(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リアクトルと、
互いに平行に配置されている複数の半導体モジュールと、
複数の第１バスバであって夫々が各前記半導体モジュールの端子に接続されている複数の第１バスバと、
前記リアクトルに接続されている第２バスバと、
複数の電流センサ素子であって夫々が複数の前記第１バスバと前記第２バスバの各バスバに対向しているとともに対向しているバスバの電流を計測する複数の電流センサ素子と、
前記第２バスバの温度を計測する温度センサ素子と、
センサ基板と、
を備えており、
複数の前記第１バスバ及び前記第２バスバは並んでおり、
前記センサ基板は、複数の前記第１バスバ及び前記第２バスバに隣接して配置されているとともに、複数の前記電流センサ素子と前記温度センサ素子が取り付けられている、
電力変換装置。
【請求項２】
複数の前記電流センサ素子が二列に並んでおり、
複数の前記電流センサ素子のうち、複数の前記第１バスバと前記第２バスバの並びにおいて端から偶数番目のバスバの電流を計測する電流センサ素子が一方の列に属しており、残りの電流センサ素子が他方の列に属しており、
前記温度センサ素子が、前記第２バスバの電流を計測する電流センサ素子が属していない列に並んでいる、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
複数の前記電流センサ素子と前記温度センサ素子に共通のグランド線が、複数の前記信号線とともに、前記センサ基板から前記回路基板へ延びている、請求項１又は２の電力変換装置。
【請求項４】
複数の前記電流センサ素子と前記温度センサ素子の計測データを伝送する複数の信号線が、前記センサ基板から回路基板へ延びている、請求項１から３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
複数の前記電流センサ素子が、複数の前記第１バスバと前記第２バスバの並び方向に沿って二列に並んでいる、請求項１から４のいずれか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。特に、リアクトルと複数の半導体モジュールを備えた電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リアクトルと複数の半導体モジュールを備えた電力変換装置が知られている（例えば特許文献１）。各半導体モジュールを流れる電流を計測したい場合があり、特許文献２に、積層ユニットに組み込まれた各半導体モジュールの電流を計測するのに好適な技術が開示されている。特許文献２に開示された電力変換装置は、各半導体モジュールの端子に接続されている複数のバスバと、複数の電流センサ素子を備えている。複数の電流センサ素子の夫々は、複数のバスバの夫々に対向しており、対向するバスバの電流を計測する。複数の電流センサ素子は、一枚のセンサ基板に取り付けられている。複数のバスバは並んでおり、センサ基板は、並んでいる複数のバスバに隣接するように配置されている。一方、特許文献１のリアクトルには、その温度を計測する温度センサ素子が備えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−９６５３０号公報
【特許文献２】特開２０１５−１１１０８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来はリアクトルの温度を計測する温度センサ素子と、半導体モジュールを流れる電流を計測する電流センサ素子は、電力変換装置の筐体内で別々に配置されていた。その上、温度センサ素子の取得データを伝送する信号線（温度センサ信号線）と、電流センサ素子の取得データを伝送する信号線（電流センサ信号線）も、筐体内で別々に配策されていた。本明細書が開示する技術は、リアクトルの温度を計測する温度センサ素子と複数の半導体モジュールの夫々の電流を計測する電流センサ素子を集約してセンサ素子群のレイアウトを簡素化する技術を提供する。加えて、温度センサ素子の信号線と電流センサ素子の信号線の配策を簡素化する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示する電力変換装置は、リアクトルと、互いに平行に配置されている複数の半導体モジュールと、複数の第１バスバと、第２バスバと、複数の電流センサ素子と、温度センサ素子と、センサ基板を備えている。複数の第１バスバの夫々は、各半導体モジュールの端子に接続されている。また、第２バスバはリアクトルに接続されている。複数の第１バスバと第２バスバは並んでいる。センサ基板は、平行に延びている複数の第１バスバ及び第２バスバに隣り合うように配置されている。そのセンサ基板に、温度センサ素子と複数の電流センサ素子が取り付けられている。複数の電流センサ素子の夫々は、複数の第１バスバと第２バスバの各バスバに対向しており、対向するバスバの電流を計測する。温度センサは、第２バスバの温度を計測する。
【０００６】
上記の電力変換装置は、リアクトルに接続されている第２バスバの温度を計測する温度センサ素子を備える。導電体であるバスバは、熱をよく伝える。それゆえ、リアクトルに接続されている第２バスバの温度はリアクトルの温度の近似値として利用することができる。上記の電力変換装置では、その温度センサ素子を、複数の電流センサ素子を取り付けた一枚のセンサ基板に取り込み、温度センサ素子と複数の電流センサ素子を集約する。上記の構造によって、電力変換装置の筐体内のセンサ素子群のレイアウトが簡素化される。
【０００７】
本明細書が開示する電力変換装置では、複数の電流センサ素子と温度センサ素子の計測データを伝送する複数の信号線が、センサ基板から回路基板へ延びているとよい。そのような電力変換装置では、温度センサ素子の計測データを伝送する信号線と複数の電流センサ素子の計測データを伝送する信号線を別々に配策する必要がない。上記の構造によって、電力変換装置の筐体内のセンサ素子群のレイアウトが簡素化されるとともに、信号線の配策が簡素化される。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例の電力変換装置を含む電気自動車の電力系のブロック図である。
【図２】電力変換装置の筐体内の部品レイアウトを示す平面図である（回路基板を除く）。
【図３】電力変換装置の筐体内の部品レイアウトを示す底面図である。
【図４】電力変換装置の筐体内の部品レイアウトを示す断面図である。
【図５】端子ユニットとリアクトルユニットの平面図である。
【図６】端子ユニットとリアクトルユニットと制御基板の側面図である。
【図７】変形例の端子ユニットとリアクトルユニットの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面を参照して実施例の電力変換装置を説明する。実施例の電力変換装置は電気自動車に搭載されており、バッテリの電力を走行用モータの駆動電力に変換する。図１に、電力変換装置２を含む電気自動車１００の電力系のブロック図を示す。電気自動車１００は、２個の走行用のモータ８３ａ、８３ｂを備える。それゆえ、電力変換装置２は、２セットのインバータ回路７３ａ、７３ｂを備える。なお、２個のモータ８３ａ、８３ｂの出力は、動力分配機構８５で合成／分配されて車軸８６（即ち駆動輪）へと伝送される。
【００１０】
電力変換装置２は、システムメインリレー８２を介してバッテリ８１と接続されている。電力変換装置２は、バッテリ８１の電圧を昇圧する電圧コンバータ回路７２と、昇圧後の直流電力を交流に変換する２セットのインバータ回路７３ａ、７３ｂを備えている。
【００１１】
電圧コンバータ回路７２は、バッテリ側の端子に印加された電圧を昇圧してインバータ回路側の端子に出力する昇圧動作と、インバータ回路側の端子に印加された電圧を降圧してバッテリ側の端子に出力する降圧動作の双方を行うことが可能な双方向ＤＣ−ＤＣコンバータである。説明の便宜上、以下では、バッテリ側（低電圧側）の端子を入力端７８と称し、インバータ回路側（高電圧側）の端子を出力端７９と称する。また、入力端７８の正極と負極を夫々、入力正極端７８ａと入力負極端７８ｂと称する。出力端７９の正極と負極を夫々、出力正極端７９ａと出力負極端７９ｂと称する。「入力端７８」、「出力端７９」との表記は説明の便宜を図るためのものであり、先に述べたように、電圧コンバータ回路７２は双方向ＤＣ−ＤＣコンバータであるので、出力端７９から入力端７８へ電力が流れる場合がある。
【００１２】
電圧コンバータ回路７２は、２個のスイッチング素子９ａ、９ｂの直列回路、フィルタコンデンサ７４、リアクトル７５、各スイッチング素子に逆並列に接続されているダイオードで構成されている。リアクトル７５は、一端が入力正極端７８ａに接続されており、他端は直列回路の中点に接続されている。フィルタコンデンサ７４は、入力正極端７８ａと入力負極端７８ｂの間に接続されている。入力負極端７８ｂは、出力負極端７９ｂと直接に接続されている。スイッチング素子９ｂが主に昇圧動作に関与し、スイッチング素子９ａが主に降圧動作に関与する。図１の電圧コンバータ回路７２はよく知られているので詳細な説明は省略する。なお、符号３ｇが示す破線矩形の範囲の回路が、後述する半導体モジュール３ｇに対応する。
【００１３】
インバータ回路７３ａは、２個のスイッチング素子の直列回路が３セット並列に接続された構成を有している。スイッチング素子９ｃと９ｄ、スイッチング素子９ｅと９ｆ、スイッチング素子９ｇと９ｈがそれぞれ直列回路を構成している。各スイッチング素子にはダイオードが逆並列に接続されている。３セットの直列回路の高電位側は電圧コンバータ回路７２の出力正極端７９ａに接続されており、３セットの直列回路の低電位側は電圧コンバータ回路７２の出力負極端７９ｂに接続されている。３セットの直列回路の夫々の中点から交流（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）が出力される。３セットの直列回路の夫々が、後述する半導体モジュール３ａ、３ｂ、３ｃに対応する。
【００１４】
インバータ回路７３ｂの構成はインバータ回路７３ａと同じであるため、図１では具体的な回路の図示を省略している。インバータ回路７３ｂもインバータ回路７３ａと同様に、２個のスイッチング素子の直列回路が３セット並列に接続された構成を有している。３セットの直列回路の高電位側が電圧コンバータ回路７２の出力正極端７９ａに接続されており、３セットの直列回路の低電位側が電圧コンバータ回路７２の出力負極端７９ｂに接続されている。３セットの直列回路の中点から３相交流が出力される。各直列回路に対応するハードウエアを半導体モジュール３ｄ、３ｅ、３ｆと称する。
【００１５】
インバータ回路７３ａ、７３ｂの入力端に平滑コンデンサ７６が並列に接続されている。平滑コンデンサ７６は、別言すれば、電圧コンバータ回路７２の出力端７９に並列に接続されている。平滑コンデンサ７６は、電圧コンバータ回路７２の出力電流の脈動を除去する。
【００１６】
スイッチング素子９ａ−９ｈは、電力変換用のトランジスタであり、典型的にはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）であるが、他のトランジスタ、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）であってもよい。電力変換用のトランジスタはパワー半導体素子と呼ばれることもある。
【００１７】
図２−図６を参照して電力変換装置２のハードウエア構成を説明する。図２は、電力変換装置２の筐体３０の内部の部品レイアウトを示す平面図である。説明の便宜上、図中の座標系のＺ軸正方向を「上」と定義する。なお、後述するように筐体３０内の最上位には制御基板１９が配置されているが、図２では制御基板１９の図示を省略している。また、後述する筐体中仕切り３０ａも、図２では図示を省略している。筐体３０は上方と下方が開口しており、上下それぞれから部品を収容することができる。図３は、筐体３０を下方からみた底面図である。図４は筐体３０を図中の座標系におけるＹＺ平面でカットした断面図である。図４では、後述する第１バスバ４と半導体モジュール３ａ−３ｆと端子ユニット２０の位置関係が理解できるようにいくつかの部品（半導体モジュール３ｇなど）の図示を省略している。
【００１８】
電力変換装置２の筐体３０には、積層ユニット１０、コンデンサユニット１３、リアクトルユニット１４、端子ユニット２０、及び、制御基板１９が収容されている。なお、先に述べたように図２では制御基板１９の図示を省略しており、制御基板１９は図４にのみ描かれている。積層ユニット１０は、複数の半導体モジュール３ａ−３ｇを一つに束ねたユニットである。より具体的には、積層ユニット１０は、複数の冷却器１２と複数の半導体モジュール３ａ−３ｇを積層したデバイスである。図２と図３では、積層ユニット１０の両端の冷却器に符号１２を付し、他の冷却器には符号を省略した。複数の冷却器１２は平行に配置されており、隣り合う冷却器１２の間に半導体モジュールが挟まれている。各半導体モジュールは扁平であり、複数の半導体モジュール３ａ−３ｇは、その幅広面が対向するように積層ユニット１０の中で互いに平行に配置されている。半導体モジュール３ａ−３ｇの夫々には２個のトランジスタと２個のダイオードが収容されており、内部で２個のトランジスタが直列に接続されている。各ダイオードは各トランジスタに逆並列に接続されている。先に述べたように、半導体モジュール３ａ−３ｃはインバータ回路７３ａに用いられ、半導体モジュール３ｄ−３ｆはインバータ回路７３ｂに用いられる。半導体モジュール３ｇは電圧コンバータ回路７２に用いられる。以下、半導体モジュール３ａ−３ｇのいずれか一つを区別なく示すときには半導体モジュール３と称する。
【００１９】
積層ユニット１０は、筐体３０に設けられた内壁３１と支柱３２の間に、板バネ３３とともに挟まれている。なお、内壁３１と支柱３２は、図２と図３では図示を省略している筐体中仕切り３０ａから延びている。板バネ３３は、複数の冷却器１２と複数の半導体モジュール３の積層体をその積層方向に加圧する。図中の座標系のＸ方向が積層方向に相当する。冷媒供給パイプ３４と冷媒排出パイプ３５が複数の冷却器１２を貫いている。冷媒供給パイプ３４を通じて供給される冷媒は、複数の冷却器１２に分配される。冷媒は、各冷却器１２を通過する間に隣接している半導体モジュール３から熱を吸収する。熱を吸収した冷媒は冷媒排出パイプ３５を通じて積層ユニット１０から排出される。
【００２０】
各半導体モジュール３の上面から複数の制御端子３０４が延びている。図２では、左端の一つの半導体モジュール３の制御端子にのみ符号３０４を付し、他の半導体モジュール３の制御端子には符号を省略した。制御端子３０４は、半導体モジュール３に収容されているトランジスタのゲート端子に接続している制御端子や、半導体モジュール３に内蔵されている温度センサの制御端子などを含む。図４に示されているように、制御端子３０４は、制御基板１９に接続されている。制御基板１９は、半導体モジュール３に収容されているトランジスタを駆動する駆動回路が実装されている。
【００２１】
図３に示すように、各半導体モジュール３の下面から３本のパワー端子（正極端子３０１、負極端子３０２、中点端子３０３）が延びている。図３では、右端の一つの半導体モジュール３のパワー端子にのみ符号３０１、３０２、３０３を付し、他の半導体モジュール３のパワー端子には符号を省略した。正極端子３０１、負極端子３０２、中点端子３０３は、それぞれ、半導体モジュール３の内部で、２個のトランジスタの直列接続の高電位側、低電位側、及び、中点に接続している。複数の半導体モジュール３の正極端子３０１は正極バスバ３６でコンデンサユニット１３に接続しており、負極端子３０２は負極バスバ３７でコンデンサユニット１３に接続している。コンデンサユニット１３は、図１に示したフィルタコンデンサ７４に相当するコンデンサ素子と、平滑コンデンサ７６に相当するコンデンサ素子を封止している。正極バスバ３６と負極バスバ３７を介して、全ての半導体モジュール３の正極端子３０１と負極端子３０２が、平滑コンデンサ７６に相当するコンデンサ素子と接続している。なお、図２−図４では、図１のフィルタコンデンサ７４、入力端７８、出力端７９に関する接続構造については図示を省略している。
【００２２】
図１のインバータ回路７３ａ、７３ｂを構成する半導体モジュール３ａ−３ｆの夫々の中点端子３０３に第１バスバ４が接続している。別言すれば、複数の第１バスバ４の夫々は、インバータ回路７３ａ、７３ｂを構成する複数の半導体モジュール３ａ−３ｆについて、各半導体モジュールの中点端子３０３に接続している。複数の第１バスバ４は端子ユニット２０に支持されている。端子ユニット２０は、モータにつながるパワーケーブルを接続するための部品である。複数の第１バスバ４は、端子ユニット２０の樹脂製の本体２２を通過しており、その先端は、パワーケーブルを接続するための接続端子４０１になっている。複数の第１バスバ４は、少なくとも端子ユニット２０の内部において、平行に延びている。
【００２３】
リアクトルユニット１４の内部には、図１に示したリアクトル７５に相当するリアクトル素子１５が収容されている。リアクトル素子１５の実態はコイルであり、その一端１５ａには第２バスバ１７が接続している。リアクトル素子１５（図１のリアクトル７５）の他端は、図示を省略している。第２バスバ１７も、端子ユニット２０に支持されている。第２バスバ１７は、端子ユニット２０の本体２２の内部で、半導体モジュール３ｇの中点端子から延びている第３バスバ１８と接続している。なお、先に述べたように、半導体モジュール３ｇは、電圧コンバータ回路７２（図１参照）に用いられるモジュールである。第２バスバ１７は、少なくとも端子ユニット２０の内部で、複数の第１バスバ４と平行に延びている。
【００２４】
端子ユニット２０はセンサ基板２１を備えており、そのセンサ基板２１に複数の電流センサ素子５と温度センサ素子６が取り付けられている。複数の電流センサ素子５と温度センサ素子６は、樹脂製の本体２２に覆われている。複数の電流センサ素子５の夫々は、複数の第１バスバ４と第２バスバ１７の各バスバに個別に対向するように配置されており、対向するバスバの電流を計測する。電流センサ素子５は、磁電変換素子であり、集磁コア７を伴っている。集磁コア７は、Ｃ字形状をした磁性体である。集磁コア７は、第１バスバ４を囲んでおり、Ｃ字の切れ目に電流センサ素子５が位置する。集磁コア７は、バスバを流れる電流に起因して生じる磁束を集める。電流センサ素子５は、集磁コア７が集めた磁束を計測する。バスバを流れる電流とその電流に起因して生じる磁束の間には一意の関係があり、電流センサ素子５（磁電変換素子）が計測した磁束の強さから、対応するバスバを流れる電流の大きさが特定される。
【００２５】
図４に加えて図５と図６を用いて端子ユニット２０の構造、及び、端子ユニット２０を通るバスバとリアクトルユニット１４の関係をさらに説明する。図５は、端子ユニット２０とリアクトルユニット１４の平面図である。図６は、端子ユニット２０とリアクトルユニット１４と制御基板１９の側面図である。端子ユニット内部の構造を理解し易いように、図５では端子ユニット２０のセンサ基板２１と本体２２を仮想線で示し、図６では本体２２を仮想線で示してある。また、以下では、半導体モジュール３ａ−３ｆの夫々に対応する第１バスバを符号４ａ−４ｆで表し、各第１バスバ４ａ−４ｆの夫々に対応する電流センサ素子を符号５ａ−５ｆで表す。また、第２バスバ１７に対応する電流センサ素子を符号５ｇで表す。第１バスバ４ａ−４ｆのいずれか１つを区別なく表すときには「第１バスバ４」と称し、電流センサ素子５ａ−５ｇのいずれか１つを区別なく表すときには「電流センサ素子５」と称する。
【００２６】
先に述べたように、複数の電流センサ素子５と温度センサ素子６は、センサ基板２１に取り付けられている。各電流センサ素子５はスペーサを介してセンサ基板２１に取り付けられている。電流センサ素子５ａ−５ｆの夫々は、第１バスバ４ａ−４ｆの夫々の電流、即ち、図１のインバータ回路７３ａ、７３ｂの出力電流を計測する。電流センサ素子５ｇは、第２バスバ１７を流れる電流、即ち、図１のリアクトル７５を流れる電流を計測する。温度センサ素子６は、第２バスバ１７の温度を計測する。第２バスバ１７はリアクトル素子１５の一端１５ａに接続しており、リアクトル素子１５の温度をよく伝える。温度センサ素子６の計測温度は、リアクトル素子１５の温度の近似値として利用される。温度センサ素子６は、具体的には、例えば、赤外線サーモパイルセンサ素子である。樹脂製の本体２２において、温度センサ素子６と第２バスバ１７の間には樹脂が充填されておらず、第２バスバ１７が発する赤外線を温度センサ素子６が受光できるようになっている。
【００２７】
図５によく示されているように、複数の第１バスバ４と第２バスバ１７は、端子ユニット２０の内部で平行に並んでいる。そして、複数の電流センサ素子５は、バスバの並び方向（図中の座標系のＸ方向）に沿って２列に並んでいる。第１バスバ４と第２バスバ１７の並びの端から偶数番目のバスバの電流を計測する電流センサ素子５ｂ、５ｄ、５ｆが、一方の列（図５における上側の列）並んでおり、残りの電流センサ素子５ａ、５ｃ、５ｅ、５ｇが、他方の列（図５における下側の列）に並んでいる。そして、温度センサ素子６は、第２バスバ１７の電流を計測する電流センサ素子５ｇが属していない列（図５における上側の列）に並んでいる。複数の電流センサ素子５の夫々は、比較的体格の大きい集磁コア７を伴っており、複数の電流センサ素子５の上記した２列の並びによって、複数の集磁コアを空間効率よく並べることができる。また、上記した配置によると、特定のバスバに対応する電流センサ素子５は、隣接するバスバの集磁コア７から漏れる磁界（ノイズ磁界）の影響を受け難い。
【００２８】
さらにまた、上記した配置は、温度センサ素子６も空間効率よく配置している。即ち、上記した複数の電流センサ素子５、複数の集磁コア７、温度センサ素子６の配置は、端子ユニットにおける部品実装密度が高い。
【００２９】
複数の信号ピン２３が、センサ基板２１から制御基板１９へ平行に延びている。複数の信号ピン２３には、複数の電流センサ素子５の計測データ及び温度センサ素子６の計測データを伝送する複数の信号線２３ａと、複数の電流センサ素子５と温度センサ素子６に電力を供給する共通の電力線２３ｂ（電力正極線とグランド線）が含まれる。すなわち、複数の信号線２３ａとともに、複数の電流センサ素子５と温度センサ素子６に共通の電力正極線とグランド線（電力線２３ｂ）が、センサ基板２１から制御基板１９へ平行に延びている。制御基板１９は、複数の電流センサ素子５の計測データと温度センサ素子６の計測データに基づいて、各半導体モジュール３のトランジスタに与える制御信号（ゲート信号）を生成する。先に述べたように、温度センサ素子６によって計測される第２バスバ１７の温度は、リアクトル素子１５（図１におけるリアクトル７５）の温度の近似値として用いられる。例えば、制御基板１９に実装された論理回路は、温度センサ素子６によって得られた温度が高い場合には、図１のリアクトル７５を流れる電流が小さくなるように、各半導体モジュール３のトランジスタを駆動する制御信号を生成する。また、制御基板１９は、各電流センサ素子５の計測データに基づいて、図１のインバータ回路７３ａ、７３ｂにおける各直列接続の中点から出力される電流が目標値に追従するように、各半導体モジュール３のトランジスタを駆動する制御信号を生成する。
【００３０】
実施例の電力変換装置２に関するいくつかの特徴を以下にまとめる。電力変換装置２は、インバータ回路７３ａ、７３ｂを構成する複数の半導体モジュール３の夫々の端子（交流を出力する中点端子３０３）から延びている複数の第１バスバ４と、リアクトルユニット１４から延びている第２バスバ１７と、センサ基板２１を備える。複数の半導体モジュール３は、積層ユニット１０として、一つに束ねられている。端子ユニット２０の内部で複数の第１バスバ４と第２バスバ１７が平行に延びており、それら平行なバスバに隣接するように、センサ基板２１が配置されている。センサ基板２１には、複数の電流センサ素子５が取り付けられている。複数の電流センサ素子５の夫々は、複数の第１バスバ４と第２バスバ１７の各バスバに個別に対向するように配置されているとともに対向するバスバの電流を計測する。また、センサ基板２１には、リアクトル７５の温度の近似値を取得する温度センサとして、第２バスバ１７の温度を計測する温度センサ素子６も取り付けられている。温度センサ素子６は、第２バスバ１７に対向するように配置されている。また、複数の電流センサ素子５の計測データ、及び、温度センサ素子６の計測データを制御基板１９に伝える複数の信号線２３ａが、センサ基板２１から制御基板１９へ平行に延びている。電力変換装置２では、複数の電流センサ素子５と温度センサ素子６が一つのセンサ基板２１に取り付けられている。複数の電流センサ素子５は、複数の半導体モジュール３の夫々の出力電流及びリアクトルユニット１４（リアクトル素子１５）を流れる電流を計測する。温度センサ素子６は、第２バスバ１７の温度を計測する。実施例の電力変換装置２では、複数の電流センサ素子５と温度センサ素子６を一つのセンサ基板２１に取り付けることによって、種類の異なるセンサ素子の集積度を高めている。
【００３１】
また、実施例の電力変換装置２では、種類の異なるセンサの取得データを伝送する複数の信号線２３ａがセンサ基板２１から制御基板１９へ平行に延びている。これにより、種類の異なるセンサの取得データを伝送する信号線の配策が簡単になる。
【００３２】
実施例の電力変換装置２では、複数の電流センサ素子５が、端子ユニット２０の内部において複数の第１バスバ４と第２バスバ１７の並び方向に沿って二列に並んでいる。複数の電流センサ素子５のうち、バスバの並びの端から偶数番目のバスバの電流を計測する電流センサ素子が一方の列に属しており、残りの電流センサ素子が他方の列に属している。そして、温度センサ素子６が、第２バスバ１７の電流を計測する電流センサ素子５ｇが属していない列に並んでいる。複数の電流センサ素子５がバスバの並びに沿って交互に２列に並んでおり、温度センサ素子６は、電流センサ素子５の並びの隙間に位置している。この構成は、複数の電流センサ素子５と温度センサ素子６を空間効率よく収めている。
【００３３】
実施例の電力変換装置２では、複数の信号線２３ａとともに、複数の電流センサ素子５と温度センサ素子６に共通のグランド線（電力線２３ｂ）がセンサ基板２１から制御基板１９へ延びている。この構成により、温度センサ素子６に専用のグランド線を備える必要がない。
【００３４】
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。複数の第１バスバ４と第２バスバ１７は、少なくとも端子ユニット２０の内部において平行であればよく、他の部位で平行でない部分があってもよい。なお、第２バスバ１７は、端子ユニット２０の内部において第３バスバ１８と接合している。そして、第３バスバ１８は、端子ユニット２０の内部において第１バスバ４と平行に並んでいる。第３バスバ１８は、電気的にも熱的にも第２バスバ１７と一体である。それゆえ、第３バスバ１８も第２バスバ１７の一部とみなせる。図７に示すように、電流センサ素子５ｇと温度センサ素子６は、端子ユニット２０の内部で、第２バスバ１７の一部とみなせる第３バスバ１８に対向するように配置されていてもよい。図７の場合、第３バスバ１８を第２バスバ１７の一部であるとみなすと、第１バスバ４と第２バスバ１７（第３バスバ１８を含む）の並びの左端から奇数番目のバスバの電流を計測する電流センサ素子５ｇ、５ｂ、５ｄ、５ｆが、一方の列（図７における上側の列）に並んでおり、残りの電流センサ素子５ａ、５ｃ、５ｅが、他方の列（図７における下側の列）に並んでいる。そして、温度センサ素子６は、第２バスバ１７の一部とみなせる第３バスバ１８の電流を計測する電流センサ素子５ｇが属していない列（図７における下側の列）に並んでいる。図７の態様も本明細書が開示する技術に含まれる。
【００３５】
実施例の電力変換装置２は、２個の３相交流モータに電力を供給する６本の第１バスバ４とリアクトル７５に接続されている１本の第２バスバ１７を備える。本明細書が開示する技術は、１個の３相交流モータに電力を供給する３本の第１バスバとリアクトルに接続されている１本の第２バスバを備える電力変換装置に適用されてもよい。
【００３６】
実施例の電力変換装置では、複数の電流センサ素子５と温度センサ素子６の計測データを伝送する複数の信号線２３ａと電力線２３ｂが、センサ基板２１から制御基板１９へ延びている。複数の信号線２３ａと電力線２３ｂは、外見上１本の通信線であってもよい。例えば、複数の信号線２３ａと電力線２３ｂは、一つのシールドチューブにまとめられて、センサ基板２１から制御基板１９へ延びていてもよい。
【００３７】
実施例の制御基板１９が請求項の「回路基板」の一例に相当する。なお、電流センサ素子５から出力される生データ、及び、温度センサ素子６から出力される生データを処理する回路は、センサ基板２１に実装されていてもよいし、制御基板１９（回路基板）に実装されていてもよい。すなわち、複数の信号線２３ａを流れる信号は、センサ素子が出力する生データであってもよいし、生データが処理された後のデジタルデータであってもよい。また、請求項の「回路基板」に相当する別の例として、センサ基板と制御基板の間で信号を中継する中継基板などがある。
【００３８】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３９】
２：電力変換装置
３、３ａ−３ｇ：半導体モジュール
４、４ａ−４ｆ：第１バスバ
５、５ａ−５ｇ：電流センサ素子
６：温度センサ素子
７：集磁コア
９ａ−９ｈ：スイッチング素子
１０：積層ユニット
１２：冷却器
１３：コンデンサユニット
１４：リアクトルユニット
１５：リアクトル素子
１７：第２バスバ
１８：第３バスバ
１９：制御基板
２０：端子ユニット
２１：センサ基板
２２：本体
２３：信号ピン
２３ａ：信号線
２３ｂ：電力線
３０：筐体
３６：正極バスバ
３７：負極バスバ
７２：電圧コンバータ回路
７３ａ：インバータ回路
７３ｂ：インバータ回路
７４：フィルタコンデンサ
７５：リアクトル
７６：平滑コンデンサ
８３ａ、８３ｂ：モータ
１００：電気自動車
３０１：正極端子
３０２：負極端子
３０３：中点端子
３０４：制御端子
【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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