WO2011162241A1 - 電力変換装置 - Google Patents

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WO2011162241A1
WO2011162241A1 PCT/JP2011/064138 JP2011064138W WO2011162241A1 WO 2011162241 A1 WO2011162241 A1 WO 2011162241A1 JP 2011064138 W JP2011064138 W JP 2011064138W WO 2011162241 A1 WO2011162241 A1 WO 2011162241A1
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flow path
power
series circuit
phase
module
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篠原　秀一
賢市郎 中嶋
佐々木　要
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日立オートモティブシステムズ株式会社
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    • H02M1/327—Means for protecting converters other than automatic disconnection against abnormal temperatures

Definitions

  • the present invention relates to a power conversion device including a three-phase inverter circuit, and more particularly to a power conversion device suitable for being mounted on a vehicle.
  • Patent Document 1 describes a structure in which a semiconductor module is cooled by being inserted into a refrigerant passage. In a power conversion device that controls a motor, it is desirable to cool not only the semiconductor module but also components used in the power conversion device. However, Patent Document 1 does not touch on the cooling of the electronic components used in the power converter.
  • an electric vehicle that runs on a vehicle by a rotational torque generated by a motor or a hybrid vehicle that runs on the basis of the outputs of both an engine and a motor (in this application, it can be applied to both types of vehicles; In this case, it is desirable to cool not only the semiconductor module but also the parts used in the power conversion device more efficiently.
  • An object of the present invention is to provide a power converter that can efficiently cool components used in the power converter in accordance with the power module used in the power converter.
  • the power converter according to the first aspect of the present invention is provided for each of the three phases of the three-phase inverter circuit, and includes first, second, and third semiconductor modules that incorporate upper and lower arm series circuits, and electrical component storage And a rectangular parallelepiped-shaped channel forming housing having a coolant channel formed so as to surround the space and the electrical component storage space, and the coolant channel extends along the first side surface of the channel forming housing.
  • a first channel provided, a second channel provided along a second side adjacent to one side of the first side and connected to one end of the first channel; and A third flow path provided along the third side face adjacent to the other side of the first side face and connected to the other end of the first flow path;
  • the second semiconductor module is disposed with respect to the second side surface so as to be parallel to the side surface of the second semiconductor module. It is disposed in the second flow path so that the rows, the third semiconductor module are arranged in the third channel so as to be parallel to the third side.
  • the refrigerant inlet and the refrigerant outlet formed on the fourth side surface of the flow path forming housing, the refrigerant inlet and the second flow A first communication path that communicates with the passage, and a second communication path that communicates the refrigerant outlet and the third flow path, wherein the refrigerant supplied from the refrigerant inlet is the second flow path. It is preferable that the flow path, the first flow path, and the third flow path flow in this order and be discharged from the refrigerant outlet.
  • the power converter in the power conversion device according to the first or second aspect, is connected to each AC output terminal of the first, second, and third semiconductor modules, and the electrical component storage space is provided. It is preferable to provide first, second, and third bus bars that are drawn upward to the fourth side surface of the flow path forming housing.
  • the power conversion device in the power conversion device according to the first to third aspects, further includes a smoothing capacitor provided on the DC input side of the three-phase inverter circuit, and the smoothing capacitor is disposed in the electrical component storage space. May be.
  • the first semiconductor module is arranged in a region sandwiched between the second and third semiconductor modules.
  • the first flow path may be formed.
  • the run-up section for adjusting the flow of the refrigerant is divided into the second flow path side of the first communication path and the second communication path of the second communication path.
  • the first semiconductor module is formed in the region so that the ratio between the width dimension of the first and fourth side surfaces and the width dimension of the second and third side surfaces becomes a predetermined value. You may set the dimension to approach according to the length of the 1st, 2nd communicating path.
  • a connector connecting portion for connecting an AC connector to the first, second, and third bus bars is disposed on the fourth side surface side. May be.
  • the power converter is connected to the connector connecting portion and passes between the refrigerant inlet and the refrigerant outlet and extends toward the bottom surface of the flow path forming housing. You may further provide the alternating current connector which has the alternating current wiring to do.
  • the first, second, and third current sensors that detect currents flowing through the first, second, and third bus bars, respectively, You may arrange
  • the driving signal for driving the first, second, and third power modules is output, and the first, second, and third bus bars are output.
  • a driver circuit board disposed above the first power module, and the first, second, and third power modules each include a control terminal portion that transmits a drive signal for the driver circuit board. And is connected to the driver circuit board.
  • a power converter includes a smoothing capacitor module, and a U capacitor that is connected in parallel to the smoothing capacitor module and includes upper and lower arms for converting DC power to AC power or from AC power to DC power.
  • a bridge circuit configured by connecting a phase series circuit, a V-phase series circuit, and a W-phase series circuit in parallel, and a cooling channel forming body in which a coolant channel for flowing a cooling medium for cooling the bridge circuit is formed.
  • the flow path forming body is formed with a cooling medium entrance / exit on one side of the quadrangle, and a refrigerant flow path for flowing the cooling medium on the other three sides of the quadrangle, positioned on each side of the other three sides.
  • a power converter includes a smoothing capacitor module, and a U capacitor that is connected in parallel to the smoothing capacitor module and includes upper and lower arms for converting DC power to AC power or AC power to DC power.
  • a bridge circuit configured by connecting in parallel a phase series circuit, a V phase series circuit, and a W phase series circuit, and a cooling channel forming body in which a coolant channel for flowing a cooling medium for cooling the bridge circuit is formed,
  • a smoothing capacitor module is disposed inside the cooling channel forming body, and a cooling medium inlet / outlet port is formed on one side of the quadrangle, and a refrigerant channel is formed on the outer periphery of the smoothing capacitor module on the other three sides of the quadrangle.
  • a U-phase series circuit, a V-phase series circuit, and a W-phase series circuit is disposed in each of the refrigerant flow paths located on the other side of each of the three sides.
  • the capacitor module is provided with a plurality of film capacitors provided therein and connected in parallel, a U-phase terminal, a V-phase series circuit, a W-phase series circuit, a U-phase terminal, a V-phase terminal, and a W-phase respectively. And a phase terminal.
  • a power converter according to a thirteenth aspect of the present invention includes a smoothing capacitor module, and a U capacitor that is connected in parallel to the smoothing capacitor module and includes upper and lower arms for converting DC power to AC power or from AC power to DC power.
  • a bridge circuit configured by connecting in parallel a phase series circuit, a V phase series circuit, and a W phase series circuit, and a cooling channel forming body in which a coolant channel for flowing a cooling medium for cooling the bridge circuit is formed,
  • a smoothing capacitor module is disposed on the inside of the cooling channel forming body, and a cooling medium entrance / exit is formed on one side of the quadrangle, and the outer periphery of the smoothing capacitor module on the other three sides of the quadrangle, Refrigerant flow paths are respectively formed at positions opposite to one side of the quadrangle, and U-phase series circuits and V are respectively connected to the refrigerant flow paths located on the respective sides.
  • the smoothing capacitor module includes a plurality of film capacitors provided therein and connected in parallel to each other, a U-phase series circuit, a V-phase series circuit, and a W-phase series circuit.
  • the power supply terminal is disposed on one side of the quadrangle.
  • a current sensor may be further provided, and the current sensor may be arranged close to one side of the square.
  • the U-phase series circuit, the V-phase series circuit, and the W-phase series circuit are housed in respective metal cases each having a cooling surface on both sides.
  • a control terminal for controlling the operation, an AC output connector for outputting a three-phase alternating current is arranged on one side of the square, and a cooling medium is taken in on one side of the square and on both sides of the AC output connector
  • the protruding length of the control terminal is made longer than the DC terminal of the laminated structure protruding from the metal case, and the smoothing capacitor module is interposed via a space. It is preferable to dispose a DC bus bar, dispose a driver board for controlling the upper and lower arms by providing a space with respect to the DC bus bar, and connect a circuit provided on the driver board to a control terminal.
  • the components used in the power converter can be efficiently cooled.
  • FIG. 1 is a diagram showing a control block of a hybrid vehicle when a power conversion device according to an embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an electric circuit of the inverter circuit illustrated in FIG. 3 is an external perspective view of the power conversion device shown in FIG.
  • FIG. 4 is an external perspective view of the power conversion device shown in FIG. 1.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of the power conversion device shown in FIG. 1.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view of the power conversion device shown in FIG. 1.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of the power conversion device shown in FIG. 1.
  • FIG. 8 is an external perspective view of a flow path forming body in which a power module, a capacitor module, and a bus bar assembly are assembled.
  • FIG. 1 is a diagram showing a control block of a hybrid vehicle when a power conversion device according to an embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an electric circuit of
  • FIG. 9 is a view showing the flow path forming body with the bus bar assembly removed.
  • FIG. 10 is a perspective view of a flow path forming body.
  • FIG. 11 is an exploded perspective view of the flow path forming body as viewed from the back side.
  • 12A and 12B are views showing a power module.
  • FIGS. 13A to 13C are views showing a power module from which a screw and a second sealing resin are removed.
  • FIGS. 14A and 14B are views showing the power module in which the case is further removed from the states shown in FIGS. 13A to 13C.
  • FIG. 15 is a perspective view of the power module in which the first sealing resin and the wiring insulating portion are further removed from the states shown in FIGS. 14 (a) and 14 (b).
  • FIGS. 16A and 16B are diagrams showing an auxiliary mold body.
  • FIG. 17 is a diagram for explaining an assembly process of the module primary sealing body.
  • FIG. 18 is a view for explaining an assembly process of the module primary sealing body.
  • FIG. 19 is a diagram for explaining an assembly process of the module primary sealing body.
  • FIG. 20 is a diagram for explaining an assembly process of the module primary sealing body.
  • FIG. 21 is a diagram for explaining an assembly process of the module primary sealing body.
  • FIGS. 22A and 22B are views for explaining a transfer molding step of the first sealing resin.
  • FIG. 23 is a diagram showing an arrangement relationship between a control electrode and each terminal of a power semiconductor element.
  • FIG. 24 is a view showing a modification in which a stress relaxation portion is provided on a conductor plate on the DC negative electrode wiring side.
  • FIG. 25 is a diagram showing a built-in circuit configuration of the power module.
  • FIGS. 26A and 26B are diagrams for explaining a reduction in inductance in the power module.
  • FIG. 27 is an external perspective view of the capacitor module.
  • FIG. 28 is a perspective view of the bus bar assembly.
  • FIG. 29 is a view showing a flow path forming body on which a power module and a capacitor module are mounted.
  • FIG. 30 is a horizontal sectional view of the flow path forming body.
  • FIG. 31 is a schematic diagram for explaining the arrangement of power modules.
  • FIG. 32 is a diagram showing a cross section of the power conversion device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 33 is a diagram illustrating a layout when the power conversion device according to the embodiment of the present invention is mounted on a vehicle.
  • FIG. 34 is a diagram showing a modification of the arrangement of the power modules in the present embodiment.
  • FIG. 35 is a diagram showing a modification of the arrangement of the power modules in the present embodiment.
  • FIG. 36 is a diagram showing a modification of the arrangement of the power modules in the present embodiment.
  • FIG. 37 is a cross-sectional view of the flow path forming body according to the present embodiment.
  • FIG. 38 is a diagram showing a modification when the DC negative electrode wiring is divided.
  • FIG. 39 is a view for explaining an assembly process of the module primary sealing body according to the modification shown in FIG. 38.
  • FIG. 40 is a view for explaining an assembly process of the module primary sealing body according to the modification shown in FIG. 38.
  • FIG. 41 is a view for explaining an assembly process of the module primary sealing body according to the modification shown in FIG. 38.
  • the capacitor module 500 has a first flow path 19a, a second flow path 19b, and a third flow path 19c.
  • Power modules 300V, 300U, and 300W are arranged.
  • the power modules 300U to 300W tend to have substantially the same heat generation.
  • each power module has a configuration in which a series circuit of upper and lower arms is accommodated, thereby achieving an inductance reduction effect as described below.
  • productivity is improved.
  • the upper arm and the lower arm may be housed in different module cases and connected in series outside the module case.
  • a cooling path is provided on the outer periphery of the capacitor module, and a series circuit of upper and lower arms is housed in a module case that is cooled by each cooling path, as described in the following embodiments, so that each of the power modules 300U to 300W is provided. Inductance can be reduced. Furthermore, by projecting the DC terminals 504 and 506 having a laminated structure for connecting to each power module from the capacitor module (see FIG. 27), the effect of reducing the inductance between the capacitor module 500 and each of the power modules 300U to 300W. There is.
  • the first flow path 19a, the second flow path 19b, and the third flow path 19c are provided around the capacitor module 500 so that the second flow path 19b and the third flow path 19c are opposed to each other.
  • the power modules constituting the upper and lower arms for supplying the three-phase alternating currents are arranged in the first to third flow paths. With such a structure, various parts to be cooled can be arranged inside the flow path, and the power module can be arranged along the flow path, so that the entire power conversion device can be reduced in size.
  • the AC bus bar can be handled as an assembly by the structure in which the AC bus bar is supported by the support member, and the mounting operation of the AC bus bar becomes easy and the productivity is improved.
  • the connection portion of the AC bus bar faces upward, which facilitates welding connection and improves productivity.
  • the current sensor 180 (see FIG. 2) that detects the AC output current has a problem that it is easily affected by heat.
  • the current sensor 180 is used as the projection surface of the flow path forming body 12. Since it arrange
  • connection terminals 504 and 506 of the capacitor module 500 connected to the power module and the terminals 500g and 500h connected to the power supply of the capacitor module are arranged at separate positions, and the capacitor module 500 is provided inside the capacitor module 500. Since a structure in which a large number of stored film capacitor cells are connected in parallel between the terminals 504 and 506 and the terminals 500g and 500h is adopted (see FIG. 27), the power module connected to the terminals 500g and 500h There is an effect that transmission of noise generated in accordance with the switching operation can be reduced.
  • FIG. 1 is a diagram showing a control block of a hybrid vehicle (hereinafter referred to as “HEV”) when a power conversion device according to an embodiment of the present invention is applied.
  • Engine EGN and motor generator MG1 generate vehicle running torque.
  • Motor generator MG1 not only generates rotational torque but also has a function of converting mechanical energy applied from the outside to motor generator MG1 into electric power.
  • the motor generator MG1 is, for example, a synchronous machine or an induction machine, and operates as a motor or a generator depending on the operation method as described above.
  • motor generator MG1 When motor generator MG1 is mounted on an automobile, it is desirable to obtain a small and high output, and a permanent magnet type synchronous motor using a magnet such as neodymium is suitable. Further, the permanent magnet type synchronous motor generates less heat from the rotor than the induction motor, and is excellent for automobiles from this viewpoint.
  • the output torque on the output side of the engine EGN is transmitted to the motor generator MG1 via the power distribution mechanism TSM, and the rotation torque from the power distribution mechanism TSM or the rotation torque generated by the motor generator MG1 is transmitted via the transmission TM and the differential gear DEF. Transmitted to the wheels.
  • rotational torque is transmitted from the wheels to motor generator MG1, and AC power is generated based on the supplied rotational torque.
  • the generated AC power is converted to DC power by the power conversion device 200 as described later, and the high-voltage battery 136 is charged, and the charged power is used again as travel energy.
  • the inverter circuit 140 is electrically connected to the battery 136 via the DC connector 138, and power is exchanged between the battery 136 and the inverter circuit 140.
  • motor generator MG1 When motor generator MG1 is operated as a motor, inverter circuit 140 generates AC power based on DC power supplied from battery 136 via DC connector 138 and supplies it to motor generator MG1 via AC terminal 188.
  • the configuration comprising motor generator MG1 and inverter circuit 140 operates as a first motor generator unit.
  • the vehicle can be driven only by the power of the motor generator MG1 by operating the first motor generator unit as an electric unit by the electric power of the battery 136. Further, in the present embodiment, the battery 136 can be charged by operating the first motor generator unit as a power generation unit by the power of the engine 120 or the power from the wheels to generate power.
  • the battery 136 is also used as a power source for driving an auxiliary motor.
  • the auxiliary motor is, for example, a motor that drives a compressor of an air conditioner or a motor that drives a control hydraulic pump.
  • DC power is supplied from the battery 136 to the auxiliary power module, and the auxiliary power module generates AC power and supplies it to the auxiliary motor.
  • the auxiliary power module has basically the same circuit configuration and function as the inverter circuit 140, and controls the phase, frequency, and power of alternating current supplied to the auxiliary motor.
  • the power conversion device 200 includes a capacitor module 500 for smoothing the DC power supplied to the inverter circuit 140.
  • the power conversion device 200 includes a communication connector 21 for receiving a command from a host control device or transmitting data representing a state to the host control device.
  • control circuit 172 calculates a control amount of motor generator MG1 based on a command input from connector 21, and further calculates whether motor generator MG1 operates as a motor or a generator.
  • the control pulse is generated based on the calculation result, and the control pulse is supplied to the driver circuit 174.
  • the driver circuit 174 generates a driving pulse for controlling the inverter circuit 140 based on the supplied control pulse.
  • an insulated gate bipolar transistor is used as a semiconductor element, and hereinafter abbreviated as IGBT.
  • the IGBT 328 and the diode 156 that operate as the upper arm, and the IGBT 330 and the diode 166 that operate as the lower arm constitute the series circuit 150 of the upper and lower arms.
  • the inverter circuit 140 includes the series circuit 150 corresponding to three phases of the U phase, the V phase, and the W phase of the AC power to be output.
  • the series circuit 150 of the upper and lower arms of each of the three phases outputs an alternating current from the intermediate electrode 169 that is the midpoint portion of the series circuit.
  • This intermediate electrode 169 is connected to AC bus bars 802 and 804 described below which are AC power lines to motor generator MG1 through AC terminal 159 and AC terminal 188.
  • the collector electrode 153 of the IGBT 328 of the upper arm is electrically connected to the capacitor terminal 506 on the positive electrode side of the capacitor module 500 via the positive electrode terminal 157.
  • the emitter electrode of the IGBT 330 of the lower arm is electrically connected to the capacitor terminal 504 on the negative electrode side of the capacitor module 500 via the negative electrode terminal 158.
  • control circuit 172 receives a control command from the host control device via the connector 21, and based on this, the IGBT 328 that configures the upper arm or the lower arm of each phase series circuit 150 that constitutes the inverter circuit 140. And a control pulse which is a control signal for controlling the IGBT 330 is generated and supplied to the driver circuit 174.
  • the driver circuit 174 supplies a drive pulse for controlling the IGBT 328 and IGBT 330 constituting the upper arm or lower arm of each phase series circuit 150 to the IGBT 328 and IGBT 330 of each phase based on the control pulse.
  • IGBT 328 and IGBT 330 perform conduction or cutoff operation based on the drive pulse from driver circuit 174, convert DC power supplied from battery 136 into three-phase AC power, and supply the converted power to motor generator MG1. Is done.
  • the IGBT 328 includes a collector electrode 153, a signal emitter electrode 155, and a gate electrode 154.
  • the IGBT 330 includes a collector electrode 163, a signal emitter electrode 165, and a gate electrode 164.
  • a diode 156 is electrically connected between the collector electrode 153 and the emitter electrode 155.
  • a diode 166 is electrically connected between the collector electrode 163 and the emitter electrode 165.
  • MOSFET metal oxide semiconductor field effect transistor
  • IGBT is suitable when the DC voltage is relatively high
  • MOSFET is suitable when the DC voltage is relatively low.
  • the capacitor module 500 includes a positive capacitor terminal 506, a negative capacitor terminal 504, a positive power terminal 509, and a negative power terminal 508.
  • the high-voltage DC power from the battery 136 is supplied to the positive-side power terminal 509 and the negative-side power terminal 508 via the DC connector 138, and the positive-side capacitor terminal 506 and the negative-side capacitor of the capacitor module 500.
  • the voltage is supplied from the terminal 504 to the inverter circuit 140.
  • the DC power converted from the AC power by the inverter circuit 140 is supplied to the capacitor module 500 from the positive capacitor terminal 506 and the negative capacitor terminal 504, and is connected to the positive power terminal 509 and the negative power terminal 508. Is supplied to the battery 136 via the DC connector 138 and accumulated in the battery 136.
  • the control circuit 172 includes a microcomputer (hereinafter referred to as “microcomputer”) for performing arithmetic processing on the switching timing of the IGBT 328 and the IGBT 330.
  • the input information to the microcomputer includes a target torque value required for the motor generator MG1, a current value supplied from the series circuit 150 to the motor generator MG1, and a magnetic pole position of the rotor of the motor generator MG1.
  • the target torque value is based on a command signal output from a host controller (not shown).
  • the current value is detected based on a detection signal from the current sensor 180.
  • the magnetic pole position is detected based on a detection signal output from a rotating magnetic pole sensor (not shown) such as a resolver provided in the motor generator MG1.
  • the current sensor 180 detects the current value of the three phases as an example, but the current value for the two phases may be detected and the current for the three phases may be obtained by calculation. .
  • the microcomputer in the control circuit 172 calculates the d-axis and q-axis current command values of the motor generator MG1 based on the target torque value, the calculated d-axis and q-axis current command values, and the detected d
  • the voltage command values for the d-axis and q-axis are calculated based on the difference between the current values for the axes and q-axis, and the calculated voltage command values for the d-axis and q-axis are calculated based on the detected magnetic pole position. It is converted into voltage command values for phase, V phase, and W phase.
  • the microcomputer generates a pulse-like modulated wave based on a comparison between the fundamental wave (sine wave) and the carrier wave (triangular wave) based on the voltage command values of the U phase, V phase, and W phase, and the generated modulation wave
  • the wave is output to the driver circuit 174 as a PWM (pulse width modulation) signal.
  • the driver circuit 174 When driving the lower arm, the driver circuit 174 outputs a drive signal obtained by amplifying the PWM signal to the gate electrode of the corresponding IGBT 330 of the lower arm. Further, when driving the upper arm, the driver circuit 174 amplifies the PWM signal after shifting the level of the reference potential of the PWM signal to the level of the reference potential of the upper arm, and uses this as a drive signal as a corresponding upper arm. Are output to the gate electrodes of the IGBTs 328 respectively.
  • the microcomputer in the control circuit 172 detects abnormality (overcurrent, overvoltage, overtemperature, etc.) and protects the series circuit 150. For this reason, sensing information is input to the control circuit 172. For example, information on the current flowing through the emitter electrodes of the IGBTs 328 and IGBTs 330 is input to the corresponding drive units (ICs) from the signal emitter electrode 155 and the signal emitter electrode 165 of each arm. Thereby, each drive part (IC) detects an overcurrent, and when an overcurrent is detected, the switching operation of the corresponding IGBT 328 and IGBT 330 is stopped, and the corresponding IGBT 328 and IGBT 330 are protected from the overcurrent.
  • ICs drive units
  • Information on the temperature of the series circuit 150 is input to the microcomputer from a temperature sensor (not shown) provided in the series circuit 150.
  • voltage information on the DC positive side of the series circuit 150 is input to the microcomputer.
  • the microcomputer performs over-temperature detection and over-voltage detection based on the information, and stops switching operations of all the IGBTs 328 and IGBTs 330 when an over-temperature or over-voltage is detected.
  • FIG. 3 and 4 are external perspective views of the power conversion device 200 according to the embodiment of the present invention, and FIG. 4 shows a state where the AC connector 187 and the DC connector 138 are removed.
  • the power conversion device 200 according to the present embodiment has an effect that the planar shape is a rectangular parallelepiped shape, which can be reduced in size and can be easily attached to the vehicle.
  • 8 is a lid
  • 10 is a housing
  • 12 is a flow path forming body
  • 13 is a cooling medium inlet pipe
  • 14 is an outlet pipe
  • 420 is a lower cover.
  • the connector 21 is a signal connector provided for connection to the outside.
  • the lid 8 is fixed to the upper opening of the housing 10 in which circuit components constituting the power conversion device 200 are accommodated.
  • the flow path forming body 12 fixed to the lower part of the housing 10 holds a power module 300 and a capacitor module 500, which will be described later, and cools them with a cooling medium.
  • a cooling medium For example, water is often used as the cooling medium, and will be described as cooling water below.
  • the inlet pipe 13 and the outlet pipe 14 are provided on one side surface of the flow path forming body 12, and the cooling water supplied from the inlet pipe 13 flows into a flow path 19 to be described later in the flow path forming body 12 and from the outlet pipe 14. Discharged.
  • the AC interface 185 to which the AC connector 187 is attached and the DC interface 137 to which the DC connector 138 is attached are respectively provided on the side surfaces of the housing 10.
  • the AC interface 185 is provided on the side surface where the pipes 13 and 14 are provided, and the AC wiring 187 a of the AC connector 187 attached to the AC interface 185 extends downward between the pipes 13 and 14.
  • the DC interface 137 is provided on the side surface adjacent to the side surface on which the AC interface 185 is provided, and the DC wiring 138 a of the DC connector 138 attached to the DC interface 137 also extends below the power converter 200.
  • the AC interface 185 and the pipes 13 and 14 are disposed on the same side surface 12d side, and the AC wiring 187a is drawn downward so as to pass between the pipes 13 and 14.
  • the space occupied by the AC connector 187 and the AC wiring 187a can be reduced, and the overall size of the apparatus can be reduced. Further, since the AC wiring 187a is drawn downward with respect to the pipes 13 and 14, the AC wiring 187a can be easily routed and the productivity is improved.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which the lid 8, the DC interface 137, and the AC interface 185 are removed from the power conversion device 200 illustrated in FIG.
  • An opening 10a to which the AC interface 185 is fixed is formed on one side of the housing 10, and an opening 10b to which the DC interface 137 is fixed is formed on the other adjacent side.
  • Three AC bus bars 802, that is, a U-phase AC bus bar 802U, a V-phase AC bus bar 802V, and a W-phase AC bus bar 802W protrude from the opening 10a, and DC power supply terminals 508 and 509 protrude from the opening 10b.
  • FIG. 6 is a view showing a state where the flow path forming body 12 and the housing 10 shown in FIG. 5 are separated.
  • the housing 10 has two storage spaces, and is divided into an upper storage space and a lower storage space by a partition wall 10c.
  • the control circuit board 20 to which the connector 21 is fixed is stored in the upper storage space, and the driver circuit board 22 and a bus bar assembly 800 described later are stored in the lower storage space (see FIG. 7).
  • a control circuit 172 shown in FIG. 2 is mounted on the control circuit board 20, and a driver circuit board 174 is mounted on the driver circuit board 22.
  • the control circuit board 20 and the driver circuit board 22 are connected by a flat cable (not shown) (see FIG. 7 described later). The flat cable is pulled out from the lower storage space to the upper storage space through a slit-shaped opening 10d formed in the partition wall 10c.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of the power converter 200.
  • the control circuit board 20 on which the control circuit 172 is mounted is disposed inside the lid 8, that is, in the upper storage space of the housing 10.
  • An opening 8 a for the connector 21 is formed in the lid 8.
  • Low voltage DC power for operating the control circuit in the power converter 200 is supplied from the connector 21.
  • the flow path forming body 12 is formed with a flow path through which the cooling water flowing from the inlet pipe 13 flows.
  • the flow path forms a U-shaped flow path that flows along the three side surfaces of the flow path forming body 12.
  • the cooling water flowing in from the inlet pipe 13 flows into the flow path from one end of the U-shaped flow path, flows through the flow path, and then flows out from the outlet pipe 14 connected to the other end of the flow path. .
  • Three openings 402a to 402c are formed on the upper surface of the flow path, and power modules 300V, 300U, and 300W incorporating the series circuit 150 (see FIG. 1) are inserted into the flow paths from the openings 402a to 402c, respectively. Is done.
  • the power module 300U includes a U-phase series circuit 150
  • the power module 300V includes a V-phase series circuit 150
  • the power module 300W includes a W-phase series circuit 150.
  • These power modules 300U to 300W have the same configuration and the same external shape.
  • the openings 402a to 402c are respectively closed by the flange portions of the inserted power modules 300V, 300U, and 300W.
  • a storage space 405 for storing electrical components is formed in the flow path forming body 12 so as to be surrounded by the U-shaped flow path.
  • the capacitor module 500 is stored in the storage space 405.
  • the capacitor module 500 stored in the storage space 405 is cooled by cooling water flowing in the flow path.
  • a bus bar assembly 800 to which AC bus bars 802U to 802W are attached is disposed above the capacitor module 500.
  • the bus bar assembly 800 is fixed to the upper surface of the flow path forming body 12.
  • a current sensor module 180 is fixed to the bus bar assembly 800.
  • the driver circuit board 22 is disposed above the bus bar assembly 800 by being fixed to a support member 807a provided in the bus bar assembly 800. As described above, the control circuit board 20 and the driver circuit board 22 are connected by the flat cable 23. The flat cable 23 is pulled out from the lower storage space to the upper storage space through the slit-shaped opening 10d formed in the partition wall 10c.
  • the power modules 300U to 300W, the driver circuit board 22 and the control circuit board 20 are hierarchically arranged in the height direction, and the control circuit board 20 is arranged at a place farthest from the high power system power modules 300U to 300W. Therefore, it is possible to reduce mixing of switching noise and the like on the control circuit board 20 side. Furthermore, since the driver circuit board 22 and the control circuit board 20 are arranged in different storage spaces partitioned by the partition wall 10c, the partition wall 10c functions as an electromagnetic shield and enters the control circuit board 20 from the driver circuit board 22. Noise can be reduced.
  • the housing 10 is made of a metal material such as aluminum.
  • control circuit board 20 is fixed to the partition wall 10c formed integrally with the housing 10, the mechanical resonance frequency of the control circuit board 20 is increased against external vibration. Therefore, it is difficult to be affected by vibration from the vehicle side, and reliability is improved.
  • FIG. 8 is an external perspective view in which the power modules 300U to 300W, the capacitor module 500, and the bus bar assembly 800 are assembled to the flow path forming body 12.
  • FIG. 9 shows a state in which the bus bar assembly 800 is removed from the flow path forming body 12. The bus bar assembly 800 is bolted to the flow path forming body 12.
  • FIG. 10 is a perspective view of the flow path forming body 12
  • FIG. 11 is an exploded perspective view of the flow path forming body 12 as seen from the back side.
  • the flow path forming body 12 is a rectangular parallelepiped having a planar shape, and an inlet pipe 13 and an outlet pipe 14 are provided on a side surface 12d thereof.
  • the side surface 12d is formed in a stepped portion where the pipes 13 and 14 are provided.
  • the channel 19 is formed in a U shape so as to follow the remaining three side surfaces 12a to 12c.
  • a U-shaped opening 404 connected to one having the same shape as the cross-sectional shape of the flow path 19 is formed on the back surface side of the flow path forming body 12.
  • the opening 404 is closed by a U-shaped lower cover 420.
  • a seal member 409a is provided between the lower cover 420 and the flow path forming body 12, and airtightness is maintained.
  • the U-shaped channel 19 is divided into three channel sections 19a, 19b, and 19c according to the direction in which the cooling water flows.
  • the first flow path section 19a is provided along the side face 12a at a position facing the side face 12d provided with the pipes 13 and 14, and the second flow path section 19b is one of the side faces 12a.
  • the third flow path section 19c is provided along the side surface 12c adjacent to the other side of the side surface 12a.
  • the cooling water flows from the inlet pipe 13 into the flow path section 19b, flows in the order of the flow path section 19b, the flow path section 19a, and the flow path section 19c, and flows out from the outlet pipe 14 as indicated by broken line arrows.
  • a rectangular opening 402a parallel to the side surface 12a is formed at a position facing the flow path section 19a, and at a position facing the flow path section 19b.
  • a rectangular opening 402b parallel to the side surface 12b is formed, and a rectangular opening 402c parallel to the side surface 12c is formed at a position facing the flow path section 19c.
  • the power modules 300U to 300W are inserted into the flow path 19 through these openings 402a to 402c.
  • the lower cover 420 is formed with a convex portion 406 protruding downward from the flow path 19 at a position facing the above-described openings 402a to 402c. These protrusions 406 are indented when viewed from the flow path 19 side, and the lower end portions of the power modules 300U to 300W inserted from the openings 402a to 402c enter these indentations. Since the flow path forming body 12 is formed so that the opening 404 and the openings 402a to 402c face each other, the flow path forming body 12 is configured to be easily manufactured by aluminum casting.
  • the flow path forming body 12 is provided with a rectangular storage space 405 formed so that three sides are surrounded by the flow path 19.
  • the capacitor module 500 is stored in the storage space 405. Since the storage space 405 surrounded by the flow path 19 has a rectangular parallelepiped shape, the capacitor module 500 can be formed into a rectangular parallelepiped shape, and the productivity of the capacitor module 500 is improved.
  • the power modules 300U to 300W and the power modules 301U to 301W used in the inverter circuit 140 will be described with reference to FIGS. 12 (a) to 26 (b).
  • the power modules 300U to 300W and the power modules 301U to 301W all have the same structure, and the structure of the power module 300U will be described as a representative.
  • the signal terminal 325U corresponds to the gate electrode 154 and the signal emitter electrode 155 disclosed in FIG. 2
  • the signal terminal 325L corresponds to the gate electrode 164 and the emitter electrode 165 disclosed in FIG. To do.
  • the DC positive terminal 315B is the same as the positive terminal 157 disclosed in FIG. 2
  • the DC negative terminal 319B is the same as the negative terminal 158 disclosed in FIG.
  • the AC terminal 320B is the same as the AC terminal 159 disclosed in FIG.
  • FIG. 12A is a perspective view of the power module 300U of the present embodiment.
  • FIG. 12B is a cross-sectional view of the power module 300 ⁇ / b> U of the present embodiment cut along a cross section D and viewed from the direction E.
  • FIGS. 13A to 13C are views showing the power module 300U in which the screw 309 and the second sealing resin 351 are removed from the state shown in FIGS. 12A and 12B to facilitate understanding.
  • FIG. 13A is a perspective view
  • FIG. 13B is a cross-sectional view taken along the section D and viewed from the direction E as in FIG. 12B.
  • FIG. 13C shows a cross-sectional view before the fin 305 is pressed and the bending portion 304A is deformed.
  • FIGS. 14A and 14B are views showing the power module 300U in which the module case 304 is further removed from the states shown in FIGS. 13A to 13C.
  • 14 (a) is a perspective view
  • FIG. 14 (b) is a cross-sectional view taken along the section D and viewed from the direction E as in FIGS. 12 (b) and 13 (b).
  • FIG. 15 is a perspective view of the power module 300U in which the first sealing resin 348 and the wiring insulating portion 608 are further removed from the state shown in FIGS. 14 (a) and 14 (b).
  • FIGS. 16A and 16B are diagrams showing the auxiliary mold body 600 in the power module 300U. 16 (a) is a perspective view, and FIG. 16 (b) is the same as FIG. 12 (b), FIG. 13 (b), and FIG. It is sectional drawing.
  • the power semiconductor elements (IGBT 328, IGBT 330, diode 156, and diode 166) that constitute the upper and lower arm series circuit 150 are connected by the conductor plate 315 and the conductor plate 318 as shown in FIGS. 14 (a) and 14 (b) and FIG.
  • the conductive plate 320 and the conductive plate 319 are fixed by being sandwiched from both sides.
  • the conductor plate 315 and the like are sealed with the first sealing resin 348 with the heat dissipation surface exposed, and the insulating sheet 333 is thermocompression bonded to the heat dissipation surface.
  • the first sealing resin 348 has a polyhedral shape (here, a substantially rectangular parallelepiped shape).
  • the module primary sealing body 302 sealed with the first sealing resin 348 is inserted into the module case 304 and sandwiched with the insulating sheet 333, and is thermocompression bonded to the inner surface of the module case 304 that is a CAN type cooler.
  • the CAN-type cooler is a cylindrical cooler having an insertion port 306 on one surface and a bottom on the other surface.
  • the gap remaining inside the module case 304 is filled with the second sealing resin 351.
  • the module case 304 is made of a member having electrical conductivity, for example, an aluminum alloy material (Al, AlSi, AlSiC, Al—C, etc.), and is integrally formed without a joint.
  • the module case 304 has a structure in which no opening other than the insertion port 306 is provided.
  • the insertion port 306 is surrounded by a flange 304B.
  • the first heat radiating surface 307A and the second heat radiating surface 307B which are wider than the other surfaces, are arranged facing each other so as to face these heat radiating surfaces.
  • Each power semiconductor element (IGBT 328, IGBT 330, diode 156, diode 166) is arranged.
  • the three surfaces connecting the opposing first heat dissipation surface 307A and the second heat dissipation surface 307B constitute a surface sealed with a narrower width than the first heat dissipation surface 307A and the second heat dissipation surface 307B, and the remaining one side An insertion port 306 is formed on the surface.
  • the shape of the module case 304 does not need to be an accurate rectangular parallelepiped, and the corner may form a curved surface as shown in FIG.
  • the metal case having such a shape By using the metal case having such a shape, even when the module case 304 is inserted into the flow path 19 through which a coolant such as water or oil flows, a seal against the coolant can be secured by the flange 304B. Can be prevented from entering the inside of the module case 304 with a simple configuration.
  • the fins 305 are uniformly formed on the first heat radiation surface 307A and the second heat radiation surface 307B facing each other.
  • a curved portion 304A having an extremely thin thickness is formed on the outer periphery of the first heat radiating surface 307A and the second heat radiating surface 307B. Since the curved portion 304A is extremely thin to such an extent that it can be easily deformed by pressurizing the fin 305, the productivity after the module primary sealing body 302 is inserted is improved.
  • the gap between the conductor plate 315 and the inner wall of the module case 304 can be reduced by thermocompression bonding the conductor plate 315 and the like to the inner wall of the module case 304 via the insulating sheet 333, and the power semiconductor The generated heat of the element can be efficiently transmitted to the fin 305. Further, by providing the insulating sheet 333 with a certain degree of thickness and flexibility, the generation of thermal stress can be absorbed by the insulating sheet 333, which is favorable for use in a power conversion device for a vehicle having a large temperature change. .
  • a metallic DC positive wiring 315A and a DC negative wiring 319A for electrical connection with the capacitor module 500 are provided, and a DC positive terminal 315B (157) and a DC are connected to the tip thereof. Negative terminals 319B (158) are formed respectively.
  • metallic AC wiring 320A for supplying AC power to motor generator MG1 is provided, and AC terminal 320B (159) is formed at the tip thereof.
  • the DC positive electrode wiring 315A is connected to the conductor plate 315
  • the DC negative electrode wiring 319A is connected to the conductor plate 319
  • the AC wiring 320A is connected to the conductor plate 320.
  • metal signal wirings 324U and 324L for electrical connection with the driver circuit 174 are provided, and the signal terminals 325U (154, 155) and the signal terminals 325L are provided at the front ends thereof. (164, 165) are formed.
  • the signal wiring 324U is connected to the IGBT 328, and the signal wiring 324L is connected to the IGBT 328.
  • the DC positive electrode wiring 315A, the DC negative electrode wiring 319A, the AC wiring 320A, the signal wiring 324U, and the signal wiring 324L are integrally molded as the auxiliary mold body 600 in a state where they are insulated from each other by the wiring insulating portion 608 formed of a resin material. Is done.
  • the wiring insulating portion 608 also acts as a support member for supporting each wiring, and a thermosetting resin or a thermoplastic resin having an insulating property is suitable for the resin material used therefor. Thereby, it is possible to secure insulation between the DC positive electrode wiring 315A, the DC negative electrode wiring 319A, the AC wiring 320A, the signal wiring 324U, and the signal wiring 324L, and high-density wiring is possible.
  • the auxiliary mold body 600 is fixed to the module case 304 with a screw 309 that passes through a screw hole provided in the wiring insulating portion 608 after being metal-bonded to the module primary sealing body 302 at the connection portion 370.
  • TIG welding or the like can be used for metal bonding between the module primary sealing body 302 and the auxiliary mold body 600 in the connection portion 370.
  • the direct current positive electrode wiring 315A and the direct current negative electrode wiring 319A are stacked on each other in a state of facing each other with the wiring insulating portion 608 interposed therebetween, and have a shape extending substantially in parallel. With such an arrangement and shape, the current that instantaneously flows during the switching operation of the power semiconductor element flows oppositely and in the opposite direction. As a result, the magnetic fields produced by the currents cancel each other out, and this action can reduce the inductance.
  • the AC wiring 320A and the signal terminals 325U and 325L also extend in the same direction as the DC positive wiring 315A and the DC negative wiring 319A.
  • connection portion 370 in which the module primary sealing body 302 and the auxiliary mold body 600 are connected by metal bonding is sealed in the module case 304 by the second sealing resin 351.
  • the auxiliary module 600 side DC positive connection terminal 315 C, the auxiliary module side DC negative connection terminal 319 C, and the auxiliary module side AC are connected to the auxiliary module 600 side of the connecting portion 370.
  • the connection terminal 320C, the auxiliary module side signal connection terminal 326U, and the auxiliary module side signal connection terminal 326L are arranged in a line.
  • connection portion 370 On the other hand, on the module primary sealing body 302 side of the connection portion 370, along one surface of the first sealing resin 348 having a polyhedral shape, an element side DC positive connection terminal 315D, an element side DC negative connection terminal 319D, The element side AC connection terminal 320D, the element side signal connection terminal 327U, and the element side signal connection terminal 327L are arranged in a line.
  • the structure in which the terminals are arranged in a row in the connection portion 370 facilitates the manufacture of the module primary sealing body 302 by transfer molding.
  • a terminal constituted by the DC positive electrode wiring 315A (including the DC positive electrode terminal 315B and the auxiliary module side DC positive electrode connection terminal 315C) and the element side DC positive electrode connection terminal 315D is referred to as a positive electrode side terminal.
  • a terminal composed of the DC negative electrode terminal 319B (including the auxiliary module side DC negative electrode connection terminal 319C) and the element side DC negative electrode connection terminal 315D is referred to as a negative electrode side terminal, and AC wiring 320A (AC terminal 320B and auxiliary module side AC connection)
  • the terminal composed of the terminal 320C and the element side AC connection terminal 320D is referred to as an output terminal, and is composed of the signal wiring 324U (including the signal terminal 325U and the auxiliary module side signal connection terminal 326U) and the element side signal connection terminal 327U. Is called the upper arm signal terminal.
  • a line 324L (including signal terminals 325L and the auxiliary module-side signal connecting terminals 326L) and the terminal constituted by the element-side signal connecting terminals 327L and the signal terminal for the lower arm.
  • the signal wiring 324U and the signal terminal 325U, and the signal wiring 324L and the signal terminal 325L are set as control terminal portions, respectively.
  • Element side DC positive electrode connecting terminal 315D Element side DC negative connection terminal 319D, element side AC connection terminal 320D, element side signal connection terminal 327U and element side signal connection terminal 327L) are one surface of the first sealing resin 348 having a polyhedral shape as described above. Are lined up in a row. Further, the positive electrode side terminal and the negative electrode side terminal protrude in a stacked state from the second sealing resin 351 and extend outside the module case 304.
  • the power semiconductor element is connected to the terminal when the mold is clamped when the module primary sealing body 302 is manufactured by sealing the power semiconductor element with the first sealing resin 348. It is possible to prevent an excessive stress on the portion and a gap in the mold from occurring. Further, since the magnetic fluxes in the directions canceling each other are generated by the currents in the opposite directions flowing through each of the stacked positive electrode side terminals and negative electrode side terminals, the inductance can be reduced.
  • the auxiliary module side DC positive electrode connection terminal 315C and the auxiliary module side DC negative electrode connection terminal 319C are the DC positive electrode terminal 315B, the DC positive electrode wiring 315A opposite to the DC negative electrode terminal 319B, and the tips of the DC negative electrode wiring 319A. It is formed in each part. Further, the auxiliary module side AC connection terminal 320C is formed at the tip of the AC wiring 320A opposite to the AC terminal 320B. The auxiliary module side signal connection terminals 326U and 326L are formed at the distal ends of the signal wirings 324U and 324L opposite to the signal terminals 325U and 325L, respectively.
  • the element side DC positive connection terminal 315D, the element side DC negative connection terminal 319D, and the element side AC connection terminal 320D are formed on the conductor plates 315, 319, and 320, respectively.
  • the element side signal connection terminals 327U and 327L are connected to the IGBTs 328 and 330 by bonding wires 371, respectively.
  • the DC positive electrode side conductor plate 315 and the AC output side conductor plate 320 and the element side signal connection terminals 327U and 327L are connected to a common tie bar 372, and are substantially the same. It is integrally processed so as to have a planar arrangement.
  • the collector electrode of the IGBT 328 on the upper arm side and the cathode electrode of the diode 156 on the upper arm side are fixed.
  • the conductor plate 320 is fixedly attached with a collector electrode of the IGBT 330 on the lower arm side and a cathode electrode of the diode 166 on the lower arm side.
  • the conductor plate 318 and the conductor plate 319 are arranged in substantially the same plane.
  • the emitter electrode of the IGBT 328 on the upper arm side and the anode electrode of the diode 156 on the upper arm side are fixed.
  • an emitter electrode of the IGBT 330 on the lower arm side and an anode electrode of the diode 166 on the lower arm side are fixed.
  • Each power semiconductor element is fixed to an element fixing portion 322 provided on each conductor plate via a metal bonding material 160.
  • the metal bonding material 160 is, for example, a low-temperature sintered bonding material including a solder material, a silver sheet, and fine metal particles.
  • Each power semiconductor element has a flat plate-like structure, and each electrode of the power semiconductor element is formed on the front and back surfaces. As shown in FIG. 17, each electrode of the power semiconductor element is sandwiched between a conductor plate 315 and a conductor plate 318, or a conductor plate 320 and a conductor plate 319.
  • the conductor plate 315 and the conductor plate 318 are stacked so as to face each other substantially in parallel via the IGBT 328 and the diode 156.
  • the conductor plate 320 and the conductor plate 319 have a stacked arrangement facing each other substantially in parallel via the IGBT 330 and the diode 166.
  • the conductor plate 320 and the conductor plate 318 are connected via an intermediate electrode 329.
  • the IGBT 328 and the diode 156 are sandwiched between the conductor plate 315 and the conductor plate 318, and the IGBT 330 and the diode 166 are sandwiched between the conductor plate 320 and the conductor plate 319, so that the conductor plate 320 and the conductor plate 318 are connected to the intermediate electrode.
  • the control electrode 328A of the IGBT 328 and the element side signal connection terminal 327U are connected by the bonding wire 371
  • the control electrode 330A of the IGBT 330 and the element side signal connection terminal 327L are connected by the bonding wire 371. It will be in the state shown.
  • the tie bar 372 is cut off to separate the element side DC positive connection terminal 315D, the element side AC connection terminal 320D, and the element side signal connection terminals 327U and 327L.
  • the element side DC positive connection terminal 315D, the element side DC negative connection terminal 319D, the element side AC connection terminal 320D, and the element side signal connection terminals 327U and 327L arranged in a line on one side of the module primary sealing body 302 are arranged. Each end is bent in the same direction as shown in FIG. Thereby, the work at the time of metal bonding between the module primary sealing body 302 and the auxiliary mold body 600 at the connection portion 370 can be facilitated to improve productivity, and the reliability of metal bonding can be improved.
  • FIGS. 22A and 22B are views for explaining the transfer molding process of the first sealing resin 348.
  • FIG. FIG. 22A shows a longitudinal sectional view before clamping
  • FIG. 22B shows a longitudinal sectional view after clamping.
  • the module primary sealing body 302 before sealing shown in FIG. 19 is installed between the upper mold 374A and the lower mold 374B.
  • the upper mold 374A and the lower mold 374B sandwich the module primary sealing body 302 from above and below the mold pressing surface 373 and clamp the mold, so that the mold space 375 becomes a mold as shown in FIG. Formed inside.
  • the power semiconductor elements IGBTs 328 and 330 and the diodes 155 and 166 are sealed with the first sealing resin 348 in the module primary sealing body 302. Stopped.
  • connection terminals 327L are arranged in a line.
  • the upper mold 374A and the lower mold 374B are used, and the mold is clamped without generating any excessive stress at the connection portion between each terminal and the power semiconductor element. Can do. Therefore, the power semiconductor element can be sealed without causing damage to the power semiconductor element or leaking the first sealing resin 348 from the gap.
  • FIG. 23 shows a state in which the conductor plates 318 and 319 and the intermediate electrode 329 are removed from the state of FIG. 18 for easy understanding.
  • control electrodes 328A and 330A are arranged on one side of IGBTs 328 and 330 (upper side in the figure) at positions that are biased to the left in the figure with respect to center lines 376 and 377, respectively.
  • Center lines 376 and 377 are orthogonal to the arrangement direction of element side DC positive connection terminal 315D, element side DC negative connection terminal 319D, element side AC connection terminal 320D, element side signal connection terminal 327U, and element side signal connection terminal 327L. Yes.
  • the element side signal connection terminal 327U is disposed on one side where the control electrode 328A is disposed, and the element side DC positive connection terminal 315D is disposed on the other side.
  • the element-side signal connection terminal 327L is disposed on one side where the control electrode 330A is disposed, and the element-side AC connection terminal 320D is disposed on the other side. Is arranged. As shown in FIG. 18, an element side DC negative electrode connection terminal 319D is arranged between the element side DC positive electrode connection terminal 315D and the element side signal connection terminal 327L.
  • each terminal can be integrated and the module primary sealing body 302 and by extension, the power module 300U can be reduced in size.
  • the element-side DC positive electrode connection terminal 315D, the element-side AC connection terminal 320D, the element-side signal connection terminal 327U, and the element-side signal connection terminal 327L are integrally connected to a common tie bar 372. Processed. As a result, variations in flatness and thickness between these terminals can be minimized. On the other hand, since the element side DC negative electrode connection terminal 319D is combined with those processed separately from the above terminals, the variation in flatness and thickness is larger than that of the other terminals. At the time of fastening, there is a possibility that extra stress is generated at the connection portion between the terminal and the power semiconductor element.
  • FIG. 24 is a diagram showing a modification for avoiding the above-described inconvenience.
  • the conductor plate 319 provided with the element side DC negative electrode connection terminal 319D is provided with a stress relaxation portion 319E for absorbing and relaxing the stress at the time of clamping.
  • the position of the stress relaxation portion 319E is preferably between the portion where the power semiconductor element is mounted (soldering portion) and the mold pressing surface 373. Note that it is conceivable that the thickness of a part of the conductor plate 319 is simply made thinner than the other part as the stress relaxation part 319E, but in this case, the current density is increased in the part, so that the electrical performance is lowered. There is a risk. Therefore, as shown in FIG.
  • a part of the conductor plate 319 is bent to form the stress relaxation portion 319E.
  • the current density does not increase in the stress relaxation portion 319E, and the current direction is opposed to the folded portion due to the bending, which can contribute to suppression of inductance.
  • FIG. 25 is a circuit diagram showing a circuit configuration of the power module 300U.
  • the collector electrode of the IGBT 328 on the upper arm side and the cathode electrode of the diode 156 on the upper arm side are connected via a conductor plate 315.
  • the collector electrode of the IGBT 330 on the lower arm side and the cathode electrode of the diode 166 on the lower arm side are connected via the conductor plate 320.
  • the emitter electrode of the IGBT 328 on the upper arm side and the anode electrode of the diode 156 on the upper arm side are connected via a conductor plate 318.
  • the emitter electrode of the IGBT 330 on the lower arm side and the anode electrode of the diode 166 on the lower arm side are connected via a conductor plate 319.
  • Conductor plates 318 and 320 are connected by an intermediate electrode 329.
  • FIG. 26A is a diagram showing an equivalent circuit when a recovery current flows
  • FIG. 26B is a diagram showing a path of the recovery current.
  • FIG. 26 (a) it is assumed that the diode 166 on the lower arm side is conducting in the forward bias state.
  • the diode 166 on the lower arm side becomes a reverse bias, and a recovery current caused by carrier movement passes through the upper and lower arms.
  • a recovery current 360 shown in FIG. 26B flows through each of the conductor plates 315, 318, 319, and 320.
  • the recovery current 360 passes through the DC positive terminal 315B (157) disposed opposite to the DC negative terminal 319B (158), and is subsequently formed by the conductor plates 315, 318, 319, and 320.
  • the loop-shaped current path flows through a path close to the DC positive terminal 315B (157) side of the conductor plate 315 and passes through the IGBT 328 and the diode 156 as indicated by a dotted line.
  • the loop-shaped current path flows through a path farther from the DC positive electrode terminal 315B (157) side of the conductor plate 318, as indicated by the solid line, and then farther from the DC positive electrode terminal 315B (157) side of the conductor plate 320, as indicated by the dotted line.
  • the path flows through the IGBT 330 and the diode 166.
  • the loop-shaped current path flows along a path close to the DC negative electrode wiring 319A side of the conductor plate 319.
  • the loop-shaped current path passes through a path closer to or farther from the DC positive terminal 315B (157) or the DC negative terminal 319B (158), thereby forming a current path closer to the loop shape. Is done.
  • FIG. 38 is a diagram showing a modification when the DC negative electrode wiring is divided.
  • symbol mentioned above has the same function.
  • the element-side DC negative electrode connection terminal 319D shown in FIG. 18 is combined with those processed separately from the above-mentioned terminals, so that variations in flatness and thickness are larger than those of other terminals. Therefore, there is a possibility that extra stress is generated in the connection portion between the terminal and the power semiconductor element during mold clamping.
  • the element-side DC negative connection terminal 319D shown in FIG. 18 is divided, and the negative-side connection terminal 319F becomes the element-side AC connection terminal 320D and the element-side DC positive connection terminal 315D. Arranged on substantially the same plane.
  • the element-side DC negative electrode connection terminal 319G extends from the edge of the conductor 319 to a position facing a part of the negative electrode-side connection terminal 319F. And the edge part of element side direct current
  • flow negative electrode connection terminal 319G is connected with the negative electrode side connection terminal 319F through the metal bonding material 161.
  • the module shown in FIG. 40 is sealed with the first sealing resin 348 by the manufacturing method shown in FIGS. 22 (a) and 22 (b).
  • the module primary sealing body 303 shown in FIG. 41 is completed.
  • the negative electrode side connection terminal 319F is formed integrally with the tie bar 372 together with the element side DC positive electrode connection terminal 315D, the element side AC connection terminal 320D, and the element side signal connection terminal 327U.
  • the tie bar 372 can be cut in a lump including the connection portion with the negative electrode side connection terminal 319F.
  • FIG. 27 is an external perspective view of the capacitor module 500.
  • a plurality of capacitor cells are provided in the capacitor module 500.
  • Capacitor terminals 503a to 503c are provided on the upper surface of the capacitor module 500 so as to protrude close to the surface of the capacitor module 500 facing the flow path 19.
  • the capacitor terminals 503a to 503c are formed corresponding to the positive terminal 157 and the negative terminal 158 of each power module 300.
  • the capacitor terminals 503a to 503c have the same shape, and an insulating sheet is provided between the negative electrode side capacitor terminal 504 and the positive electrode side capacitor terminal 506 constituting the capacitor terminals 503a to 503c, and insulation between the terminals is ensured. Yes.
  • Projections 500e and 500f are formed on the upper portion of the capacitor module 500 on the side surface 500d.
  • a discharge resistor is mounted in the protruding portion 500e, and a Y capacitor for countering common mode noise is mounted in the protruding portion 500f.
  • the power supply terminals 508 and 509 shown in FIG. 5 are attached to the terminals 500g and 500h protruding from the upper surface of the protruding portion 500f.
  • recesses 405a and 405b are formed between the openings 402b and 402c and the side surface 12d.
  • the discharge resistor mounted in the protruding portion 500e is a resistor for discharging the electric charge accumulated in the capacitor cell in the capacitor module 500 when the inverter is stopped. Since the recessed portion 405a in which the protruding portion 500e is accommodated is provided immediately above the flow path of the cooling water flowing in from the inlet pipe 13, it is possible to suppress the temperature rise of the discharge resistance during discharge.
  • FIG. 28 is a perspective view of the bus bar assembly 800.
  • Bus bar assembly 800 detects U, V, and W phase AC bus bars 802U, 802V, and 802W, a holding member 803 for holding and fixing AC bus bars 802U to 802W, and an AC current flowing through AC bus bars 802U to 802W.
  • AC bus bars 802U to 802W are each formed of a wide conductor.
  • a plurality of support members 807 a for holding the driver circuit board 22 are formed on the holding member 803 made of an insulating material such as resin so as to protrude upward from the holding member 803.
  • the current sensor module 180 is parallel to the side surface 12d at a position close to the side surface 12d of the flow path forming body 12 when the bus bar assembly 800 is solidified on the flow path forming body 12 as shown in FIG.
  • the bus bar assembly 800 is arranged.
  • through holes 181 through which AC bus bars 802U to 802W pass are formed in the side surfaces of the current sensor module 180, respectively.
  • a sensor element is provided in a portion where the through hole 181 of the current sensor module 180 is formed, and a signal line 182 a of each sensor element protrudes from the upper surface of the current sensor module 180.
  • Each sensor element is arranged side by side in the extending direction of the current sensor module 180, that is, in the extending direction of the side surface 12 d of the flow path forming body 12.
  • the AC bus bars 802U to 802W pass through the respective through holes 181 and their tip portions protrude in parallel.
  • the holding member 803 is formed with positioning protrusions 806a and 806b protruding upward.
  • the current sensor module 180 is fixed to the holding member 803 by screwing.
  • the protrusions 806a and 806b and the positioning holes formed in the frame body of the current sensor module 180 are engaged, whereby the current sensor module 180 is engaged. 180 positioning is performed.
  • the positioning projections 806a and 806b are engaged with the positioning holes formed on the driver circuit board 22 side, whereby the signal line 182a of the current sensor module 180 is obtained. Is positioned in the through hole of the driver circuit board 22.
  • the signal line 182a is joined to the wiring pattern of the driver circuit board 22 by solder.
  • the holding member 803, the support member 807a, and the protrusions 806a and 806b are integrally formed of resin.
  • the holding member 803 since the holding member 803 has a function of positioning the current sensor module 180 and the driver circuit board 22, the assembly and solder connection work between the signal line 182 a and the driver circuit board 22 is facilitated. Further, by providing a mechanism for holding the current sensor module 180 and the driver circuit board 22 in the holding member 803, the number of parts as the whole power conversion device can be reduced.
  • the AC bus bars 802U to 802W are fixed to the holding member 803 so that the wide surfaces are horizontal, and the connection portion 805 connected to the AC terminals 159 of the power modules 300U to 300W rises vertically.
  • the connecting portion 805 has a concavo-convex shape at the tip, and has a shape in which heat concentrates on the concavo-convex portion during welding.
  • the AC bus bars 802U to 802W protruding from the through holes 181 of the current sensor module 180 are connected to the flow path forming body 12. It will be arranged on the side surface 12d. Since the power modules 300U to 300W are arranged in the flow path sections 19b, 19a, and 19c formed along the side surfaces 12b, 12a, and 12c of the flow path forming body 12, the connection portions 805 of the AC bus bars 802U to 802W are The bus bar assembly 800 is disposed at a position corresponding to the side surfaces 12a to 12c. As a result, as shown in FIG.
  • the U-phase AC bus bar 802U extends from the power module 300U disposed in the vicinity of the side surface 12b to the side surface 12d, and the V-phase AC bus bar 802V is disposed in the vicinity of the side surface 12a. Extending from module 300V to side surface 12d, W-phase AC bus bar 802W extends from power module 300W disposed near side surface 12c to side surface 12d.
  • FIG. 29 is a diagram showing the flow path forming body 12 in which the power modules 300U to 300W are fixed to the openings 402a to 402c and the capacitor module 500 is stored in the storage space 405.
  • the U-phase power module 300U is fixed to the opening 402b
  • the V-phase power module 300V is fixed to the opening 402a
  • the W-phase power module 300W is fixed to the opening 402c.
  • the capacitor module 500 is stored in the storage space 405, and the terminals on the capacitor side and the terminals of each power module are connected by welding or the like. Each terminal protrudes from the upper end surface of the flow path forming body 12, and a welding operation is performed by approaching a welding machine from above.
  • the positive and negative terminals 157 and 158 of the power modules 300U to 300W arranged in a U-shape are connected to capacitor terminals 503a to 503c provided to protrude from the upper surface of the capacitor module 500. Since the three power modules 300U to 300W are provided so as to surround the capacitor module 500, the positional relationship of the power modules 300U to 300W with respect to the capacitor module 500 is equivalent, and the capacitor terminals 503a to 503c having the same shape are used.
  • the capacitor module 500 can be connected in a well-balanced manner. For this reason, the circuit constants of the capacitor module 500 and the power modules 300U to 300W are easily balanced in each of the three phases, and the current can be easily taken in and out.
  • FIG. 30 is a horizontal cross-sectional view of the flow path forming body 12 in which the power modules 300U to 300W and the capacitor module 500 are arranged as shown in FIG.
  • the U-shaped channel 19 is formed in the channel forming body 12, and the U-phase power module 300U is provided in the channel section 19b formed along the side surface 12b on the left side of the figure. Is arranged.
  • a V-phase power module 300V is arranged along the right side surface 12 in the flow path section 19a formed along the side surface 12a opposite to the side surface 12d where the pipes 13 and 14 are provided.
  • a W-phase power module 300W is disposed in the flow path section 19c.
  • Openings 12g and 12h are formed on the side surface 12d of the flow path forming body 12.
  • the opening 12g communicates with the flow path section 19b through the communication path 12e.
  • the opening 12h communicates with the flow path section 19c through the communication path 12f.
  • the pipes 13 and 14 disposed in the openings 12g and 12h are attached so as to be press-fitted into the communication paths 12e and 12f.
  • FIG. 37 shows a cross-sectional view of the flow path forming body 12 as seen from the direction of the arrow of the AA cross section of FIG.
  • FIG. 37 shows a state in which the AA cross section is reversed left and right.
  • the shape of the flow path cross section along the flow direction of the cooling water is greatly changed.
  • the flow of the cooling water of the present embodiment is branched into two by the side surface of the power module 300U, one flow is directed to the first heat radiating surface 307A side of the module case 304, and the other flow is the module case. It goes to the second heat radiating surface 307B side of 304.
  • the first heat radiating surface 307A is a heat radiating surface opposite to the second heat radiating surface 307B shown in FIG. 37, and is not visible in FIG. Therefore, when the cooling water of this embodiment collides with the side surface of the power module 300U, the pressure loss for flowing the cooling water tends to increase. In order to suppress the increase in pressure loss, it is necessary to arrange the flow of the cooling water in the vicinity of the side surface portion of the power module 300U. Therefore, the run-up section 12j is formed so that the width in the height direction is gradually increased in the direction from the inlet pipe 13 side toward the power module 300U. In addition, the shape of the run-up section 12j is not formed in a step shape as shown in FIG. 37, but may be a smooth slope shape.
  • a U-shaped channel 19 is formed along the three side surfaces 12a to 12c of the channel forming body 12 having a substantially square planar shape, and the power modules 300U to 300W are connected to the channel sections 19a.
  • the flat power modules 300U to 300W are arranged in parallel to the side surfaces 12a to 12c.
  • the capacitor module 500 which is an electrical component was accommodated in the center area
  • the three power modules 300U to 300W are arranged in a U shape, as shown in FIG. 30, at least one of the power modules 300V arranged between a pair of power modules 300U and 300W arranged in parallel. By arranging the portion so as to enter the region sandwiched between the power modules 300U and 300W, the size can be further reduced.
  • FIG. 31 is a schematic diagram for explaining the arrangement of the three power modules 300U to 300W.
  • the power modules 300U to 300W have the same structure and the same shape.
  • the width of the side surfaces 12b and 12c of the flow path forming body needs to be at least about the sum of the length L1 along the flow path of the power modules 300U to 300W and the length L2 of the communication path.
  • at least the dimension L1 is required for the side surface 12a.
  • the power conversion device 200 can be reduced in size by making the shape (planar shape) when viewed in plan view substantially square. .
  • the power module is located in the region S1 between the pair of power modules 300U and 300W. It is preferable to arrange the power module 300V so that a part of 300V is included.
  • the horizontal dimension (width dimension of the side surface 12a) of the arrangement space in FIG. 31 is at least about L1 + 2.L3 when the thickness of the power module is L3. Therefore, if L3 and L4 are set so that the vertical dimension L1 + L2 + (L3 ⁇ L4) is approximately the same as L1 + 2 ⁇ L3, the area in plan view can be further reduced, and a substantially square shape can be obtained. It becomes possible.
  • the flow path section 19a is formed so as to pass through a region between the power modules 300U and 300W as shown in FIG.
  • the dimension L4 at which the power module 300V enters the region between the power modules 300U and 300W is set so that the ratio between the width dimension of the side surfaces 12a and 12d and the width dimension of the side surfaces 12b and 12c becomes a predetermined value. It is set according to the length L2.
  • the interval between the power modules 300 ⁇ / b> U and 300 ⁇ / b> W is slightly larger than the dimension L ⁇ b> 1 of the power module 300 ⁇ / b> V due to restrictions due to the dimensions of the capacitor module 500.
  • the pipes 13 and 14 and the upper regions of the holes 12e and 12f into which they are press-fitted are vacant spaces. Therefore, as shown in FIG. 10, recesses 405a and 405b are formed in this space, and as shown in FIG. 29, a protruding portion 500e that is a discharge resistance mounting portion of the capacitor module 500, and a protruding portion 500f that is a Y capacitor mounting portion, By arranging the vacant space, the free space can be effectively used, which contributes to the miniaturization of the power conversion device 200.
  • the flow of cooling water from the inlet pipe 13 to the flow path section 19b and from the flow path section 19c to the outlet pipe 14 becomes a straight line.
  • the capacitor module 500 can be effectively cooled.
  • the power converter device 200 in this Embodiment is for vehicle-mounted, and is generally arrange
  • the bus bar assembly 800 is fixed above the capacitor module 500 as shown in FIG. I do.
  • the bus bars 802U to 802W connected to the terminals of the power modules 300U to 300W arranged in a U-shape are routed above the capacitor module 500 so as to be separated from the respective connection portions, thereby forming a flow path forming body. 12 is pulled out from the side surface 12d side. Therefore, the bus bar does not straddle the power module, and the bus bar 802U to 802W is provided at one place, that is, the region of the opening 10a of the housing 10 to which the AC interface 185 is attached (see FIG. 5) while ensuring sufficient insulation. Can be aggregated.
  • the power modules 300U to 300W can be moved away from the AC connector portion where heat is easily generated and the temperature is likely to rise, and heat is transferred to the power modules 300U to 300W via the bus bars 802U to 802W. Can be suppressed. Further, by arranging the bus bars 802U to 802W so as to avoid the upper side of the flow path 19, even when water leaks from the flow path 19, the possibility of electric leakage due to water leakage can be reduced.
  • bus bar assembly 800 is fixed to the flow path forming body 12 through which the cooling water flows, not only the temperature rise of the bus bar assembly 800 can be suppressed, but also the temperature of the current sensor 180 held by the bus bar assembly 800. The rise can be suppressed.
  • the sensor element provided in the current sensor 180 has a characteristic that is weak against heat, and the reliability of the current sensor 180 can be improved by adopting the above structure.
  • the support member 807a formed on the holding member 803 of the bus bar assembly 800 is attached to the support member 807a as shown in FIG.
  • the driver circuit board 22 is fixed.
  • the power conversion device 200 mounted on the vehicle is easily affected by vibrations from the vehicle. Therefore, the plurality of support members 807a formed on the holding member 803 are configured to support not only the periphery of the driver circuit board 22, but also the vicinity of the center, thereby reducing the influence of vibration applied to the driver circuit board 22.
  • the resonance frequency of the driver circuit board 22 can be made higher than the frequency of vibration transmitted from the vehicle side. The influence of vibration can be reduced.
  • the driver circuit board 22 is screwed to the support member 807a.
  • the housing 10 is bolted to the flow path forming body 12 as shown in FIG. 6, and further, the upper storage space and the lower storage space of the housing 10 are partitioned.
  • the control circuit board 20 is fixed on the partition wall 10c.
  • the driver circuit board 22 in the lower storage space and the control circuit board 20 in the upper storage space are connected by a flat cable 23 as shown in FIG.
  • the partition wall 10c is formed with the slit-shaped opening 10d for drawing the flat cable 23 from the lower storage space to the upper storage space.
  • the power modules 300U to 300W are arranged in a U shape along the three side surfaces 12b, 12a, and 12c of the flow path forming body 12, the power modules 300U to 300W are connected to the driver circuit board 22 from the power modules 300U to 300W. These control terminals are also arranged in a U-shape along the sides corresponding to the side surfaces 12b, 12a and 12c of the driver circuit board 22, as shown in FIG.
  • the control signal for driving and controlling the power modules 300U to 300W is high voltage, while the sensor signal of the current sensor 180 and the signal from the flat cable 23 are low voltage.
  • the high-voltage wiring and the low-voltage wiring are preferably arranged separately.
  • the power modules 300U to 300W are arranged in a U shape along the side surfaces 12b, 12a, and 12c, the region near the side corresponding to the side surface 12d on the driver circuit board 22 is controlled. It can be used as a space away from the terminal.
  • the bus bars 802U to 802W that are detection targets of the current sensor 180 are concentrated on the side surface 12d side, the current sensor 180 is arranged in parallel near the side surface 12d. Therefore, the signal terminal 182a is disposed in a region near the side corresponding to the side surface 12d of the driver circuit board 22 described above, and can maintain a sufficient distance from the control terminal of the high voltage system.
  • the flat cable 23 is disposed on the side corresponding to the side surface 12c of the driver circuit board 22.
  • the board near the side surface 12d away from the control terminal is less affected by the control terminal. Connected on top. As a result, the low-voltage signal pattern and the high-voltage signal pattern can be easily separated on the driver circuit board 22.
  • the low-voltage control circuit board 20 is disposed in the upper storage space separated by the partition wall 10c, and the flat cable 23 is drawn from the lower storage space through the elongated slit-shaped opening 10d, whereby the control circuit board 20 is provided.
  • the effect of noise on is reduced.
  • noise countermeasures are sufficiently taken.
  • the capacitor module 500 and the power modules 300U to 300W are arranged on the flow path forming body 12, and the work of fixing necessary components such as the bus bar assembly 800 and the substrate is performed in order from the bottom. Since it is configured so that it can be performed, productivity and reliability are improved.
  • FIG 32 is a view showing a cross section of the power conversion device 200, and is a cross-sectional view of the power conversion device 200 as viewed from the direction of the pipes 13 and 14.
  • the openings 402a to 402c formed in the flow path forming body 12 are closed by a flange 304b provided in the module case 304 of the power modules 300V, 300U, and 300W. Although illustration is omitted, a sealing material is provided between the flange 304b and the flow path forming body 12 to ensure airtightness.
  • the heat radiation surface area where the fins 305 for heat radiation are provided is arranged in the flow path 19, and the lower end portion where the fins 305 are not provided is the protrusion 406 formed on the lower cover 420. It is stored inside the inner depression. Thereby, it is possible to prevent the cooling water from flowing into the space where the fins 305 are not formed.
  • the relatively heavy capacitor module 500 is arranged at the lower center of the power conversion device 200, so the center of gravity balance of the power conversion device 200 is good. When the vibration is applied, the power conversion device 200 is not easily ramped.
  • FIG. 33 is a diagram illustrating an arrangement when the power conversion device 200 of the present embodiment is mounted on a vehicle.
  • FIG. 33 shows an arrangement in the engine room 1000, and three layout patterns A to C are shown in the same drawing.
  • the lower side in the figure corresponds to the front side of the vehicle, and a radiator 1001 is disposed on the front side of the engine room 1000.
  • a transmission TM incorporating a motor generator MG1 is arranged behind the radiator 1001.
  • the signal connector 21 is connected to a vehicle signal harness in the engine room 1000.
  • battery 136 is not shown in FIG. 33, battery 136 is a heavy object and is generally disposed near the center of the vehicle, that is, behind the engine room 1000.
  • Connection between power conversion device 200 and the vehicle side is connected to piping 13 and 14 related to cooling water, AC connector 187 for supplying AC power to motor generator MG1, and a higher-level control circuit provided on the vehicle side.
  • the arrangement of the communication connector 21 is related.
  • the AC connector 187 and the pipes 13 and 14 are arranged on the side surface 12d side of the flow path forming body 12, the signal connector 21 is arranged on the side surface 12b, and the DC connector 138 is arranged on the side surface 12c. I made it.
  • the AC wiring 187 a drawn from the AC connector 187 passes through the pipes 13 and 14 and is drawn to the lower side of the power conversion device 200.
  • the DC wiring 138a of the DC connector 138 is also drawn out below the power converter 200.
  • the power conversion device 200 is disposed above the transmission TM. Further, the cooling water of the radiator 1001 is supplied to the flow path 19 of the flow path forming body 12. Therefore, when considering the arrangement of the power conversion device 200, considering the workability of the cooling pipe and the AC wiring 187a, the side surface 12d on which the pipes 13, 14 and the AC connector 187 are provided is connected to the radiator 1001 or the transmission TM. It is preferable to arrange in the direction. Furthermore, since the battery 136 that is a DC power supply is provided behind the engine room 1000, it is preferable to arrange the side surface 12c to which the DC connector 138 is mounted facing backward in consideration of the routing of the DC wiring 138a. .
  • the layout pattern A is preferably arranged with the side surface 12d facing the transmission TM, and the layout patterns B and C have the side surface 12d. It is good to arrange in the direction of the radiator 1001.
  • the DC connector 138, the AC connector 187, and the signal connector 21 are oriented in a preferable direction in terms of wiring layout. Further, since the pipes 13 and 14 face the direction of the transmission TM, it is necessary to bend the cooling pipe in the direction of the radiator 1001, but since the AC wiring 187a is drawn downward from the AC connector 187, the cooling pipe and Interference with the AC wiring 187a can be avoided, and deterioration of workability can also be prevented.
  • the pipes 13 and 14, the AC connector 187, and the signal connector 21 are oriented in a preferable direction. Further, although the DC connector 138 faces the vehicle side, it is only necessary to draw the DC wiring 138a drawn downward from the DC connector 138 backward, so that the workability is prevented from being lowered.
  • the layout of the cooling pipe is given priority, and the side surface 12d is arranged in the direction of the radiator 1001.
  • the AC wiring 187a is routed in the direction of the transmission TM.
  • the AC wiring 187a is drawn downward through the pipes 13 and 14, the AC wiring 187a and the cooling pipe may interfere with each other. Absent. Therefore, there is no problem in piping work and wiring work.
  • the arrangement of the pipes 13 and 14, the DC connector 138, the AC connector 187, and the signal connector 21 is a preferable arrangement for arranging in the engine room 1000. . Therefore, it is possible to provide the power conversion device 200 that can cope with various situations such as the layout patterns A to C and has excellent in-vehicle performance.
  • the power modules 300U to 300W have a configuration in which a unit in which a power semiconductor element is sandwiched between conductive plates is housed in a module case 304 having heat dissipating surfaces on both sides of which fins 305 are formed. ing. Therefore, when the power modules 300U to 300W are provided in the flow path 19, they are arranged in the center of the flow path.
  • the arrangement method of the power module is not limited to that described above, and various arrangements are possible.
  • the power modules 301U to 301W correspond to the above-described power modules 300U to 300W, and heat radiation fins 305 are formed only on one side of the flat power module.
  • the power modules 301V, 301U, and 301W are arranged so as to be in close contact with the inner peripheral surfaces of the flow path sections 19a to 19c, that is, the wall surfaces surrounding the capacitor module 500, respectively.
  • the cooling water flows along the heat radiation surface where the fins 305 are formed.
  • the power modules 301V, 301U, 301W are arranged so as to be in close contact with the outer peripheral surfaces of the flow path sections 19a to 19c.
  • the entire power modules 301U to 301W are arranged in the flow path 19, but only the heat radiation surface is exposed in the flow path 19 as in the modification shown in FIG. It may be arranged.
  • the power semiconductor element is provided on the heat radiating plate 3010, and the fin 305 is formed on the back side of the heat radiating plate 3010.
  • FIGS. A configuration covered with a casing can be arranged in the same manner.
  • the power conversion device 200 described in the present embodiment has the following operational effects.
  • the power conversion device 200 is provided for each of the three phases of the three-phase inverter circuit 140, and includes power modules 300U to 300W that are flat semiconductor modules incorporating the series circuit 150, a storage space 405 for storing electrical components, And a rectangular parallelepiped flow path forming body 12 having a refrigerant flow path formed so as to surround the storage space 405. And the flow path 19 which is a refrigerant flow path is provided along the flow path section 19a provided along the side surface 12a of the flow path forming body 12, and the side surface 12b adjacent to one side of the side surface 12a.
  • the power module 300V is disposed in the flow path section 19a so as to be parallel to the side face 12a
  • the power module 300U is disposed in the flow path section 19b so as to be parallel to the side face 12b
  • the power module 300W is It arrange
  • the three power modules 300U to 300W can enclose the storage space 405 in a U-shape so that the shape of the flow path forming body 12 when viewed in plan is substantially square. Thereby, the flow path forming body 12 can be made smaller, and the power converter 200 can be downsized.
  • the power conversion device is often placed in the engine room, and the atmospheric temperature of the power conversion device becomes considerably high due to heat generated from the engine and the traveling motor. Therefore, in an in-vehicle power conversion device, it is sometimes necessary to cool not only a power module incorporating a semiconductor element but also other electrical components included in the power conversion device.
  • the press-fitting work of the pipes 13 and 14 is facilitated, and the connection work with the cooling pipe on the vehicle side is facilitated.
  • the flow path from the inflow opening 12g to the flow path section 19b and the flow path from the flow path section 19c to the outflow opening 12h are linear, the pressure loss in the section can be reduced.
  • bus bars 802U to 802W are provided which are connected to the AC output terminals of the power modules 300U to 300W and are drawn out to the side surface 12d of the flow path forming body 12 through the storage space 405.
  • the members provided protruding from the side surface of the flow path forming body 12, that is, the AC connector 807 and the pipes 13 and 14 connected to the bus bars 802U to 802W are collected on one surface 12d. Can be downsized. Moreover, it becomes easy to layout the cooling pipes and AC wirings when mounted on the vehicle, and the onboard performance is improved.
  • bus bars 802U to 802W are routed to the side surface 12d that is an empty space without straddling the flow path 19, the insulation of the bus bars 802U to 802W can be improved. Further, since the distance between the connector portions of bus bars 802U to 802W and power modules 300U to 300W is increased, it is possible to reduce the heat generated in the connector portion from being transferred to power modules 300U to 300W.
  • the capacitor module 500 which is a heavy object, is stored in a storage space 405 that is formed at substantially the center of the flow path forming body 12 and is surrounded by the flow path 19, so that heat from the outside to the capacitor module 500 can be obtained. Intrusion can be prevented. Moreover, since a heavy object is arrange
  • the AC wiring 187a extends from the AC connector 187 connected to the AC interface 185 in the direction of the bottom surface of the flow path forming body 12 through between the refrigerant inlet (opening 12g) and the refrigerant outlet (opening 12h). As a result, vehicle-mounted performance was improved.
  • the AC connector 187 and the pipes 13 and 14 are arranged on the same side surface 12d. However, since the AC wiring 187a extends between the pipes 13 and 14 in the bottom direction, the workability is good, and the cooling pipe and Easy to route AC wiring.
  • the current sensor module 180 is arranged so that the sensor elements for detecting the current flowing through the bus bars 802U to 802W are arranged along the extending direction of the side surface 12d, the weak electric sensor signal line is connected to the high electric system. Wiring can be performed away from the power modules 300U to 300W, and the influence of noise can be reduced.

Abstract

電力変換装置は、３相インバータ回路の３つの相毎にそれぞれ設けられ、上下アーム直列回路を内蔵する第１、第２、第３の半導体モジュールと、電装品収納空間および該電装品収納空間を囲むように形成された冷媒流路を有する直方体形状の流路形成筐体と、を備え、冷媒流路は、流路形成筐体の第１の側面に沿って設けられた第１の流路、第１の側面の一方の側に隣接する第２の側面に沿って設けられ、第１の流路の一端に接続している第２の流路、および第１の側面の他方の側に隣接する第３の側面に沿って設けられ、第１の流路の他端に接続している第３の流路を有し、第１の半導体モジュールは第１の側面に対して平行となるように第１の流路に配置され、第２の半導体モジュールは第２の側面に対して平行となるように第２の流路に配置され、第３の半導体モジュールは第３の側面に対して平行となるように第３の流路に配置されている。

Description

電力変換装置
　本発明は、３相インバータ回路を備える電力変換装置に関し、特に車両に搭載されるのに適する電力変換装置に関する。
　冷媒通路内に挿入して半導体モジュールを冷却する構造が特許文献１に記載されている。モータを制御する電力変換装置では半導体モジュールだけでなく電力変換装置に使用される部品もあわせて冷却することが望ましい。しかし電力変換装置に使用される電子部品をあわせて冷却する点について特許文献１には触れられていない。
　例えば、モータが発生する回転トルクにより車両を走行する電気自動車やエンジンとモータの両方の出力に基づいて走行するハイブリッド自動車（本出願では両方式の車に適用可能であり、以下代表例としてハイブリッド自動車に適用した場合を説明する。）では、半導体モジュールだけでなく、電力変換装置に使用されている部品もあわせて、より効率良く冷却することが望ましい。
日本国特開２００６－２０２８９９号公報
　電力変換装置においてはパワーモジュールのみならず、電力変換装置に使用される部品をあわせてより効率良く冷却することが望ましい。
　本発明の目的は、電力変換装置に使用されるパワーモジュールにあわせて電力変換装置に使用される部品を効率良く冷却できる、電力変換装置を提供することである。
　本発明の第１の態様による電力変換装置は、３相インバータ回路の３つの相毎にそれぞれ設けられ、上下アーム直列回路を内蔵する第１、第２、第３の半導体モジュールと、電装品収納空間および該電装品収納空間を囲むように形成された冷媒流路を有する直方体形状の流路形成筐体と、を備え、冷媒流路は、流路形成筐体の第１の側面に沿って設けられた第１の流路、第１の側面の一方の側に隣接する第２の側面に沿って設けられ、第１の流路の一端に接続している第２の流路、および第１の側面の他方の側に隣接する第３の側面に沿って設けられ、第１の流路の他端に接続している第３の流路を有し、第１の半導体モジュールは第１の側面に対して平行となるように第１の流路に配置され、第２の半導体モジュールは第２の側面に対して平行となるように第２の流路に配置され、第３の半導体モジュールは第３の側面に対して平行となるように第３の流路に配置されている。
　本発明の第２の態様は、第１の態様による電力変換装置において、流路形成筐体の第４の側面に形成された冷媒流入口および冷媒流出口と、冷媒流入口と第２の流路とを連通する第１の連通路と、冷媒流出口と第３の流路とを連通する第２の連通路と、をさらに備え、冷媒流入口から供給された冷媒が、第２の流路、第１の流路、第３の流路の順に流れ、冷媒流出口から排出されるように構成することが好ましい。
　本発明の第３の態様は、第１または第２の態様による電力変換装置において、第１、第２、第３の半導体モジュールのそれぞれの交流出力端子に接続され、かつ、電装品収納空間の上方を通って流路形成筐体の第４の側面の側に引き出される第１、第２、第３のバスバーをそれぞれ設けることが好ましい。
　本発明の第４の態様は、第１から第３の態様による電力変換装置において、３相インバータ回路の直流入力側に設けられる平滑用コンデンサをさらに備え、平滑用コンデンサを電装品収納空間に配置してもよい。
　本発明の第５の態様は、第１から第４の態様による電力変換装置において、第１の半導体モジュールの少なくとも一部が第２および第３の半導体モジュールによって挟まれた領域に配置されるように、第１の流路を形成してもよい。
　本発明の第６の態様は、第５の態様による電力変換装置において、冷媒の流れを調整するための助走区間を、第１の連通路の第２の流路側および第２の連通路の第３の流路側にそれぞれ形成し、第１および第４の側面の幅寸法と第２および第３の側面の幅寸法との比が所定値となるように、前記領域に第１の半導体モジュールが進入する寸法を第１、第２の連通路の長さに応じて設定してもよい。
　本発明の第７の態様は、第３の態様による電力変換装置において、第１、第２、第３のバスバーに交流コネクタを接続するためのコネクタ接続部を、第４の側面の側に配置してもよい。
　本発明の第８の態様は、第７の態様による電力変換装置において、コネクタ接続部に接続され、冷媒流入口と冷媒流出口との間を通って流路形成筐体の底面方向に延在する交流配線を有する交流コネクタをさらに備えてもよい。
　本発明の第９の態様は、第３の態様による電力変換装置において、第１、第２、第３のバスバーを流れる電流をそれぞれ検出する第１、第２、第３の電流センサを、第４の側面の延在方向に沿って配置してもよい。
　本発明の第１０の態様は、第３の態様による電力変換装置において、第１、第２、第３のパワーモジュールを駆動する駆動信号を出力し、かつ第１、第２、第３のバスバーの上方に配置されたドライバ回路基板をさらに備え、第１、第２、第３のパワーモジュールは、ドライバ回路基板の駆動信号を伝達する制御端子部を有し、制御端子部は、ドライバ回路基板まで延ばされ、かつドライバ回路基板と接続されることが好ましい。
　本発明の第１１の態様による電力変換装置は、平滑用コンデンサモジュールと、平滑用コンデンサモジュールに並列に接続され直流電力から交流電力にあるいは交流電力から直流電力に変換するために上下アームを備えるＵ相直列回路とＶ相直列回路とＷ相直列回路をそれぞれ並列接続して構成したブリッジ回路と、ブリッジ回路を冷却する冷却媒体を流す冷媒流路を形成した冷却流路形成体とを備え、冷却流路形成体には、四角形の一辺側に冷却媒体の出入り口が形成され、四角形の他の三辺側に冷却媒体を流す冷媒流路が形成され、他の三辺のそれぞれの辺側に位置するそれぞれの冷媒流路に、Ｕ相直列回路とＶ相直列回路とＷ相直列回路の１つが配置されている。
　本発明の第１２の態様による電力変換装置は、平滑用コンデンサモジュールと、平滑用コンデンサモジュールに並列に接続され直流電力から交流電力にあるいは交流電力から直流電力に変換するために上下アームを備えるＵ相直列回路とＶ相直列回路とＷ相直列回路をそれぞれ並列接続して構成したブリッジ回路と、ブリッジ回路を冷却する冷却媒体を流す冷媒流路を形成した冷却流路形成体とを備え、四角形の内側に平滑用コンデンサモジュールが配置され、冷却流路形成体には、四角形の一辺側に冷却媒体の出入り口が形成され、四角形の他の三辺側の平滑用コンデンサモジュールの外周に冷媒流路が形成され、他の三辺のそれぞれの辺側に位置する冷媒流路にそれぞれＵ相直列回路とＶ相直列回路とＷ相直列回路の１つが配置され、平滑用コンデンサモジュールは、その内部に設けられそれぞれ並列に接続された複数のフィルムコンデンサと、Ｕ相直列回路とＶ相直列回路とＷ相直列回路にそれぞれ接続されるＵ相端子とＶ相端子とＷ相端子と、を有している。
　本発明の第１３の態様による電力変換装置は、平滑用コンデンサモジュールと、平滑用コンデンサモジュールに並列に接続され直流電力から交流電力にあるいは交流電力から直流電力に変換するために上下アームを備えるＵ相直列回路とＶ相直列回路とＷ相直列回路をそれぞれ並列接続して構成したブリッジ回路と、ブリッジ回路を冷却する冷却媒体を流す冷媒流路を形成した冷却流路形成体とを備え、四角形の内側に平滑用コンデンサモジュールが配置され、冷却流路形成体には、四角形の一辺側に冷却媒体の出入り口が形成され、四角形の他の三辺側の平滑用コンデンサモジュールの外周であって、四角形の一辺とは反対の側に寄った位置にそれぞれ冷媒流路が形成され、それぞれの辺に位置する各冷媒流路にそれぞれＵ相直列回路とＶ相直列回路とＷ相直列回路の１つが配置され、平滑用コンデンサモジュールは、その内部に設けられそれぞれ並列に接続された複数のフィルムコンデンサと、Ｕ相直列回路とＶ相直列回路とＷ相直列回路にそれぞれ接続されるＵ相端子とＶ相端子とＷ相端子と、直流電源に接続されるための電源端子と、を有し、Ｕ相端子とＶ相端子とＷ相端子はそれぞれ四角形の一辺とは反対の側に寄った位置に配置され、電源端子は四角形の一辺の側に配置されている。
　本発明の第１４の態様は、第１１から第１３の電力変換装置において、Ｕ相直列回路とＶ相直列回路とＷ相直列回路がそれぞれ有する上下アームの接続点から出力される交流電流を検出する電流センサをさらに設け、電流センサを四角形の一辺側に寄せて配置してもよい。
　本発明の第１５の態様は、第１１から第１４の態様による電力変換装置において、Ｕ相直列回路とＶ相直列回路とＷ相直列回路は、それぞれ両面に冷却面を有する各金属ケースに収納され、各金属ケースから突出するようにして、直列回路と平滑用コンデンサモジュールとを接続する積層構造の直流端子と、直列回路の上下アームの接続点に接続された交流端子と、上下アームのスイッチング動作を制御するための制御端子部と、が設けられ、四角形の一辺側に３相交流を出力する交流出力コネクタが配置され、四角形の一辺側であって交流出力コネクタの両側に冷却媒体の取り込みあるいは排出のための冷却パイプを設けることが好ましい。
　本発明の第１６の態様は、第１５の態様による電力変換装置において、金属ケースから突出する積層構造の直流端子より、制御端子の突出長さを長くし、平滑用コンデンサモジュールに空間を介して直流バスバーを配置し、さらに直流バスバーに対して空間を設けて上下アームを制御するためのドライバ基板を配置し、ドライバ基板に設けられた回路と制御端子とを接続することが好ましい。
　本発明によれば、電力変換装置に使用されるパワーモジュールに加えて電力変換装置に使用される部品を効率良く冷却することができる。
図１は、本発明の一実施の形態による電力変換装置を適用した場合のハイブリッド自動車の制御ブロックを示す図。 図２は、図１に示すインバータ回路の電気回路の構成を説明する図。 図３は、図１に示す電力変換装置の外観斜視図。 図４は、図１に示す電力変換装置の外観斜視図。 図５は、図１に示す電力変換装置の分解斜視図。 図６は、図１に示す電力変換装置の分解斜視図。 図７は、図１に示す電力変換装置の分解斜視図である。 図８は、パワーモジュール、コンデンサモジュール、バスバーアッセンブリが組み付けられた流路形成体の外観斜視図。 図９は、バスバーアッセンブリを外した状態の流路形成体を示す図。 図１０は、流路形成体の斜視図。 図１１は、流路形成体を裏面側から見た分解斜視図。 図１２（ａ）、（ｂ）は、パワーモジュールを示す図。 図１３（ａ）～（ｃ）は、ネジおよび第二封止樹脂を取り除いたパワーモジュールを示す図。 図１４（ａ）、（ｂ）は、図１３（ａ）～（ｃ）に示す状態からさらにケースを取り除いたパワーモジュールを示す図。 図１５は、図１４（ａ）、（ｂ）に示す状態からさらに第一封止樹脂および配線絶縁部を取り除いたパワーモジュールの斜視図。 図１６（ａ），（ｂ）は、補助モールド体を示す図。 図１７は、モジュール一次封止体の組立工程を説明するための図。 図１８は、モジュール一次封止体の組立工程を説明するための図。 図１９は、モジュール一次封止体の組立工程を説明するための図。 図２０は、モジュール一次封止体の組立工程を説明するための図。 図２１は、モジュール一次封止体の組立工程を説明するための図。 図２２（ａ），（ｂ）は、第一封止樹脂のトランスファーモールド工程を説明するための図。 図２３は、パワー半導体素子の制御電極と各端子との配置関係を示す図。 図２４は、直流負極配線側の導体板に応力緩和部を設けた変形例を示す図。 図２５は、パワーモジュールの内蔵回路構成を示す図。 図２６（ａ），（ｂ）は、パワーモジュールにおける低インダクタンス化について説明するための図。 図２７は、コンデンサモジュールの外観斜視図。 図２８は、バスバーアッセンブリの斜視図。 図２９は、パワーモジュールおよびコンデンサモジュールが装着された流路形成体を示す図。 図３０は、流路形成体の水平断面図。 図３１は、パワーモジュールの配置を説明するための模式図。 図３２は、本発明の一実施の形態による電力変換装置の断面を示す図。 図３３は、本発明の一実施の形態による電力変換装置を車両に搭載したときのレイアウトを説明する図。 図３４は、本実施形態におけるパワーモジュールの配置の変形例を示す図。 図３５は、本実施形態におけるパワーモジュールの配置の変形例を示す図。 図３６は、本実施形態におけるパワーモジュールの配置の変形例を示す図。 図３７は、本実施形態に係る流路形成体の断面図。 図３８は、直流負極配線を分割した場合の変形例を示す図。 図３９は、図３８に示す変形例に係るモジュール一次封止体の組立工程を説明するための図。 図４０は、図３８に示す変形例に係るモジュール一次封止体の組立工程を説明するための図。 図４１は、図３８に示す変形例に係るモジュール一次封止体の組立工程を説明するための図。
　以下に説明する実施の形態では、上述の発明が解決しようとする課題の欄に記載した課題以外にも製品として解決が望まれる課題を解決するとともに、発明の効果の欄に記載した効果以外の効果も奏している。以下その代表的な課題や効果を記載する。残りは実施の形態の中で説明する。
　〈発熱集中の低減〉
　以下の実施の形態では、例えば図３０に示すように、コンデンサモジュール５００の周囲に第１流路１９ａ、第２流路１９ｂ、および第３流路１９ｃを有し、第２流路１９ｂと第３流路１９ｃとを対向するように配置し、第１、第２および第３流路１９ａ，１９ｂ，１９ｃのそれぞれに、３相交流の各相電流を供給するための上下アームを形成する為のパワーモジュール３００Ｖ，３００Ｕ，３００Ｗをそれぞれ配置している。このように各流路に各相に対応したパワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗを配置することにより、上記パワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗの発熱が略同じとなる傾向が強い。したがって、第１から第３流路の各流路に配置されたパワーモジュールの発熱は略同じとなりやすい傾向があるので、一方の流路に発熱が集中する状態が起こり難い。このためコンデンサモジュール５００の周囲における発熱が均等化され易く、コンデンサモジュール５００の一方の辺に発熱が集中することが抑えられる効果がある。ここで、各パワーモジュールを上下アームの直列回路をそれぞれ収納する構成とすることにより、以下に説明の如くインダクタンス低減の効果を奏する。また生産性が向上する効果がある。上述の熱の集中を抑える課題に関しては、上アームと下アームとを異なるモジュールケースに収納し、モジュールケースの外で直列に接続する構造とすることも可能である。この構造は外部配線が増えるが、各パワーモジュールは構造が簡単となり、パワーモジュールの生産性が向上する。
〈インダクタンスの低減〉
　コンデンサモジュールの外周に冷却路を設け、各冷却路で冷却するモジュールケース内に、以下の実施の形態で説明の如く、上下アームの直列回路をそれぞれ収納することにより、各パワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗのインダクタンスを低減できる。さらにコンデンサモジュールから各パワーモジュールに接続するための積層構造の直流端子５０４、５０６を突出させることにより（図２７参照）、コンデンサモジュール５００と各パワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗとの間のインダクタンスを低減できる効果がある。
〈小型化〉
　以下の実施の形態では、コンデンサモジュール５００の周囲に第１流路１９ａ、第２流路１９ｂ、第３流路１９ｃを有して第２流路１９ｂと第３流路１９ｃとを対向するように配置し、第１から第３流路の各流路に、３相交流の各相電流を供給するための上下アームを構成するパワーモジュールをそれぞれ配置している。このような構造により、流路の内側にいろいろな冷却すべき部品を配置でき、また前記流路に沿ったパワーモジュールの配置することができ、電力変換装置全体を小型化できる効果がある。
　またコンデンサモジュール５００の上の空間に直流および交流バスバーを配置することが可能となり、電力変換装置全体を小型化できる。それに加えて、生産性が向上する。以下の実施の形態では、交流バスバーが支持部材に支持される構造によりアッセンブリーとして取り扱うことが可能となり、交流バスバーの取り付け作業が容易となり、生産性が向上する。また交流バスバーの接続部が上方向を向いており、溶接接続がし易くなり、生産性が向上する。
〈生産性の向上〉
　上述した如く、以下の実施の形態では生産性を向上させる種々の改良点が採用されている。また、各パワーモジュールの制御端子が直流端子あるいは交流端子より長く突出しているので、ドライバ基板との接続が容易となり、生産性の向上や小型化の効果を奏している。
〈信頼性の向上〉
　交流出力電流を検出する電流センサ１８０（図２参照）は熱の影響を受け易いという課題を有しているが、以下の実施の形態では、前記電流センサ１８０を流路形成体１２の投影面上に配置しているので、電流センサ１８０の温度上昇が抑えられ、信頼性が向上する。
　以下の実施の形態では、コンデンサモジュール５００のパワーモジュールとの接続端子５０４、５０６と、コンデンサモジュールの電源に接続される端子５００g、５００hと、を離れた位置に配置し、コンデンサモジュール５００の内部に収納された多数のフィルムコンデンサセルを上記端子５０４、５０６と、端子５００g、５００hとの間で並列に接続する構造を採用しているので（図２７参照）、端子５００g、５００hへのパワーモジュールのスイッチング動作に伴って発生するノイズの伝達を低減できる効果がある。
　以下の実施の形態ではさらにいろいろな課題が解決され、またいろいろな効果を奏しているが、これらは以下の実施の形態の中で説明する。
〈実施の形態〉
　以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。図１は、本発明の一実施の形態による電力変換装置を適用した場合のハイブリッド自動車（以下「ＨＥＶ」と記述する）の制御ブロックを示す図である。エンジンＥＧＮおよびモータジェネレータＭＧ１は車両の走行用トルクを発生する。また、モータジェネレータＭＧ１は回転トルクを発生するだけでなく、モータジェネレータＭＧ１に外部から加えられる機械エネルギーを電力に変換する機能を有する。
　モータジェネレータＭＧ１は、例えば同期機あるいは誘導機であり、上述のごとく、運転方法によりモータとしても発電機としても動作する。モータジェネレータＭＧ１を自動車に搭載する場合には、小型で高出力を得ることが望ましく、ネオジウムなどの磁石を使用した永久磁石型の同期電動機が適している。また、永久磁石型の同期電動機は誘導電動機に比べて回転子の発熱が少なく、この観点でも自動車用として優れている。
　エンジンＥＧＮの出力側の出力トルクは動力分配機構ＴＳＭを介してモータジェネレータＭＧ１に伝達され、動力分配機構ＴＳＭからの回転トルクあるいはモータジェネレータＭＧ１が発生する回転トルクは、トランスミッションＴＭおよびデファレンシャルギアＤＥＦを介して車輪に伝達される。一方、回生制動の運転時には、車輪から回転トルクがモータジェネレータＭＧ１に伝達され、供給されてきた回転トルクに基づいて交流電力を発生する。発生した交流電力は後述するように電力変換装置２００により直流電力に変換され、高電圧用のバッテリ１３６を充電し、充電された電力は再び走行エネルギーとして使用される。
　次に、本実施の形態による電力変換装置２００について説明する。インバータ回路１４０は、バッテリ１３６と直流コネクタ１３８を介して電気的に接続されており、バッテリ１３６とインバータ回路１４０との相互において電力の授受が行われる。モータジェネレータＭＧ１をモータとして動作させる場合には、インバータ回路１４０は直流コネクタ１３８を介してバッテリ１３６から供給された直流電力に基づき交流電力を発生し、交流端子１８８を介してモータジェネレータＭＧ１に供給する。モータジェネレータＭＧ１とインバータ回路１４０からなる構成は第１電動発電ユニットとして動作する。
　なお、本実施形態では、バッテリ１３６の電力によって第１電動発電ユニットを電動ユニットとして作動させることにより、モータジェネレータＭＧ１の動力のみによって車両の駆動ができる。さらに、本実施形態では、第１電動発電ユニットを発電ユニットとしてエンジン１２０の動力或いは車輪からの動力によって作動させて発電させることにより、バッテリ１３６の充電ができる。
　また、図１では省略したが、バッテリ１３６はさらに補機用のモータを駆動するための電源としても使用される。補機用のモータとしては例えば、エアコンディショナーのコンプレッサを駆動するモータ、あるいは制御用の油圧ポンプを駆動するモータである。バッテリ１３６から直流電力が補機用パワーモジュールに供給され、補機用パワーモジュールは交流電力を発生して補機用のモータに供給する。補機用パワーモジュールはインバータ回路１４０と基本的には同様の回路構成および機能を持ち、補機用のモータに供給する交流の位相や周波数、電力を制御する。なお、電力変換装置２００は、インバータ回路１４０に供給される直流電力を平滑化するためのコンデンサモジュール５００を備えている。
　電力変換装置２００は、上位の制御装置から指令を受けたりあるいは上位の制御装置に状態を表すデータを送信したりするための通信用のコネクタ２１を備えている。電力変換装置２００において、制御回路１７２は、コネクタ２１から入力される指令に基づいてモータジェネレータＭＧ１の制御量を演算し、さらにモータジェネレータＭＧ１をモータとして運転するか発電機として運転するかを演算し、演算結果に基づいて制御パルスを発生し、その制御パルスをドライバ回路１７４へ供給する。ドライバ回路１７４は、供給された制御パルスに基づいて、インバータ回路１４０を制御するための駆動パルスを発生する。
　次に、図２を用いてインバータ回路１４０の電気回路の構成を説明する。なお、以下で半導体素子として絶縁ゲート型バイポーラトランジスタを使用しており、以下略してＩＧＢＴと記す。上アームとして動作するＩＧＢＴ３２８及びダイオード１５６と、下アームとして動作するＩＧＢＴ３３０及びダイオード１６６とで、上下アームの直列回路１５０が構成される。インバータ回路１４０は、この直列回路１５０を、出力しようとする交流電力のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相に対応して備えている。
　これらの３相は、この実施の形態ではモータジェネレータＭＧ１の電機子巻線の３相の各相巻線に対応している。３相のそれぞれの上下アームの直列回路１５０は、直列回路の中点部分である中間電極１６９から交流電流を出力する。この中間電極１６９は、交流端子１５９及び交流端子１８８を通して、モータジェネレータＭＧ１への交流電力線である以下に説明の交流バスバー８０２や８０４と接続される。
　上アームのＩＧＢＴ３２８のコレクタ電極１５３は、正極端子１５７を介してコンデンサモジュール５００の正極側のコンデンサ端子５０６に電気的に接続されている。また、下アームのＩＧＢＴ３３０のエミッタ電極は、負極端子１５８を介してコンデンサモジュール５００の負極側のコンデンサ端子５０４に電気的に接続されている。
　上述のように、制御回路１７２は上位の制御装置からコネクタ２１を介して制御指令を受け、これに基づいてインバータ回路１４０を構成する各相の直列回路１５０の上アームあるいは下アームを構成するＩＧＢＴ３２８やＩＧＢＴ３３０を制御するための制御信号である制御パルスを発生し、ドライバ回路１７４に供給する。
　ドライバ回路１７４は、上記制御パルスに基づき、各相の直列回路１５０の上アームあるいは下アームを構成するＩＧＢＴ３２８やＩＧＢＴ３３０を制御するための駆動パルスを各相のＩＧＢＴ３２８やＩＧＢＴ３３０に供給する。ＩＧＢＴ３２８やＩＧＢＴ３３０は、ドライバ回路１７４からの駆動パルスに基づき、導通あるいは遮断動作を行い、バッテリ１３６から供給された直流電力を三相交流電力に変換し、この変換された電力はモータジェネレータＭＧ１に供給される。
　ＩＧＢＴ３２８は、コレクタ電極１５３と、信号用エミッタ電極１５５と、ゲート電極１５４を備えている。また、ＩＧＢＴ３３０は、コレクタ電極１６３と、信号用のエミッタ電極１６５と、ゲート電極１６４を備えている。ダイオード１５６が、コレクタ電極１５３とエミッタ電極１５５との間に電気的に接続されている。また、ダイオード１６６が、コレクタ電極１６３とエミッタ電極１６５との間に電気的に接続されている。
　スイッチング用パワー半導体素子としては金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ（以下略してＭＯＳＦＥＴと記す）を用いてもよい、この場合はダイオード１５６やダイオード１６６は不要となる。スイッチング用パワー半導体素子としては、ＩＧＢＴは直流電圧が比較的高い場合に適していて、ＭＯＳＦＥＴは直流電圧が比較的低い場合に適している。
　コンデンサモジュール５００は、正極側のコンデンサ端子５０６と負極側のコンデンサ端子５０４と正極側の電源端子５０９と負極側の電源端子５０８とを備えている。バッテリ１３６からの高電圧の直流電力は、直流コネクタ１３８を介して、正極側の電源端子５０９や負極側の電源端子５０８に供給され、コンデンサモジュール５００の正極側のコンデンサ端子５０６および負極側のコンデンサ端子５０４から、インバータ回路１４０へ供給される。
　一方、交流電力からインバータ回路１４０によって変換された直流電力は、正極側のコンデンサ端子５０６や負極側のコンデンサ端子５０４からコンデンサモジュール５００に供給され、正極側の電源端子５０９や負極側の電源端子５０８から直流コネクタ１３８を介してバッテリ１３６に供給され、バッテリ１３６に蓄積される。
　制御回路１７２は、ＩＧＢＴ３２８及びＩＧＢＴ３３０のスイッチングタイミングを演算処理するためのマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と記述する）を備えている。マイコンへの入力情報としては、モータジェネレータＭＧ１に対して要求される目標トルク値、直列回路１５０からモータジェネレータＭＧ１に供給される電流値、及びモータジェネレータＭＧ１の回転子の磁極位置がある。
　目標トルク値は、不図示の上位の制御装置から出力された指令信号に基づくものである。電流値は、電流センサ１８０による検出信号に基づいて検出されたものである。磁極位置は、モータジェネレータＭＧ１に設けられたレゾルバなどの回転磁極センサ（不図示）から出力された検出信号に基づいて検出されたものである。本実施形態では、電流センサ１８０は３相の電流値を検出する場合を例に挙げているが、２相分の電流値を検出するようにし、演算により３相分の電流を求めてもよい。
　制御回路１７２内のマイコンは、目標トルク値に基づいてモータジェネレータＭＧ１のｄ軸，ｑ軸の電流指令値を演算し、この演算されたｄ軸，ｑ軸の電流指令値と、検出されたｄ軸，ｑ軸の電流値との差分に基づいてｄ軸，ｑ軸の電圧指令値を演算し、この演算されたｄ軸，ｑ軸の電圧指令値を、検出された磁極位置に基づいてＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧指令値に変換する。そして、マイコンは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧指令値に基づく基本波（正弦波）と搬送波（三角波）との比較に基づいてパルス状の変調波を生成し、この生成された変調波をＰＷＭ（パルス幅変調）信号としてドライバ回路１７４に出力する。
　ドライバ回路１７４は、下アームを駆動する場合、ＰＷＭ信号を増幅したドライブ信号を、対応する下アームのＩＧＢＴ３３０のゲート電極に出力する。また、ドライバ回路１７４は、上アームを駆動する場合、ＰＷＭ信号の基準電位のレベルを上アームの基準電位のレベルにシフトしてからＰＷＭ信号を増幅し、これをドライブ信号として、対応する上アームのＩＧＢＴ３２８のゲート電極にそれぞれ出力する。
　また、制御回路１７２内のマイコンは、異常検知（過電流、過電圧、過温度など）を行い、直列回路１５０を保護している。このため、制御回路１７２にはセンシング情報が入力されている。例えば、各アームの信号用のエミッタ電極１５５及び信号用のエミッタ電極１６５からは各ＩＧＢＴ３２８とＩＧＢＴ３３０のエミッタ電極に流れる電流の情報が、対応する駆動部（ＩＣ）に入力されている。これにより、各駆動部（ＩＣ）は過電流検知を行い、過電流が検知された場合には対応するＩＧＢＴ３２８，ＩＧＢＴ３３０のスイッチング動作を停止させ、対応するＩＧＢＴ３２８，ＩＧＢＴ３３０を過電流から保護する。
　直列回路１５０に設けられた温度センサ（不図示）からは直列回路１５０の温度の情報がマイコンに入力されている。また、マイコンには直列回路１５０の直流正極側の電圧の情報が入力されている。マイコンは、それらの情報に基づいて過温度検知及び過電圧検知を行い、過温度或いは過電圧が検知された場合には全てのＩＧＢＴ３２８，ＩＧＢＴ３３０のスイッチング動作を停止させる。
　図３，４は本発明に係る実施の形態としての電力変換装置２００の外観斜視図であり、図４は交流コネクタ１８７および直流コネクタ１３８を外した状態を示す。本実施の形態の電力変換装置２００は、平面形状がほぼ正方形の直方体形状としたことにより小型化が図れ、また、車両への取り付けが容易となるという効果を有している。８は蓋、１０はハウジング、１２は流路形成体、１３は冷却媒体の入口配管、１４は出口配管、４２０は下カバーである。コネクタ２１は、外部との接続のために設けられた信号用のコネクタである。
　蓋８は、電力変換装置２００を構成する回路部品が収納されるハウジング１０の上部開口部に固定される。ハウジング１０の下部に固定される流路形成体１２は、後述するパワーモジュール３００及びコンデンサモジュール５００を保持するとともに、冷却媒体によってこれらを冷却する。冷却媒体としては、例えば水が用いられる場合が多く、以下では冷却水として説明する。入口配管１３および出口配管１４は流路形成体１２の一側面に設けられ、入口配管１３から供給された冷却水は流路形成体１２内の後述する流路１９に流入し、出口配管１４から排出される。
　交流コネクタ１８７が装着される交流インターフェイス１８５および直流コネクタ１３８が装着される直流インターフェイス１３７は、ハウジング１０の側面にそれぞれ設けられている。交流インターフェイス１８５は配管１３，１４が設けられている側面に設けられており、交流インターフェイス１８５に装着された交流コネクタ１８７の交流配線１８７ａは配管１３，１４の間を通って下方に延びている。直流インターフェイス１３７は交流インターフェイス１８５が設けられた側面に隣接する側面に設けられており、直流インターフェイス１３７に装着された直流コネクタ１３８の直流配線１３８ａも電力変換装置２００の下方に延びている。
　このように、交流インターフェイス１８５と配管１３，１４とが同一側面１２ｄの側に配置され、交流配線１８７ａが配管１３，１４の間を通るように下方に引き出されているので、配管１３，１４、交流コネクタ１８７および交流配線１８７ａの占める空間を小さくでき、装置全体の大型化を低減できる。また、配管１３，１４に対して交流配線１８７ａを下方に引き出しているので、交流配線１８７ａの取り回しが容易になり生産性が向上する。
　図５は、図４に示す電力変換装置２００から蓋８、直流インターフェイス１３７および交流インターフェイス１８５を外した状態を示す図である。ハウジング１０の一側面には交流インターフェイス１８５が固定される開口１０ａが形成され、隣接する他の側面には直流インターフェイス１３７が固定される開口１０ｂが形成されている。開口１０ａからは３本の交流バスバー８０２、すなわち、Ｕ相交流バスバー８０２Ｕ、Ｖ相交流バスバー８０２ＶおよびＷ相交流バスバー８０２Ｗが突出し、開口１０ｂからは直流電源端子５０８，５０９が突出している。
　図６は、図５に示す流路形成体１２とハウジング１０とを分離した状態を示す図である。ハウジング１０は２つの収納空間を有しており、隔壁１０ｃによって上部収納空間と下部収納空間とに区画されている。上部収納空間にはコネクタ２１が固定された制御回路基板２０が収納され、下部収納空間にはドライバ回路基板２２および後述するバスバーアッセンブリ８００が収納される（図７参照）。制御回路基板２０には図２に示した制御回路１７２が実装され、ドライバ回路基板２２にはドライバ回路基板１７４が実装されている。制御回路基板２０とドライバ回路基板２２とは不図示のフラットケーブル（後述する図７参照）によって接続される。フラットケーブルは隔壁１０ｃに形成されたスリット状の開口１０ｄを通って下部収納空間から上部収納空間へと引き出される。
　図７は電力変換装置２００の分解斜視図である。蓋８の内側の、すなわちハウジング１０の上部収納空間には、上述したように制御回路１７２を実装した制御回路基板２０が配置されている。蓋８には、コネクタ２１用の開口８ａが形成されている。電力変換装置２００内の制御回路を動作させる低電圧の直流電力は、コネクタ２１から供給される。
　詳細は後述するが、流路形成体１２には、入口配管１３から流入した冷却水が流れる流路が形成されている。流路は、流路形成体１２の３つの側面に沿って流れるようなコの字形状の流路を形成している。入口配管１３から流入した冷却水はコの字形状流路の一端から流路内に流入し、流路内を流れた後に、流路の他端に接続されている出口配管１４から流出される。
　流路の上面には３つの開口部４０２ａ～４０２ｃが形成されており、直列回路１５０（図１参照）を内蔵したパワーモジュール３００Ｖ，３００Ｕ，３００Ｗがそれぞれ開口部４０２ａ～４０２ｃから流路内に挿入される。パワーモジュール３００ＵにはＵ相の直列回路１５０が内蔵され、パワーモジュール３００ＶにはＶ相の直列回路１５０が内蔵され、パワーモジュール３００ＷにはＷ相の直列回路１５０が内蔵されている。これらパワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗは同一構成になっており、外観形状も同一形状である。開口部４０２ａ～４０２ｃは、挿入されたパワーモジュール３００Ｖ，３００Ｕ，３００Ｗのフランジ部によってそれぞれ塞がれる。
　流路形成体１２には、コの字形状の流路によって囲まれるように、電装部品を収納するための収納空間４０５が形成されている。本実施形態では、この収納空間４０５にコンデンサモジュール５００が収納されている。収納空間４０５に収納されたコンデンサモジュール５００は、流路内を流れる冷却水によって冷却される。コンデンサモジュール５００の上方には、交流バスバー８０２Ｕ～８０２Ｗが装着されたバスバーアッセンブリ８００が配置される。バスバーアッセンブリ８００は、流路形成体１２の上面に固定される。バスバーアッセンブリ８００には、電流センサモジュール１８０が固定されている。
　ドライバ回路基板２２は、バスバーアッセンブリ８００に設けられた支持部材８０７ａに固定されることにより、バスバーアッセンブリ８００の上方に配置される。上述したように、制御回路基板２０とドライバ回路基板２２とはフラットケーブル２３によって接続される。フラットケーブル２３は隔壁１０ｃに形成されたスリット状の開口１０ｄを通って下部収納空間から上部収納空間へと引き出される。
　このように、パワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗとドライバ回路基板２２と制御回路基板２０とが高さ方向に階層的に配置され、制御回路基板２０が強電系のパワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗから最も遠い場所に配置されるので、制御回路基板２０側にスイッチングノイズ等が混入するのを低減することができる。さらに、ドライバ回路基板２２と制御回路基板２０とは隔壁１０ｃによって区画された別の収納空間に配置されるため、隔壁１０ｃが電磁シールドとして機能し、ドライバ回路基板２２から制御回路基板２０に混入するノイズを低減することができる。なお、ハウジング１０はアルミ等の金属材で形成されている。
　さらに、ハウジング１０に一体に形成された隔壁１０ｃに制御回路基板２０が固定されるため、外部からの振動に対して制御回路基板２０の機械的な共振周波数が高くなる。そのため、車両側からの振動の影響を受け難く、信頼性が向上する。
　以下では、流路形成体１２と、流路形成体１２に固定されるパワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗ、コンデンサモジュール５００およびバスバーアッセンブリ８００についてより詳しく説明する。図８は、流路形成体１２にパワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗ、コンデンサモジュール５００、バスバーアッセンブリ８００を組み付けた外観斜視図である。また、図９は、流路形成体１２からバスバーアッセンブリ８００を外した状態を示す。バスバーアッセンブリ８００は、流路形成体１２にボルト固定される。
　まず、図１０，１１を参照しながら流路形成体１２について説明する。図１０は流路形成体１２の斜視図であり、図１１は流路形成体１２を裏面側から見た分解斜視図である。図１０に示すように、流路形成体１２は平面形状が略正方形の直方体を成し、その側面１２ｄに入口配管１３および出口配管１４が設けられている。なお、側面１２ｄは、配管１３，１４が設けられている部分が段差状に形成されている。図１１に示すように、流路１９は、残りの３つの側面１２ａ～１２ｃに沿うようにコの字形状に形成されている。そして、流路形成体１２の裏面側には、流路１９の横断面形状とほぼ同一形状を有する、１つに繋がったコの字形状の開口部４０４が形成されている。この開口部４０４は、コの字形状の下カバー４２０によって塞がれる。下カバー４２０と流路形成体１２との間にはシール部材４０９ａが設けられ、気密性が保たれている。
　コの字形状を成す流路１９は、冷却水の流れる方向によって３つの流路区間１９ａ，１９ｂ，１９ｃに分けられる。詳細は後述するが、第１の流路区間１９ａは、配管１３，１４が設けられた側面１２ｄと対向する位置の側面１２ａに沿って設けられ、第２の流路区間１９ｂは側面１２ａの一方の側に隣接する側面１２ｂに沿って設けられ、第３の流路区間１９ｃは側面１２ａの他方の側に隣接する側面１２ｃに沿って設けられている。冷却水は入口配管１３から流路区間１９ｂに流入し、破線矢印で示すように流路区間１９ｂ、流路区間１９ａ、流路区間１９ｃの順に流れ、出口配管１４から流出される。
　図１０に示すように、流路形成体１２の上面側には、流路区間１９ａに対向する位置に側面１２ａに平行な長方形の開口部４０２ａが形成され、流路区間１９ｂに対向する位置に側面１２ｂに平行な長方形の開口部４０２ｂが形成され、流路区間１９ｃに対向する位置に側面１２ｃに平行な長方形の開口部４０２ｃが形成されている。これらの開口部４０２ａ～４０２ｃを通して、パワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗが流路１９内に挿入される。
　図１１に示すように、下カバー４２０には、上述した開口部４０２ａ～４０２ｃと対向する位置に、流路１９の下側に向かって突出する凸部４０６がそれぞれ形成されている。これらの凸部４０６は流路１９側から見ると窪みとなっており、開口部４０２ａ～４０２ｃから挿入されたパワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗの下端部分が、これらの窪みに入り込む。流路形成体１２は、開口部４０４と開口部４０２a～４０２ｃとが対向するように形成されているので、アルミ鋳造により製造し易い構成になっている。
　図１０に示すように、流路形成体１２には、３辺を流路１９で囲まれるように形成され矩形状の収納空間４０５が設けられている。この収納空間４０５にコンデンサモジュール５００が収納される。流路１９で囲まれた収納空間４０５は直方体形状であるため、コンデンサモジュール５００を直方体形状にすることができ、コンデンサモジュール５００の生産性が良くなる。
　つぎに、図１２（ａ）乃至図２６（ｂ）を用いてインバータ回路１４０に使用されるパワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗおよびパワーモジュール３０１Ｕ～３０１Ｗの詳細構成を説明する。上記パワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗおよびパワーモジュール３０１Ｕ～３０１Ｗはいずれも同じ構造であり、代表してパワーモジュール３００Ｕの構造を説明する。尚、図１２乃至図２６において信号端子３２５Ｕは、図２に開示したゲート電極１５４および信号用エミッタ電極１５５に対応し、信号端子３２５Ｌは、図２に開示したゲート電極１６４およびエミッタ電極１６５に対応する。また直流正極端子３１５Ｂは、図２に開示した正極端子１５７と同一のものであり、直流負極端子３１９Ｂは、図２に開示した負極端子１５８と同一のものである。また交流端子３２０Ｂは、図２に開示した交流端子１５９と同じものである。
　図１２（ａ）は、本実施形態のパワーモジュール３００Ｕの斜視図である。図１２（ｂ）は、本実施形態のパワーモジュール３００Ｕを断面Ｄで切断して方向Ｅから見たときの断面図である。
　図１３（ａ）～（ｃ）は、理解を助けるために、図１２（ａ）（ｂ）に示す状態からネジ３０９および第二封止樹脂３５１を取り除いたパワーモジュール３００Ｕを示す図である。図１３（ａ）は斜視図であり、図１３（ｂ）は図１２（ｂ）と同様に断面Ｄで切断して方向Ｅから見たときの断面図である。また、図１３（ｃ）はフィン３０５が加圧されて湾曲部３０４Ａが変形される前の断面図を示している。
　図１４（ａ）（ｂ）は、図１３（ａ）～（ｃ）に示す状態からさらにモジュールケース３０４を取り除いたパワーモジュール３００Ｕを示す図である。図１４（ａ）は斜視図であり、図１４（ｂ）は図１２（ｂ）、図１３（ｂ）と同様に断面Ｄで切断して方向Ｅから見たときの断面図である。
　図１５は、図１４（ａ）（ｂ）に示す状態からさらに第一封止樹脂３４８および配線絶縁部６０８を取り除いたパワーモジュール３００Ｕの斜視図である。
　図１６（ａ）（ｂ）は、パワーモジュール３００Ｕのうちの補助モールド体６００を示す図である。図１６（ａ）は斜視図であり、図１６（ｂ）は図１２（ｂ）、図１３（ｂ）および図１４（ｂ）と同様に断面Ｄで切断して方向Ｅから見たときの断面図である。
　上下アームの直列回路１５０を構成するパワー半導体素子（ＩＧＢＴ３２８、ＩＧＢＴ３３０、ダイオード１５６、ダイオード１６６）が、図１４（ａ）（ｂ）および図１５に示す如く、導体板３１５や導体板３１８によって、あるいは導体板３２０や導体板３１９によって、両面から挟んで固着される。導体板３１５等は、その放熱面が露出した状態で第一封止樹脂３４８によって封止され、当該放熱面に絶縁シート３３３が熱圧着される。第一封止樹脂３４８は図１４に示すように、多面体形状（ここでは略直方体形状）を有している。
　第一封止樹脂３４８により封止されたモジュール一次封止体３０２は、モジュールケース３０４の中に挿入して絶縁シート３３３を挟んで、ＣＡＮ型冷却器であるモジュールケース３０４の内面に熱圧着される。ここで、ＣＡＮ型冷却器とは、一面に挿入口３０６と他面に底を有する筒形状をした冷却器である。モジュールケース３０４の内部に残存する空隙には、第二封止樹脂３５１を充填される。
　モジュールケース３０４は、電気伝導性を有する部材、例えばアルミ合金材料（Ａｌ，ＡｌＳｉ，ＡｌＳｉＣ，Ａｌ－Ｃ等）で構成され、かつ、つなぎ目の無い状態で一体に成形される。モジュールケース３０４は、挿入口３０６以外に開口を設けない構造であり、挿入口３０６は、フランジ３０４Ｂよって、その外周を囲まれている。また、図１２（ａ）に示されるように、他の面より広い面を有する第１放熱面３０７Ａ及び第２放熱面３０７Ｂがそれぞれ対向した状態で配置され、これらの放熱面に対向するようにして、各パワー半導体素子（ＩＧＢＴ３２８、ＩＧＢＴ３３０、ダイオード１５６、ダイオード１６６）が配置されている。当該対向する第１放熱面３０７Ａと第２放熱面３０７Ｂとを繋ぐ３つの面は、当該第１放熱面３０７Ａ及び第２放熱面３０７Ｂより狭い幅で密閉された面を構成し、残りの一辺の面に挿入口３０６が形成される。モジュールケース３０４の形状は、正確な直方体である必要が無く、角が図１２（ａ）に示す如く曲面を成していても良い。
　このような形状の金属製のケースを用いることで、モジュールケース３０４を水や油などの冷媒が流れる流路１９内に挿入しても、冷媒に対するシールをフランジ３０４Ｂにて確保できるため、冷却媒体がモジュールケース３０４の内部に侵入するのを簡易な構成で防ぐことができる。また、対向した第１放熱面３０７Ａと第２放熱面３０７Ｂに、フィン３０５がそれぞれ均一に形成される。さらに、第１放熱面３０７Ａ及び第２放熱面３０７Ｂの外周には、厚みが極端に薄くなっている湾曲部３０４Ａが形成されている。湾曲部３０４Ａは、フィン３０５を加圧することで簡単に変形する程度まで厚みを極端に薄くしてあるため、モジュール一次封止体３０２が挿入された後の生産性が向上する。
　上述のように導体板３１５等を絶縁シート３３３を介してモジュールケース３０４の内壁に熱圧着することにより、導体板３１５等とモジュールケース３０４の内壁の間の空隙を少なくすることができ、パワー半導体素子の発生熱を効率良くフィン３０５へ伝達できる。さらに絶縁シート３３３にある程度の厚みと柔軟性を持たせることにより、熱応力の発生を絶縁シート３３３で吸収することができ、温度変化の激しい車両用の電力変換装置に使用するのに良好となる。
　モジュールケース３０４の外には、コンデンサモジュール５００と電気的に接続するための金属製の直流正極配線３１５Ａおよび直流負極配線３１９Ａが設けられており、その先端部に直流正極端子３１５Ｂ（１５７）と直流負極端子３１９Ｂ（１５８）がそれぞれ形成されている。また、モータジェネレータＭＧ１に交流電力を供給するための金属製の交流配線３２０Ａが設けられており、その先端に交流端子３２０Ｂ（１５９）が形成されている。本実施形態では、図１５に示す如く、直流正極配線３１５Ａは導体板３１５と接続され、直流負極配線３１９Ａは導体板３１９と接続され、交流配線３２０Ａは導体板３２０と接続される。
　モジュールケース３０４の外にはさらに、ドライバ回路１７４と電気的に接続するための金属製の信号配線３２４Ｕおよび３２４Ｌが設けられており、その先端部に信号端子３２５Ｕ（１５４，１５５）と信号端子３２５Ｌ（１６４，１６５）がそれぞれ形成されている。本実施形態では、図１５に示す如く、信号配線３２４ＵはＩＧＢＴ３２８と接続され、信号配線３２４ＬはＩＧＢＴ３２８と接続される。
　直流正極配線３１５Ａ、直流負極配線３１９Ａ、交流配線３２０Ａ、信号配線３２４Ｕおよび信号配線３２４Ｌは、樹脂材料で成形された配線絶縁部６０８によって相互に絶縁された状態で、補助モールド体６００として一体に成型される。配線絶縁部６０８は、各配線を支持するための支持部材としても作用し、これに用いる樹脂材料は、絶縁性を有する熱硬化性樹脂かあるいは熱可塑性樹脂が適している。これにより、直流正極配線３１５Ａ、直流負極配線３１９Ａ、交流配線３２０Ａ、信号配線３２４Ｕおよび信号配線３２４Ｌの間の絶縁性を確保でき、高密度配線が可能となる。補助モールド体６００は、モジュール一次封止体３０２と接続部３７０において金属接合された後に、配線絶縁部６０８に設けられたネジ穴を貫通するネジ３０９によってモジュールケース３０４に固定される。接続部３７０におけるモジュール一次封止体３０２と補助モールド体６００との金属接合には、たとえばＴＩＧ溶接などを用いることができる。
　直流正極配線３１５Ａと直流負極配線３１９Ａは、配線絶縁部６０８を間に挟んで対向した状態で互いに積層され、略平行に延びる形状を成している。こうした配置および形状とすることで、パワー半導体素子のスイッチング動作時に瞬間的に流れる電流が、対向してかつ逆方向に流れる。これにより、電流が作る磁界が互いに相殺する作用をなし、この作用により低インダクタンス化が可能となる。なお、交流配線３２０Ａや信号端子３２５Ｕ，３２５Ｌも、直流正極配線３１５Ａ及び直流負極配線３１９Ａと同様の方向に向かって延びている。
　モジュール一次封止体３０２と補助モールド体６００が金属接合により接続されている接続部３７０は、第二封止樹脂３５１によりモジュールケース３０４内で封止される。これにより、接続部３７０とモジュールケース３０４との間で必要な絶縁距離を安定的に確保することができるため、封止しない場合と比較してパワーモジュール３００Ｕの小型化が実現できる。
　図１５、図１６（ａ）（ｂ）に示されるように、接続部３７０の補助モジュール６００側には、補助モジュール側直流正極接続端子３１５Ｃ、補助モジュール側直流負極接続端子３１９Ｃ、補助モジュール側交流接続端子３２０Ｃ、補助モジュール側信号接続端子３２６Ｕおよび補助モジュール側信号接続端子３２６Ｌが一列に並べて配置される。一方、接続部３７０のモジュール一次封止体３０２側には、多面体形状を有する第一封止樹脂３４８の一つの面に沿って、素子側直流正極接続端子３１５Ｄ、素子側直流負極接続端子３１９Ｄ、素子側交流接続端子３２０Ｄ、素子側信号接続端子３２７Ｕおよび素子側信号接続端子３２７Ｌが一列に並べて配置される。こうして接続部３７０において各端子が一列に並ぶような構造とすることで、トランスファーモールドによるモジュール一次封止体３０２の製造が容易となる。
　ここで、モジュール一次封止体３０２の第一封止樹脂３４８から外側に延出している部分をその種類ごとに一つの端子として見た時の各端子の位置関係について述べる。以下の説明では、直流正極配線３１５Ａ（直流正極端子３１５Ｂと補助モジュール側直流正極接続端子３１５Ｃを含む）および素子側直流正極接続端子３１５Ｄにより構成される端子を正極側端子と称し、直流負極配線３１９Ａ（直流負極端子３１９Ｂと補助モジュール側直流負極接続端子３１９Ｃを含む）および素子側直流負極接続端子３１５Ｄにより構成される端子を負極側端子と称し、交流配線３２０Ａ（交流端子３２０Ｂと補助モジュール側交流接続端子３２０Ｃを含む）および素子側交流接続端子３２０Ｄにより構成される端子を出力端子と称し、信号配線３２４Ｕ（信号端子３２５Ｕと補助モジュール側信号接続端子３２６Ｕを含む）および素子側信号接続端子３２７Ｕにより構成される端子を上アーム用信号端子と称し、信号配線３２４Ｌ（信号端子３２５Ｌと補助モジュール側信号接続端子３２６Ｌを含む）および素子側信号接続端子３２７Ｌにより構成される端子を下アーム用信号端子と称する。ここで、信号配線３２４Ｕと信号端子３２５Ｕ、信号配線３２４Ｌと信号端子３２５Ｌをそれぞれ制御端子部とする。
　上記の各端子は、いずれも第一封止樹脂３４８および第二封止樹脂３５１から接続部３７０を通して突出しており、その第一封止樹脂３４８からの各突出部分（素子側直流正極接続端子３１５Ｄ、素子側直流負極接続端子３１９Ｄ、素子側交流接続端子３２０Ｄ、素子側信号接続端子３２７Ｕおよび素子側信号接続端子３２７Ｌ）は、上記のように多面体形状を有する第一封止樹脂３４８の一つの面に沿って一列に並べられている。また、正極側端子と負極側端子は、第二封止樹脂３５１から積層状態で突出しており、モジュールケース３０４の外に延出している。このような構成としたことで、第一封止樹脂３４８でパワー半導体素子を封止してモジュール一次封止体３０２を製造する時の型締めの際に、パワー半導体素子と当該端子との接続部分への過大な応力や金型の隙間が生じるのを防ぐことができる。また、積層された正極側端子と負極側端子の各々を流れる反対方向の電流により、互いに打ち消しあう方向の磁束が発生されるため、低インダクタンス化を図ることができる。
　補助モジュール６００側において、補助モジュール側直流正極接続端子３１５Ｃ、補助モジュール側直流負極接続端子３１９Ｃは、直流正極端子３１５Ｂ、直流負極端子３１９Ｂとは反対側の直流正極配線３１５Ａ、直流負極配線３１９Ａの先端部にそれぞれ形成されている。また、補助モジュール側交流接続端子３２０Ｃは、交流配線３２０Ａにおいて交流端子３２０Ｂとは反対側の先端部に形成されている。補助モジュール側信号接続端子３２６Ｕ、３２６Ｌは、信号配線３２４Ｕ、３２４Ｌにおいて信号端子３２５Ｕ、３２５Ｌとは反対側の先端部にそれぞれ形成されている。
　一方、モジュール一次封止体３０２側において、素子側直流正極接続端子３１５Ｄ、素子側直流負極接続端子３１９Ｄ、素子側交流接続端子３２０Ｄは、導体板３１５、３１９、３２０にそれぞれ形成されている。また、素子側信号接続端子３２７Ｕ、３２７Ｌは、ボンディングワイヤ３７１によりＩＧＢＴ３２８、３３０とそれぞれ接続されている。
　次に、図１７乃至図２１を用いてモジュール一次封止体３０２の組立工程を説明する。
　図１７に示すように、直流正極側の導体板３１５および交流出力側の導体板３２０と、素子側信号接続端子３２７Ｕおよび３２７Ｌとは、共通のタイバー３７２に繋がれた状態で、これらが略同一平面状の配置となるように一体的に加工される。導体板３１５には、上アーム側のＩＧＢＴ３２８のコレクタ電極と上アーム側のダイオード１５６のカソード電極が固着される。導体板３２０には、下アーム側のＩＧＢＴ３３０のコレクタ電極と下アーム側のダイオード１６６のカソード電極が固着される。ＩＧＢＴ３２８，３３０およびダイオード１５５，１６６の上には、導体板３１８と導体板３１９が略同一平面状に配置される。導体板３１８には、上アーム側のＩＧＢＴ３２８のエミッタ電極と上アーム側のダイオード１５６のアノード電極が固着される。導体板３１９には、下アーム側のＩＧＢＴ３３０のエミッタ電極と下アーム側のダイオード１６６のアノード電極が固着される。各パワー半導体素子は、各導体板に設けられた素子固着部３２２に、金属接合材１６０を介してそれぞれ固着される。金属接合材１６０は、例えばはんだ材や銀シート及び微細金属粒子を含んだ低温焼結接合材、等である。 
　各パワー半導体素子は板状の扁平構造であり、当該パワー半導体素子の各電極は表裏面に形成されている。図１７に示されるように、パワー半導体素子の各電極は、導体板３１５と導体板３１８、または導体板３２０と導体板３１９によって挟まれる。つまり、導体板３１５と導体板３１８は、ＩＧＢＴ３２８及びダイオード１５６を介して略平行に対向した積層配置となる。同様に、導体板３２０と導体板３１９は、ＩＧＢＴ３３０及びダイオード１６６を介して略平行に対向した積層配置となる。また、導体板３２０と導体板３１８は中間電極３２９を介して接続されている。この接続により上アーム回路と下アーム回路が電気的に接続され、上下アーム直列回路が形成される。
　上述したように、導体板３１５と導体板３１８の間にＩＧＢＴ３２８及びダイオード１５６を挟み込むと共に、導体板３２０と導体板３１９の間にＩＧＢＴ３３０及びダイオード１６６を挟み込み、導体板３２０と導体板３１８を中間電極３２９を介して接続することで、図１８に示す状態になる。その後、ＩＧＢＴ３２８の制御電極３２８Ａと素子側信号接続端子３２７Ｕとをボンディングワイヤ３７１により接続すると共に、ＩＧＢＴ３３０の制御電極３３０Ａと素子側信号接続端子３２７Ｌとをボンディングワイヤ３７１により接続することで、図１９に示す状態になる。
　図１９に示す状態まで組み立てられたら、パワー半導体素子およびボンディングワイヤ３７１を含む部分を第一封止樹脂３４８により図２０に示すように封止する。このとき、金型押圧面３７３において上下から金型で押さえ、トランスファーモールドにより第一封止樹脂３４８を金型内に充填して成形する。
　第一封止樹脂３４８により封止したら、タイバー３７２を切除して、素子側直流正極接続端子３１５Ｄ、素子側交流接続端子３２０Ｄ、素子側信号接続端子３２７Ｕ、３２７Ｌをそれぞれ分離する。そして、モジュール一次封止体３０２の一辺側に一列に並べられている素子側直流正極接続端子３１５Ｄ、素子側直流負極接続端子３１９Ｄ、素子側交流接続端子３２０Ｄ、素子側信号接続端子３２７Ｕ、３２７Ｌの各端部を、図２１のようにそれぞれ同一方向に折り曲げる。これにより、接続部３７０においてモジュール一次封止体３０２と補助モールド体６００とを金属接合する際の作業を容易化して生産性を向上すると共に、金属接合の信頼性を向上することができる。
　図２２（ａ）（ｂ）は、第一封止樹脂３４８のトランスファーモールド工程を説明するための図である。図２２（ａ）は型締め前の縦断面図を示しており、（ｂ）は型締め後の縦断面図を示している。
　図２２（ａ）に示すように、図１９に示した封止前のモジュール一次封止体３０２は、上側金型３７４Ａと下側金型３７４Ｂの間に設置される。上側金型３７４Ａおよび下側金型３７４Ｂがモジュール一次封止体３０２を上下から金型押圧面３７３において挟み込んで型締めすることで、図２２（ｂ）に示すように金型空間３７５が金型内に形成される。この金型空間３７５に第一封止樹脂３４８を充填して成形することで、モジュール一次封止体３０２においてパワー半導体素子（ＩＧＢＴ３２８，３３０およびダイオード１５５，１６６）が第一封止樹脂３４８により封止される。
　なお、図２０に示したように、金型押圧面３７３では、素子側直流正極接続端子３１５Ｄ、素子側直流負極接続端子３１９Ｄ、素子側交流接続端子３２０Ｄ、素子側信号接続端子３２７Ｕおよび素子側信号接続端子３２７Ｌが一列に並べて配置されている。こうした端子配置とすることで、上側金型３７４Ａおよび下側金型３７４Ｂを用いて、各端子とパワー半導体素子との接続部において余分な応力を発生させずに、かつ隙間なく型締めを行うことができる。したがって、パワー半導体素子の破損を招いたり、あるいは第一封止樹脂３４８が隙間から漏出したりすることなく、パワー半導体素子の封止を行うことができる。
　次に、モジュール一次封止体３０２におけるパワー半導体素子の制御電極と各端子との配置関係について、図２３を参照して説明する。図２３では、理解を容易にするため、図１８の状態から導体板３１８，３１９および中間電極３２９を除いた様子を示している。図２３において、ＩＧＢＴ３２８，３３０の一辺側（図中の上辺側）には、制御電極３２８Ａ，３３０Ａが中心線３７６，３７７に対して図中左側に偏った位置にそれぞれ配置されている。中心線３７６，３７７は、素子側直流正極接続端子３１５Ｄ、素子側直流負極接続端子３１９Ｄ、素子側交流接続端子３２０Ｄ、素子側信号接続端子３２７Ｕおよび素子側信号接続端子３２７Ｌの配列方向に直交している。
　ＩＧＢＴ３２８を中心線３７６で二分して考えると、制御電極３２８Ａが配置されている一方側には素子側信号接続端子３２７Ｕが配置されており、他方側には素子側直流正極接続端子３１５Ｄが配置されている。同様に、ＩＧＢＴ３３０を中心線３７７で二分して考えると、制御電極３３０Ａが配置されている一方側には素子側信号接続端子３２７Ｌが配置されており、他方側には素子側交流接続端子３２０Ｄが配置されている。また図１８に示すように、素子側直流正極接続端子３１５Ｄと素子側信号接続端子３２７Ｌの間には、素子側直流負極接続端子３１９Ｄが配置される。こうした配置とすることで、制御電極３２８Ａ，３３０Ａと素子側信号接続端子３２７Ｕ，３２７Ｌとをそれぞれ接続するボンディングワイヤ３７１の長さを最小化し、接続の信頼性を向上することができる。また、各端子を集約化してモジュール一次封止体３０２、ひいてはパワーモジュール３００Ｕの小型化を図ることができる。
　なお、図２３に示すように、素子側直流正極接続端子３１５Ｄ、素子側交流接続端子３２０Ｄ、素子側信号接続端子３２７Ｕおよび素子側信号接続端子３２７Ｌは、共通のタイバー３７２に繋がれた状態で一体的に加工される。これにより、これら各端子の間では平面度や厚さのばらつきを非常に小さく抑えることができる。その一方で、素子側直流負極接続端子３１９Ｄは、上記の各端子とは別体に加工されたものが組み合わされるため、平面度や厚さのばらつきが他の各端子と比べて大きくなり、型締め時に当該端子とパワー半導体素子との接続部において余分な応力を生じてしまう可能性がある。
　図２４は、上述したような不都合を回避するための変形例を示す図である。この変形例では、素子側直流負極接続端子３１９Ｄが設けられている導体板３１９において、型締め時の応力を吸収して緩和するための応力緩和部３１９Ｅが設けられている。応力緩和部３１９Ｅの位置は、パワー半導体素子が実装される部分（はんだ付け部分）から金型押圧面３７３の間とすることが好ましい。なお、応力緩和部３１９Ｅとして単に導体板３１９の一部の厚みを他の部分より薄くすることも考えられるが、その場合は当該部分において電流密度が増加することになるため、電気的性能が低下するおそれがある。したがって、図２４に示すように導体板３１９の一部を屈曲させて応力緩和部３１９Ｅとすることが好ましい。このようにすれば、応力緩和部３１９Ｅにおいて電流密度が増加することもなく、さらに屈曲による折り返し部分において電流の向きが対向することになるため、インダクタンスの抑制にも寄与することができる。
　図２５は、パワーモジュール３００Ｕの回路構成を示す回路図である。上アーム側のＩＧＢＴ３２８のコレクタ電極と上アーム側のダイオード１５６のカソード電極は、導体板３１５を介して接続される。同様に、下アーム側のＩＧＢＴ３３０のコレクタ電極と下アーム側のダイオード１６６のカソード電極は、導体板３２０を介して接続される。また、上アーム側のＩＧＢＴ３２８のエミッタ電極と上アーム側のダイオード１５６のアノード電極は、導体板３１８を介して接続される。同様に、下アーム側のＩＧＢＴ３３０のエミッタ電極と下アーム側のダイオード１６６のアノード電極は、導体板３１９を介して接続される。導体板３１８と３２０は中間電極３２９によって接続される。こうした回路構成により上下アーム直列回路が形成される。
　次に、低インダクタンス化が生じる作用について、図２６（ａ）（ｂ）を参照して説明する。図２６（ａ）はリカバリ電流が流れる際の等価回路を示す図であり、図２６（ｂ）はリカバリ電流の経路を示す図である。
　図２６（ａ）において、下アーム側のダイオード１６６が順方向バイアス状態で導通している状態とする。この状態で、上アーム側のＩＧＢＴ３２８がＯＮ状態になると、下アーム側のダイオード１６６が逆方向バイアスとなりキャリア移動に起因するリカバリ電流が上下アームを貫通する。このとき、各導体板３１５，３１８，３１９，３２０には、図２６（ｂ）に示されるリカバリ電流３６０が流れる。リカバリ電流３６０は、点線で示されるとおり、直流負極端子３１９Ｂ（１５８）と対向に配置された直流正極端子３１５Ｂ（１５７）を通り、続いて各導体板３１５，３１８，３１９，３２０により形成されるループ形状の経路を流れ、再び直流正極端子３１５Ｂ（１５７）と対向に配置された直流負極端子３１９Ｂ（１５８）を介して実線に示すように流れる。ループ形状経路を電流が流れることによって、モジュールケース３０４の第１放熱面３０７Ａ及び第２放熱面３０７Ｂに渦電流３６１が流れる。この渦電流３６１の電流経路に等価回路３６２が発生する磁界相殺効果によって、ループ形状経路における配線インダクタンス３６３が低減する。 
　なお、リカバリ電流３６０の電流経路がループ形状に近いほど、インダクタンス低減作用が増大する。本実施形態では、ループ形状の電流経路は点線で示す如く、導体板３１５の直流正極端子３１５Ｂ（１５７）側に近い経路を流れ、ＩＧＢＴ３２８及びダイオード１５６内を通る。そしてループ形状の電流経路は実線で示す如く、導体板３１８の直流正極端子３１５Ｂ（１５７）側より遠い経路を流れ、その後、点線で示す如く導体板３２０の直流正極端子３１５Ｂ（１５７）側より遠い経路を流れ、ＩＧＢＴ３３０及びダイオード１６６内を通る。さらにループ形状の電流経路は実線で示す如く、導体板３１９の直流負極配線３１９Ａ側に近い経路を流れる。このようにループ形状の電流経路が、直流正極端子３１５Ｂ（１５７）や直流負極端子３１９Ｂ（１５８）に対して、近い側や遠い側の経路を通ることで、よりループ形状に近い電流経路が形成される。
　図３８は、直流負極配線を分割した場合の変形例を示す図である。なお、前述した符号と同一符号の構成は、同一の機能を有する。図１８にて示された素子側直流負極接続端子３１９Ｄは、上記の各端子とは別体に加工されたものが組み合わされるため、平面度や厚さのばらつきが他の各端子と比べて大きくなり、型締め時に当該端子とパワー半導体素子との接続部において余分な応力を生じてしまう可能性がある。
　そこで、図３８に示されるように、図１８にて示された素子側直流負極接続端子３１９Ｄを分割して、負極側接続端子３１９Ｆが素子側交流接続端子３２０Ｄや素子側直流正極接続端子３１５Ｄと略同一面上に配置される。
　また、図３９に示されるように、素子側直流負極接続端子３１９Ｇが導体３１９の縁辺から負極側接続端子３１９Ｆの一部と対向する位置まで延ばされている。そして、素子側直流負極接続端子３１９Ｇの端部は、負極側接続端子３１９Ｆ側に折り曲げられる。
　そして、図４０に示されるように、素子側直流負極接続端子３１９Ｇの端部が、金属接合材１６１を介して負極側接続端子３１９Ｆと接続される。各種の半導体素子及び端子を金属接合材により接合した後に、図２２（ａ）（ｂ）に示される製造方法により、図４０に示されたモジュール体を第１封止樹脂３４８によって封止すると、図４１に示されるモジュール１次封止体３０３が完成する。図４１に示されるように、負極側接続端子３１９Ｆは、素子側直流正極接続端子３１５Ｄや素子側交流接続端子３２０Ｄや素子側信号接続端子３２７Ｕとともに、タイバー３７２と一体に形成される。そして、タイバー３７２の切断は、負極側接続端子３１９Ｆとの接続部分を含めて一括して行うことが出来る。
　これにより、これら各端子の間では平面度や厚さのばらつきを非常に小さく抑えることができる。
　図２７は、コンデンサモジュール５００の外観斜視図である。コンデンサモジュール５００内には複数のコンデンサセルが設けられている。コンデンサモジュール５００の上面には、コンデンサモジュール５００の流路１９に対向する面に近接して、コンデンサ端子５０３ａ～５０３ｃが突出するように設けられている。コンデンサ端子５０３ａ～５０３ｃは、各パワーモジュール３００の正極端子１５７及び負極端子１５８に対応して形成される。コンデンサ端子５０３ａ～５０３ｃは同一形状を成し、コンデンサ端子５０３ａ～５０３ｃを構成する負極側コンデンサ端子５０４と正極側コンデンサ端子５０６との間には絶縁シートが設けられ、端子間の絶縁が確保されている。
　コンデンサモジュール５００の側面５００ｄの側の上部には、突出部５００ｅ，５００ｆが形成されている。突出部５００ｅ内には放電抵抗が実装され、突出部５００ｆ内にはコモンモードノイズ対策用のＹコンデンサが実装されている。また、突出部５００ｆの上面から突出した端子５００ｇ，５００ｈに、図５に示した電源端子５０８，５０９が取り付けられる。図１０に示すように、開口４０２ｂ，４０２ｃと側面１２ｄとの間には凹部４０５ａ，４０５ｂが形成されており、コンデンサモジュール５００を流路形成体１２の収納空間４０５に収納すると、突出部５００ｅは凹部４０５ａに収納され、突出部５００ｆは凹部４０５ｂに収納される。
　突出部５００ｅ内に実装された放電抵抗は、インバータ停止時にコンデンサモジュール５００内のコンデンサセルに溜まった電荷を放電するための抵抗である。突出部５００ｅが収納される凹部４０５ａは、入口配管１３から流入した冷却水の流路の直上に設けられているので、放電時の放電抵抗の温度上昇を抑えることができる。
　図２８は、バスバーアッセンブリ８００の斜視図である。バスバーアッセンブリ８００は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の交流バスバー８０２Ｕ，８０２Ｖ，８０２Ｗと、交流バスバー８０２Ｕ～８０２Ｗを保持し固定するための保持部材８０３と、交流バスバー８０２Ｕ～８０２Ｗを流れる交流電流を検出するための電流センサモジュール１８０と、を備えている。交流バスバー８０２Ｕ～８０２Ｗは、それぞれ幅広導体で形成されている。樹脂等の絶縁材料で形成された保持部材８０３には、ドライバ回路基板２２を保持するための複数の支持部材８０７ａが、保持部材８０３から上方に突出するように形成されている。
　電流センサモジュール１８０は、前述した図８に示すようにバスバーアッセンブリ８００を流路形成体１２上に固体したときに、流路形成体１２の側面１２ｄに近接した位置で側面１２ｄに平行となるように、バスバーアッセンブリ８００に配置されている。図２８に示すように、電流センサモジュール１８０の側面には、交流バスバー８０２Ｕ～８０２Ｗを貫通させるための貫通孔１８１がそれぞれ形成されている。電流センサモジュール１８０の貫通孔１８１が形成されている部分にはセンサ素子が設けられており、電流センサモジュール１８０の上面から各センサ素子の信号線１８２ａが突出している。各センサ素子は、電流センサモジュール１８０の延在方向、すなわち流路形成体１２の側面１２ｄの延在方向に並んで配置されている。交流バスバー８０２Ｕ～８０２Ｗは各貫通孔１８１を貫通し、その先端部分が平行に突出している。
　保持部材８０３には、位置決め用の突起部８０６ａ，８０６ｂが上方に向かって突出するように形成されている。電流センサモジュール１８０はネジ止めにより保持部材８０３に固定されるが、その際に突起部８０６ａ，８０６ｂと電流センサモジュール１８０の枠体に形成された位置決め孔とを係合させることで、電流センサモジュール１８０の位置決めが行われる。さらに、ドライバ回路基板２２を支持部材８０７ａに固定する際に、ドライバ回路基板２２側に形成された位置決め孔に位置決め用突起部８０６ａ，８０６ｂを係合させることで、電流センサモジュール１８０の信号線１８２ａがドライバ回路基板２２のスルーホールに位置決めされる。信号線１８２ａは、ドライバ回路基板２２の配線パターンと半田によって接合される。
　本実施形態では、保持部材８０３、支持部材８０７ａ及び突起部８０６ａ，８０６ｂは、樹脂で一体に形成される。 このように、保持部材８０３が電流センサモジュール１８０とドライバ回路基板２２との位置決め機能を備えることになるので、信号線１８２ａとドライバ回路基板２２との間の組み付け及び半田接続作業が容易になる。また、電流センサモジュール１８０とドライバ回路基板２２を保持する機構を保持部材８０３に設けることで、電力変換装置全体としての部品点数を削減できる。
　交流バスバー８０２Ｕ～８０２Ｗは幅広面が水平となるように保持部材８０３に固定され、パワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗの交流端子１５９に接続される接続部８０５が垂直に立ち上がっている。接続部８０５は先端が凹凸形状をしており、溶接時にこの凹凸部分に熱が集中するような形状となっている。
　上述したように電流センサモジュール１８０は流路形成体１２の側面１２ｄに平行に配置されているので、電流センサモジュール１８０の貫通孔１８１から突出した各交流バスバー８０２Ｕ～８０２Ｗは、流路形成体１２の側面１２ｄに配置されることになる。各パワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗは、流路形成体１２の側面１２ｂ，１２ａ，１２ｃに沿って形成された流路区間１９ｂ、１９ａ，１９ｃに配置されるので、交流バスバー８０２Ｕ～８０２Ｗの接続部８０５は、バスバーアッセンブリ８００の側面１２ａ～１２ｃに対応する位置に配置される。その結果、図８に示すように、Ｕ相交流バスバー８０２Ｕは側面１２ｂの近傍に配置されたパワーモジュール３００Ｕから側面１２ｄまで延接され、Ｖ相交流バスバー８０２Ｖは側面１２ａの近傍に配置されたパワーモジュール３００Ｖから側面１２ｄまで延接され、Ｗ相交流バスバー８０２Ｗは側面１２ｃの近傍に配置されたパワーモジュール３００Ｗから側面１２ｄまで延設される。
　図２９は、開口部４０２ａ～４０２ｃにパワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗが固定され、収納空間４０５にコンデンサモジュール５００が収納された流路形成体１２を示す図である。図２９に示す例では、開口部４０２ｂにＵ相のパワーモジュール３００Ｕが固定され、開口部４０２ａにＶ相のパワーモジュール３００Ｖが固定され、開口部４０２ｃにＷ相のパワーモジュール３００Ｗが固定される。その後、コンデンサモジュール５００が収納空間４０５に収納され、コンデンサ側の端子と各パワーモジュールの端子とが溶接等により接続される。各端子は、流路形成体１２の上端面から突出しており、上方から溶接機をアプローチして溶接作業が行われる。
　なお、コの字形状に配置された各パワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗの正極及び負極端子１５７，１５８は、コンデンサモジュール５００の上面に突出して設けられたコンデンサ端子５０３ａ～５０３ｃと接続される。３つのパワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗはコンデンサモジュール５００を囲むように設けられているため、コンデンサモジュール５００に対する各パワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗの位置的関係が同等となり、同一形状のコンデンサ端子５０３ａ～５０３ｃを用いてバランス良くコンデンサモジュール５００に接続することができる。そのため、コンデンサモジュール５００とパワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗとの回路定数が３相の各相においてバランスし易くなり、電流の出し入れがし易い構造となっている。
　図３０は、図２９に示すようにパワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗおよびコンデンサモジュール５００が配置された流路形成体１２を、水平に断面した図である。上述したように、流路形成体１２にはコの字形状の流路１９が形成されており、図示左側の側面１２ｂに沿って形成された流路区間１９ｂには、Ｕ相パワーモジュール３００Ｕが配置されている。同様に、配管１３，１４が設けられた側面１２ｄと反対側の側面１２ａに沿って形成された流路区間１９ａには、Ｖ相パワーモジュール３００Ｖが配置され、右側の側面１２に沿って形成された流路区間１９ｃにはＷ相パワーモジュール３００Ｗが配置されている。
　流路形成体１２の側面１２ｄには、開口１２ｇ、１２ｈが形成されている。開口１２ｇは連通路１２ｅを介して流路区間１９ｂと連通している。開口１２ｈは連通路１２ｆを介して流路区間１９ｃと連通している。開口１２ｇ、１２ｈに配置される配管１３，１４は、連通路１２ｅ，１２ｆに圧入されるように取り付けられている。
　図３７は、図３０のＡ－Ａ断面の矢印方向から見た流路形成体１２の断面図を示す。なお、図３７はＡ-Ａ断面を左右反転した状態を示している。連通路１２ｅは、冷却水の流れ方向に沿った流路断面の形状は大きく変化している。また、本実施形態の冷却水は、パワーモジュール３００Ｕの側面によって、その流れが２つに分岐され、一方の流れはモジュールケース３０４の第１放熱面３０７Ａ側に向かい、かつ他方の流れはモジュールケース３０４の第２放熱面３０７Ｂ側に向かう。なお、第１放熱面３０７Ａは図３７に示す第２放熱面３０７Ｂと逆側の放熱面であり、図３７では見えていない。よって、本実施形態の冷却水がパワーモジュール３００Ｕの側面と衝突することにより、当該冷却水を流す為の圧力損失が大きくなる傾向がある。この圧力損失の増大を抑制するために、パワーモジュール３００Ｕの側面部の近傍において、冷却水の流れを整える必要がある。そこで、助走区間１２ｊは、入口配管１３側からパワーモジュール３００Ｕに向かう方向に、段階的に高さ方向の幅が大きくなるように形成されている。なお、助走区間１２ｊの形状は、図３７のように階段状に形成されるのではなく、滑らかなスロープ状であってもよい。
　本実施の形態では、平面形状が略正方形の流路形成体１２の３つの側面１２ａ～１２ｃに沿ってコの字形状の流路１９を形成し、パワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗを各流路区間１９ａ～１９ｃに配置する際に、扁平なパワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗを各側面１２ａ～１２ｃに平行に配置するようにした。そして、流路１９によって囲まれた中央領域（収納空間４０５）に、電装部品であるコンデンサモジュール５００を収納するようにした。このようなモジュール配置とすることにより、パワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗおよびコンデンサモジュール５００が収納される流路形成体１２の小型化が図れる。
　なお、３つのパワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗをコの字形状に配置する場合、図３０に示すように、平行に配置された一対のパワーモジュール３００Ｕ，３００Ｗの間に配置されるパワーモジュール３００Ｖの少なくとも一部が、パワーモジュール３００Ｕと３００Ｗとで挟まれた領域に入り込むように配置することで、より小型化を図ることができる。
　図３１は、３つのパワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗの配置を説明するための模式図である。なお、パワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗは同一構造、同一形状を有している。流路形成体の側面１２ｂ、１２ｃの幅は、少なくともパワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗの流路に沿った長さＬ１と連通路の長さＬ２との合計程度が必要である。一方、側面１２ａに関しては、少なくとも寸法Ｌ１程度が必要になる。もちろん、実際上は、図３０に示すように、流路区間の接続部分など冷却水の流れを考慮して寸法を若干調整する必要がある。
　そのため、電力変換装置２０の設置面積をなるべく小さくしようとした場合、平面視で見たときの形状（平面形状）を略正方形とすることで、電力変換装置２００の小型化を図ることが考えられる。上述のように側面１２ｂ，１２ｃに沿った方向に関しては連通路が必要であるため、小型化の観点から、図３１に示すように、一対のパワーモジュール３００Ｕ，３００Ｗの間の領域Ｓ１にパワーモジュール３００Ｖの一部が含まれるように、パワーモジュール３００Ｖを配置するのが好ましい。
　図３１における配置スペースの図示横方向の寸法（側面１２ａの幅寸法）は、パワーモジュールの厚さをＬ３とすると、少なくともＬ１＋２・Ｌ３程度となる。そこで、縦方向の寸法Ｌ１＋Ｌ２＋（Ｌ３－Ｌ４）がＬ１＋２・Ｌ３と同程度となるように、Ｌ３およびＬ４を設定すれば、平面視における面積をより小さくすることができ、略正方形とすることも可能となる。このとき流路区間１９ａは、図３０に示すようにパワーモジュール３００Ｕ，３００Ｗの間の領域を通るように形成される。また、側面１２ａ，１２ｄの幅寸法と側面１２ｂ、１２ｃの幅寸法との比が所定値となるように、パワーモジュール３００Ｕ，３００Ｗの間の領域にパワーモジュール３００Ｖが進入する寸法Ｌ４を連通路の長さＬ２に応じて設定している。なお、図３０に示す例では、コンデンサモジュール５００の寸法による制約のために、パワーモジュール３００Ｕ，３００Ｗの間隔は、パワーモジュール３００Ｖの寸法Ｌ１よりも若干大きくなっている。
　配管１３，１４およびそれらが圧入される孔１２ｅ，孔１２ｆの上部領域は空きスペースとなる。そこで、図１０に示すように、このスペースに凹部４０５ａ，４０５ｂを形成し、図２９のようにコンデンサモジュール５００の放電抵抗実装部である突出部５００ｅと、Ｙコンデンサ実装部である突出部５００ｆとを配置することで、空きスペースの有効利用が図れ、電力変換装置２００の小型化に寄与する。配管１３，１４の位置を一つの側面１２ｄに集約することで、入口配管１３から流路区間１９ｂまで、および流路区間１９ｃから出口配管１４までの冷却水の流れが直線状になるので、圧損を極力小さくすることができる。また、配管の突出による装置の設置スペースが大きくなるのを抑えることができると共に、車載性の向上を図ることができる。さらに、配管１３，１４を孔１２ｅ，１２ｆに圧入する際に、筐体の一面のみでの圧入作業であるため、作業性および生産性が向上する。
　また、コンデンサモジュール５００の３辺を囲むように流路１９が設けられているため、コンデンサモジュール５００を効果的に冷却することができる。ところで、本実施の形態における電力変換装置２００は車載用であって、一般的にエンジンルーム内に配置される場合が多い。エンジンルーム内はエンジンや走行用モータなどからの熱により比較的高温となるため、電力変換装置２００に対する周囲からの熱侵入が問題となる。しかし、図３０に示すように、コンデンサモジュール５００は冷却水が流れる流路１９によって３辺を囲まれているので、装置周囲からの熱侵入を効果的に遮断することができる。
　図２９に示すように流路形成体１２にパワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗおよびコンデンサモジュール５００を配置したならば、図８に示すようにコンデンサモジュール５００の上方にバスバーアッセンブリ８００を固定し、端子の溶接作業を行う。本実施の形態では、コの字形状に配置されたパワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗの端子に接続されるバスバー８０２Ｕ～８０２Ｗを、各接続部から離れるようにコンデンサモジュール５００の上方に引き回し、流路形成体１２の側面１２ｄ側から引き出すようにしている。そのため、バスバーがパワーモジュールを跨ぐようなことが無く、十分な絶縁性を確保しつつバスバー８０２Ｕ～８０２Ｗを一箇所、すなわち、交流インターフェイス１８５が取り付けられるハウジング１０の開口１０ａの領域（図５参照）に集約することができる。
　このようなバスバー構造とすることで、熱が発生して温度の上昇しやすい交流コネクタ部からパワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗを遠ざけることができ、バスバー８０２Ｕ～８０２Ｗを介してパワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗに伝熱されるのを抑制することができる。また、流路１９の上方を避けるようにバスバー８０２Ｕ～８０２Ｗを配置することにより、流路１９からの漏水が発生した場合でも、漏水に起因する漏電の可能性を低くすることができる。
　また、バスバーアッセンブリ８００を冷却水が流れる流路形成体１２に固定する構造としたので、バスバーアッセンブリ８００の温度上昇を抑えることができるのみならず、バスバーアッセンブリ８００に保持された電流センサ１８０の温度上昇を抑えることができる。電流センサ１８０に設けられたセンサ素子は熱に弱い特性を有しており、上記のような構造とすることにより電流センサ１８０の信頼性を向上させることができる。
　図８に示すようにバスバーアッセンブリ８００を流路形成体１２に固定して端子溶接作業を行った後に、図６に示すように、バスバーアッセンブリ８００の保持部材８０３に形成された支持部材８０７ａに、ドライバ回路基板２２を固定する。車両に搭載される電力変換装置２００は、車両からの振動の影響を受けやすい。そのため、保持部材８０３に形成された複数の支持部材８０７ａによって、ドライバ回路基板２２の周辺部だけでなく中央部付近も支持する構成とし、ドライバ回路基板２２に加わる振動の影響を低減している。
　例えば、支持部材８０７ａによってドライバ回路基板２２の中央部を支持することで、ドライバ回路基板２２の共振周波数を車両側から伝達されてくる振動の周波数より高くすることができ、ドライバ回路基板２２への振動の影響を低減できる。なお、ドライバ回路基板２２は、支持部材８０７ａにネジ止めされる。
　ドライバ回路基板２２をバスバーアッセンブリ８００の上方に固定した後に、図６に示すようにハウジング１０を流路形成体１２にボルト固定し、さらに、ハウジング１０の上部収納空間と下部収納空間とを区画する隔壁１０ｃ上に制御回路基板２０を固定する。下部収納空間のドライバ回路基板２２と上部収納空間の制御回路基板２０とは、図７に示したようにフラットケーブル２３によって接続される。前述したように、隔壁１０ｃには、フラットケーブル２３を下部収納空間から上部収納空間に引き出すためのスリット状開口１０ｄが形成されている。
　パワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗは、流路形成体１２の３つの側面１２ｂ，１２ａ，１２ｃに沿ってコの字形状に配置されているため、ドライバ回路基板２２に接続される各パワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗからの制御端子も、図６に示すようにドライバ回路基板２２の側面１２ｂ，１２ａ，１２ｃに対応する辺に沿ってコの字形状に並んでいる。パワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗを駆動制御するための制御信号は高電圧であり、一方、電流センサ１８０のセンサ信号やフラットケーブル２３による信号は低電圧である。そして、低電圧系に対する高電圧系のノイズの影響を低減するために、高電圧系の配線と低電圧系の配線とを離して配置するのが好ましい。
　本実施の形態では、パワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗを側面１２ｂ，１２ａ，１２ｃに沿ってコの字形状に配置しているため、ドライバ回路基板２２上の側面１２ｄに対応する辺付近の領域を、制御端子から離れているスペースとして利用することができる。本実施形態では、電流センサ１８０の検出対象であるバスバー８０２Ｕ～８０２Ｗを側面１２ｄ側に集約しているため、電流センサ１８０が側面１２ｄの近傍に平行に配置される。そのため、信号端子１８２ａは上述したドライバ回路基板２２の側面１２ｄに対応する辺付近の領域に配置され、高電圧系の制御端子から十分な距離を保つことができる。なお、ドライバ回路基板２２において、フラットケーブル２３はドライバ回路基板２２の側面１２ｃに対応する辺に配置されるが、制御端子からの影響が少なくなるように、制御端子から離れた側面１２ｄ近傍の基板上に接続されている。これにより、ドライバ回路基板２２上において、低電圧信号用のパターンと高電圧信号用のパターンとを容易に分離させることができる。
　また、低電圧系の制御回路基板２０を、隔壁１０ｃで分離した上部収納空間に配置すると共に、フラットケーブル２３を細長いスリット状の開口１０ｄを介して下部収納空間から引き込むことにより、制御回路基板２０へのノイズの影響を低減している。このように、本実施の形態の電力変換装置２００では、ノイズ対策が十分に図られている。
　また、本実施の形態の電力変換装置２００は、流路形成体１２にコンデンサモジュール５００およびパワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗを配置し、バスバーアッセンブリ８００、基板等の必要な部品を固定する作業を下から順に行えるように構成となっているため、生産性と信頼性が向上する。
　図３２は電力変換装置２００の断面を示す図であり、電力変換装置２００を配管１３，１４方向から見た断面図である。流路形成体１２に形成された開口４０２ａ～４０２ｃは、パワーモジュール３００Ｖ，３００Ｕ，３００Ｗのモジュールケース３０４に設けられたフランジ３０４ｂによって塞がれる。なお、図示は省略したが、フランジ３０４ｂと流路形成体１２との間にはシール材が設けられ、気密性が確保されている。パワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗは、放熱用のフィン３０５が設けられた放熱面領域が流路１９内に配置され、フィン３０５が設けられていない下端部分は、下カバー４２０に形成された凸部４０６の内側窪みの内部に収納されている。これにより、フィン３０５が形成されていない空間に冷却水が流れ込むのを、防止することができる。本実施の形態の電力変換装置２００では、図３２に示すように比較的に重量の重いコンデンサモジュール５００を電力変換装置２００の下部中央に配置しているため、電力変換装置２００の重心バランスが良く、振動が加わった際に電力変換装置２００が暴れ難い。
　図３３は、本実施の形態の電力変換装置２００を車両に搭載した場合の配置を説明する図である。図３３は、エンジンルーム１０００内における配置を示したものであり、同一図内においてＡ～Ｃの３つのレイアウトパターンについて示した。図示下側は車両前方に対応しており、エンジンルーム１０００の前方側にはラジエータ１００１が配置されている。ラジエータ１００１の後方には、モータジェネレータＭＧ１を内蔵するトランスミッションＴＭが配置されている。また、信号用のコネクタ２１は、エンジンルーム１０００内の車両信号ハーネスに接続される。なお、図３３ではバッテリ１３６は図示されていないが、バッテリ１３６は重量物であるため一般的に車両中央付近、すなわちエンジンルーム１０００よりも車両後方に配置される。
　電力変換装置２００と車両側との接続については、冷却水に関する配管１３，１４、モータジェネレータＭＧ１へ交流電力を供給するための交流コネクタ１８７、および車両側に設けられた上位制御回路に接続される通信用コネクタ２１の配置が関係してくる。本実施の形態では、流路形成体１２の側面１２ｄの側に交流コネクタ１８７および配管１３，１４を配置し、側面１２ｂに信号用コネクタ２１を配置し、側面１２ｃに直流コネクタ１３８を配置するようにした。また、交流コネクタ１８７から引き出される交流配線１８７ａは、配管１３，１４の間を通って電力変換装置２００の下側に引き出されている。同様に、直流コネクタ１３８の直流配線１３８ａも電力変換装置２００の下側に引き出されている。
　図３３のレイアウトパターンＡ～Ｃのいずれの場合も、電力変換装置２００はトランスミッションＴＭよりも上方に配置される。また、流路形成体１２の流路１９にはラジエータ１００１の冷却水が供給される。そのため、電力変換装置２００の配置を考える際には、冷却配管および交流配線１８７ａの作業性を考慮すると、配管１３，１４および交流コネクタ１８７が設けられている側面１２ｄを、ラジエータ１００１またはトランスミッションＴＭの方向に向けて配置するのが好ましい。さらに、直流電源であるバッテリ１３６はエンジンルーム１０００よりも後方に設けられているので、直流配線１３８ａの引き回しを考慮すると、直流コネクタ１３８が装着される側面１２ｃを後方に向けて配置するのが好ましい。
　電力変換装置２００をエンジンルーム１０００内に配置する場合、図３３に示す３つのレイアウトパターンＡ～Ｃが考えられる。そして、上述したラジエータ１００１，バッテリ１３６およびトランスミッションＴＭとの接続関係を考慮すると、レイアウトパターンＡでは側面１２ｄをトランスミッションＴＭの方向に向けて配置するのが良く、レイアウトパターンＢ，Ｃでは、側面１２ｄをラジエータ１００１の方向に向けて配置するのが良い。
　レイアウトパターンＡでは、直流コネクタ１３８、交流コネクタ１８７および信号用コネクタ２１は配線レイアウトの点で好ましい方向に向いている。また、配管１３，１４はトランスミッションＴＭの方向を向いているので、冷却配管をラジエータ１００１の方向に曲げる必要があるが、交流配線１８７ａが交流コネクタ１８７から下方に引き出されているので、冷却配管と交流配線１８７ａとの干渉を避けることができ、作業性の悪化も防止できる。
　レイアウトパターンＢの場合には、配管１３，１４、交流コネクタ１８７および信号用コネクタ２１は好ましい方向に向いている。また、直流コネクタ１３８は車両側方を向いているが、直流コネクタ１３８から下方に引き出された直流配線１３８ａを後方に引き回すだけで良いので、作業性の低下は避けられる。
　レイアウトパターンＣの場合には、冷却配管のレイアウトを優先し、側面１２ｄをラジエータ１００１の方向に向けて配置されている。この場合、交流配線１８７ａをトランスミッションＴＭの方向に引き回すが、交流配線１８７ａは配管１３，１４の間を通って下方に引き出されているので、交流配線１８７ａと冷却配管とが干渉するようなことはない。そのため、配管作業および配線作業に支障が出ることはない。
　このように、本実施の形態の電力変換装置２００では、配管１３，１４、直流コネクタ１３８、交流コネクタ１８７および信号用コネクタ２１の配置が、エンジンルーム１０００に配置する上で好ましい配置となっている。そのため、レイアウトパターンＡ～Ｃのように種々の状況に対応でき、車載性に優れた電力変換装置２００を提供することができる。
　なお、上述した実施の形態では、パワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗは、パワー半導体素子を導体板で挟持したユニットを、フィン３０５が形成された放熱面を表裏両面に有するモジュールケース３０４に収納した構成となっている。そのため、パワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗを流路１９に設ける際には、流路の中央に配置するようにした。しかし、パワーモジュールの配置方法は上述したものに限らず種々の配置が可能である。
　図３４および図３５に示す変形例は、モジュールケースの片面のみが放熱面を構成するパワーモジュールの場合の配置方法を示したものである。パワーモジュール３０１Ｕ～３０１Ｗは上述したパワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗに対応するものであり、扁平状のパワーモジュールの片面のみに放熱用のフィン３０５が形成されている。
　図３４の場合には、パワーモジュール３０１Ｖ，３０１Ｕ，３０１Ｗが流路区間１９ａ～１９ｃの内周面、すなわちコンデンサモジュール５００を囲む壁面に密着するようにそれぞれ配置されている。冷却水はフィン３０５が形成されている放熱面に沿って流れる。一方、図３５に示す例では、図３４の場合とは逆に、パワーモジュール３０１Ｖ，３０１Ｕ，３０１Ｗが流路区間１９ａ～１９ｃの外周面に密着するようにそれぞれ配置されている。
　なお、図３４，３５に示す変形例ではパワーモジュール３０１Ｕ～３０１Ｗの全体を流路１９内に配置したが、図３６に示す変形例のように放熱面のみを流路１９内に露出するように配置するようにしてもよい。図３６に示す例では、放熱板３０１０上にパワー半導体素子が設けられ、その放熱板３０１０の裏面側にフィン３０５が形成されるような構成となっているが、図３４，３５に示すようにケーシングで覆われた構成でも同じように配置することができる。
　以上説明したように、本実施の形態に記載の電力変換装置２００は以下のような作用効果を奏する。
　電力変換装置２００は、３相インバータ回路１４０の３つの相毎にそれぞれ設けられ、直列回路１５０を内蔵する扁平状の半導体モジュールであるパワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗと、電装品を収納する収納空間４０５、および該収納空間４０５を囲むように形成された冷媒流路を有する直方体形状の流路形成体１２と、を備える。そして、冷媒流路である流路１９は、流路形成体１２の側面１２ａに沿って設けられた流路区間１９ａ、側面１２ａの一方の側に隣接する側面１２ｂに沿って設けられ、流路区間１９ａの一端に接続している流路区間１９ｂ、および側面１２ａの他方の側に隣接する側面１２ｃに沿って設けられ、流路区間１９ａの他端に接続している流路区間１９ｃを有する。さらに、パワーモジュール３００Ｖは側面１２ａに対して平行となるように流路区間１９ａに配置され、パワーモジュール３００Ｕは側面１２ｂに対して平行となるように流路区間１９ｂに配置され、パワーモジュール３００Ｗは側面１２ｃに対して平行となるように流路区間１９ｃに配置されている。
　そのため、３つのパワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗは収納空間４０５をコの字形状に囲み、流路形成体１２の平面視形状を略正方形にすることが可能となる。それにより、流路形成体１２をより小さくすることができ、電力変換装置２００の小型化を図ることができる。
　上述したしたように、ハイブリッド自動車等においては、電力変換装置はエンジンルーム内に載置される場合が多く、エンジンや走行用モータから発生する熱により、電力変換装置の雰囲気温度がかなり高くなる。そのため、車載用の電力変換装置においては、半導体素子を内蔵するパワーモジュールだけでなく、電力変換装置に含まれる他の電装部品の冷却も必要となる場合がある。
　本実施の形態では、例えばコンデンサモジュール５００のような電装品を流路１９により３面を囲まれた収納空間４０５に収納することにより、電装品自体が発生する熱を効率良く放熱するだけでなく、周囲環境から電装品への熱侵入も防止することができる。
　また、配管１３，１４を一面１２ｄに設けたことにより、配管１３，１４の圧入作業がし易くなるとともに、車両側の冷却配管との接続作業がし易くなる。また、流入開口１２ｇから流路区間１９ｂまで、および流路区間１９ｃから流出開口１２ｈまでの流路が直線状となるため、その区間における圧損を低減することができる。
　さらに、パワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗの交流出力端子に接続され、かつ、収納空間４０５の上方を通って流路形成体１２の側面１２ｄに引き出されるバスバー８０２Ｕ～８０２Ｗを設けるようにした。それにより、流路形成体１２の側面から突出して設けられる部材、すなわち、バスバー８０２Ｕ～８０２Ｗに接続される交流コネクタ８０７と配管１３，１４が一つの面１２ｄに集約されるため、電力変換装置２００が小型化できる。また、車両に搭載する際の冷却配管や交流配線のレイアウトがし易くなり、車載性が向上する。また、バスバー８０２Ｕ～８０２Ｗを、流路１９を跨ぐことなく、空きスペースである側面１２ｄに引き回すようにしているので、バスバー８０２Ｕ～８０２Ｗの絶縁性向上が図れる。また、バスバー８０２Ｕ～８０２Ｗのコネクタ部とパワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗとの距離が遠ざかるので、コネクタ部で発生する熱がパワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗに伝熱されるのを低減することができる。
　また、重量物であるコンデンサモジュール５００を、流路形成体１２のほぼ中央に形成され、流路１９により３面を囲まれた収納空間４０５に収納することにより、外部からコンデンサモジュール５００への熱侵入を防止することができる。また、重量物が流路形成体１２に配置されるため重心バランスが良くなり、外部から振動が加わった場合の電力変換装置２００の暴れを防止できる。さらに、コンデンサモジュール５００と３つのパワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗとの接続関係を同等とすることができ、電流の出し入れがし易くなる。
　３つのバスバー８０２Ｕ～８０２Ｗに接続される交流インターフェイス１８５を側面１２ｄの側に設けたので、冷却配管接続箇所と交流配線接続箇所とが同一面に集約され、コンパクトにまとめることができる。また、交流インターフェイス１８５に接続される交流コネクタ１８７から、冷媒流入口（開口１２ｇ）と冷媒流出口（開口１２ｈ）との間を通って流路形成体１２の底面方向に交流配線１８７ａを延在させたことにより、車載性の向上を図った。また、交流コネクタ１８７と配管１３，１４とが同一側面１２ｄに配置されるが、交流配線１８７ａが配管１３，１４の間を底面方向に延在しているので、作業性が良く、冷却配管および交流配線の引き回しがし易い。
　また、バスバー８０２Ｕ～８０２Ｗを流れる電流を検出するセンサ素子が側面１２ｄの延在方向に沿って配置されるように、電流センサモジュール１８０を配置したので、弱電系のセンサ信号線を、強電系のパワーモジュール３００Ｕ～３００Ｗから離して配線でき、ノイズの影響を低減することができる。
　上述した各実施形態はそれぞれ単独に、あるいは組み合わせて用いてもよい。それぞれの実施形態での効果を単独あるいは相乗して奏することができるからである。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
　本出願は日本国特許出願２０１０－１４０７２４号（２０１０年６月２１日出願）を基礎として、その内容は引用文としてここに組み込まれる。
 

Claims (15)

  1. 　電力変換装置であって、
    　３相インバータ回路の３つの相毎にそれぞれ設けられ、上下アーム直列回路を内蔵する第１、第２、第３の半導体モジュールと、
    　電装品収納空間および該電装品収納空間を囲むように形成された冷媒流路を有する直方体形状の流路形成筐体と、を備え、
    　前記冷媒流路は、前記流路形成筐体の第１の側面に沿って設けられた第１の流路、前記第１の側面の一方の側に隣接する第２の側面に沿って設けられ、前記第１の流路の一端に接続している第２の流路、および前記第１の側面の他方の側に隣接する第３の側面に沿って設けられ、前記第１の流路の他端に接続している第３の流路を有し、
    　前記第１の半導体モジュールは前記第１の側面に対して平行となるように前記第１の流路に配置され、
    　前記第２の半導体モジュールは前記第２の側面に対して平行となるように前記第２の流路に配置され、
    　前記第３の半導体モジュールは前記第３の側面に対して平行となるように前記第３の流路に配置されている電力変換装置。
  2. 　請求項１に記載の電力変換装置において、
    　前記流路形成筐体の第４の側面に形成された冷媒流入口および冷媒流出口と、
    　前記冷媒流入口と前記第２の流路とを連通する第１の連通路と、
    　前記冷媒流出口と前記第３の流路とを連通する第２の連通路と、をさらに備え、
    　前記冷媒流入口から供給された冷媒が、前記第２の流路、前記第１の流路、前記第３の流路の順に流れ、前記冷媒流出口から排出されるように構成した電力変換装置。
  3. 　請求項１または２に記載の電力変換装置において、
    　前記第１、第２、第３の半導体モジュールのそれぞれの交流出力端子に接続され、かつ、前記電装品収納空間の上方を通って前記流路形成筐体の第４の側面の側に引き出される第１、第２、第３のバスバーをそれぞれ設けた電力変換装置。
  4. 　請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電力変換装置において、
    　前記３相インバータ回路の直流入力側に設けられる平滑用コンデンサをさらに備え、
    　前記平滑用コンデンサを前記電装品収納空間に配置した電力変換装置。
  5. 　請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電力変換装置において、
    　前記第１の半導体モジュールの少なくとも一部が前記第２および第３の半導体モジュールによって挟まれた領域に配置されるように、前記第１の流路を形成した電力変換装置。
  6. 　請求項５に記載の電力変換装置において、
    　冷媒の流れを調整するための助走区間を、前記第１の連通路の前記第２の流路側および前記第２の連通路の前記第３の流路側にそれぞれ形成し、
    　前記第１および第４の側面の幅寸法と前記第２および第３の側面の幅寸法との比が所定値となるように、前記領域に前記第１の半導体モジュールが進入する寸法を前記第１、第２の連通路の長さに応じて設定した電力変換装置。
  7. 　請求項３に記載の電力変換装置において、
    　前記第１、第２、第３のバスバーに交流コネクタを接続するためのコネクタ接続部を、前記第４の側面の側に配置した電力変換装置。
  8. 　請求項７に記載の電力変換装置において、
    　前記コネクタ接続部に接続され、前記冷媒流入口と前記冷媒流出口との間を通って前記流路形成筐体の底面方向に延在する交流配線を有する交流コネクタをさらに備えた電力変換装置。
  9. 　請求項３に記載の電力変換装置において、
    　前記第１、第２、第３のバスバーを流れる電流をそれぞれ検出する第１、第２、第３の電流センサを、前記第４の側面の延在方向に沿って配置した電力変換装置。
  10. 　請求項３に記載の電力変換装置において、
    　前記第１、第２、第３のパワーモジュールを駆動する駆動信号を出力し、かつ前記第１、第２、第３のバスバーの上方に配置されたドライバ回路基板をさらに備え、
    　前記第１、第２、第３のパワーモジュールは、前記ドライバ回路基板の駆動信号を伝達する制御端子部を有し、
    　前記制御端子部は、前記ドライバ回路基板まで延ばされ、かつ前記ドライバ回路基板と接続される電力変換装置。
  11. 　電力変換装置であって、
    　平滑用コンデンサモジュールと、
    　前記平滑用コンデンサモジュールに並列に接続され直流電力から交流電力にあるいは交流電力から直流電力に変換するために上下アームを備えるＵ相直列回路とＶ相直列回路とＷ相直列回路をそれぞれ並列接続して構成したブリッジ回路と、
    　前記ブリッジ回路を冷却する冷却媒体を流す冷媒流路を形成した冷却流路形成体とを備え、
    　前記冷却流路形成体には、四角形の一辺側に前記冷却媒体の出入り口が形成され、前記四角形の他の三辺側に前記冷却媒体を流す前記冷媒流路が形成され、
    　前記他の三辺のそれぞれの辺側に位置するそれぞれの冷媒流路に、前記Ｕ相直列回路と前記Ｖ相直列回路と前記Ｗ相直列回路の１つが配置された電力変換装置。
  12. 　電力変換装置であって、
    　平滑用コンデンサモジュールと、
    　前記平滑用コンデンサモジュールに並列に接続され直流電力から交流電力にあるいは交流電力から直流電力に変換するために上下アームを備えるＵ相直列回路とＶ相直列回路とＷ相直列回路をそれぞれ並列接続して構成したブリッジ回路と、
    　前記ブリッジ回路を冷却する冷却媒体を流す冷媒流路を形成した冷却流路形成体とを備え、
    　四角形の内側に前記平滑用コンデンサモジュールが配置され、
    　前記冷却流路形成体には、四角形の一辺側に前記冷却媒体の出入り口が形成され、前記四角形の他の三辺側の前記平滑用コンデンサモジュールの外周に前記冷媒流路が形成され、
    　前記他の三辺のそれぞれの辺側に位置する冷媒流路にそれぞれ前記Ｕ相直列回路と前記Ｖ相直列回路と前記Ｗ相直列回路の１つが配置され、
    　前記平滑用コンデンサモジュールは、その内部に設けられそれぞれ並列に接続された複数のフィルムコンデンサと、前記Ｕ相直列回路と前記Ｖ相直列回路と前記Ｗ相直列回路にそれぞれ接続されるＵ相端子とＶ相端子とＷ相端子と、を有している電力変換装置。
  13. 　電力変換装置であって、
    　平滑用コンデンサモジュールと、
    　前記平滑用コンデンサモジュールに並列に接続され直流電力から交流電力にあるいは交流電力から直流電力に変換するために上下アームを備えるＵ相直列回路とＶ相直列回路とＷ相直列回路をそれぞれ並列接続して構成したブリッジ回路と、
    　前記ブリッジ回路を冷却する冷却媒体を流す冷媒流路を形成した冷却流路形成体とを備え、
    　四角形の内側に前記平滑用コンデンサモジュールが配置され、
    　前記冷却流路形成体には、四角形の一辺側に前記冷却媒体の出入り口が形成され、前記四角形の他の三辺側の前記平滑用コンデンサモジュールの外周であって、前記四角形の一辺とは反対の側に寄った位置にそれぞれ前記冷媒流路が形成され、
    　前記それぞれの辺に位置する各冷媒流路にそれぞれ前記Ｕ相直列回路と前記Ｖ相直列回路と前記Ｗ相直列回路の１つが配置され、
    　前記平滑用コンデンサモジュールは、その内部に設けられそれぞれ並列に接続された複数のフィルムコンデンサと、前記Ｕ相直列回路と前記Ｖ相直列回路と前記Ｗ相直列回路にそれぞれ接続されるＵ相端子とＶ相端子とＷ相端子と、直流電源に接続されるための電源端子と、を有し、前記Ｕ相端子と前記Ｖ相端子と前記Ｗ相端子はそれぞれ前記四角形の一辺とは反対の側に寄った位置に配置され、前記電源端子は前記四角形の一辺の側に配置されている電力変換装置。
  14. 　請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の電力変換装置において、
    　前記Ｕ相直列回路と前記Ｖ相直列回路と前記Ｗ相直列回路がそれぞれ有する上下アームの接続点から出力される交流電流を検出する電流センサをさらに設け、前記電流センサを前記四角形の一辺側に寄せて配置した電力変換装置。
  15. 　請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の電力変換装置において、
    　前記Ｕ相直列回路と前記Ｖ相直列回路と前記Ｗ相直列回路は、それぞれ両面に冷却面を有する各金属ケースに収納され、
    　各金属ケースから突出するようにして、前記直列回路と前記平滑用コンデンサモジュールとを接続する積層構造の直流端子と、前記直列回路の上下アームの接続点に接続された交流端子と、前記上下アームのスイッチング動作を制御するための制御端子部と、が設けられ、
    　前記四角形の一辺側に３相交流を出力する交流出力コネクタが配置され、
    　前記四角形の一辺側であって前記交流出力コネクタの両側に前記冷却媒体の取り込みあるいは排出のための冷却パイプを設けた電力変換装置。
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