JP2019047608A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】配線の簡素化及び低背化を図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１は、直流電力が入力される入力部２と、入力部２から入力された直流電力を昇圧する昇圧部の一部を構成するリアクトル３と、入力部２と昇圧部との間における電流のリプルを吸収するフィルタコンデンサ４１と、昇圧部にて昇圧された直流電圧を平滑化する平滑コンデンサ４２と、複数のスイッチング素子を備えたスイッチング回路部５と、を有する。フィルタコンデンサ４１と隣り合う位置に、入力部２、平滑コンデンサ４２、及びリアクトル３が配置されている。フィルタコンデンサ４１と入力部２と平滑コンデンサ４２とリアクトル３とは、一つの二次元的な広がり方向である二次元配列方向に配列されている。【選択図】図１

Description

本発明は、直流電力と交流電力との間の電力変換を行う電力変換装置に関する。

直流電力と交流電力との間の電力変換を行う電力変換装置は、直流電源と、交流負荷との間に接続される。そして、直流電源から入力された直流電力を、交流電力に変換して、交流負荷へ出力することができる。電力変換装置として、フィルタコンデンサと平滑コンデンサとリアクトルとを備えたものが、特許文献１に開示されている。

特開２０１６−１５８３５８号公報

しかしながら、特許文献１には、電力変換装置において、直流電源から直流電力が入力される部位である入力部の配置については、何ら記載されていない。すなわち、入力コネクタ等の入力部については、特許文献１には開示されていない。入力部の配置によっては、配線の簡素化を妨げたり、電力変換装置の小型化を阻害したりすることもある。

例えば、車両用の電力変換装置は、エンジンコンパートメント内に搭載されることが多いが、この場合、搭載スペースに制約がある。それゆえ、電力変換装置の小型化、低背化の要請がある。特に、フィルタコンデンサ、平滑コンデンサ、リアクトル、及び入力部を備えた電力変換装置において、部品間の配線を簡素化しつつ、全体の低背化を図るためには、これらの部品の配置を工夫する必要がある。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、配線の簡素化及び低背化を図ることができる電力変換装置を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、直流電力と交流電力との間の電力変換を行う電力変換装置（１）であって、
直流電力が入力される入力部（２）と、
上記入力部から入力された直流電力を昇圧する昇圧部（１０１）の一部を構成するリアクトル（３）と、
上記入力部と上記昇圧部との間における電流のリプルを吸収するフィルタコンデンサ（４１）と、
上記昇圧部にて昇圧された直流電圧を平滑化する平滑コンデンサ（４２）と、
複数のスイッチング素子を備えたスイッチング回路部（５）と、を有し、
上記フィルタコンデンサと隣り合う位置に、上記入力部、上記平滑コンデンサ、及び上記リアクトルが配置されており、
上記フィルタコンデンサと上記入力部と上記平滑コンデンサと上記リアクトルとは、一つの二次元的な広がり方向である二次元配列方向に配列されている、電力変換装置にある。

上記電力変換装置においては、上記フィルタコンデンサと隣り合う位置に、上記入力部、上記平滑コンデンサ、及び上記リアクトルが配置されている。そして、フィルタコンデンサと入力部と平滑コンデンサとリアクトルとは、上記二次元配列方向に配列されている。これにより、配線の簡素化及び低背化を図ることができる。すなわち、上記のような配置とすることで、フィルタコンデンサと、平滑コンデンサ、リアクトル、及び入力部との間の配線を短くすることができる。その結果、配線の簡素化が容易となる。また、フィルタコンデンサと入力部と平滑コンデンサとリアクトルとが二次元配列方向に配列されることで、この二次元配列方向に直交する方向における低背化が図られる。

以上のごとく、上記態様によれば、配線の簡素化及び低背化を図ることができる電力変換装置を提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

実施形態１における、電力変換装置の平面説明図。 実施形態１における、電力変換装置の回路図。 図１のIII−III線矢視断面図。 図１のIV−IV線矢視断面図。 図１のＶ−Ｖ線矢視断面図。 実施形態１における、電力変換装置の接続配線を示す平面説明図。 実施形態２における、電力変換装置の平面説明図。 実施形態３における、電力変換装置の平面説明図。 実施形態４における、電力変換装置の平面説明図。 実施形態５における、電力変換装置の平面説明図。 実施形態６における、電力変換装置の平面説明図。 実施形態７における、フィルタコンデンサと入力部と平滑コンデンサとリアクトルとの配列を示す、平面説明図。 実施形態７における、フィルタコンデンサと入力部と平滑コンデンサとリアクトルとの、他の配列を示す、平面説明図。

（実施形態１）
電力変換装置に係る実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。
本実施形態の電力変換装置１は、直流電力と交流電力との間の電力変換を行う。
電力変換装置１は、図１に示すごとく、入力部２と、リアクトル３と、フィルタコンデンサ４１と、平滑コンデンサ４２と、スイッチング回路部５と、を有する。

図２に示すごとく、入力部２は、直流電力が入力される部位である。リアクトル３は、入力部２から入力された直流電力を昇圧する昇圧部１０１の一部を構成する。フィルタコンデンサ４１は、入力部２と昇圧部１０１との間における電流のリプルを吸収する。平滑コンデンサ４２は、昇圧部１０１にて昇圧された直流電圧を平滑化する。スイッチング回路部５は、複数のスイッチング素子５０ｕ、５０ｄを備えている。

図１に示すごとく、フィルタコンデンサ４１と隣り合う位置に、入力部２、平滑コンデンサ４１、及びリアクトル３とが配置されている。そして、図１、図３〜図５に示すごとく、フィルタコンデンサ４１と入力部２と平滑コンデンサ４２とリアクトル３とは、一つの二次元的な広がり方向である二次元配列方向に配列されている。

すなわち、フィルタコンデンサ４１と入力部２と平滑コンデンサ４２とリアクトル３とは、図１の紙面に平行な二次元平面に沿った方向に並んでいる。この二次元平面に平行な方向が、二次元配列方向である。また、上記二次元平面の法線方向、すなわち二次元配列方向に直交する方向を、適宜Ｚ方向という。

図２に示すごとく、本実施形態の電力変換装置１は、昇圧部１０１と、インバータ部１０２とを有する。そして、直流電源Ｂと三相交流の回転電機ＭＧとの間において、直流電力と交流電力との電力変換を行う。
電力変換装置１は、入力部２において、直流電源Ｂと接続される。そして、入力部２と昇圧部１０１との間の配線に、フィルタコンデンサ４１が接続されている。直流電源Ｂが入力部２に接続されたとき、フィルタコンデンサ４１の一対の端子は、直流電源Ｂの正極と負極とに接続される。

昇圧部１０１は、リアクトル３と、互いに直列接続された上アーム側のスイッチング素子５０ｕ及び下アーム側のスイッチング素子５０ｄとを有する。直流電源Ｂの正極に、リアクトル３の一方の端子が接続される。リアクトル３の他方の端子が、上アーム側のスイッチング素子５０ｕと下アーム側のスイッチング素子５０ｄとの接続点に接続されている。

インバータ部１０２は、３相のレグを備える。すなわち、３相のレグは、正極配線ＷＰと負極配線ＷＮとの間に、互いに並列に接続されている。各レグは、互いに直列接続された上アーム側のスイッチング素子５０ｕと下アーム側のスイッチング素子５０ｄとによって形成されている。

そして、各レグにおける、２つのスイッチング素子５０ｕ、５０ｄの接続点が、それぞれ出力配線ＷＯを介して、回転電機ＭＧの３つの電極に接続されている。また、昇圧部１０１とインバータ部１０２との間において、正極配線ＷＰと負極配線ＷＮとを懸架するように、平滑コンデンサ４２が接続されている。また、各スイッチング素子５０ｕ、５０ｄには、フライホイールダイオードが逆並列接続されている。

なお、スイッチング素子５０ｕ、５０ｄは、ＩＧＢＴにて構成することができる。ここで、ＩＧＢＴは、Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、すなわち、絶縁ゲートバイポーラトランジスタの略である。また、スイッチング素子は、ＭＯＳＦＥＴとすることもできる。ＭＯＳＦＥＴは、Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、すなわち、金属酸化物電界効果トランジスタの略である。

図１に示すごとく、入力部２と平滑コンデンサ４２とリアクトル３とは、フィルタコンデンサ４１に対して、互いに異なる方向から隣り合う位置に配置されている。すなわち、フィルタコンデンサ３に対して、Ｚ方向に直交する方向における、異なる３方向から、入力部２と平滑コンデンサ４２とリアクトル３とがそれぞれ対向するように配置されている。本実施形態においては、フィルタコンデンサ４１に対して、Ｚ方向に直交する一つの方向に隣り合うように、平滑コンデンサ４２が配置されている。このフィルタコンデンサ４１と平滑コンデンサ４２とが配列した方向を、適宜、Ｘ方向という。

また、フィルタコンデンサ４１に対して、Ｘ方向における、平滑コンデンサ４２が配された側と反対側に、入力部２が隣り合っている。すなわち、図１、図５に示すごとく、入力部２とフィルタコンデンサ４１と、平滑コンデンサ４２とが、Ｘ方向に、略一直線状に配列している。なお、入力部２は、直流電源Ｂの正極及び負極と電気的に接続される正極端子及び負極端子を一体的に備えた入力コネクタである。

また、図１、図３に示すごとく、フィルタコンデンサ４１に対して、Ｚ方向とＸ方向との双方に直交する方向に、リアクトル３が隣り合っている。Ｚ方向とＸ方向との双方に直交する方向を、適宜、Ｙ方向という。

フィルタコンデンサ４１、入力部２、平滑コンデンサ４２、及びリアクトル３のそれぞれは、図３〜図５に示すごとく、二次元配列方向において、Ｚ方向の少なくとも一部が、他の３つの部品と重なるような配置となっている。つまり、フィルタコンデンサ４１、入力部２、平滑コンデンサ４２、及びリアクトル３のすべてと交差するような、Ｚ方向の法線をもつ仮想平面が必ず存在することとなる。また、本実施形態においては、図１に示すごとく、Ｚ方向から見て、フィルタコンデンサ４１、入力部２、平滑コンデンサ４２、及びリアクトル３が、互いに重ならないように二次元的に配列されている。

図３、図４に示すごとく、リアクトル３は、二次元配列方向に直交する方向、すなわちＺ方向に、少なくとも一対のリアクトル端子３１を突出させてなる。本実施形態においては、リアクトル３は一対のリアクトル端子３１を有する。ただし、複数対のリアクトル端子３１を設けてもよい。

図１に示すごとく、二次元配列方向において、平滑コンデンサ４２と隣り合う位置に、スイッチング回路部５が配置されている。リアクトル３は、二次元配列方向において、スイッチング回路部５と平滑コンデンサ４２との並び方向に直交する方向に、スイッチング回路部５に隣り合う位置に配置されている。本実施形態においては、スイッチング回路部５と平滑コンデンサ４２との並び方向は、Ｙ方向である。それゆえ、リアクトル３は、Ｘ方向において、スイッチング回路部５と隣り合う。

スイッチング回路部５は、複数の半導体モジュール５１を有する。複数の半導体モジュール５１のうちの一部が、昇圧部１０１の一部を構成する昇圧用半導体モジュール５１ａである。昇圧用半導体モジュール５１ａは、スイッチング回路部５におけるリアクトル３に近い側に配置されている。すなわち、スイッチング回路部５を構成する複数の半導体モジュール５１のうち、最もリアクトル３に近い位置に、昇圧用半導体モジュール５１ａが配置されている。

図２に示すごとく、電力変換装置１は、昇圧電流センサ６１をさらに有する。昇圧電流センサ６１は、昇圧部１０１に流れる電流を検出する。そして、図１に示すごとく、昇圧電流センサ６１は、リアクトル３と隣り合う位置に配置されている。本実施形態においては、リアクトル３に対して、Ｘ方向に隣り合う位置に、昇圧電流センサ６１が配置されている。

図２に示すごとく、電力変換装置１は、出力電流センサ６２をさらに有する。出力電流センサ６２は、交流負荷である回転電機ＭＧに接続される出力配線ＷＯにおける出力電流を検出する。そして、図１に示すごとく、出力電流センサ６２は、二次元配列方向において、スイッチング回路部５に隣り合う位置に配置されている。本実施形態においては、スイッチング回路部５に対して、Ｙ方向に隣り合う位置に、出力電流センサ６２が配置されている。

昇圧電流センサ６１と出力電流センサ６２とは、互いに一体化されてセンサモジュール６を構成している。センサモジュール６は、二次元配列方向において、スイッチング回路部５及びリアクトル３と隣り合う位置に配置されている。本実施形態においては、センサモジュール６は、Ｘ方向において、リアクトル３と隣り合い、Ｙ方向において、スイッチング回路部５と隣り合っている。

スイッチング回路部５は、スイッチング素子５０ｕ、５０ｄを冷却する冷却器５２を有する。冷却器５２は、冷媒を導入する冷媒導入部５２２と、冷媒を排出する冷媒排出部とを備える。冷媒導入部５２２と冷媒排出部との少なくとも一方は、二次元配列方向において、スイッチング回路部５に隣接する位置に配置されている。本実施形態においては、冷媒導入部５２２が、スイッチング回路部５に隣接する位置に配置されている。また、図１においては、冷媒排出部は表れていない。

なお、本実施形態の電力変換装置１は、図示を省略するが、例えばリアクトル３等、スイッチング回路部５以外の部分にも冷媒流路を設けている。その冷媒流路に、スイッチング回路部５における冷却器５２の冷媒排出部が接続される。そして、電力変換装置１内の冷媒流路を通過した冷媒が、電力変換装置１から排出されるように、排出管１２１が設けてある。排出管１２１は、リアクトル３に対して、Ｙ方向に隣接する位置に設けてある。排出管１２１は、筐体１１からＹ方向に突出している。

半導体モジュール５１は、スイッチング素子５０ｕ、５０ｄを内蔵している。本実施形態においては、互いに直列接続された上アームスイッチング素子５０ｕと下アームスイッチング素子５０ｄとが、一つの半導体モジュール５１に内蔵されている。半導体モジュール５１は、Ｘ方向に主面を有するカード形状を有する。そして、半導体モジュール５１は、Ｚ方向の一方側に、パワー端子５１１を突出している。図１に示すごとく、各半導体モジュール５１は、３本のパワー端子５１１を有する。３本のパワー端子５１１は、それぞれ、正極配線ＷＰ、負極配線ＷＮ、出力配線ＷＯに、接続される。半導体モジュール５１におけるパワー端子５１１の突出方向は、いずれもＺ方向の同じ方向である。そして、パワー端子５１１の突出方向は、リアクトル端子３１の突出方向と同じである。

冷却器５２は、複数の冷却管５２１を備えている。スイッチング回路部５は、複数の半導体モジュール５１と複数の冷却管５２１とを積層してなる。スイッチング回路部５に隣り合う位置に配された冷媒導入部５２２と冷媒排出部との少なくとも一方は、スイッチング回路部５からの突出方向が、スイッチング回路部５の積層方向となるように設けてある。すなわち、本実施形態においては、スイッチング回路部５からの冷媒導入部５２２の突出方向が、Ｘ方向となっている。

図１、図４に示すごとく、スイッチング回路部５は、複数の半導体モジュール５１と複数の冷却管５２１との積層部を積層方向に加圧する加圧部材５３を有する。リアクトル３とスイッチング回路部５とは、積層方向に隣り合う位置に配置されている。加圧部材５３は、スイッチング回路部５におけるリアクトル３側に配置されている。

本実施形態においては、加圧部材５３は、複数の半導体モジュール５１と複数の冷却管５２との積層部をＸ方向に加圧している。そして、Ｘ方向において、積層部とリアクトル３との間に、加圧部材５３が配置されている。加圧部材５３は、例えば、板バネ等の弾性部材からなる。そして、加圧部材５３は、Ｘ方向における積層部の一端と、図示を省略する支持壁との間に、圧縮された状態にて配置される。これにより、加圧部材５３は、積層部をＸ方向に加圧している。なお、支持壁は、筐体１１の一部として形成することができる。

フィルタコンデンサ４１と、入力部２と、平滑コンデンサ４２と、リアクトル３とは、共通の筐体部材である筐体本体１１０に固定されている。図１、図３〜図５に示すごとく、電力変換装置１は、筐体１１内に、フィルタコンデンサ４１と、平滑コンデンサ４２と、リアクトル３とを収容している。また、入力部２は、その一部が筐体１１内に配置され、他の一部が筐体１１から突出している。また、筐体１１内には、スイッチング回路部５、センサモジュール６、その他の電力変換装置１の構成部品が収容されている。

筐体１１は、Ｚ方向の両側に開放部を備えた筐体本体１１０と、各開放部を塞ぐ、上蓋体１１１と下蓋体１１２とを有する。上蓋体１１１と下蓋体１１２とは、それぞれ筐体本体１１０に固定されている。筐体本体１１０はアルミニウム合金等の金属からなる。そして、筐体本体１１０は一体部材である。筐体本体１１０は、Ｚ方向に直交する方向、すなわち上記二次元配列方向の全周にわたり、側壁部を有する。このように、一体部材である一つの筐体本体１１０に、入力部２と平滑コンデンサ４２とリアクトル３とが固定されている。入力部２と平滑コンデンサ４２とリアクトル３とは、図示を省略するボルト等の締結部材によって固定されている。
さらに、本実施形態においては、スイッチング回路部５及びセンサモジュール６も、筐体本体１１０に固定されている。

図１、図５に示すごとく、フィルタコンデンサ４１と平滑コンデンサ４２とは、互いに一体化されてコンデンサモジュール４を構成している。コンデンサモジュール４は、複数のコンデンサ素子を内蔵している。そして、これらのコンデンサ素子がモールド樹脂にて一体化されている。この複数のコンデンサ素子の一部が、フィルタコンデンサ４１となり、他の一部のコンデンサ素子が、平滑コンデンサ４２となる。本実施形態においては、フィルタコンデンサ４１と平滑コンデンサ４２とが、Ｘ方向に隣り合うように配列されて一体化され、コンデンサモジュール４を構成している。

次に、本実施形態の作用効果につき説明する。
上記電力変換装置１においては、フィルタコンデンサ４１と隣り合う位置に、入力部２、平滑コンデンサ４２、及びリアクトル３が配置されている。そして、フィルタコンデンサ４１と入力部２と平滑コンデンサ４２とリアクトル３とは、二次元配列方向に配列されている。これにより、配線の簡素化及び低背化を図ることができる。

すなわち、上記のような配置とすることで、図６に示すごとく、フィルタコンデンサ４１と、平滑コンデンサ４２、リアクトル３、及び入力部２との間の配線ＷＦを短くすることができる。その結果、配線の簡素化が容易となる。また、フィルタコンデンサ４１と入力部２と平滑コンデンサ４２とリアクトル３とが二次元配列方向に配列されることで、この二次元配列方向に直交する方向、すなわちＺ方向における低背化が図られる。なお、図６は模式図であり、配線ＷＦ等も概略の経路を模式的に示す。

入力部２と平滑コンデンサ４２とリアクトル３とは、フィルタコンデンサ４１に対して、互いに異なる方向から隣り合う位置に配置されている。これにより、フィルタコンデンサ４１と他の部品との間の接続配線を短くしつつ、電力変換装置１の低背化を実現することが容易となる。

リアクトル３は、二次元配列方向に直交する方向に、少なくとも一対のリアクトル端子３１を突出させてなる。これにより、リアクトル端子３１に接続される接続配線と、リアクトル３との接続を容易に行うことができる。すなわち、リアクトル端子３１が、リアクトル３の本体と他の部品との間に配設されないようにすることが可能となる。それゆえ、リアクトル端子３１と接続配線との間の溶接等の作業を容易に行うことができる。また、接続配線の引き回しを簡素化しやすいため、接続配線をより短くすることができる。

また、平滑コンデンサ４２と隣り合う位置に、スイッチング回路部５が配置されている。これにより、平滑コンデンサ４２とスイッチング回路部５との接続配線（すなわち正極配線ＷＰ及び負極配線ＷＮ）を短くすることができる。これにより、インダクタンスの低減を一層図ることができる。

リアクトル３は、スイッチング回路部５と平滑コンデンサ４２との並び方向に直交する方向に、スイッチング回路部５に隣り合う位置に配置されている。そして、昇圧用半導体モジュール５１ａが、スイッチング回路部５におけるリアクトル３に近い側に配置されている。これにより、リアクトル３と昇圧用半導体モジュール５１ａとの接続配線ＷＬを短くすることができる。その結果、より一層、電力変換装置１の小型化を図りやすい。

また、昇圧電流センサ６１は、リアクトル３と隣り合う位置に配置されている。これにより、昇圧部１０１におけるリアクトル３に接続される接続配線ＷＬを長くしなくても、当該接続配線ＷＬに昇圧電流センサ６１を設けやすくなる。その結果、接続配線ＷＬを短くして、電力変換装置１の小型化を一層図ることができる。

出力電流センサ６２は、スイッチング回路部５に隣り合う位置に配置されている。これにより、スイッチング回路部５に接続された出力配線ＷＯを長くしなくても、当該出力配線ＷＯに出力電流センサ６２を設けやすくなる。その結果、出力配線ＷＯを短くして、電力変換装置１の小型化を容易にすることができる。

昇圧電流センサ６１と出力電流センサ６２とは、互いに一体化されてセンサモジュール６を構成している。そして、センサモジュール６２は、スイッチング回路部５及びリアクトル３と隣り合う位置に配置されている。これにより、電力変換装置１の一層の小型化と、接続配線ＷＬ、ＷＯの簡素化を図ることができる。つまり、昇圧電流センサ６１と出力電流センサ６２とを一つのセンサモジュール６に集約することで、部品点数を少なくすると共に省スペース化を図ることができる。そして、このセンサモジュール６を、センサモジュール６２を、スイッチング回路部５及びリアクトル３との双方に隣り合う位置に配置することで、両者のそれぞれに接続された配線を短くすることができる。つまり、これらの配線を長くしなくても、それぞれの配線ＷＬ、ＷＯに、昇圧電流センサ６１と出力電流センサ６２とを設けることができる。

冷媒導入部５２２は、二次元配列方向において、スイッチング回路部５に隣接する位置に配置されている。これにより、冷却器５２の本体部から冷媒導入部５２２までの距離を短くすることができる。その結果、電力変換装置１の小型化、Ｚ方向の低背化を実現しやすくなる。また、冷媒の圧損を低減しやすい。

冷媒導入部５２２は、スイッチング回路部５からの突出方向が、スイッチング回路部５の積層方向となるように設けてある。これにより、冷却器５２の本体部と冷媒導入部５２２との接続を容易にすると共に、電力変換装置１のＺ方向の低背化を一層図りやすい。

リアクトル３とスイッチング回路部５とは、積層方向に隣り合う位置に配置されており、加圧部材５３は、スイッチング回路部５におけるリアクトル３側に配置されている。これにより、積層部を加圧する機能を有する加圧部材５３によって、リアクトル３とスイッチング回路部５との間の熱干渉を緩和させることができる。つまり、部品点数を増やすことなく、リアクトル３とスイッチング回路部５との熱干渉を抑制することができる。その結果、電力変換装置１のより一層の小型化を図ることができる。

フィルタコンデンサ４１と、入力部２と、平滑コンデンサ４２と、リアクトル３とは、共通の筐体部材である筐体本体１１０に固定されている。これにより、振動等に対する筐体１１の耐久性を確保しやすい。すなわち、例えば、共に重量物であるコンデンサモジュール４（すなわち、フィルタコンデンサ４１と平滑コンデンサ４２とのモジュール）と、リアクトル３とが、筐体本体１１０と上蓋体１１１或いは下蓋体１１２とに分かれて固定された場合、筐体１１の耐久強度を特に高くする必要が生じる。特に筐体部材間の締結部などの強度を高くする必要が生じる。これに対して、共通の筐体部材である一つの筐体本体１１０に、上記部品をすべて固定することで、筐体１１の耐久性を確保しやすい。

フィルタコンデンサ４１と平滑コンデンサ４２とは、互いに一体化されてコンデンサモジュール４を構成している。これにより、部品点数を低減することができる。また、これにより、電力変換装置１の小型化を図りやすく、また、生産性を向上させることができる。また、フィルタコンデンサ４１と平滑コンデンサ４２との間の接続配線も一層短くすることができる。

以上のごとく、本実施形態によれば、配線の簡素化及び低背化を図ることができる電力変換装置を提供することができる。

（実施形態２）
本実施形態は、図７に示すごとく、センサモジュール６が、スイッチング回路部５及びリアクトル３に対して、同じ方向から隣り合う位置に配置されている形態である。
センサモジュール６は、スイッチング回路部５及びリアクトル３に対して、Ｙ方向における同じ方向に配されている。また、センサモジュール６は、スイッチング回路部５及びリアクトル３に対して、コンデンサモジュール４と反対側に配されている。

センサモジュール６において、昇圧電流センサ６１は、Ｘ方向におけるリアクトル３に近い側に配され、出力電流センサ６２は、Ｘ方向におけるリアクトル３に近い側に配されている。また、昇圧電流センサ６１は、リアクトル３と、Ｙ方向に隣り合うように配されている。出力電流センサ６２は、スイッチング回路部５と、Ｙ方向に隣り合うように配されている。

その他の構成は、実施形態１と同様である。なお、図７においては、スイッチング回路部５を簡略化して描いている。また、冷媒導入部５２２等も省略している。また、実施形態２以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。

本実施形態においても、配線の簡素化及び低背化を図ることができる。その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

（実施形態３）
本実施形態は、図８に示すごとく、リアクトル３を複数備えた電力変換装置１の形態である。複数のリアクトル３は、互いに二次元配列方向に配列されている。

すなわち、本形態の電力変換装置１は、実施形態１の電力変換装置１におけるリアクトルを、複数個に分割して配置したものに相当する。本実施形態においては、リアクトル３を２個備えている。ただし、リアクトル３の個数は特に限定されるものではなく、３個以上のリアクトルを配列してもよい。

複数のリアクトル３は、フィルタコンデンサ４１とリアクトル３との配列方向と同じ方向に配列されている。つまり、複数のリアクトル３は、互いにＹ方向に隣り合って配列されている。そして、フィルタコンデンサ４１と、一つのリアクトル３とがＹ方向に隣り合って配置されている。また、複数のリアクトル３は、互いに並列接続されている。
その他の構成は、実施形態１と同様である。

本実施形態においては、リアクトル３の個数を調整することで、インダクタンスを調整することができる。それゆえ、電力変換装置１の出力変更等の設計変更に対し、リアクトル３の個数の変更によって容易に対応することが可能となる。

また、複数のリアクトル３は、フィルタコンデンサ４１とリアクトル３との配列方向と同じ方向に配列されている。これにより、複数のリアクトル３とフィルタコンデンサ４１との接続配線を簡素化しやすくなる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

（実施形態４）
本実施形態においては、図９に示すごとく、平滑コンデンサ４２を複数備えた電力変換装置１の形態である。複数の平滑コンデンサ４２は、互いに二次元配列方向に配列されている。

すなわち、本形態の電力変換装置１は、実施形態１の電力変換装置１における平滑コンデンサ４２を、複数個に分割して配置したものに相当する。本実施形態においては、平滑コンデンサ４２を３個備えている。ただし、平滑コンデンサ４２の個数は特に限定されるものではなく、２個としてもよいし、４個以上としてもよい。また、本実施形態においては、フィルタコンデンサ４１と平滑コンデンサ４２とは、互いに別体にて設けてあり、コンデンサモジュール４を構成していない。

複数の平滑コンデンサ４２は、フィルタコンデンサ４１と平滑コンデンサ４２との配列方向と同じ方向に配列されている。つまり、複数の平滑コンデンサ４２は、Ｘ方向に配列されている。複数の平滑コンデンサ４２は、互いにＸ方向に隣り合って配列されている。そして、フィルタコンデンサ４１と、一つの平滑コンデンサ４２とがＸ方向に隣り合って配置されている。

また、複数の平滑コンデンサ４２の配列方向であるＸ方向は、スイッチング回路部５における複数の半導体モジュール５１の積層方向でもある。複数の平滑コンデンサ５１は、それぞれ正極配線ＷＰと負極配線ＷＮとを懸架するように接続されている。
その他の構成は、実施形態１と同様である。

本実施形態においては、平滑コンデンサ４２の個数を調整することで、静電容量を調整することができる。それゆえ、電力変換装置１の出力変更等の設計変更に対し、平滑コンデンサ４２の個数の変更によって容易に対応することが可能となる。

また、複数の平滑コンデンサ４２は、フィルタコンデンサ４１と平滑コンデンサ４２との配列方向と同じ方向に配列されている。これにより、複数の平滑コンデンサ４２とフィルタコンデンサ４１との接続配線を簡素化しやすくなる。また、複数の平滑コンデンサ４２の配列方向が、スイッチング回路部５における複数の半導体モジュール５１の積層方向と同じであるため、複数の各半導体モジュール５１を、複数の平滑コンデンサ４２に分けて接続しやすい。その結果、各半導体モジュール５１におけるスイッチングサージを、低減しやすくなる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

（実施形態５）
本実施形態は、図１０に示すごとく、リアクトル３を複数備えると共に、平滑コンデンサ４２を複数備えた電力変換装置１の形態である。複数のリアクトル３、及び、複数の平滑コンデンサ４２は、互いに二次元配列方向に配列されている。
つまり、本実施形態は、実施形態３と実施形態４とを組み合わせたような形態である。
その他の構成は、実施形態１と同様である。

本実施形態においては、実施形態３の作用効果と実施形態４の作用効果とを組み合わせた作用効果を得ることができる。その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

（実施形態６）
本実施形態は、図１１に示すごとく、リアクトル３が、冷媒を流通させる冷媒流路３２を備えた電力変換装置１の形態である。冷媒流路３２の少なくとも一部は、フィルタコンデンサ４１と隣り合う位置に形成されている。

本実施形態においては、冷媒流路３２は、Ｚ方向から見て、リアクトル３の全周にわたって形成されている。また、冷媒流路３２は、リアクトル３に対して一体的に形成されている。これに伴い、冷媒流路３２は、リアクトル３における、スイッチング回路部５と隣り合う位置にも、センサモジュール６に隣り合う位置にも形成されている。

また、リアクトル３の冷媒流路３２は、スイッチング回路部５の冷却器５２と連結されている。つまり、冷却器５２の冷媒排出部が、リアクトル３の冷媒流路３２に、直接的又は間接的に接続されている。また、冷媒流路３２は、排出管１２１に、直接的又は間接的に接続されている。
これにより、冷媒導入部５２２から導入された冷媒は、スイッチング回路部５の冷却器５２を通過した後、リアクトル３の冷媒流路３２に導入され、排出管１２１から排出されることとなる。
その他の構成は、実施形態１と同様である。

本実施形態においては、リアクトル３の温度上昇を効果的に抑制することができる。そして、リアクトル３とフィルタコンデンサ４１との間の熱干渉を抑制することができる。また、リアクトル３とスイッチング回路部５との間の熱干渉、リアクトル３とセンサモジュール６との間の熱干渉も、抑制することができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

（実施形態７）
本実施形態においては、図１２、図１３に示すごとく、フィルタコンデンサ４１、入力部２、平滑コンデンサ４２、及びリアクトル３の配列のバリエーションを示す。なお、図１２、図１３において、上記４つの部品以外は、省略してある。

図１２に示す配列は、フィルタコンデンサ４１に対してＸ方向に隣り合う位置に、リアクトル３を配置し、フィルタコンデンサ４１に対してＹ方向に隣り合う位置に、入力部２を配置したものである。そして、Ｘ方向において、平滑コンデンサ４２が、フィルタコンデンサ４１に対して、リアクトル３と反対側に隣り合うように配置されている。

図１３に示す配列は、フィルタコンデンサ４１に対してＹ方向に隣り合う位置に、リアクトル３を配置したものである。入力部２は、フィルタコンデンサ４１に対して、Ｙ方向におけるリアクトル３と反対側に隣り合っている。平滑コンデンサ４２は、フィルタコンデンサ４１に対して、Ｘ方向に隣り合うように配置されている。

図１２に示す配列も、図１３に示す配列も、一つの二次元配列方向に、フィルタコンデンサ４１と、入力部２と、平滑コンデンサ４２と、リアクトル３とが配列されている。また、フィルタコンデンサ４１に隣り合うように、入力部２と、平滑コンデンサ４２と、リアクトル３とが配列されている。
その他の構成は、実施形態１と同様である。
本実施形態においても、配線の簡素化及び低背化を図ることができる電力変換装置を提供することができる。

本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。

１ 電力変換装置
１０１ 昇圧部
２ 入力部
３ リアクトル
４１ フィルタコンデンサ
４２ 平滑コンデンサ
５ スイッチング回路部

Claims (19)

1. 直流電力と交流電力との間の電力変換を行う電力変換装置（１）であって、
   直流電力が入力される入力部（２）と、
   上記入力部から入力された直流電力を昇圧する昇圧部（１０１）の一部を構成するリアクトル（３）と、
   上記入力部と上記昇圧部との間における電流のリプルを吸収するフィルタコンデンサ（４１）と、
   上記昇圧部にて昇圧された直流電圧を平滑化する平滑コンデンサ（４２）と、
   複数のスイッチング素子を備えたスイッチング回路部（５）と、を有し、
   上記フィルタコンデンサと隣り合う位置に、上記入力部、上記平滑コンデンサ、及び上記リアクトルが配置されており、
   上記フィルタコンデンサと上記入力部と上記平滑コンデンサと上記リアクトルとは、一つの二次元的な広がり方向である二次元配列方向に配列されている、電力変換装置。
2. 上記入力部と上記平滑コンデンサと上記リアクトルとは、上記フィルタコンデンサに対して、互いに異なる方向から隣り合う位置に配置されている、請求項１に記載の電力変換装置。
3. 上記リアクトルは、上記二次元配列方向に直交する方向に、少なくとも一対のリアクトル端子（３１）を突出させてなる、請求項１又は２に記載の電力変換装置。
4. 上記二次元配列方向において、上記平滑コンデンサと隣り合う位置に、上記スイッチング回路部が配置されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
5. 上記リアクトルは、上記二次元配列方向において、上記スイッチング回路部と上記平滑コンデンサとの並び方向に直交する方向に、上記スイッチング回路部に隣り合う位置に配置されており、上記スイッチング回路部は、複数の半導体モジュール（５１）を有し、複数の該半導体モジュールのうちの一部が、上記昇圧部の一部を構成する昇圧用半導体モジュール（５１ａ）であり、該昇圧用半導体モジュールは、上記スイッチング回路部における上記リアクトルに近い側に配置されている、請求項４に記載の電力変換装置。
6. 上記昇圧部に流れる電流を検出する昇圧電流センサ（６１）をさらに有し、該昇圧電流センサは、上記リアクトルと隣り合う位置に配置されている、請求項５に記載の電力変換装置。
7. 交流負荷に接続される出力配線における出力電流を検出する出力電流センサ（６２）をさらに有し、該出力電流センサは、上記二次元配列方向において、上記スイッチング回路部に隣り合う位置に配置されている、請求項４〜６のいずれか一項に記載の電力変換装置。
8. 上記昇圧電流センサと上記出力電流センサとは、互いに一体化されてセンサモジュール（６）を構成しており、該センサモジュールは、上記二次元配列方向において、上記スイッチング回路部及び上記リアクトルと隣り合う位置に配置されている、請求項７に記載の電力変換装置。
9. 上記センサモジュールは、上記スイッチング回路部及び上記リアクトルに対して、同じ方向から隣り合う位置に配置されている、請求項８に記載の電力変換装置。
10. 上記スイッチング回路部は、上記スイッチング素子を冷却する冷却器（５２）を有し、該冷却器は、冷媒を導入する冷媒導入部（５２２）と、冷媒を排出する冷媒排出部とを備え、上記冷媒導入部と上記冷媒排出部との少なくとも一方は、上記二次元配列方向において、上記スイッチング回路部に隣接する位置に配置されている、請求項４〜９のいずれか一項に記載の電力変換装置。
11. 上記冷却器は、複数の冷却管（５２１）を備え、上記スイッチング回路部は、複数の半導体モジュールと複数の上記冷却管とを積層してなり、上記スイッチング回路部に隣り合う位置に配された上記冷媒導入部と上記冷媒排出部との少なくとも一方は、上記スイッチング回路部からの突出方向が、上記スイッチング回路部の積層方向となるように設けてある、請求項１０に記載の電力変換装置。
12. 上記冷却器は、複数の冷却管（５２１）を備え、上記スイッチング回路部は、複数の半導体モジュール（５１）と複数の上記冷却管とを積層してなると共に、複数の上記半導体モジュールと複数の冷却管との積層部を上記積層方向に加圧する加圧部材（５３）を有し、上記リアクトルと上記スイッチング回路部とは、上記積層方向に隣り合う位置に配置されており、上記加圧部材は、上記スイッチング回路部における上記リアクトル側に配置されている、請求項４〜１１に記載の電力変換装置。
13. 上記フィルタコンデンサと、上記入力部と、上記平滑コンデンサと、上記リアクトルとは、共通の筐体部材（１１０）に固定されている、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の電力変換装置。
14. 上記フィルタコンデンサと上記平滑コンデンサとは、互いに一体化されてコンデンサモジュール（４）を構成している、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
15. 上記リアクトルを複数備え、複数の上記リアクトルは、互いに上記二次元配列方向に配列されている、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
16. 複数の上記リアクトルは、上記フィルタコンデンサと上記リアクトルとの配列方向と同じ方向に配列されている、請求項１５のいずれか一項に記載の電力変換装置。
17. 上記平滑コンデンサを複数備え、複数の上記平滑コンデンサは、互いに上記二次元配列方向に配列されている、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の電力変換装置。
18. 複数の上記平滑コンデンサは、上記フィルタコンデンサと上記平滑コンデンサとの配列方向と同じ方向に配列されている、請求項１７のいずれか一項に記載の電力変換装置。
19. 上記リアクトルは、冷媒を流通させる冷媒流路（３２）を備え、該冷媒流路の少なくとも一部は、上記フィルタコンデンサと隣り合う位置に形成されている、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の電力変換装置。

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