特許 6973313 電力変換装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6973313

(24)【登録日】2021年11月8日

(45)【発行日】2021年11月24日

(54)【発明の名称】電力変換装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20211111BHJP

   H01L 23/473 20060101ALI20211111BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20211111BHJP

【ＦＩ】

   H02M7/48 Z

   H01L23/46 Z

   H05K7/20 D

【請求項の数】8

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2018-131741(P2018-131741)

(22)【出願日】2018年7月11日

(65)【公開番号】特開2020-10560(P2020-10560A)

(43)【公開日】2020年1月16日

【審査請求日】2020年8月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110000648

【氏名又は名称】特許業務法人あいち国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】橋本 昇

【審査官】 遠藤 尊志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１７−１５３２２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１５８３５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−８４６０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−６７９９８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ７／４２−７／９８

Ｈ０１Ｌ ２３／４７３

Ｈ０５Ｋ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電源（３）とモータ（４）との間の通電経路に設けられる半導体モジュール（１０）と、
上記半導体モジュールを冷却する冷却器（２０）と、
上記半導体モジュールにバスバ（１６，１７，１８）を介して電気的に接続された接続機器（５，６，９）と、
上記接続機器を上記冷却器に熱伝導可能に接続する冷却用モジュール（３０，１３０）と、
を備える、電力変換装置（１，１０１）。

【請求項2】

上記冷却用モジュールは、上記接続機器との間で熱伝導可能な冷却バスバ（３５）と、上記冷却器に放熱するための放熱部（３２）と、上記冷却バスバと上記放熱部とを接続する接続端子（３４）と、を有する、請求項１に記載の電力変換装置。

【請求項3】

上記接続機器としての第１接続機器（５）及び第２接続機器（６）のそれぞれが上記冷却器を挟んでその両側のそれぞれに配置されており、
上記冷却用モジュールは、上記第１接続機器と上記第２接続機器との間に配置されており、上記接続端子としての第１接続端子（３４Ｐ）及び第２接続端子（３４Ｎ）を有し、上記第１接続端子が上記冷却バスバとしての第１冷却バスバ（３５Ｐ）を介して上記第１接続機器に接続され、上記第２接続端子が上記冷却バスバとしての第２冷却バスバ（３５Ｎ）を介して上記第２接続機器に接続されるように構成されている、請求項２に記載の電力変換装置。

【請求項4】

上記第２接続機器は、上記電源に電気的に接続されたＰＮコネクタ（６）であり、
上記冷却用モジュールは、上記第１冷却バスバ及び上記第２冷却バスバが上記第１接続機器と上記ＰＮコネクタとの間の直流電流の通電経路を形成するように構成されている、請求項３に記載の電力変換装置。

【請求項5】

上記冷却用モジュールは、上記冷却バスバが上記バスバに熱伝導可能に接続されるように構成されている、請求項２〜４のいずれか一項に記載の電力変換装置。

【請求項6】

上記冷却用モジュールは、上記接続端子と上記冷却バスバとの接続構造が上記半導体モジュールのパワー端子（１２）と上記バスバとの接続構造と同一である、請求項２〜５のいずれか一項に記載の電力変換装置。

【請求項7】

上記冷却器は、いずれも冷媒が流れる複数の冷却管（２３）を有し、上記複数の冷却管の互いに隣り合う２つの冷却管（２３）が対向空間（Ｓ）を隔てて積層配置された積層型冷却器であり、
上記半導体モジュール及び上記冷却用モジュールは、上記対向空間に配置されて上記２つの冷却管によって挟み込まれるように構成されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の電力変換装置。

【請求項8】

上記半導体モジュールは、スイッチング素子（１４）を内蔵した本体部（１１）を有し、
上記冷却用モジュールは、上記複数の冷却管の積層方向（Ｘ）について、上記半導体モジュールの上記本体部と同一厚みの本体部（３１）を有する、請求項７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】

下記の特許文献１には、電気自動車、ハイブリッド自動車等の車両に搭載される電力変換装置としてのパワーコントロールユニットが開示されている。このパワーコントロールユニットは、走行用のモータに交流電力を供給するための装置であり、インバータ回路を冷却する冷却器と、他の接続機器との電気的な接続のためのバスバと、を備えている。バスバは、パワーコントロールユニットの筐体のうち冷却器に対応した外壁部分の外面に接するように配策されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４−５４０６５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、この種の電力変換装置では、通電時にバスバで生じた熱がこのバスバに接続されている接続機器に伝わるため、この接続機器が熱による影響を受け易い。とりわけ、耐熱性の低い接続機器が受ける影響が大きくなる。このため、接続機器がバスバで生じた熱による影響を受けるのを抑制するための冷却構造が必要になる。

【0005】

この冷却構造について、特許文献１に開示のパワーコントロールユニットは、外壁の内面に冷却器が接する一方で外壁の外面にバスバが接しており、バスバが外壁の内側から冷却器で冷却されるように構成されている。

【0006】

本構成の場合、バスバを筐体の外側に配策することでバスバが長くなり抵抗が増えるため発熱が大きくなる。また、発熱体であるバスバと冷却器との間に外壁が介在するため、バスバで生じた熱が外壁を介して冷却器側へ移動しにくい。従って、バスバに接続されている接続機器について高い冷却効果を得るのが難しい。
特に、電力変換装置における大電流化に伴ってバスバの発熱が大きくなると、接続機器を所望のレベルで冷却することができないという問題が生じ得る。かといって、接続機器に専用の冷却器を設けると、今度はユニット全体が大型になり車両搭載性が低下する。

【0007】

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、半導体モジュールにバスバを介して電気的に接続された接続機器の冷却性能を装置の大型化を伴うことなく向上させることができ電力変換装置を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様は、
電源（３）とモータ（４）との間の通電経路に設けられる半導体モジュール（１０）と、
上記半導体モジュールを冷却する冷却器（２０）と、
上記半導体モジュールにバスバ（１６，１７，１８）を介して電気的に接続された接続機器（５，６，９）と、
上記接続機器を上記冷却器に熱伝導可能に接続する冷却用モジュール（３０，１３０）と、
を備える、電力変換装置（１，１０１）、
にある。

【発明の効果】

【0009】

上記の電力変換装置において、冷却器は、電源とモータとの間の通電経路に設けられる半導体モジュールを冷却する機能を有する。また、冷却用モジュールは、半導体モジュールにバスバを介して電気的に接続された接続機器を冷却器に熱伝導可能に接続する。このとき、接続機器は、冷却源である冷却器によって冷却された冷却用モジュールを用いて間接的に冷却される。即ち、接続機器の熱は、冷却用モジュールから冷却器に伝わって放熱される。従って、通電時にバスバが発熱したときでもこのバスバに電気的に接続されている接続機器が高温になるのを防ぐことができる。とりわけ、接続機器の耐熱性が低い場合には、冷却用モジュールを使用することによって、この接続機器が受ける熱による影響を小さくできる。

【0010】

また、冷却器による冷却機能は、半導体モジュールの冷却のみならず、冷却用モジュールを介して接続機器の冷却にも使用される。即ち、冷却器が接続機器のための冷却に兼用されている。このため、接続機器に専用の冷却器を設ける必要がなく、装置全体が大型になり車両搭載性が低下するのを防ぐことができる。

【0011】

以上のごとく、上記態様によれば、半導体モジュールにバスバを介して電気的に接続された接続機器の冷却性能を装置の大型化を伴うことなく向上させることができる電力変換装置を提供できる。

【0012】

なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施形態１の電力変換装置の全体構造を示す図。

【図2】図１のII-II線矢視断面図。

【図3】図１のIII-III線矢視断面図。

【図4】図３のIV-IV線矢視断面図。

【図5】図１のV-V線矢視断面図。

【図6】実施形態１の電力変換装置のインバータ回路図。

【図7】実施形態２の電力変換装置の全体構造を示す図。

【図8】図７のVIII-VIII線矢視断面図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、電力変換装置に係る実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

【0015】

なお、本明細書の図面では、特に断わらない限り、電力変換装置を構成する複数の半導体モジュール及び複数の冷却管の積層方向である第１方向を矢印Ｘで示し、その第１方向Ｘと直交する第２方向を矢印Ｙで示し、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙの両方に直交する第３方向を矢印Ｚで示すものとする。

【0016】

（実施形態１）
図１，２に示されるように、実施形態１の電力変換装置１は、ケース２内にいずれも収容された、複数（図１では３つ）の半導体モジュール１０と、冷却器２０と、複数（図１では２つ）の冷却用モジュール３０と、を備えている。ケース２は、熱伝導の良い材料、所謂「熱引き」の良い金属材料によって構成されている。

【0017】

この電力変換装置１は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等に搭載され、直流の電源電力を駆動用モータの駆動に必要な交流電力に変換するインバータとして用いられる。従って、この電力変換装置１は、「インバータ１」或いは「インバータ装置１」とも称呼される。

【0018】

半導体モジュール１０は、直流電源である電源３と交流モータであるモータ４との間の通電経路に設けられている。また、この通電経路には、半導体モジュール１０の他に、コンデンサ素子を内蔵したコンデンサ５と、電源３に電気的に接続されたＰＮコネクタ６と、モータ４に電気的に接続された三相コネクタ７と、電流センサ９と、制御回路基板１９（図２参照）が設けられている。

【0019】

半導体モジュール１０は、スイッチング素子１４（図２参照）を内蔵した本体部１１と、３つのパワー端子１２と、制御回路基板１９に電気的に接続された複数の制御端子１３（図２参照）と、放熱部１５（図２参照）と、を有する。３つのパワー端子１２は、本体部１１から第３方向Ｚの一方向に互いに平行に突出しており、複数の制御端子１３は、本体部１１からパワー端子１２とは逆方向に互いに平行に突出している。

【0020】

半導体モジュール１０の３つのパワー端子１２は、正極端子１２Ｐと、負極端子１２Ｎと、出力端子１２Ａと、に分類される。正極端子１２Ｐ及び負極端子１２Ｎは、金属製のバスバ１６を介して接続機器であるコンデンサ５のコンデンサ素子（図示省略）に電気的に接続されている。バスバ１６は、正極バスバ１６Ｐと、負極バスバ１６Ｎと、に分類される。このため、コンデンサ５は、バスバ１６を介して半導体モジュール１０に電気的に接続されており、その接続については、正極バスバ１６Ｐを介して正極端子１２Ｐに接続され、且つ負極バスバ１６Ｎを介して負極端子１２Ｎに接続されている。正極バスバ１６Ｐと正極端子１２Ｐとの接続、負極バスバ１６Ｎと負極端子１２Ｎとの接続については、ともに溶接が使用されている。

【0021】

なお、図１では、コンデンサ５から３つの正極バスバ１６Ｐ及び３つの負極バスバ１６Ｎが突出した構造が記載されているが、３つの正極バスバ１６Ｐ同士は同電位であり、３つの負極バスバ１６Ｎ同士も同電位である。このため、３つの正極バスバ１６Ｐが一体化された１つのバスバとして構成され、また３つの負極バスバ１６Ｎが一体化された１つのバスバとして構成されてもよい。

【0022】

３つの半導体モジュール１０の３つの出力端子１２Ａのそれぞれは、金属製のバスバ１８を介して三相コネクタ７に電気的に接続されている。出力端子１２Ａとバスバ１８との接続については溶接が使用されている。

【0023】

３つのバスバ１８のそれぞれを流れる電流は、配線保持体８によって保持された３つの電流センサ９のそれぞれによって検出されるようになっている。この場合、電流センサ９は、半導体モジュール１０にバスバ１８を介して電気的に接続された接続機器として構成されている。図２に示されるように、電流センサ９は、制御回路基板１９に接続されており、その検出情報が制御回路基板１９に伝送されるようになっている。

【0024】

制御回路基板１９は、半導体モジュール１０に供給された直流電力を交流電力に変換するために、この半導体モジュール１０の本体部１１に内蔵されているスイッチング素子１４のスイッチング動作（オンオフ動作）を制御するように構成されている。スイッチング素子１４として典型的には、ＩＧＢＴ（すなわち、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）、ＭＯＳＦＥＴ（すなわち、ＭＯＳ型電界効果トランジスタ）等の任意のスイッチング素子が使用される。

【0025】

コンデンサ５は、金属製のバスバ１７を介してＰＮコネクタ６に電気的に接続されている。バスバ１７は、正極バスバ１７Ｐと、負極バスバ１７Ｎと、に分類される。このため、コンデンサ５は、ＰＮコネクタ６との接続については、正極バスバ１７Ｐを介して正極端子（図示省略）に電気的に接続され、且つ負極バスバ１７Ｎを介して負極端子（図示省略）に電気的に接続されている。また、ＰＮコネクタ６は、２つのバスバ１６，１７及びコンデンサ５を介して半導体モジュール１０に電気的に接続された接続機器として構成されている。

【0026】

冷却器２０は、いずれも冷媒ｗが流れる複数（図１では６つ）の冷却管２３を有し、これら複数の冷却管２３がその積層方向である第１方向Ｘ（「積層方向Ｘ」ともいう。）に積層配置された積層型冷却器として構成されている。複数の冷却管２３のうちの互いに隣り合う２つの冷却管２３が対向空間Ｓを隔てて配置されている。この冷却器２０において、流入管２１を通じて流入した冷媒ｗは、複数の冷却管２３を第２方向Ｙに並列的に流れた後に合流し、流出管２２を通じて流出する。

【0027】

冷却用モジュール３０は、コンデンサ５及びＰＮコネクタ６のそれぞれを冷却器２０に熱伝導可能に接続する機能を有する。本実施形態では、第１接続機器であるコンデンサ５及び第２接続機器であるＰＮコネクタ６のそれぞれが冷却器２０を挟んでその両側のそれぞれに配置されている。また、冷却用モジュール３０は、コンデンサ５とＰＮコネクタ６との間に配置されている。

【0028】

図３及び図４に示されるように、この冷却用モジュール３０は、本体部３１と、コンデンサ５及びＰＮコネクタ６のそれぞれとの間で熱伝導可能な金属製の冷却バスバ３５と、冷却器２０に放熱するための放熱部３２と、電気絶縁体３３と、冷却バスバ３５と放熱部３２とを接続する接続端子３４と、を有する。

【0029】

本体部３１は、樹脂材料３１ａによって放熱部３２及び接続端子３４の一部が埋設された樹脂モールド部として構成されている。放熱部３２は、第１方向Ｘの両面が本体部３１から露出しており、この露出面が電気絶縁体３３によって被覆されている。このため、放熱部３２は、電気絶縁体３３を介して冷却器２０の冷却管２３に接するように構成されている。

【0030】

図１，図３に示されるように、冷却バスバ３５は、第１冷却バスバ３５Ｐと、第２冷却バスバ３５Ｎと、に分類される。一方で、接続端子３４は、本体部３１から半導体モジュール１０の２つのパワー端子１２と同方向に突出している。接続端子３４は、コンデンサ５寄りに配置され且つ第１冷却バスバ３５Ｐの一端部に接続された第１接続端子３４Ｐと、ＰＮコネクタ６寄りに配置され且つ第２冷却バスバ３５Ｎの一端部に接続された第２接続端子３４Ｎと、に分類される。

【0031】

なお、接続端子３４と冷却バスバ３５との接続構造として、半導体モジュール１０のパワー端子１２とバスバ１６，１８との接続構造と同一である溶接が使用されている。従って、第１接続端子３４Ｐが第１冷却バスバ３５Ｐの一端部に溶接によって接続され、第２接続端子３４Ｎが第２冷却バスバ３５Ｎの一端部に溶接によって接続されている。

【0032】

第１接続端子３４Ｐは、第１冷却バスバ３５Ｐを介してコンデンサ５に接続され、また第２接続端子３４Ｎは、第２冷却バスバ３５Ｎを介してＰＮコネクタ６に接続されている。この場合、第１冷却バスバ３５Ｐ及び第２冷却バスバ３５Ｎは、熱伝導経路を形成するとともに、コンデンサ５とＰＮコネクタ６との間の直流電流の通電経路を形成している。

【0033】

冷却用モジュール３０は、半導体モジュール１０の本体部１１と同一寸法の本体部３１を有する。この場合、冷却用モジュール３０は、複数の冷却管２３の積層方向である第１方向Ｘ（「積層方向Ｘ」ともいう。）について、半導体モジュール１０の本体部１１と同一厚み（対向空間Ｓの第１方向Ｘの寸法に相当する厚み）の本体部３１を有する。このため、互いに隣り合う２つの冷却管２３の対向空間Ｓを、冷却用モジュール３０を両側から挟み込むための空間に利用できる。

【0034】

図５に示されるように、半導体モジュール１０と、冷却用モジュール３０と、冷却器２０と、によって半導体積層ユニットが形成されている。この半導体積層ユニットにおいて、３つの半導体モジュール１０と複数の冷却管２３とが第１方向Ｘに交互に積層配置されている。また、特に図示しないものの、半導体モジュール１０は、本体部１１の放熱部１５（図２参照）が図４中の電気絶縁体３３と同様の電気絶縁体を介して冷却管２３に接するように構成されている。同様に、２つの冷却用モジュール３０と複数の冷却管２３とが第１方向Ｘに交互に積層配置されている。

【0035】

従って、各半導体モジュール１０は、対応する対向空間Ｓに配置されて２つの冷却管２３によって第１方向Ｘの両側面から挟み込まれている。この場合、５つの対向空間Ｓのうち第１方向Ｘに連続して配置された３つの対向空間Ｓのそれぞれに３つの半導体モジュール１０のそれぞれが配置されている。また、半導体モジュール１０と同様に、各冷却用モジュール３０も、対応する対向空間Ｓに配置されて２つの冷却管２３によって第１方向Ｘの両側面から挟み込まれている。この場合、５つの対向空間Ｓのうち半導体モジュール１０が配置される対向空間Ｓとは別に第１方向Ｘに連続して配置された２つの対向空間Ｓのそれぞれに２つの冷却用モジュール３０のそれぞれが配置されている。これにより、冷却器２０の冷却管２３は、半導体モジュール１０を冷却する本来の機能に加えて、冷却用モジュール３０を冷却する機能を有する。

【0036】

図６に示されるように、電力変換装置１のインバータ回路は、３相のレグを備える。すなわち、３相のレグは、電源３の正極側と負極側に互いに並列に接続されている。

【0037】

各レグは、互いに直列接続された上アームスイッチング素子１４ｕと下アームスイッチング素子１４ｄとによって形成されている。これらの上アームスイッチング素子１４ｕ及び下アームスイッチング素子１４ｄが、一つの半導体モジュール１０の本体部１１に内蔵されている。

【0038】

そして、各レグにおける、上アームスイッチング素子１４ｕと下アームスイッチング素子１４ｄとの接続点が、バスバ１８及び三相コネクタ７（図１参照）を介してモータ４の３つの電極に接続されている。また、各スイッチング素子１４には、フライホイールダイオードが逆並列接続されている。

【0039】

また、２つの冷却用モジュール３０の２つの放熱部３２は、電源３の正極側と負極側に互いに並列に接続されている。

【0040】

次に、上述の実施形態１の作用効果について説明する。

【0041】

上記の電力変換装置１において、冷却器２０は、電源３とモータ４との間の通電経路に設けられる半導体モジュール１０を冷却する機能を有する。また、冷却用モジュール３０は、半導体モジュール１０にバスバ１６，１７を介して電気的に接続されたコンデンサ５及びＰＮコネクタ６のそれぞれを冷却器２０に熱伝導可能に接続する。このとき、コンデンサ５及びＰＮコネクタ６はいずれも、冷却源である冷却器２０によって冷却された冷却用モジュール３０を用いて間接的に冷却される。即ち、コンデンサ５及びＰＮコネクタ６の熱は、冷却用モジュール３０の放熱部３２から冷却器２０に伝わって放熱される。従って、通電時にバスバ１６，１７が発熱したときでもこのバスバ１６，１７に電気的に接続されているコンデンサ５及びＰＮコネクタ６のそれぞれが高温になるのを防ぐことができる。とりわけ、接続機器であるコンデンサ５やＰＮコネクタ６の耐熱性が低い場合には、冷却用モジュール３０を使用することによって、これらの接続機器が受ける熱による影響を小さくできる。

【0042】

また、冷却器２０による冷却機能は、半導体モジュール１０の冷却のみならず、冷却用モジュール３０を介してコンデンサ５及びＰＮコネクタ６の冷却にも使用される。即ち、冷却器２０がコンデンサ５及びＰＮコネクタ６のための冷却に兼用されている。このため、コンデンサ５及びＰＮコネクタ６に専用の冷却器を設ける必要がなく、装置全体が大型になり車両搭載性が低下するのを防ぐことができる。

【0043】

従って、実施形態１によれば、半導体モジュール１０にバスバ１６，１７を介して電気的に接続されたコンデンサ５及びＰＮコネクタ６の冷却性能を装置の大型化を伴うことなく向上させることができる電力変換装置１を提供できる。

【0044】

上記の電力変換装置１において、冷却用モジュール３０の放熱部３２から冷却器２０の冷却管２３に熱が移動することによって放熱される。これにより、冷却用モジュール３０の第１冷却バスバ３５Ｐに接続されているコンデンサ５と、第２冷却バスバ３５Ｎに接続されているＰＮコネクタ６がともに冷却される。このような電力変換装置１によれば、コンデンサ５及びＰＮコネクタ６を冷却するための冷却用モジュール３０の構造を簡素化できる。

【0045】

上記の電力変換装置１によれば、ＰＮコネクタ６とコンデンサ５との間の直流電流の通電経路を形成するためのバスバを利用して、コンデンサ５及びＰＮコネクタ６を冷却するための冷却用モジュール３０の第１冷却バスバ３５Ｐ及び第２冷却バスバ３５Ｎを構築することができる。

【0046】

上記の電力変換装置１によれば、半導体モジュール１０のための冷却器２０を利用してコンデンサ５及びＰＮコネクタ６を冷却する冷却用モジュール３０を、コンデンサ５とＰＮコネクタ６との間に配置することによって、第１接続端子３４Ｐとコンデンサ５との間に延在する第１冷却バスバ３５Ｐのバスバ長さ、及び第２接続端子３４ＮとＰＮコネクタ６との間に延在する第２冷却バスバ３５Ｎのバスバ長さを短く抑えることが可能になる。

【0047】

上記の電力変換装置１によれば、冷却用モジュール３０の接続端子３４と冷却バスバ３５との接続構造を半導体モジュール１０のパワー端子１２とバスバ１６，１８との接続構造と同一にして合わせることによって、接続に関する製造設備が増えてコストが高くなるのを防ぐことができる。この接続構造として、特に溶接を使用することによって、接続に要する部品点数を少なくできる。

【0048】

上記の電力変換装置１によれば、積層型冷却器である冷却器２０の２つの冷却管２３で冷却用モジュール３０を挟み込む構造を採用することによって、冷却用モジュール３０の設置のために冷却器２０の冷却管２３の積層数を増やすことによって対応できる。この場合、冷却器２０の寸法を大幅に増やすことなく冷却用モジュール３０の設置に要するスペースを確保することが可能になる。

【0049】

上記の電力変換装置１によれば、冷却用モジュール３０の本体部３１を半導体モジュール１０の本体部１１と同一厚みに設定することによって、冷却器２０の複数の冷却管２３の対向空間Ｓの寸法を一定にすることができる。これにより、冷却器２０の構造が複雑になるのを防ぐことができる。

【0050】

以下、上記の実施形態１に関連する他の実施形態について図面を参照しつつ説明する。他の実施形態において、実施形態１の要素と同一の要素には同一の符号を付しており、当該同一の要素についての説明を省略する。

【0051】

（実施形態２）
図７及び図８に示されるように、実施形態２の電力変換装置１０１は、冷却用モジュール１３０の構造が実施形態１の電力変換装置１の冷却用モジュール３０と相違している。
その他の構成は、実施形態１と同様である。

【0052】

冷却用モジュール１３０は、冷却用モジュール３０と比較した場合、第１接続端子３４Ｐ及び第２接続端子３４Ｎを有する点、放熱部３２（図８参照）を有する点で構造が一致しており、第１冷却バスバ３５Ｐに相当するバスバを有していない点で構造が相違している。

【0053】

冷却用モジュール１３０の接続端子３４の一方である第２接続端子３４Ｎは、冷却バスバ３５の一端部に溶接によって接続されている。また、この冷却バスバ３５は、金属製のバスバ１８Ａによって半導体モジュール１０の出力側のバスバである３つのバスバ１８に接続されている。この場合、冷却用モジュール１３０は、冷却バスバ３５がバスバ１８，１８Ａに熱伝導可能に接続されており、従ってこれらのバスバ１８，１８Ａを介して接続機器としての電流センサ９に熱伝導可能に接続されるように構成されている。本構成の場合、冷却バスバ３５は通電経路を形成するものではなく、熱伝導経路のみを形成している。

【0054】

なお、この冷却用モジュール１３０では、実質的に第２接続端子３４Ｎのみが使用されるため、第１接続端子３４Ｐを省略することもできる。一方で、冷却用モジュール１３０と種々の接続機器との接続についての汎用性を考慮する必要がある場合には、第１接続端子３４Ｐと第２接続端子３４Ｎを有する冷却用モジュール１３０を使用するのが好ましい。

【0055】

実施形態２の電力変換装置１０１において、冷却用モジュール１３０は、冷却バスバ３５及びバスバ１８，１８Ａを介して電流センサ９との間で熱伝導可能である。これにより、半導体モジュール１０にバスバ１８を介して電気的に接続された電流センサ９の冷却性能を装置の大型化を伴うことなく向上させることができる電力変換装置１０１を提供できる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を奏する。

【0056】

なお、この実施形態２に特に関連する変更例として、バスバ１８Ａを３つのバスバ１８のうちの少なくとも１つに接続する構造や、冷却バスバ３５をバスバ１８に代えて或いは加えてバスバ１６及びバスバ１７の少なくとも一方に接続する構造を採用することもできる。

【0057】

本発明は、上述の典型的な実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の応用や変更が考えられる。例えば、上述の実施形態を応用した次の各形態を実施することもできる。

【0058】

上述の実施形態では、３つの半導体モジュール１０と２つの冷却用モジュール３０とを有する電力変換装置１，１０１について例示したが、半導体モジュール１０及び冷却用モジュール３０のそれぞれの数は例示的なものであり、必要に応じて適宜に変更可能である。この場合、半導体モジュール１０と冷却用モジュール３０の数に応じて、冷却器２０の冷却管２３の数を定めることができる。

【0059】

上述の実施形態では、冷却用モジュール３０の接続端子３４と冷却バスバ３５とを溶接によって接続する場合について例示したが、これに代えて、接続端子３４と冷却バスバ３５とをボルト締結によって接続する構造を採用することもできる。この場合、接続構造を合わせるために、半導体モジュール１０のパワー端子１２とバスバ１６，１８とをボルト締結によって接続する構造を採用するのが好ましい。

【0060】

上述の実施形態では、冷却器２０の２つの冷却管２３で冷却用モジュール３０を挟み込む構造について例示したが、これに代えて、冷却用モジュール３０を冷却器２０の外部に配置する構造を採用することもできる。

【0061】

冷却器２０の２つの冷却管２３で冷却用モジュール３０を挟み込む構造の場合、冷却用モジュール３０の本体部３１が第１方向Ｘについて半導体モジュール１０の本体部１１と同一厚みであれば、本体部３１の第２方向Ｙの寸法や第３方向Ｚの寸法が本体部１１のものと相違していてもよい。或いは、冷却用モジュール３０の本体部３１の第１方向Ｘの厚みが本体部１１の第１方向Ｘの厚みと異なる構造を採用することもできる。

【0062】

上述の実施形態では、半導体モジュール１０にバスバ１６，１７，１８を介して電気的に接続された接続機器としてコンデンサ５、ＰＮコネクタ６、電流センサ９について例示したが、この接続機器として、リアクトルなどの機器を採用することもできる。

【0063】

上述の実施形態では、半導体モジュール１０の両側面を２つの冷却管２３で挟み込んで冷却する積層型の冷却器２０について例示したが、冷却器はこの冷却器２０のみに限定されるものではない。例えば、この冷却器２０に代えて、半導体モジュール１０の片面を冷却する構造の冷却器を採用することもできる。

【0064】

上述の実施形態では、冷却器２０の５つの対向空間Ｓのうち連続した３つの対向空間Ｓのそれぞれに半導体モジュール１０が配置され、且つ連続した２つの対向空間Ｓのそれぞれに冷却用モジュール３０が配置される場合について例示したが、半導体モジュール１０及び冷却用モジュール３０が配置される対向空間Ｓはこれに限定されるものではなく、必要に応じて適宜に選択が可能である。

【0065】

例えば、半導体モジュール１０及び冷却用モジュール３０を５つの対向空間Ｓに交互に配置したり、５つの対向空間Ｓにランダムに配置したりすることもできる。また、１つの対向空間Ｓに半導体モジュール１０及び冷却用モジュール３０を横並びで配置することもできる。更には、半導体モジュール１０及び冷却用モジュール３０のいずれも配置されない空の対向空間Ｓを設けるようにしてもよい。

【0066】

上述の実施形態では、接続機器であるコンデンサ５とＰＮコネクタ６との間に冷却器２０及び冷却用モジュール３０が配置される場合について例示したが、これらの接続機器に対する冷却器２０及び冷却用モジュール３０のそれぞれの配置についてはこれに限定されるものではなく必要に応じて変更が可能である。

【符号の説明】

【0067】

１，１０１ 電力変換装置
３ 電源
４ モータ
５ コンデンサ（接続機器、第１接続機器）
６ ＰＮコネクタ（接続機器、第２接続機器）
９ 電流センサ（接続機器）
１０ 半導体モジュール
１１ 本体部
１２ パワー端子
１４ スイッチング素子
１６，１７，１８ バスバ
２０ 冷却器
２３ 冷却管
３０，１３０ 冷却用モジュール
３２ 放熱部
３１ 本体部
３４ 接続端子
３４Ｐ 第１接続端子
３４Ｎ 第２接続端子
３５ 冷却バスバ
３５Ｐ 第１冷却バスバ
３５Ｎ 第２冷却バスバ
Ｓ 対向空間
Ｘ 第１方向（積層方向）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】