特許 6961535 車載空調機制御装置及び車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6961535

(24)【登録日】2021年10月15日

(45)【発行日】2021年11月5日

(54)【発明の名称】車載空調機制御装置及び車両

(51)【国際特許分類】

   B60H 1/22 20060101AFI20211025BHJP

   H05B 3/00 20060101ALI20211025BHJP

【ＦＩ】

   B60H1/22 611Z

   B60H1/22 671

   H05B3/00 310E

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2018-108747(P2018-108747)

(22)【出願日】2018年6月6日

(65)【公開番号】特開2019-209884(P2019-209884A)

(43)【公開日】2019年12月12日

【審査請求日】2021年2月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】516299338

【氏名又は名称】三菱重工サーマルシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162868

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輔

(74)【代理人】

【識別番号】100161702

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100210572

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 太一

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 秀隆

(72)【発明者】

【氏名】大崎 智康

(72)【発明者】

【氏名】永坂 圭史

(72)【発明者】

【氏名】小島 遼太

【審査官】 安島 智也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−４６７３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２６１９１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｈ １／００−３／０６

Ｈ０５Ｂ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

高電圧系回路に含まれ、高電圧バッテリから供給される電力によって発熱するヒータ素子と、
前記高電圧系回路に含まれ、前記高電圧バッテリから前記ヒータ素子へ供給される電力を制御するマイコンと、
低電圧系回路に含まれ、温水の温度に応じた電圧信号を出力する水温センサと、
前記低電圧系回路に含まれ、前記水温センサが出力する電圧信号を周波数信号に変換する水温検出用Ｖ／ｆ変換部と、
前記水温検出用Ｖ／ｆ変換部と前記マイコンとの間の電気的絶縁を保ちながら、前記周波数信号を前記マイコンに伝送する水温検出用デジタルアイソレータと、
を備える車載空調機制御装置。

【請求項2】

前記水温検出用Ｖ／ｆ変換部は、
設定端子と、出力端子と、を有するシリコン発振器を備え、
前記シリコン発振器は、
前記設定端子から出力される電流に対応する周波数の前記周波数信号を、前記出力端子から出力する
請求項１に記載の車載空調機制御装置。

【請求項3】

前記低電圧系回路に含まれ、低電圧バッテリからの入力電圧に応じた電圧信号を出力する低電圧側電圧センサと、
前記低電圧系回路に含まれ、前記低電圧側電圧センサが出力する電圧信号を周波数信号に変換する低電圧側電圧検出用Ｖ／ｆ変換部と、
前記低電圧側電圧検出用Ｖ／ｆ変換部と前記マイコンとの間の電気的絶縁を保ちながら、前記周波数信号を前記マイコンに伝送する低電圧側電圧検出用デジタルアイソレータと、
を備える請求項１又は請求項２に記載の車載空調機制御装置。

【請求項4】

請求項１から請求項３の何れか一項に記載の車載空調機制御装置を備える
車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車載空調機制御装置及び車両に関する。

【背景技術】

【0002】

電気自動車、ハイブリッド車等に搭載される空調機の技術分野において、車両に搭載された高電圧バッテリからの通電によりＰＴＣヒータを加熱させ、これによって生成した温水を巡らせる車載空調機制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

このような車載空調機制御装置は、一般に、マイコン（マイクロコントローラ）を具備し、このマイコンが、上位装置からの指令、及び、センサからの各種検出値に基づいてＰＴＣヒータへの通電（加熱）を適切に制御する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１４−１０８７７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述した車載空調機制御装置は、低電圧バッテリ（一般的な１２Ｖ車載バッテリ）から電力の供給を受けて動作する低電圧系回路と、モータ駆動用の高電圧バッテリから電力の供給を受けて動作する高電圧系回路と、に分けて構成される。電気的な安全を確保するため、高電圧系回路と低電圧系回路との間は、電気的に絶縁される。

【0006】

一態様として、上述したマイコンは、高電圧バッテリから出力される電圧や、高電圧バッテリからＰＴＣヒータに流れる電流をモニタリングしながら制御を行う必要があるため、ＰＴＣヒータと共に高電圧系回路に配置される。

【0007】

しかしながら、マイコンは、ＰＴＣヒータへの通電制御のために、更に、ＰＴＣヒータによって温められた水の温度（水温）を取得する必要がある。そのため、水温センサも、マイコンとともに高電圧系回路に配置することが考えられる。しかしながら、水温センサは、本体に流入出する水の温度を検出すべく、低電圧系回路のグランドとなる筐体フレームに取り付けられるものである。そうすると、水温センサを高電圧系回路に配置した場合、当該水温センサと筐体フレーム（低電圧系回路のグランド）との絶縁耐圧を十分に確保できない可能性がある。

【0008】

本発明の目的は、低電圧系回路と高電圧系回路との間の絶縁耐圧を十分に確保できる車載空調機制御装置及び車両を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の第１の態様によれば、車載空調機制御装置は、高電圧系回路に含まれ、高電圧バッテリから供給される電力によって発熱するヒータ素子と、前記高電圧系回路に含まれ、前記高電圧バッテリから前記ヒータ素子へ供給される電力を制御するマイコンとを備える。また、車載空調機制御装置は、低電圧系回路に含まれ、温水の温度に応じた電圧信号を出力する水温センサと、前記低電圧系回路に含まれ、前記水温センサが出力する電圧信号を周波数信号に変換する水温検出用Ｖ／ｆ変換部とを備える。更に、車載空調機制御装置は、前記水温検出用Ｖ／ｆ変換部と前記マイコンとの間の電気的絶縁を保ちながら、前記周波数信号を前記マイコンに伝送する水温検出用デジタルアイソレータと、を備える。

【0010】

また、本発明の第２の態様によれば、前記水温検出用Ｖ／ｆ変換部は、設定端子と、出力端子と、を有するシリコン発振器を備え、前記シリコン発振器は、前記設定端子から出力される電流に対応する周波数の前記周波数信号を、前記出力端子から出力する。

【0011】

また、本発明の第３の態様によれば、上述の車載空調機制御装置は、前記低電圧系回路にも含まれ、低電圧バッテリからの入力電圧に応じた電圧信号を出力する低電圧側電圧センサを備える。また、車載空調機制御装置は、前記低電圧系回路に含まれ、前記低電圧側電圧センサが出力する電圧信号を周波数信号に変換する低電圧側電圧検出用Ｖ／ｆ変換部を備える。更に、車載空調機制御装置は、前記低電圧側電圧検出用Ｖ／ｆ変換部と前記マイコンとの間の電気的絶縁を保ちながら、前記周波数信号を前記マイコンに伝送する低電圧側電圧検出用デジタルアイソレータと、を備える。

【0012】

また、本発明の第４の態様によれば、車両は、上述の車載空調機制御装置を備える。

【発明の効果】

【0013】

上記態様のうち少なくとも１つの態様によれば、低電圧系回路と高電圧系回路との間の絶縁耐圧を十分に確保できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】第１の実施形態に係る車載空調機制御装置の全体構成を示す図である。

【図2】第１の実施形態に係るＶ／ｆ変換部の詳細な回路構成を示す第１図である。

【図3】第１の実施形態に係るＶ／ｆ変換部の機能を説明するための第１図である。

【図4】第１の実施形態に係るＶ／ｆ変換部の詳細な回路構成を示す第２図である。

【図5】第１の実施形態に係るＶ／ｆ変換部の機能を説明するための第２図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

＜第１の実施形態＞
以下、第１の実施形態に係る車載空調機制御装置について、図１〜図５を参照しながら説明する。

【0016】

（車載空調機制御装置の全体構成）
図１は、第１の実施形態に係る車載空調機制御装置の全体構成を示す図である。
図１に示す車載空調機制御装置１は、電気自動車、ハイブリッド車等の車両に搭載される空調機制御装置である。車載空調機制御装置１は、電気自動車、ハイブリッド車等に搭載される高電圧バッテリＢ２（モータ駆動用高電圧バッテリ）からの通電によりＰＴＣヒータＨを発熱させ、車内空調のために必要な温水を生成する。

【0017】

図１に示すように、車載空調機制御装置１は、低電圧系回路ＬＶと、高電圧系回路ＨＶとを有してなる。低電圧系回路ＬＶのグランドＧＮＤ１と高電圧系回路ＨＶのグランドＧＮＤ２との間は絶縁されている。また、低電圧系回路ＬＶのグランドＧＮＤ１は、筐体フレームＦと電気的に接続されている。低電圧系回路ＬＶには、車載される低電圧バッテリＢ１（例えば、ＤＣ１２Ｖ出力の車載バッテリ）が接続される。高電圧系回路ＨＶには、車載される高電圧バッテリＢ２（例えば、ＤＣ３００Ｖ出力の車載バッテリ）が接続される。高電圧電源Ｂ２は、主に、車両駆動用のモータを回転駆動させるための電力供給源となる。

【0018】

車載空調機制御装置１の高電圧系回路ＨＶは、マイコン１０と、ゲートドライバ１１と、スイッチング素子１２と、高電圧側電圧センサ１３と、電流検出センサ１４と、を備えている。また、車載空調機制御装置１の低電圧系回路ＬＶは、ＣＡＮトランシーバ１５０と、入口側水温センサ１５１と、出口側水温センサ１５２と、低電圧側電圧センサ１５３と、Ｖ／ｆ変換部１６１、１６２、１６３と、レギュレータ１８と、を備えている。
また、車載空調機制御装置１は、低電圧系回路ＬＶと高電圧系回路ＨＶとの境界に跨って配置される、デジタルアイソレータ１７０、１７１、１７２、１７３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１９と、を備えている。

【0019】

以下、高電圧系回路ＨＶに含まれる各種回路構成について詳しく説明する。

【0020】

マイコン１０は、車載空調機制御装置１の動作全体を司るプロセッサである。マイコン１０は、予め用意されたプログラムに従って各種処理を実行する。具体的には、マイコン１０は、上位装置から受け付けた指令値（温水の温度指令値等）と、ＰＴＣヒータＨによって温められる温水の入口温度と出口温度との検出結果等に基づいて、ＰＴＣヒータＨへ通電を制御する。また、マイコン１０は、低電圧バッテリＢ１からの入力電圧、高電圧バッテリＢ２からの入力電圧を常時監視し、低電圧バッテリＢ１、高電圧バッテリＢ２についての異常検出等を行う。
図１に示すように、マイコン１０は、例えば、グランドＧＮＤ２を基準とするＤＣ５Ｖの電源電圧で駆動する。また、マイコン１０のグランド端子は、高電圧系回路ＨＶのグランドＧＮＤ２に接続される。

【0021】

ゲートドライバ１１は、マイコン１０からの制御信号に基づいて、スイッチング素子１２のＯＮ／ＯＦＦを制御する。ゲートドライバ１１は、例えば、グランドＧＮＤ２を基準とするＤＣ１５Ｖの電源電圧で駆動する。また、ゲートドライバ１１のグランド端子は、高電圧系回路ＨＶのグランドＧＮＤ２に接続される。

【0022】

スイッチング素子１２は、高耐圧半導体スイッチング素子（いわゆるパワートランジスタ）であって、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などである。スイッチング素子１２は、ゲートドライバ１１からのゲート信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ制御される。スイッチング素子１２がＯＮすると、高電圧バッテリＢ２（ＤＣ３００Ｖ）からＰＴＣヒータＨへ電流が流れ、ＰＴＣヒータＨが加熱される。

【0023】

高電圧側電圧センサ１３は、高電圧バッテリＢ２からの入力電圧を検出するためのセンサである。具体的には、高電圧側電圧センサ１３は、抵抗素子Ｒ５、Ｒ６からなる分圧器である。高電圧バッテリＢ２からの入力電圧（例えば、ＤＣ３００Ｖ）は、高電圧側電圧センサ１３（分圧器）によって分圧される。このような構成により、高電圧側電圧センサ１３は、高電圧バッテリＢ２からの入力電圧に対応する電圧信号（アナログ信号）を、マイコン１０に向けて出力する。

【0024】

電流検出センサ１４は、ＰＴＣヒータＨに流れる電流を検出するセンサである。具体的には、電流検出センサ１４は、シャント抵抗である抵抗素子ＲＳと増幅器ＯＰからなる。このような電流検出センサ１４によれば、ＰＴＣヒータＨに流れる電流の量に応じて抵抗素子ＲＳに電圧降下が発生する。そして、抵抗素子ＲＳにおける電圧降下が増幅器ＯＰにて増幅されて、マイコン１０に入力される。

【0025】

ＰＴＣヒータＨは、高電圧バッテリＢ２から供給される電力によって発熱するヒータ素子である。

【0026】

次に、低電圧系回路ＬＶに含まれる各種回路構成について詳しく説明する。

【0027】

ＣＡＮトランシーバ１５０は、ＣＡＮバスに接続されるとともに、当該ＣＡＮバスを介して接続される上位装置（図示せず）とマイコン１０との間の双方向通信を実現する。例えば、ＣＡＮトランシーバ１５０は、上位装置から受け付けた、マイコン１０に対する指令信号（デジタル信号）を、後述するデジタルアイソレータ１７０ａ、１７０ｂを介してマイコン１０に伝送する。
ＣＡＮトランシーバ１５０は、例えば、グランドＧＮＤ１を基準とするＤＣ５Ｖの電源電圧で駆動する。また、ＣＡＮトランシーバ１５０のグランド端子は、低電圧系回路ＬＶのグランドＧＮＤ１に接続される。
また、他の実施形態においては、ＣＡＮトランシーバ１５０は、その他の通信ドライバＩＣ（ＬＩＮトランシーバ等）であってもよい。

【0028】

入口側水温センサ１５１、出口側水温センサ１５２は、それぞれ、ＰＴＣヒータＨによって加熱される温水の温度を検出する温度センサである。具体的には、入口側水温センサ１５１は、筐体フレームＦのうち、温水の流路（図示せず）の入口付近に設置され、温水入口温度を検出する。また、出口側水温センサ１５２は、筐体フレームＦのうち、温水の流路の出口付近に設置され、温水出口温度を検出する。
入口側水温センサ１５１、出口側水温センサ１５２は、例えば、グランドＧＮＤ１を基準とするＤＣ５Ｖの電源電圧で駆動する。また、入口側水温センサ１５１、出口側水温センサ１５２のグランド端子は、低電圧系回路ＬＶのグランドＧＮＤ１に接続される。
入口側水温センサ１５１は、電源とグランドとの間に直列に接続される抵抗素子Ｒ１と温度センサ素子Ｔ１とを有してなる。温度センサ素子Ｔ１は、検出温度に対応する抵抗値となる。このような構成により、入口側水温センサ１５１は、入口温度に応じた電圧信号（アナログ信号）を出力する。
出口側水温センサ１５２は、電源とグランドとの間に直列に接続される抵抗素子Ｒ２と温度センサ素子Ｔ２とを有してなる。温度センサ素子Ｔ２は、検出温度に対応する抵抗値となる。このような構成により、出口側水温センサ１５２は、出口温度に応じた電圧信号（アナログ信号）を出力する。

【0029】

低電圧側電圧センサ１５３は、低電圧バッテリＢ１からの入力電圧を検出するためのセンサである。具体的には、低電圧側電圧センサ１５３は、抵抗素子Ｒ３、Ｒ４からなる分圧器である。低電圧バッテリＢ１からの入力電圧（例えば、ＤＣ１２Ｖ）は、低電圧側電圧センサ１５３（分圧器）によって分圧される。このような構成により、低電圧側電圧センサ１５３は、低電圧バッテリＢ１からの入力電圧に対応する電圧信号（アナログ信号）を出力する。
低電圧側電圧センサ１５３のグランド端子は、低電圧系回路ＬＶのグランドＧＮＤ１に接続される。

【0030】

Ｖ／ｆ変換部１６１、１６２、１６３は、それぞれ、入口側水温センサ１５１、出口側水温センサ１５２及び低電圧側電圧センサ１５３から出力される電圧信号（アナログ信号）を受信して、当該電圧信号に対応する周波数で発振する周波数信号に変換する。
Ｖ／ｆ変換部１６１、１６２（水温検出用Ｖ／ｆ変換部）は、水温センサ１５１、１５２が出力する電圧信号を周波数信号に変換する。また、Ｖ／ｆ変換部１６３（低電圧側電圧検出用Ｖ／ｆ変換部）は、低電圧側電圧センサ１５３が出力する電圧信号を周波数信号に変換する。

【0031】

デジタルアイソレータ１７０a、１７１、１７２、１７３は、例えば、フォトカプラ等であって、１次側（低電圧系回路ＬＶ）と２次側（高電圧系回路ＨＶ）との間の電気的絶縁を保ったまま、１次側から入力されるデジタル信号を２次側へ伝送可能とする素子である。また、デジタルアイソレータ１７０ｂは、同じく１次側と２次側との間の電気的絶縁を保ったまま、２次側から入力されるデジタル信号を１次側へ伝送可能とする素子である。
デジタルアイソレータ１７０a、１７０ｂは、ＣＡＮトランシーバ１５０とマイコン１０との間の電気的絶縁を保ちながら、当該ＣＡＮトランシーバ１５０から入出力されるデジタル信号をマイコン１０に伝送する。これにより、マイコンとＣＡＮトランシーバ１５０との間の双方向通信が実現される。
デジタルアイソレータ１７１、１７２（水温検出用デジタルアイソレータ）は、それぞれ、Ｖ／ｆ変換部１６１、１６２とマイコン１０との間の電気的絶縁を保ちながら、Ｖ／ｆ変換部１６１、１６２から出力される周波数信号をマイコン１０に伝送する。
デジタルアイソレータ１７３（低電圧側電圧検出用デジタルアイソレータ）は、Ｖ／ｆ変換部１６３とマイコン１０との間の電気的絶縁を保ちながら、Ｖ／ｆ変換部１６３から出力される周波数信号をマイコン１０に伝送する。

【0032】

レギュレータ１８は、低電圧バッテリＢ１からの入力電圧（例えば、ＤＣ１２Ｖ）に基づいて、それよりも低い定電圧（例えば、ＤＣ５Ｖ）を出力する。レギュレータ１８が生成する定電圧は、低電圧系回路ＬＶに属するＣＡＮトランシーバ１５０、入口側水温センサ１５１、出口側水温センサ１５２等の電源電圧となる。

【0033】

ＤＣ／ＤＣコンバータ１９は、いわゆる絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータであって、１次側（低電圧系回路ＬＶ）と２次側（高電圧系回路ＨＶ）との間の電気的絶縁を維持しながら、１次側から入力されるＤＣ電圧を、所望のＤＣ電圧に変換して２次側へ出力する。具体的には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１９は、１次側（低電圧系回路ＬＶ）のグランドＧＮＤ１を基準とする低電圧バッテリＢ１からの入力電圧（例えば、ＤＣ１２Ｖ）を入力し、これを２次側（高電圧系回路ＨＶ）のグランドＧＮＤ２を基準とする定電圧（例えば、ＤＣ５Ｖ、ＤＣ１５Ｖ）に変換する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１９が生成する定電圧は、高電圧系回路ＨＶに属するマイコン１０、ゲートドライバ１１等の電源電圧となる。

【0034】

（水温検出用Ｖ／ｆ変換部の回路構成及び機能）
図２は、第１の実施形態に係るＶ／ｆ変換部の詳細な回路構成を示す第１図である。
また、図３は、第１の実施形態に係るＶ／ｆ変換部の機能を説明するための第１図である。
以下、図２、図３を参照しながら、Ｖ／ｆ変換部１６１、１６２（水温検出用Ｖ／ｆ変換部）の回路構成及びその機能について詳細に説明する。なお、図２には、Ｖ／ｆ変換部１６１の回路構成のみを図示しているが、Ｖ／ｆ変換部１６２の回路構成は、Ｖ／ｆ変換部１６１の回路構成と実質的に同一であるため、図示を省略する。

【0035】

図２に示すように、Ｖ／ｆ変換部１６１は、シリコン発振器１６１０と、抵抗素子ＲＶＣＯ、ＲＳＥＴと、を有してなる。また、シリコン発振器１６１０は、電源電圧５Ｖが入力され、グランドＧＮＤ１に接地される。

【0036】

シリコン発振器１６１０は、設定端子ＳＥＴと、出力端子ＯＵＴとを有する。シリコン発振器１６１０の設定端子ＳＥＴは、当該端子に接続される設定ノードＶＳＥＴの電位が所定値で一定となるように電流Ｉを流す。そして、シリコン発振器１６１０の出力端子ＯＵＴは、設定端子ＳＥＴから流れる電流Ｉの量に応じた周波数の周波数信号ＦＯＵＴを出力する。
設定ノードＶＳＥＴと、温水の入口温度に応じた電圧信号（アナログ信号）が出力される出力ノードＶＣＴＲＬ（直列に接続される抵抗素子Ｒ１と温度センサ素子Ｔ１との間の中間電位）との間には、抵抗素子ＲＶＣＯが接続される。また、設定ノードＶＳＥＴとグランドＧＮＤ１との間には、抵抗素子ＲＳＥＴが接続される。

【0037】

以上のような構成によれば、図３に示すように、例えば、温水の入口温度が相対的に低い温度Ｔａであった場合、温度センサ素子Ｔ１の抵抗値が低くなって出力ノードＶＣＴＲＬの電位が低下する。そうすると、設定ノードＶＳＥＴで所定電位を維持するためには、設定端子ＳＥＴから相対的に大きな電流Ｉを流す必要がある。したがって、この場合、シリコン発振器１６１０は、出力端子ＯＵＴから、相対的に高い周波数ｆａの周波数信号ＦＯＵＴを出力する。
他方、図３に示すように、温水の入口温度が相対的に高い温度Ｔｂであった場合、温度センサ素子Ｔ１の抵抗値が高くなって出力ノードＶＣＴＲＬの電位が上昇する。そうすると、設定ノードＶＳＥＴで所定電位を維持するためには、設定端子ＳＥＴから相対的に小さな電流Ｉを流す必要がある。したがって、この場合、シリコン発振器１６１０は、出力端子ＯＵＴから、相対的に低い周波数ｆｂの周波数信号ＦＯＵＴを出力する。
図３に示すような関係により、マイコン１０は、デジタルアイソレータ１７１を経て入力される周波数信号ＦＯＵＴ（デジタル信号）の発振周波数を通じて、温水の入口温度を把握することができる。

【0038】

（低電圧側電圧検出用Ｖ／ｆ変換部の回路構成及び機能）
図４は、第１の実施形態に係るＶ／ｆ変換部の詳細な回路構成を示す第２図である。
また、図５は、第１の実施形態に係るＶ／ｆ変換部の機能を説明するための第２図である。
以下、図４、図５を参照しながら、Ｖ／ｆ変換部１６３（低電圧側電圧検出用Ｖ／ｆ変換部）の回路構成及びその機能について詳細に説明する。

【0039】

図４に示すように、Ｖ／ｆ変換部１６３は、シリコン発振器１６３０と、抵抗素子ＲＶＣＯ、ＲＳＥＴと、を有してなる。また、シリコン発振器１６３０は、電源電圧５Ｖが入力され、グランドＧＮＤ１に接地される。

【0040】

シリコン発振器１６３０は、シリコン発振器１６１０と同様に、設定端子ＳＥＴと、出力端子ＯＵＴとを有する。シリコン発振器１６３０の設定端子ＳＥＴは、当該端子に接続される設定ノードＶＳＥＴの電位が所定値で一定となるように電流Ｉを流す。そして、シリコン発振器１６３０の出力端子ＯＵＴは、設定端子ＳＥＴから流れる電流Ｉの値に応じた周波数の周波数信号ＦＯＵＴを出力する。
設定ノードＶＳＥＴと、低電圧バッテリＢ１からの入力電圧に応じた電圧信号（アナログ信号）が出力される出力ノードＶＣＴＲＬ（直列に接続される抵抗素子Ｒ３と抵抗素子Ｒ４との間の中間電位）との間には、抵抗素子ＲＶＣＯが接続される。また、設定ノードＶＳＥＴとグランドＧＮＤ１との間には、抵抗素子ＲＳＥＴが接続される。

【0041】

以上のような構成によれば、図５に示すように、例えば、低電圧バッテリＢ１からの入力電圧が相対的に低い電圧Ｖａであった場合、低電圧側電圧センサ１５３の出力ノードＶＣＴＲＬの電位が低下する。そうすると、設定ノードＶＳＥＴで所定電位を維持するためには、設定端子ＳＥＴから相対的に大きな電流Ｉを流す必要がある。したがって、この場合、シリコン発振器１６１０は、出力端子ＯＵＴから、相対的に高い周波数ｆａの周波数信号ＦＯＵＴを出力する。
他方、図５に示すように、低電圧バッテリＢ１からの入力電圧が相対的に高い電圧Ｖｂであった場合、低電圧側電圧センサ１５３の出力ノードＶＣＴＲＬの電位が上昇する。そうすると、設定ノードＶＳＥＴで所定電位を維持するためには、設定端子ＳＥＴから相対的に小さな電流Ｉを流す必要がある。したがって、この場合、シリコン発振器１６３０は、出力端子ＯＵＴから、相対的に低い周波数ｆｂの周波数信号ＦＯＵＴを出力する。
図５に示すような関係により、マイコン１０は、デジタルアイソレータ１７３を経て入力される周波数信号ＦＯＵＴの発振周波数を通じて、低電圧バッテリＢ１からの入力電圧を把握することができる。

【0042】

（作用・効果）
以上のとおり、第１の実施形態に係る車載空調機制御装置１は、高電圧系回路ＨＶにおいて、高電圧バッテリＢ２から供給される電力によって発熱するＰＴＣヒータＨと、高電圧バッテリＢ２からＰＴＣヒータＨに供給される電力を制御するマイコン１０とを備える。また、車載空調機制御装置１は、低電圧系回路ＬＶにおいて、温水の温度に応じた電圧信号を出力する水温センサ１５１、１５２と、水温センサ１５１、１５２が出力する電圧信号を周波数信号に変換する水温検出用Ｖ／ｆ変換部（Ｖ／ｆ変換部１６１、１６２）とを備える。更に、車載空調機制御装置１は、Ｖ／ｆ変換部１６１、１６２とマイコン１０との間の電気的絶縁を保ちながら、Ｖ／ｆ変換部１６１、１６２が出力する周波数信号をマイコン１０に伝送する水温検出用デジタルアイソレータ（デジタルアイソレータ１７１、１７２）を備える。

【0043】

ここで、高電圧系回路ＨＶに属するマイコン１０との通信を容易化する目的で、入口側水温センサ１５１、出口側水温センサ１５２を高電圧系回路ＨＶに接続した場合、以下のような懸念点が生じる。即ち、入口側水温センサ１５１、出口側水温センサ１５２の温度センサ素子Ｔ１、Ｔ２は、いずれも筐体フレームＦに取り付けて使用されるものであるため、この場合、高電圧系回路ＨＶのグランドＧＮＤ２と低電圧系回路ＬＶのグランドＧＮＤ１との間に、温度センサ素子Ｔ１、Ｔ２の絶縁被膜が挟まれる状態となる。そうすると水温センサが高耐圧仕様ではない物を使用した場合に低電圧系回路ＬＶと高電圧系回路ＨＶとの間での絶縁耐圧が十分に確保されないことが想定される。通常の水温センサは熱伝導特性を良化及び低コスト化の為、高耐圧の絶縁性能を有していない場合が多い。

【0044】

また、高電圧系回路ＨＶ、低電圧系回路ＬＶのそれぞれに一つずつマイコンを設置して、両マイコンとの間の通信（デジタル信号のやり取り）を、デジタルアイソレータを介して行うことも考えられる。しかしながら、このようにすると、車載空調機制御装置１に２つのマイコンを搭載させる必要があるため、高コストとなる。

【0045】

第１の実施形態のような構成とすることで、マイコン１０は、高電圧系回路ＨＶに属しながらも、Ｖ／ｆ変換部１６１、１６２及びデジタルアイソレータ１７１、１７２を介して、低電圧系回路ＬＶに含まれる入口側水温センサ１５１及び出口側水温センサ１５２からの温度検出信号を取得することができる。したがって、低電圧系回路と高電圧系回路との間の絶縁耐圧を十分に確保することができるとともに、高コスト化を抑制することができる。

【0046】

また、第１の実施形態に係るＶ／ｆ変換部１６１〜１６３は、設定端子ＳＥＴと、出力端子ＯＵＴとを備えるシリコン発振器１６１０等を備えている。このシリコン発振器１６１０は、設定端子ＳＥＴから出力される電流に対応する周波数の周波数信号を、出力端子ＯＵＴから出力する。

【0047】

このような構成とすることで、出力する信号の発振周波数を所望に設定可能な機能を有するシリコン発振器１６１０を通じて、電圧信号を周波数信号に変換させることができる。これにより、Ｖ／ｆ変換部１６１、１６２、１６３を安価な構成とすることができる。

【0048】

また、第１の実施形態に係る車載空調機制御装置１は、更に、低電圧系回路ＬＶにおいて、低電圧バッテリＢ１からの入力電圧に応じた電圧信号を出力する低電圧側電圧センサ１５３と、低電圧側電圧センサ１５３が出力する電圧信号を周波数信号に変換する低電圧側電圧検出用Ｖ／ｆ変換部（Ｖ／ｆ変換部１６３）とを備える。そして、車載空調機制御装置１は、低電圧側電圧検出用Ｖ／ｆ変換部とマイコン１０との間の電気的絶縁を保ちながら、周波数信号をマイコン１０に伝送する低電圧側電圧検出用デジタルアイソレータ（デジタルアイソレータ１７３）を備える。

【0049】

このようにすることで、高電圧系回路ＨＶに配置されたマイコン１０は、Ｖ／ｆ変換部１６３及びデジタルアイソレータ１７３を介して、低電圧バッテリＢ１からの入力電圧をモニタリングすることができる。これにより、マイコン１０は、高電圧バッテリＢ２のみならず、低電圧バッテリＢ１についての異常検知も可能となる。

【0050】

以上のとおり、本発明に係るいくつかの実施形態を説明したが、これら全ての実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。上述の実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上述の実施形態及びその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0051】

１ 車載空調機制御装置
１０ マイコン
１１ ゲートドライバ
１２ スイッチング素子
１３ 高電圧側電圧センサ
１４ 電流検出センサ
１５０ ＣＡＮトランシーバ
１５１ 入口側水温センサ
１５２ 出口側水温センサ
１５３ 低電圧側電圧センサ
１６１、１６２、１６３ Ｖ／ｆ変換部
１６１０、１６３０ シリコン発振器
１７０ａ、１７０ｂ、１７１、１７２、１７３ デジタルアイソレータ
１８ レギュレータ
１９ ＤＣ／ＤＣコンバータ
Ｈ ＰＴＣヒータ
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、ＲＳ、ＲＶＣＯ、ＲＳＥＴ 抵抗素子
ＯＰ 増幅器
Ｔ１、Ｔ２ 温度センサ素子
Ｆ 筐体フレーム
Ｂ１ 低電圧バッテリ
Ｂ２ 高電圧バッテリ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】