(57)【要約】【課題】スイッチング素子の電極に対向しかつ電気的に接続されている導電層の表面積の低下を抑制し、浮遊インダクタンスの増加を抑制することができる電力変換装置を提供する。【解決手段】電力変換装置は、一方の面に第１電極が配置されたスイッチング素子と、前記第１電極に対向しかつ電気的に接続されている第１導電層と、セラミックで構成された第１電気絶縁層と、前記第１電気絶縁層を隔てて前記第１導電層の反対側に配置された第２導電層とを有する第１基板と、前記スイッチング素子と前記第１基板の一部とを覆う樹脂部とを備え、前記第１導電層の厚さは、前記第２導電層の厚さよりも大きい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面に第１電極が配置されたスイッチング素子と、
前記第１電極に対向しかつ電気的に接続されている第１導電層と、セラミックで構成された第１電気絶縁層と、前記第１電気絶縁層を隔てて前記第１導電層の反対側に配置された第２導電層とを有する第１基板と、
前記スイッチング素子と前記第１基板の一部とを覆う樹脂部とを備え、
前記第１導電層の厚さは、前記第２導電層の厚さよりも大きい、
電力変換装置。
【請求項２】
前記第１導電層の線膨張係数は、銅の線膨張係数よりも小さく、
前記第２導電層の線膨張係数は、銅の線膨張係数よりも小さい、
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記第１導電層の線膨張係数は、前記第２導電層の線膨張係数よりも小さい、
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記第１基板は、
前記第１導電層の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する第１低熱膨張率部と、
前記第２導電層の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する第２低熱膨張率部とを更に備え、
前記第１低熱膨張率部は、前記第１電気絶縁層と前記第１導電層との間に配置され、
前記第２低熱膨張率部は、前記第１電気絶縁層と前記第２導電層との間に配置される、
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記スイッチング素子の他方の面には、第２電極が配置され、
前記第２電極に対向しかつ電気的に接続されている第３導電層と、セラミックで構成された第２電気絶縁層と、前記第２電気絶縁層を隔てて前記第３導電層の反対側に配置された第４導電層とを有する第２基板を更に備え、
前記第２基板の一部は、前記樹脂部によって覆われ、
前記第３導電層の厚さは、前記第４導電層の厚さよりも大きい、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記第３導電層の線膨張係数は、銅の線膨張係数よりも小さく、
前記第４導電層の線膨張係数は、銅の線膨張係数よりも小さい、
請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記第３導電層の線膨張係数は、前記第４導電層の線膨張係数よりも小さい、
請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記第２基板は、
前記第３導電層の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する第３低熱膨張率部と、
前記第４導電層の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する第４低熱膨張率部とを更に備え、
前記第３低熱膨張率部は、前記第２電気絶縁層と前記第３導電層との間に配置され、
前記第４低熱膨張率部は、前記第２電気絶縁層と前記第４導電層との間に配置される、
請求項５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、ハイブリッドパワーコントロールユニットを含むハイブリッド車両が知られている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッドパワーコントロールユニットは、動作中に熱を発生するチップが内部に配置されたパワーモジュールと、パワーモジュールからの熱を冷却する冷却器とを含む。このハイブリッドパワーコントロールユニットには、チップとパワーモジュールとを接合するチップはんだ付け界面材料が設けられ、内部はんだ層を形成する。より低温のはんだ付け界面材料は、電力モジュールおよび冷却器を接着して外部はんだ層を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１７／００９６０６６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したハイブリッド車両では、チップと冷却器とが、ＤＢＣ(Direct bonded Copper)基板を介して熱的に接続されている。ところで、上述したハイブリッド車両では、ＤＢＣ基板のチップ側の導電層の厚さと、冷却器側の導電層（熱伝導層）の厚さとが等しく設定されている。そのため、上述したハイブリッド車両では、チップ側の導電層の表面積が小さくなり、パワーモジュールの浮遊インダクタンスが増加するおそれがある。
【０００５】
上述した問題点に鑑み、本発明は、スイッチング素子の電極に対向しかつ電気的に接続されている導電層の表面積の低下を抑制し、浮遊インダクタンスの増加を抑制することができる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】
（１）本発明の一態様に係る電力変換装置は、一方の面に第１電極が配置されたスイッチング素子と、前記第１電極に対向しかつ電気的に接続されている第１導電層と、セラミックで構成された第１電気絶縁層と、前記第１電気絶縁層を隔てて前記第１導電層の反対側に配置された第２導電層とを有する第１基板と、前記スイッチング素子と前記第１基板の一部とを覆う樹脂部とを備え、前記第１導電層の厚さは、前記第２導電層の厚さよりも大きい。
【０００７】
（２）上記（１）に記載の電力変換装置では、前記第１導電層の線膨張係数は、銅の線膨張係数よりも小さく、前記第２導電層の線膨張係数は、銅の線膨張係数よりも小さくてもよい。
【０００８】
（３）上記（１）に記載の電力変換装置では、前記第１導電層の線膨張係数は、前記第２導電層の線膨張係数よりも小さくてもよい。
【０００９】
（４）上記（１）に記載の電力変換装置では、前記第１基板は、前記第１導電層の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する第１低熱膨張率部と、前記第２導電層の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する第２低熱膨張率部とを更に備え、前記第１低熱膨張率部は、前記第１電気絶縁層と前記第１導電層との間に配置され、前記第２低熱膨張率部は、前記第１電気絶縁層と前記第２導電層との間に配置されてもよい。
【００１０】
（５）上記（１）に記載の電力変換装置では、前記スイッチング素子の他方の面には、第２電極が配置され、前記第２電極に対向しかつ電気的に接続されている第３導電層と、セラミックで構成された第２電気絶縁層と、前記第２電気絶縁層を隔てて前記第３導電層の反対側に配置された第４導電層とを有する第２基板を更に備え、前記第２基板の一部は、前記樹脂部によって覆われ、前記第３導電層の厚さは、前記第４導電層の厚さよりも大きくてもよい。
【００１１】
（６）上記（５）に記載の電力変換装置では、前記第３導電層の線膨張係数は、銅の線膨張係数よりも小さく、前記第４導電層の線膨張係数は、銅の線膨張係数よりも小さくてもよい。
【００１２】
（７）上記（５）に記載の電力変換装置では、前記第３導電層の線膨張係数は、前記第４導電層の線膨張係数よりも小さくてもよい。
【００１３】
（８）上記（５）に記載の電力変換装置では、前記第２基板は、前記第３導電層の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する第３低熱膨張率部と、前記第４導電層の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する第４低熱膨張率部とを更に備え、前記第３低熱膨張率部は、前記第２電気絶縁層と前記第３導電層との間に配置され、前記第４低熱膨張率部は、前記第２電気絶縁層と前記第４導電層との間に配置されてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
上記（１）に記載の電力変換装置では、スイッチング素子を流れる電流経路の一部を構成する第１導電層の厚さが第２導電層の厚さよりも大きい。
そのため、上記（１）に記載の電力変換装置では、第１導電層の厚さと第２導電層の厚さとが等しい場合よりも、第１導電層の表面積の低下を抑制することができ、電力変換装置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。
【００１５】
上記（２）に記載の電力変換装置では、第１導電層の線膨張係数は、銅の線膨張係数よりも小さく、第２導電層の線膨張係数は、銅の線膨張係数よりも小さくてもよい。
そのように構成する場合、上記（２）に記載の電力変換装置では、第１導電層の線膨張係数が銅の線膨張係数と等しく、第２導電層の線膨張係数が銅の線膨張係数と等しい場合よりも、第１電気絶縁層にかかる熱応力を抑制することができる。
【００１６】
上記（３）に記載の電力変換装置では、第１導電層の線膨張係数は、第２導電層の線膨張係数よりも小さくてもよい。
そのように構成する場合、上記（３）に記載の電力変換装置では、第１導電層の全体の熱膨張量と第２導電層の全体の熱膨張量との差を小さくすることができ、第１電気絶縁層にかかる熱応力を抑制することができる。
【００１７】
上記（４）に記載の電力変換装置では、第１基板は、第１導電層の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する第１低熱膨張率部と、第２導電層の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する第２低熱膨張率部とを更に備えてもよい。
そのように構成する場合、上記（４）に記載の電力変換装置では、第１基板が第１低熱膨張率部と第２低熱膨張率部とを備えない場合よりも、第１電気絶縁層にかかる熱応力を抑制することができる。
【００１８】
上記（５）に記載の電力変換装置では、スイッチング素子を流れる電流経路の一部を構成する第３導電層の厚さが第４導電層の厚さよりも大きくてもよい。
そのように構成する場合、上記（５）に記載の電力変換装置では、第３導電層の厚さと第４導電層の厚さとが等しい場合よりも、第３導電層の表面積の低下を抑制することができ、電力変換装置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。
【００１９】
上記（６）に記載の電力変換装置では、第３導電層の線膨張係数は、銅の線膨張係数よりも小さく、第４導電層の線膨張係数は、銅の線膨張係数よりも小さくてもよい。
そのように構成する場合、上記（６）に記載の電力変換装置では、第３導電層の線膨張係数が銅の線膨張係数と等しく、第４導電層の線膨張係数が銅の線膨張係数と等しい場合よりも、第２電気絶縁層にかかる熱応力を抑制することができる。
【００２０】
上記（７）に記載の電力変換装置では、第３導電層の線膨張係数は、第４導電層の線膨張係数よりも小さくてもよい。
そのように構成する場合、上記（７）に記載の電力変換装置では、第３導電層の全体の熱膨張量と第４導電層の全体の熱膨張量との差を小さくすることができ、第２電気絶縁層にかかる熱応力を抑制することができる。
【００２１】
上記（８）に記載の電力変換装置では、第２基板は、第３導電層の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する第３低熱膨張率部と、第４導電層の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する第４低熱膨張率部とを更に備えてもよい。
そのように構成する場合、上記（８）に記載の電力変換装置では、第２基板が第３低熱膨張率部と第４低熱膨張率部とを備えない場合よりも、第２電気絶縁層にかかる熱応力を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態の電力変換装置の一例を示す図である。
【図２】図１中のスイッチング素子のみを抽出して示した図である。
【図３】図１中の基板のみを抽出して示した図である。
【図４】第４実施形態の電力変換装置の一例を示す図である。
【図５】図４中の基板のみを抽出して示した図である。
【図６】第５実施形態の電力変換装置の一例を示す図である。
【図７】図６中のスイッチング素子のみを抽出して示した図である。
【図８】第５実施形態の電力変換装置の左側面図である。
【図９】図６中の基板のみを抽出して示した図である。
【図１０】第８実施形態の電力変換装置の一例を示す図である。
【図１１】第８実施形態の電力変換装置の左側面図である。
【図１２】図１０中の基板ＳＡ、ＳＢのみを抽出して示した図である。
【図１３】第１から第８実施形態の電力変換装置を適用可能な車両の一部の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の電力変換装置の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
【００２４】
＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態の電力変換装置１の一例を示す図である。詳細には、図１は樹脂部ＭＬの内部を透視して見た第１実施形態の電力変換装置１の左側面図である。図２は図１中のスイッチング素子ＵＨのみを抽出して示した図である。図３は図１中の基板ＳＡ、ＳＢのみを抽出して示した図である。詳細には、図３（Ａ）は図１中の基板ＳＡのみを抽出して示した図である。図３（Ｂ）は図１中の基板ＳＢのみを抽出して示した図である。
【００２５】
図１〜図３に示す例では、電力変換装置１が、スイッチング素子ＵＨと、基板ＳＡと、基板ＳＢと、スペーサＳＰＵＨと、正極側導電体（Ｐバスバー）ＰＩと、出力側導電体（出力バスバー）５１と、樹脂部ＭＬとを備えている。
スイッチング素子ＵＨは、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semi-conductor Field Effect Transistor）等のような半導体素子である。
図２に示すように、スイッチング素子ＵＨの一方（図２の下側）の面ＵＨＡには、電極ＵＨＡ１が配置されている。スイッチング素子ＵＨの他方（図２の上側）の面ＵＨＢには、電極ＵＨＢ１と、駆動信号が入力されるゲート電極（図示せず）とが配置されている。
【００２６】
図３（Ａ）に示すように、基板ＳＡは、スイッチング素子ＵＨの電極ＵＨＡ１に対向して配置された導電層ＳＡ１と、セラミックで構成された電気絶縁層ＳＡ２と、電気絶縁層ＳＡ２を隔てて導電層ＳＡ１の反対側（図３（Ａ）の下側）に配置された導電層ＳＡ３とを有する。
図３（Ｂ）に示すように、基板ＳＢは、スイッチング素子ＵＨの電極ＵＨＢ１に対向して配置された導電層ＳＢ１と、セラミックで構成された電気絶縁層ＳＢ２と、電気絶縁層ＳＢ２を隔てて導電層ＳＢ１の反対側（図３（Ｂ）の上側）に配置された導電層ＳＢ３とを有する。
すなわち、基板ＳＡ及び基板ＳＢの各々は、ＤＣＢ（Direct Copper Bonding）基板である。
【００２７】
図１〜図３に示す例では、基板ＳＡの導電層ＳＡ１が、スイッチング素子ＵＨの電極ＵＨＡ１に電気的に接続されている。スイッチング素子ＵＨの電極ＵＨＢ１と基板ＳＢの導電層ＳＢ１との間には、スペーサＳＰＵＨが配置されている。基板ＳＢの導電層ＳＢ１は、スペーサＳＰＵＨを介してスイッチング素子ＵＨの電極ＵＨＢ１に電気的に接続されている。
正極側導電体ＰＩは、基板ＳＡの導電層ＳＡ１に電気的に接続されている。出力側導電体５１は、基板ＳＢの導電層ＳＢ１に電気的に接続されている。
スイッチング素子ＵＨのオン時に、正極側導電体ＰＩから基板ＳＡの導電層ＳＡ１に流れる電流は、次いで、スイッチング素子ＵＨの電極ＵＨＡ１から電極ＵＨＢ１に流れ、次いで、スペーサＳＰＵＨを介して、基板ＳＢの導電層ＳＢ１から出力側導電体５１に流れる。
スイッチング素子ＵＨ、スペーサＳＰＵＨ、基板ＳＡの一部、基板ＳＢの一部、正極側導電体ＰＩの一部、および、出力側導電体５１の一部は、樹脂部ＭＬによって覆われている。基板ＳＡの導電層ＳＡ３の少なくとも一部は、樹脂部ＭＬの外部に露出させられる。好ましくは、基板ＳＡの導電層ＳＡ３のうちの樹脂部ＭＬの外部に露出させられた部分が、放熱部（図示せず）に接続される。基板ＳＢの導電層ＳＢ３の少なくとも一部は、樹脂部ＭＬの外部に露出させられる。好ましくは、基板ＳＢの導電層ＳＢ３のうちの樹脂部ＭＬの外部に露出させられた部分が、他の放熱部（図示せず）に接続される。
【００２８】
図３（Ａ）に示すように、スイッチング素子ＵＨを流れる電流経路の一部を構成する基板ＳＡの導電層ＳＡ１の厚さは、導電層ＳＡ３の厚さよりも大きく設定されている。そのため、図１〜図３に示す例では、導電層ＳＡ１の厚さと導電層ＳＡ３の厚さとが等しい場合よりも、導電層ＳＡ１の表面積の低下を抑制することができ、電力変換装置１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。詳細には、図１〜図３に示す例では、基板ＳＡにおける熱抵抗を、導電層ＳＡ１の厚さと導電層ＳＡ３の厚さとが等しい場合と同等に維持しつつ、導電層ＳＡ１の表面積を、導電層ＳＡ１の厚さと導電層ＳＡ３の厚さとが等しい場合よりも増加させることができる。
図３（Ｂ）に示すように、スイッチング素子ＵＨを流れる電流経路の一部を構成する基板ＳＢの導電層ＳＢ１の厚さは、導電層ＳＢ３の厚さよりも大きく設定されている。そのため、図１〜図３に示す例では、導電層ＳＢ１の厚さと導電層ＳＢ３の厚さとが等しい場合よりも、導電層ＳＢ１の表面積の低下を抑制することができ、電力変換装置１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。詳細には、図１〜図３に示す例では、基板ＳＢにおける熱抵抗を、導電層ＳＢ１の厚さと導電層ＳＢ３の厚さとが等しい場合と同等に維持しつつ、導電層ＳＢ１の表面積を、導電層ＳＢ１の厚さと導電層ＳＢ３の厚さとが等しい場合よりも増加させることができる。
つまり、図１〜図３に示す例では、スイッチング素子ＵＨの冷却性能を維持しつつ、電力変換装置１を低インダクタンス化することができる。
【００２９】
図１〜図３に示す例では、基板ＳＡが導電層ＳＡ１と電気絶縁層ＳＡ２と導電層ＳＡ３とを有すると共に、基板ＳＢが導電層ＳＢ１と電気絶縁層ＳＢ２と導電層ＳＢ３とを有するが、他の例では、基板ＳＡが導電層ＳＡ１と電気絶縁層ＳＡ２と導電層ＳＡ３とを有すると共に、基板ＳＢが導電層ＳＢ１のみを有してもよい。更に他の例では、基板ＳＡが導電層ＳＡ１のみを有すると共に、基板ＳＢが導電層ＳＢ１と電気絶縁層ＳＢ２と導電層ＳＢ３とを有してもよい。
【００３０】
図１〜図３に示す例では、基板ＳＡの導電層ＳＡ１の厚さが、導電層ＳＡ３の厚さより大きく設定されると共に、基板ＳＢの導電層ＳＢ１の厚さが、導電層ＳＢ３の厚さより大きく設定されているが、他の例では、基板ＳＡの導電層ＳＡ１の厚さが、導電層ＳＡ３の厚さより大きく設定されると共に、基板ＳＢの導電層ＳＢ１の厚さが、導電層ＳＢ３の厚さと等しく設定されてもよい。更に他の例では、基板ＳＡの導電層ＳＡ１の厚さが、導電層ＳＡ３の厚さと等しく設定されると共に、基板ＳＢの導電層ＳＢ１の厚さが、導電層ＳＢ３の厚さより大きく設定されてもよい。
【００３１】
＜第２実施形態＞
以下、本発明の電力変換装置１の第２実施形態について説明する。
第２実施形態の電力変換装置１は、後述する点を除き、上述した第１実施形態の電力変換装置１と同様に構成されている。従って、第２実施形態の電力変換装置１によれば、後述する点を除き、上述した第１実施形態の電力変換装置１と同様の効果を奏することができる。
【００３２】
図１〜図３に示す例では、基板ＳＡの導電層ＳＡ１の材料として銅が用いられ、導電層ＳＡ３の材料として銅が用いられると共に、基板ＳＢの導電層ＳＢ１の材料として銅が用いられ、導電層ＳＢ３の材料として銅が用いられている。
銅によって形成された導電層ＳＡ１の厚さが、銅によって形成された導電層ＳＡ３の厚さよりも大きい場合には、熱膨張に伴って導電層ＳＡ１が広がる力が、熱膨張に伴って導電層ＳＡ３が広がる力よりも大きくなる。その結果、基板ＳＡの電気絶縁層ＳＡ２に熱応力がかかるおそれがある。同様に、銅によって形成された導電層ＳＢ１の厚さが、銅によって形成された導電層ＳＢ３の厚さよりも大きい場合には、熱膨張に伴って導電層ＳＢ１が広がる力が、熱膨張に伴って導電層ＳＢ３が広がる力よりも大きくなる。その結果、基板ＳＢの電気絶縁層ＳＢ２に熱応力がかかるおそれがある。
【００３３】
この点に鑑み、第２実施形態の電力変換装置１では、基板ＳＡの導電層ＳＡ１の線膨張係数が、銅の線膨張係数よりも小さく設定されている。詳細には、導電層ＳＡ１が、例えばＣｕＭｏ合金などのような、銅の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する材料によって形成されている。そのため、第２実施形態の電力変換装置１では、導電層ＳＡ１の線膨張係数が銅の線膨張係数と等しい場合よりも、電気絶縁層ＳＡ２にかかる熱応力を抑制することができる。
また、第２実施形態の電力変換装置１では、基板ＳＡの導電層ＳＡ３の線膨張係数が、銅の線膨張係数よりも小さく設定されている。詳細には、導電層ＳＡ３が、例えばＣｕＭｏ合金などのような、銅の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する材料によって形成されている。そのため、第２実施形態の電力変換装置１では、導電層ＳＡ３の線膨張係数が銅の線膨張係数と等しい場合よりも、電気絶縁層ＳＡ２にかかる熱応力を抑制することができる。
【００３４】
また、第２実施形態の電力変換装置１では、基板ＳＢの導電層ＳＢ１の線膨張係数が、銅の線膨張係数よりも小さく設定されている。詳細には、導電層ＳＢ１が、例えばＣｕＭｏ合金などのような、銅の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する材料によって形成されている。そのため、第２実施形態の電力変換装置１では、導電層ＳＢ１の線膨張係数が銅の線膨張係数と等しい場合よりも、電気絶縁層ＳＢ２にかかる熱応力を抑制することができる。
また、第２実施形態の電力変換装置１では、基板ＳＢの導電層ＳＢ３の線膨張係数が、銅の線膨張係数よりも小さく設定されている。詳細には、導電層ＳＢ３が、例えばＣｕＭｏ合金などのような、銅の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する材料によって形成されている。そのため、第２実施形態の電力変換装置１では、導電層ＳＢ３の線膨張係数が銅の線膨張係数と等しい場合よりも、電気絶縁層ＳＢ２にかかる熱応力を抑制することができる。
【００３５】
第２実施形態の電力変換装置１の上述した例では、基板ＳＡの導電層ＳＡ１の線膨張係数、導電層ＳＡ３の線膨張係数、基板ＳＢの導電層ＳＢ１の線膨張係数、および、導電層ＳＢ３の線膨張係数のすべてが、銅の線膨張係数よりも小さい。
第２実施形態の電力変換装置１の他の例では、基板ＳＡの導電層ＳＡ１の線膨張係数、および、導電層ＳＡ３の線膨張係数が、銅の線膨張係数より小さく、基板ＳＢの導電層ＳＢ１の線膨張係数、および、導電層ＳＢ３の線膨張係数が、銅の線膨張係数と等しくてもよい。あるいは、基板ＳＡの導電層ＳＡ１の線膨張係数、および、導電層ＳＡ３の線膨張係数が、銅の線膨張係数より小さく、基板ＳＢが導電層ＳＢ１のみを有してもよい（つまり、基板ＳＢが電気絶縁層ＳＢ２および導電層ＳＢ３を有さなくてもよい）。
第２実施形態の電力変換装置１の更に他の例では、基板ＳＢの導電層ＳＢ１の線膨張係数、および、導電層ＳＢ３の線膨張係数が、銅の線膨張係数より小さく、基板ＳＡの導電層ＳＡ１の線膨張係数、および、導電層ＳＡ３の線膨張係数が、銅の線膨張係数と等しくてもよい。あるいは、基板ＳＢの導電層ＳＢ１の線膨張係数、および、導電層ＳＢ３の線膨張係数が、銅の線膨張係数より小さく、基板ＳＡが導電層ＳＡ１のみを有してもよい（つまり、基板ＳＡが電気絶縁層ＳＡ２および導電層ＳＡ３を有さなくてもよい）。
【００３６】
＜第３実施形態＞
以下、本発明の電力変換装置１の第３実施形態について説明する。
第３実施形態の電力変換装置１は、後述する点を除き、上述した第１実施形態の電力変換装置１と同様に構成されている。従って、第３実施形態の電力変換装置１によれば、後述する点を除き、上述した第１実施形態の電力変換装置１と同様の効果を奏することができる。
【００３７】
図１〜図３に示す例では、基板ＳＡの導電層ＳＡ１の線膨張係数と導電層ＳＡ３の線膨張係数とが等しく設定されると共に、基板ＳＢの導電層ＳＢ１の線膨張係数と導電層ＳＢ３の線膨張係数とが等しく設定されている。
基板ＳＡの導電層ＳＡ１の厚さが、導電層ＳＡ３の厚さより大きく設定されるにもかかわらず、基板ＳＡの導電層ＳＡ１の線膨張係数と導電層ＳＡ３の線膨張係数とが等しく設定される場合には、基板ＳＡの電気絶縁層ＳＡ２に熱応力がかかるおそれがある。同様に、基板ＳＢの導電層ＳＢ１の厚さが、導電層ＳＢ３の厚さより大きく設定されるにもかかわらず、基板ＳＢの導電層ＳＢ１の線膨張係数と導電層ＳＢ３の線膨張係数とが等しく設定される場合には、基板ＳＢの電気絶縁層ＳＢ２に熱応力がかかるおそれがある。
【００３８】
この点に鑑み、第３実施形態の電力変換装置１では、基板ＳＡの導電層ＳＡ１の線膨張係数が、導電層ＳＡ３の線膨張係数よりも小さく設定されている。詳細には、導電層ＳＡ３が例えば銅によって形成されると共に、導電層ＳＡ１が、例えばＣｕＭｏ合金などのような、導電層ＳＡ３の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する材料によって形成されている。そのため、第３実施形態の電力変換装置１では、導電層ＳＡ１の全体の熱膨張量と導電層ＳＡ３の全体の熱膨張量との差を小さくすることができる。その結果、導電層ＳＡ１の線膨張係数が導電層ＳＡ３の線膨張係数と等しい場合よりも、電気絶縁層ＳＡ２にかかる熱応力を抑制することができる。
また、第３実施形態の電力変換装置１では、基板ＳＢの導電層ＳＢ１の線膨張係数が、導電層ＳＢ３の線膨張係数よりも小さく設定されている。詳細には、導電層ＳＢ３が例えば銅によって形成されると共に、導電層ＳＢ１が、例えばＣｕＭｏ合金などのような、導電層ＳＢ３の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する材料によって形成されている。そのため、第３実施形態の電力変換装置１では、導電層ＳＢ１の全体の熱膨張量と導電層ＳＢ３の全体の熱膨張量との差を小さくすることができる。その結果、導電層ＳＢ１の線膨張係数が導電層ＳＢ３の線膨張係数と等しい場合よりも、電気絶縁層ＳＢ２にかかる熱応力を抑制することができる。
【００３９】
第３実施形態の電力変換装置１の上述した例では、基板ＳＡの導電層ＳＡ１の線膨張係数が、導電層ＳＡ３の線膨張係数よりも小さく、基板ＳＢの導電層ＳＢ１の線膨張係数が、導電層ＳＢ３の線膨張係数よりも小さい。
第３実施形態の電力変換装置１の他の例では、基板ＳＡの導電層ＳＡ１の線膨張係数が、導電層ＳＡ３の線膨張係数よりも小さく、基板ＳＢの導電層ＳＢ１の線膨張係数が、導電層ＳＢ３の線膨張係数と等しくてもよい。あるいは、基板ＳＡの導電層ＳＡ１の線膨張係数が、導電層ＳＡ３の線膨張係数よりも小さく、基板ＳＢが導電層ＳＢ１のみを有してもよい（つまり、基板ＳＢが電気絶縁層ＳＢ２および導電層ＳＢ３を有さなくてもよい）。
第３実施形態の電力変換装置１の更に他の例では、基板ＳＢの導電層ＳＢ１の線膨張係数が、導電層ＳＢ３の線膨張係数よりも小さく、基板ＳＡの導電層ＳＡ１の線膨張係数が、導電層ＳＡ３の線膨張係数と等しくてもよい。あるいは、基板ＳＢの導電層ＳＢ１の線膨張係数が、導電層ＳＢ３の線膨張係数よりも小さく、基板ＳＡが導電層ＳＡ１のみを有してもよい（つまり、基板ＳＡが電気絶縁層ＳＡ２および導電層ＳＡ３を有さなくてもよい）。
【００４０】
＜第４実施形態＞
以下、本発明の電力変換装置１の第４実施形態について説明する。
第４実施形態の電力変換装置１は、後述する点を除き、上述した第１実施形態の電力変換装置１と同様に構成されている。従って、第４実施形態の電力変換装置１によれば、後述する点を除き、上述した第１実施形態の電力変換装置１と同様の効果を奏することができる。
【００４１】
図４は第４実施形態の電力変換装置１の一例を示す図である。詳細には、図４は樹脂部ＭＬの内部を透視して見た第４実施形態の電力変換装置１の左側面図である。図５は図４中の基板ＳＡ、ＳＢのみを抽出して示した図である。詳細には、図５（Ａ）は図４中の基板ＳＡのみを抽出して示した図である。図５（Ｂ）は図４中の基板ＳＢのみを抽出して示した図である。
【００４２】
図５（Ａ）に示すように、基板ＳＡは、導電層ＳＡ１の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する低熱膨張率部ＳＡ４と、導電層ＳＡ３の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する低熱膨張率部ＳＡ５とを更に備えている。低熱膨張率部ＳＡ４は、電気絶縁層ＳＡ２と導電層ＳＡ１との間に配置されている。低熱膨張率部ＳＡ５は、電気絶縁層ＳＡ２と導電層ＳＡ３との間に配置されている。
図５（Ｂ）に示すように、基板ＳＢは、導電層ＳＢ１の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する低熱膨張率部ＳＢ４と、導電層ＳＢ３の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する低熱膨張率部ＳＢ５とを更に備えている。低熱膨張率部ＳＢ４は、電気絶縁層ＳＢ２と導電層ＳＢ１との間に配置されている。低熱膨張率部ＳＢ５は、電気絶縁層ＳＢ２と導電層ＳＢ３との間に配置されている。
【００４３】
図４および図５に示す例では、基板ＳＡの導電層ＳＡ１および導電層ＳＡ３が、例えば銅によって形成されている。低熱膨張率部ＳＡ４および低熱膨張率部ＳＡ５は、例えばＣｕＭｏ合金などのような、導電層ＳＡ１および導電層ＳＡ３の構成材料の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する材料によって形成されている。
基板ＳＢの導電層ＳＢ１および導電層ＳＢ３は、例えば銅によって形成されている。低熱膨張率部ＳＢ４および低熱膨張率部ＳＢ５は、例えばＣｕＭｏ合金などのような、導電層ＳＢ１および導電層ＳＢ３の構成材料の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する材料によって形成されている。
【００４４】
つまり、図４および図５に示す例では、基板ＳＡの導電層ＳＡ１および導電層ＳＡ３として高熱膨張率材料が用いられるものの、導電層ＳＡ１と電気絶縁層ＳＡ２との間に低熱膨張率部ＳＡ４が挟まれると共に、導電層ＳＡ３と電気絶縁層ＳＡ２との間に低熱膨張率部ＳＡ５が挟まれる。低熱膨張率部ＳＡ４は、導電層ＳＡ１と電気絶縁層ＳＡ２とのバッファとして機能し、低熱膨張率部ＳＡ５は、導電層ＳＡ３と電気絶縁層ＳＡ２とのバッファとして機能する。その結果、電気絶縁層ＳＡ２にかかる熱応力を抑制することができる。
また、図４および図５に示す例では、基板ＳＢの導電層ＳＢ１および導電層ＳＢ３として高熱膨張率材料が用いられるものの、導電層ＳＢ１と電気絶縁層ＳＢ２との間に低熱膨張率部ＳＢ４が挟まれると共に、導電層ＳＢ３と電気絶縁層ＳＢ２との間に低熱膨張率部ＳＢ５が挟まれる。低熱膨張率部ＳＢ４は、導電層ＳＢ１と電気絶縁層ＳＢ２とのバッファとして機能し、低熱膨張率部ＳＢ５は、導電層ＳＢ３と電気絶縁層ＳＢ２とのバッファとして機能する。その結果、電気絶縁層ＳＢ２にかかる熱応力を抑制することができる。
【００４５】
すなわち、図４および図５に示す例では、基板ＳＡが低熱膨張率部ＳＡ４と低熱膨張率部ＳＡ５とを備えない場合よりも、電気絶縁層ＳＡ２にかかる熱応力を抑制することができる。また、基板ＳＢが低熱膨張率部ＳＢ４と低熱膨張率部ＳＢ５とを備えない場合よりも、電気絶縁層ＳＢ２にかかる熱応力を抑制することができる。
【００４６】
第４実施形態の電力変換装置１の上述した例では、基板ＳＡが低熱膨張率部ＳＡ４と低熱膨張率部ＳＡ５とを更に備えると共に、基板ＳＢが低熱膨張率部ＳＢ４と低熱膨張率部ＳＢ５とを更に備えている。
第４実施形態の電力変換装置１の他の例では、基板ＳＡが低熱膨張率部ＳＡ４と低熱膨張率部ＳＡ５とを更に備えると共に、基板ＳＢが低熱膨張率部ＳＢ４と低熱膨張率部ＳＢ５とを備えなくてもよい。あるいは、基板ＳＡが低熱膨張率部ＳＡ４と低熱膨張率部ＳＡ５とを更に備え、基板ＳＢが導電層ＳＢ１のみを有してもよい（つまり、基板ＳＢが電気絶縁層ＳＢ２、導電層ＳＢ３、低熱膨張率部ＳＢ４および低熱膨張率部ＳＢ５を有さなくてもよい）。
第４実施形態の電力変換装置１の更に他の例では、基板ＳＢが低熱膨張率部ＳＢ４と低熱膨張率部ＳＢ５とを更に備えると共に、基板ＳＡが低熱膨張率部ＳＡ４と低熱膨張率部ＳＡ５とを備えなくてもよい。あるいは、基板ＳＢが低熱膨張率部ＳＢ４と低熱膨張率部ＳＢ５とを更に備え、基板ＳＡが導電層ＳＡ１のみを有してもよい（つまり、基板ＳＡが電気絶縁層ＳＡ２、導電層ＳＡ３、低熱膨張率部ＳＡ４および低熱膨張率部ＳＡ５を有さなくてもよい）。
【００４７】
＜第５実施形態＞
以下、本発明の電力変換装置１の第５実施形態について説明する。
第５実施形態の電力変換装置１は、後述する点を除き、上述した第１実施形態の電力変換装置１と同様に構成されている。従って、第５実施形態の電力変換装置１によれば、後述する点を除き、上述した第１実施形態の電力変換装置１と同様の効果を奏することができる。
【００４８】
図６は第５実施形態の電力変換装置１の一例を示す図である。詳細には、図６は樹脂部ＭＬの内部を透視して見た第５実施形態の電力変換装置１の正面図である。図７は図６中のスイッチング素子ＵＨ、ＵＬのみを抽出して示した図である。図８は樹脂部ＭＬの内部を透視して見た第５実施形態の電力変換装置１の左側面図である。図９は図６中の基板ＳＡ、ＳＢのみを抽出して示した図である。詳細には、図９（Ａ）は図６中の基板ＳＡのみを抽出して示した図である。図９（Ｂ）は図６中の基板ＳＢのみを抽出して示した図である。
【００４９】
図６〜図９に示す例では、電力変換装置１が、上アームスイッチング素子ＵＨと、下アームスイッチング素子ＵＬと、基板ＳＡと、基板ＳＢと、スペーサＳＰＵＨと、スペーサＳＰＵＬと、正極側導電体（Ｐバスバー）ＰＩと、負極側導電体（Ｎバスバー）ＮＩと、出力側導電体（出力バスバー）５１と樹脂部ＭＬとを備えている。
スイッチング素子ＵＨと同様に、スイッチング素子ＵＬは、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semi-conductor Field Effect Transistor）等のような半導体素子である。
図７に示すように、スイッチング素子ＵＨの一方（図７の下側）の面ＵＨＡには、電極ＵＨＡ１が配置されている。スイッチング素子ＵＨの他方（図７の上側）の面ＵＨＢには、電極ＵＨＢ１と、駆動信号が入力されるゲート電極（図示せず）とが配置されている。
スイッチング素子ＵＬの一方（図７の下側）の面ＵＬＡには、電極ＵＬＡ１が配置されている。スイッチング素子ＵＬの他方（図７の上側）の面ＵＬＢには、電極ＵＬＢ１と、駆動信号が入力されるゲート電極（図示せず）とが配置されている。
【００５０】
図９（Ａ）に示すように、基板ＳＡは、スイッチング素子ＵＨの電極ＵＨＡ１に対向して配置された導電層ＳＡ１と、スイッチング素子ＵＬの電極ＵＬＡ１に対向して配置された導電層ＳＡ６と、セラミックで構成された電気絶縁層ＳＡ２と、電気絶縁層ＳＡ２を隔てて導電層ＳＡ１、ＳＡ６の反対側（図９（Ａ）の下側）に配置された導電層ＳＡ３とを有する。
図９（Ｂ）に示すように、基板ＳＢは、スイッチング素子ＵＨの電極ＵＨＢ１に対向して配置された導電層ＳＢ１と、スイッチング素子ＵＬの電極ＵＬＢ１に対向して配置された導電層ＳＢ６と、セラミックで構成された電気絶縁層ＳＢ２と、電気絶縁層ＳＢ２を隔てて導電層ＳＢ１、ＳＢ６の反対側（図９（Ｂ）の上側）に配置された導電層ＳＢ３とを有する。
【００５１】
図６〜図９に示す例では、基板ＳＡの導電層ＳＡ１が、スイッチング素子ＵＨの電極ＵＨＡ１に電気的に接続されている。スイッチング素子ＵＨの電極ＵＨＢ１と基板ＳＢの導電層ＳＢ１との間には、スペーサＳＰＵＨが配置されている。基板ＳＢの導電層ＳＢ１は、スペーサＳＰＵＨを介してスイッチング素子ＵＨの電極ＵＨＡ１に電気的に接続されている。
基板ＳＡの導電層ＳＡ６は、スイッチング素子ＵＬの電極ＵＬＡ１に電気的に接続されている。スイッチング素子ＵＬの電極ＵＬＢ１と基板ＳＢの導電層ＳＢ６との間には、スペーサＳＰＵＬが配置されている。基板ＳＢの導電層ＳＢ６は、スペーサＳＰＵＬを介してスイッチング素子ＵＬの電極ＵＬＢ１に電気的に接続されている。
正極側導電体ＰＩは、基板ＳＡの導電層ＳＡ１に電気的に接続されている。出力側導電体５１は、基板ＳＢの導電層ＳＢ１と、基板ＳＡの導電層ＳＡ６とに電気的に接続されている。つまり、基板ＳＢの導電層ＳＢ１は、基板ＳＡの導電層ＳＡ６に電気的に接続されている。負極側導電体ＮＩは、基板ＳＢの導電層ＳＢ６に電気的に接続されている。
【００５２】
図６〜図９に示す例では、スイッチング素子ＵＨのオン時かつスイッチング素子ＵＬのオフ時に、正極側導電体ＰＩから基板ＳＡの導電層ＳＡ１に流れる電流が、次いで、スイッチング素子ＵＨの電極ＵＨＡ１から電極ＵＨＢ１に流れ、次いで、スペーサＳＰＵＨを介して、基板ＳＢの導電層ＳＢ１から出力側導電体５１に流れる。
スイッチング素子ＵＨのオフ時かつスイッチング素子ＵＬのオン時に、出力側導電体５１から基板ＳＡの導電層ＳＡ６に流れる電流が、次いで、スイッチング素子ＵＬの電極ＵＬＡ１から電極ＵＬＢ１に流れ、次いで、スペーサＳＰＵＬを介して、基板ＳＢの導電層ＳＢ６から負極側導電体ＮＩに流れる。
スイッチング素子ＵＨ、スイッチング素子ＵＬ、スペーサＳＰＵＨ、スペーサＳＰＵＬ、基板ＳＡの一部、基板ＳＢの一部、正極側導電体ＰＩの一部、負極側導電体ＮＩの一部、および、出力側導電体５１の一部は、樹脂部ＭＬによって覆われている。基板ＳＡの導電層ＳＡ３の少なくとも一部は、樹脂部ＭＬの外部に露出させられる。基板ＳＢの導電層ＳＢ３の少なくとも一部は、樹脂部ＭＬの外部に露出させられる。
【００５３】
図９（Ａ）に示すように、スイッチング素子ＵＨを流れる電流経路の一部を構成する基板ＳＡの導電層ＳＡ１の厚さ、および、スイッチング素子ＵＬを流れる電流経路の一部を構成する基板ＳＡの導電層ＳＡ６の厚さは、導電層ＳＡ３の厚さよりも大きく設定されている。そのため、図６〜図９に示す例では、導電層ＳＡ１、ＳＡ６の厚さと導電層ＳＡ３の厚さとが等しい場合よりも、導電層ＳＡ１、ＳＡ６の表面積の低下を抑制することができ、電力変換装置１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。詳細には、図６〜図９に示す例では、基板ＳＡにおける熱抵抗を、導電層ＳＡ１、ＳＡ６の厚さと導電層ＳＡ３の厚さとが等しい場合と同等に維持しつつ、導電層ＳＡ１の表面積および導電層ＳＡ６の表面積を、導電層ＳＡ１、ＳＡ６の厚さと導電層ＳＡ３の厚さとが等しい場合よりも増加させることができる。
【００５４】
図９（Ｂ）に示すように、スイッチング素子ＵＨを流れる電流経路の一部を構成する基板ＳＢの導電層ＳＢ１の厚さ、および、スイッチング素子ＵＬを流れる電流経路の一部を構成する基板ＳＢの導電層ＳＢ６の厚さは、導電層ＳＢ３の厚さよりも大きく設定されている。そのため、図６〜図９に示す例では、導電層ＳＢ１、ＳＢ６の厚さと導電層ＳＢ３の厚さとが等しい場合よりも、導電層ＳＢ１、ＳＢ６の表面積の低下を抑制することができ、電力変換装置１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。詳細には、図６〜図９に示す例では、基板ＳＢにおける熱抵抗を、導電層ＳＢ１、ＳＢ６の厚さと導電層ＳＢ３の厚さとが等しい場合と同等に維持しつつ、導電層ＳＢ１の表面積および導電層ＳＢ６の表面積を、導電層ＳＢ１、ＳＢ６の厚さと導電層ＳＢ３の厚さとが等しい場合よりも増加させることができる。
つまり、図６〜図９に示す例では、スイッチング素子ＵＨ、ＵＬの冷却性能を維持しつつ、電力変換装置１を低インダクタンス化することができる。
【００５５】
図６〜図９に示す例では、基板ＳＡの導電層ＳＡ１、ＳＡ６の厚さが、導電層ＳＡ３の厚さより大きく設定されると共に、基板ＳＢの導電層ＳＢ１、ＳＢ６の厚さが、導電層ＳＢ３の厚さより大きく設定されているが、他の例では、基板ＳＡの導電層ＳＡ１、ＳＡ６の厚さが、導電層ＳＡ３の厚さより大きく設定されると共に、基板ＳＢの導電層ＳＢ１、ＳＢ６の厚さが、導電層ＳＢ３の厚さと等しく設定されてもよい。更に他の例では、基板ＳＡの導電層ＳＡ１、ＳＡ６の厚さが、導電層ＳＡ３の厚さと等しく設定されると共に、基板ＳＢの導電層ＳＢ１、ＳＢ６の厚さが、導電層ＳＢ３の厚さより大きく設定されてもよい。
【００５６】
＜第６実施形態＞
以下、本発明の電力変換装置１の第６実施形態について説明する。
第６実施形態の電力変換装置１は、後述する点を除き、上述した第５実施形態の電力変換装置１と同様に構成されている。従って、第６実施形態の電力変換装置１によれば、後述する点を除き、上述した第５実施形態の電力変換装置１と同様の効果を奏することができる。
【００５７】
図６〜図９に示す例では、基板ＳＡの導電層ＳＡ１、ＳＡ６の材料として銅が用いられ、導電層ＳＡ３の材料として銅が用いられると共に、基板ＳＢの導電層ＳＢ１、ＳＢ６の材料として銅が用いられ、導電層ＳＢ３の材料として銅が用いられている。
銅によって形成された導電層ＳＡ１、ＳＡ６の厚さが、銅によって形成された導電層ＳＡ３の厚さよりも大きい場合には、熱膨張に伴って導電層ＳＡ１、ＳＡ６が広がる力が、熱膨張に伴って導電層ＳＡ３が広がる力よりも大きくなる。その結果、基板ＳＡの電気絶縁層ＳＡ２に熱応力がかかるおそれがある。同様に、銅によって形成された導電層ＳＢ１、ＳＢ６の厚さが、銅によって形成された導電層ＳＢ３の厚さよりも大きい場合には、熱膨張に伴って導電層ＳＢ１、ＳＢ６が広がる力が、熱膨張に伴って導電層ＳＢ３が広がる力よりも大きくなる。その結果、基板ＳＢの電気絶縁層ＳＢ２に熱応力がかかるおそれがある。
【００５８】
この点に鑑み、第６実施形態の電力変換装置１では、基板ＳＡの導電層ＳＡ１、ＳＡ６の線膨張係数が、銅の線膨張係数よりも小さく設定されている。詳細には、導電層ＳＡ１、ＳＡ６が、例えばＣｕＭｏ合金などのような、銅の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する材料によって形成されている。そのため、第６実施形態の電力変換装置１では、導電層ＳＡ１、ＳＡ６の線膨張係数が銅の線膨張係数と等しい場合よりも、電気絶縁層ＳＡ２にかかる熱応力を抑制することができる。
また、第６実施形態の電力変換装置１では、基板ＳＡの導電層ＳＡ３の線膨張係数が、銅の線膨張係数よりも小さく設定されている。詳細には、導電層ＳＡ３が、例えばＣｕＭｏ合金などのような、銅の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する材料によって形成されている。そのため、第６実施形態の電力変換装置１では、導電層ＳＡ３の線膨張係数が銅の線膨張係数と等しい場合よりも、電気絶縁層ＳＡ２にかかる熱応力を抑制することができる。
【００５９】
また、第６実施形態の電力変換装置１では、基板ＳＢの導電層ＳＢ１、ＳＢ６の線膨張係数が、銅の線膨張係数よりも小さく設定されている。詳細には、導電層ＳＢ１、ＳＢ６が、例えばＣｕＭｏ合金などのような、銅の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する材料によって形成されている。そのため、第６実施形態の電力変換装置１では、導電層ＳＢ１、ＳＢ６の線膨張係数が銅の線膨張係数と等しい場合よりも、電気絶縁層ＳＢ２にかかる熱応力を抑制することができる。
また、第６実施形態の電力変換装置１では、基板ＳＢの導電層ＳＢ３の線膨張係数が、銅の線膨張係数よりも小さく設定されている。詳細には、導電層ＳＢ３が、例えばＣｕＭｏ合金などのような、銅の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する材料によって形成されている。そのため、第６実施形態の電力変換装置１では、導電層ＳＢ３の線膨張係数が銅の線膨張係数と等しい場合よりも、電気絶縁層ＳＢ２にかかる熱応力を抑制することができる。
【００６０】
第６実施形態の電力変換装置１の上述した例では、基板ＳＡの導電層ＳＡ１、ＳＡ６の線膨張係数、導電層ＳＡ３の線膨張係数、基板ＳＢの導電層ＳＢ１、ＳＢ６の線膨張係数、および、導電層ＳＢ３の線膨張係数のすべてが、銅の線膨張係数よりも小さい。
第６実施形態の電力変換装置１の他の例では、基板ＳＡの導電層ＳＡ１、ＳＡ６の線膨張係数、および、導電層ＳＡ３の線膨張係数が、銅の線膨張係数より小さく、基板ＳＢの導電層ＳＢ１、ＳＢ６の線膨張係数、および、導電層ＳＢ３の線膨張係数が、銅の線膨張係数と等しくてもよい。
第６実施形態の電力変換装置１の更に他の例では、基板ＳＢの導電層ＳＢ１、ＳＢ６の線膨張係数、および、導電層ＳＢ３の線膨張係数が、銅の線膨張係数より小さく、基板ＳＡの導電層ＳＡ１、ＳＡ６の線膨張係数、および、導電層ＳＡ３の線膨張係数が、銅の線膨張係数と等しくてもよい。
【００６１】
＜第７実施形態＞
以下、本発明の電力変換装置１の第７実施形態について説明する。
第７実施形態の電力変換装置１は、後述する点を除き、上述した第５実施形態の電力変換装置１と同様に構成されている。従って、第７実施形態の電力変換装置１によれば、後述する点を除き、上述した第５実施形態の電力変換装置１と同様の効果を奏することができる。
【００６２】
図６〜図９に示す例では、基板ＳＡの導電層ＳＡ１、ＳＡ６の線膨張係数と導電層ＳＡ３の線膨張係数とが等しく設定されると共に、基板ＳＢの導電層ＳＢ１、ＳＢ６の線膨張係数と導電層ＳＢ３の線膨張係数とが等しく設定されている。
基板ＳＡの導電層ＳＡ１、ＳＡ６の厚さが、導電層ＳＡ３の厚さより大きく設定されるにもかかわらず、基板ＳＡの導電層ＳＡ１、ＳＡ６の線膨張係数と導電層ＳＡ３の線膨張係数とが等しく設定される場合には、基板ＳＡの電気絶縁層ＳＡ２に熱応力がかかるおそれがある。同様に、基板ＳＢの導電層ＳＢ１、ＳＢ６の厚さが、導電層ＳＢ３の厚さより大きく設定されるにもかかわらず、基板ＳＢの導電層ＳＢ１、ＳＢ６の線膨張係数と導電層ＳＢ３の線膨張係数とが等しく設定される場合には、基板ＳＢの電気絶縁層ＳＢ２に熱応力がかかるおそれがある。
【００６３】
この点に鑑み、第７実施形態の電力変換装置１では、基板ＳＡの導電層ＳＡ１、ＳＡ６の線膨張係数が、導電層ＳＡ３の線膨張係数よりも小さく設定されている。詳細には、導電層ＳＡ３が例えば銅によって形成されると共に、導電層ＳＡ１、ＳＡ６が、例えばＣｕＭｏ合金などのような、導電層ＳＡ３の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する材料によって形成されている。そのため、第７実施形態の電力変換装置１では、導電層ＳＡ１および導電層ＳＡ６の全体の熱膨張量と導電層ＳＡ３の全体の熱膨張量との差を小さくすることができる。その結果、導電層ＳＡ１、ＳＡ６の線膨張係数が導電層ＳＡ３の線膨張係数と等しい場合よりも、電気絶縁層ＳＡ２にかかる熱応力を抑制することができる。
また、第７実施形態の電力変換装置１では、基板ＳＢの導電層ＳＢ１、ＳＢ６の線膨張係数が、導電層ＳＢ３の線膨張係数よりも小さく設定されている。詳細には、導電層ＳＢ３が例えば銅によって形成されると共に、導電層ＳＢ１、ＳＢ６が、例えばＣｕＭｏ合金などのような、導電層ＳＢ３の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する材料によって形成されている。そのため、第７実施形態の電力変換装置１では、導電層ＳＢ１および導電層ＳＢ６の全体の熱膨張量と導電層ＳＢ３の全体の熱膨張量との差を小さくすることができる。その結果、導電層ＳＢ１、ＳＢ６の線膨張係数が導電層ＳＢ３の線膨張係数と等しい場合よりも、電気絶縁層ＳＢ２にかかる熱応力を抑制することができる。
【００６４】
第７実施形態の電力変換装置１の上述した例では、基板ＳＡの導電層ＳＡ１、ＳＡ６の線膨張係数が、導電層ＳＡ３の線膨張係数よりも小さく、基板ＳＢの導電層ＳＢ１、ＳＢ６の線膨張係数が、導電層ＳＢ３の線膨張係数よりも小さい。
第７実施形態の電力変換装置１の他の例では、基板ＳＡの導電層ＳＡ１、ＳＡ６の線膨張係数が、導電層ＳＡ３の線膨張係数よりも小さく、基板ＳＢの導電層ＳＢ１、ＳＢ６の線膨張係数が、導電層ＳＢ３の線膨張係数と等しくてもよい。
第３実施形態の電力変換装置１の更に他の例では、基板ＳＢの導電層ＳＢ１、ＳＢ６の線膨張係数が、導電層ＳＢ３の線膨張係数よりも小さく、基板ＳＡの導電層ＳＡ１、ＳＡ６の線膨張係数が、導電層ＳＡ３の線膨張係数と等しくてもよい。
【００６５】
＜第８実施形態＞
以下、本発明の電力変換装置１の第８実施形態について説明する。
第８実施形態の電力変換装置１は、後述する点を除き、上述した第５実施形態の電力変換装置１と同様に構成されている。従って、第８実施形態の電力変換装置１によれば、後述する点を除き、上述した第５実施形態の電力変換装置１と同様の効果を奏することができる。
【００６６】
図１０は第８実施形態の電力変換装置１の一例を示す図である。詳細には、図１０は樹脂部ＭＬの内部を透視して見た第８実施形態の電力変換装置１の正面図である。図１１は樹脂部ＭＬの内部を透視して見た第８実施形態の電力変換装置１の左側面図である。図１２は図１０中の基板ＳＡ、ＳＢのみを抽出して示した図である。詳細には、図１２（Ａ）は図１０中の基板ＳＡのみを抽出して示した図である。図１２（Ｂ）は図１０中の基板ＳＢのみを抽出して示した図である。
【００６７】
図１２（Ａ）に示すように、基板ＳＡは、導電層ＳＡ１、ＳＡ６の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する低熱膨張率部ＳＡ４と、導電層ＳＡ３の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する低熱膨張率部ＳＡ５とを更に備えている。低熱膨張率部ＳＡ４は、電気絶縁層ＳＡ２と導電層ＳＡ１との間および電気絶縁層ＳＡ２と導電層ＳＡ６との間に配置されている。低熱膨張率部ＳＡ５は、電気絶縁層ＳＡ２と導電層ＳＡ３との間に配置されている。
図１２（Ｂ）に示すように、基板ＳＢは、導電層ＳＢ１、ＳＢ６の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する低熱膨張率部ＳＢ４と、導電層ＳＢ３の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する低熱膨張率部ＳＢ５とを更に備えている。低熱膨張率部ＳＢ４は、電気絶縁層ＳＢ２と導電層ＳＢ１との間および電気絶縁層ＳＢ２と導電層ＳＢ６との間に配置されている。低熱膨張率部ＳＢ５は、電気絶縁層ＳＢ２と導電層ＳＢ３との間に配置されている。
【００６８】
図１０〜図１２に示す例では、基板ＳＡの導電層ＳＡ１、ＳＡ６および導電層ＳＡ３が、例えば銅によって形成されている。低熱膨張率部ＳＡ４および低熱膨張率部ＳＡ５は、例えばＣｕＭｏ合金などのような、導電層ＳＡ１、ＳＡ６および導電層ＳＡ３の構成材料の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する材料によって形成されている。
基板ＳＢの導電層ＳＢ１、ＳＢ６および導電層ＳＢ３は、例えば銅によって形成されている。低熱膨張率部ＳＢ４および低熱膨張率部ＳＢ５は、例えばＣｕＭｏ合金などのような、導電層ＳＢ１、ＳＢ６および導電層ＳＢ３の構成材料の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する材料によって形成されている。
【００６９】
つまり、図１０〜図１２に示す例では、基板ＳＡの導電層ＳＡ１、ＳＡ６および導電層ＳＡ３として高熱膨張率材料が用いられるものの、導電層ＳＡ１、ＳＡ６と電気絶縁層ＳＡ２との間に低熱膨張率部ＳＡ４が挟まれると共に、導電層ＳＡ３と電気絶縁層ＳＡ２との間に低熱膨張率部ＳＡ５が挟まれる。低熱膨張率部ＳＡ４は、導電層ＳＡ１、ＳＡ６と電気絶縁層ＳＡ２とのバッファとして機能し、低熱膨張率部ＳＡ５は、導電層ＳＡ３と電気絶縁層ＳＡ２とのバッファとして機能する。その結果、電気絶縁層ＳＡ２にかかる熱応力を抑制することができる。
また、図１０〜図１２に示す例では、基板ＳＢの導電層ＳＢ１、ＳＢ６および導電層ＳＢ３として高熱膨張率材料が用いられるものの、導電層ＳＢ１、ＳＢ６と電気絶縁層ＳＢ２との間に低熱膨張率部ＳＢ４が挟まれると共に、導電層ＳＢ３と電気絶縁層ＳＢ２との間に低熱膨張率部ＳＢ５が挟まれる。低熱膨張率部ＳＢ４は、導電層ＳＢ１、ＳＢ６と電気絶縁層ＳＢ２とのバッファとして機能し、低熱膨張率部ＳＢ５は、導電層ＳＢ３と電気絶縁層ＳＢ２とのバッファとして機能する。その結果、電気絶縁層ＳＢ２にかかる熱応力を抑制することができる。
【００７０】
第８実施形態の電力変換装置１の他の例では、基板ＳＡが低熱膨張率部ＳＡ４と低熱膨張率部ＳＡ５とを更に備えると共に、基板ＳＢが低熱膨張率部ＳＢ４と低熱膨張率部ＳＢ５とを備えなくてもよい。
第８実施形態の電力変換装置１の更に他の例では、基板ＳＢが低熱膨張率部ＳＢ４と低熱膨張率部ＳＢ５とを更に備えると共に、基板ＳＡが低熱膨張率部ＳＡ４と低熱膨張率部ＳＡ５とを備えなくてもよい。
【００７１】
＜第９実施形態＞
上述したように、第５から第８実施形態の電力変換装置１は、１相分の構成要素を備えている。第８実施形態の電力変換装置１では、上述した第５から第８実施形態の電力変換装置１が、３個分組み合わせられている。つまり、第８実施形態の電力変換装置１は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の３相分の構成要素を備えている。
【００７２】
＜適用例＞
以下、本発明の電力変換装置１の適用例について添付図面を参照しながら説明する。
図１３は第１から第９実施形態の電力変換装置１を適用可能な車両１０の一部の一例を示す図である。
【００７３】
第１から第４実施形態の電力変換装置１が図１３に示す例に適用される場合には、１４個の第１から第４実施形態の電力変換装置１が図１３に示す車両１０に用いられる。
第５から第８実施形態の電力変換装置１が図１３に示す例に適用される場合には、７個の第５から第８実施形態の電力変換装置１が図１３に示す車両１０に用いられる。
第９実施形態の電力変換装置１が図１３に示す例に適用される場合には、２個の第９実施形態の電力変換装置１と、２個の第１から第４実施形態の電力変換装置１とが、図１３に示す車両１０に用いられるか、あるいは、２個の第９実施形態の電力変換装置１と、１個の第５から第８実施形態の電力変換装置１とが、図１３に示す車両１０に用いられる。
【００７４】
図１３に示す例では、車両１０が、電力変換装置１に加えて、バッテリ１１（ＢＡＴＴ）と、走行駆動用の第１モータ１２（ＭＯＴ）、発電用の第２モータ１３（ＧＥＮ）とを備えている。
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。
【００７５】
第１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。第２モータ１３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る。ここで、第２モータ１３には、内燃機関の回転動力が伝達可能に構成されている。例えば、第１モータ１２及び第２モータ１３の各々は、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。第１モータ１２及び第２モータ１３の各々は、インナーロータ型である。第１モータ１２及び第２モータ１３は、界磁用の永久磁石を有する回転子と、回転子を回転させる回転磁界を発生させるための３相のステータ巻線を有する固定子とをそれぞれ備えている。第１モータ１２の３相のステータ巻線は、電力変換装置１の第１の３相コネクタ１ｂに接続されている。第２モータ１３の３相のステータ巻線は、電力変換装置１の第２の３相コネクタ１ｃに接続されている。
【００７６】
図１３に示す電力変換装置１は、パワーモジュール２１と、リアクトル２２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２６と、第３電流センサ２７と、電子制御ユニット２８（ＭＯＴ  ＧＥＮ  ＥＣＵ）と、ゲートドライブユニット２９とを備えている。
パワーモジュール２１は、第１電力変換回路部３１と、第２電力変換回路部３２と、第３電力変換回路部３３とを備えている。
【００７７】
１４個の第１から第４実施形態の電力変換装置１が、図１３に示す車両１０に用いられる場合には、第１電力変換回路部３１が、６個の第１から第４実施形態の電力変換装置１によって構成され、第２電力変換回路部３２が、６個の第１から第４実施形態の電力変換装置１によって構成され、第３電力変換回路部３３が、２個の第１から第４実施形態の電力変換装置１によって構成される。
詳細には、１個目の第１から第４実施形態の電力変換装置１が、第１電力変換回路部３１のＵ相の上アームを構成する。２個目の第１から第４実施形態の電力変換装置１が、第１電力変換回路部３１のＵ相の下アームを構成する。３個目の第１から第４実施形態の電力変換装置１が、第１電力変換回路部３１のＶ相の上アームを構成する。４個目の第１から第４実施形態の電力変換装置１が、第１電力変換回路部３１のＶ相の下アームを構成する。５個目の第１から第４実施形態の電力変換装置１が、第１電力変換回路部３１のＷ相の上アームを構成する。６個目の第１から第４実施形態の電力変換装置１が、第１電力変換回路部３１のＷ相の下アームを構成する。
７個目の第１から第４実施形態の電力変換装置１が、第２電力変換回路部３２のＵ相の上アームを構成する。８個目の第１から第４実施形態の電力変換装置１が、第２電力変換回路部３２のＵ相の下アームを構成する。９個目の第１から第４実施形態の電力変換装置１が、第２電力変換回路部３２のＶ相の上アームを構成する。１０個目の第１から第４実施形態の電力変換装置１が、第２電力変換回路部３２のＶ相の下アームを構成する。１１個目の第１から第４実施形態の電力変換装置１が、第２電力変換回路部３２のＷ相の上アームを構成する。１２個目の第１から第４実施形態の電力変換装置１が、第２電力変換回路部３２のＷ相の下アームを構成する。
１３個目の第１から第４実施形態の電力変換装置１が、第３電力変換回路部３３の上アームを構成する。１４個目の第１から第４実施形態の電力変換装置１が、第３電力変換回路部３３の下アームを構成する。
【００７８】
７個の第５から第８実施形態の電力変換装置１が、図１３に示す車両１０に用いられる場合には、第１電力変換回路部３１が、３個の第５から第８実施形態の電力変換装置１によって構成され、第２電力変換回路部３２が、３個の第５から第８実施形態の電力変換装置１によって構成され、第３電力変換回路部３３が、１個の第５から第８実施形態の電力変換装置１によって構成される。
詳細には、１個目の第５から第８実施形態の電力変換装置１が、第１電力変換回路部３１のＵ相を構成する。２個目の第５から第８実施形態の電力変換装置１が、第１電力変換回路部３１のＶ相を構成する。３個目の第５から第８実施形態の電力変換装置１が、第１電力変換回路部３１のＷ相を構成する。
４個目の第５から第８実施形態の電力変換装置１が、第２電力変換回路部３２のＵ相を構成する。５個目の第５から第８実施形態の電力変換装置１が、第２電力変換回路部３２のＶ相を構成する。６個目の第５から第８実施形態の電力変換装置１が、第２電力変換回路部３２のＷ相を構成する。
７個目の第５から第８実施形態の電力変換装置１が、第３電力変換回路部３３を構成する。
【００７９】
２個の第９実施形態の電力変換装置１と、２個の第１から第４実施形態の電力変換装置１とが、図１３に示す車両１０に用いられる場合には、第１電力変換回路部３１が、１個の第９実施形態の電力変換装置１によって構成され、第２電力変換回路部３２が、１個の第９実施形態の電力変換装置１によって構成され、第３電力変換回路部３３が、２個の第１から第４実施形態の電力変換装置１によって構成される。
詳細には、１個目の第９実施形態の電力変換装置１が、第１電力変換回路部３１を構成する。２個目の第９実施形態の電力変換装置１が、第２電力変換回路部３２を構成する。
１個目の第１から第４実施形態の電力変換装置１が、第３電力変換回路部３３の上アームを構成する。２個目の第１から第４実施形態の電力変換装置１が、第３電力変換回路部３３の下アームを構成する。
【００８０】
２個の第９実施形態の電力変換装置１と、１個の第５から第８実施形態の電力変換装置１とが、図１３に示す車両１０に用いられる場合には、第１電力変換回路部３１が、１個の第９実施形態の電力変換装置１によって構成され、第２電力変換回路部３２が、１個の第９実施形態の電力変換装置１によって構成され、第３電力変換回路部３３が、１個の第５から第８実施形態の電力変換装置１によって構成される。
詳細には、１個目の第９実施形態の電力変換装置１が、第１電力変換回路部３１を構成する。２個目の第９実施形態の電力変換装置１が、第２電力変換回路部３２を構成する。
１個の第５から第８実施形態の電力変換装置１が、第３電力変換回路部３３を構成する。
【００８１】
第１電力変換回路部３１の出力側導電体５１は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の３相分まとめられて、第１の３相コネクタ１ｂに接続されている。すなわち、第１電力変換回路部３１の出力側導電体５１は、第１の３相コネクタ１ｂを介して第１モータ１２の３相のステータ巻線に接続されている。
第１電力変換回路部３１の正極側導電体ＰＩは、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の３相分まとめられて、バッテリ１１の正極端子ＰＢに接続されている。
第１電力変換回路部３１の負極側導電体ＮＩは、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の３相分まとめられて、バッテリ１１の負極端子ＮＢに接続されている。
つまり、第１電力変換回路部３１は、バッテリ１１から第３電力変換回路部３３を介して入力される直流電力を３相交流電力に変換する。
【００８２】
第２電力変換回路部３２の出力側導電体（出力バスバー）５２は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の３相分まとめられて、第２の３相コネクタ１ｃに接続されている。すなわち、第２電力変換回路部３２の出力側導電体５２は、第２の３相コネクタ１ｃを介して第２モータ１３の３相のステータ巻線に接続されている。
第２電力変換回路部３２の正極側導電体ＰＩは、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の３相分まとめられて、バッテリ１１の正極端子ＰＢと、第１電力変換回路部３１の正極側導電体ＰＩとに接続されている。
第２電力変換回路部３２の負極側導電体ＮＩは、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の３相分まとめられて、バッテリ１１の負極端子ＮＢと、第２電力変換回路部３２の負極側導電体ＮＩとに接続されている。
第２電力変換回路部３２は、第２モータ１３から入力される３相交流電力を直流電力に変換する。第２電力変換回路部３２によって変換された直流電力は、バッテリ１１及び第１電力変換回路部３１の少なくとも一方に供給することが可能である。
【００８３】
図１３に示す例では、第１電力変換回路部３１のＵ相スイッチング素子ＵＨ、Ｖ相スイッチング素子ＶＨ、Ｗ相スイッチング素子ＷＨ、および、第２電力変換回路部３２のＵ相スイッチング素子ＵＨ、Ｖ相スイッチング素子ＶＨ、Ｗ相スイッチング素子ＷＨが、正極側導電体ＰＩに接続されている。正極側導電体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。
第１電力変換回路部３１のＵ相スイッチング素子ＵＬ、Ｖ相スイッチング素子ＶＬ、Ｗ相スイッチング素子ＷＬ、および、第２電力変換回路部３２のＵ相スイッチング素子ＵＬ、Ｖ相スイッチング素子ＶＬ、Ｗ相スイッチング素子ＷＬが、負極側導電体ＮＩに接続されている。負極側導電体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。
【００８４】
図１３に示す例では、第１電力変換回路部３１のＵ相スイッチング素子ＵＨとＵ相スイッチング素子ＵＬとの接続点ＴＩと、Ｖ相スイッチング素子ＶＨとＶ相スイッチング素子ＶＬとの接続点ＴＩと、Ｗ相スイッチング素子ＷＨとＷ相スイッチング素子ＷＬとの接続点ＴＩとが、出力側導電体５１に接続されている。
第２電力変換回路部３２のＵ相スイッチング素子ＵＨとＵ相スイッチング素子ＵＬとの接続点ＴＩと、Ｖ相スイッチング素子ＶＨとＶ相スイッチング素子ＶＬとの接続点ＴＩと、Ｗ相スイッチング素子ＷＨとＷ相スイッチング素子ＷＬとの接続点ＴＩとは、出力側導電体５２に接続されている。
【００８５】
図１３に示す例では、第１電力変換回路部３１の出力側導電体５１が、第１入出力端子Ｑ１に接続されている。第１入出力端子Ｑ１は、第１の３相コネクタ１ｂに接続されている。第１電力変換回路部３１の各相の接続点ＴＩは、出力側導電体５１、第１入出力端子Ｑ１、及び第１の３相コネクタ１ｂを介して第１モータ１２の各相のステータ巻線に接続されている。
第２電力変換回路部３２の出力側導電体５２は、第２入出力端子Ｑ２に接続されている。第２入出力端子Ｑ２は、第２の３相コネクタ１ｃに接続されている。第２電力変換回路部３２の各相の接続点ＴＩは、出力側導電体５２、第２入出力端子Ｑ２、及び第２の３相コネクタ１ｃを介して第２モータ１３の各相のステータ巻線に接続されている。
【００８６】
図１３に示す例では、第１電力変換回路部３１のスイッチング素子ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、および、スイッチング素子ＵＬ、ＶＬ、ＷＬのそれぞれが、フライホイールダイオードを備えている。
同様に、第２電力変換回路部３２のスイッチング素子ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、および、スイッチング素子ＵＬ、ＶＬ、ＷＬのそれぞれが、フライホイールダイオードを備えている。
【００８７】
図１３に示す例では、ゲートドライブユニット２９が、第１電力変換回路部３１のスイッチング素子ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、および、スイッチング素子ＵＬ、ＶＬ、ＷＬのそれぞれにゲート信号を入力する。
同様に、ゲートドライブユニット２９は、第２電力変換回路部３２のスイッチング素子ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、および、スイッチング素子ＵＬ、ＶＬ、ＷＬのそれぞれにゲート信号を入力する。
第１電力変換回路部３１は、バッテリ１１から第３電力変換回路部３３を介して入力される直流電力を３相交流電力に変換し、第１モータ１２の３相のステータ巻線に交流のＵ相電流、Ｖ相電流、及びＷ相電流を供給する。第２電力変換回路部３２は、第２モータ１３の回転に同期がとられた第２電力変換回路部３２のスイッチング素子ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、および、スイッチング素子ＵＬ、ＶＬ、ＷＬのそれぞれのオン（導通）／オフ（遮断）駆動によって、第２モータ１３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する。
【００８８】
第３電力変換回路部３３は、電圧コントロールユニット（ＶＣＵ）である。第３電力変換回路部３３は、１相分のスイッチング素子Ｓ１と、スイッチング素子Ｓ２とを備えている。
スイッチング素子Ｓ１の正極側の電極は、正極バスバーＰＶに接続されている。正極バスバーＰＶ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。スイッチング素子Ｓ２の負極側の電極は、負極バスバーＮＶに接続されている。負極バスバーＮＶ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。コンデンサユニット２３の負極バスバー５０ｎは、バッテリ１１の負極端子ＮＢに接続されている。スイッチング素子Ｓ１の負極側の電極は、スイッチング素子Ｓ２の正極側の電極に電気的に接続されている。スイッチング素子Ｓ１と、スイッチング素子Ｓ２とは、フライホイールダイオードを備えている。
【００８９】
第３電力変換回路部３３のスイッチング素子Ｓ１とスイッチング素子Ｓ２との接続点を構成するバスバー５３は、リアクトル２２の一端に接続されている。リアクトル２２の他端は、バッテリ１１の正極端子ＰＢに接続されている。リアクトル２２は、コイルと、コイルの温度を検出する温度センサとを備えている。温度センサは、信号線によって電子制御ユニット２８に接続されている。
【００９０】
第３電力変換回路部３３は、ゲートドライブユニット２９からスイッチング素子Ｓ１のゲート電極とスイッチング素子Ｓ２のゲート電極とに入力されるゲート信号に基づき、スイッチング素子Ｓ１とスイッチング素子Ｓ２とのオン（導通）／オフ（遮断）を切り替える。
【００９１】
第３電力変換回路部３３は、昇圧時において、スイッチング素子Ｓ２がオン（導通）及びスイッチング素子Ｓ１がオフ（遮断）に設定される第１状態と、スイッチング素子Ｓ２がオフ（遮断）及びスイッチング素子Ｓ１がオン（導通）に設定される第２状態とを交互に切り替える。第１状態では、順次、バッテリ１１の正極端子ＰＢ、リアクトル２２、スイッチング素子Ｓ２、バッテリ１１の負極端子ＮＢへと電流が流れ、リアクトル２２が直流励磁されて磁気エネルギーが蓄積される。第２状態では、リアクトル２２に流れる電流が遮断されることに起因する磁束の変化を妨げるようにしてリアクトル２２の両端間に起電圧（誘導電圧）が発生する。リアクトル２２に蓄積された磁気エネルギーによる誘導電圧はバッテリ電圧に重畳されて、バッテリ１１の端子間電圧よりも高い昇圧電圧が第３電力変換回路部３３の正極バスバーＰＶと負極バスバーＮＶとの間に印加される。
【００９２】
第３電力変換回路部３３は、回生時において、第２状態と、第１状態とを交互に切り替える。第２状態では、順次、第３電力変換回路部３３の正極バスバーＰＶ、スイッチング素子Ｓ１、リアクトル２２、バッテリ１１の正極端子ＰＢへと電流が流れ、リアクトル２２が直流励磁されて磁気エネルギーが蓄積される。第１状態では、リアクトル２２に流れる電流が遮断されることに起因する磁束の変化を妨げるようにしてリアクトル２２の両端間に起電圧（誘導電圧）が発生する。リアクトル２２に蓄積された磁気エネルギーによる誘導電圧は降圧されて、第３電力変換回路部３３の正極バスバーＰＶ及び負極バスバーＮＶ間の電圧よりも低い降圧電圧がバッテリ１１の正極端子ＰＢと負極端子ＮＢとの間に印加される。
【００９３】
コンデンサユニット２３は、第１平滑コンデンサ４１と、第２平滑コンデンサ４２と、ノイズフィルタ４３とを備えている。
第１平滑コンデンサ４１は、バッテリ１１の正極端子ＰＢと負極端子ＮＢとの間に接続されている。第１平滑コンデンサ４１は、第３電力変換回路部３３の回生時におけるスイッチング素子Ｓ１及びスイッチング素子Ｓ２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。
第２平滑コンデンサ４２は、第１電力変換回路部３１及び第２電力変換回路部３２の各々の正極側導電体ＰＩ及び負極側導電体ＮＩ間、並びに第３電力変換回路部３３の正極バスバーＰＶ及び負極バスバーＮＶ間に接続されている。第２平滑コンデンサ４２は、正極バスバー５０ｐ及び負極バスバー５０ｎを介して、複数の正極側導電体ＰＩ及び負極側導電体ＮＩ、並びに正極バスバーＰＶ及び負極バスバーＮＶに接続されている。第２平滑コンデンサ４２は、第１電力変換回路部３１及び第２電力変換回路部３２のスイッチング素子ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、および、スイッチング素子ＵＬ、ＶＬ、ＷＬのそれぞれのオン／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。第２平滑コンデンサ４２は、第３電力変換回路部３３の昇圧時におけるスイッチング素子Ｓ１及びスイッチング素子Ｓ２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。
【００９４】
ノイズフィルタ４３は、第１電力変換回路部３１及び第２電力変換回路部３２の各々の正極側導電体ＰＩ及び負極側導電体ＮＩ間、並びに第３電力変換回路部３３の正極バスバーＰＶ及び負極バスバーＮＶ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、第１電力変換回路部３１及び第２電力変換回路部３２の各々の正極側導電体ＰＩ及び負極側導電体ＮＩ間、並びに第３電力変換回路部３３の正極バスバーＰＶ及び負極バスバーＮＶ間に接続されている。
【００９５】
第１電流センサ２５は、第１電力変換回路部３１の各相の接続点ＴＩを成し、第１入出力端子Ｑ１と接続される出力側導電体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２６は、第２電力変換回路部３２の各相の接続点ＴＩを成すとともに第２入出力端子Ｑ２と接続される出力側導電体５２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３電流センサ２７は、スイッチング素子Ｓ１及びスイッチング素子Ｓ２の接続点を成すとともにリアクトル２２と接続されるバスバー５３に配置され、リアクトル２２に流れる電流を検出する。
第１電流センサ２５、第２電流センサ２６、及び第３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。
【００９６】
電子制御ユニット２８は、第１モータ１２及び第２モータ１３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の電流検出値と第１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２電流センサ２６の電流検出値と第２モータ１３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する。制御信号は、第１電力変換回路部３１及び第２電力変換回路部３２のスイッチング素子ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、および、スイッチング素子ＵＬ、ＶＬ、ＷＬのそれぞれをオン（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。
【００９７】
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、第１電力変換回路部３１及び第２電力変換回路部３２のスイッチング素子ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、および、スイッチング素子ＵＬ、ＶＬ、ＷＬのそれぞれを実際にオン（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。
ゲートドライブユニット２９は、第３電力変換回路部３３のスイッチング素子Ｓ１及びスイッチング素子Ｓ２の各々をオン（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、第３電力変換回路部３３の昇圧時における昇圧電圧指令又は第３電力変換回路部３３の回生時における降圧電圧指令に応じたデューティー比のゲート信号を生成する。デューティー比は、スイッチング素子Ｓ１及びスイッチング素子Ｓ２の比率である。
【００９８】
図１３に示す例では、第１から第９実施形態の電力変換装置１が車両１０に適用されるが、他の例では、交流モータと直流電源とを有する例えばエレベータ、ポンプ、ファン、鉄道車両、空気調和機、冷蔵庫、洗濯機などのような車両１０以外のものの交流モータと直流電源との間に、第１から第９実施形態の電力変換装置１を適用してもよい。
【００９９】
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】
【０１００】
１…電力変換装置、ＵＨ…スイッチング素子、ＵＨＡ…面、ＵＨＡ１…電極、ＵＨＢ…面、ＵＨＢ１…電極、ＵＬ…スイッチング素子、ＵＬＡ…面、ＵＬＡ１…電極、ＵＬＢ…面、ＵＬＢ１…電極、ＳＡ…基板、ＳＡ１…導電層、ＳＡ２…電気絶縁層、ＳＡ３…導電層、ＳＡ４…低熱膨張率部、ＳＡ５…低熱膨張率部、ＳＡ６…導電層、ＳＢ…基板、ＳＢ１…導電層、ＳＢ２…電気絶縁層、ＳＢ３…導電層、ＳＢ４…低熱膨張率部、ＳＢ５…低熱膨張率部、ＳＢ６…導電層、ＳＰＵＨ…スペーサ、ＳＰＵＬ…スペーサ、ＭＬ…樹脂部、ＰＩ…正極側導電体、ＮＩ…負極側導電体、５１…出力側導電体、１０…車両
【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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