PWM control signal to the inverter 120 To provide. The inverter 120 controls the rotation speed of the sensorless motor 110 by compensating the sensorless motor 110 based on the input PWM control signal (S60).

이를 통해서, 동기 제어 중인 회전자의 위치와 센서리스 추정 회전자의 위치가 일치되는 것이다.Through this, the position of the rotor under synchronous control and the position of the estimated sensorless rotor are matched.

이러한, 본 발명의 실시 예에 따른 전동압축기 제어 방법은, 센서리스 모터(110)를 동기 가속시켜 센서리스 위치 추정이 안정적인 속도에 도달한 이후, 등속도 운전 중 동기 운전 중인 속도와 이를 추정한 센서리스 속도를 비교하고, 그 비교 결과에 기초하여 센서리스 속도 제어를 위한 보상값을 생성하여 전동 압축기나 외부 부하의 크기에 관계없이 안정적으로 센서리스 속도 제어로 전환이 가능하도록 할 수 있다.In the method for controlling an electric compressor according to an embodiment of the present invention, after the sensorless position estimation reaches a stable speed by synchronous acceleration of the sensorless motor 110, the speed in synchronous operation during constant speed operation and the sensor that estimates it By comparing the lease speed and generating a compensation value for sensorless speed control based on the comparison result, it is possible to stably switch to sensorless speed control regardless of the size of an electric compressor or an external load.

전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 차량의 공조 장치에 적용된 전동 압축기에서, 모터의 회전자 위치 검출 센서가 없는 센서리스 모터의 속도 제어 시에 외부 부하에 따라 발생된 오차에 대해 보상값을 적용하여 외부 부하와 상관없이 센서리스 모터의 속도 제어의 안정성을 확보함으로써 센서리스 추정 오차에 의한 과전류와 이로 인한 기동 실패 및 모터 소음을 줄일 수 있도록 하는, 전동압축기 제어 장치 및 방법을 실현할 수 있다.As described above, according to the present invention, in the electric compressor applied to the air conditioner of the vehicle, a compensation value is applied for an error caused by an external load when controlling the speed of a sensorless motor without a rotor position detection sensor of the motor. By securing the stability of the speed control of the sensorless motor irrespective of the external load, it is possible to realize an electric compressor control apparatus and method to reduce overcurrent due to sensorless estimation error and resulting start failure and motor noise.

본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those skilled in the art to which the present invention pertains, since the present invention may be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof, the embodiments described above are illustrative in all respects and should be understood as non-limiting. Only do it. The scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention. do.

100 : 전동압축기 10 : 전방하우징
11 : 모터실 12 : 회전축
17, 19 : 냉각유로 22 : 인버터조립체
24 : 인버터실 30 : 중간하우징
31 : 올덤커플링 33 : 밸런스플레이트
35 : 편심부시 40 : 압축기구부
41 : 고정스크롤 42 : 고정단판
43 : 고정랩 44 : 토출구
45 : 선회스크롤 46 : 선회단판
47 : 선회랩 50 : 후방하우징
51 : 토출실 60 : 모터
61 : 고정자 70 : 회전자
71 : 커버 73 : 밸런스웨이트
74 : 회전자코어 74b : 회전자티스
74c : 볼트체결공 75 : 영구자석
76 : 회전축결합공 80 : 체결볼트
110 : 센서리스 모터 120 : 인버터
130 : 제어부 132 : 초기 정렬부
134 : 비교부 136 : 보상값 생성부
138 : 속도 제어기 200 : 전동압축기 제어 장치100: electric compressor 10: front housing
11: motor room 12: rotating shaft
17, 19: cooling channel 22: inverter assembly
24: inverter room 30: intermediate housing
31: Oldham coupling 33: Balance plate
35: eccentric bush 40: compression mechanism
41: fixed scroll 42: fixed end plate
43: fixed wrap 44: discharge port
45: turning scroll 46: turning end plate
47: turning wrap 50: rear housing
51: discharge chamber 60: motor
61: stator 70: rotor
71: cover 73: balance weight
74: rotor core 74b: rotor teeth
74c: bolt fastening 75: permanent magnet
76: rotary shaft coupling hole 80: fastening bolt
110: sensorless motor 120: inverter
130: control unit 132: initial alignment unit
134: comparison unit 136: compensation value generation unit
138: speed controller 200: electric compressor control device

Claims

In the electric compressor control device,
An initial alignment unit for supplying an initial alignment signal to the inverter to align the rotor of the sensorless motor to an initial position, and synchronously accelerating the sensorless motor to a predetermined speed;
A comparison unit for comparing the position of the rotor of the sensorless motor in constant velocity movement with the position of the estimated sensorless rotor after synchronous acceleration at the specified speed, and outputting a comparison result;
A compensation value generator for generating a compensation value for compensating the generated position difference when a difference occurs between the position of the rotor under synchronous control and the position of the estimated sensorless rotor based on the comparison result; And
Includes; a speed controller that generates a pulse width modulation (PWM) control signal of the inverter based on the generated compensation value,
The electric compressor includes a rotor in which a plurality of rotor cores are alternately arranged with permanent magnets in an annular shape around a rotation axis, and the permanent magnet is a straight bar magnet and a spoke type disposed between the rotor cores. ,
Electric compressor control device.

The method of claim 1,
The inverter,
Controlling the three-phase current supplied to the sensorless motor based on the PWM control signal to control the rotation speed of the sensorless motor,
Electric compressor control device.

The method of claim 1,
The comparison unit,
After the sensorless motor is synchronously accelerated, comparing the speed of the sensorless motor running at constant speed with the sensorless speed estimated the speed of the sensorless motor and outputting a comparison result,
Electric compressor control device.

In the electric compressor control method,
Forcibly aligning the rotor of the sensorless motor to an initial position;
Synchronously accelerating the sensorless motor to a specified speed;
Comparing the position of the rotor in constant velocity movement with the position of the estimated sensorless rotor after the synchronous acceleration, and outputting a comparison result;
Generating a compensation value for compensating for a difference between the position of the rotor under synchronous control and the position of the estimated sensorless rotor based on the comparison result; And
Including the step of generating a PWM control signal for controlling the inverter based on the generated compensation value,
The electric compressor includes a rotor in which a plurality of rotor cores are alternately arranged with permanent magnets in an annular shape around a rotation axis, and the permanent magnets are straight bar magnets and a spoke type disposed between the rotor cores.
Control method of electric compressor.

The method of claim 4,
Compensating and driving the sensorless motor based on the PWM control signal to control the rotational speed of the sensorless motor,
Control method of electric compressor.

The method of claim 4,
The step of outputting the comparison result,
After the sensorless motor is synchronously accelerated, comparing the speed of the sensorless motor running at constant speed with the sensorless speed estimated the speed of the sensorless motor and outputting a comparison result,
Control method of electric compressor.