电流值判定装置、控制装置、电动压缩机、电流值判定方法及控制方法与流程

本发明涉及一种电流值判定装置、控制装置、电动压缩机、电流值判定方法及控制方法。

本申请主张基于2017年9月7日于日本申请的日本特愿2017-171977号的优先权，并将其内容援用于此。

背景技术：

作为用于车载空调的空调装置用压缩机，提供了一种并入有逆变器装置的逆变器一体型电动压缩机。该电动压缩机中设置有用于将来自装载于车辆的电源单元的高压电力供给至电动压缩机所具备的马达的高压电路。

作为关联技术，专利文献1中公开了如下控制：在用于车载空调用空调装置的逆变器一体型电动压缩机中，对逆变器配件的温度进行测量，在测出的温度为阈值以上的情况下，限制电动压缩机的转速，当温度小于阈值时，解除该限制。由此，记载了即使在高温环境下使用时也能够防止发生不良情况的内容。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-138521号公报

技术实现要素：

发明要解决的技术课题

上述逆变器一体型电动压缩机的情况下，有时设定于高压电路的电容器的输入电流会变得过大而成为电容器的故障的原因。因此，期待将电容器的输入电流控制在适当的范围内的技术。

本发明提供一种能够解决上述课题的电流值判定装置、控制装置、电动压缩机、电流值判定方法及控制方法。

用于解决技术课题的手段

根据本发明的一方式，电流值判定装置具备：电容器电流判定部，根据驱动马达的高压电路中包含的逆变器的输入电压、所述马达的转速、所述高压电路中包含的电容器的电容器电流及确定关于这些参数所采用的值的适当的关系的规定的判定用模型来判定所述电容器电流是否为适当的范围的值。

根据本发明的一方式，所述电流值判定装置还具备：电容器电流运算部，根据所述逆变器的输入电压及所述马达的转速的信息来对所述电容器电流进行运算，所述电容器电流判定部对由所述电容器电流运算部运算出的电容器电流进行是否为适当的范围的值的判定。

根据本发明的一方式，所述电流值判定装置中的所述判定用模型将根据分别以电压值、转速及电流值为坐标轴的三维坐标系中的呈规定的形状的立体的内侧的区域的坐标来规定的电压值、转速及电流值的组合确定为关于这些参数的适当的值的组合，在所述三维坐标系中，所述电容器电流判定部根据坐标由所述逆变器的输入电压、所述马达的转速及所述电容器电流表示的点是否包含于所述立体的内侧的区域内来判定所述电容器电流的值是否适当。

根据本发明的一方式，在所述电流值判定装置中，所述判定用模型是按温度确定的，所述电容器电流判定部根据设置有所述高压电路的空间的温度或所述高压电路的构成要件的附近的温度下的所述判定用模型来进行所述电容器电流的判定。

根据本发明的一方式，控制装置在根据上述任一方式所述的电流值判定装置而判定为所述电容器电流的值不适当的情况下，进行所述逆变器的控制，以使所述电容器电流成为适当的范围的值。

根据本发明的一方式，电动压缩机具备上述控制装置。

根据本发明的一方式，电流值判定方法包括如下步骤：根据驱动马达的高压电路中包含的逆变器的输入电压、所述马达的转速、所述高压电路中包含的电容器的电容器电流及确定关于这些值的适当的关系的规定的判定用模型来判定所述电容器电流是否为适当的范围的值。

根据本发明的一方式，控制方法包括如下步骤：在根据上述电流值判定方法而判定为所述电容器电流的值不适当的情况下，进行所述逆变器的控制，以使所述电容器电流成为适当的范围的值。

发明效果

根据上述电流值判定装置、控制装置、电动压缩机、电流值判定方法及控制方法，能够通过运算来判定设置于驱动马达的高压电路的电容器的电容器电流的值是否为适当的范围的值，能够将其判定结果利用于高压电路的故障防止等中。

附图说明

图1是本发明的一实施方式中的装载有电动压缩机的车辆的概略框图。

图2是表示本发明的一实施方式中的电动压缩机的一例的图。

图3是表示本发明的一实施方式中的控制装置的一例的功能框图。

图4是表示本发明的一实施方式中的判定用模型的一例的图。

图5是表示本发明的一实施方式中的电容器电流的控制处理的一例的流程图。

具体实施方式

＜实施方式＞

以下，参考图1～图5对基于本发明的一实施方式的电容器电流的电流推定处理进行说明。

图1是本发明的一实施方式中的装载有电动压缩机的车辆的概略框图。

在图1中示出装载于车辆3的ecu(electriccontrolunit，电控单元)1和车载用空调装置2。如图所示，车辆3具备ecu1和空调装置2。空调装置2具备电动压缩机10。ecu1进行车辆3的电气设备的控制。空调装置2为车载空调单元。电动压缩机10为用于车载用空调装置的电动压缩机。电动压缩机10为一体地并入有逆变器装置的逆变器一体型电动压缩机。ecu1与空调装置2通过信号线、通信线、电力线等连接，空调装置2通过can(controllerareanetwork，控域网)通信接收ecu1的控制信号。并且，若用户对空调进行启动、停止、温度设定等操作，则ecu1生成与该操作对应的控制信号，控制空调装置2的动作。并入于空调装置2中的电动压缩机10也根据ecu1生成的控制信号来动作。接着，对电动压缩机10进行说明。

图2是表示本发明的一实施方式中的电动压缩机的一例的图。

在图2中示出空调装置2所具备的电动压缩机10的概略结构。

电池20为装载于车辆3(空调装置2的外部)的电源单元。电池20向电动压缩机10供给高压的直流电力。电动压缩机10具备控制电路100、压缩部11、马达12、控制装置50、电流值判定装置60、温度传感器90及温度传感器91。控制电路100具备电容器30、逆变器40、电压检测电路70、电流检测电路80。逆变器40与马达12通过电力线连接。控制电路100所具备的规定的构成要件与控制装置50通过信号线连接。逆变器40将从电池20供给的直流电力转换为三相交流，并供给至马达12。如此，电动压缩机10通过利用逆变器40将从电池20供给的高压的直流电力转换为三相交流电力并将其施加于马达12来进行驱动。逆变器40通过控制装置50来控制。控制装置50由ic(integratedcircuit，集成电路)等构成，其根据从ecu1获取的控制信号并经由逆变器40将马达12控制成所期望的动作。例如，控制装置50控制马达12的转速ω。马达12根据来自逆变器40的指示而旋转驱动，由此压缩部11压缩制冷剂，并将制冷剂供给至空调装置2所具备的制冷剂回路(未图示)。

控制电路100中设置有电压检测电路70、电流检测电路80。电压检测电路70检测输入于逆变器40的直流电压(逆变器输入电压vdc)。电流检测电路80检测逆变器40的输入电流(逆变器输入电流idc)。电动压缩机10中设置有温度传感器90、温度传感器91。温度传感器90检测设置有控制电路100的空间的温度t0。温度传感器91检测逆变器40附近等(也可以为igbt的附近或发热零件的附近)的温度t1。

已知为了提高电动压缩机10的性能或控制效率并防止故障，需要掌握电容器30的电容器电流icap的值并将该值控制在适当的范围内。因此，在本实施方式中，提供如下方法：对用于判定流经在图2中例示的高压电路的电容器30的电容器电流(电容器30的输入电流)是否为适当的值的阈值进行运算，并判定电容器电流是否为适当的范围的值。图2的电流值判定装置60为用于判定电容器电流是否为适当的值的装置。电流值判定装置60通过信号线与电压检测电路70、电流检测电路80、温度传感器90、温度传感器91、控制装置50连接。电流值判定装置60从这些电路或传感器等获取马达12的转速ω、逆变器输入电流idc、逆变器输入电压vdc、温度t0、温度t1，通过运算求出电容器电流icap，判定运算出的电容器电流icap是否为适当的范围的值。并且，电流值判定装置60将其判定结果输出至控制装置50。如有需要，控制装置50根据判定结果进行如使电容器电流icap成为适当的范围的值的控制。

在图2中，电流值判定装置60记载为与控制装置50分开的装置，但电流值判定装置60也可以构成为包括在控制装置50的一部分中。

图3是表示本发明的一实施方式中的电流值判定装置的一例的功能框图。

如图所示，电流值判定装置60具备输入输出部61、电压利用率运算部62、第1常数运算部63、第2常数运算部64、马达电流有效值运算部65、电容器电流运算部66、电容器电流判定部67及存储部68。

输入输出部61获取逆变器输入电流idc、逆变器输入电压vdc、马达12的转速ω、温度t0、温度t1。

电压利用率运算部62使用感应电压常数ke[vrms/rpm]、转速ω[rpm]、逆变器输入电压vdc[v]并通过以下式(1)来对电压利用率nv进行运算。

第1常数运算部63将由电压利用率运算部62运算出的电压利用率nv适用于以下式(2)(第1运算式)中来对第1常数α进行运算。

α＝a0+(a1×nv)+(a2×nv²)+(a3×nv³)+(a4×nv⁴)+(a5×nv⁵)+(a6×nv⁶)+(a7×nv⁷)+(a8×nv⁸)+(a9×nv⁹)+(a10×nv¹⁰)+……+(an×nvⁿ)

……(2)

在此，a0、a1、……、an为规定的常数。式(2)能够由以下式表示。

[数式1]

以下，示出式(2)的具体例(n＝10)。

α＝a0+(a1×nv)+(a2×nv²)+(a3×nv³)+(a4×nv⁴)+(a5×nv⁵)+(a6×nv⁶)+(a7×nv⁷)+(a8×nv⁸)+(a9×nv⁹)+(a10×nv¹⁰)

在此，a0、a2、a4、a6、a9为正值，a1、a3、a5、a8、a10为负值。a7为0。

如上例示的a0～an能够设定成交替地重复正值和负值。由此，能够提高第1常数α的近似精度。并且，确认到通过将a0～an中至少1个(尤其第8个，在上述例中为a7)值设为“0”，常数α的近似精度提高。

第2常数运算部64将由电压利用率运算部62运算出的电压利用率nv适用于以下式(3)(第2运算式)中来对第2常数β进行运算。

β＝b0+(b1×nv)+(b2×nv²)+(b3×nv³)+(b4×nv⁴)+(b5×nv⁵)+(b6×nv⁶)+(b7×nv⁷)+(b8×nv⁸)+(b9×nv⁹)+(b10×nv¹⁰)+……+(bm×nv^m)

……(3)

在此，b0、b1、……、bm为规定的常数。式(3)能够由以下式表示。

[数式2]

以下，示出式(3)的具体例(m＝10)。

β＝b0+(b1×nv)+(b2×nv²)+(b3×nv³)+(b4×nv⁴)+(b5×nv⁵)+(b6×nv⁶)+(b7×nv⁷)+(b8×nv⁸)+(b9×nv⁹)+(b10×nv¹⁰)

在此，b0、b2、b4、b6、b9为正值，b1、b3、b5、b8、b10为负值。b7为0。

与第1常数α的情况相同地，b0～bm能够设定成交替地重复正值和负值。由此，能够提高第2常数β的近似精度。并且，确认到将通过b0～bm中至少1个(尤其第8个，在上述例中为b7)值设为“0”，常数β的近似精度提高。

马达电流有效值运算部65将由第2常数运算部64运算出的第2常数β乘以逆变器输入电流idc来对马达电流有效值im[arms]进行运算。具体而言，马达电流有效值运算部65通过以下式(4)来对马达电流有效值im进行运算。

im＝β×idc…(4)

电容器电流运算部66将由第1常数运算部63运算出的第1常数α乘以由马达电流有效值运算部65运算出的马达电流有效值im来对电容器电流icap进行运算。具体而言，电容器电流运算部66通过以下式(5)来对电容器电流有效值icap进行运算。

icap＝α×im…(5)

电容器电流判定部67使用马达12的转速ω、逆变器输入电压值vdc、温度t0、温度t1来对电容器电流的阈值进行运算。更具体而言，电容器电流判定部67根据与温度t0或温度t1对应的规定的判定用模型和转速ω及逆变器输入电压值vdc来对电容器电流的阈值进行运算。电容器电流判定部67对通过电容器电流运算部66运算出的电容器电流icap与电容器电流的阈值进行比较来判定电容器电流icap是否为适当的范围的值。判定的结果，在电容器电流icap不是适当的范围的值的情况下，电容器电流判定部67经由输入输出部61将指示改善电容器电流icap的信息输出至控制装置50。

存储部68存储感应电压常数ke、a0～an、b0～bm等常数或确定电容器电流icap的阈值的判定用模型等。

接着，对用于判定电容器电流icap是否适当的判定模型进行说明。

图4是表示本发明的一实施方式中的判定用模型的一例的图。

在图4中示出电容器电流判定部67在电容器电流icap的判定中使用的判定用模型的一例。判定用模型为分别对逆变器输入电压vdc、马达12的转速ω及由电容器电流运算部66运算出的电容器电流icap确定可允许的值的范围及其关系性的模型。更具体而言，如图4所示，判定用模型能够呈现为分别以电压值、转速及电流值为坐标轴的三维坐标系中的呈规定的形状的立体w1。判定用模型确定根据存在于立体w1的内侧的区域的点的坐标规定的电压值、转速及电流值的组合为关于这些参数的适当的(可允许的)值的组合。

立体w1例如为从具有相当于逆变器输入电压vdc的最大值、转速ω的最大值、电容器电流icap的最大值的长度的边的长方体w3切取的立体，关于立体w1的形状(可允许的电压值、转速、电流值的关系)，是预先通过计算或实验等计算出的。在构成立体w1的各面、各边的点的坐标中，电流值的坐标的值表示逆变器输入电压vdc及转速ω分别采用该点的电压值的坐标及转速的坐标的值时的电容器电流icap的阈值。

电容器电流判定部67根据坐标的值为逆变器输入电压vdc、马达12的转速ω、由电容器电流运算部66运算出的电容器电流icap的点是否包含于立体w1的内侧的区域来判定由电容器电流运算部66运算出的电容器电流icap的值是否适当(是否在阈值所确定的范围内)。即，在上述点包含于立体w1的内侧的区域的情况下，电容器电流判定部67判定为电容器电流icap为适当的范围的值。若电容器电流icap为适当的范围的值，则无需对电容器电流icap进行调整，因此控制装置50继续逆变器控制。另一方面，在由上述坐标表示的点不包含于立体w1的内侧的区域的情况下，电容器电流判定部67判定为电容器电流icap不是适当的范围的值。在电容器电流icap不是适当的范围的值的情况下(例如，在电容器电流过大的情况下)，有可能导致电容器30的故障。因此，电容器电流判定部67经由输入输出部61对控制装置50进行指示，以使电容器电流icap的值成为适当的范围。控制装置50针对该指示例如调整逆变器40的频率来进行使马达12的转速ω降低等控制，控制成由逆变器输入电压vdc、转速ω及通过运算求出的电容器电流icap表示的点成为立体w1的内侧的区域的点。由此，能够防止以电容器30为首的控制电路100的电子零件的故障。

并且，判定用模型也可以按温度确定。图4的立体w2为与不同于立体w1的温度(设置有控制电路100的空间的温度或逆变器40附近的温度)对应的判定用模型。例如，立体w2为在成为高于立体w1的温度时使用的判定用模型。如图所示，立体w2所占的区域小于立体w1所占的区域。即，温度t0、温度t1越成为高温，逆变器输入电压vdc、马达12的转速ω、电容器电流icap被允许的值的范围越小。电容器电流判定部67使用与温度t0或温度t1对应的判定用模型来进行电容器电流icap的判定及向控制装置50的电容器电流icap的改善指示等。

图4所示的立体w1、w2的形状用于说明逆变器输入电压vdc、转速ω及电容器电流icap被允许的值的关系能够由三维空间内的立体形状来呈现，而并不限定于图示的形状。

接着，对本实施方式的电容器电流推定处理的流程进行说明。

图5是表示本发明的一实施方式中的电流推定处理的一例的流程图。

首先，输入输出部61从电压检测电路70获取逆变器输入电压vdc，从电流检测电路80获取逆变器输入电流idc，从控制装置50获取转速ω(指令值)，从温度传感器90获取温度t0，从温度传感器91获取温度t1(步骤s11)。

接着，电压利用率运算部62通过上述式(1)来对电压利用率nv进行运算(步骤s12)。

接着，第1常数运算部63通过上述式(2)来对第1常数α进行运算(步骤s13)。

另一方面，第2常数运算部64通过上述式(3)来对第2常数β进行运算(步骤s14)。若第2常数运算部64运算出第2常数β，则接着马达电流有效值运算部65通过上述式(4)来对马达电流有效值im进行运算(步骤s15)。

接着，电容器电流运算部66通过上述式(5)来对电容器电流icap进行运算(步骤s16)。电容器电流运算部66将运算出的电容器电流icap的值输出至电容器电流判定部67。

接着电容器电流判定部67从存储部68读出并获取与温度t0或温度t1对应的判定用模型(步骤s17)。

接着，电容器电流判定部67使用所读出的判定用模型、逆变器输入电压vdc、转速ω及运算出的电容器电流icap来判定电容器电流icap(步骤s18)。如使用图4进行说明那样，电容器电流判定部67使用逆变器输入电压vdc、转速ω、判定用模型来求出电压值和转速分别为逆变器输入电压vdc、转速ω时的电流值的阈值。并且，电容器电流判定部67对所求出的阈值与电容器电流icap的值进行比较来判定电容器电流icap是否在阈值的范围内。之后，输入输出部61将基于电容器电流判定部67的判定结果输出至控制装置50。判定的结果，若电容器电流icap为适当的范围的值，则控制装置50继续逆变器40的控制。判定的结果，若电容器电流icap不是适当的范围的值，则控制装置50控制成使电容器电流icap成为适当的范围的值。

在温度t0或温度t1为规定的值以上的情况下，电容器电流判定部67也可以对控制装置50指示停止马达12的运行，而不进行电容器电流icap的判定。由此，能够防止因温度t0、温度t1成为高温而发生的故障等。

根据本实施方式，能够仅通过基于能够从控制电路100获取的信息的运算对电容器电流icap进行运算来判定该值是否为适当的范围的值。根据该判定结果将电容器电流icap的值控制在适当的范围内，由此能够保护控制电路100的电子零件等来防止故障。无需设置检测电容器电流icap的传感器，因此能够防止成本的增加。电动压缩机10用于车载用空调装置，因此要求可靠性高，但若设置电容器电流检测用传感器，则可靠性有可能会因传感器的故障等而降低，但只要是本实施方式的电流值判定装置60，则不会设置传感器，因此损害可靠性的可能性小。从装载空间的观点考虑，用于车载用空调的逆变器一体型电动压缩机要求为小型，但只要是基于本实施方式的运算的电容器电流的运算及判定方法，则能够防止设置传感器导致的装置的大型化。

电流值判定装置60的所有功能或一部分功能例如可以通过由lsi(largescaleintegration，大规模集成)等集成电路构成的硬件来实现。电流值判定装置60的所有功能或一部分功能可以由mcu(microcomputerunit，单片机)等计算机构成。此时，电流值判定装置60中的各处理的过程例如能够通过电流值判定装置60所具有的cpu执行程序来实现。

此外，能够在不脱离本发明的宗旨的范围内将上述实施方式中的构成要件适当地替换成周知的构成要件。本发明的技术范围并不限于上述实施方式，能够在不脱离本发明的宗旨的范围内追加各种变更。

在上述实施方式中，以电动压缩机10构成车辆3的车载空调的一部分时为例子进行了说明，但电动压缩机10还能够适用于冷冻/冷藏车的空调装置中。除车辆以外，电动压缩机10的适用目标的装置还可以为装载于船、飞机、铁道等各种移动体的空调装置。即使在该情况下，通过与电动压缩机10的控制装置一同并入本实施方式所涉及的电流值判定装置60，也能够判定设置于驱动电动压缩机10的马达12的高压电路的电容器的电流而有助于电动压缩机10的控制。

立体w1、w2为呈规定的形状的立体的一例。逆变器40附近的温度t1、igbt的附近的温度t1、发热零件的附近的温度t1为高压电路的构成要件的附近的温度的一例。

产业上的可利用性

根据上述电流值判定装置、控制装置、电动压缩机、电流值判定方法及控制方法，能够通过运算来判定设置于驱动马达的高压电路的电容器的电容器电流的值是否为适当的范围的值，能够将其判定结果利用于高压电路的故障防止等中。

符号说明

1-ecu，2-空调装置，10-电动压缩机，11-压缩部，12-马达，20-电池，30-电容器，40-逆变器，50-控制装置，60-电流值判定装置，61-输入输出部，62-电压利用率运算部，63-第1常数运算部，64-第2常数运算部，65-马达电流有效值运算部，66-电容器电流运算部，67-电容器电流判定部，68-存储部，90-温度传感器。