(57)【要約】【課題】コンデンサおよび電流センサの冷却効率を向上でき、かつパワー端子の突出方向における装置全体の長さを短くすることが可能な電力変換装置を提供すること。【解決手段】半導体モジュールと冷却管１１とを積層した積層体１０と、コンデンサ３と、電流センサ４とを備える。半導体モジュール２には、上アーム半導体モジュール２Uと下アーム半導体モジュール２Lとがある。上アーム半導体モジュール２Uと下アーム半導体モジュール２Lとを、積層体１０の積層方向（Ｘ方向）に交互に積層してある。半導体モジュール２のパワー端子２２の突出方向（Ｚ方向）とＸ方向との双方に直交する直交方向（Ｙ方向）における、積層体１０の一方側にコンデンサ３を配置し、他方側に電流センサ４を配置してある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子（２０）を内蔵した半導体モジュール（２）と、該半導体モジュールを冷却する冷却管（１１）とを積層した積層体（１０）と、
上記半導体モジュールに加わる直流電圧を平滑化するコンデンサ（３）と、
上記スイッチング素子を流れる電流を測定する電流センサ（４）とを備え、
上記半導体モジュールには、上アーム側に配される上アーム半導体モジュール（２U）と、下アーム側に配される下アーム半導体モジュール（２L）とがあり、上記上アーム半導体モジュールと上記下アーム半導体モジュールとを、上記積層体の積層方向（Ｘ）に交互に積層してあり、
個々の上記半導体モジュールは、上記スイッチング素子を内蔵した本体部（２１）と、該本体部から突出した複数のパワー端子（２２）とを有し、
該パワー端子の突出方向（Ｚ）と上記積層方向との双方に直交する直交方向（Ｙ）における、上記積層体の一方側に上記コンデンサを配置し、他方側に上記電流センサを配置してある、電力変換装置（１）。
【請求項２】
個々の上記半導体モジュールは、互いに並列に接続された複数個の上記スイッチング素子を内蔵している、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
上記パワー端子には、上記コンデンサに接続する直流端子（２２P，２２N）と、交流端子（２２A）とがあり、該交流端子から出力される電流を上記電流センサによって測定しており、個々の上記半導体モジュールは、上記直流端子と上記交流端子とをそれぞれ１本備え、上記直交方向における上記コンデンサ側に上記直流端子を配置し、上記直交方向における上記電流センサ側に上記交流端子を配置してある、請求項１又は２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
上記パワー端子には、上記コンデンサに接続する直流端子と、交流端子とがあり、該交流端子から出力される電流を上記電流センサによって測定しており、上記上アーム半導体モジュールと上記下アーム半導体モジュールとの２種類の上記半導体モジュールのうち、第１の該半導体モジュールは、上記直流端子を複数本有し、第２の上記半導体モジュールは上記交流端子を複数本有し、上記第１の半導体モジュールに含まれる複数の上記直流端子を直流バスバー（５）によって連結してあり、上記複数の直流端子のうち上記コンデンサに近い側の上記直流端子から、上記直流バスバーが、上記直交方向における上記コンデンサ側に延出し、上記第２の半導体モジュールに含まれる複数の上記交流端子を交流バスバー（６）によって連結してあり、上記複数の交流端子のうち上記電流センサに近い側の上記交流端子から、上記交流バスバーが、上記直交方向における上記電流センサ側に延出している、請求項１又は２に記載の電力変換装置。
【請求項５】
個々の上記半導体モジュールは、上記パワー端子として、上記スイッチング素子のコレクタ電極に接続した２本のコレクタ端子（２２C）と、上記スイッチング素子のエミッタ電極に接続した１本のエミッタ端子（２２E）とを有し、上記直交方向において、上記２本のコレクタ端子の間に上記エミッタ端子が配されている、請求項１、２、４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
上記スイッチング素子には還流ダイオード（２３）が逆並列接続しており、上記スイッチング素子と上記還流ダイオードとを同一の半導体チップ（２４）に形成してある、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体モジュールと冷却管とを積層した電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、スイッチング素子を内蔵した半導体モジュールと、該半導体モジュールを冷却する冷却管とを積層して積層体を構成した電力変換装置が知られている（下記特許文献１参照）。上記半導体モジュールは、上記スイッチング素子を内蔵した本体部と、該本体部から突出したパワー端子とを備える。この電力変換装置は、上記スイッチング素子をオンオフ動作させることにより、例えば直流電力と交流電力との間で電力変換を行うよう構成されている。
【０００３】
スイッチング素子には、上アーム側に配される上アームスイッチング素子と、下アーム側に配される下アームスイッチング素子とがある。電力変換装置では、１個の半導体モジュール内に、上アームスイッチング素子と下アームスイッチング素子とを両方とも設けることが多い。
【０００４】
また、上記電力変換装置は、半導体モジュールに加わる直流電圧を平滑化するコンデンサと、半導体モジュールの出力電流を測定する電流センサとを有する。上記電力変換装置では、上記パワー端子の突出方向において積層体に隣り合う位置に、コンデンサを配置してある（図２４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１０６３９７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、上記電力変換装置は、コンデンサ等の部品を冷却しにくいという課題がある。すなわち、上記電力変換装置では、コンデンサを、上記突出方向において積層体に隣り合う位置に配置してある（図２４参照）。そのため、パワー端子が邪魔になってコンデンサを積層体に接近させにくく、積層体内の冷却管によってコンデンサを冷却しにくい。また、上記構成にすると、半導体モジュールとコンデンサとを接続するバスバーが長くなるため、バスバーの抵抗熱が大きくなり、この熱によってコンデンサの温度が上昇しやすい。
【０００７】
また、上述したように、電力変換装置では、１個の半導体モジュールに上アームスイッチング素子と下アームスイッチング素子とを両方とも設けることが多い。この場合、出力用のパワー端子（出力端子）が１本になり（図２５参照）、この１本の出力端子に常に出力電流が流れることになる。そのため、出力端子が大きく発熱し、この熱がコンデンサや電流センサに伝わりやすくなる。
【０００８】
また、上記電力変換装置のように、コンデンサを、突出方向において積層体に隣り合う位置に配置すると、電力変換装置の突出方向長さが長くなり、電力変換装置を小型化しにくいという課題もある。
【０００９】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、コンデンサおよび電流センサの冷却効率を向上でき、かつパワー端子の突出方向における装置全体の長さを短くすることが可能な電力変換装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、スイッチング素子（２０）を内蔵した半導体モジュール（２）と、該半導体モジュールを冷却する冷却管（１１）とを積層した積層体（１０）と、
上記半導体モジュールに加わる直流電圧を平滑化するコンデンサ（３）と、
上記スイッチング素子を流れる電流を測定する電流センサ（４）とを備え、
上記半導体モジュールには、上アーム側に配される上アーム半導体モジュール（２U）と、下アーム側に配される下アーム半導体モジュール（２L）とがあり、上記上アーム半導体モジュールと上記下アーム半導体モジュールとを、上記積層体の積層方向（Ｘ）に交互に積層してあり、
個々の上記半導体モジュールは、上記スイッチング素子を内蔵した本体部（２１）と、該本体部から突出した複数のパワー端子（２２）とを有し、
該パワー端子の突出方向（Ｚ）と上記積層方向との双方に直交する直交方向（Ｙ）における、上記積層体の一方側に上記コンデンサを配置し、他方側に上記電流センサを配置してある、電力変換装置（１）にある。
【発明の効果】
【００１１】
上記電力変換装置においては、上記直交方向における、上記積層体の一方側にコンデンサを配置し、他方側に電流センサを配置してある。そのため、コンデンサ及び電流センサを積層体に接近させることができ、これらコンデンサ及び電流センサを、積層体内の冷却管によって冷却することができる。また、半導体モジュールからコンデンサや電流センサまでの距離が短くなるため、これらを繋ぐバスバーを短くすることができる。したがって、バスバーの発熱量を低減でき、この熱によってコンデンサ等の温度が上昇する不具合を抑制できる。
【００１２】
また、本態様のように、直交方向における、積層体の一方側にコンデンサを配置し、他方側に電流センサを配置すると、これらコンデンサと積層体と電流センサとが上記突出方向に重なって配置されなくなるため、突出方向における電力変換装置の長さを短くすることができる。
【００１３】
また、上記電力変換装置では、上アーム側の半導体モジュール（上アーム半導体モジュール）と、下アーム側の半導体モジュール（下アーム半導体モジュール）とを別々にしてある。そのため、上アーム半導体モジュールと下アーム半導体モジュールとに、それぞれ出力用のパワー端子（出力端子）を形成することができる。したがって、出力電流を、上アーム側の出力端子と下アーム側の出力端子とに交互に流すことができ、出力端子の発熱量を低減できる。そのため、この熱がコンデンサや電流センサに伝わって温度が上昇する不具合を抑制できる。
【００１４】
以上のごとく、上記態様によれば、コンデンサおよび電流センサの冷却効率を向上でき、かつパワー端子の突出方向における装置全体の長さを短くすることが可能な電力変換装置を提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態１における、電力変換装置の断面図。
【図２】図１から正極バスバーを取り除いた図。
【図３】図２から負極バスバーを取り除いた図。
【図４】図１のIV-IV断面図。
【図５】実施形態１における、電力変換装置の回路図。
【図６】実施形態１における、半導体モジュールの平面図。
【図７】図６のVII-VII断面図。
【図８】実施形態１における、半導体モジュールの回路図。
【図９】実施形態１における、スイッチング素子と還流ダイオードを別にした半導体モジュールの平面図。
【図１０】実施形態２における、電力変換装置の回路図。
【図１１】実施形態２における、半導体モジュールの平面図。
【図１２】実施形態２における、スイッチング素子と還流ダイオードを別にした半導体モジュールの平面図。
【図１３】実施形態３における、電力変換装置の断面図。
【図１４】図１３の要部拡大図。
【図１５】実施形態３における、半導体モジュールの平面図。
【図１６】実施形態３における、コレクタ端子とコレクタ側放熱板の平面図。
【図１７】実施形態３における、エミッタ端子とエミッタ側放熱板の平面図。
【図１８】実施形態３における、半導体モジュールの回路図。
【図１９】実施形態３における、電力変換装置の回路図。
【図２０】実施形態４における、電力変換装置の要部拡大断面図。
【図２１】実施形態４における、半導体モジュールの平面図。
【図２２】実施形態４における、半導体モジュールの回路図。
【図２３】実施形態５における、電力変換装置の回路図。
【図２４】比較形態１における、電力変換装置の断面図。
【図２５】比較形態２における、電力変換装置の一部の回路図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（実施形態１）
上記電力変換装置に係る実施形態について、図１〜図９を参照して説明する。図１、図４に示すごとく、本形態の電力変換装置１は、積層体１０と、コンデンサ３と、電流センサ４とを備える。積層体１０は、半導体モジュールと冷却管１１とを積層してなる。図５〜図７に示すごとく、半導体モジュール２は、スイッチング素子２０を内蔵している。
【００１７】
図５に示すごとく、コンデンサ３は、半導体モジュール２に加わる直流電圧を平滑化する。電流センサ４は、スイッチング素子２０を流れる電流（本形態では出力電流）を測定する。
【００１８】
半導体モジュール２には、上アーム側に配される上アーム半導体モジュール２Uと、下アーム側に配される下アーム半導体モジュール２Lとがある。図１〜図３に示すごとく、上アーム半導体モジュール２Uと下アーム半導体モジュール２Lとを、積層体１０の積層方向（Ｘ方向）に交互に積層してある。
【００１９】
図１、図４に示すごとく、個々の半導体モジュール２は、スイッチング素子２０を内蔵した本体部２１と、該本体部２１から突出した複数のパワー端子２２とを有する。
【００２０】
パワー端子２２の突出方向（Ｚ方向）とＸ方向との双方に直交する直交方向（Ｙ方向）における、積層体１０の一方側にコンデンサ３を配置してあり、他方側に電流センサ４を配置してある。
【００２１】
本形態の電力変換装置１は、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載するための、車載用電力変換装置である。図５に示すごとく、本形態では、複数個の半導体モジュール２を用いて、インバータ回路１００を構成している。個々の半導体モジュール２をスイッチング動作させることにより、直流電源８から供給される直流電力を交流電力に変換している。そして、得られた交流電力を用いて三相交流モータ８１を駆動し、上記車両を走行させている。
【００２２】
図５に示すごとく、スイッチング素子２０には、上アーム側に配される上アームスイッチング素子２０Uと、下アーム側に配される下アームスイッチング素子２０Lとがある。上アーム半導体モジュール２Uは、互いに並列に接続された複数の上アームスイッチング素子２０Uを内蔵している。また、下アーム半導体モジュール２Lは、互いに並列に接続された複数の下アームスイッチング素子２０Lを内蔵している。
【００２３】
個々のスイッチング素子２０には、還流ダイオード２３が逆並列接続している。スイッチング素子２０と還流ダイオード２３とは、同一の半導体チップ２４（図６、図７参照）に形成されている。本形態では、スイッチング素子２０として、ＲＣ−ＩＧＢＴ（Reverse Conducting IGBT）を用いている。
【００２４】
図５に示すごとく、個々の半導体モジュール２は、コレクタ端子２２Cとエミッタ端子２２Eとを備える。上アーム半導体モジュール２Uのコレクタ端子２２Cは正極端子２２Pとなっており、下アーム半導体モジュール２Lのエミッタ端子２２Eは負極端子２２Nとなっている。正極端子２２Pには正極バスバー５Pが接続し、負極端子２２Nには負極バスバー５Nが接続している（図１〜図４参照）。これらのバスバー５P，５Nを介して、半導体モジュール２をコンデンサ３に接続してある。
【００２５】
上アーム半導体モジュール２Uのエミッタ端子２２Eと、下アーム半導体モジュール２Lのコレクタ端子２２Cとは、交流端子２２Aになっている。交流端子２２Aには交流バスバー６が接続している（図１〜図４参照）。この交流バスバー６を流れる電流を、電流センサ４によって測定している。電流センサ４は、電流の測定値を制御部７に送信する。制御部７は、この測定値を、半導体モジュール２のスイッチング制御に利用する。
【００２６】
図１〜図４に示すごとく、パワー端子２２には、コンデンサ３に接続する直流端子２２P，２２Nと、交流端子２２Aとがある。この交流端子２２Aから出力される電流を電流センサ４によって測定している。個々の半導体モジュール２は、直流端子（正極端子２２P又は負極端子２２N）と、交流端子２２Aとをそれぞれ１本備える。Ｙ方向におけるコンデンサ３側に直流端子２２P，２２Nを配置し、Ｙ方向における電流センサ４側に交流端子２２Aを配置してある。
【００２７】
図４に示すごとく、コンデンサ３は、コンデンサ素子３０と、コンデンサケース３１と、封止部材３２とを備える。封止部材３２によって、コンデンサ素子３０をコンデンサケース３１内に封止してある。コンデンサ素子３０の電極面３００に、直流バスバー５P，５Nが接続している。
【００２８】
また、電流センサ４は、センサ素子４０と、該センサ素子４０を保持する保持部４１とを備える。センサ素子４０には、ホール素子やＧＭＲ素子等が用いられる。
【００２９】
次に、半導体モジュール２の構造について、より詳細に説明する。図６、図７に示すごとく、半導体モジュール２は、スイッチング素子２０を内蔵した本体部２１と、該本体部２１から突出した２本のパワー端子２２とを備える。図７に示すごとく、スイッチング素子２０は、エミッタ側放熱板２２０Eと、コレクタ側放熱板２２０Cとに挟持されている。エミッタ側放熱板２２０Eは、スイッチング素子２０のエミッタ電極２６Eに接続し、コレクタ側放熱板２２０Cはコレクタ電極２６Cに接続している。これらの放熱板２２０E，２２０Cは、本体部２１から露出している。また、エミッタ側放熱板２２０Eからエミッタ端子２２Eが突出し、コレクタ側放熱板２２０Cからコレクタ端子２２Cが突出している。
【００３０】
次に、積層体１０の構造についてより詳細に説明する。図３に示すごとく、本形態では、Ｘ方向に隣り合う２本の冷却管１１を、連結管１６によって連結してある。連結管１６は、Ｙ方向における、冷却管１１の両端に配されている。また、複数の冷却管１１のうち、Ｘ方向における一端に位置する端部冷却管１１aには、冷媒１２を導入するための導入管１３と、冷媒１２を導出するための導出管１４とが接続している。導入管１３から冷媒１２を導入すると、冷媒１２は連結管１６を通って全ての冷却管１１内を流れ、導出管１４から導出する。これにより、半導体モジュール２を冷却している。
【００３１】
また、Ｘ方向において積層体１０に隣り合う位置には、加圧部材１５（板ばね）が配されている。この加圧部材１５を用いて、積層体１０をＸ方向に加圧している。これにより、積層体１０をケース１７内に固定すると共に、半導体モジュール２と冷却管１１との接触圧を確保している。
【００３２】
次に、本形態の作用効果について説明する。図１、図４に示すごとく、本形態では、Ｙ方向における、積層体１０の一方側にコンデンサ３を配置し、他方側に電流センサ４を配置してある。そのため、コンデンサ３及び電流センサ４を積層体１０に接近させることができ、これらコンデンサ３及び電流センサ４を、積層体１０内の冷却管１１によって冷却することができる。また、半導体モジュール２からコンデンサ３や電流センサ４までの距離が短くなるため、これらを繋ぐバスバー５，６を短くすることができる。したがって、バスバー５，６の発熱量を低減でき、この熱によってコンデンサ３や電流センサ４の温度が上昇する不具合を抑制できる。
【００３３】
従来の電力変換装置１は、図２４に示すごとく、Ｚ方向において積層体１０に隣り合う位置に、コンデンサ３を配置していた。そのため、パワー端子２２が邪魔になってコンデンサ３を冷却管１１に近づけにくくなり、コンデンサ３を効率的に冷却しにくかった。また、半導体モジュール２からコンデンサ３までの電流経路長が長いため、直流バスバー５P，５Nの発熱量が多く、コンデンサ３の温度が上昇しやすかった。これに対して、図４に示すごとく、本形態のように、コンデンサ３をＹ方向において積層体１０に隣り合う位置に配置すれば、コンデンサ３を冷却管１１に接近でき、コンデンサ３を冷却しやすくなる。また、直流バスバー５P，５Nを短くすることができるため、直流バスバー５P，５Nの発熱量を低減でき、コンデンサ３の温度が上昇することを抑制できる。
【００３４】
また、図２４に示すごとく、従来のように、コンデンサ３を、Ｚ方向において積層体１０に隣り合う位置に配置すると、電力変換装置１のＺ方向長さが長くなりやすい。そのため、電力変換装置１が大型化しやすくなる。これに対して、図４に示すごとく、本形態のように、Ｙ方向における積層体１０の一方側にコンデンサ３を配置し、他方側に電流センサ４を配置すれば、電力変換装置１のＺ方向長さを短くすることができる。そのため、電力変換装置１を小型化できる。
【００３５】
また、本形態では、図５に示すごとく、上アーム半導体モジュール２Uと下アーム半導体モジュール２Lとを別々にしてある。すなわち、上アームスイッチング素子２０Uと下アームスイッチング素子２０Lとを別の半導体モジュール２に設けてある。そのため、上アーム半導体モジュール２Uと下アーム半導体モジュール２Lとに、それぞれ交流端子２２Aを形成することができる。したがって、電流が、上アーム側の交流端子２２AUと下アーム側の交流端子２２ALとを交互に流れるようになり、交流端子２２Aの発熱量を低減できる。そのため、この熱がコンデンサ３や電流センサ４に伝わって温度が上昇する不具合を抑制できる。
【００３６】
すなわち、図２５に示すごとく、従来のように、上アームスイッチング素子２０Uと下アームスイッチング素子２０Lとを同一の半導体モジュール２に内蔵させた場合、これら２個のスイッチング素子２０U，２０Lに対して、交流端子２２Aが１本しか形成されなくなる。そのため、上アームスイッチング素子２０Uをオンした場合も、下アームスイッチング素子２０Lをオンした場合も、電流が常に１本の交流端子２２Aに流れてしまい、この交流端子２２Aが発熱して、電流センサ４等の温度が上昇しやすくなる。
これに対して、図５に示すごとく、本形態のように、上アームスイッチング素子２０Uと下アームスイッチング素子２０Lとを別々の半導体モジュール２０に設ければ、上アームスイッチング素子２０U用の交流端子２２AUと、下アームスイッチング素子２０L用の交流端子２２ALとを、別々にすることができる。そのため、上アームスイッチング素子２０Uをオンしたときには、上アーム側の交流端子２２AUのみ電流が流れ、下アームスイッチング素子２０Lをオンしたときには、下アーム側の交流端子２２ALのみ電流が流れる。したがって、個々の交流端子２２AU，２２ALから発生する抵抗熱を低減でき、この熱が電流センサ４等に伝わって温度が上昇することを抑制できる。
【００３７】
このように、本形態の電力変換装置１は、コンデンサ３及び電流センサ４を、Ｙ方向において積層体１０に隣り合う位置に配置することによって、これらコンデンサ３等を冷却できる効果と、上アーム半導体モジュール２Uと下アーム半導体モジュール２Lとを別々にすることによって、交流端子２２AU，２２ALの発熱量を低減し、コンデンサ３等の温度上昇を抑制する効果とを、相乗的に発揮させることができる。これによって、コンデンサ３及び電流センサ４を高い効率で冷却することが可能になる。
【００３８】
また、本形態の半導体モジュール２は、図５、図８に示すごとく、互いに並列に接続された複数のスイッチング素子２０を備える。このようにすると、スイッチング素子２０を高速でスイッチング動作させることができ、スイッチング素子２０の発熱量を低減できる。
すなわち、図２５に示すごとく、従来では、例えば２個の下アームスイッチング素子２０LA，２０LBを別々の半導体モジュール２に設け、これら２個の下アームスイッチング素子２０LA，２０LBを負極バスバー５Nによって接続していた。この場合、負極バスバー５Nが完全に対称に形成されていない等の理由により、第１下アームスイッチング素子２０LAを流れ負極バスバー５Nを通過する電流ｉと、第２下アームスイッチング素子２０LBを流れ負極バスバー５Nを通過する電流ｉとの、電流経路の長さが異なってしまうことがある。そのため、２個のスイッチング素子２０LA，２０LBに、それぞれ値の異なるインダクタンスＬ（ＬA，ＬB）が寄生する可能性がある。この場合、２つのスイッチング素子２０LA，２０LBを同時にオンし、電流ｉが流れたとき、各インダクタンスＬ（ＬA，ＬB）に生じる電圧Ｖ（＝Ｌｄｉ／ｄｔ）が互いに異なってしまう。その結果、２個の下アームスイッチング素子２０LA，２０LBのエミッタの電位ＶEA，ＶEBが互いに異なってしまう。ドライブ回路７０は、これらの電位ＶEA，ＶEBの中間の電位ＶMを基準にしてゲートに電圧を加えるため、２個のスイッチング素子２０LA，２０LBの、ゲート-エミッタ間に加わる電圧が互いに異なってしまう。これが原因となって、各スイッチング素子２０LA，２０LBが発振しやすくなる。この問題を抑制するためには、スイッチング速度を遅くし（すなわちｄｉ／ｄｔを小さくし）、インダクタンスＬ（ＬA，ＬB）に発生する電圧Ｖ（＝Ｌｄｉ／ｄｔ）を小さくする必要があるが、スイッチング速度を遅くするとスイッチング損失が大きくなりやすくなる。なお、上アームスイッチング素子２０UA，２０UBについても同様の問題が生じる。
これに対して、図８に示すごとく、本形態のように、互いに並列に接続された２個のスイッチング素子２０A，２０Bを１個の半導体モジュール２内に設ければ、これらのスイッチング素子２０A，２０Bの電流は、両方とも、半導体モジュール２内の放熱板２２０を流れるため、寄生するインダクタンスＬ（ＬA，ＬB）を小さく、かつ均等にしやすくなる。そのため、スイッチング素子２０A，２０Bを高いスイッチング速度でオンしても、個々のインダクタンスＬ（ＬA，ＬB）に生じる電圧Ｖ（＝Ｌｄｉ／ｄｔ）を殆ど等しくすることができる。したがって、スイッチング速度を高くしても、発振しにくくなる。そのため、スイッチング素子２０の損失を低減できる。その結果、発生した熱が電流センサ４やコンデンサ３に伝わって温度が上昇する不具合を抑制できる。
【００３９】
また、図１、図４に示すごとく、本形態では、半導体モジュール２の直流端子２２P，２２Nを、Ｙ方向におけるコンデンサ３側に配置し、交流端子２２Aを、Ｙ方向における電流センサ４側に配置してある。
そのため、直流端子２２P，２２Nとコンデンサ３とを接続する直流バスバー５P，５Nの、Ｙ方向長さを短くすることができる。また、交流端子２２Aから電流センサ４までの、交流バスバー６のＹ方向長さを短くすることができる。したがって、これらのバスバー５，６から発生する抵抗熱を低減でき、コンデンサ３及び電流センサ４の温度上昇をより抑制することができる。
【００４０】
また、図６に示すごとく、本形態では、スイッチング素子２０と還流ダイオード２３とを、同一の半導体チップ２４に形成してある。
そのため、半導体モジュール２を小型化できる。したがって、スイッチング素子２０から各パワー端子２２C，２２Eまでの距離を短くすることができ、これらの間に寄生するインダクタンスを低減できる。そのため、インダクタンスのばらつきを低減でき、スイッチング速度を高くすることができる。したがって、スイッチング素子２０の損失を低減でき、半導体モジュール２の発熱を抑制できる。そのため、半導体モジュール２の熱がコンデンサ３や電流センサ４に伝わって温度が上昇する不具合を抑制しやすくなる。
【００４１】
以上のごとく、本形態によれば、コンデンサおよび電流センサの冷却効率を向上でき、かつパワー端子の突出方向における装置全体の長さを短くすることが可能な電力変換装置を提供することができる。
【００４２】
なお、本形態では、スイッチング素子２０としてＲＣ−ＩＧＢＴを用いたが、本発明はこれに限るものではなく、ＭＯＳ−ＦＥＴを用いてもよい。
【００４３】
また、図６に示すごとく、本形態では、スイッチング素子２０と還流ダイオード２３とを同一の半導体チップ２４に形成したが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、図９に示すごとく、スイッチング素子２０と還流ダイオード２３とを別々にしてもよい。
【００４４】
以下の実施形態においては、図面に用いた符号のうち、実施形態１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施形態１と同様の構成要素等を表す。
【００４５】
（実施形態２）
本形態は、半導体モジュール２の構成を変更した例である。図１０、図１１に示すごとく、本形態では、１個の半導体モジュール２に１個のスイッチング素子２０のみ内蔵させている。個々のスイッチング素子２０には、還流ダイオード２３が逆並列接続している。これらスイッチング素子２０と還流ダイオード２３とは、同一の半導体チップ２４に形成されている。
【００４６】
半導体モジュール２には、上アーム半導体モジュール２Uと下アーム半導体モジュール２Lとがある。本形態では、実施形態１と同様に、上アーム半導体モジュール２Uと下アーム半導体モジュール２Lとを、交互に積層してある（図１参照）。また、Ｙ方向における、積層体１０の一方側にコンデンサ３を配置し、他方側に電流センサ４を配置してある。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。
【００４７】
なお、本形態では、図１１に示すごとく、スイッチング素子２０と還流ダイオード２３とを同一の半導体チップ２４に形成したが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、図１２に示すごとく、スイッチング素子２０と還流ダイオード２３とを別々に形成してもよい。
【００４８】
（実施形態３）
本形態は、半導体モジュール２の構成を変更した例である。図１３、図１４に示すごとく、本形態では、上アーム半導体モジュール２Uと下アーム半導体モジュール２Lとの２種類の半導体モジュール２のうち、一方の半導体モジュール２（本形態では上アーム半導体モジュール２U）は、２本の直流端子２２（正極端子２２P）と、一本の交流端子２２Aとを備える。また、他方の半導体モジュール２（本形態では下アーム半導体モジュール２L）は、２本の交流端子２２Aと、一本の直流端子２２（２２N）を備える。
【００４９】
上アーム半導体モジュール２Uの２本の直流端子２２（２２P）は、直流バスバー５Pによって連結されている。また、２本の直流端子２２（２２P）のうち、Ｙ方向においてコンデンサ３に近い側の直流端子２２（２２PA）から、直流バスバー５Pが、Ｙ方向におけるコンデンサ３側に延びている。
【００５０】
また、下アーム半導体モジュール２Lの２本の交流端子２２Aは、交流バスバー６によって連結されている。そして、２本の交流端子２２Aのうち、Ｙ方向において電流センサ４に近い側の交流端子２２AAから、交流バスバー６が、Ｙ方向における電流センサ４側に延出している。
【００５１】
図１５に示すごとく、本形態の半導体モジュール２は、互いに並列に接続された２個のスイッチング素子２０を内蔵している。半導体モジュール２の本体部２１から、２本のコレクタ端子２２Cと、１本のエミッタ端子２２Eが突出している。エミッタ端子２２Eは、Ｙ方向において、２本のコレクタ端子２２Cの間に位置している。図１５〜図１７に示すごとく、本形態の半導体モジュール２は、実施形態１と同様に、コレクタ側放熱板２２０Cと、エミッタ側放熱板２２０Eとを備える。コレクタ側放熱板２２０Cから、２本のコレクタ端子２２Cが突出している。また、エミッタ側放熱板２２０Eから、１本のエミッタ端子２２Eが突出している。
【００５２】
本形態では図１４、図１９に示すごとく、上アーム半導体モジュール２Uの２本のコレクタ端子２２Cを正極端子２２Pにし、１本のエミッタ端子２２Eを交流端子２２Aにしてある。また、下アーム半導体モジュール２Lの２本のコレクタ端子２２Cを交流端子２２Aにし、１本のエミッタ端子２２Eを負極端子２２Nにしてある。
【００５３】
本形態の作用効果について説明する。本形態では、図１５に示すごとく、２本のコレクタ端子２２Cの間に、１本のエミッタ端子２２Eを配してある。
このようにすると、各スイッチング素子２０からエミッタ端子２２Eまでの距離を均等にすることができる。そのため、スイッチング素子２０のエミッタに寄生するインダクタンスＬ（図１８参照）を均等にでき、スイッチング素子２０を高速でスイッチング動作させても、発振しにくくなる。そのため、スイッチング素子２０の損失を低減でき、半導体モジュール２の発熱を抑制できる。したがって、この熱がコンデンサ３や電流センサ４に伝わって温度が上昇する不具合を抑制できる。
【００５４】
また、図１３、図１４に示すごとく、上アーム半導体モジュール２Uに形成された２本の直流端子２２Aのうち、コンデンサ３に近い側の直流端子２２PAから、直流バスバー５Pが、Ｙ方向におけるコンデンサ３側に延出している。
このようにすると、直流バスバー５Pのうち、直流端子２２Pとコンデンサ３とを電気接続する部分５９のＹ方向長さを短くすることができる。そのため、この部分５９から発生する抵抗熱を低減でき、コンデンサ３の温度上昇をより抑制できる。
【００５５】
また、下アーム半導体モジュール２Lに形成された２本の交流端子２２Aのうち、電流センサ４に近い側の交流端子２２AAから、交流バスバー６が、Ｙ方向における電流センサ４側に延出している。
このようにすると、交流バスバー６のうち交流端子２２Aと電流センサ４とを繋ぐ部分６９のＹ方向長さを短くすることができる。そのため、この部分６９から発生する熱を低減でき、電流センサ４の温度上昇をより抑制できる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。
【００５６】
（実施形態４）
本形態は、半導体モジュール２の構成を変更した例である。図２１に示すごとく、本形態の半導体モジュール２は、２本のエミッタ端子２２Eと、１本のコレクタ端子２２Cとを備える。コレクタ端子２２Cは、２本のエミッタ端子２２Eの間に配されている。
【００５７】
このようにすると、各スイッチング素子２０のエミッタに寄生するインダクタンスＬを均等化できる。したがって、スイッチング素子２０を高速でスイッチング動作させても発振しにくくなり、スイッチング素子２０の損失を低減できる。そのため、半導体モジュール２の発熱量を低減でき、この熱がコンデンサ３や電流センサ４に伝わって温度が上昇する不具合を抑制できる。
【００５８】
また、本形態では図２０に示すごとく、上アーム半導体モジュール２Uと下アーム半導体モジュール２Lとを交互に配している。上アーム半導体モジュール２Uの、２本のエミッタ端子２２Eを交流端子２２Aとし、１本のコレクタ端子２２Cを正極端子２２Pとしてある。また、下アーム半導体モジュール２Lの、２本のエミッタ端子２２Eを負極端子２２Nとし、１本のコレクタ端子２２Cを交流端子２２Aとしてある。
【００５９】
下アーム半導体モジュール２Lの２本の負極端子２２Nは、負極バスバー５Nによって連結されている。２本の負極端子２２Nのうち、コンデンサ３に近い方の負極端子２２NAから、負極バスバー５Nが、Ｙ方向におけるコンデンサ３側に延出している。
このようにすると、負極バスバー５Nのうち負極端子２２Nとコンデンサ３とを繋ぐ部位５８の、Ｙ方向長さを短くすることができる。そのため、この部位５８から発生する熱を低減でき、コンデンサ３の温度上昇をより抑制できる。
【００６０】
また、図２０に示すごとく、上アーム半導体モジュール２Uの２本の交流端子２２Aは、交流バスバー６によって連結されている。２本の交流端子２２Aのうち、電流センサ４に近い側の交流端子２２AAから、交流バスバー６が、Ｙ方向における電流センサ４側に延出している。
このようにすると、交流バスバー６のうち交流端子２２Aと電流センサ４を繋ぐ部分６９の、Ｙ方向長さを短くすることができる。そのため、この部分６９から発生する熱を低減でき、電流センサ４の温度上昇をより抑制できる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。
【００６１】
（実施形態５）
本形態は、電力変換装置１の回路構成を変更した例である。図２３に示すごとく、本形態では、上アーム半導体モジュール２Uと、下アーム半導体モジュール２Lと、コンデンサ３３と、リアクトル８２とを用いて、昇圧回路１０１を構成してある。この昇圧回路１０１を用いて、直流電源８の電圧を昇圧し、この昇圧後の直流電力を出力端子８３，８４から出力するよう構成してある。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。
【符号の説明】
【００６２】
１  電力変換装置
１０  積層体
２  半導体モジュール
２U  上アーム半導体モジュール
２L  下アーム半導体モジュール
２０  スイッチング素子
２１  本体部
２２  パワー端子
３  コンデンサ
４  電流センサ
【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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