(57)【要約】【課題】放電抵抗の抵抗値をより大きくすることができる構成を提案する。【解決手段】昇圧コンバータに接続された高圧側電力ライン，低圧側電力ラインにそれぞれ取り付けられた高圧側コンデンサ３２，低圧側コンデンサ４２をケース５０内に収容する。また、高圧側コンデンサ３２と並列に接続された高圧側放電抵抗３６を、ケース５０外で高圧側コンデンサ３２より低圧側コンデンサ４２の近くに配置し、低圧側コンデンサ４２と並列に接続された低圧側放電抵抗４６を、ケース５０外で低圧側コンデンサ４２より高圧側コンデンサ３２の近くに配置する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力機器と昇圧コンバータとを接続する高圧側電力ラインに取り付けられた高圧側コンデンサと、電源と前記昇圧コンバータとを接続する低圧側電力ラインに取り付けられると共に前記高圧側コンデンサより高耐熱性を有する低圧側コンデンサと、がケース内に収容されたコンデンサモジュールであって、
前記高圧側コンデンサと並列に接続された高圧側放電抵抗と、
前記低圧側コンデンサと並列に接続されると共に前記高圧側放電抵抗より抵抗値が大きい低圧側放電抵抗と、
を備え、
前記高圧側放電抵抗は、前記ケースの外側で前記高圧側コンデンサより前記低圧側コンデンサの近くに配置され、
前記低圧側放電抵抗は、前記ケースの外側で前記低圧側コンデンサより前記高圧側コンデンサの近くに配置される、
ことを特徴とするコンデンサモジュール。
【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する。
【背景技術】
【０００２】
従来、三相交流モータジェネレータを駆動するための主回路部と、電源からの電力を昇圧して主回路部に供給する昇圧部と、主回路部と昇圧部との電力ラインに取り付けられた平滑コンデンサと、平滑コンデンサと並列に接続された放電抵抗と、電源と昇圧部との間の電力ラインに取り付けられたフィルタコンデンサと、を備える電力変換装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１４８０２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の電力変換装置では、平滑コンデンサおよびフィルタコンデンサの電荷を放電する際には、平滑コンデンサの電圧がフィルタコンデンサの電圧より高い間は、平滑コンデンサの電荷が放電抵抗により熱として消費されることによって平滑コンデンサの電圧が低下し、平滑コンデンサの電圧がフィルタコンデンサの電圧に等しくなった後は、平滑コンデンサおよびフィルタコンデンサの電荷が放電抵抗により熱として消費されることによって平滑コンデンサおよびフィルタコンデンサの電圧が低下する。したがって、平滑コンデンサおよびフィルタコンデンサの電荷を所定時間（例えば数分など）で放電できるように回路設計を行なう場合、放電抵抗の抵抗値を十分に大きくすることができず、三相交流モータジェネレータの駆動時の放電抵抗での損失がある程度大きくなってしまうことがある。
【０００５】
本発明のコンデンサモジュールは、放電抵抗の抵抗値をより大きくすることができる構成を提案することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のコンデンサモジュールは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明のコンデンサモジュールは、
電力機器と昇圧コンバータとを接続する高圧側電力ラインに取り付けられた高圧側コンデンサと、電源と前記昇圧コンバータとを接続する低圧側電力ラインに取り付けられると共に前記高圧側コンデンサより高耐熱性を有する低圧側コンデンサと、がケース内に収容されたコンデンサモジュールであって、
前記高圧側コンデンサと並列に接続された高圧側放電抵抗と、
前記低圧側コンデンサと並列に接続されると共に前記高圧側放電抵抗より抵抗値が大きい低圧側放電抵抗と、
を備え、
前記高圧側放電抵抗は、前記ケースの外側で前記高圧側コンデンサより前記低圧側コンデンサの近くに配置され、
前記低圧側放電抵抗は、前記ケースの外側で前記低圧側コンデンサより前記高圧側コンデンサの近くに配置される、
ことを特徴とする。
【０００８】
この本発明のコンデンサモジュールでは、高圧側電力ラインに取り付けられた高圧側コンデンサと並列に接続された高圧側放電抵抗と、低圧側電力ラインに取り付けられた低圧側コンデンサと並列に接続されると共に高圧側放電抵抗より抵抗値が大きい低圧側放電抵抗と、を備える。したがって、高圧側コンデンサおよび低圧側コンデンサの電荷を放電する際には、高圧側コンデンサの電荷が高圧側放電抵抗により熱として消費されると共に低圧側コンデンサの電荷が低圧側放電抵抗により熱として消費され、高圧側コンデンサ（高圧側電力ライン）の電圧および低圧側コンデンサ（低圧側電力ライン）の電圧がそれぞれ低下する。したがって、高圧側コンデンサおよび低圧側コンデンサの電荷を所定時間（例えば数分など）で放電できるように回路設計を行なう場合、低圧側放電抵抗を設けない構成（高圧側コンデンサおよび低圧側コンデンサの電荷を放電する際に高圧側放電抵抗により熱として消費させる構成）に比して、高圧側放電抵抗の抵抗値を大きくすることが可能となる。そして、高圧側放電抵抗の抵抗値を大きくすれば、電力機器の駆動時の高圧側放電抵抗での損失を小さくすることができる。
【０００９】
また、本発明のコンデンサモジュールでは、高圧側放電抵抗が、高圧側コンデンサと高圧側コンデンサより高耐熱性を有する低圧側コンデンサとを収容するケースの外側で高圧側コンデンサより低圧側コンデンサの近くに配置され、低圧側放電抵抗が、ケースの外側で低圧側コンデンサより高圧側コンデンサの近くに配置される。電力機器の駆動時には、高圧側放電抵抗で低圧側放電抵抗より大きく発熱するから、こうした配置とすることにより、高圧側放電抵抗，低圧側放電抵抗をそれぞれ高圧側コンデンサ，低圧側コンデンサの近傍に配置するものや高圧側放電抵抗，低圧側放電抵抗を共に高圧側コンデンサの近傍に配置するもの，高圧側放電抵抗，低圧側放電抵抗を共に低圧側コンデンサの近傍に配置するものに比して、高圧側放電抵抗，低圧側放電抵抗からの熱を熱的に余裕のあるコンデンサに振り分けることができる。これにより、高圧側放電抵抗，低圧側放電抵抗を設計する際にそれらの抵抗値をより大きくすることが可能となる。そして、高圧側放電抵抗，低圧側放電抵抗の抵抗値をより大きくすれば、電力機器の駆動時の高圧側放電抵抗，低圧側放電抵抗での損失をより小さくすることができる。なお、高圧側放電抵抗や低圧側放電抵抗は、別体として構成されてそれぞれケースに固定されるものとしたり、一体に構成されてケースに固定されるものとしたりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例としてのコンデンサモジュールを備える駆動装置２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】比較例の駆動装置２０Ｂの構成の概略を示す構成図である。
【図３】実施例および比較例の高圧側コンデンサ３２および低圧側コンデンサ４２の電荷を放電する際の様子を示す説明図である。
【図４】実施例のコンデンサモジュール２９の構成の概略を示す構成図である。
【図５】変形例のコンデンサモジュール１２９の構成の概略を示す構成図である。
【図６】変形例のコンデンサモジュール２２９の構成の概略を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１２】
図１は、本発明の一実施例としてのコンデンサモジュール２９を備える駆動装置２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の駆動装置２０は、電気自動車やハイブリッド自動車などに搭載され、図１に示すように、例えば同期発電電動機として構成された走行用のモータ２２と、モータ２２を駆動するためのインバータ２４と、バッテリ２６と、インバータ２４が接続された高圧側電力ライン３０とバッテリ２６が接続された低圧側電力ライン４０とに接続されて低圧側電力ライン４０の電力を昇圧して高圧側電力ライン３０に供給可能な昇圧コンバータ２８と、高圧側電力ライン３０に取り付けられた高圧側コンデンサ（平滑コンデンサ）３２と、高圧側コンデンサ３２と並列に接続された高圧側放電抵抗３６と、低圧側電力ライン４０に取り付けられると共に高圧側コンデンサ３２より高耐熱性を有する低圧側コンデンサ（フィルタコンデンサ）４２と、低圧側コンデンサ４２と並列に接続されると共に高圧側放電抵抗３６より抵抗値が大きい低圧側放電抵抗４６と、を備える。
【００１３】
ここで、実施例の駆動装置２０において、高圧側コンデンサ３２および低圧側コンデンサ４２の電荷を放電する際の様子について説明する。図２は、比較例の駆動装置２０Ｂの構成の概略を示す構成図であり、図３は、実施例および比較例の高圧側コンデンサ３２および低圧側コンデンサ４２の電荷を放電する際の様子を示す説明図である。比較例の駆動装置２０Ｂは、図２に示すように、低圧側放電抵抗４６を有しない点を除いて、実施例の駆動装置２０と同一である。高圧側コンデンサ３２および低圧側コンデンサ４２の電荷を放電する際に、実施例の場合、図３（ａ）に示すように、高圧側コンデンサ３２の電荷が高圧側放電抵抗３６により熱として消費されると共に低圧側コンデンサ４２の電荷が低圧側放電抵抗４６により熱として消費され、高圧側コンデンサ３２（高圧側電力ライン３０）の電圧ＶＨおよび低圧側コンデンサ４２（低圧側電力ライン４０）の電圧ＶＬがそれぞれ低下する。これに対して、比較例の場合、図３（ｂ）に示すように、高圧側コンデンサ３２の電圧ＶＨが低圧側コンデンサ４２の電圧ＶＬに等しくなるまでは、高圧側コンデンサ３２の電荷が高圧側放電抵抗３６により熱として消費されることによって電圧ＶＨが低下すると共に電圧ＶＬが保持され、電圧ＶＨが電圧ＶＬに等しくなった後は、高圧側コンデンサ３２および低圧側コンデンサ４２の電荷が高圧側放電抵抗３６により熱として消費されることによって電圧ＶＨおよび電圧ＶＬが低下する。したがって、実施例と比較例とで、所定時間（例えば数分など）で高圧側コンデンサ３２および低圧側コンデンサ４２の電荷を放電することを考えると、実施例では、高圧側放電抵抗３６および低圧側放電抵抗４６により熱として消費させるから、高圧側放電抵抗３６だけにより熱として消費させる比較例に比して、高圧側放電抵抗３６を設計する際にその抵抗値を大きくすることができる。そして、高圧側放電抵抗３６の抵抗値を大きくすれば、走行時の高圧側放電抵抗３６での損失を小さくすることができる。なお、走行時には、基本的には、電圧ＶＨが電圧ＶＬより高いから、所定時間（例えば数分など）で高圧側コンデンサ３２および低圧側コンデンサ４２の電荷を放電することを考えると、低圧側放電抵抗４６の抵抗値は、高圧側放電抵抗３６の抵抗値より大きくすることが可能である。したがって、実施例では、低圧側放電抵抗４６の抵抗値を高圧側放電抵抗３６の抵抗値より大きい値とした。これにより、走行時の低圧側放電抵抗４６での損失を小さくすることができる。
【００１４】
図４は、実施例のコンデンサモジュール２９の構成の概略を示す構成図である。図４（ａ）は、コンデンサモジュール２９の上面図を示し、図４（ｂ）は、コンデンサモジュール２９の斜視図を示す。
【００１５】
実施例のコンデンサモジュール２９は、図４に示すように、高圧側コンデンサ３２と、低圧側コンデンサ４２と、高圧側コンデンサ３２および低圧側コンデンサ４２を収容するケース５０と、高圧側放電抵抗３６と、低圧側放電抵抗４６と、を有する。
【００１６】
高圧側コンデンサ３２は、２枚一対の金属化フィルムを巻回してなるフィルム柱体３３と、フィルム柱体３３の両端部の電極取出面に形成される２つのメタリコン電極３４ａ，３４ｂと、２つのメタリコン電極３４ａ，３４ｂと高圧側電力ライン３０の正極母線および負極母線とを接続するための正極側端子および負極側端子（図示せず）と、を有するフィルムコンデンサとして構成されている。また、低圧側コンデンサ４２は、高圧側コンデンサ３２と同様のフィルム柱体４３や２つのメタリコン電極４４ａ，４４ｂと、２つのメタリコン電極４４ａ，４４ｂと低圧側電力ライン４０の正極母線および負極母線とを接続するための正極側端子および負極側端子（図示せず）と、を有するフィルムコンデンサとして構成されている。高圧側コンデンサ３２，低圧側コンデンサ４２は、それぞれの巻軸方向が図４（ａ），（ｂ）の上下方向となると共に両者が図４（ａ）の左右方向に並ぶように、ケース５０内に収容されて樹脂によりモールドされている。
【００１７】
高圧側放電抵抗３６は、ケース５０より図４（ａ），（ｂ）の上側で且つ低圧側コンデンサ４２の近傍（高圧側コンデンサ３２より低圧側コンデンサ４２の近く）に配置されて図示しないボルトなどによりケース５０の外周面に固定されると共に、高圧側コンデンサ３２の正極側端子および負極側端子（高圧側電力ライン３０の正極母線および負極母線）に接続された正極側端子３０ａおよび負極側端子３０ｂに接続されている。また、低圧側放電抵抗４６は、ケース５０より図４（ａ），（ｂ）の上側で且つ高圧側コンデンサ３２の近傍（低圧側コンデンサ４２より高圧側コンデンサ３２の近く）に配置されて図示しないボルトなどによりケース５０に固定されると共に、低圧側コンデンサ４２の正極側端子および負極側端子（低圧側電力ライン４０の正極母線および負極母線）に接続された正極側端子４０ａおよび負極側端子４０ｂに接続されている。
【００１８】
モータ２２の駆動時には、低圧側放電抵抗４６より高圧側放電抵抗３６で大きく発熱するから、このように、低圧側放電抵抗４６を高圧側コンデンサ３２の近傍に配置すると共に高圧側放電抵抗３６を高圧側コンデンサ３２より高耐熱性を有する低圧側コンデンサ４２の近傍に配置することにより、高圧側放電抵抗３６，低圧側放電抵抗４６をそれぞれ高圧側コンデンサ３２，低圧側コンデンサ４２の近傍に配置するものや高圧側放電抵抗３６，低圧側放電抵抗４６を共に高圧側コンデンサ３２の近傍に配置するもの，高圧側放電抵抗３６，低圧側放電抵抗４６を共に低圧側コンデンサ４２の近傍に配置するものに比して、高圧側放電抵抗３６，低圧側放電抵抗４６からの熱を熱的に余裕のあるコンデンサに振り分けることができる。これにより、高圧側放電抵抗３６，低圧側放電抵抗４６を設計する際にそれらの抵抗値をより大きくすることが可能となる。そして、高圧側放電抵抗３６，低圧側放電抵抗４６の抵抗値をより大きくすれば、車両の走行時の高圧側放電抵抗３６，低圧側放電抵抗４６での損失をより小さくすることができる。
【００１９】
以上説明した実施例の駆動装置２０が備えるコンデンサモジュール２９では、高圧側コンデンサ（平滑コンデンサ）３２と並列に高圧側放電抵抗３６を接続すると共に低圧側コンデンサ（フィルタコンデンサ）４２と並列に低圧側放電抵抗４６を接続するから、低圧側放電抵抗４６を設けない構成に比して、高圧側放電抵抗３６を設計する際にその抵抗値を大きくすることが可能となる。そして、高圧側放電抵抗３６の抵抗値を大きくすれば、車両の走行時の高圧側放電抵抗３６での損失を小さくすることができる。そして、高圧側放電抵抗３６の抵抗値を大きくすれば、車両の走行時の高圧側放電抵抗３６での損失を小さくすることができる。
【００２０】
また、実施例のコンデンサモジュール２９では、高圧側コンデンサ３２と高圧側コンデンサ３２より高耐熱性を有する低圧側コンデンサ４２とがケース５０内に収容され、高圧側放電抵抗３６がケース５０外で高圧側コンデンサ３２より低圧側コンデンサ４２の近くに配置され、低圧側放電抵抗４６がケース５０外で低圧側コンデンサ４２より高圧側コンデンサ３２の近くに配置される。したがって、高圧側放電抵抗３６，低圧側放電抵抗４６がそれぞれ高圧側コンデンサ３２，低圧側コンデンサ４２の近傍に配置されるものなどに比して、高圧側放電抵抗３６，低圧側放電抵抗４６からの熱を熱的に余裕のあるコンデンサに振り分けることができる。これにより、高圧側放電抵抗３６，低圧側放電抵抗４６を設計する際にそれらの抵抗値をより大きくすることが可能となる。そして、高圧側放電抵抗３６，低圧側放電抵抗４６の抵抗値をより大きくすれば、車両の走行時の高圧側放電抵抗３６，低圧側放電抵抗４６での損失をより小さくすることができる。
【００２１】
実施例のコンデンサモジュール２９では、図４に示したように、高圧側放電抵抗３６と低圧側放電抵抗４６とがケース５０より図４（ａ），（ｂ）の上側（ケース５０に対して同一側）に配置されるものとしたが、図５の変形例のコンデンサモジュール１２９に示すように、高圧側放電抵抗１３６が、ケース５０より図５（ａ），（ｂ）の下側で且つ低圧側コンデンサ４２の近傍に配置されると共に高圧側コンデンサ３２の正極側端子および負極側端子（高圧側電力ライン３０の正極母線および負極母線）に接続された正極側端子１３０ａおよび負極側端子１３０ｂに接続され、低圧側放電抵抗１４６が、ケース５０より図５（ａ），（ｂ）の上側で且つ高圧側コンデンサ３２の近傍に配置されると共に低圧側コンデンサ４２の正極側端子および負極側端子（低圧側電力ライン４０の正極母線および負極母線）に接続された正極側端子１４０ａおよび負極側端子１４０ｂに接続されるものとしてもよい。この場合、高圧側放電抵抗１３６と低圧側放電抵抗１４６とが、ケース５０を挟んで互いに反対側に配置されることになる。実施例のコンデンサモジュール２９の構成では、高圧側放電抵抗３６と低圧側放電抵抗４６とがケース５０に対して同一側に配置されるから、高圧側放電抵抗３６と低圧側放電抵抗４６との間で熱干渉（熱の伝達）が行なわれ、これらから高圧側コンデンサ３２や低圧側コンデンサ４２がある程度大きな熱を受ける可能性がある。これに対して、この変形例のコンデンサモジュール１２９の構成とすれば、高圧側放電抵抗１３６と低圧側放電抵抗１４６との間の熱干渉を抑制することができ、これらから高圧側コンデンサ３２や低圧側コンデンサ４２が大きな熱を受けるのを抑制することができる。
【００２２】
実施例のコンデンサモジュール２９では、図４に示したように、高圧側放電抵抗３６と低圧側放電抵抗４６とがケース５０より図４（ａ），（ｂ）の上側（ケース５０に対して同一側）に配置されるものとしたが、図６の変形例のコンデンサモジュール２２９に示すように、高圧側放電抵抗２３６が、ケース５０より図６（ａ），（ｂ）の右側で且つ低圧側コンデンサ４２の近傍に配置されると共に高圧側コンデンサ３２の正極側端子および負極側端子（高圧側電力ライン３０の正極母線および負極母線）に接続された正極側端子２３０ａおよび負極側端子２３０ｂに接続され、低圧側放電抵抗２４６が、ケース５０より図６（ａ），（ｂ）の左側で且つ高圧側コンデンサ３２の近傍に配置されると共に低圧側コンデンサ４２の正極側端子および負極側端子（低圧側電力ライン４０の正極母線および負極母線）に接続された正極側端子２４０ａおよび負極側端子２４０ｂに接続されるものとしてもよい。この場合、高圧側放電抵抗２３６と低圧側放電抵抗２４６とが、高圧側コンデンサ３２および低圧側コンデンサ４２の巻線方向（図６（ａ），（ｂ）の上下方向）とは直交する方向で且つケース５０を挟んで互いに反対側に配置されることになる。この変形例のコンデンサモジュール２２９の構成とすれば、上述のコンデンサモジュール１２９と同様に、高圧側放電抵抗３６と低圧側放電抵抗４６とがケース５０に対して同一側に配置されるコンデンサモジュール２９に比して、高圧側放電抵抗２３６と低圧側放電抵抗２４６との間の熱干渉を抑制することができ、これらから高圧側コンデンサ３２や低圧側コンデンサ４２が大きな熱を受けるのを抑制することができる。また、コンデンサモジュール２２９の構成とすれば、高圧側放電抵抗３６，１３６と低圧側放電抵抗４６，１４６とが高圧側コンデンサ３２および低圧側コンデンサ４２の巻線方向に配置されるコンデンサモジュール２９，１２９に比して、高圧側放電抵抗２３６や低圧側放電抵抗２４６から高圧側コンデンサ３２や低圧側コンデンサ４２への熱伝達を抑制することができる。
【００２３】
実施例のコンデンサモジュール２９では、高圧側放電抵抗３６と低圧側放電抵抗４６とは、別体に構成される（別々の基板に配置される）ものとしたが、一体に構成される（一つの基板に配置される）ものとしてもよい。
【００２４】
実施例のコンデンサモジュール２９では、高圧側コンデンサ３２および低圧側コンデンサ４２のフィルム柱体３３，４３は、２枚一対の金属化フィルムを巻回してなるものとしたが、２枚一対の金属化フィルムを積層してなるものとしてもよい。
【００２５】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、高圧側コンデンサ３２が「高圧側コンデンサ」に相当し、低圧側コンデンサ４２が「低圧側コンデンサ」に相当し、ケース５０が「筐体」に相当し、高圧側放電抵抗３６が「高圧側放電抵抗」に相当し、低圧側放電抵抗４６が「低圧側放電抵抗」に相当する。
【００２６】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００２７】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、コンデンサモジュールの製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００２９】
２０，２０Ｂ  駆動装置、２２  モータ、２４  インバータ、２６  バッテリ、２８  昇圧コンバータ、２９，１２９，２２９  コンデンサモジュール、３０  高圧側電力ライン、３０ａ，４０ａ，１３０ａ，１４０ａ，２３０ａ，２４０ａ  正極側端子、３０ｂ，４０ｂ，１３０ｂ，１４０ｂ，２３０ｂ，２４０ｂ  負極側端子、３２  高圧側コンデンサ、３３，４３  フィルム柱体、３４ａ，３４ｂ，４４ａ，４４ｂ  メタリコン電極、３６，１３６，２３６  高圧側放電抵抗、４０  低圧側電力ライン、４２  低圧側コンデンサ、４６，１４６，２４６，低圧側放電抵抗、５０  ケース。
【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】
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【図６】
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