特許 7006558 電動圧縮機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-01-11

(45)【発行日】2022-01-24

(54)【発明の名称】電動圧縮機

(51)【国際特許分類】

   F04B 49/10 20060101AFI20220117BHJP

   F04C 18/02 20060101ALI20220117BHJP

   F04B 49/02 20060101ALI20220117BHJP

【ＦＩ】

F04B49/10 331K

F04B49/10 331F

F04C18/02 311Z

F04B49/02 331F

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2018185313

(22)【出願日】2018-09-28

(65)【公開番号】P2020056322

(43)【公開日】2020-04-09

【審査請求日】2020-12-18

(73)【特許権者】

【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】久保田 雅士

(72)【発明者】

【氏名】名嶋 一記

(72)【発明者】

【氏名】成瀬 拓也

(72)【発明者】

【氏名】高見 知寛

(72)【発明者】

【氏名】川島 隆

【審査官】山崎 孔徳

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０４４２０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０４４２０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｂ ４９／１０

Ｆ０４Ｃ １８／０２

Ｆ０４Ｂ ４９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体を圧縮する圧縮室を有する圧縮部と、
前記圧縮部を駆動するモータと、
前記モータを駆動するためにスイッチング動作を行うスイッチング素子を有する駆動回路と、
前記モータの回転制御を行う制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記モータの停止指令を外部から受信すると、前記モータの回転数が零に到達する前に前記駆動回路から前記モータへ流れる電流に基づいて、前記モータのロータの位置を推定しつつ、前記モータの回転速度を減速させる第１減速制御と、
前記第１減速制御によって前記モータの回転速度が減速した後に、前記モータの回転速度を強制同期制御によって前記モータの回転数が零になるまで減速させる第２減速制御と、
前記第２減速制御によって前記モータの回転数が零に到達した後に、前記ロータの位置を特定の角度に固定するように前記スイッチング素子のスイッチング動作の制御を行うブレーキ制御と、を実行することを特徴とする電動圧縮機。

【請求項2】

前記制御部は、前記モータの回転速度が前記第１減速制御によって減速されて、前記モータの回転数が予め定められた規定回転数に到達すると、前記第１減速制御から前記第２減速制御に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の電動圧縮機。

【請求項3】

前記制御部は、前記モータに流れるｄ軸電流とｑ軸電流のうち、前記ｑ軸電流のみ変動が大きくなるときに前記第１減速制御から前記第２減速制御に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の電動圧縮機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動圧縮機に関する。

【背景技術】

【0002】

電動圧縮機は、例えば特許文献１に開示されているように、流体を圧縮する圧縮室を有する圧縮部と、圧縮部を駆動するモータと、モータを駆動するスイッチング素子を有する駆動回路と、モータの回転制御を行う制御部と、を備えている。そして、スイッチング素子がスイッチング動作を行うことにより、外部電源からの直流電圧が交流電圧に変換され、交流電圧が駆動電圧としてモータに印加されることにより、モータの駆動が制御される。また、制御部は、モータの停止指令を外部から受信すると、スイッチング素子のスイッチング動作を停止させる。これにより、モータの駆動が停止する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－１８０２１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、制御部によってスイッチング素子のスイッチング動作が停止すると、モータのロータの回転は、惰性回転を行った後に停止する。このとき、圧縮室内に残存する流体が膨脹することに伴い、回転が停止したロータが逆回転し始めることがある。ロータが逆回転すると、圧縮部から騒音が発生してしまう。

【0005】

そこで、ロータの逆回転を防止するために、ロータの回転が停止した後に、ブレーキ制御を行ってロータの回転を強制的に停止させることが考えられている。しかしながら、例えば、ロータが惰性回転を行っている際にブレーキ制御を行ってしまうと、ロータの惰性回転に伴うモータからの回生電流が駆動回路へ過剰に流れて、駆動回路が故障してしまう虞がある。一方で、ロータの回転が停止した後、ブレーキ制御を行うタイミングが遅れると、ブレーキ制御を行う前にロータが逆回転し始めてしまい、圧縮部から騒音が発生してしまう。

【0006】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、駆動回路の故障を回避しつつも、ロータの逆回転を効率良く防止することができる電動圧縮機を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決する電動圧縮機は、流体を圧縮する圧縮室を有する圧縮部と、前記圧縮部を駆動するモータと、前記モータを駆動するためにスイッチング動作を行うスイッチング素子を有する駆動回路と、前記モータの回転制御を行う制御部と、を備え、前記制御部は、前記モータの停止指令を外部から受信すると、前記駆動回路から前記モータへ流れる電流に基づいて、前記モータのロータの位置を推定しつつ、前記モータの回転速度を減速させる第１減速制御と、前記第１減速制御によって前記モータの回転速度が減速した後に、前記モータの回転速度を強制同期制御によって前記モータの回転数が零になるまで減速させる第２減速制御と、前記第２減速制御によって前記モータの回転数が零に到達した後に、前記ロータの位置を特定の角度に固定するように前記スイッチング素子のスイッチング動作の制御を行うブレーキ制御と、を実行する。

【0008】

強制同期制御では、ロータの位置を推定せずに、モータに対して強制的に電流を流すことにより、モータの回転速度を減速していくため、消費電流が増大するとともにモータの回転速度を減速していくのに時間を要する。そこで、制御部は、モータの停止指令を外部から受信すると、駆動回路からモータへ流れる電流に基づいて、ロータの位置を推定しつつ、モータの回転速度を減速させる第１減速制御を行う。よって、例えば、強制同期制御によってモータの回転速度を減速していく場合に比べると、消費電流を少なくすることができるとともにモータの回転速度を早期に減速することができる。

【0009】

また、駆動回路からモータへ流れる電流は、モータの回転数が小さくなるほどロータの位置推定の精度が悪くなり不安定になっていくため、モータの回転数が小さくなるほど、駆動回路からモータへ流れる電流に基づくロータの位置の推定が困難になる。そこで、制御部は、第１減速制御によってモータの回転速度が減速した後に、モータの回転速度を強制同期制御によってモータの回転数が零になるまで減速させる第２減速制御を行う。これにより、モータの回転数が零になるまでモータの回転速度を安定させて確実に減速させることができる。

【0010】

そして、制御部は、第２減速制御によってモータの回転数が零に到達した後に、ロータの位置を特定の角度に固定するようにスイッチング素子のスイッチング動作の制御を行うブレーキ制御を行う。よって、例えば、ロータが惰性回転を行っている際に制御部がブレーキ制御を行ってしまい、ロータの惰性回転に伴うモータからの回生電流が駆動回路へ過剰に流れて、駆動回路が故障してしまうといった問題を回避することができる。また、ロータの回転が停止した後、制御部によるブレーキ制御を行うタイミングが遅れて、ロータが逆回転し始めてしまうといった問題も回避することができる。以上のことから、駆動回路の故障を回避しつつも、ロータの逆回転を効率良く防止することができる。

【0011】

上記電動圧縮機において、前記制御部は、前記モータの回転速度が前記第１減速制御によって減速されて、前記モータの回転数が予め定められた規定回転数に到達すると、前記第１減速制御から前記第２減速制御に切り替えるとよい。

【0012】

これによれば、制御部は、モータの回転数が規定回転数に到達するまで、モータの回転速度を第１減速制御によって減速するため、モータの回転速度を早期に減速させることができる。よって、ロータの逆回転を効率良く防止することができる。

【0013】

上記電動圧縮機において、前記制御部は、前記モータに流れるｄ軸電流とｑ軸電流のうち、前記ｑ軸電流のみ変動が大きくなるときに前記第１減速制御から前記第２減速制御に切り替えるとよい。

【0014】

モータの回転数が小さくなるほど位置推定の精度の悪化に伴い推定回転速度が変動し、速度フィードバック制御が誤動作するまで位置推定の誤差が大きくなると、モータに流れるｑ軸電流は大きく変動し、駆動回路からモータへ流れる電流に基づくロータの位置の推定が困難となる。ｑ軸電流が大きく変動し始めるタイミングは、電動圧縮機の負荷の状態やスイッチング素子の温度特性などによって変わる。そこで、制御部は、モータに流れるｑ軸電流のみ変動が大きくなるときに第１減速制御から第２減速制御に切り替える。これによれば、駆動回路からモータへ流れる電流に基づくロータの位置の推定が困難となる限界まで第１減速制御によってモータの回転速度を減速させることができるため、消費電力を極力少なくすることができるとともにモータの回転速度を可能な限り早期に減速することができる。よって、ロータの逆回転をさらに効率良く防止することができる。

【発明の効果】

【0015】

この発明によれば、駆動回路の故障を回避しつつも、ロータの逆回転を効率良く防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】第１の実施形態における電動圧縮機を示す側断面図。

【図2】電動圧縮機の電気的構成を示す回路図。

【図3】モータの回転数及びモータに流れる電流の変化を示すタイミングチャート。

【図4】制御装置の制御を説明するためのフローチャート。

【図5】第２の実施形態におけるモータの回転数及びモータに流れる電流の変化を示すタイミングチャート。

【図6】電流の変化を示すグラフ。

【図7】ｄ軸電流及びｑ軸電流の変化を示すグラフ。

【図8】制御装置の制御を説明するためのフローチャート。

【図9】別の実施形態における電流の変化を示すグラフ。

【図10】別の実施形態における電流の変化を示すグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0017】

（第１の実施形態）
以下、電動圧縮機を具体化した第１の実施形態を図１～図４にしたがって説明する。本実施形態の電動圧縮機は、例えば、車両空調装置に用いられる。

【0018】

図１に示すように、電動圧縮機１０のハウジング１１は、有底筒状の吐出ハウジング１２と、吐出ハウジング１２に連結される有底筒状のモータハウジング１３とを有している。吐出ハウジング１２及びモータハウジング１３は金属材料製（例えばアルミニウム製）である。モータハウジング１３は、底壁１３ｅと、底壁１３ｅの外周縁から筒状に延設する側壁１３ａとを有している。

【0019】

モータハウジング１３内には、回転軸１４が収容されている。また、モータハウジング１３内には、回転軸１４が回転することにより駆動して流体としての冷媒を圧縮する圧縮部１５と、回転軸１４を回転させて圧縮部１５を駆動するモータ１６とが収容されている。圧縮部１５及びモータ１６は、回転軸１４の回転軸線Ｌが延びる方向である軸線方向に並んで配置されている。モータ１６は、圧縮部１５よりもモータハウジング１３の底壁１３ｅ側に配置されている。

【0020】

モータハウジング１３内において、圧縮部１５とモータ１６との間には軸支部材１７が設けられている。軸支部材１７の中央部には、回転軸１４の一端部が挿通される挿通孔１７ｈが形成されている。挿通孔１７ｈと回転軸１４の一端部との間にはベアリング１８ａが設けられている。回転軸１４の一端部は、ベアリング１８ａを介して軸支部材１７に回転可能に支持されている。

【0021】

モータハウジング１３の底壁１３ｅには、筒状の軸受部１９が突設されている。軸受部１９の内側には回転軸１４の他端が挿入されている。軸受部１９と回転軸１４の他端との間にはベアリング１８ｂが設けられている。回転軸１４の他端は、ベアリング１８ｂを介して軸受部１９に回転可能に支持されている。

【0022】

圧縮部１５は、モータハウジング１３に固定された固定スクロール２０と、固定スクロール２０に対向配置された可動スクロール２１と、を有している。固定スクロール２０と可動スクロール２１とは互いに噛み合っている。そして、固定スクロール２０と可動スクロール２１との間には容積変更可能な圧縮室２２が区画されている。圧縮室２２は、冷媒を圧縮する。よって、圧縮部１５は、冷媒を圧縮する圧縮室２２を有している。

【0023】

モータハウジング１３の底壁１３ｅには、有底筒状のカバー２３が取り付けられている。そして、モータハウジング１３の底壁１３ｅとカバー２３とによって、モータ１６を駆動する駆動回路３０を収容する収容空間２３ａが形成されている。圧縮部１５、モータ１６、及び駆動回路３０は、この順序で、回転軸１４の軸線方向に並んで配置されている。

【0024】

モータ１６は、筒状のステータ２４と、ステータ２４の内側に配置されるロータ２５とからなる。ロータ２５は、回転軸１４と一体的に回転する。ステータ２４は、ロータ２５を取り囲んでいる。ロータ２５は、回転軸１４に止着されたロータコア２５ａと、ロータコア２５ａに設けられた複数の永久磁石（図示せず）と、を有している。ステータ２４は、筒状のステータコア２４ａと、ステータコア２４ａに巻回されたコイル２６とを有している。そして、コイル２６に電力が供給されることによりロータ２５及び回転軸１４が回転する。

【0025】

側壁１３ａには、吸入ポート１３ｈが形成されている。吸入ポート１３ｈは、モータハウジング１３内に冷媒を吸入する。吸入ポート１３ｈには、外部冷媒回路２７の一端が接続されている。吐出ハウジング１２内には、吐出室１２ａが形成されている。吐出ハウジング１２には、吐出室１２ａに連通する吐出ポート１２ｈが形成されている。吐出ポート１２ｈには、外部冷媒回路２７の他端が接続されている。

【0026】

外部冷媒回路２７から吸入ポート１３ｈを介してモータハウジング１３内に吸入された冷媒は、可動スクロール２１の旋回（吸入動作）によって、圧縮室２２に吸入される。圧縮室２２内の冷媒は、可動スクロール２１の旋回（吐出動作）によって圧縮されて、吐出室１２ａに吐出される。吐出室１２ａに吐出された冷媒は、吐出ポート１２ｈを介して外部冷媒回路２７へ流出し、外部冷媒回路２７の熱交換器や膨張弁を経て、吸入ポート１３ｈを介してモータハウジング１３内に還流する。電動圧縮機１０及び外部冷媒回路２７は、車両空調装置２８を構成している。

【0027】

図２に示すように、モータ１６のコイル２６は、ｕ相コイル２６ｕ、ｖ相コイル２６ｖ、及びｗ相コイル２６ｗを有する三相構造になっている。本実施形態において、ｕ相コイル２６ｕ、ｖ相コイル２６ｖ、及びｗ相コイル２６ｗは、Ｙ結線されている。

【0028】

駆動回路３０は、複数のスイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２，Ｑｖ１，Ｑｖ２，Ｑｗ１，Ｑｗ２を有している。複数のスイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２，Ｑｖ１，Ｑｖ２，Ｑｗ１，Ｑｗ２は、モータ１６を駆動するためにスイッチング動作を行う。複数のスイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２，Ｑｖ１，Ｑｖ２，Ｑｗ１，Ｑｗ２は、ＩＧＢＴ（パワースイッチング素子）である。複数のスイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２，Ｑｖ１，Ｑｖ２，Ｑｗ１，Ｑｗ２には、ダイオードＤｕ１，Ｄｕ２，Ｄｖ１，Ｄｖ２，Ｄｗ１，Ｄｗ２がそれぞれ接続されている。ダイオードＤｕ１，Ｄｕ２，Ｄｖ１，Ｄｖ２，Ｄｗ１，Ｄｗ２は、スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２，Ｑｖ１，Ｑｖ２，Ｑｗ１，Ｑｗ２に対して並列に接続されている。

【0029】

各スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｖ１，Ｑｗ１は、各相の上アームを構成している。各スイッチング素子Ｑｕ２，Ｑｖ２，Ｑｗ２は、各相の下アームを構成している。各スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２、各スイッチング素子Ｑｖ１，Ｑｖ２、及び各スイッチング素子Ｑｗ１，Ｑｗ２はそれぞれ直列に接続されている。各スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２，Ｑｖ１，Ｑｖ２，Ｑｗ１，Ｑｗ２のゲートは、制御装置４０に電気的に接続されている。各スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｖ１，Ｑｗ１のコレクタは、車両のバッテリ３１の正極に電気的に接続されている。各スイッチング素子Ｑｕ２，Ｑｖ２，Ｑｗ２のエミッタは、各電流センサ４１ｕ，４１ｖ，４１ｗを介してバッテリ３１の負極に電気的に接続されている。各スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｖ１，Ｑｗ１のエミッタ及び各スイッチング素子Ｑｕ２，Ｑｖ２，Ｑｗ２のコレクタは、それぞれ直列に接続された中間点からｕ相コイル２６ｕ、ｖ相コイル２６ｖ、及びｗ相コイル２６ｗにそれぞれ電気的に接続されている。

【0030】

また、駆動回路３０は、バッテリ３１に対して並列に接続されたコンデンサ３２を有している。コンデンサ３２は、例えば、フィルムコンデンサや電解コンデンサで構成されている。

【0031】

電動圧縮機１０は、バッテリ３１からの入力電圧を検出する電圧センサ３３を備えている。電圧センサ３３は、制御装置４０と電気的に接続されており、検出した検出結果を制御装置４０に送信する。

【0032】

制御装置４０は、モータ１６の駆動電圧をパルス幅変調により制御する。具体的には、制御装置４０は、搬送波信号と呼ばれる高周波の三角波信号と、電圧を指示するための電圧指令信号とによってＰＷＭ信号を生成する。そして、制御装置４０は、生成したＰＷＭ信号を用いて各スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２，Ｑｖ１，Ｑｖ２，Ｑｗ１，Ｑｗ２のスイッチング動作の制御（オンオフ制御）を行う。これにより、バッテリ３１からの直流電圧が交流電圧に変換される。したがって、各スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２，Ｑｖ１，Ｑｖ２，Ｑｗ１，Ｑｗ２は、スイッチング動作を行うことにより、バッテリ３１からの直流電圧を交流電圧に変換する。そして、変換された交流電圧が駆動電圧としてモータ１６に印加されることにより、モータ１６の駆動が制御される。よって、制御装置４０は、モータ１６の回転制御を行う制御部である。

【0033】

制御装置４０は、車両空調装置２８の全体を制御する空調ＥＣＵ４１と電気的に接続されている。空調ＥＣＵ４１は、車内温度や設定温度等を把握可能に構成されており、これらのパラメータに基づいて、モータ１６の目標回転数に関する情報を制御装置４０に送信する。また、空調ＥＣＵ４１は、モータ１６の運転指令やモータ１６の停止指令などの各種指令を制御装置４０に送信する。この空調ＥＣＵ４１からの各種指令は、制御装置４０が外部から受信する指令である。

【0034】

制御装置４０は、モータ１６のロータ２５の位置を検出するレゾルバなどの回転角センサを用いずに、駆動回路３０からモータ１６へ流れる電流に基づいて、モータ１６のロータ２５の位置θを推定することによりモータ１６の回転制御を行うことが可能になっている。よって、本実施形態の電動圧縮機１０は、制御装置４０によって推定されたロータ２５の位置θに基づいて、モータ１６の回転を制御する位置センサレス制御が行われている。

【0035】

具体的には、制御装置４０には、電流センサ４１ｕ，４１ｖ，４１ｗにより検出されたモータ１６に流れるＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、及びＷ相電流Ｉｗと、電圧センサ３３により検出された入力電圧と、からロータ２５の位置θを推定するロータ位置推定プログラムが予め記憶されている。そして、制御装置４０は、電流センサ４１ｕ，４１ｖ，４１ｗにより検出されたモータ１６に流れるＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、及びＷ相電流Ｉｗと、電圧センサ３３により検出された入力電圧と、ロータ位置推定プログラムと、に基づいてロータ２５の位置θの推定を行う。

【0036】

制御装置４０は、電流センサ４１ｕ，４１ｖ，４１ｗにより検出されたモータ１６に流れるＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、及びＷ相電流Ｉｗと、推定されたロータ２５の位置θとに基づいて、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、及びＷ相電流Ｉｗをｄ軸電流（励磁成分電流）及びｑ軸電流（トルク成分電流）に変換する。なお、ｄ軸電流（励磁成分電流）は、モータ１６に流れる電流において、永久磁石が作る磁束と同じ方向の電流ベクトル成分である。ｑ軸電流（トルク成分電流）は、モータ１６に流れる電流において、ｄ軸と直交する電流ベクトル成分である。

【0037】

制御装置４０は、電流センサ４１ｕ，４１ｖ，４１ｗにより検出されたモータ１６に流れるＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗに基づいて、モータ１６におけるｄ軸電流（励磁成分電流）とｑ軸電流（トルク成分電流）とが目標値となるように、各スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２，Ｑｖ１，Ｑｖ２，Ｑｗ１，Ｑｗ２のオンオフ制御を行う。これにより、モータ１６が、空調ＥＣＵ４１から送信された目標回転数で回転する。

【0038】

本実施形態の制御装置４０は、第１減速制御を実行するプログラムと、第２減速制御を実行するプログラムと、ブレーキ制御を実行するプログラムと、がそれぞれ記憶されている。よって、制御装置４０は、第１減速制御、第２減速制御、及びブレーキ制御を実行する制御部である。

【0039】

図３に示すように、第１減速制御では、制御装置４０がモータ１６の停止指令を空調ＥＣＵ４１から受信すると、駆動回路３０からモータ１６へ流れる電流（Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗ）に基づいて、モータ１６のロータ２５の位置θを推定しつつ、モータ１６の回転速度を減速させる。よって、第１減速制御では、モータ１６の回転速度を位置センサレス制御によって減速させる。

【0040】

第１減速制御中に駆動回路３０からモータ１６へ流れる電流の振幅は、第１減速制御を実行する前に比べて小さくなっている。第１減速制御中に駆動回路３０からモータ１６へ流れる電流の振幅は一定である。また、第１減速制御中に駆動回路３０からモータ１６へ流れる電流の周期は、第１減速制御を実行する前に比べて長くなっている。第１減速制御中に駆動回路３０からモータ１６へ流れる電流の周期は一定である。第１減速制御中のモータ１６の回転数ｒは、徐々に小さくなっていく。第１減速制御中のモータ１６の回転数ｒは、直線的に小さくなっている。

【0041】

第２減速制御では、第１減速制御によってモータ１６の回転速度が減速した後に、モータ１６の回転速度を強制同期制御によってモータ１６の回転数ｒが零になるまで減速させる。強制同期制御では、位置センサレス制御のようにロータ２５の位置θを推定せずに、モータ１６に対して強制的に電流を流すことにより、モータ１６の回転速度を減速していく。第２減速制御中のモータ１６の回転数ｒは、徐々に小さくなっていく。第２減速制御中のモータ１６の回転数ｒは、直線的に小さくなっている。

【0042】

制御装置４０には、モータ１６の回転速度が第１減速制御によって減速されて、モータ１６の回転数ｒが予め定められた規定回転数ｒｘに到達すると、第１減速制御から第２減速制御に切り替えるプログラムが予め記憶されている。よって、本実施形態の制御装置４０は、モータ１６の回転速度が第１減速制御によって減速されて、モータ１６の回転数ｒが予め定められた規定回転数ｒｘに到達すると、第１減速制御から第２減速制御に切り替える。

【0043】

ブレーキ制御では、第２減速制御によってモータ１６の回転数ｒが零に到達した後に、ロータ２５の位置θを特定の角度に固定するように各スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２，Ｑｖ１，Ｑｖ２，Ｑｗ１，Ｑｗ２のスイッチング動作の制御を行う。具体的には、制御装置４０は、ブレーキ制御として、各相の上アームを構成する各スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｖ１，Ｑｗ１のスイッチング動作をオフにするとともに、各相の下アームを構成する各スイッチング素子Ｑｕ２，Ｑｖ２，Ｑｗ２のスイッチング動作をオンにする。これにより、ロータ２５の位置θが特定の角度に固定され、ロータ２５の回転が強制的に停止する。制御装置４０には、第２減速制御によってモータ１６の回転数ｒが零に到達した後に、第２減速制御からブレーキ制御に切り替えるプログラムが予め記憶されている。

【0044】

次に、第１の実施形態の作用について説明する。
図４に示すように、制御装置４０は、まず、ステップＳ１１においてモータ１６の停止指令を空調ＥＣＵ４１から受信する。次に、制御装置４０は、モータ１６の停止指令を空調ＥＣＵ４１から受信すると、ステップＳ１２においてモータ１６の回転速度を位置センサレス制御によって減速させる第１減速制御を実行する。そして、制御装置４０は、ステップＳ１３においてモータ１６の回転数ｒが規定回転数ｒｘに到達したか否かを判定する。制御装置４０は、ステップＳ１３においてモータ１６の回転数ｒが規定回転数ｒｘに到達していないと判定すると、ステップＳ１２に移行する。

【0045】

一方、制御装置４０は、ステップＳ１３においてモータ１６の回転数ｒが規定回転数ｒｘに到達したと判定すると、ステップＳ１４に移行し、ステップＳ１４において第１減速制御から第２減速制御に切り替える。そして、制御装置４０は、ステップＳ１５においてモータ１６の回転速度を強制同期制御によってモータ１６の回転数ｒが零になるまで減速させる第２減速制御を実行する。

【0046】

次に、制御装置４０は、ステップＳ１６においてモータ１６の回転数ｒが零に到達したか否かを判定する。制御装置４０は、ステップＳ１６においてモータ１６の回転数ｒが零に到達していないと判定すると、ステップＳ１５に移行する。一方、制御装置４０は、ステップＳ１６においてモータ１６の回転数ｒが零に到達したと判定すると、ステップＳ１７に移行し、ステップＳ１７において第２減速制御からブレーキ制御に切り替えてブレーキ制御を実行する。

【0047】

次に、制御装置４０は、ステップＳ１８において規定時間経過したか否かを判定する。ここで、規定時間とは、制御装置４０によりブレーキ制御が実行されてからロータ２５の回転が停止するまでに要する時間であり、この規定時間は予め求められて制御装置４０に記憶されている。制御装置４０は、ステップＳ１８において規定時間経過していないと判定すると、ステップＳ１７に移行する。一方、制御装置４０は、ステップＳ１８において規定時間経過したと判定すると、ステップＳ１９に移行し、ステップＳ１９においてブレーキ制御を終了する。圧縮室２２内に残存する冷媒は、規定時間経過によって、モータハウジング１３内へ充分に抜けており、ブレーキ制御を終了しても冷媒の膨張に伴うロータ２５の逆回転は生じない。これにより、ロータ２５の回転が強制的に停止し、圧縮室２２内に残存する冷媒の膨張に伴うロータ２５の逆回転が防止される。

【0048】

第１の実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１－１）強制同期制御では、ロータ２５の位置θを推定せずに、モータ１６に対して強制的に電流を流すことにより、モータ１６の回転速度を減速していくため、消費電流が増大するとともにモータ１６の回転速度を減速していくのに時間を要する。そこで、制御装置４０は、モータ１６の停止指令を空調ＥＣＵ４１から受信すると、駆動回路３０からモータ１６へ流れる電流に基づいて、ロータ２５の位置θを推定しつつ、モータ１６の回転速度を減速させる第１減速制御を行う。よって、例えば、強制同期制御によってモータ１６の回転速度を減速していく場合に比べると、消費電流を少なくすることができるとともにモータ１６の回転速度を早期に減速することができる。

【0049】

また、駆動回路３０からモータ１６へ流れる電流は、モータ１６の回転数が小さくなるほど不安定になっていくため、モータ１６の回転数ｒが小さくなるほど、駆動回路３０からモータ１６へ流れる電流に基づくロータ２５の位置θの推定が困難になる。そこで、制御装置４０は、第１減速制御によってモータ１６の回転速度が減速した後に、モータ１６の回転速度を強制同期制御によってモータ１６の回転数ｒが零になるまで減速させる第２減速制御を行う。これにより、モータ１６の回転数ｒが零になるまでモータ１６の回転速度を確実に減速させることができる。

【0050】

そして、制御装置４０は、第２減速制御によってモータ１６の回転数ｒが零に到達した後に、ロータ２５の位置θを特定の角度に固定するように各スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２，Ｑｖ１，Ｑｖ２，Ｑｗ１，Ｑｗ２のスイッチング動作の制御を行うブレーキ制御を行う。よって、例えば、ロータ２５が惰性回転を行っている際に制御装置４０がブレーキ制御を行ってしまい、ロータ２５の惰性回転に伴うモータ１６からの回生電流が駆動回路３０へ過剰に流れて、駆動回路３０が故障してしまうといった問題を回避することができる。また、ロータ２５の回転が停止した後、制御装置４０によるブレーキ制御を行うタイミングが遅れて、ロータ２５が逆回転し始めてしまうといった問題も回避することができる。以上のことから、駆動回路３０の故障を回避しつつも、ロータ２５の逆回転を効率良く防止することができる。

【0051】

（１－２）制御装置４０は、モータ１６の回転速度が第１減速制御によって減速されて、モータ１６の回転数ｒが予め定められた規定回転数ｒｘに到達すると、第１減速制御から第２減速制御に切り替える。これによれば、制御装置４０は、モータ１６の回転数ｒが規定回転数ｒｘに到達するまで、モータ１６の回転速度を第１減速制御によって減速するため、モータ１６の回転速度を早期に減速させることができる。よって、ロータ２５の逆回転を効率良く防止することができる。

【0052】

（第２の実施形態）
以下、電動圧縮機を具体化した第２の実施形態を図５～図８にしたがって説明する。なお、以下に説明する実施形態では、既に説明した第１の実施形態と同一構成について同一符号を付すなどして、その重複する説明を省略又は簡略する。

【0053】

図５に示すように、制御装置４０は、第１減速制御中に、駆動回路３０からモータ１６へ流れる電流の増加を検出すると、第１減速制御から第２減速制御に切り替える。ここで言う「電流の増加」とは、第１減速制御中に駆動回路３０からモータ１６に流れると推定される電流の値に対して、実際に流れている電流の値が急激に増加した状態を言う。制御装置４０には、第１減速制御中に駆動回路３０からモータ１６に流れると推定される電流の値が予め記憶されている。

【0054】

図６では、第１減速制御中における駆動回路３０からモータ１６へ流れる電流の変化を、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、及びＷ相電流Ｉｗに分けて示している。図６では、Ｕ相電流Ｉｕの変化を太線、Ｖ相電流Ｉｖの変化を細線、Ｗ相電流Ｉｗの変化を破線で示している。図６において一点鎖線で示す円で囲まれた部分では、第１減速制御中に駆動回路３０からモータ１６に流れると推定されるＵ相電流Ｉｕの値に対して、Ｕ相電流Ｉｕが急激に増加している。制御装置４０は、第１減速制御中において、電流センサ４１ｕ，４１ｖ，４１ｗにより検出されたモータ１６に流れるＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗのいずれか一つの増加を検出すると、第１減速制御から第２減速制御に切り替える。

【0055】

図７では、第１減速制御中におけるｄ軸電流の変化を太線Ｌ１で示すとともに、第１減速制御中におけるｑ軸電流の変化を細線Ｌ２で示している。図７に示すように、第１減速制御中では、モータ１６の回転速度が減速していくにつれて、ｄ軸電流が徐々に小さくなっていく。また、ｑ軸電流は、第１減速制御中においてモータ１６の回転速度が減速してもほぼ一定である。

【0056】

ここで、本発明者らは、第１減速制御中に駆動回路３０からモータ１６に流れると推定されるＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗそれぞれの値に対して、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗのいずれか一つが急激に増加したときに、モータ１６に流れるｑ軸電流のみ変動が大きくなることを見出した。図７において太線Ｌ１で示すように、実際に流れるＵ相電流Ｉｕの値が、第１減速制御中に駆動回路３０からモータ１６に流れると推定されるＵ相電流Ｉｕの値に対して増加すると、モータ１６に流れるｑ軸電流の変動が大きくなる。モータ１６に流れるｑ軸電流は、モータ１６の回転数が小さくなると変動が大きくなる。本実施形態の制御装置４０は、モータ１６に流れるｄ軸電流とｑ軸電流のうち、ｑ軸電流のみ変動が大きくなるときに第１減速制御から第２減速制御に切り替えているとも言える。

【0057】

次に、第２の実施形態の作用について説明する。
図８に示すように、制御装置４０は、まず、ステップＳ２１においてモータ１６の停止指令を空調ＥＣＵ４１から受信する。次に、制御装置４０は、モータ１６の停止指令を空調ＥＣＵ４１から受信すると、ステップＳ２２においてモータ１６の回転速度を位置センサレス制御によって減速させる第１減速制御を実行する。

【0058】

そして、制御装置４０は、ステップＳ２３において電流センサ４１ｕ，４１ｖ，４１ｗにより検出されたモータ１６に流れるＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗのいずれか一つの増加を検出したか否かを判定する。ステップＳ２３においては、制御装置４０は、電流センサ４１ｕ，４１ｖ，４１ｗにより検出されたモータ１６に流れるＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗの値と、予め記憶された第１減速制御中に駆動回路３０からモータ１６に流れると推定されるＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗの値とを比較する。制御装置４０は、ステップＳ２３において電流センサ４１ｕ，４１ｖ，４１ｗにより検出されたモータ１６に流れるＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗのいずれか一つの増加を検出していないと判定すると、ステップＳ２２に移行する。

【0059】

一方、制御装置４０は、ステップＳ２３において電流センサ４１ｕ，４１ｖ，４１ｗにより検出されたモータ１６に流れるＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗのいずれか一つの増加を検出したと判定すると、ステップＳ２４に移行し、ステップＳ２４において第１減速制御から第２減速制御に切り替える。そして、制御装置４０は、ステップＳ２５においてモータ１６の回転速度を強制同期制御によってモータ１６の回転数ｒが零になるまで減速させる第２減速制御を実行する。

【0060】

次に、制御装置４０は、ステップＳ２６においてモータ１６の回転数ｒが零に到達したか否かを判定する。制御装置４０は、ステップＳ２６においてモータ１６の回転数ｒが零に到達していないと判定すると、ステップＳ２５に移行する。一方、制御装置４０は、ステップＳ２６においてモータ１６の回転数ｒが零に到達したと判定すると、ステップＳ２７に移行し、ステップＳ２７において第２減速制御からブレーキ制御に切り替えてブレーキ制御を実行する。

【0061】

次に、制御装置４０は、ステップＳ２８において規定時間経過したか否かを判定する。制御装置４０は、ステップＳ２８において規定時間経過していないと判定すると、ステップＳ２７に移行する。一方、制御装置４０は、ステップＳ２８において規定時間経過したと判定すると、ステップＳ２９に移行し、ステップＳ２９においてブレーキ制御を終了する。これにより、ロータ２５の回転が強制的に停止し、圧縮室２２内に残存する冷媒の膨張に伴うロータ２５の逆回転が防止される。

【0062】

第２の実施形態では、第１の実施形態の効果（１－１）と同様の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
（２－１）制御装置４０は、モータ１６に流れるｄ軸電流とｑ軸電流のうち、ｑ軸電流のみ変動が大きくなるときに第１減速制御から第２減速制御に切り替える。モータ１６の回転数が小さくなるほど位置推定の精度の悪化に伴い推定回転速度が変動し、速度フィードバック制御が誤動作するまで位置推定の誤差が大きくなると、モータ１６に流れるｑ軸電流は大きく変動し、駆動回路３０からモータ１６へ流れる電流に基づくロータ２５の位置の推定が困難となる。ｑ軸電流が大きく変動し始めるタイミングは、電動圧縮機１０の負荷の状態や各スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２，Ｑｖ１，Ｑｖ２，Ｑｗ１，Ｑｗ２の温度特性などによって変わる。

【0063】

そこで、制御装置４０は、モータ１６に流れるｑ軸電流のみ変動が大きくなるときに第１減速制御から第２減速制御に切り替える。これによれば、駆動回路３０からモータ１６へ流れる電流に基づくロータ２５の位置の推定が困難となる限界まで第１減速制御によってモータ１６の回転速度を減速させることができる。したがって、消費電力を極力少なくすることができるとともにモータ１６の回転速度を可能な限り早期に減速することができる。よって、ロータ２５の逆回転をさらに効率良く防止することができる。

【0064】

なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記各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。

【0065】

○ 図９に示すように、制御装置４０は、第１減速制御中において、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗそれぞれの周波数及び電流値の変動が大きくなったときに第１減速制御から第２減速制御に切り替えるようにしてもよい。Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗそれぞれの周波数及び電流値は、モータ１６の回転数が小さくなるほど変動が大きくなる。ここで、本発明者らは、第１減速制御中において、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗそれぞれの周波数及び電流値の変動が大きくなったときに、モータ１６に流れるｑ軸電流のみ変動が大きくなることを見出した。したがって、図９に示す実施形態においても、制御装置４０は、モータ１６に流れるｄ軸電流とｑ軸電流のうち、ｑ軸電流のみ変動が大きくなるときに第１減速制御から第２減速制御に切り替えているとも言える。

【0066】

Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗそれぞれの周波数及び電流値の変動が大きくなると、駆動回路３０からモータ１６へ流れる電流に基づくロータ２５の位置の推定が困難となる。そこで、制御装置４０は、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗそれぞれの周波数及び電流値の変動が大きくなったときに第１減速制御から第２減速制御に切り替える。これによれば、駆動回路３０からモータ１６へ流れる電流に基づくロータ２５の位置の推定が困難となる限界まで第１減速制御によってモータ１６の回転速度を減速させることができる。よって、ロータ２５の逆回転をさらに効率良く防止することができる。

【0067】

○ 図１０に示すように、制御装置４０は、第１減速制御中において、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗそれぞれの正の振幅と負の振幅との時間差が大きくなるときに強制同期制御に切り替えるようにしてもよい。Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗそれぞれの振幅は、モータ１６の回転数が小さくなるほど徐々に小さくなっている。そして、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗそれぞれの振幅は、第１減速制御中に大きな変動が生じる。このとき、Ｕ相電流Ｉｕの正の振幅の時間Ｔ１は、Ｕ相電流Ｉｕの負の振幅の時間Ｔ２よりも長くなったり短くなったりする。Ｖ相電流Ｉｖの正の振幅の時間Ｔ１１は、Ｖ相電流Ｉｖの負の振幅の時間Ｔ１２よりも長くなったり短くなったりする。Ｗ相電流Ｉｗの正の振幅の時間Ｔ１１１は、Ｗ相電流Ｉｗの負の振幅の時間Ｔ１１２よりも長くなったり短くなったりする。このように、制御装置４０は、第１減速制御中において、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗそれぞれの変動が大きくなったときに第１減速制御から第２減速制御に切り替えるようにしてもよい。

【0068】

ここで、本発明者らは、第１減速制御中において、第１減速制御中において、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗそれぞれの正の振幅と負の振幅との時間差が大きくなったときに、モータ１６に流れるｑ軸電流のみ変動が大きくなることを見出した。したがって、図１０に示す実施形態においても、制御装置４０は、モータ１６に流れるｄ軸電流とｑ軸電流のうち、ｑ軸電流のみ変動が大きくなるときに第１減速制御から第２減速制御に切り替えているとも言える。

【0069】

Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗそれぞれの正の振幅と負の振幅との時間差が大きくなると、駆動回路３０からモータ１６へ流れる電流に基づくロータ２５の位置の推定が困難となる。そこで、制御装置４０は、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗそれぞれの正の振幅と負の振幅との時間差が大きくなったときに第１減速制御から第２減速制御に切り替える。これによれば、駆動回路３０からモータ１６へ流れる電流に基づくロータ２５の位置の推定が困難となる限界まで第１減速制御によってモータ１６の回転速度を減速させることができる。よって、ロータ２５の逆回転をさらに効率良く防止することができる。

【0070】

○ 上記各実施形態において、制御装置４０は、ブレーキ制御として、例えば、各相の上アームを構成する各スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｖ１，Ｑｗ１のスイッチング動作をオンにするとともに、各相の下アームを構成する各スイッチング素子Ｑｕ２，Ｑｖ２，Ｑｗ２のスイッチング動作をオフにするようにしてもよい。

【0071】

○ 上記各実施形態において、制御装置４０は、第２減速制御によってモータ１６の回転数ｒが零に到達した後に、ブレーキ制御として、各スイッチング素子Ｑｕ１，Ｑｕ２，Ｑｖ１，Ｑｖ２，Ｑｗ１，Ｑｗ２のスイッチング動作を所定のタイミングで停止させてもよい。これによれば、モータ１６に対して直流通電が行われ、ロータ２５の位置θが特定の角度で固定される。

【0072】

○ 上記各実施形態において、第１減速制御中のモータ１６の回転数ｒが、曲線的に小さくなっていってもよい。
○ 上記各実施形態において、第２減速制御中のモータ１６の回転数ｒが、曲線的に小さくなっていってもよい。

【0073】

○ 上記各実施形態において、圧縮部１５は、固定スクロール２０と可動スクロール２１とから構成されるスクロール式に限らず、例えば、ピストン式やベーン式等であってもよい。

【0074】

○ 上記各実施形態において、電動圧縮機１０は、例えば、駆動回路３０が、ハウジング１１に対して回転軸１４の径方向外側に配置されている構成であってもよい。要は、圧縮部１５、モータ１６、及び駆動回路３０が、この順で、回転軸１４の回転軸線方向に並設されていなくてもよい。

【0075】

○ 上記各実施形態において、電動圧縮機１０は、車両空調装置２８を構成していたが、これに限らず、例えば、電動圧縮機１０は、燃料電池車に搭載されており、燃料電池に供給される流体としての空気を圧縮部１５により圧縮するものであってもよい。

【符号の説明】

【0076】

Ｑｕ１，Ｑｕ２，Ｑｖ１，Ｑｖ２，Ｑｗ１，Ｑｗ２…スイッチング素子、１０…電動圧縮機、１５…圧縮部、１６…モータ、２２…圧縮室、２５…ロータ、３０…駆動回路、４０…制御部である制御装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】