JP2019161085A - 電力変換装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】正極側導電体、負極側導電体、出力側導電体および素子の駆動信号線のそれぞれに配線接続される部品の配置を簡素化し、配線接続を容易にする。【解決手段】電力変換装置は、ハイサイドアーム素子とローサイドアーム素子とを有する素子列と、ハイサイドアーム素子に電気的に接続される正極側導電体と、ローサイドアーム素子に電気的に接続される負極側導電体と、ハイサイドアーム素子とローサイドアーム素子とに電気的に接続される出力側導電体と、ハイサイドアーム素子を駆動制御するハイサイド駆動信号線と、ローサイドアーム素子を駆動制御するローサイド駆動信号線とを備え、正極側導電体および負極側導電体は、第１方向の一方の側に素子列から延びており、出力側導電体は、第１方向の一方の側とは反対側の他方の側に素子列から延びており、ハイサイド駆動信号線およびローサイド駆動信号線は、第１方向に交差する第２方向に素子列から延びている。【選択図】図１

Description

本発明は、電力変換装置に関する。
従来、半導体素子を配置する際に半導体素子を上下反転する工程を不要にする半導体装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された半導体装置では、第１半導体素子と第２半導体素子とが並列に配置されている。また、第１半導体素子の上面側の電極に電気的に接続された導電体の薄板部と、第２半導体素子の下面側の電極に電気的に接続された導電体の薄板部とを固着することによって、第１半導体素子の上面側の電極と、第２半導体素子の下面側の電極とが、電気的に接続されている。
特開２０１２−２３５０８１号公報
ところで、特許文献１に記載された半導体装置では、正極側導電体と負極側導電体と出力側導電体とが、第１半導体素子および第２半導体素子から第１方向の一方の側に延びている。また、第１半導体素子を駆動する制御電極端子（駆動信号線）と、第２半導体素子を駆動する制御電極端子（駆動信号線）とが、第１半導体素子および第２半導体素子から、第１方向の一方の側とは反対側の他方の側に延びている。
つまり、特許文献１に記載された半導体装置では、正極側導電体、負極側導電体、出力側導電体および制御電極端子（駆動信号線）を延ばす方向として、第１方向に交差する方向が用いられていない。
そのため、特許文献１に記載された半導体装置では、正極側導電体および負極側導電体に電気的に接続される部品、出力側導電体に電気的に接続される部品、および、制御電極端子（駆動信号線）に電気的に接続される部品が、集中的に配置されてしまう。
その結果、特許文献１に記載された半導体装置では、それらの部品を配置する工程が複雑化してしまう。詳細には、正極側導電体、負極側導電体、出力側導電体および制御電極端子（駆動信号線）と、上述した複数の部品とを配線接続する工程が複雑化してしまう。複雑な配線接続を実現しようとすると、配線接続部材が長くなってしまう。また、複雑な配線接続を実現しようとすると、省スペース性が低下してしまう。
上述した問題点に鑑み、本発明は、正極側導電体、負極側導電体、出力側導電体および素子の駆動信号線のそれぞれに配線接続される部品の配置を簡素化し、正極側導電体、負極側導電体、出力側導電体および素子の駆動信号線と部品との配線接続を容易に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。
（１）本発明の一態様に係る電力変換装置は、ハイサイドアーム素子とローサイドアーム素子とを有する素子列と、前記ハイサイドアーム素子に電気的に接続される正極側導電体と、前記ローサイドアーム素子に電気的に接続される負極側導電体と、前記ハイサイドアーム素子と前記ローサイドアーム素子とに電気的に接続される出力側導電体と、前記ハイサイドアーム素子を駆動制御する制御信号を伝達するハイサイド駆動信号線と、前記ローサイドアーム素子を駆動制御する制御信号を伝達するローサイド駆動信号線とを備え、前記正極側導電体および前記負極側導電体は、第１方向の一方の側に前記素子列から延びており、前記出力側導電体は、前記第１方向の前記一方の側とは反対側の他方の側に前記素子列から延びており、前記ハイサイド駆動信号線および前記ローサイド駆動信号線は、前記第１方向に交差する第２方向に前記素子列から延びている。
（２）上記（１）に記載の電力変換装置は、第１基板と第２基板とを更に備え、前記第１基板は、前記ハイサイドアーム素子の一方の面の電極に対向して配置される第１導電層と、前記ローサイドアーム素子の一方の面の電極に対向して配置される第２導電層と、前記第１導電層および前記第２導電層に接続される第１電気絶縁層と、前記第１電気絶縁層を隔てて前記第１導電層および前記第２導電層の反対側に配置される第３導電層と、前記第３導電層を隔てて前記第１電気絶縁層の反対側に配置される第２電気絶縁層とを備え、前記第２基板は、前記ハイサイドアーム素子の他方の面の電極に対向して配置される第４導電層と、前記ローサイドアーム素子の他方の面の電極に対向して配置される第５導電層と、前記第４導電層および前記第５導電層に接続される第３電気絶縁層とを備え、前記正極側導電体および前記負極側導電体の一方は、前記第１導電層および前記第２導電層のいずれか一方に接続されて、前記第１方向の前記一方の側に延びており、前記正極側導電体および前記負極側導電体の他方は、前記第３導電層に接続されて、前記第１方向の前記一方の側に延びており、前記出力側導電体は、前記第２導電層に接続されて、前記第１方向の前記他方の側に延びている。
（３）上記（２）に記載の電力変換装置では、前記第４導電層と前記第２導電層とが電気的に接続され、前記第５導電層と前記第３導電層とが電気的に接続されている。
（４）上記（２）または（３）に記載の電力変換装置では、前記第１基板は、導電性材料によって構成される第１熱伝導部を備え、前記第１熱伝導部は、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、前記第２基板は、導電性材料によって構成される第２熱伝導部を備え、前記第２熱伝導部は、前記第３電気絶縁層を隔てて前記第４導電層および前記第５導電層の反対側に配置されている。
（５）本発明の一態様に係る電力変換装置は、ハイサイドアーム素子とローサイドアーム素子とを有する素子列と、前記ハイサイドアーム素子に電気的に接続される正極側導電体と、前記ローサイドアーム素子に電気的に接続される負極側導電体と、前記ハイサイドアーム素子と前記ローサイドアーム素子とに電気的に接続される出力側導電体と、第１基板と、第２基板とを備え、前記第１基板は、前記ハイサイドアーム素子の一方の面の電極に対向して配置される第１導電層と、前記ローサイドアーム素子の一方の面の電極に対向して配置される第２導電層と、前記第１導電層および前記第２導電層に接続される第１電気絶縁層と、前記第１電気絶縁層を隔てて前記第１導電層および前記第２導電層の反対側に配置される第３導電層と、前記第３導電層を隔てて前記第１電気絶縁層の反対側に配置される第２電気絶縁層とを備え、前記第２基板は、前記ハイサイドアーム素子の他方の面の電極に対向して配置される第４導電層と、前記ローサイドアーム素子の他方の面の電極に対向して配置される第５導電層と、前記第４導電層および前記第５導電層に接続される第３電気絶縁層とを備え、前記正極側導電体および前記負極側導電体の一方は、前記第１導電層および前記第２導電層のいずれか一方に接続され、前記正極側導電体および前記負極側導電体の他方は、前記第３導電層に接続されている。
上記（１）に記載の電力変換装置では、正極側導電体および負極側導電体が素子列から延びている向きと、出力側導電体が素子列から延びている向きと、ハイサイド駆動信号線およびローサイド駆動信号線が素子列から延びている向きとが互いに異なる。
そのため、上記（１）に記載の電力変換装置では、正極側導電体および負極側導電体に配線接続される部品、出力側導電体に配線接続される部品、および、ハイサイド駆動信号線およびローサイド駆動信号線に配線接続される部品の配置を簡素化することができ、それらの部品への配線接続部材の長さを抑制することができ、省スペース性を向上させることができる。
上記（２）に記載の電力変換装置では、第１基板が第１電気絶縁層と第２電気絶縁層とを備えている。
そのため、上記（２）に記載の電力変換装置では、正極側導電体および負極側導電体が第１方向の一方の側に延びており、出力側導電体が第１方向の他方の側に延びており、ハイサイド駆動信号線およびローサイド駆動信号線が第１方向に交差する第２方向に延びている構成を実現することができる。
上記（３）に記載の電力変換装置では、第２基板の第４導電層と第１基板の第２導電層とが電気的に接続されている。
そのため、上記（３）に記載の電力変換装置では、ハイサイドアーム素子とローサイドアーム素子とが電気的に接続されている素子列の構成を実現することができる。
上記（３）に記載の電力変換装置では、第２基板の第５導電層と第１基板の第３導電層とが電気的に接続されている。
そのため、上記（３）に記載の電力変換装置では、ハイサイドアーム素子およびローサイドアーム素子と干渉することなく、負極側導電体を正極側導電体と同じ向きに延ばすことができる。
上記（４）に記載の電力変換装置では、第１基板が、導電性材料によって構成される第１熱伝導部を備え、第２基板が、導電性材料によって構成される第２熱伝導部を備えている。
そのため、上記（４）に記載の電力変換装置では、第１熱伝導部および第２熱伝導部が備えられていない場合よりも、ハイサイドアーム素子およびローサイドアーム素子の冷却性能を向上させることができる。
上記（５）に記載の電力変換装置では、第１基板が第１電気絶縁層と第２電気絶縁層とを備えている。
そのため、上記（５）に記載の電力変換装置では、正極側導電体および負極側導電体が第１方向の一方の側に延びており、出力側導電体が第１方向の他方の側に延びており、ハイサイド駆動信号線およびローサイド駆動信号線が第１方向に交差する第２方向に延びている構成を実現することができる。
その構成を実現する場合に、上記（５）に記載の電力変換装置では、正極側導電体および負極側導電体に配線接続される部品、出力側導電体に配線接続される部品、および、ハイサイド駆動信号線およびローサイド駆動信号線に配線接続される部品の配置を簡素化することができ、それらの部品への配線接続部材の長さを抑制することができ、省スペース性を向上させることができる。
第１実施形態の電力変換装置の一例を示す図である。 図１（Ｂ）中のハイサイドアーム素子、ローサイドアーム素子のみを抽出して示した図である。 図１（Ｂ）中の上側の基板のみを抽出して示した図である。 図１に示す下側の基板の斜視図である。 図１に示す下側の基板および放熱部の正面図である。 第２実施形態の電力変換装置の一例を示す図である。 図６に示す基板の部品図である。 正極側導電体から出力側導電体への電流経路を説明するための図である。 出力側導電体から負極側導電体への電流経路を説明するための図である。 第１および第２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。
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。
＜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（Ａ）は基板ＳＢ、スペーサＳＰＵＨ、ＳＰＵＬを透視して見た第１実施形態の電力変換装置１の平面図である。図１（Ｂ）は第１実施形態の電力変換装置１の正面図である。図２は図１（Ｂ）中のハイサイドアーム素子ＵＨ、ローサイドアーム素子ＵＬのみを抽出して示した図である。図３は図１（Ｂ）中の基板ＳＢのみを抽出して示した図である。図４は図１に示す基板ＳＡの斜視図である。図５は図１に示す基板ＳＡおよび放熱部ＷＪの正面図である。
図１〜図５に示す例では、電力変換装置１が、ハイサイドアーム素子ＵＨと、ハイサイドアーム素子ＵＨに逆並列に接続されたフライホイールダイオードＤＵＨと、ローサイドアーム素子ＵＬと、ローサイドアーム素子ＵＬに逆並列に接続されたフライホイールダイオードＤＵＬと、基板ＳＡと、基板ＳＢと、ハイサイド駆動信号線ＳＨと、ローサイド駆動信号線ＳＬと、スペーサＳＰＵＨと、スペーサＳＰＵＬと、接続部ＣＯと、接続部ＣＮ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、放熱部ＷＪとを備えている。
ハイサイドアーム素子ＵＨおよびローサイドアーム素子ＵＬのそれぞれは、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semi-conductor Field Effect Transistor）等のようなスイッチング素子である。
１相分のハイサイドアーム素子ＵＨが、並列接続された複数のスイッチング素子によって構成されてもよい。同様に、１相分のローサイドアーム素子ＵＬが、並列接続された複数のスイッチング素子によって構成されてもよい。
図２に示すように、ハイサイドアーム素子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。ハイサイドアーム素子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。ローサイドアーム素子ＵＬの一方（図２の下側）の面ＵＬＡには、電極ＵＬＡ１が配置されている。ローサイドアーム素子ＵＬの他方（図２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。素子列ＵＨＬは、ハイサイドアーム素子ＵＨとローサイドアーム素子ＵＬとによって構成される。つまり、素子列ＵＨＬは、ハイサイドアーム素子ＵＨとローサイドアーム素子ＵＬとを有する。
図１〜図５に示す例では、素子列ＵＨＬを構成するハイサイドアーム素子ＵＨとローサイドアーム素子ＵＬとが、図１（Ａ）の左右方向（つまり、正極側導電体ＰＩ、負極側導電体ＮＩおよび出力側導電体５１が延びている方向）に配列されている。
図３に示すように、基板ＳＢは、ハイサイドアーム素子ＵＨの電極ＵＨＢ１に対向して配置される導電層ＳＢ１と、ローサイドアーム素子ＵＬの電極ＵＬＢ１に対向して配置される導電層ＳＢ２と、導電層ＳＢ１および導電層ＳＢ２に接続される電気絶縁層ＳＢ３と、電気絶縁層ＳＢ３を隔てて導電層ＳＢ１および導電層ＳＢ２の反対側に配置される熱伝導部ＳＢ４とを備えている。熱伝導部ＳＢ４は、導電性材料によって構成されている。
図１（Ｂ）に示すように、ハイサイドアーム素子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。ローサイドアーム素子ＵＬの電極ＵＬＢ１と、基板ＳＢの導電層ＳＢ２との間には、スペーサＳＰＵＬが配置されている。
図１〜図５に示す例では、ハイサイドアーム素子ＵＨのゲート電極（図示せず）が、例えばボンディングワイヤ（図示せず）などを介してハイサイド駆動信号線ＳＨに電気的に接続されている。ハイサイドアーム素子ＵＨの電極ＵＨＢ１は、スペーサＳＰＵＨを介して基板ＳＢの導電層ＳＢ１に電気的に接続されている。
ローサイドアーム素子ＵＬのゲート電極（図示せず）は、例えばボンディングワイヤ（図示せず）などを介してローサイド駆動信号線ＳＬに電気的に接続されている。ローサイドアーム素子ＵＬの電極ＵＬＢ１は、スペーサＳＰＵＬを介して基板ＳＢの導電層ＳＢ２に電気的に接続されている。
ハイサイド駆動信号線ＳＨおよびローサイド駆動信号線ＳＬは、図１（Ａ）の上下方向（つまり、左右方向に交差する方向）の上向きに素子列ＵＨＬから延びており、ゲートドライブユニット２９（Ｇ／Ｄ ＶＣＵ ＥＣＵ）（図１０参照）に配線接続されている。
つまり、ハイサイド駆動信号線ＳＨは、ハイサイドアーム素子ＵＨを駆動制御する制御信号を伝達する。ローサイド駆動信号線ＳＬは、ローサイドアーム素子ＵＬを駆動制御する制御信号を伝達する。
図４および図５に示すように、基板ＳＡは、導電層ＳＡ１と、導電層ＳＡ２と、電気絶縁層ＳＡ３と、導電層ＳＡ４と、電気絶縁層ＳＡ５と、熱伝導部ＳＡ６とを備えている。導電層ＳＡ１は、ハイサイドアーム素子ＵＨの電極ＵＨＡ１に対向して配置されている。導電層ＳＡ２は、ローサイドアーム素子ＵＬの電極ＵＬＡ１に対向して配置されている。電気絶縁層ＳＡ３は、導電層ＳＡ１および導電層ＳＡ２に接続されている。導電層ＳＡ４は、電気絶縁層ＳＡ３を隔てて導電層ＳＡ１および導電層ＳＡ２の反対側に配置されている。電気絶縁層ＳＡ５は、導電層ＳＡ４を隔てて電気絶縁層ＳＡ３の反対側に配置されている。熱伝導部ＳＡ６は、電気絶縁層ＳＡ５を隔てて導電層ＳＡ４の反対側に配置されており、導電性材料によって構成されている。熱伝導部ＳＡ６は、放熱部ＷＪに接続されている。
図１〜図５に示す例では、ハイサイドアーム素子ＵＨの電極ＵＨＡ１が、基板ＳＡの導電層ＳＡ１に電気的に接続されている。ローサイドアーム素子ＵＬの電極ＵＬＡ１は、基板ＳＡの導電層ＳＡ２に電気的に接続されている。
図１（Ａ）に示すように、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。つまり、正極側導電体ＰＩは、ハイサイドアーム素子ＵＨの電極ＵＨＡ１に電気的に接続されている。詳細には、正極側導電体ＰＩが、図１（Ａ）の左右方向の左向きに素子列ＵＨＬから延びており、コンデンサユニット２３（図１０参照）の正極バスバー５０ｐ（図１０参照）に配線接続されている。
図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように、ハイサイドアーム素子ＵＨの電極ＵＨＢ１に電気的に接続されている基板ＳＢの導電層ＳＢ１は、接続部ＣＯを介して基板ＳＡの導電層ＳＡ２に電気的に接続されている。基板ＳＡの導電層ＳＡ２には、出力側導電体５１が電気的に接続されている。また、基板ＳＡの導電層ＳＡ２には、ローサイドアーム素子ＵＬの電極ＵＬＡ１が電気的に接続されている。つまり、出力側導電体５１は、ハイサイドアーム素子ＵＨの電極ＵＨＢ１と、ローサイドアーム素子ＵＬの電極ＵＬＡ１とに電気的に接続されている。詳細には、出力側導電体５１が、図１（Ａ）の左右方向の右向きに素子列ＵＨＬから延びており、モータ１２（図１０参照）に接続される３相コネクタ１ｂ（図１０参照）に配線接続されている。
図１に示す例では、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、ハイサイドアーム素子ＵＨの電極ＵＨＡ１（図２参照）から電極ＵＨＢ１（図２参照）に流れ、次いで、基板ＳＢの導電層ＳＢ１（図３参照）から接続部ＣＯに流れ、次いで、基板ＳＡの導電層ＳＡ２から出力側導電体５１に流れる。
出力側導電体５１から基板ＳＡの導電層ＳＡ２に流れる電流は、次いで、ローサイドアーム素子ＵＬの電極ＵＬＡ１（図２参照）から電極ＵＬＢ１（図２参照）に流れ、次いで、基板ＳＢの導電層ＳＢ２（図３参照）から接続部ＣＮに流れ、次いで、基板ＳＡの導電層ＳＡ４から負極側導電体ＮＩに流れる。
他の例では、正極側導電体ＰＩの位置と負極側導電体ＮＩの位置とを入れ替えるとともに、ハイサイドアーム素子ＵＨの位置とローサイドアーム素子ＵＬの位置とを入れ替えて構成する（つまり、正極側導電体ＰＩを導電層ＳＡ４に接続する）ことも可能である。
図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように、ローサイドアーム素子ＵＬの電極ＵＬＢ１に電気的に接続されている基板ＳＢの導電層ＳＢ２は、接続部ＣＮを介して基板ＳＡの導電層ＳＡ４に電気的に接続されている。基板ＳＡの導電層ＳＡ４には、負極側導電体ＮＩが電気的に接続されている。つまり、負極側導電体ＮＩは、ローサイドアーム素子ＵＬの電極ＵＬＢ１に電気的に接続されている。詳細には、負極側導電体ＮＩが、図１（Ａ）の左右方向の左向きに素子列ＵＨＬから延びており、コンデンサユニット２３（図１０参照）の負極バスバー５０ｎ（図１０参照）に配線接続されている。
つまり、図１（Ｂ）および図５に示すように、負極側導電体ＮＩに電気的に接続される導電層ＳＡ４が、ハイサイドアーム素子ＵＨおよびローサイドアーム素子ＵＬから放熱部ＷＪへの放熱経路（図１（Ｂ）および図５の上側から下側に延びている放熱経路）の途中に配置され、省スペース性が向上させられている。
第１実施形態の電力変換装置１では、図１（Ａ）に示すように、正極側導電体ＰＩおよび負極側導電体ＮＩが素子列ＵＨＬから延びている向き（図１（Ａ）の左向き）と、出力側導電体５１が素子列ＵＬから延びている向き（図１（Ａ）の右向き）と、ハイサイド駆動信号線ＳＨおよびローサイド駆動信号線ＳＬが素子列ＵＨＬから延びている向き（図１（Ａ）の上向き）とが互いに異なる。
そのため、第１実施形態の電力変換装置１では、正極側導電体ＰＩおよび負極側導電体ＮＩに配線接続されるコンデンサユニット２３（図１０参照）、出力側導電体５１に配線接続される３相コネクタ１ｂ（図１０参照）、および、ハイサイド駆動信号線ＳＨおよびローサイド駆動信号線ＳＬに配線接続されるゲートドライブユニット２９（図１０参照）の配置を簡素化することができ、それらへの配線接続部材の長さを抑制することができ、省スペース性を向上させることができる。
また、第１実施形態の電力変換装置１では、正極側導電体ＰＩおよび負極側導電体ＮＩと、出力側導電体５１とをそれぞれ配線接続するために複雑なバスバー構造が必要になるおそれを抑制することができ、正極側導電体ＰＩおよび負極側導電体ＮＩに対するコンデンサユニット２３の配線接続、および、出力側導電体５１に対する３相コネクタ１ｂの配線接続を容易にすることができる。
また、第１実施形態の電力変換装置１では、図５に示すように、基板ＳＡが電気絶縁層ＳＡ３と電気絶縁層ＳＡ５とを備えている。
そのため、第１実施形態の電力変換装置１では、正極側導電体ＰＩおよび負極側導電体ＮＩが図１（Ａ）の左向きに延びており、出力側導電体５１が図１（Ａ）の右向きに延びており、ハイサイド駆動信号線ＳＨおよびローサイド駆動信号線ＳＬが図１（Ａ）の上向きに延びている構成を実現することができる。
詳細には、第１実施形態の電力変換装置１では、図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように、基板ＳＢの導電層ＳＢ１と基板ＳＡの導電層ＳＡ２とが、接続部ＣＯを介して電気的に接続されている。そのため、第１実施形態の電力変換装置１では、ハイサイドアーム素子ＵＨとローサイドアーム素子ＵＬとが電気的に接続されている素子列ＵＨＬの構成を実現することができる。
また、第１実施形態の電力変換装置１では、基板ＳＢの導電層ＳＢ２と基板ＳＡの導電層ＳＡ４とが、接続部ＣＮを介して電気的に接続されている。そのため、第１実施形態の電力変換装置１では、ハイサイドアーム素子ＵＨおよびローサイドアーム素子ＵＬと干渉することなく、負極側導電体ＮＩを正極側導電体ＰＩと同じ向き（図１（Ａ）の左向き）に延ばすことができる。
第１実施形態の電力変換装置１では、図５に示すように、基板ＳＡが、導電性材料によって構成される熱伝導部ＳＡ６を備えている。また、図１（Ｂ）および図３に示すように、基板ＳＢが、導電性材料によって構成される熱伝導部ＳＢ４を備えている。
そのため、第１実施形態の電力変換装置１では、熱伝導部ＳＡ６および熱伝導部ＳＢ４が備えられていない場合よりも、ハイサイドアーム素子ＵＨおよびローサイドアーム素子ＵＬの冷却性能を向上させることができる。
換言すれば、第１実施形態の電力変換装置１では、基板ＳＡが、図５の上下方向に５つの層を有する。詳細には、最も上の層が導電層ＳＡ１および導電層ＳＡ２であり、上から２番目の層が電気絶縁層ＳＡ３であり、上から３番目の層が導電層ＳＡ４であり、上から４番目の層が電気絶縁層ＳＡ５であり、最も下の層が熱伝導部ＳＡ５である。
この基板ＳＡを用いることにより、第１実施形態の電力変換装置１では、正極側導電体ＰＩおよび負極側導電体ＮＩが延びている向きと、出力側導電体５１が延びている向きとを異ならせることができる。その結果、正極側導電体ＰＩおよび負極側導電体ＮＩに対するコンデンサユニット２３（図１０参照）の配線接続、および、出力側導電体５１に対する３相コネクタ１ｂ（図１０参照）の配線接続を、小さいスペースで行うことができる。
また、負極側導電体ＮＩに電気的に接続される導電層ＳＡ４が、ハイサイドアーム素子ＵＨおよびローサイドアーム素子ＵＬと放熱部ＷＪとによって挟まれ、ハイサイドアーム素子ＵＨおよびローサイドアーム素子ＵＬから放熱部ＷＪへの放熱経路上に配置されている。そのため、小さいスペースでの回路の形成が可能となる。
第１実施形態の電力変換装置１では、図１（Ａ）に示すように、正極側導電体ＰＩおよび負極側導電体ＮＩに対する電気的な接続が、長方形の基板ＳＡの左辺で行われ、出力側導電体５１に対する電気的な接続が、基板ＳＡの右辺で行われ、ハイサイド駆動信号線ＳＨおよびローサイド駆動信号線ＳＬに対する電気的な接続が、基板ＳＡの上辺で行われる。
そのため、第１実施形態の電力変換装置１では、基板とモータの経路とが干渉するおそれ、駆動信号にノイズが含まれてしまうおそれ、および、ハイサイド駆動信号線とローサイド駆動信号線とが異なる向きに延びることに伴って、１枚基板で制御ができず、ハイサイドアームとローサイドアームとで制御タイミングがとりづらくなるおそれを抑制することができる。
第１実施形態の電力変換装置１では、コンデンサユニット２３、３相コネクタ１ｂおよびゲートドライブユニット２９に対する配線接続を最短距離で行うことができ、コンデンサユニット２３、３相コネクタ１ｂおよびゲートドライブユニット２９に対する配線接続を簡潔な構造で行うことができる。つまり、第１実施形態の電力変換装置１では、コンデンサユニット２３、３相コネクタ１ｂおよびゲートドライブユニット２９を電力変換装置１の周囲に配置しやすくすることができる。
また、第１実施形態の電力変換装置１では、図５に示すように、基板ＳＡの導電層ＳＡ４の右端部が、電気絶縁層ＳＡ３、ＳＡ５の右端部よりも右側に突出し、露出している。導電層ＳＡ４の露出している右端部は、接続部ＣＮとの電気的な接続に用いられる。
また、基板ＳＡの導電層ＳＡ４の左端部は、電気絶縁層ＳＡ３、ＳＡ５の左端部よりも左側に突出し、露出している。導電層ＳＡ４の露出している左端部は、負極側導電体ＮＩとの電気的な接続に用いられる。
第１実施形態の電力変換装置１では、図５に示すように、基板ＳＡが複数の電気絶縁層ＳＡ３、ＳＡ５を有する。電気絶縁層ＳＡ３と電気絶縁層ＳＡ５との間には、回路を構成する導電層ＳＡ４が組み込まれる。そのため、上述したように、正極側導電体ＰＩおよび負極側導電体ＮＩに対する電気的な接続が、長方形の基板ＳＡの左辺で行われる。また、出力側導電体５１に対する電気的な接続が、基板ＳＡの左辺に対向する右辺で行われる。ハイサイド駆動信号線ＳＨおよびローサイド駆動信号線ＳＬに対する電気的な接続が、基板ＳＡの左辺でも右辺でもない上辺でまとめて行われる。
上述したように、正極側導電体ＰＩおよび負極側導電体ＮＩは、コンデンサユニット２３に配線接続され、出力側導電体５１は、３相コネクタ１ｂに配線接続されている。ゲートドライブユニット２９を構成する回路基板は、電力変換装置１の基板ＳＡ、ＳＢに対して直交する面内であって、電力変換装置１の基板ＳＡよりも図５の上側または下側に配置される。その結果、電力変換装置１からコンデンサユニット２３への配線接続、電力変換装置１から３相コネクタ１ｂへの配線接続、および、電力変換装置１からゲートドライブユニット２９への配線接続を短距離でまとめることができる。
＜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。
図６は第２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は基板ＳＢ、スペーサＳＰＵＨ、ＳＰＵＬを透視して見た第２実施形態の電力変換装置１の平面図である。図７は図６に示す基板ＳＡの部品図である。詳細には、図７（Ａ）は基板ＳＡの平面図、図７（Ｂ）は基板ＳＡの正面図である。図８は正極側導電体ＰＩから出力側導電体５１への電流経路を説明するための図である。図９は出力側導電体５１から負極側導電体ＮＩへの電流経路を説明するための図である。
第１実施形態の電力変換装置１では、図５に示すように、基板ＳＡの導電層ＳＡ４の右端部が、電気絶縁層ＳＡ３、ＳＡ５の右端部よりも右側に突出し、露出している。基板ＳＡの導電層ＳＡ４の左端部は、電気絶縁層ＳＡ３、ＳＡ５の左端部よりも左側に突出し、露出している。
第２実施形態の電力変換装置１では、図７（Ｂ）に示すように、基板ＳＡの導電層ＳＡ４の右端部と、電気絶縁層ＳＡ３、ＳＡ５の右端部とが、図７（Ｂ）の左右方向の同一位置に配置されている。基板ＳＡの導電層ＳＡ４の左端部と、電気絶縁層ＳＡ３、ＳＡ５の左端部とは、図７（Ｂ）の左右方向の同一位置に配置されている。
第２実施形態の電力変換装置１では、図６および図７（Ａ）に示すように、導電層ＳＡ４と接続部ＣＮとの電気的な接続を行うために、電気絶縁層ＳＡ３のうちの図６および図７（Ａ）の左右方向の中央部が切り欠かれ、導電層ＳＡ４のうちの図６および図７（Ａ）の左右方向の中央部が露出させられている。また、導電層ＳＡ４と負極側導電体ＮＩとの電気的な接続を行うために、電気絶縁層ＳＡ３のうちの図６および図７（Ａ）の左右方向の左端部が切り欠かれ、導電層ＳＡ４うちの図６および図７（Ａ）の左右方向の左端部が露出させられている。
つまり、第２実施形態の電力変換装置１では、基板ＳＡの幅寸法（図７（Ａ）および図７（Ｂ）の左右方向寸法）が、第１実施形態の電力変換装置１よりも小型化されている。それに伴って、第２実施形態の電力変換装置１では、電力変換装置１の全体の幅寸法（図６の左右方向寸法）が、第１実施形態の電力変換装置１よりも小型化されている。
図８に示すように、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、ハイサイドアーム素子ＵＨの電極ＵＨＡ１（図２参照）から電極ＵＨＢ１（図２参照）に流れ、次いで、基板ＳＢの導電層ＳＢ１から接続部ＣＯに流れ、次いで、基板ＳＡの導電層ＳＡ２から出力側導電体５１に流れる。
図９に示すように、出力側導電体５１から基板ＳＡの導電層ＳＡ２に流れる電流は、次いで、ローサイドアーム素子ＵＬの電極ＵＬＡ１（図２参照）から電極ＵＬＢ１（図２参照）に流れ、次いで、基板ＳＢの導電層ＳＢ２から接続部ＣＮに流れ、次いで、基板ＳＡの導電層ＳＡ４から負極側導電体ＮＩに流れる。
図８および図９では、基板ＳＢの熱伝導部ＳＢ４の図示が省略されており、基板ＳＢの電気絶縁層ＳＢ３を透視して、基板ＳＢの導電層ＳＢ１の輪郭、および、基板ＳＢの導電層ＳＢ２の輪郭が示されている。
他の例では、正極側導電体ＰＩの位置と負極側導電体ＮＩの位置とを入れ替えるとともに、ハイサイドアーム素子ＵＨの位置とローサイドアーム素子ＵＬの位置とを入れ替えて構成する（つまり、正極側導電体ＰＩを導電層ＳＡ４に接続する）ことも可能である。
＜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１０は第１および第２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。
第１または第２実施形態の電力変換装置１が図１０に示す例に適用される場合には、７個の第１または第２実施形態の電力変換装置１が図１０に示す車両１０に用いられる。
図１０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。
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。
図１０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。
７個の第１または第２実施形態の電力変換装置１が、図１０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１または第２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つ目の第１または第２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つ目の第１または第２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つ目の第１または第２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。
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。
７個の第１または第２実施形態の電力変換装置１が、図１０に示す車両１０に用いられる場合には、第２電力変換回路部３２が、３個の第１または第２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つ目の第１または第２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。２つ目の第１または第２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。３つ目の第１または第２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。
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。
図１０に示す例では、第１電力変換回路部３１のＵ相ハイサイドアーム素子ＵＨ、Ｖ相ハイサイドアーム素子ＶＨ、Ｗ相ハイサイドアーム素子ＷＨ、および、第２電力変換回路部３２のＵ相ハイサイドアーム素子ＵＨ、Ｖ相ハイサイドアーム素子ＶＨ、Ｗ相ハイサイドアーム素子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相ローサイドアーム素子ＵＬ、Ｖ相ローサイドアーム素子ＶＬ、Ｗ相ローサイドアーム素子ＷＬ、および、第２電力変換回路部３２のＵ相ローサイドアーム素子ＵＬ、Ｖ相ローサイドアーム素子ＶＬ、Ｗ相ローサイドアーム素子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。
図１０に示す例では、第１電力変換回路部３１のＵ相ハイサイドアーム素子ＵＨとＵ相ローサイドアーム素子ＵＬとの接続点ＴＩと、Ｖ相ハイサイドアーム素子ＶＨとＶ相ローサイドアーム素子ＶＬとの接続点ＴＩと、Ｗ相ハイサイドアーム素子ＷＨとＷ相ローサイドアーム素子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相ハイサイドアーム素子ＵＨとＵ相ローサイドアーム素子ＵＬとの接続点ＴＩと、Ｖ相ハイサイドアーム素子ＶＨとＶ相ローサイドアーム素子ＶＬとの接続点ＴＩと、Ｗ相ハイサイドアーム素子ＷＨとＷ相ローサイドアーム素子ＷＬとの接続点ＴＩとは、出力側導電体５２に接続されている。
図１０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。
図１０に示す例では、第１電力変換回路部３１のハイサイドアーム素子ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、および、ローサイドアーム素子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のハイサイドアーム素子ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、および、ローサイドアーム素子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。
図１０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のハイサイドアーム素子ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、および、ローサイドアーム素子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のハイサイドアーム素子ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、および、ローサイドアーム素子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のハイサイドアーム素子ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、および、ローサイドアーム素子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。
７個の第１または第２実施形態の電力変換装置１が、図１０に示す車両１０に用いられる場合には、第３電力変換回路部３３のハイサイドアーム素子Ｓ１およびローサイドアーム素子Ｓ２が、１個の第１または第２実施形態の電力変換装置１のハイサイドアーム素子ＵＨおよびローサイドアーム素子ＵＬによって構成される。
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相分のハイサイドアーム素子Ｓ１と、ローサイドアーム素子Ｓ２とを備えている。
ハイサイドアーム素子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。ローサイドアーム素子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。ハイサイドアーム素子Ｓ１の負極側の電極は、ローサイドアーム素子Ｓ２の正極側の電極に電気的に接続されている。ハイサイドアーム素子Ｓ１と、ローサイドアーム素子Ｓ２とは、フライホイールダイオードを備えている。
第３電力変換回路部３３のハイサイドアーム素子Ｓ１とローサイドアーム素子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。
第３電力変換回路部３３は、ゲートドライブユニット２９からハイサイドアーム素子Ｓ１のゲート電極とローサイドアーム素子Ｓ２のゲート電極とに入力されるゲート信号に基づき、ハイサイドアーム素子Ｓ１とローサイドアーム素子Ｓ２とのオン（導通）／オフ（遮断）を切り替える。
第３電力変換回路部３３は、昇圧時において、ローサイドアーム素子Ｓ２がオン（導通）及びハイサイドアーム素子Ｓ１がオフ（遮断）に設定される第１状態と、ローサイドアーム素子Ｓ２がオフ（遮断）及びハイサイドアーム素子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、ローサイドアーム素子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。
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、ハイサイドアーム素子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。
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の回生時におけるハイサイドアーム素子Ｓ１及びローサイドアーム素子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のハイサイドアーム素子ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、および、ローサイドアーム素子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の昇圧時におけるハイサイドアーム素子Ｓ１及びローサイドアーム素子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。
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。
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、ハイサイドアーム素子Ｓ１及びローサイドアーム素子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。
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のハイサイドアーム素子ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、および、ローサイドアーム素子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。
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のハイサイドアーム素子ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、および、ローサイドアーム素子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のハイサイドアーム素子Ｓ１及びローサイドアーム素子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、ハイサイドアーム素子Ｓ１及びローサイドアーム素子Ｓ２の比率である。
図１０に示す例では、第１または第２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または第２実施形態の電力変換装置１を適用してもよい。
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。
１…電力変換装置、ＵＨ…ハイサイドアーム素子、ＵＨＡ…面、ＵＨＡ１…電極、ＵＨＢ…面、ＵＨＢ１…電極、ＵＬ…ハイサイドアーム素子、ＵＬＡ…面、ＵＬＡ１…電極、ＵＬＢ…面、ＵＬＢ１…電極、ＵＨＬ…素子列、ＳＡ…基板、ＳＡ１…導電層、ＳＡ２…導電層、ＳＡ３…電気絶縁層、ＳＡ４…導電層、ＳＡ５…電気絶縁層、ＳＡ６…熱伝導部、ＳＢ…基板、ＳＢ１…導電層、ＳＢ２…導電層、ＳＢ３…電気絶縁層、ＳＢ４…熱伝導部、ＳＨ…ハイサイド駆動信号線、ＳＬ…ローサイド駆動信号線、ＳＰＵＨ…スペーサ、ＳＰＵＬ…スペーサ、ＣＯ…接続部、ＣＮ…接続部、ＰＩ…正極側導電体、ＮＩ…負極側導電体、５１…出力側導電体、ＷＪ…放熱部、１ｂ…３相コネクタ、１２…モータ、２３…コンデンサユニット、２９…ゲートドライブユニット、１０…車両

Claims (5)

  1. ハイサイドアーム素子とローサイドアーム素子とを有する素子列と、
    前記ハイサイドアーム素子に電気的に接続される正極側導電体と、
    前記ローサイドアーム素子に電気的に接続される負極側導電体と、
    前記ハイサイドアーム素子と前記ローサイドアーム素子とに電気的に接続される出力側導電体と、
    前記ハイサイドアーム素子を駆動制御する制御信号を伝達するハイサイド駆動信号線と、
    前記ローサイドアーム素子を駆動制御する制御信号を伝達するローサイド駆動信号線とを備え、
    前記正極側導電体および前記負極側導電体は、第１方向の一方の側に前記素子列から延びており、
    前記出力側導電体は、前記第１方向の前記一方の側とは反対側の他方の側に前記素子列から延びており、
    前記ハイサイド駆動信号線および前記ローサイド駆動信号線は、前記第１方向に交差する第２方向に前記素子列から延びている、
    電力変換装置。
  2. 第１基板と第２基板とを更に備え、
    前記第１基板は、
    前記ハイサイドアーム素子の一方の面の電極に対向して配置される第１導電層と、
    前記ローサイドアーム素子の一方の面の電極に対向して配置される第２導電層と、
    前記第１導電層および前記第２導電層に接続される第１電気絶縁層と、
    前記第１電気絶縁層を隔てて前記第１導電層および前記第２導電層の反対側に配置される第３導電層と、
    前記第３導電層を隔てて前記第１電気絶縁層の反対側に配置される第２電気絶縁層とを備え、
    前記第２基板は、
    前記ハイサイドアーム素子の他方の面の電極に対向して配置される第４導電層と、
    前記ローサイドアーム素子の他方の面の電極に対向して配置される第５導電層と、
    前記第４導電層および前記第５導電層に接続される第３電気絶縁層とを備え、
    前記正極側導電体および前記負極側導電体の一方は、前記第１導電層および前記第２導電層のいずれか一方に接続されて、前記第１方向の前記一方の側に延びており、
    前記正極側導電体および前記負極側導電体の他方は、前記第３導電層に接続されて、前記第１方向の前記一方の側に延びており、
    前記出力側導電体は、前記第２導電層に接続されて、前記第１方向の前記他方の側に延びている、
    請求項１に記載の電力変換装置。
  3. 前記第４導電層と前記第２導電層とが電気的に接続され、
    前記第５導電層と前記第３導電層とが電気的に接続されている、
    請求項２に記載の電力変換装置。
  4. 前記第１基板は、導電性材料によって構成される第１熱伝導部を備え、
    前記第１熱伝導部は、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、
    前記第２基板は、導電性材料によって構成される第２熱伝導部を備え、
    前記第２熱伝導部は、前記第３電気絶縁層を隔てて前記第４導電層および前記第５導電層の反対側に配置されている、
    請求項２または請求項３に記載の電力変換装置。
  5. ハイサイドアーム素子とローサイドアーム素子とを有する素子列と、
    前記ハイサイドアーム素子に電気的に接続される正極側導電体と、
    前記ローサイドアーム素子に電気的に接続される負極側導電体と、
    前記ハイサイドアーム素子と前記ローサイドアーム素子とに電気的に接続される出力側導電体と、
    第１基板と、
    第２基板とを備え、
    前記第１基板は、
    前記ハイサイドアーム素子の一方の面の電極に対向して配置される第１導電層と、
    前記ローサイドアーム素子の一方の面の電極に対向して配置される第２導電層と、
    前記第１導電層および前記第２導電層に接続される第１電気絶縁層と、
    前記第１電気絶縁層を隔てて前記第１導電層および前記第２導電層の反対側に配置される第３導電層と、
    前記第３導電層を隔てて前記第１電気絶縁層の反対側に配置される第２電気絶縁層とを備え、
    前記第２基板は、
    前記ハイサイドアーム素子の他方の面の電極に対向して配置される第４導電層と、
    前記ローサイドアーム素子の他方の面の電極に対向して配置される第５導電層と、
    前記第４導電層および前記第５導電層に接続される第３電気絶縁層とを備え、
    前記正極側導電体および前記負極側導電体の一方は、前記第１導電層および前記第２導電層のいずれか一方に接続され、
    前記正極側導電体および前記負極側導電体の他方は、前記第３導電層に接続されている、
    電力変換装置。
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