JP7192694B2 - コンデンサモジュール - Google Patents

Description

この明細書における開示は、コンデンサモジュールに関する。

特許文献１は、コンデンサモジュールを開示する。先行技術文献の記載内容は、この明細書における技術的要素の説明として、参照により援用される。

特開２０１４－２０７４２７号公報

特許文献１のコンデンサモジュールは、放電部品（放電抵抗）を備える。コンデンサ素子との接続性などを考慮し、バスバーは、たとえば小片部を有する。この小片部が、コンデンサ素子の電極に接続されている。よって、小片部、すなわち電極との接続部に電流が集中し、局所的に発熱する。放電部品も、コンデンサの電荷を放電する際に発熱する。上述の観点において、または言及されていない他の観点において、パワーモジュールにはさらなる改良が求められている。

開示されるひとつの目的は、信頼性の高いコンデンサモジュールを提供することにある。

ここに開示されたコンデンサモジュールは、
コンデンサ素子（３０）と、
コンデンサ素子の電極に接続された小片部（４２ｅ）を有するバスバー（４０、４２）と、
コンデンサ素子とバスバーの小片部を含む一部とを一体的に封止する封止樹脂体（５０）と、
一面および一面とは板厚方向において反対の裏面を有する基板（６１）と、少なくとも一面に実装された複数の抵抗素子（６２）と、を有し、一面がコンデンサ素子の電極形成面に対向するように配置され、コンデンサ素子に並列接続された放電部品（６０）と、を備え、
放電部品の発熱による基板の一面の温度が、板厚方向の平面視で小片部と電極との接続部と重なる基板の重なり領域（６１ｃ）において、接続部と重らない基板の非重なり領域（６１ｄ）よりも低くなるように、複数の抵抗素子が基板に配置されている。

バスバーにおける小片部、すなわち電極との接続部には電流が集中し、発熱する。また、放電部品を構成する抵抗素子も発熱する。開示されたコンデンサモジュールによると、放電部品の発熱による基板の一面の温度が、接続部と重なる基板の重なり領域において非重なり領域よりも低くなるように、複数の抵抗素子が配置されている。このため、熱干渉を抑制できる。この結果、信頼性の向上と、板厚方向の体格増大の抑制とが実現される。

この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲及びこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、及び効果は、後続の詳細な説明、及び添付の図面を参照することによってより明確になる。

第１実施形態に係るコンデンサモジュールが適用される駆動システムを示す図である。 コンデンサモジュールの概略構成を示す平面図である。 コンデンサ素子およびバスバーを示す平面図である。 接続部と抵抗素子との位置関係を示す図である。 図２のV-V線に沿う断面図である。 図２のVI-VI線に沿う断面図である。 抵抗素子による放電抵抗の等価回路を示す図である。 変形例を示す図である。 第２実施形態に係るコンデンサモジュールを示す断面図である。 第３実施形態に係るコンデンサモジュールにおいて、接続部と抵抗素子との位置関係を示す図である。

以下、図面に基づいて複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的におよび／または構造的に対応する部分および／または関連付けられる部分には同一の参照符号が付される場合がある。対応する部分および／または関連付けられる部分については、他の実施形態の説明を参照することができる。以下に示すコンデンサモジュールは、たとえば電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド自動車（ＨＶ）などの電動車両に適用可能である。

（第１実施形態）
先ず、図１に基づき、コンデンサモジュールが適用された車両の駆動システムの概略構成について説明する。

＜車両の駆動システム＞
図１に示すように、車両の駆動システム１は、直流電源２と、モータジェネレータ３と、電力変換装置４を備えている。

直流電源２は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの充放電可能な二次電池で構成された高圧源である。モータジェネレータ３は、三相交流方式の回転電機である。モータジェネレータ３は、車両の走行駆動源、すなわち電動機として機能する。モータジェネレータ３は、回生時に発電機として機能する。電力変換装置４は、直流電源２とモータジェネレータ３との間で電力変換を行う。電力変換装置４は、コンデンサモジュールを備えて構成されている。

＜電力変換装置の回路構成＞
次に、電力変換装置４の回路構成について説明する。図１に示すように、電力変換装置４は、高電位電源ライン５と、低電位電源ライン６と、インバータ７と、出力ライン８と、平滑コンデンサＣ１と、放電抵抗Ｒ１を備えている。

高電位電源ライン５および低電位電源ライン６は、直流電源２とインバータ７とを電気的に接続する電源配線部である。高電位電源ライン５は、直流電源２の正極側に接続される。高電位電源ライン５は、Ｐライン、正極配線などと称されることがある。低電位電源ライン６は、直流電源２の負極側に接続される。低電位電源ライン６は、Ｎライン、負極配線などと称されることがある。

インバータ７は、図示しない制御回路によるスイッチング制御にしたがって、直流電圧を三相交流電圧に変換し、モータジェネレータ３へ出力する。これにより、モータジェネレータ３は、所定のトルクを発生するように駆動する。インバータ７は、車両の回生制動時、車輪からの回転力を受けてモータジェネレータ３が発電した三相交流電圧を、制御回路によるスイッチング制御にしたがって直流電圧に変換し、高電位電源ライン５へ出力する。このように、インバータ７は、直流電源２とモータジェネレータ３との間で双方向の電力変換を行う。インバータ７は、ＤＣ－ＡＣ変換部である。

インバータ７は、三相分の上下アーム回路を備えて構成されている。各相の上下アーム回路は、高電位電源ライン５と低電位電源ライン６の間で、２つのアームが直列に接続されてなる。各相の上下アーム回路において、上アームと下アームの接続点は、モータジェネレータ３への出力ライン８（出力配線）に接続されている。各アームは、少なくともひとつのスイッチング素子Ｓ１を備えて構成される。

本実施形態では、スイッチング素子Ｓ１として、ｎチャネル型の絶縁ゲートバイポーラトランジスタを採用している。スイッチング素子Ｓ１のそれぞれには、還流用のダイオードＤ１が逆並列に接続されている。ひとつのアームはひとつのスイッチング素子Ｓ１を備えており、２つのスイッチング素子Ｓ１が直列に接続されて一相分の上下アーム回路が構成されている。上アームにおいて、スイッチング素子Ｓ１（ＩＧＢＴ）のコレクタ電極が、高電位電源ライン５に接続されている。下アームにおいて、スイッチング素子Ｓ１（ＩＧＢＴ）のエミッタ電極が、低電位電源ライン６に接続されている。そして、上アーム側のスイッチング素子Ｓ１（ＩＧＢＴ）のエミッタ電極と、下アーム側のスイッチング素子Ｓ１のコレクタ電極が相互に接続され、且つ、出力ライン８に接続されている。

平滑コンデンサＣ１は、高電位電源ライン５と低電位電源ライン６との間に接続されている。平滑コンデンサＣ１は、主として、直流電源２から供給される直流電圧を平滑化する。平滑コンデンサＣ１は、インバータ７、すなわち上下アーム回路に並列に接続されている。

放電抵抗Ｒ１は、平滑コンデンサＣ１に対して並列に接続されている。放電抵抗Ｒ１は、平滑コンデンサＣ１とともに直流電源２に対して並列となるように接続されている。放電抵抗Ｒ１は、平滑コンデンサＣ１の端子間電圧を所定の電圧まで低下させるために、平滑コンデンサＣ１に蓄積された電荷を放電する。たとえばイグニッションキーのオフ操作により直流電源２からの電力の供給が遮断されると、放電抵抗Ｒ１は、平滑コンデンサＣ１に蓄積された電荷を強制的に（急速に）放電させる。放電抵抗Ｒ１は、電荷を放電させて熱として消費する。コンデンサモジュール１０は、平滑コンデンサＣ１および放電抵抗Ｒ１を備えている。

電力変換装置４は、電力変換部として、コンバータをさらに備えてもよい。コンバータは、直流電圧を異なる値の直流電圧に変換するＤＣ－ＤＣ変換部である。コンバータは、直流電源２と平滑コンデンサＣ１（放電抵抗Ｒ１）との間に設けられる。コンバータは、たとえばリアクトルと上記したひとつの上下アーム回路を備えて構成される。また、駆動指令を出力する制御回路、駆動指令に基づいて駆動信号をスイッチング素子に出力する駆動回路などをさらに備えてもよい。また、直流電源２からの電源ノイズを除去するフィルタコンデンサをさらに備えてもよい。フィルタコンデンサは、直流電源２とコンバータとの間に設けられる。この場合、コンデンサモジュール１０は、フィルタコンデンサを備えることができる。フィルタコンデンサ用の放電抵抗を設けてもよい。

＜コンデンサモジュール＞
次に、図２、図３、図４、および図５に基づき、コンデンサモジュール１０の概略構成について説明する。図３では、コンデンサ素子とバスバーとの接続構造を示すために、図２に対してコンデンサケースや封止樹脂体を省略して図示している。図４および図５では、はんだを省略している。以下において、基板６１の板厚方向をＺ方向と示す。また、Ｚ方向に直交する一方向であり、コンデンサ素子３０の並び方向をＸ方向、Ｚ方向およびＸ方向の両方向に直交する方向をＹ方向と示す。特に断りのない限り、ＸＹ平面に沿う形状、すなわちＺ方向から平面視した形状を、単に平面形状と示す。

図２～図４に示すように、コンデンサモジュール１０は、コンデンサケース２０と、コンデンサ素子３０と、バスバー４０と、封止樹脂体５０と、放電部品６０を備えている。

コンデンサケース２０は、一面が開口する箱状をなしている。コンデンサケース２０は、コンデンサ素子３０やバスバー４０の一部を収容する。コンデンサケース２０は、たとえば樹脂材料、金属材料を用いて形成されている。本実施形態のコンデンサケース２０は、樹脂成形体である。

コンデンサケース２０は、平面略矩形状（長方形）をなしている。コンデンサケース２０は、底壁２１と、側壁２２を有している。側壁２２は、筒状をなしている。側壁２２は、平面略矩形環状をなしている。側壁２２の筒の一端が底壁２１により閉塞され、他端が開口している。側壁２２において、底壁２１に連なる下端とは反対の上端側に、後述する保持部材７０の端部を受ける受け部２３が形成されている。受け部２３は、保持部材７０を支持する段差部である。コンデンサケース２０内には、複数のコンデンサ素子３０が収容されている。本実施形態では、２つのコンデンサ素子３０が収容されている。

コンデンサ素子３０は、平滑コンデンサＣ１を構成する。上記したようにフィルタコンデンサを備える場合には、平滑コンデンサＣ１とともにフィルタコンデンサを構成してもよい。コンデンサ素子３０としては、たとえばフィルムコンデンサ素子を採用することができる。コンデンサ素子３０は、Ｚ方向を軸にしてフィルムを巻回している。コンデンサ素子３０は、Ｚ方向の両端面に電極３１、３２を有している。電極３１、３２は、メタリコンと称されることがある。

電極３１は、コンデンサ素子３０の正極端子側の金属電極であり、底壁２１と対向する面に形成されている。電極３２は、コンデンサ素子３０の負極端子側の金属電極であり、電極３１の形成面とは反対の面、すなわち、基板６１との対向面に形成されている。２つのコンデンサ素子３０は、軸方向を互いに平行にして、Ｘ方向に並んで配置されている。

バスバー４０は、コンデンサ素子３０に電気的に接続された配線部材である。バスバー４０は、板状の金属部材である。バスバー４０は、はんだ接合、抵抗溶接などにより、対応する電極３１、３２に接続されている。バスバー４０は、上記した高電位電源ライン５を構成するＰバスバー４１と、低電位電源ライン６を構成するＮバスバー４２を有している。

Ｐバスバー４１は、電極３１の形成面と対向する対向部４１ａを有している。対向部４１ａの一部分が、抵抗溶接、はんだ接合などにより、電極３１に接続されている。対向部４１ａは、複数のコンデンサ素子３０にわたって設けられ、それぞれの電極３１に接続されている。Ｐバスバー４１は、対向部４１ａに加えて、端子部４１ｂ、４１ｃと、連結部４１ｄを有している。端子部４１ｂは、外部との接続のために、Ｚ方向に延設され、封止樹脂体５０から突出している。端子部４１ｂには、スイッチング素子Ｓ１の半導体チップを含み、インバータ７を構成する半導体装置（図示略）の正極端子が接続される。端子部４１ｂの先端において、半導体装置（正極端子）それぞれとの接続部が分岐して設けられてもよい。

端子部４１ｃは、直流電源２の正極側と電気的に接続される。端子部４１ｃは、端子部４１ｂとは離れた位置で外部に突出している。本実施形態では、端子部４１ｃが、対向部４１ａからＺ方向に延設され、封止樹脂体５０において端子部４１ｂと同じ面から突出している。連結部４１ｄは、対向部４１ａと端子部４１ｂをつないでいる。連結部４１ｄの一部は、コンデンサ素子３０と、コンデンサケース２０の長手辺側の側壁２２との間に配置されている。連結部４１ｄは、ＹＺ平面において、略Ｌ字状をなしている。

Ｎバスバー４２は、電極３２の形成面と対向する対向部４２ａを有している。対向部４２ａの一部分が、抵抗溶接、はんだ接合などにより、電極３２に接続されている。対向部４２ａは、複数のコンデンサ素子３０にわたって設けられ、それぞれの電極３２に接続されている。Ｎバスバー４２は、対向部４２ａに加えて、端子部４２ｂ、４２ｃを有している。端子部４２ｂは、外部との接続のために、Ｚ方向に延設され、封止樹脂体５０において端子部４１ｂと同じ面から突出している。端子部４２ｂの少なくとも一部は、端子部４１ｂと略平行に配置されている。端子部４１ｂ、４２ｂの間には、絶縁体４５が介在している。絶縁体４５の一部は、Ｐバスバー４１とＮバスバー４２とを電気的に分離している。絶縁体４５の他の一部は、Ｐバスバー４１とコンデンサ素子３０の電極３２とを電気的に分離している。

端子部４２ｂには、半導体装置の負極端子が接続される。端子部４２ｂの先端において、半導体装置（負極端子）それぞれとの接続部が分岐して設けられてもよい。図示しないが、複数の半導体装置は、冷却器と交互に積層されて半導体モジュールを構成する。この半導体モジュールが、バスバー４０の端子部４１ｂ、４２ｂに接続される。端子部４２ｃは、直流電源２の負極側と電気的に接続される。端子部４２ｃは、端子部４２ｂとは離れた位置で外部に突出している。本実施形態では、端子部４２ｃが、対向部４２ａからＺ方向に延設され、封止樹脂体５０において端子部４１ｃと同じ面から突出している。

詳しくは、Ｎバスバー４２の対向部４２ａにおいて、Ｚ方向からの平面視において電極３２と重なる部分に、切り欠き４２ｄが局所的に形成されている。切り欠き４２ｄは、対向部４２ａを板厚方向に貫通している。この切り欠き４２ｄにより、対向部４２ａは小片部４２ｅを有している。切り欠き４２ｄは、小片部４２ｅの周りに形成されている。小片部４２ｅは、切り欠き４２ｄによる貫通領域内に突出している。小片部４２ｅは、はんだ接合や抵抗溶接時の熱が、面積の広い対向部４２ａ（Ｎバスバー４２）の他の部分に逃げるのを抑制する。本実施形態では、ひとつの電極３２に対して、４つの切り欠き４２ｄが設けられている。また、ひとつの切り欠き４２ｄに対して２つの小片部４２ｅが設けられている。Ｎバスバー４２は、ひとつの電極３２と、８つの小片部４２ｅにより８箇所で接続されている。小片部４２ｅは、はんだ８０を介して、電極３２に接続されている。なお、Ｐバスバー４１も、電極３１との間に同様の接続構造をなしている。

封止樹脂体５０は、コンデンサ素子３０とバスバー４０の一部とを一体的に封止している。封止樹脂体５０は、コンデンサケース２０内に充填されている。封止樹脂体５０としては、エポキシ樹脂等を用いることができる。本実施形態では、封止樹脂体５０が、コンデンサケース２０の側壁２２の上端とほぼ面一の位置まで充填されている。バスバー４０におけるコンデンサ素子３０との接続部は、封止樹脂体５０によって封止されている。

放電部品６０は、上記した放電抵抗Ｒ１を構成する。放電部品６０は、絶縁材料を含む基材に、配線がパターニングされた基板６１と、基板６１に実装された複数の抵抗素子６２を有している。基板６１は、配線基板、プリント基板と称されることがある。抵抗素子６２は、チップ抵抗と称されることがある。

基板６１は、Ｚ方向においてコンデンサ素子３０（電極３２）と対向する一面６１ａと、一面６１ａとは反対の裏面６１ｂを有している。抵抗素子６２は、少なくとも一面６１ａに実装（配置）されている。図４および図５に示すように、本実施形態では、抵抗素子６２が、基板６１の一面６１ａのみに実装されている。複数の抵抗素子６２は、基板６１に形成された配線パターンにより並列回路をなしている。

なお、基板６１の一面６１ａ、および／または、抵抗素子６２は、封止樹脂体５０に接触してもよいし、封止樹脂体５０との間に、輻射熱による熱伝導が可能な低度の隙間を有してもよい。本実施形態では、基板６１の一面６１ａに封止樹脂体５０が接触しており、抵抗素子６２は封止樹脂体５０に埋設されている。

放電部品６０（放電抵抗Ｒ１）は、コンデンサ素子３０（平滑コンデンサＣ１）に並列接続されている。放電部品６０を、コンデンサケース２０に対して直接的に固定してもよし、間接的に固定してもよい。本実施形態では、コンデンサモジュール１０が保持部材７０をさらに備えており、放電部品６０は、保持部材７０を介してコンデンサケース２０に固定されている。

保持部材７０は、フレーム７１と、ねじ７２と、Ｐリード７３と、Ｎリード７４を有している。フレーム７１は、樹脂材料を用いて成形されている。フレーム７１は一面が開口する底の浅い箱状をなしている。フレーム７１の底部には、貫通孔７１ａが形成されている。フレーム７１は、コンデンサケース２０の受け部２３に支持されている。フレーム７１は受け部２３に支持されるとともに、たとえば嵌合構造（図示略）によってコンデンサケース２０に固定されている。

基板６１は、フレーム７１の底部上に配置された状態で、ねじ７２によりフレーム７１に固定されている。フレーム７１には、Ｐリード７３およびＮリード７４がインサートされている。Ｐリード７３およびＮリード７４は、放電部品６０とコンデンサ素子３０とを電気的に接続する配線部材である。

Ｐリード７３は、放電部品６０とコンデンサ素子３０の電極３１とを電気的に接続する。図２に示すように、Ｐリード７３は、２つの端子部７３ａ、端子部７３ｂを有している。端子部７３ａは、Ｐバスバー４１に接続されている。具体的には、Ｐバスバー４１の連結部４１ｄのうち、電極３２側に配置された部分に接続されている。端子部７３ｂは、基板６１に挿入実装されている。端子部７３ｂは、一面６１ａ側から裏面６１ｂ側に突出している。

Ｎリード７４は、放電部品６０とコンデンサ素子３０の電極３２とを電気的に接続する。図２に示すように、Ｎリード７４は、２つの端子部７４ａ、端子部７４ｂを有している。端子部７４ａは、Ｎバスバー４２に接続されている。具体的には、Ｎバスバー４２の対向部４２ａのうち、上方に基板６１が配置されないコンデンサ素子３０側の部分に接続されている。端子部７４ｂは、基板６１に挿入実装されている。端子部７４ｂも、一面６１ａ側から裏面６１ｂ側に突出している。

＜抵抗素子＞
次に、図４、図５、図６、および図７に基づき、複数の抵抗素子６２の配置、および、抵抗素子６２による回路構成について説明する。図６では、便宜上、一面側に配置された抵抗素子６２および配線パターン６３を、実線で示している。

図４～図６に示すように、基板６１は、Ｚ方向の平面視において、上記した小片部４２ｅと電極３２との接続部と重なる重なり領域６１ｃと、接続部と重ならない非重なり領域６１ｄを有している。本実施形態では、複数の抵抗素子６２が、重なり領域６１ｃに配置された重なり素子６２ｃと、非重なり領域６１ｄに配置された非重なり素子６２ｄを含んでいる。

図６に示すように、基板６１の一面６１ａには、１８個の抵抗素子６２が実装されている。このうち、４つの抵抗素子６２が重なり素子６２ｃであり、残りの抵抗素子６２が非重なり素子６２ｄである。Ｘ方向を行方向、Ｙ方向を列方向とすると、抵抗素子６２は３行×６列の配置となっている。各列の抵抗素子６２が、配線パターン６３により直列に接続されるとともに、各列の回路が並列に接続されている。２列目と５列目に重なり素子６２ｃが配置されている。１列目、３列目、４列目、および６列目には、重なり素子６２ｃが配置されておらず、非重なり素子６２ｄのみが配置されている。

図７は、抵抗素子６２による放電抵抗Ｒ１の回路構成を示している。回路６０１～６０６の符号末尾は、上記した６つの列に対応している。回路６０１～６０６は、それぞれ３つの抵抗素子６２が直列に接続されて構成されている。回路６０１は、１列目の回路を示し、回路６０２は、２列目の回路を示している。２列目と５列目に対応する回路６０２、６０５が、重なり素子６２ｃを含んでいる。回路６０２、６０５は、２つの重なり素子６２ｃと、ひとつの非重なり素子６２ｄの直列回路である。回路６０１、６０３、６０４、６０６は、３つの非重なり素子６２ｄの直列回路である。

本実施形態において、重なり素子６２ｃの抵抗値Ｒｃは、非重なり素子６２ｄの抵抗値Ｒｄよりも大きい（Ｒｃ＞Ｒｄ）。複数の重なり素子６２ｃにおいて、抵抗値Ｒｃは互いに略等しい。複数の非重なり素子６２ｄにおいて、抵抗値Ｒｄは互いに略等しい。よって、回路６０２の全体の抵抗値は、２Ｒｃ＋Ｒｄである。回路６０５についても同様である。一方、回路６０１の全体の抵抗値は、３Ｒｄである。回路６０３、６０４、６０６についても同様である。このように、回路６０２、６０５の抵抗値が回路６０１、６０３、６０４、６０６の抵抗値よりも大きい。

＜第１実施形態のまとめ＞
本実施形態では、バスバー４０、たとえばＮバスバー４２に小片部４２ｅを設けており、小片部４２ｅと対応する電極３２とを接続している。小片部４２ｅを設けることで、接続時に印加する熱、たとえばはんだ８０を溶融させる熱が、Ｎバスバー４２の大きな熱マスに逃げるのを抑制することができる。したがって、バスバー４０と対応する電極３１、３２との接続性（接続しやすさ）や接続信頼性を向上することができる。

一方、小片部４２ｅによって電流経路が狭められており、小片部４２ｅ、すなわち電極３２との接続部に電流が集中する。電流集中により、バスバー４０において接続部は局所的に発熱する。すなわち、接続部において、他のバスバー４０の部分よりも発熱量が大きい。また、はんだ８０を用いた場合、はんだ８０の抵抗率がバスバー４０を構成する金属（たとえば銅）よりも大きいため、発熱する。また、放電部品６０を構成する抵抗素子６２も、コンデンサ素子３０の電荷を放電する際に発熱する。このため、対向配置されたバスバーと放電部品とにおいて、相互の熱干渉が問題となる。たとえば、放電部品において、小片部による接続部と重なる領域は、接続部からの熱の影響が大きい。接続部の熱により、抵抗素子における基板との接続部の信頼性が低下する虞がある。抵抗素子の熱が小片部側の接続部に伝達されると、たとえば小片部側の接続部の信頼性が低下する虞がある。また、コンデンサ素子が熱の影響を受け、信頼性が低下する虞がある。

これに対し、本実施形態では、基板６１の重なり領域６１ｃに配置される重なり素子６２ｃの抵抗値Ｒｃが、非重なり領域６１ｄに配置される非重なり素子６２ｄの抵抗値Ｒｄよりも大きい（Ｒｃ＞Ｒｄ）。これにより、並列回路を構成する６つの回路６０１～６０６のうち、回路６０２、６０５の抵抗値が、回路６０１、６０３、６０４、６０６の抵抗値よりも大きい。並列回路では、発熱が抵抗値に反比例する。よって、回路６０２、６０５の発熱が、回路６０１、６０３、６０４、６０６よりも小さくなる。また、重なり素子６２ｃの発熱が、重なり素子６２ｃの抵抗値Ｒｃが非重なり素子６２ｄの抵抗値Ｒｄと等しい場合よりも小さくなる。

以上のように、小片部４２ｅによる接続部の直上に位置する重なり素子６２ｃの発熱を抑制することができる。この結果、放電部品６０（抵抗素子６２）の発熱による基板６１の一面６１ａの温度は、重なり領域６１ｃにおいて非重なり領域６１ｄよりも低くなる。よって、接続部（バスバー４０）側からの熱の影響を加味した状態で、重なり領域６１ｃの温度と非重なり領域６１ｄの温度とが互いに近づく。よって、小片部４２ｅによる接続部と放電部品６０（抵抗素子６２）との熱干渉を抑制することができ、ひいては、信頼性の高いコンデンサモジュール１０を提供することができる。また、小片部による接続部と抵抗素子（重なり素子）との対向距離を広くすることで熱干渉を抑制する構成に較べて、Ｚ方向の体格増大を抑制することができる。なお、抵抗素子６２の発熱による基板６１の一面６１ａの温度とは、小片部４２ｅによる接続部の熱などの影響を除外し、抵抗素子６２の発熱の影響のみを考慮した温度である。

本実施形態では、すべての抵抗素子６２が、基板６１の一面６１ａに実装されている。特に一面６１ａがフレーム７１により部分的に支持され、抵抗素子６２が、貫通孔７１ａを通じてフレーム７１の底部内面よりもコンデンサ素子３０に近づいている。よって、Ｚ方向の体格増大を効果的に抑制しつつ、信頼性の高いコンデンサモジュール１０を提供することができる。

なお、抵抗素子６２による並列回路は、上記した例に限定されない。回路６０２、６０５が、重なり素子６２ｃとともに非重なり素子６２ｄも含む例を示したが、これに限定されない。重なり素子６２ｄのみを有してもよい。並列接続される回路の数および回路パターンは、上記した例に限定されない。各回路を構成する抵抗素子６２の数および配置も、上記した例に限定されない。回路６０２、６０５が含む重なり素子６２ｃの数も上記した例に限定されない。各回路がひとつの抵抗素子６２のみを有して構成されてもよい。たとえば回路６０２、６０５がひとつの重なり素子６２ｃのみを含んで構成され、回路６０１、６０３、６０４、６０６がひとつの非重なり素子６２ｄのみを含んで構成されてもよい。

バスバー４０と対応する電極３１、３２との接続数および接続位置は、上記した例に限定されない。すなわち、小片部４２ｅの数および位置は、上記した例に限定されない。切り欠き４２ｄおよび小片部４２ｅの形状は、上記した例に限定されない。たとえばひとつの切り欠き４２ｄによりひとつの小片部４２ｅのみが形成されてもよい。

並列接続されるひとつの回路が複数の重なり素子６２ｃを含む場合、重なり素子６２ｃの抵抗値Ｒｃに差をつけてもよい。たとえば図８に示す変形例では、回路６０２、６０５において、バスバー４０の端子部４１ｂ、４２ｂに対して遠い側の重なり素子６２ｃを第１重なり素子６２ｃ１、近い側を第２重なり素子６２ｃ２としている。そして、第１重なり素子６２ｃ１の抵抗値Ｒｃ１を、第２重なり素子６２ｃ２の抵抗値Ｒｃ２よりも大きくしている。上記したように、端子部４１ｂ、４２ｂには、冷却器を備えた半導体モジュールが接続される。よって、端子部４１ｂ、４２ｂに近いほうが、冷却器による冷却の効果が高い。図８に示す例によれば、冷却器の影響が小さい側の重なり素子６２ｃ（第１重なり素子６２ｃ１）の抵抗値を大きくし、発熱をより抑制する。よって、信頼性の高いコンデンサモジュール１０を提供することができる。なお、端子部４１ｂ、４２ｂが、バスバーの突出部に相当する。

（第２実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。先行実施形態では、すべての抵抗素子６２を基板６１の一面６１ａに配置していた。これに代えて、抵抗素子６２の一部を裏面６１ｂに配置し、残りを一面６１ａに配置してもよい。

図９は、本実施形態に係るコンデンサモジュール１０を示している。図９は、図５に対応している。このコンデンサモジュール１０において、重なり素子６２ｃは、基板６１における重なり領域６１ｃの裏面６１ｂ側に配置されている。非重なり素子６２ｄは、先行実施形態同様、非重なり領域６１ｄの一面６１ａ側に配置されている。それ以外の構成は、先行実施形態と同じである。たとえば、重なり素子６２ｃの抵抗値Ｒｃは、非重なり素子６２ｄの抵抗値Ｒｄよりも大きい。

＜第２実施形態のまとめ＞
本実施形態では、重なり素子６２ｃが裏面６１ｂされているため、抵抗素子６２の発熱による基板６１の一面６１ａの温度は、重なり領域６１ｃにおいてさらに低くなる。また、小片部４２ｅによる接続部と重なり素子６２ｃとの距離は、先行実施形態よりも長くなる。したがって、小片部４２ｅによる接続部と放電部品６０（抵抗素子６２）との熱干渉を効果的に抑制することができる。この結果、コンデンサモジュール１０の信頼性をさらに高めることもできる。

なお、先行実施形態同様、重なり素子６２ｃの抵抗値Ｒｃが、非重なり素子６２ｄの抵抗値Ｒｄよりも大きい例を示したが、これに限定されない。たとえば重なり素子６２ｃの抵抗値Ｒｃと非重なり素子６２ｄの抵抗値Ｒｄとを略等しくしてもよい。上記したように、裏面配置によって、小片部４２ｅによる接続部と重なり素子６２ｃとの距離が長くなる。よって、抵抗素子６２の発熱による基板６１の一面６１ａの温度を、重なり領域６１ｃにおいて非重なり領域６１ｄよりも低くすることができる。

本実施形態において、先行実施形態の変形例（図８）に示した構成を適用してもよい。

（第３実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。先行実施形態では、抵抗素子６２の発熱による基板６１の一面６１ａの温度が、重なり領域６１ｃにおいて非重なり領域６１ｄよりも低くなるように、重なり素子６２ｃを含む抵抗素子６２を配置する例を示した。これに代えて、抵抗素子６２が重なり素子６２ｃを含まない構成としてもよい。

図１０は、本実施形態に係るコンデンサモジュール１０において、小片部４２ｅによる接続部と抵抗素子６２との位置関係を示している。図１０は、図６に対応している。図１０に示すように、抵抗素子６２は、基板６１の重なり領域６１ｃには配置されず、非重なり領域６１ｄに配置されている。抵抗素子６２は、重なり素子６２ｃを含まず、非重なり素子６２ｄのみを含んでいる。それ以外の構成は、先行実施形態と同じである。たとえば、６列の回路が並列接続されて、放電抵抗Ｒ１が構成される。

＜第３実施形態のまとめ＞
本実施形態では、意図的に、基板６１の重なり領域６１ｃに抵抗素子６２を配置していない。このような抵抗素子６２の配置により、抵抗素子６２の発熱による基板６１の一面６１ａの温度が、重なり領域６１ｃにおいて非重なり領域６１ｄよりも低くなる。したがって、小片部４２ｅによる接続部と放電部品６０（抵抗素子６２）との熱干渉を効果的に抑制することができる。この結果、コンデンサモジュール１０の信頼性をさらに高めることもできる。

なお、複数の抵抗素子６２による回路構成は、上記した例に限定されない。すべての抵抗素子６２が直列接続されて放電抵抗Ｒ１を構成してもよい。

（他の実施形態）
この明細書及び図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。たとえば開示は、実施形態において示された部品及び／又は要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品及び／又は要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品及び／又は要素の置き換え、又は組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。

明細書及び図面等における開示は、請求の範囲の記載によって限定されない。明細書及び図面等における開示は、請求の範囲に記載された技術的思想を包含し、さらに請求の範囲に記載された技術的思想より多様で広範な技術的思想に及んでいる。よって、請求の範囲の記載に拘束されることなく、明細書及び図面等の開示から、多様な技術的思想を抽出することができる。

スイッチング素子Ｓ１としてＩＧＢＴの例を示したが、これに限定されない。たとえばＭＯＳＦＥＴを採用することもできる。ダイオードＤ１としては、寄生ダイオードを用いることもできる。

コンデンサモジュール１０および電力変換装置４は、２つのモータジェネレータを備えた駆動システム１に適用することもできる。この場合、電力変換装置４は、２つのインバータ７を備えることとなる。

コンデンサモジュール１０は、少なくともコンデンサ素子３０、バスバー４０、封止樹脂体５０、および放電部品６０を備えればよい。封止樹脂体５０を、コンデンサモジュール１０の外装体としてもよい。たとえば放電部品６０を、外装体である封止樹脂体５０に固定することもできる。封止樹脂体５０に、保持部材７０をインサートしてもよい。

１…駆動システム、２…直流電源、３…モータジェネレータ、４…電力変換装置、５…高電位電源ライン、６…低電位電源ライン、７…インバータ、８…出力ライン、１０…コンデンサモジュール、２０…コンデンサケース、２１…底壁、２２…側壁、２３…受け部、３０…コンデンサ素子、３１、３２…電極、４０…バスバー、４１…Ｐバスバー、４１ａ…対向部、４１ｂ、４１ｃ…端子部、４１ｄ…連結部、４２…Ｎバスバー、４２ａ…対向部、４２ｂ、４２ｃ…端子部、４２ｄ…切り欠き、４２ｅ…小片部、４５…絶縁体、５０…封止樹脂体、６０…放電部品、６１…基板、６１ａ…一面、６１ｂ…裏面、６１ｃ…重なり領域、６１ｄ…非重なり領域、６２…抵抗素子、６２ｃ…重なり素子、６２ｃ１…第１重なり素子、６２ｃ２…第２重なり素子、６２ｄ…非重なり素子、６３…配線パターン、６０１、６０２、６０３、６０４、６０５、６０６…回路、７０…保持部材、７１…フレーム、７１ａ…貫通孔、７２…ねじ、７３…Ｐリード、７３ａ、７３ｂ…端子部、７４…Ｎリード、７４ａ、７４ｂ…端子部、８０…はんだ、Ｃ１…平滑コンデンサ、Ｄ１…ダイオード、Ｒ１…放電抵抗、Ｓ１…スイッチング素子

Claims (6)

1. コンデンサ素子（３０）と、
   前記コンデンサ素子の電極に接続された小片部（４２ｅ）を有するバスバー（４０、４２）と、
   前記コンデンサ素子と前記バスバーの前記小片部を含む一部とを一体的に封止する封止樹脂体（５０）と、
   一面および前記一面とは板厚方向において反対の裏面を有する基板（６１）と、少なくとも前記一面に実装された複数の抵抗素子（６２）と、を有し、前記一面が前記コンデンサ素子の電極形成面に対向するように配置され、前記コンデンサ素子に並列接続された放電部品（６０）と、を備え、
   前記放電部品の発熱による前記基板の前記一面の温度が、前記板厚方向の平面視で前記小片部と前記電極との接続部と重なる前記基板の重なり領域（６１ｃ）において、前記接続部と重らない前記基板の非重なり領域（６１ｄ）よりも低くなるように、複数の前記抵抗素子が前記基板に配置されているコンデンサモジュール。
2. 前記抵抗素子は、前記重なり領域に配置された重なり素子（６２ｃ）と、前記非重なり領域に配置された非重なり素子（６２ｄ）と、を含み、
   複数の前記抵抗素子は、前記重なり素子を含む回路と、前記非重なり素子のみを含む回路との並列回路を構成し、
   前記重なり素子の抵抗値が、前記非重なり素子の抵抗値よりも大きい請求項１に記載のコンデンサモジュール。
3. すべての前記抵抗素子が、前記一面に実装されている請求項２に記載のコンデンサモジュール。
4. 前記抵抗素子は、前記重なり領域に配置された重なり素子（６２ｃ）と、前記非重なり領域に配置された非重なり素子（６２ｄ）と、を含み、
   複数の前記抵抗素子は、前記重なり素子を含む回路と、前記非重なり素子のみを含む回路との並列回路を構成し、
   前記重なり素子は前記裏面に実装され、前記非重なり素子は前記一面に実装されている請求項１又は請求項２に記載のコンデンサモジュール。
5. 前記バスバーは、前記封止樹脂体から外部に突出する突出部（４１ｂ、４２ｂ）を有し、
   複数の前記重なり領域のそれぞれに配置された複数の前記重なり素子において、前記突出部に対して遠い第１重なり素子の抵抗値が、前記第１重なり素子よりも前記突出部に対して近い第２重なり素子の抵抗値よりも大きい請求項２～４いずれか１項に記載のコンデンサモジュール。
6. 前記抵抗素子は、前記基板において、前記重なり領域に配置されず、前記非重なり領域に配置されている請求項１に記載のコンデンサモジュール。

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