JP2005117728A - インバータユニットにおけるパワーモジュールの接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成で、サージ電圧を低減せしめることができる、インバータユニットにおけるパワーモジュールの接続構造を提供する。
【解決手段】 インバータユニットは、ＩＰＭ（１）１０００とＩＰＭ（２）２０００とから構成される。ＩＰＭ（１）１０００およびＩＰＭ（２）２０００は、略直方体の形状を有する。第１番目のＩＰＭ（１）１０００における、第２番目のＩＰＭ（２）２０００に対向する第１の面と、第２番目のＩＰＭ（２）における、第１番目のＩＰＭ（１）１０００に対向する第２の面とは、互いに平行である。ＩＰＭ（１）１０００およびＩＰＭ（２）２０００は、第１の面および第２の面のいずれか一方の面に設けられた、メス側のＰ端子１０２０およびＮ端子１０１０とから構成される第１の直流電力用コネクタと、一方の面とは異なる他方の面に設けられた、オス側のＰ端子１１２０およびＮ端子１１１０とから構成される第２の直流電力用コネクタとを含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両に搭載される電気機器に関し、特に、バッテリ直流電源を三相の交流電源に変換するインバータユニットにおけるパワーモジュールの接続構造に関する。

最近では、内燃機関と電動機とを車両の駆動源としたハイブリッド車に続いて、内燃機関を燃料電池に置き換えた燃料電池車の開発が進み、試験運用が実現している。この燃料電池車は、水素と酸素との化学反応により電力を取出して、取出した電力を用いて、駆動源である電動機を回転させたり、二次電池を充電したりする。この燃料電池は直流電力を発電し、二次電池は直流電力を充放電する。その一方、車両の駆動源である電動機には、車両の駆動制御に適している三相誘導電動機が用いられることが多い。その場合、インバータユニットを用いて直流電力が交流電力に変換されるとともに、電動機が所望の運転を行なうようにインバータユニットで電動機が制御される。

また、内燃機関はたとえばガソリンエンジンであって、パワートレーンとよばれるエンジン以降に配置された、クラッチおよび手動変速機構や、トルクコンバータおよび自動変速機構を介して、車両の駆動輪が回転される。この他に、エンジンの駆動力を用いて、エンジンや変速機構を冷却するための冷却油を循環させるためのオイルポンプ、ＰＣＵ（Power Control Unit）冷却するための冷却水を循環させるためのウォータポンプ、室内空調用のエアコンディショナ（以下、エアコンという）のコンプレッサなど（以下、車両補機という）が駆動されている。

ガソリンエンジン等の内燃機関を有しない燃料電池車においては、このような車両補機を電力を用いて駆動しなければならない。すなわち、燃料電池車においては、たとえば前輪用の駆動電動機、後輪用の駆動電動機、各車両補機（電動オイルポンプ、電動ウォータポンプ、コンプレッサ等）用に、それぞれ電動機が搭載される。これらの電動機には、インバータユニットにより制御される誘導電動機が用いられる。その結果、複数の誘導電動機と各誘導電動機に対応する複数のインバータユニットを搭載することになる。

一般に、このようなインバータユニットは、燃料電池や二次電池からの直流電力の入力側であるＰ電極およびＮ電極と、三相交流の出力側となるＵ相用電極、Ｖ相用電極およびＷ相用電極とを有する。インバータユニットには、電力変換素子としてＩＰＭ（Intelligent Power Module：以下、パワーモジュールともいう）が使用される。このようなインバータユニットは、１台で使用する場合は、Ｐ電極には直流の正極を、Ｎ電極には直流の負極を入力として接続し、Ｕ相用電極、Ｖ相用電極およびＷ相用電極には三相交流の負荷が接続される。

上述したように、直流電源と複数の誘導電動機とを搭載した燃料電池車の場合、インバータユニットには、パワーモジュールを２台以上接続して使用する。このような場合には、それぞれのＰ電極・Ｎ電極どうしをバスバー等の直流入力接続導体を用いて接続した上で、このＰ電極およびＮ電極にそれぞれ直流の正極および負極を入力として接続し、Ｕ相用電極、Ｖ相用電極およびＷ相用電極には各々の三相交流の負荷を接続していた。以下に、このような技術を記載する。

実開平６−５７０９２号公報（実用新案登録第２５７０４４３号公報）（特許文献１）は、小スペース化およびコストダウンを図り、制御操作を簡単にできる、複数モータ用制御ユニットを開示する。この複数モータ用制御ユニットは、筐体と、筐体内に立設され入力側が外部のＡＣ電源に接続する電源ユニットと、筐体内に並列状に配置され筐体内で電源ユニットにコネクタを介して接続する複数のインバータユニットとから成り、電源ユニットを複数のコネクタが設けられた基板と、基板に一体的に組み付けられ、入力側がＡＣ電源に接続し、出力側が基板の各コネクタに接続するコンバータ回路と、入力側がコンバータ回路の出力側に接続し、出力側が基板の各コネクタに接続する基板に一体的に組み付けられた制御電源回路と、入力側がコンバータ回路の出力側に接続し、出力側が基板の各コネクタに接続する、基板に一体的に組み付けられたドライブ電源回路とで構成し、各インバータユニットを、基板のコネクタの一つに連結するためのコネクタを備えたコンパクト基板と、コンパクト基板に組み付けられ電源部がコンパクト基板のコネクタに接続する制御回路およびインバータ回路とで構成し、各インバータユニットにモータ用端子台と外部のコントローラとインターフェースボードを介して接続するためのコネクタを設けたことを特徴とする。

この複数モータ用制御ユニットによると、電源ユニットをワンボード化し、且つインバータユニットをコンパクトなワンボード構造としたので、小スペース化およびコストダウンを図ることができ、複数モータへの配線が同一の筐体内よりできるため、配線が簡単となり、入力電源は、電源ユニットへの一ヵ所のみの配線のため配線が容易であり、そのため線材が大幅に減り、コストダウンが図れ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）からすべてのインバータユニットにダイレクトにパラメータセット信号および操作信号を送り出すことができ、複数のインバータユニットは、筐体内に配置されるため、インバータユニットの個々のケースが不要になり、コストダウンが図れる。

特開２０００−３０８３６４号公報（特許文献２）は、半導体電力変換回路としてのブリッジ結線回路を一体化したモジュールの端子配置を統一して、この半導体電力変換回路の組み立て作業の標準化し、製作変更を容易にする。半導体電力変換回路を開示する。この半導体電力変換回路は、半導体スイッチ素子を２ｍ（ｍ＝１、２、３、・・・）個用い、これらの半導体スイッチ素子でブリッジ結線回路を構成し、ブリッジ結線回路を一体化したモジュールに形成する際に、ブリッジ結線回路の交流側端子をモジュールの一面の上辺部または下辺部のいずれか一方に配置し、ブリッジ結線回路の直流側端子をモジュールの一面の左辺部および右辺部の双方に配置したことを特徴とする。

この半導体電力変換回路によると、半導体電力変換回路としてのハーフブリッジ結線回路，フルブリッジ結線回路，三相ブリッジ結線回路などを一体化したモジュールに形成する際に、上述の如き端子配列にすることにより、これらのブリッジ結線回路間の接続導体を標準化でき、さらに同一形状で構成部品が異なる半導体電力変換回路間の接続導体も標準化できる。その結果、構成部品の種類の少なくでき、これらの半導体電力変換回路の組み立て作業および形状の標準化，コストダウンが計れる。

特開２００３−１８８６３号公報（特許文献３）は、同一形状の電力用半導体装置を２台接続して使用した場合でも、Ｐ電極とＮ電極との間のサージ発生を抑制した半導体装置を開示する。この半導体装置は、６素子インバータ結線を内蔵し、半導体装置の直流入力端子となるＰ電極またはＮ電極の一方の電極の外部露出箇所を２箇所に構成したことを特徴とする。すなわち、電力用スイッチング半導体素子を複数個内蔵し、外部直流電源に接続されるＰ電極およびＮ電極と、三相交流のＵ相出力端子、Ｖ相出力端子、Ｗ相出力端子とを外部に露出させたパワーモジュールにおいて、Ｐ電極とＮ電極のいずれか一方の電極を２個設け、他方の電極の両側に配置した構成を特徴とする。

この半導体装置によると、接続される一組のパワーモジュールが同一品で対応できるので、パワーモジュールの標準化が可能となるとともに、バスバーの長さを短くできるのでインダクタンスの低減を図ることができる。また、Ｐ電極とＮ電極との間のサージを低減することができるとともに、同一外形で２台の半導体装置を接続使用することが容易となる。
実開平６−５７０９２号公報（実用新案登録第２５７０４４３号公報） 特開２０００−３０８３６４号公報 特開２００３−１８８６３号公報

しかしながら、上述した特許文献には、以下のような問題点を有する。

特許文献１に開示された複数モータ用制御ユニットにおける複数のインバータユニットへは、電源ユニットからコネクタを介して電源が供給される。インバータユニットの前面プレートには、データ用端子と通信コネクタとアラーム出力端子とがあるのみである。インバータユニットのＩＰＭの直流電力入力端子どうしは、相互に直接的に接続されることがない。そのため、ＩＰＭの間における電力供給ラインの距離は長く、入力端子であるＰ電極とＮ電極との間には、半導体装置内部および直流入力接続導体（銅線）のインダクタンスにより、サージが発生しやすい。

特許文献２に開示された半導体電力変換回路においては、コンバータのＰ端子およびＮ端子とインバータのＰ端子およびＮ端子との間や、コンバータおよび／またはインバータを構成するハーフブリッジ結線回路の直流側端子（Ｐ端子およびＮ端子）間を、接続導体により接続されている。しかしながら、これらの構成としたのは、半導体電力変換回路間の接続導体の標準化を図りコストダウンを目的としたものに過ぎない。

特許文献３に開示された電力用半導体装置においては、通常はパワーモジュールにおけるＰ端子およびＮ端子をそれぞれ１つで１組を構成する端子について、もう１つＰ端子またはＮ端子を設けて１組としたものに過ぎない。すなわち、Ｕ相用電極、Ｖ相用電極およびＷ相用電極の配置の都合上、同じパワーモジュールを反転させて配置した場合に、たとえば、第１のパワーモジュールおよび第２のパワーモジュールが、それぞれ第１のＮ端子、Ｐ端子、第２のＮ端子で並ぶ端子を有し、第１のパワーモジュールと第２のパワーモジュールとを反転させて使用する場合に、第１のパワーモジュールの第１のＮ端子と第２のパワーモジュールの第２のＮ端子とを、Ｐ端子どうしを接続するバスバーを用いて接続できるようにするものである。そのため、第１のパワーモジュールの第２のＮ端子と第２のパワーモジュールの第１のＮ端子とは使用されないことになる。

上述した特許文献以外の従来のＩＰＭの接続について図３を用いて説明する。図３に示すように、ＩＰＭ（１）１００の端子１２０およびＮ端子１１０と、ＩＰＭ（２）２００の端子２２０およびＮ端子２１０とがそれぞれ、Ｐ端子用バスバー４００およびＮ端子用バスバー３００を用いて接続される。バスバーの代わりにケーブルで接続してもよい。このような接続構造とする場合、車両により搭載される車両補機の数が異なるので、ＩＰＭの数も変わり、車両ごとにバスバーやケーブルの長さを変更しなければならない。さらに、Ｐ電極とＮ電極との間のサージ電圧が大きい。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、簡単な構成で、サージ電圧を低減せしめすことができる、インバータユニットにおけるパワーモジュールの接続構造を提供することである。

第１の発明に係るパワーモジュールの接続構造は、インバータユニットにおけるパワーモジュールの接続構造である。インバータユニットはＮ個（Ｎは２以上の整数）のパワーモジュールから構成される。各パワーモジュールは、略直方体の形状を有する。第Ｍ番目（Ｍは１以上の整数）のパワーモジュールにおける、第（Ｍ＋１）番目のパワーモジュールに対向する第１の面と、第（Ｍ＋１）番目のパワーモジュールにおける、第Ｍ番目のパワーモジュールに対向する第２の面とは、互いに平行である。パワーモジュールは、第１の面および第２の面のいずれか一方の面に設けられた第１の直流電力用コネクタと、一方の面とは異なる他方の面に設けられた第２の直流電力用コネクタとを含む。なお、第１の直流電力用コネクタの名称と第２の直流電力用コネクタの名称とは逆であってもよい。

第１の発明によると、たとえば、第Ｍ番目のパワーモジュールと第（Ｍ＋１）番目のパワーモジュールとが互いに隣接して配置される。このとき、第Ｍ番目のパワーモジュールの第１の面（第（Ｍ＋１）番目のパワーモジュールに対向する面）には、第１の直流電力用コネクタが設けられ、第（Ｍ＋１）番目のパワーモジュールの第２の面（第Ｍ番目のパワーモジュールに対向する面）には、第２の直流電力用コネクタが設けられる。第Ｍ番目の第１の直流電力用コネクタ（たとえば凸側のコネクタ）と、そのコネクタに対応する第（Ｍ＋１）番目の第２の直流電力用コネクタ（たとえば凹側のコネクタ）とが接続される。このコネクタを介して直流電力が供給される。このため、専用のバスバーが不要になり、コストダウンを図れるとともに軽量化を実現できる。さらに、組付けが簡単になる。さらに、バスバーを用いないで、極力短い経路により直流電力を供給することができるので、バスバー上の寄生インダクタンスがなくなりサージ電圧が小さくなる。その結果、簡単な構成で、サージ電圧を低減せしめすことができる、インバータユニットにおけるパワーモジュールの接続構造を提供することができる。

第２の発明に係るパワーモジュールの接続構造においては、第１の発明の構成に加えて、コネクタは、第１の面と第２の面とが接するように、第Ｍ番目のパワーモジュールと、第（Ｍ＋１）番目のパワーモジュールとを接続する。

第２の発明によると、第１の面と第２の面とが接するように、第Ｍ番目のパワーモジュールと、第（Ｍ＋１）番目のパワーモジュールとが接続されるので、直流端子間の距離が最も短くできる。このため、サージ電圧の発生の回避、省スペース化を図ることができる。

第３の発明に係るパワーモジュールの接続構造においては、第１または２の発明の構成に加えて、第１の直流電力用コネクタは、凹側のコネクタであって、第２の直流電力用コネクタは、凸側のコネクタであるか、または第１の直流電力用コネクタは、凸側のコネクタであって、第２の直流電力用コネクタは、凹側のコネクタである。

第３の発明によると、凹側のコネクタである第１の直流電力用コネクタと、凸側のコネクタである第２の直流電力用コネクタとを嵌合させて（または逆に嵌合させて）、第１のパワーモジュールと第２のパワーモジュールとを簡単に接続することができる。

第４の発明に係るパワーモジュールの接続構造においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、コネクタは、Ｐ側端子とＮ側端子とから構成される。

第４の発明によると、Ｐ側端子とＮ側端子とから構成されるコネクタにより、直流電力を供給することができる。

第５の発明に係るパワーモジュールの接続構造は、インバータユニットにおけるパワーモジュールの接続構造である。インバータユニットはＮ個（Ｎは２以上の整数）のパワーモジュールから構成される。各パワーモジュールは、略直方体の形状を有する。第Ｍ番目（Ｍは１以上の整数）のパワーモジュールと、第（Ｍ＋１）番目のパワーモジュールとが隣接して配置される。パワーモジュールは、上面の端部に設けられた第１の直流電力用端子台と、上面の端部とは逆の端部に設けられた第２の直流電力用端子台と、第Ｍ番目の第１の直流電力用端子台と第（Ｍ＋１）番目の第２の直流電力用端子台とを接続するための接続手段と、パワーモジュールの内部において、第１の直流電力用端子台と第２の直流電力用端子台とを接続するための内部接続手段とを含む。なお、第１の直流電力用端子台の名称と第２の直流電力用端子台の名称とは逆であってもよい。

第５の発明によると、第Ｍ番目のパワーモジュールと第（Ｍ＋１）番目のパワーモジュールとが互いに隣接して配置される。このとき、第Ｍ番目のパワーモジュールの上面の第（Ｍ＋１）番目のパワーモジュール側の端部には、第１の直流電力用端子台が設けられ、第（Ｍ＋１）番目のパワーモジュールの上面の第Ｍ番目のパワーモジュール側の端部には第２の直流電力用端子台が設けられる。第Ｍ番目のパワーモジュールの第１の直流電力用端子台のＰ側端子と第（Ｍ＋１）番目のパワーモジュールの第２の直流電力用端子台のＰ側端子とが接続手段により接続される。Ｎ側端子も同様に接続手段により接続される。第Ｍ番目のパワーモジュールおよび第（Ｍ＋１）番目のパワーモジュールのいずれにおいても、第１の直流電力用端子台のＰ側端子と第２の直流電力用端子台のＰ側端子とが、第１の直流電力用端子台のＮ側端子と第２の直流電力用端子台のＮ側端子とが、そのパワーモジュールの内部で内部接続手段により接続されている。この接続手段および内部接続手段を介して直流電力が供給される。このため、専用のバスバーが不要になり、コストダウンを図れるとともに軽量化を実現できる。さらに、バスバーの長さを短くして直流電力を供給することができるので、バスバー上の寄生インダクタンスが少なくなりサージ電圧が小さくなる。その結果、簡単な構成で、サージ電圧を低減せしめすことができる、インバータユニットにおけるパワーモジュールの接続構造を提供することができる。

第６の発明に係るパワーモジュールの接続構造においては、第５の発明の構成に加えて、第１の直流電力用端子台および第２の直流電力用端子台は、Ｐ側端子とＮ側端子とから構成される。接続手段は、Ｐ側端子どうしおよびＮ側端子どうしを接続するための手段を含む。内部接続手段は、Ｐ側端子どうしおよびＮ側端子どうしを接続するための手段を含む。

第６の発明によると、Ｐ側端子とＮ側端子とから構成される端子台により、直流電力を供給することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

＜第１の実施の形態＞
図１を参照して、本実施の形態に係るインバータユニットのパワーモジュールの接続構造について説明する。

インバータユニットは、直流電力の入力となるＰ電極およびＮ電極と、三相交流の出力となるＵ相用電極、Ｖ相用電極およびＷ相用電極とを有するＩＰＭを含む。このようなインバータユニットは、１台で使用する場合は、ＩＰＭのＰ電極には直流の正極を、Ｎ電極には直流の負極を入力として接続し、ＩＰＭのＵ相用電極、Ｖ相用電極およびＷ相用電極には三相交流の負荷が接続される。以下の説明においては、このようなＩＰＭを複数含む場合の、ＩＰＭのＰ電極端子とＮ電極端子との接続構造に特徴を有するインバータユニットについて説明する。

図１に示すように、インバータユニットにおいては、第１番目のＩＰＭ（１）１０００と第２番目のＩＰＭ（２）２０００との２つのＩＰＭから構成される。第１番目のＩＰＭ（１）１０００と第２番目のＩＰＭ（２）２０００とは、同じ構成を有する。また、インバータユニットは、３つ以上のＩＰＭから構成されるものでも構わない。

第１番目のＩＰＭ（１）１０００と第２番目のＩＰＭ（２）２０００とは、それぞれ、直方体の形状を有し、一方の側面には、Ｐ端子のコネクタのメス側（凹側）部材１０２０とＮ端子のコネクタのメス側部材１０１０とが設けられる。このＰ端子のコネクタのメス側部材１０２０に対応して、逆の側面には、Ｐ端子のコネクタのオス側（凸側）部材１１２０が設けられる。また、このＮ端子のコネクタのメス側部材１０１０に対応して、逆の側面には、Ｎ端子のコネクタのオス側部材１１１０が設けられる。

また、第２番目のＩＰＭ（２）２０００も第１番目のＩＰＭ（１）１０００と同様に、一方の側面には、Ｐ端子のコネクタのメス側部材２０２０とＮ端子のコネクタのメス側部材２０１０とが設けられる。このＰ端子のコネクタのメス側部材２０２０に対応して、逆の側面には、Ｐ端子のコネクタのオス側部材２１２０が設けられる。また、このＮ端子のコネクタのメス側部材２０１０に対応して、逆の側面には、Ｎ端子のコネクタのオス側部材２１１０が設けられる。

また、第１番目のＩＰＭ（１）１０００のＰ端子のコネクタのメス側部材１０２０およびＮ端子のコネクタのメス側部材１０１０には、それぞれ直流の正極および負極を入力として接続され、図示しないＵ相用電極、Ｖ相用電極およびＷ相用電極には各々の三相交流の負荷（駆動用電動機、オイルポンプモータ、ウォータポンプモータ、エアコンのコンプレッサモータなど）が接続される。

このような２つのＩＰＭ（１）１０００およびＩＰＭ（２）２０００から構成されるインバータユニットにおいて、ＩＰＭ（１）１０００のＰ端子のコネクタのオス側部材１１２０がＩＰＭ（２）のＰ端子のコネクタのメス側部材２０２０に、ＩＰＭ（１）１０００のＮ端子のコネクタのオス側部材１１１０がＩＰＭ（２）のＮ端子のコネクタのメス側部材２０１０に、それぞれ嵌合される。このとき、コネクタのメス側の深さはオス側の突起長さと等しいか、コネクタのメス側の深さがオス側の突起長さよりも長くなるように（すなわち、オス側部材が完全にメス側に収納されるように）設計される。このようにすると、第１のＩＰＭ（１）１０００と第２のＩＰＭ（２）２０００とを、それらの端面を互いに接して配置することができるので、配置効率が最も高くなる。

以上のようにして、本実施の形態に係るインバータユニットにおいて複数のＩＰＭが配置される場合、第１番目のパワーモジュールであるＩＰＭ（１）の第１の面（第２番目のＩＰＭ（２）に対向する面）には、直流電力用コネクタのオス側が設けられ、第２番目のパワーモジュールであるＩＰＭ（２）の第２の面（第１番目のＩＰＭ（１）に対向する面）には、直流電力用コネクタのメス側が設けられる。第１番目のオス側の直流電力用コネクタと、そのコネクタに対応する第２番目のメス側の直流電力用コネクタとが接続される。このコネクタを介して直流電力が供給される。このため、専用のバスバーが不要になり、コストダウンを図れるとともに軽量化を実現できる。さらに、組付けが簡単になる。さらに、バスバーを用いないで、極力短い経路により直流電力を供給することができるので、バスバー上の寄生インダクタンスがなくなりサージ電圧が小さくなる。その結果、簡単な構成で、サージ電圧を低減せしめすことができる、インバータユニットにおけるパワーモジュールの接続構造を提供することができる。

＜第２の実施の形態＞
図２を参照して、本実施の形態に係るインバータユニットのパワーモジュールの接続構造について説明する。本実施の形態に係るインバータユニットのパワーモジュールの接続構造は、第１の実施の形態と同様に複数のＩＰＭを含む場合のＩＰＭのＰ電極端子とＮ電極端子との接続構造に特徴を有するインバータユニットについて説明する。なお、以下の説明では、ＩＰＭを３個として説明するが、本発明はこれに限定されない。

図２に示すように、このインバータユニットは、第１番目のＩＰＭ（１）３０００と第２番目のＩＰＭ（２）４０００と第３番目のＩＰＭ（３）５０００との３つのＩＰＭから構成される。第１番目のＩＰＭ（１）３０００と第２番目のＩＰＭ（２）４０００と第３番目のＩＰＭ（３）５０００とは、同じ構成を有する。なお、第１の実施の形態と同じ構成についてのここでの詳細な説明は繰返さない。

第１番目のＩＰＭ（１）３０００と第２番目のＩＰＭ（２）４０００と第３番目のＩＰＭ（３）５０００とは、それぞれ、直方体の形状を有し、上面の一方の端部には、Ｐ端子３０２０とＮ端子３０１０とから構成される第１の端子台と、同じ上面で異なる端部には、第１の端子台に対応する第２の端子台が設けられる。第２の端子台は、Ｐ端子３１２０とＮ端子３１１０とから構成される。また、第１の端子台のＰ端子３０２０と第２の端子台のＰ端子３１２０とは、ＩＰＭ（１）３０００の内部で接続線３４００により接続されている。また、第１の端子台のＮ端子３０１０と第２の端子台のＮ端子３１１０とは、ＩＰＭ（１）３０００の内部で接続線３３００により接続されている。

また、第２番目のＩＰＭ（２）４０００も第１番目のＩＰＭ（１）３０００と同様に、上面の一方の端部には、Ｐ端子４０２０とＮ端子４０１０とから構成される第１の端子台と、同じ上面で異なる端部には、第１の端子台に対応する第２の端子台が設けられる。第２の端子台は、Ｐ端子４１２０とＮ端子４１１０とから構成される。また、第１の端子台のＰ端子４０２０と第２の端子台のＰ端子４１２０とは、ＩＰＭ（２）４０００の内部で接続線４４００により接続されている。また、第１の端子台のＮ端子４０１０と第２の端子台のＮ端子４１１０とは、ＩＰＭ（２）４０００の内部で接続線４３００により接続されている。

また、第３番目のＩＰＭ（３）５０００も第１番目のＩＰＭ（１）３０００および第２番目のＩＰＭ（２）４０００と同様に、上面の一方の端部には、Ｐ端子５０２０とＮ端子５０１０とから構成される第１の端子台と、同じ上面で異なる端部には、第１の端子台に対応する第２の端子台が設けられる。第２の端子台は、Ｐ端子５１２０とＮ端子５１１０とから構成される。また、第１の端子台のＰ端子５０２０と第２の端子台のＰ端子５１２０とは、ＩＰＭ（３）５０００の内部で接続線５４００により接続されている。また、第１の端子台のＮ端子５０１０と第２の端子台のＮ端子５１１０とは、ＩＰＭ（３）５０００の内部で接続線５３００により接続されている。

このように、第１のＩＰＭ（１）３０００、第２のＩＰＭ（２）４０００、第３のＩＰＭ（３）５０００とは、同じ構成を有する。

また、第１番目のＩＰＭ（１）３０００のＰ端子３０２０およびＮ端子３０１０には、それぞれ直流の正極および負極を入力として接続され、図示しないＵ相用電極、Ｖ相用電極およびＷ相用電極には各々の三相交流の負荷（駆動用電動機、オイルポンプモータ、ウォータポンプモータ、エアコンのコンプレッサモータなど）が接続される。この負荷の接続の点については、前述の第１の実施の形態と同じである。

このような３つのＩＰＭ（１）３０００、ＩＰＭ（２）４０００およびＩＰＭ（３）５０００から構成されるインバータユニットにおいて以下のようにＩＰＭが接続される。

ＩＰＭ（１）３０００の第２の端子台のＰ端子とＩＰＭ（２）４０００の第１の端子台のＰ端子とがバスバー６０００にて、ＩＰＭ（１）３０００の第２の端子台のＮ端子とＩＰＭ（２）４０００の第１の端子台のＮ端子とが、バスバー６０００にて、それぞれ接続される。このとき、たとえばバスバー６０００に設けられた２つの穴部６１００のそれぞれとＰ端子３１２０およびＮ端子３１１０とがボルト等で連結され、バスバー６０００に設けられた２つの穴部６２００のそれぞれとＰ端子４０２０およびＮ端子４０１０とがボルト等で連結される。

さらに、ＩＰＭ（２）４０００の第２の端子台のＰ端子とＩＰＭ（３）５０００の第１の端子台のＰ端子とがバスバー６０００にて、ＩＰＭ（２）４０００の第２の端子台のＮ端子とＩＰＭ（３）５０００の第１の端子台のＮ端子とが、バスバー６０００にて、それぞれ接続される。このとき、たとえばバスバー６０００に設けられた２つの穴部６１００および穴部６２００を用いる点は、前述と同じである。

以上のようにして、本実施の形態に係るインバータユニットにおいて複数のＩＰＭが配置される場合、第２番目のパワーモジュールであるＩＰＭ（２）の上面の第１番目のパワーモジュールであるＩＰＭ（１）側の端部には、第１の端子台が設けられ、第２番目のパワーモジュールであるＩＰＭ（２）の上面の第３番目のパワーモジュールであるＩＰＭ（３）側の端部には第２の端子台が設けられる。第２番目のＩＰＭ（２）の第１の端子台のＰ側端子と第１番目のＩＰＭ（１）の第２の端子台のＰ側端子とがバスバーにより接続される。Ｎ側端子も同様にバスバーにより接続される。いずれのＩＰＭにおいても、第１の端子台のＰ側端子と第２の端子台のＰ側端子とが、第１の端子台のＮ側端子と第２の端子台のＮ側端子とが、そのＩＰＭの内部で内部接続線により接続されている。このバスバーおよび内部接続線を介して直流電力が供給される。このため、専用のバスバーが不要になり、コストダウンを図れるとともに軽量化を実現できる。さらに、バスバーの長さを短くして直流電力を供給することができるので、バスバー上の寄生インダクタンスが少なくなりサージ電圧が小さくなる。その結果、簡単な構成で、サージ電圧を低減せしめすことができる、インバータユニットにおけるパワーモジュールの接続構造を提供することができる。

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。本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。

本発明の第１の実施の形態に係るインバータユニットにおけるＩＰＭの接続状態を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係るインバータユニットにおけるＩＰＭの接続状態を示す図である。 従来のインバータユニットにおけるＩＰＭの接続状態を説明するための図である。

符号の説明

１００，１０００，３０００ ＩＰＭ（１）、２００，２０００，４０００ ＩＰＭ（２）、５０００ ＩＰＭ（３）、６０００ バスバー。

Claims (6)

1. インバータユニットにおけるパワーモジュールの接続構造であって、
   前記インバータユニットはＮ個（Ｎは２以上の整数）のパワーモジュールから構成され、
   各前記パワーモジュールは、略直方体の形状を有し、
   第Ｍ番目（Ｍは１以上の整数）のパワーモジュールにおける、第（Ｍ＋１）番目のパワーモジュールに対向する第１の面と、第（Ｍ＋１）番目のパワーモジュールにおける、第Ｍ番目のパワーモジュールに対向する第２の面とは、互いに平行であって、
   前記パワーモジュールは、
   前記第１の面および前記第２の面のいずれか一方の面に設けられた第１の直流電力用コネクタと、
   前記一方の面とは異なる他方の面に設けられた第２の直流電力用コネクタとを含む、パワーモジュールの接続構造。
2. 前記コネクタは、前記第１の面と前記第２の面とが接するように、第Ｍ番目のパワーモジュールと、第（Ｍ＋１）番目のパワーモジュールとを接続する、請求項１に記載のパワーモジュールの接続構造。
3. 前記第１の直流電力用コネクタは、凹側のコネクタであって、前記第２の直流電力用コネクタは、凸側のコネクタであるか、または前記第１の直流電力用コネクタは、凸側のコネクタであって、前記第２の直流電力用コネクタは、凹側のコネクタである、請求項１または２に記載のパワーモジュールの接続構造。
4. 前記コネクタは、Ｐ側端子とＮ側端子とから構成される、請求項１〜３のいずれかに記載のパワーモジュールの接続構造。
5. インバータユニットにおけるパワーモジュールの接続構造であって、
   前記インバータユニットはＮ個（Ｎは２以上の整数）のパワーモジュールから構成され、
   各前記パワーモジュールは、略直方体の形状を有し、
   第Ｍ番目（Ｍは１以上の整数）のパワーモジュールと、第（Ｍ＋１）番目のパワーモジュールとが隣接して配置され、
   前記パワーモジュールは、
   上面の端部に設けられた第１の直流電力用端子台と、
   上面の前記端部とは逆の端部に設けられた第２の直流電力用端子台と、
   前記第Ｍ番目の第１の直流電力用端子台と前記第（Ｍ＋１）番目の第２の直流電力用端子台とを接続するための接続手段と、
   前記パワーモジュールの内部において、前記第１の直流電力用端子台と前記第２の直流電力用端子台とを接続するための内部接続手段とを含む、パワーモジュールの接続構造。
6. 前記第１の直流電力用端子台および前記第２の直流電力用端子台は、Ｐ側端子とＮ側端子とから構成され、
   前記接続手段は、Ｐ側端子どうしおよびＮ側端子どうしを接続するための手段を含み、
   前記内部接続手段は、Ｐ側端子どうしおよびＮ側端子どうしを接続するための手段を含む、請求項５に記載のパワーモジュールの接続構造。
   

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