JP2005318690A - インバータモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 設置スペースの縮小を図ることができるインバータモジュールを提供する。
【解決手段】 直流電圧をスイッチングにより三相疑似交流電圧に変換するためのスイッチング素子群１２をモールドパッケージ４０内に設けて成るインバータモジュール３５において、直流電源と直列に接続される開閉器２前後の電圧を検出するための抵抗５０、５１、５２、５３を、モールドパッケージ４０内に一体にモールドする。更に、抵抗５０、５１、５２、５３を開閉器２の前後に接続するためのピン２２・・と、抵抗５１、５３の端子電圧を出力するためのピン２３、２３を設けた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、直流電圧をスイッチングにより三相疑似交流電圧に変換するためのスイッチング素子群をモールドパッケージ内に設けて成るインバータモジュールに関するものである。

近年、電気自動車用の空調装置としてバッテリー電源で駆動される電動コンプレッサを搭載した空調装置が開発されている。この空調装置は、図３に示すようにバッテリー（直流電源）１０１と、このバッテリー１０１に直列に接続された開閉装置としての開閉器１０２と、この開閉器１０２と並列に接続され、抵抗１０４と開閉器１０３から成る充電装置１１１と、インバータモジュール１０５と、コンデンサ１０６と、電動コンプレッサ１１０から構成されている。

前記インバータモジュール１０５は、スイッチング素子１１４とスイッチングサージ吸収用の図示しないダイオードから成るスイッチング素子群１１２をモールドパッケージ１１５内にモールドすることにより構成されている。このスイッチング素子群１１２は、バッテリー１０１からの直流電圧を三相疑似交流電圧に変換し、電動コンプレッサ１１０に印加して当該電動コンプレッサ１１０のモータを駆動するためのものである。

また、前記充電装置１１１の抵抗１０４は、バッテリー１０１の直流電圧を印加する際に、コンデンサ１０６に流れる突入電流とコンデンサ１０６に発生する突入電圧を抑制するためのものである。即ち、当該抵抗１０４の存在により、バッテリー１０１の接続時に前記開閉器１０２を開き、開閉器１０３を閉じて、当該抵抗１０４を介して電流を流すことで、バッテリー１０１の電圧を印加する時に生じる突入電流を抑制することができる。これにより、インバータモジュール１０５に高電流や高電圧が加わってインバータモジュール１０５内のスイッチング素子群１１２等が損傷する不都合を未然に回避することができるようになる（例えば、特許文献１参照）。
特許第３３４１３２７号公報

ところで、このような空調装置では、図示しない制御装置により開閉器１０２を開く指令が出ているにも拘わらず、溶着して開閉器１０２が閉じた状態のままとなる恐れがある。そこで、従来では開閉器１０２前後に分圧抵抗を設け、係る分圧抵抗の端子電圧を検出することにより、開閉器１０２の溶着の発生を確認するようにしていたが、分圧抵抗を設けることにより、設置スペースが拡大するという問題が生じていた。

本発明は、係る従来技術の問題を解決するために成されたものであり、設置スペースの縮小を図ることができるインバータモジュールを提供することを目的とする。

本発明のインバータモジュールは、直流電圧をスイッチングにより三相疑似交流電圧に変換するためのスイッチング素子群をモールドパッケージ内に設けて成るものであって、直流電源と直列に接続される開閉器前後の電圧を検出するための抵抗を、モールドパッケージ内に一体にモールドしたものである。

請求項２の発明のインバータモジュールでは、上記発明において抵抗を開閉器前後の回路に接続するためのピンと、当該抵抗の端子電圧を出力するためのピンを設けたものである。

本発明では、直流電圧をスイッチングにより三相疑似交流電圧に変換するためのスイッチング素子群をモールドパッケージ内に設けて成るインバータモジュールにおいて、直流電源と直列に接続される開閉器前後の電圧を検出するための抵抗を、モールドパッケージ内に一体にモールドしたので、開閉器前後の電圧を検出する抵抗を外部の基板に設ける場合に比して著しいコンパクト化が図れ、設置スペースを削減することができるようになる。また、モールドによって抵抗の放熱も行えると共に、絶縁距離も同時に確保することができるため、高性能なインバータモジュールを構成できる。

請求項２の発明では上記に加えて、抵抗を開閉器前後の回路に接続するためのピンと、当該抵抗の端子電圧を出力するためのピンを設けたので、抵抗と開閉器とを支障なく接続することができるようになる。また、抵抗の端子電圧を出力するためのピンを用いて端子電圧を外部に出力し、開閉器前後の電圧検出を支障なく行うことが可能となる。

以下、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は、本発明のインバータモジュール３５を備えた電気自動車用空調装置の一実施例の電源回路図、図２は本発明のインバータモジュール３５の斜視図をそれぞれ示している。

図１において、１は電気自動車のメインバッテリーであり、空調装置の電動コンプレッサ１０に、開閉器２や充電回路７、コンデンサ３０、放電抵抗３１及び本発明のインバータモジュール３５などから成るインバータ装置８を介して直流電源を供給している。前記バッテリー１からは直流電圧が出力されるが、電動コンプレッサ１０には後述するインバータモジュール３５により三相疑似交流に変換された電圧が供給される。

前述したインバータモジュール３５は、電圧をスイッチングにより三相疑似交流電圧に変換するためのスイッチング素子群１２をモールドパッケージ４０内に設けてなるものである。このスイッチング素子群１２は、スイッチング素子１４とスイッチングサージ吸収用の図示しないダイオードにて構成され、バッテリー１のプラスライン４（ＤＣ＋３００Ｖ程）とマイナスライン６間に接続される。

前記開閉器２はバッテリー１とスイッチング素子群１２の間のプラスライン４に接続されている。コンデンサ３０はスイッチング素子群１２に電圧を安定的に供給するためのものであり、開閉器２とスイッチング素子群１２の間のプラスライン４とマイナスライン６間に接続される。また、放電抵抗３１は当該コンデンサ３０に充電された電荷を放電するためのものであり、コンデンサ３０とスイッチング素子群１２の間のプラスライン４とマイナスライン６間に接続される。この抵抗３１はモールドパッケージ４０内にモールドされている。

前記充電回路７は、開閉器３と正特性サーミスタ１８及びダイオード１９の直列回路から成り、開閉器２に並列に接続されている。この充電回路７は、バッテリー１の電圧を印加する際に、コンデンサ３０に流れる突入電流とコンデンサ３０に発生する突入電圧を抑制するためのものである。

即ち、インバータ装置８のコントローラ６０は、空調装置の図示しないコントローラからの運転指令に基づき、先ず、開閉器２を開いている状態（解裂）で開閉器３を閉じ、バッテリー１からの電流を正特性サーミスタ１８及びダイオード１９を介してコンデンサ３０に流し、充電する。正特性サーミスタ１８は自己発熱して抵抗値を増大させるので、流れる電流値の上昇を抑える働きをする。これにより、突入電流を抑えて、コンデンサ３０やスイッチング素子群１２の保護を図る。

次に、コンデンサ３０への充電が完了するタイミングでコントローラ６０は開閉器２を閉じ、その後充電回路７の開閉器３を開いて以後は開閉器２を介してスイッチング素子群１２にバッテリー１の電圧を印加するようになる。コントローラ６０はスイッチング素子群１２のスイッチング素子１４のＯＮ−ＯＦＦを制御して所定周波数の三相疑似交流電圧を生成し、電動コンプレッサ１０のモータに印加して駆動する。

そして、前記空調装置のコントローラからの運転指定指令に基づき、コントローラ６０は開閉器２を開いて（解裂）、電動コンプレッサ１０の運転を停止する。尚、ダイオード１９はコンデンサ３０側が順方向とされており、バッテリー１が逆接続された際等にコンデンサ３０やスイッチング素子群１２等が損傷し、或いは、バッテリー１側の端子に人の手が触れた際に感電する不都合を防止する役割を果たすものである。

そして、本発明のインバータモジュール３５には、開閉器２前後の電圧を検出するための分圧用抵抗５０、５１、５２、５３が内蔵されている。即ち、開閉器２の後段のスイッチング素子群１２との間となる位置のプラスライン４とバッテリー１のマイナスライン６間に抵抗５０と５１の直列回路（電圧検出回路）が接続される。

また、開閉器２の前段のバッテリー１との間となる位置のプラスライン４とマイナスライン６間に抵抗５２と５３の直列回路（電圧検出回路）が接続される。前記抵抗５０、５１は開閉器２の後端の電圧を検出するものであり、抵抗５２、５３は開閉器２の前段の電圧を検出するためのものである。

また、実施例では抵抗５０及び抵抗５２は同一の抵抗値とされ、同様に抵抗５１と抵抗５３も同一の抵抗値とされている。そして、抵抗５０及び抵抗５２の抵抗値は、それらのマイナスライン６側に接続された抵抗５１及び５３より十分大きい抵抗値とされている。そして、抵抗５１と抵抗５３の端子電圧がコントローラ６０に入力されることになる。

ここで、バッテリー１が接続された状態では開閉器２の開閉状態にかかわらず、コントローラ６０に入力される抵抗５３の端子電圧Ｖ１は略バッテリー１の電圧となる。そして、コンデンサ３０が放電し切った状態では、開閉器２が開いていれば、コントローラ６０に入力される抵抗５１の端子電圧Ｖ２は０（ＧＮＤ）となり、開閉器２が閉じた状態では電圧Ｖ２は略電圧Ｖ１（多少の電圧降下あり）となる。これにより、コントローラ６０に入力される抵抗５１、抵抗５３の端子電圧Ｖ１、Ｖ２から、開閉器２の開閉状態を検出することができる。従って、コントローラ６０により開閉器２を開く制御が行われているにもかかわらず開閉器２が閉じている状態、所謂開閉器２の溶着を判断することができるようになる。

そして、本発明では上述した電圧検出用の各分圧抵抗５０、５１、５２、５３はスイッチング素子群１２と共にモールドパッケージ４０内に一体にモールドされている。

ここで、従来では係る溶着確認用の抵抗は回路基板上に配置されていたため、インバータ装置が拡大すると云う問題が生じていた。一方、係るインバータ装置を本実施例の如く電気自動車用空調装置の電動コンプレッサ駆動のために車両に搭載する場合には、設置スペースが限られた狭いエンジンルーム内に設置しなければならない関係上、その小型化を図る必要がある。

そこで、本発明の如く各抵抗５０、５１、５２、５３をモールドパッケージ４０内に一体にモールドすることで、インバータ装置８の著しいコンパクト化を図ることができるようになる。これにより、当該インバータモジュール３５を備えたインバータ装置８の設置スペースを削減することができた。

また、各抵抗５０、５１、５２、５３をモールドすることで、各抵抗５０、５１、５２、５３の放熱もインバータモジュール３５の放熱手段（放熱フィン等）にて行うことが可能となる。従って、抵抗の放熱のために格別な放熱手段を設置する必要が無くなり、部品点数の削減も図ることができるようになる。更に、各抵抗の絶縁距離も確保することが可能となる。従って、高性能のインバータモジュール３５を提供することができるようになる。

尚、モールドパッケージ４０には、当該モールドパッケージ４０内のスイッチング素子群１２や放電抵抗３１、モールドパッケージ４０外部のバッテリー１、開閉器２及び電動コンプレッサ１０とを接続するためのピン２０・・が取り付けられている。

このピン２０・・により、モールドパッケージ４０内とモールドパッケージ４０外との機器を支障なく接続することができる。更に、モールドパッケージ４０には、当該モールドパッケージ４０内の前記各抵抗５０、５１、５２、５３を前記開閉器２の前後の回路に接続するためのピン２２・・と、コントローラ６０に接続して端子電圧Ｖ１、Ｖ２を出力するためのピン２３、２３も取り付けられている。これにより、本発明の如く各抵抗５０、５１、５２、５３をモールドパッケージ４０内に設けた場合であっても、係るピン２２・・により、各抵抗５０、５１、５２、５３を開閉器２の前後に支障なく接続することができるようになると共に、ピン２３、２３により抵抗５１及び抵抗５３の端子電圧も支障無くコントローラ６０に出力することができるものである。

本発明のインバータモジュールを備えた電気自動車用空調装置の一実施例の電気回路図である。 モールドパッケージ内にモールドされた状態のインバータモジュールの斜視図である。 従来のインバータモジュールを備えた電気自動車用空調装置の電気回路図である。

符号の説明

１ バッテリー
２、３ 開閉器
７ 充電回路
８ インバータ装置
１０ 電動コンプレッサ
１２ スイッチング素子群
１４ スイッチング素子
１８ 正特性サーミスタ
１９ ダイオード
２０、２２、２３ ピン
３０ コンデンサ
３１、５０、５１、５２、５３ 抵抗
３５ インバータモジュール
４０ モールドパッケージ

Claims (2)

1. 直流電圧をスイッチングにより三相疑似交流電圧に変換するためのスイッチング素子群をモールドパッケージ内に設けて成るインバータモジュールにおいて、
   直流電源と直列に接続される開閉器前後の電圧を検出するための抵抗を、前記モールドパッケージ内に一体にモールドしたことを特徴とするインバータモジュール。
2. 前記抵抗を前記開閉器前後の回路に接続するためのピンと、当該抵抗の端子電圧を出力するためのピンを設けたことを特徴とする請求項１のインバータモジュール。

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