KR20150065580A

KR20150065580A - 모터-구동식 압축기

Info

Publication number: KR20150065580A
Application number: KR1020140168385A
Authority: KR
Inventors: 준야 야노; 츠요시 야마구치; 다츠야 고이데; 겐 스이토오; 요시키 나가타
Original assignee: 가부시키가이샤 도요다 지도숏키
Priority date: 2013-12-05
Filing date: 2014-11-28
Publication date: 2015-06-15
Also published as: DE102014224730A1; JP5991305B2; JP2015109776A; US20150159655A1; KR101653060B1; US9964111B2

Abstract

본 발명에 따른 모터-구동식 압축기는 배터리로부터의 DC 전압을 AC 전압으로 변환하는 스위칭 요소를 포함하는 모터 구동기에 의해 구동되는 전기 모터를 포함한다. 제어 유닛이 스위칭 요소의 스위칭 동작을 제어한다. 온도 검출기가 스위칭 요소의 온도를 검출한다. 제어 유닛은 온도 검출기에 의해 검출되는 온도가 온도 임계치까지 상승될 때에 스위칭 요소의 스위칭 동작을 정지시킨다. 온도 임계치는 스위칭 요소의 인내 온도에 대응하는 제1 온도 임계치 그리고 제1 온도 임계치보다 높은 제2 온도 임계치를 포함한다. 제어 유닛은 제어 유닛이 전기 모터에 의해 발생되는 역기전력을 감소시키는 약계자 제어를 작동시킬 때에 제1 온도 임계치로부터 제2 온도 임계치로 온도 임계치를 스위칭한다.

Description

모터-구동식 압축기{MOTOR-DRIVEN COMPRESSOR}

관련출원에 대한 교차-참조

본 출원은 그 전체 내용이 참조로 여기에 합체되어 있는 2013년 12월 5일자로 출원된 선행 일본 특허 출원 제2013-252254호를 기초로 하고 그로부터 우선권의 이익을 향유한다.

본 발명은 모터-구동식 압축기에 관한 것이다.

일본 공개 특허 제2005-201108호는 냉매를 압축 및 방출하는 압축 유닛, 압축 유닛을 구동시키는 전기 모터 그리고 전기 모터를 구동시키는 모터 구동기(motor driver)를 포함하는 전형적인 모터-구동식 압축기의 하나의 예를 기재하고 있다. 모터 구동기는 스위칭 요소를 포함한다. 스위칭 요소는 모터 구동기가 배터리(DC 전원)의 DC 전압을 AC 구동 전압으로 변환하고 전기 모터에 구동 전압을 인가하여 전기 모터를 구동시키도록 스위칭 동작을 수행한다.

스위칭 요소는 스위칭 동작을 수행할 때에 열을 발생시킨다. 예컨대, 스위칭 요소의 스위칭 동작이 대량을 열을 발생시킬 때에, 스위칭 요소의 온도가 스위칭 요소의 인내 온도(withstanding temperature)를 초과할 수 있다. 이것은 스위칭 요소를 손상시킬 수 있다.

본 발명의 발명자들은 전기 모터의 구동을 정지시키는 데 온도 임계치를 사용하는 참조예의 제어기에 대한 연구를 수행하였다. 전기 모터의 제어기는 예컨대 온도 검출기에 의해 검출되는 스위칭 요소의 온도가 온도 임계치까지 상승될 때에 스위칭 요소의 스위칭 동작을 정지시킨다. 모터-구동식 압축기의 구동 토크가 일정하다는 가정 하에서, 스위칭 요소의 스위칭 손실은 스위칭 요소에 인가되는 DC 전압이 증가됨에 따라 증가된다. 스위칭 손실의 증가가 스위칭 요소의 온도의 상승 속도를 상승시킨다. 나아가, 온도 검출기에 의해 검출되는 온도는 스위칭 요소의 실제 온도와 상이할 수 있다. 제어기가 스위칭 요소의 실제 온도를 정확하게 얻기 어려우므로, 온도 임계치는 배터리의 적용 가능한 전압 범위 내의 최고 전압이 모터-구동식 압축기에 인가될 때의 온도 검출기의 출력 수치와 동일한 고정 수치로서 설정된다.

전기 모터에서, 전기 모터에 의해 생성되는 회전은 역기전력(counter electromotive force)을 발생시키는 자속을 발생시킨다. 전기 모터의 회전 속도의 상승이 역기전력을 증가시킨다. 역기전력이 전기 모터에 인가되는 구동 전압과 동일해질 때에, 전기 모터의 회전 속도가 상승될 수 없다. 예컨대, DC 전압이 배터리의 적용 가능한 전압 범위 내의 낮은 전압일 때에, 역기전력이 전기 모터에 인가되는 구동력과 쉽게 동일해지고, 이러한 경우에 전기 모터의 회전 속도가 상승될 수 없다. 이러한 상황은 바람직하지 못하다.

역기전력을 감소시키는 약계자 제어(field weakening control)가 알려져 있다. 약계자 제어는 모터 구동기로부터 전기 모터에 전류를 공급하여 전기 모터의 회전에 의해 발생되는 자속을 약화시킴으로써 역기전력을 감소시킨다. 이것은 DC 전압이 배터리의 적용 가능한 전압 범위 내의 낮은 전압일 때에도 전기 모터가 높은 고정 토크 그리고 상승된 회전 속도로 동작되게 한다.

모터 구동기로부터 전기 모터에 공급되는 전류의 양은 스위칭 요소의 실제 온도와 온도 검출기에 의해 검출되는 온도 사이의 관계를 변화시키거나 그에 영향을 미친다. 예컨대, 모터 구동기의 회로 기판으로 흐르는 전류의 양의 증가가 회로 기판으로부터 온도 검출기로 전달되는 열을 증가시킨다. 이것은 회로 기판으로부터 발생되는 열을 증가시키고, 회로 기판으로부터 온도 검출기로 전달되는 열을 증가시키고, 온도 검출기 그 자체의 온도를 상승시킨다. DC 전압이 배터리의 적용 가능한 전압 범위 내의 낮은 전압일 때에 수행되는 약계자 제어는 온도 검출기 그 자체의 온도를 상승시킬 수 있다. 예컨대, 온도 검출기 그 자체의 온도가 모터 구동기로부터 전기 모터로 공급되는 자속을 약화시키는 전류에 따라 상승될 때에, 온도 검출기에 의해 검출되는 온도(출력 수치)가 상승되어 스위칭 요소의 실제 온도가 인내 온도보다 낮기는 하지만 온도 임계치를 초과할 수 있다. 이러한 경우에, 그렇게 할 필요가 없는데도, 스위칭 요소의 스위칭 동작이 정지되고, 전기 모터가 정지되고, 모터-구동식 압축기의 동작이 정지된다.

따라서, 본 발명의 목적은 스위칭 요소에 인가되는 DC 전압이 적용 가능한 전압 범위 내의 낮은 전압일 때에 스위칭 요소 과열 보호 제어에 의해 유발되는 불필요한 동작 정지를 제한할 수 있는 모터-구동식 압축기를 제공하는 것이다.

본 발명의 하나의 태양은 압축 유닛을 구동시키는 전기 모터를 포함하는 모터-구동식 압축기이다. 모터 구동기가 전기 모터를 구동시킨다. 모터 구동기는 배터리로부터의 DC 전압을 AC 전압으로 변환하는 스위칭 요소를 포함한다. 제어 유닛이 스위칭 요소의 스위칭 동작을 제어한다. 온도 검출기가 스위칭 요소의 온도를 검출한다. 전압 검출기가 배터리로부터 스위칭 요소에 인가되는 DC 전압을 검출한다. 제어 유닛은 온도 검출기에 의해 검출되는 온도가 미리 결정된 온도 임계치까지 상승될 때에 스위칭 요소의 스위칭 동작을 정지시키는 정지 제어 그리고 전기 모터에 의해 발생되는 역기전력을 감소시키는 약계자 제어를 실행하도록 구성된다. 온도 임계치는 (a) 배터리의 DC 전압이 배터리의 적용 가능한 전압 범위 내의 최고 전압일 때의 스위칭 요소의 인내 온도를 표시하는 온도 검출기의 출력 수치로 설정되는 제1 온도 임계치 그리고 (b) 제1 온도 임계치보다 높은 제2 온도 임계치를 포함한다. 제어 유닛은 약계자 제어를 작동시킬 때에 제1 온도 임계치로부터 제2 온도 임계치로 스위칭하는 제1 스위칭 제어를 실행한다.

본 발명의 다른 태양 및 장점이 본 발명의 원리를 예를 통해 도시하는 첨부 도면과 연계하여 취해지는 다음의 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명은, 그 목적 및 장점과 함께, 첨부 도면과 함께 본 발명의 양호한 실시예의 다음의 설명에 대한 참조에 의해 가장 잘 이해될 수 있다.
도 1은 모터-구동식 압축기의 하나의 실시예를 도시하는 측단면도.
도 2는 모터 구동기의 회로도.
도 3은 배터리의 DC 전압과 온도 임계치 사이의 관계를 도시하는 그래프.
도 4는 온도 임계치의 스위칭 그리고 온도 검출기에 의해 검출되는 온도의 변화를 도시하는 그래프.
도 5는 온도 임계치의 스위칭 그리고 온도 검출기에 의해 검출되는 온도의 변화를 도시하는 그래프.
도 6은 추가 실시예에서의 온도 임계치의 스위칭 그리고 온도 검출기에 의해 검출되는 온도의 변화를 도시하는 그래프.

모터-구동식 압축기의 하나의 실시예가 이제부터 도 1 내지 5를 참조하여 설명될 것이다. 모터-구동식 압축기는 예컨대 차량 내에 설치되어 차량 에어컨과 함께 사용된다.

도 1을 참조하면, 모터-구동식 압축기(10)는 냉매를 압축 및 방출하는 압축 유닛(12), 압축 유닛(12)을 구동시키는 전기 모터(13) 그리고 전기 모터(13)를 구동시키는 모터 구동기(20)를 포함한다. 압축 유닛(12) 및 전기 모터(13)는 하우징(11) 내에 수용된다. 압축 유닛(12)은 하우징(11) 내에 고정되는 고정 스크롤(fixed scroll)(12a) 그리고 고정 스크롤(12a)과 결합되는 가동 스크롤(12b)을 포함한다. 전기 모터(13)는 회전 샤프트(15)에 고정되어 그와 일체로 회전되는 회전자(13a) 그리고 하우징(11)의 내부 표면에 고정되는 고정자(13b)를 포함한다.

모터 구동기(20)는 예컨대 하우징(11) 외부측에 위치될 수 있다. 도시된 예에서, 모터 구동기(20)는 하우징(11)의 단부 벽에 고정되는 커버(16) 그리고 하우징(11)의 단부 벽에 의해 한정되는 보이드(void) 내에 수용된다. 본 실시예에서, 압축 유닛(12), 전기 모터(13) 및 모터 구동기(20)는 회전 샤프트(15)의 축 L이 연장되는 방향(축 방향)으로 이러한 순서로 배열된다.

도 2에 도시된 것과 같이, 모터 구동기(20)는 스위칭 요소(21, 22) 및 전류 평활화 커패시터(23)를 포함한다. 다이오드(24)가 스위칭 요소(21, 22)의 각각에 연결된다. 다이오드(24)는 배터리(25)(DC 전원)로 전기 모터(13)에서 발생되는 역기전력을 복귀시킨다. 스위칭 요소(21)는 상부 아암 스위칭 요소로서 불릴 수 있고, 스위칭 요소(22)는 하부 아암 스위칭 요소로서 불릴 수 있다.

스위칭 요소(21, 22)의 각각의 기부는 프로세서 및 메모리를 포함하는 컴퓨터일 수 있는 제어 유닛(30)에 신호-연결된다. 제어 유닛(30)은 스위칭 요소(21, 22)의 각각의 스위칭 동작을 제어한다. 각각의 상부 아암 스위칭 요소(21)의 컬렉터(collector)는 배터리(25)에 연결된다. 각각의 상부 아암 스위칭 요소(21)의 이미터(emitter)는 전기 모터(13)의 코일(13c)에 연결된다. 각각의 하부 아암 스위칭 요소(22)의 이미터는 배터리(25)에 연결된다. 각각의 하부 아암 스위칭 요소(22)의 컬렉터는 전기 모터(13)의 코일(13c)에 연결된다.

모터 구동기(20)는 펄스-폭 변조(pulse-width modulation)를 통해 전기 모터(13)의 구동 전압을 제어한다. 예컨대, 모터 구동기(20)는 고주파 삼각파 신호 그리고 발생되어야 하는 전압을 지정하는 전압 지정 신호일 수 있는 반송파로부터의 PWM 신호를 발생시킨다. 모터 구동기(20)는 스위칭 요소(21, 22)의 각각에 PWM 신호를 제공한다. 스위칭 요소(21, 22)의 각각은 PWM 신호에 따라 스위칭 동작을 수행하여 배터리(25)로부터 스위칭 요소(21, 22)의 각각에 인가되는 DC 전압을 AC 구동 전압으로 변환한다. 이러한 방식으로 얻어지는 AC 구동 전압은 전기 모터(13)에 인가되어 전기 모터(13)를 제어하고 구동시킨다.

제어 유닛(30)은 스위칭 요소(21, 22)의 온도를 검출하는 온도 검출기(31)에 전기적으로 연결된다. 예컨대, 온도 검출기(31)는 스위칭 요소(21, 22)에 근접하게 위치되는 서미스터(thermistor)일 수 있다. 온도 검출기(31)의 출력(검출된 온도 또는 출력 수치)은 제어 유닛(30)에 제공된다.

온도 검출기(31)에 의해 검출되는 온도는 스위칭 요소(21, 22)의 실제 온도와 상이할 수 있다. 나아가, 제어 유닛(30)은 한 세트의 기준 수치로서 불릴 수 있는 한 세트의 온도 추정 수치를 저장한다. 한 세트의 온도 추정 수치는 스위칭 요소(21, 22)의 인내 온도와 배터리(25)의 DC 전압 그리고 온도 검출기(31)에 의해 검출되는 온도 사이의 관계를 기초로 하여 미리 얻어진다. 예컨대, 한 세트의 온도 추정 수치는 다양한 DC 전압에서 실제 인내 온도를 온도 검출기(31)의 출력 수치로 변환함으로써 결정될 수 있다. 일부 실시예에서, 온도 추정 수치는 배터리(25)의 상이한 DC 전압과 관련되고, 각각의 온도 추정 수치는 대응하는 DC 전압에서 스위칭 요소(21, 22)의 인내 온도를 표시하는 온도 검출기 출력 수치와 동일하거나 그에 대응할 수 있다.

도 3에서, 실선 L1은 모터-구동식 압축기(10)의 구동 토크가 높게 고정될 때의 배터리(25)의 DC 전압과 온도 추정 수치 사이의 관계를 나타낸다.

모터-구동식 압축기(10)의 구동 토크가 고정된다는 가정 하에서, 배터리(25)의 더 높은 DC 전압이 스위칭 요소(21, 22)의 스위칭 손실을 증가시켜 스위칭 요소(21, 22)의 온도의 상승 속도를 상승시킨다. 이와 같이, 배터리(25)의 DC 전압이 상승됨에 따라, 온도 추정 수치가 더 낮게 설정된다.

온도 검출기(31)에 의해 검출되는 온도가 상승되어 미리 결정된 온도 임계치 T에 도달될 때에, 제어 유닛(30)이 정지 제어를 실행하여 스위칭 요소(21, 22)의 스위칭 동작을 정지시킨다. 온도 임계치 T는 온도 추정 수치 이하인 온도일 수 있다.

한 세트의 온도 추정 수치 (L1)에서, 온도 임계치 T는 DC 전압이 모터-구동식 압축기(10)에 의해 통상적으로 사용되는 배터리(25)의 적용 가능한 전압 범위 내의 최고 전압 Vmax(예컨대, 400 V)일 때의 온도 추정 수치와 동일한 제1 온도 임계치 T1 그리고 제1 온도 임계치 T1보다 높은 온도로 설정되는 제2 온도 임계치 T2를 포함할 수 있다. 한 세트의 온도 추정 수치 (L1)에서, 제2 온도 임계치 T2는 DC 전압이 배터리(25)의 적용 가능한 전압 범위 내의 최저 전압 Vmin(예컨대, 100 V)일 때의 온도 추정 수치보다 낮은 온도이다. 예컨대, 측정 오차를 고려할 때에, 제2 온도 임계치 T2는 배터리(25)의 적용 가능한 전압 범위 내의 제1 전압 수치 V1보다 높은 제2 전압 수치 V2(예컨대, 250 V)에 대응하는 온도 추정 수치 또는 전압 Vmin에 대응하는 온도 추정 수치보다 안전 여유(safety margin)만큼 낮을 수 있다.

제어 유닛(30)은 약계자 제어를 실행하여 전기 모터(13)의 회전에 의해 발생되는 역기전력을 감소시킨다. 약계자 제어가 이제부터 설명될 것이다.

전기 모터(13)에서, 역기전력이 전기 모터(13)의 회전에 의해 발생되는 자속에 의해 발생된다. 전기 모터(13)의 회전 속도는 DC 전압이 배터리(25)의 적용 가능한 전압 범위 내의 낮은 전압(예컨대, 100 V 내지 200 V)일 때에 모터-구동식 압축기(10)의 구동 토크가 높게 고정되도록 상승될 것이 필요하다. 전기 모터(13)의 회전 속도의 상승이 역기전력을 증가시킨다. 역기전력이 전기 모터(13)에 인가되는 구동 전압과 동일해질 때에, 전기 모터(13)의 회전 속도가 상승될 수 없다.

제어 유닛(30)은 전기 모터(13)에 전류를 공급하여 전기 모터(13)의 회전에 의해 발생되는 자속을 약화시킴으로써 역기전력을 감소시킨다. 이와 같이, 모터-구동식 압축기(10)에서, 모터-구동식 압축기(10)의 구동 토크는 DC 전압이 배터리(25)의 적용 가능한 전압 범위 내의 낮은 전압일 때에도 높게 고정된 토크로 설정될 수 있다.

제어 유닛(30)이 약계자 제어를 작동시킬 때에, 제어 유닛(30)이 제1 스위칭 제어를 수행하여 제1 온도 임계치 T1로부터 제2 온도 임계치 T2로 온도 임계치 T를 스위칭한다. 나아가, 제어 유닛(30)이 약계자 제어를 작동 해제시킬 때에, 제어 유닛(30)이 제2 스위칭 제어를 수행하여 제2 온도 임계치 T2로부터 제1 온도 임계치 T1로 온도 임계치 T를 스위칭한다. 도 4의 하나의 예에서, 제어 유닛(30)은 약계자 제어가 시작될 때인 시점 P1에서 제1 스위칭 제어를 실행하도록 구성된다. 온도 임계치 T는 제어 유닛(30)이 약계자 제어를 작동 해제할 때까지 제2 온도 임계치 T2에서 유지된다.

도 2를 참조하면, 제어 유닛(30)은 타이머(30a)를 포함한다. 도 5의 하나의 예에서, 제어 유닛(30)은 약계자 제어가 작동 해제될 때로부터 미리 결정된 시간 Tx가 경과한 후에(P2에서) 제2 스위칭 제어를 실행하도록 구성된다. 타이머(30a)는 시간을 측정하여 미리 결정된 시간 Tx가 경과할 때를 결정한다.

이러한 실시예의 동작이 이제부터 설명될 것이다.

예컨대, 스위칭 요소에 인가되는 DC 전압이 배터리(25)의 적용 가능한 전압 범위 내의 낮은 전압일 때에, 제어 유닛(30)이 약계자 제어를 실행하여 모터-구동식 압축기(10)의 구동 토크가 높게 고정된다. 약계자 제어에서, 전기 모터(13)에는 모터 구동기(20)로부터 전류가 공급되어 전기 모터(13)의 회전에 의해 발생되는 자속을 약화시킨다. 모터 구동기(20)로부터 전기 모터(13)로의 전류의 출력은 온도 검출기(31)의 온도를 상승시킨다.

도 3에서의 실선 L2는 모터-구동식 압축기(10)의 구동 토크가 높게 고정된 토크일 때의 배터리(25)의 DC 전압과 온도 검출기(31)에 의해 검출되는 온도 사이의 관계를 도시하고 있다.

이러한 예에서, DC 전압이 배터리(25)의 적용 가능한 전압 범위 내의 낮은 전압(예컨대, 100 V 내지 200 V)일 때에 온도 검출기(31)에 의해 검출되는 온도는 DC 전압이 배터리(25)의 적용 가능한 전압 범위 내의 중간 전압(예컨대, 200 V 내지 300 V)일 때에 온도 검출기(31)에 의해 검출되는 온도보다 높다. 나아가, DC 전압이 배터리(25)의 적용 가능한 전압 범위 내의 높은 전압(예컨대, 300 V 내지 400 V)일 때에 온도 검출기(31)에 의해 검출되는 온도는 DC 전압이 배터리(25)의 적용 가능한 전압 범위 내의 중간 전압일 때에 온도 검출기(31)에 의해 검출되는 온도보다 높다.

도 4를 참조하면, 제어 유닛(30)은 약계자 제어가 시작될 때인 시점 P1에서 제1 온도 임계치 T1로부터 제2 온도 임계치 T2로 온도 임계치 T를 스위칭하는 제1 스위칭 제어를 수행한다. 제1 스위칭 제어가 수행되지 않을 때에 일어날 수 있는 바람직하지 못한 상황이 이제부터 설명될 것이다. 도 4에서, 실선 L3은 온도 검출기(31)에 의해 검출되는 온도의 변화를 도시하고 있다. 예컨대, 제어 유닛(30)이 약계자 제어를 실행할 때에 온도 임계치 T가 제1 온도 임계치 T1에 남아 있으면, 충분한 여유가 스위칭 요소(21, 22)의 온도와 인내 온도(온도 추정 수치) 사이에 존재하더라도, 온도 검출기(31)에 의해 검출되는 온도가 제1 온도 임계치 T1까지 상승될 수 있다. 이러한 경우에, 제어 유닛(30)은 정지 제어를 수행하여 모터-구동식 압축기(10)의 동작을 정지시킨다.

제어 유닛(30)은 제1 스위칭 동작을 실행하여 이러한 바람직하지 못한 상황을 피하게 한다. 즉, 온도 임계치 T는 시점 P1에서 제1 온도 임계치 T1로부터 제2 온도 임계치 T2로 스위칭되어 충분한 여유가 스위칭 요소(21, 22)의 온도와 인내 온도 사이에 존재할 때에 제어 유닛(30)에 의한 정지 제어의 실행을 제한한다. 결과적으로, DC 전압이 배터리(25)의 적용 가능한 전압 범위 내의 낮은 전압일 때에, 충분한 여유가 스위칭 요소(21, 22)의 온도와 인내 온도 사이에 존재할 때에 모터-구동식 압축기(10)의 동작의 정지가 제한된다.

도 5를 참조하면, 제어 유닛(30)은 약계자 제어가 작동 해제될 때의 시점 P2에서 타이머(30a)를 작동시켜 시간을 측정하기 시작한다. 미리 결정된 시간 Tx가 경과할 때에, 제어 유닛(30)이 제2 스위칭 제어를 수행하여 제2 온도 임계치 T2로부터 제1 온도 임계치 T1로 온도 임계치 T를 스위칭한다. 도 5에서, 실선 L3은 온도 검출기(31)에 의해 검출되는 온도의 변화를 도시하고 있다.

예컨대, 약계자 제어가 작동 해제될 때의 시점 P2에서, 온도 검출기(31)에 의해 검출되는 온도가 제1 온도 임계치 T1을 초과할 수 있다. 제어 유닛(30)이 시점 P2에서 제2 스위칭 제어를 실행하였다면, 제어 유닛(30)은 정지 제어를 실행하여 스위칭 요소(21, 22)의 스위칭 동작을 정지시켰을 것이다.

제어 유닛(30)은 약계자 제어가 작동 해제될 때인 시점 P2로부터 미리 결정된 시간 Tx가 경과한 후에 제2 스위칭 제어를 실행함으로써 이러한 바람직하지 못한 상황을 피하게 한다.

나아가, 예컨대, DC 전압이 배터리(25)의 적용 가능한 전압 범위 내의 최고 전압 Vmax일 때에 온도 임계치 T가 제2 온도 임계치 T2에 남아 있으면, 온도 검출기(31)에 의해 검출되는 온도가 인내 온도(온도 추정 수치)까지 상승되더라도 제어 유닛(30)이 정지 제어를 실행하지 않을 수 있다.

제어 유닛(30)은 약계자 제어가 작동 해제될 때에 제2 스위칭 제어를 실행함으로써 이러한 바람직하지 못한 상황을 피하게 한다. 더 구체적으로, 제어 유닛(30)은 DC 전압이 배터리(25)의 적용 가능한 전압 범위 내의 최고 전압 Vmax일 때에 온도 검출기(31)에 의해 검출되는 온도가 온도 추정 수치 즉 제1 온도 임계치 T1까지 상승되면 정지 제어를 실행한다. 이것은 스위칭 요소(21, 22)의 스위칭 동작을 정지시킨다.

위의 실시예는 다음의 장점을 갖는다.

(1) 제어 유닛(30)은 약계자 제어를 작동시킬 때에 제1 온도 임계치 T1로부터 제2 온도 임계치 T2로 임계치 T를 스위칭하는 제1 스위칭 제어를 실행한다. 이와 같이, 예컨대 온도 임계치 T가 제1 온도 임계치 T1에 남아 있을 때에 비해, 충분한 여유가 스위칭 요소(21, 22)의 온도와 인내 온도 사이에 존재할 때에 제어 유닛(30)에 의한 정지 제어의 실행이 제한된다. 결과적으로, DC 전압이 배터리(25)의 적용 가능한 전압 범위 내의 낮은 전압이면, 충분한 여유가 스위칭 요소(21, 22)의 온도와 인내 온도 사이에 존재할 때에 모터-구동식 압축기(10)의 동작의 정지가 제한된다.

(2) 예컨대, DC 전압이 배터리(25)의 적용 가능한 전압 범위 내의 최고 전압 Vmax일 때에 온도 임계치 T가 제2 온도 임계치 T2에 남아 있으면, 온도 검출기(31)에 의해 검출되는 온도가 인내 온도(온도 추정 수치)까지 상승될 때에도 되더라도 제어 유닛(30)이 정지 제어를 실행하지 않을 수 있다. 이와 같이, 약계자 제어를 작동시킬 때에, 제어 유닛(30)이 제2 스위칭 제어를 실행하여 제2 온도 임계치 T2로부터 제1 온도 임계치 T1로 온도 임계치 T를 스위칭한다. 결과적으로, DC 전압이 배터리(25)의 적용 가능한 전압 범위 내의 최고 전압 Vmax일 때에 온도 검출기(31)에 의해 검출되는 온도가 온도 추정 수치 즉 제1 온도 임계치 T1까지 상승되면, 제어 유닛(30)이 정지 제어를 실행한다. 이것은 온도 검출기(31)에 의해 검출되는 온도가 인내 온도까지 상승될 때에 제어 유닛(30)이 정지 제어를 실행하지 않는 바람직하지 못한 상황을 피하게 한다.

(3) 예컨대, 제어 유닛(30)이 약계자 제어를 작동 해제시킬 때인 시점 P2에서, 온도 검출기(31)에 의해 검출되는 온도가 제1 온도 임계치 T1을 초과할 수 있다. 이러한 경우에, 제어 유닛(30)이 약계자 제어를 작동 해제시킬 때인 시점 P2에서 제어 유닛(30)이 제2 스위칭 제어를 실행하면, 제어 유닛(30)이 정지 제어를 실행할 것이다. 이와 같이, 제어 유닛(30)이 약계자 제어를 작동 해제시킬 때인 시점 P2로부터 미리 결정된 시간 Tx가 경과한 후에 제어 유닛(30)이 제2 스위칭 제어를 실행한다. 이것은 제어 유닛(30)이 시점 P2에서 제1 온도 임계치 T1보다 높은 온도 검출기(31)에 의해 검출되는 온도로 인해 정지 제어를 실행하는 바람직하지 못한 상황을 피하게 한다.

(4) 양호하게는, 온도 임계치 T는 제어 프로그램의 처리의 개수, 제어 프로그램을 저장하는 데 제어 유닛(30)에 필요한 메모리 용량, 계산 부하 그리고 계산에 소비되는 전력의 감소의 관점에서 단지 2개의 수치 즉 제1 온도 임계치 T1 및 제2 온도 임계치 T2 사이에서 스위칭된다. 그럼에도 불구하고, 다중의 온도 임계치 T가 배터리(25)의 상이한 DC 전압에 따라 제어 유닛(30) 내에 설정될 수 있다.

본 발명은 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않으면서 많은 다른 특정한 형태로 실시될 수 있다는 것이 당업자에게 자명할 것이다. 특히, 본 발명은 다음의 형태로 실시될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

도 6을 참조하면, 제어 유닛(30)에 의해 실행되는 제2 스위칭 제어는 약계자 제어가 작동 해제될 때인 시점 P2에서 제2 온도 임계치 T2로부터 제1 온도 임계치 T1로 임계치 T의 수치를 점차로 감소시킬 수 있다. 이것은 약계자 제어가 작동 해제될 때인 시점 P2에서 제1 온도 임계치 T1보다 큰 온도 검출기(31)에 의해 검출되는 온도로 인해 제어 유닛(30)이 정지 제어를 실행하는 상황을 피하게 한다. 임계치 T는 일정한 속도 등의 제어된 속도로 감소될 수 있다.

제어 유닛(30)은 약계자 제어가 작동 해제될 때인 시점 P2에서 제2 스위칭 제어를 실행할 수 있다.

제어 유닛(30)은 약계자 제어가 시작될 때인 시점 P1로부터 미리 결정된 시간이 경과한 후에 제1 스위칭 제어를 실행할 수 있다.

온도 검출기(31)는 예컨대 열전대 또는 복사 서미스터일 수 있다.

커버(16)가 하우징(11)의 원주 벽에 고정될 때에, 모터 구동기(20)가 하우징(11)의 원주 벽 그리고 커버(16)에 의해 한정되는 보이드 내에 수용될 수 있다.

압축 유닛(12)은 예컨대 피스톤 타입(piston type), 베인 타입(vane type) 등으로 되어 있을 수 있다.

모터-구동식 압축기(10)는 차량 에어컨과 함께 사용되어야 할 필요는 없고, 상이한 종류의 에어컨과 함께 사용될 수 있다.

위의 설명은 예시이고 제한이 아니도록 의도된다. 예컨대, 위에서-설명된 예(또는 그 1개 이상의 태양)는 서로와 조합하여 사용될 수 있다. 다른 실시예가 예컨대 위의 설명을 검토한 당업자에 의해 사용될 수 있다. 또한, 이들 실시예의 위의 설명에서, 다양한 특징이 개시 내용을 간소화하도록 함께 합체될 수 있다. 이것은 청구되지 않은 개시된 특징이 임의의 청구항에 필수적인 것을 의도하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 오히려, 본 발명의 주제는 특정한 개시 실시예의 모든 특징보다 적은 특징에 있을 수 있다. 이와 같이, 다음의 특허청구범위는 상세한 설명 내로 여기에서 합체되어 있고, 이 때에 각각의 청구항은 그 자체로 별개의 실시예로서 독립적이다. 본 발명의 범주는 이러한 특허청구범위가 갖는 권리의 등가물의 모든 범주와 함께 첨부된 특허청구범위를 참조하여 결정되어야 한다.

Claims

모터-구동식 압축기이며,
압축 유닛을 구동시키는 전기 모터와;
전기 모터를 구동시키는 모터 구동기로서, 모터 구동기는 배터리로부터의 DC 전압을 AC 전압으로 변환하는 스위칭 요소를 포함하는, 모터 구동기와;
스위칭 요소의 스위칭 동작을 제어하는 제어 유닛과;
스위칭 요소의 온도를 검출하는 온도 검출기
를 포함하고,
제어 유닛은,
온도 검출기에 의해 검출되는 온도가 미리 결정된 온도 임계치까지 상승될 때에 스위칭 요소의 스위칭 동작을 정지시키는 정지 제어와,
전기 모터에 의해 발생되는 역기전력을 감소시키는 약계자 제어
를 실행하도록 구성되고,
온도 임계치는,
배터리의 DC 전압이 배터리의 적용 가능한 전압 범위 내의 최고 전압일 때의 스위칭 요소의 인내 온도를 표시하는 온도 검출기의 출력 수치와 동일하도록 설정되는 제1 온도 임계치와,
제1 온도 임계치보다 높은 제2 온도 임계치
를 포함하고,
제어 유닛은 약계자 제어를 작동시킬 때에 제1 온도 임계치로부터 제2 온도 임계치로 스위칭하는 제1 스위칭 제어를 실행하도록 구성되는,
모터-구동식 압축기.
제1항에 있어서, 제어 유닛은 약계자 제어를 작동 해제시킬 때에 제2 온도 임계치로부터 제1 온도 임계치로 스위칭하는 제2 스위칭 제어를 실행하는, 모터-구동식 압축기.
제2항에 있어서, 제어 유닛은 약계자 제어가 작동 해제될 때의 시점으로부터 미리 결정된 시간이 경과한 후에 제2 스위칭 제어를 실행하는, 모터-구동식 압축기.
제2항에 있어서, 제어 유닛은 약계자 제어가 작동 해제될 때의 시점으로부터 제2 온도 임계치로부터 제1 온도 임계치로 임계치를 점차로 감소시키는 제2 스위칭 제어를 실행하는, 모터-구동식 압축기.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제어 유닛은 약계자 제어가 시작될 때의 시점에서 제1 스위칭 제어를 실행하는, 모터-구동식 압축기.
제2항에 있어서, 제어 유닛은 약계자 제어가 작동 해제될 때의 시점으로부터 미리 결정된 시간이 경과할 때의 시점에서 임계치가 제1 온도 임계치와 동일해지도록 약계자 제어가 작동 해제될 때의 시점으로부터 제2 온도 임계치로부터 제어된 속도로 임계치를 감소시키는, 모터-구동식 압축기.
제1항에 있어서, 제어 유닛은,
DC 전압이 배터리의 적용 가능한 전압 범위 내의 최저 전압에 있거나 그 근처에 있을 때에 약계자 제어를 작동시키도록, 그리고
제어 유닛이 약계자 제어를 작동 해제시킬 때까지 제2 온도 임계치에서 임계치를 유지하도록
구성되는,
모터-구동식 압축기.