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公開番号2025129090
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-04
出願番号2024026067
出願日2024-02-23
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,個人
主分類H02M 7/48 20070101AFI20250828BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】インダクタンスを低減しつつ冷却効果を高め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20は、ベース31、インバータを構成する半導体モジュール40、インバータに並列に接続されたコンデンサ50を備える。ベース31とコンデンサ50とが並ぶZ方向において、ベース31の一面311におけるモジュール搭載部3111はコンデンサ搭載部3112よりも上方に位置する。ベース31は、冷媒35が流れる流路34を有する。流路34は、モジュール流路部344とコンデンサ流路部345を有する。流路34を規定する壁面のうち、モジュール流路部344の上面3441は、コンデンサ流路部345の上面3451よりも上方に位置する。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
一面を有するベース（３１）と、
インバータを構成する半導体素子（４１）を含み、前記一面上に配置された半導体モジュール（４０，４０Ａ，４０Ｂ）と、
前記一面上に配置され、前記インバータに並列に接続されたコンデンサ（５０，５０Ａ，５０Ｂ）と、
を備え、
前記ベースと前記コンデンサとの並び方向において、前記一面における前記半導体モジュールの搭載部（３１１１）は、前記コンデンサの搭載部（３１１２）よりも上方に位置しており、
前記ベースは、冷媒が流れる流路（３４）を有し、
前記流路は、前記並び方向の平面視において前記半導体モジュールに重なる部分を含むモジュール流路部（３４４）と、前記平面視において前記コンデンサに重なる部分を含むコンデンサ流路部（３４５）と、を有し、
前記流路を規定する壁面のうち、前記モジュール流路部の上面（３４４１）が、前記コンデンサ流路部の上面（３４５１）よりも前記並び方向において上方に位置している、電力変換装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記並び方向において、前記半導体モジュールと前記コンデンサの下面（５０１）との距離は、前記半導体モジュールと前記コンデンサの上面（５０２）との距離よりも長い、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記壁面のうち、前記モジュール流路部の下面（３４４２）が、前記コンデンサ流路部の下面（３４５２）よりも上方に位置しており、
前記ベースは、前記一面と反対の裏面であって前記モジュール流路部の直下を含む部分に、前記コンデンサ流路部の直下を含む部分に対して凹んでなる収容領域（３０２Ｓ）を有する、請求項１または請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記流路は、前記モジュール流路部と前記コンデンサ流路部とをつなぐ段差路（３４６）を有し、
前記ベースは、前記モジュール流路部の直下であって前記段差路の隣に収容領域（３０２Ｓ）を有する、請求項１または請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記収容領域に配置され、前記インバータに並列に接続されたフィルタ回路（７２）を備える、請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記冷媒の導入口（３６）および前記冷媒の排出口（３７）を備え、
前記流路は、前記導入口および前記排出口に連なる中空部である、請求項１または請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記半導体モジュールは、
前記半導体素子として、回転電機（３）の巻線の一端に接続される第１インバータ（８）を構成する第１半導体素子（４１１Ｈ，４１１Ｌ）、および、前記巻線の他端に接続される第２インバータ（９）を構成する第２半導体素子（４１２Ｈ，４１２Ｌ）を有するとともに、
閉状態で前記巻線を介さずに前記第１インバータと前記第２インバータとを接続し、開状態で前記第１インバータと前記第２インバータとの接続を遮断する切替スイッチ（４２）を有する、請求項１または請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記半導体モジュールは、前記インバータとして回転電機（３）の巻線の一端に接続される第１インバータ（８）を構成する第１半導体モジュール（４０Ａ）と、前記巻線の他端に接続される第２インバータ（９）を構成する第２半導体モジュール（４０Ｂ）と、を含み、
前記コンデンサは、前記第１半導体モジュールに並列に接続された第１コンデンサ（５０Ａ）と、前記第２半導体モジュールに並列に接続された第２コンデンサ（５０Ｂ）と、を含み、
閉状態で前記巻線を介さずに前記第１インバータと前記第２インバータとを接続し、開状態で前記第１インバータと前記第２インバータとの接続を遮断する切替スイッチ（８１）を有する切替モジュール（８０）を備える、請求項１または請求項２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は、モータ駆動装置を開示している。モータ駆動装置は、コンデンサ、巻線の一端に接続される第１インバータ、巻線の他端に接続される第２インバータを備えている。先行技術文献の記載内容は、この明細書における技術的要素の説明として、参照により援用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０２２／０３８６６９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、同一の回路基板に第１インバータおよび第２インバータが実装された状態で、インバータのパッケージ上面にヒートシンクが固着されている。インバータだけでなくコンデンサも冷却するようにヒートシンクを配置すると、回路基板上においてデッドスペースが大きくなり、体格が増大してしまう。これに対し、たとえば筐体の底壁などをヒートシンクとして用いることで、体格の増大を抑制しつつ、インバータおよびコンバータを冷却する構成が考えられる。しかしながら、インバータおよびコンデンサを筐体底面などの同一平面上に配置すると、コンデンサとインバータとを電気的に接続する配線長が長くなり、インダクタンスが増加してしまう。上記した観点において、または言及されていない他の観点において、電力変換装置にはさらなる改良が求められている。
【０００５】
開示されるひとつの目的は、インダクタンスを低減しつつ冷却効果を高めることができる電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
開示のひとつの態様は、電力変換装置であって、
一面を有するベース（３１）と、
インバータを構成する半導体素子（４１）を含み、一面上に配置された半導体モジュール（４０，４０Ａ，４０Ｂ）と、
一面上に配置され、インバータに並列に接続されたコンデンサ（５０，５０Ａ，５０Ｂ）と、
を備え、
ベースとコンデンサとの並び方向において、一面における半導体モジュールの搭載部（３１１１）は、コンデンサの搭載部（３１１２）よりも上方に位置しており、
ベースは、冷媒が流れる流路（３４）を有し、
流路は、並び方向の平面視において半導体モジュールに重なる部分を含むモジュール流路部（３４４）と、平面視においてコンデンサに重なる部分を含むコンデンサ流路部（３４５）と、を有し、
流路を規定する壁面のうち、モジュール流路部の上面（３４４１）が、コンデンサ流路部の上面（３４５１）よりも並び方向において上方に位置している。
【０００７】
開示の電力変換装置によれば、半導体モジュールの搭載部がコンデンサの搭載部よりも上方に位置するように、ベースを設けている。このベース構造により、半導体モジュールをコンデンサの上面に近づけて配置することができる。よって、半導体モジュールとコンデンサとの配線長を短くし、インダクタンスを低減することができる。また、モジュール流路部の上面がコンデンサ流路部の上面よりも上方に位置するように、ベースに流路を設けている。よって、コンデンサだけでなく、コンデンサの上面に近づけて配置する半導体モジュールについても効果的に冷却することができる。この結果、インダクタンスを低減しつつ冷却効果を高めることができる電力変換装置を提供することができる。
【０００８】
この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
電力変換回路および駆動システムを示す図である。
回転電機の動作点マップの一例を示す図である。
スター結線駆動を示す図である。
オープン結線駆動を示す図である。
第１実施形態に係る電力変換装置を示す平面図である。
図５のVI-VI線に沿う断面図である。
流路、半導体モジュール、およびコンデンサの位置関係を示す図である。
電力変換回路の別例を示す図である。
第２実施形態に係る電力変換装置を示す平面図である。
第３実施形態に係る電力変換装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面に基づいて複数の実施形態を説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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