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公開番号2025085151
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-05
出願番号2023198828
出願日2023-11-24
発明の名称電力変換装置
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 20070101AFI20250529BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】小型化を維持しつつ、電子部品の昇温を抑制した電力変換装置を得ること。
【解決手段】電力変換装置は、発熱体である本体部、本体部の一方の側に電気的に接続された第一電極、及び本体部の他方の側に電気的に接続された第二電極を有し、第一電極、本体部、第二電極の順に積層された電子部品と、電子部品を冷却する冷却器と、を備え、第一電極は、本体部に接続された第一電極本体部、及び第一電極本体部に接続された第一接続端子を有し、第二電極は、本体部に接続された第二電極本体部、及び第二電極本体部に接続された第二接続端子を有し、第一電極から冷却器への熱伝導が第二電極から前記冷却器への熱伝導よりも大きい場合、第二接続端子の断面積は第一接続端子の断面積よりも大きく、第二電極から冷却器への熱伝導が第一電極から冷却器への熱伝導よりも大きい場合、第一接続端子の断面積は第二接続端子の断面積よりも大きい。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
発熱体である本体部、前記本体部の一方の側に電気的に接続された第一電極、及び前記本体部の一方の側とは反対側の他方の側に電気的に接続された第二電極を有し、前記第一電極、前記本体部、前記第二電極の順に積層された電子部品と、
前記電子部品を冷却する冷却器と、を備え、
前記第一電極は、前記本体部に接続された第一電極本体部、及び前記第一電極本体部に接続され、前記第一電極本体部の側とは反対側で他の部品に接続される第一接続端子を有し、
前記第二電極は、前記本体部に接続された第二電極本体部、及び前記第二電極本体部に接続され、前記第二電極本体部の側とは反対側で他の部品に接続される第二接続端子を有し、
前記第一電極から前記冷却器への熱伝導が前記第二電極から前記冷却器への熱伝導よりも大きい場合、電流が流れる方向に垂直な方向の前記第二接続端子の断面積は、電流が流れる方向に垂直な方向の前記第一接続端子の断面積よりも大きく、
前記第二電極から前記冷却器への熱伝導が前記第一電極から前記冷却器への熱伝導よりも大きい場合、電流が流れる方向に垂直な方向の前記第一接続端子の断面積は、電流が流れる方向に垂直な方向の前記第二接続端子の断面積よりも大きい電力変換装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記電子部品は、コンデンサであり、
前記本体部は、単数又は複数のコンデンサ素子であり、前記第一電極は、正極バスバーであり、前記第二電極は、負極バスバーであり、
前記コンデンサは、前記コンデンサ素子と前記正極バスバーと前記負極バスバーとを収容したケースをさらに有している請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
一端が直流電源に電気的に接続され、他端が前記正極バスバーの前記第一接続端子に電気的に接続された直流電源接続用正極バスバーと、一端が前記直流電源に電気的に接続され、他端が前記負極バスバーの前記第二接続端子に電気的に接続された直流電源接続用負極バスバーと、をさらに備え、
前記直流電源接続用正極バスバー及び前記直流電源接続用負極バスバーは、熱伝達部材を介して、前記冷却器に熱的に接続されている請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記コンデンサに電気的に接続され、前記コンデンサと並べて配置された半導体モジュールをさらに備え、
前記コンデンサの前記ケースは、前記半導体モジュールの側の部分が開口し、
前記ケースの開口した部分から、前記正極バスバーの前記第一接続端子及び前記負極バスバーの前記第二接続端子が突出している請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記正極バスバーの前記第一接続端子及び前記負極バスバーの前記第二接続端子のそれぞれに、ノイズ除去用のＹコンデンサが電気的に接続されている請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記正極バスバーの前記第一接続端子及び前記負極バスバーの前記第二接続端子の厚みは同等で、前記正極バスバーの前記第一接続端子及び前記負極バスバーの前記第二接続端子の電流が流れる方向に垂直な方向の幅が異なっている請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記正極バスバーは、断面積の異なる、前記第一電極本体部と前記第一接続端子とを接合した電気伝導性部材であり、
前記負極バスバーは、断面積の異なる、前記第二電極本体部と前記第二接続端子とを接合した電気伝導性部材である請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記熱伝達部材は、重ねて設けた絶縁材とグリスである請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記熱伝達部材は、放熱シートである請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記Ｙコンデンサは、前記ケースに収容され、
前記ケースの内側で、前記正極バスバーの前記第一接続端子及び前記負極バスバーの前記第二接続端子のそれぞれに前記Ｙコンデンサが接続されている請求項５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】
本開示は、電力変換装置に関するものである。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車両、プラグインハイブリッド車両、電気自動車、及び燃料電池車のように、駆動源にモータが用いられている電動車両には、駆動用モータを駆動するためのインバータ、及びバッテリの電源電圧を昇降圧するコンバータなどの電力変換装置が搭載されている。電動車両の車内にトランク及び乗員の居住空間を確保するために、電力変換装置は限られたスペースに搭載することが求められているので、電力変換装置には小型のコンポーネントであることが要求されている。また、車両に搭載された電力変換装置は、エンジン、又はトランスミッション、又はモータ等の熱源に接続されるため、熱に対する高い耐久性が求められている。
【０００３】
インバータ及びコンバータなどの電力変換装置は、外部の直流電源から供給される直流電流を平滑化するコンデンサ素子を有したコンデンサを備える場合が多い。コンデンサは、電力変換装置が備える電子部品の一つである。コンデンサにはリップル電流が流れるため、コンデンサは電力を消費して発熱する。また、コンデンサはバスバーを介して他の部品と接続されているため、バスバーを介して他の部品からコンデンサへ熱が伝わり、伝わった熱によりコンデンサは高温になるおそれがある。コンデンサの温度上昇は、コンデンサ素子の寿命を低下させるため、コンデンサの温度上昇への対策が課題となっている。
【０００４】
コンデンサの昇温対策を施した構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された構造では、コンデンサに接続される箇所のバスバーの熱抵抗を大きくしている。このように構成することで、バスバーからコンデンサへ伝達される熱量が抑制されるため、コンデンサの昇温を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２２－１２８１６２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、コンデンサに接続される箇所のバスバーの熱抵抗を大きくしたため、コンデンサの昇温を抑制することができる。しかしながら、コンデンサに接続される箇所のバスバーの熱抵抗が大きいため、バスバーを介したコンデンサの冷却が困難になるという課題があった。また、バスバーからコンデンサへの熱の伝達を抑制することはできるものの、バスバー自体の発熱が大きい場合、バスバーの熱によりコンデンサが高温になるという課題があった。
【０００７】
そこで、本開示は、小型化を維持しつつ、電子部品の昇温を抑制し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】
本開示の電力変換装置は、発熱体である本体部、本体部の一方の側に電気的に接続された第一電極、及び本体部の一方の側とは反対側の他方の側に電気的に接続された第二電極を有し、第一電極、本体部、第二電極の順に積層された電子部品と、電子部品を冷却する冷却器と、を備え、第一電極は、本体部に接続された第一電極本体部、及び第一電極本体部に接続され、第一電極本体部の側とは反対側で他の部品に接続される第一接続端子を有し、第二電極は、本体部に接続された第二電極本体部、及び第二電極本体部に接続され、第二電極本体部の側とは反対側で他の部品に接続される第二接続端子を有し、第一電極から冷却器への熱伝導が第二電極から冷却器への熱伝導よりも大きい場合、電流が流れる方向に垂直な方向の第二接続端子の断面積は、電流が流れる方向に垂直な方向の第一接続端子の断面積よりも大きく、第二電極から冷却器への熱伝導が第一電極から冷却器への熱伝導よりも大きい場合、電流が流れる方向に垂直な方向の第一接続端子の断面積は、電流が流れる方向に垂直な方向の第二接続端子の断面積よりも大きいものである。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の電力変換装置によれば、第一電極から冷却器への熱伝導が第二電極から冷却器への熱伝導よりも大きい場合、電流が流れる方向に垂直な方向の第二接続端子の断面積が、電流が流れる方向に垂直な方向の第一接続端子の断面積よりも大きく、第二電極から冷却器への熱伝導が第一電極から冷却器への熱伝導よりも大きい場合、電流が流れる方向に垂直な方向の第一接続端子の断面積が、電流が流れる方向に垂直な方向の第二接続端子の断面積よりも大きいため、新たに部品を追加することなく、冷却器への熱伝導が少なく冷却されにくい第一電極の第一接続端子又は第二電極の第二接続端子の発熱量が少なくなるので、電子部品に伝達される熱量を少なくすることができる。電子部品に伝達される熱量が少なくなるので、小型化を維持しつつ、電子部品の昇温を抑制した電力変換装置を得ることができる。また、第一接続端子及び第二接続端子を介して接続された他の部品の温度が、電子部品よりも低い場合、第一接続端子又は第二接続端子が断面積の大きい部分を有することで、電子部品の熱を他の部品へ効率よく放熱することができる。また、外部から空気などを介して電子部品へ伝達される熱も第一接続端子又は第二接続端子を介して他の部品へ効率よく放熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
実施の形態１による電力変換装置の概略を示す平面図である。
図１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１のＢ－Ｂ断面位置で切断した電力変換装置の要部の断面図である。
図１のＢ－Ｂ断面位置で切断した別の電力変換装置の要部の断面図である。
実施の形態１に係る電力変換装置の設置状態の例を示す図である。
実施の形態２による電力変換装置の概略を示す平面図である。
実施の形態２による電力変換装置の正極バスバーの概略を示す平面図である。
実施の形態２による電力変換装置の正極バスバーの概略を示す側面図である
図６のＣ－Ｃ断面位置で切断した電力変換装置の断面図である。
実施の形態３による電力変換装置の概略を示す平面図である。
図１０のＤ－Ｄ断面位置で切断した電力変換装置の断面図である。
図１０のＥ－Ｅ断面位置で切断した電力変換装置の要部の断面図である。
実施の形態４による電力変換装置の概略を示す断面図である。
実施の形態４による電力変換装置の急速放電抵抗の概略を示す側面図である。
図１４のＦ－Ｆ断面位置で切断した急速放電抵抗の要部の断面図である。
実施の形態５による電力変換装置の基板の概略を示す断面図である。
図１６のＧ－Ｇ断面位置で切断した電力変換装置の基板の断面図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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