(57)【要約】【課題】発熱素子を十分に冷却することができ、製造コストの増大の抑制が図られた素子モジュールを提供する。【解決手段】本発明は、冷媒によって冷却される冷却面を含む冷却器と、冷却面上に配置された発熱素子Ｑ９ａ，Ｑ９ｂ，Ｄ９ａ，Ｄ９ｂと、発熱素子Ｑ９ａ，Ｑ９ｂ，Ｄ９ａ，Ｄ９ｂに設けられた冷却板４０と、冷却板４０上に配置された熱電変換素子４１とを備える。【選択図】図５
2013021008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒によって冷却される冷却面を含む冷却器と、
前記冷却面上に配置された発熱素子と、
前記発熱素子上に設けられた冷却板と、
前記冷却板上に配置された熱電変換素子と、
を備えた、素子モジュール。
【請求項２】
前記発熱素子は、第１単位素子と、前記第１単位素子から間隔をあけて配置された第２単位素子とを含み、
前記冷却板は、前記第１単位素子上から前記第２単位素子上に亘って配置された、請求項１に記載の素子モジュール。
【請求項３】
前記第１単位素子は、前記第２単位素子よりも発熱量が多く、
前記熱電変換素子は、前記第２単位素子よりも前記第１単位素子に近い位置に配置された、請求項２に記載の素子モジュール。
【請求項４】
前記第１単位素子は、前記第２単位素子よりも発熱量が多く、
前記熱電変換素子に対して前記発熱素子および前記冷却板の積層方向に離れた位置から前記熱電変換素子と、前記第１単位素子と、前記第２単位素子とを見ると、前記熱電変換素子および前記第１単位素子が重なる面積の方が、前記熱電変換素子および前記第２単位素子が重なる面積よりも広い、請求項２に記載の素子モジュール。
【請求項５】
前記第１単位素子は、前記第２単位素子よりも発熱量が多く、
前記熱電変換素子は、複数の単位変換素子を含み、
前記第１単位素子上に位置する前記単位変換素子の数は、前記第２単位素子上に位置する前記単位変換素子の数よりも多い、請求項２に記載の素子モジュール。
【請求項６】
前記冷却器は、内部を前記冷媒が流れる冷却ケースと、前記冷却ケースに接続され、前記冷却ケース内に冷媒が供給される冷媒供給管と、前記冷却ケースに接続され、前記冷却ケース内の冷媒を排出する冷媒排出管とを含み、
前記冷却ケースには、前記冷媒供給管が接続される供給口と、前記冷媒排出管が接続される排出口とを含み、
前記発熱素子は、複数の単位素子を含み、
前記熱電変換素子は、複数の前記単位素子のうち前記供給口よりも前記排出口に近い単位素子上に配置された、請求項１に記載の素子モジュール。
【請求項７】
前記第１単位素子は第１上部電極を含み、前記第２単位素子は、第２上部電極を含み、
前記冷却板は、前記第１上部電極と前記第２上部電極とを電気的に接続する、請求項２に記載の素子モジュール。
【請求項８】
前記熱電変換素子は、所定以上の温度となったときに駆動する、請求項１から請求項７のいずれかに記載の素子モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、素子モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からＩＧＢＴやダイオード等の素子と、当該素子を冷却する冷却器とを備えた素子モジュールについて各種提案されている。
【０００３】
たとえば、特開２０１０−２５１４４３号公報に記載されたインバータは、天板および底面を含む冷却器と、この冷却器の天板に設けられた絶縁基板と、この絶縁基板の表面に搭載された複数の半導体素子とを含む。冷却器は、冷媒が流れる冷媒流通部が形成されている。
【０００４】
特開２００３−１９７８３７号公報に記載されたパワーモジュールは、ケースと、ケースの下端部に取り付けられた銅ベース板と、下面銅パターンおよび上面銅パターンが形成され、銅ベース板上に配置された絶縁基板と、上面銅パターン上に配置されたペルチェ効果素子とを備える。
【０００５】
特開２０１０−８０７８２号公報に記載されたパワー半導体モジュールは、パワー半導体の一方の電極面に金属板を介して配置されたペルチェモジュールと、上記電極面とは異なる他の電極面に回路基板を介して配置されたペルチェモジュールとを備える。
【０００６】
特開２００３−１５２１５１号公報に記載されたパワーモジュールは、金属製の放熱板と、この放熱板上に固着された絶縁基板と、この絶縁基板に固着された半導体パワー素子と、半導体パワー素子に密着する熱電半導体素子とを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−２５１４４３号公報
【特許文献２】特開２００３−１９７８３７号公報
【特許文献３】特開２０１０−８０７８２号公報
【特許文献４】特開２００３−１５２１５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記特開２０１０−２５１４４３号公報に記載されたインバータにおいては、冷媒を利用した冷却器の冷却効率が高くないため、半導体素子を十分に冷却することができないという問題があった。
【０００９】
特開２００３−１９７８３７号公報に記載されたパワーモジュールにおいては、ペルチェ効果素子が常時高出力で駆動する必要があり、ペルチェ効果素子が損傷し易いという問題があった。
【００１０】
特開２０１０−８０７８２号公報に記載されたパワー半導体モジュールにおいては、ペルチェモジュールが多数必要となり、製造コストの増大を招くおそれがある。
【００１１】
特開２００３−１５２１５１号公報に記載されたパワーモジュールににおいても、熱電半導体素子が常時駆動する必要が生じ、熱電半導体素子が損傷し易いという問題がある。
【００１２】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、発熱素子を十分に冷却することができ、製造コストの増大の抑制が図られた素子モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る素子モジュールは、冷媒によって冷却される冷却面を含む冷却器と、冷却面上に配置された発熱素子と、発熱素子上に設けられた冷却板と、冷却板上に配置された熱電変換素子とを備える。
【００１４】
好ましくは、上記発熱素子は、第１単位素子と、第１単位素子から間隔をあけて配置された第２単位素子とを含む。上記冷却板は、第１単位素子上から第２単位素子上に亘って配置される。
【００１５】
好ましくは、上記第１単位素子は、第２単位素子よりも発熱量が多く、熱電変換素子は、第２単位素子よりも第１単位素子に近い位置に配置される。
【００１６】
好ましくは、上記第１単位素子は、第２単位素子よりも発熱量が多い。上記熱電変換素子に対して発熱素子および冷却板の積層方向に離れた位置から熱電変換素子と、第１単位素子と、第２単位素子とを見ると、熱電変換素子および第１単位素子が重なる面積の方が、熱電変換素子および第２単位素子が重なる面積よりも広い。
【００１７】
好ましくは、上記第１単位素子は、第２単位素子よりも発熱量が多い。上記熱電変換素子は、複数の単位変換素子を含む。上記第１単位素子上に位置する単位変換素子の数は、第２単位素子上に位置する単位変換素子の数よりも多い。
【００１８】
好ましくは、上記冷却器は、内部を冷媒が流れる冷却ケースと、冷却ケースに接続され、冷却ケース内に冷媒が供給される冷媒供給管と、冷却ケースに接続され、冷却ケース内の冷媒を排出する冷媒排出管とを含む。上記冷却ケースには、冷媒供給管が接続される供給口と、冷媒排出管が接続される排出口とを含む。上記発熱素子は、複数の単位素子を含む。上記熱電変換素子は、複数の単位素子のうち供給口よりも排出口に近い単位素子上に配置される。
【００１９】
好ましくは、上記第１単位素子は第１上部電極を含み、第２単位素子は、第２上部電極を含む。上記冷却板は、第１上部電極と第２上部電極とを電気的に接続する。好ましくは、上記熱電変換素子は、所定以上の温度となったときに駆動する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る素子モジュールによれば、発熱素子を十分に冷却することができると共に、製造コストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】車両の主要部の構成を示す回路図である。
【図２】ＰＣＵ１０の冷却回路２０を模式的に示す回路図である。
【図３】冷却器２１およびその周囲の構成を示す斜視図である。
【図４】絶縁基板３７およびこの絶縁基板３７上に搭載された複数の素子を示す斜視図である。
【図５】パワートランジスタＱ９ａ，Ｑ９ｂおよびダイオードＤ９ａ，Ｄ９ｂを示す平面図である。
【図６】図５に示すＶＩ−ＶＩ線における断面図である。
【図７】パワートランジスタＱ９ａと、ダイオードＤ９ａと、端子部４６と、冷却板４０と、熱電変換素子４１とを示す平面図である。
【図８】熱電変換素子４１の変形例を示す平面図である。
【図９】熱電変換素子４１に印加される駆動電圧Ｖ（ｖ）と、パワートランジスタＱ９ａの温度Ｔ（℃）とを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本実施の形態に係る素子モジュールとしてのＰＣＵと、このＰＣＵを備えた車両について、図１から図９を用いて、説明する。
【００２３】
なお、本実施の形態においては、変形例についても説明しているが、実施の形態に説明された構成と変形例に示された構成とを適宜組み合わせることは、出願当初から予定されている。
【００２４】
図１は、車両の主要部の構成を示す回路図である。図１を参照して、ＰＣＵ１０は、コンバータ１１と、インバータ１２，１３と、制御装置１４と、コンデンサＣ１，Ｃ２とを含む。コンバータ１１は、バッテリＢとインバータ１２，１３との間に接続され、インバータ１２，１３は、それぞれ、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と接続される。
【００２５】
コンバータ１１は、パワートランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、リアクトルＬとを含む。パワートランジスタＱ１，Ｑ２は直列に接続され、制御装置１４からの制御信号をベースに受ける。ダイオードＤ１，Ｄ２は、それぞれパワートランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにパワートランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタ−エミッタ間にそれぞれ接続される。リアクトルＬは、バッテリＢの正極と接続される電源ラインＰＬ１に一端が接続され、パワートランジスタＱ１，Ｑ２の接続点に他端が接続される。
【００２６】
このコンバータ１１は、リアクトルＬを用いてバッテリＢから受ける直流電圧を昇圧し、その昇圧した昇圧電圧を電源ラインＰＬ２に供給する。コンバータ１１は、インバータ１２，１３から受ける直流電圧を降圧してバッテリＢを充電する。
【００２７】
インバータ１２，１３は、それぞれ、Ｕ相アーム１２Ｕ，１３Ｕ、Ｖ相アーム１２Ｖ，１３ＶおよびＷ相アーム１２Ｗ，１３Ｗを含む。Ｕ相アーム１２Ｕ、Ｖ相アーム１２ＶおよびＷ相アーム１２Ｗは、ノードＮ１とノードＮ２との間に並列に接続される。同様に、Ｕ相アーム１３Ｕ、Ｖ相アーム１３ＶおよびＷ相アーム１３Ｗは、ノードＮ１とノードＮ２との間に並列に接続される。
【００２８】
Ｕ相アーム１２Ｕは、直列接続された２つのパワートランジスタＱ３，Ｑ４を含む。同様に、Ｕ相アーム１３Ｕ、Ｖ相アーム１２Ｖ，１３ＶおよびＷ相アーム１２Ｗ，１３Ｗは、それぞれ、直列接続された２つのパワートランジスタＱ５〜Ｑ１４を含む。各パワートランジスタＱ３〜Ｑ１４のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ３〜Ｄ１４がそれぞれ接続されている。
【００２９】
インバータ１２，１３の各相アームの中間点は、それぞれ、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各相コイルの各相端に接続されている。モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２においては、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中点に共通接続されて構成される。
【００３０】
コンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１，ＰＬ３間に接続され、電源ラインＰＬ１の電圧レベルを平滑化する。コンデンサＣ２は、電源ラインＰＬ２，ＰＬ３間に接続され、電源ラインＰＬ２の電圧レベルを平滑化する。
【００３１】
インバータ１２，１３は、制御装置１４からの駆動信号に基づいて、コンデンサＣ２からの直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動する。
【００３２】
制御装置１４は、モータトルク指令値、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各相電流値、およびインバータ１２，１３の入力電圧に基づいてモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各相コイル電圧を演算し、その演算結果に基づいてパワートランジスタＱ３〜Ｑ１４をオン／オフするＰＷＭ（Pulse  Width  Modulation）信号を生成してインバータ１２，１３へ出力する。
【００３３】
また、制御装置１４は、上述したモータトルク指令値およびモータ回転数に基づいてインバータ１２，１３の入力電圧を最適にするためのパワートランジスタＱ１，Ｑ２のデューティ比を演算し、その演算結果に基づいてパワートランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするＰＷＭ信号を生成してコンバータ１１へ出力する。
【００３４】
さらに、制御装置１４は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリＢを充電するため、コンバータ１１およびインバータ１２，１３におけるパワートランジスタＱ１〜Ｑ１４のスイッチング動作を制御する。
【００３５】
ＰＣＵ１０の動作時において、コンバータ１１およびインバータ１２，１３を構成するパワートランジスタＱ１〜Ｑ１４およびダイオードＤ１〜Ｄ１４は発熱する。ＰＣＵ１０は、パワートランジスタＱ１〜Ｑ１４およびダイオードＤ１〜Ｄ１４を冷却する冷却回路２０を含む。
【００３６】
図２は、ＰＣＵ１０の冷却回路２０を模式的に示す回路図である。この図２に示すように、冷却回路２０は、冷媒ＣＭが内部を流れる冷却器２１と、冷媒ＣＭを冷却する熱交換器２２と、ポンプ２３と、冷媒流通管２４とを含む。
【００３７】
冷媒流通管２４は、熱交換器２２とポンプ２３とを接続する接続管２５と、ポンプ２３によって加圧された冷媒ＣＭを冷却器２１に供給する冷媒供給管２６と、冷却器２１から排出された冷媒ＣＭを熱交換器２２に供給する冷媒排出管２７とを含む。
【００３８】
この冷却回路２０によれば、熱交換器２２によって冷却された冷媒ＣＭが冷却器２１に供給され、冷却器２１に設けられたコンバータ１１、インバータ１２およびインバータ１３が冷却される。コンバータ１１、インバータ１２およびインバータ１３を冷却した冷媒ＣＭは、熱交換器２２によって再度冷却される。
【００３９】
図３は、冷却器２１およびその周囲の構成を示す斜視図である。この図３に示すように、冷却器２１は、箱型形状に形成されており、冷却器２１は、天板である冷却面３０と、冷却面３０の周縁部から垂れ下がるように形成された側面３１，３２，３３，３４と、底面とを含む。
【００４０】
側面３１と、側面３２とは、互いに対向するように配置されている。側面３１には、冷媒供給管２６が接続され、側面３２には、冷媒排出管２７が接続されている。側面３１には、冷媒供給管２６が接続された開口部３１ａが形成され、側面３２には、冷媒排出管２７が接続された開口部３２ａが形成されている。
【００４１】
冷却面３０には、コンバータ１１、インバータ１２およびインバータ１３を形成する複数の素子が搭載されている。
【００４２】
なお、図３に示す例においては、冷却面３０上に、間隔をあけて絶縁基板３５と、絶縁基板３６と、絶縁基板３７とが配置されている。なお、絶縁基板３５と、絶縁基板３６と、絶縁基板３７は、側面３１と側面３２との配列方向に配列している。
【００４３】
そして、絶縁基板３５は、開口部３２ａよりも開口部３１ａに近い位置に配置されている。絶縁基板３７は、開口部３１ａよりも開口部３２ａに近い位置に配置されている。具体的には、絶縁基板３５と開口部３１ａとの間の距離は、絶縁基板３５と開口部３２ａとの間の距離よりも短い。また、絶縁基板３７と開口部３２ａとの間の距離は、絶縁基板３７と開口部３１ａとの間の距離よりも短い。
【００４４】
絶縁基板３５上に、コンバータ１１を形成する複数の素子が搭載され、絶縁基板３６上にインバータ１２を形成する複数の素子が搭載されている。さらに、絶縁基板３７上にインバータ１３を形成する複数の素子が搭載されている。
【００４５】
図４は、絶縁基板３７およびこの絶縁基板３７上に搭載された複数の素子を示す斜視図である。
【００４６】
この図４に示すように、絶縁基板３７上には、パワートランジスタＱ９〜Ｑ１４と、ダイオードＤ９〜Ｄ１４とが搭載されている。
【００４７】
パワートランジスタＱ９は、パワートランジスタＱ９ａと、パワートランジスタＱ９ｂとを含み、ダイオードＤ９は、ダイオードＤ９ａと、このダイオードＤ９ｂとを含む。
【００４８】
同様に、パワートランジスタＱ１０，Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ１４は、パワートランジスタＱ１０ａ，Ｑ１０ｂ，Ｑ１１ａ，Ｑ１１ｂ，Ｑ１２ａ，Ｑ１２ｂ，Ｑ１３ａ，Ｑ１３ｂ，Ｑ１４ａ，Ｑ１４ｂとを含む。
【００４９】
図５は、パワートランジスタＱ９ａ，Ｑ９ｂおよびダイオードＤ９ａ，Ｄ９ｂを示す平面図である。図６は、図５に示すＶＩ−ＶＩ線における断面図である。ここで、図６に示すように開口部３３の上面上に、絶縁基板３７，４３等が形成され、冷却器２１内には、冷媒が流れる冷媒流通路が形成されている。図５に示すように、絶縁基板３７上には、絶縁基板４３と、絶縁基板６３と、入力Ｎバスバ１６と、出力バスバ１７と、入力Ｐバスバ１５と、端子部４６と、端子部６６とが形成されている。
【００５０】
絶縁基板４３と、絶縁基板６３とは間隔をあけて配置されており、この絶縁基板４３および絶縁基板６３の間に、出力バスバ１７が配置されている。
【００５１】
入力Ｎバスバ１６は、絶縁基板４３に対して出力バスバ１７と反対側に配置されており、入力Ｐバスバ１５は、絶縁基板６３に対して出力バスバ１７と反対側に配置されている。
【００５２】
そして、端子部４６は、絶縁基板４３と出力バスバ１７との間に配置されており、端子部６６は、絶縁基板６３と、入力Ｐバスバ１５との間に配置されている。
【００５３】
図６に示すように、冷却器２１の冷却面３０上に、絶縁基板３７，４３が形成され、冷却器２１内には、冷媒が流通する冷媒流通路２９が形成されている。冷媒流通路２９内には、複数の冷却フィンが配置されており、冷媒流通路２９内を冷媒が流れることで、冷却面３０が冷却される。図６および図５において、絶縁基板４３の上面上には、回路基板４２が配置され、この回路基板４２の上面上にパワートランジスタＱ９ａとダイオードＤ９ａとが間隔をあけて配置されている。
【００５４】
このパワートランジスタＱ９ａ上およびダイオードＤ９ａ上には冷却板４０が配置されており、冷却板４０は、パワートランジスタＱ９ａの上面からダイオードＤ９ａの上面に亘って配置されている。
【００５５】
パワートランジスタＱ９ａは、上面に形成された上部電極４８と、下面に形成された下部電極４９とを含み、ダイオードＤ９ａは、上面に形成され上部電極６８と、下面に形成された下部電極６９とを含む。冷却板４０は、金属材料などの導電性材料によって形成されており、上部電極４８と、上部電極６８とを電気的に接続する。この冷却板４０の上面には熱電変換素子４１が配置されている。なお、パワートランジスタＱ９ａの下部電極４９は、回路基板４２に接続され、ダイオードＤ９ａの下部電極６９は回路基板４２に接続されている。
【００５６】
そして、図５に示すように、回路基板４２と入力Ｎバスバ１６とは、配線４７によって接続されており、冷却板４０は、配線４４，４５によって出力バスバ１７に接続されている。
【００５７】
熱電変換素子４１の上面には、複数の端子部が形成されており、この端子部は、ボンディングワイヤなどによって、端子部４６に接続されている。熱電変換素子４１は、制御装置１４によって駆動される。なお、パワートランジスタＱ９ａの上面にも、複数の端子部が形成されており、この端子部も、ボンディングワイヤなどによって端子部４６に接続されている。
【００５８】
図５に示す絶縁基板６３の上面上には、回路基板６２が配置され、この回路基板６２の上面上にパワートランジスタＱ９ｂとダイオードＤ９ｂとが間隔をあけて配置されている。
【００５９】
このパワートランジスタＱ９ｂ上およびダイオードＤ９ｂ上には、冷却板６０が配置されており、冷却板６０は、パワートランジスタＱ９ｂの上面上からダイオードＤ９ｂの上面上に亘って配置されている。冷却板６０の上面上には、熱電変換素子６１が配置されている。
【００６０】
なお、回路基板６２は、配線６７によって出力バスバ１７に接続されており、冷却板６０は、配線６４，６５によって入力Ｐバスバ１５に接続されている。なお、パワートランジスタＱ９ｂの上面上には、複数の端子部が形成されており、この端子部は、ボンディングワイヤなどによって端子部６６に接続されている。
【００６１】
また、熱電変換素子６１の上面にも、複数の端子部が形成されており、この端子部も、ボンディングワイヤなどによって端子部６６に接続されている。
【００６２】
ここで、図５および図６において、ＰＣＵ１０が駆動すると、パワートランジスタＱ９ａおよびダイオードＤ９ａが発熱する。
【００６３】
ここで、パワートランジスタＱ９ａおよびダイオードＤ９ａから発せられた熱は、絶縁基板４３，３７および冷却器２１の天板部を通って、冷媒流通路２９内の冷媒に放出される。
【００６４】
なお、冷却器２１内には、図２に示すポンプ２３によって冷媒が順次供給されており、パワートランジスタＱ９ａおよびダイオードＤ９ａが高温となることが抑制されている。
【００６５】
その一方で、車両が急加速や急発進などすると、パワートランジスタＱ９ａおよびダイオードＤ９ａを流れる電流量が急増する。
【００６６】
この場合には、冷却器２１による冷却では、パワートランジスタＱ９ａおよびダイオードＤ９ａを十分に冷却することができない場合がある。
【００６７】
その結果、パワートランジスタＱ９ａおよびダイオードＤ９ａの温度が上昇する場合がある。熱電変換素子４１は、パワートランジスタＱ９ａまたはダイオードＤ９ａが所定温度以上となると駆動する。熱電変換素子４１は冷却板４０から熱を吸熱して、電力を発生する。
【００６８】
このように、通常の走行状態においては、冷却器２１がパワートランジスタおよびダイオードを冷却し、パワートランジスタなどが高温となると、熱電変換素子４１などが駆動して、各素子を冷却する。
【００６９】
このように、冷却器２１および熱電変換素子が駆動することでパワートランジスタおよびダイオードを冷却すると共に、所定条件のときのみ熱電変換素子が駆動することで、熱電変換素子の駆動時間を低減することで、熱電変換素子の長寿命化を図ることができる。
【００７０】
図５に示すように、熱電変換素子４１は、冷却板４０の上面上に配置されており、冷却板４０は、パワートランジスタＱ９ａと、ダイオードＤ９ａとを接続している。
【００７１】
このため、パワートランジスタＱ９ａと、ダイオードＤ９ａとの一方の温度が上昇すると、熱電変換素子４１が駆動し、パワートランジスタＱ９ａと、ダイオードＤ９ａとを冷却する。このように、１つの熱電変換素子４１が、パワートランジスタＱ９ａと、ダイオードＤ９ａとを冷却することで、部品点数の低減が図られている。
【００７２】
なお、熱電変換素子６１は、冷却板６０の上面上に配置されており、熱電変換素子６１は、パワートランジスタＱ９ｂおよびダイオードＤ９ｂを一括的に冷却する。
【００７３】
図７は、パワートランジスタＱ９ａと、ダイオードＤ９ａと、端子部４６と、冷却板４０と、熱電変換素子４１とを示す平面図である。この図７に示す平面図は、熱電変換素子４１に対して、パワートランジスタＱ９ａおよびダイオードＤ９ａと熱電変換素子４１との積層方向に離れた位置から、熱電変換素子４１と、冷却板４０と、パワートランジスタＱ９ａと、ダイオードＤ９ａとを見たときの平面図である。
【００７４】
この図７に示す例においては、冷却板４０の上面のうち、パワートランジスタＱ９ａの上方に位置する部分には、冷却板４０の温度を測定する測定部７０が設けられている。なお、測定部７０の搭載位置は、上記の位置に限られない。たとえば、パワートランジスタＱ９ａの上面上でもよく、さらには、パワートランジスタＱ９ａの周囲であってもよい。
【００７５】
この図６に示す例においては、熱電変換素子４１の一部は、パワートランジスタＱ９ａ上に位置し、熱電変換素子４１の一部は、ダイオードＤ９ａ上に位置している。
【００７６】
ここで、熱電変換素子４１の中心点を中心点Ｐ１とする。そして、パワートランジスタＱ９ａと、熱電変換素子４１と、ダイオードＤ９ａとを平面視したときに、中心点Ｐ１とパワートランジスタＱ９ａとの間の距離を距離Ｌ１とし、中心点Ｐ１とダイオードＤ９ａとの間の距離を距離Ｌ２とする。
【００７７】
そして、熱電変換素子４１は、距離Ｌ１の方が距離Ｌ２よりも短くなるように配置されており、熱電変換素子４１は、ダイオードＤ９ａよりもパワートランジスタＱ９ａの方に近い位置に配置されている。
【００７８】
ここで、インバータ１２が駆動すると、パワートランジスタＱ９ａからの発熱量の方がダイオードＤ９ａよりも発熱量が多く、パワートランジスタＱ９ａの方がダイオードＤ９ａよりも高温となる。
【００７９】
その一方で、上記のように、熱電変換素子４１は、ダイオードＤ９ａよりもパワートランジスタＱ９ａの方に近い位置に配置されているため、熱電変換素子４１が駆動したときには、パワートランジスタＱ９ａの方がダイオードＤ９ａよりも冷却される。
【００８０】
これにより、発熱量の多いパワートランジスタＱ９ａが高温となることが抑制され、パワートランジスタＱ９ａのライフサイクルを長くすることができる。
【００８１】
図７に示すように、パワートランジスタＱ９ａと、熱電変換素子４１とを平面視したときに、熱電変換素子４１とパワートランジスタＱ９ａとが重なる領域を領域Ｒ１とする。また、熱電変換素子４１とダイオードＤ９ａとが重なる領域を領域Ｒ２とする。
【００８２】
領域Ｒ１の面積が領域Ｒ２の面積よりも大きくなるように、熱電変換素子４１は配置されている。このため、熱電変換素子４１が駆動したときには、熱電変換素子４１は、ダイオードＤ９ａよりもパワートランジスタＱ９ａから多量の熱を吸収する。これにより、パワートランジスタＱ９ａは、熱電変換素子４１によって良好に冷却され、パワートランジスタＱ９ａのライフサイクルの向上を図ることができる。
【００８３】
なお、熱電変換素子４１の搭載方法としては、図７に示す例に限られない。図８は、熱電変換素子４１の変形例を示す平面図である。
【００８４】
図８に示す例においては、熱電変換素子４１は、複数の単位素子５０ａ〜５０ｆを含む。この図７に示す例においては、単位素子５０ａ〜５０ｄは、熱電変換素子４１の上面のうちパワートランジスタＱ９ａ上に位置する部分に設けられている。
【００８５】
また、単位素子５０ｅ，５０ｆは、冷却板４０の上面のうち、ダイオードＤ９ａ上に位置する部分に形成されている。このように、パワートランジスタＱ９ａ上に位置する単位素子の数は、ダイオードＤ９ａ上に位置する単位素子の数よりも多い。
【００８６】
なお、単位素子５０ａ〜５０ｆも、パワートランジスタＱ９ａの温度が所定温度以上となったときに駆動する。
【００８７】
これにより、この図８に示す例においても、熱電変換素子４１が駆動することで、パワートランジスタＱ９ａが良好に冷却され、パワートランジスタＱ９ａのライフサイクルの長寿命化を図ることができる。
【００８８】
図９は、熱電変換素子４１に印加される駆動電圧Ｖ（ｖ）と、パワートランジスタＱ９ａの温度Ｔ（℃）とを示すグラフである。
【００８９】
この図９に示すグラフにおいて、縦軸は、熱電変換素子４１に印加される駆動電圧Ｖ（ｖ）と、パワートランジスタＱ９ａの温度Ｔ（℃）とを示す。横軸は、時間を示す。
【００９０】
この図９において、駆動電圧Ｖ０とは、熱電変換素子４１がＯＦＦのときを示し、駆動電圧Ｖ１とは、熱電変換素子４１がＯＮの状態のときを示す。
【００９１】
温度Ｔ１は、熱電変換素子４１がＯＮするときの温度を示し、温度Ｔ２は、熱電変換素子４１がＯＦＦするときの温度を示す。
【００９２】
そして、図９中の曲線Ｌ３は、熱電変換素子４１に印加される駆動電圧の変化を示し、曲線Ｌ４は、パワートランジスタＱ９ａの温度変化を示す。
【００９３】
この図９において、パワートランジスタＱ９ａの温度が温度Ｔ１を超えると、熱電変換素子４１が駆動し、パワートランジスタＱ９ａが冷却されることがわかる。そして、パワートランジスタＱ９ａの温度が温度Ｔ２よりも低くなると、熱電変換素子４１の駆動が停止することがわかる。
【００９４】
このように、熱電変換素子４１が駆動する時間は短いため、熱電変換素子４１のライフサイクルが短くなることが抑制されている。
【００９５】
次に、図３および図４を用いて、熱電変換素子４１や熱電変換素子６１などが設けられる素子の搭載位置について説明する。
【００９６】
図３において、冷却器２１内には、冷媒供給管２６および開口部３１ａから冷媒ＣＭが供給される。そして、冷却器２１内に入り込んだ冷媒ＣＭは、コンバータ１１を形成する素子、インバータ１２を形成する素子およびインバータ１３を形成する素子を順次冷却する。
【００９７】
このため、冷媒ＣＭの温度は、開口部３１ａ側から開口部３２ａ側に向かうにつれて、高くなる。図４において、インバータ１３を形成するパワートランジスタＱ９〜Ｑ１４およびダイオードＤ９〜Ｄ１４と開口部３２ａとの間の距離は、パワートランジスタＱ９〜Ｑ１４およびダイオードＤ９〜Ｄ１４と開口部３１ａとの間の距離よりも短い。
【００９８】
このため、インバータ１３を形成する素子は、コンバータ１１を形成する素子やインバータ１２を形成する素子よりも、冷媒ＣＭによって冷却され難くなっている。
【００９９】
その一方で、熱電変換素子４１や熱電変換素子６１は、インバータ１３を形成する素子上に配置されており、インバータ１３を形成する素子の温度が高くなることが抑制されている。
【０１００】
このように、コンバータ１１、インバータ１２およびインバータ１３を形成する各素子に熱電変換素子４１や熱電変換素子６１を設けることとせずに、特定の素子上に熱電変換素子を配置することで、ＰＣＵ１０の製造コストの低減が図られている。
【０１０１】
インバータ１３は、モータジェネレータＭＧ１の駆動を制御する素子であるため、モータジェネレータＭＧ２を駆動を制御するインバータ１２よりも高温となり易い。
【０１０２】
そこで、インバータ１３を形成する素子に、上記のように熱電変換素子４１および熱電変換素子６１を配置することで、インバータ１３を形成する素子の温度が上昇することを抑制することができる。
【０１０３】
なお、本実施の形態においては、インバータ１３を形成する素子上に熱電変換素子を配置することとしたが、当然のことながら、インバータ１２を形成する素子やコンバータ１１を形成する素子上に熱電変換素子を配置するようにしてもよい。
【０１０４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明は、素子モジュールに適用することができる。
【符号の説明】
【０１０６】
１１  コンバータ、１２，１３  インバータ、１４  制御装置、１５，１６  バスバ、２０  冷却回路、２１  冷却器、２２  熱交換器、２３  ポンプ、２４  冷媒流通管、２５  接続管、２６  冷媒供給管、２７  冷媒排出管、２９  冷媒流通路、３０  冷却面、３１ａ，３２ａ，３３  開口部、３５，３６，３７，４３，６３  絶縁基板、４０，６０  冷却板、４１，６１  熱電変換素子、４２，６２  回路基板、４４，４５，４７，６４，６５，６７  配線、４６，６６  端子部、４８，６８  上部電極、４９，６９  下部電極、５０ａ〜５０ｆ  単位素子、７０  測定部、Ｌ  リアクトル、Ｌ１，Ｌ２  距離、Ｌ３，Ｌ４  曲線、Ｐ１  中心点、ＰＬ１，ＰＬ２  電源ライン、Ｑ１〜Ｑ１４，Ｑ１０ａ，Ｑ１０ｂ，Ｑ１１ａ，Ｑ１１ｂ，Ｑ１２ａ，Ｑ１２ｂ，Ｑ１３ａ，Ｑ１３ｂ，Ｑ１４ａ，Ｑ１４ｂ  パワートランジスタ、Ｒ１，Ｒ２  領域、Ｔ，Ｔ１，Ｔ２  温度、Ｖ，Ｖ０，Ｖ１  駆動電圧。
【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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