JP2007143272A - コンデンサモジュール,電力変換装置及び車載用電機システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】上記課題は、複数のコンデンサを有するコンデンサモジュールにおいて、第1の幅広導体と第2の幅広導体を絶縁シートを介して積層した積層体を備え、この積層体を、前記複数のコンデンサを載置するとともに、電気的に接続される第1の平面部と、この第1の平面部に対して折り曲げられた第2の平面部と、前記第1の平面部及び第2の平面部の端部にそれぞれ設けられ、外部と接続される接続部とをもって構成することにより、解決できる。
【選択図】図3
Description
次に、車両の加速時、特にエンジンENGに供給される空気量を制御するスロットル弁の開度が全開になる急加速時(例えば急勾配坂の登坂時で、アクセルの踏み込み量が大きい時)においては、前述した通常走行時の動作に加え、バッテリBATからの出力電力を電力変換装置INVによって三相交流電力に変換して電動機MG1に供給し、電動機MG1によって発生する回転駆動力を増加する。
本発明の第1の実施形態によるコンデンサモジュールCMの外観斜視図を図3に示す。コンデンサモジュールCMは、ナットが埋め込んだ固定用穴17がある樹脂モールド用のケース12で覆い、高圧バッテリBATからの接続部3c、4c、パワーモジュールPMUとの接続部3b、4bを備える。また、コンデンサセルCDSを載置し、絶縁シート10を介して積層した幅広導体8,9の積層体(後述)を、樹脂モールドケース12から、そのまま、樹脂モールド外へ引き出し、パワーモジュールPMUの接続部3b、4bを形成する。
図5に示すように、樹脂モールド用のケース12の内部には、複数のコンデンサからなるコンデンサセルCDSを配置する。ここで、本実施形態では、コンデンサセルCDSとして、金属を蒸着したフィルムを積層巻きし、金属吹き付けにより巻き軸方向の両面に電極11を形成したフィルムコンデンサを用いている。つまり、本実施形態のコンデンサでは、電極11が両側面に対向するようなコンデンサである。
本発明の第1の実施形態によるコンデンサモジュールCMとパワーモジュールPMUとの接続部の拡大断面図と電流経路を図11にて説明する。
上アームのオンスイッチング(TR)の期間は、パワーモジュールPMU1の下アームのダイオードがオフするため、ダイオードのオフ時に発生する高周波のリカバリー電流が、図18の回路図の電流経路66-Aで流れる。このリカバリー電流により、通電した電流以上の貫通電流がIGBTに流れる。上アームのIGBTの電圧は、このオンスイッチング(TR)に、ほぼゼロ(実際は導通損失があるため数V)となる。一方、下アームのダイオード、はオフするため、このダイオードのオフ時のリカバリー電流による跳ね上がり電圧が下アームのダイオード、IGBTに生じる(ダイオードの波形は図示せず)。本実施例の構造では、電流経路66-Aは、低インダクタンス回路であるため、このダイオードのリカバリー電流による下アームの跳ね上がり電圧も低減できる。
次に、本発明の第3の実施形態によるコンデンサモジュールの構成を図21に示す。
図21は、本発明の第3の実施形態によるコンデンサモジュールの構成を示す分解斜視図である。なお、図4と同一符号は、同一部分を示している。
本実施形態では、コンデンサモジュールCMの基本的な構成は、図4〜図10に示したコンデンサモジュールCMと同様である。本実施例の特徴は、2つの電動機を制御する車載電機システムの電力変換装置のコンデンサモジュールCMにおいて、パワーモジュール1つに必ず低インダクタンスなコンデンサモジュール1つを接続できる配置で、かつ、低インダクタンスで接続していない残りの1つコンデンサモジュールも電流供給するためのコンデンサ容量を増やす役割を維持しつつ、コンデンサモジュールを1つにまとめた点である。コンデンサモジュールCMは、絶縁シートを介して2枚の幅広導体を積層した積層体の両端に、複数個のコンデンサセルCDSを載置配置し、中心位置でパワーモジュールと接続する構造である。これにより、2つのコンデンサモジュールのときに生じた組み立て時にコンデンサモジュールのネジ止めの位置あわせ不要になる。また、本実施例では、2つのパワーモジュールと接続する構造のため接続穴が複数あるが、2つのパワーモジュールが1つになったパワーモジュールを用いる場合は、接続部の穴を減らすことができ、底面積をさらに小さくできる。
INV…電力変換装置
MCU…電動機制御装置
CM、CM1、CM2…コンデンサモジュール
PMU,PMU1,PMU2…パワーモジュール
DCU、DCU1、DCU2…駆動回路装置
M、Mpu,Mnu、Mpv,Mnv、Mpw,Mnw…パワー半導体素子
3a,4a, 3a-U,4a-U, 3a-V,4a-V, 3a-W,4a-W, 24U, 24V, 24W, 24U-1, 24V-1, 24W-1, 24U-2, 24V-2, 24W-2,PMU1-3a-U, PMU1-3a-V, PMU1-3a-W, PMU1-4a-U, PMU1-4a-V, PMU1-4a-W,PMU2-3a-U, PMU2-3a-V, PMU2-3a-W, PMU2-4a-U, PMU2-4a-V, PMU2-4a-W,…パワーモジュール接続部
3b,4b,3c,4c,CM1-3b-1U,CM1-3b-2U,CM1-3b-1V,CM1-3b-2V,CM1-3b-1W,CM1-3b-1W,CM1-4b-1U,CM1-4b-2U,CM1-4b-1V, CM1-4b-2V ,CM1-4b-1W,CM1-4b-1W,CM2-3b-1U,CM2-3b-2U,CM2-3b-1V,CM2-3b-2V,CM2-3b-1W,CM2-3b-1W,CM2-4b-1U,CM2-4b-2U,CM2-4b-1V, CM2-4b-2V,CM2-4b-1W,CM2-4b-1W…コンデンサモジュール接続部
8、9、CM1-8、CM1-9、CM2-8、CM2-9…幅広導体
10、CM1-10、CM2-10…絶縁シート
11、11-A、11-B…コンデンサセル電極
CDS、CDS-A、CDS-B…コンデンサセル
12…樹脂モールドケース
13…モールド樹脂
14,15、14-A,15-A、14-B,15-B…立ち上がり部
Claims (16)
- 複数のコンデンサと、
この複数のコンデンサと電気的に接続され、第1の幅広導体及び第2の幅広導体が絶縁シートを介して積層されて構成された積層体とを有し、
前記積層体は、
前記複数のコンデンサが載置されて電気的に接続された第1の平面部と、
この第1の平面部に連設され、前記第1の平面部に載置された複数のコンデンサから遠ざかる方向に幅広状態で延びた第2の平面部と、
前記第1の平面部及び前記第2の平面部の端部にそれぞれ設けられ、外部と電気的に接続される接続部とを備えた
ことを特徴とするコンデンサモジュール。 - 請求項1に記載のコンデンサモジュールにおいて、
前記第1の平面部は前記複数のコンデンサと共に樹脂モールドされており、
前記第2の平面部は前記樹脂モールドから露出し、前記樹脂モールドから遠ざかる方向に幅広状態で延びている
ことを特徴とするコンデンサモジュール。 - 請求項1に記載のコンデンサモジュールにおいて、
前記第2の平面部の途中にはベント部が形成されている
ことを特徴とするコンデンサモジュール。 - 請求項1に記載のコンデンサモジュールにおいて、
前記第1及び第2の幅広導体には複数の立ち上げ部が形成されており、
前記複数のコンデンサはそれぞれ両端面に電極を有しており、
前記電極の一方は前記第1の幅広導体の立ち上げ部と、前記電極の他方は前記第2の幅広導体の立ち上げ部とそれぞれ電気的に接続されている
ことを特徴とするコンデンサモジュール。 - 請求項1に記載のコンデンサモジュールにおいて、
前記複数のコンデンサのうち、少なくとも1つのコンデンサの電極の配置方向は他のコンデンサの電極の配置方向とは逆である
ことを特徴とするコンデンサモジュール。 - 請求項1に記載のコンデンサモジュールにおいて、
前記複数のコンデンサは両端面の一方に正極側電極を、他方に負極側電極を有し、かつ正極側電極から負極側電極に向かう電極方向が略平行になるように、前記第1の平面部に配列されており、
隣接するコンデンサ同士は電極方向が互いに逆方向である
ことを特徴とするコンデンサモジュール。 - 請求項1に記載のコンデンサモジュールにおいて、
モジュールは、その一部が、冷却媒体によって冷却される筐体に面接触するように、前記筐体に取り付けられる
ことを特徴とするコンデンサモジュール。 - 電源と負荷との間に電気的に接続されて、電源と負荷との間における電力の授受を制御するものであって、
スイッチング用パワー半導体素子を有し、前記電源と前記負荷との間に電気的に接続されたパワーモジュールと、
このパワーモジュールの前記電源側に電気的に並列に接続されたコンデンサモジュールとを有し、
前記コンデンサモジュールは、
複数のコンデンサと、
この複数のコンデンサと電気的に接続され、第1の幅広導体及び第2の幅広導体が絶縁シートを介して積層されて構成された積層体とを有しており、
前記積層体は、
前記複数のコンデンサが載置されて電気的に接続された第1の平面部と、
この第1の平面部に連設され、前記第1の平面部に載置された複数のコンデンサから遠ざかる方向に幅広状態で延びた第2の平面部と、
前記第1の平面部及び前記第2の平面部の端部にそれぞれ設けられ、外部と電気的に接続される接続部とを備えている
ことを特徴とする電力変換装置。 - 請求項8に記載の電力変換装置において、
前記第1の平面部は前記複数のコンデンサと共に樹脂モールドされており、
前記第2の平面部は前記樹脂モールドから露出し、前記パワーモジュールとの接続方向に幅広状態で延びている
ことを特徴とする電力変換装置。 - 請求項8に記載の電力変換装置において、
前記第2の平面部の途中にはベント部が形成されている
ことを特徴とする電力変換装置。 - 請求項8に記載の電力変換装置において、
前記パワーモジュールは、前記コンデンサモジュールが接続される接続部を備えており、
前記コンデンサモジュールの接続部のうち、前記パワーモジュールと接続される接続部は、前記パワーモジュールの接続部と直接接続される
ことを特徴とする電力変換装置。 - 請求項8に記載の電力変換装置において、
前記コンデンサモジュールの接続部のうち、前記パワーモジュールと接続される接続部は、前記第2の平面部に対して折り曲げて形成されており、
前記パワーモジュールは、前記コンデンサモジュールが接続される接続部を備えており、
前記パワーモジュールの接続部は途中に折り曲げ部を有しており、
前記コンデンサモジュールと前記パワーモジュールは、前記コンデンサモジュールの接続部のうち、前記パワーモジュールと接続される接続部の折れ曲がって延在する方向と、前記パワーモジュールの接続部の折れ曲がって延在する方向とを同一方向として、両接続部を突き合わせて固定することにより、電気的に接続されている
ことを特徴とする電力変換装置。 - 請求項8に記載の電力変換装置において、
前記パワーモジュール及び前記コンデンサモジュールをそれぞれ2組備え、
第1のパワーモジュールのコンデンサモジュール接続部及び第2のパワーモジュールのコンデンサモジュール接続部に対して、第1のコンデンサモジュールのパワーモジュール接続部と第2のコンデンサモジュールのパワーモジュール接続部とを共締めして接続し、
前記第1及び第2のパワーモジュールと前記第1及び第2のコンデンサモジュールとを前記接続部において並列接続する
ことを特徴とする電力変換装置。 - 車載電源から供給された電力を電動力に変換する車載用電機システムであって、
前記電動力を発生する電動機と、
前記車載電源と前記電動機との間に電気的に接続されて、前記車載電源と前記電動機との間における電力の授受を制御する電力変換装置とを有し、
前記電力変換装置は、
スイッチング用パワー半導体素子を有し、前記車載電源と前記電動機との間に電気的に接続されたパワーモジュールと、
このパワーモジュールの前記車載電源側に電気的に並列に接続されたコンデンサモジュールとを有し、
前記コンデンサモジュールは、
複数のコンデンサと、
この複数のコンデンサと電気的に接続され、第1の幅広導体及び第2の幅広導体が絶縁シートを介して積層されて構成された積層体とを有しており、
前記積層体は、
前記複数のコンデンサが載置されて電気的に接続された第1の平面部と、
この第1の平面部に連設され、前記第1の平面部に載置された複数のコンデンサから遠ざかる方向に幅広状態で延びた第2の平面部と、
前記第1の平面部及び前記第2の平面部の端部にそれぞれ設けられ、外部と電気的に接続される接続部とを備えている
ことを特徴とする電力変換装置。
ことを特徴とする車載用電機システム。 - 請求項14に記載された車載用電機システムにおいて、
前記第1の平面部は前記複数のコンデンサと共に樹脂モールドされており、
前記第2の平面部は前記樹脂モールドから露出し、前記パワーモジュールとの接続方向に幅広状態で延びている
ことを特徴とする車載用電機システム。 - 請求項14に記載の車載用電機システムにおいて、
前記第2の平面部の途中にはベント部が形成されている
ことを特徴とする車載用電機システム。
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