JP2003048424A - 電動エアコンシステム及びその制御方法 - Google Patents

電動エアコンシステム及びその制御方法

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JP2003048424A
JP2003048424A JP2001235708A JP2001235708A JP2003048424A JP 2003048424 A JP2003048424 A JP 2003048424A JP 2001235708 A JP2001235708 A JP 2001235708A JP 2001235708 A JP2001235708 A JP 2001235708A JP 2003048424 A JP2003048424 A JP 2003048424A
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JP
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air conditioner
electric air
inverter
electric
fan motor
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Masanori Takeso
當範 武曽
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】アイドルストップ時でも効率よく電動エアコン
用インバータを冷却することができる電動エアコンシス
テム及びその制御方法を提供する。 【解決手段】エンジンルーム内の外気取り入れ方向から
電動エアコン用インバータ,該電動エアコン用インバー
タを強制冷却するファンモータ,前記電動エアコン用イ
ンバータで駆動され冷媒を圧縮する電動圧縮機の順で配
置するものである。一般走行時には電動エアコン用イン
バータは外気で効率よく冷却され、温度上昇は抑えるこ
とができ、また、アイドルストップ時にはファンモータ
により電動エアコン用インバータは冷却される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電動エアコンシス
テムにおける電動エアコン用インバータの冷却方式とし
て強制冷却方式を採用した電動エアコンシステム及びそ
の制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】車両用空調装置として、電動エアコン用
インバータ装置により駆動される電動圧縮機を用いる技
術は、例えば特開平11−342732号公報、或いは
特開2001−130246号公報に記載されている。
【0003】しかしながら、これらいずれの技術も、電
動エアコン用インバータ装置の冷却に関しては何ら配慮
されていない。
【0004】一方、特開平9−315137号公報に
は、電動エアコン用インバータ装置により駆動される電
動圧縮機を用いる技術において、電動エアコン用インバ
ータ装置を冷却するために、電動エアコン用インバータ
装置を車両の走行による走行風を受けやすい場所に配置
することが記載されており、これにより、電動エアコン
用インバータ装置に専用の冷却ファンを不要として効率
よく冷却することが記載されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
9−315137号公報に記載されたものは、車両のア
イドルストップ時における電動エアコン用インバータ装
置の冷却については何ら配慮されていない。すなわち、
一般走行時には電動エアコン用インバータ装置は外気で
冷却されるので、温度上昇はかなり抑えることができる
ものの、アイドルストップ時にはエンジン本体からの熱
の吹返し、及び走行風が入らないため、エンジンルーム
内は80℃程度に上昇し、電動エアコン用インバータ装
置の温度上昇は避けられず、電動エアコン用インバータ
装置のパワーモジュールのパワー素子は耐熱限界に至
り、また、熱劣化により寿命は急激に低下するという問
題がある。
【0006】本発明は上記問題に鑑みなされたもので、
その目的は、アイドルストップ時でも効率よく電動エア
コン用インバータを冷却することができる電動エアコン
システム及びその制御方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、エンジンを搭載した車両の車室内冷却シ
ステムとしてモータ駆動方式を採用した電動エアコンシ
ステムであって、エンジンルーム内の外気取り入れ方向
から電動エアコン用インバータ,該電動エアコン用イン
バータを強制冷却するファンモータ,前記電動エアコン
用インバータで駆動され冷媒を圧縮する電動圧縮機の順
で配置するものである。
【0008】つまり、一般走行時には電動エアコン用イ
ンバータは外気で効率よく冷却され、温度上昇は抑える
ことができ、また、アイドルストップ時にはファンモー
タにより電動エアコン用インバータは冷却されるので、
温度上昇は抑えることができる。
【0009】また、好ましくは、電動エアコン用インバ
ータは、冷却フィンと一体に構成され、また、好ましく
は、前記電動エアコン用インバータ,ファンモータ、を
取り囲む冷却ダクトが備えられ、また、好ましくは、前
記冷却ダクトの入口部は冷却風の吸い込み方向に向かっ
て広がった構成とされ、更に、好ましくは、前記冷却ダ
クトの出口部は前記電動圧縮機の下方に沿って延在さ
れ、該出口部が車体床下に配置されるように構成されて
いる。
【0010】このように構成されることにより、一般走
行時、及びアイドルストップ時にも電動エアコン用イン
バータを、更に効率よく冷却することができる。
【0011】また、上記目的を達成するために本発明で
は、エンジンを搭載した車両の車室内冷却システムとし
てモータ駆動方式を採用した電動エアコンシステムの制
御方法であって、エンジンルーム内の外気取り入れ方向
から電動エアコン用インバータ,該電動エアコン用イン
バータを強制冷却するファンモータ,前記電動エアコン
用インバータで駆動され冷媒を圧縮する電動圧縮機の順
に配置され、該電動エアコン用インバータが予め設定さ
れた温度以上になったときに、前記ファンモータを駆動
し前記電動エアコン用インバータを冷却するように制御
するものである。
【0012】このように制御することにより、電動エア
コン用インバータは所定の温度以上に上昇されることは
ない。
【0013】なお、好ましくは、前記ファンモータが駆
動された後、該電動エアコン用インバータが予め設定さ
れた温度以下になったときに、前記ファンモータの駆動
を停止するように制御すれば、更に効率の良い電動エア
コン用インバータの冷却を実現することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。
【0015】図1は、本発明の第一の実施の形態である
電動エアコンシステムを採用した自動車のエンジンルー
ムにおける上面配置図を示す。
【0016】エンジン1の側方には電動圧縮機17,電
動圧縮機17に内蔵されているモータ(図示なし)を電
気的に駆動する電動エアコン用インバータ18,電動エ
アコン用インバータ18を強制冷却するファンモータ2
0が配置されており、電動圧縮機17で圧縮された冷媒
はコンデンサ5で冷却され、車室内に設置されているク
ーリングユニット6に送られた後断熱膨張され、インテ
ークブロワ12より送風された空気と熱交換してヒータ
ユニット13を経由して車室内を冷却する。
【0017】電動圧縮機17と電動エアコン用インバー
タ18はハーネス19で接続されている。
【0018】なお、一般に、右ハンドル車の場合、クー
リングユニット6は左側の助手席シートの前側に設置さ
れる。
【0019】また、エンジンルームには、ラジエータ
9,コンデンサ5、及びこれらの後流にはこれらを強制
冷却するラジエタファンモータ10,コンデンサファン
モータ11が配置されている。
【0020】本発明の一実施の形態の場合、電動圧縮機
17はエンジンルームの自由な場所に設置できるが、な
るべくクーリングユニット6の近くが性能上良い。ま
た、この電動圧縮機17はそれに内蔵されているモータ
を電動エアコン用インバータ18からの電気で駆動する
ので、インバータ18の近傍に配置されるのが良い。ま
た、インバータ18が発熱するためインバータは冷却さ
れ易い場所に配置されるのが良い。
【0021】以上のことから、インバータ18は外気の
取り入れ口に近いコンデンサ5,ラジエータ9の左横
(進行方向に向かって)に配置する。また、電動エアコ
ン用インバータ18,ファンモータ20は冷却ダクト2
1で取り囲み、冷却風を取り込み易いようにしている。
【0022】図2は、図1で示した自動車のエンジンル
ームの側面配置図を示す。
【0023】電動エアコン用インバータ18は、冷却フ
ィン25が一体になっている。また。冷却ダクト21は
冷却風が流れ易いように冷却ダクト入口26は吸い込み
方向に向かって広がっており、また、冷却ダクト出口2
7は電動圧縮機17の下方に曲がり車体の床下に配置さ
れている。
【0024】ここで、電動エアコン用インバータ18の
発熱について説明する。
【0025】例えば、電動エアコン用インバータ18へ
の入力は2kW程度で電動圧縮機17を十分駆動できる
が、電動エアコン用インバータ18内のパワーモジュー
ルでの発熱もあり約200W程度発熱することになる。
この発熱が継続すると電動エアコン用インバータ全体が
温度上昇(例えば、40〜50℃)する。
【0026】一般走行時には電動エアコン用インバータ
18に一体になっている冷却フィン25により外気(例
えば35℃)で冷却されるので、温度上昇はかなり抑え
られ安定な運転ができる。
【0027】しかしながら、アイドルストップ時にはエ
ンジン1はストップするがエンジン1本体からの熱の吹
返し、及び走行風が入らないため、エンジンルーム内は
80℃程度に上昇する。このため、電動エアコン用イン
バータ18に内蔵されているパワーモジュールのパワー
素子は耐熱限界に至り、また、熱劣化により寿命は急激
に低下することになる。
【0028】また、図1,図2で示した電動エアコンシ
ステムでは、電動エアコン用インバータ18内に設けら
れた温度センサが予め決められている第一の温度T1以
上になったら冷却ダクト21内に配置されているファン
モータ20により強制冷却される構成になっているの
で、電動エアコン用インバータ18内の温度上昇を抑え
ることができる。
【0029】更に、強制冷却後、電動エアコン用インバ
ータ18が予め決められている第二の温度T2以下にな
ったときにファンモータの強制冷却を止めるように制御
すれば、電動エアコン用インバータ18を効率よく(省
エネ)運転することができる。
【0030】次に、図3,図4を用いて、インバータ1
8内の温度センサとファンモータ20の動作特性を説明
する。
【0031】図3は、温度センサの温度が予め決められ
ている第一の温度T1以上になったときにファンモータ
がONされ、電動エアコン用インバータ18が強制冷却
されることを示している。
【0032】図4は、温度センサの温度が予め決められ
ている第一の温度T1以上になったときにファンモータ
がONされ、予め決められている第二の温度T2以下に
なったときにファンモータがOFFされることを示して
いる。このように制御すれば、電動エアコン用インバー
タ18を効率よく(省エネ)運転することができる。
【0033】図5は、図3,図4で説明したファンモー
タの制御を行うときのフロー図である。
【0034】電動圧縮機17がONとされた場合、電動
エアコン用インバータ18内の温度センサが予め決めら
れている第一の温度T1以上かどうかを判断し、T1以
上であればファンモータ20をONする。
【0035】ファンモータ20がONされた後、電動エ
アコン用インバータ18内の温度センサが予め決められ
ている第二の温度T2以下かどうかを判断し、T2以下
であればファンモータ20をOFFする。
【0036】図6は、図1から図5を用いて説明した本
発明の第一の実施の形態である電動エアコンを採用した
場合の効果を説明する概略図である。
【0037】エンジンルーム内の温度は場所,冷却風の
流れ方により異なるが一般に車速に反比例しており、図
6は外気温度35℃で車速40km/h,100km/
h、及びアイドルストップ時のエンジンルーム内、及び
電動エアコン用インバータ18内の温度の例を示したも
のである。アイドルストップ時にはエンジンルーム内は
エンジン1本体からの熱の吹返しにより急激に温度上昇
しその後徐々に降下していき、電動エアコン用インバー
タ18内温度もそれと同じような変化を示す。
【0038】しかしながら、従来の方式では、パワーモ
ジュールの発熱により更に40〜50℃の温度上昇があ
り電動エアコン用インバータ18内温度は130℃にも
なる。
【0039】一方、本発明の一実施の形態である電動エ
アコンシステムを採用した場合、電動エアコン用インバ
ータ18内の温度センサとファンモータ20により電動
エアコン用インバータ18の温度を制御しているので、
電動エアコン用インバータ18内の温度は105℃程度
に抑えられる。
【0040】図7は、本発明の第二の実施の形態である
電動エアコンシステムを採用した自動車のエンジンルー
ムにおける側面配置図を示す。
【0041】図2で示した電動エアコンシステムとの相
違点は、冷却ダクト入口26と、冷却ダクト出口27の
構造である。
【0042】つまり、図7で示した一実施の形態では、
冷却ダクト入口28は吸い込み方向に向かって広がって
いない構造であり、また、冷却ダクト出口29は車体床
下に配置されるように構成されていない為、冷却風はエ
ンジンルーム内に排出される構造である。
【0043】なお、図7で示した一実施の形態は、図2
で示したものと、冷却ダクト入口28と、冷却ダクト出
口29の構造で相違しているが、冷却ダクト入口28、
或いは、冷却ダクト出口29のいずれか一方の構造で相
違している実施の形態も考えられる。
【0044】図7で示した一実施の形態は、図2で示し
た一実施の形態に比較して、冷却ダクト入口28の間口
が小さく、電動エアコン用インバータ18等の抵抗があ
るため、冷却風を吸入しづらく、また、冷却ダクト出口
29ではエンジンルーム内に吐き出されるため、冷却風
がスムーズにエンジンルームより排出できない。
【0045】図8は、本発明の第一の実施の形態と、第
二の実施の形態における風量特性の概略図である。上述
の通り、本発明の第一の実施の形態の方が、第二の実施
の形態よりも冷却風の流れがスムーズであるため、風量
特性が優れていることがわかる。
【0046】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
アイドルストップ時でも効率よく電動エアコン用インバ
ータを冷却することができる電動エアコンシステム及び
その制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施の形態である電動エアコン
システムを採用した自動車のエンジンルームにおける上
面配置図である。
【図2】図1で示した自動車のエンジンルームの側面配
置図である。
【図3】インバータ18内の温度センサとファンモータ
20の動作特性を説明する図である。
【図4】インバータ18内の温度センサとファンモータ
20の動作特性を説明する図である。
【図5】図3,図4で説明したファンモータの制御を行
うときのフロー図である。
【図6】本発明の第一の実施の形態である電動エアコン
を採用した場合の効果を説明する概略図である。
【図7】本発明の第二の実施の形態である電動エアコン
システムを採用した自動車のエンジンルームにおける側
面配置図である。
【図8】本発明の第一の実施の形態と、第二の実施の形
態における風量特性の概略図である。
【符号の説明】 1…エンジン、5…コンデンサ、6…クーリングユニッ
ト、9…ラジエータ、10…ラジエタファンモータ、1
1…コンデンサファンモータ、12…インテークブロ
ワ、13…ヒータユニット、17…電動圧縮機、18…
電動エアコン用インバータ、19…ハーネス、20…フ
ァンモータ、21…冷却ダクト、25…冷却フィン、2
6,28…冷却ダクト入口、27,29…冷却ダクト出
口。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジンを搭載した車両の車室内冷却シス
    テムとしてモータ駆動方式を採用した電動エアコンシス
    テムであって、エンジンルーム内の外気取り入れ方向か
    ら電動エアコン用インバータ,該電動エアコン用インバ
    ータを強制冷却するファンモータ,前記電動エアコン用
    インバータで駆動され冷媒を圧縮する電動圧縮機の順で
    配置したことを特徴とする電動エアコンシステム。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の電動エアコンシステムに
    おいて、前記電動エアコン用インバータは、冷却フィン
    と一体に構成されていることを特徴とする電動エアコン
    システム。
  3. 【請求項3】請求項1又は請求項2に記載の電動エアコ
    ンシステムにおいて、前記電動エアコン用インバータ,
    ファンモータ、を取り囲む冷却ダクトが備えられている
    ことを特徴とする電動エアコンシステム。
  4. 【請求項4】請求項3に記載の電動エアコンシステムに
    おいて、前記冷却ダクトの入口部は冷却風の吸い込み方
    向に向かって広がった構成とされていることを特徴とす
    る電動エアコンシステム。
  5. 【請求項5】請求項3に記載の電動エアコンシステムに
    おいて、前記冷却ダクトの出口部は前記電動圧縮機の下
    方に沿って延在され、該出口部が車体床下に配置される
    ように構成されていることを特徴とする電動エアコンシ
    ステム。
  6. 【請求項6】エンジンを搭載した車両の車室内冷却シス
    テムとしてモータ駆動方式を採用した電動エアコンシス
    テムの制御方法であって、エンジンルーム内の外気取り
    入れ方向から電動エアコン用インバータ,該電動エアコ
    ン用インバータを強制冷却するファンモータ,前記電動
    エアコン用インバータで駆動され冷媒を圧縮する電動圧
    縮機の順に配置され、該電動エアコン用インバータが予
    め設定された温度以上になったときに、前記ファンモー
    タを駆動し前記電動エアコン用インバータを冷却するよ
    うに制御することを特徴とする電動エアコンシステムの
    制御方法。
  7. 【請求項7】請求項6に記載された電動エアコンシステ
    ムの制御方法において、前記ファンモータが駆動された
    後、該電動エアコン用インバータが予め設定された温度
    以下になったときに、前記ファンモータの駆動を停止す
    るように制御することを特徴とする電動エアコンシステ
    ムの制御方法。
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Cited By (3)

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