JP2009295633A - パワーコントロールユニット及びこれを備えたハイブリッド車両 - Google Patents

Abstract

【課題】インダクタンスの低減効果を発揮できサージ電圧の低減及びインバータのスイッチング損失の低減を図ることができるパワーコントロールユニット及びこれを備えたハイブリッド車両を提供する。
【解決手段】電源バスバー４８ａと、一方面電極が電源バスバー４８ａ上に固定され、他方面電極を有する複数のトランジスタＵＨ．ＶＨ．ＷＨと、各トランジスタＵＨ．ＶＨ．ＷＨの他方面電極に個別に接合される複数のバスバー４８ｂと、一方面電極が各バスバー４８ｂ上に固定され、他方面電極を有する複数のトランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬと、各トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬの他方面電極に接合されるバスバー４８ｄとでパワーモジュールを構成し、電源バスバー４８ａと交流出力バスバー４８ｂと接地バスバー４８ｄの接続片が起立され、各接続片がベースフレームと平行なＰＯｕｔバスバー２０とＯｕｔバスＴｒＶ２３等とＮバスバー２１にそれぞれが導通接合される。
【選択図】図１

Description

この発明は、パワーコントロールユニット及びこれを備えたハイブリッド車両に関する。

パワーコントロールユニットの中には、電極板に実装された半導体素子と半導体素子から立ち上がる負極側配線導体と正極側配線導体を対向配置したものがある。対向配置された負極側配線導体と正極側配線導体とは、電流が逆向きに流れることから、この電流に起因する互いに逆向きの磁界により磁束を打ち消し合う相互インダクタンスによって、寄生インダクタンスの低減を図ることができる（特許文献１参照）。
特開２００５−１９１２３３号公報

しかしながら、上記従来のパワーコントロールユニットにあっては、負極側配線導体と正極側配線導体を対向配置し、負極側配線導体と正極側配線導体とに生ずる互いに逆向きの磁界により磁束を打ち消し合う相互インダクタンスだけでは磁束を打ち消し合う効果が十分ではなく、容量の大きいパワーコントロールユニットにおいては適用することができないという課題がある。

そこで、この発明は、インダクタンスの低減効果を最大限に発揮できサージ電圧の低減及びインバータのスイッチング損失の低減を図ることができるパワーコントロールユニット及びこれを備えたハイブリッド車両を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載した発明は、電源バスバー（例えば、実施形態におけるバスバー４８ａ）と、一方面電極が前記電源バスバー上に固定され、他方面電極を有する複数の高位側半導体素子（例えば、実施形態におけるトランジスタＵＨ．ＶＨ．ＷＨ）と、前記各高位側半導体素子の他方面電極に個別に接合される複数の交流出力バスバー（例えば、実施形態におけるバスバー４８ｂ）と、一方面電極が前記各交流出力バスバー上に固定され、他方面電極を有する複数の低位側半導体素子（例えば、実施形態におけるトランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬ）と、前記各低位側半導体素子の他方面電極に接合される接地バスバー（例えば、実施形態におけるバスバー４８ｄ）とでパワーモジュール（例えば、実施形態におけるパワーモジュール４０ｂ〜４０ｇ）を構成し、前記電源バスバーと交流出力バスバーと接地バスバーの端部（例えば、実施形態における接続片４９）が起立され、前記各バスバーの端部が、基台（例えば、実施形態におけるベースフレーム５０）と平行に配置される電源プレート（例えば、実施形態におけるＰＯｕｔバスバー２０）と出力プレート（例えば、実施形態におけるＯｕｔバスＴｒＶ２３等）と接地プレート（例えば、実施形態におけるＮバスバー２１）にそれぞれが導通接合されており、前記電源プレートと出力プレートと接地プレートは、絶縁材を介して積層されていることを特徴とする。

請求項２に記載した発明は、前記電源プレートと接地プレートとが隣接するように積層されていることを特徴とする。

請求項３に記載した発明はエンジンと、該エンジンの機械的出力により駆動される発電機（例えば、実施形態における発電機２）と、該発電機の発電出力により充電されるバッテリ（例えば、実施形態におけるバッテリ３）と、該バッテリの放電出力と前記発電出力の少なくとも一方を用いて駆動されるモータ（例えば、実施形態におけるモータ４）により車両を走行させるハイブリッド車両であって、前記パワーモジュールは、前記モータを制御する第１パワーモジュール（例えば、実施形態における第１インバータ５）と、前記発電機を制御する第２パワーモジュール（例えば、実施形態における第２インバータ６）とを有し、前記第１パワーモジュールと前記第２パワーモジュールとが同一の基台上に配置され、前記第１パワーモジュールと前記第２パワーモジュールとから起立された前記電源バスバーと前記接地バスバーは、共通の前記電源プレートと前記接地プレートに導通接続されていることを特徴とする。

請求項１に記載した発明によれば、電源バスバーと交流出力バスバーと接地バスバーの起立する端部を、各々電源プレートと出力プレートと接地プレートという一枚のプレートにて接続するため、電気接点数及び部品点数の削減を図ることができると共に、電流経路の短縮化による電気抵抗及び導通損失の低減が可能となる効果がある。
また、電源プレートと出力プレートと接地プレートは積層する構造であるため、これらをまとめたユニットの厚さ寸法を抑えることができ、これに隣接する部品との距離も短くでき、更にインダクタンスを低減することができる効果がある。
請求項２に記載した発明によれば、少なくとも電流経路が帰路と往路の関係となる電源プレートと接地プレートとが隣接するように積層されているため、この逆向きの電流に起因する互いに逆向きの磁界により磁束を打ち消し合う相互インダクタンスによってインダクタンスの低減効果を最大限に発揮でき、サージ電圧の低減及びスイッチング損失の低減を図ることができる効果がある。

請求項３に記載した発明によれば、第１パワーモジュールと第２パワーモジュールとから起立された電源バスバーと接地バスバーとが共通の電源プレートと接地プレートに導通接続されているため、基台上の占有スペースを小さくでき、したがって、全体を小型化して搭載性を向上できる効果がある。また、小型化できるため、その分だけ、周辺部品の搭載スペースを大きく確保できる効果がある。

次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１はハイブリッド車両用のパワーコントロールユニット（ＰＣＵ）１を含む回路構成を示している。このハイブリッド車両はエンジン（図示せず）と、エンジンの機械的出力により駆動される発電機（ＧＥＮ）２と、発電機２の発電出力により充電される高圧系のバッテリ（ＢＡＴ）３と、バッテリ３の放電出力と発電機２の発電出力の少なくとも一方を用いて駆動輪（図示せず）を駆動するモータ（ＭＯＴ）４を備えている。

パワーコントロールユニット１は、バッテリ３から供給される電力により昇圧回路として機能するコンバータ７を介してモータ４を駆動すると共にモータ４を回生作動させた際の電力を降圧回路として機能するコンバータ７を介してバッテリ３に供給する第１インバータ（Ｔｒ／Ｍ ＰＤＵ）５と、発電機２により発生する電力を降圧回路として機能するコンバータ７を介してバッテリ３に供給し、あるいは発電機２により発生する電力でモータ４を駆動する第２インバータ（ＧＥＮ ＰＤＵ）６を備えている。
これらコンバータ７、第１インバータ５及び第２インバータ６は、制御基板（ＥＣＵ）８からの制御指令によりゲートドライブ基板（ＧＤＣＢ）９を介して駆動制御される。

第１インバータ５は、例えば、トランジスタのスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）を複数用いブリッジ接続してなるブリッジ回路５ａと平滑コンデンサ５ｂとを具備するパルス幅変調（ＰＷＭ）によるＰＷＭインバータであって、この第１インバータ５にはモータ４とコンバータ７が接続されている。コンバータ７は、リアクトル７ａと２つのトランジスタのスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）からなるチョッパ回路７ｂとを備え、第１インバータ５の入力側に設けた電圧変換装置であって、このチョッパ回路７ｂの下流側に２次平滑コンデンサ７ｃ、リアクトル７ａの上流側に１次平滑コンデンサ７ｄが各々並列接続されている。

コンバータ７と第１インバータ５との間には第１インバータ５と同様の構成を備えた第２インバータ６が正極側端子Ｐｔと負極側端子Ｎｔに接続され、この第２インバータ６に発電機２が接続されている。この第２インバータ６は、第１インバータ５と同様に、トランジスタのスイッチング素子を複数用いブリッジ接続してなるブリッジ回路６ａと平滑コンデンサ６ｂとを具備するパルス幅変調（ＰＷＭ）によるＰＷＭインバータであって、この第２インバータ６には発電機２とコンバータ７が接続されている。この第２インバータ６は発電機２の出力電圧をコンバータ７により降圧してバッテリ３に充電を行ったり、第１インバータ５を経由してモータ４を駆動する。

第１インバータ５、第２インバータ６は、各相毎に対をなすハイ側，ロー側Ｕ相トランジスタＵＨ，ＵＬ及びハイ側，ロー側Ｖ相トランジスタＶＨ，ＶＬ及びハイ側，ロー側Ｗ相トランジスタＷＨ，ＷＬをブリッジ接続してなるブリッジ回路５ａ，６ａと、平滑コンデンサ５ｂ，６ｂとを備えている。各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨはコンバータ７の正極側端子Ｐｔに接続されてハイサイドアームを構成し、各トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬはコンバータ７の負極側端子Ｎｔに接続されローサイドアームを構成しており、各相毎に対をなす各トランジスタＵＨ，ＵＬ及びＶＨ，ＶＬ及びＷＨ，ＷＬはコンバータ７に対して直列に接続されている。トランジスタＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬのコレクタ−エミッタ間には、エミッタからコレクタに向けて順方向となるようにして、ダイオードＤＵＨ，ＤＵＬ，ＤＶＨ，ＤＶＬ，ＤＷＨ，ＤＷＬが各々接続されている。

コンバータ７のリアクトル７ａは、一端がバッテリ３に接続されてバッテリ電圧が印加されるものであり、チョッパ回路７ｂはこのリアクトル７ａの他端に接続される第１及び第２のスイッチング素子である第１トランジスタＳ１及び第２トランジスタＳ２から構成されている。トランジスタＳ１，Ｓ２のコレクタ−エミッタ間には、エミッタからコレクタに向けて順方向となるようにして、各々ダイオードＤＳ１，ＤＳ２が接続されている。
そして、リアクトル７ａの一端はバッテリ３の正極側端子に接続され、リアクトル７ａの他端は、第１トランジスタＳ１のコレクタ及び第２トランジスタＳ２のエミッタに接続されている。第１トランジスタＳ１のエミッタはバッテリ３の負極側端子及びコンバータ７の負極側端子Ｎｔに接続されている。また、第２トランジスタＳ２のコレクタはコンバータ７の正極側端子Ｐｔに接続されている。

ここで、コンバータ７のトランジスタＳ２から第１インバータ５のトランジスタＷＨ間のバス及びこれに接続される第１インバータ５（コンバータ７）の正極側端子Ｐｔから第２インバータ６のトランジスタＷＨ間のバスがＰＯｕｔバスバー２０として構成されている。また、コンバータ７のトランジスタＳ１から第１インバータ５のトランジスタＷＬ間のバス及びこれに接続される第１インバータ５（コンバータ７）の負極側端子Ｎｔから第２インバータ６のトランジスタＷＬ間のバスがＮバスバー２１として構成されている。

また、第１インバータ５からモータ４のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルに接続される３本のバスがＯｕｔバスＴｒＵ２２、ＯｕｔバスＴｒＶ２３、ＯｕｔバスＴｒＷ２４を構成し、第２インバータ６から発電機２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルに接続される３本のバスがＯｕｔバスＧＥＮＵ２５、ＯｕｔバスＧＥＮＶ２６、ＯｕｔバスＧＥＮＷ２７を構成し、リアクトル７ａからコンバータ７の第１トランジスタＳ１と第２トランジスタＳ２との間に接続されるバスがＰＩＮバスバー２８を構成している。
ＯｕｔバスＴｒＵ２２、ＯｕｔバスＴｒＶ２３、ＯｕｔバスＴｒＷ２４、ＯｕｔバスＧＥＮＵ２５、ＯｕｔバスＧＥＮＶ２６、ＯｕｔバスＧＥＮＷ２７の各々には制御基板８に信号を送る電流センサ３０が接続されている。そして、第１インバータ５、第２インバータ６、コンバータ７の各トランジスタのゲートにゲートドライブ基板９からの信号線が接続されている。

図２〜図１０はパワーコントロールユニット１のハードウエア構成を示している。パワーコントロールユニット１は、例えばハイブリッド車両のエンジンルームに搭載されるもので、図２に示すように、上部には全体を覆うアルミダイキャスト製のユニットケース３１が設けられ、下部にウォータージャケット３２が設けられている。ユニットケース３１の開口部とウォータージャケット３２の周縁とが後述するベースフレーム５０を挟み込んで付き合わされ、両者がボルトＢにより固定されている。ウォータージャケット３２には冷媒の流入口３３が設けられ（図５参照）、ウォータージャケット３２の前面に冷媒の流出口３４が設けられている。この流入口３３と流出口３４が冷却装置ＣＯのポンプ等の機器類に接続されている。

図３はユニットケース３１及びウォータージャケット３２を鎖線で示した全体構成図である。同図に示すように、ユニットケース３１内には下から順にリアクトル７ａ、ウォータージャケット３２、７つのパワーモジュール４０ａ〜４０ｇ（図６参照）を固定したベースフレーム５０、複数のバスバー２０〜２８（図１参照）を一体としたバスバープレートコンポーネント２９、シールドプレート１１、ゲートドライブ基板９、制御基板８、コンデンサユニット１２が配置されている。

図４に示すように、基板３５上にはリアクトル７ａが設置され、このリアクトル７ａの上方に、アルミニウム製のウォータージャケット３２が配置されている。
図５に示すように、ウォータージャケット３２の上面のコーナ部には凹部３６が形成され、この凹部３６にリアクトル７ａから延びるＰＩＮバスバー２８用の端子と、Ｎバスバー２１用の端子が引き出されている。ウォータージャケット３２の上面には凹部３６の残りの部分に、蛇行する凹溝３７が形成されている。凹溝３７はまずＵ字状に曲がった後に凹部３６の手前まで折り返すような経路を形成している。経路の始端底部には流入口３３が形成され、経路の終端はケースの流出口３４に連通している。このウォータージャケット３２の蛇行する凹溝３７はベースフレーム５０に装着されたパワーモジュール４０ａ〜４０ｇ（図６参照）の各ヒートシンク４１（図７参照）に対応して、このヒートシンク４１を受け入れるようになっている。

図６はパワーモジュール４０ａ〜４０ｇをベースフレーム５０に装着した斜視図、図７はべースフレーム５０を下側から見た斜視図である。
図６、図７に示すように、ウォータージャケット３２の上方には、アルミダイキャスト製のベースフレーム５０が配置されている。このベースフレーム５０には開口部５１が７つ形成され、この開口部５１に７個のパワーモジュール４０ａ〜４０ｇが樹脂により固定されてモジュールユニットＭＵを構成している。ここで、パワーモジュール４０ａ〜４０ｇをベースフレーム５０に固定する樹脂で樹脂部５５が形成され、この樹脂部５５が縦壁５６を形成し、ウォータージャケット３２との間に冷媒流路５７を区画形成している。この樹脂部５５によってヒートシンク４１のフィン４２に冷媒を直接的に接触可能な冷却装置ＣＯの一部を構成している。

各パワーモジュール４０ａ〜４０ｇはヒートシンク４１一体型のもので、前述した回路構成におけるコンバータ７の第１トランジスタＳ１と第２トランジスタＳ２を実装した１個のパワーモジュール４０ａと、第２インバータ６において、各々ハイサイド側とローサイド側とで対となったトランジスタＵＨ，ＵＬ、トランジスタＶＨ，ＶＬ、トランジスタＷＨ，ＷＬの３個のパワーモジュール４０ｂ，４０ｃ，４０ｄと、第１インバータ５において、各々ハイサイド側とローサイド側とで対となったトランジスタＵＨ，ＵＬ、トランジスタＶＨ，ＶＬ、トランジスタＷＨ，ＷＬの３個のパワーモジュール４０ｅ，４０ｆ，４０ｇとが図６の手前側から奥側へ順に装着されている。図７に示すように、ヒートシンク４１のフィン４２は冷媒が流れる冷媒流路５７に沿う方向に放熱面が配置されている。

図８に示すように、べースフレーム５０の上部には、各々板状のＰＯｕｔバスバー２０、Ｎバスバー２１、３枚のＯｕｔバスＴｒ（Ｕ，Ｖ，Ｗ）２２，２３，２４と３枚のＯｕｔバスＧＥＮ（Ｕ，Ｖ，Ｗ）２５，２６，２７、ＰＩＮバスバー２８を樹脂モールドで一体化したバスバープレートコンポーネント２９が配置されている。このバスバープレートコンポーネント２９の上部に、図９に示すように、更にこれを覆うようにシールドプレート１１が配置されている。

図１０に示すように、シールドプレート１１の上方にはベースフレーム５０に突出して設けた固定用ボス５２にシールドプレート１１を挟み込んで（図９参照）ゲートドライブ基板９が固定され、ゲートドライブ基板９の上部に制御基板８が配置されている。
そして、図３に示すように、制御基板８の上部にはユニットケース３１の内部に装着されるコンデンサユニット１２が配置されている。このコンデンサユニット１２は図１に示す第１インバータ５の平滑コンデンサ５ｂ、第２インバータ６の平滑コンデンサ６ｂ、コンバータ７の１次平滑コンデンサ７ｄ及び２次平滑コンデンサ７ｃをユニット化したもので、樹脂を用いたポッティングによりユニットケース３１内部に固定されている。

図１１、図１２において、例えば、パワーモジュール４０ｆは下部に複数の板状のフィン４２を一方向に配列したヒートシンク４１を備え、ヒートシンク４１の台座４３上にエポキシ樹脂からなる絶縁材４４を塗布し、ベースとなるバスバー４５を載置したものである。ベースとなるバスバー４５の上部には、ハンダ４６を介して、例えばトランジスタＶＬが載置され、トランジスタＶＬ上にはハンダ４７を介して上部のバスバー５４が積層されている。上部のバスバー５４には端部に接続片４９が立ち上げ形成されている。尚、接続片４９の上部コーナ部は面取りされ、後述する各バスバーのスリットＴＳ，ＹＳに差し込み易くなっている。

これらベースとなるバスバー４５、トランジスタＶＬ、上部のバスバー５４が、上部のバスバー５４の接続片４９を露出させた状態で金型内でエポキシ樹脂により鋳ぐるまれたモールド部Ｍを形成し、ベースフレーム５０の開口部５１に装着されている。同様にして別のトランジスタもヒートシンク４１の台座４３上に配置されている。尚、図１１，図１２では、構造上立ち上がった接続部分を全て接続片４９として示し、対応する図１のバスバーの番号を符号「４９」の横にカッコ内で示した。

つまり、図１を併せて詳細に説明すると、パワーモジュール４０ｆを例にした場合に、ハイサイド側のトランジスタＶＨのＰＯｕｔバスバー２０側が電源バスバーとしてのバスバー４８ａとなり、トランジスタＶＨのＯｕｔバスＴｒＶ２３側が交流出力バスバーとしてのバスバー４８ｂとなる。
また、ローサイド側のトランジスタＶＬのＮバスバー２１側が接地バスバーとしてのバスバー４８ｄとなり、トランジスタＶＬのＯｕｔバスＴｒＶ２３側が交流出力バスバーとしてのバスバー４８ｃとなる。尚、他のパワーモジュール４０ａ〜４０ｅ、４０ｇも同様のバスバー４８ａ〜４８ｄを備えている。

具体的には、図１１の左側の部分はトランジスタＶＨに対応し、手前側の１つの接続片４９は電源バスバーを構成するバスバー４８ａに対応しており、ベースフレーム５０に平行に配置された電源プレートとしてのＰＯｕｔバスバー２０に接続され、奥側に並んだ接続片４９は交流出力バスバーを構成するバスバー４８ｂに対応しておりベースフレーム５０に平行に配置された出力プレートとしてのＯｕｔバスＴｒＶ２３に接続されることとなる。
また、図１１の右側の部分はトランジスタＶＬに対応し、手前側の１つの接続片４９は交流出力バスバーを構成するバスバー４８ｃに対応しており、ベースフレーム５０に平行に配置された出力プレートとしてのＯｕｔバスＴｒＶ２３に接続され、手前側に２つ並んだ接続片４９は接地バスバーを構成するバスバー４８ｄに対応しており、ベースフレーム５０に平行に配置された接地プレートとしてのＮバスバー２１に接続されることとなる。

第１インバータ５の他のトランジスタＵＨ，ＵＬ、ＷＨ，ＷＬについても同様に、対応するバスバー４８ａの接続片４９がＰＯｕｔバスバー２０に、対応するバスバー４８ｂの接続片４９がＯｕｔバスＴｒＵ，Ｗ２２、２４に接続され、対応するバスバー４８ｃの接続片４９がＯｕｔバスＴｒＵ，Ｗ２２、２４に接続され、対応するバスバー４８ｄの接続片４９がＮバスバー２１に接続されている。
また、第２インバータ６のトランジスタＵＨ．ＵＶ、ＶＨ，ＶＬ、ＷＨ，ＷＬについても、対応するバスバー４８ａの接続片４９は第１インバータ５と共通のＰＯｕｔバスバー２０に接続され、対応するバスバー４８ｄの接続片４９は第１インバータ５と共通のＮバスバー２１に接続されている。尚、第２インバータ６において、バスバー４９ｂ，４９ｃについては、起立する接続片４９はＯｕｔバスＧＥＮ（Ｕ，Ｖ，Ｗ）２５，２６，２７に各々接続される。

ここで、バスバー５４には中央部に角孔５３が形成され、この角孔５３に絶縁性のある樹脂材で形成された端子台６３がフランジ部６４で差し込み規制された状態で挿入されている。この端子台６３内に２本の信号配線６５，６５が挿通され上端が端子台６３から上方に突出している。そして、信号配線６５，６５の下端はハンダ６６によって、トランジスタＶＬに接続されている。

図１３、図１４に示すように、モジュールユニットＭＵの上部には、最下部にベースフレーム５０の奥行き方向に延びるように幅の狭い板状の３枚のＯｕｔバスＴｒ（Ｕ，Ｖ，Ｗ）２２，２３，２４と、３枚のＯｕｔバスＧＥＮ（Ｕ，Ｖ，Ｗ）２５，２６，２７が配置されている。これら３枚のＯｕｔバスＴｒ（Ｕ，Ｖ，Ｗ）２２，２３，２４と、３枚のＯｕｔバスＧＥＮ（Ｕ，Ｖ，Ｗ）２５，２６，２７は平面視で互い違いにほぼ等間隔でベースフレーム５０の幅方向に並ぶように各パワーモジュール４０ｂ〜４０ｄ、４０ｅ〜４０ｇに対応した位置に配設されている。

ＯｕｔバスＧＥＮ（Ｕ，Ｖ，Ｗ）２５，２６，２７の先端（奥側）手前にはベースフレーム５０の幅方向に向かう舌片２５’，２６’，２７’が形成されており、舌片２５’，２６’，２７’にはベースフレーム５０の幅方向に向かい各々スリットＹＳが設けられている。また、ＯｕｔバスＧＥＮ（Ｕ，Ｖ，Ｗ）２５，２６，２７にはべースフレーム５０の奥行き方向にスリットＴＳが各々設けられている。

ＯｕｔバスＴｒ（Ｕ，Ｖ，Ｗ）２２，２３，２４にも基部側にベースフレーム５０の幅方向にスリットＹＳが各々形成されている。尚、図１４では一箇所のみを示す。
これら３枚のＯｕｔバスＴｒ（Ｕ，Ｖ，Ｗ）２２，２３，２４と３枚のＯｕｔバスＧＥＮ（Ｕ，Ｖ，Ｗ）２５，２６，２７との上部には所定間隔をもって、Ｎバスバー２１が配置されている。

Ｎバスバー２１には３つの延出片２１’が設けられ、各延出片２１’に第１インバータ５と第２インバータ６に対応する位置にべースフレーム５０の奥行き方向にスリットＴＳ，ＴＳが形成され、Ｎバスバー２１の手前側にはコンバータ７に対応する延出片２１”にスリットＴＳが設けられている。
そして、Ｎバスバー２１の上部には所定間隔をもって、ＰＯｕｔバスバー２０が配置されている。ＰＯｕｔバスバー２０にはベースフレーム５０の幅方向に向かい７箇所にスリットＹＳが形成されている。

ＰＩＮバスバー２８はパワーモジュール４０ａの上方に独立して配置されＬ型に形成されており、コンバータ７に対応してベースフレーム５０の幅方向に向かうスリットＹＳとベースフレーム５０の奥行き方向に延びるスリットＴＳが形成されている。
ここで、各スリットＴＳ、ＹＳには図１２に示すバスバー４８ｂ、４８ｃの接続片４９が下側から差し込まれて接続される。
ここで、ＯｕｔバスＴｒ（Ｕ，Ｖ，Ｗ）２２，２３，２４、Ｎバスバー２１及びＰＯｕｔバスバー２０には信号配線６５の端子台６３を突出させるため所定の位置に開口Ｋが形成されている。

図１３において一部の接続部について具体的に説明すると、ＰＯｕｔバスバー２０の奥側の６つのスリットＹＳには、各パワーモジュールの接続片４９が差し込み接続固定され、各相毎に隣り合うように第１インバータ５側にＯｕｔバスＴｒ（Ｕ，Ｖ，Ｗ）２２，２３，２４と第２インバータ６側のＯｕｔバスＧＥＮ（Ｕ，Ｖ，Ｗ）２５，２６，２７の接続部が構成されている。
Ｎバスバー２１のパワーモジュール４０ｅに対応する延出片２１’の先端側のスリットＴＳにはパワーモジュール４０ｅの接続片４９が差し込み接続固定され、ＯｕｔバスＴｒＵ２２の接続部が構成されている。
Ｎバスバー２１の延出片２１’のパワーモジュール４０ｂに対応する手前側のスリットＴＳにはパワーモジュール４０ｂの接続片４９が差し込み接続固定され、ＯｕｔバスＧＥＮＵ２５の接続部が構成されている。尚、この接続部はＰＯｕｔバスバー２０の開口Ｋで露出している。

図１５に示すように、互いに隣接し隙間を持たせて重ね合わせた状態となっている３枚のＯｕｔバスＴｒ（Ｕ，Ｖ，Ｗ）２２，２３，２４と３枚のＯｕｔバスＧＥＮ（Ｕ，Ｖ，Ｗ）２５，２６，２７の先端部を残した部分とＮバスバー２１とＰＩＮバスバー２８とＰＯｕｔバスバー２０とを樹脂材を介在するようにし樹脂モールドして一体化しバスバープレートコンポーネント２９が構成されている。尚、この状態では３枚のＯｕｔバスＴｒ（Ｕ，Ｖ，Ｗ）２２，２３，２４と３枚のＯｕｔバスＧＥＮ（Ｕ，Ｖ，Ｗ）２５，２６，２７との先端部はモールドされずに外側に露出している。

ここで、パワーモジュール４０ａ〜４０ｇから突出する信号配線６５の端子台６３は必要に応じて、ＯｕｔバスＴｒ（Ｕ，Ｖ，Ｗ）２２，２３，２４、Ｎバスバー２１及びＰＯｕｔバスバー２０やＮバスバー２１の開口Ｋ（図１４参照）から上に延び、バスバープレートコンポーネント２９の上面から突出している。

したがって、図１６に図１４のＢ−Ｂ線に沿う断面図として示すように、一体化されたバスバープレートコンポーネント２９の下部にはＯｕｔバスＴｒＶ２３の上方にＮバスバー２１が配置され、更にＮバスバー２１の上方にＰＯｕｔバスバー２０が配置されているため、例えばモータ４を駆動する際にはＰＯｕｔバスバー２０に電流経路が往路となる左向きの電流が流れると、Ｎバスバー２１にはこれとは逆に電流経路が復路となる右向きの電流が流れ、更にＯｕｔバスＴｒＶ２３には左向きの電流が流れることになる。

上記実施形態によれば、第１インバータ５と第２インバータ６のスイッチング素子であるトランジスタＵＨ．ＵＶ、ＶＨ，ＶＬ、ＷＨ，ＷＬから立ち上がり、かつ電流経路を構成するバスバー４８ａとバスバー４８ｂ，４８ｃとバスバー４８ｄの接続片４９を、各々一枚のプレートであるＰＯｕｔバスバー２０と、ＯｕｔバスＴｒ（Ｕ，Ｖ，Ｗ）２２，２３，２４及びＯｕｔバスＧＥＮ（Ｕ，Ｖ，Ｗ）２５，２６，２７の何れかと、Ｎバスバー２１という一枚のプレートにて接続するため、電気接点数及び部品点数の削減を図ることができると共に、電流経路の短縮化による電気抵抗及び導通損失の低減化が可能となる。

また、ＰＯｕｔバスバー２０と、ＯｕｔバスＴｒ（Ｕ，Ｖ，Ｗ）２２，２３，２４及びＯｕｔバスＧＥＮ（Ｕ，Ｖ，Ｗ）２５，２６，２７の何れかと、Ｎバスバー２１は、積層された構造であるため、これらをまとめて樹脂でモールドしたバスバープレートコンポーネント２９の厚さ寸法を抑えて全体をコンパクトに形成できると共に、これに隣接する部品との接続距離も短くでき、更にインダクタンスを低減することができる。

そして、少なくとも電流経路が帰路と往路の関係となるＰＯｕｔバスバー２０とＮバスバー２１とが隣接するように積層されているため、これらに流れる逆向きの電流に起因する互いに逆向きの磁界により磁束を打ち消し合う相互インダクタンスによってインダクタンスの低減効果を最大限に発揮でき、サージ電圧の低減及びスイッチング損失の低減を図ることができる。したがって、電流量（容量）が大きいハイブリッド車両に適用した場合に、顕著なインダクタンス低減効果を得ることができる。
そして、ハイブリッド車両に適用した場合に、第１インバータ５と第２インバータ６のトランジスタＵＨ．ＵＶ、ＶＨ，ＶＬ、ＷＨ，ＷＬから起立されたバスバー４８ａとバスバー４８ｄの接続片４９が、正極側端子Ｐｔと負極側端子Ｎｔを介して共通のＰＯｕｔバスバー２０とＮバスバー２１に導通接続されているため、ベースフレーム５０上の占有スペースを小さくでき、したがって、全体を小型化して搭載性を向上できる。また、小型化できるため、その分だけ、周辺部品の搭載スペースを大きく確保できる。

尚、この発明は上述した実施形態に限られるものではなく、例えば、ハイブリッド車両に限られず、電気自動車のパワーコントロールユニットに適用できる。
また、ＯｕｔバスＴｒＶ２３の上方にＮバスバー２１が、更にその上にＰＯｕｔバスバー２０が配置された場合を例にしたが、電流経路の往路と復路であるＰＯｕｔバスバー２０とＮバスバー２１とに逆の電流が流れる配置となっていれば、ＰＯｕｔバスバー２０とＮバスバー２１との配置を入れ替えたり、ＰＯｕｔバスバー２０とＮバスバー２１が少し離れることにはなるが、ＯｕｔバスＴｒＶ２３をＰＯｕｔバスバー２０とＮバスバー２１との間に配置した構造も採用できる。

この発明の実施形態のパワーコントロールユニットを含む回路図である。 この発明のパワーコントロールユニットの斜視図である。 図２の内部構造を示す斜視図である。 リアクトルの斜視図である。 リアクトル上にウォータージャケットを載置した斜視図である。 ウォータージャケット上にモジュールユニットを載置した斜視図である。 図３からウォータージャケットを外し下から見た斜視図である。 モジュールユニット上にバスバープレートコンポーネントを載置した斜視図である。 モジュールユニット上にシールドプレートを載置し斜視図である。 シールドプレート上にゲートドライブ基板、制御基板を載置した斜視図である。 パワーモジュールの斜視図である。 図１１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 ベースフレームとバスバーの斜視図である。 バスバーの積層状況を示す斜視図である。 ベースフレームとバスバープレートコンポーネントの斜視図である。 図１４のＢ−Ｂ線に沿う断面図ある。

符号の説明

２ 発電機
３ バッテリ
４ モータ
５ 第１インバータ（第１パワーモジュール）
６ 第２インバータ（第２パワーモジュール）
２０ ＰＯｕｔバスバー（電源プレート）
２２，２３，２４ ＯｕｔバスＴｒ（Ｕ．Ｖ，Ｗ）（出力プレート）
２１ Ｎバスバー（接地プレート）
４８ａ バスバー（電源バスバー）
４８ｂ バスバー（交流出力バスバー）
４８ｄ バスバー（接地バスバー）
ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ ハイサイド側トランジスタ（高位側半導体素子）
ＵＬ，ＶＬ，ＷＬ ローサイド側トランジスタ（低位側半導体素子）
４０ｂ〜４０ｇ パワーモジュール（半導体モジュール）
４９ 接続片（端部）
５０ ベースフレーム（基台）

Claims (3)

1. 電源バスバーと、
   一方面電極が前記電源バスバー上に固定され、他方面電極を有する複数の高位側半導体素子と、
   前記各高位側半導体素子の他方面電極に個別に接合される複数の交流出力バスバーと、
   一方面電極が前記各交流出力バスバー上に固定され、他方面電極を有する複数の低位側半導体素子と、
   前記各低位側半導体素子の他方面電極に接合される接地バスバーとでパワーモジュールを構成し、
   前記電源バスバーと交流出力バスバーと接地バスバーの端部が起立され、
   前記各バスバーの端部が、基台と平行に配置される電源プレートと出力プレートと接地プレートにそれぞれが導通接合されており、
   前記電源プレートと出力プレートと接地プレートは、絶縁材を介して積層されていることを特徴とするパワーコントロールユニット。
2. 前記電源プレートと接地プレートとが隣接するように積層されていることを特徴とする請求項１記載のパワーコントロールユニット。
3. エンジンと、該エンジンの機械的出力により駆動される発電機と、該発電機の発電出力により充電されるバッテリと、該バッテリの放電出力と前記発電出力の少なくとも一方を用いて駆動されるモータにより車両を走行させるハイブリッド車両であって、前記パワーモジュールは、前記モータを制御する第１パワーモジュールと、前記発電機を制御する第２パワーモジュールとを有し、前記第１パワーモジュールと前記第２パワーモジュールとが同一の基台上に配置され、前記第１パワーモジュールと前記第２パワーモジュールとから起立された前記電源バスバーと前記接地バスバーは、共通の前記電源プレートと前記接地プレートに導通接続されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のパワーコントロールユニットを備えたハイブリッド車両。

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