CN101689814A - 电动压缩机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电动压缩机的控制装置,其特征在于,具有:电动压缩机的电动机用逆变器;通信用微控制器,所述通信用微控制器配置于低压区域,通过高速通信总线来传输指令信号;以及控制用微控制器,所述控制用微控制器配置于高压区域,通过绝缘元件与通信用微控制器相连接,将来自通信用微控制器的指令信号作为逆变器的控制信号而传输到逆变器,通信用微控制器的电源电压是由低压电源提供的,并将来自该低压电源的电压通过变压器进行变压,提供作为控制用微控制器的电源电压。能在低压区域和高压区域之间的绝缘边界部分使用目前已有的绝缘元件,能可靠地向逆变器控制用微控制器提供预定的电源电压,从而能提高控制装置整体的通信可靠性。

Description

电动压缩机的控制装置
技术领域
本发明涉及电动压缩机的控制装置,特别涉及适合作为车用空调装置所使用的电动压缩机用的逆变器控制装置的电动压缩机的控制装置。
背景技术
为了控制例如车用空调装置所使用的电动压缩机的电动机的驱动,已知有以下的技术:将由直流电源(例如,高压电源)提供的直流电通过包括多个开关元件和栅极驱动电路的逆变器转换为模拟交流电(例如,三相交流电),并将该模拟交流电压施加到电动机,从而对电动机进行控制。该逆变器的控制使用例如控制用微控制器,向控制用微控制器发送来自上位的控制单元的指令信号。
这样的系统采用例如图2所示的结构。由高压电源101提供的直流电通过包括多个开关元件102和栅极驱动电路103的逆变器104而被转换为模拟交流电,该模拟交流电被提供给电动机105并驱动电动压缩机106。由上位的控制单元(未图示)通过通信总线107发送来的指令信号,通过例如作为绝缘元件的光耦合器108而传输到控制用微控制器109,根据来自控制用微控制器109的指令信号来控制各开关元件102的栅极驱动电路103,并控制提供给电动机105的交流电压。通常,将从通信总线107到光耦合器108为止配置为低压区域100(例如12V区域),由于要求以高压驱动电动机,因此将从光耦合器108到控制用微控制器109、逆变器、电动机105侧配置为高压区域111(例如200V区域)。这两个电压区域110、111的边界形成为绝缘边界112,并使光耦合器108位于该绝缘边界112部分。
近年来,开始采用高通信速度的CAN(Controller Area Network:控制器局域网)等通信协议。在采用这样的高速通信总线的情况下,在如图2所示的已有结构中,用光耦合器108使高速通信总线107和控制用微控制器109直接连接,但是由于目前不存在高速通信用光耦合器,因此存在光耦合器108的响应会产生延迟、通信会发生延迟的问题,难以确保通信的可靠性。
对于这样的问题,在专利文献1中揭示了以下技术:将来自高速通信总线的信号暂时用通信用微控制器进行接收,将来自该通信用微控制器的信号通过通常的光耦合器以比较低的通信速度传输至控制用微控制器,并通过该控制用微控制器来控制逆变器。在这种情况下,光耦合器也位于低压区域和高压区域之间的绝缘边界部分。
然而,在上述专利文献1中所记载的结构中采用了控制用微控制器的电源电压是由高压电源(即图2中的电源101)来提供的结构,因此若未连接该高压电源,则不会进行从通信用微控制器向控制用微控制器的低速通信,从而有可能产生不理想。另外,控制用微控制器的电源电压是从逆变器侧的高压电源获取的,因此,在实际的电路结构中,布线的迂回长度增长、电路变大型化,且无法保证预定的电压稳定并被提供给控制用微控制器,因而另行需要用于使提供电压稳定化的电压检查电路等。因此,控制用微控制器的动作有可能缺乏稳定性,进而导致信号的通信有可能缺乏可靠性。
专利文献1:日本国专利特开2004-336907号公报
发明内容
因此本发明的课题关注于上述所述的已有技术中的问题点而提供了一种电动压缩机的控制装置,上述电动压缩机的控制装置在低压区域和高压区域之间的绝缘边界部分中可使用光耦合器等目前已有的绝缘元件,并能可靠地向逆变器控制用微控制器提供预定的电源电压,从而提高信号的通信可靠性。
为了解决上述课题,本发明所涉及的电动压缩机的控制装置的特征在于,具有:逆变器,上述逆变器将由高压电源提供的直流电转换为模拟交流电,并作为驱动电流提供给电动压缩机的电动机;通信用微控制器,上述通信用微控制器配置于低压区域,通过高速通信总线来传输指令信号;以及控制用微控制器,上述控制用微控制器配置于高压区域,通过绝缘元件与上述通信用微控制器相连接,将来自上述通信用微控制器的指令信号作为逆变器的控制信号传输到逆变器,由低压电源提供上述通信用微控制器的电源电压,并对来自该低压电源的电压通过变压器进行变压,以作为上述控制用微控制器的电源电压来供电。
在该电动压缩机的控制装置中,由于来自通信总线的信号可由通信用微控制器接收,因此可进行高速通信,由于从通信用微控制器向控制用微控制器的信号传输是通过配置于低压区域和高压区域的绝缘边界的、目前已有的绝缘元件进行的,因此可以可靠地进行低速通信,并可确保它们之间的通信可靠性。而且,通信用微控制器器的电源电压是由低压电源提供的,因此预定的电源电压稳定并进行提供。控制用微控制器的电源电压是将来自低压电源的电压通过变压器进行变压后所得到的电压来提供的,该变压器能构成低压区域和高压区域的绝缘边界,因此也可以稳定可靠地向控制用微控制器提供预定的电源电压。其结果是可同时确保通信用微控制器、控制用微控制器的稳定动作,并提高信号的通信可靠性。即,可使用目前已有的绝缘元件并提高通信可靠性。
在上述电动压缩机的控制装置中,如后述的实施形态所示的那样,最好逆变器的栅极驱动用电压也是将来自上述低压电源的电压在通过变压器进行变压后来提供的。由此,能确实使预定的电压稳定并将其提供为逆变器的栅极驱动电压。
另外,上述绝缘元件使用了代表性的光耦合器,但也可使用光耦合器以外的元件。即,只要是能形成低压区域和高压区域的绝缘边界,且能从通信用微控制器到控制用微控制器进行预定的信号的传输的元件即可。
本发明所涉及的电动压缩机的控制装置特别适用于车用空调装置所使用的电动压缩机。在车用空调装置中,一般控制用设备的电压使用例如12V左右的低压,对于制冷循环中使用的电动压缩机使用200V左右的高压,这两个电压的电势差较大,但是根据本发明的控制装置的结构,能顺利地吸收该电势差。
根据本发明所涉及的电动压缩机的控制装置,能在低压区域和高压区域之间的绝缘边界部分使用目前已有的绝缘元件,能稳定地确保接收来自高速通信总线的信号的通信用微控制器、及控制用微控制器之间的低速通信,并能可靠地向通信用微控制器、控制用微控制器都提供预定的电源电压,从而可确保稳定的动作,并能大幅提高控制装置整体的通信可靠性。
附图说明
图1是本发明的一个实施形态所涉及的电动压缩机的控制装置的简略电路图。
图2是已有的电动压缩机的控制装置的简略电路图。
标号说明
1  高压电源
2  开关元件
3  栅极驱动电路
4  逆变器
5  电动机
6  电动压缩机
7  通信总线
8  通信用微控制器
9  作为绝缘元件的光耦合器
10 控制用微控制器
11 低压区域
12 高压区域
13 绝缘边界
14 低压电源
15 变压器
具体实施方式
以下,参考附图说明本发明的优选实施方式。
图1示出了本发明的一个实施形态所涉及的电动压缩机的控制系统,特别示出了设置于车用空调装置的制冷循环的电动压缩机用的控制装置的例子。在图1中,1表示直流的高压电源(例如车辆搭载的高压电池)。由高压电源1提供的直流电通过包括多个开关元件2和栅极驱动电路3的逆变器4而被转换为模拟交流电(在本实施形态中是三相交流电),该交流电被提供给电动机5,并驱动内置有电动机5的电动压缩机6。电动压缩机6除了包含仅内置有作为驱动源的电动机5的压缩机,还包括混和动力式压缩机,上述混和动力式压缩机在一个压缩机内具有由内置电动机进行驱动的第一压缩机构、及由不同于内置电动机的外部驱动源进行驱动的第二压缩机构。
7表示可进行高速通信的通信总线,来自上位的控制单元(例如车辆搭载的ECU:Electric(或Electronic)Control Unit:电子控制单元,未图示)的指令信号通过通信总线7而被传输至通信用微控制器8。来自通信用微控制器8的指令信号通过作为绝缘元件的光耦合器9而被传输至控制用微控制器10,根据来自控制用微控制器10的指令信号来控制各开关元件2的栅极驱动电路3,并由此控制提供给电动机5的交流电压。从通信总线7到通信用微控制器8、光耦合器9配置为低压区域11(例如12V区域)。由于要求以高压驱动电动机,因此将从光耦合器9到控制用微机控制10、逆变器4、电动机5侧配置为高压区域12(例如200V区域)。这两个电压区域11、12的边界形成为绝缘边界13,并使光耦合器9位于该绝缘边界13部分。光耦合器9是当前存在(一般可在市场取得)的绝缘元件,可进行稳定的低速通信。
14表示低压电源(例如车辆搭载的低压电池),15表示能作为绝缘边界13的一部分起作用的变压器。从该变压器15的一次侧将由低压电源14产生的预定的电压(1)作为通信用微控制器8的电源电压而提供给通信用微控制器8。另外,在变压器15的二次侧(高压区域12侧)中,将由变压器15进行了变压后的预定的电压(2)作为控制用微控制器10的电源电压而提供给控制用微控制器10。同时,在本实施形态中,将由变压器15进行了变压后的预定的电压(3)作为逆变器4的栅极驱动用电压而提供给逆变器4。
在采用上述结构的电动压缩机的控制装置中,来自高速通信总线7的信号可由微控制器8进行原样地接收,因此可进行来自上位的控制单元的高速通信。从通信用微控制器8向控制用微控制器10的信号传输是通过配置于低压区域11和高压区域12的绝缘边界13的、作为绝缘元件的光耦合器9来进行的,尽管当前不存在高速通信用光耦合器,但是利用当前可获取的光耦合器9可实现从通信用微控制器8向控制用微控制器10的稳定的低速通信,并可靠地确保它们之间的通信的可靠性。因而,也可稳定地进行从控制用微控制器10向逆变器4的指令信号的传输,从而可实现以高精度稳定地进行所希望的逆变器控制。
而且,上述通信用微控制器8的电源电压可由低压电源14无扰动地稳定提供,因此通信用微控制器8以预定的电源电压进行稳定地动作。控制用微控制器10的电源电压是由来自低压电源14的电压通过变压器进行变压后所得到的预定的电压来提供的,该变压器14能构成低压区域11和高压区域12的绝缘边界13,因此也可使预定的电源电压稳定并被可靠地提供给控制用微控制器10。因而,可确保通信用微控制器8、控制用微控制器10都稳定动作,且也可使用当前存在的光耦合器9来稳定地进行通信用微控制器8与控制用微控制器10之间的信号的传输,因此可提高从通信总线7到逆变器4为止的整个区域的信号的通信可靠性。
再有,在本实施形态中,来自低压电源14的电压通过变压器15被变压为预定的电压(3),并被提供为逆变器4的栅极驱动用电压,因此,也可以对各开关元件2进行无扰动地稳定地栅极驱动控制,从而可使用于控制电动压缩机6的电动机5的系统整体进行稳定地动作。
工业上的实用性
本发明所涉及的电动压缩机的控制装置能用作为由来自通信总线的信号进行控制的所有电动压缩机用的控制装置,特别适合作为车辆空调装置所使用的电动压缩机的控制装置。

Claims (4)

1.一种电动压缩机的控制装置,其特征在于,
具有:逆变器,所述逆变器将由高压电源提供的直流电转换为模拟交流电,并作为驱动电流提供给电动压缩机的电动机;通信用微控制器,所述通信用微控制器配置于低压区域,通过高速通信总线来传输指令信号;以及控制用微控制器,所述控制用微控制器配置于高压区域,通过绝缘元件与所述通信用微控制器相连接,将来自所述通信用微控制器的指令信号作为逆变器的控制信号传输到逆变器,
由低压电源提供所述通信用微控制器的电源电压,并对来自所述低压电源的电压通过变压器进行变压,以作为所述控制用微控制器的电源电压来供电。
2.如权利要求项1所述的电动压缩机的控制装置,其特征在于,
所述逆变器的栅极驱动用电压也是通过变压器对来自所述低压电源的电压进行变压以供电的。
3.如权利要求项1所述的电动压缩机的控制装置,其特征在于,
所述绝缘元件由光耦合器组成。
4.如权利要求项1所述的电动压缩机的控制装置,其特征在于,
用于车用空调装置。
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