(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と、前記直流電源に直列に接続される通電装置と、前記通電装置と並列に接続される開閉装置と、前記直流電源から前記通電装置を介して充電されるコンデンサと、前記コンデンサの電圧を検出する電圧検出装置と、前記直流電源から前記開閉装置を介して電力を供給され、空調用の電動コンプレッサを駆動する出力部と、前記出力部を制御する制御部と、前記直流電源から電力を供給され電圧変換して少なくとも前記制御部に供給する、前記コンデンサと並列に接続されるスイッチング電源とを備えた自動車用空調装置において、
前記電動コンプレッサが駆動されていない場合は、前記コンデンサの電圧を前記直流電源の電圧より低く且つ前記制御部が停止しない電圧まで低減する低減装置を備えたことを特徴とする自動車用空調装置。
【請求項２】
前記通電装置はトランジスタを制御して通電するようにし、前記低減装置は前記トランジスタのベース直流電圧を制御して電圧低減することを特徴とする請求項１記載の自動車用空調装置。
【請求項３】
前記低減装置は前記通電装置のＯＮとＯＦＦを繰り返すことにより電圧低減することを特徴とする請求項１記載の自動車用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流電源からの電力で駆動される電動コンプレッサーを備えた自動車用空調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
直流電源からの電力で駆動される電動コンプレッサを備えた自動車用空調装置においては、図１４に示す如く、電動コンプレッサ１４に交流電流を供給するため出力部１１により電流が直流／交流変換される。このため矩形波となる直流電流を平滑するコンデンサ７が設けられている。このコンデンサ７はブレーカ３が閉じられると、バッテリー１よりヒューズ２、ブレーカ３、逆接続保護ダイオード４を経由し、充電突入電流を防止するための充電抵抗５を介して充電される。逆接続保護ダイオード４は、バッテリー１が万一極性逆に接続された際に、電流が流れないようにして回路を保護するものである。
【０００３】
制御部１０はエアコンコントローラ１２より電動コンプレッサ１４を作動させる指令を受けると、コンデンサ７の充電を確認し、例えばコンデンサ７の電圧が電圧検出部８で検出され所定値に達していると、リレー６を閉じる。次に、出力部１１により電動コンプレッサー１４を駆動させる。制御部１０は１２Ｖ電源１３より電源供給される。スイッチング電源９はバッテリー１の電圧を変換し出力部１１、電圧検出部８に供給している。
一方、制御部１０はエアコンコントローラ１２より電動コンプレッサ１４を停止させる指令を受けると、出力部１１からの出力を停止させ、リレー６を開く。また、制御部１０は１２Ｖ電源１３より電源供給されているため常に作動状態にある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の構成では、制御部１０は１２Ｖ電源１３より電源供給されている。そのため、制御部１０は常に作動状態にある。
【０００５】
一方、図１５に、制御部１０がスイッチング電源９より電源供給される例を示す（１２Ｖ電源１３からは電源供給されない）。この構成では、１２Ｖ電源１３との接続が不用となり簡素化できる、制御部１０と他の回路のアースを共通に出来る、などのメリットがある。しかしながら、この場合、次のような課題がある。
【０００６】
電動コンプレッサ１４が停止している時には、スイッチング電源９の電磁波ノイズ低減・点検修理の迅速化などのために、コンデンサ７を放電させておきたい要望がある。しかしながら、コンデンサ７を放電させてしまうと、コンデンサ７の電圧は０Ｖであり、コンデンサ７と並列に接続されているスイッチング電源９の電源電圧も０Ｖで、スイッチング電源９は非作動状態にあるため、スイッチング電源９から電源供給される制御部１０もまた非作動状態になってしまう。特に、通電装置（充電抵抗５）の通電をＯＦＦする回路を設け、制御部１０が通電をＯＦＦして放電させると、制御部１０は非作動状態となるが、次に通電装置をＯＮさせられないので、制御部１０は非作動状態のままとなってしまう。（図１４の従来例においては、コンデンサ７を放電させても、制御部１０は常に作動状態にあるため問題ない）。
【０００７】
また、電動コンプレッサ１４が停止している時に、コンデンサ７を放電させておくと、電動コンプレッサ１４を駆動させる際、まずコンデンサ７を充電する必要があるので、電動コンプレッサ１４の駆動に時間を要してしまう（この点は、図１４の従来例においても同様である）。
【０００８】
従って、本発明は、制御部がスイッチング電源より電源供給される自動車用空調装置において、制御部が作動可能な状態で、スイッチング電源９の電磁波ノイズ低減・点検修理の迅速化・電動コンプレッサ駆動の迅速化を達成出来る自動車用空調装置の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、直流電源と、直流電源に直列に接続される通電装置と、通電装置と並列に接続される開閉装置と、直流電源から通電装置を介して充電されるコンデンサと、コンデンサの電圧を検出する電圧検出装置と、直流電源から開閉装置を介して電力を供給され、空調用の電動コンプレッサを駆動する出力部と、出力部を制御する制御部と、直流電源から電力を供給され電圧変換して少なくとも制御部に供給する、コンデンサと並列に接続されるスイッチング電源とを備えた自動車用空調装置において、電動コンプレッサが駆動されていない場合、コンデンサの電圧を、直流電源の電圧より低く且つ制御部が停止しない電圧まで低減する低減装置を備えたものである。
【００１０】
上記構成により、コンデンサの電圧は直流電源の電圧より低いため、スイッチング電源の電磁波ノイズが低減される。また、点検修理時のコンデンサの放電は、直流電源の電圧より低い電圧を放電させれば良いので、点検修理が迅速化される。更に、電動コンプレッサを駆動する際のコンデンサの充電が、０Ｖからではなく、制御部が停止しない電圧からであるので、コンデンサの充電が早く、もって電動コンプレッサ駆動が迅速化される。よって、制御部が作動可能な状態で、スイッチング電源の電磁波ノイズ低減・点検修理の迅速化・電動コンプレッサ駆動の迅速化を達成出来る自動車用空調装置が得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、直流電源から電力を供給され電圧変換して少なくとも制御部に供給する、コンデンサと並列に接続されるスイッチング電源を備えた自動車用空調装置において、電動コンプレッサが駆動されていない場合、コンデンサの電圧を、直流電源の電圧より低く且つ制御部が停止しない電圧まで低減する低減装置を備えたものである。
【００１２】
上記構成により、制御部が作動可能な状態で、コンデンサの電圧は直流電源の電圧より低いため、スイッチング電源の電磁波ノイズが低減される。また、点検修理時のコンデンサの放電は、直流電源の電圧より低い電圧を放電させれば良いので、点検修理が迅速化される。更に、電動コンプレッサを駆動する際のコンデンサの充電が、０Ｖからではなく、制御部が停止しない電圧からであるので、コンデンサの充電が早く、もって電動コンプレッサ駆動が迅速化される。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、通電装置は、トランジスタを制御して通電する装置であり、低減装置は、トランジスタのベース直流電圧を制御して、電圧低減するものである。これは、分圧抵抗、ツェナーダイオード等の追加のみで構成できる。よって、簡単な構成で、低減装置を実現することができる。また、電圧を正確に決められる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、低減装置は、通電装置のＯＮとＯＦＦを繰り返すことにより、電圧低減するものである。この構成によれば、請求項２に記載の発明に比較し、通電装置は抵抗器による方式（図１４の方式）でも実現することができる。
【００１５】
以下本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
（実施形態１）
図１において、従来例（図１４）との相違点は、通電装置として充電抵抗５に代わり定電流充電回路１５が用いられている点と、低減装置としてのトランジスタ１７、ツェナーダイオード１８が設けられている点である。定電流充電回路１５は、ツェナーダイオードのツェナー電圧からトランジスタのベースエミッタ間電圧を引いた電圧をエミッタ抵抗の抵抗値で除した定電流を流す構成となっている。例として、ツェナー電圧が１７Ｖ、ベースエミッタ間電圧が２Ｖ、エミッタ抵抗が５０Ωとすると、定電流値は、０．３Ａとなる。
【００１７】
ブレーカ３が閉じられると、バッテリー１よりヒューズ２、ブレーカ３、逆接続保護ダイオード４を経由し、充電突入電流を防止するための定電流充電回路１５を介して充電される。
【００１８】
制御部１０はエアコンコントローラ１２より電動コンプレッサ１４を作動させる指令を受けると、コンデンサ７の充電を確認し、例えばコンデンサ７の電圧が電圧検出部８で検出され所定値に達していると、リレー６を閉じる。次に、出力部１１により電動コンプレッサー１４を駆動させる。スイッチング電源９はバッテリー１の電圧を変換し制御部１０、出力部１１、電圧検出部８に供給している。
【００１９】
一方、制御部１０はエアコンコントローラ１２より電動コンプレッサ１４を停止させる指令を受けると、出力部１１からの出力を停止させ、リレー６を開く。ここで、コンデンサ７の電圧を下げるために、制御部１０は、トランジスタ１７をＯＮさせる。これにより、定電流充電回路１５のトランジスタのベース電圧は、ツェナーダイオード１８のツェナー電圧に固定される。よって、コンデンサ７の電圧は、ツェナーダイオード１８のツェナー電圧から定電流充電回路１５のトランジスタのベースエミッタ間電圧とエミッタ抵抗の電圧を引いた電圧となる。この電圧は、制御部１０が作動可能な電圧となるように、ツェナーダイオード１８のツェナー電圧が決められ、制御部は作動可能な状態となる。
【００２０】
図４に、コンデンサ７の電圧図を示す。ＶＢはバッテリー１の電圧、ＶＤは上記固定されたコンデンサ７の電圧（ツェナーダイオード１８のツェナー電圧から定電流充電回路１５のトランジスタのベースエミッタ間電圧とエミッタ抵抗の電圧を引いた電圧）である。例として、前記定電流充電回路１５の値を用い、ツェナーダイオード１８のツェナー電圧が４０Ｖ、スイッチング電源９の電流が４０ｍＡとすると、ＶＤは３６Ｖとなる（４０Ｖ−２Ｖ−５０Ω×４０ｍＡ＝４０Ｖ−２Ｖ−２Ｖ＝３６Ｖ）。時間ｔｄにおいて、制御部１０は、トランジスタ１７をＯＮさせ、コンデンサ７の放電が始まり（スイッチング電源９等に電力消費され放電する。また、他の方法で放電させても良い）、次第にコンデンサ７の電圧は低下しＶＤに至る。
【００２１】
図５に、スイッチング電源９の入出力電圧特性図を示す。入力電圧がＶＴまで下がった時点で、出力電圧ＶＯが低下を始める。よって、ＶＤはＶＴ以上にする必要がある。但し、制御部１０の作動電圧はＶＯより小さいことがあり、この場合ＶＤを更に小さくできる。
【００２２】
図６に、制御部１０のマイコン周辺回路図を示す。制御部１０の内部には、電圧安定化回路２２、電源コンデンサ２０、マイコン２３が設けられており、スイッチング電源９の出力電圧は電圧安定化回路２２に接続されている。電圧安定化回路２２は入力電圧より低い安定化した電圧ＶＯＭを、マイコン２３へ出力する。
【００２３】
図７に、スイッチング電源９と電圧安定化回路２２の出力電圧特性図を示す。制御部１０（マイコン２３）が作動するのに必要な電圧は、ＶＯＭであり、スイッチング電源９の出力電圧がＶＯより低下しても、電圧安定化回路２２の出力電圧がＶＯＭを維持されておれば、制御部１０は機能する。よって、スイッチング電源９の入力電圧はＶＴＭまで低下可能である。従って、ＶＤはＶＴＭ以上にすれば良い。
【００２４】
上記構成により、コンデンサ７の電圧はバッテリー１の電圧より低いため、スイッチング電源９の電磁波ノイズが低減される（スイッチング周波数・パルス電圧ともに低減される）。点検修理時には、コンデンサ７を放電させてから行うが、バッテリー１の電圧より低い電圧を放電させれば良いので、点検修理が迅速化される。電動コンプレッサ１４を駆動する際には、コンデンサ７を充電してから駆動するが、０Ｖからではない電圧からであるので、コンデンサ７の充電が早く、もって電動コンプレッサ１４の駆動が迅速化される。
【００２５】
（実施形態２）
図２は、図１において、ツェナーダイオード１８を削除し、トランジスタ１７を定電流充電回路１５におけるツェナーダイオードのアノードに接続したものである。これによれば、定電流充電回路１５におけるトランジスタのベース電圧が、定電流充電回路１５におけるツェナーダイオードの電圧に固定される。例として、ツェナーダイオード１８のツェナー電圧が４０Ｖ、定電流充電回路１５のベースエミッタ間電圧が２Ｖ、定電流充電回路１５のエミッタ抵抗が５０Ω、スイッチング電源９の電流が４０ｍＡ、定電流充電回路１５におけるツェナーダイオードの電圧が１７Ｖとすると、ＶＤは１３Ｖとなる（１７Ｖ−２Ｖ−５０Ω×４０ｍＡ＝１７Ｖ−２Ｖ−２Ｖ＝１３Ｖ）。
【００２６】
上記構成によれば、トランジスタ１７を追加するのみの簡単な構成とすることが出来る。作用効果は実施形態１と同様である。
【００２７】
（実施形態３）
図３は、図１におけるツェナーダイオード１８に代わり、分圧抵抗１６を用いたもので、定電流充電回路１５におけるトランジスタのベース電圧は、バッテリー１の電圧を、定電流充電回路１５におけるトランジスタのベース抵抗と分圧抵抗１６とで分圧した電圧に固定される。作用効果は実施形態１と同様である。
【００２８】
（実施形態４）
図８は、従来例  図１５において、定電流充電回路１５の充電機能をＯＮ／ＯＦＦできる充電ＯＮ／ＯＦＦホトカプラ１９を接続したものである。充電ＯＮ／ＯＦＦホトカプラ１９は、ＬＥＤに通電されると、ホトトランジスタがＯＮして、定電流充電回路１５のトランジスタベースとベース抵抗を接続し、トランジスタの通電を可能とするものである。ＬＥＤへの通電がＯＦＦされると、トランジスタの通電はＯＦＦし、充電が停止する。
【００２９】
図１１にコンデンサ電圧図を示す。時間ｔｄにおいて、制御部１０は、充電ＯＮ／ＯＦＦホトカプラ１９のＬＥＤへの通電を停止する。コンデンサ７の放電が始まり、次第にコンデンサ７の電圧は低下してゆく。ＶＬに至ると、制御部１０は、充電ＯＮ／ＯＦＦホトカプラ１９のＬＥＤへ通電する。これにより、コンデンサ７の電圧は上昇する。ＶＵに至ると、制御部１０は、充電ＯＮ／ＯＦＦホトカプラ１９のＬＥＤへの通電を停止し、コンデンサ７の電圧は低下してゆく。これらの繰り返しにより、コンデンサ７の電圧は、ＶＵとＶＬの間に維持される。電圧ＶＬは、制御部１０が作動可能となる電圧に設定されるので、制御部は作動可能な状態となる。
【００３０】
図１２に第２のコンデンサ電圧図を示す。定電流充電回路１５に代わり、充電電流の立ち上がりが緩やかな充電回路を用いたものである。定電流充電回路１５を用いた図１１に比べ、充電時間が長いので、繰り返し周波数が低くなる。もって、電流変動が小さくなる。また、抵抗による充電方式に比べ、この方式、定電流充電回路１５を用いた方式ともに、充電電流を制限しているので、繰り返し周波数が低くなる。
【００３１】
図１３に、第３のコンデンサ電圧図を示す。これは、図６における電源コンデンサ２０の容量を、スイッチング電源９（電圧安定化回路２２）の出力電圧が０Ｖとなっても、マイコン２３が作動可能な（制御部１０が作動可能）電圧を供給できるに充分な容量としたものである。
【００３２】
時間ｔｄにおいて、制御部１０は、充電ＯＮ／ＯＦＦホトカプラ１９のＬＥＤへの通電を停止する。コンデンサ７の放電が始まり、次第にコンデンサ７の電圧は低下してゆく。ＶＵに至る（時間ｔｐ）と、制御部１０は、時間カウントを始める。コンデンサ７の電圧は低下し０Ｖに達する。時間カウントがΔｔとなる時間ｔｕに達すると、充電ＯＮ／ＯＦＦホトカプラ１９のＬＥＤへ通電する。これにより、コンデンサ７の電圧は上昇する。ＶＵに至ると、制御部１０は、充電ＯＮ／ＯＦＦホトカプラ１９のＬＥＤへの通電を停止し、コンデンサ７の電圧は低下してゆく。これらの繰り返しにより、コンデンサ７の電圧は、ＶＵより低い値に維持される。電源コンデンサ２０の容量と時間Δｔは、マイコン２３（制御部１０）が作動を継続できるように設定される。これにより、繰り返し周波数を充分低くできる。
【００３３】
上記構成により、コンデンサ７の電圧はバッテリー１の電圧より低いため、スイッチング電源９の電磁波ノイズが低減される（スイッチング周波数・パルス電圧ともに低減される）。点検修理時には、コンデンサ７を放電させてから行うが、バッテリー１の電圧より低い電圧を放電させれば良いので、点検修理が迅速化される。電動コンプレッサ１４を駆動する際には、コンデンサ７を充電してから駆動するが、０Ｖからではない電圧からであるので、コンデンサ７の充電が早く、もって電動コンプレッサ１４の駆動が迅速化される（図１３において、コンデンサ７の電圧が０Ｖの時を除く）。
【００３４】
（実施形態５）
図９は、従来例  図１５において、定電流充電回路１５のトランジスタのベースに、トランジスタ１７を接続したものである。制御部１０は、トランジスタ１７をＯＮすることにより、定電流充電回路１５のトランジスタのベース電圧を０Ｖにして、定電流充電回路１５をＯＦＦすることができる。
【００３５】
この方式によれば、実施形態４の図８に比べ構成は簡単であるが、定電流充電回路１５をＯＦＦする時（トランジスタ１７をＯＮする）、定電流充電回路１５のベース抵抗が電力消費することになる。作用効果は実施形態４と同様である。
【００３６】
（実施形態６）
図６は、従来例（図１５）において、定電流充電回路１５に代わり充電抵抗５を用い、充電抵抗５と直列に充電ＯＮ／ＯＦＦトランジスタ２１を接続したものである。充電抵抗５による充電は、制御部１０により充電ＯＮ／ＯＦＦトランジスタ２１を用いて制御される。作用効果は実施形態４と同様である。
【００３７】
【発明の効果】
上記実施形態から明らかなように、請求項１に記載の発明は、直流電源から電力を供給され電圧変換して少なくとも制御部に供給する、コンデンサと並列に接続されるスイッチング電源を備えた自動車用空調装置において、電動コンプレッサが駆動されていない場合、コンデンサの電圧を、直流電源の電圧より低く且つ制御部が停止しない電圧まで低減する低減装置を備えたものである。
【００３８】
上記構成により、制御部が作動可能な状態で、コンデンサの電圧は直流電源の電圧より低いため、スイッチング電源の電磁波ノイズが低減される。また、点検修理時のコンデンサの放電は、直流電源の電圧より低い電圧を放電させれば良いので、点検修理が迅速化される。更に、電動コンプレッサを駆動する際のコンデンサの充電が、０Ｖからではなく、制御部が停止しない電圧からであるので、コンデンサの充電が早く、もって電動コンプレッサ駆動が迅速化される。
【００３９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、通電装置はトランジスタを制御して通電する装置であり、低減装置はトランジスタのベース直流電圧を制御して、電圧低減するものである。これは、分圧抵抗、ツェナーダイオード等の追加のみで構成できる。よって、簡単な構成で、低減装置を実現することができる。また、電圧を正確に決められる。
【００４０】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、低減装置は、通電装置のＯＮとＯＦＦを繰り返すことにより、電圧低減するものである。この構成によれば、請求項２に記載の発明に比較し、通電装置は抵抗器による方式（図１４の方式）でも実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す回路図
【図２】本発明の第２実施形態を示す回路図
【図３】本発明の第３実施形態を示す回路図
【図４】本発明の第１乃至第３実施形態に係るコンデンサ電圧図
【図５】スイッチング電源の入出力電圧特性図
【図６】制御部のマイコン周辺回路図
【図７】スイッチング電源と電圧安定化回路の出力電圧特性図
【図８】本発明の第４実施形態を示す回路図
【図９】本発明の第５実施形態を示す回路図
【図１０】本発明の第６実施形態を示す回路図
【図１１】本発明の第４乃至第６実施形態に係るコンデンサ電圧図
【図１２】本発明の第４乃至第６実施形態に係る第２のコンデンサ電圧図
【図１３】本発明の第４乃至第６実施形態に係る第３のコンデンサ電圧図
【図１４】従来例を示す回路図
【図１５】他の従来例を示す回路図
【符号の説明】
１  バッテリー
２  ヒューズ
３  ブレーカ
４  逆接続保護ダイオード
５  充電抵抗
６  リレー
７  コンデンサ
８  電圧検出部
９  スイッチング電源
１０  制御部
１１  出力部
１２  エアコンコントローラ
１３  １２Ｖ電源
１４  電動コンプレッサ
１５  定電流充電回路
１６  分圧抵抗
１７  トランジスタ
１８  ツェナーダイオード
１９  充電ＯＮ／ＯＦＦホトカプラ
２０  電源コンデンサ
２１  充電ＯＮ／ＯＦＦトランジスタ
２２  電圧安定化回路
２３  マイコン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0003644409.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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