CN1484586A - 空调装置 - Google Patents

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Abstract

在具备有直流电源、电动压缩机、将来自直流电源的电流转换为交流电流并驱动前述电动压缩机的电动压缩机驱动装置的空调装置中，通过在从前述直流电源向前述电动压缩机驱动装置的电流供给中使用屏蔽线的芯线和外周线，即便在电动压缩机驱动装置上不具备电源电流平滑电容器，也能够抑制突波电压、电磁波辐射，能够得到具有小型轻量的电动压缩机驱动装置的空调装置。

Description

空调装置
技术领域
本发明涉及具备电动压缩机及电动压缩机驱动装置的空调装置。
背景技术
对以往的汽车用电动压缩机驱动装置，依图进行说明。
图15(a)是表示汽车用电动压缩机驱动装置的外观的立体图。在图中，壳体24是防水结构的金属制框体，在其中设置器件。从设置在壳体24上的防水结构的连接线引出部47引出连接线55。连接线55由连接在作为直流电源的300V左右的电池上的2根配线、连接在电动压缩机上的3根配线、连接在12V电源上的2根配线、以及连接在空调控制部上的控制信号用3根配线构成。
在壳体24的内部，设置有将来自电池的电流转换为交流电流的逆变器电路。该逆变器电路因直流/交流变换损耗而发热。该热量，通过流动于装设在壳体24的水冷管56中的冷却水散热。其散热方法并不限于水冷，使用空冷方式的例子也有。
当其为这种结构时，由于具有能够比较自由地进行在车辆上的电动压缩机驱动装置的配置的优点，因此，电动压缩机驱动装置可以设置在离开作为电源的电池的位置处。
接着，在图15(b)中表示电动压缩机驱动装置的壳体24的内部。在内部，配置有搭载有电气器件的电路板57及使从电池向逆变器电路的电流平滑的作为电源电流平滑电容器器通常所使用的电解电容器器41。此外，用外形轮廓线53表示外形的轮廓。
图16是表示图15(b)中所示的电路板57及相关器件的立体图。在电路板57上，连接有作为逆变器电路的集成块的逆变器电路部54。与其他的部件相比发热量大的逆变器电路部54被安装在图15a中所示的水冷管56相关的冷却构造上。
图17表示电动压缩机驱动装置的电路图。
如图所示，电池1通过通电装置2，给电动压缩机驱动装置5连接上电源。在电动压缩机驱动装置5上，具有逆变器电路9，并设有使自电池1向逆变器电路9的电流平滑的电解电容器41。
在逆变器电路9上连接有作为负载的电动压缩机23。通电装置2通过充电电阻器10将电解电容器41充电达到电池1的电压，然后闭合主继电器11，使电流从电池1流向逆变器电路9。此外，通电装置2被内置于电动压缩机驱动装置5中的也有。
从电池1向电动压缩机驱动装置5输入的电压，被上侧分压电阻器13和下侧分压电阻器14分压，并被电压检测部16电绝缘地输入到逆变器控制用微型计算机19。在逆变器电路9中流动的电流，由电流传感器15检测出，并被电流检测部17电绝缘地输入到逆变器控制用微型计算机19。
空调控制部21，计算作为空调的必要的电动压缩机23的能力(转速等)，经由通信电路20输入逆变器控制用微型计算机19。
逆变器控制用微型计算机19，至少根据这些输入，向门驱动电路18输送信号，使逆变器电路9的开关元件组作动，驱动电动压缩机23。
门驱动电路18还起到将逆变器电路9与逆变器控制用微型计算机19电绝缘的作用。对逆变器控制用微型计算机19，除此以外，还输入来自电动压缩机23的热敏电阻温度传感器的连续温度数据等。开关电源12，产生门驱动电路18等的电源。电流传感器15上，具有作为电感成分的电流通电线圈，并形成通过霍尔器件来检测由该线圈产生的磁场，判断电流值的构造。
虽然图未示，但行驶用马达驱动装置被与电动压缩机驱动装置5并列连接，通电装置2，对于被配置在行驶用马达驱动装置上的电流平滑电容器及逆变器电路同样地起作用。
12V电源22主要用作逆变器控制用微型计算机19、通信电路20的电源。另外，12V电源22也被用作空调控制部21、音频、导航系统等多种电气设备的电源。此外，该12V电源22与电池1电绝缘，但通过DC转换器(图未示)由电池1供给电流。
在图18(a)中，表示流入逆变器电路9中的电流的一例。另外，在图18(b)中，表示流入电动压缩机驱动装置5中的电流。
流入逆变器电路9中的电流波形为矩形波，但流入电动压缩机驱动装置5中的电流波形，因为向逆变器9电路中流入的电流被电解电容器41平滑化，所以形成为有脉动但含有一定电流的波形。但是，实际的波形是复杂的，在图中仅示意地表示。此外，在逆变器电路9上，如图18(c)所示，加载有电池1的直流电压。
在图19中，示意地表示图17中所示的电动压缩机23。电动压缩机在金属制框体8中设置有压缩机构部4及马达7等。制冷剂被从吸入口45吸入，并通过由马达7驱动压缩机构部4(在本例中为涡旋压缩机构)而被压缩。
该被压缩的制冷剂，一边冷却马达7一边通过，由吐出口46被吐出。在内部被连接在马达7的绕线上的端子27，被连接在图17中所示的电动压缩机驱动装置5上。
但是，上述电解电容器41形状大，成为使电动压缩机驱动装置变大变重的一个主要原因。另外，电解电容器41不耐振动、不耐热，成为电动压缩机驱动装置的耐振性、耐热性受到限制的一个重要原因。
在如小型电动汽车、混合电动汽车那样的配置空间少的车辆上，搭载部件的小型化已经非常必要。再者，混合电动汽车因为还搭载有发动机，所以配置空间变小。为此，人们开始考虑不配置电解电容器41的做法，在这种情况下，又产生了下面的问题。
即，若不配置电解电容器41，从电池1流向逆变器电路9的电流就没有被平滑化。因此，会由流过电源引线的矩形波电流辐射电磁波噪声，由在电源引线上产生的冲击电压引起电动压缩机驱动装置5的电路破坏等不良现象。
在图20中表示取消了电解电容器41的电路图(详细部分省略)。由于因壳体、途中中继的连接器等而变长，所以在电源引线上，会产生较大的不稳定值的电感成分58。
因为基于图17所示的电解电容器41的电流平滑作用消失，所以图21(a)中所示的流入逆变器电路9中的电流，会如图21(b)所示地，流过该电源引线。并且，由于该电流流过电感成分58，所以在电流OFF时会产生如图21(c)那样的脉冲。
因为该脉冲的电压很高，所以有破坏逆变器电路9的危险性。在具有电解电容器41的情况下，流入逆变器电路9的电流的路径，只是在电解电容器41与逆变器电路9之间的很短的距离，所以在其间的电感很小，所以如图18(c)那样，不会产生脉冲。
另外，因为图21(b)中所示的电流中含有高频成分，所以当该电流流过电源引线时会辐射电磁波噪声。
发明内容
本发明是为了解决以往这种问题而提出的，其目的在于提供小型轻量、并具备无电磁波噪声、冲击电压的可靠性高的电动压缩机驱动装置的空调装置。
为解决上述问题，本发明在具备有直流电源、电动压缩机、将来自直流电源的电流转换为交流电流并驱动前述电动压缩机的电动压缩机驱动装置的空调装置中，在从直流电源向电动压缩机驱动装置的电流供给中，使用了屏蔽线的芯线和外周线。
根据该构成，由流过屏蔽线的芯线的电流产生的磁场、与由流过外周线的电流产生的磁场，因为其中心轴相同，所以能够相互抵消。
从而，电感值变为接近0的值，即使在电动压缩机驱动装置上不具备电解电容器，也能够抑制冲击电压、电磁波辐射。
附图说明
图1是在本发明的实施方案1的空调装置中的主要部分电路图。
图2(a)是设置于该主要部分电路上的屏蔽线的结构图。
图2(b)是在设置于该主要部分电路上的屏蔽线中的磁场方向图。
图3是表示该主要部分电路图的各部电感值的曲线图。
图4(a)是该电动压缩机驱动装置的外观立体图。
图4(b)是该电动压缩机驱动装置的内部立体图。
图5(a)是流向该电动压缩机驱动装置的逆变器电路的流入电流波形图。
图5(b)是流向该电动压缩机驱动装置的流入电流波形图。
图5(c)是加在该电动压缩机驱动装置的逆变器电路上的电压波形图。
图6是在本发明的实施方案2的空调装置中的主要部分电路图。
图7(a)是流向该电动压缩机驱动装置的逆变器电路的流入电流波形图。
图7(b)是加在该电动压缩机驱动装置的逆变器电路上的电压波形图。
图8是该电动压缩机驱动装置的继电器触点的主要部分立体图。
图9是在本发明的实施方案3的空调装置中的主要部分电路图。
图10是设在该主要部分电路中的平行线的构成图。
图11是在本发明的实施方案4的空调装置中的主要部分电路图。
图12是在本发明的实施方案5的空调装置中的主要部分电路图。
图13是设在该主要部分电路中的双层屏蔽线的结构图。
图14是该驱动装置一体型电动压缩机的局部剖视图。
图15(a)是表示以往的空调装置的电动压缩机驱动装置外观的立体图。
图15(b)是该表示电动压缩机驱动装置内部的立体图。
图16是表示该电动压缩机驱动装置内的电路板及相关器件的立体分解图。
图17是包含该电动压缩机驱动装置主要部分电路图。
图18(a)是流入该电动压缩机驱动装置的逆变器电路中的电流波形图。
图18(b)是流入该电动压缩机驱动装置的电流波形图。
图18(c)是加在该电动压缩机驱动装置的逆变器电路上的电压波形图。
图19是该电动压缩机的局部剖视图。
图20是表示在从该电动压缩机驱动装置取消了平滑用电解电容器后的情况下的电感成分的主要部分电路图。
图21(a)是流入该电动压缩机驱动装置的逆变器电路中的电流波形图。
图21(b)是流入该电动压缩机驱动装置电流波形图。
图21(c)是加在该电动压缩机驱动装置的逆变器电路上的电压波形图。
具体实施方式
下面，根据附图，对本发明的实施方案中的空调装置进行说明。
实施方案1
图1中表示电动压缩机驱动装置电路图。与作为以往示例的图17的不同点是，电源引线变成1根屏蔽线29，电解电容器41被取消，但在电池1一侧设置电解电容器3。
如果电池1的电源阻抗非常的低，则该电解电容器3是不必要的。此外，屏蔽线29中，将芯线30作为正侧，将外周线31作为负侧。
图2(a)是屏蔽线29的结构图，外周线31包覆在芯线30的周围。图2(b)是屏蔽线29的磁场方向图。因为芯线30的电流与外周线31的电流流动方向相反，所以，芯线30的电流产生的磁场32与外周线31的电流产生的磁场33构成相反的方向，结果相互抵消。由此，不会有电磁波的辐射，屏蔽线29的电感变为小的值。
图3是表示电线、器件等的电感值的曲线图。曲线是在相同连接距离下的实测值。引线为1m有2根，屏蔽线、平行线、绞线为1m。单位为μH。引线的值较大，并会因引线彼此间的间隔产生很大的变化。在间隔200mm时为1.8μH，而在使间隔靠近的状态(与平行线同等)下为0.5μH，有3.6倍的差距。因此，在为引线的情况下，难以特定电感值，具可靠性的设计变得困难。
另一方面，可以看出屏蔽线的值非常小。另外，因为在结构上芯线30与外周线31的距离是一定的，所以其值也保持一定，特定了电感值的具可靠性的设计是可能的。通过将该屏蔽线n根并列地使用，还可将总体的电感值降至1/n。
在图15的以往示例中，从逆变器电路部54到电解电容器41的连接线，在以间隔10mm(0.9μH)设为20cm的情况下，若换为屏蔽线(0.1μH)，则可以设想，直至产生同样的电感可以延长到180cm。
因此，在不具备电解电容器41、而在电池1侧设置电解电容器3的情况下，从逆变器电路部54到电解电容器的距离可以设为180cm。
因为屏蔽线是1根，所以与引线的2根相比操作性优越。另外，因为弯曲自如，与使用汇线板(细长的金属板)相比，能够自由地进行布线。
图4(a)中表示电动压缩机驱动装置的外观立体图，图4(b)中表示其内部立体图。
因为不具备电解电容器41，所以与图15(a)中所示的以往的壳体24相比，壳体26能够小型地形成。另外，连接线51有连接到电池1上的屏蔽线1根，连接到电动压缩机上的配线3根，通向空调控制部的控制信号用配线3根。此外，47是防水结构的连接线引出部，56是被安装在壳体26上的水冷管56。另外，57是搭载有电气器件的电路板。
12V，因为是由电动压缩机驱动装置5内部的开关电源12产生的(在图6中后述)，所以连接线51中没有设置该2根通向12V电源的配线。
图5(a)表示流向逆变器电路9的流入电流图，这与以往是同样的。图5(b)表示流向电动压缩机驱动装置的流入电流图。这与以往不同，因为没有电解电容器41所以电流未被平滑化，变得与流向逆变器电路9的流入电流相同。
图5(c)表示加在逆变器电路9上的电压图。与以往示例的图21(c)相比，因为屏蔽线29的电感值小，所以若将从逆变器电路部54到电解电容器3以同样长度的引线相比较，冲击电压与电感值大致成比例，且变得足够小。
实施方案2
图6中表示电动压缩机驱动装置电路图。从图1中所示的电动压缩机驱动装置，除去电流传感器15、电压检测部16、电流检测部17，并追加电流检测用电阻器42、积分用电阻器43、积分用电容器44、副继电器48、薄膜电容器28，且没有连接12V电源22。
使用了12V电源22的逆变器控制用微型计算机19等，由开关电源12进行电源供给。并且，接地设定得与电池1相同。通信电路20与空调控制部21使用光耦合器，在被电绝缘的状态下进行通信。上侧分压电阻器13和下侧分压电阻器14的分压电压，变为能够直接输入逆变器控制用微型计算机19中。
另外，电流检测值也变为能够将在电流检测用电阻器42(分流电阻器)上产生的电压直接输入到逆变器控制用微型计算机19中。(因为该电流检测值是作为保护停止信号来使用的，所以即使不输入逆变器控制用微型计算机19，而在硬件电路中进行处理也可以)
在电流检测值的平均值为必要的情况下，将由积分用电阻器43和积分用电容器44进行积分的值直接输入逆变器控制用微型计算机19即可。如图3的表示电线、器件等的电感值的曲线图所示，电流检测用电阻器42(分流电阻)的电感值接近0。由此，与使用电流传感器15的情况相比，能够进一步减小冲击电压。
图8表示设在电源线上的副继电器48的继电器触点的结构图。平行平板继电器触点板49相向面对(副继电器触点50位于上方)。由此，因为相反方向的电流使磁场相互抵消，所以副继电器48的电感被抑制得很小。
接着，对薄膜电容器28的作用进行描述。
图7(a)中表示流向逆变器电路9的流入电流图，但其与以往是相同的。图7(b)中表示加在逆变器电路9上的电压图。其与以往示例的图20(c)及实施方案1的图5(c)相比，因为薄膜电容器28和屏蔽线29的电感谐振，所以代替急剧的冲击电压，显示出波峰值较小的谐振电压。
由此，冲击电压进一步变小，能够防止电动压缩机驱动装置5的电路损坏。
在追加薄膜电容器28时，因为屏蔽线能够特定电感值，所以能够正确地特定薄膜电容器28的静电电容值。因此，没有必要将薄膜电容器28的静电电容值设成过大的值，能够实现薄膜电容器28的小型轻量化。
电流检测用电阻器42，不使谐振电流通过地，配置在薄膜电容器28的右侧。薄膜电容器28，是将塑料薄膜作为电介质主材料、将金属箔作为电极而成的，电容量比电解电容器小，但高频特性优良并具有上述吸收冲击的效果。
此外，将薄膜电容器28置换为将陶瓷作为电介质主材料、将涂布金属膜作为电极而成的陶瓷电容器也是可行的。上述两者在其构造上与电解电容器相比耐振性、耐热性都更强。
在电解电容器方面，具有即使一旦使其放电，电压也要恢复的特性。因此当在电动压缩机驱动装置上具备电解电容器41的情况下，在连接电源时有时会在与电解电容器3之间产生放电火花。由此，引发操作性、保险丝熔断等问题，但由于不具备电动压缩机驱动装置用电解电容器41，故没有必要考虑该问题。
另外，在上述实施方案下，平滑电容器3是由电解电容器构成的，但并不仅限于此。另外，代替屏蔽线29，使用平行线，也能够取得相近的效果。
实施方案3
图9中表示电动压缩机驱动装置电路图。与图1中所示的电动压缩机驱动装置电路图不同，将电源引导线做成1根平行线34。
图10中表示图9的平行线34的结构。
平行线34通过弯曲自如的具有电绝缘性的树脂35，保持2根导线36平行。也并不限于该形式，即使是用带子缠住，或者将二根引线穿过乙烯管也可以实现。
在如图3中所示的平行线的情况下，虽然并不是屏蔽线，但电感值较小。另外，在平行线的情况下，因为2根导线36之间的距离是一定的，所以电感值一定，使电感值特定的具可靠性的设计成为可能。
因为平行线是一根，所以与引线的两根相比，处理操作性较好。另外，与屏蔽线相比，线处理加工也容易。
实施方案4
图11中表示电动压缩机驱动装置电路图。与图1中所示的电动压缩机驱动装置电路图不同，电源引线构成为绞线37，通过缠绕部25，使2根引线更贴近地固定。
如图3所示，在绞线的情况下，电感值与平行线相同。另外，在绞线的情况下，由于使2根引线更贴近，所以引线间的距离一定，电感值一定，使电感值特定的具可靠性的设计成为可能。进而，在绞线的情况下，因为仅使其更贴近，所以与屏蔽线或平行线相比，制造容易。
实施方案5
图12中表示使用双层屏蔽线39的电动压缩机驱动装置电路图，在图13中表示该双层屏蔽线39的结构。
与图1中所示的电动压缩机驱动装置电路不同，代替屏蔽线29使用双层屏蔽线39。并且，外侧的外周线38通过接地线40接地连接到车体上。
这是因为，单层屏蔽线即使消除了由电流产生的电磁场，但不能抑制由车体接地与电池1的电源系统的电位差引起的电磁波辐射。通过将外侧的外周线38接地连接在车体上，能够屏蔽该电磁波辐射。
该电池1，因为是作为行驶用电源而使用的高电压，从安全方面考虑，被与车体接地电性分离(电绝缘)。也可以经由电动压缩机23、电动压缩机驱动装置5的金属制框体进行接地连接。
此外，在图9中所示的平行线34、图11中所示的绞线37中，也可以设置覆盖各线的屏蔽壳，并将其接地。
实施方案6
图14中表示将电动压缩机驱动装置5紧密连接安装在电动压缩机23的左侧的图。与表示以往示例的图19相比电动压缩机23本身结构基本上相同。
与图4相比，电动压缩机驱动装置5以被安装在电动压缩机23上的方式，由壳体26变形为壳体6。构成发热源的逆变器电路部54，借助壳体6散热至电动压缩机23的金属制框体8上。
端子27被连接在逆变器电路部54的输出部。电动压缩机驱动装置5因为不具备电解电容器41，所以不受电解电容器41的形状制约，能够小型化，很容易形成可安装到电动压缩机23上的形状。
另外，因为不具备不耐振、且热度对寿命影响大的电解电容器41，所以，来自电动压缩机23的对振动、热的防范措施(耐振结构、耐热结构)减轻。
连接线52，具有通向电池1的屏蔽线1根和通向空调控制器的控制信号用配线3根。12V，因为是由电动压缩机驱动装置5内部的开关电源12产生的，所以没有该2根12V电源线。
逆变器电路部54的冷却，虽然是借助金属制框体8，用电动压缩机23内部的制冷剂来冷却，但也可是水冷、空气冷的结构。另外，因为电动压缩机23有必要配置在制冷剂回路的配管附近，所以变得距电池1较远，但由于屏蔽线29的电感低，所以使这种配置成为可能。
如以上进行的说明，本发明通过在从直流电源向电动压缩机驱动装置的电流供给中使用屏蔽的芯线和外周线，即便在电动压缩机驱动装置上不具备电源电流平滑电容器，也能够抑制冲击电压、电磁波辐射，得到具有小型轻量的电动压缩机驱动装置的空调装置。
另外，本发明由于在上述的结构之上，将屏蔽线的外周线设为双层，将外侧的外周线作为电磁波屏蔽层使用，所以能够抑制由电源系统的接地电位与大地(车体接地)间的电位差产生的电磁波辐射。
另外，本发明由于在上述结构之上，将电动压缩机驱动装置安装在电动压缩机上，在电动压缩机驱动装置上没有必要配备电解电容器，所以对于由电动压缩机的驱动用马达产生的振动、由制冷剂压缩产生的热，不会引发电解电容器的可靠性、寿命的问题。因此，能够不受电解电容器(电源电流平滑电容器)尺寸制约地实现小型化。
另外，本发明，因为通过上述结构，能够使电路板比较自由地变形，所以能够将电动压缩机驱动装置安装到电动压缩机上。电动压缩机驱动装置、电动压缩机之间的引线也得以取消。另外，通过将逆变器电路的发热通过向制冷剂散发，冷却构造(水冷、空冷等)也得以取消。由此，能够得到更小型轻量的电动压缩机驱动装置。

Claims (5)

1.一种空调装置，在具备直流电源、电动压缩机和将来自前述直流电源的电流转换为交流电流并驱动前述电动压缩机的电动压缩机驱动装置的空调装置中，其特征在于，在从前述直流电源向前述电动压缩机驱动装置的电流供给中，使用屏蔽线的芯线和外周线。
2.如权利要求1所述的空调装置，其特征在于，屏蔽线的外周线被设为双层，且外侧的外周线作为电磁波屏蔽使用。
3.一种空调装置，在具备直流电源、电动压缩机和将来自前述直流电源的电流转换为交流电流并驱动前述电动压缩机的电动压缩机驱动装置的空调装置中，其特征在于，在从前述直流电源向前述电动压缩机驱动装置的电流供给中，使用平行线或者绞线。
4.如权利要求1～3中任意一项所述的空调装置，其特征在于，电动压缩机驱动装置被安装在电动压缩机上。
5.如权利要求1～3中任意一项所述的空调装置，其特征在于，电动压缩机驱动装置上在设有逆变器电路的同时，在前述电动压缩机驱动装置内的前述逆变器电路电源侧不设置电流平滑用电容器。
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