JP2009099912A - Electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子機器に関し、特に、コンデンサモジュールを備える電子機器に関する。 The present invention relates to an electronic device, and more particularly, to an electronic device including a capacitor module.
コンデンサモジュールを筐体の内部に収納する電子機器は、たとえば下記特許文献1に開示されている。特許文献1では、コンデンサ素子はモールド樹脂によってコンデンサハウジングの内側に取り付けられており、これらとインバータ回路とを格納するケースとが一体にされることにより、全体の大きさが小型化され、部品点数が低減される電子機器が提案されている。
たとえば短絡電流など、コンデンサ素子に過電流が流れる、または過電圧が印加される場合がある。この過電流または過電圧によって、コンデンサ素子が異常加熱すると、コンデンサモジュール内部で圧力が発生する。コンデンサモジュールに内圧が加わることによって、コンデンサモジュールが破損すると、コンデンサモジュールを収納する筐体も破損する場合があり、このような場合には電子機器周辺の他の機器や部品を損傷するという問題があった。 For example, an overcurrent may flow through the capacitor element, such as a short circuit current, or an overvoltage may be applied. When the capacitor element is abnormally heated by this overcurrent or overvoltage, pressure is generated inside the capacitor module. If the capacitor module breaks due to internal pressure applied to the capacitor module, the housing that houses the capacitor module may also break. In such a case, other devices and parts around the electronic device may be damaged. there were.
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、過電流または過電圧発生時に他の部品の損傷発生を抑制できる、電子機器を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and a main object thereof is to provide an electronic apparatus that can suppress the occurrence of damage to other components when an overcurrent or overvoltage occurs.
本発明に係る電子機器は、開口部の形成されたケーシングと、ケーシングの内部に収納されたコンデンサ素子とを有する、コンデンサモジュールを備える。また電子機器は、コンデンサモジュールを収納する筐体を備える。コンデンサモジュールは、筐体の内部において、開口部が筐体の中心部側を向くように、筐体の外壁側に偏在して配置されている。コンデンサモジュールには、コンデンサモジュール内部で発生する圧力を開放する、圧力開放部が形成されている。 An electronic apparatus according to the present invention includes a capacitor module having a casing having an opening and a capacitor element housed in the casing. The electronic device also includes a housing that houses the capacitor module. The capacitor module is arranged in an uneven distribution on the outer wall side of the casing so that the opening portion faces the center of the casing. The capacitor module is formed with a pressure release portion that releases the pressure generated inside the capacitor module.
上記電子機器において、コンデンサ素子は、ケーシングの内部において、モールド樹脂によって封止されて固定されていてもよい。 In the electronic device, the capacitor element may be sealed and fixed with a mold resin inside the casing.
上記電子機器において、コンデンサ素子よりも開口部側のモールド樹脂中に、接続導体が埋設されていてもよい。 In the electronic device, the connection conductor may be embedded in the mold resin on the opening side of the capacitor element.
また、接続導体は、コンデンサ素子の開口部側において、コンデンサ素子と接続していてもよい。 The connection conductor may be connected to the capacitor element on the opening side of the capacitor element.
上記電子機器において、モールド樹脂は、肉厚樹脂部と肉薄樹脂部とを有し、圧力開放部は、当該肉薄樹脂部を含んでもよい。 In the electronic device, the mold resin may include a thick resin portion and a thin resin portion, and the pressure release portion may include the thin resin portion.
また、肉薄樹脂部は、コンデンサ素子よりも開口部側のモールド樹脂の厚みを薄くして形成されていてもよい。 The thin resin portion may be formed by reducing the thickness of the mold resin on the opening side of the capacitor element.
また、肉薄樹脂部は、長手方向がコンデンサ素子の軸方向に沿う、細隙状に形成されて
いてもよい。
In addition, the thin resin portion may be formed in a slit shape whose longitudinal direction is along the axial direction of the capacitor element.
また、肉薄樹脂部は、長手方向がコンデンサ素子の幅方向に沿う、細隙状に形成されていてもよい。 Moreover, the thin resin part may be formed in the shape of a slit whose longitudinal direction is along the width direction of the capacitor element.
上記電子機器において、ケーシングは、ケーシング厚肉部とケーシング薄肉部とを有し、圧力開放部は、当該ケーシング薄肉部を含んでもよい。 In the electronic apparatus, the casing may include a casing thick part and a casing thin part, and the pressure release part may include the casing thin part.
また、ケーシング薄肉部は、ケーシングの、外壁に近接対向する部位に形成されていてもよい。 Moreover, the casing thin part may be formed in the site | part which adjoins and opposes the outer wall of a casing.
また、ケーシング薄肉部は、長手方向がコンデンサ素子の軸方向に沿う、細隙状に形成されていてもよい。 Moreover, the casing thin part may be formed in a slit shape whose longitudinal direction is along the axial direction of the capacitor element.
また、ケーシング薄肉部は、長手方向がコンデンサ素子の幅方向に沿う、細隙状に形成されていてもよい。 Moreover, the casing thin part may be formed in a slit shape whose longitudinal direction is along the width direction of the capacitor element.
上記電子機器において、圧力開放部は、コンデンサ素子の発熱によってコンデンサ素子の温度が最も大きく上昇する部位に沿って形成されていてもよい。 In the above electronic device, the pressure release portion may be formed along a portion where the temperature of the capacitor element increases most greatly due to heat generated by the capacitor element.
本発明の電子機器によると、コンデンサモジュールに圧力開放部を設けているので、コンデンサモジュールの強度を局所的に弱めることができ、コンデンサモジュールが破損する場合に、圧力開放部を優先的に破損させることで破壊規模を小さくすることができる。したがって、コンデンサモジュールの機械的破損によって電子機器の筐体が破損することを防止することができ、電子機器の内部に破損範囲を留めることができるので、電子機器の周辺に配置されている他の機器や部品などの損傷発生を抑制することができる。 According to the electronic apparatus of the present invention, since the capacitor module is provided with the pressure release portion, the strength of the capacitor module can be locally reduced. When the capacitor module is damaged, the pressure release portion is preferentially damaged. This can reduce the destruction scale. Therefore, the casing of the electronic device can be prevented from being damaged due to mechanical damage of the capacitor module, and the damaged range can be kept inside the electronic device. The occurrence of damage to equipment and parts can be suppressed.
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1の、電子機器が適用されるハイブリッド車両の構成を示す概略図である。図1に示すように、本実施の形態に係るハイブリッド車両は、エンジン100と、駆動ユニット200と、PCU300と、バッテリ400とを含んで構成される。駆動ユニット200は、ケーブル500を介してPCU300と電気的に接続される。また、PCU300は、ケーブル600を介してバッテリ400と電気的に接続される。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a hybrid vehicle to which an electronic device according to the first embodiment is applied. As shown in FIG. 1, the hybrid vehicle according to the present embodiment includes an
内燃機関であるエンジン100は、ガソリンエンジンであってもよいし、ディーゼルエンジンであってもよい。駆動ユニット200は、エンジン100とともに車両を駆動する駆動力を発生させる。エンジン100および駆動ユニット200は、ともにハイブリッド車両のエンジンルーム内に設けられている。また、電子機器としてのPCU300は、駆動ユニット200の動作を制御する制御装置である。
図2は、駆動ユニットの構成を示す模式図である。図2に示すように、駆動ユニット200は、モータジェネレータ210と、動力分割機構220と、カウンタギヤ230と、ディファレンシャルギヤ240とを含んで構成される。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the drive unit. As shown in FIG. 2, the
モータジェネレータ210は、モータジェネレータ211,212を含む。モータジェ
ネレータ211,212は、電動機および発電機の少なくとも一方の機能を有する回転電機である。動力分割機構220は、モータジェネレータ211,212の間に設けられる。カウンタギヤ230は、動力分割機構220とディファレンシャルギヤ240との間に設けられる。そして、ディファレンシャルギヤ240は、ドライブシャフトと接続される。モータジェネレータ211,212、動力分割機構220、カウンタギヤ230およびディファレンシャルギヤ240は、ケーシング(図示せず)内に設けられる。
モータジェネレータ211,212は、それぞれ、ロータ211A,212Aと、ステータ211B,212Bと、ステータ211B,212Bに巻回されるステータコイル211C,212Cとを含んで構成される。
動力分割機構220は、プラネタリギヤ221,222を含んで構成される。プラネタリギヤ221,222は、それぞれ、サンギヤ221A,222A、ピニオンギヤ221B,222B、プラネタリキャリヤ221C,222Cおよびリングギヤ221D,222Dを含んで構成される。
The
エンジン100のクランクシャフト100Aと、モータジェネレータ211のロータ211Aと、モータジェネレータ212のロータ212Aとは、同じ軸を中心に回転する。
プラネタリギヤ221におけるサンギヤ221Aは、クランクシャフト100Aに軸中心を貫通された中空のサンギヤ軸に結合される。リングギヤ221Dは、クランクシャフト100Aと同軸上で回転可能に支持されている。ピニオンギヤ221Bは、サンギヤ221Aとリングギヤ221Dとの間に配置され、サンギヤ221Aの外周を自転しながら公転する。プラネタリキャリヤ221Cは、クランクシャフト100Aの端部に結合され、各ピニオンギヤ221Bの回転軸を支持する。
The
モータジェネレータ212のロータ212Aは、減速機としてのプラネタリギヤ222を介して、プラネタリギヤ221のリングギヤ221Dと一体的に回転するリングギヤケースに結合されている。
The
プラネタリギヤ222は、回転要素の1つであるプラネタリキャリヤ222Cがケーシングに固定された構造により減速を行なう。すなわち、プラネタリギヤ222は、ロータ212Aのシャフトに結合されたサンギヤ222Aと、リングギヤ221Dと一体的に回転するリングギヤ222Dと、リングギヤ222Dおよびサンギヤ222Aに噛み合い、サンギヤ222Aの回転をリングギヤ222Dに伝達するピニオンギヤ222Bとを含む。
The
車両の走行時において、エンジン100から出力された動力は、クランクシャフト100Aに伝達され、動力分割機構220により2経路に分割される。
When the vehicle travels, the power output from the
上記2経路のうちの一方は、カウンタギヤ230から、ディファレンシャルギヤ240を介してドライブシャフトに伝達される経路である。ドライブシャフトに伝達された駆動力は、駆動輪に回転力として伝達されて、車両を走行させる。
One of the two paths is a path that is transmitted from the
もう一方は、モータジェネレータ211を駆動させて発電する経路である。モータジェネレータ211は、動力分割機構220により分配されたエンジン100の動力により発電する。モータジェネレータ211により発電された電力は、車両の走行状態や、バッテリ400の状態に応じて使い分けられる。たとえば、車両の通常走行時および急加速時においては、モータジェネレータ211により発電された電力はそのままモータジェネレータ212を駆動させる電力となる。一方、バッテリ400において定められた条件の下で
は、モータジェネレータ211により発電された電力は、PCU300内に設けられたインバータおよびコンバータを介してバッテリ400に蓄えられる。
The other is a path for driving the
モータジェネレータ212は、バッテリ400に蓄えられた電力およびモータジェネレータ211により発電された電力のうちの少なくとも一方の電力により駆動する。モータジェネレータ212の駆動力は、カウンタギヤ230からディファレンシャルギヤ240を介してドライブシャフトに伝達される。このようにすることで、モータジェネレータ212からの駆動力によりエンジン100の駆動力をアシストしたり、モータジェネレータ212からの駆動力のみにより車両を走行させたりすることができる。
一方、車両の回生制動時には、駆動輪は車体の慣性力により回転させられる。駆動輪からの回転力によりディファレンシャルギヤ240およびカウンタギヤ230を介してモータジェネレータ212が駆動される。このとき、モータジェネレータ212が発電機として作動する。このように、モータジェネレータ212は、制動エネルギーを電力に変換する回生ブレーキとして作用する。モータジェネレータ212により発電された電力は、PCU300内に設けられたインバータを介してバッテリ400に蓄えられる。
On the other hand, during regenerative braking of the vehicle, the driving wheels are rotated by the inertial force of the vehicle body.
図3は、PCUの主要部の構成を示す回路図である。図3に示すように、PCU300は、コンバータ310と、インバータ320(321,322)と、制御装置330と、コンデンサC1,C2とを含む。コンバータ310は、バッテリ400とインバータ320との間に接続され、インバータ321,322は、それぞれ、モータジェネレータ211,212と接続される。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a main part of the PCU. As shown in FIG. 3,
コンバータ310は、パワートランジスタQ1,Q2と、ダイオードD1,D2と、リアクトルLとを含む。パワートランジスタQ1,Q2は直列に接続され、制御装置330からの制御信号をベースに受ける。ダイオードD1,D2は、それぞれパワートランジスタQ1,Q2のエミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにパワートランジスタQ1,Q2のコレクタ−エミッタ間にそれぞれ接続される。リアクトルLは、バッテリ400の正極と接続される電源ラインに一端が接続され、パワートランジスタQ1,Q2の接続点に他端が接続される。
このコンバータ310は、リアクトルLを用いてバッテリ400から受ける直流電圧を昇圧し、その昇圧した昇圧電圧を電源ラインに供給する。また、コンバータ310は、インバータ320から受ける直流電圧を降圧してバッテリ400を充電する。
インバータ321,322は、それぞれ、U相アーム321U,322U、V相アーム321V,322VおよびW相アーム321W,322Wを含む。U相アーム321U、V相アーム321VおよびW相アーム321Wは、ノードN1とノードN2との間に並列に接続される。同様に、U相アーム322U、V相アーム322VおよびW相アーム322Wは、ノードN1とノードN2との間に並列に接続される。
U相アーム321Uは、直列接続された2つのパワートランジスタQ3,Q4を含む。同様に、U相アーム322U、V相アーム321V,322VおよびW相アーム321W,322Wは、それぞれ、直列接続された2つのパワートランジスタQ5〜Q14を含む。また、各パワートランジスタQ3〜Q14のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードD3〜D14がそれぞれ接続されている。
インバータ321,322の各相アームの中間点は、それぞれ、モータジェネレータ211,212の各相コイルの各相端に接続されている。そして、モータジェネレータ211,212においては、U,V,W相の3つのコイルの一端が中点に共通接続されて構成
される。
An intermediate point of each phase arm of
コンデンサC1は、バッテリ400に並列に接続される。また、コンデンサC2は、インバータ321,322に並列に接続される。コンデンサC1,C2は、電源ラインの電圧レベルを平滑化する。
Capacitor C1 is connected to
インバータ321,322は、制御装置330からの駆動信号に基づいて、コンデンサC2からの直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ211,212を駆動する。
電流センサ340U,340V,340W,350U,350V,350Wは、それぞれ、モータジェネレータ211,212に流れる電流を検出し、その検出した電流を制御装置330へ出力する。
制御装置330は、モータトルク指令値、モータジェネレータ211,212の各相電流値、およびインバータ321,322の入力電圧に基づいてモータジェネレータ211,212の各相コイル電圧を演算し、その演算結果に基づいてパワートランジスタQ3〜Q14をオン/オフするPWM(Pulse Width Modulation)信号を生成してインバータ321,322へ出力する。
また、制御装置330は、上述したモータトルク指令値およびモータ回転数に基づいてインバータ320の入力電圧を最適にするためのパワートランジスタQ1,Q2のデューティ比を演算し、その演算結果に基づいてパワートランジスタQ1,Q2をオン/オフするPWM信号を生成してコンバータ310へ出力する。
さらに、制御装置330は、モータジェネレータ211,212によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ400を充電するため、コンバータ310およびインバータ320におけるパワートランジスタQ1〜Q14のスイッチング動作を制御する。
Further,
図4は、PCU内部の構造について示す部分断面模式図である。図4に示すように、PCU300は、箱型の容器である筐体を備え、筐体は天井部1、壁部2、床部3を含む。天井部1と壁部2、また壁部2と床部3とは、たとえばボルトなどを用いて接合され、互いに固定されている。天井部1、壁部2の隔壁部2aを除く部分、および床部3は、筐体の外壁を形成する。天井部1、壁部2、および床部3はそれぞれ、たとえばアルミダイキャストによって作製される。
FIG. 4 is a partial cross-sectional schematic diagram showing the internal structure of the PCU. As shown in FIG. 4, the
筐体の内部には、コンデンサモジュール10が収納されている。コンデンサモジュール10は、たとえばボルトなどの固定部材を用いて、筐体に機械的に固定されている。図3に示すコンデンサC1,C2は、一体のコンデンサモジュール10に双方とも含まれる構造であってもよく、異なるコンデンサモジュールにそれぞれ含まれる構造としてもよい。
A
コンデンサモジュール10は、ケーシング11と、ケーシング11の内部に収納されたコンデンサ素子12と、コンデンサ素子12をケーシング11の内部において封止固定するためのモールド樹脂13とを有する。ケーシング11は、たとえばPPS(Polyphenylene Sulfide)などの樹脂素材により作製される、樹脂ケースとすることができる。ケーシング11は、開口部11aの形成された、有底の容器である。
The
コンデンサ素子12としては、円筒形状の外形を有する、フィルムコンデンサを採用することができる。フィルムコンデンサは、ポリプロピレン(PP)やポリエチレンナフタ
レート(PEN)製の2枚のフィルムを巻回して、成形される。フィルムコンデンサは、ケーシング11の内部に、円筒形状の側面がケーシング11の開口部11aに対向するように、並べられて配置される。
As the
モールド樹脂13には、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂などの熱硬化性樹脂を用いることができる。ケーシング11の内部においてコンデンサ素子12を機械的に位置決めした後に、熱硬化性のモールド樹脂13をケーシング11内部にポッティングし、ケーシング11ごと加熱しモールド樹脂13を硬化させることにより、コンデンサ素子12をケーシング11の内部で固定することができる。ケーシング11には開口部11aが形成されているために、開口部11aを介して、容易にケーシング11内部にモールド樹脂13を注入することができる。
The
コンデンサモジュール10は、筐体の内部において、外壁の一辺である天井部1側に偏在して配置されている。コンデンサモジュール10は、ケーシング11に形成された開口部11aが筐体の中心部を向くように、配置されている。図4に示す例では、コンデンサモジュール10は、筐体の一方側である上側に設置されており、ケーシング11の開口部11aが筐体の他方側である下側へ向くように、配置されている。
The
隔壁部2aの上部(天井部1に対向する側)には、IPM(Intelligent Power Module)31が設置されている。IPM31には、図3に示すコンバータ310およびインバータ320を構成する、パワートランジスタやダイオードなどが収納されている。接続導体としての、外部接続用のバスバ21は、コンデンサ素子12とIPM31とを電気的に接続する。バスバ21は、その一部がモールド樹脂13中に埋設されており、モールド樹脂13中でコンデンサ素子12と接続している。またバスバ21の一部は、モールド樹脂13の外部に露出しており、コンデンサモジュール10から離隔されて配置されているIPM31と接続している。コンデンサモジュール10が筐体の外壁側に偏在しており、また開口部11aが筐体の中心部側を向いているために、バスバ21によって、開口部11aを介してコンデンサ素子12とIPM31とを容易に接続することができる。バスバ21は、たとえば銅やアルミニウムなどの、電気伝導性のよい金属材料を用いて作製することができる。
An IPM (Intelligent Power Module) 31 is installed on the upper part of the
隔壁部2aの下部(床部3に対向する側)には、リアクトル32(図3に示す、コンバータ310に含まれているリアクトルL)が設置されている。
A reactor 32 (reactor L included in the
ここで図4では、コンデンサモジュール10は、天井部1に近接するように筐体の内部において偏在して配置されている。しかしながら、ケーシング11の開口部11aが筐体の中心部側を向くように調整されて配置されていれば、コンデンサモジュール10は、筐体のいずれの外壁側に偏るように配置されてもよい。たとえば、コンデンサモジュール10は、床部3に近接するように筐体の下側に設置され、開口部11aが上側を向くように配置されていてもよい。またたとえば、コンデンサモジュール10は、筐体の側壁に近接するように配置されていても構わない。
Here, in FIG. 4, the
次に、コンデンサモジュール10に形成されている、圧力開放部について説明する。図5は、図4に示すコンデンサモジュール10を抜き出した、実施の形態1のコンデンサモジュールの構造を示す部分断面模式図である。図5に示すように、開口部11aの形成されたケーシング11の内部にはコンデンサ素子12が収納されており、コンデンサ素子12は、モールド樹脂13によってケーシング11の内部に封止固定されている。
Next, the pressure release part formed in the
接続導体としてのバスバ21は、コンデンサ素子12よりもケーシング11の開口部11a側のモールド樹脂13中に、埋設されている。つまり、ケーシング11の内部に充填
されたモールド樹脂13は、モールド樹脂13と周囲の空間との境界面であって、ケーシング11の外部から観察され得る面である、表面13aを有する。バスバ21は、モールド樹脂13の表面13a側に配置されるように、モールド樹脂13中に部分的に埋設されている。上述の通り、コンデンサモジュール10は、ケーシング11の開口部11aが筐体の中心部側を向くように、筐体の内部に配置されている(図4参照)ので、ケーシング11の外部に突出しているバスバ21の一部は、筐体の中心部側へ向かって突出していることになる。
The
バスバ21は、コンデンサ素子12とIPM31とを電気的に接続する(図4参照)導体であるが、バスバ21に通電することによって、バスバ21は熱を発生し、バスバ21の周囲のモールド樹脂13は温度上昇する。よって、モールド樹脂13は、ケーシング11の内部で温度分布を有することになる。つまり、モールド樹脂13の温度は、バスバ21が埋設されているケーシング11の開口部11a側において相対的に高くなり、ケーシング11の底部側(すなわち、図4に示すPCU300の天井部1に近接する側)において相対的に低くなる。
The
モールド樹脂13は、温度上昇すると強度が低下するという、温度特性を有している。バスバ21が発熱し、モールド樹脂13を温度上昇させるので、モールド樹脂13はケーシング11の内部で強度分布を有することになる。つまり、バスバ21の発熱によって、モールド樹脂13の強度は、ケーシング11の開口部11a側において相対的に小さくなり、底部側において相対的に大きくなる。
The
ここで、たとえば短絡電流が流れる場合など、コンデンサ素子12に過電流が流れる、またはコンデンサ素子12に過電圧が印加された場合には、コンデンサ素子12は異常加熱される。コンデンサ素子12の温度が120℃〜130℃程度にまで上昇すると、フィルムコンデンサを構成するフィルムの素材であるPPやPENが溶融し気化して、気体状のCO2を発生する。また、モールド樹脂13の成分が気化して気体が発生する場合もある。
Here, for example, when a short circuit current flows, when an overcurrent flows through the
このように、コンデンサ素子12が何らかの原因で通常の使用温度域を上回る想定外の温度にまで加熱されることにより、コンデンサ素子12の内部または表面において気体が発生し、コンデンサモジュール10内部で圧力が発生する。発生した圧力はコンデンサモジュール10の内部を伝わり、コンデンサモジュール10のあらゆる点が、発生した圧力によって力を受けると考えられる。上記発生した圧力により加えられる力が、コンデンサモジュール10内のいずれかの場所の機械的強度を上回ると、コンデンサモジュール10は破損する。そのため、コンデンサモジュール10の内部において機械的強度が低く最初に破損する場所が、コンデンサ素子12における圧力が発生した点(気体が発生した点)に対し、いずれの向きに存在するかによって、コンデンサモジュール10が破損する向きが決定される。
Thus, when the
そのため、図5に示す構造とすることによって、上述の通りモールド樹脂13の強度をケーシング11の開口部11a側において相対的に小さくすることができるので、コンデンサモジュール10が破損する場合、開口部11a側が優先的に破損することになる。すなわち、コンデンサモジュール10において、PCU300の筐体の中心部側に位置する部分が破損する。よって、実施の形態1では、バスバ21と、コンデンサ素子12よりも開口部11a側のモールド樹脂13とは、コンデンサモジュール10内部で発生する圧力を開放する、圧力開放部を構成する。つまり、コンデンサモジュール10内部で圧力が発生し、コンデンサモジュール10内部の圧力が上昇したとき、コンデンサモジュール10の開口部11a側が優先的に破損することにより、発生した圧力が開放され、コンデンサモジュール10内部が減圧される。
Therefore, by adopting the structure shown in FIG. 5, the strength of the
モールド樹脂13の強度をケーシング11の開口部11a側において小さくし、早めにコンデンサモジュール10を破損させることによって、コンデンサモジュール10の破壊規模を小さくし、破壊により生じるエネルギーを小さくすることができる。したがって、コンデンサ素子12が熱暴走し、コンデンサ素子12内部または表面の圧力が上昇することによってコンデンサモジュール10が機械的破損を起こしても、直接PCU300の筐体の外壁へコンデンサモジュール10の破損の影響を及ぼすことはない。つまり、コンデンサモジュール10の機械的破損によってPCU300の筐体が破損することを防止することができ、PCU300の内部に破損範囲を留めることができるので、PCU300の周辺に配置されている他の機器や部品などの損傷発生を抑制することができる。
By reducing the strength of the
(実施の形態2)
図6は、実施の形態2の、コンデンサモジュールの構造を示す部分断面模式図である。実施の形態2のコンデンサモジュールと、上述した実施の形態1のコンデンサモジュールとは、基本的に同様の構成を備えている。しかし、実施の形態2では、バスバ21の構成が図6に示すような構成となっている点で実施の形態1とは異なっている。具体的には、実施の形態2では、コンデンサ素子12とバスバ21との接続位置を、コンデンサ素子12の開口部11a側(すなわち、モールド樹脂13の表面13a側)の接続部22と規定する。バスバ21は、コンデンサ素子12の表面に、ハンダ付けによって固定されることができる。
(Embodiment 2)
FIG. 6 is a partial cross-sectional schematic view showing the structure of the capacitor module of the second embodiment. The capacitor module according to the second embodiment and the capacitor module according to the first embodiment described above basically have the same configuration. However, the second embodiment is different from the first embodiment in that the configuration of the
コンデンサ素子12では、バスバ21とコンデンサ素子12との接続部位である接続部22を中心に、電流が流れて発熱する。特に、500kHz程度の高周波電源を用いる場合、この傾向が顕著に現れ、電流はコンデンサ素子12の表面を局所的に流れる。そのため、コンデンサ素子12では、バスバ21と接続されるハンダポイントにおいて相対的に温度が高くなるという、温度分布が発生する。つまり、接続部22は、コンデンサ素子12の発熱によって、コンデンサ素子12の温度上昇が最も大きくなる部位となる。
In the
図6に示すように、バスバ21は、コンデンサ素子12の開口部11a側において、コンデンサ素子12と接続している。このように規定することによって、コンデンサ素子12の温度分布を、ケーシング11の開口部11a側において相対的に高く、底部側において相対的に低くなるように、規定することができる。コンデンサ素子12の温度分布により、コンデンサ素子12の開口部11a側の表面またはその近傍において、気体が発生する。また、コンデンサ素子12の温度分布、および実施の形態1と同様のモールド樹脂13内におけるバスバ21の配置によって、モールド樹脂13の強度は、ケーシング11の開口部11a側において相対的に小さくなる。
As shown in FIG. 6, the
コンデンサ素子12における気体発生部位を規定し、またモールド樹脂13の強度分布を設けることによって、コンデンサモジュール10が破損する場合、開口部11a側(PCU300の筐体の中心部側)が優先的に破損することになる。つまり、実施の形態2では、接続部22を有するバスバ21と、コンデンサ素子12よりも開口部11a側のモールド樹脂13とが、コンデンサモジュール10内部で発生する圧力を開放する、圧力開放部を構成する。圧力開放部は、バスバ21の接続部22に沿うように形成されている。
When the
したがって、コンデンサモジュール10が機械的破損を起こしても、PCU300の筐体が破損することを防止することができ、PCU300の内部に破損範囲を留めることができるので、PCU300の周辺に配置されている他の機器や部品などの損傷発生を抑制することができる。
Therefore, even if the
(実施の形態3)
図7は、実施の形態3の、コンデンサモジュールの構造を示す部分断面模式図である。実施の形態3のコンデンサモジュールと、上述した実施の形態1のコンデンサモジュールとは、基本的に同様の構成を備えている。しかし、実施の形態3では、モールド樹脂13の構成が図7に示すような構成となっている点で実施の形態1とは異なっている。なお、図7では、バスバ21は省略されている。
(Embodiment 3)
FIG. 7 is a partial cross-sectional schematic view showing the structure of the capacitor module according to the third embodiment. The capacitor module according to the third embodiment and the capacitor module according to the first embodiment described above basically have the same configuration. However, the third embodiment is different from the first embodiment in that the configuration of the
具体的には、実施の形態3では、コンデンサ素子12と表面13aとの間のモールド樹脂13の厚みが、低減されている。ここで、モールド樹脂13の厚みとは、円筒形状のコンデンサ素子12の径方向におけるモールド樹脂13の厚みをいう。つまり、ケーシング11の内面またはモールド樹脂13の表面13aと、コンデンサ素子12の表面と、を結ぶ線分のうち最短のものの長さを、モールド樹脂13の厚みという。
Specifically, in the third embodiment, the thickness of the
コンデンサ素子12よりも表面13a側(すなわちケーシング11の開口部11a側)では、コンデンサ素子12とモールド樹脂13の表面13a間の距離が小さくなっており、モールド樹脂13の厚みの薄い、肉薄樹脂部を形成している。一方、コンデンサ素子12とケーシング11との間のモールド樹脂13の厚みについては、コンデンサ素子12とケーシング11間の距離は実施の形態1と同様である。そのため、コンデンサ素子12とケーシング11間は、モールド樹脂13の厚みが相対的に大きい、肉厚樹脂部を形成している。たとえば、肉厚樹脂部の厚みを5mmとし、肉薄樹脂部の厚みを2.5mmとするなど、肉厚樹脂部の厚みが肉薄樹脂部の2倍となるように、モールド樹脂13のポッティング量を調整することができる。
The distance between the
つまり、実施の形態3では、モールド樹脂13は、コンデンサ素子12よりも表面13a側の厚みを薄くして形成されている肉薄樹脂部と、実施の形態1と同等の厚みを有する肉厚樹脂部とを有している。コンデンサ素子12よりも表面13a側は、モールド樹脂13の厚みの最も小さい、最薄肉部を形成する。モールド樹脂13の機械的強度は、ケーシング11の開口部11a側の肉薄樹脂部において、相対的に小さくなる。よって、コンデンサモジュール10が破損する場合、開口部11a側(すなわちPCU300の筐体の中心部側)が早く破損することになる。つまり、実施の形態3では、コンデンサモジュール10内部で発生する圧力を開放する圧力開放部は、肉薄樹脂部を含んでいる。
That is, in the third embodiment, the
したがって、コンデンサモジュール10が機械的破損を起こしても、直接PCU300の筐体の外壁へコンデンサモジュール10の破損の影響を及ぼすことはない。つまり、コンデンサモジュール10の機械的破損によってPCU300の筐体が破損することを防止することができ、PCU300の内部に破損範囲を留めることができるので、PCU300の周辺に配置されている他の機器や部品などの損傷発生を抑制することができる。
Therefore, even if the
(実施の形態4)
図8は、実施の形態4の、コンデンサモジュールの構造を示す部分断面模式図である。図9は、実施の形態4のコンデンサモジュールの、ケーシング11を上下反転させた斜視図である。実施の形態4のコンデンサモジュールと、上述した実施の形態1のコンデンサモジュールとは、モールド樹脂13が図8に示すような構成となっている点で異なっている。具体的には、実施の形態4では、モールド樹脂13の表面13aには、凹部14が形成されている。凹部14は、モールド樹脂13の表面13aが窪み、周囲の表面13aよりもコンデンサ素子12が収納されている内側に向かってモールド樹脂13が凹んでいるように、形成されている。つまり、凹部14は、コンデンサ素子12よりも開口部11a側(表面13a側)のモールド樹脂13の厚みを薄くする、肉薄樹脂部である。
(Embodiment 4)
FIG. 8 is a partial cross-sectional schematic view showing the structure of the capacitor module according to the fourth embodiment. FIG. 9 is a perspective view of the capacitor module of Embodiment 4 with the
また図9では、円筒形状のコンデンサ素子12の軸方向を矢印Lで示し、上記軸方向と直交するコンデンサ素子12の円筒形状の幅方向を、矢印Wで示す。上記軸方向とは、フ
ィルムコンデンサの外形を形成する円筒形状の、高さ方向である。また上記幅方向とは、フィルムコンデンサの円筒形状の半径方向である。
In FIG. 9, the axial direction of the
凹部14は、表面13aを溝状に切り欠いて形成されており、その長手方向がコンデンサ素子の軸方向(矢印Lで示す方向)に沿う、細隙(スリット)状に形成されている。細隙状の凹部14は、コンデンサ素子12の発熱によるモールド樹脂13の温度上昇が表面13aにおいて最も大きくなる位置、すなわちコンデンサ素子12の開口部11a側に近接する表面13aに、形成されている。凹部14は、図8に示すように表面13aの1箇所に形成されてもよく、図9に示すように複数箇所に形成されてもよい。たとえば凹部14を、コンデンサ素子12と同数形成してもよい。
The
モールド樹脂13の強度は、表面13aでモールド樹脂13の厚みが薄くなっている、凹部14が形成されている位置において、相対的に小さくなる。モールド樹脂13の表面13aは、ケーシング11の開口部11a側に位置している。よって、コンデンサモジュール10が破損する場合、開口部11a側(すなわちPCU300の筐体の中心部側)が最初に破損することになる。つまり、実施の形態4では、コンデンサモジュール10内部で発生する圧力を開放する圧力開放部は、肉薄樹脂部である凹部14を含んでいる。凹部14を形成することにより、モールド樹脂13の強度を局所的に弱めることができ、コンデンサモジュール10内部で発生する圧力によってコンデンサモジュール10が破損するとき、凹部14を設けた部分を早めに破損させることで破壊規模を小さくする。
The strength of the
したがって、コンデンサモジュール10が機械的破損を起こしても、直接PCU300の筐体の外壁へコンデンサモジュール10の破損の影響を及ぼすことはない。つまり、コンデンサモジュール10の機械的破損によってPCU300の筐体が破損することを防止することができ、PCU300の内部に破損範囲を留めることができるので、PCU300の周辺に配置されている他の機器や部品などの損傷発生を抑制することができる。
Therefore, even if the
(実施の形態5)
図10は、実施の形態5の、コンデンサモジュールの斜視図である。実施の形態5のコンデンサモジュールと、上述した実施の形態4のコンデンサモジュールとは、モールド樹脂13が図10に示すような構成となっている点で異なっている。具体的には、実施の形態5では、モールド樹脂13の表面13aに形成されている凹部14は、その長手方向がコンデンサ素子12の幅方向(矢印Wで示す方向)に沿う、細隙状に形成されている。
(Embodiment 5)
FIG. 10 is a perspective view of the capacitor module according to the fifth embodiment. The capacitor module according to the fifth embodiment is different from the capacitor module according to the fourth embodiment described above in that the
円筒形状のコンデンサ素子12に電流を流す場合、軸方向の中心部(すなわち、円筒の高さを二等分した位置)付近に電流が多く流れる。よって、円筒形状のコンデンサ素子12の発熱による温度上昇は、軸方向の中心部付近において相対的に大きくなり、コンデンサモジュール10はコンデンサ素子12の軸方向の中心部付近において破損しやすくなる。つまり、圧力開放部に含まれる細隙状の凹部14は、コンデンサ素子12の発熱によってコンデンサ素子12の温度が最も大きく上昇する部位に沿って、形成されている。そこで、コンデンサ素子12が円筒形状のフィルムコンデンサである場合、軸方向の中心部に沿うように凹部14を形成する。このようにすれば、肉薄樹脂部である凹部14が圧力開放部となり、コンデンサモジュール10が破損する場合、開口部11a側(すなわちPCU300の筐体の中心部側)が優先的に破損することになる。
When a current is passed through the
したがって、コンデンサモジュール10が機械的破損を起こしても、直接PCU300の筐体の外壁へコンデンサモジュール10の破損の影響を及ぼすことはない。つまり、コンデンサモジュール10の機械的破損によってPCU300の筐体が破損することを防止することができ、PCU300の内部に破損範囲を留めることができるので、PCU300の周辺に配置されている他の機器や部品などの損傷発生を抑制することができる。
Therefore, even if the
(実施の形態6)
図11は、実施の形態6の、コンデンサモジュールの構造を示す部分断面模式図である。図12は、実施の形態6のコンデンサモジュールの斜視図である。実施の形態6のコンデンサモジュールと、上述した実施の形態4のコンデンサモジュールとは、ケーシング11およびモールド樹脂13が図11に示すような構成となっている点で異なっている。具体的には、実施の形態6では、モールド樹脂13の表面には凹部は形成されておらず、ケーシング11に凹部15が形成されている。凹部15は、図12に示すように、その長手方向がコンデンサ素子12の軸方向(矢印Lで示す方向)に沿う、細隙状に形成されている。
(Embodiment 6)
FIG. 11 is a partial cross-sectional schematic view showing the structure of the capacitor module according to the sixth embodiment. FIG. 12 is a perspective view of the capacitor module according to the sixth embodiment. The capacitor module of the sixth embodiment is different from the capacitor module of the fourth embodiment described above in that the
細隙状の凹部15は、ケーシング11が筐体の外壁に近接対向する部位である、ケーシング11の底部に形成されている。ここで、近接対向する部位とは、ケーシング11においてモールド樹脂13を収納する容器を形成する、底部または壁部であって、当該底部または壁部の外周面と筐体の外壁とを結ぶ距離が短く(典型的には最短)となる、ケーシング11の底部または壁部をいう。また凹部15は、ケーシング11の底部の、コンデンサ素子12がケーシングの底部に近接する位置に沿うように、形成されている。当該位置では、コンデンサ素子12の発熱によるモールド樹脂13の温度上昇が大きくなるためである。凹部15は、図11に示すようにケーシング11の1箇所に形成されてもよく、図12に示すように複数箇所に形成されてもよい。たとえば凹部15を、コンデンサ素子12と同数形成してもよい。
The slit-shaped
凹部15では、ケーシング11の厚みが薄くなっている。つまり実施の形態6では、凹部15は、相対的に厚みの小さいケーシング薄肉部を形成している。また凹部15を除く部分は、凹部15と比較して厚みの大きい、ケーシング厚肉部を形成している。ケーシング11の強度は、凹部15が形成されている位置において、相対的に小さくなる。よって、コンデンサモジュール10が破損する場合、ケーシングの底部側が優先的に破損することになる。つまり、実施の形態6では、コンデンサモジュール10内部で発生する圧力を開放する圧力開放部は、ケーシング薄肉部である凹部15を含んでいる。
In the
ケーシング11とPCUの筐体の外壁との間には、1mm〜2mm程度の隙間が設けられている(図4参照)。コンデンサモジュール10が破損しケーシング11の底部がPCUの筐体の外壁側へ向かって瞬時移動するとき、ケーシング11が筐体の外壁と衝突し外壁に損傷を与えないためには、ケーシング11と筐体の外壁とは離隔している必要があるためである。
A gap of about 1 mm to 2 mm is provided between the
ケーシング11の強度は、凹部15が形成されている位置において、最も小さくなっている。たとえば、ケーシング11の厚みを、凹部15が形成されていない部位で2mmとし、凹部15では1mmとするなど、凹部15の厚みが他の部分の半分となるようにケーシング11を成形することができる。凹部15を形成することにより、ケーシング11の強度を局所的に弱めることができ、コンデンサモジュール10内部で発生する圧力によりケーシング11が破損するとき、凹部15を設けた部分を早めに破損させることで破壊規模を小さくする。
The strength of the
ケーシング11の破壊規模が小さくなり破壊により生じるエネルギーも小さくなるために、コンデンサモジュール10が機械的破損を起こしても、直接PCU300の筐体の外壁へコンデンサモジュール10の破損の影響を及ぼすことはない。つまり、コンデンサモジュール10の機械的破損によってPCU300の筐体が破損することを防止することができ、PCU300の内部に破損範囲を留めることができるので、PCU300の周辺に配置されている他の機器や部品などの損傷発生を抑制することができる。
Since the destruction scale of the
(実施の形態7)
図13は、実施の形態7の、コンデンサモジュールの斜視図である。実施の形態7のコンデンサモジュールと、上述した実施の形態6のコンデンサモジュールとは、ケーシング11が図13に示すような構成となっている点で異なっている。具体的には、実施の形態7では、ケーシング11に形成されているケーシング薄肉部としての凹部15は、その長手方向がコンデンサ素子12の幅方向(矢印Wで示す方向)に沿う、細隙状に形成されている。
(Embodiment 7)
FIG. 13 is a perspective view of the capacitor module according to the seventh embodiment. The capacitor module of the seventh embodiment is different from the capacitor module of the sixth embodiment described above in that the
実施の形態5で説明した通り、円筒形状のコンデンサ素子12に電流を流す場合、軸方向の中心部付近に電流が多く流れる。よって、円筒形状のコンデンサ素子12における温度上昇は、軸方向の中心部付近において相対的に大きくなる。そこで、コンデンサ素子12が円筒形状のフィルムコンデンサである場合、軸方向の中心部に沿うように凹部15を形成する。つまり、細隙状の凹部15は、コンデンサ素子12の発熱によってコンデンサ素子12の温度が最も大きく上昇する部位に沿って、形成されている。このようにすれば、ケーシング薄肉部である凹部15が圧力開放部に含まれることとなり、コンデンサモジュール10が破損する場合、ケーシングの底部が優先的に破損することになる。
As described in the fifth embodiment, when a current flows through the
したがって、コンデンサモジュール10が機械的破損を起こしても、直接PCU300の筐体の外壁へコンデンサモジュール10の破損の影響を及ぼすことはない。つまり、コンデンサモジュール10の機械的破損によってPCU300の筐体が破損することを防止することができ、PCU300の内部に破損範囲を留めることができるので、PCU300の周辺に配置されている他の機器や部品などの損傷発生を抑制することができる。
Therefore, even if the
これまでの説明においては、FF(フロントエンジン/フロント駆動)のハイブリッド車両を例として説明したが、本発明の範囲はこれに限られるものではない。たとえば、FR(フロントエンジン/リア駆動)のハイブリッド車両に本発明を適用することも可能であるし、その他、コンデンサモジュールとそれを収納する筐体とを備える電子機器が用いられる製品であれば、本発明を適用することが可能である。 In the above description, an FF (front engine / front drive) hybrid vehicle has been described as an example, but the scope of the present invention is not limited to this. For example, the present invention can be applied to an FR (front engine / rear drive) hybrid vehicle, or any other product that uses an electronic device including a capacitor module and a housing that houses the capacitor module. The present invention can be applied.
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、各実施の形態の構成を適宜組合せてもよい。また、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。この発明の範囲は上記した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。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the configurations of the embodiments may be appropriately combined. In addition, it should be considered that the embodiment disclosed this time is illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 天井部、2 壁部、2a 隔壁部、3 床部、10 コンデンサモジュール、11
ケーシング、11a 開口部、12 コンデンサ素子、13 モールド樹脂、13a 表面、14,15 凹部、21 バスバ、22 接続部、31 IPM、32 リアクトル、100 エンジン、100A クランクシャフト、200 駆動ユニット、210,211,212 モータジェネレータ、211A,212A ロータ、211B,212B ステータ、211C,212C ステータコイル、220 動力分割機構、221,222 プラネタリギヤ、221A,222A サンギヤ、221B,222B ピニオンギヤ、221C,222C プラネタリキャリヤ、221D,222D リングギヤ、230 カウンタギヤ、240 ディファレンシャルギヤ、300 PCU、310 コンバータ、320,321,322 インバータ、321U,322U U相アーム、321V,322V V相アーム、321W,322W W相アーム、330 制御装置、340U,340V,340W,350U,350V,350W 電流センサ、400 バッテリ、500,600 ケーブル、C1,C2 コンデンサ、D1〜D14 ダイオード、L リアクトル、Q1〜Q14 パワートランジスタ。
1 ceiling part, 2 wall part, 2a partition part, 3 floor part, 10 capacitor module, 11
Casing, 11a opening, 12 capacitor element, 13 mold resin, 13a surface, 14, 15 recess, 21 bus bar, 22 connecting part, 31 IPM, 32 reactor, 100 engine, 100A crankshaft, 200 drive unit, 210, 211, 212 motor generator, 211A, 212A rotor, 211B, 212B stator, 211C, 212C stator coil, 220 power split mechanism, 221, 222 planetary gear, 221A, 222A sun gear, 221B, 222B pinion gear, 221C, 222C planetary carrier, 221D, 222D ring gear , 230 counter gear, 240 differential gear, 300 PCU, 310 converter, 320, 321, 322 inverter, 321U, 322U U-phase arm, 321V, 322V V-phase arm, 321W, 322W W-phase arm, 330 controller, 340U, 340V, 340W, 350U, 350V, 350W Current sensor, 400 battery, 500, 600 cable, C1, C2 capacitor, D1 -D14 Diode, L reactor, Q1-Q14 power transistor.
Claims (13)
前記コンデンサモジュールを収納する筐体とを備え、
前記コンデンサモジュールは、前記筐体の内部において、前記開口部が前記筐体の中心部側を向くように、前記筐体の外壁側に偏在して配置されており、
前記コンデンサモジュールには、前記コンデンサモジュール内部で発生する圧力を開放する、圧力開放部が形成されている、電子機器。 A capacitor module having a casing in which an opening is formed, and a capacitor element housed in the casing;
A housing for housing the capacitor module;
The capacitor module is arranged in an unevenly distributed manner on the outer wall side of the casing so that the opening faces the center side of the casing in the casing.
The electronic device, wherein the capacitor module is formed with a pressure release portion that releases pressure generated inside the capacitor module.
前記圧力開放部は、前記肉薄樹脂部を含む、請求項2に記載の電子機器。 The mold resin has a thick resin portion and a thin resin portion,
The electronic device according to claim 2, wherein the pressure release portion includes the thin resin portion.
前記圧力開放部は、前記ケーシング薄肉部を含む、請求項1に記載の電子機器。 The casing has a casing thick part and a casing thin part,
The electronic device according to claim 1, wherein the pressure release portion includes the casing thin portion.
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