(57)【要約】      （修正有）【課題】封止部の内部の温度上昇をより抑制できる、電力変換装置が備えるコンデンサを提供する。【解決手段】電力変換装置は、半導体モジュールと、コンデンサ３と、を備える。コンデンサ３は、フィルタ用コンデンサ素子４Fと、平滑用コンデンサ素子４Sと、フィルタ用正バスバー５FPと、平滑用正バスバー５SPと、負バスバー５Nと、封止部６とを備える。フィルタ用正バスバー５FP及び負バスバー５Nは、直流電源に接続する電源接続端子５１と、コンデンサ素子４に接続した素子接続部５２と、半導体モジュール以外の電子部品に接続する部品接続端子５３とを備える。フィルタ用正バスバー５FPと負バスバー５Nとの少なくとも一方は、電源接続端子５１と部品接続端子５３との間の電流経路をなす部品電流経路部５４の全ての部位が、封止部６から露出している。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源（８）の電圧を昇圧する昇圧回路（１０）と、該昇圧回路によって昇圧した直流電力を交流電力に変換するインバータ回路（１１）とが形成された電力変換装置（１）であって、
半導体素子（２０）を内蔵した半導体モジュール（２）と、
該半導体モジュールに接続したコンデンサ（３）とを備え、
該コンデンサは、複数のコンデンサ素子（４）と、該コンデンサ素子に接続した複数のバスバー（５）と、個々の該バスバーの一部および上記コンデンサ素子を封止する封止部（６）とを有し、
上記コンデンサ素子には、上記直流電源に含まれるノイズを除去するフィルタ用コンデンサ素子（４F）と、上記昇圧回路によって昇圧された直流電圧を平滑化する平滑用コンデンサ素子（４S）とがあり、
上記バスバーには、上記フィルタ用コンデンサ素子の正電極に接続したフィルタ用正バスバー（５FP）と、上記平滑用コンデンサ素子の正電極に接続した平滑用正バスバー（５SP）と、個々の上記コンデンサ素子の負電極に接続した負バスバー（５N）とがあり、上記平滑用正バスバー及び上記負バスバーは上記半導体モジュールに接続しており、
上記フィルタ用正バスバー及び上記負バスバーは、上記直流電源に接続される電源接続端子（５１）と、該電源接続端子と導通し上記封止部内にて上記コンデンサ素子に接続した素子接続部（５２）と、上記電源接続端子と導通し上記半導体モジュール以外の電子部品（８１、１６）に電気接続される部品接続端子（５３）とを備え、上記直流電源から上記電源接続端子へ供給された電流の一部を分岐し、上記部品接続端子を介して上記電子部品へ供給するよう構成され、
上記フィルタ用正バスバーと上記負バスバーとの少なくとも一方は、上記電源接続端子と上記部品接続端子との間の電流経路をなす部品電流経路部（５４）の全ての部位が、上記封止部から露出している、電力変換装置。
【請求項２】
上記負バスバーの上記電源接続端子である負電源接続端子（５１N）と上記半導体モジュールとの間に流れる電流（Ｉ1）は、上記負電源接続端子と上記電子部品との間に流れる電流（Ｉ2）よりも多く、上記負電源接続端子から上記半導体モジュールまでの電流経路長（Ｌ1）は、上記負電源接続端子から上記部品接続端子までの電流経路長（Ｌ2）よりも短い、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
上記負電源接続端子は、上記負バスバーのうち上記封止部から露出し上記半導体モジュールに接続した部位であるモジュール接続板部（５５）に設けられている、請求項２に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子を内蔵した半導体モジュールと、該半導体モジュールに接続したコンデンサとを備える電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＩＧＢＴ等の半導体素子を内蔵した半導体モジュールと、該半導体モジュールに接続したコンデンサとを備える電力変換装置が知られている（下記特許文献１参照）。上記コンデンサは、複数のコンデンサ素子と、該コンデンサ素子に接続した複数のバスバーと、これらを封止する封止部とを備える。上記半導体モジュール等によって、直流電源の電圧を昇圧する昇圧回路と、昇圧した直流電力を交流電力に変換するインバータ回路とが形成されている。
【０００３】
コンデンサ素子には、直流電源に含まれるノイズを除去するフィルタ用コンデンサ素子と、昇圧後の直流電圧を平滑化する平滑用コンデンサ素子とがある。また、バスバーには、フィルタ用コンデンサ素子の正電極に接続したフィルタ用正バスバーと、平滑用コンデンサ素子の正電極に接続した平滑用正バスバーと、個々のコンデンサ素子の負電極に接続した負バスバーとがある。
【０００４】
フィルタ用正バスバー及び負バスバーは、直流電源に電気接続される電源接続端子と、該電源接続端子に導通し封止部内にてコンデンサ素子に接続した素子接続部と、電源接続端子に導通し半導体モジュール以外の電子部品に電気接続される部品接続端子とを備える。直流電源から電源接続端子に供給された電流の一部を分岐し、上記部品接続端子を介して上記電子部品へ供給するよう構成されている。上記電力変換装置では、電源接続端子と部品接続端子との間の電流経路をなす部品電流経路部を、上記封止部によって封止してある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−４５０３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記電力変換装置では、上記部品電流経路部を封止部によって封止してあるため、部品電流経路部から発生する熱によって、封止部の内部の温度が上昇しやすい。
【０００７】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、封止部の内部の温度上昇をより抑制できるコンデンサを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、直流電源（８）の電圧を昇圧する昇圧回路（１０）と、該昇圧回路によって昇圧した直流電力を交流電力に変換するインバータ回路（１１）とが形成された電力変換装置（１）であって、
半導体素子（２０）を内蔵した半導体モジュール（２）と、
該半導体モジュールに接続したコンデンサ（３）とを備え、
該コンデンサは、複数のコンデンサ素子（４）と、該コンデンサ素子に接続した複数のバスバー（５）と、個々の該バスバーの一部および上記コンデンサ素子を封止する封止部（６）とを有し、
上記コンデンサ素子には、上記直流電源に含まれるノイズを除去するフィルタ用コンデンサ素子（４F）と、上記昇圧回路によって昇圧された直流電圧を平滑化する平滑用コンデンサ素子（４S）とがあり、
上記バスバーには、上記フィルタ用コンデンサ素子の正電極に接続したフィルタ用正バスバー（５FP）と、上記平滑用コンデンサ素子の正電極に接続した平滑用正バスバー（５SP）と、個々の上記コンデンサ素子の負電極に接続した負バスバー（５N）とがあり、上記平滑用正バスバー及び上記負バスバーは上記半導体モジュールに接続しており、
上記フィルタ用正バスバー及び上記負バスバーは、上記直流電源に接続される電源接続端子（５１）と、該電源接続端子と導通し上記封止部内にて上記コンデンサ素子に接続した素子接続部（５２）と、上記電源接続端子と導通し上記半導体モジュール以外の電子部品（８１）に電気接続される部品接続端子（５３）とを備え、上記直流電源から上記電源接続端子へ供給された電流の一部を分岐し、上記部品接続端子を介して上記電子部品へ供給するよう構成され、
上記フィルタ用正バスバーと上記負バスバーとの少なくとも一方は、上記電源接続端子と上記部品接続端子との間の電流経路をなす部品電流経路部（５４）の全ての部位が、上記封止部から露出している、電力変換装置にある。
【発明の効果】
【０００９】
上記電力変換装置においては、フィルタ用正バスバーと負バスバーとの少なくとも一方は、上記部品電流経路部の全ての部位が封止部から露出している。
そのため、電流によって部品電流経路部が発熱しても、封止部の内部の温度が上昇することを抑制できる。
【００１０】
以上のごとく、上記態様によれば、封止部の内部の温度上昇をより抑制できるコンデンサを提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１における、電力変換装置の断面図であって、図２のI-I断面図。
【図２】図１のII-II断面図。
【図３】図１から負バスバー及びリアクトルを取り除いた図。
【図４】実施形態１における、コンデンサの平面図。
【図５】実施形態１における、コンデンサの斜視図。
【図６】図５の要部拡大図。
【図７】実施形態１における、電力変換装置の回路図。
【図８】実施形態２における、コンデンサの斜視図。
【図９】実施形態３における、コンデンサの斜視図。
【図１０】実施形態３における、電力変換装置の断面図。
【図１１】比較形態１における、コンデンサの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（実施形態１）
上記電力変換装置に係る実施形態について、図１〜図７を参照して説明する。図１〜図３に示すごとく、本形態の電力変換装置１は、半導体モジュール２と、コンデンサ３とを備える。これらの部品等によって、図７に示すごとく、直流電源８の電圧を昇圧する昇圧回路１０と、昇圧した直流電力を交流電力に変換するインバータ回路１１とを形成してある。
【００１３】
半導体モジュール２は、半導体素子２０（本形態ではＩＧＢＴ：図７参照）を内蔵している。コンデンサ３は、図４、図５に示すごとく、複数のコンデンサ素子４と、該コンデンサ素子４に接続した複数のバスバー５と、封止部６とを備える。封止部６は、個々のバスバー５の一部とコンデンサ素子４とを封止している。
【００１４】
図４、図７に示すごとく、コンデンサ素子４には、フィルタ用コンデンサ素子４Fと、平滑用コンデンサ素子４Sとがある。フィルタ用コンデンサ素子４Fは、直流電源８に含まれるノイズを除去するコンデンサ素子４である。また、平滑用コンデンサ素子４Sは、昇圧回路１０によって昇圧された直流電圧を平滑化するコンデンサである。
【００１５】
図４、図７に示すごとく、バスバー５には、フィルタ用正バスバー５FPと、平滑用正バスバー５SPと、負バスバー５Nとがある。フィルタ用正バスバー５FPは、フィルタ用コンデンサ素子４Fの正電極４１（４１F）に接続している。平滑用正バスバー５SPは、平滑用コンデンサ素子４Sの正電極４１（４１S）に接続している。負バスバー５Nは、フィルタ用コンデンサ素子４F及び平滑用コンデンサ素子４Sの負電極４２（４２F，４２S）に接続している。
【００１６】
図２、図４に示すごとく、平滑用正バスバー５SP及び負バスバー５Nは、半導体モジュール２に接続したモジュール接続板部５５を備える。
【００１７】
図４〜図６に示すごとく、フィルタ用正バスバー５FP及び負バスバー５Nは、電源接続端子５１と、素子接続部５２と、部品接続端子５３とを備える。電源接続端子５１は、直流電源８に接続される端子である。素子接続部５２は、電源接続端子５１と導通し、封止部６内にてコンデンサ素子４に接続している。部品接続端子５３は、電源接続端子５１と導通しており、半導体モジュール２以外の電子部品８１（図７参照）に電気接続される端子である。図６に示すごとく、直流電源８から電源接続端子５１へ供給された電流Ｉの一部を分岐し、部品接続端子５３を介して電子部品８１へ供給するよう構成されている。
【００１８】
本形態のフィルタ用正バスバー５FPは、電源接続端子５１と部品接続端子５３との間の電流経路をなす部品電流経路部５４の全ての部位が、封止部６から露出している。
【００１９】
本形態の電力変換装置１は、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載するための、車載用電力変換装置である。図７に示すごとく、本形態では、半導体モジュール２等を用いて、上述した昇圧回路１０とインバータ回路１１とを構成してある。昇圧回路１０によって直流電源８の電圧を昇圧し、インバータ回路１１によって、昇圧した直流電力を交流電力に変換している。そして、得られた交流電力を用いて三相交流モータ８２を駆動し、上記車両を走行させている。
【００２０】
また、上述したように、本形態では、直流電源８から供給された電流Ｉの一部を分岐して、電子部品８１へ供給している。本形態の電子部品８１は、ＤＣ−ＤＣコンバータである。このＤＣ−ＤＣコンバータを用いて、直流電源８の電圧を降圧し、低圧バッテリ８３を充電している。
【００２１】
図２に示すごとく、半導体モジュール２は、上記半導体素子２０（図７参照）を内蔵した本体部２３と、該本体部２３から突出したパワー端子２１と、制御端子２２とを備える。パワー端子２１には、直流電圧が加えられる正極端子２１P及び負極端子２１Nと、交流電力を出力する交流端子２１Aとがある。正極端子２１Pは、平滑用正バスバー５SPのモジュール接続板部５５SPに接続している。負極端子２１Nは、負バスバー５Nのモジュール接続板部５５Nに接続している。また、制御端子２２は、制御回路基板１７に接続している。この制御回路基板１７を用いて、半導体モジュール２のスイッチング動作を制御している。
【００２２】
図１〜図３に示すごとく、本形態では、複数の半導体モジュール２と、該半導体モジュール２を冷却する複数の冷却管１２とを積層して積層体１３を構成してある。積層体１３の積層方向（Ｘ方向）に隣り合う２本の冷却管１２は、連結管７２によって連結されている。図２に示すごとく、連結管７２は、冷却管１２の長手方向（Ｙ方向）における、冷却管１２の両端に配されている。
【００２３】
図３に示すごとく、複数の冷却管１２のうち、Ｘ方向における一端に位置する端部冷却管１２aには、冷媒７を導入するための導入管１８と、冷媒７を導出するための導出管１９とが接続している。導入管１８から冷媒７を導入すると、冷媒７は連結管７２を通って全ての冷却管１２を流れ、導出管１９から導出する。これにより、個々の半導体モジュール２を冷却している。
【００２４】
また、図３に示すごとく、電力変換装置１のケース１４内には、加圧部材１５（板ばね）が配されている。この加圧部材１５を用いて、積層体１３をＸ方向に加圧している。これにより、半導体モジュール２と冷却管１２との接触圧を確保しつつ、積層体１３をケース１４内に固定している。
【００２５】
図４、図５に示すごとく、コンデンサ３は、コンデンサケース３１と、該コンデンサケース３１に収納されたフィルタ用コンデンサ素子４Fおよび平滑用コンデンサ素子４Sと、これらのコンデンサ素子４に接続したバスバー５（フィルタ用正バスバー５FP、平滑用正バスバー５SP、負バスバー５N）と、封止部６とを備える。
【００２６】
フィルタ用正バスバー５FPは、直流電源８に接続される電源接続端子５１Pと、封止部６内にてフィルタ用コンデンサ素子４Fの正電極４１Fに接続した素子接続部５２FPと、電子部品８１に電気接続される部品接続端子５３Pと、電源接続端子５１Pと部品接続端子５３Pとの間の電流経路をなす部品電流経路部５４Pとを備える。フィルタ用コンデンサ素子４Fの部品電流経路部５４Pは、その全ての部位が、封止部６から露出している。
【００２７】
平滑用正バスバー５SPは、平滑用コンデンサ素子４Sの正電極４１Sに接続した素子接続部５２SPと、半導体モジュール２に接続したモジュール接続板部５５SPとを備える。
【００２８】
また、負バスバー５Nは、直流電源８に接続される電源接続端子５１Nと、封止部６内にてフィルタ用コンデンサ素子４F及び平滑用コンデンサ素子４Sの負電極４２に接続した素子接続部５２Nと、電子部品８１に電気接続される部品接続端子５３Nと、電源接続端子５１Nと部品接続端子５３Nとの間の電流経路をなす部品電流経路部５４Nとを備える。負バスバー５Nの部品電流経路部５４Nの一部は、封止部６内に封止されている。また、負バスバー５Nは、半導体モジュール２に接続したモジュール接続板部５５Nを備える。
【００２９】
図５に示すごとく、コンデンサケース３１には端子台３１０が形成されている。この端子台３１０に、部品接続端子５３P，５３Nを載置してある。
【００３０】
図１に示すごとく、電力変換装置１は、昇圧回路１０を構成するリアクトル１６を備える。リアクトル１６の一方の端子１６１は、リアクトル用バスバー７１を介して、フィルタ用正バスバー５FPの部品接続端子５３Pに接続している。なお、リアクトル１６も、半導体モジュール以外の電子部品８１でもあり、部品接続端子５３Pは、このリアクトル１６にも電気的に接続されている。また、リアクトル１６の他方の端子１６２は、図示しない導電部材を介して、昇圧用半導体モジュール２Bの交流端子２１Aに接続している。
【００３１】
本形態の作用効果について説明する。図５、図６に示すごとく、本形態では、フィルタ用正バスバー５FPの部品電流経路部５４（５４P）を、封止部６から露出させてある。
そのため、電流Ｉが流れて部品電流経路部５４Pが発熱しても、封止部６の内部の温度が上昇することを抑制できる。
【００３２】
図１１に、比較形態の電力変換装置のコンデンサ３０を示す。このコンデンサ３０においては、フィルタ用正バスバー５FPの電源接続端子５１Pと部品接続端子５３Pとの間に形成された部品電流経路部５４Pと、負バスバー５Nの電源接続端子５１Nと部品接続端子５３Nとの間に形成された部品電流経路部５４Nとを、両方とも、封止部６によって封止している。そのため、これらの部品電流経路部５４P，５４Nに電流が流れて発熱したときに、封止部６内の温度が上昇しやすい。
これに対して、本形態では、図５、図６に示すごとく、フィルタ用正バスバー５FPの部品電流経路部５４Pを封止部６から露出させているため、封止部６の温度上昇を抑制できる。
【００３３】
なお、本形態では、フィルタ用正バスバー５FPと負バスバー５Nとのうち、フィルタ用正バスバー５FPのみ、部品電流経路部５４Pを封止部６から露出させているが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、図示を省略するが、フィルタ用正バスバー５FPの部品電流経路部５４Pと、負バスバー５Nの部品電流経路部５４Nとを、両方とも、封止部６から露出させても良い。また、負バスバー５Nの部品電流経路部５４Nのみを封止部６から露出させても良い。
【００３４】
以上のごとく、上記態様によれば、封止部の内部の温度上昇をより抑制できるコンデンサを提供することができる。
【００３５】
以下の実施形態においては、図面に用いた符号のうち、実施形態１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施形態１と同様の構成要素等を表す。
【００３６】
（実施形態２）
本形態は、コンデンサ３の構成を変更した例である。本形態では、負バスバー５N（図８参照）の電源接続端子５１である負電源接続端子５１Nと、半導体モジュール２との間に流れる電流Ｉ1は、負電源接続端子５１Nと電子部品８１との間に流れる電流Ｉ2よりも多い。本形態では図８に示すごとく、負電源接続端子５１Nから半導体モジュール２までの電流経路長Ｌ1を、負電源接続端子５１Nから部品接続端子５３Nまでの電流経路長Ｌ2よりも短くしてある。
【００３７】
より詳しくは、本形態の負電源接続端子５１Nは、負バスバー５Nの素子接続部５２N（図２、図４参照）に連結しており、封止部６から突出している。負電源接続端子５１Nは、モジュール接続板部５５Nに隣り合う位置に形成されている。
【００３８】
本形態の作用効果について説明する。上述したように、負電源接続端子５１Nと半導体モジュール２との間に流れる電流Ｉ1は、負電源接続端子５１Nと電子部品８１との間に流れる電流Ｉ2よりも多い。そのため、負バスバー５Nのうち、負電源接続端子５１Nと半導体モジュール２との間の電流Ｉ1の経路になる部位は発熱しやすい。しかしながら、本形態では、この電流経路長Ｌ1を短くしているため、発熱量を抑制できる。そのため、この電流Ｉ1の経路になる部位が封止部６に封止されていても、封止部６内の温度上昇を抑制できる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。
【００３９】
なお、上記電流Ｉ1とは、半導体モジュール２が複数個存在する場合は、個々の半導体モジュール２に流れる電流の総量を意味する。また、上記電流経路長Ｌ1とは、個々の半導体モジュール２と電源接続端子５１Nとの電流経路長のうち、最も短い長さを意味する。
【００４０】
（実施形態３）
本形態は、コンデンサ３の構成を変更した例である。本形態では、実施形態２と同様に、図９に示すごとく、負電源接続端子５１Nと半導体モジュール２との間に流れる電流Ｉ1は、負電源接続端子５１Nと電子部品８１との間に流れる電流Ｉ2よりも多い。また、負電源接続端子５１Nから半導体モジュール２までの電流経路長Ｌ1は、負電源接続端子５１Nから部品接続端子５３Nまでの電流経路長Ｌ2よりも短い。
【００４１】
図９、図１０に示すごとく、本形態では、負電源接続端子５１Nを、負バスバー５Nのモジュール接続板部５５Nに形成してある。
そのため、負電源接続端子５１Nから半導体モジュール２までの電流経路長Ｌ1を、より短くすることができる。そのため、発熱量をより抑制できる。また、負バスバー５Nのうち、電流Ｉ1が流れる部位を封止部６から露出させることができる。そのため、封止部６の温度上昇をより抑制することができる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。
【００４２】
上記実施形態においては、「半導体モジュール以外の電子部品に電気接続される部品接続端子」における「電子部品」として、ＤＣ−ＤＣコンバータ及びリアクトルを適用する形態を示したが、これに限られるものではなく、半導体モジュール以外の種々の電子部品を適用することができる。また、ここでいう電子部品には、リアクトルのような単一部品も、ＤＣ−ＤＣコンバータのような複数の部品からなる複合電子部品（すなわち電気機器等）とすることもできる。また、部品接続端子には、複数の電子部品（例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータとリアクトルとの双方）が接続された構成とすることもでき、一つの電子部品（例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータのみ、或いは、リアクトルのみ等）が接続された構成とすることもできる。
【符号の説明】
【００４３】
１  電力変換装置
３  コンデンサ
４  コンデンサ素子
５FP  フィルタ用正バスバー
５SP  平滑用正バスバー
５N  負バスバー
５１  電源接続端子
５３  部品接続端子
５４  部品電流経路部
６  封止部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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