JP5366895B2 - 電動コンプレッサ装置の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用空調システムに備えられた電動コンプレッサ装置の運転を制御する電動コンプレッサ装置の制御装置に関する。

従来、この種の技術としては、例えば以下に示す文献に記載されたものが知られている（特許文献１参照）。この文献１には、車室外から導入される外気をコンデンサによって加熱して車室内へと導入し、車室内から排出される内気をエバポレータによって熱を回収して車室外へと排出し、車室内の温度が低温のときにはコンプレッサの作動を停止する技術が記載されている。このような技術では、冷媒がコンプレッサに吸入される吸入圧力が負圧となりヒートポンプ運転が成立しないような極低温状態では、車室内からの排出気から熱を回収し、かつ除湿機能を作動させていた。

一方、以下に示す文献２には、ヒートポンプ方式により暖房運転を行い、冷媒の温度が低い場合には、インバータのジュール熱によって冷媒を加熱する技術が記載されている。この技術では、車室外放熱器に霜が付着した場合には、インバータの損失を増大させることでヒートポンプサイクルを逆転（冷凍サイクル）させることなく除湿を行っていた。

特開２００８−２９０５２３号公報 特開２００９−２６４２０６号公報

上記文献１に記載された技術では、車室内の温度が−２０℃以下の極低温状態では、ヒートポンプ動作が可能となる温度まで昇温させる能力（容量）を備えた電気ヒータが必要になっていた。また、車室内の温度が−２０℃以上でヒートポンプを作動させた場合に電気ヒータを作動させて暖房能力を補っていた。これらのことから、能力の大きな電気ヒータが必要になり、消費電力が増大するといった不具合を招いていた。

そこで、上記文献２に記載された技術では、冷媒温度が低い場合には、電気ヒータによる加熱に代えてインバータで発生するジュール熱によって冷媒を加熱していた。この場合に、インバータで発生する熱は、冷媒の温度を検出し、その検出した冷媒温度に基づいて制御されていた。このため、インバータで発生し得るジュール熱を最大限に利用しておらず、冷媒の加熱が不十分となり、暖房能力を補うために大型の電気ヒータが必要になるおそれがあった。

そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、冷媒の加熱効率を向上して暖房能力を高めた電動コンプレッサ装置の制御装置を提供することにある。

本発明の第１の態様によれば、車両用空調システムの冷媒を圧縮するコンプレッサと、コンプレッサを駆動するモータと、ＰＷＭ制御方式による駆動パルス信号に基づいてスイッチング素子を選択的にスイッチング制御し、モータに駆動電力を供給するインバータとを備え、インバータは、車両用空調システムの暖房運転時に、スイッチング素子のスイッチングにより発生した熱を冷媒に与えて加熱する電動コンプレッサ装置を制御する電動コンプレッサ装置の制御装置において、インバータのスイッチング素子のジャンクション温度を検出する温度検出手段と、インバータに駆動パルス信号を供給して、インバータを駆動制御する駆動制御手段と、温度検出手段で検出されたジャンクション温度に基づいて、駆動パルス信号の立ち上がり時、立ち下がり時の傾斜（スロープ）の急峻度を可変制御するスロープ可変手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、冷媒の加熱効率を向上して暖房能力を高めることが可能となる。
これにより、電気ヒータ等の暖房能力を補う補助暖房機器を小型化することができる。

本発明の実施形態１に係る電動コンプレッサ装置の制御装置を備えた車両用空調システムの構成を示す図である。 インバータの構成を示す図である。 スロープ可変回路の構成を示す図である。 スロープ可変回路に入力するデータ（ＤＡＴＡ）とクロック信号（ＣＬＫ）のタイミング示す図である。 データ（ＤＡＴＡ）とスロープ可変回路の抵抗値と駆動パルス信号波形との関係を示す図である。 インバータのＩＧＢＴの構成を示す図である。 インバータのＩＧＢＴの各ゲートに与えられるゲート信号のタイミング波形の一例を示す図である。 インバータのＩＧＢＴの各ゲートに与えられるゲート信号のタイミング波形の他例を示す図である。 インバータのＩＧＢＴの各ゲートに与えられるゲート信号のタイミング波形の他例を示す図である。 車両用空調システムの一部動作フローを示すフローチャートである。 空調制御回路の動作フローを示すフローチャートである。 電動コンプレッサ制御回路の動作フローを示すフローチャートである。

以下、図面を用いて本発明を実施するための実施形態を説明する。

（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１に係る電動コンプレッサ装置の制御装置を適用した車両用空調システムの構成を示す図である。電動コンプレッサ装置の制御装置を適用した車両としては、エンジンと電動モータとの双方を走行駆動源としたハイブリッド車両や、電動モータのみを走行駆動源とした電気自動車である。

本発明の電動コンプレッサ装置の制御装置は、車両用空調システムの冷媒を圧縮するコンプレッサ１と、コンプレッサ１を駆動するモータ１２と、ＰＷＭ制御方式による駆動パルス信号に基づいてスイッチング素子を選択的にスイッチング制御し、モータ１２に駆動電力を供給するインバータ１３とを備え、インバータ１３は、車両用空調システムの暖房運転時に、スイッチング素子のスイッチングにより発生した熱を冷媒に与えて加熱する電動コンプレッサ装置を制御する電動コンプレッサ装置の制御装置において、インバータ１３のスイッチング素子のジャンクション温度を検出する温度検出手段（ジャンクション温度センサ１３４Ｕ，１３４Ｌ）と、インバータ１３に駆動パルス信号を供給して、インバータ１３を駆動制御する駆動制御手段（電動コンプレッサ制御回路１４、ＩＧＢＴドライバ１３１）と、温度検出手段で検出されたジャンクション温度に基づいて、駆動パルス信号の立ち上がり時、立ち下がり時の傾斜（スロープ）の急峻度を可変制御するスロープ可変手段（スロープ可変回路１３３Ｕ，１３３Ｌ）とを有することを特徴とする。

図１において、この実施形態１の空調システムは、電動コンプレッサ装置１、三方弁２、室外熱交換器３、室内熱交換器４、液タンク５、膨張弁６ならびに室内熱交換器７が配管で連結されて、内部に冷媒を封入したヒートポンプを構成する。また、空調システムは、ブロアファン８、電気ヒータ９ならびにエアコンコントローラ１０を備え、冷媒の流路を切り替えることで冷房運転ならびに暖房運転を行っている。

電動コンプレッサ装置１は、コンプレッサ１１、モータ１２、インバータ１３ならびに電動コンプレッサ制御回路１４を備えている。

コンプレッサ１１は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相による３相交流同期式のモータ１２により駆動され、駆動時に室内熱交換器７で蒸発した低温低圧の冷媒を吸入ポート１６から吸入して圧縮する。コンプレッサ１１は、圧縮により高温高圧になった冷媒を吐出ポート１５から吐出して三方弁２を介して室外熱交換器３または室内熱交換器４に圧送して、冷媒を繰返し循環させる。

モータ１２は、インバータ１３で生成された３相交流により駆動され、インバータ１３は、電動コンプレッサ制御回路１４による制御の下に生成されたパルス幅変調(ＰＷＭ)方式による駆動パルス信号に応じてモータ１２に駆動電力を供給する。

インバータ１３は、車両のバッテリから与えられた直流電力から交流電力を生成し、生成した交流電力をモータ１２の駆動電力としてモータ１２に供給する。インバータ１３は、後述する図２に示すように構成されている。

電動コンプレッサ制御回路１４は、エアコンコントローラ１０からの制御指令ならびにインバータ１３のジャンクション温度に基づいて駆動パルス信号を生成する指令信号をインバータに出力し、インバータ１３を駆動制御する。

なお、コンプレッサ１１、モータ１２、インバータ１３および電動コンプレッサ制御回路１４は一体化されて、電動コンプレッサ装置１として構成されている。

三方弁２は、コンプレッサ１から吐出した冷媒を、冷房時には室外熱交換器３側に切り換える一方、暖房時には室内熱交換器４側に切り換える。

室外熱交換器３は、コンプレッサ１から送出された高温高圧の冷媒と大気との熱交換により放熱して冷却する。

室内熱交換器４は、ブロアファン８によって供給される空気との熱交換により室内に放熱し、コンプレッサ１から送出された高温高圧の冷媒を冷却し凝縮液化させる。

液タンク５は、室内熱交換器４で凝縮液化した冷媒を気液分離して、液相の冷媒のみを膨張弁６に送出する。

膨張弁６は、液タンク５から送出された液相の冷媒を膨張（減圧）させて低温低圧の冷媒として室内熱交換器７に送出する。

室内熱交換器７は、室内の空気との間で熱交換して室内の空気を冷却する。また、室内熱交換器７は、暖房時には室内の空気との間で熱交換して室内の空気を冷やして除湿する。

電気ヒータ９は、暖房時に室内熱交換器４による暖房能力が不足する場合に作動して暖房能力を補う。また、電気ヒータ９は、車室内の温度が本システムでヒートポンプ動作が行えない温度である場合に作動させて車室内を暖房する。

このような構成において、冷媒は、暖房運転時には図中にＨの符号を付した実線の矢印で示す方向に循環し、冷房運転時は図中Ｃの符号を付した破線の矢印で示す方向に循環する。

エアコンコントローラ１０は、本システムの運転を制御する制御中枢として機能し、プログラムに基づいて各種動作処理を制御するコンピュータに必要な、ＣＰＵ、記憶装置、入出力装置等の資源を備えた例えばマイクロコンピュータ等により実現される。エアコンコントローラ１０は、後述する車両情報や車室内温度、本システムの運転／停止を含むの操作入力等の本システムの運転に必要な情報を読み込み、読み込んだ各種情報ならびに予め内部に保有する制御ロジック（プログラム）に基づいて、電動コンプレッサ装置１ならびに電気ヒータ９を含む本システムの制御を要する構成要素に指令を送り、本システムにおける暖房、冷房の運転／停止に必要な動作を統括管理して制御する。

エアコンコントローラ１０は、入力装置１０１と、室温センサ１０２と、電気ヒータ駆動回路１０３と、空調制御回路１０４とを備えている。

入力装置１０１は、乗員が所望の車室内温度を入力して設定するもので、設定温度を空調制御回路１０４に出力する。

室温センサ１０２は、車室内の温度を検出し、検出した車室内の温度を空調制御回路１０４に出力する。

電気ヒータ駆動回路１０３は、電気ヒータ９を駆動制御する駆動信号を電気ヒータに出力して、電気ヒータ９を駆動制御する。

空調制御回路１０４は、設定温度と車室内温度との差を無くすような制御指令（モータ１２の回転数）を、車両情報（車両状態）を考慮しつつ生成し、電動コンプレッサ装置１に出力する。車両情報としては、車速、エンジン回転数を読み込んでいる。

ここで、本システムにおいてヒートポンプにより暖房運転を行う際、インバータ１３の発熱部をコンプレッサ１１の冷媒の吸入ポート１６に近接させ、発熱部と吸入ポートとの間の熱抵抗を小さくしている。これにより、インバータ１３で発生した熱を冷媒に移動させて、冷媒を加熱している。

図２は図１に示すインバータ１３の回路構成を示す図である。

図２において、インバータ１３は、図外のバッテリから印加される直流電力から、モータ駆動用の３相交流電力を生成し、モータ１２に印加する電圧型のインバータである。なお、図２では、説明および図面の簡略化のために、Ｕ相のみを図示しているが、Ｖ相およびＷ相についてもＵ相と同様である。

インバータ１３は、スイッチング素子として機能するＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）からなる２つのトランジスタＴＲ１，ＴＲ２、および両トランジスタＴＲ１，ＴＲ２のそれぞれに対して逆並列に接続されたダイオードＤ１，Ｄ２を備えている。

アッパー側のトランジスタＴＲ１とロア側のトランジスタＴＲ２は直列に接続され、その直列回路は、ＩＧＢＴドライバ１３１と並列に接続している。

各トランジスタの直列回路は、モータ１２を駆動するための３相交流電力を各相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）に対応する３アーム分の回路を構成する。なお、Ｕ相のアームにおいて、トランジスタＴＲ１およびダイオードＤ１は上流（アッパー）アーム、ロア側のトランジスタＴＲ２およびダイオードＤ２は下流（ロア）アームを構成する。

両トランジスタＴＲ１，ＴＲ２は、ＩＧＢＴドライバ１３１によりＰＷＭ制御されて、モータ駆動用の３相交流電力を生成する。

ＩＧＢＴドライバ１３１は、電動コンプレッサ制御回路１４から入力されるＰＷＭ指令信号に基づいて、両トランジスタＴＲ１，ＴＲ２をそれぞれ所望のタイミングでスイッチング制御することでＰＷＭ制御する際の駆動パルス信号を生成する。ＩＧＢＴドライバ１３１は、両トランジスタＴＲ１，ＴＲ２にそれぞれ対応して生成された駆動パルス信号をそれぞれ対応したゲート電圧増幅回路１３２Ｕ，１３２Ｌに出力する。

アッパーアームとロアアームにおいて、ＩＧＢＴドライバ１３１と両トランジスタＴＲ１，ＴＲ２との間には、ゲート電圧増幅回路１３２Ｕ，１３２Ｌならびにスロープ可変回路１３３Ｕ，１３３Ｌがそれぞれ設けられている。

ゲート電圧増幅回路１３２Ｕは、ＩＧＢＴドライバ１３１から出力されるＵ相アッパーアーム側の駆動パルス信号を受けて、この駆動パルス信号をトランジスタＴＲ１のゲート電圧に適した電圧まで増幅してスロープ可変回路１３３Ｕに出力する。

ゲート電圧増幅回路１３２Ｌは、ＩＧＢＴドライバ１３１から出力されるＵ相ロアアーム側の駆動パルス信号を受けて、この駆動パルス信号をトランジスタＴＲ２のゲート電圧に適した電圧まで増幅してスロープ可変回路１３３Ｌに出力する。

スロープ可変回路１３３Ｕは、ゲート電圧増幅回路１３２Ｕから出力されて、トランジスタＴＲ１のゲートに供給される駆動パルス信号の信号波形のスロープ（立ち上がり時の傾斜、立ち下がり時の傾斜）を可変制御する。この可変制御は、電動コンプレッサ制御回路１４から与えられるスロープ制御信号に基づいて行われる。

スロープ可変回路１３３Ｌは、ゲート電圧増幅回路１３２Ｌから出力されて、トランジスタＴＲ２のゲートに供給される駆動パルス信号の信号波形のスロープ（立ち上がり時の傾斜、立ち下がり時の傾斜）を可変制御する。この可変制御は、電動コンプレッサ制御回路１４から与えられるスロープ制御信号に基づいて行われる。

両トランジスタＴＲ１，ＴＲ２には、それぞれトランジスタＴＲ１，ＴＲ２のジャンクション温度を検出するジャンクション温度センサ１３４Ｕ，１３４Ｌが設けられている。このジャンクション温度センサ１３４Ｕ，１３４Ｌで検出された各トランジスタＴＲ１，ＴＲ２のジャンクション温度は電動コンプレッサ制御回路１４に与えられる。

図３は図２に示すスロープ可変回路１３３Ｕ，１３３Ｌの回路構成を示す図である。

図３において、スロープ可変回路１３３Ｕ，１３３Ｌは、抵抗網における入出力（ＩＮ−ＯＵＴ）間で直列接続される抵抗Ｒの個数をスイッチＳＷにより可変制御することで、駆動パルス信号波形のスロープを可変制御する。スイッチＳＷは、クロック信号にしたがってシリアルに入力したスイッチ選択信号となる１６ビットのデータ（ＤＡＴＡ）に基づいて、スイッチング制御回路３１ａ，３１ｂから出力されるスイッチング信号によってオン／オフされる。ここで、電動コンプレッサ制御回路１４から与えられるスロープ制御信号は、図４に示すようにクロック信号と１６ビットのデータ（ＤＡＴＡ０〜ＤＡＴＡ１５）とで構成される。

抵抗網における抵抗Ｒの抵抗値をＲとすると、直列接続される抵抗が取り得る抵抗値（１×Ｒ〜１７×Ｒ）と、トタンジスタＴＲ１，ＴＲ２のゲートに供給される駆動パルス信号のゲート電圧波形と、データ（ＤＡＴＡ）との関係は、図５に示すようになる。例えば、すべてのスイッチＳＷがオフしている場合には、直列接続される抵抗の抵抗値が最大（１７×Ｒ）となり、最も緩やかなスロープ（エッジ急峻度）のパルス信号波形となる。
このような最も緩やかなスロープの（エッジ急峻度が小さい）駆動パルス信号が、図６に示すインバータ１３における各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）を構成するトランジスタＴＲ１〜ＴＲ６に与えられて駆動されると、インバータのスイッチング損失は、この実施形態１で設定したスロープの中で最も大きくなる。その結果、スイッチング損失により発生する熱（ジュール熱）の発熱量は、この実施形態１で設定したスロープの中では最も多くなる。

一方、入力（ＩＮ）に最も近いスイッチＳＷのみがオンした場合には、入出力間に接続される抵抗Ｒは最小（１×Ｒ）となり、最も急峻なスロープの（エッジ急峻度が大きい）駆動パルス信号波形となる。このような最も急峻なスロープの駆動パルス信号が、図６に示すインバータ１３における各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）を構成するトランジスタＴＲ１〜ＴＲ６に与えられて駆動されると、インバータのスイッチング損失は、この実施形態１で設定したスロープの中で最も小さくなる。その結果、スイッチング損失により発生した熱（ジュール熱）の発熱量は、この実施形態１で設定したスロープの中では最も少なくなる。

このようなスロープ可変回路１３３Ｕ，１３３Ｌは、例えば公知のディジタルポテンショメータなどで構成することができる。

図６に示すインバータ１３における各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）を構成するトランジスタＴＲ１〜ＴＲ６の各ゲートに対応して与えられるゲート信号（駆動パルス信号）は、そのスロープの急峻度が大別して図７に示す最大（抵抗値が最も小さい）の場合と、図９に示す最小（抵抗値が最も大きい）の場合と、図８に示す最小と最大との中間の場合とに大別される。このようなスロープの急峻度の違いに対して、インバータ１３を構成するアッパー側のトランジスタとロア側のトランジスタが同時にオン状態となり両トランジスタ間に貫通電流が流れることを防止するために、スロープの急峻度に応じてデッドタイムをそれぞれ変更して設定している。このデッドタイムは、各スロープの急峻度に応じて実験的に求めて設定される。

次に、図１０〜図１２に示すフローチャートを参照して、本システムの空調動作を説明する。

図１０において、先ず車両の乗員によって本システム（エアコン）に対して操作がなされたか否かを判別する（ステップＳ１００１）。判別の結果、エアコンの操作がなされた場合には、処理を終了する一方、操作がなされていない場合には図１１のフローチャートに示すエアコンの動作ルーチンに移行する（ステップＳ１００２）。

次に、エアコンコントローラ１０で実行される、図１１に示すエアコンの動作ルーチンにおいて、車室内の温度とエアコンの操作者が設定した設定温度との温度差△Ｔを算出する（ステップＳ１１０１）。その後、算出した温度差△Ｔが、０℃よりも小さいか否かを判別する（ステップＳ１１０２）。判別の結果、０℃よりも小さくない場合、すなわち車室内の温度が高い場合には、冷房運転を行う（ステップＳ１１０３）。

一方、０℃よりも小さい場合、すなわち車室内の温度が低い場合には、続いて本システムがヒートポンプ動作が可能であるか否かを判別する（ステップＳ１１０４）。ここでは、ヒートポンプ動作が可能であるか否かは、車室内の温度がヒートポンプ動作を可能とする所定温度よりも高いか否かを判別して行う。ここで、所定温度は、空調システムの仕様に応ずて適宜設定され、本システムでは−５℃程度に設定される。

判別の結果、車室内の温度が所定温度よりも低い場合には、この状態ではヒートポンプ動作を行うことができないものと判断して、電気ヒータ９を作動させて車室内を暖房する（ステップＳ１１０５）。一方、判別の結果、車室内の温度が所定温度よりも高い場合には、制御指令として暖房運転の指令がエアコンとエアコンコントローラ１０から電動コンプレッサ装置１に送出される（ステップＳ１１０６）。

その後、先のステップＳ１１０１の設定温度が（車室内の温度＋５℃）より大きいか否かを判別する（ステップＳ１１０７）。判別の結果、大きい場合には、インバータ１３で発生するジュール熱により冷媒を加熱するインバータヒータを作動させる動作ルーチンを開始するべく指令を送出する（ステップＳ１１０８）。一方、判別の結果、大きくない場合には、インバータヒータは必要ないと判断してインバータヒータが作動している場合にはインバータヒータの作動を停止する（ステップＳ１１０９）。

続いて、先のステップＳ１１０１の設定温度が（車室内の温度＋１０℃）より大きいか否かを判別する（ステップＳ１１１０）。判別の結果、大きい場合には、暖房能力が不足しているものと判断して電気ヒータ９を作動させ、暖房能力を補う。一方、判別の結果、大きくない場合には、本システムにおけるヒートポンプ動作による暖房能力は十分であると判断して、電気ヒータ９が作動している場合には電気ヒータ９の作動を停止する（ステップＳ１１１１）。このようなエアコン動作のルーチンは、エアコンの操作が行われない間繰り返して実行される。

次に、図１２のフローチャートを参照して、電動コンプレッサ制御回路１４で実行される、図１１のステップＳ１１０８に示すインバータヒータの動作を説明する。

図１２において、先ずエアコンの電源がＯＮされた後、エアコンコントローラ１０の空調制御回路１０４から電動コンプレッサ装置１に暖房運転の指令が送出されているか否かを判別する（ステップＳ１２０１）。判別の結果、暖房運転の指令が送出されていない場合には、冷房運転が行われる（ステップＳ１２０２）。

一方、暖房運転の指令が送出されている場合には、さらに加えてエアコンコントローラ１０の空調制御回路１０４から電動コンプレッサ装置１にインバータヒータの作動指令が送出されているか否かを判別する（ステップＳ１２０３）。判別の結果、送出されていない場合には、図７〜図９に示すような駆動パルス信号におけるスロープを初期値に設定する（ステップＳ１２０４）。すなわち、スロープ可変回路１３３Ｕ，１３３Ｌにおける抵抗値を最小として、スロープを最も急峻に設定する。

一方、判別の結果、インバータヒータの作動指令が送出されている場合には、インバータ１３のトランジスタＴＲ１，ＴＲ２に設けられたジャンクション温度センサ１３４Ｕ，１３４ＬでトランジスタＴＲ１，ＴＲ２のジャンクション温度（Ｔｊ）を計測する（ステップＳ１２０５）。なお、インバータ１３のＶ相、Ｗ相のトランジスタにおいても同様にジャンクション温度（Ｔｊ）を計測する。

計測後、ジャンクション温度が各相のトランジスタの動作限界温度よりも低いか否かを判別する（ステップＳ１２０６）。動作限界温度は、インバータ１３を構成するトランジスタの仕様によって変わるが、ここでは例えば１２０℃程度に設定される。

判別の結果、ジャンクション温度が動作限界温度よりも低い場合には、インバータ１３はさらに発熱可能であるものと判断して、駆動パルス信号のスロープの急峻度を１段階低くする（ステップＳ１２０７）。すなわち、スロープ可変回路１３３Ｕ，１３３Ｌにおける直列接続される抵抗を増やして抵抗値を１段階増やし駆動パルス信号のスロープを１段階緩やかにする。これにより、インバータ１３におけるスイッチング損失をそれまでよりも大きくして、スイッチング損失によって発生するジュール熱を増加させる。発生したジュール熱は、コンプレッサ１１に吸入される冷媒に与えられ、スロープの急峻度が緩やかになる前に比べてより一層冷媒を加熱する効果を高める。

一方、判別の結果、ジャンクション温度が動作限界温度よりも低くない場合には、インバータ１３は動作限界温度に達してこれ以上の発熱は好ましくないものと判断して、駆動パルス信号のスロープの急峻度を１段階高くする（ステップＳ１２０８）。すなわち、スロープ可変回路１３３Ｕ，１３３Ｌにおける直列接続される抵抗を減らして抵抗値を１段階減らし駆動パルス信号のスロープを１段階急峻にする。これにより、インバータ１３におけるスイッチング損失をそれまでよりも小さくして、スイッチング損失によって発生するジュール熱を減少させ、インバータ１３の発熱を抑制する。

次に、先のステップＳ１２０４の初期動作の後、ならびに先のステップＳ１２０７，Ｓ１２０８のスロープの急峻度の可変動作の後、システムの運転停止の指令が送出されているか否かを判別する（ステップＳ１２０９）。運転停止の指令が送出されている場合には、図１０〜図１２のフローチャートに示す一連の処理を終了する一方、運転停止の指令が送出されていない場合には、先のステップＳ１２０３に戻って、再度インバータヒータの作動が指令されているか否かを判別する。

このように、上記実施形態１においては、インバータで発生したジュール熱により冷媒を加熱するインバータヒータ動作が実行されている場合には、インバータ１３を構成するトランジスタのジャンクション温度が動作限界値を超えない範囲でインバータ１３を駆動する。すなわち、インバータ１３のトランジスタをスイッチングする際のスイッチング損失を大きくして、スイッチング損失によるジュール熱による発熱量を可能な限り多くし、発生したジュール熱で冷媒を加熱している。これにより、冷媒の加熱効率が従来に比べて高められ、ヒートポンプ方式による暖房能力を向上させることが可能となる。この結果、暖房能力の不足を補う補助暖房機器として機能する電気ヒータ９の能力（容量）を小さくすることが可能となり、電気ヒータ９を小型化して電気ヒータ９の消費電力を削減することができる。したがって、ハイブリット車両や電気自動車に搭載される空調システムとして最適な空調システムを提供することができる。

また、駆動パルス信号のスロープを緩やかにしてインバータ１３を駆動することで、インバータ１３で発生する放射音を低減することができる。さらに、このような状態のインバータ１３でモータ１２を駆動した場合には、モータ１２で発生する放射音を低減することが可能となる。また、駆動パルス信号のスロープを緩やかにしたインバータ１３でコンプレッサ１１を駆動することで、輻射電磁ノイズを減少させることができる。

１…電動コンプレッサ装置
２…三方弁
３…室外熱交換器
４，７…室内熱交換器
５…液タンク
６…膨張弁
８…ブロアファン
９…電気ヒータ
１０…エアコンコントローラ
１１…コンプレッサ
１２…モータ
１３…インバータ
１４…電動コンプレッサ制御回路
１５…吐出ポート
１６…吸入ポート
３１ａ，３１ｂ…スイッチング制御回路
１０１…入力装置
１０２…室温センサ
１０３…電気ヒータ駆動回路
１０４…空調制御回路
１３１…ＩＧＢＴドライバ
１３２Ｌ，１３２Ｕ…ゲート電圧増幅回路
１３３Ｌ，１３３Ｕ…スロープ可変回路
１３４Ｕ，１３４Ｌ…ジャンクション温度センサ

Claims (4)

1. 車両用空調システムの冷媒を圧縮するコンプレッサと、
   前記コンプレッサを駆動するモータと、
   ＰＷＭ制御方式による駆動パルス信号に基づいてスイッチング素子を選択的にスイッチング制御し、前記モータに駆動電力を供給するインバータとを備え、
   前記インバータは、前記車両用空調システムの暖房運転時に、前記スイッチング素子のスイッチングにより発生した熱を冷媒に与えて加熱する電動コンプレッサ装置
   を制御する電動コンプレッサ装置の制御装置において、
   前記インバータのスイッチング素子のジャンクション温度を検出する温度検出手段と、
   前記インバータに駆動パルス信号を供給して、前記インバータを駆動制御する駆動制御手段と、
   前記温度検出手段で検出されたジャンクション温度に基づいて、駆動パルス信号の立ち上がり時、立ち下がり時の傾斜（スロープ）の急峻度を可変制御するスロープ可変手段と
   を有することを特徴とする電動コンプレッサ装置の制御装置。
2. 前記インバータのスイッチング素子の動作限界温度を超えない範囲内で、前記スイッチング素子のスイッチング損失を増加させて発熱量を増やす
   ことを特徴とする請求項１に記載の電動コンプレッサ装置の制御装置。
3. 前記スロープ可変手段は、前記駆動パルス信号の急峻度を段階的に緩やかにして、スイッチング損失を増加させる
   ことを特徴とする請求項２に記載の電動コンプレッサ装置の制御装置。
4. 前記インバータのスイッチング素子に供給される前記駆動パルス信号間のデッドタイムは、スロープの急峻度に応じて変更される
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動コンプレッサ装置の制御装置。

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