JP4754901B2 - Control device for electric compressor - Google Patents

Description

本発明は、電動圧縮機の制御装置に関するものであり、さらに詳しくは、車載空気調和装置に用いられる電動圧縮機に内蔵または連結される永久磁石形同期電動機の円滑な起動を可能とする電動圧縮機の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an electric compressor, and more specifically, an electric compression that enables a smooth start of a permanent magnet type synchronous motor incorporated in or connected to an electric compressor used in an in-vehicle air conditioner. The present invention relates to a machine control device.

ハイブリッド車、ＦＣＥＶ（燃料電池自動車）、ＨＥＶ（水素自動車）等の電動車載空気調和装置は、固定電池（バッテリー）を電源としたインバータ制御により電動圧縮機を制御している。電動圧縮機の制御は、永久磁石形同期電動機が収められる内部が潤滑油に浸るという電動圧縮機の特性から、ホール素子を回転子位置検出器として用いた制御を行えない。そのため、いわゆるセンサーレス制御が一般的となっている。   Electric vehicle-mounted air conditioners such as hybrid vehicles, FCEVs (fuel cell vehicles), and HEVs (hydrogen vehicles) control an electric compressor by inverter control using a fixed battery (battery) as a power source. The electric compressor cannot be controlled using the Hall element as a rotor position detector because of the characteristic of the electric compressor that the interior in which the permanent magnet type synchronous motor is housed is immersed in lubricating oil. Therefore, so-called sensorless control has become common.

永久磁石形同期電動機のセンサーレス制御では、電動機の起動時に回転子位置が不明であることから、すぐに同期運転ができない。そこで、現状の制御では、一定時間、一方的にある一定の速度で回転子を回転させるための三相電圧（電流）を電動機に出力して強制的に起動していた。具体的には、起動時に、予め設定した初期電流値を電動機に出力し、１／２回転以上回り始めたら、電流指令との誤差電流をフィードバックし、同期回転に移行させていた（たとえば、特許文献１）。   In sensorless control of a permanent magnet type synchronous motor, synchronous operation cannot be performed immediately because the rotor position is unknown when the motor is started. Therefore, in the current control, a three-phase voltage (current) for rotating the rotor at a unilaterally constant speed for a certain period of time is output to the motor and forcibly started. Specifically, at the time of start-up, a preset initial current value is output to the electric motor, and when it starts to rotate more than 1/2 rotation, an error current with a current command is fed back to shift to synchronous rotation (for example, patent Reference 1).

特開２００３−２８０７３号公報JP 2003-28073 A

しかしながら、上記のように、回転子の位置を把握せずに、一方的に一定電流を流す制御を行うと、回転子が安定しないので、回転子に接続される圧縮装置の動きも安定せず、異音を生じてしまう。商品としての電動圧縮機を考えると、異音の発生は出来る限り無くすべきである。特に、ハイブリッド車、ＦＣＥＶ、ＨＥＶ等はエンジンを用いずに電動機で車輪を駆動するため、極めて静粛な車両である。このため、電動圧縮機からの異音は商品として価値を下げることになりかねない。また、回転子の位置を把握せずに制御すると、起動を失敗することもある。   However, as described above, if the control is performed such that a constant current is unilaterally performed without knowing the position of the rotor, the rotor is not stable, so the movement of the compressor connected to the rotor is not stable. , Noise will be generated. When considering an electric compressor as a product, the generation of abnormal noise should be eliminated as much as possible. In particular, hybrid vehicles, FCEV, HEV, and the like are extremely quiet vehicles because the wheels are driven by an electric motor without using an engine. For this reason, abnormal noise from the electric compressor may reduce the value as a product. In addition, if control is performed without knowing the position of the rotor, activation may fail.

そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、車載空気調和装置に用いられる電動圧縮機に内蔵または連結される永久磁石形同期電動機の回転子位置を的確に推定し、当該電動機の円滑な起動を可能とする電動圧縮機の制御装置を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made in view of the above, and accurately estimates the rotor position of a permanent magnet type synchronous motor incorporated in or coupled to an electric compressor used in an in-vehicle air conditioner, and the electric motor. It is an object of the present invention to provide a control device for an electric compressor that enables smooth start-up.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電動圧縮機の制御装置は、永久磁石形同期電動機の起動時に、回転子が回転しない極小時間だけ当該電動機の固定子の各相にインバータを介して一定電圧をかけるショットパルス制御部と、前記ショットパルス制御部で制御される前記一定電圧によって流れる電流が前記電動機の各相に流れたときの電流値を取得する電流検出部と、前記電流検出部で得られる各相の電流値の大きさを比較して前記回転子の向きを推定する回転子位置推定部と、を有し、前記回転子位置推定部は、電流検出部で取得されるＵＶＷ各相の電流値、および電流検出部で取得されるＵＶＷ各相の電流値のうち、最大電流値となった相に正の電圧を印加したときの電流値、および当該相に負の電圧を印加したときの電流値の大きさを比較することにより、前記回転子の向きを推定するようにしたものである。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the control device for the electric compressor according to the present invention provides each of the stators of the electric motor for a minimum time during which the rotor does not rotate when the permanent magnet synchronous motor is started. A shot pulse control unit that applies a constant voltage to the phase via an inverter, and a current detection unit that acquires a current value when a current flowing by the constant voltage controlled by the shot pulse control unit flows to each phase of the motor If, by comparing the magnitude of the current value of each phase obtained by the current detecting section have a, a rotor position estimation unit for estimating the direction of the rotor, the rotor position estimation unit, a current detection Out of the current value of each phase of UVW acquired by the unit and the current value of each phase of UVW acquired by the current detection unit, the current value when a positive voltage is applied to the phase that has reached the maximum current value, and Apply a negative voltage to the phase By comparing the magnitude of the current value when, in which so as to estimate the orientation of the rotor.

電動機内部の磁束の向きは、永久磁石が埋設される回転子の回転方向位置、向きによって変化する。このため、固定子のインダクタンスは回転子位置と向きによって変化する。１／１０００秒以下の極小時間でも固定子に電流を流すと、固定子のインダクタンスに応じて、流れる電流に変化が見られる。これを利用し、回転子が回転しない程度の時間である極小時間電流を流してやることで、回転子の回転方向位置が判別でき、適切な起動制御が可能となる。   The direction of the magnetic flux inside the electric motor varies depending on the rotational direction position and orientation of the rotor in which the permanent magnet is embedded. For this reason, the inductance of the stator varies depending on the rotor position and orientation. When a current is passed through the stator even in a minimum time of 1/1000 second or less, a change is observed in the flowing current according to the inductance of the stator. Utilizing this, by passing a minimum time current that is a time that the rotor does not rotate, the position of the rotor in the rotational direction can be determined, and appropriate start-up control becomes possible.

極数が４極である電動機では、インダクタンスの変化は１８０度周期となるので、電流検出部で取得されるＵＶＷ各相の電流値を比較しただけでは、推定される回転子位置は２つ存在することになり、どちらの位置にあるのかをさらに推定しなければならない。この推定に関しては、それぞれの位置で対向している回転子の永久磁石の極性（Ｎ極またはＳ極）が異なっていることを利用する。具体的には、回転子の永久磁石の磁束に対して増磁方向となる相に電流を流す場合（Ｎ極対向）の電流の絶対値は、減磁方向に電流を流す場合（Ｓ極対向）よりも大きくなる性質を利用する。   In an electric motor having four poles, the inductance changes in a cycle of 180 degrees, so there are two estimated rotor positions by simply comparing the current values of each UVW phase acquired by the current detector. Therefore, it is necessary to further estimate which position it is. For this estimation, the fact that the polarity (N pole or S pole) of the permanent magnets of the rotor facing each other is different is used. Specifically, the absolute value of the current when a current is passed in the phase that is in the direction of increasing magnetism with respect to the magnetic flux of the permanent magnet of the rotor (N pole facing) Use the property that becomes larger than.

そして、最終的には、上記性質および回転子位置によるインダクタンスの変化を利用して、電流検出部で取得されるＵＶＷ各相の電流値ａ、ｂ、ｃ、および電流検出部で取得されるＵＶＷ各相の電流値のうち、最大電流値となった相に正の電圧を印加した場合の電流値ｄ、および当該相に負の電圧を印加した場合の電流値ｅ、の５つの値の大きさを比較することにより、回転子の回転方向位置（向き）を推定することができる。   And finally, the current values a, b, c of the UVW phases acquired by the current detection unit and the UVW acquired by the current detection unit are obtained using the above-described property and the change in inductance due to the rotor position. Of the current values of each phase, the magnitude of the five values of a current value d when a positive voltage is applied to the phase having the maximum current value and a current value e when a negative voltage is applied to the phase By comparing the heights, the rotational direction position (orientation) of the rotor can be estimated.

本発明にかかる電動圧縮機の制御装置は、車載空気調和装置に用いられる電動圧縮機に内蔵または連結される永久磁石形同期電動機の回転子位置（向き）を的確に推定し、当該電動機の円滑な起動が可能となる。   The control device for the electric compressor according to the present invention accurately estimates the rotor position (orientation) of the permanent magnet type synchronous motor incorporated in or coupled to the electric compressor used in the on-vehicle air conditioner, and smoothes the motor. Startup is possible.

以下に、本発明にかかる電動圧縮機の制御装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。   Embodiments of an electric compressor control device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

図１は、この発明の実施例の構成を示す説明図である。車載空気調和装置に用いられる電動圧縮機は、内部に設けられるか、または連結される永久磁石形同期電動機３（以下、電動機３とする）が、固定直流電池（バッテリー）を電源４としたインバータ制御に付されるのが通常である。この発明の実施例もそれと同様にインバータ制御される場合について説明する。   FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention. An electric compressor used in an in-vehicle air conditioner is an inverter having a permanent magnet synchronous motor 3 (hereinafter referred to as “motor 3”) provided inside or connected to a fixed DC battery (battery) as a power source 4. Usually it is subject to control. In the embodiment of the present invention, a case where inverter control is performed in the same manner will be described.

定常運転時の電動機３の制御は、空気調和装置の主制御装置１の駆動制御部８において、空気調和装置の駆動に必要な圧縮機（電動機３）の回転数またはトルクを指令として制御する。具体的には、当該指令に対応して、電動機３の固定子へ印加する三相電圧（電流）を、速度または回転位置指令値と電動機３の固定子からのフィードバック電流を用いて演算処理し、ＰＷＭ回路、インバータ９を介して電動機３に必要電圧を印加して制御する。   The control of the electric motor 3 during the steady operation is controlled by the drive control unit 8 of the main controller 1 of the air conditioner as a command using the rotation speed or torque of the compressor (electric motor 3) necessary for driving the air conditioner. Specifically, in response to the command, a three-phase voltage (current) applied to the stator of the motor 3 is calculated using the speed or rotational position command value and the feedback current from the stator of the motor 3. The necessary voltage is applied to the motor 3 through the PWM circuit and the inverter 9 to control the motor 3.

この発明では、一般的となっている上記の定常制御装置の構成に加え、起動制御装置２を有する。起動制御装置２には、ショットパルス制御部５、電流検出部６、および回転子位置推定部７を有する。ショットパルス制御部５は、電動機３が停止している状態から起動する場合に、主制御装置１の駆動制御部８からの指令により、電動機３の固定子のＵＶＷ各相に順番に電流を流すべく、インバータ９に極小時間幅のパルス信号を送る。これにより、電動機３の各相には、順番に極小時間だけ電流が流れる。   In the present invention, in addition to the general configuration of the steady control device described above, the activation control device 2 is provided. The activation control device 2 includes a shot pulse control unit 5, a current detection unit 6, and a rotor position estimation unit 7. When the motor 3 is started from a stopped state, the shot pulse control unit 5 causes a current to flow sequentially to each phase of the UVW of the stator of the motor 3 according to a command from the drive control unit 8 of the main controller 1. Therefore, a pulse signal having a minimum time width is sent to the inverter 9. Thereby, a current flows in each phase of the electric motor 3 in order for a minimum time.

ここで、極小時間とは、その時間幅で電動機固定子の各相に電流を流しても、それによって回転子が回転しない時間をいい、回転子の慣性モーメントや固定子電流の大きさにもよるが、たとえば１／１００秒以下の時間をいう。なお、ここでは、説明の便宜上、起動制御装置２の中にインバータ９を表しているが、インバータ９は、定常駆動に用いるインバータと共用すればよい。   Here, the minimum time refers to the time during which the rotor does not rotate even if current is passed through each phase of the motor stator in that time width, and also to the moment of inertia of the rotor and the magnitude of the stator current. However, for example, the time is 1/100 second or less. Here, for convenience of explanation, the inverter 9 is shown in the activation control device 2, but the inverter 9 may be shared with an inverter used for steady driving.

電流検出部６は、ショットパルス制御部５のパルス信号により各相に流れることになった電流の値を固定子に設けられるシャント抵抗（図示省略）を利用して取得する。回転子位置推定部は、電流検出部６で取得、格納された電流の値を比較し、回転子位置を推定する。この推定論理については後述する。回転子位置が推定された後は、当該位置情報を主制御装置１の駆動制御部８に伝え、当該位置に対応した従来の同期形電動機の同期駆動制御を行う。   The current detection unit 6 acquires the value of the current that has flowed in each phase by the pulse signal of the shot pulse control unit 5 using a shunt resistor (not shown) provided in the stator. The rotor position estimator compares the current values acquired and stored by the current detector 6 and estimates the rotor position. This estimation logic will be described later. After the rotor position is estimated, the position information is transmitted to the drive control unit 8 of the main controller 1, and the synchronous drive control of the conventional synchronous motor corresponding to the position is performed.

図２は、インバータ回路と電動機等価回路とを示す電気回路図である。この発明のショットパルス制御部は、電動機３が停止している状態から起動する場合に、電動機３の固定子のＵＶＷ各相に順番に極小時間幅のパルス信号を送る。同図は、このうちＵ相にパルス信号を送る場合の図である。同図において、ショットパルス制御部のパルス信号は、インバータ９のトランジスタ９ａ〜９ｆのうち、３つのトランジスタ９ａ、９ｄ、９ｆを極小時間ＯＮ状態にすることができる。このようにすると、電動機３のＵ相に電圧が印加され、極小時間だけ電流が流れる。このときの電流値は、固定子回路に直列に設けられるシャント抵抗（図示省略）の電圧降下を基に電流検出部によって取得される。   FIG. 2 is an electric circuit diagram showing an inverter circuit and an electric motor equivalent circuit. The shot pulse control unit according to the present invention sequentially sends a pulse signal having a minimum time width to each UVW phase of the stator of the electric motor 3 when the electric motor 3 is started from a stopped state. The figure shows a case where a pulse signal is sent to the U phase. In the figure, the pulse signal of the shot pulse control unit can turn on three transistors 9a, 9d, 9f among the transistors 9a-9f of the inverter 9 for a minimum time. If it does in this way, a voltage will be applied to the U phase of the electric motor 3, and an electric current will flow only for the minimum time. The current value at this time is acquired by the current detection unit based on a voltage drop of a shunt resistor (not shown) provided in series with the stator circuit.

図３および図４は、ショットパルス制御部のパルス出力工程とインバータの各ゲートのＯＮ／ＯＦＦ状態とを示す説明図である。図４のＡ〜Ｊ点は、図３のＡ〜Ｊと対応している。図４のＡ点は、電動機３の固定子のＵ相にパルス信号、ひいては電流を流すことを意味している。そのときの各ゲートの状態は、上アームのＵ相ゲート、および下アームのＶ−相、Ｗ−相ゲートがＯＮの状態である。パルス信号の時間幅ｔ１は、電動機の回転子が回転しない極小の時間にしなくてはならず、回転子の慣性モーメントや、電流の大きさにもよるが、たとえば１／１００秒以下とする。ｔ１時間が経つと、図３のＢ列を見るとわかるように、下アームのＶ−相とＷ−相のみＯＮ状態になり、パルス信号が立ち下がる。下アームのＶ−相とＷ−相のみＯＮ状態にしているのは、すぐに下アームのＶ−相とＷ−相をＯＦＦにしてしまうと、電動機の固定子に逆起電力がかかり、シャント抵抗による電流値取得がしにくくなるからである。   3 and 4 are explanatory diagrams showing the pulse output process of the shot pulse control unit and the ON / OFF state of each gate of the inverter. Points A to J in FIG. 4 correspond to points A to J in FIG. A point A in FIG. 4 means that a pulse signal, and thus a current, is supplied to the U phase of the stator of the electric motor 3. The state of each gate at that time is such that the U-phase gate of the upper arm and the V-phase and W-phase gates of the lower arm are ON. The time width t1 of the pulse signal must be a minimum time during which the rotor of the electric motor does not rotate, and is, for example, 1/100 second or less, depending on the moment of inertia of the rotor and the magnitude of the current. When the time t1 passes, as can be seen from the row B of FIG. 3, only the V-phase and W-phase of the lower arm are turned on, and the pulse signal falls. Only the V-phase and W-phase of the lower arm are in the ON state. If the V-phase and W-phase of the lower arm are turned off immediately, back electromotive force is applied to the stator of the motor, and the shunt This is because it is difficult to obtain a current value using a resistor.

Ｕ相へのパルス信号が立ち下がると、時間幅ｔ６だけ間隔が空けられ、この間に電流検出部が電流値Ｉｕを取得・格納する。時間幅ｔ６は、取得・格納に十分な時間が取れればよいので、１／１０秒程度でよい。同様に、Ｖ相へのパルス信号の出力（図のＣ、Ｄ）、時間幅ｔ７内の電流値Ｉｖの取得・格納、Ｗ相へのパルス信号の出力（図のＥ、Ｆ）、時間幅ｔ８内の電流値Ｉｗの取得・格納が行われる。なお、図６の時間幅ｔ２、ｔ３は時間幅ｔ１と同等な時間をとり、時間幅ｔ７、ｔ８は時間幅ｔ６と同等な時間をとればよい。   When the pulse signal to the U phase falls, the time interval t6 is spaced, and the current detection unit acquires and stores the current value Iu during this time. The time width t6 may be about 1/10 second as long as it takes a sufficient time for acquisition and storage. Similarly, pulse signal output to the V phase (C, D in the figure), acquisition and storage of the current value Iv within the time width t7, pulse signal output to the W phase (E, F in the figure), time width The current value Iw within t8 is acquired and stored. Note that the time widths t2 and t3 in FIG. 6 take a time equivalent to the time width t1, and the time widths t7 and t8 may take a time equivalent to the time width t6.

ところで、本発明は、電動機の回転子位置によって固定子各相のインダクタンスに違いがあることを利用したものである。図５は、回転子位置（電気角）と各相のインダクタンスの変化を示すグラフである。４極の電動機では、各相のインダクタンスが１８０度を一周期として変化することがわかる。インダクタンスが異なるということは、電流の流れやすさが異なるということである。したがって、図６に示すように、各相に流れる電流の値もインダクタンスに対応して変化する。電流の流れやすさは、極小時間幅の電流供給でも、傾向として同じである。   By the way, the present invention utilizes the fact that there is a difference in the inductance of each phase of the stator depending on the rotor position of the electric motor. FIG. 5 is a graph showing changes in the rotor position (electrical angle) and the inductance of each phase. It can be seen that in a four-pole motor, the inductance of each phase changes with 180 degrees as one cycle. The difference in inductance means that the current flow is different. Therefore, as shown in FIG. 6, the value of the current flowing through each phase also changes corresponding to the inductance. The tendency of the current flow is the same as the tendency even when the current is supplied with the minimum time width.

この発明では、上記の性質を利用して電動機の回転子位置を推定する。しかしながら、電動機の極数が２極であればよいが、上述したように４極の電動機では、インダクタンスの変化は１８０度周期となるので、１つの電流値がわかっても、対応する回転子位置は２つ存在して、どちらの位置にあるのかをさらに推定しなければならない。この推定に関しては、それぞれの位置で対向している回転子の永久磁石の極性（Ｎ極またはＳ極）が異なっていることを利用する。   In the present invention, the rotor position of the electric motor is estimated using the above properties. However, the number of poles of the motor is only required to be two. However, in the case of a four-pole motor as described above, since the inductance changes in a cycle of 180 degrees, even if one current value is known, the corresponding rotor position There are two, and we must further estimate which position they are in. For this estimation, the fact that the polarity (N pole or S pole) of the permanent magnets of the rotor facing each other is different is used.

図７および図８は、回転子の極性判別の原理を示す説明図である。図７は、回転子１０の永久磁石の磁束１２に対して固定子の電流による磁束１１が増磁方向１１となる場合（Ｎ極対向）を示している。この場合の電流の絶対値は、図８に示すように、固定子の電流による磁束１１が永久磁石の磁束１２に対して減磁方向となる場合（Ｓ極対向）よりも大きくなる。この電流の絶対値の差は、磁極の方向によって磁気飽和によるインダクタンスの減少度合いが変化することによって生じるものである。すなわち、図７の場合のように、電流による磁束１１と永久磁石による磁束１２の向きが同じ場合、磁気飽和しやすく、インダクタンスが減少するため、電流の絶対値は大きくなる。反対に、図８の場合のように、電流による磁束１１と永久磁石による磁束１２の向きが反対となる場合、磁気飽和しにくく、インダクタンスが増加するため、電流の絶対値は小さくなる。   7 and 8 are explanatory views showing the principle of determining the polarity of the rotor. FIG. 7 shows a case where the magnetic flux 11 due to the stator current is in the magnetizing direction 11 with respect to the magnetic flux 12 of the permanent magnet of the rotor 10 (N-pole facing). As shown in FIG. 8, the absolute value of the current in this case is larger than the case where the magnetic flux 11 due to the stator current is in the demagnetizing direction with respect to the magnetic flux 12 of the permanent magnet (facing the S pole). This difference in the absolute value of the current is caused by a change in the degree of inductance reduction due to magnetic saturation depending on the direction of the magnetic pole. That is, as in the case of FIG. 7, when the direction of the magnetic flux 11 due to the current and the direction of the magnetic flux 12 due to the permanent magnet are the same, the magnetic saturation is likely to occur and the inductance decreases, so the absolute value of the current increases. On the other hand, when the directions of the magnetic flux 11 by the current and the magnetic flux 12 by the permanent magnet are reversed as in the case of FIG. 8, the absolute value of the current becomes small because the magnetic saturation is difficult and the inductance increases.

この性質を利用するために、図３および４で説明したショットパルス制御部は、電動機の固定子のＵＶＷ相に対応するインバータ回路にパルス信号を送り（図のＡ〜Ｆ）、流れる電流値が最も大きかった相（磁石が対向している相）をＰＳ相として、当該相に負の電圧を印加し（図３、４のＧの反転参照）、当該相に正の電圧を印加した場合（図３、４のＧ）と電流の絶対値の大小を比較する。これにより、極数が４極の電動機における回転子の回転方向位置（向き）が推定される。   In order to utilize this property, the shot pulse control unit described in FIGS. 3 and 4 sends a pulse signal to the inverter circuit corresponding to the UVW phase of the stator of the motor (A to F in the figure), and the value of the flowing current is When the largest phase (the phase where the magnets are facing) is the PS phase, a negative voltage is applied to the phase (see inversion of G in FIGS. 3 and 4), and a positive voltage is applied to the phase ( 3 and 4) is compared with the magnitude of the absolute value of the current. Thereby, the rotation direction position (orientation) of the rotor in the motor having four poles is estimated.

図９は、電動機固定子の各相に流れる電流の大きさと回転子の推定位置を示す整理図表である。同図を見ると、たとえば、Ｕ相にのみパルス信号を付与した場合の電流値Ｉｕが一番大きく、かつ、Ｖ相にのみパルス信号を付与した場合の電流値Ｉｖと、Ｗ相にのみパルス信号を付与した場合の電流値Ｉｗとの大きさが同じである場合、回転子位置は、回転子の界磁方向がＵ相の固定子巻線とちょうど対向する位置を０度として、０度と１８０度のどちらかということが推定できる。そして、正の電圧を印加した場合の電流値Ｉ＋と、負の電圧を印加した場合の電流値Ｉ−を比較して、正の電圧を印加した場合の電流値Ｉ＋の方が大きければ、回転子の回転方向位置（向き）は、１８０度ではなく、０度であると推定される。なお、同図において、“＝”となっている部分は、実際の誤差を考慮して、適当な幅の範囲内であれば“＝”であると見なして判断するとよい。   FIG. 9 is an arrangement chart showing the magnitude of current flowing through each phase of the motor stator and the estimated position of the rotor. Looking at the figure, for example, the current value Iu when the pulse signal is applied only to the U phase is the largest, the current value Iv when the pulse signal is applied only to the V phase, and the pulse only to the W phase. When the magnitude of the current value Iw when the signal is applied is the same, the rotor position is 0 degree, where the position where the rotor field direction is just opposite to the U-phase stator winding is 0 degree. Or 180 degrees can be estimated. Then, the current value I + when a positive voltage is applied is compared with the current value I− when a negative voltage is applied, and if the current value I + when a positive voltage is applied is larger, the rotation The rotation direction position (orientation) of the child is estimated to be 0 degrees instead of 180 degrees. In the figure, it is preferable to judge the portion where “=” is considered as “=” within an appropriate range in consideration of an actual error.

同様にして、電流検出部に格納される各相の電流値ａ、ｂ、ｃおよび、当該ａ、ｂ、ｃのうち、最大値となった相へ正の電圧印加した場合の電流値ｄ、および負の電圧を印加した場合の電流値ｅの大きさを比較することにより、極数が４極である電動機の回転子の回転方向位置を推定することができる。この推定位置は、電動機の定常駆動制御部に送られ、当該位置に対応して制御される固定子電流により、すぐさま同期運転が可能となる。   Similarly, the current value a, b, c of each phase stored in the current detection unit and the current value d when a positive voltage is applied to the phase having the maximum value among the a, b, c, By comparing the magnitude of the current value e when a negative voltage is applied, the rotational direction position of the rotor of the motor having four poles can be estimated. This estimated position is sent to the steady drive control unit of the electric motor, and the synchronous operation can be immediately performed by the stator current controlled corresponding to the position.

したがって、この発明を利用すれば、起動時に回転子が不安定になることもなく、回転子に接続される圧縮機も安定するから、起動時に異音が発生することもなくなる。また、起動失敗もなくなる。固定直流電池を電源として駆動される車載空気調和装置においては、極力、電池の無駄使いの排除が求められるので、起動失敗のないこの発明に係る制御装置は極めて有効である。さらに、起動制御から同期運転制御に即移行できるので、空気調和装置の効率の向上にもつながる。   Therefore, if the present invention is used, the rotor does not become unstable at the time of startup, and the compressor connected to the rotor becomes stable, so that no abnormal noise is generated at the time of startup. Also, there is no startup failure. In an in-vehicle air conditioner driven by using a fixed DC battery as a power source, it is required to eliminate battery waste as much as possible. Therefore, the control device according to the present invention without starting failure is extremely effective. Furthermore, since the start control can be immediately shifted to the synchronous operation control, the efficiency of the air conditioner can be improved.

本発明に係る電動圧縮機の制御装置は、車載空気調和装置に用いられる電動圧縮機に内蔵または連結される永久磁石形同期電動機の制御装置の生産、使用に適している。   The control device for an electric compressor according to the present invention is suitable for production and use of a control device for a permanent magnet type synchronous motor that is built in or connected to an electric compressor used in an in-vehicle air conditioner.

この発明の実施例の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the Example of this invention. インバータ回路と電動機等価回路とを示す電気回路図である。It is an electric circuit diagram which shows an inverter circuit and an electric motor equivalent circuit. インバータの各ゲートのＯＮ／ＯＦＦ状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the ON / OFF state of each gate of an inverter. ショットパルス制御部のパルス出力工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the pulse output process of a shot pulse control part. 回転子位置（電気角）と各相のインダクタンスの変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the rotor position (electrical angle) and the inductance of each phase. 回転子位置（電気角）と固定子各相の線電流の大きさ変化を示すグラフである。It is a graph which shows the magnitude | size change of the line current of a rotor position (electrical angle) and each phase of a stator. 極性判別の原理を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the principle of polarity discrimination | determination. 極性判別の原理を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the principle of polarity discrimination | determination. 電動機固定子の各相に流れる電流値の関係と回転子の推定位置を示す整理図表である。It is a rearrangement chart which shows the relation of the current value which flows into each phase of an electric motor stator, and the presumed position of a rotor.

符号の説明Explanation of symbols

１ 主制御装置
２ 起動制御装置
３ 電動圧縮機
４ 電源
５ ショットパルス制御部
６ 電流検出部
７ 回転子位置推定部
８ 駆動制御部
９ インバータ
１０ 回転子
１１ 固定子電流による磁束の向き
１２ 回転子の磁束の向き
ａ、ｂ、ｃ、ｄ、e 電流値
Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ 電流値
ｔ１〜ｔ８ 時間幅 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main controller 2 Start-up controller 3 Electric compressor 4 Power supply 5 Shot pulse control part 6 Current detection part 7 Rotor position estimation part 8 Drive control part 9 Inverter 10 Rotor 11 Direction of magnetic flux by stator current 12 Magnetic flux direction a, b, c, d, e Current value Iu, Iv, Iw Current value t1-t8 Time width

Claims (1)

永久磁石形同期電動機の起動時に、回転子が回転しない極小時間だけ当該電動機の固定子の各相にインバータを介して一定電圧をかけるショットパルス制御部と、
前記ショットパルス制御部で制御される前記一定電圧によって流れる電流が前記電動機の各相に流れたときの電流値を取得する電流検出部と、
前記電流検出部で得られる各相の電流値の大きさを比較して前記回転子の向きを推定する回転子位置推定部と、
を有し、
前記回転子位置推定部は、電流検出部で取得されるＵＶＷ各相の電流値、および電流検出部で取得されるＵＶＷ各相の電流値のうち、最大電流値となった相に正の電圧を印加したときの電流値、および当該相に負の電圧を印加したときの電流値の大きさを比較することにより、前記回転子の向きを推定することを特徴とする電動圧縮機の制御装置。 A shot pulse control unit that applies a constant voltage to each phase of the stator of the motor through an inverter for a minimum time during which the rotor does not rotate at the time of starting the permanent magnet synchronous motor;
A current detection unit for acquiring a current value when a current flowing by the constant voltage controlled by the shot pulse control unit flows in each phase of the electric motor;
A rotor position estimation unit that estimates the direction of the rotor by comparing the magnitude of the current value of each phase obtained by the current detection unit;
I have a,
The rotor position estimator is a positive voltage applied to the phase having the maximum current value among the current values of the UVW phases acquired by the current detector and the current values of the UVW phases acquired by the current detector. The direction of the rotor is estimated by comparing the current value when a negative voltage is applied to the phase and the magnitude of the current value when a negative voltage is applied to the phase. .

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