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公開番号2024042265
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-28
出願番号2022146861
出願日2022-09-15
発明の名称放電抵抗回路及びそれを用いた電力変換装置
出願人三菱電機株式会社
代理人弁理士法人ぱるも特許事務所
主分類H02M 7/48 20070101AFI20240321BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】大型化を抑制しつつ、平滑コンデンサを損傷させることなく、平滑コンデンサの放電を予め定めた時間内に実施できる放電抵抗回路及びそれを用いた電力変換装置を得ること。
【解決手段】放電抵抗回路は、平滑コンデンサの第1電極に接続される第1接続部、及び平滑コンデンサの第2電極に接続される第2接続部と、第1接続部と第2接続部との間に直列に接続された少なくとも3つ以上の抵抗素子と、を備え、第1接続部に接続された抵抗素子である第1端の抵抗素子と、第2接続部に接続された抵抗素子である第2端の抵抗素子との一方又は双方を特定の抵抗素子とし、特定の抵抗素子の抵抗値が、特定の抵抗素子を除く他の抵抗素子の抵抗値の平均値よりも小さく設定されている。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
平滑コンデンサの第１電極に接続される第１接続部、及び前記平滑コンデンサの第２電極に接続される第２接続部と、
前記第１接続部と前記第２接続部との間に直列に接続された少なくとも３つ以上の抵抗素子と、を備え、
前記第１接続部に接続された前記抵抗素子である第１端の抵抗素子と、前記第２接続部に接続された前記抵抗素子である第２端の抵抗素子との一方又は双方を特定の抵抗素子とし、前記特定の抵抗素子の抵抗値が、前記特定の抵抗素子を除く他の前記抵抗素子の抵抗値の平均値よりも小さく設定されている放電抵抗回路。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記特定の抵抗素子は、前記第１接続部から前記第１端の抵抗素子までの接続経路の長さと、前記第２接続部から前記第２端の抵抗素子までの接続経路の長さのいずれか短い方に対応する前記第１端の抵抗素子又は前記第２端の抵抗素子である請求項１に記載の放電抵抗回路。
【請求項３】
前記他の抵抗素子のそれぞれの抵抗値は、前記特定の抵抗素子から前記他の抵抗素子までの最短の接続経路が長くなるに従って、段階的又は連続的に大きくなっている請求項２に記載の放電抵抗回路。
【請求項４】
前記抵抗素子のそれぞれは、同一形状のチップ抵抗であり、
前記抵抗素子のそれぞれの抵抗値は、前記チップ抵抗のそれぞれの抵抗値により設定されている請求項１に記載の放電抵抗回路。
【請求項５】
前記抵抗素子のそれぞれは、単数又は並列に接続された複数のチップ抵抗であり、
複数の前記チップ抵抗のそれぞれは、同じ抵抗値を有し、
前記抵抗素子の抵抗値は、前記チップ抵抗の個数によって設定されている請求項１に記載の放電抵抗回路。
【請求項６】
前記第１接続部及び前記第２接続部を有した基板を備え、
前記抵抗素子は、前記基板に設けられ、
前記第１端の抵抗素子と前記第１接続部との間、前記抵抗素子のそれぞれの間、及び前記第２端の抵抗素子と前記第２接続部との間は、前記基板に設けられた配線パターンにより接続され、
前記第１接続部及び前記第２接続部は、前記基板を貫通したスルーホールである請求項１に記載の放電抵抗回路。
【請求項７】
請求項１に記載された放電抵抗回路と、
前記第１接続部及び前記第２接続部に接続された平滑コンデンサと、を備え、
前記放電抵抗回路は、前記第１接続部及び前記第２接続部を設けた基板を有し、
前記抵抗素子は、前記基板に設けられ、
少なくとも一つの前記抵抗素子は、前記基板の一方の面に設けられ、
前記平滑コンデンサは、前記基板の他方の面の側に配置されている電力変換装置。
【請求項８】
請求項６に記載された放電抵抗回路と、
平滑コンデンサと、
前記平滑コンデンサが有した第１電極と前記第１接続部を形成した前記スルーホールである第１スルーホールとを電気的に接続した第１バスバーと、
前記平滑コンデンサが有した第２電極と前記第２接続部を形成した前記スルーホールである第２スルーホールとを電気的に接続した第２バスバーと、を備え、
前記第１バスバーは、前記第１バスバーの本体部から前記基板の厚み方向に延出した第１延出部を有し、
前記第２バスバーは、前記第２バスバーの本体部から前記基板の厚み方向に延出した第２延出部を有し、
前記第１延出部の端部と前記第１スルーホールとが電気的に接続され、前記第２延出部の端部と前記第２スルーホールとが電気的に接続されている電力変換装置。
【請求項９】
電力変換回路を有した半導体モジュールと、
前記半導体モジュールの動作を制御する制御回路と、を備え、
前記平滑コンデンサは、前記半導体モジュールに並列に接続され、
前記制御回路は、前記基板に設けられている請求項７に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記放電抵抗回路、前記平滑コンデンサ、前記半導体モジュール、及び前記制御回路を収容した筐体と、
前記筐体に熱的に接続され、前記基板を前記筐体に固定した複数の支柱と、を備え、
前記支柱の少なくとも一つは、前記第１接続部からの接続経路の長さと前記第２接続部からの接続経路の長さとの差が最も小さくなる前記抵抗素子である離間抵抗素子に隣接して配置された隣接支柱である請求項９に記載の電力変換装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本願は、放電抵抗回路及びそれを用いた電力変換装置に関するものである。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車（ＨＶ）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＶ、ＰＨＥＶ）、電気自動車（ＥＶ）、及び燃料電池車（ＦＣＶ）といった駆動用のモータを備えた車両には、電力変換装置が搭載されている。電力変換装置は、例えば、高電圧（例えば４００Ｖ～８００Ｖ）であり車体から絶縁された直流電源の直流電力を交流電力に変換して、変換された交流電力をモータに供給するインバータである。電力変換装置は、電力変換回路を有した半導体モジュールと、直流電力を平滑化する平滑コンデンサと、半導体モジュールと平滑コンデンサとを電気的に接続するバスバーと、平滑コンデンサに接続され、平滑コンデンサを損傷させることなく、平滑コンデンサの放電を予め定めた時間内に実施する放電抵抗と、半導体モジュールの動作を制御する制御回路基板と、を備えている。ＨＶ、ＰＨＶ，ＰＨＥＶにおいては、エンジンに加えて、電力変換装置がエンジンルーム内に搭載される。そのため、近年の車両用の電力変換装置は、小型化が重要な性能指標の一つとされている。
【０００３】
平滑コンデンサに並列接続され、平滑コンデンサに蓄えられた電荷を放電する放電抵抗回路が開示されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に開示された放電抵抗回路では、放電抵抗回路を構成する放電抵抗が放電時に発する熱から平滑コンデンサを保護するために、放電抵抗と平滑コンデンサとの間に空間を設けている。
【０００４】
また、基板に表面実装された複数の放電抵抗である抵抗素子（例えば、チップ抵抗）を直列に接続することによって構成された放電抵抗回路が開示されている（例えば特許文献２参照）。特許文献２には、個々の抵抗素子の発熱を抑制する技術として、抵抗素子同士を接続する基板配線の幅を拡張して空気中への放熱性を高めること、及び直列接続された複数の抵抗素子の内、放熱性が良いとされる両端の抵抗素子に損失が偏るように両端の抵抗素子の抵抗値を大きく設定することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第６９１９３４８号公報
特許第５１０４９２３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、放電抵抗と平滑コンデンサとの間に空間を設けているため、放電抵抗の熱から平滑コンデンサを保護することができる。また、上記特許文献２においては、基板配線幅を拡張して空気中への放熱性を高めているため、放電抵抗の発熱が抑制されるので放電抵抗の熱から平滑コンデンサを保護することができる。しかしながら、小型化の観点から、放電抵抗は制御回路基板上の極めて限られた領域に、例えば３つ以上のチップ抵抗で直列に表面実装され、制御回路基板と平滑コンデンサとの間は極めて限られた空間しか確保できないことが多い。そのため、上記特許文献１における空間確保、及び上記特許文献２における基板配線幅の拡張を行うことで、放電抵抗回路及びそれを用いた電力変換装置が大型化するという課題があった。
【０００７】
また、半導体モジュールと平滑コンデンサとを接続するバスバーには、電力変換の過程で頻繁に大きな交流が流れるため、バスバー自身が発熱源になる。バスバーに生じた熱は、バスバーに電気的に接続されている放電抵抗及び制御回路基板に伝わる。バスバーに生じた熱の影響を最も受けるのは、直列に接続された放電抵抗のうちバスバーに近い端に設けた放電抵抗である。そのため、上記特許文献２における直列に接続した複数の放電抵抗のうち、バスバーに近い端に設けた放電抵抗に損失を集中させることで、バスバー及び放電抵抗の熱から平滑コンデンサを保護することが困難であるという課題があった。
【０００８】
そこで、本願は、大型化を抑制しつつ、平滑コンデンサを損傷させることなく、平滑コンデンサの放電を予め定めた時間内に実施できる放電抵抗回路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】
【０００９】
本願に開示される放電抵抗回路は、平滑コンデンサの第１電極に接続される第１接続部、及び平滑コンデンサの第２電極に接続される第２接続部と、第１接続部と第２接続部との間に直列に接続された少なくとも３つ以上の抵抗素子と、を備え、第１接続部に接続された抵抗素子である第１端の抵抗素子と、第２接続部に接続された抵抗素子である第２端の抵抗素子との一方又は双方を特定の抵抗素子とし、特定の抵抗素子の抵抗値が、特定の抵抗素子を除く他の抵抗素子の抵抗値の平均値よりも小さく設定されているものである。
【００１０】
本願に開示される電力変換装置は、本願で開示した放電抵抗回路と、第１接続部及び第２接続部に接続された平滑コンデンサと、を備え、放電抵抗回路は、第１接続部及び第２接続部を設けた基板を有し、抵抗素子は、基板に設けられ、少なくとも一つの抵抗素子は、基板の一方の面に設けられ、平滑コンデンサは、基板の他方の面の側に配置されているものである。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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