KR101749819B1

KR101749819B1 - 차재용 전동 압축기의 제어 장치

Info

Publication number: KR101749819B1
Application number: KR1020150154038A
Authority: KR
Inventors: 가즈키 나지마
Original assignee: 가부시키가이샤 도요다 지도숏키
Priority date: 2014-11-07
Filing date: 2015-11-03
Publication date: 2017-06-21
Anticipated expiration: 2035-11-03
Also published as: US20160134226A1; JP6303986B2; DE102015118867B4; JP2016093036A; KR20160055065A; DE102015118867A1; US9806661B2

Abstract

차재용 전동 압축기의 제어 장치는 차재용 전동 압축기에 배열된 전동 모터를 제어 및 구동한다. 제어 장치는 온도 파악부, 전류 검출부, 임계 전류값 설정부, 및 모터 전류 제어부를 포함한다. 온도 파악부는 제어 장치의 온도를 파악한다. 전류 검출부는 전동 모터를 통하여 흐르는 전류인 모터 전류를 검출한다. 임계 전류값 설정부는 온도 파악부에 의해 파악된 온도 장치의 온도에 따라 임계 전류값을 설정한다. 모터 전류 제어부는 모터 전류가 임계 전류값 이하가 되도록 전류 검출부의 검출 결과에 기초하여 모터 전류를 제어한다.

Description

차재용 전동 압축기의 제어 장치{CONTROL DEVICE FOR ON-VEHICLE ELECTRIC COMPRESSOR}

본 발명은 차재용 전동 압축기의 제어 장치에 관한 것이다.

차재용 전동 압축기의 제어 장치는 차재용 전동 압축기의 전동 모터를 구동 및 제어한다. 제어 장치는, 예를 들어, 온도 검출부에 의해 검출된 온도에 대응하는 전류를 전류 검출부에 의해 검출된 전류와 비교하고 그 비교 결과를 이용하여 전동 모터의 회전수 (rotation speed) 를 제어한다 (예를 들어, 일본 특허 제5039515호 공보 참조).

차재용 전동 압축기의 제어 장치로부터 출력되는 모터 전류는 전동 모터로 흐른다. 모터 전류가 증가할 때, 차재용 전동 압축기의 제어 장치 내에서 전력 손실이 일어날 때 발열량이 증가하기 쉽다.

차재용 전동 압축기 및 차재용 전동 압축기의 제어 장치는 차량에 탑재된다. 따라서, 차재용 전동 압축기의 제어 장치는 고온 환경에 노출될 수도 있다. 이러한 고온 환경 하에서 모터 전류가 높을 때, 차재용 전동 압축기의 제어 장치의 온도가 과도하게 높아지고 전동 모터의 구동 제어에 지장이 생길 수도 있다.

이러한 문제에 대처하기 위해, 상기 공보에서 설명한 바와 같이 회전수 제어가 수행될 수도 있다. 그러나, 차재용 전동 압축기의 부하 토크는 차량의 주행 상황 등에 따라 변동하기 때문에, 회전수가 동일한 경우라도 모터 전류는 상이할 수도 있다. 따라서, 회전수 제어의 실행은 차재용 전동 압축기의 제어 장치의 과열을 억제할 수 없을 수도 있다. 이에 따라, 차재용 전동 압축기의 제어 장치의 과열을 억제하는 구성에 있어서 개선의 여지가 있다.

본 발명의 목적은 과열하지 않아 과열의 결과로서 전동 모터를 정지시키지 않는 차재용 전동 모터의 제어 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 차재용 전동 압축기의 제어 장치는 차재용 전동 압축기에 배열된 전동 모터를 제어 및 구동한다. 제어 장치는 온도 파악부, 전류 검출부, 임계 전류값 설정부, 및 모터 전류 제어부를 포함한다. 온도 파악부는 제어 장치의 온도를 파악한다. 전류 검출부는 전동 모터를 통하여 흐르는 전류인 모터 전류를 검출한다. 임계 전류값 설정부는 온도 파악부에 의해 파악된 제어 장치의 온도에 따라 임계 전류값을 설정한다. 모터 전류 제어부는 모터 전류가 임계 전류값 이하가 되도록 전류 검출부의 검출 결과에 기초하여 모터 전류를 제어한다.

본 발명의 다른 양태들 및 이점들은 본 발명의 원리들을 일 예로 예시하는 첨부한 도면들과 함께 취해진 다음의 설명으로부터 명백해질 것이다.

본 발명은 그 목적들 및 이점들과 함께, 현재 바람직한 실시형태들의 다음의 설명을 첨부한 도면들과 함께 참조하여 가장 잘 이해될 수도 있다.
도 1 은 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 차량 공조 장치를 모식적으로 도시하는 도면.
도 2 는 도 1 에 도시된 인버터의 회로도.
도 3 은 인버터 온도에 대한 임계 전류값 및 과전류 판정값을 도시하는 그래프.
도 4 는 전동 모터 제어 프로세스를 도시하는 플로우차트.
도 5(a) 는 시간에 대한 인버터 온도를 모식적으로 도시하는 그래프.
도 5(b) 는 시간에 대한 모터 전류를 모식적으로 도시하는 그래프.
도 5(c) 는 시간에 대한 전동 모터의 회전수를 모식적으로 도시하는 그래프.

이하, 차재용 전동 압축기 및 차재용 전동 압축기의 제어 장치의 하나의 실시형태가 설명될 것이다. 본 실시형태의 차재용 전동 압축기는 차량에 탑재되는 차량 공조 장치에 사용된다.

본 실시형태에서, 차재용 전동 압축기는 예를 들어, 엔진을 포함하는 차량에 탑재된다. 차재용 전동 압축기 및 차재용 전동 압축기의 제어 장치는 엔진과 동일한 공간 (예를 들어, 차량의 전측 공간) 에 수용된다.

도 1 에 도시한 바와 같이, 차량 공조 장치 (100) 는, 차재용 전동 압축기 (10) 및 차재용 전동 압축기 (10) 에 냉매를 공급하는 외부 냉매 회로 (101) 를 포함한다. 외부 냉매 회로 (101) 는 예를 들어, 열 교환기 및 팽창 밸브를 포함한다. 차량 공조 장치 (100) 는 차재용 전동 압축기 (10) 를 이용하여 냉매를 압축시키고 외부 냉매 회로 (101) 를 이용하여 냉매와 열을 교환하고 냉매를 팽창시킨다. 이것은 차내를 냉난방한다.

차량 공조 장치 (100) 는 그 차량 공조 장치 (100) 전체를 제어하는 공조 ECU (102) 를 포함한다. 공조 ECU (102) 는 예를 들어, 차내 온도 및 차량 공조 장치의 사전 설정 온도를 파악하도록 구성된다. 이들 파라미터들에 기초하여, 공조 ECU (102) 는 차재용 전동 압축기 (10) 에 활성화 및 비활성화 명령들과 같은 다양한 명령들을 송신한다.

차재용 전동 압축기 (10) 는 하우징 (11), 압축부 (12) 및 전동 모터 (13) 를 포함한다. 하우징 (11) 은 외부 냉매 회로 (101) 로부터 냉매가 흡입되는 흡입구 (11a) 를 포함한다. 압축부 (12) 는 하우징 (11) 에 수용된다.

하우징 (11) 전체는 관상이고 전열성을 갖는 재료 (예를 들어, 알루미늄과 같은 금속) 로 형성된다. 하우징 (11) 은 냉매가 토출되는 토출구 (11b) 를 포함한다.

압축부 (12) 는 흡입구 (11a) 를 통하여 하우징 (11) 으로 흡입되는 냉매를 압축한다. 그 후, 압축부 (12) 는 토출구 (11b) 로부터 압축된 냉매를 토출시킨다. 압축부 (12) 의 구체적인 구성은, 예를 들어, 스크롤 타입, 피스톤 타입, 또는 밴 타입일 수도 있다.

전동 모터 (13) 는 압축부 (12) 를 구동시킨다. 전동 모터 (13) 는 예를 들어, 원통형 회전축 (21), 원통형 로터 (22), 및 스테이터 (stator) (23) 를 포함한다. 회전축 (21) 은 하우징 (11) 에 의해 회전가능하게 지지된다. 로터 (22) 는 회전축 (21) 에 고정된다. 스테이터 (23) 는 하우징 (11) 에 고정된다. 회전축 (21) 의 축선 방향은 원통형 하우징 (11) 의 축선 방향과 일치한다. 스테이터 (23) 는 원통형 스테이터 코어 (24) 및 그 스테이터 코어 (24) 의 티스 (teeth) 에 권회되는 코일 (25) 을 포함한다. 로터 (22) 및 스테이터 (23) 는 회전축 (21) 의 경방향 (radial direction) 에서 대향하고 있다.

도 1 에 도시한 바와 같이, 차재용 전동 압축기 (10) 는 전동 모터 (13) 를 구동 및 제어하는 제어 장치 (30) 를 포함한다. 제어 장치 (30) 는 "차재용 전동 압축기의 제어 장치" 에 대응한다. 제어 장치 (30) 는 인버터 (31) 및 케이스 (32) 를 포함한다. 인버터 (31) 는 전동 모터 (13) 에 전력을 공급하는 구동 제어 회로로서 기능한다. 케이스 (32) 는 인버터 (31) 를 수용한다. 전동 모터 (13) 의 코일 (25) 은 예를 들어, 커넥터 (미도시) 에 의해 인버터 (31) 에 접속된다.

케이스 (32) 는 베이스 (41) 및 커버 (42) 를 포함한다. 베이스 (41) 는 플레이트의 형태를 갖고 전열성을 갖는 재료 (예를 들어, 알루미늄과 같은 금속) 로 형성된다. 클로즈드 엔드 (closed end) 를 갖는 커버 (42) 는 베이스 (41) 에 커플링된다. 베이스 (41) 는 하우징 (11) 에 접촉한다. 보다 구체적으로, 베이스 (41) 는 하우징 (11) 의 축선 방향의 양 벽부들 중 토출구 (11b) 의 반대측에 위치한 벽부 (11c) 에 접촉한다. 베이스 (41) 는 고정구들로서 기능하는 볼트들 (43) 에 의해 하우징 (11) 에 고정된다. 이것은 제어 장치 (30) (보다 구체적으로는, 케이스 (32)) 를 하우징 (11) 에 커플링한다. 즉, 본 실시형태의 차재용 전동 압축기 (10) 는 제어 장치 (30) 와 일체화된다.

케이스 (32) 및 하우징 (11) 은 서로 접촉하고 열적으로 커플링된다. 즉, 제어 장치 (30) 는 그 제어 장치 (30) 가 하우징 (11) 에 열적으로 커플링되는 위치에 배열된다. 제어 장치 (30) 에는 케이스 (32) 의 내부를 하우징 (11) 의 내부와 연통시키는 연통 구멍들이 없다. 따라서, 냉매가 케이스 (32) 로 직접 유입되지 않는다.

인버터 (31) 는 예를 들어, 회로 기판 (51) 및 파워 모듈 (52) 을 포함한다. 회로 기판 (51) 은 베이스 (41) 에 고정된다. 파워 모듈 (52) 은 회로 기판 (51) 에 전기적으로 접속된다. 다양한 전자 부품들 및 배선 패턴들은 회로 기판 (51) 상에 배열된다. 예를 들어, 온도 센서 (53) 가 케이스 (32) 내의 온도를 측정하기 위해 실장된다. 커넥터 (54) 는 케이스 (32) 의 커버 (42) 의 외면에 배열된다. 커넥터 (54) 는 회로 기판 (51) 에 전기적으로 접속된다. 커넥터 (54) 는 외부 전원으로서 기능하는 DC 전원 E 로부터 인버터 (31) 에 전력을 공급한다. 커넥터 (54) 는 공조 ECU (102) 를 인버터 (31) 에 전기적으로 접속시킨다.

도 2 에 도시한 바와 같이, 전동 모터 (13) 의 코일 (25) 은 예를 들어, u 상 코일 (25u), v 상 코일 (25v), 및 w 상 코일 (25w) 을 포함하는 3 상 구조를 갖는다. 코일들 (25u, 25v, 및 25w) 은 예를 들어, Y 접속을 이룬다.

파워 모듈 (52) 은 u 상 코일 (25u) 에 대응하는 u 상 파워 스위칭 소자들 (Qu1 및 Qu2), v 상 코일 (25v) 에 대응하는 v 상 파워 스위칭 소자들 (Qv1 및 Qv2), 및 w 상 코일 (25w) 에 대응하는 w 상 파워 스위칭 소자들 (Qw1 및 Qw2) 을 포함한다. 파워 스위칭 소자들 (Qu1, Qu2, Qv1, Qv2, Qw1, 및 Qw2 (이하 파워 스위칭 소자들 (Qu1 내지 Qw2) 로 지칭) 각각은 예를 들어, IGBT (insulated-gate bipolar transistor) 이다.

u 상 파워 스위칭 소자들 (Qu1 및 Qu2) 은 u 상 코일 (25u) 에 접속되는 접속선에 의해 서로 직렬로 접속된다. u 상 파워 스위칭 소자들 (Qu1 및 Qu2) 에 의해 형성된 직렬 접속은 DC 전원 E 로부터의 직류 전력을 수신한다. 대응하는 코일들이 상이하지만, 다른 파워 스위칭 소자들 (Qv1, Qv2, Qw1, 및 Qw2) 은 u 상 파워 스위칭 소자들 (Qu1 및 Qu2) 과 동일한 방식으로 접속되고 따라서 상세히 설명되지 않을 것이다. 인버터 (31) 는 DC 전원 E 에 병렬로 접속되는 평활 커패시터 (C1) 를 포함한다.

인버터 (31) 는 파워 모듈 (52) (보다 구체적으로는, 파워 스위칭 소자들 (Qu1 내지 Qw2) 의 스위칭 동작) 을 제어하는 제어부 (55) 를 포함한다. 제어부 (55) 는 파워 스위칭 소자들 (Qu1 내지 Qw2) 을 주기적으로 활성화 및 비활성화함으로써 전동 모터 (13) 를 구동, 즉 회전시킨다.

도 2 에 도시한 바와 같이, 제어 장치 (30) 는 전류 검출부로서 기능하는 모터 전류 검출부 (56) 를 포함한다. 모터 전류 검출부 (56) 는 전동 모터 (13) 로 흐르는 전류인 모터 전류 (I) 를 검출하고, 그 검출 결과를 제어부 (55) 에 송신한다. 이것은 제어부 (55) 가 모터 전류 (I) 를 파악하는 것을 허용한다. 모터 전류 (I) 는 인버터 (31) 의 출력 전류로 지칭될 수도 있다.

제어부 (55) 는 공조 ECU (102) 에 전기적으로 접속된다. 공조 ECU (102) 는 예를 들어, 차내 온도 및 사전 설정 온도에 기초하여 전동 모터 (13) 의 목표 회전수 (rt) 를 설정한다. 그 후, 공조 ECU (102) 는 목표 회전수 (rt) 에 관한 명령을 제어부 (55) 에 송신한다. 제어부 (55) 가 공조 ECU (102) 로부터 목표 회전수 (rt) 에 관한 명령을 수신할 때, 제어부 (55) 는 현재의 부하 토크를 참조하고 전동 모터 (13) 의 회전수 (r) 가 목표 회전수 (rt) 와 동일해지는 모터 전류 (I) 를 목표 전류값 (Ix) 으로서 설정한다. 제어부 (55) 는 모터 전류 검출부 (56) 의 검출 결과에 기초하여 모터 전류 (I) (보다 구체적으로는, 파워 스위칭 소자들 (Qu1 내지 Qw2) 의 활성화 및 비활성화 듀티 사이클) 를 가변 제어함으로써 모터 전류 (I) 를 목표 전류값 (Ix) 에 가까워지 (바람직하게는, 일치하) 도록 제어한다.

도 2 를 참조하면, 온도 센서 (53) 는 측정 결과를 제어부 (55) 에 송신한다. 제어부 (55) 는 온도 센서 (53) 에 의해 측정된 온도에 기초하는 제어 장치 (30) 의 온도를 인버터 온도 (T) 로서 파악한다.

본 실시형태에서, 인버터 온도 (T) 는 예를 들어, 파워 모듈 (52) (보다 구체적으로는, 파워 스위칭 소자들 (Qu1 내지 Qw2)) 의 온도이다. 보다 구체적으로, 제어부 (55) 는 온도 센서 (53) 의 측정된 온도 및 파워 모듈 (52) 의 온도의 상관을 나타내는 데이터를 포함한다. 제어부 (55) 는 그 데이터를 참조하여 온도 센서 (53) 의 측정된 온도에 대응하는 파워 모듈 (52) 의 온도를 파악하고 그 파악된 온도를 인버터 온도 (T) 로서 설정한다. 즉, 제어 장치 (30) 는 온도 센서 (53) 를 이용하여 그 제어 장치 (30) 의 온도로서 기능하는 인버터 온도 (T) 를 파악한다.

인버터 온도 (T) 는 전술한 설명에 제한되지 않고 제어 장치 (30) 에 관련된 임의의 온도일 수도 있다. 예를 들어, 인버터 온도 (T) 는 온도 센서 (53) 에 의해 직접 측정된 온도, 즉 케이스 (32) 내의 온도이거나, 또는 회로 기판 (51) 에 실장된 다른 부품의 온도일 수도 있다.

도 2 에 도시한 바와 같이, 제어 장치 (30) 의 제어부 (55) 는 위치 파악부 (55a) 를 포함한다. 위치 파악부 (55a) 는 전동 모터 (13) 의 인가 전압 및 모터 전류 (I) 에 기초하여 전동 모터 (13) 에서 발생되는 역기전력을 추정한다. 그 후, 위치 파악부 (55a) 는 추정된 역기전력에 기초하여 로터 (22) 의 회전 위치를 파악한다. 제어부 (55) 는 위치 파악부 (55a) 에 의해 파악되는 로터 (22) 의 회전수에 기초하여 파워 스위칭 소자들 (Qu1 내지 Qw2) 의 활성화 및 비활성화를 제어한다.

차재용 전동 압축기 (10) 가 차량에 탑재되기 때문에, 전동 모터 (13) 에 인가된 부하 토크는 예를 들어 차량의 주행 상황 및 주변 환경에 따라 변동한다. 전동 모터 (13) 의 회전수 (r) 가 동일한 경우라도, 목표 전류값 (Ix) 은 그 부하 토크에 따라 상이하다. 이에 따라, 전동 모터 (13) 의 회전수 (r) 가 비교적 낮은 경우라도, 모터 전류 (I) 는 부하 토크에 의존하여 증가할 수도 있다. 이러한 경우에, 제어 장치 (30) (보다 구체적으로는, 파워 모듈 (52)) 에 의한 발열량의 증가는 인버터 온도 (T) 를 증가시킨다. 이것은 전동 모터 (13) 의 구동 제어에 지장을 줄 수도 있다. 게다가, 이상 (abnormality) 으로 인해 인버터 (31) 의 출력 전류인 모터 전류 (I) 가 과도하게 높은 상태가 계속되면, 파워 모듈 (52) 과 같은 인버터 (31) 의 구성부품들에 이상이 생길 수도 있다.

본 실시형태의 제어부 (55) 는 상기 상황이 발생하지 않도록 보호 제어를 수행한다. 보다 구체적으로, 제어부 (55) 는 모터 전류 (I) 를 임계 전류값 (Ith) 이하로 제어하고 모터 전류 (I) 가 과전류 판정값 (Is) 이상일 때 전동 모터 (13) 를 정지시키도록 구성된다.

이제 임계 전류값 (Ith) 및 과전류 판정값 (Is) 이 도 3 을 참조하여 설명될 것이다.

먼저, 임계 전류값 (Ith) 이 이제 설명될 것이다. 도 3 의 실선으로 도시한 바와 같이, 임계 전류값 (Ith) 은 인버터 온도 (T) 에 따라 가변하도록 설정된다. 보다 구체적으로, 임계 전류값 (Ith) 이 미리 결정된 제 1 임계 온도 (임계 온도) (T1) 이하인 경우에는, 임계 전류값 (Ith) 은 고정값인 최대 임계 전류값 (Ith1) 으로 설정된다. 임계 전류값 (Ith) 이 제 1 임계 온도 (T1) 보다 높은 경우에는, 임계 전류값 (Ith) 은 인버터 온도 (T) 가 증가함에 따라 점차 감소하도록 설정된다.

제 1 임계 온도 (T1) 보다 높은 온도 범위는 제 1 임계 온도 (T1) 로부터 제 2 임계 온도 (T2) 까지의 범위, 제 2 임계 온도 (T2) 로부터 제 3 임계 온도 (T3) 까지의 범위, 제 3 임계 온도 (T3) 로부터 제 4 임계 온도 (T4) 까지의 범위, 및 제 4 임계 온도 (T4) 로부터 제 5 임계 온도 (T5) 까지의 범위로 구분된다. 임계 전류값 (Ith) 은 각각의 범위에서 상이한 기울기를 갖는 직선을 이룬다. 보다 구체적으로, 온도 범위가 증가함에 따라, 임계 전류값 (Ith) 의 기울기가 증가한다.

임계 전류값 (Ith) 은 임의의 구체적인 수치값을 취할 수도 있다. 예를 들어, 임계 전류값 (Ith) 은 인버터 (31) 를 형성하는 부품 (예를 들어, 파워 모듈 (52)) 의 열 특성 및 인버터 온도 (T) 에 대응하여 설정될 수도 있다. 예를 들어, 임계 전류값 (Ith) 은 모터 전류 (I) 가 임계 전류값 (Ith) 인 경우에 인버터 온도 (T) 의 증가가 억제되도록 모터 전류 (I) 가 임계 전류값 (Ith) 인 경우의 파워 모듈 (52) 의 발열량, 파워 모듈 (52) 의 열 저항 등에 대응하여 설정될 수도 있다. 임계 전류값 (Ith) 은 인버터 온도 (T) 가 파워 모듈 (52) 의 내열 온도에 가까워짐에 따라 감소하도록 설정된다.

제 5 임계 온도 (T5) 는 최소 임계 전류값 (Ith2) 에 대응하는 인버터 온도 (T) 이다. 최소 임계 전류값 (Ith2) 은, 예를 들어, 전동 모터 (13) 를 구동하기 위해 요구되는 최소 모터 전류 (I) 이다. 따라서, 인버터 온도 (T) 가 제 5 임계 온도 (T5) 보다 높은 경우에는, 모터 전류 (I) 는 최소 임계 전류값 (Ith2) 보다 작다. 이러한 경우에는, 전동 모터 (13) 가 구동될 수 없다. 인버터 온도 (T) 가 제 5 임계 온도 (T5) 보다 높은 경우에는, 제어부 (55) 는 전동 모터 (13) 를 정지시킨다. 본 실시형태에서, 제 5 임계 온도 (T5) 는 "정지 트리거 온도" 에 대응하고, 제어부 (55) 는 "온도 정지 제어부" 에 대응한다.

이제 과전류 판정값 (Is) 이 설명될 것이다. 도 3 에 이점 쇄선으로 도시한 바와 같이, 과전류 판정값 (Is) 은 임계 전류값 (Ith) 보다 미리 결정된 양 (δI) 만큼 높은 것으로 설정된다. 본 실시형태에서, 미리 결정된 양 (δI) 은 인버터 온도 (T) 에 따라 변동하지 않는 고정값이다. 인버터 온도 (T) 가 제 1 임계 온도 (T1) 이하인 경우에는, 과전류 판정값 (Is) 은 고정값 (최대값) 이다. 인버터 온도 (T) 가 제 1 임계 온도 (T1) 보다 높은 경우에는, 과전류 판정값 (Is) 은 인버터 온도 (T) 가 증가함에 따라 감소하는 임계 전류값 (Ith) 과 동일한 방식으로 인버터 온도 (T) 가 증가함에 따라 감소하도록 설정된다. 과전류 판정값 (Is) 은 예를 들어, 파워 모듈 (52) 의 정격 전류값에 기초하여 설정된다.

제어부 (55) 는 인버터 온도 (T) 의, 임계 전류값 (Ith) 및 과전류 판정값 (Is) 과의 상관을 나타내는 데이터를 포함한다. 제어부 (55) 는 그 데이터를 참조하여 인버터 온도 (T) 에 대응하는 임계 전류값 (Ith) 및 과전류 판정값 (Is) 을 설정한다.

데이터는 임의의 구체적인 구성을 가질 수도 있다. 예를 들어, 데이터는 임계 온도들 (T1 내지 T5) 각각에 대응하는 임계 전류값 (Ith) 을 설정하는 맵 데이터일 수도 있다. 이러한 경우에, 제어부 (55) 는 선형 보간을 이용하여 인버터 온도 (T) 에 대응하는 임계 전류값 (Ith) 및 과전류 판정값 (Is) 을 설정한다. 보다 구체적으로, 제어부 (55) 는 맵 데이터를 참조하여 파악된 인버터 온도 (T) 를 포함하는 온도 범위의 상한값 및 하한값을 정의하는 2 개의 임계 온도들에 대응하는 2 개의 임계 전류값들 (Ith) 을 식별한다. 제어부 (55) 는 2 개의 임계 전류값들 (Ith) 로부터 직선을 획득한다. 그 후, 제어부 (55) 는 직선으로부터 인버터 온도 (T) 에 대응하는 임계 전류값 (Ith) 을 획득 및 설정한다. 제어부 (55) 는 미리 결정된 양 (δI) 을 획득된 임계 전류값 (Ith) 에 가산함으로써 과전류 판정값 (Is) 을 획득 및 설정한다. 데이터는 상기 구성에 한정되지 않는다. 데이터는 함수 데이터일 수도 있다.

제어부 (55) 는 임계 전류값 (Ith) 및 과전류 판정값 (Is) 을 이용하여 인버터 (31) 의 과도한 발열 및 과전류를 억제하고 모터 전류 (I) 를 목표 전류값 (Ix) 에 가까워지게 하는 전동 모터 제어 프로세스를 실행한다. 이제 전동 모터 제어 프로세스가 도 4 를 참조하여 상세히 설명될 것이다. 전동 모터 제어 프로세스는 전동 모터 (13) 의 회전 중 미리 결정된 사이클들에서 주기적으로 실행된다.

도 4 에 도시한 바와 같이, 단계 S101 에서, 제어부 (55) 는 현재의 인버터 온도 (T) 를 파악한다. 보다 구체적으로, 제어부 (55) 는 온도 센서 (53) 에 의해 측정된 온도를 파악한다. 제어부 (55) 는 측정된 온도 및 인버터 온도 (T) 의 상관을 나타내는 데이터를 참조하여 현재의 인버터 온도 (T) 를 파악한다. 단계 S101 의 프로세스를 실행하는 제어부 (55) 의 기능은 "온도 파악부" 의 기능에 대응한다.

단계 S102 에서, 제어부 (55) 는 단계 S101 에서 파악된 인버터 온도 (T) 에 대응하는 과전류 판정값 (Is) 을 설정한다. 인버터 온도 (T) 에 대응하는 과전류 판정값 (Is) 및 임계 전류값 (Ith) 을 설정하기 위한 구체적인 구성이 상기 설명되었기 때문에 상세히 설명되지 않을 것이다.

단계 S103 에서, 제어부 (55) 는 모터 전류 검출부 (56) 에 의해 검출된 현재의 모터 전류 (I) 가 단계 S102 에서 설정된 과전류 판정값 (Is) 이상인지 여부를 판정한다.

모터 전류 (I) 가 과전류 판정값 (Is) 이상인 경우에는, 제어부 (55) 는 단계 S103 을 긍정 판정하고 단계 S104 로 진행한다. 단계 S104 에서, 제어부 (55) 는 전동 모터 (13) 를 정지시키고 전동 모터 제어 프로세스를 종료한다. 단계 S103 및 단계 S104 의 프로세스들을 실행하는 제어부 (55) 의 기능은 "정지 제어부" 의 기능에 대응한다.

모터 전류 (I) 가 과전류 판정값 (Is) 미만인 경우에는, 제어부 (55) 는 단계 S103 을 부정 판정한다. 그 후, 단계 S105 내지 S109 에서, 제어부 (55) 는 현재의 상황 (인버터 온도 (T)) 에 따라 모터 전류 (I) 를 제어한다.

보다 구체적으로, 제어부 (55) 는 단계 S105 에서 목표 전류값 (Ix) 을 파악한다. 상기 설명한 바와 같이, 목표 전류값 (Ix) 은, 예를 들어, 공조 ECU (102) 에 의해 지시되는 목표 회전수 (rt), 부하 토크 등에 대응하여 설정되는 파라미터이다. 목표 전류값 (Ix) 은 인버터 온도 (T) 에 따라 설정되지 않는다.

목표 전류값 (Ix) 은 이전의 전동 모터 제어 프로세스에서 설정되었을 수도 있다. 이러한 경우에, 단계 S105 에서, 현재의 전동 모터 제어 프로세스에서 파악된 목표 전류값 (Ix) 이 이전의 전동 모터 제어 프로세스에서 파악된 목표 전류값 (Ix) 과 상이한 경우에는, 제어부 (55) 는 목표 전류값 (Ix) 을 현재 파악된 목표 전류값 (Ix) 으로 업데이트한다. 현재 파악된 목표 전류값 (Ix) 이 이전의 전동 모터 제어 프로세스에서 파악된 목표 전류값 (Ix) 과 동일한 경우에는, 제어부 (55) 는 이전에 파악된 목표 전류값 (Ix) 을 업데이트 및 유지한다.

단계 S106 에서, 제어부 (55) 는 단계 S101 에서 파악된 인버터 온도 (T) 에 따라 임계 전류값 (Ith) 을 설정한다. 단계 S106 에서, 임계 전류값 (Ith) 이 이전의 전동 모터 제어 프로세스에서 설정된 경우에는, 제어부 (55) 는 이전의 전동 모터 제어 프로세스에서 설정된 임계 전류값 (Ith) 을 현재의 전동 모터 제어 장치에 의해 파악된 현재의 인버터 온도 (T) 에 따르는 임계 전류값 (Ith) 으로 업데이트한다. 단계 S106 의 프로세스를 실행하는 제어부 (55) 의 기능은 "임계 전류값 설정부" 의 기능에 대응한다.

제어부 (55) 는 단계 S107 로 진행하고 단계 S105 에서 파악된 목표 전류값 (Ix) 이 단계 S106 에서 설정된 임계 전류값 (Ith) 이하인지 여부를 판정한다.

목표 전류값 (Ix) 이 임계 전류값 (Ith) 이하인 경우에는, 제어부 (55) 는 단계 S108 로 진행한다. 단계 S108 에서, 모터 전류 검출부 (56) 의 검출 결과에 기초하여, 제어부 (55) 는 모터 전류 (I) 를 목표 전류값 (Ix) 과 동일해지도록 제어한다. 그 후, 제어부 (55) 는 전동 모터 제어 프로세스를 종료한다.

목표 전류값 (Ix) 이 임계 전류값 (Ith) 보다 높은 경우에는, 제어부 (55) 는 단계 S109 로 진행한다. 단계 S109 에서, 모터 전류 검출부 (56) 의 검출 결과에 기초하여, 제어부 (55) 는 모터 전류 (I) 를 임계 전류값 (Ith) 과 동일해지도록 제어한다. 그 후, 제어부 (55) 는 전동 모터 제어 프로세스를 종료한다.

보다 구체적으로, 제어부 (55) 는 목표 전류값 (Ix) 및 임계 전류값 (Ith) 을 순차 업데이트한다. 게다가, 목표 전류값 (Ix) 이 임계 전류값 (Ith) 이하인 경우에는, 제어부 (55) 는 목표 전류값 (Ix) 을 모터 전류 (I) 로 설정한다. 목표 전류값 (Ix) 이 임계 전류값 (Ith) 보다 높은 경우에는, 제어부 (55) 는 모터 전류 (I) 를 임계 전류값 (Ith) 으로 제한한다. 단계 S107 내지 단계 S109 의 프로세스들을 실행하는 제어부 (55) 의 기능은 "모터 전류 제어부" 의 기능에 대응한다.

이제 본 실시형태의 동작이 도 5(a) 내지 도 5(c) 를 참조하여 설명될 것이다. 도 5(a) 는 시간에 대한 인버터 온도 (T) 를 모식적으로 도시하는 그래프이다. 도 5(b) 는 시간에 대한 모터 전류 (I) 를 모식적으로 도시하는 그래프이다. 도 5(c) 는 시간에 대한 전동 모터 (13) 의 회전수 (r) 를 모식적으로 도시하는 그래프이다. 도 5(b) 에서, 모터 전류 (I) 는 실선으로 도시되고, 임계 전류값 (Ith) 은 이점 쇄선으로 도시된다.

이해를 용이하게 하기 위해, 타이밍 t0 으로부터 타이밍 t2 까지의 기간 동안의 부하 토크인 제 1 부하 토크는 타이밍 t2 로부터의 기간 동안의 부하 토크인 제 2 부하 토크보다 높다. 도 5(b) 에서, 제 1 목표 전류값 (Ix1) 은 제 1 부하 토크에 대응하고, 제 2 목표 전류값 (Ix2) 은 제 2 부하 토크에 대응한다. 제 1 부하 토크가 제 2 부하 토크보다 높기 때문에, 제 1 목표 전류값 (Ix1) 은 제 2 목표 전류값 (Ix2) 보다 높다. 목표 회전수 (rt) 는 일정하다.

도 5(a) 내지 도 5(c) 에 도시한 바와 같이, 인버터 온도 (T) 는 타이밍 t0 에서 비교적 낮다. 이 경우에, 모터 전류 (I) 는 제 1 목표 전류값 (Ix1) 이고, 전동 모터 (13) 의 회전수 (r) 는 목표 회전수 (rt) 이다. 도 5(b) 에 도시한 바와 같이, 임계 전류값 (Ith) 은 제 1 목표 전류값 (Ix1) 보다 높다.

도 5(a) 및 도 5(b) 에 도시한 바와 같이, 인버터 온도 (T) 가 증가할 때, 임계 전류값 (Ith) 은 감소한다. 타이밍 t1 에서, 임계 전류값 (Ith) 은 제 1 목표 전류값 (Ix1) 과 동일해진다. 후속하여, 임계 전류값 (Ith) 은 인버터 온도 (T) 가 증가함에 따라 감소하고, 모터 전류 (I) 가 이에 따라 제 1 목표 전류값 (Ix1) 보다 낮아진다. 이 경우에, 발생 토크가 부하 토크보다 낮아지는 경우에, 도 5(c) 에 도시한 바와 같이, 전동 모터 (13) 의 회전수 (r) 는 목표 회전수 (rt) 보다 낮아진다. 이것은 발생 토크 및 부하 토크를 밸런싱한다.

모터 전류 (I) 가 어느 정도로 감소하면, 인버터 온도 (T) 가 감소하기 시작한다. 그 후, 임계 전류값 (Ith) 이 증가함에 따라, 모터 전류 (I) 는 증가한다. 모터 전류 (I) 가 임계 전류값 (Ith) 이 증가함에 따라 증가할 때, 인버터 온도 (T) 가 다시 증가한다. 후속하여, 임계 전류값 (Ith) 이 감소함에 따라, 모터 전류 (I) 는 감소한다. 즉, 모터 전류 (I) 는 인버터 온도 (T) 에 따라 변동하는 임계 전류값 (Ith) 을 추종한다.

이에 따라, 인버터 온도 (T), 모터 전류 (I), 및 전동 모터 (13) 의 회전수 (r) 는 감쇠하여 평형값에 가까워진다. 이러한 경우에, 모터 전류 (I) 및 전동 모터 (13) 의 회전수 (r) 의 파형들은 실질적으로 동위상이며, 인버터 온도 (T), 모터 전류 (I), 및 전동 모터 (13) 의 회전수 (r) 의 파형들은 실질적으로 역위상이다.

타이밍 t2 에서, 부하 토크가 제 1 부하 토크로부터 제 1 부하 토크보다 낮은 제 2 부하 토크로 시프트하기 시작할 때, 도 5(b) 및 도 5(c) 에 도시한 바와 같이, 모터 전류 (I) 는 임계 전류값 (Ith) 을 추종하고, 회전수 (r) 는 증가한다.

타이밍 t3 에서, 회전수 (r) 가 목표 회전수 (rt) 와 동일해질 때, 모터 전류 (I) 는 도 5(b) 에 도시한 바와 같이, 임계 전류값 (Ith) 으로부터 제 2 목표 전류값 (Ix2) 으로 감소하기 시작한다. 제 2 목표 전류값 (Ix2) 은 모터 전류 (I) 로 설정된다. 이 경우에, 도 5(a) 에 도시한 바와 같이, 모터 전류 (I) 가 감소하기 시작할 때, 인버터 온도 (T) 는 점차 감소한다. 따라서, 도 5(b) 에 이점 쇄선으로 도시한 바와 같이, 임계 전류값 (Ith) 은 점차 증가하며 그 후 최대 임계 전류값 (Ith1) 에 고정되게 된다.

본 실시형태는 이하 설명된 이점들을 갖는다.

(1) 차재용 전동 압축기 (10) 의 전동 모터 (13) 를 구동 및 제어하는 제어 장치 (30) 는 온도 센서 (53) 및 전동 모터 (13) 를 통하여 흐르는 모터 전류 (I) 를 검출하는 모터 전류 검출부 (56) 를 포함한다. 제어 장치 (30) 의 제어부 (55) 는 온도 센서 (53) 를 이용하여 제어 장치 (30) 의 온도로서 기능하는 인버터 온도 (T) 를 파악하고, 인버터 온도 (T) 에 따라 임계 전류값 (Ith) 을 설정한다. 제어부 (55) 는 모터 전류 검출부 (56) 의 검출 결과에 기초하여 모터 전류 (I) 를 임계 전류값 (Ith) 이하가 되도록 제어한다. 이것은 인버터 온도 (T) 의 과도한 증가 (즉 제어 장치 (30) 의 과열) 를 바람직한 방식으로 억제한다.

보다 구체적으로, 상기 설명한 바와 같이, 전동 모터 (13) 의 회전수 (r) 를 목표 회전수 (rt) 와 동등하게 하는 모터 전류 (I) 는 예를 들어, 부하 토크에 따라 변동한다. 따라서, 인버터 온도 (T) 가 증가할 때 회전수 (r) 가 감소된 경우라도, 모터 전류 (I) 는 부하 토크에 의존하여 원하는 전류값 (임계 전류값 (Ith)) 으로 감소하지 않을 수도 있다. 이것은 과도하게 높은 인버터 온도 (T) 를 초래할 수도 있다. 게다가, 부하 토크에 의존하여, 모터 전류 (I) 는 임계 전류값 (Ith) 보다 과도하게 낮아질 수도 있고, 전동 모터 (13) 의 회전수 (r) 는 필요 이상으로 낮아질 수도 있다.

그에 반해, 본 실시형태는 인버터 온도 (T) 에 따라 모터 전류 (I) 를 직접 제어한다. 따라서, 모터 전류 (I) 는 부하 토크에 관계없이 임계 전류값 (Ith) 이하로 제어된다. 따라서, 인버터 온도 (T) 의 과도한 증가는 부하 토크의 변동에 관계없이 억제된다. 이것은 인버터 온도 (T) 가 제 5 임계 온도 (T5) 보다 높아질 때 전동 모터 (13) 가 정지되는 상황을 회피한다. 게다가, 인버터 온도 (T) 가 제 5 임계 온도 (T5) 보다 높아지도록 하는데 필요한 기간을 증가시킴으로써 전동 모터 (13) 가 정지되기 전에 더 긴 기간 동안 동작될 수도 있다.

게다가, 전동 모터 (13) 의 회전수 (r) 는 공조 ECU (102) 에 의해 기본적으로 결정된다. 제어부 (55) 가 회전수 (r) 를 제어하도록 구성되었다면, 이것은 제어 장치 (30) 뿐만 아니라 차량 공조 장치 (100) 의 시스템 전체에 영향을 주고 제어 장치 (30) 및 차량 공조 장치 (100) 의 설계를 복잡하게 만들 것이다. 그에 반해, 본 실시형태에서는 제어 대상이 모터 전류 (I) 이다. 따라서, 제어 장치 (30) (제어부 (55)) 만의 설계가 요구되고, 공조 ECU (102) 는 단지 몇몇 설계 변형들을 거치기만 하면 된다. 게다가, 임계 전류값 (Ith) 은 가속 레이트 등과 비교하여 비교적 용이하게 산출될 수도 있다. 이에 따라, 상기 이점이 비교적 용이하게 실현된다.

(2) 모터 전류 (I) 의 목표값인 목표 전류값 (Ix) 이 임계 전류값 (Ith) 이하인 경우, 제어부 (55) 는 목표 전류값 (Ix) 을 모터 전류 (I) 로 설정한다. 목표 전류값 (Ix) 이 임계 전류값 (Ith) 보다 높은 경우, 제어부 (55) 는 모터 전류 (I) 를 임계 전류값 (Ith) 으로 제한한다. 따라서, 목표 전류값 (Ix) 이 임계 전류값 (Ith) 이하인 경우, 전동 모터 (13) 의 회전수 (r) 가 목표 회전수 (rt) 로 제어될 수도 있다. 이것은 냉매가 원하는 유량으로 토출되는 것을 가능하게 한다. 목표 전류값 (Ix) 이 임계 전류값 (Ith) 보다 높은 경우, 모터 전류 (I) 는 임계 전류값 (Ith) 으로 제한된다. 이것은 인버터 온도 (T) 의 과도한 증가를 억제하며, 이는 전동 모터 (13) 를 정지시킬 것이다.

본 실시형태에서, 목표 전류값 (Ix) 대신에, 모터 전류 (I) 의 상한값인 임계 전류값 (Ith) 이 목표 전류값 (Ix) 에 따라 설정된다. 이것은 인버터 온도 (T) 의 증가를 억제하면서, 가능하다면 전동 모터 (13) 의 회전수 (r) 를 목표 회전수 (rt) 로 유지한다.

보다 구체적으로, 예를 들어, 인버터 온도 (T) 에 따라, 임계 전류값 (Ith) 이 아닌 목표 전류값 (Ix) 을 제어하는 구성이 인버터 온도 (T) 의 변동에 적용가능하다. 그러나, 목표 전류값 (Ix) 은 인버터 온도 (T) 에 따라 변동된다. 따라서, 전동 모터 (13) 의 회전수 (r) 는 목표 회전수 (rt) 로부터 벗어나기 쉽다.

본 실시형태에서, 목표 전류값 (Ix) 은 인버터 온도 (T) 에 따라서가 아닌 목표 회전수 (rt) 에 따라 변동된다. 목표 전류값 (Ix) 이 임계 전류값 (Ith) 이하인 경우, 목표 전류값 (Ix) 은 모터 전류 (I) 로 설정된다. 모터 전류 (I) 는 그 모터 전류 (I) 가 제한될 필요가 있는 경우 (보다 구체적으로는, 목표 전류값 (Ix) 이 임계 전류값 (Ith) 보다 높은 경우) 에만 목표 전류값 (Ix) 으로부터 임계 전류값 (Ith) 으로 변동된다. 이것은 인버터 온도 (T) 의 과도한 증가를 억제하고 전동 모터 (13) 의 회전수 (r) 가 인버터 온도 (T) 로 인해 목표 회전수 (rt) 로부터 벗어나게 되는 상황을 회피한다.

(3) 제어부 (55) 는 전동 모터 (13) 의 회전 중, 인버터 온도 (T) 에 따라 임계 전류값 (Ith) 을 업데이트한다. 제어부 (55) 는 모터 전류 (I) 를 목표 전류값 (Ix) 또는 업데이트된 임계 전류값 (Ith) 과 동일해지도록 제어한다. 따라서, 모터 전류 (I) 는 전동 모터 (13) 의 회전 중, 인버터 온도 (T) 의 변동들을 추종한다. 이에 따라, 전동 모터 (13) 의 회전 중, 모터 전류 (I) 는 가능하다면 임계 전류값 (Ith) 이하인 범위에서 목표 전류값 (Ix) 에 가까워진다.

(4) 특히, 임계 전류값 (Ith) 은 인버터 (31) (보다 구체적으로는, 파워 모듈 (52)) 를 형성하는 부품들의 열 특성에 기초하여 설정된다. 임계 전류값 (Ith) 은 현 시점 (인버터 온도 (T)) 에서 허용되는 모터 전류 (I) 의 상한값이다. 모터 전류 (I) 가 임계 전류값 (Ith) 과 동일한 경우, 제어 장치 (30) 는 현 시점에 출력될 수 있는 최대 전류를 출력한다. 이에 따라, 모터 전류 (I) 는 인버터 온도 (T) 가 과도하게 증가하지 않는 범위에서, 가능한 한, 목표 전류값 (Ix) 에 가까워진다.

(5) 제어부 (55) 는 모터 전류 검출부 (56) 에 의해 검출되는 모터 전류 (I) 가 과전류 판정값 (Is) 이상인 경우에 전동 모터 (13) 를 정지시킨다. 이것은 전동 모터 (13) 가 제어 장치 (30) 를 형성하는 부품들을 통하여 흐르는 과전류로 계속 동작하는 상황을 회피한다. 과전류 판정값 (Is) 은 임계 전류값 (Ith) 보다 높게 설정되는 파라미터이며 임계 전류값 (Ith) 이 감소함에 따라 감소하도록 임계 전류값 (Ith) 에 대응하여 설정된다. 이것은 과전류가 바람직한 방식으로 대응되는 것을 허용한다.

보다 구체적으로, 과전류 판정값 (Is) 이 임계 전류값 (Ith) 에 관계없이 고정값으로 설정된다면, 임계 전류값 (Ith) 및 과전류 판정값 (Is) 의 차이는 인버터 온도 (T) 에 따라 크게 변동할 수도 있다. 이러한 경우에, 그 차이가 너무 큰 경우에는, 전동 모터 (13) 는 과전류의 흐름에 관계없이 계속 동작할 수도 있다. 그 차이가 너무 작은 경우에는, 전동 모터 (13) 는 노이즈 등의 영향에 의해 잘못 정지될 수도 있다.

본 실시형태에서, 과전류 판정값 (Is) 은 인버터 온도 (T) 의 변동들에 따라 임계 전류값 (Ith) 의 변동들을 추종하도록 설정된다. 이것은 상기 차이의 변동들을 억제하고 이러한 변동들에 의해 야기될 바람직하지 않은 상황들을 회피한다.

과전류 판정값 (Is) 에 기초한 제어 및 임계 전류값 (Ith) 에 기초한 제어의 차이들이 이제 설명될 것이다. 과전류 판정값 (Is) 은 인버터 (31) 를 형성하는 부품들의 정격 전류값 등에 기초하여 설정된다. 게다가, 과전류 판정값 (Is) 은 임계 전류값 (Ith) 과는 별도로 설정된 파라미터이다. 모터 전류값 (I) 이 과전류 판정값 (Is) 이상인 경우, 과도한 부하가 인버터 (31) 를 형성하는 부품들에 부여될 가능성이 높다. 이것은 전동 모터 (13) 를 즉시 정지시킬 것이다.

임계 전류값 (Ith) 은 인버터 온도 (T) 의 과도한 증가를 억제하는 파라미터이며, 과전류 판정값 (Is) 보다 낮게 설정된다. 목표 전류값 (Ix) 이 임계 전류값 (Ith) 보다 높은 경우, 전동 모터 (13) 는 임계 전류값 (Ith) 으로 제한된 모터 전류 (I) 로 계속 동작한다. 이것은 인버터 온도 (T) 가 전동 모터 (13) 를 정지시킬 제 5 임계 온도보다 높아지는 상황을 회피한다. 상기 설명한 바와 같이, 과전류 판정값 (Is) 에 기초한 제어 및 임계 전류값 (Ith) 에 기초한 제어는 전동 모터 (13) 의 목적 및 제어 방법에 있어서 상이하다.

(6) 임계 전류값 (Ith) 은 인버터 온도 (T) 가 제 1 임계 온도 (T1) 이하인 경우 고정값인 최대 임계 전류값 (Ith1) 으로 설정된다. 인버터 온도 (T) 가 제 1 임계 온도 (T1) 보다 높은 경우, 임계 전류값 (Ith) 은 인버터 온도 (T) 가 증가함에 따라 감소하도록 설정된다. 따라서, 임계 전류값 (Ith) 은 인버터 온도 (T) 가 제 1 임계 온도 (T1) 이하인 비교적 낮은 온도 범위에서 최대 임계 전류값 (Ith1) 에 고정된다. 이것은 임계 전류값 (Ith) 의 설정을 용이하게 한다.

임계 전류값 (Ith) 은 인버터 온도 (T) 가 제 1 임계 온도 (T1) 보다 높은 비교적 높은 온도 범위에서 인버터 온도 (T) 가 증가함에 따라 감소한다. 따라서, 파워 모듈 (52) 에 의한 발열량은 인버터 온도 (T) 가 증가함에 따라 감소한다. 이것은 인버터 온도 (T) 의 과도한 증가를 억제한다.

(7) 차재용 전동 압축기 (10) 는 전동 모터 (13) 를 수용하고 냉매를 흡입하는 하우징 (11) 을 포함한다. 이것은 전동 모터 (13) 가 하우징 (11) 에 흡입되는 냉매에 직접 노출되는 것을 허용한다. 따라서, 전동 모터 (13) 는 바람직한 방식으로 냉각된다.

이러한 구성에서, 제어 장치 (30) 는 하우징 (11) 에 커플링된다. 이것은 제어 장치 (30) 가 하우징 (11) 을 통하여 냉매에 의해 간접적으로 냉각되는 것을 허용한다. 보다 구체적으로, 제어 장치 (30) 는 전동 모터 (13) 에 전력을 공급하는 인버터 (31), 및 인버터 (31) 를 수용하는 케이스 (32) 를 포함한다. 케이스 (32) 는 그 케이스 (32) 가 하우징 (11) 에 열적으로 커플링되는 위치에 배열된다. 그러나, 냉매는 케이스 (32) 로 유입되지 않는다. 따라서, 제어 장치 (30) (보다 구체적으로는, 인버터 (31)) 는 냉매에 직접 노출되지 않는다. 이에 따라, 제어 장치 (30) 는 전동 모터 (13) 가 냉매에 직접 노출될 때와 비교하여 냉각되기 어려울 수도 있다.

본 실시형태에서, 제어 장치 (30) 의 제어부 (55) 는 전동 모터 (13) 의 온도 대신에 제어 장치 (30) 의 온도 (보다 구체적으로는, 인버터 온도 (T)) 에 기초하여 임계 전류값 (Ith) 을 제어한다. 이것은 전동 모터 (13) 보다 냉각되기 더 어려울 수도 있는 제어 장치 (30) 를 바람직한 방식으로 보호한다.

본 발명은 본 발명의 사상 또는 범위로부터 벗어남 없이 많은 다른 구체적인 형태들로 구현될 수도 있다는 것이 당업자에게 명백해야 한다. 특히, 본 발명은 다음의 형태들로 구현될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다.

제어부 (55) 는 전동 모터 (13) 의 회전수 (r) 가 미리 결정된 하한 회전수보다 낮은 경우에 전동 모터 (13) 를 정지시킬 수도 있다. 이것은 전동 모터 (13) 에서의 탈조에 기인하여 모터 전류 (I) 가 과도하게 증가하는 상황을 회피한다.

보다 구체적으로, 위치 파악부 (55a) 가 전동 모터 (13) 에서 발생되는 역기전력에 기초하여 로터 (22) 의 회전 위치를 파악하도록 구성되는 경우, 역기전력은 전동 모터 (13) 의 회전수 (r) 가 감소함에 따라 감소한다. 이것은 노이즈의 영향을 증가시키며 이는 파악된 위치의 오차를 증가시킬 수도 있다. 이러한 경우에는, 전동 모터 (13) 에서 탈조가 있을 수도 있다. 전동 모터 (13) 의 탈조 시, 전동 모터 (13) 는 모터 전류 (I) 의 제어에 지장을 준다. 따라서, 모터 전류 (I) 는 임계 전류값 (Ith) 및 과전류 판정값 (Is) 보다 높아질 수도 있다. 전동 모터 (13) 의 회전수 (r) 가 하한 회전수보다 낮은 경우에, 전동 모터 (13) 는 탈조 전에 정지된다. 이것은 전동 모터 (13) 의 탈조 시에 발생된 과전류를 억제한다.

본 실시형태에서, 제어부 (55) 는 전동 모터 (13) 의 회전 중, 모터 전류 검출부 (56) 의 검출 결과에 기초하여 모터 전류 (I) 를 임계 전류값 (Ith) 이하로 제어하도록 구성된다. 상기 제어는 전동 모터 (13) 의 회전 중에 추가하여, 전동 모터 (13) 가 활성화될 때 실행될 수도 있다. 대안적으로, 제어부 (55) 는 전동 모터 (13) 가 회전 중인 경우에만 상기 제어를 실행할 수도 있다.

임계 전류값 (Ith) 은 인버터 온도 (T) 가 증가함에 따라 임계 전류값 (Ith) 이 감소한다면 임의의 구체적인 형태로 설정될 수도 있다. 예를 들어, 인버터 온도 (T) 가 제 1 임계 온도 (T1) 이하인 경우, 임계 전류값 (Ith) 은 인버터 온도 (T) 가 감소함에 따라 증가하도록 설정될 수도 있다. 대안적으로, 인버터 온도 (T) 가 제 1 임계 온도 (T1) 보다 높은 경우, 임계 전류값 (Ith) 은 인버터 온도 (T) 가 증가함에 따라 일정한 기울기로 감소하도록 설정될 수도 있다. 게다가, 임계 전류값 (Ith) 은 인버터 온도 (T) 가 증가함에 따라 임계 전류값 (Ith) 이 감소하는 계단 함수일 수도 있다.

제어부 (55) 는 모터 전류 (I) 가 항상 목표 전류값 (Ix) 또는 업데이트된 임계 전류값 (Ith) 과 동일해지도록 구성된다. 그러나, 제어부 (55) 가 이러한 방식으로 구성될 필요는 없다. 예를 들어, 임계 전류값 (Ith) 이 모터 전류 (I) 가 임계 전류값 (Ith) 에 의해 제한된 후 높아지는 경우, 제어부 (55) 는 모터 전류 (I) 및 임계 전류값 (Ith) 의 차이가 미리 결정된 특정량 이상이 될 때까지 모터 전류 (I) 의 증가를 억제할 수도 있다. 따라서, 제어 장치 (30) 가 충분히 냉각된다. 이것은 모터 전류 (I) 및 회전수 (r) 의 변동들을 감소시킨다. 이 경우에, 모터 전류 (I) 및 임계 전류값 (Ith) 의 차이가 미리 결정된 특정량 이상이 되는 경우에, 제어부 (55) 는 모터 전류 (I) 를 목표 전류값 또는 임계 전류값 (Ith) 으로 제한한다.

추가 예에서, 제어부 (55) 는 모터 전류 (I) 가 목표 전류값 (Ix) 보다 낮고 모터 전류 (I) 가 업데이트된 임계 전류값 (Ith) 보다 높은 경우에 업데이트된 임계 전류값 (Ith) 을 모터 전류 (I) 로 설정한다.

과전류 판정값 (Is) 및 임계 전류값 (Ith) 의 차이인 미리 결정된 양 (δI) 은 인버터 온도 (T) 에 대한 가변값일 수도 있다. 게다가, 과전류 판정값 (Is) 은 임계 전류값 (Ith) 에 관계없이 고정값일 수도 있다.

임계 전류값 (Ith) 은 임의의 조건 하에서 업데이트될 수도 있다. 예를 들어, 임계 전류값 (Ith) 은 인버터 온도 (T) 가 미리 결정된 특정 온도 이상만큼 변동된다는 조건 하에서 업데이트될 수도 있다.

차재용 전동 압축기 (10) 는 로터 (22) 의 회전 위치를 검출하는 센서를 포함할 수도 있다. 이 경우에, 차재용 전동 압축기 (10) 는 위치 파악부 (55a) 를 포함할 필요가 없다.

온도 센서 (53) 는 임의의 위치에 배열될 수도 있다. 예를 들어, 온도 센서 (53) 는 회로 기판 (51) 상에 베이스 (41) 에 가깝게 배열될 수도 있다. 대안적으로, 온도 센서 (53) 는 파워 모듈 (52) 과 같이 베이스 (41) 에 접촉하도록 배열될 수도 있다. 온도 센서 (53) 의 위치 (즉, 온도 센서 (53) 의 측정 위치) 가 변동하는 경우, 측정된 온도 및 인버터 온도 (T) 의 상관이 변동될 수도 있다. 이 경우에, 제어부 (55) 는 사전에 상기 배열 위치에 대응하는 상관을 파악할 필요가 있다.

제어 장치 (30) 는 임의의 위치에서 하우징 (11) 에 부착될 수도 있다. 예를 들어, 제어 장치 (30) 는 하우징 (11) 에서의 스테이터 (23) 의 외주면과 대향하는 부분의 외면에 배열될 수도 있다.

차재용 전동 압축기 (10) 및 제어 장치 (30) 는 차량 내 임의의 위치에 탑재될 수도 있다. 차재용 전동 압축기 (10) 및 제어 장치 (30) 는 임의의 차량, 예를 들어, 엔진을 포함하지 않는 전기 자동차 (EV) 또는 연료 전지 자동차 (FCV) 에 수용될 수도 있다.

상기 실시형태로부터 이해된 예들 및 변형들이 이제 설명될 것이다.

(A) 바람직하게는, 목표 전류값은 목표 회전수 및 부하 토크에 따라서는 물론 차재용 전동 압축기의 제어 장치의 온도에 따라서도 변동된다.

(B) 바람직하게는, 차재용 전동 압축기는 전동 모터를 수용하고 냉매를 흡입하는 하우징을 포함하고, 차재용 전동 압축기의 제어 장치는 하우징에 커플링된다.

(C) 바람직하게는, 모터 전류 제어부는 전동 모터의 회전 중에 제어를 실행한다.

(D) 바람직하게는, 차재용 전동 압축기의 제어 장치는 온도 파악부에 의해 파악된 제어 장치의 온도가 미리 결정된 정지 트리거 온도보다 높은 경우 전동 모터를 정지시키는 온도 정지 제어부를 포함한다.

본 예들 및 실시형태들은 제한이 아닌 예시적인 것으로 간주될 것이며, 본 발명은 본원에 주어진 상세들에 제한되지 않고 첨부된 청구항들의 범위 및 등가물 내에서 변형될 수도 있다.

10 : 차재용 전동 압축기
11 : 하우징
11a : 흡입구
11b : 토출구
11c : 벽부
12 : 압축부
13 : 전동 모터
21 : 원통형 회전축
22 : 원통형 로터
23 : 스테이터
24 : 원통형 스테이터 코어
25 : 코일
30 : 제어 장치
31 : 인버터
32 : 케이스
41 : 베이스
42 : 커버
43 : 볼트들
51 : 회로 기판
52 : 파워 모듈
53 : 온도 센서
54 : 커넥터
55 : 제어부
56 : 모터 전류 검출부
100 : 차량 공조 장치
101 : 외부 냉매 회로
102 : 공조 ECU

Claims

차재용 전동 압축기의 제어 장치로서,
상기 제어 장치는 상기 차재용 전동 압축기에 배열된 전동 모터를 제어 및 구동하며, 상기 제어 장치는 :
상기 제어 장치의 온도를 파악하는 온도 파악부;
상기 전동 모터를 통하여 흐르는 전류인 모터 전류를 검출하는 전류 검출부;
상기 온도 파악부에 의해 파악된 상기 제어 장치의 상기 온도에 따라 임계 전류값을 설정하는 임계 전류값 설정부; 및
상기 모터 전류가 상기 임계 전류값 이하가 되도록 상기 전류 검출부의 검출 결과에 기초하여 상기 모터 전류를 제어하는 모터 전류 제어부를 포함하고,
상기 모터 전류 제어부는 상기 모터 전류의 목표값인 목표 전류값이 상기 임계 전류값 이하인 경우 상기 모터 전류를 상기 목표 전류값에 가까워지도록 제어하며,
상기 모터 전류 제어부는 상기 목표 전류값이 상기 임계 전류값보다 높은 경우 상기 모터 전류를 상기 임계 전류값으로 제한하고,
상기 임계 전류값이 모터 전류가 상기 임계 전류값에 의해 제한된 후 높아지는 경우, 상기 모터 전류 제어부는 상기 모터 전류 및 상기 임계 전류값의 차이가 미리 결정된 특정량 이상이 될 때까지 상기 모터 전류의 증가를 억제하는, 차재용 전동 압축기의 제어 장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 임계 전류값 설정부는 상기 전동 모터의 회전 중에, 상기 온도 파악부의 파악 결과에 따라 상기 임계 전류값을 업데이트하며,
상기 모터 전류 제어부는 상기 모터 전류가 상기 목표 전류값 또는 업데이트된 상기 임계 전류값과 동일해지도록 상기 모터 전류를 제어하는, 차재용 전동 압축기의 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 전류 검출부에 의해 검출된 상기 모터 전류가 상기 임계 전류값보다 높은 것으로 설정되는 과전류 판정값 이상인 경우 상기 전동 모터를 정지시키는 정지 제어부를 더 포함하며,
상기 과전류 판정값은 상기 임계 전류값이 감소함에 따라 감소하도록 설정되는, 차재용 전동 압축기의 제어 장치.
제 1 항, 제 3 항 및 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 임계 전류값은 상기 온도 파악부에 의해 파악된 상기 제어 장치의 상기 온도가 미리 결정된 임계 온도 이하인 경우 고정값인 최대 임계 전류값으로 설정되며,
상기 임계 전류값은 상기 온도 파악부에 의해 파악된 상기 제어 장치의 상기 온도가 상기 임계 온도보다 높은 경우 상기 제어 장치의 상기 온도가 증가함에 따라 감소하도록 설정되는, 차재용 전동 압축기의 제어 장치.