(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源の正極及び負極に接続される２つのバスバと、前記２つのバスバに接続され、直流電力を交流電力に変換する半導体モジュールと、前記２つのバスバに接続され、直流電圧を平滑化するコンデンサと、前記半導体モジュールに接合される冷却器と、を有する電力変換器において、
前記２つのバスバの何れか一方に直接固定される放電抵抗と、
前記２つのバスバと前記放電抵抗とを電気的に接続する端子と、
を備えることを特徴とする電力変換器。
【請求項２】
前記バスバ、前記放電抵抗及び前記コンデンサは、熱伝導率の高い媒質で一体形成されることを特徴とする請求項１に記載の電力変換器。
【請求項３】
前記放電抵抗は、前記冷却器と接するように接合されることを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換器。
【請求項４】
前記バスバに接合される放電抵抗は複数であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、平滑コンデンサと、平滑コンデンサに蓄積した電荷を放電するための放電抵抗を備える電力変換器が知られている。下記非特許文献１の電力変換器は、放電抵抗用の専用スペースを設けて、放電抵抗を接合している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Ｔ．Ａ．バーレス、外８名、”エバリュエーション  オブ  ザ  ２０１０  トヨタ  プリウス  ハイブリッド  シナジー  ドライブ  システム”、１０ページ、図２．６、［online］、平成２３年３月、アメリカ合衆国エネルギー省、［平成２６年１１月２８日検索］、インターネット（ＵＲＬ：http://info.ornl.gov/sites/publications/files/Pub26762.pdf）
【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、放電抵抗用の専用スペースを設けると電力変換器が大きくなるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みて成されたものであり、その目的は、放電抵抗用の専用スペースを設けることなく放電抵抗を接合した電力変換器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る電力変換器は、電源の正極及び負極に接続される２つのバスバを備える。２つのバスバの何れか一方に放電抵抗を直接固定し、２つのバスバと放電抵抗とを端子を用いて電気的に接続する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、放電抵抗用の専用スペースが不要になり、電力変換器の小型化に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る電力変換器の構成を説明する概略図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態の変形例１に係る電力変換器の構成を説明する概略図である。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態の変形例２に係る電力変換器の構成を説明する概略図である。
【図４】図４は、本発明の第１実施形態の変形例３に係る電力変換器の構成を説明する概略図である。
【図５】図５は、本発明の第２実施形態に係る電力変換器の構成を説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００１０】
［第１実施形態］
図１を参照して、本発明の第１実施形態に係る電力変換器１００の構成を説明する。
図１に示すように、電力変換器１００は、アルミニウム製の筐体２０で覆われ、筐体２０の内部に、半導体モジュール１０と、半導体モジュール１０の上部に設けられた駆動基板１１と、半導体モジュール１０を冷却するために半導体モジュール１０の下部に設けられた冷却器１２と、直流電源（図示せず）の直流電圧を平滑化する平滑コンデンサ１５と、を有する。また、電力変換器１００は、半導体モジュール１０と平滑コンデンサ１５とを接続する正極側導電部材であるＰバスバ１３と、半導体モジュール１０と平滑コンデンサ１５とを接続する負極側導電部材であるＮバスバ１４と、を有する。
【００１１】
半導体モジュール１０は、図示は省略するが絶縁層上にヒートスプレッダ、半導体チップを積層したものであり、直流電力を交流電力に変換する。冷却器１２は、内部に冷却水流路を有しており、流入口１２ａから流出口１２ｂに向かって冷却水が流れて半導体モジュール１０から生じる熱を吸収する。
【００１２】
Ｐバスバ１３上には放電抵抗１７が直接接合される。放電抵抗１７とＰバスバ１３は、Ｐ端子１８を用いて接合される。また、放電抵抗１７とＮバスバ１４は、Ｎ端子１９を用いて接合される。これにより、放電抵抗１７とＰバスバ１３及びＮバスバ１４が電気的に接続される。なお、Ｐバスバ１３と放電抵抗１７は、ボルトなどを用いて接合することができる。
【００１３】
放電抵抗１７は、平滑コンデンサ１５に蓄積した電荷を放電するための抵抗であり、例えばセメント抵抗である。また、放電抵抗１７はセメント抵抗に限らず、抵抗体薄膜によって形成してもよい。抵抗体薄膜は、Ｐバスバ１３上に絶縁材、ろう材、抵抗体薄膜を順に積層して形成することができる。
【００１４】
Ｐバスバ１３の一端は半導体モジュール１０にボルトなどを用いて固定される。同様に、Ｎバスバ１４の一端は半導体モジュール１０にボルトなどを用いて固定される。また、Ｐバスバ１３及びＮバスバ１４の他端と平滑コンデンサ１５は、熱伝導率の高い樹脂１６（例えば、エポキシ樹脂）を用いたポッティングにより固められ、筐体２０内に固定される。このとき、平滑コンデンサ１５のポッティング面は、冷却器１２の流入口１２ａ及び筐体２０に接するように固定される。
【００１５】
以上の構成を有する電力変換器１００によれば、以下の効果が得られる。
【００１６】
Ｐバスバ１３上に直接放電抵抗１７を接合するため、放電抵抗１７の専用スペースが不要となり、電力変換器１００の小型化に寄与する。
【００１７】
また、従来技術のようにＰバスバ１３及びＮバスバ１４と放電抵抗１７を接続するハーネスが不要になるため、ハーネス分のコストを低減できる。また、予め放電抵抗１７をＰバスバ１３に接合しておけば、後から放電抵抗１７を接合する必要がなくなるため、生産性の向上に寄与しうる。なお、Ｐ端子１８とＰバスバ１３との接合及びＮ端子１９とＮバスバ１４との接合は、Ｐバスバ１３及びＮバスバ１４と平滑コンデンサ１５との接合と同じ工程で実施することができる。
【００１８】
また、電力変換器１００は、以下に説明する３つの放熱経路を有するため、放電抵抗１７の発熱を効果的に放熱できる。まず、第１の放熱経路として、放電抵抗１７の発熱は、Ｐバスバ１３、半導体モジュール１０を介して冷却器１２に放熱される。第２の放熱経路として、放電抵抗１７の発熱は、Ｐバスバ１３、樹脂１６を介して冷却器１２に放熱される。そして、第３の放熱経路として、放電抵抗１７の発熱は、Ｐバスバ１３、樹脂１６を介して筐体２０及び筐体２０内の空気に放熱される。このように、電力変換器１００は、放電抵抗１７の発熱を効果的に放熱でき、放電抵抗１７の発熱による他部品への熱影響を緩和することができる。
【００１９】
なお、Ｐバスバ１３上に放電抵抗１７を直接接合するため、放電抵抗１７の大きさに応じてＰバスバ１３を大きくする場合が考えられる。しかし、Ｐバスバ１３は筐体２０内の空間に配置されるため、Ｐバスバ１３を大きくしたとしても筐体２０の大きさに影響を与える可能性は小さい。また、Ｐバスバ１３を大きくすると断面積が大きくなって抵抗が小さくなるため、Ｐバスバ１３の自己発熱量が小さくなるというメリットがある。また、Ｐバスバ１３を大きくすると熱伝導率が増加するため、Ｐバスバ１３に接続される平滑コンデンサ１５の発熱がＰバスバ１３を介して放熱されるメリットがある。また、Ｐバスバ１３とＮバスバ１４を絶縁した上で、可能な限り近づけて重ねることによりインダクタンスを減らす技術が知られているが、重ねる面積が大きいほどインダクタンスの低減は大きくなる。このため、Ｐバスバ１３を大きくするとこの技術を利用することができる。
【００２０】
なお、第１実施形態では、平滑コンデンサ１５を冷却器１２の流入口１２ａ側に配置したが、冷却器１２の流出口１２ｂに配置してもよい。また、第１実施形態では、放電抵抗１７をＰバスバ１３上に接合したが、放電抵抗１７をＮバスバ１４上に接合してもよい。
【００２１】
［変形例１］
次に、図２を参照して、第１実施形態の変形例１について説明する。
図２に示すように、変形例１に係る電力変換器２００では、樹脂１６を用いてＰバスバ１３上に放電抵抗１７が固定される。
【００２２】
以上の構成を有する電力変換器２００によれば、以下の効果が得られる。
【００２３】
平滑コンデンサ１５、Ｐバスバ１３及び放電抵抗１７が一体形成され、ボルトなどを用いて放電抵抗１７をＰバスバ１３上に固定する必要がなくなるため、コストを低減できる。
【００２４】
［変形例２］
次に、図３を参照して、第１実施形態の変形例２について説明する。
図３に示すように、変形例２に係る電力変換器３００では、放電抵抗１７が冷却器１２に接するようにＰバスバ１３上に固定される。
【００２５】
以上の構成を有する電力変換器３００によれば、以下の効果が得られる。
【００２６】
この構成により、放電抵抗１７の発熱が冷却器１２に直接放熱されるため、効率よく放熱できる。
【００２７】
なお、変形例２において、変形例１のように樹脂１６を用いて放電抵抗１７を固定してもよい。これにより、電力変換器３００は、変形例１の効果も奏することができる。
【００２８】
［変形例３］
次に、図４を参照して、第１実施形態の変形例４について説明する。
図４に示すように、変形例４に係る電力変換器４００では、複数の放電抵抗１７がＰバスバ１３上に接合される。
【００２９】
以上の構成を有する電力変換器４００によれば、以下の効果が得られる。
【００３０】
放電抵抗１７が１つの場合、局所的な発熱により放電抵抗１７そのものまたは他の部品への熱影響を与えることが考えられるが、放電抵抗１７を複数に分散させることによって、このような熱影響を緩和できる。
【００３１】
なお、変形例３において、変形例１のように樹脂１６を用いて複数の放電抵抗１７を固定してもよい。これにより、電力変換器４００は、変形例１の効果も有することができる。また、変形例３において、変形例２のように複数の放電抵抗１７を冷却器１２の流入口１２ａに接するようにＰバスバ１３上に接合してもよい。これにより、電力変換器４００は、変形例２の効果も有することができる。また、変形例３において、変形例１のように樹脂１６を用いて複数の放電抵抗１７を固定し、かつ変形例２のように複数の放電抵抗１７を冷却器１２の流入口１２ａに接するようにＰバスバ１３上に接合してもよい。これにより、電力変換器４００は、変形例１及び変形例２の効果も有することができる。
【００３２】
［第２実施形態］
次に、図５を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。
第２実施形態が第１実施形態と異なる点は、第２実施形態が放電抵抗１７を用いず、ポッティング樹脂として導電性金属粉末（例えばＡｇ、Ｎｉ、Ｃｕ等）を有する樹脂２１を用いる点である。第２実施形態において、第１実施形態にて説明した部位と同一部位については、それぞれ同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３３】
樹脂２１でポッティングされる平滑コンデンサ１５、Ｐバスバ１３及びＮバスバ１４の一端には分布的に抵抗成分（以下、単に分布抵抗という）が形成される。なお、樹脂２１は、車両に搭載される電子機器の絶縁性能を損なわない程度の抵抗成分を有することが好ましい。
【００３４】
以上の構成を有する電力変換器５００によれば、以下の効果が得られる。
【００３５】
樹脂２１内に形成された分布抵抗が放電抵抗１７の役割を果たすため、放電抵抗１７そのものが不要になる。したがって、放電抵抗１７の専用スペースが不要となり、電力変換器１００の小型化に寄与する。また、放電抵抗１７が不要となるため、第１実施形態と比較してＰ端子１８及びＮ端子１９が不要となる。また、抵抗成分が分布的に形成されるため、局所的な発熱を緩和できる。
【００３６】
また、電力変換器５００は、以下に説明する３つの放熱経路を有するため、分布抵抗の発熱を効果的に放熱できる。まず、第１の放熱経路として、分布抵抗の発熱は、Ｐバスバ１３及びＮバスバ１４、半導体モジュール１０を介して冷却器１２に放熱される。第２の放熱経路として、分布抵抗の発熱は、樹脂２１を介して冷却器１２に放熱される。そして、第３の放熱経路として、分布抵抗の発熱は、樹脂２１を介して筐体２０及び筐体２０内の空気に放熱される。このように、電力変換器５００は、分布抵抗の発熱を効果的に放熱でき、分布抵抗の発熱による他部品への熱影響を緩和することができる。
【００３７】
上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【符号の説明】
【００３８】
１０  半導体モジュール
１１  駆動基板
１２  冷却器
１３  Ｐバスバ
１４  Ｎバスバ
１５  平滑コンデンサ
１６  樹脂
１８  Ｐ端子
１９  Ｎ端子
１７  放電抵抗
２０  筐体
２１  樹脂
【図１】
0006500512.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0006500512.tif 000005
【図５】
0006500512.tif 000006