WO2021171801A1

WO2021171801A1 - 電力変換装置、および電力変換装置の製造方法

Info

Publication number: WO2021171801A1
Application number: PCT/JP2021/000595
Authority: WO
Inventors: 和成小島
Original assignee: 株式会社デンソー
Priority date: 2020-02-27
Filing date: 2021-01-11
Publication date: 2021-09-02
Also published as: JP2021136794A; CN115088175A; JP7230852B2

Abstract

電力変換装置は、入力端子台（７０）と、第１コンデンサユニット（４０）と、第２コンデンサユニット（５０）と、これらを収容するケース（１０）と、を備える。ケースは、第１ケース（１１）と第２ケース（１２）を有する。第１ケースには第１コンデンサユニットが固定され、第２ケースには、入力端子台が接続された状態の第２コンデンサユニットが固定されている。第１ケースには、入力端子台に設けられた入力コネクタ部（７３）が挿入配置されるコネクタ用開口部（１１ｃ）が形成されている。第１コンデンサユニットと第２コンデンサユニットは、入力コネクタ部の挿入方向に並んで互いに対向する第１対向部（４３ａ）と第２対向部（５１ａ）を有する。これら２つの対向部の挿入方向における最短離間距離（Ｌ１）は、コネクタ用開口部に入力コネクタ部が挿入される挿入量（Ｌ２）より大きい。

Description

電力変換装置、および電力変換装置の製造方法

関連出願の相互参照

　この出願は、２０２０年２月２７日に日本に出願された特許出願第２０２０－０３２０６６号を基礎としており、基礎の出願の内容を、全体的に、参照により援用している。

　この明細書における開示は、直流から交流に変換または電圧の大きさを変換させる電力変換装置、および電力変換装置の製造方法に関する。

　特許文献１には、入力端子台、コンデンサ、半導体モジュール、およびケース等を備えた電力変換装置が記載されている。

　入力端子台は、外部バッテリにコネクタ接続されるコネクタ部を有するとともに、コンデンサに電気接続されている。半導体モジュールは、入力端子台を通じて入力された電力を直流から交流に変換する。コンデンサは、上記電力の電圧脈動を平滑化させる。ケースは、入力端子台、コンデンサおよび半導体モジュールを収容するとともに、コネクタ部が挿入配置される開口部を有する。さらにケースは、上記開口部が形成された第１ケースと、その第１ケースに締結される第２ケースと、に分割して構成されている。

特許第６３０８０９１号公報

　さて、第１ケースに半導体モジュールを固定し、第２ケースにコンデンサを固定し、その後、両ケースを締結して組み合わせる構造においては、入力端子台をコンデンサに取り付けてユニット化させようとすると、以下の課題が生じる。すなわち、上記ユニット化に伴い、入力端子台はコンデンサとともに第２ケースに保持されることになる。そうすると、第２ケースに保持された状態のコネクタ部を、第１ケースの開口部に挿入させる必要が生じる。

　しかしながら、第１ケースには半導体モジュールが固定され、第２ケースにはコンデンサが固定されている。そのため、コネクタ部を開口部にセットして挿入しようとした時点で、半導体モジュールとコンデンサが互いに干渉してしまい、上記セットができない懸念が生じる。

　なお、この種の入力端子台を、コネクタ部を有する第１部品と、コンデンサに電気接続される第２部品との２部品で構成すれば、第１部品を第１ケースに保持させ、第２部品を第２ケースに保持させることができる。その結果、上記干渉を招くことなく第１コネクタ部を開口部にセットできる。しかしながら、この場合には入力端子台の部品点数が増大する。

　開示される１つの目的は、端子台の部品点数を低減可能にした電力変換装置および電力変換装置の製造方法を提供することである。

　本開示の一態様による電力変換装置は、
　外部のバッテリまたはモータと電気接続される端子台と、
　バッテリからの供給電力を直流から交流に変換、または供給電力の電圧の大きさを変換させるための第１電気部品および第２電気部品と、
　第１電気部品、第２電気部品および端子台を収容するケースと、を備え、
　ケースは、
　端子台の一部が挿入配置される開口部を有し、第１電気部品が固定された第１ケースと、
　第１ケースに組み合わされ、端子台が電気接続された状態の第２電気部品が固定された第２ケースと、を有し、
　第１電気部品および第２電気部品は、端子台の一部が開口部に挿入される挿入方向に並んで互いに対向する対向部を有しており、
　第１電気部品が有する対向部を第１対向部、第２電気部品が有する対向部を第２対向部とし、
　第１対向部と第２対向部との挿入方向における最短離間距離が、ケースの内部から開口部に端子台が挿入される挿入量より大きくなっている。

　上記電力変換装置によると、挿入方向における両電気部品の最短離間距離が、端子台の開口部への挿入量より大きい。そのため、端子台の一部を開口部にセットして挿入しようとした時点で、両電気部品が互いに干渉することを回避できる。よって、端子台を分割して両ケースの各々に保持させることを不要にしつつ、端子台の一部を開口部へ挿入できる。つまり、端子台の部品点数を低減できる。

　本開示の一態様による電力変換装置の製造方法は、
　外部のバッテリまたはモータと電気接続される端子台と、
　バッテリからの供給電力を直流から交流に変換、または供給電力の電圧の大きさを変換させるための第１電気部品および第２電気部品と、
　第１電気部品、第２電気部品および端子台を収容するケースと、を備え、
　ケースは、
　端子台の一部が挿入配置される開口部を有し、第１電気部品が固定された第１ケースと、
　第１ケースに締結され、端子台が電気接続された状態の第２電気部品が固定された第２ケースと、を有し、
　第１電気部品および第２電気部品は、端子台の一部が開口部に挿入される挿入方向に並んで互いに対向する対向部を有しており、
　第１電気部品が有する対向部を第１対向部、第２電気部品が有する対向部を第２対向部とし、
　第１対向部と第２対向部との挿入方向における最短離間距離が、ケースの内部から開口部に端子台が挿入される挿入量より大きい電力変換装置の製造方法であって、
　第１電気部品を第１ケースに固定する第１固定工程と、
　第２電気部品を端子台と電気接続するとともに、第２電気部品を第２ケースに固定する第２固定工程と、
　第１固定工程および第２固定工程の後、端子台の全体が開口部の外に存在するように、第１ケースおよび第２ケースを締結が可能な位置から挿入方向へ相対的にずらして配置するプレ配置工程と、
　プレ配置工程の後、第１ケースおよび第２ケースを挿入方向に相対移動させることで、端子台の一部を開口部に挿入させる挿入工程と、
　挿入工程の後、第１ケースおよび第２ケースを互いに締結するケース締結工程と、を含んでいる。

　上記製造方法の対象となる電力変換装置では、挿入方向における両電気部品の最短離間距離が、端子台の開口部への挿入量より大きい。そのため、プレ配置工程の実行時に、第１電気部品と第２電気部品が互いに干渉することを回避できる。よって、端子台を分割して両ケースの各々に保持させることを不要にしつつ、端子台の一部を開口部へ挿入できる。つまり、端子台の部品点数を低減できる。

第１実施形態に係る電力変換装置について、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の断面図である。第１実施形態において、第１コンデンサユニット、第２コンデンサユニットおよび入力端子台が、互いに接続した状態を示す斜視図である。図２に示す電力変換装置の分解図である。第１実施形態に係る電力変換装置の製造方法について、その製造工程手順を示すフローチャートである。第１実施形態に係る電力変換装置の、プレ配置工程での状態を示す図である。第１実施形態に係る電力変換装置の、挿入工程での状態を示す図である。

　以下、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において、機能的におよび／または構造的に対応する部分には同一の参照符号を付与して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。

　各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせが可能である。また、特に組み合わせに支障が生じなければ、組み合わせが可能であることを明示していなくても、実施形態同士、実施形態と変形例、および、変形例同士を部分的に組み合せることも可能である。

　以下において、電力変換装置が車両に搭載された状態における上下方向をｚ方向、ｚ方向に直交する一方向をｘ方向と示す。また、ｚ方向およびｘ方向の両方向に直交する方向をｙ方向と示す。なお、図中のｚ方向を示す矢印の向きが、車両搭載状態における上側である。

　（第１実施形態）
　先ず、図１に基づき、電力変換装置１によって形成される電気回路の概要について説明する。

　本実施形態に係る電力変換装置１は、たとえば電気自動車やハイブリッド自動車等の車両に搭載される。電力変換装置１は、車両に搭載されたバッテリ２（直流電源）から供給される直流電圧を、三相交流に変換して、三相交流方式のモータ３（車載モータ）に出力する。モータ３は、車両の走行駆動源として機能する。電力変換装置１は、モータ３により発電された電力を、直流に変換してバッテリ２に充電することもできる。電力変換装置１は、双方向の電力変換が可能となっている。

　図１に示すように、電力変換装置１は、制御基板３０、半導体モジュール２１、コンデンサ４０Ｃ、コンデンサ５０Ｃ、リアクトル６０Ｌ、入力端子台７０および出力端子台８０を備える。

　半導体モジュール２１は、スイッチング素子２１ｉと、スイッチング素子２１ｉに接続された端子と、モールド材と、を有する。モールド材は、スイッチング素子２１ｉをモールドする樹脂製である。上記端子には、後述するＰ端子、Ｎ端子および信号端子２１ｓが含まれる。図１に示す例では、１つの半導体モジュール２１は、２つのスイッチング素子２１ｉを有し、１つの上下アーム回路を形成する。

　電力変換装置１は半導体モジュール２１を複数備えている。複数の半導体モジュール２１の１つは、リアクトル６０Ｌに接続されている。リアクトル６０Ｌに接続されている半導体モジュール２１は、ＤＣ－ＤＣ変換部であり、直流電圧を昇圧するコンバータ回路として機能する。他の複数の半導体モジュール２１は、ＤＣ－ＡＣ変換部であり、入力された直流電力を所定周波数の三相交流に変換してモータ３に出力する、インバータ回路として機能する。このインバータ回路は、モータ３により発電された交流電力を直流電力に変換する機能も有する。

　インバータ回路としての半導体モジュール２１は、モータ３の三相の各々に設けられている。

　スイッチング素子２１ｉ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）が採用されている。上アームのＩＧＢＴのコレクタ電極が、高電位電力ラインＨｉに接続されている。下アームのＩＧＢＴのエミッタ電極が、低電位電力ラインＬｏに接続されている。そして、上アームのＩＧＢＴのエミッタ電極と、下アームのＩＧＢＴのコレクタ電極が相互に接続されている。

　コンデンサ４０Ｃは、リアクトル６０Ｌとバッテリ２の接続される配線と低電位電力ラインＬｏとの間に接続される。コンデンサ４０Ｃはコンバータ回路に含まれている。コンデンサ４０Ｃは昇圧するために電荷を蓄積する機能を果たす。コンデンサ４０Ｃは後述の第１コンデンサユニット４０と第２コンデンサユニット５０のうちの少なくとも一方に収納されている。

　リアクトル６０Ｌは、コンバータ回路として機能する半導体モジュール２１のスイッチング作動に伴い、バッテリ２の電圧を昇圧する。

　コンデンサ５０Ｃは、高電位電力ラインＨｉと低電位電力ラインＬｏの間に接続されている。コンデンサ５０Ｃは、半導体モジュール２１と並列に接続されている。コンデンサ５０Ｃは、コンバータ回路により昇圧された直流電流を平滑化する。コンデンサ５０Ｃは、昇圧された直流電圧の電荷を蓄積する。

　制御基板３０は、制御部および駆動回路部（ドライバ）を有する。制御部は、上位ＥＣＵから入力されるトルク要求や各種センサにて検出された信号に基づいて、スイッチング素子２１ｉを動作させるための駆動指令を生成する。制御部は、マイコン（マイクロコンピュータ）を備えて構成されており、駆動指令としてＰＷＭ信号を出力する。ドライバは、制御部から出力された駆動指令にしたがって、スイッチング素子２１ｉのオンオフ作動を制御する。

　上記した各種センサの具体例としては、電流センサ８１、電圧センサ、回転角センサなどが挙げられる。電流センサ８１は、モータ３の各相の巻線に流れる相電流を検出する。回転角センサは、モータ３の回転子の回転角を検出する。

　次に、図２～図４に基づき、電力変換装置１を構成する各種ユニットや部品について説明する。

　電力変換装置１は、ケース１０、半導体ユニット２０、制御基板３０、第１コンデンサユニット４０、第２コンデンサユニット５０、リアクトルユニット６０、入力端子台７０および出力端子台８０を備える。なお、図２～図４では出力端子台８０の図示を省略している。

　ケース１０は、金属製であり、例えばアルミニウム系材料を用いてダイカスト法により成形されている。ケース１０は、半導体ユニット２０、制御基板３０、第１コンデンサユニット４０、第２コンデンサユニット５０、リアクトルユニット６０、入力端子台７０および出力端子台８０を内部に収容する。

　ケース１０は、第１ケース１１および第２ケース１２の２つに分割されている。第１ケース１１と第２ケース１２はボルトＢ１で締結されている。第１ケース１１と第２ケース１２との分割面は、ｚ方向に対して垂直な面である。第１ケース１１には第１フランジ面１１ｆが形成され、第２ケース１２には第２フランジ面１２ｆが形成されている。第１フランジ面１１ｆと第２フランジ面１２ｆが互いに当接される。これら第１フランジ面１１ｆと第２フランジ面１２ｆが上記分割面に相当する。第１フランジ面１１ｆと第２フランジ面１２ｆそれぞれは、ｚ方向に対して垂直に拡がる平坦形状であり、ボルトＢ１の締結方向はｚ方向である。

　第１ケース１１の下側に形成された開口部１１ｂと、第２ケース１２の上側に形成された開口部１２ｂとが、上記締結により連通する。第１フランジ面１１ｆと第２フランジ面１２ｆは、これらの開口部１１ｂと開口部１２ｂを取り囲むよう、ｚ方向周りに環状に延びる形状である。

　第１ケース１１には、上側に向けて開口する開口部１１ａが形成されている。この開口部１１ａは、第１ケース１１にボルトＢ２で締結された第１カバー１３によって覆われている。第２ケース１２には、下側に向けて開口する開口部１２ａが形成されている。この開口部１２ａは、第２ケース１２にボルトＢ３で締結された第２カバー１４によって覆われている。

　さらに第１ケース１１には、コネクタ用開口部１１ｃおよび配管用開口部１１ｄが形成されている。コネクタ用開口部１１ｃには、後述する入力コネクタ部７３が挿入配置され、配管用開口部１１ｄには、後述する冷媒配管２３が挿入配置されている。コネクタ用開口部１１ｃは、ｘ方向の一方側に向けて開口する。配管用開口部１１ｄは、ｘ方向の他方側に向けて開口する。第１ケース１１のうちコネクタ用開口部１１ｃを形成する筒状部１１０は、ｘ方向に延びる筒形状である。

　半導体ユニット２０は、図１で先述した半導体モジュール２１、冷却器、弾性部材２４およびベース部材２５を有する。

　冷却器は、半導体モジュール２１を冷却するものであり、熱交換部２２および冷媒配管２３を有し、液冷媒を循環させる循環経路の一部を形成する。冷媒配管２３には、半導体ユニット２０の外部から冷媒が流入する流入用の冷媒配管と、半導体ユニット２０の外部へ冷媒を流出させる流出用の冷媒配管とが存在する。

　熱交換部２２は、流入用および流出用の冷媒配管２３と連通する。熱交換部２２は、熱伝導性が良好な絶縁体を介して半導体モジュール２１に接触し、スイッチング素子２１ｉの発熱で温度上昇する半導体モジュール２１を冷却する。

　複数の半導体モジュール２１は、ｘ方向に並べて積層配置されている。熱交換部２２は、隣り合う半導体モジュール２１の間に配置されている。つまり、複数の熱交換部２２は、半導体モジュール２１と交互に積層配置されている。これら複数の半導体モジュール２１および熱交換部２２からなる積層体には、弾性部材２４の弾性変形によって生じる弾性力が、ベース部材２５を介して付与されている。この弾性力によって、半導体モジュール２１および熱交換部２２は、互いに押し付け合って密着している。

　半導体モジュール２１が有する端子には、先述した通り、図示しないＰ端子、Ｎ端子および信号端子２１ｓが含まれている。Ｐ端子は、上アームを構成するスイッチング素子２１ｉのエミッタ電極と接続されている。Ｐ端子には、後述する第１Ｐバスバ４２Ｐの一端が接続され、第１Ｐバスバ４２Ｐの他端には、コンデンサ５０Ｃの高電位側の電極が接続されている。つまり、Ｐ端子は、高電位電力ラインＨｉと同電位である。

　Ｎ端子は、下アームを構成するスイッチング素子２１ｉのコレクタ電極と接続されている。Ｎ端子には第１Ｎバスバ４２Ｎの一端が接続され、第１Ｎバスバ４２Ｎの他端には、コンデンサ５０Ｃの低電位側の電極が接続されている。つまり、Ｎ端子は、低電位電力ラインＬｏと同電位である。

　信号端子２１ｓは、スイッチング素子２１ｉのゲート電極と接続されている。信号端子２１ｓは、制御基板３０に実装（例えば挿入実装）されている。信号端子２１ｓは、モールド材から上側に向けて延出する。なお、Ｐ端子およびＮ端子は、モールド材から下側に向けて延出する。

　制御基板３０は、半導体ユニット２０に対してｚ方向の上側に配置されており、第１ケース１１の開口部１１ａに対向する位置に配置されている。制御基板３０は、外部ＥＣＵと接続されるコネクタ３１を有する。コネクタ３１の一部は、第１カバー１３に形成された図示しない開口部から露出している。制御基板３０は、コネクタ３１を通じて外部ＥＣＵから各種の車両情報や車外情報を取得する。

　さらに制御基板３０は、所定のプログラムにしたがって演算処理を実行するプロセッサや、上記プログラム等が記憶されたメモリを有する。例えば、これらのプロセッサおよびメモリはマイクロコンピュータ（マイコン）としてパッケージ化されている。制御基板３０は、スイッチング素子２１ｉへ駆動信号を出力する駆動回路を有する。コネクタ３１を通じて取得した各種情報に基づき、マイコンは半導体モジュール２１の作動を指令する。その指令に基づき駆動回路は駆動信号を出力する。

　ここで、図１に示すコンデンサ５０Ｃに要求される静電容量は極めて大きい。そのため、実際には複数のコンデンサ５０Ｃが並列接続されることで、要求される静電容量が満たされている。

　複数のコンデンサ５０Ｃは、第１コンデンサユニット４０と第２コンデンサユニット５０に分けて配置されている。なお、第１コンデンサユニット４０に含まれるコンデンサ５０Ｃの数の方が、第２コンデンサユニット５０に含まれるコンデンサ５０Ｃの数より多く設定されている。

　第１コンデンサユニット４０は、第１コンデンサケース４１、複数のコンデンサ５０Ｃ、第１Ｐバスバ４２Ｐ、第１Ｎバスバ４２Ｎおよび電気絶縁体４３を有する。複数のコンデンサ５０Ｃは、第１コンデンサケース４１の内部に収容されている。第１コンデンサケース４１の内部には、コンデンサ５０Ｃの全体を覆う樹脂材（図示せず）が充填されている。

　第１Ｐバスバ４２Ｐには、コンデンサ５０Ｃの高電位側の電極と、スイッチング素子２１ｉのエミッタ電極が接続されている。第１Ｎバスバ４２Ｎには、コンデンサ５０Ｃの低電位側の電極と、スイッチング素子２１ｉのコレクタ電極が接続されている。

　第１Ｐバスバ４２Ｐおよび第１Ｎバスバ４２Ｎは板状であり、互いに対向する板面（対向板面）を有する。これらの対向板面の間には板状の電気絶縁体４３が配置されている。電気絶縁体４３は、電気絶縁性を有する樹脂製である。

　第２コンデンサユニット５０は、第２コンデンサケース５１、複数のコンデンサ５０Ｃ、第２Ｐバスバ５２Ｐおよび第２Ｎバスバ５２Ｎを有する。複数のコンデンサ５０Ｃは、第２コンデンサケース５１の内部に収容されている。第２コンデンサケース５１の内部には、コンデンサ５０Ｃの全体を覆う樹脂材（図示せず）が充填されている。第２Ｐバスバ５２Ｐおよび第２Ｎバスバ５２Ｎの一端には、第１コンデンサユニット４０が有する第１Ｐバスバ４２Ｐおよび第１Ｎバスバ４２Ｎが接続されている。

　コンデンサ５０Ｃには、フィルムを巻き回した形状のフィルムコンデンサが用いられている。フィルムの幅や巻き数、フィルムコンデンサの使用数量を調整することで、コンデンサ５０Ｃの大きさと個数が調整されている。そして、これら複数のコンデンサ５０Ｃの配置を調整することで、第１コンデンサケース４１および第２コンデンサケース５１を所望の形状にすることを実現させている。なお、コンデンサ４０Ｃには、コンデンサ５０Ｃと同様にして、フィルムを巻き回した形状のフィルムコンデンサが用いられている。

　第１コンデンサユニット４０が有する全てのフィルムコンデンサは、巻き回し中心線がｙ方向を向くように配置されている。第２コンデンサユニット５０が有する全てのフィルムコンデンサは、巻き回し中心線がｚ方向を向くように配置されている。要するに、第１コンデンサユニット４０に係る巻き回し中心線と、第２コンデンサユニット５０に係る巻き回し中心線とは直交する。

　リアクトルユニット６０は、リアクトルケース６１およびリアクトル６０Ｌを有する。リアクトル６０Ｌはリアクトルケース６１内部に収容されている。リアクトルユニット６０は、半導体ユニット２０に対してｚ方向の下側に配置されており、第２ケース１２の開口部１２ａに対向する位置に配置されている。また、リアクトルユニット６０は、第１コンデンサユニット４０および第２コンデンサユニット５０に対しても、ｚ方向の下側に配置されている。リアクトル６０Ｌの一端は、図示しないバスバを介して半導体モジュール２１に接続されている。リアクトル６０Ｌの他端は、入力端子台７０を介してバッテリ２の高電位側に接続されている。

　入力端子台７０は、本体ケース７１、入力Ｐバスバ７２Ｐ、入力Ｎバスバ７２Ｎおよび入力コネクタ部７３を有する。本体ケース７１は、電気絶縁性を有する樹脂製であり、入力Ｐバスバ７２Ｐ、入力Ｎバスバ７２Ｎおよび入力コネクタ部７３を保持する。

　入力コネクタ部７３は、コネクタ嵌合部およびコネクタ端子を有する。コネクタ嵌合部は、本体ケース７１と一体に形成された樹脂製であり、外部コネクタの嵌合部と嵌合する。この外部コネクタは、バッテリ２に接続されるケーブルの先端に取り付けられたものである。コネクタ端子は、コネクタ嵌合部内に配置されており、上記嵌合に伴い、外部コネクタの端子と電気接続される。

　入力Ｐバスバ７２Ｐはリアクトル６０Ｌに接続され、入力Ｎバスバ７２Ｎは第２Ｎバスバ５２Ｎに接続されている。なお、本実施形態に係る電力変換装置１は、リアクトルユニット６０を備えているが、リアクトルユニット６０は廃止されていてもよい。その場合には、入力Ｐバスバ７２Ｐは第２Ｐバスバ５２Ｐに接続されることとなる。

　出力端子台８０は、電流センサ８１と、図示しない本体ケース、出力バスバおよび出力コネクタ部とを有する。本体ケースは、電気絶縁性を有する樹脂製であり、出力バスバおよび出力コネクタ部を保持する。出力コネクタ部は、モータ３に接続されるケーブルにコネクタ接続される。

　上記したｘ方向、ｙ方向およびｚ方向は、以下のように定義される。ｚ方向は、制御基板３０の板面に垂直な方向である。ｘ方向は、半導体ユニット２０と第２コンデンサユニット５０が上記板面に沿って並ぶ方向である。ｙ方向は、ｚ方向およびｘ方向に対して垂直な方向である。

　さて、第１コンデンサユニット４０は、第１ケース１１に固定される「第１電気部品」に相当する。第２コンデンサユニット５０は、入力端子台７０が電気接続された状態で第２ケース１２に固定される「第２電気部品」に相当する。そのため、入力コネクタ部７３コネクタ部をコネクタ用開口部１１ｃの対向位置にセットして挿入しようとした時点で、第１コンデンサユニット４０と第２コンデンサユニット５０が互いに干渉しないようにするために、本実施形態では以下の構造を採用している。

　以下の説明では、入力端子台７０の一部である入力コネクタ部７３が、コネクタ用開口部１１ｃに挿入される方向（ｘ方向）を、挿入方向と呼ぶ。第１コンデンサユニット４０と第２コンデンサユニット５０は、挿入方向に並んで互いに対向する第１対向部４３ａと第２対向部５１ａを有する。

　具体的には、第１コンデンサユニット４０の対向部である第１対向部４３ａは、電気絶縁体４３のうち第２コンデンサケース５１に対向する部分である。第２コンデンサユニット５０の対向部である第２対向部５１ａは、第２コンデンサケース５１のうち電気絶縁体４３に対向する部分である。これらの第１対向部４３ａと第２対向部５１ａは、挿入方向に対して垂直に拡がる平坦形状である。

　第１対向部４３ａと第２対向部５１ａとの挿入方向における最短離間距離Ｌ１（図２参照）は、入力コネクタ部７３がコネクタ用開口部１１ｃに挿入される挿入量Ｌ２（図２参照）より大きい。

　次に、図５および図６を参照しつつ、電力変換装置１の製造方法について説明する。図５ではスタートをＳ、エンドをＥで表記している。

　先ず、図５のステップＳ１１、Ｓ１２による作業と、ステップＳ２１、Ｓ２２による作業を、別々に実行する。

　ステップＳ１１の第１組付工程では、半導体ユニット２０、制御基板３０および第１コンデンサユニット４０を製造する。その後、さらにステップＳ１１では、半導体ユニット２０、制御基板３０および第１コンデンサユニット４０を相互に接続する。これにより、図６に示す第１組付体Ｕ１を製造する。

　具体的には、半導体モジュール２１、熱交換部２２および冷媒配管２３を互いに組み付けて、半導体ユニット２０を製造する。また、コネクタ３１やマイコン等を基板に実装して、制御基板３０を製造する。また、第１Ｐバスバ４２Ｐおよび第１Ｎバスバ４２Ｎが接続された状態のコンデンサ５０Ｃを第１コンデンサケース４１内に配置する。その後、第１コンデンサケース４１内に樹脂材を充填し、両バスバ間に電気絶縁体４３を配置して、第１コンデンサユニット４０を製造する。

　その後、第１Ｐバスバ４２Ｐおよび第１Ｎバスバ４２Ｎを、半導体ユニット２０のＰ端子およびＮ端子に接続する。この接続方法としては例えば溶接を採用することができる。また、半導体ユニット２０の信号端子２１ｓを制御基板３０に接続する。この接続方法としては例えば挿入実装を採用することができる。以上により、上記した第１組付体Ｕ１が製造される。

　続くステップＳ１２の第１固定工程では、ステップＳ１１で製造された第１組付体Ｕ１を第１ケース１１に固定する。具体的には、図３に示す、第１コンデンサユニット４０に設けられたブラケット４１ａを、第１ケース１１にボルトで固定する。こうすることで、第１コンデンサユニット４０を第１ケース１１に固定する。

　ステップＳ２１の第２組付工程では、第２コンデンサユニット５０および入力端子台７０を製造する。その後、さらにステップＳ２１では、第２コンデンサユニット５０および入力端子台７０を相互に接続する。これにより、図６に示す第２組付体Ｕ２を製造する。

　具体的には、第２Ｐバスバ５２Ｐおよび第２Ｎバスバ５２Ｎが接続された状態のコンデンサ５０Ｃを第２コンデンサケース５１内に配置する。その後、第２コンデンサケース５１内に樹脂材を充填して、第２コンデンサユニット５０を製造する。また、本体ケース７１に、入力Ｐバスバ７２Ｐ、入力Ｎバスバ７２Ｎおよび入力コネクタ部７３を設けて、入力端子台７０を製造する。

　その後、第２Ｎバスバ５２Ｎおよび入力Ｎバスバ７２Ｎを互いに接続する。この接続は、ボルト締結であってもよいし、溶接であってもよい。以上により、上記した第２組付体Ｕ２が製造される。

　続くステップＳ２２の第２固定工程では、ステップＳ２１で製造された第２組付体Ｕ２を第２ケース１２に固定する。具体的には、図示しない、第２コンデンサユニット５０に設けられたブラケットを、第２ケース１２にボルトで固定する。こうすることで、第２コンデンサユニット５０を第２ケース１２に固定する。

　ステップＳ１２、Ｓ２２の後に実行されるステップＳ３０のプレ配置工程では、図７に示すように、入力コネクタ部７３（入力端子台７０）の全体がコネクタ用開口部１１ｃの外に存在するように、第１ケース１１を第２ケース１２の上に仮置きする。仮置き状態での第１ケース１１は、第２ケース１２との締結可能位置から挿入方向へ相対的にずれた位置にある。例えば、上記ずれた位置のまま、図６に示すように第１組付体Ｕ１を第２組付体Ｕ２にｚ方向へ近づけて、図７に示すように第２組付体Ｕ２の上に仮置きする。

　このように仮置きする工程では、第１ケース１１の筒状部１１０が、入力コネクタ部７３に干渉しないよう、筒状部１１０と入力コネクタ部７３とをｘ方向に離間させている。但し、この離間距離が過剰に大きいと、第１対向部４３ａが第２対向部５１ａに干渉してしまう。そこで、第１対向部４３ａが第２対向部５１ａに干渉しない程度に、筒状部１１０と入力コネクタ部７３とをｘ方向に離間させている。先述した通り、最短離間距離Ｌ１が挿入量Ｌ２より大きく設定されているので、上記の如く干渉しない位置関係を実現できる。

　その後に実行されるステップＳ４０の挿入工程では、第１ケース１１および第２ケース１２を挿入方向に相対移動させる。つまり、入力コネクタ部７３をコネクタ用開口部１１ｃに挿入量Ｌ２だけ挿入させる。そして、第１ケース１１を、第２ケース１２との締結可能な正規の位置まで移動させる。この移動では、第１ケース１１の第１フランジ面１１ｆを第２ケース１２の第２フランジ面１２ｆに接触させながら摺動させる。正規の位置では、最短離間距離Ｌ１が挿入量Ｌ２より大きくなっている。

　その後に実行されるステップＳ５０のケース締結工程では、正規の位置にある第１ケース１１と第２ケース１２を、互いにボルトＢ１で締結する。

　その後に実行されるステップＳ６０のバスバ締結工程では、第１組付体Ｕ１と第２組付体Ｕ２を電気的に接続する。具体的には、第１Ｐバスバ４２Ｐを第２Ｐバスバ５２Ｐに接続する。また、第１Ｎバスバ４２Ｎを第２Ｎバスバ５２Ｎに接続する。これらの接続は、ボルト締結でもよいし溶接でもよい。また、ステップＳ３０で説明した通り、第１組付体Ｕ１が第２組付体Ｕ２の上方から仮置きされる。そのため、第１Ｐバスバ４２Ｐは、第２Ｐバスバ５２Ｐの上側に重なるように配置されている。また、第１Ｎバスバ４２Ｎは、第２Ｎバスバ５２Ｎの上側に重なるように配置されている。

　その後に実行されるステップＳ７０のカバー締結工程では、第１カバー１３を第１ケース１１にボルトＢ２で締結する。また、第２カバー１４を第２ケース１２にボルトＢ３で締結する。なお、ステップＳ７０の工程は、ステップＳ１２、Ｓ２２で実行されてもよい。

　以下、上記した構成を備えることによる効果について説明する。

　以上に説明した通り、上記電力変換装置１では、第１コンデンサユニット４０は第１ケース１１に固定されている。また、第２コンデンサユニット５０は、入力端子台７０が電気接続された状態で第２ケース１２に固定されている。その上で、第１コンデンサユニット４０と第２コンデンサユニット５０との挿入方向における最短離間距離Ｌ１は、入力コネクタ部７３がコネクタ用開口部１１ｃに挿入される挿入量Ｌ２より大きい。

　そのため、入力コネクタ部７３をコネクタ用開口部１１ｃの対向位置にセットして挿入しようとした時点で、第１コンデンサユニット４０と第２コンデンサユニット５０が互いに干渉することを回避できる。したがって、本実施形態によれば、入力端子台７０を分割して第１ケース１１と第２ケース１２の各々に保持させることを不要にしつつ、入力コネクタ部７３をコネクタ用開口部１１ｃへ挿入可能な構造にできる。つまり、入力端子台７０の部品点数を低減できる。

　さらに本実施形態では、最短離間距離Ｌ１が挿入量Ｌ２より大きく設定された電力変換装置１を、以下の製造方法で製造する。この製造方法では、先ず第１コンデンサユニット４０と第２コンデンサユニット５０の各々を第１ケース１１と第２ケース１２の各々に固定する。その後、第１ケース１１と第２ケース１２を正規の位置から挿入方向へ相対的にずらして仮置きする（プレ配置工程）。その後、第１ケース１１と第２ケース１２を挿入方向に相対移動させることで、入力コネクタ部７３をコネクタ用開口部１１ｃに挿入する。その後、第１ケース１１と第２ケース１２を互いに締結する。

　これによれば、プレ配置工程の実行時に、第１コンデンサユニット４０と第２コンデンサユニット５０が互いに干渉することを回避できる。よって、入力端子台７０を分割して第１ケース１１と第２ケース１２の各々に保持させることを不要にしつつ、入力端子台７０端子台の一部（入力コネクタ部７３）をコネクタ用開口部１１ｃへ挿入できる。

　さらに本実施形態では、第１電気部品としての第１コンデンサユニット４０は、第１Ｐバスバ４２Ｐおよび第１Ｎバスバ４２Ｎを有する。これらのバスバは通電により発熱する。また、第２電気部品としての第２コンデンサユニット５０は、コンデンサ５０Ｃを有する。一般的にコンデンサ５０Ｃは、熱損傷しやすい電気部品である。つまり、第１電気部品は発熱部を有し、第２電気部品は熱損傷しやすい電気部品を有する。

　この点を鑑み、本実施形態では、上記した最短離間距離Ｌ１を特定する第１対向部４３ａは、発熱部としてのバスバに挟まれた電気絶縁体４３である。また、最短離間距離Ｌ１を特定する第２対向部５１ａは、熱損傷しやすい電気部品である。そのため、最短離間距離Ｌ１を挿入量Ｌ２より大きくすることで、発熱部と電気部品との離間距離を大きくなっている。そのため、電気部品の放熱性を向上できる。つまり、最短離間距離Ｌ１がオフセット組付けの隙間として機能させることに加え、発熱部の放熱隙間としても機能させることができ、電力変換装置１を小型化できる。

　（他の実施形態）
　この明細書およ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および／また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、実施形態の部品および／または要素が省略されたものを包含する。開示は、１つの実施形態と他の実施形態との間における部品および／または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。

　上記第１実施形態では、第１対向部４３ａは電気絶縁体４３の一部であるが、第１Ｐバスバ４２Ｐや第１Ｎバスバ４２Ｎの一部であってもよい。また、第１対向部４３ａは、通電により発熱する発熱部位に限らず、例えば第１コンデンサケース４１の一部であってもよい。

　上記第１実施形態では、第２対向部５１ａは第２コンデンサケース５１の一部であるが、通電により発熱する発熱部位であってもよい。この発熱部位の具体例としては、第２Ｐバスバ５２Ｐや第２Ｎバスバ５２Ｎの一部が挙げられる。

　上記第１実施形態では、コンデンサ５０Ｃを有する第１コンデンサユニット４０が第１電気部品である。これに対し、例えば半導体ユニット２０やリアクトルユニット６０が第１電気部品であってもよい。同様にして、半導体ユニット２０やリアクトルユニット６０が第２電気部品であってもよい。また、電力変換装置１は、直流電力の電圧の大きさを変換するＤＣＤＣコンバータを備えていてもよい。その場合、第１電気部品または第２電気部品は、ＤＣＤＣコンバータであってもよい。

　上記第１実施形態では、第２電気部品に接続保持される端子台を入力端子台７０としているが、出力端子台８０であってもよい。

　上記第１実施形態では、複数の半導体モジュール２１は、ｙ方向に並べて積層配置されている。これに対し、複数の半導体モジュール２１は、ｘ方向に並べて積層配置されていてもよい。要するに、半導体モジュール２１の積層方向と、コンデンサユニットおよび端子ユニットが並ぶ方向とが、直交していてもよいし、平行であってもよい。

　上記第１実施形態に係る電力変換装置１は、バッテリ２からの供給電力を直流から交流に変換させるためのインバータ回路と、供給電力の電圧の大きさを変換させるコンバータ回路と、を備える。これに対し、電力変換装置は、インバータ回路とコンバータ回路のいずれか一方を廃止して他方を備えた構成であってもよい。

Claims

　外部のバッテリ（２）またはモータ（３）と電気接続される端子台（７０、８０）と、
　前記バッテリからの供給電力を直流から交流に変換、または前記供給電力の電圧の大きさを変換させるための第１電気部品（４０）および第２電気部品（５０）と、
　前記第１電気部品、前記第２電気部品および前記端子台を収容するケース（１０）と、を備え、
　前記ケースは、
　前記端子台の一部が挿入配置される開口部（１１ｃ）を有し、前記第１電気部品が固定された第１ケース（１１）と、
　前記第１ケースに組み合わされ、前記端子台が電気接続された状態の前記第２電気部品が固定された第２ケース（１２）と、を有し、
　前記第１電気部品および前記第２電気部品は、前記端子台の一部が前記開口部に挿入される挿入方向に並んで互いに対向する対向部（４３ａ、５１ａ）を有しており、
　前記第１電気部品が有する前記対向部を第１対向部（４３ａ）、前記第２電気部品が有する前記対向部を第２対向部（５１ａ）とし、
　前記第１対向部と前記第２対向部との前記挿入方向における最短離間距離（Ｌ１）が、前記ケースの内部から前記開口部に前記端子台が挿入される挿入量（Ｌ２）より大きい電力変換装置。
　前記第１対向部および前記第２対向部の一方は、通電により発熱する発熱部位である、請求項１に記載の電力変換装置。
　前記第１電気部品および前記第２電気部品のうち、前記第１対向部および前記第２対向部の他方を有する電気部品はコンデンサ（４０Ｃ，５０Ｃ）を含む、請求項２に記載の電力変換装置。
　前記第２電気部品はコンデンサ（４０Ｃ，５０Ｃ）を含み、
　前記第１電気部品は、
　前記コンデンサの高電位側に電気接続されるＰバスバ（４２Ｐ）と、
　前記コンデンサの低電位側に電気接続されるＮバスバ（４２Ｎ）と、
　前記Ｐバスバおよび前記Ｎバスバの間に配置された電気絶縁体（４３）と、を有し、
　前記第１対向部は、前記Ｐバスバ、前記Ｎバスバおよび前記電気絶縁体のいずれかである、請求項１に記載の電力変換装置。
　外部のバッテリ（２）またはモータ（３）と電気接続される端子台（７０、８０）と、
　前記バッテリからの供給電力を直流から交流に変換、または前記供給電力の電圧の大きさを変換させるための第１電気部品（４０）および第２電気部品（５０）と、
　前記第１電気部品、前記第２電気部品および前記端子台を収容するケース（１０）と、を備え、
　前記ケースは、
　前記端子台の一部が挿入配置される開口部（１１ｃ）を有し、前記第１電気部品が固定された第１ケース（１１）と、
　前記第１ケースに締結され、前記端子台が電気接続された状態の前記第２電気部品が固定された第２ケース（１２）と、を有し、
　前記第１電気部品および前記第２電気部品は、前記端子台の一部が前記開口部に挿入される挿入方向に並んで互いに対向する対向部（４３ａ、５１ａ）を有しており、
　前記第１電気部品が有する前記対向部を第１対向部（４３ａ）、前記第２電気部品が有する前記対向部を第２対向部（５１ａ）とし、
　前記第１対向部と前記第２対向部との前記挿入方向における最短離間距離（Ｌ１）が、前記ケースの内部から前記開口部に前記端子台が挿入される挿入量（Ｌ２）より大きい電力変換装置の製造方法であって、
　前記第１電気部品を前記第１ケースに固定する第１固定工程（Ｓ１２）と、
　前記第２電気部品を前記端子台と電気接続するとともに、前記第２電気部品を前記第２ケースに固定する第２固定工程（Ｓ２２）と、
　前記第１固定工程および前記第２固定工程の後、前記端子台の全体が前記開口部の外に存在するように、前記第１ケースおよび前記第２ケースを前記締結が可能な位置から前記挿入方向へ相対的にずらして配置するプレ配置工程（Ｓ３０）と、
　前記プレ配置工程の後、前記第１ケースおよび前記第２ケースを前記挿入方向に相対移動させることで、前記端子台の一部を前記開口部に挿入させる挿入工程（Ｓ４０）と、
　前記挿入工程の後、前記第１ケースおよび前記第２ケースを互いに締結するケース締結工程（Ｓ５０）と、を含む電力変換装置の製造方法。