WO2023032060A1 - 電力変換装置 - Google Patents

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WO2023032060A1
WO2023032060A1 PCT/JP2021/032025 JP2021032025W WO2023032060A1 WO 2023032060 A1 WO2023032060 A1 WO 2023032060A1 JP 2021032025 W JP2021032025 W JP 2021032025W WO 2023032060 A1 WO2023032060 A1 WO 2023032060A1
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bus bar
positive electrode
electrode bus
positive
power converter
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PCT/JP2021/032025
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祥甫 石川
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日立Astemo株式会社
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    • H—ELECTRICITY
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    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration

Definitions

  • the present invention relates to a power converter.
  • a power conversion device that includes a voltage conversion circuit that converts a DC voltage and an inverter circuit that converts the converted DC voltage into an AC voltage is provided with a bus bar that forms positive and negative electrode wiring. Since a large current flows through the busbar, the amount of heat generated is large, and the heat from the busbar greatly affects capacitors and the like installed in the power converter for purposes such as noise removal. Therefore, it is necessary to limit the amount of current flowing through the busbar within a range that does not exceed the heat-resistant temperature of the capacitor or the like, which restricts the output performance of the power converter.
  • Patent document 1 includes an inverter circuit unit that performs DC/AC power conversion, a converter circuit unit that boosts the voltage from an external battery and outputs it to the inverter circuit unit, and a smoothing capacitor package.
  • a capacitor element a negative bus bar connected to both the negative sides of the inverter circuit section and the converter circuit section, a first positive bus bar connected to the positive pole of the inverter circuit section, and a positive pole of the converter circuit section on the battery side.
  • a second positive electrode bus bar the first positive electrode bus bar facing one main surface of the negative electrode bus bar, and the second positive electrode bus bar facing the other main surface of the negative electrode bus bar.
  • a power converter includes a voltage conversion circuit that converts a first DC voltage into a second DC voltage, an inverter circuit that converts the second DC voltage into an AC voltage, the voltage conversion circuit and the inverter.
  • a negative bus bar commonly connected to a circuit, a first positive bus bar connected to the voltage conversion circuit, a second positive bus bar connected to the inverter circuit, the voltage conversion circuit and the inverter circuit. and a first heat dissipation member provided in the housing, wherein the first positive electrode bus bar, the second positive electrode bus bar, and the negative electrode bus bar are laminated and electrically insulated from each other.
  • the first positive electrode bus bar and the second positive electrode bus bar face the first heat radiation member via an insulating member, and at least one of the first positive electrode bus bar and the second positive electrode bus bar , thermal contact with the first heat dissipation member through the insulation member and the first heat conduction member.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a power conversion device; FIG. It is a circuit block diagram of a power converter device. It is an exploded perspective view of the important section of the power conversion device.
  • (A) and (B) are cross-sectional views of the power converter.
  • (A) and (B) are cross-sectional views showing modified examples 1 and 2 of the power converter.
  • (A) and (B) are cross-sectional views showing modification examples 3 and 4 of the power converter. It is a perspective view which shows the modification 5 of a power converter device. It is a perspective view which shows the modification 6 of a power converter device.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a power conversion device 1000 according to this embodiment.
  • a power conversion device 1000 includes a semiconductor module 100 , a capacitor 200 and a reactor 300 .
  • Semiconductor module 100 , capacitor 200 and reactor 300 are housed in housing 400 .
  • the housing 400 is partitioned into a first housing space 401 and a second housing space 402 by a first heat radiation member 410 integrally formed with the housing 400 .
  • the first accommodation space 401 accommodates the semiconductor module 100 and the reactor 300
  • the second accommodation space 402 accommodates the capacitor 200 .
  • a cooling channel is formed in the housing 400 through which the coolant flows in and out from the inlet/outlet 403 .
  • the coolant flows through cooling channels provided in the semiconductor module 100 via the cooling channels in the housing 400 .
  • the housing 400 and the first heat radiation member 410 are cooled by the coolant flowing through the cooling channel.
  • a molded bus bar 500 is arranged on the upper surface.
  • the molded bus bar 500 is made of an insulating resin for the purpose of electrically insulating the first positive bus bar 510, the second positive bus bar 520, and the negative bus bar 530 between each bus bar and between other conductive parts. etc. is sealed.
  • the first positive bus bar 510, the second positive bus bar 520, and the negative bus bar 530 are flat wiring members that are made of a conductive material such as copper and form power wiring.
  • a first heat-conducting member 600 is applied to the top surface of the first heat-dissipating member 410 , and the molded bus bar 500 is in thermal contact with the first heat-dissipating member 410 via the first heat-conducting member 600 . .
  • the first positive bus bar 510 and the negative bus bar 530 of the molded bus bar 500 are connected to a battery (not shown) via terminals P and N, and supplied with DC voltage from the battery.
  • Battery not shown
  • Four semiconductor modules 100 are provided side by side, one being used for the voltage conversion circuit 1100 and the other three for the inverter circuit 1200 (see FIG. 2).
  • the semiconductor module 100 for the voltage conversion circuit 1100 boosts the DC voltage supplied through the molded bus bar 500 and converts it into a DC voltage by switching the semiconductor elements sealed in the semiconductor module 100 .
  • the converted DC voltage is output to one of output bus bars 700 and input to semiconductor module 100 used as inverter circuit 1200 via molded bus bar 500 .
  • the semiconductor module 100 for the inverter circuit 1200 converts a DC voltage supplied from the voltage conversion circuit 1100 via the molded bus bar 500 into an AC current by switching the semiconductor elements sealed in the semiconductor module 100. .
  • the converted AC current is output from output bus bar 700 .
  • the output alternating current is supplied to a motor (not shown) to drive the motor.
  • a current sensor 710 is arranged near the output bus bar 700 .
  • the first accommodation space 401 and the second accommodation space 402 are closed by the base plate 800 .
  • the periphery of the base plate 800 such as four corners is fixed to the housing 400 with screws or the like.
  • a circuit board 900 is installed on the base plate 800 .
  • a control circuit 1300 for driving and controlling the voltage conversion circuit 1100 and the inverter circuit 1200 is mounted on the circuit board 900 (see FIG. 2).
  • the semiconductor module 100 has a control terminal to which the drive signal G2 from the control circuit 1300 is input. It is connected. Also, the electronic parts input/output command signals such as torque commands to/from an external control device via the connector 910 .
  • the housing 400 has a cover 490 and accommodates the base plate 800 and the circuit board 900 .
  • a seal ring or liquid seal is provided between the housing 400 and the cover 490 to ensure the internal airtightness of the power converter 1000 .
  • the materials of the housing 400, the first heat radiation member 410, the cover 490, and the base plate 800 are materials with high thermal conductivity such as aluminum.
  • FIG. 2 is a circuit configuration diagram of the power converter 1000.
  • a power conversion device 1000 includes a voltage conversion circuit 1100 , an inverter circuit 1200 and a control circuit 1300 .
  • the voltage conversion circuit 1100 and the inverter circuit 1200 are configured with semiconductor modules 100a, 100b, 100c, and 100d containing semiconductor elements.
  • Semiconductor elements of the semiconductor modules 100 a , 100 b , 100 c , and 100 d are switched on and off by driving signals G 1 and G 2 from the control circuit 1300 on the circuit board 900 .
  • the control circuit 1300 controls switching operations of the semiconductor modules 100a, 100b, 100c, and 100d based on command signals from an external control device (not shown).
  • a DC voltage is input to the voltage conversion circuit 1100 between the first positive bus bar 510 and the negative bus bar 530 via terminals P and N from the battery.
  • Capacitors C3 and C4 for filtering are provided between the first positive bus bar 510 and the ground and between the negative bus bar 530 and the ground.
  • the capacitors C3 and C4 are mounted in order to reduce common mode noise flowing through the positive and negative electrodes. Specifically, noise from the voltage conversion circuit 1100 and the inverter circuit 1200 is bypassed to the ground to prevent common mode noise from being conducted to the battery. Furthermore, common mode noise from the battery is prevented from being conducted to the voltage conversion circuit 1100 and the inverter circuit 1200 .
  • the voltage conversion circuit 1100 includes a semiconductor module 100a, a reactor 300, and a capacitor C1.
  • semiconductor elements T1 and T2 are connected in series, and diodes D1 and D2 are connected in parallel between collector emitters of the semiconductor elements T1 and T2, respectively.
  • a second positive electrode bus bar 520 is connected to the collector side of the semiconductor element T1, and one end of the reactor 300 and the collector side of the semiconductor element T2 are connected to the emitter side.
  • the other end of reactor 300 is connected to first positive bus bar 510 , and the emitter side of semiconductor element T ⁇ b>2 is connected to negative bus bar 530 .
  • Capacitor C1 is connected between first positive bus bar 510 and negative bus bar 530 at the other end of reactor 300 .
  • Negative bus bar 530 is commonly connected to voltage conversion circuit 1100 and inverter circuit 1200 .
  • the voltage conversion circuit 1100 controls the on/off of the semiconductor elements T1 and T2 by the driving signal G1 from the control circuit 1300.
  • FIG. 1100 performs a step-up function of converting the DC voltage from the battery into a higher DC voltage value and outputting it to the inverter circuit 1200 . It also performs a step-down function of converting the DC voltage output from the inverter circuit 1200 to the voltage conversion circuit 1100 during the regenerative operation of the motor into a lower DC voltage and outputting it to the battery.
  • the inverter circuit 1200 includes semiconductor modules 100b, 100c, 100d and a capacitor C2.
  • semiconductor elements T3 and T4 are connected in series, and diodes D3 and D4 are connected in parallel between the collector emitters of the semiconductor elements T3 and T4, respectively.
  • semiconductor elements T5 and T6 are connected in series, and diodes D5 and D6 are connected in parallel between the collector emitters of the semiconductor elements T5 and T6, respectively.
  • semiconductor elements T7 and T8 are connected in series, and diodes D7 and D8 are connected in parallel between the collector emitters of the semiconductor elements T7 and T8, respectively.
  • the collector sides of the semiconductor elements T3, T5 and T7 are connected to the second positive bus bar 520, and the emitter sides of the semiconductor elements T4, T6 and T8 are connected to the negative bus bar 530.
  • a smoothing capacitor C2 is connected between the second positive bus bar 520 and the negative bus bar 530 .
  • the connection points between the emitter sides of the semiconductor elements T3, T5 and T7 and the collector sides of the semiconductor elements T4, T6 and T8 are connected to a motor (not shown) via an output bus bar 700.
  • the inverter circuit 1200 controls the on/off of the semiconductor elements T3 to T8 by the drive signal G2 from the control circuit 1300 based on the DC voltage output from the voltage conversion circuit 1100.
  • FIG. 1100 the motor is driven by outputting three-phase AC power to the motor while varying the phases of the AC currents flowing through the motor by 120° for each of the U, V, and W phases.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of main parts of the power conversion device 1000.
  • FIG. A semiconductor module 100, a capacitor 200 and a molded bus bar 500 are shown.
  • the molded bus bar 500 is illustrated in a state where the insulating resin sealing is removed.
  • Capacitor 200 shows an example including capacitors C1 and C2, but may include capacitors C1, C2, C3 and C4.
  • the illustration of the reactor 300 is omitted.
  • the molded busbar 500 has a first positive busbar 510 , a second positive busbar 520 and a negative busbar 530 .
  • the first positive bus bar 510, the second positive bus bar 520, and the negative bus bar 530 are wiring members made of a conductive material such as copper and formed in a flat plate shape.
  • the first positive bus bar 510 and the second positive bus bar 520 are arranged in parallel on the upper surfaces of the semiconductor modules 100 a , 100 b , 100 c , 100 d and the capacitor 200 .
  • the first positive bus bar 510 is arranged on the upper surface of the semiconductor module 100a and the capacitor C1
  • the second positive bus bar 520 is arranged on the upper surfaces of the semiconductor modules 100b, 100c, 100d and the capacitor C2 in an insulated state from each other.
  • Negative electrode bus bar 530 is on the opposite side of semiconductor module 100 and capacitor 200 with first positive electrode bus bar 510 and second positive electrode bus bar 520 interposed therebetween, and is above first positive electrode bus bar 510 and second positive electrode bus bar 520 . It is provided by laminating on.
  • the first positive bus bar 510 is connected via the reactor 300 to the emitter terminal of the semiconductor element T1 protruding from the semiconductor module 100a.
  • the negative bus bar 530 is connected to the emitter terminal of the semiconductor element T2 protruding from the semiconductor module 100a.
  • the collector terminals of the semiconductor elements T3, T5 and T7 projecting from the semiconductor modules 100b, 100c and 100d are connected to the second positive bus bar 520.
  • the emitter terminals of the semiconductor elements T4, T6 and T8 protruding from the semiconductor modules 100b, 100c and 100d are connected to the negative bus bar 530.
  • capacitor C1 The positive terminal and negative terminal of capacitor C1 are connected to first positive bus bar 510 and negative bus bar 530, respectively, and the positive terminal and negative terminal of capacitor C2 are connected to second positive bus bar 520 and negative bus bar 530, respectively. .
  • control terminals protrude from the gates of the semiconductor elements T1 to T8 of the semiconductor module 100 and are connected to the control circuit 1300 on the circuit board 900.
  • FIG. An output terminal protrudes from the connection point between the emitter side of the semiconductor elements T3, T5 and T7 and the collector side of the semiconductor elements T4, T6 and T8 of the semiconductor module 100 and is connected to the output bus bar 700 .
  • the power conversion device 1000 uses the voltage conversion circuit 1100 and the inverter circuit 1200 as described with reference to FIG.
  • the positive electrode busbar is divided into first positive electrode busbar 510 and second positive electrode busbar 520 .
  • the first positive electrode bus bar 510, the second positive electrode bus bar 520, and the negative electrode bus bar 530 which are formed in a flat plate shape, have different areas.
  • the area of the positive electrode busbar 520 and the negative electrode busbar 530 increases in this order. Assuming that each bus bar has the same thickness, the smaller the area, the higher the electrical resistance.
  • each busbar when each busbar is energized, the amount of heat generated increases in the order of the electrical resistance value, that is, the first positive busbar 510 , the second positive busbar 520 , and the negative busbar 530 .
  • each busbar is arranged according to the amount of heat generated by the busbars to comprehensively reduce the heat of the busbars.
  • a capacitor 200 is electrically connected to the power converter 1000 for purposes such as charge supply to the semiconductor element and noise removal.
  • Capacitor 200 is affected by heat from the busbar. Since the capacitor element in the capacitor 200 generally has a low heat-resistant temperature, it is necessary to limit the amount of current flowing through the busbar within a range that does not exceed the heat-resistant temperature of the capacitor element, which limits the output performance of the power conversion device 1000. . In this embodiment, by reducing the heat of the busbars, the amount of current flowing through the busbars can be increased, and the output performance of the power converter 1000 is improved.
  • FIG. 4A and 4(B) are cross-sectional views of the power converter 1000.
  • FIG. FIG. 4A is a cross-sectional view taken along line XX after assembling the power conversion device 1000 shown in FIG. 1, and
  • FIG. 4B is an enlarged cross-sectional view of the Y portion of FIG. be.
  • the same reference numerals are assigned to the same portions as those in FIGS. 1 to 3, and the description thereof will be simplified.
  • the housing 400 includes a cover 490 and accommodates the circuit board 900, the base plate 800, the molded busbar 500, the capacitor 200, and the like.
  • the housing 400 includes a first heat dissipation member 410 integrally formed with the housing 400 .
  • the molded bus bar 500 has a first positive bus bar 510, a second positive bus bar 520, and a negative bus bar 530 which are electrically insulated from each other and laminated.
  • First positive bus bar 510 and second positive bus bar 520 are arranged to face first heat radiation member 410 with insulating member 550 interposed therebetween.
  • first positive electrode bus bar 510 and second positive electrode bus bar 520 are in thermal contact with first heat dissipation member 410 via insulating member 550 and first heat conducting member 600 .
  • the first heat-conducting member 600 is a heat-conducting material such as grease or sheet, and serves as a cooling path for the high-temperature member by transferring heat from the high-temperature member to the low-temperature member.
  • At least one of first positive electrode bus bar 510 and second positive electrode bus bar 520 is configured to be in thermal contact with first heat dissipation member 410 via insulating member 550 and first thermally conductive member 600. You may More preferably, at least the first heat dissipation member 410 that generates a large amount of heat is configured to be in thermal contact with the first heat dissipation member 410 .
  • the insulating member 550 is formed of an insulating resin, insulating paper, or the like, and is a member that electrically insulates between different potentials.
  • a part of molded bus bar 500 sealing positive electrode bus bar 520 and negative electrode bus bar 530 may be used.
  • surfaces of first positive electrode bus bar 510 and second positive electrode bus bar 520 facing first heat radiation member 410 may be exposed, and insulating member 550 may be arranged on the exposed surface.
  • the molded bus bar 500 as a whole heat can be reduced, and therefore the amount of current flowing through the busbar can be increased, so the output performance of the power conversion device 1000 can be improved.
  • the housing 400 is partitioned into a first housing space 401 and a second housing space 402 by a first heat dissipation member 410 , and the semiconductor module 100 is placed in the first housing space 401 and the second housing space 402 .
  • Capacitor 200 is accommodated. Thereby, it is possible to suppress the conduction of the heat of the semiconductor module 100 to the capacitor 200 .
  • FIG. 5(A) and 5(B) are cross-sectional views showing modifications of the power conversion device 1000.
  • FIG. Both correspond to enlarged cross-sectional views of the Y portion of FIG. 4A, FIG. 5A showing Modification 1 and FIG.
  • the same parts as those in FIG. 4B are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified.
  • the thickness of the first positive electrode busbar 510 is made thicker than the thickness of the second positive electrode busbar 520 and the thickness of the negative electrode busbar 530 .
  • the thickness of first positive bus bar 510 may be thicker than at least one of second positive bus bar 520 and negative bus bar 530 .
  • the thickness of the insulating member 550 is made thinner in the region where the first positive bus bar 510 and the first heat radiating member 410 face each other than in other regions.
  • the thickness of the first thermally conductive member 600 is increased by the thickness of the insulating member 550 , the thermal conductivity of the first thermally conductive member 600 is higher than that of the insulating member 550 . Therefore, by reducing the thickness of the insulating member 550 in the region facing the first positive electrode bus bar 510, the heat radiation efficiency of the first positive electrode bus bar 510 is increased, and the temperature of the first positive electrode bus bar 510 can be lowered. can.
  • FIG. 6(A) and 6(B) are cross-sectional views showing modifications of the power converter 1000.
  • FIG. Both correspond to an enlarged cross-sectional view of the Y portion of FIG. 4A, FIG.
  • the same parts as those in FIG. 4B are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified.
  • the distance between first heat dissipation member 410 and first positive electrode bus bar 510 is set to , shorter than other regions.
  • the cooling efficiency of the first positive electrode bus bar 510 is increased, and the temperature of the first positive electrode bus bar 510 can be lowered. can.
  • a second heat dissipation member 420 is provided on the side opposite to the first heat dissipation member 410 across the negative electrode busbar 530, the first positive electrode busbar 510 and the second positive electrode busbar 520. .
  • Second heat dissipation member 420 is in thermal contact with negative electrode bus bar 530 via second heat conduction member 620 .
  • the second heat-conducting member 620 is a heat-conducting material such as grease or sheet, and serves as a cooling path for the high-temperature member by transferring heat from the high-temperature member to the low-temperature member.
  • the second heat dissipating member 420 may be the base plate 800 or other members with high thermal conductivity in contact with the base plate 800 or the housing 400 .
  • the thickness of the first heat conducting member 600 is thinner than the second heat conducting member 620 .
  • the temperature of the bus bar can be lowered.
  • the thickness of the first thermally conductive member 600 thinner than that of the second thermally conductive member 620, the cooling efficiency of the first positive electrode busbar 510, which generates a large amount of heat, is increased. You can lower the temperature.
  • FIGS. 7(A) and 7(B) are perspective views showing Modification 5 of the power converter 1000.
  • FIG. 7(A) is an exploded perspective view
  • FIG. 7(B) is a perspective view before incorporating into the housing 400.
  • FIG. The difference from the example shown in FIG. 3 is that the molded bus bar 500 and the capacitor 200 are integrated.
  • the same reference numerals are assigned to the same parts as those in FIGS. 1 and 3, and the description thereof will be simplified.
  • FIG. 7(A) is an exploded perspective view
  • the upper surface of the capacitor 200 is integrated with the molded bus bar 500 .
  • the first positive bus bar 510, the second positive bus bar 520, and the negative bus bar 530 of the molded bus bar 500 are connected to the positive terminal and the negative terminal of the capacitor 200 by bolts or welding, and are integrated with the molded bus bar 500.
  • the connection between the molded bus bar 500 and the semiconductor module 100 is performed via the relay bus bar 540 .
  • Relay bus bar 540 has a two-layer laminated structure insulated from each other in accordance with the two-layer laminated structure of first positive bus bar 510 and second positive bus bar 520 and negative bus bar 530 .
  • One end of relay bus bar 540 in the first layer and first positive bus bar 510 and second positive bus bar 520 are fastened with bolts 560 .
  • One end of second-layer relay bus bar 540 and negative electrode bus bar 530 are fastened with bolt 560 .
  • the other end of the relay bus bar 540 on the first layer is connected to the positive electrode side of the semiconductor module 100 , and the other end of the relay bus bar 540 on the second layer is connected to the negative electrode side of the semiconductor module 100 .
  • An output terminal of semiconductor module 100 is connected to output bus bar 700 .
  • FIGS. 8(A) and 8(B) are perspective views showing modification 6 of the power converter 1000.
  • FIG. 8(A) is an exploded perspective view
  • FIG. 8(B) is a perspective view before incorporating into the housing 400.
  • 1, 3, 7(A), and 7(B) are assigned the same reference numerals, and the description thereof will be simplified.
  • FIG. 8(A) is an exploded perspective view
  • the upper surface of the capacitor 200 is integrated with the molded bus bar 500 .
  • the first positive bus bar 510, the second positive bus bar 520, and the negative bus bar 530 of the molded bus bar 500 are connected to the positive terminal and the negative terminal of the capacitor 200 by bolts or welding, and are integrated with the molded bus bar 500.
  • the connection between the molded bus bar 500 and the semiconductor module 100 is made directly by the molded bus bar 500 .
  • First positive bus bar 510 and second positive bus bar 520 are connected to the positive side of semiconductor module 100
  • negative bus bar 530 is connected to the negative side of semiconductor module 100
  • An output terminal of semiconductor module 100 is connected to output bus bar 700 . Since the relay bus bar 540 is not used, there is no risk of heat generation at the connection point with the relay bus bar 540 . Also, the structure is simplified, and the number of assembly man-hours can be reduced.
  • first positive electrode bus bar 510 and second positive electrode bus bar 520 communicates with first heat dissipation member 410 via insulating member 550 and first heat conducting member 600. configured for thermal contact; Therefore, even if the molded bus bar 500 and the capacitor 200 have an integral structure, the heat generated by the first positive electrode bus bar 510 and the second positive electrode bus bar 520, which generate a large amount of heat, can be comprehensively reduced. Since the amount of current to flow can be increased, the output performance of the power conversion device 1000 can be improved.
  • the power conversion device 1000 includes a voltage conversion circuit 1100 that converts a first DC voltage into a second DC voltage, an inverter circuit 1200 that converts the second DC voltage into an AC voltage, and a voltage conversion circuit 1100.
  • a negative bus bar 530 connected in common to inverter circuit 1200 , a first positive bus bar 510 connected to voltage conversion circuit 1100 , a second positive bus bar 520 connected to inverter circuit 1200 , and voltage conversion circuit 1100 . and an inverter circuit 1200; and a first heat dissipation member 410 provided in the housing 400.
  • First positive bus bar 510 and second positive bus bar 520 face first heat dissipation member 410 with insulating member 550 interposed therebetween. At least one of positive electrode busbars 520 is in thermal contact with first heat radiating member 410 via insulating member 550 and first heat conducting member 600 . This makes it possible to reduce the heat of the busbars and improve the output performance of the power converter.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and other forms conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included in the scope of the present invention as long as the features of the present invention are not impaired. . Moreover, it is good also as a structure which combined the above-mentioned embodiment and several modifications.

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Abstract

直流電圧を変換する電圧変換回路と、前記直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、前記電圧変換回路と前記インバータ回路とに共通に接続される負極バスバーと、前記電圧変換回路に接続される第１の正極バスバーと、前記インバータ回路に接続される第２の正極バスバーと、前記電圧変換回路および前記インバータ回路を収容する筐体と、前記筐体に設けられた第１の放熱部材とを備え、前記第１の正極バスバーおよび前記第２の正極バスバーと前記負極バスバーとは積層して互いに電気的に絶縁して設けられ、前記第１の正極バスバーおよび前記第２の正極バスバーは絶縁部材を介して前記第１の放熱部材と対向し、前記第１の正極バスバーおよび前記第２の正極バスバーの少なくとも一方は、前記絶縁部材および第１の熱伝導部材を介して、前記第１の放熱部材と熱的に接触する電力変換装置。

Description

電力変換装置
　本発明は、電力変換装置に関する。
　直流電圧を変換する電圧変換回路と、変換された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路とを備えた電力変換装置には、正極および負極の配線を形成するバスバーが配策されている。バスバーには大電流が流れるため発熱量が大きく、ノイズ除去等の目的で電力変換装置内に設置されているキャパシタ等はバスバーからの熱の影響を大きく受ける。そのため、キャパシタ等の耐熱温度を超えない範囲でバスバーに流す電流量を制限する必要があり、これが電力変換装置の出力性能の制約となる。
　特許文献１には、直流／交流電力変換を行うインバータ回路部と、外部バッテリからの電圧を昇圧してインバータ回路部に出力するコンバータ回路部と、平滑化キャパシタパッケージとを備え、キャパシタパッケージは、キャパシタ素子と、インバータ回路部及びコンバータ回路部の負極側の両方に接続される負極バスバーと、インバータ回路部の正極に接続される第１正極バスバーと、コンバータ回路部バッテリ側の正極に接続される第２正極バスバーと、を有し、第１正極バスバーは、負極バスバーの一方の主面と対向し、第２正極バスバーは、負極バスバーの他方の主面と対向する位置に配置されている電力変換装置が記載されている。
日本国特開２０１４－１７６２３７号公報
　特許文献１に記載の電力変換装置では、バスバーの熱を低減することができず、電力変換装置の出力性能が制限される。
　本発明による電力変換装置は、第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換する電圧変換回路と、前記第２の直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、前記電圧変換回路と前記インバータ回路とに共通に接続される負極バスバーと、前記電圧変換回路に接続される第１の正極バスバーと、前記インバータ回路に接続される第２の正極バスバーと、前記電圧変換回路および前記インバータ回路を収容する筐体と、前記筐体に設けられた第１の放熱部材とを備え、前記第１の正極バスバーおよび前記第２の正極バスバーと前記負極バスバーとは積層して互いに電気的に絶縁して設けられ、前記第１の正極バスバーおよび前記第２の正極バスバーは絶縁部材を介して前記第１の放熱部材と対向し、前記第１の正極バスバーおよび前記第２の正極バスバーの少なくとも一方は、前記絶縁部材および第１の熱伝導部材を介して、前記第１の放熱部材と熱的に接触する。
　本発明によれば、バスバーの熱を低減して、電力変換装置の出力性能を向上させることが可能となる。
電力変換装置の分解斜視図である。 電力変換装置の回路構成図である。 電力変換装置の要部の分解斜視図である。 （Ａ）（Ｂ）電力変換装置の断面図である。 （Ａ）（Ｂ）電力変換装置の変形例１、２を示す断面図である。 （Ａ）（Ｂ）電力変換装置の変形例３、４を示す断面図である。 電力変換装置の変形例５を示す斜視図である。 電力変換装置の変形例６を示す斜視図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の記載および図面は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。本発明は、他の種々の形態でも実施する事が可能である。特に限定しない限り、各構成要素は単数でも複数でも構わない。
　図面において示す各構成要素の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。
　同一あるいは同様な機能を有する構成要素が複数ある場合には、同一の符号に異なる添字を付して説明する場合がある。ただし、これらの複数の構成要素を区別する必要がない場合には、添字を省略して説明する場合がある。
　図１は、本実施形態にかかる電力変換装置１０００の分解斜視図である。
　電力変換装置１０００は、半導体モジュール１００とキャパシタ２００とリアクトル３００を備える。半導体モジュール１００とキャパシタ２００とリアクトル３００は筐体４００内に収容される。筐体４００は、筐体４００と一体的に形成された第１の放熱部材４１０によって第１の収容空間４０１と第２の収容空間４０２とに区画される。第１の収容空間４０１には、半導体モジュール１００とリアクトル３００が、第２の収容空間４０２には、キャパシタ２００が収容される。筐体４００内には、流入出口４０３より冷媒が流入出される冷却流路が形成されている。図示省略するが冷媒は筐体４００内の冷却流路を経由して、半導体モジュール１００内に設けられた冷却流路を流れる。冷却流路を流れる冷媒により半導体モジュール１００だけでなく、筐体４００および第１の放熱部材４１０も冷却される。
　第１の収容空間４０１および第２の収容空間４０２の底面と対向し、第１の収容空間４０１に収容された半導体モジュール１００とリアクトル３００、および第２の収容空間４０２に収容されたキャパシタ２００の上面にモールドバスバー５００が配置される。モールドバスバー５００は、第１の正極バスバー５１０、第２の正極バスバー５２０、および負極バスバー５３０を、各バスバーの間やその他の導電性部品の間を電気的に絶縁する目的で、絶縁性の樹脂などで封止してなる。第１の正極バスバー５１０、第２の正極バスバー５２０、および負極バスバー５３０は、例えば銅などの導電性材料で形成され、電力配線を形成する平板状の配線部材である。第１の放熱部材４１０の上面には第１の熱伝導部材６００が塗布されており、モールドバスバー５００は、第１の熱伝導部材６００を介して第１の放熱部材４１０と熱的に接触する。
　モールドバスバー５００の第１の正極バスバー５１０と負極バスバー５３０は、端子Ｐ、Ｎを介して図示省略したバッテリに接続され、バッテリより直流電圧が供給される。半導体モジュール１００は、４個が併設され、１個は電圧変換回路１１００に、他の３個はインバータ回路１２００に使用される（図２参照）。
　電圧変換回路１１００用の半導体モジュール１００は、半導体モジュール１００内に封止された半導体素子をスイッチング動作させることにより、モールドバスバー５００を介して供給された直流電圧を昇圧して直流電圧に変換する。変換された直流電圧は、出力バスバー７００の一本に出力され、モールドバスバー５００を介してインバータ回路１２００として使用される半導体モジュール１００へ入力される。
　インバータ回路１２００用の半導体モジュール１００は、半導体モジュール１００内に封止された半導体素子をスイッチング動作させることにより、電圧変換回路１１００からモールドバスバー５００を介して供給された直流電圧を交流電流に変換する。変換された交流電流は、出力バスバー７００から出力される。出力された交流電流は図示省略したモータへ供給され、モータを駆動する。出力バスバー７００の近傍には電流センサ７１０が配置されている。
　第１の収容空間４０１および第２の収容空間４０２は、ベース板８００によって閉塞される。ベース板８００の４隅など周囲は、筐体４００にビスなどにより固定される。ベース板８００には、回路基板９００が設置される。回路基板９００上には、電圧変換回路１１００やインバータ回路１２００を駆動制御する制御回路１３００が搭載されている（図２参照）。半導体モジュール１００は、制御回路１３００からの駆動信号Ｇ２が入力される制御端子を有するが、制御端子との接続線はベース板８００に設けられた孔を介して回路基板９００上の制御回路１３００と接続されている。また、電子部品は外部の制御装置との間でコネクタ９１０を介してトルク指令等の指令信号を入出力している。
　筐体４００は、カバー４９０を備え、ベース板８００および回路基板９００を収容する。筐体４００とカバー４９０との間は、シールリング又は液状シールが設けられ、電力変換装置１０００の内部気密を確保している。筐体４００、第１の放熱部材４１０、カバー４９０、ベース板８００の材料は、アルミニュームなど熱伝導性の高い材料である。
　図２は、電力変換装置１０００の回路構成図である。
　電力変換装置１０００は、電圧変換回路１１００、インバータ回路１２００、制御回路１３００を備える。電圧変換回路１１００と、インバータ回路１２００は、半導体素子を内蔵した半導体モジュール１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄを備えて構成されている。半導体モジュール１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄは、回路基板９００上の制御回路１３００からの駆動信号Ｇ１、Ｇ２により、半導体素子のオン・オフの切り替えが行われる。制御回路１３００は、図示省略した外部の制御装置からの指令信号を基に、半導体モジュール１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄのスイッチング動作を制御する。
　電圧変換回路１１００には、バッテリから端子Ｐ、Ｎを介して第１の正極バスバー５１０と負極バスバー５３０との間に直流電圧が入力される。第１の正極バスバー５１０とグランドとの間、および負極バスバー５３０とグランドとの間には、フィルタ用のキャパシタＣ３、Ｃ４が設けられている。このキャパシタＣ３、Ｃ４は、正極と負極に流れるコモンモードノイズを低減するため実装されている。具体的には、電圧変換回路１１００やインバータ回路１２００からのノイズをグラウンドにバイパスさせ、バッテリにコモンモードノイズが伝導することを防いでいる。さらに、バッテリからのコモンモードノイズが電圧変換回路１１００やインバータ回路１２００に伝導することを防いでいる。
　電圧変換回路１１００は、半導体モジュール１００ａ、リアクトル３００、キャパシタＣ１を備えている。半導体モジュール１００ａは、半導体素子Ｔ１、Ｔ２が直列に接続され、半導体素子Ｔ１、Ｔ２のコレクターエミッタ間には、それぞれダイオードＤ１、Ｄ２が並列に接続されている。半導体素子Ｔ１のコレクタ側は第２の正極バスバー５２０が接続され、同エミッタ側は、リアクトル３００の一端と半導体素子Ｔ２のコレクタ側が接続されている。また、リアクトル３００の他端は第１の正極バスバー５１０に接続され、半導体素子Ｔ２のエミッタ側は負極バスバー５３０に接続されている。リアクトル３００の他端の第１の正極バスバー５１０と負極バスバー５３０との間にはキャパシタＣ１が接続されている。負極バスバー５３０は、電圧変換回路１１００とインバータ回路１２００とで共通に接続される。
　電圧変換回路１１００は、制御回路１３００からの駆動信号Ｇ１により半導体素子Ｔ１、Ｔ２のオン・オフが制御される。これにより、電圧変換回路１１００は、バッテリからの直流電圧をそれよりも高い直流電圧値に変換してインバータ回路１２００に出力する昇圧機能を行う。また、モータの回生動作時にインバータ回路１２００から電圧変換回路１１００へ出力される直流電圧をそれよりも低い直流電圧に変換してバッテリに出力する降圧機能を行う。
　インバータ回路１２００は、半導体モジュール１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、キャパシタＣ２を備えている。半導体モジュール１００ｂは、半導体素子Ｔ３、Ｔ４が直列に接続され、半導体素子Ｔ３、Ｔ４のコレクターエミッタ間には、それぞれダイオードＤ３、Ｄ４が並列に接続されている。半導体モジュール１００ｃは、半導体素子Ｔ５、Ｔ６が直列に接続され、半導体素子Ｔ５、Ｔ６のコレクターエミッタ間には、それぞれダイオードＤ５、Ｄ６が並列に接続されている。半導体モジュール１００ｄは、半導体素子Ｔ７、Ｔ８が直列に接続され、半導体素子Ｔ７、Ｔ８のコレクターエミッタ間には、それぞれダイオードＤ７、Ｄ８が並列に接続されている。
　半導体素子Ｔ３、Ｔ５、Ｔ７のコレクタ側は第２の正極バスバー５２０に接続され、半導体素子Ｔ４、Ｔ６、Ｔ８のエミッタ側は負極バスバー５３０に接続される。第２の正極バスバー５２０と負極バスバー５３０との間には平滑用のキャパシタＣ２が接続されている。半導体素子Ｔ３、Ｔ５、Ｔ７のエミッタ側と半導体素子Ｔ４、Ｔ６、Ｔ８のコレクタ側の接続点は出力バスバー７００を介して図示省略したモータへ接続される。
　インバータ回路１２００は、電圧変換回路１１００より出力される直流電圧を基に、制御回路１３００からの駆動信号Ｇ２により半導体素子Ｔ３～Ｔ８のオン・オフが制御される。これにより、モータに流れる交流電流の位相をＵ、Ｖ、Ｗ相毎に１２０°異ならせて３相交流電力をモータに出力することで、モータを駆動する。
　図３は、電力変換装置１０００の要部の分解斜視図である。半導体モジュール１００とキャパシタ２００とモールドバスバー５００を示す。モールドバスバー５００は、絶縁性の樹脂の封止を取り除いた状態を図示している。キャパシタ２００は、キャパシタＣ１、Ｃ２を含む例を示すが、キャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４を含めてもよい。リアクトル３００は図示を省略している。
　モールドバスバー５００は、第１の正極バスバー５１０、第２の正極バスバー５２０、および負極バスバー５３０を有する。第１の正極バスバー５１０、第２の正極バスバー５２０、および負極バスバー５３０は、例えば銅などの導電性材料で平板状に形成された配線部材である。第１の正極バスバー５１０と第２の正極バスバー５２０は、半導体モジュール１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄとキャパシタ２００の上面に並列して配置される。第１の正極バスバー５１０は半導体モジュール１００ａとキャパシタＣ１の上面に、第２の正極バスバー５２０は、半導体モジュール１００ｂ、１００ｃ、１００ｄとキャパシタＣ２の上面に互いに絶縁状態で配置される。負極バスバー５３０は、第１の正極バスバー５１０および第２の正極バスバー５２０を挟んで半導体モジュール１００およびキャパシタ２００とは反対側であって、第１の正極バスバー５１０および第２の正極バスバー５２０の上に積層して設けられる。
　第１の正極バスバー５１０は、リアクトル３００を介して、半導体モジュール１００ａより突出している半導体素子Ｔ１のエミッタ端子に接続される。負極バスバー５３０は、半導体モジュール１００ａより突出している半導体素子Ｔ２のエミッタ端子に接続される。
　半導体モジュール１００ｂ、１００ｃ、１００ｄより突出している半導体素子Ｔ３、Ｔ５、Ｔ７のコレクタ端子は第２の正極バスバー５２０に接続される。半導体モジュール１００ｂ、１００ｃ、１００ｄより突出している半導体素子Ｔ４、Ｔ６、Ｔ８のエミッタ端子は負極バスバー５３０に接続される。
　キャパシタＣ１の正極端子および負極端子は、それぞれ第１の正極バスバー５１０および負極バスバー５３０に接続され、キャパシタＣ２の正極端子および負極端子は、それぞれ第２の正極バスバー５２０および負極バスバー５３０に接続される。
　なお、図示を省略しているが、半導体モジュール１００の半導体素子Ｔ１～Ｔ８のゲートから制御端子が突出し、回路基板９００上の制御回路１３００と接続されている。また、半導体モジュール１００の半導体素子Ｔ３、Ｔ５、Ｔ７のエミッタ側と半導体素子Ｔ４、Ｔ６、Ｔ８のコレクタ側の接続点から出力端子が突出し、出力バスバー７００と接続されている。
　例えば、車両の駆動源としてモータを使用した場合は、電力変換装置１０００は図２を参照して説明したように、電圧変換回路１１００およびインバータ回路１２００を用いる。この場合は、正極バスバーが第１の正極バスバー５１０と第２の正極バスバー５２０とに分割されることになる。その結果、図３に示すように、平板状に形成された第１の正極バスバー５１０、第２の正極バスバー５２０、負極バスバー５３０は、その面積がそれぞれ異なり、第１の正極バスバー５１０、第２の正極バスバー５２０、負極バスバー５３０の順に面積が大きくなる。各バスバーの厚さが同じであると仮定すると、面積が小さいほど電気抵抗値が大きくなる。そのため、各バスバーに通電した場合に、電気抵抗値が大きい順、すなわち、第１の正極バスバー５１０、第２の正極バスバー５２０、負極バスバー５３０の順に発熱量が大きくなる。本実施形態では、以下に述べるように、バスバーの発熱量に応じて各バスバーを配置して、バスバーの熱を総合的に低減する。
　また、電力変換装置１０００には、半導体素子への電荷供給やノイズ除去等の目的でキャパシタ２００が電気的に接続されている。キャパシタ２００はバスバーからの熱の影響を受ける。一般的にキャパシタ２００内のキャパシタ素子は耐熱温度が低いため、キャパシタ素子の耐熱温度を超えない範囲でバスバーに流す電流量を制限する必要があり、これが電力変換装置１０００の出力性能の制約となる。本実施形態では、バスバーの熱を低減することにより、バスバーに流す電流量を増やすことができ、電力変換装置１０００の出力性能を向上させる。
　図４（Ａ）、図４（Ｂ）は、電力変換装置１０００の断面図である。図４（Ａ）は、図１に示す電力変換装置１０００を組み立てた後におけるＸ－Ｘ線の断面図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＹ部分の断面拡大図である。図１～図３と同一の箇所には同一の符号を付してその説明を簡略に行う。
　図４（Ａ）に示すように、筐体４００は、カバー４９０を備え、回路基板９００、ベース板８００、モールドバスバー５００、キャパシタ２００等を収容する。筐体４００は、筐体４００と一体的に形成された第１の放熱部材４１０を備える。
　図４（Ｂ）に示すように、モールドバスバー５００は、第１の正極バスバー５１０、第２の正極バスバー５２０、負極バスバー５３０は互いに電気的に絶縁して積層して設けられている。そして、第１の正極バスバー５１０および第２の正極バスバー５２０は絶縁部材５５０を介して第１の放熱部材４１０と対向して配置される。その結果、第１の正極バスバー５１０および第２の正極バスバー５２０は、絶縁部材５５０および第１の熱伝導部材６００を介して、第１の放熱部材４１０と熱的に接触する。第１の熱伝導部材６００は、例えばグリス、シートなどの熱伝導性の材料であり、高温の部材から低温の部材へ熱を伝達することで、高温の部材の冷却経路となる。なお、第１の正極バスバー５１０および第２の正極バスバー５２０の少なくとも一方が、絶縁部材５５０および第１の熱伝導部材６００を介して、第１の放熱部材４１０と熱的に接触するように構成してもよい。より好ましくは、少なくとも発熱量が大きい第１の放熱部材４１０を第１の放熱部材４１０と熱的に接触するように構成する。
　また、絶縁部材５５０は、絶縁性の樹脂や絶縁紙などで形成され、異なる電位間を電気的に絶縁する部材であるが、本例に示したように第１の正極バスバー５１０、第２の正極バスバー５２０、および負極バスバー５３０を封止したモールドバスバー５００の一部を用いてもよい。他の例として、第１の正極バスバー５１０および第２の正極バスバー５２０の第１の放熱部材４１０と対向する面を露出させ、露出した面に絶縁部材５５０を配置してもよい。
　本実施形態によれば、負極バスバー５３０よりも発熱量の大きい第１の正極バスバー５１０、第２の正極バスバー５２０を第１の放熱部材４１０と対向する側に配置することにより、モールドバスバー５００全体の熱を低減することができ、したがって、バスバーに流す電流量を増やすことができるので、電力変換装置１０００の出力性能を向上させることができる。
　また、筐体４００は、第１の放熱部材４１０により第１の収容空間４０１と第２の収容空間４０２に区画され、第１の収容空間４０１に半導体モジュール１００が、第２の収容空間４０２にキャパシタ２００が収容される。これにより、半導体モジュール１００の熱がキャパシタ２００へ伝導するのを抑制することができる。
　図５（Ａ）、図５（Ｂ）は、電力変換装置１０００の変形例を示す断面図である。いずれも図４（Ａ）のＹ部分の断面拡大図に相当し、図５（Ａ）は、変形例１、図５（Ｂ）は、変形例２を示す。図４（Ｂ）と同一の箇所には同一の符号を付してその説明を簡略に行う。
　図５（Ａ）に示す変形例１では、第１の正極バスバー５１０の厚さを第２の正極バスバー５２０や負極バスバー５３０の厚さよりも厚くする。第１の正極バスバー５１０の厚さを厚くすることにより、第１の正極バスバー５１０の電気抵抗を少なくして、通電時に発生する発熱量を抑える。バスバーの発熱量が抑えられた分、バスバーに通電する電流を増加させることができるため、電力変換装置１０００の出力性能を上げることができる。なお、第１の正極バスバー５１０の厚さは、第２の正極バスバー５２０および負極バスバー５３０の少なくとも一方よりも厚くしてもよい。
　図５（Ｂ）に示す変形例２では、絶縁部材５５０の厚さは、第１の正極バスバー５１０と第１の放熱部材４１０とが対向する領域内において、その他の領域よりも薄くする。絶縁部材５５０を薄くした分、第１の熱伝導部材６００は厚くなるが、第１の熱伝導部材６００は絶縁部材５５０よりも熱伝導率が高い。このため、第１の正極バスバー５１０と対向する領域の絶縁部材５５０の厚みを薄くすることで、第１の正極バスバー５１０の放熱効率が高くなり、第１の正極バスバー５１０の温度を下げることができる。
　図６（Ａ）、図６（Ｂ）は、電力変換装置１０００の変形例を示す断面図である。いずれも図４（Ａ）のＹ部分の断面拡大図に相当し、図６（Ａ）は、変形例３、図６（Ｂ）は、変形例４を示す。図４（Ｂ）と同一の箇所には同一の符号を付してその説明を簡略に行う。　
　図６（Ａ）に示す変形例３では、第１の放熱部材４１０と第１の正極バスバー５１０との距離は、第１の正極バスバー５１０と第１の放熱部材４１０とが対向する領域内において、その他の領域よりも短くする。第１の正極バスバー５１０からの第１の放熱部材４１０に至る放熱経路をより短くすることで、第１の正極バスバー５１０の冷却効率が高くなり、第１の正極バスバー５１０の温度を下げることができる。
　図６（Ｂ）に示す変形例４では、負極バスバー５３０、第１の正極バスバー５１０および第２の正極バスバー５２０を挟んで第１の放熱部材４１０と反対側に第２の放熱部材４２０を備える。第２の放熱部材４２０は、第２の熱伝導部材６２０を介して負極バスバー５３０と熱的に接触する。第２の熱伝導部材６２０は、例えばグリス、シートなどの熱伝導性の材料であり、高温の部材から低温の部材へ熱を伝達することで、高温の部材の冷却経路となる。第２の放熱部材４２０は、ベース板８００であってもよく、ベース板８００または筐体４００に接触するその他の熱伝導性の高い部材であってもよい。第１の熱伝導部材６００の厚さは、第２の熱伝導部材６２０よりも薄い。モールドバスバー５００の両面に放熱部材４１０、４２０を配置することでバスバーの温度を下げることができる。第１の熱伝導部材６００の厚さを、第２の熱伝導部材６２０よりも薄くすることにより、発熱量の大きい第１の正極バスバー５１０の冷却効率が高くなり、第１の正極バスバー５１０の温度を下げることができる。
　図７（Ａ）、図７（Ｂ）は、電力変換装置１０００の変形例５を示す斜視図である。図７（Ａ）は、分解斜視図、図７（Ｂ）は、筐体４００へ組込む前の斜視図である。図３に示した例とは、モールドバスバー５００とキャパシタ２００とを一体構成にした点が相違する。図１、図３と同一の箇所には同一の符号を付してその説明を簡略に行う。
　図７（Ａ）は、分解斜視図であるが、キャパシタ２００の上面をモールドバスバー５００と一体構造とする。モールドバスバー５００の第１の正極バスバー５１０、第２の正極バスバー５２０、および負極バスバー５３０は、図示省略するがキャパシタ２００の正極端子、負極端子とボルトや溶接により接続され、モールドバスバー５００と一体構造にする。また、モールドバスバー５００と半導体モジュール１００との接続は、中継バスバー５４０を介して行う。
　図７（Ｂ）に示すように、モールドバスバー５００とキャパシタ２００とは一体構造にされる。中継バスバー５４０は、第１の正極バスバー５１０および第２の正極バスバー５２０と、負極バスバー５３０との２層の積層構造に合わせて、互いに絶縁状態で２層の積層構造である。そして、１層目の中継バスバー５４０の一端と第１の正極バスバー５１０および第２の正極バスバー５２０とは、ボルト５６０により締結される。２層目の中継バスバー５４０の一端と負極バスバー５３０とは、ボルト５６０により締結される。１層目の中継バスバー５４０の他端は半導体モジュール１００の正極側と、２層目の中継バスバー５４０の他端は半導体モジュール１００の負極側と接続される。半導体モジュール１００の出力端子は出力バスバー７００と接続される。
　図８（Ａ）、図８（Ｂ）は、電力変換装置１０００の変形例６を示す斜視図である。図８（Ａ）は、分解斜視図、図８（Ｂ）は、筐体４００へ組込む前の斜視図である。図７（Ａ）、図７（Ｂ）に示した例と同様に、モールドバスバー５００とキャパシタ２００とを一体構成にした例であるが、中継バスバー５４０を用いない点が相違する。図１、図３、図７（Ａ）、図７（Ｂ）と同一の箇所には同一の符号を付してその説明を簡略に行う。
　図８（Ａ）は、分解斜視図であるが、キャパシタ２００の上面をモールドバスバー５００と一体構造とする。モールドバスバー５００の第１の正極バスバー５１０、第２の正極バスバー５２０、および負極バスバー５３０は、図示省略するがキャパシタ２００の正極端子、負極端子とボルトや溶接により接続され、モールドバスバー５００と一体構造にする。また、モールドバスバー５００と半導体モジュール１００との接続は、モールドバスバー５００により直接行う。
　図８（Ｂ）に示すように、モールドバスバー５００とキャパシタ２００とは一体構造にされる。第１の正極バスバー５１０および第２の正極バスバー５２０は半導体モジュール１００の正極側と、負極バスバー５３０は半導体モジュール１００の負極側と接続される。半導体モジュール１００の出力端子は出力バスバー７００と接続される。中継バスバー５４０を用いないので、中継バスバー５４０との接続箇所で発熱する虞がない。また、構造が簡略化され、組み立て工数を削減することができる。
　変形例５、変形例６においても、第１の正極バスバー５１０および第２の正極バスバー５２０の少なくとも一方が、絶縁部材５５０および第１の熱伝導部材６００を介して、第１の放熱部材４１０と熱的に接触するように構成される。したがって、モールドバスバー５００とキャパシタ２００とが一体構造であっても、発熱量の大きい第１の正極バスバー５１０、第２の正極バスバー５２０の熱を総合的に低減することができ、したがって、バスバーに流す電流量を増やすことができるので、電力変換装置１０００の出力性能を向上させることができる。
　以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）電力変換装置１０００は、第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換する電圧変換回路１１００と、第２の直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路１２００と、電圧変換回路１１００とインバータ回路１２００とに共通に接続される負極バスバー５３０と、電圧変換回路１１００に接続される第１の正極バスバー５１０と、インバータ回路１２００に接続される第２の正極バスバー５２０と、電圧変換回路１１００およびインバータ回路１２００を収容する筐体４００と、筐体４００に設けられた第１の放熱部材４１０とを備え、第１の正極バスバー５１０および第２の正極バスバー５２０と負極バスバー５３０とは積層して互いに電気的に絶縁して設けられ、第１の正極バスバー５１０および第２の正極バスバー５２０は絶縁部材５５０を介して第１の放熱部材４１０と対向し、第１の正極バスバー５１０および第２の正極バスバー５２０の少なくとも一方は、絶縁部材５５０および第１の熱伝導部材６００を介して、第１の放熱部材４１０と熱的に接触する。これにより、バスバーの熱を低減して、電力変換装置の出力性能を向上させることが可能となる。
　本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限り、本発明の技術思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。また、上述の実施形態と複数の変形例を組み合わせた構成としてもよい。
　１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ・・・半導体モジュール、２００、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４・・・キャパシタ、３００・・・リアクトル、４００・・・筐体、４０１・・・第１の収容空間、４０２・・・第２の収容空間、４０３・・・流入出口、４１０・・・第１の放熱部材、４２０・・・第２の放熱部材、４９０・・・カバー、５００・・・モールドバスバー、５１０・・・第１の正極バスバー、５２０・・・第２の正極バスバー、５３０・・・負極バスバー、５４０・・・中継バスバー、５５０・・・絶縁部材、６００・・・第１の熱伝導部材、６２０・・・第２の熱伝導部材、７００・・・出力バスバー、７１０・・・電流センサ、８００・・・ベース板、９００・・・回路基板、９１０・・・コネクタ、１０００・・・電力変換装置、１１００・・・電圧変換回路、１２００・・・インバータ回路、１３００・・・制御回路、Ｔ１～Ｔ８・・・半導体素子、Ｄ１～Ｄ８・・・ダイオード。

Claims (12)

  1. 　第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換する電圧変換回路と、
    　前記第２の直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、
    　前記電圧変換回路と前記インバータ回路とに共通に接続される負極バスバーと、
    　前記電圧変換回路に接続される第１の正極バスバーと、
    　前記インバータ回路に接続される第２の正極バスバーと、
    　前記電圧変換回路および前記インバータ回路を収容する筐体と、
    　前記筐体に設けられた第１の放熱部材とを備え、
    　前記第１の正極バスバーおよび前記第２の正極バスバーと前記負極バスバーとは積層して互いに電気的に絶縁して設けられ、
    　前記第１の正極バスバーおよび前記第２の正極バスバーは絶縁部材を介して前記第１の放熱部材と対向し、
    　前記第１の正極バスバーおよび前記第２の正極バスバーの少なくとも一方は、前記絶縁部材および第１の熱伝導部材を介して、前記第１の放熱部材と熱的に接触する電力変換装置。
  2. 　請求項１に記載の電力変換装置において、
    　半導体素子を内蔵して前記電圧変換回路および前記インバータ回路を構成する半導体モジュールと、前記電圧変換回路および前記インバータ回路を構成するキャパシタとを備え、
    　前記第１の放熱部材は、前記筐体内を前記半導体モジュールが収容される第１の収容空間と前記キャパシタが収容される第２の収容空間に区画する電力変換装置。
  3. 　請求項２に記載の電力変換装置において、
    　前記負極バスバー、前記第１の正極バスバー、および前記第２の正極バスバーは、前記第１の収容空間および前記第２の収容空間の底面と対向し、前記第１の収容空間に収容された前記半導体モジュールおよび前記第２の収容空間に収容された前記キャパシタの上面に配置される電力変換装置。
  4. 　請求項３に記載の電力変換装置において、
    　前記負極バスバーは、前記第１の正極バスバーおよび前記第２の正極バスバーを挟んで前記半導体モジュールおよび前記キャパシタとは反対側であって、前記第１の正極バスバーおよび前記第２の正極バスバーの上に積層して設けられる電力変換装置。
  5. 　請求項２に記載の電力変換装置において、
    　前記第１の放熱部材は、前記筐体と一体的に設けられる電力変換装置。
  6. 　請求項５に記載の電力変換装置において、
    　前記筐体内には冷却流路が形成される電力変換装置。
  7. 　請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の電力変換装置において、
    　前記第１の正極バスバーの厚さは、前記第２の正極バスバーおよび前記負極バスバーの少なくとも一方よりも厚い電力変換装置。
  8. 　請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の電力変換装置において、
    　前記絶縁部材の厚さは、前記第１の正極バスバーと前記第１の放熱部材とが対向する領域内において、その他の領域よりも薄い電力変換装置。
  9. 　請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の電力変換装置において、
    　前記第１の放熱部材と前記第１の正極バスバーとの距離は、前記第１の正極バスバーと前記第１の放熱部材とが対向する領域内において、その他の領域よりも短い電力変換装置。
  10. 　請求項４に記載の電力変換装置において、
    　前記負極バスバー、前記第１の正極バスバー、および前記第２の正極バスバーを挟んで前記第１の放熱部材とは反対側に第２の放熱部材を配置し、
    　前記第２の放熱部材は、第２の熱伝導部材を介して前記負極バスバーと熱的に接触する電力変換装置。
  11. 　請求項１０に記載の電力変換装置において、
    　前記第１の熱伝導部材の厚さは、前記第２の熱伝導部材よりも薄い電力変換装置。
  12. 　請求項２に記載の電力変換装置において、
    　前記第１の正極バスバーと前記第２の正極バスバーと前記負極バスバーとを絶縁性の樹脂で封止したモールドバスバーを備え、
    　前記モールドバスバーは、前記キャパシタと一体的に構成される電力変換装置。
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