(57)【要約】【課題】  自動車用のモータ駆動装置において、自動車内を引き回す配線ケーブルに要するスペースを小さくし、配線ケーブルの重量を軽量化する。【解決手段】  エネルギー蓄積源２と、上記エネルギー蓄積源の直流電圧を制御する直流−直流変換用コンバータ回路３と、上記直流−直流変換用コンバータ回路の直流出力を交流に変換してモータ８に印加するインバータ回路７とを有するモータ駆動装置において、上記エネルギー蓄積源２と上記直流−直流変換用コンバータ回路３とを一体構造とし、一体形電源モジュール１として形成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギー蓄積源と、上記エネルギー蓄積源の直流電圧を制御する直流−直流変換用コンバータ回路と、上記直流−直流変換用コンバータ回路の直流出力を交流に変換してモータに印加するインバータ回路とを有するモータ駆動装置において、上記エネルギー蓄積源と上記直流−直流変換用コンバータ回路とを一体構造とし、一体形電源モジュールとして形成したことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
上記一体形電源モジュールは、冷却風を内部に取り込むと共に、冷却後の風を外部に送り出す構成を有し、上記直流−直流変換用コンバータ回路は、その電気回路部品が所定方向の風路を形成する複数個のフィンを備えた冷却ブロック上に実装され、複数のエネルギー蓄積セルを並設して構成される上記エネルギー蓄積源は、上記直流−直流変換用コンバータ回路の冷却ブロックと並設されると共に、上記冷却ブロックのフィンによって形成される風路が上記冷却風の取り込み方向と一致するように配設されたことを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
上記一体形電源モジュールは、上記直流−直流変換用コンバータ回路の外部との接続端子の端子面の法線方向と、上記エネルギー蓄積源の正負電極端子の端子面の法線方向とが一致するように配設されたことを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
上記一体形電源モジュールは、上記直流−直流変換用コンバータ回路の冷却ブロックの冷却風の取り込み方向と、上記直流−直流変換用コンバータ回路の外部接続端子面の法線方向とがほぼ９０度の角度をなすようにされたことを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モータ駆動装置、例えばＨＥＶ（ハイブリッドカー）、ＥＰＳ（Electric Power Steering ）等に用いられる自動車用の昇圧機能付のモータ駆動装置、特にその電源と昇降圧
コンバータの構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のモータ駆動装置は、バッテリと昇降圧チョッパ回路とインバータとで構成され、モータ駆動時には、バッテリ電圧を昇圧してインバータＰＮ間に電力供給し、電力回生時には、インバータＰＮ間に発生する電力を降圧してバッテリへ電力供給を行っていた。一方、インバータを構成する電力用半導体素子と昇降圧チョッパ回路を構成する電力用半導体素子は同じパッケージの中に実装する形態とされていた。（例えば特許文献１及び２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２１４５９２号公報（段落００３８〜００４０、００４３〜００５２、図１〜図５）
【特許文献２】特開２００４−６４９３４公報（段落００４１〜００４３、図７、図８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の昇圧機能付きのモータ駆動装置は、特許文献１の図１および特許文献２の図８に記載されているような電気回路構成であり、特許文献２の図７に記載されているように、インバータと昇降圧コンバータとが一体構成の形態になっていた。
【０００５】
ハイブリッド自動車のモータ駆動装置においては、電磁ノイズの放射あるいは配線がＤＣライン２本と比較して３本と多いことから、インバータはモータの近くに配置され、また、バッテリは大形部品のため自動車車体の底部あるいは後部座席の裏部に配置されることが多い。
【０００６】
従来例のようなモータ駆動装置の形態であると、バッテリと昇降圧コンバータの間の配線ケーブルが長くなっていた。また、バッテリ−昇降圧コンバータ間電流は、昇降圧コンバータ−インバータ間電流のそれと比較して昇圧比倍だけ大きく、大電流の配線ケーブルを自動車内に引き回さなければならなかった。
【０００７】
大電流を流すためのケーブルは、抵抗による電力損失およびそれによる発熱を許容値以内に抑えるために、径の太いものを使用しなければならないことから、配線ケーブルスペースが大きくなり、配線ケーブルの重量が大きくなる、という問題点があった。
【０００８】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、配線ケーブルの低コスト化、軽量化、省スペース化を図ることができ、また、エネルギー蓄積源とコンバータ回路の冷却を効率的に行ない、コンバータ回路の小型化および電源モジュールの高効率化を図ることができるモータ駆動装置を提供することを目的とする。
【０００９】
更に、電源モジュールの電力損失および発熱を小さくすることができると共に、端子間の配線バスバーの配置を適切にすることにより冷却性能を損なわせることがないモータ駆動装置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】
【００１０】
この発明に係るモータ駆動装置は、エネルギー蓄積源と、上記エネルギー蓄積源の直流電圧を制御する直流−直流変換用コンバータ回路と、上記直流−直流変換用コンバータ回路の直流出力を交流に変換してモータに印加するインバータ回路とを有するモータ駆動装置において、上記エネルギー蓄積源と上記直流−直流変換用コンバータ回路とを一体構造とし、一体形電源モジュールとして形成したものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明に係るモータ駆動装置は上記のように構成され、バッテリと昇降圧コンバータとを一体構成としているため、バッテリ−昇降圧コンバータ間の大電流配線が短くなると共に、昇降圧コンバータ−インバータ間の電流（バッテリ−昇降圧コンバータ間の電流／昇圧比）の配線が長くなり、従来装置と比較して、自動車内を引き回す配線ケーブルの太さが細くなり、重量が軽くなるので、配線ケーブルの低コスト化、省スペース化、軽量化が可能となる。
【００１２】
また、バッテリセル用の冷却風の方向と昇降圧コンバータ用の冷却風の方向が一致するように、バッテリセルと昇降圧コンバータユニットとを並列に配置し、また、バッテリセルの端子面と昇降圧コンバータユニットの端子面の法線方向を一致させ、上記バッテリと昇降圧コンバータとのー体形の電圧可変形電源モジュールを構成しているため、電圧可変形電源モジュール内の配線を最短にすることができ、かつ、上記配線がバッテリセルの冷却を損なわすことなく、バッテリセル用の冷却風を有効に利用し昇降圧コンバータの冷却が可能となるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図にもとづいて説明する。図１は、実施の形態１によるモータ駆動装置の概略構成を示す回路図である。図示のように、電圧可変形電源モジュール１と、インバータ７と、このインバータ７のＤＣ電圧端子（Ｐ端子、Ｎ端子）間の直近に配置された平滑コンデンサ６と、自動車の車軸に結合された電気モータ８とから構成されている。
【００１４】
電圧可変形電源モジュール１は、エネルギー蓄積源としてのバッテリ２と、直流−直流変換用の昇降圧コンバータ３とで構成されている。昇降圧コンバータ３は、バッテリ側の平滑コンデンサＣin、インバータ側の平滑コンデンサＣout、チョークコイルＬ、２素子がワンパッケージ化されたパワー半導体モジュール４、および半導体モジュールの各素子を制御するための制御信号を形成する制御回路５で構成されている。
【００１５】
次に、昇降圧コンバータ３の接続について説明する。パワー半導体モジュール４は、半導体素子ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）とダイオードとの並列体を２組、直列接続した構成となっている。ダイオードのカソードはＩＧＢＴのコレクタに、また、ダイオードのアノードはＩＧＢＴのエミッタに接続されて並列体が構成され、図１で上側に位置するＩＧＢＴのエミッタと、同じく下側に位置するＩＧＢＴのコレクタとが接続されて２組の直列体が構成されている。
【００１６】
上下のＩＧＢＴの接続点は、チョークコイルＬの一方の端子に接続され、上側ＩＧＢＴのコレクタ端子は、平滑コンデンサＣoutの一方の端子と、電圧可変形電源モジュール１のＰ端子とに接続され、下側ＩＧＢＴのエミッタは、平滑コンデンサＣoutの他方の端子と、Ｃinの一方の端子と、電圧可変形電源モジュール１のＮ端子とに接続されている。チョークコイルＬの他方の端子は、平滑コンデンサＣinの他方の端子と、電圧可変形電源モジュール１のＶＢ端子に接続されている。
【００１７】
インバータ７の構成およびインバータ７と昇降圧コンバータ３の動作については、特許文献１および２に詳述されているため、ここでの説明は省略する。
【００１８】
次に、昇降圧コンバータ３の構造を図２に示す概略斜視図にもとづいて説明する。
放熱フィン１０のフィンが形成されていない側に昇降圧コンバータ３を構成する電気部品が実装されている。電気部品のうち積極的に冷却する必要がある部品であるパワー半導体モジュール４およびチョークコイルＬが放熱フィン１０上に配置され、放熱フィンに固定されている。平滑コンデンサＣinおよびＣoutは、パターン配線が形成された基板２０（以下、平滑コンデンサ基板という）上にハンダ付け等で固定され、パワー半導体モジュール４の上部に配置され、図示しない固定治具で固定されている。
【００１９】
パワー半導体モジュール４の上側ＩＧＢＴのコレクタ端子および下側ＩＧＢＴのエミッタ端子は、上記平滑コンデンサ基板２０上の平滑コンデンサＣoutの両端子と図示しない固定用治具を利用して接続されている。外部配線接続用のＰ端子、Ｎ端子もまた、固定用治具を利用して上記平滑コンデンサ基板２０のパターン配線を介してＣoutの両端子に接続されている。
【００２０】
パワー半導体モジュール４の残りの端子（２つのＩＧＢＴの接続点の端子）は、バスバー配線１５によりチョークコイルＬの一方の端子に接続され、チョークコイルＬの他方の端子は、平滑コンデンサ基板２０に接続されたパターン配線を介して、平滑コンデンサＣinのＶＢ端子側の端子に接続されている。
【００２１】
外部配線接続用のＶＢ端子は、固定用治具を利用して平滑コンデンサ基板２０のＣinの端子に接続されている。制御回路５は、それを形成する基板が立った状態で固定され、パワー半導体モジュール４の信号線にハンダ付け等で接続されている。図示されていないが、制御回路５の基板には駆動用の電圧ケーブルおよび制御信号ケーブルが外部から接続されている。
蓋１１は、各電気部品を覆い隠すように配設され、放熱フィン１０に固定されている。
【００２２】
図３に電圧可変形電源モジュール１の全体構造を示す。電圧可変形電源モジュール１は、冷却風を矢印Ａで示すように、外部から取り込むと共に、冷却後の風を図３の後方から外部に送り出す構成とされている。また、複数個のバッテリセルの直列体で構成されたバッテリセル群２と並列に、図２で説明した昇降圧コンバータユニット３が配設され、それぞれの冷却風取り込み方向が共に矢印Ａとなるように配置されている。
【００２３】
また、昇降圧コンバータユニット３の接続端子であるＰ端子、Ｎ端子の上面と、バッテリセルの正負電極端子２Ａ、２Ｂ面の法線方向とが一致するようにされている。かつ、両者の端子２Ａ、２Ｂ、Ｐ端子、Ｎ端子面の法線方向は、矢印Ａで示す冷却風の方向とほぼ９０度の角度をなすようにされている。
【００２４】
バッテリセル群２と昇降圧コンバータユニット３とを並列関係に配設して、それぞれの冷却風の取り込み方向が一致するようにしたことにより、冷却風をバッテリセル群２と昇降圧コンバータユニット３との両方の冷却用に共用することが可能となる。また、バッテリセル群２の電極端子面と昇降圧コンバータユニットの接続端子面の法線方向を一致させたことにより、大電流のバスバー配線を最も短くすることが可能となり、バスバーによる電力損失および発熱を抑えることができる。
【００２５】
さらに、バッテリの電極端子および昇降圧コンバータユニットの端子面の法線方向が、冷却風の方向とほぼ９０度の角度をなすようにしたことにより、端子間の配線バスバーが冷却風の経路に配置されることがなく、冷却性能を損なわせることがない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の実施の形態１によるモータ駆動装置の概略構成を示す回路図である。
【図２】実施の形態１において電圧可変形電源モジュールを構成する昇降圧コンバータの構成を示す概略斜視図である。
【図３】実施の形態１における電圧可変形電源モジュールの構成を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  電圧可変形電源モジュール、  ２  バッテリ、  ３  昇降圧コンバータ、  ４  パワー半導体モジュール、  ５  制御回路、  ６  平滑コンデンサ、  ７  インバータ、  ８  電気モータ、  Ｃin  バッテリ側平滑コンデンサ、 Ｃout  インバータ側平滑コンデンサ、  Ｌ  チョ−クコイル。
【図１】
2006197723.tif 000003
【図２】
2006197723.tif 000004
【図３】
2006197723.tif 000005