(57)【要約】【課題】リップル電流の低減を図った車両搭載電動エアコンプレッサ用制御装置を提供する。【解決手段】インバータは、バッテリの出力電流をスイッチングするスイッチング素子群と、該スイッチング素子群の動力源となるエネルギ−蓄積要素であるリアクタ及びコンデンサを有し、前記スイッチング素子群を基板上に直線状に配置し、かつ前記コンデンサを、前記スイッチング素子群を駆動するのに必要な三相分の容量を一まとめとし、該容量を複数のコンデンサでまかなうようにし、該複数のコンデンサを前記スイッチング素子群に沿わせるように前記基板上に近接して並列配置する。【選択図】      図１
2004291770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されるエアコンプレッサ用モータを駆動制御する車両搭載電動エアコンプレッサ用制御装置であって、三相負荷である前記エアコンプレッサ用モータに交流電力を供給するインバータを有し、
該インバータは、バッテリの出力電流をスイッチングするスイッチング素子群と、該スイッチング素子群の動力源となるエネルギ−蓄積要素であるリアクタ及びコンデンサを有し、
前記スイッチング素子群を基板上に直線状に配置し、かつ前記コンデンサを、前記スイッチング素子群を駆動するのに必要な三相分の容量を一まとめとし、該容量を複数のコンデンサでまかなうようにし、該複数のコンデンサを前記スイッチング素子群に沿わせるように前記基板上に近接して並列配置したことを特徴とする車両搭載電動エアコンプレッサ用制御装置。
【請求項２】
前記スイッチング素子群は、所定数毎にブロック化して分割された放熱体に固着されていることを特徴とする請求項１に記載の車両搭載電動エアコンプレッサ用制御装置。
【請求項３】
前記スイッチ素子群は、前記三相負荷に対応して各相毎にブロック化されていることを特徴とする請求項２に記載の車両搭載電動エアコンプレッサ用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載されるエアコンプレッサ用モータを駆動制御する車両搭載電動エアコンプレッサ用制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５に従来の車両搭載電動エアコンプレッサ用制御装置の電気的構成の一例を示す。同図において、車両に搭載されるエアコンプレッサを駆動する三相モータ２を制御する車両搭載電動エアコンプレッサ用制御装置１は、バッテリ１０と、リアクタＬ０、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３と、三相モータ２の各固定子巻線２０（Ｕ相）、２１（Ｖ相）、２２（Ｗ相）に供給する電流を制御するために各相毎に設けられたスイッチング素子群としてのパワートランジスタＱ１〜Ｑ６と、このパワートランジスタＱ１〜Ｑ６にそれぞれ、並列接続されたフライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６と、コンデンサＣ１〜Ｃ３からなるインバータ回路を有している。
実際にはこの他に車両搭載電動エアコンプレッサ用制御装置１は、パワートランジスタに駆動信号を出力するゲート駆動回路、ゲート駆動回路を制御する制御回路等を有しているが、図５では省略してある。
【０００３】
上記構成において、パワートランジスタＱ１〜Ｑ６の動力源となるエネルギー蓄積要素であるリアクタ１２、１３、１４、コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３は三相モータ２の各相毎に対応して設けられていた。（例えば、特許文献１参照。）
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１６５４６６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の車両搭載電動エアコンプレッサ用制御装置では、三相負荷である三相モータの各相毎に対応してリアクタ、コンデンサを設けていたために、三相モータの特定の相、例えば、Ｕ相に電流を供給する際に使用されるエネルギー蓄積要素としてのリアクタＬ３及びコンデンサＣ１以外のリアクタＬ１、Ｌ２及びコンデンサＣ２、Ｃ３は、エネルギーを蓄積したままの状態にあり、この結果、三相モータに供給する出力電流に含まれるリップル電流が大きく、無駄な発熱が生じ、回路素子の寿命低下の原因になっていた。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、リップル電流の低減を図った車両搭載電動エアコンプレッサ用制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、車両に搭載されるエアコンプレッサ用モータを駆動制御する車両搭載電動エアコンプレッサ用制御装置であって、三相負荷である前記エアコンプレッサ用モータに交流電力を供給するインバータを有し、該インバータは、バッテリの出力電流をスイッチングするスイッチング素子群と、該スイッチング素子群の動力源となるエネルギ−蓄積要素であるリアクタ及びコンデンサを有し、前記スイッチング素子群を基板上に直線状に配置し、かつ前記コンデンサを、前記スイッチング素子群を駆動するのに必要な三相分の容量を一まとめとし、該容量を複数のコンデンサでまかなうようにし、該複数のコンデンサを前記スイッチング素子群に沿わせるように前記基板上に近接して並列配置したことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両搭載電動エアコンプレッサ用制御装置において、前記スイッチング素子群は、所定数毎にブロック化して分割された放熱体に固着されていることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の車両搭載電動エアコンプレッサ用制御装置において、前記スイッチ素子群は、前記三相負荷に対応して各相毎にブロック化されていることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明の実施形態に係る車両搭載電動エアコンプレッサ用制御装置の電気的構成を図１に示す。同図において、本実施形態に係る車両搭載電動エアコンプレッサ用制御装置は、車両に搭載される空調機用のエアコンプレッサを駆動するのに使用されるエアコンプレッサ用モータとしての三相モータ２を駆動制御する制御装置であって、三相負荷である前記三相モータ２に交流電力を供給するインバータ１と、インバータ１にエアコンの温度設定等の制御データを設定するための空調制御ユニット３とを有している。
【００１１】
インバータ１は、バッテリの出力電流をスイッチングするスイッチング素子群としてのパワートランジスタＱ１〜Ｑ６と、パワートランジスタＱ１〜Ｑ６にそれぞれ、並列接続されたフライホイールダイオードＤ１〜Ｄ６とからなるインバータ回路１１と、該インバータ回路１１のパワートランジスタＱ１〜Ｑ６の動力源となるエネルギ−蓄積要素であるリアクタＬｉ及びコンデンサＣｉ１〜Ｃｉｎと、抵抗Ｒ１、Ｒ２からなる分圧回路とを有している。
【００１２】
また、インバータ１は、インバータ回路１１に入力される電圧を検出する電圧検出器１２と、インバータ１１に流れる電流を検出する電流検出器１３と、インバータ回路１１のパワートランジスタＱ１〜Ｑ６のゲートにスイッチング制御するためのゲート信号を出力するゲート駆動回路１４と、電圧検出器１２、電流検出器１３の出力及び空調制御ユニット３の制御指令に基づいてゲート駆動回路１４にゲート信号を出力させるための制御信号を出力する制御回路１５とを有している。
【００１３】
ここで、本実施形態では、パワートランジスタＱ１〜Ｑ６を駆動するのに必要な三相分の容量を一まとめとし、該容量を複数のコンデンサＣｉ１〜Ｃｉｎでまかなうようにし、かつ後述するように上記複数のコンデンサＣｉ１〜Ｃｉｎを、パワートランジスタＱ１〜Ｑ６に沿わせるようにパワートランジスタＱ１〜Ｑ６が配置された基板上に近接して並列配置するようにしている。
なお、図１ではインバータ回路１１のパワートランジスタはＱ１〜Ｑ６の６個のみを示しているが、パワートランジスタはＱ１〜Ｑ６の各々は実際には複数のパワートランジスタをダーリントン接続すること等により構成され、便宜上、１個のパワートランジスタと等価なものとして示している。
【００１４】
パワートランジスタＱ１〜Ｑ６を駆動するのに必要な三相分の容量を一まとめとすることにより、三相負荷である三相モータ２の各相Ｕ，Ｖ，Ｗの各固定子巻線２０、２１、２２に電流を供給する際にリアクタＬｉと従来より容量の大きいコンデンサ（Ｃｉ１〜Ｃｉｎの合成容量）にとで、これらの各相に対応するパワートランジスタを駆動することになるので、各パワートランジスタをスイッチングする際に電流の振幅変動を抑制することができ、インバータ回路１１の出力電流におけるリップル電流の低減が図れる。
【００１５】
また、複数のコンデンサＣｉ１〜Ｃｉｎを、制御装置の筐体内で、パワートランジスタＱ１〜Ｑ６に沿わせるようにパワートランジスタＱ１〜Ｑ６が配置された基板上に近接して並列配置することによりパワートランジスタＱ１〜Ｑ６と上記複数のコンデンサＣｉ１〜Ｃｉｎとの配線距離を短くし、インダクタンス分を低減するようにしている。したがって、これによりさらにインバータ回路１１の出力電流におけるリップル電流の低減が図れる。
【００１６】
次に、本実施形態に係る車両搭載電動エアコンプレッサ用制御装置におけるインバータ１のうちパワートランジスタ及びコンデンサの実装状態を図２乃至４を参照して説明する。図２（ａ）は、制御装置の筐体内に固定される基板にパワートランジスタと、コンデンサが配置されている状態を示す平面図、図２（ｂ）はその側面図、図３は図２（ａ）におけるＡ−Ａ線による断面図、図４は図２（ａ）におけるＢ−Ｂ線による断面図である。なお、図１と図３では、パワートランジスタ、コンデンサの符号を説明の便宜上、異ならしめてある。
【００１７】
これらの図において、基板３０の上面中央部には入出力端子の役割も兼ねる金属バー３６が固設されている。
また、基板３０の下面には、金属バー３６の長手方向に平行に放熱体としてのアルミブロック３３が螺子３５により固定されている。
さらに、基板３０の下面には金属バー３６の長手方向に平行に、かつ前記アルミブロック３３とは前記金属バー３６を挟んで反対側に分割された放熱体としてのアルミブロック３２ａ、３２ｂ、３２ｃが螺子３５により固定されている。
【００１８】
アルミブロック３３、３２ａ、３２ｂ、３２ｃの各々の両側面には複数のパワートランジスタ３３が取リ付けられ、直線状に配置されている。
また、複数のコンデンサ３４が、基板３０の下部において金属バー３６を挟むようにその両側に直線状に配置された複数のパワートランジスタ３３に沿って近接して配置されている。
【００１９】
パワートランジスタ３３は、図２（Ａ）において、５０−１（Ｕ相）、５０−２（Ｖ相）、５０−３（Ｗ相）で示すように、インバータ１の三相負荷である三相モータ２の各固定巻線２０、２１、２２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相毎にブロック化されて配置されている。
本実施形態では、複数のパワートランジスタ３３のうち一部のパワートランジスタについてのみ分割配置されたアルミブロック３２ａ、３２ｂ、３２ｃに固定するようにしているが、アルミブロック３１を分割して、他のパワートランジスタ３３についても分割されたアルミブロックに固定するようにしてもよい。
【００２０】
このようにアルミブロックを分割することにより放熱面積を増加させることができ、かつ分割された各アルミブロック間の間隙を空気が流通するように構成Ｓできるので、放熱効率の向上が図れ、さらにインバータ回路１１の出力電流におけるリップル電流の低減が図れる。
【００２１】
なお、本実施形態では、パワートランジスタの放熱体としてアルミブロックを使用したが、材料はアルミニウムに限らず、熱伝導性の良好な材料であればよく、例えば、銅であってもよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、スイッチング素子群を基板上に直線状に配置し、かつコンデンサを、前記スイッチング素子群を駆動するのに必要な三相分の容量を一まとめとし、該容量を複数のコンデンサでまかなうようにしたので、各パワートランジスタをスイッチングする際に電流の振幅変動を抑制することができ、インバータ回路の出力電流におけるリップル電流の低減が図れる。
【００２３】
また、複数のコンデンサを前記スイッチング素子群に沿わせるように前記基板上に近接して並列配置するようにし、パワートランジスタと上記複数のコンデンサとの配線距離を短くし、インダクタンス分を低減するようにしている。したがって、これによりさらにインバータ回路の出力電流におけるリップル電流の低減が図れる。
【００２４】
さらに、アルミブロックを分割することにより放熱面積を増加させることができ、かつ分割された各アルミブロック間の間隙を空気が流通するように構成できるので、放熱効率の向上が図れ、さらにインバータ回路１１の出力電流におけるリップル電流の低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る車両搭載電動エアコンプレッサ用制御装置の電気的構成を示す回路図。
【図２】図２（ａ）は、制御装置の筐体内に固定される基板にパワートランジスタと、コンデンサが配置されている状態を示す平面図、図２（ｂ）はその側面図。
【図３】図２（ａ）におけるＡ−Ａ線による断面図。
【図４】図２（ａ）におけるＢ−Ｂ線による断面図。
【図５】従来の車両搭載電動エアコンプレッサ用制御装置の電気的構成の一例を示す回路図。
【符号の説明】
１…インバータ、
２…三相モータ
３…空調制御ユニット
１１…インバータ回路
１２…電圧検出器
１３…電流検出器
１４…ゲート駆動回路
１５…制御回路
３０…基板
３１、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ…アルミブロック
３３…パワートランジスタ
３４…コンデンサ
【図１】
2004291770.tif 000003
【図２】
2004291770.tif 000004
【図３】
2004291770.tif 000005
【図４】
2004291770.tif 000006
【図５】
2004291770.tif 000007