(57)【要約】【課題】高速通信に対応可能なインバータシステムを提供することを課題とする。【解決手段】インバータシステム１は、上位ＥＣＵ２と、上位ＥＣＵ２からの指示が伝達される通信マイコン３１と、通信マイコン３１からの指示が伝達されるモータ制御マイコン３３と、モータ制御マイコン３３により制御されるゲート駆動回路３４と、ゲート駆動回路３４により駆動され高電圧バッテリ５から供給される直流を交流に変換しモータ４を駆動するスイッチング素子３５と、を有するインバータ３と、を備える。上位ＥＣＵ２と通信マイコン３１とは高速通信手段を介して指示伝達が行われている。通信マイコン３１とモータ制御マイコン３３とは低速通信手段を介して指示伝達が行われている。通信マイコン３１とモータ制御マイコン３３との間には絶縁境界が設定されている。絶縁境界には絶縁を確保しつつ信号伝達を行う絶縁信号伝達手段３２が配置されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低電圧バッテリにより駆動される上位ＥＣＵと、
該上位ＥＣＵからの指示が伝達される通信マイコンと、該通信マイコンからの指示が伝達されるモータ制御マイコンと、該モータ制御マイコンにより制御されるゲート駆動回路と、該ゲート駆動回路により駆動され高電圧バッテリから供給される直流を交流に変換しモータを駆動するスイッチング素子と、を有するインバータと、
を備えてなるインバータシステムであって、
前記上位ＥＣＵと前記通信マイコンとは、高速通信手段を介して指示伝達が行われており、
前記通信マイコンと前記モータ制御マイコンとは、低速通信手段を介して指示伝達が行われており、
該通信マイコンと該モータ制御マイコンとの間に、前記低電圧バッテリにより駆動される低圧側と、前記高電圧バッテリにより駆動される高圧側と、の絶縁境界が設定されており、
該絶縁境界には、絶縁を確保しつつ信号伝達を行う絶縁信号伝達手段が配置されていることを特徴とするインバータシステム。
【請求項２】
前記モータは、車両用電動コンプレッサの駆動に用いられる請求項１に記載のインバータシステム。
【請求項３】
前記高速通信手段の通信速度は、２０ｋｂｐｓを超える請求項１に記載のインバータシステム。
【請求項４】
前記高速通信手段は、ＣＡＮプロトコルである請求項３に記載のインバータシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両用電動コンプレッサのモータの駆動などに用いられるインバータシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車やハイブリッド自動車には、電源としてガソリン車同様の低電圧バッテリと、これと絶縁された高電圧バッテリとが搭載されている。走行用モータや車両用電動コンプレッサのモータなどは、高電圧バッテリをインバータの電源とするインバータシステムにより駆動されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、低電圧バッテリにより駆動される空調制御部と、高電圧バッテリにより駆動されるインバータと、からなるインバータシステムが紹介されている。絶縁境界は、空調制御部とインバータとの間に設定されている。この絶縁境界には、絶縁通信回路が介挿されている。絶縁通信回路には、フォトカプラが配置されている。このフォトカプラにより、高圧側と低圧側との絶縁が確保されている。また、フォトカプラにより、空調制御部とインバータとの通信が確保されている。この通信には、例えばＬＩＮ（Ｌｏｃａｌ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）のような、比較的通信速度の低い通信プロトコルが用いられている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１８９０３２号公報（第２図、第１０図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、比較的通信速度の高いＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの通信プロトコルが、自動車内のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）間のＬＡＮ通信などに採用され始めている。
【０００６】
しかしながら、引用文献１において空調制御部とインバータとの通信に用いられているような、現状のフォトカプラでは、高速信号の伝達を行うことは困難である。この点、図２に示すように、インバータ１００（図中点線で示す）のマイコン１０１を絶縁境界（図中一点鎖線で示す）の低圧側に配置すれば、すなわちマイコン１０１を低電圧バッテリ（図略）により駆動すれば、高速通信に対応することも可能である。
【０００７】
ところが、この場合、電圧検出部１０２やゲート駆動回路１０３などの各部品が、絶縁境界により仕切られてしまう。このため、各部品内において、絶縁のためにある程度の空間距離や沿面距離を確保する必要が生じる。また、高価な絶縁部品が必要となる。したがって、インバータ１００の体格が大型化してしまう。また、低電圧バッテリをインバータ１００に引き込む分、インバータ１００の配線が複雑化してしまう。
【０００８】
本発明のインバータシステムは、上記課題に鑑みて完成されたものである。したがって、本発明は、高速通信に対応でき、小型化が可能で、配線の単純なインバータシステムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）上記課題を解決するため、本発明のインバータシステムは、低電圧バッテリにより駆動される上位ＥＣＵと、該上位ＥＣＵからの指示が伝達される通信マイコンと、該通信マイコンからの指示が伝達されるモータ制御マイコンと、該モータ制御マイコンにより制御されるゲート駆動回路と、該ゲート駆動回路により駆動され高電圧バッテリから供給される直流を交流に変換しモータを駆動するスイッチング素子と、を有するインバータと、を備えてなるインバータシステムであって、前記上位ＥＣＵと前記通信マイコンとは、高速通信手段を介して指示伝達が行われており、前記通信マイコンと前記モータ制御マイコンとは、低速通信手段を介して指示伝達が行われており、該通信マイコンと該モータ制御マイコンとの間に、前記低電圧バッテリにより駆動される低圧側と、前記高電圧バッテリにより駆動される高圧側と、の絶縁境界が設定されており、該絶縁境界には、絶縁を確保しつつ信号伝達を行う絶縁信号伝達手段が配置されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明のインバータシステムは、通信マイコンとモータ制御マイコンとを有するものである。言い換えると、前出図２のマイコン１０１の通信回路とモータ制御回路とを、各々独立した二つのマイコンとして配置するものである。絶縁境界は、通信マイコンとモータ制御マイコンとの間に設定されている。また、絶縁境界には、絶縁信号通信手段が配置されている。
【００１１】
上位ＥＣＵ（前出図２の空調制御部に相当）と通信マイコンとの間の通信は、高速通信手段により行われる。絶縁信号通信手段が介在する通信マイコンとモータ制御マイコンとの間の通信は、高速通信手段よりも通信速度の低い低速通信手段により行われる。すなわち、高速通信手段が用いられるのは、上位ＥＣＵと通信マイコンとの間までである。このため、絶縁信号通信手段に、高速通信が要求されない。したがって、本発明のインバータシステムによると、高速通信に対応することができる。
【００１２】
また、本発明のインバータシステムによると、インバータのうち通信マイコンを除くほぼ全ての部品が高圧側に配置されている。つまり、高電圧バッテリにより駆動されている。したがって、前出図２のように、多数の部品が低圧側に配置されている場合と比較して、インバータの配線が単純である。
【００１３】
また、本発明のインバータシステムによると、例えば前出図２の電圧検出部１０２、ゲート駆動回路１０３のように、部品内が絶縁境界により仕切られてしまうおそれがない。このため、絶縁のために空間距離や沿面距離を確保する必要がない。また、高価な絶縁部品が必要ない。したがって、本発明のインバータシステムは小型化、低コスト化が可能である。
【００１４】
ところで、上位ＥＣＵと通信マイコンとの間の通信に、高速通信手段が用いられているか、あるいは低速通信手段が用いられているかは、車種により様々である。この点、本発明のインバータシステムによると、絶縁境界よりも高圧側の部品を、通信手段の如何にかかわらず、複数車種間において共用化することができる。したがって、本発明のインバータシステムによると、製造コストを削減することができる。
【００１５】
（２）好ましくは、前記モータは、車両用電動コンプレッサの駆動に用いられる構成とする方がよい。車両用電動コンプレッサの制御においては、通信に迅速性が要求されない場合が多い。このため、上位ＥＣＵと通信マイコンとの通信において、高速通信手段は必須ではない。すなわち、車種によっては、低速通信手段が用いられる場合もある。したがって、本発明のインバータシステムを、車両用電動コンプレッサの制御用として用いると、上述した絶縁境界よりも高圧側の部品の共用化のメリットを、充分に発揮することができる。
【００１６】
（３）好ましくは、前記高速通信手段の通信速度は、２０ｋｂｐｓを超える構成とする方がよい。本構成は、高速通信手段の通信速度を、ＬＩＮの最大通信速度である２０ｋｂｐｓを超えるように設定するものである。本構成によると、ＬＩＮよりも通信速度の速いあらゆる通信プロトコルに対応することができる。
【００１７】
（４）好ましくは、上記（３）の構成において、前記高速通信手段は、ＣＡＮプロトコルである構成とする方がよい。ＣＡＮは、ＩＳＯ１１８９８（最大通信速度１Ｍｂｐｓ）、ＩＳＯ１１５１９−２（最大通信速度１２５ｋｂｐｓ）により規格化された通信プロトコルである。例えば欧州の自動車業界においては、自動車内のＬＡＮ通信にＣＡＮが多用されている。本構成によると、このような自動車業界の趨勢に、充分対応することができる。また、ＣＡＮよりも通信速度の遅い通信プロトコル（例えばＬＩＮ）が多用されている地域においても、インバータシステムの絶縁境界よりも高圧側の部品を用いることができる。このように、本構成によるとＣＡＮ使用の如何にかかわらず、インバータシステムの絶縁境界よりも高圧側の部品を共用化することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のインバータシステムの実施の形態について説明する。本実施形態のインバータシステムは、本発明のインバータシステムをハイブリッド車両の電動コンプレッサの駆動用として具現化したものである。
【００１９】
まず、本実施形態のインバータシステムの構成について説明する。図１に、本実施形態のインバータシステムの回路構成図を示す。図に示すように、インバータシステム１は、上位ＥＣＵ２とインバータ３（図中点線で示す）とを備えている。インバータ３は、ＣＡＮトランシーバ３０と通信マイコン３１とフォトカプラ３２とモータ制御マイコン３３とゲート駆動回路３４とスイッチング素子３５とを備えている。フォトカプラ３２は、本発明の絶縁信号伝達手段に含まれる。
【００２０】
通信マイコン３１は、ＣＡＮトランシーバ３０を介して、上位ＥＣＵ２と接続されている。通信マイコン３１には、ＣＡＮトランシーバ３０を制御するＣＡＮコントローラ３１０が内蔵されている。上位ＥＣＵ２、ＣＡＮトランシーバ３０、通信マイコン３１は、絶縁境界（図中一点鎖線で示す）よりも低圧側に配置されている。すなわち、これらの部品は、１２Ｖの低電圧バッテリ（図略）により駆動されている。
【００２１】
モータ制御マイコン３３は、フォトカプラ３２を介して、通信マイコン３１と光学的に接続されている。モータ制御マイコン３３の下流側には、ゲート駆動回路３４、スイッチング素子３５が接続されている。モータ制御マイコン３３、ゲート駆動回路３４、スイッチング素子３５は、絶縁境界よりも高圧側に配置されている。すなわち、これらの部品は、２００Ｖの高電圧バッテリ５により駆動されている。なお、この高電圧バッテリ５は、車両電動走行時の動力源として用いられている。スイッチング素子３５は、モータ４と接続されている。
【００２２】
次に、本実施形態のインバータシステムの動きについて説明する。上位ＥＣＵ２からの指示は、ＣＡＮプロトコルにより、ＣＡＮトランシーバ３０を介して、通信マイコン３１に伝達される。伝達された指示は、通信マイコン３１において、通信速度が３００ｂｐｓ程度の低速シリアル通信プロトコルに変換される。なお、この低速シリアル通信プロトコルは、本発明の低速通信手段に含まれる。通信マイコン３１により変換された指示は、フォトカプラ３２を介して、モータ制御マイコン３３に伝達される。なお、モータ制御マイコン３３には、電圧検出部３６、電流検出部３７からの信号も入力される。モータ制御マイコン３３は、これらの信号値や通信マイコン３１からの指示を考慮して、ゲート駆動回路３４を制御する。ゲート駆動回路３４は、スイッチング素子３５のゲートを駆動する。スイッチング素子３５は、高電圧バッテリ５の直流を三相交流に変換する。この三相交流により、モータ４が駆動され、電動コンプレッサ（図略）が駆動される。
【００２３】
次に、本実施形態のインバータシステムの効果について説明する。本実施形態のインバータシステム１によると、上位ＥＣＵ２と通信マイコン３１との間の通信は、ＣＡＮにより行われる。フォトカプラ３２が介在する通信マイコン３１とモータ制御マイコン３３との間の通信は、低速シリアル通信により行われる。すなわち、ＣＡＮが用いられるのは、上位ＥＣＵ２と通信マイコン３１との間までである。このため、フォトカプラ３２に、高速通信が要求されない。したがって、本実施形態のインバータシステム１によると、ＣＡＮを多用する車種に対応することができる。
【００２４】
また、本実施形態のインバータシステム１によると、インバータ３のうち通信マイコン３１およびＣＡＮトランシーバ３０を除く全ての部品が高圧側に配置されている。つまり、高電圧バッテリ５により駆動されている。したがって、インバータ３の配線が単純である。
【００２５】
また、本実施形態のインバータシステム１によると、部品内が絶縁境界により仕切られてしまうおそれがない。このため、絶縁のために空間距離や沿面距離を確保する必要がない。また、高価な絶縁部品、例えば高速フォトカプラ、電流センサ、アイソレーションアンプが必要ない。したがって、本実施形態のインバータシステム１はコンパクトかつ安価である。
【００２６】
また、本実施形態のインバータシステム１によると、絶縁境界よりも高圧側の部品を、通信手段の速度如何にかかわらず、複数車種間において共用化することができる。したがって、製造コストを削減することができる。
【００２７】
以上、本発明のインバータシステムの実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。例えば、上記実施形態においては、絶縁信号伝達手段としてフォトカプラ３２を用いた。しかしながら、絶縁信号伝達手段として例えばパルストランスなどを用いてもよい。また、上記実施形態においては、高速通信手段としてＣＡＮを、低速通信手段として低速シリアル通信を、それぞれ用いた。しかしながら、高速通信手段と低速通信手段との組み合わせは特に限定しない。高速通信手段の通信速度は、低速通信手段の通信速度よりも速ければよい。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によると、高速通信に対応でき、小型化が可能で、配線の単純なインバータシステムを提供することをができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のインバータシステムの回路構成図である。
【図２】従来のインバータシステムを高速通信に対応すべく転用した場合の回路構成図である。
【符号の説明】
１：インバータシステム、２：上位ＥＣＵ、３：インバータ、３０：ＣＡＮトランシーバ、３１：通信マイコン、３１０：ＣＡＮコントローラ、３２：フォトカプラ（絶縁信号伝達手段）、３３：モータ制御マイコン、３４：ゲート駆動回路、３５：スイッチング素子、３６：電圧検出部、３７：電流検出部、４：モータ、５：高電圧バッテリ。
【図１】
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【図２】
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