コンデンサモジュール
【課題】ノイズ低減の効果が改善されたコンデンサモジュールを提供する。
【解決手段】第１のバスバー５５は、複数のコンデンサ５１〜５４の上端の電極同士を電気的に接続する上面部５６と、複数のコンデンサ５１〜５４の一方側の側面に沿って延在する第１の側面部５８と、第１の側面部５８のいずれかの端面から引出される第１の電極引出部６０とを含む。第２のバスバー６１は、複数のコンデンサ５１〜５４の下端の電極同士を電気的に接続する底面部６２と、複数のコンデンサ５１〜５４の一方側の側面に沿って、少なくとも一部が第１の側面部５８と互いに平行に配置される第２の側面部６４と、第２の側面部６４の端面から引出される第２の電極引出部６６とを含む。第２の電極引出部６６は、第１の電極引出部６０が第１の側面部５８から引出された端面と同じ側において、第２の側面部６４の端面から引出される。
【解決手段】第１のバスバー５５は、複数のコンデンサ５１〜５４の上端の電極同士を電気的に接続する上面部５６と、複数のコンデンサ５１〜５４の一方側の側面に沿って延在する第１の側面部５８と、第１の側面部５８のいずれかの端面から引出される第１の電極引出部６０とを含む。第２のバスバー６１は、複数のコンデンサ５１〜５４の下端の電極同士を電気的に接続する底面部６２と、複数のコンデンサ５１〜５４の一方側の側面に沿って、少なくとも一部が第１の側面部５８と互いに平行に配置される第２の側面部６４と、第２の側面部６４の端面から引出される第２の電極引出部６６とを含む。第２の電極引出部６６は、第１の電極引出部６０が第１の側面部５８から引出された端面と同じ側において、第２の側面部６４の端面から引出される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数のコンデンサを含むコンデンサモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のコンデンサを含むコンデンサモジュールについて、たとえば特開２００２−５０５３８号公報（特許文献１）は、並列に配列された複数の巻回形箔電極コンデンサ素子の両端から引出される口出線の固有インダクタンスを極力小さくしたものを開示している。
【特許文献１】特開２００２−５０５３８号公報
【特許文献２】特開平１０−１３５０７５号公報
【特許文献３】特開２００５−１２９４０号公報
【特許文献４】特開２００４−５６９８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、環境問題等の面から電気自動車、ハイブリッド自動車および燃料電池自動車等の電気で車輪を駆動する自動車が注目を浴びている。このような自動車は、車輪駆動用のモータとモータを駆動するインバータとを搭載しているが、バッテリの電圧を昇圧してインバータに与える昇圧コンバータを使用するものも一部に登場している。
【０００４】
昇圧コンバータやインバータは、電力スイッチング素子を用いるが、電力スイッチング素子から発生するスイッチングノイズを低減させる必要がある。したがって、昇圧コンバータのスイッチング時の電圧波形のオーバーシュートやリンギングを抑えるためにコンデンサモジュールを昇圧コンバータとインバータとの境界部分に接続する場合が多い。しかし、容量の大きさや付け方によっては、効果があまり得られないことがある。
【０００５】
容量については、大きければノイズが低減される方向であるが、容量を大きくすると容積が増えて車両のサイズアップ、コストアップにつながる。したがって、同じ容量でなるべく大きな効果を得たい。
【０００６】
スナバ（snubber）コンデンサを付加して対策することも考えられるが、コンデンサモジュールは昇圧コンバータユニットと近接して配置し、なるべく短いバスバーで接続することが好ましい。したがって、スナバコンデンサを付加するバスバーの位置も限定されてしまい、スナバコンデンサを用いてノイズを低減させることにも限界がある。
【０００７】
この発明の目的は、ノイズ低減の効果が改善されたコンデンサモジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、要約すると、コンデンサモジュールであって、互いに同一方向を向くように平行に配列され、各々が柱状形状で上端および下端に電極を有する複数のコンデンサと、第１、第２のバスバーとを備える。第１のバスバーは、複数のコンデンサの上端の電極同士を電気的に接続する上面部と、複数のコンデンサの一方側の側面に沿って延在する第１の側面部と、第１の側面部のいずれかの端面から引出される第１の電極引出部とを含む。第２のバスバーは、複数のコンデンサの下端の電極同士を電気的に接続する底面部と、複数のコンデンサの一方側の側面に沿って、少なくとも一部が第１の側面部と互いに平行に配置される第２の側面部と、第２の側面部の端面から引出される第２の電極引出部とを含む。第２の電極引出部は、第１の電極引出部が第１の側面部から引出された端面と同じ側において、第２の側面部の端面から引出される。
【０００９】
好ましくは、上面部および底面部は、柱状形状の上端側からみて対応する辺同士が重なるように平行に配置された略等しい四角形形状である。第１の側面部は、上面部の第１の辺と接続される。第２の側面部は、上面部の第１の辺に対応する底面部の第２の辺と接続される。
【００１０】
好ましくは、第１および第２の側面部は、柱状形状の第１の側方からみて対応する辺同士が重なるように平行に配置された略等しい四角形形状である。第１の電極引出部は、上面部に接続される第１の側面部の辺と底面部に接続される第２の側面部の辺とで挟まれた第１の側面部の辺の一部分から引出される。第２の電極引出部は、第１の電極引出部が引出された第１の側面部の辺に対向する第２の側面部の辺から引出される。
【００１１】
好ましくは、第１、第２の側面部は、接触を防止する隙間を介在して対向する。
好ましくは、コンデンサモジュールは、第１、第２の側面部の隙間に配置される絶縁物をさらに備える。
【００１２】
好ましくは、第１のバスバーの上面部には、第１の側面部の反対側から第１の側面部に向かってスリットが設けられる。
【００１３】
より好ましくは、複数のコンデンサは、スリットに沿う行と第１および第２の側面部に沿う列とを含む行列状に配列される。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、コンデンサモジュールのノイズ低減の効果が改善される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について詳しく説明する。なお、図中同一または相当の部品には同一の符号を付し、それらの説明は繰返さない。
【００１６】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態に係るコンデンサユニットが用いられる車両１００の構成を示す回路図である。なお車両１００は、モータで車輪を駆動する電気自動車、燃料電池自動車やモータとエンジンとを車両の駆動に併用するハイブリッド自動車のいずれであってもよい。
【００１７】
図１を参照して、車両１００は、バッテリＢと、電圧センサ１０と、システムメインリレーＳＲ１，ＳＲ２と、コンデンサＣ１と、インバータ１４と、電流センサ２４と、制御装置３０とを含む。
【００１８】
バッテリＢは、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池である。電圧センサ１０は、バッテリＢから出力される直流電圧値ＶＢを検出し、検出した直流電圧値ＶＢを制御装置３０へ出力する。システムメインリレーＳＲ１，ＳＲ２は、制御装置３０からの信号ＳＥによりオン／オフされる。コンデンサＣ１は、システムメインリレーＳＲ１，ＳＲ２オン時において、バッテリＢの端子間電圧を平滑化する。
【００１９】
車両１００は、さらに、電圧センサ２１と、電流センサ１１と、昇圧コンバータ１２と、コンデンサモジュールＣ２と、電圧センサ１３とを含む。
【００２０】
電流センサ１１は、バッテリＢと昇圧コンバータ１２との間に流れる直流電流を検出し、その検出した電流を直流電流値ＩＢとして制御装置３０へ出力する。
【００２１】
昇圧コンバータ１２は、一方端がシステムメインリレーＳＲ１を介してバッテリＢの正極と接続されるリアクトルＬ１と、電圧ＶＨを出力する昇圧コンバータ１２の出力端子間に直列に接続されるＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２と、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２にそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。
【００２２】
リアクトルＬ１の他方端はＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタおよびＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタに接続される。ダイオードＤ１のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタと接続され、ダイオードＤ１のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタと接続される。ダイオードＤ２のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタと接続され、ダイオードＤ２のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のエミッタと接続される。
【００２３】
電圧センサ２１は昇圧コンバータ１２の入力側の電圧を電圧値ＶＬとして検知する。電流センサ１１はリアクトルＬ１に流れる電流を電流値ＩＢとして検知する。コンデンサモジュールＣ２は昇圧コンバータ１２の出力側に接続され昇圧コンバータ１２から送られたエネルギを蓄積するとともに、電圧の平滑化を行なう。電圧センサ１３は、昇圧コンバータ１２の出力側の電圧すなわちコンデンサモジュールＣ２の電極間の電圧を電圧値ＶＨとして検知する。
【００２４】
インバータ１４は、昇圧コンバータ１２から昇圧電圧を受けてモータジェネレータＭ１を駆動する。また、インバータ１４は、回生制動に伴いモータジェネレータＭ１において発電された電力を昇圧コンバータ１２に戻す。このとき昇圧コンバータ１２は、降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。
【００２５】
モータジェネレータＭ１は、車両１００の図示しない駆動輪を駆動するためのトルクを発生するためのモータである。このモータは、たとえば、エンジンによって駆動される発電機の機能を持ち、かつ、エンジンに対して電動機として動作しエンジンの始動を行ない得るようなものとしてハイブリッド自動車に組込まれるものであってもよい。
【００２６】
インバータ１４は、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とを含む。Ｕ相アーム１５、Ｖ相アーム１６、およびＷ相アーム１７は、昇圧コンバータ１２の出力ライン間に並列に接続される。
【００２７】
Ｕ相アーム１５は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４と、ＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ３，Ｄ４とを含む。Ｖ相アーム１６は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６と、ＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ５，Ｄ６とを含む。Ｗ相アーム１７は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８と、ＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ７，Ｄ８とを含む。
【００２８】
モータジェネレータＭ１は、三相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルは各々一方端が中性点に共に接続されている。そして、Ｕ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４の接続ノードに接続される。またＶ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６の接続ノードに接続される。またＷ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８の接続ノードに接続される。
【００２９】
電流センサ２４は、モータジェネレータＭ１に流れる電流をモータ電流値ＭＣＲＴ１として検出し、モータ電流値ＭＣＲＴ１を制御装置３０へ出力する。
【００３０】
制御装置３０は、トルク指令値ＴＲ１、モータ回転数ＭＲＮ１、電圧値ＶＢ，ＶＬ，ＶＨ、電流値ＩＢ、およびモータ電流値ＭＣＲＴ１を受ける。そして制御装置３０は、昇圧コンバータ１２に対して昇圧指示ＰＷＵおよび降圧指示ＰＷＤを出力する。さらに、制御装置３０は、インバータ１４に対して、昇圧コンバータ１２の出力である直流電圧をモータジェネレータＭ１を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示ＰＷＭＩ１とモータジェネレータＭ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２側に戻す回生指示ＰＷＭＣ１とを出力する。
【００３１】
次に、昇圧コンバータ１２の動作について簡単に説明する。昇圧コンバータ１２は、力行運転時にはバッテリＢからの電力をインバータ１４に供給する順方向変換回路としての昇圧回路として動作する。逆に、回生運転時には、昇圧コンバータ１２は、バッテリＢにモータジェネレータＭ１で発電された電力を回生する逆方向変換回路としての降圧回路としても動作する。
【００３２】
昇圧コンバータ１２は、ＩＧＢＴ素子Ｑ１をオフにした状態で、ＩＧＢＴ素子Ｑ２のオンとオフとを行なうことにより、昇圧回路として動作する。すなわち、ＩＧＢＴ素子Ｑ２がオンの状態においては、バッテリＢの正極からリアクトルＬ１、ＩＧＢＴ素子Ｑ２を経由してバッテリＢの負極に電流が流れる経路が形成される。この電流が流れている間に、リアクトルＬ１にエネルギが蓄積される。
【００３３】
そして、ＩＧＢＴ素子Ｑ２をオフ状態にすると、リアクトルＬ１に蓄積されたエネルギはダイオードＤ１を介してインバータ１４側に流れる。これによりコンデンサモジュールＣ２の電極間の電圧が増大する。したがって、インバータ１４に与えられる昇圧コンバータ１２の出力電圧は昇圧される。
【００３４】
一方、昇圧コンバータ１２は、ＩＧＢＴ素子Ｑ２をオフにした状態で、ＩＧＢＴ素子Ｑ１のオンとオフとを行なうことにより降圧回路として動作する。すなわち、ＩＧＢＴ素子Ｑ１がオンの状態においては、インバータ１４から回生される電流は、ＩＧＢＴ素子Ｑ１、リアクトル、バッテリＢへと流れる。
【００３５】
また、ＩＧＢＴ素子Ｑ１がオフの状態においては、リアクトルＬ１、バッテリＢおよびダイオードＤ２からなるループが形成され、リアクトルＬ１に蓄積されたエネルギがバッテリＢに回生される。この逆方向変換においては、インバータ１４が電力を供給する時間よりも、バッテリＢが電力を受ける時間の方が長くなり、インバータ１４における電圧は降圧されてバッテリＢに回生される。昇圧コンバータ１２の動作は、以上の力行動作と回生動作とを適切に制御することで行なわれる。
【００３６】
なお、よりいっそう損失を低減するために以上の動作においてダイオードＤ１，Ｄ２にそれぞれ順方向の電流が流れるタイミングに同期させてそれぞれＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２を導通させる同期制御を行ってもよい。
【００３７】
なお、回生制御には、ハイブリッド自動車または電気自動車を運転するドライバによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動が含まれる。また、フットブレーキを操作しない場合であっても、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減速させたりまたは加速を中止させたりするときが含まれる。
【００３８】
図２は、図１におけるコンデンサモジュールＣ２の形状を示した斜視図である。
図３は、コンデンサモジュールＣ２の側面図である。
【００３９】
図２、図３を参照して、コンデンサモジュールＣ２は、互いに同一方向を向くように平行に配列され、各々が柱状形状で上端および下端に電極を有する複数のコンデンサ５１〜５４と、第１、第２のバスバー５５，６１とを含む。
【００４０】
複数のコンデンサ５１〜５４の各々は、たとえばフィルムコンデンサであり、２層の箔電極の間に絶縁性フィルムを挟んでこれを円柱状に巻回し、円柱上部に一方の電極が設けられ、円柱下部に他方の電極が設けられている。
【００４１】
第１のバスバー５５は、複数のコンデンサ５１〜５４の上端の電極同士を電気的に接続する上面部５６と、複数のコンデンサ５１〜５４の一方側の側面に沿って延在する第１の側面部５８と、第１の側面部５８のいずれかの端面から引出される第１の電極引出部６０とを含む。
【００４２】
第２のバスバー６１は、複数のコンデンサ５１〜５４の下端の電極同士を電気的に接続する底面部６２と、複数のコンデンサ５１〜５４の一方側の側面に沿って、少なくとも一部が第１の側面部５８と互いに平行に配置される第２の側面部６４と、第２の側面部６４の端面から引出される第２の電極引出部６６とを含む。なお側面部５８と側面部６４とは、厳密な平行でなくても良く、接触せずに近接している部分がある程度あれば良い。
【００４３】
第２の電極引出部６６は、第１の電極引出部６０が第１の側面部５８から引出された端面と同じ側において、第２の側面部６４の端面から引出される。
【００４４】
上面部５６および底面部６２は、コンデンサ５１〜５４の柱状形状の上端側からみて対応する辺同士が重なるように平行に配置された略等しい四角形形状である。第１の側面部５８は、上面部５６の第１の辺と接続される。第２の側面部６４は、上面部５６の第１の辺に対応する底面部６２の第２の辺と接続される。
【００４５】
第１および第２の側面部５８，６４は、コンデンサ５１〜５４の柱状形状の第１の側方からみて対応する辺同士が重なるように平行に配置された略等しい四角形形状である。第１の電極引出部６０は、第１の側面部５８の辺の一部分から引出される。電極引出部６０が引出されている部分は、上面部５６に接続される第１の側面部５８の辺と底面部６２に接続される第２の側面部６４の辺とで挟まれている。第２の電極引出部６６は、第２の側面部６４の辺から引出される。第２の電極引出部６６が引出された辺と、第１の電極引出部６０が引出された第１の側面部５８の辺とは対向している。
【００４６】
第１、第２の側面部５８，６４は、接触を防止する隙間を介在して対向する。
図４は、図３のＩＶ−ＩＶにおける断面図である。
【００４７】
図４を参照して、第１の側面部５８および第２の側面部６４は、コンデンサ５１〜５４の列の同じ側に配置されており、接触しないように隙間が設けられ平行が保たれている。好ましくは、コンデンサモジュールＣ２は、第１、第２の側面部５８，６４の隙間に配置される絶縁物５９をさらに含む。
【００４８】
図５は、コンデンサモジュールＣ２に流れる電流の向きを説明するための図である。
図５を参照して、昇圧コンバータがＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２をスイッチングさせると昇圧動作が行なわれ、電流Ｉ１に示すようにコンデンサモジュールＣ２を充電する電流が流れる。そして、モータジェネレータＭ１が力行運転を行なうとインバータ１４およびモータジェネレータＭ１で電流が消費され、この電流はコンデンサモジュールＣ２から矢印に示す電流Ｉ２のように供給される。
【００４９】
図６は、バスバーの側面部に流れる電流の向きを説明するための図である。
図５の電流Ｉ１は、図６に示すようにバスバーの側面部５８と側面部６４において逆向きに流れる。近接して平行に配置された導体中を逆向きに等しい電流が流れることにより、発生する磁界は打ち消しあう。また、側面部５８と側面部６４とを近接して設けることにより、電流が流れる経路のループの面積も小さくなり、バスバーの自己インダクタンスが低減される。その結果、ＩＧＢＴ素子のスイッチング時に生じる電圧のオーバーシュートやリンギング等のノイズ成分が低減される。
【００５０】
なおたとえば、側面部から電極取出部を引出す際に電極取出部６０，６６のいずれか一方を反対側の端面（たとえば、図４の右側の端面）から引出すような形態も考えられるが、そのようにすると、側面部に流れる電流の向きが図６に示すような向きには流れにくくなるので、ノイズ成分の低減効果は小さくなる。
【００５１】
図７は、比較例のコンデンサモジュールの形状を示した図である。
図７を参照して、比較例のコンデンサモジュールＣ２００は、バスバー２５５，２６１と、複数のコンデンサ２５１〜２５４とを含む。複数のコンデンサ２５１〜２５４は、互いに同一方向を向くように平行に配列され、各々が柱状形状で上端および下端に電極を有する。
【００５２】
複数のコンデンサ２５１〜２５４の各々は、たとえばフィルムコンデンサであり、２層の箔電極の間に絶縁性フィルムを挟んでこれを円柱状に巻回し、円柱上部に一方の電極が設けられ、円柱下部に他方の電極が設けられている。
【００５３】
バスバー２５５は、複数のコンデンサ２５１〜２５４の上端の電極同士を電気的に接続する上面部２５６と、上面部２５６の端面から引出される電極引出部２６０とを含む。
【００５４】
バスバー２６１は、複数のコンデンサ２５１〜２５４の下端の電極同士を電気的に接続する底面部２６２と、底面部２６２の端面から引出される電極引出部２６６とを含む。
【００５５】
上面部２５６および底面部２６２は、コンデンサ２５１〜２５４の柱状形状の上端側からみて対応する辺同士が重なるように平行に配置された略等しい四角形形状である。
【００５６】
図７に示すコンデンサモジュールＣ２００が図２に示すコンデンサモジュールＣ２と異なる点は、バスバーに側面部が無いことである。これにより、図６で説明した効果が比較例のコンデンサモジュールＣ２００では得られない。
【００５７】
図８は、本願実施の形態に用いられるコンデンサモジュールと比較例のコンデンサモジュールに現れるノイズ成分についてシミュレーションで求めた波形図である。
【００５８】
図８において、実線で示された波形は、コンデンサモジュールＣ２のコンデンサ５４の電極間に現れるノイズを示す波形である。これに対して、破線で示された波形は、比較例のコンデンサモジュールＣ２００のコンデンサ２５４の電極間に現れるノイズを示す波形である。
【００５９】
このシミュレーションによれば、比較例の電圧ピーク値Ｖ０に対して、コンデンサモジュールＣ２を使用した場合には電圧ピーク値Ｖ１は、９％低減するという結果が得られている。
【００６０】
以上説明したように、実施の形態１で説明したコンデンサモジュールは、２つのバスバーに近接し互いに平行に配置される側面部が設けられることにより、自己インダクタンスが低減し、サージ電圧が減少する。また、側面部から引出す電極が同一側の端面に接続されているため、コンデンサモジュール全体の小型化を図ることができる。
【００６１】
［実施の形態２］
図９は、実施の形態２で用いられるコンデンサモジュールＣ２Ａの形状を示した斜視図である。
【００６２】
図９を参照して、コンデンサモジュールＣ２Ａは、互いに同一方向を向くように平行に配列され、各々が柱状形状で上端および下端に電極を有する複数のコンデンサ１５１Ａ〜１５１Ｄ，１５２Ａ〜１５２Ｄ，１５３Ａ〜１５３Ｄ，１５４Ａ〜１５４Ｄと、第１、第２のバスバー１５５，１６１とを含む。
【００６３】
複数のコンデンサ１５１Ａ〜１５１Ｄ，１５２Ａ〜１５２Ｄ，１５３Ａ〜１５３Ｄ，１５４Ａ〜１５４Ｄの各々は、たとえばフィルムコンデンサであり、２層の箔電極の間に絶縁性フィルムを挟んでこれを円柱状に巻回し、円柱上部に一方の電極が設けられ、円柱下部に他方の電極が設けられている。
【００６４】
第１のバスバー１５５は、複数のコンデンサの上端の電極同士を電気的に接続する上面部１５６と、コンデンサ１５１Ｄ，１５２Ｄ，１５３Ｄ，１５４Ｄの一方側の側面に沿って延在する第１の側面部１５８と、第１の側面部１５８の端面から引出される第１の電極引出部１６６とを含む。
【００６５】
第２のバスバー１６１は、複数のコンデンサの下端の電極同士を電気的に接続する底面部６２と、コンデンサ１５１Ｄ，１５２Ｄ，１５３Ｄ，１５４Ｄの一方側の側面に沿って、少なくとも一部が第１の側面部１５８と互いに平行に配置される第２の側面部１６４と、第２の側面部１６４の端面から引出される第２の電極引出部１６０とを含む。なお側面部１５８と側面部１６４とは、厳密な平行でなくても良く、接触せずに近接している部分がある程度あれば良い。また、電極引出部１６０，１６６の上下位置は、図２で示したように入換えても良い。
【００６６】
第２の電極引出部１６０は、第１の電極引出部１６６が第１の側面部１５８から引出された端面と同じ側において、第２の側面部１６４の端面から引出される。
【００６７】
上面部１５６および底面部１６２は、コンデンサ１５１Ａ〜１５４Ｄの柱状形状の上端側からみて対応する辺同士が重なるように平行に配置された略等しい四角形形状である。第１の側面部１５８は、上面部１５６の第１の辺と接続される。第２の側面部１６４は、上面部１５６の第１の辺に対応する底面部１６２の第２の辺と接続される。
【００６８】
第１および第２の側面部１５８，１６４は、コンデンサ１５１Ａ〜１５４Ｄの柱状形状の第１の側方からみて対応する辺同士が重なるように平行に配置された略等しい四角形形状である。第１の電極引出部１６６は、第１の側面部１５８の辺の一部分から引出される。電極引出部１６６が引出されている部分は、上面部１５６に接続される第１の側面部１５８の辺と底面部１６２に接続される第２の側面部１６４の辺とで挟まれている。第２の電極引出部１６０は、第２の側面部１６４の辺から引出される。第２の電極引出部１６０が引出された辺と、第１の電極引出部１６６が引出された第１の側面部１５８の辺とは対向している。
【００６９】
第１、第２の側面部１５８，１６４は、接触を防止する隙間を介在して対向する。
第１のバスバー１５５の上面部１５６には、第１の側面部１５８の反対側から第１の側面部１５８に向かってスリット１７１〜１７３が設けられる。
【００７０】
複数のコンデンサは、行列状に配列される。この行列は、スリットに沿う第１〜第４行のコンデンサ１５１Ａ〜１５１Ｄ，コンデンサ１５２Ａ〜１５２Ｄ，コンデンサ１５３Ａ〜１５３Ｄ，コンデンサ１５４Ａ〜１５４Ｄを含み、また、第１および第２の側面部１５８，１６４に沿う第１〜第４列のコンデンサ１５１Ａ〜１５４Ａ，コンデンサ１５１Ｂ〜１５４Ｂ，コンデンサ１５１Ｃ〜１５４Ｃ，コンデンサ１５１Ｄ〜１５４Ｄとを含む。
【００７１】
なお、スリット１７１〜１７３に対応するスリットが底面部１６２にも設けられる。
図１０は、コンデンサモジュールＣ２Ａにおける電流経路を説明するための図である。
【００７２】
図９、図１０を参照して、スリット１７１〜１７３を設けることにより、電流はｉ０に示すようには流れずに、ｉ１に示すように流れる。これにより平行しかつ近接している側面部により多くの電流が流れることになり、自己インダクタンスの低減がいっそう効果的に行なわれ、サージ電圧のピークもさらに低減される。
【００７３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施の形態に係るコンデンサユニットが用いられる車両１００の構成を示す回路図である。
【図２】図１におけるコンデンサモジュールＣ２の形状を示した斜視図である。
【図３】コンデンサモジュールＣ２の側面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶにおける断面図である。
【図５】コンデンサモジュールＣ２に流れる電流の向きを説明するための図である。
【図６】バスバーの側面部に流れる電流の向きを説明するための図である。
【図７】比較例のコンデンサモジュールの形状を示した図である。
【図８】本願実施の形態に用いられるコンデンサモジュールと比較例のコンデンサモジュールに現れるノイズ成分についてシミュレーションで求めた波形図である。
【図９】実施の形態２で用いられるコンデンサモジュールＣ２Ａの形状を示した斜視図である。
【図１０】コンデンサモジュールＣ２Ａにおける電流経路を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７５】
１０，１３，２１ 電圧センサ、１１，２４ 電流センサ、１２ 昇圧コンバータ、１４ インバータ、１５ Ｕ相アーム、１６ Ｖ相アーム、１７ Ｗ相アーム、３０ 制御装置、５１〜５４，１５１Ａ〜１５１Ｄ，１５２Ａ〜１５２Ｄ，１５３Ａ〜１５３Ｄ，１５４Ａ〜１５４Ｄ，２５１〜２５４ コンデンサ、５５，６１，１５５，１６１，２５５，２６１ バスバー、５６，１５６，２５６ 上面部、５８，６４，１５８，１６４ 側面部、５９ 絶縁物、６０，６６，１６０，１６６，２６０，２６６ 電極引出部、６２，１６２，２６２ 底面部、１００ 車両、１７１〜１７３ スリット、Ｂ バッテリ、Ｃ１ コンデンサ、Ｃ２，Ｃ２Ａ，Ｃ２００ コンデンサモジュール、Ｄ１〜Ｄ８ ダイオード、Ｌ１ リアクトル、Ｍ１ モータジェネレータ、Ｑ１〜Ｑ８ ＩＧＢＴ素子、ＳＲ１，ＳＲ２ システムメインリレー。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数のコンデンサを含むコンデンサモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のコンデンサを含むコンデンサモジュールについて、たとえば特開２００２−５０５３８号公報（特許文献１）は、並列に配列された複数の巻回形箔電極コンデンサ素子の両端から引出される口出線の固有インダクタンスを極力小さくしたものを開示している。
【特許文献１】特開２００２−５０５３８号公報
【特許文献２】特開平１０−１３５０７５号公報
【特許文献３】特開２００５−１２９４０号公報
【特許文献４】特開２００４−５６９８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、環境問題等の面から電気自動車、ハイブリッド自動車および燃料電池自動車等の電気で車輪を駆動する自動車が注目を浴びている。このような自動車は、車輪駆動用のモータとモータを駆動するインバータとを搭載しているが、バッテリの電圧を昇圧してインバータに与える昇圧コンバータを使用するものも一部に登場している。
【０００４】
昇圧コンバータやインバータは、電力スイッチング素子を用いるが、電力スイッチング素子から発生するスイッチングノイズを低減させる必要がある。したがって、昇圧コンバータのスイッチング時の電圧波形のオーバーシュートやリンギングを抑えるためにコンデンサモジュールを昇圧コンバータとインバータとの境界部分に接続する場合が多い。しかし、容量の大きさや付け方によっては、効果があまり得られないことがある。
【０００５】
容量については、大きければノイズが低減される方向であるが、容量を大きくすると容積が増えて車両のサイズアップ、コストアップにつながる。したがって、同じ容量でなるべく大きな効果を得たい。
【０００６】
スナバ（snubber）コンデンサを付加して対策することも考えられるが、コンデンサモジュールは昇圧コンバータユニットと近接して配置し、なるべく短いバスバーで接続することが好ましい。したがって、スナバコンデンサを付加するバスバーの位置も限定されてしまい、スナバコンデンサを用いてノイズを低減させることにも限界がある。
【０００７】
この発明の目的は、ノイズ低減の効果が改善されたコンデンサモジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、要約すると、コンデンサモジュールであって、互いに同一方向を向くように平行に配列され、各々が柱状形状で上端および下端に電極を有する複数のコンデンサと、第１、第２のバスバーとを備える。第１のバスバーは、複数のコンデンサの上端の電極同士を電気的に接続する上面部と、複数のコンデンサの一方側の側面に沿って延在する第１の側面部と、第１の側面部のいずれかの端面から引出される第１の電極引出部とを含む。第２のバスバーは、複数のコンデンサの下端の電極同士を電気的に接続する底面部と、複数のコンデンサの一方側の側面に沿って、少なくとも一部が第１の側面部と互いに平行に配置される第２の側面部と、第２の側面部の端面から引出される第２の電極引出部とを含む。第２の電極引出部は、第１の電極引出部が第１の側面部から引出された端面と同じ側において、第２の側面部の端面から引出される。
【０００９】
好ましくは、上面部および底面部は、柱状形状の上端側からみて対応する辺同士が重なるように平行に配置された略等しい四角形形状である。第１の側面部は、上面部の第１の辺と接続される。第２の側面部は、上面部の第１の辺に対応する底面部の第２の辺と接続される。
【００１０】
好ましくは、第１および第２の側面部は、柱状形状の第１の側方からみて対応する辺同士が重なるように平行に配置された略等しい四角形形状である。第１の電極引出部は、上面部に接続される第１の側面部の辺と底面部に接続される第２の側面部の辺とで挟まれた第１の側面部の辺の一部分から引出される。第２の電極引出部は、第１の電極引出部が引出された第１の側面部の辺に対向する第２の側面部の辺から引出される。
【００１１】
好ましくは、第１、第２の側面部は、接触を防止する隙間を介在して対向する。
好ましくは、コンデンサモジュールは、第１、第２の側面部の隙間に配置される絶縁物をさらに備える。
【００１２】
好ましくは、第１のバスバーの上面部には、第１の側面部の反対側から第１の側面部に向かってスリットが設けられる。
【００１３】
より好ましくは、複数のコンデンサは、スリットに沿う行と第１および第２の側面部に沿う列とを含む行列状に配列される。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、コンデンサモジュールのノイズ低減の効果が改善される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について詳しく説明する。なお、図中同一または相当の部品には同一の符号を付し、それらの説明は繰返さない。
【００１６】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態に係るコンデンサユニットが用いられる車両１００の構成を示す回路図である。なお車両１００は、モータで車輪を駆動する電気自動車、燃料電池自動車やモータとエンジンとを車両の駆動に併用するハイブリッド自動車のいずれであってもよい。
【００１７】
図１を参照して、車両１００は、バッテリＢと、電圧センサ１０と、システムメインリレーＳＲ１，ＳＲ２と、コンデンサＣ１と、インバータ１４と、電流センサ２４と、制御装置３０とを含む。
【００１８】
バッテリＢは、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池である。電圧センサ１０は、バッテリＢから出力される直流電圧値ＶＢを検出し、検出した直流電圧値ＶＢを制御装置３０へ出力する。システムメインリレーＳＲ１，ＳＲ２は、制御装置３０からの信号ＳＥによりオン／オフされる。コンデンサＣ１は、システムメインリレーＳＲ１，ＳＲ２オン時において、バッテリＢの端子間電圧を平滑化する。
【００１９】
車両１００は、さらに、電圧センサ２１と、電流センサ１１と、昇圧コンバータ１２と、コンデンサモジュールＣ２と、電圧センサ１３とを含む。
【００２０】
電流センサ１１は、バッテリＢと昇圧コンバータ１２との間に流れる直流電流を検出し、その検出した電流を直流電流値ＩＢとして制御装置３０へ出力する。
【００２１】
昇圧コンバータ１２は、一方端がシステムメインリレーＳＲ１を介してバッテリＢの正極と接続されるリアクトルＬ１と、電圧ＶＨを出力する昇圧コンバータ１２の出力端子間に直列に接続されるＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２と、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２にそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。
【００２２】
リアクトルＬ１の他方端はＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタおよびＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタに接続される。ダイオードＤ１のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタと接続され、ダイオードＤ１のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタと接続される。ダイオードＤ２のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタと接続され、ダイオードＤ２のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のエミッタと接続される。
【００２３】
電圧センサ２１は昇圧コンバータ１２の入力側の電圧を電圧値ＶＬとして検知する。電流センサ１１はリアクトルＬ１に流れる電流を電流値ＩＢとして検知する。コンデンサモジュールＣ２は昇圧コンバータ１２の出力側に接続され昇圧コンバータ１２から送られたエネルギを蓄積するとともに、電圧の平滑化を行なう。電圧センサ１３は、昇圧コンバータ１２の出力側の電圧すなわちコンデンサモジュールＣ２の電極間の電圧を電圧値ＶＨとして検知する。
【００２４】
インバータ１４は、昇圧コンバータ１２から昇圧電圧を受けてモータジェネレータＭ１を駆動する。また、インバータ１４は、回生制動に伴いモータジェネレータＭ１において発電された電力を昇圧コンバータ１２に戻す。このとき昇圧コンバータ１２は、降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。
【００２５】
モータジェネレータＭ１は、車両１００の図示しない駆動輪を駆動するためのトルクを発生するためのモータである。このモータは、たとえば、エンジンによって駆動される発電機の機能を持ち、かつ、エンジンに対して電動機として動作しエンジンの始動を行ない得るようなものとしてハイブリッド自動車に組込まれるものであってもよい。
【００２６】
インバータ１４は、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とを含む。Ｕ相アーム１５、Ｖ相アーム１６、およびＷ相アーム１７は、昇圧コンバータ１２の出力ライン間に並列に接続される。
【００２７】
Ｕ相アーム１５は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４と、ＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ３，Ｄ４とを含む。Ｖ相アーム１６は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６と、ＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ５，Ｄ６とを含む。Ｗ相アーム１７は、直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８と、ＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ７，Ｄ８とを含む。
【００２８】
モータジェネレータＭ１は、三相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルは各々一方端が中性点に共に接続されている。そして、Ｕ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４の接続ノードに接続される。またＶ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６の接続ノードに接続される。またＷ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８の接続ノードに接続される。
【００２９】
電流センサ２４は、モータジェネレータＭ１に流れる電流をモータ電流値ＭＣＲＴ１として検出し、モータ電流値ＭＣＲＴ１を制御装置３０へ出力する。
【００３０】
制御装置３０は、トルク指令値ＴＲ１、モータ回転数ＭＲＮ１、電圧値ＶＢ，ＶＬ，ＶＨ、電流値ＩＢ、およびモータ電流値ＭＣＲＴ１を受ける。そして制御装置３０は、昇圧コンバータ１２に対して昇圧指示ＰＷＵおよび降圧指示ＰＷＤを出力する。さらに、制御装置３０は、インバータ１４に対して、昇圧コンバータ１２の出力である直流電圧をモータジェネレータＭ１を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示ＰＷＭＩ１とモータジェネレータＭ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２側に戻す回生指示ＰＷＭＣ１とを出力する。
【００３１】
次に、昇圧コンバータ１２の動作について簡単に説明する。昇圧コンバータ１２は、力行運転時にはバッテリＢからの電力をインバータ１４に供給する順方向変換回路としての昇圧回路として動作する。逆に、回生運転時には、昇圧コンバータ１２は、バッテリＢにモータジェネレータＭ１で発電された電力を回生する逆方向変換回路としての降圧回路としても動作する。
【００３２】
昇圧コンバータ１２は、ＩＧＢＴ素子Ｑ１をオフにした状態で、ＩＧＢＴ素子Ｑ２のオンとオフとを行なうことにより、昇圧回路として動作する。すなわち、ＩＧＢＴ素子Ｑ２がオンの状態においては、バッテリＢの正極からリアクトルＬ１、ＩＧＢＴ素子Ｑ２を経由してバッテリＢの負極に電流が流れる経路が形成される。この電流が流れている間に、リアクトルＬ１にエネルギが蓄積される。
【００３３】
そして、ＩＧＢＴ素子Ｑ２をオフ状態にすると、リアクトルＬ１に蓄積されたエネルギはダイオードＤ１を介してインバータ１４側に流れる。これによりコンデンサモジュールＣ２の電極間の電圧が増大する。したがって、インバータ１４に与えられる昇圧コンバータ１２の出力電圧は昇圧される。
【００３４】
一方、昇圧コンバータ１２は、ＩＧＢＴ素子Ｑ２をオフにした状態で、ＩＧＢＴ素子Ｑ１のオンとオフとを行なうことにより降圧回路として動作する。すなわち、ＩＧＢＴ素子Ｑ１がオンの状態においては、インバータ１４から回生される電流は、ＩＧＢＴ素子Ｑ１、リアクトル、バッテリＢへと流れる。
【００３５】
また、ＩＧＢＴ素子Ｑ１がオフの状態においては、リアクトルＬ１、バッテリＢおよびダイオードＤ２からなるループが形成され、リアクトルＬ１に蓄積されたエネルギがバッテリＢに回生される。この逆方向変換においては、インバータ１４が電力を供給する時間よりも、バッテリＢが電力を受ける時間の方が長くなり、インバータ１４における電圧は降圧されてバッテリＢに回生される。昇圧コンバータ１２の動作は、以上の力行動作と回生動作とを適切に制御することで行なわれる。
【００３６】
なお、よりいっそう損失を低減するために以上の動作においてダイオードＤ１，Ｄ２にそれぞれ順方向の電流が流れるタイミングに同期させてそれぞれＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２を導通させる同期制御を行ってもよい。
【００３７】
なお、回生制御には、ハイブリッド自動車または電気自動車を運転するドライバによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動が含まれる。また、フットブレーキを操作しない場合であっても、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減速させたりまたは加速を中止させたりするときが含まれる。
【００３８】
図２は、図１におけるコンデンサモジュールＣ２の形状を示した斜視図である。
図３は、コンデンサモジュールＣ２の側面図である。
【００３９】
図２、図３を参照して、コンデンサモジュールＣ２は、互いに同一方向を向くように平行に配列され、各々が柱状形状で上端および下端に電極を有する複数のコンデンサ５１〜５４と、第１、第２のバスバー５５，６１とを含む。
【００４０】
複数のコンデンサ５１〜５４の各々は、たとえばフィルムコンデンサであり、２層の箔電極の間に絶縁性フィルムを挟んでこれを円柱状に巻回し、円柱上部に一方の電極が設けられ、円柱下部に他方の電極が設けられている。
【００４１】
第１のバスバー５５は、複数のコンデンサ５１〜５４の上端の電極同士を電気的に接続する上面部５６と、複数のコンデンサ５１〜５４の一方側の側面に沿って延在する第１の側面部５８と、第１の側面部５８のいずれかの端面から引出される第１の電極引出部６０とを含む。
【００４２】
第２のバスバー６１は、複数のコンデンサ５１〜５４の下端の電極同士を電気的に接続する底面部６２と、複数のコンデンサ５１〜５４の一方側の側面に沿って、少なくとも一部が第１の側面部５８と互いに平行に配置される第２の側面部６４と、第２の側面部６４の端面から引出される第２の電極引出部６６とを含む。なお側面部５８と側面部６４とは、厳密な平行でなくても良く、接触せずに近接している部分がある程度あれば良い。
【００４３】
第２の電極引出部６６は、第１の電極引出部６０が第１の側面部５８から引出された端面と同じ側において、第２の側面部６４の端面から引出される。
【００４４】
上面部５６および底面部６２は、コンデンサ５１〜５４の柱状形状の上端側からみて対応する辺同士が重なるように平行に配置された略等しい四角形形状である。第１の側面部５８は、上面部５６の第１の辺と接続される。第２の側面部６４は、上面部５６の第１の辺に対応する底面部６２の第２の辺と接続される。
【００４５】
第１および第２の側面部５８，６４は、コンデンサ５１〜５４の柱状形状の第１の側方からみて対応する辺同士が重なるように平行に配置された略等しい四角形形状である。第１の電極引出部６０は、第１の側面部５８の辺の一部分から引出される。電極引出部６０が引出されている部分は、上面部５６に接続される第１の側面部５８の辺と底面部６２に接続される第２の側面部６４の辺とで挟まれている。第２の電極引出部６６は、第２の側面部６４の辺から引出される。第２の電極引出部６６が引出された辺と、第１の電極引出部６０が引出された第１の側面部５８の辺とは対向している。
【００４６】
第１、第２の側面部５８，６４は、接触を防止する隙間を介在して対向する。
図４は、図３のＩＶ−ＩＶにおける断面図である。
【００４７】
図４を参照して、第１の側面部５８および第２の側面部６４は、コンデンサ５１〜５４の列の同じ側に配置されており、接触しないように隙間が設けられ平行が保たれている。好ましくは、コンデンサモジュールＣ２は、第１、第２の側面部５８，６４の隙間に配置される絶縁物５９をさらに含む。
【００４８】
図５は、コンデンサモジュールＣ２に流れる電流の向きを説明するための図である。
図５を参照して、昇圧コンバータがＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２をスイッチングさせると昇圧動作が行なわれ、電流Ｉ１に示すようにコンデンサモジュールＣ２を充電する電流が流れる。そして、モータジェネレータＭ１が力行運転を行なうとインバータ１４およびモータジェネレータＭ１で電流が消費され、この電流はコンデンサモジュールＣ２から矢印に示す電流Ｉ２のように供給される。
【００４９】
図６は、バスバーの側面部に流れる電流の向きを説明するための図である。
図５の電流Ｉ１は、図６に示すようにバスバーの側面部５８と側面部６４において逆向きに流れる。近接して平行に配置された導体中を逆向きに等しい電流が流れることにより、発生する磁界は打ち消しあう。また、側面部５８と側面部６４とを近接して設けることにより、電流が流れる経路のループの面積も小さくなり、バスバーの自己インダクタンスが低減される。その結果、ＩＧＢＴ素子のスイッチング時に生じる電圧のオーバーシュートやリンギング等のノイズ成分が低減される。
【００５０】
なおたとえば、側面部から電極取出部を引出す際に電極取出部６０，６６のいずれか一方を反対側の端面（たとえば、図４の右側の端面）から引出すような形態も考えられるが、そのようにすると、側面部に流れる電流の向きが図６に示すような向きには流れにくくなるので、ノイズ成分の低減効果は小さくなる。
【００５１】
図７は、比較例のコンデンサモジュールの形状を示した図である。
図７を参照して、比較例のコンデンサモジュールＣ２００は、バスバー２５５，２６１と、複数のコンデンサ２５１〜２５４とを含む。複数のコンデンサ２５１〜２５４は、互いに同一方向を向くように平行に配列され、各々が柱状形状で上端および下端に電極を有する。
【００５２】
複数のコンデンサ２５１〜２５４の各々は、たとえばフィルムコンデンサであり、２層の箔電極の間に絶縁性フィルムを挟んでこれを円柱状に巻回し、円柱上部に一方の電極が設けられ、円柱下部に他方の電極が設けられている。
【００５３】
バスバー２５５は、複数のコンデンサ２５１〜２５４の上端の電極同士を電気的に接続する上面部２５６と、上面部２５６の端面から引出される電極引出部２６０とを含む。
【００５４】
バスバー２６１は、複数のコンデンサ２５１〜２５４の下端の電極同士を電気的に接続する底面部２６２と、底面部２６２の端面から引出される電極引出部２６６とを含む。
【００５５】
上面部２５６および底面部２６２は、コンデンサ２５１〜２５４の柱状形状の上端側からみて対応する辺同士が重なるように平行に配置された略等しい四角形形状である。
【００５６】
図７に示すコンデンサモジュールＣ２００が図２に示すコンデンサモジュールＣ２と異なる点は、バスバーに側面部が無いことである。これにより、図６で説明した効果が比較例のコンデンサモジュールＣ２００では得られない。
【００５７】
図８は、本願実施の形態に用いられるコンデンサモジュールと比較例のコンデンサモジュールに現れるノイズ成分についてシミュレーションで求めた波形図である。
【００５８】
図８において、実線で示された波形は、コンデンサモジュールＣ２のコンデンサ５４の電極間に現れるノイズを示す波形である。これに対して、破線で示された波形は、比較例のコンデンサモジュールＣ２００のコンデンサ２５４の電極間に現れるノイズを示す波形である。
【００５９】
このシミュレーションによれば、比較例の電圧ピーク値Ｖ０に対して、コンデンサモジュールＣ２を使用した場合には電圧ピーク値Ｖ１は、９％低減するという結果が得られている。
【００６０】
以上説明したように、実施の形態１で説明したコンデンサモジュールは、２つのバスバーに近接し互いに平行に配置される側面部が設けられることにより、自己インダクタンスが低減し、サージ電圧が減少する。また、側面部から引出す電極が同一側の端面に接続されているため、コンデンサモジュール全体の小型化を図ることができる。
【００６１】
［実施の形態２］
図９は、実施の形態２で用いられるコンデンサモジュールＣ２Ａの形状を示した斜視図である。
【００６２】
図９を参照して、コンデンサモジュールＣ２Ａは、互いに同一方向を向くように平行に配列され、各々が柱状形状で上端および下端に電極を有する複数のコンデンサ１５１Ａ〜１５１Ｄ，１５２Ａ〜１５２Ｄ，１５３Ａ〜１５３Ｄ，１５４Ａ〜１５４Ｄと、第１、第２のバスバー１５５，１６１とを含む。
【００６３】
複数のコンデンサ１５１Ａ〜１５１Ｄ，１５２Ａ〜１５２Ｄ，１５３Ａ〜１５３Ｄ，１５４Ａ〜１５４Ｄの各々は、たとえばフィルムコンデンサであり、２層の箔電極の間に絶縁性フィルムを挟んでこれを円柱状に巻回し、円柱上部に一方の電極が設けられ、円柱下部に他方の電極が設けられている。
【００６４】
第１のバスバー１５５は、複数のコンデンサの上端の電極同士を電気的に接続する上面部１５６と、コンデンサ１５１Ｄ，１５２Ｄ，１５３Ｄ，１５４Ｄの一方側の側面に沿って延在する第１の側面部１５８と、第１の側面部１５８の端面から引出される第１の電極引出部１６６とを含む。
【００６５】
第２のバスバー１６１は、複数のコンデンサの下端の電極同士を電気的に接続する底面部６２と、コンデンサ１５１Ｄ，１５２Ｄ，１５３Ｄ，１５４Ｄの一方側の側面に沿って、少なくとも一部が第１の側面部１５８と互いに平行に配置される第２の側面部１６４と、第２の側面部１６４の端面から引出される第２の電極引出部１６０とを含む。なお側面部１５８と側面部１６４とは、厳密な平行でなくても良く、接触せずに近接している部分がある程度あれば良い。また、電極引出部１６０，１６６の上下位置は、図２で示したように入換えても良い。
【００６６】
第２の電極引出部１６０は、第１の電極引出部１６６が第１の側面部１５８から引出された端面と同じ側において、第２の側面部１６４の端面から引出される。
【００６７】
上面部１５６および底面部１６２は、コンデンサ１５１Ａ〜１５４Ｄの柱状形状の上端側からみて対応する辺同士が重なるように平行に配置された略等しい四角形形状である。第１の側面部１５８は、上面部１５６の第１の辺と接続される。第２の側面部１６４は、上面部１５６の第１の辺に対応する底面部１６２の第２の辺と接続される。
【００６８】
第１および第２の側面部１５８，１６４は、コンデンサ１５１Ａ〜１５４Ｄの柱状形状の第１の側方からみて対応する辺同士が重なるように平行に配置された略等しい四角形形状である。第１の電極引出部１６６は、第１の側面部１５８の辺の一部分から引出される。電極引出部１６６が引出されている部分は、上面部１５６に接続される第１の側面部１５８の辺と底面部１６２に接続される第２の側面部１６４の辺とで挟まれている。第２の電極引出部１６０は、第２の側面部１６４の辺から引出される。第２の電極引出部１６０が引出された辺と、第１の電極引出部１６６が引出された第１の側面部１５８の辺とは対向している。
【００６９】
第１、第２の側面部１５８，１６４は、接触を防止する隙間を介在して対向する。
第１のバスバー１５５の上面部１５６には、第１の側面部１５８の反対側から第１の側面部１５８に向かってスリット１７１〜１７３が設けられる。
【００７０】
複数のコンデンサは、行列状に配列される。この行列は、スリットに沿う第１〜第４行のコンデンサ１５１Ａ〜１５１Ｄ，コンデンサ１５２Ａ〜１５２Ｄ，コンデンサ１５３Ａ〜１５３Ｄ，コンデンサ１５４Ａ〜１５４Ｄを含み、また、第１および第２の側面部１５８，１６４に沿う第１〜第４列のコンデンサ１５１Ａ〜１５４Ａ，コンデンサ１５１Ｂ〜１５４Ｂ，コンデンサ１５１Ｃ〜１５４Ｃ，コンデンサ１５１Ｄ〜１５４Ｄとを含む。
【００７１】
なお、スリット１７１〜１７３に対応するスリットが底面部１６２にも設けられる。
図１０は、コンデンサモジュールＣ２Ａにおける電流経路を説明するための図である。
【００７２】
図９、図１０を参照して、スリット１７１〜１７３を設けることにより、電流はｉ０に示すようには流れずに、ｉ１に示すように流れる。これにより平行しかつ近接している側面部により多くの電流が流れることになり、自己インダクタンスの低減がいっそう効果的に行なわれ、サージ電圧のピークもさらに低減される。
【００７３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施の形態に係るコンデンサユニットが用いられる車両１００の構成を示す回路図である。
【図２】図１におけるコンデンサモジュールＣ２の形状を示した斜視図である。
【図３】コンデンサモジュールＣ２の側面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶにおける断面図である。
【図５】コンデンサモジュールＣ２に流れる電流の向きを説明するための図である。
【図６】バスバーの側面部に流れる電流の向きを説明するための図である。
【図７】比較例のコンデンサモジュールの形状を示した図である。
【図８】本願実施の形態に用いられるコンデンサモジュールと比較例のコンデンサモジュールに現れるノイズ成分についてシミュレーションで求めた波形図である。
【図９】実施の形態２で用いられるコンデンサモジュールＣ２Ａの形状を示した斜視図である。
【図１０】コンデンサモジュールＣ２Ａにおける電流経路を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７５】
１０，１３，２１ 電圧センサ、１１，２４ 電流センサ、１２ 昇圧コンバータ、１４ インバータ、１５ Ｕ相アーム、１６ Ｖ相アーム、１７ Ｗ相アーム、３０ 制御装置、５１〜５４，１５１Ａ〜１５１Ｄ，１５２Ａ〜１５２Ｄ，１５３Ａ〜１５３Ｄ，１５４Ａ〜１５４Ｄ，２５１〜２５４ コンデンサ、５５，６１，１５５，１６１，２５５，２６１ バスバー、５６，１５６，２５６ 上面部、５８，６４，１５８，１６４ 側面部、５９ 絶縁物、６０，６６，１６０，１６６，２６０，２６６ 電極引出部、６２，１６２，２６２ 底面部、１００ 車両、１７１〜１７３ スリット、Ｂ バッテリ、Ｃ１ コンデンサ、Ｃ２，Ｃ２Ａ，Ｃ２００ コンデンサモジュール、Ｄ１〜Ｄ８ ダイオード、Ｌ１ リアクトル、Ｍ１ モータジェネレータ、Ｑ１〜Ｑ８ ＩＧＢＴ素子、ＳＲ１，ＳＲ２ システムメインリレー。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに同一方向を向くように平行に配列され、各々が柱状形状で上端および下端に電極を有する複数のコンデンサと、
第１、第２のバスバーとを備え、
前記第１のバスバーは、
前記複数のコンデンサの前記上端の電極同士を電気的に接続する上面部と、
前記複数のコンデンサの一方側の側面に沿って延在する第１の側面部と、
前記第１の側面部のいずれかの端面から引出される第１の電極引出部とを含み、
前記第２のバスバーは、
前記複数のコンデンサの前記下端の電極同士を電気的に接続する底面部と、
前記複数のコンデンサの前記一方側の側面に沿って、少なくとも一部が前記第１の側面部と互いに平行に配置される第２の側面部と、
前記第１の電極引出部が前記第１の側面部から引出された端面と同じ側において、前記第２の側面部の端面から引出される第２の電極引出部とを含む、コンデンサモジュール。
【請求項２】
前記上面部および前記底面部は、前記柱状形状の上端側からみて対応する辺同士が重なるように平行に配置された略等しい四角形形状であり、
前記第１の側面部は、前記上面部の第１の辺と接続され、
前記第２の側面部は、前記上面部の第１の辺に対応する前記底面部の第２の辺と接続される、請求項１に記載のコンデンサモジュール。
【請求項３】
前記第１および第２の側面部は、前記柱状形状の第１の側方からみて対応する辺同士が重なるように平行に配置された略等しい四角形形状であり、
前記第１の電極引出部は、前記上面部に接続される前記第１の側面部の辺と前記底面部に接続される前記第２の側面部の辺とで挟まれた前記第１の側面部の辺の一部分から引出され、
前記第２の電極引出部は、前記第１の電極引出部が引出された前記第１の側面部の辺に対向する前記第２の側面部の辺から引出される、請求項１または２に記載のコンデンサモジュール。
【請求項４】
前記第１、第２の側面部は、接触を防止する隙間を介在して対向する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のコンデンサモジュール。
【請求項５】
前記第１、第２の側面部の前記隙間に配置される絶縁物をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載のコンデンサモジュール。
【請求項６】
前記第１のバスバーの前記上面部には、前記第１の側面部の反対側から前記第１の側面部に向かってスリットが設けられる、請求項１〜５のいずれかに記載のコンデンサモジュール。
【請求項７】
前記複数のコンデンサは、前記スリットに沿う行と前記第１および第２の側面部に沿う列とを含む行列状に配列される、請求項６に記載のコンデンサモジュール。
【請求項１】
互いに同一方向を向くように平行に配列され、各々が柱状形状で上端および下端に電極を有する複数のコンデンサと、
第１、第２のバスバーとを備え、
前記第１のバスバーは、
前記複数のコンデンサの前記上端の電極同士を電気的に接続する上面部と、
前記複数のコンデンサの一方側の側面に沿って延在する第１の側面部と、
前記第１の側面部のいずれかの端面から引出される第１の電極引出部とを含み、
前記第２のバスバーは、
前記複数のコンデンサの前記下端の電極同士を電気的に接続する底面部と、
前記複数のコンデンサの前記一方側の側面に沿って、少なくとも一部が前記第１の側面部と互いに平行に配置される第２の側面部と、
前記第１の電極引出部が前記第１の側面部から引出された端面と同じ側において、前記第２の側面部の端面から引出される第２の電極引出部とを含む、コンデンサモジュール。
【請求項２】
前記上面部および前記底面部は、前記柱状形状の上端側からみて対応する辺同士が重なるように平行に配置された略等しい四角形形状であり、
前記第１の側面部は、前記上面部の第１の辺と接続され、
前記第２の側面部は、前記上面部の第１の辺に対応する前記底面部の第２の辺と接続される、請求項１に記載のコンデンサモジュール。
【請求項３】
前記第１および第２の側面部は、前記柱状形状の第１の側方からみて対応する辺同士が重なるように平行に配置された略等しい四角形形状であり、
前記第１の電極引出部は、前記上面部に接続される前記第１の側面部の辺と前記底面部に接続される前記第２の側面部の辺とで挟まれた前記第１の側面部の辺の一部分から引出され、
前記第２の電極引出部は、前記第１の電極引出部が引出された前記第１の側面部の辺に対向する前記第２の側面部の辺から引出される、請求項１または２に記載のコンデンサモジュール。
【請求項４】
前記第１、第２の側面部は、接触を防止する隙間を介在して対向する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のコンデンサモジュール。
【請求項５】
前記第１、第２の側面部の前記隙間に配置される絶縁物をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載のコンデンサモジュール。
【請求項６】
前記第１のバスバーの前記上面部には、前記第１の側面部の反対側から前記第１の側面部に向かってスリットが設けられる、請求項１〜５のいずれかに記載のコンデンサモジュール。
【請求項７】
前記複数のコンデンサは、前記スリットに沿う行と前記第１および第２の側面部に沿う列とを含む行列状に配列される、請求項６に記載のコンデンサモジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−２４２８６０（Ｐ２００７−２４２８６０Ａ）
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−６２７２９（Ｐ２００６−６２７２９）
【出願日】平成１８年３月８日（２００６．３．８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月８日（２００６．３．８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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