JP3616152B2 - 自動車用電動コンプレッサー駆動装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、内部もしくは周辺の温度に応じて出力を調節することにより、空調用の電動コンプレッサーを、安定して駆動することのできる信頼性の高い自動車用電動コンプレッサー駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電動コンプレッサー駆動装置は電動コンプレッサーを駆動する際の電力消費により発熱する。出力が2KWとして電力消費が2%とした場合40Wの大きな発熱となる。この発熱により内部の電子部品等が破損・誤作動等しないように、放熱のための放熱器が、空冷、水冷等設けられている。
【0003】
そして、この放熱設計は、所定の周囲温度、所定の電力消費等の放熱設計条件に基づいてなされる。
【0004】
また、万一温度が異常に上昇した場合、電動コンプレッサーを駆動する出力を停止して電力消費とそれに起因する発熱を無くすようにした電動コンプレッサー駆動装置がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
よって、万一所定の放熱設計条件から条件が外れ、温度が異常に上昇した場合、電動コンプレッサーを駆動する出力は停止するか、もしくは電動コンプレッサー駆動装置の破損・誤作動を招くこととなる。
【0006】
しかしながら、自動車用の空調装置は安全面から、停止したり、誤作動することは避ける必要がある。例えば、窓の曇り防止のための除湿確保、吹き出し空気の急変で運転者を驚かせない等である。また、停止したり、誤作動することは乗員に不快感を与えてしまい快適性を損なってしまう。
【0007】
もって、電動コンプレッサー駆動装置の寿命を縮めないようにすることも大切であり、寿命の短い(電動コンプレッサー駆動装置の寿命をほぼ決める)電解コンデンサの温度は低く抑えなければならない。
【0008】
従って、本発明は、空調用の電動コンプレッサーを、安定して駆動することのできる信頼性の高い自動車用電動コンプレッサー駆動装置の提供を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の自動車用電動コンプレッサー駆動装置は、上記課題を解決するために、一体と なって外郭を形成するケースおよびヒートシンクと、前記ヒートシンクに密着して設けられた駆動出力部および温度センサと、前記駆動出力部を制御するマイコンと、前記駆動出力部の交流変換動作時の電流リップル、電圧リップルを低減する電解コンデンサとを備え、前記駆動出力部および温度センサと、前記マイコンと、前記電解コンデンサは前記ケース内部に収納され、前記駆動出力部の電力消費による熱は前記ヒートシンクに放熱され、前記温度センサは前記ヒートシンクの温度を検出して前記マイコンに入力し、前記温度センサが検出するヒートシンクの温度が、前記ケースの内部温度上限に至らしめる所定の放熱設計条件の温度を超えると、前記マイコンは前記駆動出力部の出力を下げるものである。
【0010】
【作用】
本発明によれば、温度センサにて電動コンプレッサー駆動装置のヒートシンクの温度を検出し、その温度センサからの出力に応じて、電動コンプレッサーを駆動する出力を調節するため、万一ヒートシンクが所定の放熱能力を満たさず(空冷の場合通風不良、水冷の場合水循環不良、ヒートシンクの伝熱不良等)、所定の放熱設計条件から条件が外れても、温度が異常に上昇するのを防止できる。
【0011】
【実施例】
本発明の実施例を図面により説明する。
【0012】
図3に本発明の実施例に係る電動コンプレッサー駆動装置の回路図を示す。電動コンプレッサー駆動装置1は、バッテリー16から直流電力を供給され、駆動出力部4で交流に変換されて、モータ駆動電力が電動コンプレッサー11へ出力される。スイッチング電源8は、バッテリー16の電圧を、駆動出力部4等で必要な電圧に変換して供給している。電解コンデンサ9は、バッテリー16の電圧を駆動出力部4で交流に変換する際に生ずる電流リップル、電圧リップルを軽減している。リレー7は、バッテリー16からの直流電力を開閉している。マイコン6は駆動出力部4の交流変換動作を制御し、また温度センサ20からの信号を入力して、前記交流変換動作の制御を調節する。更に、操作部15と通信を行い、操作部15の指示した出力となるように交流変換動作を行い、前記出力で電動コンプレッサー11のモータを駆動させる。この際、主たる電力消費は駆動出力部4で発生する。
【0013】
図1に、電動コンプレッサー駆動装置の模式図として一つの参考例を示す。
【0014】
プリント基板3の上にマイコン6、リレー7、スイッチング電源8が配置され、マイコン6には温度センサ20が接続されている(実際は、プリント基板3上の回路を通して)。そして、温度センサ20は電動コンプレッサー駆動装置1の内部に配置されている。
【0015】
駆動出力部4はプリント基板3の下に配置され、ヒートシンク5に密着して、その電力消費による熱はヒートシンク5に放熱される。ヒートシンク5は水冷式であり、ホース10により冷却水がポンプ12により注入され冷却される。ホース10には、水冷却器13が接続され循環水が冷却される。また、電動コンプレッサー駆動装置1以外の発熱源である発熱体14も接続されている。ケース2とヒートシンク5とは一体となって、電動コンプレッサー駆動装置1の外郭を形成している。
【0016】
操作部15はノブの左右への操作で、出力が設定できるようになっている。電動コンプレッサー11への配線、バッテリー16からの配線、操作部15からの配線はケース2を通過して、プリント基板3に接続されているが、省略している。
【0017】
図2に温度、出力、電力消費、冷却能力の相関図を示す。以下の関係があることは、明白である。
【0018】
図2(a)に示すように、出力が大きくなれば電力消費が大きくなる。図2(b)に示すように、電力消費が大きくなれば発熱が増加するので内部温度は高くなる。図2(c)に示すように、外部温度が高くなれば内部温度も高くなる。図2(d)に示すように、冷却能力が高くなれば内部温度は低くなる。
【0019】
ここで、仮にポンプ12が不調となり、水の循環量が減少して冷却能力がDからEに減少すると、出力Jでは内部温度の上限を超えてしまう。この温度は温度センサ20により検出されマイコン6におくられる。マイコン6は駆動出力部4の交流変換動作を調節し出力を下げる。そして、出力がKになると内部温度は上限以下となり調節を停止する。
【0020】
外部温度を検出する場合は、図2(c)により内部温度上限に相当する外部温度を上限とすれば良い。
【0021】
従って、温度、出力、電力消費、冷却能力の相関より、電動コンプレッサーを駆動する出力の停止、電動コンプレッサー駆動装置の破損・誤作動を防止出来る。
【0022】
図4に本発明の実施例に係る電動コンプレッサー駆動装置の模式図を示す。温度センサ20はヒートシンク5に密着されて、ヒートシンク5の温度を検出している。
【0023】
図4(a)ではヒートシンク5は軸流ファン付強制空冷装置17により冷却されている。図4(b)では、図1の参考例と同様にヒートシンク5は冷却水により冷却されている。図4(c)ではヒートシンク5は一括ヒートシンク18により冷却され(電動コンプレッサー駆動装置1は取付ネジ19で、一括ヒートシンク18に密着搭載されている)、一括ヒートシンク18は冷却水により冷却されている。また、一括ヒートシンク18は発熱体14も搭載して冷却している。
【0024】
ここで、仮に軸流ファン付強制空冷装置17不調、水冷却器13不調、電動コンプレッサー駆動装置1と一括ヒートシンク18との密着不良(取付ネジ19の経年緩み等により)などで冷却能力が減少し、ヒートシンク5の温度が所定の放熱設計条件の温度を超えると(例えば、内部温度上限にいたらしめるヒートシンク5の温度)、この温度は温度センサ20により検出されマイコン6におくられる。マイコン6は駆動出力部4の交流変換動作を調節し出力を下げる。そして、ヒートシンク5の温度が所定の放熱設計条件の温度以下になると、調節を停止する。
【0025】
また、駆動出力部4に特定の温度で自動的に出力を停止させる保護器が内蔵されている場合、この特定の温度より低い温度を、所定の放熱設計条件の温度とすれば、温度上昇による出力の停止を防止できる。
【0026】
従って、電動コンプレッサーを駆動する出力の停止、電動コンプレッサー駆動装置の破損・誤作動を防止出来る。
【0027】
以下、他の参考例として、ヒートシンク5以外の温度を検出して電動コンプレッサー駆動装置の破損・誤動作を防止する方法を示す。
【0028】
図5は、図1に示す電動コンプレッサー駆動装置の模式図とは温度センサ20の位置が異なり、マイコン6の周囲温度を検出すべく配置されている。通常マイコンの作動上限温度は80℃であるので、80℃をマイコンの上限周囲温度とする。
【0029】
ここで、図2(d)において、仮に発熱体14の発熱が異常に増大し冷却水温が上昇して冷却能力がDからEに減少すると、出力Jでは内部温度の上限80℃を超えてしまう。この温度は温度センサ20により検出されマイコン6におくられる。マイコン6は駆動出力部4の交流変換動作を調節し出力を下げる。そして、出力がKになると内部温度は上限80℃以下となり調節を停止する。
【0030】
従って、電動コンプレッサーを駆動する出力の停止、電動コンプレッサー駆動装置の破損・誤作動を防止出来る。
【0031】
図6は、温度センサ20の位置が、リレー7の周囲温度を検出すべく配置されている。80℃をリレー7の上限周囲温度とする。
【0032】
ここで、図2(d)の冷却能力E、出力Jにおいて、仮にリレー7の発熱が異常過大通電電流により異常に増大し内部温度の上限80℃を超えるとする。この温度は温度センサ20により検出されマイコン6におくられる。マイコン6は駆動出力部4の交流変換動作を調節し出力を下げる。そして、出力がKになると内部温度は上限80℃以下となり調節を停止する。
【0033】
従って、電動コンプレッサーを駆動する出力の停止、電動コンプレッサー駆動装置の破損・誤作動を防止出来る。
【0034】
図7は、温度センサ20の位置が、スイッチング電源8の周囲温度を検出すべく配置されている。80℃をスイッチング電源8の上限周囲温度とする。
【0035】
ここで、図2(d)の冷却能力D、出力Jにおいて、仮にスイッチング電源8の発熱が(通常より高い直流電圧によりスイッチングロスが増大して)異常に増大し内部温度の上限80℃を超えるとする。この温度は温度センサ20により検出されマイコン6におくられる。マイコン6は駆動出力部4の交流変換動作を調節し出力を下げる。そして、出力がKになり内部温度が上限80℃以下となると調節を停止する。
【0036】
従って、電動コンプレッサーを駆動する出力の停止、電動コンプレッサー駆動装置の破損・誤作動を防止出来る。
【0037】
図8は、温度センサ20の位置が、電解コンデンサ9の周囲温度を検出すべく配置されている。80℃を電解コンデンサ9の上限周囲温度とする。
【0038】
ここで、図2(d)において、仮にポンプ12が不調となり、水の循環量が減少して冷却能力がDからEに減少すると、出力Jでは内部温度の上限80℃を超えてしまう。この温度は温度センサ20により検出されマイコン6におくられる。マイコン6は駆動出力部4の交流変換動作を調節し出力を下げる。そして、出力がKになると内部温度は上限80℃以下となり、調節を停止する。
【0039】
一般に、電解コンデンサ9の寿命は温度が10℃下がれば2倍になる。よって、85℃で5000時間の寿命であれば、内部温度上限を75℃とすることにより10000時間にできる。
【0040】
従って、電動コンプレッサーを駆動する出力の停止、電動コンプレッサー駆動装置の破損・誤作動を防止出来、且つ寿命をのばすことが出来る。
【0041】
図9は、図1に示す電動コンプレッサー駆動装置の模式図とは温度異常表示器21が操作部15に設けられている点が異なる。80℃を内部温度上限とする。
【0042】
ここで、図2(d)において、仮にポンプ12が不調となり、水の循環量が減少して冷却能力がDからEに減少すると、出力Jでは内部温度の上限80℃を超えてしまう。この温度は温度センサ20により検出されマイコン6におくられる。マイコン6は駆動出力部4の交流変換動作を調節し出力を下げる。そして、出力がKになると内部温度は上限80℃以下となり、調節を停止する。
【0043】
一方、内部温度が上限80℃を超えたことを表示すべく、マイコン6は操作部15に信号を送る(実際は、プリント基板3上の回路を通して)。そして、操作部15は温度異常表示器21を点灯させる。
【0044】
従って、電動コンプレッサーを駆動する出力の停止、電動コンプレッサー駆動装置の破損・誤作動を防止出来、且つ寿命をのばすことが出来る。また、乗員は温度異常を知ることが出来るので、大きな故障を招く前に修繕が可能となる。さらには、各種の位置に温度センサなどの温度検出器を配置することにより、異常温度の箇所を即座に特定出来る。温度異常を知らせる方法としてはこれに限らず、音声で知らせたり、マイコン6に記憶させておき別途故障診断装置を準備して読みだすなどの方法がある。
【0045】
尚、上記実施例や参考例に限らず本発明の主旨を満たす範囲で種々の方法が可能である。また、冷却能力が低下する状況は上記に限らず種々ありうる。
【0046】
【発明の効果】
以上のように本発明は、ヒートシンクに密着された温度センサによりヒートシンクの温度を検出し、検出温度がケースの内部温度上限に至らしめる温度を超えると、駆動出力部の出力を低減させることにより、ケース内部に収納される駆動出力部を制御するマイコン、駆動出力部の交流変換動作時の電流リップル、電圧リップルを低減する電解コンデンサ等を保護することができる。よって、電動コンプレッサー駆動装置の破損・誤動作を防止して安定した、且つ信頼性の高い自動車用電動コンプレッサーの駆動装置が得られ、快適な空調を実現できる。
【0047】
また、保護すべき対象を、駆動出力部の交流変換動作時の電流リップル、電圧リップルを低減する電解コンデンサとすることにより、電解コンデンサの寿命を、ひいては電動コンプレッサー駆動装置本体の寿命を長期化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】参考例としての電動コンプレッサー駆動装置の模式図
【図2】温度、出力、電力消費、冷却能力の相関図
【図3】本発明の実施例に係る電動コンプレッサー駆動装置の回路図
【図4】本発明の実施例に係る電動コンプレッサー駆動装置の模式図
【図5】他の参考例としての電動コンプレッサー駆動装置の模式図
【図6】他の参考例としての電動コンプレッサー駆動装置の模式図
【図7】他の参考例としての電動コンプレッサー駆動装置の模式図
【図8】他の参考例としての電動コンプレッサー駆動装置の模式図
【図9】他の参考例としての電動コンプレッサー駆動装置の模式図
【符号の説明】
1 電動コンプレッサー駆動装置
2 ケース
3 プリント基板
4 駆動出力部
5 ヒートシンク(放熱器)
6 マイコン(制御装置)
7 リレー(開閉装置)
8 スイッチング電源(電源装置)
9 電解コンデンサ
10 ホース
11 電動コンプレッサー
12 ポンプ
13 水冷却器
14 発熱体
15 操作部
16 バッテリー
17 軸流ファン付強制空冷装置
18 一括ヒートシンク
19 取付ネジ
20 温度センサ(温度検出器)
21 温度異常表示器
Claims (1)
- 一体となって外郭を形成するケースおよびヒートシンクと、前記ヒートシンクに密着して設けられた駆動出力部および温度センサと、前記駆動出力部を制御するマイコンと、前記駆動出力部の交流変換動作時の電流リップル、電圧リップルを低減する電解コンデンサとを備え、前記駆動出力部および温度センサと、前記マイコンと、前記電解コンデンサは前記ケース内部に収納され、前記駆動出力部の電力消費による熱は前記ヒートシンクに放熱され、前記温度センサは前記ヒートシンクの温度を検出して前記マイコンに入力し、前記温度センサが検出するヒートシンクの温度が、前記ケースの内部温度上限に至らしめる所定の放熱設計条件の温度を超えると、前記マイコンは前記駆動出力部の出力を下げる自動車用電動コンプレッサー駆動装置。
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