(57)【要約】【課題】低電圧域と高電圧域との間の絶縁境界部分においてフォトカプラ等の現状存在する絶縁素子を使用可能とするとともに、インバータ制御用マイコンに所定の電源電圧を確実に供給できるようにして、信号の通信の信頼性を向上した電動圧縮機の制御装置を提供する。【解決手段】高電圧電源から供給される直流を疑似交流に変換し電動圧縮機のモータに駆動電流として供給するインバータと、低電圧域に配置され高速通信バスを介して指示信号が伝達される通信用マイコンと、高電圧域に配置され、通信用マイコンと絶縁素子を介して接続され、通信用マイコンからの指示信号をインバータの制御信号としてインバータに伝達する制御用マイコンとを有し、通信用マイコンの電源電圧を低電圧電源から供給するとともに、、該低電圧電源からの電圧をトランスを介して変圧し、制御用マイコンの電源電圧として供給することを特徴とする電動圧縮機の制御装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧電源から供給される直流を疑似交流に変換し電動圧縮機のモータに駆動電流として供給するインバータと、低電圧域に配置され高速通信バスを介して指示信号が伝達される通信用マイコンと、高電圧域に配置され、前記通信用マイコンと絶縁素子を介して接続され、前記通信用マイコンからの指示信号をインバータの制御信号としてインバータに伝達する制御用マイコンとを有し、前記通信用マイコンの電源電圧を低電圧電源から供給するとともに、、該低電圧電源からの電圧をトランスを介して変圧し、前記制御用マイコンの電源電圧として供給することを特徴とする電動圧縮機の制御装置。
【請求項２】
前記インバータのゲート駆動用電圧も、前記低電圧電源からの電圧をトランスを介し変圧して供給する、請求項１に記載の電動圧縮機の制御装置。
【請求項３】
前記絶縁素子がフォトカプラからなる、請求項１または２に記載の電動圧縮機の制御装置。
【請求項４】
車両用空調装置に用いられる、請求項１〜３のいずれかに記載の電動圧縮機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動圧縮機の制御装置に関し、とくに、車両用空調装置に用いられる電動圧縮機用のインバータ制御装置として好適な電動圧縮機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば車両用空調装置に用いられる電動圧縮機のモータの駆動を制御するために、直流電源（例えば、高電圧電源）から供給される直流を、複数のスイッチング素子とゲート駆動回路を備えたインバータにより疑似交流（例えば、３相交流）に変換し、その疑似交流電圧をモータに印加してモータを制御する技術が知られている。このインバータの制御には、例えば制御用マイコンが使用され、制御用マイコンには、上位のコントロールユニットからの指示信号が送られる。
【０００３】
このようなシステムは、例えば図２に示すように構成される。高電圧電源１０１から供給される直流が、複数のスイッチング素子１０２とゲート駆動回路１０３を備えたインバータ１０４により疑似交流に変換され、その交流がモータ１０５に供給されて電動圧縮機１０６が駆動される。通信バス１０７を介して上位のコントロールユニット（図示略）から送られてくる指示信号が、例えば絶縁素子としてのフォトカプラ１０８を介して制御用マイコン１０９に伝達され、制御用マイコン１０９からの指示信号により各スイッチング素子１０２のゲート駆動回路１０３が制御され、モータ１０５に供給される交流電圧が制御されようになっている。通常、通信バス１０７からフォトカプラ１０８までは、低電圧域１１０（例えば、１２Ｖ域）に配置され、フォトカプラ１０８から制御用マイコン１０９、インバータ１０４、モータ１０５側は、モータを高電圧で駆動することが要求されることから、高電圧域１１１（例えば、２００Ｖ域）に配置され、両電圧域１１０、１１１の境界が絶縁境界１１２として形成されて、この絶縁境界１１２部分にフォトカプラ１０８が位置されている。
【０００４】
近年、通信速度の高いＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの通信プロトコルが採用され始めているが、このような高速通信バスを採用する場合、図２に示したような従来構成では、高速通信バス１０７と制御用マイコン１０９とをフォトカプラ１０８で直接接続することになるが、現状では高速通信用フォトカプラが存在しないことから、フォトカプラ１０８の応答遅れが生じ、通信の遅延が発生するという問題があり、通信信頼性を確保することが難しい。
【０００５】
このような問題に対し、特許文献１には、高速通信バスからの信号を一旦通信用マイコンで受信し、その通信用マイコンからの信号を通常のフォトカプラを介して比較的低速の通信速度で制御用マイコンに伝達し、その制御用マイコンによりインバータを制御するようにした技術が開示されている。この場合にも、フォトカプラは、低電圧域と高電圧域との間の絶縁境界部分に位置される。
【０００６】
しかし、上記特許文献１に記載の構成では、制御用マイコンの電源電圧を、高電圧電源（つまり、図２における電源１０１）から供給する構成となっているので、この高電圧電源が接続されていないと、通信用マイコンから制御用マイコンへの低速通信が行われないことになり、不具合が生じる可能性がある。また、インバータ側の高電圧電源から制御用マイコンの電源電圧を取っているので、実際の回路構成としては配線の引回し長が長くなって回路が大型化するとともに、所定の電圧が安定して制御用マイコンに供給される保証がなく、供給電圧を安定化させるための電圧チェック回路等が別途必要になる。そのため、制御用マイコンの動作の安定性に欠けるおそれがあり、ひいては信号の通信の信頼性に欠けるおそれがある。
【特許文献１】特開２００４−３３６９０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明の課題は、上記のような従来技術における問題点に着目し、低電圧域と高電圧域との間の絶縁境界部分においてフォトカプラ等の現状存在する絶縁素子を使用可能とするとともに、インバータ制御用マイコンに所定の電源電圧を確実に供給できるようにして、信号の通信の信頼性を向上した、電動圧縮機の制御装置を提供することにある。
【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、本発明に係る電動圧縮機の制御装置は、高電圧電源から供給される直流を疑似交流に変換し電動圧縮機のモータに駆動電流として供給するインバータと、低電圧域に配置され高速通信バスを介して指示信号が伝達される通信用マイコンと、高電圧域に配置され、前記通信用マイコンと絶縁素子を介して接続され、前記通信用マイコンからの指示信号をインバータの制御信号としてインバータに伝達する制御用マイコンとを有し、前記通信用マイコンの電源電圧を低電圧電源から供給するとともに、、該低電圧電源からの電圧をトランスを介して変圧し、前記制御用マイコンの電源電圧として供給することを特徴とするものからなる。
【０００９】
この電動圧縮機の制御装置においては、通信バスからの信号は通信用マイコンで受信されるので高速通信が可能になり、通信用マイコンから制御用マイコンへの信号伝達は、低電圧域と高電圧域との絶縁境界に配置された、現状存在している絶縁素子を介して行われるので、低速通信が確実に可能になり、この間の通信信頼性が確保される。そして、通信用マイコンの電源電圧は低電圧電源から供給されるので、所定の電源電圧が安定して供給され、制御用マイコンの電源電圧は低電圧電源からの電圧をトランスを介して変圧した電圧が供給され、このトランスが低電圧域と高電圧域との絶縁境界を構成できるので、制御用マイコンには所定の電源電圧が安定して確実に供給され、通信用マイコン、制御用マイコンともに安定した作動が確保されて、信号の通信信頼性が向上される。すなわち、現状存在している絶縁素子を使用しながら、通信信頼性が向上される。
【００１０】
上記電動圧縮機の制御装置においては、後述の実施態様にも示すように、インバータのゲート駆動用電圧も、上記低電圧電源からの電圧をトランスを介し変圧して供給するようにすることが好ましい。これによって、インバータのゲート駆動用電圧としても、確実に所定の電圧が安定して供給できるようになる。
【００１１】
また、上記絶縁素子としては、代表的にはフォトカプラを使用するが、フォトカプラ以外の素子を使用できる可能性もある。つまり、低電圧域と高電圧域との絶縁境界を形成でき、かつ、通信用マイコンから制御用マイコンへの所定の信号伝達ができる素子であればよい。
【００１２】
この本発明に係る電動圧縮機の制御装置は、とくに、車両用空調装置に用いられる電動圧縮機に対して好適なものである。車両用空調装置では、一般制御用機器の電圧として例えば１２Ｖ程度の低電圧が使用され、冷凍サイクル中に用いられる電動圧縮機に対しては２００Ｖ程度の高電圧が使用され、両電圧の電位差が大きいが、本発明に係る制御装置の構成により、この電位差が問題なく吸収できるようになる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る電動圧縮機の制御装置によれば、低電圧域と高電圧域との間の絶縁境界部分に現状存在する絶縁素子を使用することができ、高速通信バスから信号を受信する通信用マイコンと制御用マイコンとの間の低速通信を安定して確保できるとともに、通信用マイコン、制御用マイコンともに所定の電源電圧を確実に供給できるようにして、安定した作動を確保でき、制御装置全体としての通信信頼性を大幅に向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る電動圧縮機の制御装置を示しており、とくに、車両用空調装置の冷凍サイクルに設けられる電動圧縮機用の制御装置の例を示している。図１において、１は直流の高電圧電源（例えば、車両搭載の高電圧バッテリー）を示しており、高電圧電源１から供給される直流が、複数のスイッチング素子２とゲート駆動回路３を備えたインバータ４により疑似交流（本実施態様では、３相の交流）に変換され、その交流がモータ５に供給されて、モータ５を内蔵した電動圧縮機６が駆動される。電動圧縮機６としては、駆動源としてモータ５のみを内蔵した圧縮機の他、一つの圧縮機内に内蔵モータで駆動される第１圧縮機構と、内蔵モータとは別の外部駆動源により駆動される第２圧縮機構とを備えたハイブリッド式の圧縮機も含まれる。
【００１５】
７は、高速通信が可能な通信バスを示しており、上位のコントロールユニット（例えば、車両搭載のＥＣＵ：Electric（またはElectronic) Control Unit、図示略）からの指示信号が、通信バス７を介して通信用マイコン８に伝達される。通信用マイコン８からの指示信号は、絶縁素子としてのフォトカプラ９を介して制御用マイコン１０に伝達され、制御用マイコン１０からの指示信号により各スイッチング素子２のゲート駆動回路３が制御され、それによってモータ５に供給される交流電圧が制御されようになっている。通信バス７から通信用マイコン８、フォトカプラ９までは、低電圧域１１（例えば、１２Ｖ域）に配置され、フォトカプラ９から制御用マイコン１０、インバータ４、モータ５側は、モータを高電圧で駆動することが要求されることから、高電圧域１２（例えば、２００Ｖ域）に配置されており、両電圧域１１、１２の境界が絶縁境界１３として形成されて、この絶縁境界１３部分にフォトカプラ９が位置されている。フォトカプラ９は、現状存在する（一般に市場で入手可能な）絶縁素子であり、安定した低速通信が可能なものである。
【００１６】
１４は、低電圧電源（例えば、車両搭載の低電圧バッテリー）を示しており、１５は、絶縁境界１３の一部として機能できるトランスを示している。このトランス１５の一次側から、低電圧電源１４による所定の電圧（１）が通信用マイコン８の電源電圧として通信用マイコン８に供給される。また、トランス１５の二次側（高電圧域１２側）では、トランス１５によって変圧された所定の電圧（２）が制御用マイコン１０の電源電圧として制御用マイコン１０に供給される。同時に、本実施態様では、トランス１５によって変圧された所定の電圧（３）が、インバータ４のゲート駆動用電圧としてインバータ４に供給されている。
【００１７】
このように構成された電動圧縮機の制御装置においては、高速通信バス７からの信号はそのまま通信用マイコン８で受信されるので、上位のコントロールユニットからの高速通信が可能になる。通信用マイコン８から制御用マイコン１０への信号伝達は、低電圧域１１と高電圧域１２との絶縁境界１３に配置された絶縁素子としてのフォトカプラ９を介して行われるが、フォトカプラには現状高速通信用のものは存在しないものの、現状入手可能なフォトカプラ９にて、通信用マイコン８から制御用マイコン１０への安定した低速通信が可能であり、この間の通信の信頼性は確実に確保される。したがって、制御用マイコン１０からインバータ４への指示信号の伝達も安定して行われ、所望のインバータ制御が高精度で安定して行われることになる。
【００１８】
そして、上記通信用マイコン８の電源電圧は低電圧電源１４から外乱なく安定して供給されるので、通信用マイコン８は所定の電源電圧で安定して作動される。制御用マイコン１０の電源電圧としては、低電圧電源１４からの電圧をトランスを介して変圧した所定の電圧が供給され、このトランス１４が低電圧域１１と高電圧域１２との絶縁境界１３を構成できるので、制御用マイコン１０にも所定の電源電圧が安定して確実に供給される。したがって、通信用マイコン８、制御用マイコン１０ともに安定した作動が確保され、かつ、通信用マイコン８と制御用マイコン１０との間の信号の伝達も現状存在しているフォトカプラ９を用い安定して行われるので、通信バス７からインバータ４に至るまでの全領域での信号の通信信頼性が向上される。
【００１９】
さらに、本実施態様では、低電圧電源１４からの電圧が、トランス１５によって所定の電圧（３）に変圧されてインバータ４のゲート駆動用電圧として供給されるので、各スイッチング素子２に対するゲート駆動制御も外乱なく安定して行われ、電動圧縮機６のモータ５の制御のためのシステム全体の作動が安定して行われることになる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明に係る電動圧縮機の制御装置は、通信バスからの信号によって制御される、あらゆる電動圧縮機用の制御装置として適用でき、とくに、車両用空調装置に用いられる電動圧縮機の制御装置として好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施態様に係る電動圧縮機の制御装置の概略回路図である。
【図２】従来の電動圧縮機の制御装置の概略回路図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  高電圧電源
２  スイッチング素子
３  ゲート駆動回路
４  インバータ
５  モータ
６  電動圧縮機
７  通信バス
８  通信用マイコン
９  絶縁素子としてのフォトカプラ
１０  制御用マイコン
１１  低電圧域
１２  高電圧域
１３  絶縁境界
１４  低電圧電源
１５  トランス
【図１】
2008312342.tif 000003
【図２】
2008312342.tif 000004