具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施方式进行详细说明。图1是表示应用本发明的一实施例的逆变器装置IV的简要结构的电路图。实施例的逆变器装置IV是与构成车辆用空调装置的未图示的压缩机一体地设置并搭载在车辆上的车载用逆变器装置。实施例的逆变器装置IV通过电解电容器1对来自搭载在车辆上的电池(直流电源)BAT的输入电压HV进行平滑，根据该平滑后的直流电压生成交流电压，驱动作为电动机的马达5，该逆变器装置IV构成为包括电解电容器1、逆变器电路2、控制装置3和温度传感器4。

电解电容器1将输入电压HV平滑为直流电压，由大容量的铝电解电容器构成。这样的铝电解电容器虽然小型且廉价，但由于有电解液的电阻、电解纸的电阻等，所以一般来说内部电阻分量(等效串联电阻)ESR大。另外，例如，如在低温环境下使用的情况那样，具有下述特征：电解电容器1的内部温度越低，内部电阻分量ESR变得越大，特别是内部温度变得越低，内部电阻成分ESR越急剧变大。

设置逆变器电路2，以将通过上述电解电容器1平滑后的直流电压作为电源电压来提供。该逆变器电路2根据直流电压生成三相电压Vu、Vv、Vw，并提供给作为电动机的马达(三相无刷电动机)5，例如构成为包括上相侧的3个开关元件(IGBT)6u、6v、6w和下相侧的3个开关元件(IGBT)7u、7v、7w。

并且，与该逆变器电路2连接而设置有控制装置3。该控制装置3利用具备处理器的微型计算机来构成，是一种对逆变器电路2的6个开关元件6u～6w、7u～7w的导通/断开驱动进行控制来使马达5适当地运转的装置，构成为当电解电容器1的温度低于预定的规定温度T1时，在马达5的通常运转开始前，通过控制对逆变器电路2的各开关元件6u～6w、7u～7w进行导通/断开驱动的脉冲宽度调制(以下称为“PWM”)信号的占空比，从而使将施加在电解电容器1上的直流电压的脉动电压限制在容许范围内的电流(相电流)流过马达5，使马达5停止，在上述状态下能够直接利用电解电容器1的内部电阻分量(等效串联电阻)ESR中产生的焦耳热来实施使该电解电容器1的温度上升的预热运转。

在该情况下，控制装置3在预热运转中，使电流以规定的上升率流过马达5，并且在实施例中，根据来自电池BAT的输入电压HV和电解电容器1周围的温度来变更该上升率。在实施例中，温度传感器4设置在电解电容器1附近。该温度传感器4检测电解电容器1的周围温度Tc(电解电容器1周边的温度)并输出到控制装置3，该温度传感器4例如由热电偶、正特性热敏电阻等构成。

另外，在实施例中，将电解电容器1安装在与逆变器电路2相同的基板上，收纳在与逆变器电路2相同的空间中，温度传感器4也配置在电解电容器1附近的基板上，但不限于此，也可以通过温度传感器4检测电解电容器1自身的温度。在实施例中，将电解电容器1的周围温度Tc作为电解电容器1的温度来处理。

此外，在控制装置3中预先设定有图4所示的预热运转条件。实施例的预热运转条件是基于由温度传感器4检测的电解电容器1的周围温度Tc和来自电池BAT的输入电压HV而设定的数据表。该情况下，在图4的预热运转条件下，仅以10/10、5/10表示的部分意味着不执行预热运转。另外，10/10是指通常的起动电流的值，5/10是其一半的值的意思。

另外，图中t1～t7表示对马达5的通电时间，由箭头连接的分数所示的部分基本上表示对马达5的预热运转开始时的电流值及完成时的电流值，意味着这些示出的部分进行预热运转。分数同样是相对于通常启动电流(10/10)的电流值的大小，例如2/10意味着通常启动电流(10/10)的五分之一。

另外，图4中的通电时间t1～t5设为t1＜t2＜t3＜t4＜t5的关系。另外，在实施例中，通电时间t6和t7设为t7＜t6的关系。而且，通电时间越长，预热运转开始时的电流值与完成时的电流值之差越小，电流的上升率变得越低，通电时间越短，预热运转开始时的电流值与完成时的电流值之差越大，电流的上升率变得越高。

各通电时间t1～t7、预热运转开始时的电流值及完成时的电流值(1/10、2/10、3/10、5/10、6/10、7/10)即由它们决定的电流的上升率是能在各周围温度Tc和输入电压HV的组合条件时将电解电容器1中的直流电的脉动电压抑制在容许范围内的通电时间、电流值、上升率，分别预先通过实验来决定。然后，在进行预热运转的情况下，控制装置3从输入了马达5的启动指示时的周围温度Tc和输入电压HV中选择某一个条件，执行电解电容器1的预热运转。

接着，参照图2的流程图，具体说明控制装置3执行的预热运转。在有马达5的起动指示的情况下，控制装置3首先在图2的流程图的步骤S1中，判断温度传感器4检测的电解电容器1的周围温度Tc是否低于规定温度T1。其中，在实施例中，该规定温度T1因输入电压HV而不同。即，输入电压HV越高，电解电容器1的温度(实施例中采用周围温度Tc)越低，施加给电解电容器1的直流电压的脉动电压的峰值变得越大。

因此，在该实施例中，在输入电压HV低于200V时，将规定温度T1设为-24℃，在输入电压HV为200V以上且低于250V时，将规定温度T1设为-19℃，在输入电压HV为250V以上且低于300V时，将规定温度T1设为-14℃。同样地，当输入电压HV在300V以上且低于350V时，将规定温度T1设为-9℃，当输入电压HV为350V以上且低于400V时，将规定温度T1设为-4℃。另外，当输入电压HV在400V以上且低于450V时，将规定温度T1设为+1℃，当输入电压HV为450V以上且低于500V时，将规定温度T1设为+6℃。

当在步骤S1中温度传感器4检测到的电解电容器1的周围温度Tc为规定温度T1以上时，控制装置3前进至步骤S7，利用上述的通常启动电流(10/10)启动马达5，开始通常运转。即，在开始马达5的通常运转之前，不进行电解电容器1的预热运转。

另一方面，当在步骤S1中周围温度Tc低于规定温度T1时，控制装置前进至步骤S2判断上一次预热运转完成后的经过时间tpass是否短于规定时间tpass1。在上一次预热运转完成后经过了规定时间tpass1以上的情况下，控制装置3前进至步骤S6。

当上一次预热运转完成后的经过时间tpass比规定时间tpass1短的情况下，控制装置3前进至步骤S3，确认来自电池BAT的输入电压HV。接着，前进至步骤S4，根据周围温度Tc和输入电压HV确认图4中的预热运转条件，选择并决定任一个预热运转条件，开始电解电容器1的预热运转。

在预热运转中，控制装置3基于所决定的预热运转条件来计算PWM信号的占空比。然后，通过计算出的占空比的PWM信号对逆变器电路2的上相侧的例如开关元件6u进行导通驱动，对下相侧的例如开关元件7v、7w进行导通驱动。由此，如图3中粗实线所示，在逆变器电路2及马达5中，有被决定为直流电压的脉动电压在容许范围内的预热运转条件的电流流过来实施预热运转。

在该情况下，逆变器电路2的被导通驱动的开关元件固定成上相侧的例如开关元件6u和下相侧的例如开关元件7v、7w，因此马达5保持停止。这样，在电流向马达5通电的期间，电解电容器1被其内部电阻分量ESR中产生的焦耳热加热而升温。

(1)预热运转(其一)

接着，说明基于图4中的各预热运转条件的实际预热运转的一例。如上所述，输入电压HV越高，电解电容器1的温度(在实施例中采用周围温度Tc)越低，施加给电解电容器1的直流电压的脉动电压的峰值变得越大，所以控制装置3在电解电容器1的周围温度Tc为-24℃以上、-20℃以下的状况下，当输入电压HV为200V以上且低于300V时，将流过马达5的电流值设为5/10(固定值)。这是通常启动电流(10/10)的一半电流值。

另外，在周围温度Tc为-19℃以上、-15℃以下的状况下，即使输入电压HV为250V以上、且低于350V时，也同样将流过马达5的电流值设为5/10。另外，在周围温度Tc为-14℃以上、-10℃以下的状况下，即使输入电压HV为300V以上、且低于400V时，也同样将流过马达5的电流值设为5/10。另外，在周围温度Tc为-9℃以上、-5℃以下的状况下，即使输入电压HV为350V以上、且低于450V时，也同样将流过马达5的电流值设为5/10。另外，在周围温度Tc为-4℃以上、0℃以下的状况下，即使输入电压HV为400V以上、且低于500V时，也同样将流过马达5的电流值设为5/10。另外，在周围温度Tc为+1℃以上、+5℃以下的状况下，即使输入电压HV为450V以上、且低于500V时，也同样将流过马达5的电流值设为5/10。

由此，在周围温度Tc相对较高的状况下，输入电压HV越低，在低周围温度Tc下，或输入电压HV越高，在高周围温度Tc下，有通常启动电流(10/10)的一半值的固定电流(5/10)流过马达5，从而在容许范围内控制施加给电解电容器1的直流电压的脉动电压，并实施电解电容器1的预热运转。

(2)预热运转(其二)

接着，如图4所示，在周围温度Tc为-25℃以下的状况下输入电压HV低于300V时，在周围温度Tc为-24℃以上、-20℃以下的状况下输入电压HV为300V以上、且低于350V时，在周围温度Tc为-19℃以上、-15℃以下的状况下输入电压HV为350V以上、且低于400V时，在周围温度Tc在-14℃以上、-10℃以下的状况下输入电压HV为400V以上、且低于450V时，以及在周围温度Tc为-9℃以上、-5℃以下的状况下输入电压HV为450V以上、且低于500V时，控制装置3实施使流过马达5的电流以规定的上升率上升的预热运转。

例如，在周围温度Tc为-29℃以上、-25℃以下的状况下输入电压HV低于200V时，将预热运转开始时的电流值设为3/10(通常启动电流的十分之三)，将完成时的电流值设为7/10(通常启动电流的十分之七)，将通电时间设为t1。由此，如图5所示，电流以在时间t1期间内从3/10上升到7/10的上升率流过马达5。在该情况下，从预热运转开始时起，电解电容器1中的直流电压的脉动电压上升，但是由于电解电容器1的内部温度上升，内部电阻分量ESR下降，所以在某个时刻成为MAX(最大值)，以后即使电流增加也会慢慢下降。另外，通过使流过马达5的电流以如图5所示的上升率上升，与流过固定电流的情况相比，电解电容器1的内部温度能够提前上升。

另一方面，同样地，即使在输入电压HV低于200V时，也在周围温度Tc为-39℃以上、-35℃以下的状况下将预热运转开始时的电流值设为2/10(通常启动电流的十分之二)，将完成时的电流值设为6/10(通常启动电流的十分之六)，将通电时间设为t2。该情况下的预热运转开始时的电流值2/10与完成时的电流值6/10之差与周围温度Tc为-29℃以上、-25℃以下时的差(3/10与7/10之差)相同，但如上所述，通电时间t2比t1长，所以从预热运转开始时到完成时的电流上升率比周围温度Tc为-29℃以上、-25℃以下时的电流上升率要低。即，即使是相同的输入电压HV，周围温度Tc越低，控制装置3越是使预热运转中的电流的上升率向降低的方向进行变更。

另外，与周围温度Tc为-29℃以上、-25℃以下时的3/10相比，在周围温度为-39℃以上、-35℃以下时，也使预热运转开始时流过马达5的电流值降低到2/10。即，即使是相同的输入电压HV，周围温度Tc越低，控制装置3越是使预热运转公开的电流值向降低的方向进行变更。

另外，同样地，即使在周围温度Tc为-29℃以上、-25℃以下的状况下，例如输入电压HV为450V以上、且低于500V时，也将预热运转开始时的电流值设为1/10(通常启动电流的十分之一)，将完成时的电流值设为5/10(通常启动电流的十分之五)，将通电时间设为t5。该情况下的预热运转开始时的电流值1/10与完成时的电流值5/10之差与输入电压HV低于200V时的差(3/10与7/10之差)相同，但如上所述，通电时间t5比t1长，所以从预热运转开始时到完成时的电流上升率比输入电压HV低于200V时要低。即，即使是相同的周围温度Tc，输入电压HV越高，控制装置3越是使预热运转中的电流的上升率向降低的方向进行变更。

另外，与输入电压HV低于200V时的3/10相比，在输入电压HV为450V以上、且低于500V时，也使预热运转开始时流过马达5的电流值降低到1/10。即，即使是相同的周围温度Tc，输入电压HV越高，控制装置3越是使预热运转公开的电流值向降低的方向进行变更。

图4中的其他周围温度Tc、输入电压HV中的预热运转条件也具有同样的倾向，即使在相同的输入电压HV下，周围温度Tc越低，控制装置3也越是使预热运转公开的电流值向降低的方向进行变更，即使在相同的周围温度Tc下，输入电压HV越高，控制装置3也越是使预热运转公开的电流值向降低的方向进行变更。

当预热运转在图2的步骤S5中完成时，控制装置3前进至步骤S6，并且以上述通常启动电流(10/10)的一半的5/10的启动电流来驱动马达5，开始通常运转。即，控制装置3在预热运转完成后，通过通常值(10/10)来限制流过马达5的电流的值(5/10)。

如上所述，当温度传感器4检测到的周围温度Tc低于规定温度T1时，控制装置3在开始马达5的通常运转之前，对从多个开关元件6u～6w、7u～7w中选择出的特定的开关元件6u、7v、7w进行导通驱动，从而在使马达5停止不变的状态下，执行以规定的上升率使能将直流电压的脉动电压控制在容许范围内的电流流过马达5的预热运转，因此能够一边将直流电压的脉动电压抑制在容许范围内，一边使电解电容器1的内部温度更快地上升。

由此，能够避免低温环境下的电解电容器1的破坏，并缩短从启动指示到马达5开始旋转为止所需的预热运转的时间(未动作时间)。

另外，在实施例中，控制装置3基于输入电压HV和由温度传感器4检测到的周围温度Tc来变更流过马达5的电流的上升率，因此，能够通过预热运转更安全且有效地实现电解电容器1的内部温度的上升。

在该情况下，在实施例中，由于输入电压HV越高，控制装置3越是使流过马达5的电流的上升率向降低的方向进行变更，所以通过预热运转能够安全且迅速地使电解电容器1的内部温度上升。

另外，在实施例中，由于输入电压HV越高，控制装置3越是使预热运转开始时流过马达5的电流的值向降低的方向进行变更，所以能够更有效地避免直流电压的脉动电压所导致的电解电容器1损坏。

另外，在实施例中，由于由温度传感器4检测到的周围温度Tc越低，控制装置3越是使流过马达5的电流的上升率向降低的方向进行变更，所以通过预热运转能够安全且迅速地使电解电容器1的内部温度上升。

该情况下，在实施例中，由于由温度传感器4检测到的周围温度Tc越低，控制装置3越是使预热运转开始时流过马达5的电流的值向降低的方向进行变更，所以能够更有效地避免直流电压的脉动电压所导致的电解电容器1损坏。

并且，在实施例中，由于控制装置3在预热运转完成后的通常运转中限制了流过马达5的电流的值，所以能够更有效地避免低温环境下的电解电容器1的损坏。

(3)预热运转(其三)

另外，在极其严酷的环境中，即周围温度Tc极低、输入电压HV也极高的状况下，控制装置3根据时间经过而逐级地变更预热运转时的电流的上升率。该例子表示为图4的右下角的预热运转条件。即，在由温度传感器4检测到的电解电容器1的周围温度Tc为-30℃以下、且来自电池BAT的输入电压HV为450V以上且小于500V的情况下，控制装置3在图2的步骤S4中开始的预热运转中，首先，将预热运转开始时的电流值设为1/10(通常启动电流的十分之一)，将从开始起经过时间t6时的电流值设为2/10(通常启动电流的十分之二)，进而对马达5开始通电。然后，切换成将从经过了该时间t6之后经过了时间t7的预热运转完成时的电流值设为5/10(通常启动电流的十分之五)来进行通电的状态。

由此，如图6所示，在马达5中，从预热运转开始到经过时间t6为止，电流以在该通电时间t6期间内从1/10上升到2/10的上升率流过，从经过时间t6的时刻起到再经过时间t7为止，电流在该通电时间t7期间内以从2/10上升到5/10的上升率流过。这里，如上所述，在实施例中，通电时间t6比t7长，比起从开始到经过时间t6为止的电流差，在经过时间t6之后到经过时间t7为止的电流差较大，所以从开始到经过时间t6为止的电流的上升率低，然后到经过时间t7为止的电流上升率变高。另外，能确保相关的级性上升率的变化即可，通电时间t6和t7的大小关系并不限于实施例。

这里，电解电容器1的内部电阻分量ESR在低温下极大，并具有伴随着内部温度上升而急剧变小的倾向，所以从图6的预热运转开始时起，电解电容器1中的直流电压的脉动电压虽然上升，但到经过时间t6为止的电流的上升率小，电解电容器1的内部温度上升，从而内部电阻分量ESR也急剧下降，所以脉动电压的MAX1(最大值1)在容许范围内相对较低。

另外，在经过时间t6之后再经过时间t7直到预热运转完成为止的电流的上升率变高，但是在该时刻，电解电容器1的内部电阻分量ESR显著下降，所以脉动电压不到容许范围内的另一个MAX2(最大值2)以上，之后即使电流增加也会慢慢下降。如上所述，在周围温度Tc、输入电压HV极其严酷的环境中，控制装置3在预热运转中，根据时间经过以多级(实施例中为两个级)方式变更流过马达5的电流的上升率，并且，从预热运转开始起随着时间的经过，使流过马达5的电流的上升率向变高的方向进行变更，所以能够更安全且迅速地使电解电容器1的内部温度上升。

另外，图6所示的时间轴不是固定的，为了使图像变得夸张，在通电时间t6的部分进行了缩小，在通电时间t7的部分进行了扩展。另外，关于电流轴，也是越高越显示得比实际大。

另外，在图4的实施例中，基于输入电压HV和周围温度Tc(电解电容器1的温度)设定了预热运转条件，但不仅限于此，也可以仅基于输入电压HV进行设定，相反也可以仅基于周围温度Tc进行设定。但是，如实施例那样，通过基于输入电压HV和周围温度Tc这两方来执行预热运转，能够更准确地进行控制。

并且，上述(3)的预热运转以两个级的方式对电流的上升率进行了变更，但也可以以三个级以上的多个级的方式，更细致地进行变更。

此外，在实施例中对三相逆变器电路2进行了说明，但本发明不限于此，逆变器电路2例如可以是四相等几个相都可以，也可以根据应用的马达5(电动机)的相数而适当地设定。

另外，作为逆变器装置IV，不仅限于实施例的车载用逆变器装置，当然还可以应用于通常的空调等各种电气设备。

标号说明

1 电解电容器

2 逆变器电路

3 控制装置

4 温度传感器

5 马达(电动机)

6u～6w、7u～7w 开关元件

BAT 电池

ESR 内部电阻分量

IV 逆变器装置。