(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一体となって外郭を形成するケースおよびヒートシンクと、前記ヒートシンクに密着して設けられた駆動出力部および温度センサと、前記駆動出力部を制御するマイコンと、前記駆動出力部の交流変換動作時の電流リップル、電圧リップルを低減する電解コンデンサとを備え、前記駆動出力部および温度センサと、前記マイコンと、前記電解コンデンサは前記ケース内部に収納され、前記駆動出力部の電力消費による熱は前記ヒートシンクに放熱され、前記温度センサは前記ヒートシンクの温度を検出して前記マイコンに入力し、前記温度センサが検出するヒートシンクの温度が、前記ケースの内部温度上限に至らしめる所定の放熱設計条件の温度を超えると、前記マイコンは前記駆動出力部の出力を下げる自動車用電動コンプレッサー駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、内部もしくは周辺の温度に応じて出力を調節することにより、空調用の電動コンプレッサーを、安定して駆動することのできる信頼性の高い自動車用電動コンプレッサー駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動コンプレッサー駆動装置は電動コンプレッサーを駆動する際の電力消費により発熱する。出力が２ＫＷとして電力消費が２％とした場合４０Ｗの大きな発熱となる。この発熱により内部の電子部品等が破損・誤作動等しないように、放熱のための放熱器が、空冷、水冷等設けられている。
【０００３】
そして、この放熱設計は、所定の周囲温度、所定の電力消費等の放熱設計条件に基づいてなされる。
【０００４】
また、万一温度が異常に上昇した場合、電動コンプレッサーを駆動する出力を停止して電力消費とそれに起因する発熱を無くすようにした電動コンプレッサー駆動装置がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
よって、万一所定の放熱設計条件から条件が外れ、温度が異常に上昇した場合、電動コンプレッサーを駆動する出力は停止するか、もしくは電動コンプレッサー駆動装置の破損・誤作動を招くこととなる。
【０００６】
しかしながら、自動車用の空調装置は安全面から、停止したり、誤作動することは避ける必要がある。例えば、窓の曇り防止のための除湿確保、吹き出し空気の急変で運転者を驚かせない等である。また、停止したり、誤作動することは乗員に不快感を与えてしまい快適性を損なってしまう。
【０００７】
もって、電動コンプレッサー駆動装置の寿命を縮めないようにすることも大切であり、寿命の短い（電動コンプレッサー駆動装置の寿命をほぼ決める）電解コンデンサの温度は低く抑えなければならない。
【０００８】
従って、本発明は、空調用の電動コンプレッサーを、安定して駆動することのできる信頼性の高い自動車用電動コンプレッサー駆動装置の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の自動車用電動コンプレッサー駆動装置は、上記課題を解決するために、一体となって外郭を形成するケースおよびヒートシンクと、前記ヒートシンクに密着して設けられた駆動出力部および温度センサと、前記駆動出力部を制御するマイコンと、前記駆動出力部の交流変換動作時の電流リップル、電圧リップルを低減する電解コンデンサとを備え、前記駆動出力部および温度センサと、前記マイコンと、前記電解コンデンサは前記ケース内部に収納され、前記駆動出力部の電力消費による熱は前記ヒートシンクに放熱され、前記温度センサは前記ヒートシンクの温度を検出して前記マイコンに入力し、前記温度センサが検出するヒートシンクの温度が、前記ケースの内部温度上限に至らしめる所定の放熱設計条件の温度を超えると、前記マイコンは前記駆動出力部の出力を下げるものである。
【００１０】
【作用】
本発明によれば、温度センサにて電動コンプレッサー駆動装置のヒートシンクの温度を検出し、その温度センサからの出力に応じて、電動コンプレッサーを駆動する出力を調節するため、万一ヒートシンクが所定の放熱能力を満たさず（空冷の場合通風不良、水冷の場合水循環不良、ヒートシンクの伝熱不良等）、所定の放熱設計条件から条件が外れても、温度が異常に上昇するのを防止できる。
【００１１】
【実施例】
本発明の実施例を図面により説明する。
【００１２】
図３に本発明の実施例に係る電動コンプレッサー駆動装置の回路図を示す。電動コンプレッサー駆動装置１は、バッテリー１６から直流電力を供給され、駆動出力部４で交流に変換されて、モータ駆動電力が電動コンプレッサー１１へ出力される。スイッチング電源８は、バッテリー１６の電圧を、駆動出力部４等で必要な電圧に変換して供給している。電解コンデンサ９は、バッテリー１６の電圧を駆動出力部４で交流に変換する際に生ずる電流リップル、電圧リップルを軽減している。リレー７は、バッテリー１６からの直流電力を開閉している。マイコン６は駆動出力部４の交流変換動作を制御し、また温度センサ２０からの信号を入力して、前記交流変換動作の制御を調節する。更に、操作部１５と通信を行い、操作部１５の指示した出力となるように交流変換動作を行い、前記出力で電動コンプレッサー１１のモータを駆動させる。この際、主たる電力消費は駆動出力部４で発生する。
【００１３】
図１に、電動コンプレッサー駆動装置の模式図として一つの参考例を示す。
【００１４】
プリント基板３の上にマイコン６、リレー７、スイッチング電源８が配置され、マイコン６には温度センサ２０が接続されている（実際は、プリント基板３上の回路を通して）。そして、温度センサ２０は電動コンプレッサー駆動装置１の内部に配置されている。
【００１５】
駆動出力部４はプリント基板３の下に配置され、ヒートシンク５に密着して、その電力消費による熱はヒートシンク５に放熱される。ヒートシンク５は水冷式であり、ホース１０により冷却水がポンプ１２により注入され冷却される。ホース１０には、水冷却器１３が接続され循環水が冷却される。また、電動コンプレッサー駆動装置１以外の発熱源である発熱体１４も接続されている。ケース２とヒートシンク５とは一体となって、電動コンプレッサー駆動装置１の外郭を形成している。
【００１６】
操作部１５はノブの左右への操作で、出力が設定できるようになっている。電動コンプレッサー１１への配線、バッテリー１６からの配線、操作部１５からの配線はケース２を通過して、プリント基板３に接続されているが、省略している。
【００１７】
図２に温度、出力、電力消費、冷却能力の相関図を示す。以下の関係があることは、明白である。
【００１８】
図２（ａ）に示すように、出力が大きくなれば電力消費が大きくなる。図２（ｂ）に示すように、電力消費が大きくなれば発熱が増加するので内部温度は高くなる。図２（ｃ）に示すように、外部温度が高くなれば内部温度も高くなる。図２（ｄ）に示すように、冷却能力が高くなれば内部温度は低くなる。
【００１９】
ここで、仮にポンプ１２が不調となり、水の循環量が減少して冷却能力がＤからＥに減少すると、出力Ｊでは内部温度の上限を超えてしまう。この温度は温度センサ２０により検出されマイコン６におくられる。マイコン６は駆動出力部４の交流変換動作を調節し出力を下げる。そして、出力がＫになると内部温度は上限以下となり調節を停止する。
【００２０】
外部温度を検出する場合は、図２（ｃ）により内部温度上限に相当する外部温度を上限とすれば良い。
【００２１】
従って、温度、出力、電力消費、冷却能力の相関より、電動コンプレッサーを駆動する出力の停止、電動コンプレッサー駆動装置の破損・誤作動を防止出来る。
【００２２】
図４に本発明の実施例に係る電動コンプレッサー駆動装置の模式図を示す。温度センサ２０はヒートシンク５に密着されて、ヒートシンク５の温度を検出している。
【００２３】
図４（ａ）ではヒートシンク５は軸流ファン付強制空冷装置１７により冷却されている。図４（ｂ）では、図１の参考例と同様にヒートシンク５は冷却水により冷却されている。図４（ｃ）ではヒートシンク５は一括ヒートシンク１８により冷却され（電動コンプレッサー駆動装置１は取付ネジ１９で、一括ヒートシンク１８に密着搭載されている）、一括ヒートシンク１８は冷却水により冷却されている。また、一括ヒートシンク１８は発熱体１４も搭載して冷却している。
【００２４】
ここで、仮に軸流ファン付強制空冷装置１７不調、水冷却器１３不調、電動コンプレッサー駆動装置１と一括ヒートシンク１８との密着不良（取付ネジ１９の経年緩み等により）などで冷却能力が減少し、ヒートシンク５の温度が所定の放熱設計条件の温度を超えると（例えば、内部温度上限にいたらしめるヒートシンク５の温度）、この温度は温度センサ２０により検出されマイコン６におくられる。マイコン６は駆動出力部４の交流変換動作を調節し出力を下げる。そして、ヒートシンク５の温度が所定の放熱設計条件の温度以下になると、調節を停止する。
【００２５】
また、駆動出力部４に特定の温度で自動的に出力を停止させる保護器が内蔵されている場合、この特定の温度より低い温度を、所定の放熱設計条件の温度とすれば、温度上昇による出力の停止を防止できる。
【００２６】
従って、電動コンプレッサーを駆動する出力の停止、電動コンプレッサー駆動装置の破損・誤作動を防止出来る。
【００２７】
以下、他の参考例として、ヒートシンク５以外の温度を検出して電動コンプレッサー駆動装置の破損・誤動作を防止する方法を示す。
【００２８】
図５は、図１に示す電動コンプレッサー駆動装置の模式図とは温度センサ２０の位置が異なり、マイコン６の周囲温度を検出すべく配置されている。通常マイコンの作動上限温度は８０℃であるので、８０℃をマイコンの上限周囲温度とする。
【００２９】
ここで、図２（ｄ）において、仮に発熱体１４の発熱が異常に増大し冷却水温が上昇して冷却能力がＤからＥに減少すると、出力Ｊでは内部温度の上限８０℃を超えてしまう。この温度は温度センサ２０により検出されマイコン６におくられる。マイコン６は駆動出力部４の交流変換動作を調節し出力を下げる。そして、出力がＫになると内部温度は上限８０℃以下となり調節を停止する。
【００３０】
従って、電動コンプレッサーを駆動する出力の停止、電動コンプレッサー駆動装置の破損・誤作動を防止出来る。
【００３１】
図６は、温度センサ２０の位置が、リレー７の周囲温度を検出すべく配置されている。８０℃をリレー７の上限周囲温度とする。
【００３２】
ここで、図２（ｄ）の冷却能力Ｅ、出力Ｊにおいて、仮にリレー７の発熱が異常過大通電電流により異常に増大し内部温度の上限８０℃を超えるとする。この温度は温度センサ２０により検出されマイコン６におくられる。マイコン６は駆動出力部４の交流変換動作を調節し出力を下げる。そして、出力がＫになると内部温度は上限８０℃以下となり調節を停止する。
【００３３】
従って、電動コンプレッサーを駆動する出力の停止、電動コンプレッサー駆動装置の破損・誤作動を防止出来る。
【００３４】
図７は、温度センサ２０の位置が、スイッチング電源８の周囲温度を検出すべく配置されている。８０℃をスイッチング電源８の上限周囲温度とする。
【００３５】
ここで、図２（ｄ）の冷却能力Ｄ、出力Ｊにおいて、仮にスイッチング電源８の発熱が（通常より高い直流電圧によりスイッチングロスが増大して）異常に増大し内部温度の上限８０℃を超えるとする。この温度は温度センサ２０により検出されマイコン６におくられる。マイコン６は駆動出力部４の交流変換動作を調節し出力を下げる。そして、出力がＫになり内部温度が上限８０℃以下となると調節を停止する。
【００３６】
従って、電動コンプレッサーを駆動する出力の停止、電動コンプレッサー駆動装置の破損・誤作動を防止出来る。
【００３７】
図８は、温度センサ２０の位置が、電解コンデンサ９の周囲温度を検出すべく配置されている。８０℃を電解コンデンサ９の上限周囲温度とする。
【００３８】
ここで、図２（ｄ）において、仮にポンプ１２が不調となり、水の循環量が減少して冷却能力がＤからＥに減少すると、出力Ｊでは内部温度の上限８０℃を超えてしまう。この温度は温度センサ２０により検出されマイコン６におくられる。マイコン６は駆動出力部４の交流変換動作を調節し出力を下げる。そして、出力がＫになると内部温度は上限８０℃以下となり、調節を停止する。
【００３９】
一般に、電解コンデンサ９の寿命は温度が１０℃下がれば２倍になる。よって、８５℃で５０００時間の寿命であれば、内部温度上限を７５℃とすることにより１００００時間にできる。
【００４０】
従って、電動コンプレッサーを駆動する出力の停止、電動コンプレッサー駆動装置の破損・誤作動を防止出来、且つ寿命をのばすことが出来る。
【００４１】
図９は、図１に示す電動コンプレッサー駆動装置の模式図とは温度異常表示器２１が操作部１５に設けられている点が異なる。８０℃を内部温度上限とする。
【００４２】
ここで、図２（ｄ）において、仮にポンプ１２が不調となり、水の循環量が減少して冷却能力がＤからＥに減少すると、出力Ｊでは内部温度の上限８０℃を超えてしまう。この温度は温度センサ２０により検出されマイコン６におくられる。マイコン６は駆動出力部４の交流変換動作を調節し出力を下げる。そして、出力がＫになると内部温度は上限８０℃以下となり、調節を停止する。
【００４３】
一方、内部温度が上限８０℃を超えたことを表示すべく、マイコン６は操作部１５に信号を送る（実際は、プリント基板３上の回路を通して）。そして、操作部１５は温度異常表示器２１を点灯させる。
【００４４】
従って、電動コンプレッサーを駆動する出力の停止、電動コンプレッサー駆動装置の破損・誤作動を防止出来、且つ寿命をのばすことが出来る。また、乗員は温度異常を知ることが出来るので、大きな故障を招く前に修繕が可能となる。さらには、各種の位置に温度センサなどの温度検出器を配置することにより、異常温度の箇所を即座に特定出来る。温度異常を知らせる方法としてはこれに限らず、音声で知らせたり、マイコン６に記憶させておき別途故障診断装置を準備して読みだすなどの方法がある。
【００４５】
尚、上記実施例や参考例に限らず本発明の主旨を満たす範囲で種々の方法が可能である。また、冷却能力が低下する状況は上記に限らず種々ありうる。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように本発明は、ヒートシンクに密着された温度センサによりヒートシンクの温度を検出し、検出温度がケースの内部温度上限に至らしめる温度を超えると、駆動出力部の出力を低減させることにより、ケース内部に収納される駆動出力部を制御するマイコン、駆動出力部の交流変換動作時の電流リップル、電圧リップルを低減する電解コンデンサ等を保護することができる。よって、電動コンプレッサー駆動装置の破損・誤動作を防止して安定した、且つ信頼性の高い自動車用電動コンプレッサーの駆動装置が得られ、快適な空調を実現できる。
【００４７】
また、保護すべき対象を、駆動出力部の交流変換動作時の電流リップル、電圧リップルを低減する電解コンデンサとすることにより、電解コンデンサの寿命を、ひいては電動コンプレッサー駆動装置本体の寿命を長期化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例としての電動コンプレッサー駆動装置の模式図
【図２】温度、出力、電力消費、冷却能力の相関図
【図３】本発明の実施例に係る電動コンプレッサー駆動装置の回路図
【図４】本発明の実施例に係る電動コンプレッサー駆動装置の模式図
【図５】他の参考例としての電動コンプレッサー駆動装置の模式図
【図６】他の参考例としての電動コンプレッサー駆動装置の模式図
【図７】他の参考例としての電動コンプレッサー駆動装置の模式図
【図８】他の参考例としての電動コンプレッサー駆動装置の模式図
【図９】他の参考例としての電動コンプレッサー駆動装置の模式図
【符号の説明】
１  電動コンプレッサー駆動装置
２  ケース
３  プリント基板
４  駆動出力部
５  ヒートシンク（放熱器）
６  マイコン（制御装置）
７  リレー（開閉装置）
８  スイッチング電源（電源装置）
９  電解コンデンサ
１０  ホース
１１  電動コンプレッサー
１２  ポンプ
１３  水冷却器
１４  発熱体
１５  操作部
１６  バッテリー
１７  軸流ファン付強制空冷装置
１８  一括ヒートシンク
１９  取付ネジ
２０  温度センサ（温度検出器）
２１  温度異常表示器
【図１】
0003616152.tif 000002
【図２】
0003616152.tif 000003
【図３】
0003616152.tif 000004
【図４】
0003616152.tif 000005
【図５】
0003616152.tif 000006
【図６】
0003616152.tif 000007
【図７】
0003616152.tif 000008
【図８】
0003616152.tif 000009
【図９】
0003616152.tif 000010