特開 2024-91580 電気機械のためのインバータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024091580

(43)【公開日】2024-07-04

(54)【発明の名称】電気機械のためのインバータ

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20240627BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023216177

(22)【出願日】2023-12-21

(31)【優先権主張番号】2214296

(32)【優先日】2022-12-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(71)【出願人】

【識別番号】522457531

【氏名又は名称】ヴァレオ、イーオートモーティブ、フランス、エスアーエス

【氏名又は名称原語表記】Ｖａｌｅｏ ｅＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｆｒａｎｃｅ ＳＡＳ

(74)【代理人】

【識別番号】100107582

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 毅

(74)【代理人】

【識別番号】100137523

【弁理士】

【氏名又は名称】出口 智也

(72)【発明者】

【氏名】エロワ、モルテン

(72)【発明者】

【氏名】オーレリアン、プイイ

(72)【発明者】

【氏名】アマウリー、ルエ

(72)【発明者】

【氏名】スリーナス、ナラヤナン

【テーマコード（参考）】

5H770

【Ｆターム（参考）】

5H770AA21

5H770BA02

5H770DA03

5H770DA22

5H770QA06

5H770QA22

5H770QA28

(57)【要約】      （修正有）

【課題】費用が低減され、性能が向上した、簡略化されたインバータを提供する。
【解決手段】インバータ（１）は、容量性モジュール（２）と、第１のＤＣ接続（４ａ）によって容量性モジュール（２）に接続され、第１の電力モジュール（３ａ）の反対側に配置される第１のＡＣ接続（５ａ）を含む第１の電力モジュール（３ａ）と、第２のＤＣ接続（４ｂ）によって容量性モジュール（２）に接続され、第２の電力モジュール（３ｂ）の反対側に配置される第２のＡＣ接続（５ｂ）を含む第２の電力モジュール（３ｂ）と、を含み、電力モジュール（３ａ、３ｂ）が、容量性モジュール（２）の中央面（Ｐ）の両側において、容量性モジュール（２）の同じ側に配置され、ＡＣ接続（５ａ、５ｂ）がＤＣ接続（４ａ、４ｂ）よりも容量性モジュール（２）の中央面（Ｐ）に近い。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

特にモータ車両の中に収容されるように構成されたインバータ（１）であって、
容量性モジュール（２）と、
第１のＤＣ接続（４ａ）によって前記容量性モジュール（２）に接続され、前記容量性モジュール（２）およびＡＣ電気機械（５ａ）の間に電流を送るように構成された第１のＡＣ接続（５ａ）を含む第１の電力モジュール（３ａ）であって、前記第１のＡＣ接続（５ａ）が前記第１のＤＣ接続（４ａ）に対して前記第１の電力モジュール（３ａ）の反対側に配置される、第１の電力モジュール（３ａ）と、
第２のＤＣ接続（４ｂ）によって前記容量性モジュール（２）に接続され、前記容量性モジュール（２）および前記ＡＣ電気機械の間に電流を送るように構成された第２のＡＣ接続（５ｂ）を含む第２の電力モジュール（３ｂ）であって、前記第２のＡＣ接続（５ｂ）が前記第２のＤＣ接続（４ｂ）に対して前記第２の電力モジュール（３ｂ）の反対側に配置される、第２の電力モジュール（３ｂ）と、を含み、
前記第１の電力モジュール（３ａ）および前記第２の電力モジュール（３ｂ）が、前記容量性モジュール（２）の中央面（Ｐ）の両側において、前記容量性モジュール（２）の同じ側に配置され、前記インバータ（１）が、前記第１の電力モジュール（３ａ）の前記第１のＡＣ接続（５ａ）および前記第２の電力モジュール（３ｂ）の前記第２のＡＣ接続（５ｂ）が前記第１のＤＣ接続（４ａ）および前記第２のＤＣ接続（４ｂ）よりも前記容量性モジュール（２）の前記中央面（Ｐ）に近いことを特徴とする、インバータ（１）。

【請求項2】

前記第１の電力モジュール（３ａ）の前記第１のＡＣ接続（５ａ）および前記第２の電力モジュール（３ｂ）の前記第２のＡＣ接続（５ｂ）が前記容量性モジュール（２）の前記中央面（Ｐ）において延びることを特徴とする、請求項１に記載のインバータ（１）。

【請求項3】

前記第１の電力モジュール（３ａ）の前記第１のＡＣ接続（５ａ）および前記第２の電力モジュール（３ｂ）の前記第２のＡＣ接続（５ｂ）が、ＡＣモータに電力を供給するように構成された接続インタフェース（６）にプールされることを特徴とする、請求項１～２のいずれか一項に記載のインバータ（１）。

【請求項4】

前記第１のＡＣ電気接続（５ａ）が複数の第１の電気コネクタ（５０ａ、５０ｂ、５０ｃ）を含み、前記第２のＡＣ接続（５ｂ）が複数の第２の電気コネクタ（５２ａ、５２ｂ、５２ｃ）を含むことを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載のインバータ（１）。

【請求項5】

電流が等しい位相オフセット角を有する前記第１のＡＣ接続（５ａ）の前記第１のコネクタ（５０ａ、５０ｂ、５０ｃ）および前記第２のＡＣ接続（５ｂ）の前記第２のコネクタ（５２ａ、５２ｂ、５２ｃ）が、接続インタフェース（６）において対で関連付けられ、前記接続インタフェース（６）が、三相ＡＣモータのそれぞれの位相に電力を供給するように構成された少なくとも３つの出力（６０ａ、６０ｂ、６０ｃ）を含むことを特徴とする、請求項４に記載のインバータ（１）。

【請求項6】

前記接続インタフェース（６）の前記出力（６０ａ、６０ｂ、６０ｃ）が、前記容量性モジュール（２）の前記中央面（Ｐ）と平行に延びることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載のインバータ（１）。

【請求項7】

前記接続インタフェース（６０ａ、６０ｂ、６０ｃ）の前記出力が、前記第１のＤＣ接続（４ａ）と同じ前記第１の電力モジュール（３ａ）の側に配置されることを特徴とする、請求項５および６のいずれか一項に記載のインバータ（１）。

【請求項8】

前記第１の電力モジュール（３ａ）および前記第２の電力モジュール（３ｂ）が同一であることを特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載のインバータ（１）。

【請求項9】

前記容量性モジュール（２）がリンクコンデンサ（２）であることを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載のインバータ（１）。

【請求項10】

請求項１～９のいずれか一項に記載のインバータ（１）を含むことを特徴とする輸送機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力モジュールを備え、電気機械、例えば電気車両またはハイブリッド車両のエンジンに関連するインバータなどの電気装置に関する。

【背景技術】

【0002】

知られているように、電気モータ車両またはハイブリッドモータ車両は、高電圧オンボード電気システムを介して電圧が概して１００Ｖより大きい高電圧供給源電池によって電力が供給される電気駆動システムと、低電圧オンボード電気システムを介して低電圧供給電池によって電力が供給される複数の補助的電気機器アイテムとを含む。高電圧供給電池は、電気駆動システムにエネルギーを供給することによって車両を進ませる機能を提供する。より正確には、車両の車輪を駆動する電気機械を制御するために、高電圧供給電池によって送出されたＤＣ電圧を１つ以上のＡＣ制御電圧、例えば正弦波電圧に変換するためのインバータを使用することが知られている。

【0003】

特に、インバータの有効電力電子構成要素、特に電気エネルギーを電気機械に供給する電力モジュールに送出される電圧を安定化する役割を有する、当業者にリンクコンデンサまたはＤＣリンクコンデンサとして知られている容量性フィルタリングデバイスをインバータに組み込むことも知られている。

【0004】

高レベルの電力を必要とする電気車両またはハイブリッド車両、例えば実用車両の文脈の中で、複数の電力モジュール、概して各々が三相電流を送出する２つの電力モジュールによって電力を電気機械に供給することが知られている。次いで、この構築物は、各々が電力モジュールに接続されている２つのリンクコンデンサを概して使用する。

【0005】

電気機械は概して六相を含み、前記位相の各々には、２つの電力モジュールの内の１つからの電流の内の１つが供給される。しかし、この構成には、電気機械が、独立電源から届き、特性が異なる２つの三相交流を有するという欠点があり、それによって、電気機械の動作の撹乱が生じる可能性があるか、またはその駆動の点から少なくとも困難を生じる可能性がある。その上、前記電気機械に接続された三相を有する三相インバータの場合、同様の位相オフセットを有する２つの電力モジュールの各々からの電流は、電気機械の位相に電力を供給するために接続インタフェースの中で関連付けられる必要があるが、それによって、特に電力モジュールに固定された電子カードなどの他の構成要素の存在により接続インタフェースの複雑構築物が生じる。したがって、これらの条件下におけるインバータの製造によって、複雑な配置が構成され、駆動が困難になる。

【0006】

本発明は、費用が低減され、性能が向上した、簡略化されたインバータ構築物を提案することによって、従来技術の欠点を克服することを目的とする。

【発明の概要】

【0007】

より正確には、本発明の一つの主題は、特にモータ車両の中に収容されるように構成されたインバータであって、
容量性モジュールと、
第１のＤＣ接続によって前記容量性モジュールに接続され、前記容量性モジュールおよびＡＣ電気機械の間に電流を送るように構成された第１のＡＣ接続を含む第１の電力モジュールであって、前記第１のＡＣ接続が前記第１のＤＣ接続に対して前記第１の電力モジュールの反対側に配置される、第１の電力モジュールと、
第２のＤＣ接続によって前記容量性モジュールに接続され、前記容量性モジュールおよび前記ＡＣ電気機械の間に電流を送るように構成された第２のＡＣ接続を含む第２の電力モジュールであって、前記第２のＡＣ接続が前記第２のＤＣ接続に対して前記第２の電力モジュールの反対側に配置される、第２の電力モジュールと、を含み、
前記第１の電力モジュールおよび前記第２の電力モジュールが、前記容量性モジュールの中央面の両側において、前記容量性モジュールの同じ側に配置され、前記インバータが、前記第１の電力モジュールの前記第１のＡＣ接続および前記第２の電力モジュールの前記第２のＡＣ接続が前記第１のＤＣ接続および前記第２のＤＣ接続よりも前記容量性モジュールの前記中央面に近いことを特徴とする、インバータである。

【0008】

特徴のそのような組み合わせによって、そのようなインバータの電力モジュールは、同時に同じ容量性モジュールに接続される一方で、インバータの対称的な全体的配置のために同様の動作性能を示すので、同じ電流が供給される。第１のＡＣ接続および第２のＡＣ接続が、電力モジュールを駆動するための電子カードなどのインバータの追加的な構成要素の配置を妨げる可能性はより低い。

【0009】

有利には、前記第１の電力モジュールの前記第１のＡＣ接続および前記第２の電力モジュールの前記第２のＡＣ接続は、前記容量性モジュールの前記中央面において延びる。そのような構成において、２つの電力モジュールが互いに近いことによって、インバータの全体的なコンパクトさが更に向上する。

【0010】

有利には、前記第１の電力モジュールの前記第１のＡＣ接続および前記第２の電力モジュールの前記第２のＡＣ接続は、ＡＣモータに電力を供給するように構成された接続インタフェースにプールされる。そのような構成において、接続インタフェース、好ましくは電気接続バーまたは当業者にとっては「ブスバー」は、標準的構築物と比較して電気機械の端子に接続するための寸法が小さく、接続インタフェースは、できる限り電気機械の端子の近くにプールされる。

【0011】

有利には、前記第１のＡＣ電気接続が複数の第１の電気コネクタを含み、前記第２のＡＣ接続が複数の第２の電気コネクタを含む。

【0012】

有利には、電流が等しい位相オフセット角を有する前記第１のＡＣ接続の前記第１のコネクタおよび前記第２のＡＣ接続の前記第２のコネクタは、接続インタフェースにおいて対で関連付けられ、前記接続インタフェースは、三相ＡＣ電気機械のそれぞれの位相に電力を供給するように構成された少なくとも３つの出力を含む。そのような構成において、三相電気モータの位相には、電力モジュールのできる限り近くに電力が供給され、これらの条件下で同じ位相オフセットを有する電流を有するコネクタの対をなす関連付けによって、２つの電力モジュールによって送出される同様の特性が保証される。

【0013】

有利には、前記接続インタフェースの前記出力は、前記容量性モジュールの前記中央面と平行に延びる。そのような構成において、接続インタフェースの出力の向きおよび方向は、インバータの外側に位置する電気モータの位相コネクタの向きおよび方向に直接対応する。

【0014】

有利には、前記接続インタフェースの前記出力は、前記第１のＤＣ接続と同じ前記第１の電力モジュールの側に配置される。

【0015】

有利には、前記第１の電力モジュールおよび前記第２の電力モジュールは同一である。

【0016】

有利には、前記容量性モジュールはリンクコンデンサである。そのような構成において、２つの電力モジュールに供給されるＤＣ電流は、同じリンクコンデンサから生じることによって、２つの電力モジュール間の性能対称性が更に補強される。

【0017】

有利には、前記接続インタフェースの前記出力は、前記第１のＡＣ接続と同じ前記第１の電力モジュールの側に配置される。

【0018】

有利には、インバータは、中央面に対して垂直に延びる電力モジュールを駆動するための電子カードを更に含み、次いで、接続インタフェースは、電力モジュールの間で前記電子カードと平行に延び、電子カードと接続インタフェースの出力とは、中央面と平行に延び、電子カードの通過のためのオリフィスを通過する。

【0019】

本発明の別の態様によれば、本発明は、電気車両またはハイブリッド車両などの輸送機械に関する。

【0020】

本発明は、単に例示として提供されるだけである以下の記載を読み、同一の参照が同様の対象に与えられる非限定的な例示として示される添付の図面を参照して、よりよく理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の一実施形態にかかるインバータの概略斜視図である。

【0022】

【図2】図１からインバータのフレームおよびカバーが除去された位置におけるインバータの概略正面図である。

【0023】

【図3】図１から電子カードが除去された位置におけるインバータの概略平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

図は、本発明を実施することを可能にするために詳細に本発明を開示するものであるが、非限定的な前記図は、特に、適切な場合、より良好に本発明を定義するために使用されることに留意すべきである。

【0025】

図１は、例えば電気車両またはハイブリッド車両のエンジンのためのインバータ１を示す。インバータ１は、フレーム１００と、フレーム１００の内部空間がアクセス可能である除去位置およびインバータ１の動作位置に対応する閉位置の間で着脱可能であるカバー２００とを含む。

【0026】

図２および図３は、フレーム１００およびカバー２００が除去された位置におけるインバータ１を示す。インバータ１は、容量性モジュール２、ここではリンクコンデンサを含む。リンクコンデンサ２は、概して実質的に角柱状の平行六面体形状、水平方向Ｘに延びるリンクコンデンサ２の長さ、横方向Ｙに延びるリンクコンデンサ２の幅、および垂直方向Ｚに延びるリンクコンデンサ２の高さを有する。リンクコンデンサ２は、コンデンサ２の長さが中央面Ｐの中央に対応するように垂直面Ｚ、Ｙにおいて延びる中央面Ｐを有する。

【0027】

インバータ１は、第１のＤＣ接続４ａによってリンクコンデンサ２に接続された第１の電力モジュール３ａを更に含む。「電力モジュール」という用語は、電気機械に供給されるエネルギーが通過する構成要素を含む構築体を意味すると理解される。これらの構成要素は、供給電池および電気機械の間の電気エネルギーの通過が制御されるように電気回路内に配置された、例えば半導体トランジスタなどの電子スイッチを含んでもよい。特に、構成要素は、カプセル化が行われる裸の半導体チップである。すなわち、電力モジュールは、電気回路を形成し、同じケーシング内にカプセル化される複数の半導体チップを含む構築体である。第１の電力モジュール３ａは、リンクコンデンサ２の上に垂直に、平面Ｘ、Ｙと平行に延びる。

【0028】

第１のＤＣ接続４ａによって、リンクコンデンサ２が、フィルタ処理され、安定化されたＤＣ電流を第１の電力モジュール３ａに供給することが可能になる。第１のＤＣ接続４ａは、方向Ｚに垂直に延びる。第１の電力モジュール３ａは、第１のＡＣ接続５ａを更に含む。記載された実施形態において、第１のＡＣ接続５ａは、複数の第１の電気コネクタ５０ａ、５０ｂ、５０ｃを含み、第１の電気コネクタ５０ａ、５０ｂ、５０ｃの各々には、異なる位相オフセットを有するＡＣ電流が供給される。第１のコネクタ５０ａ、５０ｂ、５０ｃは、第１のＤＣ接続４ａに対して第１の電力モジュール３ａの反対側に配置される。

【0029】

インバータ１は、第２のＤＣ接続４ｂによってリンクコンデンサ２に接続された第２の電力モジュール３ｂを更に含む。第２の電力モジュール３ｂは、リンクコンデンサ２の中央面Ｐの、第１の電力モジュール３ａとは別の側に、リンクコンデンサ２の上に垂直に、平面Ｘ、Ｙと平行に延びる。ここで、第１の電力モジュール３ａおよび第２の電力モジュール３ｂは同一である。

【0030】

第２のＤＣ接続４ｂによって、リンクコンデンサ２が、フィルタ処理され、安定化されたＤＣ電流を第２の電力モジュール３ｂに供給することが可能になる。第２のＤＣ接続４ｂは、方向Ｚに垂直に延びる。第２の電力モジュール３ｂは、第２のＡＣ接続５ｂを更に含む。記載された実施形態において、第２のＡＣ接続５ｂは、複数の第２の電気コネクタ５２ａ、５２ｂ、５２ｃを含み、第２の電気コネクタ５２ａ、５２ｂ、５２ｃの各々には、異なる位相オフセットを有するＡＣ電流が供給される。第２のコネクタ５２ａ、５２ｂ、５２ｃは、第２のＤＣ接続４ｂに対して第２の電力モジュール３ｂの反対側に配置される。

【0031】

第１のコネクタ５０ａ、５０ｂ、５０ｃは、第１のＤＣ接続４ａよりもリンクコンデンサ２の中央面Ｐに近い。第２のコネクタ５２ａ、５２ｂ、５２ｃは、第２のＤＣ接続４ｂよりもリンクコンデンサ２の中央面Ｐに近い。この実質的に対称的な配置のため、電力モジュール３ａ、３ｂは、同様の動作性能を示す。

【0032】

電流が等しい位相オフセット角を有する第１のコネクタ５０ａ、５０ｂ、５０ｃおよび第２のコネクタ５２ａ、５２ｂ、５２ｃは、三相ＡＣモータのそれぞれの位相に電力を供給するように構成された３つの出力６０ａ、６０ｂ、６０ｃを含む接続インタフェース６において対で関連付けられる。記載された実施形態において、接続インタフェース６は、電気接続バー、または当業者にとっては「ブスバー」である。接続インタフェース６は、リンクコンデンサ２の中央面Ｐに対して垂直に延び、接続インタフェース６０ａ、６０ｂ、６０ｃの出力は、中央面Ｐと平行に、第２のＤＣ接続４ｂの側に延びる。有利には、接続インタフェース６０ａ、６０ｂ、６０ｃの出力は、第１のＤＣ接続４ａの側に配置される。

【0033】

特に、第１の電力モジュール３ａの第１のＡＣ接続５ａおよび第２の電力モジュール３ｂの第２のＡＣ接続５ｂは、中央面Ｐにおいて延びる。この場合、電力モジュール３ａ、３ｂは、更により同様の、特に実質的に同一の動作性能を示す。

【0034】

図２は、図２が中央面Ｐに対して垂直に延びる電子カード７を示すという点で図３と異なる。電子カード７は、制御モジュール３ａ、３ｂの上に垂直に位置し、接続インタフェース６は、電力モジュール３ａ、３ｂおよび電子カード７の間に延びる。接続インタフェース６０ａ、６０ｂ、６０ｃの出力も、電子カード７の通過のためのオリフィスを通って延びる。

【0035】

本発明は、上記で記載されている実施形態に限定されるものではないことにも注意すべきであろう。実際、各種の変更が、まさにそれらに開示された教示に鑑みて上記の実施形態になされてもよいことは、当業者にとって明らかであろう。

【0036】

上記で提供された本発明の詳細な提示において、使用される用語は、本明細書に開示された実施形態に本発明を限定するものと解釈されるべきではなく、それらの概略の知識をまさにそれらに開示された教示の実施に適用することによって、その提供が当業者の能力の範囲内である全ての均等物を含むように解釈されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【外国語明細書】