特開 2024-122619 電動圧縮機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024122619

(43)【公開日】2024-09-09

(54)【発明の名称】電動圧縮機

(51)【国際特許分類】

   H02P 21/05 20060101AFI20240902BHJP

【ＦＩ】

H02P21/05

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023030275

(22)【出願日】2023-02-28

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】長井 渓之介

【テーマコード（参考）】

5H505

【Ｆターム（参考）】

5H505AA06

5H505EE41

5H505EE49

5H505GG02

5H505GG04

5H505GG08

5H505HB01

5H505JJ25

5H505LL16

5H505LL41

(57)【要約】

【課題】電動圧縮機を解析することなく速度偏差を小さくすること。
【解決手段】電動圧縮機は、電動モータと、電動モータに駆動される圧縮部と、インバータと、を備える。インバータは、制御部と、ドライバと、を備える。制御部は、外部から入力される回転子の速度指令値を用いて、ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を含む複数の指令値を算出してドライバを駆動する。制御部は、電流指令補正部を備える。電流指令補正部は、速度偏差が予め定められた閾値以上の場合に、速度検出値の波形における隣り合う一対の極大点または隣り合う一対の極小点を用いて波形の周期を算出する。電流指令補正部は、周期から波形における次の極小点を推定する。電流指令補正部は、推定した極小点でｑ軸電流指令値が大きくなるようにｑ軸電流指令値を補正する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸と一体回転する回転子、及びコイルが巻回され、前記回転子が内周側に配置された円筒状の固定子を有する電動モータと、
前記電動モータに駆動される圧縮部と、
制御部と、前記制御部によって駆動されるドライバと、前記ドライバによって駆動されるスイッチング素子と、を有し、前記スイッチング素子によって前記電動モータを駆動するインバータと、を備え、
前記制御部は、
外部から入力される前記回転子の速度指令値を用いて、ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を含む複数の指令値を算出して前記ドライバを駆動し、
前記制御部は、前記速度指令値と前記圧縮部の動作に応じて周期的に変動する前記回転子の速度検出値との差分である速度偏差に応じて前記ｑ軸電流指令値を補正する電流指令補正部を備え、
前記電流指令補正部は、
前記速度偏差が予め定められた閾値以上の場合に、
前記速度検出値の波形における隣り合う一対の極大点または隣り合う一対の極小点を用いて前記波形の周期を算出し、
前記周期から前記波形における次の極小点を推定し、
推定した前記極小点で前記ｑ軸電流指令値が大きくなるように前記ｑ軸電流指令値を補正する、電動圧縮機。

【請求項2】

前記電動モータの負荷は、前記圧縮部が流体を圧縮する過程で増加し、前記圧縮部が流体を吐出すると減少するように周期的に変動し、
前記波形は、前記負荷が増加すると減少し、前記負荷が減少すると増加するように変動し、
前記電流指令補正部は、推定した前記極小点を含む前記速度検出値が０よりも低いと推定される間の前記ｑ軸電流指令値を補正する、請求項１に記載の電動圧縮機。

【請求項3】

動力伝達機構によって前記回転軸とは逆方向に回転する従動軸を有し、
前記圧縮部は、前記回転軸及び前記従動軸にそれぞれ取り付けられ、互いに逆方向へ回転される一対の二葉まゆ形のロータを有し、
前記波形の変動は、正弦波であり、
前記電流指令補正部は、前記正弦波における推定した前記極小点を含む前記速度検出値が０よりも低いと推定される間の前記ｑ軸電流指令値を補正する、請求項２に記載の電動圧縮機。

【請求項4】

前記電流指令補正部は、前記周期を所定回数算出した後、算出した前記周期同士の差が許容範囲に収まっている場合、前記極小点を推定する、請求項１又は請求項２に記載の電動圧縮機。

【請求項5】

前記制御部は、前記コイルに発生する誘起電圧によって前記回転子の位置を推定するセンサレス制御によって前記インバータを制御する、請求項１又は請求項２に記載の電動圧縮機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電動圧縮機に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に開示の電動圧縮機は、圧縮部と、インバータと、電動モータと、制御部と、を備える。圧縮部は、電動モータによって駆動される。インバータは、電動モータを駆動する。制御部は、インバータを制御する。制御部は、速度指令値と速度検出値との差分である速度偏差が小さくなるように第１電流指令値を決定する。電動モータの負荷が変動する場合、速度検出値が変動するため、速度指令値と速度検出値に乖離が発生する。制御部は、速度検出値に変動次数を乗算することで負荷変動周波数を算出する。制御部は、負荷変動周波数に基づき、負荷の変動による電動モータの速度の変動を抑制するための第２電流指令値を決定する。制御部は、第１電流指令値と第２電流指令値から第３電流指令値を算出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－８８２００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、変動次数を定めておく必要があるため、電動圧縮機の解析が必要である。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決する電動圧縮機は、回転軸と一体回転する回転子、及びコイルが巻回され、前記回転子が内周側に配置された円筒状の固定子を有する電動モータと、前記電動モータに駆動される圧縮部と、制御部と、前記制御部によって駆動されるドライバと、前記ドライバによって駆動されるスイッチング素子と、を有し、前記スイッチング素子によって前記電動モータを駆動するインバータと、を備え、前記制御部は、外部から入力される前記回転子の速度指令値を用いて、ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を含む複数の指令値を算出して前記ドライバを駆動し、前記制御部は、前記速度指令値と前記圧縮部の動作に応じて周期的に変動する前記回転子の速度検出値との差分である速度偏差に応じて前記ｑ軸電流指令値を補正する電流指令補正部を備え、前記電流指令補正部は、前記速度偏差が予め定められた閾値以上の場合に、前記速度検出値の波形における隣り合う一対の極大点または隣り合う一対の極小点を用いて前記波形の周期を算出し、前記周期から前記波形における次の極小点を推定し、推定した前記極小点で前記ｑ軸電流指令値が大きくなるように前記ｑ軸電流指令値を補正する。

【0006】

電流指令補正部は、速度偏差が閾値以上の場合にｑ軸電流指令値を補正する。負荷の変動は周期性を有する。速度検出値は、負荷の変動に連動するため、速度検出値も周期性を有する。速度検出値の波形の周期を算出することで、速度検出値の波形における次の極小点を推定することができる。負荷が大きいほど速度検出値は小さくなるため、速度検出値の波形における極小点は負荷が最大になる時点である。極小点でｑ軸電流指令値が大きくなるようにｑ軸電流指令値を補正することによって、負荷が最大になる時点でのトルクを増加させることができる。これにより、負荷の変動による速度偏差を小さくすることができる。速度検出値の波形の周期を算出することによって速度偏差を小さくすることができるため、電動圧縮機を解析することなく速度偏差を小さくすることができる。

【0007】

上記電動圧縮機について、前記電動モータの負荷は、前記圧縮部が流体を圧縮する過程で増加し、前記圧縮部が流体を吐出すると減少するように周期的に変動し、前記波形は、前記負荷が増加すると減少し、前記負荷が減少すると増加するように変動し、前記電流指令補正部は、推定した前記極小点を含む前記速度検出値が０よりも低いと推定される間の前記ｑ軸電流指令値を補正してもよい。

【0008】

上記電動圧縮機について、動力伝達機構によって前記回転軸とは逆方向に回転する従動軸を有し、前記圧縮部は、前記回転軸及び前記従動軸にそれぞれ取り付けられ、互いに逆方向へ回転される一対の二葉まゆ形のロータを有し、前記波形の変動は、正弦波であり、前記電流指令補正部は、前記正弦波における推定した前記極小点を含む前記速度検出値が０よりも低いと推定される間の前記ｑ軸電流指令値を補正してもよい。

【0009】

上記電動圧縮機について、前記電流指令補正部は、前記周期を所定回数算出した後、算出した前記周期同士の差が許容範囲に収まっている場合、前記極小点を推定してもよい。
上記電動圧縮機について、前記制御部は、前記コイルに発生する誘起電圧によって前記回転子の位置を推定するセンサレス制御によって前記インバータを制御してもよい。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、電動圧縮機を解析することなく速度偏差を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】電動圧縮機を示す断面図である。

【図2】電動圧縮機を示す断面図である。

【図3】電動圧縮機を示す概略構成図である。

【図4】図１の電流指令補正部が行う電流指令補正制御を示すフローチャートである。

【図5】負荷、ｑ軸電流指令値、及び速度検出値の関係を示すタイムチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

電動圧縮機の一実施形態について説明する。
＜電動圧縮機＞
図１に示すように、電動圧縮機１００は、ハウジング１１１を備える。ハウジング１１１は、モータハウジング１１２を備える。モータハウジング１１２は、壁部１１３を備える。壁部１１３は、板状である。モータハウジング１１２は、周壁１１４を備える。周壁１１４は、筒状である。周壁１１４は、壁部１１３の外周部から延びている。

【0013】

ハウジング１１１は、ギアハウジング１２１を備える。ギアハウジング１２１は、壁部１２２を備える。壁部１２２は、板状である。ギアハウジング１２１は、周壁１２３を備える。周壁１２３は、筒状である。周壁１２３は、壁部１２２の外周部から延びている。ギアハウジング１２１は、モータハウジング１１２の周壁１１４の開口側の端部に連結されている。ギアハウジング１２１の壁部１２２は、モータハウジング１１２の周壁１１４の開口を閉塞している。

【0014】

ハウジング１１１は、ロータハウジング１３１を備える。ロータハウジング１３１は、壁部１３２を備える。壁部１３２は、板状である。ロータハウジング１３１は、周壁１３３を備える。周壁１３３は、筒状である。周壁１３３は、壁部１３２の外周部から延びている。ロータハウジング１３１は、ギアハウジング１２１の周壁１２３の開口側の端部に連結されている。ロータハウジング１３１の壁部１３２は、ギアハウジング１２１の周壁１２３の開口を閉塞している。

【0015】

図２に示すように、周壁１３３は、吸入口１３４と、吐出口１３５と、を備える。吸入口１３４は、周壁１３３を貫通している。吐出口１３５は、周壁１３３を貫通している。吸入口１３４及び吐出口１３５は、ロータハウジング１３１の内外を繋いでいる。

【0016】

図１に示すように、ハウジング１１１は、カバー部材１４１を備える。カバー部材１４１は、板状である。カバー部材１４１は、ロータハウジング１３１の周壁１３３の開口側の端部に連結されている。カバー部材１４１は、周壁１３３を閉塞している。モータハウジング１１２の周壁１１４の軸心方向、ギアハウジング１２１の周壁１２３の軸心方向、及びロータハウジング１３１の周壁１３３の軸心方向はそれぞれ一致している。

【0017】

電動圧縮機１００は、回転軸１５１を備える。電動圧縮機１００は、従動軸１５２を備える。回転軸１５１は、回転可能な状態でハウジング１１１に支持されている。従動軸１５２は、回転可能な状態でハウジング１１１に支持されている。回転軸１５１と従動軸１５２とは互いに平行に配置されている。

【0018】

電動圧縮機１００は、動力伝達機構１５３を備える。動力伝達機構１５３は、駆動ギア１５４を備える。駆動ギア１５４は、回転軸１５１に固定されている。動力伝達機構１５３は、従動ギア１５５を備える。従動ギア１５５は、従動軸１５２に固定されている。従動ギア１５５と駆動ギア１５４とは互いに噛み合っている。駆動ギア１５４及び従動ギア１５５は、ハウジング１１１内に形成されたギア室Ｓ１１に収容されている。

【0019】

図１及び図２に示すように、電動圧縮機１００は、圧縮部１０１を備える。圧縮部１０１は、流体を圧縮する。流体は、気体であってもよいし、液体であってもよい。圧縮部１０１は、例えば、水素ガスを含む気体を吸入する。圧縮部１０１は、吸入した気体を圧縮して吐出する。電動圧縮機１００は、例えば、車両に搭載される。電動圧縮機１００は、例えば、燃料電池に水素ガスを含む気体を供給する水素ポンプとして用いられる。圧縮部１０１は、例えば、二葉まゆ形のロータを有するルーツタイプである。圧縮部１０１は、スクロールタイプ、又はピストンタイプであってもよい。

【0020】

圧縮部１０１は、駆動ロータ１０２と、従動ロータ１０３と、を備える。駆動ロータ１０２及び従動ロータ１０３は、ハウジング１１１内に形成されたロータ室Ｓ１２に収容されている。駆動ロータ１０２は、回転軸１５１に取り付けられている。従動ロータ１０３は、従動軸１５２に取り付けられている。駆動ロータ１０２及び従動ロータ１０３は、二葉まゆ形である。駆動ロータ１０２及び従動ロータ１０３は、回転軸１５１及び従動軸１５２にそれぞれ取り付けられ、互いに逆方向へ回転される一対の二葉まゆ形のロータである。駆動ロータ１０２及び従動ロータ１０３の回転によって吸入口１３４からロータ室Ｓ１２に流体が吸入される。吸入口１３４からロータ室Ｓ１２に吸入された流体は、駆動ロータ１０２及び従動ロータ１０３の回転によって圧縮されて、吐出口１３５から吐出される。

【0021】

図３に示すように、電動圧縮機１００は、電動機Ｍ１を備える。電動機Ｍ１は、電動モータ１１を備える。図１に示すように、電動モータ１１は、ハウジング１１１内に形成されたモータ室Ｓ１３に収容されている。電動モータ１１は、回転子１２を備える。回転子１２は、回転軸１５１に固定されている。これにより、回転子１２は、回転軸１５１と一体回転する。回転子１２が回転すると、従動軸１５２は、動力伝達機構１５３によって回転軸１５１とは逆方向に回転する。電動モータ１１は、３相のコイルＵ，Ｖ，Ｗが巻回された固定子１３を備える。固定子１３は、モータハウジング１１２の周壁１１４の内周面に固定されている。固定子１３は、円筒状である。固定子１３の内周側に回転子１２が配置されている。コイルＵ，Ｖ，Ｗへの通電によって回転子１２は回転する。回転子１２の回転によって圧縮部１０１は駆動する。これにより、圧縮部１０１は流体を圧縮する。

【0022】

図３に示すように、電動機Ｍ１は、インバータ２０を備える。インバータ２０は、電動モータ１１を駆動する。インバータ２０は、インバータ回路２１を備える。インバータ回路２１は、６つのスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６と、ダイオードＤ１～Ｄ６と、を備える。スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６は、例えば、IGBT（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）である。スイッチング素子は、MOSFET（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）であってもよい。この場合、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６とダイオードＤ１～Ｄ６とが一体である。スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２とは互いに直列接続されている。スイッチング素子Ｑ３とスイッチング素子Ｑ４とは互いに直列接続されている。スイッチング素子Ｑ５とスイッチング素子Ｑ６とは互いに直列接続されている。スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６にはそれぞれダイオードＤ１～Ｄ６が並列接続されている。

【0023】

スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２との接続線は、途中で分岐してコイルＵに接続されている。スイッチング素子Ｑ３とスイッチング素子Ｑ４との接続線は、途中で分岐してコイルＶに接続されている。スイッチング素子Ｑ５とスイッチング素子Ｑ６との接続線は、途中で分岐してコイルＷに接続されている。

【0024】

インバータ２０は、平滑コンデンサＣを備える。平滑コンデンサＣを介して各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６には、バッテリＢＡが接続されている。インバータ回路２１は、バッテリＢＡから入力された直流電力を交流電力に変換する。この交流電力が電動モータ１１に供給されることで電動モータ１１は駆動する。

【0025】

インバータ２０は、相電流検出部２２を備える。相電流検出部２２は、少なくとも２相分の相電流を検出する。本実施形態において、相電流検出部２２は、ｕ相電流Ｉｕ、ｖ相電流Ｉｖ、及びｗ相電流Ｉｗを検出する。３相のうち２相分の相電流を検出して、残りの１相分の相電流は２相分の相電流から算出するようにしてもよい。ｕ相電流Ｉｕ、ｖ相電流Ｉｖ、及びｗ相電流Ｉｗは、電動モータ１１の各相に流れる実電流である。

【0026】

インバータ２０は、電圧検出部２３を備える。電圧検出部２３は、バッテリＢＡからインバータ回路２１に入力される入力電圧Ｖｉを検出する。
インバータ２０は、ドライバ２４を備える。ドライバ２４は、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６を駆動する。

【0027】

インバータ２０は、制御部３０を備える。制御部３０は、プロセッサと、記憶部と、を備える。プロセッサとしては、例えば、CPU（Central Processing Unit）、GPU（Graphics Processing Unit）、又はDSP（Digital Signal Processor）が用いられる。記憶部は、RAM（Random Access Memory）、及びROM（Read Only Memory）を含む。記憶部は、処理をプロセッサに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。記憶部、即ち、コンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。制御部３０は、ASIC（Application Specific Integrated Circuit）やFPGA（Field Programmable Gate Array）等のハードウェア回路によって構成されていてもよい。処理回路である制御部３０は、コンピュータプログラムに従って動作する１つ以上のプロセッサ、ASICやFPGA等の１つ以上のハードウェア回路、或いは、それらの組み合わせを含み得る。

【0028】

＜制御部＞
制御部３０は、ドライバ２４を駆動する。詳細にいえば、制御部３０は、複数の指令値を算出してドライバ２４を駆動する。制御部３０は、インバータ２０を制御する。制御部３０は、センサレス制御によってインバータ２０を制御する。センサレス制御は、電動モータ１１の回転子１２の位置を検出するハードウェアの位置センサを用いずにインバータ２０を制御する方式である。インバータ２０が制御されることで電動モータ１１が駆動する。制御部３０は、誘起電圧方式による位置推定によって回転子１２の位置を推定してもよい。誘起電圧方式は、コイルＵ，Ｖ，Ｗに発生する誘起電圧によって回転子１２の位置を推定する方式である。制御部３０は、高調波重畳方式による位置推定によって回転子１２の位置を推定してもよい。一例として、誘起電圧方式により位置推定を行う場合について説明する。

【0029】

制御部３０は、電流座標変換部３１と、位置推定部３２と、減算部３３と、速度指令制御部３４と、電流指令制御部３５と、減算部３６と、電流指令補正部３７と、最終電流指令制御部３８と、ＰＷＭ制御部３９と、を備える。

【0030】

電流座標変換部３１は、位置推定部３２から回転子１２の位置を取得する。電流座標変換部３１は、相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを、回転子１２の位置に基づいてｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑに変換する。ｄ軸及びｑ軸は、ｄｑ座標系の座標軸である。ｄｑ座標系は、電動モータ１１の回転子１２とともに回転する座標系である。

【0031】

位置推定部３２は、電流座標変換部３１からｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑを取得する。位置推定部３２は、最終電流指令制御部３８からｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を取得する。位置推定部３２は、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑと、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊と、電動モータ１１によって定まる定数と、に基づいてコイルＵ，Ｖ，Ｗに発生する誘起電圧を算出する。そして、位置推定部３２は、誘起電圧に基づき位置を推定する。位置推定部３２は、誘起電圧に基づいて回転子１２の回転速度を推定する。位置推定部３２が推定する回転子１２の回転速度は、速度検出値ωである。

【0032】

減算部３３は、速度指令値ω＊と、位置推定部３２によって推定された速度検出値ωとの差分である速度偏差Δωを算出する。速度指令値ω＊は、回転子１２の回転速度の目標値である。速度指令値ω＊は、外部から入力される。速度指令値ω＊は、例えば、車両の上位制御装置から制御部３０に入力される。

【0033】

速度指令制御部３４は、速度偏差Δωに基づいて目標電流値であるモータ電流指令値Ｉαを算出する。例えば、速度指令制御部３４は、フィードバック制御を用いることによって速度偏差Δωが０に収束するように、モータ電流指令値Ｉαを算出する。フィードバック制御は、例えば、比例積分制御である。

【0034】

電流指令制御部３５は、モータ電流指令値Ｉαからｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を算出する。ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊は、速度偏差Δωが０に収束するように算出されたｄ軸電流Ｉｄの指令値である。ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊は、速度偏差Δωが０に収束するように算出されたｑ軸電流Ｉｑの指令値である。このように、制御部３０は、外部から入力される回転子１２の速度指令値ω＊を用いて、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を算出する。制御部３０が算出する複数の指令値は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を含む。

【0035】

減算部３６は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊とｄ軸電流Ｉｄとの差分であるｄ軸電流偏差ΔＩｄを算出する。減算部３６は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊とｑ軸電流Ｉｑとの差分であるｑ軸電流偏差ΔＩｑを算出する。

【0036】

最終電流指令制御部３８は、ｄ軸電流偏差ΔＩｄに基づいてｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊を算出する。最終電流指令制御部３８は、ｑ軸電流偏差ΔＩｑに基づいてｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を算出する。最終電流指令制御部３８は、フィードバック制御を用いることによってｄ軸電流偏差ΔＩｄが０に収束するように、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊を算出する。最終電流指令制御部３８は、フィードバック制御を用いることによってｑ軸電流偏差ΔＩｑが０に収束するように、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を算出する。最終電流指令制御部３８は、ｄ軸電流偏差ΔＩｄにゲインを乗算することによって得られた制御値に基づいてｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊を算出する。最終電流指令制御部３８は、ｑ軸電流偏差ΔＩｑにゲインを乗算することによって得られた制御値に基づいてｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を算出する。フィードバック制御としては、例えば、比例積分制御を用いることができる。この場合、ゲインは、比例ゲイン及び積分ゲインを含む。

【0037】

ＰＷＭ制御部３９は、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を、位置推定部３２が推定した回転子１２の位置及び入力電圧Ｖｉに基づいてｕ相電圧指令値Ｖｕ、ｖ相電圧指令値Ｖｖ、及びｗ相電圧指令値Ｖｗに変換する。

【0038】

インバータ回路２１は、電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに基づいて制御される。詳細にいえば、ＰＷＭ制御部３９は、電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗとキャリア周波数とに基づいて、ＰＷＭ信号を生成し、ＰＷＭ信号によってスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６を制御する。

【0039】

電流指令補正部３７は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を補正する。電流指令補正部３７は、以下の電流指令補正制御を行うことによってｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を補正する。電流指令補正制御とともに本実施形態の作用について説明する。

【0040】

＜電流指令補正制御及び本実施形態の作用＞
図４に示すように、ステップＳ１において、電流指令補正部３７は、速度偏差Δωが予め定められた閾値以上か否かを判定する。閾値は、速度偏差Δωを許容できる範囲を定めるための値である。閾値は、電動圧縮機１００のユーザが任意に設定することができる。ステップＳ１の判定結果が否定の場合、電流指令補正部３７は、電流指令補正制御を終了する。ステップＳ１の判定結果が肯定の場合、電流指令補正部３７は、ステップＳ２の処理を行う。

【0041】

図４及び図５に示すように、ステップＳ２において、電流指令補正部３７は、速度検出値ωの波形における極小点Ｐ１を認識する。
図５に示すように、速度検出値ωは、時間経過によって変動する。電動モータ１１は、圧縮部１０１を駆動する。このため、圧縮部１０１が電動モータ１１の負荷となって負荷の増減に伴い速度検出値ωは変動する。負荷が大きいほど電動モータ１１のトルクを要するため、負荷が大きいほど電動モータ１１の速度検出値ωは小さくなる。

【0042】

圧縮部１０１は、流体の吸入、流体の圧縮、及び流体の吐出を行う。流体を圧縮する過程では、負荷が大きくなっていく。圧縮部１０１が流体を吐出すると負荷は小さくなる。従って、流体を吸入してから吐出するまでの間に、電動モータ１１の負荷は周期的に変化する。例えば、負荷は、正弦波状に変化する。即ち、負荷が正弦波の中心Ｃ１よりも大きくなる期間Ｔ１１と、負荷が正弦波の中心Ｃ１よりも小さくなる期間Ｔ１２とが交互に現れる。電動モータ１１の負荷は、圧縮部１０１が流体を圧縮する過程で増加し、圧縮部１０１が流体を吐出すると減少するように周期的に変動する。

【0043】

負荷が大きくなるほど速度検出値ωは小さくなるため、速度検出値ωは負荷に連動して周期的に変動する。速度検出値ωは、圧縮部１０１の動作に応じて周期的に変動する。詳細にいえば、速度検出値ωの波形は、負荷が増加すると減少し、負荷が減少すると増加するように変動する。速度検出値ωの波形の変動は、例えば、正弦波である。速度指令値ω＊が一定であれば、負荷が大きくなる期間Ｔ１１において速度検出値ωは、速度指令値ω＊を下回る。負荷が小さくなる期間Ｔ１２において速度検出値ωは、速度指令値ω＊を上回る。

【0044】

電流指令補正部３７が位置推定部３２から速度検出値ωを取得すると、速度検出値ωは正弦波状に変化している。このため、電流指令補正部３７は、速度検出値ωの極小点Ｐ１を認識することができる。速度検出値ωの極小点Ｐ１は、正弦波状に変化する速度検出値ωが最も低くなる時点である。

【0045】

図４に示すように、次に、ステップＳ３において、電流指令補正部３７は、速度検出値ωの波形における極小点Ｐ１間の時間を算出する。速度検出値ωの波形における極小点Ｐ１間の時間は、速度検出値ωの波形における隣り合う一対の極小点Ｐ１間の時間である。ステップＳ２の処理で速度検出値ωの波形における極小点Ｐ１を認識すると、電流指令補正部３７は、速度検出値ωの波形における前回の極小点Ｐ１からの経過時間を算出することで速度検出値ωの波形における極小点Ｐ１間の時間を算出する。速度検出値ωの波形における極小点Ｐ１間の時間は、速度検出値ωの波形の周期Ｔ１である。速度検出値ωの波形の周期Ｔ１は、圧縮部１０１が流体を吸入してから吐出するまでの周期と一致する。

【0046】

次に、ステップＳ４において、電流指令補正部３７は、周期Ｔ１の算出を所定回数繰り返した後、次の周期点を推定する。電流指令補正部３７は、ステップＳ２とステップＳ３とを繰り返すことによって、周期Ｔ１を算出していく。そして、周期Ｔ１を算出した回数が所定回数に達すると、次の周期点を推定する。所定回数は、外乱などによって偶発的に生じた負荷の変動による影響を低減できるように設定される。外乱や速度指令値ω＊の変動によって速度検出値ωの変動が一定にならない場合がある。この場合、周期Ｔ１を正しく認識できない場合がある。電流指令補正部３７は、周期Ｔ１を算出した回数が所定回数に達すると、算出された周期Ｔ１同士の差を求めてもよい。そして、電流指令補正部３７は、周期Ｔ１同士の差が許容範囲に収まっていれば電流指令補正制御を継続し、周期Ｔ１同士の差が許容範囲に収まっていなければ電流指令補正制御を終了してもよい。

【0047】

電流指令補正部３７は、算出した周期Ｔ１から速度検出値ωの波形における次の周期点を推定する。速度検出値ωの波形における次の周期点は、速度検出値ωの波形における次の極小点Ｐ１である。速度検出値ωの次の周期点は、負荷の次の最上点でもある。負荷の次の最上点は、正弦波状に変化する負荷が最も大きくなる時点である。電流指令補正部３７は、直近の極小点Ｐ１に周期Ｔ１を加算した時点を速度検出値ωの波形における次の周期点であると推定する。

【0048】

次に、ステップＳ５において、電流指令補正部３７は、次の周期点とｑ軸電流指令値Ｉｑ＊のピークとが一致するようにｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を補正する。電流指令補正部３７は、速度検出値ωの波形における推定した次の周期点を含む速度検出値ωが０よりも低いと推定される間のｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を補正する。本実施形態において、図５に示すように、電流指令補正部３７は、周期Ｔ１の半分の時間Ｔ２分だけｑ軸電流指令値Ｉｑ＊が大きくなるようにｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を補正する。即ち、電流指令補正部３７が補正を行わない場合に比べて、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊は大きくなる。電流指令補正部３７は、次の周期点に向けてｑ軸電流指令値Ｉｑ＊が徐々に大きくなり、次の周期点でピークに達した後にはｑ軸電流指令値Ｉｑ＊が徐々に小さくなるようにｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を補正する。

【0049】

ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の補正は、例えば、ｑ軸電流偏差ΔＩｑに乗算されるゲインを調整することによって行うことができる。例えば、電流指令補正部３７は、ｑ軸電流偏差ΔＩｑに乗算される比例ゲイン及び積分ゲインの少なくとも１つを調整する。図５に示すように、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を補正すると、負荷が大きくなる期間Ｔ１１にｑ軸電流指令値Ｉｑ＊が大きくなる。これにより、負荷が大きくなる期間Ｔ１１に電動モータ１１のトルクが大きくなる。負荷が大きくなることによって速度検出値ωが低くなることが抑制される。

【0050】

次に、ステップＳ６において、電流指令補正部３７は、速度偏差Δωが閾値未満か否かを判定する。ステップＳ６での閾値は、ステップＳ１での閾値と同一の値であってもよいし、異なる値であってもよい。ステップＳ６の判定結果が肯定の場合、電流指令補正部３７は、ステップＳ７の処理を行う。ステップＳ６の判定結果が否定の場合、電流指令補正部３７は、ステップＳ８の処理を行う。

【0051】

ステップＳ７において、電流指令補正部３７は、ｑ軸電流偏差ΔＩｑに乗算されるゲインを維持する。
ステップＳ８において、電流指令補正部３７は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を補正する前に比べて速度偏差Δωが大きくなったか否かを判定する。ステップＳ８の判定結果が肯定の場合、電流指令補正部３７は、ステップＳ９の処理を行う。ステップＳ８の判定結果が否定の場合、電流指令補正部３７は、ステップＳ１０の処理を行う。

【0052】

ステップＳ９において、電流指令補正部３７は、ｑ軸電流偏差ΔＩｑに乗算されるゲインを小さくする。
ステップＳ１０において、電流指令補正部３７は、ｑ軸電流偏差ΔＩｑに乗算されるゲインを大きくする。

【0053】

［本実施形態の効果］
（１）電流指令補正部３７は、速度偏差Δωが閾値以上の場合にｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を補正する。負荷の変動は周期性を有する。速度検出値ωは、負荷の変動に連動するため、速度検出値ωも周期性を有する。速度検出値ωの波形の周期Ｔ１を算出することで、速度検出値ωの波形における次の周期点を推定することができる。速度検出値ωの波形における周期点は負荷が最大になる時点である。速度検出値ωの波形における次の周期点でｑ軸電流指令値Ｉｑ＊が大きくなるようにｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を補正することによって、負荷が最大になる時点でのトルクを増加させることができる。これにより、負荷の変動による速度偏差Δωを小さくすることができる。速度検出値ωの波形の周期Ｔ１を算出することによって速度偏差Δωを小さくすることができるため、電動圧縮機１００を解析することなく速度偏差Δωを小さくすることができる。

【0054】

（２）電流指令補正部３７は、推定した周期点を含む速度検出値ωが０よりも低いと推定される間のｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を補正する。これにより、負荷が大きくなる期間Ｔ１１に電動モータ１１のトルクを大きくすることができる。従って、電動モータ１１のトルクを大きくする必要がある期間だけ、電動モータ１１のトルクを大きくすることができる。

【0055】

（３）電流指令補正部３７は、周期Ｔ１の半分の時間Ｔ２だけｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を補正する。負荷が正弦波状に変動するとした場合、負荷が大きくなる期間Ｔ１１は周期Ｔ１の半分の時間Ｔ２である。周期点を中心にして周期Ｔ１の半分の時間Ｔ２だけｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を補正することによって、負荷が大きくなる期間Ｔ１１に電動モータ１１のトルクを大きくすることができる。従って、電動モータ１１のトルクを大きくする必要がある期間だけ、電動モータ１１のトルクを大きくすることができる。

【0056】

（４）電流指令補正部３７は、周期Ｔ１を所定回数算出した後、算出した周期Ｔ１同士の差が許容範囲に収まっている場合、次の周期点を推定する。外乱や速度指令値ω＊の変動によって速度検出値ωが一定にならない場合、次の周期点を推定しにくい。算出した周期Ｔ１同士の差が許容範囲に収まっている場合に次の周期点を推定することによって、次の周期点の推定を行いやすい。

【0057】

（５）制御部３０は、コイルＵ，Ｖ，Ｗに発生する誘起電圧によって回転子１２の位置を推定する。電流指令補正部３７が電流指令補正制御を行うことで、速度検出値ωが速度指令値ω＊より低くなることを抑制できる。このため、センサレスロジックを維持しやすい。

【0058】

［変更例］
実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

【0059】

○電流指令補正部３７は、周期Ｔ１を所定回数算出しなくてもよい。この場合、ステップＳ１の判定結果が肯定になった場合に、周期Ｔ１を１回算出すればよい。
○電流指令補正部３７は、周期Ｔ１の半分の時間Ｔ２よりも短い時間、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を補正してもよい。この場合であっても、電流指令補正部３７は、速度検出値ωの波形における推定した次の周期点を含む速度検出値ωが０よりも低いと推定される間のｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を補正する。

【0060】

○電流指令補正部３７は、速度検出値ωの波形における極大点間の時間を周期Ｔ１として算出してもよい。速度検出値ωの極大点は、正弦波状に変化する速度検出値ωが最も大きくなる時刻である。

【0061】

○インバータ２０は、回転子１２の速度を検出するセンサを備えていてもよい。この場合、速度検出値ωは、センサの検出結果である。

【符号の説明】

【0062】

Ｐ１…極小点、Ｑ１～Ｑ６…スイッチング素子、Ｕ，Ｖ，Ｗ…コイル、１１…電動モータ、１２…回転子、１３…固定子、２０…インバータ、２４…ドライバ、３０…制御部、３７…電流指令補正部、１００…電動圧縮機、１０１…圧縮部、１０２…駆動ロータ、１０３…従動ロータ、１５１…回転軸、１５２…従動軸、１５３…動力伝達機構。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】