JPWO2017187598A1 - 車載用電力変換装置 - Google Patents

Abstract

小型化および設計自由度の向上が可能な車載用電力変換装置を提供するため、電力を変換して伝送する駆動部（平滑コンデンサ(２０)、パワーモジュール(３０)）を収容する収容部(１１)を形成する筐体(１０)と、筐体(１０)の電力が入出力される入出力部（バッテリ側端子部(５１)、モータ側端子部(５２)）と駆動部（平滑コンデンサ(２０)、パワーモジュール(３０)）とを接続する複数のバスバー(４０)と、を備えた車載用電力変換装置であって、バスバー(４０)（第１バスバー(４１)、第２バスバー(４２)、第３バスバー(４３)）が、収容部(１１)の外部で筐体(１０)に熱伝達可能に筐体(１０)に沿って配置された放熱部(４１１)，(４２１)，(４３１)を備えることを特徴とする車載用電力変換装置とした。

Description

本発明は、車載用電力変換装置に関し、特に、バスバーの冷却技術に関する。

従来、インバータなどの車載用電力変換装置では、電力が入出力される端子部と、コンデンサや半導体モジュールなどの駆動部との接続および駆動部どうしの接続をバスバーにより行うことが知られている。
そして、このような車載用電力変換装置において、複数のバスバーを、冷却本体に絶縁シートを介して積層して、複数のバスバーを冷却する冷却構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。この従来技術では、複数のバスバーを強制的に冷却することができる。

特開２００６−２７１０６３公報

しかしながら、従来、このような車載用電力変換装置において、バスバーによる、端子部と駆動部との接続、あるいは駆動部どうしの接続は、車載用電力変換装置の駆動部を収容する筐体の内部で行う。
したがって、従来技術では、筐体の内部に、バスバーを積層した冷却本体を設置するため、筐体の大型化を招く。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、小型化可能な車載用電力変換装置を提供することを目的とする。

本発明の車載用電力変換装置は、筐体内の収容部に収容され、電力供給を受けて駆動する１以上の駆動部と、前記筐体に対して絶縁状態で前記駆動部と電力が入出力される端子部とを接続した複数のバスバーと、を備えた車載用電力変換装置である。
そして、本発明の車載用電力変換装置は、前記バスバーが、前記収容部の外部で前記筐体に熱伝達可能に前記筐体に沿って配置された放熱部を備えることを特徴とする。

本発明の車載用電力変換装置にあっては、バスバーの発熱が、筐体の外部の発熱部から筐体の外部に伝達されるとともに、筐体をヒートシンクとして筐体に伝達され、バスバーを冷却することができる。
このように、バスバーが、筐体の外部で放熱するとともに、筐体をヒートシンクとして利用するため、従来のように、筐体の内部に冷却本体を設置しバスバーを積層するものと比較して、筐体の小型化が可能である。

実施の形態１の車載用電力変換装置としてのインバータを備えた車両の駆動ユニットの概略構造を示す斜視図である。 前記インバータを示す断面図であって、図４のＳ２−Ｓ２線の位置での断面を示す。 前記インバータの蓋体の要部の底面図である。 前記インバータの要部である蓋体の部分を示す斜視図である。 前記インバータのバスバーモジュールにおけるバスバー（放熱部）の配置を示す平面図である。 前記インバータの要部を示す断面図である。 実施の形態２の車載用電力変換装置としてのインバータを示す断面図である。 前記インバータの蓋体の要部の底面図である。 実施の形態３の車載用電力変換装置としてのインバータの要部を示す断面図であって、図１０のＳ９−Ｓ９線の位置での断面を示す。 実施の形態３のインバータの要部である蓋体部分の斜視図である。 実施の形態４の車載用電力変換装置としてのインバータの要部を示す断面図である。 図１１の要部の拡大断面図である。 実施の形態５の車載用電力変換装置としてのインバータの要部を示す断面図である。 図１３の要部の拡大断面図である。 実施の形態６の車載用電力変換装置としてのインバータの要部である蓋体部分の斜視図である。 実施の形態６のインバータを示す断面図であって、図１５のＳ１６−Ｓ１６線の位置での断面を示す。 実施の形態７のインバータの蓋体の要部を示す断面図である。 実施の形態８の車載用電力変換装置としてのインバータを示す斜視図である。 実施の形態８の車載用電力変換装置としてのインバータを示す断面図である。 バスバーモジュールにおける放熱部の配置の他の例を示す断面図である。 実施の形態４の変形例を示す断面図である。

以下、本発明の車載用電力変換装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施の形態に基づいて説明する。
（実施の形態１）
以下、実施の形態１の車載用電力変換装置について説明する。
本実施の形態１は、本発明の車載用電力変換装置として、インバータＡに適用した例である。

図１は、実施の形態１の車載用電力変換装置としてのインバータＡを備えた車両の駆動ユニットの概略構造を示す斜視図である。このインバータＡは、車載の駆動源としてのモータＭの上部に設けられ、バッテリ（車載電源）ＢＡからの電力である直流電流を交流電流に変換してモータＭを駆動させる。また、インバータＡは、モータＭが発電機として回生を行った場合は、発電された交流電流を直流電流に変換し、バッテリＢＡ側に供給する。

なお、モータＭの出力軸（図示省略）は変速機ＴＭに接続されている。また、バッテリＢＡとして、電圧制御範囲が数百ボルト程度の二次電池（リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池等）を採用している。

さらに、インバータＡの上方には、コンバータを含みバッテリＢＡとインバータＡとの間で、電力の供給のコントロールを行う電力制御モジュールＰＤＭが設けられている。なお、図において矢印ＵＰが車両上方を示し、矢印ｘが、水平方向の一方（例えば、車両前方）を示し、矢印ｙが水平方向で矢印ｘ方向に直交する方向（例えば、車両の左方向）を示す。また、インバータＡの上下方向の向きおよび水平方向の向きは、単に一例を示しているもので、これらの方向は図示したものに限定されるものではなく、図における水平方向を上下方向に向けたり、上下を逆にしたりするなど任意の方向に向けてもよい。

次に、実施の形態１のインバータＡについて、図２〜図５に基づいて詳細に説明する。
図２は、インバータＡの要部を示す断面図であって、インバータＡは、筐体１０の内側の収容部１１に、電力を変換して伝送する駆動部でありかつ発熱部品としての平滑コンデンサ２０とパワーモジュール３０とを収容する。

筐体１０は、金属製の本体１２および蓋体１３を備える。本体１２は、図において上部に開口部１２ａを備えた有底の四角箱状に形成され、蓋体１３は、開口部１２ａを塞ぐ矩形板状に形成されている。なお、筐体１０の少なくとも蓋体１３は、後述するようにヒートシンクとしても機能するため、金属製としたが、熱伝導性に優れた樹脂製のものを用いることもできる。また、本体１２は、熱伝導性が低い樹脂製としてもよい。

駆動部としての平滑コンデンサ２０とパワーモジュール３０とは、蓋体１３の収容部１１側の面である下面に取り付けられている。なお、パワーモジュール３０は、周知のように、上アームと、下アームにそれぞれ複数のスイッチング素子を備え、各スイッチング素子は、図外の制御回路からの信号により開閉動作を行ってモータＭにおいて所望の回転力を得るための複数相（例えば三相）の交流電力を生成する。
また、平滑コンデンサ２０は、パワーモジュール３０のスイッチング動作による電圧の変動を抑制する。

バスバー４０は、電力の入出力を行う入出力部としてのバッテリ側端子部５１およびモータ側端子部５２と、駆動部としての平滑コンデンサ２０およびパワーモジュール３０とを接続している。なお、バッテリ側端子部５１は、電力制御モジュールＰＤＭを介してバッテリＢＡに対して接続され、バッテリＢＡに対して電力の入出力を行う。また、モータ側端子部５２は、モータＭに接続され、モータＭに対して電力の入出力を行う。

バスバー４０は、第１バスバー４１と第２バスバー４２と第３バスバー４３とを備える。第１バスバー４１は、バッテリ側端子部５１と平滑コンデンサ２０とを接続する。第２バスバー４２は、平滑コンデンサ２０とパワーモジュール３０とを接続する。第３バスバー４３は、パワーモジュール３０とモータ側端子部５２とを接続する。

図４、図５に示すように、第１バスバー４１および第２バスバー４２は、それぞれ、プラス、マイナス用に一対設けられている。 また、第３バスバー４３は、ＵＶＷ相用に３本設けられ、それぞれ、電流センサ６１，６２，６３が設けられている（図３参照）。なお、第３バスバー４３は、図では各相を区別する（ｕ）（ｖ）（ｗ）を付記するが、明細書においてこれらを総称する場合は、（ｕ）（ｖ）（ｗ）の付記を省略する。

さらに、第１バスバー４１、第２バスバー４２、第３バスバー４３は、それぞれ、収容部１１の外部において蓋体１３の上面１３ａに沿って配置された放熱部４１１，４２１，４３１を備える。そして、各放熱部４１１，４２１，４３１は、それぞれ、筐体１０に対して絶縁する絶縁性樹脂と一体に形成された長方形の板状のバスバーモジュール７０を形成している。

以下、各バスバー４１，４２，４３の配索構造について詳細に説明する。
第１バスバー４１の一方の端部は、図２に示すように、バスバーモジュール７０において水平方向で矩形の一方の方向である第１の方向（ｘ方向）に突出されてバッテリ側端子部５１を形成している。そして、第１バスバー４１は、バスバーモジュール７０内をｘ方向の（−）方向に配索され、平滑コンデンサ２０の第１の方向の端部（ｘ方向（＋）側の端部）の上方位置から下方に垂下されて平滑コンデンサ２０のｘ方向（＋）側の端部の上部に接続されている。

第２バスバー４２は、平滑コンデンサ２０のｘ方向（−）側の端部の上部とパワーモジュール３０のｘ方向（＋）側の端部の上部を接続している。そこで、第２バスバー４２は、図２に示すように、平滑コンデンサ２０の上部からバスバーモジュール７０内まで上方に延在され、バスバーモジュール７０内を、パワーモジュール３０の位置まで水平方向でｘ方向の（−）方向に延在された後、下方に垂下されて略逆Ｕ字状に配索されている。

以上のような第１バスバー４１および第２バスバー４２において、バスバーモジュール７０において、収容部１１の外部において蓋体１３の上面１３ａに沿って配索されている部分が、放熱部４１１，４２１である。

次に、第３バスバー４３について詳細に説明する。
第３バスバー４３は、パワーモジュール３０の下部において水平方向の第１の方向であるｘ方向（−）側の端部と、インバータＡにおいて水平方向で第１の方向に直交する第２の方向であるｙ方向の（＋）側の端部に配置されたモータ側端子部５２とを接続している。すなわち、パワーモジュール３０における第３バスバー４３との接続位置は、パワーモジュール３０における素子の配置により規定されている。一方、モータ側端子部５２の位置は、車載時のモータＭの配置およびその接続位置により規定されている。このように、第３バスバー４３は、向きが異なる２箇所（ｘ方向の端部とｙ方向の端部）を接続して配索するのにあたり、収容部１１内を取り回すのではなく収容部１１の外部を使って取り回している。

すなわち、第３バスバー４３は、パワーモジュール３０との接続箇所から、図２に示すように、上方に立ち上げられて蓋体１３を貫通し、蓋体１３の上方位置で、ｘ方向の＋側に折り返されて上面１３ａに沿って配索されている。さらに、この蓋体１３の上面１３ａに沿って水平方向に配索されている部分（放熱部４３１）は、パワーモジュール３０の上方位置に配置されるように、図４、図５に示すように、直角に折り曲げられてｙ方向に延在されている。そして、モータ側端子部５２の上方の位置で、下方に折曲されて、蓋体１３を貫通し、収容部１１内に戻りモータ側端子部５２まで延在されている。

上述のような形状の第３バスバー４３において収容部１１の外部に配置された部分が放熱部４３１であり、バスバーモジュール７０において、バスバーモジュール７０の矩形の板面に沿う方向（水平方向）でＬ字に折曲されている。

このように、放熱部４３１をＬ字に形成するのにあたり、本実施の形態１では、３本の放熱部４３１が略等長となるように、ＵＶＷ相のパワーモジュール３０との接続位置と、モータ側端子部５２の配置とを設定している。

すなわち、図５に示すように、パワーモジュール３０における第３バスバー４３と接続するＵＶＷ相の配置において、バスバーモジュール７０のｙ方向の端部に近いものが、モータ側端子部５２ではｘ方向に遠くなるように配置している。これにより、上方から見て略Ｌ字を成す各放熱部４３１（ｕ）、４３１（ｖ）、４３１（ｗ）は、略等長となる。なお、このように各放熱部４３１（ｕ）、４３１（ｖ）、４３１（ｗ）は、上方から見て交差して配置されるため、図２、図４に示すように、各放熱部４３１（ｕ）、４３１（ｖ）、４３１（ｗ）の高さを異ならせて配置し、絶縁性を確保している。

図２に戻り、ヒートシンクとしての蓋体１３は、蓋体１３を冷却する冷媒（例えば、冷却水）を循環させる冷媒流路８０を備え、この冷媒流路８０は、パワーモジュール３０と放熱部４３１とに上下を挟まれて配置されている。

また、本実施の形態１では、冷媒流路８０は、蓋体１３とバスバーモジュール７０との間に形成されている。
すなわち、図６に示すように、蓋体１３の上面１３ａには、冷媒流路８０を形成するための凹溝８０ａが形成され、この凹溝８０ａの開口部分をバスバーモジュール７０が覆って塞ぐことにより、冷媒流路８０が形成されている。

さらに、冷媒流路８０および第３バスバー４３は、バスバーモジュール７０の樹脂部分を蓋体１３に溶着した溶着部７１によりシールされている。すなわち、バスバーモジュール７０を蓋体１３に固定するのにあたり、バスバーモジュール７０において、水平方向で冷媒流路８０の外側位置で冷媒流路８０の全長に沿ってバスバーモジュール７０を蓋体１３に溶着し溶着部７１が形成されている。また、第３バスバー４３の周囲も溶着部７１を形成することで、外部との絶縁性を確保している。なお、図示を省略するが、第１バスバー４１および第２バスバー４２の周囲も、溶着部７１を形成して絶縁性を確保するのが好ましい。

（実施の形態１の作用）
インバータＡは、電力制御モジュールＰＤＭを介してバッテリＢＡからの直流の電力を、交流の電力に変換し、モータＭへ伝送する。また、モータＭにて回生により発電した交流の電力を、直流に変換して電力制御モジュールＰＤＭを介してバッテリＢＡに伝送する。

このようなインバータＡの作動に伴って、バスバー４０を形成する各バスバー４１，４２，４３は、自己発熱により熱を有する。本実施の形態１では、各バスバー４１，４２，４３は、各放熱部４１１，４２１，４３１において、筐体１０の外部に放熱するとともに、蓋体１３により吸熱することで、冷却することができる。
また、蓋体１３は、平滑コンデンサ２０、パワーモジュール３０にも接触しており、平滑コンデンサ２０、パワーモジュール３０の冷却も行う。

特に、長さが長い第３バスバー４３では、発熱量が大きくなるが、この第３バスバー４３の放熱部４３１には、冷媒流路８０を設け、冷媒を循環するため、単に、金属製の蓋体１３をヒートシンクとして冷却する場合よりも、高い冷却性能を得ることができる。同様に、パワーモジュール３０も、冷媒流路８０によりさらに高い冷却性能を得ることができる。

また、第３バスバー４３を、パワーモジュール３０のｘ方向（−）側の端部から、インバータＡのｙ方向（＋）側端部のモータ側端子部５２まで配索するにあたり、収容部１１の外部を取り回すため、収容部１１の容積を抑えて筐体１０を小型化できる。加えて、収容部１１にヒートシンクを設置するスペースを確保したり、パワーモジュール３０の向きを、モータＭとの接続を考慮した位置に配置したりする必要が無い。よって、高い設計自由度を得ることができる。

そして、第３バスバー４３の放熱部４３１は、絶縁性樹脂と一体にバスバーモジュール７０を形成しており、放熱部４３１が、バスバーモジュール７０の骨格としてバスバーモジュール７０の強度を確保することができる。さらに、放熱部４３１が、３本の第３バスバー４３が水平方向に並設し、かつ、Ｌ字状に折曲していることにより、第３バスバー４３を積層したり、水平方向に直線的に並設したりした場合よりも、バスバーモジュール７０の強度を高めることができる。加えて、放熱部４３１を等長配置し、水平方向に交差して配置しているため、第３バスバー４３の電気抵抗の均一化を図ることができるとともに、バスバーモジュール７０の剛性も、さらに高めることができる。

さらに、バスバーモジュール７０は、冷媒流路８０の蓋材を兼ねるため、別途、冷媒流路８０の蓋材を形成するのと比較してコストを低減できるとともに、第３バスバー４３の放熱部４３１が絶縁性樹脂を介して冷媒流路８０と接し、冷却性能を向上できる。

（実施の形態１の効果）
以下に、実施の形態１の効果を列挙する。
１）実施の形態１のインバータＡは、
電力を変換して伝送する駆動部（平滑コンデンサ２０、パワーモジュール３０）を収容部１１に収容する筐体１０と、
筐体１０の電力が入出力される入出力部（バッテリ側端子部５１、モータ側端子部５２）と駆動部（平滑コンデンサ２０、パワーモジュール３０）とを接続する複数のバスバー４０と、
を備えた車載用電力変換装置であって、
バスバー４０（第１バスバー４１、第２バスバー４２、第３バスバー４３）が、収容部１１の外部で筐体１０に熱伝達可能に筐体１０に沿って配置された放熱部４１１，４２１，４３１を備えることを特徴とする。
したがって、バスバー４０の自己発熱による熱が筐体１０の外部に配置した放熱部４１１，４２１，４３１から筐体１０の外部に放熱されるとともに、筐体１０（蓋体１３）をヒートシンクとして冷却され、バスバー４０の発熱を抑えることができる。また、放熱部４１１，４２１，４３１を収容部１１の外部に配置するため、収容部１１内で各バスバー４１，４２，４３の取り回しを行うものと比較して、収容部１１の省スペース化を図り、インバータＡの小型化を図ることができるとともに、設計自由度を向上できる。

２）実施の形態１のインバータＡは、
筐体１０は、収容部１１を形成する本体１２と、この本体１２の開口部１２ａを塞ぐ蓋体１３と、を備え、
放熱部４１１，４２１，４３１が蓋体１３に沿って配置されていることを特徴とする。
放熱部４１１，４２１，４３１を本体１２に対して移動可能な蓋体１３に配置することにより、インバータＡの外部との接続作業が容易となる。特に、実施の形態１では、蓋体１３に平滑コンデンサ２０、パワーモジュール３０を設けているため、これらとバスバー４０の放熱部４１１，４２１，４３１との接続作業も容易である。

３）実施の形態１のインバータＡは、
筐体１０の放熱部４１１，４２１，４３１から熱伝達される部分（ヒートシンク部分）としての蓋体１３に、駆動部（平滑コンデンサ２０、パワーモジュール３０）が熱伝達可能に設けられていることを特徴とする。
したがって、放熱部４１１，４２１，４３１のヒートシンクとしての蓋体１３が、駆動部（平滑コンデンサ２０、パワーモジュール３０）のヒートシンクを兼ねる。よって、駆動部用のヒートシンクを別途設けるものと比較して、コスト低減及び省スペース化を図ることができる。

４）実施の形態１のインバータＡは、
放熱部４１１，４２１，４３１は、絶縁を行う絶縁体と一体となったバスバーモジュール７０を形成していることを特徴とする。
したがって、放熱部４１１，４２１，４３１を収容部１１の外部に配置しても絶縁性を確保できる。また、各放熱部４１１，４２１，４３１を樹脂の一体成型品とすることにより、設計自由度が高く、かつ、絶縁体を別体としものと比較して、製造および設置が容易となる。 さらに、バスバーモジュール７０において、複数の放熱部４１１，４２１，４３１が並列に配置されることにより、バスバーモジュール７０の剛性を高め、強度および耐久性に優れる。

５）実施の形態１のインバータＡは、
バスバーモジュール７０が板状に形成され、
放熱部４３１（ｕ），４３１（ｖ），４３１（ｗ）が、バスバーモジュール７０内で並列に配置されるとともに、バスバーモジュール７０の板面に沿う方向でＬ字に折曲されていることを特徴とする。
放熱部４３１（ｕ），４３１（ｖ），４３１（ｗ）を、Ｌ字に折曲した形状とすることにより、放熱部４３１が直線状であるものと比較して、バスバーモジュール７０の剛性が向上し、強度および耐久性がさらに向上する。

６）実施の形態１のインバータＡは、
Ｌ字に折曲された複数の放熱部４３１（ｕ），４３１（ｖ），４３１（ｗ）の全長が略等長となるように、バスバーモジュール７０の板面に沿う方向に対して直交する方向の位置を異ならせて、板面に沿う方向に交差して配置されていことを特徴とする。
したがって、上記５）の効果に加え、放熱部４３１（ｕ），４３１（ｖ），４３１（ｗ）を等長とすることにより、第３バスバー４３の電気抵抗の均一化を図ることができるとともに、バスバーモジュール７０の剛性をさらに高めることができる。

７）実施の形態１のインバータＡは、
筐体１０は、放熱部４３１から熱伝達される部分（ヒートシンク部分）に冷媒流路８０を備えることを特徴とする。
このように、筐体１０が冷媒流路８０を備えることにより、放熱部４３１の冷却性能をさらに向上できる。

８）実施の形態１のインバータＡは、
放熱部４３１（バスバーモジュール７０）が、冷媒流路８０を覆う蓋材を兼ねることを特徴とする。
このように、放熱部４３１（バスバーモジュール７０）が冷媒流路８０の蓋材を兼ねることにより、専用の蓋材を省略でき、コスト低減を図ることができるとともに、放熱部４３１と冷媒流路８０との間に蓋材を介在させるものよりも冷却性能を向上できる。

９）実施の形態１のインバータＡは、
筐体１０（蓋体１３）と放熱部４３１（バスバーモジュール７０）との間に、両者を接合して冷媒流路８０をシールする接合部（溶着部７１）を備えることを特徴とする。
したがって、冷媒流路８０のシール用の部材が不要となるとともに、このシール性を確保するための締結具が不要になり、部品点数源によるコストダウン、部品の設置スペースおよび設置作業工数減によるスペース効率向上および組付効率向上を図ることができる。

１０）実施の形態１のインバータＡは、
接合部は、放熱部４１１，４２１，４３１と放熱部４３１の絶縁を行う絶縁性樹脂とが一体となったバスバーモジュール７０の絶縁性樹脂を溶着して形成された溶着部７１であることを特徴とする。
したがって、上記８）の効果に加え、バスバーモジュール７０は樹脂の一体品であるので、成形自由度が高く所望の形に形成することができる。特に、冷媒流路８０を塞ぐ蓋材としてのシール性能を得るために必要な形状に形成して所望のシール性を得ることができる。また、接合部として接着剤などを用いるものと比較して、コスト低減を図ることが可能となる。

１１）実施の形態１のインバータＡは、
冷媒流路８０は、放熱部４３１と駆動部としてのパワーモジュール３０とに挟まれて配置されていることを特徴とする。
したがって、１つの冷媒流路８０により、放熱部４３１の冷却と、駆動部（パワーモジュール３０）との冷却を行うことができ、効率的な冷却を行うことができる。

（他の実施の形態）
次に、他の実施の形態の車載用電力変換装置としてのインバータについて説明する。
なお、他の実施の形態の説明にあたり、既に説明した構成と共通する構成には同じ符号を付して説明を省略し、相違点のみ説明する。
（実施の形態２）
本実施の形態２は、第１バスバー２４１、第２バスバー２４２の配索、および、冷媒流路２８０の構成が実施の形態１と異なるもので、以下に、図７および図８に基づいて説明する。なお、図７は実施の形態２のインバータを示す断面図、図８は実施の形態２のインバータの蓋体の底面図である。

図７に示すように、第１バスバー２４１は、一端が平滑コンデンサ２０の下部の第１の方向端部（ｘ方向（＋）側の端部）に接続され、他端が本体１２の側面から突出されて、モータ側端子部２５１を形成している。

また、第２バスバー２４２は、平滑コンデンサ２０の下部の第１の方向端部（ｘ方向の（−）側端部）と、パワーモジュール３０の第１の方向端部（ｘ方向（＋）側の端部）とを接続している。
そこで、バスバーモジュール２７０は、第３バスバー４３の放熱部４３１と絶縁性樹脂とにより一体に板状に形成されている。

冷媒流路２８０は、パワーモジュール３０と放熱部４３１とに上下を挟まれて配置された第１流路２８１と、平滑コンデンサ２０の上方に配置された第２流路２８２とを備える。そして、第１流路２８１と第２流路２８２とは、それぞれ独立して形成してもよいが、本実施の形態１では、図８に点線により示すように、両流路２８１，２８２が連通されて一本の冷媒流路２８０により形成されている。なお、図８において矢印Ｗ１が冷媒の流入側を、矢印Ｗ２が冷媒の流出側を示す。
そして、バスバーモジュール２７０は、冷媒流路２８０の第１流路２８１と第２流路２８２とを塞いでいる。

2-1）実施の形態２のインバータは、
冷媒流路２８０が、放熱部４３１とパワーモジュール３０とに挟まれて蓋体１３に設けられた第１流路２８１と、平滑コンデンサ２０の上方に配置されて蓋体１３に設けられた第２流路２８２と、を備えることを特徴とする。
したがって、１つの冷媒流路２８０により、放熱部４３１の冷却と、パワーモジュール３０）の冷却と、平滑コンデンサ２０の冷却とを行うことができ、効率的な冷却を行うことができる。

2-2）実施の形態２のインバータは、
冷媒流路２８０は、収容部１１に収容した発熱部品としての平滑コンデンサ２０の冷却用の第２流路２８２を備え、
放熱部４３１を含むバスバーモジュール７０は、第２流路２８２の蓋材も兼ねることを特徴とする。
したがって、バスバーモジュール７０が、冷媒流路２８０を構成する２つの流路（第１流路２８１、第２流路２８２）の蓋材を兼ねるため、各流路２８１，２８２を塞ぐ蓋材をそれぞれ設けるものと比較して、コスト低減並びに省スペース化を図ることができる。また、バスバーモジュール７０は、バスバー４０の放熱部４３１の絶縁を行う絶縁性樹脂と一体成形しているため、冷媒流路２８０が第１、第２流路２８１，２８２を備えた２次元的に折れ曲がった形状であっても、一つ部材で塞ぐことが可能な形状に形成できる。

（実施の形態３）
実施の形態３は、バスバーの配索状態の変形例であり、第１バスバー３４１と、第３バスバー３４３の配索状態が実施の形態１と異なるもので、以下に、図９、図１０に基づいて説明する。なお、図９は実施の形態３のインバータの要部を側方から見た（図９のＳ１０−Ｓ１０線の位置での）断面図、図１０はインバータの蓋体を示す斜視図である。

実施の形態３では、図９、図１０に示すように、第１バスバー３４１の放熱部３１１は、第２流路２８２を迂回するように、バスバーモジュール３７０において第１の方向（ｘ方向）から第２の方向（ｙ方向）に折曲されたＬ字形状に形成されている。そして、第１バスバー３４１は、平滑コンデンサ２０の第２の方向（ｙ方向）の端部に接続されている。なお、第２バスバー２４２は、実施の形態２と同様に配索されている。

また、第３バスバー３４３は、図１０に示すように、同一水平面上に交差することなく配置されている。すなわち、パワーモジュール３０におけるＵＶＷ相の配置が、実施の形態１とは逆になっており、ｙ方向でバスバーモジュール３７０の中央側から端部側にＷＶＵの順に配置されている。

したがって、実施の形態３では、バスバー３４０は、第１バスバー３４１および第３バスバー３４３が、それぞれ、放熱部３１１，４３１にて冷却される。さらに、第１バスバー３４１の放熱部３１１は、冷媒流路２８０の第２流路２８２を流れる冷媒により、効率的に冷却される。

また、実施の形態３にあっても、放熱部４３１が、バスバーモジュール７０内で並列に配置されるとともに、バスバーモジュール７０の板面に沿う方向でＬ字に折曲されていることを特徴とする。
したがって、上記４）で述べたように、放熱部４３１が直線状であるものと比較して、バスバーモジュール７０の剛性が向上し、強度および耐久性がさらに向上する。

（実施の形態４）
実施の形態４は、実施の形態３の変形例で、バスバーモジュール３７０の上部に、さらに、ヒートシンク４００を追加した例であり、以下に、図１１および図１２に基づいて説明する。なお、図１１は、実施の形態３の車載用電力変換装置としてのインバータの要部を示す断面図、図１２は、図１１の要部の拡大断面図である。

ヒートシンク４００は、放熱部４３１の上方位置に配置された直方体形状のもので、セラミックなどの熱伝達性に優れた絶縁性素材により形成されている。
したがって、実施の形態３では、第３バスバー４３の放熱部４３１は、冷媒流路２８０の第１流路２８１と、ヒートシンク４００とにより放熱されて冷却される。

4-1）実施の形態３のインバータは、
バスバーモジュール２７０において放熱部４３１に沿って、放熱部４３１の熱を吸熱して外部に放熱するヒートシンク４００を、さらに備えることを特徴とする。
したがって、放熱部４３１の冷却効果をさらに高めることができる。

（実施の形態４）
実施の形態４は、実施の形態３の変形例であり、以下に、図１３、図１４に基づいて説明する。なお、図１３は実施の形態４の車載用電力変換装置としてのインバータの要部を示す断面図、図１４は図１３の要部の拡大断面図である。

図１３に示すように、バスバーモジュール５７０は、バスバーモジュール３７０と同様のモジュール本体５７１と、このモジュール本体５７１の上側に固定された絶縁性樹脂により形成された樹脂部材５７２と、を備える。

そして、樹脂部材５７２は、ヒートシンク４００に替えて上側冷媒流路５８０を備え、放熱部４３１が、上下を上側冷媒流路５８０と第１流路２８１とにより挟まれている。
この樹脂部材５７２は、図１４に示すように、上側冷媒流路５８０を形成する凹部５８１を備える。さらに、樹脂部材５７２は、上側冷媒流路５８０の周囲部を、モジュール本体５７１に溶着させた溶着部５７３を備え、この溶着部５７３により上側冷媒流路５８０がシールされている。

したがって、この実施の形態５では、放熱部４３１が冷媒流路２８０（第１流路２８１）と上側冷媒流路５８０とにより上下から冷却され、放熱部４３１の冷却性能がさらに向上する。

5-1）実施の形態５のインバータは、
バスバーモジュール５７０において放熱部４３１を挟んで冷媒流路２８０（第１流路２８１）の反対側に、上側冷媒流路５８０を備えることを特徴とする。
したがって、放熱部４３１の冷却効果をさらに高めることができる。

（実施の形態６）
実施の形態６は、実施の形態１の変形例であり、バスバー６４０の配索構造が実施の形態１と異なるもので、以下に、図１５、図１６に基づいて説明する。なお、 図１５は、実施の形態５の車載用電力変換装置としてのインバータの要部である蓋体部分の斜視図、図１６は実施の形態５のインバータを示す断面図である。

図１６に示すように、第３バスバー６４３は、パワーモジュール３０の下部と、端子台６００とを接続している。ここで、端子台６００は、パワーモジュール３０に対して、第２の方向（矢印ｙ方向）でパワーモジュール３０における第３バスバー６４３との接続位置とは反対方向の位置に配置されている。このため、第３バスバー６４３は、蓋体１３を上方に貫通し、バスバーモジュール６７０内を蓋体１３の上面１３ａおよび冷媒流路８０に沿って延在された後、水平方向で端子台６００と同位置で下方に垂下されて端子台６００に接続されている。なお、第３バスバー６４３においてバスバーモジュール６７０内に配置されている部分が、放熱部４３ａである。
第４バスバー６４４は、端子台６００に接続されてモータ側端子部６５２を形成している。

なお、この実施の形態６では、蓋体１３とバスバーモジュール６７０との間で、冷媒流路８０と第３バスバー６４３とのシール、および、第３バスバー６４３と筐体１０の外部とのシールは、仕切部材としてのシール部材６７１により行っている。このシール部材６７１は、ゴム、樹脂などの弾性を有した素材により形成されている。そして、図示を省略したボルトなどの締結部材を用いてバスバーモジュール６７０を蓋体１３に固定しており、その締結の際に、シール部材６７１に荷重を与えて弾性変形させて確実なシール性を与えている。

以上のように、放熱部４３ａを筐体１０の外部に配置するため、第３バスバー６４３の平滑コンデンサ２０との接続位置と、端子台６００の接続位置と、が離れていても、筐体１０の収容部１１内を取り回すことなく両者の接続が可能となる。したがって、上記の１）で述べたように、インバータの小型化を図ることができるとともに、設計自由度を向上できる。

6-1）実施の形態６のインバータは、
筐体１０の蓋体１３と、放熱部４３ａとの間に、冷媒流路８０をシールする仕切部材としてのシール部材６７１を備えることを特徴とする。
したがって、シール部材６７１により冷媒流路６８０の水密性を確保することができる。
加えて、実施の形態６では、放熱部４３ａと筐体１０の外部とをシールするシール部材６７１をさらに備える。
したがって、放熱部４３ａの絶縁性およびシール性を確保することができる。

（実施の形態７）
実施の形態７は、蓋体７１３の構造が実施の形態１と異なるもので、その構成を図１７に基づいて説明する。なお、図１７は実施の形態７のインバータの蓋体の要部を示す断面図である。
図１７に示すように、筐体１０（図示省略）の蓋体７１３は、金属製板状の蓋体本体７１３ａと、金属製の板状の上側閉塞部材７１３ｂと、を上下に重ねて形成されている。

また、蓋体本体７１３ａには、冷媒流路７８０を形成する溝７８０ａが形成されており、溝７８０ａを上側閉塞部材７１３ｂにより塞ぐことで、冷媒流路７８０が形成されている。

そして、バスバーモジュール７７０は、冷媒流路７８０の上方位置に配置されて、上側閉塞部材７１３ｂをヒートシンク部として上側閉塞部材７１３ｂの上面に溶着や接着により固定されている。

7-1）実施の形態７のインバータは、
筐体１０の放熱部４３７から熱伝達される部材としての上側閉塞部材７１３ｂが、冷媒流路７８０を覆う蓋材を兼ねることを特徴とする。
したがって、放熱部４３７を効率的に冷却することができる。

（実施の形態８）
実施の形態８は、筐体８１０の蓋体をバスバーモジュール８７０により形成した例であり、その構成を図１８、図１９により説明する。なお、図１８は実施の形態８の車載用電力変換装置としてのインバータを示す斜視図であり、図１９は実施の形態８のインバータを示す断面図である。
図１８に示すように、筐体８１０は、本体８１２と、その開口８１２ａ（図１８参照）を塞ぐ蓋体としてのバスバーモジュール８７０と、により形成されている。

なお、筐体８１０は、金属製であり図１９に示すように、箱状に形成されているとともに、上部に開口８１２ａを備える。

バスバー８４０は、インバータなどの車両用電力変換装置の外部の強電系のユニットと、筐体８１０の内部のパワーモジュールなどの駆動部８２０と、を接続する。このバスバー８４０は、筐体８１０の外部において、収容部１１の外部で筐体８１０に沿って配置された放熱部４３８を備える。

そして、バスバーモジュール８７０は、放熱部４３８を絶縁する絶縁性樹脂により矩形の薄板状に形成され、この板状のバスバーモジュール８７０により本体８１２の開口８１２ａが塞がれている。

8-1）実施の形態８の車載用電力変換装置は、
筐体８１０は、収容部１１を形成する本体８１２と、この本体８１２の開口８１２ａを塞ぐ蓋体と、を備え、
バスバー８４０の放熱部４３８と絶縁体とが一体となったバスバーモジュール８７０を備え、このバスバーモジュール８７０が、筐体８１０の蓋体を兼ねることを特徴とする。

したがって、実施の形態８では、筐体８１０の専用の蓋体を省略することができ、部品点数を削減してコスト低減を図ることができる。

以上、本発明の車載用電力変換装置を実施の形態に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施の形態に限られるものではなく、請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

例えば、実施の形態では、本発明の車載用電力変換装置をインバータに適用した例を示したが、本発明は、インバータに限らず、コンバータなど他の車載用電力変換装置にも適用することができる。また、車載用電力変換装置としてインバータとして用いた場合であっても、実施の形態で示した三相のものに限定されるものではなく、単相あるいは３以外の複数相のものにも適用できる。

また、実施の形態では、筐体を金属により形成したものを示したが、その素材は、金属に限らず、樹脂などを用いてもよい。なお、このように筐体を樹脂製とした場合、筐体のヒートシンクとして用いる部分の素材としては、熱伝導性に優れたものを用いるのが好ましい。
さらに、筐体をヒートシンクとして用いるのにあたり、その箇所として蓋体を用いた例を示したが、これに限定されず、本体をヒートシンクとして用い、本体の外側にバスバーの放熱部を配置してもよい。また、本体あるいは蓋体をヒートシンクとして用いるのにあたり、冷媒流路を備えたものを示したが、これに限定されず、冷媒流路を備えず、単に、熱伝達による放熱により冷却するようにしてもよい。

また、放熱部を筐体に対して絶縁するのにあたり、絶縁性樹脂と一体としたバスバーモジュールを示したが、これに限定されるものではなく、バスバーと筐体との間に、別部品の絶縁性シートなどの絶縁材を介在した構造としてもよい。さらに、バスバーの放熱部は、筐体に対して、水平方向に沿って並列に配置したものを示したが、その配置は、これに限定されることなく、積層して配置してもよい。あるいは、モータが３相の場合、図２０に示すように、絶縁体（バスバーモジュール）９７０に、凸状の凸部９７１を設け、この凸部の３面のそれぞれに、バスバー４３９ｕ、４３９ｖ，４３９ｗを設けてもよい。なお、蓋体１３と絶縁体９７０との間には、冷媒流路９８０が形成されている。

さらに、実施の形態では、発熱部品として駆動部に相当する平滑コンデンサおよびパワーモジュールを示したが、発熱部品としては、これら平滑コンデンサおよびパワーモジュールに限定されるものではなく、発熱するものであれば、他の収容部品を適用できる。

また、実施の形態４では、ヒートシンク４００を、放熱部４３１の上方位置でバスバーモジュール３７０の上面に設けた例を示した（図１１、図１２参照）。しかしながら、ヒートシンクの設置位置および設置の形態は、これに限定されるものではない。
図２１は、実施の形態４の変形例であり、ヒートシンク４００ａ，４００ｂは、バスバー３４０の２つの放熱部３１１、４３１の上方位置に、両放熱部３１１，４３１に当接して設置されている。この例では、ヒートシンク４００ａにより第１バスバー３４１の放熱も行い、かつ、両ヒートシンク４００ａ，４４０ｂは、それぞれ、放熱部３１１，４３１に当接しているため、熱伝達効率が向上し、さらに冷却性能を向上できる。

実施の形態５は、実施の形態３の変形例であり、以下に、図１３、図１４に基づいて説明する。なお、図１３は実施の形態５の車載用電力変換装置としてのインバータの要部を示す断面図、図１４は図１３の要部の拡大断面図である。

Claims (14)

1. 電力を変換して伝送する駆動部を収容部に収容する筐体と、
   前記筐体の電力が入出力される入出力部と前記駆動部とを接続する複数のバスバーと、
   を備えた車載用電力変換装置であって、
   前記バスバーが、前記収容部の外部で前記筐体に熱伝達可能に前記筐体に沿って配置された放熱部を備えることを特徴とする車載用電力変換装置。
2. 請求項１に記載の車載用電力変換装置において、
   前記筐体は、前記収容部を形成する本体と、この本体の開口部を塞ぐ蓋体と、を備え、
   前記放熱部が前記蓋体に沿って配置されていることを特徴とする車載用電力変換装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の車載用電力変換装置において、
   前記筐体の前記放熱部から熱伝達される部分に、前記収容部に収容した発熱部品が熱伝達可能に設けられていることを特徴とする車載用電力変換装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の車載用電力変換装置において、
   前記放熱部は、前記筺体と絶縁する絶縁体と一体となったバスバーモジュールを形成していることを特徴とする車載用電力変換装置。
5. 請求項４に記載の車載用電力変換装置において、
   前記バスバーモジュールが板状に形成され、
   前記放熱部が、前記バスバーモジュール内で並列に配置されるとともに、前記バスバーモジュールの板面に沿う方向でＬ字に折曲されていることを特徴とする車載用電力変換装置。
6. 請求項５に記載の車載用電力変換装置において、
   前記Ｌ字に折曲された複数の放熱部の全長が略等長となるように、前記バスバーモジュールの板面に沿う方向に対して直交する方向の位置を異ならせて、前記板面に沿う方向に交差して配置されている
   ことを特徴とする車載用電力変換装置。
7. 請求項４〜請求項６のいずれか１項に記載の車載用電力変換装置において、
   前記バスバーモジュールが、前記蓋体を兼ねることを特徴とする車載用電力変換装置。
8. 請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の車載用電力変換装置において、
   前記筐体は、前記放熱部から熱伝達される部分に冷媒流路を備えることを特徴とする車載用電力変換装置。
9. 請求項８に記載の車載用電力変換装置において、
   前記放熱部が、前記冷媒流路を覆う蓋材を兼ねることを特徴とする車載用電力変換装置。
10. 請求項９に記載の車載用電力変換装置において、
    前記冷媒流路は、前記収容部に収容した発熱部品の冷却用の第２の流路を備え、
    前記放熱部は、前記第２の流路の蓋材も兼ねることを特徴とする車載用電力変換装置。
11. 請求項９または請求項１０に記載の車載用電力変換装置において、
    前記筐体と前記放熱部との間に、前記冷媒流路をシールする仕切部材を備えることを特徴とする車載用電力変換装置。
12. 請求項９または請求項１０に記載の車載用電力変換装置において、
    前記筐体と前記放熱部との間に、両者を接合して前記冷媒流路をシールする接合部を備えることを特徴とする車載用電力変換装置。
13. 請求項１２に記載の車載用電力変換装置において、
    前記接合部は、前記放熱部とこの放熱部の絶縁を行う絶縁性樹脂とが一体となったバスバーモジュールの絶縁性樹脂を溶着して形成されていることを特徴とする車載用電力変換装置。
14. 請求項８に記載の車載用電力変換装置において、
    前記筐体の前記放熱部から熱伝達される部分が、前記冷媒流路を覆う蓋材を兼ねることを特徴とする車載用電力変換装置。

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