JP5135161B2 - 電動コンプレッサ - Google Patents

Description

本発明は、車両用エアコン等に用いられる電動コンプレッサに関する。

電動コンプレッサは、車内空調を行うために冷媒を圧縮して車内に供給するものであり、一般的には、車両のエンジンルーム内に配置されている。電動コンプレッサは、冷媒を圧縮する圧縮機構部、圧縮機構部のロータを回転させるモータ、モータに電力を供給するコンデンサやインバータ回路等を備えており、これらがケース内に設けられている。電動コンプレッサに電力を供給するハーネスは、ケースの外側に配索されており、ケースの外側に設けられたコネクタにハーネスを接続することにより、バッテリの電力が電動コンプレッサに供給可能となっている。

電動コンプレッサにおけるハーネスには高電圧がかかっていることから、ハーネスを衝撃や外力から保護する必要がある。このため、特許文献１には、冷媒流通用のアルミ配管を車両前方側に配置し、ハーネスをアルミ配管の後方側に配索することが提案されている。この構造によれば、前方衝突による衝撃をアルミ配管で受け止めてハーネスへの負荷入力を軽減させることができる。
特開２００８−２３４３号公報

しかしながら、従来の構造では、アルミ配管の耐力よりも大きな衝撃力が前方衝突によってアルミ配管に入力すると、アルミ配管が変形して後方側のハーネスに接触することがある。そして、この接触の負荷が過大で万が一ハーネスに作用すると、ハーネスが断線したり、ハーネスがコネクタから抜けることが発生する恐れがある。このようなハーネスの断線やコネクタからの抜けが発生すると、ハーネスやコネクタに感電する問題が発生する恐れもある。電動コンプレッサの制御回路に電圧が残留しており、この残留電圧が電動コンプレッサと電気的接続状態のハーネスやコネクタに印加されているためである。

そこで、本発明は、ハーネスの断線やコネクタからの抜けが発生した場合においても、感電を防止することができて安全性を向上させた電動コンプレッサを提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、気体を圧縮する圧縮機構部と、この圧縮機構部を駆動するモータ部と、前記モータ部の駆動を制御するモータ制御部とを備え、前記モータ制御部は、電源とハーネスを介して接続されると共に前記モータへ供給する電流を制御する制御部と、この制御部からの制御信号に基づいて前記モータへ電流を供給する出力回路とを有する電動コンプレッサであって、前記ハーネスと前記制御部との接続が解除されたことを検知する検知部と、この検知部の検知結果に基づいて前記モータ制御部内の残留電圧を貯留又は放電させる検知充放電回路とを前記モータ制御部に設け、前記検知部は、前記制御部に印加されているハーネス間の（＋）（−）の電圧の電位差を第１しきい値と比較し、前記電位差が前記第１しきい値よりも小さいとき、前記ハーネスと前記制御部との接続が解除していることを検知することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明であって、前記電位差が前記第２しきい値よりも小さいとき、前記検知充放電回路による残留電圧の貯留又は放電が終了したことを検知することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明であって、前記検知充放電回路は、モータ制御部内の残留電圧によりモータを強制的に運転させる強制運転回路であり、モータを強制的に運転することでモータ制御部内の残留電圧を放電することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１又は２記載の発明であって、前記検知充放電回路は、電気抵抗体と、この電気抵抗体へ残留電圧を印加させるスイッチとからなり、前記電気抵抗体によりモータ制御部内の残留電圧を放電することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１又は２記載の発明であって、前記検知充放電回路は、ハーネス間に設けられてモータ制御部内の残留電圧が印加されて充電されるコンデンサと、このコンデンサをハーネス間から切り離すスイッチとからなることを特徴とする。

本発明によれば、検知部は、ハーネスと制御部との接続が解除されたことを検知し、検知充放電回路は、この検知結果に基づいてモータ制御部内に残留している残留電圧を貯留又は放電させるため、ハーネスやコネクタに残留電圧が印加されることがない。このため、ハーネスが断線したり、ハーネスがコネクタから抜けても感電することがなく、安全性が向上する。

以下、本発明を図示する実施形態により、具体的に説明する。なお、各実施形態において、同一の部材には同一の符号を付して対応させてある。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態における電動コンプレッサ１の構成を示すブロック図、図２は、電動コンプレッサの制御を示すフローチャートである。

この実施形態の電動コンプレッサ１は、気体を圧縮する圧縮機構部２と、モータ部３と、モータ部３の駆動を制御するモータ制御部５とを備えている。

図７は、図１に対応した電動コンプレッサ１の内部構造を示す断面図であり、左側からモータ制御部５、圧縮機構部２、モータ部３が順次連結されている。

図７に示すように、圧縮機構部２は、シリンダハウジング１１と、シリンダハウジング１１内に設けられたロータ１２とを備えている。

シリンダハウジング１１は、筒状のシリンダブロック１３と、シリンダブロック１３の前後両側に設けられたフロントサイドブロック１４及びリヤサイドブロック１５とによって形成されている。シリンダブロック１３、フロントサイドブロック１４及びリヤサイドブロック１５によってシリンダ室１６が形成されており、シリンダ室１６内にロータ１２が回転可能に収容されている。ロータ１２は、フロントサイドブロック１４及びリヤサイドブロック１５によって回転可能に支持されたシャフト１７を一体に有しており、シャフト１７に回転駆動力が伝達されることによりロータ１２が回転する。ロータ１２の回転により冷媒が圧縮されて冷凍サイクルに吐出される。シャフト１７には、モータ部３から回転駆動力が伝達される。

図７に示すように、モータ部３は、コイル１９及びモータロータ２０を備えている。モータロータ２０には、シャフト１７を同軸的に連結する駆動軸２１が一体に設けられている。従って、モータロータ２０が回転することにより、圧縮機構部２のシャフト１７及びロータ１２が回転して冷媒の圧縮が行われる。

図１に示すように、モータ制御部５は、ハーネス２３を介して車載の電源（バッテリ）２４に接続される。ハーネス２３とモータ制御部５との接続は、コネクタ２５を介して行われる。図８に示すように、コネクタ２５及びハーネス２３は電動コンプレッサ１のケースの外側に配置されており、ハーネス２３をコネクタ２５に差し込むことにより電源２４とモータ制御部５とを電気的に接続することができる。

モータ制御部５は、電流を蓄えるコンデンサ２７と、制御部２９と、出力回路３１とを備えている。コンデンサ２７は、制御部２９の上流側に配置されており、蓄えた電流を適宜モータ部３に供給する。制御部２９は、プリント基板３２に実装されたマイコンチップによって形成されている。この制御部２９は、ハーネス２３を介して電源２４と接続されており、モータ部３に供給する電流を制御する。出力回路３１は、制御部２９とモータ部３との間に接続されており、制御部２９の制御信号が入力され、入力された制御信号に基づいてモータ部３へ電流を供給する。これにより、モータ部３が回転駆動する。

この実施形態において、制御部２９は、検知部３５と、検知充放電回路としての強制運転回路３７とを備えている。検知部３５は、ハーネス２３と制御部２９との接続が解除されたことを検知する。すなわち、検知部３５は、衝突などの衝撃によってハーネス２３が断線したり、ハーネス２３がコネクタ２５が抜けたことを検知する。

強制運転回路３７は、検知部３５の検知結果に基づいてモータ部３を強制的に駆動運転する。モータ部３の強制運転のための電流は、コンデンサ２７の残留電圧に基づいて供給されるものであり、モータ部３を強制運転することにより、コンデンサ２７内の残留電圧を放電することができる。

検知部３５によるハーネス２３と制御部２９の接続解除の検知は、制御部２９に印加されているハーネス２３間の（＋）、（−）の電圧の電位差を、第１しきい値と比較し、さらに第２しきい値と比較することにより行われる。第１しきい値は、モータ部３の通常運転可能な電圧であり、第２しきい値は、上記接続解除による異常状態の電圧である。

以下、図２のフローチャートを参照して、この実施形態の制御を説明する。

ステップＳ１１では、ハーネス２３間の印加電圧の電位差を第１しきい値と比較し、印加電圧が第１しきい値よりも大きいとき、検知部３５はハーネス２３が接続解除されていないと検知する。この検知結果により、ステップＳ１２に移行し、モータ部３の通常運転が行われる。

印加電圧の電位差が第１しきい値よりも小さいとき、検知部３５はハーネス２３が接続解除されたと検知する。この検知結果によりステップＳ１３に移行する。

ステップＳ１３では、強制運転回路３７が出力回路３１を介してモータ部３を強制運転する。モータ部３の強制運転は、モータ制御部５が備えるコンデンサ２７の残留電圧に基づいて行われる。ステップＳ１３におけるモータ部３の強制運転中においては、印加電圧の電位差を第２しきい値と比較する（ステップＳ１４）。

ステップＳ１４において、印加電圧の電位差が第２しきい値よりも小さいときは、コンデンサ２７の残留電圧が放電された状態であり、これによりステップＳ１６に移行してモータ部３の強制運転を停止する。一方、印加電圧の電位差が第２しきい値よりも大きいときには、コンデンサ２７に残留電圧が残っているため、ステップＳ１１に移行して第１しきい値との比較を行う。

ステップＳ１２の通常運転においては、コンプレッサ信号の有無を検知しており（ステップＳ１５）、コンプレッサ信号があるときはモータ部３が駆動されているため、ステップＳ１１に移行して印加電圧の電位差と第１しきい値との比較が行われる。これに対し、コンプレッサ信号がないときは、モータ部３が駆動されていないときであり、処理を終了する。

このような実施形態では、検知部３５がハーネス２３と制御部２９との接続解除を検知しており、接続解除を検知したときは、強制運転回路３７がコンデンサ２７の残留電圧によってモータ部３を強制運転するため、コンデンサ２７の残留電圧を放電することができる。このため、ハーネス２３やコネクタ２５に残留電圧が印加されることがない。これにより、ハーネス２３が断線したり、ハーネス２３がコネクタ２５が抜けても、コンデンサ２７の残留電圧によって感電することがなく、安全性が向上する。

［第２実施形態］
図３は、本発明の第２実施形態の電動コンプレッサ１Ａの構成を示すブロック図、図４は、制御を示すフローチャートである。

図３に示すように、この実施形態では、コンデンサ２７と制御部２９との間に、検知充放電回路としての電気抵抗体４１と、スイッチ４２とが配置されている。電気抵抗体４１とスイッチ４２は、直列に接続されており、この直列の接続状態でコンデンサ２７と並列接続されている。スイッチ４２は、検知部３５に接続されており、検知部３５からの信号によってその開閉が行われる。この場合、スイッチ４２は、通常時は、開状態となっている。従って、電気抵抗体４１とコンデンサ２７とは電気的に切り離されている。

この実施形態においても、検知部３５は、ハーネス２３と制御部２９の接続解除の検知を行うものであり、制御部２９に印加されているハーネス２３間の（＋）、（−）の電圧の電位差を、第１しきい値と比較し、さらに第２しきい値と比較することにより行われる。第１しきい値は、モータ部３の通常運転可能な電圧であり、第２しきい値は、上記接続解除による異常状態の電圧である。

以下、図４のフローチャートを参照して、この実施形態の制御を説明する。

ステップＳ２１では、ハーネス２３間の印加電圧の電位差を第１しきい値と比較し、印加電圧が第１しきい値よりも大きいとき、検知部３５はハーネス２３が接続解除されていないと検知する。この検知結果により、ステップＳ２２に移行し、モータ部３の通常運転が行われる。

印加電圧の電位差が第１しきい値よりも小さいとき、検知部３５はハーネス２３が接続解除されたと検知する。この検知結果によりステップＳ２３に移行する。

ステップＳ２３では、制御部２９がスイッチ４２を閉状態とする。スイッチ４２の閉状態により、コンデンサ２７の残留電圧に基づく電流が電気抵抗体４１に流れて消費される。これにより、コンデンサ２７の残留電圧の放電が行われる。コンデンサ２７の放電中においては、印加電圧の電位差を第２しきい値と比較する（ステップＳ２４）。

ステップＳ２４において、印加電圧の電位差が第２しきい値よりも小さいときは、コンデンサ２７の残留電圧が放電された状態であり、これにより処理を終了する。一方、印加電圧の電位差が第２しきい値よりも大きいときには、コンデンサ２７に残留電圧が残っているため、ステップＳ２１に移行して第１しきい値との比較を行う。

ステップＳ２２の通常運転においては、コンプレッサ信号の有無を検知しており（ステップＳ２５）、コンプレッサ信号があるときはモータ部３が駆動されているため、ステップＳ２１に移行して印加電圧の電位差と第１しきい値との比較が行われる。これに対し、コンプレッサ信号がないときは、モータ部３が駆動されていないときであり、処理を終了する。

なお、スイッチ４２にはトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ等を使用することも出来る。

このような実施形態では、検知部３５がハーネス２３と制御部２９との接続解除を検知したとき、スイッチ４２が閉状態になり、この閉状態によってコンデンサ２７の電流が電気抵抗体４１に流れて消費される。これにより、コンデンサ２７の残留電圧を放電することができるため、ハーネス２３やコネクタ２５に残留電圧が印加されることがない。従って、ハーネス２３が断線したり、ハーネス２３がコネクタ２５が抜けても、コンデンサ２７の残留電圧によって感電することがなく、安全性が向上する。

［第３実施形態］
図５は、本発明の第３実施形態の電動コンプレッサ１Ｂの構成を示すブロック図、図６は、制御を示すフローチャートである。

図５に示すように、この実施形態の電動コンプレッサ１Ｂでは、コンデンサ２７をハーネス２３に接続する回路中に検知充放電回路としてのスイッチ４５，４６が挿入されている。スイッチ４５，４６は、コンデンサ２７を挟むように回路中に挿入されており、それぞれが検知部３５に接続されており、検知部３５からの信号によってその開閉が行われる。この場合、スイッチ４５，４６は、通常時は、閉状態となっている。従って、通常時は、コンデンサ２７への充電が行われる。

この実施形態においても、検知部３５は、ハーネス２３と制御部２９の接続解除の検知を行うものであり、制御部２９に印加されているハーネス２３間の（＋）、（−）の電圧の電位差を、第１しきい値と比較し、さらに第２しきい値と比較することにより行われる。第１しきい値は、モータ部３の通常運転可能な電圧であり、第２しきい値は、上記接続解除による異常状態の電圧である。

以下、図６のフローチャートを参照して、この実施形態の制御を説明する。

ステップＳ３１では、ハーネス２３間の印加電圧の電位差を第１しきい値と比較し、印加電圧が第１しきい値よりも大きいとき、検知部３５はハーネス２３が接続解除されていないと検知する。この検知結果により、ステップＳ３２に移行し、モータ部３の通常運転が行われる。

印加電圧の電位差が第１しきい値よりも小さいとき、検知部３５はハーネス２３が接続解除されたと検知する。この検知結果によりステップＳ３３に移行する。

ステップＳ３３では、制御部２９によってスイッチ４５，４６が開とする。スイッチ４５，４６の開状態によって、コンデンサ２７はハーネス２３やコネクタ２５さらには制御部２９と電気的に切り離され、孤立した蓄電状態を維持する。これにより、コンデンサ２７の残留電圧がハーネス２３やコネクタ２５に印加することがない。

一方、ステップＳ３２の通常運転においては、コンプレッサ信号の有無を検知しており（ステップＳ３４）、コンプレッサ信号があるときはモータ部３が駆動されているため、ステップＳ３１に移行して印加電圧の電位差と第１しきい値との比較が行われる。これに対し、コンプレッサ信号がないときは、モータ部３が駆動されていないときであり、処理を終了する。

なお、スイッチ４５、４６にはトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ等を使用することも出来る。

このような実施形態では、検知部３５がハーネス２３と制御部２９との接続解除を検知したとき、スイッチ４５，４６が開状態になり、この開状態によってコンデンサ２７とハーネス２３やコネクタ２５との接続が切り離される。このため、コンデンサ２７の残留電圧がハーネス２３やコネクタ２５に印加されることがない。従って、ハーネス２３が断線したり、ハーネス２３がコネクタ２５が抜けても、コンデンサ２７の残留電圧によって感電することがなく、安全性が向上する。

本発明の第１実施形態の電動コンプレッサの構成を示すブロック図である。 第１実施形態の制御を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態の電動コンプレッサの構成を示すブロック図である。 第２実施形態の制御を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態の電動コンプレッサの構成を示すブロック図である。 第３実施形態の制御を示すフローチャートである。 電動コンプレッサの内部の構造を示す断面図である。 電動コンプレッサの外観を示す斜視図である。

符号の説明

１、１Ａ、１Ｂ 電動コンプレッサ
２ 圧縮機構部
３ モータ
５ モータ制御部
２３ ハーネス
２４ 電源
２５ コネクタ
２７ コンデンサ
２９ 制御部
３１ 出力回路
３５ 検知部
３７ 強制運転回路
４１ 電気抵抗体
４２、４５、４６ スイッチ

Claims (5)

1. 気体を圧縮する圧縮機構部（２）と、
   この圧縮機構部（２）を駆動するモータ部（３）と、
   前記モータ部（３）の駆動を制御するモータ制御部（５）とを備え、
   前記モータ制御部（５）は、電源（２４）とハーネス（２３）を介して接続されると共に前記モータ部（３）へ供給する電流を制御する制御部（２９）と、この制御部（２９）からの制御信号に基づいて前記モータ部（３）へ電流を供給する出力回路（３１）とを有する電動コンプレッサ（１、１Ａ、１Ｂ）であって、
   前記ハーネス（２３）と前記制御部（２９）との接続が解除されたことを検知する検知部（３５）と、この検知部（３５）の検知結果に基づいて前記モータ制御部（５）内の残留電圧を貯留又は放電させる検知充放電回路（３７、４１、４２、４５、４６）とを前記モータ制御部（５）に設け、前記検知部（３５）は、前記制御部（２９）に印加されているハーネス間の（＋）（−）の電圧の電位差を第１しきい値と比較し、前記電位差が前記第１しきい値よりも小さいとき、前記ハーネス（２３）と前記制御部（２９）との接続が解除していることを検知することを特徴とする電動コンプレッサ（１、１Ａ、１Ｂ）。
2. 請求項１記載の電動コンプレッサ（１、１Ａ、１Ｂ）であって、
   前記電位差が前記第２しきい値よりも小さいとき、前記検知充放電回路（３７、４１、４２、４５、４６）による残留電圧の貯留又は放電が終了したことを検知することを特徴とする電動コンプレッサ（１、１Ａ、１Ｂ）。
3. 請求項１又は２記載の電動コンプレッサ（１）であって、
   前記検知充放電回路は、モータ制御部（５）内の残留電圧によりモータ部（３）を強制的に運転させる強制運転回路（３７）であり、モータ部（３）を強制的に運転することでモータ制御部（５）内の残留電圧を放電することを特徴とする電動コンプレッサ（１）。
4. 請求項１又は２記載の電動コンプレッサ（１Ａ）であって、
   前記検知充放電回路は、電気抵抗体（４１）と、この電気抵抗体（４１）へ残留電圧を印加させるスイッチ（４２）とからなり、前記電気抵抗体（４１）によりモータ制御部（５）内の残留電圧を放電することを特徴とする電動コンプレッサ（１Ａ）。
5. 請求項１又は２記載の電動コンプレッサ（１Ｂ）であって、
   前記検知充放電回路は、ハーネス（２３）間に設けられてモータ制御部（５）内の残留電圧が印加されて充電されるコンデンサ（２７）と、このコンデンサ（２７）をハーネス（２３）間から切り離すスイッチ（４５、４６）とからなることを特徴とする電動コンプレッサ（１Ｂ）。

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