(57)【要約】【課題】組立作業性および検査容易性を向上させる。【解決手段】電力変換装置１は、積層するように配置されたパワーモジュールおよび電流センサ１３と、パワーモジュールおよび電流センサ１３に隣接するように配置されたコンデンサモジュール１４と、を備える。電流センサ１３は、フランジ部４１に設けられた３相出力端子部４２と、フランジ部４１の表面４１Ａ上において導電部材５１をガイド可能なリブ４３と、フランジ部４１の略中央部に設けられた切欠き部４４と、を備える。連結バスバー１６の締結固定部１６ａに接続されるパワーモジュールの直流端子およびコンデンサモジュール１４の端子と、切欠き部４４とは、パワーモジュールおよび電流センサ１３の積層方向において重なる位置に配置されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層するように配置されたパワーモジュールおよび電流センサと、前記パワーモジュールおよび前記電流センサに隣接するように配置されたコンデンサモジュールと、を備える電力変換装置であって、
隣り合う前記パワーモジュールの端子部同士を連結する連結部材を備え、
前記電流センサは、前記パワーモジュール側の端部から前記コンデンサモジュールに向かう方向に延びるフランジ部を備え、
前記フランジ部は、
前記パワーモジュールに接続された出力端子部と、
前記出力端子部に接続される導電部材を、前記フランジ部の表面上において、複数の前記パワーモジュールの配列方向にガイド可能なリブと、
略中央部に設けられた切欠き部と、を備え、
前記連結部材が接続される前記パワーモジュールの端子部と、前記切欠き部とは、前記パワーモジュールおよび前記電流センサの積層方向において重なる位置に配置されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記連結部材は、隣り合う前記コンデンサモジュールの端子部同士を連結可能であって、
前記パワーモジュールの端子部と、前記コンデンサモジュールの端子部と、前記連結部材とは、共締めによって締結されていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スイッチング素子およびダイオードなどからなる複数の半導体素子によって構成された半導体モジュールを備える電力変換装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−４４８２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来技術に係る電力変換装置によれば、半導体モジュールは単体として配置および保持されており、半導体モジュールの配置および保持と、電力変換装置を構成する他のモジュールや電子部品（例えば、電流センサなど）の配置および保持とが、独立した工程または手順によって実行されると、煩雑な手間がかかるという問題が生じる。
また、半導体モジュールと、他のモジュールや電子部品とを、それぞれ個別に検査する場合には、電力変換装置全体としての検査を終了するまでの工程または手順が煩雑になるという問題が生じる。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、組立作業性および検査容易性を向上させることが可能な電力変換装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の第１の発明に係る電力変換装置は、積層するように配置されたパワーモジュール（例えば、実施の形態でのパワーモジュール１１）および電流センサ（例えば、実施の形態での電流センサ１３）と、前記パワーモジュールおよび前記電流センサに隣接するように配置されたコンデンサモジュール（例えば、実施の形態でのコンデンサモジュール１４）と、を備える電力変換装置（例えば、実施の形態での電力変換装置１）であって、隣り合う前記パワーモジュールの端子部（例えば、実施の形態での直流端子２１ａ，２１ａ）同士を連結する連結部材（例えば、実施の形態での連結バスバー１６）を備え、前記電流センサは、前記パワーモジュール側の端部から前記コンデンサモジュールに向かう方向に延びるフランジ部（例えば、実施の形態でのフランジ部４１）を備え、前記フランジ部は、前記パワーモジュールに接続された出力端子部（例えば、実施の形態での３相出力端子部４２）と、前記出力端子部に接続される導電部材（例えば、実施の形態での導電部材５１）を、前記フランジ部の表面上において、複数の前記パワーモジュールの配列方向にガイド可能なリブ（例えば、実施の形態でのリブ４３）と、略中央部に設けられた切欠き部（例えば、実施の形態での切欠き部４４）と、を備え、前記連結部材が接続される前記パワーモジュールの端子部（例えば、実施の形態での直流端子２１ａ）と、前記切欠き部とは、前記パワーモジュールおよび前記電流センサの積層方向においてに重なる位置に配置されている。
【０００７】
さらに、本発明の第２の発明に係る電力変換装置では、前記連結部材は、隣り合う前記コンデンサモジュールの端子部（例えば、実施の形態での端子１４ａ，１４ａ）同士を連結可能であって、前記パワーモジュールの端子部と、前記コンデンサモジュールの端子部と、前記連結部材とは、共締めによって締結されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の第１の発明に係る電力変換装置によれば、パワーモジュールおよび電流センサを一体化させた状態で、隣り合うパワーモジュールの端子部同士を連結部材によって連結する作業を、切欠き部において容易に実行することができ、組立作業性を向上させることができる。
また、パワーモジュールおよび電流センサを一体化させた状態で検査を行なうことができ、電力変換装置全体としての検査容易性を向上させることができる。
【０００９】
本発明の第２の発明に係る電力変換装置によれば、組立作業性および検査容易性を、より一層、向上させることができるとともに、複数のコンデンサモジュールを隣り合うように近接配置した状態で連結することによって、インダクタンス成分を低下させ、共振の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係る電力変換装置の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る電力変換装置の構成を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る電力変換装置の構成を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る電力変換装置の構成を示す平面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る電力変換装置の電流センサの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態に係る電力変換装置について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態による電力変換装置１は、図１に示すように、車両に搭載された３つのＤＣブラシレスモータ（図示略）を駆動制御する３つのパワードライブユニット２を備え、車両のセンターコンソール（図示略）の内部に配置されている。
３つのパワードライブユニット２は、車両のセンターコンソールの内部において、車両前後方向ＦＲに一列に配列されている。
【００１２】
パワードライブユニット２は、例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のＤＣブラシレスモータ（図示略）の力行運転および回生運転を制御可能である。
パワードライブユニット２は、ＤＣブラシレスモータの力行運転時には、直流電源（図示略）から供給される直流電力を３相交流電力に変換し、ＤＣブラシレスモータの各相への通電を順次転流させることで交流の各相電流を通電する。
一方、ＤＣブラシレスモータの回生運転時には、ＤＣブラシレスモータの回転角に基づいて同期がとられた信号に応じて、ＤＣブラシレスモータから出力される交流の発電電力を直流電力に変換し、蓄電装置などに充電する。
【００１３】
パワードライブユニット２は、図２および図３に示すように、例えば板状のヒートシンク３の表面上に配置された支持部材４によって支持固定されている。
パワードライブユニット２は、車両上下方向において積層するように配置されたパワーモジュール１１および制御部１２および電流センサ１３と、車両左右方向ＬＲにおいてパワーモジュール１１および制御部１２および電流センサ１３に隣接するように配置されたコンデンサモジュール１４と、３相のバスバー１５と、連結バスバー１６と、を備えている。
【００１４】
パワーモジュール１１は、車両前後方向ＦＲに一列に配列されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３つの半導体モジュール２１，２１，２１によって構成されたインバータ２２を備えている。
各半導体モジュール２１は、スイッチング素子およびダイオードなどを備え、直流電源の正極および負極に接続される正極および負極の直流端子２１ａと、ＤＣブラシレスモータのコイルに接続される交流端子２１ｂと、制御部１２に接続されるゲート信号端子２１ｃと、を備えている。
【００１５】
インバータ２２は、例えば、制御部１２から出力されてゲート信号端子２１ｃに入力されるＰＷＭ信号などのゲート信号に応じて、各相毎に対をなすようにしてブリッジ接続された各スイッチング素子のオン／オフを切り替える。これによって、直流端子２１ａに入力される直流電力を３相交流電力に変換し、この３相交流電力を交流端子２１ｂから出力する。
【００１６】
制御部１２は、回路基板３１上に配置されたＣＰＵ（Central Processing Unit）などの電子回路３２を備えている。
【００１７】
電流センサ１３は、パワーモジュール１１の３つの交流端子２１ｂ，２１ｂ，２１ｂから出力されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相の交流電流を検出する。
【００１８】
電流センサ１３は、図２から図５に示すように、パワーモジュール１１側の端部からコンデンサモジュール１４に向かう方向に延びるフランジ部４１を備えている。
フランジ部４１は、３相出力端子部４２と、リブ４３と、切欠き部４４と、を備えている。
【００１９】
３相出力端子部４２は、電流センサ１３の内部を貫通することによって固定されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３つのバスバー１５，１５，１５の一端部１５ａ，１５ａ，１５ａにより構成されている。
なお、３つのバスバー１５，１５，１５の他端部１５ｂ，１５ｂ，１５ｂは、パワーモジュール１１のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３つの半導体モジュール２１，２１，２１の交流端子２１ｂ，２１ｂ，２１ｂに接続されている。バスバー１５の他端部１５ｂと半導体モジュール２１の交流端子２１ｂとは、締結部材Ｂ１による共締めによって支持部材４に締結固定されている。
【００２０】
バスバー１５は、半導体モジュール２１の交流端子２１ｂに接続された他端部１５ｂから車両上下方向ＵＤの上方Ｕに向かい立ち上がり、半導体モジュール２１の上方において電流センサ１３の内部に向かうようにして車両左右方向ＬＲに屈曲している。さらに、バスバー１５は、電流センサ１３の内部を貫通する貫通口に挿入されて、一端部１５ａをフランジ部４１の表面４１Ａ上で外部に露出させた状態で固定されている。
【００２１】
リブ４３は、フランジ部４１の表面４１Ａ上から車両上下方向ＵＤの上方Ｕに向かい突出する複数のリブ部材４３ａを備えている。
リブ４３は、３相出力端子部４２に接続されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の導電部材５１を、フランジ部４１の表面４１Ａ上において、車両前後方向ＦＲの前方Ｆまたは後方Ｒにガイド可能に形成されている。
【００２２】
切欠き部４４は、フランジ部４１の車両前後方向ＦＲの中央部の一部が切り欠けられて形成されている。
切欠き部４４は、車両上下方向ＵＤつまりパワーモジュール１１および制御部１２および電流センサ１３の積層方向において、パワーモジュール１１の３つの半導体モジュール２１，２１，２１のうち車両前後方向ＦＲの一端（例えば、前方端）に配置された半導体モジュール２１の正極および負極の直流端子２１ａ，２１ａに重なるように形成されている。
【００２３】
さらに、フランジ部４１は、車両上下方向ＵＤつまりパワーモジュール１１および制御部１２および電流センサ１３の積層方向において、パワーモジュール１１の３つの半導体モジュール２１，２１，２１のうち車両前後方向ＦＲの他端（例えば、後方端）に配置された半導体モジュール２１の正極および負極の直流端子２１ａ，２１ａに重ならないように形成されている。
【００２４】
電流センサ１３は、車両前後方向ＦＲの両端部に設けられた締結固定部１３ａ，１３ａにおいて締結部材（図示略）によって支持部材４に締結固定されている。
【００２５】
コンデンサモジュール１４は、パワーモジュール１１のインバータ２２を構成するＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３つの半導体モジュール２１，２１，２１に接続される３つの平滑コンデンサ（図示略）を備えている。
【００２６】
コンデンサモジュール１４は、車両上下方向ＵＤつまりパワーモジュール１１および制御部１２および電流センサ１３の積層方向において、３つの半導体モジュール２１，２１，２１の３対の正極および負極の直流端子２１ａ，２１ａに重なるようにして接続される３対の正極および負極の端子１４ａ，１４ａを備えている。
【００２７】
コンデンサモジュール１４は、車両前後方向ＦＲの両端部に設けられた締結固定部１４ｂ，１４ｂにおいて締結部材（図示略）によってヒートシンク３に締結固定されている。
【００２８】
連結バスバー１６は、車両前後方向ＦＲで隣り合うパワードライブユニット２，２のパワーモジュール１１，１１の直流端子２１ａ，２１ａ同士およびコンデンサモジュール１４，１４の端子１４ａ，１４ａ同士を連結する。
連結バスバー１６は、車両前後方向ＦＲで隣り合うパワードライブユニット２，２の一方のパワーモジュール１１の正極および負極の直流端子２１ａ，２１ａおよびコンデンサモジュール１４の正極および負極の端子１４ａ，１４ａに接続される一方の正極および負極の締結固定部１６ａ，１６ａを備える。
また、連結バスバー１６は、車両前後方向ＦＲで隣り合うパワードライブユニット２，２の他方のパワーモジュール１１の正極および負極の直流端子２１ａ，２１ａおよびコンデンサモジュール１４の正極および負極の端子１４ａ，１４ａに接続される他方の正極および負極の締結固定部１６ｂ，１６ｂを備える。
【００２９】
車両前後方向ＦＲで隣り合うパワードライブユニット２，２のうち前方側のパワードライブユニット２においては、車両前後方向ＦＲの後方端の半導体モジュール２１の正極および負極の直流端子２１ａ，２１ａと、これらの直流端子２１ａ，２１ａに重なるように配置されたコンデンサモジュール１４の正極および負極の端子１４ａ，１４ａと、これらの正極および負極の端子１４ａ，１４ａに重なるように配置された連結バスバー１６の一方の正極および負極の締結固定部１６ａ，１６ａとが、締結部材Ｂ２による共締めによって支持部材４に締結固定されている。
【００３０】
また、車両前後方向ＦＲで隣り合うパワードライブユニット２，２のうち後方側のパワードライブユニット２においては、車両前後方向ＦＲの前方端の半導体モジュール２１の正極および負極の直流端子２１ａ，２１ａと、これらの直流端子２１ａ，２１ａに重なるように配置されたコンデンサモジュール１４の正極および負極の端子１４ａ，１４ａと、これらの正極および負極の端子１４ａ，１４ａに重なるように配置された連結バスバー１６の他方の正極および負極の締結固定部１６ｂ，１６ｂとが、締結部材Ｂ２による共締めによって支持部材４に締結固定されている。
【００３１】
これらによって、車両前後方向ＦＲで隣り合うパワードライブユニット２，２のうち前方側のパワードライブユニット２においては、車両上下方向ＵＤにおいて電流センサ１３側からパワーモジュール１１を見たときに、連結バスバー１６の一方の正極および負極の締結固定部１６ａ，１６ａが、電流センサ１３のフランジ部４１とは重ならない位置（干渉しない位置）で露出するようになっている。
また、車両前後方向で隣り合うパワードライブユニット２，２のうち後方側のパワードライブユニット２においては、車両上下方向ＵＤにおいて電流センサ１３側からパワーモジュール１１を見たときに、連結バスバー１６の他方の正極および負極の締結固定部１６ｂ，１６ｂが、電流センサ１３の切欠き部４４から露出するようになっている。
【００３２】
上述したように、本実施の形態による電力変換装置１によれば、電流センサ１３のフランジ部４１に切欠き部４４を設け、フランジ部４１の形状を連結バスバー１６の締結固定部１６ａ，１６ｂに干渉しない形状とした。これによって、パワーモジュール１１および電流センサ１３を一体化させた後であっても、連結バスバー１６を容易に取り付けることができ、パワーモジュール１１と電流センサ１３とコンデンサモジュール１４との組み立て順序が制限されることを抑制し、組立作業性を向上させることができる。
また、パワーモジュール１１と電流センサ１３とコンデンサモジュール１４とを一体化させた状態で各種の検査を行なうことができ、電力変換装置１全体としての検査容易性を向上させることができる。
【００３３】
さらに、複数のコンデンサモジュール１４を隣り合うように近接配置した状態で連結することによって、インダクタンス成分を低下させ、共振の発生を抑制することができる。
【００３４】
また、電流センサ１３に設けたフランジ部４１において導電部材５１の接続および配索を行なうことによって、部品点数が増大することを防止しつつ、導電部材５１の配策スペースを確保し、配策自由度を増大させ、組み付け性を向上させることができる。これによって、電力変換装置１の軽量化と、設計段階の費用削減と、組み立て時間の短縮とが、可能となる。
【００３５】
また、導電部材５１を、パワーモジュール１１および制御部１２よりも上方に配置された電流センサ１３のフランジ部４１の表面４１Ａ上に配置することにより、導電部材５１が発熱した場合であっても、パワーモジュール１１および制御部１２の温度上昇を抑制することができる。
【００３６】
なお、本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、上述した実施形態はほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１  電力変換装置
１１  パワーモジュール
１３  電流センサ
１４  コンデンサモジュール
１４ａ  端子（端子部）
１６  連結バスバー（連結部材）
２１ａ  直流端子（端子部）
４１  フランジ部
４２  ３相出力端子部（出力端子部）
４３  リブ
４４  切欠き部
５１  導電部材
【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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