JP2020108249A - 電力変換ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】放電抵抗基板の昇温が抑制された電力変換ユニットを提供する。【解決手段】電力変換ユニット５２０は、複数のスイッチ５３５，５３６を備えるパワーモジュール５３０と、複数のスイッチそれぞれと電気的に接続されるコンデンサ５４０と、コンデンサと電気的に接続される放電抵抗基板５７０と、複数のスイッチそれぞれを開閉制御する駆動部５９０と、を有する。放電抵抗基板と駆動部との間にコンデンサが介在されている。【選択図】図４

Description

本明細書に記載の開示は、電力変換ユニットに関するものである。

特許文献１に示される電力変換装置では、コンデンサに放電抵抗基板とパワーモジュールが支持されている。

特開２０１４−２０７４２７号公報

特許文献１に記載の電力変換装置において、パワーモジュールは制御基板などから入力される駆動信号によって、その駆動が制御される。この制御基板には電子素子が搭載されている。そのために制御基板は通電によって発熱する。この制御基板と放電抵抗基板とが対向していると、制御基板の輻射熱が放電抵抗基板に伝えられる。この結果、放電抵抗基板が昇温する虞がある。

そこで本明細書に記載の開示は、放電抵抗基板の昇温が抑制された電力変換ユニットを提供することを目的とする。

開示の１つは、複数のスイッチ（５３５、５３６）を備えるパワーモジュール（５３０）と、
複数のスイッチそれぞれと電気的に接続されるコンデンサ（５４０）と、
コンデンサと電気的に接続される放電抵抗基板（５７０）と、
複数のスイッチそれぞれを開閉制御する駆動部（５９０）と、を有し、
放電抵抗基板と駆動部との間にコンデンサが介在されている。

これによれば駆動部（５９０）の輻射熱が放電抵抗基板（５７０）に伝えられることが抑制される。この結果、放電抵抗基板の昇温が抑制される。

なお、上記の括弧内の参照番号は、後述の実施形態に記載の構成との対応関係を示すものに過ぎず、技術的範囲を何ら制限するものではない。

車載システムの電気回路図である。 第１実施形態に係る電力変換ユニットの上面図である。 第１実施形態に係る電力変換ユニットの下面図である。 電力変換ユニットの機械的構成を示す断面図である。 電力変換ユニットの変形例を示す断面図である。

以下、実施形態を図に基づいて説明する。

（第１実施形態）
＜車載システム＞
先ず、図１に基づいて電力変換ユニット５２０の設けられる車載システム１００を説明する。この車載システム１００は電気自動車用のシステムを構成している。車載システム１００は、バッテリ２００、電力変換装置３００、および、モータ４００を有する。電力変換装置３００に電力変換ユニット５２０が含まれている。

また車載システム１００は図示しない複数のＥＣＵを有する。これら複数のＥＣＵはバス配線を介して相互に信号を送受信している。複数のＥＣＵは協調して電気自動車を制御している。複数のＥＣＵの制御により、バッテリ２００のＳＯＣに応じたモータ４００の力行と回生が制御される。ＳＯＣはstate of chargeの略である。ＥＣＵはelectronic control unitの略である。

バッテリ２００は複数の二次電池を有する。これら複数の二次電池は直列接続された電池スタックを構成している。この電池スタックのＳＯＣがバッテリ２００のＳＯＣに相当する。二次電池としてはリチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池、および、有機ラジカル電池などを採用することができる。

電力変換装置３００はバッテリ２００とモータ４００との間の電力変換を行う。電力変換装置３００はバッテリ２００の直流電力をモータ４００の力行に適した電圧レベルの交流電力に変換する。電力変換装置３００はモータ４００の発電（回生）によって生成された交流電力をバッテリ２００の充電に適した電圧レベルの直流電力に変換する。

モータ４００は図示しない電気自動車の出力軸に連結されている。モータ４００の回転エネルギーは出力軸を介して電気自動車の走行輪に伝達される。逆に、走行輪の回転エネルギーは出力軸を介してモータ４００に伝達される。

モータ４００は電力変換装置３００から供給される交流電力によって力行する。これにより走行輪への推進力の付与が成される。またモータ４００は走行輪から伝達される回転エネルギーによって回生する。この回生によって発生した交流電力は、電力変換装置３００によって直流電力に変換されるとともに降圧される。この直流電力がバッテリ２００に供給される。また直流電力は電気自動車に搭載された各種電気負荷にも供給される。

＜電力変換装置＞
次に電力変換装置３００を説明する。電力変換装置３００はコンバータ５００とインバータ６００を備えている。コンバータ５００はバッテリ２００の直流電力をモータ４００の力行に適した電圧レベルに昇圧する。インバータ６００はこの直流電力を交流電力に変換する。この交流電力がモータ４００に供給される。またインバータ６００はモータ４００で生成された交流電力を直流電力に変換する。コンバータ５００はこの直流電力をバッテリ２００の充電に適した電圧レベルに降圧する。

図１に示すようにコンバータ５００は第１電力ライン３０１と第２電力ライン３０２を介してバッテリ２００と電気的に接続されている。コンバータ５００は第３電力ライン３０３と第４電力ライン３０４を介してインバータ６００と電気的に接続されている。

第１電力ライン３０１はバッテリ２００の正極に接続されている。第２電力ライン３０２はバッテリ２００の負極に接続されている。これら第１電力ライン３０１と第２電力ライン３０２に第１平滑コンデンサ３０５が接続されている。第１平滑コンデンサ３０５の有する２つの電極のうちの一方が第１電力ライン３０１に接続されている。第１平滑コンデンサ３０５の有する２つの電極のうちの他方が第２電力ライン３０２に接続されている。第１平滑コンデンサ３０５はコンバータ５００の構成要素の一部である。コンバータ５００については後で詳説する。

インバータ６００は第３電力ライン３０３と第４電力ライン３０４との間で並列接続された３相以上のレグを有する。これら３相以上のレグそれぞれは直列接続された２つのスイッチ素子を有する。これら２つのスイッチ素子の間の中点にバスバが接続されている。このバスバがモータ４００のステータコイルと電気的に接続されている。インバータ６００の構成についてはその説明と図示を省略する。

＜コンバータの回路構成＞
図１に示すようにコンバータ５００はリアクトル５１０と電力変換ユニット５２０を有する。電力変換ユニット５２０はスイッチモジュール５３０と第２平滑コンデンサ５４０と放電抵抗基板５７０を有する。なお、厳密に区別すれば、第２平滑コンデンサ５４０はインバータ６００の構成要素である。

リアクトル５１０とスイッチモジュール５３０とが連結バスバ５５０を介して機械的および電気的に接続されている。スイッチモジュール５３０は第２平滑コンデンサ５４０と放電抵抗基板５７０それぞれとＰバスバ５６０とＮバスバ５６１を介して機械的および電気的に接続されている。Ｐバスバ５６０はバスバに相当する。Ｎバスバ５６１はバスバに相当する。

リアクトル５１０はＡ相リアクトル５１１、Ｂ相リアクトル５１２、Ｃ相リアクトル５１３、および、Ｄ相リアクトル５１４を有する。これに応じてスイッチモジュール５３０はＡ相レグ５３１、Ｂ相レグ５３２、Ｃ相レグ５３３、および、Ｄ相レグ５３４を有する。連結バスバ５５０はＡ相連結バスバ５５１、Ｂ相連結バスバ５５２、Ｃ相連結バスバ５５３、および、Ｄ相連結バスバ５５４を有する。

このように本実施形態のコンバータ５００は、Ａ相〜Ｄ相の４相のリアクトル、レグ、および、連結バスバを備える。４相のレグは上記のＥＣＵおよびゲートドライバによって各相独立して駆動制御される。若しくは、ＥＣＵおよびゲートドライバによって４相のレグは同調して駆動制御される。

Ａ相レグ５３１〜Ｄ相レグ５３４それぞれは半導体素子として、ハイサイドスイッチ５３５とローサイドスイッチ５３６、および、ハイサイドダイオード５３５ａとローサイドダイオード５３６ａを有する。これらハイサイドスイッチ５３５、ローサイドスイッチ５３６、ハイサイドダイオード５３５ａ、ローサイドダイオード５３６ａのそれぞれが樹脂封止されてパッケージ５３９を構成している。なお、ハイサイドスイッチ５３５とハイサイドダイオード５３５ａが１つのパッケージ５３９を構成し、ローサイドスイッチ５３６とローサイドダイオード５３６ａが１つのパッケージ５３９を構成するなど、パッケージの構成態様は特に限定されない。

スイッチモジュール５３０はこれらＡ相レグ５３１〜Ｄ相レグ５３４それぞれのパッケージ５３９を支持する冷却器５３７を有する。この冷却器５３７の内部に冷媒が流れる。これによりＡ相レグ５３１〜Ｄ相レグ５３４それぞれの昇温が抑えられている。冷却器５３７は冷却部に相当する。

本実施形態では、ハイサイドスイッチ５３５とローサイドスイッチ５３６としてｎチャネル型のＩＧＢＴを採用している。図１に示すようにハイサイドスイッチ５３５のコレクタ電極がＰバスバ５６０に接続されている。ハイサイドスイッチ５３５のエミッタ電極とローサイドスイッチ５３６のコレクタ電極とが接続されている。ローサイドスイッチ５３６のエミッタ電極がＮバスバ５６１に接続されている。これによりハイサイドスイッチ５３５とローサイドスイッチ５３６はＰバスバ５６０からＮバスバ５６１へ向かって順に直列接続されている。

また、ハイサイドスイッチ５３５のコレクタ電極にハイサイドダイオード５３５ａのカソード電極が接続されている。ハイサイドスイッチ５３５のエミッタ電極にハイサイドダイオード５３５ａのアノード電極が接続されている。これによりハイサイドスイッチ５３５にハイサイドダイオード５３５ａが逆並列接続されている。

同様にして、ローサイドスイッチ５３６のコレクタ電極にローサイドダイオード５３６ａのカソード電極が接続されている。ローサイドスイッチ５３６のエミッタ電極にローサイドダイオード５３６ａのアノード電極が接続されている。これによりローサイドスイッチ５３６にローサイドダイオード５３６ａが逆並列接続されている。

なお、これらハイサイドスイッチ５３５とローサイドスイッチ５３６としては、ＩＧＢＴではなくＭＯＳＦＥＴを採用することもできる。採用するスイッチ素子の種類としては特に限定されない。ただし、これらスイッチ素子としてＭＯＳＦＥＴを採用する場合、上記のダイオードはなくともよい。

また、コンバータ５００を構成する半導体素子は、Ｓｉなどの半導体、および、ＳｉＣなどのワイドギャップ半導体によって製造することができる。半導体素子の構成材料としては特に限定されない。

さらに言えば、Ａ相レグ５３１〜Ｄ相レグ５３４それぞれの有するスイッチ素子の種類と構成材料は異なっていてもよい。例えば、Ａ相レグ５３１の備えるスイッチ素子がＳｉＣから構成されるＭＯＳＦＥＴ、Ｂ相レグ５３２〜Ｄ相レグ５３４それぞれの備えるスイッチ素子がＳｉから構成されるＩＧＢＴであってもよい。

図１に示すように、Ａ相リアクトル５１１の一端は第１電力ライン３０１に接続される。Ａ相リアクトル５１１の他端はＡ相連結バスバ５５１を介してＡ相レグ５３１のハイサイドスイッチ５３５とローサイドスイッチ５３６との間の中点に接続される。以上により、Ａ相リアクトル５１１はバッテリ２００の正極と、Ａ相レグ５３１のハイサイドスイッチ５３５とローサイドスイッチ５３６との間の中点とに接続されている。

同様にして、Ｂ相リアクトル５１２の一端は第１電力ライン３０１に接続される。Ｂ相リアクトル５１２の他端はＢ相連結バスバ５５２を介してＢ相レグ５３２のハイサイドスイッチ５３５とローサイドスイッチ５３６との間の中点に接続される。以上により、Ｂ相リアクトル５１２はバッテリ２００の正極と、Ｂ相レグ５３２のハイサイドスイッチ５３５とローサイドスイッチ５３６との間の中点とに接続されている。

Ｃ相リアクトル５１３の一端は第１電力ライン３０１に接続される。Ｃ相リアクトル５１３の他端はＣ相連結バスバ５５３を介してＣ相レグ５３３のハイサイドスイッチ５３５とローサイドスイッチ５３６との間の中点に接続される。以上により、Ｃ相リアクトル５１３はバッテリ２００の正極と、Ｃ相レグ５３３のハイサイドスイッチ５３５とローサイドスイッチ５３６との間の中点とに接続されている。

Ｄ相リアクトル５１４の一端は第１電力ライン３０１に接続される。Ｄ相リアクトル５１４の他端はＤ相連結バスバ５５４を介してＤ相レグ５３４のハイサイドスイッチ５３５とローサイドスイッチ５３６との間の中点に接続される。以上により、Ｄ相リアクトル５１４はバッテリ２００の正極と、Ｄ相レグ５３４のハイサイドスイッチ５３５とローサイドスイッチ５３６との間の中点とに接続されている。

Ａ相レグ５３１〜Ｄ相レグ５３４のハイサイドスイッチ５３５とローサイドスイッチ５３６は上記のＥＣＵとゲートドライバによって開閉制御される。ＥＣＵは制御信号を生成し、それをゲートドライバに出力する。ゲートドライバは制御信号を増幅してスイッチのゲート電極に出力する。これによりＥＣＵはコンバータ５００に入力される直流電力の電圧レベルを昇降圧する。

ＥＣＵは制御信号としてパルス信号を生成している。ＥＣＵはこのパルス信号のオンデューティ比と周波数を調整することで直流電力の昇降圧レベルを調整している。またＥＣＵはＡ相レグ５３１〜Ｄ相レグ５３４のうちの駆動対象とするレグの数を選択することで昇降圧レベルを調整している。この昇降圧レベルはモータ４００の目標トルクとバッテリ２００のＳＯＣに応じて決定される。

バッテリ２００の直流電力を昇圧する場合、ＥＣＵはハイサイドスイッチ５３５とローサイドスイッチ５３６それぞれを交互に開閉する。これとは反対にインバータ６００から供給された直流電力を降圧する場合、ＥＣＵはローサイドスイッチ５３６に出力する制御信号をローレベルに固定する。それとともにＥＣＵはハイサイドスイッチ５３５に出力する制御信号をハイレベルとローレベルに順次切り換える。

＜電力変換ユニットの構成＞
次に、電力変換ユニット５２０の構成を説明する。それに当たって、以下においては互いに直交の関係にある３方向をｘ方向、ｙ方向、および、ｚ方向とする。

図２〜図４に示すように電力変換ユニット５２０は、これまでに図１に基づいて説明した構成要素の他に、これら構成要素を支持するケース５８０を有する。また電力変換ユニット５２０は４相のレグを制御するＥＣＵとゲートドライバの搭載された駆動基板５９０を有する。駆動基板５９０は駆動部に相当する。なお図３では駆動基板５９０の記載を省略している。

図２および図３に示すように、ケース５８０は環状の枠部５８１と、枠部５８１に一体的に連結された支持部５８２と、を有する。枠部５８１はｘ方向で互いに離間して対向する第１側壁５８１ａと第２側壁５８１ｂ、および、ｙ方向で互いに離間して対向する第３側壁５８１ｃと第４側壁５８１ｄを有する。

第１側壁５８１ａと第２側壁５８１ｂはｙ方向に延びている。第３側壁５８１ｃと第４側壁５８１ｄはｘ方向に延びている。第１側壁５８１ａ、第３側壁５８１ｃ、第２側壁５８１ｂ、および、第４側壁５８１ｄはｚ方向まわりの周方向で順に環状に連結されている。これにより枠部５８１はｚ方向に開口する環状を成している。

なお第２側壁５８１ｂには後述の供給管５３７ａと排出管５３７ｂを設けるための２つの溝部が形成されている。これら２つの溝部はケース５８０の下面側から上面側に向かって局所的に凹んでいる。

支持部５８２は枠部５８１の中空に位置している。支持部５８２は枠部５８１の内壁面に連結されている。支持部５８２によって枠部５８１の上面側の開口の一部が閉塞されている。

細分化して説明すると支持部５８２は、第３側壁５８１ｃの内壁面に連結されてｘ方向に延びる第１支持部５８２ａと、第４側壁５８１ｄの内壁面に連結されてｘ方向に延びる第２支持部５８２ｂと、を有する。

第１支持部５８２ａと第２支持部５８２ｂはｙ方向で離間している。第１支持部５８２ａと第２支持部５８２ｂとの間の空隙が枠部５８１の開口とｚ方向で連通している。これら第１支持部５８２ａと第２支持部５８２ｂとに冷却器５３７と後述のバネ部５３８が設けられる。

支持部５８２は第１支持部５８２ａと第２支持部５８２ｂの他に第３支持部５８２ｃを有する。第３支持部５８２ｃはｘ方向で第１側壁５８１ａから離間している。第３支持部５８２ｃはｙ方向において第１支持部５８２ａと第２支持部５８２ｂとの間に位置している。第３支持部５８２ｃは第１支持部５８２ａ、第２支持部５８２ｂ、および、第２側壁５８１ｂそれぞれに一体的に連結されている。図３では第３支持部５８２ｃと第２側壁５８１ｂとの境に破線を付与している。

細分化して説明すると第３支持部５８２ｃは、ｚ方向の厚さの薄い底部５８２ｄと、底部５８２ｄからｚ方向に起立した側部５８２ｅと、を有する。側部５８２ｅは底部５８２ｄの内底面５８２ｆの縁部に環状に形成されている。この底部５８２ｄの内底面５８２ｆと側部５８２ｅの環状の内側面５８２ｈとによって、ｚ方向に開口する中空が区画されている。内底面５８２ｆは内面に相当する。

この開口は側部５８２ｅの先端側によって構成されている。この側部５８２ｅの先端側の外側面５８２ｇに第１支持部５８２ａと第２支持部５８２ｂそれぞれが連結されている。また側部５８２ｅと第２側壁５８１ｂが一体的に連結されている。これにより側部５８２ｅの先端側によって構成される開口と、枠部５８１におけるケース５８０の上面側の開口とがｚ方向で連通している。この開口を介して、底部５８２ｄの内底面５８２ｆと側部５８２ｅの内側面５８２ｈとによって区画される中空に第２平滑コンデンサ５４０が設けられる。図２では第３支持部５８２ｃと第１支持部５８２ａの境、および、第３支持部５８２ｃと第２支持部５８２ｂの境それぞれに破線を付与している。

また図２および図３に示すように側部５８２ｅは第１側壁５８１ａとｘ方向で離間している。この側部５８２ｅと第１側壁５８１ａとの間に後述の中継管５３７ｃとバネ部５３８が設けられる。

図２および図４に示すように第２平滑コンデンサ５４０は、コンデンサ素子５４１、コンデンサケース５４２、および、被覆樹脂５４３を有する。コンデンサケース５４２はｚ方向に開口する箱形状を成している。コンデンサケース５４２は底部５４２ａと側部５４２ｅを有する。底部５４２ａの内底面５４２ｄと側部５４２ｅの内側面５４２ｈとによってコンデンサケース５４２の中空が区画されている。

図４に示すように、コンデンサケース５４２は、コンデンサケース５４２の底部５４２ａの外底面５４２ｂと第３支持部５８２ｃの底部５８２ｄの内底面５８２ｆとがｚ方向で対向する態様で、第３支持部５８２ｃの中空に設けられる。このコンデンサケース５４２の中空にコンデンサ素子５４１が収納される。コンデンサケース５４２の中空に被覆樹脂５４３が充填される。これによりコンデンサ素子５４１は被覆樹脂５４３によって被覆されるとともに、被覆樹脂５４３によってコンデンサケース５４２に連結されている。第２平滑コンデンサ５４０はコンデンサに相当する。

図４に示すように、コンデンサ素子５４１におけるコンデンサケース５４２の開口側の上面５４５ａに正電極５４５が設けられている。コンデンサ素子５４１におけるコンデンサケース５４２の底部５４２ａ側の下面５４４ａに負電極５４４が設けられている。この正電極５４５にＰバスバ５６０が溶接などによって接続される。負電極５４４にＮバスバ５６１が溶接などによって接続される。これらＰバスバ５６０における正電極５４５との接続部位、および、負電極５４４とＮバスバ５６１との接続部位それぞれは被覆樹脂５４３によって被覆されている。

図４に示すようにコンデンサケース５４２の底部５４２ａには、外底面５４２ｂに開口するボルト孔５４２ｃが形成されている。ボルト孔５４２ｃは外底面５４２ｂから内底面５４２ｄに向かって形成されている。このボルト孔５４２ｃは内底面５４２ｄで開口していなくともよい。

これに応じて、第３支持部５８２ｃの底部５８２ｄには、内底面５８２ｆとその裏側の外底面５８２ｉそれぞれに開口するボルト孔５８２ｊが形成されている。外底面５８２ｉは外面に相当する。

図４に示すようにコンデンサケース５４２が第３支持部５８２ｃの中空に設けられた状態で、ボルト孔５４２ｃの外底面５４２ｂ側の開口と、ボルト孔５８２ｊの中空とがｚ方向で並ぶ。これにより１つのボルト孔が構成されている。このボルト孔にボルト５８２ｋが締結される。これによりコンデンサケース５４２の底部５４２ａが第３支持部５８２ｃに連結されている。

またコンデンサケース５４２の側部５４２ｅの内側面５４２ｈの裏側の外側面にはフランジ部５４２ｆが形成されている。フランジ部５４２ｆにはｚ方向に貫通するボルト孔５４２ｇが形成されている。

これに応じて、第３支持部５８２ｃの側部５８２ｅの先端側の先端面５８２ｌには、ｚ方向に開口するボルト孔５８２ｍが形成されている。

図４に示すようにコンデンサケース５４２が第３支持部５８２ｃの中空に設けられた状態で、ボルト孔５４２ｇの中空と、ボルト孔５８２ｍの先端面５８２ｌ側の開口とがｚ方向で並ぶ。これにより１つのボルト孔が構成されている。このボルト孔にボルト５８２ｎが締結される。これによりコンデンサケース５４２の側部５８２ｅが第３支持部５８２ｃに連結されている。

以上に示したボルト止めにより、コンデンサケース５４２とケース５８０とが機械的に連結されている。そのために第２平滑コンデンサ５４０とケース５８０とが積極的に熱伝導可能になっている。

上記したようにスイッチモジュール５３０はパッケージ５３９を構成するＡ相レグ５３１〜Ｄ相レグ５３４と、これらを収納する冷却器５３７と、を有する。図２および図３に示すように冷却器５３７は供給管５３７ａ、排出管５３７ｂ、および、複数の中継管５３７ｃを有する。供給管５３７ａと排出管５３７ｂは複数の中継管５３７ｃを介して連結されている。これら３つの管の中を冷媒が流れる。供給管５３７ａから排出管５３７ｂへと複数の中継管５３７ｃを介して冷媒が流れる。スイッチモジュール５３０はパワーモジュールに相当する。

供給管５３７ａと排出管５３７ｂはそれぞれｘ方向に延びている。供給管５３７ａと排出管５３７ｂはｙ方向で離間している。複数の中継管５３７ｃそれぞれは供給管５３７ａから排出管５３７ｂへと向かってｙ方向に沿って延びている。

複数の中継管５３７ｃはｘ方向で離間して並んでいる。隣り合う２つの中継管５３７ｃの間に空隙が構成されている。冷却器５３７には計４個の空隙が構成されている。これら４個の空隙それぞれにパッケージ５３９を構成するＡ相レグ５３１〜Ｄ相レグ５３４が個別に設けられる。これによりＡ相レグ５３１〜Ｄ相レグ５３４はｘ方向で離間して並んでいる。

Ａ相レグ５３１〜Ｄ相レグ５３４それぞれはｘ方向で中継管５３７ｃと接触している。これにより４相のレグで発生した熱が中継管５３７ｃを介して冷媒に放熱可能になっている。

図３に示すように冷却器５３７（スイッチモジュール５３０）は第１支持部５８２ａと第２支持部５８２ｂに設けられる。冷却器５３７の供給管５３７ａが第２支持部５８２ｂに設けられる。排出管５３７ｂが第１支持部５８２ａに設けられる。複数の中継管５３７ｃと４相のレグは、枠部５８１の中空における第１支持部５８２ａと第２支持部５８２ｂとの間の空隙とｚ方向で連通する領域に設けられる。

図４に示すように４相のレグそれぞれが備えるハイサイドスイッチ５３５とローサイドスイッチ５３６のコレクタ電極、エミッタ電極、および、ゲート電極に接続された端子の先端は、ｚ方向に沿って枠部５８１の開口の外に突出している。コレクタ電極とエミッタ電極それぞれに接続された端子の先端は、枠部５８１におけるケース５８０の上面側の開口の外でＰバスバ５６０とＮバスバ５６１に接続されている。ゲート電極に接続された端子の先端は、枠部５８１におけるケース５８０の下面側の開口の外で駆動基板５９０に接続されている。図４に示すように駆動基板５９０はケース５８０の下面側に連結されたフレームとボルトなどによってケース５８０に連結されている。

図２および図３に示すように冷却器５３７が第１支持部５８２ａと第２支持部５８２ｂに設けられた状態で、複数の中継管５３７ｃと４相のレグは第３支持部５８２ｃとｘ方向で並んでいる。そのために複数の中継管５３７ｃと４相のレグは第３支持部５８２ｃに設けられた第２平滑コンデンサ５４０とｘ方向で並んでいる。また、供給管５３７ａと排出管５３７ｂとの間に第２平滑コンデンサ５４０が位置している。そのために第２平滑コンデンサ５４０は、冷媒の流れる供給管５３７ａ、排出管５３７ｂ、および、中継管５３７ｃそれぞれによって周りを囲まれている。

ｘ方向に並ぶ複数の中継管５３７ｃにおける最も第３支持部５８２ｃ側に位置する中継管５３７ｃは、第３支持部５８２ｃとｘ方向で対向する態様で第３支持部５８２ｃの側部５８２ｅと互いに接触している。そしてｘ方向に並ぶ複数の中継管５３７ｃにおける最も第１側壁５８１ａ側に位置する中継管５３７ｃは、第１側壁５８１ａとｘ方向で離間している。この中継管５３７ｃと第１側壁５８１ａとの間の空隙にバネ部５３８が圧入される。

この空隙へのバネ部５３８の圧入により、複数の中継管５３７ｃはバネ部５３８と第３支持部５８２ｃとの間でｘ方向に圧縮される。複数の中継管５３７ｃそれぞれの離間間隔が狭まる態様で、複数の中継管５３７ｃがｘ方向に弾性変形する。この結果、複数の中継管５３７ｃの間に設けられた４相のレグそれぞれと中継管５３７ｃとの接触面積が増大している。レグと中継管５３７ｃとの間の熱抵抗の増大が抑制されている。

図１に基づいて説明したように、Ａ相連結バスバ５５１〜Ｄ相連結バスバ５５４は、Ａ相レグ５３１〜Ｄ相レグ５３４のうちの対応するレグの備えるハイサイドスイッチ５３５のエミッタ電極とローサイドスイッチ５３６のコレクタ電極に電気的に接続される。

上記したようにハイサイドスイッチ５３５とローサイドスイッチ５３６それぞれのコレクタ電極とエミッタ電極に接続された端子の先端は、枠部５８１の上面側の開口の外に突出している。これら端子に接続されるべく、図４に示すようにＡ相連結バスバ５５１〜Ｄ相連結バスバ５５４それぞれは枠部５８１の上面側に位置している。これらＡ相連結バスバ５５１〜Ｄ相連結バスバ５５４はｘ方向で離間して並んでいる。

Ａ相連結バスバ５５１は、Ａ相レグ５３１の備えるハイサイドスイッチ５３５のエミッタ電極に接続された端子の先端とローサイドスイッチ５３６のコレクタ電極に接続された端子の先端それぞれに接続される。Ａ相連結バスバ５５１は、これら端子との接続部位から離間する態様でｙ方向に沿って延びている。Ａ相連結バスバ５５１の先端には、Ａ相リアクトル５１１とボルト止めするためのＡ相ボルト孔が形成されている。

同様にして、Ｂ相連結バスバ５５２は、Ｂ相レグ５３２の備えるハイサイドスイッチ５３５のエミッタ電極に接続された端子の先端とローサイドスイッチ５３６のコレクタ電極に接続された端子の先端それぞれに接続される。Ｂ相連結バスバ５５２は、これら端子との接続部位から離間する態様でｙ方向に沿って延びている。Ｂ相連結バスバ５５２の先端には、Ｂ相リアクトル５１２とボルト止めするためのＢ相ボルト孔が形成されている。

Ｃ相連結バスバ５５３は、Ｃ相レグ５３３の備えるハイサイドスイッチ５３５のエミッタ電極に接続された端子の先端とローサイドスイッチ５３６のコレクタ電極に接続された端子の先端それぞれに接続される。Ｃ相連結バスバ５５３は、これら端子との接続部位から離間する態様でｙ方向に沿って延びている。Ｃ相連結バスバ５５３の先端には、Ｃ相リアクトル５１３とボルト止めするためのＣ相ボルト孔が形成されている。

Ｄ相連結バスバ５５４は、Ｄ相レグ５３４の備えるハイサイドスイッチ５３５のエミッタ電極に接続された端子の先端とローサイドスイッチ５３６のコレクタ電極に接続された端子の先端それぞれに接続される。Ｄ相連結バスバ５５４は、これら端子との接続部位から離間する態様でｙ方向に沿って延びている。Ｄ相連結バスバ５５４の先端には、Ｄ相リアクトル５１４とボルト止めするためのＤ相ボルト孔が形成されている。

Ａ相レグ５３１〜Ｄ相レグ５３４それぞれの有するハイサイドスイッチ５３５のエミッタ電極と第２平滑コンデンサ５４０（コンデンサ素子５４１）の正電極５４５とがＰバスバ５６０に電気的に接続される。Ａ相レグ５３１〜Ｄ相レグ５３４それぞれの有するローサイドスイッチ５３６のコレクタ電極とコンデンサ素子５４１の負電極５４４とがＮバスバ５６１に電気的に接続される。

放電抵抗基板５７０は図示しないボルトなどによりケース５８０の上面側に支持されている。放電抵抗基板５７０は電力変換装置３００の非駆動時において、第２平滑コンデンサ５４０などに蓄積された残留電荷を放電するための処理抵抗である。

図４に示すように放電抵抗基板５７０はケース５８０の下面側に設けられた駆動基板５９０とｚ方向で離間している。放電抵抗基板５７０と駆動基板５９０の間に第２平滑コンデンサ５４０とケース５８０の第３支持部５８２ｃが介在されている。

＜ＰバスバとＮバスバ＞
図４に示すようにＰバスバ５６０はケース５８０の上面側に位置している。Ｐバスバ５６０はケース５８０の第１側壁５８１ａ側からコンデンサケース５４２に向かって延びている。そしてＰバスバ５６０はコンデンサケース５４２の中空に向かって延び、その一部が被覆樹脂５４３によって被覆されている。

コンデンサケース５４２の中空内でＰバスバ５６０は側部５４２ｅにおける第１側壁５８１ａ側の内側面５４２ｈに沿って、コンデンサ素子５４１の上面５４５ａに向かって延びている。そしてＰバスバ５６０はコンデンサ素子５４１の上面５４５ａに沿って側部５４２ｅの第２側壁５８１ｂ側に向かって延びている。次いでＰバスバ５６０は側部５４２ｅにおける第２側壁５８１ｂ側の内側面５４２ｈに沿って、コンデンサケース５４２の開口に向かって延びている。このＰバスバ５６０の先端が被覆樹脂５４３の外に露出している。

Ｐバスバ５６０におけるケース５８０の第１側壁５８１ａ側からコンデンサケース５４２に向かって延びた部位にスイッチモジュール５３０が接続されている。Ｐバスバ５６０におけるコンデンサ素子５４１の上面５４５ａに沿って延びた部位にコンデンサ素子５４１の正電極５４５が接続されている。Ｐバスバ５６０における被覆樹脂５４３から露出した先端に放電抵抗基板５７０が接続されている。

これによりＰバスバ５６０の延びる延長方向において、Ｐバスバ５６０におけるスイッチモジュール５３０との接続部位、コンデンサ素子５４１との接続部位、および、放電抵抗基板５７０との接続部位が順に離間して並んでいる。

以下においてはＰバスバ５６０におけるコンデンサ素子５４１との接続部位とスイッチモジュール５３０との接続部位との間の部位を第１部位７００、コンデンサ素子５４１との接続部位と放電抵抗基板５７０との接続部位との間の部位を第２部位７１０と示す。図４ではこれら第１部位７００と第２部位７１０との境に破線を付与している。

細分化すると、第２部位７１０は第５部位７４０と第６部位７５０を有する。第５部位７４０は、コンデンサ素子５４１の上面５４５ａに沿って、コンデンサ素子５４１との接続部位から側部５４２ｅの第２側壁５８１ｂ側に向かって延びている。第６部位７５０は、側部５４２ｅにおける第２側壁５８１ｂ側の内側面５４２ｈに沿って、コンデンサケース５４２の開口に向かって延び、その先端が放電抵抗基板５７０に接続されている。Ｐバスバ５６０における延長方向を横断する断面の面積（断面積）は、第５部位７４０よりも第６部位７５０のほうが小さくなっている。そのために第６部位７５０の熱抵抗は第５部位７４０の熱抵抗よりも高くなっている。

Ｎバスバ５６１もＰバスバ５６０と同様にしてケース５８０の上面側に位置している。Ｎバスバ５６１はケース５８０の第１側壁５８１ａ側からコンデンサケース５４２に向かって延びている。Ｎバスバ５６１はコンデンサケース５４２の中空に向かって延び、その一部が被覆樹脂５４３によって被覆されている。

図４に示すようにこの中空内でＮバスバ５６１は側部５４２ｅにおける第１側壁５８１ａ側の内側面５４２ｈに沿って、内底面５４２ｄに向かって延びている。そしてＮバスバ５６１は内底面５４２ｄに沿って、側部５４２ｅの第２側壁５８１ｂ側に向かって延びている。次いでＮバスバ５６１は側部５４２ｅにおける第２側壁５８１ｂ側の内側面５４２ｈに沿って、コンデンサケース５４２の開口に向かって延びている。このＮバスバ５６１の先端は被覆樹脂５４３の外に露出している。

Ｎバスバ５６１におけるケース５８０の第１側壁５８１ａ側からコンデンサケース５４２に向かって延びた部位にスイッチモジュール５３０が接続されている。Ｎバスバ５６１における内底面５４２ｄに沿って延びた部位にコンデンサ素子５４１の負電極５４４が接続されている。Ｎバスバ５６１における被覆樹脂５４３から露出した先端に放電抵抗基板５７０が接続されている。

これによりＮバスバ５６１の延びる延長方向において、Ｎバスバ５６１におけるスイッチモジュール５３０との接続部位、コンデンサ素子５４１との接続部位、および、放電抵抗基板５７０との接続部位が順に離間して並んでいる。

以下においてはＮバスバ５６１におけるコンデンサ素子５４１との接続部位とスイッチモジュール５３０との接続部位との間の部位を第３部位７２０、コンデンサ素子５４１との接続部位と放電抵抗基板５７０との接続部位との間の部位を第４部位７３０と示す。

細分化すると、第４部位７３０は第７部位７６０と第８部位７８０を有する。第７部位７６０は、内底面５４２ｄに沿って、コンデンサ素子５４１との接続部位から側部５４２ｅの第２側壁５８１ｂ側に向かって延びている。第８部位７７０は、側部５４２ｅにおける第２側壁５８１ｂ側の内側面５４２ｈに沿って、コンデンサケース５４２の開口に向かって延び、その先端が放電抵抗基板５７０に接続されている。Ｎバスバ５６１における延長方向を横断する断面の面積（断面積）は、第７部位７６０よりも第８部位７７０のほうが小さくなっている。そのために第８部位７７０の熱抵抗は第７部位７６０の熱抵抗よりも高くなっている。

＜作用効果＞
上記したように放電抵抗基板５７０と駆動基板５９０はｚ方向で離間している。放電抵抗基板５７０と駆動基板５９０との間に第２平滑コンデンサ５４０が介在されている。これにより駆動基板５９０の熱輻射が放電抵抗基板５７０へ伝わることが抑制される。この結果、放電抵抗基板５７０の昇温が抑制される。

駆動基板５９０はケース５８０の下面側に設けられ、放電抵抗基板５７０とｚ方向で離間している。放電抵抗基板５７０と駆動基板５９０の間に第２平滑コンデンサ５４０とケース５８０の第３支持部５８２ｃが介在されている。このように、放電抵抗基板５７０と駆動基板５９０との間に第２平滑コンデンサ５４０だけではなくケース５８０が介在されている。そのために、駆動基板５９０の輻射熱が放電抵抗基板５７０へ伝わることがより効果的に抑制される。放電抵抗基板５７０の昇温が効果的に抑制される。

放電抵抗基板５７０は第２平滑コンデンサ５４０とケース５８０それぞれと対向している。そのために第２平滑コンデンサ５４０やケース５８０からの熱が伝熱される構成になっている。

しかしながらケース５８０にスイッチモジュール５３０が支持されている。このスイッチモジュール５３０はパッケージ５３９と冷却器５３７を有する。冷却器５３７と第１側壁５８１ａとの間の空隙へのバネ部５３８の圧入により、冷却器５３７は第３支持部５８２ｃに接触している。これによりケース５８０は冷却器５３７によって冷却される。ケース５８０の昇温が抑制され、ケース５８０から放電抵抗基板５７０への伝熱が抑制される。これにより放電抵抗基板５７０の昇温が抑制される。

上記したようにバネ部５３８によって冷却器５３７は第３支持部５８２ｃに接触している。この第３支持部５８２ｃに第２平滑コンデンサ５４０が設けられている。このために第２平滑コンデンサ５４０は冷却器５３７によって冷却される。これにより、第２平滑コンデンサ５４０の昇温が抑制される。第２平滑コンデンサ５４０から放電抵抗基板５７０への伝熱が抑制される。放電抵抗基板５７０の昇温が抑制される。

特に本実施形態では、冷却器５３７がケース５８０の第１支持部５８２ａと第２支持部５８２ｂに設けられた状態で、複数の中継管５３７ｃと第３支持部５８２ｃとがｘ方向で並んでいる。そして供給管５３７ａと排出管５３７ｂとの間に第３支持部５８２ｃが位置している。そのために第３支持部５８２ｃに設けられた第２平滑コンデンサ５４０は、冷媒の流れる供給管５３７ａ、排出管５３７ｂ、および、中継管５３７ｃそれぞれによって周りを囲まれている。これにより、第２平滑コンデンサ５４０の昇温が効果的に抑制される。第２平滑コンデンサ５４０から放電抵抗基板５７０への伝熱が効果的に抑制され、放電抵抗基板５７０の昇温が効果的に抑制される。

スイッチモジュール５３０はＰバスバ５６０とＮバスバ５６１を介して第２平滑コンデンサ５４０（コンデンサ素子５４１）および放電抵抗基板５７０それぞれと接続されている。Ｐバスバ５６０における、内側面５４２ｈに沿ってコンデンサケース５４２の開口に向かって延びた第６部位７５０の断面積は、正電極５４５との接続部位から内側面５４２ｈに向かって延びた第５部位７４０の断面積よりも小さくなっている。そのために第６部位７５０の熱抵抗が高くなっている。これによりＰバスバ５６０を介したスイッチモジュール５３０から放電抵抗基板５７０への熱伝導が抑制される。

同様にして、Ｎバスバ５６１における、内側面５４２ｈに沿って、コンデンサケース５４２の開口に向かって延びた第８部位７７０の断面積は、負電極５４４との接続部位から内側面５４２ｈに向かって延びた第７部位７６０の断面積よりも小さくなっている。そのために第８部位７７０の熱抵抗が高くなっている。これによりＮバスバ５６１を介したスイッチモジュール５３０から放電抵抗基板５７０への熱伝導が抑制される。

以上、本開示の好ましい実施形態について説明したが、本開示は上記した実施形態になんら制限されることなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

（第１の変形例）
図５に模式的に示すように、Ｐバスバ５６０の第５部位７４０に、一部が切り欠かれることで局所的に熱抵抗の高まった第１高抵抗部５６２が形成されてもよい。第２部位７１０は第１部位７００よりも熱抵抗が高くなっていてもよい。この切欠きとしては、ｚ方向やｙ方向に開口する穴など、その形態は特に限定されない。第１高抵抗部５６２は切欠きに相当する。

この第１高抵抗部５６２のため、第１部位７００から第６部位７５０への熱伝導が抑制される。この結果、第６部位７５０の接続される放電抵抗基板５７０への、第１部位７００からの熱伝導が抑制される。この結果、放電抵抗基板５７０の昇温が抑制される。

なお、切り欠かれることで空隙となる領域には被覆樹脂５４３が充填される。そのためＰバスバ５６０に伝熱されたスイッチモジュール５３０の熱の一部が被覆樹脂５４３に伝熱される。しかしながら、被覆樹脂５４３はＰバスバ５６０よりも熱伝導率が低い。そのために被覆樹脂５４３を介してスイッチモジュール５３０の熱が放電抵抗基板５７０に伝熱されることが抑制される。

同様にして、Ｎバスバ５６１の第７部位７６０に、一部が切り欠かれることで局所的に熱抵抗の高まった第２高抵抗部５６３が形成されていてもよい。第４部位７３０は第３部位７２０よりも熱抵抗が高くなっていてもよい。この切欠きとしては、ｚ方向やｙ方向に開口する穴など、その形態は特に限定されない。第２高抵抗部５６３は切欠きに相当する。

この第２高抵抗部５６３のため、第３部位７２０から第８部位７７０への熱伝導が抑制される。この結果、第８部位７７０の接続される放電抵抗基板５７０への、第３部位７２０からの熱伝導が抑制される。この結果、放電抵抗基板５７０の昇温が抑制される。

なお、切り欠かれることで空隙となる領域には被覆樹脂５４３が充填される。そのためＮバスバ５６１に伝熱されたスイッチモジュール５３０の熱の一部が被覆樹脂５４３に伝熱される。しかしながら、被覆樹脂５４３はＮバスバ５６１よりも熱伝導率が低い。そのために被覆樹脂５４３を介してスイッチモジュール５３０の熱が放電抵抗基板５７０に伝熱されることが抑制される。

（その他の変形例）
本実施形態では電力変換ユニット５２０にコンバータ５００の構成要素の一部が含まれる例を示した。しかしながら電力変換ユニット５２０にコンバータ５００の構成要素の全てが含まれる構成を採用することもできる。また、電力変換ユニット５２０にインバータ６００の構成要素の少なくとも一部が含まれる構成を採用することもできる。

本実施形態では電力変換ユニット５２０が電気自動車用の車載システム１００に含まれる例を示した。しかしながら電力変換ユニット５２０の適用としては特に上記例に限定されない。例えばモータ４００と内燃機関を備えるハイブリッドシステムに電力変換ユニット５２０が含まれる構成を採用することもできる。

本実施形態では電力変換装置３００が１つのモータ４００に接続される構成を示した。しかしながら電力変換装置３００が２つのモータ４００に接続される構成を採用することもできる。この場合、電力変換装置３００はインバータ６００を２つ備える。

５２０…電力変換ユニット、５３０…パワーモジュール、５３５…ハイサイドスイッチ、５３６…ローサイドスイッチ、５３７…冷却器、５４０…第２平滑コンデンサ、５６０…Ｐバスバ、５６１…Ｎバスバ、５６２…第１高抵抗部、５６３…第２高抵抗部、５７０…放電抵抗基板、５８０…ケース、５８２ｆ…内底面、５８２ｉ…外底面、５９０…駆動基板、７００…第１部位、７１０…第２部位、７２０…第３部位、７３０…第４部位

Claims (5)

1. 複数のスイッチ（５３５、５３６）を備えるパワーモジュール（５３０）と、
   複数の前記スイッチそれぞれと電気的に接続されるコンデンサ（５４０）と、
   前記コンデンサと電気的に接続される放電抵抗基板（５７０）と、
   複数の前記スイッチそれぞれを開閉制御する駆動部（５９０）と、を有し、
   前記放電抵抗基板と前記駆動部との間に前記コンデンサが介在されている電力変換ユニット。
2. 前記パワーモジュール、前記コンデンサ、前記放電抵抗基板、および、前記駆動部それぞれを支持するケース（５８０）を有し、
   前記ケースの内面（５８２ｆ）側に前記コンデンサと前記放電抵抗基板が設けられ、前記ケースの前記内面の裏側の外面（５８２ｉ）側に前記駆動部が設けられている請求項１に記載の電力変換ユニット。
3. 前記パワーモジュールは、複数の前記スイッチの他に、複数の前記スイッチそれぞれを冷却する冷却部（５３７）を有し、
   前記冷却部が前記ケースに支持されている請求項２に記載の電力変換ユニット。
4. 前記放電抵抗基板、前記コンデンサ、および、複数の前記スイッチそれぞれを電気的および機械的に接続するバスバ（５６０，５６１）を有し、
   前記バスバの延長方向において、前記バスバにおける前記放電抵抗基板との接続部位、前記コンデンサとの接続部位、および、複数の前記スイッチとの接続部位が順に離間して並んでおり、
   前記バスバにおける前記放電抵抗基板との接続部位と前記コンデンサとの接続部位との間の部位（７１０，７３０）は、前記バスバにおける前記コンデンサとの接続部位と複数の前記スイッチそれぞれとの接続部位との間の部位（７００，７２０）よりも熱抵抗が高い請求項１〜３のいずれか１つに記載の電力変換ユニット。
5. 前記バスバにおける前記放電抵抗基板との接続部位と前記コンデンサとの接続部位との間の部位に切欠き（５６２，５６３）が形成されている請求項４に記載の電力変換ユニット。

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