(57)【要約】【課題】汎用性を高めることができるとともに、通信方式および機能の多様化にも即応することができるインバータ一体型電動圧縮機を提供することを目的とする。【解決手段】インバータ装置２０が一体に組み込まれているインバータ一体型電動圧縮機１において、インバータ装置２０側に、車両側制御装置との間のＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信用のＣＡＮレシーバ回路３１，３２が複数回路設けられ、その１つが高速ＣＡＮレシーバ回路３１、他の１つが低速ＣＡＮレシーバ回路３２とされ、高速ＣＡＮバス３４および低速ＣＡＮバス３５の２系統のＣＡＮバスに接続可能とされている。【選択図】図４
2010144694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータ装置が一体に組み込まれているインバータ一体型電動圧縮機において、
前記インバータ装置側に、車両側制御装置との間のＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信用のＣＡＮレシーバ回路が複数回路設けられ、その１つが高速ＣＡＮレシーバ回路、他の１つが低速ＣＡＮレシーバ回路とされ、高速ＣＡＮバスおよび低速ＣＡＮバスの２系統のＣＡＮバスに接続可能とされていることを特徴とするインバータ一体型電動圧縮機。
【請求項２】
前記高速ＣＡＮレシーバ回路および前記低速ＣＡＮレシーバ回路は、前記インバータ装置のパワー系基板に対して分離設置されているＣＰＵ基板上に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載用の空気調和装置に適用して好適なインバータ装置が一体に組み込まれているインバータ一体型電動圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッド車等に搭載される空気調和装置用の圧縮機としては、ハウジング内に電動モータが一体に内蔵された構成の電動圧縮機が用いられている。この電動圧縮機には、一般にハウジングの外周に高電圧電源から供給される直流電力を三相交流電力に変換し、ガラス密封端子を介して電動モータに給電するインバータ装置が一体に組み込まれており、圧縮機駆動用電動モータの回転数が可変制御されるようになっている。
【０００３】
インバータ装置は、高電圧電源ラインに設けられる平滑コンデンサやノーマルモードコイルおよびコモンモードコイル等の高電圧系電装部品と、ＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子により構成されるスイッチング回路が実装されているパワー系基板と、ＣＰＵ等の低電圧で動作する素子により構成される制御通信回路が実装されているＣＰＵ基板等とから構成され、電動圧縮機のハウジング外周に設けられている収容部内に組み込まれることによって一体化されている。
【０００４】
インバータ装置のＣＰＵ基板に設けられている制御通信回路は、車両側に設けられている上位の制御装置、すなわち車両側ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）と通信ケーブルを介して接続され、車両側からの指令によってコントロールされるように構成されている。この通信フォームには、車載ＬＡＮであるＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）が用いられているが、通信系統は１系統のみ設けられるのが通常である（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３３６９０７号公報
【特許文献２】特開２００８−１７５９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、車内ＬＡＮとして使われているＣＡＮは、車両メーカーによって、あるいは車種によって高速ＣＡＮ、低速ＣＡＮが混在している状況にある。このため、圧縮機メーカーとしては、それぞれに対応して多種のインバータ一体型電動圧縮機を製造しなければならず、生産効率が悪く、量産効果が得られなかった。また、ＣＡＮ通信系統が１系統のみの場合、通信を確保するために作動させたい機器以外の機器もすべて作動させなければならず、無駄に電力を消費することになるという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、汎用性を高めることができるとともに、通信方式および機能の多様化にも即応することができるインバータ一体型電動圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかるインバータ一体型電動圧縮機は、インバータ装置が一体に組み込まれているインバータ一体型電動圧縮機において、前記インバータ装置側に、車両側制御装置との間のＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信用のＣＡＮレシーバ回路が複数回路設けられ、その１つが高速ＣＡＮレシーバ回路、他の１つが低速ＣＡＮレシーバ回路とされ、高速ＣＡＮバスおよび低速ＣＡＮバスの２系統のＣＡＮバスに接続可能とされていることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、インバータ装置側に車両側制御装置との間のＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信用のＣＡＮレシーバ回路が、高速ＣＡＮレシーバ回路と低速ＣＡＮレシーバ回路の２系統設けられ、高速ＣＡＮバスおよび低速ＣＡＮバスの２系統のＣＡＮバスに接続可能とされているので、車両側のＣＡＮ通信が高速ＣＡＮまたは低速ＣＡＮのいずれであっても、１種の電動圧縮機で対応することができる。このため、インバータ一体型電動圧縮機の汎用性を高めることができる。また、車両側から高速ＣＡＮ、低速ＣＡＮの２系統の通信系統の使い分けが求められた場合でも１種の電動圧縮機で対応でき、通信方式および機能の多様化にも即応することができる。この際、情報量が多い場合は高速ＣＡＮ、それ以外は低速ＣＡＮとすることにより、例えばＯＢＤ（Ｏｎ−Ｂｏａｒｄ  Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ）システムと称する自己故障診断システムに対しては、車両側からのデータ要求時、高速ＣＡＮを通してデータを送信することにより対応が可能となる。また、電気自動車やプラグインＨＥＶ車等においては、バッテリーの充電時、バッテリーを冷却するために空気調和装置用の電動圧縮機を運転しており、この場合、ＣＡＮ通信系統が１系統だと通信を確保するために全ての機器を作動しなければならず、電力が無駄に消費されてしまうが、ＣＡＮ通信系統を高速ＣＡＮと低速ＣＡＮとの２系統具備することにより、用途に応じて作動させたい機器のみを作動させることが可能となる。このため、消費電力の低減を期待することができるとともに、ノイズが高い高速ＣＡＮの使用を抑制してノイズ低減を図ることができる。
【００１０】
さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上記のインバータ一体型電動圧縮機において、前記高速ＣＡＮレシーバ回路および前記低速ＣＡＮレシーバ回路は、前記インバータ装置のパワー系基板に対して分離設置されているＣＰＵ基板上に設けられていることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、高速ＣＡＮレシーバ回路および低速ＣＡＮレシーバ回路が、パワー系基板に対して分離設置されているＣＰＵ基板上に設けられているので、通信回路系の高速ＣＡＮレシーバ回路および低速ＣＡＮレシーバ回路を高電圧が印加されるパワー系基板から分離し絶縁して設置することができる。このため、パワー系基板側からの電磁ノイズ等の影響による通信エラーを低減することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、車両側のＣＡＮ通信が高速ＣＡＮまたは低速ＣＡＮのいずれであっても、１種の電動圧縮機で対応することができ、また、車両側から高速ＣＡＮ、低速ＣＡＮの２系統の通信系統の使い分けが求められた場合でも１種の電動圧縮機で対応することができるため、インバータ一体型電動圧縮機の汎用性を高めることができるとともに、通信方式および機能の多様化にも即応することができる。更に、高速ＣＡＮと低速ＣＡＮとを併用して使い分けるようにした場合には、消費電力の低減およびノイズ低減を期待することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
以下、本発明の一実施形態について、図１ないし図４を用いて説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係るインバータ一体型電動圧縮機の外観側面図が示されている。
インバータ一体型電動圧縮機１は、外殻を構成するハウジング２を備えている。このハウジング２は、図示省略の電動モータが収容されているモータハウジング３と、図示省略の圧縮機構が収容されている圧縮機ハウジング４とがボルト５で一体に締め付け結合されることにより構成されている。モータハウジング３および圧縮機ハウジング４は、耐圧容器でありアルミダイカスト製とされている。
【００１４】
ハウジング２の内部に収容されている図示省略の電動モータおよび圧縮機構は、モータ軸を介して連結され、電動モータの回転によって圧縮機構が駆動されるように構成されている。モータハウジング３の一端側（図１の右側）には、冷媒吸入ポート６が設けられており、この冷媒吸入ポート６からモータハウジング３内に吸い込まれた低温低圧の冷媒ガスは、電動モータの周囲をモータ軸線Ｌ方向に沿って流通後、圧縮機構に吸い込まれて圧縮される。圧縮機構により圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、圧縮機ハウジング４内に吐き出された後、圧縮機ハウジング４の一端側（図１の左側）に設けられている吐出ポート７から外部へと送出されるように構成されている。
【００１５】
ハウジング２には、例えば、モータハウジング３の一端側（図１の右側）の下部および圧縮機ハウジング４の一端側（図１の左側）の下部の２箇所と、圧縮機ハウジング４の上部側１箇所との計３箇所に、取り付け脚８Ａ，８Ｂ，８Ｃが設けられている。インバータ一体型電動圧縮機１は、この取り付け脚８Ａ，８Ｂ，８Ｃが車両のエンジンルーム内に設置されている走行用原動機の側壁等にブラケットおよびボルトを介して固定設置されることにより車両側に搭載される。
【００１６】
モータハウジング３の外周部には、その上部にボックス形状のインバータ収容部９が一体に成形されている。このインバータ収容部９は、上面が開放された所定高さの周囲壁により囲われたボックス形状とされており、側面には、２つのケーブル取り出し口１０が設けられている。また、インバータ収容部９の上面は、蓋部材１１がネジ止め固定されることにより密閉されるようになっている。
【００１７】
インバータ収容部９の内部には、車両に搭載されている図示省略の高電圧電源ユニットあるいはバッテリー等から高電圧ケーブルを介して供給される直流電力を三相交流電力に変換し、モータハウジング３の内部に収容されている電動モータに供給するインバータ装置２０が収容設置されている。図２には、このインバータ装置２０の斜視図が示され、図３には、図２中のＡ−Ａ断面相当図が示されている。
【００１８】
インバータ装置２０は、図示省略のＩＧＢＴ等からなる複数個の半導体スイッチング素子により構成されるスイッチング回路が実装されるとともに、スナバコンデンサ、放電抵抗等が実装されているアルミ製板材からなるパワー系基板２１と、樹脂製ケース２２とがインサート成形により一体化されたインバータモジュール２３を備えている。パワー系基板２１の上面には、図示省略の熱硬化性エポキシ系樹脂が充填され、高電圧系のスイッチング回路は、絶縁および防湿のため樹脂封入されている。
【００１９】
樹脂製ケース２２には、パワー系基板２１のほか、高電圧電源と接続されるＰ−Ｎ端子２４や電動モータに三相交流電力を給電するＵ−Ｖ−Ｗ端子２５、アース２６およびアース端子２７、パワー系基板２１と後述のＣＰＵ基板３０との間を接続する多数の接続端子２８等が一体にインサート成形されている。この樹脂製ケース２２は、矩形形状とされており、インバータ収容部９のケーブル取り出し口１０が設けられている側面に沿う一辺にＰ−Ｎ端子２４が突出され、これに隣接する圧縮機ハウジング４側に近い一辺にＵ−Ｖ−Ｗ端子２５が突出されている。
【００２０】
また、樹脂製ケース２２の各コーナー部分には、インバータ収容部９の底面にボルトを介して締め付け固定される固定脚部２９が一体に成形されている。この固定脚部２９にボルトが貫通可能なアース端子２７が設けられており、ボルトを介して樹脂製ケース２２をインバータ収容部９の底面に固定することによって、パワー系基板２１および後述のＣＰＵ基板３０のグランドが筐体接地されるように構成されている。
【００２１】
インバータモジュール２３を構成する樹脂製ケース２２の上面には、樹脂製ケース２２よりもやや大きくされたＣＰＵ基板（プリント基板）３０が、多数の接続端子２８およびアース２６と接続された状態で配設されている。ＣＰＵ基板３０には、ＣＰＵ等の低電圧で動作する素子により構成される制御通信回路が実装されており、パワー系基板２１に実装されているパワー系回路（スイッチング回路）を制御するように構成されている。
【００２２】
車載空気調和装置の電動圧縮機を制御する制御系では、車両側との通信フォームとして車内ＬＡＮであるＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）が用いられている。このため、上記のＣＰＵ基板３０上には、制御通信回路を構成するＣＡＮレシーバ回路が設けられ、車両側に設けられている図示省略の上位制御装置、すなわち車両側ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）からの通信ケーブルが接続可能に構成されている。本実施形態では、図２および図４に示されるように、ＣＰＵ基板３０上にＣＡＮ通信用のＣＡＮレシーバ回路３１，３２が複数回路設けられており、それぞれＣＰＵ３３に接続されるようになっている。
【００２３】
上記複数のＣＡＮレシーバ回路３１，３２のうち、１つが高速ＣＡＮレシーバ回路３１とされ、他の１つが低速ＣＡＮレシーバ回路３２とされている。この高速ＣＡＮレシーバ回路３１および低速ＣＡＮレシーバ回路３２には、車両側ＥＣＵとの通信系統を構成する高速ＣＡＮバス（ＣＡＮ−ＢＵＳ）３４、低速ＣＡＮバス（ＣＡＮ−ＢＵＳ）３５の２系統のＣＡＮバス３４および３５のいずれかまたは双方が接続可能とされている。なお、ここでは、高速ＣＡＮバス３４、低速ＣＡＮバス３５を共にデュアルワイヤ（Ｄｕａｌ  Ｗｉｒｅ）とした例が示されている。
【００２４】
以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
車両に搭載の高電圧電源ユニットから高電圧ケーブルを経て電動圧縮機１のインバータ装置２０に供給された直流電力は、Ｐ−Ｎ端子２４を経てパワー系基板２１のスイッチング回路に入力され、ＣＰＵ基板３０の制御回路により制御される半導体スイッチング素子のスイッチング動作によって制御指令周波数の三相交流電力に変換された後、Ｕ−Ｖ−Ｗ端子２５からガラス密封端子を経てモータハウジング３内の電動モータに給電される。
【００２５】
ＣＰＵ基板３０上に設けられている制御通信回路は、車両側に設けられている上位の制御装置、すなわち車両側ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）と高速ＣＡＮバス３４および／または低速ＣＡＮバス３５のいずれかまたは双方を介して接続されている高速ＣＡＮレシーバ回路３１および／または低速ＣＡＮレシーバ回路３２のいずれかまたは双方に車両側ＥＣＵから送信される指令に基づいて、インバータ装置２０をコントロールする。
【００２６】
これによって、電動圧縮機１の電動モータが制御指令周波数で回転駆動され、圧縮機構が動作される。圧縮機構の動作により、冷媒吸入ポート６から低温低圧の冷媒ガスがモータハウジング３内に吸い込まれる。この冷媒は、電動モータの周囲をモータ軸線Ｌ方向に圧縮機ハウジング４側へと流動されて圧縮機構に吸い込まれ、高温高圧状態に圧縮された後、吐出ポート７を経て電動圧縮機１の外部へと送出される。
【００２７】
この間、冷媒吸入ポート６からモータハウジング３内に吸い込まれ、モータ軸線Ｌ方向に流動される低温低圧の冷媒ガスは、モータハウジング３のハウジング壁を介してインバータ収納部９の底面に密着されて設置されているインバータ装置２０のパワー系基板２１を冷却する。これによって、パワー系基板２１に実装されている半導体スイッチング素子等の発熱部品が強制冷却されるため、インバータ装置２０の耐熱性能を確保することができる。
【００２８】
一方、本実施形態に係るインバータ一体型電動圧縮機１では、インバータ装置２０側に車両側ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）との間のＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信ケーブルを接続するためのＣＡＮレシーバ回路が、高速ＣＡＮレシーバ回路３１と低速ＣＡＮレシーバ回路３２の２系統設けられており、高速ＣＡＮバス３４および低速ＣＡＮバス３５の２系統のＣＡＮバスが接続可能とされている。このため、該インバータ一体型電動圧縮機１が搭載される車両側のＣＡＮ通信が高速ＣＡＮまたは低速ＣＡＮのいずれであっても、１種の電動圧縮機１によって対応することが可能となり、従って、インバータ一体型電動圧縮機１の汎用性を高めることができる。
【００２９】
また、車両側から高速ＣＡＮ、低速ＣＡＮの２系統の通信系統の使い分けが求められた場合であっても１種の電動圧縮機１によって対応でき、通信方式および機能の多様化にも即応することができる。この際、情報量が多い場合は高速ＣＡＮ、それ以外は低速ＣＡＮとすることにより、例えばＯＢＤ（Ｏｎ−Ｂｏａｒｄ  Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ）システムと称する車載用の自己故障診断システムに対しては、車両側からのデータ要求時、高速ＣＡＮを通してデータを送信することにより対応が可能となる。
【００３０】
さらに、電気自動車やプラグインＨＥＶ車等においては、バッテリーの充電時、バッテリーを冷却するために空気調和装置用の電動圧縮機１を運転しており、この場合、ＣＡＮ通信系統が１系統だと通信を確保するために全ての機器を作動しなければならず、電力を無駄に消費してしまうことになる。しかるに、ＣＡＮ通信系統を高速ＣＡＮと低速ＣＡＮとの２系統具備することにより、用途に応じて作動させたい機器のみを作動させることが可能となる。このため、消費電力の低減を期待することができるとともに、ノイズが高い高速ＣＡＮの使用を抑制することによりノイズ低減を図ることができる。
【００３１】
また、インバータ装置２０側に設けられる高速ＣＡＮレシーバ回路３１および低速ＣＡＮレシーバ回路３２をパワー系基板２１に対して分離設置されているＣＰＵ基板３０上に設けた構成としているため、通信回路系の高速ＣＡＮレシーバ回路３１および低速ＣＡＮレシーバ回路３２を、高電圧が印加されるスイッチング回路を備えたパワー系基板２１から分離し絶縁して設置することができる。これによって、パワー系基板２１側からの電磁ノイズ等の影響による通信エラーを低減することができる。
【００３２】
なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記した実施形態では、インバータ収容部９をモータハウジング３と一体成形した例について説明したが、必ずしも一体に成形する必要はなく、別体をなすインバータ収容部９を一体に組み付けた構成としてもよい。また、圧縮機構については、特に制限されるものではなく、如何なる形式の圧縮機構を用いてもよい。
【００３３】
さらに、上記実施形態では、高速ＣＡＮバス３４および低速ＣＡＮバス３５が共にデュアルワイヤ（Ｄｕａｌ  Ｗｉｒｅ）とされているが、低速ＣＡＮレシーバ回路３２に接続される低速ＣＡＮバス３５については、シングルワイヤ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｗｉｒｅ）により構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態に係るインバータ一体型電動圧縮機の側面図である。
【図２】図１に示すインバータ一体型電動圧縮機に組み込まれるインバータ装置の斜視図である。
【図３】図２に示すインバータ装置のＡ−Ａ縦断面相当図である。
【図４】図３に示すインバータ装置に対する通信系の回路図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  インバータ一体型電動圧縮機
２０  インバータ装置
２１  パワー系基板
３０  ＣＰＵ基板
３１  高速ＣＡＮレシーバ回路
３２  低速ＣＡＮレシーバ回路
３４  高速ＣＡＮバス
３５  低速ＣＡＮバス
【図１】
2010144694.tif 000003
【図２】
2010144694.tif 000004
【図３】
2010144694.tif 000005
【図４】
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