(57)【要約】      （修正有）【課題】ＤＣ−ＤＣコンバータのＸキャパシタとＹキャパシタとを削減して、小型化を図ることが可能な電力変換装置を提供する。【解決手段】コンデンサモジュール２３０は、複数の半導体モジュール２２０と接続される正・負極側コンデンサ端子と、高電圧回路基板と接続される正・負極側コンバータ端子２３０ｌ、２３０ｍとを備えている。高電圧回路基板１１０Ａは、コンデンサモジュール２３０側の側縁に、入力側高・低電圧端子１１１、１１２を有している。コンデンサモジュール２３０の正・負極側コンデンサ端子は、コンデンサモジュール２２０の複数の半導体モジュール２２０と対向する対向面から突出されている。【選択図】図５
2015149805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子を含む高電圧回路部を有し、直流電力を異なる電圧の直流電力に変換するコンバータ部と、
スイッチング素子を有する複数の半導体モジュール、および直流電力を平滑化するコンデンサモジュールを有し、直流電力を交流電力に変換するインバータ部とを備え、
前記高電圧回路部は高電圧回路基板を有し、
前記複数の半導体モジュールの配列方向を第１列と定義したとき、
前記高電圧回路基板は、前記第１列と平行な方向から投影したときの前記高電圧回路基板の射影部が前記半導体モジュールの射影部と重なるように配置され、
前記コンデンサモジュールは、前記複数の半導体モジュールと接続される複数の第１の正極端子および複数の第１の負極端子と、前記高電圧回路基板と接続される第２の正負極端子とを備え、
前記第１の正負極端子と前記第２の正負極端子とは、前記コンデンサモジュールの複数の半導体モジュールと対向する対向面から突出され、それらの端子接続面が前記複数の半導体モジュールの直流正負極端子の導体板接続面と対向するように設けられている、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、
さらに、前記複数の半導体モジュールを冷却する冷媒が流通する半導体モジュール冷却流路を含む冷却流路を有する流路形成体を備え、
前記コンデンサモジュールは、前記流路形成体の第１の壁面に接して配置され、前記高電圧回路基板は、前記流路形成体の第２の壁面に配置されている、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、
前記コンバータ部は、交流電力を異なる電圧の交流電力に変換するトランスと、共振コイルとを備え、
前記トランスと前記共振コイルとは、前記流路形成体の第３の壁面に接して配置されている、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、
前記流路形成体は、前記半導体モジュール冷却流路を有する半導体モジュール取付部と、前記半導体モジュール取付部から延出され、前記半導体モジュール取付部より厚さが薄いコンデンサモジュール取付部とを備え、
前記第１の壁面は、前記コンデンサモジュール取付部に形成され、前記コンデンサモジュール取付部には、少なくとも、前記半導体モジュール冷却流路に冷媒を導入する導入側冷却流路、または前記半導体モジュール冷却流路から冷媒が導出される導出側冷却流路の一方が形成されている、電力変換装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電力変換装置において、
前記第３の壁面は、前記半導体モジュール冷却流路を形成する側壁の外面に形成されている、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、
前記コンデンサモジュールは、金属製のケースを備え、前記金属製のケースの一側面が、前記流路形成体の前記第１の壁面に接している、電力変換装置。
【請求項７】
請求項６に記載の電力変換装置おいて、
前記インバータ部は、インバータ用制御回路基板を備え、
前記インバータ用制御回路基板は、前記金属製のケースに熱伝導可能に取り付けられている、電力変換装置。
【請求項８】
請求項６に記載の電力変換装置において、
前記コンデンサモジュール２３０は、さらに、コンデンサセルと、前記コンデンサセルよりも容量が小さいノイズ除去用コンデンサセルと、前記コンデンサセルと前記ノイズ除去用コンデンサセルとが接続される導体板とを備え、
前記金属製のケースは、前記コンデンサセルを収納する第１の収納部と、前記第１の収納部より小さく形成され、前記ノイズ除去用コンデンサセルを収納する第２の収納部を有する収納空間を有し、前記第２の正負極端子は、前記導体板に形成されている、電力変換装置。
【請求項９】
請求項２に記載の電力変換装置において、
前記流路形成体は、前記第２の壁面の外側に導出される半導体素子冷却流路と、
前記半導体素子冷却流路を外部から密封するカバー部材とを備え、
前記高電圧回路部の前記スイッチング素子は、前記カバー部材を介して前記半導体素子冷却流路を流通する冷媒により冷却される、電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置に関し、より詳細には、インバータ回路部とコンバータ回路部とを備える電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車やプラグインハイブリッド車、電気自動車などの車両には、動力駆動用の高電圧蓄電池と、インバータ装置と、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置と、低電圧負荷の補助電源としての低電圧蓄電池とが搭載されている。
インバータ装置は、高電圧蓄電池の直流高電圧出力を交流高電圧出力に電力変換して、モータを駆動する。インバータ装置は、複数のＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）を有するインバータ回路部と、このインバータ回路部に高電圧蓄電池からの電力を供給するコンデンサモジュールとを備えている。
【０００３】
ＤＣ−ＤＣコンバータ装置は、高電圧蓄電池の直流高電圧出力を直流低電圧出力に変換して車両のライトやラジオなどの低電圧負荷へ電力供給を行う。ＤＣ−ＤＣコンバータ装置は、高電圧蓄電池の高電圧の直流電圧を交流高電圧に変換する高電圧回路部と、交流高電圧を絶縁して交流低電圧に変換するトランスと、交流低電圧を直流低電圧に変換する低電圧回路部と、電圧変換された電圧を出力する出力端子とを備えている。
【０００４】
高電圧回路部は、直流電力を交流電力に変換するための複数のＭＯＳＦＥＴと、平滑用入力コンデンサを有する。平滑用入力コンデンサには、相間に介挿されるＸキャパシタ（アクロス・ザ・ラインコンデンサ）と、各相とシャーシとの間に介挿されるＹキャパシタ（ライン・バイパス・コンデンサ）とがある。通常、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置の高電圧回路部には、ＸキャパシタとＹキャパシタとの両方が実装される（例えば、特許文献１の図８参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−３１２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１においては、インバータ装置はコンデンサモジュールを備え、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置は、ＸキャパシタとＹキャパシタとを備えている。このため、電力変換装置が大型化し、また、コスト的にも高いものとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電力変換装置は、スイッチング素子を含む高電圧回路部を有し、直流電力を異なる電圧の直流電力に変換するコンバータ部と、スイッチング素子を有する複数の半導体モジュール、および直流電力を平滑化するコンデンサモジュールとを有し、直流電力を交流電力に変換するインバータ部とを備える。高電圧回路部は次のように配置される高電圧回路基板を有する。高電圧回路基板は、複数の半導体モジュールの配列方向を第１列と定義したとき、第１列と平行な方向から投影したときの高電圧回路基板の射影部が半導体モジュールの射影部と重なるように配置される。コンデンサモジュールは、複数の半導体モジュールと接続される複数の第１の正極端子および複数の第１の負極端子と、高電圧回路基板と接続される第２の正負極端子とを備える。第１の正負極端子と第２の正負極端子とは、コンデンサモジュールの複数の半導体モジュールと対向する対向面から突出され、それらの端子接続面が前記複数の半導体モジュールの直流正負極端子の導体板接続面と対向するように設けられている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、コンデンサモジュールは、複数の半導体モジュールと接続される複数の第１の正負極端子と、コンバータ部の高電圧回路基板に接続される第２の正負極端子とを有し、第１の正負極端子と第２の負極端子とが半導体モジュールと対向する対向面から突出され、それらの端子接続面は、半導体モジュールの直流正負極端子の導体板接続面に対向している。このため、第２の正負極端子の長さを短くすることができ、コンデンサモジュールをコンバータ部に接続する配線のインダクタンスを低減することができる。これにより、コンバータ部におけるＸキャパシタンスおよびＹキャパシタンスの機能を、インバータ部のコンデンサモジュールの容量で達成することが可能となり、高電圧回路部からＸキャパシタンスおよびＹキャパシタンスを削除することができる。よって、電力変換装置の小型化を図ることができ、また、コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ハイブリッド自動車のシステムを示すシステム図。
【図２】インバータ装置の構成を説明する回路ブロック図。
【図３】ＤＣ−ＤＣコンバータ装置の電気回路の構成を示す回路図。
【図４】電力変換装置の上方からの外観斜視図であり、（Ａ）は、一側面を前面側とし、（Ｂ）は、（Ａ）の対向面を前面とする図。
【図５】図４に図示された電力変換装置の分解斜視図。
【図６】半導体モジュールの外観斜視図。
【図７】図６におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図。
【図８】コンデンサモジュールの外観斜視図。
【図９】図８に図示されたコンデンサモジュールの分解斜視図。
【図１０】流路形成体の図であり、（Ａ）は、上方から観た平面図、（Ｂ）は上方から観た斜視図、（Ｃ）は、底面側から観た斜視図。
【図１１】（Ａ）は、インバータ装置の斜視図、（Ｂ）は、（Ａ）におけるカバー部材を除去し、半導体素子用冷却流路を示す図。
【図１２】ＤＣ−ＤＣコンバータ装置の斜視図。
【図１３】（Ａ）は、電力変換装置の筐体内部における組付け状態を示す斜視図、（Ｂ）は、（Ａ）において、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置の高電圧回路基板を取り外した状態の斜視図。
【図１４】電力変換装置全体の分解斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明による電力変換装置は、実施形態の図面を参照すると、コンデンサモジュール２３０と半導体モジュール２２０を有するインバータ装置２００（図１参照）と、高電圧回路部１１０と低電圧回路部１２０とを有するコンバータ装置１００（図１参照）とを備えている。コンデンサモジュール２３０は、コンデンサモジュール２３０を半導体モジュール２２０に接続する正負極導体板２３０ｅ，２３０ｆ（図９参照）を有する。正負極導体板２３０ｅ，２３０ｆに近接してコンバータ装置１００の高電圧回路基板１１０Ａ(図１３参照)を設けている。正負極導体板２３０ｅ，２３０ｆには、複数の半導体モジュール２２０の直流正負極端子２２６，２２８（図６参照）に接続される複数の第１の正負極端子２３０ｈ，２３０ｉ（図９参照）と、高電圧回路基板１１０Ａの正負極入力端子１１１，１１２（図１３参照）にそれぞれ接続される第２の正負極端子２３０ｌ，２３０ｍ（図９参照）とが突設されている。それら端子正負極端子２３０ｈ，２３０ｉおよび２３０ｌ，２３０ｍの接続面は半導体モジュール２２０の直流正負極端子２２６，２２８の導体板接続面に対向するように設けている。
このような構成を採用することにより、コンバータ装置１００の高電圧回路部１１０に必要であった入力キャパシタＣｉ１とＣｉ２（図３参照）の機能をコンデンサモジュール２３０で達成することにより、従来不可欠であったコンバータの入力キャパシタを省略し、小型化を図ることができる。
以下、ハイブリッド自動車のシステムに搭載される電力変換装置を一例として詳細に説明する。
【００１１】
［電力変換装置を備えるハイブリッド自動車のシステムの一例］
図１は、ハイブリッド自動車のシステムを示すシステム図である。
ハイブリッド車やプラグインハイブリッド車、電気自動車などの車両１０には、動力駆動用の高電圧蓄電池２０と、インバータ装置（インバータ部）２００と、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置（コンバータ部）１００と、低電圧負荷５０の補助電源としての低電圧蓄電池３０とが搭載されている。
高電圧蓄電池２０は、インバータ装置２００とＤＣ−ＤＣコンバータ装置１００に接続されている。インバータ装置２００は、高電圧蓄電池２０の直流高電圧出力を交流高電圧出力に電力変換して、モータ４０を駆動する。
【００１２】
ＤＣ−ＤＣコンバータ装置１００は、高電圧蓄電池２０からの高電圧の直流電圧を交流高電圧に変換する変換部と、交流高電圧を交流低電圧に変換する変換部と、交流低電圧を直流低電圧に変換する変換部と、電圧変換された電圧を出力する出力端子とを備えている。
ＤＣ−ＤＣコンバータ装置２００の出力端子は、低電圧蓄電池３０および低電圧負荷５０に接続されており、車両１０のライト、ラジオ、ＥＣＵなどの低電圧負荷５０へ電力供給を行ったり、低電圧蓄電池３０を充電したりする。
【００１３】
インバータ装置２００とＤＣ−ＤＣコンバータ装置１００とは、後述するように電力変換装置３００（図４参照）として一体化して組み付けられる。電力変換装置３００は、車両１０全体に対する室内のスペースの割合をできる限り大きくして居住性をよくするために、できるだけ小さいスペースに搭載することができる構造とすることが望ましい。
【００１４】
［インバータ回路部］
図２を参照してインバータ装置２００を説明する。インバータ装置２００は、インバータ回路部２００Ｋと、コンデンサモジュール２３０と、直流ターミナル２６０ａと、交流ターミナル２７０ａとを備えている。インバータ回路部２００Ｋは、上アームとして動作するＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）３２８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の半導体モジュール２２０を、出力しようとする交流電力のＵ相、Ｖ相、Ｗ相からなる３相に対応して備えている。
上アームのＩＧＢＴ３２８のコレクタ電極１５３は、正極端子１５７を介してコンデンサモジュール２３０の正極側のコンデンサ端子２３０ｈに、下アームのＩＧＢＴ３３０のエミッタ電極は負極端子１５８を介してコンデンサモジュール２３０の負極側コンデンサ端子２３０ｉにそれぞれ電気的に接続されている。
【００１５】
なお、コンデンサモジュール２３０は、図９で詳細に説明する正極導体板２３０ｅと負極導体板２３０ｆとを備えている。正極導体板２３０ｅには、上述した半導体モジュール２２０の正極端子１５７に接続される正極出力端子２３０ｈと、後述するコンバータ装置１００の高電圧回路部１１０の正極入力端子１１１に接続される正極出力端子２３０ｌとが設けられている。これらのコンデンサ正極出力端子２３０ｈ，２３０ｌのうち、コンデンサ正極出力端子２３０ｈを第１の正極端子と呼び、コンデンサ正極出力端子２３０ｌを第２の正極端子と呼ぶ。
同様に、負極導体板２３０ｆには、上述した半導体モジュール２２０の負極端子１５８に接続される負極出力端子２３０ｉと、後述するコンバータ装置１００の高電圧回路部１１０の負極入力端子１１２に接続される負極出力端子２３０ｍとが設けられている。これらのコンデンサ負極出力端子２３０ｉ，２３０ｍのうち、コンデンサ負極出力端子２３０ｉを第１の負極端子と呼び、コンデンサ負極出力端子２３０ｍｌを第２の負正極端子と呼ぶ。
【００１６】
インバータ用制御回路部２０５は、上位の制御装置（図示せず）からコネクタ２０１を介して制御指令を受け、これに基づいてインバータ回路部を構成する各相の半導体モジュール２２０の上アームあるいは下アームを構成するＩＧＢＴ３２８やＩＧＢＴ３３０を制御するための制御信号である制御パルスを発生し、ドライバ回路部２５０に供給する。
ドライバ回路部２５０は制御パルスに基づき各相の半導体モジュール２２０の上アームあるいは下アームを構成するＩＧＢＴ３２８やＩＧＢＴ３３０を制御するための駆動パルスを各相のＩＧＢＴ３２８やＩＧＢＴ３３０に供給する。
【００１７】
ＩＧＢＴ３２８やＩＧＢＴ３３０はドライバ回路部２５０からの駆動パルスに基づき、導通あるいは遮断動作を行い、高電圧蓄電池２０から供給された直流電力を三相交流電力に変換し、この変換された電力を、３つの交流ターミナル２７０ａを介してモータジェネレータＭＧ１に供給する。
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。
各半導体モジュール２２０と交流ターミナル２７０ａとの間には、各半導体モジュール２２０から出力される電流を検出するための電流センサ２８０が配置されている。
【００１８】
コンデンサモジュール２３０は、複数の正極側コンデンサ端子２３０ｈと複数の負極側コンデンサ端子２３０ｉと、正極側電源端子２３０ｊと負極側電源端子２３０ｋとを備えている。高電圧蓄電池２０からの高電圧の直流電力は、直流ターミナル２６０ａを介して、正極側電源端子２３０ｊや負極側電源端子２３０ｋに供給され、コンデンサモジュール２３０の複数の正極側コンデンサ端子２３０ｈ（第１の正極端子）や複数の負極側コンデンサ端子２３０ｉ（第１の負極端子）から、インバータ回路部２００Ｋへ供給される。
なお、後述するが、本発明の一実施の形態に示すコンデンサモジュール２３０は、上述した正・負極側電源端子２３０ｊ、２３０ｋ、および正・負極側コンデンサ端子２３０ｈ、２３０ｉの他、正・負極側コンバータ端子２３０ｌ、２３０ｍ（図９参照）を有している。
【００１９】
［ＤＣ−ＤＣコンバータ回路部］
図３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置１００の電気回路の構成を示す回路図である。
ＤＣ−ＤＣコンバータ装置１００は、高電圧蓄電池２０からの高電圧の直流電圧を交流高電圧に変換する高電圧回路部１１０と、交流高電圧を交流低電圧に変換するトランス１５０と、低電圧の交流電圧を直流電圧に変換する低電圧回路部１２０と、コンバータ用制御回路部１４０とを備えている。
【００２０】
高電圧回路部１１０は、Ｈブリッジ型として接続された４つのＭＯＳＦＥＴ（電界効果トランジスタ） Ｈ１〜Ｈ４を有している。
通常、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置は、平滑入力用コンデンサとして、ＨＶ＋とＨＶ−との相間に介挿されるＸキャパシタＣｉ１および各相とシャーシとの間に介挿される２つのＹキャパシタＣｉ２とを有している。また、ノーマルモードコイルＬｉ１と２つのコモンモールドコイルＬｉ２とが必要とされる。
しかし、後述するように、本発明の一実施の形態では、インバータ部２００のコンデンサモジュール２３０と高電圧回路部１１０を近接して配置する構成とすることで、接続のための配線インダクタンスを低減できるようにしている。この構成により、ＸキャパシタＣｉ１と２つの２つのＹキャパシタＣｉ２の機能をインバータ装置２００のコンデンサモジュール２３０で兼用することを可能としている。このため、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置１００の高電圧回路部１１０からＸ・ＹキャパシタＣｉ１、Ｃｉ２を削除することが可能となっている。また、入力時のノイズを低減できることで、ノーマルモードコイルＬｉ１と、２つのコモンモードコイルＬｉ２についても、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置１００の高電圧回路部１１０から削除することを可能としている。つまり、本発明の一実施の形態としてのＤＣ−ＤＣコンバータ装置では、図３において、点線で囲まれた領域Ａ内の回路要素を削減している。
【００２１】
高電圧回路部１１０の４つのＭＯＳＦＥＴ Ｈ１〜Ｈ４を位相シフトＰＷＭ制御することで、トランス１５０の一次側には交流電圧が発生する。高電圧回路部１１０とトランス１５０との間には、共振チョークコイル１６０（Ｌｒ）が接続されており、この共振チョークコイル１６０（Ｌｒ）のインダクタンスとトランス１５０の漏れインダクタンスの合成インダクタンスを用いて、高電圧回路部１１０を構成するＭＯＳＦＥＴＨ１〜Ｈ４のゼロ電圧スイッチングを可能としている。
【００２２】
低電圧回路部１２０は、ＭＯＳＦＥＴ Ｓ１、Ｓ２で構成される二つの整流相と、チョークコイル１７０（Ｌ０）および平滑用コンデンサ１３０（Ｃ０）から構成される平滑回路とを有している。それぞれの整流相の高電位側、すなわちＭＯＳＦＥＴ Ｓ１、Ｓ２のドレイン側配線は、トランス１５０の二次側へ接続されている。トランス１５０の二次側センタタップ端子は、チョークコイル１７０（ＬＯ）に接続され、チョークコイル１７０（ＬＯ）の出力側に平滑用コンデンサ１３０（ＣＯ）が接続されている。
【００２３】
低電圧回路部１２０は、ＭＯＳＦＥＴＳ１、Ｓ２にかかるサージ電圧を抑制するためのアクティブクランプ回路を備えている。アクティブクランプ回路は、アクティブクランプ用ＭＯＳＦＥＴ Ｓ３、Ｓ４、およびアクティブクランプ用コンデンサＣｃを備えている。
低電圧回路部１２０の出力側には出力電圧に重畳するノイズを除去するために、フィルタコイル１８０（Ｌ１）とフィルタコンデンサ１９０（Ｃ１）が設けられている。高電圧回路部１１０、低電圧回路部１２０およびアクティブクランプ回路は、コンバータ用制御回路部１４０によりスイッチ制御が行われる。
【００２４】
［電力変換装置３００の全体構造］
図４は、電力変換装置３００の上方からの外観斜視図であり、図４（Ａ）は、一側面を前面側とし、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の対向側面を前面とする図である。図５は、図４に図示された電力変換装置３００の分解斜視図である。また、図１４は、電力変換装置３００全体の分解斜視図である。
電力変換装置３００は、筐体３１０内に収容されたインバータ装置２００と、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置１００とを備える。筐体３１０は、例えば、アルミニウム合金等の金属により形成されている。筐体３１０は鋳造等により形成され、上部に上部開口部３１１が形成され、一つの側面に側部開口部３１２が形成されたボックス状の本体部３１０Ａと、本体部３１０Ａの上部開口部３１１を封口する上部カバー３２０と、側部開口部３１２を封口する側部カバー３３０とを備えている。本体部３１０Ａの一側部には、後述する直流ターミナル２６０ａを収納する直流側収納部２６０と、交流ターミナル２７０ａを収納する交流側収納部２７０とが設けられている。上部カバー３２０および側部カバー３３０は、ねじ等の締結部材により、シール部材を介在して本体部３１０Ａに固定される。筐体３１０の一側面からは、後述する流路形成体２４０の冷媒導入パイプ２４０ｅと冷媒導出パイプ２４０ｄとが引き出されている。
【００２５】
［インバータ装置２００］
図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）には、組立状態のインバータ装置２００の斜視図が図示されており、以下では、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）も参照して説明する。
インバータ装置２００は、流路形成体２４０、複数の半導体モジュール２２０、コンデンサモジュール２３０およびインバータ用制御回路基板２０５Ａ（図１４参照）を備えている。また、インバータ装置２００は、直流ターミナル２６０ａ、３つの交流ターミナル２７０ａおよび電流センサ２８０を備えている。
流路形成体２４０は、アルミニウム合金を用いた鋳造または樹脂成形により形成される。流路形成体２４０には、複数の半導体モジュール２２０、コンデンサモジュール２３０およびインバータ用制御回路基板２０５Ａが取付けられる。直流ターミナル２６０ａは、筐体３１０の本体部３１０Ａの直流側収納部２６０に収納され、後述するように、コンデンサモジュール２３０に接続される。３つの交流ターミナル２７０ａは、それぞれ、筐体３１０の本体部３１０Ａの交流側収納部２７０に収納され、交流接続バスバー２７０ｂを介して、対応する半導体モジュール２２０に接続される。
インバータ用制御回路基板２０５Ａは、図２のドライバ回路部２５０およびインバータ用制御回路部２０５を構成する回路部を備えている。
【００２６】
図６は、半導体モジュール２２０の外観斜視図であり、図７は、図６におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
各半導体モジュール２２０は、電気伝導性を有する部材、例えばアルミ合金材料（Ａｌ，ＡｌＳｉ，ＡｌＳｉＣ，Ａｌ−Ｃ等）で構成されたモジュールケース２２４を有する。モジュールケース２２４は、上部が開口された薄箱形状のケース本体２２４ａと、上部側に形成されたフランジ２２４ｂとを備えている。フランジ２２４ｂの外周は、ケース本体２２４ａよりも一回り大きく形成され、長手方向および奥行方向において、ケース本体２２４ａの側面から突出している。ケース本体２２４ａは、表裏両面に形成された開口部に、複数の放熱用フィン２２５ａが形成された放熱板２２５が接合されて構成されている。放熱板２２５は、放熱用フィン２２５ａが形成された面を他の面より大きい面積として放熱性を高めている。ケース本体２２４ａ内には、ＩＧＢＴ３２８、３３０およびダイオード１５６、１６６が収容され、絶縁樹脂２２９が充填されている。
【００２７】
半導体モジュール２２０は、絶縁樹脂２２９の上面から外部に延出されＩＧＢＴ３２８、３３０に接続された複数の端子を有している。各端子は、ＩＧＢＴ３２８または３３０が搭載されるリードフレーム（図示せず）を切断し、分離して形成された部材であり、ＩＧＢＴ３２８、３３０に不図示のボンディングワイヤにより接続されている。
図６、図７において、信号端子２２１は、図２に図示されたゲート電極１５４および信号用エミッタ電極１５５に対応する。信号端子２２２は、図２に図示されたゲート電極１６４およびエミッタ電極１６５に対応する。また、直流正極端子２２６は、図２に図示された正極端子１５７と同一の部材であり、直流負極端子２２８は、図２に図示された負極端子１５８と同一の部材である。また、交流端子２２３は、図２に図示された交流端子１５９と同一の部材である。
【００２８】
図２に図示されるように、直流正極端子２２６の導体板接続面は、コンデンサモジュール２３０の正極導体板２３０ｅに、すなわち、正極側コンデンサ端子２３０ｈに接続される。また、直流負極端子２２８の導体板接続面は、コンデンサモジュール２３０の負極導体板２３０ｆに、すなわち、負極側コンデンサ端子２３０ｉに接続される。また、交流端子２２３は、交流ターミナル２７０ａを介して、モータジェネレータＭＧ１に交流電力を供給する。さらに、信号端子２２１、２２２は、それぞれ、ドライバ回路部２５０に接続される。
【００２９】
信号端子２２１、２２２、直流正・負極端子２２６、２２８、交流端子２２３は、樹脂成形により一体化された端子構成体２２７として形成され、ねじ等の締結部材によりモジュールケース２２４のフランジ２２４ｂに固定されている。モジュールケース２２４に端子構成体２２７が固定された状態で、モジュールケース２２４内に絶縁樹脂２２９が充填される。
半導体モジュール２２０における金属製のモジュールケース２２４のケース本体２２４ａは、水や油などの冷媒が流れる流路形成体２４０の冷却流路に連通する開口部２４０ｂ（図５参照）内に挿入され、フランジ２２４ｂが流路形成体２４０の上面に、シール部材（図示せず）を介在して固定される。上述した通り、モジュールケース２２４のフランジ２２４ｂの外周は、モジュールケース２２４のケース本体２２４ａより一回り大きく形成されている。
【００３０】
（流路形成体２４０）
図１０は、流路形成体２４０の図であり、図１０（Ａ）は上方から観た平面図であり、図１０（Ｂ）は上方から観た斜視図であり、図１０（Ｃ）は底面側から観た斜視図である。
流路形成体２４０は、半導体モジュール２２０が取り付けられる半導体モジュール取付部２４１と、コンデンサモジュール２３０が取り付けられるコンデンサモジュール取付部２４２とを有する鋳造品または樹脂成形品である。
半導体モジュール取付部２４１は、コンデンサモジュール取付部２４２より厚く形成されている。半導体モジュール取付部２４１には、上面に３つの半導体モジュール２２０が挿入される開口部２４０ｂが形成されている。
コンデンサモジュール取付部２４２の先端側には、冷媒導入パイプ２４０ｅと、冷媒導出パイプ２４０ｄとが形成されている。また、コンデンサモジュール取付部２４２のほぼ中央には、溝部２４２ａが形成されている。
【００３１】
流路形成体２４０の内部には、水や油等の冷媒が流れる冷却流路２４３が形成されている。冷却流路２４３は、３つの開口部２４０ｂをジグザグ状に蛇行して形成された半導体モジュール冷却流路２４３ｂと、冷媒導入パイプ２４０ｅから半導体モジュール冷却流路２４３ｂまでの流路を形成する導入側冷却流路２４３ａと、半導体モジュール冷却流路２４３ｂから冷媒導出パイプ２４０ｄまでの流路を形成する導出側冷却流路２４３ｃとを備えている。導入側冷却流路２４３ａおよび導出側冷却流路２４３ｃのそれぞれには、流路形成体２４０に下面から露出する開口部２４０ｂが形成されている。導入側冷却流路２４３ａおよび導出側冷却流路２４３ｃの開口部２４０ｂは、不図示の覆い板で封止される。
【００３２】
また、冷却流路２４３は、半導体モジュール取付部２４１の第１の側壁（第２の壁面）２４１ａの外側に導出される半導体素子冷却流路２４３ｄを有している。つまり、流路形成体２４０の第１の側壁２４１ａの外面には凹部２４０ｆが形成されており、冷却流路２４３は、この凹部２４０ｆに連通されている。従って、冷却流路２４３を流れる冷媒は、流路形成体２４０の内部から、第１の側壁２４１ａの外面に形成された凹部２４０ｆに流れ、再び、流路形成体２４０の内部に導入される。後述するが、第１の側壁２４１ａの凹部２４０ｆは、カバー部材２４０ａ（図１１（Ａ）参照）により密封され、ＭＯＳＦＥＴ Ｈ１〜Ｈ４を冷却する領域ＩＩとされている。
【００３３】
３つの半導体モジュール２２０は、流路形成体２４０の半導体モジュール取付部２４１の上面側の領域Ｉに取り付けられる。領域Ｉには、冷却流路２４３に連通する３つの開口部２４０ｂが設けられており、各半導体モジュール２２０のモジュールケース２２４のケース本体２２４ａは、各開口部２４０ｂ内に挿通される。各半導体モジュール２２０は、不図示のシール部材を介して、流路形成体２４０の開口部２４０ｂの周縁部に固定される。上述した通り、モジュールケース２２４のケース本体２２４ａの外周は、フランジ２２４ｂより一回り大きく形成されているので、流路形成体２４０の開口部２４０ｂは確実に封口される。このように、本発明の一実施の形態では、冷却流路２４３内を流れる水や油などの冷媒のモジュールケース２２４内への侵入の防止と、冷却流路２４３の密封とを簡易な構造で達成している。
【００３４】
図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）、図１０（Ｃ）に矢印により図示されているように、冷媒導入パイプ２４０ｅから導入された冷媒は、導入側冷却流路２４３ａから、流路形成体２４０の領域Ｉに形成された半導体モジュール冷却流路２４３ｂに導かれる。半導体モジュール冷却流路２４３ｂでは、冷媒は、各半導体モジュール２２０の周囲をジグザグに蛇行して流れ、３つの半導体モジュール２２０を冷却する。冷媒は、さらに、半導体モジュール冷却流路２４３ｂから、流路形成体２４０の領域ＩＩに形成された半導体素子冷却流路２４３ｄに流れる。この後、導出側冷却流路２４３ｃから冷媒導出パイプ２４０ｄに流れ、流路形成体２４０から外部に導出される。半導体素子冷却流路２４３ｄについては後述する。
【００３５】
流路形成体２４０は、さらに、コンデンサモジュール２３０を冷却する領域ＩＩＩ、トランス１５０等を冷却する領域ＩＶ、および低電圧回路部１２０の構成部品を冷却する領域Ｖを備えている。領域ＩＩＩは、コンデンサモジュール取付部２４２の上面２４２ｂに、領域ＩＶは、半導体モジュール取付部２４１のコンデンサモジュール取付部２４２の反対側の側面である第２の側壁２４１ｂに、領域Ｖは、流路形成体２４０に、それぞれ、設けられている。
【００３６】
冷媒による冷却能力は、冷媒の流量に比例して大きくなる。そこで、大きい冷却能力が必要とされる冷却流路２４３の領域の深さを、他の領域よりも浅く形成し、流速を大きくする。流速が大きくなると、冷媒の流量が増大し、冷却能力を大きくすることができる。半導体モジュール２２０から発生する熱量は大きいので、半導体モジュール冷却流路２４３ｂは、流路内が流れる冷媒の流量が大きくなるように形成されている。冷却流路２４３は、領域Ｉ〜ＶＩのそれぞれに対応する部分を流れる冷媒が適切な流量となるように設定することが可能である。
【００３７】
（コンデンサモジュール２３０）
図８は、コンデンサモジュール２３０の外観斜視図であり、図９は、図８に図示されたコンデンサモジュール２３０の分解斜視図である。
コンデンサモジュール２３０は、コンデンサケース２３０ｃ内に、複数のコンデンサセル２３０ａと、ノイズ除去用コンデンサセル２３０ｇとが収納する構造を有し、直流電力を平滑化し、半導体モジュール２２０に直流電力を供給する機能を有する。
コンデンサケース２３０ｃは、金属製部材により形成され、一側面から外部に開口された収納空間２３０ｂを内部に有する。収納空間２３０ｂは、ほぼ直方体形状の下部側に凹部２３０ｄが連接された形状を有しており、コンデンサケース２３０ｃの下側面は、凹部２３０ｄに対応する部分が下方に突出した形状を有している。つまり、コンデンサケース２３０ｃの下側面は、凹部２３０ｄの両側部において、凹部２３０ｄの深さ分、収納空間２３０ｂの高さが小さくなっている。
【００３８】
コンデンサケース２３０ｃは、下側面の凹部２３０ｄが流路形成体２４０のコンデンサモジュール取付部２４２の溝部２４２ａ（図１０参照）内に収容され、凹部２３０ｄの両側部分をコンデンサモジュール取付部２４２の上面２４２ｂ（図１０参照；第１の壁面）に接触させた状態で、ねじ等の締結部材により流路形成体２４０に取り付けられる。このように、金属により形成されたコンデンサケース２３０ｃは、流路形成体２４０に熱伝導可能に取り付けられている。コンデンサケース２３０ｃは、ノイズ除去用コンデンサセル２３０ｇが収容される凹部２３０ｄを下面の中央部に形成し、この凹部２３０ｄに対応する部分を流路形成体２４０の溝部２４２ａ内に収容した状態で流路形成体２４０に実装される。このため、コンデンサモジュール取付部２４２の上面２４２ｂからのコンデンサモジュール２３０の高さを低くすることができ、電力変換装置３００の小型化を図ることができる。
【００３９】
コンデンサケース２３０ｃの収納空間２３０ｂ内には、ボックス状の絶縁体２３０ｎが収納され、絶縁体２３０ｎ内には、複数のコンデンサセル２３０ａが収容される。コンデンサセル２３０ａは複数個×複数段（図示の例では、３個×３段）に配列されている。各コンデンサセル２３０ａの前面は、絶縁シート２３０ｐにより覆われる。絶縁シート２３０ｐには各コンデンサセル２３０ａの正・負極電極に接続される正・負極リード端子を挿通する孔が設けられている。
【００４０】
ノイズ除去用コンデンサセル２３０ｇは、コンデンサセル２３０ａよりも小さい容量のコンデンサであり、コンデンサケース２３０ｃの凹部２３０ｄ内に収容される。ノイズ除去用コンデンサセル２３０ｇは、ノイズによるリップル電流を平滑化する機能を有する。
【００４１】
絶縁シート２３０ｐの前面には、正極側導体板２３０ｅと、絶縁部材２３０ｑと、負極側導体板２３０ｆとが配置される。
正極側導体板２３０ｅには、各コンデンサセル２３０ａの正極リード端子およびノイズ除去用コンデンサセル２３０ｇの正極リード端子が接続される。正極側導体板２３０ｅには、前方側に向かって、換言すれば、流路形成体２４０に取付けられた各半導体モジュール２２０側に向かって延出された３つの正極側コンデンサ端子２３０ｈが形成されている。各正極側コンデンサ端子２３０ｈは、対応する半導体モジュール２２０の正極端子１５７に接続される。
正極側導体板２３０ｅには、直流ターミナル２６０ａの正極端子に接続される正極側電源端子２３０ｊが各半導体モジュール２２０側に向かって突出し形成されている。
【００４２】
また、正極側導体板２３０ｅには、正極側コンバータ端子２３０ｌが形成されている。正極側コンバータ端子２３０ｌは、正極側導体板２３０ｅの一端側、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置１００の高電圧回路基板１１０Ａ側に設けられており、高電圧回路基板１１０Ａと接続される。正極側コンバータ端子２３０ｌと高電圧回路基板１１０Ａとの接続の詳細は後述する。
正極側導体板２３０ｅはプレス成形などにより形成され、３つの正極側コンデンサ端子２３０ｈ、正極側電源端子２３０ｊおよび正極側コンバータ端子２３０ｌは、コンデンサケース２３０ｃの開口面側に一体に突出して形成されている。
【００４３】
負極側導体板２３０ｆには、各コンデンサセル２３０ａの負極リード端子およびノイズ除去用コンデンサセル２３０ｇの負極リード端子が接続される。負極側導体板２３０ｆには、前方側に向かって、換言すれば、流路形成体２４０に取付けられた各半導体モジュール２２０側に向かって延出された３つの負極側コンデンサ端子２３０ｉが形成されている。各負極側コンデンサ端子２３０ｉは、対応する半導体モジュール２２０の負極端子１５８に接続される。
負極側導体板２３０ｆには、直流ターミナル２６０ａの負極端子に接続される負極側電源端子２３０ｋが各半導体モジュール２２０側に向かって突出し形成されている。
【００４４】
また、負極側導体板２３０ｆには、負極側コンバータ端子２３０ｍが形成されている。負極側コンバータ端子２３０ｍは、負極側導体板２３０ｆの一端側、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置１００の高電圧回路基板１１０Ａ側に設けられている。負極側コンバータ端子２３０ｍは、正極側コンバータ端子２３０ｌとは、高さ方向にずれた位置に設けられており、正極側コンバータ端子２３０ｌと共に高電圧回路基板１１０Ａと接続される。負極側コンバータ端子２３０ｍと高電圧回路基板１１０Ａとの接続についても、その詳細は後述する。
負極側導体板２３０ｆはプレス成形などにより形成され、３つの負極側コンデンサ端子２３０ｉ、負極側電源端子２３０ｋおよび負極側コンバータ端子２３０ｍは、コンデンサケース２３０ｃの開口面側に一体に突出して形成されている。
【００４５】
絶縁部材２３０ｑは、正極側導体板２３０ｅの３つの正極側コンデンサ端子２３０ｈおよび正極側電源端子２３０ｊと、負極側導体板２３０ｆの３つの負極側コンデンサ端子２３０ｉおよび負極側電源端子２３０ｋとのそれぞれの間に介装される突出部２３０ｑｔを有し、正極側導体板２３０ｅと負極側導体板２３０ｆとを絶縁する。
コンデンサケース２３０ｃの収納空間２３０ｂ内には、不図示の封止樹脂が充填され、各コンデンサセル２３０ａおよびノイズ除去用コンデンサセル２３０ｇが封止される。しかし、正極側導体板２３０ｅおよび負極側導体板２３０ｆは、封止樹脂から露出している。
【００４６】
（インバータ装置２００の実装構造）
上述した通り、図１１（Ａ）は、組立状態のインバータ装置２００を示す斜視図であり、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）において、流路形成体２４０の第１の側壁２４１ａの凹部２４０ｆを覆うカバー部材２４０ａを取り外した状態の斜視図である。但し、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）においては、インバータ用制御回路基板２０５Ａ（図５参照）は図示を省略されている。
コンデンサモジュール２３０は、流路形成体２４０のコンデンサモジュール取付部２４２の上面２４２ｂに熱伝導可能に取り付けられている。このため、コンデンサモジュール２３０の内部で発生した熱は、金属製のコンデンサケース２３０ｃから放熱されるだけでなく、流路形成体２４０の冷却流路２４３によって冷却される。従って、コンデンサモジュール２３０の放熱を大きくすることができる。
【００４７】
図５に図示されるように、流路形成体２４０に取り付けられた半導体モジュール２２０およびコンデンサモジュール２３０の上部に、インバータ用制御回路基板２０５Ａが配置される。各半導体モジュール２２０の信号端子２２１、２２２は、インバータ用制御回路基板２０５Ａに半田付けされ、ドライバ回路部２５０に接続される。インバータ用制御回路基板２０５Ａは、ねじ等の締結部材を、コンデンサケース２３０ｃの半導体モジュール２２０に対向する側面の反対側の側面に形成された突起２３０ｒの雌ねじ部に螺合してコンデンサモジュール２３０に固定される。このため、インバータ用制御回路基板２０５Ａは、コンデンサケース２３０ｃに熱伝導可能に結合されている。これにより、インバータ用制御回路基板２０５Ａに実装された電子部品から発生される熱は、コンデンサケース２３０ｃから放熱されると共に、流路形成体２４０によっても冷却される。
【００４８】
流路形成体２４０に取り付けられた各半導体モジュール２２０は、半導体モジュール冷却流路２４３ｂ（図１０（Ａ）参照）に浸漬され、冷却流路２４３内を流れる冷媒により冷却される。また、流路形成体２４０の第１の側壁２４１ａに設けられた凹部２４０ｆは、不図示のシール部材を介してカバー部材２４０ａにより封止されており、凹部２４０ｆとカバー部材２４０ａとにより半導体素子冷却流路２４３ｄが形成されている。
【００４９】
［ＤＣ−ＤＣコンバータ装置１００］
図１２はＤＣ−ＤＣコンバータ装置１００の斜視図であり、図１３（Ａ）は、電力変換装置３００の筐体内部における組付け状態を示す斜視図であり、図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）におけるＤＣ−ＤＣコンバータ装置１００の高電圧回路基板１１０Ａを取り外した状態の斜視図である。なお、以下の説明では図１４も参照する。
ＤＣ−ＤＣコンバータ装置１００は、高電圧回路部１１０と、低電圧回路部１２０と、コンバータ用制御回路基板１４０Ａとを備えている。
高電圧回路部１１０は、高電圧回路基板１１０Ａと、高電圧回路基板１１０Ａに実装される４つのＭＯＳＦＥＴ Ｈ１〜Ｈ４、抵抗等の電子部品（図示せず）により構成されている。
【００５０】
ＭＯＳＦＥＴ Ｈ１〜Ｈ４は、流路形成体２４０の第１の側壁２４１ａに設けられた凹部２４０ｆを覆うカバー部材２４０ａに、熱導電性シート５１１を介して、弾性板５１５により圧接される。ＭＯＳＦＥＴ Ｈ１〜Ｈ４は、接続リードにより高電圧回路基板１１０Ａに接続される。流路形成体２４０の第１の側壁２４１ａに設けられた凹部２４０ｆとカバー部材２４０ａとは、上述した通り、冷媒が流れる半導体素子冷却流路２４３ｄを形成している。従って、ＭＯＳＦＥＴ Ｈ１〜Ｈ４は、半導体素子冷却流路２４３ｄを流れる冷媒により効率的に冷却される。高電圧回路基板１１０Ａは、流路形成体２４０の第１の側壁２４１ａに設けられたボス部に、ねじ等の締結部材により取り付けられる。ボス部は、流路形成体２４０に一体に形成された金属部材であり、高電圧回路基板１１０Ａと流路形成体２４０との結合は、熱伝導可能な熱結合である。従って、高電圧回路基板１１０Ａから発生される熱は、流路形成体２４０により効率的に放熱される。
【００５１】
高電圧回路基板１１０Ａには、コンデンサモジュール２３０側の側縁に、コンデンサモジュール２３０に接続される入力側高・低電圧端子１１１、１１２が設けられている。入力側高電圧端子１１１には、コンデンサモジュール２３０の正極側導体板２３０ｅの正極側コンバータ端子２３０ｌが接続される。入力側低電圧端子１１２には、コンデンサモジュール２３０の負極側導体板２３０ｆの負極側コンバータ端子２３０ｍが接続される。
高電圧回路基板１１０Ａは、半導体モジュール２２０の配列方向に対してほぼ直交する方向に配置されており、コンデンサモジュール２３０が取り付けられた流路形成体２４０のコンデンサモジュール取付部２４２に隣接する第１の側壁２４１ａに取り付けられている。従って、コンデンサモジュール２３０と高電圧回路基板１１０Ａの入力側高・低電圧端子１１１、１１２との距離は小さくなりコンデンサモジュール２３０の正・負極側コンバータ端子２３０ｌ、２３０ｍの長さを短くすることができる。
【００５２】
なお、半導体モジュール２２０の直流正負極端子２２６，２２８の導体板接続面は、半導体モジュール２２０の配列方向を向いている。換言すると、直流正負極端子２２６，２２８の導体板接続面は、半導体モジュール２２０の配列方向と直交している。したがって、高電圧回路基板１１０Ａの部品実装面と直流正負極端子２２６，２２８の導体板接続面とは対向して配置、すなわち、平行に配置される。
また、コンデンサモジュール２３０の正負極導体板２３０ｅ，２３０ｆのコンデンサ正負極端子（第１の正負極端子）２３０ｈ，２３０ｉの接続面、およびコンデンサモジュール２３０の正負極導体板２３０ｅ，２３０ｆのコンデンサ正負極端子（第２の正負極端子）２３０ｌ，２３０ｍの接続面も直流正負極端子２２６，２２８の接続面とは対向して配置、すなわち、平行に配置される。
【００５３】
コンデンサモジュール２３０の正・負極側コンバータ端子２３０ｌ、２３０ｍの長さを短くすることにより、接続のための配線インダクタンスを小さくすることができる。このため、ＸキャパシタＣｉ１、２つのＹキャパシタＣｉ２の機能を、コンデンサモジュール２３０の容量で兼用することにより、３つのキャパシタＣｉ１、Ｃｉ２を省略することができる。また、入力側のノイズを低減ことができるため、ノーマルモードコイルＬｉ１およびコモンモードコイルＬｉ２を削除することが可能である。
すなわち、図３における、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置１００の回路部において、領域Ａ内のＸ・ＹキャパシタＣｉ１、Ｃｉ２およびノーマル・コモンモードコイルＬｉ１、Ｌｉ２は、高電圧回路基板１１０Ａには実装されておらず、この領域の配線パターンも形成されていない。高電圧回路基板１１０Ａは、入力側高・低電圧端子１１１、１１２（ＸキャパシタＣｉ１とＭＯＳＦＥＴ Ｈ１〜Ｈ４との間に図示されている）が、配線パターンの端部となっており、正・負極側コンバータ端子２３０ｌ、２３０ｍは、それぞれ、この入力側高・低電圧端子１１１、１１２に接続される。
【００５４】
低電圧回路部１２０は、低電圧回路基板１２０Ａと、低電圧回路基板１２０Ａに実装されるＭＯＳＦＥＴ Ｓ１、Ｓ２、チョークコイル１７０、アクティブクランプ回路を構成するアクティブクランプ用ＭＯＳＦＥＴ Ｓ３、Ｓ４、アクティブクランプ用コンデンサおよびゲート抵抗等（図示せず）により構成されている。
低電圧回路基板１２０Ａは、例えば、金属基板の一面に絶縁膜を形成し、絶縁膜上に配線パターンが形成された構造を有する。
図示はしないが、ＭＯＳＦＥＴ Ｓ１〜Ｓ４は、スイッチング部が樹脂で封止され、樹脂の一面にドレイン電極に接続されたドレイン端子が設けられたパッケージ構造を有し、各ＭＯＳＦＥＴ Ｓ１〜Ｓ４のドレイン端子は、金属基板のドレインパターンに半田付けされている。
【００５５】
低電圧回路基板１２０Ａは、ＭＯＳＦＥＴ Ｓ１〜Ｓ４等の電子部品の実装面を下方に向けて取付部材５１２（図１４参照）に取り付けられる。取付部材５１２に取り付けられた低電圧回路基板１２０Ａは、実装面の反対面を、直接、または熱伝導部材を介して流路形成体２４０の底面である領域Ｖ（図１０参照）に接触して固定されている。流路形成体２４０の下面内側は、冷媒が流れる冷却流路２４３が形成されている。従って、各ＭＯＳＦＥＴ Ｓ１〜Ｓ４から発生する熱は、金属基板を介して、流路形成体２４０に伝達され、流路形成体２４０に設けられた冷却流路２４３を流れる冷媒により冷却される。
【００５６】
第２の側壁２４１ｂ（図１０（Ｂ）参照）のほぼ中央には凹部２４５（図１１参照）が形成されており、この凹部２４５周辺が流路形成体２４０の領域ＩＶとなっている。トランス１５０の一部と共振チョークコイル１６０は凹部２４５内に収容され、それぞれの一側面を凹部２４５の底面（第３の壁面）に接触させた状態で、実装されている。
トランス１５０は、一次巻線を巻いたボビンと、上下一対の二次巻線とを、一対のＥ型コアで挟み込んだ構造を有する。トランス１５０は、保持部材５１３を流路形成体２４０のボス部に締結部材により締結することにより、固定される。トランス１５０は、さらに、保持部材５１３の外側から弾性を有するトランス取付板５１４で加圧されている。これにより、耐振動性が大きい構造とされている。共振チョークコイル１６０は、トランス１５０に隣接して配置されている。
【００５７】
インバータ装置２００を構成する電流センサ２８０は、流路形成体２４０のトランス１５０および共振チョークコイル１６０が配置された側の半導体モジュール２２０と交流ターミナル２７０ａとの間の空間に配置される。電流センサ２８０の開口部を挿通される交流接続バスバー２７０ｂを有する交流ターミナル２７０ａは、電流センサ２８０の外側に配置される。直流ターミナル２６０ａは、交流ターミナル２７０ａの下方に交流ターミナル２７０ａと並んで配置される（図４（Ａ）参照）。このような構造とすることにより、トランス１５０の一部と共振チョークコイル１６０は、第２の側壁２４１ｂに形成された凹部２４５内に収容され、トランス１５０の凹部２４５から突出した部分は、直流ターミナル２６０ａおよび交流ターミナル２７０ａとの間の隙間に配置されている。このような構造とすることにより、電力変換装置３００の小型化が図られている。
【００５８】
トランス１５０および共振チョークコイル１６０が接する第２の側壁２４１ｂの内側には、半導体モジュール冷却流路２４３ｂが形成されている。半導体モジュール２２０から発生する熱は大きいので、半導体モジュール冷却流路２４３ｂは、冷却能力が大きくなるように形成されている。従って、第２の側壁２４１ｂに接するトランス１５０および共振チョークコイル１６０は、半導体モジュール冷却流路２４３ｂを流れる冷媒により、第２の側壁２４１ｂを介して効率的に冷却される。
【００５９】
流路形成体２４０のコンデンサモジュール取付部２４２の下方には、フィルタコイル１８０とフィルタコンデンサ１９０が配置されている（図１２、図１４参照）。フィルタコイル１８０とフィルタコンデンサ１９０は、流路形成体２４０の底面である領域Ｖに、低電圧回路基板１２０Ａに隣接して配置されている。フィルタコイル１８０とフィルタコンデンサ１９０は、流路形成体２４０の底面に接触するように、あるいは、流路形成体２４０に熱伝導可能に実装され、流路形成体２４０により冷却される。フィルタコイル１８０とフィルタコンデンサ１９０は、出力電圧に重畳するノイズを除去する。流路形成体２４０の高電圧回路基板１１０Ａが取り付けられる側面の反対側の側面には、平滑用コンデンサ１３０が配置される。（図１２参照）。平滑用コンデンサ１３０は、流路形成体２４０の側面に接触するように、あるいは、流路形成体２４０と熱伝導可能に実装され、流路形成体２４０により冷却される。
コンバータ用制御回路基板１４０Ａには、コンバータ用制御回路部１４０を構成する電子部品が実装されている。コンバータ用制御回路基板１４０Ａは、低電圧回路基板１２０Ａの下方に配置される。
一実施の形態としての電力変換装置３００は、上記の通り構成されている。
【００６０】
上記一実施の形態の電力変換装置３００によれば、下記の作用効果を奏する。
（１）コンデンサセル２３０ａとノイズ除去用コンデンサセル２３０ｇが接続されるコンデンサモジュール２３０の正・負極側導体板２３０ｅ、２３０ｆに、正・負極側コンバータ端子２３０ｌ、２３０ｍが設けられている。正・負極側コンバータ端子２３０ｌ、２３０ｍの接続面は、半導体モジュール２２０に接続される正・負極側コンデンサ端子２３０ｈ、２３０ｉと共に半導体モジュール２２０の直流正負極端子２２６と２２８の接続面と対向するように設けられている。換言すると、正・負極側コンバータ端子２３０ｌ、２３０ｍの接続面と、正・負極側コンデンサ端子２３０ｈ、２３０ｉの端子接続面は、半導体モジュール２２０の直流正負極端子２２６，２２８の端子接続面と平行である。
また、高電圧回路基板１１０Ａは、コンデンサモジュール２３０に隣接して配置され、高電圧回路基板１１０Ａには、コンデンサモジュール２３０側の側縁に入力側高・低電圧端子１１１、１１２が設けられている。従って、コンデンサモジュール２３０と、正・負極側コンバータ端子２３０ｌ、２３０ｍに接続される入力側高・低電圧端子１１１、１１２との距離が小さくなり、正・負極側コンバータ端子２３０ｌ、２３０ｍの長さを短いものとすることができ、接続のための配線インダクタンスを小さくすることができる。
このため、ＸキャパシタＣｉ１、２つのＹキャパシタＣｉ２の機能を、コンデンサモジュール２３０の容量で兼用し、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路部から削除することが可能となる。また、入力側のノイズが低減するので、ノーマルモードコイルＬｉ１およびコモンモードコイルＬｉ２を削除することも可能である。
よって、電力変換装置３００の小型化を図ることが可能となり、また、コストの低減を図ることができる。
【００６１】
（２）流路形成体２４０のコンデンサモジュール取付部２４２の上面２４２ｂに、コンデンサモジュール２３０の金属製のコンデンサケース２３０ｃを接触して配置した。このため、コンデンサモジュール２３０から発生される熱を、金属製のコンデンサケース２３０ｃから放熱するだけでなく、流路形成体２４０によってコンデンサモジュール２３０を冷却することができ、コンデンサモジュール２３０の放熱を大きくすることができる。
【００６２】
（３）インバータ用制御回路基板２０５Ａを、コンデンサモジュール２３０のコンデンサケース２３０ｃに熱伝導可能に取り付けた。このため、インバータ用制御回路基板２０５Ａに実装された電子部品から発生される熱を、コンデンサケース２３０ｃから放熱すると共に、流路形成体２４０によって放熱することができ、インバータ用制御回路基板２０５Ａの放熱を大きくすることができる。
【００６３】
（４）流路形成体２４０の第１の側壁２４１ａの外面に凹部２４０ｆを設け、冷却流路２４３に、流路形成体２４０の内部から第１の側壁２４１ａの外面に形成された凹部２４０ｆに連通する流路部分を設けた。この流路部分をカバー部材２４０ａで密封して半導体素子冷却流路２４３ｄを形成した。カバー部材２４０ａに、スイッチング素子である４つのＭＯＳＦＥＴ Ｈ１〜Ｈ４を圧接して、半導体素子冷却流路２４３ｄ内を流れる冷媒により４つのＭＯＳＦＥＴ Ｈ１〜Ｈ４を冷却する冷却構造を構成した。このため、高電圧回路基板１１０Ａから発生される熱は、半導体素子冷却流路２４３ｄを流れる冷媒により冷却されるので、ＭＯＳＦＥＴ Ｈ１〜Ｈ４の放熱を大きくすることができる。
【００６４】
（５）高電圧回路基板１１０Ａを、流路形成体２４０に設けられたボス部に固定し、高電圧回路基板１１０Ａと流路形成体２４０とを熱伝導可能に結合した。このため、高電圧回路基板１１０Ａから発生される熱を、流路形成体２４０によって冷却することができ、高電圧回路基板１１０Ａの放熱を大きくすることができる。
【００６５】
（６）トランス１５０と共振チョークコイル１６０とは、それぞれの一側面を流路形成体２４０の第２の側壁２４１ｂに接触させた状態で実装されている。このため、トランス１５０および共振チョークコイル１６０から発生する熱を、流路形成体２４０によって冷却することができ、トランス１５０と共振チョークコイル１６０の放熱を大きくすることができる。
【００６６】
（７）低電圧回路基板１２０Ａは金属基板とされ、この金属基板上にパッケージ構造とされた複数のＭＯＳＦＥＴ Ｓ１〜Ｓ４が実装されており、低電圧回路基板１２０Ａは、実装面の反対面を流路形成体２４０の底面に接触した状態で実装されている。このため、複数のＭＯＳＦＥＴ Ｓ１〜Ｓ４から発生される熱は、金属基板から放熱されるだけでなく、金属基板を介して、流路形成体２４０によって冷却される。これにより、ＭＯＳＦＥＴ Ｓ１〜Ｓ４を含む低電圧回路基板１２０Ａの放熱を大きくすることができる。
【００６７】
（８）フィルタコイル１８０およびフィルタコンデンサ１９０は、流路形成体２４０の底面の下方に、低電圧回路基板１２０Ａに隣接して配置され、流路形成体２４０の底面に接触して、あるいは、流路形成体２４０と熱伝導可能に実装される。このため、フィルタコイル１８０およびフィルタコンデンサ１９０は、流路形成体２４０により冷却されるので、フィルタコイル１８０とフィルタコンデンサ１９０の放熱を大きくすることができる。
【００６８】
（９）ＤＣ−ＤＣコンバータ装置１００の平滑用コンデンサ１３０は、流路形成体２４０の高電圧回路基板１１０Ａが取り付けられる側面の反対側の側面に、流路形成体２４０に接触して、あるいは、流路形成体２４０と熱伝導可能に実装されている。このため、平滑用コンデンサ１３０は、流路形成体２４０により冷却されるので、平滑用コンデンサ１３０の放熱を大きくすることができる。
【００６９】
（１０）コンデンサケース２３０ｃは、ノイズ除去用コンデンサセル２３０ｇが収容される凹部２３０ｄを下面の中央部に形成し、この凹部２３０ｄに対応する部分を流路形成体２４０の溝部２４２ａ内に収容した状態で流路形成体２４０に実装される。このため、コンデンサモジュール取付部２４２の上面２４２ｂからのコンデンサモジュール２３０の高さを低くすることができ、電力変換装置３００の小型化を図ることができる。
【００７０】
（１１）トランス１５０の一部と共振チョークコイル１６０は、流路形成体２４０の第２の側壁２４１ｂに形成された凹部２４５に配置されている。インバータ装置２００を構成する電流センサ２８０は、トランス１５０の外側に配置され、電流センサ２８０の外側に交流ターミナル２７０ａと直流ターミナル２６０ａとが配置される。トランス１５０の第２の側壁２４１ｂから突き出す部分は、交流ターミナル２７０ａと直流ターミナル２６０ａとの間の空間に配置される。このような構造とすることにより、トランス１５０、共振チョークコイル１６０、電流センサ２８０、交流ターミナル２７０ａ、直流ターミナル２６０ａの実装密度が大きくなり、電力変換装置３００の小型化を図ることができる。
【００７１】
（１２）トランス１５０は、流路形成体２４０のボス部に締結される保持部材５１３により保持されるだけでなく、保持部材５１３の外側から弾性を有するトランス取付板５１４により流路形成体２４０の第２の側壁２４１ｂに設けられた凹部２４５に加圧されている。このため、耐振動性が大きい構造とされている。
【００７２】
（１３）上記（１）〜（１１）に記載されたように、流路形成体２４０の周囲を形成する４つの側壁および下面に、発熱する各種の電子部品を、流路形成体２４０に接触させて、または熱伝導可能に実装した。このため、各電子部品の放熱を大きくすることができ、かつ、小型化を図ることができる電力変換装置３００を達成することができる。
【００７３】
なお、上記一実施の形態では、高電圧回路基板１１０Ａは、３つの半導体モジュール２２０の並び方向にほぼ直交して配置する構造として例示した。しかし、高電圧回路基板１１０Ａは、コンデンサモジュール２３０に近接して配置されていればよく、コンデンサモジュール２３０の半導体モジュール２２０に対向する面に対して傾斜して配置する構造としてもよい。要は、複数の半導体モジュール２２０の配列方向を第１列と定義したとき、該第１列と平行な方向から投影したときの高電圧回路基板１１０Ａの射影部が前記半導体モジュール２２０の射影部と重なるように配置されていればよいものである。
【００７４】
上記一実施の形態では、半導体モジュール２２０を３つ備えた構造として例示した。しかし、本発明は、半導体モジュール２２０をそれ以上備えている場合や、それ以下の場合にも、適用することができる。また、一実施の形態に示した半導体モジュール２２０の構造は、単なる一例であって、本発明は、どのような構造の半導体モジュール２２０に対しても適用が可能である。
【００７５】
上記一実施の形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータ装置１００は、共振チョークコイル１６０、チョークコイル１７０、フィルタコイル１８０、フィルタコンデンサ１９０を備えている構成として例示した。しかし、本発明は、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置１００が、共振チョークコイル１６０、チョークコイル１７０、フィルタコイル１８０、フィルタコンデンサ１９０のいずれか、またはすべてを備えていない場合であっても適用することができる。
【００７６】
上記一実施の形態では、コンデンサモジュール２４０が搭載される流路形成体２４０のコンデンサモジュール取付部２４２に、導入側冷却流路２４３ａおよび導出側冷却流路２４３ｃを設けた構造として例示した。しかし、コンデンサモジュール取付部２４２には、導入側冷却流路２４３ａまたは導出側冷却流路２４３ｃの一方のみを設けるようにしてもよい。
【００７７】
以上の説明は一例であり、本発明は上記実施形態に限定されない。電流センサ２８０、交流ターミナル２７０ａ、直流ターミナル２６０は、上記一実施の形態で示した側面とは異なる側面に配置してもよい。また、上述した如く、ＤＣ−ＤＣコンバータ装置１００は実装される電子部品の種類、数量が異なる構造で構成されるものであるから、実装される電子部品に応じて、その配置や実装構造を変形することが可能である。
要は、コンデンサモジュールは、複数の半導体モジュールと接続される第１の正負極端子と、高電圧回路基板と接続される第２の正負極端子とを備え、複数の半導体モジュールの配列方向を第１列と定義したとき、高電圧回路基板は、第１列と平行な方向から投影したときの高電圧回路基板の射影部が半導体モジュールの射影部と重なるように配置されており、コンデンサモジュールの第１の正負極端子と第２の正負極端子とは、コンデンサモジュールの複数の半導体モジュールと対向する対向面から突出され、それらの端子接続面が複数の半導体モジュールの直流正負極端子の導体板接続面と対向するように設けられている構成であればよい。
【符号の説明】
【００７８】
１０      車両
１００      ＤＣ−ＤＣコンバータ装置（コンバータ部）
１１０      高電圧回路部
１１０Ａ    高電圧回路基板
１１１      入力側高電圧端子
１１２      入力側低電圧端子
１２０      低電圧回路部
１２０Ａ    低電圧回路基板
１３０      平滑用コンデンサ
１４０      コンバータ用制御回路部
１４０Ａ    コンバータ用制御回路基板
１５０      トランス
１６０      共振チョークコイル（共振コイル）
１７０      チョークコイル
１８０      フィルタコイル
１９０      フィルタコンデンサ
２００      インバータ装置（インバータ部）
２０５      インバータ用制御回路部
２０５Ａ    インバータ用制御回路基板
２２０      半導体モジュール
２３０      コンデンサモジュール
２３０ａ    コンデンサセル
２３０ｂ    収納空間
２３０ｃ    コンデンサケース
２３０ｄ    凹部
２３０ｅ    正極側導体板
２３０ｆ    負極側導体板
２３０ｇ    ノイズ除去用コンデンサセル
２３０ｈ    正極側コンデンサ端子（第１の正極端子）
２３０ｉ    負極側コンデンサ端子（第１の負極端子）
２３０ｊ    正極側電源端子
２３０ｋ    負極側電源端子
２３０ｌ    正極側コンバータ端子（第２の正極端子）
２３０ｍ    負極側コンバータ端子（第２の負極端子）
２４０      流路形成体
２４０ａ    カバー部材
２４０ｂ    開口部
２４０ｆ    凹部（第３の壁面）
２４１      半導体モジュール取付部
２４１ａ    第１の側壁（第２の壁面）
２４１ｂ    第２の側壁
２４２      コンデンサモジュール取付部
２４２ａ    溝部
２４２ｂ    上面（第１の壁面）
２４３      冷却流路
２４３ａ    導入側冷却流路
２４３ｂ    半導体モジュール冷却流路
２４３ｃ    導出側冷却流路
２４３ｄ    半導体素子冷却流路
２４５      凹部
２５０      ドライバ回路部
３００      電力変換装置
Ｈ１〜Ｈ４    ＭＯＳＦＥＴ
Ｓ１〜Ｓ４    ＭＯＳＦＥＴ
【図１】
2015149805.tif 000003
【図２】
2015149805.tif 000004
【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】
2015149805.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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