(57)【要約】【課題】配線効率を向上させるとともに、他の機器に取り付けられる際のスペース効率及びレイアウト性を向上させる。【解決手段】電力変換装置１は、複数の半導体モジュール６１と、コンデンサユニット２３と、正極バスバー及び負極バスバーから成る導電体組６７と、を備える。配置面ＳＡに平行な方向から見て、複数の半導体モジュール６１及びコンデンサユニット２３は、配置面ＳＡに対する直交方向における位置が重複するように配置されている。導電体組６７は、正極バスバー及び負極バスバーが相互に向かい合った状態で、複数の半導体モジュール６１及びコンデンサユニット２３の直交方向における位置が重複する範囲内において配置面ＳＡに平行な方向に沿って延出して、各半導体モジュール６１とコンデンサユニット２３との間を接続している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスイッチング素子から成る半導体モジュールと、
前記半導体モジュールに電気的に接続されるコンデンサと、
前記半導体モジュール及び前記コンデンサを接続する正極導電体及び負極導電体から成る導電体組と、
を備え、
前記コンデンサが配置される配置面に平行な方向から見て、前記半導体モジュール及び前記コンデンサの相互の少なくとも一部は、前記配置面に対する直交方向における位置が重複するように配置され、
前記導電体組は、前記正極導電体及び前記負極導電体が相互に向かい合った状態で、前記半導体モジュール及び前記コンデンサの前記直交方向における位置が重複する範囲内において前記配置面に平行な方向に沿って延出して、前記半導体モジュールと前記コンデンサとの間を接続している、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記コンデンサから前記半導体モジュールに向かって延びる前記正極導電体及び前記負極導電体は、
前記直交方向における位置が重複する範囲内において、相互に向かい合った状態で曲げられた曲げ部を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記コンデンサを構成する複数のコンデンサ素子は、前記配置面に平行な方向に配列されている、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
複数の前記半導体モジュールが積層されて成る積層体と、
前記積層体の積層方向における異なる位置において、前記複数の前記半導体モジュールの各々から前記コンデンサに向かって延びる、複数の相互に向かい合った前記正極導電体及び前記負極導電体と、
を備える、
ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１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、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ジェネレータ及びモータが収容される駆動装置ケースと、駆動装置ケースに搭載されるパワーコントロールユニットと、を備える車両用駆動ユニットが知られている（例えば、特許文献１参照）。この車両用駆動ユニットにおいて、パワーコントロールユニットは、ジェネレータ及びモータの各々に接続される２つのインバータ、２つのインバータを制御する制御部、及び電流センサなどを、ユニットケース内に備えている。駆動装置ケースの外形は円筒状に形成され、駆動装置ケースは、軸線方向が車幅方向となるように配置されている。ユニットケースの外形は箱状に形成され、ユニットケースは、車両の上下方向において駆動装置ケースの上面に載せ置かれるように配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１４０１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来技術の一例に係る車両用駆動ユニットによれば、パワーコントロールユニットを構成する複数のコンポーネント（例えば、スイッチング素子モジュール、リアクトル、及びコンデンサなど）は積層配置され、各コンポーネントが階層ごとに区分けされて配置されている。これにより、複数のコンポーネントを相互に電気的に接続する接続線が長くなるという問題が生じる。
また、パワーコントロールユニットにおける複数のコンポーネントの積層方向は、駆動装置ケース及びユニットケースが積み重ねられる方向、つまり車両の上下方向と平行に設定されている。これにより、車両の上下方向における駆動ユニット全体の寸法が増大して、車両におけるスペース効率及びレイアウト性を向上させることができないおそれがある。
【０００５】
本発明は、配線効率を向上させるとともに、他の機器に取り付けられる際のスペース効率及びレイアウト性を向上させることが可能な電力変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明は以下の態様を採用した。
（１）本発明の一態様に係る電力変換装置は、複数のスイッチング素子（例えば、実施形態でのハイサイドアームの各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨ、及びローサイドアームの各トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬ）から成る半導体モジュール（例えば、実施形態での半導体モジュール６１Ｕ，６１Ｖ，６１Ｗ）と、前記半導体モジュールに電気的に接続されるコンデンサ（例えば、実施形態でのコンデンサユニット２３）と、前記半導体モジュール及び前記コンデンサを接続する正極導電体（例えば、実施形態での正極バスバー５０ｐ，ＰＩ）及び負極導電体（例えば、実施形態での負極バスバー５０ｎ，ＮＩ）から成る導電体組（例えば、実施形態での導電体組６７）と、を備え、前記コンデンサが配置される配置面（例えば、実施形態での配置面ＳＡ）に平行な方向（例えば、実施形態でのＹ軸方向）から見て、前記半導体モジュール及び前記コンデンサの相互の少なくとも一部は、前記配置面に対する直交方向（例えば、実施形態でのＺ軸方向）における位置が重複するように配置され、前記導電体組は、前記正極導電体及び前記負極導電体が相互に向かい合った状態で、前記半導体モジュール及び前記コンデンサの前記直交方向における位置が重複する範囲（例えば、実施形態での位置が重複する範囲ＺＡ）内において前記配置面に平行な方向に沿って延出して、前記半導体モジュールと前記コンデンサとの間を接続している。
【０００７】
（２）上記（１）に記載の電力変換装置では、前記コンデンサから前記半導体モジュールに向かって延びる前記正極導電体（例えば、実施形態での正極バスバー５０ｐ）及び前記負極導電体（例えば、実施形態での負極バスバー５０ｎ）は、前記直交方向における位置が重複する範囲内において、相互に向かい合った状態で曲げられた曲げ部（例えば、実施形態での第１曲げ部７２ｐ，７２ｎ及び第２曲げ部７３ｐ，７３ｎ）を有してもよい。
【０００８】
（３）上記（１）又は（２）に記載の電力変換装置では、前記コンデンサを構成する複数のコンデンサ素子（例えば、実施形態でのコンデンサ素子２３ａ）は、前記配置面に平行な方向（例えば、実施形態でのＸ軸方向及びＹ軸方向）に配列されてもよい。
【０００９】
（４）上記（１）から（３）の何れか１つに記載の電力変換装置は、複数の前記半導体モジュールが積層されて成る積層体（例えば、実施形態での積層体６４）と、前記積層体の積層方向における異なる位置において、前記複数の前記半導体モジュールの各々から前記コンデンサに向かって延びる、複数の相互に向かい合った前記正極導電体（例えば、実施形態での正極バスバーＰＩ）及び前記負極導電体（例えば、実施形態での負極バスバーＮＩ）と、を備えてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
上記（１）によれば、半導体モジュール及びコンデンサは配置面に対する直交方向における位置が重複し、この直交方向における位置が重複する範囲内において、導電体組が配置面に平行な方向に延出することにより、電力変換装置の全体の厚さを抑えて形成することができるとともに、配線効率を向上させることができる。
【００１１】
上記（２）の場合、正極導電体及び負極導電体は相互に向かい合った曲げ部を有することにより、導電体組をコンデンサの外周に沿ってスペース効率よく配置することができる。
上記（３）の場合、コンデンサの全体の厚さを抑えて形成することができる。
上記（４）の場合、複数の半導体モジュールから成る積層体を備える場合であっても、電力変換装置の全体の厚さを抑えて形成することができるとともに、配線効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る電力変換装置の構成を模式的に示す図であり、モータの軸方向から見て、モータの一部を破断し、電力変換装置の一部を省略して示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電力変換装置の車両における搭載例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る電力変換装置を搭載する車両の一部の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る電力変換装置の斜視図である。
【図５】本発明の実施形態に係る電力変換装置の一部を拡大して示す斜視図である。
【図６】図４に示すＡ−Ａ線の位置でＸ−Ｚ平面により切断した断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る電力変換装置においてゲートドライブユニットの回路基板を省略してＺ軸方向から見た図である。
【図８】本発明の実施形態に係る電力変換装置においてゲートドライブユニットの回路基板を省略してＸ軸方向から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の電力変換装置の一実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
【００１４】
本実施形態による電力変換装置は、モータとバッテリとの間の電力授受を制御する。例えば、電力変換装置は、電動車両等に搭載されている。電動車両は、電気自動車、ハイブリッド車両、及び燃料電池車両等である。電気自動車は、バッテリを動力源として駆動する。ハイブリッド車両は、バッテリ及び内燃機関を動力源として駆動する。燃料電池車両は、燃料電池を動力源として駆動する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係る電力変換装置１の構成を模式的に示す図であり、モータ１２の軸方向から見て、モータ１２の一部を破断し、電力変換装置１の一部を省略して示す図である。図２は、本発明の実施形態に係る電力変換装置１の車両１０における搭載例を示す図である。図３は、本発明の実施形態に係る電力変換装置１を搭載する車両１０の一部の構成を示す図である。なお、以下において、３次元空間で互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の各軸方向は、各軸に平行な方向である。
【００１６】
＜車両＞
図２及び図３に示すように、車両１０は、電力変換装置１に加えて、バッテリ１１（ＢＡＴＴ）と、走行駆動用のモータ１２（ＭＯＴ）と、を備えている。
バッテリ１１は、例えば、車両１０の動力源である高圧のバッテリである。バッテリ１１は、バッテリケースと、バッテリケース内に収容される複数のバッテリモジュールと、を備えている。バッテリモジュールは、直列に接続される複数のバッテリセルを備えている。バッテリ１１は、電力変換装置１の直流コネクタ１ａに接続される正極端子ＰＢ及び負極端子ＮＢを備えている。正極端子ＰＢ及び負極端子ＮＢは、バッテリケース内において直列に接続される複数のバッテリモジュールの正極端及び負極端に接続されている。
モータ１２は、バッテリ１１から供給される電力によって回転駆動力（力行動作）を発生させる。モータ１２は、回転軸に入力される回転駆動力によって発電電力を発生させてもよい。モータ１２には、内燃機関の回転動力が伝達可能に構成されてもよい。例えば、モータ１２は、３相交流のブラシレスＤＣモータである。３相は、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相である。
【００１７】
図１に示すように、モータ１２は、ハウジング１４と、シャフト１５と、ロータ１６と、ステータ１７と、第１冷媒流通部１８及び第２冷媒流通部１９と、を備えている。モータ１２は、例えば、インナーロータ型である。ハウジング１４は、シャフト１５を軸心Ｏの軸周りに回転可能に支持するとともに、ロータ１６及びステータ１７を内部に収容している。シャフト１５は、ハウジング１４の内部においてロータ１６に取り付けられるとともに、ハウジング１４の外部において他の機器に接続されている。
ロータ１６は、シャフト１５に固定されるロータコアと、ロータコアに装着される界磁用の複数の永久磁石と、を備えている。ステータ１７は、ハウジング１４に固定されるステータコアと、ロータ１６を回転させる回転磁界を発生させるための３相のステータ巻線と、を備えている。モータ１２の３相のステータ巻線は、電力変換装置１の３相コネクタ１ｂに接続されている。
【００１８】
第１冷媒流通部１８及び第２冷媒流通部１９はハウジング１４に設けられている。第１冷媒流通部１８及び第２冷媒流通部１９は、例えば、ハウジング１４に固定される配管又はハウジング１４に形成される管状部位などである。第１冷媒流通部１８及び第２冷媒流通部１９の各々の内部空間は、電力変換装置１の冷却用の冷媒が流通する各流路を形成している。第１冷媒流通部１８の流路は、ハウジング１４に形成される冷媒流入口１８ａに通じている。第２冷媒流通部１９の流路は、ハウジング１４に形成される冷媒流出口１９ａに通じている。第１冷媒流通部１８及び第２冷媒流通部１９の各々は、後述する電力変換装置１の第１連結部６５及び第２連結部６６の各々に接続されている。
【００１９】
図１及び図２に示すように、Ｘ軸方向はモータ１２の軸心Ｏの方向と平行である。モータ１２は、例えば、軸心Ｏの方向が車両１０の左右方向と平行になるようにして、車両１０の前後方向後方の車体後部に配置されている。例えば、車両１０の左右方向はＸ軸方向と平行であり、車両１０の前後方向はＹ軸方向と平行であり、車両１０の上下方向はＺ軸方向と平行である。さらに、車両１０の左右方向左方はＸ軸方向の正方向であり、車両１０の前後方向前方はＹ軸方向の正方向であり、車両１０の上下方向上方はＺ軸方向の正方向である。モータ１２は、例えば、リヤパネル１０ｄの後方に設けられる車体後部の動力搭載室１０ｅに配置されている。バッテリ１１は、例えば、ダッシュボードロアパネル１０ａよりも後方に設けられる車室１０ｃにおけるフロアパネルの下方に配置されている。
【００２０】
＜電力変換装置＞
電力変換装置１は、例えば、モータ１２のハウジング１４に取り付けられている。電力変換装置１は、例えば、車両１０の上下方向におけるモータ１２の上方側に配置されている。
図３に示すように、電力変換装置１は、パワーモジュール２１と、コンデンサユニット２３と、抵抗器２４と、第１電流センサ２５と、第２電流センサ２７と、電子制御ユニット２８（ＭＯＴ  ＥＣＵ）と、ゲートドライブユニット２９（Ｇ／Ｄ）と、を備えている。
【００２１】
パワーモジュール２１は、例えば、１つの電力変換回路部３１を備えている。電力変換回路部３１は、３相コネクタ１ｂによってモータ１２の３相のステータ巻線に接続されている。電力変換回路部３１は、バッテリ１１から入力される直流電力を３相交流電力に変換する。電力変換回路部３１は、モータ１２から入力される３相交流電力を直流電力に変換してもよい。電力変換回路部３１によって変換された直流電力は、バッテリ１１に供給することが可能である。
【００２２】
電力変換回路部３１は、ブリッジ接続される複数のスイッチング素子によって形成されるブリッジ回路を備えている。例えば、スイッチング素子は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、又はＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semi-conductor Field Effect Transistor）等のトランジスタである。例えば、ブリッジ回路においては、対を成すハイサイドアーム及びローサイドアームＵ相トランジスタＵＨ，ＵＬと、対を成すハイサイドアーム及びローサイドアームＶ相トランジスタＶＨ，ＶＬと、対を成すハイサイドアーム及びローサイドアームＷ相トランジスタＷＨ，ＷＬとが、それぞれブリッジ接続されている。
【００２３】
ハイサイドアームの各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨは、コレクタが正極バスバーＰＩに接続されてハイサイドアームを構成している。各相においてハイサイドアームの各正極バスバーＰＩは、コンデンサユニット２３の正極バスバー５０ｐに接続されている。
ローサイドアームの各トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬは、エミッタが負極バスバーＮＩに接続されてローサイドアームを構成している。各相においてローサイドアームの各負極バスバーＮＩは、コンデンサユニット２３の負極バスバー５０ｎに接続されている。
なお、各正極バスバーＰＩ，５０ｐ同士の接続及び各負極バスバーＮＩ，５０ｎ同士の接続には、例えば、ボルト締結よりも小型であるとともに、絶縁部位の熱損傷を抑制するように、レーザ溶接又はクリップによる接続などが採用されている。
【００２４】
各相においてハイサイドアームの各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨのエミッタは、接続点ＴＩにおいてローサイドアームの各トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬのコレクタに接続されている。
電力変換回路部３１の各相において接続点ＴＩを形成する入出力バスバー５１は入出力端子Ｑ１に接続されている。入出力端子Ｑ１は、３相コネクタ１ｂに接続されている。電力変換回路部３１の各相の接続点ＴＩは、入出力バスバー５１、入出力端子Ｑ１、及び３相コネクタ１ｂを介してモータ１２の各相のステータ巻線に接続されている。
ブリッジ回路は、各トランジスタＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬのコレクタ−エミッタ間においてエミッタからコレクタに向けて順方向となるように接続されるダイオードを備えている。
【００２５】
電力変換回路部３１は、ゲートドライブユニット２９から各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬのゲートに入力されるスイッチング指令であるゲート信号に基づき、各相のトランジスタ対のオン（導通）／オフ（遮断）を切り替える。電力変換回路部３１は、バッテリ１１から入力される直流電力を３相交流電力に変換し、モータ１２の３相のステータ巻線への通電を順次転流させることで、３相のステータ巻線に交流のＵ相電流、Ｖ相電流、及びＷ相電流を通電する。電力変換回路部３１は、モータ１２の回転に同期がとられた各相のトランジスタ対のオン（導通）／オフ（遮断）駆動によって、モータ１２の３相のステータ巻線から出力される３相交流電力を直流電力に変換してもよい。
【００２６】
コンデンサユニット２３は、平滑コンデンサ４１と、ノイズフィルタ４３と、を備えている。
平滑コンデンサ４１は、正極バスバー５０ｐ及び負極バスバー５０ｎを介して、電力変換回路部３１の複数の正極バスバーＰＩ及び負極バスバーＮＩ間に接続されている。平滑コンデンサ４１は、電力変換回路部３１の各トランジスタＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬのオン／オフの切換動作に伴って発生する電圧変動を平滑化する。
【００２７】
ノイズフィルタ４３は、正極バスバー５０ｐ及び負極バスバー５０ｎを介して、電力変換回路部３１の複数の正極バスバーＰＩ及び負極バスバーＮＩ間に接続されている。ノイズフィルタ４３は、直列に接続される２つのコンデンサを備えている。２つのコンデンサの接続点は、車両１０のボディグラウンド等に接続されている。
抵抗器２４は、正極バスバー５０ｐ及び負極バスバー５０ｎを介して、電力変換回路部３１の複数の正極バスバーＰＩ及び負極バスバーＮＩ間に接続されている。
【００２８】
第１電流センサ２５は、電力変換回路部３１の各相の接続点ＴＩを成し、入出力端子Ｑ１と接続される入出力バスバー５１に配置され、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の各々の電流を検出する。第２電流センサ２７は、抵抗器２４と直流コネクタ１ａとの間に配置され、バッテリ１１の出力電流を検出する。
第１電流センサ２５及び第２電流センサ２７の各々は、信号線によって電子制御ユニット２８に接続されている。
【００２９】
電子制御ユニット２８は、モータ１２の各々の動作を制御する。例えば、電子制御ユニット２８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサによって所定のプログラムが実行されることにより機能するソフトウェア機能部である。ソフトウェア機能部は、ＣＰＵ等のプロセッサ、プログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）、及びタイマー等の電子回路を備えるＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。なお、電子制御ユニット２８の少なくとも一部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路であってもよい。例えば、電子制御ユニット２８は、第１電流センサ２５の電流検出値とモータ１２に対するトルク指令値に応じた電流目標値とを用いる電流のフィードバック制御等を実行し、ゲートドライブユニット２９に入力する制御信号を生成する。例えば、電子制御ユニット２８は、第１電流センサ２５の電流検出値とモータ１２に対する回生指令値に応じた電流目標値とを用いる電流のフィードバック制御等を実行し、ゲートドライブユニット２９に入力する制御信号を生成してもよい。制御信号は、電力変換回路部３１の各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬをオン（導通）／オフ（遮断）駆動するタイミングを示す信号である。例えば、制御信号は、パルス幅変調された信号等である。
【００３０】
ゲートドライブユニット２９は、電子制御ユニット２８から受け取る制御信号に基づいて、電力変換回路部３１の各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬを実際にオン（導通）／オフ（遮断）駆動するためのゲート信号を生成する。例えば、ゲートドライブユニット２９は、制御信号の増幅及びレベルシフト等を実行して、ゲート信号を生成する。
【００３１】
図４は、本発明の実施形態に係る電力変換装置１の斜視図である。図５は、本発明の実施形態に係る電力変換装置１の一部を拡大して示す斜視図である。図６は、図４に示すＡ−Ａ線の位置でＸ−Ｚ平面により切断した断面図である。図７は、本発明の実施形態に係る電力変換装置１においてゲートドライブユニット２９の回路基板２９ａを省略してＺ軸方向から見た図である。図８は、本発明の実施形態に係る電力変換装置１においてゲートドライブユニット２９の回路基板２９ａを省略してＸ軸方向から見た図である。
図１及び図４に示すように、電力変換装置１は、複数の半導体モジュール６１と、複数の冷却体６２と、複数の管状部材６３と、を備えている。複数の半導体モジュール６１及び複数の冷却体６２は、交互に積層されて積層体６４を形成している。積層体６４において、複数の冷却体６２は、複数の管状部材６３によって積層方向に接続されている。例えば、積層方向はＺ軸方向である。
【００３２】
複数の半導体モジュール６１の各々は、例えば、電力変換回路部３１におけるハイサイドアーム及びローサイドアームのスイッチング素子によって形成される素子列を備えている。例えば、複数の半導体モジュール６１は、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の各半導体モジュール６１Ｕ，６１Ｖ，６１Ｗである。Ｕ相の半導体モジュール６１Ｕは、電力変換回路部３１におけるハイサイドアーム及びローサイドアームＵ相トランジスタＵＨ，ＵＬの素子列を備えている。Ｖ相の半導体モジュール６１Ｖは、電力変換回路部３１におけるハイサイドアーム及びローサイドアームＶ相トランジスタＶＨ，ＶＬの素子列を備えている。Ｗ相の半導体モジュール６１Ｗは電力変換回路部３１におけるハイサイドアーム及びローサイドアームＷ相トランジスタＷＨ，ＷＬの素子列を備えている。
【００３３】
例えば、各半導体モジュール６１Ｕ，６１Ｖ，６１Ｗにおいて、各相の素子列は、電気的絶縁性の樹脂材料を用いたモールド成型によって形成される樹脂モールド体（図示略）の内部に一体的に固定されている。各相の素子列において、ハイサイドアーム及びローサイドアームのトランジスタは、例えば、Ｘ軸及びＹ軸によるＸ−Ｙ平面に平行な平面内においてＸ軸方向に並んで配置されている。
各半導体モジュール６１Ｕ，６１Ｖ，６１Ｗにおいて、冷却体６２に接触する冷却面（図示略）は樹脂モールド体の表面から外部に露出している。各半導体モジュール６１Ｕ，６１Ｖ，６１Ｗの冷却面は、例えば、樹脂モールド体の内部において各素子列に接続される絶縁基板に設けられる導電体の表面である。絶縁基板は、例えば、ＤＣＢ（Direct Copper Bonding）基板である。ＤＣＢ基板は、セラミックス基板と、セラミックス基板の厚さ方向の両面に設けられる２つの銅板とを備えている。２つ銅板は、セラミックス基板を厚さ方向の両側から挟み込むとともに、セラミックス基板によって電気的に絶縁されている。
【００３４】
各半導体モジュール６１Ｕ，６１Ｖ，６１Ｗにおいて、各素子列に接続される正極バスバーＰＩ、負極バスバーＮＩ、入出力バスバー５１、及び制御電極６１ａは、樹脂モールド体の外部に突出している。例えば、Ｚ軸方向に積層された３相の半導体モジュール６１Ｕ，６１Ｖ，６１Ｗの各々において、Ｚ軸方向（つまり積層方向）における異なる位置から、正極バスバーＰＩ及び負極バスバーＮＩはＹ軸方向の負方向側に突出し、入出力バスバー５１及び制御電極６１ａはＹ軸方向の正方向側に突出している。Ｙ軸方向の正方向側における各樹脂モールド体の外部において、制御電極６１ａは、ゲートドライブユニット２９の回路基板２９ａに接続されている。入出力バスバー５１は、ゲートドライブユニット２９の回路基板２９ａを貫通して、入出力端子Ｑ１及び３相コネクタ１ｂに接続されている。
【００３５】
複数の冷却体６２の各々の外形は、例えば、矩形箱型に形成されている。各冷却体６２の内部には、冷媒が流通する流路が形成されている。各冷却体６２の流路と、複数の冷却体６２を積層方向（つまりＺ軸方向）に接続する複数の管状部材６３（例えば、冷媒供給管６３ａ及び冷媒排出管６３ｂ）の内部流路とは、相互に通じている。
各冷却体６２は、各半導体モジュール６１が搭載される搭載面を備えている。各冷却体６２は、厚さ方向における搭載面の反対側の内面（つまり、冷媒の流路を形成する壁面の一部）上にヒートシンクとして機能する複数のフィン（図示略）を備えている。
【００３６】
複数の冷却体６２を積層方向に接続する冷媒供給管６３ａ及び冷媒排出管６３ｂは、積層方向に直交するＸ軸方向において、複数の半導体モジュール６１を間に挟んで、相互の反対側（つまり、Ｘ軸方向における積層体６４の両側）に配置されている。冷媒供給管６３ａ及び冷媒排出管６３ｂは、例えば、Ｚ軸方向の負方向側において、積層体６４の端部を成す冷却体６２の端面から外方に向かって突出している。
【００３７】
電力変換装置１は、冷媒供給管６３ａ及び冷媒排出管６３ｂに連結される第１連結部６５及び第２連結部６６を備えている。
第１連結部６５は、冷媒供給管６３ａとモータ１２の第１冷媒流通部１８とを連結している。第２連結部６６は、冷媒排出管６３ｂとモータ１２の第２冷媒流通部１９とを連結している。例えば、第１連結部６５及び第２連結部６６の各々の外形は、管状に形成されている。第１連結部６５及び第２連結部６６の各々は、積層体６４とモータ１２との間において、Ｚ軸方向に延びるように形成されている。
第１連結部６５及び第２連結部６６の各々の内部に形成される各連結流路と、冷媒供給管６３ａ及び冷媒排出管６３ｂの各内部流路と、第１冷媒流通部１８及び第２冷媒流通部１９の各流路とは、相互に通じている。
【００３８】
電力変換装置１を冷却する冷媒は、先ず、モータ１２のハウジング１４に形成された冷媒流入口１８ａから第１冷媒流通部１８の流路内に流入する。次に、冷媒は、第１冷媒流通部１８の流路から、第１連結部６５の連結流路と、冷媒供給管６３ａの内部流路と、各冷却体６２の流路とに、順次に流れる。次に、冷媒は、各冷却体６２の流路から、冷媒排出管６３ｂの内部流路と、第２連結部６６の連結流路と、第２冷媒流通部１９の流路とに、順次に流れる。次に、冷媒は、モータ１２のハウジング１４に形成された冷媒流出口１９ａから外部に流出する。
【００３９】
コンデンサユニット２３は、複数のコンデンサ素子２３ａによって構成されている。各コンデンサ素子２３ａの外形は、例えば、円柱状に形成されている。複数のコンデンサ素子２３ａは、所定の配置面ＳＡ上において配置面ＳＡに平行な方向（例えば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に配列されている。例えば、複数のコンデンサ素子２３ａの各々は、中心軸の方向を配置面ＳＡに対する直交方向に平行として、配置面ＳＡに平行な方向に配列されている。配置面ＳＡは、例えば、Ｘ−Ｙ平面に平行な平面である。
図６に示すように、複数のコンデンサ素子２３ａの各々は、正極バスバー５０ｐ及び負極バスバー５０ｎに接続されている。例えば、各コンデンサ素子２３ａの正極側の接続端はＺ軸方向の正方向側の端部に設けられ、負極側の接続端はＺ軸方向の負方向側の端部に設けられている。これにより、正極バスバー５０ｐは、複数のコンデンサ素子２３ａをＺ軸方向の正方向側から覆うように、複数のコンデンサ素子２３ａのＺ軸正方向側端部に跨って配置されている。負極バスバー５０ｎは、複数のコンデンサ素子２３ａをＺ軸方向の負方向側から覆うように、複数のコンデンサ素子２３ａのＺ軸負方向側端部に跨って配置されている。正極バスバー５０ｐ及び負極バスバー５０ｎは、例えば、コンデンサユニット２３のＸ軸負方向側端部２３ＡからＸ軸方向の負方向側に引き出されるとともに、コンデンサユニット２３のＸ軸負方向側端部２３Ａの表面に沿って曲げられることによって、互いにＸ軸方向で対向するように形成されている。
【００４０】
図１、図４、及び図５に示すように、積層体６４を構成する複数の半導体モジュール６１Ｕ，６１Ｖ，６１Ｗは、所定の配置面ＳＢ上に積層して配置されている。所定の配置面ＳＢは、例えば、配置面ＳＡつまりＸ−Ｙ平面に平行な平面である。
コンデンサユニット２３と、複数の半導体モジュール６１（６１Ｕ，６１Ｖ，６１Ｗ）から成る積層体６４とは、相互の配置面ＳＡ，ＳＢに平行な方向に並んで配置されている。積層体６４の積層方向は、配置面ＳＢに対する直交方向に平行であるとともに、上述したようにＺ軸方向に平行である。配置面ＳＢに平行な方向、例えばＹ軸方向から見て、コンデンサユニット２３及び積層体６４の相互の少なくとも一部は、相互の配置面ＳＡ，ＳＢに対する直交方向（つまりＺ軸方向）における位置が重複するように配置されている。例えば、コンデンサユニット２３及び積層体６４の各々のＺ軸方向における厚さは、ほぼ同一の厚さに形成されている。これにより、Ｙ軸方向から見て、Ｚ軸方向におけるコンデンサユニット２３及び積層体６４の相互の少なくとも一部（例えば、ほぼ全体）は重なり合っている。
【００４１】
また、相互の配置面ＳＡ，ＳＢに平行な方向において、コンデンサユニット２３及び積層体６４に隣り合うように直流コネクタ１ａ又は３相コネクタ１ｂが配置されている。例えば、直流コネクタ１ａは、積層体６４に対してＸ軸方向の正方向側に配置されるとともに、コンデンサユニット２３に対して積層体６４と共にＹ軸方向の正方向側に配置されている。
ゲートドライブユニット２９の回路基板２９ａは、例えば、第１部位２９ａ１と、第１部位２９ａ１の法線方向に屈曲した第２部位２９ａ２と、を備えている。第１部位２９ａ１は、コンデンサユニット２３及び積層体６４に対してＺ軸方向の正方向側に積層されるように、配置面ＳＡ，ＳＢ（つまりＸ−Ｙ平面）に平行に配置されている。第２部位２９ａ２は、積層体６４に対してＹ軸方向の正方向側に並ぶように、Ｘ−Ｚ平面に平行に配置されている。
【００４２】
各半導体モジュール６１Ｕ，６１Ｖ，６１Ｗの正極バスバーＰＩ及び負極バスバーＮＩと、コンデンサユニット２３の正極バスバー５０ｐ及び負極バスバー５０ｎとは、同極同士で接続されて、導電体組６７を形成している。
図７及び図８に示すように、各半導体モジュール６１Ｕ，６１Ｖ，６１Ｗの正極バスバーＰＩ及び負極バスバーＮＩは、Ｚ軸方向におけるコンデンサユニット２３及び積層体６４の位置が重複する範囲ＺＡ内において、各配置面ＳＡ，ＳＢに平行な方向に沿ってコンデンサユニット２３に向かって延びている。例えば、各正極バスバーＰＩ及び負極バスバーＮＩは、Ｚ軸方向において電気的絶縁部材６８を間に挟んで相互に向かい合った状態で、各半導体モジュール６１Ｕ，６１Ｖ，６１ＷからＹ軸方向の負方向に延びている。例えば、各半導体モジュール６１Ｕ，６１Ｖ，６１Ｗの外部において、負極バスバーＮＩのＹ軸方向の長さは、電気的絶縁部材６８のＹ軸方向の長さよりも長く形成され、正極バスバーＰＩのＹ軸方向の長さは、電気的絶縁部材６８のＹ軸方向の長さよりも短く形成されている。これにより、Ｙ軸方向の負方向側において、電気的絶縁部材６８は正極バスバーＰＩの先端よりも突出する部位を有し、負極バスバーＮＩは電気的絶縁部材６８の先端よりも突出する部位を有している。
【００４３】
コンデンサユニット２３の正極バスバー５０ｐ及び負極バスバー５０ｎは、Ｚ軸方向におけるコンデンサユニット２３及び積層体６４の位置が重複する範囲ＺＡ内において、各配置面ＳＡ，ＳＢに平行な方向に沿って積層体６４に向かって延びている。例えば、正極バスバー５０ｐ及び負極バスバー５０ｎは、電気的絶縁部材６９を間に挟んで相互に向かい合った状態で、Ｙ軸方向に延びている。
正極バスバー５０ｐ及び負極バスバー５０ｎは、各半導体モジュール６１Ｕ，６１Ｖ，６１Ｗに向かって突出するとともに、各半導体モジュール６１Ｕ，６１Ｖ，６１Ｗの正極バスバーＰＩ及び負極バスバーＮＩに接続される３つの正極接続部７１ｐ及び負極接続部７１ｎを備えている。
正極接続部７１ｐは、第１曲げ部７２ｐ及び第２曲げ部７３ｐを備え、負極接続部７１ｎは、第１曲げ部７２ｎ及び第２曲げ部７３ｎを備えている。
【００４４】
例えば、正極接続部７１ｐ及び負極接続部７１ｎは、Ｘ軸方向において電気的絶縁部材６９を間に挟んで相互に向かい合った状態で、Ｙ軸方向の正方向に延びている。各第１曲げ部７２ｐ，７２ｎは、電気的絶縁部材６９を間に挟んで相互に向かい合った状態で、正極接続部７１ｐ及び負極接続部７１ｎの各々から、コンデンサ素子２３ａの外周に沿うように、Ｘ軸方向の正方向に曲げられている。各第２曲げ部７３ｐ，７３ｎは、電気的絶縁部材６９を間に挟んで相互に向かい合った状態で、各第１曲げ部７２ｐ，７２ｎからＹ軸方向の正方向に曲げられている。
例えば、正極側の第２曲げ部７３ｐのＹ軸方向の長さは、電気的絶縁部材６９のＹ軸方向の長さよりも長く形成され、負極側の第２曲げ部７３ｎのＹ軸方向の長さは、電気的絶縁部材６９のＹ軸方向の長さよりも短く形成されている。これにより、Ｙ軸方向の正方向側において、電気的絶縁部材６９は負極側の第２曲げ部７３ｎの先端よりも突出する部位を有し、正極側の第２曲げ部７３ｐは電気的絶縁部材６９の先端よりも突出する部位を有している。
【００４５】
図８に示すように、各半導体モジュール６１Ｕ，６１Ｖ，６１ＷからＹ軸方向の負方向に延びる正極バスバーＰＩ及び負極バスバーＮＩの各々と、コンデンサユニット２３からＹ軸方向の正方向に延びる正極バスバー５０ｐ及び負極バスバー５０ｎの各第２曲げ部７３ｐ，７３ｎとは、各配置面ＳＡ，ＳＢに対する直交方向（つまりＺ軸方向）で重なり合って接続されている。
【００４６】
上述したように、本実施形態の電力変換装置１によれば、Ｙ軸方向から見て、Ｚ軸方向におけるコンデンサユニット２３及び積層体６４の相互の少なくとも一部は重なり合っていることにより、電力変換装置１の全体の厚さを抑えて形成することができる。また、コンデンサユニット２３を構成する複数のコンデンサ素子２３ａは、所定の配置面ＳＡ上において配置面ＳＡに平行な方向（例えば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に配列されていることにより、コンデンサユニット２３のＺ軸方向における厚さが増大することを抑制することができる。
また、Ｚ軸方向におけるコンデンサユニット２３及び積層体６４の位置が重複する範囲ＺＡ内において、各正極バスバーＰＩ，５０ｐ及び負極バスバーＮＩ，５０ｎが各配置面ＳＡ，ＳＢに平行な方向に延出することにより、コンデンサユニット２３と各半導体モジュール６１Ｕ，６１Ｖ，６１Ｗとを効率よく接続することができる。
【００４７】
また、正極バスバー５０ｐ及び負極バスバー５０ｎは、コンデンサ素子２３ａの外周に沿うように曲げられた第１曲げ部７２ｐ，７２ｎを備えることにより、正極バスバー５０ｐ及び負極バスバー５０ｎをスペース効率よく配置することができる。
また、正極バスバー５０ｐ及び負極バスバー５０ｎは、相互に向かい合った状態で曲げられた第１曲げ部７２ｐ，７２ｎ及び第２曲げ部７３ｐ，７３ｎを有することにより、互いに向かい合っていない部位での長さの増大を抑制しながら、互いに向かい合った配置状態で各半導体モジュール６１Ｕ，６１Ｖ，６１Ｗに向かって引き出されている。これにより、相互の磁束の打ち消し作用及び互いに向かい合っていない部位の長さの増大抑制によって、各半導体モジュール６１Ｕ，６１Ｖ，６１Ｗとコンデンサユニット２３との間における浮遊インダクタンスの増加を抑制することができる。
また、複数の半導体モジュール６１から成る積層体６４を備える場合であっても、各半導体モジュール６１から延びる正極バスバーＰＩ及び負極バスバーＮＩは、Ｚ軸方向におけるコンデンサユニット２３及び積層体６４の位置が重複する範囲ＺＡ内において、積層方向における異なる位置からコンデンサユニット２３に向かって延びているので、電力変換装置１の全体の厚さを抑えて形成することができるとともに、配線効率を向上させることができる。
【００４８】
また、積層体６４における冷媒の流路と、モータ１２の第１冷媒流通部１８及び第２冷媒流通部１９の流路とは、第１連結部６５及び第２連結部６６によって連結されるので、例えば、電力変換装置１とモータ１２の各々で独立した冷却系を備える場合に比べて、冷却系が複雑になることを抑制し、冷却系をコンパクトに形成することができる。
【００４９】
以下、実施形態の変形例について説明する。
上述した実施形態において、モータ１２及び電力変換装置１は、車両１０の前後方向後方の車体後部に配置されるとしたが、これに限定されない。
モータ１２及び電力変換装置１は、車両１０における適宜の位置、例えば図２に示すダッシュボードロアパネル１０ａの前方に設けられる車体前部の動力搭載室１０ｂなどに配置されてもよい。
【００５０】
なお、上述した実施形態において、電力変換装置１は、車両１０の上下方向におけるモータ１２の上方側に配置されているとしたが、これに限定されない。
電力変換装置１は、モータ１２に対する適宜の位置、例えば車両１０の上下方向におけるモータ１２の下方側などに配置されてもよい。
【００５１】
なお、上述した実施形態において、電力変換装置１を冷却する冷媒とモータ１２を冷却する冷媒とが同一である場合には、第１冷媒流通部１８及び第２冷媒流通部１９の代わりに、予めモータ１２に設けられるモータ冷却系の冷媒流通部を用いてもよい。
この場合には、電力変換装置１及びモータ１２を一体的に冷却することができ、冷却系の構成に必要とされる部品点数を削減して、コンパクトな冷却系を構成することができる。
【００５２】
なお、上述した実施形態において、電力変換装置１は車両１０に搭載されるとしたが、これに限定されず、他の機器に搭載されてもよい。
【００５３】
本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５４】
１…電力変換装置、１０…車両、１１…バッテリ、１２…モータ、１４…ハウジング、１８ａ…冷媒流入口、１９ａ…冷媒流出口、２１…パワーモジュール、２２…リアクトル、２３…コンデンサユニット（コンデンサ）、２３ａ…コンデンサ素子、２９…ゲートドライブユニット、２９ａ…回路基板、３１…電力変換回路部、５０ｐ…正極バスバー（正極導電体）、５０ｎ…負極バスバー（正極導電体）、５１…入出力バスバー、６１Ｕ，６１Ｖ，６１Ｗ…半導体モジュール、６２…冷却体、６４…積層体、６５…第１連結部、６６…第２連結部、６７…導電体組、７２ｐ，７２ｎ…第１曲げ部、７３ｐ，７３ｎ…第２曲げ部、ＮＩ…負極バスバー（負極導電体）、ＰＩ…正極バスバー（正極導電体）、ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ…ハイサイドアームの各トランジスタ（スイッチング素子）、ＵＬ，ＶＬ，ＷＬ…ローサイドアームの各トランジスタ（スイッチング素子）、ＳＡ…配置面、ＳＢ…配置面、ＺＡ…Ｚ軸方向における位置が重複する範囲
【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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