JP2017184391A - 圧縮機制御回路、圧縮装置及び車両 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】圧縮機制御回路は、車両に備えられる。前記圧縮機制御回路は、絶縁型DC−DCコンバータと、インバータ制御回路と、回路基板と、を備える。前記絶縁型DC−DCコンバータは、一次側回路と二次側回路とが絶縁されている。前記インバータ制御回路は、前記絶縁型DC−DCコンバータから電力が供給される。前記回路基板は、前記絶縁型DCコンバータ及び前記インバータ制御回路を搭載する。前記回路基板は、前記一次側回路が接続される低電圧電源の系統のグラウンドのパターン配線、及び、前記インバータ制御回路が接続される高電圧電源の系統のグラウンドのパターン配線から独立し、回路基板上の1か所のみで前記高電圧電源の系統のグラウンドのパターン配線と接続されている前記二次側回路が接続されるグラウンドのパターン配線を備える。
【選択図】図1
Description
特許文献1には、関連する技術として、車両から放射する放射ノイズを低減させる技術が記載されている。
この場合、圧縮機モータを回転させる電流を生成するインバータ主回路には、車両を走行させるために用いられるモータなどを動作させるための高電圧電源から電力が供給される。また、インバータ主回路を制御するインバータ制御回路には、オーディオなどのアクセサリを動作させるための低電圧電源からDC(Direct Current、直流)電圧を生成する絶縁型DC−DCコンバータから電力が供給される。インバータ主回路とインバータ制御回路は、インバータを構成する回路であり、高電圧電源系のグラウンドに接続されている。
ここで、インバータ主回路の動作周波数は、低周波帯(例えば、キロヘルツのオーダの周波数帯)である。また、絶縁型DC−DCコンバータの動作周波数は、高周波帯(例えば、メガヘルツのオーダの周波数帯)である。そのため、絶縁型DC−DCコンバータで発生したメガヘルツのオーダの周波数帯のノイズが、インバータ制御回路を介してインバータ主回路へ伝播し、高電圧電源の系統と低電圧電源の系統とによる回路においてループが形成されることにより外部に放出される可能性がある。
そのため、車両において、簡易な構成で電磁ノイズの放出を防止することのできる技術が求められていた。
以下、本発明の第一の実施形態による車両の構成について説明する。
本発明の第一の実施形態による車両1は、図1に示すように、走行用モータ2と、空気調和システム3と、高電圧電源40と、車両用絶縁型DC−DCコンバータ50と、低電圧電源60と、走行用モータ制御回路70と、を備える。
走行用モータ2は、後述する高電圧電源40から電力を受けて動作する。
グラウンドGNDCのパターン配線は、グラウンドGNDHのパターン配線と回路基板100上の1か所でのみ接続されている。
なお、回路基板100には、後述する絶縁型DC−DCコンバータ101と、通信回路102と、絶縁素子103と、インバータ制御回路104と、インバータ主回路105と、が搭載されている。
絶縁型DC−DCコンバータ101は、受けた直流電圧からインバータ制御回路104を駆動する直流電圧を生成する。
絶縁型DC−DCコンバータ101の動作周波数は、高周波帯(例えば、メガヘルツのオーダの周波数帯)である。
絶縁型DC−DCコンバータ101は、生成した直流電圧をインバータ制御回路104に出力する。
絶縁型DC−DCコンバータ101の入力側のグラウンド端子は、回路基板100上でグラウンドGNDLのパターン配線に接続されている。
通信回路102は、後述する車両空調コントローラ30からの制御信号を絶縁素子103に送信する。
通信回路102のグラウンド端子は、回路基板100上でグラウンドGNDLのパターン配線に接続されている。
絶縁素子103は、受信した制御信号をインバータ制御回路104に送信する。
絶縁素子103は、例えば、フォトカプラである。
絶縁素子103の入力側のグラウンド端子は、回路基板100上でグラウンドGNDLのパターン配線に接続されている。
また、絶縁素子103の出力側のグラウンド端子は、回路基板100上でグラウンドGNDHのパターン配線に接続されている。
インバータ制御回路104は、絶縁素子103から制御信号を受信する。
インバータ制御回路104は、受信した制御信号に基づいて、インバータ主回路105を制御する。
インバータ制御回路104のグラウンド端子は、回路基板100上でグラウンドGNDHのパターン配線に接続されている。
インバータ主回路105は、インバータ制御回路104による制御に基づいて、圧縮機モータ106を駆動する。
インバータ主回路105の動作周波数は、低周波帯(例えば、キロヘルツのオーダの周波数帯)である。
インバータ主回路105のグラウンド端子は、回路基板100上でグラウンドGNDHのパターン配線に接続されている。
圧縮機モータ106は、圧縮機107において冷媒を圧縮させる。
圧縮機107は、圧縮機モータ106の動作により、冷媒を圧縮する。
熱交換器系機器20は、取り込んだ冷媒と外気との間で熱交換を行う。
車両空調コントローラ30は、ユーザによる操作に応じた空気調和機の制御信号を通信回路102に送信する。
車両空調コントローラ30のグラウンド端子は、グラウンドGNDLに接続されている。
また、高電圧電源40は、後述する走行用モータ制御回路70を介して、車両1を走行させるために用いられる走行用モータ2に電力を供給する。
高電圧電源40が出力する直流電圧は、例えば、100〜300ボルトである。また、高電圧電源40が出力する直流電圧は、例えば、48ボルトである。
高電圧電源40のグラウンド端子は、グラウンドGNDHに接続されている。
なお、高電圧電源40からインバータ一体型電動圧縮装置10へ直流電圧を伝送する経路は、シールドされたケーブルであってもよい。
車両用絶縁型DC−DCコンバータ50は、受けた直流電圧から低電圧電源60を充電する直流電圧を生成する。
車両用絶縁型DC−DCコンバータ50は、生成した直流電圧を低電圧電源60に出力する。
車両用絶縁型DC−DCコンバータ50の入力側のグラウンドは、グラウンドGNDHに接続されている。
また、車両用絶縁型DC−DCコンバータ50の出力側のグラウンド端子は、グラウンドGNDLに接続されている。
低電圧電源60は、受けた直流電圧を用いて充電を行う。
低電圧電源60は、絶縁型DC−DCコンバータ101と、通信回路102と、車両空調コントローラ30とに直流電圧を出力する。
また、低電圧電源60は、車両1に設けられたオーディオなどのアクセサリに直流電圧を出力する。
低電圧電源60が出力する直流電圧は、例えば、12ボルトである。
低電圧電源60のグラウンド端子は、グラウンドGNDLに接続されている。
また、図2には、絶縁型DC−DCコンバータ101と共に、低電圧電源60と、ノイズフィルタ70と、コンデンサ80と、ゼロオーム抵抗90と、グラウンドGNDCのパターン配線PT1と、グラウンドGNDHのパターン配線PT2とが示されている。
低電圧電源60は、図1に示されていない、ノイズを除去するためのノイズフィルタ70とコンデンサ80とを介して、絶縁型DC−DCコンバータ101へ直流電圧を出力している。
一次側コイルL1は、制御回路1011による制御に基づく電流を流す。
絶縁トランス1012の二次側コイルL2aは、電磁誘導によって、一次側コイルL1と二次側コイルL2aとの巻線数比、及び、一次側コイルL1に流れる電流に応じた電流を流す。
整流回路1013aは、例えば、ダイオードである。
平滑回路1014aは、例えば、コンデンサである。
整流回路1013bは、例えば、ダイオードである。
平滑回路1014bは、例えば、コンデンサである。
具体的には、グラウンドGNDCのパターン配線PT1は、図3に示すように、グラウンドGNDHのパターン配線PT2、及び、グラウンドGNDLのパターン配線PT3のそれぞれから独立している。グラウンドGNDCのパターン配線PT1とグラウンドGNDHのパターン配線PT2のそれぞれは、図4に示すように、ゼロオーム抵抗90と自身のグラウンドとを接続するための接続領域200(例えば、パッドやランドなど)を有している。ゼロオーム抵抗90は、グラウンドGNDCのパターン配線PT1とグラウンドGNDHのパターン配線PT2のそれぞれの接続領域200と半田付けされている。このように、グラウンドGNDCのパターン配線PT1とグラウンドGNDHのパターン配線PT2とは、回路基板100上の1か所でゼロオーム抵抗90により接続されている。
本発明の第一の実施形態による車両1において、圧縮機制御回路11は、絶縁型DC−DCコンバータ101と、インバータ制御回路104と、回路基板100と、を備える。絶縁型DC−DCコンバータ101は、一次側回路(入力側)と二次側回路(出力側)とが絶縁されている。インバータ制御回路104は、絶縁型DC−DCコンバータ101から電力が供給される。回路基板100は、絶縁型DC−DCコンバータ101及びインバータ制御回路104を搭載する。回路基板100は、一次側回路が接続される低電圧電源60の系統のグラウンドGNDLのパターン配線PT3、及び、インバータ制御回路104が接続される高電圧電源40の系統のグラウンドGNDHのパターン配線PT2から独立し、回路基板100上の1か所のみで高電圧電源40の系統のグラウンドGNDHのパターン配線PT2と接続されている二次側回路が接続されるグラウンドGNDCのパターン配線PT1を備える。
具体的には、回路基板100上の1か所は、ゼロオーム抵抗やジャンパー線などの短絡用素子を用いて接続されている。
このようにすれば、圧縮機制御回路11は、車両1において、簡易な構成で電磁ノイズの放出を防止することができる。
本発明の第二の実施形態による空気調和システムの構成について説明する。
本発明の第二の実施形態による車両1は、図1で示した本発明の第一の実施形態による車両1と同様に、走行用モータ2と、空気調和システム3と、を備える。
走行用モータ2は、高電圧電源40から電力を受けて動作する。
グラウンドGNDCのパターン配線PT1は、グラウンドGNDHのパターン配線PT2と回路基板100上の1か所でのみ接続されている。
なお、回路基板100には、絶縁型DC−DCコンバータ101と、通信回路102と、絶縁素子103と、インバータ制御回路104と、インバータ主回路105と、が搭載されている。
低電圧電源60は、ノイズを除去するためのノイズフィルタ70とコンデンサ80とを介して、絶縁型DC−DCコンバータ101へ直流電圧を出力している。
インダクタ91は、コンデンサ92及びコンデンサ93と共にノイズフィルタを構成する。
インダクタ91は、例えば、チップフェライトビーズインダクタである。
コンデンサ93は、グラウンドGNDHのパターン配線PT2とグラウンドGNDLとの間に設けられている。
具体的には、グラウンドGNDCのパターン配線PT1は、図6に示すように、グラウンドGNDHのパターン配線PT2、及び、グラウンドGNDLのパターン配線PT3のそれぞれから独立している。また、グラウンドGNDCのパターン配線PT1は、金属ネジ等を介してグラウンドGNDLのパターン配線PT3に接続されたパターン配線PT6にコンデンサ92を介して接続される。また、グラウンドGNDHのパターン配線PT2は、金属ネジ等を介してグラウンドGNDLのパターン配線PT3に接続されたパターン配線PT6にコンデンサ93を介して接続される。グラウンドGNDCのパターン配線PT1とグラウンドGNDHのパターン配線PT2のそれぞれは、図7に示すように、インダクタ91と自身のグラウンドとを接続するための接続領域200(例えば、パッドやランドなど)を有している。インダクタ91は、グラウンドGNDCのパターン配線PT1とグラウンドGNDHのパターン配線PT2のそれぞれの接続領域200と半田付けされている。このように、グラウンドGNDCのパターン配線PT1とグラウンドGNDHのパターン配線PT2とは、回路基板100上の1か所でインダクタ91により接続されている。
本発明の第二の実施形態による車両1において、圧縮機制御回路11は、絶縁型DC−DCコンバータ101と、インバータ制御回路104と、回路基板100と、を備える。絶縁型DC−DCコンバータ101は、一次側回路(入力側)と二次側回路(出力側)とが絶縁されている。インバータ制御回路104は、絶縁型DC−DCコンバータ101から電力が供給される。回路基板100は、絶縁型DC−DCコンバータ101及びインバータ制御回路104を搭載する。回路基板100は、一次側回路が接続される低電圧電源60の系統のグラウンドGNDLのパターン配線PT3、及び、インバータ制御回路104が接続される高電圧電源40の系統のグラウンドGNDHのパターン配線PT2から独立し、回路基板100上の1か所のみで高電圧電源40の系統のグラウンドGNDHのパターン配線PT2と接続されている二次側回路が接続されるグラウンドGNDCのパターン配線PT1を備える。
具体的には、例えば、回路基板上の1か所は、インダクタ91などの第1ノイズフィルタを用いて接続されている。
このようにすれば、圧縮機制御回路11は、車両1において、簡易な構成で電磁ノイズの放出を防止することができる。
本発明の第三の実施形態による空気調和システムの構成について説明する。
本発明の第三の実施形態による車両1は、図1で示した本発明の第一の実施形態による車両1と同様に、走行用モータ2と、空気調和システム3と、を備える。
走行用モータ2は、高電圧電源40から電力を受けて動作する。
グラウンドGNDCのパターン配線PT1は、グラウンドGNDHのパターン配線PT2と回路基板100上の1か所でのみ接続されている。
なお、回路基板100には、絶縁型DC−DCコンバータ101と、通信回路102と、絶縁素子103と、インバータ制御回路104と、インバータ主回路105と、が搭載されている。
低電圧電源60は、ノイズを除去するためのノイズフィルタ70とコンデンサ80とを介して、絶縁型DC−DCコンバータ101へ直流電圧を出力している。
インダクタ94aは、コンデンサ95a及びコンデンサ96aと共にノイズフィルタを構成する。
インダクタ94aは、絶縁型DC−DCコンバータ101からグラウンドGNDHに接続されるインバータ制御回路104などの負荷へ電力を供給する経路において、絶縁型DC−DCコンバータ101側のパターン配線PT4aと負荷側のパターン配線PT5aとの間に設けられている。
インダクタ94aは、インダクタ91と共にコモンモード電流による磁束は足し合わされてインダクタに働き、ディファレンシャル電流による磁束は打ち消されてインダクタに働くノイズを除去するコモンモードフィルタを構成する。
インダクタ94bは、コンデンサ95b及びコンデンサ96bと共にノイズフィルタを構成する。
インダクタ94bは、絶縁型DC−DCコンバータ101からグラウンドGNDHに接続されるインバータ制御回路104などの負荷へ電力を供給する経路において、絶縁型DC−DCコンバータ101側のパターン配線PT4bと負荷側のパターン配線PT5bとの間に設けられている。
インダクタ94bは、インダクタ91と共にコモンモードフィルタを構成する。
具体的には、絶縁型DC−DCコンバータ101側のパターン配線PT4aと負荷側のパターン配線PT5aのそれぞれは、図9に示すように、インダクタ94aと自身のパターン配線とを接続するための接続領域200(例えば、パッドやランドなど)を有している。インダクタ94aは、絶縁型DC−DCコンバータ101側のパターン配線PT4aと負荷側のパターン配線PT5aのそれぞれの接続領域200と半田付けされている。このように、絶縁型DC−DCコンバータ101側のパターン配線PT4aと負荷側のパターン配線PT5aとは、回路基板100上の1か所でインダクタ94aにより接続されている。
本発明の第三の実施形態による車両1において、圧縮機制御回路11は、絶縁型DC−DCコンバータ101と、インバータ制御回路104と、回路基板100と、を備える。絶縁型DC−DCコンバータ101は、一次側回路(入力側)と二次側回路(出力側)とが絶縁されている。インバータ制御回路104は、絶縁型DC−DCコンバータ101から電力が供給される。回路基板100は、絶縁型DC−DCコンバータ101及びインバータ制御回路104を搭載する。回路基板100は、一次側回路が接続される低電圧電源60の系統のグラウンドGNDLのパターン配線PT3、及び、インバータ制御回路104が接続される高電圧電源40の系統のグラウンドGNDHのパターン配線PT2から独立し、回路基板100上の1か所のみで高電圧電源40の系統のグラウンドGNDHのパターン配線PT2と接続されている二次側回路が接続されるグラウンドGNDCのパターン配線PT1を備える。
具体的には、例えば、回路基板上の1か所は、インダクタ91などの第1ノイズフィルタを用いて接続されている。また、回路基板上の1か所は、さらに、絶縁型DC−DCコンバータ101からインバータ制御回路104へ電力を供給する経路において絶縁型DC−DCコンバータ101とインバータ制御回路104との間に第1ノイズフィルタと同様の第2ノイズフィルタが設けられている。
このようにすれば、圧縮機制御回路11は、車両1において、簡易な構成で電磁ノイズの放出を防止することができる。
本発明の第四の実施形態による空気調和システムの構成について説明する。
本発明の第四の実施形態による車両1は、図1で示した本発明の第一の実施形態による車両1と同様に、走行用モータ2と、空気調和システム3と、を備える。
走行用モータ2は、高電圧電源40から電力を受けて動作する。
グラウンドGNDCのパターン配線PT1は、グラウンドGNDHのパターン配線PT2と回路基板100上の1か所でのみ接続されている。
なお、回路基板100には、絶縁型DC−DCコンバータ101と、通信回路102と、絶縁素子103と、インバータ制御回路104と、インバータ主回路105と、が搭載されている。
低電圧電源60は、ノイズを除去するためのノイズフィルタ70とコンデンサ80とを介して、絶縁型DC−DCコンバータ101へ直流電圧を出力している。
コンデンサ99aは、グラウンドGNDHのパターン配線PT2とグラウンドGNDLとの間に設けられている。
また、絶縁型DC−DCコンバータ101側のパターン配線PT4aと負荷側のパターン配線PT5aとは、図10に示すように、回路基板100上の1か所でコモンモードフィルタ97により接続されている。
具体的には、グラウンドGNDCのパターン配線PT1、グラウンドGNDHのパターン配線PT2、絶縁型DC−DCコンバータ101側のパターン配線PT4a、負荷側のパターン配線PT5aのそれぞれは、図11に示すように、コモンモードフィルタ97と自身のパターン配線とを接続するための接続領域200(例えば、パッドやランドなど)を有している。コモンモードフィルタ97は、グラウンドGNDCのパターン配線PT1とグラウンドGNDHのパターン配線PT2のそれぞれの接続領域200と半田付けされている。このように、グラウンドGNDCのパターン配線PT1とグラウンドGNDHのパターン配線PT2とは、回路基板100上の1か所でコモンモードフィルタ97により接続されている。
また、コモンモードフィルタ97は、絶縁型DC−DCコンバータ101側のパターン配線PT4aと負荷側のパターン配線PT5aのそれぞれの接続領域200と半田付けされている。このように、絶縁型DC−DCコンバータ101側のパターン配線PT4aと負荷側のパターン配線PT5aとは、回路基板100上の1か所でコモンモードフィルタ97により接続されている。
本発明の第四の実施形態による車両1において、圧縮機制御回路11は、絶縁型DC−DCコンバータ101と、インバータ制御回路104と、回路基板100と、を備える。絶縁型DC−DCコンバータ101は、一次側回路(入力側)と二次側回路(出力側)とが絶縁されている。インバータ制御回路104は、絶縁型DC−DCコンバータ101から電力が供給される。回路基板100は、絶縁型DC−DCコンバータ101及びインバータ制御回路104を搭載する。回路基板100は、一次側回路が接続される低電圧電源60の系統のグラウンドGNDLのパターン配線PT3、及び、インバータ制御回路104が接続される高電圧電源40の系統のグラウンドGNDHのパターン配線PT2から独立し、回路基板100上の1か所のみで高電圧電源40の系統のグラウンドGNDHのパターン配線PT2と接続されている二次側回路が接続されるグラウンドGNDCのパターン配線PT1を備える。
具体的には、例えば、回路基板100上の1か所は、コモンモードフィルタ97が含む第1チョークコイルL11を用いて接続され、かつ、絶縁型DC−DCコンバータ101からインバータ制御回路104へ電力を供給する経路において絶縁型DC−DCコンバータ101とインバータ制御回路104との間に第2チョークコイルL12が設けられている。
このようにすれば、圧縮機制御回路11は、車両1において、簡易な構成で電磁ノイズの放出を防止することができる。
10・・・インバータ一体型電動圧縮装置
11・・・圧縮機制御回路
20・・・熱交換器系機器
30・・・車両空調コントローラ
40・・・高電圧電源
50・・・車両用絶縁型DC−DCコンバータ
60・・・低電圧電源
70・・・ノイズフィルタ
80、92、93、95a、95b、96a、96b、98a、98b、99a、99b・・・コンデンサ
90・・・ゼロオーム抵抗
91、94a、94b・・・インダクタ
97・・・コモンモードフィルタ
100・・回路基板
101・・・絶縁型DC−DCコンバータ
102・・・通信回路
103・・・絶縁素子
104・・・インバータ制御回路
105・・・インバータ主回路
106・・・圧縮機モータ
107・・・圧縮機
200・・・接続領域
1011・・・制御回路
1012・・・絶縁トランス
1013a、1013b・・・整流回路
1014a、1014b・・・平滑回路
Claims (9)
- 一次側回路と二次側回路とが絶縁されている絶縁型DC−DCコンバータと、
前記絶縁型DC−DCコンバータから電力が供給されるインバータ制御回路と、
を備え、
前記インバータ制御回路が接続される高電圧電源の系統のグラウンドのパターン配線と、前記一次側回路が接続される低電圧電源の系統のグラウンドのパターン配線、及び、前記インバータ制御回路が接続される高電圧電源の系統のグラウンドのパターン配線から独立し、前記二次側回路が接続されるグラウンドのパターン配線とが、1か所のみで接続される圧縮機制御回路。 - 前記1か所は、短絡用素子を用いて接続されている、
請求項1に記載の圧縮機制御回路。 - 前記1か所は、第1ノイズフィルタを用いて接続されている、
請求項1に記載の圧縮機制御回路。 - 前記1か所は、さらに、前記絶縁型DC−DCコンバータから前記インバータ制御回路へ電力を供給する経路において前記絶縁型DC−DCコンバータと前記インバータ制御回路との間に第2ノイズフィルタが設けられている、
請求項3に記載の圧縮機制御回路。 - 前記1か所は、コモンモードフィルタが含む2つのチョークコイルのうちの一方を用いて接続され、かつ、前記絶縁型DC−DCコンバータから前記インバータ制御回路へ電力を供給する経路において前記絶縁型DC−DCコンバータと前記インバータ制御回路との間に前記2つのチョークコイルのうちの他方が設けられている、
請求項1に記載の圧縮機制御回路。 - 前記1か所は、絶縁型DC−DCコンバータとインバータ制御回路とが搭載された回路基板上の1か所である、
請求項1から請求項5の何れか一項に記載の圧縮機制御回路。 - 前記インバータ制御回路により制御され、圧縮機モータを駆動するインバータ主回路、
を備える請求項1から請求項6の何れか一項に記載の圧縮機制御回路。 - 請求項1から請求項7の何れかの圧縮機制御回路と、
前記圧縮機制御回路によって制御される圧縮機モータと、
前記圧縮機モータによって動作し、冷媒を圧縮する圧縮機と、
を備える圧縮装置。 - 請求項1から請求項7の何れかの圧縮機制御回路と、
前記圧縮機制御回路の備えるインバータ制御回路が接続される高電圧電源によって駆動される走行用モータと、
を備える車両。
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