(57)【要約】【課題】  各発熱部品を効率的に冷却することによる電力変換装置の小型化とすることを目的とする。【解決手段】  電力変換装置は、昇圧リアクトル（６２０）、平滑用コンデンサ（５００）、パワー回路体（３００）、放熱部材（２０、６８０）、を備える。パワー回路体の放熱面の高さは、パワー回路体の厚さよりも大きい。前記放熱部材は、パワー回路体（３００）と昇圧リアクトル（６２０）の間に配置される第１放熱部材（６８０）と、当該第１放熱部材と接続される第２放熱部材（２０）と、を有する。パワー回路体（３００）は、前記放熱面の前記高さ方向と直交する面が前記第１放熱部材（６８０）と対向するように配置される。第２放熱部材（２０）は、前記放熱面の前記高さ方向に沿って形成され、コンデンサモジュール（５００）は、第２放熱部材（２０）を挟んでパワー回路体（３００）と対向して配置される。【選択図】  図７
2015053776.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力を昇圧する昇圧回路を構成する昇圧リアクトルと、
昇圧された直流電力を平滑化する平滑用のコンデンサモジュールと、
パワー半導体素子を有するパワー回路体と、
前記パワー回路体を放熱する放熱部材と、を備え、
前記パワー回路体は、前記パワー半導体素子と対向する放熱面を有し、
前記放熱面は、当該放熱面の高さ方向の長さが前記パワー回路体の厚み方向の長さよりも大きくなるように形成され、
前記放熱部材は、前記パワー回路体と前記昇圧リアクトルの間に配置される第１放熱部材と、当該第１放熱部材と接続される第２放熱部材と、を有し、
前記パワー回路体は、前記放熱面の前記高さ方向と直交する面が前記第１放熱部材と対向するように配置され、
前記第２放熱部材は、前記放熱面の前記高さ方向に沿って形成され、
前記コンデンサモジュールは、前記第２放熱部材を挟んで前記パワー回路体と対向して配置される電力変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置であって、
前記パワー回路体は、当該パワー回路体と前記コンデンサモジュールの配置方向が前記放熱面の前記高さ方向と直交しかつ前記パワー回路体の前記厚み方向と直交する方向となるように配置され、
さらに前記パワー回路体は、当該パワー回路体の前記厚み方向に複数配置される電力変換装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電力変換装置であって、
前記第２放熱部材を跨いで前記複数のパワー回路体と前記コンデンサモジュールを接続する接続バスバーを備える電力変換装置。
【請求項４】
請求項３に記載のいずれかの電力変換装置であって、
前記パワー回路体は、前記昇圧回路を構成する昇圧用パワー回路体と、直流電力を交流電力に変換するインバータ用パワー回路体と、を有する電力変換装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電力変換装置であって、
前記接続バスバーは、前記昇圧用パワー回路体及び前記インバータ用パワー回路体を並列に接続する一体の部材である電力変換装置。
【請求項６】
請求項３又は４に記載のいずれかの電力変換装置であって、
前記パワー回路体は、電気自動車又はハイブリッド自動車の発電用モータを制御駆動する発電用インバータに用いられる第１パワー回路体と、前記電気自動車又は前記ハイブリッド自動車の駆動用モータを制御駆動する駆動用インバータに用いられる第２パワー回路体と、を有する電力変換装置。
【請求項７】
請求項６に記載の電力変換装置であって、
前記接続バスバーは、前記第１パワー回路体及び前記第２パワー回路体を並列に接続する一体の部材である電力変換装置。
【請求項８】
請求項３ないし７に記載のいずれかの電力変換装置であって、
前記接続バスバーと前記放熱部材とを接続するバスバー冷却部材を備える電力変換装置。
【請求項９】
請求項１ないし８に記載のいずれかの電力変換装置であって、
前記放熱部材は、壁部と底部によって冷却冷媒を流す流路空間を形成する流路形成体を構成し、
前記第１放熱部材は、前記流路空間と前記昇圧リアクトルの間に形成された前記底部を構成し、
前記第２放熱部材は、前記放熱面の前記高さ方向に沿って形成された前記壁部を構成し、
前記パワー回路体は、前記流路空間内に配置される電力変換装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の電力変換装置であって、
前記流路形成体は、当該流路形成体に形成された開口部を前記第２放熱部材で塞ぐことにより前記流路空間が形成される電力変換装置。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載のいずれかの電力変換装置であって、
前記流路形成体は、第１流路と、当該第１流路と繋がる第２流路と、を形成し、
前記パワー回路体は、前記第１流路に配置され、
前記第２流路は、前記第１流路と前記コンデンサモジュールの間に形成される電力変換装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１に記載のいずれかの電力変換装置であって、
前記コンデンサモジュールは、コンデンサセルと、当該コンデンサセルに接続されるコンデンサバスバーとを備え、
前記コンデンサバスバーは、前記コンデンサセルと前記放熱部材の間に配置される電力変換装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の電力変換装置であって、
前記コンデンサモジュールと前記放熱部材を接続するコンデンサ放熱部材を備える電力変換装置。
【請求項１４】
請求項１ないし１３に記載のいずれかの電力変換装置であって、
前記昇圧回路を構成する昇圧コンデンサを備え、
前記昇圧コンデンサは、前記第１放熱部材を挟んで前記パワー回路体とは反対側に配置され、
前記昇圧コンデンサは、前記昇圧リアクトルと接続される正極側昇圧コンデンサバスバーと、前記コンデンサモジュールと接続される負極側昇圧コンデンサバスバーと、を有し、
前記負極側昇圧コンデンサバスバーは、前記正極側昇圧コンデンサバスバーよりも前記コンデンサモジュールに近い位置に形成される電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電力変換装置に関し、特にハイブリッド自動車や電気自動車に用いられる電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）や電気自動車（ＥＶ）は、バッテリに蓄えられた直流電力を電力変換装置により交流電力に変換し、モータに交流電力を出力し駆動する。このような電力変換装置において、バッテリの電圧を昇圧させる昇圧回路を設けてバッテリ電圧以上の電圧をインバータ回路に出力させることより大きなトルクを発生させるなどの高出力密度化をすることができる。
【０００３】
一方で、モータを駆動する電力変換装置は大電流が流れるため、電力を変換するスイッチング用の半導体素子や、電流を伝達するバスバーの損失に起因する発熱量が大きく、発熱部品の熱対策が必須である。昇圧回路一体型インバータ装置の部品の発熱を課題とする文献としては、特許文献１がある。特許文献１では、昇圧回路を備えた電力変換装置において、昇圧回路を構成するリアクトル及び直流電力平滑用のコンデンサモジュールをウォータージャケットの下面に、電力変換するパワーモジュールをウォータージャケットの上面に配置する構成により、発熱部品の冷却を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１０５３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１の電力変換装置はウォータージャケットを挟んで一方側にコンデンサモジュール及び昇圧リアクトル、他方側にパワーモジュールを配置することで、各発熱部品の冷却を行っている。しかしながら、車載用の電力変換装置においては、その載置スペースの省面積化の要求もあり、省載置面積を実現するためには各発熱部品をより効率的に冷却することが望まれる。
【０００６】
そこで本発明の目的は、各発熱部品を効率的に冷却することによる電力変換装置の小型化とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る電力変換装置は、直流電力を昇圧する昇圧回路を構成する昇圧リアクトルと、昇圧された直流電力を平滑化する平滑用のコンデンサモジュールと、パワー半導体素子を有するパワー回路体と、前記パワー回路体を放熱する放熱部材と、を備え、前記パワー回路体は、前記パワー半導体素子と対向する放熱面を有し、前記放熱面は、当該放熱面の高さ方向の長さが前記パワー回路体の厚み方向の長さよりも大きくなるように形成され、前記放熱部材は、前記パワー回路体と前記昇圧リアクトルの間に配置される第１放熱部材と、当該第１放熱部材と接続される第２放熱部材と、を有し、前記パワー回路体は、前記放熱面の前記高さ方向と直交する面が前記第１放熱部材と対向するように配置され、前記第２放熱部材は、前記放熱面の前記高さ方向に沿って形成され、前記コンデンサモジュールは、前記第２放熱部材を挟んで前記パワー回路体と対向して配置される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、各発熱部品が効率的に冷却できることから部品の小型化ができ、電力変換装置の小型化に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】電力変換装置１００の電気回路の構成図である。
【図２】電力変換装置１００の外観斜視図である。
【図３】電力変換装置１００の分解斜視図である。
【００１０】
【図４】筐体１０の斜視図である。
【図５（ａ）】パワー半導体モジュール３００の外観斜視図である。
【図５（ｂ）】図５（ａ）の方向Ｃから見たパワー半導体モジュール３００の正面図である。
【図５（ｃ）】図５（ａ）の方向Ｄから見たパワー半導体モジュール３００の側面図である。
【図６】図２の断面Ａで切ったときの電力変換装置１００の断面図である。
【図７】図２の断面Ｂで切ったときの電力変換装置１００の断面図である。
【図８】筐体１０を下蓋１２側から見たときの下視図である。
【図９（ａ）】電力変換装置１００内部の部品配置を示す下視図である。
【図９（ｂ）】図９（ａ）に示す図からバスバー押さえ３７０及び電流センサ３５０を取り外した状態を示す下視図である。
【図１０】筐体１０を上蓋１１側から見たときの上視図である。
【図１１】電力変換装置１００内部の部品配置を示す上視図である。
【図１２（ａ）】端子台４００の外観斜視図である。
【図１２（ｂ）】端子台４００の外観斜視図である。
【図１２（ｃ）】端子台４００の外観斜視図である。
【図１２（ｄ）】端子台４００内部の交流出力バスバー４３０の配置を説明する透過斜視図である。
【図１３（ａ）】交流バスバー３３５ａ、３３５ｂ、電流センサ３５０、バスバー押さえ３７０を端子台４００に組み付ける工程を示す分解斜視図である。
【図１３（ｂ）】端子台４００に交流バスバー３３５ａ、３３５ｂ、電流センサ３５０、バスバー押さえ３７０を組み付けた状態を示す斜視図である。
【図１３（ｃ）】端子台４００において、封止部材４１０を不図示とした透過斜視図である。
【図１３（ｄ）】図１３（ｂ）の断面Ｅで切断したときの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明に係る電力変換装置の実施の形態について説明する。なお、各図において同一要素については同一の符号を記し、重複する説明は省略する。
【００１２】
図１は、本実施形態に係る電力変換装置１００の電気回路の構成図である。以下では、半導体素子として絶縁ゲート型バイポーラトランジスタを使用しており、以下略してＩＧＢＴと記す。
【００１３】
電力変換装置１００は、バッテリ２００から伝達される直流電流が電源直流入力コネクタ２１０から入力される。入力された直流電流は、昇圧回路部６００に供給される。昇圧回路部６００は、昇圧コンデンサ６１０、昇圧リアクトル６２０、パワー半導体モジュール６３０を含んで構成される。
【００１４】
パワー半導体モジュール６３０は、上アームのＩＧＢＴとダイオード、下アームのＩＧＢＴとダイオードとで構成される。昇圧コンデンサ６１０は、その一端がバッテリ２００の正極側と接続され、他端がバッテリ２００の負極側に接続される。昇圧リアクトル６２０は、当該昇圧リアクトル６２０の一端が昇圧コンデンサ６１０の一端と接続される。昇圧リアクトル６２０の他端は、パワー半導体モジュール６３０の中間電極６３１と接続される。パワー半導体モジュール６３０の下アームを構成するＩＧＢＴのエミッタ側に形成される負極端子６３３は、昇圧コンデンサ６１０の他端と接続される。
【００１５】
昇圧回路部６００が有するパワー半導体モジュール６３０の正極端子６３２は、直流電流を平滑化するためのコンデンサモジュール５００の一端に接続される。パワー半導体モジュール６３０の負極端子６３３は、コンデンサモジュール５００の他端に接続される。また、コンデンサモジュール５００と並列に、放電抵抗５９０が接続される。バッテリ２００から供給され、昇圧回路部６００で昇圧された高電圧の直流電力は、コンデンサモジュール５００に入力される。
【００１６】
コンデンサモジュール５００の一端は、パワー半導体モジュールの正極側端子３１０に接続される。コンデンサモジュール５００の他端は、パワー半導体モジュールの負極側端子３２０に接続される。本実施形態の電力変換装置１００においては、複数のパワー半導体モジュール３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄ、３００ｅ及び３００ｆが用いられる。本実施形態においては、パワー半導体モジュール３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄ、３００ｅ、３００ｆ及び６３０は特に構成上の差異は設けていないが、基本機能が同一であれば各パワー半導体モジュールによって構成を変更しても構わない。また、本実施形態では、スイッチング用パワー半導体素子としてＩＧＢＴを用いているが、金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ（略してＭＯＳＦＥＴと記す）を用いてもよい。この場合は、ＩＧＢＴと並列に接続されるダイオードは不要となる。
【００１７】
本実施形態の電力変換装置１００は、パワー半導体モジュール３００ａ、３００ｂ及び３００ｃの交流端子３３０から、交流コネクタ１５０ａを介して交流電力を出力する。パワー半導体モジュール３００ａ、３００ｂ及び３００ｃは、出力しようとする交流電力のＵ相、Ｖ相及びＷ相の３相に対応する。これらの３相は、モータジェネレータの電機子巻線の３相の各相巻線に対応している。また、電力変換装置１００は、パワー半導体モジュール３００ｄ、３００ｅ及び３００ｆの交流端子３３０から、交流コネクタ１５０ｂを介して交流電力を出力する。
【００１８】
また、電力変換装置１００は、交流電力をパワー半導体モジュール３００ａ〜３００ｃ又は３００ｄ〜３００ｆのいずれか、若しくはパワー半導体モジュール３００ａ〜３００ｃ及び３００ｄ〜３００ｆの両方を用いて直流電力に変換し、バッテリ２００に蓄積する。また、パワー半導体モジュール３００ｄ〜３００ｆよりなるインバータ回路が回生エネルギーにより変換した電力をパワー半導体モジュール３００ａ〜３００ｃよりなるインバータ回路で再び交流電力に変換し、モータに当該電力を供給する。
【００１９】
図２は、本実施形態に係る電力変換装置１００の外観斜視図である。電力変換装置１００は、図１に示した回路部品を筐体１０内に収納する。筐体１０は、略直方体形状のケースであり、その上面側に上蓋１１が配置され、下面側に下蓋が配置される。さらに電力変換装置１００は、筐体１０の側壁側において、電源直流入力コネクタ２１０、交流コネクタ１５０ａ及び１５０ｂ、制御信号入力コネクタ７１０、入口配管２５ａ、出口配管２５ｂ（不図示）が配置される。
【００２０】
交流コネクタ１５０ａは、筐体１０の一側面配置される。交流コネクタ１５０ｂは、交流コネクタ１５０ａが配置される筐体１０の一側面に、交流コネクタ１５０ａと隣接して配置される。また、交流コネクタ１５０ａ及び１５０ｂは、下蓋１２よりも上蓋１１に近い位置に形成される。上蓋１１には、交流コネクタ１５０ａ及び１５０ｂが配置される側の一側面に沿って開口が形成され、当該開口を塞ぐようにアクセスホールカバー１５が配置される。電力変換装置１００をモータジェネレータと接続する際には、該アクセスホールカバー１５を取り外し、筐体１０内部の交流端子との接続作業を行う。
【００２１】
図３は、本実施形態の電力変換装置１００の分解斜視図である。筐体１０は、冷却冷媒を流す流路を形成する流路形成体２０を備える。流路形成体２０は、筐体１０の収納空間内に形成されると共に、筐体１０に固定されて形成される。筐体１０内において、流路形成体２０の上方には、水路カバー６８０、昇圧コンデンサ６１０、昇圧リアクトル６２０、制御回路基板７００、制御信号入力コネクタ７１０、制御回路基板取り付け板７５０が配置される。筐体１０内において、流路形成体２０の下方には、パワー半導体モジュール３００、交流バスバー３３５、電流センサ３５０、駆動回路基板８００が配置される。コンデンサモジュール５００と端子台４００は、流路形成体２０の側部に配置される。これらの部品の配置関係は、以降図面を用いて詳しく説明される。
【００２２】
図４は、筐体１０の斜視図である。上述のように、筐体１０には流路形成体２０が固定された状態で形成される。流路形成体２０の側部には、コンデンサ収納部５０が形成される。コンデンサ収納部５０は、流路形成体２０と筐体１０の内壁の間の空間に形成される空間であり、筐体１０の上面側から下面側まで貫通して形成される。
【００２３】
コンデンサ収納部５０とは流路形成体２０を挟んで反対側の筐体１０壁面には、交流コネクタ１５０ａ及び１５０ｂが形成される。交流コネクタ１５０ａ、１５０ｂは、後述する端子台４００の交流出力バスバー出力端子４３２とモータに繋がる外部端子との接続部である。端子台４００は、後述するように、コンデンサモジュール５００と同様に、流路形成体２０と筐体１０の内壁の間の空間に配置される。
【００２４】
また、交流コネクタ１５０ａ、１５０ｂが形成される筐体１０の面とは異なる面には、直流コネクタ用開口２３０が形成される。直流コネクタ用開口２３０には、電源直流入力コネクタ２１０が図２に示されるように設置される。
【００２５】
図５（ａ）は、パワー半導体モジュール３００の外観斜視図である。パワー半導体モジュール３００は、図１の回路構成図に示されるように、インバータ回路のＵ相、Ｖ相あるいはＷ相のいずれか１相の上下アームを構成するＩＧＢＴ及びダイオードを有する。パワー半導体モジュール３００は、上アームＩＧＢＴのコレクタ側に接続される正極側端子３１０と、下アームＩＧＢＴのエミッタ側に接続される負極側端子３２０と、上アームＩＧＢＴのエミッタ側に接続される交流端子３３０と、ＩＧＢＴの駆動を制御する制御端子３４０と、を有する。本実施例のパワー半導体モジュールは、有底筒型形状のケースの開口から正極側端子３１０、負極側端子３２０、交流端子３３０、制御端子３４０が突出して形成される。正極側端子３１０と負極側端子３２０は、互いに対向した状態でケースから突出している。
【００２６】
パワー半導体モジュール３００のケースは、放熱フィンが形成された放熱部３０５を有する。放熱部３０５は、パワー半導体モジュール３００のケースの他の面よりも幅広の面に形成される。また、放熱部３０５は、パワー半導体モジュール３００のケース内部にパワー半導体素子を挟むように、ケース両面に形成される。放熱部３０５には、放熱フィン３０５ａが形成される。
【００２７】
パワー半導体モジュール３００はさらに、当該パワー半導体モジュール３００を流路形成体２０に固定するための固定部３６０を有する。パワー半導体モジュール３００は、筐体１０の下蓋１２側から、正極側端子３１０等を下蓋１２側に突出するように、流路形成体２０に挿入される。パワー半導体モジュール３００は、流路形成体２０の下面側に形成されたネジ穴に対して固定部３６０を固定することにより、流路形成体２０に固定される。
【００２８】
図５（ｂ）は、図５（ａ）の方向Ｃから見たパワー半導体モジュール３００の正面図である。図５（ｃ）は、図５（ａ）の方向Ｄから見たパワー半導体モジュール３００の側面図である。
【００２９】
本実施例において、パワー半導体モジュール３００はパワー半導体素子と対向する放熱面を形成する放熱部３０５を有する。パワー半導体モジュール３００は、略直方体形状を成している。放熱部３０５は、他の面よりも幅広の面に形成される。
【００３０】
ここで、本実施例のパワー半導体モジュール３００について、高さ方向及び厚さ方向を以下のように定義する。
【００３１】
パワー半導体モジュール３００の高さ方向は、パワー半導体モジュール３００の各端子（正極側端子３１０、負極側端子３２０、交流端子３３０）の突出方向とする。電力変換装置１００においては、当該高さ方向は、パワー半導体モジュール３００を冷却するための冷媒の流れ方向と垂直な方向である。図５（ｂ）には、放熱部３０５の高さ方向の長さ３０２を示している。以下、本実施例において高さ方向を前記のように定義する。
【００３２】
パワー半導体モジュール３００の厚さ方向は、パワー半導体素子（ＩＧＢＴ及びダイオード）の実装面と垂直な方向とする。当該厚さ方向は、冷媒の流れ方向と垂直し、かつパワー半導体モジュール３００の高さ方向と垂直する方向である。パワー半導体モジュール３００において、放熱部３０５とパワー半導体素子は、当該パワー半導体モジュール３００の厚さ方向に積層されている。図５（ｃ）には、パワー半導体モジュール３００の厚さ方向の長さ３０３を示している。
【００３３】
本実施形態のパワー半導体モジュール３００は、パワー半導体素子に対して両面に放熱部３０５が形成される。放熱部３０５は、電力変換装置１００において流路形成体２０の形成する冷媒流路内で冷媒と直接接し、熱交換を行う。一方、パワー半導体モジュール３００は、厚さ方向にはあまり大きくならないよう形成されている。すなわち、パワー半導体モジュール３００の放熱部３０５は、当該放熱部３０５の高さ方向の長さ３０２がパワー半導体モジュール３００の厚み方向の長さ３０３よりも大きくなるように形成される。このように、放熱部３０５の高さ方向の長さ３０２をパワー半導体モジュール３００の厚み方向の長さ３０３よりも大きくなるように形成することで、冷媒との接触面積を大きくとり、効率的にパワー半導体素子を冷却する。
【００３４】
パワー半導体モジュール３００は、バイパス流抑制部材３０１を有する。バイパス流抑制部材３０１は、パワー半導体モジュール３００の開口側に形成されたフランジと、放熱フィン３０５ａの間に配置される。バイパス流抑制部材３０１は、当該バイパス流抑制部材３０１と放熱フィン３０５ａの配列方向がパワー半導体モジュール３００の高さ方向に沿って配置されている。これにより、電力変換装置１００において冷媒は、効率的に放熱フィン３０５ａの形成領域を流れ、冷却効率が向上する。
【００３５】
本実施例の電力変換装置１００は、図１に示した昇圧回路部６００に用いるパワー半導体モジュール６３０もパワー半導体モジュール３００とほぼ同様の構成を有する。この際、パワー半導体モジュール６３０は、パワー半導体モジュール３００の正極側端子３１０に換えて正極端子６３２を有し、負極側端子３２０に換えて負極端子６３３を有し、交流端子３３０に換えて中間端子６３１を有する。パワー半導体モジュール６３０に用いる半導体素子は、パワー半導体モジュール３００と同じものを用いても良いし、要求される性能に応じて異なるものを使用しても良い。
【００３６】
図６は、図２の断面Ａで切ったときの電力変換装置１００の断面図である。流路形成体２０は、筐体１０の内部空間において、略中央付近に形成される。筐体１０内の空間は、流路形成体２０よりも下方の第１空間８０と、流路形成体２０より上方の第２空間９０とに分けられる。
【００３７】
流路形成体２０の流路空間は、下側はパワー半導体モジュール３００によって塞がれ、上側は水路カバー６８０によって塞がれることによって形成される。パワー半導体モジュール３００の端子は駆動回路基板８００の配置方向に向かって形成される。
【００３８】
第１空間８０には、正極接続バスバー５２０ａ、負極接続バスバー５２０ｂ、交流バスバー３３５、駆動回路基板８００が配置される。駆動回路基板８００は、第１空間８０において、パワー半導体モジュール３００の制御端子３４０と接続される。
【００３９】
図９（ｂ）において後述されるように、正極接続バスバー５２０ａ、負極接続バスバー５２０ｂ、交流バスバー３３５ａ及び３３５ｂは、第１空間８０において、パワー半導体モジュール３００と接続される。正極接続バスバー５２０ａは、正極側端子３１０と接続される。負極接続バスバー５２０ｂは、負極側端子３２０と接続される。また、交流バスバー３３５ａ及び３３５ｂは、交流端子３３０と接続される。
【００４０】
コンデンサモジュール５００は、第１空間８０の側部から流路形成体２０の側部を経由し、第２空間９０の側部まで跨るように形成されている。換言すれば、コンデンサモジュール５００が配置されるコンデンサモジュール５００が配置される空間は、流路形成体２０の側部を通って第１空間８０と第２空間９０とを繋いでいる。コンデンサモジュール５００は、パワー半導体モジュール３００と接続バスバー５２０によって電気的に接続される。パワー半導体モジュール３００の正極側端子３１０、負極側端子３２０及び接続バスバー５２０は第１空間８０に配置されるため、コンデンサモジュール５００は、下蓋１２側から、流路形成体２０側部のコンデンサ収納部５０に挿入配置される。
【００４１】
第２空間９０には、昇圧コンデンサ６１０、昇圧リアクトル６２０（図７参照）が配置される。昇圧コンデンサ６１０及び昇圧リアクトル６２０は、流路形成体２０の水路カバー６８０上に載置される。水路カバー６８０は、例えばアルミなど熱伝導性の高い部材で形成される。
【００４２】
昇圧回路を構成するパワー半導体モジュール６３０及びインバータ回路を構成するパワー半導体モジュール３００ａないし３００ｆは、各パワー半導体モジュールの上下アームの接続点（パワー半導体モジュール６３０に対しては中間端子６３１、パワー半導体モジュール３００ａないし３００ｆに対しては交流端子３３０）が平滑コンデンサ５００とは反対側に一列に形成されるように配置される。このような構成とすることで、端子台４００、パワー半導体モジュール３００ａないし３００ｆ及び６３０、コンデンサモジュール５００の配置及び接続が整然とされ、電力変換装置の小型化に寄与する。
【００４３】
第２空間９０の上方には、制御回路基板取り付け板７５０が配置される。制御回路基板取り付け板７５０は、金属材料により形成される。制御回路基板取り付け板７５０は、コンデンサモジュール５００と対向する領域に、凹形状のコンデンサモジュール５００の位置決め部用の凹部７５１が形成される。コンデンサモジュール５００は、制御回路基板取り付け板７５０に形成された凹部７５１と嵌合する凸部５０１が形成される。
【００４４】
制御回路基板取り付け板７５０の上には、制御回路基板７００が配置される。制御回路基板７００は、コンデンサモジュール５００の側部に沿って配置された不図示のハーネスにより駆動回路基板８００と接続される。制御回路基板７００から駆動回路基板８００へ信号を伝達するためのハーネスは、中空形状のシールド部材に覆われた状態で、コンデンサモジュール５００の側部を経由する。
【００４５】
制御回路基板７００と駆動回路基板８００を空間的に分離して配置しているため、ノイズの影響を低減することができる。特に、制御回路基板７００は金属製の制御回路基板取り付け板７５０がシールド板の機能を奏するため、制御回路基板７００に混入するノイズを抑制している。
【００４６】
端子台４００は、流路形成体２０を挟んでコンデンサモジュー５００と対向して配置される。端子台４００は、コンデンサモジュール５００と同じく、流路形成体２０の側部の空間を通って、第１空間８０と第２空間９０を繋ぐように跨って配置される。端子台４００は、流路形成体固定部４２０によって流路形成体２０に固定されている。端子台４００の構成については、図１２にて詳しく説明する。
【００４７】
端子台４００は、第１空間８０側において、交流バスバー３３５ａ、３３５ｂを介してパワー半導体モジュール３００と接続される。端子台４００の交流出力バスバー入力端子４３１ａは、ネジ締結により交流バスバー３３５ａと接続される。交流出力バスバー入力端子４３１ｂは、ネジ締結により交流バスバー３３５ｂと接続される。また、交流バスバー３３５ａ及び３３５ｂには、電流センサ３５０が設置される。また、端子台４００は、第２空間９０側において、昇圧リアクトル６２０とリアクトルバスバー６５０を介して接続されている。
【００４８】
図７は、図２の断面Ｂで切ったときの電力変換装置１００の断面図である。前述の通り、昇圧リアクトル６２０は、水路カバー６８０上に配置される。また、水路カバー６８０上には、リアクトルホルダー６８５が形成される。昇圧リアクトル６２０は、リアクトルホルダー６８５に保持される。本実施形態では、リアクトルホルダー６８５は、水路カバー６８０と同じ材質（アルミ等）で一体形成される。リアクトルホルダー６８５に保持されるリアクトル６２０は、例えばエポキシ等の絶縁材料をリアクトルホルダー６８５に充填することにより、リアクトルホルダー６８５との絶縁を確保しつつ固定される。すなわち、リアクトルホルダー６８５は、リアクトル６２０を保持するとともに、リアクトル６２０で発生する熱を流路形成体２０を流れる冷媒へと伝導する経路として機能する。
【００４９】
このように、昇圧コンデンサ６１０や昇圧リアクトル６２０が流路形成体２０を流れる流路と対向して配置されるため、昇圧回路部６００で発生する熱は、水路カバー６８０を介して冷媒へと伝達される。水路カバー６８０は、アルミなどにより形成され、昇圧回路部で発生する熱を効率的に放熱する。昇圧コンデンサ６１０や昇圧リアクトル６２０の冷却性能が向上することにより、昇圧コンデンサ６１０、昇圧リアクトル６２０の小型化を可能とし、電力変換装置の小型化に寄与する。また、第２空間９０の雰囲気温度の上昇を抑制する。
【００５０】
また、水路カバー６８０は、昇圧コンデンサ６１０及び昇圧リアクトル６２０を保持する昇圧回路保持部材として機能すると共に、流路形成体２０に形成された開口部を塞ぐことで第１流路２２ａ（図１０参照）及び第２流路２２ｂの流路空間を形成する。このように、水路カバー６８０に昇圧回路保持部材としての機能と流路蓋の機能とを兼用させることにより、昇圧回路部６００の冷却性能を向上させるとともに、電力変換装置１００の組立性も向上させることができる。
【００５１】
図６に示した通り、端子台４００は、当該端子台４００の上面に交流出力バスバー出力端子４３２ａ、４３２ｂが形成される。交流出力バスバー出力端子４３２ａ、４３２ｂは、交流コネクタ１５０ａ、１５０ｂを介して外部端子と接続される。交流出力バスバー出力端子４３２ａ、４３２ｂと外部端子の接続は、アクセスホールカバー１５を外して治具を挿入して作業する。したがって、アクセスホールカバー１５は、交流出力バスバー出力端子４３２ａ及び４３２ｂと対向した領域に形成される。
【００５２】
コンデンサモジュール５００は、複数のコンデンサセル（不図示）を有する。複数のコンデンサセルは、コンデンサモジュール５００内部に形成されたコンデンサバスバー５３０により、接続バスバー５２０ａ、５２０ｂに接続される。コンデンサバスバー５３０は、コンデンサセルと流路形成体２０の間に配置される。流路形成体２０が配置される側のコンデンサバスバー５３０の表面は、薄い充填材で覆われる。コンデンサバスバー５３０が流路形成体２０側に配置されることにより、コンデンサバスバー５３０の熱は流路形成体２０側に放熱される。
【００５３】
図７に示されるように本実施例に係る電力変換装置１００は、昇圧回路部６００を構成する昇圧リアクトル６２０と、昇圧回路部６００によって昇圧された直流電力を平滑化する平滑用のコンデンサモジュール５００と、パワー半導体素子を有するパワー回路体であるパワー半導体モジュール３００ａないし３００ｆ及び６３０と、当該パワー半導体モジュールを放熱する放熱部材である流路形成体２０と、を備える。図５（ａ）ないし図５（ｃ）に示したように、パワー半導体モジュール３００は、放熱部３０５を有し、当該放熱部３０５は、放熱部３０５の高さ方向の長さ３０２がパワー半導体モジュール３００の厚み方向の長さ３０３よりも大きくなるように形成される。
【００５４】
また、放熱部材としてはパワー半導体モジュール３００と昇圧リアクトル６２０の間に配置される水路カバー６８０が更に配置される。水路カバー６８０は、流路形成体２０に形成された開口を塞ぎ、当該流路形成体２０と水路カバー６８０とで流路空間を形成する。
【００５５】
パワー半導体モジュール３００は、放熱部３０５の高さ方向と直交する面、すなわち有底筒型形状ケースの底面が水路カバー６８０と対向するように配置される。すなわち、本実施例の電力変換装置１００は、昇圧リアクトル６２０、水路カバー６８０、パワー半導体モジュール３００が高さ方向にこの順で配置される。
【００５６】
また、流路形成体２０は、パワー半導体モジュール３００の放熱部３０５と当該流路形成体２０の間に冷媒を流す流路２２ａ（図１０参照）を形成する。流路形成体２０は、パワー半導体モジュール３００の放熱部３０５の高さ方向に沿って形成される。したがって流路形成体２０は、放熱部３０５の高さ方向の長さ３０２と略同一の高さ方向の長さを有することになる。
【００５７】
放熱部３０５は、前述のように高さ方向の長さ３０２がパワー半導体モジュール３００の厚み方向の長さ３０３よりも大きくなるように形成されるため、放熱部３０５を冷却する流路形成体２０も高さ方向に大きくなるように形成される。本実施例の電力変換装置１００は、コンデンサモジュール５００が流路形成体２０を挟んでパワー半導体モジュール３００と対向して配置される。すなわち、コンデンサモジュール５００は、流路形成体２０の高さ方向に沿って配置される。これによりコンデンサモジュール５００は、流路形成体２０と対向する領域において、流路形成体２０を流れる冷媒に放熱することができる。
【００５８】
本実施例の電力変換装置１００によれば、第２の放熱部材である流路形成体２０の高さ方向の長さを有効に利用してコンデンサモジュール５００の冷却を行うことができる。また、電力変換装置において主要な発熱部品であるパワー半導体モジュール３００は、当該半導体モジュール３００の放熱部３０５に沿って冷媒が流れるように流路形成体２０が形成されるため、積極的にパワー半導体モジュール３００で発生する熱を冷却することができる。他の主要な発熱部品である昇圧リアクトル６２０は、第１の放熱部材である水路カバー６８０を介して流路形成体２０を流れる冷媒に熱を伝えることができるため、効率的に冷却される。したがって電力変換装置１００を構成する複数の発熱部品を効率的に冷却することができる。
【００５９】
昇圧回路を備える電力変換装置においては、パワー半導体モジュール３００の発熱はもとより、コンデンサモジュール５００とパワー半導体モジュール３００の間でやり取りされる電流も大きいためにこれらを接続する接続バスバー５２０による発熱量も大きい。上記の構成を備えた本実施形態に係る電力変換装置は、主要な発熱部品であるパワー半導体モジュール３００及び昇圧回路部６００は第１空間８０及び第２空間９０に配置されることで流路形成体２０を流れる冷媒により効率的に冷却される。そしてコンデンサモジュール５００は、パワー半導体モジュール３００と第１空間８０において接続バスバー５２０によって近距離で接続される。したがって接続バスバー５２０の寄生インダクタンスが増大することを抑制することができる。
【００６０】
第１空間８０はパワー半導体モジュール３００及び接続バスバー５２０といった発熱量が大きい部品が配置されるために雰囲気温度が比較的高くなるが、流路形成体２０側部の空間を経由して第２空間９０側までコンデンサモジュール５００を配置することにより、コンデンサモジュール５００は雰囲気温度の低い領域に配置される。このような構成により、筐体１０内の雰囲気温度は空間的に広く分散され均一化されるとともに、コンデンサモジュール５００が配置される空間温度の上昇を防ぐことができる。特に流路形成体２０の側部空間は、冷媒が流れているため温度が低くなる。したがってコンデンサの熱に対する信頼性が向上する。
【００６１】
また、流路形成体２０は、電力変換装置１００の筐体１０と一体に形成される構成とすることにより、筐体１０自体が効率的に冷却され、筐体１０外部の高温雰囲気からの筐体１０内部部品の温度上昇を保護することができる。
【００６２】
本実施形態に係る構成では、パワー半導体モジュール３００、昇圧回路部６００、コンデンサモジュール５００といった各発熱部品の発熱量に応じて各部品が配置されているため、効率的に冷却を行うことができる。
【００６３】
また、流路形成体２０により筐体１０内の空間が第１空間８０と第２空間９０とに分離されているため、昇圧回路部と駆動回路基板を空間的に分離することができ、ノイズの影響を低減することができる。
【００６４】
また、コンデンサモジュール５００は、第１空間８０から第２空間９０までと、高さ方向に大きく形成されている。コンデンサモジュール５００の容量は設計時の性能により決定されるが、高さ方向に大きく形成したことにより、その分コンデンサモジュール５００の載置面積を小さくすることができる。したがって電力変換装置の小型化に寄与する。また、コンデンサモジュール５００が高さ方向に大きく形成されるが、コンデンサセルと接続されるコンデンサバスバー５３０は絶縁材料を介して積層状態で形成することにより寄生インダクタンスの増大を抑制している。また、流路形成体２０と対向するコンデンサバスバー５３０の面積も大きく確保することができるため、放熱板５６０等を介して冷媒へと伝熱させる経路を大きくとることができる。
【００６５】
接続バスバー５２０には、バスバー放熱部材５５０が取り付けられる。バスバー放熱部材５５０は、板状の金属部材と、それを覆う絶縁性部材とにより構成される。バスバー放熱部材５５０は、接続バスバー５２０で発生する熱を流路形成体２０を流れる冷媒に伝達すべく、流路形成体２０に形成されたバスバー放熱部材取り付け部５５に設置される。
【００６６】
バスバー放熱部材５５０の金属部材は、絶縁性部材により覆われる部分と、当該絶縁性部材から露出する部分とを有する。金属部材の絶縁性部材から露出する部分は更に、バスバー放熱部材取り付け部５５に設置される部分と、流路形成体２０に接触する部分とに分かれている。本実施例では、バスバー放熱部材５５０は、第２流路２２ｂの底と対向する流路形成体２０の下面と熱的に接触している。
【００６７】
バスバー放熱部材５５０は、絶縁性部材を介して当該バスバー放熱部材５５０の金属部材が接続バスバー５２０と接続されているため、接続バスバー５２０で発生する熱を流路形成体２０の冷媒に伝導することができる。したがってバスバー放熱部材５５０は、高い熱伝導率を有する熱伝導体と、高い熱伝導体を有する絶縁性部材により構成することが好ましい。
【００６８】
本実施例においては、バスバー放熱部材５５０の熱伝導体は、例えば金属（アルミ）板をプレス成形により屈曲させて形成される。また、絶縁性部材は、弾性を有するシリコンゴム等の絶縁部材により形成される。バスバー放熱部材５５０の形状を屈曲形状とさせることにより、部材の寸法ばらつきを吸収させ、製造性を向上させることができる。また、バスバー放熱部材５５０は、第２流路２２ｂ側に接続されている。流路形成体２０を流れる冷媒は、パワー半導体モジュールを冷却する第１流路２２ａ（図１０参照）を流れた後に、第２流路２２ｂを流れるため、バスバー放熱部材５５０から熱を受け取ることによって各発熱部品の冷却効率を悪化させることはない。
【００６９】
また、コンデンサモジュール５００は、第２空間９０と対向する領域にコンデンサ放熱部材５６０が設置される。コンデンサ放熱部材５６０は、バスバー放熱部材５５０と同様に、コンデンサモジュール５００で発生する熱を流路形成体２０を流れる冷媒に伝達するものである。コンデンサ放熱部材５６０は、当該コンデンサ放熱部材５６０の一端がコンデンサモジュール５００の表面に接続され、他方が水路カバー６８０に接続される。コンデンサ放熱部材５５０により、コンデンサバスバー５３０の熱は、より効率的に流路形成体２０へと放熱される。
【００７０】
図８は、筐体１０を下蓋１２側から見たときの下視図である。流路形成体２０が形成する流路は、図７に示したように、上蓋１１側に開口して形成されている。一方、下蓋１２側は、モジュール収納部３０ａないし３０ｇに繋がる開口のみが形成される。図７に示されるように、パワー半導体モジュール３００は、各端子が下蓋１２側に突出するように配置される。このような向きとなるように、パワー半導体モジュール３００は、下蓋１２側から流路形成体２０のモジュール収納部３０ａないし３０ｇに収納される。パワー半導体モジュール３００は、当該パワー半導体モジュール３００の放熱面が流路形成体２０の第１流路２０ａ内に浸漬されるように、配置される。
【００７１】
また、流路形成体２０の下面側には、バスバー放熱部取り付け部５５が形成される。バスバー放熱部取り付け部５５は、後述するバスバー放熱部５５０を流路形成体２０に取り付けるために形成される。
【００７２】
図９（ａ）は、電力変換装置１００内部の部品配置を示す下視図であり、下蓋１２と駆動回路基板８００を取り外した状態を示す図である。図９（ａ）は、図８に示す筐体１０に電力変換装置１００を構成する部品を配置した図でもある。図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す状態から、電流センサ３５０及びバスバー押さえ３７０を取り除いた図である。図３で説明したように、筐体１０内部において、流路形成体２０の下方には、パワー半導体モジュール３００、交流バスバー３３５、電流センサ３５０が配置される。
【００７３】
パワー半導体モジュール３００は、図１で示したパワー半導体モジュール３００ａないし３００ｆが配置される。これらは、図８に示したモジュール収納部３０ａないし３０ｆにそれぞれ対応して配置される。また、電源直流コネクタ２１０に最も近い位置には、パワー半導体モジュール６３０が配置される。パワー半導体モジュール６３０は、図８に示すモジュール収納部３０ｇに配置される。
【００７４】
パワー半導体モジュール３００ａないし３００ｆ及び６３０は、モジュール収納部３０ａないし３０ｇへ筐体１０の下方から挿入される。パワー半導体モジュール３００ａないし３００ｆ及び６３０は、正極側端子３１０等の端子が下向きに突出するように、配置される。パワー半導体モジュール３００ａないし３００ｆ及び６３０は、正極側端子３１０及び負極側端子３２０が交流端子３３０よりもコンデンサモジュール５００の近くに位置するように、配置される。
【００７５】
コンデンサモジュール５００は、接続バスバー５２０を介してパワー半導体モジュール３００ａないし３００ｆ及びパワー半導体モジュール６３０と接続される。接続バスバー５２０は、正極接続バスバー５２０ａ及び負極接続バスバー５２０ｂの積層導体により形成される。接続バスバー５２０は、コンデンサモジュール５００の長辺側から幅広の状態でパワー半導体モジュール３００ａないし３００ｆの配置方向に向かって突出する部分と、パワー半導体モジュール３００ａないし３００ｆ及び６３０のそれぞれに向かって分岐する部分とを有する。従ってパワー半導体モジュール３００ａないし３００ｆ及び６３０はすべて、接続バスバー５２０によって並列に接続される。
【００７６】
負極接続バスバー５２０ｂは、負極接続バスバー端子５１０ｂを有する。負極接続バスバー端子５０ｂは、流路形成体２０とコンデンサモジュール５００の間の隙間を通って流路形成体２０下方に延設された負極側昇圧コンデンサバスバー６１６（図１１参照）と接続される。当該接続により、昇圧回路部６００を構成する昇圧コンデンサ６１０の負極は、パワー半導体モジュール６３０及び３００ａないし３００ｆや、コンデンサモジュール５００と接続される。
【００７７】
パワー半導体モジュール３００ａないし３００ｃの交流端子３３０には、交流バスバー３３５ａが接続される。パワー半導体モジュール３００ｄないし３００ｆの交流端子３３０には、交流バスバー３３５ｂが接続される。交流バスバー３３５ａは端子台４００の交流出力バスバー入力端子４３１ａに接続され、交流バスバー３３５ｂは端子台４００の交流出力バスバー入力端子４３１ｂに接続される。また、パワー半導体モジュール６３０の中間端子６３１には、昇圧バスバー出力端子４６２が接続される。
【００７８】
交流バスバー３３５ａ及び３３５ｂには、電流センサ３５０が設置される。電流センサ３５０は、交流バスバー３３５ａに対して一組、交流バスバー３３５ｂに対して一組、設置される。
【００７９】
交流バスバー３３５ａ及び３３５ｂは、端子台４００に対して、当該端子台４００の下面に形成された溝４１６により位置決めされる。交流バスバー３３５ａ及び３３５ｂは、端子台４００の下面に配置される。交流バスバー３３５ａ及び３３５ｂは、バスバー押さえ３７０と端子台４００に挟まれる構造となっている。バスバー押さえ３７０は、交流バスバー３３５ａ及び３３５ｂを当該バスバー押さえ３７０と端子台４００の間に保持した状態で、端子台４００のバスバー押さえ固定部４７０（図１２参照）に固定される。交流バスバー３３５ａ及び３３５ｂは、バスバー押さえ３７０によって位置決めされた状態で、交流端子３３０と溶接接合される。バスバー押さえ３７０の材料としては、ＰＢＴ、ＰＰＳ等の樹脂材料により形成される。
【００８０】
また、バスバー押さえ３７０は、下蓋１２側に向かって突出する回路基板固定部３７８を有する。当該回路基板固定部３７８の先端には、駆動回路基板８００を固定するためのネジ穴が形成されている。これにより、駆動回路基板８００は、バスバー押さえ３７０の回路基板固定部３７８の先端に配置される。バスバー押さえ３７０は、パワー半導体モジュール３００の正極側端子３１０、負極側端子３２０、交流端子３３０及び制御端子３４０の配置を妨げることがないように形成される。パワー半導体モジュール３００の制御端子３４０は、駆動回路基板８００に接続される。
【００８１】
また、コンデンサモジュール５００の側部には、放電抵抗５９０が配置される。本実施形態においては、放電抵抗５９０は、流路形成体２０の下面側に配置されている。放電抵抗５９０を流路形成体２０上に配置することで、放電抵抗５９０を冷却することができる。放電抵抗５９０は、図１の回路図に示されるように、コンデンサモジュール５００に対して並列に接続される。
【００８２】
本実施形態のように、発電用インバータと駆動用インバータとにより構成される２インバータ構造の場合、パワー半導体モジュール３００やコンデンサモジュール５００を接続する接続バスバーにおいて電流のやり取りが大きく、１インバータ構造に比べ発熱量が大きい。しかしながら、本実施形態に係る電力変換装置によれば、発電用インバータと駆動用インバータとにより構成される２インバータ構造であっても、効率的に構成部品の冷却を行うことができる。
【００８３】
また、複数の発電用と駆動用のパワー半導体モジュール３００を隣接させて、発電用と駆動用で共通の接続バスバー５２０によりコンデンサモジュール５００と接続される構成としたことにより、パワー半導体モジュール３００同士の接続及びパワー半導体モジュール３００とコンデンサモジュール５００の接続を短い距離で接続することができる。また、接続バスバー５２０を共通化したことにより、接続バスバー５２０を構成する正極接続バスバー５２０ａと負極接続バスバー５２０ｂの重ね合わせ面積を並列方向に広く確保することができる。したがって、電力変換装置の小型化と共に、接続バスバーの低インダクタンス化を達成することができる。
【００８４】
上述のように、コンデンサモジュール５００とパワー半導体モジュール３００を接続する接続バスバー５２０の発熱は大きいため放熱対策が課題であるが、本実施形態に係る電力変換装置は、接続バスバー５２０で発生する熱を冷媒が流れる流路形成体２０に伝達するバスバー放熱部材５５０を備えるため、効率的に冷却をすることができる。また、コンデンサモジュール５００内部で発生する熱も、接続バスバー５２０を経由して放熱されるため、コンデンサモジュール５００の温度上昇を抑制する上、筐体１０内の空気温度の上昇も抑制することができる。
【００８５】
また、本実施例に係る電力変換装置１００は、複数のパワー半導体モジュール３００が配置される第１流路２２ａと、当該第１流路２２ａとコンデンサモジュール５００の間に形成される第２流路２２ｂとが流路形成体２０に形成される。第２流路２２ｂを第１流路２２ａとコンデンサモジュール５００の間に形成することにより、第１流路２２ａに配置されるパワー半導体モジュール３００とコンデンサモジュール５００の間に、第２流路２２ｂの分だけ間隔が発生する。
【００８６】
パワー半導体モジュール３００とコンデンサモジュール５００は接続バスバー５２０により接続されているが、パワー半導体モジュール３００とコンデンサモジュール５００の間に間隔を設けることで、パワー半導体モジュール３００ａないし３００ｃとパワー半導体モジュール３００ｄないし３００ｆを接続する接続バスバー５２０の通電導通面積を確保することができる。上述のように、発電用インバータと駆動用インバータを備える本実施例の電力変換装置１００においては、発電用インバータと駆動用インバータの間での通電導通面積を大きくすることにより、スイッチング電流による損失を低減することができる。
【００８７】
また、図１０に示されるように、第２流路２２ｂは、コンデンサモジュール５００に対して幅広の放熱体となる。これにより、第２流路２２ｂの側部空間の空気温度は冷却され、コンデンサモジュール５００の温度上昇を抑制する。また、図６、７に示されるように、パワー半導体モジュール３００を流路形成体２０に組み付ける際の固定部及びシール部が、第２流路２２ｂと電力変換装置１００の上下方向で一部重なる配置とすることができるため、電力変換装置１００の小型化に寄与する。
【００８８】
図１０は、筐体１０を上蓋１１側から見たときの上視図である。図４（ａ）で前述のように、筐体１０には流路形成体２０が形成され、その側部にはコンデンサ収納部５０が形成される。また、流路形成体２０を挟んでコンデンサ収納部５０とは反対側には、端子台収納部４０が形成される。端子台収納部４０も、コンデンサ収納部５０と同様に、筐体１０の内壁と流路形成体２０の間に形成される空間であり、筐体１０の上面側から下面側まで貫通して形成される。端子台収納部４０には、端子台４００が配置される。端子台収納部４０は、交流コネクタ１５０ａ、１５０ｂを介して外部空間と繋がっている。また、流路形成体２０は、当該流路形成体２０と端子台収納部４０の間に、端子台取り付け部４５が形成される。端子台４００は端子台取り付け部４５に取り付けられる。
【００８９】
コンデンサ収納部５０は、交流コネクタ１５０ａ、１５０ｂが形成される面と対向する筐体１０の面の内壁側に形成される。当該コンデンサ収納部５０が配置される側の筐体１０の面には、流路形成体２０に冷媒を導入するための入口配管２５ａ（図１１参照）と、流路形成体２０から冷媒を導出するための出口配管２５ｂ（図１１参照）が形成される。
【００９０】
図１０を用いて、流路形成体２０により形成される冷媒流路の構成について説明する。流路形成体２０には、複数のパワー半導体モジュール３００を収納するためのモジュール収納部３０ａないし３０ｇが形成される。モジュール収納部３０ａないし３０ｇは、図１０のような上視図において、幅広の辺と、当該幅広の辺よりも狭い側辺とで形成される略長方形形状の断面である。モジュール収納部３０ａないし３０ｇは、各々の幅広の辺同士が対向し合うように、モジュール収納部の短手方向に沿って配置される。
【００９１】
冷媒は、図中の矢印２１ａに示されるように、コンデンサ収納部５０が形成される筐体１０の壁面からコンデンサ収納部５０の側部を通って、流路形成体２０内部に導入される。冷媒は、直流コネクタ用開口２３０が形成される筐体１０の壁面とコンデンサ収納部５０の間の領域を通って、モジュール収納部３０ｇに導入される。モジュール収納部３０ｇを流れた冷媒は、端子台収納部４０側を折り返して、モジュール収納部３０ａ及び３０ｂに導入される。図示されるように、本実施形態の流路形成体２０は、モジュール収納部３０ａ、３０ｂが並列流路となるように形成される。モジュール収納部３０ａ、３０ｂを流れた冷媒は再び合流し、モジュール収納部３０ｃに導かれる。その後冷媒は、モジュール収納部３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆと順番に流れる。最も入口配管２５ａから遠い位置に形成されるモジュール収納部３０ｆを流れた冷媒は、続いてモジュール収納部３０ａないし３０ｆとコンデンサ収納部５０の間に形成された流路を、図中に示す矢印２１ｂのように流れる。矢印２１ｂのように、コンデンサ収納部５０の長辺に沿って流れた冷媒は、コンデンサ収納部５０の角に沿って折れ曲がり、コンデンサ収納部５０の短手方向に流れ、矢印２１ｃのように導出される。
【００９２】
このように、流路形成体２０は、モジュール収納部３０ａないし３０ｇを形成する第１流路２２ａと、第１流路２２ａとコンデンサ収納部５０の間に形成される第２流路２２ｂと、を形成する。なお、本実施例では、モジュール収納部３０ａ及び３０ｂを並列流路とし、それ以外のモジュール収納部を直列流路としている。しかしながら、流路構成はこれに限らず、例えばすべてを直列にしたり、モジュール収納部３０ｃないし３０ｆも並列流路としたり、適宜設計により変更しても良い。冷媒が流れる流路を並列流路とすることにより、冷媒の圧力損失の増大を抑制することができる。
【００９３】
図１１は、電力変換装置１００内部の部品配置を示す上視図であり、上蓋１１と制御回路基板７００を取り外した状態を示す図である。図１１は、図１０に示す筐体１０に電力変換装置１００を構成する部品を配置した図でもある。図３で説明したように、筐体１０内部において、流路形成体２０の上方には、水路カバー６８０、昇圧コンデンサ６１０、昇圧リアクトル６２０が配置される。
【００９４】
水路カバー６８０は、流路形成体２０の上面に配置される。水路カバー６８０は、図１０に示される流路空間の開口部を塞ぐことによって、冷媒を流す流路を形成する。昇圧コンデンサ６１０、昇圧リアクトル６２０は、水路カバー６８０の上に載置されている。
【００９５】
昇圧コンデンサ６１０は、昇圧リアクトル６２０よりも電源直流入力コネクタ２１０に近い位置に配置される。昇圧コンデンサ６１０に接続される正極側昇圧コンデンサバスバー６１５は、昇圧リアクトル６２０に電気的に接続される。昇圧リアクトル６２０は、当該昇圧リアクトル６２０と接続される端子の一端に正極側昇圧コンデンサバスバー６１５が接続され、他端にリアクトルバスバー６５０が接続される。リアクトルバスバー６５０は、昇圧バスバー４６０と接続される。リアクトルバスバー６５０は、昇圧バスバー４６０を介してパワー半導体モジュール６３０と電気的に接続される。
【００９６】
コンデンサ収納部５０には、コンデンサモジュール５００が配置される。コンデンサモジュール５００には、コンデンサ放熱部材５６０が設置されている。コンデンサ放熱部材５６０は、コンデンサモジュール５００において流路形成体２０と対向する面に接触すると共に、水路カバー６８０の上面に接触している。これにより、コンデンサモジュールで発生する熱は、コンデンサ放熱部材５６０を介して流路形成体２０内を流れる冷媒に伝えられる。コンデンサ放熱部材５６０とコンデンサモジュール５００の接触面には、シリコンゴムが配置される。シリコンゴムは、接触面積を確保するとともに、コンデンサモジュール５００の充填樹脂表面の摩耗を抑制するために設けられる。
【００９７】
昇圧コンデンサ６１０は、負極側昇圧コンデンサバスバー６１６が接続される。負極側昇圧コンデンサバスバー６１６は、正極側昇圧コンデンサバスバー６１５よりもコンデンサモジュール５００に近い位置に形成されている。負極側昇圧コンデンサバスバー６１６は、コンデンサモジュール５００の外面に沿って出口配管２５ｂ側に向かって延設される。その後負極側昇圧コンデンサバスバー６１６は、流路形成体２０とコンデンサモジュール５０の間の隙間を通り、コンデンサモジュール５０に沿って下方に延設される。
【００９８】
負極側昇圧コンデンサバスバー６１６は、図１に示されるように、パワー半導体モジュール３００及び６３０や、コンデンサモジュール５００と電気的に接続される。これらのパワー半導体モジュール３００及び６３０や、コンデンサモジュール５００は、流路形成体２０を挟んで第２空間９０とは反対側の第１空間８０に配置されている。負極側昇圧コンデンサバスバー６１６を正極側昇圧コンデンサバスバー６１５よりもコンデンサモジュール５００に近い位置に形成することにより、負極側昇圧コンデンサバスバー６１６はできるだけ短い距離で昇圧コンデンサ６１０の負極側とコンデンサモジュール５００の負極側を接続することができる。
【００９９】
図１２（ａ）は、端子台４００の外観斜視図である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）とは異なる方向から見た端子台４００の外観斜視図である。図１２（ｃ）は、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）とは異なる方向から見た端子台４００の外観斜視図である。図１２（ｄ）は、端子台４００内部の交流出力バスバー４３０ａ、４３０ｂの配置を説明するための透過斜視図である。
【０１００】
端子台４００は、図１２（ｄ）に示されるように、当該端子台４００の内部に交流出力バスバー４３０ａ、４３０ｂ及び昇圧バスバー４６０を有する。交流出力バスバー４３０ａ、４３０ｂ及び昇圧バスバー４６０は、封止部材４１０により封止され、端子台４００として一体の部材を形成している。封止部材４１０は、例えば絶縁性の樹脂部材等によって形成する。
【０１０１】
まず図１２（ｄ）を用いて、端子台４００の内部のバスバーの配置について説明をする。交流出力バスバー４３０ａは、当該交流出力バスバー４３０ａの一端に交流出力バスバー入力端子４３１ａが形成され、他端に交流出力バスバー出力端子４３２ａが形成される。交流出力バスバー入力端子４３１ａは、パワー半導体モジュール３００の交流端子３３０と、後述する交流バスバー３３５ａを介して接続される。交流出力バスバー出力端子４３２ａは、交流コネクタ１５０ａを介して外部モータと接続される。
【０１０２】
交流出力バスバー４３０ｂも同様に、交流出力バスバー入力端子４３１ｂと、交流出力バスバー出力端子４３２ｂが形成される。交流出力バスバー入力端子４３２ａは、パワー半導体モジュール３００の交流端子３３０と、後述する交流バスバー３３５ｂを介して接続される。交流出力バスバー出力端子４３２ｂは、交流コネクタ１５０ｂを介して外部モータと接続される。
【０１０３】
交流出力バスバー４３０ａは、図１に示すパワー半導体モジュール３００ａないし３００ｃに対応して、３本が形成される。交流出力バスバー４３０ｂは、図１に示すパワー半導体モジュール３００ｄないし３００ｆに対応して、３本が形成される。交流出力バスバー４３０ａは、交流コネクタ１５０ａに繋がるバスバーとなり、交流出力バスバー４３０ｂは、交流コネクタ１５０ｂに繋がるバスバーとなる。
【０１０４】
昇圧バスバー４６０は、当該昇圧バスバー４６０の一端に昇圧バスバー入力端子４６１が形成され、他端に昇圧バスバー出力端子４６２が形成される。昇圧バスバー入力端子４６１は、昇圧リアクトル６２０と後述するリアクトルバスバー６５０を介して接続される。昇圧バスバー出力端子４６２は、パワー半導体モジュール６３０の中間端子６３１に接続される。
【０１０５】
昇圧バスバー入力端子４６１は、交流出力バスバー出力端子４３２ａと交流出力バスバー出力端子４３２ｂとの間に形成される。また、昇圧バスバー入力端子４６１は、交流出力バスバー出力端子４３２ａと隣接して形成されている。
【０１０６】
昇圧バスバー出力端子４６２は、端子台４００の端部であって、交流出力バスバー入力端子４３１ｂとは交流出力バスバー入力端子４３１ａを挟んで反対側に形成される。昇圧バスバー４６０は、３本の交流出力バスバー４３０ａを横切るように形成される。
【０１０７】
図１２（ａ）は、端子台４００に対して流路形成体２０が配置される側から見たときの上方斜視図である。端子台４００は、前述のように筐体１０の内部において、流路形成体２０の側部を跨いで配置される。端子台４００の高さ方向における略中央部分には、流路形成体２０に取り付けるための流路形成体固定部４２０が形成される。端子台４００は、筐体１０の流路形成体２０に形成された端子台取り付け部にネジを挿通させることで、流路形成体２０に設置される。端子台４００は他にも、端子台４００の高さ方向における略中央部分以外にも、筐体１０に固定するための固定部を有する。
【０１０８】
図１２（ａ）において、昇圧バスバー４６０の昇圧バスバー入力端子４６１及び昇圧バスバー出力端子４６２は、封止部材４１０から露出して形成されている。交流出力バスバー入力端子４３１ａ、４３１ｂとは異なり、昇圧バスバー出力端子４６２は、パワー半導体モジュール６３０の中間端子６３１に別部材を介さずに直接接続される。
【０１０９】
図１２（ｂ）は、端子台４００に対して流路形成体２０が配置される側とは反対側から見たときの上方斜視図である。図示されるように、端子台４００は、壁４１３を有する。壁４１３は、交流出力バスバー出力端子４３２ａ及び４３２ｂの形成される領域と、流路形成体２０が配置される側の領域とを仕切るように形成されている。本実施例では、壁４１３は、交流出力バスバー出力端子４３２ａ及び４３２ｂの側部から上方に立設され、各々の端子間を仕切るように形成されている。このように壁４１３を設けることで、交流コネクタ１５０ｂを介して交流出力バスバー出力端子とモータとを接続する際にネジが落下することを抑制するため作業性が向上する。
【０１１０】
図１２（ｃ）は、端子台４００に対して流路形成体２０が配置される側から見たときの下方斜視図である。端子台４００は、駆動回路基板８００を保持固定するための回路基板固定部４８０と、後述するバスバー押さえ３７０を当該端子台４００に固定するためのバスバー押さえ固定部４７０と、電流センサ３５０を当該端子台４００に固定するための電流センサ固定部４５０と、を有する。
【０１１１】
電流センサ固定部４５０は、２組の電流センサ３５０を保持固定するために２対が形成される。また、端子台４００には、電流センサ３５０を電流センサ固定部４５０に設置する際の位置決め用のピン４５１が形成される。
【０１１２】
交流バスバー３３５ａ、３３５ｂ、電流センサ３５０、バスバー押さえ３７０を端子台４００に組み付ける作業については、図１３（ａ）にて後述する。
【０１１３】
図１３（ａ）は、交流バスバー３３５ａ、３３５ｂ、電流センサ３５０、バスバー押さえ３７０を端子台４００に組み付ける工程を示す分解斜視図である。本実施形態に係る端子台４００の構成については、図１２（ａ）〜図１２（ｄ）で前述した通りである。
【０１１４】
交流バスバー３３５ａ、３３５ｂは、前述の通り、パワー半導体モジュール３００の交流端子３３０と、交流出力バスバー入力端子４３１ａ、４３２ａを接続する部材である。インバータ回路により交流に変換された電力は、当該交流バスバー３３５ａ、３３５ｂを介して出力される。電流センサ３５０は、交流バスバー３３５ａもしくは３３５ｂを挿通させるための貫通孔を有する。本実施形態では、電流センサ３５０は２対設けられ、一方の電流センサ３５０は３本の交流バスバー３３５ａに対して設置され、他方の電流センサ３５０は３本の交流バスバー３３５ｂに対して設置される。
【０１１５】
電流センサ３５０が設置された交流バスバー３３５ａ、３３５ｂは、端子台４００に設置される。交流バスバー３３５ａは、ネジにより交流出力バスバー入力端子４３１ａに接続される。交流バスバー３３５ｂは、交流出力バスバー入力端子４３２ｂに接続される。交流バスバー３３５ａ及び３３５ｂは、端子台４００に設置される際に、端子台４００に形成された溝４１６によって位置決めされるため、簡易に組み立てることができる。また、電流センサ３５０は、電流センサ固定部４５０に固定される。
【０１１６】
バスバー押さえ３７０は、当該バスバー押さえ３７０と端子台４００との間に交流バスバー３３５ａ、３３５ｂを挟んだ状態で、端子台４００のバスバー押さえ固定部４７０に設置される。バスバー押さえ３７０により、交流バスバー３３５ａ、３３５ｂは端子台４００に信頼性高く固定される。バスバー押さえ３７０は、例えば絶縁性の樹脂部材などにより形成される。
【０１１７】
また、バスバー押さえ３７０は、回路基板固定部３７８を有する。回路基板固定部３７８は、端子台４００が有する回路基板固定部４８０と同じく、駆動回路基板８００を支持固定するための部材である。回路基板固定部３７８は、バスバー押さえ３７０から端子台４００が配置される側とは反対側に向かって立設している。
【０１１８】
図１３（ｂ）は、端子台４００に交流バスバー３３５ａ、３３５ｂ、電流センサ３５０、バスバー押さえ３７０を組み付けた状態を示す斜視図である。また、図１３（ｃ）は、図１２（ｄ）と同様に、端子台４００内部の交流出力バスバー４３０ａ、４３０ｂの配置を説明するために封止部材４１０を不図示とした透過斜視図である。
【０１１９】
図示されるように、交流バスバー３３５ａ、３３５ｂは、電流センサ３５０が設置された状態で端子台４００に組み付けられる。
【０１２０】
図１３（ｄ）は、図１３（ｂ）の断面Ｅで切断したときの断面図である。なお図中には、回路基板固定部３７８及び４８０に保持される駆動回路基板８００の配置領域を点線で図示している。
【０１２１】
図１３（ｄ）に示されるように、交流バスバー３３５ｂは、端子台４００上で交流出力バスバー入力端子４３１ｂにネジ固定される。
【０１２２】
バスバー押さえ３７０は、交流バスバー３３５ｂを押止部材として機能すると共に、駆動回路基板８００を保持する部材としても機能する。電流センサ３５０は、端子台４００及びバスバー押さえ３７０によって保持される駆動回路基板８００に接続される。
【符号の説明】
【０１２３】
１０  ：筐体                              １１  ：上蓋
１２  ：下蓋                              １５  ：アクセスホールカバー
２０  ：流路形成体                        ２１ａ：冷媒流れ方向
２１ｂ：冷媒流れ方向                      ２１ｃ：冷媒流れ方向
２２ａ：第１流路                          ２２ｂ：第２流路
２５ａ：入口配管                          ２５ｂ：出口配管
３０ａ：モジュール収納部                  ３０ｂ：モジュール収納部
３０ｃ：モジュール収納部                  ３０ｄ：モジュール収納部
３０ｅ：モジュール収納部                  ３０ｆ：モジュール収納部
３０ｇ：モジュール収納部                  ４０  ：端子台収納部
４５  ：端子台取り付け部                  ５０  ：コンデンサ収納部
５５  ：バスバー放熱部材取り付け部        ８０  ：第１空間
９０  ：第２空間
１００  ：電力変換装置                    １５０ａ：交流コネクタ
１５０ｂ：交流コネクタ
２００  ：バッテリ                        ２１０  ：電源直流入力コネクタ
２３０  ：直流コネクタ用開口
３００  ：パワー半導体モジュール          ３００ａ：パワー半導体モジュール
３００ｂ：パワー半導体モジュール          ３００ｃ：パワー半導体モジュール
３００ｄ：パワー半導体モジュール          ３００ｅ：パワー半導体モジュール
３００ｆ：パワー半導体モジュール          ３０１  ：バイパス流抑制部材
３０２  ：放熱部の高さ                    ３０３  ：パワー半導体モジュールの厚さ
３０５  ：放熱部                          ３０５ａ：放熱フィン
３１０  ：正極側端子                      ３２０  ：負極側端子
３３０  ：交流端子                        ３３５ａ：交流バスバー
３３５ｂ：交流バスバー                    ３４０  ：制御端子
３５０  ：電流センサ                      ３６０  ：固定部
３７０  ：バスバー押さえ                  ３７８  ：回路基板固定部
４００  ：端子台                          ４１０  ：封止部材
４１３  ：壁                              ４１６  ：溝
４２０  ：流路形成体固定部                ４３０ａ：交流出力バスバー
４３０ｂ：交流出力バスバー                ４３１ａ：交流出力バスバー入力端子
４３１ｂ：交流出力バスバー入力端子        ４３２ａ：交流出力バスバー出力端子
４３２ｂ：交流出力バスバー出力端子        ４５０  ：電流センサ固定部
４５１  ：電流センサ位置決めピン          ４６０  ：昇圧バスバー
４６１  ：昇圧バスバー入力端子            ４６２  ：昇圧バスバー出力端子
４７０  ：バスバー押さえ固定部            ４８０  ：回路基板固定部
５００  ：コンデンサモジュール            ５０１  ：凸部
５１０ｂ：負極接続バスバー端子            ５２０  ：接続バスバー
５２０ａ：正極接続バスバー                ５２０ｂ：負極接続バスバー
５３０  ：コンデンサバスバー              ５５０  ：バスバー放熱部材
５６０  ：コンデンサ放熱部材              ５９０  ：放電抵抗
６００  ：昇圧回路部                      ６１０  ：昇圧コンデンサ
６１５  ：正極側昇圧コンデンサバスバー    ６１６  ：負極側昇圧コンデンサバスバー
６２０  ：昇圧リアクトル                  ６３０  ：パワー半導体モジュール
６３１  ：中間端子                        ６３２  ：正極端子
６３３  ：負極端子                        ６５０  ：リアクトルバスバー
６８０  ：水路カバー                      ６８５  ：リアクトルホルダー
７００  ：制御回路基板                    ７１０  ：制御信号入力コネクタ
７５０  ：制御回路基板取り付け板          ７５１  ：凹部
８００  ：駆動回路基板
【図１】
2015053776.tif 000003
【図２】
2015053776.tif 000004
【図３】
2015053776.tif 000005
【図４】
2015053776.tif 000006
【図５（ａ）】
2015053776.tif 000007
【図５（ｂ）】
2015053776.tif 000008
【図５（ｃ）】
2015053776.tif 000009
【図６】
2015053776.tif 000010
【図７】
2015053776.tif 000011
【図８】
2015053776.tif 000012
【図９（ａ）】
2015053776.tif 000013
【図９（ｂ）】
2015053776.tif 000014
【図１０】
2015053776.tif 000015
【図１１】
2015053776.tif 000016
【図１２（ａ）】
2015053776.tif 000017
【図１２（ｂ）】
2015053776.tif 000018
【図１２（ｃ）】
2015053776.tif 000019
【図１２（ｄ）】
2015053776.tif 000020
【図１３（ａ）】
2015053776.tif 000021
【図１３（ｂ）】
2015053776.tif 000022
【図１３（ｃ）】
2015053776.tif 000023
【図１３（ｄ）】
2015053776.tif 000024