JP5273488B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、電力変換装置に関し、特に、電動車両やハイブリッド車両などの電動機を備えた車両に用いられる電力変換装置に関する。

従来、電気自動車やハイブリッド自動車、燃料電池自動車など、バッテリやモータなどを使用して駆動を行う車両の電力変換装置では、複数のコンデンサが使用されており、バッテリに並列接続される一次側コンデンサと、インバータの入力側に接続される二次側コンデンサと、を備えたものが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、このような一次側及び二次側コンデンサは容量が大きいため、複数のコンデンサセルを並列配置し、バスバー（導体板）によって各電極を接続し、樹脂モールドしたケースモールド型コンデンサが考案されている（例えば、特許文献２参照。）。

特開２０１０−１１９１７５号公報 特開２００８−２５８４０５号公報

ところで、上述した一次側及び二次側コンデンサを回路に接続する際には、各コンデンサは大きいため、バスバー等の接続部材が長くなってしまったり、接続部材の数を増やしたりする必要があり、スペース効率の低下、電力損失、部品点数増加の要因となる。特許文献１及び２は、各コンデンサを回路に接続した際の具体的な配置について記載されていない。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、一次側及び二次側コンデンサを回路に接続する際に、接続部材を長くしたり、接続部材の数を増やしたりする必要がなく、スペース効率がよく、電力損失が小さく、且つ、部品点数を削減できる電力変換装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、
一次側コンデンサ（例えば、後述の実施形態における一次側コンデンサ４２）と、
所定の方向（例えば、後述の実施形態のおける上下方向）における少なくとも一方の端面に電極をそれぞれ有して、並べて配置される複数のコンデンサセル（例えば、後述の実施形態におけるコンデンサセル４３ａ）、該複数のコンデンサセルの各電極をそれぞれ接続する一対の導体板（例えば、後述の実施形態における正極導体板５０及び負極導体板５１）、前記複数のコンデンサセル及び前記一対の導体板を収容する凹状のケース（例えば、後述の実施形態におけるコンデンサケース５３）、及び、前記一対の導体板の外部接続端子が前記ケースの開口部（例えば、後述の実施形態における開口部５３ａ）から外部に露出した状態で該開口部を覆う樹脂部（例えば、後述の実施形態におけるポッティング樹脂５２）を有する二次側コンデンサ（例えば、後述の実施形態における二次側コンデンサ４３）と、を備える電力変換装置（例えば、後述の実施形態におけるコンバータ回路７）であって、
前記外部接続端子は、前記開口部の一辺に配置され、パワーモジュールのスイッチング素子（例えば、後述の実施形態におけるトランジスタＳ１，Ｓ２，ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬ）とそれぞれ接続される正極及び負極の第１外部接続端子（例えば、後述の実施形態における二次側コンデンサ正極端子５０ａ、二次側コンデンサ負極端子５１ａ）と、前記一辺の対辺に配置され、前記パワーモジュールのスイッチング素子とそれぞれ接続される正極及び負極の第２外部接続端子（例えば、後述の実施形態における他の二次側コンデンサ正極端子５０ｂ、他の二次側コンデンサ負極端子５１ｂ）と、少なくとも一方の前記導体板の前記第１外部接続端子と前記第２外部接続端子との間に配置され、前記一次側コンデンサの少なくとも一方の電極（例えば、後述の実施形態における一次側コンデンサ負極端子４７ｂ）と接続される第３外部接続端子（例えば、後述の実施形態における二次側コンデンサ中間部負極端子５１ｃ）と、を有し、
前記一次側コンデンサは、前記電極が延出する他の開口部（例えば、後述の実施形態における他の開口部４９ａ）が、前記二次側コンデンサのケースの開口部と前記所定の方向において反対側に向くように配置される凹状の他のケース（例えば、後述の実施形態におけるコンデンサケース４９）を備えることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１の構成に加えて、
前記一方の導体板の第３外部接続端子と前記一次側コンデンサの電極とは、前記ケースの側方に設けられた端子台（例えば、後述の実施形態におけるケース貫通端子５４）を介して接続されており、
前記第３外部接続端子は、前記端子台における前記二次側コンデンサのケース開口部側で接続され、前記一次側コンデンサの電極は、前記端子台における前記二次側コンデンサのケース底部側で接続されることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１または２の構成に加えて、
前記一方の導体板の第３外部接続端子は、前記一方の導体板の中間部に配置されることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、一次側コンデンサの電極と二次側コンデンサの第３外部接続端子とを接続するためのバスバーが別途必要なくなり、スペース効率がよく、電力損失が小さくなり、且つ、部品点数を削減することが可能となる。また、一次側コンデンサの配置は、電力変換装置のコンパクトな設計に寄与することができる。

請求項２の発明によれば、一次側コンデンサの電極と二次側コンデンサの第３外部接続端子との接続を容易に行うことができる。

請求項３の発明によれば、パワーモジュールのスイッチング素子と接続される第１及び第２外部接続端子へ均等に電流を流し、バスバーの局所的な発熱を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る電力変換装置を備えたパワーコントロールユニットを含む回路図である。 パワーコントロールユニットのハードウエア構成を示す斜視図である。 パワーコントロールユニットのハードウエア構成を示す分解斜視図である。 ウォータージャケットの凹部内に配置されたリアクトル、一次側及び二次側コンデンサを下方から見た裏面図である。 図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。 リアクトル、一次側及び二次側コンデンサを斜め下方から見た斜視図である。 リアクトル、一次側及び二次側コンデンサを斜め上方から見た斜視図である。 パワーモジュールを模式的に示す図である。 （ａ）は、二次側コンデンサ中間部負極端子を負極導体板の中間部に配置した場合の電流の流れを示す模式図であり、（ｂ）は、二次側コンデンサ中間部負極端子を負極導体板の中間部に配置した場合の電流の流れを示す模式図である。

以下、本発明の一実施形態に係る電力変換装置を備えたパワーコントロールユニットについて、添付図面に基づいて説明する。なお、図中、Ｆｒは前方、Ｒｅは後方、Ｌは左方、Ｒは右方、Ｕは上方、Ｄは下方を示している。

図１は、ハイブリッド車両用のパワーコントロールユニット（ＰＣＵ）１を含む回路構成を示している。このハイブリッド車両は、エンジン（図示せず）と、エンジンの機械的出力により駆動される第２の電動機としての発電機（ＧＥＮ）２と、発電機２の発電出力により充電される直流電源としての高圧系のバッテリ（ＢＡＴ）３と、バッテリ３の放電出力と発電機２の発電出力の少なくとも一方を用いて駆動輪（図示せず）を駆動する第１の電動機としてのモータ（ＭＯＴ）４と、を備えている。

パワーコントロールユニット１は、バッテリ３から供給される電圧を昇圧、又はバッテリ３に供給する電圧を降圧する本発明の電力変換装置としてのコンバータ回路７、コンバータ回路７とモータ４との間に接続され、直流電圧を交流電圧に、或いは、交流電圧を直流電圧に変換する第１インバータ回路（Ｔｒ／ＭＰＤＵ）５、及びコンバータ回路７と発電機２との間に接続され、直流電圧を交流電圧に、或いは、交流電圧を直流電圧に変換する第２インバータ回路（ＧＥＮＰＤＵ）６と、を備えている。そして、パワーコントロールユニット１は、バッテリ３から供給された直流電圧を昇圧した後に交流電圧に変換し、この電圧をモータ４に供給してモータ４を駆動するとともに、モータ４を回生作動させた際の電圧を直流電圧に変換し、さらに降圧してバッテリ３に供給する。また、パワーコントロールユニット１は、発電機２により発生する電圧を直流電圧に変換した後に、降圧してバッテリ３に供給し、あるいは発電機２により発生する電圧でモータ４を駆動する。
これらコンバータ回路７、第１インバータ回路５及び第２インバータ回路６は、制御装置（ＥＣＵ）８からの制御指令により駆動回路としてのゲートドライブ基板（ＧＤＣＢ）９を介して駆動制御される。

第１インバータ回路５は、例えば、スイッチング素子としてのトランジスタ（例えば、ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）を複数用いブリッジ接続してなるブリッジ回路を具備するパルス幅変調（ＰＷＭ）によるＰＷＭインバータであって、この第１インバータ回路５はコンバータ回路７に接続されるとともに、モータ４のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルに接続されている。

コンバータ回路７には、リアクトル４１とスイッチング素子としての２つのトランジスタ（例えば、ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）からなるチョッパ回路６６とが設けられるとともに、第１インバータ回路５の入力側、且つ、チョッパ回路６６の下流側に２次側平滑コンデンサ４３、リアクトル４１の上流側に１次側平滑コンデンサ４２が各々並列接続されている。

コンバータ回路７と第１インバータ回路５との間には第１インバータ回路５と同様の構成を備えた第２インバータ回路６が正極側端子Ｐｔと負極側端子Ｎｔに接続され、この第２インバータ回路６に発電機２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルが接続されている。この第２インバータ回路６は、第１インバータ回路５と同様に、スイッチング素子としてのトランジスタを複数用いブリッジ接続してなるブリッジ回路を具備するパルス幅変調（ＰＷＭ）によるＰＷＭインバータであって、この第２インバータ回路６には発電機２とコンバータ回路７が接続されている。

第１インバータ回路５、第２インバータ回路６は、各相毎に対をなすハイ側，ロー側Ｕ相トランジスタＵＨ，ＵＬ及びハイ側，ロー側Ｖ相トランジスタＶＨ，ＶＬ及びハイ側，ロー側Ｗ相トランジスタＷＨ，ＷＬをブリッジ接続してなるブリッジ回路を備えている。各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨはコンバータ回路７の正極側端子Ｐｔに接続されてハイサイドアームを構成し、各トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬはコンバータ回路７の負極側端子Ｎｔに接続されローサイドアームを構成しており、相毎に対をなす各トランジスタＵＨ，ＵＬ及びＶＨ，ＶＬ及びＷＨ，ＷＬはコンバータ回路７に対して直列に接続されている。トランジスタＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬのコレクタ−エミッタ間には、エミッタからコレクタに向けて順方向となるようにして、ダイオードＤＵＨ，ＤＵＬ，ＤＶＨ，ＤＶＬ，ＤＷＨ，ＤＷＬが各々接続されている。

コンバータ回路７のリアクトル４１は、一端がバッテリ３に接続されてバッテリ電圧が印加されるものであり、チョッパ回路６６はこのリアクトル４１の他端に接続される第1及び第２のトランジスタＳ１，Ｓ２から構成されている。トランジスタＳ１，Ｓ２のコレクタ−エミッタ間には、エミッタからコレクタに向けて順方向となるようにして、各々ダイオードＤＳ１，ＤＳ２が接続されている。

そして、リアクトル４１の一端はバッテリ３の正極側端子に接続され、リアクトル４１の他端は、第１トランジスタＳ１のコレクタ及び第２トランジスタＳ２のエミッタに接続されている。第１トランジスタＳ１のエミッタはバッテリ３の負極側端子及びコンバータ回路７の負極側端子Ｎｔに接続されている。また、第２トランジスタＳ２のコレクタはコンバータ回路７の正極側端子Ｐｔに接続されている。

さらに、第１インバータ回路５、第２インバータ回路６、コンバータ回路７の各トランジスタＳ１，Ｓ２，ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬのゲートにゲートドライブ基板９からの信号線が接続されている。

図２から図８は、パワーコントロールユニット１のハードウエア構成を示している。パワーコントロールユニット１は、例えばハイブリッド車両のエンジンルームに搭載されるものであり、冷却流路２０（図３参照。）を構成するウォータージャケット１０と、ウォータージャケット１０の下部にボルト締結されるロアケース１１と、ウォータージャケット１０の上部にボルト締結されるアッパケース１２と、アッパケース１２の上部にボルト締結されるアッパカバー１３と、を備える。

図３に示すように、ウォータージャケット１０の重力方向下方で、ウォータージャケット１０とロアケース１１とで区画された第１空間１４内には、リアクトル４１、一次側及び二次側コンデンサ４２，４３、バッテリ３に接続される接続コネクタ４４、及びバッテリ３から供給された電流の検出信号を制御装置８に送る電流センサ４５が収容されている。また、ウォータージャケット１０の重力方向上方で、ウォータージャケット１０とアッパケース１２とアッパカバー１３とで区画された第２空間１５内には、インバータ回路５，６及びコンバータ回路７の一部をそれぞれ構成する複数のトランジスタ（スイッチング素子）Ｓ１，Ｓ２，ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬを内蔵するパワーモジュール６０、及びパワーモジュール６０のトランジスタＳ１，Ｓ２，ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬを駆動するゲートドライブ基板９、ゲートドライブ基板９に制御指令を送る制御装置８、モータ４に接続される接続コネクタ７１、発電機２に接続される接続コネクタ７２、パワーモジュール６０と各接続コネクタ７１，７２との間を配策する各バスプレートコンポーネント７３，７４における電流の検出信号を制御装置８に送る電流センサ７５，７６が収容されている。

ウォータージャケット１０は、アルミニウム製で、下向き凹状の略矩形形状を有しており、その流入口２１と流出口２２は、同じ短辺側の側面に設けられ、図示しない冷却装置のポンプ等の機器類に接続されている。ウォータージャケット１０の上面には、図示しないシール部材を介して、アルミダイキャスト製のベースフレーム６１が蓋部材として取り付けられ、これにより、冷却流路２０を構成する。また、ベースフレーム６１の下面には、ヒートシンク６２のフィン６３が取り付けられており（図５参照。）、ベースフレーム６１がウォータージャケット１０にボルト締結されることで、ヒートシンク６２は冷却流路２０内に収容される。また、冷却流路２０の流入口２１と反対側の端部には、図示しないタンクが取り付けられるエア抜き用パイプ２７が接続されている（図４参照。）。

また、ウォータージャケット１０の冷却流路２０を構成しない、長手方向両端部には、リアクトル４１に接続されたバスバー６７と、二次側コンデンサ４３の二次側コンデンサ正極端子５０ａ，５０ｂ及び二次側コンデンサ負極端子５１ａ，５１ｂが引き出される、窓部２８，２９が形成されている。また、ベースフレーム６１にも、第１及び第２の窓部２８，２９に対応して窓孔６４，６５（図８参照。）が形成されている。

図４に示すように、第１空間１４に配置される、リアクトル４１、一次側及び二次側コンデンサ４２，４３、接続コネクタ４４、及び電流センサ４５は、いずれもウォータージャケット１０の裏側に形成される凹部３０にボルト締結されている。

リアクトル４１と一次側コンデンサ４２は、凹部３０の左寄り部分で、ウォータージャケット１０の長手方向に並んで配置され、リアクトル４１は、冷却流路２０の流入口２１近傍で、ウォータージャケット１０の下面に固定される。また、ウォータージャケット１０には、長辺側左側面を左方に突出することで形成されるコネクタ取付部３１が形成されており、このコネクタ取付部３１に接続コネクタ４４が取り付けられる。一方、二次側コンデンサ４３は、長辺側右側面の内面に沿って、凹部３０の右寄り部分に取り付けられている。

図６に示すように、一次側コンデンサ４２は、一対のコンデンサセル４２ａを備えて凹状のコンデンサケース（凹状の他のケース）４９内に収容されている。この一次側コンデンサ４２は、コンデンサケース４９の開口部（他の開口部）４９ａを下方に向けて、底部をウォータージャケット１０の上面に近接させて配置されている。また、一次側コンデンサ４２は、各コンデンサセル４２ａの正極側がコンデンサケース４９の底部側で正極導体板４６に接続され、負極側がコンデンサケース４９の開口部側で負極導体板４７に接続され、コンデンサケース４９の開口部４９ａをポッティング樹脂４８により覆っている。正極導体板４６には、一次側コンデンサ正極端子４６ａが開口部４９ａから延出して設けられており、負極導体板４７には、２つの一次側コンデンサ負極端子４７ａ，４７ｂが開口部４９ａから延出して設けられている。

なお、コンデンサセル４２ａ及び後述のコンデンサセル４３ａは、例えば、金属化フィルムコンデンサであり、ポリプロピレンからなる誘電体フィルムの片面または両面に金属蒸着電極を形成した金属化フィルムを一対とし、金属蒸着電極が誘電体フィルムを介して対向する状態で巻回し、両端面に亜鉛を溶射したメタリコン電極を形成することによって正極と負極の一対の取り出し電極をそれぞれ設けて構成されたものである。

二次側コンデンサ４３は、図６及び図７に示すように、直線状に並んで配置された複数のコンデンサセル４３ａを備えて凹状のコンデンサケース５３に収容されている。この二次側コンデンサ４３は、コンデンサケース５３の開口部５３ａを上方に向けて配置しており、即ち、この二次側コンデンサ４３のコンデンサケース５３の開口部５３ａと一次側コンデンサ４２のコンデンサケース４９の他の開口部４９ａは、上下方向において反対側に向けて配置されている。また、二次側コンデンサ４３は、各コンデンサセル４３ａの正極側がコンデンサケース５３の底面側で正極導体板５０に接続され、負極側がコンデンサケースの開口部側で負極導体板５１に接続され、コンデンサケース５３の開口部をポッティング樹脂５２により覆っている。これにより、二次側コンデンサ４３の各コンデンサセル４３ａは電気的に並列接続され、負極導体板５１には、開口部５３ａの長手方向一辺に二次側コンデンサ負極端子５１ａが、該長手方向一辺の対辺に他の二次側コンデンサ負極端子５１ｂがそれぞれパワーモジュール６０側に向けて延出して設けられるとともに、中間部に二次側コンデンサ中間部負極端子５１ｃが開口部５３ａから延出して設けられる。また、正極導体板５０には、開口部５３ａの長手方向一辺に二次側コンデンサ正極端子５０ａが、該長手方向一辺の対辺に他の二次側コンデンサ正極端子５０ｂがそれぞれパワーモジュール６０側に向けて延出して設けられる。

接続コネクタ４４の正極端子４４ａに接続された正極バスバー５６は、一次側コンデンサ４２の一次側コンデンサ正極端子４６ａとともにリアクトル４１の一方の端子４１ａに接続され、接続コネクタ４４の負極端子４４ｂに接続された負極バスバー５７は、一次側コンデンサ４２の一次側コンデンサ負極端子４７ａに接続される。また、正極バスバー５６または負極バスバー５７のいずれか一方には、電流センサ４５が接続されている。

図５に示すように、二次側コンデンサ４３のコンデンサケース５３には、二次側コンデンサ中間部負極端子５１ｃとケース開口部側の一端部が接触するケース貫通端子５４が収容されており、ケース貫通端子５４のケース底部側の他端部が一次側コンデンサ負極端子４７ｂと接触した状態で、ボルト９０にて締結される。これにより、一次側コンデンサ４２の一次側コンデンサ負極端子４７ｂは、二次側コンデンサ４３の二次側コンデンサ中間部負極端子５１ｃと接続される。

さらに、ウォータージャケット１０の凹部３０内には、二次側コンデンサ４３の二次側コンデンサ正極側端子５０ｃと、一次側コンデンサ４２の一次側コンデンサ負極端子４７ｂとの間を接続するノイズ吸収用コンデンサ（Ｙコンデンサ）５８が他のケース貫通端子５９を介してボルト締結されている。また、ウォータージャケット１０の凹部３０内には、ノイズ吸収用コンデンサ５８の両端子を接続して、放電抵抗器９１が配置されている。

そして、リアクトル４１の他方の端子４１ｂには、バスバー６７の一端部６７ａが接続され、屈曲してウォータージャケット１０の第２の窓部２９及びベースフレーム６１の第２の窓孔６５を貫通し、バスバー６７の他端部６７ｂがパワーモジュール６０の一端側に接続されるように、第２空間１５に延出する。また、二次側コンデンサ４３の二次側コンデンサ正極端子５０ａと二次側コンデンサ負極端子５１ａとが、パワーモジュール６０の一端側に接続されるように、第２の窓部２９及びベースフレーム６１の第２の窓孔６５を貫通し第２空間１５に延出する。さらに、二次側コンデンサ４３の他の二次側コンデンサ正極端子５０ｂと他の二次側コンデンサ負極端子５１ｂとが、パワーモジュール６０の他端側に接続されるように、第１の窓部２８及びベースフレーム６１の第１の窓孔６４を貫通し第２空間１５に延出する。

図８に模式的に示すように、コンバータ回路７のトランジスタＳ１，Ｓ２、第１のインバータ回路５のトランジスタＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬ、第２のインバータ回路６のトランジスタＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬを有するパワーモジュール６０は、これらの周囲に設けられた樹脂部５５がベースフレーム６１に締結されることによって、ウォータージャケット１０の上面に固定される。これらトランジスタＳ１，Ｓ２，ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬを接続するパワーモジュール６０の複数の導体板（図示せず）には、リアクトル４１から延びるバスバー６７の他端部６７ｂ、二次側コンデンサ４３の二次側コンデンサ正極端子５０ａと二次側コンデンサ負極端子５１ａと、及び他の二次側コンデンサ正極端子５０ｂと他の二次側コンデンサ負極端子５１ｂが接続されている。

具体的には、バスバー６７の他端部６７ｂが、コンバータ回路７を構成する一方のトランジスタＳ１のコレクタ及び他方のトランジスタＳ２のエミッタに導通される導体板のバス端子６０ａに接続される。また、長手方向両側に位置する二次側コンデンサ４３の二次側コンデンサ正極端子５０ａと他の二次側コンデンサ正極端子５０ｂとが正極導体板のバス端子６０ｂ，６０ｃにそれぞれ接続され、長手方向両側に位置する二次側コンデンサ４３の二次側コンデンサ負極端子５１ａと他の二次側コンデンサ負極端子５１ｂとが負極導体板のバス端子６０ｄ，６０ｅに接続される。

また、パワーモジュール６０の上方では、ゲートドライブ基板９が樹脂部５５にボルト締結されている。さらに、ベースフレーム６１を介してウォータージャケット１０の上部にアッパケース１２をボルト締結することで、アッパケース１２上の制御装置８が、絶縁シート（図示せず）を介して、ゲートドライブ基板９の上方に配置される。

図３に示すように、アッパケース１２の側方及び前方に延出する各凹部１２ａ，１２ｂ内には、モータ４に接続される接続コネクタ７１及び発電機２に接続される接続コネクタ７２がそれぞれ固定されている。また、第２空間１５内で、パワーモジュール６０の長手方向側方の樹脂部５５上には、モータ４用の３本のバス端子７８と発電機２用の３本のバス端子７９が配置されており、モータ４用の３本のバス端子７８と接続コネクタ７１の各端子が３本のバスバーを樹脂モールドで一体化したバスプレートコンポーネント７３によって接続され、発電機２用の３本の出力端子７９と接続コネクタ７２の各端子が、他の３本のバスバーを樹脂モールドで一体化した他のバスプレートコンポーネント７４によって接続されている。

さらに、ベースフレーム６１上で、パワーモジュール６０の側方には、モータ４用の電流センサ７５と発電機２用の電流センサ７６とが、モータ４用のバスプレートコンポーネント７３と発電機２用のバスプレートコンポーネント７４とにそれぞれ接続されている。

なお、制御装置８から延びる高圧ハーネス８０は、二次側コンデンサ４３の二次側コンデンサ正極端子５０ａや制御装置８と正極バスバー５６に接続されており、また、制御装置８から延びるサブハーネス８１は、各電流センサ４５，７５，７６に接続されている。

以上説明したように、本実施形態に係るパワーコントロールユニット１は、一次側コンデンサ４２と、所定の方向における両端面に電極をそれぞれ有して、並べて配置される複数のコンデンサセル４３ａ、複数のコンデンサセル４３ａの各電極を接続する正極導体板５０及び負極導体板５１、複数のコンデンサセル及び一対の導体板５０，５１を収容する凹状のコンデンサケース５３、及び、一対の導体板５０，５１の外部接続端子がコンデンサケース５３の開口部５３ａから外部に露出した状態で開口部５３ａを覆うポッティング樹脂５２を有する二次側コンデンサ４３と、を備える。そして、一対の導体板５０，５１の外部接続端子は、開口部５３ａの一辺に配置され、パワーモジュール６０のトランジスタＳ１，Ｓ２，ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬとそれぞれ接続される二次側コンデンサ正極端子５０ａ、二次側コンデンサ負極端子５１ａと、開口部５３ａの一辺の対辺に配置され、パワーモジュール６０のトランジスタＳ１，Ｓ２，ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬとそれぞれ接続される他の二次側コンデンサ正極端子５０ｂ及び他の二次側コンデンサ負極端子５１ｂと、負極導体板５１の二次側コンデンサ負極端子５１ａと他の二次側コンデンサ負極端子５１ｂとの間に配置され、一次側コンデンサ４２の一次側コンデンサ負極端子４７ｂと接続される二次側コンデンサ中間部負極端子５１ｃと、を有する。これにより、一次側コンデンサ４２の一次側コンデンサ負極端子４７ｂと二次側コンデンサ４３の外部接続端子とを接続するためのバスバーが別途必要なくなり、スペース効率がよく、電力損失が小さくなり、且つ、部品点数を削減できる電力変換装置となる。

また、一次側コンデンサ４２は、一次側コンデンサ負極端子４７ｂが延出する他の開口部４９ａが、二次側コンデンサ４３のコンデンサケース５３の開口部５３ａと上下方向において反対側に向くように配置された凹状のコンデンサケース４９を備える。即ち、二次側コンデンサ４３は、コンデンサケース５３の開口部５３ａをパワーモジュール６０が上方に載置されるウォータージャケット１０に向けて配置されることで、パワーモジュール６０のトランジスタＳ１，Ｓ２，ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬと接続するために各導体板５０，５１を長くする必要がなくなり、また、各導体板５０，５１を配策するスペースも小さくすることができる。また、一次側コンデンサ４２は、コンデンサケース４９の他の開口部４９ａを、二次側コンデンサ４３のコンデンサケース５３の開口部５３ａと反対側の、下方に向けて配置されるので、上方に向けて配置した場合に必要なウォータージャケット６０と一次側コンデンサ４２の各端子４６ａ，４７ａ，４７ｂとの絶縁距離を確保する必要がなくなり、一次側コンデンサ４２をウォータージャケット６０に接近して配置することができる。従って、パワーコントロールユニット１をコンパクトに設計することができる。

この際、負極導体板５１の二次側コンデンサ中間部負極端子５１ｃと一次側コンデンサ４２の一次側コンデンサ負極端子４７ｂとは、コンデンサケース５３の側方に設けられたケース貫通端子５４を介して接続される。また、二次側コンデンサ中間部負極端子５１ｃは、ケース貫通端子５４のケース開口部側で接続され、一次側コンデンサ４２の一次側コンデンサ負極端子４７ｂは、ケース貫通端子５４のケース底部側で接続される。これにより、上記一次側及び二次側コンデンサ４２，４３の配置において、一次側コンデンサ４２の一次側コンデンサ負極端子４７ｂと二次側コンデンサ４３の二次側コンデンサ中間部負極端子５１ｃとをケース貫通端子５４によって容易に接続することができる。

さらに、負極導体板５１の二次側コンデンサ中間部負極端子５１ｃは、負極導体板５１の中間部に配置される。これにより、図９（ａ）に示すように、二次側コンデンサ中間部負極端子５１ｃからパワーモジュール６０のトランジスタＳ１，Ｓ２，ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬと接続される二次側コンデンサ負極端子５１ａ及び他の二次側コンデンサ負極端子５１ｂまでの距離がほぼ等しくなり、二次側コンデンサ負極端子５１ａ及び他の二次側コンデンサ負極端子５１ｂへ均等に電流を流し、負極導体板５１の局所的な発熱を抑制することができる。一方、図９（ｂ）に示すように、負極導体板５１の二次側コンデンサ中間部負極端子５１ｃが、負極導体板５１の端部に配置される場合には、二次側コンデンサ中間部負極端子５１ｃから二次側コンデンサ負極端子５１ａ及び他の二次側コンデンサ負極端子５１ｂまでの距離が異なり、距離が近い二次側コンデンサ負極端子５１ａの方を通る電流が増大し、局所的な発熱が生じてしまう可能性がある。なお、本発明における二次側コンデンサ中間部負極端子５１ｃが設けられる負極導体板５１の中間部とは、局所的な発熱を抑制できる程度に電流が略均等に流れる位置を含むものであり、本実施形態では、直線状に並ぶ８つのコンデンサセル４３ａの上方で長手方向に延びる負極導体板５１において、二次側コンデンサ中間部負極端子５１ｃが端から３番目のコンデンサセル４３ａの位置に設けられるものも含まれる。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。

なお、本実施形態では、二次側コンデンサの複数のコンデンサセルは一直線状に並列配置されているが、このような配置に限定されるものでなく、レイアウトに応じて任意に配置されてもよい。このため、バスバーは、各コンデンサセルの電極を接続して、ケースの開口部の一辺側と対辺側で第１及び第２外部接続端子がそれぞれ外部に延出する構成であればよい。

１ パワーコントロールユニット（電力変換装置）
２ 発電機（第２の電動機）
４ モータ（第１の電動機）
５，６ インバータ回路
７ コンバータ回路
８ 制御装置
９ ゲートドライブ基板（駆動回路）
１０ ウォータージャケット
１４ 第１空間
１５ 第２空間
２０ 冷却流路
２１ 流入口
２２ 流出口
４１ リアクトル
４２ 一次側コンデンサ
４３ 二次側コンデンサ
４４ 接続コネクタ
４７ｂ 一次側コンデンサ負極端子
４９ コンデンサケース（他の凹状のケース）
４９ａ 他の開口部
５０ａ 二次側コンデンサ正極端子（第１外部接続端子）
５０ｂ 他の二次側コンデンサ正極端子（第２外部接続端子）
５１ａ 二次側コンデンサ負極端子（第１外部接続端子）
５１ｂ 他の二次側コンデンサ負極端子（第２外部接続端子）
５１ｃ 二次側コンデンサ中間部負極端子（第３外部接続端子）
５２ ポッティング樹脂（樹脂部）
５３ コンデンサケース（凹状のケース）
５３ａ 開口部
５４ ケース貫通端子（端子台）
６０ パワーモジュール
Ｓ１，Ｓ２，ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬ トランジスタ（スイッチング素子）

Claims (3)

1. 一次側コンデンサと、
   所定の方向における少なくとも一方の端面に電極をそれぞれ有して、並べて配置される複数のコンデンサセル、該複数のコンデンサセルの各電極をそれぞれ接続する一対の導体板、前記複数のコンデンサセル及び前記一対の導体板を収容する凹状のケース、及び、前記一対の導体板の外部接続端子が前記ケースの開口部から外部に延出した状態で該開口部を覆う樹脂部を有する二次側コンデンサと、
   を備える電力変換装置であって、
   前記外部接続端子は、前記開口部の一辺に配置され、パワーモジュールのスイッチング素子とそれぞれ接続される正極及び負極の第１外部接続端子と、前記一辺の対辺に配置され、前記パワーモジュールのスイッチング素子とそれぞれ接続される正極及び負極の第２外部接続端子と、少なくとも一方の前記導体板の前記第１外部接続端子と前記第２外部接続端子との間に配置され、前記一次側コンデンサの少なくとも一方の電極と接続される第３外部接続端子と、を有し、
   前記一次側コンデンサは、前記電極が延出する他の開口部が、前記二次側コンデンサのケースの開口部と前記所定の方向において反対側に向くように配置される凹状の他のケースを備えることを特徴とする電力変換装置。
2. 前記一方の導体板の第３外部接続端子と前記一次側コンデンサの電極とは、前記ケースの側方に設けられた端子台を介して接続されており、
   前記第３外部接続端子は、前記端子台における前記二次側コンデンサのケース開口部側で接続され、前記一次側コンデンサの電極は、前記端子台における前記二次側コンデンサのケース底部側で接続されることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記一方の導体板の第３外部接続端子は、前記一方の導体板の中間部に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。

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