JP7414878B2 - 電力変換装置 - Google Patents

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Description

本開示は、電力変換装置に関する。
従来、パワーモジュールと、パワーモジュールに取り付けられた第1基板と、パワーモジュールに取り付けられたバスバーアセンブリと、バスバーアセンブリに取り付けられた第2基板と、を備えている電力変換装置が知られている。第1基板は、第1プリント配線板と、第1基板間接続用コネクタと、を有している。第2基板は、第2プリント配線板と、第2基板間接続用コネクタと、を有している。第1プリント配線板は、パワーモジュールとバスバーアセンブリとの間に配置されている。バスバーアセンブリは、第2プリント配線板と第1プリント配線板との間に配置されている。第1基板間接続用コネクタおよび第2基板間接続用コネクタは、互いに接続されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2020-150749号公報
しかしながら、特許文献1に記載された構成では、第1プリント配線板は、複数のねじによってパワーモジュールに締め付けられている。これにより、第1プリント配線板におけるねじが配置される部分には、電子部品を配置することができない。したがって、第1プリント配線板における電子部品が実装可能な領域が小さくなってしまうという課題があった。
本開示は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、第1基板の第1プリント配線板における電子部品が実装可能な領域を拡大することができる電力変換装置を提供するものである。
本開示に係る電力変換装置は、パワーモジュール設置部材と、パワーモジュール設置部材に設けられたパワーモジュールと、パワーモジュール設置部材に設けられたバスバーアセンブリと、バスバーアセンブリに設けられた第1基板と、を備え、パワーモジュールは、パワーモジュール設置部材とバスバーアセンブリとの間に配置されており、第1基板は、パワーモジュールとバスバーアセンブリとの間に配置された第1プリント配線板と、第1プリント配線板に設けられた第1接続部材とを有し、第1接続部材は、電気伝導性および弾性を有し、第1接続部材とパワーモジュールの信号端子とが互いに接触することによって、第1接続部材とパワーモジュールの信号端子とが互いに電気的に接続されている。
本開示に係る電力変換装置によれば、第1基板の第1プリント配線板における電子部品が実装可能な領域を拡大することができる。
実施の形態1に係る電力変換装置を示す斜視図である。 図1の電力変換装置を示す平面図である。 図2のIII-III線に沿った矢視断面図である。 図1の電力変換装置を示す分解斜視図である。 図3のパワーモジュールを示す拡大断面図である。 図1のバスバーアセンブリおよび第1基板を示す拡大斜視図である。 図6のバスバーアセンブリおよび第1基板を示す平面図である。 図7のVIII-VIII線に沿った矢視断面図である。 図7のバスバーアセンブリを示す平面図である。 図9のX-X線に沿った矢視断面図である。 実施の形態1に係る電力変換装置の組立手順を示すフローチャートである。 実施の形態1に係る電力変換装置を構成する各部材の組付方向および各部材の電気的接続を示す説明図である。 実施の形態2に係る電力変換装置の要部を示す断面図である。 図13のA部を示す拡大図である。 実施の形態3に係る電力変換装置の要部を示す断面図である。 実施の形態4に係る電力変換装置の要部を示す断面図である。 実施の形態5に係る電力変換装置の要部を示す断面図である。 実施の形態6に係る電力変換装置の要部を示す断面図である。 実施の形態7に係る電力変換装置の要部を示す断面図である。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る電力変換装置を示す斜視図である。図2は、図1の電力変換装置を示す平面図である。図3は、図2のIII-III線に沿った矢視断面図である。図4は、図1の電力変換装置を示す分解斜視図である。実施の形態1に係る電力変換装置は、例えば、電動化車両に用いられる。電動化車両としては、例えば、ハイブリッド自動車、電気自動車が挙げられる。
実施の形態1に係る電力変換装置は、パワーモジュール設置部材1と、3つのパワーモジュール2と、バスバーアセンブリ3と、3つの第1基板4と、第2基板5と、平滑コンデンサ6と、を備えている。
パワーモジュール設置部材1は、それぞれのパワーモジュール2を冷却する機能を有している。パワーモジュール設置部材1は、支持部材101と、支持部材101に設けられた冷却板102と、支持部材101に設けられた2本のパイプ103と、を有している。支持部材101と冷却板102との間には、冷却冷媒が流れる流路104が形成されている。2本のパイプ103のうちの一方を介して、冷却冷媒が流路104の中に入り、他方を介して、冷却冷媒が流路104の外に出る。流路104を流れる冷却冷媒としては、例えば、水が挙げられる。
冷却板102は、パワーモジュール実装部105と、複数の冷却フィン106と、を有している。パワーモジュール実装部105は、板形状に形成されている。パワーモジュール実装部105における厚さ方向に向く一対の面のうちの一方を実装面107とし、他方を冷却面108とする。実装面107には、パワーモジュール2が実装されている。冷却面108には、複数の冷却フィン106が設けられている。冷却面108は、流路104に面している。
3つのパワーモジュール2は、パワーモジュール実装部105の実装面107に沿って並んで配置されている。3つのパワーモジュール2が並べられている方向をX方向とする。実装面107に沿った平面においてX方向に直交する方向をY方向とする。実装面107に沿った平面に直交する方向をZ方向とする。
流路104に冷却冷媒が流れることによって、冷却フィン106が冷却される。冷却フィン106が冷却されることによって、冷却板102が冷却される。冷却板102が冷却されることによって、パワーモジュール2が冷却される。
バスバーアセンブリ3は、パワーモジュール設置部材1に設けられている。バスバーアセンブリ3とパワーモジュール設置部材1との間にパワーモジュール2が配置されている。バスバーアセンブリ3は、図示しない複数のねじによってパワーモジュール設置部材1に固定されている。
3つの第1基板4は、3つのパワーモジュール2が並べられている方向に並んで配置されている。言い換えれば、3つの第1基板4は、X方向に並んで配置されている。それぞれの第1基板4は、バスバーアセンブリ3に設けられている。それぞれの第1基板4は、それぞれのパワーモジュール2に1つずつ対応して配置されている。それぞれの第1基板4は、それぞれのパワーモジュール2とバスバーアセンブリ3との間に配置されている。それぞれの第1基板4は、それぞれの第1基板4に対応するパワーモジュール2に供給される電流を制御するドライブ基板となっている。実施の形態1に係る電力変換装置では、3つの第1基板4を備えている構成について説明する。しかしながら、1つの第1基板4を備えている電力変換装置の構成であってもよい。
第2基板5は、バスバーアセンブリ3に設けられている。第2基板5と第1基板4との間にバスバーアセンブリ3が配置されている。第2基板5は、図示しない複数のねじによって、バスバーアセンブリ3に固定されている。第2基板5は、それぞれの第1基板4を制御するコントロール基板となっている。なお、第2基板5は、パワーモジュール設置部材1に設けられてもよい。
平滑コンデンサ6は、バスバーアセンブリ3に設けられている。平滑コンデンサ6とバスバーアセンブリ3との間に第2基板5が配置されている。平滑コンデンサ6は、複数の電気接続用ねじ7によって、バスバーアセンブリ3に接続され、また、バスバーアセンブリ3に固定されている。
図5は、図3のパワーモジュール2を示す拡大断面図である。パワーモジュール2は、半導体素子201と、半導体素子用配線部材202と、3つのバスバー接続用端子203と、複数の信号端子204と、絶縁部材205と、モールド樹脂部206と、信号接続部材207と、を備えている。図5では、3つのバスバー接続用端子203のうちの2つが示されており、複数の信号端子204のうちの1つが示されている。
半導体素子201と半導体素子用配線部材202とは、導電性接合部材208を介して互いに接合されている。半導体素子用配線部材202と一方のバスバー接続用端子203とは、導電性接合部材209を介して互いに接合されている。半導体素子201と他方のバスバー接続用端子203とは、導電性接合部材210を介して互いに接合されている。半導体素子201と信号端子204とは、信号接続部材207を介して互いに電気的に接続されている。
バスバー接続用端子203および信号端子204のそれぞれは、絶縁部材205に設けられている。モールド樹脂部206は、半導体素子201、半導体素子用配線部材202、バスバー接続用端子203の一部、信号端子204の一部、絶縁部材205および信号接続部材207を覆っている。半導体素子201は、第1基板4および第2基板5によって制御される。
図6は、図1のバスバーアセンブリ3および第1基板4を示す拡大斜視図である。図7は、図6のバスバーアセンブリ3および第1基板4を示す平面図である。図8は、図7のVIII-VIII線に沿った矢視断面図である。
バスバーアセンブリ3は、複数の入出力バスバー301と、3つの電流センサコア302と、絶縁フレーム303とを備えている。複数の入出力バスバー301および3つの電流センサコア302は、絶縁フレーム303によって一体に形成されている。
複数の入出力バスバー301には、Pバスバー304、Nバスバー305および3つのACバスバー306が含まれている。Pバスバー304およびNバスバー305は、図1に示すように、平滑コンデンサ6に接続されている。
1つのパワーモジュール2における3つのバスバー接続用端子203は、Pバスバー304、Nバスバー305およびACバスバー306に1つずつ接続されている。3つのACバスバー306は、3つのパワーモジュール2のそれぞれにおいて、対応するバスバー接続用端子203に1つずつ接続されている。
第1基板4は、第1プリント配線板401と、第1接続部材402と、第1基板間接続用コネクタ403と、を有している。第1接続部材402は、第1プリント配線板401に設けられている。第1接続部材402は、導電性接合部材404によって第1プリント配線板401に固定されている。第1基板間接続用コネクタ403は、第1プリント配線板401に設けられている。
第1プリント配線板401は、板形状に形成されている。第1プリント配線板401は、パワーモジュール2とバスバーアセンブリ3との間に配置されている。第1プリント配線板401は、パワーモジュール2に対向している。第1プリント配線板401におけるパワーモジュール2に対向する面をパワーモジュール対向面405とする。第1プリント配線板401の厚さ方向においてパワーモジュール対向面405とは反対側の面をコネクタ実装面406とする。
コネクタ実装面406には、接着剤8によってバスバーアセンブリ3が固定されている。言い換えれば、第1プリント配線板401は、接着剤8によってバスバーアセンブリ3に固定されている。
第1接続部材402は、パワーモジュール対向面405に設けられている。第1基板間接続用コネクタ403は、コネクタ実装面406に設けられている。
第1接続部材402は、電気伝導性および弾性を有している。第1接続部材402は、信号端子204に押し付けられている。第1接続部材402と信号端子204とが互いに接触することによって、第1接続部材402と信号端子204とが互いに電気的に接続されている。
第1接続部材402は、例えば、ばねから構成されている。第1接続部材402を構成するばねとしては、例えば、板ばね、コイルばねが挙げられる。第1接続部材402を構成する材料としては、例えば、鉄、鉄合金、銅、銅合金が挙げられる。なお、第1接続部材402の表面には、めっきが施されてもよい。第1接続部材402の表面に施されるめっきとしては、Auめっき、Agめっき、Snめっきが挙げられる。
図9は、図7のバスバーアセンブリ3を示す平面図である。図10は、図9のX-X線に沿った矢視断面図である。絶縁フレーム303には、3つのACバスバー306が並んで配置されている。3つACバスバー306が並べられた方向は、3つのパワーモジュール2が並べられた方向と一致する。
3つの電流センサコア302は、3つのACバスバー306に1つずつ対応して設けられている。それぞれの電流センサコア302は、それぞれのACバスバー306を囲むように設けられている。それぞれの電流センサコア302には、センサ挿入部307が形成されている。
第2基板5は、第2プリント配線板501と、3つの第2基板間接続用コネクタ502と、3つの電流センサ503と、を有している。それぞれの第2基板間接続用コネクタ502は、第2プリント配線板501に設けられている。それぞれの電流センサ503は、第2プリント配線板501に設けられている。
第2プリント配線板501は、板形状に形成されている。第2プリント配線板501と第1プリント配線板401との間には、バスバーアセンブリ3が配置されている。第2プリント配線板501は、第1プリント配線板401に対向するように配置されている。第2プリント配線板501における第1プリント配線板401に対向する面をコネクタ実装面504とする。
それぞれの第2基板間接続用コネクタ502およびそれぞれの電流センサ503は、第2プリント配線板501のコネクタ実装面504に設けられている。
3つの第1基板間接続用コネクタ403および3つの第2基板間接続用コネクタ502は、互いに1つずつ接続されている。第1基板間接続用コネクタ403と第2基板間接続用コネクタ502とが互いに接続されることによって、第1プリント配線板401と第2プリント配線板501とが互いに電気的に接続されている。3つの電流センサ503は、3つの電流センサコア302のそれぞれのセンサ挿入部307に1つずつ挿入されている。
第1基板間接続用コネクタ403および第2基板間接続用コネクタ502のそれぞれは、コネクタ実装面406に沿った方向において、バスバーアセンブリ3と互いに隣り合うように配置されている。
次に、実施の形態1に係る電力変換装置の組立手順について説明する。図11は、実施の形態1に係る電力変換装置の組立手順を示すフローチャートである。図12は、実施の形態1に係る電力変換装置を構成する各部材の組付方向および各部材の電気的接続を示す説明図である。まず、ステップS101において、パワーモジュール設置工程が行われる。パワーモジュール設置工程では、それぞれのパワーモジュール2を冷却板102に固定する。冷却板102へのパワーモジュール2の固定は、例えば、はんだ付けによって行われる。
その後、ステップS102において、バスバーアセンブリ設置工程が行われる。バスバーアセンブリ設置工程では、それぞれの第1基板4が固定されているバスバーアセンブリ3を支持部材101に固定する。図12では、バスバーアセンブリ3および第1基板4を組み合わせたものがバスバーアセンブリ組立体として記載されている。支持部材101へのバスバーアセンブリ3の固定は、例えば、ねじ止めによって行われる。バスバーアセンブリ3が支持部材101に固定されることによって、第1接続部材402は、パワーモジュール2の信号端子204に電気的に接続される。第1基板4とパワーモジュール2との間では、低電圧の電流が流れる。
その後、ステップS103において、第2基板設置工程が行われる。第2基板設置工程では、第2基板5をバスバーアセンブリ3に固定する。バスバーアセンブリ3への第2基板5の固定は、例えば、ねじ止めによって行われる。第2基板5がバスバーアセンブリ3に固定されることによって、第1基板間接続用コネクタ403および第2基板間接続用コネクタ502は、互いに接続される。第1基板4と第2基板5との間では、低電圧の電流が流れる。
その後、ステップS104において、コンデンサ設置工程が行われる。コンデンサ設置工程では、平滑コンデンサ6をバスバーアセンブリ3に接続する。このとき、バスバーアセンブリ3と平滑コンデンサ6との間に第2プリント配線板501を配置する。また、平滑コンデンサ6をバスバーアセンブリ3におけるPバスバー304およびNバスバー305に接続する。Pバスバー304およびNバスバー305への平滑コンデンサ6の接続は、電気接続用ねじ7を介して行われる。バスバーアセンブリ3と平滑コンデンサ6との間では、高電圧の電流が流れる。以上により、電力変換装置の組立が終了する。
以上説明したように、実施の形態1に係る電力変換装置は、パワーモジュール設置部材1と、パワーモジュール2と、バスバーアセンブリ3と、第1基板4と、を備えている。パワーモジュール2は、パワーモジュール設置部材1に設けられている。バスバーアセンブリ3は、パワーモジュール設置部材1に設けられている。第1基板4は、バスバーアセンブリ3に設けられている。パワーモジュール2は、パワーモジュール設置部材1とバスバーアセンブリ3との間に配置されている。第1基板4は、パワーモジュール2とバスバーアセンブリ3との間に配置された第1プリント配線板401と、第1プリント配線板401に設けられた第1接続部材402と、を有している。第1接続部材402は、電気伝導性および弾性を有している。第1接続部材402とパワーモジュール2の信号端子204とが互いに接触することによって、第1接続部材402とパワーモジュール2の信号端子204とが互いに電気的に接続されている。
この構成によれば、パワーモジュール2がパワーモジュール設置部材1に設けられており、第1基板4がバスバーアセンブリ3を介してパワーモジュール設置部材1に設けられている。これにより、ねじを用いることなく、第1基板4およびパワーモジュール2を互いに固定することができる。その結果、第1プリント配線板401における電子部品が実装可能な領域を拡大することができる。
また、この構成によれば、第1プリント配線板401にパワーモジュール2の信号端子204をはんだ付けする工程がなくなる。これにより、第1プリント配線板401における信号端子204をはんだ付けする領域を削減することができ、また、電力変換装置の組立工数を削減することができる。
また、実施の形態1に係る電力変換装置では、第1プリント配線板401は、接着剤8によってバスバーアセンブリ3に固定されている。この構成によれば、ねじを用いることなく、第1プリント配線板401をバスバーアセンブリ3に固定することができる。また、バスバーアセンブリ3をパワーモジュール設置部材1に取り付けることによって、第1接続部材402がパワーモジュール2の信号端子204に電気的に接続される。これにより、電力変換装置の組立を容易にすることができる。
また、実施の形態1に係る電力変換装置では、第1接続部材402は、導電性接合部材404によって第1プリント配線板401に固定されている。この構成によれば、第1接続部材402と第1プリント配線板401とを互いに電気的に接続した状態で、第1接続部材402を第1プリント配線板401に固定することができる。
また、実施の形態1に係る電力変換装置は、第2基板5を備えている。第2基板5は、バスバーアセンブリ3に設けられている。第2基板5は、第2プリント配線板501を有している。バスバーアセンブリ3は、第1プリント配線板401と第2プリント配線板501との間に配置されている。第1プリント配線板401と第2プリント配線板501とが互いに電気的に接続されている。この構成によれば、第1基板4と第2基板5との間で電流を流すことができる。
また、実施の形態1に係る電力変換装置は、平滑コンデンサ6を備えている。平滑コンデンサ6は、Pバスバー304およびNバスバー305に接続されている。バスバーアセンブリ3と平滑コンデンサ6との間に第2プリント配線板501が配置されている。この構成によれば、パワーモジュール設置部材1、パワーモジュール2、第1基板4、バスバーアセンブリ3、第2基板5および平滑コンデンサ6をZ方向に重ねて配置することができる。これにより、Z方向における電力変換装置の投影面積を縮小することができる。
また、実施の形態1に係る電力変換装置では、バスバーアセンブリ3は、入出力バスバー301と、電流センサコア302と、を有している。入出力バスバー301は、パワーモジュール2のバスバー接続用端子203に接続されている。電流センサコア302は、入出力バスバー301を囲むように設けられており、センサ挿入部307が形成されている。第2基板5は、第2プリント配線板501に設けられた電流センサ503を有している。電流センサ503は、センサ挿入部307に挿入されている。
3つの電流センサがバスバーアセンブリに設けられている場合には、第2プリント配線板には、電流センサから出力された信号を伝達する3つの電流信号端子が接続される必要がある。この場合に、それぞれの電流信号端子を第2プリント配線板に接続するためには、バスバーアセンブリに対する第2プリント配線板の位置決めに高度な精度が必要になる。一方、実施の形態1に係る電力変換装置では、電流センサ503が第2プリント配線板501に設けられている。これにより、バスバーアセンブリ3に対する第2プリント配線板501の位置決めに高度な精度が必要なくなる。その結果、電力変換装置の組立を容易にすることができる。
なお、実施の形態1に係る電力変換装置では、第2基板5が、第2プリント配線板501に設けられた電流センサ503を有し、電流センサ503が、センサ挿入部307に挿入されている構成について説明した。しかしながら、第1基板4が、第1プリント配線板401に設けられた電流センサを有し、第1基板4の電流センサが、センサ挿入部307に挿入されている構成であってもよい。この場合に、バスバーアセンブリ3に対する第1プリント配線板401の位置決めに高度な精度が必要なくなる。その結果、電力変換装置の組立を容易にすることができる。
実施の形態2.
図13は、実施の形態2に係る電力変換装置の要部を示す断面図である。図14は、図13のA部を示す拡大図である。実施の形態2に係る電力変換装置では、パワーモジュール2の信号端子204に凹部211が形成されている。凹部211は、信号端子204における第1基板4に対向する面にある。
第1接続部材402は、凹部211に挿入されている。第1接続部材402が凹部211に挿入されることによって、信号端子204に対する第1接続部材402の位置が決められている。信号端子204に対する第1接続部材402の位置が決められることによって、振動により信号端子204に対する第1接続部材402の位置がずれることが抑制されている。
第1接続部材402が凹部211に挿入された状態で、第1接続部材402と信号端子204とが互いに接触している。第1接続部材402と信号端子204とが互いに接触することによって、第1接続部材402と信号端子204とが互いに電気的に接続されている。
実施の形態2に係る電力変換装置におけるその他の構成は、実施の形態1に係る電力変換装置における構成と同様である。
以上説明したように、実施の形態2に係る電力変換装置では、信号端子204には凹部211が形成されており、第1接続部材402が凹部211に挿入された状態で、第1接続部材402と信号端子204とが互いに接触している。この構成によれば、第1接続部材402が凹部211に挿入されることによって、信号端子204に対する第1接続部材402の位置が決められている。これにより、信号端子204に対する第1接続部材402の位置を決めることができる。その結果、例えば、振動によって信号端子204に対する第1接続部材402の位置がずれることを抑制することができる。
実施の形態3.
図15は、実施の形態3に係る電力変換装置の要部を示す断面図である。実施の形態3に係る電力変換装置は、アセンブリ側突起部9を備えている。アセンブリ側突起部9は、バスバーアセンブリ3に設けられている。アセンブリ側突起部9は、バスバーアセンブリ3から第1プリント配線板401に向かって突出している。アセンブリ側突起部9は、コネクタ実装面406に接触している。言い換えれば、アセンブリ側突起部9は、第1プリント配線板401における第1接続部材402が設けられている面とは反対側の面に接触している。
アセンブリ側突起部9は、第1プリント配線板401における第1接続部材402が設けられている部分に接触している。言い換えれば、Z方向に見た場合に、アセンブリ側突起部9と第1接続部材402とが互いに重なっている。アセンブリ側突起部9が第1プリント配線板401に接触することによって、第1プリント配線板401における第1接続部材402が設けられている部分がバスバーアセンブリ3に近づくように第1プリント配線板401が変形することが抑制されている。
第1接続部材402が信号端子204に押し付けられることによって、第1プリント配線板401には、第1プリント配線板401における第1接続部材402が設けられている部分がバスバーアセンブリ3に近づくように応力が作用する。アセンブリ側突起部9が第1プリント配線板401に接触することによって、第1プリント配線板401が変形することが抑制されている。
実施の形態3に係る電力変換装置におけるその他の構成は、実施の形態1に係る電力変換装置における構成と同様である。なお、実施の形態3に係る電力変換装置では、実施の形態2に係る電力変換装置と同様に、信号端子204に凹部211が形成され、第1接続部材402が凹部211に挿入された状態で、第1接続部材402が信号端子204に接触してもよい。
以上説明したように、実施の形態3に係る電力変換装置は、バスバーアセンブリ3に設けられたアセンブリ側突起部9を備えている。アセンブリ側突起部9は、第1プリント配線板401における第1接続部材402が設けられている面とは反対側の面に接触している。これにより、第1プリント配線板401における第1接続部材402が設けられている部分がバスバーアセンブリ3に近づくように第1プリント配線板401が変形することを抑制することができる。したがって、第1接続部材402と信号端子204との間の接触をより確実にすることができる。その結果、第1接続部材402と信号端子204との間の電気的な接続をより確実にすることができる。
実施の形態4.
図16は、実施の形態4に係る電力変換装置の要部を示す断面図である。実施の形態4に係る電力変換装置では、パワーモジュール2の構成において、実施の形態1に係る電力変換装置と異なっている。
実施の形態4に係る電力変換装置のパワーモジュール2では、信号端子204は、モールド樹脂部206からモールド樹脂部206の外側に突出していない。信号端子204の一部が露出している。信号端子204における露出している部分を導体露出部212とする。信号端子204における導体露出部212以外の部分は、モールド樹脂部206に覆われている。
導体露出部212は、第1プリント配線板401に対向している。導体露出部212は、モールド樹脂部206における第1プリント配線板401に対向する面と面一に配置されている。
第1接続部材402と導体露出部212とが互いに接触している。第1接続部材402と導体露出部212とが互いに接触することによって、第1接続部材402と信号端子204とが互いに電気的に接続されている。
第1接続部材402が信号端子204の導体露出部212に押し付けられることによって、信号端子204における第1接続部材402が押し付けられている部分が第1プリント配線板401から離れるように、信号端子204に応力が作用する。信号端子204における導体露出部212以外の部分がモールド樹脂部206に覆われていることによって、信号端子204が変形することが抑制されている。
Z方向に見た場合に、信号端子204は、モールド樹脂部206の側面からモールド樹脂部206の外側に突出していない。これにより、Z方向における電力変換装置の投影面積を縮小することができる。
実施の形態4に係る電力変換装置におけるその他の構成は、実施の形態1に係る電力変換装置における構成と同様である。実施の形態4に係る電力変換装置では、実施の形態2に係る電力変換装置と同様に、信号端子204に凹部211が形成され、第1接続部材402が凹部211に挿入された状態で、第1接続部材402が信号端子204に接触してもよい。また、実施の形態4に係る電力変換装置は、実施の形態3に係る電力変換装置と同様に、第1プリント配線板401に接触するアセンブリ側突起部9を備えてもよい。
以上説明したように、実施の形態4に係る電力変換装置では、信号端子204における導体露出部212以外の部分がモールド樹脂部206に覆われている。この構成によれば、導体露出部212に第1接続部材402が押し付けられた場合に、信号端子204における第1接続部材402が押し付けられている部分が第1プリント配線板401から離れるように信号端子204が変形することを抑制することができる。これにより、第1接続部材402と信号端子204との間の接触をより確実にすることができる。その結果、第1接続部材402と信号端子204との間の電気的な接続をより確実にすることができる。
実施の形態5.
図17は、実施の形態5に係る電力変換装置の要部を示す断面図である。実施の形態4に係る電力変換装置のパワーモジュール2では、半導体素子201および信号端子204が信号接続部材207を介して互いに電気的に接続されている。一方、実施の形態5に係る電力変換装置のパワーモジュール2では、半導体素子201と信号端子204とが互いに接触することによって、半導体素子201と信号端子204とが互いに電気的に接続されている。Z方向に見た場合に、半導体素子201、信号端子204および第1接続部材402が互いに重なっている。
実施の形態5に係る電力変換装置におけるその他の構成は、実施の形態4に係る電力変換装置における構成と同様である。
以上説明したように、実施の形態5に係る電力変換装置では、パワーモジュール2は、半導体素子201と信号端子204とが互いに接触することによって、半導体素子201と信号端子204とが互いに電気的に接続されている。この構成によれば、Z方向におけるパワーモジュール2の投影面積を縮小することができる。
実施の形態6.
図18は、実施の形態6に係る電力変換装置の要部を示す断面図である。実施の形態5に係る電力変換装置の第1基板4は、第2接続部材407をさらに有している。
第2接続部材407は、第1プリント配線板401に設けられている。具体的には、第2接続部材407は、パワーモジュール対向面405に設けられている。第2接続部材407は、導電性接合部材408によって第1プリント配線板401に固定されている。
第2接続部材407は、電気伝導性および弾性を有している。第2接続部材407は、バスバー接続用端子203に押し付けられている。第2接続部材407とバスバー接続用端子203とが互いに接触することによって、第2接続部材407とバスバー接続用端子203とが互いに電気的に接続されている。
第2接続部材407は、例えば、ばねから構成されている。第2接続部材407を構成するばねとしては、例えば、板ばね、コイルばねが挙げられる。第2接続部材407を構成する材料としては、例えば、鉄、鉄合金、銅、銅合金が挙げられる。なお、第2接続部材407の表面には、めっきが施されてもよい。第2接続部材407の表面に施されるめっきとしては、Auめっき、Agめっき、Snめっきが挙げられる。
第1プリント配線板401には、バスバーアセンブリ3の入出力バスバー301が電気的に接続されている。入出力バスバー301とバスバー接続用端子203とは、第1プリント配線板401および第2接続部材407を介して、互いに電気的に接続されている。
入出力バスバー301とバスバー接続用端子203とが互いに接触する場合には、入出力バスバー301とバスバー接続用端子203との間を溶接またはろう付けする必要がある。入出力バスバー301とバスバー接続用端子203との間を溶接またはろう付けするためには、入出力バスバー301およびバスバー接続用端子203の周囲に、溶接またはろう付けのための作業スペースを設ける必要がある。
一方、実施の形態6に係る電力変換装置では、入出力バスバー301とバスバー接続用端子203とは、第1プリント配線板401および第2接続部材407を介して、互いに電気的に接続されている。これにより、入出力バスバー301とバスバー接続用端子203との間を溶接またはろう付けする必要がない。したがって、溶接またはろう付けのための作業スペースを設ける必要がなくなる。
実施の形態6に係る電力変換装置におけるその他の構成は、実施の形態1に係る電力変換装置における構成と同様である。なお、実施の形態6に係る電力変換装置では、実施の形態2に係る電力変換装置と同様に、信号端子204に凹部211が形成され、第1接続部材402が凹部211に挿入された状態で、第1接続部材402と信号端子204とが互いに接触してもよい。また、バスバー接続用端子203に凹部211と同様の凹部が形成され、第2接続部材407が凹部に挿入された状態で、第2接続部材407とバスバー接続用端子203とが互いに接触してもよい。また、実施の形態6に係る電力変換装置は、実施の形態3に係る電力変換装置と同様に、第1プリント配線板401に接触するアセンブリ側突起部9を備えてもよい。また、実施の形態6に係る電力変換装置では、実施の形態4に係る電力変換装置と同様に、信号端子204における導体露出部212以外の部分がモールド樹脂部206に覆われてもよい。また、実施の形態6に係る電力変換装置では、実施の形態5に係る電力変換装置と同様に、半導体素子201と信号端子204とが互いに接触することによって、半導体素子201と信号端子204とが互いに電気的に接続されてもよい。
以上説明したように、実施の形態6に係る電力変換装置では、第1基板4は、第1プリント配線板401に設けられた第2接続部材407を有している。第2接続部材407は、電気伝導性および弾性を有している。第2接続部材407とパワーモジュール2のバスバー接続用端子203とが互いに接触することによって、第2接続部材407とパワーモジュール2のバスバー接続用端子203とが互いに電気的に接続されている。この構成によれば、入出力バスバー301とバスバー接続用端子203との間を溶接またはろう付けする必要がなくなる。これにより、溶接またはろう付けのための作業スペースを入出力バスバー301およびバスバー接続用端子203の周囲に設ける必要がなくなる。その結果、電力変換装置の小型化を図ることができる。
実施の形態7.
図19は、実施の形態7に係る電力変換装置の要部を示す断面図である。実施の形態7に係る電力変換装置のバスバーアセンブリ3は、第3接続部材308をさらに有している。
第3接続部材308は、入出力バスバー301に設けれられている。具体的には、第3接続部材308は、入出力バスバー301におけるバスバー接続用端子203に対向している面に設けられている。第3接続部材308は、導電性接合部材309によって入出力バスバー301に固定されている。
第3接続部材308は、電気伝導性および弾性を有している。第3接続部材308は、バスバー接続用端子203に押し付けられている。第3接続部材308とバスバー接続用端子203とが互いに接触することによって、第3接続部材308とバスバー接続用端子203とが互いに電気的に接続されている。
第3接続部材308は、例えば、ばねから構成されている。第3接続部材308を構成するばねとしては、例えば、板ばね、コイルばねが挙げられる。第3接続部材308を構成する材料としては、例えば、鉄、鉄合金、銅、銅合金が挙げられる。なお、第3接続部材308の表面には、めっきが施されてもよい。第3接続部材308の表面に施されるめっきとしては、Auめっき、Agめっき、Snめっきが挙げられる。
第1プリント配線板401を介して入出力バスバー301とバスバー接続用端子203とが互いに電気的に接続されている場合には、第1プリント配線板401を介してバスバー接続用端子203に電流が流れる。これにより、第1プリント配線板401の温度が上昇する。
一方、実施の形態7に係る電力変換装置では、第3接続部材308を介して入出力バスバー301とバスバー接続用端子203とが互いに電気的に接続されている。これにより、第1プリント配線板401を介さずに、入出力バスバー301とバスバー接続用端子203との間に電流が流れる。その結果、第1プリント配線板401の温度の上昇が抑制されている。
実施の形態7に係る電力変換装置におけるその他の構成は、実施の形態1に係る電力変換装置における構成と同様である。なお、実施の形態7に係る電力変換装置では、実施の形態2に係る電力変換装置と同様に、信号端子204に凹部211が形成され、第1接続部材402が凹部211に挿入された状態で、第1接続部材402と信号端子204とが互いに接触してもよい。また、バスバー接続用端子203に凹部211と同様の凹部が形成され、第2接続部材407が凹部に挿入された状態で、第2接続部材407とバスバー接続用端子203とが互いに接触してもよい。また、実施の形態7に係る電力変換装置は、実施の形態3に係る電力変換装置と同様に、第1プリント配線板401に接触するアセンブリ側突起部9を備えてもよい。また、実施の形態7に係る電力変換装置では、実施の形態4に係る電力変換装置と同様に、信号端子204における導体露出部212以外の部分がモールド樹脂部206に覆われてもよい。また、実施の形態7に係る電力変換装置では、実施の形態5に係る電力変換装置と同様に、半導体素子201と信号端子204とが互いに接触することによって、半導体素子201と信号端子204とが互いに電気的に接続されてもよい。また、実施の形態7に係る電力変換装置では、実施の形態6に係る電力変換装置と同様に、第1基板4が第2接続部材407を有し、第2接続部材407とバスバー接続用端子203とが互いに接触する構成であってもよい。
以上説明したように、実施の形態7に係る電力変換装置では、バスバーアセンブリ3は、入出力バスバー301と、入出力バスバー301に設けられた第3接続部材308と、を有している。第3接続部材308は、電気伝導性および弾性を有している。第3接続部材308とバスバー接続用端子203とが互いに接触することによって、第3接続部材308とバスバー接続用端子203とが互いに電気的に接続されている。この構成によれば、第1プリント配線板401を介さずに、入出力バスバー301とバスバー接続用端子203との間に電流を流すことができる。その結果、第1プリント配線板401の温度の上昇を抑制することができる。
1 パワーモジュール設置部材、2 パワーモジュール、3 バスバーアセンブリ、4 第1基板、5 第2基板、6 平滑コンデンサ、7 電気接続用ねじ、8 接着剤、9 アセンブリ側突起部、101 支持部材、102 冷却板、103 パイプ、104 流路、105 パワーモジュール実装部、106 冷却フィン、107 実装面、108 冷却面、201 半導体素子、202 半導体素子用配線部材、203 バスバー接続用端子、204 信号端子、205 絶縁部材、206 モールド樹脂部、207 信号接続部材、208 導電性接合部材、209 導電性接合部材、210 導電性接合部材、211 凹部、212 導体露出部、301 入出力バスバー、302 電流センサコア、303 絶縁フレーム、304 Pバスバー、305 Nバスバー、306 ACバスバー、307 センサ挿入部、308 第3接続部材、309 導電性接合部材、401 第1プリント配線板、402 第1接続部材、403 第1基板間接続用コネクタ、404 導電性接合部材、405 パワーモジュール対向面、406 コネクタ実装面、407 第2接続部材、408 導電性接合部材、501 第2プリント配線板、502 第2基板間接続用コネクタ、503 電流センサ、504 コネクタ実装面。

Claims (11)

  1. パワーモジュール設置部材と、
    前記パワーモジュール設置部材に設けられたパワーモジュールと、
    前記パワーモジュール設置部材に設けられたバスバーアセンブリと、
    前記バスバーアセンブリに設けられた第1基板と、
    を備え、
    前記パワーモジュールは、前記パワーモジュール設置部材と前記バスバーアセンブリとの間に配置されており、
    前記第1基板は、前記パワーモジュールと前記バスバーアセンブリとの間に配置された第1プリント配線板と、前記第1プリント配線板に設けられた第1接続部材と、を有し、
    前記第1接続部材は、電気伝導性および弾性を有し、
    前記第1接続部材と前記パワーモジュールの信号端子とが互いに接触することによって、前記第1接続部材と前記パワーモジュールの信号端子とが互いに電気的に接続されている電力変換装置。
  2. 前記第1接続部材は、導電性接合部材によって前記第1プリント配線板に固定されている請求項1に記載の電力変換装置。
  3. 前記第1プリント配線板は、接着剤によって前記バスバーアセンブリに固定されている請求項1または請求項2に記載の電力変換装置。
  4. 前記バスバーアセンブリに設けられたアセンブリ側突起部を備え、
    前記アセンブリ側突起部は、前記第1プリント配線板における前記第1接続部材が設けられている面とは反対側の面に接触している請求項1または請求項2に記載の電力変換装置。
  5. 前記パワーモジュールの信号端子には、凹部が形成されており、
    前記第1接続部材が前記凹部に挿入された状態で、前記第1接続部材と前記パワーモジュールの信号端子とが互いに接触している請求項1または請求項2に記載の電力変換装置。
  6. 前記第1基板は、前記第1プリント配線板に設けられた第2接続部材を有し、
    前記第2接続部材は、電気伝導性および弾性を有し、
    前記第2接続部材と前記パワーモジュールのバスバー接続用端子とが互いに接触することによって、前記第2接続部材と前記パワーモジュールのバスバー接続用端子とが互いに電気的に接続されている請求項1または請求項2に記載の電力変換装置。
  7. 前記バスバーアセンブリは、入出力バスバーと、前記入出力バスバーに設けられた第3接続部材と、を有し、
    前記第3接続部材は、電気伝導性および弾性を有しており、
    前記第3接続部材と前記パワーモジュールのバスバー接続用端子とが互いに接触することによって、前記第3接続部材と前記パワーモジュールのバスバー接続用端子とが互いに電気的に接続されている請求項1または請求項2に記載の電力変換装置。
  8. 前記パワーモジュール設置部材または前記バスバーアセンブリに設けられた第2基板を備え、
    前記第2基板は、第2プリント配線板を有しており、
    前記バスバーアセンブリは、前記第1プリント配線板と前記第2プリント配線板との間に配置されており、
    前記第1プリント配線板と前記第2プリント配線板とが互いに電気的に接続されている請求項1または請求項2に記載の電力変換装置。
  9. 前記バスバーアセンブリにおけるPバスバーおよびNバスバーに接続された平滑コンデンサをさらに備え、
    前記バスバーアセンブリと前記平滑コンデンサとの間に前記第2プリント配線板が配置されている請求項8に記載の電力変換装置。
  10. 前記バスバーアセンブリは、前記パワーモジュールのバスバー接続用端子に接続された入出力バスバーと、前記入出力バスバーを囲むように設けられ、センサ挿入部が形成された電流センサコアとを有し、
    前記第2基板は、前記第2プリント配線板に設けられ前記センサ挿入部に挿入された電流センサを有している請求項8に記載の電力変換装置。
  11. 前記バスバーアセンブリは、前記パワーモジュールのバスバー接続用端子に接続された入出力バスバーと、前記入出力バスバーを囲むように設けられ、センサ挿入部が形成された電流センサコアとを有し、
    前記第1基板は、前記第1プリント配線板に設けられ前記センサ挿入部に挿入された電流センサを有している請求項1または請求項2に記載の電力変換装置。
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