JPH09285008A - 回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で小型化および低コスト化可能な
回路装置を提供する。 【解決手段】 直流入力端子板２１、２２は半導体素子
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１３、１４に直流電力を供給
するものであり、半導体素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃと
半導体素子１３、１４との間に形成される対向空間近傍
に配設されている。電源平滑コンデンサ３１、３２、３
３、３４は半導体素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃの上方近
傍に配設されている。半導体素子１２ａ、１２ｂ、１２
ｃ、１３、１４、電源平滑コンデンサ３１、３２、３
３、３４間の電気的接続長が短くなり配線インダクタン
スが低下するので、スイッチングにより発生するサージ
電圧が低下する。したがって、少ない個数の電源平滑コ
ンデンサでサージ電圧を平滑化できるので、制御装置１
の小型化および低コスト化が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回路装置に関する
ものであり、特に電気自動車用制御装置に用いられる回
路装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、複数の半導体装置を必要とす
る回路装置は、例えば共通の冷却器に搭載する場合、半
導体装置搭載面上の直流電力入力部近傍に端子台および
回路遮断器の固定台等を設け、そこから各半導体装置に
配線を分岐させて各半導体装置に電力を供給している。
また、半導体装置の駆動によりサージ電圧が発生する回
路装置では、サージ電圧を平滑化するために直流電力入
力部に電源平滑コンデンサを接続することもある。

【０００３】特に、直流電力を高周波スイッチングして
交流電力に変換する回路装置では、半導体素子のスイッ
チング毎に発生するサージ電圧を吸収するために直流入
力線間に電源平滑コンデンサを接続する必要がある。サ
ージ電圧は半導体装置を構成する半導体素子の入力端子
と電源平滑コンデンサの入力端子間の配線インダクタン
スに比例して大きくなるため、サージ電圧の大きさを抑
制するためには半導体素子の入力端子と電源平滑コンデ
ンサの入力端子間の配線長を短くして配線インダクタン
スを低下させる必要がある。そのため、各半導体装置に
配線を分岐させて各半導体装置に電力を供給している従
来の回路装置では、各半導体素子に近接して各半導体素
子毎に電源平滑コンデンサを接続することにより、半導
体素子の入力端子と電源平滑コンデンサの入力端子間の
配線インダクタンスを低下させサージ電圧を吸収してい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような従来の回路装置では、各半導体装置への配線
が煩雑であり配線の省スペース化が困難である。さら
に各半導体装置への配線長が長くなるので配線インダク
タンスが大きくなり、発生するサージ電圧が高くなるの
で、回路装置に取付ける電源平滑コンデンサの個数を多
くする必要がある。前述したおよびの理由から、従
来の回路装置は小型化および低コスト化が困難である。

【０００５】本発明はこのような問題を解決するために
なされたものであり、簡単な構成で小型化および低コス
ト化可能な回路装置を提供することを目的とする。本発
明の他の目的は、簡単な構成で小型化および低コスト化
可能な電気自動車用制御装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
回路装置によると、第１半導体装置と第２半導体装置と
の間に形成される対向空間とその近傍に配設される共通
の直流入力端子部材から分岐端子を介して第１半導体装
置および第２半導体装置に直流電力を供給することによ
り各半導体装置を構成する半導体素子間の電気的接続長
が短くなる。さらに、第１半導体装置の上方近傍に電源
平滑コンデンサを配設したことにより、第１半導体装置
と電源平滑コンデンサとの電気的接続長が短くなる。し
たがって、第１半導体装置と電源平滑コンデンサ間、な
らびに第２半導体装置と電源平滑コンデンサ間の配線イ
ンダクタンスが低くなるので、少ない個数の電源平滑コ
ンデンサで第１半導体装置および第２半導体装置で発生
するサージ電圧を平滑化することができる。これによ
り、回路装置を簡単な構成で小型化および低コスト化で
きる。

【０００７】本発明の請求項２記載の回路装置による
と、サージ電圧の発生し易いスイッチング装置に取付け
る電源平滑コンデンサの個数を減少できる。本発明の請
求項３記載の回路装置によると、高いサージ電圧の発生
する第１半導体装置と電源平滑コンデンサとの電気的接
続長が短くなるので、少ない電源平滑コンデンサで有効
にサージ電圧を平滑化できる。

【０００８】本発明の請求項４記載の構成によると、電
気自動車用制御装置に搭載する電源平滑化コンデンサの
個数を減少できるので、簡単な構成で制御装置を小型化
および低コスト化できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
実施例を図面に基づいて説明する。 （第１実施例）本発明の回路装置を電気自動車用制御装
置に適用した第１実施例を図１、図２および図３に示
す。

【００１０】図１に示す回路装置１の冷却板５内には図
示しない冷媒通路が設けられており、冷却板５に導入お
よび排出される冷媒により冷却板５に搭載される電気部
品が冷却される。冷却板５の第１搭載面５ａ上には電気
自動車の駆動用モータ１１（図３参照）を制御する第１
半導体装置としての半導体装置２を構成する半導体素子
１２ａ、１２ｂ、１２ｃが取付けられている。第１搭載
面５ａと隣接する第２搭載面５ｂ上には第２半導体装置
を構成する半導体素子１３、１４が取付けられている。
半導体素子１３は半導体装置３を構成し、半導体素子１
４は半導体装置４を構成している。冷却板５は半導体素
子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１３、１４の駆動に際し発
生する熱を放熱するためのものである。半導体素子１２
ａ、１２ｂ、１２ｃと半導体素子１３、１４との間に形
成される対向空間近傍の半導体素子１２ａ、１２ｂ、１
２ｃ上には、図１および図２に示すように直流入力端子
部材としての直流入力端子板２１、２２が配設されてい
る。直流入力端子板２１、２２は、半導体装置２と半導
体装置３、４との各対向面に沿って延びるように配設さ
れている。

【００１１】図３に示すように、半導体素子１２ａ、１
２ｂ、１２ｃは車載バッテリ１５からの直流電力を３相
の交流電力に変換して電気自動車の駆動用モータ１１を
制御する公知のインバータ回路を構成する半導体スイッ
チング素子である。半導体素子１３、１４はその他の負
荷１６、１７に電力を供給する半導体装置３、４を構成
するスイッチング素子である。半導体素子１３、１４は
半導体素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃよりも駆動電力が小
さい。本実施例では各半導体素子としてＩＧＢＴモジュ
ールを想定している。

【００１２】直流入力端子板２１、２２は半導体素子１
２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１３、１４に直流電力を供給す
るものであり、前述した対向空間部近傍の半導体素子１
２ａ、１２ｂ、１２ｃの上部に配設されている。直流入
力端子板２１、２２には車載バッテリ１５から直流電力
が供給されている。図１に示すように、正極側である直
流入力端子板２１には正極側の分岐端子２３、２５、２
７がそれぞれ接続されており、負極側の直流入力端子板
２２には負極側の分岐端子２４、２６、２８が電気的に
接続されている。分岐端子２３、２４、２５、２６、２
７、２８は直流入力端子板２１、２２と一体構造で形成
することも可能であるし、直流入力端子板２１、２２と
別体に形成しねじで接続する構造にすることも可能であ
る。

【００１３】正極側の分岐端子２３および負極側の分岐
端子２４はそれぞれ半導体素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ
と直接電気的に接続している。正極側の分岐端子２５、
２７および負極側の分岐端子２６、２８は半導体素子１
３、１４と直接電気的に接続している。電源平滑コンデ
ンサ３１、３２、３３、３４は半導体素子１２ａ、１２
ｂ、１２ｃ上に配設されており、直流入力端子板２１、
２２に電気的に接続されている。これにより、電源平滑
コンデンサ３１、３２、３３、３４の半導体素子１２
ａ、１２ｂ、１２ｃとの電気的接続長は半導体素子１
３、１４との電気的接続長よりも短くなっている。第１
半導体装置２を構成する半導体素子１２ａ、１２ｂ、１
２ｃは駆動用モータ１１を制御するので、半導体素子１
３、１４よりも大電力を制御することになる。したがっ
て、半導体素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃのサージエネル
ギーは半導体素子１３、１４のサージエネルギーよりも
大きくなるので、半導体素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃと
電源平滑コンデンサ３１、３２、３３、３４との電気的
接続長を短くし配線インダクタンスを低下させることに
より発生するサージ電圧を低下させることができる。

【００１４】なお、図１および図２では半導体素子１２
ａ、１２ｂ、１２ｃ、１３、１４の出力端子から駆動用
モータ１１、負荷１６、１７に電力を供給するための交
流配線および半導体素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１
３、１４の駆動を制御するための制御回路基板は図示し
ていない。また第２搭載面５ｂに搭載されるその他の半
導体装置としてさらに複数の半導体装置を追加搭載する
ことも可能である。

【００１５】次に回路装置１の作動について説明する。
車載バッテリ１５の直流電力は半導体素子１２ａ、１２
ｂ、１２ｃで高周波スイッチングにより交流電力に変換
され駆動用モータ１１に供給される。半導体素子１３、
１４も車載バッテリ１５の直流電力を高周波スイッチン
グして交流電力に変換し負荷１６、１７に供給してい
る。半導体素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１３、１４が
直流電力を高周波スイッチングする際急激な電流変化が
生じるので、半導体素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１
３、１４と電源平滑コンデンサ３１、３２、３３、３４
との間の配線インダクタンスの大きさに比例してサージ
電圧が発生する。サージ電圧が半導体素子１２ａ、１２
ｂ、１２ｃ、１３、１４に過大に印加されると半導体素
子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１３、１４が破壊される恐
れがある。サージ電圧を低下させるためには、前述した
ように半導体素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１３、１４
と電源平滑コンデンサ３１、３２、３３、３４との間の
配線インダクタンスを極力低下させればよい。

【００１６】次に、図４に示す比較例と比べて第１実施
例の効果を説明する。図４に示す比較例は、各半導体素
子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１３、１４に個別に配線す
るものであり、半導体素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１
３、１４間の配線長が長く配線インダクタンスも大き
い。したがって、スイッチングにより発生するサージ電
圧も大きくなるので、半導体素子１２ａ、１２ｂ、１２
ｃの近傍に加え半導体素子１３、１４近傍にも電源平滑
コンデンサ３５、３６を配設してサージ電圧を吸収する
必要がある。

【００１７】一方第１実施例では、半導体装置２と半導
体装置３、４との間に形成される対向空間近傍の半導体
素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ上に直流入力端子版２１、
２２を配設し、直流入力端子板２１、２２に設けた分岐
端子２３、２４、２５、２６、２７、２８と半導体素子
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１３、１４とを短い距離で電
気的に接続しているので、半導体素子１２ａ、１２ｂ、
１２ｃ、１３、１４間の配線インダクタンスが小さい。
したがって、半導体素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ上に配
設した４個の電源平滑コンデンサ３１、３２、３３、３
４だけで半導体素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１３、１
４に発生するサージ電圧を良好に吸収できるので、電源
平滑コンデンサの個数が減少し回路装置の小型化および
低コスト化が可能である。

【００１８】（第２実施例）本発明の第２実施例を図５
に示す。第１実施例と実質的に同一構成部分には同一符
号を付す。第１実施例の直流入力端子板２１と直流入力
端子板２２とは空気により絶縁されていたが、第２実施
例の直流入力端子板２１と直流入力端子板２２とはその
間に絶縁体４１を挟んで積層した積層導体の構造を呈し
ている。したがって、第１実施例のように空気により絶
縁され積層導体の構造を呈していない構造に比べ、直流
入力端子板２１、２２のインダクタンスを低下させるこ
とができる。したがって、第１実施例の電源平滑コンデ
ンサよりもサージ吸収能力の小さい、つまり容量が小さ
く小型化できるコンデンサを使用できるので回路装置１
の体格をさらに小型化可能である。

【００１９】以上説明した本発明の上記実施例では、共
通の直流入力端子板２１、２２から各半導体素子に電力
を供給しているので、配線が簡単化されるとともに回路
装置全体としての小型化および軽量化が可能となるとと
もに低コスト化を図れるという効果がある。さらに、半
導体素子１３、１４の駆動電力よりも駆動電力が比較的
大きくスイッチングにより発生するサージ電圧も大きい
半導体素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃに近接して電源平滑
コンデンサ３１、３２、３３、３４を配置したことによ
り、半導体素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃと電源平滑コン
デンサ３１、３２、３３、３４との電気的接続長が短く
なり配線インダクタンスが低下するので、サージ電圧が
低下するとともにサージ電圧を良好に吸収できる。

【００２０】さらにまた、直流入力端子板２１、２２か
ら半導体装置２、３、４へ直流電力を分岐させているの
で、半導体素子搭載面上に分岐のための端子台を必要と
しない。したがって回路装置の小型化および低コスト化
が可能となる。本実施例では直流入力端子部材を板状に
形成したが、各半導体装置に共通で電力を供給できるの
であれば直流入力端子部材の形状は板状に限るものでは
ない。

【００２１】また本実施例では、交流１相分を１個のケ
ースに収めた公知のＩＧＢＴモジュールとして半導体素
子１２ａ、１２ｂ、１２ｃを説明したが、交流３相分を
１個のケースに収めたＩＧＢＴモジュールでもよい。ま
た、交流３相分を１個のケースに収めた公知のＩＧＢＴ
モジュールとして半導体素子１３、１４を説明したが、
交流１相分を１個のケースに収めたモジュールとしても
よい。また各半導体素子はＭＯＳ−ＦＥＴ、パワートラ
ンジスタでもよい。

【００２２】また本実施例では、第１半導体装置を構成
する半導体素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ上に配設した電
源平滑コンデンサは４個として説明したが、各半導体素
子のサージ電圧が許容値の範囲内に収まるならば電源平
滑コンデンサの個数を減らすことも可能である。また電
源平滑コンデンサの容量を減らし個数を増やす構成にす
ることも可能である。

【００２３】また本実施例では、直流電力供給源として
車載バッテリのみを取り扱ったが、交流を整流して得た
直流を供給することも可能である。また、冷却方式は冷
却板内に冷却液を流す液冷方式でもよいし冷却板にフィ
ン加工を施すかまたは別体の空冷用フィンに取り付ける
空冷方式としてもよい。また冷却板内にヒートパイプを
設けたヒートパイプ方式としてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の回路装置を電気自動車用制御装置に適
用した第１実施例を示す平面図である。

【図２】図１のII方向矢視図である。

【図３】本実施例の回路構成図である。

【図４】第１実施例の比較例である。

【図５】本発明の回路装置を電気自動車用制御装置に適
用した第２実施例を示す平面図である。

【符号の説明】

１ 回路装置 ２ 半導体装置（第１半導体
装置） ３、４ 半導体装置（第２半導体
装置） ５ 冷却板 １１ 車載モータ（駆動用モー
タ） １２ａ、１２ｂ、１２ｃ 半導体素子（第１半導体
装置） １３、１４ 半導体素子（第２半導体
装置） ２１、２２ 直流入力端子板（直流入
力端子部材） ２３、２４、２５、２６、２７、２８分岐端子 ３１、３２、３３、３４ 電源平滑コンデンサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも第１半導体装置および第２半
   導体装置を有し、 前記第１半導体装置と前記第２半導体装置との間に形成
   される対向空間およびその近傍からなる空間に配設さ
   れ、前記第１半導体装置および前記第２半導体装置を構
   成する各半導体素子に直流電流を供給する直流入力端子
   部材と、 前記直流入力端子部材に電気的に接続し、前記直流入力
   端子部材から前記各半導体素子に直流電流を供給する分
   岐端子と、 前記第１半導体装置の上方近傍に配設される電源平滑コ
   ンデンサと、 を備えることを特徴とする回路装置。
2. 【請求項２】 前記第１半導体装置および前記第２半導
   体装置はスイッチング装置であることを特徴とする請求
   項１記載の回路装置。
3. 【請求項３】 前記第１半導体装置への供給電力は前記
   第２半導体装置への供給電力よりも大きいことを特徴と
   する請求項１または２記載の回路装置。
4. 【請求項４】 請求項１、２または３記載の回路装置を
   電気自動車用制御装置に用い、前記第１半導体装置で電
   気自動車の駆動用モータを制御することを特徴とする電
   気自動車用制御装置。