(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、
前記ケースに搭載され、複数のパワー半導体素子を備えたパワーモジュールと、
前記パワーモジュールに搭載され、前記ケースに固定された金属板と、
前記金属板の上に配置された、前記パワー半導体素子を制御するための制御回路基板と、
前記制御回路基板上に配置された制御コネクタと、
バッテリと電気的に接続される直流入力端子と、を備え、
トランスミッションまたはモータが下部に備えられており、
前記バッテリと前記直流入力端子をつなぐコネクタが上部に備えられており、
前記金属板は、該金属板上に配置された前記制御回路基板と概略平行な第一の部分と、前記第一の部分の面に対して概略垂直な第二の部分と、該第二の部分と接続され前記制御回路基板と概略平行に前記制御コネクタを覆うように形成された第三の部分とを有し、
前記金属板の一部が前記制御回路基板と前記直流入力端子との間の空間に配置されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置であって、
前記直流入力端子には、バッテリ負極側接続端子部とバッテリ正極側接続端子部とがあり、
前記直流入力端子の各々が電波吸収体により覆われていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項１記載の電力変換装置であって、
前記直流入力端子と前記金属板の第二の部分との間に誘電材料が挿入されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項１記載の電力変換装置であって、
前記制御回路基板と前記直流入力端子との間の空間に、前記ケースの一部が挿入されていることを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バッテリ等の直流電力から交流電力を生成するインバータ等の電力変換装置は、スイッチング素子を含む主回路と、スイッチング素子を駆動する駆動回路と、平滑化コンデンサと、駆動回路等へ送る動作信号を生成する制御回路等を備えて構成される。
【０００３】
スイッチング素子は直流電源を高速にスイッチングする際、急激な電圧・電流の変化に伴ってサージ電流・電圧が生じ、電磁ノイズの発生源となる。一般的に、パワー半導体素子のスイッチングノイズの影響を防ぐため、ノイズ源であるバスバーと制御回路基板との間に遮蔽部材を設けている。このような課題を解決するための構造の一例として、特許文献１（特開平２０‐１２５２４０号）には、「金属ケースと、金属ケースに搭載され複数のパワー半導体素子を備えたパワーモジュールと、パワーモジュールの上に配置され金属ケースに固定された一部屈曲した金属板と、金属板の上に配置された放熱シートと、放熱シートの上に配置されたパワー半導体素子を制御するための制御回路を備えた駆動回路基板とから構成される電力変換装置」が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２０‐１２５２４０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された電力変換装置によっては、金属板の一部が屈曲しており、その一部が電力を供給するバスバーと駆動回路基板との間に位置している構成により、駆動回路基板の誤動作を防ぐことができる。しかし、制御回路基板とバスバーとの間の電磁結合を防ぐことはできないため、バスバーと制御回路基板との電磁結合により、制御回路基板に電磁ノイズが伝搬し、外部への電磁放射が増大するという問題がある。
また、車両部品の小型化や、電力変換装置とモータをつなぐＡＣケーブルを短くするため、これまで別筺体であったトランスミッションやモータ内に、１つのモジュールとして電力変換装置が組込まれる傾向がある。ここで、図２５は、本実施形態に係る電力変換装置の設置場所を説明するための図である。
さらに、モジュールの外部から配線されるＤＣケーブルと接続されるケースの開口部は、車両の組立作業性を良くするため、電力変換装置の上部に取り付けられる。これにより、底面から順にパワーモジュールと駆動回路基板と金属板と制御回路基板とが積層されて実装される電力変換装置においては、バスバーが制御回路に対して垂直に横切るように近接して実装されるため、バスバーと制御回路との電磁結合により制御回路基板にノイズが伝搬し、外部への電磁放射が増大するという問題がある。
【０００６】
本発明は上記の問題を解決するものである。また、外部機器と接続される制御配線を伝搬して装置内に混入するノイズ電流または電圧を安価且つ小型に抑制する構造を備えた電力変換装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば次のとおりである。
（１）ケースと、前記ケースに搭載され、複数のパワー半導体素子を備えたパワーモジュールと、前記パワーモジュールに搭載され、前記ケースに固定された金属板と、前記金属板の上に配置された、前記パワー半導体素子を制御するための制御回路基板と、バッテリと電気的に接続される直流入力端子と、を備え、トランスミッションまたはモータが下部に備えられており、前記バッテリと前記直流入力端子をつなぐコネクタが上部に備えられており、前記金属板は屈曲しており、前記制御回路基板と前記直流入力端子との間の空間に、屈曲した金属板の一部が配置されていることを特徴とする電力変換装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、パワー半導体素子のスイッチングノイズに起因する放射ノイズを低減する安価で且つ小型の電力変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ハイブリッド自動車の制御ブロックを示す図である。
【図２】インバータ部の電気回路構成を説明する図である。
【図３】本実施形態に係る電力変換装置の設置場所を説明するための分解斜視図である。
【図４】本実施形態に係る電力変換装置の全体構成を各構成要素に分解した斜視図である。
【図５】流路を有する冷却ジャケットの下面図である。
【図６】（ａ）は本実施形態のパワーモジュールの斜視図であり、（ｂ）は本実施形態のパワーモジュールの断面図である。
【図７】（ａ）はモジュールケースと絶縁シートと第一封止樹脂と第二封止樹脂を取り除いた内部断面図であり、（ｂ）は内部斜視図である。
【図８】（ａ）は図７（ｂ）の構造の分解図であり、（ｂ）はパワー半導体モジュールの回路図である。
【図９】（ａ）はインダクタンスの低減効果を説明する回路図であり、（ｂ）はインダクタンスの低減作用を説明するための電流の流れを示す斜視図である。
【図１０】（ａ）は補助モールド体の斜視図であり、（ｂ）は補助モールド体の透過図である。
【図１１】本実施形態のコンデンサモジュールの分解斜視図である。
【図１２】（ａ）は冷却ジャケットにパワーモジュールとコンデンサモジュールとバスバーモジュールを組み付けた外観斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の点線囲み部の拡大図である。
【図１３】パワーモジュールとコンデンサモジュールを組み付けた冷却ジャケットとバスバーモジュールの分解斜視図である。
【図１４】保持部材を除いたバスバーモジュールの外観斜視図である。
【図１５】パワーモジュールとコンデンサモジュールとバスバーモジュールと補機用パワーモジュールを組み付けた冷却ジャケットの外観斜視図である。
【図１６】制御回路基板と金属ベース板を分離した電力変換装置の分割斜視図である。
【図１７】図１６のＢ面で切り取った電力変換装置をＣ方向から見た断面図である。
【図１８】本発明の第１の実施形態における電力変換装置を示す図である。
【図１９】（ａ）は直流接続端子部近くに壁を形成するときの解析モデルを示す図であり、（ｂ）は壁を形成しないときの解析モデルを示す図である。
【図２０】（ａ）はシールド有の場合の解析結果を示す図であり、（ｂ）はシールド無の場合の解析結果を示す図である。
【図２１】本発明の第２の実施形態における電力変換装置の断面図の一例を示す図である。
【図２２】本発明の第３の実施形態における電力変換装置の断面図の一例を示す図である。
【図２３】本発明の第４の実施形態における電力変換装置の断面図の一例を示す図である。
【図２４】（ａ）（ｂ）は、本実施形態における電力変換装置の断面図の一例を示す図である。
【図２５】は、本実施形態に係る電力変換装置の設置場所を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本実施形態に係る電力変換装置２００は、ハイブリッド用の自動車や純粋な電気自動車に適用可能であるが、代表例として、ハイブリッド自動車に適用した場合における制御構成と回路構成について、図１と図２を用いて説明する。
【００１１】
図１は、ハイブリッド自動車の制御ブロックを示す図である。
本実施形態に係る電力変換装置では、車両駆動用電機システムに用いられ、搭載環境や動作的環境などが大変厳しい車両駆動用インバータ装置を例に挙げて説明する。なお、本実施形態の構成は、自動車やトラックなどの車両駆動用電力変換装置として最適であるが、これら以外の電力変換装置、例えば電車や船舶、航空機などの電力変換装置、さらに工場の設備を駆動する電動機の制御装置として用いられる産業用電力変換装置、或いは家庭の太陽光発電システムや家庭の電化製品を駆動する電動機の制御装置に用いられたりする家庭用電力変換装置に対しても適用可能である。
【００１２】
図１において、ハイブリッド電気自動車（以下、「ＨＥＶ」と記述する）１１０は１つの電動車両であり、２つの車両駆動用システムを備えている。その１つは、内燃機関であるエンジン１２０を動力源としたエンジンシステムである。エンジンシステムは、主としてＨＥＶの駆動源として用いられる。もう１つは、モータジェネレータ１９２，１９４を動力源とした車載電機システムである。車載電機システムは、主としてＨＥＶの駆動源及びＨＥＶの電力発生源として用いられる。モータジェネレータ１９２，１９４は例えば同期機あるいは誘導機であり、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ので、ここではモータジェネレータと記す。
【００１３】
車体のフロント部には前輪車軸１１４が回転可能に軸支され、前輪車軸１１４の両端には１対の前輪１１２が設けられている。車体のリア部には後輪車軸が回転可能に軸支され、後輪車軸の両端には１対の後輪が設けられている（図示省略）。本実施形態のＨＥＶでは、いわゆる前輪駆動方式を採用しているが、この逆、すなわち後輪駆動方式を採用しても構わない。前輪車軸１１４の中央部には前輪側デファレンシャルギア（以下、「前輪側ＤＥＦ」と記述する）１１６が設けられている。前輪側ＤＥＦ１１６の入力側にはトランスミッション１１８の出力軸が機械的に接続されている。トランスミッション１１８の入力側にはモータジェネレータ１９２の出力側が機械的に接続されている。モータジェネレータ１９２の入力側には動力分配機構１２２を介してエンジン１２０の出力側及びモータジェネレータ１９４の出力側が機械的に接続されている。
【００１４】
インバータ部１４０，１４２は、直流コネクタ１３８を介してバッテリ１３６と電気的に接続される。バッテリ１３６とインバータ部１４０，１４２との相互において電力の授受が可能である。本実施形態では、モータジェネレータ１９２及びインバータ部１４０からなる第１電動発電ユニットと、モータジェネレータ１９４及びインバータ部１４２からなる第２電動発電ユニットとの２つを備え、運転状態に応じてそれらを使い分けている。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１９２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電動発電ユニット又は第２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。
【００１５】
バッテリ１３６はさらに補機用のモータ１９５を駆動するための電源としても使用される。補機としては例えば、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からインバータ部４３に直流電力が供給され、インバータ部４３で交流の電力に変換されてモータ１９５に供給される。インバータ部４３は、インバータ部１４０や１４２と同様の機能を持ち、モータ１９５に供給する交流の位相や周波数、電力を制御する。モータ１９５の容量がモータジェネレータ１９２や１９４の容量より小さいので、インバータ部４３の最大変換電力がインバータ部１４０や１４２より小さいが、インバータ部４３の回路構成は基本的にインバータ部１４０や１４２の回路構成と同じである。なお、電力変換装置２００は、インバータ部１４０、インバータ部１４２、インバータ部４３に供給される直流電流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。
【００１６】
次に、図２を用いてインバータ部１４０やインバータ部１４２あるいはインバータ部４３の電気回路構成を説明する。なお、図２では、代表例としてインバータ部１４０の説明を行う。
【００１７】
インバータ回路１４４は、上アームとして動作するＩＧＢＴ３２８（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）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、からなる上下アーム直列回路１５０をモータジェネレータ１９２の電機子巻線の各相巻線に対応して３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）分を設けている。それぞれの上下アーム直列回路１５０は、その中点部分（中間電極１６９）から交流端子１５９及び交流コネクタ１８８を通してモータジェネレータ１９２への交流電力線（交流バスバー）１８６と接続する。
【００１８】
上アームのＩＧＢＴ３２８のコレクタ電極１５３は正極端子（Ｐ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の電極に、下アームのＩＧＢＴ３３０のエミッタ電極は負極端子（Ｎ端子）１５８を介してコンデンサモジュール５００の負極側にコンデンサ電極にそれぞれ電気的に接続されている。また、正極端子（Ｐ端子）１５７と冷却ジャケット１２の間と、負極端子（Ｎ端子）１５８と冷却ジャケット１２の間にバイパスコンデンサ５２１ａと５２１ｂが電気的に接続されている。
【００１９】
制御部１７０は、インバータ回路１４４を駆動制御するドライバ回路１７４と、ドライバ回路１７４へ信号線１７６を介して制御信号を供給する制御回路１７２と、を有している。ＩＧＢＴ３２８やＩＧＢＴ３３０は、制御部１７０から出力された駆動信号を受けて動作し、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する。この変換された電力は、モータジェネレータ１９２の電機子巻線に供給される。
【００２０】
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ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ）を用いてもよいが、この場合はダイオード１５６やダイオード１６６は不要となる。コンデンサモジュール５００は、正極側コンデンサ端子５０６と負極側コンデンサ端子５０４と直流コネクタ１３８を介して電気的に接続されている。なお、インバータ部１４０は、直流正極端子３１４を介して正極側コンデンサ端子５０６と接続され、かつ直流負極端子３１６を介して負極側コンデンサ端子５０４と接続される。
【００２１】
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。マイコンには入力情報として、モータジェネレータ１９２に対して要求される目標トルク値、上下アーム直列回路１５０からモータジェネレータ１９２の電機子巻線に供給される電流値、及びモータジェネレータ１９２の回転子の磁極位置が入力されている。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から信号線１８２を介して出力された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１９２に設けられた回転磁極センサ（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３相の電流値を検出する場合を例に挙げて説明するが、２相分の電流値を検出するようにしても構わない。
【００２２】
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１９２のｄ，ｑ軸の電流指令値を演算し、この演算されたｄ，ｑ軸の電流指令値と、検出されたｄ，ｑ軸の電流値との差分に基づいてｄ，ｑ軸の電圧指令値を演算し、この演算されたｄ，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、信号線１７６を介してドライバ回路１７４に出力する。
【００２３】
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。
【００２４】
また、制御部１７０は、異常検知（過電流、過電圧、過温度など）を行い、上下アーム直列回路１５０を保護している。このため、制御部１７０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エミッタ電極１５５及び信号用エミッタ電極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，ＩＧＢＴ３２８３３０を過電流から保護する。上下アーム直列回路１５０に設けられた温度センサ（不図示）からは上下アーム直列回路１５０の温度の情報がマイコンに入力されている。また、マイコンには上下アーム直列回路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。
【００２５】
図３は、本実施形態に係る電力変換装置２００の設置場所を説明するための分解斜視図を示す。 
本実施形態に係る電力変換装置２００は、トランスミッション１１８を収納するためのアルミニウム製の筐体１１９に固定される。電力変換装置２００は、底面及び上面の形状を略長方形としたことで、車両への取り付けが容易となり、また生産し易い効果がある。冷却ジャケット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、冷却媒体によって冷却する。また、冷却ジャケット１２は、筐体１１９に固定され、かつ筐体１１９との対向面に入口配管１３と出口配管１４が形成されている。入口配管１３と出口配管１４が筐体１１９に形成された配管と接続されることにより、トランスミッション１１８を冷却するための冷却媒体が、冷却ジャケット１２に流入及び流出する。
【００２６】
ケース１０は、電力変換装置２００を覆って、かつ筐体１１９側に固定される。ケース１０の底は、制御回路１７２を実装した制御回路基板２０と対向するように構成される。またケース１０は、ケース１０の底から外部に繋がる第１開口２０２と第２開口２０４を、ケース１０の底面に形成する。コネクタ２１は、制御回路基板２０に接続されており、外部からの各種信号を当該制御回路基板２０に伝送する。バッテリ負極側接続端子部５１０とバッテリ正極側接続端子部５１２は、バッテリ１３６とコンデンサモジュール５００とを電気的に接続する。
【００２７】
コネクタ２１とバッテリ負極側接続端子部５１０とバッテリ正極側接続端子部５１２は、ケース１０の底面に向かって延ばされ、コネクタ２１は第１開口２０２から突出し、かつバッテリ負極側接続端子部５１０及びバッテリ正極側接続端子部５１２は第２開口２０４から突出する。ケース１０には、その内壁の第１開口２０２及び第２開口２０４の周りにシール部材（不図示）が設けられる。 
コネクタ２１等の端子の勘合面の向きは、車種により種々の方向となるが、特に小型車両に搭載しようとした場合、エンジンルーム内の大きさの制約や組立性の観点から勘合面を上向きにして出すことが好ましい。特に、本実施形態のように、電力変換装置２００が、トランスミッション１１８の上方に配置される場合には、トランスミッション１１８の配置側とは反対側に向かって突出させることにより、作業性が向上する。また、コネクタ２１は外部の雰囲気からシールする必要があるが、コネクタ２１に対してケース１０を上方向から組付ける構成となることで、ケース１０が筐体１１９に組付けられたときに、ケース１０と接触するシール部材がコネクタ２１を押し付けることができ、気密性が向上する。
【００２８】
図４は、本実施形態に係る電力変換装置の全体構成を各構成要素に分解した斜視図である。
【００２９】
冷却ジャケット１２には、流路１９が設けられ、該流路１９の上面には、開口部４００a〜４００ｃが冷媒の流れ方向４１８に沿って形成され、かつ開口部４０２a〜４０２ｃが冷媒の流れ方向４２２に沿って形成される。開口部４００a〜４００ｃがパワーモジュール３００a〜３００ｃによって塞がれる様に、かつ開口部４０２a〜４０２ｃがパワーモジュール３０１a〜３０１ｃによって塞がれる。
【００３０】
また、冷却ジャケット１２には、コンデンサモジュール５００を収納するための収納空間４０５が形成される。コンデンサモジュール５００は、収納空間４０５に収納されることにより、流路１９内に流れる冷媒によって冷やされることになる。コンデンサモジュール５００は、冷媒の流れ方向４１８を形成するための流路１９と、冷媒の流れ方向４２２を形成するための流路１９に挟まれるため、効率良く冷却することができる。
【００３１】
冷却ジャケット１２には、入口配管１３と出口配管１４と対向する位置に突出部４０７が形成される。突出部４０７は、冷却ジャケット１２と一体に形成される。補機用パワーモジュール３５０は、突出部４０７に固定され、流路１９内に流れる冷媒によって冷やされることになる。補機用パワーモジュール３５０の側部には、バスバーモジュール８００が配置される。バスバーモジュール８００は、交流バスバー１８６や電流センサ１８０等により構成されるが、詳細は後述する。
【００３２】
このように冷却ジャケット１２の中央部にコンデンサモジュール５００の収納空間４０５を設け、その収納空間４０５を挟むように流路１９を設け、それぞれの流路１９に車両駆動用のパワーモジュール３００a〜３００ｃ及びパワーモジュール３０１a〜３０１ｃを配置し、さらに冷却ジャケット１２の上面に補機用パワーモジュール３５０を配置することで、少ない空間で効率良く冷却でき、電力変換装置全体の小型化が可能となる。また冷却ジャケット１２の流路１９の主構造を冷却ジャケット１２と一体にアルミ材の鋳造で作ることにより、流路１９は冷却効果に加え機械的強度を強くする効果がある。またアルミ鋳造で作ることで冷却ジャケット１２と流路１９とが一体構造となり、熱伝導が良くなり冷却効率が向上する。 
なお、パワーモジュール３００a〜３００ｃとパワーモジュール３０１a〜３０１ｃを流路１９に固定することで流路１９を完成させ、水路の水漏れ試験を行う。水漏れ試験に合格した場合に、次にコンデンサモジュール５００や補機用パワーモジュール３５０や基板を取り付ける作業を行うことができる。このように、電力変換装置２００の底部に冷却ジャケット１２を配置し、次にコンデンサモジュール５００、補機用パワーモジュール３５０、バスバーモジュール８００、基板等の必要な部品を固定する作業を上から順次行えるように構成されており、生産性と信頼性が向上する。
【００３３】
ドライバ回路基板２２は、補機用パワーモジュール３５０及びバスバーモジュール８００の上方に配置される。また、ドライバ回路基板２２と制御回路基板２０の間には金属ベース板１１が配置される。金属ベース板１１は、ドライバ回路基板２２及び制御回路基板２０に搭載される回路群の電磁シールドの機能を奏すると共にドライバ回路基板２２と制御回路基板２０とが発生する熱を逃がし、冷却する作用を有している。
【００３４】
図５は、流路１９を有する冷却ジャケット１２の下面図である。
冷却ジャケット１２と当該冷却ジャケット１２の内部に設けられた流路１９は、一体に鋳造されている。冷却ジャケット１２に下面には、１つに繋がった開口部４０４が形成されている。開口部４０４は、中央部に開口を有する下カバー４２０によって塞がれる。下カバー４２０と冷却ジャケット１２の間には、シール部材４０９a及びシール部材４０９ｂが設けられ気密性を保っている。
【００３５】
下カバー４２０には、一方の端辺の近傍であって当該端辺に沿って、入口配管１３を挿入するための入口孔４０１と、出口配管１４を挿入するための出口孔４０３が形成される。また下カバー４２０には、トランスミッション１１８の配置方向に向かって突出する凸部４０６が形成される。凸部４０６は、パワーモジュール３００a〜３００ｃ及びパワーモジュール３０１a〜３０１ｃ毎に設けられる。
【００３６】
冷媒は、流れ方向４１７のように、入口孔４０１を通って、冷却ジャケット１２の短手方向の辺に沿って形成された第１流路部１９aに向かって流れる。そして冷媒は、流れ方向４１８のように、冷却ジャケット１２の長手方向の辺に沿って形成された第２流路部１９ｂを流れる。また冷媒は、流れ方向４２１のように、冷却ジャケット１２の短手方向の辺に沿って形成された第３流路部１９ｃを流れる。第３流路部１９ｃは折り返し流路を形成する。また、冷媒は、流れ方向４２２のように、冷却ジャケット１２の長手方向の辺に沿って形成された第４流路部１９ｄを流れる。第４流路部１９ｄは、コンデンサモジュール５００を挟んで第２流路部１９ｂと対向する位置に設けられる。さらに、冷媒は、流れ方向４２３のように、冷却ジャケット１２の短手方向の辺に沿って形成された第５流路部１９ｅ及び出口孔４０３を通って出口配管１４に流出する。
【００３７】
第１流路部１９a、第２流路部１９ｂ、第３流路部１９ｃ、第４流路部１９ｄ及び第５流路部１９ｅは、いずれも幅方向より深さ方向が大きく形成される。パワーモジュール３００a〜３００ｃが、冷却ジャケット１２の上面側に形成された開口部４００a〜４００ｃから挿入され（図４参照）、第２流路部１９ｂ内の収納空間に収納される。なお、パワーモジュール３００aの収納空間とパワーモジュール３００ｂの収納空間との間には、冷媒の流れを澱ませないための中間部材４０８ａが形成される。同様に、パワーモジュール３００ｂの収納空間とパワーモジュール３００ｃの収納空間との間には、冷媒の流れを澱ませないための中間部材４０８ｂが形成される。中間部材４０８ａ及び中間部材４０８ｂは、その主面が冷媒の流れ方向に沿うように形成される。第４流路部１９ｄも第２流路部１９ｂと同様にパワーモジュール３０１ａ〜３０１ｃの収納空間及び中間部材を形成する。また、冷却ジャケット１２は、開口部４０４と開口部４００a〜４００ｃ及び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。
【００３８】
下カバー４２０には、筐体１１９と当接し、電力変換装置２００を支持するための支持部４１０a及び支持部４１０ｂが設けられる。支持部４１０aは下カバー４２０の一方の端辺に近づけて設けられ、支持部４１０ｂは下カバー４２０の他方の端辺に近づけて設けられる。これにより、電力変換装置２００を、トランスミッション１１８やモータジェネレータ１９２の円柱形状に合わせて形成された筐体１１９の側壁に強固に固定することができる。
【００３９】
また、支持部４１０ｂは、抵抗器４５０を支持するように構成されている。この抵抗器４５０は、乗員保護やメンテナンス時における安全面に配慮して、コンデンサセルに帯電した電荷を放電するためのものである。抵抗器４５０は、高電圧の電気を継続的に放電できるように構成されているが、万が一抵抗器もしくは放電機構に何らかの異常があった場合でも、車両に対するダメージを最小限にするように配慮した構成とする必要がある。つまり、抵抗器４５０がパワーモジュールやコンデンサモジュールやドライバ回路基板等の周辺に配置されている場合、万が一抵抗器４５０が発熱、発火等の不具合を発生した場合に主要部品近傍で延焼する可能性が考えられる。
【００４０】
そこで本実施形態では、パワーモジュール３００a〜３００ｃやパワーモジュール３０１a〜３０１ｃやコンデンサモジュール５００は、冷却ジャケット１２を挟んで、トランスミッション１１８を収納した筐体１１９とは反対側に配置され、かつ抵抗器４５０は、冷却ジャケット１２と筐体１１９との間の空間に配置される。これにより、抵抗器４５０が金属で形成された冷却ジャケット１２及び筐体１１９で囲まれた閉空間に配置されることになる。なお、コンデンサモジュール５００内のコンデンサセルに貯まった電荷は、図４に示されたドライバ回路基板２２に搭載されたスイッチング手段のスイッチング動作によって、冷却ジャケット１２の側部を通る配線を介して抵抗器４５０に放電制御される。本実施形態では、スイッチング手段によって高速に放電するように制御される。放電を制御するドライバ回路基板２２と抵抗器４５０の間に、冷却ジャケット１２が設けられているので、ドライバ回路基板２２を抵抗器４５０から保護することができる。また、抵抗器４５０は下カバー４２０に固定されているので、流路１９と熱的に非常に近い位置に設けられているので、抵抗器４５０の異常な発熱を抑制することができる。 
図６乃至図１０を用いてインバータ部１４０およびインバータ部１４２に使用されるパワーモジュール３００ａの詳細構成を説明する。図６（ａ）は、本実施形態のパワーモジュール３００ａの斜視図である。図６（ｂ）は、本実施形態のパワーモジュール３００ａの断面図である。
【００４１】
上下アーム直列回路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７乃至図９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３１６や導体板３１９によって、両面から挟んで固着される。これら導体板には、信号端子３２５Uや信号端子３２５Ｌである信号配線を一体成型して成る補助モールド体６００が組みつけられる。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。
【００４２】
モジュールケース３０４は、アルミ合金材料例えばＡｌ，ＡｌＳｉ，ＡｌＳｉＣ，Ａｌ−Ｃ等から構成され、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６（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、当該対向する第１放熱面３０７Aと第２放熱面３０７Bと繋ぐ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６（ａ）に示す如く曲面を成していても良い。
【００４３】
このような形状の金属性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。
【００４４】
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。また、図８及び図９に示されるように、コンデンサモジュール５００と電気的に接続するための直流正極配線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と直流負極端子３１９Ｂが形成されている。モータジェネレータ１９２あるいは１９４に交流電力を供給するための交流配線３２０が設けられており、その先端に交流端子３２１が形成されている。本実施形態では、直流正極配線３１５Ａは導体板３１５と一体成形され、直流負極配線３１９Ａは導体板３１９と一体成形され、交流配線３２０は導体板３１６と一体成形される。
【００４５】
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。
【００４６】
図７（ａ）は、理解を助けるために、モジュールケース３０４と絶縁シート３３３と第一封止樹脂３４８と第二封止樹脂３５１を取り除いた内部断面図である。図７（ｂ）は、内部斜視図である。
図８（a）は、図７（ｂ）の構造の理解を助けるための分解図である。図８（ｂ）は、パワー半導体モジュール３００の回路図である。
また、図９（ａ）は、インダクタンスの低減効果を説明する回路図であり、図９（ｂ）は、インダクタンスの低減作用を説明するための電流の流れを示す斜視図である。
【００４７】
まず、パワー半導体素子（IGBT３２８、IGBT３３０、ダイオード１５６、ダイオード１６６）と導体板の配置を、図８（ｂ）に示された電気回路と関連付けて説明する。図７（ｂ）に示されるように、直流正極側の導体板３１５と交流出力側の導体板３１６は、略同一平面状に配置される。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３１６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。同様に、交流導体板３１８と導体板３１９は、略同一平面状に配置される。交流導体板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。
【００４８】
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７（a）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３１６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３１６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３１６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。
【００４９】
直流正極配線３１５Ａと直流負極配線３１９Ａは、樹脂材料で成形された補助モールド体６００を介して対向した状態で略平行に延びる形状を成している。信号端子３２５Uや信号端子３２５Lは、補助モールド体６００に一体に成形されて、かつ直流正極配線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。補助モールド体６００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と直流負極配線３１９Ａと信号端子３２５Uと信号端子３２５Lとの間の絶縁性を確保でき、高密度配線が可能となる。さらに、直流正極配線３１５Ａと直流負極配線３１９Ａを略平行に対向するように配置したことにより、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。
【００５０】
低インダクタンス化が起こる作用について、図９（ａ）を用いて説明する。 
図９（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３１５，３１６，３１８，３１９には、図９（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と対向に配置された直流正極端子３１５Ｂを通り、続いて各導体板３１５，３１６，３１８，３１９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と対向に配置された直流負極端子３１９Ｂ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。
【００５１】
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側より遠い経路を流れ、その後、点線で示す如く導体板３１６の直流正極端子３１５Ｂ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や直流負極端子３１９Ｂ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。
【００５２】
図１０（ａ）は補助モールド体６００の斜視図、図１０（ｂ）は補助モールド体６００の透過図である。
補助モールド体６００は、信号導体３２４をインサート成形により一体化している。ここで、信号導体３２４は、上アーム側のゲート電極端子１５４やエミッタ電極端子１５５及び上アーム側のゲート電極端子１６４やエミッタ電極端子１６５（図２参照）、さらにはパワー半導体素子の温度情報を伝達するための端子が含まれる。本実施形態の説明では、これらの端子を総称して、信号端子３２５Ｕ、３２５Ｌと表現する。
【００５３】
信号導体３２４は、一方の端部に信号端子３２５Ｕや３２５Ｌを形成し、他方の端部に素子側信号端子３２６Ｕや３２６Ｌを形成する。素子側信号端子３２６Ｕや３２６Ｌは、パワー半導体素子の表面電極に設けられた信号パッドと、例えばワイヤにより接続される。第１封止部６０１Aは、図８（a）に示された直流正極配線３１５Ａや直流負極配線３１９Ａあるいは交流配線３２０の形状の長軸に対してこれを横切る方向に延びる形状を成す。一方、第２封止部６０１Bは、直流正極配線３１５Ａや直流負極配線３１９Ａあるいは交流配線３２０の形状の長軸に対して略平行な方向に延びる形状を成す。また、第２封止部６０１Bは、上アーム側の信号端子３２５Ｕを封止するための封止部と、下アーム側の信号端子３２５Lを封止するための封止部とにより構成される。
【００５４】
補助モールド体６００は、その長さが、横に並べられた導体板３１５と３１６との全体の長さ、あるいは横に並べられた導体板３１９と３２０との全体の長さより長く形成される。つまり、横に並べられた導体板３１５と３１６の長さ、あるいは横に並べられた導体板３１９と３２０の長さが、補助モールド体６００の横方向の長さの範囲内に入っている。
【００５５】
第１封止部６０１Aは、窪み形状を成しておりかつ当該窪みに直流負極配線３１９Aを勘合するための配線勘合部６０２Bを形成する。また第１封止部６０１Aは、窪み形状を成しておりかつ当該窪みに直流正極配線３１５Aを勘合するための配線勘合部６０２Aを形成する。さらに第１封止部６０１Aは、配線勘合部６０２Aの側部に配置されおり、かつ窪み形状を成し、さらに当該窪みに交流配線３２０を勘合するための配線勘合部６０２Cを形成する。これら配線勘合部６０２A〜６０２Cに各配線が勘合されることにより、各配線の位置決めが為される。これにより、各配線を強固に固定した後に樹脂封止材の充填作業を行うことが可能となり、量産性が向上する。
【００５６】
また、配線絶縁部６０８が、配線勘合部６０２Aと配線勘合部６０２Bの間から、第１封止部６０１Aから遠ざかる方向に突出する。板形状を成す配線絶縁部６０８が直流正極配線３１５Ａと直流負極配線３１９Ａの間に介在することにより、絶縁性を確保しながら、低インダクタンス化のための対向配置が可能となる。
【００５７】
また、第１封止部６０１Aには、樹脂封止する際に用いられる金型と接触する金型押圧面６０４が形成され、かつ金型押圧面６０４は、樹脂封止する際の樹脂漏れを防止するための突起部６０５が第１封止部６０１の長手方向の外周を一周して形成される。突起部６０５は、樹脂漏れ防止効果を高めるために、複数設けられる。さらに、これら配線勘合部６０２Aと配線勘合部６０２Bにも突起部６０５が設けられているので、直流正極配線３１５Ａ及び直流負極配線３１９Ａの周囲から樹脂封止材が漏れるのを防止できる。ここで、第１封止部６０１A、第２封止部６０１B、及び突起部６０５の材料としては、１５０〜１８０℃程度の金型に設置されることを考慮すると、高耐熱性が期待できる熱可塑性樹脂の液晶ポリマーやポリブチレンテレクタレート（ＰＢＴ）やポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）が望ましい。
【００５８】
また、第１封止部６０１Aの短手方向のパワー半導体素子側には、図１０（ｂ）に示される貫通孔６０６が長手方向に複数設けられる。これにより、貫通孔６０６に第一封止樹脂３４８が流入して硬化することにより、アンカー効果が発現して、補助モールド体６００は第一封止樹脂３４８に強固に保持され、温度変化や機械的振動によって応力がかかっても両者は剥離しない。貫通孔の変わりに凸凹の形状としても剥離しがたくなる。また、第１封止部６０１Aにポリイミド系のコート剤を塗布するか、あるいは表面を粗化することでもある程度の効果が得られる。
【００５９】
モジュール一次封止体３０２における第１封止樹脂３４８の封止工程では、まず各配線を支持した補助モールド体６００を、１５０〜１８０℃程度に余熱された金型に挿入する。本実施形態では、補助モールド体６００、直流正極配線３１５Ａ、直流負極配線３１９Ａ、交流配線３２０、導体板３１５、導体板３１６、導体板３１８、導体板３１９が、それぞれ強固につながっているため、補助モールド体６００を所定の位置に設置することで主要回路およびパワー半導体素子が所定の位置に設置される。従って生産性が向上すると共に、信頼性が向上する。
【００６０】
また、第２封止部６０１Bは、モジュールケース３０４近傍からドライバ回路基板２２近傍まで延ばされるように形成される。これにより、強電配線の間をかいくぐってドライバ回路基板２２との配線を行う際に、高電圧にさらされても正常にスイッチング制御信号を伝達できるようになる。また、直流正極配線３１５Ａ、直流負極配線３１９Ａ、交流配線３２０、信号端子３２５Ｕ及び信号端子３２５Ｌが、モジュールケース３０４から同一方向に突出しても、電気的絶縁を確保することができ、信頼性を確保できる。
【００６１】
図１１は、本実施形態のコンデンサモジュール５００の分解斜視図である。
積層導体板５０１は、薄板状の幅広導体で形成された負極導体板５０５及び正極導体板５０７、さらに負極導体板５０５と正極導体板５０７に挟まれた絶縁シート５１７により構成されているので、低インダクタンス化が図られている。積層導体板５０１は、略長方形形状を成す。バッテリ負極側端子５０８及びバッテリ負極側端子５０９は、積層導体板５０１の短手方向の一方の辺から立ち上げられた状態で形成される。
【００６２】
コンデンサ端子５０３a〜５０３ｃは、積層導体板５０１の長手方向の一方の辺から立ち上げられた状態で形成される。また、コンデンサ端子５０３ｄ〜５０３ｆは、積層導体板５０１の長手方向の他方の辺から立ち上げられた状態で形成される。なお、コンデンサ端子５０３a〜５０３ｆは、積層導体板５０１の主面を横切る方向に立ち上げられている。コンデンサ端子５０３a〜５０３ｃは、パワーモジュール３００a〜３００ｃとそれぞれ接続される。コンデンサ端子５０３ｄ〜５０３ｆは、パワーモジュール３０１a〜３０１ｃとそれぞれ接続される。コンデンサ端子５０３aを構成する負極側コンデンサ端子５０４aと正極側コンデンサ端子５０６aとの間には、絶縁シート５１７の一部が設けられ、絶縁が確保されている。他のコンデンサ端子５０３ｂ〜５０３ｆも同様である。なお、本実施形態では、負極導体板５０５、正極導体板５０７、バッテリ負極側端子５０８、バッテリ負極側端子５０９、コンデンサ端子５０３a〜５０３ｆは、一体に成形された金属製板で構成され、インダクタンス低減及び生産性の向上を図っている。
【００６３】
コンデンサセル５１４は、積層導体板５０１の下方に複数個設けられる。本実施形態では、８つのコンデンサセル５１４が積層導体板５０１の長手方向の一方の辺に沿って一列に並べられ、かつさらに別の８つのコンデンサセル５１４が積層導体板５０１の長手方向の他方の辺に沿って一列に並べられ、合計１６個のコンデンサセルが設けられる。積層導体板５０１の長手方向のそれぞれの辺に沿って並べられたコンデンサセル５１４は、図１１に示される点線AAを境にて対称に並べられる。これにより、コンデンサセル５１４によって平滑化された直流電流をパワーモジュール３００a〜３００ｃ及びパワーモジュール３０１a〜３０１ｃに供給する場合に、コンデンサ端子５０３a〜５０３ｃとコンデンサ端子５０３ｄ〜５０３ｆとの間の電流バランスが均一化され、積層導体板５０１のインダクタンス低減を図ることができる。また、電流が積層導体板５０１にて局所的に流れることを防止できるので、熱バランスが均一化されて耐熱性も向上させることができる。
【００６４】
また、バッテリ負極側端子５０８とバッテリ負極側端子５０９も、図１１に示される点線AAを境にて対称に並べられる。同様に、コンデンサ端子５０３a〜５０３ｃとコンデンサ端子５０３ｄ〜５０３ｆとの間の電流バランスが均一化されて積層導体板５０１のインダクタンス低減を図ることができ、かつ熱バランスが均一化されて耐熱性も向上させることができる。
【００６５】
本実施形態のコンデンサセル５１４は、コンデンサモジュール５００の蓄電部の単位構造体であり、片面にアルミなどの金属を蒸着したフィルムを２枚積層し巻回して、２枚の金属の各々を正極、負極としたフィルムコンデンサを用いる。コンデンサセル５１４の電極は、巻回した軸面がそれぞれ、正極、負極電極となり、スズなどの導電体を吹き付けて製造される。セル端子５１６及びセル端子５１８は、正極電極及び負極電極に接続され、かつ積層導体板５０１の開口部を通ってコンデンサセル５１４配置側とは反対側まで延ばされ、正極導体板５０７及び負極導体板５０５と半田あるいは溶接により接続される。
【００６６】
コンデンサケース５０２は、コンデンサセル５１４を収納するための収納部５１１を備え、当該収納部５１１は上面及び下面が略長方形状を成す。収納部５１１の長手方向の一方の辺にはフランジ部５１５aが設けられ、他方の辺にはフランジ部５１５ｂが設けられる。フランジ部５１５aには、モジュールケース３０４の挿入口３０６から延びる各端子を貫通させるための貫通孔５１９a〜５１９ｃが設けられる。同様に、フランジ部５１５ｂには、貫通孔５１９ｄ〜５１９ｆが設けられる。また、貫通孔５１９a〜５１９ｆのそれぞれの側部には、コンデンサモジュール５００を冷却ジャケット１２に固定する固定手段を貫通させるための孔５２０a〜５２０ｈが設けられる。パワーモジュールとの間に、孔５２０ｂ、孔５２０ｃ、孔５２０ｆ、孔５２０ｇが設けられることで、パワーモジュールと流路１９との気密性を向上させている。フランジ部５１５a及びフランジ部５１５ｂは、コンデンサケース５０２の軽量化と冷却ジャケット１２への固定強度を向上させるために、ハニカム構造を成している。
【００６７】
収納部５１１の底面部５１３は、円筒形のコンデンサセル５１４の表面形状に合わせるように、なめらかな凹凸形状若しくは波形形状を成している。これにより、積層導体板５０１とコンデンサセル５１４が接続されたモジュールをコンデンサケース５０２に位置決めさることが容易になる。また、積層導体板５０１とコンデンサセル５１４がコンデンサケース５０２に収納された後に、コンデンサ端子５０３a〜５０３ｆとバッテリ負極側端子５０８及びバッテリ負極側端子５０９を除いて、積層導体板５０１が覆われるようにコンデンサケース５０２内に充填材（不図示）が充填される。底面部５１３がコンデンサセル５１４の形状に合わせて波形形状となっていることにより、充填材がコンデンサケース５０２内に充填される際に、コンデンサセル５１４が所定位置からずれることを防止できる。
【００６８】
また、コンデンサセル５１４は、スイッチング時のリップル電流により、内部のフィルム上に蒸着された金属薄膜、内部導体の電気抵抗により発熱する。そこで、コンデンサセル５１４の熱をコンデンサケース５０２を逃がし易くするために、コンデンサセル５１４を充填材でモールドする。さらに樹脂製の充填材を用いることにより、コンデンサセル５１４の耐湿も向上させることができる。
【００６９】
さらに、本実施形態では、コンデンサモジュール５００は、収納部５１１の長手方向の辺を形成する側壁が流路１９に挟まれように配置されているので、コンデンサモジュール５００を効率良く冷やすことができる。また、コンデンサセル５１４は、当該コンデンサセル５１４の電極面の一方が収納部５１１の長手方向の辺を形成する内壁と対向するように配置されている。これにより、フィルムの巻回軸の方向に熱が伝達し易いので、熱がコンデンサセル５１４の電極面を介してコンデンサケース５０２に逃げやすくなっている。
【００７０】
図１２（a）は、冷却ジャケット１２にパワーモジュールとコンデンサモジュールとバスバーモジュールを組み付けた外観斜視図である。図１２（ｂ）は、図１２（a）の点線囲み部の拡大図である。
図１２（ｂ）に示されるように、直流負極端子３１５B、直流正極端子３１９B、交流端子３２１及び第２封止部６０１Bは、コンデンサケース５０２の貫通孔５１９を通って、フランジ部５１５aの上方まで延びている。直流負極端子３１５B及び直流正極端子３１９Bの電流経路の面積は、積層導体板５０１の電流経路の面積より非常に小さい。そのため、電流が積層導体板５０１から直流負極端子３１５B及び直流正極端子３１９Bに流れる際には、電流経路の面積が大きく変化することになる。つまり、電流が直流負極端子３１５B及び直流正極端子３１９Bに集中することになる。また、直流負極端子３１５B及び直流正極端子３１９Bが積層導体板５０１を横切る方向に突出する場合、言い換えると、直流負極端子３１５B及び直流正極端子３１９Bが積層導体板５０１とねじれの関係にある場合、新たな接続用導体が必要になり生産性低下やコスト増大の問題が生じる。
【００７１】
そこで、本実施形態では、負極側コンデンサ端子５０４aは、積層導体板５０１から立ち上がっている立上り部５４０と、当該立上り部５４０と接続されかつU字状に屈曲した折返し部５４１と、当該折返し部５４１と接続されかつ立上り部５４０とは反対側の面が直流負極端子３１９Bの主面と対向する接続部５４２とにより構成される。また、正極側コンデンサ端子５０６aは、積層導体板５０１から立ち上がっている立上り部５４３と、折返し部５４４と、当該折返し部５４４と接続されかつ立上り部５４３とは反対側の面が直流正極端子３１５Bの主面と対向する接続部５４５と、により構成される。特に、折返し部５４４は、立上り部５４３と略直角に接続されかつ負極側コンデンサ端子５０４aと直流負極端子３１５Bと直流正極端子３１９Bの側部を跨ぐように構成される。さらに、立上り部５４０の主面と立上り部５４３の主面は絶縁シート５１７を介して対向する。同様に、折返し部５４１の主面と折返し部５４４の主面は絶縁シート５１７を介して対向する。
【００７２】
これにより、コンデンサ端子５０３ａが接続部５４２の直前まで絶縁シート５１７を介した積層構造を成すため、電流が集中する当該コンデンサ端子５０３ａの配線インダクタンスを低減することができる。
また、折返し部５４４が負極側コンデンサ端子５０４aと直流負極端子３１５Bと直流正極端子３１９Bの側部を跨ぐように構成される。さらに、直流正極端子３１９Bの先端と接続部５４２の側辺とは溶接により接続され、同様に直流負極端子３１５Bの先端と接続部５４５の側辺とは溶接により接続される。
これにより、直流正極端子３１９B及び直流負極端子３１５Bの溶接接続するための作業方向と折返し部５４４とが干渉することがなくなるので、低インダクタンスを図りながら生産性を向上させることができる。
【００７３】
また、交流端子３２１の先端は交流バスバー８０２ａの先端とは溶接により接続される。溶接をするための生産設備において、溶接機械を溶接対象に対して複数方向に可動出来るように作ることは、生産設備を複雑化させることにつながり生産性及びコスト的な観点から好ましくない。そこで、本実施形態では、交流端子３２１の溶接箇所と直流正極端子３１９Bの溶接箇所は、冷却ジャケット１２の長手方向の辺に沿って一直線状に配置される。これにより、溶接機械を一方向に可動する間に、複数の溶接を行うことができ、生産性が向上する。
【００７４】
さらに、図４（ａ）及び図１２（ａ）に示されるように、複数のパワーモジュール３００ａ〜３００ｃは、冷却ジャケット１２の長手方向の辺に沿って一直線状に配置される。これにより、複数のパワーモジュール３００ａ〜３００ｃを溶接する際に、更に生産性を向上させることができる。
【００７５】
図１３は、パワーモジュールとコンデンサモジュールを組み付けた冷却ジャケット１２とバスバーモジュール８００の分解斜視図である。図１４は、保持部材８０３を除いたバスバーモジュール８００の外観斜視図である。
図１３及び図１４に示されるように、第１交流バスバー８０２ａ〜８０２ｆは、電流センサ１８０ａ又は電流センサ１８０ｂの設置箇所まで、当該第１交流バスバー８０２ａ〜８０２ｆの主面がコンデンサモジュール５００の積層導体板５０１の主面と略垂直になるように形成される。また、第１交流バスバー８０２ａ〜８０２ｆは、電流センサ１８０ａの貫通孔又は電流センサ１８０ｂの貫通孔の直前で略直角に折り曲げられる。これにより、電流センサ１８０ａ又は電流センサ１８０ｂを貫通する第１交流バスバー８０２ａ〜８０２ｆの部分は、その主面が積層導体板５０１の主面と略平行になる。そして、第１交流バスバー８０２ａ〜８０２ｆの端部には、第２交流バスバー８０４ａ〜８０４ｆと接続する為の接続部８０５ａ〜８０５ｆが形成される（接続部８０５ｄ〜８０５ｆは不図示）。
【００７６】
第２交流バスバー８０４ａ〜８０４ｆは、接続部８０５ａ〜８０５ｆの近傍で、コンデンサモジュール５００側に向かって略直角に折り曲げられる。これにより、第２交流バスバー８０４ａ〜８０４ｆの主面がコンデンサモジュール５００の積層導体板５０１の主面と略垂直になるように形成される。さらに第２交流バスバー８０４ａ〜８０４ｆは、電流センサ１８０ａ又は電流センサ１８０ｂの近傍から、図１３に示された冷却ジャケット１２の短手方向の一方の辺１２ａに向かって延ばされ、当該辺１２ａを横切るように形成される。つまり、複数の第２交流バスバー８０４ａ〜８０４ｆの主面が向かい合った状態で、当該第２交流バスバー８０４ａ〜８０４ｆが辺１２ａを横切るように形成される。
これにより、装置全体を大型化させることなく、冷却ジャケット１２の短い辺側から複数の板状交流バスバーを外部に突出させることができる。そして、冷却ジャケット１２の一面側から複数の交流バスバーを突出させることで、電力変換装置２００の外部での配線の取り回しが容易になり、生産性が向上する。
【００７７】
図１３に示されるように、第１交流バスバー８０２ａ〜８０２ｆ、電流センサ１８０ａ〜１８０ｂ及び第２交流バスバー８０４ａ〜８０４ｆは、樹脂で構成された保持部材８０３によって、保持及び絶縁されている。
この保持部材８０３により、第２交流バスバー８０４ａ〜８０４ｆが金属製の冷却ジャケット１２及び筐体１１９との間の絶縁性を向上させる。また保持部材８０３が冷却ジャケット１２に熱的に接触又は直接接触することにより、トランスミッション１１８側から第２交流バスバー８０４ａ〜８０４ｆに伝わる熱を、冷却ジャケット１２に逃がすことができるので、電流センサ１８０ａ〜１８０ｂの信頼性を向上させることができる。
【００７８】
図１３に示されるように、保持部材８０３は、図４に示されたドライバ回路基板２２を指示するための支持部材８０７ａ及び支持部材８０７ｂを設ける。支持部材８０７ａは、複数設けられ、かつ冷却ジャケット１２の長手方向の一方の辺に沿って一列に並べて形成される。また、支持部材８０７ｂは、複数設けられ、かつ冷却ジャケット１２の長手方向の他方の辺に沿って一列に並べて形成される。支持部材８０７ａ及び支持部材８０７ｂの先端部には、ドライバ回路基板２２を固定するための螺子穴が形成されている。
さらに、保持部材８０３は、電流センサ１８０ａ及び電流センサ１８０ｂが配置された箇所から上方に向かって延びる突起部８０６ａ及び突起部８０６ｂを設ける。突起部８０６ａ及び突起部８０６ｂは、それぞれ電流センサ１８０ａ及び電流センサ１８０ｂを貫通するように構成される。図１４に示されるように、電流センサ１８０ａ及び電流センサ１８０ｂは、ドライバ回路基板２２の配置方向に向かって延びる信号線１８２ａ及び信号線１８２ｂを設ける。信号線１８２ａ及び信号線１８２ｂ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〜８０７ｂ及び突起部８０６ａ〜８０６ｂは、樹脂で一体に形成される。
【００７９】
これにより、保持部材８０３が電流センサ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。
【００８０】
本実施形態の電力変換装置２００はトランスミッション１１８を収納した筐体１１９に固定されるので、トランスミッション１１８からの振動の影響を大きく受ける。そこで、保持部材８０３は、ドライバ回路基板２２の中央部の近傍を指示するための支持部材８０８を設けて、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。なお、保持部材８０３は、冷却ジャケット１２に螺子により固定される。
また、保持部材８０３は、補機用パワーモジュール３５０の一方の端部を固定するためのブラケット８０９を設ける。また図４に示されるように、補機用パワーモジュール３５０は突出部４０７に配置されることにより、当該補機用パワーモジュール３５０の他方の端部が当該突出部４０７に固定される。これにより、補機用パワーモジュール３５０に加わる振動の影響を低減するとともに、固定用の部品点数を削減することができる。
【００８１】
図１５は、パワーモジュールとコンデンサモジュールとバスバーモジュール８００と補機用パワーモジュール３５０を組み付けた冷却ジャケット１２の外観斜視図である。
電流センサ１８０は、約１００℃の耐熱温度以上に熱せられると破壊するおそれがある。特に車載用の電力変換装置では、使用される環境の温度が非常に高温になるため、電流センサ１８０を熱から保護することが重要になる。特に、本実施形態に係る電力変換装置２００はトランスミッション１１８に搭載されるので、当該トランスミッション１１８から発せられる熱から保護することが重要になる。
【００８２】
そこで、本実施形態では、電流センサ１８０ａ及び電流センサ１８０ｂは、冷却ジャケット１２を挟んでトランスミッション１１８とは反対側に配置される。これにより、トランスミッション１１８が発する熱が電流センサに伝達しずらくなり、電流センサの温度上昇を抑えられる。さらに、第２交流バスバー８０４ａ〜８０４ｆは、図５に示された第３流路１９ｃを流れる冷媒の流れ方向８１０を横切るように形成される。そして、電流センサ１８０ａ及び電流センサ１８０ｂは、第３流路部１９ｃを横切る第２交流バスバー８０４ａ〜８０４ｆの部分よりもパワーモジュールの交流端子３２１に近い側に配置される。これにより、第２交流バスバー８０４ａ〜８０４ｆが冷媒によって間接的に冷却され、交流バスバーから電流センサ、更にはパワーモジュール内の半導体チップに伝わる熱を和らげることができるため、信頼性が向上する。
【００８３】
図１５に示される流れ方向８１１は、図５にて示された第４流路１９ｄを流れる冷媒の流れ方向を示す。同様に、流れ方向８１２は、図５にて示された第２流路１９ｂを流れる冷媒の流れ方向を示す。本実施形態に係る電流センサ１８０ａ及び電流センサ１８０ｂは、電力変換装置２００の上方から投影したときに、電流センサ１８０ａ及び電流センサ１８０ｂの投影部が流路１９の投影部に囲まれるように配置される。これにより電流センサをトランスミッション１１８からの熱から更に保護することができる。
【００８４】
図１６は、制御回路基板２０と金属ベース板１１を分離した電力変換装置２００の分割斜視図である。
図１５にて示されたように、電流センサ１８０は、コンデンサモジュール５００の上方に配置される。ドライバ回路基板２２は、電流センサ１８０の上方に配置され、かつ図１３に示されたバスバーモジュール８００に設けられる支持部材８０７ａ及び８０７ｂによって支持される。金属ベース板１１は、ドライバ回路基板２２の上方に配置され、かつ冷却ジャケット１２から立設された複数の支持部材１５によって支持される。制御回路基板２０は、金属ベース板１１の上方に配置され、かつ金属ベース板１１に固定される。 
電流センサ１８０とドライバ回路基板２２と制御回路基板２０が高さ方向に一列に階層的に配置され、かつ制御回路基板２０が強電系のパワーモジュール３００及び３０１から最も遠い場所に配置されるので、スイッチングノイズ等が混入することを抑制することができる。さらに、金属ベース板１１は、グランドに電気的に接続された冷却ジャケット１２に電気的に接続されている。この金属ベース板１１によって、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している。
【００８５】
図３にて示したように、バッテリ負極側接続端子部５１０とバッテリ正極側接続端子部５１２は、ケース１０の底面に対向するように配置されるため、バッテリ負極側接続端子部５１０とバッテリ正極側接続端子部５１２が制御回路基板２０を横断するように配置され、電磁結合する。これによって、スイッチングノイズが制御回路基板２０に混入し、制御コネクタ２０ａにつながるハーネスに伝搬することになるため、ハーネスをアンテナとして放射するノイズが増大することが考えられる。また、制御回路基板２０内にノイズ電流が混入し、誤動作することが考えられる。
【００８６】
図１８は、本発明の実施形態における電力変換装置を示す図である。
図１８に示す電力変換装置を面Ｄで切りとったときの断面図を図１９に示す。
【００８７】
図１９（ａ）は直流接続端子部近くに壁を形成するときの解析モデルを示す図であり、（ｂ）は壁を形成しないときの解析モデルを示す図である。
図１９（ａ）に開示された本発明の実施形態では、ケース１０の上面から電源を供給する電力変換装置において、バッテリ負極側接続端子部５１０およびバッテリ正極側接続端子部５１２と制御回路基板２０との間に、バッテリ負極側接続端子部５１０およびバッテリ正極側接続端子部５１２と制御回路基板２０との間の空間を隔てるベース板１１の一部である壁１１ａを形成する。
【００８８】
壁１１ａは、冷却ジャケット１２と制御回路基板２０との間に平面状に設けられているベース板１１の一部を折り曲げて形成されている。図１９（ａ）では、壁１１ａは金属で形成された導体板であり、ベース板１１や制御回路基板２０などに対して概略垂直方向に配置されている。
図１９（ａ）に示すように、バッテリ負極側接続端子部５１０およびバッテリ正極側接続端子部５１２と制御回路基板２０との間の空間に導体の板を配置することにより、バッテリ負極側接続端子部５１０およびバッテリ正極側接続端子部５１２との間で結合して制御回路基板２０に伝搬するノイズを低減させることができる。
【００８９】
また、壁１１ａを配置した電力変換装置は、壁１１ａの配置されていない電力変換装置と比較して、バッテリ負極側接続端子部５１０とバッテリ正極側接続端子部５１２の近くに制御コネクタ２０ａを配置することが可能となるため、バッテリ負極側接続端子部５１０とバッテリ正極側接続端子部５１２との間の空間を小さくすることができるという点において、電力変換装置の小型化を実現できるという効果を奏する。
また、壁１１ａはベース板１１の一部を屈曲させて構成することによって、余分な組立作業を増やすことなく組立することができるという効果を奏する。
【００９０】
なお、壁１１ａはベース板１１の一部を屈曲させて構成する一体型でなくても良く、例えば、制御回路基板２０に対して概略平行な平面上に構成されたベース板１１と制御回路基板２０に対して概略垂直な方向に構成された壁とがそれぞれ別個体として伝記的に接続されるようにして組み付けられていてもよい。この場合は、ベース板１１を加工しやすい状態に維持したままで、電磁遮蔽効果の高い壁を設置することができる。
一方、図１９（ｂ）は壁を有しない電力変換装置のモデル図である。この場合は、バッテリ負極側接続端子部５１０とバッテリ正極側接続端子部５１２と制御回路基板２０との間の空間にノイズを遮蔽する部材が配置されていないため、バッテリ負極側接続端子部５１０およびバッテリ正極側接続端子部５１２からのノイズが遮断されることなく制御回路基板２０に伝搬することになる。
【００９１】
図２０（ａ）はシールド有の場合の解析結果を示す図であり、（ｂ）はシールド無の場合の解析結果を示す図である。
図２０（ａ）は、図１９（ａ）に示す壁を備えた電力変換装置をＥ面で切ったときの電界強度分布の解析結果であり、図２０（ｂ）は、図１９（ｂ）に示す壁を有さない電力変換装置をＥ面で切ったときの電界強度分布の解析結果を示す図である。
【００９２】
図２０における電界強度分布の解析は、パワー半導体素子（IGBT３２８、IGBT３３０、ダイオード１５６、ダイオード１６６）のスイッチングノイズがバッテリ負極側接続端子部５１０とバッテリ正極側接続端子部５１２（直流接続端子部）を伝搬することにより生じるノイズの周波数を１０ＭＨｚにし、最大値を０ｄＢに正規化する条件の元で行ったものである。このとき、スイッチング素子は数ｋＨｚでスイッチングされ、数ＭＨｚという高調波成分が直流接続端子部から電磁結合により制御回基板２０等へ伝搬する。そのため、直流接続端子部が発生するノイズの周波数はドライバ回路基板２２がＩＧＢＴ３２８へ出力するドライブ信号のキャリア周波数などに応じて決まる。
【００９３】
上記の各解析結果を比較すると、図２０（ａ）のＡ点の金属ベース板１１上の制御コネクタ２０ａでの電界強度は、図２０（ｂ）と比べて−２０ｄＢ程度の電磁界遮蔽効果があることが分かる。以上から、バッテリ負極側接続端子部５１０とバッテリ正極側接続端子部５１２による直流端子部と制御回路基板２０との間の空間に導体の板（壁１１ａ）を形成することによって、バッテリ負極側接続端子部５１０とバッテリ正極側接続端子部５１２から制御回路基板２０に対して受けるノイズの影響を低減させることができ、また、同程度のノイズの影響を受けることを許容する場合には、壁がない場合と比較してよりバッテリ負極側接続端子部５１０とバッテリ正極側接続端子部５１２の近くに制御回路基板２０（制御コネクタ２０ａ）を設置することが可能となる。
なお、ベース板１１の一部として構成される壁１１ａとケース１０との隙間を導電性のゴムで埋めてもよい。これによりさらに、バッテリ負極側接続端子部５１０とバッテリ正極側接続端子部５１２から伝搬するノイズを防ぐことができ、電磁遮蔽効果が増大し、制御回路基板２０に漏えいするノイズを低減することができる。また、ケース１０に接続することにより、前記ケースから前記壁にかかる振動をゴムにより抑えることができる。
【００９４】
また、制御回路基板２０において、ベース板１１から成る壁１１ａの直近には電圧検出回路等、制御回路基板内において高い電圧を使用する回路を実装するとよい。これにより、ノイズにより制御回路で誤動作の発生を防ぐことができる。
【００９５】
図２４（ａ）（ｂ）は、本実施形態における電力変換装置の断面図の一例を示す図である。電磁結合の大きさは対向面積と距離に依存して決まるため、図２４（ａ）に示すように、制御コネクタ２０ａを覆うように壁１１ａを折り曲げた構成としてもよい。また、図２４（ｂ）に示すように、壁１１ａを制御コネクタ２０ａ側に傾けた構成としてもよい。これにより、電磁結合の点において、バッテリ負極側接続端子部５１０とバッテリ正極側接続端子部５１２と制御コネクタ２０ａとの距離を離すことができ、さらに制御コネクタ２０ａに結合するノイズを低減することができる。
【００９６】
図２１は、本発明の第２の実施形態における電力変換装置の断面図の一例を示す図である。
本発明の第２の実施形態における電力変換装置は、バッテリ負極側接続端子部５１０とバッテリ正極側接続端子部５１２をカーボンやフェライトなどの一般的な電波吸収体１１ｂを用いて囲む構成とする点を特徴とする。これにより、バッテリ負極側接続端子部５１０とバッテリ正極側接続端子部５１２から制御コネクタ２０ａに誘起される誘導電流を抑えることができ、また、壁１１ａからの２次放射も防ぐことができる。
【００９７】
図２２は、本発明の第３の実施形態における電力変換装置の断面図の一例を示す図である。
本発明の第２の実施形態における電力変換装置は、バッテリ負極側接続端子部５１０およびバッテリ正極側接続端子部５１２とベース板１１と電気的に接続される壁１１ａとの間に空気より誘電率の高い誘電材料１１ｃを挿入する点を特徴とする。バッテリ（直流）負極側接続端子部５１０およびバッテリ（直流）正極側接続端子部５１２とベース板１１と電気的に接続される壁１１ａとは近接して配置されており、この空間に高誘電材料１１ｃを挿入することにより、バッテリ負極側接続端子部５１０およびバッテリ正極側接続端子部５１２に混入したノイズ電流をグランドに流し、ノイズのループ経路を小さくするバイパスコンデンサを形成することができる（図２の５２１ａ、５２１ｂ）。誘電材料は誘電率が高いほどノイズ低減効果が大きいため、より高い誘電材料を用いることが望ましい。バッテリ負極側接続端子部５１０およびバッテリ正極側接続端子部５１２とベース板１１との間に形成されるバイパスコンデンサは、バイパスコンデンサ５２１ａ、５２１ｂと並列に接続される。これにより、バイパスコンデンサ５２１ａ、５２１ｂの容量を小さくする、または無くすことができる。また、バッテリ負極側接続端子部５１０およびバッテリ正極側接続端子部５１２とベース板１１との間に形成されるバイパスコンデンサの容量は、対向する面積により決まるため、挿入する高誘電材料１１ｃは、バッテリ負極側接続端子部５１０およびバッテリ正極側接続端子部５１２に沿って壁１１ａの高さと同程度の高さとするのが望ましい。
【００９８】
図２３は、本発明の第４の実施形態における電力変換装置の断面図の一例を示す図である。
本発明の第２の実施形態における電力変換装置は、壁１１ａがケース１０の一部として形成されている点を特徴とする。
ケース１０がベース板１１より上部からグラウンドをとる場合、図２３に示すように壁１１ａはケース１０の一部として形成してもよい。これにより、壁１１ａはグランドまでのインダクタンスが小さくなり、電位的に安定した点に設置されるため、ノイズ抑制効果を高めることができる。
【００９９】
本実施形態においては、流路１９に流れる冷媒の冷却対象が主に駆動用のパワーモジュール３００及び３０１であるので、当該パワーモジュール３００及び３０１は流路１９内に収納されて直接と冷媒と接触して冷却される。一方、補機用パワーモジュール３５０も、駆動用パワーモジュールほどではないが冷却することが求められる。
【０１００】
そこで、本実施形態では、補機用パワーモジュール３５０の金属ベースで形成された放熱面が、流路１９を介して、入口配管１３及び出口配管１４と対向するように形成される。特に、補機用パワーモジュール３５０を固定する突出部４０７が入口配管１３の上方に形成されているので、下方から流入する冷媒が突出部４０７の内壁に衝突して、効率良く補機用パワーモジュール３５０から熱を奪うことができる。さらに、突出部４０７の内部には、流路１９と繋がる空間を形成している。この突出部４０７内部の空間によって、入口配管１３及び出口配管１４近傍の流路１９の深さが大きくなっており、突出部４０７内部の空間に液溜りが生じることになる。この液溜りにより効率良く補機用パワーモジュール３５０を冷却することができる。
【０１０１】
電流センサ１８０とドライバ回路基板２２を電気的に繋ぐ際に、配線コネクタを用いると接続工程の増大や、接続ミスの危険性を招くことになる。
そこで、図１６に示されるように、本実施形態のドライバ回路基板２２には、当該ドライバ回路基板２２を貫通する第１孔２４及び第２孔２６が形成される。また第１孔２４にはパワーモジュール３００の信号端子３２５Ｕ及び信号端子３２５Ｌが挿入され、信号端子３２５Ｕ及び信号端子３２５Ｌはドライバ回路基板２２の配線パターンと半田により接合される。さらに第２孔２６には電流センサ１８０の信号線１８２が挿入され、信号線１８２はドライバ回路基板２２の配線パターンと半田により接合される。なお、冷却ジャケット１２との対向面とは反対側のドライバ回路基板２２の面側から半田接合が行われる。
【０１０２】
これにより、配線コネクタを用いることなく信号線が接続できるので生産性を向上させることができる。また、パワーモジュール３００の信号端子３２５と電流センサ１８０の信号線１８２を、同一方向から半田により接合されることにより、生産性を更に向上させることができる。また、ドライバ回路基板２２に、信号端子３２５を貫通させるための第１孔２４や、信号線１８２を貫通させるための第２孔２６をそれぞれ設けることにより接続ミスの危険性を少なくすることができる。
また、本実施形態のドライバ回路基板２２は、冷却ジャケット１２と対向する面側に、ドライバＩＣチップ等の駆動回路（不図示）を実装している。これにより、半田接合の熱がドライバＩＣチップ等に伝わることを抑制して、半田接合によるドライバＩＣチップ等の損傷を防止している。また、ドライバ回路基板２２に搭載されているトランスのような高背部品が、コンデンサモジュール５００とドライバ回路基板２２との間の空間に配置されるので、電力変換装置２００全体を低背化することが可能となる。
【０１０３】
図１７は、図１６のＢ面で切り取った電力変換装置２００をＣ方向から見た断面図である。
モジュールケース３０４に設けられたフランジ３０４Ｂは、コンデンサケース５０２に設けれたフランジ５１５ａ又はフランジ５１５ｂによって冷却ジャケット１２に押し付けられる。つまり、コンデンサセル５１４を収納したコンデンサケース５０２の自重を利用して、冷却ジャケット１２にモジュールケース３０４を押しつけることにより、流路１９の気密性を向上させることができる。
【０１０４】
パワーモジュール３００の冷却効率を向上させるために、流路１９内の冷媒をフィン３０５が形成された領域に流すようにする必要がある。モジュールケース３０４は湾曲部３０４Ａのスペースを確保するために、モジュールケース３０４の下部にはフィン３０５が形成されていない。そこで下カバー４２０は、モジュールケース３０４の下部が、当該下カバー４２０に形成された凹部４３０に勘合されるように形成される。これにより、冷却フィンが形成されていない空間に冷媒が流れ込むことを防止することができる。
【０１０５】
図１７に示されるように、パワーモジュール３００とコンデンサモジュール５００とパワーモジュール３０１の配列方向は、制御回路基板２０とドライバ回路基板２２とトランスミッション１１８の配列方向を横切るように並べて配置されている。特に、パワーモジュール３００とコンデンサモジュール５００とパワーモジュール３０１は、電力変換装置２００の中では、最下層に並べて配置されている。これにより、電力変換装置２００全体の低背化が可能となるとともに、トランスミッション１１８からの振動の影響を低減することができる。
【符号の説明】
【０１０６】
１０・・・ケース、１１・・・ベース板、１１ａ・・・壁、１２・・・冷却ジャケット、２０・・・制御回路基板、２０ａ・・・制御コネクタ、１１０・・・ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、１２０・・・エンジン、１５６、１６６・・・ダイオード、１９２、１９４・・・モータジェネレータ、３００ａ〜３００ｃ、３０１ａ〜３０１ｃ・・・パワーモジュール、３２８、３３０・・・ＩＧＢＴ、５１０・・・バッテリ負極側接続端子部、５１２・・・バッテリ正極側接続端子部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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