(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気回路を構成する部品と接続される複数の板状の接続端部、及び複数の前記接続端部の間を接続する板状の導体部を有する板金バスバーと、
前記導体部と一方の面が対向する板状部を有した板金部材と、
前記板金バスバーと前記板金部材のそれぞれを取り囲む樹脂部材と、を備え、
前記板状部の他方の面が前記樹脂部材から外部に露出すると共に、前記板金バスバーと前記板金部材とは前記樹脂部材で一体化されているバスバーモジュール。
【請求項２】
前記接続端部が前記樹脂部材から外部に露出した請求項１に記載のバスバーモジュール。
【請求項３】
前記接続端部は、前記導体部に対して直角に折り曲げられている請求項２に記載のバスバーモジュール。
【請求項４】
前記接続端部と前記導体部との間の折り曲げ箇所に隣接した前記導体部の部分が前記樹脂部材から外部に露出している請求項３に記載のバスバーモジュール。
【請求項５】
前記接続端部の幅が前記接続端部の終端の方向に縮小されている請求項２に記載のバスバーモジュール。
【請求項６】
前記導体部は、折り曲げられて段差が形成された段差部を設けている請求項２に記載のバスバーモジュール。
【請求項７】
前記板金バスバーの前記導体部及び前記板金部材は、貫通孔を設けている請求項１に記載のバスバーモジュール。
【請求項８】
前記導体部及び前記板金部材はそれぞれ２つの前記貫通孔を備え、
前記導体部の前記貫通孔と前記板金部材の前記貫通孔とは、前記導体部の表面に直交する方向に見て重なる位置に設けられていると共に、
前記導体部の前記貫通孔の内径は、前記板金部材の前記貫通孔の内径よりも小さい請求項７に記載のバスバーモジュール。
【請求項９】
複数の前記板金バスバーを備え、
複数の前記板金バスバーのそれぞれが備えた前記導体部が同一平面に設けられた請求項１に記載のバスバーモジュール。
【請求項１０】
複数の前記板金バスバーを備え、
複数の前記板金バスバーは前記樹脂部材を介して積層されている請求項１に記載のバスバーモジュール。
【請求項１１】
複数の電気部品と、
一方の面に複数の前記電気部品が並べて配置されている冷却器と、
前記冷却器の一方の面と対向して配置される、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載したバスバーモジュールと、
前記冷却器の一方の面と対向して配置される、複数の回路部品が実装された回路基板と、を備え、
複数の前記電気部品は、前記バスバーモジュールが備えた複数の前記接続端部もしくは前記回路基板と接続され、前記バスバーモジュールが備えた複数の前記接続端部は、複数の前記電気部品もしくは前記回路基板と接続され、前記回路基板は、前記バスバーモジュールが備えた複数の前記接続端部もしくは前記電気部品と接続されている電力変換装置。
【請求項１２】
前記電気部品と前記回路基板との間に前記バスバーモジュールが配置されている請求項１１に記載の電力変換装置。
【請求項１３】
前記バスバーモジュールが備えた前記板金部材が前記回路基板の側に配置されている請求項１２に記載の電力変換装置。
【請求項１４】
前記接続端部と前記電気部品との接続部が樹脂カバーで覆われている請求項１１に記載の電力変換装置。
【請求項１５】
前記回路基板が備えたスルーホールを介して前記接続端部と前記回路基板とが接続されている請求項１１に記載の電力変換装置。
【請求項１６】
前記樹脂部材から露出している前記板金部材の一部分である冷却部と前記冷却器とが接している請求項１１に記載の電力変換装置。
【請求項１７】
前記冷却器は、直方体状の冷却器の本体部の外周に沿って、前記本体部の一方の面から立設した外周壁を有し、前記外周壁と前記冷却部とが接している請求項１６に記載の電力変換装置。
【請求項１８】
前記冷却器は、前記外周壁の内側において、複数の前記電気部品のそれぞれの間に前記本体部の一方の面から立設すると共に前記外周壁につながった内側壁を有し、前記内側壁と前記外周壁とで取り囲まれた前記電気部品が樹脂で封止されている請求項１７に記載の電力変換装置。
【請求項１９】
前記冷却器の他方の面に冷媒が流れる水路が形成され、前記水路はカバーで覆われている請求項１１から１８のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項２０】
前記冷却器の一方の面に複数の前記電気部品のそれぞれが配置される凹部が形成されている請求項１１から１９のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項２１】
前記冷却器の一方の面に沿って、配置方向の一方側から他方側に向かって前記電気部品であるトランス、整流回路部、及び平滑リアクトルが順に並べて設けられ、
前記整流回路部は前記冷却器の一方の面からの突出高さが前記トランス及び前記平滑リアクトルよりも低く、
前記トランス、前記整流回路部、及び前記平滑リアクトルに対向して設けられたバスバーモジュールは、前記整流回路部に対向している部分が、前記トランスに対向している部分及び前記平滑リアクトルに対向している部分よりも前記冷却器の一方の面に近くなるように、前記整流回路部の前記配置方向の両側部分に段差が形成されている請求項１２に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、バスバーモジュール及びそれを用いた電力変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車又はハイブリッド自動車のように、駆動源にモータが用いられている電動車両には、複数の電力変換装置が搭載されている。電力変換装置としては、商用の交流電源から直流電源に変換して高圧バッテリに充電する充電器、高圧バッテリの直流電源から補助機器用のバッテリの電圧（例えば１２Ｖ）に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ、バッテリからの直流電力をモータへの交流電力に変換するインバータ等が挙げられる。電気自動車又はハイブリッド車に搭載される電力変換装置は、燃費の向上、車内空間の拡大、低コスト化等を目的として、小型化及び軽量化が求められている。そのため、電力変換装置を構成する各部品を、小型化及び軽量化することが重要となっている。
【０００３】
電力変換装置を構成するトランス、リアクトル等の電磁誘導機器を小型化させる手法としては、これらの部品の駆動周波数を高周波化することが有効である。駆動周波数を高周波化することにより、トランス及びリアクトルを構成するコイルの巻数を少なくすることができる。また、駆動周波数を高周波化することにより、磁性材料であるコアの断面積を小さくすることができる。しかしながら、コイル及び各部品を接続する配線基板のパターンは駆動周波数を高周波化することで表皮効果の影響が顕著になり、高周波抵抗が増大して発熱量が増加する。したがって、駆動周波数の高周波化により、コイル及びパターンにおいて温度が著しく上昇するという課題があった。
【０００４】
また、近年、航続距離の増大を目的として、特に電気自動車に搭載された電池の容量を増加させる傾向が強まっている。そのため、商用の交流電源を直流変換及び変圧して電池に供給する役割を担う車載充電器においては、出力電力を増加させる要求が高まっている。車載充電器を高出力化する場合、入力側の商用交流電源からの電流量を増加させる必要がある。そのため、車載充電器を構成するトランス及びリアクトルのコイル、及び配線基板のパターンを流れる電流量が増加し、発熱量も増加する。小型化に加えて、車載充電器の高出力化によっても、コイル及びパターンにおいて温度が著しく上昇するという課題もあった。これら課題に対して、配線の抵抗成分である配線インダクタンスの低減を図ることでコイル及びパターンの温度上昇を抑制するために、複数の板状導体のバスバーをバスバーの厚さ方向に積層し、モールドで一体成形した構造が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−５６９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１においては、複数の板状導体のバスバーをバスバーの厚さ方向に積層しているため、配線の抵抗成分である配線インダクタンスの低減が図られ、コイル及びパターンの温度上昇を抑制することができる。しかしながら、複数のバスバーが積層されているため、冷却器で複数のバスバーの積層された面を冷却することは困難であり、積層により電力変換装置が大型化するという課題があった。積層されたバスバーの側面を冷却する場合においても、バスバーの積層された面が冷却器に対して直交するため、冷却器にバスバーの積層された面を冷却器に対向させた場合と同様に、電力変換装置が大型化するという課題があった。
【０００７】
そこで、本願は、バスバーモジュールが備えた板金バスバーの温度上昇を抑制しつつ、小型化することができるバスバーモジュール及びそれを用いた電力変換装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願に開示されるバスバーモジュールは、電気回路を構成する部品と接続される複数の板状の接続端部、及び複数の接続端部の間を接続する板状の導体部を有する板金バスバーと、導体部と一方の面が対向する板状部を有した板金部材と、板金バスバーと板金部材のそれぞれを取り囲む樹脂部材とを備え、板状部の他方の面が樹脂部材から外部に露出すると共に、板金バスバーと板金部材とは樹脂部材で一体化されているものである。
【０００９】
本願に開示される電力変換装置は、複数の電気部品と、一方の面に複数の電気部品が並べて配置されている冷却器と、冷却器の一方の面と対向して配置されるバスバーモジュールと、冷却器の一方の面と対向して配置される、複数の回路部品が実装された回路基板とを備え、複数の電気部品は、バスバーモジュールが備えた複数の前記接続端部もしくは回路基板と接続され、バスバーモジュールが備えた複数の接続端部は、複数の電気部品もしくは回路基板と接続され、回路基板は、バスバーモジュールが備えた複数の接続端部もしくは複数の電気部品と接続されているものである。
【発明の効果】
【００１０】
本願に開示されるバスバーモジュールによれば、バスバーモジュールが備えた板金バスバーの導体部と一方の面が対向する板状部を有した板金部材の板状部の他方の面が樹脂部材から外部に露出すると共に、板金バスバーと板金部材とは樹脂部材で一体化されているため、板金バスバーに生じた熱が板金部材を介して放熱されるので、板金バスバーの温度上昇を抑制しつつ、バスバーモジュールを小型化することができる。
【００１１】
本願に開示される電力変換装置によれば、板金部材の板状部の他方の面が樹脂部材から外部に露出すると共に、板金バスバーと板金部材とは樹脂部材で一体化されているバスバーモジュールを備えているため、電力変換装置を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係る電力変換装置の構成の概略を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１に係る電力変換装置のＤＣ／ＤＣコンバータ部の回路構成を示す図である。
【図３】実施の形態１に係る電力変換装置の外観を示す斜視図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面位置で切断した電力変換装置の断面図である。
【図５】実施の形態１に係る電力変換装置の要部の分解斜視図である。
【図６】実施の形態１に係る電力変換装置のバスバーモジュールの斜視図である。
【図７】実施の形態１に係る電力変換装置のバスバーモジュールの斜視図である。
【図８】実施の形態１に係る電力変換装置のバスバーモジュールの平面図である。
【図９】図８のＢ−Ｂ断面位置で切断したバスバーモジュールの断面図である。
【図１０】実施の形態１に係る電力変換装置のバスバーモジュールの要部の分解斜視図である。
【図１１】実施の形態２に係る電力変換装置の断面図である。
【図１２】実施の形態２に係る電力変換装置の要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本願の実施の形態によるバスバーモジュール及びそれを用いた電力変換装置を図に基づいて説明する。なお、各図において同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。
【００１４】
実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る電力変換装置１の構成の概略を示すブロック図、図２は電力変換装置１のＤＣ／ＤＣコンバータ部４ａの回路構成を示す図、図３は電力変換装置１の外観を示す斜視図、図４は図３のＡ−Ａ断面位置で切断した電力変換装置１の断面図、図５は電力変換装置１の要部の分解斜視図、図６は電力変換装置１のバスバーモジュール２０の他方の側を示す斜視図、図７は電力変換装置１のバスバーモジュール２０の一方の側を示す斜視図、図８は電力変換装置１のバスバーモジュール２０の他方の側の平面図、図９は図８のＢ−Ｂ断面位置で切断したバスバーモジュール２０の断面図、図１０は電力変換装置１のバスバーモジュール２０の要部の分解斜視図である。図３は冷却器８の外周壁８ｂで囲まれた開口を覆うカバー９を取り除いて示した図であり、バスバーモジュール２０の他方の側は回路基板１５と対向する側とする。電力の変換を行う電力変換装置１は、モータを駆動源の一つとする電気自動車、もしくはハイブリット自動車等の車両に搭載されて用いられる。
【００１５】
＜電力変換装置１の構成の概要＞
電力変換装置１は、図１に示すように、交流電源２から供給された電力を変換して負荷３に供給する。交流電源２からは、例えば商用の交流電力が供給される。変換された電力は例えば直流電力で、高圧バッテリもしくはモータ等の負荷３に供給される。負荷３が電気自動車の駆動用バッテリの場合、電力変換装置１は１００〜２００Ｖの商用の入力交流電圧を昇圧して３００〜４００Ｖ程度の直流電圧に変換する。電力変換装置１は、電力変換を行うパワー系主回路部４と、パワー系主回路部４の動作を制御する制御回路部５と、電力変換装置１の外部へのノイズの流出を抑制する入力フィルタ回路部６及び出力フィルタ回路部７とで構成される。
【００１６】
＜ＤＣ／ＤＣコンバータ部４ａの回路構成の概要＞
パワー系主回路部４は、ＡＣ／ＤＣコンバータ部、ＤＣ／ＤＣコンバータ部４ａ、及び各コンバータ間に設けられたコンデンサ部を備える。以下、電力変換装置１の要部としてＤＣ／ＤＣコンバータ部４ａについて説明する。ＤＣ／ＤＣコンバータ部４ａは、図２に示すように、トランス２０１、整流回路部２０２、平滑回路部２０３、及びスイッチング回路部（図示せず）を備える。トランス２０１と整流回路部２０２との間、及び整流回路部２０２と平滑回路部２０３との間はパワー線２０５で接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ部４ａは、スイッチング回路部を介して交流電力をトランス２０１へ伝送する入力線２０６、及び平滑回路部２０３から出力フィルタ回路部７へ変換された電力を出力する出力線２０７を備える。
【００１７】
トランス２０１は、１次側コイル２０１ａと２次側コイル２０１ｂにより入力された電圧を昇圧して出力する変圧機能を備える。トランス２０１は、スイッチング回路部から入力された電圧を絶縁させながら電力変換装置１に接続された負荷３であるバッテリの電圧まで昇圧する。トランス２０１の１次側コイル２０１ａの巻数と２次側コイル２０１ｂの巻数の比に応じてトランス２０１の変圧比が決定される。この昇圧の例では、２次側コイル２０１ｂの巻数は１次側コイル２０１ａの巻数よりも多くなる様に設定される。
【００１８】
整流回路部２０２は、整流素子である複数のダイオード２０２ａを備える。ここでの整流回路部２０２は４つのダイオード２０２ａを有しているが、ダイオード２０２ａの個数はこれに限るものではない。整流回路部２０２は、トランス２０１の２次側コイル２０１ｂから出力された高電圧の交流を直流に変換する。平滑回路部２０３は、平滑リアクトル２０３ａと平滑コンデンサ（図示せず）を備える。平滑回路部２０３は、整流回路部２０２で整流された直流波形を平滑化して出力線２０７に出力する。
【００１９】
＜電力変換装置１の内部構成＞
電力変換装置１の内部構成について説明する。電力変換装置１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ部４ａを構成する電気部品である複数のパワー系主回路部品と、一方の面である配置面８ｃに複数のパワー系主回路部品が並べて配置されている冷却器８と、配置面８ｃと対向して配置されるバスバーモジュール２０と、配置面８ｃと対向して配置され、複数の回路部品が実装された回路基板１５とを備える。複数のパワー系主回路部品、バスバーモジュール２０、及び回路基板１５を収容する電力変換装置１の筐体は、冷却器８と、冷却器８の配置面８ｃと対向して冷却器８の外周壁８ｂを覆うカバー９とから構成される。複数のパワー系主回路部品は、バスバーモジュール２０が備えた複数の接続端部１０１もしくは回路基板１５と接続される。バスバーモジュール２０が備えた複数の接続端部１０１は、複数のパワー系主回路部品もしくは回路基板１５と接続される。回路基板１５は、バスバーモジュール２０が備えた複数の接続端部１０１もしくはパワー系主回路部品の端子と接続される。
【００２０】
電力変換装置１は、高電圧、大電流を変換するパワー系主回路部品としてＰＦＣリアクトル２０４、トランス２０１、整流回路部２０２、平滑回路部２０３、ＡＣ／ＤＣコンバータ回路部（図示せず）、及びＤＣ／ＤＣコンバータ回路部（図示せず）を備える。トランス２０１、整流回路部２０２、平滑リアクトル２０３ａ、及びＰＦＣリアクトル２０４は、図４に示すように、冷却器８の配置面８ｃに実装される。ここでは、冷却器８の配置面８ｃに沿って、配置方向の一方側から他方側に向かってトランス２０１、整流回路部２０２、平滑リアクトル２０３ａ、及びＰＦＣリアクトル２０４が順に並べて設けられ、整流回路部２０２は冷却器８の配置面８ｃからの突出高さがトランス２０１及び平滑リアクトル２０３ａよりも低い。整流回路部２０２は２次側ダイオード金属基板モジュール、ＡＣ／ＤＣコンバータ回路部はＡＣ／ＤＣ金属基板モジュール、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路部はＤＣ／ＤＣ金属基板モジュールの形態で電力変換装置１に用いられる。図５では省略して配置面８ｃを平面で示しているが、配置面８ｃには図４に示すようにパワー系主回路部品のそれぞれが配置される凹部が形成されている。凹部のそれぞれは、配置されるパワー系主回路部品の大きさに合わせた形状で形成される。凹部を形成することでパワー系主回路部品が配置面８ｃ上に容易に位置決めされて配置されるため、電力変換装置１の生産性を向上することができる。
【００２１】
トランス２０１、整流回路部２０２、平滑リアクトル２０３ａ、及びＰＦＣリアクトル２０４は、カバー９の方向に突出した端子を備える。これらのパワー系主回路部品が備えた端子の一部は、図６に示したバスバーモジュール２０の接続端部１０１ａ１、１０１ｂ１、１０１ｄ１、１０１ｃ１、１０１ｆ２、１０１ｇ１、１０１ｈ１と、例えばＴｉＧ溶接にて接合される。接続端部１０１ａ１、１０１ｂ１、１０１ｄ１、１０１ｃ１、１０１ｆ２、１０１ｇ１、１０１ｈ１とパワー系主回路部品の端子との接続部は、樹脂カバー１６で覆われる。樹脂カバー１６は、図５に示すように、バスバーモジュール２０と回路基板１５との間に設けられる。接続部に樹脂カバー１６を被せることで、接続部と回路基板１５との間の絶縁を確保しつつ、接続部と回路基板１５との距離を短縮することができる。
【００２２】
回路基板１５は、配置面８ｃから離間して、例えばねじ止めによりバスバーモジュール２０に設置される。回路基板１５には制御回路部５が設けられ、回路基板１５はパワー系主回路部品等で構成されるパワー系主回路部４の動作を制御する。回路基板１５は、ＰＦＣリアクトル２０４と、ＡＣ／ＤＣコンバータ回路部と、リンクコンデンサ（図示せず）とを接続する配線を備える。回路基板１５が備える配線はこれらの電気部品を接続する配線に限られず、他のパワー系主回路部品及びバスバーモジュール２０を接続する配線も含まれる。回路基板１５は、図３に示すように、スルーホール１５ａ、１５ｂ等の複数のスルーホールを備える。回路基板１５と接続されるパワー系主回路部品が備える端子、及びバスバーモジュール２０が備える接続端部１０１がスルーホールに挿入され、半田付けされることで、パワー系主回路部品及びバスバーモジュール２０と配線とが接続される。例えば、スルーホール１５ａを介してＰＦＣリアクトル２０４の端子２０４ａと回路基板１５の配線とは接続される。また、スルーホール１５ｂを介してバスバーモジュール２０が備えた接続端部１０１ｈ２、１０１ｇ２と回路基板１５の配線とは接続される。この接続により、平滑リアクトル２０３ａと出力フィルタ回路部７（図示せず）とが接続される。
【００２３】
冷却器８は、図５に示すように、直方体状の本体部８ａ、及び本体部８ａの外周に沿って本体部８ａの一方の面である配置面８ｃから立設した外周壁８ｂから構成される。冷却器８の本体部８ａの他方の面には、図４に示すように、冷媒１１が流れる冷却水路８ｄが形成される。冷却水路８ｄは、水路カバー１０で覆われて密閉されている。配置面８ｃに実装されたトランス２０１、整流回路部２０２、平滑回路部２０３、及びＰＦＣリアクトル２０４は、配置面８ｃ及び外周壁８ｂを介して冷却水路８ｄを流れる冷媒１１により冷却される。冷媒１１が流れる冷却水路８ｄを設けることで、実装されたこれらのパワー系主回路部品の発熱を抑制することができる。また、冷却器８の本体部８ａの他方の面の側に冷却水路８ｄを設けることで、冷却面となる配置面８ｃを広範囲に確保することができる。そのため、配置面８ｃに実装されたパワー系主回路部品の放熱面積を十分確保できるとともに、パワー系主回路部品の配置の自由度が向上する。
【００２４】
外周壁８ｂで囲まれた開口は、図４に示すように、配置面８ｃと対向して設けられたカバー９で覆われる。カバー９は、例えば金属で作製される。カバー９で開口を覆うことで、電力変換装置１の内部を防水及び防塵し、電磁波の干渉を防止することができる。
【００２５】
＜バスバーモジュール２０の構成と配置＞
本願の要部であるバスバーモジュール２０について説明する。バスバーモジュール２０は、パワー系主回路部品と回路基板１５とを接続する接続部材である。バスバーモジュール２０は、図９に示すように、板金バスバー１００、板金部材１１０、及び板金バスバー１００と板金部材１１０のそれぞれを取り囲む樹脂部材１２０を備える。板金バスバー１００は、図１０に示すように、電気回路を構成する部品であるパワー系主回路部品または回路基板１５と接続される複数の板状の接続端部１０１、及び複数の接続端部１０１の間を接続する板状の導体部１０２を有する。板金部材１１０は、導体部１０２と一方の面が対向する板状部１１１を有する。板金バスバー１００は、導電性が良好で熱伝導率の高い銅または銅合金などの金属で作製される。板金部材１１０は、熱伝導率の高い銅または銅合金などの金属で作製される。板金部材１１０の板状部１１１の他方の面は、図８に示すように、樹脂部材１２０から外部に複数の箇所で露出している。バスバーモジュール２０は、さらにナット１１５、及びブッシュ１１６を備える。ナット１１５及びブッシュ１１６は、回路基板１５を固定して締結するために用いられる。板金バスバー１００、板金部材１１０、ナット１１５、及びブッシュ１１６は、樹脂部材１２０で一体化されている。
【００２６】
バスバーモジュール２０は、パワー系主回路部品と回路基板１５との間に配置されている。バスバーモジュール２０を冷却器８に実装する際は、図５に示すように、バスバーモジュール２０の位置決めピン２０ａを冷却器８の位置決め穴８ｅに挿入することで位置決めされる。ここでは、図４に示すように、トランス２０１、整流回路部２０２、及び平滑リアクトル２０３ａに対向して設けられたバスバーモジュール２０は、整流回路部２０２に対向している部分が、トランス２０１に対向している部分及び平滑リアクトル２０３ａに対向している部分よりも冷却器８の配置面８ｃに近くなるように、整流回路部２０２の配置方向の両側部分に段差が形成されている。バスバーモジュール２０をパワー系主回路部品と回路基板１５との間に配置させて、バスバーモジュール２０によりパワー系主回路部品と回路基板１５とを接続することで、高電圧及び大電流の伝送を回路基板１５のパターンだけで行うのではなくバスバーモジュール２０を立体配線して行うことができる。高電圧及び大電流の伝送を回路基板１５のパターンだけで行わないため、回路基板１５の面積の削減により電力変換装置１の平面積を削減することができ、電力変換装置１を小型化することができる。また、バスバーモジュール２０に段差を設けることで配置面８ｃに配置されたパワー系主回路部品の配置面８ｃからの突出高さの高低差を吸収することができ、パワー系主回路部品と回路基板１５との間の絶縁距離を短縮することができる。また、回路基板１５の側に高さの高い回路部品を設けることができる。
【００２７】
＜板金部材１１０＞
バスバーモジュール２０は、板金部材１１０として３つの板金部材１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃを備える。板金部材１１０は、板金部材１１０が備えた板状部１１１の一方の面で板金バスバー１００の導体部１０２と対向する。板金部材１１０は、板金部材１１０が備えた板状部１１１の他方の面が樹脂部材１２０から外部に露出している。板金部材１１０は、バスバーモジュール２０において回路基板１５の側に配置されている。板状部１１１が導体部１０２に対向しているため、板金バスバー１００で発生した熱は板金部材１１０を介して効率良く放熱される。板金部材１１０は板状であるため、バスバーモジュール２０の厚みを大きくすることなく板金バスバー１００で発生した熱を放熱することができる。板状部１１１の他方の面が樹脂部材１２０から外部に露出しているため、板金部材１１０は効率良く放熱することができる。板金部材１１０が回路基板１５の側に配置されているため、回路基板１５及び回路基板１５に実装された制御系の回路部品が板金バスバー１００で発生した熱で煽られることがなく、電力変換装置１は安定して動作することができる。
【００２８】
板金部材１１０の一方の面の側で、図７に示すように、板金部材１１０の一部分である冷却部１１２が樹脂部材１２０から露出している。冷却部１１２と冷却器８の外周壁８ｂとは接している。冷却部１１２ａ、１１２ｂは、図５に示した外周壁８ｂに設けられた接触部８ｆとそれぞれ接する。冷却部１１２と冷却器８の外周壁８ｂとが接することで、板金バスバー１００で発生した熱を冷却器８に板金部材１１０を介して放熱することができる。冷却部１１２を冷却部１１２に隣接した外周壁８ｂと接触させることで、容易に放熱することができる。なお、冷却部１１２が接する箇所は外周壁８ｂに限るものではなく、例えば熱伝導率の高い金属製の接触部材を介して冷却器８の本体部８ａと冷却部１１２とが接しても構わない。
【００２９】
＜板金バスバー１００＞
バスバーモジュール２０は複数の板金バスバー１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅ、１００ｆ、１００ｇ、１００ｈを備える。板金バスバー１００ａと１００ｃ、板金バスバー１００ｂと１００ｄ、板金バスバー１００ｅと１００ｆ、及び板金バスバー１００ｇと１００ｈのそれぞれが備えた導体部１０２は、間隔を空けて同一平面に設けられている。導体部１０２を同一平面に設けることで、バスバーモジュール２０の厚みの均一化が図られ、バスバーモジュール２０を薄型化することができる。また、導体部１０２を同一平面に設けることで、導体部１０２と板金部材１１０との距離の均一化が図られ、板金部材１１０を介した放熱の経路の均一化を図ることができる。
【００３０】
板金バスバー１００ｃと１００ｆとは、図９に示すように、樹脂部材１２０を介して積層されている。複数の板金バスバー１００を交差させて積層する場合、樹脂部材１２０を介して積層させることで、積層した板金バスバー１００と板金バスバー１００との間の絶縁を容易に確保することができる。また、バスバーモジュール２０の厚みを大きくすることなく絶縁を容易に確保することができる。
【００３１】
＜接続端部１０１＞
板金バスバー１００の接続端部１０１は、図６または図７に示すように、樹脂部材１２０から外部に露出している。接続端部１０１を外部に露出させることで、接続端部１０１とパワー系主回路部品または回路基板１５とを容易に接続することができる。なお、接続端部１０１を外部に露出させず、接続端部１０１と他の部品と接続した後に接続箇所を含めて樹脂部材１２０で板金バスバー１００と板金部材１１０とを封止しても構わない。
【００３２】
接続端部１０１は、図１０に示すように、導体部１０２に対して直角に折り曲げられている。導体部１０２を折り曲げて設けることで、バスバーモジュール２０を小型化することができる。また、バスバーモジュール２０と対向して設けられるパワー系主回路部品または回路基板１５と容易に接続することができる。なお、接続端部１０１と接続される端子の配置によっては、接続端部１０１を直角に折り曲げずに設けて他の端子と接続しても構わない。
【００３３】
板金バスバー１００ａ、１００ｃ、１００ｅ、１００ｆの両側の接続端部１０１、及び板金バスバー１００ｂ、１００ｄ、１００ｇ、１００ｈの片側の接続端部１０１ｂ１、１０１ｄ１、１０１ｇ１、１０１ｈ１において、接続端部１０１と導体部１０２との間の折り曲げ箇所に隣接した導体部１０２の部分が樹脂部材１２０から外部に露出している。隣接した導体部１０２の部分を樹脂部材１２０から外部に露出させることで、板金バスバー１００を樹脂部材１２０でインサート成形する際、成形金型で板金バスバー１００の接続端部１０１と隣接した導体部１０２の部分の双方を確実に保持することができる。双方を確実に保持できるため、接続端部１０１の成形精度を向上させることができる。また、接続端部１０１と導体部１０２との間の折り曲げ箇所を樹脂部材１２０で封止している箇所においては、接続端部１０１に近接する外周壁８ｂ及び配置面８ｃとの絶縁が確保され、また近接する電気部品との距離を短縮することができる。
【００３４】
接続端部１０１ｇ２、１０１ｈ２は、回路基板１５が備えたスルーホールを介して回路基板１５と、例えば半田付けにて接続される。他の接続端部１０１は、パワー系主回路部品が備えた端子と、例えばＴｉＧ溶接にて接合される。このように接続端部１０１とパワー系主回路部品及び回路基板１５とを接続することで、バスバー同士をネジで締結する構造もしくはラグ端子を基板に実装してラグ端子を介して接合する構造に比べて、実装面積を削減することができる。
【００３５】
接続端部１０１ｇ２、１０１ｈ２において、接続端部１０１の幅が接続端部１０１の終端の方向に縮小されている。接続端部１０１の幅を縮小することで、回路基板１５のスルーホールの穴径を小型にすることができる。また、接続端部１０１の熱容量が小さくなるので接続端部１０１と回路基板１５のランドとを接続する半田が溶融しやすくなるため、接続端部１０１の半田付け性を向上させることができる。なお、ある程度の幅を有する程度に接続端部１０１の幅の縮小させた場合、大電力印加時の接続端部１０１における抵抗増加を抑制することができる。
【００３６】
＜導体部１０２＞
板金バスバー１００ｆの導体部１０２ｆは、図９に示すように、折り曲げられて段差が形成された段差部１０３を設けている。段差部１０３は、図１０に示すように、板金バスバー１００ａ、１００ｃ、１００ｅにも設けられる。導体部１０２に段差部１０３を設けたことで、接続端部１０１の高さを容易に変えることができる。接続端部１０１の高さを変えることで、冷却器８の配置面８ｃからの突出高さがトランス２０１及び平滑リアクトル２０３ａよりも低い整流回路部２０２の端子とも容易に接続することができる。
【００３７】
＜樹脂部材１２０＞
板金バスバー１００と板金部材１１０のそれぞれを取り囲む樹脂部材１２０は、板金バスバー１００と板金部材１１０とを一体化している。樹脂部材１２０は板金バスバー１００と板金部材１１０のそれぞれを取り囲んで一体化しているため、板金バスバー１００の各々の間、及び板金バスバー１００と板金部材１１０との間の絶縁を確保することができる。また、板金バスバー１００及び板金部材１１０に近接して配置された部品との絶縁を保つことができる。
【００３８】
＜貫通孔１１７＞
板金バスバー１００の導体部１０２及び板金部材１１０には、貫通孔１１７を設けている。貫通孔１１７を設けることで、バスバーモジュール２０を樹脂部材１２０で封止する際、樹脂部材１２０が回り込みにくい板金バスバー１００と板金部材１１０との間にも樹脂部材１２０が充填されやすくなる。樹脂部材１２０の充填されない箇所の発生が抑制されるため、生産性の高いバスバーモジュール２０を作製することができる。
【００３９】
導体部１０２及び板金部材１１０はそれぞれ２つの貫通孔１１７を備え、導体部１０２の貫通孔１１７と板金部材１１０の貫通孔１１７とは、図１０の一点鎖線で示すように導体部１０２の表面に直交する方向に見て重なる位置に設けられている。導体部１０２及び板金部材１１０の双方に設けた貫通孔１１７を導体部１０２の表面に直交する方向に見て重なる位置に設けたため、板金バスバー１００と板金部材１１０を樹脂部材１２０で一体成形する際に双方の貫通孔１１７にピンを挿入することで、板金バスバー１００と板金部材１１０の回り止めができ、板金バスバー１００と板金部材１１０の水平方向の位置精度を向上することができる。また、板金バスバー１００と板金部材１１０を樹脂部材１２０で一体成形する際に貫通孔１１７に段付きピンを挿入して段差部分で板金バスバー１００を押さえることで、板金バスバー１００の水平方向の位置精度、及び上下方向の位置精度を向上させることができる。また、板金部材１１０にのみ貫通孔１１７を設けて板金バスバー１００の片面をピンで押さえた場合、板金バスバー１００と板金部材１１０との間隔を一定に保つことができる。
【００４０】
導体部１０２ａの貫通孔１１７の内径は板金部材１１０ｂの貫通孔１１７の内径よりも小さい。板金バスバー１００に設ける貫通孔１１７を小径にすることで、大電流が流れる板金バスバー１００の断面積の縮小を抑制することができる。また、板金バスバー１００の断面積の縮小が抑制されるので、板金バスバー１００の発熱を抑制することができる。
【００４１】
以上のように、実施の形態１によるバスバーモジュール２０において、板金バスバー１００の導体部１０２と対向した板状部１１１の他方の面が樹脂部材１２０から外部に露出すると共に、板金バスバー１００と板金部材１１０とは樹脂部材１２０で一体化されているため、板金バスバー１００で発生した熱は効率良く板金部材１１０を介して放熱されるので、板金バスバー１００の温度上昇を抑制しつつ、バスバーモジュール２０を小型化することができる。板金バスバー１００の接続端部１０１を樹脂部材１２０から外部に露出させた場合、接続端部１０１とパワー系主回路部品または回路基板１５とを容易に接続することができる。接続端部１０１が導体部１０２に対して直角に折り曲げられている場合、バスバーモジュール２０を小型化することができ、バスバーモジュール２０と対向して設けられるパワー系主回路部品または回路基板１５と接続端部１０１とを容易に接続することができる。接続端部１０１と導体部１０２との間の折り曲げ箇所に隣接した導体部１０２の部分が樹脂部材１２０から外部に露出している場合、板金バスバー１００を樹脂部材１２０でインサート成形する際、成形金型で板金バスバー１００の接続端部１０１と隣接した導体部１０２の部分の双方を確実に保持することができる。また、双方を確実に保持できるため、接続端部１０１の成形精度を向上させることができる。
【００４２】
また、接続端部１０１の幅が接続端部１０１の終端の方向に縮小されている場合、接続端部１０１と接続する回路基板１５のスルーホールの穴径を小型にすることができる。また、接続端部１０１の熱容量が小さくなるので接続端部１０１と回路基板１５のランドとを接続する半田が溶融しやすくなるため、接続端部１０１の半田付け性を向上させることができる。また、導体部１０２に折り曲げられて段差が形成された段差部１０３を設けている場合、接続端部１０１の高さを容易に変えることができる。
【００４３】
また、板金バスバー１００の導体部１０２及び板金部材１１０に貫通孔１１７を設けている場合、バスバーモジュール２０を樹脂部材１２０で封止する際、樹脂部材１２０が回り込みにくい板金バスバー１００と板金部材１１０との間にも樹脂部材１２０が充填されやすくなる。導体部１０２及び板金部材１１０はそれぞれ２つの貫通孔１１７を備え、導体部１０２の貫通孔１１７と板金部材１１０の貫通孔１１７とは導体部１０２の表面に直交する方向に見て重なる位置に設けられている場合、板金バスバー１００と板金部材１１０を樹脂部材１２０で一体成形する際に双方の貫通孔１１７にピンを挿入することで、板金バスバー１００と板金部材１１０の回り止めができ、板金バスバー１００と板金部材１１０の水平方向の位置精度を向上することができる。また、板金バスバー１００の水平方向の位置精度が向上するため、板金バスバー１００と接続される箇所と板金バスバー１００との接続の信頼性を向上させることができる。また、導体部１０２の貫通孔１１７の内径が板金部材１１０の貫通孔１１７の内径よりも小さい場合、大電流が流れる板金バスバー１００の断面積の縮小を抑制することができる。
【００４４】
また、複数の板金バスバー１００のそれぞれが備えた導体部１０２が同一平面に設けられた場合、バスバーモジュール２０の厚みの均一化が図られ、バスバーモジュール２０を薄型化することができる。また、導体部１０２と板金部材１１０との距離が均一化されるので、板金部材１１０を介した放熱の経路の均一化を図ることができる。複数の板金バスバー１００は樹脂部材１２０を介して積層されている場合、樹脂部材１２０を介して積層させることで、積層した板金バスバー１００と板金バスバー１００との間の絶縁を容易に確保することができる。また、バスバーモジュール２０の厚みを大きくすることなく絶縁を容易に確保することができる
【００４５】
また、実施の形態１による電力変換装置１において、板金部材１１０の板状部１１１の他方の面が樹脂部材１２０から外部に露出すると共に、板金バスバー１００と板金部材１１０とは樹脂部材１２０で一体化されているバスバーモジュール２０を備えており、高電圧及び大電流の伝送を回路基板１５のパターンだけで行わないため、電力変換装置１を小型化することができる。また、パワー系主回路部品と回路基板１５との間にバスバーモジュール２０が配置されている場合、配置面８ｃに配置されたパワー系主回路部品の配置面８ｃからの突出高さの高低差を吸収することができ、パワー系主回路部品と回路基板１５との間の絶縁距離を短縮することができる。また、バスバーモジュール２０が備えた板金部材１１０が回路基板１５の側に配置されている場合、回路基板１５及び回路基板１５に実装された制御系の回路部品が板金バスバー１００で発生した熱で煽られることがなく、電力変換装置１は安定して動作することができる。また、接続端部１０１とパワー系主回路部品との接続部が樹脂カバー１６で覆われている場合、接続部と回路基板１５との間の絶縁を確保しつつ、接続部と回路基板１５との距離を短縮することができる。
【００４６】
また、回路基板１５が備えたスルーホールを介して接続端部１０１と回路基板１５とが接続されている場合、バスバー同士をネジで締結する構造もしくはラグ端子を基板に実装してラグ端子を介して接合する構造に比べて、実装面積を削減することができる。また、樹脂部材１２０から露出している板金部材１１０の一部分である冷却部１１２と冷却器８とが接している場合、板金バスバー１００で発生した熱を冷却器８に板金部材１１０を介して放熱することができる。また、冷却器８が直方体状の冷却器８の本体部８ａの外周に沿って本体部８ａの一方の面から立設した外周壁８ｂを有し、外周壁８ｂと冷却部１１２とが接している場合、外周壁８ｂと冷却部１１２とは隣接しているため容易に冷却器８に放熱することができる。また、冷却器８の他方の面に冷媒１１が流れる冷却水路８ｄが形成され、冷却水路８ｄはカバーで覆われている場合、冷却器８の配置面８ｃに実装されたパワー系主回路部品の発熱を抑制することができる。また、冷却器８の本体部８ａの他方の面の側に冷却水路８ｄを設けることで、冷却面となる配置面８ｃを広範囲に確保できるため、配置面８ｃに実装されたパワー系主回路部品の放熱面積を十分確保できるとともに、パワー系主回路部品の配置の自由度を向上させることができる。また、冷却器８の配置面８ｃに複数のパワー系主回路部品のそれぞれが配置される凹部が形成されている場合、パワー系主回路部品が配置面８ｃ上に容易に位置決めされて配置されるため、電力変換装置１の生産性を向上することができる。
【００４７】
実施の形態２．
実施の形態２に係る電力変換装置１について説明する。図１１は、実施の形態２に係る電力変換装置１の断面図、図１２は図１１の一部を拡大して示した電力変換装置１の要部断面図である。実施の形態２に係る電力変換装置１は、冷却器８が内側壁８ｇを備えた構成になっている。
【００４８】
図１１は、図３のＣ−Ｃ断面位置で切断した電力変換装置１の断面図である。冷却器８は、外周壁８ｂの内側において、パワー系主回路部品であるトランス２０１と整流回路部２０２との間に本体部８ａの配置面８ｃから立設すると共に外周壁８ｂにつながった内側壁８ｇを有する。内側壁８ｇと外周壁８ｂとで取り囲まれたトランス２０１は放熱樹脂２０１ｃで封止されている。なお、ここではトランス２０１と整流回路部２０２との間に設けた内側壁８ｇを示しているが、他のパワー系主回路部品との間に内側壁８ｇを設けて他のパワー系主回路部品を放熱樹脂２０１ｃで封止しても構わない。
【００４９】
以上のように、実施の形態２による電力変換装置１において、冷却器８はパワー系主回路部品の間に本体部８ａの配置面８ｃから立設すると共に外周壁８ｂにつながった内側壁８ｇを有し、内側壁８ｇと外周壁８ｂとで取り囲まれたトランス２０１は放熱樹脂２０１ｃで封止されているため、トランス２０１の放熱効果を更に向上させることができる。
【００５０】
また本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【００５１】
１  電力変換装置、２  交流電源、３  負荷、４  パワー系主回路部、４ａ  ＤＣ／ＤＣコンバータ部、５  制御回路部、６  入力フィルタ回路部、７  出力フィルタ回路部、８  冷却器、８ａ  本体部、８ｂ  外周壁、８ｃ  配置面、８ｄ  冷却水路、８ｅ  位置決め穴、８ｆ  接触部、８ｇ  内側壁、９  カバー、１０  水路カバー、１１  冷媒、１５  回路基板、１５ａ  スルーホール、１５ｂ  スルーホール、１６  樹脂カバー、２０  バスバーモジュール、２０ａ  位置決めピン、１００  板金バスバー、１０１  接続端部、１０２  導体部、１０３  段差部、１１０  板金部材、１１１  板状部、１１２  冷却部、１１５  ナット、１１６  ブッシュ、１１７  貫通孔、１２０  樹脂部材、２０１  トランス、２０１ａ  １次側コイル、２０１ｂ  ２次側コイル、２０１ｃ  放熱樹脂、２０２  整流回路部、２０２ａ  ダイオード、２０３  平滑回路部、２０３ａ  平滑リアクトル、２０４  ＰＦＣリアクトル、２０５  パワー線、２０６  入力線、２０７  出力線
【要約】
【課題】バスバーモジュールが備えた板金バスバーの温度上昇を抑制しつつ、小型化することができるバスバーモジュール及びそれを用いた電力変換装置を得ること。
【解決手段】バスバーモジュールは、電気回路を構成する部品と接続される複数の板状の接続端部、及び複数の接続端部の間を接続する板状の導体部を有する板金バスバーと、導体部と一方の面が対向する板状部を有した板金部材と、板金バスバーと板金部材のそれぞれを取り囲む樹脂部材と、を備え、板状部の他方の面が樹脂部材から外部に露出すると共に、板金バスバーと板金部材とは樹脂部材で一体化されている。
【選択図】図９【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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