コンデンサモジュール
【課題】配線間の絶縁部材を排して配線の自由度を高く確保し、簡便な構成で小型化が可能なコンデンサモジュールを提供する。
【解決手段】正極端子１０３ｂ及び負極端子１０３ａから成る電極端子を各々有して並置された複数のコンデンサ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを備え、複数のコンデンサの内で互いに隣接するコンデンサは、各々の電極端子同士を隣接させ、かつ隣接させた電極端子が同極である。
【解決手段】正極端子１０３ｂ及び負極端子１０３ａから成る電極端子を各々有して並置された複数のコンデンサ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを備え、複数のコンデンサの内で互いに隣接するコンデンサは、各々の電極端子同士を隣接させ、かつ隣接させた電極端子が同極である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサモジュールに関し、特に、コンデンサモジュールを構成する複数のコンデンサが近接されて配置されたコンデンサモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関であるエンジンと電動機であるモータとを駆動力源として備えるハイブリッド車両が広く普及してきた。かかるハイブリッド車両には、バッテリから供給される直流電力を交流電力流に変換してモータに供給すると共に、モータの回生動作によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリに蓄電するパワードライブユニットが設けられている。
【０００３】
パワードライブユニットは、典型的には、バッテリから供給される直流電流を平滑化するコンデンサモジュールと、コンデンサモジュールによって平滑化された直流電流を交流電流に変換するパワーモジュールと、を備える。このようなパワードライブユニットでは、より大きな容量を有するコンデンサモジュールが必要になってきているため、複数のコンデンサによってコンデンサモジュールを構成することによって、コンデンサモジュールの容量を増加させる構成が提案されて来ている。
【０００４】
特許文献１は、インバータに関し、平滑用のコンデンサ群から成るコンデンサユニット１３を上下に多段に筐体１２に収納すると共に、コンデンサユニット１３の背部に正極バスバー８Ａ、８Ｃと負極バスバー９Ａとを立設し、コンデンサユニット１３の正極端子を正極バスバー８Ｃに接続し、コンデンサユニット１３の負極端子を負極バスバー９Ａに接続した構成を開示する。
【０００５】
特許文献２は、半導体電力変換装置に関し、８個のコンデンサ１１ａ〜１２ｄの端子１１ａ１、１１ａ２、…、１２ｄ１、１２ｄ２が同じ平面になるように２列に配置されている。具体的には、各コンデンサの片端子１１ａ２、１２ａ１、１１ｃ２、１２ｃ１、１２ｂ１、１１ｂ２、１２ｄ１及び１１ｄ２については、中間導体４２に接続されている。そして残った端子については、同じ列のコンデンサの半分（例えば１１ａ及び１１ｃ）の端子１１ａ１及び１１ｃ１は正極導体４１に接続され、残ったコンデンサ（１２ａ及び１２ｃ）の端子１２ａ２及び１２ｃ２は負極導体４３に接続されていると共に、３つの導体４１、４２及び４３は、各々が絶縁された状態で積層された構成を開示する。なお、かかる構成は、他方の列のコンデンサについても同様である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−２０７７４６号公報
【特許文献２】特開２００１−２４５４８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献１及び特許文献２においては、複数のコンデンサが、隣接する端子の組が正極端子と負極端子との異極端子の組になるように配置されている。
【０００８】
具体的には、特許文献１の構成では、図２に示すように、複数のコンデンサ４ａの正極端子と負極端子との向きを揃え、隣接するコンデンサ４ａの正極端子と負極端子との間を
短冊状のバスバー８ａで接続している。また、特許文献２の構成では、図１（ｂ）に示すように、正極端子と負極端子との向きを揃えて複数のコンデンサ１１ａ〜１１ｄ、１２ａ〜１２ｄを配置している。また、各端子が対応して接続される導体４１、４２及び４３は、各々が絶縁された状態で積層される必要がある。
【０００９】
このため、かかる構成によれば、コンデンサ間のクリアランスを考慮して複数のコンデンサの配置する必要があるために、複数のコンデンサの配置密度を上げて小型化を図ることが困難な傾向がある。また、各端子が対応して接続される接続部間には、絶縁部材を配する必要も生じて、構成が煩雑になる傾向もある。
【００１０】
本発明は、以上の検討を経てなされたもので、配線間の絶縁部材を排して配線の自由度を高く確保し、簡便な構成で小型化が可能なコンデンサモジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以上のような目的を達成するため、本発明は、第１の局面においては、正極端子及び負極端子から成る電極端子を各々有して並置された複数のコンデンサを備え、前記複数のコンデンサの内で互いに隣接するコンデンサは、各々の前記電極端子同士を同極同士となるように隣接させたことを特徴とするコンデンサモジュールである。
【００１２】
また本発明は、第１の局面に加えて、前記電極端子は、前記複数のコンデンサの各々の第１の面から立設して配設されており、前記正極端子は、前記第１の面における第１の周辺部に配設される一方で、前記負極端子は、前記第１の面における前記第１の周縁部から対向して離隔した第２の周縁部に配設され、かつ前記複数のコンデンサは、前記第１の面に直交する面同士を近接させて並置されることを第２の局面とする。
【００１３】
また本発明は、第１又は第２の局面に加えて、前記複数のコンデンサの内で互いに隣接するコンデンサにおいて、隣接する同極の前記電極端子は、共通の配線部に接続されることを第３の局面とする。
【００１４】
また本発明は、第１から第３のいずれかの局面に加えて、前記複数のコンデンサは、直方体状の外形を有する極性のあるコンデンサであり、互いに電気的に並列に接続されることを第４の局面とする。
【００１５】
また本発明は、第１から第４のいずれかの局面に加えて、前記複数のコンデンサは、直流電流を平滑化する平滑コンデンサとして機能すること第５の局面とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の第１の局面におけるコンデンサモジュールにおいては、複数のコンデンサの内で互いに隣接するコンデンサが、各々の電極端子同士を隣接させ、かつ隣接させた電極端子が同極であるため、配線間の絶縁部材を排して配線の自由度を高く確保しながら、コンデンサ間のクリアランスを小さくして複数のコンデンサの配置密度を上げ、簡便な構成でコンデンサモジュールの構成を小型化することができる。
【００１７】
本発明の第２の局面におけるコンデンサモジュールにおいては、電極端子が、複数のコンデンサの各々の第１の面に第１の面から立設して配設されており、正極端子が、第１の面における第１の周辺部に配設される一方で、負極端子が、第１の面における第１の周縁部から対向して離隔した第２の周縁部に配設され、かつ複数のコンデンサが、第１の面に直交する面同士を近接させて並置されるため、より確実に、配線間の絶縁部材を排して配線の自由度を高く確保し、簡便な構成でコンデンサモジュールの構成を小型化することが
できる。
【００１８】
本発明の第３の局面におけるコンデンサモジュールにおいては、複数のコンデンサの内で互いに隣接するコンデンサにおいて、隣接する同極の電極端子が、共通の配線部に接続されるため、より簡便な構成でコンデンサモジュールの構成を小型化することができる。
【００１９】
本発明の第４の局面におけるコンデンサモジュールにおいては、複数のコンデンサが、直方体状の外形を有する極性のあるコンデンサであり、互いに電気的に並列に接続されることにより、よりコンデンサモジュールの大容量化を図りながら、コンデンサモジュールの構成を小型化することができる。
【００２０】
本発明の第５の局面におけるコンデンサモジュールにおいては、複数のコンデンサが、直流電流を平滑化する平滑コンデンサとして機能するため、かかる複数のコンデンサを含むコンデンサモジュールに、直流電力と交流電力とを変換自在なパワーモジュールを組み合わせて、パワードライブユニットを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるコンデンサモジュールが適用される車両の制御関連装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態におけるコンデンサモジュールが適用されるパワードライブユニットの上面図である。
【図３】本実施形態のコンデンサモジュールにおける複数のコンデンサを示す斜視図である。
【図４】本実施形態のコンデンサモジュールにおける複数のコンデンサを示す側面図であり、図３をｙ軸の正方向に見た図に相当する。
【図５】本実施形態のコンデンサモジュールにおける複数のコンデンサを示す底面図であり、図３をｚ軸の正方向に見た図に相当する。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態におけるコンデンサモジュールにつき、適宜図面を参照して、詳細に説明する。なお、図中、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、３軸直交座標系を成し、ｘ軸の方向を長手方向、ｙ軸の方向を横手方向、及びｚ軸の方向を上下方向とする。
【００２３】
まず、本実施形態におけるコンデンサモジュールが適用される車両の制御装置の構成につき、図１を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態におけるコンデンサモジュールについては、パワードライブユニットに適用される構成を例に挙げて説明を進める。
【００２４】
図１は、本実施形態におけるコンデンサモジュールが適用される車両の制御関連装置の構成を示すブロック図である。
【００２５】
図１に示すように、本実施形態において、自動車等の車両に搭載されるモータ１０は、ＰＤＵ（パワードライブユニット）２０を介して、バッテリ３０に連絡される。
【００２６】
モータ１０は、典型的には、３相交流等の電力が供給されて動作するＤＣブラシレスモータ等の交流同期電動機である。かかるモータ１０は、車両がモータ１０のみを駆動力源とする場合には、車両を駆動する駆動力を供給するものであり、一方で、車両が図示を省略する内燃機関等のエンジンを主駆動力源とする場合には、エンジンの駆動力と補助・補完的に併用されると共に、適宜選択的に、エンジンの始動時のスタータモータやエンジンの稼働時の発電機としても機能することが可能である。また、何れの場合でも、モータ１０は、適宜選択的に、車両の減速時の慣性エネルギを利用したエネルギ回生機構として機
能することが可能である。
【００２７】
バッテリ３０は、典型的には、ニッケル水素系やリチウムイオン系の２次電池であり、モータ１０やその他の補機に必要な電力を供給すると共に、モータ１０等を介して回収される回生電力や、モータ１０や別途設けられた図示を省略する発電機等からの発電電力を蓄電することが可能である。
【００２８】
ＰＤＵ２０は、モータ１０及びバッテリ３０を総合的に制御するＰＣＵ（パワーコントロールユニット）４０の下位コントローラであり、３相交流を用いる場合には、バッテリ３０からの直流電流を３相の交流電流に安定的に変換してモータ１０に供給するＤＣ／ＡＣコンバータの機能及びモータ１０からの回生交流電流等を直流電流に安定的に変換してバッテリ３０に供給するＡＣ／ＤＣコンバータの機能を併せ持つ。なお、かかるＰＤＵ２０は、必要に応じて、バッテリ３０からの直流電流を交流電流に安定的に変換してモータ１０に供給するＤＣ／ＡＣコンバータの機能のみを有していてもよい。
【００２９】
なお、車両の主駆動力源が図示を省略する燃料電池である場合には、バッテリ３０は、補機に必要な電力を供給すると共に、燃料電池の余剰電力や回生電力等を蓄電することが可能である。また、かかる場合、ＰＤＵ２０は、モータ１０、バッテリ３０及び燃料電池を総合的に制御するＰＣＵ４０の下位コントローラとして、主として燃料電池からの直流電流を３相の交流電流に安定的に変換してモータ１０に供給するＤＣ／ＡＣコンバータの機能及びモータ１０からの回生交流電流等を直流電流に安定的に変換してバッテリ３０に供給するＡＣ／ＤＣコンバータの機能を併せ持つことになる。
【００３０】
次に、コンデンサモジュールの具体的な構成につき、更に図２から図５をも参照して、詳細に説明する。
【００３１】
図２は、本実施形態におけるコンデンサモジュールが適用されるパワードライブユニットの上面図であり、図３は、本実施形態のコンデンサモジュールにおける複数のコンデンサを示す斜視図である。図４は、本実施形態のコンデンサモジュールにおける複数のコンデンサを示す側面図であり、図３をｙ軸の正方向に見た図に相当する。また、図５は、本実施形態のコンデンサモジュールにおける複数のコンデンサを示す底面図であり、図３をｚ軸の正方向に見た図に相当する。
【００３２】
図２に示すように、本実施形態のコンデンサモジュール１００は、ＰＤＵ２０の構成部品である。ここで、ＰＤＵ２０は、直方体状の樹脂製等の筐体を有して、図１に示すバッテリ３０から供給される直流電流を平滑化するコンデンサモジュール１００と、コンデンサモジュール１００の長手方向に延在する表側面に沿うように対向して並置され、コンデンサモジュール１００によって平滑化された直流電流を例えば３相の交流電流に変換した後、図１に示すモータ１０に供給するするパワーモジュール２００と、を備える。なお、ＰＤＵ２０は、パワーモジュール２００に供給された交流電流をパワーモジュール２００で直流電流に変換して、更にコンデンサモジュール１００で平滑化した後、バッテリ３０に蓄電してもよいが、以降の説明では、説明の便宜上、コンデンサモジュール１００に供給された直流電流をコンデンサモジュール１００で平滑化して、更にパワーモジュール２００で３相の交流電流に変換した後、モータ１０に供給する場合につき、代表的に説明する。
【００３３】
コンデンサモジュール１００は、コンデンサ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを備える。かかるコンデンサ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、バッテリ３０から供給される直流電流を平滑化してパワーモジュール２００に出力する。
【００３４】
ここで、コンデンサモジュール１００は、正極バスバー１１０と負極バスバー１２０とを備える。つまり、正極バスバー１１０と負極バスバー１２０とはそれぞれ、コンデンサ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃにおいて各正極端子１０３ｂ及び各負極端子１０３ａに対応して接続され、コンデンサ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃで平滑化された直流電流が、パワーモジュール２００入力されることになる。
【００３５】
正極バスバー１１０は、コンデンサモジュール１００の長手方向に延在する平板状の長手方向部材１１１と、長手方向部材１１１の長手方向に延在する側面上部に接続してコンデンサモジュール１００の横手方向に延在する平板状の横手方向部材１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃと、を備える。長手方向部材１１１の長手方向の一端は、コンデンサモジュール１００の横手方向に延在する側面から露出して、バッテリ３０の図示を省略する正極と接続するための正極端子１１３を形成する。横手方向部材１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃはそれぞれ、詳細は後述するパワーモジュール２００のハイレベルの入力接続部に接続されている。
【００３６】
一方で、負極バスバー１２０は、コンデンサモジュール１００の長手方向に延在する平板状の長手方向部材１２１と、長手方向部材１２１の長手方向に延在する側面上部に接続してコンデンサモジュール１００の横手方向に延在する平板状の横手方向部材１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃと、を備える。長手方向部材１２１の長手方向の一端は、コンデンサモジュール１００の横手方向に延在する側面から露出して、バッテリ３０の図示を省略する負極と接続するための負極端子１２３を形成する。横手方向部材１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃはそれぞれ、詳細は後述するパワーモジュール２００のローレベルの入力接続部に接続されている。
【００３７】
ここで、正極バスバー１１０におけるコンデンサモジュール１００の長手方向に延在する平板状の長手方向部材１１１と、負極バスバー１２０におけるコンデンサモジュール１００の長手方向に延在する平板状の長手方向部材１２１と、は、平板状の絶縁部材ｓを間に密着介装して近接配置される。
【００３８】
また、コンデンサモジュール１００は、パワーモジュール２００から出力された交流電流をモータ１０に供給するための出力バスバー１３０、１４０、１５０を備える。出力バスバー１３０、１４０、１５０はそれぞれ、上面視で二又状の平板状部材により構成され、コンデンサモジュール１００の筐体内で正極バスバー１１０及び負極バスバー１２０の上下方向の高さ位置よりも高くなるような異なる高さ位置に配策されている。
【００３９】
つまり、出力バスバー１３０、１４０、１５０はそれぞれ、ローレベル接続部材１３１、１４１、１５１と、ハイレベル接続部材１３２、１４２、１５２と、出力部材１３３、１４３、１５３と、を一体に備える。ローレベル接続部材１３１、１４１、１５１及びハイレベル接続部材１３２、１４２、１５２はそれぞれ、対応して、詳細は後述するパワーモジュール２００のローレベルの出力接続部及びハイレベルの出力接続部に接続されている。
【００４０】
かかる出力部材１３３、１４３、１５３の端部はそれぞれ、コンデンサモジュール１００の横手方向裏側面から露出して、モータ１０と接続するための出力端子１３４、１４４、１５４を形成する。
【００４１】
ここで、正極バスバー１１０、負極バスバー１２０及び出力バスバー１３０、１４０、１５０においては、ローレベル接続部材１３１、横手方向部材１２２ａ、横手方向部材１
１２ａ、ハイレベル接続部材１３２、ローレベル接続部材１４１、横手方向部材１２２ｂ、横手方向部材１１２ｂ、ハイレベル接続部材１４２、ローレベル接続部材１５１、横手方向部材１２２ｃ、横手方向部材１１２ｃ及びハイレベル接続部材１５２が、この順でコンデンサモジュール１００の長手方向に沿って近接配置されている。
【００４２】
パワーモジュール２００は、３相交流を用いるものとすれば、Ｕ相ローレベル切替用パワーモジュール２１０ａ、Ｕ相ハイレベル切替用パワーモジュール２２０ａ、Ｖ相ローレベル切替用パワーモジュール２１０ｂ、Ｖ相ハイレベル切替用パワーモジュール２２０ｂ、Ｗ相ローレベル切替用パワーモジュール２１０ｃ及びＷ相ハイレベル切替用パワーモジュール２２０ｃを備える。なお、各パワーモジュールについては、バスバーの配策仕様を変更して、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のローレベル及びハイレベルの切替用パワーモジュールが一体化された構成を用いてもかまわない。
【００４３】
ローレベル切替用パワーモジュール２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃはそれぞれ、コンデンサモジュール１００の横手方向部材１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃに接続される一方で、コンデンサモジュール１００のローレベル接続部材１３１、１４１、１５１に接続される。ローレベル切替用パワーモジュール２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃにおいては、横手方向部材１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃに接続される部分が、それぞれローレベルの入力接続部であり、ローレベル接続部材１３１、１４１、１５１に接続される部分が、ローレベルの出力接続部である。かかるローレベル切替用パワーモジュール２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃはそれぞれ、横手方向部材１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃを介して供給される直流電流を交流電流におけるローレベルの電圧に変換し、かかる交流電流におけるローレベルの電圧をローレベル接続部材１３１、１４１、１５１に出力する。
【００４４】
一方で、ハイレベル切替用パワーモジュール２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃはそれぞれ、コンデンサモジュール１００の横手方向部材１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃに接続される一方で、コンデンサモジュール１００のハイレベル接続部材１３２、１４２、１５２に接続される。ハイレベル切替用パワーモジュール２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃにおいては、横手方向部材１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃに接続される部分が、それぞれハイレベルの入力接続部であり、ハイレベル接続部材１３２、１４２、１５２に接続される部分が、ハイレベルの出力接続部である。かかるハイレベル切替用パワーモジュール２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃはそれぞれ横手方向部材１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃを介して供給される直流電流を交流電流におけるハイレベルの電圧に変換し、かかる交流電流におけるハイレベルの電圧をハイレベル接続部材１３２、１４２、１５２に出力する。
【００４５】
さて、図３から図５により詳しく示すように、コンデンサモジュール１００におけるコンデンサ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃはそれぞれ、フィルムコンデンサや電解コンデンサ等の極性を有するコンデンサ素子であり、コンデンサモジュール１００の筐体に対して固定された支持基盤ＳＢの底面上に、ｘ軸の方向に近接配置されて、コンデンサモジュール１００の長手方向に沿って、コンデンサ１０２ａ、１０１ａ、１０２ｂ、１０１ｂ、１０２ｃ、１０１ｃの順で実装されている。なお、かかるコンデンサの個数は６個に限定されるものではなく、複数であればよい。また、支持基盤ＳＢは、ガラスエポキシ基板等のプリント基板として説明するが、バスバー等が適宜接続された樹脂製の支持体であってもよい。
【００４６】
支持基盤ＳＢのｘ−ｙ平面に平行な底面上には、２点鎖線で示すプリント配線１０４、１０５が形成されている。プリント配線１０４は、連絡部１０４ａを介して接続される３カ所の接続部１０４ｂ及び１カ所の接続部１０４ｃを有して、連絡部１０４ａに接続する接続端部１０４ｄを介して、コンデンサモジュール１００の負極バスバー１２０に接続される。また、プリント配線１０５は、連絡部１０５ａを介して接続される３カ所の接続部
１０５ｂを有して、連絡部１０５ａに接続する接続端部１０５ｃを介して、コンデンサモジュール１００の正極バスバー１１０に接続される。なお、プリント配線１０４、１０５の配策の仕様は、限定的なものではなく、接続部１０４ｂ、１０５ｂをコンデンサモジュール１００は、正極バスバー１１０及び負極バスバー１２０に対応して接続できるものであればよい。
【００４７】
コンデンサ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃはそれぞれ、直方体状の外形を有し、ｘ−ｙ平面に平行な底面において、１対の正極端子１０３ｂをｘ軸の負方向側の周縁部における底面から立設すると共に、１対の負極端子１０３ａをｘ軸の正方向側の周縁部における底面から立設する構成を有する。なお、かかる負極端子１０３ａ及び正極端子１０３ｂは、コンデンサ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの電極端子であるが、一対の構成に限定されるものではなく、１個のみ、または３個以上設けることもできる。
【００４８】
かかるコンデンサ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃにおいてはそれぞれ、負極端子１０３ａがプリント配線１０５の接続部１０５ｂに接続され、正極端子１０３ｂがプリント配線１０４の接続部１０４ｂに接続される。
【００４９】
一方で、コンデンサ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃはそれぞれ、直方体状の外形を有し、ｘ−ｙ平面に平行な底面において、１対の負極端子１０３ａをｘ軸の負方向側の周縁部における底面から立設すると共に、１対の正極端子１０３ｂをｘ軸の正方向側の周縁部における底面から立設する構成を有する。なお、かかる負極端子１０３ａ及び正極端子１０３ｂは、コンデンサ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの電極端子であるが、一対の構成に限定されるものではなく、１個のみ、または３個以上設けることもできる。
【００５０】
かかるコンデンサ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃにおいてはそれぞれ、負極端子１０３ａがプリント配線１０５の接続部１０５ｂに接続され、正極端子１０３ｂがプリント配線１０４の接続部１０４ｂに接続される。
【００５１】
つまり、かかる接続構成であると、コンデンサ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、互いに電気的に並列に接続されており、かつ、バッテリ３０とパワーモジュール２００との間に電気的に並列に接続されることになる。
【００５２】
ここで、コンデンサ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃはそれぞれ、１対の正極端子１０３ｂをｘ軸の負方向側の周縁部における底面から立設すると共に、１対の負極端子１０３ａをｘ軸の正方向側の周縁部における底面から立設する構成を有するものであり、かつ、コンデンサ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃはそれぞれ、１対の負極端子１０３ａをｘ軸の負方向側の周縁部における底面から立設すると共に、１対の正極端子１０３ｂをｘ軸の正方向側の周縁部における底面から立設する構成を有するものであるから、コンデンサ１０２ａ、１０１ａ、１０２ｂ、１０１ｂ、１０２ｃ、１０１ｃを、コンデンサモジュール１００の長手方向に沿って、この順で支持基盤ＳＢの底面上に実装したとすれば、ｘ軸の方向の両端の電極端子を除き、隣接する負極端子１０３ａ同士及び隣接する正極端子１０３ｂ同士、つまり、コンデンサ１０２ａ、１０１ａ間における正極端子１０３ｂ同士、コンデンサ１０１ａ、１０２ｂ間における負極端子１０３ａ同士、コンデンサ１０２ｂ、１０１ｂ間における正極端子１０３ｂ同士、コンデンサ１０１ｂ、１０２ｃ間における負極端子１０３ａ同士、及びコンデンサ１０２ｃ、１０１ｃ間における正極端子１０３ｂ同士は、近接して配置されることになる。
【００５３】
更に、コンデンサモジュール１００において、隣接する負極端子１０３ａ同士及び隣接する正極端子１０３ｂ同士が、このように近接されて配置されるものであるから、支持基盤ＳＢにおいて、プリント配線１０４の接続部１０４ｂ及び、プリント配線１０５の接続
部１０５ｂは、互いに離隔した位置で、干渉し合うことなくかつ絶縁部材も不要として、隣接する負極端子１０３ａ同士及び隣接する正極端子１０３ｂ同士に対して共通化される。なお、負極端子１０３ａ同士及び隣接する正極端子１０３ｂ同士がそれぞれ、対を成している場合には、接続部１０４ｂ及び接続部１０５ｂは、対を成す端子同士の全てに対して共通化しなくてもよく、例えば、コンデンサ１０２ａ、１０１ａ間を代表的に説明すれば、ｙ軸の正方向側で隣接する正極端子１０３ｂ、１０３ｂ同士の接続部１０５ｂと、ｙ軸の正方向側で隣接する正極端子１０３ｂ、１０３ｂ同士の接続部１０５ｂと、が分離され、それらが別々の方向に配策されてもよい。
【００５４】
そして、このようにコンデンサモジュール１００において、負極端子１０３ａ及び正極端子１０３ｂ、並びに接続部１０４ｂ及び接続部１０５ｂが構成されることにより、コンデンサ１０２ａ、１０１ａ、１０２ｂ、１０１ｂ、１０２ｃ、１０１ｃは、コンデンサモジュール１００の長手方向に沿って、この順で支持基盤ＳＢの底面上に近接して、ｘ軸の方向に並置して配置されることになる。ここで、コンデンサ１０２ａ、１０１ａ間、コンデンサ１０１ａ、１０２ｂ間、コンデンサ１０２ｂ、１０１ｂ間、コンデンサ１０１ｂ、１０２ｃ間、及びコンデンサ１０２ｃ、１０１ｃ間においては、コンデンサ１０２ａ、１０１ａ、１０２ｂ、１０１ｂ、１０２ｃのそれぞれのｘ軸の正方向側のｙ−ｚ平面に平行な面と、コンデンサ１０１ａ、１０２ｂ、１０１ｂ、１０２ｃ、１０１ｃのそれぞれのｘ軸の負方向側のｙ−ｚ平面に平行な面と、が対応して近接している。
【００５５】
以上の構成のＰＤＵ２０をＰＣＵ４０の支配の下でＤＣ／ＡＣコンバータとして動作させると、バッテリ３０からの直流電流を、コンデンサモジュール１００のコンデンサ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃで平滑化した後、パワーモジュール２００のローレベル切替用パワーモジュール２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ及びハイレベル切替用パワーモジュール２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃに供給して３相交流に変換した後、モータ１０に供給することになる。
【００５６】
なお、以上の構成において、各コンデンサの基本構成を同一とし、隣接するコンデンサ同士で相対的にｚ軸の周りに１８０°回転した位置状態で配設すれば、各コンデンサ単品としては、構成や仕様を共通化できるものである。
【００５７】
以上の構成によれば、複数のコンデンサの内で互いに隣接するコンデンサが、各々の電極端子同士を隣接させ、かつ隣接させた電極端子が同極であるため、配線間の絶縁部材を排して配線の自由度を高く確保しながら、コンデンサ間のクリアランスを小さくして複数のコンデンサの配置密度を上げ、簡便な構成でコンデンサモジュールの構成を小型化することができる。
【００５８】
また、電極端子が、複数のコンデンサの各々の第１の面に第１の面から立設して配設されており、正極端子が、第１の面における第１の周辺部に配設される一方で、負極端子が、第１の面における第１の周縁部から対向して離隔した第２の周縁部に配設され、かつ複数のコンデンサが、第１の面に直交する第２の面を近接させて並置されるため、より確実に、配線間の絶縁部材を排して配線の自由度を高く確保し、簡便な構成でコンデンサモジュールの構成を小型化することができる。
【００５９】
また、複数のコンデンサの内で互いに隣接するコンデンサにおいて、隣接させた同極の電極端子が、共通の配線部に接続されるため、より簡便な構成でコンデンサモジュールの構成を小型化することができる。
【００６０】
また、複数のコンデンサが、直方体状の外形を有して、互いに電気的に並列に接続されることにより、よりコンデンサモジュールの大容量化を図りながら、コンデンサモジュー
ルの構成を小型化することができる。
【００６１】
また、複数のコンデンサが、直流電流を平滑化する平滑コンデンサとして機能するため、かかる複数のコンデンサを含むコンデンサモジュールに、直流電力と交流電力とを変換自在なパワーモジュールを組み合わせて、パワードライブユニットを構成することができる。
【００６２】
なお、本発明においては、部材の種類、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上のように、本発明においては、配線間の絶縁部材を排して配線の自由度を高く確保し、簡便な構成で小型化が可能なコンデンサモジュールを提供することができ、その汎用普遍的な性格からパワードライブユニット等に広範に適用され得るものと期待される。
【符号の説明】
【００６４】
１０…モータ
２０…ＰＤＵ（パワードライブユニット）
３０…バッテリ
４０…ＰＣＵ（パワーコントロールユニット）
１００…コンデンサモジュール
１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ…コンデンサ
１０３ａ…負極端子
１０３ｂ…正極端子
１０４、１０５…プリント配線
１０４ａ、１０５ａ…連絡部
１０４ｂ、１０４ｃ、１０５ｂ…接続部
１０４ｄ、１０５ｃ…接続端部
１１０…正極バスバー
１１１…長手方向部材
１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ…横手方向部材
１１３…正極端子
１２０…負極バスバー
１２１…長手方向部材
１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ…横手方向部材
１２３…負極端子
１３０、１４０、１５０…出力バスバー
１３１、１４１、１５１…ローレベル接続部材
１３２、１４２、１５２…ハイレベル接続部材
１３３、１４３、１５３…出力部材
１３４、１４４、１５４…出力端子
２００…パワーモジュール
２１０ａ…Ｕ相ローレベル切替用パワーモジュール
２１０ｂ…Ｖ相ローレベル切替用パワーモジュール
２１０ｃ…Ｗ相ローレベル切替用パワーモジュール
２２０ａ…Ｕ相ハイレベル切替用パワーモジュール
２２０ｂ…Ｖ相ハイレベル切替用パワーモジュール
２２０ｃ…Ｗ相ハイレベル切替用パワーモジュール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサモジュールに関し、特に、コンデンサモジュールを構成する複数のコンデンサが近接されて配置されたコンデンサモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関であるエンジンと電動機であるモータとを駆動力源として備えるハイブリッド車両が広く普及してきた。かかるハイブリッド車両には、バッテリから供給される直流電力を交流電力流に変換してモータに供給すると共に、モータの回生動作によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリに蓄電するパワードライブユニットが設けられている。
【０００３】
パワードライブユニットは、典型的には、バッテリから供給される直流電流を平滑化するコンデンサモジュールと、コンデンサモジュールによって平滑化された直流電流を交流電流に変換するパワーモジュールと、を備える。このようなパワードライブユニットでは、より大きな容量を有するコンデンサモジュールが必要になってきているため、複数のコンデンサによってコンデンサモジュールを構成することによって、コンデンサモジュールの容量を増加させる構成が提案されて来ている。
【０００４】
特許文献１は、インバータに関し、平滑用のコンデンサ群から成るコンデンサユニット１３を上下に多段に筐体１２に収納すると共に、コンデンサユニット１３の背部に正極バスバー８Ａ、８Ｃと負極バスバー９Ａとを立設し、コンデンサユニット１３の正極端子を正極バスバー８Ｃに接続し、コンデンサユニット１３の負極端子を負極バスバー９Ａに接続した構成を開示する。
【０００５】
特許文献２は、半導体電力変換装置に関し、８個のコンデンサ１１ａ〜１２ｄの端子１１ａ１、１１ａ２、…、１２ｄ１、１２ｄ２が同じ平面になるように２列に配置されている。具体的には、各コンデンサの片端子１１ａ２、１２ａ１、１１ｃ２、１２ｃ１、１２ｂ１、１１ｂ２、１２ｄ１及び１１ｄ２については、中間導体４２に接続されている。そして残った端子については、同じ列のコンデンサの半分（例えば１１ａ及び１１ｃ）の端子１１ａ１及び１１ｃ１は正極導体４１に接続され、残ったコンデンサ（１２ａ及び１２ｃ）の端子１２ａ２及び１２ｃ２は負極導体４３に接続されていると共に、３つの導体４１、４２及び４３は、各々が絶縁された状態で積層された構成を開示する。なお、かかる構成は、他方の列のコンデンサについても同様である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−２０７７４６号公報
【特許文献２】特開２００１−２４５４８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献１及び特許文献２においては、複数のコンデンサが、隣接する端子の組が正極端子と負極端子との異極端子の組になるように配置されている。
【０００８】
具体的には、特許文献１の構成では、図２に示すように、複数のコンデンサ４ａの正極端子と負極端子との向きを揃え、隣接するコンデンサ４ａの正極端子と負極端子との間を
短冊状のバスバー８ａで接続している。また、特許文献２の構成では、図１（ｂ）に示すように、正極端子と負極端子との向きを揃えて複数のコンデンサ１１ａ〜１１ｄ、１２ａ〜１２ｄを配置している。また、各端子が対応して接続される導体４１、４２及び４３は、各々が絶縁された状態で積層される必要がある。
【０００９】
このため、かかる構成によれば、コンデンサ間のクリアランスを考慮して複数のコンデンサの配置する必要があるために、複数のコンデンサの配置密度を上げて小型化を図ることが困難な傾向がある。また、各端子が対応して接続される接続部間には、絶縁部材を配する必要も生じて、構成が煩雑になる傾向もある。
【００１０】
本発明は、以上の検討を経てなされたもので、配線間の絶縁部材を排して配線の自由度を高く確保し、簡便な構成で小型化が可能なコンデンサモジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以上のような目的を達成するため、本発明は、第１の局面においては、正極端子及び負極端子から成る電極端子を各々有して並置された複数のコンデンサを備え、前記複数のコンデンサの内で互いに隣接するコンデンサは、各々の前記電極端子同士を同極同士となるように隣接させたことを特徴とするコンデンサモジュールである。
【００１２】
また本発明は、第１の局面に加えて、前記電極端子は、前記複数のコンデンサの各々の第１の面から立設して配設されており、前記正極端子は、前記第１の面における第１の周辺部に配設される一方で、前記負極端子は、前記第１の面における前記第１の周縁部から対向して離隔した第２の周縁部に配設され、かつ前記複数のコンデンサは、前記第１の面に直交する面同士を近接させて並置されることを第２の局面とする。
【００１３】
また本発明は、第１又は第２の局面に加えて、前記複数のコンデンサの内で互いに隣接するコンデンサにおいて、隣接する同極の前記電極端子は、共通の配線部に接続されることを第３の局面とする。
【００１４】
また本発明は、第１から第３のいずれかの局面に加えて、前記複数のコンデンサは、直方体状の外形を有する極性のあるコンデンサであり、互いに電気的に並列に接続されることを第４の局面とする。
【００１５】
また本発明は、第１から第４のいずれかの局面に加えて、前記複数のコンデンサは、直流電流を平滑化する平滑コンデンサとして機能すること第５の局面とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の第１の局面におけるコンデンサモジュールにおいては、複数のコンデンサの内で互いに隣接するコンデンサが、各々の電極端子同士を隣接させ、かつ隣接させた電極端子が同極であるため、配線間の絶縁部材を排して配線の自由度を高く確保しながら、コンデンサ間のクリアランスを小さくして複数のコンデンサの配置密度を上げ、簡便な構成でコンデンサモジュールの構成を小型化することができる。
【００１７】
本発明の第２の局面におけるコンデンサモジュールにおいては、電極端子が、複数のコンデンサの各々の第１の面に第１の面から立設して配設されており、正極端子が、第１の面における第１の周辺部に配設される一方で、負極端子が、第１の面における第１の周縁部から対向して離隔した第２の周縁部に配設され、かつ複数のコンデンサが、第１の面に直交する面同士を近接させて並置されるため、より確実に、配線間の絶縁部材を排して配線の自由度を高く確保し、簡便な構成でコンデンサモジュールの構成を小型化することが
できる。
【００１８】
本発明の第３の局面におけるコンデンサモジュールにおいては、複数のコンデンサの内で互いに隣接するコンデンサにおいて、隣接する同極の電極端子が、共通の配線部に接続されるため、より簡便な構成でコンデンサモジュールの構成を小型化することができる。
【００１９】
本発明の第４の局面におけるコンデンサモジュールにおいては、複数のコンデンサが、直方体状の外形を有する極性のあるコンデンサであり、互いに電気的に並列に接続されることにより、よりコンデンサモジュールの大容量化を図りながら、コンデンサモジュールの構成を小型化することができる。
【００２０】
本発明の第５の局面におけるコンデンサモジュールにおいては、複数のコンデンサが、直流電流を平滑化する平滑コンデンサとして機能するため、かかる複数のコンデンサを含むコンデンサモジュールに、直流電力と交流電力とを変換自在なパワーモジュールを組み合わせて、パワードライブユニットを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるコンデンサモジュールが適用される車両の制御関連装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態におけるコンデンサモジュールが適用されるパワードライブユニットの上面図である。
【図３】本実施形態のコンデンサモジュールにおける複数のコンデンサを示す斜視図である。
【図４】本実施形態のコンデンサモジュールにおける複数のコンデンサを示す側面図であり、図３をｙ軸の正方向に見た図に相当する。
【図５】本実施形態のコンデンサモジュールにおける複数のコンデンサを示す底面図であり、図３をｚ軸の正方向に見た図に相当する。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態におけるコンデンサモジュールにつき、適宜図面を参照して、詳細に説明する。なお、図中、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、３軸直交座標系を成し、ｘ軸の方向を長手方向、ｙ軸の方向を横手方向、及びｚ軸の方向を上下方向とする。
【００２３】
まず、本実施形態におけるコンデンサモジュールが適用される車両の制御装置の構成につき、図１を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態におけるコンデンサモジュールについては、パワードライブユニットに適用される構成を例に挙げて説明を進める。
【００２４】
図１は、本実施形態におけるコンデンサモジュールが適用される車両の制御関連装置の構成を示すブロック図である。
【００２５】
図１に示すように、本実施形態において、自動車等の車両に搭載されるモータ１０は、ＰＤＵ（パワードライブユニット）２０を介して、バッテリ３０に連絡される。
【００２６】
モータ１０は、典型的には、３相交流等の電力が供給されて動作するＤＣブラシレスモータ等の交流同期電動機である。かかるモータ１０は、車両がモータ１０のみを駆動力源とする場合には、車両を駆動する駆動力を供給するものであり、一方で、車両が図示を省略する内燃機関等のエンジンを主駆動力源とする場合には、エンジンの駆動力と補助・補完的に併用されると共に、適宜選択的に、エンジンの始動時のスタータモータやエンジンの稼働時の発電機としても機能することが可能である。また、何れの場合でも、モータ１０は、適宜選択的に、車両の減速時の慣性エネルギを利用したエネルギ回生機構として機
能することが可能である。
【００２７】
バッテリ３０は、典型的には、ニッケル水素系やリチウムイオン系の２次電池であり、モータ１０やその他の補機に必要な電力を供給すると共に、モータ１０等を介して回収される回生電力や、モータ１０や別途設けられた図示を省略する発電機等からの発電電力を蓄電することが可能である。
【００２８】
ＰＤＵ２０は、モータ１０及びバッテリ３０を総合的に制御するＰＣＵ（パワーコントロールユニット）４０の下位コントローラであり、３相交流を用いる場合には、バッテリ３０からの直流電流を３相の交流電流に安定的に変換してモータ１０に供給するＤＣ／ＡＣコンバータの機能及びモータ１０からの回生交流電流等を直流電流に安定的に変換してバッテリ３０に供給するＡＣ／ＤＣコンバータの機能を併せ持つ。なお、かかるＰＤＵ２０は、必要に応じて、バッテリ３０からの直流電流を交流電流に安定的に変換してモータ１０に供給するＤＣ／ＡＣコンバータの機能のみを有していてもよい。
【００２９】
なお、車両の主駆動力源が図示を省略する燃料電池である場合には、バッテリ３０は、補機に必要な電力を供給すると共に、燃料電池の余剰電力や回生電力等を蓄電することが可能である。また、かかる場合、ＰＤＵ２０は、モータ１０、バッテリ３０及び燃料電池を総合的に制御するＰＣＵ４０の下位コントローラとして、主として燃料電池からの直流電流を３相の交流電流に安定的に変換してモータ１０に供給するＤＣ／ＡＣコンバータの機能及びモータ１０からの回生交流電流等を直流電流に安定的に変換してバッテリ３０に供給するＡＣ／ＤＣコンバータの機能を併せ持つことになる。
【００３０】
次に、コンデンサモジュールの具体的な構成につき、更に図２から図５をも参照して、詳細に説明する。
【００３１】
図２は、本実施形態におけるコンデンサモジュールが適用されるパワードライブユニットの上面図であり、図３は、本実施形態のコンデンサモジュールにおける複数のコンデンサを示す斜視図である。図４は、本実施形態のコンデンサモジュールにおける複数のコンデンサを示す側面図であり、図３をｙ軸の正方向に見た図に相当する。また、図５は、本実施形態のコンデンサモジュールにおける複数のコンデンサを示す底面図であり、図３をｚ軸の正方向に見た図に相当する。
【００３２】
図２に示すように、本実施形態のコンデンサモジュール１００は、ＰＤＵ２０の構成部品である。ここで、ＰＤＵ２０は、直方体状の樹脂製等の筐体を有して、図１に示すバッテリ３０から供給される直流電流を平滑化するコンデンサモジュール１００と、コンデンサモジュール１００の長手方向に延在する表側面に沿うように対向して並置され、コンデンサモジュール１００によって平滑化された直流電流を例えば３相の交流電流に変換した後、図１に示すモータ１０に供給するするパワーモジュール２００と、を備える。なお、ＰＤＵ２０は、パワーモジュール２００に供給された交流電流をパワーモジュール２００で直流電流に変換して、更にコンデンサモジュール１００で平滑化した後、バッテリ３０に蓄電してもよいが、以降の説明では、説明の便宜上、コンデンサモジュール１００に供給された直流電流をコンデンサモジュール１００で平滑化して、更にパワーモジュール２００で３相の交流電流に変換した後、モータ１０に供給する場合につき、代表的に説明する。
【００３３】
コンデンサモジュール１００は、コンデンサ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを備える。かかるコンデンサ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、バッテリ３０から供給される直流電流を平滑化してパワーモジュール２００に出力する。
【００３４】
ここで、コンデンサモジュール１００は、正極バスバー１１０と負極バスバー１２０とを備える。つまり、正極バスバー１１０と負極バスバー１２０とはそれぞれ、コンデンサ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃにおいて各正極端子１０３ｂ及び各負極端子１０３ａに対応して接続され、コンデンサ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃで平滑化された直流電流が、パワーモジュール２００入力されることになる。
【００３５】
正極バスバー１１０は、コンデンサモジュール１００の長手方向に延在する平板状の長手方向部材１１１と、長手方向部材１１１の長手方向に延在する側面上部に接続してコンデンサモジュール１００の横手方向に延在する平板状の横手方向部材１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃと、を備える。長手方向部材１１１の長手方向の一端は、コンデンサモジュール１００の横手方向に延在する側面から露出して、バッテリ３０の図示を省略する正極と接続するための正極端子１１３を形成する。横手方向部材１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃはそれぞれ、詳細は後述するパワーモジュール２００のハイレベルの入力接続部に接続されている。
【００３６】
一方で、負極バスバー１２０は、コンデンサモジュール１００の長手方向に延在する平板状の長手方向部材１２１と、長手方向部材１２１の長手方向に延在する側面上部に接続してコンデンサモジュール１００の横手方向に延在する平板状の横手方向部材１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃと、を備える。長手方向部材１２１の長手方向の一端は、コンデンサモジュール１００の横手方向に延在する側面から露出して、バッテリ３０の図示を省略する負極と接続するための負極端子１２３を形成する。横手方向部材１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃはそれぞれ、詳細は後述するパワーモジュール２００のローレベルの入力接続部に接続されている。
【００３７】
ここで、正極バスバー１１０におけるコンデンサモジュール１００の長手方向に延在する平板状の長手方向部材１１１と、負極バスバー１２０におけるコンデンサモジュール１００の長手方向に延在する平板状の長手方向部材１２１と、は、平板状の絶縁部材ｓを間に密着介装して近接配置される。
【００３８】
また、コンデンサモジュール１００は、パワーモジュール２００から出力された交流電流をモータ１０に供給するための出力バスバー１３０、１４０、１５０を備える。出力バスバー１３０、１４０、１５０はそれぞれ、上面視で二又状の平板状部材により構成され、コンデンサモジュール１００の筐体内で正極バスバー１１０及び負極バスバー１２０の上下方向の高さ位置よりも高くなるような異なる高さ位置に配策されている。
【００３９】
つまり、出力バスバー１３０、１４０、１５０はそれぞれ、ローレベル接続部材１３１、１４１、１５１と、ハイレベル接続部材１３２、１４２、１５２と、出力部材１３３、１４３、１５３と、を一体に備える。ローレベル接続部材１３１、１４１、１５１及びハイレベル接続部材１３２、１４２、１５２はそれぞれ、対応して、詳細は後述するパワーモジュール２００のローレベルの出力接続部及びハイレベルの出力接続部に接続されている。
【００４０】
かかる出力部材１３３、１４３、１５３の端部はそれぞれ、コンデンサモジュール１００の横手方向裏側面から露出して、モータ１０と接続するための出力端子１３４、１４４、１５４を形成する。
【００４１】
ここで、正極バスバー１１０、負極バスバー１２０及び出力バスバー１３０、１４０、１５０においては、ローレベル接続部材１３１、横手方向部材１２２ａ、横手方向部材１
１２ａ、ハイレベル接続部材１３２、ローレベル接続部材１４１、横手方向部材１２２ｂ、横手方向部材１１２ｂ、ハイレベル接続部材１４２、ローレベル接続部材１５１、横手方向部材１２２ｃ、横手方向部材１１２ｃ及びハイレベル接続部材１５２が、この順でコンデンサモジュール１００の長手方向に沿って近接配置されている。
【００４２】
パワーモジュール２００は、３相交流を用いるものとすれば、Ｕ相ローレベル切替用パワーモジュール２１０ａ、Ｕ相ハイレベル切替用パワーモジュール２２０ａ、Ｖ相ローレベル切替用パワーモジュール２１０ｂ、Ｖ相ハイレベル切替用パワーモジュール２２０ｂ、Ｗ相ローレベル切替用パワーモジュール２１０ｃ及びＷ相ハイレベル切替用パワーモジュール２２０ｃを備える。なお、各パワーモジュールについては、バスバーの配策仕様を変更して、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のローレベル及びハイレベルの切替用パワーモジュールが一体化された構成を用いてもかまわない。
【００４３】
ローレベル切替用パワーモジュール２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃはそれぞれ、コンデンサモジュール１００の横手方向部材１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃに接続される一方で、コンデンサモジュール１００のローレベル接続部材１３１、１４１、１５１に接続される。ローレベル切替用パワーモジュール２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃにおいては、横手方向部材１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃに接続される部分が、それぞれローレベルの入力接続部であり、ローレベル接続部材１３１、１４１、１５１に接続される部分が、ローレベルの出力接続部である。かかるローレベル切替用パワーモジュール２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃはそれぞれ、横手方向部材１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃを介して供給される直流電流を交流電流におけるローレベルの電圧に変換し、かかる交流電流におけるローレベルの電圧をローレベル接続部材１３１、１４１、１５１に出力する。
【００４４】
一方で、ハイレベル切替用パワーモジュール２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃはそれぞれ、コンデンサモジュール１００の横手方向部材１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃに接続される一方で、コンデンサモジュール１００のハイレベル接続部材１３２、１４２、１５２に接続される。ハイレベル切替用パワーモジュール２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃにおいては、横手方向部材１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃに接続される部分が、それぞれハイレベルの入力接続部であり、ハイレベル接続部材１３２、１４２、１５２に接続される部分が、ハイレベルの出力接続部である。かかるハイレベル切替用パワーモジュール２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃはそれぞれ横手方向部材１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃを介して供給される直流電流を交流電流におけるハイレベルの電圧に変換し、かかる交流電流におけるハイレベルの電圧をハイレベル接続部材１３２、１４２、１５２に出力する。
【００４５】
さて、図３から図５により詳しく示すように、コンデンサモジュール１００におけるコンデンサ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃはそれぞれ、フィルムコンデンサや電解コンデンサ等の極性を有するコンデンサ素子であり、コンデンサモジュール１００の筐体に対して固定された支持基盤ＳＢの底面上に、ｘ軸の方向に近接配置されて、コンデンサモジュール１００の長手方向に沿って、コンデンサ１０２ａ、１０１ａ、１０２ｂ、１０１ｂ、１０２ｃ、１０１ｃの順で実装されている。なお、かかるコンデンサの個数は６個に限定されるものではなく、複数であればよい。また、支持基盤ＳＢは、ガラスエポキシ基板等のプリント基板として説明するが、バスバー等が適宜接続された樹脂製の支持体であってもよい。
【００４６】
支持基盤ＳＢのｘ−ｙ平面に平行な底面上には、２点鎖線で示すプリント配線１０４、１０５が形成されている。プリント配線１０４は、連絡部１０４ａを介して接続される３カ所の接続部１０４ｂ及び１カ所の接続部１０４ｃを有して、連絡部１０４ａに接続する接続端部１０４ｄを介して、コンデンサモジュール１００の負極バスバー１２０に接続される。また、プリント配線１０５は、連絡部１０５ａを介して接続される３カ所の接続部
１０５ｂを有して、連絡部１０５ａに接続する接続端部１０５ｃを介して、コンデンサモジュール１００の正極バスバー１１０に接続される。なお、プリント配線１０４、１０５の配策の仕様は、限定的なものではなく、接続部１０４ｂ、１０５ｂをコンデンサモジュール１００は、正極バスバー１１０及び負極バスバー１２０に対応して接続できるものであればよい。
【００４７】
コンデンサ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃはそれぞれ、直方体状の外形を有し、ｘ−ｙ平面に平行な底面において、１対の正極端子１０３ｂをｘ軸の負方向側の周縁部における底面から立設すると共に、１対の負極端子１０３ａをｘ軸の正方向側の周縁部における底面から立設する構成を有する。なお、かかる負極端子１０３ａ及び正極端子１０３ｂは、コンデンサ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの電極端子であるが、一対の構成に限定されるものではなく、１個のみ、または３個以上設けることもできる。
【００４８】
かかるコンデンサ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃにおいてはそれぞれ、負極端子１０３ａがプリント配線１０５の接続部１０５ｂに接続され、正極端子１０３ｂがプリント配線１０４の接続部１０４ｂに接続される。
【００４９】
一方で、コンデンサ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃはそれぞれ、直方体状の外形を有し、ｘ−ｙ平面に平行な底面において、１対の負極端子１０３ａをｘ軸の負方向側の周縁部における底面から立設すると共に、１対の正極端子１０３ｂをｘ軸の正方向側の周縁部における底面から立設する構成を有する。なお、かかる負極端子１０３ａ及び正極端子１０３ｂは、コンデンサ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの電極端子であるが、一対の構成に限定されるものではなく、１個のみ、または３個以上設けることもできる。
【００５０】
かかるコンデンサ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃにおいてはそれぞれ、負極端子１０３ａがプリント配線１０５の接続部１０５ｂに接続され、正極端子１０３ｂがプリント配線１０４の接続部１０４ｂに接続される。
【００５１】
つまり、かかる接続構成であると、コンデンサ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、互いに電気的に並列に接続されており、かつ、バッテリ３０とパワーモジュール２００との間に電気的に並列に接続されることになる。
【００５２】
ここで、コンデンサ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃはそれぞれ、１対の正極端子１０３ｂをｘ軸の負方向側の周縁部における底面から立設すると共に、１対の負極端子１０３ａをｘ軸の正方向側の周縁部における底面から立設する構成を有するものであり、かつ、コンデンサ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃはそれぞれ、１対の負極端子１０３ａをｘ軸の負方向側の周縁部における底面から立設すると共に、１対の正極端子１０３ｂをｘ軸の正方向側の周縁部における底面から立設する構成を有するものであるから、コンデンサ１０２ａ、１０１ａ、１０２ｂ、１０１ｂ、１０２ｃ、１０１ｃを、コンデンサモジュール１００の長手方向に沿って、この順で支持基盤ＳＢの底面上に実装したとすれば、ｘ軸の方向の両端の電極端子を除き、隣接する負極端子１０３ａ同士及び隣接する正極端子１０３ｂ同士、つまり、コンデンサ１０２ａ、１０１ａ間における正極端子１０３ｂ同士、コンデンサ１０１ａ、１０２ｂ間における負極端子１０３ａ同士、コンデンサ１０２ｂ、１０１ｂ間における正極端子１０３ｂ同士、コンデンサ１０１ｂ、１０２ｃ間における負極端子１０３ａ同士、及びコンデンサ１０２ｃ、１０１ｃ間における正極端子１０３ｂ同士は、近接して配置されることになる。
【００５３】
更に、コンデンサモジュール１００において、隣接する負極端子１０３ａ同士及び隣接する正極端子１０３ｂ同士が、このように近接されて配置されるものであるから、支持基盤ＳＢにおいて、プリント配線１０４の接続部１０４ｂ及び、プリント配線１０５の接続
部１０５ｂは、互いに離隔した位置で、干渉し合うことなくかつ絶縁部材も不要として、隣接する負極端子１０３ａ同士及び隣接する正極端子１０３ｂ同士に対して共通化される。なお、負極端子１０３ａ同士及び隣接する正極端子１０３ｂ同士がそれぞれ、対を成している場合には、接続部１０４ｂ及び接続部１０５ｂは、対を成す端子同士の全てに対して共通化しなくてもよく、例えば、コンデンサ１０２ａ、１０１ａ間を代表的に説明すれば、ｙ軸の正方向側で隣接する正極端子１０３ｂ、１０３ｂ同士の接続部１０５ｂと、ｙ軸の正方向側で隣接する正極端子１０３ｂ、１０３ｂ同士の接続部１０５ｂと、が分離され、それらが別々の方向に配策されてもよい。
【００５４】
そして、このようにコンデンサモジュール１００において、負極端子１０３ａ及び正極端子１０３ｂ、並びに接続部１０４ｂ及び接続部１０５ｂが構成されることにより、コンデンサ１０２ａ、１０１ａ、１０２ｂ、１０１ｂ、１０２ｃ、１０１ｃは、コンデンサモジュール１００の長手方向に沿って、この順で支持基盤ＳＢの底面上に近接して、ｘ軸の方向に並置して配置されることになる。ここで、コンデンサ１０２ａ、１０１ａ間、コンデンサ１０１ａ、１０２ｂ間、コンデンサ１０２ｂ、１０１ｂ間、コンデンサ１０１ｂ、１０２ｃ間、及びコンデンサ１０２ｃ、１０１ｃ間においては、コンデンサ１０２ａ、１０１ａ、１０２ｂ、１０１ｂ、１０２ｃのそれぞれのｘ軸の正方向側のｙ−ｚ平面に平行な面と、コンデンサ１０１ａ、１０２ｂ、１０１ｂ、１０２ｃ、１０１ｃのそれぞれのｘ軸の負方向側のｙ−ｚ平面に平行な面と、が対応して近接している。
【００５５】
以上の構成のＰＤＵ２０をＰＣＵ４０の支配の下でＤＣ／ＡＣコンバータとして動作させると、バッテリ３０からの直流電流を、コンデンサモジュール１００のコンデンサ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃで平滑化した後、パワーモジュール２００のローレベル切替用パワーモジュール２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ及びハイレベル切替用パワーモジュール２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃに供給して３相交流に変換した後、モータ１０に供給することになる。
【００５６】
なお、以上の構成において、各コンデンサの基本構成を同一とし、隣接するコンデンサ同士で相対的にｚ軸の周りに１８０°回転した位置状態で配設すれば、各コンデンサ単品としては、構成や仕様を共通化できるものである。
【００５７】
以上の構成によれば、複数のコンデンサの内で互いに隣接するコンデンサが、各々の電極端子同士を隣接させ、かつ隣接させた電極端子が同極であるため、配線間の絶縁部材を排して配線の自由度を高く確保しながら、コンデンサ間のクリアランスを小さくして複数のコンデンサの配置密度を上げ、簡便な構成でコンデンサモジュールの構成を小型化することができる。
【００５８】
また、電極端子が、複数のコンデンサの各々の第１の面に第１の面から立設して配設されており、正極端子が、第１の面における第１の周辺部に配設される一方で、負極端子が、第１の面における第１の周縁部から対向して離隔した第２の周縁部に配設され、かつ複数のコンデンサが、第１の面に直交する第２の面を近接させて並置されるため、より確実に、配線間の絶縁部材を排して配線の自由度を高く確保し、簡便な構成でコンデンサモジュールの構成を小型化することができる。
【００５９】
また、複数のコンデンサの内で互いに隣接するコンデンサにおいて、隣接させた同極の電極端子が、共通の配線部に接続されるため、より簡便な構成でコンデンサモジュールの構成を小型化することができる。
【００６０】
また、複数のコンデンサが、直方体状の外形を有して、互いに電気的に並列に接続されることにより、よりコンデンサモジュールの大容量化を図りながら、コンデンサモジュー
ルの構成を小型化することができる。
【００６１】
また、複数のコンデンサが、直流電流を平滑化する平滑コンデンサとして機能するため、かかる複数のコンデンサを含むコンデンサモジュールに、直流電力と交流電力とを変換自在なパワーモジュールを組み合わせて、パワードライブユニットを構成することができる。
【００６２】
なお、本発明においては、部材の種類、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上のように、本発明においては、配線間の絶縁部材を排して配線の自由度を高く確保し、簡便な構成で小型化が可能なコンデンサモジュールを提供することができ、その汎用普遍的な性格からパワードライブユニット等に広範に適用され得るものと期待される。
【符号の説明】
【００６４】
１０…モータ
２０…ＰＤＵ（パワードライブユニット）
３０…バッテリ
４０…ＰＣＵ（パワーコントロールユニット）
１００…コンデンサモジュール
１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ…コンデンサ
１０３ａ…負極端子
１０３ｂ…正極端子
１０４、１０５…プリント配線
１０４ａ、１０５ａ…連絡部
１０４ｂ、１０４ｃ、１０５ｂ…接続部
１０４ｄ、１０５ｃ…接続端部
１１０…正極バスバー
１１１…長手方向部材
１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ…横手方向部材
１１３…正極端子
１２０…負極バスバー
１２１…長手方向部材
１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ…横手方向部材
１２３…負極端子
１３０、１４０、１５０…出力バスバー
１３１、１４１、１５１…ローレベル接続部材
１３２、１４２、１５２…ハイレベル接続部材
１３３、１４３、１５３…出力部材
１３４、１４４、１５４…出力端子
２００…パワーモジュール
２１０ａ…Ｕ相ローレベル切替用パワーモジュール
２１０ｂ…Ｖ相ローレベル切替用パワーモジュール
２１０ｃ…Ｗ相ローレベル切替用パワーモジュール
２２０ａ…Ｕ相ハイレベル切替用パワーモジュール
２２０ｂ…Ｖ相ハイレベル切替用パワーモジュール
２２０ｃ…Ｗ相ハイレベル切替用パワーモジュール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極端子及び負極端子から成る電極端子を各々有して並置された複数のコンデンサを備え、
前記複数のコンデンサの内で互いに隣接するコンデンサは、各々の前記電極端子同士を同極同士となるように隣接させたことを特徴とするコンデンサモジュール。
【請求項２】
前記電極端子は、前記複数のコンデンサの各々の第１の面から立設して配設されており、前記正極端子は、前記第１の面における第１の周辺部に配設される一方で、前記負極端子は、前記第１の面における前記第１の周縁部から対向して離隔した第２の周縁部に配設され、かつ前記複数のコンデンサは、前記第１の面に直交する面同士を近接させて並置されることを特徴とする請求項１に記載のコンデンサモジュール。
【請求項３】
前記複数のコンデンサの内で互いに隣接するコンデンサにおいて、隣接する同極の前記電極端子は、共通の配線部に接続されることを特徴とする請求項１又は２に記載のコンデンサモジュール。
【請求項４】
前記複数のコンデンサは、直方体状の外形を有する極性のあるコンデンサであり、互いに電気的に並列に接続されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のコンデンサモジュール。
【請求項５】
前記複数のコンデンサは、直流電流を平滑化する平滑コンデンサとして機能することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のコンデンサモジュール。
【請求項１】
正極端子及び負極端子から成る電極端子を各々有して並置された複数のコンデンサを備え、
前記複数のコンデンサの内で互いに隣接するコンデンサは、各々の前記電極端子同士を同極同士となるように隣接させたことを特徴とするコンデンサモジュール。
【請求項２】
前記電極端子は、前記複数のコンデンサの各々の第１の面から立設して配設されており、前記正極端子は、前記第１の面における第１の周辺部に配設される一方で、前記負極端子は、前記第１の面における前記第１の周縁部から対向して離隔した第２の周縁部に配設され、かつ前記複数のコンデンサは、前記第１の面に直交する面同士を近接させて並置されることを特徴とする請求項１に記載のコンデンサモジュール。
【請求項３】
前記複数のコンデンサの内で互いに隣接するコンデンサにおいて、隣接する同極の前記電極端子は、共通の配線部に接続されることを特徴とする請求項１又は２に記載のコンデンサモジュール。
【請求項４】
前記複数のコンデンサは、直方体状の外形を有する極性のあるコンデンサであり、互いに電気的に並列に接続されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のコンデンサモジュール。
【請求項５】
前記複数のコンデンサは、直流電流を平滑化する平滑コンデンサとして機能することを特徴とする請求項１から４のいずれか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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１９８８１５（Ｐ２０１１−１９８８１５Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６１０４１（Ｐ２０１０−６１０４１）
【出願日】平成２２年３月１７日（２０１０．３．１７）
【出願人】（０００１４１９０１）株式会社ケーヒン (1,140)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１７日（２０１０．３．１７）
【出願人】（０００１４１９０１）株式会社ケーヒン (1,140)
【Ｆターム（参考）】
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