(57)【要約】      （修正有）【課題】コンパクトさを低減させることなく、長寿命化及び高信頼性化を達成し、電動機を有する自動車における使用に特に適するパワーモジュールを提供する。【解決手段】基部２を有し、かつ少なくとも１個の電子パワー素子１３及び上壁７を収容した筐体１を備える電子パワーモジュールにおいて、電気キャパシタンスを形成するデバイスを前記筐体１に収容し、該筐体１は、ケーシング１５に包囲された絶縁性フィルム１６から成り、かつ前記モジュールの電子パワー素子１３の上方、換言すると前記筐体１の上壁７に位置していることを特徴とする電子パワーモジュール。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部（２）を有し、かつ少なくとも１個の電子パワー素子（１３）及び上壁（７）を収容した筐体（１）を備える電子パワーモジュールにおいて、電気キャパシタンスを形成するデバイス（２４）を前記筐体（１）に収容し、前記デバイス（２４）は、ケーシング（１５）に包囲された絶縁性フィルムから成り、かつ前記モジュールの電子パワー素子（１３）の上方、換言すると前記筐体（１）の上壁（７）に位置していることを特徴とする電子パワーモジュール。
【請求項２】
補助ハウジング（７０）は、前記上壁（７）内に形成され、かつ電気キャパシタンスを形成するデバイス（２４）は、前記ハウジング内に位置していることを特徴とする請求項１に記載のモジュール。
【請求項３】
前記補助ハウジングは、その中に絶縁フィルム（１６）が位置する、キャパシタンスのケーシング（１５）を形成していることを特徴とする請求項２に記載のモジュール。
【請求項４】
前記筐体（１）の外側に延びる少なくとも１個の部分（１８ａ、２０ａ）を有し、かつ前記デバイス（２４）の端子に接続された少なくとも１個の導電体（１８、２０）を更に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のモジュール。
【請求項５】
前記筐体（１）の対向する２面から延びる２個の外側部（１８ａ）を有する第１の導電体（１８）を備える請求項４に記載のモジュール。
【請求項６】
前記筐体（１）の同じ面から延びる２個の外側部（２０ａ）を有する第２の導電体（２０）を備える請求項４又は５に記載のモジュール。
【請求項７】
前記導電体（１８、２０）は、前記筐体（１）の壁面に係合して、該筐体（１）により支持される少なくとも１個の部分（１８ｂ、２０ｂ）を備えている請求項４〜６のいずれか１項に記載のモジュール。
【請求項８】
前記導電体（１８、２０）は、電気キャパシタンスを形成するデバイス（２４）がその上に位置するサポート部（１８ｃ、２０ｃ）を備えている請求項４〜７のいずれか１項に記載のモジュール。
【請求項９】
それぞれが、サポート部（１８ｃ、２０ｃ）を有する導電体（１８，２０）を備え、該導電体は互いに重なり、かつ絶縁層（２２）で分離されている請求項８に記載のモジュール。
【請求項１０】
各導電体（１８、２０）が、サポート部（１８ｃ、２０ｃ）から延びる少なくとも１個の接続部（１８ｄ、２０ｄ）を備え、これにより、デバイス（２４）の端子と接触するようになっている請求項９に記載のモジュール。
【請求項１１】
キャパシタンスを形成するデバイスは、コンデンサ（２４）である請求項１〜１０のいずれか１項に記載のモジュール。
【請求項１２】
１又は２以上の電子パワー素子つまりチップ（１３）が、銅製であるストリップ（１１）の形状の複数の導電体上に設置され、該複数の導電体は、絶縁物質で互いに分離されて、同じ平面上を延び、かつ前記ストリップ（１１）及び中間の絶縁物質は、前記筐体（１）の基部（２）を形成していることを特徴とする請求項１〜１１までのいずれか１項に記載のモジュール。
【請求項１３】
キャパシタンスの絶縁フィルム（１６）が収容されている上壁（７）内に形成された補助ハウジング（７０）は、前記上壁（７）の表面積の４０％以上であり、より好ましくは、前記表面積の５０％以上である前記上壁（７）の表面の主要部上を延びていることを特徴とする請求項２〜１２のいずれか１項に記載のモジュール。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載のモジュール及び電子コントロールカードを含むアセンブリであって、電気キャパシタンスを構成する前記デバイス（２４）は、前記モジュール及び前記電子コントロールカード間に位置するよう配置されているアセンブリ（４０）。
【請求項１５】
請求項１４に記載の複数のアセンブリ（４０）を含むパワーユニット（３０）。
【請求項１６】
自動車（２０）のバッテリ、特に高圧バッテリ（５０）に接続された請求項１５に記載のパワーユニット（３０）を含む電気自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ダイオードなどのバイポーラ素子、ＭＯＳ又はＩＧＢＴトランジスタなどの三極素子、ＡＳＩＣタイプの集積回路のようなより複雑な素子、又は他の類似する電子パワー素子などの少なくとも１個の電子パワー素子又はチップと、筐体の外の素子に電力を伝達するための電子接続手段を収容した筐体から成る電子パワーモジュールに関する。本発明は、更に、この種の複数のパワーモジュールを含むパワーユニット、及びこの種のパワーユニットを含む、特に電気自動車用であるインバータにも関する。本発明は、更に、特に電気自動車の高圧バッテリと、このバッテリを再充電するための電気幹線間に位置させるための、前述した種類のインバータを含む自動車、特に電気自動車にも関する。
【背景技術】
【０００２】
本願出願人名義のフランス国特許出願第０１１６１５３号に開示されているような電子パワーモジュールが、従来技術として知られている。
【０００３】
これらの公知のパワーモジュール（"Insulated Moulded Leadframes"（絶縁された成型リードフレーム）の省略であるＩＭＬｓと称する）の寿命及び信頼性は、電動機を有する自動車で使用するには不十分である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、コンパクトさを低減させることなく、長寿命化及び高信頼性化を達成し、これにより、電動機を有する自動車における使用に特に適するパワーモジュールを提供して、従来技術の欠点を解消することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、基部を有し、かつ少なくとも１個の電子パワー素子及び上壁を収容した筐体を含む電子パワーモジュールにおいて、電気キャパシタンスを形成するデバイスを前記筐体内に収容したことを特徴としている。
【０００６】
特に絶縁性フィルムの形態のキャパシタンスをモジュール内に形成すると、該モジュールの電子素子は、ＥＭＣ（電磁両立性）の乱れに起因して時期早尚的に生じる過負荷に対して良好に保護されるので、前記モジュールの信頼性及び寿命が改善される。これは、集積されたキャパシタンスが電子素子に近く、従ってＥＭＣ乱れが従来技術より弱まるからである。
【０００７】
同時に、モジュールの筐体内にキャパシタンスを設けると、高度のコンパクト性と全体寸法が小さいアセンブリを提供することができ、全体寸法と重量を極力小とした電動機付き自動車において、前記アセンブリを特に好ましく使用することができる。
【０００８】
キャパシタンスを形成するデバイスは、ケーシングに収容された絶縁フィルムであることが好ましい。
【０００９】
前記キャパシタンスは、前記モジュールの電子素子の上方、換言すると、例えば前記筐体の上壁に位置していることが好ましい。前記上壁は、例えば、前記筐体のカバーである。
【００１０】
これにより、特に前記モジュールの上部に位置するＰＣＢカードのための、電磁妨害に対する効果的な保護がなされる。
【００１１】
特にコンパクトな態様では、補助ハウジングが、前記上壁内に形成され、これに、電気キャパシタンスを形成するデバイスが収容されている。このハウジングは、例えば絶縁フィルムが収容されたキャパシタンスのケーシングを形成している。
【００１２】
電子パワー素子の筐体の上壁に集積された絶縁フィルムから成るキャパシタンスは、電子回路を保護するための電子デバイスを形成している。このようにして、電子的に保護され、小スペースのみを占有し、かつ全体の寸法が小さい電子パワーモジュールが提供される。
【００１３】
本発明の好ましい態様では、１又は２以上の電子パワー素子が、典型的には銅製であるストリップの形状の複数の導電体上に設置され、該導電体は、絶縁物質で互いに分離され、かつ同じ平面上を延び、かつ前記ストリップ及び中間の絶縁物質は、前記筐体の基部を形成している。
【００１４】
キャパシタンスの絶縁フィルムが収容されている上壁内に形成された補助ハウジングは、前記上壁の表面積の４０％以上であり、より好ましくは前記表面積の５０％超である前記上壁の表面の主要部上に延びていることが好ましい。
【００１５】
前記モジュールは、更に前記デバイスの端子に接続された少なくとも１個の導電体を備え、この導電体は、前記筐体の外側に延びる少なくとも１個の部分を有することが好ましい。
【００１６】
変形例では、前記モジュールは、前記筐体の対向する２面から延びる２個の外側部を有する第１の導電体を備えている。
【００１７】
他の変形例では、前記モジュールは、前記筐体の同じ面から延びる２個の外側部を有する第２の導電体を備えている。
【００１８】
他の変形例では、前記導電体は、前記筐体の壁面に係合して、該筐体に支持される少なくとも１個の部分を備えている。
【００１９】
他の変形例では、前記導電体は、その上にキャパシタンスを形成するデバイスが位置するサポート部を備えている。
【００２０】
他の変形例では、前記モジュールは、それぞれがサポート部を有する少なくとも２個の導電体を備え、前記サポート部は互いに重なりかつ絶縁層で分離されている。
【００２１】
本変形例の特定の例では、各導電体は、前記サポート部から延びて、前記デバイスの端子に接触する少なくとも１個の接続部を有している。
【００２２】
他の変形例では、キャパシタンスを形成するデバイスは、コンデンサである。
【００２３】
本発明は、基部を有し、かつ少なくとも１個の電子パワー素子及び上壁を収容した筐体を含む電子パワーモジュールにおいて、電気キャパシタンスを形成するデバイスを前記筐体に収容し、前記モジュールは、更に前記デバイスの端子に接続された少なくとも１個の導電体を備え、該導電体は、前記筐体の外側に延びる少なくとも１個の部分を有することを特徴とする電子パワーモジュールに関する。該モジュールは、前記変形例又は態様の内の任意の形態で構成できる。
【００２４】
また本発明は、本発明のモジュール及び電子コントロールカードを含むアセンブリであって、電気キャパシタンスを構成する前記デバイスが、前記モジュール及び前記電子コントロールカード間に位置するよう配置されているアセンブリを提案するものである。前記電子コントロールカードは、例えば、プリント基板カードである。
【００２５】
本発明は、更に複数の本発明のアセンブリを含むパワーユニットをも提案する。
【００２６】
本発明は、高圧である自動車のバッテリに接続された本発明のパワーユニットを含む、電気自動車である自動車をも提案するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の電子パワーモジュールの一部を破断した上方斜視図。
【図２】本発明の電子パワーモジュールの一部を破断した側面図。
【図３】図１の電子パワーモジュールの上方斜視図。
【図４】本発明の複数のアセンブリを有するパワーユニットを含む電気自動車を、ブロックダイアグラムの形態で示す図。
【図５】本発明の電子パワーモジュールの一部を破断した上方斜視図。
【図６】カバーを除いた、図５のモジュールの斜視図。
【図７】カバーを除いた、図５のモジュールの別の斜視図。
【図８】カバーを除いた、図５のモジュールを下方から見た斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
添付図面を参照して、本発明を説明するが、これらは実施例であり、本発明を限定するものではない。
【００２９】
図１は、本発明の一態様の電子パワーモジュールの一部破断斜視図である。該モジュールは、基部２、側壁３、４、５、６及びカバー７を有する筐体１を備えている。突起の形状の４個の脚１０が、前記筐体から外側に向けて突出している。前記突起１０により、前記筐体１を、パワーユニットにネジ止めできる。電子パワー素子すなわちチップ１３が、前記筐体１の基部２上に設けられている。
【００３０】
図２は、本発明の電子モジュールを例示する外観図である。この例では、前記カバー７は、ファスナ１２０により前記基部２に固定されている。コネクタ１１２は、パワー素子１３に蝋付け又は半田付けされる。更に、図２の例で示すように、金属銅片１１の形態の複数の導電体が前記筐体内に広がり、かつ絶縁物質が充填された中間空間１２で分離されている。前記銅片１１及び前記中間空間１２内の絶縁物質は、前記筐体１の基部壁２を形成している。電子パワー素子すなわちチップ１３は、直接又は金属基板１４を介して、導電体片１１上に設置されている。前記導電体片１１は、前記筐体１の外側に突出して、電気的接続を提供する。更に、エポキシ樹脂又はシリコーンゲル等の充填物が、前記パワー素子周囲の筐体内の自由内部空間に充填されている。
【００３１】
補助ハウジングが前記カバー７内に形成され、電子キャパシタンスを形成するデバイスを受け入れている。前記補助ハウジングは、閉じたケーシング１５であり、その中に絶縁フィルム１６が位置し、パワーモジュールの電子素子を電気的に保護するために、キャパシタンスを形成している。
【００３２】
図３は、前記電子パワーモジュールの上方斜視図である。前記ケーシング１５及びその中にあるフィルム１６は、前記カバー７の主要部分であるエリア、換言すると、前記電子パワーモジュールの上壁を広がっていることが好ましく、前記モジュールのカバー７の表面積の４０％以上、好ましくは５０％以上に亘って広がっている。これにより、特に、前記モジュールのカバー７の上方に位置し、かつ前記モジュールに電気的に接続されたＰＣＢの形態の電子コントロールカードのための、前記絶縁フィルム１６によるＥＭＣ（電磁両立性）の補充的効果が与えられる。前記電子コントロールカードは、接続ピン１１０により前記モジュールに接続されている。
【００３３】
例えば、前記絶縁フィルムは、１２ｍｍから２５ｍｍの範囲、特に１８ｍｍに等しい厚さと、３０ｍｍから６０ｍｍの範囲、特に４０ｍｍから４６ｍｍの範囲の幅、及び長さを有する。前記筐体１は、例えば平行六面体の形状である。図３では、前記筐体は、１００ｍｍの幅と、同じ１００ｍｍの長さを有している。
【００３４】
図４は、電気自動車の概観図である。この自動車は、複数のアセンブリ４０から成るパワーユニット３０を備えている。各アセンブリ４０は、前述した電子パワーモジュールと電子コントロールカードを備えている。前記パワーユニット３０は、６個のアセンブリ４０を備えている。前記パワーユニット３０は、フィルタを形成するデバイス６０を介して、自動車のバッテリ５０に接続され、更にフィルタユニット７０を介して、前記バッテリ５０を充電するための電気幹線８０に接続できる。
【００３５】
本発明では、電子パワーデバイスは、電力が４０から１００ｋＷの範囲にある電気信号を伝達できる素子、モジュール又はユニットを意味する。特に、前記電子カードは、電子パワーモジュールの素子をコントロールする。
【００３６】
例えば、前記絶縁フィルム１６は、ポリプロピレン製で、前記電子パワーモジュールの動作温度に耐えることができる。ポリプロピレン製絶縁フィルムは、８５℃までの温度に耐えることができる。
【００３７】
図５は、本発明のパワーモジュールの他の例の一部を破断した上面図である。図５では、キャパシタンスを形成するデバイス２４を装着した、前記カバー７の一部のみが示されている。筐体１の基部２、及び電子パワー素子１３が設置される導電体片１１は、前述のものと同様であるため、図示していない。
【００３８】
前記デバイス２４は、リブ７００を備える補助ハウジング７０内に設置される。リブ７００は、カバー７の他の部分とともに、補助ハウジング７０の支持を改善する。
【００３９】
特に、キャパシタンスを形成する前記デバイスは、そのケーシング１５が前記カバー７から離れているコンデンサ２４である。例えば、コンデンサ２４は、絶縁フィルム（図示略）を有する公知タイプである。コンデンサの絶縁フィルムは、ポリプロピレン製であることが好ましい。
【００４０】
前記電子モジュールは、各々が前記デバイス２４の端子に接続されたストリップの形態の導電体１８、２０を備えている。これらの導電体１８、２０を、それぞれが、導電体１８、２０が装着されたデバイスの斜視図である図６から図８を参照して、より詳細に説明する。
【００４１】
前記導電体１８、２０は、筐体１の外側まで延びる部分１８ａ、２０ａを有する。従って、前記デバイス２４は、前記筐体１の外側から、直接電気的に接続できる。デバイスの各電気的接続については、単一の導電体１８、２０を使用して、前記デバイス２４から筐体の外側へ接続されている。これにより、半田の量は減少し、かつデバイス２４の電気的接続は簡略化されている。
【００４２】
第１の導電体１８は、前記筐体の対向する２面から延びる２本の外側部１８ａを有する。第２の導電体２０は、前記筐体の同じ側面から延びる２本の外側部を有する。
【００４３】
前記外側部１８ａ、２０ａは、例えば、前記筐体１の基部２に対して平行な面に広がる共面部を有する。前記外側部１８ａ、２０ａは、外側の導電体への電気接続を容易にする折曲部を有していても良い。この折曲部は、前記共面部の共通面に垂直である。
【００４４】
前記導電体１８、２０は、電気キャパシタンスを形成するデバイス２４が位置するサポート部１８ｃ、２０ｃも備えている。該サポート部１８ｃ、２０ｃは、互いに重なっていて、電気絶縁層２２により分離されている。これらのサポート部は、図８に、より詳細に図示されている。前記サポート部１８ｃ、２０ｃは、前記２つの外側部１８ａ、２０ａを接続するストリップである。第２の導電体２０のサポート部２０ｃは、前記第１の導電体１８のサポート部１８ｃの下方を広がる部分を備えていても良い。この部分は、電気絶縁層２２で覆われているため図８では見えないが、図５で見ることができる。
【００４５】
各導電体１８、２０は、前記サポート部１８ｃ、２０ｃから前記デバイス２４の端子に接触するように延びる、少なくとも１個の接続部１８ｄ、２０ｄを備えている。特に、該接続部１８ｄ、２０ｄは、前記サポート部１８ｃ、２０ｃを折り曲げることにより形成され、前記デバイス２４に接触している。
【００４６】
前記第１の導電体１８は、２個の接続部１８ｄを備え、該接続部１８ｄは、前記サポート部１８ｃから、前記デバイス２４の端子に接触するように延びている。前記第２の導電体２０は、接続部２０ｄを備え、該接続部２０ｄは、前記デバイス２４の他の端子に接触するように延びている。
【００４７】
前記接続部１８ｄ、２０ｄは、例えば、前記デバイス２４が前記導電体１８、２０の補助により操作できるように、半田付けや蝋付けで、前記デバイス２４の端子に固定されている。前記デバイス２４は、サポート部１８ｃ、２０ｃに固定されていても良く、これによりサポートと、導電体１８、２０による操作が改善されている。その後、前記デバイス２４は、容易に前記カバー７内に設置される。
【００４８】
この理由のため、前記導電体１８、２０は、更に前記筐体の壁面に係合して、前記筐体で支持される部分１８ｂ、２０ｂを備えている。この部分１８ｂ、２０ｂは、前記カバー７に係合している。この目的のため、図５に示すように、前記第１の導電体１８は、前記カバー７のピン７０２を受け入れる開口１８ｅを備えている。このピン７０２及び前記開口１８ｅは、前記コネクタ１８、２０及び前記デバイス２４で構成されるアセンブリに、前記カバー７を案内することを可能にしている。前記部分１８ｂ、２０ｂは、前記カバー７の頂部を受け入れるための変形部を備えている。
【００４９】
前記デバイス２４が、前記導電体１８、２０の補助で、前記カバー７の補助ハウジング７００内に設置されると、前記アセンブリは、樹脂２６で充填される。該樹脂は、間隙内に導入されて、それが設置された後のアセンブリのサポートを改善する。充填後は、点線２５で示すように、樹脂レベルは、前記カバー７と同一平面に位置する。次いで、前記カバー７を、前述したファスナ１２０で、前記筐体１の基部２にフィットさせる。
【００５０】
本発明が前記実施例に限定されないことは明らかであり、前述の複数の特徴を、互いに組み合わせることができる。
【符号の説明】
【００５１】
１  筐体
２  基部
３、４、５、６  側壁
７  カバー
１０  脚（突起）
１１  金属銅片
１２  中間空間
１３  チップ（パワー素子）
１４  金属基板
１５  ケーシング
１６  絶縁フィルム
１８、２０  導電体
１８ａ、２０ａ  部分（外側部）
１８ｂ、２０ｂ  部分
１８ｃ、２０ｃ  サポート部
１８ｄ、２０ｄ  接続部
１８ｅ  開口
２０  （電気）自動車
２２  電気絶縁層
２４  コンデンサ
２５  点線
２６  樹脂
３０  パワーユニット
４０  アセンブリ
５０  バッテリ
６０  デバイス
７０  フィルタユニット（補助ハウジング）
１１０  接続ピン
１１２  コネクタ
１２０  ファスナ
７００  リブ
７０２  ピン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2013005719.tif 000007
【図６】
2013005719.tif 000008
【図７】
2013005719.tif 000009
【図８】
2013005719.tif 000010
【外国語明細書】
2013005719000001.pdf