JP2014212601A

JP2014212601A - 電力変換装置

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Publication number: JP2014212601A
Application number: JP2013086835A
Authority: JP
Inventors: 昌行杉田; Masayuki Sugita; 貴司渥美; Takashi Atsumi; 進一三浦; Shinichi Miura
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-04-17
Filing date: 2013-04-17
Publication date: 2014-11-13
Anticipated expiration: 2033-04-17
Also published as: JP5821890B2; US20140313671A1; CN104113221A

Abstract

【課題】冷媒供給部、冷媒排出部、端子部、及び半導体モジュールの電極端子の配置を工夫することで、省スペース化を実現するとともに、電気経路長を短縮して低インダクタンス化を実現する。
【解決手段】冷却液の供給及び排出を行う冷媒給排パイプ２６を積層体１２のｙ軸方向一端面に配置することで、積層体１２のｙ軸方向他端面に端子台３０を配置するスペースを確保する。そして、端子台３０が配置されたｙ軸方向他端面と隣り合うｚ軸方向一端面に昇圧パワーカード１６の電極端子４１とインバータパワーカード１８の電極端子とインバータパワーカード２０の電極端子４３と主配線モジュール４０を配置することで、主配線モジュール４０の電気経路長を短縮する。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体モジュールとコンデンサと冷却器が積層された積層体を備える電力変換装置に関する。

下記特許文献１では、半導体モジュールとコンデンサと冷媒チューブが積層された積層体を備え、冷媒チューブ内へ冷媒を供給する冷媒供給部を積層体における積層方向と垂直方向の一端面に配置するとともに、冷媒チューブ内から冷媒を排出する冷媒排出部を積層体における積層方向と垂直方向の他端面に配置している。

特開２００１−３２０００５号公報

積層体の外面には、冷媒を供給する冷媒供給部、冷媒を排出する冷媒排出部、電源に接続される端子部、半導体モジュールの電極端子とコンデンサと端子部の接続を行うための配線部材等、様々な部品を配置する必要がある。特許文献１では、冷媒供給部及び冷媒排出部を積層体における積層方向と垂直方向の一端面及び他端面にそれぞれ配置しているため、積層体を挟んで対向する面に端子部及び半導体モジュールの電極端子をそれぞれ配置する必要があり、体格を小さくして省スペース化を図ることが困難となる。また、それぞれを接続する電気経路長が長くなるために、低インダクタンス化も困難となる。

本発明は、半導体モジュールとコンデンサと冷却器が積層された電力変換装置において、冷媒供給部、冷媒排出部、端子部、及び半導体モジュールの電極端子の配置を工夫することで、省スペース化を実現するとともに、電気経路長を短縮して低インダクタンス化を実現することを目的とする。

本発明に係る電力変換装置は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明に係る電力変換装置は、半導体モジュールとコンデンサと冷却器が積層された積層体と、電源に接続される端子部と、前記冷却器に対して冷媒の供給及び排出を行う冷媒給排部と、を備え、前記半導体モジュールには電極端子が設けられ、当該電極端子が配線部材により前記コンデンサ及び前記端子部に接続され、前記冷媒給排部が前記積層体における積層方向と垂直な第１垂直方向の一端面に配置され、前記端子部及び前記半導体モジュールの電極端子の一方が前記積層体における前記第１垂直方向の他端面に配置され、前記端子部及び前記半導体モジュールの電極端子の他方が前記積層体における前記積層方向及び前記第１垂直方向と垂直な第２垂直方向の一端面に配置されていることを要旨とする。

本発明の一態様では、前記半導体モジュールと前記コンデンサは、前記積層方向において前記冷却器を介して隣に配置されていることが好適である。

本発明の一態様では、前記積層体においては、リアクトルがさらに積層され、当該リアクトルが前記積層方向の一端部に配置されていることが好適である。

本発明によれば、冷却器に対して冷媒の供給及び排出を行う冷媒給排部を積層体における第１垂直方向の一端面に配置し、これにより空いた第１垂直方向の他端面に、電源に接続される端子部及び半導体モジュールの電極端子の一方を配置し、且つ第１垂直方向の他端面と隣り合う第２垂直方向の一端面に他方を配置する。これによって、省スペース化を実現することができるとともに、端子部及びコンデンサを半導体モジュールの電極端子に接続するための配線部材の電気経路長を短縮して低インダクタンス化を実現することができる。

本発明の実施形態に係る電力変換装置を備える電動機駆動システムの構成の一例を示す回路図である。本実施形態に係る電力変換装置の構造を示す斜視図である。本実施形態に係る電力変換装置の構造を示す斜視図である。本実施形態に係る電力変換装置の構造を示す斜視図である。積層体１２に規定する３次元座標系を説明する斜視図である。昇圧パワーカード１６の電極端子４１−１とリアクトル１４をバスバー６１により接続する構造の一例を示す斜視図である。昇圧パワーカード１６の電極端子４１−２と平滑コンデンサ２４をバスバー６２により接続する構造の一例を示す斜視図である。インバータパワーカード２０の電極端子４３−１と平滑コンデンサ２４をバスバー６３により接続する構造の一例を示す斜視図である。昇圧パワーカード１６の電極端子４１−３と平滑コンデンサ２４をバスバー６４により接続する構造の一例を示す斜視図である。インバータパワーカード２０の電極端子４３−２と平滑コンデンサ２４をバスバー６５により接続する構造の一例を示す斜視図である。フィルタコンデンサ２２と平滑コンデンサ２４を接続する構造の一例を示す斜視図である。インバータパワーカード２０の電極端子４３−３の構造の一例を示す斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る電力変換装置を備える電動機駆動システムの構成の一例を示す回路図である。本実施形態に係る電動機駆動システムは、例えば車両の駆動システムに用いることができ、図示するように、充放電可能な直流電源としての二次電池２７と、二次電池２７からの直流電力を異なる電圧値の直流電力に変換して出力するＤＣ−ＤＣコンバータ（昇圧コンバータ）１５と、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５の入力側に設けられたフィルタコンデンサ２２と、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５からの直流電力を交流に変換して出力するインバータ１７，１９と、インバータ１７，１９の入力側（ＤＣ−ＤＣコンバータ１５の出力側）に設けられた平滑コンデンサ２４と、インバータ１７，１９からの交流電力を受けて回転駆動可能なモータジェネレータ２８，２９と、を備える。

ＤＣ−ＤＣコンバータ１５は、インバータ１７，１９の正側ラインＰＬと負側ラインＳＬに対してソース側とシンク側となるように直列接続された２個のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、このスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に各々逆並列接続された２個のダイオードＤ１，Ｄ２と、一端が二次電池２７の一端（正側端子）に接続されるとともに他端がスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２同士の接続点に接続されたリアクトル１４とを備える。各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、例えばＩＧＢＴ等の半導体素子により構成される。スイッチング素子Ｑ１はリアクトル１４の他端とＤＣ−ＤＣコンバータ１５の出力端（インバータ１７，１９の正側ラインＰＬ）との間に配置されており、スイッチング素子Ｑ２はリアクトル１４の他端と二次電池２７の他端（負側端子）との間に配置されている。このＤＣ−ＤＣコンバータ１５では、スイッチング素子Ｑ２をオンすると、二次電池２７とリアクトル１４とスイッチング素子Ｑ２とを結ぶ短絡回路が形成され、二次電池２７から流れる直流電流に応じてリアクトル１４にエネルギが一時的に蓄積される。この状態でスイッチング素子Ｑ２をオンからオフすると、リアクトル１４に蓄積されたエネルギは、ダイオードＤ１を介して平滑コンデンサ２４に蓄えられる。その際に、平滑コンデンサ２４の直流電圧（ＤＣ−ＤＣコンバータ１５の出力電圧）については、二次電池２７の直流電圧（ＤＣ−ＤＣコンバータ１５の入力電圧）よりも高くすることができる。したがって、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５は、入力された二次電池２７からの直流電力を昇圧してインバータ１７，１９へ出力する昇圧コンバータとして機能する。一方、このＤＣ−ＤＣコンバータ１５で平滑コンデンサ２４の電荷を用いて二次電池２７を充電することも可能である。

ＤＣ−ＤＣコンバータ１５の入力側には、フィルタコンデンサ２２が二次電池２７と並列に設けられている。フィルタコンデンサ２２の容量は、平滑コンデンサ２４の容量に比べて小さい。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング動作時には、リアクトル１４を流れる電流にリプル成分が生じる。フィルタコンデンサ２２を二次電池２７と並列に設けることで、リアクトル１４を流れる電流は、二次電池２７の電流（直流成分）にフィルタコンデンサ２２の電流（リプル成分）が重畳されたものとなるため、二次電池２７の電流変動が抑制される。

インバータ１７は、正側ラインＰＬと負側ラインＳＬとの間で互いに並列接続された複数（図１では３本）のアーム７１を備える。各アーム７１は、正側ラインＰＬと負側ラインＳＬとの間で互いに直列接続された１対のスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２と、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２のそれぞれと逆並列接続された１対のダイオードＤ１１，Ｄ１２とを含む。モータジェネレータ２８のコイル（３相コイル）は、各アーム７１の中点とそれぞれ接続されている。インバータ１７は、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２のスイッチング動作により、入力されたＤＣ−ＤＣコンバータ１５からの直流電力を１２０°ずつ位相が異なる３相交流に変換してモータジェネレータ２８の３相コイルへ供給する。これによって、モータジェネレータ２８を回転駆動することができる。一方、このインバータ１７でモータジェネレータ２８の３相コイルの交流電力を直流に変換してＤＣ−ＤＣコンバータ１５へ供給することも可能である。

インバータ１９も、インバータ１７と同様の構成であり、スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２及びダイオードＤ２１，Ｄ２２を含むアーム７２を複数（図１では３本）備え、モータジェネレータ２９の３相コイルが各アーム７２の中点とそれぞれ接続されている。インバータ１９も、スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２のスイッチング動作により、入力されたＤＣ−ＤＣコンバータ１５からの直流電力を３相交流に変換してモータジェネレータ２９の３相コイルへ供給することで、モータジェネレータ２９を回転駆動することができる。一方、このインバータ１９でモータジェネレータ２９の３相コイルの交流電力を直流に変換してＤＣ−ＤＣコンバータ１５へ供給することも可能である。

次に、本実施形態に係る電力変換装置の構造について説明する。図２〜４は、本実施形態に係る電力変換装置の構造を示す斜視図である。本実施形態に係る電力変換装置は、インバータパワーカード１８，２０と昇圧パワーカード１６とフィルタコンデンサ２２と平滑コンデンサ２４とリアクトル１４と複数の冷却プレート１３−１〜１３−５が積層された積層体１２を備える。積層体１２における各部材を積み重ねる方向を積層方向とし、図２〜４に示すように、積層体１２の積層方向をｘ軸とするｘｙｚ３次元座標系を規定すると、図２〜４に示す積層体１２の例では、ｘ軸の負側から正側へ向かうにつれて、冷却プレート１３−１、リアクトル１４、冷却プレート１３−２、昇圧パワーカード１６及びインバータパワーカード１８、冷却プレート１３−３、フィルタコンデンサ２２及び平滑コンデンサ２４、冷却プレート１３−４、インバータパワーカード２０、冷却プレート１３−５の順に積層されている。積層体１２を形成する際には、ｘ軸負側からｘ軸正方向の圧縮荷重を積層体１２に作用させて押圧する。

昇圧パワーカード１６は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２及びダイオードＤ１，Ｄ２が実装された半導体モジュールであり、リアクトル１４とともに図１に示すＤＣ−ＤＣコンバータ（昇圧コンバータ）１５の回路を形成する。昇圧パワーカード１６には、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２及びダイオードＤ１，Ｄ２に対し電力を入出力するための複数の電極端子４１と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング制御を行うための複数の制御端子４４が設けられている。インバータパワーカード１８は、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２及びダイオードＤ１１，Ｄ１２が実装された半導体モジュールであり、図１に示すインバータ１７の回路を形成する。インバータパワーカード１８には、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２及びダイオードＤ１１，Ｄ１２に対し電力を入出力するための複数の電極端子と、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２のスイッチング制御を行うための複数の制御端子４５が設けられている。インバータパワーカード２０は、スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２及びダイオードＤ２１，Ｄ２２が実装された半導体モジュールであり、図１に示すインバータ１９の回路を形成する。インバータパワーカード２０には、スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２及びダイオードＤ２１，Ｄ２２に対し電力を入出力するための複数の電極端子４３と、スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２のスイッチング制御を行うための複数の制御端子４６が設けられている。各制御端子４４，４５，４６には、図示しない制御回路からの制御電圧が入力される。

冷却器として設けられた各冷却プレート１３−１〜１３−５の内部には、冷却液等の冷媒が流れる冷媒流路が形成されている。リアクトル１４は積層方向（ｘ軸方向）において冷却プレート１３−１，１３−２間に挟まれ、冷却プレート１３−１，１３−２内の冷媒流路を流れる冷却液によってリアクトル１４の冷却が両面から行われる。昇圧パワーカード１６及びインバータパワーカード１８は積層方向において冷却プレート１３−２，１３−３間に挟まれ、冷却プレート１３−２，１３−３内の冷媒流路を流れる冷却液によって昇圧パワーカード１６（スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２）及びインバータパワーカード１８（スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２）の冷却が両面から行われる。フィルタコンデンサ２２及び平滑コンデンサ２４は積層方向において冷却プレート１３−３，１３−４間に挟まれ、冷却プレート１３−３，１３−４内の冷媒流路を流れる冷却液によってフィルタコンデンサ２２及び平滑コンデンサ２４の冷却が両面から行われる。インバータパワーカード２０は積層方向において冷却プレート１３−４，１３−５間に挟まれ、冷却プレート１３−４，１３−５内の冷媒流路を流れる冷却液によってインバータパワーカード２０（スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２）の冷却が両面から行われる。

冷媒給排パイプ２６は、各冷却プレート１３−１〜１３−５に対して冷却液の供給及び排出を行う。冷媒給排パイプ２６には、各冷却プレート１３−１〜１３−５内の冷媒流路と連通し、冷媒流路に冷却液を供給する冷媒供給ポート２６ａと、各冷却プレート１３−１〜１３−５内の冷媒流路と連通し、冷媒流路から冷却液を排出する冷媒排出ポート２６ｂが形成されている。

端子台３０は、樹脂ハウジング３５と、樹脂ハウジング３５に固定された正側バスバー３２と、正側バスバー３２と電気的に絶縁される状態で樹脂ハウジング３５に固定された負側バスバー３４とを有する。正側バスバー３２には、電源としての二次電池２７の正側端子と電気的に接続される正側端子３６が設けられ、負側バスバー３４には、二次電池２７の負側端子と電気的に接続される負側端子３８が設けられ、正側バスバー３２の正側端子３６及び負側バスバー３４の負側端子３８に二次電池２７からの直流電力が供給される。図３，４では、樹脂ハウジング３５の図示を省略している。

主配線モジュール４０は、昇圧パワーカード１６の電極端子４１、インバータパワーカード１８の電極端子、及びインバータパワーカード２０の電極端子４３を、平滑コンデンサ２４、フィルタコンデンサ２２、及び端子台３０の負側バスバー３４に電気的に接続するための複数のバスバーを配線部材として有する。主配線モジュール４０のバスバーの詳細な説明については後述する。図２では、主配線モジュール４０の図示を省略している。

積層体１２において、図５に示すように、ｘ軸（積層方向）と垂直なｙ軸方向（第１垂直方向）の一端面を＋ｙ面１２ａ、ｙ軸方向の他端面を−ｙ面１２ｂ、ｘ軸及びｙ軸と垂直なｚ軸方向（第２垂直方向）の一端面を−ｚ面１２ｃ、ｚ軸方向の他端面を＋ｚ面１２ｄとすると、本実施形態では、冷媒給排パイプ２６は、積層体１２における＋ｙ面１２ａ（第１垂直方向の一端面）に配置されている。そして、端子台３０は、積層体１２における−ｙ面１２ｂ（第１垂直方向の他端面）に配置され、冷媒給排パイプ２６が配置された＋ｙ面１２ａの裏面に配置されている。そして、昇圧パワーカード１６の電極端子４１、インバータパワーカード１８の電極端子、インバータパワーカード２０の電極端子４３、及び主配線モジュール４０は、積層体１２における−ｚ面１２ｃ（第２垂直方向の一端面）に配置され、端子台３０が配置された−ｙ面１２ｂと隣り合う面に配置されている。さらに、昇圧パワーカード１６の制御端子４４、インバータパワーカード１８の制御端子４５、インバータパワーカード２０の制御端子４６、及び制御回路（図示せず）は、積層体１２における＋ｚ面１２ｄに配置され、電極端子４１，４３及び主配線モジュール４０が配置された−ｚ面１２ｃの裏面に配置されている。

昇圧パワーカード１６は、ｙ軸方向においてインバータパワーカード１８よりも−ｙ面１２ｂ側（端子台３０側）に配置されている。フィルタコンデンサ２２は、ｙ軸方向において平滑コンデンサ２４よりも−ｙ面１２ｂ側（端子台３０側）に配置されている。図１，３に示すように、端子台３０の正側バスバー３２は、フィルタコンデンサ２２の正側端子、及びリアクトル１４の一端と電気的に接続される。フィルタコンデンサ２２を端子台３０側に配置して正側バスバー３２と電気的に接続し、正側バスバー３２をリアクトル１４と−ｙ面１２ｂ側（端子台３０側）で電気的に接続することで、正側バスバー３２の電気経路長を短縮することが可能となる。

次に主配線モジュール４０のバスバーの構成について説明する。以下の説明において、昇圧パワーカード１６の複数の電極端子４１を区別する必要がある場合は以降４１−１，４１−２，４１−３の符号を用いて説明し、インバータパワーカード２０の複数の電極端子４３を区別する必要がある場合は以降４３−１，４３−２，４３−３の符号を用いて説明する。

図１，６に示すように、主配線モジュール４０の正側バスバー６１により昇圧パワーカード１６の電極端子４１−１とリアクトル１４の他端が電気的に接続される。電極端子４１−１は、図１に示すように、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２同士の接続点（例えばＩＧＢＴのエミッタ端子とＩＧＢＴのコレクタ端子との接続点）に相当する。

図１，７に示すように、主配線モジュール４０の正側バスバー６２により昇圧パワーカード１６の電極端子４１−２と平滑コンデンサ２４の正側端子が電気的に接続される。そして、図１，８に示すように、主配線モジュール４０の正側バスバー６３によりインバータパワーカード２０の電極端子４３−１と平滑コンデンサ２４の正側端子が電気的に接続される。これによって、昇圧パワーカード１６の電極端子４１−２と平滑コンデンサ２４の正側端子とインバータパワーカード２０の電極端子４３−１が電気的に接続される。その際には、正側バスバー６２，６３の両方を平滑コンデンサ２４の正側端子に電気的に接続して正側バスバー６２，６３同士を電気的に接続することも可能であるし、正側バスバー６２，６３同士を電気的に接続して正側バスバー６２，６３の一方を平滑コンデンサ２４の正側端子に電気的に接続することも可能である。図１に示すように、昇圧パワーカード１６の電極端子４１−２はスイッチング素子（ＩＧＢＴ）Ｑ１のコレクタ端子に相当し、インバータパワーカード２０の電極端子４３−１はスイッチング素子（ＩＧＢＴ）Ｑ２１のコレクタ端子に相当する。

図１，９に示すように、主配線モジュール４０の負側バスバー６４により昇圧パワーカード１６の電極端子４１−３と平滑コンデンサ２４の負側端子が電気的に接続される。そして、図１，１０に示すように、主配線モジュール４０の負側バスバー６５によりインバータパワーカード２０の電極端子４３−２と平滑コンデンサ２４の負側端子が電気的に接続される。さらに、図４の太線Ａに示すように、端子台３０の負側バスバー３４が主配線モジュール４０の負側バスバー６４に電気的に接続され、フィルタコンデンサ２２の負側端子が主配線モジュール４０の負側バスバー６４に電気的に接続される。これによって、端子台３０の負側バスバー３４とフィルタコンデンサ２２の負側端子と昇圧パワーカード１６の電極端子４１−３と平滑コンデンサ２４の負側端子とインバータパワーカード２０の電極端子４３−２が電気的に接続される。その際には、例えば図１１に示すように、負側バスバー６４，６５の両方をフィルタコンデンサ２２の負側端子に電気的に接続して負側バスバー６４，６５同士を電気的に接続し、負側バスバー６４，６５の一方を平滑コンデンサ２４の負側端子に電気的に接続することも可能であり、これによって、負側バスバー６４，６５の簡素化、銅使用量削減、バスバー歩留まり向上を図ることができる。あるいは、負側バスバー６４，６５の両方を平滑コンデンサ２４の負側端子に電気的に接続して負側バスバー６４，６５同士を電気的に接続し、負側バスバー６４，６５の一方をフィルタコンデンサ２２の負側端子に電気的に接続することも可能である。図１に示すように、昇圧パワーカード１６の電極端子４１−３はスイッチング素子（ＩＧＢＴ）Ｑ２のエミッタ端子に相当し、インバータパワーカード２０の電極端子４３−２はスイッチング素子（ＩＧＢＴ）Ｑ２２のエミッタ端子に相当する。また、負側バスバー６４は正側バスバー６２よりもｚ軸方向正側の位置に配置され、図９に示すように、負側バスバー６４には、正側バスバー６２と電気的に接続される電極端子４１−２を通すための穴６４ａが形成されている。そして、負側バスバー６５は正側バスバー６３よりもｚ軸方向正側の位置に配置され、図１０に示すように、負側バスバー６５には、正側バスバー６３と電気的に接続される電極端子４３−１を通すための切り欠き６５ａが形成されている。

また、図１，１２に示すように、インバータパワーカード２０の電極端子４３−３は、モータジェネレータ２９のコイルに電気的に接続される。電極端子４３−３は、図１に示すように、スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２同士の接続点（例えばＩＧＢＴのエミッタ端子とＩＧＢＴのコレクタ端子との接続点）であるアーム７２の中点に相当する。

なお、スイッチング素子（ＩＧＢＴ）Ｑ１１のコレクタ端子に相当するインバータパワーカード１８の電極端子を、昇圧パワーカード１６の電極端子４１−２と平滑コンデンサ２４の正側端子に電気的に接続するための主配線モジュール４０の正側バスバーの構成については、正側バスバー６２，６３と同様の構成で実現可能であるため説明を省略する。そして、スイッチング素子（ＩＧＢＴ）Ｑ１２のエミッタ端子に相当するインバータパワーカード１８の電極端子を、端子台３０の負側バスバー３４とフィルタコンデンサ２２の負側端子と昇圧パワーカード１６の電極端子４１−３と平滑コンデンサ２４の負側端子に電気的に接続するための主配線モジュール４０の負側バスバーの構成についても、負側バスバー６４，６５と同様の構成で実現可能であるため説明を省略する。

以上説明した本実施形態によれば、冷却液の供給を行う冷媒供給パイプ及び冷却液の排出を行う冷媒排出パイプを冷媒給排パイプ２６に統合化して積層体１２の＋ｙ面１２ａ（同じ面）に配置することで、積層体１２の−ｙ面１２ｂ（＋ｙ面１２ａと裏側の面）に端子台３０を配置するスペースを確保することができる。そして、端子台３０が配置された−ｙ面１２ｂと隣り合う−ｚ面１２ｃに昇圧パワーカード１６の電極端子４１とインバータパワーカード１８の電極端子とインバータパワーカード２０の電極端子４３と主配線モジュール４０を配置する。これによって、省スペース化を実現することができるとともに、昇圧パワーカード１６の電極端子４１、インバータパワーカード１８の電極端子、及びインバータパワーカード２０の電極端子４３を、平滑コンデンサ２４、フィルタコンデンサ２２、及び端子台３０（負側バスバー３４）に電気的に接続するための主配線モジュール４０（負側バスバー６４，６５）については、制御回路（＋ｚ面１２ｄ）を迂回せずに電気経路長を短縮することができる。したがって、主配線モジュール４０のバスバー使用量を削減して省スペース化・低インダクタンス化を実現することができる。

さらに、本実施形態では、平滑コンデンサ２４とインバータパワーカード２０を、ｘ軸方向（積層方向）において冷却プレート１３−４を介して隣に配置している。これによって、冷却プレート１３−４内の冷媒流路を流れる冷却液によって平滑コンデンサ２４及びインバータパワーカード２０の冷却を行いつつ、平滑コンデンサ２４とインバータパワーカード２０の電極端子４３を電気的に接続するための主配線モジュール４０（正側バスバー６３及び負側バスバー６５）の電気経路長をさらに短縮することができる。同様に、平滑コンデンサ２４と昇圧パワーカード１６をｘ軸方向において冷却プレート１３−３を介して隣に配置することで、冷却プレート１３−３内の冷媒流路を流れる冷却液によって平滑コンデンサ２４及び昇圧パワーカード１６の冷却を行いつつ、平滑コンデンサ２４と昇圧パワーカード１６の電極端子４１を電気的に接続するための主配線モジュール４０（正側バスバー６２及び負側バスバー６４）の電気経路長をさらに短縮することができる。したがって、主配線モジュール４０のバスバー使用量をさらに削減して、さらなる省スペース化・低インダクタンス化を実現することができる。

また、本実施形態では、リアクトル１４、昇圧パワーカード１６、インバータパワーカード１８、インバータパワーカード２０、フィルタコンデンサ２２及び平滑コンデンサ２４のうち、剛性が高く幅広なリアクトル１４を積層方向の一端部（ｘ軸負側端部）に配置することで、ｘ軸負側からｘ軸正方向の圧縮荷重を積層体１２に作用させて押圧する際に、積層体１２にかかる圧縮荷重を均一化することができる。さらに、リアクトル１４と昇圧パワーカード１６をｘ軸方向において冷却プレート１３−２を介して隣に配置することで、冷却プレート１３−２内の冷媒流路を流れる冷却液によってリアクトル１４及び昇圧パワーカード１６の冷却を行いつつ、リアクトル１４と昇圧パワーカード１６の電極端子４１−１を電気的に接続するための主配線モジュール４０（正側バスバー６１）の電気経路長をさらに短縮することができる。

以上の実施形態では、端子台３０を積層体１２の−ｙ面１２ｂに配置するとともに、昇圧パワーカード１６の電極端子４１とインバータパワーカード１８の電極端子とインバータパワーカード２０の電極端子４３と主配線モジュール４０を積層体１２の−ｚ面１２ｃに配置する場合について説明した。ただし、端子台３０と主配線モジュール４０の配置を入れ替えて、昇圧パワーカード１６の電極端子４１とインバータパワーカード１８の電極端子とインバータパワーカード２０の電極端子４３と主配線モジュール４０を積層体１２の−ｙ面１２ｂに配置するとともに、端子台３０を積層体１２の−ｚ面１２ｃに配置することも可能である。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

１２積層体、１３−１〜１３−５冷却プレート、１４リアクトル、１５ＤＣ−ＤＣコンバータ（昇圧コンバータ）、１６昇圧パワーカード、１７，１９インバータ、１８，２０インバータパワーカード、２２フィルタコンデンサ、２４平滑コンデンサ、２６冷媒給排パイプ、２６ａ冷媒供給ポート、２６ｂ冷媒排出ポート、２７二次電池、２８，２９モータジェネレータ、３０端子台、３２，６１，６２，６３正側バスバー、３４，６４，６５負側バスバー、３５樹脂ハウジング、３６正側端子、３８負側端子、４０主配線モジュール、４１，４３電極端子、４４，４５，４６制御端子。

Claims

半導体モジュールとコンデンサと冷却器が積層された積層体と、
電源に接続される端子部と、
前記冷却器に対して冷媒の供給及び排出を行う冷媒給排部と、
を備え、
前記半導体モジュールには電極端子が設けられ、当該電極端子が配線部材により前記コンデンサ及び前記端子部に接続され、
前記冷媒給排部が前記積層体における積層方向と垂直な第１垂直方向の一端面に配置され、
前記端子部及び前記半導体モジュールの電極端子の一方が前記積層体における前記第１垂直方向の他端面に配置され、前記端子部及び前記半導体モジュールの電極端子の他方が前記積層体における前記積層方向及び前記第１垂直方向と垂直な第２垂直方向の一端面に配置されている、電力変換装置。
請求項１に記載の電力変換装置であって、
前記半導体モジュールと前記コンデンサは、前記積層方向において前記冷却器を介して隣に配置されている、電力変換装置。
請求項１または２に記載の電力変換装置であって、
前記積層体においては、リアクトルがさらに積層され、当該リアクトルが前記積層方向の一端部に配置されている、電力変換装置。