JP5039356B2 - 制御基板および電動圧縮機の制御装置ならびに電動圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、低圧用回路のパターンと高圧用回路のパターンとが形成された制御基板およびこの制御基板を有する制御装置に関するものである。

従来、車載用空気調和機においては、電源から供給される直流電力をインバータ装置により３相交流電力に変換し、この３相交流電力を圧縮機に供給することにより、空気調和機を作動させている。また、近年、上記インバータ装置と圧縮機とが一体化された一体型電動圧縮機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−３６７７３号公報

しかしながら、近年、上述した圧縮機等を備える車載用空気調和機においては、圧縮機を制御する制御装置に対して、１２Ｖまたは２４Ｖ程度の低電圧系統と、３００Ｖ程度の高電圧系統とが接続される場合があり、ノイズが増大するという問題があった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、低電圧系統と高電圧系統との両方が接続される制御装置において、ノイズの低減を図ることのできる制御基板及び制御装置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、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、電動モータを含む動力を用いて走行する車両に搭載される電動圧縮機の制御装置に適用される制御基板であって、低電圧電源と、該低電圧電源よりも高電圧であり、該低電圧電源とは独立した電源系統である高電圧電源とが接続され、前記低電圧電源からの低電圧が入力される低電圧用回路のパターンと、前記高電圧電源からの高電圧が入力される高電圧用回路のパターンとが形成され、前記低電圧用回路のパターンは、低電圧用グランドパターンを有し、前記高電圧用回路のパターンは、高電圧用グランドパターンを有し、前記低電圧用グランドパターン及び前記高電圧用グランドパターンには、コンデンサを介して互いを接続するためのグランド接続用ランドが複数箇所に設けられ、各箇所の前記グランド接続用ランドには、ノイズの規制数値特性に基づき、低減させたいノイズの周波数帯域に応じた周波数特性を有するコンデンサが接続される制御基板を提供する。

このような構成によれば、低電圧用回路のグランドと高電圧用回路のグランドとをコンデンサにより接続することが可能となるので、高電圧用回路側におけるノイズを低減させることができる。また、コンデンサを介して互いのグランドを接続するので、低電圧用回路と高電圧用回路とを電気的に分離することができる。
更に、低減させたいノイズの周波数帯域に応じて、各グランド接続用ランドに接続するコンデンサの容量や特性を変えることが可能となるので、所望の周波数帯域のノイズを効果的に低減させることができる。

上記制御基板において、前記低電圧用グランドパターンは、接地可能に設けられていてもよい。
これにより、制御基板上に形成されている低電圧用回路のグランドを接地させることが可能となるので、低電圧用回路を周波数的に安定した状態とすることができる。

上記制御基板において、前記高電圧用グランドパターンをコンデンサを介して接地するための接地用ランドが形成されていることとしてもよい。
このような構成によれば、高電圧用回路のグランドをコンデンサを介して接地することが可能となるので、高電圧用回路を周波数的に安定した状態とすることができる。

上記制御基板において、前記グランド接続用ランドが複数の前記コンデンサを並列に接続するように形成されていることとしてもよい。

このような構成によれば、低電圧用回路のグランドと高電圧用回路のグランドとを並列接続された複数のコンデンサにより接続することが可能となるので、十分な周波数特性を確保することができる。この結果、ノイズの周波数帯域が広い場合には、周波数特性の異なる複数のコンデンサを並列に接続することにより、広い帯域にわたってノイズの低減を図ることができる。

上記制御基板において、前記グランド接続用ランドが複数の前記コンデンサを直列に接続するように形成されていることとしてもよい。

このような構成によれば、低電圧用回路のグランドと高電圧用回路のグランドとを直列接続された複数のコンデンサにより接続することが可能となるので、十分な耐圧を確保することができる。

また、本発明の制御基板は、圧縮機を駆動制御する制御装置、特に、車載用空気調和機の制御装置に利用されて好適なものであり、この制御基板を採用することにより、制御装置におけるノイズの低減を図ることができる。
本発明は、上記いずれかに記載の制御基板を有する制御装置を提供する。
上記電動圧縮機の制御装置において、前記制御基板には、当該制御基板を筐体にビス止めするための複数のビス孔が形成されており、前記低電圧用グランドパターンは、少なくとも１つの前記ビス孔をビスが貫通して前記筐体に形成されているビス止めに固定される状態において、該ビスと接触するように形成されていてもよい。
上記電動圧縮機の制御装置において、前記制御基板には、少なくとも１つの前記ビス孔をビスが貫通して前記筐体に形成されているビス止めに固定される状態において、該ビスと前記高電圧用グランドパターンとをコンデンサを介して接続するためのランドが設けられていてもよい。
上記電動圧縮機の制御装置において、前記高電圧用回路は、前記高電圧電源から供給される直流電力を３相の交流電力に変換して出力するためのインバータ回路を有していてもよい。
上記電動圧縮機の制御装置において、前記制御基板は、前記低電圧用回路のパターンが形成されている領域と、前記高電圧用回路のパターンが形成されている領域とが分離されていてもよい。
本発明は、上記いずれかの電動圧縮機の制御装置を備える電動圧縮機を提供する。
また、上記態様は、可能な範囲で組み合わせて利用することができるものである。

本発明によれば、低電圧系統と高電圧系統との両方に接続する制御装置において、ノイズの低減を図ることができるという効果を奏する。

以下に、本発明に係る制御基板が適用された車載空気調和機の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る車載空気調和機１の概略構成を示したブロック図である。
図１に示すように、制御装置２の入力側は、高電圧電源３および低電圧電源４と接続されている。具体的には、高電圧電源３は高圧系統の電力線Ｌ１により制御装置２と接続されている。また、低電圧電源４は、低圧系統の電力線Ｌ２により制御装置２と接続されている。制御装置２の出力側と圧縮機５とは、３相電力線Ｌ３により接続されている。
高圧系統の電力線Ｌ１を介して入力される電圧のレベルは、例えば、約３００Ｖであり、低圧系統の電力線Ｌ２を介して入力される電圧のレベルは、例えば、約１２Ｖまたは約２４Ｖである。

このような構成における車載空気調和機１においては、高電圧電源３から電力線Ｌ１を介して直流電力が制御装置２に供給される。この直流電力は、制御装置２内のインバータ装置（図示略）により３相の交流電力に変換され、３相電力線Ｌ３を介して圧縮機５へ供給される。なお、インバータ装置の駆動制御等については公知の技術を採用することができる。

このような車載空気調和機１の制御装置２においては、図２に示すような制御基板１０が利用される。この制御基板１０には、１枚の基板内に、電力線Ｌ２を介して入力される低電圧に係る電力制御を行うための低電圧系パターン（低電圧用回路のパターン）と、電力線Ｌ１を介して入力される高電圧に係る電力制御を行うための高電圧系パターン（高電圧用回路のパターン）とが形成されている。
低電圧系パターンと高電圧系パターンとが形成される領域は分離されている。本実施形態においては、領域Ａ１に低電圧系パターンが形成され、領域Ａ２に高電圧系パターンが形成されている。なお、各領域Ａ１，Ａ２における詳細なパターンについては、図示を省略している。

このような制御基板１０において、低電圧用回路のグランドが接地可能にパターン形成されている。具体的には、制御基板１０には、当該基板を筐体（図示略）にビス止めするための複数のビス孔１１ａ〜１１ｄが形成されており、このうちの少なくとも１つのビス孔１１ａと低電圧用回路のグランドとが接続されている。上記ビス孔をビスが貫通し、筐体に形成されているビス止めに固定されることにより、当該基板が筐体内に固定される。ここで、筐体は取り付け時において車体側のアースに接続されることにより接地されているので、低電圧用回路のグランドと筐体とがビスにより接続されることにより、低電圧回路のグランドを接地することができる。

また、制御基板１０には、高電圧用回路のグランドを、コンデンサを介して接地するための接地用ランド１２ａ，１２ｂが形成されている。この接地用ランド１２ａ，１２ｂは、例えば、低電圧用回路のグランドが接続されていないビス孔１１ｃ，１１ｄと高電圧用回路のグランドとをそれぞれコンデンサにより接続するためのランドである。
このように、接地用ランド１２ａ，１２ｂが形成されることにより、高電圧用回路のグランドをコンデンサを介して接地することが可能となるので、瞬時的な電圧変動をコンデンサの作用により低減させることが可能となり、ノイズを低減させることができる。

更に、低電圧用回路のパターン及び高電圧用回路のパターンには、互いのグランドをコンデンサを介して接続するためのグランド接続用ランド１３ａ，１３ｂが設けられている。なお、図２に示されているグランド接続用ランド１３ａ，１３ｂに接続されるコンデンサの数、及び上述した接地用ランド１２ａ，１２ｂに接続されるコンデンサの数は、それぞれ一例であり、これらコンデンサの接続数は設計事項により適宜増減することが可能である。

接地用ランド１２ａ，１２ｂおよびグランド接続用ランド１３ａ，１３ｂは、複数のコンデンサを並列に接続するように設けられていてもよいし、複数のコンデンサを直接に接続するように設けられていてもよい。コンデンサを直列に接続するか、並列に接続するかについては、耐圧やノイズレベルに応じて適宜選択することができる。
図２に示した接地用ランド１２ａ，１２ｂ、並びにグランド接続用ランド１３ｂは、いずれも複数のコンデンサを並列に接続するための形態とされている。
図３に、複数のコンデンサを直列に接続するためのランドの形態を示す。このように、コンデンサを直列に接続するためには、ランドをもう一つ追加し、追加したランドと各パターンのグランド等とをそれぞれ接続すればよい。

上記接地用ランド１２ａ，１２ｂ及びグランド接続用ランド１３ａ，１３ｂは、制御基板の特質に応じて複数の箇所に設けられていてもよい。また、これら接地用ランド１２ａ，１２ｂ及びグランド接続用ランド１３ａ，１３ｂに接続されるコンデンサの容量や個数は、制御基板１０の特性やノイズの規制数値特性に応じて適切に選定することが好ましい。具体的には、低減させたいノイズの周波数帯域に応じた周波数特性を有するコンデンサをそれぞれ接続することが好ましい。

図４乃至図６に、図１に示した接地用ランド１２ａ，１２ｂ及びグランド接続用ランド１３ａ，１３ｂに接続されるコンデンサの周波数特性の一例を示す。本実施形態では、図４に示す周波数特性を有するコンデンサを接地用ランド１２ａ，１２ｂ及びグランド接続用ランド１３ａ，１３ｂにそれぞれ接続している。
なお、図４に代えて、図５または図６に示した周波数特性を有するコンデンサを適宜採用することとしてもよい。
車載用空気調和機では、一例として主に、約０．５３〜１５００ＭＨｚの周波数帯のノイズ低減を図る必要があることから、この周波数帯域のノイズ低減を実現させるのに好適な特性を有するコンデンサを選定している。

以上説明してきたように、本実施形態に係る車載空気調和機１によれば、制御装置２に用いる制御基板１０において、低電圧用回路のグランドを接地することが可能となるので、低電圧用回路を周波数的に安定した状態とすることができる。
また、少なくともいずれか一つのグランド接続用ランド１３ａ，１３ｂにコンデンサを接続することにより、低電圧用回路のグランドと高電圧用回路のグランドとをコンデンサにより接続することが可能となるので、高電圧用回路側におけるノイズを低減させることができる。また、コンデンサにより互いのグランドを接続するので、低電圧用回路と高電圧用回路とを電気的に分離することができる。

更に、少なくともいずれか一つの接地用ランド１２ａ，１２ｂにコンデンサを接続することにより、高電圧用回路のグランドをコンデンサにより接地することが可能となるので、高電圧用回路を周波数的に安定した状態とすることができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

本発明の一実施形態に係る車載空気調和機の概略構成を示した図である。 本発明の一実施形態に係る制御装置に用いられる制御基板の一例を示した図である。 複数のコンデンサを直列に接続する際のランドの形態を示した図である。 コンデンサの周波数特性の一例を示した図である。 コンデンサの周波数特性の一例を示した図である。 コンデンサの周波数特性の一例を示した図である。

符号の説明

１ 車載空気調和機
２ 制御装置
３ 高電圧電源
４ 低電圧電源
５ 圧縮機
Ｌ１ 高圧系統の電力線
Ｌ２ 低圧系統の電力線
Ｌ３ ３相電力線
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ ビス孔
１２ａ，１２ｂ 接地用ランド
１３ａ，１３ｂ グランド接続用ランド

Claims (11)

1. 電動モータを含む動力を用いて走行する車両に搭載される電動圧縮機の制御装置に適用される制御基板であって、
   低電圧電源と、該低電圧電源よりも高電圧であり、該低電圧電源とは独立した電源系統である高電圧電源とが接続され、
   前記低電圧電源からの低電圧が入力される低電圧用回路のパターンと、
   前記高電圧電源からの高電圧が入力される高電圧用回路のパターンと
   が形成され、
   前記低電圧用回路のパターンは、低電圧用グランドパターンを有し、
   前記高電圧用回路のパターンは、高電圧用グランドパターンを有し、
   前記低電圧用グランドパターン及び前記高電圧用グランドパターンには、コンデンサを介して互いを接続するためのグランド接続用ランドが複数箇所に設けられ、
   各箇所の前記グランド接続用ランドには、ノイズの規制数値特性に基づき、低減させたいノイズの周波数帯域に応じた周波数特性を有するコンデンサが接続される制御基板。
2. 前記低電圧用グランドパターンは、接地可能に設けられている請求項１に記載の制御基板。
3. コンデンサを介して前記高電圧用グランドパターンを接地するための接地用ランドが形成されている請求項１または請求項２に記載の制御基板。
4. 前記グランド接続用ランドが複数の前記コンデンサを並列に接続するように形成されている請求項１から請求項３のいずれかに記載の制御基板。
5. 前記グランド接続用ランドが複数の前記コンデンサを直列に接続するように形成されている請求項１から請求項３のいずれかに記載の制御基板。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の制御基板を有する電動圧縮機の制御装置。
7. 前記制御基板には、当該制御基板を筐体にビス止めするための複数のビス孔が形成されており、
   前記低電圧用グランドパターンは、少なくとも１つの前記ビス孔をビスが貫通して前記筐体に形成されているビス止めに固定される状態において、該ビスと接触するように形成されている請求項６に記載の電動圧縮機の制御装置。
8. 前記制御基板には、少なくとも１つの前記ビス孔をビスが貫通して前記筐体に形成されているビス止めに固定される状態において、該ビスと前記高電圧用グランドパターンとをコンデンサを介して接続するためのランドが設けられている請求項７に記載の電動圧縮機の制御装置。
9. 前記高電圧用回路は、前記高電圧電源から供給される直流電力を３相の交流電力に変換して出力するためのインバータ回路を有している請求項６から請求項８のいずれかに記載の電動圧縮機の制御装置。
10. 前記制御基板は、前記低電圧用回路のパターンが形成されている領域と、前記高電圧用回路のパターンが形成されている領域とが分離されている請求項６から請求項９のいずれかに記載の電動圧縮機の制御装置。
11. 請求項６から請求項１０のいずれかに記載の電動圧縮機の制御装置を備える電動圧縮機。

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