JP4313273B2 - Power drive unit - Google Patents
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Description
この発明はパワードライブユニットに関する。 The present invention relates to a power drive unit.
近時、内燃機関、電動機、およびバッテリなどの蓄電装置などを搭載したハイブリッド車両が種々提案されている。かかるハイブリッド車両においては、車両の走行状態(高速時あるいは低速時など)に応じて内燃機関と電動機を制御し、走行するようにしている。 In recent years, various hybrid vehicles equipped with an internal combustion engine, an electric motor, and a power storage device such as a battery have been proposed. In such a hybrid vehicle, the internal combustion engine and the electric motor are controlled in accordance with the traveling state of the vehicle (at high speed or low speed).
このようなハイブリッド車両における電動機は一般に、蓄電装置から出力される直流電流がパワードライブユニット(Power Drive Unit)、より正確にはパワードライブユニット内の3相のパワーモジュール(3相インバータ回路モジュール)によって交流電流に変換され、その交流電流が電動機のステータに送られることで作動させられる。 In such an electric motor in a hybrid vehicle, the direct current output from the power storage device is generally an alternating current by a power drive unit, more precisely, a three-phase power module (three-phase inverter circuit module) in the power drive unit. The alternating current is sent to the stator of the electric motor to be operated.
ところで、前記したパワードライブユニット内のパワーモジュールなどは、動作時において発熱するため、それらを冷却する(放熱させる)手段が必要となる。そこで、例えば特許文献1に記載される技術のように、パワーモジュールなどに放熱板、即ち、ヒートシンクを配置するようにした技術が広く知られている。
しかしながら、上記した特許文献1にあっては、3相の(複数の)パワーモジュールに対して1個のヒートシンクを配置するように構成しているので、3相のパワーモジュールの内、いずれかに異常あるいは故障が発生し、1つの相のパワーモジュールだけを交換したい場合、そのパワーモジュールと、ヒートシンクあるいは電子回路基板などとを接続するネジや接続端子を全て取り外し、その後新しいパワーモジュールに交換して取り付ける必要があり、交換作業が煩雑であった。 However, in the above-described Patent Document 1, since one heat sink is arranged for a three-phase (plurality) power module, any one of the three-phase power modules is arranged. If an abnormality or failure occurs and you want to replace only one phase power module, remove all the screws and connection terminals that connect the power module to the heat sink or electronic circuit board, and then replace it with a new power module. It was necessary to install it, and the replacement work was complicated.
また、パワーモジュールを構成する半導体素子(例えばIGBT(Insulated-Gate Bipolar Transistor(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ))など)に設計変更が生じたとき、それだけを交換しようとすると、半導体素子を駆動させる電子回路基板と半導体素子とを接続するネジや接続端子などを全て取り外す必要があり、上記したのと同様、交換作業が煩雑であった。よって、メンテナンス性において改善の余地を残していた。 In addition, when a design change occurs in a semiconductor element (such as an IGBT (Insulated-Gate Bipolar Transistor)) that constitutes a power module, an electronic circuit that drives the semiconductor element when only a change in design is attempted. It is necessary to remove all screws, connection terminals, and the like that connect the substrate and the semiconductor element, and the replacement work is complicated as described above. Therefore, there remains room for improvement in maintainability.
従って、この発明の目的は上記した課題を解消することにあり、簡易に組み立て可能でありながら、パワーモジュールなどに故障が発生したときなど、それのみを容易に交換できてメンテナンス性を向上できるようにしたパワードライブユニットを提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to eliminate the above-mentioned problems, and while it can be easily assembled, it is possible to easily replace only when a failure occurs in a power module or the like so that maintainability can be improved. It is to provide a power drive unit.
上記の目的を達成するために、請求項1においては、それぞれ相を構成する複数のパワーモジュールから少なくともなるパワードライブユニットにおいて、前記複数のパワーモジュールにそれぞれ配置され、前記それぞれ構成される相毎に独立するように前記パワーモジュールをユニット化する放熱板と、前記それぞれ構成される相毎に独立するようにパワーモジュールと放熱板からなるユニットを並列に収容するケースと、前記ケースの側面全体に亘って形成された段差部とを備えると共に、前記段差部が前記放熱板を露出させるように、前記ケースは前記ユニットの周囲を囲み、さらに前記ケースの内側に形成された、前記ユニットのパワーモジュールが配置される複数の開口部と、前記開口部の内壁に形成される位置決め突起部と、前記ユニットにおいて前記パワーモジュールの外壁に形成された、前記位置決め突起部が嵌合されるべき嵌合部とを備えるように構成した。 In order to achieve the above object, according to claim 1, in a power drive unit comprising at least a plurality of power modules each constituting a phase, the power drive unit is disposed in each of the plurality of power modules, and is independent for each of the configured phases. A heat sink that unitizes the power module, a case that accommodates the unit composed of the power module and the heat sink in parallel so as to be independent for each of the respective phases, and the entire side surface of the case together provided formed a stepped portion, so that the step portion is exposed to the heat radiating plate, wherein the case enclose the periphery of the unit, is further formed on the inside of the case, the power module of the unit A plurality of openings, a positioning protrusion formed on an inner wall of the opening, and a front Formed on the outer wall of the power module in the unit was configured with a said fitting portion to the positioning protrusion is fitted.
請求項2にあっては、前記ケースが放熱可能な素材から製作されるように構成した。 According to a second aspect of the present invention, the case is made of a material that can dissipate heat.
請求項1に係るパワードライブユニットにあっては、それぞれ相を構成する複数のパワーモジュールに、それぞれ配置され、それぞれ構成される相毎に独立するように前記パワーモジュールをユニット化する放熱板と、前記それぞれ構成される相毎に独立するようにパワーモジュールと放熱板からなるユニットを並列に収容するケースと、前記ケースの側面全体に亘って形成された段差部とを備えると共に、前記段差部が前記放熱板を露出させるように、前記ケースは前記ユニットの周囲を囲み、さらに前記ケースの内側に形成された、前記ユニットのパワーモジュールが配置される複数の開口部と、前記開口部の内壁に形成される位置決め突起部と、前記ユニットにおいて前記パワーモジュールの外壁に形成された、前記位置決め突起部が嵌合されるべき嵌合部とを備えるように構成した、即ち、パワーモジュールと放熱板とをユニット化するようにしたので、簡易に組み立て可能でありながら、複数のパワーモジュールの内のいずれかに故障が発生したとき、それのみを容易に交換でき、よってメンテナンス性を向上できる。あるいは、パワーモジュールを構成する半導体素子などに設計変更が生じたときも同様である。また、ユニットのパワーモジュールを、前記したケースにおいて所期の位置に正確に収容することができ、よってより一層簡易に組み立てることが可能となる。 In the power drive unit according to claim 1, each of the plurality of power modules constituting the phase is disposed , and the heat sink unitizing the power module so as to be independent for each phase constituted , A case that accommodates a unit composed of a power module and a heat sink in parallel so as to be independent for each configured phase, and a step portion formed over the entire side surface of the case; so as to expose the heat radiating plate, wherein the case enclose the periphery of the unit, it is further formed on the inside of the casing, and a plurality of openings power module of the unit is disposed on the inner wall of the opening A positioning protrusion formed, and the positioning protrusion formed on the outer wall of the power module in the unit. And configured to include a fitting portion to be engaged, i.e., since the power module and the heat sink as a unit, while being capable assembled easily, to any of a plurality of power modules When a failure occurs, only it can be easily replaced, so that maintainability can be improved. The same applies when a design change occurs in a semiconductor element or the like constituting the power module. Further, the power module of the unit can be accurately accommodated in the expected position in the case described above, and therefore it becomes possible to assemble more easily.
また、請求項2に係るパワードライブユニットにあっては、ケースが放熱可能な素材から製作されるように構成したので、上記した効果に加え、動作時において発熱したパワーモジュールなどをケースを介して冷却する(放熱させる)ことができる。 Further, in the power drive unit according to claim 2, since the case is by Uni configured Ru fabricated from possible heat dissipation material, in addition to the effects mentioned above, through the case and power module generates heat during operation cooling (Can be radiated).
以下、添付図面に即してこの発明に係るパワードライブユニットを実施するための最良の形態について説明する。 The best mode for carrying out a power drive unit according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、この発明の第1実施例に係るパワードライブユニットなどを含む制御装置を備えたハイブリッド車両の制御装置を全体的に示す概略図である。 FIG. 1 is a schematic diagram generally showing a control device for a hybrid vehicle including a control device including a power drive unit according to the first embodiment of the present invention.
図1において、符合10は内燃機関(以下「エンジン」という)を示す。エンジン10の出力は駆動軸12を介して変速機構14に入力される。エンジン10は、ガソリンを燃料とする噴射型火花点火式4気筒エンジンである。変速機構14は自動変速機からなり、エンジン10が搭載されるハイブリッド車両(図示せず)の駆動輪16に接続されてエンジン出力を変速し、駆動輪16に伝達してハイブリッド車両を走行させる。
In FIG. 1,
駆動軸12には、エンジン10と変速機構14の間において、モータ(電動機)20が連結される。モータ20はエンジン10が回転するとき常に回転し、始動時には通電されてエンジン10をクランキングして始動させると共に、加速時などにも通電されてエンジン10の回転をアシスト(増速)する。モータ20は通電されないときはエンジン10の回転に伴って空転すると共に、エンジン10への燃料供給が停止(フューエルカット)される減速時には駆動軸12の回転によって生じた運動エネルギを電気エネルギに変換して出力する回生機能を有する、即ち、モータ20は発電機(ジェネレータ)として機能する。
A motor (electric motor) 20 is connected to the
モータ20は、パワードライブユニット(以下「PDU」という)22を介してバッテリ(蓄電装置)24に接続される。モータ20はDCブラシレスモータ、より具体的には交流同期電動機からなる。PDU22は、後述する如くパワーモジュール(3相インバータ回路)を備え、バッテリ24から供給(放電)される直流(電力)を交流に変換してモータ20に供給すると共に、モータ20の回生動作によって発電された交流を直流に変換してバッテリ24に供給する(バッテリ24を充電する)。このように、図示のハイブリッド車両にあっては、PDU22を介してモータ20の駆動・回生が制御される。尚、バッテリ24は、ニッケル水素(Ni−MH)電池を適宜個数直列接続してなる。
The
PDU22とモータ20の間には、電流センサ26が配置される。電流センサ26は、PDU22からモータ20へ供給(出力)される電流に応じた信号を出力する。
A
また、図示の如く、エンジン10の動作を制御するエンジン制御ユニット(「ENGECU」という)28、電流センサ26などの出力に基づいてモータ20の動作を制御するモータ制御ユニット(「MOTECU」という)30、およびバッテリ24の充電状態SOC(State Of Charge)を算出して充放電の管理などを行うバッテリ制御ユニット(「BATECU」という)32、ならびに変速機構14の動作を制御する変速制御ユニット(「T/MECU」という)34が設けられる。上記したENGECU28などのECU(Electronic Control Unit。電子制御ユニット)は全てマイクロコンピュータからなり、バス36を介して相互に通信自在に接続される。
Further, as shown in the figure, an engine control unit (referred to as “ENGECU”) 28 that controls the operation of the
次いで、この第1実施例に係るPDU22について説明する。図2は、PDU22を全体的に示す分解斜視図である。尚、図2において、制御回路基板などに搭載される多くの電子部品および制御回路基板に形成されるスルーホールなどは、図示の簡略化のため省略した。また、ヒートシンクに形成される凹部、位置決めピン用挿通孔およびネジ穴(いずれも後述)も省略した。
Next, the
PDU22は、MOTECU30などを備える1枚の制御回路基板40と、制御回路基板40に接続されると共に、インバータ回路を備える3相のパワーモジュール42a,42b,42c(即ち、3相インバータ回路モジュール)と、3相のパワーモジュール42a,42b,42cにそれぞれ配置される、換言すれば、3相のパワーモジュール42a,42b,42cがそれぞれ固定され、パワーモジュール42a,42b,42cをユニット化するヒートシンク(放熱板)44a,44b,44cと、それぞれのパワーモジュール42a,42b,42cと放熱板44a,44b,44cからなるパワーモジュールユニット(ユニット)を並列に収容する車両用取り付けケース(ケース)46と、車両用取り付けケース46に取り付けられるPDUケース48とを備える。
The PDU 22 includes a single
次いで、上記した各要素の詳細について説明する。 Next, details of each of the above-described elements will be described.
図3は、図2に示すパワーモジュール42aおよびヒートシンク44a、即ち、パワーモジュールユニットの拡大分解斜視図である。
FIG. 3 is an enlarged exploded perspective view of the
パワーモジュールユニット50aのパワーモジュール42aは、インバータ回路を形成するIGBT52aと、前記IGBT52aを駆動させるゲートドライブ回路を備えたゲートドライブ基板54aと、前記IGBT52aおよびゲートドライブ基板54aを収容する収容ケース56aとからなると共に、相を構成するインバータ回路モジュールである。尚、図3において、ゲートドライブ基板54aに搭載される電子部品およびスルーホールなどは、図示の簡略化のため省略した。
The
収容ケース56aは、樹脂材から製作されるケース部56a1を備える。ケース部56a1の内側には、IGBT52aの外形に応じた形状を呈する開口部58aが形成される。開口部は、後述の如くIGBT52aが配置されるため、以下、開口部58aを「IGBT用開口部」という。 The housing case 56a includes a case portion 56a1 manufactured from a resin material. An opening 58a having a shape corresponding to the outer shape of the IGBT 52a is formed inside the case portion 56a1. Since the IGBT 52a is disposed in the opening as described later, the opening 58a is hereinafter referred to as “IGBT opening”.
また、ケース部56a1には、前記したバッテリ24に接続されて直流電流が入力される2個の入力端子60a1,60a2が配置される。また、ケース部56a1の入力端子60a1,60a2と反対側の部位、正確にはIGBT用開口部58aを挟んで反対側の部位には、IGBT52aによって変換された交流電流を出力するバスバー62aが図3において垂直方向に延びるように配置される。
The case portion 56a1 is provided with two input terminals 60a1 and 60a2 that are connected to the
ケース部56a1の側面(外壁)の適宜位置には、後述する車両用取り付けケース46に形成される位置決め突起部が嵌合されるべき嵌合部64が複数個、具体的には、長手方向の外壁に2個ずつ、バスバー62a付近に2個、入力端子60a1,60a2付近に1個の計7個形成される(図3において3個見えず)。嵌合部64は、図において上下方向に延びる溝部からなり、その大きさ(高さ、幅など)は車両用取り付けケース46の位置決め突起部のそれと略同じ、正確には位置決め突起部に比して僅かに大きく設定される。
A plurality of
さらに、ケース部56a1の四隅付近には、収容ケース56aとヒートシンク44aを締結するネジ66が挿通されるべき挿通孔68が穿設される(図3において2箇所図示せず)。また、収容ケース56aの底面(ヒートシンク44aの上面44a1と接触する面)の適宜位置には、ヒートシンク44aの上面44a1に形成された凹部70(後述)と嵌合されるべき凸部(図3で見えず)が複数個(具体的には2個)形成される。 Further, insertion holes 68 into which screws 66 for fastening the housing case 56a and the heat sink 44a are to be inserted are formed in the vicinity of the four corners of the case portion 56a1 (not shown in two places in FIG. 3). Further, at an appropriate position on the bottom surface of the housing case 56a (the surface that contacts the upper surface 44a1 of the heat sink 44a), a convex portion (in FIG. 3) to be fitted with a concave portion 70 (described later) formed on the upper surface 44a1 of the heat sink 44a. A plurality (specifically, two) are formed.
パワーモジュールユニット50aのヒートシンク44aは放熱可能な素材、即ち、熱伝導性の比較的高い金属材(より具体的にはアルミニウム)から製作されると共に、略直方体を呈する。ヒートシンク44aの上面44a1の適宜位置には、ネジ66が挿通されるべきネジ穴72が複数個(具体的には4個)形成される。また、後述するヒートシンク44aに車両用取り付けケース46を固定するためのネジが挿通されるべきネジ穴74も適宜位置に複数個(具体的には4個)形成され、それら8個のネジ穴72,74の内部にはそれぞれ雌ネジが螺刻される。
The heat sink 44a of the
また、ヒートシンク44aの上面44a1には、収容ケース56aの凸部と嵌合されるべき凹部70が複数個、具体的には2個形成される。さらに、ヒートシンク44aの図3において下部付近には、放熱を促進させるために多数の冷却フィン76が、図3の矢印Aと直交する方向に一体的に突設される。
Further, a plurality of, specifically two, recesses 70 to be fitted to the projections of the housing case 56a are formed on the upper surface 44a1 of the heat sink 44a. Further, in the vicinity of the lower portion of the heat sink 44a in FIG. 3, a large number of
尚、他のパワーモジュール42b,42cおよびヒートシンク44b,44c、即ち、パワーモジュールユニット50b,50cは、パワーモジュールユニット50aと同一の構成であるので、説明を省略する。
The
次いで、車両用取り付けケース46について説明する。図4は、車両用取り付けケース46を示す拡大斜視図であり、図5は、その拡大平面図であり、図6は、図5のVI−VI線断面図である。
Next, the
車両用取り付けケース46は放熱可能な素材、即ち、熱伝導性の比較的高い金属材(より具体的にはアルミニウム)から製作される。車両用取り付けケース46はフレーム部78を備え、フレーム部78の内側には、パワーモジュール42a,42b,42c(より正確には、収容ケース56a,56b,56c)の外形に即した形状を呈する開口部80が、パワーモジュール42a,42b,42cの数に応じて、即ち、3個形成される(図4から図6で、各パワーモジュール42a,42b,42cに対応する開口部を80a,80b,80cと示す)。開口部80a,80b,80cは、後述の如くパワーモジュール42a,42b,42cが配置されるため、以下、開口部80a,80b,80cを「パワーモジュール用開口部」という。
The
また、各パワーモジュール用開口部80a,80b,80cの外縁の適宜位置には、各ヒートシンク44a,44b,44cに車両用取り付けケース46を固定するためのネジが挿通されるべき挿通孔82がそれぞれ4個ずつ、計12個穿設される(図4で4個図示せず)。さらに、フレーム部78の上部(PDUケース48に対向する面)付近には、車両用取り付けケース46にPDUケース48を固定するためのネジが挿通されるべきネジ穴84が複数個、具体的には7個形成され、それら7個のネジ穴84の内部にはそれぞれ雌ネジが螺刻される。
Further, insertion holes 82 through which screws for fixing the
フレーム部78の上端781は水平となるように連続して形成されると共に、制御回路基板40に搭載されるコネクタが配置されるべき位置には、段差部88,90(以下、「コネクタ用段差部」という)が形成される。
The
一方、フレーム部78の下端782も水平となるように連続して形成されるが、図4の矢印Aから見て側面にあっては、所定距離(図4に「d1」で示す)の高さを有する段差部92が側面全体に亘って形成される。段差部92は、後述の如く冷却フィン76が露出させられるため、以下、段差部92を「冷却フィン用段差部」という。
On the other hand, the
また、フレーム部78の下端782の四隅付近には、車両用取り付け部94がフレーム部78の側面から水平方向に突出させられるように形成される(図4で1個図示せず)。車両用取り付け部94には、図示しない車両に車両用取り付けケース46を固定するためのネジが挿通されるべき挿通孔96が、それぞれ穿設される。
Further,
さらに、車両用取り付けケース46の内壁、より正確には、各パワーモジュール用開口部80a,80b,80cの内壁には、前述した位置決め突起部98が複数個、具体的には、長手方向の内壁に2個ずつ、パワーモジュールのバスバー62が配置されるべき位置付近に2個、パワーモジュールの入力端子60が配置されるべき位置付近に1個の計7個形成される。位置決め突起部98は、図4および図5によく示すように、略直方体を呈すると共に、その高さ(図における上下方向)は、各パワーモジュール用開口部80a,80b,80cの内壁の高さ(図6に「d2」と示す)と同程度に設定される。尚、位置決め突起部98の幅および厚さなどは、パワーモジュールユニット50の大きさなどに応じて適宜設定される。
Further, the inner wall of the
次いで、制御回路基板40について図2を参照して説明する。制御回路基板40には、電流センサ26が、パワーモジュール42a,42b,42cに対応した個数、即ち、3個搭載される(図2で各パワーモジュール42a,42b,42cに対応する電流センサを26a,26b,26cと示す)。各電流センサ26a,26b,26cは、ギャップを有する略C字状の磁性コアと、そのギャップに介挿されるホール素子などの磁電変換素子(いずれもカバーに覆われて見えず)とから構成されると共に、前記磁電変換素子は制御回路基板40に図示しないリードピンを介して接続される。
Next, the
このように構成された電流センサ26a,26b,26cによって、各パワーモジュール42a,42b,42cのバスバー62a,62b,62cに流れる出力電流が測定(検出)される。具体的には、バスバー62a,62b,62cが、各電流センサ26a,26b,26cの磁性コアの中心に挿通される。そして、バスバー62a,62b,62cに電流が流れると、電流センサ26a,26b,26cにあっては、ギャップ内に発生する磁界が磁電変換素子によって電圧信号に変換され、その電圧信号が制御回路基板40に搭載されるアンプ(増幅器)によって増幅されることでバスバー62a,62b,62cの出力電流に応じた信号を出力する。
The
さらに、制御回路基板40には、外部のECUやモータ20などと接続されるコネクタ100,102が搭載される。
Further, the
また、PDUケース48は、樹脂材から製作されると共に、その外縁の適宜位置には車両用取り付けケース46にPDUケース48を固定するためのネジ106が挿通されるべき挿通孔108が複数個、具体的には7個穿設される。
The
上記のように構成されたPDU22の組み立てについて、この実施例の特徴であるパワーモジュール42a,42b,42cおよびヒートシンク44a,44b,44c、即ち、パワーモジュールユニット50a,50b,50cを中心に説明する。
The assembly of the
まず、図3に示す如く、パワーモジュールユニット50aを構成するヒートシンク44aの上面44a1の中央部付近にIGBT52aが固定される。具体的には、ヒートシンク44aの上面44a1に半田を塗布し、その上にヒートスプレッタ(銅板)、シリコン剤、絶縁基板を積層させる。そして、絶縁基板の上面に再度半田を塗布し、その上にIGBT52aを配置して固定されるが、本願の要旨と直接の関連を有しないため、図示および詳細な説明を省略する。
First, as shown in FIG. 3, the
次いで、収容ケース56aがヒートシンク44aに固定されるが、その際、前記した収容ケース56aの底面の凸部がヒートシンク44aの上面44a1の凹部70に嵌合させられることで、収容ケース56aは位置決めされつつIGBT52aがIGBT用開口部58aに配置される。その後、ネジ66は挿通孔68およびネジ穴72に挿通させられ、収容ケース56aはヒートシンク44aに締結固定される。
Next, the storage case 56a is fixed to the heat sink 44a. At this time, the convex portion of the bottom surface of the storage case 56a is fitted into the
次いでIGBT52aの信号ピンは、入力端子60a1,60a2、バスバー62a、ゲートドライブ基板54aのスルーホールなどと半田付けなどによって適宜接続される。このようにして、パワーモジュール42aはヒートシンク44aに固定されてパワーモジュールユニット50aが完成する。尚、前述したように、パワーモジュール42b,42cおよびヒートシンク44b,44cは、パワーモジュール42aおよびヒートシンク44aと同一の構成であるので、説明を省略する。
Next, the signal pins of the
従って、本願においては、各パワーモジュール42a,42b,42cにそれぞれヒートシンク44a,44b,44cを配置することで、各パワーモジュール42a,42b,42cをユニット化するようにした。
Therefore, in the present application, the
次いで、完成したパワーモジュールユニット50a,50b,50cは、図2および図7に示す如く、並列に配置されると共に、車両用取り付けケース46によって、パワーモジュールユニット50a,50b,50cのヒートシンク44a,44b,44cの周囲を囲むようにして一体的に収容される。
Next, the completed
このとき、前記した車両用取り付けケース46の位置決め突起部98が各ケース部56a1,56b1,56c1の嵌合部64に嵌合させられることで、3相のパワーモジュール42a,42b,42cは位置決めされつつパワーモジュール用開口部80a,80b,80cに配置される。具体的には、嵌合部64の大きさ(幅など)は位置決め突起部98と略同一となるように設定されているため、ケース部56a1,56b1,56c1を備えるパワーモジュールユニット50a,50b,50cは、図において下方から押圧されることで、移動させられる。そして、パワーモジュールユニット50a,50b,50cが所期の位置まで移動、即ち、パワーモジュール42a,42b,42cがパワーモジュール用開口部80a,80b,80cの適宜位置に配置されるまで押圧される。
At this time, the
また、パワーモジュールユニット50a,50b,50cが所期の位置に配置された状態において、車両用取り付けケース46の位置決め突起部98は、ケース部56a1,56b1,56c1の嵌合部64によって挟持されて固定される。これにより、パワーモジュールユニット50a,50b,50cは、車両用取り付けケース46に固定される。
Further, in the state where the
尚、図7に示す如く、ヒートシンク44aあるいは44cの冷却フィン76は、車両用取り付けケース46の冷却フィン用段差部92の位置に配置される、即ち、ヒートシンク44aあるいは44cの冷却フィン76が露出させられるように配置される。
As shown in FIG. 7, the cooling
その後、12個のネジ110が挿通孔82およびネジ穴74にそれぞれ挿通させられ、車両用取り付けケース46はヒートシンク44a,44b,44cに締結固定される。このようにして、パワーモジュールユニット50a,50b,50cは、その周囲を囲むようにして一体的に車両用取り付けケース46によって収容される。
Thereafter, twelve
図2を参照してPDU22の組み立てについての説明を続けると、パワーモジュールユニット50a,50b,50cが一体的に収容された車両用取り付けケース46において、パワーモジュール42a,42b,42cの信号ピンは、制御回路基板40のスルーホール(いずれも図示せず)に挿通されて半田付けなどによって接続される。この状態において、制御回路基板40に搭載されるコネクタ100,102は、車両用取り付けケース46のコネクタ用段差部88,90にそれぞれ配置される。その後、7個のネジ106が挿通孔108およびネジ穴84にそれぞれ挿通させられることで、PDUケース48は車両用取り付けケース46に締結固定される。
Continuing the description of the assembly of the
上記のようにして完成したPDU22は、図示しない車両の適宜位置に取り付けられる。具体的には、複数のネジ(図示せず)が車両用取り付けケース46の車両用取り付け部94の挿通孔96にそれぞれ挿通させられ、車両と締結固定させることで取り付けられる。
The
このように、第1実施例のパワードライブユニットにあっては、それぞれ相を構成する複数のパワーモジュール、具体的には3相のパワーモジュール42a,42b,42cに、それぞれ配置され、それぞれ構成される相毎に独立するようにパワーモジュール42a,42b,42cをユニット化するヒートシンク44a,44b,44cと、それぞれ構成される相毎に独立するようにパワーモジュール42a,42b,42cとヒートシンク44a,44b,44cからなるパワーモジュールユニット50a,50b,50cを並列に収容する車両用取り付けケース46と、車両用取り付けケース46の側面全体に亘って形成された冷却フィン用段差部92とを備えると共に、冷却フィン用段差部92がヒートシンク44a,44b,44cを露出させるように、その車両用取り付けケース46は前記パワーモジュールユニット50a,50b,50cの周囲を囲み、さらに車両用取り付けケース46の内側に形成された、パワーモジュールユニット50a,50b,50cのパワーモジュール42a,42b,42cが配置される複数のパワーモジュール用開口部80a,80b,80cと、パワーモジュール用開口部80a,80b,80cの内壁に形成される位置決め突起部98と、パワーモジュールユニット50a,50b,50cにおいてパワーモジュール42a,42b,42c(正確には、収容ケース56a,56b,56c)の外壁に形成された、位置決め突起部98が嵌合されるべき嵌合部64とを備えるように構成した、即ち、パワーモジュールと放熱板とをユニット化するようにしたので、簡易に組み立て可能なパワードライブユニットでありながら、3相のパワーモジュール42a,42b,42cの内のいずれかに故障が発生したときなど、該当するパワーモジュールユニットを固定するネジ110のみを取り外し、その後新しいパワーモジュールユニットと交換するだけでよく、交換作業を容易にすることができ、よってメンテナンス性を向上できる。また、パワーモジュール42a,42b,42cを構成するIGBT52a,52b,52cなどに設計変更が生じたときも同様である。さらに、パワーモジュールユニット50a,50b,50cは、上記したように、同一の構成となるようにしたので、他のパワーモジュールユニットと共用することができる。また、パワーモジュールユニット50a,50b,50cを前記した車両用取り付けケース46において所期の位置に正確に収容することができ、よってより一層簡易に組み立てることが可能となる。
Thus, in the power drive unit of the first embodiment, a plurality of power modules, in particular three-
また、車両用取り付けケース46が放熱可能な素材、即ち、熱伝導性の比較的高い金属材(具体的にはアルミニウム)から製作されるように構成したので、上記した効果に加え、動作時において発熱したパワーモジュール42a,42b,42cなどを車両用取り付けケース46を介して冷却する(放熱させる)ことができる。また、車両用取り付けケース46は車両に取り付けられるようにしたので、パワーモジュール42a,42b,42cなどの熱を車両用取り付けケース46を介して車体に逃がすことができる。
Further, since the
また、パワーモジュールユニット50a,50b,50cが、車両用取り付けケース46によって一体的に収容された状態であっても、図7に示す如く、ヒートシンク44aあるいは44cの冷却フィン76は、車両用取り付けケース46の冷却フィン用段差部92の位置に配置される、即ち、ヒートシンク44aあるいは44cの冷却フィン76が露出させられるように配置されると共に、冷却フィン用段差部92は冷却フィン76と直交する方向となるように構成したので、冷却フィン76に接触しながら通過する空気の流れを妨げない、換言すれば、冷却フィン76による冷却、即ち、熱交換を妨げることがなく、よって動作時において発熱したパワーモジュール42a,42b,42cなどをより効果的に冷却する(放熱させる)ことができる。
Further, even when the
尚、上記において、パワーモジュール42a,42b,42cは、IGBT52a,52b,52cと、IGBTを駆動させるゲートドライブ回路54a,54b,54cとによって3相インバータ回路モジュールを構成するようにしたが、それに限られるものではなく、ゲートドライブ回路を備えずにIGBTのみによって3相インバータ回路モジュールを構成するようにしても良い。
In the above description, the
また、蓄電装置の例としてニッケル水素電池からなるバッテリを挙げたが、それに限られるものではなく、他の電池からなるバッテリでも良く、あるいはキャパシタであっても良い。 Moreover, although the battery which consists of a nickel metal hydride battery was mentioned as an example of an electrical storage apparatus, it is not restricted to it, The battery which consists of another battery may be sufficient, or a capacitor may be sufficient.
また、パワードライブユニットをハイブリッド車両を例にして説明をしたが、この発明に係るパワードライブユニットは、電気自動車にも適用可能である。 Further, although the power drive unit has been described by taking a hybrid vehicle as an example, the power drive unit according to the present invention can also be applied to an electric vehicle.
以上の如く、この発明の第1実施例にあっては、それぞれ相を構成する複数のパワーモジュール(42a,42b,42c)から少なくともなるパワードライブユニット(PDU22)において、前記複数のパワーモジュールにそれぞれ配置され、前記それぞれ構成される相毎に独立するように前記パワーモジュールをユニット化する放熱板(ヒートシンク44a,44b,44c)と、前記それぞれ構成される相毎に独立するようにパワーモジュールと放熱板からなるユニット(パワーモジュールユニット50a,50b,50c)を並列に収容するケース(車両用取り付けケース46)と、前記ケースの側面全体に亘って形成された段差部(92)とを備えると共に、前記段差部が前記放熱板を露出させるように、前記ケースは前記ユニットの周囲を囲み、さらに前記ケース(46)の内側に形成された、前記ユニットのパワーモジュールが配置される複数の開口部(80a,80b,80c)と、前記開口部の内壁に形成される位置決め突起部(98)と、前記ユニット(50a,50b,50c)において前記パワーモジュール(42a,42b,42c)の外壁に形成された、前記位置決め突起部(98)が嵌合されるべき嵌合部(64)とを備えるように構成した。
As described above, in the first embodiment of the present invention, in the power drive unit (PDU22) including at least the plurality of power modules (42a, 42b, 42c) constituting the phases, the power modules are arranged in the plurality of power modules, respectively. is, the heat radiating plate unitizing the power module to independently said for each configured phase (
また、前記ケース(46)が放熱可能な素材から製作されるように構成した。 The case (46) is made of a heat dissipating material.
22 パワードライブユニット(PDU)
42a,42b,42c パワーモジュール
44a,44b,44c ヒートシンク(放熱板)
46 車両用取り付けケース(ケース)
50a,50b,50c パワーモジュールユニット(ユニット)
64 嵌合部
98 位置決め突起部
22 Power Drive Unit (PDU)
42a, 42b,
46 Vehicle mounting case
50a, 50b, 50c Power module unit (unit)
64
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