(57)【要約】【課題】部品点数を増加させることなく、ケース内への水の浸入を早期に検知できる電力変換装置を提供すること。【解決手段】電力変換装置１は、スイッチング素子を内蔵した半導体モジュール２１を備えた主回路部２と、半導体モジュール２１を制御する制御回路部３と、主回路部２及び制御回路部３を内部に収容したケース４とを有する。ケース４内には、主回路部２によって電力変換される主電力の電流が流れる高圧通電部と、制御回路部３内もしくは制御回路部３と電気的に接続された部位であって、高圧通電部よりも低電圧の電流が流れる低圧通電部とが存在する。低圧通電部の少なくとも一部は、高圧通電部の下端Ｂよりも鉛直方向Ｚの下方に配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子を内蔵した半導体モジュール（２１）を備えた主回路部（２）と、該半導体モジュール（２１）を制御する制御回路部（３）と、上記主回路部（２）及び上記制御回路部（３）を内部に収容したケース（４）とを有する電力変換装置（１）であって、
上記ケース（４）内には、上記主回路部（２）によって電力変換される主電力の電流が流れる高圧通電部と、上記制御回路部（３）内もしくは該制御回路部（３）と電気的に接続された部位であって、上記高圧通電部よりも低電圧の電流が流れる低圧通電部とが存在し、
上記低圧通電部の少なくとも一部が、上記高圧通電部の下端（Ｂ）よりも鉛直方向（Ｚ）の下方に配置されていることを特徴とする電力変換装置（１）。
【請求項２】
上記低圧通電部は、上記制御回路部（３）を外部に電気的に接続するための信号コネクタ部（５）を有し、該信号コネクタ部（５）が上記高圧通電部の下端（Ｂ）よりも鉛直方向（Ｚ）の下方に配置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（１）。
【請求項３】
上記信号コネクタ部（５）は、上記制御回路部（３）よりも鉛直方向（Ｚ）の下方に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主回路部と制御回路部とを有する電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インバータ等の電力変換装置は、ケース内に、半導体モジュールを備えた主回路部と、半導体モジュールを制御する制御回路部とを有する。
ケースは、主回路部や制御回路部を水やその他の異物から保護し、ケース内への水の浸入等を防止しているが、万一、水が浸入した場合でも早期にこれを検知すべく、浸水検出部を設けた電気機器の漏電防止装置が提案されている（特許文献１）。
上記電気機器の漏電防止装置においては、最下端通電部より下方に浸水検出部を配置することにより、通電部に水位が達する前に、ケース内への浸水を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２５６２４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、上記電気機器の漏電防止装置では、浸水検出部を新たに設けなければならない。それゆえ、ケース内の部品点数が増加してしまう。
また、高圧通電部がケース内の下端部付近に配されているため、仮に上記浸水検出部がないと、ケース内に水が溜まったとき、高電圧の漏電を招くことになりかねない。
【０００５】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、部品点数を増加させることなく、ケース内への水の浸入を早期に検知できる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、スイッチング素子を内蔵した半導体モジュールを備えた主回路部と、該半導体モジュールを制御する制御回路部と、上記主回路部及び制御回路部を内部に収容したケースとを有する電力変換装置であって、
上記ケース内には、上記主回路部によって電力変換される主電力の電流が流れる高圧通電部と、上記制御回路部内もしくは該制御回路部と電気的に接続された部位であって、上記高圧通電部よりも低電圧の電流が流れる低圧通電部とが存在し、
上記低圧通電部の少なくとも一部が、上記高圧通電部の下端よりも鉛直方向の下方に配置されていることを特徴とする電力変換装置にある。
【発明の効果】
【０００７】
上記電力変換装置は、上記低圧通電部の少なくとも一部が、上記高圧通電部の下端よりも鉛直方向の下方に配置されている。それゆえ、万一ケース内に水が溜まっても、最初に低圧通電部の一部が浸水することとなる。これにより、低圧通電部が短絡すると、高電圧の漏電を招くことなく異常を検出することができる。すなわち、通常、電力変換装置を制御する制御システムは、低圧通電部における短絡、断線等の異常を検知すると共に検知信号を出力する自己診断機能を備えている。それゆえ、電力変換装置は、低圧通電部の少なくとも一部を高圧通電部の下端よりも鉛直方向の下方に配置することで、上記自己診断機能を利用して低圧通電部の浸水を検出することができる。これにより、新たな部品を用いることなく、ケース内の浸水を検知することができる。また、低圧通電部の短絡により、早期にケース内の浸水を検知することができるため、高電圧の漏電を未然に確実に防ぐことができる。
【０００８】
以上のごとく、本発明によれば、部品点数を増加させることなく、ケース内への水の浸入を早期に検知できる電力変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１における、電力変換装置の断面図。
【図２】図１のII−II線矢視断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
上記電力変換装置は、例えば、電気自動車、ハイブリッド自動車等に搭載され、駆動用の回転電機への交流電力の生成に用いるインバータ等とすることができる。
【実施例】
【００１１】
（実施例１）
上記電力変換装置の実施例につき、図１、図２を用いて説明する。
本例の電力変換装置１は、図１、図２に示すごとく、スイッチング素子を内蔵した半導体モジュール２１を備えた主回路部２と、半導体モジュール２１を制御する制御回路部３と、主回路部２及び制御回路部３を内部に収容したケース４とを有する。ケース４内には、主回路部２によって電力変換される主電力の電流が流れる高圧通電部と、制御回路部３内もしくは制御回路部３と電気的に接続された部位であって、高圧通電部よりも低電圧の電流が流れる低圧通電部とが存在する。低圧通電部の少なくとも一部は、高圧通電部の下端Ｂよりも鉛直方向Ｚの下方に配置されている。
【００１２】
半導体モジュール２１は、例えばＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）、ＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ型電界効果トランジスタ）等のスイッチング素子を内蔵してなる。半導体モジュール２１は、スイッチング素子を樹脂モールドしてなる本体部２１１と、本体部２１１から互いに反対方向に突出した主電極端子２１２及び制御端子２１３とからなる。主電極端子２１２には電力変換装置１によって制御される被制御電流が流れ、複数の制御端子２１３の一部にはスイッチング素子を制御する制御電流が流れる。また、制御端子２１３としては、半導体モジュール２１に内蔵されると共に半導体モジュール２１の温度を検出する温度センサの信号電流が流れる端子がある。さらに、制御端子２１３として、被制御電流を検出する電流検出部と接続される端子もある。この制御端子２１３には、主電流の一部が流れることとなる。
【００１３】
図２に示すごとく、本例の電力変換装置１は複数の半導体モジュール２１を備え、複数の半導体モジュール２１は、これらを冷却する複数の冷却管２２と交互に積層されて積層体を構成している。半導体モジュール２１は、その両主面から冷却管２２によって狭持されている。
【００１４】
複数の冷却管２２は内部に冷却媒体を流通させる冷媒流路を有しており、冷媒流路の流路方向は、積層体の積層方向に直交する方向となっている。そして、隣り合う冷却管２２同士は、その流路方向の両端部において、互いに連結されている。なお、冷却媒体としては、例えば、水やアンモニア等の自然冷媒、エチレングリコール系の不凍液を混入した水、フロリナート（登録商標）等のフッ化炭素系冷媒、ＨＣＦＣ１２３、ＨＦＣ１３４ａ等のフロン系冷媒、メタノール、アルコール等のアルコール系冷媒、アセトン等のケトン系冷媒等の冷媒を用いることができる。
【００１５】
図１に示すごとく、主電極端子２１２には、それぞれバスバー６が接続されている。各バスバー６は、図示しないコンデンサ、リアクトル、出力端子等に接続されている。一方で、制御端子２１３は、制御回路部３が形成された制御回路基板３１に接続している。制御回路基板３１（制御回路部３）には、主電力の高電圧の電流が流れる基板高圧部と、低電圧の制御電流が流れる基板低圧部とがある。
【００１６】
基板高圧部には、例えば、上述の一部の制御端子２１３（主電流の一部が流れる制御端子）が接続される。また、基板高圧部には、主回路部２にかかる電圧を検出する電圧センサが設けてある（図示略）。制御回路部３は、電圧センサの検出信号に基づき、半導体モジュール２１のオンオフ制御を調整している。電圧センサは、上述のごとく、主回路部２にかかる電圧を検出するため、主電力の電圧がかかり、主電力の電流が流れることとなる。それゆえ、電圧センサも高圧通電部の一部となる。
【００１７】
高圧通電部は、主に、半導体モジュール２１における主電極端子２１２と、本体部２１１における主電流が流れる部位、及び制御回路基板３１における高圧部（基板高圧部）である。また、主電極端子２１２に接続されたバスバー６や、該バスバー６に接続された部位も、高圧通電部となる。つまり、主電極端子２１２に電気的に接続された部位が高圧通電部となる。
【００１８】
一方、制御回路部３の一部である基板低圧部と、これに電気的に接続された部位が、主な低圧通電部となる。例えば、半導体モジュール２１における一部の制御端子２１３、各種センサ（温度センサ）の信号線等も、低圧通電部となる。また、例えば、電力変換装置１によって駆動される回転電機のトルクセンサの信号電流や、電力変換装置１から出力される出力電流を検出する電流センサの信号電流等も、制御回路基板３１の基板低圧部に流れる。
【００１９】
低圧通電部は、制御回路部３を外部に電気的に接続するための信号コネクタ部５を有する。信号コネクタ部５が高圧通電部の下端Ｂよりも鉛直方向Ｚの下方に配置されている。すなわち、電力変換装置１は、図１、図２における紙面の上下方向が鉛直方向Ｚとなるように、車両等に搭載される。図１、図２における紙面の上側が鉛直方向Ｚ上側であり、紙面の下側が鉛直方向Ｚ下側である。
【００２０】
信号コネクタ部５は、ケース４の側面における最下部から外部に露出するように配設されている。信号コネクタ部５は、信号ケーブル５１を介して制御回路基板３１における制御回路部３に接続されている。また、信号コネクタ部５は、制御回路部３よりも鉛直方向Ｚの下方に配置されている。
【００２１】
主回路部２及び制御回路部３は、金属からなるケース４の内部に収容されている。ただし、ケース４は、必ずしも金属製である必要はなく、例えば樹脂等によって構成することもできる。
【００２２】
なお、例えば、基板高圧部の下端が高圧通電部の下端Ｂとなることもあるが、バスバー６の下端等、他の部位が高圧通電部の下端Ｂとなることもある。
【００２３】
次に、本例の作用効果につき説明する。
電力変換装置１は、低圧通電部の少なくとも一部が、高圧通電部の下端よりも鉛直方向Ｚの下方に配置されている。それゆえ、万一ケース４内に水が溜まっても、最初に低圧通電部の一部が浸水することとなる。これにより、低圧通電部が短絡すると、高電圧の漏電を招くことなく、異常を検出することができる。すなわち、電力変換装置１を制御する制御システムは、低圧通電部における短絡、断線等の異常を検知すると共に検知信号を出力する自己診断機能を備えている。それゆえ、電力変換装置１は、低圧通電部の少なくとも一部を高圧通電部の下端Ｂよりも鉛直方向の下方に配置することで、上記自己診断機能を利用して低圧通電部の浸水を検出することができる。これにより、新たな部品を用いることなく、ケース４内の浸水を検知することができる。また、低圧通電部の短絡により、早期にケース４内の浸水を検知することができるため、高電圧の漏電を未然に確実に防ぐことができる。
【００２４】
また、信号コネクタ部５が高圧通電部の下端Ｂよりも鉛直方向Ｚの下方に配置されている。この構成によれば、低圧通電部の一部を高圧通電部の下端Ｂよりも下方に配置する構成を、容易に実現することができる。つまり、信号コネクタ部５は、比較的その配置自由度が高いため、上記構成を実現した電力変換装置１の設計を容易にすることができる。また、信号コネクタ部５が浸水することで、より確実に上記自己診断機能が浸水を検知することができる。
なお、冷却管２２からケース４内への冷却媒体の漏出も、同様に検知できることはいうまでもない。
【００２５】
以上のごとく、本例によれば、部品点数を増加させることなく、ケース内への水の浸入を早期に検知できる電力変換装置を提供することができる。
【００２６】
なお、上記実施例においては、信号コネクタ部５を高圧通電部の下端Ｂよりも鉛直方向Ｚの下方に配置した例を示したが、例えば、制御回路部における基板低圧部の一部を、高圧通電部の下端よりも下方に配置した構成としてもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１  電力変換装置
２  主回路部
２１  半導体モジュール
３  制御回路部
４  ケース
【図１】
2015053830.tif 000003
【図２】
2015053830.tif 000004