(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワー半導体素子が搭載され直流正極端子と直流負極端子を有するパワー半導体モジュールと、
直流電力を平滑化し負極側および正極側のコンデンサ端子を有するコンデンサと、
前記コンデンサの負極側のコンデンサ端子および前記パワー半導体モジュールの直流負極端子が接続される負極側の導体板と、
前記コンデンサの正極側のコンデンサ端子および前記パワー半導体モジュールの直流正極端子が接続される正極側の導体板と、を備え、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置であって、
前記直流負極端子又は前記直流正極端子の少なくとも一方は、寄生抵抗の異なる複数の分岐端子から成り、
前記複数の分岐端子が接続される導体板には、前記分岐端子と前記コンデンサ端子との間の電流経路上に、前記複数の分岐端子における発熱を分岐端子間で均等化するための経路抵抗増大部が形成されている、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において、
前記直流負極端子又は前記直流正極端子の少なくとも一方は、第１分岐端子と該第１分岐端子よりも抵抗値の小さな第２分岐端子とから成り、
前記第１および第２分岐端子が接続される導体板には、前記第１および第２分岐端子の寄生抵抗に基づいて、前記コンデンサ端子と前記第１分岐端子との間の抵抗値よりも前記コンデンサ端子と前記第２分岐端子との間の抵抗値の方が大きくなるように設定された経路抵抗増大部が、前記コンデンサ端子と前記第２分岐端子との電流経路上に形成されている、ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電力変換装置において、
前記第１および第２分岐端子が接続される導体板は、
該導体板の縁に形成される第１端子部と、
前記第１端子部と所定間隔を空けて前記縁に形成される第２端子部と、
前記第１端子部と前記第２端子部との間に前記縁から導体板側に切れ込むように形成された第１スリットと、を備え、
前記第１端子部は、前記第１分岐端子と接続され、
前記第２端子部は、前記第２分岐端子と接続され、
前記経路抵抗増大部は、前記第２端子部から前記第１スリットを回り込むように形成された導体板領域である、ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電力変換装置において、
前記第１および第２端子部の内、前記第２端子部が前記コンデンサ端子寄りに配置されており、
前記第１および第２分岐端子が接続される導体板は、
前記第２端子部を挟んで前記第１スリットと反対側に位置する導体板の縁に、該縁から前記第１スリットよりも深く導体板側に切れ込んだ第２スリットと、
前記第２スリットから前記第１端子部側に折れ曲がるように延びる第３スリットと、を備え、
前記経路抵抗増大部は、前記第１スリットと前記第２および第３スリットで挟まれた導体板領域である、ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項２に記載の電力変換装置において、
前記第１および第２分岐端子が接続される導体板は、
該導体板の縁に形成される第１端子部と、
前記第１端子部と所定間隔を空けて前記コンデンサ端子寄りに位置する前記縁に形成される第２端子部と、
前記第２端子部を挟んで前記第１端子部と反対側に位置する導体板の縁に該縁から導体板側に切れ込むように形成された第１スリットと、
前記第１スリットから前記第１端子部側に折れ曲がるように延びる第２スリットと、を備え、
前記第１端子部は、前記第１分岐端子と接続され、
前記第２端子部は、前記第２分岐端子と接続され、
前記経路抵抗増大部は、前記第１スリットと前記第２スリットにより囲まれた導体板領域である、ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
請求項２に記載の電力変換装置において、
前記第１および第２分岐端子が接続される導体板は、
該導体板の縁に形成される第１端子部と、
前記第１端子部と所定間隔を空けて前記コンデンサ端子寄りに位置する前記縁に形成される第２端子部と、を備え、
前記第１端子部は、前記第１分岐端子と接続され、
前記第２端子部は、前記第２分岐端子と接続され、
前記第１端子部よりも前記第２端子部側における導体板領域の導体板厚さが、前記第１端子部を含む前記コンデンサ端子側における導体板領域の導体板厚さよりも薄いことを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
請求項２に記載の電力変換装置において、
前記第１および第２分岐端子が接続される導体板は、
該導体板の縁に形成される第１端子部と、
前記第１端子部と所定間隔を空けて前記コンデンサ端子寄りに位置する前記縁に形成される第２端子部と、を備え、
前記第１端子部は、前記第１分岐端子と接続され、
前記第２端子部は、前記第２分岐端子と接続され、
前記第１端子部よりも前記第２端子部側の導体板領域における、電流経路にほぼ直交する方向の導体板幅寸法が、前記第１端子部を含む前記コンデンサ端子側の導体板領域における、電流経路にほぼ直交する方向の導体板幅寸法よりも小さく設定されている、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、パワー半導体モジュールを搭載した電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電力変換装置としてのインバータ装置の高出力・高密度化が求められ、パワー半導体モジュールの小型化が注目されている。パワー半導体モジュールには、一般的に電力スイッチング用素子としてＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）や電流還流用のダイオードが実装されているが、パワー半導体モジュールの高電流密度化に伴い、高速スイッチングによるスイッチング損失の低減が必須とされている。
【０００３】
従来、高速スイッチングによって発生する電圧の跳ね上りを抑えるために、平滑化コンデンサとパワー半導体モジュールとを接続する配線の寄生インダクタンスを小さくする構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に記載の技術では、負極側板状導体および正極側板状導体のそれぞれに２つの端子を設けて電流経路の並列化をすると共に、負極側板状導体と正極側板状導体とを絶縁体を介して積層することで、コンデンサとパワー半導体モジュールを接続する配線の低インダクタンス化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２８６１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されている装置では、上述した２つの端子の長さが異なっており、それぞれの端子の寄生抵抗値が異なることが考えられる。寄生抵抗値が異なると、各端子に流れる電流のアンバランスが発生する。電流アンバランスが生じると、各端子の発熱のアンバランスが生じて高温になり易く、パワーモジュール全体の電流容量を低下させてしまうおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明に係る電力変換装置は、パワー半導体素子が搭載され直流正極端子と直流負極端子を有するパワー半導体モジュールと、直流電力を平滑化し負極側および正極側のコンデンサ端子を有するコンデンサと、コンデンサの負極側のコンデンサ端子およびパワー半導体モジュールの直流負極端子が接続される負極側の導体板と、コンデンサの正極側のコンデンサ端子およびパワー半導体モジュールの直流正極端子が接続される正極側の導体板と、を備え、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置であって、直流負極端子又は直流正極端子の少なくとも一方は、寄生抵抗の異なる複数の分岐端子から成り、複数の分岐端子が接続される導体板には、分岐端子とコンデンサ端子との間の電流経路上に、複数の分岐端子における発熱を分岐端子間で均等化するための経路抵抗増大部が形成されている、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、分岐端子の発熱を、分岐端子間で均等化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、インバータシステム６０の概略構成を示す断面図である。
【図２】図２は、モジュールケース５３内の構造を説明する図である。
【図３】図３は、接続導体板層９、パワー半導体モジュール１およびコンデンサ素子２の回路図である。
【図４】図４は、負極接続端子１０ａ，１０ｂにおける損失を説明する図である。
【図５】図５は、接続導体板層９によって接続されたパワー半導体モジュール１およびコンデンサ素子２を示す図である。
【図６】図６は、負極接続導体板９１および正極接続導体板９２と各接続端子との関係を説明する図である。
【図７】図７は、図６（ａ）のＡ−Ａ断面を示す図である。
【図８】図８は、第２の実施例を説明する図である。
【図９】図９は、第３の実施例を説明する図である。
【図１０】図１０は、第４の実施例を説明する図である。
【図１１】図１１は、分岐端子が３つの場合の負極接続導体板９１を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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、本発明に係る電力変換装置の一実施の形態を示す図である。図１は、インバータシステム６０の概略構成を示す断面図である。インバータシステム６０は、パワー半導体モジュール１、コンデンサ素子２、制御基板４１および接続導体板層９等と、それらを収納するインバータ筐体５０とを備えている。なお、図１ではパワー半導体モジュール１を一つしか図示していないが、本実施の形態のインバータシステム６０は３相のインバータシステムであって、合計３つのパワー半導体モジュール１を備えている。
【００１１】
コンデンサ素子２は、負極接続導体板９１および正極接続導体板９２で構成された接続導体板層９を介して、各パワー半導体モジュール１に接続される。本実施の形態のパワー半導体モジュール１は、それぞれ２つのパワー半導体素子（不図示）をモジュールケース５３内に収納した、いわゆる２ｉｎ１構造のパワー半導体モジュールである。モジュールケース５３からは、図示上方に複数の端子、すなわち第１負極接続端子１０ａ、第２負極接続端子１０ｂ、第１正極接続端子１１ａ、第２正極接続端子１１ｂ、電力出力端子１２および制御信号端子４０が伸延している。
【００１２】
第１負極接続端子１０ａおよび第２負極接続端子１０ｂは、接続導体板層９の負極接続導体板９１に接続されている。負極接続導体板９１には、コンデンサ素子２のコンデンサ負極端子１３が接続されている。一方、第１正極接続端子１１ａおよび第２正極接続端子１１ｂは、接続導体板層９の正極接続導体板９２に接続されている。正極接続導体板９２には、コンデンサ素子２のコンデンサ正極端子１４が接続されている。複数の制御信号端子４０は、接続導体板層９の上方に配置された制御基板４１に接続されている。
【００１３】
インバータ筐体５０には、冷却水が流れる水路５２が形成されている。上述したパワー半導体モジュール１は水路５２内に配置され、水路５２内を流れる冷却水によって冷却される。モジュールケース５３の外表面には冷却性能向上を図るために、放熱フィン５３ａが形成されている。水路５２は、コンデンサ素子２が収納されているコンデンサ収納部５１の外表面に沿って流れ、インバータ筐体５０から排出される。コンデンサ素子２とコンデンサ収納部５１との隙間は樹脂材が充填されている。
【００１４】
インバータシステム６０の動作時においては、制御基板４１でパワー半導体モジュール１を制御し、コンデンサ素子２から接続導体板層９を介して、パワー半導体モジュール１に電流が流れ、電力出力端子１２へ電流が出力される。その際、電流の流れる経路にあるコンデンサ素子２、接続導体板層９、パワー半導体モジュール１およびパワー半導体モジュールの接続端子１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂにおいて熱が発生する。
【００１５】
コンデンサ素子２は前記樹脂材を介してインバータ筺体５０に熱的に接触しており、また、接続導体板層９も絶縁層を介してインバータ筺体５０に熱的に接触しているので、コンデンサ素子２および接続導体板層９で発生した熱は、インバータ筐体５０を介して水路５２内の冷却水へ放熱される。また、パワー半導体モジュール１で発生した熱も、放熱フィン５３ａが形成されたモジュールケース５３を介して冷却水に放熱される。しかしながら、パワー半導体モジュール１の各接続端子１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂについては、直接冷却する構造となっていないため、各接続端子１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂの発熱を抑えることが重要である。
【００１６】
図２は、モジュールケース５３内の構造を説明する図である。上述したようにパワー半導体モジュール１は２ｉｎ１構造であって、２つのパワー半導体素子３０ａ，３０ｂがモジュールケース５３内に収納されている。パワー半導体素子３０ａは導体板３１ａ，３１ｂにより挟持され、パワー半導体素子３０ｂは導体板３２ａ，３２ｂにより挟持されている。導体板３２ｂは、導体板３１ａと電気的に接続される。導体板３２ａには２つに分岐した端子、すなわち第１負極接続端子１０ａおよび第２負極接続端子１０ｂが形成されている。同様に、導体板３１ｂには、２つに分岐した第１正極接続端子１１ａおよび第２正極接続端子１１ｂが形成されている。
【００１７】
図２において、実線で示す矢印２１は第１負極接続端子１０ａを流れる電流の経路を示しており、破線で示す矢印２０は第２負極接続端子１０ｂを流れる電流の経路を示している。このように、負極接続端子が２つに分岐している構成の場合、導体板３２ａからより遠くに配置された第１負極接続端子１０ａの方が電流経路の長さが長くなる。その結果、パワー半導体素子３０ｂから第１負極接続端子１０ａまでの抵抗（寄生抵抗）をＲn1、パワー半導体素子３０ｂから第２負極接続端子１０ｂまでの抵抗（寄生抵抗）をＲn2としたとき、Ｒn1＞Ｒn2となっている。同様に、パワー半導体素子３０ａから第１正極接続端子１１ａまでの抵抗（寄生抵抗）をＲp1、パワー半導体素子３０ａから第２正極接続端子１１ｂまでの抵抗（寄生抵抗）をＲp2としたとき、Ｒp1＞Ｒp2となっている。
【００１８】
図３は、接続導体板層９と、それに接続されたパワー半導体モジュール１およびコンデンサ素子２の回路図を示したものである。パワー半導体モジュール１に設けられたパワー半導体素子３０ａ，３０ｂ（図２参照）は、図３に示すようにハーフブリッジ回路を構成している。パワー半導体素子３０ａ，３０ｂは、正極接続導体板９２と負極接続導体板９１との間に直列接続（トーテムポール接続）されている。パワー半導体素子３０ａ，３０ｂには例えばＩＧＢＴ等が用いられる。
【００１９】
上アームのパワー半導体素子３０ａのコレクタ電極は正極接続導体板９２に接続され、エミッタ電極は下アームのパワー半導体素子３０ｂのコレクタ電極に接続される。下アームのパワー半導体素子３０ｂのエミッタ電極は、負極接続導体板９１に接続される。また、２つのパワー半導体素子３０ａ，３０ｂの中間接続部（図２の導体板３２ｂ）には、電力出力端子１２が配置されている。このように接続されることにより、上下アーム直列回路が形成される。
【００２０】
上述したように、パワー半導体素子３０ａから第１正極接続端子１１ａおよび第２正極接続端子１１ｂまでの抵抗値はＲp1、Ｒp2とされ、同様に、パワー半導体素子３０ｂから第１負極接続端子１０ａおよび第２負極接続端子１０ｂまでの抵抗値はそれぞれＲn1、Ｒn2とされる。さらに、負極接続端子１０ａ，１０ｂとコンデンサ負極端子１３との間の抵抗値（負極接続導体板９１における抵抗）をそれぞれＲpbn1，Ｒpbn2とし、正極接続端子１１ａ，１１ｂとコンデンサ正極端子１４との間の抵抗値（正極接続導体板９２における抵抗）をそれぞれＲpbp1およびＲpbp2とする。
【００２１】
上述したように、パワー半導体素子３０ａ，３０ｂの各端子の抵抗値はＲn1＞Ｒn2、およびＲp1＞Ｒp2のようになっている。一方、負極接続導体板９１および正極接続導体板９２は幅広い導体で構成されているので、本発明を適用する前の状態ではＲpbn1≒Ｒpbn2、Ｒpbp1≒Ｒpbp2となっている。本実施の形態では、接続導体板層９の形状を工夫して上述した抵抗値Ｒpbn1，Ｒpbn2および抵抗値Ｒpbp1，Ｒpbp2を調整することにより、パワー半導体素子３０ａ，３０ｂの各端子の発熱を均等化するようにした。
【００２２】
ここでは、負極接続導体板９１の抵抗値に関する調整方法について説明するが、正極接続導体板９２に関しても同様な方法で調整することができる。ここで、パワー半導体素子３０ｂの第１負極接続端子１０ａで発生する損失をＰn1、第２負極接続端子１０ｂで発生する損失をＰn2とする。各負極接続端子１０ａ，１０ｂの発熱を均等化するためには、Ｐn1≒Ｐn2とする必要がある。
【００２３】
抵抗値Ｒn1の第１負極接続端子１０ａに流れる電流をＩn1、抵抗値Ｒn2の第２負極接続端子１０ｂに流れる電流をＩn2とすると、損失Ｐn1，Ｐn2はそれぞれＰn1＝Ｒn1×Ｉn1２、Ｐn2＝Ｒn2×Ｉn2２となる。よって、Ｐn1≒Ｐn2を仮定した場合、電流Ｉn1，Ｉn2には、Ｒn1×Ｉn1２≒Ｒn2×Ｉn2２の関係が成り立っている。また、負極側に流れるトータルの電流Ｉnは、Ｉn＝Ｉn1＋Ｉn2となる。
【００２４】
上述したように、第１負極接続端子１０ａの抵抗値Ｒn1に比べて第２負極接続端子１０ｂの抵抗値Ｒn2は小さいので、第２負極接続端子１０ｂが接続される負極接続導体板９１の抵抗値Ｒpbn2を大きくする必要がある。例えば、負極接続導体板９１の抵抗値Ｒpbn2（≒Ｒpbn1）をΔＲpbn2だけ大きくした場合、すなわち、Ｒpbn2をＲpbn2＋ΔＲpbn2とした場合を考える。その場合、キルヒホッフの電流則により、第１負極接続端子１０ａに流れる電流Ｉn1は次式（１）で表すことができる。また、第２負極接続端子１０ｂに流れる電流Ｉn2は次式（２）のようになる。
【数１】
0006053642.tif 000002
【００２５】
上述したように、第１負極接続端子１０ａの発熱と第２負極接続端子１０ｂの発熱とを均等化するためには、Ｒn1×Ｉn1２≒Ｒn2×Ｉn2２の関係が成り立つ必要があるので、次式（３）を満足する必要がある。式（３）が成立するとき、式（４），（５）が成り立つ。
【数２】
0006053642.tif 000003
【００２６】
ここで、Ｒpbn1≒Ｒpbn2、ΔＲn＝Ｒn1−Ｒn2とすると、式（６）の関係が求まる。式（６）は、パワー半導体モジュール１の第１及び第２負極接続端子１０ａ，１０ｂの抵抗Ｒn1及びＲn2と、第１負極接続端子１０ａとコンデンサ負極端子１３との間の抵抗Ｒpbn1を与えたときに、端子１０ａ，１０ｂ間の発熱を均等化するために必要な抵抗Ｒpbn2の増加量ΔＲpbn2を与える式である。よって、この関係に従って図３に示すパワー半導体モジュール１とコンデンサ素子２との間の抵抗値を調整することで、図４（ｂ）に示すように、パワー半導体モジュール１における各端子の損失が均等化される。図４（ａ）は、均等化を図る前の各端子１０ａ，１０ｂにおける消費電力を示したものである。図４（ｂ）では、これらのラインを破線で示した。なお、図４において、第１端子は第１負極接続端子１０ａが対応し、第２端子は第２負極接続端子１０ｂが対応する。
【数３】
0006053642.tif 000004
【００２７】
上述したように、本実施の形態では、第１負極接続端子１０ａの発熱と第２負極接続端子１０ｂの発熱との差を解消するために、式（６）に示したように、それらの抵抗Ｒn1、Ｒn2および差ΔＲnに基づいて、第２負極接続端子１０ｂからコンデンサ負極端子１３までの抵抗Ｒpbn2の大きさをΔＲpbn2だけ大きくなるように設定した。
【００２８】
また、パワー半導体モジュール１の第１および第２正極接続端子１１ａ，１１ｂ間における発熱の均等化についても同様であって、抵抗Ｒpbp2の大きさをΔＲpbp2だけ増加させる場合には、式（６）のＲn1、Ｒn2、Ｒpbn1、ΔＲpbn2を、正極に関するパラメータＲp1、Ｒp2、Ｒpbp1、ΔＲpbp2に置き換えれば良い。
【００２９】
本実施の形態では、接続導体板層９の形状を工夫することにより、ΔＲpbn2およびΔＲpbp2を与えるようにしている。以下では、ΔＲpbn2およびΔＲpbp2を与える接続導体板層９の具体的な形状について説明する。
【００３０】
（第１の実施例）
図５〜７は、接続導体板層９の形状の第１の実施例を示す図である。図５は、接続導体板層９によって接続されたパワー半導体モジュール１およびコンデンサ素子２を示す図である。なお、パワー半導体モジュール１については、その内部構造が分かりやすいように、モジュールケース５３の図示は省略した。上述したように、第１および第２負極接続端子１０ａ，１０ｂは接続導体板層９の負極接続導体板９１に接続され、第１および第２正極接続端子１１ａ，１１ｂは接続導体板層９の正極接続導体板９２に接続される。なお、接続導体板層９は、負極接続導体板９１と正極接続導体板９２とを積層して一体化したものであり、負極接続導体板９１と正極接続導体板９２との間には絶縁層が形成され、電気的に互いに絶縁されている。ただし、本発明は、積層された負極接続導体板９１、正極接続導体板９２に限らず適用することができる。
【００３１】
図６は、負極接続導体板９１および正極接続導体板９２と各接続端子との関係を説明する図である。図６（ａ）は負極接続導体板９１の平面図を示し、図６（ｂ）は正極接続導体板９２の平面図を示す。また、図７は、図６（ａ）のＡ−Ａ断面を示す図である。図５，７に示すように、負極接続導体板９１は正極接続導体板９２の上面側に積層されている。
【００３２】
図６に示すように、負極接続導体板９１には、パワー半導体モジュール１の端子１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂを通すための貫通孔９１０、コンデンサ負極端子１３を通すための貫通孔９１２、コンデンサ正極端子１４を通すための貫通孔９１３がそれぞれ形成されている。同様に、正極接続導体板９２には、パワー半導体モジュール１の端子１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂを通すための貫通孔９２０、コンデンサ負極端子１３を通すための貫通孔９２３、コンデンサ正極端子１４を通すための貫通孔９２４がそれぞれ形成されている。貫通孔９１０と貫通孔９２０、貫通孔９１２と貫通孔９２３、貫通孔９１３と貫通孔９２４とは、それぞれ上下に重なるような配置で形成されている。なお、本実施の形態では、貫通孔９１０，９２０，９１２，９１３，９２３，９２４としたが、接続導体板層９の縁から切れ込んだスリットとしても良い。
【００３３】
先ず、負極接続導体板９１について説明する。負極接続導体板９１の貫通孔９１０の部分には、第１負極接続端子１０ａが接続される端子部９１ａと、第２負極接続端子１０ｂが接続される端子部９１ｂとが形成されている。また、負極接続導体板９１の貫通孔９１２の部分には、コンデンサ負極端子１３が接続される端子部９１ｄが形成されている。
【００３４】
上述したように、第１負極接続端子１０ａの抵抗値Ｒn1は、第２負極接続端子１０ｂの抵抗値Ｒn2よりも大きい。そこで、本実施の形態では、上述したように第２負極接続端子１０ｂからコンデンサ負極端子１３までの抵抗値Ｒpbn2をΔＲpbn2だけ増加させて、第１負極接続端子１０ａの発熱と第２負極接続端子１０ｂの発熱との均等化を図るようにしている。
【００３５】
そのために、図６（ａ）に示す負極接続導体板９１においては、抵抗値の大きな第１負極接続端子１０ａの方がコンデンサ負極端子１３により近くなるように配置し、さらに、スリット９１１を負極接続導体板９１に形成した。
【００３６】
図６（ａ）において、実線Ｌ１は第２負極接続端子１０ｂからコンデンサ負極端子１３までの電流経路を示し、実線Ｌ２は第１負極接続端子１０ａからコンデンサ負極端子１３までの電流経路を示す。また、破線Ｌ１０は、スリット９１１を設けない場合の、第２負極接続端子１０ｂからコンデンサ負極端子１３までの電流経路を示している。なお、電流経路Ｌ１，Ｌ２，Ｌ１０は、電流密度の高い領域をラインで示したものである。
【００３７】
スリット９１１は貫通孔９１０と連通しており、貫通孔９１０から負極接続端子１０ａ，１０ｂの配列方向と直交する方向に延びている。そのため、第２負極接続端子１０ｂからコンデンサ負極端子１３までの電流経路は、実線Ｌ１で示すようにスリット９１１を迂回するような経路となり、スリット９１１を設けない場合の電流経路Ｌ１０よりも長い経路となる。すなわち、符号Ｓ１で示す経路が、電流経路Ｌ１において経路抵抗増大部として機能している。その結果、電流経路Ｌ１に対して上述した抵抗増加ΔＲpbn2を設定することが可能となる。
【００３８】
このように、２つの負極接続端子１０ａ，１０ｂの抵抗が異なる場合であっても、負極接続導体板９１を図６（ａ）に示すような構成とすることにより、負極接続端子１０ａ，１０ｂの発熱均等化を図ることができる。すなわち、本実施の形態においては、２つの負極接続端子１０ａ，１０ｂを設けて電流経路の並列化による低インダクタンス化を図るとともに、端子間の発熱均等化も図ることができる。
【００３９】
なお、図６（ａ）の破線Ｌ１０は、上述したようにスリット９１１を形成しない場合の電流経路を示している。この場合は、第１負極接続端子１０ａをコンデンサ負極端子１３により近くなるように配置したことで、電流経路Ｌ１０は電流経路Ｌ２に対して端子間距離分だけ長くなっている。そのため、端子間の発熱アンバランスを若干小さくすることはできるが、スリット９１１を形成する場合のように電流経路の長さを任意に変更することはできないので、この構成だけでは発熱アンバランスの解消は難しい。
【００４０】
次に、正極接続導体板９２について説明する。図６（ｂ）に示すように、正極接続導体板９２の貫通孔９２０の部分には、第１正極接続端子１１ａと接続される端子部９２ａと、第２正極接続端子１１ｂと接続される端子部９２ｂとが形成されている。また、正極接続導体板９２の貫通孔９２４の部分には、コンデンサ正極端子１４と接続される端子部９２ｄが形成されている。
【００４１】
上述のように、第１正極接続端子１１ａの抵抗値Ｒp1は、第２正極接続端子１１ｂの抵抗値Ｒp2よりも大きい。そのため、第２正極接続端子１１ｂからコンデンサ正極端子１４までの抵抗値Ｒpbp2を、第１正極接続端子１１ａからコンデンサ正極端子１４までの抵抗値Ｒpbp1よりも大きくする必要がある。すなわち、Ｒpbp2→Ｒpbp2＋ΔＲpbp2のように抵抗値Ｒpbp2を増加させる。
【００４２】
ところで、上述したようにコンデンサ負極端子１３に対する負極接続端子１０ａ，１０ｂの配置を設定しているので、コンデンサ正極接続端子４１に対する正極接続端子１１ａ，１１ｂの配置は自動的に決まってしまう。すなわち、抵抗値の小さな第２正極接続端子１１ｂの方が、コンデンサ正極接続端子４１により近くなっている。そのため、正極接続導体板９２の場合には、図６（ｂ）に示すように、貫通孔９２０に連通するスリット９２１，９２２を形成するようにした。
【００４３】
図６（ｂ）において、破線Ｌ３は第１正極接続端子１１ａからコンデンサ正極端子１４までの電流経路を示し、実線Ｌ４は第２正極接続端子１１ｂからコンデンサ正極端子１４までの電流経路を示している。上述したように、正極側第２接続端子１１ｂの抵抗値Ｒｐ２は、正極側第１接続端子１１ａの抵抗値Ｒｐ１よりも小さい。そのため、正極接続導体板９２にスリット９２１，９２２を形成して、コンデンサ正極端子１４から端子１１ａ側へ遠ざかるような迂回経路（経路抵抗増大部Ｓ２）を形成し、電流経路Ｌ４における抵抗値が電流経路Ｌ３における抵抗値よりも大きくなるようにした。その結果、端子１１ａ，１１ｂ間の発熱均等化を図ることができる。
【００４４】
（第２の実施例）
図８は、第２の実施例を説明する図である。上述した第１の実施例では、コンデンサ負極端子１３およびコンデンサ正極端子１４の配列方向と、パワー半導体モジュール１の端子１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂの配列方向とが直交するように、コンデンサ素子２およびパワー半導体モジュール１が接続導体板層９に接続されていた。一方、第２の実施例では、図８に示すように、コンデンサ負極端子１３およびコンデンサ正極端子１４の配列方向と、パワー半導体モジュール１の端子１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂの配列方向とが平行となるように、コンデンサ素子２およびパワー半導体モジュール１が接続導体板層９に接続されている。なお、以下では、負極接続導体板９１について説明するが、正極接続導体板９２についても同様に適用することができる。
【００４５】
図８（ａ）に示すように、負極接続導体板９１には貫通孔９１２，９１３，９１４が形成されている。貫通孔９１２の部分には、図６（ａ）に示した場合と同様に、端子部９１ｄが形成されている。貫通孔９１４は、端子１３，１４の配列方向に細長い形状をしており、図示上下方向に端子１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂが配置されている。貫通孔９１４の部分には、第１負極接続端子１０ａと接続される端子部９１ａおよび第２負極接続端子１０ｂと接続される端子部９１ｂが形成されている。さらに、貫通孔９１４に連通するようにスリット９１５が形成されている。
【００４６】
なお、図８（ａ）に示す例では、負極接続導体板９１に貫通孔９１４を形成して、貫通孔の縁（すなわち、負極接続導体板９１の縁）に端子部９１ａおよび９１ｂを形成したが、図８（ｂ）に示すように、負極接続導体板９１の図示右側の縁に端子部９１ａおよび９１ｂを形成するようにしても良い。
【００４７】
実線Ｌ５は第１負極接続端子１０ａからコンデンサ負極端子１３までの電流経路を示しており、実線Ｌ６は第２負極接続端子１０ｂからコンデンサ負極端子１３までの電流経路を示している。また、破線Ｌ６０は、スリット９１５を形成しなかった場合の、第２負極接続端子１０ｂからコンデンサ負極端子１３までの電流経路を示している。
【００４８】
上述したように、第１負極接続端子１０ａの抵抗値Ｒn1は、第２負極接続端子１０ｂの抵抗値Ｒn2よりも大きい。そのため、接続端子１０ａ，１０ｂの発熱均等化を図るためには、第２負極接続端子１０ｂからコンデンサ負極端子１３までの抵抗値Ｒpbn2を第１負極接続端子１０ａからコンデンサ負極端子１３までの抵抗値Ｒpb1よりも大きくする必要がある。具体的には、上述した式（６）で与えられるΔＲpbn2だけ抵抗値を増加させる。
【００４９】
そのため、電流経路Ｌ６の方が電流経路Ｒ５よりも長くなるように、スリット９１５を形成した。スリット９１５は、第２負極接続端子１０ｂと第１正極接続端子１１ａとの境界部分を端子１３方向（図示左方向）に伸延し、途中から第１負極接続端子１０ａが配置されている図示下方向に折れ曲がり、第２正極接続端子１１ｂと第１負極接続端子１０ａとの境界付近まで伸延している。
【００５０】
このような形状のスリット９１５を形成することで、電流経路Ｌ６は電流経路Ｌ５の領域まで迂回した後に、コンデンサ負極端子１３へと向かう。そのため、電流経路Ｌ６は、この迂回する分だけ電流経路Ｌ５よりも長くなっている。すなわち、符号Ｓ３で示す部分が、電流経路Ｌ６における経路抵抗増大部として機能する。その結果、第２負極接続端子１０ｂからコンデンサ負極端子１３までの抵抗値Ｒpbn2は、経路が長くなった分だけ抵抗が増加する。そして、その増加量を式（６）から算出されるΔＲpbn2に調整することで、第１負極接続端子１０ａの発熱と第２負極接続端子１０ｂの発熱とを均等化することができる。
【００５１】
（第３の実施例）
図９は、第３の実施例を説明する図である。第３の実施例においても、上述した第１の実施例の場合（図６（ａ）参照）と同様に、負極接続導体板９１に、貫通孔９１０，９１２，９１３を形成すると共に、貫通孔９１０に連通するスリット９１１を形成する。貫通孔９１２の部分には、コンデンサ負極端子１３が接続される端子部９１ｄが形成されている。貫通孔９１０の部分には、第１負極接続端子１０ａと接続される端子部９１ａおよび第２負極接続端子１０ｂと接続される端子部９１ｂが形成されている。
【００５２】
上述した第１の実施例では、負極接続導体板９１の厚さは均一であったが、第３の実施例では、領域Ｃの部分の厚さを他の領域よりも薄くしている。すなわち、ｔ２＜ｔ１のように設定している。端子１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂは図示左右方向に配列されているが、領域Ｃは第１負極接続端子１０ａよりも右側の部分に設定される。
【００５３】
負極接続導体板９１の厚さをこのように構成すると、第１負極接続端子１０ａからコンデンサ負極端子１３までの電流経路Ｌ７は、その全体が厚さがｔ１の部分を通る。一方、第２負極接続端子１０ｂからコンデンサ負極端子１３までの電流経路Ｌ８の場合は、一部が厚さｔ２の領域Ｃを通っている。領域Ｃの厚さｔ２はｔ２＜ｔ１であるため、厚さｔ１の場合と比べて抵抗が大きくなる。そのため、本実施例では、電流経路Ｌ８の長さが第１の実施例に示した電流経路Ｌ１よりも小さくても、抵抗値の増分ΔＲpbn2を第１の実施例の場合と同程度とすることができる。すなわち、スリット９１１の切れ込み深さ（図示上下方向の寸法）を、第１の実施例の場合よりも小さくすることができる。さらには、スリット９１１を形成しなくても、抵抗値の増分ΔＲpbn2を設定することが可能である。
【００５４】
（第４の実施例）
図１０は、第４の実施例を説明する図である。上述した第３の実施の形態では、負極接続導体板９１の領域Ｃの部分を薄くすることで、電流経路Ｌ８における抵抗値Ｒpbp2を増加させた。一方、第４の実施例では、負極接続導体板９１の厚さは均一とし、領域Ｃの部分に切り欠き９１６を形成することで、領域Ｃの部分における電流経路Ｌ８の幅を小さくするようにした。その結果、この領域Ｃの符号Ｓ４の抵抗が大きくなり、この部分が電流経路Ｌ８において経路抵抗増大部として機能する。すなわち、経路抵抗増大部Ｓ４を設けることで、接続端子１０ａ，１０ｂにおける発熱アンバランスを解消するための抵抗増分ΔＲpbn2を設定することが可能となる。
【００５５】
ここでは、図６（ａ）に示したような矩形の負極接続導体板９１を前提として切り欠き９１６と称したが、ここでは、切り欠くことが重要なのではなく、領域Ｃの端子部９１ｂが形成されている部分の導体板幅Ｄ１が、図６（ａ）に示す負極接続導体板９１における同一領域Ｃの幅Ｄ２よりも小さく設定されていることが重要である。その結果、図６（ａ）において切り込み深さの大きなスリット９１１を形成した場合と同様に、電流経路Ｌ８における抵抗値Ｒpbn2を増加させることができる。なお、本実施例の場合、スリット９１１を形成することは必須ではなく、端子１０ａと端子１０ｂとの間の負極接続導体板９１の幅Ｄ１が、必要な抵抗増分ΔＲpbn2を得られる寸法であれば、スリット９１１を形成しなくても構わない。スリット９１１を形成しない場合には、上記Ｄ２は端子部９１ａと導体板の縁との間の幅寸法に相当する。
【００５６】
上述した実施の形態では、直流接続端子が２つに分岐されている場合を例に説明したが、３つ以上に分岐されている場合にも同様に適用することができる。例えば、図１１に示すように、直流接続端子が３つの分岐端子（第１負極接続端子１０ａ（抵抗値Ｒn1），第２負極接続端子１０ｂ（抵抗値Ｒn2），第３負極接続端子１０ｃ（抵抗値Ｒn3））に分岐されている場合について説明する。ここで、Ｒn1＞Ｒn2＞Ｒn3とする。この場合、図１１のように端子部９１ａ，９１ｂ間にスリット９１１ａを形成し、端子部９１ｂ，９１ｃ間に、より切り込みの深いスリット９１１ｂを形成する。なお、正極接続端子側も、３つの分岐端子１１ａ，１１ｂ，１１ｃが形成されており、正極接続導体板９２にはそれらが接続される端子部９２ａ，９２ｂ，９２ｃが形成されている。
【００５７】
このような構成とすることで、負極接続導体板９１には、複数の端子の内で最も抵抗値の大きな端子１０ａを除く他の端子１０ｂ，１０ｃとコンデンサ負極端子１３との間の各電流経路Ｌ１ｂ，Ｌ１ｃ上に、発熱を均等化するための経路抵抗増大部Ｓ５，Ｓ６を形成することができる。その結果、端子１０ａ，１０ｂ，１０ｃ間で発熱を均等化することができ、温度上昇の抑制による信頼性の向上や、温度上昇が抑制できることによる電流容量の向上、を図ることができる。
【００５８】
また、図６に示す電力変換装置のように、コンデンサ素子２と、パワー半導体素子３０が搭載されたパワー半導体モジュール１と、コンデンサ素子２のコンデンサ負極端子１３およびパワー半導体モジュール１の負極側の直流端子（１０ａ，１０ｂ）が接続される負極接続導体板９１と、コンデンサ素子２のコンデンサ正極端子１４およびパワー半導体モジュール１の正極側の直流端子（１１ａ，１１ｂ）が接続される正極接続導体板９２と、を備え、直流端子の少なくとも一方（図６では負極側の直流端子）は、第１直流接続端子１０ａと該第１直流接続端子１０ａよりも抵抗値の小さな第２直流接続端子１０ｂとに分岐されている場合には、以下のような構成とする。
【００５９】
すなわち、第１及び第２直流接続端子１０ａ，１０ｂが接続される負極接続導体板９１には、コンデンサ負極端子１３と第１直流接続端子１０ａとの間の抵抗値よりも、コンデンサ負極端子１３と第２直流接続端子１０ｂとの間の抵抗値が大きくなるように、第１直流接続端子１０ａの抵抗値と第２直流接続端子１０ｂの抵抗値とに基づいて設定された経路抵抗増大部Ｓ１が、コンデンサ負極端子１３と第２直流接続端子１０ｂとの電流経路Ｌ１上に形成されている。
【００６０】
このように、寄生抵抗が小さな第２直流接続端子１０ｂに対して、その端子１０ｂからコンデンサ負極端子１３間での電流経路Ｌ１上に経路抵抗増大部Ｓ１を設けることで、上述した式（６）で算出される抵抗増大分ΔＲpbn2だけ電流経路Ｌ１の抵抗を増加させることができる。その結果、端子１０ａと端子１０ｂの発熱を均等化することができ、温度上昇の抑制による信頼性の向上や、温度上昇が抑制できることによる電流容量の向上、を図ることができる。
【００６１】
経路抵抗増大部の形成方法の一つとしては、図６（ａ）に示すように、第１負極接続端子１０ａが接続される端子部９１ａと第２負極接続端子１０ｂが接続される端子部９１ｂとの間において導体板の縁から切れ込むようなスリット９１１を形成し、スリット９１１によりラインＬ１０で示すような電流の流れを阻止し、スリット９１１を回り込むような電流経路Ｌ１を形成する。
【００６２】
他の形成方法としては、図６（ｂ）のように、抵抗値の小さな第２正極接続端子１１ｂがコンデンサ正極端子１４寄りに形成されている場合には、スリット９２１に加えて、第２正極接続端子１１ｂが接続される端子部９２ｂを挟んでスリット９２１と反対側に位置する導体板の縁に、該縁からスリット９２１よりも深く導体板側に切れ込んだスリットと、そのスリットから端子部９２ａ側に折れ曲がるように延びるスリットとを有するスリット９２２、を形成する方法がある。この場合、スリット９２１とスリット９２２により挟まれた導体板領域が経路抵抗増大部Ｓ２を構成する。
【００６３】
また、三番目の形成方法としては、図８に示すように、負極接続導体板９１の縁に形成された端子部９１ａ，９１ｂの内、端子部９１ｂがコンデンサ負極端子１３よりに形成されている場合である。この場合には、端子部９１ｂを挟んで端子部９１ａと反対側に位置する導体板の縁に設けられ、該縁から導体板側に切れ込むように形成されたスリットと、そのスリットから端子部９１ａ側に折れ曲がるように延びるスリットとを有するスリット９１５を設ける。このスリット９１５により囲まれた導体板領域が経路抵抗増大部Ｓ３を構成する。
【００６４】
また、図９に示すように、端子部９１ａよりも端子部９１ｂ側における導体板領域の導体板厚さｔ２を、端子部９１ａを含むコンデンサ負極端子１３側における導体板領域の導体板厚さｔ１よりも薄く構成する。このような構成とすることで、電流経路Ｌ８において領域Ｃに含まれる導体板領域が経路抵抗増大部として機能することになる。
【００６５】
さらにまた、図１０に示すように、端子部９１ａよりも端子部９１ｂ側の導体板領域における、電流経路Ｌ８にほぼ直交する方向の導体板幅寸法Ｄ１を、端子部９１ａを含むコンデンサ負極端子１３側の導体板領域における、電流経路にほぼ直交する方向の導体板幅寸法よりも小さく設定するようにしても良い。その結果、幅の狭くなった領域Ｓ４が経路抵抗増大部として機能する。
【００６６】
なお、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。さらに、上述した実施例を組み合わせて用いても良い。また、本発明に係る電力変換装置は、図１に示したようなＨＥＶ（ハイブリッド自動車），ＥＶ（電気自動車）等に用いるインバータシステムや、一般作業機械に使用されるモータ駆動用の電力変換装置にも適用できる。
【符号の説明】
【００６７】
１：パワー半導体モジュール、２：コンデンサ、９：接続導体板層、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ：負極接続端子、１３：負極接続端子、１１ａ：第１正極接続端子、１１ｂ：第２正極接続端子、１３：コンデンサ負極端子、１４：コンデンサ正極端子、３０ａ，３０ｂ：パワー半導体素子、６０：インバータシステム、９１：負極接続導体板、９１ａ，９１ｂ，９１ｃ，９１ｄ，９２ａ，９２ｂ，９２ｃ，９２ｄ：端子部、９２：正極接続導体板、９１０、９１２，９１３，９２０，９２３，９２４：貫通孔、９１１，９１５，９２１，９２２：スリット、Ｌ１〜Ｌ８，Ｌ１ａ〜Ｌ１ｃ，Ｌ１０，Ｌ６０：電流経路、Ｓ１〜Ｓ６：経路抵抗増大部
【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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