WO2021024321A1 - 電力変換装置 - Google Patents

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WO2021024321A1
WO2021024321A1 PCT/JP2019/030563 JP2019030563W WO2021024321A1 WO 2021024321 A1 WO2021024321 A1 WO 2021024321A1 JP 2019030563 W JP2019030563 W JP 2019030563W WO 2021024321 A1 WO2021024321 A1 WO 2021024321A1
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bus bar
negative electrode
positive electrode
negative
positive
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PCT/JP2019/030563
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憲 池上
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富士電機株式会社
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
    • H02M5/42—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/44—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
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    • H02M5/458—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M5/4585—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having a rectifier with controlled elements
    • H—ELECTRICITY
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    • H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K5/00—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus
    • H05K5/02—Details
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05K7/14—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1422—Printed circuit boards receptacles, e.g. stacked structures, electronic circuit modules or box like frames
    • H05K7/1427—Housings
    • H05K7/1432—Housings specially adapted for power drive units or power converters
    • H05K7/14329—Housings specially adapted for power drive units or power converters specially adapted for the configuration of power bus bars

Definitions

  • the present invention relates to a power conversion device.
  • an inverter device including a bus bar for connecting the negative electrodes of each power module, a + bus bar for connecting the positive electrodes of each power module, and a smoothing capacitor connected to the bus bar and the center of the bus bar has been used. It is known (see, for example, Patent Document 1).
  • the present disclosure provides a power conversion device capable of reducing assembly man-hours.
  • This disclosure is A first outer surface facing the first direction, a second outer surface facing the second direction perpendicular to the first direction, and a surface in a third direction opposite to the second direction.
  • a housing that houses at least one capacitor inside the third outer surface,
  • a first power conversion module having at least one first positive electrode and at least one first negative electrode and located on the side of the second outer surface with respect to the housing.
  • a second power conversion module having at least one second positive electrode and at least one second negative electrode and located on the side of the third outer surface with respect to the housing.
  • a power conversion device including a second positive electrode bus bar fixed to the first positive electrode together with the first positive electrode bus bar and fixed to the second positive electrode.
  • the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction represent a direction parallel to the X-axis, a direction parallel to the Y-axis, and a direction parallel to the Z-axis, respectively.
  • the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are orthogonal to each other.
  • the XY plane, YZ plane, and ZX plane are a virtual plane parallel to the X-axis direction and the Y-axis direction, a virtual plane parallel to the Y-axis direction and the Z-axis direction, and a virtual plane parallel to the Z-axis direction and the X-axis direction, respectively. Represents.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration example of a power conversion device according to an embodiment.
  • the power conversion device 101 shown in FIG. 1 is an inverter that converts DC input power supplied from a pair of power supply terminals 87 and 97 into desired AC output power.
  • the power conversion device 101 includes a capacitor 56, a first power conversion module 10, a second power conversion module 20, a first positive electrode bus bar 60, a first negative electrode bus bar 70, a second positive electrode bus bar 80, and a second negative electrode. It is equipped with a bus bar 90.
  • the capacitor 56 is a capacitive element that smoothes the DC power supply voltage applied to the pair of power supply terminals 87 and 97, and a specific example thereof is an electrolytic capacitor.
  • the capacitor 56 has a first electrode 51 connected to the first positive bus bar 60 and a second electrode 52 connected to the first negative electrode bus bar 70.
  • the first electrode 51 is connected to the second positive electrode bus bar 80 via the first positive electrode bus bar 60.
  • the second electrode 52 is connected to the second negative electrode bus bar 90 via the first negative electrode bus bar 70.
  • the second positive electrode bus bar 80 and the second negative electrode bus bar 90 are conductive portions to which DC power is supplied from a DC power source (not shown) connected via a pair of power supply terminals 87 and 97.
  • a DC power source not shown
  • Specific examples of the DC power supply include a battery, a converter, a regulator, and a rectifier circuit.
  • the second negative electrode bus bar 90 is a portion where the potential is lower than that of the second positive electrode bus bar 80.
  • a DC power supply voltage is generated between the second negative electrode bus bar 90 and the second positive electrode bus bar 80.
  • the first power conversion module 10 generates three-phase AC power for driving the motor M1 by converting the DC power input from the pair of power supply terminals 87 and 97 to the pair of bus bars 80 and 90.
  • the second power conversion module 20 generates three-phase AC power for driving the motor M2 by converting the DC power input from the pair of power supply terminals 87 and 97 to the pair of bus bars 80 and 90. To do.
  • the first power conversion module 10 is used as the first power module that drives the motor M1 that rotates the wheels of the vehicle
  • the second power conversion module 20 drives the motor M2 that rotates the wheels of the vehicle. It is used as a second power module.
  • the use of the power conversion module is not limited to this.
  • the first power conversion module 10 is a power semiconductor module having a three-phase bridge circuit composed of a plurality of switching elements 11u, 11v, 11w, 12u, 12v, 12w.
  • the first power conversion module 10 includes a plurality of first negative electrodes 14u, 14v, 14w connected to the second negative electrode bus bar 90, and a plurality of first positive electrodes 13u connected to the second positive electrode bus bar 80. It has 13v, 13w and a plurality of output electrodes 1u, 1v, 1w connected to the motor M1.
  • the U-phase switching elements 11u and 12u are connected in series with each other, and the connection node in between them is connected to the U-phase output electrode 1u connected to the U-phase coil of the motor M1.
  • the V-phase switching elements 11v and 12v are connected in series with each other, and the connection node in between thereof is connected to the V-phase output electrode 1v connected to the V-phase coil of the motor M1.
  • the W-phase switching elements 11w and 12w are connected in series with each other, and the connection node in between thereof is connected to the W-phase output electrode 1w connected to the W-phase coil of the motor M1.
  • the high-side switching elements 11u, 11v, 11w are connected to the first main electrode connected to the corresponding first positive electrodes 13u, 13v, 13w, respectively, and the corresponding output electrodes 1u, 1v, 1w. It has two main electrodes and a control electrode connected to a drive circuit (not shown).
  • the low-side switching elements 12u, 12v, 12w have a first main electrode connected to the corresponding output electrodes 1u, 1v, 1w, and a second main electrode connected to the corresponding first negative electrodes 14u, 14v, 14w, respectively. It has a main electrode of the above and a control electrode connected to a drive circuit (not shown).
  • the second power conversion module 20 is a power semiconductor module having a three-phase bridge circuit composed of a plurality of switching elements 21u, 21v, 21w, 22u, 22v, 22w.
  • the second power conversion module 20 includes a plurality of second negative electrodes 24u, 24v, 24w connected to the second negative electrode bus bar 90, and a plurality of second positive electrodes 23u connected to the second positive electrode bus bar 80. It has 23v, 23w and a plurality of output electrodes 2u, 2v, 2w connected to the motor M2.
  • the U-phase switching elements 21u and 22u are connected in series with each other, and the connection node in between them is connected to the U-phase output electrode 2u connected to the U-phase coil of the motor M2.
  • the V-phase switching elements 21v and 22v are connected in series with each other, and the connection node in between thereof is connected to the V-phase output electrode 2v connected to the V-phase coil of the motor M2.
  • the W-phase switching elements 21w and 22w are connected in series with each other, and the connection node in between thereof is connected to the W-phase output electrode 2w connected to the W-phase coil of the motor M2.
  • the high-side switching elements 21u, 21v, 21w are connected to the first main electrode connected to the corresponding second positive electrodes 23u, 23v, 23w, respectively, and the corresponding output electrodes 2u, 2v, 2w. It has two main electrodes and a control electrode connected to a drive circuit (not shown).
  • the low-side switching elements 22u, 22v, 22w have a first main electrode connected to the corresponding output electrodes 2u, 2v, 2w, respectively, and a second connected to the corresponding second negative electrodes 24u, 24v, 24w. It has a main electrode of the above and a control electrode connected to a drive circuit (not shown).
  • the diode is connected in antiparallel between the first main electrode and the second main electrode.
  • the switching elements 11u, 11v, 11w, 12u, 12v, and 12w are voltage-driven semiconductor elements, respectively, and are a control electrode (gate), a first main electrode (collector or drain), and a second. It has a main electrode (emitter or source).
  • Specific examples of the switching element include MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) and IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors).
  • FIG. 1 illustrates the case where the switching elements 11u, 11v, 11w, 12u, 12v, 12w are IGBTs having a gate, a collector, and an emitter.
  • the switching elements 11u, 11v, 11w, 12u, 12v, 12w may be switching elements containing semiconductors such as Si (silicon), but SiC (silicon carbide), GaN (gallium nitride), and Ga 2 O 3 (gallium oxide) may be used. It may be a switching element including a wide bandgap semiconductor such as diamond or diamond. By applying the wide bandgap semiconductor to the switching element, the effect of reducing the loss of the switching element is enhanced.
  • FIG. 1 a structural example of the power conversion device 101 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 2 to 9.
  • the shape of each part shown in each figure is an example, and the present invention is not limited to this example.
  • FIG. 2 is a perspective view of a housing that houses a capacitor.
  • the housing 50 shown in FIG. 2 accommodates at least one capacitor 56 (see FIG. 1) inside the first outer surface 55, the second outer surface 53, and the third outer surface 54.
  • the outer shape of the housing 50 is formed into a substantially rectangular parallelepiped.
  • the first outer surface 55 is a housing surface facing the first direction, and the first direction in this example corresponds to the negative Y-axis direction.
  • the second outer surface 53 is a housing surface facing a second direction perpendicular to the first direction, and the second direction in this example corresponds to the positive Z-axis direction.
  • the third outer surface 54 is a housing surface facing a third direction opposite to the second direction, and the third direction in this example corresponds to the negative Z-axis direction.
  • the housing 50 surrounds the capacitor 56 by a plurality of outer surfaces including a first outer surface 55, a second outer surface 53, and a third outer surface 54.
  • the second outer surface 53 and the third outer surface 54 face each other in the Z-axis direction.
  • the second outer surface 53 is connected to the positive Z-axis side of the first outer surface 55
  • the third outer surface 54 is connected to the negative Z-axis side of the first outer surface 55.
  • the first positive electrode bus bar 60 and the first negative electrode bus bar 70 are conductive members, and are formed of, for example, plate-shaped members. At least a part of the first positive electrode bus bar 60 and the first negative electrode bus bar 70 is located on the side of the first outer surface 55 with respect to the housing 50. In the embodiment shown in FIG. 2, the first positive electrode bus bar 60 and the first negative electrode bus bar 70 extend from the first outer surface 55 at intervals in the Z-axis direction.
  • the first positive electrode bus bar 60 is connected to the first electrode 51 of the capacitor 56 built in the housing 50.
  • the first positive electrode bus bar 60 may be a member integrally molded with the first electrode 51, or may be a member molded with a member different from the first electrode 51 and connected to the first electrode 51.
  • the first positive electrode bus bar 60 has a first base portion 64 extending from the first outer surface 55 in the negative Y-axis direction and then bending in the positive Z-axis direction, and a positive Z-axis from the first base portion 64. It has a plurality of first positive electrode terminals 61, 62, 63 extending in the direction.
  • the plurality of first positive electrode terminals 61, 62, 63 are flat plate portions protruding from the first base portion 64 in the positive Z-axis direction at intervals in the X-axis direction.
  • the first negative electrode bus bar 70 is connected to the second electrode 52 of the capacitor 56 built in the housing 50.
  • the first negative electrode bus bar 70 may be a member integrally molded with the second electrode 52, or may be a member molded with a member different from the second electrode 52 and connected to the second electrode 52.
  • the first negative electrode bus bar 70 has a second base portion 74 that extends from the first outer surface 55 in the negative Y-axis direction and then bends in the negative Z-axis direction, and a second base portion 74 that has a negative Z-axis. It has a plurality of first negative electrode terminals 71, 72, 73 extending in the direction.
  • the plurality of first negative electrode terminals 71, 72, 73 are flat plate portions protruding from the second base portion 74 in the negative Z-axis direction at intervals in the X-axis direction.
  • FIG. 3 is a perspective view of a pair of power conversion modules, showing a state in which the first power conversion module 10 and the second power conversion module 20 are arranged at intervals in the Z-axis direction. Both the first power conversion module 10 and the second power conversion module 20 are formed in a substantially rectangular parallelepiped outer shape.
  • the first power conversion module 10 includes a three-phase bridge circuit composed of the plurality of switching elements 11u, 11v, 11w, 12u, 12v, 12w described above inside a substantially rectangular parallelepiped housing.
  • the second power conversion module 20 includes a three-phase bridge circuit composed of the above-mentioned switching elements 21u, 21v, 21w, 22u, 22v, 22w inside a substantially rectangular parallelepiped housing.
  • the first power conversion module 10 faces an outer surface (in this example, facing the negative Y-axis direction) in which a plurality of first positive electrodes 13u, 13v, 13w and a plurality of first negative electrodes 14u, 14v, 14w are formed. It has a housing surface 15).
  • the plurality of first positive electrodes 13u, 13v, 13w and the plurality of first negative electrodes 14u, 14v, 14w are arranged in the X-axis direction so that the positive electrodes and the negative electrodes are alternately arranged.
  • the plurality of first positive electrodes 13u, 13v, 13w and the plurality of first negative electrodes 14u, 14v, 14w are all square external electrodes, but the shape is not limited thereto.
  • the plurality of first positive electrodes 13u, 13v, 13w and the plurality of first negative electrodes 14u, 14v, 14w are each formed with fixing holes into which fixing bolts are inserted. Further, in this example, the plurality of first negative electrodes 14u, 14v, 14w formed at the same height in the Y-axis direction are the plurality of first positive electrodes 13u formed at the same height in the Y-axis direction. , 13v, 13w are formed higher in the Y-axis direction.
  • the second power conversion module 20 faces an outer surface (in this example, facing the negative Y-axis direction) in which a plurality of second positive electrodes 23u, 23v, 23w and a plurality of second negative electrodes 24u, 24v, 24w are formed. It has a housing surface 25).
  • the plurality of second positive electrodes 23u, 23v, 23w and the plurality of second negative electrodes 24u, 24v, 24w are arranged in the X-axis direction so that the positive electrodes and the negative electrodes are alternately arranged.
  • the plurality of second positive electrodes 23u, 23v, 23w and the plurality of second negative electrodes 24u, 24v, 24w are all rectangular external electrodes, but the shape is not limited thereto.
  • the plurality of second positive electrodes 23u, 23v, 23w and the plurality of second negative electrodes 24u, 24v, 24w are each formed with fixing holes into which fixing bolts are inserted. Further, in this example, the plurality of second negative electrodes 24u, 24v, 24w formed at the same height in the Y-axis direction are the plurality of second positive electrodes 23u formed at the same height in the Y-axis direction. , 23v, 23w are formed higher in the Y-axis direction.
  • the second power conversion module 20 has a housing on which a plurality of output electrodes 2u, 2v, 2w for connecting to the motor M2 are formed (in this example, a housing facing the positive Y-axis direction or the negative Z-axis direction). Body surface). Although the first power conversion module 10 is hidden in FIG. 3, the outer surface on which a plurality of output electrodes 1u, 1v, 1w for connecting to the motor M1 are formed (in this example, the positive Y-axis direction or the positive). Has a housing surface facing the Z-axis direction). The outer surface on which the plurality of output electrodes 1u, 1v, 1w and 2u, 2v, 2w are formed may be another housing surface.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a configuration in which a pair of power conversion modules are assembled in a housing.
  • the first power conversion module 10 is located on the side of the second outer surface 53 with respect to the housing 50, and is fixed to the second outer surface 53 by, for example, a fastening member such as a bolt inserted from the positive Z-axis direction. Will be done.
  • the second power conversion module 20 is located on the side of the third outer surface 54 with respect to the housing 50, and is fixed to the third outer surface 54 by, for example, a fastening member such as a bolt inserted from the negative Z-axis direction. Will be done.
  • the first positive electrode bus bar 60 connects the first electrode 51 of the capacitor 56 in the housing 50 to the plurality of first positive electrodes 13u, 13v, 13w.
  • the first positive electrode bus bar 60 has a plurality of first positive electrode terminals 61, 62, 63 which are fixed in contact with the corresponding positive electrode among the plurality of first positive electrodes 13u, 13v, 13w.
  • the plurality of first positive electrode terminals 61, 62, and 63 are each formed with fixing holes into which fixing bolts are inserted.
  • the first negative electrode bus bar 70 connects the second electrode 52 of the capacitor 56 in the housing 50 to the plurality of second negative electrodes 24u, 24v, 24w.
  • the first negative electrode bus bar 70 has a plurality of first negative electrode terminals 71, 72, 73 that are fixed in contact with the corresponding negative electrode among the plurality of second negative electrodes 24u, 24v, 24w.
  • the plurality of first negative electrode terminals 71, 72, and 73 are each formed with fixing holes into which fixing bolts are inserted.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a configuration in which a second negative electrode bus bar is assembled to the configuration of FIG.
  • the second negative electrode bus bar 90 at least a part of the first positive electrode bus bar 60 and the first negative electrode bus bar 70 is located between the second negative electrode bus bar 90 and the first outer surface 55 of the housing 50. It can be assembled.
  • the second negative electrode bus bar 90 is a conductive member that electrically connects a plurality of first negative electrodes 14u, 14v, 14w and a plurality of second negative electrodes 24u, 24v, 24w, and is, for example, a plate-shaped member. It is made of members.
  • the second negative electrode bus bar 90 is formed of one member, but may be formed of a plurality of members.
  • the second negative electrode bus bar 90 includes a rectangular negative electrode plate 98 parallel to the ZX plane, a plurality of second negative electrode terminals 94, 95, 96 extending from the negative electrode plate 98 in the negative Z-axis direction, and a negative electrode plate 98. It has a plurality of third negative electrode terminals 91, 92, 93 extending in the positive Z-axis direction, and a negative electrode power supply terminal 97 extending in the negative X-axis direction from the negative electrode plate 98.
  • the negative electrode power supply terminal 97 is an example of a terminal for extending in a fourth direction perpendicular to the first direction and the second direction and connecting to the negative electrode side of a DC power supply (not shown), and is the first terminal in this example.
  • the direction of 4 corresponds to the negative X-axis direction.
  • the plurality of second negative electrode terminals 94, 95, 96 are flat plate portions protruding from the negative electrode plate 98 in the negative Z-axis direction at intervals in the X-axis direction.
  • the plurality of third negative electrode terminals 91, 92, and 93 are flat plate portions protruding from the negative electrode plate 98 in the positive Z-axis direction at intervals in the X-axis direction.
  • the negative electrode power supply terminal 97 is a flat plate portion protruding from the negative electrode plate 98 in the negative X-axis direction.
  • the second negative electrode bus bar 90 includes a plurality of second negative electrode terminals 94, 95, 96 fixed to the corresponding negative electrode among the plurality of second negative electrodes 24u, 24v, 24w, and a plurality of first negative electrodes 14u, It has a plurality of third negative electrode terminals 91, 92, 93 fixed to the corresponding negative electrode among 14v and 14w.
  • the plurality of first negative electrode terminals 71, 72, 73 of the first negative electrode bus bar 70 are the plurality of second negative electrode terminals 94, 95, 96 and the plurality of second negative electrodes 24u, 24v, 24w. It is sandwiched between.
  • the plurality of second negative electrode terminals 94, 95, 96 come into contact with the corresponding negative electrode terminals of the plurality of first negative electrode terminals 71, 72, 73, respectively.
  • the plurality of third negative electrode terminals 91, 92, 93 come into contact with the corresponding negative electrodes of the plurality of first negative electrodes 14u, 14v, 14w, respectively.
  • the plurality of second negative electrode terminals 94, 95, 96 and the plurality of third negative electrode terminals 91, 92, 93 are respectively formed with fixing holes into which fixing bolts are inserted.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a configuration in which the insulating sheet 30 is assembled to the configuration of FIG.
  • the insulating sheet 30 is an insulator installed so as to face the negative electrode plate 98 of the second negative electrode bus bar 90.
  • the shape of the insulating sheet 30 is square, but the shape is not limited to this shape.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a configuration (power conversion device) in which a second positive electrode bus bar is assembled to the configuration of FIG.
  • the second positive electrode bus bar 80 is assembled so that at least a part of the insulating sheet 30 is located between the second positive electrode bus bar 80 and the second negative electrode bus bar 90. Since the insulating sheet 30 is sandwiched between the negative electrode plate 98 of the second negative electrode bus bar 90 and the positive electrode plate 88 of the second positive electrode bus bar 80, the second negative electrode bus bar 90 and the second positive electrode bus bar 80 that overlap each other It is possible to prevent an electrical short circuit between them.
  • the second positive electrode bus bar 80 is a conductive member that electrically connects a plurality of first positive electrodes 13u, 13v, 13w and a plurality of second positive electrodes 23u, 23v, 23w to each other, and is, for example, a plate-shaped member. It is made of members.
  • the second positive electrode bus bar 80 is formed of one member, but may be formed of a plurality of members.
  • the second positive electrode bus bar 80 includes a rectangular positive electrode plate 88 parallel to the ZX plane, a plurality of second positive electrode terminals 81, 82, 83 extending from the positive electrode plate 88 in the positive Z-axis direction, and a positive electrode plate 88.
  • It has a plurality of third positive electrode terminals 84, 85, 86 extending in the negative Z-axis direction from the positive electrode plate 88, and a positive electrode power supply terminal 87 extending in the negative X-axis direction from the positive electrode plate 88.
  • the positive electrode power supply terminal 87 extends in a fourth direction (corresponding to the negative X-axis direction in this example) perpendicular to the first direction and the second direction, and is connected to the positive electrode side of a DC power supply (not shown). This is an example of a terminal for.
  • the plurality of second positive electrode terminals 81, 82, 83 are flat plate portions protruding from the positive electrode plate 88 in the positive Z-axis direction at intervals in the X-axis direction.
  • the plurality of third positive electrode terminals 84, 85, 86 are flat plate portions protruding from the positive electrode plate 88 in the negative Z-axis direction at intervals in the X-axis direction.
  • the positive electrode power supply terminal 87 is a flat plate portion protruding from the positive electrode plate 88 in the negative X-axis direction.
  • the second positive electrode bus bar 80 has a plurality of second positive electrode terminals 81, 82, which are fixed to the corresponding positive electrodes among the plurality of first positive electrodes 13u, 13v, 13w. It has 83 and a plurality of third positive electrode terminals 84, 85, 86 fixed to the corresponding positive electrode among the plurality of second positive electrodes 23u, 23v, 23w.
  • the plurality of first positive electrode terminals 61, 62, 63 (see FIG. 6) of the first positive electrode bus bar 60 are a plurality of the plurality of second positive electrode terminals 81, 82, 83 (see FIG. 7).
  • the plurality of second positive electrode terminals 81, 82, 83 come into contact with the corresponding positive electrode terminals of the plurality of first positive electrode terminals 61, 62, 63, respectively.
  • the plurality of third positive electrode terminals 84, 85, 86 come into contact with the corresponding positive electrodes of the plurality of second positive electrodes 23u, 23v, 23w, respectively.
  • the plurality of second positive electrode terminals 81, 82, 83 and the plurality of third positive electrode terminals 84, 85, 86 are each formed with fixing holes into which fixing bolts are inserted.
  • the plurality of second positive electrode terminals 81, 82, 83 of the second positive electrode bus bar 80 have the first positive electrode 13u, 13v, 13w and the first positive electrode bus bar 60 of the first positive electrode bus bar 60. It is fixed together with the positive electrode terminals 61, 62, 63 by fixing members such as bolts 111, 112, 113.
  • the plurality of third positive electrode terminals 84, 85, 86 of the second positive electrode bus bar 80 are fixed to the second positive electrode 23u, 23v, 23w by fixing members such as bolts 114, 115, 116.
  • the plurality of second negative electrode terminals 94, 95, 96 of the second negative electrode bus bar 90 have the second negative electrodes 24u, 24v, 24w and the first negative electrode terminals 71, 72, 73 of the first negative electrode bus bar 70. At the same time, it is fixed by fixing members such as bolts 124, 125, 126.
  • the plurality of third negative electrode terminals 91, 92, 93 of the second negative electrode bus bar 90 are fixed to the first negative electrodes 14u, 14v, 14w by fixing members such as bolts 121, 122, 123.
  • the second positive electrode bus bar 80 is fixed to the plurality of first positive electrodes 13u, 13v, 13w together with the first positive electrode bus bar 60, the second positive electrode bus bar 80 and the first power conversion module 10 And the housing 50 can be easily assembled, and the assembling man-hours can be reduced. Further, at the same time as assembling them, it is possible to realize mutual electrical connection between the second positive electrode bus bar 80, the plurality of first positive electrodes 13u, 13v, 13w, and the first electrode 51 of the capacitor 56.
  • the second negative electrode bus bar 90 is fixed to the plurality of second negative electrodes 24u, 24v, 24w together with the first negative electrode bus bar 70, the second negative electrode bus bar 90 and the second power conversion module 20
  • the housing 50 can be easily assembled, and the assembly man-hours can be reduced. Further, at the same time as assembling them, it is possible to realize mutual electrical connection between the second negative electrode bus bar 90, the plurality of second negative electrodes 24u, 24v, 24w, and the second electrode 52 of the capacitor 56.
  • the man-hours for assembling the power conversion device 101 can be reduced.
  • FIG. 8 is a side view of the power conversion device when viewed from the negative Z-axis direction.
  • FIG. 9 is a front view of the power conversion device when viewed from the negative X-axis direction.
  • the second negative electrode bus bar 90 When viewed from the negative X-axis direction, the second negative electrode bus bar 90 has a conductor portion that allows a current ib flowing from the first electrode 51 to the second electrode 52 in the direction opposite to the current ic flowing through the capacitor 56. It is installed in.
  • the conductor portion is a negative electrode plate 98 arranged parallel to the direction of the current ic flowing through the capacitor 56.
  • the first positive electrode 13u, 13v, 13w, the first positive electrode bus bar 60, the capacitor 56, the first negative electrode bus bar 70, the second negative electrode terminals 94, 95, 96, the negative electrode plate 98, and the third negative electrode terminal 91. , 92, 93, and the first negative electrode 14u, 14v, 14w flow in this order.
  • the second positive electrode bus bar 80 has a conductor portion that allows a current ie flowing from the second electrode 52 to the first electrode 51 in the direction opposite to the current id flowing through the capacitor 56. It is installed to have.
  • the conductor portion is a positive electrode plate 88 arranged parallel to the direction of the current id flowing through the capacitor 56.
  • the current id is a current in the direction in which the capacitor 56 is discharged.
  • the power conversion device is not limited to an inverter that generates three-phase alternating current, and may be an inverter that generates alternating current other than three-phase.
  • the power conversion device is not limited to an inverter that converts direct current to alternating current, and may be a converter that converts direct current to direct current. Specific examples thereof include a boost converter that boosts and outputs an input voltage, a buck converter that lowers and outputs an input voltage, and a buck-boost converter that boosts or lowers an input voltage and outputs it.
  • the techniques of the present disclosure include a first power conversion module that converts a DC input voltage smoothed by a capacitor to supply a DC output voltage to a first load, and the capacitor. It can be applied to the configuration including a second power conversion module that converts the DC input voltage smoothed by the above and supplies the DC output voltage to the second load.
  • the first positive electrode, the first negative electrode, the second positive electrode, and the second negative electrode are not limited to a plurality of cases, and the number of some of these electrodes is the number of the electrodes. By commonality, it may be singular.
  • the number of terminals of each bus bar may be singular or plural according to the number of electrodes of the first positive electrode, the first negative electrode, the second positive electrode, and the second negative electrode.
  • stacking order of the second positive electrode bus bar and the second negative electrode bus bar in the Y-axis direction is not limited to the illustrated form, and the stacking order of both bus bars may be interchanged.
  • the plurality of first negative electrodes 14u, 14v, 14w are replaced with positive electrodes to which high-side switching elements are connected, and the plurality of first positive electrodes 13u, 13v, 13w are replaced with low-side switching elements. May be replaced with a negative electrode to which is connected.
  • the plurality of second negative electrodes 24u, 24v, 24w are replaced with positive electrodes to which high-side switching elements are connected, and the plurality of second positive electrodes 23u, 23v, 23w are switched on the low side. It may be replaced with a negative electrode to which the element is connected.

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Abstract

組み立て工数を削減可能な電力変換装置を提供する。電力変換装置は、コンデンサを収容する筐体（５０）と、第１の正極と第１の負極とを有し、前記筐体（５０）に対して第２の外面の側に位置する第１の電力変換モジュール（１０）と、第２の正極と第２の負極とを有し、前記筐体（５０）に対して第３の外面の側に位置する第２の電力変換モジュール（２０）と、前記コンデンサの第１の電極を前記第１の正極に接続する第１の正極バスバーと、前記コンデンサの第２の電極を前記第２の負極に接続する第１の負極バスバーと、前記第１の正極に前記第１の正極バスバーと共に固定され前記第２の正極に固定される第２の正極バスバー（８０）と、前記第１の負極に固定され前記第２の負極に前記第１の負極バスバーと共に固定される第２の負極バスバー（９０）とを備える。

Description

電力変換装置
　本発明は、電力変換装置に関する。
　従来、各パワーモジュールの負極同士を接続する－バスバーと、各パワーモジュールの正極同士を接続する＋バスバーと、－バスバーと＋バスバーの中央部に接続された平滑用コンデンサとを備える、インバータ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５－１９２２９６号公報
　しかしながら、従来の技術では、パワーモジュールとバスバーとの接続工程と、平滑用コンデンサとバスバーとの接続工程とが分かれているので、組み立て工数を削減することが難しい。
　そこで、本開示は、組み立て工数を削減可能な電力変換装置を提供する。
　本開示は、
　第１の方向に面する第１の外面と、前記第１の方向に直角な第２の方向に面する第２の外面と、前記第２の方向とは反対向きの第３の方向に面する第３の外面との内側に少なくとも一つのコンデンサを収容する筐体と、
　少なくとも一つの第１の正極と少なくとも一つの第１の負極とを有し、前記筐体に対して前記第２の外面の側に位置する第１の電力変換モジュールと、
　少なくとも一つの第２の正極と少なくとも一つの第２の負極とを有し、前記筐体に対して前記第３の外面の側に位置する第２の電力変換モジュールと、
　前記コンデンサの第１の電極を前記第１の正極に接続する第１の正極バスバーと、
　前記コンデンサの第２の電極を前記第２の負極に接続する第１の負極バスバーと、
　前記第１の負極に固定され、且つ、前記第２の負極に前記第１の負極バスバーと共に固定される第２の負極バスバーと、
　前記第１の正極に前記第１の正極バスバーと共に固定され、且つ、前記第２の正極に固定される第２の正極バスバーとを備える、電力変換装置を提供する。
　本開示の技術によれば、組み立て工数を削減可能な電力変換装置を提供できる。
電力変換装置の構成例を示す回路図である。 コンデンサを収容する筐体の斜視図である。 一対の電力変換モジュールの斜視図である。 一対の電力変換モジュールを筐体に組み付けた構成を示す斜視図である。 図４の構成に第２の負極バスバーを組み付けた構成を示す斜視図である。 図５の構成に絶縁シートを組み付けた構成を示す斜視図である。 図６の構成に第２の正極バスバーを組み付けた構成（電力変換装置）を示す斜視図である。 電力変換装置の側面図である。 電力変換装置の正面図である。
　以下、本開示に係る実施形態を図面を参照して説明する。なお、平行、直角、直交、水平、垂直、上下、左右などの方向には、本発明の効果を損なわない程度のずれが許容される。また、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向は、それぞれ、Ｘ軸に平行な方向、Ｙ軸に平行な方向、Ｚ軸に平行な方向を表す。Ｘ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向は、互いに直交する。ＸＹ平面、ＹＺ平面、ＺＸ平面は、それぞれ、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に平行な仮想平面、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に平行な仮想平面、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に平行な仮想平面を表す。
　図１は、一実施形態における電力変換装置の構成例を示す回路図である。図１に示す電力変換装置１０１は、一対の電源端子８７，９７から供給される直流の入力電力を所望の交流の出力電力に変換するインバータである。電力変換装置１０１は、コンデンサ５６、第１の電力変換モジュール１０、第２の電力変換モジュール２０、第１の正極バスバー６０、第１の負極バスバー７０、第２の正極バスバー８０及び第２の負極バスバー９０を備える。
　コンデンサ５６は、一対の電源端子８７，９７に印加される直流の電源電圧を平滑化する容量素子であり、その具体例として、電解コンデンサなどがある。コンデンサ５６は、第１の正極バスバー６０に接続される第１の電極５１と、第１の負極バスバー７０に接続される第２の電極５２とを有する。第１の電極５１は、第１の正極バスバー６０を介して第２の正極バスバー８０に接続されている。第２の電極５２は、第１の負極バスバー７０を介して第２の負極バスバー９０に接続されている。
　第２の正極バスバー８０及び第２の負極バスバー９０は、一対の電源端子８７，９７を介して接続される不図示の直流電源からの直流電力が供給される導電性部位である。直流電源の具体例として、バッテリ、コンバータ、レギュレータ、整流回路などがある。第２の負極バスバー９０は、電位が第２の正極バスバー８０よりも低い部位である。第２の負極バスバー９０と第２の正極バスバー８０との間に直流の電源電圧が生じる。
　第１の電力変換モジュール１０は、一対の電源端子８７，９７から一対のバスバー８０，９０に入力される直流電力を変換することによって、モータＭ１を駆動する三相の交流電力を生成する。同様に、第２の電力変換モジュール２０は、一対の電源端子８７，９７から一対のバスバー８０，９０に入力される直流電力を変換することによって、モータＭ２を駆動する三相の交流電力を生成する。
　例えば、第１の電力変換モジュール１０は、車両の車輪を回転させるモータＭ１を駆動する第１のパワーモジュールとして使用され、第２の電力変換モジュール２０は、車両の車輪を回転させるモータＭ２を駆動する第２のパワーモジュールとして使用される。電力変換モジュールの用途は、これに限られない。
　第１の電力変換モジュール１０は、複数のスイッチング素子１１ｕ，１１ｖ，１１ｗ，１２ｕ，１２ｖ，１２ｗにより構成される三相ブリッジ回路を有するパワー半導体モジュールである。第１の電力変換モジュール１０は、第２の負極バスバー９０に接続される複数の第１の負極１４ｕ，１４ｖ，１４ｗと、第２の正極バスバー８０に接続される複数の第１の正極１３ｕ，１３ｖ，１３ｗと、モータＭ１に接続される複数の出力電極１ｕ，１ｖ，１ｗとを有する。
　Ｕ相のスイッチング素子１１ｕ，１２ｕは、互いに直列に接続されており、それらの中間の接続ノードは、モータＭ１のＵ相コイルに接続されるＵ相の出力電極１ｕに接続されている。Ｖ相のスイッチング素子１１ｖ，１２ｖは、互いに直列に接続されており、それらの中間の接続ノードは、モータＭ１のＶ相コイルに接続されるＶ相の出力電極１ｖに接続されている。Ｗ相のスイッチング素子１１ｗ，１２ｗは、互いに直列に接続されており、それらの中間の接続ノードは、モータＭ１のＷ相コイルに接続されるＷ相の出力電極１ｗに接続されている。
　ハイサイドのスイッチング素子１１ｕ，１１ｖ，１１ｗは、それぞれ、対応する第１の正極１３ｕ，１３ｖ，１３ｗに接続される第１の主電極と、対応する出力電極１ｕ，１ｖ，１ｗに接続される第２の主電極と、不図示の駆動回路に接続される制御電極とを有する。ローサイドのスイッチング素子１２ｕ，１２ｖ，１２ｗは、それぞれ、対応する出力電極１ｕ，１ｖ，１ｗに接続される第１の主電極と、対応する第１の負極１４ｕ，１４ｖ，１４ｗに接続される第２の主電極と、不図示の駆動回路に接続される制御電極とを有する。
　同様に、第２の電力変換モジュール２０は、複数のスイッチング素子２１ｕ，２１ｖ，２１ｗ，２２ｕ，２２ｖ，２２ｗにより構成される三相ブリッジ回路を有するパワー半導体モジュールである。第２の電力変換モジュール２０は、第２の負極バスバー９０に接続される複数の第２の負極２４ｕ，２４ｖ，２４ｗと、第２の正極バスバー８０に接続される複数の第２の正極２３ｕ，２３ｖ，２３ｗと、モータＭ２に接続される複数の出力電極２ｕ，２ｖ，２ｗとを有する。
　Ｕ相のスイッチング素子２１ｕ，２２ｕは、互いに直列に接続されており、それらの中間の接続ノードは、モータＭ２のＵ相コイルに接続されるＵ相の出力電極２ｕに接続されている。Ｖ相のスイッチング素子２１ｖ，２２ｖは、互いに直列に接続されており、それらの中間の接続ノードは、モータＭ２のＶ相コイルに接続されるＶ相の出力電極２ｖに接続されている。Ｗ相のスイッチング素子２１ｗ，２２ｗは、互いに直列に接続されており、それらの中間の接続ノードは、モータＭ２のＷ相コイルに接続されるＷ相の出力電極２ｗに接続されている。
　ハイサイドのスイッチング素子２１ｕ，２１ｖ，２１ｗは、それぞれ、対応する第２の正極２３ｕ，２３ｖ，２３ｗに接続される第１の主電極と、対応する出力電極２ｕ，２ｖ，２ｗに接続される第２の主電極と、不図示の駆動回路に接続される制御電極とを有する。ローサイドのスイッチング素子２２ｕ，２２ｖ，２２ｗは、それぞれ、対応する出力電極２ｕ，２ｖ，２ｗに接続される第１の主電極と、対応する第２の負極２４ｕ，２４ｖ，２４ｗに接続される第２の主電極と、不図示の駆動回路に接続される制御電極とを有する。
　スイッチング素子１１ｕ，１１ｖ，１１ｗ，１２ｕ，１２ｖ，１２ｗは、それぞれ、ダイオードが第１の主電極と第２の主電極との間に逆並列に接続されている。また、スイッチング素子１１ｕ，１１ｖ，１１ｗ，１２ｕ，１２ｖ，１２ｗは、それぞれ、電圧駆動型の半導体素子であり、制御電極（ゲート）と、第１の主電極（コレクタ又はドレイン）と、第２の主電極（エミッタ又はソース）とを有する。スイッチング素子の具体例として、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などが挙げられる。図１は、スイッチング素子１１ｕ，１１ｖ，１１ｗ，１２ｕ，１２ｖ，１２ｗが、ゲートとコレクタとエミッタとを有するＩＧＢＴの場合を例示する。
　スイッチング素子１１ｕ，１１ｖ，１１ｗ，１２ｕ，１２ｖ，１２ｗは、Ｓｉ（シリコン）などの半導体を含むスイッチング素子でもよいが、ＳｉＣ（炭化ケイ素）やＧａＮ（窒化ガリウム）やＧａ２Ｏ３（酸化ガリウム）やダイヤモンドなどのワイドバンドギャップ半導体を含むスイッチング素子でもよい。ワイドバンドギャップ半導体をスイッチング素子に適用することにより、スイッチング素子の損失低減の効果が高まる。
　次に、図１に示す電力変換装置１０１の構造例について、図２～９を参照して説明する。なお、各図に示す各部の形状は、一例であり、本発明は、この一例に限定されるものではない。
　図２は、コンデンサを収容する筐体の斜視図である。図２に示す筐体５０は、第１の外面５５と第２の外面５３と第３の外面５４との内側に少なくとも一つのコンデンサ５６（図１参照）を収容する。
　図２において、筐体５０は、外形が略直方体に形成されている。第１の外面５５は、第１の方向に面する筐体面であり、本例での第１の方向は、負のＹ軸方向に相当する。第２の外面５３は、第１の方向に直角な第２の方向に面する筐体面であり、本例での第２の方向は、正のＺ軸方向に相当する。第３の外面５４は、第２の方向とは反対向きの第３の方向に面する筐体面であり、本例での第３の方向は、負のＺ軸方向に相当する。
　筐体５０は、第１の外面５５と第２の外面５３と第３の外面５４とを含む複数の外面によってコンデンサ５６を囲む。第２の外面５３と第３の外面５４は、Ｚ軸方向において互いに対向する。第２の外面５３は、第１の外面５５の正のＺ軸方向の側に接続され、第３の外面５４は、第１の外面５５の負のＺ軸方向の側に接続される。
　第１の正極バスバー６０及び第１の負極バスバー７０は、導電性の部材であり、例えば板状の部材から形成されている。第１の正極バスバー６０及び第１の負極バスバー７０の少なくとも一部は、筐体５０に対して第１の外面５５の側に位置する。図２に示す形態では、第１の正極バスバー６０及び第１の負極バスバー７０は、互いにＺ軸方向に間隔を空けて第１の外面５５から延び出ている。
　第１の正極バスバー６０は、筐体５０に内蔵されるコンデンサ５６の第１の電極５１に接続されている。第１の正極バスバー６０は、第１の電極５１と一体成形された部材でもよいし、第１の電極５１とは異なる部材で成形されて第１の電極５１に接続される部材でもよい。第１の正極バスバー６０は、第１の外面５５から負のＹ軸方向に延び出てから正のＺ軸方向に折れ曲がる第１のベース部６４と、第１のベース部６４から正のＺ軸方向に延伸する複数の第１の正極端子６１，６２，６３とを有する。複数の第１の正極端子６１，６２，６３は、Ｘ軸方向に互いに間隔を空けて、正のＺ軸方向に第１のベース部６４から突き出る平板部である。
　第１の負極バスバー７０は、筐体５０に内蔵されるコンデンサ５６の第２の電極５２に接続されている。第１の負極バスバー７０は、第２の電極５２と一体成形された部材でもよいし、第２の電極５２とは異なる部材で成形されて第２の電極５２に接続される部材でもよい。第１の負極バスバー７０は、第１の外面５５から負のＹ軸方向に延び出てから負のＺ軸方向に折れ曲がる第２のベース部７４と、第２のベース部７４から負のＺ軸方向に延伸する複数の第１の負極端子７１，７２，７３とを有する。複数の第１の負極端子７１，７２，７３は、Ｘ軸方向に互いに間隔を空けて、負のＺ軸方向に第２のベース部７４から突き出る平板部である。
　図３は、一対の電力変換モジュールの斜視図であり、第１の電力変換モジュール１０と第２の電力変換モジュール２０とをＺ軸方向に間隔を空けて配置した状態を示している。第１の電力変換モジュール１０及び第２の電力変換モジュール２０は、いずれも、外形が略直方体に形成されている。第１の電力変換モジュール１０及び第２の電力変換モジュール２０を同一の構成にすることによって、第１の電力変換モジュール１０と第２の電力変換モジュール２０との間で部品を共通化でき、コストが低減する。
　第１の電力変換モジュール１０は、上述の複数のスイッチング素子１１ｕ，１１ｖ，１１ｗ，１２ｕ，１２ｖ，１２ｗにより構成される三相ブリッジ回路を、略直方体状の筐体の内部に備える。第２の電力変換モジュール２０は、上述のスイッチング素子２１ｕ，２１ｖ，２１ｗ，２２ｕ，２２ｖ，２２ｗにより構成される三相ブリッジ回路を、略直方体状の筐体の内部に備える。
　第１の電力変換モジュール１０は、複数の第１の正極１３ｕ，１３ｖ，１３ｗ及び複数の第１の負極１４ｕ，１４ｖ，１４ｗが形成された外面（本例では、負のＹ軸方向に面する筐体面１５）を有する。複数の第１の正極１３ｕ，１３ｖ，１３ｗ及び複数の第１の負極１４ｕ，１４ｖ，１４ｗは、正極と負極が互い違いに配置されるようにＸ軸方向に配列されている。複数の第１の正極１３ｕ，１３ｖ，１３ｗ及び複数の第１の負極１４ｕ，１４ｖ，１４ｗは、いずれも、方形状の外部電極であるが、その形状は、これに限られない。複数の第１の正極１３ｕ，１３ｖ，１３ｗ及び複数の第１の負極１４ｕ，１４ｖ，１４ｗには、それぞれ、固定用のボルトが挿入される固定孔が形成されている。また、本例では、互いにＹ軸方向に同じ高さで形成された複数の第１の負極１４ｕ，１４ｖ，１４ｗは、互いにＹ軸方向に同じ高さで形成された複数の第１の正極１３ｕ，１３ｖ，１３ｗに比べてＹ軸方向に高く形成されている。
　第２の電力変換モジュール２０は、複数の第２の正極２３ｕ，２３ｖ，２３ｗ及び複数の第２の負極２４ｕ，２４ｖ，２４ｗが形成された外面（本例では、負のＹ軸方向に面する筐体面２５）を有する。複数の第２の正極２３ｕ，２３ｖ，２３ｗ及び複数の第２の負極２４ｕ，２４ｖ，２４ｗは、正極と負極が互い違いに配置されるようにＸ軸方向に配列されている。複数の第２の正極２３ｕ，２３ｖ，２３ｗ及び複数の第２の負極２４ｕ，２４ｖ，２４ｗは、いずれも、方形状の外部電極であるが、その形状は、これに限られない。複数の第２の正極２３ｕ，２３ｖ，２３ｗ及び複数の第２の負極２４ｕ，２４ｖ，２４ｗには、それぞれ、固定用のボルトが挿入される固定孔が形成されている。また、本例では、互いにＹ軸方向に同じ高さで形成された複数の第２の負極２４ｕ，２４ｖ，２４ｗは、互いにＹ軸方向に同じ高さで形成された複数の第２の正極２３ｕ，２３ｖ，２３ｗに比べてＹ軸方向に高く形成されている。
　第２の電力変換モジュール２０は、モータＭ２に接続するための複数の出力電極２ｕ，２ｖ，２ｗが形成された外面（本例では、正のＹ軸方向又は負のＺ軸方向に面する筐体面）を有する。第１の電力変換モジュール１０は、図３では隠れているが、モータＭ１に接続するための複数の出力電極１ｕ，１ｖ，１ｗが形成された外面（本例では、正のＹ軸方向又は正のＺ軸方向に面する筐体面）を有する。複数の出力電極１ｕ，１ｖ，１ｗ及び２ｕ，２ｖ，２ｗが形成される外面は、他の筐体面でもよい。
　図４は、一対の電力変換モジュールを筐体に組み付けた構成を示す斜視図である。第１の電力変換モジュール１０は、筐体５０に対して第２の外面５３の側に位置し、例えば、正のＺ軸方向から挿入されるボルト等の締結部材で第２の外面５３に固定される。第２の電力変換モジュール２０は、筐体５０に対して第３の外面５４の側に位置し、例えば、負のＺ軸方向から挿入されるボルト等の締結部材で第３の外面５４に固定される。
　第１の正極バスバー６０は、筐体５０内のコンデンサ５６の第１の電極５１を、複数の第１の正極１３ｕ，１３ｖ，１３ｗに接続する。第１の正極バスバー６０は、複数の第１の正極１３ｕ，１３ｖ，１３ｗのうち対応する正極に接触して固定される複数の第１の正極端子６１，６２，６３を有する。複数の第１の正極端子６１，６２，６３には、それぞれ、固定用のボルトが挿入される固定孔が形成されている。
　第１の負極バスバー７０は、筐体５０内のコンデンサ５６の第２の電極５２を、複数の第２の負極２４ｕ，２４ｖ，２４ｗに接続する。第１の負極バスバー７０は、複数の第２の負極２４ｕ，２４ｖ，２４ｗのうち対応する負極に接触して固定される複数の第１の負極端子７１，７２，７３を有する。複数の第１の負極端子７１，７２，７３には、それぞれ、固定用のボルトが挿入される固定孔が形成されている。
　図５は、図４の構成に第２の負極バスバーを組み付けた構成を示す斜視図である。第２の負極バスバー９０は、第１の正極バスバー６０及び第１の負極バスバー７０の少なくとも一部が第２の負極バスバー９０と筐体５０の第１の外面５５との間に位置するように組み付けられる。
　第２の負極バスバー９０は、複数の第１の負極１４ｕ，１４ｖ，１４ｗ及び複数の第２の負極２４ｕ，２４ｖ，２４ｗを相互に導通可能に接続する導電性の部材であり、例えば板状の部材から形成されている。第２の負極バスバー９０は、一つの部材から形成されているが、複数の部材から形成されてもよい。第２の負極バスバー９０は、ＺＸ平面に平行な方形状の負極プレート９８と、負極プレート９８から負のＺ軸方向に延伸する複数の第２の負極端子９４，９５，９６と、負極プレート９８から正のＺ軸方向に延伸する複数の第３の負極端子９１，９２，９３と、負極プレート９８から負のＸ軸方向に延伸する負極電源端子９７とを有する。
　負極電源端子９７は、第１の方向及び第２の方向に直角な第４の方向に延伸し、不図示の直流電源の負極側と接続するための端子の一例であり、本例での第４の方向は、負のＸ軸方向に相当する。
　複数の第２の負極端子９４，９５，９６は、Ｘ軸方向に互いに間隔を空けて、負のＺ軸方向に負極プレート９８から突き出る平板部である。複数の第３の負極端子９１，９２，９３は、Ｘ軸方向に互いに間隔を空けて、正のＺ軸方向に負極プレート９８から突き出る平板部である。負極電源端子９７は、負のＸ軸方向に負極プレート９８から突き出る平板部である。
　第２の負極バスバー９０は、複数の第２の負極２４ｕ，２４ｖ，２４ｗのうち対応する負極に固定される複数の第２の負極端子９４，９５，９６と、複数の第１の負極１４ｕ，１４ｖ，１４ｗのうち対応する負極に固定される複数の第３の負極端子９１，９２，９３とを有する。本例では、第１の負極バスバー７０の複数の第１の負極端子７１，７２，７３は、複数の第２の負極端子９４，９５，９６と複数の第２の負極２４ｕ，２４ｖ，２４ｗとの間に挟まれる。複数の第２の負極端子９４，９５，９６は、それぞれ、複数の第１の負極端子７１，７２，７３のうち対応する負極端子に接触する。複数の第３の負極端子９１，９２，９３は、それぞれ、複数の第１の負極１４ｕ，１４ｖ，１４ｗのうち対応する負極に接触する。複数の第２の負極端子９４，９５，９６及び複数の第３の負極端子９１，９２，９３には、それぞれ、固定用のボルトが挿入される固定孔が形成されている。
　図６は、図５の構成に絶縁シート３０を組み付けた構成を示す斜視図である。絶縁シート３０は、第２の負極バスバー９０の負極プレート９８に対向するように設置される絶縁体である。絶縁シート３０の形状は、方形であるが、この形状に限られない。
　図７は、図６の構成に第２の正極バスバーを組み付けた構成（電力変換装置）を示す斜視図である。第２の正極バスバー８０は、絶縁シート３０の少なくとも一部が第２の正極バスバー８０と第２の負極バスバー９０との間に位置するように組み付けられる。絶縁シート３０は、第２の負極バスバー９０の負極プレート９８と第２の正極バスバー８０の正極プレート８８との間に挟まれるので、重なり合う第２の負極バスバー９０と第２の正極バスバー８０との間で、電気的にショートすることを防止できる。
　第２の正極バスバー８０は、複数の第１の正極１３ｕ，１３ｖ，１３ｗ及び複数の第２の正極２３ｕ，２３ｖ，２３ｗを相互に導通可能に接続する導電性の部材であり、例えば板状の部材から形成されている。第２の正極バスバー８０は、一つの部材から形成されているが、複数の部材から形成されてもよい。第２の正極バスバー８０は、ＺＸ平面に平行な方形状の正極プレート８８と、正極プレート８８から正のＺ軸方向に延伸する複数の第２の正極端子８１，８２，８３と、正極プレート８８から負のＺ軸方向に延伸する複数の第３の正極端子８４，８５，８６と、正極プレート８８から負のＸ軸方向に延伸する正極電源端子８７とを有する。
　正極電源端子８７は、第１の方向及び第２の方向に直角な第４の方向（本例では、負のＸ軸方向に相当）に延伸し、不図示の直流電源の正極側と接続するための端子の一例である。
　複数の第２の正極端子８１，８２，８３は、Ｘ軸方向に互いに間隔を空けて、正のＺ軸方向に正極プレート８８から突き出る平板部である。複数の第３の正極端子８４，８５，８６は、Ｘ軸方向に互いに間隔を空けて、負のＺ軸方向に正極プレート８８から突き出る平板部である。正極電源端子８７は、負のＸ軸方向に正極プレート８８から突き出る平板部である。
　図６，７を対比して参照すると、第２の正極バスバー８０は、複数の第１の正極１３ｕ，１３ｖ，１３ｗのうち対応する正極に固定される複数の第２の正極端子８１，８２，８３と、複数の第２の正極２３ｕ，２３ｖ，２３ｗのうち対応する正極に固定される複数の第３の正極端子８４，８５，８６とを有する。本例では、第１の正極バスバー６０の複数の第１の正極端子６１，６２，６３（図６参照）は、複数の第２の正極端子８１，８２，８３（図７参照）と複数の第１の正極１３ｕ，１３ｖ，１３ｗ（図６参照）との間に挟まれる。複数の第２の正極端子８１，８２，８３は、それぞれ、複数の第１の正極端子６１，６２，６３のうち対応する正極端子に接触する。複数の第３の正極端子８４，８５，８６は、それぞれ、複数の第２の正極２３ｕ，２３ｖ，２３ｗのうち対応する正極に接触する。複数の第２の正極端子８１，８２，８３及び複数の第３の正極端子８４，８５，８６には、それぞれ、固定用のボルトが挿入される固定孔が形成されている。
　図６，７に示すように、第２の正極バスバー８０の複数の第２の正極端子８１，８２，８３は、第１の正極１３ｕ，１３ｖ，１３ｗに第１の正極バスバー６０の第１の正極端子６１，６２，６３と共にボルト１１１，１１２，１１３等の固定部材により固定される。第２の正極バスバー８０の複数の第３の正極端子８４，８５，８６は、第２の正極２３ｕ，２３ｖ，２３ｗにボルト１１４，１１５，１１６等の固定部材により固定される。一方、第２の負極バスバー９０の複数の第２の負極端子９４，９５，９６は、第２の負極２４ｕ，２４ｖ，２４ｗに第１の負極バスバー７０の第１の負極端子７１，７２，７３と共にボルト１２４，１２５，１２６等の固定部材により固定される。第２の負極バスバー９０の複数の第３の負極端子９１，９２，９３は、第１の負極１４ｕ，１４ｖ，１４ｗにボルト１２１，１２２，１２３等の固定部材により固定される。
　このように、第２の正極バスバー８０は、複数の第１の正極１３ｕ，１３ｖ，１３ｗに第１の正極バスバー６０と共に固定されるので、第２の正極バスバー８０と第１の電力変換モジュール１０と筐体５０とを容易に組み付けでき、その組み付け工数を削減できる。また、それらの組み付けと同時に、第２の正極バスバー８０と複数の第１の正極１３ｕ，１３ｖ，１３ｗとコンデンサ５６の第１の電極５１との相互の電気的な接続を実現できる。同様に、第２の負極バスバー９０は、複数の第２の負極２４ｕ，２４ｖ，２４ｗに第１の負極バスバー７０と共に固定されるので、第２の負極バスバー９０と第２の電力変換モジュール２０と筐体５０とを容易に組み付けでき、その組み付け工数を削減できる。また、それらの組み付けと同時に、第２の負極バスバー９０と複数の第２の負極２４ｕ，２４ｖ，２４ｗとコンデンサ５６の第２の電極５２との相互の電気的な接続を実現できる。このように、本実施形態における電力変換装置１０１の構造によれば、電力変換装置１０１の組み立て工数を削減できる。
　図８は、負のＺ軸方向から見たときの電力変換装置の側面図である。図９は、負のＸ軸方向から見たときの電力変換装置の正面図である。
　負のＸ軸方向から見たとき、第２の負極バスバー９０は、第１の電極５１から第２の電極５２へコンデンサ５６に流れる電流ｉｃとは逆向きの電流ｉｂを流す導体部を有するように設置されている。当該導体部は、本例では、コンデンサ５６に流れる電流ｉｃの方向に平行に配置された負極プレート９８である。このような導体部を設けることにより、電流ｉｃによる磁界の向きと電流ｉｂによる磁界の向きとが互いに反対になるので、電流ｉｂ，ｉｃが流れる経路のインダクタンスが低減する。その結果、各スイッチング素子のスイッチング時に生じるサージ電圧を抑制でき、ひいては、電力変換モジュールの発熱を低減でき、電力変換装置の高効率化を実現できる。電流ｉｃは、コンデンサ５６を充電する向きの電流である。
　例えば、第１の正極１３ｕ，１３ｖ，１３ｗ、第１の正極バスバー６０、コンデンサ５６、第１の負極バスバー７０、第２の負極端子９４，９５，９６、負極プレート９８、第３の負極端子９１，９２，９３、第１の負極１４ｕ，１４ｖ，１４ｗの順に電流が流れる。
　また、負のＸ軸方向から見たとき、第２の正極バスバー８０は、第２の電極５２から第１の電極５１へコンデンサ５６に流れる電流ｉｄとは逆向きの電流ｉｅを流す導体部を有するように設置されている。当該導体部は、本例では、コンデンサ５６に流れる電流ｉｄの方向に平行に配置された正極プレート８８である。このような導体部を設けることにより、電流ｉｄによる磁界の向きと電流ｉｅによる磁界の向きとが互いに反対になるので、電流ｉｄ，ｉｅが流れる経路のインダクタンスが低減する。その結果、各スイッチング素子のスイッチング時に生じるサージ電圧を抑制でき、ひいては、電力変換モジュールの発熱を低減でき、電力変換装置の高効率化を実現できる。電流ｉｄは、コンデンサ５６が放電する向きの電流である。
　例えば、第２の負極２４ｕ，２４ｖ，２４ｗ、第１の負極バスバー７０、コンデンサ５６、第１の正極バスバー６０、第２の正極端子８１，８２，８３、正極プレート８８、第３の正極端子８４，８５，８６、第２の正極２３ｕ，２３ｖ，２３ｗの順に電流が流れる。
　以上、電力変換装置を実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。
　例えば、本開示に係る電力変換装置は、三相交流を生成するインバータに限られず、三相以外の交流を生成するインバータでもよい。
　また、本開示に係る電力変換装置は、直流を交流に変換するインバータに限られず、直流を直流に変換するコンバータでもよい。その具体例として、入力電圧を昇圧して出力する昇圧コンバータ、入力電圧を降圧して出力する降圧コンバータ、入力電圧を昇圧又は降圧して出力する昇降圧コンバータなどがある。電力変換装置がコンバータの場合、本開示の技術は、コンデンサにより平滑化される直流の入力電圧を変換して第１の負荷に直流の出力電圧を供給する第１の電力変換モジュールと、当該コンデンサにより平滑化される直流の入力電圧を変換して第２の負荷に直流の出力電圧を供給する第２の電力変換モジュールとを備える構成に適用できる。
　電力変換モジュールにおいて、第１の正極、第１の負極、第２の正極、第２の負極は、いずれも複数の場合に限られず、それらの電極のうち一部の電極の個数は、電極の共通化によって、単数としてもよい。第１の正極、第１の負極、第２の正極、第２の負極の各電極の個数に合わせて、各バスバーの端子の個数を単数又は複数にしてもよい。
　また、第２の正極バスバーと第２の負極バスバーとのＹ軸方向での積層順は、図示の形態に限られず、両バスバーの積層順を入れ替えてもよい。
　また、図３において、複数の第１の負極１４ｕ，１４ｖ，１４ｗを、ハイサイドのスイッチング素子が接続される正極に置換し、複数の第１の正極１３ｕ，１３ｖ，１３ｗを、ローサイドのスイッチング素子が接続される負極に置換してもよい。同様に、図３において、複数の第２の負極２４ｕ，２４ｖ，２４ｗを、ハイサイドのスイッチング素子が接続される正極に置換し、複数の第２の正極２３ｕ，２３ｖ，２３ｗを、ローサイドのスイッチング素子が接続される負極に置換してもよい。
１０　第１の電力変換モジュール
１３ｕ，１３ｖ，１３ｗ　第１の正極
１４ｕ，１４ｖ，１４ｗ　第１の負極
２０　第２の電力変換モジュール
２３ｕ，２３ｖ，２３ｗ　第２の正極
２４ｕ，２４ｖ，２４ｗ　第２の負極
３０　絶縁シート
５０　筐体
５１　第１の電極
５２　第２の電極
５３　第２の外面
５４　第３の外面
５５　第１の外面
５６　コンデンサ
６０　第１の正極バスバー
６１，６２，６３　第１の正極端子
７０　第１の負極バスバー
７１，７２，７３　第１の負極端子
８０　第２の正極バスバー
８１，８２，８３　第２の正極端子
８４，８５，８６　第３の正極端子
８７　正極電源端子
９０　第２の負極バスバー
９１，９２，９３　第３の負極端子
９４，９５，９６　第２の負極端子
９７　負極電源端子
１０１　電力変換装置
１１１～１１６，１２１～１２６　ボルト

Claims (9)

  1. 　第１の方向に面する第１の外面と、前記第１の方向に直角な第２の方向に面する第２の外面と、前記第２の方向とは反対向きの第３の方向に面する第３の外面との内側に少なくとも一つのコンデンサを収容する筐体と、
    　少なくとも一つの第１の正極と少なくとも一つの第１の負極とを有し、前記筐体に対して前記第２の外面の側に位置する第１の電力変換モジュールと、
    　少なくとも一つの第２の正極と少なくとも一つの第２の負極とを有し、前記筐体に対して前記第３の外面の側に位置する第２の電力変換モジュールと、
    　前記コンデンサの第１の電極を前記第１の正極に接続する第１の正極バスバーと、
    　前記コンデンサの第２の電極を前記第２の負極に接続する第１の負極バスバーと、
    　前記第１の正極に前記第１の正極バスバーと共に固定され、且つ、前記第２の正極に固定される第２の正極バスバーと、
    　前記第１の負極に固定され、且つ、前記第２の負極に前記第１の負極バスバーと共に固定される第２の負極バスバーとを備える、電力変換装置。
  2. 　前記第１の正極バスバーは、前記第２の方向に延伸し、且つ、前記第１の正極に前記第２の正極バスバーと共に固定される少なくとも一つの第１の正極端子を有し、
    　前記第１の負極バスバーは、前記第３の方向に延伸し、且つ、前記第２の負極に前記第２の負極バスバーと共に固定される少なくとも一つの第１の負極端子を有する、請求項１に記載の電力変換装置。
  3. 　前記第２の正極バスバーは、前記第２の方向に延伸し、且つ、前記第１の正極に前記第１の正極端子と共に固定される少なくとも一つの第２の正極端子を有し、
    　前記第２の負極バスバーは、前記第３の方向に延伸し、且つ、前記第２の負極に前記第１の負極端子と共に固定される少なくとも一つの第２の負極端子を有する、請求項２に記載の電力変換装置。
  4. 　前記第２の正極バスバーは、前記第３の方向に延伸し、且つ、前記第２の正極に固定される少なくとも一つの第３の正極端子を有し、
    　前記第２の負極バスバーは、前記第２の方向に延伸し、且つ、前記第１の負極に固定される少なくとも一つの第３の負極端子を有する、請求項３に記載の電力変換装置。
  5. 　前記第２の正極バスバーは、電源の正極側と接続するための正極電源端子を有し、
    　前記第２の負極バスバーは、電源の負極側と接続するための負極電源端子を有し
    　前記正極電源端子及び前記負極電源端子は、前記第１の方向及び前記第２の方向に直角な第４の方向に延伸する、請求項４に記載の電力変換装置。
  6. 　前記第１の正極バスバー及び前記第１の負極バスバーの少なくとも一部は、前記筐体に対して前記第１の外面の側に位置する、請求項１から５のいずれか一項に記載の電力変換装置。
  7. 　前記第１の正極バスバー及び前記第１の負極バスバーの少なくとも一部は、前記第２の正極バスバー又は前記第２の負極バスバーと、前記第１の外面との間に位置する、請求項６に記載の電力変換装置。
  8. 　前記第２の正極バスバーと前記第２の負極バスバーとは、重なり合う、請求項７に記載の電力変換装置。
  9. 　前記第１の方向及び前記第２の方向に直角な第４の方向から見たとき、
    　前記第２の負極バスバーは、前記第１の電極から前記第２の電極へ前記コンデンサに流れる電流とは逆向きの電流を流す導体部を有し、
    　前記第２の正極バスバーは、前記第２の電極から前記第１の電極へ前記コンデンサに流れる電流とは逆向きの電流を流す導体部を有する、請求項１から８のいずれか一項に記載の電力変換装置。
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