JP3587121B2

JP3587121B2 - Electric vehicle air conditioner

Info

Publication number: JP3587121B2
Application number: JP2000077622A
Authority: JP
Inventors: 尚美後藤; 吉田　　誠; 理文西宮
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-04-21
Filing date: 2000-03-21
Publication date: 2004-11-10
Anticipated expiration: 2019-11-10
Also published as: JP2000289452A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、バッテリーからの電力で駆動される電動コンプレッサーを備えた電気自動車用空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車用空調装置において、空調用の電動コンプレッサーを駆動する電動コンプレッサー駆動装置は電動コンプレッサーに大電流を供給するために、電気ノイズが大きく車載ラジオなどに妨害を与え、また電流変動が大きいため電流を供給するバッテリーの耐久性に影響する。そのため、図３電圧・電流波形図に示すごとく、電動コンプレッサーに供給する電流を平滑して電気ノイズ、電流変動を抑える必要がある。このために電動コンプレッサー駆動装置がバッテリーから開閉装置を介して電力を供給される箇所に静電容量の大きいコンデンサーを設けている。
【０００３】
しかしながら、このように静電容量の大きいコンデンサーを設けるとバッテリーが接続された瞬間にコンデンサーへの充電大電流が流れる。そのため、ヒューズが切れたり、図３電圧・電流波形図に示すごとくバッテリーからの配線などのインダクタンス成分との共振によりサージ電圧が発生し電動コンプレッサー駆動装置を破損させるなどの問題が生じる。
【０００４】
よって、バッテリーが接続された瞬間のコンデンサーへの充電突入電流を抑えるために、通電装置を介して充電される。そして通常、抵抗器が通電装置として用いられる。
【０００５】
但し、抵抗器を通電装置として用いる場合、通常バッテリーは３００Ｖ前後の高電圧であり、コンデンサーは１０００マイクロＦ前後の大容量であるため、瞬間でも抵抗器の消費電力は大きく、抵抗器はその信頼性を保つために大電力品を用いなければならない。そしてその値は６０Ｗ前後となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のごとく、通電装置として抵抗器を用いる場合、６０Ｗ前後の大電力品を用いなければならない。この大電力抵抗器は形状も大きいために電動コンプレッサー駆動装置内のプリント基板上には直接接続できず相当のスペースの取付場所を確保しなければならないため、空調装置が大きくなる。電気自動車用空調装置としては、車両の限られたスペースに空調装置を設置しなければならないので、空調装置は極力小さくしなければならない。従って、空調装置が大きくならないような通電装置が必要となる。
【０００７】
また、通電装置として抵抗器を用いる場合、抵抗器との配線が必要になり、更にはその配線が発熱体、金属エッジなどに触れて損傷することのないように、その配線を固定する必要がある。よって、通電装置としての構造が複雑になるため、大きくなり、また製造が困難である。
【０００８】
また、抵抗器の抵抗値は充電突入電流を抑えられるだけ大きくなければならない。一方では、電動コンプレッサー駆動装置破損、コンデンサーショートなどの故障時には、ヒューズが切れるだけ小さくなければならない。
【０００９】
よって、抵抗器の抵抗値は、バッテリー電圧、コンデンサーの静電容量値に応じて変更する必要がある。
【００１０】
しかしながら、電気自動車のバッテリー電圧は種類が多く、また空調装置の必要能力も車両により異なるので電動コンプレッサーに供給される電流も異なる。
【００１１】
よって、抵抗器の抵抗値は空調装置、車両により変える必要があり空調装置の種類が増加して製造管理が煩雑となり製造トラブル、コストアップなどの問題が生じる。
【００１２】
また、ヒューズが切れない、電動コンプレッサー駆動装置、コンデンサーなどの半故障時には、抵抗器に大電力が消費され、過熱による信頼性低下が生じる。そのため、放熱対策などで空調装置が大型化してしまう。
【００１３】
従って、本発明は、小型で、構造簡単な、信頼性の高い、共通化可能な電気自動車用空調装置の提供を目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、直流電源と、直流電源に直列に接続される通電装置と、通電装置と並列に接続される開閉装置と、直流電源から通電装置を介して充電されるコンデンサーと、直流電源から開閉装置を介して電力を供給され、空調用の電動コンプレッサーを駆動する電動コンプレッサー駆動装置と、電動コンプレッサー駆動装置内で発生する熱を放熱する放熱器と、電動コンプレッサー駆動装置の電気回路を構成するプリント基板とを備えた自動車用空調装置において、
通電装置は、コレクタが前記直流電源側へ接続されるトランジスタと、前記トランジスタのベースを前記直流電源側へ接続する第１の抵抗器と、前記トランジスタのエミッタを前記コンデンサー側へ接続する第２の抵抗器と、アノードが前記コンデンサー側へ接続されて前記第２の抵抗器の電圧を決定するツェナーダイオードとで構成され、トランジスタはNPN型トランジスタであり、コンデンサーに定電流充電する定電流機能を備えて、当該定電流値は、コンデンサーが短絡した場合においても、定電流機能が動作可能な電流値とし、トランジスタは、放熱器に熱的に密着して固定されて、トランジスタで発生する熱を放熱器に放熱し、トランジスタのコレクタ、ベース、エミッタそれぞれの端子は直接、プリント基板へ電気接続する。
【００１５】
【作用】
本発明によれば、通電装置はコンデンサーに定電流充電する。定電流値を、コンデンサーが短絡した場合においても、定電流機能が動作可能なように、小さく設定することにより、電動コンプレッサー駆動装置破損、コンデンサーショートなどの故障時には半故障時も含め電流は定電流値に保持されるのでヒューズは切れずとも、トランジスタで発生する熱を放熱器に放熱することと相まって、異常過熱を防止できる。
【００１６】
コンデンサーが短絡した場合においても、定電流機能が動作可能であるので、コンデンサーの静電容量値が如何に大きくとも、時間をかけて充電できる。もって、コンデンサーの静電容量値に関わらず通電装置を共通にできる。直流電源の最も高い電圧において、コンデンサーが短絡した場合においても、定電流機能が動作可能としておけば、直流電源電圧にも関わらず通電装置を共通にできる。
【００１７】
また、通電装置をトランジスターで構成し、定電流値を小さく設定することにより、小型のトランジスターを使用可能となり、通電装置を電動コンプレッサー駆動装置内のプリント基板上に直接接続可能となる。また、トランジスター以外にはツェナーダイオード、第１の抵抗器、第２の抵抗器と若干の部品だけで良く、またトランジスタ用放熱器は電動コンプレッサー駆動装置用放熱器を共用するので、設置場所を要しない。
【００１８】
よって、大きなスペースは必要なく、空調装置を小型にできる。
【００１９】
更に、トランジスタのコレクタ、ベース、エミッタそれぞれの端子は直接、プリント基板へ接続されるので、リード線を用いた配線が不要なため、配線が発熱体、金属エッジなどに触れての損傷防止のための配線固定作業は不要である。よって、通電装置としての構造は簡単になるため、製造が容易となる。
【００２０】
【実施例】
本発明の実施例を図面により説明する。
【００２１】
図１に本発明の実施例に係る電気自動車用空調装置の回路図を示す。
【００２２】
図５従来の電気自動車用空調装置の回路図との相違点は、通電装置が異なり、従来例は抵抗器であるのに対し、本発明の実施例は定電流回路となっており、コレクタが前記直流電源側へ接続される出力トランジスター９、制御トランジスター１３、ツェナーダイオード１２、出力トランジスタ９のベースをバッテリー２側へ接続するベース抵抗Ａ・１４、ベース抵抗Ｂ・１５、出力トランジスタ９のエミッタをコンデンサー１１側へ接続するエミッタ抵抗１６から構成されている。
【００２３】
ここで、回路の作動について説明する。
【００２４】
バッテリー２が接続されると、ヒューズ１０を介して出力トランジスター９のコレクタ及びベース抵抗Ａ・１４に電圧が印加される。出力トランジスター９のベースにはベース抵抗Ａ・１４を介して電圧が印加されるため、ベース電流がエミッタからエミッタ抵抗１６を経由しコンデンサー１１へ流れる。そのため、出力トランジスター９のコレクタからエミッタへその電流増幅率に見合ったエミッタ電流が、エミッタからエミッタ抵抗１６を経由しコンデンサー１１へ流れようとする。よって、エミッタ抵抗１６には上記エミッタ電流とベース電流が流れ、出力トランジスター９のコレクタ側がプラス、コンデンサー１１側がマイナスの電圧が発生する。エミッタ抵抗１６の両端には、上記電圧のプラス側からベース抵抗Ｂ・１５、制御トランジスター１３のベース、制御トランジスター１３のエミッタ、ツェナーダイオード１２のカソード、ツェナーダイオード１２のアノード、上記電圧のマイナス側へと接続されている。
【００２５】
従って、上記電圧が制御トランジスター１３のベース・エミッタ間電圧及びツェナーダイオード１２のツェナー電圧との和を超えると、ベース抵抗Ｂ・１５、制御トランジスター１３のベース、制御トランジスター１３のエミッタ、ツェナーダイオード１２のカソード、ツェナーダイオード１２のアノードへと、制御トランジスター１３のベース電流が流れる。これにより、制御トランジスター１３のコレクタ電流が、バッテリー２、ヒューズ１０を介してベース抵抗Ａ・１４、制御トランジスター１３のコレクタ、制御トランジスター１３のエミッタ、ツェナーダイオード１２のカソード、ツェナーダイオード１２のアノード、コンデンサー１１へと流れる。よって、このコレクタ電流とベース抵抗Ａ・１４の抵抗値との積による電圧分だけ、出力トランジスター９のベース電圧が低下するため、ベース電流が減少し、もってエミッタ電流も減少する。
【００２６】
よって、エミッタ抵抗１６の両端電圧が小さくなる。また、これにより制御トランジスター１３のベース電流が小さくなってコレクタ電流が小さくなり、出力トランジスター９のベース電圧が上昇し、出力トランジスター９のベース電流が増加し、もってエミッタ電流も増加し、エミッタ抵抗１６の両端電圧が大きくなる。
【００２７】
以上により、エミッタ抵抗１６の両端電圧が制御トランジスター１３のベース・エミッタ間電圧及びツェナーダイオード１２のツェナー電圧との和と一致した状態で回路作動は安定する。
【００２８】
従って、エミッタ電流は制御トランジスター１３のベース・エミッタ間電圧及びツェナーダイオード１２のツェナー電圧との和をエミッタ抵抗１６の抵抗値で除した値になる（正確には、ベース抵抗Ｂ・１５の電圧も含む）。
【００２９】
ベース・エミッタ間電圧、ツェナー電圧及び抵抗値は固定された値なので、上記計算値は固定された値即ち定電流になる。
【００３０】
以上の作動を、図２の本発明の実施例に係る回路作動図に示す。
【００３１】
コンデンサー１１の電圧Ｖｃは、バッテリー２が接続されるスタート時には零であるが、定電流充電されるので直線的に上昇する。出力トランジスター９のエミッタ電圧Ｖｅは、エミッタ抵抗１６にスタート時から定電流が流れるので、スタート時には上記ベース・エミッタ間電圧とツェナー電圧の和となり、以降はコンデンサー１１の電圧Ｖｃにベース・エミッタ間電圧とツェナー電圧の和を足した電圧となる。
【００３２】
エミッタ抵抗１６の両端電圧Ｖｒは、スタート時から上記ベース・エミッタ間電圧とツェナー電圧の和となる。
【００３３】
出力トランジスター９のコレクタ・エミッタ間電圧Ｖｃｅは、バッテリー２の電圧Ｅから出力トランジスター９のエミッタ電圧Ｖｅを引いた電圧になり、直線的に減少する。
【００３４】
出力トランジスター９のエミッタ電流Ｉｅは、エミッタ抵抗１６の両端電圧Ｖｒをエミッタ抵抗１６の抵抗値で除した固定値になる。
【００３５】
出力トランジスター９のコレクタ損失Ｐｃは、コレクタ・エミッタ間電圧Ｖｃｅとエミッタ電流Ｉｅとの積であり、コレクタ・エミッタ間電圧Ｖｃｅは直線的に減少し、エミッタ電流Ｉｅは固定値であるので、直線的に減少する。
【００３６】
以上の説明においては、制御トランジスター１３を用いたが、制御トランジスター１３を用いず、ツェナーダイオード１２のカソードを出力トランジスター９のベースに接続しても定電流回路を達成できる。この場合、出力トランジスター９のベース・エミッタ間電圧とエミッタ抵抗１６の両端電圧との和は、ツェナーダイオード１２のツェナー電圧に等しい。出力トランジスター９のベース・エミッタ間電圧、ツェナーダイオード１２のツェナー電圧は一定値なので、エミッタ抵抗１６の両端電圧も一定値となる。従って、抵抗１６を流れる電流は一定値となる。
【００３７】
ここで、図５従来例の電気自動車用空調装置の回路図、図６従来の電気自動車用空調装置に係る回路作動図により、従来の電気自動車用空調装置の回路図の作動を説明する。
【００３８】
バッテリー２が接続されると、抵抗器８の抵抗値とコンデンサー１１の静電容量値によって定まる時定数により、コンデンサー１１の電圧Ｖｃと抵抗器８の電流Ｉｒ及びコンデンサー１１の電流Ｉｃが図６のように定まる。
【００３９】
コンデンサー１１が充電され入力電圧検出手段７が所定値以上の電圧を検出すると、制御部６により開閉装置３が閉となり、バッテリーから開閉装置を介して電力を供給され、電動コンプレッサー駆動装置にて空調用の電動コンプレッサーが駆動される。
【００４０】
抵抗器８の抵抗値は前述のように、抵抗器８の抵抗値は充電突入電流を抑えられるだけ大きくなければならない。一方では、電動コンプレッサー駆動装置破損、コンデンサーショートなどの故障時には、ヒューズが切れるだけ小さくなければならない。また、ヒューズの値は、通常の作動電流では切れてはならないので、１０Ａ程度とされる。よって、故障時には、ヒューズが確実に切れるために４０Ａ程度が流れるようにする必要があり、バッテリー２の電圧を３００Ｖとして、７．５オームとなる。よって、バッテリー２接続時点では４０Ａ程度が流れ、以降は時定数により定まる。コンデンサー１１の静電容量値が大きい程、時定数が大きくなり抵抗器８の消費電力が大きくなる。コンデンサー１１の静電容量値は電流平滑のために通常１０００マイクロＦ前後の大容量である。そして、バッテリー２接続時点では３００Ｖ×４０Ａ＝１２０００Ｗの瞬間最大消費電力となる。
【００４１】
よって、抵抗器８はその信頼性を保つために大電力品を用いなければならない。そして、その値は抵抗器８の保証スペックにより６０Ｗ前後の定格品となる。
【００４２】
図４抵抗器・トランジスター形状図に示すように、６０Ｗに代わり３０Ｗ抵抗を２個用いる場合でも、車両用空調装置のコントローラーとしては大きなスペースを必要とする。
【００４３】
また、ヒューズが切れない、電動コンプレッサー駆動装置、コンデンサーなどの半故障時の場合、例えば９Ａ（ヒューズ定格10A以下）の電流が流れる場合、抵抗器８は（９Ａ）^２×７．５オーム＝６０７．５Ｗの大電力消費となり、過熱による発煙、半田溶け、配線損傷などの信頼性低下が生じる。よって、放熱対策のための放熱器などが必要になり大型化してしまう。
【００４４】
一方、上記定電流充電の場合も上記と同様に作動する。但し、コンデンサー１１の充電は抵抗器８ではなく定電流の通電装置４にて行われる。
【００４５】
定電流値は制御トランジスター１３のベース・エミッタ間電圧及びツェナーダイオード１２のツェナー電圧との和をエミッタ抵抗１６の抵抗値で除した値になるので、ツェナーダイオード１２のツェナー電圧、エミッタ抵抗１６の抵抗値を適当に選んで、任意に設定できる。ツェナー電圧を６Ｖ、抵抗値を７０オーム（ベース・エミッタ間電圧は１Ｖとする）とすれば、０．１Ａとなる。よって、バッテリー２接続時点から、従来例の４０Ａよりはるかに小さい電流０．１Ａしか流れない。また、エミッタ抵抗１６の消費電力は０．７Ｗであり、１Ｗ抵抗を用いれば良く従来例の６０Ｗ抵抗よりはるかに小さい。電動コンプレッサー駆動装置破損、コンデンサーショートなどの故障時には半故障時も含め電流は０．１Ａなので、ヒューズは切れないが、出力トランジスター９のコレクタ損失Ｐｃは最大でも３００Ｖと０．１Ａの積の３０Ｗである。従来例の６０７．５Ｗよりはるかに小さい。
【００４６】
よって、図４抵抗器・トランジスター形状図に示すように、出力トランジスター９を出力部１８用のヒートシンク１９に取り付けておけば充分に冷却される。ヒートシンク１９は、数十Ｗの発熱の出力部１８用であり、出力トランジスタの３０Ｗに充分対応できる。もって、最大電圧３００Ｖが印加されるコンデンサーショートにおいても、回路に異常はなく、定電流通電が可能である。
【００４７】
また、定電流値は小さいので、小型のトランジスターが使用可能であり、プリント基板上に直接接続可能となる。よって、大きなスペースは必要なく、空調装置を小型にできる。また、配線が無いので配線固定作業は不要で製造が容易となる。更に、上記回路でバッテリー電圧、コンデンサーの静電容量値に関わらず定電流値が決まるので、通電装置を共通にできる。
【００４８】
また、本発明の実施例において、ベース抵抗Ａ・１４に直列に開閉器を設けることにより、開閉器の開閉により出力トランジスター９のベース電流をＯＦＦ・ＯＮして出力トランジスター９のエミッタ電流をＯＦＦ・ＯＮすることが可能となる。従って、電動コンプレッサー駆動装置破損、コンデンサーショートなどの故障時には半故障時も含めエミッタ電流の通電時間等の検出により、異常検出して出力トランジスター９のエミッタ電流をＯＦＦすることが可能である。ベース電流は０．１Ａのエミッタ電流より更に小さく０．０１Ａ程度であり、大きな開閉器を必要としない。
【００４９】
一方、従来の回路では最大３００Ｖ，４０Ａの開閉が必要なため、大きな開閉器を必要とし、大きなスペース、コストを必要とする。
【００５０】
尚、上記実施例では開閉装置はリレーとしたが、トランジスター、サイリスタ等でも実現可能である。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、通電装置はコンデンサーに定電流充電する際、定電流値を、コンデンサーが短絡した場合においても、定電流機能が動作可能なように、小さく設定することにより、電動コンプレッサー駆動装置破損、コンデンサーショートなどの故障時には半故障時も含め電流は定電流値に保持されるのでヒューズは切れずとも、トランジスタで発生する熱を放熱器に放熱することと相まって、異常過熱を防止できる。
【００５２】
コンデンサーが短絡した場合においても、定電流機能が動作可能であるので、コンデンサーの静電容量値が如何に大きくとも、時間をかけて充電できる。もって、コンデンサーの静電容量値に関わらず通電装置を共通にできる。直流電源の最も高い電圧において、コンデンサーが短絡した場合においても、定電流機能が動作可能としておけば、直流電源電圧にも関わらず通電装置を共通にできる。
【００５３】
また、通電装置をトランジスターで構成し、定電流値を小さく設定することにより、小型のトランジスターを使用可能となり、通電装置を電動コンプレッサー駆動装置内のプリント基板上に直接接続可能となる。また、トランジスター以外にはツェナーダイオード、第１の抵抗器、第２の抵抗器と若干の部品だけで良く、またトランジスタ用放熱器は電動コンプレッサー駆動装置用放熱器を共用するので、設置場所を要しない。
【００５４】
よって、大きなスペースは必要なく、空調装置を小型にできる。
【００５５】
更に、トランジスタのコレクタ、ベース、エミッタそれぞれの端子は直接、プリント基板へ接続されるので、リード線を用いた配線が不要なため、配線が発熱体、金属エッジなどに触れての損傷防止のための配線固定作業は不要である。よって、通電装置としての構造は簡単になるため、製造が容易となる。
【００５６】
電動コンプレッサー駆動装置破損、コンデンサーショートなどの故障時にはエミッタ電流の通電時間等の検出により、異常検出して出力トランジスター９のエミッタ電流をＯＦＦすることが可能である。ベース電流は小さな値のエミッタ電流より更に小さく、大きな開閉器を必要としない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る電気自動車用空調装置の回路図
【図２】本発明の実施例に係る回路作動図
【図３】同電圧・電流波形図
【図４】抵抗器・トランジスター形状を示す斜視図
【図５】従来の電気自動車用空調装置の回路図
【図６】従来の電気自動車用空調装置に係る回路作動図
【符号の説明】
１電動コンプレッサー駆動装置
２バッテリー
３開閉装置
４通電装置
５電動コンプレッサー
６制御部
７入力電圧検出手段
８抵抗器
９出力トランジスター
１０ヒューズ
１１コンデンサー
１２ツェナーダイオード
１３制御トランジスター
１４ベース抵抗Ａ
１５ベース抵抗Ｂ
１６エミッタ抵抗
１８出力部
１９ヒートシンク
２０プリント基板
２１配線[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to an air conditioner for an electric vehicle including an electric compressor driven by electric power from a battery.
[0002]
[Prior art]
In an electric vehicle air conditioner, the electric compressor driving device that drives the electric compressor for air conditioning supplies a large current to the electric compressor, so the electric noise is large and interferes with the on-vehicle radio. Supplying battery affects the durability. Therefore, as shown in the voltage / current waveform diagram in FIG. 3, it is necessary to smooth the current supplied to the electric compressor to suppress electric noise and current fluctuation. For this purpose, a capacitor having a large capacitance is provided at a location where the electric compressor driving device is supplied with power from a battery via a switching device.
[0003]
However, when such a capacitor having a large capacitance is provided, a large charging current flows to the capacitor at the moment when the battery is connected. As a result, problems such as a blown fuse or a surge voltage due to resonance with an inductance component such as a wiring from a battery as shown in the voltage / current waveform diagram of FIG.
[0004]
Therefore, the battery is charged through the power supply device in order to suppress the charging inrush current to the capacitor at the moment when the battery is connected. And usually, a resistor is used as an energizing device.
[0005]
However, when a resistor is used as a current-carrying device, the battery usually has a high voltage of about 300 V, and the capacitor has a large capacity of about 1000 microF. High power products must be used to maintain performance. And that value is around 60W.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, when a resistor is used as a current-carrying device, a high-power product of about 60 W must be used. Since the large power resistor has a large shape, it cannot be directly connected to a printed circuit board in the electric compressor driving device, and a considerable space for mounting the space must be secured. As an air conditioner for an electric vehicle, the air conditioner must be installed in a limited space of the vehicle, so the air conditioner must be made as small as possible. Therefore, a current supply device that does not increase the size of the air conditioner is required.
[0007]
When a resistor is used as the current-carrying device, it is necessary to wire the resistor, and it is necessary to fix the wire so that the wire does not touch and damage the heating element or metal edge. is there. Therefore, the structure as an energizing device becomes complicated, so that the size becomes large and the manufacturing is difficult.
[0008]
Also, the resistance value of the resistor must be large enough to suppress charging inrush current. On the other hand, in the event of a failure such as a failure of the electric compressor drive unit or a short circuit of the condenser, the fuse must be small enough to blow.
[0009]
Therefore, the resistance value of the resistor needs to be changed according to the battery voltage and the capacitance value of the capacitor.
[0010]
However, there are many types of battery voltages of electric vehicles, and the required capacity of an air conditioner varies from vehicle to vehicle, so that the current supplied to the electric compressor also differs.
[0011]
Therefore, the resistance value of the resistor needs to be changed depending on the air conditioner and the vehicle, and the type of the air conditioner increases, so that the production management becomes complicated, and problems such as production trouble and cost increase occur.
[0012]
Also, in the event of a semi-failure of the electric compressor driving device, the condenser, or the like where the fuse is not blown, a large amount of power is consumed by the resistor, and reliability is reduced due to overheating. For this reason, the air conditioner becomes large due to measures for heat radiation or the like.
[0013]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a compact, simple structure, highly reliable, and common electric vehicle air conditioner.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a DC power supply, an energizing device connected in series to the DC power source, a switchgear connected in parallel with the energizing device, and a DC power source charged through the energizing device. Compressor, an electric compressor drive that is supplied with power from a DC power supply through a switchgear, and drives an electric compressor for air conditioning, a radiator that radiates heat generated in the electric compressor drive, and an electric compressor drive in an automotive air conditioner that includes a printed circuit board which constitutes the electrical circuitry of the apparatus,
The energizing device includes a transistor having a collector connected to the DC power supply, a first resistor connecting a base of the transistor to the DC power supply, and a second resistor connecting an emitter of the transistor to the capacitor. It is composed of a resistor and a Zener diode whose anode is connected to the capacitor side and determines the voltage of the second resistor.The transistor is an NPN transistor and has a constant current function of charging the capacitor with a constant current. The constant current value is a current value at which the constant current function can operate even when the capacitor is short-circuited.The transistor is fixed in thermal close contact with the radiator to radiate the heat generated by the transistor. Heat is dissipated to the device, and the collector, base and emitter terminals of the transistor are electrically connected directly to the printed circuit board.
[0015]
[Action]
According to the present invention, the power supply device charges the capacitor with a constant current. By setting the constant current value to a small value so that the constant current function can operate even when the capacitor is short-circuited, the current will be constant current, even in the event of a failure such as breakage of the electric compressor drive or short-circuiting of the capacitor, including a semi-failure. Since the value is held at the value, even if the fuse is not blown, abnormal overheating can be prevented in combination with radiating the heat generated in the transistor to the radiator.
[0016]
Even when the capacitor is short-circuited, the constant current function can be operated, so that it can be charged over a long time no matter how large the capacitance value of the capacitor is. Thus, a common energizing device can be used regardless of the capacitance value of the capacitor. Even if the capacitor is short-circuited at the highest voltage of the DC power supply, if the constant current function is operable, a common power supply device can be used regardless of the DC power supply voltage.
[0017]
Also, by configuring the energizing device with a transistor and setting the constant current value to be small, a small transistor can be used, and the energizing device can be directly connected to a printed circuit board in the electric compressor driving device. In addition to the transistor, the Zener diode, the first resistor, and the second resistor only need a few parts, and the radiator for the transistor shares the radiator for the electric compressor drive. do not do.
[0018]
Therefore, a large space is not required, and the air conditioner can be downsized.
[0019]
Furthermore, the collector, base, and emitter terminals of the transistor are directly connected to the printed circuit board, eliminating the need for wiring using lead wires. No wiring fixing work is required. Therefore, the structure as the energizing device is simplified, and the manufacturing is facilitated.
[0020]
【Example】
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0021]
FIG. 1 shows a circuit diagram of an air conditioner for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
[0022]
The difference from the circuit diagram of the conventional air conditioner for an electric vehicle shown in FIG. 5 is that the current supply device is different and the conventional example is a resistor, whereas the embodiment of the present invention is a constant current circuit and the collector is The output transistor 9, the control transistor 13, the zener diode 12 connected to the DC power supply side, the base resistors A and 14 connecting the base of the output transistor 9 to the battery 2 , the base resistors B and 15, and the emitter of the output transistor 9 are connected. It comprises an emitter resistor 16 connected to the capacitor 11 side .
[0023]
Here, the operation of the circuit will be described.
[0024]
When the battery 2 is connected, a voltage is applied to the collector and the base resistor A.14 of the output transistor 9 via the fuse 10. Since a voltage is applied to the base of the output transistor 9 via the base resistor A · 14, a base current flows from the emitter to the capacitor 11 via the emitter resistor 16. Therefore, an emitter current commensurate with the current amplification factor from the collector to the emitter of the output transistor 9 tends to flow from the emitter to the capacitor 11 via the emitter resistor 16. Therefore, the emitter current and the base current flow through the emitter resistor 16, and a positive voltage is generated on the collector side of the output transistor 9 and a negative voltage is generated on the capacitor 11 side. At both ends of the emitter resistor 16, from the plus side of the voltage to the base resistor B · 15, the base of the control transistor 13, the emitter of the control transistor 13, the cathode of the Zener diode 12, the anode of the Zener diode 12, and the minus side of the voltage Is connected to
[0025]
Therefore, when the voltage exceeds the sum of the base-emitter voltage of the control transistor 13 and the zener voltage of the zener diode 12, the base resistor B.15, the base of the control transistor 13, the emitter of the control transistor 13, and the zener diode 12 The base current of the control transistor 13 flows to the cathode and the anode of the Zener diode 12. As a result, the collector current of the control transistor 13 is increased by the battery 2, the base resistor A / 14 via the fuse 10, the collector of the control transistor 13, the emitter of the control transistor 13, the cathode of the Zener diode 12, the anode of the Zener diode 12, and the capacitor. Flows to 11. Therefore, the base voltage of the output transistor 9 is reduced by the voltage corresponding to the product of the collector current and the resistance value of the base resistor A.14, so that the base current is reduced and the emitter current is also reduced.
[0026]
Therefore, the voltage across the emitter resistor 16 decreases. In addition, the base current of the control transistor 13 is reduced, the collector current is reduced, the base voltage of the output transistor 9 is increased, the base current of the output transistor 9 is increased, and the emitter current is also increased. The voltage between both ends increases.
[0027]
As described above, the circuit operation is stabilized in a state where the voltage across the emitter resistor 16 matches the sum of the base-emitter voltage of the control transistor 13 and the Zener voltage of the Zener diode 12.
[0028]
Therefore, the emitter current is a value obtained by dividing the sum of the base-emitter voltage of the control transistor 13 and the Zener voltage of the Zener diode 12 by the resistance value of the emitter resistor 16 (more precisely, the voltage of the base resistor B · 15 is also obtained). Including).
[0029]
Since the base-emitter voltage, the Zener voltage, and the resistance value are fixed values, the calculated value is a fixed value, that is, a constant current.
[0030]
The above operation is shown in the circuit operation diagram according to the embodiment of the present invention in FIG.
[0031]
The voltage Vc of the capacitor 11 is zero at the start when the battery 2 is connected, but rises linearly because it is charged with a constant current. The emitter voltage Ve of the output transistor 9 is equal to the sum of the base-emitter voltage and the Zener voltage at the start because a constant current flows through the emitter resistor 16 from the start, and thereafter the base-emitter voltage becomes the voltage Vc of the capacitor 11. And the Zener voltage.
[0032]
The voltage Vr across the emitter resistor 16 is the sum of the base-emitter voltage and the Zener voltage from the start.
[0033]
The collector-emitter voltage Vce of the output transistor 9 becomes a voltage obtained by subtracting the emitter voltage Ve of the output transistor 9 from the voltage E of the battery 2, and decreases linearly.
[0034]
The emitter current Ie of the output transistor 9 has a fixed value obtained by dividing the voltage Vr across the emitter resistor 16 by the resistance value of the emitter resistor 16.
[0035]
The collector loss Pc of the output transistor 9 is the product of the collector-emitter voltage Vce and the emitter current Ie. The collector-emitter voltage Vce decreases linearly, and the emitter current Ie is a fixed value. To decrease.
[0036]
In the above description, the control transistor 13 is used. However, the constant current circuit can be achieved by connecting the cathode of the Zener diode 12 to the base of the output transistor 9 without using the control transistor 13. In this case, the sum of the base-emitter voltage of the output transistor 9 and the voltage across the emitter resistor 16 is equal to the Zener voltage of the Zener diode 12. Since the base-emitter voltage of the output transistor 9 and the Zener voltage of the Zener diode 12 are constant, the voltage across the emitter resistor 16 is also constant. Therefore, the current flowing through the resistor 16 has a constant value.
[0037]
Here, the operation of the circuit diagram of the conventional electric vehicle air conditioner will be described with reference to the circuit diagram of the conventional electric vehicle air conditioner in FIG. 5 and the circuit operation diagram of the conventional electric vehicle air conditioner in FIG.
[0038]
When the battery 2 is connected, the voltage Vc of the capacitor 11, the current Ir of the resistor 8, and the current Ic of the capacitor 11 are changed according to the time constant determined by the resistance value of the resistor 8 and the capacitance value of the capacitor 11 in FIG. It is determined as follows.
[0039]
When the capacitor 11 is charged and the input voltage detecting means 7 detects a voltage equal to or higher than a predetermined value, the switching unit 3 is closed by the control unit 6, power is supplied from the battery via the switching device, and air conditioning is performed by the electric compressor driving device. Electric compressor is driven.
[0040]
As described above, the resistance value of the resistor 8 must be large enough to suppress the charging inrush current. On the other hand, in the event of a failure such as a failure of the electric compressor drive unit or a short circuit of the condenser, the fuse must be small enough to blow. The value of the fuse is set to about 10 A because the fuse must not be blown by a normal operating current. Therefore, in the event of a failure, it is necessary to flow about 40 A in order to surely blow the fuse, and when the voltage of the battery 2 is 300 V, the voltage becomes 7.5 ohms. Therefore, about 40 A flows when the battery 2 is connected, and thereafter, it is determined by the time constant. As the capacitance value of the capacitor 11 increases, the time constant increases and the power consumption of the resistor 8 increases. The capacitance value of the capacitor 11 is usually a large value of about 1000 μF for current smoothing. When the battery 2 is connected, the instantaneous maximum power consumption is 300 V × 40 A = 12000 W.
[0041]
Therefore, a high-power product must be used for the resistor 8 in order to maintain its reliability. The value is a rated product of about 60 W according to the guaranteed specifications of the resistor 8.
[0042]
As shown in the resistor / transistor shape diagram in FIG. 4, even when two 30W resistors are used instead of 60W, a large space is required as a controller of a vehicle air conditioner.
[0043]
Further, in the case of a semi-failure of the electric compressor driving device, the condenser, or the like where the fuse is not blown, for example, when a current of 9 A (a fuse rating of 10 A or less) flows, the resistor 8 is (9 A) ² × 7.5 ohm = 607. It consumes a large power of 0.5 W, and causes a decrease in reliability such as smoke due to overheating, melting of solder, and damage to wiring. Therefore, a radiator or the like for heat dissipation is required, resulting in an increase in size.
[0044]
On the other hand, in the case of the constant current charging, the operation is performed in the same manner as above. However, charging of the capacitor 11 is performed not by the resistor 8 but by the constant-current energizing device 4.
[0045]
Since the constant current value is a value obtained by dividing the sum of the base-emitter voltage of the control transistor 13 and the Zener voltage of the Zener diode 12 by the resistance value of the emitter resistor 16, the Zener voltage of the Zener diode 12 and the resistance of the emitter resistor 16 are obtained. The value can be selected arbitrarily and set as desired. If the Zener voltage is 6 V and the resistance value is 70 ohms (the base-emitter voltage is 1 V), it is 0.1 A. Therefore, from the point of connection of the battery 2, only 0.1A of current, which is much smaller than the conventional 40A, flows. The power consumption of the emitter resistor 16 is 0.7 W, and a 1 W resistor may be used, which is much smaller than the conventional 60 W resistor. In the event of a failure such as a failure of the electric compressor drive or a short circuit in the capacitor, the current is 0.1 A even in the case of a semi-failure, so the fuse does not blow. However, the collector loss Pc of the output transistor 9 is a maximum of 30 W which is the product of 300 V and 0.1 A. is there. It is much smaller than the conventional 607.5 W.
[0046]
Therefore, if the output transistor 9 is attached to the heat sink 19 for the output section 18 as shown in FIG. The heat sink 19 is for the output section 18 that generates heat of several tens of watts , and can sufficiently cope with 30 watts of the output transistor. Therefore, even when the capacitor is short-circuited to which a maximum voltage of 300 V is applied, there is no abnormality in the circuit, and a constant current can be supplied.
[0047]
In addition, since the constant current value is small, a small transistor can be used and can be directly connected to a printed circuit board. Therefore, a large space is not required, and the air conditioner can be downsized. In addition, since there is no wiring, a wiring fixing operation is not required, and the manufacturing becomes easy. Further, since the constant current value is determined by the above-described circuit regardless of the battery voltage and the capacitance value of the capacitor, a common energizing device can be used.
[0048]
Further, in the embodiment of the present invention, by providing a switch in series with the base resistor A · 14, the base current of the output transistor 9 is turned ON / OFF by opening / closing the switch and the emitter current of the output transistor 9 is turned OFF / ON. It can be turned ON. Therefore, in the event of a failure such as a failure of the electric compressor drive device or a short circuit of the capacitor, it is possible to detect an abnormality and to turn off the emitter current of the output transistor 9 by detecting the conduction time of the emitter current including a half failure. The base current is smaller than the emitter current of 0.1 A and is about 0.01 A, and does not require a large switch.
[0049]
On the other hand, since the conventional circuit requires switching at a maximum of 300 V and 40 A, a large switch is required, and a large space and cost are required.
[0050]
Although the switching device is a relay in the above embodiment, it can be realized by a transistor, a thyristor, or the like.
[0051]
【The invention's effect】
According to the present invention, when the current supply device charges the capacitor with a constant current, the constant current value is set to a small value so that the constant current function can operate even when the capacitor is short-circuited. In the event of a failure such as breakage or short-circuiting of the capacitor, the current is maintained at a constant current value even in the case of a semi-failure. Therefore, even if the fuse is not blown, the heat generated in the transistor is radiated to the radiator, thereby preventing abnormal overheating.
[0052]
Even when the capacitor is short-circuited, the constant current function can be operated, so that it can be charged over a long time no matter how large the capacitance value of the capacitor is. Thus, a common energizing device can be used regardless of the capacitance value of the capacitor. Even if the capacitor is short-circuited at the highest voltage of the DC power supply, if the constant current function is operable, a common power supply device can be used regardless of the DC power supply voltage.
[0053]
Also, by configuring the energizing device with a transistor and setting the constant current value to be small, a small transistor can be used, and the energizing device can be directly connected to a printed circuit board in the electric compressor driving device. In addition to the transistor, the Zener diode, the first resistor, and the second resistor only need a few parts, and the radiator for the transistor shares the radiator for the electric compressor drive. do not do.
[0054]
Therefore, a large space is not required, and the air conditioner can be downsized.
[0055]
Furthermore, the collector, base, and emitter terminals of the transistor are directly connected to the printed circuit board, eliminating the need for wiring using lead wires. No wiring fixing work is required. Therefore, the structure as the energizing device is simplified, and the manufacturing is facilitated.
[0056]
In the event of a failure such as a failure of the electric compressor drive device or a short circuit of the capacitor, it is possible to detect an abnormality and to turn off the emitter current of the output transistor 9 by detecting the duration of the emitter current. The base current is even smaller than the small value emitter current and does not require a large switch.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of an air conditioner for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a circuit operation diagram according to an embodiment of the present invention. FIG. FIG. 5 is a circuit diagram of a conventional electric vehicle air conditioner. FIG. 6 is a circuit operation diagram of a conventional electric vehicle air conditioner.
REFERENCE SIGNS LIST 1 electric compressor driving device 2 battery 3 switchgear 4 energizing device 5 electric compressor 6 control unit 7 input voltage detecting means 8 resistor 9 output transistor 10 fuse 11 capacitor 12 zener diode 13 control transistor 14 base resistor A
15 Base resistance B
16 Emitter resistance 18 Output section 19 Heat sink 20 Printed circuit board 21 Wiring

Claims

DC power supply,
An energizing device connected in series to the DC power supply,
A switching device connected in parallel with the energizing device;
A capacitor charged from the DC power supply through the energizing device,
An electric compressor driving device that is supplied with power from the DC power supply via the switching device and drives an electric compressor for air conditioning,
A radiator that radiates heat generated in the electric compressor drive device,
In an automotive air conditioner that includes a printed circuit board which constitutes the electrical circuits of the electric compressor driving device,
The energizing device, at least , a transistor having a collector connected to the DC power supply side ,
A first resistor for connecting the base of the transistor to the DC power supply side, a second resistor for connecting the emitter of the transistor to the capacitor side, and an anode connected to the capacitor side for the second resistor ; A zener diode that determines the voltage of the resistor, and has a constant current function of charging the capacitor with a constant current at a predetermined current value operable even when the capacitor is short-circuited,
Before Quito transistor is fixed in close contact with thermally to the heat sink, the terminals of the transistor, a motor-vehicle air-conditioning system, characterized in that it is electrically connected to the printed circuit board.