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公開番号2025106927
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-17
出願番号2024000533
出願日2024-01-05
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 20070101AFI20250710BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】急速放電抵抗の発熱の影響がコンデンサに伝わることを抑制しつつ、レイアウト性を確保して小型化した電力変換装置を得ること。
【解決手段】電力変換装置は、コンデンサと、コンデンサと電気的に接続され、半導体素子を有した半導体モジュールと、半導体モジュールを制御する制御回路を有した基板と、コンデンサに蓄積された電荷を放電する急速放電抵抗と、を備え、コンデンサと半導体モジュールとは、基板の一方の面の側に設けられ、急速放電抵抗は、基板の他方の面の側に設けられている。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
コンデンサと、前記コンデンサと電気的に接続され、半導体素子を有した半導体モジュールと、前記半導体モジュールを制御する制御回路を有した基板と、前記コンデンサに蓄積された電荷を放電する急速放電抵抗と、を備え、
前記コンデンサと前記半導体モジュールとは、前記基板の一方の面の側に設けられ、前記急速放電抵抗は、前記基板の他方の面の側に設けられている電力変換装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記コンデンサと前記半導体モジュールとを電気的に接続したバスバーを備え、
前記バスバーは、前記基板の一方の面の側に設けられている請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記コンデンサと前記急速放電抵抗との間に、前記基板が設けられている請求項１又は２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記コンデンサと、前記半導体モジュールと、前記基板と、前記急速放電抵抗と、を収容し、開口部を有した筐体と、
前記開口部を覆うカバーと、を備え、
前記急速放電抵抗は、抵抗器と、前記抵抗器を収容し、一部が開口した急速放電抵抗ケースと、前記急速放電抵抗ケースの内側で前記抵抗器を封止した封止材と、を有し、
前記急速放電抵抗ケースの開口した部分であるケース開口部の開口側に、前記カバーが対向して設けられている請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記カバーは、前記筐体から離れる方向に突出した突出部を有し、
前記ケース開口部は、前記突出部の内側に設けられている請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記コンデンサと、前記半導体モジュールと、前記基板と、前記急速放電抵抗と、を収容し、開口部を有した筐体と、
前記開口部を覆うカバーと、を備え、
前記急速放電抵抗は、前記カバーと前記基板との間に設けられ、
前記急速放電抵抗は、熱伝導用部材を介して、前記カバーに熱的に接続されている請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記コンデンサは、急速放電抵抗取り付け部を有し、
前記急速放電抵抗は、前記急速放電抵抗取り付け部に取り付けられている請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記急速放電抵抗取り付け部の少なくとも一部は、熱抵抗が金属よりも高い材料からなる請求項７に記載の電力変換装置
【請求項９】
前記急速放電抵抗取り付け部は、金属からなる補強材、もしくは金属からなり、前記急速放電抵抗が固定された締結部を有している請求項７又は８に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記急速放電抵抗取り付け部は、前記基板の一方の面の側から前記基板の他方の面の側に延出した延出部を有し、
前記急速放電抵抗は、前記基板の他方の面の側の前記延出部の端部に取り付けられ、
前記基板は、前記延出部が貫通した、貫通孔もしくは切り欠き部を有している請求項７又は８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 2,200 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。
【０００３】
電動車両に搭載される電力変換装置は、一般的に、コンデンサ、制御回路を有した基板、電力変換用の半導体素子を有した半導体モジュール、半導体モジュールなどを冷却する冷却器を有した筐体、及び筐体の開口部を覆うカバーなどを備えている。このような電力変換装置では、比較的低抵抗値な放電抵抗（以下、急速放電抵抗と称する）が、コンデンサに並列に接続されている。急速放電抵抗は、電動車両が停止したときなどに、コンデンサに蓄積された電荷を急速に放電するための抵抗である。急速放電抵抗を設けることで、コンデンサの電荷を急速に放電させることができる。電動車両に搭載されるバッテリの高電圧化に伴い、急速放電抵抗を用いた能動放電（以下、アクティブ放電と称する）の必要性が高まっている。例えば、中華人民共和国では国家標準等において、アクティブ放電の要件がある場合は、３ｓｅｃ以内にコンデンサの放電を完了することが定められている。
【０００４】
急速放電抵抗は、電気エネルギーを熱エネルギーに変換することでコンデンサに蓄えられた電荷を放電させる抵抗である。そのため、アクティブ放電が必要となった際、静電容量の大きいコンデンサの電荷を３ｓｅｃ以内という短時間で一気に熱エネルギーに変換することになるので、急速放電抵抗自身の発熱は非常に大きくなる。アクティブ放電による発熱時間自体は、３ｓｅｃ以内であるため長時間にわたるものではない。しかしながら、単位時間当たりの発熱量が非常に大きいため、急速放電抵抗自体の耐熱温度を超えないように、急速放電抵抗の体格を大きくすることによって急速放電抵の熱容量を確保している。そのため、急速放電抵抗は、大型の部品になっている。
【０００５】
アクティブ放電が可能な電力変換装置の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に開示された構成では、電力変換装置は、半導体モジュール、冷却器、基板、コンデンサ、及び急速放電抵抗を備え、半導体モジュール、冷却器、コンデンサ、及び急速放電抵抗は、基板における一方の面の側に配置されている。また、急速放電抵抗は、水路が形成された冷却器である多段式水路形成材の近傍に配置されている。このように構成することで、半導体モジュール、冷却器、コンデンサ、及び急速放電抵抗を基板の同じ面側から組み付けることができるので、電力変換装置の組立工数を低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特許第５５０５４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
コンデンサに接続されたバスバー、及び半導体モジュールには大電流が流れるため、バスバー及び半導体モジュールの発熱は非常に大きくなる。そのため、コンデンサはこれらの部品から熱を受け取ることになるものの、電力変換装置に使用されるコンデンサは一般的に電力変換装置に設けた他の部品と比較して耐熱性が低いので、通常の使用状態においてもコンデンサの温度はコンデンサの耐熱温度の近傍まで上昇することがある。コンデンサに急速放電抵抗の急峻な発熱による熱の影響が加わると、コンデンサの温度がコンデンサの耐熱温度を超える可能性があるという課題があった。
【０００８】
上記特許文献１においては、各部品を基板の同じ面側に組み付けることで、電力変換装置の組立工数を低減することができる。しかしながら、全ての部品を基板の同じ面側に組み付けるため、レイアウト性が低下するといった課題があった。また、基板の一方の面の側のみに大型な部品を含む全ての部品が集中して配置されるため、電力変換装置が大型化するといった課題があった。また、コンデンサの温度上昇を抑制するためにコンデンサの近傍から急速放電抵抗を離して設けた構造にする場合、レイアウト性がさらに低下すると共に、電力変換装置がさらに大型化するといった課題があった。
【０００９】
そこで、本開示は、急速放電抵抗の発熱の影響がコンデンサに伝わることを抑制しつつ、レイアウト性を確保して小型化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】
【００１０】
本開示の電力変換装置は、コンデンサと、コンデンサと電気的に接続され、半導体素子を有した半導体モジュールと、半導体モジュールを制御する制御回路を有した基板と、コンデンサに蓄積された電荷を放電する急速放電抵抗と、を備え、コンデンサと半導体モジュールとは、基板の一方の面の側に設けられ、急速放電抵抗は、基板の他方の面の側に設けら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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