以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
図1~図10を参照して、本発明の一実施形態による電力変換装置100の構成について説明する。電力変換装置100は、たとえば、車両に搭載される。
まず、図1を参照して、電力変換装置100の回路構成を説明する。電力変換装置100は、入力端子1と、出力端子2とを備えている。また、電力変換装置100は、インバータ部10と、直流直流コンバータ部20と、コンデンサC1と、直流電源200と、を備えている。また、電力変換装置100は、抵抗Rを備えている。また、電力変換装置100は、直流直流コンバータ部20と直流電源200とを電気的に接続する配線としての第1バスバー60(図5参照)を備えている。
インバータ部10は、直流直流コンバータ部20によって変圧された直流電力を交流電力に変換して負荷210に供給する。負荷210は、たとえば、モータである。電力変換装置100と直流電源200との間には、スイッチ201が設けられている。
インバータ部10は、スイッチング素子モジュール11を含む。スイッチング素子モジュール11は、直流電力を交流電力に変換する。また、スイッチング素子モジュール11は、上アームを構成する半導体スイッチング素子Q1、Q2およびQ3と、下アームを構成する半導体スイッチング素子Q4、Q5およびQ6とを含む。
インバータ部10は、第1インバータ部10aと第2インバータ部10bとを含む。スイッチング素子モジュール11は、第1インバータ部10aに含まれる第1スイッチング素子モジュール11aと、第2インバータ部10bに含まれる第2スイッチング素子モジュール11bと、を含む。また、負荷210は、第1負荷210aと第2負荷210bとを含む。第1インバータ部10aは、直流電源200から入力される直流電力を交流電力に変換して第1負荷210aに供給する。第2インバータ部10bは、直流電源200から入力される直流電力を交流電力に変換して第2負荷210bに供給する。
直流直流コンバータ部20は、直流電源200から入力される直流電力を変圧する。本実施形態では、直流直流コンバータ部20は、DCDCコンバータ部21と、昇圧コンバータ部22と、を含む。DCDCコンバータ部21は、特許請求の範囲の「降圧コンデンサ部」の一例である。
DCDCコンバータ部21は、直流電力の電圧を異なる電圧に変換する。具体的には、DCDCコンバータ部21は、直流電源200から入力端子1を介して入力される直流電力の電圧を降圧する。また、DCDCコンバータ部21は、降圧した電圧を出力端子2に供給する。
昇圧コンバータ部22は、インバータ部10の入力側に配置されている。昇圧コンバータ部22は、直流電源200から入力される直流電力を昇圧してインバータ部10に供給する。昇圧コンバータ部22は、昇圧用スイッチング素子モジュール22aと、リアクトル22bとを含む。昇圧用スイッチング素子モジュール22aは、昇圧用スイッチング素子Q11およびQ12を含む。昇圧用スイッチング素子Q11およびQ12は、各々、上アームおよび下アームを構成する。また、昇圧コンバータ部22は、コンデンサC2を含む。リアクトル22bは、直流電源200の正側と、昇圧用スイッチング素子Q11と昇圧用スイッチング素子Q12との接続点と、の間に設けられている。コンデンサC2は、昇圧用スイッチング素子Q12に並列に設けられている。
コンデンサC1は、直流直流コンバータ部20と接続される。本実施形態ではコンデンサC1は、昇圧コンバータ部22とインバータ部10との間に設けられている。また、本実施形態では、抵抗Rは、昇圧コンバータ部22とインバータ部10との間に設けられている。コンデンサC1と抵抗Rとは、互いに並列に設けられている。
直流電源200は、インバータ部10側に設けられた入力端子1を有している。入力端子1は、正側端子1aと、負側端子1bとを含む。
出力端子2は、DCDCコンバータ部21によって降圧された直流電力が出力される。また、出力端子2は、制御装置(図示せず)などに接続される。
次に、電力変換装置100の構造について説明する。
本実施形態では、図2に示すように、DCDCコンバータ部21は、直流直流コンバータ素子23と、直流直流コンバータ素子23が実装される直流直流コンバータ基板24とを備えている。直流直流コンバータ基板24は、平板形状を有する。直流直流コンバータ基板24に実装される直流直流コンバータ素子23は、コンバータ用スイッチング素子23a、トランス23b、共振リアクトル23cおよび平滑リアクトル23dを含む。なお、本明細書において、直流直流コンバータ基板24の表裏方向をZ方向とする。また、Z方向のうち、直流直流コンバータ基板24の裏面から表面に向かう方向をZ1方向とし、直流直流コンバータ基板24の表面から裏面に向かう方向をZ2方向とする。また、Z方向と互いに直交する2方向のうち、一方側の方向をX方向とし、他方側の方向をY方向とする。また、X方向の一方側の方向をX1方向とし、他方側の方向をX2方向とする。また、Y方向の一方側の方向をY1方向とし、他方側の方向をY2方向とする。
コンバータ用スイッチング素子23aは、直流直流コンバータ基板24の裏面側(Z2方向側)に設けらている。トランス23b、共振リアクトル23cおよび平滑リアクトル23dは、直流直流コンバータ基板24を貫通するように設けられている。
また、図2に示すように、電力変換装置100は、冷却部50を備えている。冷却部50は、平板状である。冷却部50は、インバータ部10(図1参照)と直流直流コンバータ部20(図1参照)との間に配置される。また、冷却部50は、たとえば、アルミニウムなどの熱伝導性の比較的高い金属により形成されている。冷却部50は、冷却部50の表面(表側の面(Z1方向側の面))および裏面(裏側の面(Z2方向側の面))に垂直な方向から見て、長方形形状を有する。冷却部50は、冷却用液体が流れる冷却流路51(図3参照)を含んでいる。図2に示す例では、冷却部50の長手方向がX方向に沿っており、短手方向がY方向に沿うように、電力変換装置100を図示している。
本実施形態では、インバータ部10のスイッチング素子モジュール11(図3参照)は、平板状の冷却部50の表面または裏面に沿うように、冷却部50に取り付けられている。また、直流直流コンバータ素子23が実装される直流直流コンバータ基板24は、平板状の冷却部50の表面または裏面に沿うように、冷却部50に取り付けられている。
具体的には、本実施形態では、スイッチング素子モジュール11は、平板状の冷却部50の裏面に沿うように、冷却部50に取り付けられている。すなわち、インバータ部10は、冷却部50の他方側(Z2方向側)に設けられている。また、直流直流コンバータ素子23が実装される直流直流コンバータ基板24は、平板状の冷却部50の表面に沿うように、冷却部50に取り付けられている。
DCDCコンバータ部21は、コンデンサC2(図1参照)と接続されるコンデンサC2接続端子を備えている。コンデンサC2接続端子は、第1スイッチング素子モジュール11aおよび第2スイッチング素子モジュール11bのインバータ出力端子が配置される冷却部50の長手方向の端部の少なくとも一方側とは反対の他方側に配置される。
また、本実施形態では、昇圧コンバータ部22は、平板状の冷却部50の表面または裏面に沿うように、冷却部50に取り付けられている。具体的には、昇圧コンバータ部22は、冷却部50の表面に取り付けられている。また、昇圧コンバータ部22は、平板状の冷却部50の長手方向(X方向)に沿って、DCDCコンバータ部21に隣り合うように配置されている。
また、本実施形態では、昇圧用スイッチング素子モジュール22aおよびリアクトル22bは、平板状の冷却部50の表面または裏面に沿うように、冷却部50に取り付けられている。具体的には、直流直流コンバータ基板24、リアクトル22b、および、昇圧用スイッチング素子モジュール22aは、平板状の冷却部50の表面に沿うように、かつ、互いに隣り合うように、冷却部50に取り付けられている。なお、直流直流コンバータ基板24、リアクトル22b、および、昇圧用スイッチング素子モジュール22aは、この順で、冷却部50の表面に取り付けられている。
また、図2に示すように、コンデンサC1は、平板状の冷却部50の表面または裏面に沿うように、冷却部50に取り付けられている。具体的には、コンデンサC1は、冷却部50の裏面に取り付けられている。すなわち、コンデンサC1は、インバータ部10側(Z2方向側)に配置されている。
また、図2に示すように、直流電源200も、インバータ部10側(Z2方向側)に配置されている。すなわち、直流電源200は、冷却部50の他方側(Z2方向側)に設けられている。本実施形態では、直流電源200は、インバータ部10側の位置において、冷却部5を介して、直流直流コンバータ部20と互いに離間して配置されている。
図3に示すように、冷却流路51は、冷却用液体が冷却部50の表側の面および裏側の面を交互に通過するように形成されている。具体的には、冷却流路51は、表側(表面側)に配置され、表側流路としての冷却流路511、515および519と、裏側(裏面側)に配置され、裏側流路としての冷却流路513および517と、接続流路としての冷却流路512、514、516および518と、を含んでいる。冷却流路51は、冷却部50の長手方向(X方向)における一方端側から冷却用流体が流入され、他方端側に冷却用流体が流出されるように形成されている。
冷却流路51は、冷却流路511、512、513、514、515、516、517、518および519が、この順で上流から下流に向けて接続されている。つまり、図3に示すように、冷却流路51は、表側流路の冷却流路511から冷却用液体が流入し、接続流路の冷却流路512、裏側流路の冷却流路513、接続流路の冷却流路514、表側流路の冷却流路515、接続流路の冷却流路516、裏側流路の冷却流路517、接続流路の冷却流路518、および、表側流路の冷却流路519を通り、冷却用液体が流出する。冷却流路51の冷却用液体が流入する流入口及び冷却用液体が流出する流出口は冷却部50の短手方向の中央に配置されてもよい。このように配置することで、図2に示す電力変換装置100において、DCDCコンバータ部21が配置される面が顧客装置に収まる際に上面に配置されるか、または下面に配置される場合のいずれにおいても、上記冷却用液体が流入する流入口及び冷却用液体が流出する流出口の位置が変わらないため、顧客の冷却用液体の配管配置変更が不要となる。
また、冷却流路51から流出した冷却用液体は、放熱部3により放熱されて冷却される。また、放熱部3により冷却された冷却用液体は、ポンプ4により送液されて再び冷却流路51に流入する。放熱部3は、熱交換器を含み、外部の空気により冷却される。放熱部3は、たとえば、ラジエータである。なお、ポンプ4を冷却流路51の出口と放熱部3の間に配置して、放熱部3により放熱される前の冷却用液体をポンプ4により送液してもよい。また、冷却用液体は、たとえば、水、不凍液などの液体である。
また、図3に示すように、インバータ部10(図1参照)は、冷却部50の裏側に配置されている。すなわち、インバータ部10は、冷却部50の他方側(Z2方向側)に設けられている。インバータ部10は、裏側流路(冷却流路513および冷却流路517)を流れる冷却用液体により冷却される。本実施形態では、第1スイッチング素子モジュール11aと、第2スイッチング素子モジュール11bとは、冷却部50の裏側に配置され、裏側流路を流れる冷却用液体により冷却される。
また、DCDCコンバータ部21は、冷却部50の表側に配置され、表側流路(冷却流路511、冷却流路515、および、冷却流路519)を流れる冷却用液体により冷却される。具体的には、コンバータ用スイッチング素子23aと、トランス23bと、共振リアクトル23cと、平滑リアクトル23dとは、冷却部50の表側に配置され、表側流路を流れる冷却用液体により冷却される。
また、昇圧コンバータ部22は、冷却部50の表側に配置され、表側流路(冷却流路511、冷却流路515、および、冷却流路519)を流れる冷却用液体により冷却される。具体的には、昇圧用スイッチング素子モジュール22aと、リアクトル22bとは、冷却部50の表側に配置され、表側流路を流れる冷却用液体により冷却される。すなわち、本実施形態では、直流直流コンバータ部20(図1参照)は、冷却部50の一方側(Z1方向側)に設けられている。また、本実施形態では、インバータ部10は、直流直流コンバータ部20と対向する位置に設けられている。
本実施形態では、第1バスバー60(図5参照)は、冷却部50の他方側(Z2方向側)に設けられた直流電源200と、冷却部50の一方側(Z1方向側)に設けられた直流直流コンバータ部20とを電気的に接続するように、筐体40(図4参照)の溝部41(図4参照)に配置されている。
(溝部)
図4に示すように、筐体40は、絶縁性を有する樹脂材料により形成される。また、筐体40は、外表面40aに溝部41が設けられている。本実施形態では、溝部41は、筐体40のうち、コンデンサC1を収容する部分40bに隣接するように、筐体40に設けられている。具体的には、溝部41は、筐体40のうちの、コンデンサC1を収容する部分40bよりもX1方向側に設けられている。
また、図4に示すように、溝部41は、複数の溝部を含む。本実施形態では、溝部41は、第1溝部41a、第2溝部41b、および、第3溝部41cを含む。第1溝部41a~第3溝部41cは、後述する正側バスバー60a(図5参照)、負側バスバー60b(図5参照)、および、第2バスバー61が配置される溝部である。第1溝部41a~第3溝部41cの詳細については、後述する。
また、筐体40のうちの第1溝部41aと対向する位置には、複数の突出部40cが設けられている。複数の突出部40cの詳細については、後述する。
(第1バスバーおよび第2バスバー)
図5に示すように、電力変換装置100(図1参照)は、コンデンサC1(図1参照)を収容する絶縁性を有する筐体40に配置され、直流直流コンバータ部20(図1参照)と、インバータ部10(図1参照)側に設けられた直流電源200(図1参照)とを電気的に接続する配線としての第1バスバー60を備える。本実施形態では、第1バスバー60は、正側バスバー60aと、負側バスバー60bとを含む。
正側バスバー60aは、入力端子1(図1参照)の正側端子1aと電気的に接続される。また、負側バスバー60bは、入力端子1の負側端子1bと電気的に接続される。
また、電力変換装置100は、出力端子2と電気的に接続される第2バスバー61を備える。
正側バスバー60aは、第1接続端子部160a、第2接続端子部160b、および、第3接続端子部160cを含む。第1接続端子部160aは、正側バスバー60aのZ2方向側に設けられており、直流電源200の正側端子1aと接続される。また、第2接続端子部160bは、正側バスバー60aのZ1方向側に設けられており、DCDCコンバータ部21の正側の端子と接続される。また、第3接続端子部160cは、正側バスバー60aのZ1方向側に設けられており、リアクトル22bと接続される。
また、図5に示すように、正側バスバー60aは、第1接続端子部160aから第2接続端子部160bおよび第3接続端子部160cまでの間に、複数の屈曲部170を有する。図5に示す例では、正側バスバー60aは、4つの屈曲部170を有する。
また、負側バスバー60bは、第1接続端子部161aと、第2接続端子部161bとを含む。第1接続端子部161aは、負側バスバー60bのZ2方向側に設けられており、直流電源200の負側端子1bと接続される。また、第2接続端子部161bは、負側バスバー60bのZ1方向側に設けられており、DCDCコンバータ部21の負側の端子と接続される。
また、図5に示すように、負側バスバー60bは、第1接続端子部161aから第2接続端子部161bまでの間に、複数の屈曲部171を有する。図5に示す例では、負側バスバー60bは、6つの屈曲部171を有する。
また、第2バスバー61は、第1接続端子部162aと、第2接続端子部162bとを含む。第1接続端子部162aは、第2バスバー61のZ2方向側に設けられており、出力端子2(図1参照)と接続される。また、第2接続端子部162bは、第2バスバー61のZ1方向側に設けられており、平滑リアクトル23d(図2参照)と接続される。
また、図5に示すように、第2バスバー61は、第1接続端子部162aから第2接続端子部162bまでの間に、複数の屈曲部172を有する。図5に示す例では、第2バスバー61は、5つの屈曲部172を有する。
なお、図5に示した正側バスバー60aの形状、負側バスバー60bの形状、および、第2バスバー61の形状は、あくまで例示であり、図5に示した形状に限定されるものではない。
(溝部の溝幅とバスバーの厚みとの関係、および、当接部の構成)
次に、図6および図7を参照して、正側バスバー60a(図6参照)、負側バスバー60b(図6参照)、および、第2バスバー61(図6参照)の厚みと、第1溝部41a(図7参照)~第3溝部41c(図7参照)の溝幅との関係、および、当接部43(図7参照)の構成について説明する。
図6に示すように、正側バスバー60aは、所定の大きさの厚みT1を有するバスバーである。また、負側バスバー60bは、所定の大きさの厚みT2を有するバスバーである。また、第2バスバー61は、所定の大きさの厚みT3を有するバスバーである。なお、正側バスバー60aの厚みT1、負側バスバー60bの厚みT2、および、第2バスバー61の厚みT3は、各バスバーのX方向の厚みである。
本実施形態では、正側バスバー60aの厚みT1、負側バスバー60bの厚みT2、および、第2バスバー61の厚みT3は、互いに等しい。なお、正側バスバー60aの厚みT1、負側バスバー60bの厚みT2、および、第2バスバー61の厚みT3は、互いに等しくなくてもよい。
本実施形態では、図7に示すように、溝部41は、第1バスバー60の厚みよりも大きい溝幅を有する。
具体的には、正側バスバー60a(図6参照)が配置される第1溝部41aの溝幅W1は、正側バスバー60aの厚みT1(図6参照)よりも大きい。また、負側バスバー60b(図6参照)が配置される第2溝部41bの溝幅W2は、負側バスバー60bの厚みT2(図6参照)よりも大きい。また、第2バスバー61(図6参照)が配置される第3溝部41cの溝幅W3は、第2バスバー61の厚みT3(図6参照)よりも大きい。
また、図7に示すように、溝部41は、溝部41の内側面42に第1バスバー60と当接する当接部43を有する。本実施形態では、当接部43は、溝部41の幅方向(X方向)の両内側面42において、溝部41の延びる方向の互いに異なる位置に配置された複数の当接部43を含む。
具体的には、図7に示すように、第1溝部41aは、両内側面42aにおいて、第1溝部41aが延びる方向の互いに異なる位置に配置された、複数の第1当接部43aを含む。図7に示すように、第1当接部43aは、断面が半円形状となる形状を有している。なお、第1溝部41aがZ方向に沿って延びる部分では、複数の第1当接部43aは、第1溝部41aのX方向の両内側面42aにおいて、Z方向の互いに異なる位置に配置されている。また、第1溝部41aがX方向に沿って延びる部分では、複数の第1当接部43aは、第1溝部41aのZ方向の両内側面42aにおいて、X方向の互いに異なる位置に配置されている。
また、図7に示すように、互いに対向する第1当接部43aの間の距離D1は、正側バスバー60aの厚みT1と略等しい。すなわち、第1溝部41aは、複数の第1当接部43aによって、正側バスバー60aを保持している。なお、互いに対向する第1当接部43aの間の距離D1が、正側バスバー60aの厚みT1と略等しいとは、互いに対向する第1当接部43aの間の距離D1が、互いに対向する第1当接部43aによって、正側バスバー60aを保持することができる距離であることを意味する。具体的には、互いに対向する第1当接部43aの間の距離D1は、正側バスバー60aの厚みT1よりも少し小さい。したがって、第1溝部41a(互いに対向する第1当接部43aの間の位置)に正側バスバー60aを圧入することにより、互いに対向する第1当接部43aによって正側バスバー60aを固定した状態で保持することができる。
また、第1溝部41aは、複数の屈曲部44aを有している。具体的には、第1溝部41aは、正側バスバー60aを配置することが可能な形状となるように、複数の屈曲部44aを有している。
また、第2溝部41bは、両内側面42bにおいて、第2溝部41bが延びる方向の互いに異なる位置に配置された、複数の第2当接部43bを含む。図7に示すように、第2当接部43bは、断面が半円形状となる形状を有している。なお、第2溝部41bがZ方向に沿って延びる部分では、複数の第2当接部43bは、第2溝部41bのX方向の両内側面42bにおいて、Z方向の互いに異なる位置に配置されている。また、第2溝部41bがX方向に沿って延びる部分では、複数の第2当接部43bは、第2溝部41bのZ方向の両内側面42bにおいて、X方向の互いに異なる位置に配置されている。
また、図7に示すように、互いに対向する第2当接部43bの間の距離D2は、負側バスバー60bの厚みT2と略等しい。すなわち、第2溝部41bは、複数の第2当接部43bによって、負側バスバー60bを保持している。なお、互いに対向する第2当接部43bの間の距離D2が、負側バスバー60bの厚みT2と略等しいとは、互いに対向する第2当接部43bの間の距離D2が、互いに対向する第2当接部43bによって、負側バスバー60bを保持することができる距離であることを意味する。具体的には、互いに対向する第2当接部43bの間の距離D2は、負側バスバー60bの厚みT2よりも少し小さい。したがって、第2溝部41b(互いに対向する第2当接部43bの間の位置)に負側バスバー60bを圧入することにより、互いに対向する第2当接部43bによって負側バスバー60bを固定した状態で保持することができる。
また、第2溝部41bは、複数の屈曲部44bを有している。具体的には、第2溝部41bは、負側バスバー60bを配置することが可能な形状となるように、複数の屈曲部44bを有している。
また、第3溝部41cは、両内側面42cにおいて、第3溝部41cが延びる方向の互いに異なる位置に配置された、複数の第3当接部43cを含む。図7に示すように、第3当接部43cは、断面が半円形状となる形状を有している。なお、第3溝部41cがZ方向に沿って延びる部分では、複数の第3当接部43cは、第3溝部41cのX方向の両内側面42cにおいて、Z方向の互いに異なる位置に配置されている。また、第3溝部41cがX方向に沿って延びる部分では、複数の第3当接部43cは、第3溝部41cのZ方向の両内側面42cにおいて、X方向の互いに異なる位置に配置されている。
また、図7に示すように、互いに対向する第3当接部43cの間の距離D3は、第2バスバー61の厚みT3と略等しい。すなわち、第3溝部41cは、複数の第3当接部43cによって、第2バスバー61を保持している。なお、互いに対向する第3当接部43cの間の距離D3が、第2バスバー61の厚みT3と略等しいとは、互いに対向する第3当接部43cの間の距離D3が、互いに対向する第3当接部43cによって、第2バスバー61を保持することができる距離であることを意味する。具体的には、互いに対向する第3当接部43cの間の距離D3は、第2バスバー61の厚みT3よりも少し小さい。したがって、第3溝部41c(互いに対向する第3当接部43cの間の位置)に第2バスバー61を圧入することにより、対向する第3当接部43cによって第2バスバー61を固定した状態で保持することができる。
また、第3溝部41cは、複数の屈曲部44cを有している。具体的には、第3溝部41cは、正側バスバー60aを配置することが可能な形状となるように、複数の屈曲部44cを有している。
また、図7に示すように、筐体40のコンデンサC1を収容する部分40bは、X1方向に向けて突出する複数の突出部40cを有する。複数の突出部40cは、第1溝部41aのX1方向側の内側面42aに設けられた複数の第1当接部43aと、Z方向における位置が互いに異なるように設けられている。すなわち、複数の突出部40cは、第1溝部41aのX2方向側の当接部43として機能する。
(バスバーの幅と溝部の深さとの関係)
次に、図8および図9を参照して、正側バスバー60a(図8参照)、負側バスバー60b(図8参照)、および、第2バスバー61の幅と、第1溝部41a(図9参照)~第3溝部41c(図9参照)の深さとの関係について説明する。
図8に示すように、正側バスバー60aは、所定の大きさの幅W4を有する。また、負側バスバー60bは、所定の大きさの幅W5を有する。また、第2バスバー61は、所定の大きさの幅W6を有する。なお、正側バスバー60aの幅W4、負側バスバー60bの幅W5、および、第2バスバー61の幅W6は、各バスバーのY方向の長さである。
本実施形態では、図8に示すように、正側バスバー60aの幅W4、負側バスバー60bの幅W5、および、第2バスバー61の幅W6は、互いに等しい。なお、正側バスバー60aの幅W4、負側バスバー60bの幅W5、および、第2バスバー61の幅W6は、互いに等しくなくてもよい。
図9に示すように、第1溝部41aは、正側バスバー60a(図8参照)の幅W4(図8参照)よりも大きい深さD4を有する。また、第2溝部41bは、負側バスバー60b(図8参照)の幅W5(図8参照)よりも大きい深さD5を有する。また、第3溝部41cは、第2バスバー61(図8参照)の幅W5(図8参照)よりも大きい深さD6を有する。なお、第1溝部41aの深さD4、第2溝部41bの深さD5、および、第3溝部41cの深さD6は、各溝部41のY方向の長さである。
第1溝部41aの深さD4が正側バスバー60aの幅W4よりも大きいため、第1溝部41aに正側バスバー60aを配置した場合、正側バスバー60aのY1方向側の端部160d(図8参照)の位置は、筐体40のY1方向側の端部40dよりも内側(Y2方向側)となる。すなわち、第1溝部41aは、Y方向において、第1溝部41aの内側に正側バスバー60aを配置することができる。
また、第2溝部41bの深さD5が負側バスバー60bの幅W5よりも大きいため、第2溝部41bに負側バスバー60bを配置した場合、負側バスバー60bのY1方向側の端部161c(図8参照)の位置は、筐体40のY1方向側の端部40dの内側(Y2方向側)となる。すなわち、第2溝部41bは、Y方向において、第2溝部41bの内側に負側バスバー60bを配置することができる。
また、第3溝部41cの深さD6が第2バスバー61の幅W6よりも大きいため、第3溝部41cに第2バスバー61を配置した場合、第2バスバー61のY1方向側の端部162c(図8参照)の位置は、第3溝部41cの内側(Y2方向側)となる。すなわち、第3溝部41cは、Y方向において、第3溝部41cの内側に第2バスバー61を配置することができる。
したがって、正側バスバー60a、負側バスバー60b、および、第2バスバー61の各々を、Y方向において、絶縁性を有する筐体40に設けられた溝部41の内側に配置することが可能であるため、各バスバーの各々に対して絶縁処理を施すことなく、各バスバーを絶縁した状態で個別に配置することができる。
(筐体に対する各バスバーの配置)
本実施形態では、図10に示すように、正側バスバー60a、負側バスバー60b、および、第2バスバー61は、筐体40においてX方向に互いに離間した状態で、それぞれ、第1溝部41a、第2溝部41b、および、第3溝部41cに配置される。本実施形態では、正側バスバー60a、負側バスバー60b、および、第2バスバー61は、X2方向側から、この順に並んで各溝部41に配置される。なお、正側バスバー60a、負側バスバー60b、および、第2バスバー61は、筐体40のX1方向側の端部40eにおいて、互いに並んだ状態で配置される。
また、図10に示すように、電力変換装置100は、昇圧コンバータ部22(図1参照)とコンデンサC1(図1参照)とを電気的に接続する第3バスバー62を含む。また、筐体40は、第3バスバー62が固定される第3バスバー固定部45を有する。本実施形態では、第3バスバー62は、第3正側バスバー62a、および、第3負側バスバー62bを含む。第3正側バスバー62aは、コンデンサC1の正側の端子に接続する。また、第3負側バスバー62bは、コンデンサC1の負側の端子に接続する。
本実施形態では、第3バスバー固定部45は、筐体40のX2方向側の端部40fに設けられている。したがって、第3バスバー62は、筐体40のX2方向側の端部40fに固定される。第3バスバー62は、たとえば、ねじ止めされることにより、第3バスバー固定部45に固定される。なお、第3バスバー62は、ねじ止め以外の手法によって、第3バスバー固定部45に固定されていてもよい。
[本実施形態の効果]
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
本実施形態では、上記のように、電力変換装置100は、直流電源200から入力される直流電力を変圧する直流直流コンバータ部20と、直流直流コンバータ部20と対向する位置に設けられ、直流直流コンバータ部20によって変圧された直流電力を交流電力に変換して負荷210に供給するインバータ部10と、インバータ部10側に配置され、直流直流コンバータ部20と接続されるコンデンサC2と、コンデンサC2を収容する絶縁性を有する筐体40に配置され、直流直流コンバータ部20と、インバータ部10側に設けられた直流電源200とを電気的に接続する配線としての第1バスバー60とを備える。
本実施形態では、上記のように、コンデンサC2を収容する絶縁性を有する筐体40に配置され、直流直流コンバータ部20と、インバータ部10側に設けられた直流電源200とを電気的に接続する配線としての第1バスバー60を備える。これにより、絶縁性を有するコンデンサC2を収容する筐体40に第1バスバー60が配置されるので、絶縁性を有しない部材に第1バスバー60を配置する構成と異なり、第1バスバー60自体を絶縁することなく、絶縁性を確保したうえで筐体40に対して第1バスバー60を配置することができる。また、直流直流コンバータ部20と直流電源200とが、筐体40に配置された第1バスバー60によって電気的に接続されるので、電力変換装置100の一方側および他方側の位置において、介在物を介して互いに離間して配置された直流直流コンバータ部20と直流電源200とを容易に配置することができる。これらの結果、電力変換装置100の一方側および他方側の位置において、介在物を介して互いに離間して配置された直流直流コンバータ部20と直流電源200とを電気的に接続する際に、絶縁性を確保したうえで、配線を容易に配置することができる。
本実施形態では、上記のように、インバータ部10と直流直流コンバータ部20との間に配置され、インバータ部10および直流直流コンバータ部20を冷却する冷却部50をさらに備え、直流直流コンバータ部20は、冷却部50の一方側に設けられており、直流電源200およびインバータ部10は、冷却部50の他方側に設けられている。これにより、互いに対向する位置に配置されたインバータ部10と直流直流コンバータ部20とを、冷却部50によって冷却する構成において、第1バスバー60を容易に配置することができる。その結果、互いに対向する位置に配置されたインバータ部10と直流直流コンバータ部20とを、冷却部50によって冷却する電力変換装置100において、絶縁性を確保したうえで、直流直流コンバータ部20と直流電源200とを電気的に接続する際に、配線を容易に配置することができる。
本実施形態では、上記のように、筐体40は、絶縁性を有する樹脂材料により形成されるとともに、外表面40aに溝部41が設けられており、第1バスバー60は、溝部41に配置されている。これにより、絶縁性を有する樹脂材料により形成される筐体40の溝部41に第1バスバー60を配置することにより、第1バスバー60自体を、絶縁性を有する部材によって覆うことなく、第1バスバー60を容易に絶縁することができる。
本実施形態では、上記のように、溝部41は、第1バスバー60の厚みよりも大きい溝幅を有するとともに、溝部41の内側面42に第1バスバー60と当接する当接部43を有する。これにより、第1バスバー60の厚みよりも溝部41の溝幅が大きいため、溝部41に対して第1バスバー60を容易に配置することができる。また、溝部41の内側面42に第1バスバー60と当接する当接部43を有するため、溝部41に第1バスバー60を配置した後に、第1バスバー60の位置がずれることを抑制することができる。これらの結果、溝部41に第1バスバー60を配置する際の組み立て性を確保しつつ、第1バスバー60の位置がずれることを抑制することができる。
本実施形態では、上記のように、当接部43は、溝部41の幅方向(X方向)の両内側面42において、溝部41の延びる方向の互いに異なる位置に配置された複数の当接部43を含む。これにより、当接部43が溝部41の幅方向の両側であり、かつ、溝部41の延びる方向の互いに異なる位置において第1バスバー60と当接するので、第1バスバー60の位置ずれを容易に、かつ、確実に抑制することができる。
本実施形態では、上記のように、溝部41は、筐体40のうち、コンデンサC2を収容する部分40bに隣接するように、筐体40に設けられている。これにより、コンデンサC2が収容される部分40bの外側に溝部41を形成する構成と比較して、コンデンサC2を収容する筐体40の厚みが大きくなることを抑制することができる。その結果、コンデンサC2を収容する筐体40が大型化することを抑制することが可能となるので、電力変換装置100が大型化することを抑制することができる。
本実施形態では、上記のように、直流電源200は、インバータ部10側に設けられた入力端子1を有しており、第1バスバー60は、入力端子1の正側端子1aと電気的に接続される正側バスバー60aと、入力端子1の負側端子1bと電気的に接続される負側バスバー60bとを含み、溝部41は、正側バスバー60aが配置される第1溝部41aと、負側バスバー60bが配置される第2溝部41bとを含む。これにより、正側バスバー60aを第1溝部41aに配置し、負側バスバー60bを第2溝部41bに配置することにより、正側バスバー60aと負側バスバー60bとを容易に絶縁することができる。その結果、第1バスバー60が複数のバスバーを含む場合でも、各バスバーを容易に絶縁することができる。
本実施形態では、上記のように、直流直流コンバータ部20は、直流電力を降圧するDCDCコンバータ部21を含み、DCDCコンバータ部21によって降圧された直流電力が出力される出力端子2と、出力端子2と電気的に接続される第2バスバー61とをさらに備え、溝部41は、第2バスバー61が配置される第3溝部41cをさらに含む。これにより、DCDCコンバータ部21と出力端子2とを第2バスバー61によって電気的に接続する場合に、第2バスバー61を絶縁しつつ、第2バスバー61を容易に配置することができる。
本実施形態では、上記のように、直流直流コンバータ部20は、直流電力を昇圧する昇圧コンバータ部22を含み、昇圧コンバータ部22とコンデンサC2とを電気的に接続する第3バスバー62をさらに含み、筐体40は、第3バスバー62が固定される第3バスバー固定部45を有する。これにより、第1バスバー60のみならず、第3バスバー62も、コンデンサC2を収容する筐体40に配置することができる。したがって、第3バスバー62を、コンデンサC2を収容する筐体40とは異なる位置に配置する構成と比較して、第3バスバー62と第1バスバー60との配置を筐体40に集約することができる。その結果、第3バスバー62の配置が煩雑化することを抑制することができる。
[変形例]
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
上記実施形態では、筐体40が、絶縁性を有する樹脂材料により形成される構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、筐体は、絶縁性を有していれば、樹脂材料以外の材料によって形成されていてもよい。たとえば、筐体は、第1バスバーと当接する部分に対して絶縁処理が施されていれば、金属材料により形成されていてもよい。
また、上記実施形態では、筐体40が溝部41を有し、第1バスバー60が、溝部41に配置される構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、筐体は、溝部を有していなくてもよい。この場合、筐体は、外表面において第1バスバー60を保持するように構成されていてもよい。しかしながら、筐体の外表面において第1バスバー60を保持する構成の場合、第1バスバー60自体に絶縁処理を施すか、または、第1バスバー60を、絶縁性を有する部材で覆うなど、第1バスバー60を絶縁する必要がある。したがって、筐体40は、溝部41を有するように構成されることが好ましい。
また、上記実施形態では、溝部41が、第1バスバー60の厚みよりも大きい溝幅を有し、溝部41の内側面42に当接部43を有する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。溝部は、内側面に当接部を有していなくてもよい。この場合、溝部の溝幅を、第1バスバー60の厚みと略等しくすればよい。しかしながら、溝部の溝幅が第1バスバー60の厚みと略等しい場合、第1バスバー60を溝部に配置する際の組み立て性が低下する。したがって、溝部41は、第1バスバー60の厚みよりも大きい溝幅を有し、内側面42に当接部43を有するように構成されることが好ましい。
また、上記実施形態では、溝部41が、溝部41の幅方向の両内側面42において、溝部41が延びる方向の互いに異なる位置に配置された複数の当接部43を有する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、溝部は、内側面において、1つの当接部を有するように構成されていてもよい。しかしながら、溝部が1つの当接部を有する構成の場合、溝部に対して第1バスバー60を配置した際の第1バスバー60の位置ずれを抑制することが困難な場合がある。したがって、溝部41は、溝部41の幅方向の両内側面42において、溝部41が延びる方向の互いに異なる位置に配置された複数の当接部43を有するように構成されることが好ましい。
また、上記実施形態では、第1バスバー60が、正側バスバー60aと負側バスバー60bとを含み、溝部41が、正側バスバー60aが配置される第1溝部41aと、負側バスバー60bが配置される第2溝部41bとを含む構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、溝部は、正側バスバー60aと負側バスバー60bとが配置される1つの溝部のみを含んでいてもよい。しかしながら、正側バスバー60aと負側バスバー60bとを1つの溝部のみに配置する場合、溝部の内部において、正側バスバー60aと負側バスバー60bとが互いに接触しないように、正側バスバー60aおよび負側バスバー60bを配置する必要がある。そのため、正側バスバー60aと負側バスバー60bとを溝部に配置する際の組み立て性が低下する。したがって、溝部41は、正側バスバー60aが配置される第1溝部41aと、負側バスバー60bが配置される第2溝部41bとを含むように構成されることが好ましい。
また、上記実施形態では、直流直流コンバータ部20がDCDCコンバータ部21を含み、電力変換装置100が、DCDCコンバータ部21と出力端子2とを電気的に接続する第2バスバー61を備える構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、直流直流コンバータ部20がDCDCコンバータ部21を備えていない場合、電力変換装置は、第2バスバー61を備えていなくてもよい。電力変換装置100が備えるバスバーの個数は、電力変換装置100の回路構成に応じて変更され得る。
また、上記実施形態では、電力変換装置100が、インバータ部10と直流直流コンバータ部20との間に配置され、インバータ部10と直流直流コンバータ部20とを冷却する冷却部50を備える構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、電力変換装置は、冷却部50を備えていなくてもよい。しかしながら、電力変換装置が冷却部50を備えていない場合、インバータ部10および直流直流コンバータ部20が冷却されないため、電力変換効率が低下する。したがって、電力変換装置100は、冷却部50を備えていることが好ましい。
また、上記実施形態では、直流直流コンバータ部20が、昇圧コンバータ部22を含み、電力変換装置100が、昇圧コンバータ部22とコンデンサC1とを電気的に接続する第3バスバー62を備える構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、直流直流コンバータ部20が昇圧コンバータ部22を含まない場合、電力変換装置は、第3バスバー62を備えていなくてもよい。電力変換装置100が備えるバスバーの個数は、電力変換装置100の回路構成に応じて変更され得る。
また、上記実施形態では、直流直流コンバータ部20がZ1方向側に設けられ、インバータ部10およびコンデンサC1がZ2方向側に設けられる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、直流直流コンバータ部20がZ2方向側に設けられ、インバータ部10およびコンデンサC1がZ1方向側に設けられていてもよい。