JP4243604B2 - Electric compressor drive device - Google Patents
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Description
本発明は、電動コンプレッサの駆動装置であって、特に、吸入口と吐出口との間に差圧のある状態で電動コンプレッサの駆動を可能とする電気自動車またはハイブリッド電気自動車に好適に利用される電動コンプレッサの駆動装置に関するものである。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is a drive device for an electric compressor, and is particularly suitably used for an electric vehicle or a hybrid electric vehicle that can drive the electric compressor in a state where there is a differential pressure between the suction port and the discharge port. The present invention relates to a drive device for an electric compressor.
従来のガソリンエンジン自動車におけるエアコンにおいては、エンジンとコンプレッサの圧縮部分とがベルトで機械的に連結されており、エンジンの駆動によりコンプレッサの圧縮部分が駆動される。したがって、エアコンのスイッチをONすると同時にエンジンの駆動力がベルトによりコンプレッサに伝えられ、コンプレッサを駆動することができる。 In an air conditioner in a conventional gasoline engine automobile, the engine and the compression portion of the compressor are mechanically connected by a belt, and the compression portion of the compressor is driven by driving the engine. Therefore, when the air conditioner switch is turned on, the driving force of the engine is transmitted to the compressor by the belt, and the compressor can be driven.
このようなエアコン等に用いられるコンプレッサは、運転状態から停止状態になった直後では、コンプレッサの吸入口と吐出口とに圧力差(以下、「差圧」という。)が生じる。この差圧のある状態でコンプレッサを再起動するためには、差圧のない時よりもより大きなトルクが必要となる。ところが、ガソリンエンジン車のエアコンの場合は、前述のようにエンジンの駆動力によりコンプレッサを駆動するため、差圧があるときでも問題なく起動できる。 In a compressor used for such an air conditioner or the like, a pressure difference (hereinafter referred to as “differential pressure”) is generated between the suction port and the discharge port of the compressor immediately after the operation state is stopped. In order to restart the compressor with this differential pressure, a larger torque is required than when there is no differential pressure. However, in the case of an air conditioner for a gasoline engine vehicle, since the compressor is driven by the driving force of the engine as described above, it can be started without any problem even when there is a differential pressure.
しかし、電気自動車のエアコンは、バッテリからの直流電圧でコンプレッサを駆動するため、差圧が有るときの起動(以下、「差圧起動」という。)には問題がある。具体的に説明すると、前述のように差圧起動時には、通常の起動時よりも大きなトルクを必要とし、大きなトルクを得るためには大きな起動電圧を必要とする。ところが、起動電圧を大きくすると過電流保護回路が作動し、電動コンプレッサへの起動電圧の供給を停止する。この過電流保護回路は、電動コンプレッサ等に電流が流れ過ぎないように最大電流を制限するために一般的に設けられているもので、電流閾値により最大電流を制限する。そこで、大きな起動電圧が印加できるように過電流保護回路の電流閾値の設定を大きくすることも考えられるが、そうすると、過大電流により、駆動装置内に用いられた半導体素子の破壊や、電動コンプレッサに内蔵されたモータの永久磁石の減磁を生じ、電動コンプレッサの効率の悪化や破損を招くという問題がある。加えて、自動車の場合、自動車のキースイッチのオフのたびに電動コンプレッサが停止させられるので、差圧起動の頻度が多く、上記問題がより深刻なものとなっている。 However, since an air conditioner of an electric vehicle drives a compressor with a DC voltage from a battery, there is a problem in starting when there is a differential pressure (hereinafter referred to as “differential pressure starting”). More specifically, as described above, at the time of differential pressure startup, a larger torque is required than during normal startup, and a large startup voltage is required to obtain a large torque. However, when the starting voltage is increased, the overcurrent protection circuit is activated and the supply of the starting voltage to the electric compressor is stopped. This overcurrent protection circuit is generally provided to limit the maximum current so that current does not flow excessively in an electric compressor or the like, and limits the maximum current by a current threshold. Therefore, it is conceivable to increase the setting of the current threshold of the overcurrent protection circuit so that a large starting voltage can be applied, but if this is the case, the excessive current causes damage to the semiconductor elements used in the drive device, or to the electric compressor. There is a problem in that the permanent magnet of the built-in motor is demagnetized and the efficiency of the electric compressor is deteriorated or damaged. In addition, in the case of an automobile, since the electric compressor is stopped every time the key switch of the automobile is turned off, the differential pressure is frequently activated, and the above problem becomes more serious.
他方、電動コンプレッサが用いられるルームエアコンの場合は、空調空間が比較的広範囲であるため、差圧がなくなるまで2〜3分経過しても温度変化が少なく、差圧がなくなってから電動コンプレッサを起動しても、使用者はそれほど不快感を感じない。また、ルームエアコンの場合、一旦コンプレッサを作動させると、外部から強制的に停止させられることは殆どなく、このため差圧起動の頻度も少なくなる。したがって、ルームエアコンにおいては、このような差圧起動については、考慮する必要がない。 On the other hand, in the case of a room air conditioner using an electric compressor, since the air-conditioned space is relatively wide, the temperature change is small even after 2 to 3 minutes until the pressure difference disappears, and the electric compressor is turned on after the pressure difference disappears. Even if it starts, the user does not feel so uncomfortable. In the case of a room air conditioner, once the compressor is operated, it is hardly forcibly stopped from the outside, and therefore the frequency of differential pressure activation is reduced. Therefore, it is not necessary to consider such differential pressure activation in the room air conditioner.
しかし、電気自動車用エアコンの場合、電源のオン/オフも頻繁に行われ、また、空調空間が狭く、ルームエアコンのように差圧がなくなるまで起動を待っては、使用者は不快感を感じる。このため、差圧があっても電動コンプレッサを駆動して空調可能な電気自動車用エアコンが要望されている。 However, in the case of an air conditioner for an electric vehicle, the power is frequently turned on and off, and the user feels uncomfortable when the air-conditioning space is narrow and waiting for activation until the differential pressure disappears like a room air conditioner. . For this reason, there is a demand for an air conditioner for an electric vehicle that can drive an electric compressor even when there is a differential pressure.
本発明は、上記問題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、差圧がある状態でも電動コンプレッサの起動を可能とする電動コンプレッサの駆動装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a drive device for an electric compressor that can start the electric compressor even in the presence of a differential pressure.
本発明に係る電動コンプレッサの駆動装置は、吸入した冷媒をセンサレス方式ブラシレスモータにより圧縮して吐出する電動コンプレッサと、直流電圧を出力する直流電圧発生手段と、前記センサレス方式ブラシレスモータ内に回転磁界を形成するために、前記直流電圧電源から出力される電圧を矩形パルス列状の疑似交流電圧に変換し前記センサレス方式ブラシレスモータに出力する直流交流変換手段と、設定された電流閾値よりも大きな電流が前記センサレス方式ブラシレスモータに流れるのを防止する過電流保護手段とを備え、前記センサレス方式ブラシレスモータが起動されてから定常状態になるまでの運転センサレス方式ブラシレスモードである起動モードと、定常状態の運転モードである定常モードとを有する電動コンプレッサの駆動装置において、起動時に、前記電動コンプレッサの吸入と吐出の圧力の差である差圧を検出する差圧検出手段と、前記電流閾値の設定を変更する時間である差圧起動時間を設定するタイマ手段と、前記差圧が検出された場合において、前記差圧起動時間の間、前記過電流保護回路の前記電流閾値を、前記差圧が検出されない場合より高く、かつ前記センサレス方式ブラシレスモータにおける永久磁石の減磁限界以下に設定する閾値変更手段と、前記差圧が検出された場合に、前記起動モード時間の間、前記センサレス方式ブラシレスモータに印加する前記疑似交流電圧の電圧値が、前記差圧が検出されない場合よりも大きくなるように、前記疑似交流電圧の前記パルスのデューティ比を制御する起動デューティ比制御手段とを設け、前記タイマ手段は、前記差圧起動時間を前記起動モード時間以上に設定する。 An electric compressor driving apparatus according to the present invention includes an electric compressor that compresses and discharges a sucked refrigerant by a sensorless brushless motor, a DC voltage generating means that outputs a DC voltage, and a rotating magnetic field in the sensorless brushless motor. In order to form a DC / AC conversion means for converting a voltage output from the DC voltage power source into a rectangular pulse train-like pseudo AC voltage and outputting it to the sensorless brushless motor, and a current larger than a set current threshold value An overcurrent protection means for preventing the sensorless brushless motor from flowing, and an operation from the start of the sensorless brushless motor to a steady state, which is a sensorless brushless mode, and a steady state operation mode. An electric compressor having a steady mode In the driving device, a differential pressure detecting means for detecting a differential pressure that is a difference between the suction and discharge pressures of the electric compressor and a timer for setting a differential pressure starting time that is a time for changing the setting of the current threshold in the driving device And when the differential pressure is detected, the current threshold of the overcurrent protection circuit is higher during the differential pressure start time than when the differential pressure is not detected, and is permanent in the sensorless brushless motor. The threshold value changing means for setting the magnet demagnetization limit or less, and the voltage value of the pseudo AC voltage applied to the sensorless brushless motor during the startup mode time when the differential pressure is detected is the difference. And a starting duty ratio control means for controlling the duty ratio of the pulse of the pseudo AC voltage so as to be larger than when no pressure is detected, Timer means sets the differential pressure start time than the startup mode hours.
本発明に係る電動コンプレッサの駆動装置は、起動時において、電動コンプレッサの吸入口での圧力と吐出口での圧力との圧力差である差圧を差圧検出手段により検出し、差圧がある時に、所定の差圧起動時間の間、過電流保護手段の電流閾値を、差圧がない時よりも高く設定する。この時、起動デューティ比制御手段により、電動コンプレッサに内蔵されたセンサレス方式ブラシレスモータに印加する交流電圧の値が大きくなるように、直流交流変換手段から出力される交流電圧の矩形パルスのデューティ比を制御する。そして、前記タイマ手段は、前記差圧起動時間を少なくとも前記起動モード時間以上に設定するもので、起動モードの間、またはそれに加えて、電動コンプレッサの動作が不安定で流れる電流値が大きい起動モードから定常モードへ移行した直後までも、電流閾値は高い値に設定される。 The drive device for an electric compressor according to the present invention detects a differential pressure, which is a pressure difference between the pressure at the suction port and the pressure at the discharge port, of the electric compressor at the time of start-up by the differential pressure detection means, and there is a differential pressure. Sometimes, for a predetermined differential pressure activation time, the current threshold of the overcurrent protection means is set higher than when there is no differential pressure. At this time, the duty ratio of the rectangular pulse of the AC voltage output from the DC / AC conversion means is increased so that the value of the AC voltage applied to the sensorless brushless motor built in the electric compressor is increased by the starting duty ratio control means. Control. The timer means sets the differential pressure activation time to at least the activation mode time, and during or in addition to the activation mode, the operation mode of the electric compressor is unstable and the activation mode in which the flowing current value is large. The current threshold is set to a high value even immediately after the transition to the steady mode.
好ましくは、前記電動コンプレッサの駆動装置において、前記差圧起動時間は、前記差圧に応じて段階的または直線的に増加し、起動時の差圧が大きいほど、過電流保護手段の電流閾値がより長時間にわたり高い値に設定される。 Preferably, in the electric compressor driving device, the differential pressure starting time increases stepwise or linearly according to the differential pressure, and the current threshold of the overcurrent protection means increases as the differential pressure at the time of starting increases. Set to a higher value for a longer time.
好ましくは、前記電動コンプレッサの駆動装置において、前記電流閾値は、前記差圧に応じて段階的または線形的に増加し、起動時の差圧が大きいほど電流閾値を高く設定する。 Preferably, in the electric compressor driving apparatus, the current threshold increases stepwise or linearly according to the differential pressure, and the current threshold is set higher as the differential pressure at the time of startup is larger.
好ましくは、前記電動コンプレッサの駆動装置において、前記起動デューティ比制御手段は、前記交流電圧の電圧値が前記差圧に応じて段階的または線形的に増加するように前記デューティ比の大きさを制御し、起動時の差圧が大きいほど、高い起動電圧を電動コンプレッサ内のモータに印加する。 Preferably, in the electric compressor driving device, the starting duty ratio control means controls the magnitude of the duty ratio so that the voltage value of the AC voltage increases stepwise or linearly according to the differential pressure. The higher the starting pressure differential, the higher the starting voltage is applied to the motor in the electric compressor.
前記電動コンプレッサの駆動装置において、差圧とモータ温度との間に一定の相関関係があることから、前記差圧検出手段には、前記電動コンプレッサの温度を検出する温度センサを利用することができる。 In the electric compressor driving device, since there is a certain correlation between the differential pressure and the motor temperature, a temperature sensor that detects the temperature of the electric compressor can be used as the differential pressure detecting means. .
前記電動コンプレッサの駆動装置において、外気温度による補正を行うために、前記差圧検出手段に、前記電動コンプレッサの温度を検出する温度センサに加えさらに外気温度を検出する温度センサを設けてもよい。 In the electric compressor driving device, in order to perform correction based on the outside air temperature, the differential pressure detecting means may be provided with a temperature sensor for detecting the outside air temperature in addition to the temperature sensor for detecting the temperature of the electric compressor.
本発明の電動コンプレッサの駆動装置によれば、起動時において、電動コンプレッサの差圧を検出し、差圧があるときには、過電流保護手段の電流閾値を高く設定し、電動コンプレッサに通常よりも高い起動電圧を印加する。これにより、起動時に高いモータのトルクが得られ、差圧がある場合においても、電動コンプレッサの起動を可能とする。 According to the electric compressor driving device of the present invention, the differential pressure of the electric compressor is detected at the time of start-up, and when there is a differential pressure, the current threshold of the overcurrent protection means is set high, and the electric compressor is higher than usual. Apply start-up voltage. As a result, a high motor torque is obtained at the time of starting, and the electric compressor can be started even when there is a differential pressure.
好ましい構成の本発明の電動コンプレッサの駆動装置によれば、差圧起動時間を、起動時の差圧の大きさに応じて増加させるため、差圧が大きい程、長い時間、電流閾値を高い値に設定できる。 According to the drive device for the electric compressor of the present invention having a preferred configuration, the differential pressure starting time is increased in accordance with the magnitude of the differential pressure at the time of starting. Therefore, the larger the differential pressure, the longer the current threshold value. Can be set.
好ましい構成の本発明の電動コンプレッサの駆動装置によれば、電流閾値を、起動時の差圧の大きさに応じて増加させるため、差圧が大きい程、高い値に電流閾値を設定できる。したがって、起動時の差圧が大きいほど高い電流を電動コンプレッサおよび電動コンプレッサの駆動装置に流せるため、電動コンプレッサに対して印加する交流電圧の値を高くすることができる。 According to the drive device for the electric compressor of the present invention having a preferred configuration, the current threshold value is increased in accordance with the magnitude of the differential pressure at the time of startup. Therefore, the larger the differential pressure, the higher the current threshold value can be set. Therefore, the larger the differential pressure at start-up, the higher the current can flow through the electric compressor and the electric compressor driving device, so that the value of the AC voltage applied to the electric compressor can be increased.
好ましい構成の本発明の電動コンプレッサの駆動装置によれば、デューティ比制御手段は、起動時の差圧の大きさに応じて、電動コンプレッサに印加される交流電圧の値が高くなるようにデューティ比を制御するため、起動時の差圧が大きい程、電動コンプレッサに高い電圧が印加され、高いモータの出力を得ることができる。 According to the drive device for the electric compressor of the present invention having a preferred configuration, the duty ratio control means is configured so that the value of the AC voltage applied to the electric compressor is increased according to the magnitude of the differential pressure at the time of startup. Therefore, the higher the differential pressure at start-up, the higher the voltage applied to the electric compressor and the higher the motor output.
好ましい構成の本発明の電動コンプレッサの駆動装置によれば、差圧起動時間を起動モード時間に設定するため、定常モード時に電流閾値を誤って高く設定することがない。 According to the drive device for the electric compressor of the present invention having a preferred configuration, the differential pressure activation time is set to the activation mode time, so that the current threshold value is not erroneously set high in the steady mode.
好ましい構成の本発明の電動コンプレッサの駆動装置によれば、差圧起動時間を起動モード終了後所定時間経過した時間に設定するため、起動モード終了後も所定時間の間、電流閾値を高い値に変更されるため、定常状態になった直後の不安定な時期においても、安定して電動コンプレッサの運転が行える。 According to the drive device for the electric compressor of the present invention having a preferred configuration, the differential pressure activation time is set to the time after a predetermined time has elapsed since the end of the start-up mode. Since the change is made, the electric compressor can be stably operated even in an unstable period immediately after the steady state is reached.
好ましい構成の本発明の電動コンプレッサの駆動装置によれば、差圧検出手段は、電動コンプレッサの温度を検出する温度センサにより構成されるため、簡単な構成でかつ安価に実現できる。 According to the drive device for the electric compressor of the present invention having a preferred configuration, the differential pressure detecting means is constituted by a temperature sensor that detects the temperature of the electric compressor, and thus can be realized with a simple configuration and at a low cost.
好ましい構成の本発明の電動コンプレッサの駆動装置によれば、上記差圧検出手段において、電動コンプレッサの温度を検出する温度センサに加え外気温度を検出する温度センサを設けることにより、外気温度に応じた補正が可能となり、検出精度が向上する。 According to the electric compressor driving apparatus of the present invention having a preferred configuration, the differential pressure detecting means is provided with a temperature sensor for detecting the outside air temperature in addition to the temperature sensor for detecting the temperature of the electric compressor, thereby responding to the outside air temperature. Correction is possible and detection accuracy is improved.
以下、添付図面を参照して本発明に係る電動コンプレッサの駆動装置の実施形態を説明する。図1は電気自動車のエアコンに好適に利用される電動コンプレッサの駆動装置を示す。この図において、電動コンプレッサ10は冷媒圧縮室11を備えており、そこには冷媒を圧縮するために動作部材(例えばピストン)12が収容されている。また、圧縮室11には冷媒吸入口16と冷媒吐出口17が接続されており、これらが冷媒循環回路の一部を構成している。コンプレッサ10の駆動源であるセンサレス型ブラシレスモータ(以下「モータ」という。)13は、ヨークにコイルを巻回した固定子14と、永久磁石を有する回転子15とを有し、回転子15が動作部材12に駆動連結されており、モータ13の駆動により動作部材12を駆動し、吸入口16から吸入された冷媒を圧縮室11で圧縮して吐出口17から排出するようになっている。
Embodiments of an electric compressor driving apparatus according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows an electric compressor driving apparatus suitably used for an air conditioner of an electric vehicle. In this figure, the
モータ13はスイッチ1、直流交流変換回路(以下「インバータ」という。)5、過電流保護回路7を介して直流電源であるバッテリ3に接続されており、スイッチ1をオンすることによりインバータ5を介して動作電圧が印加されるようになっている。インバータ5は複数のスイッチング用トランジスタ18を備えており、これらをオン/オフすることによりバッテリ3から出力された直流電圧を矩形パルス列状の三相疑似交流電圧に変換してモータ13に供給し、コンプレッサ10を駆動する。この交流電圧値は、その電圧波形を表した図2(a)、(b)から明らかなように、各パルスのデューティ比(t/T)を調節することにより制御可能で、例えばデューティ比を大きくすると交流電圧が増加し、高い起動電圧がモータ13に印加される。尚、図2の電圧波形は、モータ13の中性点からみたU、V、Wの各相電圧を示す。
The
一方、モータ13に流れる電流は過電流保護回路7で制限される。この過電流保護回路7では、図3に示すように、電源線Vddと基準電位を与えるグランド線GNDとの間に2つの抵抗33、34が直列に接続され、一方の抵抗33と並列にPNPトランジスタ31と抵抗35が接続されており、後述する起動条件設定部9のNANDゲート29からトランジスタ31に出力される信号に応じて、比較器39の基準入力端子(+)には異なる2種類の基準電圧が選択的に入力されるようになっている。過電流保護回路7はまた、インバータ5に流れる電流を検出する電流センサ37を備えており、その検出電流値に対応した比較電圧が比較器39の比較入力端子(−)に入力されるようになっており、比較器39は入力された基準電圧と比較電圧とを比較し、その比較結果をインバータ5に出力する。具体的に、本駆動装置では、比較器39の基準入力端子に入力される2つの異なる基準電圧が、インバータ5に流れる電流の制限値である2つの電流閾値ITH−L,ITH−Hに関連付けられており、起動条件設定部9からトランジスタ31に出力される信号に応じていずれかの電流閾値ITH−L又はITH−Hが設定される。そして、電流センサ37で検出された電流値が比較器39において電流閾値ITH−L又はITH−Hと比較され、検出電流値が電流閾値よりも小さい場合にはインバータ5の各トランジスタ18がオン/オフ可能に保たれ、逆に検出電流値が電流閾値よりも大きい場合にはインバータ5のトランジスタ18がオフ状態を維持するように(すなわちオン不能に)設定される。
On the other hand, the current flowing through the
図1に戻り、起動条件設定部9はコンプレッサ10を起動するときの条件を設定するものである。起動条件設定部9を説明する前に、コンプレッサ10の運転モードについて簡単に言及する。一般的に、センサレス方式ブラシレスモータを搭載した電動コンプレッサの場合、起動してから定常状態になるまでは、固定子に対する回転子の位置を考慮することなく起動電圧が制御される。この運転モードを「起動モード」という。その後、モータの回転が安定して定常状態になると、コイルに誘起される電圧から固定子に対するモータの位置を検出し、その位置に応じてモータの駆動電圧をフィードバック制御する。以下、この運転モードを「定常モード」という。起動モードから定常モードへの切り替えは、時間に基づいて行われ、起動開始から所定時間経過した時点で自動的に起動モードから定常モードに切り替わるようにしてある。以下、この所定時間を「起動モード時間」という。そして、起動条件設定部9は、起動モードにおける過電流保護回路7の電流閾値およびモータ13に印加するパルスのデューティ比の設定等を行う。
Returning to FIG. 1, the start
これらの制御を行うために、起動条件設定部9は、コンプレッサ10の吸入口16と吐出口17における圧力差(差圧)の検出手段27と、閾値変更部21と、起動デューティ比制御部23とタイマ25からなる起動電圧制御部20と、NANDゲート29を備えている。
In order to perform these controls, the activation
上記差圧検出手段として、本実施形態では温度センサ27を用いている。その理由は、コンプレッサ10を停止してもその温度は急激に下がらず時間と共に漸次低下する傾向を示し、温度と差圧との間にはほぼ一定の関係があることから、コンプレッサ10の温度を測定することで差圧をおおよそ推定できるからである。具体的に、本実施形態では、コンプレッサ10の温度が40℃未満ならば差圧無し、40℃以上ならば差圧有りと判断している。
As the differential pressure detecting means, a
起動デューティ比制御部23は、図4に示すように、差圧が無い場合(コンプレッサ10の温度が40℃未満)の通常起動用デューティ比制御モードM1と、差圧が有る場合(コンプレッサ10の温度が40℃以上)の差圧起動用デューティ比制御モードM2とを有し、温度センサ27からの出力により差圧が無いと判断された場合は前者の通常起動用デューティ比制御モードM1にしたがってデューティ比が経時的に制御され、逆に差圧が有ると判断された場合は後者の差圧起動用デューティ比制御モードM2にしたがってデューティ比が経時的に制御される。また、差圧起動用デューティ比制御モードM2の各時点におけるデューティ比は通常起動用デューティ比率制御モードM1よりも大きくしてあり、差圧起動時は通常起動時よりも大きな電圧がモータ13に印加されるようにしてある。
As shown in FIG. 4, the starting duty ratio control unit 23 has a normal starting duty ratio control mode M <b> 1 when there is no differential pressure (the temperature of the
タイマ25は、起動時に差圧がある場合に、電流閾値を高い値ITH−Hに設定する時間である差圧起動時間を設定する。本実施形態では、図5(b)に示すように、差圧起動時間を、起動モード終了後所定時間経過した時間t2に設定している。 The timer 25 sets a differential pressure starting time which is a time for setting the current threshold to a high value I TH-H when there is a differential pressure at the time of starting. In the present embodiment, as shown in FIG. 5B, the differential pressure activation time is set to a time t2 when a predetermined time has elapsed after the activation mode ends.
閾値変更部21は、温度センサ27からの出力により差圧が無いと判断された場合と差圧が有ると判断された場合で異なる閾値設定信号を作成し、これを出力する。
The threshold
NANDゲート29は、タイマ25からの出力と閾値変更部21からの出力とをNAND演算し、その演算結果を過電流保護回路7に出力する。具体的に、図6に示すように、コンプレッサ10に差圧が無いと判断された場合(コンプレッサ10の温度が40℃未満の場合)、過電流保護回路7の電流閾値ITH−Lは30アンペアに設定される。一方、コンプレッサ10に差圧が有ると判断された場合(コンプレッサ10の温度が40℃以上の場合)、過電流保護回路7の電流閾値ITH−Hは40アンペアに設定される。なお、これらの電流閾値ITH−L,ITH−Hは磁石の減磁限界以下に設定されている。また、図6に示す減磁限界の特性はフェライト系の磁石における一例を示したものである。
The
以上のように構成した電動コンプレッサ駆動装置の起動制御を、図7に示すフローチャートを参照して説明する。本制御は電動コンプレッサ駆動装置のスタートスイッチ1をオンすることにより開始される。スイッチ1がオンされると起動制御がスタートし、温度センサ27の出力を検出し(S1)、次にその出力から差圧の有無を判断する(S2)。差圧が無い場合、閾値変更部21は過電流保護回路7の電流閾値をITH−Lに設定すべく第1の閾値設定信号を出力する。これにより、過電流保護回路7における電流閾値がITH−L(30アンペア)に設定される(S3)。次に、起動デューティ比制御部23は通常起動用デューティ比制御モードM1(図4参照)を設定し(S4)、起動モード時間の間、このモードM1にしたがってモータ13に印加する電圧を経時的に変化させる。そして、起動モード時間が終了すると、プログラムは定常モードに入り、この定常モードのデューティ比制御が行われる(S13)。
The start-up control of the electric compressor driving device configured as described above will be described with reference to the flowchart shown in FIG. This control is started by turning on the
起動時に差圧がある場合、差圧起動時間t2が設定される(S6)。次に、閾値変更部21は過電流保護回路7の電流閾値をITH−Hに設定すべく第2の閾値設定信号を出力する。これにより、差圧起動時間t2の間、過電流保護回路7における電流閾値がITH−H(40アンペア)に設定される(S7)。この電流閾値ITH−Hは通常起動時に設定される電流閾値ITH−L(30アンペア)よりも大きく(図8参照)、通常起動時よりも大きい電流がモータ13に流れるのが許可される。ただし、電流閾値ITH−Hは磁石の減磁限界よりも低く設定されているので、磁石が減磁して可逆性が失われることはない。続いて、起動デューティ比制御部23は差圧起動用デューティ比制御モードM2(図4参照)を設定し(S8)、起動モード時間の間、この制御モードにしたがってモータ13に印加する電圧を制御する。この差圧起動用デューティ比制御モードM2は、図4に示すように、通常起動用デューティ比制御モードよりも、各時間におけるデューティ比が大きくしてある。したがって、差圧起動時には通常起動時よりも大きな電圧がモータに印加される。そのため、差圧があってもモータ13が回転して冷媒を圧縮し、エアコンが作動する。起動モード時間が終了すると(S9)、起動デューティ比制御部23は差圧起動用デューティ比制御モードM2から定常モードのデューティ比制御に移る(S10)。その後、差圧起動時間t2が終了すると(S11)、閾値変更部21は第2の閾値設定信号をオフして過電流保護回路7の電流閾値を定常モードの電流閾値に設定され(S12)、定常モードでのデューティ比制御が行われる(S13)。
If there is a differential pressure during startup, a differential pressure startup time t2 is set (S6). Next, the threshold
このように、起動時に差圧がある場合には、過電流保護回路7の電流閾値が所定時間高く設定され、その間は高い起動電圧を印加してコンプレッサ10を駆動し、エアコンを作動させることができる。図9はバッテリ出力電圧とコンプレッサ起動可能差圧との関係を示し、本発明の差圧起動によれば従来の起動制御よりもより低い入力電圧でより高い差圧がある場合でもコンプレッサを起動できることが理解できる。また、電流閾値はモータにおける永久磁石の減磁限界以下に設定されるので、永久磁石の可逆性が失われることはない。
As described above, when there is a differential pressure at the time of starting, the current threshold of the
なお、上記説明では、図5(b)に示すように、差圧起動時間を起動モード終了後所定時間経過した時間に設定したが、その理由は、起動モードから定常モードに移行した直後はコンプレッサ10の動作が不安定で、それによりモータ13に過電流が流れる恐れがあるからである。この差圧起動時間は、差圧に応じて段階的または直線的に増加し、起動時の差圧が大きいほど、過電流保護手段の電流閾値がより長時間にわたり高い値に設定されるようにしてもよい。
In the above description, as shown in FIG. 5 (b), the differential pressure activation time is set to the time when a predetermined time has elapsed after the completion of the activation mode. The reason is that the compressor immediately after shifting from the activation mode to the steady mode. This is because the
また、上記説明では、差圧が有る場合と無い場合とで過電流保護回路の電流閾値を異なる値に設定するものとしたが、差圧がある場合に、差圧の程度に応じて電流閾値を段階的に又は線形的に変化させるようにしてもよい。
同様に、起動時のデューティ比制御モードも差圧の関数として定義し、差圧に応じて段階的又は線形的にデューティ比制御モードを変化させるようにしてもよい。
In the above description, the current threshold of the overcurrent protection circuit is set to a different value depending on whether or not there is a differential pressure. However, if there is a differential pressure, the current threshold is set according to the degree of the differential pressure. May be changed stepwise or linearly.
Similarly, the duty ratio control mode at startup may be defined as a function of the differential pressure, and the duty ratio control mode may be changed stepwise or linearly according to the differential pressure.
さらに、上記説明では差圧をコンプレッサの温度のみから推定したが、外気温度が変化する場合は外気温度に応じて検出値を補正することにより、より高精度の検出が行える。このため、図1に示すように差圧検出手段において、コンプレッサの温度を検出する温度センサ27に加えて外気温度を検出する温度センサ28をコンプレッサの外部に設けてもよい。さらには、コンプレッサの吸入口と吐出口に圧力検出装置を設けて実際の差圧を検出し、その検出結果に基づいて電流閾値、デューティ比、差圧起動時間を変化させるようにしてもよい。
Furthermore, in the above description, the differential pressure is estimated only from the temperature of the compressor. However, when the outside air temperature changes, more accurate detection can be performed by correcting the detection value according to the outside air temperature. Therefore, as shown in FIG. 1, in the differential pressure detecting means, a
1…スイッチ、3…バッテリ、5…インバータ(直流交流変換回路)、7…過電流保護回路、9…起動条件設定部、10…電動コンプレッサ、11…冷媒圧縮室、12…動作部材、13…DCブラシレスモータ、14…固定子、15…回転子、16…冷媒吸入口、17…冷媒吐出口、18…スイッチング用トランジスタ、20…起動電圧制御部、21…閾値変更部、23…起動デューティ比制御部、25…タイマ、27…温度センサ(モータ温度検出用)、28…温度センサ(外気温度検出用)、29…NANDゲート、31…PNPトランジスタ、33〜35…抵抗、37…電流センサ、39…比較器。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
起動時に、前記電動コンプレッサの吸入と吐出の圧力の差である差圧を検出する差圧検出手段と、
前記電流閾値の設定を変更する時間である差圧起動時間を設定するタイマ手段と、
前記差圧が検出された場合において、前記差圧起動時間の間、前記過電流保護回路の前記電流閾値を、前記差圧が検出されない場合より高く、かつ前記センサレス方式ブラシレスモータにおける永久磁石の減磁限界以下に設定する閾値変更手段と、
前記差圧が検出された場合に、前記起動モード時間の間、前記センサレス方式ブラシレスモータに印加する前記疑似交流電圧の値が、前記差圧が検出されない場合よりも大きくなるように、前記疑似交流電圧の前記パルスのデューティ比を制御する起動デューティ比制御手段とを設け、
前記タイマ手段は、前記差圧起動時間を前記起動モード時間以上に設定することを特徴とする電動コンプレッサの駆動装置。 An electric compressor that compresses and discharges the sucked refrigerant by a sensorless brushless motor, a DC voltage generating means that outputs a DC voltage, and an output from the DC voltage power source to form a rotating magnetic field in the sensorless brushless motor. DC / AC converting means for converting the generated voltage into a pseudo-AC voltage in the form of a rectangular pulse train and outputting the pseudo-AC voltage to the sensorless brushless motor; A start-up mode that is an operation mode that does not consider the position of the rotor of the sensorless brushless motor from when the sensorless brushless motor is started to a steady state, and a steady-state operation mode. Driving an electric compressor having a steady mode In the location,
Differential pressure detecting means for detecting a differential pressure that is a difference between the suction and discharge pressures of the electric compressor at the time of startup;
Timer means for setting a differential pressure starting time which is a time for changing the setting of the current threshold;
When the differential pressure is detected, the current threshold of the overcurrent protection circuit is higher during the differential pressure starting time than when the differential pressure is not detected, and the permanent magnet in the sensorless brushless motor is reduced. Threshold changing means for setting below the magnetic limit;
When the differential pressure is detected, the pseudo alternating current voltage applied to the sensorless brushless motor during the start-up mode time is larger than when the differential pressure is not detected. A starting duty ratio control means for controlling the duty ratio of the pulse of the voltage,
The said timer means sets the said differential pressure starting time more than the said starting mode time, The drive device of the electric compressor characterized by the above-mentioned.
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