JP4581777B2 - パワーモジュール - Google Patents

Description

この発明は、パワーモジュールに関し、より特定的には、筐体（パッケージ）内に格納されたパワーモジュールに関する。

インバータ・コンバータ等の電力変換回路を構成する半導体スイッチング素子（電力用半導体素子）を１つのパッケージ内に収納したパワーモジュールが用いられている。このようなパワーモジュールは、電力用半導体素子をパッケージ内に集積配置するため、装置の小型化に効果が大きい。

たとえば、特開２００１−１６８７０号公報（特許文献１）には、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路の半導体スイッチング素子のすべてを１つのパッケージに収めたことを特徴とするパワーモジュールが開示されている。特に、このパワーモジュールは、ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両駆動用の交流モータの電源として利用することが想定されている。特許文献１に開示されたパワーモジュールによれば、インバータ回路の小型化によって車両レイアウトの自由度を大きくし、また配線に流れる電流が発生する磁界による悪影響を抑制することができる。
特開２００１−１６８７０号公報

一般的に自動車では、乗員の居住性や荷物の積載性（収納性）を確保するために、各機器のレイアウト制約が厳しくなる傾向にある。このため、上述のハイブリッド自動車や電気自動車での交流モータ駆動用電源を構成するパワーモジュールやその電気負荷についても、車両搭載時にその配置スペースおよび配置位置が制約を受ける傾向にある。

この結果、パワーモジュールの出力端子と、交流モータ等の電気負荷との間の位置関係によっては、両者の間を接続するための配線やバスバーの配置が複雑化したり、その配線長が長くなってしまう問題が生じる。このような点を考慮すれば、車両レイアウト制約に従ったパワーモジュールおよび電気負荷の配置位置関係に応じて、パワーモジュールの出力端子位置を個別に設計する必要が生じる。

このような個別の専用設計が必要となれば、たとえばパワーモジュールが搭載される車種ごとに設計変更を行なう必要が生じるため、部品の共有化が妨げられて製造コスト削減が困難になってしまう。すなわち、配置レイアウト制約が厳しいパワーモジュールでは、装置そのものの小型化に加えて、その電気出力を取出すための出力端子構造についてもレイアウト面での自由度を高めることが必要とされる。しかしながら、上記特許文献１は、このような問題点に何ら言及しておらず、その解決策について開示も示唆もしていない。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、電気負荷との間の位置関係に対する配置自由度ならびに回路設計の汎用性を高めることが可能な出力端子構造を有するパワーモジュールを提供することである。

本発明によるパワーモジュールは、筐体に格納されたパワーモジュールであって、電力変換回路と、複数の出力端子とを備える。電力変換回路は、電力源からの供給電力を電気負荷への供給電力に変換する。複数の出力端子は、筐体の外部から電気的にコンタクト可能に構成される。電力変換回路は、電気負荷への供給電力を出力するための少なくとも１個の出力端を含む。複数の出力端子は、少なくとも１個の出力端とそれぞれ接続される第１の出力端子と、各出力端と直接的には非接続とされる第２の出力端子とを含む。さらに、第１および第２の出力端子は、筐体の外周の投影枠内に配設されるバスバーによって電気的に接続可能に配置される。

上記パワーモジュールによれば、電力変換回路の出力端とそれぞれ接続された第１の出力端子に加えて、この第１の出力端子とバスバーによって電気的に接続可能に配置された第２の出力端子が備えられる。このため、必要に応じてバスバーを配置することにより、第２の出力端子を用いて電気負荷への電力供給を行なうことができる。したがって、電力変換回路の出力端よりも多い個数の出力端子が片側から電気負荷と接続可能となるので、筐体外にバスバーや配線を長く設けることなく接続可能な電気負荷の配置領域を広げることができる。すなわち、パワーモジュールの配置自由度および、出力端子配置に関する設計汎用度を高めることができる。

好ましくは、本発明によるパワーモジュールでは、バスバーは、筐体の一端側および他端側にそれぞれ位置する第１および第２の出力端子の間を電気的に接続するように配設される。

上記パワーモジュールによれば、筐体の一端および他端側にそれぞれ位置する第１の出力端子および第２の出力端子の間をバスバーによって電気的に接続することにより、電力変換回路の同一の出力端に対して筐体の両側からコンタクト可能となる。このため、パワーモジュールの配置自由度および、出力端子配置に関する設計汎用性がさらに高められる。

特に、本発明によるパワーモジュールでは、第１の出力端子あるいは第１および第２の出力端子の各々は、電力変換回路の出力端とワイヤボンディングによって接続可能に構成される。

これにより、パワーモジュールの出力端子と電力変換回路の出力端との間を簡易な構造によって電気的に接続できる。特に、第１および第２の出力端子の各々をワイヤボンディングによって電気的に接続可能とすれば、異なる電力変換回路に対しても同一の出力端子配置で対応可能となるので、出力端子配置に関する設計汎用性がさらに高められる。

あるいは好ましくは、本発明によるパワーモジュールでは、電力変換回路は、少なくとも１つの電力用半導体素子を含んで構成され、パワーモジュールは、電力用半導体素子および出力端を覆うように配設された絶縁物をさらに備える。バスバーは、絶縁物の外側に配設される。

上記パワーモジュールによれば、電力変換回路を構成する電力用半導体素子および出力端を絶縁物で覆った状態でバスバーの配設やパワーモジュールの組付け作業を行なうことができるので、絶縁性確保や破損防止を図ることができる。

本発明の他の構成によるパワーモジュールは、筐体に格納されたパワーモジュールであって、電力変換回路と、複数の出力端子とを備える。電力変換回路は、電力源からの供給電力を電気負荷への供給電力に変換する。複数の出力端子は、筐体の外部から電気的にコンタクト可能に構成される。電力変換回路は、電気負荷への供給電力を出力するための複数の出力端を含む。複数の出力端子は、筐体の一端側に配置される第１の出力端子群と、筐体の他端側に配置される第２の出力端子群とに分割配置され、かつ、第１および第２の出力端子群のうちの少なくとも一方の出力端子群は、電力変換回路の複数の出力端とそれぞれ電気的に接続される。

上記パワーモジュールによれば、筐体の一端側に配置される第１の出力端子群および他端側に配置される第２の出力端子群のいずれによっても、電力変換回路の複数の出力端から供給電力を取出すことができる。このため、筐体外にバスバーや配線を長く設けることなく接続可能な電気負荷の配置領域を広げることができる。すなわち、パワーモジュールの配置自由度および、出力端子配置に関する設計汎用度を高めることができる。

好ましくは、本発明のパワーモジュールでは、第１および第２の出力端子群は、筐体の外周の投影枠内に配設されるバスバーによって互いに電気的に接続される。

上記パワーモジュールによれば、バスバーを最短距離に設けることができるので、製造コストの削減を図ることができる。

さらに好ましくは、本発明によるパワーモジュールは、車両駆動力源となる交流モータを備えた車両に搭載され、かつ、電力変換回路は、電力源である二次電池からの直流電力を電気負荷である交流モータを駆動する交流電力に変換するインバータを含む。

上記パワーモジュールによれば、車両用駆動力源として交流モータを備えたハイブリッド自動車や電気自動車等の車両において、この交流モータに対して電力を供給するためのインバータを格納したパワーモジュールについて、配置自由度および、出力端子配置に関する設計汎用度を高めることができる。

本発明のパワーモジュールは、電気負荷との間の位置関係にかかわらず共通に設計可能な出力端子構造を有するので、配置自由度ならびに回路設計の汎用性を高めることができる。

以下に本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下では図中の同一または相当部分には同一符号を付して詳細な説明は繰返さないものとする。

図１は、この発明によるパワーモジュールが搭載される機器の一例として示されるハイブリッド自動車の構成を示す概略ブロック図である。

図１を参照して、この発明の実施の形態によるハイブリッド自動車１００は、バッテリ１０と、ＰＣＵ（Power Control Unit）２０と、動力出力装置３０と、ディファレンシャルギア（ＤＧ：Differential Gear）４０と、前輪５０Ｌ，５０Ｒと、後輪６０Ｌ，６０Ｒと、フロントシート７０Ｌ，７０Ｒと、リアシート８０とを備える。

「電力源」であるバッテリ１０は、たとえば、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池から成り、直流電圧をＰＣＵ２０へ供給するとともに、ＰＣＵ２０からの直流電圧によって充電される。たとえば、バッテリ１０はリアシート８０の後方部に配置される。

動力出力装置３０は、ダッシュボード９０よりも前側のエンジンルーム９５に配置される。ＰＣＵ２０は、動力出力装置３０内のモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と電気的に接続される。動力出力装置３０は、ＤＧ４０と連結される。

ＰＣＵ２０は、バッテリ１０からの直流電圧を昇圧し、その昇圧した直流電圧を交流電圧に変換して動力出力装置３０に含まれるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御する。すなわち、ＰＣＵ２０は、バッテリ１０からの直流電力をモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動する交流電力へ変換する。また、ＰＣＵ２０は、動力出力装置３０に含まれるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が発電した交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ１０を充電する。

動力出力装置３０は、エンジンおよび／またはモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２による動力をＤＧ４０を介して前輪５０Ｌ，５０Ｒに伝達して前輪５０Ｌ，５０Ｒを駆動する。また、動力出力装置３０は、前輪５０Ｌ，５０ＲによるモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の回転力によって発電し、その発電した電力をＰＣＵ２０へ供給する。すなわち、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、車両駆動力源となる「交流モータ」としての役割を果たす。

ＤＧ４０は、動力出力装置３０からの動力を前輪５０Ｌ，５０Ｒに伝達するとともに、前輪５０Ｌ，５０Ｒの回転力を動力出力装置３０へ伝達する。

図２は、図１に示されたＰＣＵ２０の電気回路図である。

図２を参照して、ＰＣＵ２０は、モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２にそれぞれ対応するインバータ回路１５１および１５２を有する。

インバータ回路１５１は、Ｕ相アーム１５３、Ｖ相アーム１５４およびＷ相アーム１５５からなる。Ｕ相アーム１５３、Ｖ相アーム１５４およびＷ相アーム１５５は、電源ライン１０１およびアースライン１０２の間に並列に接続される。

電源ライン１０１は、入力用のＰＣＵ端子２０１を介してバッテリ１０の正極と電気的に接続され、アースライン１０２は、入力用のＰＣＵ端子２０２を介してバッテリ１０の負極と電気的に接続される。なお、ＰＣＵ２０内にコンバータ回路を配置して、バッテリ１０よりＰＣＵ端子２０１，２０２へ入力された直流電圧を昇圧あるいは降圧して、電源ライン１０１およびアースライン１０２に出力する構成としてもよい。

Ｕ相アーム１５３は、直列に接続された電力用半導体スイッチング素子（以下、単にスイッチング素子と称する）Ｑ１，Ｑ２からなり、Ｖ相アーム１５４は、直列に接続されたスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４からなり、Ｗ相アーム１５５は、直列に接続されたスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６からなる。また、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ１〜Ｄ６がそれぞれ接続されている。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、図示しない制御装置からのゲート信号に応答して、オン・オフ制御、すなわちスイッチング制御される。この実施の形態におけるスイッチング素子としては、たとえばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）が適用される。

各相アーム１５３〜１５５の中間点は、モータジェネレータＭＧ１駆動用のＵ相電圧、Ｖ相電圧、Ｗ相電圧が取出される出力端１６１〜１６３にそれぞれ相当する。出力端１６１〜１６３は、出力用のＰＣＵ２１１〜２１３を介して、モータジェネレータＭＧ１のＵ相コイル１７０Ｕ，Ｖ相コイル１７０Ｖ，Ｗ相コイル１７０Ｗとそれぞれ電気的に接続される。モータジェネレータＭＧ１は、Ｕ相コイル１７０Ｕ、Ｖ相コイル１７０ＶおよびＷ相コイル１７０Ｗが中性点Ｎ１に共通接続されて構成された、３相永久磁石モータである。

インバータ回路１５２は、インバータ回路１５１と同じ構成からなる。そして、インバータ回路１５２の各相アームの中間点は、モータジェネレータＭＧ２駆動用のＵ相電圧、Ｖ相電圧、Ｗ相電圧が取出される出力端１７１〜１７３にそれぞれ相当する。出力端１７１〜１７３は、出力用のＰＣＵ端子２２１〜２２３を介して、モータジェネレータＭＧ２のＵ相コイル１８０Ｕ，Ｖ相コイル１８０Ｖ，Ｗ相コイル１８０Ｗとそれぞれ電気的に接続される。モータジェネレータＭＧ２は、Ｕ相コイル１８０Ｕ、Ｖ相コイル１８０ＶおよびＷ相コイル１８０Ｗが中性点Ｎ２に共通接続されて構成された、モータジェネレータＭＧ１と同様の３相永久磁石モータである。

図３は、インバータ回路１５１および１５２を構成するスイッチング素子が一体的に格納されたパワーモジュール２００の平面図である。

図３を参照して、パワーモジュール２００の筐体２８０内に、インバータ回路１５１，１５２を構成する電力用半導体素子２１０が複数個格納される。すなわち電力用半導体素子２１０は、図２に示された、各インバータ回路１５１，１５２を構成するスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６およびダイオードＤ１〜Ｄ６を総括的に示すものである。

絶縁体で形成された筐体２８０の一端側２８１および他端側２８２の各々には、複数の出力端子２２０，２３０が整列して設けられる。各出力端子は、導体（代表的にはアルミ、銅等の金属）で作製され、パワーモジュール２００外部から電気的にコンタクト可能である。

出力端子２２０は、電力用半導体素子２１０の電極と電気的に接続可能な構成を有する。一方、出力端子２３０は、電力用半導体素子２１０の電極と直接的には接続可能に構成されていないが、筐体２８０の外部からは電気的にコンタクト可能である。図示しないが、一端側２８１に配列された出力端子２２０は、インバータ回路１５１の出力端１６１〜１６３（図２）とそれぞれ電気的に接続され、他端側２８２に配列された出力端子２２０は、インバータ回路１５２の出力端１７１〜１７３（図２）とそれぞれ電気的に接続されている。

さらに、必要に応じて、筐体２８０の上部領域、すなわち所定方向（図３では上面）から見た筐体２８０の外周の投影枠内に配設されるバスバー２４０によって、一端側２８１に配列された出力端子２３０と他端側２８２に配列された出力端子２２０との間を電気的に接続可能である。これにより、一端側２８１に配列された出力端子２３０をインバータ回路１５２の出力端１７１〜１７３と電気的に接続することが可能となる。すなわち、一端側２８１の出力端子からインバータ回路１５２の出力電力を取出すことが可能となる。

図３では図示を省略するが、他端側２８２に配列された出力端子２３０と一端側２８１に配列された出力端子２２０との間をバスバー２４０によって電気的に接続することも可能である。このようにバスバー２４０を設ければ、他端側２８２に配列された出力端子２３０をインバータ回路１５１の出力端１６１〜１６３と電気的に接続することが可能となる。すなわち、他端側２８２の出力端子からインバータ回路１５１の出力電力を取出すことが可能となる。

このように、本発明の実施の形態によるパワーモジュールでは、バスバー２４０を必要に応じて配設することにより、一端側２８１および他端側２８２のいずれからでも、インバータ回路１５１および１５２の両方しついて出力を取出すことができる。

なお、バスバー２４０が配置される領域の下部には、絶縁物２５０が電力用半導体素子２１０や出力端（図示せず）を覆うように設けられる。

図４は、図３におけるＩＶ−ＩＶ断面を示す断面図である。

図４を参照して、放熱板２６０上に形成された絶縁基板２７０上に電力用半導体素子２１０がレイアウトされる。電力用半導体素子２１０の電極は、絶縁基板２７０上に設けられた配線パターン（図示せず）と、図２に示したインバータ回路１５１，１５２の電気回路構成が実現されるように、適宜接続される。絶縁基板２７０上の出力端１６１〜１６３，１７１〜１７３に相当するノードは、ボンディングワイヤ２５５によって、導体板２２０♯と接続される。なお、上記ノードと導体板２２０♯との接続方式はワイヤボンディングに限定されるものではなく、ワイヤボンディング以外の手法によって出力端と導体板との間を電気的に接続する構成とすることも可能である。

導体板２２０♯は、筐体２８０の外枠上に設けられたナット２３０♯に対してボルト２２５によって締結される。これにより導体板２２０♯は、インバータ回路１５１，１５２からの出力を取出す出力端子２２０（図３）として機能する。

出力端１６１〜１６３，１７１〜１７３とワイヤボンディングされた導体板２２０♯と非接続とされるナット２３０♯は、図３での出力端子２３０を構成する。

さらに、バスバー２４０は、出力端子２２０とボルト２２５によって締結され、さらに、出力端子２３０を構成するナット２３０♯とボルト２３５によって締結される。これによって、図３に示したように、バスバー２４０によって出力端子２２０および２３０の間が電気的に接続される。

絶縁物２５０は、たとえば、ゲル状物質で構成されて、パワーモジュール２００の表面の電力用半導体素子２１０、絶縁基板２７０上の配線パターンやボンディングワイヤ２５５等を封止めし、絶縁確保や破損からの保護を行なう。

図５に示されるように、筐体２８０の一端側２８１に設けられた出力端子２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃを、バスバー２４０−１〜２４０−３によって、他端側２８２の出力端子２２０ｘ，２２０ｙ，２２０ｚとそれぞれ電気的に接続することにより、筐体２８０のいずれ側からもインバータ回路１５１および１５２の両方の出力を取出すことが可能となる。すなわち、筐体２８０の一端側２８１にモータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２の両方が配置された場合にも、長配線化を招くことなくパワーモジュール２００と電気負荷であるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の間を電気的に接続できる。

あるいは反対に、筐体２８０の他端側２８２にモータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２の両方が配置された場合にも、長配線化を招くことなくパワーモジュール２００と電気負荷であるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の間を電気的に接続できる。このような構成は、筐体２８０の他端側２８２に設けられた出力端子２３０ｘ，２３０ｙ，２３０ｚを、バスバー２４０−１〜２４０−３によって、一端側２８１の出力端子２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃとそれぞれ電気的に接続することによっても実現される。

このように、本発明に係るパワーモジュール２００によれば、筐体２８０の上部領域にバスバー２４０を適宜配置することにより、パワーモジュール２００のいずれの側からも電気負荷であるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に対して電力を供給することができる。すなわち、パワーモジュール２００の出力端子設計は、電気負荷（モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２）に対する位置関係にかかわらず共通化することができる。すなわち、パワーモジュール２００の設計汎用性を高めるとともに、そのレイアウト自由度を高めることが可能となる。

なお、本発明の実施の形態に従うパワーモジュールでは、図６に示されるように、各出力端子を、内部の電力用半導体素子２１０とワイヤボンディングにより接続可能な出力端子２２０として設けることも可能である。この場合には、導体板２２０♯の配置が各出力端子に対応して必要となるが、各出力端子とパワーモジュール内の回路素子との間の接続関係の自由度が向上する。

この結果、インバータ回路１５１，１５２に代えて他の電力変換回路をパワーモジュール２００に搭載する際にも、筐体２８０および出力端子２２０の設計については共通化できる可能性が生じる。すなわち、図６に示したパワーモジュール２００♯によれば、パワーモジュール２００♯内に搭載される電力変換回路が異なっても、複数の出力端子２２０が配設された筐体２８０の設計を共通に用いることができる。この結果、パワーモジュールの回路設計の汎用性がさらに高められる。

次に、図７〜図９を用いて、本発明の実施の形態に係るパワーモジュールの配置自由度の高さについて説明する。

図７には、従来の出力端子構造を有するパワーモジュールからその片側に配置されたモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に電力を供給する配線構成が示される。

図７を参照して、従来のパワーモジュール２００Ｐでは、モータジェネレータＭＧ１に対応する出力端と接続された出力端子２２０が筐体２８０の一端側２８１に配置される一方で、モータジェネレータＭＧ２に対応する出力端と接続された出力端子２２０が筐体２８０の他端側２８２に配置される。

したがって、ＰＣＵ２０とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２との間を接続するための出力用ＰＣＵ端子２１１〜２１３および２２１〜２２３を片側に配置させるためには、ＰＣＵ２０内部において、パワーモジュール２００の出力端子２２０とＰＣＵ端子２１１〜２１３，２２１〜２２３との間を接続するための、配線あるいはバスバーをパワーモジュール２００の外部に比較的長く設けることを余儀なくされる。

これに対して、本発明の実施の形態に従うパワーモジュール２００では、上記のような出力端子２２０，２３０の配置構造およびバスバー２４０の必要に応じた配設により、ＰＣＵ２０の両側の各々から、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の両方に対する出力を容易に取出すことができる。

たとえば、図８（ａ）に示された構成では、バスバー２４０の配設によって、パワーモジュールの一端側２８１に位置する出力端子２２０，２３０から、紙面上でパワーモジュール２００（ＰＣＵ２０）の右側に位置するモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に対する出力を取出すことができる。

また、図８（ｂ）に示されるように、バスバー２４０の配設形態を変更すれば、パワーモジュール２００の他端側２８２に位置する出力端子２２０，２３０から、紙面上でパワーモジュール２００（ＰＣＵ２０）の左側に位置するモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に対する出力を取出すことができる。

このように、本発明の実施の形態に従うパワーモジュール２００では、パワーモジュール２００の外部で配線あるいはバスバーを長く設けることなく、出力用のＰＣＵ端子２１１〜２１３，２２１〜２２３を、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の配置位置に対応させて設けることができる。

図９には、本発明の実施の形態に係るパワーモジュールの車両搭載例が示される。

図９を参照して、パワーモジュール２００は、ＰＣＵ２０（図１）の構成部品として、エンジンルーム９５内に配置される。ここで、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の両方は、車両進行方向から見てエンジンルーム９５の後ろ側に配置されるものとする。

このため、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２へのＰＣＵ出力端子２１１〜２１３，２２１〜２２３は、紙面上で上側に設ける必要がある。

この際に、車種によっては、エンジン等の他の機器との間でのレイアウト制約により、配置位置９６への搭載が要求されたり、配置位置９７への搭載が要求されたりすることがある。すなわち車種によって同一構成のパワーモジュール２００を含んで構成されるＰＣＵ２０を、配置位置９６および配置位置９７のいずれにも搭載する必要が出てくる。

この際に、本発明の実施の形態に従うパワーモジュール２００によれば、ＰＣＵ２０（パワーモジュール２００）の配置位置９６への搭載には、図８（ｂ）に示したようなバスバー２４０の配設態様とすることで対応できる。一方、ＰＣＵ２０（パワーモジュール２００）の配置位置９７への搭載される場合には、図８（ａ）に示しバスバー２４０の配設態様とすることにより対応できる。すなわち、パワーモジュール２００については共通の設計としても、パワーモジュール２００外部でのバスバー配置を複雑化させることなく、ＰＣＵ２０のいずれ側にもモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２への出力端子を設けることができる。すなわち、バスバー２４０の配設態様を変更することにより、配置位置９６，９７の両方にパワーモジュール２００を含んで構成されたＰＣＵ２０を搭載することが可能となる。これにより、パワーモジュール２００（ＰＣＵ２０）の配置自由度および汎用性が高められる。この結果、共通に設計されたパワーモジュール２００を適用可能な車種が拡大されて、部品共通化によるコスト削減メリットの享受が可能となる。

本実施の形態では、本発明によるパワーモジュールの電気負荷となる交流モータの代表例として、３相モータであるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を示した。しかしながら、本願発明の適用はこのような場合に限定されるものではなく、電気負荷の形態に依存することなく、任意の電気負荷に用いられるパワーモジュールに対して本願発明を適用できる。また、本発明によるパワーモジュールは、本実施の形態に例示したハイブリッド自動車への搭載用途に限定されず、各種の車両・システム・機器等への搭載に用いることができる。

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。

本発明によるパワーモジュールが搭載される機器の一例として示されるハイブリッド自動車の構成を示す概略ブロック図である。 図１に示されたＰＣＵの電気回路図である。 図２に示したスイッチング素子が格納されるパワーモジュールの平面図である。 図３におけるＩＶ−ＩＶ断面図である。 本発明によるパワーモジュールの第１の構成例を示す平面図である。 本発明によるパワーモジュールの第２の構成例を示す平面図である。 従来の出力端子構造を有するパワーモジュールと電気負荷（モータジェネレータ）との接続を説明する図である。 本発明の実施の形態に従うパワーモジュールと電気負荷（モータジェネレータ）との接続を説明する図である。 本発明の実施の形態に係るパワーモジュールの車両搭載例を示す概念図である。

符号の説明

１０ バッテリ、３０ 動力出力装置、５０Ｌ，５０Ｒ 前輪、６０Ｌ，６０Ｒ 後輪、７０Ｌ，７０Ｒ フロントシート、８０ リアシート、９０ ダッシュボード、９５ エンジンルーム、９６，９７ 配置位置（ＰＣＵ）、１００ ハイブリッド自動車、１０１ 電源ライン、１０２ アースライン、１５１，１５２ インバータ回路、１６１〜１６３，１７１〜１７３ 出力端（インバータ）、１７０Ｕ，１８０Ｕ Ｕ相コイル、１７０Ｖ，１８０Ｖ Ｖ相コイル、１７０Ｗ，１８０Ｗ Ｗ相コイル、２００ パワーモジュール、２０１，２０２ ＰＣＵ端子（入力）、２１０ 電力用半導体素子、２２０♯ 導体板、２１１〜２１３，２２１〜２２３ ＰＣＵ端子（出力）、２２０，２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃ，２２０ｘ，２２０ｙ，２２０ｚ 出力端子（パワーモジュール）、２２５，２３５ ボルト、２３０♯ ナット、２３０，２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃ，２３０ｘ，２３０ｙ，２３０ｚ 出力端子（パワーモジュール）、２４０，２４０−１〜２４０−３ バスバー、２５０ 絶縁物、２５５ ボンディングワイヤ、２６０ 放熱板、２７０ 絶縁基板、２８０ 筐体、２８１ 一端側、２８２ 他端側、Ｄ１〜Ｄ６ ダイオード、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、Ｎ１，Ｎ２ 中性点、Ｑ１〜Ｑ６ スイッチング素子。

Claims (9)

1. 筐体に格納されたパワーモジュールであって、
   電力源からの供給電力を電気負荷への供給電力に変換する電力変換回路と、
   前記筐体の外部から電気的にコンタクト可能な複数の出力端子とを備え、
   前記電力変換回路は、前記電気負荷への供給電力を出力するための少なくとも１個の出力端を含み、
   前記複数の出力端子は、
   前記少なくとも１個の出力端とそれぞれ接続される第１の出力端子と、
   各前記出力端と直接的には非接続とされる第２の出力端子とを含み、
   前記第１および第２の出力端子は、前記筐体の外周の投影枠内に配設されるバスバーによって電気的に接続可能に配置される、パワーモジュール。
2. 前記バスバーは、前記筐体の一端側および他端側にそれぞれ位置する前記第１および第２の出力端子の間を電気的に接続するように配設される、請求項１記載のパワーモジュール。
3. 前記第１の出力端子は、前記電力変換回路の出力端とワイヤボンディングによって接続可能に構成される、請求項１記載のパワーモジュール。
4. 前記第１および第２の出力端子の各々は、前記電力変換回路の出力端とワイヤボンディングによって接続可能に構成される、請求項１記載のパワーモジュール。
5. 前記電力変換回路は、少なくとも１つの電力用半導体素子を含んで構成され、
   前記パワーモジュールは、前記電力用半導体素子および前記出力端を覆うように配設された絶縁物をさらに備え、
   前記バスバーは、絶縁物の外側に配設される、請求項１記載のパワーモジュール。
6. 筐体に格納されたパワーモジュールであって、
   電力源からの供給電力を電気負荷への供給電力に変換する電力変換回路と、
   前記筐体の外部から電気的にコンタクト可能な複数の出力端子とを備え、
   前記電力変換回路は、前記電気負荷への供給電力を出力するための複数の出力端を含み、
   前記複数の出力端子は、
   前記筐体の一端側に配置される第１の出力端子群と、前記筐体の他端側に配置される第２の出力端子群とに分割配置され、
   前記第１および第２の出力端子群のうちの少なくとも一方の出力端子群は、前記電力変換回路の複数の出力端とそれぞれ電気的に接続され、
   前記第１および第２の出力端子群は、前記筐体の外周の投影枠内に配設されるバスバーによって互いに電気的に接続される、パワーモジュール。
7. 前記パワーモジュールは、車両駆動力源となる交流モータを備えた車両に搭載され、
   前記電力変換回路は、前記電力源である二次電池からの直流電力を前記電気負荷である前記交流モータを駆動する交流電力に変換するインバータを含む、請求項１から６のいずれか１項に記載のパワーモジュール。
8. 前記筐体の外周の投影枠は、所定方向から前記筐体を見たときの投影枠である、請求項１記載のパワーモジュール。
9. 前記複数の出力端子の各々は、前記筐体の外部から前記電気負荷に電気的にコンタクト可能であり、
   前記第１の出力端子群のうちの少なくとも１つの出力端子、および、前記第２の出力端子群のうちの少なくとも１つの出力端子は、前記電力変換回路の前記複数の出力端のうちの１つに対して共通に電気的に接続される、請求項６記載のパワーモジュール。

Images