JP2019071363A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制御部に接続する部品を集中的に効率よく配置する。【解決手段】電力変換装置１は、パワーモジュール２１と、電子制御ユニットが搭載された回路基板６１と、リアクトル２２と、第３電流センサ２７と、信号線６４とを備える。パワーモジュール２１は、第１モータおよび第２モータに対して電力を授受する。回路基板６１は、平面視においてパワーモジュール２１と重なるように配置され、パワーモジュール２１を制御する。リアクトル２２は、パワーモジュール２１と回路基板６１との間に配置されている。第３電流センサ２７は、リアクトル２２に流れる電流を検出する。第３電流センサ２７は、パワーモジュール２１と回路基板６１との間に配置されている。信号線６４は、第３電流センサ２７と回路基板６１とを接続する。【選択図】図１

Description

本発明は、電力変換装置に関する。

従来、ケース内において冷却器の受熱面上に配置される半導体モジュールと、半導体モジュールに接続されるバスバーと、冷却器の端面とケースとの間に配置されてバスバーに流れる電流を検出する電流センサと、を備える電力変換装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５−０７６９３３号公報

ところで、上記従来技術に係る電力変換装置において、半導体モジュールに接続される制御回路基板は、半導体モジュールに重なるように配置されているので、冷却器の端面に配置される電流センサと制御回路基板との距離が長くなる虞がある。電流センサと制御回路基板とを接続するハーネスなどの接続線が長くなると、ノイズに対する耐性が低下する虞があり、制御回路基板に接続される部品を集中的に配置することが望まれている。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、制御部に接続する部品を効率よく配置することが可能な電力変換装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明は以下の態様を採用した。
（１）本発明の一態様に係る電力変換装置は、モータ（例えば、実施形態での第１モータ１２および第２モータ１３）に対して電力を授受する電力変換回路を構成する半導体モジュール（例えば、実施形態でのパワーモジュール２１）と、平面視において前記半導体モジュールと重なるように配置され、前記半導体モジュールを制御する制御部（例えば、実施形態での電子制御ユニット２８）と、前記半導体モジュールと前記制御部との間に配置されたリアクトル（例えば、実施形態でのリアクトル２２）と、前記リアクトルに流れる電流を検出するとともに、前記半導体モジュールと前記制御部との間に配置された電流検出部（例えば、実施形態での第３電流センサ２７）と、前記電流検出部と前記制御部とを接続する接続線（例えば、実施形態での信号線６４，７５）と、を備える。

（２）上記（１）に記載の電力変換装置では、前記電力変換回路の電流を検出するとともに、前記半導体モジュールと前記制御部との間に配置された第２の電流検出部（例えば、実施形態での第１電流センサ２５および第２電流センサ２６）と、前記第２の電流検出部と前記制御部とを接続する第２の接続線（例えば、実施形態での信号線６５，７６）と、を備えてもよい。

（３）上記（１）または（２）に記載の電力変換装置では、前記半導体モジュールと前記制御部との間に配置され、前記リアクトルの温度を検出する温度検出素子（例えば、実施形態での温度センサ２２ｂ）と、前記温度検出素子と前記制御部とを接続する第３の接続線（例えば、実施形態での信号線７４）と、を備えてもよい。

（４）上記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の電力変換装置では、前記接続線の形状は、ピン状に形成されてもよい。

上記（１）によれば、リアクトルおよび電流検出部は半導体モジュールと制御部との間に配置されているので、リアクトルおよび電流検出部と半導体モジュールとを接続する接続線が長くなってしまうことを抑制することができる。また、電力変換装置の製造時において、半導体モジュールと制御部とを接続する工程と併せて、リアクトルおよび電流検出部と制御部とを接続する工程を連続的に行うことができ、製造工程の複雑化を抑制することができる。

さらに、上記（２）の場合、電流検出部に加えて第２の電流検出部も半導体モジュールと制御部との間に配置されているので、制御部と接続される複数の電流検出部を効率よく配置することができ、接続に要する手間が嵩むことを防ぐことができる。
さらに、上記（３）の場合、温度検出素子と制御部とを容易に、かつ効率的に接続することができる。
さらに、上記（４）の場合、電流検出部と制御部とを容易に、かつ効率的に接続することができる。

本発明の実施形態に係る電力変換装置の構成を模式的に示す側面図である。 本発明の実施形態に係る電力変換装置を搭載する車両の一部の構成を示す図である。 本発明の実施形態の第１変形例に係る電力変換装置の構成を模式的に示す側面図である。 本発明の実施形態の第２変形例に係る電力変換装置の構成を模式的に示す側面図である。 本発明の実施形態の第３変形例に係る電力変換装置の構成を模式的に示す側面図である。

以下、本発明の電力変換装置の一実施形態について添付図面を参照しながら説明する。

本実施形態による電力変換装置は、モータとバッテリとの間の電力授受を制御する。例えば、電力変換装置は、電動車両などの車両に搭載されている。電動車両は、電気自動車、ハイブリッド車両、および燃料電池車両などである。電気自動車は、バッテリを動力源として駆動する。ハイブリッド車両は、バッテリおよび内燃機関を動力源として駆動する。燃料電池車両は、燃料電池を駆動源として駆動する。
図１は、本発明の実施形態に係る電力変換装置１の構成を模式的に示す側面図である。図２は、本発明の実施形態に係る電力変換装置１を搭載する車両１０の一部の構成を示す図である。

図２に示すように、車両１０は、電力変換装置１に加えて、バッテリ１１と、走行駆動用の第１モータ１２、発電用の第２モータ１３と、を備えている。
バッテリ１１は、バッテリケースと、バッテリケース内に収容される複数のバッテリモジュールと、を備えている。バッテリモジュールは、直列に接続される複数のバッテリセルを備えている。バッテリ１１は、電力変換装置１の直流コネクタ１ａに接続される正極端子ＰＢおよび負極端子ＮＢを備えている。バッテリ１１の正極端子ＰＢおよび負極端子ＮＢは、バッテリケース内において直列に接続される複数のバッテリモジュールの正極端および負極端に接続されている。

第１モータ１２は、バッテリ１１から供給される電力によって回転駆動力を発生させる。第２モータ１３は、回転軸に入力される回転駆動力によって回生電力を発生させる。また、第１モータ１２は、車両１０の減速時には、駆動輪から第１モータ１２の回転軸へ入力される回転駆動力によって発生する回生電力により、バッテリ１１を充電することも可能である。例えば、第１モータ１２および第２モータ１３の各々は、３相交流のブラシレスＤＣモータである。３相は、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相である。第１モータ１２および第２モータ１３の各々は、インナーロータ型であり、界磁用の永久磁石を有する回転子と、回転子を回転させる回転磁界を発生させるための３相のステータ巻線を有する固定子とを備えている。第１モータ１２の３相のステータ巻線は、電力変換装置１の第１の３相コネクタ１ｂに接続されている。第２モータ１３の３相のステータ巻線は、電力変換装置１の第２の３相コネクタ１ｃに接続されている。

電力変換装置１は、パワーモジュール２１と、リアクトル２２と、コンデンサユニット２３と、抵抗器２４と、第１電流センサ２５と、第２電流センサ２６と、第３電流センサ２７と、電子制御ユニット２８と、ゲートドライブユニット２９と、を備えている。
パワーモジュール２１は、第１モータ１２および第２モータ１３に対して電力を授受する電力変換回路を構成する半導体モジュールを備えている。パワーモジュール２１は、半導体素子から成る半導体モジュールとして、第１電力変換回路部３１と、第２電力変換回路部３２と、第３電力変換回路部３３と、を備えている。第１電力変換回路部３１は、第１の３相コネクタ１ｂによって第１モータ１２の３相のステータ巻線に接続されている。第１電力変換回路部３１は、バッテリ１１から第３電力変換回路部３３を介して入力される直流電力を３相交流電力に変換する。第２電力変換回路部３２は、第２の３相コネクタ１ｃによって第２モータ１３の３相のステータ巻線に接続されている。第２電力変換回路部３２は、第２モータ１３から入力される３相交流電力を直流電力に変換する。

第１電力変換回路部３１および第２電力変換回路部３２の各々は、ブリッジ接続される複数のスイッチング素子によって形成されるブリッジ回路を備えている。例えば、スイッチング素子は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、またはＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semi-conductor Field Effect Transistor）などのトランジスタである。例えば、ブリッジ回路においては、対を成すハイ側およびロー側Ｕ相トランジスタＵＨ，ＵＬと、対を成すハイ側およびロー側Ｖ相トランジスタＶＨ，ＶＬと、対を成すハイ側およびロー側Ｗ相トランジスタＷＨ，ＷＬとが、ブリッジ接続されている。ハイ側の各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨは、コレクタが正極端子ＰＩに接続されてハイサイドアームを構成している。

各相においてハイサイドアームの各正極端子ＰＩは正極バスバーに接続されている。ロー側の各トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬは、エミッタが負極端子ＮＩに接続されてローサイドアームを構成している。各相においてローサイドアームの各負極端子ＮＩは負極バスバーに接続されている。各相においてハイサイドアームの各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨのエミッタは、入出力端子ＴＩにおいてローサイドアームの各トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬのコレクタに接続されている。

第１電力変換回路部３１の各相において入出力端子ＴＩは第１バスバー５１によって第１の３相コネクタ１ｂに接続されている。第１電力変換回路部３１の各相の入出力端子ＴＩは、第１バスバー５１および第１の３相コネクタ１ｂを介して第１モータ１２の各相のステータ巻線に接続されている。第２電力変換回路部３２の各相において入出力端子ＴＩは第２バスバー５２によって第２の３相コネクタ１ｃに接続されている。

第２電力変換回路部３２の各相の入出力端子ＴＩは、第２バスバー５２および第２の３相コネクタ１ｃを介して第２モータ１３の各相のステータ巻線に接続されている。ブリッジ回路は、各トランジスタＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬのコレクタ−エミッタ間においてエミッタからコレクタに向けて順方向となるように接続されるダイオードを備えている。

第１電力変換回路部３１および第２電力変換回路部３２の各々は、ゲートドライブユニット２９から各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬのゲートに入力されるスイッチング指令であるゲート信号に基づき、各相のトランジスタ対のオン（導通）／オフ（遮断）を切り替える。
第１電力変換回路部３１は、バッテリ１１から第３電力変換回路部３３を介して入力される直流電力を３相交流電力に変換し、第１モータ１２の３相のステータ巻線への通電を順次転流させることで、３相のステータ巻線に交流のＵ相電流、Ｖ相電流、およびＷ相電流を通電する。
第２電力変換回路部３２は、第２モータ１３の回転に同期がとられた各相のトランジスタ対のオン（導通）／オフ（遮断）駆動によって、第２モータ１３の３相のステータ巻線から出力される３相交流電力を直流電力に変換する。

第３電力変換回路部３３は、バッテリ１１から出力される電力によって第１モータ１２を駆動する場合には、バッテリ１１の出力電圧を昇圧して正極端子ＰＶ及び負極端子ＮＶ側へ出力することが可能である。
第３電力変換回路部３３は、第１モータ１２又は第２モータによる回生電力によってバッテリ１１を充電する場合には、第１モータ１２又は第２モータの出力電圧を降圧して正極端子ＰＢ及び負極端子ＮＢ側からバッテリ１１側へ出力することが可能である。

第３電力変換回路部３３は、対を成すハイ側およびロー側のスイッチング素子を備えている。例えば、第３電力変換回路部３３は、ハイ側の第１トランジスタＳ１およびロー側の第２トランジスタＳ２を備えている。第１トランジスタＳ１は、コレクタが正極端子ＰＶに接続されてハイサイドアームを構成している。ハイサイドアームの正極端子ＰＶは正極バスバーに接続されている。第２トランジスタＳ２は、エミッタが負極端子ＮＶに接続されてローサイドアームを構成している。

ローサイドアームの負極端子ＮＶは負極バスバーに接続されている。ハイサイドアームの第１トランジスタＳ１のエミッタはローサイドアームの第２トランジスタＳ２のコレクタに接続されている。第３電力変換回路部３３は、第１トランジスタＳ１および第２トランジスタＳ２の各々のコレクタ−エミッタ間においてエミッタからコレクタに向けて順方向となるように接続されるダイオードを備えている。

ハイサイドアームの第１トランジスタＳ１とローサイドアームの第２トランジスタＳ２との接続点は、第３バスバー５３によってリアクトル２２に接続されている。リアクトル２２の両端は、第１トランジスタＳ１および第２トランジスタＳ２の接続点と、バッテリ１１の正極端子ＰＢとに接続されている。リアクトル２２は、コイル２２ａと、コイル２２ａの温度を検出する温度センサ２２ｂとを備えている。温度センサ２２ｂは、信号線によって電子制御ユニット２８に接続されている。

第３電力変換回路部３３は、ゲートドライブユニット２９から第１トランジスタＳ１および第２トランジスタＳ２の各々のゲートに入力されるスイッチング指令であるゲート信号に基づき、トランジスタ対のオン（導通）／オフ（遮断）を切り替える。
第３電力変換回路部３３は、昇圧時において、第２トランジスタＳ２がオン（導通）および第１トランジスタＳ１がオフ（遮断）に設定される第１状態と、第２トランジスタＳ２がオフ（遮断）および第１トランジスタＳ１がオン（導通）に設定される第２状態とを交互に切り替える。

第１状態では、順次、バッテリ１１の正極端子ＰＢ、リアクトル２２、第２トランジスタＳ２、バッテリ１１の負極端子ＮＢへと電流が流れ、リアクトル２２が直流励磁されて磁気エネルギーが蓄積される。第２状態では、リアクトル２２に流れる電流が遮断されることに起因する磁束の変化を妨げるようにしてリアクトル２２の両端間に起電圧（誘導電圧）が発生する。リアクトル２２に蓄積された磁気エネルギーによる誘導電圧はバッテリ電圧に重畳されて、バッテリ１１の端子間電圧よりも高い昇圧電圧が第３電力変換回路部３３の正極端子ＰＶと負極端子ＮＶとの間に印加される。

第３電力変換回路部３３は、回生時において、第２状態と、第１状態とを交互に切り替える。第２状態では、順次、第３電力変換回路部３３の正極端子ＰＶ、第１トランジスタＳ１、リアクトル２２、バッテリ１１の正極端子ＰＢへと電流が流れ、リアクトル２２が直流励磁されて磁気エネルギーが蓄積される。第１状態では、リアクトル２２に流れる電流が遮断されることに起因する磁束の変化を妨げるようにしてリアクトル２２の両端間に起電圧（誘導電圧）が発生する。リアクトル２２に蓄積された磁気エネルギーによる誘導電圧は降圧されて、第３電力変換回路部３３の正極端子ＰＶおよび負極端子ＮＶ間の電圧よりも低い降圧電圧がバッテリ１１の正極端子ＰＢと負極端子ＮＢとの間に印加される。

コンデンサユニット２３は、第１平滑コンデンサ４１と、第２平滑コンデンサ４２と、ノイズフィルタ４３と、を備えている。
第１平滑コンデンサ４１は、バッテリ１１の正極端子ＰＢと負極端子ＮＢとの間に接続されている。第１平滑コンデンサ４１は、第３電力変換回路部３３の回生時における第１トランジスタＳ１および第２トランジスタＳ２のオン／オフの切換動作に伴って発生する電圧変動を平滑化する。

第２平滑コンデンサ４２は、第１電力変換回路部３１および第２電力変換回路部３２の各々の正極端子ＰＩおよび負極端子ＮＩ間、並びに第３電力変換回路部３３の正極端子ＰＶおよび負極端子ＮＶ間に接続されている。第２平滑コンデンサ４２は、第１電力変換回路部３１および第２電力変換回路部３２の各々の各トランジスタＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬのオン／オフの切換動作に伴って発生する電圧変動を平滑化する。第２平滑コンデンサ４２は、第３電力変換回路部３３の昇圧時における第１トランジスタＳ１および第２トランジスタＳ２のオン／オフの切換動作に伴って発生する電圧変動を平滑化する。

ノイズフィルタ４３は、第１電力変換回路部３１および第２電力変換回路部３２の各々の正極端子ＰＩおよび負極端子ＮＩ間、並びに第３電力変換回路部３３の正極端子ＰＶおよび負極端子ＮＶ間に接続されている。ノイズフィルタ４３は、直列に接続される２つのコンデンサを備えている。２つのコンデンサの接続点は、車両のボディグラウンドなどに接続されている。
抵抗器２４は、第１電力変換回路部３１および第２電力変換回路部３２の各々の正極端子ＰＩおよび負極端子ＮＩ間、並びに第３電力変換回路部３３の正極端子ＰＶおよび負極端子ＮＶ間に接続されている。

第１電流センサ２５は、第１電力変換回路部３１の各相の入出力端子ＴＩと第１の３相コネクタ１ｂとを接続するバスバー５１に配置され、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相の各々の電流を検出する。第２電流センサ２６は、第２電力変換回路部３２の各相の入出力端子ＴＩと第２の３相コネクタ１ｃとを接続するバスバー５２に配置され、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相の各々の電流を検出する。第３電流センサ２７は、第１トランジスタＳ１および第２トランジスタＳ２の接続点とリアクトル２２とを接続するバスバー５３に配置され、リアクトル２２に流れる電流を検出する。
第１電流センサ２５、第２電流センサ２６、および第３電流センサ２７の各々は、信号線によって電子制御ユニット２８に接続されている。例えば、信号線の形状は、ピン状に形成されており、回路基板６１の孔部（不図示）に挿入された状態で回路基板６１に対して半田付けされている。

電子制御ユニット２８は、第１電流センサ２５及び第２電流センサ２６によって検出される電流値に基づき、例えば第１モータ１２及び第２モータ１３の電流フィードバック制御を行うことが可能である。また、電子制御ユニット２８は、第１電流センサ２５及び第２電流センサ２６によって検出される電流値に基づき、第１電力変換回路部３１および第２電力変換回路部３２の過電流保護制御を行うことも可能である。
電子制御ユニット２８は、例えば第３電流センサ２７によって検出される電流値が所定の閾値を超えないように、第３電力変換回路部３３を制御することで、第３電力変換回路部３３を構成する第１トランジスタＳ１および第２トランジスタＳ２を保護することが可能である。
また、第３電力変換回路部３３が、複数のチョッパ回路を並列接続して構成されたインターリーブ回路である場合には、複数のチョッパ回路の各リアクトルに電流センサを接続して、各リアクトルに流れる電流値を均等化するように制御しても良い。

電子制御ユニット２８は、第１モータ１２および第２モータ１３の各々の動作を制御する。例えば、電子制御ユニット２８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサによって所定のプログラムが実行されることにより機能するソフトウェア機能部である。ソフトウェア機能部は、ＣＰＵなどのプロセッサ、プログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）、およびタイマーなどの電子回路を備えるＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。

なお、電子制御ユニット２８の少なくとも一部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）などの集積回路であってもよい。
例えば、電子制御ユニット２８は、第１電流センサ２５の電流検出値と第１モータ１２に対するトルク指令値に応じた電流目標値とを用いる電流のフィードバック制御などを実行し、ゲートドライブユニット２９に入力する制御信号を生成する。
例えば、電子制御ユニット２８は、第２電流センサ２６の電流検出値と第２モータ１３に対する回生指令値に応じた電流目標値とを用いる電流のフィードバック制御などを実行し、ゲートドライブユニット２９に入力する制御信号を生成する。

制御信号は、第１電力変換回路部３１および第２電力変換回路部３２の各々の各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬをオン（導通）／オフ（遮断）駆動するタイミングを示す信号である。例えば、制御信号は、パルス幅変調された信号などである。

ゲートドライブユニット２９は、電子制御ユニット２８から受け取る制御信号に基づいて、第１電力変換回路部３１および第２電力変換回路部３２の各々の各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬを実際にオン（導通）／オフ（遮断）駆動するためのゲート信号を生成する。例えば、ゲートドライブユニット２９は、制御信号の増幅およびレベルシフトなどを実行して、ゲート信号を生成する。

ゲートドライブユニット２９は、第３電力変換回路部３３の第１トランジスタＳ１および第２トランジスタＳ２の各々をオン（導通）／オフ（遮断）駆動するためのゲート信号を生成する。例えば、ゲートドライブユニット２９は、第３電力変換回路部３３の昇圧時における昇圧電圧指令または第３電力変換回路部３３の回生時における降圧電圧指令に応じたデューティー比のゲート信号を生成する。デューティー比は、スイッチング周期における第１トランジスタＳ１および第２トランジスタＳ２のオン時間の比率である。

図１に示すように、電力変換装置１において、パワーモジュール２１と、電子制御ユニット２８およびゲートドライブユニット２９が搭載された回路基板６１とは、平面視において重なるように配置されている。パワーモジュール２１と回路基板６１とを接続するゲート信号用の信号線６２は、パワーモジュール２１および回路基板６１の相互の対向面上から引き出され、パワーモジュール２１と回路基板６１との間に配置されている。

リアクトル２２は、パワーモジュール２１と回路基板６１との間に配置されている。これにより、パワーモジュール２１は、回路基板６１とリアクトル２２との間の外部に配置され、回路基板６１とリアクトル２２との間に配置されていない。リアクトル２２の温度センサ２２ｂと回路基板６１とを接続する信号線６３は、リアクトル２２および回路基板６１の相互の対向面上から引き出され、リアクトル２２と回路基板６１との間に配置されている。リアクトル２２とパワーモジュール２１の第３電力変換回路部３３とを接続する第３バスバー５３は、回路基板６１に対するパワーモジュール２１の対向面と、リアクトル２２の側面との間に配置されている。リアクトル２２の側面は、パワーモジュール２１および回路基板６１の配列方向に交差する方向における表面である。第３バスバー５３に設けられている第３電流センサ２７と、第３電流センサ２７と回路基板６１とを接続する信号線６４とは、パワーモジュール２１と回路基板６１との間に配置されている。

パワーモジュール２１の第１電力変換回路部３１および第２電力変換回路部３２に接続される第１バスバー５１および第２バスバー５２は、回路基板６１に対するパワーモジュール２１の対向面上から引き出されている。第１バスバー５１および第２バスバー５２の各々に設けられる第１電流センサ２５および第２電流センサ２６と、第１電流センサ２５および第２電流センサ２６の各々と回路基板６１とを接続する信号線６５とは、パワーモジュール２１と回路基板６１との間に配置されている。

第１バスバー５１、第２バスバー５２、および第３バスバー５３、並びに第１電流センサ２５、第２電流センサ２６、および第３電流センサ２７は、平面視においてリアクトル２２とは重ならないように、パワーモジュール２１と回路基板６１との間に配置されている。
パワーモジュール２１および回路基板６１の配列方向においてパワーモジュール２１から見てリアクトル２２の反対側には、パワーモジュール２１が搭載される冷却部６６が配置されている。冷却部６６は、冷媒が流通する冷媒流路と、パワーモジュール２１の表面に接触する搭載面とを備えている。例えば、冷却部６６の冷媒流路は、ウォータージャケットによって形成されている。

上述したように、本実施形態の電力変換装置１によれば、リアクトル２２およびリアクトル２２に流れる電流を検出する第３電流センサ２７は、パワーモジュール２１と、電子制御ユニット２８が搭載された回路基板６１との間に配置されているので、リアクトル２２および第３電流センサ２７と電子制御ユニット２８とを接続する接続線が長くなってしまうことを抑制することができる。また、電力変換装置１の製造時において、パワーモジュール２１と電子制御ユニット２８とを接続する工程と併せて、リアクトル２２および第３電流センサ２７と電子制御ユニット２８とを接続する工程を連続的に行うことができ、製造工程の複雑化を抑制することができる。

さらに、第３電流センサ２７に加えて第１電流センサ２５および第２電流センサ２６もパワーモジュール２１と電子制御ユニット２８との間に配置されているので、電子制御ユニット２８と接続される複数の電流センサを集中的に効率よく配置することができ、接続に要する手間が嵩むことを防ぐことができる。
さらに、第３電流センサ２７と回路基板６１とを接続する信号線６４と、第１電流センサ２５および第２電流センサ２６の各々と回路基板６１とを接続する信号線６５とは、ピン状に形成されているので、容易かつ効率的な接続を行うことができる。
さらに、パワーモジュール２１の少なくとも一面を冷却する冷却部６６を備えるので、パワーモジュール２１を適正に冷却することができる。

以下、実施形態の変形例について説明する。
上述した実施形態において、電力変換装置１は、パワーモジュール２１が搭載される１つの冷却部６６を備えるとしたが、これに限定されない。

図３は、本発明の実施形態の第１変形例に係る電力変換装置１の構成を模式的に示す側面図である。
図３に示すように、第１変形例に係る電力変換装置１は、パワーモジュール２１および回路基板６１の配列方向においてパワーモジュール２１の両面を両側から挟み込む２つの冷却部６６を備えている。２つの冷却部６６は、パワーモジュール２１および回路基板６１の配列方向においてパワーモジュール２１から見てリアクトル２２の反対側に配置される第１冷却部６６ａと、パワーモジュール２１とリアクトル２２との間に配置される第２冷却部６６ｂである。

第３バスバー５３は、パワーモジュール２１の側面とリアクトル２２の側面との間に配置されている。パワーモジュール２１の側面は、パワーモジュール２１および回路基板６１の配列方向に交差する方向における表面である。第３バスバー５３の第３電流センサ２７と、第３電流センサ２７と回路基板６１とを接続する信号線６４とは、第２冷却部６６ｂと回路基板６１との間に配置されている。
第１バスバー５１および第２バスバー５２は、パワーモジュール２１の側面上から引き出されている。第１バスバー５１および第２バスバー５２の第１電流センサ２５および第２電流センサ２６は、パワーモジュール２１の側面の直近に配置されている。第１電流センサ２５および第２電流センサ２６の各々は信号線６５によって回路基板６１と接続されている。

上述した実施形態において、電力変換装置１は、電子制御ユニット２８およびゲートドライブユニット２９が搭載された回路基板６１を備えるとしたが、これに限定されない。

図４は、本発明の実施形態の第２変形例に係る電力変換装置１の構成を模式的に示す側面図である。
図４に示すように、第２変形例に係る電力変換装置１は、電子制御ユニット２８が搭載された第１回路基板７１と、ゲートドライブユニット２９が搭載された第２回路基板７２とを備えている。パワーモジュール２１と、第１回路基板７１と、第２回路基板７２とは、平面視において重なるように配置されている。パワーモジュール２１と第２回路基板７２とを接続するゲート信号用の信号線７３は、パワーモジュール２１および第２回路基板７２の相互の対向面上から引き出され、パワーモジュール２１と第２回路基板７２との間に配置されている。パワーモジュール２１および第２回路基板７２の配列方向においてパワーモジュール２１から見て第２回路基板７２の反対側には、パワーモジュール２１を搭載する冷却部６６が配置されている。

リアクトル２２は、パワーモジュール２１を搭載する冷却部６６と第１回路基板７１との間に配置されている。これにより、パワーモジュール２１は、第１回路基板７１とリアクトル２２との間の外部に配置され、第１回路基板７１とリアクトル２２との間に配置されていない。リアクトル２２の温度センサ２２ｂと第１回路基板７１とを接続する信号線７４は、リアクトル２２および第１回路基板７１の相互の対向面上から引き出され、リアクトル２２と第１回路基板７１との間に配置されている。第３バスバー５３は、パワーモジュール２１の側面とリアクトル２２の側面との間に配置されている。第３バスバー５３の第３電流センサ２７と、第３電流センサ２７と第１回路基板７１とを接続する信号線７５とは、冷却部６６と第１回路基板７１との間に配置されている。例えば、信号線７５の形状は、ピン状に形成されており、回路基板７１の孔部（不図示）に挿入された状態で回路基板６１に対して半田付けされている。

第１バスバー５１および第２バスバー５２は、パワーモジュール２１の側面上から引き出されている。第１バスバー５１および第２バスバー５２の第１電流センサ２５および第２電流センサ２６は、パワーモジュール２１の側面の直近に配置されている。第１電流センサ２５および第２電流センサ２６の各々は信号線７６によって第１回路基板７１と接続されている。例えば、信号線７６の形状は、ピン状に形成されている。

上述した実施形態の第２変形例において、電力変換装置１は、パワーモジュール２１が搭載される１つの冷却部６６を備えるとしたが、これに限定されない。

図５は、本発明の実施形態の第３変形例に係る電力変換装置１の構成を模式的に示す側面図である。
図５に示すように、第３変形例に係る電力変換装置１は、パワーモジュール２１および第１回路基板７１の配列方向においてパワーモジュール２１を両側から挟み込む２つの冷却部６６を備えている。２つの冷却部６６は、第１冷却部６６ａおよび第２冷却部６６ｂである。２つの冷却部６６は、パワーモジュール２１および第１回路基板７１の配列方向においてパワーモジュール２１から見てリアクトル２２の反対側に配置される第１冷却部６６ａと、パワーモジュール２１とリアクトル２２との間に配置される第２冷却部６６ｂである。

リアクトル２２は、パワーモジュール２１を搭載する第２冷却部６６ｂと第１回路基板７１との間に配置されている。これにより、パワーモジュール２１は、第１回路基板７１とリアクトル２２との間の外部に配置され、第１回路基板７１とリアクトル２２との間に配置されていない。第３バスバー５３の第３電流センサ２７と、第３電流センサ２７と第１回路基板７１とを接続する信号線７５とは、第２冷却部６６ｂと第１回路基板７１との間に配置されている。

なお、上述した実施形態において、電力変換装置１は車両に搭載されるとしたが、これに限定されず、他の機器に搭載されてもよい。
なお、上述した実施形態において、電力変換装置１は、第１モータ１２および第２モータ１３の２つのモータとの電力授受を制御する第１電力変換回路部３１および第２電力変換回路部３２を備えるとしたが、これに限定されない。電力変換装置１は、１つまたは複数のモータを制御するように構成されてもよい。

なお、上述した実施形態において、電力変換装置１は、走行駆動用の第１モータ１２と発電用の第２モータ１３との電力授受を制御するとしたが、これに限定されない。例えば、電力変換装置１は、空調装置などの電動コンプレッサに備えられるポンプ駆動用モータなどの他のモータを制御してもよい。

本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…電力変換装置、１０…車両、１１…バッテリ、１２…第１モータ、１３…第２モータ、２１…パワーモジュール（半導体モジュール）、２２…リアクトル、２２ｂ…温度センサ（温度検出素子）、２５…第１電流センサ（第２の電流検出部）、２６…第２電流センサ（第２の電流検出部）、２７…第３電流センサ（電流検出部）、２８…電子制御ユニット（制御部）、２９…ゲートドライブユニット、６４…信号線（接続線）、６５…信号線（第２の接続線）、６１…回路基板、６６…冷却部、６６ａ…第１冷却部、６６ｂ…第２冷却部、７１…第１回路基板、７２…第２回路基板、７４…信号線（第３の接続線）、７５…信号線（接続線）、７６…信号線（第２の接続線）

Claims (4)

1. モータに対して電力を授受する電力変換回路を構成する半導体モジュールと、
   平面視において前記半導体モジュールと重なるように配置され、前記半導体モジュールを制御する制御部と、
   前記半導体モジュールと前記制御部との間に配置されたリアクトルと、
   前記半導体モジュールと前記制御部との間に配置され、前記リアクトルに流れる電流を検出する電流検出部と、
   前記電流検出部と前記制御部とを接続する接続線と、
   を備える、
   ことを特徴とする電力変換装置。
2. 前記半導体モジュールと前記制御部との間に配置され、前記半導体モジュールに流れる電流を検出する第２の電流検出部と、
   前記第２の電流検出部と前記制御部とを接続する第２の接続線と、
   を備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記半導体モジュールと前記制御部との間に配置され、前記リアクトルの温度を検出する温度検出素子と、
   前記温度検出素子と前記制御部とを接続する第３の接続線と、
   を備える
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力変換装置。
4. 前記接続線の形状は、ピン状に形成されている、
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電力変換装置。

Images