(57)【要約】【課題】コンデンサモジュールの放熱性を向上させやすい電力変換装置を提供すること。【解決手段】電力変換装置は、コンデンサモジュール２と装置ケース３とを有する。コンデンサモジュール２は、コンデンサ素子２１、及び、コンデンサ素子２１を封止する封止樹脂２２を有する。装置ケース３は、電力変換回路を収容する。コンデンサモジュール２の主面は、装置ケース３に支持される被支持主面２４を構成している。被支持主面２４は、封止樹脂２２の表面で構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンデンサ素子（２１）、及び、前記コンデンサ素子を封止する封止樹脂（２２）を有するコンデンサモジュール（２）と、
電力変換回路（１１）を収容する装置ケース（３）と、を有し、
前記コンデンサモジュールの主面は、前記装置ケースに支持される被支持主面（２４）を構成しており、
前記被支持主面は、前記封止樹脂の表面で構成されている、電力変換装置（１）。
【請求項２】
前記コンデンサモジュールは、前記被支持主面の法線方向から見たとき、前記コンデンサ素子からずれた位置において、前記装置ケースに支持されている、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記被支持主面の法線方向から見たとき、前記被支持主面は、多角形状であり、前記コンデンサモジュールは、多角形状の前記被支持主面の最も長い対角線（Ｌ）の両端の領域において、前記装置ケースに支持されている、請求項１又は２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記装置ケースは、前記装置ケースに対する前記コンデンサモジュールの位置決めをする位置決め部を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記コンデンサ素子は、正側電極面（２５Ｐ）と負側電極面（２５Ｎ）とを備え、前記正側電極面又は前記負側電極面は、前記被支持主面側を向くよう配されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記コンデンサモジュールは、前記コンデンサ素子を前記装置ケース内の他の部品と接続するための接続部材（２６）をさらに有し、前記接続部材は、前記コンデンサモジュールの表面における前記被支持主面と連続的に形成された面と平行に形成された平行部（２６１ｂ）を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記装置ケース、及び、前記コンデンサモジュールの前記被支持主面の一方には凸部（２４１）、他方には係合部（３１１）が形成されており、前記コンデンサモジュールは、前記凸部と前記係合部とが係合することにより、前記装置ケースに支持されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記コンデンサモジュールは、前記被支持主面と反対側の面（２７）が、前記装置ケース内の他の部品（５、６、７）と対向するよう配されている、請求項１〜７のいずれか一項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、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、コンデンサモジュールを備えた電力変換装置が開示されている。特許文献１に記載のコンデンサモジュールは、コンデンサケース内においてコンデンサ素子を樹脂モールドしてなる。コンデンサケースの底壁には、電力変換回路を収容する装置ケースに、コンデンサモジュールを固定するための固定穴が形成されている。そして、コンデンサモジュールは、コンデンサケースの前記固定穴において、装置ケースに固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１４３２７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の電力変換装置においては、コンデンサ素子から装置ケースまでにコンデンサケースが介在することとなり、コンデンサ素子からコンデンサケースまでの放熱性の向上を図りにくい。
【０００５】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、コンデンサモジュールの放熱性を向上させやすい電力変換装置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】
【０００６】
本発明の一態様は、コンデンサ素子（２１）、及び、前記コンデンサ素子を封止する封止樹脂（２２）を有するコンデンサモジュール（２）と、
電力変換回路（１１）を収容する装置ケース（３）と、を有し、
前記コンデンサモジュールの主面は、前記装置ケースに支持される被支持主面（２４）を構成しており、
前記被支持主面は、前記封止樹脂の表面で構成されている、電力変換装置（１）にある。
【発明の効果】
【０００７】
前記電力変換装置において、コンデンサモジュールは、封止樹脂の表面で構成された被支持主面において装置ケースに支持されている。それゆえ、コンデンサ素子の熱は、封止樹脂の表面から直接的に装置ケースに放熱される。これにより、コンデンサモジュールの放熱性を向上させやすい。
【０００８】
また、被支持主面は、コンデンサモジュールの主面によって構成されている。それゆえ、コンデンサモジュールの熱を、被支持主面から効率的に装置ケースに放熱することができる。
【０００９】
以上のごとく、前記態様によれば、コンデンサモジュールの放熱性を向上させやすい電力変換装置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】
【００１０】
【図１】実施形態１における、装置ケースのケース蓋部及びコンデンサモジュールを示す斜視図。
【図２】実施形態１における、ケース蓋部、コンデンサモジュール、放電抵抗基板、リアクトル、半導体モジュール及び冷却器を示す断面図。
【図３】実施形態１における、コンデンサモジュール及び放電抵抗基板の斜視図。
【図４】実施形態１における、コンデンサモジュールの底面図。
【図５】実施形態１における、封止樹脂を省略したコンデンサモジュールの斜視図。
【図６】実施形態１における、封止樹脂を省略したコンデンサモジュールの側面図。
【図７】実施形態１における、電力変換回路を示す回路図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施形態１）
電力変換装置の実施形態につき、図１〜図７を用いて説明する。
本実施形態の電力変換装置１は、図１、図２に示すごとく、コンデンサモジュール２と装置ケース３とを有する。図２、図４に示すごとく、コンデンサモジュール２は、コンデンサ素子２１、及び、コンデンサ素子２１を封止する封止樹脂２２を有する。装置ケース３は、電力変換回路１１（図７参照）を収容する。コンデンサモジュール２の主面は、装置ケース３に支持される被支持主面２４を構成している。被支持主面２４は、封止樹脂２２の表面で構成されている。以下、本実施形態の電力変換装置１について詳説する。
【００１２】
以後、コンデンサモジュール２の長手方向をＸ方向、短手方向をＹ方向という。また、Ｘ方向とＹ方向との双方に直交する方向をＺ方向という。
また、Ｘ方向の一方側をＸ１側といい、他方側をＸ２側という。また、Ｙ方向の一方側をＹ１側といい、他方側をＹ２側という。また、Ｚ方向の一方側をＺ１側といい、他方側をＺ２側という。
【００１３】
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される車載用電力変換装置１である。図７に示すごとく、電力変換装置１は、直流電源１２と図示しない交流負荷との間に配される。電力変換装置１は、直流電源１２の直流電圧に含まれるノイズをフィルタコンデンサ１３によって除去し、昇圧コンバータ１４で直流電圧を昇圧する。そして、昇圧後の電圧を平滑コンデンサ１５によって平滑化し、平滑後の直流電圧をスイッチング回路１６によって交流電圧に変換する。このようにして得られた交流電圧を、交流負荷に印加する。
【００１４】
コンデンサモジュール２は、平滑コンデンサ１５とフィルタコンデンサ１３との双方を一体的に構成している。図４に示すごとく、コンデンサモジュール２は、複数のコンデンサ素子２１を有する。各コンデンサ素子２１は、金属化フィルムを巻回してなるフィルムコンデンサである。複数のコンデンサ素子２１は、各巻回軸の延びる方向が、互いに同じ方向となる姿勢で配されている。
【００１５】
複数のコンデンサ素子２１は、平滑コンデンサ１５を構成するコンデンサ素子２１である平滑コンデンサ素子２１１と、フィルタコンデンサ１３を構成するコンデンサ素子２１であるフィルタコンデンサ素子２１２とを有する。複数の平滑コンデンサ素子２１１は、互いに並列接続されている。同様に、複数のフィルタコンデンサ素子２１２は、互いに並列接続されている。
【００１６】
平滑コンデンサ素子２１１は、Ｚ方向から見たとき、Ｘ方向に長尺な略楕円状である。そして、平滑コンデンサ素子２１１は、Ｘ方向に３列、Ｙ方向に３列、計９つ、並んで配されている。
【００１７】
フィルタコンデンサ素子２１２は、Ｚ方向から見たとき、Ｙ方向に長尺な略楕円形状である。フィルタコンデンサ素子２１２は、Ｙ方向に２つ並んで配されている。２つのフィルタコンデンサ素子２１２は、９つの平滑コンデンサ素子２１１におけるＸ１側に配されている。
【００１８】
図２に示すごとく、コンデンサ素子２１は、正側電極面２５Ｐと負側電極面２５Ｎとを備える。負側電極面２５Ｎは、コンデンサモジュール２の被支持主面２４側を向くよう配されている。本実施形態において、負側電極面２５Ｎは、被支持主面２４と平行である。
【００１９】
図５、図６に示すごとく、コンデンサモジュール２は、コンデンサ素子２１を装置ケース３内の他の部品と接続するための接続部材２６を有する。接続部材２６は、フィルタコンデンサ素子２１２の正側電極面２５Ｐに接続されたフィルタバスバ２６１と、平滑コンデンサ素子２１１の正側電極面２５Ｐに接続された平滑バスバ２６２と、フィルタコンデンサ素子２１２の負側電極面２５Ｎ及び平滑コンデンサ素子２１１の負側電極面２５Ｎに接続された負極バスバ２６３と、を有する。なお、図２においては、接続部材２６の図示を省略している。
【００２０】
図６に示すごとく、フィルタバスバ２６１は、フィルタコンデンサ素子２１２の正側電極面２５ＰとＺ方向に対向するフィルタ対向部２６１ａを有する。また、フィルタバスバ２６１は、コンデンサモジュール２の表面における被支持主面２４と連続的に形成された面と平行に形成された平行部２６１ｂを有する。本実施形態において、平行部２６１ｂは、コンデンサモジュール２のＸ１側の表面と平行に形成されている。平行部２６１ｂは、Ｘ方向に長尺である。平行部２６１ｂは、Ｘ方向において、複数のコンデンサ素子２１の一端から他端の略全領域に形成されている。
【００２１】
図５、図６に示すごとく、フィルタバスバ２６１は、平行部２６１ｂから延設された正側ＤＤＣ接続部２６１ｃ、正側昇圧コンバータ接続部２６１ｄ、及び正側バッテリ接続部２６１ｅを有する。正側ＤＤＣ接続部２６１ｃは、フィルタバスバ２６１を図示しないＤＣ−ＤＣコンバータに接続するためのものである。正側昇圧コンバータ接続部２６１ｄは、フィルタバスバ２６１を昇圧コンバータ１４に接続するためのものである。正側バッテリ接続部２６１ｅは、フィルタバスバ２６１をバッテリに接続するためのものである。正側ＤＤＣ接続部２６１ｃは、平行部２６１ｂの一端部から延設されており、正側バッテリ接続部２６１ｅは、平行部２６１ｂの他端部から延設されている。そして、正側昇圧コンバータ接続部２６１ｄは、Ｘ方向における平行部２６１ｂの略中央部から延設されている。
【００２２】
図６に示すごとく、平滑バスバ２６２は、平滑コンデンサ素子２１１の正側電極面２５ＰとＺ方向に対向する平滑対向部２６２ａと、平滑対向部２６２ａから延設され、インバータと接続するための正側インバータ接続部２６２ｂと、を有する。正側インバータ接続部２６２ｂは、平滑対向部２６２ａのＹ１側に形成されている。
【００２３】
図５、図６に示すごとく、負極バスバ２６３は、複数のコンデンサ素子２１の負側電極面２５ＮにＺ方向に対向する負側対向部２６３ａを有する。また、負極バスバ２６３の負側対向部２６３ａからは、負極バスバ２６３をＤＣ−ＤＣコンバータに接続するための負側ＤＤＣ接続部２６３ｂと、負極バスバ２６３をインバータに接続するための負側インバータ接続部２６３ｃと、負極バスバ２６３をバッテリに接続するための負側バッテリ接続部２６３ｄとを有する。負側ＤＤＣ接続部２６３ｂは、正側ＤＤＣ接続部２６１ｃとＸ方向に隣り合うよう配されている。本実施形態においては、負側インバータ接続部２６３ｃの一部と正側インバータ接続部２６２ｂの一部とは、低インダクタンス化を図るべく、絶縁シート１７を介してＺ方向に近接して対向するよう配されている。正側バッテリ接続部２６１ｅは、負側対向部２６３ａのＸ１側端部かつＹ１側端部から延設されている。
【００２４】
図４に示すごとく、複数のコンデンサ素子２１、及びこれらに接続された接続部材２６は、封止樹脂２２の内側に埋設されている。封止樹脂２２は、平滑コンデンサ素子２１１及びフィルタコンデンサ素子２１２をまとめて内包している。なお、接続部材２６におけるコンデンサモジュール２と他の部品とを接続する端子部は、封止樹脂２２から露出している。
【００２５】
図３、図４に示すごとく、封止樹脂２２は、Ｘ方向に長尺、Ｙ方向に短尺な略直方体形状を呈している。本実施形態において、コンデンサモジュール２は、それ専用のケースは存在せず、封止樹脂２２の表面の概ね全体がコンデンサモジュール２の全体の表面を構成している。コンデンサモジュール２は、Ｚ１側の面、Ｚ２側の面のそれぞれに主面を有する。そして、封止樹脂２２のＺ２側を向く主面が被支持主面２４である。なお、コンデンサモジュール２の主面とは、コンデンサモジュール２の厚み方向を向く面である。本実施形態において、コンデンサモジュール２の主面は、コンデンサモジュールの側面よりも面積が大きい。
【００２６】
図２に示すごとく、装置ケース３、及び、コンデンサモジュール２の被支持主面２４の一方には凸部２４１、他方には係合部３１１が形成されている。本実施形態においては、装置ケース３に係合部３１１が形成されており、コンデンサモジュール２の被支持主面２４に凸部２４１が形成されている。凸部２４１は、被支持主面２４において、Ｚ２側に突出するピン状に形成されている。係合部３１１は、装置ケース３において、Ｚ方向に貫通した孔である。そして、コンデンサモジュール２は、凸部２４１が係合部３１１に挿入嵌合されることにより、凸部２４１と係合部３１１とが係合し、これにより、装置ケース３に支持されている。装置ケース３の係合部３１１は、装置ケース３に対するコンデンサモジュール２の位置決めをする位置決め部としての役割も有する。なお、本実施形態において、装置ケース３は、Ｚ２側に開口部を有する図示しないケース本体部と、ケース本体部の開口部を閉塞するケース蓋部３１とを有し、コンデンサモジュール２は、ケース蓋部３１に支持されている。
【００２７】
図４に示すごとく、被支持主面２４の法線方向（すなわちＺ方向）から見たとき、被支持主面２４は、多角形状であり、凸部２４１は、コンデンサモジュール２は、多角形状の被支持主面２４の最も長い対角線（以後、最長対角線Ｌという。）の両端の領域にそれぞれ形成されている。これにより、コンデンサモジュール２は、最長対角線Ｌの両端の領域において、装置ケース３に支持されている。なお、本実施形態において、Ｚ方向から見たとき、凸部２４１は、最長対角線Ｌと重なる位置に形成されている必要はなく、最長対角線Ｌの両端近辺に形成されていればよい。
【００２８】
図４に示すごとく、コンデンサモジュール２は、被支持主面２４の法線方向から見たとき、コンデンサ素子２１からずれた位置において、装置ケース３に支持されている。すなわち、凸部２４１は、コンデンサ素子２１とＺ方向に重ならない位置に形成されている。
【００２９】
コンデンサモジュール２における被支持主面２４と反対側の面（以下、便宜的に、反対側面２７という。）には、放電抵抗基板４が配されている。放電抵抗基板４は、貫通孔が形成されており、当該貫通孔に、反対側面２７に形成された突出部２７１を挿入することにより、コンデンサモジュール２に固定されている。なお、図１において、突出部の図示は省略している。
【００３０】
図２に示すごとく、コンデンサモジュール２は、反対側面２７が、装置ケース３内の他の部品と対向するよう配されている。本実施形態において、反対側面２７は、Ｚ方向において、リアクトル５、半導体モジュール６、及び冷却器７と対向している。リアクトル５は昇圧コンバータ１４を構成するものであり、半導体モジュール６はスイッチング回路１６を構成するものであり、冷却器７は半導体モジュール６を冷却するものである。
【００３１】
次に、本実施形態の作用効果につき説明する。
電力変換装置１において、コンデンサモジュール２は、封止樹脂２２の表面で構成された被支持主面２４において装置ケース３に支持されている。それゆえ、コンデンサ素子２１の熱は、封止樹脂２２の表面から直接的に装置ケース３に放熱される。これにより、コンデンサモジュール２の放熱性を向上させやすい。
【００３２】
また、被支持主面２４は、コンデンサモジュール２の主面によって構成されている。それゆえ、コンデンサモジュール２の熱を、被支持主面２４から効率的に装置ケース３に放熱することができる。
【００３３】
また、コンデンサモジュール２は、被支持主面２４の法線方向から見たとき、コンデンサ素子２１からずれた位置において、装置ケース３に支持されている。それゆえ、装置ケース３からの振動がコンデンサモジュール２内のコンデンサ素子２１に直接的に伝わることを抑制でき、コンデンサ素子２１の耐振性の向上を図ることができる。
【００３４】
また、コンデンサモジュール２は、被支持主面２４の最長対角線Ｌの両端の領域において、装置ケース３に支持されている。それゆえ、装置ケース３に対するコンデンサモジュール２の支持箇所を少なくしても、装置ケース３に強固に固定しやすい。これによって、容易にコンデンサ素子２１の耐振性の向上を図ることができる。
【００３５】
また、装置ケース３は、装置ケース３に対するコンデンサモジュール２の位置決めをする位置決め部（本実施形態においては係合部３１１）を有する。それゆえ、装置ケース３に対するコンデンサモジュール２の組付性を向上させやすい。
【００３６】
また、コンデンサ素子２１の負側電極面２５Ｎは、被支持主面２４側を向くよう配されている。それゆえ、コンデンサ素子２１の熱を、負側電極面２５Ｎ、被支持主面２４を介して、効率的に装置ケース３に放熱しやすい。
【００３７】
また、接続部材２６は、コンデンサモジュール２の表面における被支持主面２４と連続的に形成された面と平行に形成された平行部２６１ｂを有する。それゆえ、コンデンサ素子２１の熱を、平行部２６１ｂを介して、被支持主面２４と連続的に形成された面、すなわち被支持主面２４以外からも、効率的に放熱することができる。
【００３８】
また、コンデンサモジュール２は、コンデンサモジュール２の凸部２４１と装置ケース３の係合部３１１とが係合することにより、装置ケース３に支持されている。それゆえ、凸部２４１と係合部３１１とを係合させることにより、コンデンサモジュール２を装置ケース３に支持させることができるため、電力変換装置１の生産性向上を図りやすい。
【００３９】
また、コンデンサモジュール２は、被支持主面２４と反対側の面が、装置ケース３内の他の部品と対向するよう配されている。それゆえ、電力変換装置１全体の小型化を図りやすい。また、コンデンサモジュール２の熱は、主に被支持主面２４から装置ケース３に放熱されるため、コンデンサモジュール２の被支持主面２４と反対側の面を装置ケース３内の他の部品と対向するように配置しても、コンデンサモジュール２から他の部品に熱影響を与えにくい。
【００４０】
以上のごとく、本実施形態によれば、コンデンサモジュールの放熱性を向上させやすい電力変換装置を提供することができる。
【００４１】
本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。例えば、被支持主面と装置ケースの壁面との間に、接着剤を配することにより、被支持主面を装置ケースに支持してもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１  電力変換装置
１１  電力変換回路
２  コンデンサモジュール
２１  コンデンサ素子
２２  封止樹脂
２４  被支持主面
３  装置ケース
【図１】
2019041482.tif 000003
【図２】
2019041482.tif 000004
【図３】
2019041482.tif 000005
【図４】
2019041482.tif 000006
【図５】
2019041482.tif 000007
【図６】
2019041482.tif 000008
【図７】
2019041482.tif 000009