(57)【要約】【課題】搭載性及び外部機器との接続性を向上することが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、電力変換回路を構成する半導体モジュール１１を備える装置本体部１０と、装置本体部１０を収納する本体ケース３と、半導体モジュール１１と外部機器とを電気的に接続するための接続端子を備える端子台４と、端子台４を収納する端子ケース５とを有している。本体ケース３と端子ケース５とは、半導体モジュール１１の主電極端子と接続端子とを電気的に接続するケーブル６によって繋がっている。ケーブル６は、固定部材７によって、本体ケース３及び端子ケース５に固定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換回路を構成する半導体モジュール（１１）を備える装置本体部（１０）と、
該装置本体部（１０）を収納する本体ケース（３）と、
上記半導体モジュール（１１）と外部機器とを電気的に接続するための接続端子（４２）を備える端子台（４、４０１、４０２）と、
該端子台（４、４０１、４０２）を収納する端子ケース（５、５０１、５０２）とを有しており、
上記本体ケース（３）と上記端子ケース（５、５０１、５０２）とは、上記半導体モジュール（１１）の主電極端子（１４）と上記接続端子（４２）とを電気的に接続するケーブル（６）によって繋がっており、
上記ケーブル（６）は、該ケーブル（６）における両端よりも中央側の部位を保持する固定部材（７）によって、それぞれ上記本体ケース（３）及び上記端子ケース（５、５０１、５０２）に固定されていることを特徴とする電力変換装置（１）。
【請求項２】
上記主電極端子（１４）としては、直流電源に電気的に接続される直流端子（１４１）と、外部負荷に電気的に接続される交流端子（１４２）とがあり、上記端子台（４）は、上記接続端子（４２）として、上記直流端子（１４１）と電気的に接続された直流接続端子（４２１）、及び上記交流端子（１４２）と電気的に接続された交流接続端子（４２２）のいずれか一方を備え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】
上記本体ケース（３）は、１つの平面である第１平面（８１１）に形成された第１固定面（８１）上に固定されており、上記端子ケース（５、５０１、５０２）は、上記第１平面（８１１）と異なる平面である第２平面（８２１）に形成された第２固定面（８２）上に固定されていることを特徴とする請求項１又は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、電力変換回路を構成する装置本体部と、該装置本体部を外部機器に電気接続するための接続端子とを備える電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車や電気自動車等の車両に搭載される電力変換装置としては、電力変換回路を構成する装置本体部と、装置本体部を内包する本体ケースとを備えるものが知られている。このような電力変換装置としては、特許文献１に示されたものがある。特許文献１の装置本体部は、半導体モジュール等の複数の電子部品から構成されており、直流電力を交流電力に変換することができる。
【０００３】
本体ケース内には、直流電源や交流負荷等の外部機器と装置本体部とを電気的に接続するための接続端子が収納されている。また、本体ケースには、外部機器の端子を挿入する端子挿入孔が形成されている。外部機器の端子は、端子挿入孔から挿入され、本体ケース内の接続端子に締結される。これにより、装置本体部と外部機器とを電気的に接続するよう構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１６７０５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に示された電力変換装置には以下の課題がある。
特許文献１に示された電力変換装置には、種々の外部機器を接続することが想定される。そのため、外部機器によっては、端子の形状や取付位置が異なるものがある。端子の形状や取付位置が異なる外部機器と電力変換装置とを接続するためには、本体ケース内に収納された接続端子の形状や配置、端子挿入孔の位置等を変更する必要がある。そのため、外部機器に応じて、電力変換装置全体の構造を変更する必要がある。
【０００６】
例えば、車両用の電力変換装置においては、車種が異なると、搭載される外部機器の大きさや容量が異なり、外部機器の端子の形状や配置等が変わることが多い。そのため、電力変換装置の種別が増大し、生産にかかるコストが上昇しやすい。
【０００７】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、搭載性及び外部機器との接続性を向上することが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】
【０００８】
本発明の一態様は、電力変換回路を構成する半導体モジュールを備える装置本体部と、
該装置本体部を収納する本体ケースと、
上記半導体モジュールと外部機器とを電気的に接続するための接続端子を備える端子台と、
該端子台を収納する端子ケースとを有しており、
上記本体ケースと上記端子ケースとは、上記半導体モジュールの主電極端子と上記接続端子とを電気的に接続するケーブルによって繋がっており、
上記ケーブルは、該ケーブルにおける両端よりも中央側の部位を保持する固定部材によって、それぞれ上記本体ケース及び上記端子ケースに固定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】
【０００９】
上記電力変換装置においては、上記接続端子を、上記本体ケースとは別体に形成した上記端子ケースに収納してある。そのため、上記電力変換装置の上記端子ケースを、外部機器の接続構造と対応したものに変更することにより、上記本体ケース及び上記装置本体部は変更することなく、上記電力変換装置と外部機器とを接続することができる。そのため、上記本体ケースや上記装置本体部を汎用化することができ、上記電力変換装置の製造コストを低減することが可能になる。また、上記装置本体部においてもバリエーションを設定することにより、上記接続端子及び上記端子ケースとの組み合わせでより多くの仕様に対応することが可能となる。
【００１０】
また、上記本体ケースと上記端子ケースとは、上記ケーブルによって接続されている。該ケーブルは、電線を束ねて形成されたものであり柔軟性がある。そのため、上記本体ケースと上記端子ケースとの振動モードが異なる場合であっても、上記ケーブルによって、上記本体ケースと上記端子ケースとの間における振動の伝達を抑制し、上記電力変換装置の破損を防止することができる。また、上記ケーブルの長さを変更することにより、上記本体ケース及び上記端子ケースの配設位置の自由度を向上することができる。
【００１１】
また、上記電力変換装置は、上記本体ケース及び上記端子ケースに、上記ケーブルの端部より中央側の部位を、それぞれ固定するための上記固定部材を備えている。そのため、上記ケーブルが、上記固定部材から端部の間において動くことを抑制することができる。これにより、上記ケーブルが接続される上記接続端子や上記装置本体に負荷がかかることを抑制することができる。
【００１２】
以上のごとく、上記電力変換装置によれば、搭載性及び外部機器との接続性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１における、電力変換装置を示す説明図。
【図２】実施例１における、装置本体部と本体ケースとを示す断面図。
【図３】図２における、III−III矢視断面図。
【図４】実施例１における、端子台と端子ケースとを示す断面図。
【図５】図４における、Ｖ−Ｖ矢視断面図。
【図６】実施例１における、固定状態の電力変換装置を示す説明図。
【図７】実施例２における、電力変換装置を示す説明図。
【図８】実施例３における、電力変換装置を示す説明図。
【図９】実施例４における、電力変換装置を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
上記電力変換装置において、上記主電極端子としては、直流電源に電気的に接続される直流端子と、外部負荷に電気的に接続される交流端子とがあり、上記端子台は、上記接続端子として、上記直流端子と電気的に接続された直流接続端子、及び上記交流端子と電気的に接続された交流接続端子のいずれか一方を備えていることが好ましい。この場合には、上記直流電源の位置及び上記外部負荷の位置に応じて、上記直流接続端子又は上記交流接続端子を、上記端子ケースに配置することができる。すなわち、例えば、上記直流電源又は上記外部負荷の一方が上記端子ケースに近い位置に配設されており、他方が上記本体ケースに近い位置に配設されるような場合、上記直流電源又は上記外部負荷を、近くに配置された上記端子ケース又は上記本体ケースのいずれかにそれぞれ接続することができる。これにより、上記外部機器と上記電力変換装置との接続をより容易に行うことができる。
【００１５】
また、上記本体ケースは、１つの平面である第１平面に形成された第１固定面上に固定されており、上記端子ケースは、上記第１平面と異なる平面である第２平面に形成された第２固定面上に固定されていることが好ましい。この場合には、上記本体ケースと上記端子ケースとを、高さ位置や角度の異なる上記第１固定面及び上記第２固定面にそれぞれ固定することで、上記電力変換装置における搭載位置の自由度を向上することができる。
【実施例】
【００１６】
（実施例１）
上記電力変換装置にかかる実施例について、図１〜図６を参照して説明する。
図１〜図５に示すごとく、電力変換装置１は、電力変換回路を構成する半導体モジュール１１を備える装置本体部１０と、装置本体部１０を収納する本体ケース３と、半導体モジュール１１と外部機器とを電気的に接続するための接続端子４２を備える端子台４と、端子台４を収納する端子ケース５とを有している。
本体ケース３と端子ケース５とは、半導体モジュール１１の主電極端子１４と接続端子４２とを電気的に接続するケーブル６によって繋がっている。ケーブル６は、ケーブル６における両端よりも中央側の部位を保持する固定部材７によって、それぞれ本体ケース３及び端子ケース５に固定されている。
【００１７】
以下、さらに詳細に説明する。
本例の電力変換装置１は、電気自動車やハイブリッド車等の車両用いられる。車両には、外部機器としての直流電源（バッテリー）と外部負荷（三相交流回転電機）とが搭載されている。電力変換装置１は、直流電源から供給される直流電力を、外部負荷を駆動させるための交流電力に変換する。
図１に示すごとく、電力変換装置１は、電力変換回路を形成する装置本体部１０と、装置本体部１０を収納する本体ケース３と、装置本体部１０と電気的に接続された接続端子４２を備える端子台４と、端子台４を収納する端子ケース５と、接続端子４２と装置本体部１０とを電気的に接続するケーブル６とを有している。
【００１８】
図２及び図３に示すごとく、本体ケース３は、四角筒状に形成された壁部３１と、壁部３１の上下方向にそれぞれ配された開口を塞ぐ蓋部３３及び底部３４とを備えている。尚、底部３４は、壁部３１と一体に形成されており、蓋部３３は、別部材によって形成されている。
【００１９】
壁部３１の１つには、横方向において外側に向かって突出する側方突出部３２が形成されている。側方突出部３２には、挿通開口部３２１が貫通形成されており、ケーブル６と固定部材７を挿通配置することができる。
【００２０】
図２及び図３に示すごとく、装置本体部１０は、半導体素子を内蔵した複数の半導体モジュール１１と、半導体モジュール１１を冷却する冷却器２と、電子部品１５としてのコンデンサと、バスバー１６及び電子部品１５の出力端子１５２が配置された本体側端子台１７とによって構成されている。
半導体モジュール１１は、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等のスイッチング素子やＦＷＤ（フリーホイールダイオード）等のダイオードを内蔵するモジュール本体部１２と、モジュール本体部１２から上方に突出した制御端子（図示略）と、モジュール本体部１２から下方に突出した主電極端子１４とを有している。制御端子は、制御回路基板１８と接続されている。主電極端子１４としては、直流電源と接続される直流端子１４１と、外部負荷と接続される交流端子１４２とがある。直流端子１４１及び交流端子１４２は、バスバー１６に接続されている。
【００２１】
直流端子１４１に接続されたバスバー１６は、電子部品１５の入力端子１５１と接続されている。また、電子部品１５の出力端子１５２は、電子部品１５と、側方突出部３２が形成された壁部３１との間に配置された本体側端子台１７上に配設されている。
交流端子１４２に一端が接続されたバスバー１６の他端は、本体側端子台１７上に配設されている。
【００２２】
冷却器２は、半導体モジュール１１と交互に積層配置される複数の冷却管２１と、隣り合う冷却管２１同士を積層方向につなぐ連結管２２と、冷却器２に冷媒を導入する冷媒導入管２３と、冷却器２から冷媒を排出する冷媒排出管２４とを有している。
隣り合う冷却管２１同士は、積層方向に変形可能な連結管２２によって連結されている。冷媒導入管２３及び冷媒排出管２４は、電子部品１５と反対側の端部に配置された冷却管２１から延出されている。
【００２３】
冷却器２において、冷媒導入管２３から導入された冷媒は、連結管２２を適宜通り、各冷却管２１に分配される。そして、各冷却管２１を流れる間に、冷媒は半導体モジュール１１との間で熱交換を行う。熱交換により温度上昇した冷媒は、下流側の連結管２２を適宜通り、冷媒排出管２４に導かれ、冷却器２から排出される。
【００２４】
冷媒としては、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を用いることができる。
【００２５】
図４及び図５に示すごとく、端子ケース５は、四角筒状をなす壁部５１と、上下方向にそれぞれ配された開口を塞ぐ蓋部５４及び底部５５とを有している。尚、底部５５は、壁部５１と一体に形成されており、蓋部５４は、別部材によって形成されている。
【００２６】
壁部５１の一つには、外側に向かって突出する側方突出部５２が形成されている。側方突出部５２には、挿通開口部５２１が貫通形成されており、ケーブル６及び固定部材７を挿通配置することができる。
また、側方突出部５２が形成された壁部５１と反対側に配置された壁部５１には、外部機器の機器側端子が挿通配置される機器側開口部５３が貫通形成されている。
【００２７】
端子ケース５内に配置された端子台４には、ケーブル６のケーブル端子６１と外部機器の機器側端子とを接続する接続端子４２が配置されている。
接続端子４２は、挿通開口部５２１を設けた壁部３１と機器側開口部５３を設けた壁部３１との並び方向に長い長方形状をなしており、長手方向の両端近傍には固定孔４２３が貫通形成されている。また、端子台４は、絶縁性樹脂によって形成されており、接続端子４２の固定孔４２３と対応した位置に、固定ナット４１が埋設されている。接続端子４２と、ケーブル端子６１又は機器側端子とは、固定ナット４１と固定ボルト４３とによって締結固定される。
接続端子４２としては、直流端子１４１と電気的に接続される直流接続端子４２１と、交流端子１４２と電気的に接続される交流接続端子４２２とがある。
【００２８】
図１〜図５に示すごとく、装置本体部１０と端子台４の接続端子４２とを電気的に接続するケーブル６は、５本の電線６２をビニールテープや熱収縮チューブ等を用いて１つに束ねて形成されている。各電線６２の両端には、装置本体部１０又は端子台４の接続端子４２と接続するためのケーブル端子６１が設けられている。
５本の電線６２のうち２本は、装置本体部１０における直流端子１４１と直流接続端子４２１とを電気的に接続している。また、残る３本の電線６２は、装置本体部１０における交流端子１４２と交流接続端子４２２とを電気的に接続している。
【００２９】
図２〜図５に示すごとく、固定部材７は、５つのケーブル端子６１を配置する端子配置部７１と、ケーブル６におけるケーブル端子６１よりも中央側の部位を本体ケース３又は端子ケース５に固定するためのケーブル固定部７２とを有している。端子配置部７１とケーブル固定部７２とは、連結部７３により連結されている。
端子配置部７１は、固定突出部７４を備えており、固定ボルト７５によって、固定突出部７４を本体側端子台１７又は端子台４に締結して固定される。
【００３０】
ケーブル固定部７２は、ケーブル６を保持するケーブル保持部７２１と、ケーブル保持部７２１から挿通開口部３２１、５２１を覆うようにケーブル保持部７２１から突出する鍔部７２２とを有している。ケーブル保持部７２１は、ケーブル６の周囲を保持しており、ケーブル６の軸方向及び軸方向と交差する方向へのケーブル６の移動を制限している。また、鍔部７２２は、固定ボルト７５によって側方突出部３２、５２に固定される。
【００３１】
図６に示すごとく、上述のごとく構成された電力変換装置１において、本体ケース３は、第１固定面８１に固定され、端子ケース５は第２固定面８２に固定される。第１固定面８１は、水平面と平行な第１平面８１１上に形成されている。また、第２固定面８２は、水平面と平行でかつ第１平面８１１よりも高さ方向における上方に位置する第２平面８２１上に形成されている。
【００３２】
次に、本例の作用効果について説明する。
電力変換装置１においては、接続端子４２を、本体ケース３とは別体に形成した端子ケース５に収納してある。そのため、電力変換装置１と、接続される端子の形状等が異なる外部機器とを接続する場合には、接続端子４２や端子ケース５を取り換えればよく、本体ケース３及び装置本体部１０は変更する必要がない。したがって、本体ケース３や装置本体部１０を汎用化することができ、電力変換装置１の製造コストを低減することが可能になる。また、装置本体部１０においてもバリエーションを設定することにより、接続端子４２及び端子ケース５との組み合わせでより多くの仕様に対応することが可能となる。
【００３３】
また、本体ケース３と端子ケース５とは、ケーブル６によって接続されている。ケーブル６は、電線を束ねて形成されたものであり柔軟性がある。そのため、本体ケース３と端子ケース５との振動モードが異なる場合であっても、ケーブル６によって、本体ケース３と端子ケース５との間の振動の伝達が遮られ、電力変換装置１の破損を防止することができる。また、ケーブル６の長さを変更することにより、本体ケース３及び端子ケース５の配設位置の自由度を向上することができる。
【００３４】
また、電力変換装置１は、本体ケース３又は端子ケース５にケーブル６を固定するための固定部材を備えている。そのため、柔軟性のあるケーブル６の動きを抑制することができる。これにより、ケーブル６と周囲の部品等との干渉、及びケーブル６が接続される接続端子４２や主電極端子１４に負荷がかかることを抑制することができる。
【００３５】
また、本体ケース３は、１つの平面である第１平面８１１に形成された第１固定面８１上に固定されており、端子ケース５は、第１平面８１１と異なる平面である第２平面８２１に形成された第２固定面８２上に固定されている。本体ケース３と端子ケース５とを、高さ位置や角度の異なる第１固定面８１及び上記第２固定面８２にそれぞれ固定することで、電力変換装置１における搭載位置の自由度を向上することができる。
【００３６】
以上のごとく、電力変換装置１によれば、搭載性及び外部機器との接続性を向上することができる。
【００３７】
（実施例２）
本例は、図７に示すごとく、実施例１における電力変換装置１の構造を変更したものである。
本例の電力変換装置１においては、端子ケース５内に外部負荷と接続される交流接続端子４２２が設けられている。直流接続端子４２１には、外部負荷の外部端子が接続される。
また、本体ケース３は、側方突出部３２と隣り合う位置に形成された補助貫通孔３１４を備えておいる。また、補助貫通孔３１４は、本体側端子台１７上に配置された本体側直流端子（図示略）と対応した位置に形成されている。補助貫通孔３１４に直流電源の外部端子９１を挿通し、本体側端子台１７に外部端子９１を接続する
その他の構成は実施例１と同様である。本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。
【００３８】
本例の電力変換装置によれば、外部負荷の位置に応じて、交流接続端子４２２を、端子ケース５に配置することができる。すなわち、外部負荷が端子ケース５に近い位置に配設されており、直流電源が本体ケース３に近い位置に配設されるような場合、端子ケース５と端子ケース５に近い外部負荷とを接続し、本体ケース３と本体ケース３に近い直流電源とを接続することができる。これにより、外部機器と電力変換装置１との接続をより容易に行うことができる。
また、本例においても実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
【００３９】
（実施例３）
本例は、図８に示すごとく、実施例１における電力変換装置１の構造を変更したものである。
本例の電力変換装置１においては、端子ケース５内に外部負荷と接続される直流接続端子４２１が設けられている。交流接続端子４２１には、直流電源の外部端子が接続される。
また、本体ケース３は、側方突出部３２と隣り合う位置に形成された補助貫通孔３１４を備えておいる。また、補助貫通孔３１４は、本体側端子台１７上に配置された本体側交流端子と対応した位置に形成されている。補助貫通孔３１４に外部負荷の外部端子９２を挿通し、本体側端子台１７に外部端子９２を接続する。
その他の構成は実施例１と同様である。尚、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。
【００４０】
本例の電力変換装置によれば、直流電源の位置に応じて、直流接続端子４２１を、端子ケース５に配置することができる。すなわち、直流電源が端子ケース５に近い位置に配設されており、外部負荷が本体ケース３に近い位置に配設されるような場合、端子ケース５と端子ケース５に近い直流電源とを接続し、本体ケース３と本体ケース３に近い外部負荷とを接続することができる。これにより、外部機器と電力変換装置１との接続をより容易に行うことができる。
また、本例においても実施例１及び実施例２と同様の作用効果を得ることができる。
【００４１】
（実施例４）
本例は、図９に示すごとく、実施例１における電力変換装置の構造を変更したものである。
本例の電力変換装置１において、端子ケース５としては、第１端子ケース５０１と第２端子ケース５０２とがある。第１端子ケース５０１には、直流接続端子４２１を備える第１端子台４０１が収納されている。また、第２端子ケース５０２には、交流接続端子４２２を備える第２端子台４０２が収納されている。
その他の構成は実施例１と同様である。尚、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。
【００４２】
本例の電力変換装置１においては、第１端子ケース５０１と第２端子ケース５０２とを別体として形成している。そのため、各外部機器が互いに離れた位置で、かつ外部機器が本体ケース３から離れた位置に配置された際にも、第１端子ケース５０１と第２端子ケース５０２とをそれぞれと接続される外部機器の近くに配置することができる。これにより、電力変換装置１と外部機器との接続をより容易に行うことができる。
また、本例においても実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１  電力変換装置
１０  装置本体部
１１  半導体モジュール
１４  主電極端子
３  本体ケース
４、４０１、４０２  端子台
４２  接続端子
５、５０１、５０２  端子ケース
６  ケーブル
７  固定部材
【図１】
2015154597.tif 000003
【図２】
2015154597.tif 000004
【図３】
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【図４】
2015154597.tif 000006
【図５】
2015154597.tif 000007
【図６】
2015154597.tif 000008
【図７】
2015154597.tif 000009
【図８】
2015154597.tif 000010
【図９】
2015154597.tif 000011