JP7386914B2

JP7386914B2 - 電力変換装置

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Publication number: JP7386914B2
Application number: JP2022036934A
Authority: JP
Inventors: 弘輝勝部; 翔太山邊; 昌和谷
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2022-03-10
Filing date: 2022-03-10
Publication date: 2023-11-27
Anticipated expiration: 2042-03-10
Also published as: JP7527446B2; CN116742918A; JP2023133456A; JP2023131919A; US20230291322A1

Description

本願は、電力変換装置に関するものである。

電気自動車またはハイブリッド自動車のように、駆動源にモータが用いられている電動車両には、複数の電力変換装置が搭載されている。電力変換装置としては、商用の交流電源から直流電源に変換して高圧バッテリに充電する充電器、高圧バッテリの直流電源から補助機器用のバッテリの電圧（例えば１２Ｖ）に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ、バッテリからの直流電力をモータへの交流電力に変換するインバータ等が挙げられる。

電力変換装置には、電力変換を行う半導体素子が実装されたパワーモジュール、パワーモジュールを冷却する冷却器、及び外部の直流電源から供給される直流電圧を平滑化するコンデンサ素子を有したコンデンサを備えたものが開示されている（例えば特許文献１参照）。コンデンサ素子にはリップル電流が流れるため、コンデンサ素子は電力を消費して発熱する。また、コンデンサ素子はパワーモジュールとバスバーを介して接続されているため、パワーモジュールが高温になるとバスバーを介してパワーモジュールからコンデンサ素子へ熱が伝わり、伝わった熱によりコンデンサ素子も高温になる。特に高出力密度の電力変換装置では、パワーモジュールとコンデンサ素子とを接続するバスバーへの伝熱、及びバスバーのジュール熱による発熱が大きくなる。バスバーの温度上昇が顕著になると、熱がコンデンサ素子へ伝わりコンデンサ素子の温度が上昇する。コンデンサ素子の温度上昇は、コンデンサ素子の寿命を低下させるため、コンデンサ素子の温度上昇への対策が課題となっている。

特許文献１に開示された構造では、電力変換装置は、コンデンサ素子、コンデンサ素子の両端面に形成された一対の電極である開放側電極及び底壁側電極、これらの電極のそれぞれに接続されたコンデンサバスバー、及びコンデンサ素子を内部に収容するコンデンサケースを有したコンデンサと、コンデンサバスバーに接続されたパワーモジュールと、冷却器とを有する。開放側電極は、パワーモジュールの冷却器側端子と接続されている。底壁側電極は、コンデンサ素子の底壁側に配置されているコンデンサケースの底壁に、封止材を介して熱的に接続されている。

特開２０１７－１３９８８６号公報

上記特許文献１においては、コンデンサ素子に生じた熱を、底壁側電極の側からコンデンサケースに封止材を介して放熱することができる。しかしながら、開放側電極の側からの放熱は、放熱経路が長いため熱抵抗が高くなるコンデンサバスバー及びパワーモジュールの端子を経由することになる。そのため、開放側電極の側からコンデンサ素子を十分に冷却できないという課題があった。また、電力変換装置の高出力密度化に伴うパワーモジュールの発熱量の増加により、コンデンサ素子におけるパワーモジュールからの受熱が大きくなるため、受熱によりコンデンサ素子が劣化するという課題があった。

そこで、本願は、コンデンサ素子を効率的に冷却し、コンデンサ素子の熱に起因した劣化を抑制した電力変換装置を得ることを目的としている。

本願に開示される電力変換装置は、半導体素子を収容したモジュール本体部、及びモジュール本体部から突出したパワー端子を有したパワーモジュールと、コンデンサ素子を収容したコンデンサ本体部、及びコンデンサ本体部から突出し、パワー端子と接続されたコンデンサバスバーを有したコンデンサモジュールと、パワーモジュール及びコンデンサモジュールを収容した筐体とを備え、筐体は、パワーモジュールが熱的に接続された第一面と、コンデンサモジュールが熱的に接続された第二面とを有し、第一面の裏側に、第一面を冷却する冷媒流路が設けられ、コンデンサ本体部は、有底筒状に形成され、封止樹脂を介してコンデンサ素子及びコンデンサ素子に接続されたコンデンサバスバーの部分を収容したコンデンサケースを有し、コンデンサケースの底壁の外面は、第二面と熱的に接続され、コンデンサバスバーは、コンデンサケースの底壁の側とは反対側の開口した部分において封止樹脂から突出した露出部を有し、露出部は、コンデンサケースの周壁の外側に延出した後、コンデンサケースの周壁の外面に沿って第二面の方向に延出し、その後、第一面に沿ってモジュール本体部の方向に延出し、第一面に沿ってモジュール本体部の方向に延出した露出部の部分は、第一面に熱的に接続されているものである。

本願に開示される電力変換装置によれば、半導体素子を収容したモジュール本体部、及びモジュール本体部から突出したパワー端子を有したパワーモジュールと、コンデンサ素子を収容したコンデンサ本体部、及びコンデンサ本体部から突出し、パワー端子と接続されたコンデンサバスバーを有したコンデンサモジュールと、パワーモジュール及びコンデンサモジュールを収容した筐体とを備え、筐体は、パワーモジュールが熱的に接続された第一面と、コンデンサモジュールが熱的に接続された第二面とを有し、第一面の裏側に、第一面を冷却する冷媒流路が設けられ、コンデンサバスバーが、第一面に熱的に接続されているため、コンデンサ素子に生じた熱は筐体の第二面から放熱されると共に、コンデンサバスバーの第一面に熱的に接続され部分を介して筐体の第一面から放熱されるので、コンデンサ素子を第一面と第二面の双方から効率的に冷却することができ、コンデンサ素子の熱に起因した劣化を抑制することができる。また、コンデンサバスバー自身の発熱、及びパワー端子からコンデンサバスバーに伝わるパワーモジュールの熱を筐体の第一面から放熱することができるので、コンデンサ素子の熱に起因した劣化を抑制することができる。

実施の形態１に係る電力変換装置の概略を示す平面図である。図１のＡ－Ａ断面位置で切断した電力変換装置の断面図である。実施の形態１に係る電力変換装置の回路の概略を示す図である。実施の形態１に係る別の電力変換装置の概略を示す側面図である。実施の形態２に係る電力変換装置の概略を示す平面図である。実施の形態２に係る電力変換装置の概略を示す別の平面図である。図５のＢ－Ｂ断面位置で切断した電力変換装置の断面図である。図５のＣ－Ｃ断面位置で切断した電力変換装置の断面図である。実施の形態２に係る別の電力変換装置の概略を示す側面図である。

以下、本願の実施の形態による電力変換装置を図に基づいて説明する。なお、各図において同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。

実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る電力変換装置１の概略を示す平面図で、コンデンサモジュール４の内部の配線を省略して示した図、図２は図１のＡ－Ａ断面位置で切断した電力変換装置１の断面図、図３は電力変換装置１の回路の概略を示す図である。電力変換装置１は、入力電流を直流から交流、交流から直流、または入力電圧を異なる電圧に変換する装置である。

電力変換装置１は、図１に示すように、パワーモジュール３、コンデンサモジュール４、及び筐体２を備える。筐体２は、パワーモジュール３及びコンデンサモジュール４を収容する。本実施の形態における電力変換装置１は、図３に示すように、直流電源７に接続されたコンデンサモジュール４の電源側端子４６から入力され、コンデンサモジュール４で平滑化した直流電力を、パワーモジュール３で電力変換して出力端子３３から出力する装置である。本実施の形態は３相交流を出力する電力変換装置１を示しており、図１に示すように、パワーモジュールは各相に対応した３つのパワーモジュール３から構成される。図３では１つのパワーモジュール３のみを示しているが、他の２つのパワーモジュールについても同様の構成である。電力変換装置１の外部に設けられ、電源側端子４６に接続される直流電源７については図１に示していない。なお、電力変換装置１の構成はこれに限るものではなく、入力電流を交流から直流に変換する装置であっても構わない。

＜筐体２＞
筐体２は、アルミニウムなどの金属から作製される。筐体２は、図２に示すように、例えば、有底筒状に形成される。筐体２は、パワーモジュール３が熱的に接続された第一面２ａと、コンデンサモジュール４が熱的に接続された第二面２ｂとを有する。第一面２ａの裏側に、第一面２ａを冷却する冷媒流路２１が設けられる。筐体２の冷媒流路２１を設けた部分は流路形成部２３である。冷媒流路２１は、冷媒が流れる流路である。冷媒には、例えば、水またはエチレングリコール液が使用される。ここで、第一面２ａの法線方向に反対な方向を法線反対方向とし、第一面２ａに平行な特定の方向を第１方向とし、第一面２ａに平行であって第１方向に直交する方向を第２方向とする。図において、Ｘ１の方向を第１方向の一方側、Ｘ２の方向を第１方向の他方側とし、Ｙの方向を第２方向とし、Ｚ１の方向を法線方向、Ｚ２の方向を法線反対方向とする。

筐体２における第一面２ａを有した部分は、板状に形成されたベース部２２である。ベース部２２は、例えば、筐体２の本体部分と同様にアルミニウムなどの金属から作製されるがこれに限るものではなく、熱伝導性に優れた樹脂部材から作製しても構わない。ベース部２２における第一面２ａの裏側の裏面は、冷媒流路２１の内面の一部を構成する。ベース部２２の裏面であって、法線方向に見てモジュール本体部３２と重複する領域に単数または複数の冷却フィン２２ａが設けられる。冷媒流路２１は、上流側流路２１ａ、下流側流路２１ｂ、及び中間流路２１ｃを有する。中間流路２１ｃは、冷却フィン２２ａを通って、第１方向の一方側から第１方向の他方側に冷媒が流れる流路である。上流側流路２１ａは、中間流路２１ｃの第１方向の一方側に接続され、第２方向に延びる流路である。下流側流路２１ｂは、中間流路２１ｃの第１方向の他方側に接続され、第２方向に延びる流路である。

冷媒は、上流側流路２１ａ、中間流路２１ｃ、下流側流路２１ｂの順に流れる。流路形成部２３は、図１に示すように、ヘッダー２３ａを有する。ヘッダー２３ａは、冷媒が冷媒流路２１に流入または冷媒が冷媒流路２１から流出する流出入口である。ヘッダー２３ａは、筐体２の外壁面から突出して設けられる。上流側流路２１ａは、法線方向に見て、モジュール本体部３２とコンデンサ本体部４ａとの間の領域と重複するように配置されている。このように構成することで、上流側流路２１ａにはパワーモジュール３を冷却する前の低温な冷媒が流れているため、上流側流路２１ａにより、第一面２ａに隣接して配置された第二面２ｂも効率よく冷却される。第二面２ｂが冷却されるため、第二面２ｂに熱的に接続されたコンデンサモジュール４を冷却することができる。

流路形成部２３の構成は、図２に示した構成に限るものではなく、図４に示した構成でも構わない。図４は、実施の形態１に係る別の電力変換装置１の概略を示す側面図である。図４に示した筐体２はベース部２２を有さず、筐体２は筐体２の底壁の内面に第一面２ａと第二面２ｂとを有する。筐体２は、筐体２の底壁における第一面２ａの裏側の外面に流路形成部２３を有する。図４ではヘッダー２３ａを省略している。このように構成しても、流路形成部２３に設けた冷媒流路により第一面２ａを冷却することができる。

＜パワーモジュール３＞
パワーモジュール３は、単数または複数の半導体素子（図示せず）を収容したモジュール本体部３２、パワー端子３１、出力端子３３、及び複数の制御端子（図示せず）を備える。パワー端子３１、出力端子３３、及び制御端子は、モジュール本体部３２から外側に突出して設けられる。図１に示されたモジュール本体部３２の部分は、例えば半導体素子を取り囲む樹脂などの保護部材、またはケースである。パワー端子３１、出力端子３３、及び制御端子は、例えば電気抵抗率が小さく導電性に優れた銅から作製される。パワー端子３１は、コンデンサモジュール４のコンデンサバスバー４２と電気的に接続される。パワーモジュール３の製造工程において、パワー端子３１、出力端子３３、及び複数の制御端子は、同じリードフレームに支持されている。リードフレームに各端子が支持された状態でモジュール本体部３２が樹脂により封止された後、リードフレームから各端子は分断される。この工程は、パワーモジュール３を製造する一般的な製造工程である。

＜コンデンサモジュール４＞
コンデンサモジュール４は、コンデンサ素子４１を収容したコンデンサ本体部４ａ、及びコンデンサ本体部４ａから突出し、パワー端子３１と接続されたコンデンサバスバー４２を有する。コンデンサ素子４１は、両端にコンデンサ電極４３を有する。コンデンサ電極４３のそれぞれは、正極または負極である。コンデンサバスバー４２は、一端がコンデンサ素子４１と電気的に接続され、他端がパワー端子３１と接続される。コンデンサバスバー４２は、例えば、電気抵抗率が小さく導電性に優れた銅から作製される。コンデンサバスバー４２とパワー端子３１とは、双方が接したパワー端子接続部４７において溶接により接続される。コンデンサバスバー４２とパワー端子３１との接続は溶接に限るものではなく、はんだによる接続、嵌合、またはねじ締結による接続であっても構わない。

コンデンサ本体部４ａは、本実施の形態では、有底筒状に形成され、封止樹脂４４を介してコンデンサ素子４１及びコンデンサ素子４１に接続されたコンデンサバスバー４２の部分を収容したコンデンサケース４５を有する。コンデンサケース４５は、例えばアルミニウムからダイカストにて作製される。封止樹脂４４は、エポキシ樹脂等からなる絶縁性を有した部材である。コンデンサケース４５の材料及び形状はこれに限るものではない。樹脂製のコンデンサケース４５が、コンデンサ素子４１を直接収容しても構わない。コンデンサケース４５の底壁４５ｂは、例えば矩形状に形成される。コンデンサケース４５は、コンデンサケース４５の底壁４５ｂの側とは反対側の開口した部分である開口部４５ａを有する。コンデンサバスバー４２は、開口部４５ａにおいて封止樹脂４４から突出する。コンデンサバスバー４２の封止樹脂４４から突出して露出した部分は、露出部４２ｄである。本実施の形態では、開口部４５ａが法線方向に向くようにコンデンサケース４５は配置され、コンデンサバスバー４２は法線方向に封止樹脂４４から突出する。コンデンサケース４５の配置はこれに限るものではなく、コンデンサバスバー４２が封止樹脂４４からパワーモジュール３の側に突出するように、開口部４５ａが第１方向の他方側を向くようにコンデンサケース４５を配置しても構わない。

コンデンサケース４５の底壁４５ｂの外面と筐体２の第二面２ｂとは熱的に接続される。熱的な接続は、底壁４５ｂと第二面２ｂとが直接接触して接続される場合に限るものではなく、グリス等の伝熱部材を介して底壁４５ｂと第二面２ｂとを熱的に接続しても構わない。コンデンサケース４５を筐体２に熱的に接続することで、コンデンサケース４５の底壁４５ｂの側からコンデンサ素子４１を放熱させることができるため、コンデンサ素子４１の放熱性能を向上させることができる。

コンデンサ素子４１は、直流電力を平滑化する。コンデンサ素子４１は、積層構造を有した巻回タイプのフィルムコンデンサである。コンデンサ素子４１は、絶縁性を有した部材である誘電体を介して積層された金属フィルムを有する。コンデンサ素子４１は、金属フィルムが積層された方向である第１方向に交差する法線方向及び法線反対方向の端面にコンデンサ電極４３を有する。本実施の形態では、一方のコンデンサ電極４３が底壁４５ｂの側に配置され、他方のコンデンサ電極４３が開口部４５ａの側に配置される。コンデンサ電極４３の配置はこれに限るものではない。コンデンサ電極４３をコンデンサ素子４１の底壁４５ｂの側と開口部４５ａの側に挟まれたコンデンサ素子４１の側部に設けても構わない。金属フィルムの熱伝導率は、誘電体よりも高い。そのため、コンデンサ素子４１の熱伝導率は、金属フィルムの積層された方向である第１方向よりも、金属フィルムの積層された方向に交差する方向で高くなる。本実施の形態のように、法線反対方向にコンデンサ電極４３と底壁４５ｂとを配置した場合、法線反対方向にコンデンサ素子４１の熱伝導率が高くなるので、コンデンサケース４５の底壁４５ｂが配置された放熱経路の方向にコンデンサ素子４１の熱伝導率の高い方向を合わせることで、より効率的に、コンデンサ素子４１の熱をコンデンサケース４５の底壁４５ｂの側に放熱することができる。

本実施の形態では、コンデンサケース４５は３つのコンデンサ素子４１を収容する。図１において、コンデンサ素子４１の外形を破線で示す。３つのコンデンサ素子４１のそれぞれは、３つのパワーモジュール３のそれぞれと接続される。コンデンサ素子４１の個数は３つに限るものではない。１つのコンデンサ素子４１に複数のパワーモジュール３が接続されてもよく、複数のコンデンサ素子４１と１つのパワーモジュール３とが接続されても構わない。

本実施の形態では、第２方向に並べられた複数のモジュール本体部３２を有し、コンデンサモジュール４は、第１方向に見て複数のモジュール本体部３２と重複するように、複数のモジュール本体部３２の第１方向の一方側に配置される。コンデンサバスバー４２は、法線方向に見て、コンデンサ本体部４ａから複数のモジュール本体部３２に向かって第１方向の他方側に延びている。このように構成することで、コンデンサ本体部４ａはパワーモジュール３と近接して配置されるため、コンデンサ本体部４ａとパワーモジュール３との間を低い配線インダクタンスで接続することができる。コンデンサ本体部４ａとパワーモジュール３とを低い配線インダクタンスで接続できるので、コンデンサ本体部４ａとパワーモジュール３とを接続するコンデンサバスバー４２における余分な損失の発生を抑制することができる。損失の発生が抑制されるので、コンデンサバスバー４２のジュール熱による発熱が抑制され、コンデンサ素子４１を温度上昇から保護することができる。

コンデンサバスバー４２として、第１コンデンサバスバー及び第２コンデンサバスバーが設けられる。第１コンデンサバスバー及び第２コンデンサバスバーの一方は正極バスバー４２ａであり、第１コンデンサバスバー及び第２コンデンサバスバーの他方は負極バスバー４２ｂである。正極バスバー４２ａは正極のパワー端子３１に接続され、負極バスバー４２ｂは負極のパワー端子３１に接続される。

コンデンサ素子４１は、第１コンデンサバスバーに接続されたコンデンサ電極４３である第１電極、及び第２コンデンサバスバーに接続されたコンデンサ電極４３である第２電極を有する。第１電極及び第２電極の一方は、コンデンサ素子４１におけるコンデンサケース４５の底壁４５ｂの側に配置され、第１電極及び第２電極の他方は、コンデンサ素子４１におけるコンデンサケース４５の開口部４５ａの側に配置される。本実施の形態では、第１電極及び第２電極の一方を底壁側電極４３ｂ、第１電極及び第２電極の他方を開放側電極４３ａとし、封止樹脂４４内において、底壁側電極４３ｂに負極バスバー４２ｂが接続され、開放側電極４３ａに正極バスバー４２ａが接続されている。本実施の形態では、開放側電極４３ａを正極とし、底壁側電極４３ｂを負極としたが、開放側電極４３ａ、底壁側電極４３ｂのどちらが正極であっても構わない。正極に接続されたコンデンサバスバー４２が正極バスバー４２ａになり、負極に接続されたコンデンサバスバー４２が負極バスバー４２ｂになる。

コンデンサモジュール４は、図１に示すように、一端がコンデンサケース４５から外部に延出して直流電源７と電気的に接続される電源側端子４６を有する。電源側端子４６の他端は、封止樹脂４４内において、正極バスバー４２ａまたは負極バスバー４２ｂに接続される。電源側端子４６は、例えば、電気抵抗率が小さく導電性に優れた銅から作製される。

コンデンサバスバー４２の露出部４２ｄは、図２に示すように、コンデンサケース４５の周壁の外側に延出した後、コンデンサケース４５の周壁の外面に沿って第二面２ｂの方向に延出し、その後、第一面２ａに沿ってモジュール本体部３２の方向に延出している。このように構成することで、コンデンサバスバー４２の長さを短くすることができる。コンデンサバスバー４２の長さが短くなるので、コンデンサ本体部４ａとパワーモジュール３との間を低い配線インダクタンスで接続することができ、コンデンサ本体部４ａとパワーモジュール３とを接続するコンデンサバスバー４２における余分な損失の発生を抑制することができる。また、後述するコンデンサバスバー４２の放熱部４２ｅと、コンデンサバスバー４２に接続されたコンデンサ素子４１との距離を短縮することができるので、コンデンサ素子４１を効率的に冷却することができる。

＜コンデンサバスバー４２からの放熱＞
本願の要部であるコンデンサバスバー４２からの放熱について説明する。コンデンサバスバー４２は、第一面２ａに熱的に接続されている。本実施の形態では、図２に示すように、コンデンサバスバー４２は、コンデンサ本体部４ａとモジュール本体部３２との間において、伝熱部材５１を介して第一面２ａに熱的に接続されている。コンデンサバスバー４２における第一面２ａに熱的に接続された部分は、放熱部４２ｅである。伝熱部材５１は、熱硬化性のグリス、樹脂製のシート、または放熱部４２ｅを取り囲む樹脂部材である。

コンデンサバスバー４２が第一面２ａに熱的に接続されることで、コンデンサバスバー４２自身の発熱、及びパワー端子３１からコンデンサバスバー４２に伝わるパワーモジュール３の熱を筐体２の第一面２ａから放熱することができるので、コンデンサ素子の熱に起因した劣化を抑制することができる。放熱部４２ｅの配置はコンデンサ本体部４ａとモジュール本体部３２との間に限るものではないが、コンデンサ本体部４ａとモジュール本体部３２との間に放熱部４２ｅを配置することでコンデンサバスバー４２の長さを短くすることができる。また、コンデンサ素子４１に生じた熱はコンデンサケース４５を介して筐体２の第二面２ｂから放熱されると共に、放熱部４２ｅを介して筐体２の第一面２ａから放熱されるので、コンデンサ素子４１をコンデンサケース４５の底壁４５ｂの側と開口部４５ａの側の両側から効率的に冷却することができ、コンデンサ素子４１の熱に起因した劣化を抑制することができる。

伝熱部材５１を介してコンデンサバスバー４２を第一面２ａに熱的に接続することで、コンデンサバスバー４２自身の発熱、及びコンデンサバスバー４２に伝わるパワーモジュール３の熱を効率よく第一面２ａから放熱することができる。コンデンサバスバー４２と筐体２とを絶縁する必要がある場合、従来の構成であれば、絶縁距離を確保するために、コンデンサバスバー４２と筐体２は十分に距離を離して配置する必要があった。そのため、電力変換装置の大型化、または配線延長により配線インダクタンスが増加し、コンデンサバスバーに余分な損失が発生する問題があった。本実施の形態によれば、伝熱部材５１に絶縁性の高い樹脂製のシートを用いることで、コンデンサバスバー４２と筐体２とを絶縁する必要がある場合でも、コンデンサバスバー４２と筐体２の絶縁を確保しつつコンデンサバスバー４２と筐体２とを十分に近づけることができ、電力変換装置１を小型化することができる。また、樹脂製のシートに弾性を有した材料を用いることで、電力変換装置１の耐振動性を向上させることができる。

伝熱部材５１にグリスを用いた場合、グリスはコンデンサバスバー４２及び第一面２ａと密着性が良いため、コンデンサバスバー４２と第一面２ａとの間に隙間が生じにくいので、コンデンサバスバー４２と第一面２ａとの間の熱抵抗の増加を抑制することができる。伝熱部材５１に放熱部４２ｅを取り囲む樹脂部材を用いた場合、伝熱部材５１をコンデンサバスバー４２に一体成形して形成できるので、電力変換装置１の製造における部品点数の増加を抑制することができる。また、電力変換装置１の生産性を向上させることができる。

上流側流路２１ａは、法線方向に見て、第一面２ａに熱的に接続されたコンデンサバスバー４２の部分である放熱部４２ｅと重複するように配置されている。このように構成することで、コンデンサ素子４１に生じた熱、コンデンサバスバー４２自身の発熱、及びパワー端子３１からコンデンサバスバー４２に伝わるパワーモジュール３の熱を筐体２の第一面２ａから効率よく放熱することができ、コンデンサ素子４１の熱に起因した劣化を抑制することができる。また、コンデンサバスバー４２の露出部４２ｄが、コンデンサケース４５の周壁の外面に沿って第二面２ｂの方向に延出し、その後、第一面２ａに沿ってモジュール本体部３２の方向に延出しているため、伝熱部材５１を薄くできるので、放熱部４２ｅにおける放熱の効果を向上させることができる。

コンデンサバスバー４２として、コンデンサ素子４１の第１電極に接続された第１コンデンサバスバーと、コンデンサ素子の第２電極に接続された第２コンデンサバスバーとが設けられる。第１コンデンサバスバー及び第２コンデンサバスバーの一方または双方が第一面２ａに熱的に接続されている。本実施の形態では、第１コンデンサバスバー及び第２コンデンサバスバーの一方は正極バスバー４２ａであり、第１コンデンサバスバー及び第２コンデンサバスバーの他方は負極バスバー４２ｂであり、正極バスバー４２ａ及び負極バスバー４２ｂの双方が第一面２ａに熱的に接続されている。第１コンデンサバスバー及び第２コンデンサバスバーの双方を第一面２ａに熱的に接続した場合、コンデンサ素子４１に生じた熱、コンデンサバスバー４２自身の発熱、及びパワー端子３１からコンデンサバスバー４２に伝わるパワーモジュール３の熱を効率よく筐体２の第一面２ａから放熱することができる。なお、コンデンサバスバー４２の配置の都合などにより、第１コンデンサバスバー及び第２コンデンサバスバーの一方が第一面２ａに熱的に接続されている構成でも構わない。

以上のように、実施の形態１による電力変換装置１において、半導体素子を収容したモジュール本体部３２、及びモジュール本体部３２から突出したパワー端子３１を有したパワーモジュール３と、コンデンサ素子４１を収容したコンデンサ本体部４ａ、及びコンデンサ本体部４ａから突出し、パワー端子３１と接続されたコンデンサバスバー４２を有したコンデンサモジュール４と、パワーモジュール３及びコンデンサモジュール４を収容した筐体２とを備え、筐体２は、パワーモジュール３が熱的に接続された第一面２ａと、コンデンサモジュール４が熱的に接続された第二面２ｂとを有し、第一面２ａの裏側に、第一面２ａを冷却する冷媒流路２１が設けられ、コンデンサバスバー４２が、第一面２ａに熱的に接続されているため、コンデンサ素子４１に生じた熱はコンデンサケース４５を介して筐体２の第二面２ｂから放熱されると共に、放熱部４２ｅを介して筐体２の第一面２ａから放熱されるので、コンデンサ素子４１をコンデンサケース４５の底壁４５ｂの側と開口部４５ａの側の両側から効率的に冷却することができ、コンデンサ素子４１の熱に起因した劣化を抑制することができる。また、コンデンサバスバー４２自身の発熱、及びパワー端子３１からコンデンサバスバー４２に伝わるパワーモジュール３の熱を筐体２の第一面２ａから放熱することができるので、コンデンサ素子４１の熱に起因した劣化を抑制することができる。

コンデンサバスバー４２が、コンデンサ本体部４ａとモジュール本体部３２との間において、伝熱部材５１を介して第一面２ａに熱的に接続されている場合、コンデンサ素子４１に生じた熱、コンデンサバスバー４２自身の発熱、及びパワー端子３１からコンデンサバスバー４２に伝わるパワーモジュール３の熱を効率よく筐体２の第一面２ａから放熱することができるので、コンデンサ素子４１の熱に起因した劣化を抑制することができる。

筐体２における第一面２ａを有した部分が板状に形成されたベース部２２であり、ベース部２２の裏面に冷却フィン２２ａが設けられ、冷媒流路２１が、冷却フィンを通って第１方向の一方側から第１方向の他方側に冷媒が流れる中間流路２１ｃと、中間流路２１ｃの第１方向の一方側に接続され、第２方向に延びる上流側流路２１ａと、中間流路２１ｃの第１方向の他方側に接続され、第２方向に延びる下流側流路２１ｂとを有し、上流側流路２１ａが、法線方向に見て、モジュール本体部３２とコンデンサ本体部４ａとの間の領域と重複するように配置されている場合、上流側流路２１ａにはパワーモジュール３を冷却する前の低温な冷媒が流れているため、上流側流路２１ａにより、第一面２ａに隣接して配置された第二面２ｂも効率よく冷却されるため、上流側流路２１ａは第二面２ｂに熱的に接続されたコンデンサモジュール４を冷却することができる。

上流側流路２１ａが、法線方向に見て、第一面２ａに熱的に接続されたコンデンサバスバー４２の部分と重複するように配置されている場合、コンデンサ素子４１に生じた熱、コンデンサバスバー４２自身の発熱、及びパワー端子３１からコンデンサバスバー４２に伝わるパワーモジュール３の熱を筐体２の第一面２ａから効率よく放熱することができ、コンデンサ素子４１の熱に起因した劣化を抑制することができる。

コンデンサバスバー４２が、コンデンサケース４５の底壁４５ｂの側とは反対側の開口した部分において封止樹脂４４から突出した露出部４２ｄを有し、露出部４２ｄが、コンデンサケース４５の周壁の外側に延出した後、コンデンサケース４５の周壁の外面に沿って第二面２ｂの方向に延出し、その後、第一面２ａに沿ってモジュール本体部３２の方向に延出している場合、コンデンサバスバー４２の長さが短くなるので、コンデンサ本体部４ａとパワーモジュール３との間を低い配線インダクタンスで接続することができ、コンデンサ本体部４ａとパワーモジュール３とを接続するコンデンサバスバー４２における余分な損失の発生を抑制することができる。また、放熱部４２ｅと、コンデンサバスバー４２に接続されたコンデンサ素子４１との距離を短縮することができるので、コンデンサ素子４１を効率よく冷却することができる。

コンデンサバスバー４２として、コンデンサ素子４１の第１電極に接続された第１コンデンサバスバーと、コンデンサ素子４１の第２電極に接続された第２コンデンサバスバーとが設けられ、第１コンデンサバスバー及び第２コンデンサバスバーの一方または双方が第一面２ａに熱的に接続されている場合、コンデンサ素子４１に生じた熱、コンデンサバスバー４２自身の発熱、及びパワー端子３１からコンデンサバスバー４２に伝わるパワーモジュール３の熱を効率よく筐体２の第一面２ａから放熱することができる。

第２方向に並べられた複数のモジュール本体部３２を有し、コンデンサモジュール４が、第１方向に見て複数のモジュール本体部３２と重複するように、複数のモジュール本体部３２の第１方向の一方側に配置され、コンデンサバスバー４２が、法線方向に見て、コンデンサ本体部４ａから複数のモジュール本体部３２に向かって第１方向の他方側に延びている場合、コンデンサ本体部４ａはパワーモジュール３と近接して配置されるため、コンデンサ本体部４ａとパワーモジュール３との間を低い配線インダクタンスで接続することができ、コンデンサ本体部４ａとパワーモジュール３とを接続するコンデンサバスバー４２における余分な損失の発生を抑制することができる。

伝熱部材５１が、グリス、樹脂シート、またはコンデンサバスバー４２における第一面２ａに熱的に接続された部分を取り囲む樹脂部材である場合、コンデンサバスバー４２と筐体２との間を絶縁しつつ、効率よくコンデンサバスバー４２から筐体２に熱を伝えることができる。

実施の形態２．
実施の形態２に係る電力変換装置１について説明する。図５は実施の形態２に係る電力変換装置１の概略を示す平面図で、制御基板６及び追加の伝熱部材５２を取り除いて示した図、図６は電力変換装置１の概略を示す別の平面図で、制御基板６を取り除いて示した図、図７は図５のＢ－Ｂ断面位置で切断した電力変換装置１の断面図、図８は図５のＣ－Ｃ断面位置で切断した電力変換装置１の断面図である。図７及び図８では、制御基板６及び追加の伝熱部材５２を取り除いていない。実施の形態２に係る電力変換装置１は、制御基板６及び追加の伝熱部材５２を備え、筐体２が段差部２ｃを有した構成になっている。

＜段差部２ｃ＞
第二面２ｂは、図７に示すように法線方向を向き、第一面２ａの第１方向の一方側であって、第一面２ａよりも法線反対方向の側に配置される。筐体２は、第一面２ａと第二面２ｂとの間に段差部２ｃを有する。段差部２ｃの第１方向の他方側に冷媒流路２１が配置されている。冷媒流路２１の構成は実施の形態１の図２に示した構成と同様である。

このように構成することで、高さの異なるコンデンサ本体部４ａとモジュール本体部３２から突出するコンデンサバスバー４２とパワー端子３１の法線方向の位置が合うように段差部２ｃが設けられるため、コンデンサバスバー４２の長さを短くすることができる。コンデンサバスバー４２の長さが短くなるので、コンデンサ本体部４ａとパワーモジュール３との間を低い配線インダクタンスで接続することができ、コンデンサ本体部４ａとパワーモジュール３とを接続するコンデンサバスバー４２における余分な損失の発生を抑制することができる。また、放熱部４２ｅと、コンデンサバスバー４２に接続されたコンデンサ素子４１との距離を短縮することができるので、コンデンサ素子４１を効率よく冷却することができる。

また、第一面２ａよりも法線反対方向側であって、段差部２ｃの第１方向の他方側の余剰空間に冷媒流路２１が配置されるため、電力変換装置１の高さが低くなり、電力変換装置１が小型化されるので、電力変換装置１を高出力密度化することができる。また、ヘッダー２３ａは両方ともを段差部２ｃと並列に並べられるので電力変換装置１を小型化することができる。また、下流側流路２１ｂは冷却フィン２２ａを介してパワーモジュール３の熱により昇温した冷媒が通過するため、コンデンサモジュール４から離れた位置に配置し、上流側流路２１ａをコンデンサモジュール４に近い側に配置することで、コンデンサモジュール４を効率的に冷却することができる。上流側流路２１ａは、段差部２ｃを設けたことで実施の形態１の構成よりもコンデンサモジュール４に近づくため、さらにコンデンサモジュール４を効率的に冷却することができる。

流路形成部２３の構成は、図７に示した構成に限るものではなく、図９に示した構成でも構わない。図９は、実施の形態２に係る別の電力変換装置１の概略を示す側面図である。図９に示した筐体２はベース部２２を有さず、筐体２は筐体２の底壁の内面に第一面２ａと第二面２ｂとを有する。筐体２は、筐体２の底壁における第一面２ａの裏側の外面に流路形成部２３を有する。図９ではヘッダー２３ａを省略している。このように構成しても、流路形成部２３に設けた冷媒流路により第一面２ａを冷却することができる。

＜制御基板６＞
電力変換装置１は、パワーモジュール３を制御する制御基板６を備える。制御基板６には、パワーモジュール３を制御する制御回路が実装されている。制御基板６とパワーモジュール３とは、パワーモジュール３が有した複数の制御端子（図示せず）で接続されている。コンデンサ本体部４ａの法線方向の側の端部の法線方向の位置と、モジュール本体部３２の法線方向の側の端部の法線方向の位置とは、同等である。同等とは、上述したコンデンサ本体部４ａの法線方向の位置が、モジュール本体部３２の法線方向の位置に対して、モジュール本体部３２の法線方向の幅の１０％以内にあることとする。制御基板６は、コンデンサモジュール４及びパワーモジュール３よりも法線方向の側に設けられる。制御基板６は、法線方向に見て、コンデンサモジュール４及びパワーモジュール３の双方に重複している。

制御端子と接続される制御基板６はパワーモジュール３の近傍に配置されるが、コンデンサモジュール４などの比較的サイズの大きな部品の配置により、制御基板６の投影面積が制限されることがあった。その場合、制御回路を複数の制御基板に分け、複数の制御基板を積層して配置するなど、制御基板６のレイアウトが煩雑化していた。本実施の形態に示した構成によれば、コンデンサモジュール４のサイズにかかわらず制御基板６を、法線方向に見て、コンデンサモジュール４及びパワーモジュール３の双方に重複して配置できるため、制御基板６の配置領域を十分に確保でき、制御基板６のレイアウトの煩雑化を抑制することができる。

＜追加の伝熱部材５２＞
電力変換装置１は、追加の伝熱部材５２を備える。追加の伝熱部材５２は、コンデンサ本体部４ａよりも法線方向の側に設けられ、コンデンサバスバー４２の露出部４２ｄと熱的に接続されている。本実施の形態では、追加の伝熱部材５２はアルミニウムなどの金属により作製される。追加の伝熱部材５２は金属に限るものではなく、樹脂製のシート、または露出部４２ｄの部分を取り囲む樹脂部材であっても構わない。追加の伝熱部材５２が金属からなる場合、追加の伝熱部材５２と露出部４２ｄとは樹脂保護部５２ａを介して熱的に接続されている。樹脂保護部５２ａを設けることで、追加の伝熱部材５２と露出部４２ｄとは絶縁される。また、樹脂保護部５２ａを設けることで、露出部４２ｄと追加の伝熱部材５２との接触などによる露出部４２ｄの破損から、露出部４２ｄを保護することができる。

追加の伝熱部材５２は、筐体２と熱的に接続されている。本実施の形態では、追加の伝熱部材５２は筐体２の底壁の内面と熱的に接続される脚部５２ｂを有し、脚部５２ｂにおいて追加の伝熱部材５２は筐体２と熱的に接続されると共に、筐体２に固定されている。追加の伝熱部材５２と筐体２との熱的な接続は脚部５２ｂに限るものではなく、追加の伝熱部材５２が筐体２の側壁と熱的に接続されると共に、側壁に固定されても構わない。また、追加の伝熱部材５２は、筐体２の法線方向の側の開口した部分を覆う天板（図示せず）と熱的に接続されると共に、天板に固定されても構わない。また、追加の伝熱部材５２は、筐体２に設けた支持部により支持されて、筐体２に固定されても構わない。追加の伝熱部材５２は筐体２と熱的に接続された構成に限るものではなく、空気中に放熱する構成でも構わない。また、筐体２の法線方向の側に追加の冷却器を備え、追加の冷却器と追加の伝熱部材５２とが熱的に接続される構成でも構わない。脚部５２ｂは追加の伝熱部材５２の本体部分と同じ材料で作製されてもよく、異なる材料で作製されても構わない。

このように構成することで、放熱部４２ｅよりもコンデンサ素子４１に近い位置に追加の伝熱部材５２が配置されるため、コンデンサ素子４１の放熱経路が短くなるので、コンデンサ素子４１の熱に起因した劣化をさらに抑制することができる。追加の伝熱部材５２が筐体２と熱的に接続されている場合、追加の伝熱部材５２の熱が筐体２に放熱されるため、コンデンサ素子４１の熱に起因した劣化をさらに抑制することができる。追加の伝熱部材５２が金属である場合、熱伝導に優れた材料を用いることができるため、コンデンサ素子４１を効率よく冷却することができる。追加の伝熱部材５２に樹脂製のシートを用いた場合、コンデンサバスバー４２と筐体２の絶縁を容易に確保することができる。追加の伝熱部材５２に露出部４２ｄの部分を取り囲む樹脂部材を用いた場合、追加の伝熱部材５２をコンデンサバスバー４２に一体成形して形成できるので、電力変換装置１の製造における部品点数の増加を抑制することができる。また、電力変換装置１の生産性を向上させることができる。

追加の伝熱部材５２は、パワーモジュール３の側に延出し、モジュール本体部３２と熱的に接続された部分を有している。図７において、パワーモジュール接続部５２ｃがモジュール本体部３２と熱的に接続された追加の伝熱部材５２の部分である。図６において、延出部５２ｄがパワーモジュール３の側に延出した追加の伝熱部材５２の部分である。このように構成することで、パワーモジュール３に生じた熱をモジュール本体部３２の法線方向の側からも放熱できるので、コンデンサバスバー４２に伝わるパワーモジュール３の熱を低減することができる。追加の伝熱部材５２が熱的に接続されるパワーモジュール３の部分はモジュール本体部３２に限るものではなく、パワー端子３１であっても構わない。追加の伝熱部材５２が金属である場合、追加の伝熱部材５２とパワー端子３１とは樹脂保護部を介して熱的に接続される。追加の伝熱部材５２の中央の部分は、制御基板６に接続される端子が干渉しないように開口している。

本実施の形態では、追加の伝熱部材５２は、コンデンサ本体部４ａ及びモジュール本体部３２と制御基板６との間に設けられると共に、コンデンサモジュール４及びパワーモジュール３と熱的に接続され、追加の伝熱部材５２は、法線方向の側に制御基板６を支持した基板支持部５２ｅを有している。このように構成することで、制御基板６に加わる振動を抑制することができる。また、制御基板６におけるコンデンサモジュール４に蓄積された電荷を放電する放電抵抗回路と追加の伝熱部材５２とを熱的に接続した場合、放電抵抗からコンデンサモジュール４に伝わる熱を筐体２に放熱できるので、コンデンサ素子４１の劣化を抑制することができる。

コンデンサバスバー４２の露出部４２ｄは、実施の形態１と同様に、コンデンサケース４５の周壁の外側に延出した後、コンデンサケース４５の周壁の外面に沿って第二面２ｂの方向に延出し、その後、第一面２ａに沿ってモジュール本体部３２の方向に延出している。このように構成することで、段差部２ｃの法線方向の大きさを変えることなく、コンデンサ本体部４ａの法線方向の側の端部の法線方向の位置とモジュール本体部３２の法線方向の側の端部の法線方向の位置とを同等にしたまま伝熱部材５１を薄くできるので、放熱部４２ｅにおける放熱の効果を向上させることができる。

＜絶縁部材４２ｃ＞
第１コンデンサバスバーは、法線方向または法線反対方向に第２コンデンサバスバーと対向した第１対向部と、第１対向部からモジュール本体部３２の側に延出し、法線方向及び法線反対方向に第２コンデンサバスバーと対向していない第１非対向部とを有する。第２コンデンサバスバーは、法線方向または法線反対方向に第１コンデンサバスバーと対向した第２対向部と、第２対向部からモジュール本体部３２の側に延出し、法線方向及び法線反対方向に第１コンデンサバスバーと対向していない第２非対向部とを有する。本実施の形態では、正極バスバー４２ａを第１コンデンサバスバーとし、負極バスバー４２ｂを第２コンデンサバスバーとする。第１対向部４２ａ１と第２対向部４２ｂ１との間は、絶縁部材４２ｃを介して熱的に接続される共に、第１対向部４２ａ１及び第２対向部４２ｂ１のうち第一面２ａに近い側は、第一面２ａに熱的に接続される。本実施の形態では、図７に示すように、負極バスバー４２ｂの第２対向部４２ｂ１が第一面２ａに熱的に接続される。第１非対向部及び第２非対向部の一方または双方は、第一面２ａに熱的に接続されている。本実施の形態では、第１非対向部及び第２非対向部の双方が、第一面２ａに熱的に接続されている。図７に示した断面では、第２非対向部４２ｂ２が第一面２ａに熱的に接続され、図８に示した断面では、第１非対向部４２ａ２が第一面２ａに熱的に接続されている。絶縁部材４２ｃは、例えば、樹脂製のシートである。

このように構成することで、第１対向部４２ａ１と第２対向部４２ｂ１の領域において配線インダクタンスを相互に打消し合うため、コンデンサバスバー４２の配線インダクタンスを大幅に低減させることができる。また、コンデンサバスバー４２の幅を広く維持したまま、伝熱部材５１と熱的に接続される放熱部４２ｅまでコンデンサバスバー４２を延出させることができるため、放熱面積が大きくなるので、放熱部４２ｅにおける高い冷却効果が得ることができる。絶縁部材４２ｃを介して、正極バスバー４２ａと負極バスバー４２ｂとを熱的に接続できるため、正極バスバー４２ａと負極バスバー４２ｂの双方を効率よく冷却することができる。

コンデンサ本体部４ａは、第２方向に並べられた複数のコンデンサ素子４１を有する。第１対向部４２ａ１は、第２方向に延出して、複数のコンデンサ素子４１の第１電極を相互に接続し、第２対向部４２ｂ１は、第２方向に延出して、複数のコンデンサ素子４１の第２電極を相互に接続している。このように構成することで、電力変換装置１を第１方向に小型化することができる。また、コンデンサバスバー４２の第１方向の長さが短くなるので、コンデンサ本体部４ａとパワーモジュール３との間を低い配線インダクタンスで接続することができ、コンデンサ本体部４ａとパワーモジュール３とを接続するコンデンサバスバー４２における余分な損失の発生を抑制することができる。

電力変換装置１は、第２方向に並べられたＮ個（Ｎは２以上の整数）のモジュール本体部３２を有する。本実施の形態では、図５に示すように、電力変換装置１は３個のモジュール本体部３２を有する。コンデンサバスバー４２は、第２方向に並べられ、第１方向の他方側に延びるＮ個の第１非対向部及びＮ個の第２非対向部を有し、Ｎ個のモジュール本体部３２のそれぞれの２つのパワー端子３１は、対応する１つの第１非対向部及び１つの第２非対向部に接続されている。このように構成することで、電力変換装置１を第１方向に小型化することができる。また、コンデンサバスバー４２の第１方向の長さが短くなるので、コンデンサ本体部４ａとパワーモジュール３との間を低い配線インダクタンスで接続することができ、コンデンサ本体部４ａとパワーモジュール３とを接続するコンデンサバスバー４２における余分な損失の発生を抑制することができる。

＜基板接続端子４８＞
コンデンサバスバー４２は、第一面２ａに熱的に接続された部分である放熱部４２ｅから法線方向に延出し、制御基板６に電気的かつ熱的に接続された基板接続端子４８を有している。基板接続端子４８は、モジュール本体部３２から外側に突出して設けられた制御端子とは異なる別の制御端子で、制御基板６における、パワーモジュール３に電力を供給するドライバ回路に接続されるＤＥＳＡＴ端子である。本実施の形態では、基板接続端子４８は正極バスバー４２ａに形成される。図５及び図６では、基板接続端子４８を省略している。コンデンサバスバー４２は、コンデンサ電極４３と接続される端部と、基板接続端子４８と、パワー端子３１と接続されるパワー端子接続部４７と、電源側端子４６に接続される部分とを有している。コンデンサバスバー４２は、各部の電気的な接続において、コネクタ及びターミナルなどの中継部品を必要としないため、電力変換装置１の大型化を抑制することができる。また、中継部品を必要としないので、コネクタ及びターミナル部品の追加による配線インダクタンス増加を抑制することができる。

基板接続端子４８をコンデンサバスバー４２に形成することで、パワー端子３１などを支持したリードフレームに基板接続端子４８を形成する必要がないため、リードフレームの面積に占める、パワー端子３１の幅を拡大することができる。パワー端子３１の幅が拡大されるので、パワー端子３１の配線インダクタンスを低くすることができる。

コンデンサバスバー４２の放熱部４２ｅに形成された基板接続端子４８は、放熱部４２ｅ及び伝熱部材５１を介して、第一面２ａに熱的に接続されている。そのため、ドライバ回路で生じた熱を、基板接続端子４８を介して筐体２に放熱することができる。ドライバ回路で生じた熱が筐体２に放熱されるので、ドライバ回路の周囲空気を伝ってドライバ回路からコンデンサモジュール４の受ける熱を低減することができる。

以上のように、実施の形態２による電力変換装置１において、第二面２ｂは法線方向を向き、第一面２ａの第１方向の一方側であって、第一面２ａよりも法線反対方向側に配置され、筐体２が、第一面２ａと第二面２ｂとの間に段差部２ｃを有し、段差部２ｃの第１方向の他方側に冷媒流路２１が配置されているため、高さの異なるコンデンサ本体部４ａとモジュール本体部３２から突出するコンデンサバスバー４２とパワー端子３１の法線方向の位置が合うように段差部２ｃが設けられるので、コンデンサバスバー４２の長さを短くすることができる。また、第一面２ａよりも法線反対方向側であって、段差部２ｃの第１方向の他方側の余剰空間に冷媒流路２１が配置されるため、電力変換装置１の高さが低くなり、電力変換装置１が小型化されるので、電力変換装置１を高出力密度化することができる。また、上流側流路２１ａは、段差部２ｃを設けたことで実施の形態１の構成よりもコンデンサモジュール４に近づくため、さらにコンデンサモジュール４を効率的に冷却することができる。

第１コンデンサバスバーが、法線方向または法線反対方向に第２コンデンサバスバーと対向した第１対向部と、第１対向部からモジュール本体部３２の側に延出し、法線方向及び法線反対方向に第２コンデンサバスバーと対向していない第１非対向部とを有し、第２コンデンサバスバーが、法線方向または法線反対方向に第１コンデンサバスバーと対向した第２対向部と、第２対向部からモジュール本体部３２の側に延出し、法線方向及び法線反対方向に第１コンデンサバスバーと対向していない第２非対向部とを有し、第１対向部と第２対向部との間が、絶縁部材４２ｃを介して熱的に接続される共に、第１対向部及び第２対向部のうち第一面２ａに近い側が、第一面２ａに熱的に接続され、第１非対向部及び第２非対向部の一方または双方が、第一面２ａに熱的に接続されている場合、第１対向部と第２対向部の領域において配線インダクタンスを相互に打消し合うため、コンデンサバスバー４２の配線インダクタンスを大幅に低減させることができる。また、コンデンサバスバー４２の幅を広く維持したまま、伝熱部材５１と熱的に接続される放熱部４２ｅまでコンデンサバスバー４２を延出させることができるため、放熱面積が大きくなるので、放熱部４２ｅにおける高い冷却効果が得ることができる。

コンデンサ本体部４ａは、第２方向に並べられた複数のコンデンサ素子４１を有し、第１対向部４２ａ１は、第２方向に延出して、複数のコンデンサ素子４１の第１電極を相互に接続し、第２対向部４２ｂ１は、第２方向に延出して、複数のコンデンサ素子４１の第２電極を相互に接続している場合、電力変換装置１を第１方向に小型化することができる。また、コンデンサバスバー４２の第１方向の長さが短くなるので、コンデンサ本体部４ａとパワーモジュール３との間を低い配線インダクタンスで接続することができ、コンデンサ本体部４ａとパワーモジュール３とを接続するコンデンサバスバー４２における余分な損失の発生を抑制することができる。

電力変換装置１は、第２方向に並べられたＮ個（Ｎは２以上の整数）のモジュール本体部３２を有し、コンデンサバスバー４２は、第２方向に並べられ、第１方向の他方側に延びるＮ個の第１非対向部及びＮ個の第２非対向部を有し、Ｎ個のモジュール本体部３２のそれぞれの２つのパワー端子３１は、対応する１つの第１非対向部及び１つの第２非対向部に接続されている場合、電力変換装置１を第１方向に小型化することができる。また、コンデンサバスバー４２の第１方向の長さが短くなるので、コンデンサ本体部４ａとパワーモジュール３との間を低い配線インダクタンスで接続することができ、コンデンサ本体部４ａとパワーモジュール３とを接続するコンデンサバスバー４２における余分な損失の発生を抑制することができる。

電力変換装置１が、パワーモジュール３を制御する制御基板６を備え、コンデンサ本体部４ａの法線方向の側の端部の法線方向の位置と、モジュール本体部３２の法線方向の側の端部の法線方向の位置とが、同等であり、制御基板６は、コンデンサモジュール４及びパワーモジュール３よりも法線方向の側に設けられ、法線方向に見て、制御基板６がコンデンサモジュール４及びパワーモジュール３の双方に重複している場合、コンデンサモジュール４のサイズにかかわらず制御基板６をコンデンサモジュール４及びパワーモジュール３の双方に重複して配置できるので、制御基板６の配置領域を十分に確保でき、制御基板６のレイアウトの煩雑化を抑制することができる。

コンデンサバスバー４２が、第一面２ａに熱的に接続された部分である放熱部４２ｅから法線方向に延出し、制御基板６に電気的かつ熱的に接続された基板接続端子４８を有している場合、パワー端子３１などを支持したリードフレームに基板接続端子４８を形成する必要がないため、リードフレームの面積に占める、パワー端子３１の幅を拡大することができる。パワー端子３１の幅が拡大されるので、パワー端子３１の配線インダクタンスを低くすることができる。また、コンデンサバスバー４２の放熱部４２ｅに形成された基板接続端子４８は、放熱部４２ｅ及び伝熱部材５１を介して、第一面２ａに熱的に接続されているため、制御基板６のドライバ回路で生じた熱を、基板接続端子４８を介して筐体２に放熱することができる。

電力変換装置１が、追加の伝熱部材５２を備え、追加の伝熱部材５２は、コンデンサ本体部４ａよりも法線方向の側に設けられ、コンデンサバスバー４２の露出部４２ｄと熱的に接続されている場合、放熱部４２ｅよりもコンデンサ素子４１に近い位置に追加の伝熱部材５２が配置されるため、コンデンサ素子４１の放熱経路が短くなるので、コンデンサ素子４１の劣化をさらに抑制することができる。また、追加の伝熱部材５２が、パワーモジュール３の側に延出し、モジュール本体部３２と熱的に接続された部分を有している場合、パワーモジュール３に生じた熱をモジュール本体部３２の法線方向の側からも放熱できるので、コンデンサバスバー４２に伝わるパワーモジュール３の熱を低減することができる。

追加の伝熱部材５２が、筐体２と熱的に接続されている場合、追加の伝熱部材５２の熱が筐体２に放熱されるため、コンデンサ素子４１の熱に起因した劣化をさらに抑制することができる。また、追加の伝熱部材５２が、コンデンサ本体部４ａ及びモジュール本体部３２と制御基板６との間に設けられると共に、コンデンサモジュール４及びパワーモジュール３と熱的に接続され、追加の伝熱部材５２が、法線方向の側に制御基板６を支持した基板支持部５２ｅを有している場合、制御基板６に加わる振動を抑制することができる。

追加の伝熱部材５２が金属である場合、熱伝導に優れた材料を用いることができるため、コンデンサ素子４１を効率よく冷却することができる。追加の伝熱部材５２に樹脂製のシートを用いた場合、コンデンサバスバー４２と筐体２の絶縁を容易に確保することができる。追加の伝熱部材５２に露出部４２ｄの部分を取り囲む樹脂部材を用いた場合、追加の伝熱部材５２をコンデンサバスバー４２に一体成形して形成できるので、電力変換装置１の製造における部品点数の増加を抑制することができる。

また本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

１電力変換装置、２筐体、２ａ第一面、２ｂ第二面、２ｃ段差部、２１冷媒流路、２１ａ上流側流路、２１ｂ下流側流路、２１ｃ中間流路、２２ベース部、２２ａ冷却フィン、２３流路形成部、２３ａヘッダー、３パワーモジュール、３１パワー端子、３２モジュール本体部、３３出力端子、４コンデンサモジュール、４ａコンデンサ本体部、４１コンデンサ素子、４２コンデンサバスバー、４２ａ正極バスバー、４２ａ１第１対向部、４２ａ２第１非対向部、４２ｂ負極バスバー、４２ｂ１第２対向部、４２ｂ２第２非対向部、４２ｃ絶縁部材、４２ｄ露出部、４２ｅ放熱部、４３コンデンサ電極、４３ａ開放側電極、４３ｂ底壁側電極、４４封止樹脂、４５コンデンサケース、４５ａ開口部、４５ｂ底壁、４６電源側端子、４７パワー端子接続部、４８基板接続端子、５１伝熱部材、５２追加の伝熱部材、５２ａ樹脂保護部、５２ｂ脚部、５２ｃパワーモジュール接続部、５２ｄ延出部、５２ｅ基板支持部、６制御基板、７直流電源

Claims

半導体素子を収容したモジュール本体部、及び前記モジュール本体部から突出したパワー端子を有したパワーモジュールと、
コンデンサ素子を収容したコンデンサ本体部、及び前記コンデンサ本体部から突出し、前記パワー端子と接続されたコンデンサバスバーを有したコンデンサモジュールと、
前記パワーモジュール及び前記コンデンサモジュールを収容した筐体と、を備え、
前記筐体は、前記パワーモジュールが熱的に接続された第一面と、前記コンデンサモジュールが熱的に接続された第二面とを有し、前記第一面の裏側に、前記第一面を冷却する冷媒流路が設けられ、
前記コンデンサ本体部は、有底筒状に形成され、封止樹脂を介して前記コンデンサ素子及び前記コンデンサ素子に接続された前記コンデンサバスバーの部分を収容したコンデンサケースを有し、
前記コンデンサケースの底壁の外面は、前記第二面と熱的に接続され、
前記コンデンサバスバーは、前記コンデンサケースの前記底壁の側とは反対側の開口した部分において前記封止樹脂から突出した露出部を有し、
前記露出部は、前記コンデンサケースの周壁の外側に延出した後、前記コンデンサケースの周壁の外面に沿って前記第二面の方向に延出し、その後、前記第一面に沿って前記モジュール本体部の方向に延出し、
前記第一面に沿って前記モジュール本体部の方向に延出した前記露出部の部分は、前記第一面に熱的に接続されている電力変換装置。
前記コンデンサバスバーは、前記コンデンサ本体部と前記モジュール本体部との間において、伝熱部材を介して前記第一面に熱的に接続されている請求項１に記載の電力変換装置。
前記コンデンサバスバーとして、前記コンデンサ素子の第１電極に接続された第１コンデンサバスバーと、前記コンデンサ素子の第２電極に接続された第２コンデンサバスバーとが設けられ、
前記第１コンデンサバスバー及び前記第２コンデンサバスバーの一方または双方が前記第一面に熱的に接続されている請求項１または２に記載の電力変換装置。
前記第一面の法線方向に反対な方向を法線反対方向とし、
前記第一面に平行な特定の方向を第１方向とし、前記第一面に平行であって前記第１方向に直交する方向を第２方向とし、
前記コンデンサバスバーとして、前記コンデンサ素子の第１電極に接続された第１コンデンサバスバーと、前記コンデンサ素子の第２電極に接続された第２コンデンサバスバーとが設けられ、
前記第１コンデンサバスバーは、前記法線方向または前記法線反対方向に前記第２コンデンサバスバーと対向した第１対向部と、前記第１対向部から前記モジュール本体部の側に延出し、前記法線方向及び前記法線反対方向に前記第２コンデンサバスバーと対向していない第１非対向部とを有し、
前記第２コンデンサバスバーは、前記法線方向または前記法線反対方向に前記第１コンデンサバスバーと対向した第２対向部と、前記第２対向部から前記モジュール本体部の側に延出し、前記法線方向及び前記法線反対方向に前記第１コンデンサバスバーと対向していない第２非対向部とを有し、
前記第１対向部と前記第２対向部との間は、絶縁部材を介して熱的に接続される共に、前記第１対向部及び前記第２対向部のうち前記第一面に近い側は、前記第一面に熱的に接続され、
前記第１非対向部及び前記第２非対向部の一方または双方は、前記第一面に熱的に接続されている請求項１から３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
前記コンデンサ本体部は、前記第２方向に並べられた複数の前記コンデンサ素子を有し、
前記第１対向部は、前記第２方向に延出して、複数の前記コンデンサ素子の前記第１電極を相互に接続し、
前記第２対向部は、前記第２方向に延出して、複数の前記コンデンサ素子の前記第２電極を相互に接続している請求項４に記載の電力変換装置。
前記第２方向に並べられたＮ個（Ｎは２以上の整数）の前記モジュール本体部を有し、
前記第２方向に並べられ、前記第１方向の他方側に延びるＮ個の前記第１非対向部及びＮ個の前記第２非対向部を有し、
Ｎ個の前記モジュール本体部のそれぞれの２つの前記パワー端子は、対応する１つの前記第１非対向部及び１つの前記第２非対向部に接続されている請求項４または５に記載の電力変換装置。
前記第一面に平行な特定の方向を第１方向とし、前記第一面に平行であって前記第１方向に直交する方向を第２方向とし、
前記冷媒流路は、前記第１方向の一方側から前記第１方向の他方側に冷媒が流れる中間流路と、前記中間流路の前記第１方向の一方側に接続され、前記第２方向に延びる上流側流路と、前記中間流路の前記第１方向の他方側に接続され、前記第２方向に延びる下流側流路と、を有し、
前記上流側流路は、前記法線方向に見て、前記モジュール本体部と前記コンデンサ本体部との間の領域と重複するように配置され、
前記上流側流路は、前記法線方向に見て、Ｎ個の前記第１非対向部及びＮ個の前記第２非対向部の部分と重複するように配置されている請求項６に記載の電力変換装置。
前記第一面の法線方向に反対な方向を法線反対方向とし、
前記第一面に平行な特定の方向を第１方向とし、前記第一面に平行であって前記第１方向に直交する方向を第２方向とし、
前記第２方向に並べられた複数の前記モジュール本体部を有し、
前記コンデンサモジュールは、前記第１方向に見て複数の前記モジュール本体部と重複するように、複数の前記モジュール本体部の前記第１方向の一方側に配置され、
前記コンデンサバスバーは、前記法線方向に見て、前記コンデンサ本体部から複数の前記モジュール本体部に向かって前記第１方向の他方側に延びている請求項１から７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
前記第一面の法線方向に反対な方向を法線反対方向とし、
前記パワーモジュールを制御する制御基板を備え、
前記コンデンサ本体部の前記法線方向の側の端部の前記法線方向の位置と、前記モジュール本体部の前記法線方向の側の端部の前記法線方向の位置とが、同等であり、
前記制御基板は、前記コンデンサモジュール及び前記パワーモジュールよりも前記法線方向の側に設けられ、前記法線方向に見て、前記制御基板が、前記コンデンサモジュール及び前記パワーモジュールの双方に重複している請求項１から８のいずれか１項に記載の電力変換装置。
前記コンデンサバスバーは、前記第一面に熱的に接続された部分から前記法線方向に延出し、前記制御基板に電気的かつ熱的に接続された基板接続端子を有している請求項９に記載の電力変換装置。
前記第一面の法線方向に反対な方向を法線反対方向とし、
追加の伝熱部材を備え、
前記追加の伝熱部材は、前記コンデンサ本体部よりも前記法線方向の側に設けられ、前記コンデンサバスバーの前記露出部と熱的に接続されている請求項１に記載の電力変換装置。
前記追加の伝熱部材は、前記パワーモジュールの側に延出し、前記パワーモジュールと熱的に接続された部分を有している請求項１１に記載の電力変換装置。
前記追加の伝熱部材は、前記筐体と熱的に接続されている請求項１１または１２に記載の電力変換装置。
追加の伝熱部材を備え、
前記追加の伝熱部材は、前記コンデンサ本体部及び前記モジュール本体部と前記制御基板との間に設けられると共に、前記コンデンサモジュール及び前記パワーモジュールと熱的に接続され、
前記追加の伝熱部材は、前記法線方向の側に前記制御基板を支持した基板支持部を有している請求項９に記載の電力変換装置。
前記コンデンサバスバーは、前記コンデンサ本体部と前記モジュール本体部との間において、伝熱部材を介して前記第一面に熱的に接続され、
前記伝熱部材は、グリス、樹脂シート、または前記コンデンサバスバーにおける前記第一面に熱的に接続された部分を取り囲む樹脂部材である請求項１から９のいずれか１項に記載の電力変換装置。
前記追加の伝熱部材は、金属、樹脂シート、または前記コンデンサバスバーの前記露出部の部分を取り囲む樹脂部材である請求項１１から１３のいずれか１項に記載の電力変換装置。