JP2021129406A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バスバ発熱量の低減を図った電力変換装置を提供する。【解決手段】電力変換装置６は、パワーカード２４と、冷却器２１と、入力端子６０Ｐ、６０Ｎと、コンデンサ３０と、入力バスバ６１Ｐ、６１Ｎと、電流検出ユニット４０と、出力端子７０Ｕ、７０Ｖ、７０Ｗと、出力バスバ７１Ｕ、７１Ｖ、７１Ｗと、を備える。パワーカード２４が有するＰ端子２４Ｐ、Ｎ端子２４ＮおよびＯ端子２４Ｏが並ぶ方向に対して垂直な仮想面ＶＳによって、入力側領域Ａｉｎと出力側領域Ａｏｕｔに区画されている。入力側領域Ａｉｎは、Ｐ端子２４ＰとＮ端子２４Ｎが含まれる領域であり、出力側領域Ａｏｕｔは、Ｏ端子２４Ｏが含まれる領域である。複数の入力端子６０Ｐ、６０Ｎは、コンデンサ３０とともに入力側領域Ａｉｎに配置されている。複数の出力端子７０Ｕ、７０Ｖ、７０Ｗは、電流検出ユニット４０とともに出力側領域Ａｏｕｔに配置されている。【選択図】図２

Description

この明細書における開示は、電力変換装置に関する。

特許文献１には、半導体モジュール、コンデンサ、電流検出ユニット等を備える電力変換装置が記載されている。複数の半導体モジュールは、上下アーム回路を形成しており、外部バッテリから供給される直流の電力を交流に変換して外部モータへ出力する。コンデンサは、半導体モジュールと並列接続され、電圧脈動を平滑化させる。電流検出ユニットは、モータへ出力される電流の大きさを検出する。

さらに電力変換装置は、外部バッテリに電気接続される入力端子と、その入力端子にコンデンサを電気接続する入力バスバと、を備える。さらに電力変換装置は、外部モータに電気接続される出力端子と、その出力端子に電流検出ユニットを電気接続する出力バスバと、を備える。

特開２０１６−８２６２５号公報

さて、電力変換装置の構成部品のなかで最も発熱量が多いのは、上下アーム回路を形成する半導体モジュールであり、この種の半導体モジュールは冷却器で熱対策されるのが一般的である。そうすると、上述した入力バスバや出力バスバが長い場合には、それらのバスバでの発熱量が無視できなくなってくる。例えば、バスバからの輻射熱でコンデンサが温度上昇してしまい、コンデンサの性能低下が顕著になる。

開示される１つの目的は、バスバ発熱量の低減を図った電力変換装置を提供することである。

上記目的を達成するため、開示された１つの手段は、
半導体素子を内蔵し、所定の積層方向に並べられた複数の半導体モジュール（２４）と、
複数の半導体モジュールを冷却する冷却器（２１）と、
外部のバッテリ（２）に電気接続され、バッテリから電力供給される入力端子（６０Ｐ、６０Ｎ）と、
複数の半導体モジュールおよびバッテリに対して電気的に並列接続され、入力端子から供給される電力の電圧脈動を平滑化させるコンデンサ（３０）と、
コンデンサと入力端子とを電気的に接続する入力バスバ（６１Ｐ、６１Ｎ）と、
半導体モジュールから出力される交流電流の大きさを検出する電流検出ユニット（４０）と、
外部のモータ（３）に電気接続され、交流電流をモータへ出力する出力端子（７０Ｕ、７０Ｖ、７０Ｗ）と、
電流検出ユニットと出力端子とを電気的に接続する出力バスバ（７１Ｕ、７１Ｖ、７１Ｗ）と、
を備え、
半導体モジュールは、積層方向に対して垂直な方向に並んで配置される端子であって、コンデンサの高電位側と電気接続されるＰ端子（２４Ｐ）、コンデンサの低電位側と電気接続されるＮ端子（２４Ｎ）、および電流検出ユニットと電気接続されるＯ端子（２４Ｏ）を有しており、
Ｐ端子、Ｎ端子およびＯ端子が並ぶ方向に対して垂直な仮想面（ＶＳ）によって２つに区画される領域のうち、複数の半導体モジュールのＰ端子およびＮ端子が含まれる領域を入力側領域（Ａｉｎ）とし、複数の半導体モジュールのＯ端子が含まれる領域を出力側領域（Ａｏｕｔ）とし、
複数の入力端子は、コンデンサとともに入力側領域に配置され、
複数の出力端子は、電流検出ユニットとともに出力側領域に配置されている、電力変換装置とされる。

ここに開示された電力変換装置よると、複数の入力端子は、コンデンサとともに入力側領域に配置されている。そのため、出力側領域に入力端子が配置される場合に比べて、コンデンサと入力端子とを接続する入力バスバの長さを短くできる。また、複数の出力端子は、電流検出ユニットとともに出力側領域に配置されている。そのため、入力側領域に出力端子が配置される場合に比べて、電流検出ユニットと出力端子とを接続する出力バスバの長さを短くできる。

以上により、入力バスバおよび出力バスバを短くできるので、これらのバスバで生じる発熱量を低減できる。よって、半導体モジュールとは別の電気部品が、バスバからの輻射熱で性能低下することを抑制できる。上記電気部品の具体例としては、コンデンサや電流検出ユニット等が挙げられる。

尚、上記括弧内の参照番号は、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、技術的範囲を何ら制限するものではない。

第１実施形態に係る電力変換装置が車両に搭載された状態を模式的に示す、外観図である。 第１実施形態に係る電力変換装置を模式的に示す、上面図である。 第１実施形態に係る電力変換装置を模式的に示す、側面図である。 第２実施形態に係る電力変換装置を模式的に示す、上面図である。 第３実施形態に係る電力変換装置を模式的に示す、上面図である。 第４実施形態に係る電力変換装置を模式的に示す、上面図である。 第５実施形態に係る電力変換装置を模式的に示す、上面図である。

以下、本開示の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。

（第１実施形態）
図１に示す車両Ｖは、バッテリ２、モータ３、電子制御装置（ＥＣＵ４）、ラジエータ５および電力変換装置６を備える。なお、図中の符号ＦＤ、ＢＤ、ＬＤ、ＲＤに示す矢印は、車両Ｖの前後方向と左右方向を示す。符号ＦＤ、ＢＤは前方と後方を示し、符号ＬＤ、ＲＤは左方と右方を示す。

電力変換装置６は、バッテリ２から供給される直流の電力を交流に変換してモータ３へ出力する。バッテリ２と電力変換装置６は入力ケーブル２ａによって電気接続されており、入力ケーブル２ａを通じて、バッテリ２から電力変換装置６へ直流の電力が供給される。電力変換装置６とモータ３は出力ケーブル３ａによって電気接続されており、出力ケーブル３ａを通じて、電力変換装置６からモータ３へ三相交流の電力が出力される。

モータ３の回転出力は、図示しない減速機を介して車両Ｖの駆動輪７に伝達され、車両Ｖの走行トルクとして発揮される。なお、車両Ｖに搭載されている走行用のモータ３は１つであり、電力変換装置６が電力出力対象とするモータ３は１つである。

電力変換装置６はモータ３と一体に構成されている。具体的には、電力変換装置６のケース１０（図２参照）がモータ３のハウジング３ｂにボルト締結されて一体化されている。或いは、ケース１０とハウジング３ｂが、ダイカスト等によって一体に金属加工されている。モータ３は、モータ回転軸の軸中心方向が車両Ｖの左右方向と一致する向きに搭載されている。電力変換装置６は、モータ３の上側に配置されている。電力変換装置６とモータ３は、出力ケーブル３ａによって電気接続されている。

ＥＣＵ４と電力変換装置６は通信ケーブル４ａによって電気接続されており、通信ケーブル４ａを通じて、双方向に信号を送受信する。例えば、モータ３出力の要求値を表す信号が、ＥＣＵ４から電力変換装置６へ送信される。出力される交流電流の大きさを表す検出信号が、電力変換装置６からＥＣＵ４へ送信される。

ラジエータ５は、走行風によって冷媒を冷却する装置であり、冷媒ホース５ａによって電力変換装置６と接続されている。冷媒は、冷媒ホース５ａを介して、ラジエータ５および電力変換装置６の間を循環する。これにより、電力変換装置６は冷媒によって冷却される。

図２および図３に示すように、電力変換装置６は、ケース１０、半導体ユニット２０、コンデンサ３０、電流検出ユニット４０および制御基板５０を備える。さらに電力変換装置６は、ケース１０の開口部に配置されて取り付けられた、入力端子台６０、出力端子台７０および信号コネクタ８０を備える。さらに電力変換装置６は、板状の導電部材である上アームバスバ２５Ｐ、下アームバスバ２５Ｎ、中点バスバ２５Ｏ、入力バスバ６１Ｐ、６１Ｎおよび出力バスバ７１Ｕ、７１Ｖ、７１Ｗを備える。

ケース１０は、金属製であり、本体部１１と蓋部１２を有する。なお、図２では蓋部１２の図示が省略されている。本体部１１は、図２の紙面垂直方向の手前側（上側）に開口する開口部６ａを有する形状である。蓋部１２は、本体部１１にボルト締結されて開口部６ａを閉塞する。半導体ユニット２０、コンデンサ３０、電流検出ユニット４０および制御基板５０は、開口部６ａから挿入され、ケース１０の内部に収容されている。

半導体ユニット２０は、複数のパワーカード２４（半導体モジュール）、冷却器２１、流入パイプ２２および流出パイプ２３を備える。

パワーカード２４は、半導体素子を内蔵するように樹脂モールドされたカード形状である。半導体素子はスイッチング素子であり、入力された直流電力を所定周波数の三相交流に変換してモータ３に出力する、インバータ回路として機能する。このインバータ回路は、モータ３により発電された交流電力を直流電力に変換する機能も有する。パワーカード２４は、モータ３の三相の各々に設けられている。パワーカード２４は、互いに直列接続される上アームと下アームを有する。上アームと下アームをまとめて上下アーム回路と呼ぶ。

本実施形態では、各アームを構成するスイッチング素子として、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）が採用されている。１つのパワーカード２４は、２つのＩＧＢＴを内蔵する。２つのＩＧＢＴは、上アームと下アームをそれぞれ形成する。モータ３の各相へ出力する上下アーム回路は、並列接続された２つのパワーカード２４によって提供されている。これにより、一方のパワーカード２４が故障した場合でも他方のパワーカード２４でモータ３駆動を可能にでき、機能の冗長化が図られる。

パワーカード２４は、Ｐ端子２４Ｐ、Ｎ端子２４ＮおよびＯ端子２４Ｏを有する。Ｐ端子２４Ｐには、上アームのＩＧＢＴのコレクタ電極が接続されている。Ｎ端子２４Ｎには、下アームのＩＧＢＴのエミッタ電極が接続されている。Ｏ端子２４Ｏには、上アームのＩＧＢＴのエミッタ電極と、下アームのＩＧＢＴのコレクタ電極が接続されている。

複数のパワーカード２４は、所定の積層方向に並べて配置されている。積層方向が車両前後方向と一致するように、電力変換装置６は車両Ｖに搭載されている。Ｐ端子２４Ｐ、Ｎ端子２４ＮおよびＯ端子２４Ｏは、パワーカード２４のモールド樹脂から上側に延出しており、直線状に並べて配置されている。これらの端子が並ぶ方向は、積層方向に対して垂直な方向であり、モータ回転軸の軸中心方向、つまり車両Ｖの左右方向に一致する。

冷却器２１は、ラジエータ５で冷却された冷媒を循環させる冷媒通路を内部に形成する金属製である。冷媒通路には、以下に説明する積層間通路が含まれる。積層間通路は、複数のパワーカード２４の間を、積層方向に対して垂直な方向（例えば車両左右方向）に流れる通路である。

流入パイプ２２および流出パイプ２３の一端は冷却器２１に接続され、他端は冷媒ホース５ａに接続されている。流入パイプ２２および流出パイプ２３は、冷却器２１のうち車両前方側の部分に接続され、積層方向つまり車両前後方向に延出する。換言すれば、流入パイプ２２および流出パイプ２３は、電力変換装置６のうちラジエータ５に対向する部分から、ラジエータ５に向けて延出する。

ラジエータ５で冷却された冷媒は、流入パイプ２２から冷媒通路へ流入し、積層間通路を流通した後に流出パイプ２３から流出する。冷却器２１のうち積層間通路を形成する部分は、パワーカード２４の両面に接触している。そのため、パワーカード２４が内蔵する半導体素子で生じた熱は、パワーカード２４の両面から冷却器２１へ放熱される。

Ｐ端子２４Ｐには上アームバスバ２５Ｐに接続され、Ｎ端子２４Ｎには下アームバスバ２５Ｎに接続され、Ｏ端子２４Ｏには中点バスバ２５Ｏが接続されている。これらの接続は、ボルト締結でもよいし溶接でもよい。

コンデンサ３０は、パワーカード２４およびバッテリ２に対して電気的に並列接続され、バッテリ２から供給される電力の電圧脈動を平滑化させる。コンデンサ３０の高電位側の電極は、上アームバスバ２５Ｐに電気接続されることで、Ｐ端子２４Ｐと電気接続される。コンデンサ３０の低電位側の電極は、下アームバスバ２５Ｎに電気接続されることで、Ｎ端子２４Ｎと電気接続される。

コンデンサ３０は、フィルムを巻き回した形状の電極と、複数の電極を収容するケースと、ケース内に充填されてフィルムを電気絶縁しつつ保持する樹脂材と、を有する。複数の電極のうち、対向する一対の電極が１つの静電容量部を形成し、複数の静電容量部が並列接続されている。

上アームバスバ２５Ｐの接続部２５Ｐａには入力バスバ６１Ｐの一端が接続され、入力バスバ６１Ｐの他端には入力端子６０Ｐが接続されている。下アームバスバ２５Ｎの接続部２５Ｎａには入力バスバ６１Ｎの一端が接続され、入力バスバ６１Ｎの他端には入力端子６０Ｎが接続されている。これら各々の接続は、ボルト締結でもよいし溶接でもよい。

入力端子台６０は、電気絶縁性を有する樹脂製であり、複数の入力端子６０Ｐ、６０Ｎを保持する。入力端子６０Ｐ、６０Ｎは、入力端子台６０の開口部６０ａから露出した状態で保持されている。入力端子６０Ｐ、６０Ｎは、車両左右方向に並べて配置されている。入力端子台６０は、入力ケーブル２ａの一端に設けられた図示しないコネクタ部とコネクタ接続される。これにより、複数の入力端子６０Ｐ、６０Ｎは、電力変換装置６外部のバッテリ２に、入力ケーブル２ａを介して電気接続される。

電流検出ユニット４０は、電流センサ４１および保持部材４３を有する。保持部材４３は、電気絶縁性を有する樹脂製であり、中点バスバ２５Ｏの接続部２５Ｏａおよび電流センサ４１を保持する。中点バスバ２５Ｏおよび電流センサ４１は、三相交流のＵ相、Ｖ相およびＷ相の各々に対して設けられている。電流センサ４１は、半導体ユニット２０から出力される各相の交流電流の大きさを、中点バスバ２５Ｏとは非接触で検出する。

中点バスバ２５Ｏの接続部２５Ｏａには出力バスバ７１Ｕ、７１Ｖ、７１Ｗの一端が接続されている。出力バスバ７１Ｕ、７１Ｖ、７１Ｗの他端には出力端子７０Ｕ、７０Ｖ、７０Ｗが接続されている。これら出力バスバ７１Ｕ、７１Ｖ、７１Ｗと出力端子７０Ｕ、７０Ｖ、７０Ｗとの接続は、ボルト締結でもよいし溶接でもよい。

出力端子台７０は、電気絶縁性を有する樹脂製であり、複数の出力端子７０Ｕ、７０Ｖ、７０Ｗを保持する。出力端子７０Ｕ、７０Ｖ、７０Ｗは、出力端子台７０の開口部７０ａから露出した状態で保持されている。出力端子７０Ｕ、７０Ｖ、７０Ｗは、車両前後方向に並べて配置されている。出力端子台７０は、出力ケーブル３ａの一端に接続される。これら出力端子７０Ｕ、７０Ｖ、７０Ｗと出力ケーブル３ａとの接続は、ボルト締結でもよいし溶接でもよい。これにより、複数の出力端子７０Ｕ、７０Ｖ、７０Ｗは、モータ３のＵ相巻線、Ｖ相巻線およびＷ相巻線の各々に、出力ケーブル３ａを介して電気接続される。

信号コネクタ８０は、通信ケーブル４ａの一端に設けられた図示しないコネクタ部とコネクタ接続される。信号コネクタ８０は、図示しない信号線によって制御基板５０に接続されている。これにより、制御基板５０は、電力変換装置６外部のＥＣＵ４に、通信ケーブル４ａを介して電気接続される。制御基板５０には、マイクロコンピュータ（マイコン）やスイッチング素子等の電子部品５１が実装されている。マイコンは、各種の演算処理を実行するプロセッサやメモリを有する。

制御基板５０は、ＥＣＵ４から入力されるトルク要求や各種センサにて検出された信号に基づいて、パワーカード２４に内蔵されたＩＧＢＴへゲート信号を出力する。各種センサの具体例としては、電流センサ４１、電圧センサ、回転角センサなどが挙げられる。電流センサ４１は、先述した通り各相の交流電流の大きさを検出する。電圧センサの１つは、コンデンサ３０の高電位側端子の電圧つまりＰ端子２４Ｐの電圧を検出する。回転角センサは、モータ３の回転子の回転角を検出する。

次に、図２および図３に基づき、電力変換装置６の構成部品の配置について説明する。以下の説明では、Ｐ端子２４Ｐ、Ｎ端子２４ＮおよびＯ端子２４Ｏが並ぶ方向、つまり車両左右方向に対して垂直な面を仮想面ＶＳと呼ぶ。仮想面ＶＳによって２つに区画されるケース１０内の領域のうち、一方を入力側領域Ａｉｎ、他方を出力側領域Ａｏｕｔと呼ぶ。入力側領域Ａｉｎは、複数のパワーカード２４のＰ端子２４ＰおよびＮ端子２４Ｎが含まれる領域である。出力側領域Ａｏｕｔは、複数のパワーカード２４のＯ端子２４Ｏが含まれる領域である。

複数の入力端子６０Ｐ、６０Ｎは、コンデンサ３０とともに入力側領域Ａｉｎに配置されている。より詳細には、入力端子台６０、コンデンサ３０、上アームバスバ２５Ｐ、下アームバスバ２５Ｎおよび入力バスバ６１Ｐ、６１Ｎは、入力側領域Ａｉｎに配置されている。

複数の出力端子７０Ｕ、７０Ｖ、７０Ｗは、電流検出ユニット４０とともに出力側領域Ａｏｕｔに配置されている。より詳細には、出力端子台７０、信号コネクタ８０、電流検出ユニット４０、中点バスバ２５Ｏおよび出力バスバ７１Ｕ、７１Ｖ、７１Ｗは、出力側領域Ａｏｕｔに配置されている。

図２に示すように、入力端子台６０は、半導体ユニット２０の車両後方側に配置され、かつ、開口部６０ａが車両後方を向く向きに配置されている。出力端子台７０は、半導体ユニット２０の車両右側に配置され、かつ、開口部７０ａが車両右方を向く向きに配置されている。図３に示すように、上アームバスバ２５Ｐ、下アームバスバ２５Ｎおよび中点バスバ２５Ｏの全体が、冷却器２１の上側に位置する。

制御基板５０は、半導体ユニット２０、コンデンサ３０および電流検出ユニット４０の下側に配置されている。半導体ユニット２０、コンデンサ３０および電流検出ユニット４０は車両左右方向に並べて配置されている。コンデンサ３０および電流検出ユニット４０は、半導体ユニット２０の両側にそれぞれ配置されている。

制御基板５０は、上下方向に対して垂直に拡がる向きの矩形形状である。上向または下方から見て半導体ユニット２０の全体が、制御基板５０の内側に位置する。換言すれば、半導体ユニット２０の全体が、制御基板５０の上下方向投影範囲に位置する。同様にして、コンデンサ３０および電流検出ユニット４０の全体が、制御基板５０の上下方向投影範囲に位置する。

以下、上述した構成を備えることによる電力変換装置の効果について説明する。

さて、本実施形態に係る電力変換装置６は、電力出力対象とするモータ３を１つとする１モータ用インバータである。この種のインバータでは、半導体ユニット２０の両側（積層直交方向両側）にコンデンサ３０と電流検出ユニット４０を分けて配置することが望ましい場合がある。この種のインバータが備える外部接続端子には、外部のバッテリ２に接続される入力端子６０Ｐ、６０Ｎと、外部のモータ３に接続される出力端子７０Ｕ、７０Ｖ、７０Ｗがある。

そして、仮想面ＶＳで区画された入力側領域Ａｉｎと出力側領域Ａｏｕｔのうち、入力端子６０Ｐ、６０Ｎと出力端子７０Ｕ、７０Ｖ、７０Ｗを同じ領域に配置すると入力バスバ６１Ｐ、６１Ｎまたは出力バスバ７１Ｕ、７１Ｖ、７１Ｗが長くなる。例えば、両端子を出力側領域Ａｏｕｔに配置すると、コンデンサ３０と入力端子６０Ｐ、６０Ｎとの位置が離れることになるので、入力バスバ６１Ｐ、６１Ｎが長くなる。また、両端子を入力側領域Ａｉｎに配置すると、電流検出ユニット４０と出力端子７０Ｕ、７０Ｖ、７０Ｗとの位置が離れることになるので、出力バスバ７１Ｕ、７１Ｖ、７１Ｗが長くなる。

この点を鑑み、本実施形態では、複数の入力端子６０Ｐ、６０Ｎはコンデンサ３０とともに入力側領域Ａｉｎに配置されているので、入力バスバ６１Ｐ、６１Ｎを短くできる。また、複数の出力端子７０Ｕ、７０Ｖ、７０Ｗは電流検出ユニット４０とともに出力側領域Ａｏｕｔに配置されているので、出力バスバ７１Ｕ、７１Ｖ、７１Ｗを短くできる。

以上により、本実施形態によれば、入力バスバ６１Ｐ、６１Ｎおよび出力バスバ７１Ｕ、７１Ｖ、７１Ｗを短くできるので、これらのバスバで生じる発熱量を低減できる。よって、コンデンサ３０や電流センサ４１等の電気部品が、バスバからの輻射熱で性能低下することを抑制できる。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、入力端子台６０は、半導体ユニット２０の車両後方側に配置されている。これに対し本実施形態では、入力端子台６０は、半導体ユニット２０の車両左側に配置されている（図４参照）。出力端子台７０は、第１実施形態と同様にして半導体ユニット２０の車両右側に配置されている。換言すれば、入力端子台６０および出力端子台７０は、上下方向から見て、半導体ユニット２０の両側に配置されている。

また、入力端子台６０は、開口部６０ａが車両左側を向く向きに配置されている。出力端子台７０は、開口部７０ａが車両右方を向く向きに配置されている。

Ｐ端子２４Ｐ、Ｎ端子２４ＮおよびＯ端子２４Ｏが並ぶ方向（車両左右方向）に冷却器２１を投影した範囲を、投影範囲Ａｃと呼ぶ。複数の出力端子７０Ｕ、７０Ｖ、７０Ｗは、出力側領域Ａｏｕｔかつ投影範囲Ａｃに配置されている。また、複数の入力端子６０Ｐ、６０Ｎは、入力側領域Ａｉｎかつ投影範囲Ａｃに配置されている。

このように本実施形態では、出力端子７０Ｕ、７０Ｖ、７０Ｗは、出力側領域Ａｏｕｔのうち、冷却器２１の投影範囲Ａｃに配置されている。そのため、出力側領域Ａｏｕｔのうち投影範囲Ａｃ外に配置されている場合に比べて、電流検出ユニット４０と出力端子７０Ｕ、７０Ｖ、７０Ｗとの位置が近づくことになる。よって、出力バスバ７１Ｕ、７１Ｖ、７１Ｗを短くすることを促進でき、出力バスバ７１Ｕ、７１Ｖ、７１Ｗでの発熱量低減を促進できる。なお、上述した出力端子７０Ｕ、７０Ｖ、７０Ｗの配置は、第１実施形態でも採用されており、第１実施形態でも同様の効果が発揮される。

さらに本実施形態では、入力端子６０Ｐ、６０Ｎは、入力側領域Ａｉｎのうち、冷却器２１の投影範囲Ａｃに配置されている。そのため、入力側領域Ａｉｎのうち投影範囲Ａｃ外に配置されている場合に比べて、コンデンサ３０と入力端子６０Ｐ、６０Ｎとの位置が近づくことになる。よって、入力バスバ６１Ｐ、６１Ｎを短くすることを促進でき、入力バスバ６１Ｐ、６１Ｎでの発熱量低減を促進できる。

さらに本実施形態では、入力端子台６０および出力端子台７０は、上下方向から見て、半導体ユニット２０の両側に配置されている。より具体的には、上下方向から見て、複数の出力端子７０Ｕ、７０Ｖ、７０Ｗと複数の入力端子６０Ｐ、６０Ｎとの間に冷却器２１が位置している。そのため、金属製の冷却器２１が、入力端子と出力端子の間で電磁シールド部材として有効に機能する。よって、出力端子を流れる電流によって生じる電磁場の影響で、入力端子に電流が流れにくくなることを抑制できる。同様に、入力端子を流れる電流によって生じる電磁場の影響で、出力端子に電流が流れにくくなることを抑制できる。

さらに本実施形態では、冷却器２１は、パワーカード２４の両面に接触して冷却する両面冷却構造である。そのため、片面冷却構造である場合に比べて、冷媒通路に含まれる積層間通路の数が多くなる。つまり、積層間通路を形成する金属板の、積層方向に並べられる枚数が多くなる。よって、冷却器２１による上述した電磁シールド部材としての機能を、より一層向上できる。

なお、本実施形態においても、上記第１実施形態と同様にして、入力端子６０Ｐ、６０Ｎはコンデンサ３０とともに入力側領域Ａｉｎに配置され、出力端子７０Ｕ、７０Ｖ、７０Ｗは電流検出ユニット４０とともに出力側領域Ａｏｕｔに配置されている。そのため、第１実施形態と同様にして入力バスバ６１Ｐ、６１Ｎおよび出力バスバ７１Ｕ、７１Ｖ、７１Ｗを短くでき、バスバの発熱量低減を図ることができる。

（第３実施形態）
本実施形態では、入力端子台６０および出力端子台７０は、半導体ユニット２０の車両前方側に配置されている（図５参照）。また、入力端子台６０および出力端子台７０は、開口部６０ａ、７０ａが車両前方側を向く向きに配置されている。

このように本実施形態では、入力端子台６０および出力端子台７０の両方ともが、上下方向から見て、半導体ユニット２０に対して同じ側に配置されている。よって、入力端子６０Ｐ、６０Ｎに入力ケーブル２ａを接続する作業と、出力端子７０Ｕ、７０Ｖ、７０Ｗに出力ケーブル３ａを接続する作業とを、同じ側から行える。したがって、これら接続作業の作業性を向上できる。

さらに本実施形態では、入力端子台６０および出力端子台７０に加えて、流入パイプ２２および流出パイプ２３も同じ側に配置されている。よって、これらのパイプに冷媒ホース５ａを取り付ける取付作業も、上述した接続作業と同じ側から行える。したがって、接続作業と取付作業を一度に行うにあたり、これらの作業性を向上できる。

なお、本実施形態においても、上記第２実施形態と同様にして、入力端子６０Ｐ、６０Ｎはコンデンサ３０とともに入力側領域Ａｉｎに配置され、出力端子７０Ｕ、７０Ｖ、７０Ｗは電流検出ユニット４０とともに出力側領域Ａｏｕｔに配置される。そのため、第２実施形態と同様にしてバスバの発熱量低減を図ることができる。

（第４実施形態）
本実施形態では、入力端子台６０は、半導体ユニット２０の車両前方側に配置され、出力端子台７０は、半導体ユニット２０の車両右側に配置されている（図６参照）。また、入力端子台６０は、開口部６０ａが車両前方側を向く向きに配置され、出力端子台７０は、開口部７０ａが車両右側を向く向きに配置されている。

そして本実施形態では、上下方向から見て、出力端子７０Ｕ、７０Ｖ、７０Ｗを冷却器２１に投影させた投影範囲に、入力端子６０Ｐ、６０Ｎの全体が位置する。図６に示す２本の仮想線ＶＬは上記投影範囲を示すものであり、これらの仮想線ＶＬで挟まれる範囲が投影範囲に相当する。

なお、本実施形態においても、上記第３実施形態と同様にして、入力端子６０Ｐ、６０Ｎはコンデンサ３０とともに入力側領域Ａｉｎに配置され、出力端子７０Ｕ、７０Ｖ、７０Ｗは電流検出ユニット４０とともに出力側領域Ａｏｕｔに配置される。そのため、第３実施形態と同様にしてバスバの発熱量低減を図ることができる。

（第５実施形態）
本実施形態では、入力端子台６０および出力端子台７０は、半導体ユニット２０の車両後方側に配置されている（図７参照）。また、入力端子台６０および出力端子台７０は、開口部６０ａ、７０ａが車両後方側を向く向きに配置されている。

要するに本実施形態では、図５に示す第３実施形態と同様にして、入力端子台６０および出力端子台７０の両方ともが、上下方向から見て、半導体ユニット２０に対して同じ側に配置されている。よって、第３実施形態と同様にして、入力ケーブル２ａの接続作業と出力ケーブル３ａの接続作業を同じ側から行うことができ、接続作業の作業性を向上できる。

なお、本実施形態においても、上記第４実施形態と同様にして、入力端子６０Ｐ、６０Ｎはコンデンサ３０とともに入力側領域Ａｉｎに配置され、出力端子７０Ｕ、７０Ｖ、７０Ｗは電流検出ユニット４０とともに出力側領域Ａｏｕｔに配置される。そのため、第４実施形態と同様にしてバスバの発熱量低減を図ることができる。

（他の実施形態）
以上、本開示の複数の実施形態について説明したが、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。そして、複数の実施形態及び変形例に記述された構成同士の明示されていない組み合わせも、以下の説明によって開示されているものとする。

図２の例では、半導体ユニット２０は、入力された直流電力を所定周波数の三相交流に変換するＤＣ−ＡＣ変換部として機能する。これに対し、半導体ユニット２０は、直流電圧を異なる値の直流電圧に変換するＤＣ−ＤＣ変換部としての機能を有していてもよい。或いは、半導体ユニット２０は、ＤＣ−ＡＣ変換部とＤＣ−ＤＣ変換部の両方の機能を有していてもよい。

図１の例では、電力変換装置６が電力出力対象とするモータ３は１つであるが、複数のモータが電力出力対象であってもよい。その場合、上下アーム回路の数が増えるので、半導体ユニット２０の積層方向における体格が大きくなる。

上記第１実施形態では、出力端子７０Ｕ、７０Ｖ、７０Ｗと出力ケーブル３ａとの接続は、ボルト締結または溶接である。これに対し、出力端子７０Ｕ、７０Ｖ、７０Ｗと出力ケーブル３ａとはコネクタ接続であってもよい。

上記第１実施形態では、下アームバスバ２５Ｎと入力バスバ６１Ｎとは別体の金属部材であり、それらのバスバをボルトまたは溶接で接続している。これに対し、これらのバスバは、１つの金属部材で一体に形成されていてもよい。同様にして、上アームバスバ２５Ｐと入力バスバ６１Ｐも、１つの金属部材で一体に形成されていてもよい。同様にして、出力バスバ７１Ｕ、７１Ｖ、７１Ｗと中点バスバ２５Ｏも、１つの金属部材で一体に形成されていてもよい。

また、入力バスバ６１Ｎと入力端子６０Ｎとは、別体で接続されていてもよいし、１つの金属部材で一体に形成されていてもよい。同様にして、入力バスバ６１Ｐと入力端子６０Ｐも、別体接続でもよいし一体形成でもよい。同様にして、出力バスバ７１Ｕ、７１Ｖ、７１Ｗと出力端子７０Ｕ、７０Ｖ、７０Ｗも、別体接続でもよいし一体形成でもよい。

上記第１実施形態では、冷却器２１は、パワーカード２４の両面に接触して冷却する両面冷却構造である。これに対し、冷却器２１は、パワーカード２４の片面に接触して冷却する片面冷却構造であってもよい。

出力バスバ７１Ｕ、７１Ｖ、７１Ｗや出力端子台７０は、電流検出ユニット４０に組み付けられて１部品化されていてもよい。また、上アームバスバ２５Ｐや下アームバスバ２５Ｎは、コンデンサ３０に組み付けられて１部品化されていてもよい。また、入力バスバ６１Ｐや入力バスバ６１Ｎ、入力端子台６０は、コンデンサ３０に組み付けられて１部品化されていてもよい。

６…電力変換装置
２ バッテリ、 ６ 電力変換装置、 ２１ 冷却器、 ２４ 半導体モジュール、 ２４Ｎ Ｎ端子、 ２４Ｏ Ｏ端子、 ２４Ｐ Ｐ端子、 ３ モータ、 ３０ コンデンサ、 ４０ 電流検出ユニット、 ６０Ｎ、６０Ｐ 入力端子、 ６１Ｎ、６１Ｐ 入力バスバ、 ７０Ｕ、７０Ｖ、７０Ｗ 出力端子、 ７１Ｕ、７１Ｖ、７１Ｗ 出力バスバ、 Ａｃ 投影範囲、 Ａｉｎ 入力側領域、 Ａｏｕｔ 出力側領域、 ＶＳ 仮想面。

Claims (5)

1. 半導体素子を内蔵し、所定の積層方向に並べられた複数の半導体モジュール（２４）と、
   複数の前記半導体モジュールを冷却する冷却器（２１）と、
   外部のバッテリ（２）に電気接続され、前記バッテリから電力供給される入力端子（６０Ｐ、６０Ｎ）と、
   複数の前記半導体モジュールおよび前記バッテリに対して電気的に並列接続され、前記入力端子から供給される電力の電圧脈動を平滑化させるコンデンサ（３０）と、
   前記コンデンサと前記入力端子とを電気的に接続する入力バスバ（６１Ｐ、６１Ｎ）と、
   前記半導体モジュールから出力される交流電流の大きさを検出する電流検出ユニット（４０）と、
   外部のモータ（３）に電気接続され、前記交流電流を前記モータへ出力する出力端子（７０Ｕ、７０Ｖ、７０Ｗ）と、
   前記電流検出ユニットと前記出力端子とを電気的に接続する出力バスバ（７１Ｕ、７１Ｖ、７１Ｗ）と、
   を備え、
   前記半導体モジュールは、前記積層方向に対して垂直な方向に並んで配置される端子であって、前記コンデンサの高電位側と電気接続されるＰ端子（２４Ｐ）、前記コンデンサの低電位側と電気接続されるＮ端子（２４Ｎ）、および前記電流検出ユニットと電気接続されるＯ端子（２４Ｏ）を有しており、
   前記Ｐ端子、前記Ｎ端子および前記Ｏ端子が並ぶ方向に対して垂直な仮想面（ＶＳ）によって２つに区画される領域のうち、複数の前記半導体モジュールの前記Ｐ端子および前記Ｎ端子が含まれる領域を入力側領域（Ａｉｎ）とし、複数の前記半導体モジュールの前記Ｏ端子が含まれる領域を出力側領域（Ａｏｕｔ）とし、
   複数の前記入力端子は、前記コンデンサとともに前記入力側領域に配置され、
   複数の前記出力端子は、前記電流検出ユニットとともに前記出力側領域に配置されている、電力変換装置。
2. 複数の前記出力端子は、前記Ｐ端子、前記Ｎ端子および前記Ｏ端子が並ぶ方向への前記冷却器の投影範囲（Ａｃ）に配置されている、請求項１に記載の電力変換装置。
3. 複数の前記入力端子は、前記Ｐ端子、前記Ｎ端子および前記Ｏ端子が並ぶ方向への前記冷却器の投影範囲（Ａｃ）に配置されている、請求項１または２に記載の電力変換装置。
4. 前記Ｐ端子、前記Ｎ端子および前記Ｏ端子が並ぶ方向と前記積層方向との両方に対して垂直な方向から見て、複数の前記出力端子と複数の前記入力端子との間に前記冷却器が位置している、請求項１〜３のいずれか１つに記載の電力変換装置。
5. 前記冷却器は、前記半導体モジュールの両面に接触して冷却する構造である、請求項４に記載の電力変換装置。

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