JP7601301B2 - コンデンサモジュール、インバータモジュールおよびモータユニット - Google Patents

Description

本発明は、コンデンサモジュール、インバータモジュールおよびモータユニットに関する。

インバータモジュールにおいて、インバータ回路の電流を平滑化するコンデンサモジュールが用いられている。コンデンサモジュールは、コンデンサ素子と、複数のバスバーとを有する。複数のバスバーは、コンデンサ素子への接続端子と、外部の電源配線への接続端子と、インバータ回路への接続端子とを有する。

特開２０１９－１７２２０号公報

インバータ回路の電圧を平滑するコンデンサモジュールにおいては、電源とコンデンサ素子とインバータ回路とを接続するバスバーは高温になりやすい。また、コンデンサモジュールの性能を高めるために、等価直列インダクタンス（ＥＳＬ）の低減が求められる。よって、バスバーからの熱影響を低減し、ＥＳＬ低減したコンデンサが求められる。

本発明は、上記事情に鑑みて、バスバーの配置自由度を向上させ、熱影響、ＥＳＬを共に低減させたコンデンサモジュールおよびインバータモジュール及びモータユニットを提供することを目的の一つとする。

本発明の１つの態様によれば、インバータ回路の電圧を平滑するコンデンサモジュールが提供される。前記インバータ回路への接続端子を有する供給部と、コンデンサ素子と、前記コンデンサ素子と前記供給部とを接続する板状の第１バスバーとを有する交流成分低減部と、直流電源と前記供給部とを接続する板状の第２バスバーを有する直流部と、を備える。前記交流成分低減部と前記直流部とは、コンデンサモジュールの平面視および一方の側面視において、横並びに配置され、他方の側面視において互いの側面を対向させて配置される。前記供給部は、平面視において、前記交流成分低減部と前記直流部の両方をまとめて囲む外形領域の内側に位置する。前記第２バスバーは、正極側第２バスバーと、負極側第２バスバーとを含み、前記正極側第２バスバーおよび前記負極側第２バスバーは、それぞれが電源側バスバーと供給側バスバーの２本のバスバーからなり、前記２本の電源側バスバーは、それぞれ、直流電源との接続端子と、前記供給側バスバーとの接続端子とを有し、前記２本の電源側バスバーは、それぞれ、前記２つの接続端子の間に、それぞれの板面が前記交流成分低減部と前記直流部が並ぶ方向に沿って広がる部位を有する。

本発明の１つの態様によれば、熱影響、ＥＳＬを共に低減させたコンデンサモジュールおよびインバータモジュール及びモータユニットが提供される。

図１は、インバータモジュールの縦断面を模式的に示す説明図である。 図２は、インバータモジュールの回路ブロック図である。 図３は、コンデンサモジュールを斜め上から見た斜視図である。 図４は、コンデンサモジュールの側面図である。 図５は、コンデンサモジュールを斜め下から見た斜視図である。 図６は、コンデンサモジュールの内部構造を示す斜視図である。 図７は、コンデンサモジュールの平面図である。 図８は、第１バスバー１１および第２バスバーのうち、正極側のバスバーを示す斜視図である。 図９は、第１バスバーおよび第２バスバーのうち、負極側のバスバーを示す斜視図である。 図１０は、コンデンサ素子、第１バスバー、および第２バスバーの側面図である。 図１１は、磁性体コアおよびフィルタコンデンサを含む部分におけるコンデンサモジュールの断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態のインバータモジュールおよびコンデンサモジュールについて説明する。
以下の説明で参照する図面においては、適宜３次元直交座標系としてＸＹＺ座標系を示す。ＸＹＺ座標系は図１の上下方向をＺ軸方向として規定する。＋Ｚ方向が上側（重力方向の反対側）であり、－Ｚ方向が下側（重力方向）である。また、Ｘ軸方向は、Ｚ軸方向と直交する方向であって、コンデンサモジュールにおける直流部と交流部が並ぶ方向を示す。Ｙ軸方向は、Ｘ軸方向とＺ軸方向との両方と直交する方向である。
本明細書において、「平面視」は、Ｚ軸方向からインバータモジュールおよびコンデンサモジュールを見ることを意味する。なお、本明細書におけるコンデンサモジュールの姿勢は一例であって、実際にコンデンサモジュールが取り付けられる姿勢を限定するものではない。

図１は、インバータモジュールの縦断面を模式的に示す説明図である。図２は、インバータモジュールの回路ブロック図である。
本実施形態のインバータモジュール１は、図１に示すように、コンデンサモジュール２と、パワーモジュール３と、制御基板４０および駆動基板４１からなる制御モジュール４と、筐体７と、冷媒流路８と、を備える。

筐体７は、内部にコンデンサモジュール２と、パワーモジュール３と、制御モジュール４と、冷媒流路８と、を収容する。インバータモジュール１の各部品は、筐体７の内部において、上下方向（Ｚ軸方向）に積層されて配置される。具体的に、下側から、制御基板４０、コンデンサモジュール２、駆動基板４１、パワーモジュール３、冷媒流路８の順に積層配置される。なお、この配置は一例であって、コンデンサモジュール２と、パワーモジュール３とが、ＸＹ平面に横並びに配置されていても構わない。

インバータモジュール１は、図２に示すように、直流電源６とモータ５との間に接続される。インバータモジュール１は、直流電源６から供給される直流電流を交流電流に変換し、モータ５に電力供給する。
モータ５は、本実施形態では、３相モータである。モータ５は、４相以上の多相モータであってもよい。モータ５は、インバータモジュール１のパワーモジュール３と接続される。直流電源６は、例えば、二次電池または電気二重層キャパシタである。直流電源６は、インバータモジュール１の外部電源用の接続端子１２１Ｐ、１２１Ｎに接続される。
なお、モータ５に代えて、発電機を接続してもよい。この場合、インバータモジュール１は、発電機から入力される電力を直流電力に変換し、直流電源６を充電する。

パワーモジュール３は、複数のスイッチング素子３０からなるインバータ回路３１を有する。スイッチング素子３０は、本実施形態の場合、ＩＧＢＴ（Inslated Gate Bipolar Transistor）である。スイッチング素子３０は、ＩＧＢＴ以外のパワー半導体素子であってもよい。スイッチング素子３０は、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、ＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴ、あるいはＧａＮ－ＭＯＳＦＥＴであってもよい。

インバータ回路３１は、６個のスイッチング素子３０により構成される３相インバータである。すなわち、インバータ回路３１は、２つのスイッチング素子により構成されるアームをＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する３相分有する。各アームの中間点が、モータ５に接続される。
３つのアームの正極側の端子が、コンデンサモジュール２の正極側の供給端子２３１Ｐ、２３２Ｐ、２３３Ｐに接続される。３つのアームの負極側の端子が、コンデンサモジュール２の負極側の供給端子２３１Ｎ、２３２Ｎ、２３３Ｎに接続される。

パワーモジュール３は、図１に示す冷却部材３Ａを有する。冷却部材３Ａは、インバータ回路３１を冷却する。冷却部材３Ａの一部は、冷媒流路８内に位置する。冷媒流路８は、筐体７またはパワーモジュール３に設けられる。冷媒流路８内を流通する冷媒と冷却部材３Ａとの接触により、インバータ回路３１の熱が冷媒へ放散される。冷媒流路８に流通する冷媒は、例えば、ＬＬＣ（エチレングリコール水溶液）である。冷媒は水であってもよい。また、インバータモジュール１は、コンデンサモジュール２を冷却する機構を備えていてもよい。

制御モジュール４は、制御基板４０と駆動基板４１とを有する。
制御基板４０は、インバータ回路３１の複数のスイッチング素子３０をスイッチング制御するための制御信号を生成する。駆動基板４１は、制御基板４０から入力される制御信号に基づいて、スイッチング素子３０の駆動電力を生成する。

制御モジュール４は、車両制御装置等の上位装置とＣＡＮ（Controller Area Network）を介して接続される。制御モジュール４は、上位装置から入力される制御信号に基づいて、インバータ回路３１を介したモータ５の駆動制御を実行する。

コンデンサモジュール２は、図２に示すように、直流電源６と、パワーモジュール３に接続される。以下、図３以降を参照して、コンデンサモジュール２について詳細に説明する。

図３は、コンデンサモジュール２を斜め上から見た斜視図である。図４は、コンデンサモジュール２の側面図である。図５は、コンデンサモジュール２を斜め下から見た斜視図である。図６は、コンデンサモジュール２の内部構造を示す斜視図である。図７は、コンデンサモジュール２の平面図である。図８は、第１バスバー１１および第２バスバーのうち、正極側のバスバーを示す斜視図である。図９は、第１バスバーおよび第２バスバーのうち、負極側のバスバーを示す斜視図である。図１０は、コンデンサ素子、第１バスバー、および第２バスバーの側面図である。

図３から図７に示すように、コンデンサモジュール２は、交流部２１と、直流部２２と、供給部２３とを有する。
交流部２１は、５個のコンデンサ素子１５と、５個のコンデンサ素子１５と供給部２３とを接続する板状の第１バスバー１１とを有する。本実施形態の場合、５個のコンデンサ素子１５は、Ｙ軸方向に沿って並ぶ。交流部２１は、全体として、Ｙ軸方向に長手の形状である。交流部２１のコンデンサ素子１５の個数は５個に限られず、４個以下または６個以上の任意の個数とすることができる。

５個のコンデンサ素子１５は、上下面にそれぞれ電極を有する。第１バスバー１１は、コンデンサ素子１５の上面の電極に接続される正極側第１バスバー１１Ｐと、コンデンサ素子１５の下面の電極に接続される負極側第１バスバー１１Ｎと、を有する。

正極側第１バスバー１１Ｐは、図８および図１０に示すように、５個のコンデンサ素子の上面にわたってＹ軸方向に延びるコンデンサ側端子１１１Ｐと、コンデンサ側端子１１１Ｐの直流部２２側（＋Ｘ側）の端部から上側へ延びる３つの配線部１１２Ｐと、３つの配線部１１２Ｐの上端から直流部２２側の端部から直流部２２側へ水平方向に延びる３つの供給側端子１１３Ｐと、を有する。配線部１１２ＰのＹ軸方向の幅は、供給側端子１１３ＰのＹ軸方向幅よりも大きい。供給側端子１１３Ｐは、供給側端子１１３Ｐを板厚方向（Ｚ軸方向）に貫通する貫通孔を有する。３つの供給側端子１１３Ｐは、後述する正極側第２バスバー１２Ｐの３つの供給側端子１２５Ｐとともに、供給部２３の３つの供給端子２３１Ｐ、２３２Ｐ、２３３Ｐを構成する。

負極側第１バスバー１１Ｎは、図９および図１０に示すように、５個のコンデンサ素子の上面にわたってＹ軸方向に延びるコンデンサ側端子１１１Ｎと、コンデンサ側端子１１１Ｎの直流部２２側（＋Ｘ側）の端部から上側へ延びる配線部１１２Ｎと、配線部１１２Ｎの上端から直流部２２側の端部から直流部２２側へ水平方向に延びる３つの供給側端子１１３Ｎと、を有する。配線部１１２Ｎは、コンデンサ側端子１１１ＮのＹ軸方向幅と同等の幅で上側へ延びる本体部１１２ａＮと、本体部１１２ａＮの上端から上側へ延びる３つの枝部１１２ｂＮとを有する。供給側端子１１３Ｎは、枝部１１２ｂＮの先端から延びる。枝部１１２ｂＮのＹ軸方向の幅は、供給側端子１１３ＮのＹ軸方向幅よりも大きい。供給側端子１１３Ｎは、供給側端子１１３Ｎを板厚方向（Ｚ軸方向）に貫通する貫通孔を有する。３つの供給側端子１１３Ｎは、後述する負極側第２バスバー１２Ｎの３つの供給側端子１２５Ｎとともに、供給部２３の３つの供給端子２３１Ｎ、２３２Ｎ、２３３Ｎを構成する。

図１０に示すように、第１バスバー１１の正極側第１バスバー１１Ｐと、負極側第１バスバー１１Ｎは、供給部２３に向かって上側へ延びる部位（配線部１１２Ｐ、配線部１１２Ｎ）において、Ｘ軸方向に互いに近接して配置される。すなわち、第１バスバー１１は、コンデンサ素子１５と供給部２３との間に、正極側第１バスバー１１Ｐと負極側第１バスバー１１Ｎとが互いの板厚方向に重なり合って近接する近接配置部１１Ａを有する。
この構成によれば、配線部１１２Ｐと配線部１１２Ｎとは、コンデンサ素子１５と供給部２３との間に流れる電流の向きが互いに逆向きであるので、正極側第１バスバー１１Ｐの寄生インダクタンスと、負極側第１バスバー１１Ｎの寄生インダクタンスとが互いに打ち消し合う。これにより、コンデンサ素子１５のＥＳＬ（等価直列インダクタンス）を低減できる。

図１０に示す近接配置部１１Ａにおいて、配線部１１２Ｐと配線部１１２Ｎとの間に、絶縁紙などの絶縁シートを挟んでもよい。絶縁シートの厚さは、例えば、０．０５ｍｍ以上１ｍｍ未満である。絶縁シートの厚さは、０．１ｍｍ以上としてもよい。絶縁シートの厚さは、０．７ｍｍ以下としてもよく、０．５ｍｍ以下としてもよい。
すなわち、正極側第１バスバー１１Ｐと負極側第１バスバー１１Ｎとは、互いに近接する位置において、第１バスバーの板厚よりも薄い絶縁シートを介して対向する構成であってもよい。この構成によれば、配線部１１２Ｐと配線部１１２Ｎとを絶縁シートの厚さまで近接させることができる。両者を可能な限り近接させることでＥＳＬ低減効果を高めることができる。

直流部２２は、直流電源６と供給部２３とを接続する板状の第２バスバー１２を有する。第２バスバー１２は、図６および図７に示すように、直流電源６の正極側に接続される正極側第２バスバー１２Ｐと、直流電源６の負極側に接続される負極側第２バスバー１２Ｎと、を有する。

正極側第２バスバー１２Ｐは、図８および図１０に示すように、電源側バスバー２２１Ｐと供給側バスバー２２２Ｐの２本のバスバーからなる。
電源側バスバー２２１Ｐは、直流電源６との接続端子１２１Ｐと、供給側バスバー２２２Ｐとの接続端子１２２Ｐとを有する。電源側バスバー２２１Ｐにおいて、接続端子１２１Ｐと接続端子１２２Ｐとは、配線部１２３Ｐを介して接続される。

配線部１２３Ｐは、直流部２２の－Ｙ側の端部に位置する接続端子１２１Ｐから、直流部２２の＋Ｙ側の端部に位置する接続端子１２２Ｐに向かって、Ｙ軸方向に沿って延びる。配線部１２３Ｐは、複数の配線部分１２３ａＰ～１２３ｅＰからなる。

配線部分１２３ａＰは、接続端子１２１Ｐの交流部２１と反対側（＋Ｘ側）の端部から下側へ延びる。配線部分１２３ｂＰは、配線部分１２３ａＰの下端から＋Ｙ側へ延び、直流部２２のＹ軸方向の中央部に達する。配線部分１２３ｃＰは、配線部分１２３ｂＰの＋Ｙ側の端部から上側へ延びる。配線部分１２３ｄＰは、配線部分１２３ｃＰの上端から＋Ｙ側へ延びる。配線部分１２３ｅＰは、配線部分１２３ｄＰの＋Ｙ側の端部から＋Ｘ側へ延び、接続端子１２２Ｐに接続される。

配線部分１２３ａＰ～１２３ｅＰのうち、配線部分１２３ｂＰ、１２３ｃＰ、１２３ｄＰは、それらの板面を上下方向（Ｚ軸方向）またはＹ軸方向に向けて延びる。すなわち、配線部分１２３ｂＰ、１２３ｃＰ、１２３ｄＰの板面は、交流部２１と直流部２２が並ぶ方向（Ｘ軸方向）に沿って広がる。つまり、電源側バスバー２２１Ｐは、２つの接続端子１２１Ｐ、１２２Ｐの間に、板面が交流部２１と直流部２２が並ぶ方向（Ｘ軸方向）に沿って広がる部位を有する。
この構成によれば、配線部分１２３ｂＰ、１２３ｃＰ、１２３ｄＰは、それらの板面が交流部２１側（－Ｘ側）を向いていないので、それらの板面から放散される熱が、交流部２１側へ向かいにくい。これにより、大電流が流れるために高温になる電源側バスバー２２１Ｐの熱が、コンデンサ素子１５に伝わりにくくなる。

供給側バスバー２２２Ｐは、電源側バスバー２２１Ｐとの接続端子１２４Ｐと、供給部２３と接続される３つの供給側端子１２５Ｐとを有する。接続端子１２４Ｐは、電源側バスバー２２１Ｐの接続端子１２２Ｐにネジ固定される。供給側バスバー２２２Ｐにおいて、接続端子１２４Ｐと３つの供給側端子１２５Ｐとは、配線部１２６Ｐを介して接続される。

配線部１２６Ｐは、直流部２２の交流部２１と反対側（＋Ｘ側）の端部に位置する接続端子１２４Ｐから、供給部２３に位置する供給側端子１２５Ｐに向かって、平面視でＸ軸方向に延びる。配線部１２６Ｐは、複数の配線部分１２６ａＰ～１２６ｄＰからなる。

配線部分１２６ａＰは、接続端子１２４Ｐの交流部２１側（－Ｘ側）の端部から下側へ延びる。配線部分１２６ｂＰは、配線部分１２６ａＰの下端から交流部２１側へ延びる。配線部分１２６ｃＰは、配線部分１２６ｂＰの交流部２１側の端部から上側および接続端子１２１Ｐ側（－Ｙ側）へ延びる。すなわち、配線部分１２６ｃＰは、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に沿って広がる。配線部分１２６ｄＰは、配線部分１２６ｃＰの上端の３箇所から上側へ延び、それぞれが供給側端子１２５Ｐに接続される。

供給側端子１２５Ｐは、供給側端子１２５Ｐを板厚方向（Ｚ軸方向）に貫通する貫通孔を有する。３つの供給側端子１２５Ｐは、正極側第１バスバー１１Ｐの３つの供給側端子１１３Ｐとともに、供給部２３の３つの供給端子２３１Ｐ、２３２Ｐ、２３３Ｐを構成する。

負極側第２バスバー１２Ｎは、図９および図１０に示すように、電源側バスバー２２１Ｎと供給側バスバー２２２Ｎの２本のバスバーからなる。
電源側バスバー２２１Ｎは、直流電源６との接続端子１２１Ｎと、供給側バスバー２２２Ｎとの接続端子１２２Ｎとを有する。電源側バスバー２２１Ｎにおいて、接続端子１２１Ｎと接続端子１２２Ｎとは、配線部１２３Ｎを介して接続される。

配線部１２３Ｎは、直流部２２の－Ｙ側の端部に位置する接続端子１２１Ｎから、直流部２２の＋Ｙ側の端部に位置する接続端子１２２Ｎに向かって、Ｙ軸方向に沿って延びる。配線部１２３Ｎは、複数の配線部分１２３ａＮ～１２３ｄＮからなる。

配線部分１２３ａＮは、接続端子１２１Ｎの交流部２１側（－Ｘ側）の端部から下側へ延びる。配線部分１２３ｂＮは、配線部分１２３ａＮの下端から＋Ｙ側へ延び、直流部２２のＹ軸方向の中央部に達する。配線部分１２３ｃＮは、配線部分１２３ｂＮの＋Ｙ側の端部から上側へ延びる。配線部分１２３ｄＮは、配線部分１２３ｃＮの上端から＋Ｙ側へ延び、接続端子１２２Ｎの交流部２１側（－Ｘ側）の端部に接続される。

配線部分１２３ａＮ～１２３ｄＮのうち、配線部分１２３ｂＮ、１２３ｃＮ、１２３ｄＮは、それらの板面を上下方向（Ｚ軸方向）またはＹ軸方向に向けて延びる。すなわち、配線部分１２３ｂＮ、１２３ｃＮ、１２３ｄＮの板面は、交流部２１と直流部２２が並ぶ方向（Ｘ軸方向）に沿って広がる。つまり、電源側バスバー２２１Ｎは、２つの接続端子１２１Ｎ、１２２Ｎの間に、板面が交流部２１と直流部２２が並ぶ方向（Ｘ軸方向）に沿って広がる部位を有する。
この構成によれば、配線部分１２３ｂＮ、１２３ｃＮ、１２３ｄＮは、それらの板面が交流部２１側（－Ｘ側）を向いていないので、それらの板面から放散される熱が、交流部２１側へ向かいにくい。これにより、大電流が流れるために高温になる電源側バスバー２２１Ｎの熱が、コンデンサ素子１５に伝わりにくくなる。

供給側バスバー２２２Ｎは、電源側バスバー２２１Ｎとの接続端子１２４Ｎと、供給部２３と接続される３つの供給側端子１２５Ｎとを有する。接続端子１２４Ｎは、電源側バスバー２２１Ｎにネジ固定される。供給側バスバー２２２Ｎにおいて、接続端子１２４Ｎと３つの供給側端子１２５Ｎとは、配線部１２６Ｎを介して接続される。

配線部１２６Ｎは、直流部２２の交流部２１と反対側（＋Ｘ側）の端部に位置する接続端子１２４Ｎから、供給部２３に位置する供給側端子１２５Ｎに向かって、平面視でＸ軸方向に延びる。配線部１２６Ｎは、複数の配線部分１２６ａＮ～１２６ｄＮからなる。

配線部分１２６ａＮは、接続端子１２４Ｎの交流部２１側（－Ｘ側）の端部から下側へ延びる。配線部分１２６ｂＮは、配線部分１２６ａＮの下端から交流部２１側へ延びる。配線部分１２６ｃＮは、配線部分１２６ｂＮの交流部２１側の端部から上側および接続端子１２１Ｎ側（－Ｙ側）へ延びる。すなわち、配線部分１２６ｃＮは、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に沿って広がる。配線部分１２６ｄＮは、配線部分１２６ｃＮの上端の３箇所から上側へ延び、それぞれが供給側端子１２５Ｎに接続される。

供給側端子１２５Ｎは、供給側端子１２５Ｎを板厚方向（Ｚ軸方向）に貫通する貫通孔を有する。３つの供給側端子１２５Ｎは、負極側第１バスバー１１Ｎの３つの供給側端子１１３Ｎとともに、供給部２３の３つの供給端子２３１Ｎ、２３２Ｎ、２３３Ｎを構成する。

図１０に示すように、第２バスバー１２においても、供給側バスバー２２２Ｐ、２２２Ｎが、供給部２３の近傍において互いの板厚方向に近接して配置される。より詳細には、図１０に示す近接配置部１２Ａにおいて、配線部１２６Ｐの配線部分１２６ｃＰと、配線部１２６Ｎの配線部分１２６ｃＮとが、互いの板厚方向に近接して配置され、配線部分１２６ｄＰと配線部分１２６ｄＮとが、互いの板厚方向に近接して配置される。

近接配置部１２Ａにおいても、供給側バスバー２２２Ｐ、２２２Ｎの間に、絶縁紙などの薄い絶縁シートを挟み込んでもよい。すなわち、正極側第２バスバー１２Ｐと負極側第２バスバー１２Ｎとが、互いに近接する位置において、第２バスバー１２の板厚よりも薄い絶縁シートを介して対向する構成としてもよい。この構成によれば、バスバー間の距離を小さくでき、直流部２２を小型化しやすくなる。
なお、上記以外の位置であっても、バスバー同士が近接する位置において、バスバー同士の間に絶縁シートを配置してもよい。

図６および図７に示すように、コンデンサモジュール２は、直流部２２に、磁性体コア２７と、２つのフィルタコンデンサ２８とを有する。
図１１は、磁性体コア２７およびフィルタコンデンサ２８を含む部分におけるコンデンサモジュール２の断面図である。

磁性体コア２７は、円筒状の磁性体からなる。磁性体コア２７は、例えばフェライトコアである。磁性体コア２７は、Ｙ軸方向に延びて配置される。磁性体コア２７の内孔に、電源側バスバー２２１Ｐ、２２１Ｎの配線部分１２３ｂＰ、１２３ｂＮが通される。電源側バスバー２２１Ｐ、２２１Ｎは、図１１に示すように、クランク状に屈曲する形状である。磁性体コア２７は、Ｙ軸方向において、接続端子１２１Ｐ、１２１Ｎと、クランク状の屈曲部である配線部分１２３ｃＰ、１２３ｃＮとの間に配置される。

フィルタコンデンサ２８は、電源側バスバー２２１Ｐ、２２１Ｎの配線部分１２３ｄＰ、１２３ｄＮと、供給側バスバー２２２Ｐ、２２２Ｎの配線部分１２６ｂＰ、１２６ｂＮとの間に、上下方向に挟まれて配置される。フィルタコンデンサ２８は、供給側バスバー２２２Ｐとグランドとの間、および、供給側バスバー２２２Ｎとグランドとの間にそれぞれ１つずつ接続される。

本実施形態のコンデンサモジュール２では、磁性体コア２７とフィルタコンデンサ２８とが、互いの側面を対向させて平面視で横並びに配置される。この構成によれば、磁性体コア２７とフィルタコンデンサ２８を比較的狭いスペースに設置可能である。コンデンサモジュール２の大型化を避けながら、直流部２２のノイズ対策が可能になる。

また、本実施形態のコンデンサモジュール２では、電源側バスバー２２１Ｐ、２２１Ｎは、側面視でクランク形状に屈曲しており、磁性体コア２７とフィルタコンデンサ２８とは、電源側バスバー２２１Ｐ、２２１Ｎの屈曲部を挟んで横並びに配置される。この構成によれば、電源側バスバー２２１Ｐ、２２１Ｎと磁性体コア２７とフィルタコンデンサ２８とを、より狭いスペースに効率よく配置できる。

供給部２３は、インバータ回路３１への６つの供給端子２３１Ｐ、２３２Ｐ、２３３Ｐ、２３１Ｎ、２３２Ｎ、および２３３Ｎを有する。
正極側の供給端子２３１Ｐ、２３２Ｐ、２３３Ｐは、正極側第１バスバー１１Ｐの３つの供給側端子１１３Ｐと、正極側第２バスバー１２Ｐの３つの供給側端子１２５Ｐとにより構成される。
負極側の供給端子２３１Ｎ、２３２Ｎ、２３３Ｎは、負極側第１バスバー１１Ｎの３つの供給側端子１１３Ｎと、負極側第２バスバー１２Ｎの３つの供給側端子１２５Ｎとによって構成される。

図１０および図７に示すように、第１バスバー１１は、供給部２３からコンデンサ素子１５側（－Ｘ側）にのみ配置され、第２バスバー１２は、供給部２３からコンデンサ素子１５と反対側（＋Ｘ側）にのみ配置される。すなわち、第１バスバー１１と第２バスバー１２とは、平面視において、供給部２３のみにおいて互いに重なる。
この構成によれば、第１バスバー１１と第２バスバー１２とが互いに近接する部位が少なくなるので、直流電源６に接続される第２バスバー１２の熱が第１バスバー１１に伝わりにくくなる。これにより、第１バスバー１１に接続されるコンデンサ素子１５にも熱が伝わりにくくなる。

本実施形態のコンデンサモジュール２では、交流部２１と直流部２２とは、図６および図７に示すように、互いの側面を対向させて平面視（Ｚ軸方向視）で横並びに配置される。本実施形態において、交流部２１と直流部２２は、Ｘ軸方向に沿って並ぶ。すなわち、交流部２１と直流部２２とは、平面視（Ｚ軸方向視）および一方の側面視（Ｙ軸方向視）において、横並びに配置される。交流部２１の＋Ｘ側を向く側面と、直流部２２の－Ｘ側を向く側面とが、Ｘ軸方向において互いに対向する。すなわち、交流部２１と直流部２２とは、他方の側面視に沿った方向（Ｘ軸方向）において、互いの側面を対向させて配置される。そして、供給部２３は、平面視において、交流部２１と直流部２２との間に位置する。具体的には、交流部２１と直流部２２との間のＹ軸方向に沿って延びる領域に、供給端子２３１Ｐ、２３１Ｎ、２３２Ｐ、２３２Ｎ、２３３Ｐ、２３３Ｎが、Ｙ軸方向に一列に並んで配置される。

上記構成によれば、大電流が流れることにより高温になる電源側バスバー２２１Ｐ、２２１Ｎと、高温を避けるべきコンデンサ素子１５との水平方向（Ｘ軸方向）の間隔を、供給部２３が間に配置されている分、大きく引き離すことができる。これにより、電源側バスバー２２１Ｐ、２２１Ｎの熱が、コンデンサ素子１５に伝わるのを抑制できる。高温によってコンデンサ素子１５の電気特性が変化したり、寿命が短くなったりするのを抑制できる。

さらに、交流部２１と直流部２２とが横並びに配置され、供給部２３がそれらの間に配置されていることにより、供給部２３に含まれるバスバーと直流部に含まれるバスバーの形状をそれぞれ自由に設計し、供給部２３に接続することができる。よって、直流部と交流部の形状は互いに制限されること無く、ＥＳＬ低減可能なバスバー設計を行うことができる。

なお、供給部２３の位置は、交流部２１と直流部２２との間に限られない。供給部２３は、平面視において、交流部２１もしくは直流部２２と重なる位置に位置してもよい。あるいは、供給部２３は、交流部２１と直流部２２の両方と重なる位置に位置してもよい。すなわち、供給部２３は、図７に示す外形領域Ａの範囲内であれば、位置を変更可能である。供給部２３は、平面視において、交流部２１と直流部２２の両方をまとめて囲む外形領域Ａの内側に位置する構成とすることができる。この構成によれば、平面視において、供給部２３が交流部２１の外側または直流部の外側に位置することがないので、平面視において、交流部２１と直流部２２とが重なる面積を少なくできる。これにより、第２バスバー１２の高温になる部位（電源側バスバー２２１Ｐ、２２１Ｎ）から第１バスバー１１およびコンデンサ素子１５へ熱が伝わるのを抑制できる。

図３に示すように、本実施形態のコンデンサモジュール２は、交流部２１および直流部２２を保持する樹脂部材２４を有する。樹脂部材２４は、交流部２１および直流部２２の側面および底面を囲む。すなわち、樹脂部材２４は、コンデンサモジュール２の筐体である。樹脂部材２４は、上側に開口する形状であるが、交流部２１および直流部２２を上側から覆う蓋を備えていてもよい。あるいは、交流部２１および直流部２２の上面側から封止樹脂を流し込み、交流部２１および直流部２２を樹脂封止してもよい。

樹脂部材２４は、平面視における外周部に、外部装置に固定される固定部２５を有する。上記外部装置は、例えば、図１に示すインバータモジュール１の筐体７である。この構成によれば、コンデンサモジュール２を、インバータモジュール１などへ搭載しやすくなる。

樹脂部材２４の下面側には、アルミ製のノイズ遮蔽部材２６が装着される。ノイズ遮蔽部材２６は、上下方向と直交する平面（ＸＹ平面）に沿って広がる板状である。ノイズ遮蔽部材２６は、下面側から交流部２１、直流部２２および供給部２３を覆う。ノイズ遮蔽部材２６を備えることで、インバータモジュール１における上下方向のノイズの伝播を抑制できる。

本実施形態では、図１に示すように、コンデンサモジュール２の上面側に駆動基板４１およびパワーモジュール３が配置され、コンデンサモジュール２の下面側に制御基板４０が配置される。この構成では、ノイズ遮蔽部材２６が、制御基板４０と、駆動基板４１およびパワーモジュール３との間に配置されるので、駆動基板４１側で発生するノイズが制御基板４０に伝わるのを抑制できる。

図３および図４に示すように、コンデンサモジュール２は、樹脂部材２４の下面から下側に突出する複数の円柱状のネジボス２４１を有する。本実施形態の場合、樹脂部材２４は、１１個のネジボス２４１を有する。ネジボス２４１は、ノイズ遮蔽部材２６に設けられる貫通孔を通って、ノイズ遮蔽部材２６よりも下側に突出する。

１１個のネジボス２４１の下端位置は、一つの平面上に位置する。図４に示すように、ネジボス２４１には、制御基板４０をネジ止め設置可能である。下端位置が揃ったネジボス２４１に制御基板４０を固定することで、コンデンサモジュール２の下面に対して平行に制御基板４０を設置可能である。

制御基板４０は、上面側にコンデンサモジュール２と上下方向に対向する平坦面４０ａを有する。また制御基板４０は、平面視で交流部２１および直流部２２の両方と重なる位置に設置される。すなわち、本実施形態のコンデンサモジュール２の下面には、コンデンサモジュール２の下面と対向する平坦面４０ａを有し、かつ平面視で交流部２１および直流部２２の両方の少なくとも一部と重なる部材（制御基板４０）を設置可能である。

上記構成によれば、コンデンサモジュール２と、コンデンサモジュール２の下面側に設置される部材（例えば制御基板４０）とを、上下方向にコンパクトに配置できる。インバータモジュール１の筐体７の内部空間を効率的に利用できる。インバータモジュール１を小型化しやすくなる。ノイズ遮蔽部材２６と制御基板４０とを均一な間隔で配置できるので、ノイズ遮蔽部材２６によるノイズ遮蔽機能を効果的に発揮できる。

本実施形態のインバータモジュール１はモータユニット（不図示）に搭載される。モータモジュールは車両に搭載される。本実施形態のインバータモジュールは、上述したように、熱影響、ＥＳＬを低減したコンデンサインバータを搭載しているため、性能が高く、故障に耐えうる。よって、それを搭載したモータユニットにおいても、大電流に耐え、長寿命化が可能となる。

１…インバータモジュール、２…コンデンサモジュール、６…直流電源、１１…第１バスバー、１１Ｐ…正極側第１バスバー、１１Ｎ…負極側第１バスバー、１１Ａ…近接配置部、１２…第２バスバー、１２Ｐ…正極側第２バスバー、１２Ｎ…負極側第２バスバー、１５…コンデンサ素子、２１…交流部、２２…直流部、２３…供給部、２４…樹脂部材、２５…固定部、２６…ノイズ遮蔽部材、２７…磁性体コア、２８…フィルタコンデンサ、３１…インバータ回路、４０ａ…平坦面、２２１Ｎ，２２１Ｐ…電源側バスバー、２２２Ｎ，２２２Ｐ…供給側バスバー、Ａ…外形領域

Claims (13)

1. インバータ回路の電圧を平滑するコンデンサモジュールであって、
   前記インバータ回路への接続端子を有する供給部と、
   コンデンサ素子と、前記コンデンサ素子と前記供給部とを接続する板状の第１バスバーとを有する交流成分低減部と、
   直流電源と前記供給部とを接続する板状の第２バスバーを有する直流部と、
   を備え、
   前記交流成分低減部と前記直流部とは、コンデンサモジュールの平面視および一方の側面視において、横並びに配置され、他方の側面視において互いの側面を対向させて配置され、
   前記供給部は、平面視において、前記交流成分低減部と前記直流部の両方をまとめて囲む外形領域の内側に位置し、
   前記第２バスバーは、正極側第２バスバーと、負極側第２バスバーとを含み、
   前記正極側第２バスバーおよび前記負極側第２バスバーは、それぞれが電源側バスバーと供給側バスバーの２本のバスバーからなり、
   前記２本の電源側バスバーは、それぞれ、直流電源との接続端子と、前記供給側バスバーとの接続端子とを有し、
   前記２本の電源側バスバーは、それぞれ、前記２つの接続端子の間に、それぞれの板面が前記交流成分低減部と前記直流部が並ぶ方向に沿って広がる部位を有する、
   コンデンサモジュール。
2. 前記供給部は、平面視において、前記交流成分低減部と前記直流部との間に位置する、
   請求項１に記載のコンデンサモジュール。
3. 平面視において、前記第１バスバーと前記第２バスバーとは、前記供給部のみにおいて互いに重なる、
   請求項２に記載のコンデンサモジュール。
4. 前記第２バスバーに装着される磁性体コアと、
   それぞれが前記第２バスバーに接続される第１のフィルタコンデンサおよび第２のフィルタコンデンサと、をさらに備え、
   平面視において、前記磁性体コア、前記第１のフィルタコンデンサ、および前記第２のフィルタコンデンサはこの順に並び、かつ、前記供給部に沿って並ぶ、
   請求項１から３のいずれか１項に記載のコンデンサモジュール。
5. 前記第２バスバーは、正極側第２バスバーと、負極側第２バスバーとを含み、
   前記正極側第２バスバーおよび前記負極側第２バスバーは、それぞれが電源側バスバーと供給側バスバーの２本のバスバーからなり、
   前記電源側バスバーは、側面視でクランク形状に屈曲しており、
   前記磁性体コアと前記フィルタコンデンサとは、前記電源側バスバーの屈曲部を挟んで横並びに配置される、
   請求項４に記載のコンデンサモジュール。
6. 前記交流成分低減部と前記直流部とを保持する樹脂部材と、
   前記樹脂部材に装着されるアルミ製のノイズ遮蔽部材と、を有する、
   請求項４に記載のコンデンサモジュール。
7. コンデンサモジュールの上面に前記供給部が配置され、
   コンデンサモジュールの下面には、前記下面と対向する平坦面を有しかつ平面視で前記交流成分低減部および直流部の両方の少なくとも一部と重なる部材を設置可能である、
   請求項４に記載のコンデンサモジュール。
8. 外部装置に固定される固定部を有する、
   請求項４に記載のコンデンサモジュール。
9. 前記第１バスバーは、正極側第１バスバーと負極側第１バスバーとを有し、
   前記正極側第１バスバーと前記負極側第１バスバーとは、互いに近接する位置において、前記第１バスバーの板厚よりも薄い絶縁シートを介して対向する、
   請求項４に記載のコンデンサモジュール。
10. 前記第２バスバーは、正極側第２バスバーと負極側第２バスバーとを有し、
    前記正極側第２バスバーと前記負極側第２バスバーとは、互いに近接する位置において、前記第２バスバーの板厚よりも薄い絶縁シートを介して対向する、
    請求項４に記載のコンデンサモジュール。
11. 請求項４に記載のコンデンサモジュールと、インバータ回路とを備えるインバータモジュール。
12. 請求項１に記載のインバータモジュールを備えた、モータユニット。
13. 請求項４に記載のインバータモジュールを備えた、モータユニット。
    

Images