JP2015116024A

JP2015116024A - 電動コンプレッサの制御装置

Info

Publication number: JP2015116024A
Application number: JP2013255646A
Authority: JP
Inventors: 月元　誠士; Seishi Tsukimoto; 誠士月元
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2013-12-11
Filing date: 2013-12-11
Publication date: 2015-06-22

Abstract

【課題】コンプレッサの動作線が水平に近いものでも容易にコンプレッサを起動できる電動コンプレッサの制御装置。【解決手段】モータの電圧制限領域以外の領域において、低回転速度域のモータ垂下トルク設定値を高回転速度域のモータ垂下トルク設定値よりも大きく設定するモータ垂下トルク設定値部２３、低回転速度域ではモータトルクを低回転速度域のモータ垂下トルク設定値と比較し高回転速度域ではモータトルクを高回転速度域のモータ垂下トルク設定値と比較し電動コンプレッサの負荷状態を判定する負荷判定部２５、過負荷と判定されたとき、モータ指令速度を減少させ、過負荷と判定されないとき、モータ指令速度をそのまま出力する回転速度垂下指令部２６、回転速度垂下指令部からのモータ指令速度に基づきモータ１２へ供給する電流を指令するモータ駆動信号をモータ駆動部１３へ供給するモータ駆動信号生成部２７を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用空調装置等に用いられる電動コンプレッサの制御装置に関する。

図５は、コンプレッサの動作線の傾斜が大きい場合のモータの回転速度とモータトルクとの関係を示す図である。モータは、過負荷時の動作として一般に回転速度垂下動作を行う。この回転速度垂下動作とは、図５に示すように高負荷のコンプレッサ動作線Ｌ１である場合、回転速度がＶｒでモータトルクＴがモータの最大トルク近傍に設定したモータ垂下トルク設定値Ｔｒに達したときに、インバータがモータの回転速度を徐々に低下させる動作である（特許文献１）。なお、図５において、低負荷のコンプレッサの動作線は、Ｌ２である。

モータの負荷であるコンプレッサは、コンプレッサの動作環境が一定である場合、モータの回転速度を低下すると、必要回転トルクが低下する性質がある。このため、電動コンプレッサの動作中にコンプレッサの仕事量が増大し、モータの必要回転トルクが上昇し、モータの必要回転トルクがモータ垂下トルク設定値Ｔｒまで上昇した場合には、モータが回転速度垂下動作をすることで、コンプレッサの必要回転トルクは、モータの最大出力トルク範囲内で動作できる。このため、コンプレッサは動作停止することなく仕事を続けることができる。

図６は、高負荷時のコンプレッサの動作線の傾斜が大きい場合でモータトルクのバラツキとコンプレッサ動作線のバラツキがあるときのモータの回転速度とモータトルクとの関係を示す図である。図６に示すように、モータトルクのバラツキΔＭ１とコンプレッサ動作線のバラツキΔＣＰ１があっても、モータの低回転速度においても、モータトルクがコンプレッサ動作線Ｌ１よりも大きいので、コンプレッサは動作停止することなく仕事を続けることができる。

また、コンプレッサの特性によっては、図７に示すように、コンプレッサ動作線Ｌ３（高負荷），Ｌ４（低負荷）がモータトルクと回転速度との特性上において、水平に近いものがある。この場合には、回転速度が低い起動時においても必要回転トルクが高くなることがある。

特開２０１０−１８３７９６号公報

しかしながら、図８に示すように、高負荷時のコンプレッサの動作線Ｌ３が水平に近い場合には、モータトルクのバラツキΔＭ２とコンプレッサ動作線のバラツキΔＣＰ２があると、低回転速度域において、モータトルクがコンプレッサ動作線Ｌ３（コンプレッサの起動トルクＣＴ２）よりも小さくなることがあるので、コンプレッサを起動できなくなる。

本発明の課題は、コンプレッサの動作線が水平に近いものでも、容易にコンプレッサを起動することができる電動コンプレッサの制御装置を提供することにある。

本発明の電動コンプレッサの制御装置は、モータの電圧制限領域以外の領域において、低回転速度域のモータ垂下トルク設定値を高回転速度域のモータ垂下トルク設定値よりも大きく設定するモータ垂下トルク設定値部と、低回転速度域ではモータトルクを低回転速度域のモータ垂下トルク設定値と比較し、高回転速度域ではモータトルクを高回転速度域のモータ垂下トルク設定値と比較し、電動コンプレッサの負荷状態を判定する負荷判定部と、前記負荷判定部により過負荷と判定されたとき、モータ指令速度を減少させ、前記負荷判定部により過負荷と判定されないとき、モータ指令速度をそのまま出力する回転速度垂下指令部と、前記回転速度垂下指令部からのモータ指令速度に基づいて、モータへ供給する電流を指令するモータ駆動信号をモータ駆動部へ供給するモータ駆動信号生成部とを備えることを特徴とする。

また、モータ垂下トルク設定値部は、モータ垂下トルク設定値が上昇する傾斜部を設定することを特徴とする。

本発明によれば、モータ垂下トルク設定値部が、モータの電圧制限領域以外の領域において、低回転速度域のモータ垂下トルク設定値を高回転速度域のモータ垂下トルク設定値よりも大きく設定するので、コンプレッサの動作線が水平に近いものでも、容易にコンプレッサを起動することができる。

本発明の実施形態の電動コンプレッサの制御装置を示す構成ブロック図である。実施形態の電動コンプレッサの制御装置の実施例１において高負荷時のコンプレッサの動作線が水平に近い場合でモータトルクのバラツキとコンプレッサ動作線のバラツキがあるときのモータの回転速度とモータトルクとの関係を示す図である。実施形態の電動コンプレッサの制御装置の実施例２において高負荷時のコンプレッサの動作線が水平に近い場合でモータトルクのバラツキとコンプレッサ動作線のバラツキがあるときのモータの回転速度とモータトルクとの関係を示す図である。実施形態の電動コンプレッサの制御装置の実施例３において高負荷時のコンプレッサの動作線が水平に近い場合でモータトルクのバラツキとコンプレッサ動作線のバラツキがあるときのモータの回転速度とモータトルクとの関係を示す図である。コンプレッサの動作線の傾斜が大きい場合のモータの回転速度とモータトルクとの関係を示す図である。高負荷時のコンプレッサの動作線の傾斜が大きい場合でモータトルクのバラツキとコンプレッサ動作線のバラツキがあるときのモータの回転速度とモータトルクとの関係を示す図である。コンプレッサの動作線が水平に近い場合のモータの回転速度とモータトルクとの関係を示す図である。高負荷時のコンプレッサの動作線が水平に近い場合でモータトルクのバラツキとコンプレッサ動作線のバラツキがあるときのモータの回転速度とモータトルクとの関係を示す図である。

以下、本発明の実施の形態の電動コンプレッサの制御装置について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態の電動コンプレッサの制御装置を示す構成ブロック図である。図１において、電動コンプレッサの制御装置２は、モータ駆動部１３にモータ駆動信号を供給する。モータ駆動部１３は、電動コンプレッサ１のモータ１２を駆動させる。電動コンプレッサの制御装置２は、インバータ１０の電流センサ１４からモータ電流を受ける。

電動コンプレッサ１は、圧縮機１１、モータ１２、インバータ１０を有している。インバータ１０は、電動コンプレッサの制御装置２、モータ駆動部１３、電流センサ１４を有している。

インバータ１０は、直流電流を交流電流に変換してモータ１２に供給する。モータ１２は、インバータ１０の交流電流により回転することにより圧縮機１１を駆動させる。圧縮機１１は、ロータの回転により吸入側から吸入された冷媒を圧縮して吐出側へ吐出する。電流センサ１４は、モータ１２に流れる電流を検出する。

電動コンプレッサの制御装置２は、モータトルク演算部２０、回転速度算出部２１、回転速度判定部２２、モータ垂下トルク設定値部２３、負荷判定部２５、回転速度垂下指令部２６、モータ駆動信号生成部２７を有する。

モータトルク演算部２０は、電流センサ１４で検出されたモータ１２の電流値に基づきモータトルクを算出し、算出されたモータトルクを負荷判定部２５に出力する。

回転速度算出部２１は、電流センサ１４で検出されたモータ１２の電流値に基づきモータの回転速度を算出し、算出されたモータ１２の回転速度を回転速度判定部２２と負荷判定部２５に出力する。

回転速度判定部２２は、回転速度算出部２１で算出されたモータ１２の回転速度が低回転速度域か高回転速度域かを判定し、判定結果をモータ垂下トルク設定値部２３に出力する。

モータ垂下トルク設定値部２３は、モータの電圧制限領域以外の領域において、低回転速度域のモータ垂下トルク設定値を高回転速度域のモータ垂下トルク設定値よりも大きく設定する。

負荷判定部２５は、モータトルク演算部２０からのモータトルクと回転速度算出部２１からのモータの回転速度とモータ垂下トルク設定値部２３からのモータ垂下トルク設定値とに基づき、低回転速度域ではモータトルクを低回転速度域のモータ垂下トルク設定値と比較し、高回転速度域ではモータトルクを高回転速度域のモータ垂下トルク設定値と比較し、電動コンプレッサの負荷状態を判定する。

負荷判定部２５は、低回転速度域ではモータトルクが低回転速度域のモータ垂下トルク設定値に達したときに過負荷であると判定する。負荷判定部２５は、高回転速度域ではモータトルクが高回転速度域のモータ垂下トルク設定値に達したときに過負荷であると判定する。

回転速度垂下指令部２６は、負荷判定部２５により過負荷であると判定されたとき、モータ指令速度を減少させ、負荷判定部２５により過負荷と判定されないとき、モータ指令速度をそのまま出力する。

モータ駆動信号生成部２７は、回転速度垂下指令部２６からのモータ指令速度に基づいてモータ駆動部１３へ駆動信号を供給し、その信号に基づきモータ駆動部１３は、モータ１２へ電流を供給することでモータ１２を駆動させる。

次に、このように構成された実施形態の電動コンプレッサの制御装置の動作を図２乃至図４を参照しながら説明する。なお、実施形態の電動コンプレッサの制御装置は、電圧制限領域以外の領域にて動作するものとする。

図２は、実施形態の電動コンプレッサの制御装置の実施例１において、高負荷時のコンプレッサの動作線Ｌ１が水平に近い場合でモータトルクのバラツキとコンプレッサ動作線のバラツキがあるときのモータの回転速度とモータトルクＴとの関係を示す図である。

図２に示す実施例１では、回転速度Ｖ２以上の高回転速度域においては、モータ垂下トルク設定値部２３によりモータ垂下第１トルク設定値Ｔｒ１が設定されている。回転速度Ｖ１未満の低回転速度域においては、モータ垂下第１トルク設定値Ｔｒ１よりも大きいモータ垂下第２トルク設定値Ｔｒ２が設定されている。

また、回転速度Ｖ１から回転速度Ｖ２までの傾斜部においては、モータ垂下第２トルク設定値Ｔｒ２からモータ垂下第１トルク設定値Ｔｒ１に直線的に低下するようにモータ垂下第トルク設定値が設定されている。

このような構成によれば、モータトルクのバラツキΔＭ３とコンプレッサ動作線のバラツキΔＣＰ２があっても、モータの低回転速度域において、モータトルクは、コンプレッサの起動トルクＣＴ２よりも大きくなっているので、コンプレッサの動作線が水平に近いものでも、容易にコンプレッサを起動することができる。また、傾斜部を設けたので、回転数が変化した時に移行がスムーズに行える。

図３は、実施形態の電動コンプレッサの制御装置の実施例２において、高負荷時のコンプレッサの動作線Ｌ１が水平に近い場合でモータトルクのバラツキとコンプレッサ動作線のバラツキがあるときのモータの回転速度とモータトルクＴとの関係を示す図である。

図３に示す実施例２では、回転速度Ｖ３以上の高回転速度域においては、モータ垂下トルク設定値部２３によりモータ垂下第１トルク設定値Ｔｒ１が設定されている。

回転速度Ｖ０から回転速度Ｖ３までの低回転速度域においては、モータ垂下第１トルク設定値Ｔｒ１よりも大きいモータ垂下第３トルク設定値Ｔｒ３からモータ垂下第１トルク設定値Ｔｒ１に直線的に低下する傾斜部を有するモータ垂下トルク設定値が設定されている。

このような実施例２の電動コンプレッサの制御装置にあっても、実施例１の電動コンプレッサの制御装置と同様に動作し且つ同様な効果が得られる。

図４は、実施形態の電動コンプレッサの制御装置の実施例３において、高負荷時のコンプレッサの動作線Ｌ１が水平に近い場合でモータトルクのバラツキとコンプレッサ動作線のバラツキがあるときのモータの回転速度とモータトルクＴとの関係を示す図である。

図４に示す実施例３では、回転速度Ｖ０から回転速度Ｖ４までの低回転速度域から高回転速度域において、モータ垂下第１トルク設定値Ｔｒ１よりも大きいモータ垂下第４トルク設定値Ｔｒ４からモータ垂下第１トルク設定値Ｔｒ１に直線的に低下する傾斜部を有するモータ垂下第トルク設定値が設定されている。

このような実施例３の電動コンプレッサの制御装置にあっても、実施例１の電動コンプレッサの制御装置と同様に動作し且つ同様な効果が得られる。

１電動コンプレッサ
２電動コンプレッサの制御装置
１０インバータ
１１圧縮機
１２モータ
１３モータ駆動部
１４電流センサ
２０モータトルク演算部
２１回転速度算出部
２２回転速度判定部
２３モータ垂下トルク設定値部
２５負荷判定部
２６回転速度垂下指令部
２７モータ駆動信号生成部

Claims

モータの電圧制限領域以外の領域において、低回転速度域のモータ垂下トルク設定値を高回転速度域のモータ垂下トルク設定値よりも大きく設定するモータ垂下トルク設定値部（２３）と、
低回転速度域ではモータトルクを低回転速度域のモータ垂下トルク設定値と比較し、高回転速度域ではモータトルクを高回転速度域のモータ垂下トルク設定値と比較し、電動コンプレッサ（１）の負荷状態を判定する負荷判定部（２５）と、
前記負荷判定部（２５）により過負荷と判定されたとき、モータ指令速度を減少させ、前記負荷判定部により過負荷と判定されないとき、モータ指令速度をそのまま出力する回転速度垂下指令部（２６）と、
前記回転速度垂下指令部（２６）からのモータ指令速度に基づいて、モータ（１２）へ供給する電流を指令するモータ駆動信号をモータ駆動部（１３）へ供給するモータ駆動信号生成部（２７）と、
を備えることを特徴とする電動コンプレッサの制御装置。
前記モータ垂下トルク設定値部（２３）は、モータ垂下トルク設定値が上昇する傾斜部を設定することを特徴とする請求項１記載の電動コンプレッサの制御装置。