JP6977743B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
本発明は、電力変換装置に関する。
インバータ等の電力変換装置として、例えば、特許文献1に開示されているように、半導体モジュールと、コンデンサ素子と、両者を接続するバスバーとを備えたものがある。特許文献1に開示された電力変換装置においては、コンデンサ素子を備えたコンデンサ装置がスバーを有する。そして、コンデンサ素子は、バスバーを介して、半導体モジュールと電気的に接続されると共に、バスバーを介して、直流電源に電気的に接続される。
しかしながら、特許文献1に開示された電力変換装置においては、バスバーにおいて発熱する熱がコンデンサ素子に影響しやすいという課題がある。
コンデンサ素子には、直流電源に含まれるリプルなど、交流電流が流れるが、直流電流はほとんど流れない。そのため、コンデンサ素子の発熱による温度上昇は交流電流によるものが支配的である。ところが、バスバーにおける電源接続部と半導体モジュールとの間に流れる直流電流が大きくなると、この電流経路におけるバスバーの発熱が大きくなる。そして、この電流経路における熱が、バスバーを介してコンデンサ素子に伝わることが懸念される。特に、電源接続部と半導体モジュールとの間の電気抵抗が大きいと、その電流経路における発熱量が大きくなる。一方、この電流経路とコンデンサ素子との間の熱抵抗が小さいと、電源接続部と半導体モジュールとの間の電流経路における熱がコンデンサ素子に伝わりやすく、コンデンサ素子の温度上昇を抑制し難くなる。
コンデンサ素子には、直流電源に含まれるリプルなど、交流電流が流れるが、直流電流はほとんど流れない。そのため、コンデンサ素子の発熱による温度上昇は交流電流によるものが支配的である。ところが、バスバーにおける電源接続部と半導体モジュールとの間に流れる直流電流が大きくなると、この電流経路におけるバスバーの発熱が大きくなる。そして、この電流経路における熱が、バスバーを介してコンデンサ素子に伝わることが懸念される。特に、電源接続部と半導体モジュールとの間の電気抵抗が大きいと、その電流経路における発熱量が大きくなる。一方、この電流経路とコンデンサ素子との間の熱抵抗が小さいと、電源接続部と半導体モジュールとの間の電流経路における熱がコンデンサ素子に伝わりやすく、コンデンサ素子の温度上昇を抑制し難くなる。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、コンデンサ素子の温度上昇を抑制することができる電力変換装置を提供しようとするものである。
本発明の一態様は、直流電源(BAT)に電気的に接続される半導体モジュール(2)と、
上記半導体モジュールに電気的に接続されるコンデンサ素子(3)と、
上記直流電源と上記半導体モジュールと上記コンデンサ素子とを電気的に接続する正極バスバー(4P)及び負極バスバー(4N)と、
上記半導体モジュールを冷却する冷却部(5)と、を有し、
上記正極バスバー及び上記負極バスバーは、それぞれ、上記直流電源に接続される電源接続部(41)と、上記コンデンサ素子に接続される素子接続部(42)と、上記半導体モジュールのパワー端子に接続される端子接続部(43)と、を有すると共に、上記電源接続部と上記端子接続部との間の電流経路である第1電流経路(401)と、上記電源接続部と上記素子接続部との間の電流経路である第2電流経路(402)と、を有し、
上記正極バスバー及び上記負極バスバーの少なくとも一方は、いずれの上記第2電流経路よりも熱抵抗が小さい上記第1電流経路を有する、電力変換装置(1)にある。
上記半導体モジュールに電気的に接続されるコンデンサ素子(3)と、
上記直流電源と上記半導体モジュールと上記コンデンサ素子とを電気的に接続する正極バスバー(4P)及び負極バスバー(4N)と、
上記半導体モジュールを冷却する冷却部(5)と、を有し、
上記正極バスバー及び上記負極バスバーは、それぞれ、上記直流電源に接続される電源接続部(41)と、上記コンデンサ素子に接続される素子接続部(42)と、上記半導体モジュールのパワー端子に接続される端子接続部(43)と、を有すると共に、上記電源接続部と上記端子接続部との間の電流経路である第1電流経路(401)と、上記電源接続部と上記素子接続部との間の電流経路である第2電流経路(402)と、を有し、
上記正極バスバー及び上記負極バスバーの少なくとも一方は、いずれの上記第2電流経路よりも熱抵抗が小さい上記第1電流経路を有する、電力変換装置(1)にある。
上記電力変換装置において、正極バスバー及び負極バスバーの少なくとも一方は、いずれの上記第2電流経路よりも熱抵抗が小さい上記第1電流経路を有する。それゆえ、少なくとも一つの第1電流経路は、第2電流経路よりも熱抵抗が小さい。熱抵抗が小さいということは、電気抵抗も小さいため、当該第1電流経路に流れる直流電流に起因する発熱量を抑制することができる。その一方で、当該第1電流経路よりも、第2電流経路の熱抵抗が大きいため、第1電流経路からコンデンサ素子への伝熱量を抑制することができる。その結果、コンデンサ素子の温度上昇を抑制することができる。
以上のごとく、上記態様によれば、コンデンサ素子の温度上昇を抑制することができる電力変換装置を提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
(実施形態1)
電力変換装置に係る実施形態について、図1〜図8を参照して説明する。
本形態の電力変換装置1は、図1〜図3に示すごとく、半導体モジュール2と、コンデンサ素子3と、正極バスバー4P及び負極バスバー4Nと、冷却部5と、を有する。
電力変換装置に係る実施形態について、図1〜図8を参照して説明する。
本形態の電力変換装置1は、図1〜図3に示すごとく、半導体モジュール2と、コンデンサ素子3と、正極バスバー4P及び負極バスバー4Nと、冷却部5と、を有する。
半導体モジュール2は、直流電源BATに電気的に接続される。コンデンサ素子3は、半導体モジュール2に電気的に接続される。正極バスバー4P及び負極バスバー4Nは、直流電源と半導体モジュール2とコンデンサ素子3とを電気的に接続する。冷却部5は、半導体モジュール2を冷却する。
図1、図4に示すごとく、正極バスバー4P及び負極バスバー4Nは、それぞれ、電源接続部41と、素子接続部42と、端子接続部43と、を有すると共に、第1電流経路401と、第2電流経路402と、を有する。
電源接続部41は、直流電源BATに接続される。素子接続部42は、コンデンサ素子3に接続される。端子接続部43は、半導体モジュール2のパワー端子21に接続される。図4に示すごとく、第1電流経路401は、電源接続部41と端子接続部43との間の電流経路である。第2電流経路402は、電源接続部41と素子接続部42との間の電流経路である。
正極バスバー4P及び負極バスバー4Nの少なくとも一方は、いずれの第2電流経路402よりも熱抵抗が小さい第1電流経路401を有する。本形態においては、少なくとも正極バスバー4Pは、いずれの第2電流経路402よりも熱抵抗が小さい第1電流経路401を有する。すなわち、本形態においては、図4に示すごとく、正極バスバー4Pが複数の第1電流経路401を有するが、その第1電流経路401のうちでも同図の左端の端子接続部43と電源接続部41との間の第1電流経路401は、いずれの第2電流経路402よりも、熱抵抗が小さくなっている。また、それ故に、当該第1電流経路401は、いずれの第2電流経路402よりも電気抵抗も小さくなっている。
なお、正極バスバー4P及び負極バスバー4Nにおいて、熱抵抗の大小は、電気抵抗の大小と、実質的に同義となる。それゆえ、熱抵抗が大きいというときは、電気抵抗も大きいことを示し、熱抵抗が小さいというときは、電気抵抗も小さいことを示す。
また、正極バスバー4P及び負極バスバー4Nにおける電流経路は、実際にはある程度の広がりをもっているが、その中でも電流密度の高い経路に基づいて、熱抵抗、電気抵抗等の比較を行う。
また、正極バスバー4P及び負極バスバー4Nにおける電流経路は、実際にはある程度の広がりをもっているが、その中でも電流密度の高い経路に基づいて、熱抵抗、電気抵抗等の比較を行う。
正極バスバー4P及び負極バスバー4Nの少なくとも一方は、いずれの第2電流経路402よりも経路長が短い第1電流経路401を有する。本形態においては、少なくとも正極バスバー4Pは、いずれの第2電流経路402よりも経路長が短い第1電流経路401を有する。すなわち、本形態においては、図4に示すごとく、正極バスバー4Pが複数の第1電流経路401を有するが、その第1電流経路401のうちでも同図の左端の端子接続部43と電源接続部41との間の第1電流経路401は、いずれの第2電流経路402よりも、経路長が短くなっている。
なお、以下において、正極バスバー4P及び負極バスバー4Nについて、共通する説明においては、これらを単にバスバー4ともいう。
なお、以下において、正極バスバー4P及び負極バスバー4Nについて、共通する説明においては、これらを単にバスバー4ともいう。
図5に示すごとく、本例の電力変換装置1は、複数の半導体モジュール2が積層配置された積層体11を有する。図1に示すごとく、積層体11に対して、積層方向Xに直交する横方向Yにずれた位置に、コンデンサ素子3が配置されている。
図6〜図8に示すごとく、正極バスバー4P及び負極バスバー4Nは、第1電流経路401の一部と第2電流経路402の一部とを少なくとも構成する共通部44と、共通部44から分岐して端子接続部43をそれぞれ備えた複数の分岐部45とを有する。
正極バスバー4P及び負極バスバー4Nの少なくとも一方は、共通部44における第1電流経路401を基準にして、横方向Yにおいて、端子接続部43までの距離L1が、素子接続部42までの距離L2よりも短い。
本形態においては、正極バスバー4P及び負極バスバー4Nの双方において、共通部44における第1電流経路401を基準にして、端子接続部43までの横方向Yの距離L1が、素子接続部42までの横方向Yの距離L2よりも短い。
本形態においては、正極バスバー4P及び負極バスバー4Nの双方において、共通部44における第1電流経路401を基準にして、端子接続部43までの横方向Yの距離L1が、素子接続部42までの横方向Yの距離L2よりも短い。
共通部44における第1電流経路401は、図6、図7に示すごとく、共通部44における、複数の分岐部45との境界部分付近を繋ぐような経路となる。この経路の位置が、横方向Yにおいて、素子接続部42よりも端子接続部43の方に近い。
なお、以下において、積層方向Xを適宜X方向ともいう。また、横方向Yを適宜Y方向ともいう。また、X方向とY方向との双方に直交する方向を、適宜、Z方向ともいう。なお、後述の半導体モジュール2のパワー端子21の突出方向は、Z方向となる。
なお、以下において、積層方向Xを適宜X方向ともいう。また、横方向Yを適宜Y方向ともいう。また、X方向とY方向との双方に直交する方向を、適宜、Z方向ともいう。なお、後述の半導体モジュール2のパワー端子21の突出方向は、Z方向となる。
本形態において、図1、図2に示すごとく、半導体モジュール2は、IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタの略)、MOSFET(MOS型電界効果トランジスタの略)等からなるスイッチング素子を内蔵したモジュール本体部20から、複数のパワー端子21を突出してなる。本形態においては、互いに直列接続された2つのスイッチング素子を、一つの半導体モジュール2のモジュール本体部20に内蔵している。そして、半導体モジュール2は、3本のパワー端子21を突出してなる。これらのパワー端子21としては、正極バスバー4Pに接続されるものと、負極バスバー4Nに接続されるものと、図示を省略する出力バスバーに接続されるものとがある。
コンデンサ素子3は、図2、図6に示すごとく、コンデンサケース32内において、封止樹脂31にて封止されている。また、正極バスバー4P及び負極バスバー4Nは、素子接続部42を含む一部を、封止樹脂31にて封止されている。このようにして、コンデンサ素子3とコンデンサケース32と封止樹脂31と正極バスバー4P及び負極バスバー4Nとが一体化されて、図6、図8に示すコンデンサモジュール30が構成されている。
図2、図6に示すごとく、正極バスバー4P及び負極バスバー4Nの少なくとも一方は、その一部が封止樹脂31にて封止されている。そして、図6、図7に示すごとく、第1電流経路401の少なくとも一部が封止樹脂31から露出している。本形態においては、正極バスバー4P及び負極バスバー4Nのいずれもが、その一部において封止樹脂31に封止されている。そして、各バスバー4において、実質的に第1電流経路401の全体が、封止樹脂31から露出している。
図2、図6〜図8に示すごとく、封止樹脂31は、Y方向の一方にポッティング面311を向けて、コンデンサケース32から露出している。このポッティング面311から、Y方向に突出するように、正極バスバー4P及び負極バスバー4Nが延設されている。正極バスバー4P及び負極バスバー4Nは、ポッティング面311から延設した部分において、互いにZ方向に対向して配置されている。
図2に示すごとく、この対向部分において、正極バスバー4Pと負極バスバー4Nとは、厚み方向に所定の間隔を設けて配置されている。そして、正極バスバー4Pは、負極バスバー4Nよりも、Y方向においてポッティング面311から遠い位置まで延設されている。なお、バスバー4のY方向の延設長さの関係は、特に限定されるものではなく、正極バスバー4Pよりも負極バスバー4Nが長い態様とすることもできる。
また、図6、図7に示すごとく、正極バスバー4P及び負極バスバー4Nは、その延設方向の端部付近に、それぞれ複数の分岐部45を有する。複数の分岐部45は、X方向に配列している。X方向に配列された分岐部45の間に、Z方向に貫通した開口部450が形成されている。この開口部450の内側端縁の一部が、端子接続部43となり、パワー端子21が接続される。
開口部450のY方向における素子接続部42に最も近い位置は、素子接続部42よりも、端子接続部43に近い。つまり、開口部450のY方向における素子接続部42に最も近い位置と端子接続部43との間のY方向の距離L3が、開口部450のY方向における素子接続部42に最も近い位置と素子接続部42との間の距離L4よりも、短い。
また、正極バスバー4P及び負極バスバー4Nにおける、封止樹脂31から露出した部分において、X方向の一端側の辺に、電源接続部41が設けてある。本形態においては、電源接続部41は、正極バスバー4P及び負極バスバー4Nから、X方向に突出している。正極バスバー4Pの電源接続部41と、負極バスバー4Nの電源接続部41とは、Z方向から見たとき、互いにY方向に並ぶように隣接配置されている。
図5に示すごとく、積層体11を構成する複数の半導体モジュール2は、複数の冷却管51と共にX方向に積層されている。半導体モジュール2は、X方向の両面から冷却管51に挟持された状態となっており、両面から放熱できるよう構成されている。本形態において、半導体モジュール2を冷却する冷却部5は、複数の冷却管51を積層配置してなる冷却器からなる。冷却管51は、内部に冷媒を流通させる冷媒流路を備えている。
冷却器は、複数の冷却管51と共に、これらを連結する複数の連結管52と、内部に冷媒を導入する冷媒導入口531と、内部から冷媒を排出する冷媒排出口532と、を有する。冷却器は、冷媒導入口531から導入された冷媒が、各冷却管51に分配されて流通するよう構成されている。これにより、冷却管51において、冷媒と半導体モジュール2とが熱交換する。これにより、半導体モジュール2において発熱した熱の一部が、冷媒へ放熱される。
電力変換装置1は、図3に示すごとく、直流電源BATからの直流電力を、複数の半導体モジュール2にて構成される電力変換部において交流電力に変換して、交流負荷MGへ供給することができるよう構成されている。交流負荷MGは、例えば、三相交流モーターであり、発電機としても機能する。発電機としての交流負荷MGにおいて発電された交流電力は、電力変換部において直流電力に変換され、直流電源BATに回収される。
ここで、直流電源BATと電力変換部との間には、コンデンサ素子3が電気的に接続されている。コンデンサ素子3は、直流電源BATからの電流に含まれるリプル電流を吸収して、電力変換部へ供給される電流が、リプルが除去された直流電流となるようにしている。また、コンデンサ素子3は、電力変換部から供給された回生電流に含まれるリプルを吸収して、リプルが除去された直流電流が直流電源BATに回収されるにしている。
コンデンサ素子3には、リプル電流をはじめとする交流電流が流れるが、直流電流は流れない。それゆえ、素子接続部42と電源接続部41との間の電流経路、すなわち、第2電流経路402には、交流電流は流れるが、直流電流は流れない。
一方、直流電源BATと半導体モジュール2との間には、直流電流が流れる。それゆえ、端子接続部43と電源接続部41との間の電流経路、すなわち第1電流経路401には、直流電流が流れる。また、コンデンサ素子3と半導体モジュール2との間の電流経路には、交流電流が流れる。
そして、バスバー4において、交流電流よりも、直流電流の方が、大きい電流が流れる。それゆえ、直流電流が流れる第1電流経路401においては、この直流電流に起因するジュール熱が発生しやすい。その結果、バスバー4における、第1電流経路401及びその近傍は高温となりやすい。なお、半導体モジュール2も高温となりやすいが、冷却器にて冷却され、温度上昇を抑制することができる。
一方、交流電流が流れる第2電流経路402においては、特に大きな発熱は生じない。しかし、第1電流経路401において発熱した熱が、伝熱によって第2電流経路402付近の部位を通じて、コンデンサ素子3に伝わることは考えられる。それゆえ、第2電流経路402における熱抵抗が小さいと、結局、第1電流経路401からの伝熱によって、コンデンサ素子3の温度が上昇することが懸念される。そこで、本形態においては、第2電流経路402の熱抵抗を、第1電流経路401よりも大きくしている。これにより、第1電流経路401の熱がコンデンサ素子3に移動することを抑制している。
また、第1電流経路401の熱抵抗を小さくすることで、その電気抵抗も小さくすることができる。それゆえ、この第1電流経路401において生じるジュール熱を抑制している。その結果、第1電流経路401から第2電流経路402を介してコンデンサ素子3へ伝わる熱を、極力抑制している。図3には、正極バスバー4Pにおける、第1電流経路401の一つと第2電流経路402とに、それぞれ相当する回路上の電流経路を、破線矢印にて示している。
なお、本形態において、正極バスバー4Pは、電源接続部41と3つのパワー端子21との間の第1電流経路401を3つ有する。これらの3つの第1電流経路401は、互いに熱抵抗が異なるが、いずれについても、極力熱抵抗が小さいことが好ましい。
また、正極バスバー4Pは、電源接続部41と複数のコンデンサ素子3との間に、複数の第2電流経路402を有する。この複数の第2電流経路402における熱抵抗のいずれよりも、複数の第1電流経路401における熱抵抗の方が、小さいことが好ましい。さらに好ましくは、すべての第1電流経路401について、いずれの第2電流経路402よりも、熱抵抗が小さいことが好ましい。
また、正極バスバー4Pは、電源接続部41と複数のコンデンサ素子3との間に、複数の第2電流経路402を有する。この複数の第2電流経路402における熱抵抗のいずれよりも、複数の第1電流経路401における熱抵抗の方が、小さいことが好ましい。さらに好ましくは、すべての第1電流経路401について、いずれの第2電流経路402よりも、熱抵抗が小さいことが好ましい。
また、本形態において、正極バスバー4Pは、その厚みが全体にわたって略同等である。それゆえ、第1電流経路401と第2電流経路402との関係は、その経路長についても同様である。すなわち、正極バスバー4Pは、いずれの第2電流経路402よりも経路長の短い第1電流経路401を有する。そして、複数の第1電流経路401が、いずれの第2電流経路402よりも経路長が短いことが好ましい。さらには、すべての第1電流経路401が、いずれの第2電流経路402よりも経路長が短いことが好ましい。
また、負極バスバー4Nにおいても、いずれの第2電流経路402よりも熱抵抗が小さい第1電流経路401を有することが好ましい。そして、負極バスバー4Nにおいても、複数の第2電流経路402と、複数の第1電流経路401が存在し、これらの熱抵抗、経路長についての関係も、上述の正極バスバー4Pにおけるものと同様に考えることができる。
すなわち、負極バスバー4Nにおいても、複数の第2電流経路402における熱抵抗のいずれよりも、複数の第1電流経路401における熱抵抗の方が、小さいことが好ましい。さらに好ましくは、すべての第1電流経路401について、いずれの第2電流経路402よりも、熱抵抗が小さいことが好ましい。また、負極バスバー4Nにおいても、複数の第1電流経路401が、いずれの第2電流経路402よりも経路長が短いことがより好ましい。さらには、すべての第1電流経路401が、いずれの第2電流経路402よりも経路長が短いことが好ましい。
次に、本実施形態の作用効果につき説明する。
上記電力変換装置1において、正極バスバー4P及び負極バスバー4Nの少なくとも一方は、いずれの第2電流経路402よりも熱抵抗が小さい第1電流経路401を有する。それゆえ、少なくとも一つの第1電流経路401は、第2電流経路402よりも熱抵抗が小さい。熱抵抗が小さいということは、電気抵抗も小さいため、当該第1電流経路401に流れる直流電流に起因する発熱量を抑制することができる。その一方で、当該第1電流経路401よりも、第2電流経路402の熱抵抗が大きいため、第1電流経路401からコンデンサ素子3への伝熱量を抑制することができる。その結果、コンデンサ素子3の温度上昇を抑制することができる。
上記電力変換装置1において、正極バスバー4P及び負極バスバー4Nの少なくとも一方は、いずれの第2電流経路402よりも熱抵抗が小さい第1電流経路401を有する。それゆえ、少なくとも一つの第1電流経路401は、第2電流経路402よりも熱抵抗が小さい。熱抵抗が小さいということは、電気抵抗も小さいため、当該第1電流経路401に流れる直流電流に起因する発熱量を抑制することができる。その一方で、当該第1電流経路401よりも、第2電流経路402の熱抵抗が大きいため、第1電流経路401からコンデンサ素子3への伝熱量を抑制することができる。その結果、コンデンサ素子3の温度上昇を抑制することができる。
また、正極バスバー4P及び負極バスバー4Nの少なくとも一方は、いずれの第2電流経路402よりも経路長が短い第1電流経路401を有する。これにより、コンデンサ素子3の温度上昇を抑制することができる電力変換装置1を容易に構成することができる。例えば、バスバー4を略均一な厚み、均質な材料にて構成する場合、経路長において、第1電流経路401を第2電流経路402よりも短くすることで、上述の効果を容易に得ることができる。
正極バスバー4P及び負極バスバー4Nの少なくとも一方は、共通部44における第1電流経路401を基準にして、横方向Yにおいて、端子接続部43までの距離L1が、素子接続部42までの距離L2よりも短い。これにより、共通部44における第1電流経路401の熱が、コンデンサ素子3に伝わることを効果的に抑制することができる。その結果、コンデンサ素子3の温度上昇をより効果的に抑制することができる。
また、第1電流経路401の少なくとも一部が封止樹脂31から露出している。これにより、発熱しやすい第1電流経路401の熱が、封止樹脂31内にこもることを防ぐことができる。それゆえ、バスバー4の放熱を効率的に行うことができ、コンデンサ素子3に伝わる熱を抑制することができる。
以上のごとく、本形態によれば、コンデンサ素子の温度上昇を抑制することができる電力変換装置を提供することができる。
(実施形態2)
本形態は、図9、図10に示すごとく、コンデンサ素子3が、電力変換部の各レグを構成する半導体モジュール2のそれぞれに並列接続されたレグコンデンサである、電力変換装置1の形態である。
すなわち、本形態のコンデンサ素子3は、上アームスイッチング素子と下アームスイッチング素子との直列接続体に、並列接続されている。
本形態は、図9、図10に示すごとく、コンデンサ素子3が、電力変換部の各レグを構成する半導体モジュール2のそれぞれに並列接続されたレグコンデンサである、電力変換装置1の形態である。
すなわち、本形態のコンデンサ素子3は、上アームスイッチング素子と下アームスイッチング素子との直列接続体に、並列接続されている。
かかる構成の電力変換装置1においても、正極バスバー4Pと負極バスバー4Nのうち少なくとも一方は、いずれの第2電流経路402よりも熱抵抗が小さい第1電流経路401を有する。特に、本形態においては、正極バスバー4Pと負極バスバー4Nの双方が、いずれの第2電流経路402よりも熱抵抗が小さい第1電流経路401を有する。また、これを実現するためのバスバー4の構造、半導体モジュール2及びコンデンサモジュール3aの配置の一例が、図10に示す態様である。
同図に示す1つの半導体モジュール2と1つのコンデンサモジュール3aと、一対のバスバー4とによって、電力変換回路における1つのレグが構成される。この構造体を、便宜的に、レグ構造体12という。
同図に示す態様は、各バスバー4が、半導体モジュール2の一つのパワー端子21と、コンデンサモジュール3aの端子との間に、両者を電気的に接続する連結部46を有する。そして各バスバー4は、連結部46の一部から電源接続部41を突出してなる。この電源接続部41は、連結部46における素子接続部42と端子接続部43との間の中央よりも、端子接続部43に近い位置に形成されている。これにより、電源接続部41から端子接続部43までの電流経路である第1電流経路401を、電源接続部41から素子接続部42までの電流経路である第2電流経路402よりも、経路長を短くし、その熱抵抗を小さくしている。図9には、正極バスバー4Pにおける、第1電流経路401の一つと第2電流経路402とに、それぞれ相当する回路上の電流経路を、破線矢印にて示している。
なお、図10においては、1レグ分のレグ構造体12を示したが、電力変換装置1は、略同様のレグ構造体12を少なくとも3個備える。すなわち、三相交流負荷MGを駆動するための電力変換装置1は、少なくとも3層分のレグ構造体12を有する。そして、これらすべてのレグ構造体12が、上述の構成を有することが好ましい。これにより、すべての第1電流経路401が、いずれの第2電流経路402よりも、経路長が短く、また、熱抵抗が小さい、という構成が得られる。
また、各レグ構造体12における電源接続部41は、他のバスバー(図示略)を介して、直流電源BATの電極に接続された構成とすることができる。
また、各レグ構造体12における電源接続部41は、他のバスバー(図示略)を介して、直流電源BATの電極に接続された構成とすることができる。
なお、実施形態2以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。
1 電力変換装置
2 半導体モジュール
3 コンデンサ素子
4P 正極バスバー
4N 負極バスバー
401 第1電流経路
402 第2電流経路
41 電源接続部
42 素子接続部
43 端子接続部
2 半導体モジュール
3 コンデンサ素子
4P 正極バスバー
4N 負極バスバー
401 第1電流経路
402 第2電流経路
41 電源接続部
42 素子接続部
43 端子接続部
Claims (4)
- 直流電源(BAT)に電気的に接続される半導体モジュール(2)と、
上記半導体モジュールに電気的に接続されるコンデンサ素子(3)と、
上記直流電源と上記半導体モジュールと上記コンデンサ素子とを電気的に接続する正極バスバー(4P)及び負極バスバー(4N)と、
上記半導体モジュールを冷却する冷却部(5)と、を有し、
上記正極バスバー及び上記負極バスバーは、それぞれ、上記直流電源に接続される電源接続部(41)と、上記コンデンサ素子に接続される素子接続部(42)と、上記半導体モジュールのパワー端子に接続される端子接続部(43)と、を有すると共に、上記電源接続部と上記端子接続部との間の電流経路である第1電流経路(401)と、上記電源接続部と上記素子接続部との間の電流経路である第2電流経路(402)と、を有し、
上記正極バスバー及び上記負極バスバーの少なくとも一方は、いずれの上記第2電流経路よりも熱抵抗が小さい上記第1電流経路を有する、電力変換装置(1)。 - 上記正極バスバー及び上記負極バスバーの少なくとも一方は、いずれの上記第2電流経路よりも経路長が短い上記第1電流経路を有する、請求項1に記載の電力変換装置。
- 複数の上記半導体モジュールが積層配置された積層体(11)を有し、該積層体に対して、積層方向(X)に直交する横方向(Y)にずれた位置に、上記コンデンサ素子が配置されており、
上記正極バスバー及び上記負極バスバーは、上記第1電流経路の一部と上記第2電流経路の一部とを少なくとも構成する共通部(44)と、上記共通部から分岐して上記端子接続部をそれぞれ備えた複数の分岐部(45)とを有し、
上記正極バスバー及び上記負極バスバーの少なくとも一方は、上記共通部における上記第1電流経路を基準にして、上記横方向において、上記端子接続部までの距離(L1)が、上記素子接続部までの距離(L2)よりも短い、請求項1又は2に記載の電力変換装置。 - 上記正極バスバー及び上記負極バスバーの少なくとも一方は、その一部が封止樹脂(31)にて封止されており、かつ、上記第1電流経路の少なくとも一部が上記封止樹脂から露出している、請求項1〜3のいずれか一項に記載の電力変換装置。
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