DE10218751A1

DE10218751A1 - Motortreiberschaltung für eine Fahrzeugklimaanlage

Info

Publication number: DE10218751A1
Application number: DE10218751A
Authority: DE
Inventors: Hideo Ikeda
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2001-06-06
Filing date: 2002-04-26
Publication date: 2003-01-23
Also published as: US20020185991A1; FR2825851A1; US6815927B2; JP2002369584A; FR2825851B1

Abstract

Die Motortreiberschaltung (12) gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt einen elektrischen Hauptstromzuführpfad (17), der einen elektrischen Strom an einen Inverter (3) liefert, und einen elektrischen Hilfsstromzführpfad (18), der einen elektrischen Strom an einen Steuerkreis des Inverters liefert. In der Motortreiberschaltung ist der elektrische Hauptstromzuführpfad immer erregt, jedoch ist der elektrische Hilfsstromzuführpfad durch einen sehr kleinen Schalter (19, 29) geöffnet oder geschlossen. Durch diese Vorrichtung ist ein herkömmlicher großer Schalter, der bisher zum Öffnen und Schließen des elektrischen Hauptstromzuführpfades verwendet worden ist, nicht länger notwendig. Deshalb kann eine Reduzierung sowohl in der Abmessung des Motorschaltkreises als auch hinsichtlich der Kosten zur Herstellung des Motorschaltkreises erzielt werden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Motortreiberschaltung, die einen Kompressormotor einer Fahrzeugklimaanlage ansteuert. Genauer gesagt bezieht sich diese Erfindung auf eine Motortreiberschaltung, die einen elektrischen Stromzuführpfad besitzt, der mit einem kleindimensionierten Stromschalter ausgestattet ist.
In Fig. 1 ist ein bekannter Kompressormotor 100 und eine bekannte Motortreiberschaltung 2 zur Verwendung in einer Fahrzeugklimaanlage gezeigt. Der Kompressormotor 100 kann beispielsweise ein bürstenloser Gleichstrommotor sein. Ein Inverter 3 weist einen Glättungskondensator 30 und eine Mehrzahl von Schaltelementen 3a auf. An den Inverter 3 wird ein elektrischer Gleichstrom von einer Fahrzeugbatterie 1 durch einen elektrischen Hauptstromzuführpfad 7 geleitet, der eine positive Leitung 7p und eine negative Leitung 7n aufweist. Die Motortreiberschaltung 2 weist den elektrischen Hauptstromzuführpfad 7, einen elektrischen Hilfsstromzuführpfad 8, der eine positive Leitung 8p und eine negative Leitung 8n besitzt, den Inverter 3, einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 6, einen Steuerkreis 5 und eine Treiberschaltung 4 für die Schaltelemente 3a in dem Inverter 3 auf. Wenn ein Fahrzeugpassagier einen Schalter eines Steuerkreises 200 der Klimaanlage einschaltet, schaltet der Steuerkreis 200 der Klimaanlage einen Schalter 9 ein, der in der positiven Leitung 7p des elektrischen Hauptstromzuführpfades 7 vorgesehen ist. Der Schalter 9 ist hinsichtlich eines Verzweigungspunktes der positiven Leitung 7p des elektrischen Hauptstromzuführpfades 7 und der positiven Leitung 8p des elektrischen Hilfsstromzuführpfades 8 auf der Seite der Fahrzeugbatterie 1 angeordnet. Durch Einschalten des Schalters 9 wird ein Gleichstrom sowohl an den elektrischen Hauptstromzuführpfad 7 als auch an den elektrischen Hilfsstromzuführpfad 8 geleitet.
Die Fahrzeugbatterie 1 besitzt eine Spannung von beispielsweise 42 Volt. Der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 6 wandelt diesen 42 Volt Gleichstrom in 5 Volt Gleichstrom um und liefert ihn an die Treiberschaltung 4 der Schaltelemente 3a und an den Steuerkreis 5. Die Treiberschaltung 4 schaltet die Schaltelemente 3a sequentiell in verschiedenen Kombinationsmustern ein. Wenn ein Muster zum Einschalten der Kombination der Schaltelemente 3a in Kraft ist, fließt ein Strom durch den Kompressormotor 100 und der Kompressormotor 100 wird angetrieben, um zu rotieren. In Verbindung mit der Drehung des Kompressormotors 100 wird ein Gegenspannungssignal zwischen den Anschlüssen des Kompressormotors 100 erzeugt, das eine Information hinsichtlich der Winkelposition des Rotors 1 enthält. Das Gegenspannungssignal wird zur Treiberschaltung 5 zurückgeleitet. Anschließend gibt die Treiberschaltung 5, die das Gegenspannungssignal verarbeitet und dadurch die Winkelposition des Rotors des Kompressormotors 100 identifiziert, des weiteren ein Steuersignal an die Treiberschaltung 4 zum Schalten der Schaltelemente 3a in ein nächstes Kombinationsmuster aus.
Eine detaillierte Beschreibung der Steuerung eines bürstenlosen Motors kann beispielsweise in der japanischen Patentveröffentlichung Hei 8-98581 gefunden werden.
Jedoch besitzen die elektrischen Stromzuführpfade 7 und 8 der herkömmlichen Motortreiberschaltung 2 folgendes Problem.
Wenn der Inverter 3 angesteuert wird, fließt ein Strom von ungefähr 100 Ampere durch den elektrischen Hauptstromzuführpfad 7. Demgemäß muss für den Schalter 9 ein ziemlich spezielles großes Relais oder ein FET-Transistor verwendet werden, das/der einen Nennstrom von mehr als 100 Ampere besitzt. Diese sind teuer und besitzen eine vergleichsweise große Abmessung. Wenn andererseits die Motortreiberschaltung 2 arbeitet, fließt ein belangloser Strom von ungefähr 24 mA durch den elektrischen Hilfsstromzuführpfad 8.
Der belanglose Strom von 24 mA fließt durch den elektrischen Hilfsstromzuführpfad 8, entweder in Zuständen, in denen die Motortreiberschaltung 2 arbeitet, oder in denen die Motortreiberschaltung 2 nicht arbeitet. Wenn es diesem 24 mA Strom gestattet ist, während einer Periode, wenn die Fahrzeugklimaanlage überhaupt nicht eingeschaltet ist, konstant durch den elektrischen Hilfsstromzuführpfad 8 zu fließen, dann wird die Fahrzeugbatterie 1, die unnötig an Leistung verliert, in einer kurzen Zeit spannungslos, was für den praktischen Gebrauch nicht zulässig ist. Deshalb muss der elektrische Hilfsstromzuführpfad 8 entschieden abgeschnitten werden, wenn die Fahrzeugklimaanlage nicht arbeitet.
Der Strom, der durch den elektrischen Hauptstromzuführpfad 7 fließt, wenn keiner der Schaltelemente 3a eingeschaltet ist, beträgt annähernd im Wesentlichen null, sogar obwohl der Schalter 9 eingeschaltet ist. Das heißt, der Strom, der durch den elektrischen Hauptstromzuführpfad 7 fließt, ist immer im Wesentlichen null, sogar obwohl die Spannung der Fahrzeugbatterie 1 an den elektrischen Hauptstromzuführpfad 7 angelegt wird, soweit die Treiberschaltung 4 des Inverters 3 keinen der Schaltelemente 3a einschaltet. Deshalb kann vermutet werden, dass die Fahrzeugbatteriespannung zu jeder Zeit an den elektrischen Hauptstromzuführpfad 7 angelegt werden kann.
Unter Berücksichtigung der obigen Umstände läßt sich ein Raum zur Verbesserung der Position des Schalters 9 erkennen. Und des weiteren besteht eine Möglichkeit, dass ein Schalter mit einem viel geringeren Endstrom und viel kleinerer Größe und Kosten verwendet wird.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Motortreiberschaltung bereit zu stellen, die einen elektrischen Hauptstromzuführpfad besitzt, der nicht länger einen herkömmlicher Weise großen Schalter mit großem Nennstrom und hohen Kosten enthält, wie er bislang verwendet worden ist, um die Fahrzeugbatterie mit dem Inverter zu verbinden oder davon zu trennen. Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Motortreiberschaltung bereit zu stellen, die einen elektrischen Hilfsstromzuführpfad besitzt, der einen sehr kleinen kurzen Schalter mit geringem Nennstrom und sehr geringen Kosten enthält.

Die Aufgabe wird durch eine Motortreiberschaltung gemäß Anspruch 1 oder 2 oder 3 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen verständlich.
Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer bekannten Motortreiberschaltung.
Fig. 2 ist ein Blockschaltbild einer Motortreiberschaltung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 ist ein Blockschaltbild einer Motortreiberschaltung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 2 ist eine Motortreiberschaltung 12 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. In Fig. 2 sind die gleichen Teile, die denjenigen aus Fig. 1 entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Und deren Funktionen und die gesamte Arbeitsweise der Motortreiberschaltung ist die gleiche, so dass ihre Erläuterungen hier nicht wiederholt werden.
Der Unterschied zwischen den Schaltkreisen der Fig. 1 und 2 liegt in der neuen Position eines Schalters 19 und einer Verbindung zwischen dem elektrischen Hauptstromzuführpfad 17 und dem elektrischen Hilfsstromzuführpfad 18. Unter Bezugnahme auf Fig. 2 verbindet der elektrische Hauptstromzuführpfad 17, der eine positive Leitung 17p und eine negative Leitung 17n aufweist, die Fahrzeugbatterie 1 mit dem Inverter 3 zu jeder Zeit. Andererseits weist der elektrische Hilfsstromzuführpfad 18 eine positive Leitung 18p und eine negative Leitung 18n auf. Die negative Leitung 18n des elektrischen Hilfsstromzuführpfades 18 ist immer mit der negativen Leitung 17n des elektrischen Hauptstromzuführpfades 17 in Verbindung. Die positive Leitung 18p des elektrischen Hilfsstromzuführpfades 18 ist über den Schalter 19 mit der positiven Leitung 17p des elektrischen Hauptstromzuführpfades 17 verbunden. Der Ein-/Aus-Betrieb des Schalters 19 wird durch den Steuerkreis 200 der Klimaanlage gesteuert.
Die Größe des Stroms, der durch den elektrischen Hilfsstromzuführpfad 18 fließt, wenn der Schalter 19 eingeschaltet ist, beträgt höchstens ungefähr 24 mA, wie vorstehend erwähnt wurde. Demgemäß beträgt die Größe des für den Schalter 19 erforderlichen Nennstromes höchstens 24 mA. Daher kann für diesen Schalter 19 ein sehr kleiner und sehr günstiger Schalter, der einen geringen Nennstrom besitzt, wie ein übliches kleines Relais oder ein kleiner Fotokoppler verwendet werden. Im Gegensatz dazu wies der Schalter 9 in Fig. 1 ein großes Relais oder einen großen FET-Transistor auf, der einen großen Nennstrom besaß, was im Bezug auf die Größe und die Kosten sehr nachteilig war. Deshalb besitzt der Schaltkreis gemäß der vorliegenden Erfindung, der nur einen kleinen Schalter 19 verwendet, wie in Fig. 2 gezeigt ist, einen großen technischen Vorteil.
Selbstverständlich ist es möglich, einen Schalter in der negativen Leitung 18n des elektrischen Hilfsstromzuführpfades 18 anstelle des Vorsehens des Schalters 19 in der positiven Leitung 18p des elektrischen Hilfsstromzuführpfades 18 vorzusehen. Des weiteren ist es möglich, ein Paar Schalter gleichzeitig sowohl in der positiven Leitung 18p als auch in der negativen Leitung 18n des elektrischen Hilfsstromzuführpfades 18 vorzusehen.
In Fig. 3 ist eine Motortreiberschaltung 12 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. In der Fig. 3 werden die gleichen Teile, die denjenigen aus Fig. 1 entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Und deren Funktionen und die gesamte Arbeitsweise der Motortreiberschaltung ist die gleiche, so dass deren Erläuterungen hier nicht wiederholt werden.
Die Schaltung aus Fig. 3 ist im Wesentlichen äquivalent zu der Schaltung aus Fig. 2. Das heißt, unter Bezugnahme auf Fig. 3, dass der elektrische Hauptstromzuführpfad 17, der eine positive Leitung 17p und eine negative Leitung 17n aufweist, die Fahrzeugbatterie 1 direkt mit dem Inverter 3 verbindet. Andererseits weist der elektrische Hilfsstromzuführpfad 18 eine positive Leitung 18p und eine negative Leitung 18n auf. Die negative Leitung 18n des elektrischen Hilfsstromzuführpfades 18 ist direkt mit der negativen Leitung 17n des elektrischen Hauptstromzuführpfades 17 verbunden. Die positive Leitung 18p des elektrischen Hilfsstromzuführpfades 18 ist über einen Schalter 29 mit der positiven Leitung 17 des elektrischen Hauptstromzuführpfades 17 verbunden. Der Ein-/Ausschaltbetrieb des Schalters 29 wird durch die Steuerschaltung 200 der Klimaanlage gesteuert.
Der Vorteil des Aufbaus aus Fig. 3 ist ähnlich wie zuvor der Punkt, dass man einen Schalter 29 mit einem sehr geringen Nennstrom und einer sehr geringen Größe und einem sehr geringen Preis anstelle des herkömmlichen großen Schalters 9 verwenden kann.
Die Schaltung aus Fig. 3 besitzt des weiteren folgende zusätzliche Merkmale. Wenn die Motortreiberschaltung 12 arbeitet, wird sowohl der Inverter 3 als auch der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 6 ein Hochfrequenzrauschen erzeugen. Ein Teil dieses Rauschens wird in den umgebenden Raum als Strahlungsrauschen weitergetragen und ein anderer Teil des Rauschens wird als ein Leitungsrauschen über den elektrischen Hauptstromzuführpfad 17 und den elektrischen Hilfsstromzuführpfad 18 nach außerhalb der Motortreiberschaltung 12 verbreitet. Unter Bezugnahme auf Fig. 3 ist eine Abschirmbox 40 vorgesehen, um die gesamte Motortreiberschaltung 12 einzuschließen, um die Abgabe von Strahlungsrauschen von innen zu unterdrücken. Des weiteren werden für einen Teil des elektrischen Hauptstromzuführpfades 17 außerhalb der Abschirmbox 40 ein Paar Abschirmdrähte 17a verwendet. Und des weiteren wird der Teil des elektrischen Hauptstromzuführpfades 17 außerhalb der Abschirmbox 40 durch einen Leitungsfilter 20 geleitet, um das Verbreiten des Leitungsrauschens von der Motortreiberschaltung 12 zu unterdrücken.
Die Motortreiberschaltung 12 gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt einen elektrischen Hauptstromzuführpfad 17, die einen elektrischen Strom an einen Inverter 3 liefert, und einen elektrischen Hilfsstromzuführpfad 18, der einen elektrischen Strom an einen Steuerkreis des Inverters liefert. In der Motortreiberschaltung ist der elektrische Hauptstromzuführpfad immer erregt, jedoch ist der elektrische Hilfsstromzuführpfad durch einen sehr kleinen Schalter 19, 29 geöffnet oder geschlossen. Durch diese Vorrichtung ist ein herkömmlicher großer Schalter, der bisher zum Öffnen und Schließen des elektrischen Hauptstromzuführpfades verwendet worden ist, nicht länger notwendig. Deshalb kann eine Reduzierung sowohl in der Abmessung des Motorschaltkreises als auch hinsichtlich der Kosten zur Herstellung des Motorschaltkreises erzielt werden.

Claims

1. Motortreiberschaltung (12) zum Ansteuern eines bürstenlosen Motors (100) einer Fahrzeugklimaanlage, die Folgendes aufweist:
einen Inverter (3), der eine Mehrzahl von Schaltelementen (3a) besitzt,
eine Treiberschaltung (4) zum Ansteuern des Inverters (3),
einen Steuerkreis (5), der die Treiberschaltung (4) hinsichtlich eines Gegenspannungssignals, das von dem bürstenlosen Motor (100) geliefert wird, steuert,
einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler (6), der einen geringen elektrischen Gleichstrom an die Treiberschaltung (4) und den Steuerkreis (5) liefert,
einen elektrischen Hauptstromzuführpfad (17), der einen hohen Gleichstrom aus einer Fahrzeugbatterie (1) an den Inverter (3) liefert und eine positive Leitung (17p) und eine negative Leitung (17n) besitzt,
einen elektrischen Hilfsstromzuführpfad (18), der einen hohen Gleichstrom von der Fahrzeugbatterie (1) an den Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler (6) liefert und eine positive Leitung (18p) und eine negative Leitung (18n) besitzt,
dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Hauptstromzuführpfad (17) die Fahrzeugbatterie (1) direkt mit dem Inverter (3) verbindet, und dass die negative Leitung (18n) des elektrischen Hilfsstromzuführpfades (18) direkt mit der negativen Leitung (17n) des elektrischen Hauptstromzuführpfades (17) verbunden ist, und dass die positive Leitung (18p) des elektrischen Hilfsstromzuführpfades (18) über einen Schalter (19, 29) mit der positiven Leitung (17p) des elektrischen Hauptstromzuführpfades (17) verbunden ist.

2. Motortreiberschaltung (12) zum Ansteuern eines bürstenlosen Motors (100) einer Fahrzeugklimaanlage, die Folgendes aufweist:
einen Inverter (3), der eine Mehrzahl von Schaltelementen (3a) besitzt,
eine Treiberschaltung (4) zum Ansteuern des Inverters (3),
einen Steuerkreis (5), der die Treiberschaltung (4) hinsichtlich eines Gegenspannungssignals, das von dem bürstenlosen Motor (100) geliefert wird, steuert,
einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler (6), der einen geringen elektrischen Gleichstrom an die Treiberschaltung (4) und den Steuerkreis (5) liefert,
einen elektrischen Hauptstromzuführpfad (17), der einen hohen Gleichstrom aus einer Fahrzeugbatterie (1) an den Inverter (3) liefert und eine positive Leitung (17p) und eine negative Leitung (17n) besitzt,
einen elektrischen Hilfsstromzuführpfad (18), der einen hohen Gleichstrom von der Fahrzeugbatterie (1) an den Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler (6) liefert und eine positive Leitung (18p) und eine negative Leitung (18n) besitzt,
dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Hauptstromzuführpfad (17) die Fahrzeugbatterie (1) direkt mit dem Inverter (3) verbindet, und dass die positive Leitung (18p) des elektrischen Hilfsstromzuführpfades (18) direkt mit der positiven Leitung (17p) des elektrischen Hauptstromzuführpfades (17) verbunden ist, und dass die negative Leitung (18n) des elektrischen Hilfsstromzuführpfades (18) über einen Schalter mit der negativen Leitung (17n) des elektrischen Hauptstromzuführpfades (17) verbunden ist.

3. Motortreiberschaltung (12) zum Ansteuern eines bürstenlosen Motors (100) einer Fahrzeugklimaanlage, die Folgendes aufweist:
einen Inverter (3), der eine Mehrzahl von Schaltelementen (3a) besitzt,
eine Treiberschaltung (4) zum Ansteuern des Inverters (3),
einen Steuerkreis (5), der die Treiberschaltung (4) hinsichtlich eines Gegenspannungssignals, das von dem bürstenlosen Motor (100) geliefert wird, steuert,
einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler (6), der einen geringen elektrischen Gleichstrom an die Treiberschaltung (4) und den Steuerkreis (5) liefert,
einen elektrischen Hauptstromzuführpfad (17), der einen hohen Gleichstrom aus einer Fahrzeugbatterie (1) an den Inverter (3) liefert und eine positive Leitung (17p) und eine negative Leitung (17n) besitzt,
einen elektrischen Hilfsstromzuführpfad (18), der einen hohen Gleichstrom von der Fahrzeugbatterie (1) an den Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler (6) liefert und eine positive Leitung (18p) und eine negative Leitung (18n) besitzt,
dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Hauptstromzuführpfad (17) die Fahrzeugbatterie (1) direkt mit dem Inverter (3) verbindet, und dass die negative Leitung (18n) des elektrischen Hilfsstromzuführpfades (18) über einen Schalter mit der negativen Leitung (17n) des elektrischen Hauptstromzuführpfades (17) verbunden ist, und dass die positive Leitung (18p) des elektrischen Hilfsstromzuführpfades (18) über einen Schalter mit der positiven Leitung (17p) des elektrischen Hauptstromzuführpfades (17) verbunden ist.

4. Motortreiberschaltung (12) gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, des weiteren dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (19, 29) ein Fotokoppler ist.

5. Motortreiberschaltung (12) gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, des weiteren dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (19, 29) ein Relais ist.

6. Motortreiberschaltung (12) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, des weiteren dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Körper der Motortreiberschaltung (12) in einer Abschirmbox (40) eingeschlossen ist.

7. Motortreiberschaltung (12) gemäß Anspruch 6, des weiteren dadurch gekennzeichnet, dass Teile des elektrischen Hauptstromzuführpfades (17) außerhalb der Abschirmbox (40) durch einen Leitungsfilter (20) gehen.

8. Motortreiberschaltung (12) gemäß Anspruch 6, des weiteren dadurch gekennzeichnet, dass Teile des elektrischen Hauptstromzuführpfades (17) außerhalb der Abschirmbox (40) ein Paar Abschirmdrähte (17a) aufweisen.