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JP7725331B2 - 電動車両用パワーコントロールユニット - Google Patents
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JP7725331B2 - 電動車両用パワーコントロールユニット - Google Patents

電動車両用パワーコントロールユニット

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Description

本明細書に開示の技術は、電動車両用パワーコントロールユニットに関する。
電気自動車、ハイブリッド自動車、プラグイン・ハイブリッド自動車、燃料電池自動車等の電動車両では、車両駆動用モータの電源となる高圧バッテリと、車両内補機類の電源となる低圧バッテリと、を備える。また、電動車両では、車両駆動用モータ、ジェネレータ等を適切に制御するパワーコントロールユニットを備える。パワーコントロールユニットは、インバータ、DCDCコンバータ等を備える。インバータは、車両駆動用モータへの供給電圧を車両の負荷状態に応じて制御するものであり、DCDCコンバータは、高圧バッテリの電圧を低圧バッテリを充電可能な電圧まで降圧するものである。
電動車両では、高圧バッテリが大容量で大型であるため、搭載部品の小型化の必要性が高い。特許文献1の発明では、パワーコントロールユニットの冷却に用いられるウォータポンプをパワーコントロールユニットのケースに固定可能として、ウォータポンプを車体に取り付ける場合に必要とされる取付ブラケット等を廃止してシステム全体の小型化を図っている。
特開2004-304935号公報
しかし、特許文献1の発明では、パワーコントロールユニットのケースにウォータポンプを固定したことでブラケット等を廃止できるものの、個々の部品自体は不変であり、更なる改善の余地がある。
本明細書が開示する技術の課題は、ウォータポンプの構成部品をパワーコントロールユニットの構成部品に組み合わせて一体化することにより、ウォータポンプを含むパワーコントロールユニット全体の部品点数を削減してパワーコントロールユニットを小型化することにある。
上記課題を解決するために本明細書に開示の電動車両用パワーコントロールユニットは、次の手段をとる。
第1の手段は、車両駆動用モータと、該車両駆動用モータの電源となる高圧バッテリと、車両内補機類の電源となる低圧バッテリと、を備える電動車両において、前記高圧バッテリから前記車両駆動用モータへの供給電圧を制御するインバータと、前記高圧バッテリの電圧を、前記低圧バッテリを充電可能な電圧まで降圧するDCDCコンバータと、前記インバータ又は前記DCDCコンバータを構成する第1電気回路素子を搭載する回路基板と、前記第1電気回路素子を冷却するヒートシンクと、該ヒートシンクの冷媒通路に冷媒を通流させるウォータポンプと、該ウォータポンプの作動を制御するウォータポンプ制御回路と、を備え、該ウォータポンプ制御回路を構成する第2電気回路素子は、前記回路基板に前記第1電気回路素子と共に搭載されている。
上記第1の手段によれば、ウォータポンプ制御回路を構成する第2電気回路素子は、インバータ又はDCDCコンバータを構成する第1電気回路素子を搭載する回路基板に第1電気回路素子と共に搭載されている。そのため、ウォータポンプを含むパワーコントロールユニットの部品点数を削減してパワーコントロールユニットを小型化することができる。また、コストダウンを図ることができる。しかも、ウォータポンプ制御回路を構成する第2電気回路素子をパワーコントロールユニットのヒートシンクにて冷却することができる。そのため、ウォータポンプ制御回路を構成する第2電気回路素子として耐熱性能の低いものを使用することができ、設計の自由度を高めることができる。
第2の手段は、上述した第1の手段において、前記ウォータポンプ制御回路を構成する複数のポンプ用電気回路要素の一部は、前記DCDCコンバータを構成するコンバータ用電気回路要素に組み込まれて構成されている。
上記第2の手段によれば、ウォータポンプ制御回路のポンプ用電気回路要素の一部をDCDCコンバータのコンバータ用電気回路要素に組み込むことにより両回路要素を一体化できる。そのため、部品点数の削減を促進することができる。また、コストダウンを図ることができる。
第3の手段は、上述した第2の手段において、前記ウォータポンプ制御回路は、前記ポンプ用電気回路要素の一つとして電源回路からのノイズを除去する入力フィルタ回路を備え、前記DCDCコンバータは、前記コンバータ用電気回路要素の一つとして電力変換後の交流電流を整流した脈流を平滑化する平滑回路を備え、前記平滑回路を、前記入力フィルタ回路としても機能するように前記DCDCコンバータに対して前記ウォータポンプ制御回路が接続されている。
上記第3の手段によれば、DCDCコンバータの平滑回路をウォータポンプ制御回路の入力フィルタとしても機能させたため、ウォータポンプ制御回路に専用の入力フィルタを設けなくて済む。そのため、部品点数の削減を促進することができる。また、コストダウンを図ることができる。しかも、入力フィルタによるウォータポンプ制御回路の電圧ドロップを抑制することができる。また、DCDCコンバータの平滑回路をウォータポンプ制御回路の入力フィルタとしても機能させるため、ウォータポンプ制御回路は、DCDCコンバータの回路基板上に組み込まれる。そのため、ウォータポンプ制御回路の配線長を短くすることができ、ウォータポンプ制御回路の配線に乗るノイズを抑制することができる。
第4の手段は、上述した第2の手段又は第3の手段において、前記ウォータポンプ制御回路は、前記ポンプ用電気回路要素の一つとしてウォータポンプ駆動用モータの回転を制御するモータ制御回路を備え、前記DCDCコンバータは、前記コンバータ用電気回路要素の一つとしてデジタルコンピュータにより構成され、トランスによる電力変換を制御する電力変換制御回路を備え、前記モータ制御回路は、前記電力変換制御回路の前記デジタルコンピュータに組み込まれて構成されている。
上記第4の手段によれば、DCDCコンバータ用及びウォータポンプ制御回路用で本来2つ必要なデジタルコンピュータを一つにまとめることができる。そのため、部品点数を削減でき、パワーコントロールユニットを小型化することができる。また、コストダウンを図ることができる。
第5の手段は、上述した第2~第4の手段のいずれかにおいて、前記ウォータポンプ制御回路は、前記ポンプ用電気回路要素として、ウォータポンプ駆動用モータの回転を制御するモータ制御回路と、該モータ制御回路の出力を受けて前記ウォータポンプ駆動用モータへの供給電圧を制御する出力回路と、を備え、該出力回路を構成する前記第2電気回路素子は、前記回路基板に前記DCDCコンバータを構成する前記第1電気回路素子と共に搭載されている。
上記第5の手段によれば、ウォータポンプ制御回路の出力回路は、DCDCコンバータを構成する第1電気回路素子と同一の回路基板上に搭載される。そのため、ウォータポンプ制御回路の出力回路のために専用の回路基板を設ける場合に比べて部品点数を削減してパワーコントロールユニットを小型化することができる。また、コストダウンを図ることができる。
パワーコントロールユニットを備えたハイブリッド自動車のシステム構成説明図である。 一実施形態であるハイブリッド自動車のパワーコントロールユニット部分の外観説明図である。 一実施形態であるパワーコントロールユニット及びその周辺のシステム構成図である。 一実施形態であるパワーコントロールユニットの外観斜視図である。 図4のパワーコントロールユニットの透視図である。 DCDCコンバータにウォータポンプ制御回路を組み込んで一体化した一実施形態のブロック回路図である。 図6と同様のDCDCコンバータのブロック回路図であり、ウォータポンプ制御回路を組み込んで一体化する前の状態を示す。 図6と同様のウォータポンプ制御回路のブロック回路図であり、DCDCコンバータに組み込んで一体化する前の状態を示す。
<ハイブリッド自動車の構成例>
図1は、汎用のハイブリッド自動車の構成例を示す。このハイブリッド自動車では、駆動輪71と従動輪72とから成る4輪のうち、左右の駆動輪71をエンジン61と車両駆動用モータ(以下、単にモータという)51により駆動して走行する。ハイブリッド自動車は、パワーコントロールユニット100を備える。パワーコントロールユニット100は、車両負荷に応じて、モータ51を作動して駆動輪71を駆動し、ジェネレータ52によって発電して、モータ51の動力源である高圧バッテリ41を充電するように制御している。そのため、パワーコントロールユニット100は、モータ51の供給電圧を制御し、且つジェネレータ52の出力を交直変換するため、インバータを備える。また、パワーコントロールユニット100には、高圧バッテリ41により低圧バッテリ42を充電するために、高圧バッテリ41の高電圧を低圧バッテリ42を充電な電圧まで降下させるDCDCコンバータを備える。低圧バッテリ42は、車両内の補機類の動力源として使用される。なお、ハイブリッド自動車は、エンジン61に燃料を供給する燃料タンク63を備える。
<一実施形態の構成概要>
図2~5は、パワーコントロールユニット100の一実施形態を示す。この実施形態では、ハイブリッド自動車のパワーコントロールユニット100に自らを冷却する冷却システムのウォータポンプ31が一体に設けられている。図2、4、5のように、ウォータポンプ31は、パワーコントロールユニット100の筐体101に結合して固定されている。また、図3のように、ウォータポンプ31は、その制御回路(図示略)がパワーコントロールユニット100内のDCDCコンバータ10に一体に組み込まれている。図5は、ウォータポンプ制御回路を含むDCDCコンバータ10の回路基板102を示す。回路基板102の下部にはヒートシンク103が配置され、回路基板102を冷却している。そのため、DCDCコンバータ10を構成する第1電気回路素子(図示略)及びウォータポンプ制御回路を構成する第2電気回路素子(図示略)はヒートシンク103により冷却される。
図3のように、パワーコントロールユニット100内には、インバータ20とDCDCコンバータ10が含まれる。上述のように、インバータ20は、高圧バッテリ41とモータ51及びジェネレータ52との間に介挿されている。また、DCDCコンバータ10は、高圧バッテリ41と低圧バッテリ42との間に介挿されている。ウォータポンプ31は、DCDCコンバータ10に一体に組み込まれたウォータポンプ制御回路(図示略)により駆動制御されている。なお、ウォータポンプ制御回路は、DCDCコンバータ10に組み込まれるのに代えて、インバータ20に一体に組み込まれるようにしてもよい。
図2のように、ウォータポンプ31は、リザーブタンク33から供給される冷媒(図示略)を通流させる冷媒通路34の途中に介挿されている。また、ラジエータ32も冷媒通路34の途中に介挿されている。そのため、リザーブタンク33からの冷媒は、図2で矢印で示すように、ウォータポンプ31からパワーコントロールユニット100内のヒートシンク(図示略)に流れ、パワーコントロールユニット100内の各電気回路素子(図示略)を冷却する。また、ヒートシンクより下流の冷媒通路34は、パワーコントロールユニット100の下方に位置するトランスアクスル62内のジェネレータ52(図2では図示略)を冷却するように配管されている。ジェネレータ52から戻った冷媒は、ラジエータ32で放熱され、リザーブタンク33に戻される。なお、上記冷媒通路34の配管は、一例であり、状況に応じてこれとは別の配管とすることもあり得る。
<汎用のDCDCコンバータの構成例>
図7は、一実施形態のようにウォータポンプ制御回路を組み込んでいない汎用のDCDCコンバータ10Aを示す。DCDCコンバータ10Aは、高圧バッテリ41と低圧バッテリ42との間に接続されて、高圧バッテリ41の電圧を、低圧バッテリ42を充電するのに適した電圧に変換している。DCDCコンバータ10Aは、トランス(図示略)を含む電力変換器16Aを備え、図7にて電力変換器16Aの左側が一次側(高圧側)で、右側が二次側(低圧側)である。一次側には、トランスの一次側回路を開閉するようにハーフブリッジ方式の一次側スイッチ回路15Aが接続されている。また、二次側には、トランスの二次側の交流電流を直流電流に変換するように整流回路17A及び平滑回路18Aが接続されている。
DCDCコンバータ10Aは、デジタルコンピュータを含むマイクロ・コントローラ・ユニット(以下、MCUという)11Aを備える。MCU11Aは、一次側スイッチ回路15Aのオンオフ制御、並びに整流回路17A内のスイッチング素子(図示略)のオンオフ制御を行うことによって低圧バッテリ42を適切に充電するように制御している。従って、MCU11Aは、DCDCコンバータ10Aにおける電力変換を制御する電力変換制御回路を成している。なお、DCDCコンバータ10Aは、二次側回路部分の回路基板温度を検出する温度センサ13A、並びにMCU11AにDCDCコンバータ10Aの外部からインバータ(図示略)の信号を入力するための入出力回路19Aを備える。
<汎用のウォータポンプの構成例>
図8は、一実施形態のようにDCDCコンバータ10に組み込まれていない汎用のウォータポンプ制御回路10Bを示す。ウォータポンプ制御回路10Bは、出力回路である出力インバータ12Bを備える。出力インバータ12Bは、6個のスイッチング素子を三相ブリッジ接続したもので、UVWの出力信号によりブラシレスモータであるウォータポンプ駆動用モータ31Aを作動する。また、ウォータポンプ制御回路10Bは、デジタルコンピュータを含むMCU11Bを備える。MCU11Bは、パルス幅変調(PWM)の入力信号を受けて出力インバータ12Bの各スイッチング素子のオンオフを制御してウォータポンプ駆動用モータ31Aの回転速度を制御している。従って、MCU11Bは、ウォータポンプ駆動用モータ31Aの回転速度を制御するモータ制御回路を成している。そして、ウォータポンプ制御回路10Bは、入力されるパルス幅変調信号に応じてウォータポンプ駆動用モータ31Aの回転速度を制御している。
出力インバータ12Bの電源側には、ノイズ除去用の入力フィルタ回路18Bが接続されている。また、出力インバータ12Bのアース側には、過電流検知抵抗14Bが接続されている。一方、MCU11Bにパルス幅変調信号を入力する回路中には、パルス幅変調信号のパルス幅に応じた振幅の信号に変換する入力信号処理回路19Bが接続されている。また、MCU11Bには、回路基板温度検出用の温度センサ13Bの検出信号が入力されている。
<一実施形態の詳細構成>
図6は、一実施形態のDCDCコンバータ10を示す。このDCDCコンバータ10では、図7のDCDCコンバータ10Aに図8のウォータポンプ制御回路10Bが組み込まれて一体化されている。そのため、DCDCコンバータ10は、DCDCコンバータ10Aと同様、一次側スイッチ回路15、電力変換器16、整流回路17、平滑回路18、入出力回路19、及び温度センサ13を備える。
DCDCコンバータ10のMCU11は、DCDCコンバータ10AのMCU11Aにウォータポンプ制御回路10BのMCU11Bが一体に組み込まれている。そのため、MCU11は、一次側スイッチ回路15のオンオフ制御、並びに整流回路17内のスイッチング素子のオンオフ制御を行っている。即ち、MCU11は、MCU11Aと同様、DCDCコンバータ10における電力変換を制御する電力変換制御回路として機能している。同時に、MCU11は、ウォータポンプ制御回路10Bの出力インバータ12Bと同じ出力インバータ(出力回路ともいう)12に制御信号を出力する機能を果たしている。MCU11による一次側スイッチ回路15及び整流回路17、並びに出力インバータ12の各制御は、MCU11のメモリ(図示略)内に予め格納されたプログラムにより実行される。このようにMCU11では、MCU11AのCPU(セントラル・プロセッシング・ユニット)とMCU11BのCPUを一つにまとめることができるため、MCU11AとMCU11Bを個別に構成した場合に比べて構成を簡素化できる。また、パワーコントロールユニット100の小型化及びコストダウンを図ることができる。
出力インバータ12は、DCDCコンバータ10の回路基板102に搭載されている。従って、出力インバータ12を構成する6個のスイッチング素子(第2電気回路素子に相当)がDCDCコンバータ10の回路基板102上の適宜の隙間に接続されている。出力インバータ12の電流容量は、DCDCコンバータ10の扱う電流容量に比べて極めて小さい(例えば3A:100A)ため、出力インバータ12は、回路基板102の小さな隙間に挿入することができる。また、出力インバータ12の電源回路は、DCDCコンバータ10の平滑回路18の出力側に接続されている。即ち、DCDCコンバータ10の平滑回路18がウォータポンプ制御回路10Bの入力フィルタ回路18Bの役割を担っている。平滑回路18は、内部にL(インダクダンス)、C(キャパシタンス)成分を持ち、整流回路17からの脈流を平滑化する回路であり、ウォータポンプ制御回路10Bにおける入力フィルタ回路18Bとしての機能を果たすことができる。従って、DCDCコンバータ10では、入力フィルタ回路18Bを割愛することができる。なお、出力インバータ12のアース側には、汎用のウォータポンプ制御回路10Bの過電流検知抵抗14B(図8参照)と同様の過電流検知抵抗14が接続されている。また、図6に図示され、ここで説明を割愛した構成は従来公知の構成である。
このように出力インバータ12を構成する第2電気回路素子がDCDCコンバータ10の回路基板102上に接続されているため、出力インバータ12の電源回路の配線長を短くすることができる。しかも、出力インバータ12の電源回路を筐体101の外部に露出しないようにすることができる。なお、筐体101は、アルミニウム製であり、ノイズシールド機能を備える。そのため、出力インバータ12の電源回路に外部から重畳するノイズを抑制することができる。また、DCDCコンバータ10の平滑回路18が出力インバータ12の入力フィルタ回路18Bの代わりとなり、入力フィルタ回路18Bを割愛したことにより、入力フィルタ回路18Bの電圧降下分だけ出力インバータ12に供給される電圧の低下が抑制される。
入出力回路19に入力信号を入力する多重通信信号の入力端子CANには、インバータ20からの信号の他に、ウォータポンプを制御する入力信号(図8のPWM信号に相当)も入力されている。そのため、入出力回路19は、ウォータポンプ制御回路10Bの入力信号処理回路19Bの役割も担っている。従って、DCDCコンバータ10では、入力信号処理回路19Bを割愛することができ、回路構成を簡素化することができる。また、パワーコントロールユニット100の小型化及びコストダウンを図ることができる。
図6~8のように、DCDCコンバータ10、10A及びウォータポンプ制御回路10Bの各回路は、一次側スイッチ回路15、15A、電力変換器16、16A、MCU11、11A、11B等、各図中、四角のブロックで囲んで示した複数の電気回路要素を組み合わせて構成されている。各電気回路要素のうち、ウォータポンプ制御回路10Bを構成する電気回路要素がポンプ用電気回路要素であり、DCDCコンバータ10、10Aを構成する電気回路要素がコンバータ用電気回路要素である。また、各電気回路要素は、各電気回路要素の機能に応じて選択されたIC、スイッチング素子、コンデンサ、ダイオード、抵抗等の電気回路素子をプリント基板である回路基板上に組付けることにより構成されている。
<その他の実施形態>
以上、本明細書に開示の技術を特定の実施形態について説明したが、その他各種の形態で実施可能なものである。例えば、上記実施形態では、ウォータポンプは、パワーコントロールユニットの筐体に固定したが、ヒートシンクに固定してもよい。また、インバータを構成する第1電気回路素子を搭載する回路基板と、DCDCコンバータを構成する第1電気回路素子を搭載する回路基板は、別体に構成してもよいし、一体に構成してもよい。
10、10A DCDCコンバータ
10B ウォータポンプ制御回路
11、11A マイクロ・コントローラ・ユニット(電力変換制御回路、デジタルコンピュータ)
11B マイクロ・コントローラ・ユニット(モータ制御回路、デジタルコンピュータ)
12、12B 出力インバータ(出力回路)
13、13A、13B 温度センサ
14、14B 過電流検知抵抗
15、15A 一次側スイッチ回路
16、16A 電力変換器
17、17A 整流回路
18、18A 平滑回路
18B 入力フィルタ回路
19、19A 入出力回路
19B 入力信号処理回路
20 インバータ
31 ウォータポンプ
31A ウォータポンプ駆動用モータ
32 ラジエータ
33 リザーブタンク
34 冷媒通路
41 高圧バッテリ
42 低圧バッテリ
51 車両駆動用モータ
52 ジェネレータ
61 エンジン
62 トランスアクスル
71 駆動輪
72 従動輪
100 パワーコントロールユニット
101 筐体
102 回路基板
103 ヒートシンク

Claims (4)

  1. 車両駆動用モータと、
    該車両駆動用モータの電源となる高圧バッテリと、
    車両内補機類の電源となる低圧バッテリと、を備える電動車両において、
    前記高圧バッテリから前記車両駆動用モータへの供給電圧を制御するインバータと、
    前記高圧バッテリの電圧を、前記低圧バッテリを充電可能な電圧まで降圧するDCDCコンバータと、
    前記インバータ又は前記DCDCコンバータを構成する第1電気回路素子を搭載する回路基板と、
    前記第1電気回路素子を冷却するヒートシンクと、
    該ヒートシンクの冷媒通路に冷媒を通流させるウォータポンプと、
    該ウォータポンプの作動を制御するウォータポンプ制御回路と、を備え、
    該ウォータポンプ制御回路を構成する第2電気回路素子は、前記回路基板に前記第1電気回路素子と共に搭載されており、
    前記ウォータポンプ制御回路を構成する複数のポンプ用電気回路要素の一部は、前記DCDCコンバータを構成するコンバータ用電気回路要素に組み込まれて構成されており、
    前記ウォータポンプ制御回路は、前記ポンプ用電気回路要素の一つとして電源回路からのノイズを除去する入力フィルタ回路を備え、
    前記DCDCコンバータは、前記コンバータ用電気回路要素の一つとして電力変換後の交流電流を整流した脈流を平滑化する平滑回路を備え、
    前記平滑回路を、前記入力フィルタ回路としても機能するように前記DCDCコンバータに対して前記ウォータポンプ制御回路が接続されている電動車両用パワーコントロールユニット。
  2. 車両駆動用モータと、
    該車両駆動用モータの電源となる高圧バッテリと、
    車両内補機類の電源となる低圧バッテリと、を備える電動車両において、
    前記高圧バッテリから前記車両駆動用モータへの供給電圧を制御するインバータと、
    前記高圧バッテリの電圧を、前記低圧バッテリを充電可能な電圧まで降圧するDCDCコンバータと、
    前記インバータ又は前記DCDCコンバータを構成する第1電気回路素子を搭載する回路基板と、
    前記第1電気回路素子を冷却するヒートシンクと、
    該ヒートシンクの冷媒通路に冷媒を通流させるウォータポンプと、
    該ウォータポンプの作動を制御するウォータポンプ制御回路と、を備え、
    該ウォータポンプ制御回路を構成する第2電気回路素子は、前記回路基板に前記第1電気回路素子と共に搭載されており、
    前記ウォータポンプ制御回路を構成する複数のポンプ用電気回路要素の一部は、前記DCDCコンバータを構成するコンバータ用電気回路要素に組み込まれて構成されており、
    前記ウォータポンプ制御回路は、前記ポンプ用電気回路要素の一つとして前記ウォータポンプを制御する入力信号が入力される入力信号処理回路を備え、
    前記DCDCコンバータは、前記コンバータ用電気回路要素の一つとして通信用の入出力回路を備え、
    前記入出力回路は、前記入力信号処理回路と兼用する回路とされて前記入力信号処理回路の役割も担っている電動車両用パワーコントロールユニット。
  3. 請求項1又は2において、
    前記ウォータポンプ制御回路は、前記ポンプ用電気回路要素の一つとしてウォータポンプ駆動用モータの回転を制御するモータ制御回路を備え、
    前記DCDCコンバータは、前記コンバータ用電気回路要素の一つとしてデジタルコンピュータにより構成され、トランスによる電力変換を制御する電力変換制御回路を備え、
    前記モータ制御回路は、前記電力変換制御回路の前記デジタルコンピュータに組み込まれて構成されている電動車両用パワーコントロールユニット。
  4. 請求項1~3のいずれかにおいて、
    前記ウォータポンプ制御回路は、前記ポンプ用電気回路要素として、ウォータポンプ駆動用モータの回転を制御するモータ制御回路と、該モータ制御回路の出力を受けて前記ウォータポンプ駆動用モータへの供給電圧を制御する出力回路と、を備え、
    該出力回路を構成する前記第2電気回路素子は、前記回路基板に前記DCDCコンバータを構成する前記第1電気回路素子と共に搭載されている電動車両用パワーコントロールユニット。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12122251B2 (en) * 2022-09-28 2024-10-22 BorgWarner US Technologies LLC Systems and methods for bidirectional message architecture for inverter for electric vehicle

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000102288A (ja) 1998-09-25 2000-04-07 Denso Corp インバータ装置
JP2004248362A (ja) 2003-02-12 2004-09-02 Hitachi Ltd インバータ装置及び冷凍装置
JP2012239337A (ja) 2011-05-13 2012-12-06 Denso Corp 電力変換装置
WO2017038022A1 (ja) 2015-08-28 2017-03-09 パナソニックIpマネジメント株式会社 電力変換装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004304935A (ja) 2003-03-31 2004-10-28 Fuji Heavy Ind Ltd パワーコントロールユニット
JP6471659B2 (ja) * 2015-09-15 2019-02-20 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 インバータ制御基板
JP6796037B2 (ja) * 2017-07-13 2020-12-02 本田技研工業株式会社 駆動回路ユニット
JP6882626B2 (ja) * 2017-09-26 2021-06-02 株式会社島津製作所 真空ポンプ制御装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000102288A (ja) 1998-09-25 2000-04-07 Denso Corp インバータ装置
JP2004248362A (ja) 2003-02-12 2004-09-02 Hitachi Ltd インバータ装置及び冷凍装置
JP2012239337A (ja) 2011-05-13 2012-12-06 Denso Corp 電力変換装置
WO2017038022A1 (ja) 2015-08-28 2017-03-09 パナソニックIpマネジメント株式会社 電力変換装置

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