JP2023149863A - 電力変換装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】損失の増加を抑制することができる電力変換装置を提供する。【解決手段】実施形態の電力変換装置１０は、１次側負極端子２４ｎと、２次側負極端子２５ｎと、１次側負極端子２４ｎと２次側負極端子２５ｎとの間に接続されるスイッチング素子の負極端子２７と、１次側負極端子２４ｎに接続される第１導電部材６１ｎと、スイッチング素子の負極端子２７に接続される第２導電部材６６と、２次側負極端子２５ｎに接続される第３導電部材６７と、を備え、第１導電部材６１ｎ、第２導電部材６６及び第３導電部材６７は、互いに連結され、第１導電部材６１ｎは、第２導電部材６６及び第３導電部材６７に対して別体に形成されている。【選択図】図３

Description

本発明は、電力変換装置に関する。
従来、１次側負極端子と、２次側負極端子と、１次側負極端子と２次側負極端子との間に接続されるスイッチング素子の負極端子と、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）。この電力変換装置は、１次側負極端子を２次側負極端子及びスイッチング素子の負極端子に接続するために、分岐した負極バスバーを備える。
特開２０１９－２０１５３１号公報
ところで、負極バスバーを締結する部位によっては、１次側のバスバーの線長が２次側のバスバーの線長よりも長くなる場合がある。電力変換装置において最も大きな電流（１次側電流）が流れる線長が長くなると、損失が増加するという問題が生じる。
そこで本発明は、損失の増加を抑制することができる電力変換装置を提供することを目的とする。
（１）本発明の一態様に係る電力変換装置（例えば、実施形態における電力変換装置１０）は、１次側負極端子（例えば、実施形態における１次側負極端子２４ｎ）と、２次側負極端子（例えば、実施形態における２次側負極端子２５ｎ）と、前記１次側負極端子と前記２次側負極端子との間に接続されるスイッチング素子の負極端子（例えば、実施形態におけるスイッチング素子の負極端子２７）と、前記１次側負極端子に接続される第１導電部材（例えば、実施形態における第１導電部材６１ｎ）と、前記スイッチング素子の負極端子に接続される第２導電部材（例えば、実施形態における第２導電部材６６）と、前記２次側負極端子に接続される第３導電部材（例えば、実施形態における第３導電部材６７）と、を備え、前記第１導電部材、前記第２導電部材及び前記第３導電部材は、互いに連結され、前記第１導電部材は、前記第２導電部材及び前記第３導電部材に対して別体に形成されている。
（２）本発明の一態様において、前記第２導電部材及び前記第３導電部材は、互いに別体に形成されていてもよい。
（３）本発明の一態様において、前記第２導電部材の電流経路方向に直交する断面積は、前記第１導電部材の電流経路方向に直交する断面積よりも小さくてもよい。
（４）本発明の一態様において、前記第３導電部材の電流経路方向に直交する断面積は、前記第１導電部材の電流経路方向に直交する断面積よりも小さくてもよい。
（５）本発明の一態様において、前記第２導電部材及び前記第３導電部材の少なくとも一つに対して前記第１導電部材が連結される部位（例えば、実施形態におけるボルト締結点Ｂ１）は、前記２次側負極端子よりも前記１次側負極端子の近くに配置されていてもよい。
（６）本発明の一態様において、前記第１導電部材、前記第２導電部材及び前記第３導電部材の少なくとも一部は、互いに異なる平面上で交差していてもよい。
上記（１）の態様によれば、電力変換装置は、１次側負極端子と、２次側負極端子と、１次側負極端子と２次側負極端子との間に接続されるスイッチング素子の負極端子と、１次側負極端子に接続される第１導電部材と、スイッチング素子の負極端子に接続される第２導電部材と、２次側負極端子に接続される第３導電部材と、を備え、第１導電部材、第２導電部材及び第３導電部材は、互いに連結され、第１導電部材は、第２導電部材及び第３導電部材に対して別体に形成されていることで、以下の効果を奏する。
第１導電部材が第２導電部材及び第３導電部材に対して別体に形成されていることで、第２導電部材及び第３導電部材の線長に関わらず、第１導電部材の線長を短縮することができる。このため、電力変換装置において最も大きな電流（１次側電流）が流れる線長を短縮することができる。したがって、損失の増加を抑制することができる。加えて、第１導電部材が第２導電部材及び第３導電部材と一体に形成されている場合と比較して、冷却の容易化が可能となる。
上記（２）の態様によれば、第２導電部材及び第３導電部材は、互いに別体に形成されていることで、以下の効果を奏する。
第２導電部材及び第３導電部材が互いに一体に形成されている場合と比較して、冷却の容易化が可能となる。
上記（３）の態様によれば、第２導電部材の電流経路方向に直交する断面積は、第１導電部材の電流経路方向に直交する断面積よりも小さいことで、以下の効果を奏する。
第２導電部材を第１導電部材よりも薄板化することにより、重量の低減が可能となる。
上記（４）の態様によれば、第３導電部材の電流経路方向に直交する断面積は、第１導電部材の電流経路方向に直交する断面積よりも小さいことで、以下の効果を奏する。
第３導電部材を第１導電部材よりも薄板化することにより、重量の低減が可能となる。
上記（５）の態様によれば、第２導電部材及び第３導電部材の少なくとも一つに対して第１導電部材が連結される部位は、２次側負極端子よりも１次側負極端子の近くに配置されていることで、以下の効果を奏する。
第２導電部材及び第３導電部材の少なくとも一つに対して第１導電部材が連結される部位が１次側負極端子よりも２次側負極端子の近くに配置される場合と比較して、第１導電部材において大電流（１次側電流）が流れる線長を短縮することができる。したがって、損失の増加を抑制することができる。
上記（６）の態様によれば、第１導電部材、第２導電部材及び第３導電部材の少なくとも一部は、互いに異なる平面上で交差していることで、以下の効果を奏する。
第１導電部材、第２導電部材及び第３導電部材の少なくとも一部が立体交差することで、集約して配置されるため、小型化が可能となる。
実施形態の電力変換装置を備える車両の機能構成の一部を示すブロック図。 実施形態の電力変換装置を備える車両の構成の一部を示す図。 実施形態の電力変換装置の分解斜視図。 実施形態の電力変換装置の冷媒流路を示す説明図。 実施形態の電力変換装置をＹ方向から見た図。 実施形態の電力変換装置をＸ方向から見た断面図。 図５においてケース等を取り外した状態を示す図。 実施形態の第１導電部材、第２導電部材及び第３導電部材の分解斜視図。 実施形態のボルト締結点による作用説明図。 比較例のボルト締結点による作用説明図。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。実施形態においては、車両に搭載される電力変換装置を挙げて説明する。
＜車両＞
図１は、実施形態の電力変換装置を備える車両の機能構成の一部を示すブロック図である。
図１に示すように、電力変換装置１０は、電動車両等の車両１に搭載されている。例えば、電動車両は、電気自動車、ハイブリッド自動車及び燃料電池自動車等である。電気自動車は、バッテリを動力源として駆動する。ハイブリッド自動車は、バッテリ及び内燃機関を動力源として駆動する。燃料電池自動車は、燃料電池を動力源として駆動する。
図１の例では、車両１は、燃料電池自動車である。車両１は、バッテリ１１と、電力制御器１２（ＰＣＵ：Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）と、回転電機１３と、燃料電池スタック１４（ＦＣＳ：Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ Ｓｔａｃｋ）と、コンバータ１５と、を備える。実施形態の電力変換装置１０は、コンバータ１５（ＦＣコンバータ）を備える。
例えば、バッテリ１１は、車両の動力源である高圧のバッテリである。バッテリ１１は、バッテリケースと、バッテリケースに収容される複数のバッテリモジュールと、を備える。バッテリモジュールは、直列又は並列に接続される複数のバッテリセルを備える。バッテリの正極端子及び負極端子は、電力制御器１２及びコンバータ１５に接続されている。
例えば、電力制御器１２は、直流と交流との電力変換を行うインバータ等を備える。例えば、電力制御器１２は、３相でブリッジ接続される複数のスイッチング素子及び整流素子によって形成されるブリッジ回路を備える。電力制御器１２は、電力の授受によって回転電機の動作を制御する。
例えば、回転電機１３の力行時には、電力制御器１２は、正極端子及び負極端子から入力される直流電流を３相交流電流に変換することで、３相交流電流を３相の交流端子から回転電機に供給する。電力制御器１２は、回転電機１３の３相のステータ巻線への通電を順次転流させることによって回転駆動力を発生させる。
例えば、回転電機１３の回生時には、電力制御器１２は、回転電機１３の回転に同期がとられた各相のスイッチング素子のオン（導通）及びオフ（遮断）の駆動によって、３相の交流端子から入力される３相交流電力を直流電力に変換する。電力制御器１２は、３相交流電力から変換された直流電流をバッテリ１１に供給することが可能である。
例えば、回転電機１３は、３相交流のブラシレスＤＣモータである。回転電機１３は、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３相のステータ巻線を有する固定子と、を備える。３相のステータ巻線は、電力制御器１２の交流端子に接続されている。
例えば、回転電機１３は、車両１の走行駆動用であって、電力制御器１２から供給される電力により力行動作することによって回転駆動力を発生させる。例えば、回転電機１３は、車両１の車輪に連結可能である場合、電力制御器１２から供給される電力により力行動作することによって走行駆動力を発生させる。
なお、回転電機１３は、車両１の車輪側から入力される回転動力により回生動作することによって発電電力を発生させてもよい。回転電機１３は、車両１の内燃機関に連結可能である場合、内燃機関の動力によって発電してもよい。
例えば、燃料電池スタック１４は、固体高分子形燃料電池である。固体高分子形燃料電池は、積層された複数の燃料電池セルと、複数の燃料電池セルの積層体を挟み込む一対のエンドプレートと、を備える。燃料電池セルは、電解質電極構造体と、電解質電極構造体を挟み込む一対のセパレータと、を備える。電解質電極構造体は、固体高分子電解質膜と、固体高分子電解質膜を挟み込む燃料極及び酸素極と、を備える。固体高分子電解質膜は、陽イオン交換膜等を備える。燃料極（アノード）は、アノード触媒及びガス拡散層等を備える。酸素極（カソード）は、カソード触媒及びガス拡散層等を備える。
燃料電池スタック１４は、燃料タンクからアノードに供給される燃料ガスと、エアポンプからカソードに供給される酸素を含む空気等の酸化剤ガスとの反応によって発電する。燃料電池スタック１４の正極端子及び負極端子は、コンバータ１５に接続されている。
＜電力変換装置＞
図２は、実施形態の電力変換装置を備える車両の構成の一部を示す図である。図３は、実施形態の電力変換装置の分解斜視図である。
図２及び図３に示すように、電力変換装置１０は、コンバータ１５と、電子制御ユニット１７と、ゲートドライブユニット１８と、を備える。車両１は、電力制御器１２及び電子制御ユニット１７を制御する制御装置１６を備える。
例えば、コンバータ１５は、昇圧等の電力変換を行うＤＣ－ＤＣコンバータ等を備える。コンバータ１５は、４相でブリッジ接続される複数のスイッチング素子及び整流素子によって形成される素子モジュール２１と、２つの複合型リアクトル２２と、コンデンサ（キャパシタ）２３と、を備える。コンバータ１５は、燃料電池スタック１４から１次側正極端子２４ｐ及び１次側負極端子２４ｎに入力される電力を昇圧することで、昇圧後の電力を２次側正極端子２５ｐ及び２次側負極端子２５ｎから出力する。
例えば、コンバータ１５の素子モジュール２１の各相は、ハイサイドアームのダイオード２１ａと、ローサイドアームのトランジスタ２１ｂ及び還流ダイオード２１ｃと、を備える。ハイサイドアームのダイオード２１ａのカソードは、第１端子２６と正極バスバー６５及び２次側正極バスバー６２ｐとを介して、２次側正極端子２５ｐに接続されている。ローサイドアームのトランジスタ２１ｂのエミッタは、第２端子２７（スイッチング素子の負極端子）と負極バスバー６６（第２導電部材）及び１次側負極バスバー６１ｎ（第１導電部材）とを介して、１次側負極端子２４ｎに接続されている。ローサイドアームのトランジスタ２１ｂのエミッタは、第２端子２７と負極バスバー６６（第２導電部材）、負極バスバー６７（第３導電部材）及び２次側負極バスバー６２ｎとを介して、２次側負極端子２５ｎに接続されている。ハイサイドアームのダイオード２１ａのアノードは、ローサイドアームのトランジスタ２１ｂのコレクタに接続されている。ローサイドアームの還流ダイオード２１ｃは、トランジスタ２１ｂのコレクタ－エミッタ間でエミッタからコレクタに向けて順方向に並列に接続されている。
例えば、複合型リアクトル２２は、相互に逆極性に磁気結合される２相のコイル２２ａを備える。各相のコイル２２ａの第１の端部は、１次側正極バスバー６１ｐ及び第１バスバー６３を介して、１次側正極端子２４ｐに接続されている。各相のコイル２２ａの第２の端部は、第３端子２８及び第２バスバー６４を介して、素子モジュール２１の各相でのハイサイドアームのダイオード２１ａのアノードとローサイドアームのトランジスタ２１ｂのコレクタとに接続されている。
例えば、コンデンサ２３は、各トランジスタ２１ｂのオン（導通）及びオフ（遮断）の切換動作に伴って発生する電圧変動を平滑化するキャパシタである。コンデンサ２３の正極端子及び負極端子は、各正極バスバー６２ｐ，６５及び各負極バスバー６２ｎ，６７を介して、２次側正極端子２５ｐ及び２次側負極端子２５ｎに接続されている。コンデンサ２３の負極端子は、１次側負極バスバー６１ｎを介して、１次側負極端子２４ｎに接続されている。
コンバータ１５は、ゲートドライブユニット１８から各相のトランジスタ２１ｂ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いて、各トランジスタ２１ｂのオン（導通）及びオフ（遮断）を切り替える。コンバータ１５は、燃料電池スタック１１の発電に起因して１次側正極端子２４ｐ及び１次側負極端子２４ｎから入力される電力を昇圧することで、昇圧後の電力を２次側正極端子２５ｐ及び２次側負極端子２５ｎから出力する。コンバータ１５は、各トランジスタ２１ｂのオン（導通）時に複合型リアクトル２２の直流励磁によって磁気エネルギーを蓄積する。コンバータ１５は、各トランジスタ２１ｂのオフ（遮断）時に複合型リアクトル２２の磁気エネルギーによって発生する誘導電圧と１次側正極端子２４ｐ及び１次側負極端子２４ｎに印加される電圧との重畳とによって、１次側正極端子２４ｐ及び１次側負極端子２４ｎよりも高い電圧を２次側正極端子２５ｐ及び２次側負極端子２５ｎに発生させる。
電子制御ユニット１７は、コンバータ１５の昇圧等の電力変換を制御する。例えば、電子制御ユニット１７は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等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等のプロセッサ、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）、及びタイマー等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１７の少なくとも一部は、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の集積回路であってもよい。
例えば、電子制御ユニット１７は、コンバータ１５の昇圧時における昇圧電圧指令に応じた電流目標値を用いることで、ゲートドライブユニット１８に入力する制御信号を生成する。制御信号は、コンバータ１５の各トランジスタ２１ｂをオン（導通）及びオフ（遮断）に駆動するタイミングを示す信号である。
例えば、電子制御ユニット１７は、２つの複合型リアクトル２２の各々に対して、いわゆる２相のインターリーブによって素子モジュール２１の各トランジスタ２１ｂを駆動する。電子制御ユニット１７は、各複合型リアクトル２２に接続されている２つ（２相）のトランジスタ２１ｂのうちで第１の相のトランジスタ２１ｂのスイッチング制御の１周期と第２の相のトランジスタ２１ｂのスイッチング制御の１周期とを、相互に半周期だけずらしている。
ゲートドライブユニット１８は、電子制御ユニット１７から受け取る制御信号に基づいて、コンバータ１５の各トランジスタ２１ｂを実際にオン（導通）及びオフ（遮断）に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１８は、制御信号の増幅及びレベルシフト等を実行して、ゲート信号を生成する。例えば、ゲートドライブユニット１８は、コンバータ１５の昇圧時における昇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。例えば、デューティー比は、各トランジスタ２１ｂのオン時間の比率である。
図３は、実施形態の電力変換装置の分解斜視図である。図４は、実施形態の電力変換装置の冷媒流路を示す説明図である。図５は、実施形態の電力変換装置をＹ方向から見た図である。図６は、実施形態の電力変換装置をＸ方向から見た断面図である。図７は、図５においてケース等を取り外した状態を示す図である。図８は、実施形態の第１導電部材、第２導電部材及び第３導電部材の分解斜視図である。以下において、３次元空間で互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸方向は、各軸に平行な方向である。例えば、Ｚ方向は車両１の上下方向に平行であり、Ｙ方向は電力変換装置１０の厚さ方向に平行であり、Ｘ方向はＺ方向及びＹ方向に直交する。例えば、＋Ｚ側は車載時における鉛直方向上側である。
図３及び図４に示すように、電力変換装置１０は、コンバータ１５、電子制御ユニット１７及びゲートドライブユニット１８と、ケース３１と、冷却器３２と、支持部材３３とを備える。
ケース３１の外形は、Ｙ方向の端部に底部を有する矩形箱型である。ケース３１の底部は、コンバータ１５の２つの複合型リアクトル２２が配置される冷却部４１と、冷却部４１に接続される冷却器３２を支持する支持部４２と、を備える。冷却部４１及び支持部４２は、Ｘ方向に並んで隣り合うように設けられている。
ケース３１のＸ方向での冷却部４１側の端部には、冷媒の供給口４３ａ及び排出口４３ｂが形成されている。供給口４３ａ及び排出口４３ｂは、Ｚ方向に間隔をあけて並ぶように形成されている。ケース３１の底部のうち冷却部４１のＹ方向の厚みは支持部４２のＹ方向の厚みよりも大きく形成されている。冷却部４１の内部には、供給口４３ａ及び排出口４３ｂの各々と冷却器３２とに通じることによって冷媒が流通する２つの冷媒流路４１ａが形成されている。２つの冷媒流路４１ａは、Ｚ方向に間隔をあけて並ぶように形成されている。
冷却部４１のＸ方向での支持部４２側の端部には、２つの冷媒流路４１ａの各々と冷却器３２とに通じる２つの接続口４３ｃ，４３ｄが形成されている。２つの接続口４３ｃ，４３ｄは、冷媒の供給側の接続口４３ｃと冷媒の排出側の接続口４３ｄとであって、Ｚ方向に間隔をあけて並ぶように形成されている。
冷却部４１の表面にはコンバータ１５の２つの複合型リアクトル２２が配置されている。例えば、２つの複合型リアクトル２２はＹ方向で２つの冷媒流路４１ａに対向するようにＺ方向に間隔をあけて並んで配置されている。各複合型リアクトル２２の２相のコイル２２ａはＹ方向で各冷媒流路４１ａに対向するようにＺ方向に間隔をあけて並んで配置されている。
冷却器３２の外形は、厚さ方向がＹ方向に設定された矩形板状である。例えば、冷却器３２は、ウォータージャケットである。冷却器３２は、ケース３１の支持部４２の表面からＹ方向に間隔をあけて配置されている。冷却器３２は、ケース３１の冷却部４１に接続されている。冷却器３２の内部には、ケース３１の冷却部４１の２つの接続口４３ｃ，４３ｄに通じる冷媒流路３２ａが形成されている。冷媒流路３２ａをＹ方向から見た外形は、Ｕ字状である。冷媒流路３２ａの形状は、Ｘ方向の第１端側での冷媒の供給側の接続口４３ｃからＸ方向の第２端側に向かって延びるとともに、Ｘ方向の第２端側で折り返すように湾曲して第１端側での冷媒の排出側の接続口４３ｄに向かって延びる形状である。
冷却器３２は、Ｚ方向での両面のうちケース３１の支持部４２側に対する反対側の表面である第１面３２Ａを有する。冷却器３２の第１面３２Ａには、コンバータ１５の素子モジュール２１及びコンデンサ２３がＺ方向に間隔をあけて並ぶように配置されている。コンデンサ２３は、ケース３１のＺ方向の両端のうち第１端部３１ａ側に配置されている。素子モジュール２１は、ケース３１のＺ方向の両端のうち第２端部３１ｂ側に配置されている。Ｙ方向から見た平面視にて、コンデンサ２３は、素子モジュール２１に対してＺ方向での第１端部３１ａ側に配置されている。
素子モジュール２１は、Ｙ方向において冷媒流路３２ａの供給側に対向するように配置されている。素子モジュール２１は、Ｙ方向から見た平面視にて、冷媒流路３２ａのＸ方向の第１端側での冷媒の供給側の接続口４３ｃからＸ方向の第２端側に向かって延びる部位と重なるように配置されている。素子モジュール２１の４相の各相はＸ方向に間隔をあけて並ぶように配置されている。
コンデンサ２３は、Ｙ方向において冷媒流路３２ａの排出側に対向するように配置されている。コンデンサ２３は、Ｙ方向から見た平面視にて、冷媒流路３２ａのＸ方向の第２端側から第１端側での冷媒の排出側の接続口４３ｄに向かって延びる部位と重なるように配置されている。コンデンサ２３の正極端子及び負極端子は、Ｘ方向に間隔をあけて並ぶように配置されている。
Ｙ方向から見た平面視にて、冷却器３２の冷媒流路３２ａを流れる冷媒の流れ方向は、素子モジュール２１及びコンデンサ２３の並び方向（例えばＺ方向）と交差する方向（例えばＸ方向）を有する。
図４に示すように、ケース３１の冷却部４１及び冷却器３２では、先ず、ケース３１の供給口４３ａから冷媒流路４１ａを流通する冷媒は、２つの複合型リアクトル２２のうちＺ方向での供給側に配置された複合型リアクトル２２を冷却する。次に、ケース３１の供給側の接続口４３ｃから冷却器３２の冷媒流路３２ａの供給側を流通する冷媒は、コンバータ１５の素子モジュール２１を冷却する。次に、冷却器３２の冷媒流路３２ａの排出側を流通する冷媒は、コンバータ１５のコンデンサ２３を冷却する。次に、ケース３１の排出側の接続口４３ｄから冷媒流路４１ａを流通する冷媒は、２つの複合型リアクトル２２のうちＺ方向での排出側に配置された複合型リアクトル２２を冷却する。そして、冷媒流路３２ａの冷媒は、ケース３１の排出口４３ｂから外部に排出される。
図３に示すように、支持部材３３の外形は、厚さ方向がＹ方向に設定された矩形板状である。支持部材３３は、電子制御ユニット１７及びゲートドライブユニット１８が配置された基板を支持する。例えば、基板は、段付きねじ等の締結部材によって、支持部材３３に対してＹ方向に間隔をあけて積層されるように固定されている。
支持部材３３は、支持部４２に固定されている。例えば、支持部材３３は、ボルト等の締結部材、及び、継手部材（例えば軸方向両端に雄ねじ及び雌ねじが形成されたねじ変換継手又は延長継手等）によって、支持部４２に締結されている。
図２及び図３に示すように、電力変換装置１０は、１次側正極バスバー６１ｐ及び１次側負極バスバー６１ｎと、２次側正極バスバー６２ｐ及び２次側負極バスバー６２ｎと、２つの第１バスバー６３と、４つの第２バスバー６４と、正極バスバー６５及び負極バスバー６６，６７と、を備える。例えば、各バスバー６１ｐ，６１ｎ，６２ｐ，６２ｎ，６３，６４，６５，６６，６７は、銅板等の導電性の板状部材である。
１次側正極バスバー６１ｐは、１次側正極端子２４ｐ及び２つの第１バスバー６３に接続されている。１次側負極バスバー６１ｎは、１次側負極端子２４ｎ及び負極バスバー６６，６７に接続されている。１次側正極バスバー６１ｐに接続される１次側正極端子２４ｐ及び１次側負極バスバー６１ｎに接続される１次側負極端子２４ｎは、ケース３１のＺ方向の両端のうち第１端部３１ａに配置されている。１次側正極端子２４ｐ及び１次側負極端子２４ｎは、電力変換装置１０の車載状態において、車両上側（鉛直方向上側）に配置される。
１次側正極バスバー６１ｐは、２つの複合型リアクトル２２に対してＹ方向に間隔をあけて配置されている。１次側負極バスバー６１ｎは、Ｙ方向において支持部材３３とコンバータ１５のコンデンサ２３との間に配置されている。
２次側正極バスバー６２ｐは、２次側正極端子２５ｐ及び正極バスバー６５に接続されている。２次側負極バスバー６２ｎは、２次側負極端子２５ｎ及び負極バスバー６７に接続されている。２次側正極バスバー６２ｐに接続される２次側正極端子２５ｐ及び２次側負極バスバー６２ｎに接続される２次側負極端子２５ｎは、例えばケース３１のＺ方向の両端のうち第２端部３１ｂに配置されている。２次側正極端子２５ｐ及び２次側負極端子２５ｎは、電力変換装置１０の車載状態において、車両下側（鉛直方向下側）に配置される。
２次側正極バスバー６２ｐ及び２次側負極バスバー６２ｎは、例えば、Ｙ方向でのケース３１の支持部４２と冷却器３２との間に配置されている。冷却器３２は、Ｚ方向での両面のうちケース３１の支持部４２側の表面である第２面３２Ｂを有する。２次側正極バスバー６２ｐ及び２次側負極バスバー６２ｎは、冷却器３２の第２面３２Ｂと支持部４２の表面４２Ａとの各々に沿って配置されている。２次側正極バスバー６２ｐ及び２次側負極バスバー６２ｎは、ケース３１のＺ方向での第１端部３１ａと第２端部３１ｂとの間で第１端部３１ａ側から第２端部３１ｂの２次側正極端子２５ｐ及び２次側負極端子２５ｎに向かって延びるように配置されている。２次側正極バスバー６２ｐ及び２次側負極バスバー６２ｎは、第１端部３１ａ側でＹ方向に屈曲するようにしてコンバータ１５のコンデンサ２３に向かって延びている。２次側正極バスバー６２ｐ及び２次側負極バスバー６２ｎは、Ｙ方向から見た平面視にて、互いに重ならないように、並行して延びるように配置されている。例えば、２次側正極バスバー６２ｐ及び２次側負極バスバー６２ｎの各々は、表面を被覆する電気的絶縁性の絶縁被膜を備える。
２つの第１バスバー６３は、１次側正極バスバー６１ｐと２つの複合型リアクトル２２とに接続されている。
４つの第２バスバー６４は、２つの複合型リアクトル２２の４つのコイル２２ａと４つの第３端子２８とに接続されている。
正極バスバー６５は、４相の第１端子２６と、コンデンサ２３の正極端子と、２次側正極バスバー６２ｐとに接続されている。負極バスバー６６は、４相の第２端子２７と、コンデンサ２３の負極端子と、に接続されている。負極バスバー６７は、コンデンサ２３の負極端子と２次側負極バスバー６２ｎとに接続されている。正極バスバー６５及び負極バスバー６６，６７は、コンデンサ２３にＹ方向で積層されるとともにコンデンサ２３の表面に沿ってＸ方向に延びるように配置されている。
例えば、正極バスバー６５及び負極バスバー６６のうち、少なくともＹ方向で負極バスバー６６とコンデンサ２３とによって挟み込まれる正極バスバー６５は、表面を被覆する電気的絶縁性の絶縁被膜を備える。
＜導電部材＞
上述した１次側負極バスバー６１ｎ、負極バスバー６６、及び、負極バスバー６７は、それぞれ別体の導電部材である。以下、１次側負極バスバー６１ｎを「第１導電部材６１ｎ」、負極バスバー６６を「第２導電部材６６」、負極バスバー６７を「第３導電部材６７」ともいう。
図３及び図８に示すように、第１導電部材６１ｎ、第２導電部材６６及び第３導電部材６７は、互いに連結されている。第１導電部材６１ｎ、第２導電部材６６及び第３導電部材６７は、端子台８０に対してボルト等の締結部材により固定される。第１導電部材６１ｎは、第２導電部材６６及び第３導電部材６７に対して別体に形成されている。第２導電部材６６及び第３導電部材６７は、互いに別体に形成されている。すなわち、第１導電部材６１ｎ、第２導電部材６６及び第３導電部材６７は、互いに別体に形成されている。
第１導電部材６１ｎは、１次側負極端子２４ｎに接続される部位から＋Ｙ方向に延びた後、－Ｘ方向かつ－Ｚ方向に延びることで、端子台８０に接続される。第１導電部材６１ｎは、１次側負極端子２４ｎに接続される部位と、端子台８０に接続される部位とに、ボルトが挿通可能な貫通孔を有する。第１導電部材６１ｎは、各貫通孔にボルトが挿通されることで、１次側負極端子２４ｎと端子台８０とに接続される。
第２導電部材６６は、４相の第２端子２７（スイッチング素子の負極端子）に接続される4つの部位をわたすようにＸ方向に沿って延びるとともに、＋Ｘ方向端側の部位において端子台８０に接続される。第２導電部材６６は、４相の第２端子２７に接続される4つの部位と、端子台８０に接続される部位とに、ボルトが挿通可能な貫通孔を有する。第２導電部材６６は、各貫通孔にボルトが挿通されることで、４相の第２端子２７と端子台８０とに接続される。
第２導電部材６６の電流経路方向に直交する断面積は、第１導電部材６１ｎの電流経路方向に直交する断面積よりも小さい。すなわち、第２導電部材６６の板厚は、第１導電部材６１ｎの板厚よりも小さい。
第３導電部材６７は、２次側負極バスバー６２ｎ（２次側負極端子２５ｎ側）に接続される部位から－Ｚ方向に延びた後、＋Ｘ方向に延びることで、端子台８０に接続される。第３導電部材６７は、２次側負極端子２５ｎ側に接続される部位と、端子台８０に接続される部位とに、ボルトが挿通可能な貫通孔を有する。第３導電部材６７は、各貫通孔にボルトが挿通されることで、２次側負極端子２５ｎ側と端子台８０とに接続される。
第３導電部材６７の電流経路方向に直交する断面積は、第１導電部材６１ｎの電流経路方向に直交する断面積よりも小さい。すなわち、第３導電部材６７の板厚は、第１導電部材６１ｎの板厚よりも小さい。例えば、第３導電部材６７の板厚は、第２導電部材６６の板厚と同じであってもよい。
端子台８０は、ボルトが螺合可能な雌ねじを有する。例えば、端子台８０に対して、第２導電部材６６、第３導電部材６７及び第１導電部材６１ｎを順に配置する。この状態で、各導電部材の貫通孔を通じてボルトを雌ねじに螺合する。これにより、第１導電部材６１ｎ、第２導電部材６６及び第３導電部材６７を、端子台８０に対してボルトで締結することができる。すなわち、第１導電部材６１ｎ、第２導電部材６６及び第３導電部材６７は、端子台８０に対して共締めされる。
第２導電部材６６及び第３導電部材６７に対して第１導電部材６１ｎが連結される部位は、２次側負極端子２５ｎよりも１次側負極端子２４ｎの近くに配置されている。第２導電部材６６及び第３導電部材６７に対して第１導電部材６１ｎが連結される部位は、端子台８０に対してボルトが締結される部位に相当する。以下、端子台８０に対してボルトが締結される部位の中心点（図８に示す中心位置Ｂ１）を「ボルト締結点」ともいう。ボルト締結点Ｂ１は、Ｙ方向から見て、２次側負極端子２５ｎよりも１次側負極端子２４ｎの近くに配置されている。
第１導電部材６１ｎ、第２導電部材６６及び第３導電部材６７の一部は、互いに異なる平面上で交差している。第１導電部材６１ｎ、第２導電部材６６及び第３導電部材６７において端子台８０に接続される部位は、ＸＺ平面に対して平行であり且つ互いに異なる平面上に配置されている。第２導電部材６６において端子台８０に接続される部位から－Ｘ方向に延びる部分は、第３導電部材６７において端子台８０に接続される部位から－Ｘ方向に延びる部分よりも－Ｙ側に配置されている。
＜ボルト締結点による作用＞
図９は、実施形態のボルト締結点による作用説明図である。図１０は、比較例のボルト締結点による作用説明図である。
図１０に示すように、比較例の導電部材１０６６は、１次側負極端子２４ｎを２次側負極端子２５ｎ及びスイッチング素子の負極端子に接続するために、分岐した形状を有する。ＦＣコンバータは大電力であるため、１次側負極端子２４ｎに接続される導電部材には大電流（例えば、３００～５００アンペア）が流れる。比較例において、ボルト締結点Ｂ２は、１次側負極端子２４ｎよりも２次側負極端子２５ｎの近くに配置されている。比較例において、１次側のバスバーの線長は、２次側のバスバーの線長よりも長い。比較例においては、電力変換装置において最も大きな電流（１次側電流）が流れる線長が長いため、損失が増加する可能性が高い。
図９に示すように、実施形態の導電部材６１ｎ，６６，６７は３つに分割されている。第１導電部材６１ｎ、第２導電部材６６及び第３導電部材６７は、互いに別体に形成されている。実施形態のボルト締結点Ｂ１は、２次側負極端子２５ｎよりも１次側負極端子２４ｎの近くに配置されている。
第２導電部材６６において、スイッチング素子につながるところは一相あたり例えば４０アンペアの電流が流れる。そのため、第２導電部材６６には、一相ずつ増えて例えば最高１６０アンペアの電流が流れる。第３導電部材６７には、負荷側に給電されることで戻ってくるところは例えば３１０アンペアの電流が流れる。第１導電部材６１ｎには、第２導電部材６６及び第３導電部材６７を流れる電流が合流した合計値（例えば４７０アンペア）の電流が流れる。実施形態においては、電力変換装置において最も大きな電流（１次側電流）が流れる線長が比較例よりも短いため、損失が増加する可能性は低い。
＜作用効果＞
以上説明したように、上記実施形態の電力変換装置１０は、１次側負極端子２４ｎと、２次側負極端子２５ｎと、１次側負極端子２４ｎと２次側負極端子２５ｎとの間に接続されるスイッチング素子の負極端子２７と、１次側負極端子２４ｎに接続される第１導電部材６１ｎと、スイッチング素子の負極端子２７に接続される第２導電部材６６と、２次側負極端子２５ｎに接続される第３導電部材６７と、を備え、第１導電部材６１ｎ、第２導電部材６６及び第３導電部材６７は、互いに連結され、第１導電部材６１ｎは、第２導電部材６６及び第３導電部材６７に対して別体に形成されている。
この構成によれば、第１導電部材６１ｎが第２導電部材６６及び第３導電部材６７に対して別体に形成されていることで、第２導電部材６６及び第３導電部材６７の線長に関わらず、第１導電部材６１ｎの線長を短縮することができる。このため、電力変換装置１０において最も大きな電流（１次側電流）が流れる線長を短縮することができる。したがって、損失の増加を抑制することができる。加えて、第１導電部材６１ｎが第２導電部材６６及び第３導電部材６７と一体に形成されている場合と比較して、冷却の容易化が可能となる。
上記実施形態では、第２導電部材６６及び第３導電部材６７は、互いに別体に形成されている。
この構成によれば、第２導電部材６６及び第３導電部材６７が互いに一体に形成されている場合と比較して、冷却の容易化が可能となる。
上記実施形態では、第２導電部材６６の電流経路方向に直交する断面積は、第１導電部材６１ｎの電流経路方向に直交する断面積よりも小さい。
この構成によれば、第２導電部材６６を第１導電部材６１ｎよりも薄板化することにより、重量の低減が可能となる。
上記実施形態では、第３導電部材６７の電流経路方向に直交する断面積は、第１導電部材６１ｎの電流経路方向に直交する断面積よりも小さい。
この構成によれば、第３導電部材６７を第１導電部材６１ｎよりも薄板化することにより、重量の低減が可能となる。
上記実施形態では、第２導電部材６６及び第３導電部材６７に対して第１導電部材６１ｎが連結される部位は、２次側負極端子２５ｎよりも１次側負極端子２４ｎの近くに配置されている。
この構成によれば、第２導電部材６６及び第３導電部材６７に対して第１導電部材６１ｎが連結される部位が１次側負極端子２４ｎよりも２次側負極端子２５ｎの近くに配置される場合と比較して、第１導電部材６１ｎにおいて大電流（１次側電流）が流れる線長を短縮することができる。したがって、損失の増加を抑制することができる。
上記実施形態では、第１導電部材６１ｎ、第２導電部材６６及び第３導電部材６７の少なくとも一部は、互いに異なる平面上で交差している。
この構成によれば、第１導電部材６１ｎ、第２導電部材６６及び第３導電部材６７の少なくとも一部が立体交差することで、集約して配置されるため、小型化が可能となる。
＜変形例＞
上記実施形態では、第２導電部材及び第３導電部材が互いに別体に形成されている例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、第２導電部材及び第３導電部材は、互いに一体に形成されていてもよい。例えば、第２導電部材及び第３導電部材の形成態様は、要求仕様に応じて変更することができる。
上記実施形態では、第２導電部材の電流経路方向に直交する断面積が第１導電部材の電流経路方向に直交する断面積よりも小さい例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、第２導電部材の電流経路方向に直交する断面積は、第１導電部材の電流経路方向に直交する断面積以上に大きくてもよい。例えば、第１導電部材及び第２導電部材の電流経路方向に直交する断面積の関係は、要求仕様に応じて変更することができる。
上記実施形態では、第３導電部材の電流経路方向に直交する断面積が第１導電部材の電流経路方向に直交する断面積よりも小さい例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、第３導電部材の電流経路方向に直交する断面積は、第１導電部材の電流経路方向に直交する断面積以上に大きくてもよい。例えば、第１導電部材及び第３導電部材の電流経路方向に直交する断面積の関係は、要求仕様に応じて変更することができる。
上記実施形態では、第２導電部材及び第３導電部材に対して第１導電部材が連結される部位が２次側負極端子よりも１次側負極端子の近くに配置されている例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、第２導電部材及び第３導電部材に対して第１導電部材が連結される部位は、１次側負極端子よりも２次側負極端子の近くに配置されていてもよい。例えば、第２導電部材及び第３導電部材の少なくとも一つに対して第１導電部材が連結される部位の配置態様は、要求仕様に応じて変更することができる。
上記実施形態では、第１導電部材、第２導電部材及び第３導電部材の少なくとも一部が互いに異なる平面上で交差している例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、第１導電部材、第２導電部材及び第３導電部材は、互いに異なる平面上で交差していなくてもよい。例えば、第１導電部材、第２導電部材及び第３導電部材の設置態様は、要求仕様に応じて変更することができる。
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれらに限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能であり、上述した変形例を適宜組み合わせることも可能である。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。
１０…電力供給装置
２４ｎ…１次側負極端子
２５ｎ…２次側負極端子
２７…４相の第２端子（スイッチング素子の負極端子）
６１ｎ…１次側負極バスバー（第１導電部材）
６６…負極バスバー（第２導電部材）
６７…負極バスバー（第３導電部材）
Ｂ１…ボルト締結点（第２導電部材及び第３導電部材の少なくとも一つに対して第１導電部材が連結される部位）

Claims (6)

  1. １次側負極端子と、
    ２次側負極端子と、
    前記１次側負極端子と前記２次側負極端子との間に接続されるスイッチング素子の負極端子と、
    前記１次側負極端子に接続される第１導電部材と、
    前記スイッチング素子の負極端子に接続される第２導電部材と、
    前記２次側負極端子に接続される第３導電部材と、を備え、
    前記第１導電部材、前記第２導電部材及び前記第３導電部材は、互いに連結され、
    前記第１導電部材は、前記第２導電部材及び前記第３導電部材に対して別体に形成されている、
    電力変換装置。
  2. 前記第２導電部材及び前記第３導電部材は、互いに別体に形成されている、
    請求項１に記載の電力変換装置。
  3. 前記第２導電部材の電流経路方向に直交する断面積は、前記第１導電部材の電流経路方向に直交する断面積よりも小さい、
    請求項１又は２に記載の電力変換装置。
  4. 前記第３導電部材の電流経路方向に直交する断面積は、前記第１導電部材の電流経路方向に直交する断面積よりも小さい、
    請求項１から３の何れか一項に記載の電力変換装置。
  5. 前記第２導電部材及び前記第３導電部材の少なくとも一つに対して前記第１導電部材が連結される部位は、前記２次側負極端子よりも前記１次側負極端子の近くに配置されている、
    請求項１から４の何れか一項に記載の電力変換装置。
  6. 前記第１導電部材、前記第２導電部材及び前記第３導電部材の少なくとも一部は、互いに異なる平面上で交差している、
    請求項１から５の何れか一項に記載の電力変換装置。
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