JP5845995B2

JP5845995B2 - 電力変換装置

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Publication number: JP5845995B2
Application number: JP2012069060A
Authority: JP
Inventors: 健史郎檜田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-03-26
Filing date: 2012-03-26
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2032-03-26
Also published as: JP2013201842A

Description

本発明は、コンデンサと、該コンデンサが蓄えた電荷を緊急時に放電するための緊急放電抵抗とを備えた電力変換装置に関する。

従来から、例えば直流電力と交流電力との間で電力変換を行う電力変換装置として、半導体素子を内蔵した半導体モジュールと、コンデンサと、リアクトルとを備えるものが知られている（下記特許文献１参照）。この電力変換装置は、リアクトルを使って直流電圧を昇圧し、昇圧後の直流電圧をコンデンサによって平滑化する。そして、平滑化した直流電圧を、上記半導体モジュールを使って交流電圧に変換する。

上記コンデンサ等は、電力変換装置のケース内に収容されている。また、コンデンサと半導体モジュールとリアクトルは、電力変換装置を小型化するために、互いに近い位置に配置されている。

特開２００９−２７８７９４号公報

しかしながら従来の電力変換装置は、コンデンサの近傍に設けられている、半導体モジュールやリアクトル等の電子部品が稼動時に発熱するため、熱（輻射熱）がコンデンサに伝わり、コンデンサの温度が上昇するという問題があった。コンデンサは高温に弱いため、温度が上昇すると劣化しやすくなる。

コンデンサに伝わる熱を少なくするため、コンデンサから離れた位置に電子部品を配置すると、無駄なスペースが生じ、電力変換装置が大型化しやすくなる。そのため、小型化でき、かつコンデンサの温度上昇を抑制できる電力変換装置が望まれている。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、小型化でき、コンデンサの温度上昇を抑制できる電力変換装置を提供しようとするものである。

本発明の第１の態様は、コンデンサ（２）と、
稼動時に発熱する発熱電子部品（３）と、
上記コンデンサにスイッチング素子（１０）を介して接続された緊急放電抵抗（４）と、
緊急時に上記スイッチング素子をオンすることにより、上記コンデンサに蓄えた電荷を放電電流として上記緊急放電抵抗に流し、上記電荷を放電させる放電制御回路基板（５）とを備え、
上記コンデンサと上記発熱電子部品との間に上記緊急放電抵抗を配置してあり、
上記発熱電子部品は、変圧用のリアクトル（３０）であることを特徴とする電力変換装置にある（請求項１）。
また、本発明の第２の態様は、コンデンサ（２）と、
稼動時に発熱する発熱電子部品（３）と、
上記コンデンサにスイッチング素子（１０）を介して接続された緊急放電抵抗（４）と、
緊急時に上記スイッチング素子をオンすることにより、上記コンデンサに蓄えた電荷を放電電流として上記緊急放電抵抗に流し、上記電荷を放電させる放電制御回路基板（５）とを備え、
上記コンデンサと上記発熱電子部品との間に上記緊急放電抵抗を配置してあり、
上記緊急放電抵抗の両端子（４１，４２）は上記放電制御回路基板に接続しており、該両端子は、上記放電制御回路基板に形成した配線（５０）を介して、上記コンデンサに接続していることを特徴とする電力変換装置にある（請求項２）。
また、本発明の第３の態様は、コンデンサ（２）と、
稼動時に発熱する発熱電子部品（３）と、
上記コンデンサにスイッチング素子（１０）を介して接続された緊急放電抵抗（４）と、
緊急時に上記スイッチング素子をオンすることにより、上記コンデンサに蓄えた電荷を放電電流として上記緊急放電抵抗に流し、上記電荷を放電させる放電制御回路基板（５）とを備え、
上記コンデンサと上記発熱電子部品との間に上記緊急放電抵抗を配置してあり、
上記放電制御回路基板に、上記コンデンサの電圧を検出する電圧検出回路（５１）が形成されていることを特徴とする電力変換装置にある（請求項３）。
また、本発明の第４の態様は、コンデンサ（２）と、
稼動時に発熱する発熱電子部品（３）と、
上記コンデンサにスイッチング素子（１０）を介して接続された緊急放電抵抗（４）と、
緊急時に上記スイッチング素子をオンすることにより、上記コンデンサに蓄えた電荷を放電電流として上記緊急放電抵抗に流し、上記電荷を放電させる放電制御回路基板（５）とを備え、
上記コンデンサと上記発熱電子部品との間に上記緊急放電抵抗を配置してあり、
上記放電制御回路基板に、上記コンデンサに蓄えた電荷が放電電流として流れ続ける常時放電抵抗（５２）が形成されていることを特徴とする電力変換装置にある（請求項４）。
また、本発明の第５の態様は、コンデンサ（２）と、
稼動時に発熱する発熱電子部品（３）と、
上記コンデンサにスイッチング素子（１０）を介して接続された緊急放電抵抗（４）と、
緊急時に上記スイッチング素子をオンすることにより、上記コンデンサに蓄えた電荷を放電電流として上記緊急放電抵抗に流し、上記電荷を放電させる放電制御回路基板（５）とを備え、
上記コンデンサと上記発熱電子部品との間に上記緊急放電抵抗を配置してあり、
上記緊急放電抵抗に、金属板からなるブラケット（４０）が取り付けられており、該ブラケットを上記コンデンサに固定してあることを特徴とする電力変換装置にある（請求項５）。

上記電力変換装置においては、コンデンサに蓄えた電荷を緊急時に放電するための緊急放電抵抗を備える。そして、この緊急放電抵抗を、コンデンサと発熱電子部品との間に配置してある。
このようにすると、発熱電子部品から発生する熱を、緊急放電抵抗によって遮蔽することができる。そのため、発熱電子部品の熱がコンデンサに伝わりにくくなり、コンデンサの温度上昇を抑制することができる。これにより、コンデンサの劣化を防止することが可能になる。

緊急放電抵抗は、緊急時にのみ放電電流が流れて発熱し、緊急時以外の場合（平常時）は発熱しない。そのため、緊急放電抵抗をコンデンサの近傍に配置しても、平常時は、緊急放電抵抗自体の発熱による影響をコンデンサは受けない。したがって、緊急放電抵抗は、発熱電子部品の熱を遮蔽する部材として好適である。

また、上記構成にすると、発熱電子部品の熱がコンデンサに伝わりにくいため、発熱電子部品をコンデンサの近くに配置できる。そのため、無駄なスペースが生じにくくなり、電力変換装置を小型化できる。

また、上記構成にすると、発熱電子部品の熱を遮蔽するための専用の板等を設ける必要がなくなる。そのため、電力変換装置の部品点数を低減でき、装置内を省スペース化しやすくなる。

以上のごとく、本発明によれば、小型化でき、コンデンサの温度上昇を抑制できる電力変換装置を提供することができる。

実施例１における、電力変換装置の断面図。図１のＩＩ−ＩＩ断面図。実施例１における、放電制御回路基板の回路図。図１のＩＶ−ＩＶ断面図。実施例１における、緊急放電抵抗の斜視図。実施例１における、電力変換装置の回路図。実施例１における、電力変換装置の断面図であって、コンデンサの内部を透視したもの。図２のVIII−VIII断面図。実施例１における、コンデンサの製造工程説明図。図９に続く図。

上記電力変換装置は、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載される車載用電力変換装置とすることができる。また、上記「緊急時」とは、例えば上記車両が事故を起こした時を意味する。

また、上記発熱電子部品は、変圧用のリアクトルである（請求項１）。
リアクトルはコンデンサに直接、接続されるため、リアクトルをコンデンサの近傍に配置することが特に望まれている。そのため、リアクトルの熱を緊急放電抵抗によって遮蔽し、リアクトルをコンデンサの近くに配置できるようにした場合の効果は大きい。

また、上記緊急放電抵抗の両端子は上記放電制御回路基板に接続しており、該両端子は、上記放電制御回路基板に形成した配線を介して、上記コンデンサに接続している（請求項２、請求項６）。
したがって、緊急時に緊急放電抵抗に放電電流が流れ、緊急放電抵抗が発熱し、発生した熱がコンデンサへ伝わる際には、放電制御回路基板に形成した配線が、その伝熱経路となる。そのため、緊急放電抵抗からコンデンサへ向う熱は、配線を伝わる間に放熱させることができる。これにより、緊急放電抵抗から発生した熱がコンデンサに伝わりにくくなり、この熱によってコンデンサの温度が上昇することを抑制できる。

また、上記放電制御回路基板に、上記コンデンサの電圧を検出する電圧検出回路が形成されている（請求項３、請求項７）。
したがって、緊急時に緊急放電抵抗に放電電流が流れ、緊急放電抵抗が発熱し、発生した熱がコンデンサへ伝わる際には、上記電圧検出回路が伝熱経路となる。そのため、緊急放電抵抗からコンデンサへ向う熱は、電圧検出回路を伝わる間に放熱させることができる。これにより、緊急放電抵抗から発生した熱がコンデンサに伝わりにくくなり、この熱によってコンデンサの温度が上昇することを抑制できる。

また、上記放電制御回路基板に、上記コンデンサに蓄えた電荷が放電電流として流れ続ける常時放電抵抗が形成されている（請求項４、請求項８）。
したがって、緊急時に緊急放電抵抗に放電電流が流れ、緊急放電抵抗が発熱し、発生した熱がコンデンサへ伝わる際には、上記常時放電抵抗が伝熱経路となる。そのため、緊急放電抵抗からコンデンサへ向う熱は、常時放電抵抗を伝わる間に放熱させることができる。これにより、緊急放電抵抗から発生した熱がコンデンサに伝わりにくくなり、この熱によってコンデンサの温度が上昇することを抑制できる。

また、上記緊急放電抵抗に、金属板からなるブラケットが取り付けられており、該ブラケットを上記コンデンサに固定してある（請求項５、請求項９）。
そのため、コンデンサの温度が局所的に上昇することを防止できる。すなわち、上記ブラケットは熱伝導率が高い金属製であるため、上記構造にすると、発熱電子部品から受け取った熱をブラケットの隅々に分散させることができる。これにより、緊急放電抵抗の温度が局所的に上昇することを防止でき、ひいては、緊急放電抵抗に隣接するコンデンサの温度が局所的に上昇することを防止できる。

また、上記緊急放電抵抗と上記コンデンサとの間に上記ブラケットが介在していることが好ましい（請求項１０）。
この場合には、発熱電子部品から発生した熱をブラケットによって分散できると共に、緊急時に緊急放電抵抗が発熱した場合にも、その緊急放電抵抗からの発熱をブラケットによって分散することが可能になる。これにより、コンデンサの温度が局所的に上昇することをより防止しやすくなる。

また、上記コンデンサは、コンデンサ素子と、該コンデンサ素子を収容するケースと、該ケース内に上記コンデンサ素子を封止する封止部材とを有し、上記ケースの開口の少なくとも一部を塞ぐ位置に上記緊急放電抵抗が設けられており、上記ブラケットと上記封止部材との間に隙間が形成されていることが好ましい（請求項１１）。
この場合には、封止部材とブラケットとの間に隙間を形成してあるため、ブラケットから封止部材に熱が伝わりにくくなる。そのため、コンデンサの温度上昇をより抑制しやすくなる。

（実施例１）
上記電力変換装置に係る実施例について、図１〜図１０を用いて説明する。図１、図２に示すごとく、本例の電力変換装置１は、コンデンサ２と、発熱電子部品３と、緊急放電抵抗４と、放電制御回路基板５とを備える。発熱電子部品３は、電力変換装置１の稼動時に発熱する。緊急放電抵抗４は、図６に示すごとく、コンデンサ２にスイッチング素子１０を介して接続されている。

放電制御回路基板５は、緊急時にスイッチング素子１０をオンすることにより、コンデンサ２に蓄えた電荷を放電電流として緊急放電抵抗４に流し、電荷を放電させる。
そして図１に示すごとく、コンデンサ２と発熱電子部品３との間に緊急放電抵抗４を配置してある。

本例の電力変換装置１は、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載される車載用電力変換装置である。また、上記「緊急時」とは、車両が事故を起こした時を意味する。すなわち本例では、車両が交通事故を起こした時に、スイッチング素子１０をオンにし、コンデンサ２に蓄えた電荷を放電するよう構成されている。

図６に示すごとく、本例の発熱電子部品３は、昇圧用のリアクトル３０である。また、コンデンサ２は、直流電源７の直流電圧に含まれるノイズを除去するフィルタコンデンサ２ａと、昇圧後の電圧を平滑化する平滑コンデンサ２ｂとからなる。

本例の電力変換装置１は、図６に示すごとく、フィルタコンデンサ２ａと、昇圧回路７８と、平滑コンデンサ２ｂと、インバータ回路７９とを有する。昇圧回路７８は、上記リアクトル３０と、複数のＩＧＢＴ素子７３とからなる。個々のＩＧＢＴ素子７３にはフリーホイールダイオード７１が逆並列接続してある。電力変換装置１は、直流電源７の直流電圧に含まれるノイズをフィルタコンデンサ２ａによって除去し、昇圧回路７８を使って直流電圧を昇圧する。そして、昇圧後の電圧を平滑コンデンサ２ｂによって平滑化し、平滑後の直流電圧をインバータ回路７９によって交流電圧に変換する。このようにして得られた交流電圧を使って、三相交流モータ７０を駆動し、車両を走行させている。

平滑コンデンサ２ｂには、緊急放電抵抗４と、電圧検出回路５１ｂと、常時放電抵抗５２とが接続してある。緊急放電抵抗４の正側の端子４１と、平滑コンデンサ２ｂの正極端子２３との間には、スイッチング素子１０を設けてある。スイッチング素子１０をオンする制御は、緊急制御回路５３が行う。

電力変換装置１を稼動すると、平滑コンデンサ２ｂに電荷が溜まる。この電荷は、放電電流となって常時放電抵抗５２に流れる。電力変換装置１を稼動している間は常に、平滑コンデンサ２ｂの電荷が常時放電抵抗５２へ流れるようになっている。また、平滑コンデンサ２ｂが放電して電圧が低くなると、フィルタコンデンサ２ａが蓄えた電荷も、リアクトル３０及びフリーホイールダイオード７１を通って常時放電抵抗５２に流れる。

図６に示すごとく、電圧検出回路５１ｂは、直列接続した複数の抵抗を有する。この複数の抵抗によって、平滑コンデンサ２ｂの電圧を分圧している。そして、一部の抵抗にかかる電圧を検出することにより、平滑コンデンサ２ｂの電圧を算出するようになっている。電力変換装置１は、検出した電圧値を、三相交流モータ７０の制御に利用している。

また、電力変換装置１は、フィルタコンデンサ２ａの電圧を測定する電圧検出回路５１ａを備える。上述した放電制御回路５３と、スイッチング素子１０と、常時放電抵抗５２と、電圧検出回路５１ａ，５１ｂとは、放電制御回路基板５に形成されている（図３参照）。

一方、図１に示すごとく、リアクトル３０は、軟磁性体からなる環状のコア３２と、該コア３２に巻回した電磁コイル３１とからなる。電力変換装置１の稼動時には、電磁コイル３１に電流が流れ、この電磁コイル３２が主に発熱する。コア３２の表面は、絶縁樹脂３２０によって覆われている。

図４に示すごとく、コンデンサ２は、コンデンサ素子２１と、該コンデンサ素子２１を収容するケース２０と、コンデンサ素子２１をケース２０内に封止する封止部材２２とを備える。ケース２０の開口２７は、リアクトル３０側を向いている。

図７に示すごとく、ケース２０には、複数のコンデンサ素子２１が収容されている。これら複数のコンデンサ素子２１のうち一部のコンデンサ素子２１ａは、フィルタコンデンサ２ａを構成している。また、他のコンデンサ素子２１ｂは、平滑コンデンサ２ｂを構成している。フィルタコンデンサ２ａ用のコンデンサ素子２１ａは、複数のコンデンサ素子２１の配列方向（Ｘ方向）における、一方側（リアクトル３０を設けた側）に配置されている。また、平滑コンデンサ２ｂ用のコンデンサ素子２１ｂは、Ｘ方向において、フィルタコンデンサ２ａ用のコンデンサ素子２１ａよりも他方側に配置されている。

図４に示すごとく、コンデンサ素子２１の負電極２１２に、金属板からなる負側接続部材２９が取り付けられている。負側接続部材２９は、全てのコンデンサ素子２１の負電極２１２に共通して接続している。この負側接続部材２９から負極端子２４が、リアクトル３０へ向って、負側接続部材２９の法線方向（Ｙ方向）に突出している。負極端子２４は、封止部材２２の表面から突出し、緊急放電抵抗４を跨いでリアクトル３０に達している。本例では、後述する負側バスバー３４と負極端子２４とを重ね合わせ、ボルト３４０及びナット３４１を使って、これらを締結してある。ナット３４１は、リアクトル３０の上記絶縁樹脂３２０に埋設されている。

図４、図７に示すごとく、コンデンサ素子２１の正電極２１１には、金属板からなる正側接続部材２８が取り付けられている。正側接続部材２８は、フィルタコンデンサ２ａを構成するコンデンサ素子２１ａと、平滑コンデンサ２ｂを構成するコンデンサ素子２１ｂとで、別々になっている。すなわち、フィルタコンデンサ２ａ用のコンデンサ素子２１ａには第１の正側接続部材２８ａが接続され、平滑コンデンサ２ｂ用のコンデンサ素子２１ｂには第２の正側接続部材２８ｂが接続されている。

図７に示すごとく、第１の正側接続部材２８ａから正極端子２３が、リアクトル３０へ向ってＹ方向に延出している。正極端子２３は、緊急放電抵抗４を跨いでリアクトル３０に達している。本例では、後述する正側バスバー３３と正極端子２３とを重ね合わせ、ボルト３４０を使って、これらを締結してある。

正極端子２３及び負極端子２４は、Ｘ方向における、コンデンサ２の一方側（フィルタコンデンサ２ａ用のコンデンサ素子２１ａを設けた側）から、Ｙ方向に突出している。Ｘ方向において、正極端子２３及び負極端子２４は、緊急放電抵抗４の２つの端子４１，４２の間に位置している。

図７に示すごとく、Ｘ方向における、リアクトル３０の幅は、緊急放電抵抗４の幅よりも長い。また、Ｘ方向における、コンデンサ２の幅は、リアクトル３０の幅よりも長い。このように本例では、Ｘ方向における緊急放電抵抗４の幅が短いため、コンデンサ２の全ての部分を、リアクトル３０の熱から保護できず、コンデンサ２の一部分のみを保護するようになっている。

本例では、緊急放電抵抗４を、フィルタコンデンサ２ａ用のコンデンサ素子２１ａと、リアクトル３０との間に設けてある。Ｙ方向から見ると、緊急放電抵抗４は、フィルタコンデンサ２ａ用のコンデンサ素子２１ａの略全ての部分と重なっている。すなわち本例では、緊急放電抵抗４を使って、フィルタコンデンサ２ａ用のコンデンサ素子２１ａを、リアクトル３０の熱から保護している。また、平滑コンデンサ２ｂ用のコンデンサ素子２１ｂの一部と、リアクトル３０との間は、緊急放電抵抗４によって遮蔽されていない。

また、上記第２の正側接続部材２８ｂから突部２５０が、リアクトル３０に向ってＹ方向に延出している。突部２５０は折れ曲がり、放電制御回路基板５（図２参照）側に突出している。

図７に示すごとく、第２の正側接続部材２８ｂから、正バスバー２５がＹ方向に延出している。また、負側接続部材２９から、負バスバー２６がＹ方向に延出している。これら正バスバー２５と負バスバー２６は、後述する半導体モジュール６に接続する。

一方、図５に示すごとく、緊急放電抵抗４は、セラミックからなる直方体形状の封止部４３を有する。この封止部４３の内部に抵抗体（図示しない）が封止されている。封止部４３から、抵抗体に導通した端子４１，４２がＺ方向に突出している。

また、本例では封止部４３に、金属板からなるブラケット４０を固定してある。ブラケット４０は、封止部４３の一方の主面に密着する板状本体部４５０と、一対のアーム４００と、固定部４１０とを備える。アーム４００は、Ｘ方向における板状本体部４５０の両端からＹ方向に延びている。アーム４００の先端部４９０は、Ｘ方向内側に折れ曲がっている。この一対のアーム４００によって封止部４３を挟持し、板状本体部４５０を封止部４３に固定している。また、上記固定部４１０は、板状本体部４５０の、Ｘ方向における一端からＺ方向に突出している。固定部４１０には、Ｙ方向に貫通した固定用貫通孔４２０が形成されている。図２に示すごとく、この固定部４１０において、緊急放電抵抗４をコンデンサ２のケース２０に固定している。

図４に示すごとく、緊急放電抵抗４は、ケース２０の開口２７を塞ぐ位置に配置されている。ブラケット４０は、緊急放電抵抗４の封止部４３とコンデンサ２との間に介在している。封止部４３の主面はＹ方向に直交している。コンデンサ２の封止部材２２の表面２２０と、ブラケット４０との間には隙間Ｓを設けてある。

図２に示すごとく、コンデンサ２の正極端子２３と負極端子２４から、それぞれ突部２３０，２４０が、放電制御回路基板５の法線方向（Ｚ方向）に突出している。突部２３０，２４０，２５０は、放電制御回路基板５に接続している。緊急放電抵抗４の端子４１，４２も、放電制御回路基板５に接続している。

図３に示すごとく、放電制御回路基板５には、スイッチング素子１０と、放電制御回路５３と、常時放電抵抗５２と、電圧検出回路５１ａ，５１ｂとが形成されている。緊急放電抵抗４の正側の端子４１とスイッチング素子１０とは、放電制御回路基板５に形成された配線５０ａ（プリント配線）によって接続されている。また、平滑コンデンサ２ｂ用の突部２５０は、別の配線５０ｂによってスイッチング素子１０に接続されている。さらに、緊急放電抵抗４の負側の端子４２と、コンデンサ２の負極端子２４とは、配線５０ｃによって接続されている。

上述したように、本例では、車両が事故を起こした場合（緊急時）に、放電制御回路５３がスイッチング素子１０をオンする。これにより、平滑コンデンサ２ａ（図６参照）が蓄えた電荷を緊急放電抵抗４に流し、放電する。

緊急放電抵抗４に放電電流が流れると発熱する。発生した熱の一部は、端子４１，４２から配線５０ａ，５０ｃへ伝わる。そして、熱が配線５０ａ，５０ｃを伝わる際に、放熱されるようになっている。また、配線５０ｃを伝わった熱は、電圧検出回路５１ａ，５１ｂや常時放電抵抗５２にも伝わる。

また、図３、図４に示すごとく、放電制御回路基板５は複数の接続ピン５４を備える。この接続ピン５４は、後述するモジュール用制御回路基板１３に接続している。この接続ピン５４を介して、モジュール用制御回路基板１３と放電制御回路基板５との間で情報の交換をしている。

図４に示すごとく、放電制御回路基板５は、コンデンサ２のケース２０を構成する壁部のうち、モジュール用制御回路基板１３に最も近い壁部２００に、ボルト固定されている。

一方、図１、図２に示すごとく、本例の電力変換装置１は、半導体素子７４（図６参照）を内蔵した複数の半導体モジュール６と、該半導体モジュール６を冷却する複数の冷却管６０とを有する。これら複数の半導体モジュール６と冷却管６０とを積層し、積層体１１を構成してある。

図２に示すごとく、個々の半導体モジュール６は、制御端子６１と、パワー端子６２とを有する。パワー端子６２には、直流電圧が加わる正極パワー端子および負極パワー端子と、三相交流モータ７０（図６参照）に接続した交流パワー端子とがある。正極パワー端子と負極パワー端子とは、上述した正バスバー２５及び負バスバー２６によって、平滑コンデンサ２ｂに接続している。また、制御端子６１は、モジュール用制御回路基板１３に接続している。このモジュール用制御回路基板１３によって、半導体モジュール６のオンオフ動作を制御している。これにより、正極パワー端子と負極パワー端子との間に印加される直流電圧を交流電圧に変換し、交流パワー端子から出力している。

図１に示すごとく、積層体１１とリアクトル３０との間には、支持壁部１２９が形成されている。支持壁部１２９は、図２に示すごとく、収容ケース１２の底壁１２６からＺ方向に突出している。支持壁部１２９と積層体１１との間には、弾性部材１２８（板ばね）が介在している。この弾性部材１２８を使って、積層体１１を、ケース１２の壁部１２７へ向けて押圧している。これにより、半導体モジュール６と冷却管６０との接触圧を確保しつつ、積層体１１をケース１２内に固定している。

図１に示すごとく、複数の冷却管６０は、Ｙ方向両端部において、連結管１１９によって接続されている。また、複数の冷却管６０のうち、上記壁部１２７に接触した冷却管６０ａには、冷媒１７を冷却管６０に導入するための導入管１１７と、冷却管６０から冷媒１７を導出するための導出管１１８とを接続してある。導入管１１７から冷媒１７を導入すると、連結管１１９を通って全ての冷却管６０に冷媒１７が流れ、導出管１１８から導出される。これにより、半導体モジュール６を冷却するようになっている。

図２、図８に示すごとく、モジュール用制御回路基板１３と放電制御回路基板５との間には、中板１４を設けてある。中板１４には、制御端子６１が通る第１開口部１５と、放電制御回路基板５の接続ピン５４が通る第２開口部１６とが形成されている。

図２、図４に示すごとく、第１開口部１５と第２開口部１６の周辺には、防水突部１５０，１６０が形成されている。これら防水突部１５０，１６０は、中板１４からモジュール用制御回路基板１３に向かってＺ方向に突出している。この防水突部１５０，１６０は、ケース１２とカバー１２０との境界１２５から水がケース内に漏れた場合に、水をせき止めるために設けてある。これにより、開口部１５，１６から半導体モジュール６や放電制御回路基板５に水が滴下することを防止している。

また、図１に示すごとく、ケース１２には、入力用開口部１２２と外部機器用開口部１２３とが、積層体１１の積層方向（Ｘ方向）に貫通するよう形成されている。また、コンデンサ２に接続した正側バスバー３３及び負側バスバー３４には、入力端子３３１，３４１と、外部出力端子３３２，３４２とが形成されている。入力用開口部１２２から入力コネクタ（図示しない）を差し込み、入力端子３３１，３４１に接続するようになっている。そして、入力コネクタを介して、直流電源７（図６参照）とバスバー３３，３４とを接続するよう構成されている。

また、本例では、外部機器用開口部１２３に出力コネクタ（図示しない）を差し込み、外部出力端子３３２，３４２に接続するよう構成されている。この出力コネクタを介して、車載エアコン等の外部機器に直流電力を供給している。

なお、リアクトル３０の電磁コイル３１と正側バスバー３３とは、接続部３１５において互いに接続している。また、電磁コイル３１の端部３１６は、図示しないバスバーによって、半導体モジュール６のパワー端子６２に接続している。

次に、コンデンサ２の製造方法について説明する。まず図９に示すごとく、ケース２０にコンデンサ素子２１を入れておき、ケース２０の開口２７を鉛直方向上側に向けた状態で、流動状態の封止部材２２をケース内に入れる。この際、図１０に示すごとく、開口２７から封止部材２２が溢れ出ないようにするため、封止部材２２を少なめに入れる。すなわち、封止部材２２の表面２２０と開口２７との間に、所定の隙間Ｓを設けておく。そして、封止部材２２を入れた後、封止部材２２を固化させる。

本例の作用効果について説明する。図１に示すごとく、本例の電力変換装置１は、コンデンサ２に蓄えた電荷を緊急時に放電するための緊急放電抵抗４を備える。そして、この緊急放電抵抗４を、コンデンサ２と発熱電子部品３（リアクトル３０）との間に配置してある。
このようにすると、発熱電子部品３から発生する熱を、緊急放電抵抗４によって遮蔽することができる。そのため、発熱電子部品３の熱がコンデンサ２に伝わりにくくなり、コンデンサ２の温度上昇を抑制することができる。これにより、コンデンサ２の劣化を防止することが可能になる。

緊急放電抵抗４は、緊急時にのみ放電電流が流れて発熱し、緊急時以外の場合（平常時）は発熱しない。そのため、緊急放電抵抗４をコンデンサ２の近傍に配置しても、平常時は、緊急放電抵抗４自体の発熱による影響をコンデンサ２は受けない。したがって、緊急放電抵抗４は、発熱電子部品３の熱を遮蔽する部材として好適である。

また、上記構成にすると、発熱電子部品３の熱がコンデンサ２に伝わりにくいため、発熱電子部品３をコンデンサ２の近くに配置できる。そのため、無駄なスペースが生じにくくなり、電力変換装置１を小型化できる。

また、本例では、発熱電子部品３の熱を遮蔽するための専用の板等を設ける必要がなくなる。そのため、電力変換装置１の部品点数を低減でき、装置内を省スペース化しやすくなる。

また、本例の発熱電子部品３は、変圧用のリアクトル３０である。
リアクトル３０はコンデンサ２に直接、接続されるため、リアクトル３０をコンデンサ２の近傍に配置することが特に望まれている。そのため、リアクトル３０の熱を緊急放電抵抗４によって遮蔽し、リアクトル３０をコンデンサ２の近くに配置できるようにした場合の効果は大きい。

また、図３に示すごとく、緊急放電抵抗４の両端子４１，４２は放電制御回路基板５に接続している。そして、上記両端子４１，４２は、放電制御回路基板５に形成した配線５０を介して、コンデンサ２に接続している。
このようにすると、緊急時に緊急放電抵抗４に放電電流が流れ、緊急放電抵抗４が発熱し、発生した熱がコンデンサ２へ伝わる際には、放電制御回路基板５に形成した配線５０が、その伝熱経路となる。そのため、緊急放電抵抗４からコンデンサ２へ向う熱は、配線５０を伝わる間に放熱させることができる。これにより、緊急放電抵抗４から発生した熱がコンデンサ２に伝わりにくくなり、この熱によってコンデンサ２の温度が上昇することを抑制できる。

また、本例では図３に示すごとく、放電制御回路基板５に、コンデンサ２の電圧を検出する電圧検出回路５１（５１ａ，５１ｂ）を形成してある。
このようにすると、緊急時に緊急放電抵抗４に放電電流が流れ、緊急放電抵抗４が発熱し、発生した熱がコンデンサ２へ伝わる際には、電圧検出回路５１が伝熱経路となる。そのため、緊急放電抵抗４からコンデンサ２へ向う熱は、電圧検出回路５１を伝わる間に放熱させることができる。これにより、緊急放電抵抗４から発生した熱がコンデンサ２に伝わりにくくなり、この熱によってコンデンサ２の温度が上昇することを抑制できる。

また、本例では図３に示すごとく、放電制御回路基板５に、コンデンサ２に蓄えた電荷が放電電流として流れ続ける平常放電抵抗５２を形成してある。
このようにすると、緊急時に緊急放電抵抗４に放電電流が流れ、緊急放電抵抗４が発熱し、発生した熱がコンデンサ２へ伝わる際には、常時放電抵抗５２が伝熱経路となる。そのため、緊急放電抵抗５２からコンデンサ２へ向う熱は、常時放電抵抗５２を伝わる間に放熱させることができる。これにより、緊急放電抵抗５２から発生した熱がコンデンサ２に伝わりにくくなり、この熱によってコンデンサ２の温度が上昇することを抑制できる。

また、図４に示すごとく、本例の緊急放電抵抗４には、金属板からなるブラケット４０を取り付けてある。このブラケット４０をコンデンサ２に固定してある。
このようにすると、コンデンサ２の温度が局所的に上昇することを防止できる。すなわち、ブラケット４０は熱伝導率が高い金属製であるため、上記構造にすると、リアクトル３０から受け取った熱をブラケット４０の隅々に分散させることができる。これにより、緊急放電抵抗４の温度が局所的に上昇することを防止でき、ひいては、緊急放電抵抗４に隣接するコンデンサ２の温度が局所的に上昇することを防止できる。

また、本例では図４に示すごとく、緊急放電抵抗４とコンデンサ２との間にブラケット４０が介在している。
この場合には、発熱電子部品３から発生した熱をブラケット４０によって分散できると共に、緊急時に緊急放電抵抗４が発熱した場合にも、その緊急放電抵抗４からの発熱をブラケット４０によって分散することが可能になる。これにより、コンデンサ２の温度が局所的に上昇することをより防止しやすくなる。

また、図４に示すごとく、本例では、ブラケット４０と封止部材２２との間に隙間Ｓを設けてある。
このようにすると、ブラケット４０から封止部材２２に熱が伝わりにくくなる。そのため、コンデンサ２の温度上昇をより抑制しやすくなる。

図９、図１０に示すごとく、本例では、コンデンサ２を製造する際に、流動状態の封止部材２２が開口２７から溢れ出ることを防止するため、封止部材２２を少なめに入れ、隙間Ｓを設けてある。本例ではこのように、形成せざるを得ない隙間Ｓを、ブラケット４０から封止部材２２へ熱が伝わることを防止する領域として効果的に利用している。

以上のごとく、本例によれば、小型化でき、コンデンサの温度上昇を抑制できる電力変換装置を提供することができる。

１電力変換装置
１０スイッチング素子
２コンデンサ
３発熱電子部品
３０リアクトル
４緊急放電抵抗
５放電制御回路基板

Claims

コンデンサ（２）と、
稼動時に発熱する発熱電子部品（３）と、
上記コンデンサにスイッチング素子（１０）を介して接続された緊急放電抵抗（４）と、
緊急時に上記スイッチング素子をオンすることにより、上記コンデンサに蓄えた電荷を放電電流として上記緊急放電抵抗に流し、上記電荷を放電させる放電制御回路基板（５）とを備え、
上記コンデンサと上記発熱電子部品との間に上記緊急放電抵抗を配置してあり、
上記発熱電子部品は、変圧用のリアクトル（３０）であることを特徴とする電力変換装置。
コンデンサ（２）と、
稼動時に発熱する発熱電子部品（３）と、
上記コンデンサにスイッチング素子（１０）を介して接続された緊急放電抵抗（４）と、
緊急時に上記スイッチング素子をオンすることにより、上記コンデンサに蓄えた電荷を放電電流として上記緊急放電抵抗に流し、上記電荷を放電させる放電制御回路基板（５）とを備え、
上記コンデンサと上記発熱電子部品との間に上記緊急放電抵抗を配置してあり、
上記緊急放電抵抗の両端子（４１，４２）は上記放電制御回路基板に接続しており、該両端子は、上記放電制御回路基板に形成した配線（５０）を介して、上記コンデンサに接続していることを特徴とする電力変換装置。
コンデンサ（２）と、
稼動時に発熱する発熱電子部品（３）と、
上記コンデンサにスイッチング素子（１０）を介して接続された緊急放電抵抗（４）と、
緊急時に上記スイッチング素子をオンすることにより、上記コンデンサに蓄えた電荷を放電電流として上記緊急放電抵抗に流し、上記電荷を放電させる放電制御回路基板（５）とを備え、
上記コンデンサと上記発熱電子部品との間に上記緊急放電抵抗を配置してあり、
上記放電制御回路基板に、上記コンデンサの電圧を検出する電圧検出回路（５１）が形成されていることを特徴とする電力変換装置。
コンデンサ（２）と、
稼動時に発熱する発熱電子部品（３）と、
上記コンデンサにスイッチング素子（１０）を介して接続された緊急放電抵抗（４）と、
緊急時に上記スイッチング素子をオンすることにより、上記コンデンサに蓄えた電荷を放電電流として上記緊急放電抵抗に流し、上記電荷を放電させる放電制御回路基板（５）とを備え、
上記コンデンサと上記発熱電子部品との間に上記緊急放電抵抗を配置してあり、
上記放電制御回路基板に、上記コンデンサに蓄えた電荷が放電電流として流れ続ける常時放電抵抗（５２）が形成されていることを特徴とする電力変換装置。
コンデンサ（２）と、
稼動時に発熱する発熱電子部品（３）と、
上記コンデンサにスイッチング素子（１０）を介して接続された緊急放電抵抗（４）と、
緊急時に上記スイッチング素子をオンすることにより、上記コンデンサに蓄えた電荷を放電電流として上記緊急放電抵抗に流し、上記電荷を放電させる放電制御回路基板（５）とを備え、
上記コンデンサと上記発熱電子部品との間に上記緊急放電抵抗を配置してあり、
上記緊急放電抵抗に、金属板からなるブラケット（４０）が取り付けられており、該ブラケットを上記コンデンサに固定してあることを特徴とする電力変換装置。
上記緊急放電抵抗の両端子（４１，４２）は上記放電制御回路基板に接続しており、該両端子は、上記放電制御回路基板に形成した配線（５０）を介して、上記コンデンサに接続していることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
上記放電制御回路基板に、上記コンデンサの電圧を検出する電圧検出回路（５１）が形成されていることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項６のいずれか一項に記載の電力変換装置。
上記放電制御回路基板に、上記コンデンサに蓄えた電荷が放電電流として流れ続ける常時放電抵抗（５２）が形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３、請求項６、請求項７のいずれか一項に記載の電力変換装置。
上記緊急放電抵抗に、金属板からなるブラケット（４０）が取り付けられており、該ブラケットを上記コンデンサに固定してあることを特徴とする請求項１〜請求項４、請求項６〜請求項８のいずれか一項に記載の電力変換装置。
上記緊急放電抵抗と上記コンデンサとの間に上記ブラケットが介在していることを特徴とする請求項５又は請求項９に記載の電力変換装置。
上記コンデンサは、コンデンサ素子（２１）と、該コンデンサ素子を収容するケース（２０）と、該ケース内に上記コンデンサ素子を封止する封止部材（２２）とを有し、上記ケースの開口（２７）の少なくとも一部を塞ぐ位置に上記緊急放電抵抗が設けられており、上記ブラケットと上記封止部材との間に隙間（Ｓ）が形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の電力変換装置。