JP2010144694A - インバータ一体型電動圧縮機 - Google Patents
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Abstract
【課題】汎用性を高めることができるとともに、通信方式および機能の多様化にも即応することができるインバータ一体型電動圧縮機を提供することを目的とする。
【解決手段】インバータ装置20が一体に組み込まれているインバータ一体型電動圧縮機1において、インバータ装置20側に、車両側制御装置との間のCAN(Controller Area Network)通信用のCANレシーバ回路31,32が複数回路設けられ、その1つが高速CANレシーバ回路31、他の1つが低速CANレシーバ回路32とされ、高速CANバス34および低速CANバス35の2系統のCANバスに接続可能とされている。
【選択図】図4
【解決手段】インバータ装置20が一体に組み込まれているインバータ一体型電動圧縮機1において、インバータ装置20側に、車両側制御装置との間のCAN(Controller Area Network)通信用のCANレシーバ回路31,32が複数回路設けられ、その1つが高速CANレシーバ回路31、他の1つが低速CANレシーバ回路32とされ、高速CANバス34および低速CANバス35の2系統のCANバスに接続可能とされている。
【選択図】図4
Description
本発明は、車載用の空気調和装置に適用して好適なインバータ装置が一体に組み込まれているインバータ一体型電動圧縮機に関するものである。
電気自動車やハイブリッド車等に搭載される空気調和装置用の圧縮機としては、ハウジング内に電動モータが一体に内蔵された構成の電動圧縮機が用いられている。この電動圧縮機には、一般にハウジングの外周に高電圧電源から供給される直流電力を三相交流電力に変換し、ガラス密封端子を介して電動モータに給電するインバータ装置が一体に組み込まれており、圧縮機駆動用電動モータの回転数が可変制御されるようになっている。
インバータ装置は、高電圧電源ラインに設けられる平滑コンデンサやノーマルモードコイルおよびコモンモードコイル等の高電圧系電装部品と、IGBT等の半導体スイッチング素子により構成されるスイッチング回路が実装されているパワー系基板と、CPU等の低電圧で動作する素子により構成される制御通信回路が実装されているCPU基板等とから構成され、電動圧縮機のハウジング外周に設けられている収容部内に組み込まれることによって一体化されている。
インバータ装置のCPU基板に設けられている制御通信回路は、車両側に設けられている上位の制御装置、すなわち車両側ECU(Electric Control Unit)と通信ケーブルを介して接続され、車両側からの指令によってコントロールされるように構成されている。この通信フォームには、車載LANであるCAN(Controller Area Network)が用いられているが、通信系統は1系統のみ設けられるのが通常である(例えば、特許文献1,2参照)。
しかしながら、車内LANとして使われているCANは、車両メーカーによって、あるいは車種によって高速CAN、低速CANが混在している状況にある。このため、圧縮機メーカーとしては、それぞれに対応して多種のインバータ一体型電動圧縮機を製造しなければならず、生産効率が悪く、量産効果が得られなかった。また、CAN通信系統が1系統のみの場合、通信を確保するために作動させたい機器以外の機器もすべて作動させなければならず、無駄に電力を消費することになるという問題があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、汎用性を高めることができるとともに、通信方式および機能の多様化にも即応することができるインバータ一体型電動圧縮機を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかるインバータ一体型電動圧縮機は、インバータ装置が一体に組み込まれているインバータ一体型電動圧縮機において、前記インバータ装置側に、車両側制御装置との間のCAN(Controller Area Network)通信用のCANレシーバ回路が複数回路設けられ、その1つが高速CANレシーバ回路、他の1つが低速CANレシーバ回路とされ、高速CANバスおよび低速CANバスの2系統のCANバスに接続可能とされていることを特徴とする。
すなわち、本発明にかかるインバータ一体型電動圧縮機は、インバータ装置が一体に組み込まれているインバータ一体型電動圧縮機において、前記インバータ装置側に、車両側制御装置との間のCAN(Controller Area Network)通信用のCANレシーバ回路が複数回路設けられ、その1つが高速CANレシーバ回路、他の1つが低速CANレシーバ回路とされ、高速CANバスおよび低速CANバスの2系統のCANバスに接続可能とされていることを特徴とする。
本発明によれば、インバータ装置側に車両側制御装置との間のCAN(Controller Area Network)通信用のCANレシーバ回路が、高速CANレシーバ回路と低速CANレシーバ回路の2系統設けられ、高速CANバスおよび低速CANバスの2系統のCANバスに接続可能とされているので、車両側のCAN通信が高速CANまたは低速CANのいずれであっても、1種の電動圧縮機で対応することができる。このため、インバータ一体型電動圧縮機の汎用性を高めることができる。また、車両側から高速CAN、低速CANの2系統の通信系統の使い分けが求められた場合でも1種の電動圧縮機で対応でき、通信方式および機能の多様化にも即応することができる。この際、情報量が多い場合は高速CAN、それ以外は低速CANとすることにより、例えばOBD(On−Board Diagnostics)システムと称する自己故障診断システムに対しては、車両側からのデータ要求時、高速CANを通してデータを送信することにより対応が可能となる。また、電気自動車やプラグインHEV車等においては、バッテリーの充電時、バッテリーを冷却するために空気調和装置用の電動圧縮機を運転しており、この場合、CAN通信系統が1系統だと通信を確保するために全ての機器を作動しなければならず、電力が無駄に消費されてしまうが、CAN通信系統を高速CANと低速CANとの2系統具備することにより、用途に応じて作動させたい機器のみを作動させることが可能となる。このため、消費電力の低減を期待することができるとともに、ノイズが高い高速CANの使用を抑制してノイズ低減を図ることができる。
さらに、本発明のインバータ一体型電動圧縮機は、上記のインバータ一体型電動圧縮機において、前記高速CANレシーバ回路および前記低速CANレシーバ回路は、前記インバータ装置のパワー系基板に対して分離設置されているCPU基板上に設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、高速CANレシーバ回路および低速CANレシーバ回路が、パワー系基板に対して分離設置されているCPU基板上に設けられているので、通信回路系の高速CANレシーバ回路および低速CANレシーバ回路を高電圧が印加されるパワー系基板から分離し絶縁して設置することができる。このため、パワー系基板側からの電磁ノイズ等の影響による通信エラーを低減することができる。
本発明によると、車両側のCAN通信が高速CANまたは低速CANのいずれであっても、1種の電動圧縮機で対応することができ、また、車両側から高速CAN、低速CANの2系統の通信系統の使い分けが求められた場合でも1種の電動圧縮機で対応することができるため、インバータ一体型電動圧縮機の汎用性を高めることができるとともに、通信方式および機能の多様化にも即応することができる。更に、高速CANと低速CANとを併用して使い分けるようにした場合には、消費電力の低減およびノイズ低減を期待することができる。
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
以下、本発明の一実施形態について、図1ないし図4を用いて説明する。
図1には、本発明の一実施形態に係るインバータ一体型電動圧縮機の外観側面図が示されている。
インバータ一体型電動圧縮機1は、外殻を構成するハウジング2を備えている。このハウジング2は、図示省略の電動モータが収容されているモータハウジング3と、図示省略の圧縮機構が収容されている圧縮機ハウジング4とがボルト5で一体に締め付け結合されることにより構成されている。モータハウジング3および圧縮機ハウジング4は、耐圧容器でありアルミダイカスト製とされている。
以下、本発明の一実施形態について、図1ないし図4を用いて説明する。
図1には、本発明の一実施形態に係るインバータ一体型電動圧縮機の外観側面図が示されている。
インバータ一体型電動圧縮機1は、外殻を構成するハウジング2を備えている。このハウジング2は、図示省略の電動モータが収容されているモータハウジング3と、図示省略の圧縮機構が収容されている圧縮機ハウジング4とがボルト5で一体に締め付け結合されることにより構成されている。モータハウジング3および圧縮機ハウジング4は、耐圧容器でありアルミダイカスト製とされている。
ハウジング2の内部に収容されている図示省略の電動モータおよび圧縮機構は、モータ軸を介して連結され、電動モータの回転によって圧縮機構が駆動されるように構成されている。モータハウジング3の一端側(図1の右側)には、冷媒吸入ポート6が設けられており、この冷媒吸入ポート6からモータハウジング3内に吸い込まれた低温低圧の冷媒ガスは、電動モータの周囲をモータ軸線L方向に沿って流通後、圧縮機構に吸い込まれて圧縮される。圧縮機構により圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、圧縮機ハウジング4内に吐き出された後、圧縮機ハウジング4の一端側(図1の左側)に設けられている吐出ポート7から外部へと送出されるように構成されている。
ハウジング2には、例えば、モータハウジング3の一端側(図1の右側)の下部および圧縮機ハウジング4の一端側(図1の左側)の下部の2箇所と、圧縮機ハウジング4の上部側1箇所との計3箇所に、取り付け脚8A,8B,8Cが設けられている。インバータ一体型電動圧縮機1は、この取り付け脚8A,8B,8Cが車両のエンジンルーム内に設置されている走行用原動機の側壁等にブラケットおよびボルトを介して固定設置されることにより車両側に搭載される。
モータハウジング3の外周部には、その上部にボックス形状のインバータ収容部9が一体に成形されている。このインバータ収容部9は、上面が開放された所定高さの周囲壁により囲われたボックス形状とされており、側面には、2つのケーブル取り出し口10が設けられている。また、インバータ収容部9の上面は、蓋部材11がネジ止め固定されることにより密閉されるようになっている。
インバータ収容部9の内部には、車両に搭載されている図示省略の高電圧電源ユニットあるいはバッテリー等から高電圧ケーブルを介して供給される直流電力を三相交流電力に変換し、モータハウジング3の内部に収容されている電動モータに供給するインバータ装置20が収容設置されている。図2には、このインバータ装置20の斜視図が示され、図3には、図2中のA−A断面相当図が示されている。
インバータ装置20は、図示省略のIGBT等からなる複数個の半導体スイッチング素子により構成されるスイッチング回路が実装されるとともに、スナバコンデンサ、放電抵抗等が実装されているアルミ製板材からなるパワー系基板21と、樹脂製ケース22とがインサート成形により一体化されたインバータモジュール23を備えている。パワー系基板21の上面には、図示省略の熱硬化性エポキシ系樹脂が充填され、高電圧系のスイッチング回路は、絶縁および防湿のため樹脂封入されている。
樹脂製ケース22には、パワー系基板21のほか、高電圧電源と接続されるP−N端子24や電動モータに三相交流電力を給電するU−V−W端子25、アース26およびアース端子27、パワー系基板21と後述のCPU基板30との間を接続する多数の接続端子28等が一体にインサート成形されている。この樹脂製ケース22は、矩形形状とされており、インバータ収容部9のケーブル取り出し口10が設けられている側面に沿う一辺にP−N端子24が突出され、これに隣接する圧縮機ハウジング4側に近い一辺にU−V−W端子25が突出されている。
また、樹脂製ケース22の各コーナー部分には、インバータ収容部9の底面にボルトを介して締め付け固定される固定脚部29が一体に成形されている。この固定脚部29にボルトが貫通可能なアース端子27が設けられており、ボルトを介して樹脂製ケース22をインバータ収容部9の底面に固定することによって、パワー系基板21および後述のCPU基板30のグランドが筐体接地されるように構成されている。
インバータモジュール23を構成する樹脂製ケース22の上面には、樹脂製ケース22よりもやや大きくされたCPU基板(プリント基板)30が、多数の接続端子28およびアース26と接続された状態で配設されている。CPU基板30には、CPU等の低電圧で動作する素子により構成される制御通信回路が実装されており、パワー系基板21に実装されているパワー系回路(スイッチング回路)を制御するように構成されている。
車載空気調和装置の電動圧縮機を制御する制御系では、車両側との通信フォームとして車内LANであるCAN(Controller Area Network)が用いられている。このため、上記のCPU基板30上には、制御通信回路を構成するCANレシーバ回路が設けられ、車両側に設けられている図示省略の上位制御装置、すなわち車両側ECU(Electric Control Unit)からの通信ケーブルが接続可能に構成されている。本実施形態では、図2および図4に示されるように、CPU基板30上にCAN通信用のCANレシーバ回路31,32が複数回路設けられており、それぞれCPU33に接続されるようになっている。
上記複数のCANレシーバ回路31,32のうち、1つが高速CANレシーバ回路31とされ、他の1つが低速CANレシーバ回路32とされている。この高速CANレシーバ回路31および低速CANレシーバ回路32には、車両側ECUとの通信系統を構成する高速CANバス(CAN−BUS)34、低速CANバス(CAN−BUS)35の2系統のCANバス34および35のいずれかまたは双方が接続可能とされている。なお、ここでは、高速CANバス34、低速CANバス35を共にデュアルワイヤ(Dual Wire)とした例が示されている。
以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
車両に搭載の高電圧電源ユニットから高電圧ケーブルを経て電動圧縮機1のインバータ装置20に供給された直流電力は、P−N端子24を経てパワー系基板21のスイッチング回路に入力され、CPU基板30の制御回路により制御される半導体スイッチング素子のスイッチング動作によって制御指令周波数の三相交流電力に変換された後、U−V−W端子25からガラス密封端子を経てモータハウジング3内の電動モータに給電される。
車両に搭載の高電圧電源ユニットから高電圧ケーブルを経て電動圧縮機1のインバータ装置20に供給された直流電力は、P−N端子24を経てパワー系基板21のスイッチング回路に入力され、CPU基板30の制御回路により制御される半導体スイッチング素子のスイッチング動作によって制御指令周波数の三相交流電力に変換された後、U−V−W端子25からガラス密封端子を経てモータハウジング3内の電動モータに給電される。
CPU基板30上に設けられている制御通信回路は、車両側に設けられている上位の制御装置、すなわち車両側ECU(Electric Control Unit)と高速CANバス34および/または低速CANバス35のいずれかまたは双方を介して接続されている高速CANレシーバ回路31および/または低速CANレシーバ回路32のいずれかまたは双方に車両側ECUから送信される指令に基づいて、インバータ装置20をコントロールする。
これによって、電動圧縮機1の電動モータが制御指令周波数で回転駆動され、圧縮機構が動作される。圧縮機構の動作により、冷媒吸入ポート6から低温低圧の冷媒ガスがモータハウジング3内に吸い込まれる。この冷媒は、電動モータの周囲をモータ軸線L方向に圧縮機ハウジング4側へと流動されて圧縮機構に吸い込まれ、高温高圧状態に圧縮された後、吐出ポート7を経て電動圧縮機1の外部へと送出される。
この間、冷媒吸入ポート6からモータハウジング3内に吸い込まれ、モータ軸線L方向に流動される低温低圧の冷媒ガスは、モータハウジング3のハウジング壁を介してインバータ収納部9の底面に密着されて設置されているインバータ装置20のパワー系基板21を冷却する。これによって、パワー系基板21に実装されている半導体スイッチング素子等の発熱部品が強制冷却されるため、インバータ装置20の耐熱性能を確保することができる。
一方、本実施形態に係るインバータ一体型電動圧縮機1では、インバータ装置20側に車両側ECU(Electric Control Unit)との間のCAN(Controller Area Network)通信ケーブルを接続するためのCANレシーバ回路が、高速CANレシーバ回路31と低速CANレシーバ回路32の2系統設けられており、高速CANバス34および低速CANバス35の2系統のCANバスが接続可能とされている。このため、該インバータ一体型電動圧縮機1が搭載される車両側のCAN通信が高速CANまたは低速CANのいずれであっても、1種の電動圧縮機1によって対応することが可能となり、従って、インバータ一体型電動圧縮機1の汎用性を高めることができる。
また、車両側から高速CAN、低速CANの2系統の通信系統の使い分けが求められた場合であっても1種の電動圧縮機1によって対応でき、通信方式および機能の多様化にも即応することができる。この際、情報量が多い場合は高速CAN、それ以外は低速CANとすることにより、例えばOBD(On−Board Diagnostics)システムと称する車載用の自己故障診断システムに対しては、車両側からのデータ要求時、高速CANを通してデータを送信することにより対応が可能となる。
さらに、電気自動車やプラグインHEV車等においては、バッテリーの充電時、バッテリーを冷却するために空気調和装置用の電動圧縮機1を運転しており、この場合、CAN通信系統が1系統だと通信を確保するために全ての機器を作動しなければならず、電力を無駄に消費してしまうことになる。しかるに、CAN通信系統を高速CANと低速CANとの2系統具備することにより、用途に応じて作動させたい機器のみを作動させることが可能となる。このため、消費電力の低減を期待することができるとともに、ノイズが高い高速CANの使用を抑制することによりノイズ低減を図ることができる。
また、インバータ装置20側に設けられる高速CANレシーバ回路31および低速CANレシーバ回路32をパワー系基板21に対して分離設置されているCPU基板30上に設けた構成としているため、通信回路系の高速CANレシーバ回路31および低速CANレシーバ回路32を、高電圧が印加されるスイッチング回路を備えたパワー系基板21から分離し絶縁して設置することができる。これによって、パワー系基板21側からの電磁ノイズ等の影響による通信エラーを低減することができる。
なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記した実施形態では、インバータ収容部9をモータハウジング3と一体成形した例について説明したが、必ずしも一体に成形する必要はなく、別体をなすインバータ収容部9を一体に組み付けた構成としてもよい。また、圧縮機構については、特に制限されるものではなく、如何なる形式の圧縮機構を用いてもよい。
さらに、上記実施形態では、高速CANバス34および低速CANバス35が共にデュアルワイヤ(Dual Wire)とされているが、低速CANレシーバ回路32に接続される低速CANバス35については、シングルワイヤ(Single Wire)により構成してもよい。
1 インバータ一体型電動圧縮機
20 インバータ装置
21 パワー系基板
30 CPU基板
31 高速CANレシーバ回路
32 低速CANレシーバ回路
34 高速CANバス
35 低速CANバス
20 インバータ装置
21 パワー系基板
30 CPU基板
31 高速CANレシーバ回路
32 低速CANレシーバ回路
34 高速CANバス
35 低速CANバス
Claims (2)
- インバータ装置が一体に組み込まれているインバータ一体型電動圧縮機において、
前記インバータ装置側に、車両側制御装置との間のCAN(Controller Area Network)通信用のCANレシーバ回路が複数回路設けられ、その1つが高速CANレシーバ回路、他の1つが低速CANレシーバ回路とされ、高速CANバスおよび低速CANバスの2系統のCANバスに接続可能とされていることを特徴とするインバータ一体型電動圧縮機。 - 前記高速CANレシーバ回路および前記低速CANレシーバ回路は、前記インバータ装置のパワー系基板に対して分離設置されているCPU基板上に設けられていることを特徴とする請求項1に記載のインバータ一体型電動圧縮機。
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EP09834650.5A EP2362098B1 (en) | 2008-12-22 | 2009-11-13 | Inverter-integrated electric compressor |
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