JP7435245B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

この明細書における開示は、電力変換装置に関する。

特許文献１は、電力変換装置を開示している。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２０１０－１２４５２３号公報

特許文献１において、放電抵抗は、半導体モジュールの積層体とケースの側壁との間に配置されている。積層方向の衝撃を受けたとき、ケースの側壁を介して放電抵抗に衝撃が伝わる。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、電力変換装置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、放電抵抗に伝わる衝撃を抑制できる電力変換装置を提供することにある。

ここに開示された電力変換装置は、
直流電源（２）と回転電機（３）との間で電力変換を行う回路（７）を構成する半導体モジュール（５０）と、
直流電源に対して並列に接続される放電抵抗（Ｒ１、４０）と、
半導体モジュールおよび放電抵抗を収容する筐体（２０）と、
筐体の側壁（２００）に固定された管状のパイプ（７１）を有し、半導体モジュールを冷却する冷却器（７０）と、
を備えている。

そして、パイプは、側壁から筐体の外部に延設された延設部（７１０）を有し、
延設の方向からの平面視において、放電抵抗の少なくとも一部が延設部と重なるように、パイプが配置されている。

開示された電力変換装置によれば、放電抵抗の手前にパイプ（延設部）が配置されているため、パイプ（延設部）が先に衝撃を受ける。さらに、管状のパイプ（延設部）が変形することで、衝撃を吸収する。この結果、放電抵抗に伝わる衝撃を抑制できる電力変換装置を提供することができる。

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。

電力変換装置の回路構成を示す図である。 第１実施形態に係る電力変換装置を示す部分断面図である。 図２をＸ１方向から見た平面図である。 第２実施形態に係る電力変換装置を示す部分断面図である。 図４のV-V線に沿う断面図である。 第３実施形態に係る電力変換装置を示す部分断面図である。 第４実施形態に係る電力変換装置を示す部分断面図である。 図７のVIII-VIII線に沿う断面図である。

図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的に及び／又は構造的に対応する部分には同一の参照符号を付与する。以下に示すＰＣＵは、回転電機を駆動源とする移動体に適用可能である。移動体は、たとえば電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＶ）、燃料電池車（ＦＣＶ）などの電動車両、ドローンなどの飛行体、船舶、建設機械、農業機械である。以下では、移動体として車両（電動車両）の例を示す。

（第１実施形態）
先ず、図１に基づき、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、充放電可能な二次電池で構成された直流電圧源である。二次電池は、たとえばリチウムイオン電池、ニッケル水素電池である。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。

＜電力変換装置の回路構成＞
次に、図１に基づき、電力変換装置４の回路構成について説明する。電力変換装置４は、平滑コンデンサＣ１と、放電抵抗Ｒ１と、インバータ７と、制御回路９と、駆動回路１０を備えている。

平滑コンデンサＣ１、放電抵抗Ｒ１は、直流電源２に対して並列に接続される。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、高電位側の電力ラインであるＰライン５と、低電位側の電力ラインであるＮライン６との間に接続されている。Ｐライン５は直流電源２の正極に接続され、Ｎライン６は直流電源２の負極に接続されている。平滑コンデンサＣ１の正極は、直流電源２とインバータ７との間において、Ｐライン５に接続されている。同じく負極は、直流電源２とインバータ７との間において、Ｎライン６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、車両の起動スイッチ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。なお、起動スイッチは、イグニッションスイッチと称されることがある。

インバータ７は、制御回路９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９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、Ｐ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、Ｐライン５とＮ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、出力ライン８を介して、モータジェネレータ３の対応する相の巻線３ａ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（ＩＧＢＴ）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を構成している。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、Ｐ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、Ｎ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。

制御回路９は、スイッチング素子Ｓ１を動作させるための駆動指令を生成し、駆動回路１０に出力する。制御回路９は、図示しない上位ＥＣＵから入力されるトルク要求、各種センサにて検出された信号に基づいて、駆動指令を生成する。各種センサとして、たとえば電流センサ、回転角センサ、電圧センサがある。電流センサは、各相の巻線３ａに流れる相電流を検出する。回転角センサは、モータジェネレータ３の回転子の回転角を検出する。電圧センサは、平滑コンデンサＣ１の両端電圧を検出する。電力変換装置４は、これらの図示しないセンサを備えている。制御回路９は、駆動指令として、たとえばＰＷＭ信号を出力する。制御回路９は、たとえばマイコン（マイクロコンピュータ）を備えて構成されている。ＥＣＵは、Electronic Control Unitの略称である。ＰＷＭは、Pulse Width Modulationの略称である。

駆動回路１０は、制御回路９の駆動指令に基づいて、対応するアームのスイッチング素子Ｓ１のゲートに駆動電圧を供給する。駆動回路１０は、駆動電圧の印加により、対応するスイッチング素子Ｓ１を駆動、すなわちオン駆動、オフ駆動させる。駆動回路１０は、ドライバと称されることがある。本実施形態では、ひとつのアームに対して、ひとつの駆動回路１０を設けている。

電力変換装置４は、電力変換回路として、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変換回路である。コンバータは、直流電源２と平滑コンデンサＣ１および放電抵抗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上下アーム回路を備えて構成される。さらに電力変換装置４は、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。

電力変換装置４が、制御回路９を備える例を示したが、これに限定されない。たとえば制御回路９の機能を上位ＥＣＵにもたせることで、制御回路９を備えない構成としてもよい。アームごとに駆動回路１０を設ける例を示したが、これに限定されない。たとえば、一相分の上下アーム回路に対して、ひとつの駆動回路１０を設けてもよい。

＜電力変換装置の構造＞
次に、図２および図３に基づき、電力変換装置４の構造について説明する。筐体に収容された要素を示すために、図２を部分断面図にしている。図３は、電力変換装置の排出側のパイプ周辺を図２に示すＸ１方向から見た平面図である。

図２に示すように、電力変換装置４は、筐体２０と、コンデンサモジュール３０と、放電抵抗４０と、半導体モジュール５０と、回路基板６０と、冷却器７０を備えている。電力変換装置４は、さらに図示しないバスバー、入力端子台、出力端子台などを備えている。以下では、パイプ（延設部）の延設方向をＸ方向、Ｘ方向に直交する一方向をＹ方向と示す。また、Ｘ方向およびＹ方向に直交する方向をＺ方向と示す。特に断りのない限り、Ｚ方向から平面視した形状、換言すればＸ方向とＹ方向とにより規定されるＸＹ平面に沿う形状を、単に平面形状と示す。また、Ｚ方向からの平面視を、単に平面視と示すことがある。

筐体２０は、電力変換装置４を構成する他の要素、具体的には、コンデンサモジュール３０、放電抵抗４０、半導体モジュール５０、回路基板６０、図示しないバスバーなどを収容し、これらを保護している。筐体２０は、アルミニウムなどの金属材料を用いて形成され、箱状をなしている。筐体２０は、たとえば、アルミダイカストによる成形体である。筐体２０は、複数の部材を相互に組み付けることで構成される。筐体２０は、たとえば、Ｚ方向に分割可能に構成されている。筐体２０は、平面略矩形状をなしている。筐体２０は、４つの側壁２００、２０１、２０２、２０３を有している。側壁２００、２０１はＸ方向において互いに対向しており、側壁２０２、２０３はＹ方向において互いに対向している。

コンデンサモジュール３０は、平滑コンデンサＣ１を構成するコンデンサ素子を備えている。コンデンサモジュール３０は、筐体２０に収容され、筐体２０に固定されている。コンデンサ素子は、たとえば、フィルムコンデンサ素子である。コンデンサ素子は、コンデンサケースに配置（収容）された状態で、封止樹脂体により封止されている。コンデンサ素子の電極には、板状の金属部材である端子が接続されている。端子の一部は、封止樹脂体から外に突出している。端子は、コンデンサバスバーと称されることがある。コンデンサモジュール３０は、正極側の端子と、負極側の端子を有している。端子は、バスバーを介して、直流電源２に接続するための入力端子台（コネクタ）に接続されている。

放電抵抗４０は、放電抵抗Ｒ１を構成する抵抗素子を備えている。放電抵抗４０は、筐体２０に収容され、筐体２０に固定されている。抵抗素子の電極は、バスバーなど導電部材を介して、コンデンサモジュール３０の端子に接続されている。抵抗素子の電極のひとつはコンデンサモジュール３０の正極側の端子に接続され、他のひとつは負極側の端子に接続されている。放電抵抗４０は、コンデンサモジュール３０（平滑コンデンサＣ１）に並列接続されている。放電抵抗４０は、Ｘ方向を長手方向、Ｙ方向を短手方向とする平面略矩形状をなしている。

半導体モジュール５０は、上記したインバータ７を構成する。半導体モジュール５０は、筐体２０に収容され、筐体２０に固定されている。電力変換装置４は、３つの半導体モジュール５０を備えている。３つの半導体モジュール５０は、Ｘ方向に並んでいる。半導体モジュール５０のひとつは、一相分の上下アーム回路を構成する。図示を省略するが、半導体モジュール５０のそれぞれは、半導体素子５１を備えている。半導体素子は、シリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）などを材料とする半導体基板に、上記したスイッチング素子Ｓ１（ＩＧＢＴ）およびダイオードＤ１が形成されたものである。半導体素子には、ＲＣ（Reverse Conducting）－ＩＧＢＴが形成されている。半導体モジュール５０のそれぞれは、２つの半導体素子５１を備えている。半導体素子５１の板厚方向はＺ方向に略平行とされ、２つの半導体素子５１は、たとえばＸ方向に並んでいる。

２つの半導体素子５１は、封止樹脂体により一体的に封止されている。封止樹脂体は、平面略矩形状をなしている。半導体素子５１には、外部接続端子が電気的に接続されている。外部接続端子は、主端子と、信号端子を含んでいる。主端子のひとつであるＰ端子は、上アームを構成する半導体素子５１のコレクタに電気的に接続されている。主端子の他のひとつであるＮ端子は、下アームを構成する半導体素子５１のエミッタに電気的に接続されている。主端子の他のひとつである出力端子は、上アームと下アームとの接続点に電気的に接続されている。信号端子は、半導体素子５１のパッドに電気的に接続されている。

Ｐ端子およびＮ端子は、バスバーを介して、コンデンサモジュール３０の端子に接続されている。出力端子は、バスバーを介して、モータジェネレータ３の巻線３ａに接続するための出力端子台（コネクタ）に接続されている。信号端子は、たとえば挿入実装により、回路基板６０に接続されている。

回路基板６０は、上記した制御回路９および駆動回路１０を構成する。図示を省略するが、回路基板６０は、配線基板、電子部品、およびコネクタを備えている。配線基板の配線と、配線基板に実装された電子部品とにより、回路が構成されている。この回路は、制御回路９および駆動回路１０を含んでいる。

回路基板６０は、平面略矩形状をなしている。回路基板６０は、平面視において３つの半導体モジュール５０と重なるように配置されている。回路基板６０は、３つの半導体モジュール５０を内包している。回路基板６０は、半導体モジュール５０の直上に配置されている。Ｙ方向において、半導体モジュール５０および回路基板６０の構造体と放電抵抗４０との間に、コンデンサモジュール３０が配置されている。Ｙ方向において、放電抵抗４０は側壁２０２の近傍に配置され、半導体モジュール５０および回路基板６０は側壁２０３の近傍に配置されている。放電抵抗４０は、Ｘ方向において側壁２００寄りに配置されている。

冷却器７０は、熱伝導性に優れた金属材料、たとえばアルミニウム系の材料を用いて形成されている。冷却器７０は、冷媒が流通する流路を有している。冷媒により、半導体モジュール５０のそれぞれが冷却される。半導体モジュール５０に加えて、コンデンサモジュール３０および／または放電抵抗４０が冷却されてもよい。冷媒としては、水やアンモニアなどの相変化する冷媒や、エチレングリコール系などの相変化しない冷媒を用いることができる。

冷却器７０は、パイプ７１と、パイプ７１に連なる図示しない熱交換部を備えている。パイプ７１の一端は筐体２０の外に配置されており、他端は熱交換部に連なっている。パイプ７１と熱交換部とは、流路が連通するように連なっている。熱交換部の流路は、筐体２０の内部に構成されている。熱交換部は、筐体２０とは別部材により構成されて筐体２０の内部に配置されてもよいし、筐体２０の一部分を用いて構成されてもよい。図２では、便宜上、冷却器７０のうち、筐体２０の内部に配置された部分を省略している。

パイプ７１は管状の部材であり、内部に流路を有している。冷却器７０は、パイプ７１として、導入パイプ７１ａと、排出パイプ７１ｂを備えている。導入パイプ７１ａは、図示しないポンプによって冷媒を筐体２０の内部（熱交換部の流路）に供給するための管部である。排出パイプ７１ｂは、冷媒を筐体２０の内部から排出するための管部である。パイプ７１は、熱交換部に対して冷媒を導入または排出する管部である。導入パイプ７１ａと排出パイプ７１ｂは共通構造でもよいし、互いに異なる構造でもよい。

パイプ７１は、圧入等により、筐体２０の側壁２００に固定されている。導入パイプ７１ａはＹ方向において側壁２０３の近傍に固定され、排出パイプ７１ｂは側壁２０２の近傍に固定されている。これにより、熱交換部の流路の上流において、半導体モジュール５０を冷却することができる。

パイプ７１は、延設部７１０をそれぞれ有している。延設部７１０は、パイプ７１のうち、側壁２００から筐体２０の外に延設された部分である。延設部７１０の一端は、パイプ７１において側壁２００に固定された固定部に連なっている。本実施形態では、パイプ７１のそれぞれにおいて、固定部から延設部７１０の先端まで、Ｘ方向に延びている。

図３に示すように、延設部７１０の延設方向であるＸ方向からの平面視において、排出パイプ７１ｂ（パイプ７１）の延設部７１０が、放電抵抗４０と重なっている。円管状（円筒状）をなす延設部７１０の外周面の範囲内に、放電抵抗４０の少なくとも一部が配置されている。本実施形態では、放電抵抗４０の大部分が、延設部７１０の外周面の範囲内に配置されている。Ｘ１方向から見たときに、放電抵抗４０の手前に、延設部７１０が配置されている。

＜第１実施形態のまとめ＞
本実施形態によれば、延設部７１０の延設方向（Ｘ方向）の平面視において、排出パイプ７１ｂ（パイプ７１）の延設部７１０を、放電抵抗４０の少なくとも一部と重なるように配置している。したがって、筐体２０の側壁２００側に、外部からＸ方向の衝撃（たとえば衝突による衝撃）が印加される場合、放電抵抗４０に衝撃が伝わる前に、排出パイプ７１ｂの延設部７１０が衝撃を受ける。また、延設部７１０は、管状をなし、Ｘ方向に延設されている。延設部７１０は、Ｘ方向の衝撃を受けて変形する。変形により、延設部７１０（排出パイプ７１ｂ）は衝撃を吸収する。以上により、放電抵抗４０に伝わる衝撃を抑制することができる。

（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り、先行実施形態の記載を援用できる。先行実施形態では、熱交換部の流路と排出パイプ７１ｂの延設部７１０の流路の位置関係について特に言及しなかった。熱交換部の主たる流路と排出パイプ７１ｂの延設部７１０の流路とを、Ｚ方向においてずらしてもよい。

図４および図５に示すように、本実施形態に係る電力変換装置４において、筐体２０は、Ｚ方向に分割可能に構成されている。筐体２０は、第１部材２１と、第２部材２２と、第３部材２３を有している。たとえば、第１部材２１に、第２部材２２および第３部材２３が組付けられている。図４は、図２に対応する部分断面図である。図４では、便宜上、放電抵抗４０のブラケット４２を省略している。

第１部材２１は、一面が開口する箱状をなしている。第１部材２１の側壁は、筐体２０の側壁２００、２０１、２０２、２０３の主たる部分をなしている。第１部材２１の側壁が構成する側壁２００に、冷却器７０のパイプ７１が固定されている。第１部材２１の底壁は、筐体２０の内部空間を領域Ａ１と領域Ａ２とに区画する区画壁２１０である。第２部材２２は、第１部材２１の開口を蓋するように配置されている。第１部材２１と第２部材２２により、内部空間の領域Ａ１が構成されている。領域Ａ１に、上記したコンデンサモジュール３０、放電抵抗４０、半導体モジュール５０、および回路基板６０が配置されている。Ｚ方向において、区画壁２１０の一面２１０ａ上に、コンデンサモジュール３０、放電抵抗４０、および半導体モジュール５０が固定されている。

第３部材２３は、第１部材２１に対し、第２部材２２とは反対側に配置されている。第３部材２３は、区画壁２１０に対して、一面２１０ａとは反対の裏面２１０ｂ側に配置されている。第３部材２３も、一面が開口する箱状をなしている。第３部材２３は、たとえば、第１部材２１よりも底が浅い。第１部材２１と第３部材２３により、内部空間の領域Ａ２が構成されている。領域Ａ２が、冷却器７０の熱交換部７２の流路Ｐ２をなしている。すなわち、第１部材２１および第３部材２３が、熱交換部７２をなしている。

流路Ｐ２は、平面視において、区画壁２１０のほぼ全域に設けられている。流路Ｐ２は、冷却に主として寄与する流路Ｐ２ａを含んでいる。以下、主たる流路Ｐ２ａと示す。主たる流路Ｐ２ａは、平面視においてコンデンサモジュール３０、放電抵抗４０、および半導体モジュール５０と重なる部分である。主たる流路Ｐ２ａは、たとえば半導体モジュール５０の直下に設けられており、これにより半導体モジュール５０が効果的に冷却される。

第１部材２１は、放電抵抗４０を支持する２つの支持部２１１を有している。支持部２１１は、区画壁２１０（底壁）の一面２１０ａから突起する柱状部である。２つの支持部２１１は、放電抵抗４０をＸ方向において挟むように、放電抵抗４０の両端の近傍にそれぞれ設けられている。本実施形態において、放電抵抗４０は、抵抗素子４１と、抵抗素子４１を保持するブラケット４２を有している。ブラケット４２は、延設方向の中央部分に抵抗素子４１を保持する凹部を有している。ブラケット４２の両端は支持部２１１の上面にそれぞれ配置され、図示しないボルト等により支持部２１１に固定されている。

区画壁２１０には、貫通孔２１２が形成されている。貫通孔２１２は、パイプ７１の流路Ｐ１と熱交換部７２の流路Ｐ２をつなぐために、区画壁２１０を、一面２１０ａと裏面２１０ｂとにわたって貫通している。本実施形態において、２つの貫通孔２１２が、区画壁２１０において側壁２００に隣接する部分に形成されている。貫通孔２１２のひとつは、導入パイプ７１ａの近傍に設けられ、貫通孔２１２の他のひとつは排出パイプ７１ｂの近傍に設けられている。

第１部材２１は、２つの流路形成壁２１３を有している。流路形成壁２１３は、パイプ７１の流路Ｐ１のそれぞれと熱交換部７２の主たる流路Ｐ２ａとをつなぐつなぎ流路Ｐ２ｂを構成している。つなぎ流路Ｐ２ｂは、区画壁２１０の貫通孔２１２により形成された流路を含む。流路形成壁２１３は、第１部材２１の側壁と底壁、すなわち側壁２００と区画壁２１０に連なっている。流路形成壁２１３は、Ｘ方向において、排出パイプ７１ｂと放電抵抗４０との間に配置されている。

本実施形態では、パイプ７１の一端が、側壁２００の内面と略面一である。そして、側壁２００におけるパイプ７１の固定部を囲うように流路形成壁２１３が設けられている。つなぎ流路Ｐ２ｂの一端はパイプ７１の流路Ｐ１に連なり、他端は主たる流路Ｐ２ａに連なっている。つなぎ流路Ｐ２ｂは、冷媒の流れ方向がＺ方向の成分を有するように設けられている。つなぎ流路Ｐ２ｂは、たとえばＺ方向に延設されている。

上記したように、冷却器７０の熱交換部７２は、流路Ｐ２として、主たる流路Ｐ２ａと、つなぎ流路Ｐ２ｂを有している。パイプ７１において少なくとも延設部７１０の流路Ｐ１は、熱交換部７２の主たる流路Ｐ２ａに対してＺ方向にすれて設けられている。つなぎ流路Ｐ２ｂは、Ｚ方向にずれて設けられた流路Ｐ１、Ｐ２ａをつないでいる。なお、排出パイプ７１ｂ側の流路形成壁２１３は、側壁２００側の支持部２１１に連なってもよいし、支持部２１１との間に隙間を有してもよい。本実施形態では、排出パイプ７１ｂ側の流路形成壁２１３が、支持部２１１に連なっている。

＜第２実施形態のまとめ＞
上記したように、排出パイプ７１ｂにおいて少なくとも延設部７１０の流路Ｐ１を、熱交換部７２の主たる流路Ｐ２ａに対して、Ｚ方向にずらしている。このように、本実施形態では、パイプ７１（排出パイプ７１ｂ）を、熱交換部７２の真横に引き出すのではなく、意図的に熱交換部７２とはＺ方向にずれた位置で引き出している。これにより、先行実施形態同様、延設部７１０の延設方向（Ｘ方向）の平面視において、排出パイプ７１ｂ（パイプ７１）の延設部７１０が、放電抵抗４０の少なくとも一部と重なっている。敢えて、排出パイプ７１ｂ（流路Ｐ１）を熱交換部７２（主たる流路Ｐ２ａ）に対してずらすため、放電抵抗４０に伝わる衝撃を抑制することができる。

冷却器７０の構成は、少なくとも、延設部７１０の流路Ｐ１が、熱交換部７２の主たる流路Ｐ２ａに対してＺ方向にずれていればよい。たとえば、筐体２０とは別部材で構成した熱交換部を、筐体内において、半導体モジュール５０の上方もしくは下方に配置してもよい。本実施形態では、筐体２０が、内部空間を領域Ａ１、Ａ２に区画する区画壁２１０を有している。領域Ａ１側の区画壁２１０の一面２１０ａに、放電抵抗４０および半導体モジュール５０が固定されている。主たる流路Ｐ２ａは、区画壁２１０の裏面２１０ｂを壁面として構成されている。区画壁２１０には貫通孔２１２が形成されており、主たる流路Ｐ２ａは、貫通孔２１２を通じて延設部７１０における流路Ｐ１に連なっている。

このように、筐体２０の一部が冷却器７０の熱交換部７２をなす構成において、放電抵抗４０に伝わる衝撃を抑制することができる。筐体２０の一部が熱交換部７２をなすため、簡素な構成で、半導体モジュール５０を効率よく冷却することができる。また、放電抵抗４０やコンデンサモジュール３０も冷却することができる。

加えて、本実施形態では、筐体２０（第１部材２１）が、流路形成壁２１３を有している。流路形成壁２１３は、側壁２００および区画壁２１０に連なり、Ｘ方向において、排出パイプ７１ｂと放電抵抗４０との間に配置されている。このように、放電抵抗４０の手前に流路形成壁２１３（壁部）を設けているため、放電抵抗４０に衝撃が伝わる前に、流路形成壁２１３が衝撃を受ける。これにより、放電抵抗４０に伝わる衝撃を抑制することができる。また、パイプ７１の背面側に存在する流路形成壁２１３（壁部）が、パイプ７１を保持する。よって、衝撃を受けたときに、パイプ７１（延設部７１０）が変形しやすい。

（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り、先行実施形態の記載を援用できる。先行実施形態では、放電抵抗４０が、たとえばバスバーを介してコンデンサモジュール３０の端子に接続されていた。これに代えて、可撓性を有する配線部材により、放電抵抗４０を端子に接続してもよい。

図６は、本実施形態に係る電力変換装置４を示す部分断面図であり、図４に対応している。図６に示すように、コンデンサモジュール３０は、正極側の端子３１Ｐと、負極側の端子３１Ｎを有している。端子３１Ｐ、３１Ｎは、図示しないバスバーを介して入力端子台に接続されている。すなわち、端子３１Ｐ、３１Ｎは、直流電源２に接続するための端子である。放電抵抗４０の電極と対応する端子３１Ｐ、３１Ｎとが、可撓性を有する配線部材４３により、電気的に接続されている。

配線部材４３は、外力の印加により容易に変形が可能である。配線部材４３は、たとえば、複数の線材を編んでなる導体、複数の線材を撚ってなる導体を採用することができる。これら導体は、フレキシブル導体、フレキシブル電線、フレキシブルバスバーと称されることがある。また、配線部材４３として、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）を採用してもよい。それ以外の構成は、先行実施形態に記載の構成と同じである。

＜第３実施形態のまとめ＞
本実施形態によれば、衝撃が放電抵抗４０に伝わり、これにより放電抵抗４０が変位しても、変位に追従して配線部材４３が変形する。よって、放電抵抗４０と端子３１Ｐ、３１Ｎとの電気的な接続状態が解除されるのを抑制することができる。すなわち、放電抵抗４０の接続信頼性を高めることができる。接続状態の解除とは、配線部材４３の断線、配線部材４３と端子３１Ｐ、３１Ｎとの接合部のクラックなどにより生じ得る。なお、衝撃によりコンデンサモジュール３０が変位する場合にも、同等の効果を奏することができる。

可撓性の配線部材４３を第２実施形態に記載の構成と組み合わせる例を示したが、これに限定されない。第１実施形態に記載の構成と組み合わせてもよい。

（第４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り、先行実施形態の記載を援用できる。先行実施形態では、放電抵抗４０に伝わるＸ方向の衝撃を抑制する構成を示した。さらに、Ｙ方向の衝撃を抑制するようにしてもよい。

図７は、本実施形態に係る電力変換装置４を示す部分断面図であり、図２に対応している。図８は、図７のVIII-VIII線に沿う断面図である。図７および図８に示すように、筐体２０は、側壁２０２から外方へ延設されたボス２４を有している。ボス２４は、Ｙ方向に延設されている。ボス２４には、たとえば、図示しない車載部品が固定される。ボス２４は、筐体２０の一部として構成されている。Ｙ方向からの平面視において、放電抵抗４０の少なくとも一部がボス２４と重なるように、ボス２４が設けられている。それ以外の構成は、先行実施形態に記載の構成と同じである。

＜第４実施形態のまとめ＞
本実施形態によれば、Ｙ方向の平面視において、ボス２４を、放電抵抗４０の少なくとも一部と重なるように配置している。したがって、筐体２０の側壁２０２側に、外部からＹ方向の衝撃が印加される場合、放電抵抗４０に衝撃が伝わる前に、ボス２４が衝撃を受ける。これにより、Ｙ方向において、放電抵抗４０に伝わる衝撃を抑制することができる。パイプ７１（延設部７１０）とボス２４により、Ｘ方向およびＹ方向のいずれにおいても、放電抵抗４０に伝わる衝撃を抑制することができる。

（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すべ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。

制御回路９及び駆動回路１０は、少なくともひとつのコンピュータを含む制御システムによって提供される。制御システムは、ハードウェアである少なくともひとつのプロセッサ（ハードウェアプロセッサ）を含む。ハードウェアプロセッサは、下記（ｉ）、（ｉｉ）、又は（ｉｉｉ）により提供することができる。

（ｉ）ハードウェアプロセッサは、ハードウェア論理回路である場合がある。この場合、コンピュータは、プログラムされた多数の論理ユニット（ゲート回路）を含むデジタル回路によって提供される。デジタル回路は、プログラム及び／又はデータを格納したメモリを備える場合がある。コンピュータは、アナログ回路によって提供される場合がある。コンピュータは、デジタル回路とアナログ回路との組み合わせによって提供される場合がある。

（ｉｉ）ハードウェアプロセッサは、少なくともひとつのメモリに格納されたプログラムを実行する少なくともひとつのプロセッサコアである場合がある。この場合、コンピュータは、少なくともひとつのメモリと、少なくともひとつのプロセッサコアとによって提供される。プロセッサコアは、たとえばＣＰＵと称される。メモリは、記憶媒体とも称される。メモリは、プロセッサによって読み取り可能な「プログラム及び／又はデータ」を非一時的に格納する非遷移的かつ実体的な記憶媒体である。

（ｉｉｉ）ハードウェアプロセッサは、上記（ｉ）と上記（ｉｉ）との組み合わせである場合がある。（ｉ）と（ｉｉ）とは、異なるチップの上、又は共通のチップの上に配置される。

すなわち、制御回路９及び駆動回路１０が提供する手段及び／又は機能は、ハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、又はそれらの組み合わせにより提供することができる。

電力変換回路（インバータ７）を構成するスイッチング素子Ｓ１は、ＩＧＢＴに限定されない。たとえば、ＭＯＳＦＥＴを用いてもよい。半導体素子５１にＲＣ－ＩＧＢＴが形成される例を示したが、これに限定されない。スイッチング素子Ｓ１（ＩＧＢＴ）とダイオードＤ１を別チップとしてもよい。

筐体２０内に、コンデンサモジュール３０、放電抵抗４０、半導体モジュール５０、および回路基板６０を収容する例を示したが、これに限定されない。少なくとも放電抵抗４０および半導体モジュール５０を収容するものであればよい。

筐体２０内におけるコンデンサモジュール３０、放電抵抗４０、半導体モジュール５０、および回路基板６０の配置は、上記した例に限定されない。少なくともパイプ７１の延設部７１０の配置が、延設方向の平面視において放電抵抗４０の少なくとも一部と重なる条件を満たせばよい。

ひとつの半導体モジュール５０が、一相分の上下アーム回路を構成する例を示したが、これに限定されない。ひとつの半導体モジュール５０により、ひとつのアームを構成してもよい。ひとつの半導体モジュール５０により、三相分の上下アーム回路、すなわちインバータ７の全体を構成してもよい。

複数のパイプ７１のすべてを、共通の側壁２００に固定する例を示したが、これに限定されない。たとえば、導入パイプ７１ａと排出パイプ７１ｂとを、互いに異なる側壁に固定してもよい。

放電抵抗４０と重なるように、排出パイプ７１ｂの延設部７１０を設ける例を示したが、これに限定されない。放電抵抗４０と重なるように、導入パイプ７１ａの延設部７１０を設けてもよい。

パイプ７１全体がＸ方向に延設されている例を示したが、これに限定されない。たとえば、側壁２００から延びる部分が略Ｌ字状をなすパイプ７１を採用してもよい。このパイプ７１も、Ｘ方向に延びる延設部７１０を有する。

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…Ｐライン５…Ｎライン６…インバータ、８…出力ライン、９…制御回路、１０…駆動回路、２０…筐体、２００、２０１、２０２、２０３…側壁、２１…第１部材、２１０…区画壁、２１０ａ…一面、２１０ｂ…裏面、２１１…支持部、２１２…貫通孔、２１３…流路形成壁、２２…第２部材、２２０…上壁、２３…第３部材、２３０…下壁、２４…ボス、３０…コンデンサモジュール、３１Ｐ、３１Ｎ…端子、４０、Ｒ１…放電抵抗、４１…抵抗素子、４２…ブラケット、４３…配線部材、５０…半導体モジュール、５１…半導体素子、６０…回路基板、７０…冷却器、７１…パイプ、７１ａ…導入パイプ、７１ｂ…排出パイプ、７１０…延設部、７２…熱交換部、Ａ１、Ａ２…領域、Ｃ１…平滑コンデンサ、Ｄ１…ダイオード、Ｐ１、Ｐ２…流路、Ｓ１…スイッチング素子

Claims (5)

1. 直流電源（２）と回転電機（３）との間で電力変換を行う回路（７）を構成する半導体モジュール（５０）と、
   前記直流電源に対して並列に接続される放電抵抗（Ｒ１、４０）と、
   前記半導体モジュールおよび前記放電抵抗を内部空間に収容する筐体（２０）と、
   前記筐体の側壁（２００）に固定された管状のパイプ（７１）を有し、前記半導体モジュールを冷却する冷却器（７０）と、
   を備え、
   前記パイプは、前記側壁から前記筐体の外部に延設された延設部（７１０）を有し、
   前記延設の方向からの平面視において、前記放電抵抗の少なくとも一部が前記延設部と重なるように、前記パイプが配置されている電力変換装置。
2. 前記半導体モジュールは、前記回路を構成する半導体素子（５１）を有し、
   前記冷却器は、前記パイプに連なり、前記半導体モジュールを冷却する熱交換部（７２）を有し、
   前記延設の方向からの平面視において、前記延設部の流路（Ｐ１）が、前記熱交換部の主たる流路（Ｐ２ａ）に対してずれて設けられている請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記筐体は、前記内部空間を区画する区画壁（２１０）を有し、
   前記区画壁は、一面（２１０ａ）と、前記一面とは反対の裏面（２１０ｂ）と、前記一面と前記裏面とにわたって前記区画壁を貫通する貫通孔（２１２）と、を有し、
   前記区画壁の前記一面上に、前記半導体モジュールおよび前記放電抵抗がそれぞれ固定され、
   前記熱交換部の主たる流路は、前記区画壁の前記裏面を壁面として形成されるとともに、前記貫通孔を通じて前記延設部の流路に連なっている請求項２に記載の電力変換装置。
4. 前記筐体は、前記側壁および前記区画壁に連なり、前記延設の方向において、前記パイプと前記放電抵抗との間に配置された壁部（２１３）を有している請求項３に記載の電力変換装置。
5. 前記直流電源に接続するための端子（３１Ｐ、３１Ｎ）を備え、
   前記放電抵抗は、可撓性を有する配線部材（４３）により、前記端子に接続されている請求項１～４いずれか１項に記載の電力変換装置。

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