JP2016163498A - 電力変換装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】電力変換装置の製造性を損なうことなく、配線インダクタンスの低減を図る。【解決手段】パワー半導体モジュール（３００）と、直流電力を平滑化するコンデンサ（５０１）と、直流電力を伝達する直流バスバー（７００、７０１）と、を備え、直流バスバー（７００、７０１）は、パワー半導体モジュール（３００）と接続する第１端子（７０５）と、コンデンサ（５０１）と接続する第２端子（７０６）と、を有するとともに、パワー半導体モジュール（３００）を挿入するためのモジュール開口部（７０３）を形成し、直流バスバー（７００、７０１）は、第１端子（７０５）と第２端子（７０６）との間を流れる直流電流がモジュール開口部（７０３）の外周に流れるように閉回路を形成する電力変換装置。【選択図】図２（ｂ）

Description

本発明は、直流電流を交流電流に変換するための電力変換装置に関し、特にハイブリッド自動車や電気自動車の駆動用モータに交流電流を供給する電力変換装置に関する。
近年、電力変換装置では、大電流を出力することができるものが求められている一方、小型化も要求されている。電力変換装置が大電流を出力しようとすると、パワー半導体モジュールに内蔵されるパワー半導体素子で発生する熱が大きくなり、パワー半導体モジュールや電力変換装置の熱容量を大きくしなければパワー半導体素子の耐熱温度に達してしまい、小型化の妨げとなる。そこでパワー半導体素子を両面から冷却することにより冷却効率を向上させる両面冷却型パワー半導体モジュール及びそれを用いた両面冷却型電力変換装置が開発されている。
両面冷却型パワー半導体モジュールはパワー半導体素子の両主面を板状導体で挟み込み、パワー半導体素子の主面と対向する面と反対側の板状導体の面が冷却媒体と熱的に接続されて冷却され、複数の両面冷却型パワー半導体モジュールを接続するバスバーアッセンブリで主回路を配線する。
特許文献１には、インバータ回路のアームを構成するパワー半導体素子の両主面を板状のリードフレームで挟み込んでパワーモジュールを構成し、複数のパワーモジュールを収納するケースに、パワーモジュールを挿入してケースで挟んで固定し、ケースに絶縁樹脂で一体化されているバスバーで、これらのパワーモジュールを接続して主回路配線を構成する電力変換装置が開示されている。
一方特許文献２には、インバータ回路のアームを構成するパワー半導体素子の両主面を板状のリードフレームで挟み込んでパワーモジュールを構成し、キャパシタモジュールを囲むようにしてパワーモジュールと冷却水路を配置し、インバータ主回路全体の冷却効率を向上する電力変換装置が開示されている。
特開２００５−２３７１４１号公報 特開２００９−２１９２７０号公報
しかし、特許文献１の構造では、直流バスバーの正極側と負極側が離れて実装されており、配線インダクタンスが増大してサージ電圧や素子損失の増加を招くという課題がある。また、特許文献２の構造では、複数のパワーモジュールとキャパシタに内蔵された直流バスバーとを接続する際に、公差や位置ズレの影響を受けるため、製造性が低下するという課題がある。
電力変換装置の大電流化と小型化の両立には、パワー半導体素子の冷却性能の向上と、パワーモジュール・キャパシタ・バスバーを低インダクタンスかつ良好な組み立て性にて接続する構造が必要である。特に、バッテリーからパワーモジュールへと伝送される電力を平滑化するためのキャパシタとそれらを接続する直流バスバーには、配線インダクタンスの低減と良好な組み立て性の課題があり、これらの両立が求められている。
本発明の目的は、電力変換装置の配線インダクタンスの低減と製造性向上の両立を図ることである。
上記課題を解決するために、本発明に係る電力変換装置は、直流電力を交流電力に変換するパワー半導体モジュールと、前記直流電力を平滑化するコンデンサと、前記直流電力を伝達する直流バスバーと、を備え、前記直流バスバーは、前記パワー半導体モジュールと接続する第１端子と、前記コンデンサと接続する第２端子と、を有するとともに、前記パワー半導体モジュールを挿入するためのモジュール開口部を形成し、前記直流バスバーは、前記第１端子と前記第２端子との間を流れる直流電流が前記モジュール開口部の外周に流れるように閉回路を形成する。
電力変換装置の製造性を損なうことなく、配線インダクタンスの低減を図ることができる。
インバータ装置１４０の電気回路図である。 実施例１の電力変換装置の外観斜視図である。 実施例１の電力変換装置の分解斜視図である。 図２（ｂ）からバスバーを流路形成体に装着した状態の斜視図である。 実施例１の電力変換装置の分解断面図である。 実施例１の電力変換装置の組立断面図である。 パワー半導体モジュール３００の外観斜視図である。 パワー半導体モジュール３００の分解斜視図である。 パワー半導体モジュール３００の回路構成図である。 実施例１の直流バスバーの構造を示す外観斜視図である。 実施例１の直流バスバーの構造を示す上視図である。 実施例１の直流バスバーの構造を示す断面図である。 実施例１の直流バスバーの効果を説明する上視図である。 実施例２の直流バスバーの構造を示す上視図である。 実施例２の直流バスバーの効果を説明する上視図である。 実施例３の直流バスバーの構造を示す上視図である。 実施例４の直流バスバーの構造を示す上視図である。
本発明に係る電力変換装置について、図面を参照しながら以下詳細に説明する。
本実施形態に係る電力変換装置は、ハイブリッド用の自動車や純粋な電気自動車に適用可能である。車両駆動用インバータ装置は、車載電源を構成する車載バッテリ或いは車載発電装置から供給された直流電力を所定の交流電力に変換し、得られた交流電力を車両駆動用電動機に供給して車両駆動用電動機の駆動を制御する。また、車両駆動用電動機は発電機としての機能も有しているので、車両駆動用インバータ装置は運転モードに応じ、車両駆動用電動機が発生する交流電力を直流電力に変換する機能も有している。なお、本実施形態の構成は、自動車やトラックなどの車両駆動用電力変換装置として最適であるが、これら以外の電力変換装置、例えば電車や船舶、航空機などの電力変換装置、さらに工場の設備を駆動する電動機の制御装置として用いられる産業用電力変換装置、或いは家庭の太陽光発電システムや家庭の電化製品を駆動する電動機の制御装置に用いられたりする家庭用電力変換装置に対しても適用可能である。
図１を用いてインバータ装置１４０の電気回路構成を説明する。
インバータ回路１４４は、上アームとして動作するＩＧＢＴ３２８及びダイオード１５６と、下アームとして動作するＩＧＢＴ３３０及びダイオード１６６と、からなる上下アーム直列回路１５０をモータジェネレータ１９２の電機子巻線の各相巻線に対応して３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）分を設けている。それぞれの上下アーム直列回路１５０は、その中点部分（中間電極１６９）から交流端子１５９及び交流コネクタ１８８を通してモータジェネレータ１９２への交流電力線（交流バスバー）１８６と接続する。
上アームのＩＧＢＴ３２８のコレクタ電極１５３は正極端子（Ｐ端子）１５７を介してコンデンサモジュール５００の正極側のコンデンサの電極に、下アームのＩＧＢＴ３３０のエミッタ電極は負極端子（Ｎ端子）１５８を介してコンデンサモジュール５００の負極側にコンデンサ電極にそれぞれ電気的に接続されている。
ＩＧＢＴ３２８は、コレクタ電極１５３と、ゲート電極１５４と、信号用エミッタ電極１５５を備えている。また、ＩＧＢＴ３３０は、コレクタ電極１６３と、ゲート電極１６４と、信号用エミッタ電極１６５を備えている。ダイオード１５６が、ＩＧＢＴ３２８と電気的に並列に接続されている。また、ダイオード１６６が、ＩＧＢＴ３３０と電気的に並列に接続されている。スイッチング用パワー半導体素子としてはＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ）を用いてもよいが、この場合はダイオード１５６やダイオード１６６は不要となる。コンデンサモジュール５００は、正極側コンデンサ端子５０６と負極側コンデンサ端子５０４と直流コネクタ１３８を介して電気的に接続されている。なお、インバータ装置１４０は、直流正極端子３１４を介して正極側コンデンサ端子５０６と接続され、かつ直流負極端子３１６を介して負極側コンデンサ端子５０４と接続される。
なお、図１におけるゲート電極１５４および信号用エミッタ電極１５５は、後述する図３の信号接続端子３２７Ｕに対応する。図１におけるゲート電極１６４およびエミッタ電極１６５は、図３の信号接続端子３２７Ｌに対応する。図１における正極端子１５７は、図３の正極側端子３１５Ｄと同一のものである。図１における負極端子１５８は、図３の負極側端子３１９Ｄと同一のものである。図１における交流端子１５９は、図３の交流端子３２０Ｄと同一のものである。
図２乃至図３を用いて、本実施形態に係る両面冷却型電力変換装置２９９の第１の実施形態を説明する。
図２（ａ）は、電力変換装置２９９の外観を示す斜視図である。電力変換装置２９９は、前記バッテリ１３６と電気的に接続するための直流コネクタ１３８と、前記モータジェネレータ１９２と電気的に接続する交流コネクタ１８８と、を有している。また、電力変換装置２９９を構成する部品は、筐体９００と筐体蓋９０１の内部に収納される。直流コネクタ１３８は筐体蓋９０１に設けられ、交流コネクタ１８８は筐体９００に設けられている。また、筐体９００には、筐体内部に冷却水などの冷却媒体を導入・導出するための冷媒出入口４０２が設けられる。
図２（ｂ）は、電力変換装置２９９を組み立てる工程を示す分解斜視図である。図２（ｂ）においては、説明の都合上、制御基板や信号コネクタ等の部品を図示せず、主要な部品のみを示している。
電力変換装置２９９は、冷却流路が一体で形成された流路形成体４００と、直流正極バスバー７００と、直流負極バスバー７０１と、パワー半導体モジュール３００と、キャパシタセル５０１を有する。ここで、パワー半導体モジュール３００は、図３にて後述するように、図１における直列回路１５０を一単位としてモジュール化した部品である。また、キャパシタセル５０１は、図１におけるコンデンサモジュール５００を構成するものである。本実施例では、パワー半導体モジュール３００が３個と、キャパシタセル５０１が４個設置される。
流路形成体４００は、パワー半導体モジュール３００を挿入するためのモジュール開口４０３と、キャパシタセル５０１を挿入するためのキャパシタ開口４０４を有する。モジュール開口４０３は、パワー半導体モジュール３００が１つにつき、１つずつ設けられる。キャパシタ開口４０４は、複数のキャパシタセル５０１に対して、１つ設けられる。しかしながら、キャパシタ開口４０４を複数設ける構成としてもよい。
また、流路形成体４００は、パワー半導体モジュール３００を収容するモジュール収容部４０５と、キャパシタセル５０１を収容するキャパシタ収容部４０６が形成される。モジュール開口４０３は、モジュール収容部４０５に繋がる。キャパシタ開口４０４は、キャパシタ収容部４０６に繋がる。流路形成体４００は、パワー半導体モジュール３００を収容するモジュール収容部４０５及び当該モジュール収容部４０５に繋がるモジュール開口４０３が形成されたケースとして機能する。
流路形成体４００は、パワー半導体モジュール３００を収容するモジュール収容部及び当該モジュール収容部に繋がるモジュール開口４０３が形成されたケースとしても機能する。
流路形成体４００は、冷媒出入口４０２から導入された冷媒が内部を流通しており、当該流路形成体４００に設けられた開口に挿入されたパワー半導体モジュール３００及びキャパシタセル５０１を冷却する。
直流正極バスバー７００及び直流負極バスバー７０１の構造は、図４にて後述するが、流路形成体４００と同様に、パワー半導体モジュール３００及びキャパシタセル５０１を挿入するための開口が形成されている。パワー半導体モジュール３００は、モジュール開口部７０３から挿入される。キャパシタセル５０１は、キャパシタ開口部７０４から挿入される。
図２（ｃ）は、図２（ｂ）に示す一点鎖線矢印の通り、直流正極バスバー７００及び直流負極バスバー７０１を流路形成体４００に装着した状態を示す斜視図である。図２（ｃ）に示されるように、直流正極バスバー７００及び直流負極バスバー７０１は、流路形成体４００に固定される。このとき、直流正極バスバー７００及び直流負極バスバー７０１に設けられたモジュール開口部７０３は、流路形成体４００のモジュール開口４０３を介して、モジュール収容部４０５と連通する。また、直流正極バスバー７００及び直流負極バスバー７０１に設けられたキャパシタ開口部７０４は、流路形成体４００のキャパシタ開口４０４を介して、キャパシタ収容部４０６と連通する。
また、流路形成体４００を例えば樹脂材料により形成し、直流正極バスバー７００及び直流負極バスバー７０１を埋め込んで一体成形することができる。このとき、直流正極バスバー７００及び直流負極バスバー７０１を流路形成体４００に固定するための別部材を設ける必要がないため、部品点数を削減することができる。また、熱伝導性のよい材料により一体成形することにより、直流正極バスバー７００及び直流負極バスバー７０１を効率的に冷却することができる。
図２（ｄ）は、図２（ｂ）の状態に対応する電力変換装置２９９の分解断面図である。ここでは、図２（ｂ）において図示していなかった交流バスバー７２０も合わせて図示している。交流バスバー７２０は、流路形成体４００を挟んで直流正極バスバー７００及び直流負極バスバー７０１とは反対側に配置される。また、流路形成体４００には、モジュール収容部４０５と繋がるモジュール第二開口４０７が形成される。モジュール第二開口４０７は、モジュール開口４０３とは反対側に形成される。パワー半導体モジュール３００の交流端子３２０Ｄは、モジュール第二開口４０７を通って、交流バスバー７２０と接続される。
モジュール開口４０３及びキャパシタ開口４０４は、流路形成体４００のある一面上に形成される。図２（ｄ）においては、流路形成体４００の上面に、モジュール開口４０３及びキャパシタ開口４０４が形成される。ここで、モジュール開口４０３及びキャパシタ開口４０４が形成される流路形成体４００の当該上面と一致する平面である仮想平面４１０を定義する。流路形成体４００には、仮想平面４１０と一致する上面と繋がる側壁面４１１が形成される。側壁面４１１は、モジュール収容部４０５やキャパシタ収容部４０６と対向して形成されている。
図２（ｅ）は、図２（ｄ）に示す電力変換装置２９９を組み立てた状態を示す断面図である。
本実施例における直流正極バスバー７００及び直流負極バスバー７０１は、仮想平面４１０に沿った幅広の平面部７０７と、当該平面部７０７から屈曲して下方に延びる延伸部７０８と、を有する（図４（ａ）を参照）。延伸部７０８は、仮想平面４１０を横切って、流路形成体４００の側壁面４１１に沿って配置される。
また、直流正極バスバー７００及び直流負極バスバー７０１に形成されたモジュール開口部７０３は、流路形成体４００に形成されたモジュール開口４０３と重なるように配置される。同様に、キャパシタ開口部７０４は、キャパシタ開口４０４と重なるように配置される。これにより、直流正極バスバー７００及び直流負極バスバー７０１を流路形成体４００に取り付けた状態であっても、モジュール開口部７０３を介してパワー半導体モジュール３００をモジュール収容部４０５に収容することができる。同様に、キャパシタ開口部７０４を介してキャパシタセル５０１をキャパシタ収容部４０６に収容することができる。
さらに、図２（ｅ）においては、直流正極バスバー７００及び直流負極バスバー７０１を封止するバスバー封止樹脂７０２を図示している。さらに、交流バスバー７２０を封止するバスバー封止樹脂７２１も図示している。
バスバー封止樹脂７０２は、直流正極バスバー７００と直流負極バスバー７０１との間の絶縁を確保している。また、バスバー封止樹脂７０２は、直流正極バスバー７００及び直流負極バスバー７０１を一体構造としている。
さらに、バスバー封止樹脂７０２は、流路形成体４００と一体の部材として形成することが可能である。この場合、バスバー封止樹脂７０２と流路形成体４００との間で、放熱目的の部材や、或いは固定目的の部材を配置する必要がない。そのため、直流正極バスバー７００と直流負極バスバー７０１における熱を、効率的に流路形成体４００を流れる冷媒に伝えることができる。また、部品点数を削減し、組立性の向上、低コスト化を図ることができる。
また、交流バスバーを封止する封止樹脂７２１も、バスバー封止樹脂７０２と同様に、
図３を用いてパワー半導体モジュール３００を説明する。
図３（ａ）は、パワー半導体モジュール３００の外観斜視図である。パワー半導体モジュール３００は、防水コートされた封止体３０２によって全体を覆われて防水されている。パワー半導体モジュール３００の内部には、パワー半導体素子であるＩＧＢＴとダイオードが複数内蔵されている。防水コートされた封止体３０２からは、フィン３０５が露出されており、パワー半導体素子を冷却する。
パワー半導体モジュール３００は、両主面にフィン３０５が形成された扁平構造のモジュールである。パワー半導体モジュール３００の上面からは、パワー半導体素子と電気的に接続されている正極側端子３１５Ｄ及び負極側端子３１９Ｄが突出している。正極側端子３１５Ｄ及び負極側端子３１９Ｄは、それぞれ２個ずつ配置される。４個の端子は、それぞれの端子主面が同一仮想平面上となるように、一列に並んで配置される。また、正極側端子３１５Ｄと負極側端子３１９Ｄは、交互に配置される。正極側端子３１５Ｄ及び負極側端子３１９Ｄが配置される側とは反対側の面であるパワー半導体モジュール３００の下面からは、交流端子３２０Ｄ及び信号接続端子３２７Ｕ、３２７Ｌが突出している。
封止体３０２には、Ｏリング溝３１２が形成される。Ｏリング溝３１２は、正極側端子３１５Ｄ及び負極側端子３１９Ｄが配置される領域を囲むように形成される。Ｏリング溝３１２は、当該Ｏリング溝３１２にＯリングが嵌め込まれた状態で流路形成体４００のモジュール開口４０３内に配置されることで、パワー半導体モジュール３００の位置決め部材としても機能する。
封止体３０２は、例えばノボラック系、多官能系、ビフェニル系のエポキシ樹脂系を基とした樹脂を用いて形成される。また、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＢＮなどのセラミックスやゲル、ゴムなどを含有させ、熱膨張係数を導体部に近づける。これにより、部材間の熱膨張係数差を低減でき、使用環境時の温度上昇にともない発生する熱応力が大幅に低下するため、パワー半導体モジュールの寿命をのばすことが可能となる。
図３（ｂ）は、パワー半導体モジュール３００の組み立てる工程を示す分解斜視図である。図３（ｂ）においては、封止体３０２は図示していない。パワー半導体モジュール３００は、絶縁材料３３３を有する。絶縁材料３３３には、配線パターンが一体に形成されている。絶縁材料３３３に一体化して形成された配線パターンには、正極側端子３１５Ｄ、負極側端子３１９Ｄ、交流端子３２０、信号接続端子３２７Ｕ、３２７Ｌが接続される。
また、当該配線パターンには、パワー半導体素子として、ＩＧＢＴ３２８、３３０と、ダイオード１５６、１６６が接続される。これらのパワー半導体素子は、両面に電極が形成される。そして、前記絶縁材料３３３に一体化して形成された配線パターンがこれらのパワー半導体素子の両面側にそれぞれ配置される。言い換えると、パワー半導体素子は、前記配線パターンを構成する導体板に挟まれるようにして、当該導体板と金属接合される。
絶縁材料３３３を挟んでパワー半導体素子の反対側には、フィン３０５が形成される。フィン３０５は、前述の通り、封止体３０２から露出している。パワー半導体素子の発熱は、絶縁材料３３３を介して、封止体３０２の表面に形成されたフィン３０５から放熱される。
フィン３０５は、電気伝導性を有する部材や熱伝導性を有する部材で形成される。例えばＣｕ、Ｃｕ合金、Ｃｕ−Ｃ、Ｃｕ−ＣｕＯなどの複合材、あるいはＡｌ、Ａｌ合金、ＡｌＳｉＣ、Ａｌ−Ｃなどの複合材などを用いることができる。金属接合剤は、例えばＳｎ合金系の軟ろう材（はんだ）やＡｌ合金・Ｃｕ合金等の硬ろう材や金属のナノ粒子・マイクロ粒子を用いた金属焼結材を用いることができる。
図３（ｃ）は、パワー半導体モジュール３００の回路構成図である。図中の符号は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示される符号と対応する。
図４（ａ）は、直流正極バスバー７００及び直流負極バスバー７０１の構造を示す斜視図である。直流正極バスバー７００及び直流負極バスバー７０１は、積層した状態で配置される。直流正極バスバー７００及び直流負極バスバー７０１は、幅広の上面において、モジュール開口部７０３と、キャパシタ開口部７０４と、モジュール接続端子７０５と、キャパシタ接続端子７０６と、が形成される。モジュール開口部７０３は、バスバーの長手方向に沿って３つ形成される。キャパシタ開口部７０４は、３つ設けられたモジュール開口部７０３に隣接して、１つ形成される。モジュール接続端子７０５は、モジュール開口部７０３の縁部から立設している。キャパシタ接続端子７０６は、キャパシタ開口部７０４の縁部から立設している。
直流正極バスバー７００及び直流負極バスバー７０１は、モジュール開口部７０３やキャパシタ開口部７０４が形成される幅広の上面に形成された平面部７０７と、平面部７０７の４辺からモジュール接続端子７０５やキャパシタ接続端子７０６の突出方向とは逆方向に屈曲して延びる延伸部７０８と、を有する。本実施例における延伸部７０８は、平面部７０７の４辺から延びる四角筒状となっている。平面部７０７は、直流正極バスバー７００及び直流負極バスバー７０１を流路形成体４００に取り付けた状態において、流路形成体４００の上面と一致する仮想平面を横切るように、下方へ延伸し，流路形成体４００の側面に沿って形成される。
図４（ｂ）は、直流正極バスバー７００及び直流負極バスバー７０１の上面図である。また、図４（ｃ）は、図４（ｂ）の断面４Ｃにおける断面図である。係る構造の直流正極バスバー７００及び直流負極バスバー７０１によれば、パワー半導体モジュール３００をモジュール開口部７０３を通して、キャパシタセル５０１をキャパシタ開口部７０４を通して、それぞれ流路形成体４００に組み付けることができる。これにより、直流正極バスバー７００及び直流負極バスバー７０１と、流路形成体４００とを樹脂で一体化した筐体構造が可能となる。したがって、複雑なバスバー組みつけや、バスバーを筐体で冷却するための放熱シート等が不要となり、良好な組立性を実現できる。
図４（ｄ）は、直流正極バスバー７００及び直流負極バスバー７０１のインダクタンス低減効果を説明する上面図である。なお、説明のため、直流正極バスバー７００にハッチングを施してある。また、説明のため、直流正極バスバー７００の配線インダクタンス７０９を模式的に示している。直流正極バスバー７００及び直流負極バスバー７０１は、パワー半導体モジュール３００とキャパシタセル５０１を電気的に接続した主回路を形成する。パワー半導体モジュール３００とキャパシタセル５０１の間では、過渡電流７０９のやり取りがされるため、直流正極バスバー７００及び直流負極バスバー７０１は、サージ電圧や素子損失を抑えるために、配線インダクタンスを低く抑えることが好ましい。
本実施例に係る直流正極バスバー７００は、キャパシタセル５０１からパワー半導体モジュール３００までの電流経路が、キャパシタ開口部７０４やモジュール開口部７０３を挟んで並列に形成される。したがって、直流バスバーとケースとが一体化した構造の電力変換装置であっても製造性を損なうことなく、パワー半導体モジュール３００とキャパシタセル５０１の間において配線インダクタンス７０９の並列回路が形成されるため、いずれか一方の電流経路のときよりも配線インダクタンスを低減することができる。また、キャパシタセル５０１やパワー半導体モジュール３００との接続位置に起因した配線インダクタンスのばらつきについても、素子間でのばらつきを低く抑えることができる。
図５（ａ）は、第２の実施例に係る直流正極バスバー７００及び直流負極バスバー７０１の構造を示す上面図である。本実施例の電力変換装置は、主に直流正極バスバー７００及び直流負極バスバー７０１の構造が実施例１のものと異なるため、直流正極バスバー７００及び直流負極バスバー７０１の構造のみ説明をする。
実施例１では、モジュール開口部７０３は、直流正極バスバー７００及び直流負極バスバー７０１の長手方向に沿って３つ並び、その３つのモジュール開口部７０３を跨ぐようにキャパシタ開口部７０４が形成されていた。本実施例では、キャパシタ開口部７０４は２つ設けられる。キャパシタ開口部７０４は、モジュール開口部７０３とモジュール開口部７０３との間に設けられる。
図５（ｂ）は、直流正極バスバー７００及び直流負極バスバー７０１のインダクタンス低減効果を説明する上面図である。なお、説明のため、直流正極バスバー７００にハッチングを施してある。図５（ｂ）に示されるように、モジュール開口部７０３及びキャパシタ開口部７０４を囲んで、配線インダクタンス７０９の閉回路が形成されている。これにより、キャパシタとパワー半導体モジュールを接続する並列回路が形成され、効果的に配線インダクタンスを低減することができる。
図６は、第３の実施例に係る直流正極バスバー７００及び直流負極バスバー７０１の構造を示す上面図である。
本実施例の直流正極バスバー７００及び直流負極バスバー７０１は、実施例１の直流正極バスバー７００及び直流負極バスバー７０１を上下対称に２つ繋げたような構造となっている。２つのインバータ回路を有する電力変換装置においては、このようなバスバー構造が好適であり、電力変換装置の小型化と、並列回路を形成することによる配線インダクタンスの低減効果を両立することができる。
図７は、第４の実施例に係る直流正極バスバー７００及び直流負極バスバー７０１の構造を示す上面図である。
本実施例の直流正極バスバー７００及び直流負極バスバー７０１は、実施例２の直流正極バスバー７００及び直流負極バスバー７０１を上下対称に２つ繋げたような構造となっている。実施例３と同様に、２つのインバータ回路を有する電力変換装置においては、このようなバスバー構造が好適であり、電力変換装置の小型化と、並列回路を形成することによる配線インダクタンスの低減効果を両立することができる。
１３６ バッテリ
１３８ 直流コネクタ
１４０ インバータ装置
１４４ インバータ回路
１５０ 直列回路
１５３ コレクタ電極（上アーム）
１５４ ゲート電極（上アーム）
１５５ 信号用エミッタ電極（上アーム）
１５６ ダイオード（上アーム）
１５７ 正極端子（Ｐ端子）
１５８ 負極端子（Ｎ端子）
１５９ 交流端子
１６３ コレクタ電極（下アーム）
１６４ ゲート電極（下アーム）
１６５ 信号用エミッタ電極（下アーム）
１６６ ダイオード（下アーム）
１６９ 中間電極
１７０ 制御部
１７２ 制御回路
１７４ ドライバ回路
１７６ 信号線
１８０ 電流センサ
１８２ 信号線
１８６ 交流電力線（交流バスバー）
１８８ 交流コネクタ
１９２ モータジェネレータ
２９９ 電力変換装置
３００ パワー半導体モジュール
３０２ 封止体
３０５ フィン
３１２ Ｏリング溝
３１４ 直流正極端子
３１５Ｄ 正極側端子
３１６ 直流負極端子
３１９Ｄ 負極側端子
３２０Ｄ 交流端子
３２７Ｌ 信号接続端子
３２７Ｕ 信号接続端子
３２８ ＩＧＢＴ（上アーム）
３３０ ＩＧＢＴ（下アーム）
３３３ 絶縁材料
４００ 流路形成体
４０１ 流路カバー
４０２ 冷媒出入口
４０３ モジュール開口
４０４ キャパシタ開口
４０５ モジュール収容部
４０６ キャパシタ収容部
４０７ モジュール第二開口
４１０ 仮想平面
４１１ 側壁面
５００ コンデンサモジュール
５０１ キャパシタセル
５０４ 負極側コンデンサ端子
５０６ 正極側コンデンサ端子
７００ 直流正極バスバー
７０１ 直流負極バスバー
７０２ バスバー封止樹脂
７０３ モジュール開口部
７０４ キャパシタ開口部
７０５ モジュール接続端子
７０６ キャパシタ接続端子
７０７ 平面部
７０８ 延伸部
７０９ 配線インダクタンス
７１０ 過渡電流
７２０ 交流バスバー
７２１ バスバー封止樹脂
９００ 筐体
９０１ 筐体蓋

Claims (9)

  1. 直流電力を交流電力に変換するパワー半導体モジュールと、
    前記直流電力を平滑化するコンデンサと、
    前記直流電力を伝達する直流バスバーと、を備え、
    前記直流バスバーは、前記パワー半導体モジュールと接続する第１端子と、前記コンデンサと接続する第２端子と、を有するとともに、前記パワー半導体モジュールを挿入するためのモジュール開口部を形成し、
    前記直流バスバーは、前記第１端子と前記第２端子との間を流れる直流電流が前記モジュール開口部の外周に流れるように閉回路を形成する電力変換装置。
  2. 請求項１に記載の電力変換装置であって、
    前記パワー半導体モジュールを収容するモジュール収容部及び当該モジュール収容部に繋がるモジュール開口が形成されたケースを備え、
    前記直流バスバーは、当該直流バスバーの前記開口部が前記ケースの前記モジュール開口を介して前記モジュール収容部と連通するように、前記ケースに固定される電力変換装置。
  3. 請求項２に記載の電力変換装置であって、
    前記直流バスバーは、絶縁部材により封止され、
    前記ケースは、前記直流バスバーを封止する前記絶縁部材と一体に形成される電力変換装置。
  4. 請求項２又は３のいずれかに記載の電力変換装置であって、
    前記直流バスバーは、前記モジュール開口が形成された前記ケースの一面と一致する仮想平面を横切るように、屈曲して形成される電力変換装置。
  5. 請求項２乃至４のいずれかに記載の電力変換装置であって、
    前記交流電力を伝達する交流バスバーを備え、
    前記交流バスバーは、前記ケースを挟んで前記直流バスバーが配置される側とは反対側に配置される電力変換装置。
  6. 請求項５に記載の電力変換装置であって、
    前記交流バスバーは、絶縁部材により封止され、
    前記ケースは、前記交流バスバーを封止する前記絶縁部材と一体に形成される電力変換装置。
  7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の電力変換装置であって、
    前記直流バスバーは、前記コンデンサを挿入するためのコンデンサ開口部を形成し、
    前記コンデンサ開口部は、前記開口部とは独立して形成される電力変換装置。
  8. 請求項１乃至６のいずれかに記載の電力変換装置であって、
    前記直流バスバーは、前記コンデンサを挿入するためのコンデンサ開口部を形成し、
    前記コンデンサ開口部は、前記開口部と繋がって形成される電力変換装置。
  9. 請求項１ないし８のいずれかに記載の電力変換装置であって、
    前記直流バスバーは、正極バスバーと負極バスバーを積層させた構造である電力変換装置。
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