JP2012249452A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の電力変換回路を有し、これらの電力変換回路に属する半導体モジュールを積層した電力変換装置において、電力変換回路間のサージ電圧による干渉を低減する。
【解決手段】複数の電力変換回路の正極端子２８，３６，４８を接続する正極接続プレート６６にスリット１００，１０２を設ける。正極接続プレートの正極バスバー部７８には、電力変換回路である第１インバータの正極端子３６に、正極接続片８０ａを介して接続される第１インバータ対応領域９４と、電力変換回路である第２インバータの正極端子４８に正極接続片８０ｂを介して接続される第２インバータ対応領域９６と、電力変換回路である昇圧コンバータの正極端子２８に正極接続片８０ｃを介して接続される昇圧コンバータ対応領域９８が画定される。スリット１００，１０２は、これらの領域の間に、正極バスバー部の縁８２から切り込まれて形成される。
【選択図】図６

Description

本発明は、電力の交流／直流間の変換、電圧の変換等を行う電力変換装置に関する。

直流電力を交流電力に変換し、また逆に交流電力を直流電力に変換する電力変換回路、いわゆるインバータが知られている。また、直流電圧を昇圧する、または降圧する電力変換回路、いわゆる昇圧コンバータが知られている。このような、電力の特性（交流／直流、電圧等）を変換する電力変換回路を複数組み合わせて一体として一つの電力変換装置を構成する場合がある。

電力変換装置の使用例として、駆動源として内燃機関と電動機を備えたハイブリッド車両がある。ハイブリッド車両の電動機として、三相交流同期電動機が用いられることがある。この電動機は、車両の慣性により回転軸を駆動して発電を行う発電機としても機能する。以降、電動機と、発電機と、電動機および発電機として機能可能な電気機器とを含む概念に対応する電気機器を回転電機と記して説明する。この回転電機を、車両に搭載された二次電池等の直流電源により駆動するために、また回転電機で回生された電力を二次電池に充電するためにインバータが用いられている。また、二次電池の端子電圧を昇圧して電動機に供給するために昇圧コンバータを備える場合もある。さらに、回転電機を２機備えるハイブリッド車両も知られ、この場合、２機の電動機のそれぞれに対応してインバータが用いられる。

これらの電力変換回路は、例えば、ＩＧＢＴ素子等を内蔵した半導体モジュールを用いて構成される。下記特許文献１には、電力変換装置を構成する複数の半導体モジュールの端子をバスバーで接続した装置が記載されている。

特開２００６−２９５９９７号公報

複数の電力変換回路を組み合わせて電力変換装置を構成し、各電力変換回路の半導体モジュールの端子をバスバーで接続する場合、複数の電力変換回路の間で、サージ電圧に因る干渉が生じる場合がある。

本発明は、電力変換回路間でのサージ電圧による干渉を抑制することを目的とする。

本発明に係る電力変換装置は、それぞれが少なくとも一つの半導体モジュールを含む複数の電力変換回路を有する電力変換装置である。半導体モジュールは積層され、積層された半導体モジュールとコンデンサを接続するためのバスバーと、バスバーと個々の半導体モジュールの端子を接続する接続部材とを有する。バスバーは、半導体モジュールに共通に設けられる。接続部材は、バスバーの縁に沿って配列され、バスバーの、接続部材が配列された縁と個々の半導体モジュールの端子とを接続する。

バスバーは、接続部材によって当該バスバーと接続される半導体モジュールが属する電力変換装置の各々に対応して仮想的に区分された変換回路対応領域を有する。つまり、一つの電力変換回路に属する半導体モジュールの端子に接続する接続部材が接続されるバスバーの領域が一つの変換回路対応領域として画定される。複数の電力変換装置に一対一に対応して変換回路対応領域が画定される。バスバーは、変換回路対応領域の間に、バスバーの、接続部材が配列された縁から切り込まれたスリットを有する。

バスバーにスリットを設けることで、電力変換回路同士の間の電流経路が長くなり、他の電力変換回路へのサージ電圧の影響を少なくすることができる。

半導体モジュールの正極端子同士を接続するバスバーを、前記スリットを有するバスバーとすることができる。

複数の電力変換回路は、第１の回転電機に対応して設けられる第１インバータと、第２の回転電機に対応して設けられる第２インバータを含むことができる。２個のインバータに対応して、バスバーの変換回路対応領域は、第１インバータに対応する第１インバータ対応領域と、第２インバータに対応する第２インバータ対応領域を有する。第１インバータ対応領域と第２インバータ対応領域の間にスリットを設けるようにできる。

複数の電力変換回路は、二つの回転電機に対応した２個のインバータに加え、昇圧コンバータを含むようにできる。昇圧コンバータに属する半導体モジュールは、２個のインバータに属する半導体モジュールの間に配置されて、インバータに属する半導体モジュールと共に積層される。昇圧コンバータに属する半導体モジュールに対応して、バスバーの変換回路対応領域は昇圧コンバータ対応領域を有するようにできる。スリットは、インバータ対応領域と昇圧コンバータ対応領域の間に設けるようにできる。

スリットの長さは、バスバーの、スリットを設けたことにより幅が削減された部分を流れる電流と、この部分で許容される発熱量に基づき決定することができる。２個のインバータに属する半導体モジュールの間に、昇圧コンバータに属する半導体モジュールを挟んで配置した電力変換装置においては、バスバーの一つのインバータ対応領域と昇圧コンバータの対応領域との境界に設けられたスリットの長さは、これら二つの対応領域間を流れる電流と、バスバーの発熱量の上限値に基づき定めることができる。

本発明の他の態様に係る電力変換装置は、それぞれが少なくとも一つの半導体モジュールを含む複数の電力変換回路を有する電力変換装置であって、前記半導体モジュールは積層され、さらに、積層された半導体モジュールの端子同士を接続するためのバスバーと、バスバーの縁に沿って配列され、バスバーの前記縁と複数の電力変換回路の端子とを接続する接続部材と、を有し、バスバーは、接続部材によって当該バスバーと接続される半導体モジュールが属する電力変換装置の各々に対応して画定された変換回路対応領域を有し、変換回路対応領域の間に、バスバーの前記縁から切り込まれたスリットを有する。

本発明の更に他の態様に係る電力変換装置は、それぞれが少なくとも一つの半導体モジュールを含む複数の電力変換回路を有する電力変換装置であって、前記半導体モジュールは積層され、さらに、積層された半導体モジュールの端子同士を接続するためのバスバーと、バスバーの縁に沿って配列され、バスバーの前記縁と複数の電力変換回路の端子とを接続する接続部材と、を有し、バスバーは、接続部材によって当該バスバーと接続される半導体モジュールが属する電力変換装置の各々に対応して画定された変換回路対応領域を有し、変換回路対応領域の間に、これらの変換回路対応領域のバスバーの前記縁の間の電流経路を長くする構造を有する。

本発明の更に他の態様に係る電力変換装置は、それぞれが少なくとも一つの半導体モジュールを含む複数の電力変換回路を有する電力変換装置であって、前記半導体モジュールは積層され、さらに、積層された半導体モジュールの端子同士を接続する接続プレートを有し、接続プレートは、半導体モジュールの積層方向に沿って延びるバスバー部と、バスバー部から延び、バスバー部と個々の半導体モジュールの端子とを接続する接続片と、を含み、バスバー部は、接続片を介して接続する半導体モジュールが属する電力変換装置の各々に対応して画定された変換回路対応領域を有し、変換回路対応領域の間に、接続片の付け根の位置より深く切り込まれたスリットを有する。

二つの電力変換回路間のバスバー上の電流経路が延長される構造を採ることにより、二つの電力変換回路間におけるサージ電圧による干渉が低減される。

本実施形態の電力変換装置を含む回路構成図である。 本実施形態の電力変換装置の一部を示す斜視図である。 本実施形態の電力変換装置の一部を示す側面断面図である。 正極接続プレートおよび負極接続プレートを示す斜視図である。 正極接続プレートおよび負極接続プレートを示す側面図である。 正極接続プレートの平面図である。 負極接続プレートの平面図である。 正極接続プレートの他の構成を示す断面図である。 負極接続プレートの他の構成を示す平面図である。 正極および負極接続プレートの更に他の構成を示す平面図である。 正極接続プレートの更に他の構成を示す平面図である。 他の構成の電力変換装置の一部を示す側面断面図である。

以下、本発明の実施形態を、図面に従って説明する。図１は、本実施形態の電力変換装置１０を含む回路構成図である。図１は、ハイブリッド車両の駆動用原動機としての第１および第２回転電機１２，１４を駆動する制御システムの回路構成を示す図である。二つの回転電機１２，１４は、二次電池１６からの電力により回転駆動され、また回転電機１２，１４により発電された電力が二次電池１６に充電される。この駆動および充電を行うのが電力変換装置１０である。電力変換装置１０は、二次電池１６の電圧を昇圧する昇圧コンバータ１８と、二次電池１６の直流電力を三相交流電力に変換し、また回転電機１２，１４の発電した交流電力を直流電力に変換するインバータ２０，２２とを含む。第１回転電機１２に対して第１インバータ２０が、第２回転電気１４に対して第２インバータ２２が設けられている。昇圧コンバータ１８は、電圧という電力の特性値を変換する電力変換装置または回路であり、インバータ２０，２２は、交流、直流という電力の特性を変換する電力変換装置または回路である。この実施形態の二つの回転電機１２，１４は、いずれも電動機、発電機として機能するが、電動機および発電機のいずれか一方として機能する回転電機であってもよい。

昇圧コンバータ１８は、リアクトル２４とＩＧＢＴ等のパワートランジスタを含む半導体モジュール２６を有する。半導体モジュール２６は、インバータ２０，２２の正極端子と接続される正極端子２８、インバータ２０，２２の負極端子と接続される負極端子３０、リアクトル２４と接続される出力極端子３２を有する。

第１インバータ２０は、ＩＧＢＴ等のパワートランジスタを含む同一構造の三つの半導体モジュール３４を有する。三つの半導体モジュール３４の各々は、第１回転電機１２に供給される三相交流電力の各相に対応している。半導体モジュール３４は、正極端子３６、負極端子３８および出力極端子４０を有する。三つの半導体モジュール３４の正極端子３６同士は正極母線４２により接続され、さらに正極母線４２により昇圧コンバータの正極端子２８とも接続される。一方、三つの半導体モジュール３４の負極端子３８同士は、負極母線４４により接続され、さらに負極母線４４により昇圧コンバータの負極端子３０とも接続される。三つの出力極端子４０は、それぞれ第１回転電機１２のコイルに電力を供給する三相の動力線に接続される。

第２インバータ２２は、ＩＧＢＴ等のパワートランジスタを含む同一構造の三つの半導体モジュール４６を有する。三つの半導体モジュール４６の各々は、第２回転電機１４に供給される三相交流電力の各相に対応している。半導体モジュール４６は、正極端子４８、負極端子５０および出力極端子５２を有する。三つの半導体モジュール４６の正極端子４８同士は正極母線４２により接続され、さらに正極母線４２により昇圧コンバータの正極端子２８とも接続される。一方、三つの半導体モジュール４６の負極端子５０同士は、負極母線４４により接続され、さらに負極母線４４により昇圧コンバータの負極端子３０とも接続される。三つの出力極端子５２は、それぞれ第２回転電機１４のコイルに電力を供給する三相の動力線に接続される。

正極母線４２と負極母線４４の間には、平滑用のコンデンサ５４が配置される。さらに、昇圧コンバータ１８、第１および第２インバータ２０，２２の動作を制御する制御装置５６を電力変換装置１０は備える。制御装置５６は、各半導体モジュール２６，３４，４６のパワートランジスタを制御することにより、昇圧コンバータ１８、第１および第２インバータ２０，２２の動作を制御する。

図２は、電力変換装置１０の一部の概観を示す斜視図である。昇圧コンバータ１８、第１および第２インバータ２０，２２の各半導体モジュール２６，３４，４６は、積層され半導体モジュールユニット５８を構成している。好適には、各半導体モジュール２６，３４，４６は、等ピッチで積層される。第１インバータ２０に属する３個の半導体モジュール３４と、第２インバータ２２に属する３個の半導体モジュール４６が両側に配置され、これらの間に昇圧コンバータ１８に属する３個の半導体モジュール２６が配置されている。第１および第２インバータに属する半導体モジュール３４，４６は、三相交流電力の相数に対応して３個でセットであるが、昇圧コンバータ１８については、半導体モジュール２６の個数は３個に限定されない。半導体モジュール２６の数を決定するのは、半導体モジュール２６に属するトランジスタ等の素子の許容電流値に因る。半導体モジュールの数を増やすことにより、１個当たりの電流を減らすことができ、使用条件に基づき、モジュールの個数が決定される。

半導体モジュール２６，３４，４６の外観は共通であり、図２において上面に各端子が配置されている。第１インバータに属する半導体モジュール３４において、図２に示すように奧から正極端子３６、負極端子３８、出力極端子４０の順で配列されている。簡略化のために図示はしないが、昇圧コンバータに属する半導体モジュール２６および第２インバータに属する半導体モジュール４６においても同様に奧から正極端子２８，４８、負極端子３０，５０、出力極端子３２，５２の順で配列される。各出力極端子に接続される配線は、図示を省略されている。半導体モジュール２６，３４，４６が等ピッチで積層される場合、各端子も等ピッチで配列される。

半導体モジュールユニット５８は、更に各半導体モジュール２６，３４，４６を冷却する冷却器を有する。冷却器は、各半導体モジュール２６，３４，４６を挟むように配置される冷却板６０と送液管６２，６４を含む。冷却板６０は中空であり、内部の空間は送液管６２，６４と連通している。一方の送液管６２から送られた冷却液は、複数ある冷却板６０に分配され、各冷却板６０内を流れて、もう一方の送液管６４に達する。冷却板６０を流れる冷却液が半導体モジュール２６，３４，４６から熱を奪い、これらの半導体モジュールが冷却される。送液管６４に集まった冷却液は、送液管６４を介して不図示の放熱器に送られ、放熱後再び送液管６２により冷却板６０に送られる。

各半導体モジュールの正極端子２８，３６，４８は、共通の正極接続プレート６６に接続される。正極接続プレート６６は、固定台６８の上面に固定され、支持される。また、負極端子３０，３８，５０は、共通の負極接続プレート７０に接続される。負極接続プレート７０（図３および図４参照）は、固定台６８の下面に固定され、支持されている。このため、図２では、負極接続プレート７０は固定台６８に隠れて現れていない。正極接続プレート６６はコンデンサ正極端子７２に接続され、負極接続プレート７０はコンデンサ負極端子７４に接続されている。コンデンサ正極端子７２およびコンデンサ負極端子７４は、コンデンサケース７６に収められるコンデンサ５４に、ケース内部で接続されている。

図３は、半導体モジュール２６，３４，４６の積層方向に直交する断面を示す図である。図３に示されるように、負極接続プレート７０は、固定台６８の下面に配置されている。また、コンデンサ正極端子７２およびコンデンサ負極端子７４がコンデンサケース７６内に延び、コンデンサ５４に接続されていることが分かる。

図４および図５は、正極接続プレート６６および負極接続プレート７０を抜き出して示した図である。図６は正極接続プレート６６の平面図、図７は負極接続プレート７０の平面図である。

正極接続プレート６６は、半導体モジュールの積層方向に延びる板状の部分７８と、板状の部分７８の各半導体モジュールの正極端子２８，３６，４８に面する縁から延びる正極接続片８０とを含む。板状の部分７８は、各半導体モジュールの正極端子２８，３６，４８に共通の導体であり、いわゆるバスバーとして機能する。以降、この部分を正極バスバー部７８と記す。正極バスバー部７８は、図６において一点鎖線で囲まれている部分である。正極接続片８０は、各正極端子２８，３６，４８に対して一つずつ設けられ、半導体モジュールの積層方向に沿って配列され、それぞれ対応する正極端子に接続されている。正極端子２８，３６，４８が等ピッチで配列される場合、正極接続片８０も等ピッチで配列することが望ましい。正極接続片８０は、正極バスバー部７８の縁８２からバスバー部７８を延長するように延び、その延長方向に延びる折れ線に沿って先端部８１が屈曲されている。先端部８１は、バスバー部７８の板面に対し直交し、半導体モジュールの正極端子２８，３６，４８に平行となっている。正極接続片の先端部８１の面と、板状の正極端子２８，３６，４８の板面同士が密着して固定される。

正極バスバー部７８には、コンデンサ正極端子７２が結合されるコンデンサ接続点８４が設けられている。コンデンサ接続点８４は２箇所に設けることができ、その間には、正極接続片８０が設けられた縁８２と反対側の縁からえぐられるように設けられた凹部８５が設けられている。コンデンサ正極端子７２と正極接続プレート６６の結合は、図２に示されるように、ボルトによって行われている。

正極接続プレート６６は、各半導体モジュールの正極端子２８，３６，４８およびコンデンサ正極端子７２を接続する正極母線４２として機能する。正極バスバー部７８と正極接続片８０は、一体に、例えば一枚の板金から打ち抜きおよび曲げ加工によって一体に形成することができる。また、板金製の正極バスバー部に、別に設けられた接続部材を接続するようにしてもよい。接続部材は板金以外の部材、例えば導線であってもよい。

負極接続プレート７０は、半導体モジュールの積層方向に延びる板状の部分８６と、板状の部分８６の各半導体モジュールの負極端子３０，３８，５０に面する縁から延びる負極接続片８８とを含む。板状の部分８６は、各半導体モジュールの負極端子３０，３８，５０に共通の導体であり、いわゆるバスバーとして機能する。以降、この部分を負極バスバー部８６と記す。負極バスバー部８６は、図７において一点鎖線で囲まれている部分である。負極接続片８８は、各負極端子３０，３８，５０に対して一つずつ設けられ、半導体モジュールの積層方向に沿って配列され、それぞれ対応する負極端子に接続されている。負極端子３０，３８，５０が等ピッチで配列される場合、負極接続片８８も等ピッチで配列することが望ましい。負極接続片８８は、負極バスバー部８６の縁９０からバスバー部８６を延長するように延び、その延長方向に延びる折れ線に沿って先端部８９が屈曲されている。先端部８９は、バスバー部８６の板面に対し直交し、半導体モジュールの負極端子３０，３８，５０に平行となっている。負極接続片の先端部８９の面と、板状の負極端子３０，３８，５０の板面同士が密着して固定される。

負極バスバー部８６には、コンデンサ負極端子７４が結合されるコンデンサ接続点９２が設けられている。コンデンサ接続点９２は１箇所に設けられ、この位置は、正極接続プレート６６に設けられた凹部８５の位置に対応する。これにより、コンデンサ接続点９２は、図２または図４に示されるように上方に露出し、負極接続プレート７０も上方からボルトにより固定することができる。負極バスバー部８６は、図７に示されるように、コンデンサ接続点９２周囲の幅が広く、その左右において幅が狭くなっている。この狭くなった部分が、正極接続プレート６６を固定するためのボルトが通る部分を提供する。コンデンサ負極端子７４と負極接続プレート７０の結合は、図２に示されるように、ボルトによって行われている。

上述のように、コンデンサ接続点８４，９２の数を、正極バスバー部７８に２箇所、負極バスバー部８６に１箇所とすることで、コンデンサ接続点を共に２箇所に設ける場合に比較して、負極バスバー部８６を小形にすることができる。なお、コンデンサ接続点の数を、正極バスバー部において１箇所、負極バスバー部において２箇所とすることもできる。

負極接続プレート７０は、各半導体モジュールの負極端子３０，３８，５０およびコンデンサ負極端子７４を接続する負極母線４４として機能する。負極バスバー部８６と負極接続片８８は、一体に、例えば一枚の板金から打ち抜きおよび曲げ加工によって一体に形成することができる。また、板金製の正極バスバー部に、別に設けられた接続部材を接続するようにしてもよい。接続部材は板金以外の部材、例えば導線であってもよい。

図６には、各半導体モジュールの正極端子２８，３６，４８が示されている。正極接続片８０を、接続片が接続される半導体モジュールの種類に応じて区別するために、符号８０に添え字ａ，ｂ，ｃを付す。すなわち、第１インバータ２０に属する半導体モジュールの正極端子３６に接続している正極接続片を符号８０ａで、第２インバータ２２に属する半導体モジュールの正極端子４８に接続している正極接続片を符号８０ｂで、昇圧コンバータ１８に属する半導体モジュールの正極端子２８に接続している正極接続片を符号８０ｃで示す。

さらに、以降の説明のために、正極バスバー部７８を、前記区別された正極接続片８０ａ，８０ｂ，８０ｃがそれぞれ対応する領域９４，９６，９８に仮想的に区分する。この領域は、例えば図６に示す一点鎖線で囲まれた三つの領域である。なお、図６において、領域９４，９６，９８の境界は、縁８２に直交するよう描かれているが、これは便宜上のものである。正極接続片８０ａが繋がっている正極バスバー部の領域９４は、第１インバータ２０に属する半導体モジュール３４に対応して画定された領域であり、以降第１インバータ対応領域９４と記す。正極接続片８０ｂが繋がっている正極バスバー部の領域９６は、第２インバータ２２に属する半導体モジュール４６に対応して画定された領域であり、以降第２インバータ対応領域９６と記す。正極接続片８０ｃが繋がっている正極バスバー部の領域９８は、昇圧コンバータ１８に属する半導体モジュール２６に対応して画定された領域であり、以降昇圧コンバータ対応領域９８と記す。正極バスバー部７８は、当該バスバー部の長手方向、すなわち各半導体モジュールの積層方向に並ぶ仮想的な三つの領域９４，９６，９８を有する。

各電力変換回路、すなわち第１，第２インバータ２０，２２および昇圧コンバータ１８は、別個に制御されている。一方、これらの電力変換回路に属する半導体モジュールの端子は、いずれも正極および負極接続プレート６６，７０に接続されている。このため、一つの電力変換回路で生じるサージ電圧が、接続プレート６６，７０を介して他の電力変換回路に影響を与え制御に干渉する場合がある。特に、半導体モジュールユニット５８では、冷却器の構造を簡単にするために、半導体モジュール２６，３４，４６と冷却板６０を積層しており、さらに全体を小形としているために、電力変換回路の間の距離が短くなる。サージ電圧の干渉は、第１インバータ２０と第２インバータ２２の間で生じやすい。

電力変換装置１０においては、電力変換回路間の干渉を防止するため、電力変換回路の間の電流経路を長くする構造を正極接続プレート６６に設けている。具体的には、正極接続プレート６６のバスバー部７８において、第１インバータ対応領域９４と昇圧コンバータ対応領域９８の間にスリット１００を設け、また第２インバータ対応領域９６と昇圧コンバータ対応領域９８の間にスリット１０２を設けている。スリット１００は、正極バスバー部７８の、各半導体モジュールの正極端子に対向する縁８２から内側に、第１インバータ対応領域９４と昇圧コンバータ対応領域９８の境界に沿って延びている。スリット１０２は、正極バスバー部の縁８２から内側に、第２インバータ対応領域９６と昇圧コンバータ対応領域９８の境界に沿って延びている。電力変換回路間の電流経路が、スリット１００，１０２を迂回することになり長くなる。接続部材である正極接続片８０が等ピッチで配列されていても、各対応領域９４，９６，９８の間の電流経路を、一つの対応領域に属する接続部材間の電流経路より長くすることができる。これらのスリット１００，１０２により、電力変換回路間の電流経路が長くされることにより、一つの電力変換回路で生じたサージ電圧が他の電力回路に伝わる間に減衰し、干渉が抑制される。

また、スリット１００，１０２は、コンデンサ接続点８４が２箇所設けられた正極バスバー部７８と、コンデンサ接続点９２が１箇所設けられた負極バスバー部８６のうち、コンデンサ接続点が２箇所設けられた正極バスバー部７８に設けられ、さらに、コンデンサ接続点８４は、スリット１００，１０２の延設方向の延長線上近傍に配置されている。そのため、例えば、コンデンサ接続点８４を、接続部材の配列方向におけるバスバー部の端部に集めて設ける場合と異なり、各端子からコンデンサ接続点８４への距離を短くしつつ、スリットにより、第１インバータ対応領域９４に対向する端子と昇圧コンバータ対応領域９８に対応する端子間の電流経路も長くできるため、サージ電圧の影響を好適に少なくできる。

スリット１００の長さは、第１インバータ対応領域９４と昇圧コンバータ対応領域９８の間を流れる電流と、正極接続プレート６６の発熱量の上限値に基づき決定することができる。正極接続プレート６６の周囲にある部品、部材ごとに耐熱要件が定められており、この要件を満たすために正極接続プレート６６の発熱量上限値が設定できる。スリット１００の長さを長くすると、正極バスバー部７８の、スリット１００により狭められた残余の幅が狭くなり、この部分の発熱量が大きくなる。この発熱量が、上記のように定められた上限値以下となるようスリット１００の長さを定める。スリット１０２の長さも同様に定めることができる。

正極接続プレート６６の複数の正極接続片８０は、接続プレートに設けたスリットによって分けられて形成されたものと見ることもできる。しかし、上記のスリット１００，１０２は、このスリットとは区別されるものである。スリット１００，１０２は、接続片を分けたスリットの底の部分から更に深く切り込まれたものである。

図８は、電力変換回路間の電流経路を長くする構造の別の例を示す図である。第１インバータ対応領域９４と昇圧コンバータ対応領域９８の間に、前述のスリット１００に替えて湾曲部１０４を設ける。また、第２インバータ対応領域９６と昇圧コンバータ対応領域９８の間に、前述のスリット１０２に替えて湾曲部１０６を設ける。湾曲部１０４，１０６は、正極バスバー部７８の縁８２の近傍において、正極バスバー部７８の平らに形成された板面の部分から盛り上がるようにして形成された部分である。湾曲部１０４，１０６を設けることにより、板形状の平面的な構成の場合よりも、電力変換回路間の電流経路を長くすることができる。また、接続部材が等ピッチで配列されていても、各対応領域９４，９６，９８の間の電流経路を、一つの対応領域に属する接続部材間の電流経路より長くすることができる。電流経路は、湾曲部１０４，１０６に沿って湾曲することになり、長くされて、サージ電圧による干渉が抑制される。

電力変換装置１０において、負極接続プレート７０については、スリット等の電流経路を長くする構造を採用していないが、正極接続プレート６６と同様に採用することも可能である。

図９は、スリットを設けた負極接続プレート１０８の構成を示す図である。負極接続プレート７０と共通する構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。負極接続片８８を、これらの接続片が接続される半導体モジュールの種類に応じて区別するために、符号８８に添え字ａ，ｂ，ｃを付す。すなわち、第１インバータ２０に属する半導体モジュールの負極端子３８に接続している負極接続片を符号８８ａで、第２インバータ２２に属する半導体モジュールの負極端子５０に接続している負極接続片を符号８８ｂで、昇圧コンバータ１８に属する半導体モジュールの負極端子３０に接続している負極接続片を符号８８ｃで示す。

さらに、以降の説明のために、負極バスバー部８６を、前記区別された負極接続片８８ａ，８８ｂ，８８ｃがそれぞれ対応する領域１１０，１１２，１１４に仮想的に区分する。この領域は、例えば図９に示す一点鎖線で囲まれた領域である。なお、図９において、領域１１０，１１２，１１４の境界は、縁９０に直交するよう描かれているが、これは便宜上のものである。負極接続片８８ａが繋がっている負極バスバー部の領域１１０は、第１インバータ２０に属する半導体モジュール３４に対応して画定された領域であり、以降第１インバータ対応領域１１０と記す。負極接続片８８ｂが繋がっている負極バスバー部の領域１１２は、第２インバータ２２に属する半導体モジュール４６に対応して画定された領域であり、以降第２インバータ対応領域１１２と記す。負極接続片８８ｃが繋がっている負極バスバー部の領域１１４は、昇圧コンバータ１８に属する半導体モジュール２６に対応して画定された領域であり、以降昇圧コンバータ対応領域１１４と記す。負極バスバー部８６は、当該バスバー部の長手方向、すなわち各半導体モジュールの積層方向に並ぶ仮想的な三つの領域１１０，１１２，１１４を有する。

負極接続プレート１０８においても、正極接続プレート６６と同様、電力変換回路間の干渉を防止するため、電力変換回路の間の電流経路を長くする構造に設けている。具体的には、負極接続プレート１０８のバスバー部８６において、第１インバータ対応領域１１０と昇圧コンバータ対応領域１１４の間にスリット１１６を設け、また第２インバータ対応領域１１２と昇圧コンバータ対応領域１１４の間にスリット１１８を設けている。スリット１１６は、負極バスバー部８６の、各半導体モジュールの負極端子に対向する縁９０から内側に、第１インバータ対応領域１１０と昇圧コンバータ対応領域１１４の境界に沿って延びている。スリット１１８は、負極バスバー部の縁９０から内側に、第２インバータ対応領域１１２と昇圧コンバータ対応領域１１４の境界に沿って延びている。電力変換回路間の電流経路が、スリット１１６，１１８を迂回することになり長くなる。接続部材である負極接続片８８が等ピッチで配列されていても、各対応領域１１０，１１２，１１４の間の電流経路を、一つの対応領域に属する接続部材間の電流経路より長くすることができる。これらのスリット１１６，１１８により、電力変換回路間の電流経路が長くされることにより、一つの電力変換回路で生じたサージ電圧が他の電力回路に伝わる間に減衰し、干渉が抑制される。スリット１１６，１１８の長さについては、前述の正極接続プレート６６のスリット１００，１０２の場合と同様、周囲の部品の耐熱要件と、負極接続プレート１０８の発熱量から定めることができる。

また、負極側にスリットを有する負極接続プレート１０８を採用し、正極側にはスリットを有さない接続プレートを採用してもよい。

さらに、正極接続プレートと負極接続プレートの双方にスリットを設ける場合に、それぞれに１本ずつのスリットを設けるようにしてよい。一例を図１０に示す。前述の正極および負極接続プレートと共通する構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。正極接続プレート１２０は、第１インバータ対応領域９４と昇圧コンバータ対応領域９８の間にスリット１００が設けられ、第２インバータ対応領域９６と昇圧コンバータ対応領域９８の間には、スリットが設けられていない。一方、負極接続プレート１２２は、逆に、第１インバータ対応領域１１０と昇圧コンバータ対応領域１１４の間にスリットが設けられておらず、第２インバータ対応領域１１２と昇圧コンバータ対応領域１１４の間に、スリット１１８が設けられている。図１０に示す態様とは反対に、正極接続プレートにおいては、図６の正極接続プレート６６の一方のスリット１０２のみを設け、負極接続プレートにおいては、図９の負極接続プレート１０８の一方のスリット１１６のみ設けるようにすることもできる。複数ある境界のうち一部の境界にスリットを設ける場合、上記のように、正極側と負極側で、異なる電力変換回路の間にスリットを設けるようにすることが好適である。

上記の実施形態では、スリット１００，１０２は、半導体モジュールの積層方向と直交する方向に沿って直線状に形成されていたが、前記直交方向に対して傾斜する方向に形成してもよく、また曲線、折れ線状に形成してもよい。例えば、図１１に示す正極接続プレート１２４のように、縁８２から内側に向けて互いに離れるように延びる二つのスリット１２６，１２８を形成するようにできる。正極接続プレート１２４の構成のうち、前述の図６に示す正極接続プレート６６の構成と同一の構成については、同じ符号を付し、説明を省略する。スリット１２６，１２８の先端が、コンデンサ接続点８４の方向に向かって延びるように傾斜して形成することが好ましい。

また、二つのスリットの長さを異なるものとしてもよい。

また、電力変換回路（第１コンバータ、昇圧コンバータ、第２コンバータ）の配列は、上記の実施形態の例に限られない。例えば、第１コンバータを構成する半導体モジュール群、第２インバータを構成する半導体モジュール群、昇圧コンバータを構成する半導体モジュール群の順番で積層、配列してよい。この場合、第２インバータ対応領域と昇圧コンバータ対応領域間のスリット長より、第１インバータ対応領域と第２インバータ対応領域間のスリット長を短くしてもよいし、第１インバータ対応領域と第２インバータ対応領域間にはスリットを設けなくてもよい。このようにしても、昇圧コンバータによりサージの影響が大きい場合には、昇圧コンバータと第１インバータとはバスバー上で離間するため、電流経路を長くしなくても、好適にサージ電圧の影響を抑えることも可能となる。なお、第１インバータを構成する半導体モジュール群と、第２インバータを構成する半導体モジュール群を入れ替えることも可能である。

電力変換装置１０は、三つの電力変換回路、すなわち２個のインバータ、１個の昇圧コンバータを備えたものであるが、二つ、または４個以上の電力変換回路を備える電力変換装置においても、本発明は適用可能である。サージ電圧の干渉が生じやすい電力変換回路に対応する、バスバー上の変換回路対応領域の間に、スリット等の電流経路を長くする構造を設ける。隣接する変換回路対応領域同士の境界全てにスリット等を設けることもできる。

上記の実施形態では、半導体モジュール２６，３４，４６は、一つの半導体モジュールに二つのパワートランジスタを設け、各半導体モジュール２６，３４，４６が、正極端子２８，３６，４８、負極端子３０，３８，５０、および出力端子３２，４０，５２を有する態様であった。しかし、パワートランジスタを一つ備えた半導体モジュールを組み合わせて半導体モジュールユニットを構成してもよい。例えば、図１２に示すように、一つのパワートランジスタを備えた半導体モジュールを２個組み合わせて用いる構成を採用することができる。具体的には、前述の半導体モジュール３４を、それぞれ一つのパワートランジスタを備えた二つの半導体モジュール３４Ａ，３４Ｂに置き換える構成とすることができる。一方の半導体モジュール３４Ａは、正極端子３６と出力端子４０Ａを備え、他方の半導体モジュール３４Ｂは、負極端子３８と出力端子４０Ｂを備える。出力端子４０Ａと出力端子４０Ｂは電気的に接続されている。半導体モジュール２６，４６についても同様に、それぞれ２個の半導体モジュール２６Ａ，２６Ｂ、半導体モジュール４６Ａ，４６Ｂを組み合わせて構成することができる。さらに、第１インバータ２０の、各相ごとに設けられた３個の半導体モジュール３４を一体化することもできる。すなわち、三相の全てのパワートランジスタを備えた半導体モジュールを構成することもできる。第２インバータ２２についても同様である。

本発明の望ましい実施の態様を以下に記す。
（１）
３個の半導体モジュールを有する第１インバータと、
３個の半導体モジュールを有する第２インバータと、
第１および第２インバータを構成する半導体モジュールの端子とコンデンサとを接続する接続プレートと、
を有し、
第１および第２のインバータに属する半導体モジュールは積層され、
接続プレートは、半導体モジュールの積層方向に沿って延びるバスバー部と、バスバー部から延び、バスバー部と半導体モジュールの端子とを接続する接続片と、を含み、
バスバー部は、第１インバータに属する半導体モジュールの端子に接続される接続片に繋がる部分である第１インバータ対応領域と、第２インバータに属する半導体モジュールの端子に接続される接続片に繋がる部分である第２インバータ対応領域と、を含み、
バスバー部の、第１インバータ対応領域と第２インバータ対応領域の間には、接続片の付け根の位置より深く切り込まれたスリットが設けられる、
電力変換装置。

（２）
上記（１）に記載の電力変換装置であって、
前記半導体モジュールの積層方向において第１インバータに属する半導体モジュールと第２インバータに属する半導体モジュールの間に、昇圧コンバータに属する少なくとも１個の半導体モジュールが配置され、
接続プレートは、バスバー部と昇圧コンバータに属する半導体モジュールの端子とを接続する接続片を有し、
バスバー部は、昇圧コンバータに属する半導体モジュールの端子に接続される接続片に繋がる部分である昇圧コンバータ対応領域と、を含み、
前記スリットは、第１インバータ対応領域と昇圧コンバータ対応領域の間と、第２インバータ対応領域と昇圧コンバータ対応領域の間との少なくとも一方に設けられる、
電力変換装置。

（３）
３個の半導体モジュールを有する第１インバータと、
３個の半導体モジュールを有する第２インバータと、
第１および第２インバータの半導体モジュールの端子とコンデンサとを接続する接続プレートと、
を有し、
半導体モジュールは積層され、
接続プレートは、半導体モジュールの積層方向に沿う縁から切り込まれた第１のスリットにより分けられた接続片を有し、接続片の各々は個々の半導体モジュールの端子に接続し、
第１インバータに関連する接続片と第２インバータに関連する接続片との間に設けられる少なくとも一つの第１のスリットの奥には、更に深く第２のスリットが設けられている、
電力変換装置。

（４）
３個の半導体モジュールを有する第１インバータと、
３個の半導体モジュールを有する第２インバータと、
少なくとも一つの半導体モジュールを有する昇圧コンバータと、
第１および第２インバータと昇圧コンバータに属する半導体モジュールの端子とコンデンサとを接続する接続プレートと、
を有し、
半導体モジュールは、第１インバータに属する半導体モジュールと第２インバータに属する半導体モジュールの間に昇圧コンバータに属する半導体モジュールが配置されるよう積層され、
接続プレートは、半導体モジュールの積層方向に沿う縁から切り込まれた第１スリットにより分けられた接続片を有し、接続片の各々は個々の半導体モジュールの端子に接続し、
第１インバータに関連する接続片と昇圧コンバータに関連する接続片を分ける第１スリットと第２インバータに関連する接続片と昇圧コンバータに関連する接続片を分ける第１スリットとの少なくとも一方の奥には、更に深く第２スリットが設けられている。
電力変換装置。

１０ 電力変換装置、１８ 昇圧コンバータ、２０ 第１インバータ、２２ 第２インバータ、２６ 半導体モジュール、２８ 正極端子、３０ 負極端子、３４ 半導体モジュール、３６ 正極端子、３８ 負極端子、４６ 半導体モジュール、４８ 正極端子、５０ 負極端子、５４ コンデンサ、５６ 制御装置、５８ 半導体モジュールユニット、６６ 正極接続プレート、７０ 負極接続プレート、７２ コンデンサ正極端子、７４ コンデンサ負極端子、７８ 正極バスバー部、８０ 正極接続片、８２ 正極バスバー部の縁、９４ 第１インバータ対応領域、９６ 第２インバータ対応領域、９８ 昇圧コンバータ対応領域、１００，１０２ スリット。

Claims (8)

1. それぞれが少なくとも一つの半導体モジュールを含む複数の電力変換回路を有する電力変換装置であって、
   前記半導体モジュールは積層され、
   さらに、
   積層された半導体モジュールとコンデンサを接続するための、当該半導体モジュールに共通のバスバーと、
   バスバーの縁に沿って配列され、バスバーの前記縁と個々の半導体モジュールの端子とを接続する接続部材と、
   を有し、
   バスバーは、接続部材によって当該バスバーと接続される半導体モジュールが属する電力変換装置の各々に対応して画定された変換回路対応領域を有し、変換回路対応領域の間の少なくとも一つに、バスバーの前記縁から切り込まれたスリットを有する、
   電力変換装置。
2. 請求項１に記載の電力変換装置であって、前記スリットを有するバスバーは、半導体モジュールの正極端子に接続される、電力変換装置。
3. 請求項１または２に記載の電力変換装置であって、
   複数の電力変換回路は、第１の回転電機に対応して設けられる第１インバータと、第２の回転電機に対応して設けられる第２インバータを含み、
   バスバーの変換回路対応領域は、第１インバータに対応する第１インバータ対応領域と、第２インバータに対応する第２インバータ対応領域を有し、
   第１インバータ対応領域と、第２インバータ対応領域の間に前記スリットが設けられる、
   電力変換装置。
4. 請求項３に記載の電力変換装置であって、
   複数の電力変換回路は、更に昇圧コンバータを含み、昇圧コンバータに属する半導体モジュールは、第１インバータに属する半導体モジュールと第２インバータに属する半導体モジュールの間に配置され、
   バスバーの変換回路対応領域は、昇圧コンバータ対応領域を有し、
   第１インバータ対応領域と昇圧コンバータ対応領域の間に、また第１インバータ対応領域と昇圧コンバータ対応領域の間に、それぞれ前記スリットが設けられる、
   電力変換装置。
5. 請求項４に記載の電力変換装置であって、
   第１インバータ対応領域と昇圧コンバータ対応領域の間に設けられたスリットの長さは、これら二つの対応領域の間を流れる電流と、バスバーの発熱量の上限値に基づき定められ、
   第２インバータ対応領域と昇圧コンバータ対応領域の間に設けられたスリットの長さは、これら二つの対応領域の間を流れる電流と、バスバーの発熱量の上限値に基づき定められる、
   電力変換装置。
6. それぞれが少なくとも一つの半導体モジュールを含む複数の電力変換回路を有する電力変換装置であって、
   前記半導体モジュールは積層され、
   さらに、
   積層された半導体モジュールの端子同士を接続するためのバスバーと、
   バスバーの縁に沿って配列され、バスバーの前記縁と複数の電力変換回路の端子とを接続する接続部材と、
   を有し、
   バスバーは、接続部材によって当該バスバーと接続される半導体モジュールが属する電力変換装置の各々に対応して画定された変換回路対応領域を有し、変換回路対応領域の間の少なくとも一つに、バスバーの前記縁から切り込まれたスリットを有する、
   電力変換装置。
7. それぞれが少なくとも一つの半導体モジュールを含む複数の電力変換回路を有する電力変換装置であって、
   前記半導体モジュールは積層され、
   さらに、
   積層された半導体モジュールの端子同士を接続するためのバスバーと、
   バスバーの縁に沿って等ピッチで配列され、バスバーの前記縁と複数の電力変換回路の端子とを接続する接続部材と、
   を有し、
   バスバーは、接続部材によって当該バスバーと接続される半導体モジュールが属する電力変換装置の各々に対応して画定された変換回路対応領域を有し、変換回路対応領域の間の少なくとも一つに、これらの変換回路対応領域のバスバーの前記縁の間の電流経路を長くする構造を有する、
   電力変換装置。
8. それぞれが少なくとも一つの半導体モジュールを含む複数の電力変換回路を有する電力変換装置であって、
   前記半導体モジュールは積層され、
   さらに、積層された半導体モジュールの端子同士を接続する接続プレートを有し、
   接続プレートは、半導体モジュールの積層方向に沿って延びるバスバー部と、バスバー部から延び、バスバー部と個々の半導体モジュールの端子とを接続する接続片と、を含み、
   バスバー部は、接続片を介して接続する半導体モジュールが属する電力変換装置の各々に対応して画定された変換回路対応領域を有し、変換回路対応領域の間の少なくとも一つに、接続片の付け根の位置より深く切り込まれたスリットを有する、
   電力変換装置。

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