KR101814899B1

KR101814899B1 - 전동 압축기

Info

Publication number: KR101814899B1
Application number: KR1020160017814A
Authority: KR
Inventors: 준야 야노; 츠요시 야마구치; 다카시 가와시마; 요시키 나가타
Original assignee: 가부시키가이샤 도요다 지도숏키
Priority date: 2015-02-20
Filing date: 2016-02-16
Publication date: 2018-01-04
Anticipated expiration: 2036-02-16
Also published as: KR20160102342A; US20160245288A1; JP6217668B2; DE102016102738A1; JP2016153624A; US9995302B2

Abstract

전동 압축기는 전기 모터, 구동 회로, 변조 방식 제어부, 온도 측정부, 고온 (HT) 정지 제어부, 및 고온 (HT) 정지 온도 설정부를 포함한다. 온도 측정부에 의해 측정된 온도가 미리 정해진 고온 (HT) 정지 온도 이상일 때 고온 (HT) 정지 제어부는 전기 모터를 정지시킨다. 변조 방식이 3 상 변조일 때, HT 정지 온도 설정부는 HT 정지 온도를 3 상 고온 (HT) 정지 온도로 설정한다. 변조 방식이 2 상 변조일 때, HT 정지 온도 설정부는, 3 상 HT 정지 온도보다 높은 2 상 고온 (HT) 정지 온도로, HT 정지 온도를 설정한다.

Description

전동 압축기{MOTOR-DRIVEN COMPRESSOR}

본 발명은 전동 압축기에 관한 것이다.

종래에, 냉매가 흡입되는 하우징, 하우징에 수용되고 유체를 압축하는 압축부, 하우징에 수용되고 압축부를 구동하는 전기 모터, 및 전기 모터를 구동하는 구동 회로를 포함하는 전동 압축기가 공지되어 있다. 예를 들어, 일본 특허 공개 제 2003-324900 호가 참조된다. 공개는, 또한, 구동 회로가 하우징의 외부면에 부착되고 구동 회로를 냉각하기 위해서 하우징을 통하여 유체와 구동 회로 간 열교환이 일어나는 것을 기재한다.

전동 압축기 주위의 분위기 (ambient) 온도 또는 하우징으로 흡입되는 유체의 온도인 흡입 유체 온도에 따라, 구동 회로의 온도는 구동 회로의 동작 보증 범위의 상한치를 초과할 수도 있고 또는 동작 보증 범위의 하한치 아래로 낮아질 수도 있다. 이러한 경우에, 구동 회로는 오작동할 수도 있다. 한편, 전동 압축기는 어떤 경우에 가능한 한 길게 연속적으로 작동하는 것이 바람직하다.

그러므로, 본 발명의 목적은, 구동 회로의 온도가 과도하게 높아지거나 과도하게 낮아지는 것을 억제하면서 연속적으로 작동하도록 구성된 전동 압축기를 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 일 양태에 따르면, 유체가 흡입되는 하우징, 압축부, 전기 모터, 구동 회로, 변조 방식 제어부, 온도 측정부, 고온 (HT) 정지 제어부, 및 고온 (HT) 정지 온도 설정부를 포함하는 전동 압축기가 제공된다. 압축부는 하우징에 수용되고 유체를 압축 및 토출한다. 전기 모터는 하우징 내에 수용되고 압축부를 구동한다. 구동 회로는 전기 모터를 구동한다. 변조 방식 제어부는 구동 회로의 변조 방식을 3 상 변조 또는 2 상 변조로 설정한다. 온도 측정부는 구동 회로의 온도를 측정한다. HT 정지 제어부는, 온도 측정부에 의해 측정된 온도가 미리 정해진 고온 (HT) 정지 온도 이상일 때 전기 모터를 정지시킨다. 변조 방식이 상기 3 상 변조일 때, HT 정지 온도 설정부는 HT 정지 온도를 3 상 고온 (HT) 정지 온도로 설정한다. 변조 방식이 2 상 변조일 때, HT 정지 온도 설정부는, 3 상 HT 정지 온도보다 높은 2 상 고온 (HT) 정지 온도로, HT 정지 온도를 설정한다.

본 발명의 다른 양태들 및 장점들은, 예로서 본 발명의 원리들을 보여주는, 첨부 도면들과 함께, 하기 설명에서 분명해질 것이다.

본 발명은, 그것의 목적들 및 장점들과 함께, 첨부 도면들과 함께 본원의 바람직한 실시형태들에 대한 하기 설명을 참조하여 가장 잘 이해될 수 있다.

도 1 은 전동 압축기와 차량 공조 장치의 모식도이다.
도 2 는 전동 압축기의 전기적 구성을 도시한 회로도이다.
도 3 은 고온 (HT) 정지 제어 프로세스의 플로우차트이다.
도 4 는 저온 (LT) 정지 제어 프로세스의 플로우차트이다.
도 5 는 고온 상태에서 인버터 온도의 시간에 따른 변화를 도시한 그래프이다.
도 6 은 저온 상태에서 인버터 온도의 시간에 따른 변화를 도시한 그래프이다.

일 실시형태에 따른 전동 압축기 (10) 가 이하 설명될 것이다. 본 실시형태의 전동 압축기 (10) 는 차량에 장착되고 차량 공조 장치 (100) 에서 이용된다. 즉, 본 발명에서, 전동 압축기 (10) 에 의해 압축될 유체는 냉매이다.

도 1 에 도시된 대로, 차량 공조 장치 (100) 는 전동 압축기 (10), 및 냉매를 전동 압축기 (10) 에 공급하는 외부 냉매 회로 (101) 를 포함한다. 외부 냉매 회로 (101) 는, 예를 들어, 열교환기 및 팽창 밸브를 포함한다. 전동 압축기 (10) 는 냉매를 압축하고, 외부 냉매 회로 (101) 는 냉매의 열교환을 수행하고 냉매를 팽창시킨다. 이것은 차량 공조 장치 (100) 가 차량 실내 (passenger compartment) 를 냉방 또는 난방시킬 수 있도록 한다.

차량 공조 장치 (100) 는, 전체 차량 공조 장치 (100) 를 제어하는 공조 ECU (102) 를 포함한다. 공조 ECU (102) 는, 차량 실내 온도 및 목표 온도와 같은 파라미터들을 획득하도록 구성된다. 파라미터들을 기반으로, 공조 ECU (102) 는 ON-OFF 지령과 같은 다양한 지령들을 전동 압축기 (10) 로 출력한다.

전동 압축기 (10) 는 하우징 (11), 압축부 (12), 및 전기 모터 (13) 를 포함한다. 하우징 (11) 은, 외부 냉매 회로 (101) 로부터 냉매가 흡입되는 흡입구 (11a) 를 갖는다. 압축부 (12) 와 전기 모터 (13) 는 하우징 (11) 에 수용된다.

하우징 (11) 은 전체적으로 실질적으로 원통형이고 열 전도성 재료 (알루미늄과 같은 금속) 로 만들어진다. 하우징 (11) 은, 냉매가 토출되는 토출구를 갖는다.

압축부 (12) 는, 흡입구 (11a) 를 통하여 하우징 (11) 으로 흡입된 냉매를 압축하고 압축된 냉매를 토출구 (11b) 를 통하여 토출한다. 압축부 (12) 는 임의의 타입, 예로 스크롤 타입, 피스톤 타입, 및 베인 타입일 수도 있다.

전기 모터 (13) 는 압축부 (12) 를 구동한다. 전기 모터 (13) 는, 예를 들어, 하우징 (11) 에 의해 회전가능하게 지지되는 회전 샤프트 (21), 회전 샤프트 (21) 에 고정된 원통형 로터 (22), 및 하우징 (11) 에 고정된 스테이터 (23) 를 포함한다. 회전 샤프트 (21) 의 축선은 원통형 하우징 (11) 의 축선과 일치한다. 스테이터 (23) 는 원통형 스테이터 코어 (24) 및 스테이터 코어 (24) 의 치형부 (teeth) 주위에 권취된 코일들 (25) 을 포함한다. 로터 (22) 와 스테이터 (23) 는 회전 샤프트 (21) 의 축선 방향으로 서로 대면한다.

도 1 에 도시된 대로, 전동 압축기 (10) 는, 인버터 (31) 및 케이스 (32) 를 구비하는 인버터 유닛 (30) 을 포함한다. 인버터 (31) 는 전기 모터 (13) 를 구동하는 구동 회로로서 역할을 하고, 케이스 (32) 는 인버터 (31) 를 수용한다. 전기 모터 (13) 의 코일들 (25) 과 인버터 (31) 는 커넥터들 (미도시) 에 의해 서로 접속된다.

케이스 (32) 는 열 전달 특성을 가지는 재료 (예를 들어, 알루미늄과 같은 금속) 로 만들어지고 판상 베이스 부재 (41), 및 폐쇄된 단부를 가지고 베이스 부재 (41) 에 조립되는 원통형 커버 부재 (42) 를 포함한다. 베이스 부재 (41) 는 하우징 (11) 과 접촉한다. 구체적으로, 베이스 부재 (41) 는 벽부 (11c) 와 접촉하고, 상기 벽부는 하우징의 축선 방향으로 대향측들에서 벽부들 중 하나이고 토출구 (11b) 로부터 반대측에 위치한다. 이 상태에서, 베이스 부재 (41) 는, 고정구들 (fasteners) 로서 기능을 하는 볼트들 (43) 로 하우징 (11) 에 고정된다. 그러므로, 인버터 (31) 를 수용하는 케이스 (32) 는 하우징 (11) 에 부착된다. 즉, 인버터 (31) 는 본 실시형태의 전동 압축기 (10) 와 일체화된다.

인버터 (31) 는, 예를 들어, 회로 기판 (51) 및 회로 기판 (51) 에 전기적으로 접속된 파워 모듈 (52) 을 포함한다. 회로 기판 (51) 은 다양한 전자 부품들 및 배선 패턴을 갖는다. 온도 센서 (53) 는 회로 기판 (51) 에 장착된다. 온도 센서 (53) 는, 예를 들어, 인버터 (31) 의 온도를 측정하는 온도 측정부로서 역할을 한다. 온도 센서 (53) 는 인버터 (31) 의 온도를 직접적으로 또는 간접적으로 측정한다. 예를 들어, 온도 센서 (53) 는, 인버터 (31) 의 온도를 간접적으로 나타내는 온도로서 케이스 (32) 내 분위기 온도를 검출한다. 커넥터 (54) 는 케이스 (32) 의 외부면에 제공된다. 회로 기판 (51) 과 커넥터 (54) 는 전기적으로 서로 접속된다. 인버터 (31) 는, 외부 전원으로서 역할으로 하는, DC 전원 (E) 으로부터 커넥터 (54) 를 통하여 전력을 받아들인다. 공조 ECU (102) 및 인버터 (31) 가 전기적으로 서로 접속된다.

인버터 (31) 는, 하우징 (11) 에 열적으로 결합되는 위치에 배치된다. 구체적으로, 인버터 (31) 의 파워 모듈 (52) 은 베이스 부재 (41) 와 접촉한다. 전술한 대로, 베이스 부재 (41) 는 하우징 (11) 의 벽부 (11c) 와 접촉한다. 따라서, 인버터 (31) (보다 구체적으로, 파워 모듈 (52)) 와 하우징 (11) 은 베이스 부재 (41) 를 통하여 서로 열적으로 결합된다.

도 2 에 도시된 대로, 전기 모터 (13) 의 코일들 (25) 은, 예를 들어, u-상 코일 (25u), v-상 코일 (25v), 및 w-상 코일 (25w) 을 갖는 3 상 구조이다. 즉, 전기 모터 (13) 는 3 상 모터이다. 코일들 (25u ~ 25w) 은 Y-결선으로 접속된다.

파워 모듈 (52) 은, u-상 코일 (25u) 에 대응하는 u-상 파워 스위칭 소자들 (Qu1, Qu2), v-상 코일 (25v) 에 대응하는 v-상 파워 스위칭 소자들 (Qv1, Qv2), 및 w-상 코일 (25w) 에 대응하는 w-상 파워 스위칭 소자들 (Qw1, Qw2) 을 포함한다. 즉, 인버터 (31) 는 3 상 인버터이다.

스위칭 소자들 (Qu1, Qu2, Qv1, Qv2, Qw1, Qw2; 이하, 간단히 스위칭 소자들 (Qu1 내지 Qw2) 로 지칭됨) 각각은, 예를 들어, 절연 게이트 양극성 트랜지스터 (IGBT) 로 구성된다. 스위칭 소자들 (Qu1 ~ Qw2) 각각은, 그것의 온도가 미리 정해진 동작 하한 온도 (Tmin) 이상이고 미리 정해진 동작 상한 온도 (Tmax) 이하일 때 정상적으로 작동한다.

동작 상한 온도 (Tmax) 는 파워 스위칭 소자들 (Qu1 ~ Qw2) 의 동작 보증 범위의 상한치이다. 다시 말해서, 동작 상한 온도 (Tmax) 는 인버터 (31) 의 동작 보증 범위의 상한치이다. 동작 하한 온도 (Tmin) 는 파워 스위칭 소자들 (Qu1 ~ Qw2) 의 동작 보증 범위의 하한치이다. 다시 말해서, 동작 하한 온도 (Tmin) 는 인버터 (31) 의 동작 보증 범위의 하한치이다.

u-상 파워 스위칭 소자들 (Qu1, Qu2) 은 u-상 코일 (25u) 에 접속되는 접속 와이어에 의해 서로 직렬로 접속된다. u-상 파워 스위칭 소자들 (Qu1, Qu2) 의 접속체는 DC 전원 (E) 의 DC 전력을 받아들인다. 접속된 코일을 제외하고, 다른 스위칭 소자들 (Qv1, Qv2, Qw1, Qw2) 은 u-상 파워 스위칭 소자들 (Qu1, Qu2) 과 동일한 접속 구조를 가지고, 그것의 설명은 생략된다. DC 전원 (E) 은, 예를 들어, 배터리 또는 전기 이중층 커패시터와 같은 축전 기기이다.

인버터 (31) 는, DC 전원 (E) 과 병렬로 접속되는 평활 커패시터 (C1) 를 포함한다. 파워 모듈 (52) 은, 파워 스위칭 소자들 (Qu1 ~ Qw2) 과 각각 병렬로 접속되는 환류 (freewheeling) 다이오드들 (Du1 ~ Dw2) 을 포함한다.

전동 압축기 (10) 는, 인버터 (31) (구체적으로, 파워 스위칭 소자들 (Qu1 ~ Qw2) 의 스위칭) 를 제어하는 제어부 (55) 를 포함한다. 제어부 (55) 는 파워 스위칭 소자들 (Qu1 ~ Qw2) 의 게이트들에 접속된다. 제어부 (55) 는 파워 스위칭 소자들 (Qu1 ~ Qw2) 을 주기적으로 ON/OFF 하여서 전기 모터 (13) 를 구동 또는 회전시킨다.

제어부 (55) 는 인버터 (31) 에서 펄스 폭 변조 제어 (PWM 제어) 를 실행한다. 구체적으로, 제어부 (55) 는 제어 신호를 생성하기 위해서 캐리어 신호 및 지령 전압 값 신호 (비교를 위한 신호) 를 사용한다. 제어부 (55) 는 생성된 제어 신호를 사용함으로써 파워 스위칭 소자들 (Qu1 ~ Qw2) 에 대한 ON-OFF 제어를 실행하여서, DC 전력을 AC 전력으로 변환한다. 변환을 통하여 얻어진 AC 전력은 전기 모터 (13) 를 구동하기 위해서 전기 모터 (13) 에 공급된다.

또한, 제어부 (55) 는 제어 신호를 제어하여서, 파워 스위칭 소자들 (Qu1 ~ Qw2) 의 ON-OFF 듀티 사이클을 가변한다. 듀티 사이클을 가변함으로써, 제어부 (55) 는 전기 모터 (13) 의 회전 속도 (단위 시간 당 회전수) 를 제어한다. 제어부 (55) 는 공조 ECU (102) 에 전기적으로 접속된다. 공조 ECU (102) 로부터 목표 회전 속도에 관련된 정보를 수신할 때, 제어부 (55) 는 전기 모터 (13) 를 목표 회전 속도로 회전시킨다. 이하, 전기 모터 (13) 의 회전 속도는 간단히 회전 속도로 지칭될 것이다.

또한, 제어부 (55) 는, 인버터 (31) 에 의한 AC 전압 출력의 진폭 대 DC 전원 (E) 의 전압 (이하, 간단히 전원 전압으로 지칭함) 의 비율인, 변조율을 제어하도록 제어 신호를 제어한다. 제어부 (55) 는, 전원 전압과 전기 모터 (13) 를 구동하는데 요구되는 전압에 대응하는 요구 전압을 얻고, 인버터 (31) 의 출력 전압이 요구 전압이 되도록 전원 전압에 따라 변조율 (M) 을 제어한다.

도 2 에 도시된 대로, 제어부 (55) 는, 인버터 (31) 의 변조 방식 (이하, 간단히 변조 방식으로 지칭함) 을 제어하는 변조 방식 제어부 (61) 를 포함한다. 변조 방식이 이하 설명될 것이다.

본 실시형태에서, 인버터 (31) 의 변조 방식은 3 상 변조 및 2 상 변조를 포함한다. 3 상 변조는, 전체 상들의 파워 스위칭 소자들 (Qu1 ~ Qw2) 이 항상 주기적인 ON-OFF 동작 (스위칭 동작) 을 부여받는 변조 방식이다. 본 실시형태에서, 2 상 변조는, 파워 스위칭 소자들 (Qu1 ~ Qw2) 중 하나의 주기적 ON-OFF 동작, 즉, 3 개 상들 중 하나의 파워 스위칭 소자의 주기적 ON-OFF 동작이 미리 정해진 기간 (위상 각) 마다 순차적으로 정지되는 변조 방식이다. 즉, 2 상 변조는, 3 개 상들 중 하나의 파워 스위칭 소자의 주기적 ON-OFF 동작이 순차적으로 정지되고 다른 2 개의 상들의 파워 스위칭 소자들의 주기적 ON-OFF 동작들이 실행되는 변조 방식이다. 파워 스위칭 소자의 주기적 ON-OFF 동작이 정지된 상태는, 파워 스위칭 소자가 ON 또는 OFF 상태로 스위칭되어 유지되는 상태를 지칭한다.

3 상 변조와 비교할 때, 파워 스위칭 소자들 (Qu1 ~ Qw2) 은 ON/OFF 스위칭 빈도가 더 낮다. 따라서, 인버터 (31) 의 전력 손실 및 발열량은 2 상 변조에서보다 3 상 변조에서 더 증가하기 쉽다.

2 상 변조와 비교할 때, 3 상 변조는 코일들 (25u ~ 25w) 을 통하여 흐르는 전압 파형을 정확하게 제어하도록 구성되고 전류 리플들 (ripples) 을 감소시키기 쉽다. 따라서, 예를 들어, 전기 모터 (13) 에 적용된 부하가 비교적 큰 경우에는 3 상 변조가 이용되는 것이 바람직하다.

본 실시형태의 2 상 변조에서, 예를 들어, 상부 아암에서 파워 스위칭 소자들 (Qu1, Qv1, Qw1) 및 하부 아암에서 파워 스위칭 소자들 (Qu2, Qv2, Qw2) 양자가 이용된다. 다시 말해서, 파워 스위칭 소자들 (Qu1 ~ Qw2) 은 각각 정지된다.

변조 방식이 3 상 변조인 상황에서, 변조 방식 제어부 (61) 는, 미리 정해진 2 상 변조 조건이 충족될 때 3 상 변조에서 2 상 변조로 변조 방식을 변경한다. 2 상 변조 조건은, 예를 들어, 회전 속도와 변조율 중 적어도 하나에 의해 규정된다. 구체적으로, 2 상 변조 조건은, 회전 속도가 미리 정해진 역치 회전 속도 이상이고 변조율이 미리 정해진 역치 변조율 이상일 때 충족될 수도 있다.

변조 방식이 2 상 변조인 상황에서, 변조 방식 제어부 (61) 는, 2 상 변조 조건이 더이상 충족되지 않을 때 2 상 변조에서 3 상 변조로 변조 방식을 변경한다.

즉, 회전 속도가 비교적 높을 때 2 상 변조가 이용된다. 회전 속도가 증가함에 따라 하우징 (11) 으로 흡입되는 냉매의 유량이 증가한다. 따라서, 변조 방식이 2 상 변조일 때, 하우징 (11) 으로 흡입되는 냉매의 유량은, 변조 방식이 3 상 변조인 경우와 비교해 증가되는 경향이 있다.

도 2 에 도시된 대로, 제어부 (55) 는 약화 계자 (field weakening) 제어부 (62) 를 포함하고, 상기 약화 계자 제어부는, 미리 정해진 약화 계자 조건이 충족될 때 전기 모터 (13) 에서 약화 계자 제어를 실행한다. 약화 계자 조건은, 예를 들어, 모터 (13) 에서 발생된 역기전력이 전원 전압과 동일한 상태를 지칭한다.

전원 전압이 낮을 때 전기 모터 (13) 의 회전 속도가 증가된다면, 전기 모터의 회전에 의해 발생된 자속은 역기전력을 발생시킨다. 역기전력이 전기 모터 (13) 에 인가된 전원 전압과 동일해질 때, 전기 모터 (13) 의 회전 속도는 더이상 증가될 수 없다.

반면에, 약화 계자 제어는 전기 모터 (13) 의 회전에 의해 발생된 역기전력을 억제한다. 구체적으로, 인버터 (31) 가, 전기 모터 (13) 의 회전에 의해 발생된 자속을 약화시키는 전류를 전기 모터 (13) 로 출력함으로써 약화 계자 제어는 역기전력을 억제한다. 따라서, 전원 전압이 비교적 낮은 경우에도, 전동 압축기 (10) 는 일정한 높은 토크를 유지하면서 높은 회전 속도로 작동하도록 허용된다.

약화 계자 제어는, 예를 들어, 변조 방식이 2 상 변조이고 과변조 제어가 실행되고 있을 때 실행된다. 과변조 제어에서는, 작동 대상인 파워 스위칭 소자가 캐리어 주기보다 긴 미리 정해진 기간 동안 ON 상태로 유지된다. 약화 계자 제어는 비교적 낮은 전원 전압의 환경 하에 실행된다. 따라서, 인버터 (31) 의 전력 손실 및 발열량은 통상 제어에서보다 약화 계자 제어에서 더 감소되기 쉽다. 작동 대상인 파워 스위칭 소자는 정지 상의 파워 스위칭 소자들 이외의 파워 스위칭 소자를 지칭한다.

온도 센서 (53) 는 측정 결과를 제어부 (55) 로 송신한다. 이것은, 제어부 (55) 가 온도 센서 (53) 에 의해 측정된 측정 온도 (Tm) 를 얻을 수 있도록 한다. 전동 압축기 (10) 의 작동 중 (즉, 전기 모터 (13) 의 회전 중) 인버터 (31) 의 온도가 동작 보증 범위에서 유지되도록 전동 압축기 (10) (구체적으로, 전기 모터 (13)) 의 정지 제어를 실행하기 위해서 제어부 (55) 는 고온 (HT) 정지 제어 프로세스 및 저온 (LT) 정지 제어 프로세스를 주기적으로 실행한다.

HT 정지 제어 프로세스는, 측정 온도 (Tm) 가 미리 정해진 고온 (HT) 정지 온도 (Th) 이상일 때 전동 압축기 (10) 의 작동을 정지시키도록 구성된다. HT 정지 온도 (Th) 는 동작 상한 온도 (Tmax) 보다 낮도록 설정된다. 제어부 (55) 는, 인버터 (31) 의 제어 모드에 따라 HT 정지 온도 (Th) 를 가변한다. 이하, HT 정지 제어 프로세스의 상세한 내용은 HT 정지 온도 (Th) 를 가변하기 위한 제어와 조합하여 설명될 것이다.

도 3 에 도시된 대로, 제어부 (55) 는 스텝 (S101) 에서 온도 센서 (53) 의 측정 결과로부터 측정 온도 (Tm) 를 얻는다. 그 후, 스텝 (S102) 에서, 제어부 (55) 는, 현재 변조 방식이 3 상 변조인지 아닌지 판정한다. 현재 변조 방식이 3 상 변조라면, 제어부 (55) 는 스텝 (S102) 에서 긍정 판정을 하고 스텝 (S103) 으로 진행한다. 스텝 (S103) 에서, 제어부 (55) 는, 스텝 (S101) 에서 얻은 측정 온도 (Tm) 가 미리 정해진 3 상 고온 (HT) 정지 온도 (Th1) 이상인지 아닌지 판정한다. 3 상 HT 정지 온도 (Th1) 는, 변조 방식이 3 상 변조일 때 설정된 HT 정지 온도 (Th) 의 값이다.

측정 온도 (Tm) 가 3 상 HT 정지 온도 (Th1) 보다 낮다면, 제어부 (55) 는 추가 프로세싱 없이 HT 정지 제어 프로세스를 종료한다. 반면에, 측정 온도 (Tm) 가 3 상 HT 정지 온도 (Th1) 이상이라면, 제어부 (55) 는 스텝 (S104) 에서 전기 모터 (13) 를 정지하기 위한 정지 프로세스를 실행하고 HT 정지 제어 프로세스를 종료한다. 정지 프로세스에서, 제어부 (55) 는 파워 스위칭 소자들 (Qu1 ~ Qw2) 의 주기적 ON-OFF 동작을 정지한다.

도 3 에 도시된 대로, 현재 변조 방식이 3 상 변조가 아니라면, 즉, 현재 변조가 2 상 변조라면, 제어부 (55) 는 스텝 (S102) 에서 부정 판정을 하고 스텝 (S105) 으로 진행한다. 스텝 (S105) 에서, 제어부 (55) 는, 약화 계자 제어가 실행되고 있는지 아닌지 판정한다. 약화 계자 제어가 실행되고 있지 않다면, 즉, 약화 계자 제어부 (62) 가 약화 계자 제어를 실행하고 있지 않다면, 제어부 (55) 는 스텝 (S106) 으로 진행한다. 스텝 (S106) 에서, 제어부 (55) 는, 측정 온도 (Tm) 가 미리 정해진 제 1 의 2 상 고온 (HT) 정지 온도 (Th2) 이상인지 아닌지 판정한다. 제 1 의 2 상 HT 정지 온도 (Th2) 는, 변조 방식이 2 상 변조이고 약화 계자 제어가 실행되고 있지 않을 때, 즉, 통상 제어가 실행 중일 때 설정된 HT 정지 온도 (Th) 의 값이다. 제 1 의 2 상 HT 정지 온도 (Th2) 는 3 상 HT 정지 온도 (Th1) 보다 높게 설정된다.

측정 온도 (Tm) 가 제 1 의 2 상 HT 정지 온도 (Th2) 미만이라면, 제어부 (55) 는 추가 프로세싱 없이 HT 정지 제어 프로세스를 종료한다. 반면에, 측정 온도 (Tm) 가 제 1 의 2 상 HT 정지 온도 (Th2) 이상이라면, 제어부 (55) 는 스텝 (S104) 에서 전기 모터 (13) 를 정지하기 위한 정지 프로세스를 실행하고 HT 정지 제어 프로세스를 종료한다.

약화 계자 제어가 실행되고 있다면, 제어부 (55) 는 스텝 (S105) 에서 긍정 판정을 하고 스텝 (S107) 으로 진행한다. 스텝 (S107) 에서, 제어부 (55) 는, 측정 온도 (Tm) 가 미리 정해진 제 2 의 2 상 고온 (HT) 정지 온도 (Th3) 이상인지 아닌지 판정한다. 제 2 의 2 상 HT 정지 온도 (Th3) 는, 변조 방식이 2 상 변조이고 약화 계자 제어가 실행되고 있을 때 설정된 HT 정지 온도 (Th) 의 값이다. 제 2 의 2 상 HT 정지 온도 (Th3) 는 3 상 HT 정지 온도 (Th1) 보다 높고 제 1 의 2 상 HT 정지 온도 (Th2) 보다 높도록 설정된다. 즉, 다음 식이 충족된다: 3 상 HT 정지 온도 (Th1) < 제 1 의 2 상 HT 정지 온도 (Th2) < 제 2 의 2 상 HT 정지 온도 (Th3) < 동작 상한 온도 (Tmax).

측정 온도 (Tm) 가 제 2 의 2 상 HT 정지 온도 (Th3) 미만이라면, 제어부 (55) 는 추가 프로세싱 없이 HT 정지 제어 프로세스를 종료한다. 반면에, 측정 온도 (Tm) 가 제 2 의 2 상 HT 정지 온도 (Th3) 이상이라면, 제어부 (55) 는 스텝 (S104) 에서 전기 모터 (13) 를 정지하기 위한 정지 프로세스를 실행하고 HT 정지 제어 프로세스를 종료한다. 본 실시형태에서, 제어부 (55) 는 고온 (HT) 정지 제어부 및 고온 (HT) 정지 온도 설정부에 대응한다.

이하, LT 정지 제어 프로세스가 설명될 것이다. LT 정지 제어 프로세스는, 측정 온도 (Tm) 가 미리 정해진 LT 정지 온도 (Ti) 이하로 저하될 때 전동 압축기 (10) 의 작동을 정지시키도록 구성된다. LT 정지 온도 (Ti) 는 동작 하한 온도 (Tmin) 보다 높도록 설정된다. 제어부 (55) 는, 인버터 (31) 의 제어 모드에 따라 LT 정지 온도 (Ti) 를 가변한다. 이하, LT 정지 제어 프로세스의 상세한 내용은 LT 정지 온도 (Ti) 를 가변하기 위한 제어와 조합하여 설명될 것이다.

도 4 에 도시된 대로, 제어부 (55) 는 스텝 (S201) 에서 온도 센서 (53) 의 측정 결과로부터 측정 온도 (Tm) 를 얻는다. 그 후, 스텝 (S202) 에서, 제어부 (55) 는, 현재 변조 방식이 3 상 변조인지 아닌지 판정한다. 현재 변조 방식이 3 상 변조라면, 제어부 (55) 는 스텝 (S202) 에서 긍정 판정을 하고 스텝 (S203) 으로 진행한다. 스텝 (S203) 에서, 제어부 (55) 는, 스텝 (S201) 에서 얻은 측정 온도 (Tm) 가 미리 정해진 3 상 저온 (LT) 정지 온도 (Ti1) 이하인지 아닌지 판정한다. 3 상 LT 정지 온도 (Ti1) 는, 변조 방식이 3 상 변조일 때 설정된 LT 정지 온도 (Ti) 의 값이다.

측정 온도 (Tm) 가 3 상 LT 정지 온도 (Ti1) 보다 높다면, 제어부 (55) 는 추가 프로세싱 없이 HT 정지 제어 프로세스를 종료한다. 반면에, 측정 온도 (Tm) 가 3 상 LT 정지 온도 (Ti1) 이하라면, 제어부 (55) 는 스텝 (S204) 에서 전기 모터 (13) 를 정지하기 위한 정지 프로세스를 실행하고 LT 정지 제어 프로세스를 종료한다.

도 4 에 도시된 대로, 현재 변조 방식이 3 상 변조가 아니라면, 즉, 현재 변조가 2 상 변조라면, 제어부 (55) 는 스텝 (S202) 에서 부정 판정을 하고 스텝 (S205) 으로 진행한다. 스텝 (S205) 에서, 제어부 (55) 는, 약화 계자 제어가 실행되고 있는지 아닌지 판정한다. 약화 계자 제어가 실행되고 있지 않다면, 제어부 (55) 는 스텝 (S206) 으로 진행하고 측정 온도 (Tm) 가 미리 정해진 제 1 의 2 상 저온 (LT) 정지 온도 (Ti2) 이하인지 아닌지 판정한다. 제 1 의 2 상 LT 정지 온도 (Ti2) 는, 변조 방식이 2 상 변조이고 약화 계자 제어가 실행되고 있지 않을 때 (즉, 통상 제어가 실행 중일 때) 설정된 LT 정지 온도 (Ti) 의 값이다. 제 1 의 2 상 LT 정지 온도 (Ti2) 는 3 상 LT 정지 온도 (Ti1) 보다 높게 설정된다.

측정 온도 (Tm) 가 제 1 의 2 상 LT 정지 온도 (Ti2) 보다 높다면, 제어부 (55) 는 추가 프로세싱 없이 LT 정지 제어 프로세스를 종료한다. 반면에, 측정 온도 (Tm) 가 제 1 의 2 상 LT 정지 온도 (Ti2) 이하라면, 제어부 (55) 는 스텝 (S204) 에서 전기 모터 (13) 를 정지하기 위한 정지 프로세스를 실행하고 LT 정지 제어 프로세스를 종료한다.

약화 계자 제어가 실행되고 있다면, 제어부 (55) 는 스텝 (S205) 에서 긍정 판정을 하고 스텝 (S207) 으로 진행한다. 스텝 (S207) 에서, 제어부 (55) 는, 측정 온도 (Tm) 가 미리 정해진 제 2 의 2 상 저온 (LT) 정지 온도 (Ti3) 이하인지 아닌지 판정한다. 제 2 의 2 상 LT 정지 온도 (Ti3) 는, 변조 방식이 2 상 변조이고 약화 계자 제어가 실행되고 있을 때 설정된 LT 정지 온도 (Ti) 의 값이다. 제 2 의 2 상 LT 정지 온도 (Ti3) 는 3 상 LT 정지 온도 (Ti1) 보다 높고 제 1 의 2 상 LT 정지 온도 (Ti2) 보다 높도록 설정된다. 즉, 다음 식이 충족된다: 제 2 의 2 상 LT 정지 온도 (Ti3) > 제 1 의 2 상 LT 정지 온도 (Ti2) > 3 상 LT 정지 온도 (Ti1) > 동작 하한 온도 (Tmin).

측정 온도 (Tm) 가 제 2 의 2 상 LT 정지 온도 (Ti3) 보다 높다면, 제어부 (55) 는 추가 프로세싱 없이 LT 정지 제어 프로세스를 종료한다. 반면에, 측정 온도 (Tm) 가 제 2 의 2 상 LT 정지 온도 (Ti3) 이하라면, 제어부 (55) 는 스텝 (S204) 에서 전기 모터 (13) 를 정지하기 위한 정지 프로세스를 실행하고 LT 정지 제어 프로세스를 종료한다. 본 실시형태에서, 제어부 (55) 는 저온 (LT) 정지 제어부 및 저온 (LT) 정지 온도 설정부에 대응한다.

이하, 본 실시형태의 작동이 도 5 및 도 6 을 참조하여 설명될 것이다. 도 5 는 고온 상태에서 인버터 (31) 의 온도의 시간에 따른 변화의 예들을 도시한 그래프이고, 도 6 은 저온 상태에서 인버터 (31) 의 온도의 시간에 따른 변화의 예들을 도시한 그래프이다.

도 5 에서, 선 (fh1) 은 변조 방식이 3 상 변조인 경우에 온도 변화의 예를 나타내고, 선 (fh2) 은 변조 방식이 2 상 변조이고 약화 계자 제어가 실행되고 있지 않는 경우에 온도 변화의 예를 나타낸다.

마찬가지로, 도 6 에서, 선 (fi1) 은 변조 방식이 3 상 변조인 경우에 온도 변화의 예를 나타내고, 선 (fi2) 은 변조 방식이 2 상 변조이고 약화 계자 제어가 실행되고 있지 않는 경우에 온도 변화의 예를 나타낸다.

설명을 위해, 도 5 는 동작 상한 온도 (Tmax) 와 조합하여 3 상 HT 정지 온도 (Th1) 및 제 1 의 2 상 HT 정지 온도 (Th2) 를 개략적으로 도시한다. 사실상, 측정 온도 (Tm) 는 인버터 (31) 의 온도와 상이할 수도 있다. 따라서, 인버터 (31) 의 온도가 3 상 HT 정지 온도 (Th1) 또는 제 1 의 2 상 HT 정지 온도 (Th2) 이상일 때마다 전동 압축기 (10) 가 반드시 작동을 정지할 필요는 없다. 엄밀히 말하면, 작동이 정지되어야 하는지 아닌지 판정하는데 이용되는 온도는 측정 온도 (Tm) 이다. 도 6 의 경우에도 마찬가지이다.

먼저, 고온의 경우가 설명될 것이다. 전술한 대로, 인버터 (31) 의 발열량은, 변조 방식이 2 상 변조일 때보다 변조 방식이 3 상 변조일 때 더 증가하기 쉽다. 따라서, 도 5 에 도시된 대로, 온도 상승률은 2 상 변조에서보다 3 상 변조에서 더 증가하기 쉽다. 구체적으로, 3 상 변조에 대응하는 선 (fh1) 의 경사도는 2 상 변조에 대응하는 선 (fh2) 의 경사도보다 크다.

또한, 몇 가지 요인들 때문에, 인버터 (31) 의 온도는 전기 모터 (13) 의 정지를 기반으로 즉시 저하되지 않을 수도 있다. 상기 요인들은, 예를 들어, 파워 스위칭 소자들 (Qu1 ~ Qw2) 의 주기적 ON-OFF 동작들의 정지를 수반하는 역기전력의 발생과 평활 커패시터 (C1) 의 방전을 포함한다.

측정 온도 (Tm) 가 HT 정지 온도 (Th) 에 도달할 때부터 전기 모터 (13) 가 실제로 정지할 때까지 타임 래그 (time lag) 가 발생할 수도 있다. 타임 래그 중 온도 상승은, 온도 상승률이 높은 3 상 변조에서 커지기 쉽다. 또한, 측정 온도 (Tm) 와 인버터 (31) 의 온도 사이 차이량은, 발열량이 비교적 작은 2 상 변조에서보다 발열량이 비교적 큰 3 상 변조에서 증가되기 더 쉬울 수도 있다.

이러한 상황 하에서 변조 방식이 3 상 변조인 경우에, 측정 온도 (Tm) 가 3 상 HT 정지 온도 (Th1) 가 아니라 제 1 의 2 상 HT 정지 온도 (Th2) 이상일 때 전동 압축기 (10) 의 동작이 정지된다면, 인버터 (31) 의 온도는 도 5 에서 파선 (fha) 으로 나타낸 것처럼 동작 상한 온도 (Tmax) 를 초과할 수도 있다.

반면에, 본 실시형태에서, 변조 방식이 3 상 변조일 때, 측정 온도 (Tm) 가 제 1 의 2 상 HT 정지 온도 (Th2) 보다 낮은 3 상 HT 정지 온도 (Th1) 이상이라는 사실을 기반으로 전동 압축기 (10) 의 동작이 정지된다. 그러므로, 인버터 (31) 의 온도는 동작 상한 온도 (Tmax) 를 초과하기 쉽지 않다.

변조 방식이 2 상 변조일 때, 온도 상승률은 3 상 변조에서보다 낮다. 따라서, 변조 방식이 2 상 변조인 경우에, 측정 온도 (Tm) 가 3 상 HT 정지 온도 (Th1) 이상일 때 전동 압축기 (10) 의 동작이 정지된다면, 예를 들어, 도 5 에서 파선 (fhb) 으로 나타낸 것처럼, 인버터 (31) 의 온도와 동작 상한 온도 (Tmax) 사이 차이가 과도하게 큰 상태에서 전동 압축기 (10) 의 동작이 정지된다. 이 경우에, 정상 작동이 지속되도록 허용될지라도 전동 압축기 (10) 의 동작은 정지된다. 이것은 운전자에게 불쾌감을 줄 수도 있다.

반면에, 본 실시형태에서, 변조 방식이 2 상 변조일 때, 측정 온도 (Tm) 가 3 상 HT 정지 온도 (Th1) 보다 높은 2 상 HT 정지 온도 (Th2) 이상일 때 전동 압축기 (10) 의 동작은 정지된다. 이것은, 정상 작동이 지속되도록 허용될지라도 전동 압축기 (10) 가 정지되기 쉽지 않도록 한다.

다음으로, 저온의 경우가 설명될 것이다. 이 경우에, 발열량은, 변조 방식이 3 상 변조일 때보다 변조 방식이 2 상 변조일 때 더 감소되기 쉽다. 따라서, 도 6 에 도시된 대로, 온도 상승률은 3 상 변조에서보다 2 상 변조에서 더 증가하기 쉽다. 구체적으로, 2 상 변조에 대응하는 선 (fi2) 의 경사도는 3 상 변조에 대응하는 선 (fi1) 의 경사도보다 크다.

전기 모터 (13) 가 정지된 후에도, 전기 모터 (13) 가 정지되기 직전 하우징으로 흡입된 냉매의 냉각 효과로 인해 인버터 (31) 의 온도가 저하될 수도 있다.

전기 모터 (13) 가 실제로 정지할 때부터 측정 온도 (Tm) 가 HT 정지 온도 (Th) 에 도달할 때까지 타임 래그가 발생할 수도 있다. 타임 래그 중 온도 감소는, 온도 감소율이 높은 2 상 변조에서 커지기 쉽다.

이러한 상황 하에서 변조 방식이 2 상 변조인 경우에, 측정 온도 (Tm) 가 제 1 의 2 상 LT 정지 온도 (Ti2) 가 아니라 3 상 LT 정지 온도 (Ti1) 이하일 때 전동 압축기 (10) 의 동작이 정지되면, 인버터 (31) 의 온도는 도 6 에서 파선 (fib) 으로 나타낸 것처럼 동작 하한 온도 (Tmin) 이하로 낮아질 수도 있다.

반면에, 본 실시형태에서, 변조 방식이 2 상 변조일 때, 측정 온도 (Tm) 가 3 상 LT 정지 온도 (Ti1) 보다 높은 제 1 의 2 상 LT 정지 온도 (Ti2) 이하일 때 전동 압축기 (10) 의 동작이 정지된다. 그러므로, 인버터 (31) 의 온도는 동작 하한 온도 (Tmin) 아래로 저하되기 쉽지 않다.

변조 방식이 3 상 변조일 때, 온도 감소율은 2 상 변조에서보다 낮다. 따라서, 변조 방식이 3 상 변조인 경우에, 측정 온도 (Tm) 가 2 상 HT 정지 온도 (Ti2) 이하일 때 전동 압축기 (10) 의 동작이 정지된다면, 예를 들어, 도 6 에서 파선 (fia) 으로 나타낸 것처럼, 인버터 (31) 의 온도와 동작 하한 온도 (Tmin) 사이 차이가 과도하게 큰 상태에서 전동 압축기 (10) 의 동작이 정지된다. 이 경우에, 정상 작동이 지속되도록 허용될지라도 전동 압축기 (10) 의 동작은 정지된다. 이것은 운전자에게 불쾌감을 줄 수도 있다.

반면에, 본 실시형태에서, 변조 방식이 3 상 변조일 때, 측정 온도 (Tm) 가 제 1 의 2 상 LT 정지 온도 (Ti2) 보다 낮은 3 상 LT 정지 온도 (Ti1) 이하일 때 전동 압축기 (10) 의 동작은 정지된다. 이것은, 정상 작동이 지속되도록 허용될지라도 전동 압축기 (10) 가 정지되기 쉽지 않도록 한다.

전술한 본 실시형태는 다음과 같은 장점들을 가지고 있다.

(1) 전동 압축기 (10) 는, 유체로서 역할을 하는 냉매를 압축하는 압축부 (12), 압축부 (12) 를 구동하는 전기 모터 (13), 전기 모터 (13) 를 구동하도록 구성된 구동 회로인 인버터 (31), 인버터 (31) 의 온도를 측정하는 온도 센서 (53), 및 인버터 (31) 를 제어하는 제어부 (55) 를 포함한다. 온도 센서 (53) 에 의해 측정된 측정 온도 (Tm) 가 미리 정해진 HT 정지 온도 (Th) 이상일 때, 제어부 (55) 는 전기 모터 (13) 를 정지하기 위한 HT 정지 제어 프로세스를 실행한다. HT 정지 제어 프로세스에서, 변조 방식이 3 상 변조일 때, 제어부 (55) 는 HT 정지 온도 (Th) 를 3 상 HT 정지 온도 (Th1) 로 설정한다. 변조 방식이 2 상 변조일 때, 제어부 (55) 는, 3 상 HT 정지 온도 (Th1) 보다 높은 2 상 HT 정지 온도들 (Th2, Th3) 중 하나로 HT 정지 온도 (Th) 를 설정한다.

이 구성에 있어서, 변조 방식이, 인버터 (31) 의 발열량이 비교적 많아서 온도가 증가하기 쉬운 3 상 변조일 때, HT 정지 온도 (Th) 는 비교적 낮은 3 상 HT 정지 온도 (Th1) 로 설정된다. 따라서, 인버터 (31) (구체적으로, 파워 모듈 (52)) 의 온도가 과도하게 증가되는 것을 억제한다. 반면에, 변조 방식이 2 상 변조일 때, HT 정지 온도 (Th) 는 비교적 낮은 2 상 HT 정지 온도들 (Th2, Th3) 중 하나로 설정된다. 따라서, 전동 압축기 (10) 의 작동은 쉽게 지속된다. 2 상 변조에서는 발열량이 작고 온도가 쉽게 증가되지 않으므로, 전술한 대로 HT 정지 온도 (Th) 가 비교적 고온으로 설정될지라도 인버터 (31) 의 온도는 과도하게 증가되기 쉽지 않다. 이것은 인버터 (31) 의 온도가 과도하게 증가되는 것을 억제하면서 전동 압축기 (10) 가 계속해서 작동할 수 있도록 허용한다.

(2) 온도가 미리 정해진 동작 상한 온도 (Tmax) 이하일 때 정상적으로 작동하는 파워 스위칭 소자들 (Qu1 ~ Qw2) 을 인버터 (31) 가 포함한다. 인버터 (31) 는 전기 모터 (13) 를 구동하기 위해서 파워 스위칭 소자들 (Qu1 ~ Qw2) 에서 주기적 ON-OFF 동작을 실행한다. HT 정지 온도 (Th) 는 동작 상한 온도 (Tmax) 보다 낮도록 설정된다. 그러므로, 측정 온도 (Tm) 가 동작 상한 온도 (Tmax) 가 되기 전 전기 모터 (13) 는 HT 정지 제어 프로세스를 통하여 정지된다. 이것은 인버터 (31) 의 온도가 동작 상한 온도 (Tmax) 를 초과하는 것을 억제한다.

(3) 인버터 (31) 및 하우징 (11) 은 서로 열적으로 결합된다. 따라서, 인버터 (31) 는 하우징 (11) 으로 흡입된 냉매에 의해 냉각된다. 하우징 (11) 으로 흡입된 냉매의 유량은 전기 모터 (13) 의 회전 속도에 의존한다.

변조 방식이 3 상 변조인 상황에서, 미리 정해진 2 상 변조 조건이 충족될 때 변조 방식 제어부 (61) 는 변조 방식을 3 상 변조에서 2 상 변조로 변경한다. 2 상 변조 조건은, 전기 모터 (13) 의 회전 속도가 역치 회전 속도 이상이 되는 것을 포함한다.

이 구성에서, 변조 방식이 2 상 변조일 때 회전 속도는 변조 방식이 3 상 변조일 때 회전 속도보다 높기 때문에, 하우징 (11) 으로 흡입된 냉매의 유량은 3 상 변조의 경우보다 2 상 변조의 경우에 증가되기 더 쉽다. 그러므로, 변조 방식이 2 상 변조일 때 인버터 (31) 는 보다 효과적으로 냉매에 의해 냉각된다. 따라서, 변조 방식이 2 상 변조일 때 HT 정지 온도 (Th) 가 3 상 HT 정지 온도 (Th1) 보다 높은 2 상 HT 정지 온도들 (Th2, Th3) 중 하나로 설정될지라도, 인버터 (31) 의 온도는 동작 상한 온도 (Tmax) 를 초과하기 쉽지 않다. 따라서, 변조 방식이 2 상 변조일 때 전동 압축기 (10) 가 계속 작동하도록 허용된다.

(4) 제어부 (55) 는, 미리 정해진 약화 계자 조건이 충족될 때 전기 모터 (13) 에서 약화 계자 제어를 실행하는 약화 계자 제어부 (62) 를 포함한다. 따라서, 전원 전압이 낮은 경우에도, 전동 압축기 (10) 는 일정한 높은 토크를 유지하면서 높은 회전 속도로 작동하도록 허용된다.

인버터 (31) 의 발열량은, 통상 제어가 실행중일 때가 약화 계자 제어 중일 때 보다 더 많다. 따라서, 인버터 (31) 의 온도는 약화 계자 제어 중 쉽게 증가되지 않기 때문에, 약화 계자 제어에서 HT 정지 온도 (Th) 가 증가될지라도 인버터 (31) 의 온도는 동작 상한 온도 (Tmax) 를 초과하기 쉽지 않다. 대응하여, 변조 방식이 2 상 변조이고 약화 계자 제어가 실행되고 있지 않을 때 본 실시형태의 제어부 (55) 는 HT 정지 온도 (Th) 를 제 1 의 2 상 HT 정지 온도 (Th2) 로 설정한다. 또, 변조 방식이 2 상 변조이고 약화 계자 제어가 실행 중일 때 제어부 (55) 는 HT 정지 온도 (Th) 를, 제 1 의 2 상 HT 정지 온도 (Th2) 보다 높은, 제 2 의 2 상 HT 정지 온도 (Th3) 로 설정한다. 따라서, 약화 계자 제어 중 변조 방식이 2 상 변조일 때, 인버터 (31) 의 온도가 동작 상한 온도 (Tmax) 를 초과하는 것을 억제하면서 전동 압축기 (10) 가 계속 작동할 수 있도록 허용된다.

(5) 온도 센서 (53) 에 의해 측정된 측정 온도 (Tm) 가 미리 정해진 LT 정지 온도 (Ti) 이하로 떨어질 때, 제어부 (55) 는 전기 모터 (13) 를 정지하기 위한 LT 정지 제어 프로세스를 실행한다. LT 정지 제어 프로세스에서, 변조 방식이 3 상 변조일 때, 제어부 (55) 는 LT 정지 온도 (Ti) 를 3 상 LT 정지 온도 (Ti1) 로 설정한다. 변조 방식이 2 상 변조일 때, 제어부 (55) 는, 3 상 LT 정지 온도 (Ti1) 보다 높은 2 상 LT 정지 온도들 (Ti2, Ti3) 중 하나로 LT 정지 온도 (Ti) 를 설정한다.

이 구성에 있어서, 변조 방식이, 인버터 (31) 의 발열량이 비교적 작아서 온도가 감소하기 쉬운 2 상 변조일 때, LT 정지 온도 (Ti) 는 비교적 높은 2 상 LT 정지 온도들 (Ti2, Ti3) 중 하나로 설정된다. 따라서, 인버터 (31) (구체적으로, 파워 모듈 (52)) 의 온도가 과도하게 저하되는 것을 방지한다. 반면에, 변조 방식이 3 상 변조일 때, LT 정지 온도 (Ti) 는 비교적 낮은 3 상 LT 정지 온도 (Ti1) 로 설정된다. 따라서, 전동 압축기 (10) 의 작동은 쉽게 지속된다. 3 상 변조에서는 발열량이 많고 온도가 쉽게 감소되지 않으므로, 전술한 대로 LT 정지 온도 (Ti) 가 비교적 저온으로 설정될지라도 인버터 (31) 의 온도는 과도하게 감소되기 쉽지 않다. 이것은 인버터 (31) 의 온도가 과도하게 저하되는 것을 억제하면서 전동 압축기 (10) 가 계속해서 작동할 수 있도록 허용한다.

(6) 온도가 미리 정해진 동작 하한 온도 (Tmin) 이상일 때 파워 스위칭 소자들 (Qu1 ~ Qw2) 은 정상적으로 작동한다. LT 정지 온도 (Ti) 는 동작 하한 온도 (Tmin) 보다 높게 설정된다. 그러므로, 측정 온도 (Tm) 가 동작 하한 온도 (Tmin) 가 되기 전 전기 모터 (13) 는 LT 정지 제어 프로세스를 통하여 정지된다. 이것은 인버터 (31) 의 온도가 동작 하한 온도 (Tmin) 미만으로 저하되는 것을 억제한다.

(7) 2 상 변조 조건이 설정된, 장점들의 항목 (3) 의 경우에서처럼, 변조 방식이 2 상 변조일 때보다 변조 방식이 3 상 변조일 때 인버터 (31) 가 냉매에 의해 냉각될 가능성은 더 적다. 따라서, 변조 방식이 3 상 변조일 때 LT 정지 온도 (Ti) 가 제 1 의 2 상 LT 정지 온도 (Ti2) 보다 낮은 3 상 LT 정지 온도 (Ti1) 로 설정될지라도, 인버터 (31) 의 온도는 동작 하한 온도 (Tmin) 미만으로 저하되기 쉽지 않다. 따라서, 변조 방식이 3 상 변조일 때 전동 압축기 (10) 의 동작이 지속되도록 허용된다.

(8) 인버터 (31) 의 발열량이 통상 제어 중일 때보다 약화 계자 제어 중 감소되기 더 쉽기 때문에, 인버터 (31) 의 온도는 통상 제어 중일 때보다 약화 계자 제어 중 더 쉽게 저하된다. 대응하여, 변조 방식이 2 상 변조이고 약화 계자 제어가 실행되고 있지 않을 때, 제어부 (55) 는 LT 정지 온도 (Ti) 를 제 1 의 2 상 LT 정지 온도 (Ti2) 로 설정한다. 또, 변조 방식이 2 상 변조이고 약화 계자 제어가 실행되고 있을 때, 제어부 (55) 는 제 1 의 2 상 LT 정지 온도 (Ti2) 보다 높은 제 2 의 2 상 LT 정지 온도 (Ti3) 로 HT 정지 온도 (Ti) 를 설정한다. 따라서, 약화 계자 제어 중 변조 방식이 2 상 변조일 때, 인버터 (31) 의 온도가 동작 하한 온도 (Tmin) 미만으로 저하되는 것을 억제하면서 전동 압축기 (10) 는 작동을 지속하도록 허용된다.

상기 실시형태는 다음과 같이 변경될 수도 있다.

온도 센서 (53) 는, 인버터 (31) 의 온도를 직접 나타내는 온도로서 회로 기판 (51) 의 온도를 검출할 수도 있다. 즉, 온도 센서 (53) 는 그것이 인버터 (31) 의 온도를 직접적으로 또는 간접적으로 검출하기만 하면 변경될 수도 있다. 온도 센서 (53) 가 인버터 (31) 내 또는 상에 설치되기만 하면, 온도 센서 (53) 는 임의의 위치에 설치될 수도 있다.

파워 스위칭 소자들 (Qu1 ~ Qw2) 각각의 구체적 구성은 절연 게이트 양극성 트랜지스터 (IGBT) 에 제한되지 않고, 파워 MOSFET 와 같은 임의의 스위칭 소자일 수도 있다.

도시된 실시형태에서, 2 상 변조 조건은 회전 속도 및 변조율 양자에 의해 규정되지만, 이들 중 단 하나에 의해서만 규정될 수도 있다.

약화 계자 제어부 (62) 는 생략될 수도 있다. 즉, 약화 계자 제어가 실행될 필요가 없다. 이 경우에, 제 2 의 2 상 HT 정지 온도 (Th3) 및 제 2 의 2 상 LT 정지 온도 (Ti3) 는 생략될 수도 있다.

도시된 실시형태에서, 제어부 (55) 는 HT 정지 제어 프로세스 및 LT 정지 제어 프로세스 양자를 실행하도록 구성되지만, 이들 중 단 하나만 실행하도록 구성될 수도 있다.

케이스 (32) 는 하우징 (11) 상의 임의의 위치에 부착될 수도 있다.

인버터 (31) 의 파워 모듈 (52) 과 베이스 부재 (41) 는 반드시 서로 접촉할 필요가 없고, 서로 분리될 수도 있다. 이 경우에도, 케이스 (32) 내 분위기 온도는 냉매에 의해 조정되고, 그리하여 파워 모듈 (52) 의 온도가 조정된다.

베이스 부재 (41) 는 생략될 수도 있고, 커버 부재 (42) 는 하우징 (11) 의 벽부 (11c) 에 고정될 수도 있다. 이 경우에, 인버터 (31) 는 커버 부재 (42) 및 하우징 (11) 의 벽부 (11c) 에 의해 규정된 공간에 수용된다. 이 구성에서도, 인버터 (31) 와 하우징 (11) 은 열적으로 서로 결합된다. 즉, 인버터 (31) 와 하우징 (11) 을 서로 열적으로 결합하는 임의의 구성이 이용될 수도 있다.

2 상 변조는 상부 아암과 하부 아암 양자를 사용하는 방식에 제한되지 않고, 단지 하부 아암만 사용하는 방식일 수도 있다. 다시 말해서, 2 상 변조는 하부 아암의 단지 파워 스위칭 소자들 (Qu2, Qv2, Qw2) 의 동작을 정지시킬 수도 있다.

전동 압축기 (10) 는 차량 이외의 임의의 구조물에 장착될 수도 있다.

도시된 실시형태에서, 전동 압축기 (10) 는 차량 공조 장치 (100) 에 사용되지만, 그밖의 다른 기기에 사용될 수도 있다. 예를 들어, 차량이 연료 전지를 장착한 연료 전지 차량 (FCV) 이라면, 전동 압축기 (10) 는 공기를 연료 전지에 공급하는 공급 기기에서 사용될 수도 있다. 즉, 압축될 유체는 냉매 또는 공기와 같은 임의의 유체일 수도 있다.

따라서, 본 실시예들과 실시형태들은 예시로서 제한하지 않는 것으로 고려되어야 하고 본 발명은 본원에 제공된 세부사항에 제한되어서는 안 되고, 첨부된 청구항들의 범위와 등가물 내에서 변경될 수도 있다.

Claims

전동 압축기로서,
유체가 흡입되는 하우징;
상기 하우징 내에 수용되는 압축부로서, 상기 압축부는 상기 유체를 압축 및 토출하는, 상기 압축부;
상기 하우징 내에 수용되는 전기 모터로서, 상기 전기 모터는 상기 압축부를 구동하는, 상기 전기 모터;
상기 전기 모터를 구동하는 구동 회로;
상기 구동 회로의 변조 방식을 3 상 변조 또는 2 상 변조로 설정하는, 변조 방식 제어부;
상기 구동 회로의 온도를 측정하는 온도 측정부;
상기 온도 측정부에 의해 측정된 온도가 미리 정해진 고온 (HT) 정지 온도 이상일 때 상기 전기 모터를 정지시키는 고온 (HT) 정지 제어부; 및
고온 (HT) 정지 온도 설정부로서, 상기 변조 방식이 상기 3 상 변조일 때, 상기 고온 (HT) 정지 온도 설정부는 상기 고온 (HT) 정지 온도를 3 상 고온 (HT) 정지 온도로 설정하고, 그리고 상기 변조 방식이 상기 2 상 변조일 때, 상기 고온 (HT) 정지 온도 설정부는, 상기 3 상 고온 (HT) 정지 온도보다 높은 2 상 고온 (HT) 정지 온도로, 상기 고온 (HT) 정지 온도를 설정하는, 상기 고온 (HT) 정지 온도 설정부를 포함하고,
상기 구동 회로와 상기 하우징은 열적으로 서로 결합되고,
상기 변조 방식이 상기 3 상 변조인 상황에서, 상기 변조 방식 제어부는, 미리 정해진 2 상 변조 조건이 충족될 때, 상기 변조 방식을 상기 3 상 변조로부터 상기 2 상 변조로 변경하고,
상기 2 상 변조 조건은, 상기 전기 모터의 회전 속도가 미리 정해진 역치 회전 속도 이상인 것을 포함하는, 전동 압축기.
삭제
전동 압축기로서,
유체가 흡입되는 하우징;
상기 하우징 내에 수용되는 압축부로서, 상기 압축부는 상기 유체를 압축 및 토출하는, 상기 압축부;
상기 하우징 내에 수용되는 전기 모터로서, 상기 전기 모터는 상기 압축부를 구동하는, 상기 전기 모터;
상기 전기 모터를 구동하는 구동 회로;
상기 구동 회로의 변조 방식을 3 상 변조 또는 2 상 변조로 설정하는, 변조 방식 제어부;
상기 구동 회로의 온도를 측정하는 온도 측정부;
상기 온도 측정부에 의해 측정된 온도가 미리 정해진 고온 (HT) 정지 온도 이상일 때 상기 전기 모터를 정지시키는 고온 (HT) 정지 제어부; 및
고온 (HT) 정지 온도 설정부로서, 상기 변조 방식이 상기 3 상 변조일 때, 상기 고온 (HT) 정지 온도 설정부는 상기 고온 (HT) 정지 온도를 3 상 고온 (HT) 정지 온도로 설정하고, 그리고 상기 변조 방식이 상기 2 상 변조일 때, 상기 고온 (HT) 정지 온도 설정부는, 상기 3 상 고온 (HT) 정지 온도보다 높은 2 상 고온 (HT) 정지 온도로, 상기 고온 (HT) 정지 온도를 설정하는, 상기 고온 (HT) 정지 온도 설정부를 포함하고,
미리 정해진 약화 계자 (field weakening) 조건이 충족될 때 상기 전기 모터에서 약화 계자 제어를 실행하는 약화 계자 제어부를 더 포함하고,
상기 변조 방식이 상기 2 상 변조이고 상기 약화 계자 제어가 실행되지 않을 때, 상기 고온 (HT) 정지 온도 설정부는, 상기 3 상 고온 (HT) 정지 온도보다 높은 제 1 의 2 상 고온 (HT) 정지 온도로 상기 고온 (HT) 정지 온도를 설정하고,
상기 변조 방식이 상기 2 상 변조이고 상기 약화 계자 제어가 실행되고 있을 때, 상기 고온 (HT) 정지 온도 설정부는, 상기 제 1 의 2 상 고온 (HT) 정지 온도보다 높은 제 2 의 2 상 고온 (HT) 정지 온도로 상기 고온 (HT) 정지 온도를 설정하는, 전동 압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 구동 회로는, 상기 구동 회로의 온도가 동작 상한 온도 이하일 때 정상적으로 동작하는 스위칭 소자들을 포함하고,
상기 구동 회로는 상기 스위칭 소자들을 주기적으로 온/오프하여 상기 전기 모터를 구동하고,
상기 고온 (HT) 정지 온도는 상기 동작 상한 온도보다 낮게 설정되는, 전동 압축기.
전동 압축기로서,
유체가 흡입되는 하우징;
상기 하우징 내에 수용되는 압축부로서, 상기 압축부는 상기 유체를 압축 및 토출하는, 상기 압축부;
상기 하우징 내에 수용되는 전기 모터로서, 상기 전기 모터는 상기 압축부를 구동하는, 상기 전기 모터;
상기 전기 모터를 구동하는 구동 회로;
상기 구동 회로의 변조 방식을 3 상 변조 또는 2 상 변조로 설정하는, 변조 방식 제어부;
상기 구동 회로의 온도를 측정하는 온도 측정부;
상기 온도 측정부에 의해 측정된 온도가 미리 정해진 저온 (LT) 정지 온도 이하일 때 상기 전기 모터를 정지시키는 저온 (LT) 정지 제어부; 및
저온 (LT) 정지 온도 설정부로서, 상기 변조 방식이 상기 3 상 변조일 때, 상기 저온 (LT) 정지 온도 설정부는 상기 저온 (LT) 정지 온도를 3 상 저온 (LT) 정지 온도로 설정하고, 그리고 상기 변조 방식이 상기 2 상 변조일 때, 상기 저온 (LT) 정지 온도 설정부는, 상기 3 상 저온 (LT) 정지 온도보다 높은 2 상 저온 (LT) 정지 온도로, 상기 저온 (LT) 정지 온도를 설정하는, 상기 저온 (LT) 정지 온도 설정부를 포함하고,
상기 구동 회로와 상기 하우징은 열적으로 서로 결합되고,
상기 변조 방식이 상기 3 상 변조인 상황에서, 상기 변조 방식 제어부는, 미리 정해진 2 상 변조 조건이 충족될 때, 상기 변조 방식을 상기 3 상 변조로부터 상기 2 상 변조로 변경하고,
상기 2 상 변조 조건은, 상기 전기 모터의 회전 속도가 미리 정해진 역치 회전 속도 이상인 것을 포함하는, 전동 압축기.
삭제
전동 압축기로서,
유체가 흡입되는 하우징;
상기 하우징 내에 수용되는 압축부로서, 상기 압축부는 상기 유체를 압축 및 토출하는, 상기 압축부;
상기 하우징 내에 수용되는 전기 모터로서, 상기 전기 모터는 상기 압축부를 구동하는, 상기 전기 모터;
상기 전기 모터를 구동하는 구동 회로;
상기 구동 회로의 변조 방식을 3 상 변조 또는 2 상 변조로 설정하는, 변조 방식 제어부;
상기 구동 회로의 온도를 측정하는 온도 측정부;
상기 온도 측정부에 의해 측정된 온도가 미리 정해진 저온 (LT) 정지 온도 이하일 때 상기 전기 모터를 정지시키는 저온 (LT) 정지 제어부; 및
저온 (LT) 정지 온도 설정부로서, 상기 변조 방식이 상기 3 상 변조일 때, 상기 저온 (LT) 정지 온도 설정부는 상기 저온 (LT) 정지 온도를 3 상 저온 (LT) 정지 온도로 설정하고, 그리고 상기 변조 방식이 상기 2 상 변조일 때, 상기 저온 (LT) 정지 온도 설정부는, 상기 3 상 저온 (LT) 정지 온도보다 높은 2 상 저온 (LT) 정지 온도로, 상기 저온 (LT) 정지 온도를 설정하는, 상기 저온 (LT) 정지 온도 설정부를 포함하고,
미리 정해진 약화 계자 조건이 충족될 때 상기 전기 모터에서 약화 계자 제어를 실행하는 약화 계자 제어부를 더 포함하고,
상기 변조 방식이 상기 2 상 변조이고 상기 약화 계자 제어가 실행되지 않을 때, 상기 저온 (LT) 정지 온도 설정부는, 상기 3 상 저온 (LT) 정지 온도보다 높은 제 1 의 2 상 저온 (LT) 정지 온도로 상기 저온 (LT) 정지 온도를 설정하고,
상기 변조 방식이 상기 2 상 변조이고 상기 약화 계자 제어가 실행되고 있을 때, 상기 저온 (LT) 정지 온도 설정부는, 상기 제 1 의 2 상 저온 (LT) 정지 온도보다 높은 제 2 의 2 상 저온 (LT) 정지 온도로 상기 저온 (LT) 정지 온도를 설정하는, 전동 압축기.
제 5 항에 있어서,
상기 구동 회로는, 상기 구동 회로의 온도가 동작 하한 온도 이상일 때 정상적으로 동작하는 스위칭 소자들을 포함하고,
상기 구동 회로는 상기 스위칭 소자들을 주기적으로 온/오프하여 상기 전기 모터를 구동하고,
상기 저온 (LT) 정지 온도는 상기 동작 하한 온도보다 높게 설정되는, 전동 압축기.