JP2008017595A - 車両用インバータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で性能が高く、迅速簡単に通信機能の確認ができ、樹脂モールド化が容易な車両用インバータ装置の提供を目的とする。
【解決手段】低電圧直流電源１２により作動する機器と制御回路６とが電気絶縁して通信するための絶縁通信手段１５，１６を備え、インバータ回路１０と駆動回路８と制御回路６とはアースが共通に接続されて、低電圧直流電源１２を電源として低電圧直流電源１２とは電気絶縁される直流電圧を出力する絶縁直流電源４０を設け、駆動回路８及び制御回路６は絶縁直流電源４０から電力供給される。
【選択図】図１

Description

本発明は、高電圧直流電源と高電圧直流電源とは電気絶縁された低電圧直流電源とを備えた車両に搭載されるインバータ装置に関するものである。

電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車などにおいては、走行動力源としてモータが用いられ、それを駆動するインバータ装置が搭載されている。このインバータ装置は、凡そ２００Ｖ〜３００Ｖの高電圧直流電源即ち高電圧バッテリーから電力供給される。この高電圧バッテリーは、ＤＣコンバータ、パワステ用インバータ装置、電動圧縮機用インバータ装置などにも電力供給される。

一方、１２Ｖもしくは２４Ｖなどの低電圧直流電源即ち低電圧バッテリーも備えられている。これは、電装品である照明ライト、ワイパ、パワーウインド、カーナビ、カーオーディオ、走行用インバータ装置のコントローラ、ファンモータ、電動圧縮機用インバータ装置のコントローラである空調制御部などへの電力供給に使用される。

低電圧バッテリーのマイナス側は、車体に接地されているが、高電圧バッテリーは、車体に接地されない。これにより、低電圧バッテリーの電源系統と高電圧バッテリーの電源系統とは、電気絶縁されている。また、車両起動時などにおける電源系統の通電タイミングは、低電圧バッテリーの電源系統が通電された後に、高電圧バッテリーの電源系統が通電される。

高電圧バッテリーのみを電源とする電動圧縮機用インバータ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この回路について以下説明する。図７にインバータ装置とその周辺の電気回路を示す。インバータ装置１２０の制御回路１０６は、空調制御部５１からの回転数指令信号、センサレスＤＣブラシレスモータ１１（以降モータと称す）を構成する磁石回転子５の位置情報等に基づき、インバータ回路１０を構成するスイッチング素子２（ＩＧＢＴ、ＦＥＴ，トランジスタ等が用いられる）を制御し、高電圧バッテリー１からの直流電圧をスイッチングすることにより、交流電流をモータ１１へ出力する。磁石回転子５により固定子巻線４に発生する誘起電圧により、その位置検出を行う。インバータ回路１０を構成するダイオード３は、固定子巻線４に流れる電流の還流ルートとなる。スイッチング素子２について、上アームスイッチング素子をＵ、Ｖ、Ｗ、下アームスイッチング素子をＸ、Ｙ、Ｚと定義する。

コンデンサ１９は、インバータ回路１０への電流を平滑する平滑コンデンサである。スイッチング電源９は、高電圧バッテリー１を電源として２０Ｖ程度の直流電圧に変換し、インバータ回路１０のスイッチング素子２を駆動する駆動回路８、５Ｖ電源１４などへ出力する。５Ｖ電源１４の出力である直流電圧５Ｖは、制御回路１０６へ供給される。駆動回路８は、チャージポンプ回路などにより実現される。

インバータ回路１０と駆動回路８と制御回路１０６とはアースが共通に接続されている。そのため、制御回路１０６は、駆動回路８を直接制御できる。また、インバータ回路１０に係わる電圧信号、電流信号などを連続したアナログ信号で、制御回路１０６に入力できる。高電圧バッテリー１の電源系統となる制御回路１０６と、低電圧バッテリー１２の電源系統となる空調制御部５１との通信は、電気絶縁が必要であるため、絶縁通信手段であるホトカプラ１５及びホトカプラ１６を介して行われる。高電圧バッテリー１の電源系統と低電圧バッテリー１２の電源系統との境を点線で示している。

バッテリー１２の電源系統が通電される。これにより、空調制御部５１が作動可能となる。また、カーナビ、カーオーディオなども作動可能となる。一方、この時点では、制御回路１０６は給電されていないので、空調制御部５１との通信はできない状態にある。
更に次のキースイッチ操作により、スイッチ３０がＯＮとなり、高電圧バッテリー１の電源系統が通電される。これにより、抵抗３１からコンデンサ１９が充電される。充電完了以降に、スイッチ３２が閉じられる。そして、スイッチング電源９が機能し、駆動回路８、制御回路１０６へ電力供給されて、インバータ回路１０が作動可能となる。

この時点で、制御回路１０６は給電されているので、空調制御部５１との通信は可能な状態にある。ここで、制御回路１０６は、空調制御部５１からの電動圧縮機を作動させる指令信号を受信すると、駆動回路８、インバータ回路１０を介して、電動圧縮機のモータ１１を作動させる。また、空調制御部５１へ、インバータ装置１２０のデータを送信する。これらの、信号を矢印で示す。

高電圧バッテリー１、スイッチ３０、抵抗３１、スイッチ３２からなる回路には、インバータ装置１２０と並列に、走行用インバータ装置、ＤＣコンバータ、パワステ用インバータ装置なども接続されている。

上記インバータ装置１２０の通信方法とは異なり、ＣＡＮ通信（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ
ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ）が採用され始めている（例えば、特許文献２参照）。この方式について以下説明する。図８に、図７へＣＡＮ通信を適用したインバータ装置とその周辺の電気回路を示す。上記図７との違いは、以下の点である。ＣＡＮトランシーバ１７が設けられ低電圧バッテリー１２から給電される。ＣＡＮトランシーバ１７は、ＣＡＮ通信バスとホトカプラ１５及びホトカプラ１６との間に挿入される。通信プロトコルが変わるので、制御回路１０６から制御回路１０７へ変わり、インバータ装置１２０からインバータ装置１２１となる。空調制御部５１にもＣＡＮトランシーバが設けられ、当該ＣＡＮトランシーバも同様に、ＣＡＮ通信バスへ接続される。

ＣＡＮトランシーバ１７は、ＣＡＮ通信バスからの作動バス信号ＣＡＮＨ、ＣＡＮＬをビット信号に変換し、ホトカプラ１６を介して、制御回路１０７へ送信する。また、制御回路１０７からのビット信号を、ホトカプラ１５を介して入力し、作動バス信号ＣＡＮＨ、ＣＡＮＬに変換してＣＡＮ通信バスへ送信する。これらの変換はハード回路で実現されマイコンは使用されない。

このインバータ装置１２１においても、インバータ装置１２０と同様に、高電圧バッテリー１の電源系統が通電されるまで、通信できない状態にある。そこで、高電圧バッテリー１の電源系統が通電されなくても、低電圧バッテリー１２の電源系統が通電されていれば通信ができるようにした回路例を、図９に示す。上記図８との違いは、以下の点である。制御回路１０８は、５Ｖ電源１４を介し、低電圧バッテリー１２から電力供給される。これにより、制御回路１０８とＣＡＮトランシーバ１７とは、同一の電源系統となるので電気絶縁は不要となり、ホトカプラ１５及びホトカプラ１６は削除される。一方、制御回路１０８と駆動回路８とは別の電源系統となるので、電気絶縁が必要となり、ホトカプラ群１８が、制御回路１０８と駆動回路８との間に設けられる。これらにより、インバータ装置１２１からインバータ装置１２３となる。

ホトカプラ群１８は、上アームスイッチング素子Ｕ、Ｖ、Ｗ、下アームスイッチング素子Ｘ、Ｙ、Ｚそれぞれへの信号伝達のために、計６個のホトカプラが必要になる。この他にも、インバータ回路１０から制御回路１０８への信号伝達用、デジタル化された電流値、電圧値の制御回路１０８への伝達用などに、数個のホトカプラが必要になる。
特開平１１−１８９０３２号公報（第８頁、第２図、第７図〜第９図、第７頁、第４図、第５図） 特開２００５−８６６９２号公報（第６頁、第４図）

上記のように、駆動回路と制御回路がともに、高電圧バッテリーから電力供給されるインバータ装置においては、駆動回路と制御回路とはアースが共通に接続されているので、ホトカプラを使用せず、制御回路が駆動回路を直接制御できる。インバータ回路に係わる電圧信号、電流信号なども連続したアナログ信号で、制御回路に入力できる。これにより、小型化、性能向上を図ることができる。

然しながら、高電圧バッテリーが通電されるまで、通信できない。即ち、通信エラーの状態にある。ＣＡＮネットワークが採用されている場合、各種機器はＣＡＮ通信バスへ接続されている。そのため、高電圧バッテリーから給電されるインバータ装置など一部の機器にアクセスできないという状況になってしまい、ＣＡＮネットワークの効用が小さくなる。そのため、各種機器の通信機能を確認する場合、車両のキースイッチ操作において低電圧バッテリーが通電される１回目と高電圧バッテリーが通電される２回目とに分けて行う必要があり、迅速に、簡単に通信機能を確認することができない。また、高電圧バッテリーが通電された後に通信機能を確認し、結果として通信不可の故障であった場合、充電されたコンデンサの放電を待たなければならず、すぐには点検修理にとりかかることができない。

一方、制御回路が低電圧バッテリーから電力供給されるインバータ装置においては、高電圧バッテリーが通電されなくても通信できるが、インバータ回路、駆動回路と制御回路間に、電気絶縁のためのホトカプラが数多く必要になる。そのため、部品点数が多く大型化してしまう。また、１つには制御回路から駆動回路への信号伝達特性がホトカプラで制約される、２つにはインバータ回路に係わる電圧信号、電流信号などを連続したアナログ信号で制御回路に入力できないことにおいて、性能が低下する。電動圧縮機に搭載されるインバータ装置においては、小型化が特に重要となるため、大型化すると実現が困難になる。

また、上記双方において、駆動回路、制御回路などへ電力供給するスイッチング電源は、高電圧バッテリーを電源としている。そのため、フライバックパルスなどの電圧が数百Ｖと高くなるため（例えば、高電圧バッテリーが２００Ｖならば３００Ｖ程度になる）、樹脂モールド化する場合、樹脂モールド充填の時間、工数など製造面が課題になる。

本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、小型で性能が高く、迅速簡単に通信機能の確認ができる、樹脂モールド化が容易な車両用インバータ装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の車両用インバータ装置は、高電圧直流電源のプラス側に接続される上アームスイッチング素子とマイナス側に接続される下アームスイッチング素子を備え、スイッチングにより交流電流を負荷へ出力するインバータ回路と、スイッチング素子を駆動する駆動回路と、駆動回路を制御する制御回路と、高電圧直流電源とは電気絶縁され且つ高電圧直流電源より先に通電される低電圧直流電源により作動する機器と制御回路とが電気絶縁して通信するための絶縁通信手段とを備え、インバータ回路と駆動回路と制御回路とはアースが共通に接続されて、低電圧直流電源を電源として低電圧直流電源とは電気絶縁される直流電圧を出力する絶縁直流電源を備え、駆動回路及び制御
回路は当該絶縁直流電源から電力供給されるものである。

上記構成により、駆動回路と制御回路とはアースが共通に接続されているので、制御回路から駆動回路への信号を電気絶縁するためのホトカプラは不要となる。インバータ回路との間もアースが共通に接続されているので、インバータ回路に係わる電圧信号、電流信号などを電気絶縁することなく連続したアナログ信号で、制御回路に入力できる。これにより、小型化、性能向上を図ることができる。

そして、高電圧直流電源より先に通電される低電圧直流電源のみの通電時において、低電圧直流電源により作動する機器と制御回路とが通信可能となる。そのため、迅速に、簡単に通信機能を確認できる。また、絶縁直流電源はその電源が低電圧直流電源であるため、フライバックパルスなどの電圧が低い。そのため、樹脂モールド化を実施し易く、耐湿性や耐振性を向上し易くなる。

これにより、小型で性能が高く、迅速簡単に通信機能の確認ができる、樹脂モールド化が容易な車両用インバータ装置が得られる。

本発明の車両用インバータ装置は、小型で性能が高く、迅速簡単に通信機能を確認できる。また、樹脂モールド化が容易になる。

第１の発明は、高電圧直流電源のプラス側に接続される上アームスイッチング素子とマイナス側に接続される下アームスイッチング素子を備え、スイッチングにより交流電流を負荷へ出力するインバータ回路と、スイッチング素子を駆動する駆動回路と、駆動回路を制御する制御回路と、高電圧直流電源とは電気絶縁され且つ高電圧直流電源より先に通電される低電圧直流電源により作動する機器と制御回路とが電気絶縁して通信するための絶縁通信手段とを備え、インバータ回路と駆動回路と制御回路とはアースが共通に接続されて、低電圧直流電源を電源として低電圧直流電源とは電気絶縁される直流電圧を出力する絶縁直流電源を備え、駆動回路及び制御回路は当該絶縁直流電源から電力供給されるものである。

上記構成により、駆動回路と制御回路とはアースが共通に接続されているので、制御回路から駆動回路への信号を電気絶縁するためのホトカプラは不要となる。インバータ回路との間もアースが共通に接続されているので、インバータ回路に係わる電圧信号、電流信号などを電気絶縁することなく連続したアナログ信号で、制御回路に入力できる。これにより、小型化、性能向上を図ることができる。

そして、高電圧直流電源より先に通電される低電圧直流電源のみの通電時において、低電圧直流電源により作動する機器と制御回路とが通信可能となる。そのため、迅速に、簡単に通信機能を確認できる。また、絶縁直流電源はその電源が低電圧直流電源であるため、フライバックパルスなどの電圧が低い。そのため、樹脂モールド化を実施し易く、耐湿性耐振性を向上し易くなる。

これにより、小型で性能が高く、迅速簡単に通信機能の確認ができる、樹脂モールド化が容易な車両用インバータ装置が得られる。

第２の発明は、第１の発明のインバータ装置において、低電圧直流電源から電力供給されるＣＡＮレシーバをＣＡＮ通信バスと絶縁通信手段との間に備え、制御回路は、当該ＣＡＮ通信バスを介して通信を行うものである。これにより、高電圧直流電源より先に通電
される低電圧直流電源のみの通電時において、低電圧直流電源により作動しＣＡＮ通信バスに接続されている機器と制御回路とがＣＡＮネットワークを介して通信可能となる。これにより、高電圧バッテリーから給電されるインバータ装置など一部の機器にアクセスできないという状況は発生せず、ＣＡＮネットワークの効用が生かされる。

第３の発明は、第１または第２の発明のインバータ装置において、絶縁直流電源の直流電圧出力は、高電圧直流電源のプラス側ラインに、ダイオードを介して接続されるものである。これにより、仮にインバータ回路またはその周辺回路がアースに短絡故障していた場合、絶縁直流電源の直流電圧出力が低い値となり、制御回路が作動しなくなる。これにより、低電圧直流電源により作動する機器との通信がエラーとなり、インバータ装置の故障を発見できる。また、インバータ回路への電流を平滑する平滑コンデンサがある場合、一旦絶縁直流電源の直流電圧で充電しておくので、高電圧直流電源よる充電の時間を短縮できる。

第４の発明は、第１乃至第３の発明のインバータ装置において、負荷を電動圧縮機のモータとするものである。空調に用いられる電装品は、低電圧直流電源により作動する空調制御部、ファンモ−タ、アクチュエータがあり、高電圧直流電源を主電源とするインバータ装置がある。これら全てが、高電圧直流電源より先に通電される低電圧直流電源のみの通電時において、通信可能となる。そのため、空調に用いられる電装品全ての通信機能確認が同時に完了する。

第５の発明は、第４の発明のインバータ装置において、電動圧縮機に搭載されるものである。電動圧縮機に搭載されるインバータ装置は、取り付けスペースに制約があり小型化が必要で、モータからの振動に対して耐振性が必要であるため、小型で、樹脂モールド化が容易な本インバータ装置は有用である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る車両用インバータ装置２０とその周辺の電気回路図である。背景技術における図７との相違点は、スイッチング電源９が削除され、絶縁直流電源である絶縁トランス電源４０が追加されている点である。これに伴い、制御回路１０６が制御回路６、インバータ装置１２０がインバータ装置２０となっている。他の回路は図７と同一であり、記号等はそのまま適用する。

インバータ装置２０の制御回路６は、空調制御部５１からの回転数指令信号、磁石回転子５の位置情報等に基づき、インバータ回路１０を構成するスイッチング素子２を制御し、高電圧バッテリー１からの直流電圧をスイッチングすることにより、交流電流をモータ１１へ出力する。磁石回転子５により固定子巻線４に発生する誘起電圧により、その位置検出を行う。インバータ回路１０を構成するダイオード３は、固定子巻線４に流れる電流の還流ルートとなる。

絶縁トランス電源４０は、低電圧バッテリー１２の出力を低電圧バッテリー１２とは電気絶縁される２０Ｖ程度の直流電圧に変換し、インバータ回路１０のスイッチング素子２を駆動する駆動回路８、５Ｖ電源１４などへ出力する。５Ｖ電源１４の出力である直流電圧５Ｖは、制御回路６へ供給される。

インバータ回路１０と駆動回路８と制御回路６とはアースが共通に接続されている。これにより、絶縁トランス電源４０の出力は、高電圧バッテリー１の電源系統とアースが共
通になる（以降、これを高電圧バッテリー１のアース系統と称す）。そのため、制御回路６は駆動回路８を直接制御できる。また、インバータ回路１０に係わる電圧信号、電流信号などを連続したアナログ信号で制御回路６に入力できる。高電圧バッテリー１のアース系統となる制御回路６と、低電圧バッテリー１２の電源系統となる空調制御部５１との通信には電気絶縁が必要である。そのため、絶縁通信手段であるホトカプラ１５及びホトカプラ１６を介して行われる。高電圧バッテリー１の電源系統、高電圧バッテリー１のアース系統と低電圧バッテリー１２の電源系統との境を点線で示している。

電源の通電は、車両のキースイッチ操作により、まずスイッチ１３がＯＮとなり、低電圧バッテリー１２の電源系統が通電される。これにより、空調制御部５１が作動可能となる。また、絶縁トランス電源４０も作動可能となる。そして、低電圧バッテリー１２とは電気絶縁される２０Ｖ程度の直流電圧を、駆動回路８、５Ｖ電源１４などへ出力する。これにより、制御回路６は５Ｖを給電されるので、空調制御部５１との通信が可能となる。ここで通信機能が確認される。

更に次のキースイッチ操作により、スイッチ３０がＯＮとなり、高電圧バッテリー１の電源系統が通電される。これにより、抵抗３１からコンデンサ１９が充電される。充電完了以降にスイッチ３２が閉じられる。そして、インバータ回路１０が作動可能となる。ここで、制御回路６は、空調制御部５１からの電動圧縮機を作動させる指令信号を受信すると、駆動回路８、インバータ回路１０を介して、電動圧縮機のモータ１１を作動させる。また、空調制御部５１へインバータ装置２０のデータを送信する。これらの信号を矢印で示す。

上記構成により、駆動回路８と制御回路６とはアースが共通に接続されているので、制御回路６から駆動回路８への信号を電気絶縁するためのホトカプラは不要である。インバータ回路１０との間もアースが共通に接続されているので、インバータ回路１０に係わる電圧信号、電流信号などを電気絶縁することなく連続したアナログ信号で、制御回路６に入力できる。絶縁トランス電源４０が追加されているが、スイッチング電源９が削除されるのでスペースなどは相殺される。これにより、小型化、性能向上を図ることができる。

そして、高電圧バッテリー１より先に通電される低電圧バッテリー１２のみの通電時において、低電圧バッテリー１２により作動する空調制御部５１と制御回路６とが通信可能となる。そのため、迅速に、簡単に通信機能を確認できる。そして、通信機能を確認し、結果として通信不可の故障であった場合、高電圧バッテリー１は通電されておらず、コンデンサ１９は充電されていないので放電を待つ必要がないため、すぐに点検修理にかかることができる。

また、絶縁トランス電源４０はその電源が低電圧バッテリー１２であるため、フライバックパルスなどの電圧が低い。例えば、低電圧バッテリー１２が１２Ｖであれば２０Ｖ程度である。そのため、樹脂モールド化を実施し易く、耐湿性や耐振性を向上し易くなる。

図２に、絶縁直流電源である絶縁トランス電源４０の回路図例を示す。トランス３７の１次側コイルに接続されるトランジスタ３６がＯＮ／ＯＦＦのスイッチングを行う。トランジスタ３６のＯＮ時に低電圧バッテリー１２から１次側コイルに電流が流れる。そして、トランジスタ３６のＯＦＦ時に２次側コイルに電流が流れる。この電流はダイオード３８により整流され、コンデンサ３９により平滑される。

この一連の動作におけるトランジスタ３６のＯＦＦ時に、トランジスタ３６のコレクタにフライバックパルスが発生する。この電圧は、１次側電源即ち低電圧バッテリー１２の電圧に、２次側に発生するパルスの１次側相当分を加えた値になる。低電圧バッテリー１
２が１２Ｖであれば、フライバックパルスは２０Ｖ程度である。一方、背景技術の図７におけるスイッチング電源９の場合、１次側電源である高電圧バッテリー１が２００Ｖならばフライバックパルスは３００Ｖ程度になる。そのため、樹脂モールド化する場合、時間、工数など製造面が課題になる。それに対し、絶縁トランス電源４０の場合、フライバックパルスの電圧は充分小さいので樹脂モールド化を実施し易く、耐湿性や耐振性を向上し易くなる。

従って、小型で性能が高く、迅速簡単に通信機能の確認ができる、樹脂モールド化が容易な車両用インバータ装置が得られる。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２に係る車両用インバータ装置２１とその周辺の電気回路図である。図１におけるインバータ装置２０の通信方法を変更し、ＣＡＮ通信を適用している。図１との違いは以下の点である。ＣＡＮトランシーバ１７が設けられ低電圧バッテリー１２から給電される。ＣＡＮトランシーバ１７は、ＣＡＮ通信バスとホトカプラ１５及びホトカプラ１６との間に挿入される。通信プロトコルが変わるので制御回路６から制御回路７へ変わり、インバータ装置２０からインバータ装置２１となる。

ＣＡＮトランシーバ１７は、ＣＡＮ通信バスからの作動バス信号ＣＡＮＨ、ＣＡＮＬをビット信号に変換し、ホトカプラ１６を介して制御回路７へ送信する。また、制御回路７からのビット信号をホトカプラ１５を介して入力し、作動バス信号ＣＡＮＨ、ＣＡＮＬに変換してＣＡＮ通信バスへ送信する。これらの変換はハード回路で実現されマイコンは使用されない。

空調制御部５１にもＣＡＮトランシーバが設けられ、当該ＣＡＮトランシーバも同様に、ＣＡＮ通信バスへ接続される。電源の通電は、車両のキースイッチ操作により、まずスイッチ１３がＯＮとなり、低電圧バッテリー１２の電源系統が通電される。これにより、空調制御部５１、ＣＡＮトランシーバ１７が作動可能となる。また、絶縁トランス電源４０、５Ｖ電源１４も作動可能となり、制御回路７は５Ｖを給電され、空調制御部５１とのＣＡＮ通信が可能となる。

また、このＣＡＮ通信バスへ接続される他の機器とも通信できるようにすることも可能である。ＣＡＮ通信バスへ接続されるあらゆる機器を管理するコントローラを設けることも可能である。従って、上記構成により、高電圧バッテリーから給電されるインバータ装置など一部の機器にアクセスできないという状況は発生せず、ＣＡＮネットワークの効用が生かされる。

（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３に係る車両用インバータ装置２２とその周辺の電気回路図である。図３のインバータ装置２１において、絶縁トランス電源４０の直流電圧出力を、高電圧バッテリー１のプラス側ラインに、ダイオード３３を介して接続している。これにより、インバータ装置２１からインバータ装置２２となる。
上記構成により、仮に、コンデンサ１９がアース短絡故障していた場合、絶縁トランス電源４０の直流電圧出力は、ダイオード３３を介してアース短絡されてしまう。そのため、絶縁トランス電源４０の直流電圧出力は低い値となり、制御回路７は作動しない。これにより、低電圧バッテリー１２により作動する空調制御部５１との通信はできない。そのため空調制御部５１は通信エラーとなり、インバータ装置の故障を発見できる。コンデンサ１９に限らず、インバータ回路１０またはその周辺回路における故障についても同様である。

また、インバータ回路１０への電流を平滑する平滑コンデンサ１９は、一旦絶縁トランス電源４０の直流電圧で充電される。そのためスイッチ３０がＯＮとなり、抵抗３１を介して高電圧バッテリー１により充電される際、その充電時間が短縮される。

（実施の形態４）
図５は、本発明の実施の形態４に係る車両用インバータ装置一体型電動圧縮機の断面図である。電動圧縮機６７の右側にインバータ装置２０を密着させて取り付けている。金属製筐体６８の中に圧縮機構部６６、モータ１１等が設置されている。

冷媒は、吸入口６０から吸入され、圧縮機構部６６（この例ではスクロール）がモータ１１で駆動されることにより圧縮される。この圧縮された冷媒は、モータ１１を通過する際にモータ１１を冷却し、吐出口６９より吐出される。インバータ装置２０は電動圧縮機６７に取り付けられるように、ケース６２を使用している。発熱源となるインバータ回路部１０は、低圧配管６５を介して低圧冷媒で冷却される。電動圧縮機６７の内部でモータ１１の巻き線４に接続されているターミナル６１は、インバータ回路部１０の出力部に接続される。保持部６４でインバータ装置２０に固定される接続線５３には、バッテリー１への電源線と回転数信号を送信する空調制御部５１との信号線がある。

このようなインバータ装置一体型電動圧縮機では、インバータ装置２０が小さいこと、耐振性の高いことが重要になるので、本発明の実施の形態として好適である。

尚、上記各実施の形態において、インバータ装置２０を例にあげたが、インバータ装置２１、インバータ装置２２でもよい。

（実施の形態５）
図６は、本発明の実施の形態５に係るインバータ装置を搭載した車両の模式図の一例である。車両７０としては、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車などがある。高電圧バッテリー１はシート下方に、低電圧バッテリー１２はトランクに配置されている。低電圧バッテリー１２のマイナス側は車体に接地される。

高電圧バッテリー１から電力供給される走行用モータ５９のインバータ装置５７、電動圧縮機用インバータ装置２０、高電圧バッテリー１から低電圧バッテリー１２へ電力供給するＤＣコンバータ５８、パワステ用インバータ装置５６などは車室外に配置される。また、その高電圧バッテリー系統の機器である走行用モータ５９、電動圧縮機５５なども車室外に配置される。

低電圧バッテリー１２から電力供給されるカーナビ５０、カーオーディオ５２、空調制御部５１は車室内に配置される。室内ファンモータ５３、室外ファンモータ５４などはそれぞれ必要箇所に配置される。

電動圧縮機用インバータ装置２０は、通信により空調制御部５１にコントロールされる。また、カーナビ５０、カーオーディオ５２、空調制御部５１、インバータ装置５７、インバータ装置２０、ＤＣコンバータ５８、インバータ装置５６、その他制御機器、被制御機器に、ＣＡＮトランシーバを設けてＣＡＮ通信バスへ接続しＣＡＮネットワークを構成しても良い。

電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車においては、図の如く電装品が数多い。そのため、電装品の小型化は重要である。また、数多い電装品それぞれの状況を迅速に把握できることも重要になる。

本発明のインバータ装置は、上記実施の形態に示す構成によって小型化でき、機器間の通信確認も迅速、簡単に行えるので好適である。また、耐湿性や耐振性を向上できる樹脂モールド化を実施し易く、車両の環境に対応する上で好適である。

尚、上記各実施の形態において、直流電源をバッテリーとしたが、これに限るものではなく、発電機、商用電源などを整流した直流電源でもよい。モータをセンサレスＤＣブラシレスモータとしたが、リラクタンスモータ、誘導モータ等でもよい。３相の場合を例に挙げたが、単相、多相でもよい。

以上のように、本発明にかかる車両用インバータ装置は、小型で性能が高く、迅速に、簡単に通信機能を確認でき、樹脂モールド化が容易なので、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車などに好適である。モータとしては、走行用モータ、パワステ用モータなどにも適用できる。モータ以外の、トランス式ＤＣコンバータの１次側など交流機器にも適用可能である。通信方式としては、ＣＡＮ以外の各種方式にも適用できる。

本発明の実施の形態１に係る車両用インバータ装置とその周辺の電気回路図 同絶縁トランス電源の電気回路図 本発明の実施の形態２に係る車両用インバータ装置とその周辺の電気回路図 本発明の実施の形態３に係る車両用インバータ装置とその周辺の電気回路図 本発明の実施の形態４に係る車両用インバータ装置一体型電動圧縮機の断面図 本発明の実施の形態５に係るインバータ装置を搭載した車両の模式図 従来の車両用インバータ装置とその周辺の電気回路図 従来の車両用インバータ装置にＣＡＮトランシーバを追加した電気回路図 従来の車両用インバータ装置にＣＡＮトランシーバを追加し制御回路とゲート駆動回路をホトカプラで接続した電気回路図

符号の説明

１ 高電圧バッテリー
２ スイッチング素子
３ ダイオード
４ 固定子巻線
５ 磁石回転子
６，７ 制御回路
８ 駆動回路
１０ インバータ回路
１１ モータ
１２ 低電圧バッテリー
１５，１６ ホトカプラ
１７ ＣＡＮトランシーバ
２０，２１，２２ インバータ装置
３３ 電源接続用ダイオード
４０ 絶縁トランス電源
５１ 空調制御部
５５ 電動圧縮機
６７ 電動圧縮機（インバータ装置一体型用）
７０ 車両

Claims (5)

1. 高電圧直流電源のプラス側に接続される上アームスイッチング素子とマイナス側に接続される下アームスイッチング素子を備え、スイッチングにより交流電流を負荷へ出力するインバータ回路と、前記スイッチング素子を駆動する駆動回路と、前記駆動回路を制御する制御回路と、前記高電圧直流電源とは電気絶縁され且つ前記高電圧直流電源より先に通電される低電圧直流電源により作動する機器と前記制御回路とが電気絶縁して通信するための絶縁通信手段とを備え、前記インバータ回路と前記駆動回路と前記制御回路とはアースが共通に接続されている車両用インバータ装置において、前記低電圧直流電源を電源として前記低電圧直流電源とは電気絶縁される直流電圧を出力する絶縁直流電源を備え、前記駆動回路及び前記制御回路は当該絶縁直流電源から電力供給される車両用インバータ装置。
2. 前記低電圧直流電源から電力供給されるＣＡＮレシーバをＣＡＮ通信バスと前記絶縁通信手段との間に備え、前記制御回路は、当該ＣＡＮ通信バスを介して通信を行う請求項１に記載の車両用インバータ装置。
3. 前記絶縁直流電源の直流電圧出力は、高電圧直流電源のプラス側ラインに、ダイオードを介して接続される請求項１または請求項２に記載の車両用インバータ装置。
4. 前記負荷は電動圧縮機のモータである請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の車両用インバータ装置。
5. 前記電動圧縮機に搭載される請求項４に記載の車両用インバータ装置。