電容器模塊和檢測設備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電容器模塊和檢測設備。電容器模塊（10）包括：多個電容器元件（50）；匯流條（28），其包括在其一端上的元件連接部（24）和在其另一端上的、用于外部連接的負電極部（22），元件連接部連接到多個電容器元件（50）的端子部；接觸部（52），其與匯流條（28）一體化并且與電容器元件（50）的發(fā)熱部接觸；以及熱敏電阻（60），其作為設置在延伸部（56）中的溫度傳感器，延伸部（56）朝向與電流在匯流條（28）中流動的路徑不同的方向從接觸部（52）延伸。檢測部（52）具有頂端部（54），頂端部（54）位于在彼此相鄰的電容器元件（50）之間的間隙之間。
【專利說明】電容器模塊和檢測設備

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及由多個電容器元件構成的電容器模塊，以及檢測設備。

【背景技術】
[0002] 為了平滑電流和電壓，使用將多個電容器元件彼此互連的電容器模塊。電容器元 件重復放電和充電來產(chǎn)生熱量，使得觀測其溫度。
[0003] 例如，日本專利申請公開No. 2009-111370 (JP 2009-111370A)描述了被構造成經(jīng) 由配備有用于外部連接的端子部的匯流條來連接多個電容器并且被容納在殼體中，并且除 匯流條的端子部外在其上執(zhí)行樹脂成型的殼體成型電容器，并且描述了由熱敏電阻檢測電 容器的發(fā)熱。其中，在匯流條和電容器之間、在彼此相鄰的電容器之間等等提供熱敏電阻。
[0004] 此外，日本專利申請公開No. 2008-148530 (JP 2008-148530A)描述了一種用于逆 變器設備的電容器模塊，并且電容器模塊包括正負連接導體。在連接導體中，電容器彼此并 聯(lián)連接。連接導體的一部分用作用于電容器的正/負端子。連接導體的其他部分用作導熱 部。
[0005] 日本專利申請公開No. 2012-78328 (JP 2012-78328A)描述了在通過匯流條的上 游和下游之間的電阻壓降來檢測流過匯流條的電流的情況下，在匯流條中提供包括溫度檢 測二極管的電路基板，使得校正溫度影響。其中，為了減小在匯流條和溫度檢測二極管之間 的溫度差，在匯流條和電路基板之間夾入具有良好導熱性的材料。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 由于電容器模塊由多個電容器元件構成，根據(jù)電容器元件的特性變化，發(fā)熱狀態(tài) 也改變。此外，當電容器模塊被連接到負載驅(qū)動電路，以便平滑其電流和電壓時，根據(jù)驅(qū)動 電路的操作狀態(tài)，流過電容器元件的紋波電流的負擔狀態(tài)復雜地改變。因此，通常難以預測 構成電容器模塊的多個電容器兀件的哪一部分達到最高溫度。
[0007] 用于確保電容器模塊的耐熱特性的可能方法是使用具有大容量的電容器元件，但 電容器模塊變大并且成本增加。還想到觀測每一電容器元件的溫度，但要求許多溫度檢測 裝置(溫度傳感器）以及用于它們的附連的工時也增加。
[0008] 本發(fā)明提供一種電容器模塊和檢測設備，其均能準確地檢測多個電容器元件的溫 度，而不增加溫度檢測裝置的數(shù)量。
[0009] 本發(fā)明的第一方面涉及一種電容器模塊。該電容器模塊包括多個電容器元件、匯 流條、接觸部和溫度傳感器。匯流條包括在匯流條的一端上的元件連接部和在匯流條的另 一端上的、用于外部連接的電極部，元件連接部被電連接到多個電容器元件的各個端子部。 接觸部被連接到匯流條并且與多個電容器元件的發(fā)熱部接觸。溫度傳感器被設置在從接觸 部延伸的延伸部上。
[0010] 根據(jù)上述配置，在從接觸部延伸的延伸部中提供溫度傳感器。這使得可以準確地 檢測多個電容器元件的溫度，而不直接受紋波電流的影響。 toon] 在電容器模塊中，延伸部限定與電流流動的路徑不同的路徑。
[0012] 在電容器模塊中，由于在限定與電流流動的路徑不同的路徑的部分中提供延伸 部，因此，可以準確地檢測多個電容器元件的溫度，而不直接受紋波電流的變化的影響。
[0013] 電容器模塊可以在延伸部和電流在匯流條中流動的路徑之間具有間隙。
[0014] 由于電容器模塊在延伸部和在匯流條中的電流流動的路徑之間具有間隙，延伸部 的溫度不直接受紋波電流的變化影響。
[0015] 在電容器模塊中，接觸部被置于彼此相鄰的電容器元件之間。
[0016] 在電容器模塊中，由于接觸部被置于彼此相鄰的電容器元件之間，因此，從接觸部 延伸的延伸部具有反映電容器元件的溫度的溫度。
[0017] 電容器模塊可以進一步包括殼體和模制樹脂。該殼體可以在其中容納經(jīng)由匯流條 連接的多個電容器元件。該模制樹脂可以設置在殼體中，以便模制多個電容器元件?？梢?從模制樹脂暴露溫度傳感器。
[0018] 在電容器模塊中，由于溫度傳感器被提供為從被填充到殼體中以便模制多個電容 器元件的模制樹脂暴露，可以檢測電容器元件的溫度，而不受溫度傳感器的溫度特性影響。
[0019] 本發(fā)明的第二方面涉及一種檢測設備。該檢測設備包括上述的電容器模塊，以及 檢測電路。該檢測電路包括檢測溫度的溫度檢測電路，以及檢測在電容器模塊的負極端子 和電容器模塊的正極端子之間的電壓的電壓檢測電路。溫度檢測電路被電連接到溫度傳感 器的一個端子和另一端子。電壓檢測電路被電連接到溫度傳感器的該另一端子。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 在下文中，將參考附圖，描述本發(fā)明的示例性實施例的特征、優(yōu)點和技術及工業(yè)重 要性，其中，相同的數(shù)字表示相同的元件，以及其中：
[0021] 圖1是示例根據(jù)本發(fā)明的實施例的電容器模塊的結構的視圖，圖1A是電容器模塊 的整體視圖，圖1B是示例多個電容器元件相對于匯流條的連接狀態(tài)的視圖，圖1C是與匯流 條集成并且與電容器元件接觸的接觸部的頂端部的放大截面圖，并且圖1D是示例包括接 觸部和延伸部的匯流條的視圖；
[0022] 圖2是示例電容器模塊的參考例子的視圖；
[0023] 圖3是示例不同于圖1的另一示例性配置的視圖；
[0024] 圖4是示例不同于圖1、3的另一示例性配置的視圖；
[0025] 圖5是示例不同于圖1、3、4的另一示例性配置的視圖；以及
[0026] 圖6是示例連接到根據(jù)本發(fā)明的實施例的電容器模塊并且執(zhí)行溫度檢測和電壓 檢測的檢測電路等等的視圖。

【具體實施方式】
[0027] 下文將參考附圖，詳細地描述本發(fā)明的實施例。下述描述涉及連接到設置在混合 動力車輛等等中的逆變器電路的電容器模塊，但這是一個示例性應用的描述，電容器模塊 可以是用于其他應用的電容器模塊。
[0028] 下述所述的材料、尺寸、形狀和數(shù)量用于說明示例，并且能根據(jù)電容器模塊的規(guī)格 適當?shù)馗淖?。在下述描述中，所有圖中，相應的元件具有相同的參考符號，并且省略重復描 述。
[0029] 圖1是示例連接到設置在混合動力車輛中的逆變器電路的電容器模塊10的結構 的視圖。其中，分解電容器模塊10,使得示出其內(nèi)部結構。即，圖1A是電容器模塊10的配 置圖，并且示出了容納在模制殼體40中的多個電容器元件50、匯流條28等等；圖1B是示 例多個電容器元件50的相對于匯流條28等等的連接狀態(tài)的視圖；圖1C是與匯流條28集 成并與電容器元件50接觸的接觸部52的頂端部54的放大視圖；并且圖1D是示例包括接 觸部52和延伸部56的匯流條28的視圖。
[0030] 如圖1A所示，由長方體固體模制殼體40和在模制殼體中提供的附連部42形成電 容器模塊10的外形。從模制殼體40,引出正電極部20和負電極部22,進一步，引出溫度檢 測端子30、負電極電壓檢測端子32和正電極電壓檢測端子34。
[0031] 模制殼體40是由具有散熱特性和電絕緣的材料制成的容器。作為模制殼體40,可 以使用通過將具有適當耐熱性的樹脂模制成預定形狀來獲得的殼體。作為材料，可以使用 陶瓷代替樹脂。
[0032] 正電極部20和負電極部22是分別連接到逆變器電路的正母線和負母線的端子。 負電極電壓檢測端子32和正電極電壓檢測端子34是檢測作為在逆變器電路的正母線和負 母線之間的電壓的、在電容器模塊10的端子之間的電壓，即，系統(tǒng)電壓的端子。其中，從正 電極部20引出正電極電壓檢測端子34。溫度檢測端子30是檢測構成電容器模塊10的多 個電容器元件50的溫度的端子。
[0033] 溫度檢測端子30、負電極電壓檢測端子32和正電極電壓檢測端子34連接到執(zhí)行 溫度檢測和電壓檢測的檢測電路。在下文中，將參考圖6，更具體地描述執(zhí)行溫度檢測和電 壓檢測的檢測電路。
[0034] 多個電容器元件50、匯流條28等等被容納在模制殼體40中，并且其中填充模制樹 脂44。
[0035] 電容器元件50是具有適當容量、耐壓特性和耐熱特性的電容元件。作為電容器元 件50,可以使用層壓薄膜電容器，其是通過卷繞經(jīng)由介電隔板而層壓的薄膜狀正極板和薄 膜狀負極板來獲得的。
[0036] 匯流條28、29是彼此并聯(lián)地連接多個電容器元件50的導電材料。匯流條28是使 多個電容器元件50的負極側彼此連接的導電材料，并且匯流條29是使多個電容器元件50 的正極側彼此連接的導電材料。作為匯流條28、29,可以使用通過將金屬板加工成預定形狀 獲得的匯流條。例如，可以使用通過將銅材料、銅合金材料、鋁材料、不銹材料等等加工成預 定形狀獲得的匯流條。
[0037] 匯流條28由匯流條本體部26、作為匯流條本體部26的一端并且連接到電容器元 件50的負極端子部的元件連接部24,以及作為匯流條本體部26的另一端的、用于外部連 接的負電極部22構成。元件連接部24通過焊接等等連接到電容器元件50的負極端子部。 負電極部22配備有用于連接到逆變器電路的連接端子的螺栓等等通過的連接孔。
[0038] 盡管圖1A未完整地示出，但匯流條29具有與匯流條28相同的配置，并且由匯流 條本體部、作為匯流條本體部的一端并且通過焊接等等連接到電容器元件50的正極端子 部的元件連接部，以及作為匯流條本體部的另一端并且配備有用于外部連接的連接孔的正 電極部20構成。注意，圖1A中僅示出了正電極部20。
[0039] 匯流條28包括在與電流在匯流條28中流動的路徑分開的另一方向中延伸的延伸 部56。電流在匯流條28中流動的路徑是將電容器元件50連接到負電極部22的匯流條28 中，在該路徑中具有最低電阻并且電流易于流動的路徑。在圖1A、圖1B的情況下，沿匯流條 本體部26的路徑對應于電流在匯流條28中流動的路徑。
[0040] 熱敏電阻60是附連到延伸部56的溫度傳感器。作為溫度傳感器，可以使用其他 溫度傳感器，來代替熱敏電阻60。例如，可以使用已知溫度和電阻值之間的關系的溫度檢測 電阻元件。
[0041] 熱敏電阻60附連到延伸部56而不是作為電流在匯流條28中流動的路徑的匯流 條本體部26,以便不受在多個電容器元件50的正電極側和負電極側之間流動的紋波電流 影響。由于紋波電流流過匯流條本體部26,其溫度增加受紋波電流影響。其是熱敏電阻60 意圖檢測的多個電容器元件50的溫度。然而，因為下述原因，匯流條本體部26的溫度不需 要精確地指示多個電容器元件50的溫度。
[0042] 即，紋波電流的頻率分量根據(jù)逆變器電路的操作狀態(tài)改變。此外，由于多個電容 器元件50的頻率特性彼此也不同，當紋波電流狀態(tài)改變時，接收紋波電流的電容器元件被 另一個代替，由此導致溫度增加由于紋波電流的充放電而變?yōu)樽畲蟮碾娙萜髟罱K被改 變。匯流條本體部26的溫度指示由于紋波電流本身的電阻壓降導致的溫度增加，而不一定 指示地表示耐熱成問題的電容器元件50的溫度。為此，熱敏電阻60附連到延伸部56而不 是匯流條本體部26。
[0043] 模制樹脂44被填充到模制殼體40中，使得模制樹脂44附著到多個電容器元件 50,以便提高散熱特性。作為模制樹脂44,可以使用具有適當耐熱的樹脂。例如，可以使用 環(huán)氧樹脂。填充模制樹脂44,以便覆蓋多個電容器元件50。關于匯流條28,可以用模制樹 脂44來覆蓋匯流條本體部26和延伸部56,但不覆蓋熱敏電阻60。
[0044] 如果用模制樹脂44覆蓋熱敏電阻60,則模制樹脂44接收由多個電容器元件50產(chǎn) 生的熱，使得其溫度顯著地增加，這影響熱敏電阻60的溫度特性。因此，熱敏電阻60不被 模制樹脂44覆蓋，并且從模制樹脂44暴露。
[0045] 圖1B是示例在被容納在模制殼體40中前，多個電容器元件50相對于匯流條28 等等的連接狀態(tài)的視圖。盡管由于擋在模制殼體40后而在圖1B中未示出，但匯流條28除 延伸部56外，還包括與多個電容器元件50接觸的接觸部52。延伸部56不直接從匯流條本 體部26伸出，而是從接觸部52伸出。
[0046] S卩，接觸部52與匯流條28 -體化并且與電容器元件50的發(fā)熱部接觸?？梢砸约?工單一材料來將匯流條28和接觸部52形成為單一部件的方式，或?qū)R流條28和接觸部52 形成為分開的部件并且通過具有良好傳熱特性的連接構件一體化，來將接觸部52與匯流 條28-體化。在后一種情況下，接觸部52可以由非導電材料制成。在下述描述中，匯流條 28和接觸部52由同一材料制成，以便與彼此一體化。
[0047] 熱敏電阻60附連到延伸部56,延伸部56從與發(fā)熱部接觸的接觸部52延伸到不同 于電流流動的路徑的方向。這允許熱敏電阻60準確地檢測多個電容器元件50的發(fā)熱部的 溫度，而不受流過匯流條本體部26的紋波電流和電流變化影響。
[0048] 接觸部52是由與匯流條本體部26 -體化的導電材料制成的板狀部，并被提供為 以便與多個電容器元件50的外周接觸。如圖1A所示，多個電容器元件50、匯流條28等等 容納在模制殼體40中，并且其中填充模制樹脂。因此，由于在多個電容器元件50的外周和 接觸部52之間的間隙填充有用于散熱的模制樹脂，因此，將由多個電容器元件50生成的熱 有效地傳遞到接觸部52。
[0049] 接觸部52的頂端部54具有沿圓柱電容器元件50的外周的形狀。如在圖1C的放 大截面圖中所示，接觸部52的頂端部54插入在彼此相鄰的電容器元件50之間的間隙中。 認為在多個電容器元件50中，彼此相鄰的電容器元件50之間的間隙易于變熱，并且其間的 溫度變得最高。通過將接觸部52的頂端部54插入間隙中，將由多個電容器元件50產(chǎn)生的 熱有效地傳遞到接觸部52,由此，進一步提高熱敏電阻60的檢測精度。
[0050] 凹口部58是在延伸部56和沿匯流條本體部26的路徑（S卩，電流在匯流條28中流 動的路徑)之間提供的，并且被切掉使得匯流條本體部26經(jīng)由細連接部連接到延伸部56的 部分(空間）。因此，就電阻和耐熱性而言，匯流條本體部26和延伸部56之間的連接變得非 常有抵抗性。凹口部59是在接觸部52和沿匯流條本體部26的路徑（電流在匯流條28中 流動的路徑）之間提供的并且被切掉使得匯流條本體部26經(jīng)由細連接部連接到接觸部52 的部分(空間)。因此，就電阻和耐熱性而言，匯流條本體部26和接觸部52之間的連接變得 非常有抵抗性。
[0051] 當提供凹口部58、59時，沿匯流條本體部26的路徑用作在包括接觸部52和延伸 部56的匯流條28中的、具有最低電阻且電流易于流動的路徑。這允許在延伸部56中提供 的熱敏電阻60經(jīng)由接觸部52準確地檢測多個電容器元件50的發(fā)熱部的溫度，而不受流過 匯流條本體部26的紋波電流和電流變化的影響。
[0052] 圖2至5是示例其他接觸部的例子的視圖。圖2和3是示例在預先已知產(chǎn)生最大 發(fā)熱的電容器元件50A、50B的情況下，在電容器元件50A、50B的外周上提供接觸部90、92， 以便與匯流條本體部26 -體化的例子的視圖。
[0053] 圖2是在位于紙面的最右側上的電容器元件50A導致最大發(fā)熱的情況下，提供接 觸部90,以便與電容器元件50A的外周接觸的參考例子。在這種情況下，如果像圖1在紙面 的最左側上的延伸部56中提供熱敏電阻60,則最大發(fā)熱部離熱敏電阻60太遠。鑒于此，將 熱敏電阻60附連在負電極部22上。即使在這種情況下，熱敏電阻60也不被附連到作為電 流在匯流條28中流動的路徑的匯流條本體部26。
[0054] 在圖3中，在位于紙面的最左側上的電容器元件50B導致最大發(fā)熱的情況下，提供 接觸部92,以便與電容器元件50B的外周接觸。在這種情況下，與圖1類似，熱敏電阻60被 附連在延伸部56上。在匯流條本體部26和延伸部56之間提供凹口部58,與圖1類似。與 圖1相比，接觸部92具有小面積，從而可以整體上降低匯流條的成本。
[0055] 圖4、5是示例在未知哪一電容器元件導致最大發(fā)熱的情況下，準確地檢測在多個 電容器元件50中的最大溫度的散熱部的配置的視圖。在圖4中，在所有電容器元件50的 各個外周提供分開的接觸部94。在匯流條本體部26和延伸部56之間提供凹口部58,與圖 1類似。與圖1相比，接觸部94具有小面積，從而可以整體上降低匯流條的成本。
[0056] 在圖5中，使用與圖1不同的、不具有任何頂端部54的接觸部96。在匯流條本體 部56和延伸部56之間提供凹口部58,與圖1類似，并且在匯流條本體部26和延伸部56之 間提供凹口部59,與圖1類似。由于不提供頂端部54,因此，可以易于執(zhí)行整個匯流條的加 工。
[0057] 圖6是示例被連接到電容器模塊10并且執(zhí)行溫度檢測和電壓檢測的檢測電路70 配置，以及在檢測電路70和逆變器控制電路80之間的連接關系的視圖。圖6將與多個電 容器元件50連接的正電極部20、負電極部22、負電極側上的匯流條本體部26、延伸部56、 熱敏電阻60、溫度檢測端子30、負電極電壓檢測端子32和正電極電壓檢測端子34示為電 容器模塊10。
[0058] 如圖6所示，熱敏電阻60的兩個端子中的一個是僅用于溫度檢測的溫度檢測端子 30,但兩個端子中的另一個用于溫度檢測和負電極電壓檢測。同樣地，熱敏電阻60被設置 在與匯流條28 -體化的延伸部56上，并且熱敏電阻60的另一端子連接到延伸部56,這允 許該另一端子用于溫度檢測和負電極電壓檢測。這使得可以減少電容器模塊10的一個端 子。
[0059] 檢測電路70具有電壓檢測功能（電壓檢測電路)，將負電極電壓檢測端子32和正 電極電壓檢測端子34的檢測值輸入到差分放大器72的兩個輸入端子，并且輸出相對于控 制GND在電容器模塊10的端子之間的電壓。此外，檢測電路70具有溫度檢測功能(溫度檢 測電路)，用于基于熱敏電阻60的各個端子的檢測值，經(jīng)由保護電路74,輸出對應于溫度的 電壓值。
[0060] 通過在用作逆變器控制電路80的控制器的MG-E⑶82中提供的ADC，將從檢測電路 70輸出的、在電容器模塊10的端子之間的電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字系統(tǒng)電壓值。此外，使與從檢測 電路70輸出電壓值的溫度對應的電壓值經(jīng)受適當?shù)碾娖睫D(zhuǎn)換，然后由在MG-ECU82中提供 的另一 ADC86轉(zhuǎn)換成數(shù)字溫度。通過使用這些由此經(jīng)受了數(shù)字轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)，MG-E⑶82控制 逆變器電路的操作，并且控制在車輛中提供的并且連接到逆變器電路的旋轉(zhuǎn)電機的操作。
[0061] 同樣地，在電容器模塊10中，設計連接到多個電容器元件50的匯流條28的形狀， 使得匯流條28包括與電容器元件50的發(fā)熱部接觸的接觸部52,以及在與電流在匯流條28 中流動的路徑不同的方向上從接觸部52延伸的延伸部56。此外，用作溫度傳感器的熱敏電 阻被附連到延伸部56,由此使得可以準確地和精確地檢測多個電容器元件50的溫度。這使 得可以保護電容器模塊10,以提高對將設置在車輛中的逆變器電路和旋轉(zhuǎn)電機的控制的精 度。
【權利要求】
1. 一種電容器模塊，其特征在于包括： 多個電容器兀件（50); 匯流條（28)，所述匯流條包括在所述匯流條的一端上的元件連接部，和在所述匯流條 的另一端上的、用于外部連接的電極部，所述元件連接部被電連接到所述多個電容器元件 (50)的各個端子部； 接觸部（52)，所述接觸部被連接到所述匯流條（28)并且與所述多個電容器元件（50) 的發(fā)熱部接觸；以及 溫度傳感器（60 )，所述溫度傳感器被設置在從所述接觸部（52 )延伸的延伸部上。
2. 根據(jù)權利要求1所述的電容器模塊，其中： 所述延伸部限定與電流流動的路徑不同的路徑。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的電容器模塊，其中： 所述電容器模塊在所述延伸部和電流在所述匯流條（28)中流動的路徑之間具有間隙。
4. 根據(jù)權利要求1至3中的任何一項所述的電容器模塊，其中： 所述接觸部（52)被置于彼此相鄰的所述電容器元件（50)之間。
5. 根據(jù)權利要求1至4中的任何一項所述的電容器模塊，進一步包括： 殼體（40)，在所述殼體中容納經(jīng)由所述匯流條（28)連接的所述多個電容器元件（50); 以及 模制樹脂，所述模制樹脂被設置在所述殼體（40)中，以模制所述多個電容器元件 (50)，其中： 所述模制樹脂不覆蓋所述溫度傳感器（60 )。
6. -種檢測設備，其特征在于包括： 根據(jù)權利要求1至5中的任何一項所述的電容器模塊；以及 檢測電路（70)，所述檢測電路包括檢測溫度的溫度檢測電路、以及檢測在所述電容器 模塊的負極端子和所述電容器模塊的正極端子之間的電壓的電壓檢測電路，所述溫度檢測 電路被電連接到所述溫度傳感器（60 )的一個端子和另一端子，并且所述電壓檢測電路被電 連接到所述溫度傳感器（60)的所述另一端子。
【文檔編號】G01K7/22GK104103417SQ201410128476
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年4月1日 優(yōu)先權日:2013年4月2日
【發(fā)明者】廣中良臣 申請人:豐田自動車株式會社