JP2015154527A - 電力変換器 - Google Patents

Abstract

【課題】電気的に直列に接続される４つのスイッチング素子を備える場合であってもインダクタンスを好適に低減させる。
【解決手段】電力変換器（３３）は、２つの蓄電装置（３１、３２）との間で電力変換を行う電力変換器であって、電気的に直列に接続され、且つ、平面視において四角形状の領域の四隅に夫々配置されるように当該電力変換器内に収容されている４つのスイッチング素子（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）と、４つのスイッチング素子のうちの第１及び第２のスイッチング素子（Ｓ１、Ｓ２）を電気的に接続する第１の導通路（ＢＢ１ｂ）と、４つのスイッチング素子のうちの第３及び第４のスイッチング素子（Ｓ３、Ｓ４）を電気的に接続し、且つ、平面視において第１の導通路と交差する第２の導通路（ＢＢ１ｄ）とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば、蓄電装置との間で電力変換を行う電力変換器の技術分野に関する。

スイッチング素子のスイッチング状態を切り替えることで、２次電池やキャパシタ等の蓄電装置との間で電力変換を行う電力変換器が知られている。このような電力変換器に対して、例えば特許文献１に開示されているように、スイッチング素子を接続する電流経路のインダクタンスを低減させることで、サージ電圧及びスナバ電圧を抑制する技術が提案されている。具体的には、特許文献１には、夫々がスイッチング素子やダイオードを封止した複数の半導体モジュールの接続端子を中間位置で電気的に接続することで、サージ電圧及びスナバ電圧を抑制する技術が提案されている。

尚、特許文献１の他に、本願発明に関連する先行技術を開示する先行技術文献として、特許文献２及び特許文献３があげられる。特許文献２及び特許文献３には、近接する複数の配線の寄生インダクタンスに互いに逆向きの電流を流すことで、半導体装置の低インダクタンス化を図る技術が開示されております。

特開２０１１−２４４６４０号公報 特開２０１３−２１９２９０号公報 特開２０１３−１４１０３５号公報

近年、複数の蓄電装置との間で同時に電力変換を行う電力変換器が提案されている。このような電力変換器は、複数の蓄電装置との間で同時に電力を変換するためのスイッチング素子として、電気的に直列に接続された３つ以上のスイッチング素子を備えている。例えば、２つの蓄電装置から出力される電力を用いて走行する車両に搭載される電力変換器は、２つの蓄電装置との間で同時に電力を変換するためのスイッチング素子として、電気的に直列に接続された４つのスイッチング素子を備えている。

ここで、スイッチング素子が電気的に直列に接続されると、スイッチング素子の直列接続に起因して電流回路の寄生インダクタンスは単純に加算される。従って、電気的に直列に接続されるスイッチング素子の数が多くなるほど、スイッチング素子を経由する電流経路の寄生インダクタンスが増加してしまう。インダクタンス（典型的には、寄生インダクタンス）の増加は、サージ電圧又はスナブ電圧の増加につながりかねない。従って、電気的に直列に接続された複数のスイッチング素子を備えている電力変換器では、インダクタンスの低減がより一層強く要求される。

しかしながら、特許文献１には、蓄電装置との間で同時に電力を変換するためのスイッチング素子（Ｓ１）が並列に接続されている場合のスイッチング素子の接続態様（配置態様）が開示されているに過ぎない。つまり、特許文献１に開示された技術では、電気的に直列に接続されるスイッチング素子の数が多くなった場合（例えば、４つになった場合）のスイッチング素子の接続態様（配置態様）については、何ら開示されていない。

本発明が解決しようとする課題には上記のようなものが一例として挙げられる。本発明は、電気的に直列に接続される４つのスイッチング素子を備える場合であってもインダクタンスを好適に低減させることが可能な電力変換器を提供することを課題とする。

＜１＞
本発明の電力変換器は、２つの蓄電装置との間で電力変換を行う電力変換器であって、電気的に直列に接続され、且つ、平面視において四角形状の領域の四隅に夫々配置されるように当該電力変換器内に収容されている４つのスイッチング素子と、前記４つのスイッチング素子のうちの第１及び第２のスイッチング素子を電気的に接続する第１の導通路と、前記４つのスイッチング素子のうちの第３及び第４のスイッチング素子を電気的に接続し、且つ、平面視において前記第１の導通路と交差する第２の導通路とを備える。

本発明の電力変換器によれば、２つの蓄電装置との間で電力変換を行うことができる。電力変換器は、２つの蓄電装置との間で電力変換を行うために、少なくとも、４つのスイッチング素子（つまり、第１のスイッチング素子、第２のスイッチング素子、第３のスイッチング素子及び第４のスイッチング素子）と、第１の導通路と、第２の導通路とを備える。

４つのスイッチング素子は、電気的に直列に接続されている。４つのスイッチング素子の夫々は、制御部の制御の下で、スイッチングする（言い換えれば、スイッチング状態を切り替える）ことができる。４つのスイッチング素子の夫々が適宜スイッチングする（言い換えれば、４つのスイッチング素子の夫々のスイッチング状態が適宜切り替えられる）ことで、電力変換器は、２つの蓄電装置との間で電力変換を行うことができる。

本発明では特に、４つのスイッチング素子は、平面視において四角形状の領域の四隅（言い換えれば、４つの頂点）に夫々配置されるように、電力変換器内に収容されている。言い換えれば、４つのスイッチング素子は、４つのスイッチング素子を結ぶ仮想的な線が、平面視において四角形状の領域を形成するように、電力変換器内に収容されている。いわば、４つのスイッチング素子は、スクエア状（或いは、マトリクス状）に配置されるように、電力変換器内に収容されている。

第１の導通路は、４つのスイッチング素子のうちの２つのスイッチング素子（具体的には、第１及び第２のスイッチング素子）を電気的に接続する。一方で、第２の導通路は、４つのスイッチング素子のうちの他の２つのスイッチング素子（具体的には、第１及び第２のスイッチング素子とは異なる、第３及び第４のスイッチング素子）を電気的に接続する。

本発明では特に、第１の導通路と第２の導通路とは互いに交差する。言い換えれば、４つのスイッチング素子は、第１の導通路と第２の導通路とは互いに交差する配置態様で配置されるように、電力変換器内に収容されている。

例えば、第１及び第２の導通路が互いに交差するために、第１及び第２の導通路の夫々は、平面視において四角形状の領域の四隅に夫々配置される４つのスイッチング素子のうち当該四角形状の領域の対角線上に位置する２つのスイッチング素子を電気的に接続してもよい。つまり、第１の導通路は、４つのスイッチング素子のうち四角形状の領域の第１の対角線上に位置する２つのスイッチング素子（具体的には、第１及び第２のスイッチング素子）を電気的に接続してもよい。一方で、第２の導通路が、４つのスイッチング素子のうち四角形状の領域の第２の対角線上に位置する他の２つのスイッチング素子（具体的には、第３及び第４のスイッチング素子）を電気的に接続してもよい。その結果、第１の導通路と第２の導通路とは互いに交差する。

尚、第１及び第２の導通路とは、互いに交差する位置においても絶縁されていることが好ましい。つまり、第１及び第２の導通路に対しては、互いに交差する位置において短絡することを避ける対策が施されていることが好ましい。

以上説明したように、本発明では、第１及び第２の導通路が互いに交差している。このため、後に図面を用いてより詳細に説明するように、第１の導通路の少なくとも一部を流れる電流と第２の導通路の少なくとも一部を流れる電流とが互いに逆向きの方向に流れやすくなる。このように第１及び第２の導通路に互いに逆向きの電流が流れると、第１の導通路のインダクタンス（例えば、寄生インダクタンス）と第２の導通路のインダクタンス（例えば、寄生インダクタンス）とは互いに打ち消される（言い換えれば、相殺される）。従って、４つのスイッチング素子が電気的に直列に接続される場合であっても、電力変換器の低インダクタンス化が好適に実現される。

加えて、本発明では、４つのスイッチング素子は、平面視において四角形状の領域の四隅に夫々配置されている。従って、４つのスイッチング素子が平面視において一直線上に（言い換えれば、物理的に直列に）並ぶように配置される場合と比較して、電力変換器の体格が小さくなる。というのも、４つのスイッチング素子が一直線上に並ぶと、スイッチング素子の占める領域が一方向（具体的には、スイッチング素子が並ぶ方向）に極端に突き出す傾向が強くなる一方で、４つのスイッチング素子が四角形状の領域の四隅に配置されると、スイッチング素子の占める領域が一方向に極端に突き出す傾向は弱くなるからである。その結果、四角形状の領域の四隅に配置される４つのスイッチング素子の側方に、電力変換器を構成し得る他の回路素子（例えば、リアクトルやコンデンサ等）が配置されることで、一直線上に並ぶ４つのスイッチング素子の側方に他の回路素子が配置される場合と比較して、電力変換器全体の体格が小さくなる。

＜２＞
本発明の電力変換器の他の態様では、前記第１の導通路の少なくとも一部は、前記第２の導通路の少なくとも一部の延伸方向と同一の方向に沿って延伸する。

この態様によれば、第１の導通路の少なくとも一部を流れる電流と第２の導通路の少なくとも一部を流れる電流とが互いに逆向きの方向に流れやすくなる。従って、４つのスイッチング素子が電気的に直列に接続される場合であっても、電力変換器の低インダクタンス化が好適に実現される。

＜３＞
本発明の電力変換器の他の態様では、前記第１の導通路の少なくとも一部を流れる電流の向きと、前記第２の導通路の少なくとも一部を流れる電流の向きとは、互いに逆になる。

この態様によれば、第１の導通路の少なくとも一部を流れる電流と第２の導通路の少なくとも一部を流れる電流とが互いに逆向きの方向に流れる。このため、第１の導通路のインダクタンスと第２の導通路のインダクタンスとは互いに打ち消される。従って、４つのスイッチング素子が電気的に直列に接続される場合であっても、電力変換器の低インダクタンス化が好適に実現される。

＜４＞
本発明の電力変換器の他の態様では、前記電力変換器は、前記４つのスイッチング素子に対して電気的に並列に接続される平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサと前記第１のスイッチング素子とを電気的に接続する第３の導通路と、前記第４のスイッチング素子と前記平滑コンデンサとを電気的に接続し、且つ、少なくとも一部が平面視において前記第３の導通路の少なくとも一部の延伸方向と同一の方向に沿って延伸する第４の導通路とを更に備える。

この態様によれば、電力変換器は、平滑コンデンサと、第３の導通路と、第４の導通路とを備えている。

平滑コンデンサは、４つのスイッチング素子に対して電気的に並列に接続されている。平滑コンデンサは、主として、平滑コンデンサが電気的に接続される配線（典型的には、４つのスイッチング素子のスイッチングによって変換された電力が供給される配線）における電流又は電圧の変動（いわゆる、リプル）を抑制する。

第３の導通路は、平滑コンデンサと第１のスイッチング素子とを電気的に接続する。具体的には、例えば、第３の導通路は、平滑コンデンサの一方の端子と第１のスイッチング素子の一方の端子（具体的には、第１の導通路によって第２のスイッチング素子と電気的に接続される他方の端子とは異なる一方の端子）とを電気的に接続する。

第４の導通路は、平滑コンデンサと第４のスイッチング素子とを電気的に接続する。具体的には、例えば、第４の導通路は、平滑コンデンサの他方の端子（具体的には、第３の導通路によって第１のスイッチング素子と電気的に接続される一方の端子とは異なる他方の端子）と第４のスイッチング素子の一方の端子（具体的には、第２の導通路によって第３のスイッチング素子と電気的に接続される他方の端子とは異なる一方の端子）とを電気的に接続する。

この態様では特に、第４の導通路の少なくとも一部は、第３の導通路の少なくとも一部の延伸方向に沿って延伸する。つまり、第３の導通路の少なくとも一部及び第４の導通路の少なくとも一部は、同一の方向に沿って延伸する。このため、後に図面を用いてより詳細に説明するように、第３の導通路の少なくとも一部を流れる電流と第４の導通路の少なくとも一部を流れる電流とが互いに逆向きの方向に流れやすくなる。このように第３の導通路と第４の導通路に互いに逆向きの電流が流れると、第３の導通路のインダクタンス（例えば、寄生インダクタンス）と第４の導通路のインダクタンス（例えば、寄生インダクタンス）とは互いに打ち消される（言い換えれば、相殺される）。従って、４つのスイッチング素子が電気的に直列に接続される場合であっても、電力変換器の低インダクタンス化が好適に実現される。

＜５＞
上述の如く第３及び第４の導通路を備える電力変換装置の他の態様では、前記第２のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子とを電気的に接続し、且つ、少なくとも一部が平面視において前記第３の導通路の少なくとも一部及び前記第４の導通路の少なくとも一部の少なくとも一方の延伸方向と同一の方向に沿って延伸する第５の導通路を更に備える。

この態様によれば、電力変換器は、第５の導通路を備えている。第５の導通路は、第２のスイッチング素子と第３のスイッチング素子とを電気的に接続する。具体的には、例えば、第５の導通路は、第２のスイッチング素子の一方の端子（具体的には、第１の導通路によって第１のスイッチング素子と電気的に接続される他方の端子とは異なる一方の端子）と第３のスイッチング素子の一方の端子（具体的には、第２の導通路によって第４のスイッチング素子と電気的に接続される他方の端子とは異なる一方の端子）とを電気的に接続する。

この態様では特に、第５の導通路の少なくとも一部は、第３の導通路の少なくとも一部及び第４の導通路の少なくとも一部の少なくとも一方の延伸方向に沿って延伸する。つまり、第３の導通路の少なくとも一部及び第４の導通路の少なくとも一部と第５の導通路の少なくとも一部とは、同一の方向に沿って延伸する。このため、後に図面を用いてより詳細に説明するように、第３の導通路の少なくとも一部及び第４の導通路の少なくとも一部の少なくとも一方を流れる電流と第５の導通路の少なくとも一部を流れる電流とが互いに逆向きの方向に流れやすくなる。このように第３及び第４の導通路の少なくとも一方と第５の導通路に互いに逆向きの電流が流れると、第３及び第４の導通路の少なくとも一方のインダクタンス（例えば、寄生インダクタンス）と第５の導通路のインダクタンス（例えば、寄生インダクタンス）とは互いに打ち消される（言い換えれば、相殺される）。従って、４つのスイッチング素子が電気的に直列に接続される場合であっても、電力変換器の低インダクタンス化が好適に実現される。

尚、電力変換器は、平滑コンデンサに加えて又は代えて、４つのスイッチング素子に対して電気的に並列に接続される他の回路素子を備えていてもよい。この場合、電力変換器は、他の回路素子と第１のスイッチング素子とを電気的に接続する第６の導通路と、第４のスイッチング素子と他の回路素子とを電気的に接続し、且つ、少なくとも一部が平面視において第６の導通路の延伸方向と同一の方向に沿って延伸する第７の導通路とを更に備えていてもよい。更に、この場合、電力変換器は、第２のスイッチング素子と第３のスイッチング素子とを電気的に接続し、且つ、少なくとも一部が平面視において第６の導通路の延伸方向と同一の方向に沿って延伸する第８の導通路とを更に備えていてもよい。

＜６＞
本発明の電力変換器の他の態様では、前記４つのスイッチング素子は、前記第１及び第２のスイッチング素子が前記四角形状の領域の対角に位置し、且つ、前記第３及び第４のスイッチング素子が前記四角形状の領域の対角に位置するように、当該電力変換器内に収容されている。

この態様によれば、電力変換器は、４つのスイッチング素子が平面視において四角形状の領域の四隅に配置され且つ第１の導通路と第２の導通路とが交差するように、４つのスイッチング素子を好適に収容することができる。

＜７＞
本発明の電力変換器の他の態様では、前記電力変換器は、前記４つのスイッチング素子を冷却するための冷媒が供給される冷却部材を更に備えており、前記４つのスイッチング素子のうち発熱量が最も大きくなる一のスイッチング素子は、前記４つのスイッチング素子のうち前記一のスイッチング素子以外の他のスイッチング素子よりも、前記冷媒の供給方向に沿った上流側に配置される。

この態様によれば、一のスイッチング素子は、他のスイッチング素子と比較して、冷媒の供給方向に沿った相対的に上流側に位置する冷却部材に隣接する又は近接するように配置される。ここで、冷媒の供給方向に沿った上流側に位置する冷却部材の冷却効果が、冷媒の供給方向に沿った下流側に位置する冷却部材の冷却効果よりも高いことを考慮すれば、発熱量（例えば、電力変換に伴う発熱量）が最も大きくなる一のスイッチング素子が好適に冷却される。従って、発熱量が最も大きくなる一のスイッチング素子の発熱に起因した性能の劣化が好適に抑制される。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。

本実施形態の車両の構成を示すブロック図である。 電力変換器の回路構成を示す回路図である。 電力変換器の外観構成を模式的に示す側面図及び上面図である。 電気的に直列に接続されている４つのスイッチング素子が夫々封止されている４つの半導体モジュールの配置態様の第１具体例を模式的に示す上面図及びこのときの導通部材が備える導通路を模式的に示す平面図である。 電気的に直列に接続される４つのスイッチング素子が夫々封止されている４つの半導体モジュールが、平面視において一直線上に（言い換えれば、物理的に直列に）並ぶように配置される比較例の配置態様を模式的に示す上面図及びこのときの導通部材が備える導通路を模式的に示す平面図である。 電気的に直列に接続されている４つのスイッチング素子が夫々封止されている４つの半導体モジュールの配置態様の第２具体例を模式的に示す上面図及びこのときの導通部材が備える導通路を模式的に示す平面図である。

以下、本発明の電力変換器の実施形態について説明する。尚、以下では、本発明の電力変換器が、車両（特に、蓄電装置から出力される電力を用いて走行する車両）に対して適用される実施形態を例にあげて説明を進める。しかしながら、電力変換器は、車両以外の任意の機器に対して適用されてもよい。

（１）車両の構成
はじめに、図１を参照して、本実施形態の車両１の構成について説明する。ここに、図１は、本実施形態の車両１の構成の一例を示すブロック図である。

図１に示すように、車両１は、モータジェネレータ１０と、車軸２１と、車輪２２と、電源システム３０と、ＥＣＵ４０とを備える。

モータジェネレータ１０は、力行時には、主として、電源システム３０から出力される電力を用いて駆動することで、車軸２１に動力（つまり、車両１の走行に必要な動力）を供給する電動機として機能する。更に、モータジェネレータ１０は、回生時には、主として、電源システム３０が備える第１電源３１及び第２電源３２を充電するための発電機として機能する。

車軸２１は、モータジェネレータ１０から出力された動力を車輪２２に伝達するための伝達軸である。

車輪２２は、車軸２１を介して伝達される動力を路面に伝達する手段である。図１は、車両１が左右に一輪ずつの車輪２２を備える例を示しているが、実際には、前後左右に一輪ずつ車輪２２を備えている（つまり、合計４つの車輪２２を備えている）ことが好ましい。

尚、図１は、単一のモータジェネレータ１０を備える車両１を例示している。しかしながら、車両１は、２つ以上のモータジェネレータ１０を備えていてもよい。更には、車両１は、モータジェネレータ１０に加えて、エンジンを更に備えていてもよい。つまり、本実施形態の車両１は、電気自動車やハイブリッド車両であってもよい。

電源システム３０は、力行時には、モータジェネレータ１０が電動機として機能するために必要な電力をモータジェネレータ１０に対して出力する。更に、電源システム３０には、回生時には、発電機として機能するモータジェネレータ１０が発電する電力が、モータジェネレータ１０から入力される。

このような電源システム３０は、「蓄電装置」の一具体例である第１電源３１と、「蓄電装置」の一具体例である第２電源３２と、電力変換器３３と、インバータ３５とを備えている。

第１電源３１及び第２電源３２の夫々は、電力の出力（つまり、放電）を行うことが可能な電源である。第１電源３１及び第２電源３２の夫々は、電力の出力を行うことに加えて、電力の入力（つまり、充電）を行うことが可能な電源であってもよい。第１電源３１及び第２電源３２のうちの少なくとも一方は、電気化学反応（つまり、化学エネルギーを電気エネルギーに変換する反応）等を利用して充電及び放電を行うことができる蓄電池であってもよい。このような蓄電池の一例として、例えば、鉛蓄電池や、リチウムイオン電池や、ニッケル水素電池や、燃料電池等があげられる。或いは、第１電源３１及び第２電源３２のうちの少なくとも一方は、電荷（つまり、電気エネルギー）を蓄積する物理的作用又は化学的作用を利用して充電及び放電を行うことが可能なキャパシタであってもよい。このようなキャパシタの一例として、例えば、電気二重層コンデンサ等が一例としてあげられる。

電力変換器３３は、ＥＣＵ４０の制御下で、第１電源３１が出力する電力及び第２電源３２が出力する電力を、電源システム３０に要求されている要求電力（典型的には、電源システム３０がモータジェネレータ１０に対して出力するべき電力）に応じて変換する。電力変換器３３は、変換した電力を、インバータ３５に出力する。更に、電力変換器３３は、ＥＣＵ４０の制御下で、インバータ３５から入力される電力（つまり、モータジェネレータ１０の回生によって発生した電力）を、電源システム３０に要求されている要求電力（典型的には、電源システム３０に対して入力するべき電力であり、実質的には、第１電源３１及び第２電源３２に対して入力するべき電力）に応じて変換する。電力変換器３３は、変換した電力を、第１電源３１及び第２電源３２の少なくとも一方に出力する。このような電力変換により、電力変換器３３は、実質的には、第１電源３１及び第２電源３２とインバータ３５との間における電力の分配及び第１電源３１と第２電源３２との間における電力分配を行うことができる。

インバータ３５は、力行時には、電力変換器３３から出力される電力（直流電力）を交流電力に変換する。その後、インバータ３５は、交流電力に変換した電力を、モータジェネレータ１０に供給する。更に、インバータ３５は、回生時には、モータジェネレータ１０が発電した電力（交流電力）を直流電力に変換する。その後、インバータ３５は、直流電力に変換した電力を、電力変換器３３に供給する。

ＥＣＵ４０は、車両１の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットである。ＥＣＵ４０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を備えている。

（２）電力変換器の回路構成
続いて、図２を参照しながら、電力変換器３３の回路構成について説明する。図２は、電力変換器３３の回路構成を示す回路図である。

図２に示すように、電力変換器３３は、スイッチング素子Ｓ１と、スイッチング素子Ｓ２と、スイッチング素子Ｓ３と、スイッチング素子Ｓ４と、ダイオードＤ１と、ダイオードＤ２と、ダイオードＤ３と、ダイオードＤ４と、リアクトルＬ１と、リアクトルＬ２と、平滑コンデンサＣとを備える。尚、スイッチング素子Ｓ１は、「第１のスイッチング素子」の一具体例に相当する。スイッチング素子Ｓ２は、「第２のスイッチング素子」の一具体例に相当する。スイッチング素子Ｓ３は、「第３のスイッチング素子」の一具体例に相当する。スイッチング素子Ｓ４は、「第４のスイッチング素子」の一具体例に相当する。

スイッチング素子Ｓ１は、ＥＣＵ４０から出力される制御信号に応じてスイッチングすることができる。つまり、スイッチング素子Ｓ１は、ＥＣＵ４０から出力される制御信号に応じて、スイッチング状態をオン状態からオフ状態へ又はオフ状態からオン状態へと切り替えることができる。このようなスイッチング素子Ｓ１として、例えば、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）や、電力用ＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）トランジスタや、電力用バイポーラトランジスタが用いられる。尚、スイッチング素子Ｓ２、スイッチング素子Ｓ３及びスイッチング素子Ｓ４についても、スイッチング素子Ｓ１と同様である。

スイッチング素子Ｓ１、スイッチング素子Ｓ２、スイッチング素子Ｓ３及びスイッチング素子Ｓ４は、電源ラインＰＬと接地ラインＧＬとの間において、電気的に直列に接続される。具体的には、スイッチング素子Ｓ１は、電源ラインＰＬとノードＮ１との間に電気的に接続される。スイッチング素子Ｓ２は、ノードＮ１とノードＮ２との間に電気的に接続される。スイッチング素子Ｓ３は、ノードＮ２とノードＮ３との間に電気的に接続される。スイッチング素子Ｓ４は、ノードＮ３と接地ラインＧＬとの間に電気的に接続される。

ダイオードＤ１は、スイッチング素子Ｓ１に対して電気的に並列に接続される。ダイオードＤ２は、スイッチング素子Ｓ２に対して電気的に並列に接続される。ダイオードＤ３は、スイッチング素子Ｓ３に対して電気的に並列に接続される。ダイオードＤ４は、スイッチング素子Ｓ４に対して電気的に並列に接続される。尚、ダイオードＤ１は、スイッチング素子Ｓ１に対して逆並列の関係を有する向きで接続される。ダイオードＤ２からダイオードＤ４についても同様である。

リアクトルＬ１は、第１電源３１の正極端子とノードＮ２との間に電気的に接続される。リアクトルＬ２は、第２電源３２の正極端子とノードＮ１との間に電気的に接続される。平滑コンデンサＣは、電源ラインＰＬと接地ラインＧＬとの間に電気的に接続される。第１電源３１の負極端子は、接地ラインＧＬに電気的に接続される。第２電源３２の負極端子は、ノードＮ３に電気的に接続される。インバータ３５は、電源ラインＰＬ及び接地ラインＧＬの夫々に電気的に接続される。

電力変換器３３は、第１電源３１及び第２電源３２の夫々に対応する昇圧チョッパ回路を備えている。その結果、電力変換器３３は、第１電源３１及び第２電源３２の双方との間で電力変換を行うことができる。

具体的には、第１電源３１に対しては、スイッチング素子Ｓ１及びＳ２が上アーム素子となる一方で、スイッチング素子Ｓ３及びＳ４が下アーム素子となる第１チョッパ回路が形成される。車両１が力行している場合には、第１チョッパ回路は、第１電源３１に対する昇圧チョッパ回路として機能してもよい。この場合、スイッチング素子Ｓ３及びＳ４がオン状態にある期間中に、第１電源３１から出力される電力がリアクトルＬ１に蓄積される。リアクトルＬ１に蓄積された電力は、スイッチング素子Ｓ３及びＳ４の少なくとも一方がオフ状態にある期間中に、スイッチング素子Ｓ１及びＳ２並びにダイオードＤ１及びＤ２の少なくとも一部を介して電源ラインＰＬに放出される。一方で、車両１が回生している場合には、第１チョッパ回路は、第１電源３１に対する降圧チョッパ回路として機能してもよい。この場合、スイッチング素子Ｓ１及びＳ２がオン状態にある期間中に、回生によって生成された電力がリアクトルＬ１に蓄積される。リアクトルＬ１に蓄積された電力は、スイッチング素子Ｓ１及びＳ２の少なくとも一方がオフ状態にある期間中に、スイッチング素子Ｓ３及びＳ４並びにダイオードＤ３及びＤ４の少なくとも一部を介して接地ラインＧＬに放出される。

他方で、第２電源３２に対しては、スイッチング素子Ｓ４及びＳ１が上アーム素子となる一方で、スイッチング素子Ｓ２及びＳ３が下アーム素子となる第２チョッパ回路が形成される。車両１が力行している場合には、第２チョッパ回路は、第２電源３２に対する昇圧チョッパ回路として機能してもよい。この場合、スイッチング素子Ｓ２及びＳ３がオン状態にある期間中に、第２電源３２から出力される電力がリアクトルＬ２に蓄積される。リアクトルＬ２に蓄積された電力は、スイッチング素子Ｓ２及びＳ３の少なくとも一方がオフ状態にある期間中に、スイッチング素子Ｓ４及びＳ１並びにダイオードＤ４及びＤ１の少なくとも一部を介して電源ラインＰＬに放出される。一方で、車両１が回生している場合には、第２チョッパ回路は、第２電源３２に対する降圧チョッパ回路として機能してもよい。この場合、スイッチング素子Ｓ４及びＳ１がオン状態にある期間中に、回生によって生成された電力がリアクトルＬ２に蓄積される。リアクトルＬ２に蓄積された電力は、スイッチング素子Ｓ４及びＳ１の少なくとも一方がオフ状態にある期間中に、スイッチング素子Ｓ２及びＳ３並びにダイオードＤ２及びＤ３の少なくとも一部を介して、第２電源３２の負極端子が接続されているラインに放出される。

このとき、電力変換器３３は、電気的に並列に接続された状態にある第１電源３１及び第２電源３２がインバータ３５（或いは、モータジェネレータ１０）との間で電力の授受を行うように電力変換を行ってもよい。或いは、電力変換器３３は、電気的に直列に接続された状態にある第１電源３１及び第２電源３２がインバータ３５（或いは、モータジェネレータ１０）との間で電力の授受を行うように電力変換を行ってもよい。

尚、スイッチング素子Ｓ１からスイッチング素子Ｓ４のスイッチング状態の切り替えに伴う電源ラインＰＬと接地ラインＧＬとの間の端子間電圧の変動は、平滑コンデンサＣによって抑制される。

（３）電力変換器の外観
続いて、図３を参照しながら、電力変換器３３の外観構成について説明する。図３（ａ）は、電力変換器３３の外観構成を模式的に示す側面図であり、図３（ｂ）は、電力変換器３３の外観構成を模式的に示す上面図である。但し、図３（ａ）では、図面を見やすくするために、筐体３３０のみが断面図として描画されている一方で、筐体３３０以外の部材が側面図として描画されている。また、図３（ｂ）では、図面を見やすくするために、筐体３３０の上側のカバー並びに後述する導通板ＢＢ１及びブラケット３３１ａが省略されている。また、図３では、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸によって規定される３次元座標空間内で電力変換器３３の外観構成が描画されている。

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、電力変換器３３は、箱形の筐体３３０を備えている。筐体３３０の内部には、複数の板状の半導体モジュール３３３や、上述した平滑コンデンサＣや、上述したリアクトルＬ１及びＬ２が収容されている。尚、筐体３３０内には、更にその他の回路素子（例えば、他のコンデンサ等）が収容されていてもよい。

複数の半導体モジュール３３３には、夫々、上述したスイッチング素子Ｓ１からスイッチング素子Ｓ４及びダイオードＤ１からダイオードＤ４のうちの少なくとも一つが封止されている。尚、図３（ｂ）に示すように、本実施形態では、電力変換器３３内に１２個の半導体モジュール３３３が収容される例を用いて説明を進める。但し、電力変換器３３内には、１１個以下の又は１３個以上の半導体モジュール３３３が収容されてもよい。

複数の半導体モジュール３３３は、「冷却部材」の一具体例である冷却機構３３２と一体化されている。但し、複数の半導体モジュール３３３は、冷却機構３３２と一体化されていなくてもよい。尚、以下では、複数の半導体モジュール３３３及び冷却機構３３２が一体化された構造体を、パワーモジュールＰＭと称する。

冷却機構３３２は、導入管路３３２ａと、導出管路３３２ｂと、複数の冷却板３３２ｃとを備えている。導入管路３３２ａには、複数の半導体モジュール３３３、平滑コンデンサＣ並びにリアクトルＬ１及びＬ２の少なくとも一つを冷却するための冷媒（例えば、冷却水）が供給される。その結果、導入管路３３２ａを介して、電力変換器３３内に冷媒が導入される。導出管路３３２ｂからは、導入管路３３２ａを介して電力変換器３３内に導入された冷媒が導出（排出）される。導入管路３３２ａ及び導出管路３３２ｂの夫々は、複数の冷却板３３２ｃの夫々を貫くことで、複数の冷却板３３２ｃが平行に並ぶように複数の冷却板３３２ｃを支持している。導入管路３３２ａ及び導出管路３３２ｂの夫々の内部の空隙は、複数の冷却板３３２ｃの夫々の内部の空隙に通じている。従って、導入管路３３２ａから導入された冷媒は、複数の冷却板３３２ｃの内部の空隙を通過した後に、導出管路３３２ｂを介して導出される。

隣り合う２つの冷却板３３２ｃの間のスリット３３２ｄには、半導体モジュール３３３が収容される。つまり、パワーモジュールＰＭ内では、板状の複数の半導体モジュール３３３と複数の冷却板３３２ｃとが交互に積層されている。その結果、両面（図３中のＸ軸方向に沿った両面）から半導体モジュール３３３が冷却されるため、半導体モジュール３３３が効率的に冷却される。

尚、図３（ｂ）に示す例では、各スリット３３２ｄに２つの半導体モジュール３３３が収容されている。しかしながら、各スリット３３２ｄに１つ又は３つ以上の半導体モジュール３３３が収容されていてもよい。

リアクトルＬ１及びリアクトルＬ２は、パワーモジュールＰＭの側方（図３に示す例では、＋Ｘ軸方向に位置する側方）に配置されている。尚、図３（ｂ）に示す例では、１つの筐体３３０に２つのリアクトル（つまり、リアクトルＬ１及びリアクトルＬ２）が収容されている。しかしながら、１つの筐体３３０に１つのリアクトル（つまり、リアクトルＬ１及びリアクトルＬ２のいずれか）又は３つ以上のリアクトルが収容されていてもよい。

平滑コンデンサＣは、パワーモジュールＰＭの側方であって且つリアクトルＬ１及びリアクトルＬ２が配置される側方とは異なる側方（図３に示す例では、−Ｙ軸方向に位置する側方）に配置されている。

パワーモジュールＰＭは、上方（図３に示す例では、＋Ｚ軸方向）に向かって延伸するステー３３１ｃを介して、パワーモジュールＰＭの上方に位置するブラケット３３１ａに固定されている。リアクトルＬ１及びリアクトルＬ２は、上方（図３に示す例では、＋Ｚ軸方向）に向かって延伸するステー３３１ｄを介して、リアクトルＬ１及びリアクトルＬ２の上方に位置するブラケット３３１ａに固定されている。平滑コンデンサＣは、上方（図３に示す例では、＋Ｚ軸方向）に向かって延伸するステー３３１ｅを介して、平滑コンデンサＣの上方に位置するブラケット３３１ａに固定されている。ブラケット３３１ａは、その縁部が筐体３３０の内部のフランジ３３０ａに固定されるように、筐体３３０内に配置されている。

ブラケット３３１ａには更に、上方向（図３に示す例では、＋Ｚ軸方向）に向かって延伸するステー３３１ｂを介して導通部材ＢＢ１が固定されている。導通部材ＢＢ１は、半導体モジュール３３３、リアクトルＬ１及びリアクトルＬ２、並びに、平滑コンデンサＣの間の電気的な導通を確保するための部材である。半導体モジュール３３３からは、導通部材ＢＢ１に向かってリード線３３３ａが延びている。リアクトルＬ１及びリアクトルＬ２からもまた、導通部材ＢＢ１に向かってリード線が延びている。平滑コンデンサＣからもまた、導通部材ＢＢ１に向かってリード線が延びている（但し、図３（ａ）及び図３（ｂ）では図示せず）。導通部材ＢＢ１は、これらリード線を相互に接続する導通路（言い換えれば、電路であり、後述する図４等参照）を備えている。その結果、半導体モジュール３３３、リアクトルＬ１及びリアクトルＬ２、並びに、平滑コンデンサＣの間の電気的な導通が確保される。

尚、導通部材ＢＢ１は、絶縁樹脂で複数の導通路を封止した部材であってもよい。或いは、導通部材ＢＢ１は、金属板を板金加工することで形成される複数のバスバーが、導通路として組み合わせられた部材であってもよい。いずれにせよ、導通部材ＢＢ１は、半導体モジュール３３３、リアクトルＬ１及びリアクトルＬ２、並びに、平滑コンデンサＣの間の電気的な導通を確保することができる限りは、どのような構造を有していてよい。

（４）半導体モジュール３３３の配置態様の第１具体例
続いて、図４を参照しながら、電気的に直列に接続されるスイッチング素子Ｓ１からスイッチング素子Ｓ４が夫々封止されている４つの半導体モジュール３３３の配置態様の第１具体例について説明する。図４（ａ）は、電気的に直列に接続されるスイッチング素子Ｓ１からスイッチング素子Ｓ４が夫々封止されている４つの半導体モジュール３３３の配置態様の第１具体例を模式的に示す上面図である。図４（ｂ）は、電気的に直列に接続されるスイッチング素子Ｓ１からスイッチング素子Ｓ４が夫々封止されている４つの半導体モジュール３３３が図４（ａ）に示す配置態様の第１具体例で配置されている場合に用いられる導通部材ＢＢ１が備える導通路を模式的に示す平面図である。尚、図４においても、図３と同様の３次元座標空間内で半導体モジュール３３３の配置態様が描画されている。

図４（ａ）に示すように、電気的に直列に接続されているスイッチング素子Ｓ１からスイッチング素子Ｓ４が夫々封止されている４つの半導体モジュール３３３は、平面視（図４に示す例では、Ｚ軸に沿った視線方向からＸＹ平面を観察する場合の平面視）において四角形の領域の四隅（４つの頂点）に夫々配置されている。言い換えれば、スイッチング素子Ｓ１からスイッチング素子Ｓ４が夫々封止されている４つの半導体モジュール３３３は、当該４つの半導体モジュール３３３を結ぶ仮想的な線が、平面視において四角形状の領域を形成している。いわば、スイッチング素子Ｓ１からスイッチング素子Ｓ４が夫々封止されている４つの半導体モジュール３３３は、スクエア状（或いは、マトリクス状）に分布するように配置されている。

尚、以下では、説明の便宜上、スイッチング素子Ｓｋ（但し、ｋは、１から４の整数）が封止されている半導体モジュール３３３を、“半導体モジュール３３３（Ｓｋ）”と称する。また、特段の説明がない場合は、“４つの半導体モジュール３３３”という文言は、電気的に直列に接続されているスイッチング素子Ｓ１からスイッチング素子Ｓ４が夫々封止されている４つの半導体モジュール３３３を意味するものとする。

このとき、図４（ａ）に示すように、４つの半導体モジュール３３３は、平面視において正方形又は長方形（言い換えれば、矩形）の領域の四隅に夫々配置されていることが好ましい。但し、４つの半導体モジュール３３３は、平面視において平行四辺形又はひし形の領域の四隅に夫々配置されていてもよい。或いは、４つの半導体モジュール３３３は、平面視においてその他の形状の四角形の領域の四隅に夫々配置されていてもよい。以下では、４つの半導体モジュール３３３が平面視において矩形の領域の四隅に夫々配置されている場合を例に挙げて説明を進める。

具体的には、隣接する２つのスリット３３２ｄの夫々に、４つの半導体モジュール３３３のうち２つの半導体モジュール３３３が収容される。例えば、図４（ａ）中の左側のスリット３３２ｄ内には、４つの半導体モジュール３３３のうちの２つの半導体モジュール３３３（図４（ａ）に示す例では、半導体モジュール３３３（Ｓ２）及び半導体モジュール３３３（Ｓ３））が、当該左側のスリット３３２ｄの延伸方向（Ｙ軸方向）に沿って並ぶように収容されている。更に、図４（ａ）中の右側のスリット３３２ｄ内には、４つの半導体モジュール３３３のうちの他の２つの半導体モジュール３３３（図４（ａ）に示す例では、半導体モジュール３３３（Ｓ４）及び半導体モジュール３３３（Ｓ１））が、当該右側のスリット３３２ｄの延伸方向に沿って並ぶように収容されている。

加えて、本実施形態では、４つの半導体モジュール３３３を電気的に接続する複数の導通路のうちの一部が物理的に交差している。言い換えれば、４つの半導体モジュール３３３は、４つの半導体モジュール３３３を電気的に接続する複数の導通路のうちの一部が物理的に交差するように、配置されている。

このとき、４つの半導体モジュール３３３のうちの２つの半導体モジュール３３３を電気的に接続する導通路と、４つの半導体モジュール３３３のうちの他の２つの半導体モジュール３３３を電気的に接続する導通路とが物理的に交差することが好ましい。言い換えれば、４つの半導体モジュール３３３は、４つの半導体モジュール３３３のうちの２つの半導体モジュール３３３を電気的に接続する導通路と、４つの半導体モジュール３３３のうちの他の２つの半導体モジュール３３３を電気的に接続する導通路とが物理的に交差するように、配置されていることが好ましい。例えば、４つの半導体モジュール３３３は、４つの半導体モジュール３３３が形成する仮想的な四角形の領域の第１の対角線上に位置する２つの半導体モジュール３３３を電気的に接続する導通路と、４つの半導体モジュール３３３が形成する仮想的な四角形の領域の第２の対角線上に位置する他の２つの半導体モジュールを電気的に接続する導通路とが物理的に交差するように、配置されていることが好ましい。

本実施形態では、図４（ｂ）に示すように、「第１の導通路」の一具体例である導通路ＢＢ１ｂと「第２の導通路」の一具体例である導通路ＢＢ１ｄとが物理的に交差している。言い換えれば、４つの半導体モジュール３３３は、導通路ＢＢ１ｂと導通路ＢＢ１ｄとが物理的に交差するように、配置されている。尚、導通路ＢＢ１ｂは、右側のスリット３３２ｄに収容されている半導体モジュール３３３（Ｓ１）と左側のスリット３３２ｄに収容されている半導体モジュール３３３（Ｓ２）とを電気的に接続する導通路である。導通路ＢＢ１ｄは、左側のスリット３３２ｄに収容されている半導体モジュール３３３（Ｓ３）と右側のスリット３３２ｄに収容されている半導体モジュール３３３（Ｓ４）とを電気的に接続する導通路である。この場合、導通路ＢＢ１ｂと導通路ＢＢ１ｄとは、互いに交差する箇所においても電気的に絶縁されている。

尚、板状の導通部材ＢＢ１が絶縁樹脂で複数の導通路を封止した部材である場合には、導通路ＢＢ１ｂ及び導通路ＢＢ１ｄの夫々は、絶縁樹脂で封止された導通路に相当する。導通部材ＢＢ１が金属板を板金加工することで形成される複数のバスバーが組み合わせられた部材である場合には、導通路ＢＢ１ｂ及び導通路ＢＢ１ｄの夫々は、バスバーに相当する。後述する導通路ＢＢ１ａ、導通路ＢＢ１ｃ及び導通路ＢＢ１ｅについても同様である。

導通路ＢＢ１ｂは、半導体モジュール３３３（Ｓ１）から半導体モジュール３３３（Ｓ２）に向かうように、平面視においてＸ軸に沿って延伸する導通路部分とＹ軸に沿って延伸する導通路部分とを含む形状を有している。しかしながら、導通路ＢＢ１ｂは、半導体モジュール３３３（Ｓ１）と半導体モジュール３３３（Ｓ２）とを電気的に接続することができる限りは、どのような形状を有していてもよい。同様に、図４（ｂ）では、導通路ＢＢ１ｄは、半導体モジュール３３３（Ｓ３）から半導体モジュール３３３（Ｓ４）に向かうように、平面視においてＸ軸に沿って延伸する導通路部分とＹ軸に沿って延伸する導通路部分とを含む形状を有している。しかしながら、導通路ＢＢ１ｄは、半導体モジュール３３３（Ｓ３）と半導体モジュール３３３（Ｓ４）とを電気的に接続することができる限りは、どのような形状を有していてもよい。いずれにせよ、導通路ＢＢ１ｂと導通路ＢＢ１ｄとが一部で交差している限りは、導通路ＢＢ１ｂ及び導通路ＢＢ１ｄの夫々は、平面視においてどのような形状を有していてもよい。

加えて、本実施形態では、物理的に交差する導通路以外の他の導通路は、その一部が同一方向に沿って延伸するような形状を有している。言い換えれば、４つの半導体モジュール３３３は、物理的に交差する導通路以外の他の導通路の一部が同一方向に沿って延伸するように、配置されている。但し、物理的に交差する導通路以外の他の導通路は、異なる方向に沿って延伸してもよい。

本実施形態では更に、図４（ｂ）に示すように、「第３の導通路」の一具体例である導通路ＢＢ１ａの一部と「第５の導通路」の一具体例である導通路ＢＢ１ｃと「第４の導通路」の一具体例である導通路ＢＢ１ｅの一部とが同一方向（図４（ｂ）に示す例では、Ｙ軸方向）に沿って延伸している。言い換えれば、４つの半導体モジュール３３３は、導通路ＢＢ１ａの一部と導通路ＢＢ１ｃと導通路ＢＢ１ｅの一部とが同一方向に沿って延伸するように、配置されている。このとき、導通路ＢＢ１ａと導通路ＢＢ１ｅとは、それらの一部が互いに隣接又は近接しながら延伸することが好ましい。尚、導通路ＢＢ１ａは、平滑コンデンサＣと右側のスリット３３２ｄに収容されている半導体モジュール３３３（Ｓ１）とを電気的に接続する導通路である。導通路ＢＢ１ｃは、左側のスリット３３２ｄに収容されている半導体モジュール３３３（Ｓ２）と左側のスリット３３２ｄに収容されている半導体モジュール３３３（Ｓ３）とを電気的に接続する導通路である。導通路ＢＢ１ｅは、平滑コンデンサＣと右側のスリット３３２ｄに収容されている半導体モジュール３３３（Ｓ４）とを電気的に接続する導通路である。

但し、通路ＢＢ１ａと導通路ＢＢ１ｃとが異なる方向に沿って延伸してもよい。通路ＢＢ１ｅと導通路ＢＢ１ｃとが異なる方向に沿って延伸してもよい。通路ＢＢ１ａと導通路ＢＢ１ｅとが異なる方向に沿って延伸してもよい。

尚、導通路ＢＢ１ｂの一部及び導通路ＢＢ１ｄの一部がＹ軸に沿って延伸していることを考慮すれば、導通路ＢＢ１ａの一部と導通路ＢＢ１ｃと導通路ＢＢ１ｅの一部とは、導通路ＢＢ１ｂの一部及び導通路ＢＢ１ｄの一部の延伸方向と同一方向に沿って延伸しているとも言える。但し、導通路ＢＢ１ａ、導通路ＢＢ１ｃ及び導通路ＢＢ１ｅの少なくとも一つは、導通路ＢＢ１ｂ及び導通路ＢＢ１ｄの延伸方向と同一方向に沿って延伸していなくてもよい。

また、上述した説明では、導通路ＢＢ１ａから導通路ＢＢ１ｅの夫々がＸ軸又はＹ軸に沿って延伸している。しかしながら、導通路ＢＢ１ａから導通路ＢＢ１ｅのうちの少なくとも一つは、Ｘ軸及びＹ軸とは異なる方向に沿って延伸していてもよい。つまり、導通路ＢＢ１ａから導通路ＢＢ１ｅの夫々の延伸方向がＸ軸及びＹ軸に限定されることはない。

本実施形態では更に、４つの半導体モジュール３３３のうち最も発熱量が大きい一の半導体モジュール３３３は、４つの半導体モジュール３３３のうち一の半導体モジュール３３３以外の他の半導体モジュール３３３と比較して、冷媒の供給方向における上流側に配置されている。つまり、４つの半導体モジュール３３３のうち最も発熱量が大きい一の半導体モジュール３３３は、導入管路３３２ａの上流側に最も近い位置に配置されている。図４（ａ）及び図４（ｂ）では、半導体モジュール３３３（Ｓ２）が最も発熱量が大きい一の半導体モジュール３３３となる例が示されている。これは、本実施形態における電力変換器３３の駆動中に、スイッチング素子Ｓ２におけるスイッチング損失が他のスイッチング素子におけるスイッチング損失よりも大きくなること等に起因している。尚、発熱量が大きい一の半導体モジュール３３３は、例えば、４つの半導体モジュールに封止されているスイッチング素子Ｓ１からスイッチング素子Ｓ４の制御態様に依存して決まる。

但し、４つの半導体モジュール３３３のうち最も発熱量が大きい一の半導体モジュール３３３は、４つの半導体モジュール３３３のうち一の半導体モジュール３３３以外の他の半導体モジュール３３３と比較して、冷媒の供給方向における上流側に配置されていなくてもよい。

以上説明したように、第１具体例では、電気的に直列に接続されているスイッチング素子Ｓ１からスイッチング素子Ｓ４が夫々封止されている４つの半導体モジュール３３３は、４つの半導体モジュール３３３を電気的に接続する導通路の一部が物理的に交差するように配置されている。より具体的には、４つの半導体モジュール３３３は、導通路ＢＢ１ｂと導通路ＢＢ１ｄとが物理的に交差するように配置されている。このため、図４（ｂ）に示すように、導通路ＢＢ１ｂ（特に、導通路ＢＢ１ｂのうちＸ軸方向に沿って延伸する導通路部分）を−Ｘ軸方向に向かって電流Ｉ１ｂが流れる場合には、導通路ＢＢ１ｄ（特に、導通路ＢＢ１ｄのうちＸ軸方向に沿って延伸する導通路部分）を＋Ｘ軸方向に向かって電流Ｉ１ｄが流れる。一方で、導通路ＢＢ１ｂ（特に、導通路ＢＢ１ｂのうちＸ軸方向に沿って延伸する導通路部分）を＋Ｘ軸方向に向かって電流Ｉ１ｂが流れる場合には、導通路ＢＢ１ｄ（特に、導通路ＢＢ１ｄのうちＸ軸方向に沿って延伸する導通路部分）を−Ｘ軸方向に向かって電流Ｉ１ｄが流れる。つまり、導通路ＢＢ１ｂの少なくとも一部（つまり、導通路ＢＢ１ｂのうちＸ軸方向に沿って延伸する導通路部分）を流れる電流Ｉ１ｂの向きと導通路ＢＢ１ｄの少なくとも一部（つまり、導通路ＢＢ１ｄのうちＸ軸方向に沿って延伸する導通路部分）を流れる電流Ｉ１ｄの向きとは互いに逆になる。このように導通路ＢＢ１ｂと導通路ＢＢ１ｄとに互いに逆向きの電流が流れると、導通路ＢＢ１ｂのインダクタンス（例えば、寄生インダクタンス）と導通路ＢＢ１ｄのインダクタンス（例えば、寄生インダクタンス）とは互いに打ち消される（言い換えれば、相殺される）。従って、スイッチング素子Ｓ１からスイッチング素子Ｓ４が電気的に直列に接続される電力変換器３３においても、電力変換器３３の低インダクタンス化が好適に実現される。

加えて、第１具体例では、電気的に直列に接続されているスイッチング素子Ｓ１からスイッチング素子Ｓ４が夫々封止されている４つの半導体モジュール３３３は、物理的に交差する導通路以外の他の導通路の一部が同一方向に沿って延伸するように配置されている。具体的には、４つの半導体モジュール３３３は、導通路ＢＢ１ａの一部と導通路ＢＢ１ｃとが導通路ＢＢ１ｅの一部とが同一方向に沿って延伸するように、配置されている。このため、図４（ｂ）に示すように、導通路ＢＢ１ａを＋Ｙ軸方向に向かって電流Ｉ１ａが流れる場合には、導通路ＢＢ１ｃを＋Ｙ軸方向に向かって電流Ｉ１ｃが流れ且つ導通路ＢＢ１ｅを−Ｙ軸方向に向かって電流Ｉ１ｅが流れる。一方で、導通路ＢＢ１ａを−Ｙ軸方向に向かって電流Ｉ１ａが流れる場合には、導通路ＢＢ１ｃを−Ｙ軸方向に向かって電流Ｉ１ｃが流れ且つ導通路ＢＢ１ｅを＋Ｙ軸方向に向かって電流Ｉ１ｅが流れる。つまり、導通路ＢＢ１ａを流れる電流Ｉ１ａの向き及び導通路ＢＢ１ｃを流れる電流Ｉ１ｃの向きと導通路ＢＢ１ｅを流れる電流Ｉ１ｅの向きとは互いに逆になる。このように導通路ＢＢ１ａ及び導通路ＢＢ１ｃと導通路ＢＢ１ｅとに互いに逆向きの電流が流れると、導通路ＢＢ１ａ及び導通路ＢＢ１ｃのインダクタンス（例えば、寄生インダクタンス）と導通路ＢＢ１ｅのインダクタンス（例えば、寄生インダクタンス）とは互いに打ち消される（言い換えれば、相殺される）。特に、導通路ＢＢ１ａの一部と導通路ＢＢ１ｅの一部とが隣接しながらＹ軸方向に沿って延伸していることを考慮すれば、導通路ＢＢ１ａのインダクタンス導通路ＢＢ１ｅのインダクタンスとは互いに打ち消されやすい。従って、スイッチング素子Ｓ１からスイッチング素子Ｓ４が電気的に直列に接続される電力変換器３３においても、電力変換器３３の低インダクタンス化が好適に実現される。

ここで、図５を参照しながら、４つの半導体モジュール３３３が平面視において一直線上に（言い換えれば、物理的に直列に）並ぶように配置される比較例の電力変換器と対比することで、第１具体例において実現される低インダクタンス化について説明する。図５（ａ）は、電気的に直列に接続されるスイッチング素子Ｓ１からスイッチング素子Ｓ４が夫々封止されている４つの半導体モジュール３３３が、平面視において一直線上に（言い換えれば、物理的に直列に）並ぶように配置される比較例の配置態様を模式的に示す上面図である。図５（ｂ）は、電気的に直列に接続されるスイッチング素子Ｓ１からスイッチング素子Ｓ４が夫々封止されている４つの半導体モジュール３３３が図５（ａ）に示す配置態様で配置されている場合に用いられる導通部材ＢＢ２が備える導通路を模式的に示す平面図である。

図５（ａ）に示すように、比較例では、４つの半導体モジュール３３３は、平面視において一直線上に並ぶように配置されている。つまり、４つの半導体モジュール３３３は、平面視において一直線上に並ぶ４つのスリット３３２ｄに、４つの半導体モジュール３３３が夫々収容される。より具体的には、４つの半導体モジュール３３３は、半導体モジュール３３３（Ｓ１）、半導体モジュール３３３（Ｓ２）、半導体モジュール３３３（Ｓ３）及び半導体モジュール３３３（Ｓ４）がこの順（つまり、電気的な直列接続の順）で並ぶように、配置されている。

この場合、図５（ｂ）に示すように、導通路ＢＢ２ａを流れる電流Ｉ２ａの向きと、導通路ＢＢ２ｂを流れる電流Ｉ２ｂの向きと、導通路ＢＢ２ｃを流れる電流Ｉ２ｃの向きと、導通路ＢＢ２ｄを流れる電流Ｉ２ｄの向きと、導通路ＢＢ２ｅを流れる電流Ｉ２ｅの向きとが同一になってしまう。尚、導通路ＢＢ２ａは、平滑コンデンサＣ及び半導体モジュール３３３（Ｓ１）を電気的に接続する導通路である。導通路ＢＢ２ｂは、半導体モジュール３３３（Ｓ１）及び半導体モジュール３３３（Ｓ２）を電気的に接続する導通路である。導通路ＢＢ２ｃは、半導体モジュール３３３（Ｓ２）及び半導体モジュール３３３（Ｓ３）を電気的に接続する導通路である。導通路ＢＢ２ｄは、半導体モジュール３３３（Ｓ３）及び半導体モジュール３３３（Ｓ４）を電気的に接続する導通路である。導通路ＢＢ２ｅは、半導体モジュール３３３（Ｓ４）及び平滑コンデンサＣを電気的に接続する導通路である。このため、導通路ＢＢ２ａのインダクタンス導通路ＢＢ２ｂのインダクタンスと導通路ＢＢ２ｃのインダクタンスと導通路ＢＢ２ｄのインダクタンスと導通路ＢＢ２ｅのインダクタンスとが互いに打ち消されることはない。従って、比較例の配置態様では、電力変換器３３の低インダクタンス化が相対的に実現されにくい。

しかるに、第１具体例では、上述したように、４つの半導体モジュール３３３が、導通路ＢＢ１ｂと導通路ＢＢ１ｄとが物理的に交差すると共に導通路ＢＢ１ｂのインダクタンスと導通路ＢＢ１ｄのインダクタンスとが互いに打ち消されるように配置されている。更に、第１具体例では、上述したように、４つの半導体モジュール３３３が、導通路ＢＢ１ａの少なくとも一部と導通路ＢＢ１ｃの少なくとも一部と導通路ＢＢ１ｅの少なくとも一部とが同一方向に沿って延伸すると共に導通路ＢＢ１ａ及び導通路ＢＢ１ｃのインダクタンスと導通路ＢＢ１ｅのインダクタンスとが互いに打ち消されるように、配置されている。従って、第１具体例では、比較例の電力変換器と比較して、電力変換器３３の低インダクタンス化が好適に実現される。

加えて、第１具体例では、４つの半導体モジュール３３３は、平面視において一直線上に並ぶように配置されることに代えて、平面視において四角形の領域の四隅に夫々配置されている。従って、第１具体例では、比較例の電力変換器と比較して、電力変換器３３の体格を小さくすることができる。というのも、比較例の電力変換器では、４つの半導体モジュール３３３が一直線上に並ぶがゆえに、４つの半導体モジュール３３３（或いは、パワーモジュールＰＭ）の占める領域が一方向（具体的には、４つの半導体モジュール３３３が並ぶ方向）に極端に突き出す傾向が強くなる。従って、このようなパワーモジュールＰＭの側方に平滑コンデンサＣ並びにリアクトルＬ１及びＬ２が配置されると、電力変換器の全体の体格が相対的に大きくなってしまう（例えば、一方向のサイズのみが極端に大きくなってしまう）おそれがある。しかるに、第１具体例では、４つの半導体モジュール３３３（或いは、パワーモジュールＰＭ）の占める領域が一方向に極端に突き出す傾向は弱くなる。その結果、第１具体例では、電力変換器３３の全体の体格が相対的に大きくなってしまう（例えば、一方向のサイズのみが極端に大きくなってしまう）可能性は小さくなる。従って、第１具体例では、比較例の電力変換器の全体の体格と比較して、電力変換器３３の全体の体格を小さくすることができる。

加えて、第１具体例では、４つの半導体モジュール３３３のうち最も発熱量が大きい一の半導体モジュール３３３は、導入管路３３２ａの上流側に最も近い位置に配置されている。従って、冷却機構３３２は、４つの半導体モジュール３３３を好適に冷却することができる。

（５）半導体モジュール３３３の配置態様の第２具体例
続いて、図６を参照しながら、電気的に直列に接続されるスイッチング素子Ｓ１からスイッチング素子Ｓ４が封止されている半導体モジュール３３３の配置態様の第２具体例について説明する。図６（ａ）は、電気的に直列に接続されるスイッチング素子Ｓ１からスイッチング素子Ｓ４が夫々封止されている４つの半導体モジュール３３３の配置態様の第２具体例を模式的に示す上面図である。図６（ｂ）は、電気的に直列に接続されるスイッチング素子Ｓ１からスイッチング素子Ｓ４が夫々封止されている４つの半導体モジュール３３３が図６（ａ）に示す配置態様で配置されている場合に用いられる導通部材ＢＢ３が備える導通路を模式的に示す平面図である。尚、図６においても、図３と同様の３次元座標空間内で半導体モジュール３３３の配置態様が描画されている。また、以下では、説明の簡略化のため、第１具体例と異なる特徴について重点的に説明を進める一方で、第１具体例と同様の特徴については説明を省略する。

図６（ａ）に示すように、第２具体例においても、第１具体例と同様に、４つの半導体モジュール３３３は、平面視において四角形の領域の四隅（４つの頂点）に夫々配置されている。

第２具体例の配置態様は特に、４つの半導体モジュール３３３を電気的に接続する複数の導通路のうちの一部が物理的に交差していなくてもよいという点で、第１具体例の配置態様とは異なる。この場合、第２具体例では、図６（ｂ）に示すように、４つの半導体モジュール３３３を電気的に接続する複数の導通路が、平面視においてループ状の又は環状の（図６（ｂ）に示す例では、開ループ状の）電流経路を形成している。言い換えれば、４つの半導体モジュール３３３は、４つの半導体モジュール３３３を電気的に接続する複数の導通路が平面視においてループ状の又は環状の電流経路を形成するように、配置されている。

具体的には、図６（ｂ）に示す例では、導通路ＢＢ３ａ、導通路ＢＢ３ｂ、導通路ＢＢ３ｃ、導通路ＢＢ３ｄ及び導通路ＢＢ３ｅが、平面視においてループ状にこの順に並んでいる。この場合、図６（ａ）中の左側のスリット３３２ｄ内には、４つの半導体モジュール３３３のうちの２つの半導体モジュール３３３（図６（ａ）に示す例では、半導体モジュール３３３（Ｓ１）及び半導体モジュール３３３（Ｓ２））が、当該左側のスリット３３２ｄの延伸方向（Ｙ軸方向）に沿って並ぶように収容されている。更に、図６（ａ）中の右側のスリット３３２ｄ内には、４つの半導体モジュール３３３のうちの他の２つの半導体モジュール３３３（図６（ａ）に示す例では、半導体モジュール３３３（Ｓ３）及び半導体モジュール３３３（Ｓ４））が、当該右側のスリット３３２ｄの延伸方向に沿って並ぶように収容されている。

尚、導通路ＢＢ３ａは、平滑コンデンサＣと半導体モジュール３３３（Ｓ１）とを電気的に接続する導通路である。従って、導通路ＢＢ３ａは、「第３の導通路」の一具体例である。導通路ＢＢ３ｂは、半導体モジュール（Ｓ１）と半導体モジュール３３３（Ｓ２）とを電気的に接続する導通路である。従って、導通路ＢＢ３ｂは、「第１の導通路」の一具体例である。導通路ＢＢ３ｃは、半導体モジュール（Ｓ２）と半導体モジュール３３３（Ｓ３）とを電気的に接続する導通路である。従って、導通路ＢＢ３ｃは、「第５の導通路」の一具体例である。導通路ＢＢ３ｄは、半導体モジュール（Ｓ３）と半導体モジュール３３３（Ｓ４）とを電気的に接続する導通路である。従って、導通路ＢＢ３ｄは、「第２の導通路」の一具体例である。導通路ＢＢ３ｅは、半導体モジュール（Ｓ４）と平滑コンデンサＣとを電気的に接続する導通路である。従って、導通路ＢＢ３ｅは、「第４の導通路」の一具体例である。

以上説明したように、第２具体例では、導通路ＢＢ３ａ、導通路ＢＢ３ｂ、導通路ＢＢ３ｃ、導通路ＢＢ３ｄ及び導通路ＢＢ３ｅが、平面視においてループ状にこの順に並んでいる。従って、第２具体例では、第１具体例の配置態様と比較して、電流経路の長さ（例えば、物理的な長さ）が相対的に短くなる。ここで、電流経路のインダクタンスが電流経路の長さと比例する関係にあることを考慮すれば、第２具体例においても、電力変換器３３の低インダクタンス化が相応に実現される。

尚、第２具体例においても、第１具体例で説明した各種態様の一部が適宜採用されてもよい。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電力変換器もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１ 車両
３０ 電源システム
３１ 第１電源
３２ 第２電源
３３ 電力変換器
３３２ 冷却機構
３３２ａ 導入管路
３３２ｂ 導出管路
３３２ｃ 冷却板
３３２ｄ スリット
３３３ 半導体モジュール
３３３ａ リード線
ＢＢ１、ＢＢ３ 導通部材
ＢＢ１ａ、ＢＢ１ｂ、ＢＢ１ｃ、ＢＢ１ｄ、ＢＢ１ｅ 導通路
ＢＢ３ａ、ＢＢ３ｂ、ＢＢ３ｃ、ＢＢ３ｄ、ＢＢ３ｅ 導通路
Ｃ 平滑コンデンサ
Ｌ１、Ｌ２ リアクトル
ＰＭ パワーモジュール
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４ スイッチング素子

Claims (7)

1. ２つの蓄電装置との間で電力変換を行う電力変換器であって、
   電気的に直列に接続され、且つ、平面視において四角形状の領域の四隅に夫々配置されるように当該電力変換器内に収容されている４つのスイッチング素子と、
   前記４つのスイッチング素子のうちの第１及び第２のスイッチング素子を電気的に接続する第１の導通路と、
   前記４つのスイッチング素子のうちの第３及び第４のスイッチング素子を電気的に接続し、且つ、平面視において前記第１の導通路と交差する第２の導通路と
   を備えることを特徴とする電力変換器。
2. 前記第１の導通路の少なくとも一部は、前記第２の導通路の少なくとも一部の延伸方向と同一の方向に沿って延伸する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換器。
3. 前記第１の導通路の少なくとも一部を流れる電流の向きと、前記第２の導通路の少なくとも一部を流れる電流の向きとは、互いに逆になる
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換器。
4. 前記４つのスイッチング素子に対して電気的に並列に接続される平滑コンデンサと、
   前記平滑コンデンサと前記第１のスイッチング素子とを電気的に接続する第３の導通路と、
   前記第４のスイッチング素子と前記平滑コンデンサとを電気的に接続し、且つ、少なくとも一部が平面視において前記第３の導通路の少なくとも一部の延伸方向と同一の方向に沿って延伸する第４の導通路と
   を更に備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項の電力変換器。
5. 前記第２のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子とを電気的に接続し、且つ、少なくとも一部が平面視において前記第３の導通路の少なくとも一部及び前記第４の導通路の少なくとも一部の少なくとも一方の延伸方向と同一の方向に沿って延伸する第５の導通路を更に備える
   ことを特徴とする請求項４に記載の電力変換器。
6. 前記４つのスイッチング素子は、前記第１及び第２のスイッチング素子が前記四角形状の領域の対角に位置し、且つ、前記第３及び第４のスイッチング素子が前記四角形状の領域の対角に位置するように、当該電力変換器内に収容されている
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電力変換器。
7. 前記電力変換器は、前記４つのスイッチング素子を冷却するための冷媒が供給される冷却部材を更に備えており、
   前記４つのスイッチング素子のうち発熱量が最も大きくなる一のスイッチング素子は、前記４つのスイッチング素子のうち前記一のスイッチング素子以外の他のスイッチング素子の配置位置よりも、前記冷媒の供給方向に沿った上流側に配置される
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の電力変換器。

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