JP6945671B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

本願は、電力変換装置に関するものである。

電気自動車又はハイブリッド自動車のように、駆動源にモータが用いられている電動車両には、複数の電力変換装置が搭載されている。電力変換装置としては、商用の交流電源から直流電源に変換して高圧バッテリに充電する充電器、高圧バッテリの直流電源から補助機器用のバッテリの電圧（例えば１２Ｖ）に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ、バッテリからの直流電力をモータへの交流電力に変換するインバータ等が挙げられる。

近年、電動車両が普及することに伴い、電動車両に設けられる電力変換装置の実装スペースを縮小する理由などから、電力変換装置の小型化及び集積化が求められている。また、電動車両に用いられる電力変換装置は内部には多くの電子部品が使用されており、高出力化の要求に伴って、コンデンサ及び半導体素子といった発熱部品により高温な環境が電力変換装置の内部に生じている。そのため、これらの発熱する電気部品を効率よく冷却することが電力変換装置に求められている。さらにまた、エンジンの近傍といった厳しい搭載環境等への適用が電力変換装置に要求され、車両内の限られたスペースに電力変換装置を搭載するために、電力変換装置の大型化を抑制しつつ冷却性能を向上させることが必要となっている。

電力変換装置の大型化の抑制を図りながら冷却性能を向上させるために、コンデンサセルと導体部をケースに収納した平滑コンデンサを備え、導体部がケースから延在される途中において、絶縁部材を介して導体部が筐体に接した電力変換装置の構造が開示されている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１８−１２１４５７号公報

上記特許文献１においては、絶縁部材を介して導体部が筐体に接するため、外部から侵入した熱とコンデンサセルで発生した熱を導体部の接触した箇所を介して筐体に放出し、平滑コンデンサの冷却を行なうことができる。しかしながら、コンデンサセルと導体部をケースに収納して平滑コンデンサが構成され、ケースを含めて電力変換装置の筐体の内部に平滑コンデンサを配置していることから、電力変換装置の大型化が抑制されていないという課題があった。

また、絶縁部材を介して導体部が筐体に接しているものの、導体部の接触した箇所と冷却のための流路とは離間しているため、平滑コンデンサの冷却を効率よく行うことができないという課題があった。さらに、コンデンサセルはケースの内部に収納されており、筐体及び流路から離間しているため、コンデンサセルの冷却を効率よく行うことができないという課題があった。

そこで、本願は、平滑コンデンサの冷却性能を向上させつつ、大型化を抑制させることができる電力変換装置を得ることを目的としている。

本願に開示される電力変換装置は、外側に冷却面を有し、内側に冷媒が流れる流路が形成された冷却器と、冷却器に固定されると共に伝熱部材のみを介して冷却面に熱的に接続され、直流電力を平滑化する平滑コンデンサとを備え、前記平滑コンデンサが熱的に接続され、前記平滑コンデンサと対向している前記冷却面の全ての部分と前記平滑コンデンサとの間の前記伝熱部材の厚さを、前記平滑コンデンサが熱的に接続され、前記平滑コンデンサと対向している前記冷却面の全ての部分と前記流路との間の前記冷却器の壁厚よりも薄くしたものである。

本願に開示される電力変換装置によれば、平滑コンデンサは特許文献１のようにケースを介して冷却器に固定させる必要がなく、ケースが不要になり、電力変換装置の大型化を抑制できる。また、平滑コンデンサの熱を、伝熱部材を介して冷却面に伝達させ、効率的に平滑コンデンサを冷却させることができる。また、平滑コンデンサが熱的に接続された冷却面の部分と平滑コンデンサとの間の伝熱部材の厚さを、平滑コンデンサが熱的に接続された冷却面の部分と流路との間の冷却器の壁厚よりも薄くしたので、平滑コンデンサの熱をより効率的に冷却面に伝達させ、平滑コンデンサの冷却性能を向上させることができる。

実施の形態１に係る電力変換装置の概略を示す斜視図である。 実施の形態１に係る電力変換装置の外観の概略を示す斜視図である。 実施の形態１に係る電力変換装置の概略回路図である。 実施の形態１に係る電力変換装置の平滑コンデンサを示す斜視図である。 実施の形態１に係る電力変換装置の平滑コンデンサを示す平面図である。 図１のＡ−Ａ断面位置で切断した電力変換装置の要部断面図である。 図１のＢ−Ｂ断面位置で切断した電力変換装置の要部断面図である。 図５のＤ−Ｄ断面位置で切断した要部断面図である。 図５のＤ−Ｄ断面位置で切断した要部断面図である。 図１のＣ−Ｃ断面位置で切断した電力変換装置の要部断面図である。 図８のＥ−Ｅ断面位置で切断した電力変換装置の要部断面図である。

以下、本願の実施の形態による電力変換装置を図に基づいて説明する。なお、各図において同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。

実施の形態１．
図１は電力変換装置１００の概略を、筐体蓋４を取り去って示す斜視図、図２は電力変換装置１００の外観の概略を示す斜視図、図３は電力変換装置１００の概略回路図、図４は平滑コンデンサ２を示す斜視図、図５は平滑コンデンサ２を示す平面図、図６は図１のＡ−Ａ断面位置で切断した電力変換装置１００の要部断面図、図７は図１のＢ−Ｂ断面位置で切断した電力変換装置１００の要部断面図、図１０は図１のＣ−Ｃ断面位置で切断した電力変換装置１００の要部断面図、図１１は図８のＥ−Ｅ断面位置で切断した電力変換装置１００の要部断面図である。

電力変換装置１００は、直流電力を電力変換して出力する装置である。電力変換装置１００は、図２に示すように、筐体蓋４が例えばネジ（図示せず）で冷却器１に取り付けられて冷却器１と筐体蓋４とで筐体５が構成され、車両に搭載される。なお、図２には電力変換装置１００の入出力に関わる開口部は図示していない。

電力変換装置１００は、図１に示すように、冷却器１、平滑コンデンサ２、及びパワーモジュール３を備える。なお、平滑コンデンサ２及びパワーモジュール３は、図２に示した筐体蓋４には直接的に固定されていない。

＜回路構成＞
平滑コンデンサ２は、直流電力を平滑化する。本実施の形態では、平滑コンデンサ２は、図４に示すように、基板１２と、基板１２に実装された複数のコンデンサセル１３と、を備える。平滑コンデンサ２は、基板１２及びコンデンサセル１３に加えて、複数のコンデンサセル１３に基板１２を介して電気的に接続された板状の給電バスバー１４を備える。給電バスバー１４は、図５に示すように、２つのバスバー、すなわち、正極側バスバー１４ａと負極側バスバー１４ｂとを有している。基板１２、コンデンサセル１３、及び給電バスバー１４等は、モジュール状に一体化されている。一体化されているため、これらの構成部品を個別に電力変換装置１００に設ける場合に比べて電力変換装置１００の大型化が抑制される。また、基板１２とコンデンサセル１３と給電バスバー１４を一体化することで、電力変換装置１００の組立工数が削減され、組立の作業性が向上し、電力変換装置１００を安価に製造することができる。なお、給電バスバー１４は、平滑コンデンサ２のモジュール構成要素とされなくてもよく、平滑コンデンサ２と別部品とされてもよい。

パワーモジュール３は、半導体スイッチング素子を有している。パワーモジュール３は、図１に示すように、給電バスバー１４と電気的に接続されている。

本実施の形態では、図３に示すように、電力変換装置１００は、直流電力を交流電力に変換して３相交流モータ１１に供給するインバータとされている。給電バスバー１４は正極側バスバー１４ａと負極側バスバー１４ｂとを備える。給電バスバー１４は、電力変換装置１００の外部に設けられた直流電源１０に、正極端子１４ｃと負極端子１４ｄで接続される。正極側バスバー１４ａと負極側バスバー１４ｂとの間に、複数（本例では１９個）のコンデンサセル１３が並列に接続される。正極側バスバー１４ａと負極側バスバー１４ｂとの間に、複数（本例では３つ）のパワーモジュール３が並列に、正極接続端子１４ｅと負極接続端子１４ｆで接続される。各パワーモジュール３には、直列に接続された２つの半導体スイッチング素子が設けられる。各パワーモジュール３における２つの半導体スイッチング素子の接続点は、３相交流モータ１１の各相の巻線に接続される。各半導体スイッチング素子のゲート端子等の制御用の端子は、制御回路（図示せず）に接続される。

パワーモジュール３は、図１に示すように、半導体スイッチング素子等の回路を樹脂により封止した矩形板状の本体部３ａと、本体部３ａから延出した複数の端子を備える。複数の端子は、正極側バスバー１４ａに接続される正極側端子３ｂ、負極側バスバー１４ｂに接続される負極側端子３ｃ、巻線に接続される巻線接続端子３ｄ、及び制御回路（図示せず）に接続される制御端子３ｅである。

＜冷却器１＞
冷却器１は、外側に冷却面６を有し、内側に冷媒が流れる流路８（図１において図示せず）が形成される。冷媒は流体であり、冷却器１の側面に設けられた２つのパイプ７から冷媒は流出入される。冷媒には、例えば水またはエチレングリコール液が使用される。冷却面６は、冷媒によって冷却される。冷却器１は、例えばアルミニウムからダイカストにて作製される。

本実施の形態では、冷却器１は、外形が直方体状（本例では、矩形板状）の箱型に形成されており、直方体状の冷却器１の１つの面（筐体蓋４に覆われる側の面）が、冷却面６とされている。冷却面６に、平滑コンデンサ２及びパワーモジュール３が熱的に接続される。冷却器１は、内側の空間が流路８とされているが、これ以外の流路８の形状であっても構わない。例えば、２つのパイプ７の間をつなぐ、管状の流路とされてもよく、さらに流路８の内部もしくは外部にフィンが設けられてもよい。

＜平滑コンデンサ２＞
平滑コンデンサ２は、図６に示すように、冷却器１に固定されると共に伝熱部材２１を介して冷却面６に熱的に接続されている。この構成によれば、平滑コンデンサ２は特許文献１のようにケースを介して冷却器１に固定させる必要がなく、ケースが不要になり、電力変換装置１００の大型化を抑制できる。伝熱部材２１は、例えば放熱シートまたは放熱コンパウンドであるが、これらに限るものではない。

本実施の形態では、基板１２が、冷却器１に固定され、複数のコンデンサセル１３は、伝熱部材２１を介して冷却面６に熱的に接続されている。この構成によれば、複数のコンデンサセル１３のそれぞれに冷却器１へ固定する部位を設ける必要がなく、複数のコンデンサセル１３が実装された基板１２により、複数のコンデンサセル１３は効率的に冷却器１に固定することができる。また、平滑コンデンサ２の静電容量を、複数のコンデンサセル１３に分割して持たせることができる。本実施の形態では、複数のコンデンサセル１３は１９個設けられており、小容量のコンデンサセル１３を用いることができる。また、複数のコンデンサセル１３が設けられることにより、コンデンサセル１３の表面積を増加させることができ、冷却面６への放熱性を高めることができる。複数のコンデンサセル１３は、２個以上であればよいが、例えば、１０個以上設けられると、効果をより高めることができる。

基板１２は、冷却面６と間隔を空けて配置され、複数のコンデンサセル１３は、基板１２と冷却面６との間に配置されている。図７に示すように、冷却器１は、冷却面６から突出した突部１ａを備え、基板１２は、突部１ａに固定されている。本例では、基板１２は、突部１ａに、締結部材９（本例では、ネジ）により、基板１２が備えたネジ穴１２ａを利用して固定されている。複数のコンデンサセル１３は、伝熱部材２１を介して冷却面６に熱的に接続されている。

この構成によれば、冷却の必要性が低い基板１２を冷却面６と間隔を空けて配置し、コンデンサセル１３を冷却面６に近接して配置することができる。そのため、コンデンサセル１３の冷却性能を高めることができる。

基板１２は、平板状に形成されている。平滑コンデンサ２が熱的に接続される冷却面６の部分は、平面状に形成されている。基板１２は、冷却面６と間隔を空けて、冷却面６に平行に配置されている。コンデンサセル１３は、柱状（本例では、円柱状）であり、複数のコンデンサセル１３は、冷却面６及び基板１２に沿って並べられている。柱状のコンデンサセル１３の側面は、冷却面６及び基板１２に直交するように配置されている。柱状のコンデンサセル１３の一方の底面は、基板１２の冷却面６の側の面と対向し、一方の底面に設けられた端子（図示せず）が、基板１２に電気的に接続される。コンデンサセル１３の他方の底面である平面部１３ａは、図６に示すように、冷却面６と対向し、平面部１３ａと冷却面６との間に、伝熱部材２１が挟まれている。

この構成によれば、複数の柱状のコンデンサセル１３が、縦向きの状態で、冷却面６及び基板１２の間に並べられるので、コンデンサセル１３の配置面積を小さくし、効率的に配置することができると共に、柱状のコンデンサセル１３の平面部１３ａにより、冷却面６への伝熱面積を広くすることができる。

複数のコンデンサセル１３は、互いに同じ形状をしている。伝熱部材２１は、複数のコンデンサセル１３のそれぞれに個別に設けられている。なお、伝熱部材２１は、複数のコンデンサセル１３に共通化した１枚のシート状にされてもよい。

後述するように、給電バスバー１４は、図５に示すように、直線状に延びる直線部１４ｈを有している。直線部１４ｈは、冷却面６に沿って伸長する。複数のコンデンサセル１３は、給電バスバー１４の直線部１４ｈに沿って並べられる。この構成によれば、多くのコンデンサセル１３が設けられる場合でも、複数のコンデンサセル１３を給電バスバー１４の直線部１４ｈに沿って並べ、各コンデンサセル１３を効率的に配置できる。

複数のコンデンサセル１３は、給電バスバー１４の直線部１４ｈの一方の側の冷却面６の領域に、給電バスバー１４の直線部１４ｈに沿って並べられる。本例では、１９個のコンデンサセル１３が、直線部１４ｈの一方の側の冷却面６の領域に、給電バスバー１４の直線部１４ｈに沿って２列に並べられている。

また、複数のパワーモジュール３（本例では、３つ）が、図１に示すように、給電バスバー１４の直線部１４ｈの他方の側の冷却面６の領域に、給電バスバー１４の直線部１４ｈに沿って並べられ、給電バスバー１４の直線部１４ｈに接続されている。この構成によれば、給電バスバー１４の直線部１４ｈの両側の冷却面６の領域を有効利用して、複数のコンデンサセル１３及び複数のパワーモジュール３を効率的に配置することができ、電力変換装置１００の小型化を図ることができる。

＜給電バスバー１４＞
給電バスバー１４は、図５に示すように、正極側バスバー１４ａと、負極側バスバー１４ｂと、正極側バスバー１４ａと負極側バスバー１４ｂとの間に設けられた絶縁部材１７とを備える。絶縁部材１７は、正極側バスバー１４ａと負極側バスバー１４ｂとの短絡を防止するために設けられる。正極側バスバー１４ａと負極側バスバー１４ｂとの間に絶縁部材１７を設けることで、正極側バスバー１４ａと負極側バスバー１４ｂとの短絡を容易に防止できる。ここでは、平行に配置された正極側バスバー１４ａと負極側バスバー１４ｂとの間に、絶縁部材１７としての絶縁紙が挟まれている。正極側バスバー１４ａと負極側バスバー１４ｂの配置、及び絶縁部材１７の材料はこれに限るものではなく、絶縁部材１７は、例えば、樹脂材料で作製しても構わない。絶縁部材１７を絶縁紙とした場合、絶縁部材１７を薄くすることができるため、給電バスバー１４を小型にすることができる。

給電バスバー１４は、図３に示すように、電力変換装置１００の外部に設けられた直流電源１０から直流電力が供給され、パワーモジュール３と接続される。給電バスバー１４は、図５に示すように、直線状に延びる直線部１４ｈと、直線部１４ｈから折れ曲がった電源接続部１４ｉとを備えている。正極側バスバー１４ａの電源接続部１４ｉには、直流電源１０の正極側に接続される正極端子１４ｃが設けられ、負極側バスバー１４ｂの電源接続部１４ｉには、直流電源１０の負極側に接続される負極端子１４ｄが設けられる。

給電バスバー１４の直線部１４ｈは、直線部１４ｈに沿った各パワーモジュール３の配置箇所において、各パワーモジュール３に接続される正極接続端子１４ｅ及び負極接続端子１４ｆを備えている。よって、３つのパワーモジュール３に対応して、３組の正極接続端子１４ｅ及び負極接続端子１４ｆが設けられる。

正極側バスバー１４ａ、負極側バスバー１４ｂ、及び絶縁部材１７の、樹脂部材１８による一体化について説明する。正極側バスバー１４ａ、負極側バスバー１４ｂ、及び絶縁部材１７は、樹脂部材１８で一体成形される。図８は、図５のＤ−Ｄ断面位置で切断した要部断面図である。樹脂部材１８は、正極側バスバー１４ａ、負極側バスバー１４ｂ、及び絶縁部材１７のそれぞれを貫通させた貫通孔１９にも設けられる。正極側バスバー１４ａ、負極側バスバー１４ｂ、及び絶縁部材１７を成形で一体化することで、給電バスバー１４の組立工数は削減され、給電バスバー１４を安価に製造することができる。

樹脂部材１８は、冷却器１に固定される。給電バスバー１４は、図５に示すように、基板１２の端部の側に配置されている。樹脂部材１８は、給電バスバー１４を一体成形した部分から基板１２の中央の側に延出した固定部１８ｂを有している。固定部１８ｂは基板１２が備えたネジ穴１２ａに合う位置に設けられ、固定部１８ｂが基板１２と共に冷却器１に固定されている。樹脂部材１８は、図７に示すように、基板１２と共に固定部１８ｂにおいて締結部材９により冷却器１に固定される。ここでは、樹脂部材１８の３か所に固定部１８ｂが設けられ、３か所で樹脂部材１８は冷却器１に固定される。樹脂部材１８を冷却器１に固定することで、給電バスバー１４の耐振性は向上する。ここでは、樹脂部材１８を基板１２と共にネジ止めして冷却器１に固定したが、樹脂部材１８の固定方法はこれに限るものではなく、樹脂部材１８と基板１２を別々に冷却器１に固定しても構わない。

固定部１８ｂは、図１０に示すように、基板１２に設けられた貫通孔１２ｂに嵌合された突起部１８ｃを備える。樹脂部材１８は、貫通孔１２ｂと突起部１８ｃとを嵌め合って、基板１２に取り付けられる。貫通孔１２ｂと突起部１８ｃとを嵌め合うことで、基板１２に対する樹脂部材１８、ひいては給電バスバー１４の位置が決定され、樹脂部材１８は基板１２に仮固定される。そのため、基板１２への給電バスバー１４のはんだ付け等の実装を容易に行うことができる。

また、図５に示すように、平滑コンデンサ２は、正極側バスバー１４ａ及び負極側バスバー１４ｂの周囲を取り囲む磁性体コア１５を備えている。磁性体コア１５は、電力変換装置１００から生じる電波ノイズを抑制する部品であり、例えばフェライトコアが用いられる。図１１に示すように、磁性体コア１５の両側の側面に樹脂部材１８からなる位置決め部１８ａが設けられ、磁性体コア１５は樹脂部材１８で位置決めされる。樹脂部材１８で位置決めされた磁性体コア１５により、給電バスバー１４は安定して取り囲まれて、電力変換装置１００から生じる電波ノイズは効率よく抑制される。なお、正極側バスバー１４ａ、負極側バスバー１４ｂ、及び絶縁部材１７の一体化は成形に限るものではなく、図９に示すように、環状に形成された樹脂部材２０を正極側バスバー１４ａ、負極側バスバー１４ｂ、及び絶縁部材１７に巻き付けて、これらを一体化しても構わない。

平滑コンデンサ２は、基板１２に実装されたノイズ除去用コンデンサ１６を備えている。ノイズ除去用コンデンサ１６は、電力変換装置１００の入力側に、スイッチングノイズの除去を目的として配置される。

＜冷却機構＞
本願の要部である平滑コンデンサ２の冷却器１への熱的な接続について説明する。上述したように、平滑コンデンサ２は、伝熱部材２１を介して冷却面６に熱的に接続されている。本実施の形態では、複数のコンデンサセル１３は、伝熱部材２１を介して冷却面６に熱的に接続されている。複数のコンデンサセル１３が熱的に接続された冷却面６の部分の内側には、冷媒が流れる流路８が形成される。

図７に示すように、コンデンサセル１３が熱的に接続された冷却面６の部分とコンデンサセル１３との間の伝熱部材２１の厚さＸ１は、コンデンサセル１３が熱的に接続された冷却面６の部分と流路８との間の冷却器の壁厚Ｙ１よりも薄い。例えばアルミニウムのように冷却器１に用いる材料は、伝熱部材２１と比べて熱伝導率が高い。そのため、伝熱部材２１の厚さＸ１を冷却器の壁厚Ｙ１よりも薄くすることで、平滑コンデンサ２の熱をより効率的に冷却面に伝達させ、効率よく冷却することができる。また、発熱部材であるコンデンサセル１３が、伝熱部材２１を介して冷却面６に直接熱的に接続されるため、平滑コンデンサ２に溜め込まれた熱が効率よく冷却される。

本実施の形態では、給電バスバー１４は、バスバー用の伝熱部材２１ａを介して冷却面６に熱的に接続されている。給電バスバー１４が熱的に接続された冷却面６の部分の内側には、冷媒が流れる流路８が形成される。給電バスバー１４は、直線部１４ｈから冷却面６に平行に延出した冷却部１４ｇを備えている。冷却部１４ｇと冷却面６との間に、バスバー用の伝熱部材２１ａが配置されている。冷却部１４ｇは、直線部１４ｈに沿って複数個所設けられている。よって、給電バスバー１４の直線部１４ｈを全体に亘って冷却することができる。

給電バスバー１４（冷却部１４ｇ）が熱的に接続された冷却面６の部分と給電バスバー１４（冷却部１４ｇ）との間の伝熱部材２１ａの厚さＸ２は、給電バスバー１４（冷却部１４ｇ）が熱的に接続された冷却面６の部分と流路８との間の冷却器の壁厚Ｙ２よりも薄い。冷却器の壁厚Ｙ１と冷却器の壁厚Ｙ２とは、同様の厚さとされている。

バスバー用の伝熱部材２１ａの厚さＸ２を冷却器の壁厚Ｙ２よりも薄くすることで、給電バスバー１４の熱をより効率的に冷却面に伝達させ、効率よく冷却することができる。発熱部材である給電バスバー１４が、伝熱部材２１ａを介して冷却面６に直接熱的に接続されるため、給電バスバー１４で生じた熱が効率よく冷却される。また、コンデンサセル１３及び給電バスバー１４の冷却性能を高めることで、電力変換装置１００の出力をあげることができ、また電力変換装置１００の信頼性が向上される。

パワーモジュール３は、図１に示すように、冷却面６に熱的に接続されている。本実施の形態では、矩形板状の本体部３ａの一方の側の面が、冷却面６に当接している。パワーモジュール３が冷却面６に熱的に接続されているため、パワーモジュール３は効果的に冷却される。なお、パワーモジュール３と冷却面６との間に、伝熱部材が設けられてもよい。パワーモジュール３の正極側端子３ｂ、負極側端子３ｃ、巻線接続端子３ｄ、及び制御端子３ｅは、冷却面６から離れる方向に、本体部３ａの端部から延出している。

以上のように、実施の形態１による電力変換装置１００において、コンデンサセル１３が熱的に接続された冷却面６の部分とコンデンサセル１３との間の伝熱部材２１の厚さＸ１は、コンデンサセル１３が熱的に接続された冷却面６の部分と流路８との間の冷却器の壁厚Ｙ１よりも薄いため、コンデンサセル１３の冷却性能を向上させることができる。また、コンデンサセル１３が他の部品に収容されることなく冷却面６に直接熱的に接続されるため、電力変換装置１００の大型化が抑制される。平滑コンデンサ２は、基板１２と、基板１２に実装されたコンデンサセル１３と、コンデンサセル１３に基板１２を介して接続された給電バスバー１４とを備えて一体化されるため、これらの構成部品を個別に構成する場合に比べて電力変換装置１００の大型化が抑制される。また、基板１２とコンデンサセル１３と給電バスバー１４を一体化することで、電力変換装置１００の組立工数が削減され、組立の作業性が向上し、電力変換装置１００を安価に製造することができる。また、給電バスバー１４とコンデンサセル１３はそれぞれ伝熱部材２１を介して冷却面６に熱的に接続されるため、発熱部材である給電バスバー１４とコンデンサセル１３の冷却性能を高めることができる。

給電バスバー１４は正極側バスバー１４ａと負極側バスバー１４ｂと、正極側バスバー１４ａと負極側バスバー１４ｂとの間に設けられた絶縁部材１７とを備えるため、正極側バスバー１４ａと負極側バスバー１４ｂとの短絡を容易に防止することができる。また、絶縁部材１７に絶縁紙を用いた場合、給電バスバー１４を小型化することができる。また、正極側バスバー１４ａ、負極側バスバー１４ｂ、及び絶縁部材１７は、樹脂部材１８で一体化されているため、電力変換装置１００の組立の作業性を向上させることができる。また、正極側バスバー１４ａ、負極側バスバー１４ｂ、及び絶縁部材１７が、樹脂部材１８で一体成形されている場合、給電バスバー１４の組立工数は削減され、給電バスバー１４を安価に製造することができる。また、樹脂部材１８が、基板１２に設けられた貫通孔１２ｂと嵌め合う突起部１８ｃを備えている場合、樹脂部材１８を基板１２に仮固定することができるため、電力変換装置１００の組立の作業性が向上し、組立作業時間を短縮することができる。また、樹脂部材１８が冷却器１に固定された場合、給電バスバー１４の耐振性を向上させることができる。

基板１２に実装されたノイズ除去用コンデンサ１６を備えた場合、別途ノイズ除去用コンデンサを電力変換装置１００に搭載する必要がなくなるため、電力変換装置１００の大型化を抑制することができる。給電バスバー１４の周囲を取り囲むと共に樹脂部材１８と接して位置決めされた磁性体コア１５を備えた場合、樹脂部材１８で位置決めされた磁性体コア１５により、給電バスバー１４は安定して取り囲まれて、電力変換装置１００から生じる電波ノイズは効率よく抑制される。正極側バスバー１４ａ及び負極側バスバー１４ｂと磁性体コア１５との接触は抑制され、電力変換装置１００から生じる電波ノイズを抑制することができる。

以上では、電力変換装置１００は、交流モータ用の電力変換装置とされ、平滑コンデンサ２は、直流電源１０に接続される入力側に備えられている場合を例に説明した。しかし、電力変換装置１００は、ＤＣ―ＤＣコンバータ等の各種の電力変換装置とされてもよく、平滑コンデンサ２は、負荷に接続される出力側等、平滑化が必要な各部に設けられてもよい。また、平滑コンデンサ２は、回路の複数個所に設けられてもよい。また、平滑コンデンサ２が接続されるのはパワーモジュールに限るものではなく、例えば、半導体スイッチング素子を備えた基板であっても構わない。

また本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

１ 冷却器、１ａ 突部、２ 平滑コンデンサ、３ パワーモジュール、３ａ 本体部、３ｂ 正極側端子、３ｃ 負極側端子、３ｄ 巻線接続端子、３ｅ 制御端子、４ 筐体蓋、５ 筐体、６ 冷却面、７ パイプ、８ 流路、９ 締結部材、１０ 直流電源、１１ ３相交流モータ、１２ 基板、１２ａ ネジ穴、１２ｂ 貫通孔、１３ コンデンサセル、１３ａ 平面部、１４ 給電バスバー、１４ａ 正極側バスバー、１４ｂ 負極側バスバー、１４ｃ 正極端子、１４ｄ 負極端子、１４ｅ 正極接続端子、１４ｆ 負極接続端子、１４ｇ 冷却部、１４ｈ 直線部、１４ｉ 電源接続部、１５ 磁性体コア、１６ ノイズ除去用コンデンサ、１７ 絶縁部材、１８ 樹脂部材、１８ａ 位置決め部、１８ｂ 固定部、１８ｃ 突起部、１９ 貫通孔、２０ 樹脂部材、２１ 伝熱部材、２１ａ 伝熱部材、１００ 電力変換装置

Claims (17)

1. 外側に冷却面を有し、内側に冷媒が流れる流路が形成された冷却器と、
   前記冷却器に固定されると共に伝熱部材のみを介して前記冷却面に熱的に接続され、直流電力を平滑化する平滑コンデンサと、を備え、
   前記平滑コンデンサが熱的に接続され、前記平滑コンデンサと対向している前記冷却面の全ての部分と前記平滑コンデンサとの間の前記伝熱部材の厚さを、前記平滑コンデンサが熱的に接続され、前記平滑コンデンサと対向している前記冷却面の全ての部分と前記流路との間の前記冷却器の壁厚よりも薄くした電力変換装置。
2. 前記平滑コンデンサは、基板と、前記基板に実装された複数のコンデンサセルと、を備え、
   前記基板は、前記冷却器に固定され、
   複数の前記コンデンサセルは、前記伝熱部材を介して前記冷却面に熱的に接続されている請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記基板は、前記冷却面と間隔を空けて配置され、
   複数の前記コンデンサセルは、前記基板と前記冷却面との間に配置され、
   前記冷却器は前記冷却面から突出した突部を備え、前記基板は前記突部に固定されている請求項２に記載の電力変換装置。
4. 前記基板は、前記冷却面と間隔を空けて平行に配置され、
   前記コンデンサセルは柱状であり、複数の前記コンデンサセルは前記冷却面及び前記基板に沿って並べられ、
   柱状の前記コンデンサセルの一方の底面は前記基板の前記冷却面の側の面と対向し、前記一方の底面に設けられた端子が前記基板に電気的に接続され、前記コンデンサセルの他方の底面は前記冷却面と対向し、前記他方の底面と前記冷却面との間に、前記伝熱部材が挟まれている請求項２又は３に記載の電力変換装置。
5. 前記平滑コンデンサは、前記基板及び前記コンデンサセルに加えて、複数の前記コンデンサセルに前記基板を介して電気的に接続された板状の給電バスバーを備え、
   前記給電バスバーは、前記冷却面に沿って直線状に延びる直線部を有し、
   複数の前記コンデンサセルは、前記直線部に沿って並べられている請求項４に記載の電力変換装置。
6. 半導体スイッチング素子を有するパワーモジュールを備え、
   前記平滑コンデンサは、基板と、前記基板に実装された複数のコンデンサセルと、複数の前記コンデンサセルに前記基板を介して電気的に接続された板状の給電バスバーと、を有し、
   前記給電バスバーは、前記パワーモジュールと電気的に接続されると共に、バスバー用の伝熱部材を介して前記冷却面に熱的に接続されている請求項１から５のいずれか一項に記載の電力変換装置。
7. 前記給電バスバーが熱的に接続された前記冷却面の部分と前記給電バスバーとの間の前記バスバー用の伝熱部材の厚さを、前記給電バスバーが熱的に接続された前記冷却面の部分と前記流路との間の前記冷却器の壁厚よりも薄くした請求項６に記載の電力変換装置。
8. 前記給電バスバーは、正極側バスバー、負極側バスバー、及び前記正極側バスバーと前記負極側バスバーとの間に設けられた絶縁部材を備えた請求項５から７のいずれか一項に記載の電力変換装置。
9. 平行に配置された前記正極側バスバーと前記負極側バスバーとの間に、前記絶縁部材としての絶縁紙が挟まれている請求項８に記載の電力変換装置。
10. 前記正極側バスバー、前記負極側バスバー、及び前記絶縁部材は、樹脂部材で一体化されている請求項８または９に記載の電力変換装置。
11. 前記正極側バスバー、前記負極側バスバー、及び前記絶縁部材は、前記樹脂部材で一体成形されている請求項１０に記載の電力変換装置。
12. 前記給電バスバーは、前記基板の端部の側に配置され、
    前記樹脂部材は、一体成形した部分から前記基板の中央の側に延出した固定部を有し、前記固定部が、前記基板と共に前記冷却器に固定されている請求項１１に記載の電力変換装置。
13. 前記固定部は、前記基板に設けられた貫通孔に嵌合された突起部を備えた請求項１２に記載の電力変換装置。
14. 前記正極側バスバー及び前記負極側バスバーの周囲を取り囲むと共に、前記樹脂部材で位置決めされた磁性体コアを備えた請求項１０から１３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
15. 前記基板に実装されたノイズ除去用コンデンサを備えた請求項２から１４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
16. 半導体スイッチング素子を有するパワーモジュールを備え、
    前記パワーモジュールは、前記冷却器に固定されると共に、前記冷却面に熱的に接続されている請求項１から１５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
17. 半導体スイッチング素子を有する複数のパワーモジュールを備え、
    複数の前記パワーモジュールは、前記冷却器に固定されると共に、前記冷却面に熱的に接続され、
    前記平滑コンデンサは、基板と、前記基板に実装された複数のコンデンサセルと、複数の前記コンデンサセルに前記基板を介して電気的に接続された板状の給電バスバーと、を有し、
    前記給電バスバーは、前記冷却面に沿って直線状に延びる直線部を有しており、
    複数の前記コンデンサセルは、前記直線部の一方の側の前記冷却面の領域に、前記直線部に沿って並べられ、
    複数の前記パワーモジュールは、前記直線部の他方の側の前記冷却面の領域に、前記直線部に沿って並べられ、前記直線部の各部に接続されている請求項１から１６のいずれか一項に記載の電力変換装置。

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