JP7609054B2 - 電動圧縮機 - Google Patents

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Description

本発明は、電動圧縮機に関し、特に、車両のバッテリからの直流電力を用いて動作可能な電動圧縮機に関する。
従来、ハイブリッド車、電気自動車、または燃料電池車などの車両においては、車両用エアコンなどに用いられる電動圧縮機が搭載されている。たとえば、特開２０２０－１５９３２０号公報（特許文献１）には、車両システムに搭載された高電圧バッテリからの直流電力を交流電力に変換して電動モータに供給する電動圧縮機が開示されている。特許文献１に開示された電動圧縮機は、制御コンピュータの制御に基づき高電圧バッテリからの直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、高電圧バッテリからの電力よりも低い電力を制御コンピュータに供給する低電圧電源とを備えている。
特開２０２０－１５９３２０号公報
特許文献１に開示された電動圧縮機は、制御コンピュータの制御に基づきインバータ回路を駆動することによって、車両システムの高電圧バッテリからの直流電力を交流電力に変換して電動モータに供給することができる。しかしながら、たとえば、車両システムが停止した場合において、高電圧バッテリ側の電圧が、低電圧電源から制御コンピュータに印可される電圧よりも低くなると、低電圧電源からの電力により電動圧縮機の内外にあるコンデンサ（キャパシタ）に電荷が貯まるおそれがある。このような場合、コンデンサ内に貯まった電荷により車両システム内の機器の損傷または寿命低下に影響を与えるおそれがある。このような問題は、車両用エアコンに限らず、電動圧縮機を外部バッテリからの電力で動作するシステム全般に存在する。
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、電動圧縮機を制御するための電力が電動圧縮機を搭載するシステム内の機器の損傷または寿命低下に影響を与えることを防止する技術を提供することである。
本開示のある局面に係る電動圧縮機は、電動モータと、フィルタ回路と、コンデンサと、インバータ回路と、ドライブ回路と、電源回路と、スイッチと、制御回路とを備える。フィルタ回路は、外部のバッテリから供給される電力内のノイズを低減する。コンデンサは、フィルタ回路を構成する。インバータ回路は、バッテリからフィルタ回路を介して供給される電力を直流から交流に変換して電動モータに供給する。ドライブ回路は、インバータ回路から電動モータへの電力供給経路に接続され、インバータ回路の動作を制御する。電源回路は、バッテリから供給される電力を変圧してドライブ回路に供給する。スイッチは、電源回路からドライブ回路に電力を供給する電源経路を接続または遮断する。制御回路は、スイッチの動作を制御する。制御回路は、コンデンサとインバータ回路との間における電圧が電源回路とドライブ回路との間における電圧よりも高い場合に電源経路を接続し、コンデンサとインバータ回路との間における電圧が電源回路とドライブ回路との間における電圧よりも低い場合に電源経路を遮断する。
上記の構成によれば、電動圧縮機は、電源回路からドライブ回路に電力が供給される電源経路を、スイッチによって接続または遮断することができる。これにより、電動圧縮機は、電源回路からドライブ回路に供給される電力により電動圧縮機内にあるコンデンサに電荷が貯まることを防止することができるため、電動圧縮機を制御するための電力が電動圧縮機を搭載するシステム内の機器の損傷または寿命低下に影響を与えることを防止することができる。
好ましくは、制御回路は、電源経路の遮断中に、バッテリからインバータ回路への電力供給が開始し、コンデンサとインバータ回路との間における電圧が第１閾値以上になったときに、スイッチを制御して電源経路を接続する。
上記の構成によれば、電動圧縮機は、電源経路の遮断中に、バッテリからインバータ回路への電力供給が開始し、コンデンサとインバータ回路との間における電圧、言い換えるとバッテリからインバータ回路に供給される電力の電圧が第１閾値以上になったときに、スイッチによって電源経路を接続するため、電源回路からドライブ回路に供給される電力の電圧が、高圧側の電圧よりも高くなることを回避し、電源回路からドライブ回路に供給される電力により電動圧縮機内にあるコンデンサに電荷が貯まることを防止することができる。
好ましくは、制御回路は、電源経路の接続中に、コンデンサとインバータ回路との間における電圧が第２閾値まで低下したときに、スイッチを制御して電源経路を遮断する。
上記の構成によれば、電動圧縮機は、電源経路の接続中に、コンデンサとインバータ回路との間における電圧、言い換えるとバッテリからインバータ回路に供給される電力の電圧が第２閾値まで低下したときに、スイッチによって電源経路を遮断するため、電源回路からドライブ回路に供給される電力により電動圧縮機内にあるコンデンサに電荷が貯まることを防止することができる。
本開示によれば、電動圧縮機を制御するための電力が電動圧縮機を搭載するシステム内の機器の損傷または寿命低下に影響を与えることを防止することができる。
実施の形態に係る電動圧縮機の構成を示す回路図である。 実施の形態に係る車両システムの構成を示す回路図である。 実施の形態に係るドライブ回路の駆動部の構成を示す回路図である。 残留電荷による車両システムへの影響の一例を示す図である。 実施の形態に係る制御回路によるスイッチの制御処理を示すフローチャートである。
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。
［電動圧縮機の構成］
図１を参照しながら、実施の形態に係る電動圧縮機１の構成を説明する。図１は、実施の形態に係る電動圧縮機１の構成を示す回路図である。
電動圧縮機１は、車両用エアコンなどに用いられる電動圧縮機である。図１に示すように、電動圧縮機１は、接続点Ｔ１および接続点Ｔ２にケーブル３５が接続されることによって、車両システム３に接続可能である。接続点Ｔ１および接続点Ｔ２は、図示しないコネクタとして電動圧縮機１のハウジングに取り付けられている。車両システム３は、スイッチ３０と、バッテリ４０と、駆動装置８０と、ギヤ８１と、駆動輪８２とを備える。バッテリ４０は、本開示における「外部のバッテリ」に相当する。
駆動装置８０は、バッテリ４０から供給される電力を用いて、ギヤ８１を介して駆動輪８２を駆動させる。電動圧縮機１は、駆動装置８０に用いられるバッテリ４０からの直流電力を交流電力に変換して、後述する電動モータ１１に供給する補機である。
バッテリ４０は、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、または鉛蓄電池など、充放電可能な二次電池によって構成されている。ハイブリッド車、電気自動車、または燃料電池車などの車両においては、バッテリ４０として、２００Ｖ～４００Ｖの二次電池が適用され得る。なお、図１においては、バッテリ４０から供給される電力の電圧が「ＨＶ」で示されている。バッテリ４０の正極端子は、スイッチ３０を介して接続点Ｔ１に接続されている。バッテリ４０の負極端子は、接続点Ｔ２に接続されている。
スイッチ３０は、バッテリ４０と電動圧縮機１との間の経路を電気的に接続または遮断する。スイッチ３０の具体的な構成については、図２を参照しながら後述する。
電動圧縮機１は、正極線ＰＬと、負極線ＮＬと、電動モータ１１と、インバータ回路１２と、フィルタ回路１３と、ドライブ回路１４と、制御回路１５と、電源回路１６とを備える。
正極線ＰＬは、接続点Ｔ１を介してバッテリ４０の正極端子に接続されている。負極線ＮＬは、接続点Ｔ２を介してバッテリ４０の負極端子に接続されている。また、負極線ＮＬは、接地端子ＧＮＤに接続されている。
電動モータ１１は、いわゆる三相交流モータであり、Ｕ相のコイル１１Ｕと、Ｖ相のコイル１１Ｖと、Ｗ相のコイル１１Ｗとを備える。コイル１１Ｕ、コイル１１Ｖ、およびコイル１１Ｗは、たとえばＹ結線されている。電動モータ１１は、各コイル１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗに電力が供給されることにより、図示しないロータおよびロータに接続された回転軸などを回転させる。
インバータ回路１２は、いわゆる三相インバータを構成する。インバータ回路１２は、正極線ＰＬと負極線ＮＬとの間で直列に接続されたスイッチング素子ＴＵ１およびスイッチング素子ＴＵ２と、正極線ＰＬと負極線ＮＬとの間で直列に接続されたスイッチング素子ＴＶ１およびスイッチング素子ＴＶ２と、正極線ＰＬと負極線ＮＬとの間で直列に接続されたスイッチング素子ＴＷ１およびスイッチング素子ＴＷ２とを備える。なお、以下では、スイッチング素子ＴＵ１，ＴＵ２，ＴＶ１，ＴＶ２，ＴＷ１，ＴＷ２のいずれかまたは全部を、単に「スイッチング素子」とも称する。
各スイッチング素子は、たとえば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）または電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field effect transistor）などの半導体トランジスタによって構成されている。図１においては、各スイッチング素子がＩＧＢＴによって構成された例が示されている。
スイッチング素子ＴＵ１は、Ｕ相の上アームを構成する。スイッチング素子ＴＵ２は、Ｕ相の下アームを構成する。スイッチング素子ＴＶ１は、Ｖ相の上アームを構成する。スイッチング素子ＴＶ２は、Ｖ相の下アームを構成する。スイッチング素子ＴＷ１は、Ｗ相の上アームを構成する。スイッチング素子ＴＷ２は、Ｗ相の下アームを構成する。
具体的には、スイッチング素子ＴＵ１のコレクタは、正極線ＰＬに接続され、スイッチング素子ＴＵ１のエミッタは、スイッチング素子ＴＵ２のコレクタに接続されている。スイッチング素子ＴＵ２のエミッタは、負極線ＮＬに接続されている。スイッチング素子ＴＶ１のコレクタは、正極線ＰＬに接続され、スイッチング素子ＴＶ１のエミッタは、スイッチング素子ＴＶ２のコレクタに接続されている。スイッチング素子ＴＶ２のエミッタは、負極線ＮＬに接続されている。スイッチング素子ＴＷ１のコレクタは、正極線ＰＬに接続され、スイッチング素子ＴＷ１のエミッタは、スイッチング素子ＴＷ２のコレクタに接続されている。スイッチング素子ＴＷ２のエミッタは、負極線ＮＬに接続されている。
スイッチング素子ＴＵ１のエミッタとスイッチング素子ＴＵ２のコレクタとの間のノードＮ１は、コイル１１Ｕに接続されている。スイッチング素子ＴＶ１のエミッタとスイッチング素子ＴＶ２のコレクタとの間のノードＮ２は、コイル１１Ｖに接続されている。スイッチング素子ＴＷ１のエミッタとスイッチング素子ＴＷ２のコレクタとの間のノードＮ３は、コイル１１Ｗに接続されている。
さらに、インバータ回路１２は、スイッチング素子ＴＵ１と並列に接続されたダイオードＤＵ１と、スイッチング素子ＴＵ２と並列に接続されたダイオードＤＵ２と、スイッチング素子ＴＶ１と並列に接続されたダイオードＤＶ１と、スイッチング素子ＴＶ２と並列に接続されたダイオードＤＶ２と、スイッチング素子ＴＷ１と並列に接続されたダイオードＤＷ１と、スイッチング素子ＴＷ２と並列に接続されたダイオードＤＷ２とを備える。
ダイオードＤＵ１のアノードは、スイッチング素子ＴＵ１のエミッタに接続され、ダイオードＤＵ１のカソードは、スイッチング素子ＴＵ１のコレクタに接続されている。ダイオードＤＵ２のアノードは、スイッチング素子ＴＵ２のエミッタに接続され、ダイオードＤＵ２のカソードは、スイッチング素子ＴＵ２のコレクタに接続されている。ダイオードＤＶ１のアノードは、スイッチング素子ＴＶ１のエミッタに接続され、ダイオードＤＶ１のカソードは、スイッチング素子ＴＶ１のコレクタに接続されている。ダイオードＤＶ２のアノードは、スイッチング素子ＴＶ２のエミッタに接続され、ダイオードＤＶ２のカソードは、スイッチング素子ＴＶ２のコレクタに接続されている。ダイオードＤＷ１のアノードは、スイッチング素子ＴＷ１のエミッタに接続され、ダイオードＤＷ１のカソードは、スイッチング素子ＴＷ１のコレクタに接続されている。ダイオードＤＷ２のアノードは、スイッチング素子ＴＷ２のエミッタに接続され、ダイオードＤＷ２のカソードは、スイッチング素子ＴＷ２のコレクタに接続されている。
フィルタ回路１３は、電動圧縮機１の入力側に配置され、ＬＣフィルタを構成する。フィルタ回路１３は、バッテリ４０からインバータ回路１２に電力が供給された場合に、インバータ回路１２に電力の高周波成分（ノイズ）が通過することを抑制する。フィルタ回路１３は、正極線ＰＬ上に設けられたインダクタＬ１３と、正極線ＰＬと負極線ＮＬとの間に接続されたコンデンサＣ１３とを備える。
ドライブ回路１４は、インバータ回路１２の各スイッチング素子のゲートおよびノードＮ１、Ｎ２、Ｎ３に接続されるとともに、制御回路１５と通信可能に接続されている。ドライブ回路１４は、各スイッチング素子を駆動する駆動部５０を備える。駆動部５０は、制御回路１５からのＰＷＭ信号に基づき、各スイッチング素子をオン状態またはオフ状態に制御する。これにより、バッテリ４０から供給される直流電力は、インバータ回路１２によって交流電力に変換され、電動モータ１１に供給される。ドライブ回路１４は、インバータ回路１２から電動モータ１１への電力供給経路にノードＮ１、Ｎ２、Ｎ３にて接続されている。電動モータ１１とドライブ回路１４は、インバータ回路１２に対してノードＮ１、Ｎ２、Ｎ３から分岐するように接続されているとも言える。
制御回路１５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、およびＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などのプロセッサと、ＲＡＭ（Random Access Memory）またはＲＯＭ（Read-Only Memory）などのメモリとを備え、プロセッサがメモリに記憶されたデータに基づきドライブ回路１４を制御するように構成されている。具体的には、制御回路１５は、ＰＷＭ信号によってドライブ回路１４を制御することによって、インバータ回路１２の各スイッチング素子をオン状態またはオフ状態に制御する。これにより、制御回路１５は、バッテリ４０から供給される直流電力をインバータ回路１２によって交流電力に変換して電動モータ１１に供給し、電動モータ１１を駆動させる。
電源回路１６は、電動圧縮機１の内部電源である。電源回路１６は、車両システム３が備える１２Ｖ系の低圧バッテリ９０から供給される電力を、制御回路１５およびドライブ回路１４の各々に対して互いに異なる経路を介して供給する。たとえば、電源回路１６は、低圧バッテリ９０からの電力を図示しないレギュレータによって５Ｖまたは１０Ｖの電力に変換して、電力経路２６を介して制御回路１５に供給する。また、電源回路１６は、低圧バッテリ９０からの電力を図示しないレギュレータによって１５Ｖの電力に変換して、電力経路２５を介してドライブ回路１４に供給する。電力経路２５は、本開示における「電源経路」に相当する。このように、電源回路１６は、バッテリ４０からインバータ回路１２に供給される電力よりも低い電力を、制御回路１５およびドライブ回路１４の各々に対して互いに異なる経路を介して供給する。なお、図１においては、低圧バッテリ９０から供給される電力の電圧が「ＬＶ」で示されている。低圧バッテリ９０は、バッテリ４０と同様に、本開示における「外部のバッテリ」に相当する。バッテリ４０と低圧バッテリ９０は一つのバッテリに一体化されており、このバッテリからコンバータを介して減圧された後に電源回路１６へと電力が供給されていてもよい。
なお、制御回路１５は、ドライブ回路１４と同じ電源回路（この例では電源回路１６）から電力を供給される必要はなく、たとえば、ドライブ回路１４の電源回路１６とは異なる電源回路から電力を供給されてもよい。
［車両システムの構成］
図２を参照しながら、実施の形態に係る車両システム３の構成を説明する。図２は、実施の形態に係る車両システム３の構成を示す回路図である。なお、図３においては、電動圧縮機１が接続可能な車両システム３の一部の構成が示されている。
図２に示すように、車両システム３は、バッテリ４０と、スイッチ３０と、レジスタＲ１と、コンデンサＣ１と、コンデンサＣ２とを備える。
スイッチ３０は、バッテリ４０の正極端子と電動圧縮機１との間に設けられたスイッチ３１およびスイッチ３２と、バッテリ４０の負極端子と電動圧縮機１との間に設けられたスイッチ３３およびスイッチ３４とを備える。各スイッチ３１～３４は、電磁接触器（コンタクタ）または電磁開閉器（マグネットスイッチ）などの開閉器によって構成され、バッテリ４０と電動圧縮機１との間の経路を電気的に接続または遮断する。
スイッチ３１の一方端は、バッテリ４０の正極端子に接続され、スイッチ３１の他方端は、レジスタＲ１を介して電動圧縮機１の接続点Ｔ１に接続されている。スイッチ３２の一方端は、バッテリ４０の正極端子に接続され、スイッチ３２の他方端は、電動圧縮機１の接続点Ｔ１に接続されている。
スイッチ３３の一方端は、バッテリ４０の負極端子に接続され、スイッチ３３の他方端は、コンデンサＣ１を介して電動圧縮機１の接続点Ｔ１に接続されている。スイッチ３４の一方端は、バッテリ４０の負極端子に接続され、スイッチ３４の他方端は、電動圧縮機１の接続点Ｔ２に接続されている。
レジスタＲ１は、スイッチ３１と電動圧縮機１の接続点Ｔ１とに接続され、プリチャージ抵抗として機能する。
コンデンサＣ１は、スイッチ３３と電動圧縮機１の接続点Ｔ１とに接続され、平滑コンデンサとして機能する。
コンデンサＣ２は、電動圧縮機１における接続点Ｔ１と接続点Ｔ２とに接続され、平滑コンデンサとして機能する。
上記のように構成された車両システム３においては、システム起動時（たとえば、車両のイグニッションスイッチのオン時）に、スイッチ３０がオン状態に制御されることにより、バッテリ４０と電動圧縮機１とが電気的に接続される。具体的には、車両システム３が起動すると、スイッチ３３がオフ状態からオン状態に切り替わるとともに、スイッチ３４がオフ状態からオン状態に切り替わる。そして、スイッチ３１がオフ状態からオン状態に切り替わった後に、スイッチ３２がオフ状態からオン状態に切り替わる。その後、スイッチ３１がオン状態からオフ状態に切り替わる。これにより、バッテリ４０と電動圧縮機１とが電気的に接続された状態になり、バッテリ４０から電動圧縮機１への電力供給が開始する。
一方、車両システム３においては、システム停止時（たとえば、車両のイグニッションスイッチのオフ時）に、スイッチ３０がオフ状態に制御されることにより、バッテリ４０と電動圧縮機１とが電気的に遮断される。具体的には、車両システム３が停止すると、スイッチ３２がオン状態からオフ状態に切り替わる。その後、スイッチ３３がオン状態からオフ状態に切り替わるとともに、スイッチ３４がオン状態からオフ状態に切り替わる。これにより、バッテリ４０と電動圧縮機１とが電気的に遮断された状態になり、バッテリ４０から電動圧縮機１への電力供給が停止する。
［ドライブ回路の駆動部の構成］
図３を参照しながら、実施の形態に係るドライブ回路１４の駆動部５０の構成を説明する。図３は、実施の形態に係るドライブ回路１４の駆動部５０の構成を示す回路図である。なお、図３においては、インバータ回路１２の複数のスイッチング素子のうち、スイッチング素子ＴＵ１およびスイッチング素子ＴＵ２のみが示されており、その他のスイッチング素子は省略されている。また、図３においては、スイッチング素子ＴＵ１のゲートのみに駆動部５０からの電力経路が接続されているが、実際は、その他のスイッチング素子のゲートに対しても駆動部５０からの電力経路が接続されている。
図３に示すように、駆動部５０は、ドライバＩＣ（Integrated Circuit）５１と、コンデンサＣ５１と、コンデンサＣ５２と、レジスタＲ５１と、レジスタＲ５２と、レジスタＲ５３と、ダイオードＤ５１とを備える。
ドライバＩＣ５１は、制御回路１５からのＰＷＭ信号に基づき、インバータ回路１２の各スイッチング素子をオン状態またはオフ状態に制御するための集積回路である。ドライバＩＣ５１は、端子５１１～５１５と、スイッチング素子５２１と、スイッチング素子５２２とを備える。
端子５１１は、電源回路１６に接続されるとともに、コンデンサＣ５１を介して接地端子ＧＮＤに接続されている。端子５１２は、接地端子ＧＮＤに接続されている。端子５１３は、レジスタＲ５３およびダイオードＤ５１を介して電源回路１６に接続されるとともに、コンデンサＣ５２を介して端子５１５に接続されている。ダイオードＤ５１のアノードは、レジスタＲ５３に接続され、ダイオードＤ５１のカソードは、端子５１３およびコンデンサＣ５２に接続されている。端子５１４は、レジスタＲ５１を介してスイッチング素子ＴＵ１のゲートに接続されている。端子５１５は、レジスタＲ５２を介してスイッチング素子ＴＵ１のエミッタおよびスイッチング素子ＴＵ２のコレクタに接続されている。
スイッチング素子５２１およびスイッチング素子５２２は、たとえば、ＩＧＢＴまたはＦＥＴなどの半導体トランジスタによって構成されている。図３においては、スイッチング素子５２１およびスイッチング素子５２２がＦＥＴによって構成された例が示されている。ドライバＩＣ５１の内部において、スイッチング素子５２１のドレインは、端子５１３に接続され、スイッチング素子５２１のソースは、スイッチング素子５２２のドレインに接続されている。スイッチング素子５２２のソースは、端子５１５に接続されている。スイッチング素子５２１のソースおよびスイッチング素子５２２のドレインは、端子５１４に接続されている。
上記のように構成されたドライブ回路１４は、電源回路１６から供給される電力を用いてドライバＩＣ５１が駆動することによって、制御回路１５からのＰＷＭ信号に基づき、インバータ回路１２の各スイッチング素子をオン状態またはオフ状態に制御する。
［車両システムの停止時における現象］
上述したように、車両システム３においては、システム停止時（イグニッションスイッチのオフ時）に、スイッチ３０がオフ状態に制御されることにより、バッテリ４０から電動圧縮機１への電力供給が停止する。バッテリ４０からの電力供給が停止した直後においては、高圧側のコンデンサＣ２，Ｃ１３に電荷が蓄えられているが、駆動装置８０の駆動によって、コンデンサＣ２，Ｃ１３に蓄えられた残留電荷は徐々に放電する。これにより、車両システム３側である高圧側の電圧が徐々に低下する。このような状況において、電源回路１６からドライブ回路１４に供給される電力が維持されることによって、高圧側の電圧が、電源回路１６からドライブ回路１４に供給される電力の電圧よりも低くなると、電源回路１６からの電力がインバータ回路１２を介して高圧側に回り込むおそれがある。
具体的には、図３の矢印で示すように、電源回路１６から供給される電力による電流は、レジスタＲ５３およびダイオードＤ５１を介してドライバＩＣ５１の端子５１３に入力され、スイッチング素子５２１およびスイッチング素子５２２を介してドライバＩＣ５１の端子５１５から出力される。具体的には、システム停止時（イグニッションスイッチのオフ時）においては、スイッチング素子５２１，５２２のゲート電圧が０Ｖになってスイッチング素子５２１，５２２がオン状態に制御される。これにより、電源回路１６から供給される電力による電流は、スイッチング素子５２１およびスイッチング素子５２２を通過してドライバＩＣ５１の端子５１５から出力される。
端子５１５から出力された電源回路１６からの電流は、レジスタＲ５２を介してインバータ回路１２のノードＮ１に入力される。インバータ回路１２においては、スイッチング素子ＴＵ１のゲート電圧が０Ｖになってスイッチング素子ＴＵ１がオフ状態に制御されるため、端子５１５から出力された電源回路１６からの電流は、ダイオードＤＵ１を介してインバータ回路１２から車両システム３に出力される。インバータ回路１２から出力された電源回路１６からの電流は、コンデンサＣ１３を通過する一方で、インダクタＬ１３を介して車両システム３のコンデンサＣ２を通過する。同様に、ドライバＩＣ５１の図示しない別の端子から出力された電流はノードＮ２、Ｎ３に入力され最終的にコンデンサＣ１３とコンデンサＣ２を通過する。
上述のようにして電源回路１６からの電流が高圧側のコンデンサＣ２，Ｃ１３に回り込むことにより、コンデンサＣ２，Ｃ１３に電荷（たとえば、約１０Ｖに相当する電荷量）が蓄えられる。コンデンサＣ２，Ｃ１３に残留した電荷は、車両システム３内の機器の損傷または寿命低下に影響を与えるおそれがある。
たとえば、図４は、残留電荷による車両システム３への影響の一例を示す図である。図４に示すように、コンデンサＣ２または図示しないコンデンサＣ１３に残留電荷が蓄えられた状態で車両システム３が起動（イグニッションスイッチがオン）すると、スイッチ３３がオフ状態からオン状態に切り替わるとともに、スイッチ３４がオフ状態からオン状態に切り替わる。このとき、スイッチ３３、コンデンサＣ１、コンデンサＣ２、およびスイッチ３４を通る経路によって閉回路が形成されることによって、コンデンサＣ２に蓄えられた残留電荷が一気に放出されるため、スイッチ３４においてスパークが生じ得る。これにより、スイッチ３４の接点荒損によってスイッチ３４の寿命が低下したり、スイッチ３４の接点溶着によって不具合が生じたりするおそれがある。
そこで、図１に示すように、実施の形態に係る電動圧縮機１は、電源回路１６からドライブ回路１４に電力が供給される電力経路２５を接続または遮断するスイッチ２０を備えている。さらに、電動圧縮機１は、インバータ回路１２を流れる電流を測定する電流センサ６０と、インバータ回路１２に印可される電圧を測定する電圧センサ７０とを備える。電圧センサ７０は、コンデンサＣ１３とインバータ回路１２との間における電圧を測定しているとも言える。制御回路１５は、電圧センサ７０によって測定された電圧値に基づきスイッチ２０を制御する。もしくは、制御回路１５は、電流センサ６０によって測定された電流値と、電圧センサ７０によって測定された電圧値とに基づき、バッテリ４０からインバータ回路１２に供給される電力を算出し、算出した電力に基づき、スイッチ２０を制御してもよい。より具体的には、電圧センサ７０は、コンデンサＣ１３とインバータ回路１２との間の電圧を測定する。
スイッチ２０は、リレーまたはトランジスタなど、電力経路２５を接続または遮断するスイッチング回路によって構成されている。電動圧縮機１においては、たとえば、スイッチ２０として、ＬＤＯ（Low Drop Out)レギュレータが用いられている。
また、上述したように、電源回路１６は、電力経路２６を介して制御回路１５に電力を供給する一方で、電力経路２５を介してドライブ回路１４に電力を供給するように構成されている。このため、スイッチ２０によって電力経路２５が遮断されたとしても、電源回路１６から制御回路１５に電力が供給される電力経路２６が遮断されることはない。
［制御回路によるスイッチの制御処理］
図５を参照しながら、実施の形態に係る制御回路１５によるスイッチ２０の制御処理を説明する。図５は、実施の形態に係る制御回路１５によるスイッチ２０の制御処理を示すフローチャートである。図５のフローチャートは、予め定められた条件成立時にメインルーチン（図示せず）から呼び出されて定期的に実行される。制御回路１５の各ステップは、プロセッサがメモリに記憶されたプログラムを実行することで実現される。以下、ステップをＳと略す。
図５に示すように、制御回路１５は、電力経路２５が遮断中であるか否かを判定する（Ｓ１）。制御回路１５は、電力経路２５が遮断中である場合（Ｓ１でＹＥＳ）、バッテリ４０からインバータ回路１２に印可される電圧が第１閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ２）。「第１閾値」は、電源回路１６からドライブ回路１４に印可される電圧以上の値、より具体的には電源回路１６とドライブ回路１４との間における電圧以上の値であればよく、たとえば、電動圧縮機１の最低動作電圧であってもよい。
制御回路１５は、バッテリ４０からインバータ回路１２に印可される電圧が第１閾値以上である場合（Ｓ２でＹＥＳ）、スイッチ３０をオン状態に制御して電力経路２５を接続する（Ｓ３）。一方、制御回路１５は、バッテリ４０からインバータ回路１２に印可される電圧が第１閾値以上でない場合（Ｓ２でＮＯ）、またはＳ３の処理の後、処理をメインルーチンに戻す。
このように、電力経路２５の遮断中に、車両システム３が起動（イグニッションスイッチがオン）することによって、インバータ回路１２への電圧印可が開始して、バッテリ４０からインバータ回路１２に印可される電圧が徐々に上昇し、インバータ回路１２に印可される電圧が第１閾値以上になったときに、スイッチ３０によって電力経路２５が接続される。これにより、制御回路１５は、電源回路１６からドライブ回路１４に印可される電圧が、高圧側の電圧よりも高くなることを回避し、電源回路１６からドライブ回路１４に印可される電圧が高圧側に回り込むことを防止することができるため、電動圧縮機１を制御するための電力が車両システム３内の機器の損傷または寿命低下に影響を与えることを防止することができる。
制御回路１５は、電力経路２５が遮断中でない場合（Ｓ１でＮＯ）、バッテリ４０からインバータ回路１２に印可される電圧が第２閾値まで低下したか否かを判定する（Ｓ４）。「第２閾値」は、電源回路１６からドライブ回路１４に印可される電圧以上の値、より具体的には電源回路１６とドライブ回路１４との間における電圧以上の値であればよく、たとえば、電動圧縮機１の最低動作電圧であってもよい。なお、第１閾値は、第２閾値と同じ値であってもよいし、第２閾値と異なる値であってもよい。
制御回路１５は、バッテリ４０からインバータ回路１２に印可される電圧が第２閾値まで低下した場合（Ｓ４でＹＥＳ）、スイッチ３０をオフ状態に制御して電力経路２５を遮断する（Ｓ５）。一方、制御回路１５は、バッテリ４０からインバータ回路１２に印可される電圧が第２閾値まで低下していない場合（Ｓ４でＮＯ）、またはＳ５の処理の後、処理をメインルーチンに戻す。
このように、電力経路２５の接続中に、車両システム３が停止（イグニッションスイッチがオフ）することによって、インバータ回路１２への電力供給が停止して、バッテリ４０からインバータ回路１２に印可される電圧が徐々に低下し、インバータ回路１２に印可される電圧が第２閾値まで低下したときに、スイッチ３０によって電力経路２５が遮断される。すなわち、インバータ回路１２に印可される電圧が第２閾値未満になる前には、スイッチ３０によって電力経路２５が遮断される。これにより、制御回路１５は、電源回路１６からドライブ回路１４に印可される電圧が、高圧側の電圧よりも高くなることを回避し、電源回路１６からドライブ回路１４に供給される電力が高圧側に回り込むことを防止することができるため、電動圧縮機１を制御するための電力が車両システム３内の機器の損傷または寿命低下に影響を与えることを防止することができる。
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１ 電動圧縮機、３ 車両システム、１１ 電動モータ、１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗ コイル、１２ インバータ回路、１３ フィルタ回路、１４ ドライブ回路、１５ 制御回路、１６ 電源回路、２０，３０，３１，３２，３３，３４ スイッチ、２５，２６ 電力経路、３５ ケーブル、４０ バッテリ、５０ 駆動部、５１ ドライバＩＣ、６０ 電流センサ、７０ 電圧センサ、８０ 駆動装置、８１ ギヤ、８２ 駆動輪、９０ 低圧バッテリ、５１１，５１２，５１３，５１４，５１５ 端子、５２１，５２２，ＴＵ１，ＴＵ２，ＴＶ１，ＴＶ２，ＴＷ１，ＴＷ２ スイッチング素子、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ１３，Ｃ５１，Ｃ５２ コンデンサ、Ｄ５１，ＤＵ１，ＤＵ２，ＤＶ１，ＤＶ２，ＤＷ１，ＤＷ２ ダイオード、ＧＮＤ 接地端子、Ｌ１３ インダクタ、Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３ ノード、ＮＬ 負極線、ＰＬ 正極線、Ｒ１，Ｒ５１，Ｒ５２，Ｒ５３ レジスタ、Ｔ１，Ｔ２ 接続点。

Claims (3)

  1. 電動モータと、
    外部のバッテリから供給される電力内のノイズを低減するフィルタ回路と、
    前記フィルタ回路を構成するコンデンサと、
    前記バッテリから前記フィルタ回路を介して供給される電力を直流から交流に変換して前記電動モータに供給するインバータ回路と、
    前記インバータ回路から前記電動モータへの電力供給経路に接続され、前記インバータ回路の動作を制御するドライブ回路と、
    前記バッテリから供給される電力を変圧して前記ドライブ回路に供給する電源回路と、
    前記電源回路から前記ドライブ回路に電力を供給する電源経路を接続または遮断するスイッチと、
    前記スイッチの動作を制御する制御回路とを備え、
    前記制御回路は、前記コンデンサと前記インバータ回路との間における電圧が前記電源回路と前記ドライブ回路との間における電圧よりも高い場合に前記電源経路を接続し、前記コンデンサと前記インバータ回路との間における電圧が前記電源回路と前記ドライブ回路との間における電圧よりも低い場合に前記電源経路を遮断する、電動圧縮機。
  2. 前記制御回路は、前記電源経路の遮断中に、前記バッテリから前記インバータ回路への電力供給が開始し、前記コンデンサと前記インバータ回路との間における電圧が第１閾値以上になったときに、前記スイッチを制御して前記電源経路を接続する、請求項１に記載の電動圧縮機。
  3. 前記制御回路は、前記電源経路の接続中に、前記コンデンサと前記インバータ回路との間における電圧が第２閾値まで低下したときに、前記スイッチを制御して前記電源経路を遮断する、請求項１に記載の電動圧縮機。
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