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公開番号2025116230
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-07
出願番号2025093676,2024060221
出願日2025-06-04,2020-02-13
発明の名称電力変換装置
出願人株式会社デンソー
代理人個人,個人
主分類H02M 7/48 20070101AFI20250731BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】バスバ発熱量の低減を図った電力変換装置を提供する。
【解決手段】電力変換装置6は、パワーカード24と、冷却器21と、入力端子60P、60Nと、コンデンサ30と、入力バスバ61P、61Nと、電流検出ユニット40と、出力端子70U、70V、70Wと、出力バスバ71U、71V、71Wと、を備える。パワーカード24が有するP端子24P、N端子24NおよびO端子24Oが並ぶ方向に対して垂直な仮想面VSによって、入力側領域Ainと出力側領域Aoutに区画されている。入力側領域Ainは、P端子24PとN端子24Nが含まれる領域であり、出力側領域Aoutは、O端子24Oが含まれる領域である。複数の入力端子60P、60Nは、コンデンサ30とともに入力側領域Ainに配置されている。複数の出力端子70U、70V、70Wは、電流検出ユニット40とともに出力側領域Aoutに配置されている。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
半導体素子を内蔵し、所定の積層方向に並べられた複数の半導体モジュール（２４）と、
複数の前記半導体モジュールを冷却する金属製の冷却器（２１）、前記冷却器に冷媒を流入させる流入パイプ（２２）、および前記冷却器から冷媒を流出させる流出パイプ（２３）を有する冷却部（２０）と、
外部のバッテリ（２）に電気接続され、前記バッテリから電力供給される入力端子（６０Ｐ、６０Ｎ）と、
複数の前記半導体モジュールおよび前記バッテリに対して電気的に並列接続され、前記入力端子から供給される電力の電圧脈動を平滑化させるコンデンサ（３０）と、
前記コンデンサと前記入力端子とを電気的に接続する入力バスバ（６１Ｐ、６１Ｎ）と、
前記半導体モジュールから出力される交流電流の大きさを検出する電流検出ユニット（４０）と、
外部のモータ（３）に電気接続され、前記交流電流を前記モータへ出力する出力端子（７０Ｕ、７０Ｖ、７０Ｗ）と、
前記電流検出ユニットと前記出力端子とを電気的に接続する出力バスバ（７１Ｕ、７１Ｖ、７１Ｗ）と、を備え、
前記半導体モジュールは、前記積層方向に対して垂直な方向に並んで配置される端子であって、前記コンデンサの高電位側と電気接続されるＰ端子（２４Ｐ）、前記コンデンサの低電位側と電気接続されるＮ端子（２４Ｎ）、および前記電流検出ユニットと電気接続されるＯ端子（２４Ｏ）を有しており、
前記Ｐ端子、前記Ｎ端子および前記Ｏ端子が並ぶ方向に対して垂直な仮想面（ＶＳ）によって２つに区画される領域のうち、複数の前記半導体モジュールの前記Ｐ端子および前記Ｎ端子が含まれる領域を入力側領域（Ａｉｎ）とし、複数の前記半導体モジュールの前記Ｏ端子が含まれる領域を出力側領域（Ａｏｕｔ）とし、
複数の前記入力端子は、前記コンデンサとともに前記入力側領域に配置され、
複数の前記出力端子は、前記電流検出ユニットとともに前記出力側領域に配置され、
前記冷却部の少なくとも一部は、前記入力バスバと前記出力バスバとの間に設けられており、
前記Ｐ端子、前記Ｎ端子および前記Ｏ端子は、前記半導体モジュールにおいて前記積層方向および前記並ぶ方向の両方に垂直な延出方向に延びており、
前記コンデンサおよび前記電流検出ユニットは、前記延出方向に直交する方向において前記半導体モジュールに並べられている、電力変換装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記コンデンサの高電位側と、高電位側の前記入力バスバである高入力バスバ（６１Ｐ）と、前記Ｐ端子と、のそれぞれに電気的に接続された高アームバスバ（２５Ｐ）と、
前記コンデンサの低電位側と、低電位側の前記入力バスバである低入力バスバ（６１Ｎ）と、前記Ｎ端子と、のそれぞれに電気的に接続された低アームバスバ（２５Ｎ）と、
を備えている請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記入力バスバを前記冷却部に投影させた投影範囲に、３相の少なくとも２相の前記出力バスバが配置されている、請求項１又は２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記出力バスバを前記冷却部に投影させた投影範囲に、高電位側の前記入力バスバおよび低電位側の前記入力バスバの少なくとも一方が配置されている、請求項１～３のいずれか１つに記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記冷却器の少なくとも一部は、前記入力バスバと前記出力バスバとの間に設けられている、請求項１～４のいずれか１つに記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記流入パイプの少なくとも一部、および前記流出パイプの少なくとも一部は、前記入力バスバと前記出力バスバとの間に設けられている、請求項１～５のいずれか１つに記載の電力変換装置。
【請求項７】
複数の前記出力端子は、前記コンデンサと前記電流検出ユニットとが並ぶ方向であって前記Ｐ端子、前記Ｎ端子および前記Ｏ端子が並ぶ方向への前記冷却器の投影範囲（Ａｃ）に配置されている、請求項１～５のいずれか１つに記載の電力変換装置。
【請求項８】
複数の前記入力端子は、前記コンデンサと前記電流検出ユニットとが並ぶ方向であって前記Ｐ端子、前記Ｎ端子および前記Ｏ端子が並ぶ方向への前記冷却器の投影範囲（Ａｃ）に配置されている、請求項１～６のいずれか１つに記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記冷却器は、前記半導体モジュールの両面に接触して冷却する構造である、請求項１～７のいずれか１つに記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記入力バスバは、前記冷却部から前記入力端子側に離れた位置に設けられており、
前記出力バスバは、前記冷却部から前記出力端子側に離れた位置に設けられている、請求項１～８のいずれか１つに記載の電力変換装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この明細書における開示は、電力変換装置に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、半導体モジュール、コンデンサ、電流検出ユニット等を備える電力変換装置が記載されている。複数の半導体モジュールは、上下アーム回路を形成しており、外部バッテリから供給される直流の電力を交流に変換して外部モータへ出力する。コンデンサは、半導体モジュールと並列接続され、電圧脈動を平滑化させる。電流検出ユニットは、モータへ出力される電流の大きさを検出する。
【０００３】
さらに電力変換装置は、外部バッテリに電気接続される入力端子と、その入力端子にコンデンサを電気接続する入力バスバと、を備える。さらに電力変換装置は、外部モータに電気接続される出力端子と、その出力端子に電流検出ユニットを電気接続する出力バスバと、を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１６－８２６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、電力変換装置の構成部品のなかで最も発熱量が多いのは、上下アーム回路を形成する半導体モジュールであり、この種の半導体モジュールは冷却器で熱対策されるのが一般的である。そうすると、上述した入力バスバや出力バスバが長い場合には、それらのバスバでの発熱量が無視できなくなってくる。例えば、バスバからの輻射熱でコンデンサが温度上昇してしまい、コンデンサの性能低下が顕著になる。
【０００６】
開示される１つの目的は、バスバ発熱量の低減を図った電力変換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、開示された１つの手段は、
半導体素子を内蔵し、所定の積層方向に並べられた複数の半導体モジュール（２４）と、
複数の半導体モジュールを冷却する金属製の冷却器（２１）、冷却器に冷媒を流入させる流入パイプ（２２）、および冷却器から冷媒を流出させる流出パイプ（２３）を有する冷却部（２０）と、
外部のバッテリ（２）に電気接続され、バッテリから電力供給される入力端子（６０Ｐ、６０Ｎ）と、
複数の半導体モジュールおよびバッテリに対して電気的に並列接続され、入力端子から供給される電力の電圧脈動を平滑化させるコンデンサ（３０）と、
コンデンサと入力端子とを電気的に接続する入力バスバ（６１Ｐ、６１Ｎ）と、
半導体モジュールから出力される交流電流の大きさを検出する電流検出ユニット（４０）と、
外部のモータ（３）に電気接続され、交流電流をモータへ出力する出力端子（７０Ｕ、７０Ｖ、７０Ｗ）と、
電流検出ユニットと出力端子とを電気的に接続する出力バスバ（７１Ｕ、７１Ｖ、７１Ｗ）と、を備え、
半導体モジュールは、積層方向に対して垂直な方向に並んで配置される端子であって、コンデンサの高電位側と電気接続されるＰ端子（２４Ｐ）、コンデンサの低電位側と電気接続されるＮ端子（２４Ｎ）、および電流検出ユニットと電気接続されるＯ端子（２４Ｏ）を有しており、
Ｐ端子、Ｎ端子およびＯ端子が並ぶ方向に対して垂直な仮想面（ＶＳ）によって２つに区画される領域のうち、複数の半導体モジュールのＰ端子およびＮ端子が含まれる領域を入力側領域（Ａｉｎ）とし、複数の半導体モジュールのＯ端子が含まれる領域を出力側領域（Ａｏｕｔ）とし、
複数の入力端子は、コンデンサとともに入力側領域に配置され、
複数の出力端子は、電流検出ユニットとともに出力側領域に配置され、
冷却部の少なくとも一部は、入力バスバと出力バスバとの間に設けられており、
Ｐ端子、Ｎ端子およびＯ端子は、半導体モジュールにおいて積層方向および並ぶ方向の両方に垂直な延出方向に延びており、
コンデンサおよび電流検出ユニットは、延出方向に直交する方向において半導体モジュールに並べられている、電力変換装置とされる。
【０００８】
ここに開示された電力変換装置よると、複数の入力端子は、コンデンサとともに入力側領域に配置されている。そのため、出力側領域に入力端子が配置される場合に比べて、コンデンサと入力端子とを接続する入力バスバの長さを短くできる。また、複数の出力端子は、電流検出ユニットとともに出力側領域に配置されている。そのため、入力側領域に出力端子が配置される場合に比べて、電流検出ユニットと出力端子とを接続する出力バスバの長さを短くできる。
【０００９】
以上により、入力バスバおよび出力バスバを短くできるので、これらのバスバで生じる発熱量を低減できる。よって、半導体モジュールとは別の電気部品が、バスバからの輻射熱で性能低下することを抑制できる。上記電気部品の具体例としては、コンデンサや電流検出ユニット等が挙げられる。
【００１０】
尚、上記括弧内の参照番号は、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、技術的範囲を何ら制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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