JP2021044926A - 電力変換装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】第１モジュールと第２モジュールとの間のインダクタンス成分の増加が抑制された電力変換装置を提供する。【解決手段】第２電極を備える第１スイッチと、第３電極を備える第２スイッチと、第２電極と第３電極を接続する第２内部バスバと、これらを被覆する第１樹脂部材６１０ａと、を備える第１モジュール６２０と、第６電極を備える第３スイッチと、第７電極を備える第４スイッチと、第６電極と第７電極を接続する第５内部バスバと、これらを被覆する第２樹脂部材６１０ｂと、を備える第２モジュール６３０と、を有し、第２内部バスバと第５内部バスバそれぞれの一部が樹脂部材から露出され、それぞれが接続され、第２内部バスバの第１樹脂部材から露出された第１端子６２３と第５内部バスバの第２樹脂部材から露出された第２端子６３３の少なくとも一方が他方に向かって延びることで第２内部バスバと第５内部バスバとが直接接合されている。【選択図】図７

Description

本明細書に記載の開示は、電力変換装置に関するものである。
特許文献１には複数の半導体モジュールの積層された積層ユニットが開示されている。半導体モジュールは本体が樹脂で作られており、その本体の内部に２個のトランジスタが収容されている。２個のトランジスタは本体の内部で直列接続されている。
本体の上面から直列接続された２個のトランジスタの中点に接続された中点端子の一部が露出されている。
特開２０１７−９９１４０号公報
特許文献１に記載の積層ユニットでは、半導体モジュールの上面から露出された中点端子それぞれが複数の半導体モジュールの積層された積層方向に並んでいる。積層方向に隣合って並ぶ２つの半導体モジュールのうちの一方の中点端子と他方の中点端子とがバスバを介して接続されている。そのためにこのバスバの分２つの半導体モジュールの間のインダクタンス成分が増加する虞がある。
そこで本明細書に記載の開示は、第１モジュールと第２モジュールとの間のインダクタンス成分の増加が抑制された電力変換装置を提供することを目的とする。
開示の１つは、
第１電極（５４１ａ）と第２電極（５４２ａ）を備える第１スイッチ（５２１）と、第３電極（５４３ａ）と第４電極（５４４ａ）を備える第２スイッチ（５２３）と、第１電極に接続される第１内部バスバ（５３１ａ）と、第２電極と第３電極を接続する第２内部バスバ（５３２ａ）と、第４電極に接続される第３内部バスバ（５３３ａ）と、これらを被覆する第１樹脂部材（６１０ａ）と、を備える第１モジュール（６２０）と、
第５電極（５４１ｂ）と第６電極（５４２ｂ）を備える第３スイッチ（５２２）と、第７電極（５４３ｂ）と第８電極（５４４ｂ）を備える第４スイッチ（５２４）と、第５電極に接続される第４内部バスバ（５３１ｂ）と、第６電極と第７電極を接続する第５内部バスバ（５３２ｂ）と、第８電極に接続される第６内部バスバ（５３３ｂ）と、これらを被覆する第２樹脂部材（６１０ｂ）と、を備える第２モジュール（６３０）と、を有し、
第１内部バスバ、第２内部バスバ、および、第３内部バスバそれぞれの一部が第１樹脂部材から露出され、
第４内部バスバ、第５内部バスバ、および、第６内部バスバそれぞれの一部が第２樹脂部材から露出され、
第１内部バスバと第４内部バスバとが接続され、第２内部バスバと第５内部バスバとが接続され、第３内部バスバと第６内部バスバとが接続され、
第２内部バスバにおける第１樹脂部材から露出された第１端子（６２３）と第５内部バスバにおける第２樹脂部材から露出された第２端子（６３３）の少なくとも一方が、第２内部バスバと第５内部バスバのうちの他方に向かって延びることで第２内部バスバと第５内部バスバとが直接接合されている。
このように本開示では第２内部バスバ（５３２ａ）における第１樹脂部材（６１０ａ）から露出された端子と第５内部バスバ（５３２ｂ）における第２樹脂部材（６１０ｂ）から露出された端子とが直接接合されている。そのために第２内部バスバ（５３２ａ）と第５内部バスバ（５３２ｂ）とが例えば導電部材などの介在物を介して間接的に接合される構成と比較して、第１モジュール（６２０）と第２モジュール（６３０）との間のインダクタンス成分の増加が抑制されやすくなっている。
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。
車載システムを示す回路図である。 ケースにパワーモジュールの収納された収納形態を示す平面図である。 パワーモジュールを示す平面図である。 パワーモジュールに出力バスバの接続された状態を示す平面図である。 パワーモジュールに第１給電バスバの接続された状態を示す平面図である。 パワーモジュールに第２給電バスバの接続された状態を示す平面図である。 図２に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿ったパワーモジュールの断面図である。 図２に示すＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿ったパワーモジュールの断面図である。 図２に示すＩＸ−ＩＸ線に沿ったパワーモジュールの断面図である。 パワーモジュールの変形例を説明するための断面図である。
以下、実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
先ず、図１に基づいて電力変換装置３００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。
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は強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の回生と力行が制御される。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はインバータ５００を有する。インバータ５００として電力変換装置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。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。
＜インバータ＞
インバータ５００はコンデンサ３１０とスイッチ群５１０を有する。バッテリ２００に第１給電バスバ３０１と第２給電バスバ３０２とが接続されている。第１給電バスバ３０１と第２給電バスバ３０２との間にコンデンサ３１０とスイッチ群５１０が並列接続されている。スイッチ群５１０とモータ４００とが出力バスバ４４０を介して接続されている。
モータ４００を力行する場合、ＥＣＵからの制御信号によってスイッチ群５１０の備えるハイサイドスイッチとローサイドスイッチそれぞれがＰＷＭ制御される。これによりインバータ５００で３相交流が生成される。モータ４００が発電（回生）する場合、ＥＣＵは例えば制御信号の出力を停止する。これによりモータ４００の発電によって生成された交流電力が３相のスイッチ群５１０の備えるダイオードを通る。この結果、交流電力が直流電力に変換される。
本実施形態では、スイッチ群５１０に含まれるスイッチとしてｎチャネル型のＩＧＢＴを採用している。ただしこれらスイッチとしては、ＩＧＢＴではなくＭＯＳＦＥＴを採用することもできる。スイッチとしてＭＯＳＦＥＴを採用する場合、上記のダイオードはなくともよい。
これらスイッチは、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。
スイッチ群５１０は第１Ｕ相スイッチ５１１、第２Ｕ相スイッチ５１２、第１Ｖ相スイッチ５１３、第２Ｖ相スイッチ５１４、第１Ｗ相スイッチ５１５、および、第２Ｗ相スイッチ５１６を有する。これらのスイッチそれぞれは直列接続された２つのスイッチを有する。
第１Ｕ相スイッチ５１１、第１Ｖ相スイッチ５１３、および、第１Ｗ相スイッチ５１５それぞれはスイッチとして、第１ハイサイドスイッチ５２１と第１ローサイドスイッチ５２３を有する。また第１Ｕ相スイッチ５１１、第１Ｖ相スイッチ５１３、および、第１Ｗ相スイッチ５１５それぞれは第１ハイサイドダイオード５２１ａと第１ローサイドダイオード５２３ａを有する。
第１ハイサイドスイッチ５２１のコレクタ電極である第１コレクタ電極５４１ａに第１ハイサイドダイオード５２１ａのカソード電極が接続されている。第１ハイサイドスイッチ５２１のエミッタ電極である第１エミッタ電極５４２ａに第１ハイサイドダイオード５２１ａのアノード電極が接続されている。これにより第１ハイサイドスイッチ５２１に第１ハイサイドダイオード５２１ａが逆並列接続されている。第１ハイサイドスイッチ５２１は第１スイッチに相当する。第１コレクタ電極５４１ａは第１電極に相当する。第１エミッタ電極５４２ａは第２電極に相当する。
第１ローサイドスイッチ５２３のコレクタ電極である第２コレクタ電極５４３ａに第１ローサイドダイオード５２３ａのカソード電極が接続されている。第１ローサイドスイッチ５２３のエミッタ電極である第２エミッタ電極５４４ａに第１ローサイドダイオード５２３ａのアノード電極が接続されている。これにより第１ローサイドスイッチ５２３に第１ローサイドダイオード５２３ａが逆並列接続されている。第１ローサイドスイッチ５２３は第２スイッチに相当する。第２コレクタ電極５４３ａは第３電極に相当する。第２エミッタ電極５４４ａは第４電極に相当する。
第２Ｕ相スイッチ５１２、第２Ｖ相スイッチ５１４、および、第２Ｗ相スイッチ５１６それぞれはスイッチとして、第２ハイサイドスイッチ５２２と第２ローサイドスイッチ５２４を有する。また第２Ｕ相スイッチ５１２、第２Ｖ相スイッチ５１４、および、第２Ｗ相スイッチ５１６それぞれは第２ハイサイドダイオード５２２ａと第２ローサイドダイオード５２４ａを有する。
第２ハイサイドスイッチ５２２のコレクタ電極である第３コレクタ電極５４１ｂに第２ハイサイドダイオード５２２ａのカソード電極が接続されている。第２ハイサイドスイッチ５２２のエミッタ電極である第３エミッタ電極５４２ｂに第２ハイサイドダイオード５２２ａのアノード電極が接続されている。これにより第２ハイサイドスイッチ５２２に第２ハイサイドダイオード５２２ａが逆並列接続されている。第２ハイサイドスイッチ５２２は第３スイッチに相当する。第３コレクタ電極５４１ｂは第５電極に相当する。第３エミッタ電極５４２ｂは第６電極に相当する。
第２ローサイドスイッチ５２４のコレクタ電極である第４コレクタ電極５４３ｂに第２ローサイドダイオード５２４ａのカソード電極が接続されている。第２ローサイドスイッチ５２４のエミッタ電極である第４エミッタ電極５４４ｂに第２ローサイドダイオード５２４ａのアノード電極が接続されている。これにより第２ローサイドスイッチ５２４に第２ローサイドダイオード５２４ａが逆並列接続されている。第２ローサイドスイッチ５２４は第４スイッチに相当する。第４コレクタ電極５４３ｂは第７電極に相当する。第４エミッタ電極５４４ｂは第８電極に相当する。
＜第１モジュール＞
第１ハイサイドスイッチ５２１、第１ハイサイドダイオード５２１ａ、第１ローサイドスイッチ５２３、および、第１ローサイドダイオード５２３ａは第１樹脂部材６１０ａに被覆され、スイッチモジュール６００として第１モジュール６２０を構成している。
第１モジュール６２０の第１樹脂部材６１０ａの内部で第１ハイサイドスイッチ５２１の第１エミッタ電極５４２ａと第１ローサイドスイッチ５２３の第２コレクタ電極５４３ａとが第２内部バスバ５３２ａを介して接続されている。これによって第１樹脂部材６１０ａの内部で第１ハイサイドスイッチ５２１と第１ローサイドスイッチ５２３とが直列接続されている。
また、第１樹脂部材６１０ａの内部で第１ハイサイドスイッチ５２１の第１コレクタ電極５４１ａに第１内部バスバ５３１ａが接続されている。第１ローサイドスイッチ５２３の第２エミッタ電極５４４ａに第３内部バスバ５３３ａが接続されている。そして第１樹脂部材６１０ａから第１内部バスバ５３１ａの一部と、第２内部バスバ５３２ａの一部と、第３内部バスバ５３３ａの一部それぞれが、第１正極端子６２１、第１出力端子６２３、第１負極端子６２２として露出されている。第１正極端子６２１は第３端子に相当する。第１出力端子６２３は第１端子に相当する。第１負極端子６２２は第５端子に相当する。
＜第２モジュール＞
第２ハイサイドスイッチ５２２、第２ハイサイドダイオード５２２ａ、第２ローサイドスイッチ５２４、および、第２ローサイドダイオード５２４ａは第２樹脂部材６１０ｂに被覆されてスイッチモジュール６００として第２モジュール６３０を構成している。
第２モジュール６３０の第２樹脂部材６１０ｂの内部で第２ハイサイドスイッチ５２２の第３エミッタ電極５４２ｂと第２ローサイドスイッチ５２４の第４コレクタ電極５４３ｂとが第５内部バスバ５３２ｂを介して接続されている。これによって第２樹脂部材６１０ｂの内部で第２ハイサイドスイッチ５２２と第２ローサイドスイッチ５２４とが直列接続されている。
また、第２樹脂部材６１０ｂの内部で第２ハイサイドスイッチ５２２の第３コレクタ電極５４１ｂに第４内部バスバ５３１ｂが接続されている。第２ローサイドスイッチ５２４の第４エミッタ電極５４４ｂに第６内部バスバ５３３ｂが接続されている。そして第２樹脂部材６１０ｂから第４内部バスバ５３１ｂの一部と、第５内部バスバ５３２ｂの一部と、第６内部バスバ５３３ｂの一部それぞれが、第２正極端子６３１、第２出力端子６３３，第２負極端子６３２として露出されている。第２正極端子６３１は第４端子に相当する。第２出力端子６３３は第２端子に相当する。第２負極端子６３２は第６端子に相当する。
＜第１モジュールと第２モジュール＞
上記したように第１モジュール６２０の第１樹脂部材６１０ａから第１正極端子６２１、第１負極端子６２２、および、第１出力端子６２３が露出されている。第２モジュール６３０の第２樹脂部材６１０ｂから第２正極端子６３１、第２負極端子６３２、および、第２出力端子６３３が露出されている。
図１に示すように第１正極端子６２１と第２正極端子６３１とが接続されている。第１負極端子６２２と第２負極端子６３２とが接続されている。第１出力端子６２３と第２出力端子６３３とが接続されている。これによって第１ハイサイドスイッチ５２１と第２ハイサイドスイッチ５２２とを介した閉ループが正極側に形成されている。第１ローサイドスイッチ５２３と第２ローサイドスイッチ５２４とを介した閉ループが負極側に形成されている。
また第１正極端子６２１に第１給電バスバ３０１が接続されている。第１給電バスバ３０１はコンデンサ３１０の一方の電極に接続されている。第１負極端子６２２に第２給電バスバ３０２が接続されている。第２給電バスバ３０２はコンデンサ３１０の他方の電極に接続されている。これによってコンデンサ３１０と第１モジュール６２０とを介した閉ループが形成されている。コンデンサ３１０と第２モジュール６３０とを介した閉ループが形成されている。なお第１給電バスバ３０１は第２正極端子６３１に接続されていてもよい。第２給電バスバ３０２は第２負極端子６３２に接続されていてもよい。
また第１出力端子６２３に出力バスバ４４０が接続されている。出力バスバ４４０を介して第１出力端子６２３はモータ４００のステータコイルに接続されている。なお出力バスバ４４０は第２出力端子６３３に接続されていてもよい。
以下においては、Ｕ相〜Ｗ相の３相のスイッチモジュール６００を区別するために、第１Ｕ相スイッチ５１１を備える第１モジュール６２０を第１Ｕ相モジュール６０１と示す。第１Ｖ相スイッチ５１３を備える第１モジュール６２０を第１Ｖ相モジュール６０３と示す。第１Ｗ相スイッチ５１５を備える第１モジュール６２０を第１Ｗ相モジュール６０５と示す。
第２Ｕ相スイッチ５１２を備える第２モジュール６３０を第２Ｕ相モジュール６０２と示す。第２Ｖ相スイッチ５１４を備える第２モジュール６３０を第２Ｖ相モジュール６０４と示す。第２Ｗ相スイッチ５１６を備える第２モジュール６３０を第２Ｗ相モジュール６０６と示す。
Ｕ相ステータコイルに接続される出力バスバ４４０をＵ相バスバ４１０と示す。Ｖ相ステータコイルに接続される出力バスバ４４０をＶ相バスバ４２０と示す。Ｗ相ステータコイルに接続される出力バスバ４４０をＷ相バスバ４３０と示す。
第１Ｕ相モジュール６０１の第１出力端子６２３がＵ相バスバ４１０を介してモータ４００のＵ相ステータコイルに接続されている。
第１Ｖ相モジュール６０３の第１出力端子６２３がＶ相バスバ４２０を介してモータ４００のＶ相ステータコイルに接続されている。
第１Ｗ相モジュール６０５の第１出力端子６２３がＷ相バスバ４３０を介してモータ４００のＷ相ステータコイルに接続されている。
＜電力変換装置の構成＞
次に、電力変換装置３００の構成を説明する。以下において直交の関係にある３方向をｘ方向、ｙ方向、ｚ方向とする。
電力変換装置３００はこれまでに説明した回路の構成要素の他に冷却器６４０、コンデンサケース７００、および、ケース８００を有する。
インバータ５００は複数のスイッチモジュール６００を有する。冷却器６４０はこれらのスイッチモジュール６００を収納しつつ、冷却する機能を果たす。複数のスイッチモジュール６００は冷却器６４０に収納されてパワーモジュール９００を構成している。
コンデンサケース７００はコンデンサ３１０を収納する機能を果たす。それとともにコンデンサケース７００は第１給電バスバ３０１と第２給電バスバ３０２を支持する機能を果たす。ケース８００はコンデンサケース７００とパワーモジュール９００を収納する機能を果たしている。
図２に示すようにケース８００はｚ方向に厚さの薄い底部８０１と、底部８０１の内底面８０２の縁部からｚ方向に環状に起立した側部８０３と、を有する。側部８０３はｘ方向で互いに離間して対向する第１側壁８０４と第３側壁８０６、および、ｙ方向で互いに離間して対向する第２側壁８０５と第４側壁８０７を有する。第１側壁８０４、第２側壁８０５、第３側壁８０６、第４側壁８０７はｚ方向に周方向で順に環状に連結されている。底部８０１と側部８０３によって区画された収納空間にコンデンサケース７００とパワーモジュール９００が収納されている。
＜パワーモジュール＞
パワーモジュール９００は複数のスイッチモジュール６００と冷却器６４０を有する。図３〜図９に示すようにスイッチモジュール６００の樹脂部材はｘ方向の厚さの薄い扁材形状を成している。樹脂部材はｘ方向に離間して並ぶ第１主面６１１と第２主面６１２、ｙ方向に離間して並ぶ第１側面６１３と第２側面６１４、および、ｚ方向に離間して並ぶ上面６１５と下面６１６を有する。
図３に示すように第１モジュール６２０の上面６１５から、上記した第１正極端子６２１、第１負極端子６２２、および、第１出力端子６２３それぞれが露出されている。これらは第１出力端子６２３、第１正極端子６２１、第１負極端子６２２の順にｙ方向に第１側面６１３から第２側面６１４に向かって並んでいる。
第２モジュール６３０の上面６１５から、上記した第２正極端子６３１、第２負極端子６３２、および、第２出力端子６３３それぞれが露出されている。これらは第２出力端子６３３、第２正極端子６３１、第２負極端子６３２の順にｙ方向に第１側面６１３から第２側面６１４に向かって順にｙ方向に並んでいる。
冷却器６４０は図２〜図６に示すように供給管６４１、排出管６４２、および、複数の中継管６４３を有する。供給管６４１と排出管６４２は複数の中継管６４３を介して連結されている。供給管６４１に冷媒が供給される。この冷媒は複数の中継管６４３を介して供給管６４１から排出管６４２へと流れる。供給管６４１における外部から冷媒の供給される供給口６４１ａと、排出管６４２における中継管６４３から供給された冷媒を外部に排出する排出口６４２ａとはｙ方向で離間して並んでいる。
供給管６４１と排出管６４２はｘ方向に延びている。供給管６４１と排出管６４２はｙ方向で離間している。複数の中継管６４３それぞれは供給管６４１から排出管６４２に向かってｙ方向に沿って延びている。複数の中継管６４３はｘ方向に離間している。隣合う２つの中継管６４３の間に空隙が構成されている。冷却器６４０には計６個の空隙が構成されている。これら６個の空隙それぞれに第１Ｕ相モジュール６０１〜第２Ｗ相モジュール６０６が個別に設けられている。これによりパワーモジュール９００が構成されている。
図３に示すようにスイッチモジュール６００それぞれは、第２主面６１２が供給口６４１ａおよび排出口６４２ａ側に位置するよう空隙にそれぞれ備えられている。また、スイッチモジュール６００それぞれは、第１側面６１３がｙ方向に供給管６４１側に位置し、第２側面６１４がｙ方向に排出管６４２側に位置するよう空隙にそれぞれ備えられている。
そのために第１モジュール６２０から露出される第１出力端子６２３、第１正極端子６２１、および、第１負極端子６２２は供給管６４１から排出管６４２に向かって順に並んでいる。第２モジュール６３０から排出される第２出力端子６３３、第２正極端子６３１、および、第２負極端子６３２は供給管６４１から排出管６４２に向かって順に並んでいる。
これら６つのスイッチモジュール６００それぞれの主面が中継管６４３と接触している。図示しないバネ体から付与される付勢力によってスイッチモジュール６００と中継管６４３との接触面積が増大されている。これによって６つのスイッチモジュール６００それぞれで発生した熱が中継管６４３を介して冷媒に放熱可能になっている。
供給口６４１ａおよび排出口６４２ａからｘ方向に離間する態様で、第１Ｕ相モジュール６０１、第２Ｕ相モジュール６０２、第１Ｖ相モジュール６０３、第２Ｖ相モジュール６０４、第１Ｗ相モジュール６０５、第２Ｗ相モジュール６０６が順に並んでいる。
＜出力端子＞
図７に示すように第１出力端子６２３は第１基部６２３ａと、第１中継部６２３ｂと、第１延伸部位６２３ｃと、を備える。第１基部６２３ａは上面６１５からｚ方向に離れる態様で第１樹脂部材６１０ａから突出して延びている。第１中継部６２３ｂは第１基部６２３ａの端からｘ方向に供給口６４１ａおよび排出口６４２ａから離れる態様で延びている。第１延伸部位６２３ｃは第１中継部６２３ｂの端からｚ方向に上面６１５から離れる態様で延びている。
第２出力端子６３３は第２基部６３３ａと、第２中継部６３３ｂと、第２延伸部位６３３ｃと、を備える。第２基部６３３ａは上面６１５からｚ方向に離れる態様で第２樹脂部材６１０ｂから突出して延びている。第２中継部６３３ｂは第２基部６３３ａの端からｘ方向に供給口６４１ａおよび排出口６４２ａ側に向かって延びている。第２延伸部位６３３ｃは第２中継部６３３ｂの端からｚ方向に上面６１５から離れる態様で延びている。
第１基部６２３ａと第２基部６３３ａとがｘ方向で離間して対向している。第１延伸部位６２３ｃの供給口６４１ａおよび排出口６４２ａ側からｘ方向に離れた第１端面６２３ｄと第２延伸部位６３３ｃの供給口６４１ａおよび排出口６４２ａ側の第２端面６３３ｄとがｘ方向で近接して対向している。第１端面６２３ｄと第２端面６３３ｄとがレーザー溶接などによって接合されている。これによって第１出力端子６２３と第２出力端子６３３とが直接接合されている。
また図４に示すように第１出力端子６２３には第２出力端子６３３のほかに出力バスバ４４０が接続されている。出力バスバ４４０はｘ方向の厚さの薄い扁平形状を成す導電性の金属板である。図７に示すように出力バスバ４４０のバスバ主面４４０ａと第１出力端子６２３の第１端面６２３ｄの裏側の出力面６２３ｅとがｘ方向で対向している。バスバ主面４４０ａと出力面６２３ｅとがレーザー溶接などによって接合されている。
これによって第１Ｕ相モジュール６０１の第１出力端子６２３にＵ相バスバ４１０が、第１Ｖ相モジュール６０３の第１出力端子６２３にＶ相バスバ４２０が、第１Ｗ相モジュール６０５の第１出力端子６２３にＷ相バスバ４３０が直接接合されている。
＜正極端子＞
図８に示すように第１正極端子６２１は第３基部６２１ａと、第３中継部６２１ｂと、第３延伸部位６２１ｃと、を有する。第３基部６２１ａは上面６１５からｚ方向に離れる態様で第１樹脂部材６１０ａから突出して延びている。第３中継部６２１ｂは第３基部６２１ａの端からｘ方向に供給口６４１ａおよび排出口６４２ａから離れる態様で延びている。第３延伸部位６２１ｃは第３中継部６２１ｂの端からｚ方向に上面６１５から離れる態様で延びている。
第２正極端子６３１は第４基部６３１ａと、第４中継部６３１ｂと、第４延伸部位６３１ｃと、を有する。第４基部６３１ａは上面６１５からｚ方向に離れる態様で第２樹脂部材６１０ｂから突出して延びている。第４中継部６３１ｂは第４基部６３１ａの端からｘ方向に供給口６４１ａおよび排出口６４２ａ側に向かって延びている。第４延伸部位６３１ｃは第４中継部６３１ｂの端からｚ方向に上面６１５から離れる態様で延びている。
第３基部６２１ａと第４基部６３１ａとがｘ方向で離間して対向している。第３延伸部位６２１ｃの、供給口６４１ａおよび排出口６４２ａ側からｘ方向に離れた第３端面６２１ｄと、第４延伸部位６３１ｃの、供給口６４１ａおよび排出口６４２ａ側の第４端面６３１ｄとがｘ方向で近接して対向している。第３端面６２１ｄと第４端面６３１ｄとがレーザー溶接などによって接合されている。これによって第１正極端子６２１と第２正極端子６３１とが直接接合されている。
＜負極端子＞
図９に示すように第１負極端子６２２は第５基部６２２ａと、第５中継部６２２ｂと、第５延伸部位６２２ｃと、を有する。第５基部６２２ａは上面６１５からｚ方向に離れる態様で第１樹脂部材６１０ａから突出して延びている。第５中継部６２２ｂは第５基部６２２ａの端からｘ方向に供給口６４１ａおよび排出口６４２ａから離れる態様で延びている。第５延伸部位６２２ｃは第５中継部６２２ｂの端からｚ方向に上面６１５から離れる態様で延びている。
第２負極端子６３２は第６基部６３２ａと、第６中継部６３２ｂと、第６延伸部位６３２ｃと、を有する。第６基部６３２ａは上面６１５からｚ方向に離れる態様で第２樹脂部材６１０ｂから突出して延びている。第６中継部６３２ｂは第６基部６３２ａの端からｘ方向に供給口６４１ａおよび排出口６４２ａ側に向かって延びている。第６延伸部位６３２ｃは第６中継部６３２ｂの端からｚ方向に上面６１５から離れる態様で延びている。
第５基部６２２ａと第６基部６３２ａとがｘ方向で離間して対向している。第５延伸部位６２２ｃの、供給口６４１ａおよび排出口６４２ａ側からｘ方向に離れた第５端面６２２ｄと、第６延伸部位６３２ｃの、供給口６４１ａおよび排出口６４２ａ側の第６端面６３２ｄとがｘ方向で近接して対向している。第５端面６２２ｄと第６端面６３２ｄとがレーザー溶接などによって接合されている。これによって第１負極端子６２２と第２負極端子６３２とが直接接合されている。
＜コンデンサケースと給電バスバ＞
コンデンサケース７００は絶縁性の樹脂材料から成る。上記したようにコンデンサケース７００にコンデンサ３１０が収納されている。図２に示すようにコンデンサケース７００から、コンデンサ３１０の備える２つの電極のうちの一方に接続された第１給電バスバ３０１と、他方に接続された第２給電バスバ３０２それぞれの一部が露出されている。コンデンサ３１０、第１給電バスバ３０１、および、第２給電バスバ３０２それぞれはコンデンサケース７００に図示しない被覆樹脂によって樹脂封止されている。
＜ケースの収納形態＞
上記したようにケース８００はコンデンサケース７００とパワーモジュール９００を収納する機能を果たしている。図２に示すようにケース８００の収納空間において、パワーモジュール９００とコンデンサケース７００とがｙ方向で並んでいる。コンデンサケース７００はパワーモジュール９００よりも第２側壁８０５側に位置している。
第１給電バスバ３０１と第２給電バスバ３０２それぞれの一部はコンデンサケース７００からｙ方向に第４側壁８０７に向かって露出されている。
これまでに示したように出力バスバ４４０が第１出力端子６２３に直接接合されている。出力バスバ４４０は第４側壁８０７側に延びてコンデンサケース７００からｙ方向に露出されている。供給管６４１および排出管６４２は第３側壁８０６からｘ方向に露出されている。
＜第１給電バスバ＞
第１給電バスバ３０１は導電性の金属板をプレス加工することで製造される。図５および図８に示すように第１給電バスバ３０１はｚ方向に厚さの薄い第１主部３２１と第１主部３２１からｚ方向に起立したｘ方向に厚さの薄い第１給電部３２２を有する。
図８に示すように第１主部３２１はｚ方向に並ぶ第１外面３２１ｃと第１内面３２１ｄを備えた扁平形状を成している。第１主部３２１は上記したコンデンサ３１０の一方の電極に接続されている。図２に示すように第１主部３２１はコンデンサケース７００からｙ方向に第４側壁８０７側に向かって延びている。図２および図５に示すように第１主部３２１の第４側壁８０７側の縁の第１縁部３２１ｅがｙ方向において第１正極端子６２１および第２正極端子６３１と第１出力端子６２３および第２出力端子６３３との間に位置している。以下に第１主部３２１について細分化して説明する。
図５および図８に示すように第１主部３２１は第１外面３２１ｃと第１内面３２１ｄを貫く６つの貫通孔を備える第１導電部３２１ａと、貫通孔の縁からｘ方向に離れるように延びて第１導電部３２１ａと第１給電部３２２を連結する第２導電部３２１ｂを有する。第１導電部３２１ａは第２側壁８０５側でｘ方向に並ぶ３つの貫通孔と第４側壁８０７側でｘ方向に並ぶ３つの貫通孔を有している。第４側壁８０７側でｘ方向に並ぶ３つの貫通孔の縁に第２導電部３２１ｂが連結されている。また第１導電部３２１ａが上記したコンデンサ３１０の一方の電極に接続されている。図８において第１導電部３２１ａと第２導電部３２１ｂとの境界を破線で示す。第２導電部３２１ｂと第１給電部３２２との境界を一点鎖線で示す。
上記した６つの貫通孔のうち、第４側壁８０７側でｘ方向に並ぶ３つの貫通孔をそれぞれ区別して第１貫通孔３４１、第２貫通孔３４２、第３貫通孔３４３と示す。第２側壁８０５側でｘ方向に並ぶ３つの貫通孔をそれぞれ区別して第４貫通孔３４４、第５貫通孔３４５、第６貫通孔３４６と示す。
第４側壁８０７側でｘ方向に並ぶ３つの貫通孔は第１貫通孔３４１、第２貫通孔３４２、第３貫通孔３４３の順に第３側壁８０６から第１側壁８０４に向かって並んでいる。第２側壁８０５側でｘ方向に並ぶ３つの貫通孔は第４貫通孔３４４、第５貫通孔３４５、第６貫通孔３４６の順に第３側壁８０６から第１側壁８０４に向かって並んでいる。
また第１貫通孔３４１と第４貫通孔３４４とがｙ方向に離間して並んでいる。第２貫通孔３４２と第５貫通孔３４５とがｙ方向に離間して並んでいる。第３貫通孔３４３と第６貫通孔３４６とがｙ方向に離間して並んでいる。
第１貫通孔３４１〜第３貫通孔３４３の縁に第２導電部３２１ｂが連結されている。図８に示すように第２導電部３２１ｂの第１側壁８０４側の端に第１給電部３２２が連結されている。第１給電部３２２は第２導電部３２１ｂから離れるようにｚ方向に延びている。
＜第２給電バスバ＞
第２給電バスバ３０２も同様に導電性の金属板をプレス加工することで製造される。図６および図９に示すように第２給電バスバ３０２はｚ方向に厚さの薄い第２主部３３１と第２主部３３１からｚ方向に起立したｘ方向に厚さの薄い第２給電部３３２を有する。
図９に示すように第２主部３３１はｚ方向に並ぶ第２外面３３１ｃと第２内面３３１ｄを備えた扁平形状を成している。第２主部３３１は上記したコンデンサ３１０の他方の電極に接続されている。図２に示すように第２主部３３１はコンデンサケース７００からｙ方向に第４側壁８０７側に向かって延びている。図２および図６に示すように第２主部３３１の第４側壁８０７側の縁の第２縁部３３１ｅがｙ方向において第１負極端子６２２および第２負極端子６３２と第１正極端子６２１および第２正極端子６３１との間に位置している。以下に第２主部３３１について細分化して説明する。
図６および図９に示すように第２主部３３１は第２外面３３１ｃと第２内面３３１ｄを貫く３つの貫通孔を備える第３導電部３３１ａと、貫通孔の縁からｘ方向に離れるように延びて第３導電部３３１ａと第２給電部３３２を連結する第４導電部３３１ｂを有する。第３導電部３３１ａは第２側壁８０５側でｘ方向に並ぶ３つの貫通孔を有している。第２側壁８０５側でｘ方向に並ぶ３つの貫通孔の縁に第４導電部３３１ｂが連結されている。また第３導電部３３１ａは上記したコンデンサ３１０の他方の電極に接続されている。図９において第３導電部３３１ａと第４導電部３３１ｂとの境界を破線で示す。第４導電部３３１ｂと第２給電部３３２との境界を一点鎖線で示す。
上記した３つの貫通孔のうち、第２側壁８０５側でｘ方向に並ぶ３つの貫通孔をそれぞれ区別して第７貫通孔３４７、第８貫通孔３４８、第９貫通孔３４９と示す。第２側壁８０５側でｘ方向に並ぶ３つの貫通孔は第７貫通孔３４７、第８貫通孔３４８、第９貫通孔３４９の順に第３側壁８０６から第１側壁８０４に向かって並んでいる。
上記したように第７貫通孔３４７〜第９貫通孔３４９の縁に第４導電部３３１ｂが連結されている。図９に示すように第４導電部３３１ｂの第１側壁８０４側の端に第２給電部３３２が連結されている。第２給電部３３２は第４導電部３３１ｂから離れるようにｚ方向に延びている。図９において第４導電部３３１ｂと第２給電部３３２との境界を一点鎖線で示す。
＜給電バスバと端子＞
図２および図８に示すように第１給電バスバ３０１は第１内面３２１ｄがスイッチモジュール６００の上面６１５と、排出管６４２それぞれとｚ方向で対向する態様でケース８００の開口側に設けられている。
図５〜図９に示すように第１導電部３２１ａに形成された第４側壁８０７側の第１貫通孔３４１〜第３貫通孔３４３それぞれに第１正極端子６２１と第２正極端子６３１とが通されている。第２側壁８０５側の第４貫通孔３４４〜第６貫通孔３４６それぞれに第１負極端子６２２と第２負極端子６３２が通されている。
具体的には第１貫通孔３４１から、第１Ｕ相モジュール６０１の第１正極端子６２１の第３延伸部位６２１ｃと、第２Ｕ相モジュール６０２の第２正極端子６３１の第４延伸部位６３１ｃが露出されている。第１Ｕ相モジュール６０１の第３延伸部位６２１ｃと第２Ｕ相モジュール６０２の第４延伸部位６３１ｃとが直接接合されている。
第２貫通孔３４２から、第１Ｖ相モジュール６０３の第１正極端子６２１の第３延伸部位６２１ｃと、第２Ｖ相モジュール６０４の第２正極端子６３１の第４延伸部位６３１ｃが露出されている。第１Ｖ相モジュール６０３の第３延伸部位６２１ｃと第２Ｖ相モジュール６０４の第４延伸部位６３１ｃとが直接接合されている。
第３貫通孔３４３から、第１Ｗ相モジュール６０５の第１正極端子６２１の第３延伸部位６２１ｃと、第２Ｗ相モジュール６０６の第２正極端子６３１の第４延伸部位６３１ｃが露出されている。第１Ｗ相モジュール６０５の第３延伸部位６２１ｃと第２Ｗ相モジュール６０６の第４延伸部位６３１ｃとが直接接合されている。
図８および図９に示すように第２給電バスバ３０２は、第２内面３３１ｄが第１給電バスバ３０１の第１外面３２１ｃにｚ方向で対向する態様でケース８００の開口側に設けられている。第１外面３２１ｃと第２内面３３１ｄとの間には図示しない絶縁板が設けられている。絶縁板によって第１給電バスバ３０１と第２給電バスバ３０２の絶縁性が保たれている。図２に示すように第２給電バスバ３０２の第２縁部３３１ｅは、第１給電バスバ３０１の第１縁部３２１ｅよりも第２側壁８０５側に位置している。
図５および図６に示すように第３導電部３３１ａに形成された３つの貫通孔それぞれは第１導電部３２１ａに形成された一部の貫通孔とｚ方向で連通している。具体的に言えば、第７貫通孔３４７が第４貫通孔３４４にｚ方向で連通している。第８貫通孔３４８が第５貫通孔３４５にｚ方向で連通している。第９貫通孔３４９が第６貫通孔３４６にｚ方向で連通している。
＜第１給電バスバと第１正極端子との接続形態＞
上記したように第１正極端子６２１の第３延伸部位６２１ｃはｚ方向に延びている。第１給電部３２２もｚ方向に延びている。図８に示すように第３延伸部位６２１ｃと第１給電部３２２はｘ方向に対向している。第３延伸部位６２１ｃの第３側壁８０６側の第７端面６２１ｅと第１給電部３２２の第１側壁８０４側の第８端面３２２ａとがレーザー溶接などによって接合されている。これによって第１正極端子６２１と第１給電部３２２とが直接接合されている。
＜第２給電バスバと第１負極端子との接続形態＞
上記したように第１負極端子６２２の第５延伸部位６２２ｃはｚ方向に延びている。第２給電部３３２もｚ方向に延びている。図９に示すように第５延伸部位６２２ｃと第２給電部３３２とがｘ方向に対向している。第５延伸部位６２２ｃの第３側壁８０６側の第９端面６２２ｅと第２給電部３３２の第１側壁８０４側の第１０端面３３２ａとがレーザー溶接などによって接合されている。これによって第１負極端子６２２と第２給電部３３２とが直接接合されている。
＜出力バスバと出力端子との接続形態＞
これまでに示したように出力バスバ４４０のバスバ主面４４０ａと第１出力端子６２３の出力面６２３ｅとがｘ方向で対向している。バスバ主面４４０ａと出力面６２３ｅとがレーザー溶接などによって接合されている。これによって第１出力端子６２３に出力バスバ４４０が直接接合されている。
＜作用効果＞
これまでに示したように第１正極端子６２１と第２正極端子６３１とが接合されている。第１負極端子６２２と第２負極端子６３２とが接合されている。第１出力端子６２３と第２出力端子６３３とが接合されている。第１モジュール６２０の第１ハイサイドスイッチ５２１と第２モジュール６３０の第２ハイサイドスイッチ５２２とを介した閉ループが正極側で形成されている。第１モジュール６２０の第１ローサイドスイッチ５２３と第２モジュール６３０の第２ローサイドスイッチ５２４とを介した閉ループが負極側で形成されている。
閉ループにインダクタンス成分や静電容量成分が含まれると、ＬＣ共振が発生する場合がある。しかしながら本実施形態では第１出力端子６２３の第１延伸部位６２３ｃと第２出力端子６３３の第２延伸部位６３３ｃとがレーザー溶接などによって直接接合されている。第１出力端子６２３と第２出力端子６３３が導電部材などの介在物を介して間接的に接合される構成と比較して、第１モジュール６２０と第２モジュール６３０との間のインダクタンス成分が小さくなりやすくなっている。正極側に形成される閉ループと負極側に形成される閉ループそれぞれに生じるＬＣ共振が低減されやすくなっている。
第１出力端子６２３の第１延伸部位６２３ｃと第２出力端子６３３の第２延伸部位６３３ｃの他に、第１正極端子６２１の第３延伸部位６２１ｃと第２正極端子６３１の第４延伸部位６３１ｃとがレーザー溶接などによって直接接合されている。第１負極端子６２２の第５延伸部位６２２ｃと第２負極端子６３２の第６延伸部位６３２ｃとがレーザー溶接などによって直接接合されている。
正極側に形成される閉ループと負極側に形成される閉ループそれぞれに含まれるインダクタンス成分の合計が、正極端子同士と負極端子同士のみが直接接合されている構成と比較して小さくなりやすくなっている。正極側に形成される閉ループと負極側に形成される閉ループそれぞれに生じるＬＣ共振が低減されやすくなっている。第１モジュール６２０と第２モジュール６３０それぞれに備えられる複数のスイッチそれぞれの損傷が抑制されやすくなっている。
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）
本実施形態では、第１出力端子６２３は第１基部６２３ａと第１中継部６２３ｂと第１延伸部位６２３ｃを有する。第２出力端子６３３は第２基部６３３ａと第２中継部６３３ｂと第２延伸部位６３３ｃを有する。第１延伸部位６２３ｃの第１端面６２３ｄと第２延伸部位６３３ｃの第２端面６３３ｄとがレーザー溶接などによって接合されている。
しかしながら図１０に示すように第１出力端子６２３がｚ方向に延びる第１基部６２３ａのみを有していてもよい。その場合第２出力端子６３３の第２中継部６３３ｂがｘ方向に第２基部６３３ａから第１基部６２３ａまで延びている。第２中継部６３３ｂの端からｚ方向に上面６１５から離れるように延びる第２延伸部位６３３ｃと第１基部６２３ａとがｘ方向で近接して対向し、第２延伸部位６３３ｃと第１基部６２３ａとが直接接合されている。図示しないが、第１出力端子６２３が第１基部６２３ａ、第１中継部６２３ｂ、第１延伸部位６２３ｃを有し、第２出力端子６３３が第２基部６３３ａのみを備える構成であってもよい。上記した構成は出力端子同士の接合に限らず第１正極端子６２１と第２正極端子６３１との接合、第１負極端子６２２と第２負極端子６３２との接合に適用されていてもよい。
（その他の変形例）
本実施形態では電力変換装置３００にインバータ５００の含まれる例を示した。しかしながら電力変換装置３００にはインバータ５００のほかにコンバータが含まれてもよい。
本実施形態では電力変換装置３００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装置３００の適用としては特に上記例に限定されない。例えばモータと内燃機関を備えるハイブリッドシステムに電力変換装置３００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に１つのモータ４００の接続される例を示した。しかしながら電力変換装置３００に複数のモータ４００の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はインバータを構成するための３相のスイッチモジュールを複数有する。
５２１…第１ハイサイドスイッチ、５２２…第２ハイサイドスイッチ、５２３…第１ローサイドスイッチ、５２４…第２ローサイドスイッチ、５３１ａ…第１内部バスバ、５３２ａ…第２内部バスバ、５３３ａ…第３内部バスバ、５３１ｂ…第４内部バスバ、５３２ｂ…第５内部バスバ、５３３ｂ…第６内部バスバ、５４１ａ…第１コレクタ電極、５４１ｂ…第３コレクタ電極、５４２ａ…第１エミッタ電極、５４２ｂ…第３エミッタ電極、５４３ａ…第２コレクタ電極、５４３ｂ…第４コレクタ電極、５４４ａ…第２エミッタ電極、５４４ｂ…第４エミッタ電極、６１０ａ…第１樹脂部材、６１０ｂ…第２樹脂部材、６２０…第１モジュール、６２１…第１正極端子、６２２…第１負極端子、６２３…第１出力端子、６３０…第２モジュール、６３１…第２正極端子、６３２…第２負極端子、６３３…第２出力端子

Claims (2)

  1. 第１電極（５４１ａ）と第２電極（５４２ａ）を備える第１スイッチ（５２１）と、第３電極（５４３ａ）と第４電極（５４４ａ）を備える第２スイッチ（５２３）と、前記第１電極に接続される第１内部バスバ（５３１ａ）と、前記第２電極と前記第３電極を接続する第２内部バスバ（５３２ａ）と、前記第４電極に接続される第３内部バスバ（５３３ａ）と、これらを被覆する第１樹脂部材（６１０ａ）と、を備える第１モジュール（６２０）と、
    第５電極（５４１ｂ）と第６電極（５４２ｂ）を備える第３スイッチ（５２２）と、第７電極（５４３ｂ）と第８電極（５４４ｂ）を備える第４スイッチ（５２４）と、前記第５電極に接続される第４内部バスバ（５３１ｂ）と、前記第６電極と前記第７電極を接続する第５内部バスバ（５３２ｂ）と、前記第８電極に接続される第６内部バスバ（５３３ｂ）と、これらを被覆する第２樹脂部材（６１０ｂ）と、を備える第２モジュール（６３０）と、を有し、
    前記第１内部バスバ、前記第２内部バスバ、および、前記第３内部バスバそれぞれの一部が前記第１樹脂部材から露出され、
    前記第４内部バスバ、前記第５内部バスバ、および、前記第６内部バスバそれぞれの一部が前記第２樹脂部材から露出され、
    前記第１内部バスバと前記第４内部バスバとが接続され、前記第２内部バスバと前記第５内部バスバとが接続され、前記第３内部バスバと前記第６内部バスバとが接続され、
    前記第２内部バスバにおける前記第１樹脂部材から露出された第１端子（６２３）と前記第５内部バスバにおける前記第２樹脂部材から露出された第２端子（６３３）の少なくとも一方が、前記第２内部バスバと前記第５内部バスバのうちの他方に向かって延びることで前記第２内部バスバと前記第５内部バスバとが直接接合されている電力変換装置。
  2. 前記第１内部バスバにおける前記第１樹脂部材から露出された第３端子（６２１）と前記第４内部バスバにおける前記第２樹脂部材から露出された第４端子（６３１）の少なくとも一方が、前記第１内部バスバと前記第４内部バスバのうちの他方に向かって延びることで前記第１内部バスバと前記第４内部バスバとが直接接合され、
    前記第３内部バスバにおける前記第１樹脂部材から露出された第５端子（６２２）と前記第６内部バスバにおける前記第２樹脂部材から露出された第６端子（６３２）の少なくとも一方が、前記第３内部バスバと前記第６内部バスバのうちの他方に向かって延びることで前記第３内部バスバと前記第６内部バスバとが直接接合されている請求項１に記載の電力変換装置。
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