JPH10501679A

JPH10501679A - 電力インバータ用の改良されたｅｍｉフィルタ形状

Info

Publication number: JPH10501679A
Application number: JP8502244A
Authority: JP
Inventors: シャンツ，デイビッド，エル．，ジュニア; ムンロ，ジェームス，エル．
Original assignee: ノースロップグラマンコーポレーション
Priority date: 1994-06-10
Filing date: 1995-06-01
Publication date: 1998-02-10
Also published as: MY130640A; TW361007B; DE69519294D1; EP0764359B1; KR970704263A; US5552976A; DE69519294T2; CA2192465A1; ATE197361T1; CN1075277C; WO1995034940A1; MX9606301A; CN1156522A; EP0764359A1

Abstract

(57)【要約】第１および第２電力伝導体（power conductors）（１３０，１３２）に並列に電気的に接続された第１および第２容量素子（６２，７２）と、第１電力伝導体（１３０）に電気的に直列に接続され第１および第２容量素子（６２，７２）を分離する誘導素子（１０６）と、第２容量素子（７２）を電子スイッチ（６８）に電気的に接続する第１および第２接続部（junctions）（１３４，１３６）からなる電気乗物推進システム用のＥＭＩフィルタであって、第１および第２接続部（１３４，１３６）の内部インダクタンス（１３５，１３７）の和が、第２容量素子（７２）の内部インダクタンス（７５）よりも小さいことを特徴とする電気乗物推進システム用のＥＭＩフィルタ。

Description

【発明の詳細な説明】電力インバータ用の改良されたＥＭＩフィルタ形状関連出願次に記載する米国特許出願は、この出願と同日に出願されたものであり、この出願と関連するとともに、参照して導入される。代理人受付番号第５８，２９５号を有し、本出願と同日に出願された、米国特許出願「フラットトッピング概念」、代理人受付番号第５８，３３２号を有し、本出願と同日に出願された、米国特許出願「電気誘導モータおよび関連冷却方法」、代理人受付番号第５８，３３３号を有し、本出願と同日に出願された、米国特許出願「電気乗物のための自動車用［２ボルトシステム」、代理人受付番号第５８，３３４号を有し、本出願と同日に出願された、米国特許出願「電気乗物推進システムのための直接冷却スイッチングモジュール」、代理人受付番号第５８，３３５号を有し、本出願と同日に出願された、米国特許出願「電気乗物推進システム」、代理人受付番号第５８，３３６号を有し、本出願と同日に出願された、米国特許出願「高電圧モータ制御のための速度制御およびブートストラップ技術」、代理人受付番号第５８，３３７号を有し、本出願と同日に出願された、米国特許出願「電気乗物推進システムモータコントローラのためのベクトル制御盤」、代理人受付番号第５８，３３８号を有し、本出願と同日に出願された、米国特許出願「テストおよび制御を統合したデジタルパルス幅モジュレータ」、代理人受付番号第５８，３３９号を有し、本出願と同日に出願された、米国特許出願「電気乗物のための制御機構」、代理人受付番号第５８，３４１号を有し、本出願と同日に出願された、米国特許出願「電源とシャーシの間の遺漏電流を検知するための漏電検出回路」、代理人受付番号第５８，３４２号を有し、本出願と同日に出願された、米国特許出願「電気乗物リレーアセンブリ」、代理人受付番号第５８，３４３号を有し、本出願と同日に出願された、米国特許出願「三相電力ブリッジアセンブリ」、代理人受付番号第５８，３４４号を有し、本出願と同日に出願された、米国特許出願「組込み式（built-in）テスト手段を有する電気乗物推進システム電力ブリッジ」、代理人受付番号第５８，３４５号を有し、本出願と同日に出願された、米国特許出願「電気乗物推進システムのための電力ブリッジをテストする方法」、代理人受付番号第５８，３４６号を有し、本出願と同日に出願された、米国特許出願「電気乗物電力分配モジュール」、代理人受付番号第５８，３４７号を有し、本出願と同日に出願された、米国特許出願「電気乗物シャーシコントローラ」、代理人受付番号第５８，３４８号を有し、本出願と同日に出願された、米国特許出願「電気乗物システム制御ユニットハウジング」、代理人受付番号第５８，３４９号を有し、本出願と同日に出願された、米国特許出願「電気乗物システム制御ユニットのための低コスト流体冷却ハウジング」、代理人受付番号第５８，３５０号を有し、本出願と同日に出願された、米国特許出願「電気乗物冷却剤（coolant）ポンプアセンブリ」、代理人受付番号第５８，３５１号を有し、本出願と同日に出願された、米国特許出願「熱放散変圧器コイル」、代理人受付番号第５８，３５２号を有し、本出願と同日に出願された、米国特許出願「電気乗物バッテリ充電器」。発明の背景発明の分野本発明は、ＥＭＩフィルタに関する。特に本発明は電気乗物推進システムのために用いるＥＭＩフィルタに関する。本発明は広い範囲の応用に付されるが、特にバッテリあるいはバッテリと他の電力源、例えば電源として交流発電器（alte rnator）に接続された熱機関などとの組合せを利用する電気乗物における用途に適し、それらとの関連において特に記載される。関連技術の説明電気乗物が商業的に成立するためには、そのコストおよびパフォーマンスが、ガソリンを動力源とするその対応物のものに対抗できるものでなければならない。通常、乗物の推進システムとバッテリが、乗物のコストおよびパーフォーマンスの競争力に貢献する主要な要因である。一般に、商業的に受容されるためには、電気乗物推進システムは次の特徴、すなわち（１）通常のガソリンを動力源とする推進システムに匹敵する乗物パーフォーマンス、（２）乗物推進のスムーズな制御、（３）再生的ブレーキング、（４）高い効率、（５）低コスト、（６）自己冷却、（７）電磁干渉（ＥＭＩ）封じ込め、（８）漏電検出と自己保護、（９）自己テストおよび診断能力、（１０）外界のシステムとの制御および状態インターフェース、（１１）安全な操作およびメンテナンス、（１２）柔軟なバッテリ充電能力、および（１３）主バッテリからの補助１２ボルト電力、を備えているべきである。しかしながら、従来技術においては、電気乗物推進システム設計は主に、モータおよびコントローラを乗物のパフォーマンスの一組の目標に調和させることからなり、実用的なモータおよびコントローラ設計を得るために、しばしばパフォーマンスが犠牲になっていた。さらに商業的受容を高める前述の特徴に対する注意がほとんど払われていなかった。例えば、典型的な従来型の電気乗物推進システムは、とりわけ、モータの巻線に電流を供給する、高電力スイッチングトランジスタを含む電力ブリッジからなっている。動作において、電力ブリッジは電力源からの高電流を高速にスイッチングし、例えば電圧棘波（voltage spikes）や調和電流や寄生振動のような実質的ＥＭＩを発生する。この伝導性ＥＭＩは、電力ブリッジとその他の部品を相互接続する電力伝導体を放射体として作用させ、コンピュータやラジオ受信機などの盤上電子装置に干渉し得る放射ＥＭＩを出射する。同様に電気乗物のための電気推進システムなどの高電圧システムにおいては、伝導性ＥＭＩはまたシステム動作を妨げシステム部品を損傷したり劣化させたりする。しかも、活性緩衝器（active snubber）コンデンサアセンブリなどの従来の電子フィルタ素子は、一般にフィルタ回路における漂遊（stray）インダクタンスを補償するために抵抗性素子を含んでいる。そのような抵抗性素子は、システム効率を損ない、熱エネルギーをさらに発生させる。このように、高い効率と自己冷却が非常に望まれる電気乗物推進システムにおいては、そのような抵抗性素子は不利である。発明の概要従って、本発明は、関連技術の制限と短所に起因する１つ以上の問題を実質的に除去する、電気乗物推進システムにおいて用いられるＥＭＩフィルタに関するものである。本発明の特徴と利点が、以後の記載において規定され、部分的に記載から明らかになるかあるいは、本発明の実施により学習することができるであろう。本発明の目的およびその他の利点は、添付の図面と、その記述した記載および請求項において特に指摘された装置により、実現され達成されるであろう。これらおよびその他の利点を達成するため、そして具体例に挙げられ広く記載された本発明の目的にそって、本発明は、第１および第２電力伝導体（power co nductors）と電気的に並列に接続された第１容量素子と、第１および第２端子と内部誘導要素を有する第２容量素子とを備えてなる電気乗物推進システム用のＥＭＩフィルタを提供する。第２容量素子の第１および第２端子は、第１および第２電力伝導体に電気的に接続される。ＥＭＩフィルタはさらに、第１および第２の容量素子を分離するように、第１電力伝導体に直列に電気的に接続された誘導素子を備える。ＥＭＩフィルタはまた、第２の容量素子の第１および第２端子を電子スイッチの第１および第２端子に電気的に接続する第１および第２接続部（junctions）を備える。第１および第２接続部は第１および第２内部誘導要素を有し、第１および第２接続部の第１および第２内部誘導要素のインダクタンスの和は、第２容量素子の内部誘導要素のインダクタンスよりも小さい。前述の一般的記載と後述の詳細な記載は共に、例示的で説明的であり、請求にかかる本発明を更に説明するものとして意図されていることを理解するべきである。図面の簡単な説明添付の図面は、本発明の理解を深めるために包含され、この明細書に組入れらてその一部分を構成するものであるが、本発明の現在の好ましい実施態様を図示し、記載と共に本発明の原理を説明する役割を果たす。図面において、図１は電気乗物推進システムのブロック図である。図２は図１の電気乗物推進システムのモータの概略図である。図３は図１の電気乗物推進システムのモータコントローラの機能図である。図４は電気乗物推進システムのための第１電力ブリッジアセンブリの概略図である。図５は電気乗物推進システムのための第２電力ブリッジアセンブリの概略図である。図６は図３のモータコントローラの入力フィルタおよびＤＣリレー制御ユニットの概略図である。図７は本発明の好ましい実施態様に沿った図６の入力フィルタおよびリレー制御ユニットのＥＭＩフィルタの概略図である。図８は電気乗物推進システムのための双対（dual）電力ブリッジアセンブリの一部分の分解図である。好ましい実施態様の説明さて、本発明の現在の好ましい実施態様を詳細に参照するが、その例は添付の図面に図示されている。本発明は、電気乗物アセンブリに関するものであるが、図１に示される電気乗物推進システム１０に関して記述される。電気乗物推進システム１０は、システム制御ユニット１２と、モータアセンブリ２４と、冷却システム３２と、バッテリ４０と、ＤＣ／ＤＣ変換器３８とからなる。システム制御ユニット１２は、冷プレート１４と、バッテリ充電器１６と、モータコントローラ１８と、電力分配モジュール２０と、シャーシコントローラ２２を備える。モータアセンブリ２４は、レゾルバ（resolver）２６と、モータ２８と、フィルタ３０を備える。冷却システム３２は、オイルポンプユニット３４とラジエータ／ファン３６を備える。バッテリ４０は、電気推進システム１０のための一次電源としての役目を果たす。バッテリ４０は、例えば密封した鉛酸バッテリや、単極硫化リチウム金属バッテリや、二極硫化リチウム金属バッテリなどからなり、３２０ボルトの出力を供給する。電気乗物推進システム１０は、例えば１２０ボルトから４００ボルトまで等の広い範囲の電圧で働き、負荷あるいは放電の深さに起因する、バッテリ４０の出力電圧における変化に対応できることが好ましい。しかしながら、電気乗物推進システム１０は、約３２０ボルトの名目バッテリ電圧に対して最適化されていることが好ましい。図２に示すように、モータ２８は、従来の内燃機関に匹敵するパフォーマンスを得るために、零速度で高いトルクを発生するための２つの同型の電気的に絶縁された位相毎の巻線（巻線Ａ１およびＡ２は「Ａ」位相用であり、巻線Ｂ１およびＢ２は「Ｂ」位相用であり、巻線Ｃ１およびＣ２は「Ｃ」位相用である）を有する、三相のＡＣ誘導モータである。モータ２８の各相における２つの巻線は、実質的に互いの上に（積み重なるように）整列していて、電気的にそれぞれの巻線が位相の全電力の約半分を提供するような位相にあることが好ましい。図３に示すように、入力フィルタと、ＤＣリレー制御ユニット４４は、本発明のＥＭＩフィルタのいくつかの部品を含むものであるが、モータコントローラ１８に包含されている。モータコントローラ１８はまた、低電圧電源４２と、ベクトル制御盤４６と、第１および第２電力ブリッジ４８および５０をそれぞれ備えている。低電圧電源４２は、ＤＣ／ＤＣ変換器３８からの１２ボルトの出力を変換し、入力フィルタおよびＤＣリレー制御ユニット４４と、ベクトル制御盤４６と、第１電力ブリッジ４８と、第２電力ブリッジ５０に、＋５Ｖ、＋／−１５Ｖ、および＋２０Ｖの出力を提供する。低電圧電源４２は、技術分野において知られる市販の電源からなっていてもよい。ベクトル制御盤４６は、マイクロプロセッサをベースとするデジタルおよびアナログの電子システムからなる。ベクトル制御盤４６は、その第１次の機能として、シャーシコントローラ２２からの、運転者に始まる加速およびブレーキング要求を受け取る。次に、ベクトル制御盤４６は、レゾルバ２６からローター位置の測定値を取得し、第１および第２電力ブリッジ４８および５０からそれぞれ電流測定値を取得して、これらの測定値を使用することによりそれぞれ第１および第２電力ブリッジ４８および５０を駆動するためのパルス幅変調（ＰＷＭ）した電圧波形を発生させ、モータ２８に所望の加速あるいはブレーキング効果を生成する。ＰＷＭ電圧波形は、要求されたトルク出力を生成するように設計された制御プログラムに従って発生させる。ベクトル制御盤４６はまた、入力フィルタおよびＤＣリレー制御ユニット４４と、オイルポンプユニット３４と、ラジエータ／ファン３６と、バッテリ充電器１６と、入力フィルタおよびＤＣリレー制御ユニット４４と、組込み式（built-in）テスト回路と、乗物連通（vehicle communication）および、漏電検出（fault detection）を制御する機能を有する。第１電力ブリッジ４８の概略図が図４に示され、第２電力ブリッジ５０の概略図が図５に示されている。第１および第２電力ブリッジ４８および５０は、直流入力電流を三相の出力交流に変換する。第１電力ブリッジ４８は、好ましくは３４０ボルトであるバッテリ４０から高電圧入力電流を受取り、端子Ａ１、Ｂ１、およびＣ１に交流を出力する。第２電力ブリッジ５０もまた、好ましくは３４０ボルトであるバッテリ４０から高電圧入力電流を受取り、端子Ａ２、Ｂ２、およびＣ２に交流を出力する。第１電力ブリッジ４８は、３つの絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）回路５２ａ、５２ｂ、５２ｃを有し、第２電力ブリッジ５０は、３つの同じＩＧＢＴ回路５４ａ、５４ｂ、５４ｃを有する。３つのＩＧＢＴ回路５２ａ、５２ｂ、５２ｃと、３つのＩＧＢＴ回路５４ａ、５４ｂ、５４ｃは、三相の交流を６つの出力に発生することが好ましい。それぞれのＩＧＢＴ回路５２ａ−５４ｃにおいて、２つのＩＧＢＴ６８は直列に接続されている。ダイオード７０がそれぞれのＩＧＢＴ６８の電流路の両端に接続されており、第２容量素子７２が、直列に接続されたＩＧＢＴ６８の結合した（combined）電流路の両端に接続されている。特にＩＧＢＴ回路５２ａを例に取ると、ＩＧＢＴ６８ａのコレクタ６９ａはバッテリ４０の正極に電気的に接続され、ＩＧＢＴ６８ａのエミッタ７１ａはＩＧＢＴ６８ｂのコレクタ６９ｂに電気的に接続され、ＩＧＢＴ６８ｂのエミッタ７１ｂはバッテリ４０の負極に電気的に接続されている。出力端子Ａ１は、ＩＧＢＴ６８ａのエミッタ７１ａとＩＧＢＴ６８ｂのコレクタ６９ｂに電気的に接続されている。ダイオード７０は、ＩＧＢＴ６８ａおよび６８ｂの電流路の両端に接続されている。第１電力ブリッジ４８におけるＩＧＢＴ６８のゲート７３はゲート駆動回路５６ａ、５６ｂ、および５６ｃに接続され、第２電力ブリッジ５０におけるＩＧＢＴ６８のゲート７３はゲート駆動回路５８ａ、５８ｂ、および５８ｃに接続されている。ゲート駆動回路５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、５８ａ、５８ｂ、および５８ｃは、選択的にＩＧＢＴ６８をスイッチングするためＩＧＢＴ６８のゲート７３に供給されるパルスを発生する。このように、ゲート駆動回路５６ａ、５６ｂ、および５６ｃは、第１電力ブリッジ４８におけるスイッチングのタイミングを制御し、ゲート駆動回路５８ａ、５８ｂ、および５８ｃは、第２電力ブリッジ５０におけるスイッチングのタイミングを制御する。本発明のＥＭＩフィルタの部品を含んでいる、入力フィルタおよびＤＣリレー制御ユニット４４は、電力分配モジュール２０の３２０ボルトの出力を、第１および第２の電力ブリッジ４８および５０にそれぞれ接続するための電気的接続部を備える。入力フィルタおよびＤＣリレー制御ユニット４４は、さらに、電力分配モジュール２０の３２０ボルトの出力を、第１、および第２の電力ブリッジ４８および５０のそれぞれと電圧検知回路およびシャーシ接地漏電回路を含む種々のＢＩＴ回路どにつなぐ接続を切断するリレー回路を備える。入力フィルタおよびＤＣリレー制御ユニット４４は、ベクトル制御盤４６から制御信号を受取り、そこへ状態信号、例えばＢＩＴ信号、を送出することが好ましい。図６は入力フィルタおよびＤＣリレー制御ユニット４４を含む回路の電気的ダイヤグラムである。上述のように、回路は、電力分配モジュール２０の３２０ボルトの出力を第１および第２電力ブリッジ４８および５０に接続する、入力フィルタおよびＤＣリレー制御ユニット４４は、漏電検出回路１５２、第１および第２電圧検出器１５４および１５６、主リレー回路１５８および、予備充電／放電リレー回路６０を備える。漏電検出回路１５２は、乗物シャーシへの遺漏電流を検知し、ベクトル制御盤４６から制御信号を受取り、そこへ状態信号を送出する。第１電圧検出器１５４は、入力フィルタおよびＤＣリレー制御ユニット４４への入力電圧を検知し、ベクトル制御盤４６に状態信号を送出する。第２電圧検出器１５６は、主リレー回路１５８と予備充電／放電リレー回路６０から第１容量素子６２に供給される電圧を検知する。第２電圧検出器１５６はまた、ベクトル制御盤４６に状態信号を送出する。ベクトル制御盤４６からの制御信号に応答して、主リレー回路１５８は、電力分配モジュール２０の３２０ボルトの出力を、それぞれ第１および第２電力ブリッジ４８および５０に選択的に接続したり切断したりする。入力フィルタおよびＤＣリレー制御ユニット４４はさらに、誘導素子１０６と、第１容量素子６２と、共通モードのチョークコイル１４２を含む、本発明のＥＭＩフィルタの部品を有している。図７はそれぞれ第１および第２電力ブリッジ４８および５０の直列に接続したＩＧＢＴ６８への接続部を含む、本発明のＥＭＩフィルタの実施態様の概略図である。本発明のＥＭＩフィルタは、第１および第２電力伝導体１３０および１３２にそれぞれ並列に電気的に接続した第１容量素子６２を備える。第１容量素子６２は、約３５００マイクロファラッドの静電容量を有する電解コンデンサなどの極性コンデンサであることが好ましい。第１および第２電力伝導体１３０および１３２はそれぞれ、電気乗物推進システム１０のバッテリ４０への電気的接続のための電力分配モジュール２０への電気的接続部を提供する。第１および第２電力伝導体１３０および１３２は、絶縁した電力ケーブルと、積層したバスバー部と、入力端子（以下に記載）の組合せを備えることが好ましい。本発明のＥＭＩフィルタはさらに、６つの第２容量素子７２を備える。１つの第２容量素子７２は、ＩＧＢＴ回路５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５４ａ、５４ｂ、および５４ｃのそれぞれに付随している。それぞれの第２容量素子７２は、それぞれ第１および第２端子７４ａおよび７４ｂを備える。それぞれの第２容量素子７２は、ポリプロピレンフィルムコンデンサなどのように複数のフィルムコンデンサからなることが好ましい。それぞれの第２容量素子７２は、内部誘導要素７５を有している。第２容量素子７２の内部誘導要素７５は、構成要素の漂遊あるいは内在インダクタンスである。第２容量素子７２のフィルムコンデンサは、第２容量素子７２の内部誘導要素７５のインダクタンスを減少させるために電気的に相互接続され物理的に配置される。それぞれの第２容量素子７２の内部誘導要素７５のインダクタンスは１０ナノヘンリよりも小さく、かつ第２容量素子７２の静電容量は約４５マイクロファラッドであることが好ましい。ニュージャージー州イートンタウンの「Electronic Concepts，Inc．」からの要素モデル第ＭＰ９−１１０４９Ｋ号は、第２容量素子７２として用いるのに好適である。それぞれの第２容量素子７２の第１および第２端子７４ａおよび７４ｂは、付随する第１および第２接続部１３４および１３６によってそれぞれ、付随する直列に接続したＩＧＢＴ６８に電気的に接続される。第１および第２接続部の１３４および１３６のそれぞれは、第１および第２内部誘導要素１３５および１３７をそれぞれ有している。第１および第２接続部１３４および１３６のそれぞれの第１および第２内部誘導要素１３５および１３７は、これらの構成要素の漂遊あるいは内在インダクタンスである。第１および第２接続部１３４および１３６はそれぞれ、それらの付随する内部誘導要素を減少させるように構成される。第１および第２接続部１３４および１３６のそれぞれの対の第１および第２内部誘導要素１３５および１３７のインダクタンスの和は、それぞれの付随する第２容量素子７２の内部誘導要素７５のインダクタンスよりも小さいことが好ましい。例えは、第１および第２接続部１３４および１３６のそれぞれの対の第１および第２内部誘導要素１３５および１３７のインダクタンスの和は、約１０ナノヘンリよりも小さい。第１および第２接続部１３４および１３６のそれぞれの対の第１および第２内部誘導要素１３５および１３７のインダクタンスを減少させるため、第１および第２接続部１３４および１３６のそれぞれの対に付随する第２容量素子７２は、図８に示すようにそれらの付随する直列に接続したＩＧＢＴ６８に連結されることが好ましい。図８は双対（dual）電力ブリッジ４８の分解図であり、６つのＩＧＢＴ回路５２の１つが示されている。コンデンサ７２を含むこのアセンブリの説明が以下に記載され、代理人受付番号第５８，３４３号を有し本出願と同日に出願された共係属米国特許出願「三相電力ブリッジアセンブリ」にも記載されている。双対電力ブリッジ４８は、積層バスバー８２上に組み立てられる。バスバー８２の上方プレート８４は、入力端子９０を通して電力分配モジュール２０に電気的に接続し、バスバーの下方プレート８６もまた、入力端子９２を通して電力分配モジュール２０に電気的に接続し、それによって、上方プレート８４と入力端子９０は第２電力伝導体１３２の一部分を形成し、下方プレート８６と入力端子９２は第１電力伝導体１３０の一部分を形成する。絶縁層８８は、上方および下方プレートの間に挟持される。電気的スイッチとコンデンサは、積層したバスバー８２を挟持する。この構造において、１つは正電圧用であり１つは負電圧用である２つのファスナーは、バスバー８２と、コンデンサと、スイッチを電気的にかつ機械的に接続することができる。図８に示すように、バスバー８２は、第２容量素子７２と、ＩＧＢＴ６８およびダイオード７０を含むＩＧＢＴパッケージ９６の間に挟持される。２つの直列に接続したＩＧＢＴ６８および付随するダイオード７０は、プラスチックなどの電気的絶縁性注封材料（potting compound）に覆われてＩＧＢＴパッケージ９６を形成する。図８は双対電力ブリッジの実施態様において好適に用いられるＵ字形状のバスバー８２を示す。バスバーのそれぞれの側は３つのＩＧＢＴパッケージ９６を、それらの付随する第２容量素子７２に接続する。また別の、単一電力ブリッジの実施態様においては、直線のバスバーが、３つのＩＧＢＴパッケージ９６を、それらの付随する第２容量素子７２に接続するために用いられることが好ましい。双対電力ブリッジの実施態様においては、東芝部品（part ）第 MG300J2YS45号によって製造されたＩＧＢＴパッケージを用いることができ、単一電力ブリッジの実施態様においては、パワーレックス（Powerex）部品（p art）第 CM400DY-12E号によって製造されたＩＧＢＴパッケージを用いることができる。伝導性ベースプレート１１８がＩＧＢＴパッケージ９６の１つの側に取り付けられ、電気的端子１２２，１２４、および１２６がＩＧＢＴパッケージ９６の反対側に取り付けられる。電気的および熱的に伝導性のガスケット１３１が、ＩＧＢＴパッケージ９６と冷却プレート（図示せず）の間に挿入される。図４に示されるＩＧＢＴ回路５２ａを例にとると、電気的端子１２２はＩＧＢＴ６８ｂのエミッタに接続され、電気的端子１２４はＩＧＢＴ６８ａのコレクタに接続され、電気的端子１２６は、ＩＧＢＴ６８ａのエミッタとＩＧＢＴ６８ｂのコレクタに接続される。孔１１４および１１６が電気的端子１２２および１２４にそれぞれ形成される。孔１１４および１１６は、例えば穿孔（drilling）あるいは鋳型成形（molding）により形成することができる。ゲート駆動（図４）回路５６ａは、端子１２８および１２９に接続する。第２容量素子７２は、孔１１０および１１２を備え、それらの孔１１０および１１２は第２容量素子７２の第１および第２端子７４ａおよび７４ｂ（図７）にそれぞれ露出される。第２容量素子７２、バスバー８２、およびＩＧＢＴパッケージ９６は、電気的伝導性コネクタ９８および１００（図８）に共に接続される。コネクタ９８は孔１１０、下方プレート孔１０７および孔１１６にはめこまれる。コネクタ１００は孔１１２、上方プレート孔１０８および孔１１４にはめこまれる。ロッド、クリップ、ボルト、リベット、あるいはネジなどのコネクタを用いることができるが、ネジが好ましい。図８に示すように、もしネジが用いられるならば、孔１１４および１１６はネジ切りされている。このように、第１および第２接続点１３４および１３６は、ＩＧＢＴパッケージ９６がそれらの付随する第２容量素子７２に隣接（abut）するように配列される。このことは放射ループの長さを最小にし、放射ＥＭＩを低減する。本発明のＥＭＩフィルタは、さらに第１電力伝導体１３０に並列に、誘導素子１０６を有する。誘導素子１０６は、当該技術分野で知られているように、フェライトコアを有するコイル誘導子からなる。誘導子素子１０６のインダクタンスは、約１０マイクロヘンリであることが好ましい。誘導素子１０６は第１容量素子６２を第２容量素子７２から分離する。第１容量素子６２を第２容量素子７２から誘導的に絶縁することにより、第１および第２電力ブリッジ４８および５０はそれぞれ、スイッチングの際、付随する第２容量素子７２から大部分の電流を引き出し、大部分の電流が相対的に小さな漂遊インダクタンスを有する小さな放射ループから引き出されることを確実にし、これにより例えば寄生振動によって引き起こされる放射ＥＭＩおよび伝導ＥＭＩの両方を低減する。本発明のＥＭＩフィルタはさらに、共通モードチョークコイル１４２（図７）と、第１および第２貫通コンデンサ１３８および１４０のそれぞれを備える。共通モードチョークコイル１４２は、第１および第２電力伝導体１３０および１３２にそれぞれ並列に電気的に接続され、約１０マイクロヘンリのインダクタンスを有している。第１および第２電力伝導体１３０および１３２をフェライト材料の円環体（toroidal）コアに通すことにより形成される共通モードチョークコイル１４２は、第１および第２電力伝導体からの共通モードの雑音（noise）を濾過（filter）するために用いられる。第１および第２貫通コンデンサ１３８および１４０は、それぞれ第１および第２電力伝導体１３０および１３２と、回路共通接続部１４１の間に電気的に接続される。それぞれのフィルムコンデンサは約０．４マイクロファラッドの静電容量を有し、第１および第２電力伝導体１３０および１３２からの高周波雑音を濾過する役割を果たす。第１および第２貫通コンデンサ１３８および１４０はそれぞれモータコントローラ（図示せず）の接地した囲いの境界の近くに載置され、高周波雑音がそれぞれ第１および第２電力伝導体１３０および１３２の他の部分に放射されることを防ぐことか好ましい。本発明の精神あるいは範囲から逸脱することなく、本発明に種々の修正や変更をなすことができることは、当業者にとって明らかであろう。したがって、本発明の修正や変更は、それらが添付の請求項およびそれらの均等物の範囲に入る限り、本発明によってカバーされることが意図されている。

【手続補正書】特許法第１８４条の８【提出日】１９９６年６月１日【補正内容】明細書電力インバータ用の改良されたＥＭＩフィルタ形状関連出願次の文献か、技術の状態として、承認される。英国特許第ＧＢ−Ａ−２−２４２５８０号、「改良されたバスプレート配置を有するインバータユニット」、ＥＰＥ’９１ｖｏｌ．２．１９９１、フローレンス、「ＩＧＢＴを有する高電力ＰＷＭインバータの設計様相（design aspects）」。次に記載する米国特許出願は、この出願と同日に出願されたものであり、ここにおいて技術の状態として参照される。代理人受付番号第５８，２９５号を有し、本出願と同日に出願された、米国特許出願「フラットトッピング概念」、代理人受付番号第５８，３３２号を有し、本出願と同日に出願された、米国特許出願「電気誘導モータおよび関連冷却方法」、代理人受付番号第５８，３３３号を有し、本出願と同日に出願された、米国特許出願「電気乗物のための自動車用１２ボルトシステム」、代理人受付番号第５８，３３４号を有し、本出願と同日に出願された、米国特許出願「電気乗物推進システムのための直接冷却スイッチングモジュール」、代理人受付番号第５８，３３５号を有し、本出願と同日に出願された、米国特許出願「電気乗物推進システム」、代理人受付番号第５８，３３６号を有し、本出願と同日に出願された、米国特許出願「高電圧モータ制御のための速度制御請求の範囲１．電源と、第１および第２端子を有する電子スイッチと、第１および第２端子を電源にそれぞれ電気的に接続する第１および第２電力伝導体とを含む電気乗物推進システム用のＥＭＩフィルタであって、第１および第２電力伝導体（１３０，１３２）と電気的に並列に接続された第１容量素子（６２）と、第１および第２端子（７４ａ，７４ｂ）と内部誘導要素（７５）とを有し、その第１および第２端子（７４ａ，７４ｂ）が第１および第２電力伝導体（１３０，１３２）にそれぞれ電気的に接続された第２容量素子（７２）と、第１電力伝導体（１３０）と電気的に直列に接続され、第１および第２容量素子（６２，７２）を分離する誘導素子（１０６）と、第２容量素子（７２）の第１および第２端子（７４ａ，７４ｂ）を電子スイッチ（６８）の第１および第２端子にそれぞれ電気的に接続し、それぞれ第１および第２内部誘導要素（１３５，１３７）を有する第１および第２接続部（１３４，１３６）とを備え、第１および第２接続部（１３４，１３６）の第１および第２内部誘導要素（１３５，１３７）のインダクタンスの和が、第２容量素子（７２）の内部誘導要素のインダクタンスよりも小さい電気乗物推進システム用のＥＭＩフィルタ。２．第２容量素子（７２）の内部誘導要素（７５）のインダクタンスが１０ナノヘンリーよりも小さい請求項１記載のＥＭＩフィルタ。３．第２容量素子（７２）が電子スイッチ（６８）に隣接している請求項１記載のＥＭＩフィルタ。４．第１容量素子（６２）か電解コンデンサからなる請求項２記載のＥＭＩフィルタ。５．第２容量素子（７２）がフィルムコンデンサからる請求項４記載のＥＭＩフィルタ。６．第２容量素子（７２）がポリプロピレンフィルムコンデンサからなる請求項５記載のＥＭＩフィルタ。７．第２容量素子（７２）が複数のフィルムコンデンサからなる請求項４記載のＥＭＩフィルタ。８．第１容量素子（６２）が約３５００のマイクロファラッドの静電容量を持ち、第２容量素子（７２）が約４５マイクロファラッドの静電容量を持ち、誘電素子（１０６）が約１０マイクロヘンリーのインダクタンスを持つ請求項５記載のＥＭＩフィルタ。９．第１電力伝導体（１３０）と回路共通接続部（１４１）との間に電気的に接続された第１貫通コンデンサ（１３８）と、第２電力伝導体（１３２）と回路共通接続部（１４１）との間に電気的に接続された第２貫通コンデンサ（１４０）と、第１および第２電力伝導体（１３０，１３２）と直列に接続された共通モードチョークコイル（１４２）とをさらに備えてなる請求項２記載のＥＭＩフィルタ。１０．第１電力伝導体（１３０）と回路共通接続部（１４１）との間に電気的に接続された第１貫通コンデンサ（１３８）と、第２電力伝導体（１３２）と回路共通接続部（１４１）との間に電気的に接続された第２貫通コンデンサ（１４０）と、第１および第２電力伝導体（１３０，１３２）と直列に接続された共通モードチョークコイル（１４２）とをさらに備えてなる請求項８記載のＥＭＩフィルタ。１１．第１貫通コンデンサ（１３８）が約０．４マイクロファラッドの静電容量を持つフィルムコンデンサからなり、第２貫通コンデンサ（１４０）が約０．４マイクロファラッドの静電容量を持つフィルムコンデンサからなり、共通モードチョークコイル（１４２）が約１０マイクロヘンリーのインダクタンスを持つ請求項１０記載のＥＭＩフィルタ。１２．電源と、第１および第２端子を有する電子スイッチと、第１および第２端子を電源にそれぞれ電気的に接続する第１および第２電力伝導体とを含む電気乗物推進システム用のＥＭＩフィルタであって、第１および第２電力伝導体（１３０，１３２）と電気的に並列に接続され、約３５００マイクロファラッドの静電容量を持つ電解コンデンサからなる第１容量素子（６２）と、複数のフィルムコンデンサと、第１および第２端子（７４ａ，７４ｂ）と、内部誘導要素（７５）と、内部容量要素とを有し、その第１および第２端子（７４ａ，７４ｂ）が第１および第２電力伝導体（１３０，１３２）にそれぞれ電気的に接続された第２容量素子（７２）と、第１電力伝導体（１３０）と電気的に直列に接続され、第１および第２容量素子（６２，７２）を分離するとともに、約１０マイクロヘンリーのインダクタンスを持つ誘導素子（１０６）と、第２容量素子（７２）の第１および第２端子（７４ａ，７４ｂ）を電子スイッチ（６８）の第１および第２端子にそれぞれ電気的に接続し、それぞれ第１および第２内部誘導要素（１３５，１３７）を有する第１および第２接続部（１３４，１３６）とを備え、第１および第２接続部（１３４，１３６）の第１および第２内部誘導要素（１３５，１３７）のインダクタンスの和が１０ナノヘンリーよりも小さく、第２容量素子（７２）の内部誘導要素（７５）のインダクタンスが１０ナノヘンリーよりも小さく、内部容量要素（７２）の静電容量が約４５マイクロファラッドである電気乗物推進システム用のＥＭＩフィルタ。１３．第２容量素子（７２）が電子スイッチ（６８）に隣接している請求項１２記載のＥＭＩフィルタ。１４．第１電力伝導体（１３０）と回路共通接続部（１４１）との間に電気的に接続された第１貫通コンデンサ（１３８）と、第２電力伝導体（１３２）と回路共通接続部（１４１）との間に電気的に接続された第２貫通コンデンサ（１４０）と、第１および第２電力伝導体（１３０，１３２）と直列に接続された共通モードチョークコイル（１４２）とをさらに備え、第１貫通コンデンサ（１３８）が約０．４マイクロファラッドの静電容量を持つフィルムコンデンサからなり、第２貫通コンデンサ（１４０）が約０．４マイクロファラッドの静電容量を持つフィルムコンデンサからなり、共通モードチョークコイル（１４２）が約１０マイクロヘンリーのインダクタンスを持つ請求項１３記載のＥＭＩフィルタ。１５．電源と、第１および第２端子を有する複数の電子スイッチと、複数の電子スイッチの第１および第２端子を電源にそれぞれ電気的に接続する第１および第２電力伝導体とを含む多相電気乗物推進システム用のＥＭＩフィルタであって、第１および第２電力伝導体（１３０，１３２）と電気的に並列に接続された第１容量素子（６２）と、複数の電子スイッチにそれぞれ連結され、それぞれ第１および第２端子（７４ａ，７４ｂ）と内部誘導要素（７５）とを有し、その第１および第２端子（７４ａ，７４ｂ）が第１および第２電力伝導体（１３０，１３２）にそれぞれ電気的に接続された第２容量素子（７２）と、第１電力伝導体（１３０）と電気的に直列に接続され、第１容量素子（６２）と複数の第２容量素子（７２）とを分離する第１誘導素子と（１０６）、第２容量素子（７２）にそれぞれ連結され、連結された第２容量素子（７２）の第１および第２端子（７４ａ，７４ｂ）を、連結された電子スイッチ（６８）の第１および第２端子にそれぞれ接続し、それぞれ第１および第２内部誘導要素（１３５，１３７）を有した第１および第２接続部（１３４，１３６）とを備え、第１および第２接続部（１３４，１３６）にそれぞれ連結された第１および第２内部誘導要素（１３５，１３７）のインダクタンスの和が、連結された第２容量素子（７２）の内部誘導要素（７５）のインダクタンスよりも小さい多相電気乗物推進システム用のＥＭＩフィルタ。１６．各第２容量素子（７２）の内部誘導要素のインダクタンス（７５）が１０ナノヘンリーよりも小さい請求項１記載のＥＭＩフィルタ。１７．各電子スイッチ（６８）が、連結された第２容量素子（７２）にそれぞれ隣接している請求項１記載のＥＭＩフィルタ。１８．第１容量素子（６２）が電解コンデンサからなる請求項１６記載のＥＭＩフィルタ。１９．各第２容量素子（７２）がフィルムコンデンサからなる請求項１７記載のＥＭＩフィルタ。２０．各第２容量素子（７２）がポリプロピレンフィルムコンデンサからなる請求項１７記載のＥＭＩフィルタ。２１．各第２容量素子（７２）が複数のフィルムコンデンサからなる請求項１７記載のＥＭＩフィルタ。２２．第１容量素子（６２）が約３５００マイクロファラッドの静電容量を持ち、各第２容量素子（７２）が約４５マイクロファラッドの静電容量を持ち、誘導要素（１０６）が約１０マイクロヘンリーのインダクタンスを持つ請求項１７記載のＥＭＩフィルタ。２３．第１電力伝導体（１３０）と回路共通接続部（１４１）との間に電気的に接続された第１貫通コンデンサ（１３８）と、第２電力伝導体（１３２）と回路共通接続部（１４１）との間に電気的に接続された第２貫通コンデンサ（１４０）と、第１および第２電力伝導体（１３０，１３２）と直列に接続された共通モードチョークコイル（１４２）とをさらに備えてなる請求項１５記載のＥＭＩフィルタ。２４．第１電力伝導体（１３０）と回路共通接続部（１４１）との間に電気的に接続された第１貫通コンデンサ（１３８）と、第２電力伝導体（１３２）と回路共通接続部（１４１）との間に電気的に接続された第２貫通コンデンサ（１４０）と、第１および第２電力伝導体（１３０，１３２）と直列に接続された共通モードチョークコイル（１４２）とをさらに備えてなる請求項２２記載のＥＭＩフィルタ。２５．第１貫通コンデンサ（１３８）がフィルムコンデンサからなるとともに約０．４マイクロファラッドの静電容量を持ち、第２貫通コンデンサ（１４０）がフィルムコンデンサからなるとともに約０．４マイクロファラッドの静電容量を持ち、共通モードチョークコイル（１４２）が約１０マイクロヘンリーのインダクタンスを持つ請求項２４記載のＥＭＩフィルタ。

Claims

【特許請求の範囲】１．電源と、第１および第２端子を有する電子スイッチと、第１および第２端子を電源にそれぞれ電気的に接続する第１および第２電力伝導体とを含む電気乗物推進システム用のＥＭＩフィルタであって、第１および第２電力伝導体と電気的に並列に接続された第１容量素子と、第１および第２端子と内部誘導要素とを有し、その第１および第２端子が第１および第２電力伝導体にそれぞれ電気的に接続された第２容量素子と、第１電力伝導体と電気的に直列に接続され、第１および第２容量素子を分離する誘導素子と、第２容量素子の第１および第２端子を電子スイッチの第１および第２端子にそれぞれ電気的に接続し、それぞれ第１および第２内部誘導要素を有する第１および第２接続部とを備え、第１および第２接続部の第１および第２内部誘導要素のインダクタンスの和が、第２容量素子の内部誘導要素のインダクタンスよりも小さい電気乗物推進システム用のＥＭＩフィルタ。２．第２容量素子の内部誘導要素のインダクタンスが１０ナノヘンリーよりも小さい請求項１記載のＥＭＩフィルタ。３．第２容量素子が電子スイッチに隣接している請求項１記載のＥＭＩフィルタ。４．第１容量素子が電解コンデンサからなる請求項２記載のＥＭＩフィルタ。５．第２容量素子がフィルムコンデンサからる請求項４記載のＥＭＩフィルタ。６．第２容量素子がポリプロピレンフィルムコンデンサからなる請求項５記載のＥＭＩフィルタ。７．第２容量素子が複数のフィルムコンデンサからなる請求項４記載のＥＭＩフィルタ。８．第１容量素子が約３５００のマイクロファラッドの静電容量を持ち、第２容量素子が約４５マイクロファラッドの静電容量を持ち誘電素子が約１０マイクロヘンリーのインダクタンスを持つ請求項５記載のＥＭＩフィルタ。９．第１電力伝導体と回路共通接続部との間に電気的に接続された第１貫通コンデンサと、第２電力伝導体と回路共通接続部との間に電気的に接続された第２貫通コンデンサと、第１および第２電力伝導体と直列に接続された共通モードチョークコイルとをさらに備えてなる請求項２記載のＥＭＩフィルタ。１０．第１電力伝導体と回路共通接続部との間に電気的に接続された第１貫通コンデンサと、第２電力伝導体と回路共通接続部との間に電気的に接続された第２貫通コンデンサと、第１および第２電力伝導体と直列に接続された共通モードチョークコイルとをさらに備えてなる請求項８記載のＥＭＩフィルタ。１１．第１貫通コンデンサが約０．４マイクロファラッドの静電容量を持つフィルムコンデンサからなり、第２貫通コンデンサが約０．４マイクロファラッドの静電容量を持つフィルムコンデンサからなり、共通モードチョークコイルが約１０マイクロヘンリーのインダクタンスを持つ請求項１０記載のＥＭＩフィルタ。１２．電源と、第１および第２端子を有する電子スイッチと、第１および第２端子を電源にそれぞれ電気的に接続する第１および第２電力伝導体とを含む電気乗物推進システム用のＥＭＩフィルタであって、第１および第２電力伝導体と電気的に並列に接続され、約３５００マイクロファラッドの静電容量を持つ電解コンデンサからなる第１容量素子と、複数のフィルムコンデンサと、第１および第２端子と、内部誘導要素と、内部容量要素とを有し、その第１および第２端子が第１および第２電力伝導体にそれぞれ電気的に接続された第２容量素子と、第１電力伝導体と電気的に直列に接続され、第１および第２容量素子を分離するとともに、約１０マイクロヘンリーのインダクタンスを持つ誘導素子と、第２容量素子の第１および第２端子を電子スイッチの第１および第２端子にそれぞれ電気的に接続し、それぞれ第１および第２内部誘導要素を有する第１および第２接続部とを備え、第１および第２接続部の第１および第２内部誘導要素のインダクタンスの和が１０ナノヘンリーよりも小さく、第２容量素子の内部誘導要素のインダクタンスが１０ナノヘンリーよりも小さく、内部容量要素の静電容量が約４５マイクロファラッドである電気乗物推進システム用のＥＭＩフィルタ。１３．第２容量素子が電子スイッチに隣接している請求項１２記載のＥＭＩフィルタ。１４．第１電力伝導体と回路共通接続部との間に電気的に接続された第１貫通コンデンサと、第２電力伝導体と回路共通接続部との間に電気的に接続された第２貫通コンデンサと、第１および第２電力伝導体と直列に接続された共通モードチョークコイルとをさらに備え、第１貫通コンデンサが約０．４マイクロファラッドの静電容量を持つフィルムコンデンサからなり、第２貫通コンデンサが約０．４マイクロファラッドの静電容量を持つフィルムコンデンサからなり、共通モードチョークコイルが約１０マイクロヘンリーのインダクタンスを持つ請求項１３記載のＥＭＩフィルタ。１５．電源と、第１および第２端子を有する複数の電子スイッチと、複数の電子スイッチの第１および第２端子を電源にそれぞれ電気的に接続する第１および第２電力伝導体とを含む多相電気乗物推進システム用のＥＭＩフィルタであって、第１および第２電力伝導体と電気的に並列に接続された第１容量素子と、複数の電子スイッチにそれぞれ連結され、それぞれ第１および第２端子と内部誘導要素とを有し、その第１および第２端子が第１および第２電力伝導体にそれぞれ電気的に接続された第２容量素子と、第１電力伝導体と電気的に直列に接続され、第１容量素子と複数の第２容量素子とを分離する第１誘導素子と、第２容量素子にそれぞれ連結され、連結された第２容量素子の第１および第２端子を、連結された電子スイッチの第１および第２端子にそれぞれ接続し、それぞれ第１および第２内部誘導要素を有した第１および第２接続部とを備え、第１および第２接続部にそれぞれ連結された第１および第２内部誘導要素のインダクタンスの和が、連結された第２容量素子の内部誘導要素のインダクタンスよりも小さい多相電気乗物推進システム用のＥＭＩフィルタ。１６．各第２容量素子の内部誘導要素のインダクタンスが１０ナノヘンリーよりも小さい請求項１記載のＥＭＩフィルタ。１７．各電子スイッチが、連結された第２容量素子にそれぞれ隣接している請求項１記載のＥＭＩフィルタ。１８．第１容量素子が電解コンデンサからなる請求項１６記載のＥＭＩフィルタ。１９．各第２容量素子がフィルムコンデンサからなる請求項１７記載のＥＭＩフィルタ。２０．各第２容量素子がポリプロピレンフィルムコンデンサからなる請求項１７記載のＥＭＩフィルタ。２１．各第２容量素子が複数のフィルムコンデンサからなる請求項１７記載のＥＭＩフィルタ。２２．第１容量素子が約３５００マイクロファラッドの静電容量を持ち、各第２容量素子が約４５マイクロファラッドの静電容量を持ち、誘導要素が約１０マイクロヘンリーのインダクタンスを持つ請求項１７記載のＥＭＩフィルタ。２３．第１電力伝導体と回路共通接続部との間に電気的に接続された第１貫通コンデンサと、第２電力伝導体と回路共通接続部との間に電気的に接続された第２貫通コンデンサと、第１および第２電力伝導体と直列に接続された共通モードチョークコイルとをさらに備えてなる請求項１５記載のＥＭＩフィルタ。２４．第１電力伝導体と回路共通接続部との間に電気的に接続された第１貫通コンデンサと、第２電力伝導体と回路共通接続部との間に電気的に接続された第２貫通コンデンサと、第１および第２電力伝導体と直列に接続された共通モードチョークコイルとをさらに備えてなる請求項２２記載のＥＭＩフィルタ。２５．第１貫通コンデンサがフィルムコンデンサからなるとともに約０．４マイクロファラッドの静電容量を持ち、第２貫通コンデンサがフィルムコンデンサからなるとともに約０．４マイクロファラッドの静電容量を持ち、共通モードチョークコイルが約１０マイクロヘンリーのインダクタンスを持つ請求項２４記載のＥＭＩフィルタ。