JP5394957B2 - コンデンサ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、コンデンサ装置に関し、特に、コンデンサモジュールをパワーモジュール等の外部回路装置に接続する複数の端子台を備えるコンデンサ装置に関する。
近年、内燃機関であるエンジンと電動機であるモータとを駆動力源として備えるハイブリッド車両が広く普及してきた。かかるハイブリッド車両には、バッテリから供給される直流電力を交流電力流に変換してモータに供給すると共に、モータの回生動作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に蓄電するパワードライブユニットが設けられている。
パワードライブユニットは、典型的には、バッテリから供給される直流電流を平滑化するコンデンサモジュールと、コンデンサモジュールによって平滑化された直流電流を交流電流に変換するパワーモジュールと、を備える。このようなパワードライブユニットでは、パワーモジュールがコンデンサモジュールから供給される直流電流をスイッチング動作によって交流電流に変換する際、サージングが発生することがある。
かかるサージングが発生することを抑制するために、コンデンサモジュールとパワーモジュールとを、対向面積が広いパネル状のバスバーを介して電気的に接続して、コンデンサモジュールとパワーモジュールとの間の配線のインダクタンスを低減することが提案されている。
特許文献1は、電力変換装置のスタック構造に関し、コンデンサモジュール10a〜10dとパワーモジュール11a、11b、12a、12b、13a、13bとが、正極と負極とをラミネート構造としたT字型のブスバー17a、17bを介して電気的に接続された構成を開示する。
特許文献2は、電気車用制御装置に関し、コンデンサモジュール3とパワーモジュール2とを、少なくとも2回の折り曲げ加工を施した略クランク形状パネルの正負極積層形直流導体板6、7を介して電気的に接続した構成を開示する。
特開2004−135444号公報 特開2002−368191号公報
しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献1及び特許文献2が開示する構成では、コンデンサモジュールとパワーモジュールとが対向面積が広いパネル状のバスバーを介して接続されているので、コンデンサモジュールとパワーモジュールとの間の配線のインダクタンスが低減されて、サージングの発生を抑制することはできるのであるが、装置構成を小型化することが困難な傾向がある。
すなわち、かかる構成では、対向面積が広いパネル状のバスバーを用いるものであるため、コンデンサモジュールとパワーモジュールとの間のバスバーの配置や配線を考慮して、パワードライブユニットの構成を構築する必要があり、パワードライブユニットを小型
化することが困難な傾向が強い。
本発明は、以上の検討を経てなされたものであり、パワードライブユニットの小型化が可能なように、コンデンサモジュールをパワーモジュール等の外部回路装置に接続する複数の端子台を備えるコンデンサ装置を提供することを目的とする。
以上のような目的を達成するため、本発明は、第1の局面においては、コンデンサを有するコンデンサモジュールと、一端側が外部回路装置に連絡自在であって、他端側が正電位に連絡自在な正極バスバーと、一端側が前記外部回路装置に連絡自在であって、他端側が負電位に連絡自在な負極バスバーと、一端側が前記外部回路装置に連絡自在であって、他端側が負荷に連絡自在な出力バスバーと、前記外部回路装置と対向自在に設けられ、前記正極バスバーの前記一端側の端部が接続される正極端子が配設された正極端子台、前記外部回路装置と対向自在に設けられ、前記負極バスバーの前記一端側の端部が接続される負極端子が配設された負極端子台、前記外部回路装置と対向自在に設けられ、前記出力バスバーの前記一端側の端部が接続される出力端子が配設された出力端子台を有する端子台と、を備え、前記正極端子台及び前記負極端子台の高さ寸法と前記出力端子台の高さ寸法とが異なり、前記正極バスバー、前記負極バスバー及び前記出力バスバーは、前記コンデンサモジュールに内蔵され、前記正極端子、前記負極端子及び前記出力端子を対応して介して、前記外部回路装置に接続自在であることを特徴とするコンデンサ装置である。
また本発明は、第1の局面に加えて、前記正極バスバー、前記負極バスバー及び前記出力バスバーが、前記コンデンサモジュールの内部で立体的に配策されていることを第2の局面とする。
また本発明は、第1又は第2の局面に加えて、前記コンデンサモジュールは、互いに近接配置された前記正極端子台、前記負極端子台及び前記出力端子台を介して、前記外部回路装置に対向自在であることを第3の局面とする。
また本発明は、第1から第3のいずれかの局面に加えて、前記正極端子台、前記負極端子台及び前記出力端子台は、前記コンデンサモジュールと一体成形されたものであることを第4の局面とする。
また本発明は、第1から第4のいずれかの局面に加えて、前記コンデンサモジュールは、前記出力バスバーを流れる電流の大きさを検出する電流センサを内蔵することを第5の局面とする。
また本発明は、第1から第5のいずれかの局面に加えて、前記外部回路装置は、前記コンデンサモジュールからの直流電流を交流電流に変換するパワーモジュールであることを第6の局面とする。
本発明の第1の局面における半導体装置においては、外部回路装置と対向自在に設けられ、正極バスバーの一端側の端部が接続される正極端子が配設された正極端子台と、外部回路装置と対向自在に設けられ、負極バスバーの一端側の端部が接続される負極端子が配設された負極端子台と、外部回路装置と対向自在に設けられ、出力バスバーの一端側の端部が接続される出力端子が配設された出力端子台と、を有する端子台が設けられ、正極端子台及び負極端子台の高さ寸法と出力端子台の高さ寸法とが異なり、正極バスバー、負極バスバー及び出力バスバーは、コンデンサモジュールに内蔵され、正極端子、負極端子及び出力端子を対応して介して、外部回路装置に接続自在であることにより、コンデンサモ
ジュールとパワードライブとの間の配線の配策自由度が高まると共に、パワードライブユニットを小型化することができる。
本発明の第2の局面における半導体装置においては、正極バスバー、負極バスバー及び出力バスバーが、コンデンサモジュールの内部で立体的に配策されていることにより、バスバー間のクリアランスを小さくしながら、バスバーを立体的に配置することができて、コンデンサモジュールとパワードライブとの間の配線の配策自由度をより高めることができ、パワードライブユニットを小型化することができる。
本発明の第3の局面における半導体装置においては、コンデンサモジュールが、互いに近接配置された正極端子台、負極端子台及び出力端子台を介して、外部回路装置に対向自在であることにより、コンデンサモジュールとパワードライブとをかかる端子台を介して近接配置することができて、パワードライブユニットを小型化することができる。
本発明の第4の局面における半導体装置においては、正極端子台、負極端子台及び出力端子台が、コンデンサモジュールと一体成形されたものであるため、コンデンサモジュールと端子台とを近接配置することができて、パワードライブユニットを小型化することができる。
本発明の第5の局面における半導体装置においては、コンデンサモジュールが、電流センサを内蔵することにより、出力バスバーを流れる電流の大きさを検出することができると共に、パワードライブユニットを小型化することができる。
本発明の第6の局面における半導体装置においては、外部回路装置が、コンデンサモジュールからの直流電流を交流電流に変換するパワーモジュールであるので、典型的にはAC/DC変換機能を実現できると共に、パワードライブユニットを小型化することができる。
本発明の第1の実施形態におけるコンデンサ装置が適用される車両の制御関連装置の構成を示すブロック図である。 本実施形態におけるコンデンサ装置をパワーモジュールと共に示す斜視図である。 本実施形態におけるコンデンサ装置の上面図である。 本実施形態におけるコンデンサ装置の内部構成を透過的に示す斜視図である。 本発明の第2の実施形態におけるコンデンサ装置をパワーモジュールと共に示す斜視図である。 本実施形態におけるコンデンサ装置の上面図である。
以下、本発明の各実施形態におけるコンデンサ装置につき、適宜図面を参照して、詳細に説明する。なお、図中、x軸、y軸及びz軸は、3軸直交座標系を成し、x軸の方向を長手方向、y軸の方向を横手方向、及びz軸の方向を上下方向とする。
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態におけるコンデンサ装置につき、図1から図4を参照して、詳細に説明する。
まず、本実施形態におけるコンデンサ装置が適用される車両の制御装置の構成につき、図1を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態におけるコンデンサ装置については、
パワードライブユニットに適用される構成を例に挙げて説明を進める。
図1は、本実施形態におけるコンデンサ装置が適用される車両の制御関連装置の構成を示すブロック図である。
図1に示すように、本実施形態において、自動車等の車両に搭載されるモータ10は、PDU(パワードライブユニット)20を介して、バッテリ30に連絡される。
モータ10は、典型的には、3相交流等の電力が供給されて動作するDCブラシレスモータ等の交流同期電動機である。かかるモータ10は、車両がモータ10のみを駆動力源とする場合には、車両を駆動する駆動力を供給するものであり、一方で、車両が図示を省略する内燃機関等のエンジンを主駆動力源とする場合には、エンジンの駆動力と補助・補完的に併用されると共に、適宜選択的に、エンジンの始動時のスタータモータやエンジンの稼働時の発電機としても機能することが可能である。また、何れの場合でも、モータ10は、適宜選択的に、車両の減速時の慣性エネルギを利用したエネルギ回生機構として機能することが可能である。
バッテリ30は、典型的には、ニッケル水素系やリチウムイオン系の2次電池であり、モータ10やその他の補機に必要な電力を供給すると共に、モータ10等を介して回収される回生電力や、モータ10や別途設けられた図示を省略する発電機等からの発電電力を蓄電することが可能である。
PDU20は、モータ10及びバッテリ30を総合的に制御するPCU(パワーコントロールユニット)40の下位コントローラであり、3相交流を用いる場合には、バッテリ30からの直流電流を3相の交流電流に安定的に変換してモータ10に供給するDC/ACコンバータの機能及びモータ10からの回生交流電流等を直流電流に安定的に変換してバッテリ30に供給するAC/DCコンバータの機能を併せ持つ。なお、かかるPDU20は、必要に応じて、バッテリ30からの直流電流を交流電流に安定的に変換してモータ10に供給するDC/ACコンバータの機能のみを有していてもよい。
なお、車両の主駆動力源が図示を省略する燃料電池である場合には、バッテリ30は、補機に必要な電力を供給すると共に、燃料電池の余剰電力や回生電力等を蓄電することが可能である。また、かかる場合、PDU20は、モータ10、バッテリ30及び燃料電池を総合的に制御するPCU40の下位コントローラとして、主として燃料電池からの直流電流を3相の交流電流に安定的に変換してモータ10に供給するDC/ACコンバータの機能及びモータ10からの回生交流電流等を直流電流に安定的に変換してバッテリ30に供給するAC/DCコンバータの機能を併せ持つことになる。
次に、コンデンサ装置の具体的な構成につき、更に図2から図4をも参照して、詳細に説明する。
図2は、本実施形態におけるコンデンサ装置をパワーモジュールと共に示す斜視図である。図3は、本実施形態におけるコンデンサ装置の上面図である。また、図4は、本実施形態におけるコンデンサ装置の内部構成を透過的に示す斜視図である。なお、図4においては、説明の便宜上、各コンデンサについては、図示が省略されている。
図2から図4に示すように、本実施形態のコンデンサ装置は、PDU20の構成部品である。つまり、PDU20は、直方体状の樹脂製等の筐体を有して、図1に示すバッテリ30から供給される直流電流を平滑化するコンデンサモジュール100と、コンデンサモジュール100の長手方向に延在する表側面に沿うように対向して並置され、コンデンサ
モジュール100によって平滑化された直流電流を例えば3相の交流電流に変換した後、図1に示すモータ10に供給するするパワーモジュール200と、コンデンサモジュール100及びパワーモジュール200の間に介装される端子台300と、を備え、コンデンサ装置は、コンデンサモジュール100及び端子台300を有する。なお、PDU20は、パワーモジュール200に供給された交流電流をパワーモジュール200で直流電流に変換して、更にコンデンサモジュール100で平滑化した後、バッテリ30に蓄電してもよいが、以降の説明では、説明の便宜上、コンデンサモジュール100に供給された直流電流をコンデンサモジュール100で平滑化して、更にパワーモジュール200で3相の交流電流に変換した後、モータ10に供給する場合につき、代表的に説明する。
コンデンサモジュール100は、コンデンサ101a、101b、101cを備える。かかるコンデンサ101a、101b、101cは、バッテリ30から供給される直流電流を平滑化してパワーモジュール200に出力する。なお、かかるコンデンサ101a、101b、101cの互いの接続は、直列及び並列又はそれらの組み合わせのいずれでもよい。また、かかるコンデンサは、所望の個数で装着すればよい。
ここで、コンデンサモジュール100は、正極バスバー110と負極バスバー120とを備える。つまり、正極バスバー110と負極バスバー120とはそれぞれ、コンデンサ101a、101b、101cにおいて図示を省略する各正極端子及び各負極端子に対応して接続され、コンデンサ101a、101b、101cで平滑化された直流電流が、パワーモジュール200入力されることになる。
正極バスバー110は、コンデンサモジュール100の長手方向に延在する平板状の長手方向部材111と、長手方向部材111の長手方向に延在する側面上部に接続してコンデンサモジュール100の横手方向に延在する平板状の横手方向部材112a、112b、112cと、を備える。長手方向部材111の長手方向の一端は、コンデンサモジュール100の横手方向に延在する側面から露出して、バッテリ30の図示を省略する正極と接続するための正極端子113を形成する。横手方向部材112a、112b、112cはそれぞれ、コンデンサモジュール100におけるパワーモジュール200との対向側に形成される端子台300の上面に配設された正極端子310a、310b、310cに接続されている。
一方で、負極バスバー120は、コンデンサモジュール100の長手方向に延在する平板状の長手方向部材121と、長手方向部材121の長手方向に延在する側面上部に接続してコンデンサモジュール100の横手方向に延在する平板状の横手方向部材122a、122b、122cと、を備える。長手方向部材121の長手方向の一端は、コンデンサモジュール100の横手方向に延在する側面から露出して、バッテリ30の図示を省略する負極と接続するための負極端子123を形成する。横手方向部材122a、122b、122cはそれぞれ、端子台300の上面に配設された負極端子320a、320b、320cに接続されている。
つまり、端子台300は、樹脂製等であって、コンデンサモジュール100の筐体と一体成形されるか、別体に成形されてコンデンサモジュール100の長手方向の表側面に対して近接配置されており、コンデンサモジュール100とパワーモジュール200との間に位置する。なお、コンデンサモジュール100と端子台300との組立体の小型化や組付け精度等の観点からは、かかる端子台300は、コンデンサモジュール100の筐体と一体成形されることが好適である。
ここで、正極バスバー110におけるコンデンサモジュール100の長手方向に延在する平板状の長手方向部材111と、負極バスバー120におけるコンデンサモジュール1
00の長手方向に延在する平板状の長手方向部材121と、は、平板状の絶縁部材sを間に密着介装して近接配置される。
また、コンデンサモジュール100は、パワーモジュール200から出力された交流電流をモータ10に供給するための出力バスバー130、140、150を備える。出力バスバー130、140、150はそれぞれ、上面視で二又状の平板状部材により構成され、コンデンサモジュール100の筐体内で正極バスバー110及び負極バスバー120の上下方向の高さ位置よりも高くなるような異なる高さ位置に配策されている。
つまり、出力バスバー130、140、150はそれぞれ、ローレベル接続部材131、141、151と、ハイレベル接続部材132、142、152と、出力部材133、143、153と、を一体に備える。ローレベル接続部材131、141、151の端部はそれぞれ、端子台300の上面に配設されたローレベル端子330a、330b、330cに接続されている。ハイレベル接続部材132、142、152の端部はそれぞれ、端子台300の上面に配設されたハイレベル端子340a、340b、340cに接続されている。
かかる出力部材133、143、153の端部はそれぞれ、コンデンサモジュール100の横手方向裏側面から露出して、モータ10と接続するための出力端子134、144、154を形成する。
ここで、正極バスバー110、負極バスバー120及び出力バスバー130、140、150においては、ローレベル接続部材131、横手方向部材122a、横手方向部材112a、ハイレベル接続部材132、ローレベル接続部材141、横手方向部材122b、横手方向部材112b、ハイレベル接続部材142、ローレベル接続部材151、横手方向部材122c、横手方向部材112c及びハイレベル接続部材152が、この順でコンデンサモジュール100の長手方向に沿って近接配置されている。
また、出力部材133、143、153には、U字状の磁性コア部材150a、150b、150cと、磁性コア部材150a、150b、150cの間隙部にそれぞれ配置されてホール素子から成る磁気センサ151a、151b、151cと、が配設されている。磁性コア部材150a、150b、150cのそれぞれの間隙部に発生する磁界は、出力バスバー130、140、150を流れる交流電流の大きさによって対応して変化するので、磁気センサ151a、151b、151cによって磁界の変化を検出することにより、出力バスバー130、140、150を流れる交流電流の大きさを検出することができる。なお、磁性コア部材150a、150b、150c及び磁気センサ151a、151b、151cは、それぞれコンデンサモジュール100の筐体に対して、図示を省略する支持体を介して固定されている。
かかる磁気センサ151a、151b、151cの出力はそれぞれ、磁気センサ151a、151b、151cの上面から立設してコンデンサモジュール100の上面から突出する出力ピン152a、152b、出力ピン152c、152d及び出力ピン152e、152fを介して取り出される。このように、磁性コア部材150a、150b、150cと磁気センサ151a、151b、151cとは、出力バスバー130、140、150を流れる交流電流の大きさを検出する電流センサとして機能する。つまり、コンデンサモジュール100が、出力バスバー130、140、150を伝達する交流電流を検出する電流センサ(磁性コア部材150a、150b、150c及び磁気センサ151a、151b、151c)を内蔵するので、PDU20を小型化することができる。
パワーモジュール200は、3相交流を用いるものとすれば、U相ローレベル切替用パ
ワーモジュール210a、U相ハイレベル切替用パワーモジュール220a、V相ローレベル切替用パワーモジュール210b、V相ハイレベル切替用パワーモジュール220b、W相ローレベル切替用パワーモジュール210c及びW相ハイレベル切替用パワーモジュール220cを備える。切替用パワーモジュール210a、210b、210c、220a、220b、220cはそれぞれ、端子台300に対向するように、コンデンサモジュール100の長手方向に沿ってこの順で互いに隣接配置されながら、コンデンサモジュール100の長手方向の表側面に対しても、端子台300を挟んで近接配置されている。
また、切替用パワーモジュール210a、210b、210c、220a、220b、220cにはそれぞれ、例えば、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)等のトランジスタから成るスイッチング素子とスイッチング素子に逆並列接続されたダイオードとを1アームとしてモールド化した1相分のスイッチングモジュールが内包されている。
かかる場合、ローレベル切替用パワーモジュール210aとコンデンサモジュール100の長手方向に沿ってそれに隣接するハイレベル切替用パワーモジュール220aとの間には、ローレベル切替用パワーモジュール210aのスイッチング素子のコレクタとハイレベル切替用パワーモジュール220aのスイッチング素子のエミッタとを接続する図示を省略するバスバー等の配線が、架橋されている。かかる事情は、ローレベル切替用パワーモジュール210bとハイレベル切替用パワーモジュール220bとの間及びローレベル切替用パワーモジュール210cとハイレベル切替用パワーモジュール220cとの間において同様である。
ローレベル切替用パワーモジュール210a、210b、210cはそれぞれ、負極バスバー211a、211b、211cと、出力バスバー212a、212b、212cと、複数の制御ピン213a、213b、213cと、を備える。負極バスバー211a、211b、211cはそれぞれ、コンデンサモジュール100との対向面から横手方向に突出し、端子台300の上面に配設された負極端子320a、320b、320cに接続される。出力バスバー212a、212b、212cはそれぞれ、コンデンサモジュール100との対向面から横手方向に突出した端子台300の上面に配設されたローレベル端子330a、330b、330cに接続される。ローレベル切替用パワーモジュール210a、210b、210c内の各スイッチング素子のオン/オフはそれぞれ、制御ピン213a、213b、213cを介して制御される。かかるスイッチング素子はそれぞれ、負極端子320a、320b、320cから負極バスバー211a、211b、211cを介して供給される直流電流を交流電流におけるローレベルの電圧に変換し、かかる交流電流におけるローレベルの電圧を出力バスバー212a、212b、212cを介してローレベル端子330a、330b、330cに出力する。
一方で、ハイレベル切替用パワーモジュール220a、220b、220cはそれぞれ、正極バスバー221a、221b、221cと、出力バスバー222a、222b、222cと、複数の制御ピン223a、223b、223cと、を備える。正極バスバー221a、221b、221cはそれぞれ、コンデンサモジュール100との対向面から横手方向に突出し、端子台300の上面に配設された正極端子310a、310b、310cに接続される。出力バスバー222a、222b、222cはそれぞれ、コンデンサモジュール100との対向面から横手方向に突出した端子台300の上面に配設されたハイレベル端子340a、340b、340cに接続される。ハイレベル切替用パワーモジュール220a、220b、220c内の各スイッチング素子のオン/オフはそれぞれ、制御ピン223a、223b、223cを介して制御される。かかるスイッチング素子はそれぞれ、正極端子310a、310b、310cから正極バスバー221a、221b、221cを介して供給される直流電流を交流電流におけるハイレベルの電圧に変換し、か
かる交流電流におけるハイレベルの電圧を出力バスバー222a、222b、222cを介してハイレベル端子340a、340b、340cに出力する。
さて、端子台300は、コンデンサモジュール100のパワーモジュール200との対向面側に好適には一体に形成されているものであるが、入力用端子台350a、350b、350cと、出力用端子台360a、360b、360c、360dと、を、連続体として備える。
入力用端子台350a上には、U相ハイレベル切替用パワーモジュール220a及びU相ローレベル切替用パワーモジュール210aにそれぞれ対応して正極端子310a及び負極端子320aが配設され、同様に、入力用端子台350b上には、V相ハイレベル切替用パワーモジュール220b及びV相ローレベル切替用パワーモジュール210bにそれぞれ対応して正極端子310b及び負極端子320bが配設され、かつ、入力用端子台350c上には、W相ハイレベル切替用パワーモジュール220c及びW相ローレベル切替用パワーモジュール210cにそれぞれ対応して正極端子310c及び負極端子320cが配設される。
また、出力用端子台360a上には、U相ローレベル切替用パワーモジュール210aに対応してローレベル端子330aが配設され、出力用端子台360d上には、W相ハイレベル切替用パワーモジュール220cに対応してハイレベル端子340cが配設されると共に、出力用端子台360b上には、U相ハイレベル切替用パワーモジュール220a及びV相ローレベル切替用パワーモジュール210aにそれぞれ対応してハイレベル端子340a及びローレベル端子330bが配設され、かつ、出力用端子台360c上には、V相ハイレベル切替用パワーモジュール220b及びW相ローレベル切替用パワーモジュール210cにそれぞれ対応してハイレベル端子340b及びローレベル端子330cが配設される。
つまり、端子台300においては、出力用端子台360a、入力用端子台350a、出力用端子台360b、入力用端子台350b、出力用端子台360c、入力用端子台350c及び出力用端子台360dが、この順でコンデンサモジュール100の長手方向に沿って隣接配置されており、対応して、ローレベル端子330a、負極端子320a、正極端子310a、ハイレベル端子340a、ローレベル端子330b、負極端子320b、正極端子310b、ハイレベル端子340b、ローレベル端子330c、負極端子320c及び正極端子310cが、この順で、ローレベル端子、負極端子、正極端子及びハイレベル端子が交互に配設されるように、コンデンサモジュール100の長手方向に沿って近接配置されている。
ここで、出力用端子台360a、360b、360c、360dの高さ寸法はそれぞれ、入力用端子台350a、350b、350cの上下方向の高さ寸法より異なって大きく設定されている。つまり、入力用端子台350a、350b、350cの上面には、正極端子310a、310b、310cと負極端子320a、320b、320cとが配設され、出力用端子台360a、360b、360c、360dの上面には、ローレベル端子330a、330b、330cとハイレベル端子340a、340b、340cとが配設されているから、ローレベル端子330a、330b、330c及びハイレベル端子340a、340b、340cの高さ位置は、正極端子310a、310b、310c及び負極端子320a、320b、320cの高さ位置とは異なって高く設定されている。
よって、かかる構成により、出力バスバー130、140、150がそれぞれ、コンデンサモジュール100の筐体内で正極バスバー110及び負極バスバー120の上下方向の高さ位置よりも高くなるような異なる高さ位置に立体的に配策されていることとも相俟
って、正極バスバー110、負極バスバー120及び出力バスバー130、140、150のコンデンサモジュール100の筐体内での高い自由度を確保したコンパクトな配策構成を実現してコンデンサモジュール100の小型化に寄与し得る。
更に、加えて、かかる正極バスバー110、負極バスバー120及び出力バスバー130、140、150における横手方向部材112a、112b、112c、横手方向部材122a、122b、122c、ローレベル接続部材131、141、151及びハイレベル接続部材132、142、152と、パワーモジュール200の切替用パワーモジュール210a、210b、210c、220a、220b、220cにおける負極バスバー211a、211b、211cと、出力バスバー212a、212b、212c、正極バスバー221a、221b、221c及び出力バスバー222a、222b、222cと、が、端子台300において入力用端子台350a、350b、350c及びそれらよりも上下方向の高さ寸法が大きい出力用端子台360a、360b、360c、360dの上面上に配設された正極端子310a、310b、310c、負極端子320a、320b、320c、ローレベル端子330a、330b、330c及びハイレベル端子340a、340b、340cに接続されているため、コンデンサモジュール100とパワーモジュール200との間のかかる横手方向部材112a、112b、112c、横手方向部材122a、122b、122c、ローレベル接続部材131、141、151及びハイレベル接続部材132、142、152と、負極バスバー211a、211b、211cと、出力バスバー212a、212b、212c、正極バスバー221a、221b、221c及び出力バスバー222a、222b、222cと、の配策自由度を高めることができ、かつ、コンデンサモジュール100と、隣接整列配設された切替用パワーモジュール210a、210b、210c、220a、220b、220cを有するパワーモジュール200と、を、端子台300を介して近接配置することが可能となり、PDU20を小型化できることになる。
以上の構成のPDU20をPCU40の支配の下でDC/ACコンバータとして動作させると、バッテリ30からの直流電流を、コンデンサモジュール100のコンデンサ101a、101b、101cで平滑化した後、コンデンサモジュール100における正極バスバー110の横手方向部材112a、112b、112c及び負極バスバー120の横手方向部材122a、122b、122c、端子台300の正極端子310a、310b、310c及び負極端子320a、320b、320c、パワーモジュール200の負極バスバー211a、211b、211c及び正極バスバー221a、221b、221cを介して、パワーモジュール200のローレベル切替用パワーモジュール210a、210b、210c及びハイレベル切替用パワーモジュール220a、220b、220cに供給して3相交流に変換し、パワーモジュール200の出力端子212a、212b、212c及び出力端子222a、222b、222c、端子台300のローレベル端子330a、330b、330c及びハイレベル端子340a、340b、340c、コンデンサモジュール100における出力バスバー130、140、150のローレベル接続部材131、141、151、ハイレベル接続部材132、142、152及び出力部材133、143、153を介して、モータ10に供給されることになる。この際、磁性コア部材150a、150b、150cと磁気センサ151a、151b、151cとから成る電流センサは、出力バスバー130、140、150の出力部材133、143、153を流れる交流電流の大きさを検出する。
なお、以上の構成において、端子台300における正極端子310a、310b、310cと負極端子320a、320b、320cとが上面に配設された入力用端子台350a、350b、350cの高さ寸法と、ローレベル端子330a、330b、330cとハイレベル端子340a、340b、340cとが上面に配設された出力用端子台360a、360b、360c、360dの高さ寸法とは、入力用端子台350a、350b、
350cの高さ寸法が、出力用端子台360a、360b、360c、360dの高さ寸法よりも大きいものであってもよく、かかる場合には、対応してコンデンサモジュール100における正極バスバー110及び負極バスバー120の高さ位置が、出力バスバー130、140、150における高さ位置よりも高くなるように設定すればよい。
また、端子台300における入力用端子台350a、350b、350cの各高さ寸法は、出力用端子台360a、360b、360c、360dの各高さ寸法以上にならない範囲において、互いにに異なっていてもよいし、出力用端子台360a、360b、360c、360dの各高さ寸法は、端子台300における入力用端子台350a、350b、350cの各高さ寸法を下回らない範において、互いに異なっていてもよいものである。
(第2の実施形態)
次に、本発明の第1の実施形態におけるコンデンサ装置につき、主として図5及び図6を参照して、詳細に説明する。
図5は、本の実施形態におけるコンデンサ装置をパワーモジュールと共に示す斜視図である。また、図6は、本実施形態におけるコンデンサ装置の上面図である。
本実施形態におけるコンデンサ装置では、パワーモジュール200’の構成が第1の実施形態のものと異なることに起因して、端子台300’の構成、ひいてはコンデンサモジュール100’の的構成が、第1の実施形態のものと異なっている。よって、本実施形態においては、かかる相違点に着目して説明することとし、同様な構成については同一の符号を付して適宜説明を簡略化又は省略する。
図5及び図6に示すように、本実施形態では、U相、V相及びW相のローレベル及びハイレベルの切替用パワーモジュールが一体化されている。つまり、かかるパワーモジュール200’は、U相用パワーモジュール230a、V相用パワーモジュール230b及びW相用パワーモジュール230cから成る。かかるU相用パワーモジュール230a、V相用パワーモジュール230b及びW相用パワーモジュール230cはそれぞれ、正極バスバー231a、231b、231c、負極バスバー232a、232b、232c及び出力バスバー233a、233b、233cを備える。また、U相用パワーモジュール230a、V相用パワーモジュール230b及びW相用パワーモジュール230cにはそれぞれ、例えば、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)等のトランジスタから成るスイッチング素子とスイッチング素子に逆並列接続されたダイオードとを1アームとして2アーム直列に接続してモールド化した1相分のスイッチングモジュールが内包されている。
また、コンデンサモジュール100’に対して、好適には一体な構成として付加される端子台300’は、U相用パワーモジュール230a、V相用パワーモジュール230b及びW相用パワーモジュール230cにそれぞれ独立して対応した端子台370a、370b、370cを備える。かかる端子台370a、370b、370cの上面には、正極端子371a、371b、371c、負極端子372a、372b、372c及び出力端子373a、373b、373cが対応して配設されて、各々が対応して正極端子台、負極端子台及び出力端子台となる。かかる構成に対応して、コンデンサモジュール100’における出力バスバー130’、140’、150’は、単純な直線状部材135、145、155として形成すればよい。なお、端子台370aと端子台370bとの間及び端子台370bと端子台370cとの間は、軽量化のためにコンデンサモジュール100’の長手方向に沿って間隙部を持って離隔していているが、成形時の簡便性等を考慮して一体的に連続していてもよい。
つまり、U相用パワーモジュール230a、V相用パワーモジュール230b及びW相用パワーモジュール230cにおける正極バスバー231a、231b、231c、負極バスバー232a、232b、232c及び出力バスバー233a、233b、233cはそれぞれ、端子台370a、370b、370cの上面に配設された正極端子371a、371b、371c、負極端子372a、372b、372c及び出力端子373a、373b、373cを介して、コンデンサモジュール100’の正極バスバー110、負極バスバー120及び出力バスバー130’、140’、150’に対応して接続される。
また、正極バスバー110、負極バスバー120及び出力バスバー130’、140’、150’においては、横手方向部材122a、出力バスバー130’、横手方向部材112a、横手方向部材122b、出力バスバー140’、横手方向部材112b、横手方向部材122c、出力バスバー150’及び横手方向部材112cのが、この順でコンデンサモジュール100の長手方向に沿って近接配置されている。
更に、端子台300’においては、端子台370a、370b、370cが、この順でコンデンサモジュール100の長手方向に沿って互いに近接配置されながら、コンデンサモジュール100の長手方向に沿って近接配置されて、対応して、負極端子372a、出力端子373a、正極端子371a、負極端子372b、出力端子373b、正極端子371b、負極端子372c、出力端子373c及び正極端子371cが、この順でコンデンサモジュール100の長手方向に沿って互いに近接配置される。
ここで、端子台300’に関しては、端子台370aにおいて、出力端子373aが配設された上面の高さ寸法は、正極端子371aが配設された上面の高さ寸法及び負極端子372aが配設された上面の高さ寸法よりも大きく設定され、端子台370bにおいて、出力端子373bが配設された上面の高さ寸法は、正極端子371bが配設された上面の高さ寸法及び負極端子372bが配設された上面の高さ寸法よりも大きく設定され、かつ端子台370cにおいて、出力端子373cが配設された上面の高さ寸法は、正極端子371cが配設された上面の高さ寸法及び負極端子372cが配設された上面の高さ寸法よりも大きく設定されている。
よって、かかる構成によっても、コンデンサモジュール100’における正極バスバー110の横手方向部材112a、112b、112c、負極バスバー120の横手方向部材122a、122b、122c及び出力バスバー130’、140’、150’と、パワーモジュール200’のU相用パワーモジュール230a、V相用パワーモジュール230b及びW相用パワーモジュール230cにおける正極バスバー231a、231b、231c、負極バスバー232a、232b、232c及び出力バスバー233a、233b、233cと、が、端子台300’において端子台370a、370b、370cの上面に配設された正極端子371a、371b、371c、負極端子372a、372b、372c及び出力端子373a、373b、373cに接続されているため、コンデンサモジュール100’とパワーモジュール200’との間のかかる横手方向部材112a、112b、112c、横手方向部材122a、122b、122c及び出力バスバー130’、140’、150’と、正極バスバー231a、231b、231c、負極バスバー232a、232b、232c及び出力バスバー233a、233b、233cと、の配策自由度を高めることができ、かつ、コンデンサモジュール100’と、隣接整列配設されたU相用パワーモジュール230a、V相用パワーモジュール230b及びW相用パワーモジュール230cと、を、端子台300’を介して近接配置することが可能となり、PDU20を小型化できることになる。
なお、以上の構成においても、端子台370aにおいて、正極端子371aが配設された上面の高さ寸法及び負極端子372aが配設された上面の高さ寸法が、出力端子373aが配設された上面の高さ寸法よりも大きく設定され、端子台370bにおいて、正極端子371bが配設された上面の高さ寸法及び負極端子372bが配設された上面の高さ寸法が、出力端子373bが配設された上面の高さ寸法よりも大きく設定され、かつ端子台370cにおいて、正極端子371cが配設された上面の高さ寸法及び負極端子372cが配設された上面の高さ寸法が、出力端子373cが配設された上面の高さ寸法よりも大きく設定されるものであってもよい。
また、端子台370a、370b、370cにおいても、正極端子371aが配設された上面の高さ寸法及び負極端子372aが配設された上面の高さ寸法、正極端子371bが配設された上面の高さ寸法及び負極端子372bが配設された上面の高さ寸法、並びに正極端子371cが配設された上面の高さ寸法及び負極端子372cが配設された上面の高さ寸法はそれぞれ、互いに異なっていてもよいし、出力端子373aが配設された上面の高さ寸法、出力端子373bが配設された上面の高さ寸法及び出力端子373cが配設された上面の高さ寸法はそれぞれ、互いに異なっていてもよい。
以上の構成によれば、外部回路装置と対向自在に設けられ、正極バスバーの一端側の端部が接続される正極端子が配設された正極端子台と、外部回路装置と対向自在に設けられ、負極バスバーの一端側の端部が接続される負極端子が配設された負極端子台と、外部回路装置と対向自在に設けられ、出力バスバーの一端側の端部が接続される出力端子が配設された出力端子台と、を有する端子台が設けられ、正極端子台及び負極端子台の高さ寸法と出力端子台の高さ寸法とが異なり、正極バスバー、負極バスバー及び出力バスバーは、コンデンサモジュールに内蔵され、正極端子、負極端子及び出力端子を対応して介して、外部回路装置に接続自在であることにより、コンデンサモジュールとパワードライブとの間の配線の配策自由度が高まると共に、パワードライブユニットを小型化することができる。
また、正極バスバー、負極バスバー及び出力バスバーが、コンデンサモジュールの内部で立体的に配策されていることにより、バスバー間のクリアランスを小さくしながら、バスバーを立体的に配置することができて、コンデンサモジュールとパワードライブとの間の配線の配策自由度をより高めることができ、パワードライブユニットを小型化することができる。
また、コンデンサモジュールが、互いに近接配置された正極端子台、負極端子台及び出力端子台を介して、外部回路装置に対向自在であることにより、コンデンサモジュールとパワードライブとをかかる端子台を介して近接配置することができて、パワードライブユニットを小型化することができる。
また、正極端子台、負極端子台及び出力端子台が、コンデンサモジュールと一体成形されたものであるため、コンデンサモジュールと端子台とを近接配置することができて、パワードライブユニットを小型化することができる。
また、コンデンサモジュールが、電流センサを内蔵することにより、出力バスバーを流れる電流の大きさを検出することができると共に、パワードライブユニットを小型化することができる。
また、外部回路装置が、コンデンサモジュールからの直流電流を交流電流に変換するパワーモジュールであるので、典型的にはAC/DC変換機能を実現できると共に、パワードライブユニットを小型化することができる。
なお、本発明においては、部材の種類、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。
以上のように、本発明においては、パワードライブユニットの小型化が可能なように、コンデンサモジュールをパワーモジュール等の外部回路装置に接続する複数の端子台を備えるコンデンサ装置を提供することができ、その汎用普遍的な性格からパワードライブユニット等に広範に適用され得るものと期待される。
10…モータ
20…PDU(パワードライブユニット)
30…バッテリ
40…PCU(パワーコントロールユニット)
100、100’…コンデンサモジュール
101a、101b、101c…コンデンサ
110…正極バスバー
111…長手方向部材
112a、112b、112c…横手方向部材
113…正極端子
120…負極バスバー
121…長手方向部材
122a、122b、122c…横手方向部材
123…負極端子
130、140、150、130’、140’、150’…出力バスバー
131、141、151…ローレベル接続部材
132、142、152…ハイレベル接続部材
133、143、153…出力部材
134、144、154…出力端子
135、145、155…直線状部材
150a、150b、150c…磁性コア部材
151a、151b、151c…磁気センサ
152a、152b、152c、152e、152f…出力ピン
200、200’…パワーモジュール
210a…U相ローレベル切替用パワーモジュール
210b…V相ローレベル切替用パワーモジュール
210c…W相ローレベル切替用パワーモジュール
211a、211b、211c…負極バスバー
212a、212b、212c…出力バスバー
213a、213b、213c…制御ピン
220a…U相ハイレベル切替用パワーモジュール
220b…V相ハイレベル切替用パワーモジュール
220c…W相ハイレベル切替用パワーモジュール
221a、221b、221c…正極バスバー
222a、222b、222c…出力バスバー
223a、223b、223c…制御ピン
230a…U相用パワーモジュール
230b…V相用パワーモジュール
230c…W相用パワーモジュール
231a、231b、231c…正極バスバー
232a、232b、232c…負極バスバー
233a、233b、233c…出力バスバー
300、300’…端子台
310a、310b、310c…正極端子
320a、320b、320c…負極端子
330a、330b、330c…ローレベル端子
340a、340b、340c…ハイレベル端子
350a、350b、350c…入力用端子台
360a、360b、360c、360d…出力用端子台
370a、370b、370c…端子台
371a、371b、371c…正極端子
372a、372b、372c…負極端子
373a、373b、373c…出力端子

Claims (6)

  1. コンデンサを有するコンデンサモジュールと、
    一端側が外部回路装置に連絡自在であって、他端側が正電位に連絡自在な正極バスバーと、
    一端側が前記外部回路装置に連絡自在であって、他端側が負電位に連絡自在な負極バスバーと、
    一端側が前記外部回路装置に連絡自在であって、他端側が負荷に連絡自在な出力バスバーと、
    前記外部回路装置と対向自在に設けられ、前記正極バスバーの前記一端側の端部が接続される正極端子が配設された正極端子台、前記外部回路装置と対向自在に設けられ、前記負極バスバーの前記一端側の端部が接続される負極端子が配設された負極端子台、及び 前記外部回路装置と対向自在に設けられ、前記出力バスバーの前記一端側の端部が接続される出力端子が配設された出力端子台を有する端子台と、を備え、
    前記正極端子台及び前記負極端子台の高さ寸法と前記出力端子台の高さ寸法とが異なり、前記正極バスバー、前記負極バスバー及び前記出力バスバーは、前記コンデンサモジュールに内蔵され、前記正極端子、前記負極端子及び前記出力端子を対応して介して、前記外部回路装置に接続自在であることを特徴とするコンデンサ装置。
  2. 前記正極バスバー、前記負極バスバー及び前記出力バスバーが、前記コンデンサモジュールの内部で立体的に配策されていることを特徴とする請求項1に記載のコンデンサ装置。
  3. 前記コンデンサモジュールは、互いに近接配置された前記正極端子台、前記負極端子台及び前記出力端子台を介して、前記外部回路装置に対向自在であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のコンデンサ装置。
  4. 前記正極端子台、前記負極端子台及び前記出力端子台は、前記コンデンサモジュールと一体成形されたものであることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のコンデンサ装置。
  5. 前記コンデンサモジュールは、前記出力バスバーを流れる電流の大きさを検出する電流センサを内蔵することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のコンデンサ装置。
  6. 前記外部回路装置は、前記コンデンサモジュールからの直流電流を交流電流に変換するパワーモジュールであることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のコンデンサ装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP5851248B2 (ja) * 2012-01-06 2016-02-03 株式会社日立製作所 電力変換装置
JP6039356B2 (ja) * 2012-10-22 2016-12-07 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP6477251B2 (ja) * 2015-05-26 2019-03-06 日産自動車株式会社 機電一体型モータ装置
JP6647189B2 (ja) * 2016-11-21 2020-02-14 三菱電機株式会社 半導体モジュール、半導体装置および電力装置
JP2021072724A (ja) * 2019-10-31 2021-05-06 株式会社デンソー 電力変換装置
CN112788903B (zh) * 2019-11-07 2022-07-22 国创移动能源创新中心(江苏)有限公司 一种pdu机器人模块、移动式开关装置及功率分配器

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7327024B2 (en) * 2004-11-24 2008-02-05 General Electric Company Power module, and phase leg assembly
JP4979909B2 (ja) * 2005-08-19 2012-07-18 株式会社日立製作所 電力変換装置
JP2007336761A (ja) * 2006-06-19 2007-12-27 Hitachi Ltd 電力変換装置
JP4655020B2 (ja) * 2006-10-10 2011-03-23 株式会社デンソー 平滑コンデンサモジュール及びこれを用いた電力変換装置
JP5250297B2 (ja) * 2008-04-17 2013-07-31 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置

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