JP2013212000A

JP2013212000A - 電動コンプレッサ

Info

Publication number: JP2013212000A
Application number: JP2012080803A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Watanabe; 豊渡辺
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2013-10-10

Abstract

【課題】インバータに設けられている電解コンデンサの寿命を考慮して昇圧することにより、電解コンデンサの劣化を抑制し、電動コンプレッサの寿命を長くすること。
【解決手段】昇圧部１０１は、バッテリ５０からの直流電圧を所定の昇圧率で昇圧する。インバータ１０２は、昇圧部１０１により昇圧された直流電圧を平滑化する電解コンデンサ１１１を有し、電解コンデンサ１１１により平滑化した直流電圧を交流電圧に変換してモータ１０３に供給する。寿命推定部１０６は、電解コンデンサ１１１の寿命を推定する。昇圧率設定部１０７は、推定した電解コンデンサ１１１の寿命に応じて、昇圧部１０１の昇圧率を制御することによりインバータ１０２への入力電流を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源の供給を受けてモータを駆動することにより冷媒を圧縮する電動コンプレッサに関する。

従来、特許文献１の自動車用電動圧縮機の駆動装置が知られている。特許文献１の駆動装置は、モータを内蔵する電動圧縮機と、電動圧縮機のモータに通電して電動圧縮機を可変回転速度にて駆動するインバータと、インバータへの供給電源であるバッテリと、バッテリの直流電圧を昇圧する昇圧手段と、負荷を検出する負荷検出手段と、負荷検出手段の出力値及び負荷判定値に基づいて昇圧手段を制御する制御装置とを有している。

これにより、特許文献１では、制御装置によりインバータに供給する電圧を可変制御して電動圧縮機の運転電流を低減すると共に、幅の広い空調負荷に対して電動圧縮機の高効率運転を行うことができる。

特開２００３−２５８３４号公報

しかしながら、特許文献１においては、運転効率に着目して昇圧手段を制御するので、インバータに設けられている電解コンデンサの寿命の残りが少ない場合に、運転効率を向上させるために昇圧手段における昇圧率を低下させてインバータの入力電流を大きくすると、電解コンデンサの劣化を早め、電動コンプレッサの寿命が短くなるという問題がある。

本発明の目的は、インバータに設けられている電解コンデンサの寿命を考慮して昇圧することにより、電解コンデンサの劣化を抑制することができ、電動コンプレッサの寿命を長くすることができる電動コンプレッサを提供することである。

本発明の電動コンプレッサは、電源の供給を受けてモータを駆動することにより冷媒を圧縮する電動コンプレッサであって、前記電源からの直流電圧を所定の昇圧率で昇圧する昇圧部と、前記昇圧部により昇圧された直流電圧を平滑化する電解コンデンサを有し、前記電解コンデンサにより平滑化した直流電圧を交流電圧に変換して前記モータに供給するインバータと、前記電解コンデンサの残寿命を推定し、前記電解コンデンサの残寿命に応じて前記昇圧部の昇圧率を制御する制御部と、を有する構成を採る。

本発明によれば、インバータに設けられている電解コンデンサの寿命を考慮して昇圧することにより、電解コンデンサの劣化を抑制することができ、電動コンプレッサの寿命を長くすることができる。

本発明の実施の形態における電動コンプレッサの構成を示す図本発明の実施の形態に係る電動コンプレッサの動作を示すフロー図本発明の実施の形態における昇圧率と電解コンデンサの寿命との関係を示す図本発明の実施の形態における昇圧率と昇圧部の効率との関係を示す図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態）
＜電動コンプレッサの構成＞
本発明の実施の形態に係る電動コンプレッサ１００の構成について、図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係る電動コンプレッサ１００の構成を示す図である。なお、図１では、電動コンプレッサ１００とともにバッテリ５０及び報知部１０８も記載する。

電動コンプレッサ１００は、昇圧部１０１と、インバータ１０２と、モータ１０３と、温度検出部１０４と、負荷検出部１０５と、寿命推定部１０６と、昇圧率設定部１０７とから主に構成されている。制御装置１５０は、温度検出部１０４と、負荷検出部１０５と、寿命推定部１０６と、昇圧率設定部１０７とを含んでいる。

昇圧部１０１は、後述する昇圧率設定部１０７の制御に従って、電源であるバッテリ５０から供給される直流電圧を所定の昇圧率で昇圧してインバータ１０２に供給する。昇圧部１０１は、昇圧率設定部１０７により設定した昇圧率に応じて、コイルＬ１に電力を蓄積する際の蓄積時間を可変にすることにより昇圧する。ある所定の電力をインバータ１０２から出力する場合、昇圧部１０１における昇圧率を大きくするほど昇圧部１０１から出力される電圧が高くなり、その結果、インバータ１０２の入力電流を少なくすることができる。

インバータ１０２は、電解コンデンサ１１１と、スイッチング素子１１２と、シャント抵抗１１３とを含んでいる。電解コンデンサ１１１は、昇圧部１０１から供給された直流電圧を平滑化する。インバータ１０２は、電解コンデンサ１１１により平滑化した直流電圧をスイッチング素子１１２により交流電圧に変換してモータ１０３に供給する。

モータ１０３は、インバータ１０２から交流電圧を供給されることにより駆動して冷媒を圧縮する。

温度検出部１０４は、電解コンデンサ１１１の周辺の温度を検出する。温度検出部１０４は、検出した温度の検出結果を寿命推定部１０６に出力する。温度検出部１０４は、例えばサーミスタにより電解コンデンサ１１１の周辺の温度を検出する。

負荷検出部１０５は、モータ１０３の駆動に伴う負荷を検出する。ここで、負荷とは、モータ１０３に印加されるモータ電流である。負荷検出部１０５は、インバータ１０２に設けたシャント抵抗１１３の電圧値に基づいて、上記のモータ電流を検出する。負荷検出部１０５は、検出したモータ電流に基づいて電解コンデンサ１１１に印加された直流電流の値を算出し、算出結果を寿命推定部１０６に出力する。

寿命推定部１０６は、負荷検出部１０５から入力した直流電流の値の算出結果、及び、温度検出部１０４から入力した温度の検出結果に基づいて、電解コンデンサ１１１の寿命を推定し、推定結果を昇圧率設定部１０７に出力する。寿命推定部１０６は、電解コンデンサ１１１の寿命の残り（以下、「残寿命」と記載する)が閾値以下の場合には、電解コンデンサ１１１の残寿命が少ない旨の情報を報知部１０８に報知させる制御を行う。寿命推定部１０６は、例えば、アレニウスの法則式に従って電解コンデンサ１１１の寿命を推定する。ここで、電解コンデンサ１１１の残寿命とは、電解コンデンサ１１１が所定の機能を果たさなくなるまでの残り時間である。電解コンデンサ１１１の残寿命は、例えば、電解コンデンサ１１１の耐用期間から寿命を減算して求めることができる。なお、ここでの負荷検出部１０５、および、寿命推定部１０６の処理については、例えば、特開２００６−１６６５６９号公報に開示されている技術を適用してもよい。

昇圧率設定部１０７は、寿命推定部１０６から入力した寿命の推定結果に応じて、昇圧部１０１の昇圧率を設定することにより、昇圧率を制御する。昇圧率設定部１０７は、設定した昇圧率で昇圧するように昇圧部１０１を制御する。昇圧率を制御した結果として、インバータ１０２の入力電流を制御することができる。

報知部１０８は、寿命推定部１０６の制御に従って、電解コンデンサ１１１の残寿命が少ない旨の情報を報知する。報知部１０８は、表示、音または光等により電解コンデンサ１１１の残寿命が少ない旨の情報を報知する。

＜電動コンプレッサの動作＞
本発明の実施の形態に係る電動コンプレッサ１００の動作について、図２を用いて説明する。図２は、本実施の形態に係る電動コンプレッサ１００の動作を示すフロー図である。

まず、電動コンプレッサ１００が起動する（ステップＳＴ２０１）。

次に、負荷検出部１０５は、負荷を検出する（ステップＳＴ２０２）。

次に、温度検出部１０４は、電解コンデンサ１１１の周辺の温度を検出する（ステップＳＴ２０３）。

次に、寿命推定部１０６は、検出した負荷と検出した電解コンデンサ１１１の周辺の温度とに基づいて電解コンデンサ１１１の残寿命を推定する（ステップＳＴ２０４）。

次に、昇圧率設定部１０７は、推定した残寿命が閾値より大きいか否かを判定する（ステップＳＴ２０５）。

推定した残寿命が閾値より大きい場合（ステップＳＴ２０５：ＹＥＳ）には、昇圧率設定部１０７は、昇圧率αを設定し（ステップＳＴ２０６）、昇圧率αで昇圧するように昇圧部１０１を制御する。

一方、推定した残寿命が閾値以下の場合（ステップＳＴ２０５：ＮＯ）には、昇圧率設定部１０７は、昇圧率αより大きい昇圧率β（α＜β）を設定し（ステップＳＴ２０７）、昇圧率βで昇圧するように昇圧部１０１を制御する。これにより、推定した残寿命が閾値以下の場合には、推定した残寿命が閾値より大きい場合に比較して、インバータ１０２の入力電流を少なくすることができる。

また、報知部１０８は、電解コンデンサ１１１の残寿命が少ない旨の情報を報知する（ステップＳＴ２０８）。

＜昇圧率と電解コンデンサの寿命との関係＞
本発明の実施の形態における昇圧率と電解コンデンサ１１１の残寿命との関係について、図３及び図４を用いて説明する。図３は、本実施の形態における昇圧率と電解コンデンサ１１１の残寿命との関係を示す図である。図４は、昇圧率と昇圧部１０１の効率との関係を示す図である。

図３において、図３Ａは、昇圧率と時間との関係を示す図であり、図３Ｂは、残寿命と時間との関係を示す図である。図３Ａ及び図３Ｂにおいて、実線は電解コンデンサ１１１の寿命を考慮しない従来例を示し、破線は電解コンデンサ１１１の寿命を考慮する本実施の形態を示すものである。なお、図３Ａ及び図３Ｂにおいて、実線から破線が分岐している時刻以前の時間では、実線と破線とが重なっている。

図３より、電解コンデンサ１１１の残寿命が閾値以下になった場合に、電解コンデンサ１１１の残寿命が閾値より大きい場合に比べて、昇圧部１０１における昇圧率を大きくすることにより、電解コンデンサ１１１の寿命を長くすることができる。

また、図３に示すように、昇圧率設定部１０７は、電解コンデンサ１１１の残寿命が小さくなるにつれて段階的に昇圧率を大きくしてもよい。

また、図４に示すように、昇圧率を大きくするにつれて昇圧部１０１の効率は低下する。従って、昇圧率設定部１０７は、電解コンデンサ１１１の寿命の維持と昇圧部１０１の効率との両立を図ることができる昇圧率を設定することが好ましい。

＜本実施の形態の効果＞
本実施の形態によれば、インバータに設けられている電解コンデンサの寿命を考慮して昇圧することにより、電解コンデンサの劣化を抑制することができ、電動コンプレッサの寿命を長くすることができる。

また、本実施の形態によれば、昇圧部の昇圧率を大きくする一方で、電解コンデンサの寿命の残りが少ないことを報知するので、電解コンデンサが劣化して電動コンプレッサが使用できなくなる前に、ユーザは電解コンデンサを交換することができる。

＜本実施の形態の変形例＞
本実施の形態において、電解コンデンサの残寿命と閾値とを比較したが、本発明はこれに限らず、電解コンデンサの寿命と閾値とを比較してもよい。

本発明にかかる電動コンプレッサは、電源の供給を受けてモータを駆動することにより冷媒を圧縮するのに好適である。

５０バッテリ
１００電動コンプレッサ
１０１昇圧部
１０２インバータ
１０３モータ
１０４温度検出部
１０５負荷検出部
１０６寿命推定部
１０７昇圧率設定部
１０８報知部
１１１電解コンデンサ
１１２スイッチング素子
１１３シャント抵抗
１５０制御装置

Claims

電源の供給を受けてモータを駆動することにより冷媒を圧縮する電動コンプレッサであって、
前記電源からの直流電圧を所定の昇圧率で昇圧する昇圧部と、
前記昇圧部により昇圧された直流電圧を平滑化する電解コンデンサを有し、前記電解コンデンサにより平滑化した直流電圧を交流電圧に変換して前記モータに供給するインバータと、
前記電解コンデンサの残寿命を推定し、前記電解コンデンサの残寿命に応じて前記昇圧部の昇圧率を制御する制御部と、
を有する電動コンプレッサ。
前記電解コンデンサの周辺の温度を検出する温度検出部をさらに備え、
前記制御部は、
前記電解コンデンサに印加された直流電流値を算出し、前記直流電流値と前記温度検出部により検出した温度とに基づいて前記電解コンデンサの残寿命を推定する
請求項１記載の電動コンプレッサ。
前記制御部は、
推定した前記電解コンデンサの残寿命が閾値未満の場合に、推定した前記電解コンデンサの残寿命が閾値以上の場合に比べて、前記昇圧部の昇圧率を大きく設定する
請求項１記載の電動コンプレッサ。
前記電解コンデンサの残寿命が閾値未満であることを示す情報を報知する報知部をさらに有する
請求項１記載の電動コンプレッサ。