JP6711141B2 - バスバー構造体 - Google Patents

Description

本発明は、バスバー構造体に関するものである。

従来の電力変換装置は、第１の半導体モジュールの第１端子に接続された第１の導体板と、第２の半導体モジュールの第１端子に接続される第２の導体板と、第１及び第２の半導体モジュールの第２の端子に接続される第３の導体板を備えている。第１〜第３の導体板が積層されて対向する部分をもつ構造を有している。第１の導体板は第１の接続端子により第２の導体板と電気的に接続されており、第２の導体板は第２の接続端子により第１の導体板と電気的に接続されている。そして、第１の接続端子と第２の接続端子が、第１〜第３の導体板における他のどの端子間の距離よりも近接させて配置されている（特許文献１）。

特開２０１３−２７２３２号公報

しかしながら、第１の半導体モジュールの第１端子と第１の接続端子との間を流れる電流の経路は、第１の導体板のみ通る経路に限られるため、バスバーのインダクタンスが高いという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、インダクタンスを抑制できるバスバー構造体を提供することである。

本発明は、第１半導体モジュールの一対の直流端子と第２半導体モジュールの一対の直流端子との間に接続され、第１バスバー、第２バスバー及び第３バスバーを備えたバスバー構造であり、第１バスバーは、第１半導体モジュールの直流端子に接続される第１接続端子、第１外部端子、及び第１導体板を有し、第２バスバーは、第２半導体モジュールの直流端子に接続される第２接続端子、第２外部端子、及び第２導体板を有し、第３のバスバーは第３の導体板を有している。第３導体板は第１導体板と第２導体板との間に配置され、第１導体板は第１対向面で第３導体板の一方の主面と対向し、第２導体板は第２対向面で第３導体板の他方の主面と対向する。そして、第１導体板と第２導体板との間を接続する接続部が、第１接続端子と第１外部端子との間の電流経路を第１経路と第２経路に分岐する位置に設けることによって上記課題を解決する。

本発明によれば、バスバーのインダクタンスを抑制できるという効果を奏する。

図１は、本実施形態に係るバスバー構造体を備えた駆動システムの回路図である。 図２は、図１に示した電力変換装置の斜視図である。 図３は、上蓋のない状態の電力変換装置の斜視図である。 図４は、図３のVI−VI線に沿う断面図である。 図５は、本実施形態に係るバスバー構造体の斜視図である。 図６は、図５に示した複数のバスバーの斜視図である。 図７Ａは、図５のVIIA−VIIA線に沿う断面斜視図である。 図７Ｂは、図５のVIIB−VIIB線に沿う断面斜視図である。 図８Ａは、図６のVIIIA−VIIIA線に沿う断面斜視図である。 図８Ｂは、図６のVIIIB−VIIIB線に沿う断面斜視図である。 図９は、図６に示したバスバーの斜視図である。 図１０は、図６に示したバスバーの斜視図である。 図１１は、図６に示したバスバーの斜視図である。 図１２は、図５に示した複数のバスバーの斜視図である。 図１３Ａは、比較例に係るバスバー構造体の電流径路を説明するための概要図である。 図１３Ｂは、比較例に係るバスバー構造体の電流径路を説明するための概要図である。 図１４は、変形例に係るバスバーの斜視図である。 図１５は、変形例に係るバスバーの斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本実施形態に係るバスバー構造体を備えた駆動システムの回路図である。図１に示す駆動システムは、発電用モータ１の発電電力によって駆動用モータ２を駆動させるシステムである。駆動システムは、電気自動車又はハイブリッド車両などの電動車両に搭載され、車両駆動用のシステムとして用いられる。駆動システムは、電動車両に限らず、他の駆動装置に用いられてもよい。なお、以下の説明では、駆動システムを電動車両に搭載した例を説明する。

駆動システムは、発電用モータ１と、駆動用モータ２と、電力変換装置１０とを備えている。発電用モータ１は、エンジン等の駆動源によりロータが回転することによって発電する。発電電力は電力変換装置１０に供給される。駆動用モータ２は、車両の車軸に連結されており、電力変換装置１０から供給される電力により駆動する。電力変換装置１０は、発電用モータで発電した交流電力を直流電力に変換し、変換された電力をバッテリ（図示しない）に出力する。また、電力変換装置１０は、バッテリから供給される直流電力を交流電力に変換し、変換された電力を駆動用モータ２に出力する。

電力変換装置１０は、電流センサ１１と、インバータ回路１２と、コンデンサ１３と、インバータ回路１４と、電流センサ１５と、給電母線１６、１７とを備えている。

電流センサ１１は、発電用モータ１とインバータ回路１２との間で、Ｕ相の配線及びＶ相の配線に接続されている。電流センサ１１は、発電用モータ１のＵ、Ｖ相の電流を検出し、検出電流をコントローラ（図示しない）に出力する。Ｗ相の電流は、Ｕ相及びＶ相の検出電流を用いた演算によって検出することができる。

インバータ回路１２は、発電用モータ１から出力される交流電力を直流電力に変換する。インバータ回路１２の交流側には発電用モータ１が電気的に接続されており、インバータ回路１２の直流側にはコンデンサ１３が接続されている。インバータ回路１２は、複数のスイッチング素子と複数のダイオードを有している。スイッチング素子には、ＩＧＢＴ又はＭＯＳＦＥＴ等のトランジスタが用いられる。ダイオードは還流用のダイオードである。スイッチング素子とダイオードは、互いに電流の導通方向を逆向きにしつつ、並列に接続されている。スイッチング素子とダイオードとの並列回路を複数直列に接続した回路が、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の各アーム回路となる。複数のアーム回路はＰＮ給電母線間に並列に接続されている。Ｕ、Ｖ、Ｗ相のアーム回路は、半導体モジュール１２а、１２ｂ、１２ｃとしてそれぞれモジュール化されている。インバータ回路１２の直流側から出力される電力はコンデンサ１３を介して車載バッテリ（図示しない）に供給され、車載バッテリが充電される。

コンデンサ１３はインバータ回路１２の直流側の出力電圧を平滑する。また、コンデンサ１３はインバータ回路１４の直流側の入力電圧を平滑する。コンデンサ１３は、インバータ回路１２の直流側の端子と、インバータ回路１４の直流側の端子との間に接続されている。コンデンサ１３は、ＰＮ給電母線間に接続されている。

インバータ回路１４は、車載バッテリから出力される直流電力を交流電力に変換する。インバータ回路１２の交流側には駆動用モータ２が電気的に接続されており、インバータ回路１４の直流側にはコンデンサ１３が接続されている。インバータ回路１４は、複数のスイッチング素子と複数のダイオードを有している。スイッチング素子には、ＩＧＢＴ又はＭＯＳＦＥＴ等のトランジスタが用いられる。ダイオードは還流用のダイオードである。インバータ回路１４は、インバータ回路１２と同様のブリッジ回路で構成されている。Ｕ、Ｖ、Ｗ相の各相のアーム回路はＰＮ給電母線間に並列接続されている。Ｕ、Ｖ、Ｗ相のアーム回路は、半導体モジュール１４а、１４ｂ、１４ｃとしてそれぞれモジュール化されている。インバータ回路１４は、駆動用モータ２の回生動作によって、駆動用モータ２の回生電力（交流電力）を直流に変換して、車載バッテリに供給され、車載バッテリが駆動用モータの回生電力によって充電される。

電流センサ１５は、駆動用モータ２の入出力電流を検出するためのセンサであって、駆動用モータ２とインバータ回路１４との間で、Ｕ相の配線及びＶ相の配線に接続されている。

給電母線１６はＰ極の配線であり、給電母線１７はＮ極の配線である。給電母線１６、１７は、金属製の板を折り曲げたバスバーにより構成されている。

次に、図２〜図４を用いて、電力変換装置１０の構成を説明する。図２は電力変換装置１０の斜視図を示し、図３は上蓋のない状態の電力変換装置１０の斜視図を示し、図４は図３のVI−VI線に沿う断面図である。なお、図３では、図４で示したボルト９１が図示されていない。

電力変換装置１０は、インバータ回路１２等を収容するための筐体１９を備えている。筐体１９は、蓋体１９аと本体部１９ｂを有している。本体部１９ｂの形状は蓋の無い箱型である。本体部１９ｂの内側の底面には、基板等をボルトで固定するための通孔が設けられている。また本体部１９ｂは、収容部品を保護するための側壁が設けられている。本体部１９ｂの側壁の上部（Ｚ軸の正方向の端部）には、蓋体１９аをボルトで固定するための通孔が設けられている。蓋体１９аは、本体部１９ｂの上面を覆うための蓋である。蓋体１９аは、本体部１９ｂの上面に沿うような板で形成されている。板部分の周囲には段差が形成されており、段差の部分にはボルトの通し孔が形成されている。

筐体１９は、内部に電流センサ１１、１５、インバータ回路１２、１４、及び給電母線１６、１７を収容している。インバータ回路１２は基板２０а上に実装されており、インバータ回路１４は基板２０ｂ上に実装されている。半導体モジュール１２а、１２ｂ、１２ｃは、基板２０а上に列状に並んでいる。同様に、半導体モジュール１４а、１４ｂ、１４ｃは、基板２０ｂ上に列状に並んでいる。また、半導体モジュール１２а、１２ｂ、１２ｃの各列はｙ軸に沿う列であり、半導体モジュール１４а、１４ｂ、１４ｃの各列はｙ軸に沿う列である。基板２０а及び基板２０аは、バスバー構造体３０を配置するために、ｙ軸方向に対して間隔をあけつつ、本体部１９ｂの底面と平行な面（ｘｙ面）上に配置されている。また、基板２０а及び基板２０ｂはｘ軸方向を長手方向とするように配置されている。

基板２０аの下面（半導体モジュール１２а、１２ｂ、１２ｃの実装面に対して反対側の面）には、冷却器２１аが設けられている。また、基板２０ｂの下面（半導体モジュール１４а、１４ｂ、１４ｃの実装面に対して反対側の面）には、冷却器２１ｂが設けられている。冷却器２１а、２１ｂは、金属板とフィンを備えている。冷却用のフィンは、金属板の底面（ｚ軸の負側の面）に形成されている。また、冷却器２１а、２１ｂの下部には、冷却用の空間が形成されている。冷却用の空間は、冷却水を貯める空間であって、電力変換装置１０の外側と流路を介してつながっている。流路は冷却水を流す管である。つまり、冷却器２１а、２１ｂの下部には、水冷式の冷却機構が設けられている。

基板２０аと基板２０ｂとの間には、バスバー構造体３０が配置されている。バスバー構造体３０に沿う面（ｘｚ面）が、筐体１９の内部空間を区切っている。区切られた空間のうち、一方の空間に基板２０аが配置され、他方の空間に基板２０ｂが配置される。すなわち、バスバーは、基板２０аと基板２０ｂとの間の境界面になっている。

半導体モジュール１２а〜１２ｃの各入出力端子（高電位側のＤＣ端子及び低電位側のＤＣ端子）は、基板２０аの一辺に沿って列状に並んでいる。同様に、半導体モジュール１４а〜１４ｃの各入出力端子（高電位側のＤＣ端子及び低電位側のＤＣ端子）は、基板２０ｂの一辺に沿って列状に並んでいる。そして、半導体モジュール１２а〜１２ｃの入出力端子と半導体モジュール１４а〜１４ｃの入出力端子が、バスバー構造体３０を介して互いに向き合うように、基板２０а、２０ｂが配置されている。半導体モジュール１２а〜１２ｃ、１４а〜１４ｃの入出力端子はボルト９１（図４を参照）によりバスバー構造体３０の端子に締結されている。

電力変換装置１０の底面の一部には、コンデンサ１３等の外部接続部品を収容するための空間が設けられている。電力変換装置１０の内部は、外部接続部品がバスバー構造体３０と電気的に接続するような構造になっている。

次に、図５、図６、図７Ａ、図７Ｂ、図８Ａ、図８Ｂ、及び図９〜１１を用いて、バスバー構造体３０の構成を説明する。図５はバスバー構造体３０の斜視図を示す。図６は、樹脂体のない状態のバスバー構造体３０の斜視図であって、バスバー３１、３２、３３の斜視図である。図７Ａは図５のVIIA−VIIA線に沿う断面図である。図７Ｂは図５のVIIB−VIIB線に沿う断面図である。図８Ａは図６のVIIIA−VIIIA線に沿う断面図である。図８Ｂは図６のVIIIB−VIIIB線に沿う断面図である。図９はバスバー３１の斜視図である。図１０はバスバー３２の斜視図である。図１１はバスバー３３の斜視図である。

バスバー構造体３０は、半導体モジュール１２а〜１２ｃの一対の直流端子と半導体モジュール１４а〜１４ｃの一対の直流端子との間に接続されている。バスバー構造体３０は、バスバー３１〜３３と樹脂体３４とを備えている。バスバー３１はＮ極のバスバーであり、バスバー３２はＮ極のバスバーであり、バスバー３３はＰ極のバスバーである。バスバー３１、３２はＮ極の給電母線１７に相当し、バスバー３３はＰ極の給電母線１６に相当する。バスバー３１は半導体モジュール１２а、１２ｂ、１２ｃとコンデンサ１３との間を接続する配線であり、バスバー３２は半導体モジュール１４а、１４ｂ、１４ｃとコンデンサ１３との間を接続する配線である。バスバー３３は、半導体モジュール１２а、１２ｂ、１２ｃ、１４а、１４ｂ、１４ｃとコンデンサ１３との間を接続する配線である。

バスバー３１は、複数の接続端子３１а〜３１ｃと、外部端子３１ｄと、導体板３１ｅを有している。複数の接続端子３１а〜３１ｃと、外部端子３１ｄと、及び導体板３１ｅは、銅などの導電材料で形成されており、一体になっている。接続端子３１а、３１ｂ、３１ｃは、半導体モジュール１２а、１２ｂ、１２ｃの各相に対応する端子である。接続端子３１а〜３１ｃは、半導体モジュール１２а、１２ｂ、１２ｃの低電位側の直流端子にそれぞれ接続される。接続端子３１а〜３１は、金属板で形成されている。また金属板には、ボルト９１の通し孔が空けられている。接続端子３１а〜３１ｃは、半導体モジュール１２а〜１２ｃのＮ極側の端子の配列に合わせて、平面（ｙｚ面）上に並んでいる。接続端子３１а〜３１ｃの表面（通し孔が空けられている面）は、基板２０аの実装面と平行な面であり、半導体モジュール１２а、１２ｂ、１２ｃのＮ極側の端子を配列した面と平行な面である。

外部端子３１ｄは、コンデンサ１３の負極側の端子に接続される。外部端子３１ｄは金属板で形成されている。また金属板にはボルト９１の通し孔が空けられている。また、外部端子３１ｄの金属板の表面（通し孔が空けられている面）は、ｘｚ面に沿うように配置されており、接続端子３１а〜３１ｃの金属板の表面に対して垂直になっている。外部端子３１ｄは、図示しない配線等を介してコンデンサ１３の端子に接続されている。

導体板３１ｅは導電性の板状の部材である。導体板３１ｅは、３つの接続端子３１а〜３１ｃをｘ軸に沿う方向でつながるように、導体板３１ｅの長手方向は接続端子３１а〜３１ｃの配列方向となる。接続端子３１а〜３１ｃの配列方向及び導体板３１ｅの長手方向は同じ方向である。導体板３１ｅの主面３１１а、３１１ｂの形状は、長辺と短辺をもつ矩形状である。主面３１１а、３１１ｂは、導体板３１ｅの両側面である。導体板３１ｅのｘ軸方向の両端部分には、接続端子３１ａと接続端子３１ｃがそれぞれ設けられている。また、導体板３１ｅのｘ軸方向の中央部分には、接続端子３１ｂが設けられている。導体板３１ｅのｘ軸方向の中央部分には、接続端子３１ｂに対して反対側に外部端子３１ｄが設けられている。

バスバー３２は、複数の接続端子３２а〜３２ｃと、外部端子３２ｄと、導体板３２ｅを有している。複数の接続端子３２а〜３２ｃ、外部端子３２ｄ、及び導体板３２ｅは、銅などの導電材料で形成されており、一体になっている。接続端子３２а、３２ｂ、３２ｃは、半導体モジュール１４а、１４ｂ、１４ｃの各相に対応する端子である。接続端子３２а〜３２ｃは、半導体モジュール１４а、１４ｂ、１４ｃの低電位側の直流端子にそれぞれ接続される。接続端子３２а〜３２ｃは、金属板で形成されている。また金属板には、ボルト９１の通し孔が空けられている。接続端子３２а〜３２ｃは、半導体モジュール１４а〜１４ｃのＮ極側の端子の配列に合わせて、平面（ｙｚ面）上に並んでいる。接続端子３２а〜３２ｃの表面（通し孔が空けられている面）は、基板２０ｂの実装面と平行な面であり、半導体モジュール１４а、１４ｂ、１４ｃのＮ極側の端子を配列した面と平行な面である。

外部端子３２ｄは、コンデンサ１３の負極側の端子に接続される。外部端子３２ｄは金属板で形成されている。また金属板にはボルト９１の通し孔が空けられている。また、外部端子３２ｄの金属板の表面（通し孔が空けられている面）は、ｘｚ面に沿うように配置されており、接続端子３２а〜３２ｃの金属板の表面に対して垂直になっている。外部端子３２ｄは、図示しない配線等を介してコンデンサ１３の端子に接続されている。外部端子３１ｄの電位と外部端子３２ｄの電位は同電位である。外部端子３１ｄ、３２ｄからコンデンサ１３の端子までの電流経路において、外部端子３１ｄと外部端子３２ｄは電気的に接続している。

導体板３２ｅは導電性の板状の部材により構成されている。導体板３２ｅは、３つの接続端子３２а〜３２ｃをｘ軸に沿う方向でつながるように、導体板３２ｅの長手方向を接続端子３２а〜３２ｃの配列方向とする。接続端子３１а〜３１ｃの配列方向及び導体板３１ｅの長手方向は同じ方向である。導体板３２ｅの主面３２１а、３２１ｂの形状は、長辺と短辺をもつ矩形状である。主面３２１а、３２１ｂは、導体板３２ｅの両側面である。導体板３２ｅのｘ軸方向の両端部分には、接続端子３２ａと接続端子３２ｃがそれぞれ設けられている。また、導体板３２ｅのｘ軸方向の中央部分には、接続端子３２ｂが設けられている。導体板３２ｅのｘ軸方向の中央部分には、接続端子３２ｂに対して反対側に外部端子３２ｄが設けられている。

図８Ｂを参照しつつ、導体板３２ｅの中央部分と接続端子３２ｂとの間の構造について説明する。導体板３２ｅは、導体板３２ｅの中央部分からｚ軸に沿うように延在しつつ、延在方向をｚ軸方向からｙ軸方向に変えるように湾曲している。そして、導体板３２ｅをｙ軸方向に延在させた部分の先端が、接続端子３２ｂとなる。すなわち、導体板３２ｅと接続端子３２ｂとの間の接続部分は、ｘｚ面に沿う板状の部材（導体板３２ｅの中央部分から延在した延在部３２２）と、湾曲した部材（ｙｚ断面でＲを形成する湾曲部３２３）と、ｘｙ面に沿う板状の部材により形成されている。なお、導体板３２ｅと接続端子３２аとの間の構造は、導体板３２ｅの中央部分と接続端子３２ｂと間の構造と同様である。導体板３２ｅと接続端子３２ｃとの間の構造は、導体板３２ｅの中央部分と接続端子３２ｂと間の構造と同様である。また、接続端子３１а〜３１ｃと導体板３１ｅとの間の接続構造は、導体板３１ｅと接続端子３１ｂとの間の構造とそれぞれ同様である。

バスバー３３は、複数の接続端子３３а〜３３ｆと、外部端子３３ｇ、３３ｈと、導体板３３ｉを有している。複数の接続端子３３а〜３３ｆ、外部端子３３ｇ、及び導体板３３ｈは、銅などの導電材料で形成され、一体になっている。接続端子３３а、３３ｂ、３３ｃは、半導体モジュール１２а、１２ｂ、１２ｃの三相にそれぞれ対応する端子である。接続端子３３ｄ、３３ｅ、３３ｆは、半導体モジュール１４а、１４ｂ、１４ｃの各相にそれぞれ対応する端子である。接続端子３３а〜３３ｃは、半導体モジュール１２а、１２ｂ、１２ｃの高電位側の直流端子に接続され、接続端子３３ｄ〜３３ｆは、半導体モジュール１４а、１４ｂ、１４ｃの高電位側の直流端子に接続される。接続端子３３а〜３３ｆは、金属板で形成されている。また金属板には、ボルト９１の通し孔が空けられている。接続端子３３а〜３３ｃは、半導体モジュール１２а〜１２ｃのＰ極側の端子の配列に合わせて、平面（ｙｚ面）上に並んでいる。接続端子３３ｄ〜３３ｆは、半導体モジュール１４а〜１４ｃのＰ極側の端子の配列に合わせて、平面（ｙｚ面）上に並んでいる。接続端子３３а〜３３ｃは、接続端子３３ｄ〜３３ｆと逆方向を向いている。接続端子３３а〜３３ｆの表面（通し孔が空けられている面）は、基板２０а、２０ｂの実装面と平行な面であり、半導体モジュール１２а〜１２ｃのＰ極側の端子を配列した面及び半導体モジュール１４а〜１４ｃのＰ極側の端子を配列した面と平行な面である。

外部端子３３ｇ、３３ｈは、コンデンサ１３の正極側の端子にそれぞれ接続される。外部端子３３ｇ、３３ｈは金属板で形成されている。また金属板にはボルト９１の通し孔が空けられている。また、外部端子３３ｇ、３３ｈの金属板の表面（通し孔が空けられている面）は、ｘｚ面に沿うように配置されており、接続端子３３а〜３２ｆの金属板の表面に対して垂直になっている。外部端子３３ｇ、３３ｈからコンデンサ１３の端子までの電流経路において、外部端子３３ｇ、３３ｈは電気的に接続している。

導体板３３ｉは導電性の板状の部材である。導体板３３ｉは、６つの接続端子３３а〜３３ｆをｘ軸に沿う方向でつながるように、導体板３３ｉの長手方向を接続端子３３а〜３３ｆの配列方向とする。接続端子３３а〜３３ｆの配列方向及び導体板３３ｉの長手方向は同じ方向である。導体板３３ｉの主面３３１а、３３１ｂの形状は長辺と短辺をもつ矩形状である。主面３３１а、３３１ｂは、導体板３３ｉの両側面である。導体板３３ｉのｘ軸方向の両端部分には、接続端子３３ｄと接続端子３３ｃがそれぞれ設けられている。

接続端子３３ａ〜３３ｆのｘ軸方向の並びは、Ｕ相に対応する接続端子３３ｄから、Ｕ相に対応する接続端子３３а、Ｖ相に対応する接続端子３３ｅ、Ｖ相に対応する接続端子３３ｂ、Ｗ相に対応する接続端子３３ｆ、及びＷ相に対応する接続端子３３ｃの順に並んでいる。外部端子３１ｄ、３２ｄ、３３ｇ、３３ｈのｘ軸方向の並びは、外部端子３１ｄから、外部端子３３ｇ、外部端子３２ｄ、及び外部端子３３ｈの順に並んでいる。外部端子３３ｇ、３３ｈは、接続端子３３ａ〜３３ｆが設けられた導体板３３ｉの端部とは反対の端部に設けられている。また、接続端子３３а〜３３ｆと導体板３３ｉとの間の接続構造は、導体板３２ｅと接続端子３２ｂとの間の構造とそれぞれ同様である。

樹脂体３４は、バスバー３１の導体板３１ｅ、バスバー３２の導体板３２ｅ、及びバスバー３３の導体板３３ｉを覆う部材である。樹脂体３４は樹脂で形成されている。樹脂体３４は、少なくとも導体板３１ｅ、３２ｅ、３３ｉの各主面３１１а、３１１ｂ、３２１а、３２１ｂ、３３１а、３３１ｂを覆っている。樹脂体３４の長手方向の両端（ｘ軸方向の端部）には、ボルトの通し孔がそれぞれ設けられている。

次に、バスバー３１〜３３の重なる部分の構成を、図５、図６、図７Ａ、図７Ｂ、及び図８Ａ、８Ｂを用いて説明する。

導体板３３ｉは、導体板３１ｅと導体板３２ｅとの間に配置されている。導体板３１ｅ、３２ｅ、３３ｉの各主面３１１а、３１１ｂ、３２１а、３２１ｂ、３３１а、３３１ｂが互いに平行になるように、導体板３１ｅ、３２ｅ、３３ｉは配置されている。導体板３１ｅ、３２ｅ、３３ｉは樹脂体３４を挟持しつつ積層されている。言い換えると、導体板３１ｅ、３２ｅ、３３ｉはｙ軸方向（導体板３１ｅ、３２ｅ、３３ｉの各主面の法線方向）でみたときに、主面の少なくとも一部分で重なっている。導体板３１ｅは、主面３１１ｂで、導体板３３ｉの主面３３１аと対向している。また導体板３２ｅは、主面３２１ｂで、導体板３３ｉの主面３３１ｂと対向している。すなわち、導体板３１ｅの主面３１１ｂと導体板３３ｉの主面３３１аが樹脂体３４を介して互いに向き合っている。また、導体板３２ｅの主面３２１ｂと導体板３３ｉの主面３３１ｂが、樹脂体３４を介して互いに向き合っている。樹脂体３４により、導体板３１ｅと導体板３３ｉとの間の絶縁性が確保されている。同様に、樹脂体３４により、導体板３２ｅと導体板３３ｉとの間の絶縁性が確保されている。

次に、接続部３５の構成を、図５、図６、図７Ａ、図７Ｂ、及び図８Ａ、８Ｂを用いて説明する。

バスバー３１及びバスバー３２は、バスバー３１とバスバー３２とを接続する接続部３５を有している。接続部３５は、バスバー３１とバスバー３２との間を接続するための部材であって、バスバー３１、３２の一部分を構成する。接続部３５は、導体板３１ｅと導体板３２ｅとを接続した部材であって、導体板３１ｅの端部と導体板３２ｅの端部とを溶接により接合する。図６に示すように、接続部３５は導体板３１ｅの長辺側端部３５１に設けられている。長辺側端部３５１は、導体板３１ｅの端部であって、主面３１１ｂの長辺側の端部のうち、接続端子３１а〜３１ｃが配置されていない方の端部である（図９を参照）。また、接続部３５は導体板３２ｅの長辺側端部３５２に設けられている。長辺側端部３５２は、導体板３２ｅの端部であって、主面３２１ｂの長辺側の端部のうち、接続端子３２а〜３２ｃが配置されていない方の端部である（図１０を参照）。

また、接続部３５は、ｘ軸方向で、外部端子３１ｄが配置されていない部分に設けられている。図７Ａに示すように、導体板３１ｅの端部が導体板３２ｅの端部と重なるように、導体板３１ｅの端部は湾曲している。具体的には、導体板３３ｉの端部はｚ軸の負方向に延在しつつ、ｙ軸の正方向に向かって湾曲する。そして、ｙ軸の正方向に湾曲した後、導体板３３ｉの端部は導体板３２ｅの表面に沿うように、ｚ軸の負方向に向かって延在する。導体板３１ｅが導体板３３ｉと重ならないように、導体板３１ｅの端部は湾曲しつつ導体板３２ｅの端部と重なっている。導体板３２ｅの端部はｚ軸の負方向に延在する。なお、接続部３５の構造は上記構造に限らず、導体板３２ｅの端部のみを折り曲げることで接続部３５が構成されてもよく、導体板３１ｅの端部と導体板３２ｅの端部を両方折り曲げることで接続部３５が構成されてもよい。

図９及び図１０に示すように、接続部３５のｘ軸に沿う方向の長さ（ｄ_１）は、導体板３１ｅの短辺に沿う方向の長さ（ｄ_２）より長い。長さ（ｄ_２）は、導体板３１ｅのｚ軸方向の長さである。また、接続部３５のｘ軸に沿う方向の長さ（ｄ_１）は、バスバー３１の延在部３１２の長さ（ｄ_３）及びバスバー３２の延在部３２２の長さ（ｄ_３）よりも長い。延在部３１２は、導体板３１ｅと各接続端子３１а〜３１ｃとの間の接続部分に設けられており、ｘｚ面に沿う板状の部材（導体板３１ｅの長辺側の端部から延在した部分）である。延在部３２２は、導体板３２ｅと各接続端子３２а〜３２ｃとの間の接続部分に設けられており、ｘｚ面に沿う板状の部材（導体板３２ｅの長辺側の端部から延在した部分）である。延在部３１２の長さ（ｄ_３）は、延在部３１２のｘ軸方向の長さであり、延在部３１２の幅の大きさに相当する。延在部３２２の長さ（ｄ_３）は、延在部３２２のｘ軸方向の長さであり、延在部３２２の幅の大きさに相当する。

次に、図７Ｂを参照しつつ、導体板３２ｅの側面を覆う樹脂体３４の構成を説明する。樹脂体３４は、導体板３２ｅの側面を覆っている。樹脂体３４により覆われる側面は、導体板３２ｅの主面３２１аに相当し、主面３２１ｂに対して反対側に位置する面である。延在部３２２は、主面３２１аからｚ軸の正方向に向かって延在した部分である。湾曲部３２３は、延在部３２２から接続端子３２ｂに向かって湾曲しつつ、接続端子３２ｂにつながる部分である。なお、延在部３２２の延在方向及び湾曲部３２３の湾曲方向は、ｙｚ平面に沿う方向である。ｙｚ面に沿う、バスバー構造体３０の断面において、樹脂体３４のｚ軸方向の一端は、主面３２１аと湾曲部３２３との間に位置する。すなわち、ｙｚ面に沿う断面において、ｚ軸の正側に位置する樹脂体３４の一端は、ｚ軸の正方向側に位置する主面３２１аの一端と、ｚ軸の負方向側に位置する延在部３２２の一端との間に位置する。樹脂体３４は、導体板３２ｅと接続端子３２ｂとの間に限らず、導体板３２ｅと接続端子３２аとの間、及び、導体板３２ｅと接続端子３２ｃとの間も、上記と同様の構造で、バスバー３２の側面を覆っている。また、樹脂体３４は、導体板３１ｅと接続端子３１аとの間、導体板３１ｅと接続端子３１ｂとの間、及び導体板３１ｅと接続端子３１ｃとの間も、上記と同様の構造で、バスバー３１の側面を覆っている。

接続端子３２а〜３２ｃがボルト９１で半導体モジュール１４а〜１４ｃに締結される場合には、応力が接続端子３２а〜３２ｃから導体板３２ｅに向かって加われる。特に、接続端子３２а〜３２の収差等によって、半導体モジュール１４а〜１４ｃの端子の位置と接続端子３２а〜３２ｃの位置との間の位置ずれが大きい場合には、ボルト９１で締結させることで生じる応力は大きくなる。本実施形態では、樹脂体３４が湾曲部３２３を覆わない構造としているため、湾曲部３２３がたわみ易くなっている。そのため、ボルト９１を締結させる際に、湾曲部３２３がたわむことで、バスバー３２に加わる応力を軽減することができる。

次に、図１２を用いて、バスバー３１、３２を流れる電流の経路を説明する。図１２は、バスバー３１〜３３の斜視図である。図１２の例では、半導体モジュール１２ａから出力される電流（Ｕ相のＮ極の電流）が、接続端子３１аに入力したときの電流経路を示している。

接続端子３１аに入力した電流はｘ軸の負方向に流れる。図１２において、矢印Ｉ_Ａが、接続端子３１аから導体板３１ｅに向かって流れる電流を示している。
本実施形態では、導体板３１ｅと導体板３２ｅが接続部３５により接続されている。そのため、導体板３１ｅを流れる電流は、そのまま導体板３１ｅを流れる電流と、接続部３５を介して導体板３２ｅを流れる電流に分かれる。図１２において、矢印Ｉ_Ｂは、接続部３５による電流の分岐後、導体板３１ｅを流れる電流を示している。また、矢印Ｉ_Ｃは、接続部３５による電流の分岐後、導体板３２ｅを流れる電流を示している。すなわち、本実施形態では、バスバー３１とバスバー３２とを接続部３５で接続することによって、接続端子３１аと外部端子３１ｄとの間の電流経路が複数の電流経路に分岐する。分岐した電流経路のうち、一方の電流経路は導体板３１ｅと外部端子３１ｄとの間の経路であり、他方の電流経路は導体板３２ｅと外部端子３２ｄとの間の経路である。

また、接続端子３１аと外部端子３１ｄとの間の電流経路でみたときに、接続部３５は、外部端子３１ｄよりも接続端子３１аに近い側に設けられている。すなわち、接続端子３１аを電流の上流側とし、外部端子３１ｄを電流の下流側とした場合に、接続部３５はより上流側に近い位置に設けられている。

次に、図１２、図１３Ａ、及び図１３Ｂを用いて、接続部３５の作用について説明する。図１３Ａは、比較例に係るバスバー構造体の電流経路を示す概念図である。図１３Ｂは、本実施形態に係るバスバー構造体の電流経路を示す概念図である。図１３Ａの矢印Ｉ_Ｐ１は半導体モジュール１２а〜１２ｃとコンデンサ１３との間の流れるＰ側の電流の経路を示し、矢印Ｉ_N１は半導体モジュール１２а〜１２ｃとコンデンサ１３との間の流れるＮ側の電流の経路を示している。図１３Ｂの矢印Ｉ_Ｐ２は半導体モジュール１２а〜１２ｃとコンデンサ１３との間の流れるＰ側の電流の経路を示し、矢印Ｉ_N２は半導体モジュール１２а〜１２ｃとコンデンサ１３との間の流れるＮ側の電流の経路を示している。比較例では、接続部３５が設けられておらず、バスバー３１とバスバー３２が接続されていない。なお、接続部１０１は、外部端子３１ｄからコンデンサ１３までの電流経路と外部端子３２ｄからコンデンサ１３までの電流経路が接続する部分を示しており、バスバー３１とバスバー３２が、バスバー構造体３０の外部で電気的に接続する部分を示している。

図１３Ａに示すように、比較例では、半導体モジュール１２а、１２ｂ、１２ｃからコンデンサ１３へ電流が流れるときに、Ｎ極側の電流は、バスバー３１を流れバスバー３２を流れない。そのため、Ｎ極側の電流経路は、バスバー３１により形成される経路のみである。半導体モジュール１２а〜１２ｃとコンデンサ１３との間で電流が流れる際に、電流経路として機能しているのは、バスバー３１とバスバー３３の２枚のみである。

一方、図１３Ｂに示すように、本実施形態では、半導体モジュール１２а、１２ｂ、１２ｃからコンデンサ１３へ電流が流れるときに、Ｎ極側の電流は、バスバー３１とバスバー３２に流れる。Ｎ極の電流経路は、バスバー３１により形成される経路とバスバー３２により形成される経路なる。すなわち、本実施形態に係るＮ極側の電流経路は、比較例に係るＮ極側の電流経路よりも広くなる。

また、本実施形態では、接続部３５により分離した電流が、バスバー３３の導体板３３ｉと対向する導体板３１ｅ及びバスバー３３の導体板３３ｉと対向する導体板３２ｅをそれぞれ流れる。バスバー３３の導体板３３ｉにはＰ極の電流が流れる。そのため、電流がバスバー３１、３３を流れることで磁束が発生した場合に、導体板３１ｅと導体板３３ｉとの対向する部分（主面３１１ｂと主面３３１аに相当）では、磁束が打ち消し合う。同様に、電流がバスバー３２、３３を流れることで磁束が発生した場合に、導体板３２ｅと導体板３３ｉとの対向する部分（主面３２１ｂと主面３３１ｂに相当）では、磁束が打ち消し合う。すなわち、本実施形態では、導体板３１〜３３の対向する面積を広げて、拡大された対向部分を電流が流れることで、バスバー３１〜３３のインダクタンスを低減させることができる。

すなわち、本実施形態では、バスバー３１とバスバー３２が接続部３５で接続させることで、接続端子３１а〜３１ｃ、３３а〜３３ｃと外部端子３１ｄとの間を、少なくとも２つの電流経路に分岐する。また、本実施形態では、分岐された電流が、バスバー３１とバスバー３３との間で対向する部分（互いの主面同士が向き合う部分）と、バスバー３２とバスバー３３との間で対向する部分とを、それぞれ流れる。これにより、バスバー３１〜３３のインダクタンスを低減させることができる。

上記のように、本実施形態に係るバスバー構造体３０は、バスバー３１〜３３を備えている。バスバー３３の導体板３３ｉは、バスバー３１の導体板３１ｅとバスバー３２の導体板３２ｅとの間に配置されている。導体板３１ｅは主面３１１ｂで導体板３３ｉと対向しており、導体板３２ｅは主面３２１ｂで導体板３３ｉと対向している。バスバー３１、３２は、バスバー３１とバスバー３２との間を接続する接続部を有している。そして、接続端子３１а、３１ｂ、３１ｃと外部端子３１ｄとの間の電流経路が複数の経路に分岐するように、接続部３５は設けられている。複数の経路のうち一の経路は導体板３１ｅと外部端子３１ｄとの間の経路であり、複数の経路のうち他の経路は導体板３２ｅと外部端子３１ｄとの間の経路である。これにより、インダクタンスを低減させることができる。

また本実施形態に係るバスバー構造体３０において、主面３１１ｂ、３２１ｂの長辺に沿う方向の、接続部の長さが、導体板３１ｅ、３２ｅの短辺より長い。これにより接続部３５の電流経路が広がるため、インダクタンスを低減することができる。

また本実施形態に係るバスバー構造体３０において、主面３１１ｂ、３２１ｂの長辺に沿う方向の、接続部の長さが、バスバー３１の延在部３１２の長さ（ｄ_３）又はバスバー３２の延在部３２２の長さ（ｄ_３）よりも長い。これにより接続部３５の電流経路が広がるため、インダクタンスを低減することができる。

また本実施形態に係るバスバー構造体３０において、接続部３５は、接続端子３１а〜３１ｃ、３２а〜３２ｃと外部端子３１ｄ、３２ｄとの間を流れる電流の経路で、外部端子３１ｄ、３２ｄよりも接続端子３１а〜３１ｃ、３２а〜３２ｃに近い側に設けられている。これにより、電流がバスバー３１〜３３を流れたときに、電流が導体板３１ｅ、３２ｅ、３３ｉの互いに対向している部分に広がって流れる。そのため、導体板３１ｅ、３２ｅ、３３ｉの対向部分のうち、磁束を打ち消し合う部分の面積が拡大する。その結果として、インダクタンスを低減することができる。

なお、本実施形態に係るバスバー構造体３０において、接続部３５は図６に示す位置に限らず、例えば図１４に示す位置、図１５に示す位置、又は他の位置であってもよい。図１４及び図１５は、本実施形態の変形例に係るバスバー３１〜３３の斜視図である。

図１４に示すように、接続部３５は、導体板３１、３２の長辺に沿う端部に設けられており、バスバー３１〜３３を積層させた状態で、外部端子３２ｄと外部端子３３ｇとの間の位置に設けられている。

図１５に示すように、接続部３５は、主面３１１ｂ、３２１ｂの長辺側の端部のうち、接続端子３１а〜３１ｃ、３２а〜３２ｃが配置されていない方の端部に設けられている。

なお、接続部３５は、必ずしも導体板３１ｅと導体板３２ｅとを直接接続するような構成に限らず、例えばバスバー３１の延在部３１２とバスバー３２の延在部３２２とを直接接続するような構成でもよい。また、接続部３５は、導体板３１ｅの短辺側の端部と導体板３２ｅの短辺側の端部とを接続してもよい。また、接続部３５は、１つに限らず、複数設けられてもよい。

１…発電用モータ
２…駆動用モータ
１０…電力変換装置
１１、１５…電流センサ
１２…半導体モジュール
１２…インバータ回路
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ…半導体モジュール
１３…コンデンサ
１４…インバータ回路
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ…半導体モジュール
１６、１７…給電母線
１９…筐体
２０а、２０ｂ…基板
２１…冷却器
３０…バスバー構造体
３１…バスバー
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ…接続端子
３１ｄ…外部端子
３１ｅ…導体板
３２…バスバー
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ…接続端子
３２ｄ…外部端子
３２ｅ…導体板
３３…バスバー
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｅ、３３ｆ…接続端子
３３ｇ、３３ｈ…外部端子
３３ｉ…導電板
３４…樹脂体
３５…接続部
３１１а、３１１ｂ…主面
３１２…延在部
３２１а、３２１ｂ…主面
３２２…延在部
３２３…湾曲部
３３１а、３３１ｂ…主面

Claims (5)

1. 第１半導体モジュールの一対の直流端子と第２半導体モジュールの一対の直流端子との間に接続されるバスバー構造体において、
   前記第１半導体モジュールの前記一対の直流端子のうち一方の端子に接続される第１接続端子と、外部回路素子に接続される第１外部端子と、第１導体板とを有する第１バスバーと、
   前記第２半導体モジュールの前記一対の直流端子のうち一方の端子に接続される第２接続端子と、前記外部回路素子に接続される第２外部端子と、第２導体板とを有する第２バスバーと、
   前記第１半導体モジュールの前記一対の直流端子のうち他方の端子及び前記第２半導体モジュールの前記一対の直流端子のうち他方の端子に接続される端子と、前記外部回路素子に接続される外部端子と、第３導体板とを有する第３バスバーとを備え、
   前記第３導体板は、前記第１導体板と前記第２導体板との間に配置され、
   前記第１導体板は第１対向面で前記第３導体板の一方の主面と対向し、
   前記第２導体板は第２対向面で前記第３導体板の他方の主面と対向し、
   前記第１バスバー及び前記第２バスバーは、前記第１バスバーと前記第２バスバーとの間を接続する接続部を有し、
   前記接続部は、前記第１接続端子と前記第１外部端子との間の電流経路を第１経路と第２経路に分岐する位置に設けられており、
   前記第１経路は、前記第１導体板と前記第１外部端子との間の経路であり、
   前記第２経路は、前記第２導体板と前記第２外部端子との間の経路である
   バスバー構造体。
2. 前記第１対向面及び前記第２対向面は、短辺及び長辺をもつ矩形状にそれぞれ形成され、
   前記第１導体板及び前記第２導体板は、前記長辺側に位置する長辺側端部を有し、
   前記接続部は、前記第１導体板の前記長辺側端部と前記第２導体板の前記長辺側端部とを接続し、
   前記接続部の前記長辺に沿う方向の長さは、前記短辺より長い
   請求項１記載のバスバー構造体。
3. 前記第１バスバーは、前記第１対向面の端部から所定方向に延在しつつ、前記第１接続端子に接続された延在部を有し、
   前記第１対向面及び前記第２対向面は、短辺及び長辺をもつ矩形状にそれぞれ形成され、
   前記第１導体板及び前記第２導体板は、前記長辺側に位置する長辺側端部をそれぞれ有し、
   前記接続部は、前記第１導体板の前記長辺側端部と前記第２導体板の前記長辺側端部とを接続し、
   前記接続部の前記長辺に沿う方向の長さは、前記延在部の、前記所定方向に対して垂直方向の長さより長い
   請求項１記載のバスバー構造体。
4. 前記第１対向面に対して反対側に位置する前記第１導体板の側面を覆う樹脂体を備え、前記第１バスバーは、前記第１対向面の端部から所定方向に延在する延在部と、前記延在部から湾曲して前記第１接続端子につながる湾曲部とを有し、
   前記所定方向に沿う断面において、前記所定方向に位置する前記樹脂体の一端は、前記湾曲部と、前記側面との間に位置する
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のバスバー構造体。
5. 前記接続部は、前記第１接続端子と前記第１外部端子との間の電流経路で、前記第１外部端子よりも前記第１接続端子に近い側に設けられている
   請求項１〜４のいずれか一項に記載のバスバー構造体。
   

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