(57)【要約】【課題】配線長を短くして、スイッチング損失を低減する電力変換装置を提供することを課題とする。【解決手段】図１（ａ）に示すように、パワーモジュール２０は、コンデンサ３０の正極３１側に配置される第１のパワーモジュール２１と、コンデンサ３０の負極３２側に配置される第２のパワーモジュール２２とで構成されるとともに、冷却器４０の一方の面４１にコンデンサ３０と共に実装される。コンデンサ３０の上方を通過するようにして第１のパワーモジュール２１から第２のパワーモジュール２２にリードフレーム６０が掛け渡されている。さらに、第１のパワーモジュール２１に正極バスバー３３の正極折り曲げ部３５が接続され、第２のパワーモジュール２２に負極バスバー３４の負極折り曲げ部３４が接続され、リードフレーム６０の一端に電力を出力する出力バスバー６１が接続されている。【選択図】図１
2018019535.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を変換するパワーモジュールと、このパワーモジュールの近傍に配置され蓄電するコンデンサと、このコンデンサの底面及び前記パワーモジュールの底面に接触するように配置され前記コンデンサ及び前記パワーモジュールを冷却する冷却器と、前記パワーモジュール及び前記コンデンサをモールディングする樹脂モールドとを備えている電力変換装置において、
前記コンデンサは、正極に設けられる板状の正極バスバーと、この正極バスバーの一部を切り欠いて折り曲げた正極折り曲げ部と、負極に設けられる板状の負極バスバーと、この負極バスバーの一部を切り欠いて折り曲げた負極折り曲げ部とを備え、
前記パワーモジュールは、前記コンデンサの正極側に配置される第１のパワーモジュールと、前記コンデンサの負極側に配置される第２のパワーモジュールとで構成されるとともに、前記冷却器の一方の面に前記コンデンサと共に実装され、
前記コンデンサの上方を通過するようにして前記第１のパワーモジュールから前記第２のパワーモジュールにリードフレームが掛け渡され、前記第１のパワーモジュールに前記正極折り曲げ部が接続され、前記第２のパワーモジュールに前記負極折り曲げ部が接続され、前記リードフレームの一端に電力を出力する出力バスバーが接続されていることを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力を変換するパワーモジュールと、このパワーモジュールの近傍に配置され蓄電するコンデンサと、このコンデンサの底面及びパワーモジュールの底面に接触するように配置されコンデンサ及びパワーモジュールを冷却する冷却器とを備えている電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インバータやコンバータなどの電力変換装置は、電力変換回路を構成するパワーモジュールやコンデンサを構成要素とする。パワーモジュールは、内蔵するチップが発熱するため、電力変換装置にはパワーモジュールを冷却する冷却器が備えられている。
【０００３】
また、パワーモジュールとコンデンサはバスバーによって接続されており、このようなパワーモジュール、コンデンサ、冷却器を備えた電力変換装置が、各種提案されてきた（例えば、特許文献１（図１）参照）。
【０００４】
特許文献１の図１に示されるように、電力変換装置（１）（括弧付き数字は、特許文献１に記載された符号を示す。以下同様）では、パワーモジュール（１０）とコンデンサ（６０）の間に冷却器（２０）が配置されている。パワーモジュール（１０）とコンデンサ（６０）を筐体（５０）に締結する際、パワーモジュール（１０）から延びてコンデンサ（６０）に接続されるバスバー（６１）は、冷却器（２０）を回避するようにして配線されているため、配線長が長くなる。このため、各チップからコンデンサ内部を通るループが大きくなる。
【０００５】
そうすると、ＥＳＬ（寄生インダクタンス）が大きくなり下げられず、スイッチング時に発生するサージ電圧が大きくなりスイッチング損失が悪化する。さらに、サージ電圧が大きくなることで、発生するノイズも大きくなる。そのため、配線長を短くしてスイッチング損失を低減する対策が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−９５９５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、配線長を短くして、スイッチング損失を低減する電力変換装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、電力を変換するパワーモジュールと、このパワーモジュールの近傍に配置され蓄電するコンデンサと、このコンデンサの底面及び前記パワーモジュールの底面に接触するように配置され前記コンデンサ及び前記パワーモジュールを冷却する冷却器と、前記パワーモジュール及び前記コンデンサをモールディングする樹脂モールドとを備えている電力変換装置において、
前記コンデンサは、正極に設けられる板状の正極バスバーと、この正極バスバーの一部を切り欠いて折り曲げた正極折り曲げ部と、負極に設けられる板状の負極バスバーと、この負極バスバーの一部を切り欠いて折り曲げた負極折り曲げ部とを備え、
前記パワーモジュールは、前記コンデンサの正極側に配置される第１のパワーモジュールと、前記コンデンサの負極側に配置される第２のパワーモジュールとで構成されるとともに、前記冷却器の一方の面に前記コンデンサと共に実装され、
前記コンデンサの上方を通過するようにして前記第１のパワーモジュールから前記第２のパワーモジュールにリードフレームが掛け渡され、前記第１のパワーモジュールに前記正極折り曲げ部が接続され、前記第２のパワーモジュールに前記負極折り曲げ部が接続され、前記リードフレームの一端に電力を出力する出力バスバーが接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に係る発明では、パワーモジュールは、コンデンサの正極側に配置される第１のパワーモジュールと、コンデンサの負極側に配置される第２のパワーモジュールとで構成されるとともに、冷却器の一方の面にコンデンサと共に実装される。さらに、コンデンサの上方を通過するようにして第１のパワーモジュールから第２のパワーモジュールにリードフレームが掛け渡されるので、リードフレームが冷却器を回避する必要がなくループしないので、電力変換装置の配線長を短くでき、スイッチング損失を低減することができる。
【００１０】
さらに、コンデンサには、正極に設けられる板状の正極バスバーと、この正極バスバーの一部を切り欠いて折り曲げた正極折り曲げ部と、負極に設けられる板状の負極バスバーと、この負極バスバーの一部を切り欠いて折り曲げた負極折り曲げ部とが備えられている。
【００１１】
第１のパワーモジュールに正極折り曲げ部が接続され、第２のパワーモジュールに負極折り曲げ部が接続され、リードフレームの一端に電力を出力する出力バスバーが接続されているので、パワーモジュール及びコンデンサのバスバーを、コンデンサの正極バスバー及び負極バスバーと共用化されているので、各チップのループを最短にでき、より一層スイッチング損失を低減させ、高効率なインバータドライブを実現できる。
【００１２】
さらに、パワーモジュールとコンデンサを冷却器の一方の面に実装し、バスバーを接続した状態で全体をモールディングするので、防水性を向上させ、パワーモジュールやコンデンサを振動から保護することができる。
【００１３】
さらに、パワーモジュール及びコンデンサ等の構成部品をモールディングにより一体にしモジュール化することで、組み立て工数も削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る電力変換装置の構成を説明する図であり、（ａ）は電力変換装置の平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図２】本発明に係る正極バスバー（負極バスバー）の構造を説明する図であり、（ａ）は正極バスバーの正面図、（ｂ）は正極バスバーの加工途中の要部斜視図、（ｃ）は正極バスバーの加工後の要部斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
【実施例】
【００１６】
図１（ａ）に示すように、電力変換装置１０は、電力を変換するパワーモジュール２０と、このパワーモジュール２０の近傍に配置され蓄電するコンデンサ３０と、このコンデンサ３０の底面及びパワーモジュール２０の底面に接触するように配置されコンデンサ３０及びパワーモジュール２０を冷却する冷却器４０とを備えている。
【００１７】
パワーモジュール２０及びコンデンサ３０は、配線された状態でモールディングされ、樹脂モールド５０が形成されている。詳細には、樹脂モールド５０は、ポッティングにより形成されている。
【００１８】
パワーモジュール２０とコンデンサ３０を冷却器４０の一方の面４１に実装し、バスバー等を接続した状態で全体をモールディングするので、防水性を向上させ、パワーモジュール２０やコンデンサ３０を振動から保護することができる。さらに、パワーモジュール２０及びコンデンサ３０等の構成部品をモールディングにより一体にしモジュール化することで、組み立て工数も削減することができる。
【００１９】
パワーモジュール２０は、コンデンサ３０の正極３１側に配置される第１のパワーモジュール２１と、コンデンサ３０の負極３２側に配置される第２のパワーモジュール２２とで構成されており、パワーモジュール２０及びコンデンサ３０は共に冷却器４０の一方の面４１に実装されている。
【００２０】
詳細には、コンデンサ３０の正極３１側に、第１のパワーモジュール２１が複数並んで配置されており、コンデンサの負極３２側に、第２のパワーモジュール２２が複数並んで配置されている。複数の第１のパワーモジュール２１と複数の第２のパワーモジュール２２との間に、コンデンサ３０が配置されている。複数のコンデンサ３０は、正極３１と負極３２の向きをそれぞれ合わせた状態で、一列に並べられている。
【００２１】
図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、パワーモジュール２０は、絶縁基板２３にダイオード２６及びトランジスタ２７を設けたものである。なお、実施例では、トランジスタ２７はＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。また、絶縁基板２３は、セラミック板２４上に銅層２５を直接接合したＤＣＢ（ダイレクト・カッパー・ボンド）基板が好適であるが、汎用の銅箔基板であってもよい。
【００２２】
コンデンサ３０の上方を通過するようにして第１のパワーモジュール２１から第２のパワーモジュール２２にリードフレーム６０が掛け渡されている。詳細には、リードフレーム６０は、第２のパワーモジュール２２の銅層２５から延ばされ、コンデンサ３０の上方を通過し、第１のパワーモジュール２１のダイオード２６に接続されている。また、リードフレーム６０の一端に電力を出力する出力バスバー６１が接続されている。
【００２３】
第１のパワーモジュール２１のダイオード２６から延びている第１接続材２８が、第１パワーモジュール２１のトランジスタ２７に接続されている。
【００２４】
このように、パワーモジュール２０とコンデンサ３０を、冷却器４０の一方の面４１に実装し、コンデンサ３０の上方を通過するようにして第１のパワーモジュール２１から第２のパワーモジュール２２にリードフレーム６０が掛け渡されるので、リードフレーム６０が冷却器４０を回避する必要がなくループしない。結果、電力変換装置１０の配線長を短くでき、スイッチング損失を低減することができる。
【００２５】
図１（ｃ）に示すように、複数のコンデンサ３０の正極３１には、板状の正極バスバー３３が設けられ、複数のコンデンサ３０の負極３２には、板状の負極バスバー３４が設けられている。
【００２６】
図２（ａ）に示すように、正極バスバー３３は、正面視で任意の位置が切り欠かれた状態であり、側面視で切り欠かれた部分が折り曲げられ正極折り曲げ部３５が形成されている。正極折り曲げ部３５の形成方法を次に述べる。
【００２７】
図２（ｂ）に示すように、板状の正極バスバー３３に２つの切り込みが３７を形成する。
図２（ｃ）に示すように、２つの切り込み３７の間の部分を折り曲げて、正極折り曲げ部３５を形成する。なお、負極バスバー３４も同様に、負極折り曲げ部３６が形成されている。
【００２８】
図１（ｃ）に示すように、第１のパワーモジュール２１に正極折り曲げ部３５が接続され、第２のパワーモジュール２２に負極折り曲げ部３６が接続されている。詳細には、正極折り曲げ部３５は、第１のパワーモジュール２１の銅層２５に接続され、負極折り曲げ部３６は、第２のパワーモジュール２２のダイオードに接続されている。
【００２９】
また、第２のパワーモジュール２２のダイオード２６から延びている第２接続材２９が、第２パワーモジュール２２のトランジスタ２７に接続されている。
【００３０】
このような構成とすることで、パワーモジュール２０及びコンデンサ３０のバスバーが、コンデンサ３０の正極バスバー３３及び負極バスバー３４と共用化されているので、各チップのループを最短にでき、より一層スイッチング損失を低減させ、高効率なインバータドライブを実現できる。
【００３１】
尚、実施例では、コンデンサ３０を５つとしたがこれに限定されず、１つ、４つ、６つ等であっても差し支えない。
また、第１パワーモジュール２１及び第２パワーモジュール２２の個数をそれぞれ７つとしたがこれに限定されず、それぞれ３つ、６つ等であってもよい。
【００３２】
また、リードフレーム６０は、断面視、略台形としたがこれに限定されず、断面視で、湾曲状であっても矩形状であってもよく、形状は任意である。
また、電力変換装置１０は、電動車両や、いわゆるハイブリッド車両に搭載される他、舶用や一般産業用に供することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、車両に搭載される電力変換装置に好適である。
【符号の説明】
【００３４】
１０...電力変換装置、２０...パワーモジュール、２１...第１のパワーモジュール、２２...第２のパワーモジュール、３０...コンデンサ、３１...正極、３２...負極、３３...正極バスバー、３４...負極バスバー、３５...正極折り曲げ部、３６...負極折り曲げ部、４０...冷却器、４１...一方の面、５０...樹脂モールド、６０...リードフレーム、６１...出力バスバー。
【図１】
2018019535.tif 000003
【図２】
2018019535.tif 000004