JP2022043748A - 電力変換装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】パワーデバイスとパワーデバイスに接続されたバスバーとを備える電力変換装置において、電力変換装置の平面視の形状を小型化可能とする。【解決手段】電力変換装置であって、複数のバスバー１０ｃの少なくとも１つは、板幅に沿った方向をウォータジャケット１０ｅのパワーデバイス１０ａとの対向面の法線に沿った方向に合わせて立設され、直線状の一方向に沿って一列にパワーデバイス１０ａが配列され、パワーデバイス１０ａの配列方向との直交方向におけるパワーデバイス１０ａの一方側にパワーデバイス１０ａの入力端子に接続されたバスバー１０ｃである入力バスバー３１が配置され、直交方向におけるパワーデバイス１０ａの他方側にパワーデバイス１０ａの出力端子に接続されたバスバー１０ｃである出力端子３２が配置されている。【選択図】図３

Description

本発明は、電力変換装置に関するものである。
電気自動車等の車両には、バッテリとモータとの間に電力変換装置（ＰＣＵ：Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）が設けられている。このような電力変換装置は、複数のパワーデバイス（パワー半導体チップ）や、これらのパワーデバイスを収容するパワーモジュールケースを備えている。例えば特許文献１に開示されているように、電力変換装置には、電送路となる板状のバスバーが設けられており、バスバーがパワーデバイスに接続されている。
特許第５６７１４１７号公報
しかしながら、特許文献１では、板状のバスバーが表裏面を上下方向に向けるように配設され、さらにバスバーを間に挟んで両側にパワーデバイスが配置されている。このため、平面視にて、バスバー及びパワーデバイスの配置スペースを広く確保する必要があり、電力変換装置の平面視における形状が大きくなってしまう。
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、パワーデバイスとパワーデバイスに接続されたバスバーとを備える電力変換装置において、電力変換装置の平面視の形状を小型化可能とすることを目的とする。
本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。
第１の発明は、複数のパワーデバイスと、絶縁樹脂部材を間に挟んで上記パワーデバイスと対向配置された放熱部材と、上記パワーデバイスに対して一端が接続された複数の板状のバスバーとを備える電力変換装置であって、上記複数のバスバーの少なくとも１つが、板幅に沿った方向を上記放熱部材の上記パワーデバイスとの対向面の法線に沿った方向に合わせて立設され、直線状の一方向に沿って一列に上記パワーデバイスが配列され、上記パワーデバイスの配列方向との直交方向における上記パワーデバイスの一方側に、上記パワーデバイスの入力端子に接続されたバスバーである入力バスバーが配置され、上記直交方向における上記パワーデバイスの他方側に、上記パワーデバイスの出力端子に接続されたバスバーである出力バスバーが配置されているという構成を採用する。
第２の発明は、上記第１の発明において、上記入力バスバーが、板幅に沿った方向を上記放熱部材の上記パワーデバイスとの対向面の法線に沿った方向に合わせて立設されているという構成を採用する。
第３の発明は、上記第２の発明において、上記入力バスバーとして、上記パワーデバイスの正極に接続された高圧側入力バスバーと、上記パワーデバイスの負極に接続された低圧側入力バスバーとを備え、上記高圧側入力バスバーと上記低圧側入力バスバーは、絶縁樹脂部材を挟んで対向配置されているという構成を採用する。
第４の発明は、上記第２または第３の発明において、上記入力バスバーの他端は、上記直交方向にて上記パワーデバイスを回路基板と接続するためのリードピンの外側に配置されているという構成を採用する。
第５の発明は、上記第２～第４いずれかの発明において、上記絶縁樹脂部材が上記パワーデバイスと上記パワーデバイスとの間に配置された壁部を有し、上記入力バスバーとして、上記壁部を跨いで２つの上記パワーデバイスに接続される共通入力バスバーを備えるという構成を採用する。
第６の発明は、上記第１～第５いずれかの発明において、上記パワーデバイスが、互いに接続された第１導体基板と第２導体基板とを備え、上記第１導体基板が上記第２導体基板と接続される接続パッドを有し、上記第１導体基板の上記接続パッドが設けられる部位が上記第２導体基板に向けて突出されているという構成を採用する。
このような本発明においては、複数のバスバーの少なくとも１つが、板幅に沿った方向を放熱部材のパワーデバイスとの対向面の法線に沿った方向に合わせて立設されている。さらに、直線状の一方向に沿って一列にパワーデバイスが配列され、パワーデバイスの配列方向との直交方向におけるパワーデバイスの一方側に、パワーデバイスの入力端子に接続されたバスバーである入力バスバーが配置され、直交方向におけるパワーデバイスの他方側に、パワーデバイスの出力端子に接続されたバスバーである出力バスバーが配置されている。したがって、本発明によれば、バスバーを放熱部材のパワーデバイスとの対向面と平行に平置きして、その平置きしたバスバーの両側にパワーデバイスを複数配列させる構成を採用する必要がない。このため、平面視におけるバスバーの設置スペースを削減し、パワーモジュール、さらには電力変換装置の平面視形状を小さくすることができる。
本発明の一実施形態における電力変換装置の概略的な電気構成を示す回路図である。 本発明の一実施形態における電力変換装置が備えるパワーモジュールの斜視図である。 本発明の一実施形態における電力変換装置が備えるパワーモジュールのパワーモジュールケースを省略した斜視図である。 本発明の一実施形態における電力変換装置が備える１つのパワーデバイスを拡大した平面図である。 （ａ）が図４のＥ－Ｅ断面図であり、（ｂ）が図４のＦ－Ｆ断面図である。 本発明の一実施形態における電力変換装置が備える２つの昇降圧回路用パワーデバイスの要部を含む拡大斜視図である。 図６のＧ－Ｇ断面図である。
以下、図面を参照して、本発明に係る電力変換装置の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態の電力変換装置１の概略的な電気構成を示す回路図である。
本実施形態の電力変換装置１は、電気自動車等の車両に搭載され、不図示のモータ（負荷）とバッテリとの間に設けられている。このような本実施形態の電力変換装置１は、インテリジェントパワーモジュールと、コンデンサ３と、リアクトル４と、ＤＣＤＣコンバータと、本体ケースとを備えている。
インテリジェントパワーモジュールは、パワーモジュール１０（図２参照）、回路基板等を備えている。パワーモジュール１０は、パワー半導体素子を有する複数のパワーデバイス１０ａ（図２参照）、これらのパワーデバイス１０ａを保持するパワーモジュールケース１０ｂ、パワーデバイス１０ａに接続されたバスバー１０ｃ（図３参照）、バスバー１０ｃの短絡を防ぐ絶縁樹脂部材１０ｄ、及び、冷却用のウォータジャケット１０ｅ（放熱部材）等を備えている。回路基板は、パワーモジュール１０に積層されており、パワーデバイス１０ａを駆動する駆動回路等を備えている。
コンデンサ３は、インテリジェントパワーモジュールと接続されており、パワーモジュール１０の側方に配置されている。リアクトル４は、インテリジェントパワーモジュールの下方に配置されている。ＤＣＤＣコンバータは、リアクトル４の側方であって、インテリジェントパワーモジュールの下方に配置されている。なお、ＤＣＤＣコンバータは、バッテリ電力を周囲の電子機器（回路基板に実装された電子機器等）に適した電圧に変換する。このＤＣＤＣコンバータは、図１においては省略している。
本体ケースは、インテリジェントパワーモジュール、コンデンサ３、リアクトル４及びＤＣＤＣコンバータを収容するケースである。
この電力変換装置１は、図１に示すように、パワーデバイス１０ａ、コンデンサ３及びリアクトル４等で構成される昇降圧回路Ｅ１、第１インバータ回路Ｅ２及び第２インバータ回路Ｅ３を備えており、バッテリから供給された電力を三相交流電力に変換してモータに供給する。また、電力変換装置１は、モータからの回生電力をバッテリに回送する。
図１に示すように、昇降圧回路Ｅ１は、２つのパワーデバイス１０ａ（昇降圧回路用パワーデバイス２１）と、コンデンサ３（平滑コンデンサ）と、リアクトル４とを備えている。各々のパワーデバイス１０ａには、パワートランジスタが設けられている。これらのパワートランジスタは、半導体チップＣ（図４参照）として導体基板であるベース部材Ｂ（図４参照）に実装されている。
第１インバータ回路Ｅ２は３つのパワーデバイス１０ａ（インバータ回路用パワーデバイス２２）を備えている。各々のパワーデバイス１０ａには、パワートランジスタが設けられている。これらのパワートランジスタは、半導体チップＣ（図４参照）として導体基板であるベース部材Ｂ（図４参照）に実装されている。
第２インバータ回路Ｅ３は３つのパワーデバイス１０ａ（インバータ回路用パワーデバイス２２）を備えている。各々のパワーデバイス１０ａには、パワートランジスタが設けられている。これらのパワートランジスタは、半導体チップＣ（図４参照）として導体基板であるベース部材Ｂ（図４参照）に実装されている。
図２は、本実施形態の電力変換装置１が備えるパワーモジュール１０の斜視図である。また、図３は、パワーモジュール１０のパワーモジュールケース１０ｂを省略した斜視図である。なお、図２は、パワーモジュール１０を入力端子側から見た斜視図である。また、図３は、パワーモジュール１０を出力端子側から見た斜視図である。
上述のように、パワーモジュール１０は、複数（本実施形態では８つ）のパワーデバイス１０ａと、パワーモジュールケース１０ｂと、バスバー１０ｃと、絶縁樹脂部材１０ｄと、冷却用のウォータジャケット１０ｅとを備えている。なお、図２においては、ウォータジャケット１０ｅを省略して図示している。また、図３においては、ウォータジャケット１０ｅは、天板部のみが図示されている。
パワーデバイス１０ａは、回路基板に設けられた駆動回路によって駆動されるスイッチング素子を含むチップ化されたスイッチングデバイスであり、例えば第１インバータ回路Ｅ２及び第２インバータ回路Ｅ３のアームや、昇降圧回路Ｅ１の一部を形成している。
図４は、１つのパワーデバイス１０ａを拡大した平面図である。図４においても、図３と同様に、パワーモジュールケース１０ｂを省略している。この図に示すように、パワーデバイス１０ａは、２つのベース部材Ｂ（第１導体基板Ｂ１と第２導体基板Ｂ２）と、各々のベース部材Ｂに実装される半導体チップＣとを備えている。ベース部材Ｂは、配線や接続パッドが形成された導体基板である。第１導体基板Ｂ１には、半導体チップＣを介して第２導体基板Ｂ２と接続される接続パッドＰｂを有している。この第１導体基板Ｂ１では、接続パッドＰｂが設けられる部位Ｂａが第２導体基板Ｂ２に向けて突出されている。
パワーモジュール１０は、中央リードフレーム１０ｆを備えている。第１導体基板Ｂ１の接続パッドＰｂと第２導体基板Ｂ２に実装された半導体チップＣとは、この中央リードフレーム１０ｆによって接続されている。中央リードフレーム１０ｆは、はんだによって接続パッドＰｂ及び半導体チップＣと接合されている。
また、パワーモジュール１０は、低圧側リードフレーム１０ｇと、高圧側リードフレーム１０ｈとを備えている。第１導体基板Ｂ１に実装された半導体チップＣとバスバー１０ｃとは、低圧側リードフレーム１０ｇによって接続されている。低圧側リードフレーム１０ｇは、はんだによって半導体チップＣとバスバー１０ｃと接合されている。また、第２導体基板Ｂ２に実装された半導体チップＣとバスバー１０ｃとは、高圧側リードフレーム１０ｈによって接続されている。高圧側リードフレーム１０ｈは、はんだによって半導体チップＣとバスバー１０ｃと接合されている。
なお、各々の半導体チップＣは、リードワイヤによって、パワーモジュールケース１０ｂに鉛直方向に延びて設けられたリードピン１０ｉと接続されている。リードピン１０ｉは、回路基板と接続される。
本実施形態においては、図２及び図３に示すように、このようなパワーデバイス１０ａが直線状の一方向に沿って一列に配列されている。なお、本実施形態では、昇降圧回路用パワーデバイス２１を挟むようにインバータ回路用パワーデバイス２２が配列されている。つまり、パワーデバイス１０ａの配列方向における端に３つずつのインバータ回路用パワーデバイス２２が配置され、中央に２つの昇降圧回路用パワーデバイス２１が隣接して配置されている。
パワーモジュールケース１０ｂは、絶縁性の樹脂材料によって形成されており、パワーデバイス１０ａの配列方向を長手方向とする略長方形状とされている。このパワーモジュールケース１０ｂは、パワーデバイス１０ａを収容するための収容凹部を有している。このようなパワーモジュールケース１０ｂは、複数のパワーデバイス１０ａを保持すると共に、上述のように入力バスバー３１のバスバー本体部１０ｋを埋設する隔壁１０ｂ１を有している。
バスバー１０ｃは、バッテリあるいはモータとパワーデバイス１０ａとを接続する板状の導電部であり、外部接続端子部１０ｊと、バスバー本体部１０ｋとを有している。バスバー１０ｃは、パワーデバイス１０ａごとに複数設けられており、一端がパワーデバイス１０ａに対して接続されている。外部接続端子部１０ｊは、パワーモジュール１０が外部と接続するための端子部となる部位である。バスバー本体部１０ｋは、外部接続端子部１０ｊからパワーデバイス１０ａに繋がるリードフレーム（中央リードフレーム１０ｆ、低圧側リードフレーム１０ｇ及び高圧側リードフレーム１０ｈ）まで引き廻されるように設けられた部位である。
本実施形態においては、バスバー１０ｃとして、入力バスバー３１と、出力バスバー３２とを備えている。入力バスバー３１は、コンデンサ３とパワーデバイス１０ａの入力端子とを接続するバスバー１０ｃである。また、入力バスバー３１は、昇降圧回路Ｅ１の出力端を介してバッテリと接続されている。昇降圧回路Ｅ１（バッテリ）の低圧端子に接続される入力バスバー３１（パワーデバイス１０ａの負極に接続される入力バスバー３１）を低圧側入力バスバー３３と称し、昇降圧回路Ｅ１（バッテリ）の高圧端子に接続される入力バスバー３１（パワーデバイス１０ａの正極に接続される入力バスバー３１）を高圧側入力バスバー３４と称する。
図５（ａ）は、図４のＥ－Ｅ断面図である。また、図５（ｂ）は、図４のＦ－Ｆ断面図である。なお、図５（ａ）及び図５（ｂ）においては、図４で省略したパワーモジュールケース１０ｂを図示している。図４、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、入力バスバー３１は、バスバー本体部１０ｋが板幅方向（電流が流れる方向と板厚方向とに直交する幅方向）が上下方向に合うように設けられている。本実施形態では、ウォータジャケット１０ｅの上面（天板部の上面１０ｅ１）がパワーデバイス１０ａとの対向面とされており、この対向面は水平面とされている。このため、入力バスバー３１は、板幅に沿った方向をウォータジャケット１０ｅのパワーデバイス１０ａとの対向面の法線に沿った方向に合わせて立設されている。このような入力バスバー３１は、バスバー本体部１０ｋが上述のようにウォータジャケット１０ｅに対して立設されているため、バスバー本体部１０ｋをウォータジャケット１０ｅの対向面と平行に平置きする場合よりも、平面視における設置スペースが極めて小さくなる。
本実施形態においては、平面視が矩形状のパワーデバイス１０ａとパワーデバイス１０ａとの間に各々の入力バスバー３１のバスバー本体部１０ｋを上述のように立設させて配設している。このため、入力バスバー３１をウォータジャケット１０ｅのパワーデバイス１０ａとの対向面と平行に平置きして、その平置きした入力バスバー３１の両側にパワーデバイス１０ａを複数配列させる構成を採用する必要がない。このため、平面視における入力バスバー３１の設置スペースを削減し、パワーモジュール１０、さらには電力変換装置１の平面視形状を小さくすることができる。
なお、図５（ａ）に示すように、低圧側入力バスバー３３のバスバー本体部１０ｋと、高圧側入力バスバー３４のバスバー本体部１０ｋとは、絶縁樹脂部材１０ｄの立壁１０ｄ１を挟んで平行に配置されている。１つのインバータ回路用パワーデバイス２２に接続される低圧側入力バスバー３３のバスバー本体部１０ｋと、高圧側入力バスバー３４のバスバー本体部１０ｋとが一対となって、絶縁樹脂部材１０ｄの立壁１０ｄ１を挟んで平行に配置されている。
また、入力バスバー３１は、パワーデバイス１０ａで発生した熱がコンデンサ３に伝わることを抑制するために、熱容量が大きいことが好ましい。このため、入力バスバー３１のバスバー本体部１０ｋの下端は可能な限りウォータジャケット１０ｅの対向面に近づけ、入力バスバー３１のバスバー本体部１０ｋの上端は可能な限りウォータジャケット１０ｅから遠ざけることが好ましい。このため、入力バスバー３１のバスバー本体部１０ｋの下端は、図５（ａ）に示すように、例えばパワーデバイス１０ａの上面高さよりもウォータジャケット１０ｅに近づけて配置されている。また、入力バスバー３１のバスバー本体部１０ｋの上端は、図５（ａ）に示すように、例えばリードフレーム（中央リードフレーム１０ｆ、低圧側リードフレーム１０ｇ及び高圧側リードフレーム１０ｈ）の上端位置よりも高く配置されている。
なお、入力バスバー３１のバスバー本体部１０ｋは、ウォータジャケット１０ｅに対して絶縁樹脂部材１０ｄの底部１０ｄ２のみを間に挟んで配置されている。このため、本実施形態においては、入力バスバー３１の熱をウォータジャケット１０ｅに対して逃がしやすくなる。したがって、パワーデバイス１０ａから入力バスバー３１に伝わった熱がウォータジャケット１０ｅに吸熱され、外部に放熱されることを抑制できる。
図６は、２つの昇降圧回路用パワーデバイス２１の要部を含む拡大斜視図である。図６においても、パワーモジュールケース１０ｂを省略している。また、図７は、図６のＧ－Ｇ断面図である。なお、図７においては、パワーモジュールケース１０ｂを図示している。これらの図に示すように、これらの２つの昇降圧回路用パワーデバイス２１では、低圧側入力バスバー３３が共有されている。また、これらの２つの昇降圧回路用パワーデバイス２１では、高圧側入力バスバー３４も共有とされている。つまり、本実施形態においては、被覆壁部１０ｄ３を跨いで２つのパワーデバイス１０ａに接続される共通入力バスバーを備えている。
図７に示すように、一方の昇降圧回路用パワーデバイス２１に接続される高圧側入力バスバー３４を覆うように絶縁樹脂部材１０ｄの被覆壁部１０ｄ３（壁部）が設けられており、この被覆壁部１０ｄ３を跨ぐように低圧側入力バスバー３３のバスバー本体部１０ｋに分岐部１０ｍが設けられている。分岐部１０ｍの一端は、一方の昇降圧回路用パワーデバイス２１の低圧側リードフレーム１０ｇにはんだで接合されている。また、分岐部１０ｍの他端は、他方の昇降圧回路用パワーデバイス２１の低圧側リードフレーム１０ｇにはんだで接合されている。
出力バスバー３２は、モータとパワーデバイス１０ａとを接続するバスバー１０ｃである。出力バスバー３２は、バスバー本体部１０ｋが板幅方向（電流が流れる方向と板厚方向とに直交する幅方向）が上下方向に合うように設けられている。本実施形態では、出力バスバー３２は、板幅に沿った方向をウォータジャケット１０ｅのパワーデバイス１０ａとの対向面の法線に沿った方向に合わせて立設されている。このような出力バスバー３２は、バスバー本体部１０ｋが上述のようにウォータジャケット１０ｅに対して立設されているため、バスバー本体部１０ｋをウォータジャケット１０ｅの対向面と平行に平置きする場合よりも、平面視における設置スペースが極めて小さくなる。
このように本実施形態においては、平面視が矩形状のパワーデバイス１０ａとパワーデバイス１０ａとの間に各々の出力バスバー３２のバスバー本体部１０ｋを上述のように立設させて配設している。このため、平面視における入力バスバー３１の設置スペースを削減し、パワーモジュール１０、さらには電力変換装置１の平面視形状を小さくすることができる。
なお、出力バスバー３２は、パワーデバイス１０ａで発生した熱が外部に伝わることを抑制するために、熱容量が大きいことが好ましい。このため、出力バスバー３２のバスバー本体部１０ｋの下端は可能な限りウォータジャケット１０ｅの対向面に近づけ、出力バスバー３２のバスバー本体部１０ｋの上端は可能な限りウォータジャケット１０ｅから遠ざけることが好ましい。このため、出力バスバー３２のバスバー本体部１０ｋの下端は、例えばパワーデバイス１０ａの上面高さよりもウォータジャケット１０ｅに近づけて配置されている。また、出力バスバー３２のバスバー本体部１０ｋの上端は、例えばリードフレーム（中央リードフレーム１０ｆ、低圧側リードフレーム１０ｇ及び高圧側リードフレーム１０ｈ）の上端位置よりも高く配置されている。
また、出力バスバー３２のバスバー本体部１０ｋは、ウォータジャケット１０ｅに対して絶縁樹脂部材１０ｄの底部１０ｄ２のみを間に挟んで配置されている。このため、本実施形態においては、出力バスバー３２の熱をウォータジャケット１０ｅに対して逃がしやすくなる。したがって、パワーデバイス１０ａから出力バスバー３２に伝わった熱がウォータジャケット１０ｅに吸熱され、外部に放熱されることを抑制できる。
図５（ａ）、図５（ｂ）及び図７に示すように、入力バスバー３１のバスバー本体部１０ｋ、入力バスバー３１のバスバー本体部１０ｋ、及び出力バスバー３２のバスバー本体部１０ｋは、いずれもパワーモジュールケース１０ｂに内包されている。パワーモジュールケース１０ｂがパワーデバイス１０ａとパワーデバイス１０ａとの間に配置される隔壁１０ｂ１を有している。例えば入力バスバー３１のバスバー本体部１０ｋ、入力バスバー３１のバスバー本体部１０ｋ、及び出力バスバー３２のバスバー本体部１０ｋは、隔壁１０ｂ１に埋設されている。
また、入力バスバー３１の外部接続端子部１０ｊは、コンデンサ３と接続される端子部であり、図２及び図３に示すように、接続面が上方に向くように設けられている。このように、本実施形態では、パワーデバイス１０ａの配列方向との直交方向におけるパワーデバイス１０ａの一方側に入力バスバー３１の他端である外部接続端子部１０ｊが配置されている。さらに本実施形態においては、入力バスバー３１の全ての外部接続端子部１０ｊは、パワーデバイス１０ａを間に挟んだパワーモジュール１０の片側に配置されている。このため、パワーモジュール１０の側方にコンデンサ３を配置し、このコンデンサ３と入力バスバー３１の外部接続端子部１０ｊとを容易に接続することが可能となる。
さらに、本実施形態では、パワーデバイス１０ａの配列方向との直交方向において、入力バスバー３１の外部接続端子部１０ｊがリードピン１０ｉの外側に配置されている。このため、入力バスバー３１の外部接続端子部１０ｊが回路基板で覆われることを抑止し、コンデンサ３と入力バスバー３１の外部接続端子部１０ｊとを容易に接続することが可能となる。
なお、図３等に示すように、全ての低圧側入力バスバー３３の外部接続端子部１０ｊは同一高さに配置されている。また、全ての高圧側入力バスバー３４の外部接続端子部１０ｊは同一高さに配置されている。さらに、低圧側入力バスバー３３の外部接続端子部１０ｊは高圧側入力バスバー３４の外部接続端子部１０ｊよりも上方に配置されている。このため、高さ方向における位置によって、低圧側入力バスバー３３の外部接続端子部１０ｊと高圧側入力バスバー３４の外部接続端子部１０ｊとを容易に識別することが可能となっている。
また、出力バスバー３２の外部接続端子部１０ｊは、モータと接続される端子部であり、図３に示すように、接続面が側方に向くように設けられている。このように、本実施形態では、パワーデバイス１０ａの配列方向との直交方向におけるパワーデバイス１０ａの他方側に出力バスバー３２の他端である外部接続端子部１０ｊが配置されている。さらに本実施形態においては、出力バスバー３２の全ての外部接続端子部１０ｊは、パワーデバイス１０ａを間に挟んだパワーモジュール１０の片側（入力バスバー３１の外部接続端子部１０ｊと反対側の片側）に配置されている。このため、モータと出力バスバー３２の外部接続端子部１０ｊとを容易に接続することが可能となる。
さらに、本実施形態では、パワーデバイス１０ａの配列方向との直交方向において、出力バスバー３２の外部接続端子部１０ｊがリードピン１０ｉの外側に配置されている。このため、出力バスバー３２の外部接続端子部１０ｊが回路基板で覆われることを抑止し、モータと出力バスバー３２の外部接続端子部１０ｊとを容易に接続することが可能となる。
絶縁樹脂部材１０ｄは、導電体同士が短絡することを防止するための絶縁材である。この絶縁樹脂部材１０ｄは、パワーデバイス１０ａ同士の間に配置される立壁１０ｄ１、バスバー１０ｃのバスバー本体部１０ｋとウォータジャケット１０ｅとの間に配置される底部１０ｄ２、昇降圧回路用パワーデバイス２２同士の間に設けられる被覆壁部１０ｄ３、パワーデバイス１０ａとウォータジャケット１０ｅとの間に介挿されるシート状部分１０ｄ４（図７参照）等の部位を備えている。
ウォータジャケット１０ｅは、パワーデバイス１０ａの下方に配置されており、パワーデバイス１０ａで発生した熱を吸収する。このウォータジャケット１０ｅは、上面１０ｅ１がパワーデバイス１０ａとの対向面とされ、裏面に複数のフィン１０ｅ２が設けられた天板部を備えている。このようなウォータジャケット１０ｅは、絶縁樹脂部材１０ｄのシート状部分１０ｄ４を間に挟んでパワーデバイス１０ａと対向配置されている。
このような本実施形態においてパワーデバイス１０ａが駆動されることでパワーデバイス１０ａが発熱すると、熱はパワーデバイス１０ａからバスバー１０ｃに伝わる。バスバー１０ｃに伝わった熱は、ウォータジャケット１０ｅに伝わる。これによって、パワーデバイス１０ａの熱がウォータジャケット１０ｅ以外の外部に伝わることが抑止される。
以上のような本実施形態の電力変換装置１は、複数のパワーデバイス１０ａと、絶縁樹脂部材１０ｄを間に挟んでパワーデバイス１０ａと対向配置されたウォータジャケット１０ｅと、パワーデバイス１０ａに対して一端が接続された複数の板状のバスバー１０ｃとを備えている。また、電力変換装置１では、複数のバスバー１０ｃの少なくとも１つが、板幅に沿った方向をウォータジャケット１０ｅのパワーデバイス１０ａとの対向面の法線に沿った方向に合わせて立設され、直線状の一方向に沿って一列にパワーデバイス１０ａが配列され、パワーデバイス１０ａの配列方向との直交方向におけるパワーデバイス１０ａの一方側にパワーデバイス１０ａの入力端子に接続されたバスバー１０ｃである入力バスバー３１が配置され、直交方向におけるパワーデバイス１０ａの他方側にパワーデバイス１０ａの出力端子に接続されたバスバー１０ｃである出力バスバー３２が配置されている。
このように、本実施形態の電力変換装置１においては、直線状の一方向に沿って一列にパワーデバイス１０ａが配列され、パワーデバイス１０ａの配列方向との直交方向におけるパワーデバイス１０ａの一方側に、入力バスバー３１が配置され、直交方向におけるパワーデバイス１０ａの他方側に、出力バスバー３２が配置されている。したがって、本実施形態の電力変換装置１においては、バスバー１０ｃをウォータジャケット１０ｅのパワーデバイス１０ａとの対向面と平行に平置きして、その平置きした入力バスバー３１の両側にパワーデバイス１０ａを複数配列させる構成を採用する必要がない。このため、平面視における入力バスバー３１の設置スペースを削減し、パワーモジュール１０、さらには電力変換装置１の平面視形状を小さくすることができる。
また、本実施形態の電力変換装置１においては、バスバー１０ｃとして、パワーデバイス１０ａの入力端子に接続される複数の入力バスバー３１と、パワーデバイス１０ａの出力端子に接続される出力バスバー３２とを備えている。入力バスバー３１及び出力バスバー３２は、板幅に沿った方向をウォータジャケット１０ｅのパワーデバイス１０ａとの対向面の法線に沿った方向に合わせて立設されている。このため、本実施形態の電力変換装置１においては、入力バスバー３１及び出力バスバー３２の平面視における設置スペースを削減することが可能となる。
また、本実施形態の電力変換装置１においては、入力バスバー３１として、パワーデバイス１０ａの正極に接続された高圧側入力バスバー３４と、パワーデバイス１０ａの負極に接続された低圧側入力バスバー３３とを備え、高圧側入力バスバー３４と低圧側入力バスバー３３が、絶縁樹脂部材１０ｄの立壁１０ｄ１を挟んで対向配置されている。このため、高圧側入力バスバー３４と低圧側入力バスバー３３を纏めて小さなスペースに設置することができ、入力バスバー３１の平面視における設置スペースをより削減することが可能となる。
また、本実施形態の電力変換装置１において、入力バスバー３１の他端は、直交方向にてパワーデバイス１０ａを回路基板と接続するためのリードピン１０ｉの外側に配置されている。このため、パワーモジュール１０の側方にコンデンサ３を配置し、このコンデンサ３と入力バスバー３１の外部接続端子部１０ｊとを容易に接続することが可能となる。
また、本実施形態の電力変換装置１においては、絶縁樹脂部材１０ｄがパワーデバイス１０ａとパワーデバイス１０ａとの間に配置された被覆壁部１０ｄ３を有し、入力バスバー３１として、被覆壁部１０ｄ３を跨いで２つのパワーデバイス１０ａに接続される共通入力バスバーを備えている。このため、１つのバスバー１０ｃを２つのパワーデバイス１０ａに接続することができ、バスバー１０ｃの設置数を削減し、電力変換装置１をさらに小型化することが可能となる。
また、本実施形態の電力変換装置１においては、パワーデバイス１０ａが、互いに接続された第１導体基板Ｂ１と第２導体基板Ｂ２とを備え、第１導体基板Ｂ１が第２導体基板Ｂ２と接続される接続パッドＰｂを有し、第１導体基板Ｂ１の接続パッドＰｂが設けられる部位Ｂａが第２導体基板Ｂ２に向けて突出されている。接続パッドＰｂが設けられる部位Ｂａを突出させることで、その周囲にまで第１導体基板Ｂ１を設ける必要がなくなり、スペースを有効的に活用することができ、パワーデバイス１０ａを小型化することが可能となる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
１……電力変換装置、３……コンデンサ（電気部品）、４……リアクトル、１０……パワーモジュール、１０ａ……パワーデバイス、１０ｂ……パワーモジュールケース、１０ｂ１……隔壁、１０ｃ……バスバー、１０ｄ……絶縁樹脂部材、１０ｄ１……立壁、１０ｄ２……底部、１０ｄ３……被覆壁部、１０ｄ４……シート状部分、１０ｅ……ウォータジャケット（放熱部材）、１０ｅ１……上面、１０ｅ２……フィン、１０ｉ……リードピン、１０ｊ……外部接続端子部、１０ｋ……バスバー本体部、１０ｍ……分岐部、１１……回路基板、２１……昇降圧回路用パワーデバイス、２２……インバータ回路用パワーデバイス、３１……入力バスバー、３２……出力バスバー、３３……低圧側入力バスバー、３４……高圧側入力バスバー、Ｂ……ベース部材、Ｂ１……第１導体基板、Ｂ２……第２導体基板、Ｂａ……部位、Ｃ……半導体チップ、Ｐｂ……接続パッド

Claims (6)

  1. 複数のパワーデバイスと、絶縁樹脂部材を間に挟んで前記パワーデバイスと対向配置された放熱部材と、前記パワーデバイスに対して一端が接続された複数の板状のバスバーとを備える電力変換装置であって、
    前記複数のバスバーの少なくとも１つは、板幅に沿った方向を前記放熱部材の前記パワーデバイスとの対向面の法線に沿った方向に合わせて立設され、
    直線状の一方向に沿って一列に前記パワーデバイスが配列され、
    前記パワーデバイスの配列方向との直交方向における前記パワーデバイスの一方側に、前記パワーデバイスの入力端子に接続されたバスバーである入力バスバーが配置され、
    前記直交方向における前記パワーデバイスの他方側に、前記パワーデバイスの出力端子に接続されたバスバーである出力バスバーが配置されている
    ことを特徴とする電力変換装置。
  2. 前記入力バスバーは、板幅に沿った方向を前記放熱部材の前記パワーデバイスとの対向面の法線に沿った方向に合わせて立設されている
    ことを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
  3. 前記入力バスバーとして、前記パワーデバイスの正極に接続された高圧側入力バスバーと、前記パワーデバイスの負極に接続された低圧側入力バスバーとを備え、
    前記高圧側入力バスバーと前記低圧側入力バスバーは、絶縁樹脂部材を挟んで対向配置されている
    ことを特徴とする請求項２記載の電力変換装置。
  4. 前記入力バスバーの他端は、前記直交方向にて前記パワーデバイスを回路基板と接続するためのリードピンの外側に配置されていることを特徴とする請求項２または３記載の電力変換装置。
  5. 前記絶縁樹脂部材が前記パワーデバイスと前記パワーデバイスとの間に配置された壁部を有し、
    前記入力バスバーとして、前記壁部を跨いで２つの前記パワーデバイスに接続される共通入力バスバーを備える
    ことを特徴とする請求項２～４いずれか一項に記載の電力変換装置。
  6. 前記パワーデバイスが、互いに接続された第１導体基板と第２導体基板とを備え、
    前記第１導体基板が前記第２導体基板と接続される接続パッドを有し、
    前記第１導体基板の前記接続パッドが設けられる部位が前記第２導体基板に向けて突出されている
    ことを特徴とする請求項１～５いずれか一項に記載の電力変換装置。
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