特開 2024-30237 複合装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024030237

(43)【公開日】2024-03-07

(54)【発明の名称】複合装置

(51)【国際特許分類】

   B60H 1/22 20060101AFI20240229BHJP

【ＦＩ】

B60H1/22 611D

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022132952

(22)【出願日】2022-08-24

(71)【出願人】

【識別番号】000001845

【氏名又は名称】サンデン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100129425

【弁理士】

【氏名又は名称】小川 護晃

(74)【代理人】

【識別番号】100099623

【弁理士】

【氏名又は名称】奥山 尚一

(74)【代理人】

【識別番号】100168642

【弁理士】

【氏名又は名称】関谷 充司

(74)【代理人】

【識別番号】100217076

【弁理士】

【氏名又は名称】宅間 邦俊

(72)【発明者】

【氏名】岡田 瑞季

(72)【発明者】

【氏名】関 龍之介

【テーマコード（参考）】

3L211

【Ｆターム（参考）】

3L211BA53

3L211DA30

3L211DA50

3L211EA87

3L211FB06

(57)【要約】

【課題】車両用空気調和装置等の小型化に資することができる複合装置を提供すると共に、複合装置において電流検出に用いられる電流検出部の増加を抑制する。
【解決手段】冷媒圧縮機能及び熱媒体加熱機能を有する複合装置１は、モータ駆動回路２０を流れる電流Ｉｍを検出するモータ電流検出部６１と、主電子回路４０を流れる電流Ｉｔを検出する全体電流検出部６２と、全体電流検出部６２による電流Ｉｔの検出値からモータ電流検出部６１による電流Ｉｍの検出値を減算することによりヒータ制御回路３０を流れる電流Ｉｈを算出するヒータ電流算出部７０と、を含む。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷媒圧縮機能及び熱媒体加熱機能を有する複合装置であって、
冷媒を圧縮する圧縮機構及び前記圧縮機構を駆動する電動モータを内部に収容すると共に、冷媒を内部に流入させる冷媒流入口及び前記圧縮機構で圧縮された冷媒を外部に流出させる冷媒流出口を有する圧縮機ハウジングと、
熱媒体を加熱する電気ヒータを内部に収容すると共に、熱媒体を内部に流入させる熱媒体流入口及び前記電気ヒータで加熱された熱媒体を外部に流出させる熱媒体流出口を有するヒータハウジングと、
前記電動モータを駆動するモータ駆動回路及び前記電気ヒータを制御するヒータ制御回路を有する主電子回路を内部に収容する回路ハウジングと、
前記モータ駆動回路を流れる電流を検出するモータ電流検出部と、
前記主電子回路を流れる電流を検出する全体電流検出部と、
前記全体電流検出部による電流の検出値から前記モータ電流検出部による電流の検出値を減算することにより前記ヒータ制御回路を流れる電流を算出するヒータ電流算出部と、
を含む、複合装置。

【請求項2】

前記全体電流検出部の電流検出周期は、前記モータ電流検出部の電流検出周期に合わせられている、請求項１に記載の複合装置。

【請求項3】

前記圧縮機構及び前記電気ヒータは、車両用空気調和装置の一部を構成し、
前記全体電流検出部の電流検出周期及び前記モータ電流検出部の電流検出周期は、車両から出力され該複合装置に入力される要求信号の入力周期以下の周期に設定されている、請求項２に記載の複合装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷媒圧縮機能と熱媒体加熱機能とを有する複合装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ハイブリッド自動車や電気自動車などの車両に適用可能な車両用空気調和装置が記載されている。特許文献１に記載された車両用空気調和装置は、冷媒を圧縮する電動圧縮機と、電動圧縮機から吐出された冷媒を放熱させて車室内に供給される空気を加熱する放熱器と、放熱された冷媒を減圧膨張させる膨張弁と、減圧膨張された冷媒と外気との間で熱交換を行わせる蒸発器に相当する熱交換器を含む冷媒回路を有している。また、特許文献１に記載された車両用空気調和装置は、放熱器による車室内の暖房を補助するため、熱媒体を加熱する熱媒体加熱電気ヒータと、加熱された熱媒体で車室内に供給される空気を加熱する熱媒体－空気熱交換器と、を有している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４－２１３７６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載された車両用空気調和装置は、放熱器による暖房能力の不足を補完することが可能である。しかし、特許文献１に記載された車両用空気調和装置では、電動圧縮機や熱媒体加熱電気ヒータなどが個別に設けられている。このため、装置全体が大型化し、設置スペースなどの面で改良の余地があった。

【0005】

本発明は、車両用空気調和装置等の小型化に資することができる複合装置を提供すると共に、複合装置において電流検出に用いられる電流検出部の増加を抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一側面によると、冷媒圧縮機能及び熱媒体加熱機能を有する複合装置が提供される。複合装置は、冷媒を圧縮する圧縮機構及び前記圧縮機構を駆動する電動モータを内部に収容すると共に、冷媒を内部に流入させる冷媒流入口及び前記圧縮機構で圧縮された冷媒を外部に流出させる冷媒流出口を有する圧縮機ハウジングと、熱媒体を加熱する電気ヒータを内部に収容すると共に、熱媒体を内部に流入させる熱媒体流入口及び前記電気ヒータで加熱された熱媒体を外部に流出させる熱媒体流出口を有するヒータハウジングと、前記電動モータを駆動するモータ駆動回路及び前記電気ヒータを制御するヒータ制御回路を有する主電子回路を内部に収容する回路ハウジングと、前記モータ駆動回路を流れる電流を検出するモータ電流検出部と、前記主電子回路を流れる電流を検出する全体電流検出部と、前記全体電流検出部による電流の検出値から前記モータ電流検出部による電流の検出値を減算することにより前記ヒータ制御回路を流れる電流を算出するヒータ電流算出部と、を含む。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、車両用空気調和装置等の小型化に資することができる複合装置を提供することができる。また、本発明によれば、複合装置において電流検出に用いられる電流検出部の増加を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態に係る複合装置の正面図である。

【図2】実施形態に係る複合装置の右側面図である。

【図3】実施形態に係る複合装置の上面図である。

【図4】実施形態に係る複合装置の部分概略断面図であり、図２のＡ－Ａ断面図に相当する図である。

【図5】実施形態に係る複合装置のモータ駆動回路及びヒータ制御回路を有する主電子回路を含む電子回路の要部構成例を示す図である。

【図6】実施形態に係る複合装置の部分概略断面図であり、図３のＢ－Ｂ断面図に相当する図である。

【図7】実施形態に係る複合装置の制御系の概略構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

【0010】

図１～図４は、本発明の実施形態に係る複合装置１の概略構成を示している。図１は、実施形態に係る複合装置１の正面図であり、図２は、実施形態に係る複合装置１の右側面図であり、図３は、実施形態に係る複合装置１の上面図であり、図４は、実施形態に係る複合装置の部分概略断面図であり、図２のＡ－Ａ断面図に相当する図である。

【0011】

実施形態に係る複合装置１は、冷媒を圧縮する冷媒圧縮機能と、冷媒とは別の熱媒体を加熱する熱媒体加熱機能とを有している。つまり、複合装置１は、冷媒圧縮機と熱媒体加熱装置とが一体化された構成を有する。

【0012】

複合装置１は、上述したような車両用空気調和装置に適用され得る。すなわち、複合装置１は、冷媒が循環する冷媒回路と、電動ポンプなどで構成されるポンプ部によって熱媒体が循環する熱媒体回路とに組み込まれて使用され得る。例えば、複合装置１の冷媒圧縮機能部は、前記冷媒回路に組み込まれ、膨張弁と、蒸発器（又はこれに相当する熱交換器）とを通過した冷媒を圧縮すると共に、圧縮された冷媒を、車室内に供給される空気を加熱する放熱器（冷媒－空気熱交換器）に供給するように構成され得る。また、複合装置１の熱媒体加熱機能部は、前記熱媒体回路に組み込まれ、車室内に供給される空気を加熱する熱媒体－空気熱交換器を通過した熱媒体を加熱すると共に、加熱された熱媒体を前記熱媒体－空気熱交換器に供給するように構成され得る。なお、冷媒及び熱媒体は、それぞれ任意に選択され得るが、例えば、冷媒としては気体冷媒が用いられ、熱媒体としては液体が用いられ得る。また、特に限定されないが、熱媒体には、通常、水（不凍液などが混入されたものを含む）が用いられる。したがって、熱媒体加熱機能（熱媒体加熱装置）は、水加熱機能（水加熱装置）とも称され得る。

【0013】

図１～図４を参照すると、複合装置１は、ハウジング２を有する。ハウジング２は、第１ハウジング２Ａと、第２ハウジング２Ｂと、第３ハウジング２Ｃと、第１カバー２Ｄと、第２カバー２Ｅと、第３カバー２Ｆとを含み、これら（２Ａ－２Ｆ）が図示省略のボルトなどの締結部材によって一体的に結合（締結）されることで、構成されている。

【0014】

第１ハウジング２Ａは、略円筒状に形成されている。第１ハウジング２Ａの内部には、冷媒を圧縮する圧縮機構３と、圧縮機構３を駆動する電動モータ４とが軸方向に直列に収容されている。特に限定されないが、圧縮機構３は、固定スクロールと可動（旋回）スクロールとを含むスクロール圧縮機構であり得る。また、電動モータ４の出力軸４ａは、圧縮機構３（例えば、前記可動（旋回）スクロール）に連結されている。

【0015】

第１ハウジング２Ａの２つの開口端のうちの一方の開口端（図１、図２における下側、つまり圧縮機構３側の開口端）は、第１カバー２Ｄによって閉塞されている。なお、冷媒を圧縮する圧縮機構３及びこれを駆動する電動モータ４を内部に収容する第１ハウジング２Ａは「圧縮機ハウジング」とも称され得る。

【0016】

第２ハウジング２Ｂは、第１ハウジング２Ａの側方に配置されている。第２ハウジング２Ｂは、略矩形筒状に形成されている。第２ハウジング２Ｂの内部には、熱媒体を加熱する電気ヒータ５が収容されている。

【0017】

第２ハウジング２Ｂの２つの開口端のうちの一方の開口端（図１、図２における下側のの開口端）は、第２カバー２Ｅによって閉塞されている。なお、熱媒体を加熱する電気ヒータ５を内部に収容する第２ハウジング２Ｂは、「ヒータハウジング」とも称され得る。

【0018】

第３ハウジング２Ｃは、上面が開放された箱型に形成されている。第３ハウジング２Ｃの内部には、電動モータ４を駆動（制御）するモータ駆動回路２０及び電気ヒータ５を制御するヒータ制御回路３０を有する主電子回路４０を含む電子回路が収容されている。具体的には、本実施形態においては、モータ駆動回路２０及びヒータ制御回路３０を有する主電子回路４０を含む電子回路が実装された回路基板６が第３ハウジング２Ｃの内部に収容されている。

【0019】

第３ハウジング２Ｃの底壁７は、第１ハウジング２Ａの他方の開口端（図１、図２における上側、つまり電動モータ４側の開口端）と、第２ハウジング２Ｂの他方の開口端（図１、図２における上側の開口端）とを閉塞している。これにより、第１ハウジング２Ａの内部と第３ハウジング２Ｃの内部とが仕切られ、第２ハウジング２Ｂの内部と第３ハウジング２Ｃの内部とが仕切られている。つまり、第３ハウジング２Ｃの底壁７は、第１ハウジング２Ａの内部と第３ハウジング２Ｃの内部とを仕切る第１仕切部７１と、第２ハウジング２Ｂの内部と第３ハウジング２Ｃの内部とを仕切る第２仕切部７２を有する。

【0020】

第３ハウジング２Ｃの上面（開口端）は、第３カバー２Ｆによって閉塞されている。なお、モータ駆動回路２０及びヒータ制御回路３０（具体的にはこれらを有する主電子回路４０を含む前記電子回路が実装された回路基板６）を内部に収容する第３ハウジング２Ｃは、「回路ハウジング」又は「基板ハウジング」とも称され得る。

【0021】

そして、複合装置１においては、主に圧縮機構３、電動モータ４及びモータ駆動回路２０によって冷媒圧縮機能（電動圧縮機）が実現され、主に電気ヒータ５及びヒータ制御回路３０によって熱媒体加熱機能（熱媒体加熱装置）が実現される。

【0022】

第１ハウジング２Ａには、前記冷媒回路を循環する冷媒を内部に流入させるための冷媒流入口８が形成されている。流入させる冷媒は、例えば、膨張弁と蒸発器とを通過した冷媒、すなわち、低温低圧の冷媒である。本実施形態において、冷媒流入口８は、第１ハウジング２Ａの第３ハウジング２Ｃ側の部位、つまり、第１ハウジング２Ａの内部と第３ハウジング２Ｃの内部とを仕切る第１仕切部７１の近傍に設けられている。好ましくは、冷媒流入口８は、冷媒の少なくとも一部が第１仕切部７１に沿って流れるように、前記冷媒回路を循環する冷媒を第１ハウジング２Ａ内に流入させるように構成されている。

【0023】

冷媒流入口８を介して第１ハウジング２Ａの内部に流入した（低温低圧の）冷媒は、第１ハウジング２Ａの内部を流れて圧縮機構３に吸入される。圧縮機構３に吸入された冷媒は、圧縮機構３によって圧縮され、高温高圧の冷媒となって圧縮機構３から吐出される。吐出された（高温高圧の）冷媒は、第１ハウジング２Ａに形成された冷媒流出口９から流出し、例えば、上述の放熱器（冷媒－空気熱交換器）に供給される。つまり、第１ハウジング２Ａは、冷媒を内部に流入させる冷媒流入口８及び圧縮機構３で圧縮された冷媒を外部に流出させる冷媒流出口９を有する。

【0024】

本実施形態において、冷媒流出口９は、第１ハウジング２Ａの第１カバー２Ｄ側の部位に、すなわち、冷媒流入口８から図１、図２における上下方向に離れた位置に設けられている。このため、本実施形態において、冷媒流入口８から第１ハウジング２Ａ内に流入した冷媒は、第１ハウジング２Ａ内を図１、図２における上側から下側に向かって流れる。なお、第１仕切部７１は、冷媒流入口８を介して第１ハウジング２Ａ内に流入する冷媒によって冷却され得る。電動モータ４は、第１ハウジング２Ａの内部を流れる冷媒によって冷却され得る。冷媒流入口８、第１ハウジング２Ａの内部及び冷媒流出口９は、前記冷媒回路の一部を構成する。

【0025】

第２ハウジング２Ｂには、前記熱媒体回路を循環する熱媒体を内部に流入させるための熱媒体流入口１０が形成されている。流入させる熱媒体は、例えば、上述の熱媒体－空気熱交換器を通過した熱媒体、すなわち、低温の熱媒体である。本実施形態において、熱媒体流入口１０は、第２ハウジング２Ｂの第３ハウジング２Ｃ側の部位、つまり、第２ハウジング２Ｂの内部と第３ハウジング２Ｃの内部とを仕切る第２仕切部７２の近傍であって且つ図１における奥側（図２における右側）に設けられている。好ましくは、熱媒体流入口１０は、熱媒体の少なくとも一部が第２仕切部７２に沿って流れるように、前記熱媒体回路を循環する熱媒体を第２ハウジング２Ｂ内に流入させるように構成されている。

【0026】

熱媒体流入口１０を介して第２ハウジング２Ｂの内部に流入した（低温の）熱媒体は、第２ハウジング２Ｂの内部を流れ、その際、電気ヒータ５によって加熱されて昇温する。加熱された熱媒体は、第２ハウジング２Ｂに形成された熱媒体流出口１１から流出し、例えば、上述の熱媒体－空気熱交換器に供給される。つまり、第２ハウジング２Ｂは、熱媒体を内部に流入させる熱媒体流入口１０及び電気ヒータ５で加熱された熱媒体を外部に流出させる熱媒体流出口１１を有する。

【0027】

本実施形態において、熱媒体流出口１１は、第２ハウジング２Ｂの内部と第３ハウジング２Ｃの内部とを仕切る第２仕切部７２の近傍であって且つ図１における手前側（図２における左側）に設けられている。このため、本実施形態において、熱媒体流入口１０から第２ハウジング２Ｂ内に流入した熱媒体は、第２ハウジング２Ｂ内を、第２仕切部７２に沿って、図２、図４における右側から左側に向かって流れる。つまり、複合装置１において、熱媒体の流れ方向は、冷媒の流れ方向に略直交している。なお、第２仕切部７２は、熱媒体流入口１０を介して第２ハウジング２Ｂ内に流入する（低温の）熱媒体によって冷却され得る。熱媒体流入口１０、第２ハウジング２Ｂの内部及び熱媒体流出口１１は、前記熱媒体回路の一部を構成する。

【0028】

ここで、図には示されていないが、モータ駆動回路２０から電動モータ４への給電線及びヒータ制御回路３０から電気ヒータ５への給電線は、それぞれ気密及び液密な状態で第３ハウジング２Ｃの底壁７を貫通して延びている。

【0029】

次に、モータ駆動回路２０及びヒータ制御回路３０を有する主電子回路４０を含む電子回路について説明する。図５は、主電子回路４０を含む前記電子回路の要部構成例を示す図である。主電子回路４０は、複合装置１の主な制御を実行する部分である。

【0030】

本実施形態において、モータ駆動回路２０は、車両に搭載された高電圧バッテリなどの電源（以下単に、「高電圧電源」という）ＨＶからの直流電圧を三相交流電圧に変換して電動モータ４に供給することで電動モータ４を駆動（制御）するように構成されている。また、ヒータ制御回路３０は、高電圧電源ＨＶの電気ヒータ５への印加（高電圧電源ＨＶと電気ヒータ５との間の通電）を制御することで電気ヒータ５の温度を制御するように構成されている。

【0031】

図５に示されるように、モータ駆動回路２０は、第１パワーモジュール２１と、第１ドライバ２２とを有する。

【0032】

第１パワーモジュール２１は、６つのパワースイッチング素子（以下単に「第１スイッチング素子」という）Ｑ１～Ｑ６と、６つのダイオードＤ１～Ｄ６とを含む。特に限定されないが、第１スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６は、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）であり得る。第１パワーモジュール２１は、第１スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６がＰＷＭ制御されることにより、高電圧電源ＨＶからの直流電圧を三相交流電圧に変換して電動モータ４に供給する。このように、モータ駆動回路２０は、高電圧電源ＨＶからの直流電圧を交流電圧に変換するように構成された第１スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６を含む第１パワーモジュール２１を有する。

【0033】

具体的には、第１パワーモジュール２１は、高電圧電源ＨＶから延びる電源ライン（ＨＶ＋）と接地ライン（ＨＶＧＮＤ）との間に、互いに並列に設けられたＵ相アーム、Ｖ相アーム及びＷ相アームを有する。電源ライン（ＨＶ＋）は高電圧電源ＨＶの正極（＋）から延びている。接地ライン（ＨＶＧＮＤ）は、例えば、車両の車体などに設けられた接地箇所（ＧＮＤ）から延びている。電源ライン（ＨＶ＋）は正極母線とも称され、接地ライン（ＨＶＧＮＤ）は負極母線とも称され得る。

【0034】

Ｕ相アームには、２つの第１スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２が直列に接続されており、各第１スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２にはダイオードＤ１、Ｄ２がそれぞれ逆並列に接続されている。

【0035】

Ｖ相アームには、２つの第１スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４が直列に接続されており、各第１スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４にはダイオードＤ３、Ｄ４がそれぞれ逆並列に接続されている。

【0036】

Ｗ相アームには、２つの第１スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６が直列に接続されており、各第１スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６にはダイオードＤ５、Ｄ６がそれぞれ逆並列に接続されている。

【0037】

また、Ｕ、Ｖ、Ｗ相アームのそれぞれの中間点は、それぞれの一端においてスター結線された電動モータ４のＵ、Ｖ、Ｗ相コイルの他端に接続されている。つまり、Ｕ相アームの第１スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の中間点がＵ相コイルに接続され、Ｖ相アームの第１スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４の中間点がＶ相コイルに接続され、及び、Ｗ相アームの第１スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６の中間点がＷ相コイルに接続されている。

【0038】

したがって、第１パワーモジュール２１は、各相アームの電源ライン（ＨＶ＋）側の第１スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５のＯＮ期間と、接地ライン（ＨＶＧＮＤ）側の第１スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６のＯＮ期間との比率が制御される（ＰＷＭ制御される）ことにより、高電圧電源ＨＶからの直流電圧を三相交流電圧に変換して電動モータ４に供給することができ、これにより、電動モータ４を駆動し、及び圧縮機構３を駆動することができる。

【0039】

第１ドライバ２２は、後述する制御ユニット１５からの制御信号（ＰＷＭ信号）に基づき、第１スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６（のゲート）をＯＮ／ＯＦＦ駆動（スイッチング）する。

【0040】

つまり、本実施形態において、モータ駆動回路２０の動作（第１スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６のスイッチング動作）、ひいては、電動モータ４及び圧縮機構３（すなわち、冷媒圧縮機能）の動作は、制御ユニット１５によって制御されるようになっている。

【0041】

ヒータ制御回路３０は、第２パワーモジュール３１と、第２ドライバ３２とを有する。

【0042】

第２パワーモジュール３１は、高電圧電源ＨＶの電気ヒータ５への印加を制御する２つのスイッチング素子（以下「第２スイッチング素子」という）Ｑ７、Ｑ８を含む。第２スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８は、モータ駆動回路２０の第１スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６と同様、ＩＧＢＴであり得る。本実施形態において、２つの第２スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８のうちの一方の第２スイッチング素子Ｑ７は、電気ヒータ５よりも高電圧電源ＨＶの電源ライン（ＨＶ＋）側に設けられ、他方の第２スイッチング素子Ｑ８は、電気ヒータ５よりも接地ライン（ＨＶＧＮＤ）側に設けられている。各第２スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８にはダイオードＤ７、Ｄ８がそれぞれ逆並列に接続されている。

【0043】

第２パワーモジュール３１は、第２スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８が制御（ＰＷＭ制御）されることにより、高電圧電源ＨＶと電気ヒータ５との間の通電をＯＮ／ＯＦＦし、これによって、電気ヒータ５の温度、さらには、電気ヒータ５によって加熱される熱媒体の温度を制御する。このように、ヒータ制御回路３０は、高電圧電源ＨＶと電気ヒータ５との間の通電をＯＮ／ＯＦＦするように構成された第２スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８を含む第２パワーモジュール３１を有する。

【0044】

また、第２パワーモジュール３１と第１パワーモジュール２１は、高電圧電源ＨＶから延びる電源ライン（ＨＶ＋）と接地ライン（ＨＶＧＮＤ）との間に、互いに並列に設けられている。図５を参照すると、第１パワーモジュール２１は、高電圧電源ＨＶから延びる電源ライン（ＨＶ＋）と接地ライン（ＨＶＧＮＤ）との間において、第２パワーモジュール３１よりも高電圧電源ＨＶに近い位置に設けられている。

【0045】

第２ドライバ３２は、モータ駆動回路２０の第１ドライバ２２と同様、制御ユニット１５からの制御信号（ＰＷＭ信号）に基づき、第２スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８（のゲート）をＯＮ／ＯＦＦ駆動（スイッチング）する。

【0046】

つまり、本実施形態において、ヒータ制御回路３０（第２スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８）の動作、ひいては、電気ヒータ５（熱媒体加熱機能）の動作は、制御ユニット１５によって制御されるようになっている。

【0047】

ここで、図６を参照して、モータ駆動回路２０の第１スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６及びヒータ制御回路３０の第２スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８の配置構造について説明する。図６は、複合装置１の部分概略断面図（図３のＢ－Ｂ断面図に相当する）である。

【0048】

上述のように、モータ駆動回路２０及びヒータ制御回路３０を有する主電子回路４０を含む前記電子回路は、回路基板６に実装されて第３収容空間Ｓ３に収容されている。回路基板６は、図６に示されるように、例えば、第３収容空間Ｓ３内に設けられた複数の基板取付部１２に取り付けられている。本実施形態において、複数の基板取付部１２のそれぞれは、第３ハウジング２Ｃの底壁７から上側に（第１ハウジング２Ａ及び第２ハウジング２Ｂから離れる方向に）突出するボス状に形成され、複数の基板取付部１２の上面に回路基板６がねじ１３によって取り付けられている。

【0049】

本実施形態において、モータ駆動回路２０の第１スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６及びヒータ制御回路３０の第２スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８は、冷媒流入口８から第１ハウジング２Ａの内部に流入した冷媒によって冷却され得る位置に配置されている。

【0050】

図７は、実施形態に係る複合装置１の制御系の概略構成を示すブロック図である。図７に示されるように、本実施形態において、複合装置１の制御ユニット１５には、上位の制御装置である車両の制御装置（例えば、上述の車両用空気調和装置の制御装置）から出力された、冷媒圧縮機能の動作要求（起動要求、停止要求を含む）や熱媒体加熱機能の動作要求（起動要求、停止要求を含む）などの要求（要求信号）が入力される。つまり、複合装置１には、車両から出力された要求信号が入力される。

【0051】

また、制御ユニット１５には、第１スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の温度又はその相関値を検出する第１温度検出部５１や第２スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８の温度又はその相関値を検出する第２温度検出部５２などの各種検出部の検出結果も入力されている。

【0052】

そして、制御ユニット１５は、入力された前記上位の制御装置からの動作要求及び／又は前記各種検出部の検出結果に応じた制御信号を第１ドライバ２２及び／又は第２ドライバ３２に供給し、これによって、第１スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の動作（すなわち、モータ駆動回路２０の動作）を制御し、及び／又は、第２スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８（すなわち、ヒータ制御回路３０の動作）を制御するように構成されている。

【0053】

また、モータ駆動回路２０の第１スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６のスイッチング周波数は、電動モータ４の安定動作の観点から、ある程度高くせざるを得ない。他方、ヒータ制御回路３０（の第２スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８）は、単に、高電圧電源ＨＶと電気ヒータ５との間の通電をＯＮ／ＯＦＦするものであるので、第２スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８のスイッチング周波数は、それほど高くする必要はない。そのため、第１スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６のスイッチング周波数は、第２スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８のスイッチング周波数よりも高く設定されている。つまり、第１スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６のスイッチング周期は、第２スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８のスイッチング周期よりも短く（速く）設定されている。

【0054】

ところで、上位の制御装置である車両の制御装置は、高電圧バッテリなどの高電圧電源ＨＶの残量を推測する必要がある。そのため、冷媒圧縮機（電動モータ４）と熱媒体加熱装置（電気ヒータ５）とが一体化されることなく車両に個別に搭載されている場合には、消費電力の車両への通知要求が車両の制御装置から冷媒圧縮機と熱媒体加熱装置とにそれぞれ入力され、通知要求を受けた各機器（冷媒圧縮機、熱媒体加熱装置）は自身を流れる電流を検知しその検知結果に基づき算出した自身で消費されている消費電力を車両の制御装置へそれぞれ通知することになる。

【0055】

そして、冷媒圧縮機と熱媒体加熱装置とが複合装置として一体化された場合には、車両の制御装置が当該複合装置の全体での消費電力の通知を要求することが想定される。さらに、各機器（冷媒圧縮機、熱媒体加熱装置）を流れる電流は、例えば、各機器の故障の有無の判定などにも用いられ得る。したがって、冷媒圧縮機と熱媒体加熱装置とが複合装置として一体化された場合には、冷媒圧縮機を流れる電流と、熱媒体加熱装置を流れる電流と、当該複合装置の全体を流れる電流とが分かっている必要がある。そのため、冷媒圧縮機用と熱媒体加熱装置用と全体用の３つの電流検出部によって、対象の電流を検出することが考えられる。しかし、これでは、電流検出部が、従来よりも増加してしまうことになる。

【0056】

そこで、実施形態に係る複合装置１は、電流検出に用いられる電流検出部の増加を抑制すべく、以下のような構成を採用している。

【0057】

図５及び図７を参照すると、複合装置１は、モータ電流検出部６１と、全体電流検出部６２と、ヒータ電流算出部７０と、を更に含む。

【0058】

モータ電流検出部６１は、モータ駆動回路２０（詳しくは、第１パワーモジュール２１）を流れる電流Ｉｍを検出する。モータ電流検出部６１によって検出された電流Ｉｍの検出結果は、ヒータ電流算出部７０に入力される。なお、上述のように、モータ駆動回路２０の第１スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６のスイッチング周波数は電動モータ４の安定動作の観点からある程度高くせざるを得ない。したがって、モータ電流検出部６１の電流検出周期は、第１スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の高スイッチング周波数に応じてある程度短く設定されている。

【0059】

全体電流検出部６２は、モータ駆動回路２０及びヒータ制御回路３０を有する主電子回路４０を流れる電流Ｉｔを検出する。つまり、全体電流検出部６２によって検出された電流Ｉｔは、モータ駆動回路２０（詳しくは、第１パワーモジュール２１）を流れる電流Ｉｍとヒータ制御回路３０（詳しくは、第２パワーモジュール３１）を流れる電流Ｉｈとを足し合わした合計電流であり、全体電流検出部６２は複合装置１の概ね全体で消費される消費電力を算出し得る電流を検出するための電流検出部である。全体電流検出部６２によって検出された電流Ｉｔの検出結果は、ヒータ電流算出部７０に入力される。

【0060】

ヒータ電流算出部７０は、全体電流検出部６２による電流Ｉｔの検出値からモータ電流検出部６１による電流Ｉｍの検出値を減算することによりヒータ制御回路３０を流れる電流Ｉｈを算出する。特に限定されるものではないが、ヒータ電流算出部７０は、制御ユニット１５に設けられている。

【0061】

複合装置１の全体の消費電力は、電動モータ４で消費される電力と電気ヒータ５で消費される電力との合計電力に概ね一致している。したがって、複合装置１の全体の消費電力は、全体電流検出部６２によって検出された主電子回路４０を流れる電流Ｉｔ（＝電流Ｉｍ＋電流Ｉｈ）に基づいて算出され得る。全体電流検出部６２によって検出された電流Ｉｔの検出値に基づく複合装置１の全体の消費電力の算出は、例えば、制御ユニット１５によってなされる。

【0062】

図７を参照すると、本実施形態では、複合装置１の制御ユニット１５には、複合装置１で消費される消費電力の車両への通知要求も入力される。消費電力の車両への通知要求が制御ユニット１５に入力されると、制御ユニット１５は全体電流検出部６２からの電流Ｉｔの検出値に基づいて複合装置１で消費される消費電力を算出し、その算出結果を車両の制御装置に出力して通知する。

【0063】

具体的には、モータ電流検出部６１は、例えば、シャント抵抗からなる検出素子６１ａと検出素子６１ａを流れる電流を検出する電流検出部６１ｂとからなる。全体電流検出部６２は、同様に、シャント抵抗からなる検出素子６２ａと検出素子６２ａを流れる電流を検出する電流検出部６２ｂとからなる。各電流検出部（６１ｂ、６２ｂ）による電流（Ｉｍ、Ｉｔ）の検出結果は、制御ユニット１５（ヒータ電流算出部７０）入力される。モータ電流検出部６１及び全体電流検出部６２は、主電子回路４０と一緒に回路基板６に実装されている。

【0064】

第１パワーモジュール２１とモータ電流検出部６１の検出素子６１ａは、電源ライン（ＨＶ＋）と接地ライン（ＨＶＧＮＤ）との間に、互いに直列に設けられている。モータ電流検出部６１の検出素子６１ａは、第１パワーモジュール２１よりも接地ライン（ＨＶＧＮＤ）側の位置で、第１パワーモジュール２１と直列に接続されている。

【0065】

全体電流検出部６２の検出素子６２ａは、接地ライン（ＨＶＧＮＤ）における第１パワーモジュール２１への接続点Ｘ１及び接地ライン（ＨＶＧＮＤ）における第２パワーモジュール３１への接続点Ｘ２よりも接地箇所（ＧＮＤ）に近い位置に設けられている。図５を参照すると、接続点Ｘ１は接地ライン（ＨＶＧＮＤ）における接続点Ｘ２よりも接地箇所（ＧＮＤ）に近い位置に設けられている。したがって、全体電流検出部６２の検出素子６２ａは、接地ライン（ＨＶＧＮＤ）における第１パワーモジュール２１（図では、モータ電流検出部６１の検出素子６１ａ）への接続点Ｘ１よりも接地箇所（ＧＮＤ）に近い位置に設けられている。

【0066】

ここで、モータ駆動回路２０の第１パワーモジュール２１（第１スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６）の故障の有無の判定とヒータ制御回路３０の第２パワーモジュール３１（第２スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８）の故障の有無の判定などのためには、モータ駆動回路２０（第１パワーモジュール２１）を流れる電流Ｉｍとヒータ制御回路３０（第２パワーモジュール３１）を流れる電流Ｉｈとが、それぞれ個別に分かっている必要がある。この点について、第１パワーモジュール２１の電流Ｉｍはモータ電流検出部６１によって検出（サンプリング）され、第２パワーモジュール３１の電流Ｉｈはヒータ電流算出部７０によって算出（サンプリング）されるので、電流Ｉｍと電流Ｉｈはそれぞれ個別にサンプリング（検出／算出）される。そして、第１パワーモジュール２１の故障の有無は、モータ電流検出部６１による電流Ｉｍの検出値（検出結果）に基づいて、例えば、制御ユニット１５によって判定されるように構成されている。また、第２パワーモジュール３１の故障の有無は、ヒータ電流算出部７０による電流Ｉｈの算出値（算出結果）に基づいて、同様に、制御ユニット１５によって判定されるように構成されている。

【0067】

そして、上述のように、第１スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６のスイッチング周期は、第２スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８のスイッチング周期よりも短く設定されている。このため、第１パワーモジュール２１の故障有無判定の周期（換言すると、制御ユニット１５による判定用の電流サンプリング周期、又は、第１スイッチング素子故障判定周期）も、第２パワーモジュール３１の故障有無判定の周期（換言すると、制御ユニット１５による、判定用の電流サンプリング周期、又は、第２スイッチング素子故障判定周期）よりも短く設定されている。特に限定されるものではないが、一例を挙げると、第１パワーモジュール２１に対する故障有無判定の周期は１００μｓに設定され、第２パワーモジュール３１に対する故障有無判定の周期は２５０μｓに設定されている。より具体的には、故障有無判定には、複数の電流値の平均値が用いられる。例えば、第１パワーモジュール２１に対する平均値による故障有無判定の周期（換言すると、判定用の平均電流サンプリング周期）は１００μｓに設定され、第２パワーモジュール３１に対する平均値による故障有無判定の周期（換言すると、判定用の平均電流サンプリング周期）は２ｍｓに設定される。平均値による故障有無判定の周期についても、同様の大小関係で設定されている。

【0068】

また、上述のように、ヒータ電流算出部７０は、全体電流検出部６２による全体の電流Ｉｔの検出値からモータ電流検出部６１による電流Ｉｍの検出値を減算することによりヒータ制御回路３０（第２パワーモジュール３１）を流れる電流Ｉｈを算出する。つまり、全体電流検出部６２による電流Ｉｔの電流検出周期は、ヒータ制御回路３０を流れる電流Ｉｈについてのヒータ電流算出部７０による電流算出周期に影響を与えることになる。したがって、全体電流検出部６２の電流検出周期が、制御ユニット１５によるヒータ制御回路３０の第２パワーモジュール３１の故障有無判定の周期より長い場合には、適切な周期（タイミング）で故障有無判定が実行されなくなり、判定に遅れが生じてしまう。この点について、実施形態に係る複合装置１は、故障有無判定などへ影響を与えることがないように、以下のような構成を採用している。

【0069】

本実施形態において、全体電流検出部６２の電流検出周期は、制御ユニット１５によるヒータ制御回路３０の第２パワーモジュール３１の故障有無判定の周期（判定用の電流サンプリング周期、又は、第１スイッチング素子故障判定周期）よりも短く設定されている。これによって、ヒータ制御回路３０（第２パワーモジュール３１）の故障有無判定が適切な周期（タイミング）で実行される。

【0070】

本実施形態において、全体電流検出部６２の電流検出周期は、具体的には、モータ電流検出部６１の電流検出周期に合わせられている。上述のように、モータ電流検出部６１の電流検出周期は第１スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の短スイッチング周期（高スイッチング周波数）に応じてある程度短い周期に設定されているので、全体電流検出部６２の電流検出周期がモータ電流検出部６１の短周期である電流検出周期に一致（又は略一致）するように設定されていれば、ヒータ制御回路３０（第２パワーモジュール３１）の故障有無判定は容易に適切な周期（タイミング）で実行される。

【0071】

本実施形態において、圧縮機構３及び電気ヒータ５は、車両用空気調和装置の一部を構成している。そして、全体電流検出部６２の電流検出周期及びモータ電流検出部６１の電流検出周期は、車両（車両の制御装置）から出力され複合装置１に入力される要求信号の入力周期以下の周期に設定されている。つまり、全体電流検出部６２の電流検出周期及びモータ電流検出部６１の電流検出周期は、車両（車両の制御装置）から出力され複合装置１に入力される要求信号の入力周期に一致した周期に設定されてもよいし、前記要求信号の入力周期より短い周期に設定されてもよい。これによって、全体電流検出部６２は、車両からの消費電力の通知要求の入力周期に遅れることなく、電流検出周期で、複合装置１の全体を流れる電流Ｉｔを検出し得る。その結果、全体電流検出部６２の電流Ｉｔの検出値に基づく複合装置１の全体の消費電力の算出が、車両からの通知要求の入力周期に応じた周期で、抜けなく車両へ通知され得る。

【0072】

以上、実施形態に係る複合装置１は、冷媒を圧縮する圧縮機構３及び圧縮機構３を駆動する電動モータ４を内部に収容すると共に、冷媒流入口８及び冷媒流出口９を有する第１ハウジング（圧縮機ハウジング）２Ａと、熱媒体を加熱する電気ヒータ５を内部に収容すると共に、熱媒体流入口１０及び熱媒体流出口１１を有する第２ハウジング（ヒータハウジング）２Ｂと、電動モータ４を駆動するモータ駆動回路２０及び電気ヒータ５を制御するヒータ制御回路３０を含む電子回路が実装された回路基板６を内部に収容する第３ハウジング（回路ハウジング）２Ｃと、を含み、これら第１ハウジング（圧縮機ハウジング）２Ａ、第２ハウジング２Ｂ（ヒータハウジング）及び第３ハウジング（回路ハウジング）２Ｃが一体的に結合されている。

【0073】

このような複合装置１は、冷媒を圧縮する冷媒圧縮機（電動圧縮機）及び熱媒体を加熱する熱媒体加熱装置として機能し得るものであり、冷媒を圧縮しながら、熱媒体を加熱することができる。このため、複合装置１は、上述したような車両用空気調和装置に適用され得る。そして、複合装置１が車両用空気調和装置に適用されることにより、電動圧縮機及び熱媒体加熱装置を別個に有する従来の構成に比べて、車両用空気調和装置の小型化を図ることが可能である。

【0074】

実施形態に係る複合装置１は、電動モータ４を駆動するモータ駆動回路２０を流れる電流Ｉｍを検出するモータ電流検出部６１と、モータ駆動回路２０及び電気ヒータ５を制御するヒータ制御回路３０を有する主電子回路４０を流れる電流Ｉｔを検出する全体電流検出部６２と、全体電流検出部６２による電流Ｉｔの検出値からモータ電流検出部６１による電流Ｉｍの検出値を減算することによりヒータ制御回路３０を流れる電流Ｉｈを算出するヒータ電流算出部７０と、を含む。これによって、モータ駆動回路２０（第１パワーモジュール２１）の電流Ｉｍはモータ電流検出部６１によって検出（サンプリング）され、ヒータ制御回路３０（第２パワーモジュール３１）の電流Ｉｈはヒータ電流算出部７０によって算出（サンプリング）され、複合装置１の全体の電流Ｉｔは全体電流検出部６２によって検出（サンプリング）されるので、電流Ｉｍと電流Ｉｈと電流Ｉｔが実質的に二つの検出部（センサ部）によって、サンプリング（検出／算出）されることになる。したがって、複合装置１において電流検出に用いられる電流検出部の増加が抑制されている。その結果、回路基板６における電流検出部（６１、６２）を実装するための面積の増加も抑制されると共に、部品コストの増加も抑制され得る。

【0075】

また、上記では、主に複合装置１が車両用空気調和装置に適用される場合について説明されている。しかし、これに限られるものではない。複合装置１は、冷媒を圧縮する電動圧縮機及び熱媒体を加熱する熱媒体加熱装置を利用する種々の装置やシステムに適用することが可能である。

【0076】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて変形及び変更が可能であることはもちろんである。

【符号の説明】

【0077】

１…複合装置、２…ハウジング、２Ａ…第１ハウジング（圧縮機ハウジング）、２Ｂ…第２ハウジング（ヒータハウジング）、２Ｃ…第３ハウジング（回路ハウジング）、３…圧縮機構、４…電動モータ、５…電気ヒータ、６…回路基板、８…冷媒流入口、９…冷媒流出口、１０…熱媒体流入口、１１…熱媒体流出口、１５…制御ユニット、２０…モータ駆動回路、２１…第１パワーモジュール、３０…ヒータ制御回路、３１…第２パワーモジュール、４０…主電子回路、６１…モータ電流検出部、６１ａ…検出素子（モータ電流検出部の検出素子）、６２…全体電流検出部、６２ａ…検出素子（全体電流検出部の検出素子）、７０…ヒータ電流算出部、Ｑ１～Ｑ６…第１スイッチング素子（モータ駆動回路のスイッチング素子）、Ｑ７，Ｑ８…第２スイッチング素子（ヒータ制御回路のスイッチング素子）、ＨＶ…高電圧電源（電源）、ＨＶ＋…電源ライン、ＨＶＧＮＤ…接地ライン、Ｘ１…接続点（接地ラインにおける第１パワーモジュールへの接続点）、Ｘ２…接続点（接地ラインにおける第２パワーモジュールへの接続点）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】